CN103889599A - 用于检测容器和预制件的方法和装置 - Google Patents

Abstract

用于检测容器和/或预制件的方法和装置被描述。散射介质被提供于容器或预制件的内部并被以这种方式照射使得散射介质在容器或预制件壁区域的后面形成明视野以被成像。这样，可以容易地从不同的方向对壁区域进行照射并成像，使得检测单元可以以高度的设计自由度和更小的尺寸被创建。

Description

用于检测容器和预制件的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于检测容器和/或预制件的方法和装置。

背景技术

容器，例如饮料瓶，通常在被灌装产品之前被检查损坏和/或杂质粒子的存在。使用相机和镜柜从多个周向在亮视野中对空瓶的侧壁成像是已知的，例如从EP0663069B1可知。然而，由于瓶壁和空气之间的曲线界面处的光折射，为了曝光的目的需要使用表面相对较宽的面发射灯，这会导致不期望的过多的空间需求。此外，必须将用于侧壁检测的面发射灯和相机彼此相对的排列在传输方向上。为了对容器整体的成像，则至少需要两个这样的检测单元，一个接一个布置。为了支持检测单元的随意的紧凑设计，这导致了额外的复杂性。

在其它的检测单元，例如用于检测空瓶的底部的检测单元中，问题发生在不规则形状的情况下，例如在凹陷的抓手的后面，每个壁区域的定向的明视野照射被阻碍或部分地被阻碍。在待检测的壁区域被遮蔽的地方，对空瓶的可靠的检测是不可能的或仅在有限的范围可能。

因此使上述问题不再发生，或以柔和的方式发生的替代的检测的方法和设备是有需要的。

发明内容

上述问题通过根据权利要求1的用于检测容器和/或预制件的方法解决。据此，下述步骤被提供：

a）在容器或预制件内部提供散射介质；

b)通过照射散射介质使得散射介质在待成像的容器或预制件的壁区域之后形成明视野；并

c)对壁区域成像。

因此被照射的散射介质提供了虚拟的漫射光源。因此在相机的成像区域外侧布置用于照射散射介质的照射源是可能的。例如，可以使照射源的主光束方向与成像对象的光轴实质上正交。这使得可以实现检查单元的相对紧凑的设计。

步骤c）中的散射介质优选的以气态形式存在，特别是以蒸汽、雾和/或烟的形式。这样可使散射介质相对容易和均匀地分散在容器或预制件的内部。这使得相对均匀的用于产生明视野的虚拟光源成为可能。此外，气态流体也可以高速被引入容器。此外，灌装车间在具有流体的情况下能够符合卫生标准。

优选的，散射介质比空气沉。这简化了对散射介质所充入进的容器或预制件的处理。这样散射介质可以继续留在容器中进行下一个处理步骤，例如，无菌冷灌装。当使用较轻的散射介质时，容器的口部也可根据需要暂时地进行密封。

在特别优选的实施例中，散射介质被以冷却的液相提供，特别的以液氮的形式。这样可能以简单的方式产生散射雾，特别是与自然的或人工制造的空气水分结合。在这个情况下，氮气具有下述优点即它可持续保持在容器中，例如，进行下一部无菌冷灌装。氮气可被灌装，例如，在10毫秒内，特别的在5毫秒内。

散射介质优选的包括压力释放雾，特别是来自容器的生产过程中压力的释放产生的雾。合适的压力释放雾形成于当吹塑塑料容器，例如PET瓶脱模突然的排气时氧气与空气水分的相互作用。这样，在容器的制造过程中，根据本发明可能使用作为副产品的压力释放雾作为散射介质。若需要的话，这样的与生产相关的压力释放雾也可被其它和/或类似的散射介质补充到检测单元的区域。

优选的，步骤c)中的散射介质与壁区域相接触。用这种方式待检测的壁区域可以均匀且不受遮蔽的被照射。这样，根据本发明所有待检测的壁区域可被以明视野广泛的打上背光。另一方面在定向明视野照射的情况下，可能会因光的折射形成暗区域，在暗区域中空瓶的检测是不可能的或者虽然可能但却不具备充足的可靠性。散射介质可，在待检测的容器或预制件中以合适的方式，例如通过打旋，被均匀的分配。

散射介质优选的具有消毒效果。特别的，这有利于低温下的下一步灌装。若可以，这可节省涉及消毒的附加的处理步骤。

在根据本发明的方法的特别有利的实施例中，待成像的壁区域为容器或预制件的底部，散射介质通过容器或预制件的侧壁和/或口部照射。在散射介质的帮助下，照射容器底部的全部区域是可能的，特别是通过侧壁，然而若需要的话，也可穿过容器的细口。特别的，由凹陷导致的遮蔽，例如凹陷的抓手或类似物，可被避免。

