CN111133301B - 具有光学水印的检查设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对容器在污物方面进行检查的设备，该检查设备包括辐射源。辐射源构造用于发射辐射，所述辐射透射待检查的容器。此外，该设备具有检测装置，该检测装置构造用于检测已由辐射源发射的且已透射该容器的辐射。该设备还具有评估装置，该评估装置构造用于评估由检测装置检测到的辐射。在辐射源与检测装置之间的光路中设置有识别元件，该识别元件具有光学水印。所述评估装置构造用于评估在由检测装置检测到的图片中的光学水印。

Description

具有光学水印的检查设备

技术领域

本发明涉及一种用于对容器在污物方面进行检查的设备。所述设备包括辐射源，其中，所述辐射源构造用于发射辐射，所述辐射透射待检查的容器。此外，所述设备包括检测装置，所述检测装置构造用于检测已由辐射源发射的且已透射所述容器的辐射。所述设备还包括评估装置，所述评估装置构造用于评估由检测装置检测到的辐射。

背景技术

本发明尤其是用于自动灌装设施，在该灌装设施中容器以高的速度被运输。本发明尤其是用于检查空的容器。在自动灌装设施中，在灌装之前对空的容器在可能的污物或异物方面进行检查。为此，通常将容器引导通过检查设备，该检查设备包括用于可见光的光源和半导体摄像机。在此，容器被透视并且从不同的视角进行检查。在检查中，确定亮度差异、颜色差异或对比度差异。将存在的差异识别为容器的污物或污染，并且随后将容器拣出。这样被拣出的容器可以被输送给清洁设施或被回收利用。

除了所述待检查的容器之外，检查设备的光学部件也可能被污染或具有故障。尤其是，检查设备的光学部件可能会起雾。在光学部件如保护片、反射镜和物镜中也出现其它污物、例如油膜或清洁条纹。这些污物具有低通特性，且基本不改变图像亮度。这些污物仅在图像中作为模糊起作用，并且容器上的污物对于检测装置而言是不可见的。根据现有技术，通过对专门准备的分析产品(例如分析容器)进行重复测试或者通过在产品空隙期间以专门的照明图案进行附加图像采集或者通过为此额外提供的产品空隙来这种污染进行检测。备选地，通过确定结构的变型随着时间的显著变化来检测检查设备的光学部件的污染。由此，对这些缺陷的检测仅限于具有强对比度的图像区域、例如容器边缘、具有玻璃标志或印刷的区域。典型地不应预期高对比度的区域不能以这种方式进行检查。

发明内容

因此，本发明的目的是改进一种用于容器的检查设备，使得检查设备的光学部件的污物能够以简单的方式被检测出。

为了实现该目的，提出一种用于容器在污物方面进行检查的设备，该设备包括辐射源。辐射源构造用于发射辐射，所述辐射透射待检查的容器。此外，该设备具有检测装置，该检测装置构造用于检测已由辐射源发射的且已透射该容器的辐射。该设备还具有评估装置，该评估装置构造用于评估由检测装置检测到的辐射。在辐射源和检测装置之间的光路中设置有识别元件，该识别元件具有光学水印。所述评估装置构造用于评估在由检测装置检测到的图片中的光学水印。

在辐射源和检测装置之间的光路中的光学水印不影响或仅仅略微影响对容器在污物方面的检查。然而，光学水印能实现对该检查设备的光学部件的检查。在评估由检测装置检测到的图片时，由评估装置检查光学水印。如果在相继图片中检测到的水印与位于辐射源和检测装置之间的光路中的实际的光学水印显著不同，则由评估装置识别出检查设备的光学部件的污物或故障。

具有光学水印的识别元件优选地被设置在辐射源与所述待检查的容器之间。由此，能够确保识别位于识别元件与检测装置之间的光学部件的故障或污物。此外，在这种情况下，能够检测到容器的污物，因为这些污物会导致水印的错误。

