CN1592851A - 对一种液体产品的包装件进行检测的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对包装件进行检测的装置和方法，尤其是对至少轻微受磨损或者或多或少不能透过可见光的包装件进行检测，该包装件中装有一种液体产品，其中包装件在一个波长适合于装有产品的包装件的辐射下进行照射并且包装件至少一部分内容物的图象通过图象记录装置在一预定的时间内被记录，其中所获得的图象信息被分析从而获得指示不希望有的颗粒存在的信息，并且一部分辐射具有一个落入到红外线范围内的频率。

Description

对一种液体产品的包装件进行检测的方法和装置

本发明涉及对一种液体产品的包装件进行检测的方法和装置。该装置被改进从而可以检测出液体产品中不需要的颗粒例如玻璃颗粒的存在。由于这些不希望有的颗粒的存在会对最终使用者的健康造成损害并且对这些液体产品的供应商或者制造商造成经济损失或商业损害，因此这是很重要的。

国际专利申请WO97/14956描述了一种方法和装置，其中描述了一种用于检测啤酒玻璃瓶中的玻璃颗粒的检测装置。该文献中的内容通过参考的方式在这儿被引用。在该装置中啤酒瓶围绕它们的纵向轴线旋转，然后啤酒瓶被突然停止，也就是说通过力被减速。紧接着瓶子被可见光照射并获得瓶子的图象记录。在这些图象的基础上一台计算机用于决定瓶中是否存在玻璃颗粒。

为了改善该装置和方法，本发明提供了一种对包装件进行检测的方法，尤其是对至少轻微受磨损或者或多或少不能透过可见光的包装件进行检测，该包装件中装有一种液体产品，其中包装件在一个波长适合于装有产品的包装件的辐射下进行照射并且包装件至少一部分内容物的图象通过图象记录装置在一预定的时间内被记录，其中所获得的图象信息被分析从而获得指示不希望颗粒存在的信息，并且一部分辐射具有一个落入到红外线范围内的频率。

至少一部分辐射优选地具有一个落入到红外线范围内的频率。通过使用红外线范围内的辐射可以获得许多的优点。一个优点是可以对不透明的瓶子进行处理，例如被所谓的“褶皱变形”损坏的瓶子，具有非同质的玻璃的瓶子例如公知的可口可乐TM瓶子，装有黑色液体产品的瓶子，具有相对较厚的壁的瓶子，装有例如酵母或者混合果实颗粒产品的瓶子，或者例如具有装饰性的或者印刷的瓶子，或者被一个“护套”包装的瓶子。由于辐射对玻璃的透射系数不敏感，因此有色的，例如蓝色的瓶子，例如用于混合饮料的瓶子，也可以用红外线进行很好的检测。可见光现在所存在的问题通过红外线可以尽可能的避免。另一个优点是由于红外线较高的能量水平因此仅需要一个较低的辐射产生电源。因此，辐射源的安装机架，例如LEDs，可以采用一个较小的型式。这就带来了优点，例如当辐射源应用到一个下面将要进一步描述的输送盘系统时，由于单独的光源可以采用一个较小的型式，输送盘系统的整个直径可以变得较小。因为需要较少的具有相同波长的辐射源，因此应用不同波长的辐射源也是可能的。两个或者多个不同的波长可以应用到已知型式的安装机架上。由此获得的一个优点是例如一个特别的组合频率可以应用到一个特别的瓶子-产品的组合上。

在另一个实施例中是对产品的正常形成的一部分颗粒的信息和不希望有的颗粒之间加以区别。例如在上述装有果汁或者带有第二次发酵的啤酒的瓶中，产品除了包括可能不希望的颗粒之外还包括天然的颗粒，例如果肉或者酵母颗粒。根据该实施例的方法的应用对这些希望有的颗粒和不希望的颗粒加以区别。因此使得那些即使很难检测出不希望有的颗粒的产品仍然可以被安全的使用变为可能。

本发明的另一个方面涉及一种在一液体产品的整个包装上进行检测的装置，包括：

用于在包装件的自身轴上旋转包装件的旋转装置，从而使装有内容物的包装件旋转，

用于停止包装件旋转的止动装置，

用于照射包装件的辐射装置，

用于对包装件的至少一部分内容物产生图象记录的图象记录装置，

用于把图象记录从记录装置传送到图象分析装置的传送装置，

用于分析图象记录的图象信息的图象分析装置，从而获得关于不希望颗粒存在的信息。

根据一个优选的实施例，至少部分辐射具有一个落入到红外线范围内的频率。因此上述的优点可以被获得。

在一个优选的实施例中，用于产生图象记录的装置包括至少一个摄像机。照射装置还包括至少一个安装机架，安装机架包括多个辐射源，例如LEDs。为了在可见光的范围内使用LEDs，使用更多的波长为590纳米的特殊光，这样的一个安装机架例如在国际专利申请WO00/77499中已公开。

