CN106104315B - 具有反转膜透镜的检查装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测容器、如瓶子的结构的光透射的检查装置，光透射的检查装置具有布置在该容器的传输路径的第一侧上的用于透照该容器至少一容器部分的照明单元，并且具有布置在所述传输路径的第二侧上的用于检测所述容器部分的透射光图像的光学单元。为了沿传输路径的移动期间提供一种用于检测容器结构的改进的检测装置，根据本发明，用于由照明单元发出的光束的取向的透镜被布置在照明单元上。

Description

具有反转膜透镜的检查装置
技术领域
本发明涉及一种光透射检查装置，用于检测容器，例如瓶子的结构。
背景技术
用于检测如容器上的压型或压花的结构的检查装置是已知的，例如在DE 10 2004040 164 A1或DE 10 2008 053 876 A1中。这两份专利文件均公开了精细设计的弧形构造的照明元件，其照亮发光体。从瓶子反射的光束由摄像机检测，且来自摄像机的反射的光束的评估随后由控制单元实施，在这一情形下，来自例如压花容器壁区域的反射图案与未压花容器壁的一般的反射图案明显不同。
该弧形构造需要较大的结构空间，从而使得在传输系统的区域中难以使用该装置，例如，瓶子在圆形轨道上由所述传输系统传输。
再加上这个事实，随着容器在圆形轨道上移动且由于瓶子的转换速度而产生离心力，由于离心力，容器在传输星装置(transport star)内传输期间相对容器的中轴线不完全保持垂直，而是偏转容器的垂直位置。因为在采集时刻没有关于瓶子的确切位置的可用信息，因此对来自摄像机的反射的光束的解释常常是不精确的。
发明内容
因此，本发明基于的目的在于提供一种在容器在传输轨道的移动期间用于对该容器结构进行检测的改进的检查装置。
本发明通过具有权利要求1所述特征的光透射检查装置来实现该目的。本发明有利的进一步的实施例阐述于从属权利要求中。在此上下文中，所描述的不论其在权利要求中或者引用它们的关系的单独地还是以任何组合的所有特征均属于本发明的基本目的。
根据本发明的用于检测诸如饮料瓶子的容器结构的光透射检查装置具有布置在该容器的传输路径的一侧用于透照至少一个容器部分的照明单元、以及布置在所述传输路径的第二侧用于检测所述容器部分的透射光图像的光学单元，其中，一透镜布置于所述照明单元处用于调准照明单元发出的光束。
在检测容器或容器区段的透射光图像时，所述容器的结构阴影图像被检测到。在这种情况下，由照明单元投影到该容器上的光被该容器的特别透光区域吸收，显然少于被该容器透光区域的吸收。因此，例如，容器的外边缘以特定的精度被认为(被检测)为暗阴影。另外，也可以特别好地检测该容器的压痕、压花、或同样加厚的区域。因此，例如，瓶颈且尤其是瓶子的口部可以通过光学单元特别清楚地检测。除此之外，通过检测容器的口部区域和/或容器的外轮廓，可能的倾斜位置、即容器从垂直位置的偏转可特别有利于被检测。
在这种情况下，透镜以使得光以特定的调准入射到所述容器上的方式来支持所述光学单元。从而，例如，避免了反射，并且可特别清楚地示出阴影图像的外围结构(具有高锐利度的焦点)，由此，光学单元的检测精度显著提高。
在这种情况下，术语“透镜”理解为用于调准光束的常规透镜或透镜系统、即被一个接一个地串接的多个单独的透镜。特别优选的是，所述透镜是膜透镜。这样的光学膜用于提供改进的光散射或光利用率(亮度增强膜)。
所述膜透镜允许针对光透射检查装置的特别小的结构空间，由此，也可能例如将光透射检查装置布置为集成到一容器处理站，例如，充装系统、标签装置或瓶子接缝识别系统。无论该透镜是何种结构形式，该光透射检查装置可替代地也布置为在该容器的传输路径的过程中的一个单独的站。
光束的调准通常以如下方式构造，使得光束以不同的角度进入并且均垂直(平行)地从所述透镜表面出射，以使得一物体(例如容器)将被该光束入射并由透射光适当地照明(透照)。