备选地，具有光学水印的识别元件可以被设置在所述待检查的容器与检测装置之间。由此能实现检测光学部件中的故障或污物，所述光学部件仅位于识别元件与检测装置之间。但是，以这种方式忽略了容器的污物。

此外，具有不同光学水印的多个识别元件可以被放置在辐射源与检测装置之间的光路中。所述多个识别元件可以被设置在检查设备的光学部件之后的光路中，所述光学部件应该在故障和污物方面接受检查。

例如，检测装置可以被构造为半导体摄像机，所述半导体摄像机具有物镜和偏转镜作为摄像机箱。在这种情况下，可以毫无问题地实现对半导体摄像机的保护玻璃的清洁。然而，摄像机箱内的故障或污物是显著的故障。在这种情况下，具有在光路中的第一光学水印的第一识别元件可以被设置在摄像机箱的保护玻璃前面，而具有在光路中的第二光学水印的第二识别元件可以被设置在摄像机箱的保护玻璃后面。如果由评估装置确定第二光学水印被检测装置正确地检测到，但第一水印未被检测到，则可以推断出摄像机箱的保护玻璃的污染或者故障。接着，评估装置可以输出信号，即摄像机箱的保护玻璃应该被清洁。与之相反，如果不仅第一水印而且第二水印均未被检测装置正确地识别出，则可以由评估装置推断出摄像机箱内的污染或故障。

相应地，在辐射源与检测装置之间的光路中的合适的部件可以设有识别元件和不同的光学水印，从而在污染或故障的情况下可以由评估装置准确地确定检查设备的哪个光学部件被污染或发生故障。

光学水印这样构造，使得对容器的污物的检测不会被水印干扰或仅轻微地受到干扰。为此，水印例如由与容器的污物不同的小点、线或结构形成。优选地，水印不能或者很难用人眼来识别。水印可以具有线或点图案。

优选地，光学水印由光学水印中存在的频谱来定义和选择。优选地，在水印的频谱中，选择固定频带内的合适频率。然后，这样产生的水印的频谱可以借助于已知的傅里叶变换或者其他合适的正交变换从频率空间转换到位置空间中。由此，产生在光学水印的位置空间中的图像。然后，将该图像施加到识别元件上，并且放置在辐射源与检查设备的检测装置之间的光路中。由此，水印被施加到辐射源的辐射上。

为了通过评估装置评估在由检测装置检测的图片中的光学水印，优选将由检测装置检测到的图片从位置空间变换到频率空间中。在此，优选地又使用傅里叶变换或者其他合适的正交变换。评估装置现在检查，光学水印的频谱是否存在于由检测装置检测到的图片中，或者该频谱是否受损坏。如果频谱基本上存在于图片中，也就是说没有或仅轻微地被损坏，则评估装置检测出，不存在检查设备的光学部件的故障或污染，并且也不存在所述待检查的容器的污物。另一方面，如果原始水印的存在于由检测装置检测到的图片中的频谱严重失真或被损坏，则评估装置检测出所述待检查的容器的污物。如果在相继的图片中的频谱严重失真或被损坏，则评估装置检测出检查设备的光学部件的污染或故障。如果如上所述使用多个不同的光学水印，则评估装置还检测出检查设备的哪个光学部件遭受污物或故障。

光学水印的频谱这样选择，使得水印的频谱中的所有频率仍然能够被检测装置检测到。上极限频率也被选择为，使得不会由于检查设备的光学部件、所述待检查的容器以及由于在评估装置中的评估而产生伪像。光学水印的频谱中的最低频率被选择为，使得对待检查的容器的污物的检测不受干扰或仅受到最小的干扰。换言之，光学水印的频谱被选择为，使得对待检查的容器的污物的检测不会受到显著干扰，但是光学水印的频率可以由检测装置检测出。在同时使用多个水印时，这些水印优选地在频谱上互补，并且因此不会共享共同的频率。

