CN107923840A - 用于使用光检验瓶子和容器的系统和方法 - Google Patents

Abstract

描述一种用于通过检测反射光束来检验容器的装置、系统和方法。光源发射穿过容器的定向光束。一个或多个相机取向为检测和测量由容纳于所述容器内的一个或多个碎片反射的所述定向光束的部分。

Description

用于使用光检验瓶子和容器的系统和方法

技术领域

本申请大体上涉及检验瓶子和容器。更明确地说，本公开涉及包括定向光束或光源以指示缺陷或商业变化的瓶子或容器检验。

背景技术

日常生产、购买和消费容纳于瓶子内的饮料。由于这些饮料是消费品，所以受到严格质量控制和检验要求，通常在生产线上直接对容器执行所述质量控制和检验要求。生产过程包含各种功能，例如清洗瓶子，检验容器缺陷，将例如汽水或啤酒等饮料装入瓶子，施加罩盖，以及给瓶子贴标签。当瓶子在装填机的馈出或贴标签机的馈入或馈出处排成单行时，对已装满的容器进行质量检验。多数生产线的单行区段在距离上有限制，且因此归因于空间约束条件、容器处置问题以及类似者而无法容纳所有可能的检验组件。

发明内容

本申请描述用于使用定向光束检验瓶子或容器以检测缺陷的装置、方法和系统。本文中所公开的装置、系统和方法可提供瓶子检验组件，所述瓶子检验组件与当前系统的瓶子检验组件相比在较小占用面积中执行多个检验功能。

本申请的方面涉及一种用于检验瓶子的系统。所述系统包含用液体装填瓶子的装填机组件和给瓶子贴标签的贴标签组件。所述系统进一步包含装填机的馈出端和贴标签组件的馈出或馈入上的检验组件。所述检验组件包含产生定向光束的光源，以及检测瓶子内的碎片反射的定向光束的一部分的相机。

所述检验组件可包含反射并聚集定向光束的反射部分的反射结构。定向光束的反射部分可在到达相机之前接入两个反射结构。所述检验组件还可包含在光源或固定板(任选)上方传送瓶子的构件。此外，所述检验组件可具有连续或选通或其组合的一个或多个照明源。此外，所述检验组件可包含将瓶子导引到检验位置中的支承带。另外，所述检验组件可包含具有小于约1200mm的长度的传送带系统。每个都含纳相机的两个盒子可包含于检验组件内，所述两个盒子可远离传送带铰接以用于接取。额外的相机可取向于检验组件内以执行其它检测，例如装填水平检测、漂浮物体和沉降物体检验以及气泡检测。检验组件的相机可从水平面偏移约20度和/或从定向光束的轴线偏移约70度。定向光束可具有基本上等于瓶子的内径的直径。

本申请的另一方面涉及一种用于检验瓶子的方法。所述方法包括使用传送带和支承带将瓶子调运到检验位置中。所述检验位置邻近光源。所述方法进一步包含从所述光源发射定向光束。此外，所述方法包括使用相机检测瓶子内的碎片反射的定向光束的一部分。

定向光束可穿过瓶子的底座朝向瓶子的颈部透射。此外，瓶子可调运到具有一个或多个光圈或可调整光圈的固定板上。定向光束可具有小于瓶子的内侧壁直径的直径。定向光束可为激光二极管或红外线源或另一类型的光源(例如，氙闪光灯、钨、石英卤素、激光、可见光、UV、IR等)。

本申请的另一方面涉及一种供在用于检验瓶子或容器的系统内使用的检验组件。所述检验组件包含发射定向光束的定向光源和定向为检测瓶子的碎片反射的定向光束的一部分的至少两个相机。所述检验组件还包含反射结构，所述反射结构定位成在所述定向光束的所述部分到达相机之前，反射并聚集所述定向光束的所述反射部分。