一个优选的实施例包括辐射装置，该辐射装置至少部分适合发射波长落入红外线范围内的辐射。该实施例的一个优点是多个波长的辐射的特殊组合可以应用到适合于特殊产品包装件的组合。使用根据该实施例的装置，这样的组合可以通过试验容易地进行限定。

在又一个优选的实施例中传送装置包括使用一个通信协议的装置。一个非常适合于该目的的协议是Firewire或者IEEE1394。该协议是适合的，例如它可以用于最终用户的设备上。不同的通信协议的应用，例如以太网或者一个相似的可应用的快速版本也可以认真地考虑。

如果在图象记录装置和图象分析装置之间可能具有双向通信尤其是有利的。因此对摄像机进行设置，例如图象或者灵敏度，远控和应用软件变为可能。例如对将要处理的一种瓶-产品的组合的这些设置进行特别的修改是可行的。

在一个优选的实施例中辐射装置或者安装机架的直径在5-11cm的范围内，或者甚至小于1cm。如前所述，用于照射的安装机架的直径与将要检测的包装件或者瓶子的直径相同甚至更小是有利的。

在另一个优选实施例中，辐射装置的频率光谱的组合在包装件和/或产品的基础上可变化地进行调节。如果带有不同波长的辐射光源或者LEDs设置在安装机架上，一个波长或者多个波长可以同时转换。几个波长的应用可以在包装件和产品的一个特殊组合上最优化。

在另一个实施例中一个输送盘装置包括多个上述的检测装置。输送盘具有从一条传送线向输送盘转移包装件的第一传送装置，以及从输送盘向进行检测之后的输送线传送包装件的第二传送装置。使用输送盘的优点已经是公知的。根据本发明的带有检测装置的输送盘的优点在前面已经描述，并将在下面进一步阐明。

输送盘装置优选地包括固定照射装置，当包装件经过照射装置时用于照射共同旋转的检测装置中的包装件。在已知的输送盘和根据前面实施例所述的输送盘，用于每个共同旋转的瓶子的每个检测装置上都具有共同旋转的照射装置。在一个具体可行的实施例中需要多个照射元件或者安装机架，例如36个。在本发明中例如具有12个安装机架或者一个弓形状的安装机架，例如12个安装机架的尺寸仅仅在检测的过程中照射下侧的旋转瓶子。例如需要较小数量的辐射源，输送盘具有较简单的结构并且安装机架的动力源变得简单是有利的。

本发明的其它优点，特征和细节将在下面优选实施例描述的基础上并参照附图进行阐述，其中：

图1为根据本发明的一个检测装置的示意图；

图2为图1中元件II的剖面图；

图3为图2中元件III的顶视图；

图4为根据本发明一个实施例的输送盘检测系统的示意顶视图；

图5为输送盘系统的另一实施例的示意侧视图；

图6为图5中所示实施例的一个元件的另一实施例。

一个啤酒瓶B(图1)被夹持在一个垫圈1和一个头部2之间，并且通过一个电机3快速地旋转和随之减速，该电机3通过一个齿轮机构4和一个制动器5连接在头部2上。因此垫圈1和头部2相对于机架6可旋转地安装。一旦在瓶子减速的情况下，光线从光源7投射到瓶子并且液体中可能的内容物的运动被传送到一个利用CCD摄像机8的图象处理站9，其中这些内容物可以通过一个处理器10的屏幕11可视化。

当头部具有大约75mm的高度(h)时，头部1中的开口具有45-50mm的直径d1。为了通过该开口投射足够多的光线，光束的焦点距离光源7的空腔12为25-30mm。在该优选实施例中焦距f大约为185mm。

红外线的波长大约在600-6000nm范围内。在一个优选实施例中光源发射波长为700-1000nm之间的辐射，并且优选在700-800nm之间。

安装机架可以通过红外LEDs采用一个非常紧凑的结构。因为在该申请中红外线的强度大于可见光的强度因此直径为5-11厘米成为可能。因而结果是，不管使用多小的安装机架，都可以获得一个足够的信号来检测产品中的不需要的颗粒。在此推荐照明装置的直径应小于输送盘上进行处理的最大瓶子的直径。