此外，光学水印的频谱被选择为，使得检查设备的在辐射源与检测装置之间的光路中的光学部件的散射性的污物导致光学水印的错误。因此，确保了在检查设备的光学部件上的例如油膜、清洁条纹、雾气等可以被识别出。

辐射源优选是电磁辐射源、例如用于可见范围中的光的辐射源。辐射源还可以被构造为发射UV光或红外光或其组合。红外辐射可以有利地使用在有色容器中、尤其是使用在棕色玻璃瓶中。

辐射源可以脉冲式运行并且被这样地被控制，使得仅当待检查的容器位于辐射源前面时才输出辐射脉冲。备选地，辐射源可以连续地运行。

本发明可以用于检查由任何对于辐射源的辐射而言基本上透明的材料制成的容器。本发明特别有利地能够用于由玻璃或透明塑料(例如PET)制成的容器中。尤其是，本发明可用于对饮料工业中的玻璃瓶的检查。

检测装置优选是商业上通用的彩色摄像机、尤其是半导体摄像机。同样可以使用红外摄像机和UV摄像机。为了避免或减少运动模糊，可以使用具有短的快门速度的快门摄像机。当辐射源连续运行时，这是特别有利的。

本发明还涉及一种用于对容器在污物方面进行检查的方法，其中，所述方法包括以下方法步骤：

-提供辐射源，其中，所述辐射源构造用于发射辐射，所述辐射透射待检查的容器，

-提供检测装置，所述检测装置构造用于检测已由辐射源发射的且已透射所述容器的辐射，

-提供评估装置，所述评估装置构造用于评估由检测装置检测到的辐射，并且

-在辐射源与检测装置之间的光路中设置具有光学水印的识别元件，

-通过评估装置评估在由检测装置检测到的图片中的水印。

在评估的方法步骤中，评估装置优选通过频率分析方法从由检测装置检测的图片中的水印的频谱的变化推断出在辐射源和检测装置之间的光路中的污物或故障。如果在水印的频谱中发生显著变化，则评估装置在这种情况下检测出污物或故障。

典型地，由检测装置从每个待检查的容器检测图片。如果评估装置在单个图片的情况下在辐射源和检测装置之间的光路中检测到污物或故障，则假定容器被污染。例如，容器可能起雾或被锈污染，使得存在容器的散射性的污物。相反地，如果在检测装置的多个相继的被检测的图片中通过评估装置检测出位置固定的故障或污物，则评估装置检测检查设备的在识别元件与检测装置之间的光路中的光学部件的污物或故障。在这种情况下，不太可能多个容器中在相同位置上均具有散射性的污物。

为了提高检查精度并且为故障分配位置，评估装置优选将由检测装置检测到的图片分解成多个子区域，各子区域例如分别具有64x64或32x32像素。整个图片的这些子区域分别由评估装置从位置空间变换到频率空间中并且将各个子区域的所获得的频谱与光学水印的频谱相比较。在无故障的情况下，可以在图片的每个子区域中观察光学水印的原始频率图案，其中，原始频率图案可能由于容器而系统地失真。与光学水印的原始频谱相比，频谱的更强烈的失真或衰减表明污染。如上所述，可以将单次检测到失真或被损坏的频谱归因于容器污染。然而，如果在相继图片中由评估装置检测到失真或被损坏的频谱，则推断出检查设备的在辐射源与检测装置之间的光路中的光学部件的污物或故障。

附图说明

以下，通过附图更详细地描述本发明。在此，示出：

图1示出了根据本发明的具有识别元件的检查设备的实施方式的说明性图示；

图2示出了根据本发明的具有识别元件的检查设备的备选的实施方式的说明性图示；

图3示出了根据本发明的具有识别元件的检查设备的另一备选的实施方式的说明性图示；

图4示出了根据本发明的具有识别元件的检查设备的另一备选的实施方式的示意图；

图5示出了频率空间和位置空间中的光学水印；

图6示出了子区域的由评估装置评估的频谱。

具体实施方式

图1示出了一种用于对容器在污物方面进行检查的设备。所述设备具有辐射源10。辐射源10设计用于发射辐射。辐射透射待检查的容器12。在辐射源10的辐射透射所述待检查的容器12之后，辐射到达检测装置14。由检测装置14检测的图片被传输到评估装置16以用于进一步评估。