附图说明

本申请的特征、性质和优点将从下文结合附图陈述的具体实施方式中变得更清楚，在附图中相同的参考标号始终识别对应的方面。

图1A到1D说明所观察到的瓶子碎片。

图1E说明无使用所述系统和方法观察到的碎片的瓶子。

图2说明用于检测瓶子碎裂的系统的检验组件，其中包含不含有碎片的瓶子。

图3说明用于检测瓶子碎裂的系统的检验组件，其中包含含有碎片的瓶子。

图4说明用于检测瓶子碎裂的系统的检验组件。

图5A到5C说明用于检测瓶子碎裂的系统的检验组件。

图6A到6C说明用于检测瓶子碎裂的系统上的色彩独立性。

图7A到7B说明使用用于检测瓶子碎裂的系统执行装填水平和泡沫检验。

图8A到8B说明使用用于检测瓶子碎裂的系统执行漂浮物体和沉降物体检验。

图9说明使用用于检测瓶子碎裂的系统执行气泡检验，指示内部瓶子表面裂缝和瑕疵。

图10说明用于检验瓶子的方法的过程流程图。

具体实施方式

本申请包含用于检测碎裂(例如，玻璃碎裂)和容器内其它缺陷的系统和方法。容器具有底部/底座和侧壁。口部开口位置与底座相反。举例来说，玻璃碎片可在两个位置(即瓶子的装填机和封盖机)处发生。可在装填过程期间引入装填机碎片并且可沉降在瓶子的底座的最低部分处。来自装填过程的湍流通常致使这些碎片聚在一起，进而产生介于4个与10个碎片之间的群组。这些碎片的大小通常是小的，例如2mm×2mm×2mm或更小。可在封盖过程期间引入封盖机碎片。其通常以1到2的群组发生。其通常为弧形形状，且测量尺寸为1.5mm×1.5mm×6mm。这些碎片可呈现大的表面积与体积比并且暂时漂浮在泡沫的顶部上，或在瓶子内液体的装填水平处。其还可沉降到瓶子的底座。在图1A到1D中说明使用本文中公开的系统和方法检测的多种不同碎片，且在图1E中显示无碎片的“好”瓶子。

一个实施例利用产生的光导管效应，其起始于瓶子的底座处并且穿过以投射到瓶子的颈部区。从瓶子液体界面反射的光线以唯一或不同角度延伸，并且可通过分析相机所接收的反射光的反射角度和强度来识别瓶子的商业相关变化。可通过具有图案辨识功能性的成像软件或通过任何其它合适的软件和/或技术促进所述确定。光导管效应被配置成用定向光源从瓶子的底座照明，当对无碎片的瓶子使用光导管效应时，策略性定位的相机无法检测到所述定向光源。

图2说明用于检测瓶子206中的玻璃碎裂的检验组件200。瓶子206不含有碎片。检验组件200包含光源202和相机204。

光源202产生沿着轴线的定向光束。光源202能够发射具有变化波长和振幅的定向光束。如所说明，沿着竖直虚线引导定向光束。然而，所属领域的技术人员应了解，光源202可取向为以呈除竖直以外的角度发射定向光束。光源202可为平板LED闪光系统，或所属领域中已知的执行本文中所描述的功能并产生本文中所描述的结果的任何其它光源。举例来说，光源202可在各种波长(例如红外线)下发射，光源202也可由激光二极管、与光学件耦合的光源、镜以及类似者形成。

瓶子206定位于光源202上方，所述定向光束的路径内，使得瓶子206的底座在光源202处或附近，且瓶子206的颈部与底座相比远离光源202。换句话说，瓶子206定位在定向光束的路径内，使得瓶子206的穿过瓶子的底座的中心和瓶子的开口的中心的中心轴线与定向光束的轴线平行。可通过例如远离光圈的漫射光源达成定向光源，所述漫射光源极为接近于瓶子底座或透镜或镜系统放置，以在具有或不具有在光束的边缘处产生光的锐截止的光圈的情况下，朝向瓶子底座引导照明。瓶子206可为任何玻璃或塑料瓶子。举例来说，可能的瓶子206的非限制性列表包含啤酒和软饮料瓶子，以及不可回收和可回收瓶子。当瓶子206定位在光源或定向光束内时，在瓶子206上产生曲线，例如白色曲线，其中瓶子206的内侧壁与瓶子206的底座相接。定向光束的直径可基本上等于瓶子206的内侧壁直径，即略小于瓶子206的内侧壁直径。这还可通过光源的可变性达成。在此布置中，可一次使用单个光源，以避免反射或折射光信号或颜色变化信号中的干扰。在又一布置中，光源的直径可明显受到光圈或光阑限制。如果瓶子的大小或形状改变且在所述改变时，可动态地(例如，通过光圈控制的光)或静态地更改照明光源。

相机204可取向为面向瓶子206的底座。此外，相机204相对于水平面或所发射的光的轴线偏移。举例来说，相机204可位于与水平面成约20度的角度处。换句话说，相机204可位于与所发射的光的轴线成约70度的角度处。这允许相机204检测由瓶子206内的碎片所反射的光。