在根据本发明的方法的进一步有利的实施例中，待成像的壁区域为容器或预制件的侧壁，散射介质被从上方和/或下方照射，特别的通过容器或预制件的口部和/或底部。这样，实施方向基本平行于容器主轴方向的照射是可能的。这样可允许从内侧对容器或预制件进行旋转对称的照射。因此可产生一个明视野，其基本上可从所有的周向观察方向被同步的观察和成像。换句话说，照射源可在照相机的成像范围外侧被完全地按周向布置，借此在一个单独的检测位置实现圆周的完整的侧壁检测。特别的，通过适当安排的相机和本发明的光照射，也就是通过连续快速相机成像，基本上可以实现在彼此相对布置的侧壁上同步成像。在这种情况下，通过容器口部和容器底部两边对散射介质的照射可以产生一个特别均匀的亮视野。

优选的，在待被成像的壁段区域内散射介质的空间分布为相对于容器的主轴基本上对称。在这种方式下可产生从所有的侧面相机的位置都可看到的明视野，而与容器的旋转位置无关。这特别地简化了对空瓶或预制件的侧壁检测的明视野照明。散射介质能以合适的方式在容器中自动的扩散或可被打旋以获得尽可能均匀的分布。

在根据本发明的方法的优选的实施例中，步骤a）到c）中的容器或预制件被沿着输送线移动。这允许根据本发明的方法被以有利的方式在待检测的持续的产品流中采用。

优选的，为了能沿输送线提供至少两个明视野用于检测不同的壁区域，至少要从两个不同的主照射方向连续地对散射介质照射。换句话说，容器或预制件中的散射介质可被用于不同的检测。因此，散射介质可保持在待检测的容器或预制件中，这样仅需要改变对散射介质的照射方向。这允许用于产生不同的明视野所需的光源的数量和/或尺寸被减少。

前述问题进一步通过根据权利要求13的用于检测容器或预制件的装置解决。据此，所述装置包括至少一个相机用于对待检测的容器或预制件的壁区域成像，用于在容器或预制件内部提供和/或分配散射介质的装置，和至少一个照射源用于照射散射介质并通过这样的方式使得照射的分散介质在壁区域成像时形成明视野。分散介质优选的通过计量装置，以例如冷却的液相形式被引入。这确保合适的散射介质以简单的方式被引入，特别的与存在的空气水分结合。散射介质可在几毫秒内以液相被引入容器或预制件内，由此可在容器或预制件内形成合适的散射雾。然而散射介质也可根据本发明在装置外侧产生，例如作为吹塑容器的脱模时的压力释放的结果。

优选的，照射源的主照射方向和相机的观察方向相对于容器或预制件的主轴的夹角相差45°到135°。这提高了设计的自由度并减少了空间需求，条件是无论是照射源还是相机都不被允许与输送线碰撞。这也允许了待检测的容器或预制件在照射源的区域周向的完整的成像。

在一个特别有利的实施例中，在照射源的区域内用于传输容器或者预制件的传输线的两侧彼此相对地布置至少两个相机，使得相机，能够在相对输送线共同的检测点和/或同步的，对照射的容器或预制件成像。这使得容器或预制件相对的侧壁区域无需改变相对于传输线的旋转位置也能检测到。特别地紧凑的检测单元可实现。特别是，不再需要为了侧壁的检测而改变两个单独的检测元件之间的旋转位置。

附图说明

附图中描述了本发明的一种优选实施例，其中

图1为根据本发明的检测装置的优选实施例的侧面示意图；

图2为图1的检测装置的俯视图；和

图3为根据本发明的照射源和相机的装置的正视图。

具体实施方式

如图1中明显所示，根据本发明的装置1优选的用于检测例如由塑料或玻璃制成的空容器2，特别是用于检测杂质粒子4，损坏和类似情况。检测装置1包括，例如，用于检测容器2的底部的第一检测单元1a和用于检测容器2的侧壁的第二检测单元1b。检测装置1被示出位于传输机3所在区域，其中传输机可被设计为，例如，直线型或旋转带形输送线。

根据图1和图2，还包括相机5a到5c以及照射源7a到7c，所述照射源可为例如脉冲光，或频闪灯或类似物。容器2中被提供有散射介质9，散射介质呈例如雾的形式。散射介质9通过每一个照射源7a到7c照射以使得借助散射介质9产生扩散的明视野，其然后以透射光照射待被每一个相机5a到5c成像的容器2的壁区域2a到2c。

散射介质9被分布到容器2的内部使得待检测的容器2的壁区域2a到2c与散射介质9接触。如图1所示，散射介质9可，例如，在检测装置1的区域通过计量单元10以冷却的液相9’的形式被引入容器2。液相9’可以例如为液氮。由于液相9’在室温下的蒸发和伴随的容器内部空气11的冷却，雾在容器2内部结合存在的空气水分形成，其用作散射介质9。

