CN117242336A - 用于检查对预定电磁辐射至少部分透明的容器的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检查容器(8)的装置(4)，容器(8)对预定电磁辐射至少部分透明并且容纳对预定电磁辐射至少部分透明的液体，容器(8)包括关于对称轴(X)具有径向对称性的至少一部分，装置(4)包括：旋转设备(5)，旋转设备(5)适于使容器(8)围绕对称轴(X)旋转；相机(12)，被定位成使得容器(8)在被定位时位于其视场中，相机(12)对预定电磁辐射敏感；处理单元(32)，适于控制旋转设备(5)和相机(12)，处理单元(32)被编程为：控制旋转设备(5)，以便以第一角速度vmax1移动容器(8)并且在第一时间段t1内保持第一角速度恒定；控制相机(12)，使得相机(12)在以第一恒定角速度vmax1旋转期间获取至少图像的第一系列和第二系列，第一系列或第二系列中的每个图像(40)是容器(8)的部分(16)的图像，并且图像的每个系列表示旋转360°的容器的部分；在图像(40)的第一系列和第二系列(S1、S2)中识别缺陷区域(60)，每个缺陷区域具有与相邻区域的特性不同的至少一个特性，生成缺陷区域的第一映射和第二映射(S1、S2)，每个映射(S1、S2)包括缺陷区域的位置和特性，第一映射和第二映射中的相同位置识别容器(8)中的相同位置；比较第一映射和第二映射(S1、S2)的缺陷区域的位置；如果缺陷区域(60)存在于第一映射(S1)中的位置并且缺陷区域存在于第二映射(S2)中相同位置周围的区域中，则确定容器(8)中或在容纳于容器内的液体中存在第一杂质(70)。

Description

用于检查对预定电磁辐射至少部分透明的容器的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种通过使用相机来检查至少部分透明的容器的装置和方法。
背景技术
在医疗领域，但不仅在医疗领域，分析医疗物质容器以检测容器内部是否存在任何杂质是至关重要的。事实上，如果存在杂质，则必须丢弃容器，因为医疗物质可能含有任何类型的污染物质是不能接受的。
本领域中采用的系统是光学类型的系统，并且利用相机扫描每个容器以检测任何污染物。
已知的光学系统通常通过检查由相机产生的图像来检测污染物/杂质的存在。例如，申请人自己使用的“旋转和停止”类型的方法，即在容器到达粒子分析相机前面之前，容器绕其自身的轴旋转。然后，容器停止，里面的液体通过惯性继续移动，当液体继续移动时，相机检测到液体中的污染物，而容器的其余部分是静止的。
然而，如果液体中存在气泡，则该系统无效：即使容器停止，气泡也会像污染物一样移动，因此，上述“旋转和停止”方法可以识别容器内是否“液体中存在某种东西”，但不能识别某种东西是内部污染物还是气泡。
因此，当存在可以形成气泡的液体时，对容纳这种液体的容器进行分析以寻找污染物会产生大量的假阳性，导致过度不合理地丢弃容器，或者导致对丢弃的容器进行复查，因为在一些容器中实际上不存在污染物。
希望提供一种用于检查至少部分透明的圆柱形容器的方法和装置，该方法和装置适于至少部分地区分容器中存在的液体中是否存在污染物，将污染物与可能在液体中形成的任何气泡区分开来。
发明内容
根据一个方面，本发明涉及一种用于检查对预定电磁辐射至少部分透明的容器的装置，并且容器容纳对预定电磁辐射至少部分透明的液体，容器包括关于对称轴具有径向对称性的至少一部分，所述装置包括：
-旋转设备，其适于使容器围绕对称轴旋转；
-相机，其被定位成使得容器被定位在其视场中，所述相机对所述预定电磁辐射敏感；
-处理单元，其适于控制旋转设备和相机，处理单元被编程为：
ο控制旋转设备，以便以第一角速度移动容器并且在第一时间段内保持第一角速度恒定；
ο控制相机，使得相机在以第一恒定角速度旋转期间获取至少图像的第一系列和第二系列，第一系列或第二系列中的每个图像是容器的部分的图像，并且图像的每个系列表示旋转360°的容器的部分；
ο在图像的第一系列和第二系列中识别缺陷区域，每个缺陷区域具有与相邻区域的特征不同的至少一个特征，生成缺陷区域的第一映射和第二映射，每个映射包括缺陷区域的位置和特征，第一映射和第二映射中的相同位置识别容器中的相同的位置；
ο比较第一映射和第二映射的缺陷区域的位置；
ο如果缺陷区域存在于第一映射中的位置并且缺陷区域存在于第二映射中相同位置周围的区域中，则确定容器中或在容纳于容器内的液体中存在第一杂质。
根据另一方面，本发明涉及一种用于检查容器的方法，包括以下步骤：
ο提供容器，容器对预定电磁辐射至少部分透明，并且容器容纳对预定电磁辐射至少部分透明的液体，容器包括关于对称轴具有径向对称性的至少一个部分；
ο以第一角速度旋转容器并在第一时间段内保持所述第一角速度恒定；
ο在以第一恒定角速度旋转期间，获取至少图像的第一序列和第二序列，第一序列和第二序列中的每个图像是容器的部分的图像，图像的每个序列表示旋转360°的容器的部分；
ο在图像的第一序列和第二序列中识别缺陷区域，每个缺陷区域具有与相邻区域的特性不同的至少一个特性，生成缺陷区域的第一映射和第二映射，每个映射包括缺陷区域的位置和特性，在第一映射和第二映射中的相同位置识别容器中的相同位置；
ο比较第一映射和第二映射的缺陷区域的位置；
ο如果缺陷区域存在于第一映射中的位置并且缺陷区域存在于第二映射中相同位置周围的区域中，则确定容器中或在容纳于容器内的液体中存在第一杂质。
在本发明中，对容器进行检查，优选但不限于医疗用途。容器例如可以是小瓶、瓶子或安瓿。容器包括限定侧壁的中空体。它们还可以包括用于封闭中空体的盖，当需要接近内部液体时可以移除该盖。可替换地或附加地，盖可以用注射器刺穿。侧壁的至少一部分对于预定电磁辐射是部分透明的。侧壁优选地对于预定电磁辐射是透明的。因此，“部分透明或透明的容器”是指具有至少部分透明或透明的侧壁的一部分的容器。
中空体内部容纳液体。该液体对于预定电磁辐射也是至少部分透明的。优选地，液体对于预定电磁辐射是透明的。
例如，液体可以是与药物结合的药物或蒸馏水。液体可以具有不同的密度，其可以是较大粘性或较小粘性的。极限密度是指当装有液体的容器旋转时，液体不会相对于容器本身移动的密度。液体的特殊性是其形成气泡的倾向。气泡是滞留在液体内部并被液体包围的“小体积”空气。
应该注意的是，容器是透明的，因此可以从外部看到容纳于容器内的透明或半透明液体。因此，容器优选由玻璃或塑料制成，例如有机玻璃或环烯烃共聚物(cyclic olefincopolymer,COC)类型的共聚物。
此外，容器的一部分具有径向对称性。优选地，相对于对称轴(下文中称为轴X)，中空体包括围绕该轴的旋转实体。例如，旋转实体可以是圆柱体。但是，也可以使用其他具有径向对称性的实体。整个容器不必具有径向对称性，只要大到足以容纳容器中容纳的所有液体的部分具有这样的径向对称性就足够了。