图3说明用于检测瓶子206中的玻璃碎裂的检验组件200，其中瓶子206含有碎片。当瓶子206不含有碎片时，由光源202产生的所发射光通过瓶子206，没有反射(如图2中所说明)。然而，当瓶子206含有位于定向光束的路径内的碎片时，所述碎片反射定向光束的至少一部分，进而产生正被相机204捕获和测量的反射部分。如进一步论述，可使用模拟或其它类型的模型化优化光圈的位置、光圈的大小或光圈或光阑的形状以实现适量光。

图4进一步说明用于检测瓶子206内的碎裂的检验组件200。瓶子206位于将瓶子206调运到检验组件的传送带402上，所述检验组件在装填机的馈出端和饮料生产系统的贴标机组件的馈入或馈出端上。检验组件200的优化可涉及确保瓶子206的缺陷总是能够朝向相机204反射定向光束的至少一部分。因此，可使用大于一个相机204。如所描绘，这些相机204可位于瓶子206的相对侧上的单个平面上。在不脱离本申请的范围的情况下，相机204可取向为处于相对于彼此和瓶子206的不同角度处。

检验组件200可进一步包含反射结构404、406，其在定向光束的反射部分从瓶子206移动到相机204时反射并聚集所述反射部分。如所描绘，反射结构404、406是具有平面表面的平面或三角形结构。然而，可使用具有其它几何结构和非平面(即凸出和凹入)表面的反射结构404、406。反射结构404、406可被配置成双图像镜系统，其中定向光束的每个反射部分在被相机204测量之前接入两个反射结构404、406。然而，每个光束可在被相机204测量之前接入大于或小于两个反射表面。

此外，检验组件200可包含喷水器或气刀(未说明)，其位于装填机和/或贴标机组件(未说明)的上游，即位于装填机/贴标机组件与检验组件200之间。这允许从传送带402消除或缓解过度链润滑，所述过度链润滑如果存在则在检验时可能会阻止如本文中所公开的碎片检测。举例来说，可使用线性喷水器。

图5A到5C进一步说明检验组件200的方面。检验组件200可另外包含固定板502，准许瓶子206使用其向前动量滑动(不用驱动元件提供动力)，这使所述系统的机械瓶子接触降到最低，从而归因于对高压瓶子206的减到最少的处置而使安全性达到最大。可使用所属领域中已知的任何固定板502。固定板502可为(例如)300mm长并且可容纳一对底座闪光灯506。可使用模拟或其它类型的模型化优化光圈或光阑501的位置、光圈或光阑501的大小或光圈或光阑501的形状以实现适量光。

此外，检验组件200可包含支承带504，其将瓶子206导引到待检验位置中，并且还指引固定板502的减速组件。支承带504可受传送带系统的例如传送链等方面驱动。检验组件内的传送带系统的总长度可小于约1200mm。所述带还可在照明光源上方传送瓶子，从而消除瓶子与源和/或固定板之间的接触。

此外，检验组件200可包含两个旋转相机盒508，其实现检验组件200的简易操控性并且还使得容易地固定/置换检验组件200的组件。可在检验组件200内使用额外相机510，以适应额外检测，例如漂浮物体检测，装填水平测量，泡沫装填水平补偿，顶盖检验，标签检验以及类似者。

图6A到6C说明瓶子色彩对瓶子碎裂的检测的影响。图6A描绘棕色瓶子的使用；图6B描绘绿色瓶子的使用；以及图6C描绘透明瓶子的使用。为描绘瓶子色彩对碎片检测的影响，使用相同的快门速度和闪光灯接通持续时间以收集图6A到6C内含有的图像。所使用的快门速度为1ms。然而，可根据本申请使用其它快门速度检测碎片。每个相应图的红圈内的每个差异化有色区是碎片(例如，玻璃碎片)。在不脱离本申请的范围的情况下，可使用彩色或白色/黑色接触来检测碎片。

本文中所公开的检验组件200可另外用于其它应用中。照明瓶子的底座允许观察装填水平检验(在图7A和7B中说明)。此外，检验组件200可另外用以进行漂浮和沉降异物检验(分别在图8A和8B中说明)。另外，检验组件200可用以进行气泡检测(在图9中说明)。