在辐射源10和待检查的容器12之间设置有识别元件18，其中，识别元件18具有光学水印。

在辐射源10和检测装置14之间的光路20中可以设置有检查设备的不同光学部件22、24。在此，它可以是保护玻璃片22或偏转镜24。辐射源10以及检测装置14也可以视为检查设备的光学部件。所述待检查的容器12以及检查设备的所有光学部件10、14、22、24都可能具有污物。在所述待检查的容器12方面，这些污物以已知的方式由检测装置14检测并由评估装置16确定。而通过根据本发明的设备还可以检测检查设备的光学部件上的故障或污物。

为此，识别元件18设置有光学水印。光学水印被构造成，使得对待检查的容器12上的污物的检测不受影响或几乎不受影响。然而，如果检查设备的光学部件中的一个光学部件中存在故障或污物，则这导致由检测装置14检测到的图片中的光学水印的改变。这可以由评估装置16确定。

在图1所示的实例中，具有光学水印的识别元件18被设置在第一保护玻璃22和辐射源10之间。通过在该位置处设置具有光学水印的识别元件18，可以确定在保护玻璃22、偏转镜24和检测装置14内的光学部件中的故障或污物。不能确定在辐射源10内的故障或污染。

图2和图3示出了检查设备的光学部件的不同设置。图2示出了辐射源相对于图1所示的光路的倾斜。图3示出底部检查。

图4示出了一种实施方式，在该实施方式中使用具有相应不同的光学水印的两个识别元件18。由此，检查设备的光学部件的可能存在的故障或污染可以与各个光学部件相关联。如果例如在图4中示出的右侧的保护玻璃22起雾，则由评估装置16如下地评估由检测装置14检测到的图片：图4中所示的右侧的识别元件18所具有的光学水印发生错误。而图4中所示的左侧识别元件18所具有的光学水印将不会发生错误。根据应该对识别设备的哪些光学组件在存在故障和污物方面进行检查，可以将具有不同光学水印的单独的识别元件放置在这些光学部件的前面和/或后面。

识别元件18可以作为薄膜被安装到识别设备的光学部件上或者通过其他合适的措施被引入到辐射源10与检测装置14之间的光路20中，例如通过屏幕。

图5示出了在位置空间中(参见图5B)和在频率空间中(参见图5A)的光学水印的实施方式。光学水印从位置空间到频率空间的转换和相反的转换通过已知的傅里叶变换或其他合适的正交变换进行。优选地，如图5A和5B所示，选择光学水印。在此产生合适的频谱，其中，频率被选择成，使得频率能够被检测装置14检测到，并且同时不会干扰或基本上不会干扰对待检查的容器12上的污物的检测。图5A示出了合适的频谱的这种选择，其中，图5A示出了在如此生成的光学水印的频谱中的实部和虚部。在将该频谱转换到位置空间中之后，生成水印。在图5B中示出了该光学水印的放大的局部截面。如图1至图4所示，该光学水印现在被引入到辐射源10与检测装置14之间的光路20中。

图6示出了对由检测装置14检测的图片的示例性评估。评估装置在此将由检测装置14检测到的图片分解成多个子区域。图6A和6B分别示出了两个这样的子区域的频谱。图6A示出了如下子区域的频谱，在该子区域中，被引入到辐射源10与检测装置14之间的光路20中的光学水印的频谱能够基本上被重建。因此，在该图片中，评估装置将检测出，在光路20中不存在污染或故障。