通过本发明的装置和/或方法进行检查。本发明的目的是识别容器的缺陷，并且至少在一小部分情况下，将气泡与其他存在的缺陷区分开来。
对于要检查的容器，其绕其对称轴(径向)旋转。容器可以以各种方式旋转，例如，以取决于其尺寸和/或重量的方式旋转。例如，容器通过旋转设备旋转，该旋转设备是本发明的装置的一部分，该设备可以包括支撑件，容器放置在支撑件上。然后旋转支撑件。例如，旋转是由电动机控制和致动的。旋转设备可以包括手柄，该手柄装配有用于使其围绕对称轴旋转的电机部件。优选地，旋转设备以不妨碍相机的视觉(如下所述)，并且因此不妨碍检查容器中可能的缺陷的方式定位。为此，优选旋转设备，该旋转设备从容器的支撑基座抓握或以其他方式拖动旋转中的容器。有许多适用于此目的的抓握设备/方法。例如，可以抓住容器的底部头部或在容器本身的颈部用夹具等)。重要的是，这些设备可以绕容器的对称轴旋转容器。
使用相机对容器的任何缺陷进行搜索。相机优选地是线性相机，但是它也可以是2D相机(换句话说，能够生成二维图像)。术语“相机”还包括照相相机(photo camera)。相机被定位成使得待检查的容器位于其视场中。整个容器不一定在相机的视场内，只要容器径向对称部分的“部分”位于相机的视场即可。相机可以例如面向容器，特别是容器的侧壁，或者相机也可以不同地定向，并且一个或更多个反射镜可以确保容器仍然在相机的视场中。
相机对电磁辐射敏感，容器的侧壁和液体是透明的。优选地，电磁辐射是可见光范围内的电磁辐射，即波长在390nm和700nm之间的辐射。电磁辐射也可以包括在近红外(infrared,IR)光谱中；即波长在700nm和1mm之间的辐射。所述相机对电磁辐射敏感意味着相机包括至少一个对这种辐射敏感的传感器。传感器可以是例如电荷耦合器件(Charge-coupled Device,CCD)或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor,CMOS)传感器。
当容器定位在旋转设备上时，容器绕其对称轴旋转。用于旋转容器的控制可以例如由控制旋转设备和相机的处理单元提供。
容器然后经历第一加速度以从停止状态移动到第一预定角速度。第一预定角速度可以例如经由处理单元来设置。预定角速度是可变的，并且取决于容器的类型、容纳于其中的液体的类型以及预期在容器内的杂质的类型。优选地，对于诸如玻璃、金属、橡胶、塑料、例如塑料纤维的纤维(特别是聚酯或用于制造衣服的纤维)、头发等的杂质，预定角速度在200rpm和10000rpm之间，更优选地在500rpm和5000rpm之间。例如，预定的角速度可以是2500rpm。
因此，容器以第一预定角速度经历从停止状态到旋转状态的第一加速步骤。加速步骤可以持续例如50毫秒至2秒，更优选200–700毫秒。加速度的持续时间还取决于容器的尺寸(特别是如果容器具有圆柱形对称性，则取决于容器半径)、所含液体的重量、所含液体的体积以及所含液体在容器中的特性。
预定角速度在第一时间段内保持基本恒定。在该第一时间段期间，相机例如经由处理单元被激活，从而相机以角度间隔，优选地以恒定的角度间隔，获取容器的位于其视场中的部分的图像，或者在任何情况下获取容器的选定部分的图像。此外，对于容器围绕其自身对称轴的至少第一次和第二次完整旋转，相机保持活动，即继续获取图像。第一时间段必须足够长，以允许相机在容器的第一次和第二次360°完全旋转时获取具有径向对称性的容器部分的图像。
第一时间段是连续的(它是单个时间段)。第一角速度在整个第一时间段内保持恒定，而不存在任何中断，例如加速、减速或停止。
即使当容器不是以第一恒定角速度旋转时，相机也可以获取容器的图像，然而这些图像不是后续处理的一部分。
在每个第一次或第二次旋转中，相机获取M个图像。优选地，每个角度间隔Δθ获取一个图像。优选地，角分辨率为至少0.02弧度，更优选地为至少0.01弧度。分辨率范围从100μm/像素到1μm/像素，优选为10μm/像素。在图像中，由于容器侧面的展开是在360°的旋转中实现的，因此它将是2*π*r，其中r是容器的半径。为了具有10μm的分辨率，每个角度间隔Δθ(见下文Δθ的定义)优选地等于：
2π/(2*π*r)/10μm弧度
换句话说，展开2πr被划分为N个数量的10μm间隔。这个数字N也将是优选地将360°(或2π)的圆角划分成的间隔的数量。
M个图像中的每个图像例如在线性相机的情况下是像素列(单个基本像素)，或者在二维相机的情况中是像素帧。因此，每个图像可以被视为具有仅1个作为基础像素和P个作为高度像素的网格，或者被视为尺寸P x Q的阵列。图像基本上是光栅图像，并且光栅的每个元素(称为像素)与特定的颜色或灰度相关联。
灰度图像是指每个像素都具有一定范围内的值的图像。典型值为[0，63]，[0，255]，[0，1023]，每像素分别为6、8、10位。
可以使用两种技术定义颜色：如果图像只包含几种颜色(最多256种)，则生成要使用的颜色列表，并将指向特定像素颜色的索引插入光栅；如果图像包含许多颜色，则单个像素不会定义指向调色板的索引，而是直接定义颜色。例如，颜色被定义为三种成分的组合：蓝色、红色、绿色(RGB系统)。
在第一次旋转中获取的M个图像和在第二次旋转中获取的M个图像形成图像的第一和第二系列。这些图像优选地彼此关联。该关联优选地由处理单元进行。在关联中，为M个图像的每个序列生成聚合图像。因此，第一系列的M个图像的关联生成第一聚合图像，第二系列的图像的关联生成第二聚合图像。关联无缝进行，以获得容器展开的聚合图像，换句话说，聚合图像代表容器整个360°展开过程中的外侧壁。相机和处理单元一起对容器的侧壁进行连续展开，通过组合在彼此相距等于Δθ的角距离处获得的相同“切片”的M个图像形成容器的侧壁的连续展开。
在线性相机的情况下，图像简单地连续地相互组合，而无需任何其他操作。在2D相机的情况下，有必要使用本领域已知的适当软件来进行图像叠加，使得容器的外侧壁的重复部分不出现在聚合图像中。
例如，对于线性相机和直径为24mm的圆柱形对称容器，图像数量M等于5000。
当被检查的容器绕其自身轴旋转时，线性相机以恒定的角度间隔dθ获取线条。例如，通过使用连接到负责容器旋转的电机的旋转编码器，相机可以对容器的侧壁进行连续展开。编码器可以由处理单元控制。
聚合图像的每个像素唯一地对应于容器侧壁上的单个点(除了已知的图像端点线)。因此，聚合图像的每个单像素坐标对应于容器侧壁中的精确点。因此，聚合图像的位置对应于容器的侧壁上的位置(或者至少由相机的M个图像检测到的容器的侧壁的一部分的位置)。
对于本发明，获取图像的第一系列和图像的第二系列就足够了，图像的每个系列表示容器外表面围绕对称轴旋转360°时的展开。然而，在第一时间段期间可以获取图像的N个系列，即，所有图像都是在容器以相同的第一恒定角速度旋转时获取的，而不存在任何加速或减速(或与本讨论无关且由机械中的现有公差和精度水平引起的加速和减速)。
