CN110036282A - 用于容器的连续质量控制的设备 - Google Patents

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CN110036282A CN201780058754.4A CN201780058754A CN110036282A CN 110036282 A CN110036282 A CN 110036282A CN 201780058754 A CN201780058754 A CN 201780058754A CN 110036282 A CN110036282 A CN 110036282A
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马西莫·博纳蒂
埃米迪奥·佐泽拉
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Abstract

用于容器的控制设备包括：旋转转盘(2)，其在圆周上具有适于允许每个容纳在其中的容器(4)围绕其自己的竖直轴线旋转运动的多个壳体(3)；光学装置(5)，其用于重建每个所述容器(4)的特征，其具有用于为所述容器照明的设备(6)和用于捕捉所述旋转容器的多个接续图像的装置(20)，所述光学重建装置(5)与所述旋转转盘(2)的接续角度位置刚性地连接，所述角度位置与每个所述壳体(3)的角度和接续位置连接；用于同步所述壳体(3)和所述转盘(2)的所述捕捉图像与所述角度位置的装置；所述照明装置(6)包括至少两个灯(6a和6b)，其从至少两个不同的入射角(7a和7b)照射所述容器(4)，所述照明装置(6)配备有频闪控制装置，其允许照明和通过装置(20)捕捉所述容器(4)的所述图像中的至少两幅在所述容器(4)相对于所述捕捉装置(20)的相同角度旋转位置中重叠的接续的图像。

Description

用于容器的连续质量控制的设备
背景技术
众所周知，目前市场上有用于半透明或不透明的容器(通常为柱形的、空的或满的、开口的或设有封闭系统的)的不同类型的质量控制设备。
还已知的是，用于容器的质量控制设备是基于光学系统的，该光学系统允许通过旋转或转动-旋转运动布置的容器的相继的角度扇区的顺序捕捉装置来对容器进行光学重建，其中，这样的多个视图和捕获的多个图像在容器的运动期间通过处理设备处理。
还已知的是，质量控制设备在生产线上独立地运行。
这样的机器一般配备有：固定的电视摄像机，容器在其前面旋转着经过；以及照明装置，其具有预先建立的入射角，该入射角适于使反射光的量最大化并因此使多个图像的分辨率被处理以用于容器的整个侧表面的光学重建的可能性最大化。
然而，这样的机器的特点在于：有限的生产率，以及在容器的侧壁(或侧壁的部分)具有凹形和/或凸形表面的情况下容器的光学重建的不精确，在容器的侧壁(或侧壁的部分)具有凹形和/或凸形表面的情况下，照明装置的光在该表面上的入射角以及因此的反射角发生改变，产生具有较低的光学分辨率的阴影区，因此容器的光学重建和图像的读取不精确。
特别是，这种不精确对于通过机械挤压来使封闭元件(通常为金属或其它易延展材料)变形到容器的对接元件(通常为柱形)上的容器的封闭的质量控制来说是不可接受的。
这种操作，在技术术语中称为“压接”，通常用于(但不仅用于)制药工业中的密封容器，该操作在特定封闭区域中产生高相互角(甚至是直角)的表面和底切，在该特定封闭区域中由相对于容器以固定角度放置的照明装置产生的光的反射角度显著不同，这妨碍了对经受质量控制的封闭元件的正确、可靠、和完整的光学重建。
发明内容
本发明提出的任务是设计一种解决上述现有技术的缺点的用于容器的质量控制设备和过程。
在该任务的范围内，本发明的目的是设计一种从结构或管理的角度来说并不昂贵的用于容器的质量控制设备和过程。