散射介质9优选的为液体且重于空气11，借此简化用于引入散射介质9的容器2的处理。例如，散射介质9也可然后继续保持在容器2内进行下一步处理。散射介质9也可通过其它冷却的液相被引入，例如二氧化碳，和/或也可特别的以压力释放雾的形式被引入，其例如在吹塑塑料容器的脱模时形成。为了对不沉降液体的改进的处理，容器2可被暂时的密封。

在检测装置1区域内对容器2中已经存在的压力释放雾进行补充是同样可以想到的，例如，通过液相9’或另一种流体以形成散射介质9。适于形成散射介质9的流体为气体，蒸汽，雾和/或烟。散射介质9允许在明视野照射下对照射足够的扩散是至关重要的。就这一点而言特别合适的是小液滴上的折射，例如雾或类似物。在容器2内部以充气的散射球的形式的散射介质9也是可以想到的，取决于卫生需求。

从对底部检测的第一检测单元1a明显的看出，散射介质9使得照射待检测的壁段2a成为可能，即使是在结构2d之后，例如凹陷的抓手，其为按常理从上方定向照射的话将会遮蔽检测的壁段。与之相对，待检测的壁段2a与散射介质9的接触使得照射即使在待检测的壁区域2a的正后方也能够均匀的扩散。通过这种方式获得的扩散的明视野，其特别地使得，也如第二检测单元1b区域内所示，照射源7a到7c有可能位于相机5a到5c的成像区域之外。换句话说，照射源7a到7c，从相机5a到5c自身的视角而言，无需位于被成像的壁段2a到2c之后。

这通过下述成为可能，例如，如图2所示布置相机5b，5c于传输机3的两侧以在一个共同的检测位置对容器2的相对的侧壁区域2b，2c成像。相机5b，5c因此能够在不改变容器2的旋转位置和/或基本上同步的对容器2的相对的侧壁区域2b，2c成像。此外，在第二检测单元1b的区域对容器2周向的完全的成像在与位于相机5b，5c的区域内的镜柜（未示出）结合下成为可能，无需在相机5b，5c单独曝光之间旋转容器2。传输机3包括，例如，合适布置的带子，支撑物，和类似物以阻止照射和成像光路被遮住。

同样的优点也可在待被吹模的塑料瓶的预制件12的检测中被实现，如图3所示。散射介质9可以以气态形式被引入预制件12，例如通过冲洗器。

也如同图3所示，散射介质9使得照射源7a到7c的主照射方向7’相对于相机5a到5c的观察方向5’正交的排列成为可能。照射源和相机这样的正交排列在例如检测容器2的侧壁方面特别的有利。然而主照射方向7’相对于观察方向5’的倾斜的排列也是可想到的。这在图3中借助角度15,17示出，其在每种情况下分别相对于容器2的主轴2’形成观察方向5’和主照射方向7’。角度15和17优选的相差45到135度。

尽管如此，照射源和相机也可相对于散射介质9彼此相对的被布置，例如在第一检测单元1a的情况下，在待检测的容器2上方。在这种情况下，角度15，17当然的相差180度。这样，散射介质9允许穿过容器2或预制件12的不同壁区域和/或口部的许多照射变化。结果，根据本发明的检测单元在设计上可以非常紧凑。同样地，不同形状的容器2，例如，具有复杂容器形状的那些，可在明视野被均匀的照射和成像。

上述的检测单元1a，1b仅为示例。容器2的下述区域也可在散射介质9的帮助下被检测：密封面，侧壁的内表面，关闭螺纹，以及容器口部的侧面区域。利用这种构造，可在通过散射介质9产生的明视野的前面以已知的方式即对比差异检测杂质粒子4，例如膜残留和玻璃碎片，以及损坏，例如破片和类似物。

散射介质可，例如，在容器2的内部被打旋以在容器2或预制件12内产生均匀的分布的散射介质9。.散射介质9可，例如，继续保留在容器2中以进行下一步处理。例如氮雾，继续保留就是合适的，其在接下来的灌装过程被留下于倒进的液体中（未示出）能够产生卫生冷灌装。同样的，散射介质9也可产生消毒效果。结果，散射介质9可被用于容器2或预制件12的附加的处理步骤。散射介质9优选为流体，其可例如在最多100毫秒，优选的10毫秒内被通过注射进入容器2或预制件12的方式引入。散射介质9也能在压力下以气相形式被引入。