图像系列的数量N，因此聚合图像的数量N优选地在2和10之间。本发明需要图像的至少两个系列。如果N＞10，通常不会获得更高精度的优势，只是浪费时间和资源。
当容器以第一恒定角速度ω绕其对称轴旋转时，在达到动态平衡时，容纳在内部的液体与容器一起刚性旋转(即，无容器和液体之间的相对运动)，并且自由表面呈现旋转抛物面的凹形。
旋转液体的形状变化现象可归因于作用在流体元件之间的内摩擦力的影响，以及在从旋转开始到达到动态平衡条件之间的时间段内液体与容器壁之间的摩擦。内摩擦力取决于几个因素，包括流体粘度、接触面积和流体元件之间的相对速度。
在旋转开始时，与容器的外侧壁的表面接触的液体元件开始相对运动。由于尚未实现动态平衡条件，因此不存在足以将它们保持在圆形轨道中的向心力，并且最外部元件的运动通过内部摩擦将最内部元件拖向壁。由于角速度是恒定的，相对速度最终会抵消，并通过抛物线结构实现动态平衡。
在动态平衡条件下，液体中的每个无穷小元素，都有质量dm＝ρdV，其中ρ和dV分别是元素的密度和体积，描述了圆形轨道，并受到以下力：重力和压力，重力是一个垂直向下的体积力，与元件的质量dm和模量ρdVg成比例,其中g表示重力加速度；压力：表面力dF＝pdS，与施加压力p的无穷小表面的面积dS成正比。压力垂直于所考虑的无穷小单元的所有表面。
在惯性参考系中，作用在描述围绕容器轴的圆形轨道的液体的无穷小元素上的体积力和表面力/>之间的合力对应于向心力/>
沿着垂直方向，即，当容器放置在基座上时，沿着平行于容器对称轴的参考轴，体积力和表面力平衡，因此，由流体施加在流体的无穷小单元上的表面力的合力等于并相反于排出的流体体积的重力dV，称为阿基米德推力。
在径向方向上，没有体积力作用，压力沿该方向的变化是向心力的原因，向心力使元件dm保持在围绕对称轴(也是旋转轴)的圆形轨道上。
液体的无穷小元件旋转所需的向心力的起源正是源于这样一个事实，即小体积沿径向受到可变压力的作用。
如果密度ρ′≠ρ和质量ρ′V的微粒悬浮在液体中，周围液体施加的压力的作用总是相同的，但向心力可能不足以使微粒保持在半径为r的圆形轨道上。特别地：
如果颗粒或杂质的密度低于液体的密度，即如果微粒的密度低于流体的密度，则微粒倾向于向旋转轴移动。密度低于容器中所含流体的微粒类别包括可以在液体内部形成的气泡。
另一方面，如果微粒的密度大于空气的密度，则微粒倾向于远离旋转轴并朝向容器的外侧壁移动。如果微粒受到的合力不足以抵消粘性摩擦力，则微粒开始向底部下落，因为阿基米德推力不足以平衡微粒的重力。否则，如果合力大于流体施加的粘性摩擦力，则微粒继续远离旋转轴移动，直到到达容器的外侧壁。在这一点上，如果旋转速度使得微粒的重力和微粒与壁之间的静摩擦力平衡，则微粒保持附着在壁上并继续与容器一体旋转。
根据以上所述，当容器内的液体围绕对称轴旋转时，容器中可能存在的缺陷可能具有不同的行为。一旦达到动态平衡条件，气泡(因为它们含有空气而“轻”)就会朝着旋转轴移动，而杂质(被认为密度更高)则会朝着容器的侧壁移动，在那里它们停止不移动，并保持附着在壁上。
换句话说，杂质和气泡之间的区别在于旋转步骤期间的行为。在旋转过程中的某个时刻，容器和杂质之间不再有任何相对运动(因为它已经粘附在侧壁上)。在稳定状态下，液体仍然相对于容器移动(事实上，没有移动到外壁的气泡仍然漂浮在液体中)。后者由于其自身的惯性而相对于容器有相对运动，并且液体和侧壁之间的这种“解耦”导致气泡相对于侧壁有相对移动，这与杂质不同。这种由液体惯性引起的“解耦”持续一段时间，这段时间取决于液体的粘度。因此，这一步骤(即“重”杂质附着在壁上而“轻”气泡仍然移动的步骤)的有效间隔是：从杂质粘附在壁上时(杂质相对于侧壁的相对速度约等于零)到液体与壁整体移动之前。在杂质粘附到侧壁的间隔中(但在液体与侧壁成为一体之前)，图像获取在液体本身呈现与容器相同的速度之前开始和结束。该时间段取决于容器的大小和液体的粘度。
因此，在这些条件下，杂质保持与容器成一体的轨迹，因此，在第一时间段的旋转过程中，杂质在容器侧壁上的位置保持不变。即使在恒定的角速度下，气泡在所有旋转步骤中也倾向于在液体内移动。事实上，由于它们的密度低于它们所浸没的液体的密度，因此它们在容器旋转期间所受到的径向力不足以将它们保持在朝向容器壁的圆形轨道中。
通过将第一系列和第二系列图像相互比较，可以突出显示这种不同的行为。例如，将第一聚合图像和第二聚合图像彼此进行比较。
当容器以第一恒定角速度旋转时，获取图像的两个系列。因此，假设恒定角速度的值使得杂质已经被推到容器的侧壁上。还假设加速时间足以确保流体处于“静态”条件，即容器和杂质之间没有相对旋转，即杂质现在附着在容器的侧壁上。
在以第一恒定角速度vmax采集第一和第二聚合图像(或者更一般地说，获取N个聚合图像)的第一时间段内，除了容器侧壁的N个展开之外，容器绕其自身轴的旋转速度必须使得杂质在离心力的作用下，被推到容器内壁附近，并在整个第一时间段内保持该位置。
在图像的每个系列或聚合图像上，识别出可能代表缺陷的区域，无论是杂质还是气泡。缺陷与简单液体的区别在于，在图像中识别缺陷的像素具有与它们周围的像素的特性不同的至少一个特性。通常，在聚合图像或一系列图像中，图像像素具有在大多数情况下非常相似的特性，因为在理想情况下液体不包括任何缺陷，因此聚合图像的绝大多数像素呈现容器中容纳的“液体的图像”的特性，如通过容器本身的侧壁可见。因此，在第一或第二聚合图像中(或在图像的第一系列或二系列中)，通常可以识别出几个像素，这些像素通常是聚类的，它们具有至少一个不同于周围像素或聚类的像素的特性的特性。“缺陷区域”随后在第一或第二聚合图像(或在图像的第一系列或第二系列中)中被识别，被定义为具有像素的那些区域，这些像素包括与它们周围的像素的特性不同的特性。相反，缺陷区域包括具有基本均匀特性的像素。
作为可以比较的特性，可以考虑以下一种或更多种：强度、颜色。因此，例如，缺陷区域是与聚合图像的其他区域(大部分)的强度相比具有不同灰度强度的区域
第一聚合图像和第二聚合图像中的缺陷区域，或图像的第一系列和第二系列中的缺陷区域具有它们自己的位置。对于要确定的缺陷区域的位置，例如，其重心的位置可以被认为是该区域的位置。替代地，缺陷区域的位置由缺陷区域的质心的位置给出。或者，缺陷区域的位置由组成它的所有像素的位置给出。
位置由图像(M个图像或聚合图像中的一者)内的坐标给出。如前所述，图像是由像素阵列形成的，每个像素都有唯一的坐标。因此，在第一聚合图像和第二聚合图像或图像的第一系列和第二系列上，利用缺陷区域的特性和位置来识别缺陷区域，生成缺陷区域的第一映射和第二映射。
因此，可以比较在第一聚合图像(或图像的第一系列)中识别的缺陷区域的映射和在第二聚合图像(或者图像的第二系列)中识别的缺陷区域的映射。对于在第一聚合图像中识别的每个缺陷区域，存在两种可能性。第一种可能性是在第一聚合图像中在第一位置存在第一缺陷区域，并且在第二图像中在第一位置存在第一缺陷区域，该第一位置是与第一图像中的第一缺陷区域的第一位置相对应的位置。对应位置意味着缺陷区域在第一聚合图像中所处的坐标与缺陷区域在第二聚合图像中的坐标相同。