本发明的另一目的是提供一种用于容器的质量控制设备和过程，其允许用所包含的成本以及以单一的观察点极其精确地检测容器的甚至具有较深地凹形和/凸形区域的整个侧表面。
本发明的另一目的是提供一种用于容器的质量控制设备和过程，其允许通过将封闭件压接到将要极其精确地检测的容器上来获得密封封闭件的整个表面。
本发明的另一目的是提供一种具有高生产率的用于容器的质量控制设备和过程，其提供了观察系统的所有优点以及连续控制系统的生产与成本管理的所有优点。
该任务和其它目的通过用于容器的连续质量控制设备来实现，其包括：旋转转盘，其在圆周上具有多个壳体，所述壳体适于允许每个容纳在其中的容器借助旋转装置绕其自己的竖直轴线旋转运动；光学重建装置，其用于重建设置在所述转盘上的每个所述容器的特征，该光学重建装置具有用于给所述容器照明的照明装置和用于在容器的转动-旋转运动期间捕捉所述容器的多个接续的图像的捕捉装置；该连续质量控制设备的特点是，所述光学重建装置与在旋转转盘的旋转期间所述旋转转盘的角度位置刚性且相继地连接，所述旋转转盘的角度位置与所述容器的所述壳体中的每一个的角度和接续位置连接，同步装置使所述转盘的所述角度位置和所述容器的所述壳体的所述角度位置与所捕捉的图像同步，所述照明装置包括至少两个灯，其从至少两个不同的入射角照射所述容器，所述照明装置配备有频闪控制装置，其允许照明以及通过所述捕捉装置捕捉，以捕捉所述容器的所述图像中的至少两幅在所述容器在其自己的壳体中相对于所述图像捕捉装置的相同的角度旋转位置中重叠的接续的图像。
本发明的主题还涉及一种用于转动移动中的容器的连续质量控制过程，包括：使所述容器在照明装置前方经过，通过一个单个接续图像捕捉装置捕捉旋转的所述容器中的每一者，获取所述容器的光学重建并根据所述光学重建检查它们的质量，该过程的特征在于，所述照明装置配备有频闪控制装置，其允许以反相的形式从至少两个不同的入射角照射每个容器，并且允许捕捉所述容器在其自己的壳体中相对于所述图像捕捉装置的相同角度旋转位置中的至少两幅重叠图像。
从属权利要求更清楚地说明了根据本发明的设备的进一步特征，并且特别是照明装置相对于容器定位成具有两个不同的入射角，其被放置在与容器的竖直轴线相交的相同平面中，并且所述照明装置成角度旋转地与所述多个接续图像捕捉装置成整体。
捕捉装置接续地捕捉旋转的容器的相继的角度扇区，并且通过光学处理装置处理这样的多个视图，以用于对相同的容器进行光学重建，并且能够执行容器整体的质量控制和/或基于特定兴趣的特别区域(比如典型地但不限于，容器上的封闭件的“压接”区域)的质量控制。
附图说明
本发明的进一步的特征和优点将从根据本发明的用于容器的质量控制设备和过程的优选而非排它的实施例的描述中更加全面地显现出来，其通过附图中的描述性而非限制性的示例示出，在附图中：
图1是根据本发明的用于容器的连续质量控制设备和过程的示意性立体图，其中，照明装置和捕捉装置相对于在周向壳体中的容器而定位在转盘的内部；
图2是图1所示的装置的平面图；
图3是图1所示的装置的竖向截面图；
图4示出了图1所示的装置的变型的平面图，其中设置有单个捕捉装置；
图5示出了图1所示的装置的变型的平面图，其中设置了不同的用于使容器在它们的壳体中旋转的设备；
图6示出了图5所示的装置的竖向截面；
图7示出了具有压接封闭件的容器的平面图；
图8示出了容器的侧立视图；并且
图9示出了容器沿着图7的线9-9的截面。
具体实施方式
特别参考图4，用于容器的质量控制设备和取向用数字1总体地表示。
装置1包括：旋转转盘2，其在圆周上具有多个壳体3、3a、3b、3c，这些壳体3、3a、3b、3c适于允许容纳在这种壳体3、3a、3b、3c中的每个容器4、4a、4b、4c通过下文所述的旋转装置绕其自身轴线旋转，并因此使每个容器4、4a、4b、4c进行转动-旋转运动(roto-revolutionary)。