例如在另一个优选的实施例中，可以具有一个单个的直径为0.5-1cm的LED(或者更小)，因此玻璃外壳可以完全或者部分地忽略不记。

虽然可以设想通过一个透镜聚焦，例如通过使用一个平的菲涅耳透镜，该实施例中的光源7(图2)具有一个用透明材料制成的平的视窗21，优选由较硬的并耐刻划的材料制成，因此光源7非常坚固。外壳还具有一个倾斜的上壁22，因此在一个工业环境下的湿气和/或灰尘不会对光源的强度产生不利的影响。因为视窗优选地通过一个密封件(没有显示)放置在倾斜上壁的外边缘内的一个平面中，该视窗可以容易地和适当地进行清洗。

在该优选的实施例(图3)中，大量的LEDs31，在该实施例中大约为350个，被放置在一个圆周保持器32中，因此可以获得聚焦。LEDs具有一个较小的大约分为1-6个等级的出射角(exit angle)。

从图中还可以看出(图2，图3)，可以应用不同型式的LED31，33。这些LEDs具有不同的波长。因此用一个安装机架来发射两个不同波长的光线变为可能。并且在一个安装机架上应用多个不同的LEDs也变为可能。

在另一个实施例中(没有显示)安装机架具有改变LEDs光强度的控制装置。因此一个亮度较大的瓶子可以通过一个安装机架来照射。为了保证足够的检测，例如还可以通过改变强度来照射相对较厚的或者不透光的瓶子也变为可能。因此不同型式的瓶子可以通过一个固定在安装机架上的检测装置非常灵活地进行处理。为具有特殊性能的瓶子选择一个适合的强度-波长的组合也变为可能，例如具有“褶皱变形”的瓶子，具有非同质的的公知的“可口可乐”瓶子，具有光传递性能，较短或者较厚的瓶子，产品中含有酵母的瓶子，例如一定类型的啤酒，或者例如通过印刷品或护套进行装饰的瓶子。

多个图1中所示的检测装置应用到一个检测系统40(图4)上，该系统连接到传送带41上，在该传送带上瓶子以箭头A的方向被应用。在该实施例中输送盘42包括36个检测单元44。在每个检测单元上瓶子旋转，停止，如前面所述进行照射和检测。为了这个目的摄像机被设置在送出单元48之前的输送盘42的最后12个位置处。一旦瓶子通过供给单元43从传送带41转移到输送盘42上，瓶子可以旋转并停止并且相应的图象可以在瓶子再一次离开输送盘之前获得。

图5中实施例所示的输送盘42不具有用于光线的共同旋转的安装机架。在该实施例中一个弓形状的安装机架45设置在输送盘的侧下方。该安装机架从侧下方照射瓶子，精确地照射在用于产生图象记录的摄像机的所在位置上。该设置的优点是输送盘具有一个较简单的结构。弓形件45可以任选地分为子弓形件，如图5所示。一个优点是子弓形件可以单独控制。并且例如子弓形件还可以互相独立设置。弓形件45具有如图3中安装机架相似的LEDs(没有显示)。为了在瓶子在安装机架上的移动方向上聚焦光线，从弓形的方向上看安装机架优选地具有如图2中所示的相似的弧形状。这样的一个安装机架可以具有一个聚焦闭合件，例如图2中所示的闭合件21。弓形件45的一个替代物是如图6中所示的部件。位于此的是与图3中的安装机架相似的安装机架46。因此图3和图5中的实施例的优点被综合在一起。

根据本发明的又一个方面，计算机10和摄像机8之间的连接通过一个使用通信协议的连接来体现。例如在此设想为Firewire或者IEEE1394。这儿的一个优点是通过该标准可以使得快速的数据传送变为可能。该协议可以通过相对简单的硬件嵌入到该系统中。

根据本发明的一个系统的更进一步的应用在于可以检测填充瓶的填充高度。在透明的瓶子中填充高度可以通过一个基于可见光的检测系统进行检测。基于本发明的利用红外线的实施例提供了可以选择检测非透明瓶子的权利，例如印刷瓶，或者例如使用护套的包装瓶。这些瓶子的填充高度在现有技术中利用X-射线进行检测。该方案非常昂贵并且，从X-射线本身的性质来看，该方案需要使用对本发明而言所不需要的结构和机构检测。