根据本发明进一步的实施例，提供了该透镜以如下方式调准光束使得光束从透镜表面沿两个不同的空间方向出射。从而，光束之间的角度可以是例如在10°至170°之间，优选90°。优选地，光束在该透镜之前被均匀地折射，以使得透镜表面和所有光束(无论哪一个空间方向)之间的角度α的数值相同。为了这个目的，例如，特别优选膜透镜(亮度增强膜)能够以反向调准的方式被嵌入，以使得光束不平行地出射，但是，在指定形式的操作中，如示例所描述的，光束以45°的角度沿两个主要方向出射。特别的，如果光源被提供为LED阵列，那么以这种方式，可保持一特别狭窄的结构空间，并且尽管如此，可同步地或以最小的时间延迟，可采集容器的两个不同的视角。
膜透镜的反向布置允许光被偏转进入一不与传输方向/路径垂直的空间方向，且该空间方向在膜透镜之前产生一暗场。特别地，使用以如下方式折射或偏转光的膜透镜，使得光束既不偏转平行于也不垂直于所述传输路径。
有利地，光透射检查装置被以如下方式布置在容器处理装置内，使得该容器或容器部分被发出进入两个不同的空间方向上的光束透照，从而生成所述容器的两个透射光图像，透射光图像可由光学单元检测。
由于所述容器、光学单元和照明单元，在透射光图像的检测时被例如布置为彼此均匀相关联，因而所述透射光图像的位置相同。也就是说，例如，相对于容器的垂直中轴线为水平取向的容器的边缘(在口部区域中)在两幅透射光图像中也显现水平。
然而，由于容器自其垂直位置向外偏转，容器的透射光图像呈现倾斜。因此，例如，相对于容器的中垂线为水平布置的容器的边缘在透射光图像中同样地显现倾斜。
因此，例如，随着口部区域的透照沿两个空间方向显示为斜的，口部区域的闭合边缘在每一个透射光图像中显现一角度倾斜。在这种情况下，例如，该倾斜角度可彼此镜像对称地被调准。
由于容器口部区域的倾斜角度，在两幅透射光图像中均显现为倾斜，从而可非常容易地确定容器自其垂直位置的偏转。
容器的两个透射光图像的检测可通过分开布置地光学单元来实现。为了这个目的，可使用任一光学检测单元，例如摄像机。然而，根据本发明进一步的实施例，所述光学单元设置成包括特别是摄像机的检测单元和至少两个偏转光束的束偏转元件。这使得，由一个光学元件检测沿两个不同的空间方向上发出的光束成为可能。
所述束偏转元件特别优选地构造成偏转镜和/或偏转棱镜。光束偏转元件的布置可实现成，沿两个空间方向发射的光束自离开照明单元后透照该容器，入射到所述偏转镜上，且随后从偏转镜偏转至偏转棱镜上，并从偏转棱镜进入摄像机。
根据本发明的进一步的实施例，为了评估由摄像机检测到的透射光图像，布置了评估单元，评估单元将该容器的参考或目标位置和/或该容器的参考标记或目标标记与由所述光学元件检测到的实际位置和/或实际标记相比较。
根据容器的透照区域，如之前已经解释的，容器相对于其垂直直立的中轴线的取向被确定。容器上标记的或同样标签的位置可被确定，在于可将标记的和/或标签的透射光图像与参考或目标位置/参考或目标标记相比较，如果合适的话通过考虑该容器自其垂直位置的偏转来比较。在自参考位置/参考标记有偏差的情况下，评估单元被有利地通过一控制单元来补充，该控制单元移动容器进入容器的参考位置，或也可通过一锁定设备将该容器从容器流移出。
特别优选地，具有第二光学系统的瓶子接缝检测系统被布置用于检测(容器/)瓶子的接缝。所述第二光学系统可被构造成一摄像机并被垂直布置于瓶子的上方或下方，使得它(摄像机)可以生成该瓶底的图像。
在这种情况下存在的问题是，由于在传输星装置的传输期间的离心力，瓶子自其垂直位置倾斜。从而，因为接缝识别系统不知道该倾斜角度，即瓶子自其垂直位置的偏转，对接缝识别系统确定瓶子接缝的精确定位是不可能的。
通过本发明的光透射检查装置可以检测容器的偏转，并且通过比较由所述第二光学系统检测到的瓶子接缝的图像来确定瓶子上瓶子接缝的确切实际位置。在瓶子接缝与其参考位置相偏离的情况下，该瓶子可随后例如从瓶子流中导出。
本发明的光透射检查装置可以，特别是在光透射检查装置尤其紧凑的实施例中，被布置为在容器传输系统上具有一膜透镜，或与容器处理系统的处置站直接的或集成相连。在这种情况下，因为膜透镜允许针对该光透射检查装置的特别小的结构空间，所以该光透射检查装置可以被布置在传输星装置的区域中。