容器4、4a、4b、4c例如可以由玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)构成，其可以是透明的、不透明的柱形构造或其它构造，可以是有标签或没标签的、空的或满的、开口的或设有封闭系统。
光学重建装置5容纳在转盘2内并独立于转盘2，其用于重建容纳在壳体3、3a、3b、3c中的每个容器的特征，该光学重建装置包括：照明装置6a、6b，其用于为容器4、4a、4b、4c照明；以及捕捉装置20，其用于捕捉多个接续的图像。
这种光学重建装置5可以与转盘2同步地旋转，特别地，其能够联接至容器4、4a、4b、4c的壳体3、3a、3b、3c的每个角度位置，并且能够在转盘2的旋转的角度扇区10中跟随该角速位置，在该角度扇区中，容器4、4a、4b、4c在其旋转平移运动中执行至少一个完整的360°的旋转；角度扇区10的幅度与容器4、4a、4b、4c在其壳体3、3a、3b、3c中的完整360°的旋转速度成反比。一旦执行了容器4、4a、4b、4c的这种完整旋转步骤，该光学重建装置5就沿相对于转盘2的相反方向旋转，从而联接转盘2上的前一个壳体的角度位置，在该前一个壳体中容纳着待检查的随后的容器，该容器接续地经受与前一个容器相同的光学重建过程。
在与转盘2的同步旋转步骤中，光学重建装置5以与转盘2相同的恒定速度旋转，但是在用于联接转盘2上的前一个壳体的位置的相反方向的旋转步骤中，光学重建装置的旋转速度是由机械特性、部件的惯性、以及位置与速度的相互联接设备所准许的最大值。
在相反方向上的旋转速度越高，联接前一个壳体的位置所需的时间越短，因此，在转盘2的旋转速度恒定的情况下，在光学重建装置5在随后的前一个容器的壳体的位置上的再联接步骤期间由转盘2行进的角度扇区11越小。
在其它参数保持相同的情况下，角度扇区10与角度扇区11的总和决定了转盘2的圆周上的壳体位置的间距。
明显的是，角度扇区10与11的较小的角度总和对应于转盘2的圆周上的壳体位置的较小间距，并且因此，在转盘2的直径相同的情况下，用于待检查的容器的壳体数量更大。
同步装置使由捕捉装置20接续捕捉的图像与旋转转盘2的角度位置同步，并且与在壳体中旋转的容器的角度位置同步，这允许定位容器上的任何缺陷，并且允许识别经受质量控制的相应容器。
容器的照明装置包括：至少两个灯6a和6b，它们从两个不同的入射角照射容器，优选地，相对于转盘2的水平平面，一个灯从上方照射容器，一个灯从下方照射容器。
优选地，这样的角度位于由容器4、4a、4b、4c的竖直旋转轴线确定的相同的竖直平面中。
照明装置6配备有频闪控制装置，其允许通过灯6a和灯6b对容器4、4a、4b、4c交替地和反相地照明。
灯6a通常相对于容器从上方以一定入射角照射，其更加清楚地突出了面朝上的凹形表面或凸形表面，而灯6b通常相对于容器从下方以一定入射角照射，其更加清楚地突出了面朝下的凹形表面或凸形表面。
因此，用于捕捉接续图像的捕捉装置20相继地捕捉了容器4、4a、4b、4c的一对图像，其中，一幅图像更加突出容器4、4a、4b、4c的面朝上的表面，而一幅图像更加突出容器4、4a、4b、4c的面朝下的表面。
同步装置和频闪控制装置以协调的方式动作，从而允许捕捉装置20相对于容器4、4a、4b、4c在壳体3、3a、3b、3c中的角度旋转以极度减少的时间捕捉这对图像，以便能够使光学重建装置5将这对图像当作涉及容器相对于捕捉装置20的相同角度曝光的图像。
然后，光学重建装置5将这对图像重叠，重建容器4、4a、4b、4c在相对于捕捉装置20的各个角度位置中的单个图像。
在容器4、4a、4b、4c在其在转盘2的圆周上的壳体3、3a、3b、3c中的至少360°的旋转期间，捕捉装置20、照明装置6a和6b、频闪控制装置、同步装置的连续、协调且接续的启用允许光学重建装置5光学地且准确地重建容器的整个表面，而且特别是凹形和/或凸形的区域。