相关图像实际上是以这样一种方式生成的，即第一和第二聚合图像中的相同坐标对应于容器侧壁中的相同点。
此外，为了说在第一和第二聚合图像中都存在相同的缺陷区域，不必两个缺陷区域在两个聚合图像中处于完全相同的位置，即在第一图像和第二图像中的完全相同的对应位置中存在缺陷区域，但是也考虑了该位置周围的区域。也就是说，一旦已经识别出第一图像中的缺陷区域的位置，就检查在第二图像中的相应位置及其周围的区域中是否存在缺陷区域。
例如，一个区域可以在对应位置周围的每个方向上的10个像素的范围内。优选地，该范围小于或等于10个像素。更优选地，该范围小于或等于5个像素。还可以基于图像的分辨率和给定液体中杂质的典型尺寸来改变和建立范围。特殊的图像处理软件可以定义缺陷区域周围的区域，并在第一和第二相关图像之间进行快速比较，以检查相同的缺陷是否位于相同位置的两个图像中，或者在任何情况下位于相同位置周围的区域内。
优选地，在本发明的可选步骤中，进一步检查第一和第二相关图像中是否存在基本相同的缺陷。例如，如果像素处于灰度级，则可以使用阈值运算符来实现这一点。例如，对像素的灰度(或颜色)等级施加阈值。一个特殊的软件逐一分析关联的第一图像和第二图像的像素，如果某个像素的灰度级超过阈值，则该像素被认为是有缺陷的。在第二个图像中也必须超过相同的阈值，以确保它是相同的缺陷。
如果产生了2个以上的聚合图像，例如N个相关图像，则在所有聚合图像之间进行此比较。在所有N个聚合图像中识别出缺陷区域。然后评估存在于第一聚合图像中的缺陷区域是否也存在于第二聚合图像中并且因此存在于第三聚合图像中……直到第n个聚合图像。聚合图像和下一个图像之间的位置的每次比较总是在考虑缺陷区域的位置周围的区域的情况下进行，即，如果在图像j+1中缺陷位于与图像j中缺陷区域的位置相同的位置附近的区域中，则相同的缺陷区域位于图像j和图像j+1中。
在N个聚合图像的情况下，缺陷区域不必位于所有N个聚集的图像中。例如，它可以被认为是持续性索引，如果它在任何情况下超过某个阈值，则缺陷区域被认为存在于所有N个聚合图像中。换言之，“在大多数情况下”存在缺陷区域就足够了。
因此，通过比较聚合图像，确定哪些是“持续缺陷区域”或第一杂质，即在所有聚合图像中的相同位置发现的缺陷区域。
这些持续的缺陷区域识别为杂质而不是气泡。
因此，通过本发明的方法和装置，可以确定容器中所含液体中是否实际存在杂质或气泡。事实上，“持续性”缺陷区域，即在第一和第二聚合图像(或图像的第一和第二系列)中发现的缺陷区域实际上是杂质，因为如图所示，它们通过容器的旋转而被诱导靠在容器的侧壁上并保持附着。另一方面，气泡可能仅在两张图像中的一张图像中显示为缺陷区域，但它们并不持续，因为它们是“轻”的，并且在旋转时，它们不粘附在侧壁上，也不以与侧壁相同的速度移动，但具有自身的惯性。换言之，它们“任由”容器中液体的运动。
因此，通过简单的图像比较，可以确定是否存在杂质，并将其与气泡区分开来，这样就不会因为气泡被错误地认为是杂质而丢弃过多的容器。
优选地，相机对可见光或红外范围内的电磁辐射敏感。这两种辐射最适合检查，因为它们不涉及任何特定的危险或安全协议。
优选地，该装置包括预定电磁辐射的光源，该光源相对于相机位于容器的相对侧。为了在相同的照明条件下获得图像，从而最大限度地减少误差源，光源被定位为对所述容器背光。
优选地，相机是线性相机，并且图像的第一或第二系列中的每一个都包括以恒定角度间隔获取的多个线性图像。优选地，处理单元以存在同步的方式控制旋转设备和相机，使得每个角度间隔对应于线性图像。聚合图像只不过是以恒定角度间隔拍摄的线性图像的关联。
优选地，处理单元被进一步编程为：
ο控制旋转设备以停止容器的旋转；
ο控制旋转设备，以便以第二角速度再次旋转容器，并在第二时间段内保持第二角速度恒定；
ο控制相机，直到其在以第二恒定角速度旋转期间获取至少图像的第三和第四系列，图像的第三和四系列中的每个图像是容器的部分的图像，并且图像的每个第三和第四系列表示旋转360°的容器的部分；
ο在图像的第三和第四图像序列中定义缺陷区域，每个缺陷区域具有不同于与其相邻的区域的特性的至少一个特性，生成缺陷区域的第三映射和第四映射，每个映射包括缺陷区域的位置和特性，在第三映射和第四映射中的相同位置识别容器中的相同位置；
ο比较第三映射和第四映射的缺陷区域的位置；
ο如果缺陷区域存在于第三映射中的位置中并且缺陷区域存在于第四映射中相同位置周围的区域中，则确定容器中或容器内容纳的液体中存在第二杂质；
ο比较第一杂质和第二杂质的位置，并且当在第一映射或第二映射中的第一杂质之一的位置中，在第三映射或第四映射中相同位置周围的区域中没有第二杂质对应时，则确定在容纳于容器内的液体中存在杂质。
优选地，该方法包括以下步骤：
ο停止容器的旋转；
ο再次以第二角速度旋转容器，并在第二时间段内保持第二角速度恒定；
ο在以第二恒定角速度旋转期间，获取至少图像的第三系列和第四系列，第三系列和第四系列的每个图像是容器的部分的图像，并且图像的第三系列和第四系列中的每一个表示容器旋转360°时的部分；
ο在图像的第三系列和第四系列中识别缺陷区域，每个缺陷区域具有与相邻区域的特性不同的至少一个特性，生成缺陷区域的第三映射和第四映射，每个映射包括缺陷区域的位置和特性，在第三映射和第四映射中的相同位置识别容器中的相同位置；
ο比较第三映射和第四映射的缺陷区域的位置；
ο如果缺陷区域存在于第三映射中的位置中并且缺陷区域存在于第四映射中相同位置周围的区域中，则确定容器中或容器中容纳的液体中存在第二杂质；
ο比较第一杂质和第二杂质的位置，并且当在第一映射或第二映射中的第一杂质中的一个的位置中，在第三映射或第四映射中相同位置周围的区域中没有第二杂质对应时，确定杂质存在于容器中容纳的液体中。
为了区分第一杂质是存在于液体内部还是液体外部的杂质，本发明提供了一种可选步骤。事实上，如果液体中存在杂质，容器很可能会被丢弃。但是，如果外部存在杂质，则可以保留容器。外部杂质也可以包括容器本身的缺陷，例如形成容器侧壁的材料的裂纹或气泡。为了区分这两种类型的杂质，停止第一时间段以第一恒定角速度旋转容器。在一段时间的停止之后，容器再次旋转。容器以在第二时间段内保持恒定的第二角速度移动。容器围绕其自身对称轴的第二旋转速度必须使得内部杂质在离心力的作用下被推向容器内壁，并且在整个第二时间段内保持抵靠侧壁的位置。优选地，第一角速度等于第二角速度。优选地，第一时间段具有等于第二时间段的持续时间。在该第二时间段期间，相机例如经由处理单元被激活，从而相机以角度间隔，优选地以恒定的角度间隔，获取容器的位于其视场中的部分的图像，或者在任何情况下获取容器的选定部分的图像。此外，对于容器围绕其自身对称轴的至少第一次和第二次完整旋转，相机保持活动，即继续获取图像。第二时间段必须足够长，以允许相机在容器的第一次旋转和第二次360°完整旋转时获取具有径向对称性的容器部分的图像。