此外，通过本发明用于如瓶子接缝或类似的容器结构的光透射检查装置，在容器在传输星装置中的传输期间、或同样在直线或弧形的传输机中的传输期间进行检测也是可能的，使得在容器的传输路径中不需要为了这一目的而布置额外的检查站。
附图说明
本发明基于若干示例性的实施例在下文进行更详细地说明。附图如下：
图1和2示意性示出了该光透射检查装置的可能的实施例的透视图。
图3示意性示出了图1和2中的光透射检查装置的俯视图。
图4示意性示出了图1-3中的来自照明单元和膜透镜的截面的横截面图。
具体实施方式
图1和2示出了光透射检查装置1，其被布置为集成至一容器处置装置的容器处理站，容器处理站构造成传输星装置(此处未示出)。该光透射检查装置1包括照明单元2，照明单元作为光发出元件而被提供，且在该情形下包括多个荧光灯(此处未示出)。理想地，作为替代，可提供多个LED(LED阵列或板)或类似物。
所述荧光灯由透明片或透明板覆盖，如玻璃或塑料板，在所述透明片或透明板的外侧上布置配置为膜透镜的透镜10。相类推地，对于具有多个LED灯的实施例也可以是这种情形，其中同样地也使用玻璃或其它合适的透镜载体。所述膜透镜以如下方式配置，膜透镜使得由荧光灯发出的并进入膜透镜的光束11调准，使得光束11以相对透镜表面成45°角度自膜透镜沿两个空间方向A、B出射。
照明单元2的上游是布置在检测位置的容器3，在这种情况下所述容器是透明的瓶子。瓶子放置在传输星装置中，由传输星装置在圆形传输路径上传输(参见图3)通过处置站。
照明单元2被布置在传输路径C、D、E的第一侧13。在与传输路径C、D、E的第一侧13相反的传输路径C、D、E的第二侧14上布置有光学单元4。光学单元4包括构造成摄像机9的检测单元、和三个束偏转元件。作为光束偏转元件，彼此相隔一定距离布置的两个平面偏转镜6布置在承载体5上，并且偏转棱镜8被布置在两个偏转镜6之间的中间。偏转棱镜8被布置在摄像机9的垂直上方。
光学单元4的承载体5布置为与照明单元2平行，其中偏转棱镜8与布置在检测位置的瓶子3被调准为垂直于所述膜透镜。也就是说，偏转棱镜8与位于检测位置的瓶子3沿着垂直于膜透镜站立的直线布置。
从图2中还可以看出，偏转镜6也固定于可调整地布置在承载体5上的承载元件12上。承载元件12以托架的形式沿承载体5的纵向轴线可调整地布置，且因此取决于光束11的角度α可被调整。偏转镜6固定在承载元件12上。承载元件12可额外地形成用于偏转镜6的安装座或者相应地偏转镜的承载体。在此处未阐述进一步的任何细节的该安装座上，偏转镜6能够绕其垂直的纵向轴线旋转。
附加地，摄像机9也能够以托架的形式或者至少竖直可移位地被安装，并且被布置成总体而言设置能够多样调整的极快速的检查系统，所述系统确保短的转换和调整时间。
如果需要的话，可提供一个或多个马达驱动器，以便特别实现承载元件12的水平调整(如果在同步过程中有必要)，而且还实现偏转镜6的角度调整或摄像机9的位移。
图3示出了来自图1-2的光透射检查装置1。在该情况下，照明体2被示出具有构造成膜透镜的透镜10。
从膜透镜的表面开始，光束11相对透镜表面成约45°的角度α而沿偏转镜6的方向并因此沿两个不同的空间方向A、B被倾斜发出。在这种情况下，光束11透照容器3，在该实施例中，透照容器3的口部区域3a。
在透照的时刻，容器3位于传输路径C、D、E上的检测位置中。在这里，容器位于圆形传输路径C上，圆形传输路径围绕所述光学单元4延伸。可替代地，容器3也可以位于围绕照明单元2的圆形传输路径D上或位于直线延伸的传输路径E上。
图4示出了通过照明体2和透镜10的横截面。为了更好地说明，此处示出的透镜10和照明体2为彼此隔开一定距离。透镜10也可以被布置为与照明体2紧邻。透镜10被构造成膜透镜，并具有两层结构。
由照明单元2发出的光束11在这种情况下呈现漫射分布。光束进入膜透镜且当通过两个透镜层时以如下方式调准，使得光束唯一地相对透镜表面10a成45°的角度沿两个不同的空间方向A、B出射。射入不同的空间方向的出射的光束11由此呈现相对于彼此的90°的角度。