本发明的这种创新的性能对于通过机械挤压以使封闭元件(通常由金属或其它易延展材料制成)变形到容器的对接元件(通常为柱形)上(在技术术语上被定义为“压接”的操作)获得的容器4、4a、4b、4c的封闭的质量控制来说尤其有利。
参考图7-图9，示出了典型的容器4，其具有柱形的主外表面41、两个相应地为凸形42和凹形43的区域，这两个区域用于与柱形区域44连接，该柱形区域44具有小于区域41的直径并朝向容器的上开口45引导。
开口45由容器4的材料的扩大部分对接元件46在对接元件46的用于边缘52的部分的竖向表面47上以及在对接元件46的用于边缘53的部分的低于水平面的区域48上从外部围绕，通过迫使边缘51机械变形到对接元件46上，在该对接元件46上发生封闭件50的压接操作。
设置有压接封闭件50的容器4经受的质量控制因此尤其与封闭边缘51的部分52和部分53的光学重建有关，但不限于此。
通过本发明公开的创新装置，在控制操作期间，灯6a通常相对于容器4从上方以一定入射角的照明更加突出了容器4的面朝上的凹形表面43或凸形表面42以及封闭元件50的边缘52——捕捉装置20捕捉它们的图像。
灯6b通常从容器4下方以一定入射角的相继的反相照明更加突出了封闭元件50的边缘52和低于水平面的区域48的面朝下的表面——捕捉装置20捕捉它们的图像。
同步装置和频闪控制装置以协调的方式动作，从而允许捕捉装置20相对于容器4在壳体3中的角度旋转以极度减少的时间捕捉这对图像，以便能够使光学重建装置5将这对图像当作涉及容器4相对于捕捉装置20的相同角度曝光的图像。
然后，光学重建装置5重叠这对图像，重建容器4在相对于捕捉装置20的各个角度位置中的单个图像，尤其突出超过封闭元件50的边缘52的面朝上的凹形表面43或凸形表面42以及超过封闭元件50的边缘52的低于水平面的区域48的面朝下的表面。
在容器4在其在转盘2的圆周上的壳体3中的至少360°的旋转期间，捕捉装置20、照明装置6a和6b、频闪控制装置、同步装置的连续、协调且接续的启用允许光学重建装置5光学地且准确地重建容器4的整个表面，尤其突出被封闭件50在容器4的对接元件48上的压接影响的区域。
图1-图3示出了用于实现本发明的另一个优选但非排他的解决方案。
图1-图3示出了用于容器的质量控制设备1，其配备有一对光学重建装置，该对光学重建装置在图中分别用数字5.1和5.2表示，其在旋转转盘2内相互成一体地成角度旋转。
同样地，在这种情况下，用于为容器照明的照明装置6包括：至少两个灯6a和6b，其从两个不同的入射角7a、7b照射容器，优选地，相对于转盘2的水平平面，一个灯从上方照射容器，一个灯从下方照射容器。
这种光学重建装置5.1和5.2可以与转盘2同步地旋转，尤其能够与容器4a.1和4a.2的壳体3a.1和3a.2的每个角度位置联接，并且能够针对转盘2的旋转的角度扇区10而跟随它，在转盘2的旋转的角度扇区10中，容器4a.1和4a.2在其旋转平移运动中执行至少一个完整的360°的旋转；角度扇区10的幅度与容器4a.1和4a.2在其壳体4a.1和4a.2中的完整的360°的旋转速度成反比。
一旦执行了容器4a.1和4a.2的这种完整旋转步骤，这对刚性地成一体的光学重建装置5.1和5.2就在相对于转盘2的相反方向上旋转，从而相应地联接转盘2上的前一对壳体3b.1和3b.2的角度位置，在该前一对壳体3b.1和3b.2中容纳着随后待检查的容器对4b.1和4b.2，该容器对4b.1和4b.2接续地经受与前一对容器4a.1和4b.1相同的光学重建过程。
在与转盘2同步的旋转步骤中，光学重建装置5.1和5.2以与转盘2相同的恒定速度转向，并且行进穿过角度扇区10，对容器对4a.1和4a.2进行光学重建的方式是清楚明显的：以与旋转转盘2相同的几何尺寸和与容器相同的旋转平移速度，这允许将转盘2的圆周上的壳体位置的间距减半，并且因此在相同条件下，根据本发明的控制设备的生产率翻倍。