在每个第一次或第二次旋转中，相机获取M个图像。以与第一时间段中相同的方式获取这些图像。
在第一次旋转中获取的M个图像和在第二次旋转中获取的M个图片形成图像的第三和第四系列。这些图像优选地彼此关联。该关联优选地由处理单元进行。在关联中，为M个图像的每个序列生成聚合图像。因此，第三系列的M个图像的关联生成第三聚合图像，第四系列的图像的关联生成第四聚合图像。该关联类似于在第一和第二聚合图像的情况下发生。
优选地，如果在第一时间段中获取N个聚合图像，则在第二时间段中也获取N个聚合图像。
第三和第四聚合图像的每个像素唯一地对应于容器侧壁上的单个点(除了已知的图像端点线)。因此，第三和第四聚合图像的每个单像素坐标对应于容器侧壁中的精确点。第一、第二、第三或第四聚合图像中的相同坐标对应于容器侧壁上的相同点。
在第三和第四聚合图像上，识别出可能代表缺陷(无论是杂质还是气泡)的区域。区域的识别以与针对第一和第二聚合图像中的区域的识别所描述的方式相同的方式进行。然后，在第三和第四聚合图像中识别“缺陷区域”。
第三和第四聚合图像中的缺陷区域具有它们的位置。因此，在第三和第四聚合图像上，利用缺陷区域的特性和位置来识别缺陷区域，从而形成缺陷区域的第三映射和第四映射。
因此，可以比较在第三聚合图像中识别的缺陷区域的映射和在第四聚合图像中识别的缺陷区域的映射，就像对缺陷区域的第一和第二映射所做的那样。
因此，通过比较第三和第四聚合图像，确定哪些是“持续缺陷区域”或第二杂质，即在所有聚合图像中在相同位置发现的缺陷区域。这种比较以与第一和第二聚合图像的情况完全相同的方式进行。
因此，存在多个“第一持续缺陷区域”或第一杂质以及多个“第二持续缺陷区域”或第二杂质，多个“第一持续缺陷区域”或第一杂质是通过分析在第一时间段内旋转期间检测到的聚合图像而识别的，多个“第二持续缺陷区域”或第二杂质是通过分析在第二时间段内旋转期间检测到聚合图像而识别的。当容器在第一和第二时间段之间经历减速、停止和新的加速时，容器中液体内部存在的杂质(在以第一角速度旋转期间牢固地“附着”在侧壁上)已经从侧壁上分离。当容器重新运动时，杂质再次被推靠在侧壁上，但其位置不同于它们在以第一角速度旋转期间的位置。因此，通过现在比较第一杂质的位置和第二杂质的位置，如果对于每个第一杂质，在定义第二杂质相同的位置上没有等价物，那么这意味着杂质已经移动，因此它是容器内的杂质。另一方面，如果第一杂质在相同的位置对应于第二杂质，则意味着该杂质在液体加速或减速的情况下不会发生位移，因此它位于容器的外表面上，或者它是侧壁本身的缺陷。
优选地，该方法包括或处理单元被进一步编程为：
ο确定第一杂质的位置的微分映射；
ο确定第二杂质的位置的微分映射；
ο比较第一杂质和第二杂质的位置，并当在第一微分映射中的第一杂质之一的位置中，在第二微分映射的相同位置周围的区域中没有第二杂质对应时，确定在容纳于容器内的液体中存在杂质。
微分映射只不过是一个包含持续缺陷区域及其位置的映射。第一微分映射包括第一杂质及其特性和位置，如从对在第一时间段中获得的聚合图像的分析中获得的。第二微分映射包括第二杂质及其特性和位置，如从对在第二时间段中获得的聚合图像的分析中获得的。
容器中所含液体的密度优选地小于2000厘泊。容纳于容器内的液体必须是足够的流体，以进入相对于容器的侧壁的相对旋转。
优选地，该方法包括：
在步骤：停止容器的旋转与步骤：再次以第二角速度旋转容器之间的步骤：保持容器在第三时间段内停止。
为了确保杂质在第一时间段后从容器的内表面“分离”，其被停止，只有在“停止”时间段后才恢复旋转。
优选地，第一角速度或第二角速度在200rpm和10000rpm之间。在常用的容器中，这种角速度可以实现所需的动态平衡，并将常见杂质(如头发、玻璃、金属、橡胶等)移向容器壁。
优选地，该方法包括用所述预定电磁辐射对容器进行背光照明的步骤。这样可以最大限度地减少由于相机照明变化而导致的误差。
优选地，该方法包括以下步骤：
ο在以第一或第二角速度(vmax1、vmax2)旋转期间，获取图像的N个系列，其中2≤N≤10，图像的每个系列表示旋转360°的容器的部分。
2≤N≤10可以在不使检查过于缓慢的情况下获得良好的杂质检测精度。
优选地，在图像的第一系列和第二系列中识别缺陷区域的步骤包括分析形成图像的第一系列和第二序列的像素，并将以下像素簇识别为缺陷区域：像素簇具有与簇相邻的像素不同的特性。杂质通常在图像中形成几个像素的区域。
附图说明
本发明的进一步特征和优点在以下实施例的优选和非限制性示例的描述中进一步详细说明，其中：
图1表示根据本发明实施例的用于检查容纳液体的容器并进行检查的装置的示意性俯视图；
图2表示根据本发明实施例的容纳检查的液体的容器的侧视图；
图3a-图3c表示根据本发明实施例的在随后的检查步骤中检查装置的示意性俯视图；
图4表示根据本发明方法的步骤的容器的旋转速度随时间变化的图；
图5表示根据本发明方法的步骤的多个图像及其分析。
具体实施方式
参照前述附图，根据本发明的用于检查容器8的装置总体上用4表示。
容器8至少在其一部分对预定电磁辐射(例如在可见光范围内)是透明的或部分透明的，并且容纳对相同的电磁辐射透明或至少部分透明的液体。该液体优选用于医疗应用。
容器8的至少一部分对电磁辐射是透明的或部分透明的，以允许从容纳于容器内的液体的外部观察。
在图的优选示例中，如图2中更好地可见，容器8包括侧壁20、底壁26和盖25，侧壁20对电磁辐射透明或部分透明。例如，盖25对于电磁辐射不透明。液体被容纳于容器8的由侧壁20和底壁26界定的部分内。侧壁和底壁优选地被制成一体。侧壁20和底壁优选地由玻璃制成。侧壁20又限定了与液体接触的内表面23和外表面22(在图1中更清楚可见)。
此外，容器8具有针对容器8的至少一部分的径向对称轴X。图中所示示例的容器8具有圆柱形对称性；换句话说，它是围绕对称轴X旋转的固体。
检查装置4包括用于容器8的旋转设备5，旋转设备5适于支撑容器8，并提供有电机部件6(图1中用矩形示意性表示)，以使其围绕与容器8的圆柱形对称轴X重合的垂直旋转轴旋转。
装置4还包括以以下方式定位的相机12，在相机的视场范围内，它可以对容器8的侧壁20的一部分16的图像例如以像素的形式进行取景和采集。优选地，部分16使得其沿轴X的延伸包括底壁26，并且终止于比由容器8内的液体的液位限定的高度高的高度处。相机12包括对电磁辐射敏感的特殊传感器，液体和容器对电磁辐射至少部分透明。
由于容器8包括侧壁20，该侧壁20对于相机敏感的电磁辐射是透明的或部分透明的，相机12不仅能够获取容器8的侧壁20的图像，而且能够获取容器的内容物(即液体)的图像。
本发明的目的是检测容器中是否存在缺陷，然后区分这些缺陷(如果有的话)实际上是液体中的内部杂质14还是气泡15。