图10说明用于检验瓶子的方法1000。传送带和支承带将瓶子调运到邻近光源的检验位置中(如框1002所说明)。可将瓶子调运到固定板上。检验位置可涉及瓶子的底座邻近光源并且瓶子的开口远离光源。从光源发射定向光束(如框1004所说明)。定向光束可穿过瓶子的底座朝向瓶子的颈部发射。定向光束可具有小于瓶子的内侧壁直径的直径。定向光束可为激光、聚焦LED、白炽灯、光纤发射器，或其它源。使用相机，检测瓶子内的碎片反射的定向光束的一部分(如框1006所说明)。也可能使用电子传感器来代替或补充相机。

虽然已详细地描述了本申请和其优点，但应理解，可在不脱离如所附权利要求书所界定的本公开的精神和范围的情况下做出各种改变、替代和更改。此外，本申请的范围不既定限于在说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定配置。如所属领域的一般技术人员将易于从本申请了解，可根据本申请使用目前存在或待以后开发的执行与本文中所描述的对应配置基本上相同的功能或实现基本上相同的结果的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。因此，所附权利要求书既定在其范围内包含此类过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。

Claims (20)

1.一种用于以光学方式检查容器的检验系统，包括：

检验组件，包含：

光源，产生穿过所述容器的光；以及

光感测元件，检测所述容器内的缺陷反射的所述光的一部分；

其中所述光源和光感测元件被布置成使得所述光感测元件接收所述缺陷反射的所述光的所述部分，所述光源被引导穿过所述容器，因此产生管路效应，造成所述光的射线从所述容器的底部大体上平行地穿过所述容器，且所述光具有基本上等于所述容器的内径的直径。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述光感测元件是相机或传感器。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述光是定向光。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述检验组件进一步包含产生定向光的反射结构。

5.根据权利要求3所述的系统，其中所述缺陷反射的所述光的所述部分在到达所述相机之前接入至少一个反射结构。

6.根据权利要求1所述的系统，进一步包括具有至少一个光圈的固定板。

7.根据权利要求1所述的系统，进一步包括可调整光圈。

8.根据权利要求1所述的系统，进一步包括静态光圈。

9.根据权利要求1所述的系统，进一步包括所述容器的底座处的光圈。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述检验组件进一步包含至少一个可移动壳体，所述可移动壳体含纳相机。

11.根据权利要求1所述的系统，其中使用带、星形轮、导轨或其组合移动所述容器。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述检验组件进一步包含相机，所述相机取向为执行装填水平检测，漂浮物体检验，沉降碎片检验，顶盖、标签和气泡检测以及其组合。

13.根据权利要求1所述的系统，其中当所述光感测元件取向为向下朝向所述容器时，来自所述光源的光线与水平面成小于45度。

14.根据权利要求1所述的系统，其中所述光具有基本上等于所述容器的内径的直径。

15.一种用于检验容器的方法，包括以下步骤：

将容器调运到检验位置中，所述检验位置邻近光源，其中所述调运步骤包含所述检验位置涉及所述容器的底座邻近所述光源并且所述容器的开口远离所述光源；

从所述光源发射定向光束，引导所述光束穿过所述容器的底部以产生管路效应，从而造成所述光的射线从所述容器的底部大体上平行地穿过所述容器；以及

使用光检测装置检测所述容器内的碎片反射的所述定向光束的一部分。

16.根据权利要求18所述的方法，其中所述发射步骤包含穿过所述容器的底座朝向所述容器的颈部发射所述定向光束。

17.根据权利要求19所述的方法，其中所述调运步骤包含将所述容器调运到固定板上。

18.根据权利要求19所述的方法，其中所述发射步骤包含所述定向光束具有小于所述容器的内侧壁直径的直径。

19.根据权利要求19所述的方法，其中所述发射步骤包含所述定向光束包含激光二极管或红外线中的一个，且液体界面提供光束反射。

20.一种供在用于检验容器的系统内使用的检验组件，包括：

定向光源，发射定向光束以产生穿过所述容器的光管路效应；

至少一个相机，定位成检测所述容器的缺陷反射的所述定向光束的一部分；以及

反射结构，定位成在所述定向光束的所述部分到达相机之前反射并聚集所述定向光束的所述反射部分，

其中所述光源和所述相机被布置成使得所述光感测元件接收所述缺陷反射的所述光的所述部分，所述光源被引导穿过所述容器，因此产生管路效应，造成所述光的射线从所述容器的底部大体上平行地穿过所述容器，所述光具有基本上等于所述容器的内径的直径，且当所述光感测元件取向为向下朝向所述容器时，来自所述光源的光线与水平面成小于45度。