以两个优选但非限制性的实施例实施用于使容器在它们在旋转转盘2中的壳体中旋转的旋转装置。
图1-图4示出了旋转装置xx，其用于通过柔性带100在容器4、4a、4b、4c的侧表面41上的直接作用使容器在它们的壳体中旋转；柔性带100面向带轮200并布置成通过带轮200旋转，该带轮200通过旋转装置(未说明)启动，并且柔性带100通过自由轮201和202保持紧绷对接在容器的侧壁41上；布置在壳体中的容器各自通过至少一对对接装置(contrastmeans)210维持就位，该对接装置210绕着平行于容器的旋转轴线的轴线自由旋转；在柔性带100旋转期间，柔性带100的侧表面在侧壁41上的对接致使容器在壳体中旋转；旋转装置xx的大小以及旋转转盘2与带轮200的旋转速度的协调允许容器4在旋转转盘2的旋转中至少针对捕捉扇区10完成关于其自身的轴线的至少360°的旋转，以便捕捉光学重建装置5、5.1、5.2的多个接续的图像。
在图5和图6中示意性地示出了用于使容器在它们在旋转转盘2中的壳体中旋转的其它旋转装置。
同样，在这种情况中，可以注意到，捕捉装置20和用于为容器4照明的照明装置包括至少两个灯6a和6b，它们从两个不同的入射角7a、7b照射容器4，优选地，相对于转盘2的水平平面，一个灯从上方照射容器4，一个灯从下方照射容器4。
容器4通过弹性地致动的保持装置yy刚性地保持，容器4在它们自己在旋转转盘2中的壳体中绕其自身的竖直轴线自由旋转；旋转装置xx的柔性带100通过自由轮201和202维持紧绷对接在弹性保持装置yy的柱形元件211的侧壁上；在柔性带100的旋转期间，柔性带100的侧表面在柱形元件211的侧壁上的对接致使弹性保持装置yy在壳体3中旋转，刚性保持的容器4与其一起旋转。
旋转装置xx的大小以及旋转转盘2与带轮200的旋转速度的协调允许弹性保持装置yy在旋转转盘2的旋转中针对至少角度扇区在壳体3中关于其自身的轴线完成至少360°的旋转(刚性保持的容器4随着壳体3一起旋转)，用于捕捉光学重建装置5的多个接续的图像。
本发明的主题还涉及并且不仅仅涉及一种用于转动-旋转运动中的容器的连续质量控制过程，其包括使所述容器旋转移动着经过照明装置的前方，通过至少一个捕捉装置捕捉旋转的所述容器中的每一者的连续的接续的图像，获得所述容器的光学重建并根据所述光学重建检查它们的质量，该质量控制过程的特点在于，所述照明装置配备有频闪控制装置，其允许从至少两个不同的入射角反相地照射所述容器，并且在所述容器在其自己的壳体中相对于所述图像捕捉装置的相同的角度旋转位置中捕捉至少两幅重叠的图像。根据本发明的用于容器的连续质量控制设备的特征和操作从已经描述和示出的内容变得明显。
所构想的设备可以有许多修改和变型，所有的修改和变型都落入本创新性构思的范围内。
特别地，在转盘具有非常小的直径的情况下，光学重建装置可以不是径向地布置在其内部而是径向地布置在其外部。
此外，所有细节可以用其它技术上等效的元件代替。在实践中，所使用的材料以及尺寸可以根据需要和现有技术而定。

Claims (13)

1.一种用于容器的连续质量控制设备，包括：旋转转盘(2)，所述旋转转盘在圆周上具有多个壳体(3)，所述壳体允许容纳在其中的每个容器(4)通过旋转装置绕所述容器自己的竖直轴线进行旋转运动；光学重建装置(5)，所述光学重建装置用于重建所提供的每个所述容器(4)的特征，所述光学重建装置具有用于为所述容器照明的照明装置(6)以及用于在所述容器的转动-旋转运动期间捕获所述容器的多个接续图像的捕捉装置(20)；所述质量控制设备的特征在于：所述光学重建装置(5)在所述旋转转盘的旋转期间与所述旋转转盘(2)的各个接续的角度位置刚性