图6B示出了如下子区域的频谱，在该子区域中，在光路20中存在故障或污物。如果这种类型的故障或污物仅在一张图片中被检测到，则由评估装置推断出已存在被污染的容器20。然而，如果在多张相继的图片中，在相同的位置检测到这样的故障或污物，则评估装置确定检查设备的光学部件之一存在故障或污物。如果如上所述使用具有不同光学水印的多个识别元件18，则评估装置16在这种情况下还可以确定，检查设备的哪个光学部件发生故障或被污染。

Claims (15)

1.一种用于对容器在污物方面进行检查的设备，所述设备包括：

-辐射源，其中，所述辐射源构造用于发射辐射，所述辐射透射待检查的容器，

-检测装置，所述检测装置构造用于检测已由辐射源发射的且已透射所述容器的辐射，以及

-评估装置，所述评估装置构造用于评估由检测装置检测到的辐射，

其中，在辐射源与检测装置之间的光路中设有具有光学水印的识别元件，

其中，所述评估装置构造用于评估在由检测装置检测到的图片中的光学水印。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述识别元件设置在辐射源与所述待检查的容器之间。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述识别元件设置在所述待检查的容器与检测装置之间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，在所述辐射源与所述待检查的容器之间的光路中设有具有第一光学水印的第一识别元件，并且在所述待检查的容器与所述检测装置之间的光路中设有具有第二光学水印的第二识别元件。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述光学水印构造成，不影响或仅以不显著的方式影响由检测装置对所述待检查的容器的污物的检测，并且所述光学水印构造成，使得通过检测装置能够检测出所述设备的在辐射源与检测装置之间的光路中的光学部件的污物或故障。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述光学水印具有线图案或点图案。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述光学水印在所述光学水印的频谱中具有在固定频带中的合适的频率。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述光学水印的频谱被选择成，使得在所述光学水印的频谱中的最低频率大于在待检查的容器的污物的频谱中的最高的期望频率。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述光学水印的频谱被选择成，使得在所述光学水印的频谱中的最高频率小于由检测装置在没有伪像的情况下所能检测到的最大频率。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述光学水印的频谱被选择成，使得所述光学水印的频谱被在辐射源与检测装置之间的光路中的散射性的污物衰减或破坏。

11.一种用于对容器在污物方面进行检查的方法，其中，所述方法包括以下方法步骤：

-提供辐射源，其中，所述辐射源构造用于发射辐射，所述辐射透射待检查的容器，

-提供检测装置，所述检测装置构造用于检测已由辐射源发射的且已透射所述容器的辐射，

-提供评估装置，所述评估装置构造用于评估由检测装置检测到的辐射，并且

-在辐射源与检测装置之间的光路中设置具有光学水印的识别元件，

-通过评估装置评估在由检测装置检测到的图片中的光学水印。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述评估的方法步骤中，所述评估装置通过频率分析方法从所述待检查的容器的由检测装置检测到的图片的频谱与光学水印的频谱的偏差来推断出在辐射源与检测装置之间的光路中的污物或故障。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，在所述评估的方法步骤中，所述评估装置通过频率分析方法从所述待检查的容器的由检测装置检测到的图片的频谱与光学水印的频谱的偏差来推断出容器的散射性的污物。

14.根据权利要求11或12所述的方法，其中，在所述评估的方法步骤中，所述评估装置通过频率分析方法以多张相继图片的方式从所述待检查的容器的由检测装置检测到的图片的频谱与光学水印的频谱的偏差来推断出在辐射源与检测装置之间的光路中的光学部件的污物或故障。

15.根据权利要求11或12所述的方法，其中，在所述评估的方法步骤中，所述评估装置评估由检测装置检测到的图片的子区域，其中，所述评估装置将所述子区域的频谱与水印的频谱相比较，并且其中，所述评估装置在所分析的子区域的频谱有偏差的情况下推断出在辐射源与检测装置之间的光路中的污物或故障。

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