在操作中，容器3例如由传输星装置在圆形传输路径C上传输。一旦瓶子3到达检测位置(如在图1-3中所示)，由摄像机9生成口部区域3a的透射光图像。为了这个目的，相机9检测光束11，光束11从照明体2开始，通过膜透镜10沿两个倾斜空间方向A，B发出，以45°角度到达所述偏转镜6。在这种情况下，光束透照瓶子3的口部区域3a，且取决于例如容器材料的厚度而被不同程度地吸收。口部区域3a的在偏转镜6上成像的阴影图像显现例如特别黑并具有清晰的轮廓。
自偏转镜6阴影图像被传递至偏转棱镜8，并自偏转棱镜8通过光瞳7进入摄像机9的检测区域。摄像机9检测两幅阴影图像并将阴影图像例如以数字信号的形式传递至评估单元(此处未示出)，通过评估单元可以实施参考/实际的比较。
在这种情况下，在优选的实施例中，膜透镜10的调准是使得该光路没有垂直偏转地延伸至少直至偏转镜6。理想地，偏转镜6和偏转棱镜8被以下方式布置，使得光路在所述膜透镜10、偏转镜6、偏转棱镜8之间不经历任何竖直偏转。
由于容器3位于圆形轨道上，容器相对于其垂直的纵向轴线被稍稍偏转。由于瓶子3的尽可能相对于纵向轴线水平布置的口部区域3a的偏转和口部区域3a的由辐射到两个不同的空间方向A、B中光束11的倾斜透照，口部区域3a的两幅透射光图像呈现一定的倾斜。
所述评估单元评估由摄像机9传输的透射光图像，并利用所述口部区域3a的两个倾斜角度来确定瓶子3的偏转角度。
作为替代或补充，也可能的是例如用透射光图像来确定要检测的标签、标记或还有压花的外边缘以及标签、标记或同样压花在瓶子3上的位置。作为替代，这些透射光图像也可以用于确定瓶子3的偏转。
也可以例如设置瓶子接缝识别系统，瓶子接缝识别系统检测瓶子接缝在瓶子上的位置，和通过比较由光透射检查装置所确定的瓶子3的偏转，随后确定瓶子接缝在瓶子3上的确切的实际的位置。
附图标记列表
1 光透射检查装置
2 照明单元
3 容器
3a 瓶子的口部区域
4 光学单元
5 承载体
6 偏转镜
7 光瞳
8 偏转棱镜
9 摄像机
10 透镜
10a 透镜表面
11 光束
12 承载元件
13 传输路径的第一侧
14 传输路径的第二侧
A，B 空间方向
C，D，E 容器传输路径

Claims (7)

1.一种用于检测的容器(3)的结构的光透射检查装置，包括
照明单元(2)，所述照明单元布置在所述容器(3)的传输路径的第一侧上，用于透照至少一个容器部分，
布置在所述传输路径的第二侧上的光学单元(4)，用于检测所述容器部分的透射光图像，和
评估单元
其中，透镜(10)布置于所述照明单元(2)处用于调准从所述照明单元(2)发出的光束(11)，
其特征在于：
所述透镜(10)是膜透镜，所述膜透镜将光束(11)沿不垂直于所述传输路径的两个不同的空间方向(A，B)调准，并且所述评估单元评估由光学单元(4)传输的透射光图像，并利用所述容器(3)的边缘的两个倾斜角度来确定容器(3)的偏转角度。
2.根据前述权利要求中的任一项所述的光透射检查装置，其特征在于：所述光学单元(4)包括至少一个检测单元，以及偏转所述光束(11)的至少两个束偏转元件。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的光透射检查装置，其特征在于：所述评估单元将所述容器(3)的参考或目标位置和/或参考或目标标记与由所述光学单元(4)检测的实际位置和/或实际标记相比较。
4.根据权利要求1或2所述的光透射检查装置，其特征在于：具有第二光学系统的容器接缝检测系统布置在所述容器(3)处，用于检测所述容器接缝的位置。
5.根据权利要求1或2所述的光透射检查装置，其特征在于：其包括构造为多个LED灯的照明单元(2)；并且，其中所述膜透镜(10)被承载在透明片或板上或在所述透明片或板处、或者所述透明片或板由所述膜透镜覆盖。
6.根据权利要求1所述的光透射检查装置，其特征在于：所述容器(3)是瓶子。
7.根据权利要求2所述的光透射检查装置，其特征在于：所述检测单元是摄像机(9)。
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