此外，如图2所示，除了液体中存在的气泡15和内部杂质14外，容器8的侧壁20的外表面22上还可能存在外部杂质/缺陷17。外部缺陷17可以是例如对容器的损坏(例如裂纹)或存在于外表面22上的外部杂质。如果杂质在内表面23上，那么杂质将与容纳于容器8内的液体直接接触，该容器将优选地被丢弃，而如果缺陷在外表面22上，则容器仍然可以使用。
装置4优选地包括照明设备24，该照明设备24相对于容器8布置在相机12的相对侧，以便在相机12相对侧用相机敏感的电磁辐射背光所述容器8。照明设备24例如是平面照明器面板。
装置4还包括可操作地连接到旋转设备5和相机12的处理单元32。
根据本发明的方法，对处理单元32进行如下编程。旋转设备5被控制旋转，以使容器8围绕旋转轴和对称轴X旋转，直到达到恒定和预定的角速度。
图4表示容器的角速度随时间变化的图。如图4所示，处理单元32控制旋转设备5以加速度acc1加速容器1，直到其达到预定角速度vmax1，该预定角速度vmax1在第一时间段t1内保持恒定。在这个时间段t1中，容器8围绕旋转轴X进行360°的N次完整旋转。在这N次旋转中的每一次中，处理单元32控制相机12的激活，以便在预定数量M的规律角度间隔18Δθ内获取所述部分16的M个图像，如图3a-图3c所示。
相机12例如是线性相机，并且以恒定的角度间隔获取线性图像40，dθ1＝dθ2＝…＝dθM＝Δθ,对于围绕容器的轴X的每一次旋转360°，产生容器的侧表面20的连续展开(development)，如下详细所述。相机12通过使用连接到旋转容器的电机部件6的旋转编码器，依次获取M个图像，每Δθ度获取一个图像40。
线性相机12扫描容器8的展开的角度间隔的宽度取决于要获得的分辨率。所述角度间隔的值可以例如等于0.0012弧度。
通过将相机12获取的所有M个线性图像40接合在一起，获得如图3c所示的聚合图像50。因此，聚合图像50是圆柱形容器8的整个侧壁20的展开。
针对第一时间段t1内发生的所有N次旋转，重复图3a-图3c的过程。因此，如图4所示，生成了聚合图像50的第一序列。第一序列被称为S1、S2…SN，其中i＝1,…,N的每个Si是聚合图像50。例如，N等于5。
再次如图4所示，在加速度acc1期间，相机仍然可以获取图像，但在后续处理中不考虑这些图像。容器8从静止状态达到第一预定角速度vmax1所花费的时间例如为500毫秒，并且选定为以下方式，即在时间段t1开始时，液体不再相对于容器8的外壁进行相对运动。因此，在第一时间段开始时，实验条件是使存在于容器8内部并具有“高”密度的杂质14与侧壁20的内表面22接触并被推向侧壁20，因此在旋转过程中基本上不移动，同时气泡15在液体内部移动。换言之，在获得展开S1、S2…SN的恒定角速度vmax1的第一时间段中，容器8绕其自身对称轴X的旋转速度必须使得杂质14在离心力的作用下被推到容器8的内表面22附近并保持该位置。
然后如图5所示分析第一序列S1、S2…SN的每个聚合图像50。检查每个聚合图像50的像素，并且识别具有与它们的区域周围的像素不同的一个或更多个特性的缺陷区域60。事实上，可以想象的是，图像50中的大多数像素具有均匀的特性，因为它们表示容纳于容器8内的液体的均匀图像。因此，可能存在相对较少的区域，区域中像素显示出与聚合图像50的大多数像素的特性不同的特性。这些“不同”区域在第一序列的每个聚合图像50中被突出显示。用于识别区域60的“不同”特性可以是例如颜色的强度。每个聚合图像中的这些区域被称为缺陷区域60。如图5所示，该操作是针对第一序列的每个聚合图像50执行的。因此，在序列的每个聚合图像上生成“缺陷区域映射”，每个缺陷区域60具有精确的位置。
缺陷区域可以表示侧壁20的外表面22上的外部缺陷17、液体中的气泡15或容器内的杂质14。
为了区分缺陷区域60并确定哪些实际上是内部杂质而不是气泡，然后使用处理单元32对第一序列S1、S2…SN的所有聚合图像50进行比较。对于存在于第一聚合图像S1中的每个缺陷区域60，检查在第二聚合图像S2中是否在相同位置、至少在其周围的一个区域中存在缺陷区域。换言之，一旦在第一聚合图像中在某一位置发现缺陷区域，就检查是在相同的对应位置中还是在对应位置周围的区域中，在序列的第二聚合图像中也发现缺陷区域。
在N个聚合图像的情况下，进行搜索以查看在所有N个聚合图像中是否在相同位置或在相同位置周围的区域中存在缺陷区域。
例如，对于每个缺陷区域60，计算其重心位置，并进行搜索，以查看在所有N个图像中，在对应重心位置周围的10个像素区域中是否存在缺陷区域。
在N个聚合图像的情况下，为了确定缺陷区域存在于所有聚合图像中，不必在第一序列S1、S2…SN的所有聚合图像50中精确地重复缺陷区域60。例如，使用持续性索引。如果在第一聚合图像中存在缺陷区域，则进行搜索以查看在第二聚合图像中的相同位置(至少在其周围的区域中)是否也存在缺陷区域。如果为真，就会获得一定的分数。如果不为真，那么获得的分数就会低很多。然后对序列的第三个图像进行相同的比较和评分，依此类推。然后对所有评分进行求和，如果该总和超过阈值，则认为缺陷区域60存在于第一序列的所有聚合图像50中。
“持续的”缺陷区域(即，在第一序列的所有聚合图像中发现的缺陷区域)被认为是杂质70。事实上，如果缺陷区域是持续的，则表明即使在容器旋转过程中，某个位置的缺陷也是“持续的”。这些杂质70既可以是内部杂质14，也可以是外部缺陷/杂质17，然而，随着气泡在聚合图像之间的位置改变，它们也可以不是气泡15。然后通过比较第一序列的所有聚合图像50的缺陷区域60来生成杂质70的第一微分映射80。
如果希望区分内部杂质14和外部杂质17，则在额外的时间段内重复上述过程。
再次参考图4，处理单元32控制旋转设备5以减速度dec1使容器8减速。优选地，dec1和acc1的模量相同。容器8然后例如在500毫秒内停止。优选地，容器8保持在第三时间tstop停止。例如，时间tstop等于50毫秒。
然后再次旋转容器8，直到达到第二预定角速度vmax2。优选地，vmax1＝vmax2。如图4所示，处理单元32控制旋转设备5以加速度acc2加速容器8，直到其达到vmax2，vmax2在第二时间段t2内保持恒定。优选地，acc1＝acc2。在该时间段t2中，容器8围绕旋转轴X进行360°的N次完整旋转。在第二时间段t2内进行的旋转次数N优选地等于在第一时间段t1内进行的转数N。在第二时间段t2的N次旋转中的每一次中，处理单元32控制相机12的激活，以便在预定数量M的规则角度间隔18Δθ内获取所述部分16的M个图像，如图3a-图3c所示。
与上述第一时间段完全相同，然后获取聚合图像50的第二序列，并在每个图像中形成缺陷区域60的映射，如图5所示。因此，与第一序列中一样，形成第二微分映射90，其中仅保持第二序列S1、S2…SN的所有聚合图像50中的“持续的”缺陷区域100。
然后在第一微分映射80和第二微分映射90之间进行比较。
由于容器8的减速和随后的加速，存在于容器8内的杂质14从容器的内表面22“分离”，并且当达到第二恒定角速度时，再次朝向内表面22推动，但几乎可以肯定地处于与在第一时间段期间假定的位置不同的位置。