地连接，所述角度位置与每个所述容器(4)的所述壳体(3)的角度和接续位置连接；同步装置(9)将所述转盘(2)的所述角度位置以及所述容器的所述壳体(3)的角度位置与所述捕捉图像同步；所述照明装置(6)包括至少两个灯(6a和6b)，所述灯至少从两个不同的入射角(7a和7b)照射每个容器(4)，所述照明装置(6)配备有频闪控制装置(8)，所述频闪控制装置允许照明和通过所述捕捉装置(20)捕捉所述容器(4)的所述图像中的至少两幅在所述容器在其自己壳体(3)中相对于所述图像捕捉装置(20)的相同角度旋转位置中重叠的接续的图像。
2.根据权利要求1所述的用于容器的连续质量控制设备，其特征在于，配备有频闪控制装置(8)的所述照明装置(6)用所述至少一个灯(6a)和所述至少一个灯(6b)接续地反相地照射所述容器(4)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的用于容器的连续质量控制设备，其特征在于，所述两个不同的入射角(7a和7b)位于与所述容器(4)的竖直轴线相交的相同平面中。
4.根据前述权利要求所述的用于容器的连续质量控制设备，其特征在于，所述照明装置(6)成角度旋转地与所述多个接续图像捕捉装置(20)成一体。
5.根据前述权利要求所述的用于容器的连续质量控制设备，其特征在于，所述多个接续图像捕捉装置(20)和所述照明装置(6)在所述容器(4)绕其竖直轴线的至少一个完整的360°旋转运动期间捕捉在所述壳体(3)中的所述容器(4)中的每一个的多个接续的图像。
6.根据前述权利要求所述的用于容器的连续质量控制设备，其特征在于，所述多个接续图像捕捉装置(20)和所述照明装置(6)适用于捕捉每个所述容器(4)的“压接”封闭件的多个接续的图像。
7.根据前述权利要求所述的用于容器的连续质量控制设备，其特征在于，所述转盘(2)配备有成角度旋转的互相成一体的至少两个所述光学重建装置(5)。
8.根据前述权利要求所述的用于容器的连续质量控制设备，其特征在于，所述至少两个光学重建装置(5)在角度运动期间与所述容器(4)的相邻且连续的壳体中的至少两者的角度位置刚性地连接。
9.根据前述权利要求所述的用于容器的连续质量控制设备，其特征在于，每个所述容器(4)在其自己在所述旋转转盘(2)的所述壳体(3)中绕其自己的轴线的旋转运动是由旋转装置xx通过在所述旋转转盘(2)的圆周旋转平移中在所述容器(4)的侧表面上的直接作用来执行的。
10.根据权利要求1至9所述的用于容器的连续质量控制设备，其特征在于，所述容器(4)通过弹性致动的保持装置yy刚性地保持，所述容器在其自己在所述旋转转盘(2)的所述壳体(3)中围绕自己的竖直轴线自由旋转。
11.根据前述权利要求所述的用于容器的连续质量控制设备，其特征在于，在所述旋转转盘(2)的圆周旋转平移中，通过所述旋转装置xx在所述保持装置yy的柱形元件(211)的侧表面上的作用直接使所述保持装置旋转。
12.根据前述权利要求所述的用于容器的连续质量控制设备，其特征在于，所述旋转装置xx允许所述容器(4)在所述旋转转盘(2)的旋转中至少针对所述光学重建装置(5)的多个接续图像捕捉扇区(10)关于所述容器自己的轴线进行完整的360°旋转。
13.用于转动-旋转运动中的容器的连续质量控制设备，包括：使所述容器经过照明装置的前方；通过至少一个单个接续图像捕捉装置捕捉旋转的每个所述容器；获取所述容器的光学重建并且根据所述光学重建控制所述容器的质量，其特征在于，所述照明装置配备有频闪控制装置，所述频闪控制装置允许从至少两个不同的入射角反相地照射所述容器，并且允许捕捉所述容器在其自己的壳体中相对于所述图像捕捉装置的相同角度旋转位置中的至少两幅重叠图像。
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