上面所述的装置可以非常精确地确定外来颗粒例如玻璃颗粒的存在。尤其是当具有一定大小的颗粒对人体健康造成损害的情况下，这些颗粒的大小根据研究机构进行限定，例如美国的FDA和加拿大的健康保护机构，即使在第一次跟踪试验时，这些装置也提供了非常好的结果。上述建立在试验基础上的可以应用到特殊的产品-包装件组合上的良好的评述可以导致在本发明范围内的一个改进。

本发明不限于上述优选实施例的描述，在许多修改可以设想的范围内，寻求保护的权利由附属的权利要求进行限定。

Claims (17)

1.一种对包装件进行检测的方法，尤其是对至少轻微受磨损或者或多或少不能透过可见光的包装件进行检测，该包装件中装有一种液体产品，其中包装件在一个波长适合于装有产品的包装件的辐射下进行照射并且包装件至少一部分内容物的图象通过图象记录装置在一预定的时间内被记录，其中所获得的图象信息被分析从而获得指示不希望有的颗粒存在的信息，并且一部分辐射具有一个落入到红外线范围内的频率。

2.一种对包装件进行检测的方法，尤其是对至少轻微受磨损或者或多或少不能透过可见光的包装件进行检测，该包装件中装有一种液体产品，其中包装件在一个波长适合于装有产品的包装件的辐射下进行照射并且包装件至少一部分内容物的图象通过图象记录装置在一预定的时间内被记录，其中所获得的图象信息被分析从而获得指示不希望有的颗粒存在的信息，其中对正常形成产品的一部分的颗粒信息和不希望有的颗粒的信息加以区别。

3.一种用于在一液体产品的整个包装件上进行检测的装置，包括：

用于在包装件的自身轴上旋转包装件的旋转装置，从而使装有内容物的包装件旋转，

用于停止包装件旋转的止动装置，

用于照射包装件的辐射装置，

用于对包装件的至少一部分内容物产生图象记录的图象记录装置，

用于把图象记录从记录装置传送到图象分析装置的传送装置，

用于分析图象记录的图象信息的图象分析装置，从而获得关于不希望有的颗粒存在的信息。

4.根据权利要求3所述的装置，其中辐射装置至少部分适合发射波长落入红外线范围内的辐射。

5.根据权利要求3或4所述的装置，其中图象分析装置包括用于对正常形成产品的一部分的颗粒的信息和不希望有的颗粒的信息加以区别的装置。

6.根据权利要求3所述的装置，其中辐射装置包括一个或者多个适于发射具有第一波长的辐射的第一辐射源，以及至少适于发射具有第二波长的辐射的第二辐射源。

7.根据权利要求3-6中的一项或者多项权利要求所述的装置，其中传送装置包括通过一个用于传送目的的通信协议进行通信的装置，不仅传送图象信息而且传送从分析装置或者通过分析装置调整图象记录装置的信息。

8.根据权利要求7所述的装置，其中双向通信是可能的。

9.根据权利要求3-8中的一项或者多项权利要求所述的装置，其中辐射装置或者安装机架的直径小于11厘米，并且优选地小于或者仅仅稍大于将要分析的包装件的直径。

10.根据权利要求3-9中的一项或者多项权利要求所述的装置，包括强度控制装置，用于根据包装件和/或产品可变化地调节辐射装置的强度。

11.根据权利要求3-10中的一项或者多项权利要求所述的装置，包括根据包装件和/或产品来构造辐射装置的频谱的控制装置。

12.输送盘装置，至少包括如权利要求3-11中的一项或者多项所述的装置的元件，其中至少旋转装置和止动装置沿着一个输送盘的基本上环形的圆周移动。

13.根据权利要求11所述的输送盘装置，包括邻近输送盘设置的固定照射装置，用于当包装件经过照射装置时照射在同步旋转的检测装置上的包装件。

14.根据权利要求12或13所述的输送盘，其中固定照射装置包括一个安装机架。

15.根据权利要求12，13或14所述的输送盘，其中固定照射装置包括多个类似于权利要求3-11中的安装机架的安装机架。

16.根据权利要求12-15所述的输送盘，其中照射装置包括多个光源。

17.根据权利要求12-15所述的输送盘，其中不同型式的光源可以发射不同频率的辐射。

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