另一方面，容器的外部杂质或缺陷17总是保持在相同的位置，因此在任何微分映射中，它们保持相同的位置。
因此，通过比较第一微分映射80的持续缺陷区域70的位置和第二微分映射90的持续缺陷区100的位置，如果第一微分映射中的第一持续缺陷区域对应于第二微分映射中的相同位置或第二微分映射中的缺陷区域的周围的区域中，则缺陷类型是容器侧壁20的外表面上的外部杂质或缺陷。例如，这是用17表示的“裂纹”的情况，在图5中，在第一和第二微分映射80、90的相同位置可以看到。另一方面，如果第一微分映射中的第二持续缺陷区域在第二微分映射的相同位置不再可见，并且缺陷区域存在于不同位置，则杂质14存在于容器内，并且因此必须丢弃容器。这种情况总是可以在图5中看到，在第一和第二微分映射中，可以看到持续的“移动”缺陷区域(用14表示)。
因此，两个微分映射之间的比较只突出了强度值发生变化的像素。这仅仅是由于与第二微分映射90相比在第一微分映射80中的不同点处出现的杂质的存在。
例如，两个微分映射之间的比较可以作为两个微分映射中像素强度之间差的简单操作来完成。

Claims (14)

1.一种用于检查容器(8)的装置(4)，所述容器(8)对预定电磁辐射至少部分透明，并且所述容器(8)容纳对所述预定电磁辐射至少部分透明的液体，所述容器(8)包括关于对称轴(X)具有径向对称性的至少一部分，所述装置(4)包括：
旋转设备(5)，所述旋转设备(5)适于使所述容器(8)围绕所述对称轴(X)旋转；
相机(12)，被定位成使得所述容器(8)在被定位时位于其视场中，所述相机(12)对所述预定电磁辐射敏感；
处理单元(32)，适于控制所述旋转设备(5)和所述相机(12)，所述处理单元(32)被编程为：
控制所述旋转设备(5)，以便以第一角速度vmax1移动所述容器(8)并且在第一时间段t1内保持所述第一角速度恒定；
控制所述相机(12)，使得所述相机(12)在以所述第一恒定角速度vmax1旋转期间获取至少图像的第一系列和第二系列，所述第一系列或第二系列中的每个图像(40)是所述容器(8)的部分(16)的图像，并且图像的每个系列表示旋转360°的所述容器的部分；
在图像(40)的第一系列和第二系列(S1、S2)中识别缺陷区域(60)，每个缺陷区域具有与相邻区域的特性不同的至少一个特性，生成所述缺陷区域的第一映射和第二映射(S1、S2)，每个映射(S1、S2)包括所述缺陷区域的位置和特性，在所述第一映射和所述第二映射中的相同位置识别所述容器(8)中的相同位置；
比较所述第一映射和所述第二映射(S1、S2)的缺陷区域的位置；
如果所述缺陷区域(60)存在于所述第一映射(S1)中的位置并且所述缺陷区域存在于所述第二映射(S2)中相同位置周围的区域中，则确定所述容器(8)中或在容纳于所述容器内的液体中存在第一杂质(70)。
2.根据权利要求1所述的装置(4)，其中，所述相机(12)对可见或红外辐射范围内的电磁辐射敏感。
3.根据权利要求1或2所述的装置(4)，包括所述预定电磁辐射的光源(24)，所述光源(24)位于所述容器(8)相对于所述相机(12)的相对侧。
4.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的装置(4)，其中，所述相机(12)是线性相机，并且图像(M)的所述第一系列或第二系列中的每一个包括以恒定角度间隔Δθ获取的多个线性图像。
5.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的装置(4)，其中，所述处理单元(32)被进一步编程为：
控制所述旋转设备(5)以使所述容器(8)停止；
控制所述旋转设备(5)，以便以第二角速度vmax2再次旋转所述容器(8)，并在第二时间段t2内保持所述第二角速度恒定；
控制所述相机(12)，直到所述相机(12)在以所述第二恒定角速度旋转期间获取至少图像的第三系列和第四系列，所述图像的第三系列和第四系列中的每个图像(M)是所述容器(8)的部分(16)的图像(M)，并且图像的每个第三序列和第四序列表示旋转360°的所述容器(8)的部分；
在图像的第三序列和第四序列中识别所述缺陷区域(60)，每个缺陷区域具有与其相邻区域的特性不同的至少一个特性，生成所述缺陷区域的第三映射和第四映射，每个映射包括所述缺陷区域的位置和特性，在所述第三映射和所述第四映射中的相同位置识别所述容器(8)中的相同位置；
比较所述第三映射和所述第四映射的缺陷区域(60)的位置；
如果缺陷区域存在于所述第三映射中的位置中并且缺陷区域存在于所述第四映射中相同位置周围的区域中，则确定所述容器中或在容纳于所述容器内的液体中存在第二杂质(90)；
比较所述第一杂质(70)和所述第二杂质(90)的位置，并且当在所述第一映射或所述第二映射中的第一杂质(70)中的一个的位置中，在所述第三映射或所述第四映射中相同位置周围的区域中没有第二杂质(90)对应时，则确定在容纳于所述容器(8)内的液体中存在杂质(14)。
6.一种用于检查容器(8)的方法，包括以下步骤：
提供容器(8)，所述容器(8)对预定电磁辐射至少部分透明，并且所述容器(8)容纳对所述预定电磁辐射至少部分透明的液体，所述容器(8)包括关于对称轴(X)具有径向对称性的至少一个部分；
以第一角速度vmax1旋转所述容器(8)并在第一时间段内保持所述第一角速度恒定；
在以所述第一恒定角速度旋转期间，获取至少图像的第一序列和第二序列，所述第一序列和所述第二序列中的每个图像(M)是所述容器的部分(16)的图像，图像的每个序列表示旋转360°的所述容器(8)的部分；
在所述图像的第一序列和第二序列中识别缺陷区域(60)，每个缺陷区域(60)具有与相邻区域的特性不同的至少一个特性，生成所述缺陷区域(60)的第一映射和第二映射(S1、S2)，每个映射包括所述缺陷区域的位置和特性，在所述第一映射和所述第二映射中的相同位置识别所述容器(8)中的相同位置；
比较所述第一映射和所述第二映射(S1、S2)的缺陷区域(60)的位置；
如果缺陷区域(60)存在于所述第一映射(S1)中的位置并且缺陷区域存在于所述第二映射(S2)中相同位置周围的区域中，则确定所述容器(8)中或在容纳于所述容器(8)内的液体中存在第一杂质(70)。
7.根据权利要求6所述的方法，包括以下步骤：
停止所述容器(8)的旋转；
再次以第二角速度vmax2旋转所述容器(8)，并在第二时间段t2内保持所述第二角速度恒定；
在以所述第二恒定角速度vmax2旋转期间，获取至少图像的第三系列和第四系列，所述第三系列和所述第四系列的每个图像(M)是所述容器(8)的部分(16)的图像，并且图像的所述第三系列和所述第四系列中的每一个表示旋转360°的所述容器(8)的部分；