由于散射介质9到达每一个待检测的壁区域2a到2c的内壁，通过光散射照射因为容器的表面的光折射而不能被照射的壁区域是可能的。

使用散射介质9测量容器2的壁厚也是可以想到的。这个情况足以以合适的照射波长照射散射介质并在测量光已穿过瓶壁之后检测照射强度。

在容器2的充满率的目测中根据本发明的散射介质9的照射也将是可以想到的。在这个情况下，例如液氮可被引入容器2的顶部空间并被照射。在这个情况下，氮雾和泡沫使得辨别装满的产品成为可能。

根据本发明的装置1可例如按照下述被操作：

散射介质9被提供于容器2或预制件12的内部，例如通过容器2被脱模之后留在其中的压力释放雾的形式提供，或通过在检测前立即将散射介质9，例如气相，引入预制件12的方式。散射介质9在检测前以下述方式被分布在容器2或预制件12内，即散射介质9与后者待检测的各自的壁区域2a到2c区域接触。散射介质9然后被照射使得在壁区域2a到2c产生虚拟照射源以作为明视野用于对壁区域2a到2c成像。然后待检测的壁区域2a到2c在前述的明视野照射时在透射光中被成像。成像的壁区域可通过已知的成像评估过程被评估。例如，在明视野产生的亮度的区域差异可通过合适的校准和/或单独的曝光平衡进行补偿。

散射介质9可继续保留在待检测的容器2中或预制件12中，其均用于检测不同的壁区域2a到2c，用于检测不同的损坏和/或杂质粒子，以及用于下一步的处理。因此，散射介质9可作为用于照射待检测的壁区域2a到2c的明视野的虚拟照射源被使用于不同的检测单元1a，1b。

相比于现有技术，照射源7a到7c可被更紧凑的设计并具有更大的设计自由度。特别地，可以通过布置照射源使得能在一个检测位置实现周向的完全的侧壁检查。与之相对，现有技术需要沿传输机方向有两个具有单独的照射和成像系统的检测位置。虽然在传统检测方法中待检测的容器2内的压力释放雾代表破坏因素，但是根据本发明的方法允许对压力释放雾的有利的使用且使得不必要随意地引入额外的散射介质9到待检测容器2或预制件内。

上述的本发明的各种变体可以以任何技术上可行的方式进行组合。

Claims (15)

1.用于检测容器(2)和/或预制件(12)的方法，包括以下步骤：

a)在所述容器或预制件内部提供散射介质(9)；

b)照射所述散射介质使得散射介质在待成像的容器或预制件的壁区域(2a-2c)形成明视野；并

c)对所述壁区域成像。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(c)中的所述散射介质(9)实质上以气态存在，特别的为蒸汽，雾和/或烟。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述散射介质(9)重于空气。

4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其中所述散射介质(9)以冷却的液相形式存在，特别是以液氮的形式。

5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其中所述散射介质(9)包括压力释放雾，特别的为产生自容器(2)生产时的压力释放雾。

6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其中步骤c)中的所述散射介质(9)与壁区域(2a-2c)接触。

7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其中所述散射介质(9)具有消毒效果。

8.根据权利要求1-7任一所述的方法，其中待成像的所述壁区域(2a)为所述容器(2)或预制件(12)的底部且所述散射介质(9)通过所述容器或预制件的侧壁和/或口部照射。

9.根据权利要求1-8任一所述的方法，其中待成像的所述壁区域(2b，2c)为所述容器(2)或预制件(12)的侧壁且所述散射介质(9)被从上方和/或下方照射，特别的通过所述容器或预制件的口部和/或底部照射。

10.根据权利要求1-9任一所述的方法，其中在待被成像的壁段(2a-2c)区域内所述散射介质(9)的空间分布为相对于所述容器(2)的主轴(2’)基本上对称。

11.根据权利要求1-10任一所述的方法，其中步骤a)到步骤c)中的所述容器(2)和预制件(12)被沿输送线(3)移动。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述散射介质(9)至少自两个主照射方向(7’)接连的被照射，以沿着输送线提供至少两个明视野用于检测不同的壁区域(2a-2c)。

13.用于检测容器(2)或预制件(12)的装置，包括：

-至少一个相机(5a-5c)用于对待检测的容器或预制件的侧壁(2a-2c)成像；

-装置(10)用于在所述容器或预制件内提供和/或分布散射介质(9)；和

-至少一个照射源(7a-7c)用于照射散射介质使得被照射的散射介质在壁区域成像时形成明视野。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述照射源(7a-7c)的主照射方向(7’)和相机(5a-5c)的观察方向(5’)相对于所述容器(2)或预制件(12)的主轴(2’，12’)的夹角相差45°到135°。

15.根据权利要求13或14的装置，其中两个相机(5b，5c)彼此相对地布置在在照射源的区域内用于传输容器(2)或者预制件(12)的传输线(3)的两侧，使得相机，能够在相对输送线共同的检测点和/或同步的，对照射的容器或预制件成像。

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