在图像的所述第三系列和第四系列中识别缺陷区域(60)，每个缺陷区域具有与相邻区域的特性不同的至少一个特性，生成所述缺陷区域的第三映射和第四映射，每个映射包括所述缺陷区域的位置和特性，在所述第三映射和所述第四映射中的相同位置识别所述容器中的相同位置；
比较所述第三映射和所述第四映射的缺陷区域(60)的位置；
如果缺陷区域存在于所述第三映射中的位置中并且缺陷区域存在于所述第四映射中相同位置周围的区域中，则确定所述容器(8)中或在容纳于所述容器(8)内的液体中存在第二杂质(90)；
比较所述第一杂质(70)和所述第二杂质(90)的位置，并且当在所述第一映射或所述第二映射中的第一杂质(70)中的一个的位置中，在所述第三映射或第四映射中相同位置周围的区域中没有第二杂质(90)对应时，确定在容纳于所述容器(8)内的液体中存在杂质(14)。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，容纳于所述容器(8)内的液体的密度小于2000厘泊。
9.根据权利要求6至8中的一项或更多项所述的方法，包括：
在停止所述容器(8)的旋转的步骤与再次以第二角速度vmax2旋转所述容器(8)的步骤之间的以下步骤：保持所述容器(8)在第三时间段内停止。
10.根据权利要求6至9中的一项或更多项所述的方法，其中，所述第一角速度或所述第二角速度(vmax1、vmax2)在200rpm和10000rpm之间。
11.根据权利要求6至10中的一项或更多项所述的方法，其中，所述第一恒定角速度等于所述第二恒定角速度。
12.根据权利要求6至11中一项或更多项所述的方法，包括以下步骤：
用所述预定电磁辐射对所述容器(8)进行背光照明。
13.根据权利要求6至12中的一项或更多项所述的方法，包括以下步骤：
在以所述第一角速度或所述第二角速度(vmax1、vmax2)旋转期间，获取图像的N个系列，其中2≤N≤10，图像的每个系列表示旋转360°的所述容器(8)的部分。
14.根据权利要求6至13中的一项或更多项所述的方法，其中，在所述图像的第三系列和第四系列中识别缺陷区域(60)包括分析形成图像(M)的所述第一系列和第二系列的像素，并将以下像素簇识别为缺陷区域：所述像素簇具有与簇相邻的像素不同的特性。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2260602A1 (de) * 1972-12-12 1974-06-20 Leitz Ernst Gmbh Einrichtung zum nachweis von verunreinigungen bei klaren fluessigkeiten
US4402612A (en) * 1980-11-17 1983-09-06 Alexander Jury V Apparatus for detecting foreign particles in a liquid
DK17791D0 (da) * 1991-02-01 1991-02-01 Novo Nordisk As Beholderinspektion
GB9521285D0 (en) * 1995-10-18 1995-12-20 Pa Consulting Services Improvements in or relating to detection of foreign objects in fluid
US5969810A (en) * 1998-05-14 1999-10-19 Owens-Brockway Glass Container Inc. Optical inspection of transparent containers using two cameras and a single light source
US6498645B1 (en) * 2000-11-05 2002-12-24 Julius Z. Knapp Inspection of liquid injectable products for contaminating particles
JP2002357560A (ja) * 2001-02-28 2002-12-13 Gunze Ltd 液面浮遊異物検査方法及び液面浮遊異物検査装置
NL1022810C2 (nl) * 2003-02-28 2004-08-31 Heineken Tech Services Werkwijze en systeem voor het inspecteren van verpakkingen.
JP2005061932A (ja) * 2003-08-11 2005-03-10 Hitachi Eng Co Ltd 容器充填液体の異物検査方法とその装置並びに容器充填液体の気泡除去法とその装置
US7430047B2 (en) * 2004-03-09 2008-09-30 Gerald Walter Budd Small container fluid dynamics to produce optimized inspection conditions
ATE466278T1 (de) * 2005-10-15 2010-05-15 Udviklingsselskabet Innoscan K Verfahren und system zur bestrahlung und inspektion flüssigkeitstragender behälter
TWI708052B (zh) * 2011-08-29 2020-10-21 美商安美基公司 用於非破壞性檢測-流體中未溶解粒子之方法及裝置
EA038813B1 (ru) * 2012-08-20 2021-10-22 Амген Инк. Способы и устройства для неразрушающего обнаружения нерастворенных частиц в текучей среде
CH713057B1 (de) * 2016-10-18 2021-05-14 Wilco Ag Verfahren zum Zählen unterscheidbarer Bereiche in einer Flüssigkeit und Vorrichtung dazu
DE102017215719A1 (de) * 2017-09-07 2019-03-07 Krones Ag Inspektionsvorrichtung und Verfahren zur Erkennung von Fremdkörpern in Behältern
US11900540B2 (en) * 2019-06-03 2024-02-13 Amgen Inc. 3D particle imaging in pharmaceutical containers

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