DE19723799A1

DE19723799A1 - Optical leak-detection method in fluid-filled package e.g. liquid-filled plastics bag

Info

Publication number: DE19723799A1
Application number: DE1997123799
Authority: DE
Inventors: Michael Wandelt
Original assignee: TECH LOESUNGEN MBH GES
Current assignee: TECH LOESUNGEN MBH GES
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 1998-12-10

Abstract

The method involves scanning the fluid-filled package (2) with an infrared device having a detector (4). The image produced by the detector is evaluated to detect regions on the surface of the package with leaking fluid. The detector is adapted to detect these regions on the basis of the latent heat of evaporation of the fluid, or the different reflection and absorption of fluid and packaging material. A force may be exerted on the packages to press fluid out of very small leakage holes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Erfassung von Leckstellen in einer mit Fluid gefüllten Verpackung.The invention relates to a method and an apparatus for optical detection of leaks in a fluid-filled Packaging.

In vielen Produktionsbereichen, insbesondere in der Lebens mittel- und Pharmaindustrie, ist es erforderlich, Behältnisse oder Verpackungen, die mit Flüssigkeiten oder Gasen gefüllt sind, auf ihre Dichtigkeit zu überprüfen. Diese Überprüfung erfolgt zumeist durch Inspektion, indem beispielsweise mit Flüssigkeit gefüllte Kunststoffbeutel oder sonstige Verpackungen von einem Bandarbeiter gegebenenfalls aufgenommen und auf sichtbare Leck stellen untersucht werden. Dazu kann der Arbeiter auf die ein zelne Verpackung einen gewissen Druck ausüben und prüfen, ob an irgendeiner Stelle der Verpackung Flüssigkeit aus einer Leck stelle in der Verpackung austritt. In many production areas, especially in life medium and pharmaceutical industries, there is a need for containers or packaging filled with liquids or gases, check for leaks. This review is done mostly through inspection, for example with liquid filled plastic bags or other packaging from one Band workers where appropriate, added and visible leakage places to be examined. The worker can do this on the one individual packaging exert a certain pressure and check whether the any place of packaging liquid from a leak place in the packaging.

Insbesondere bei der Massenproduktion ist eine Überprüfung jeder Verpackung aus Kostengründen nicht realisierbar. Daher wird in vielen Fällen lediglich eine stichprobenhafte Überprüfung vor genommen, was jedoch dazu führen kann, daß Verpackungen mit Leck stellen an den Verbraucher ausgeliefert werden.A review is particularly important in mass production each packaging cannot be realized for cost reasons. Therefore in many cases just a random check taken, but this can lead to packaging with a leak places to be delivered to the consumer.

Zur Rationalisierung dieses Prüfverfahrens wurden Versuche zur optischen Erfassung von Leckstellen unternommen. Dazu wurden benachbart zu einem Fließband, auf dem beispielsweise Milchtüten gefördert werden, im sichtbaren Wellenlängenbereich arbeitende Kameras vorgesehen. Diese Systeme arbeiten jedoch sehr fehler haft, da eine Erfassung der aus einer Leckstelle ausgetretenen Flüssigkeit auf der Verpackungsoberfläche im sichtbaren Wellen längenbereich kaum zu sehen ist. Nahezu unbrauchbar ist dieses Verfahren bei völlig durchsichtigen Flüssigkeiten oder bei bunt bedruckten Verpackungen.Attempts have been made to rationalize this test procedure to optically detect leaks. To do this adjacent to an assembly line on which, for example, milk cartons are promoted, working in the visible wavelength range Cameras provided. However, these systems work very flawed due to the detection of leaked leaks Liquid on the packaging surface in visible waves length range is barely visible. This is almost unusable Process for completely transparent liquids or colored printed packaging.

Bei nur wenigen Anwendungen kann eine Gewichtsüberprüfung der Verpackung durchgeführt werden, um so festzustellen, ob aus der Verpackung Flüssigkeit ausgetreten ist. Dieses Verfahren arbeitet jedoch nur dann zuverlässig, wenn bereits größere Flüssigkeits mengen ausgetreten sind. Bei minimalen Leckstellen, aus denen Flüssigkeit in der Menge von wenigen Millilitern ausgetreten ist, ist eine Erfassung des möglichen Differenzgewichtes unter prak tisch vertretbarem technischen Aufwand unmöglich.With only a few applications, a weight check of the Packaging to determine whether from the Packaging liquid has leaked. This process works however, only reliable if larger liquids are already present quantities have leaked. With minimal leaks from which Liquid in the amount of a few milliliters has leaked, is a recording of the possible differential weight under prak technically justifiable table effort impossible.

Die Erfassung von Leckstellen in Verpackungen hat auf dem Arzneimittelsektor eine wesentliche Bedeutung, da hier eine Über prüfung von jeder Verpackung vorgeschrieben ist. Wenn beispiels weise Beutel mit Infusionsflüssigkeit auf ihre Dichtigkeit hin überprüft werden sollen, muß ein Bandarbeiter jeden Beutel ein zeln aufnehmen und ihn genauestens auf Leckstellen untersuchen. Die Wahrscheinlichkeit, daß bei einem Beutel mit Infusions flüssigkeit eine Leckstelle vorhanden ist, ist oft kleiner als 0,01%. Das heißt, daß der Bandarbeiter etwa 10 000 Beutel auf ihre Dichtigkeit überprüfen muß, um unter Umständen einen defekten Beutel zu finden. Es ist verständlich, daß der Band arbeiter bei dieser Tätigkeit schnell ermüdet und dieses Ver fahren daher sehr fehleranfällig ist. Da die Beutel zumeist aus einem transparenten Material bestehen und die Infusionsflüssig keit durchsichtig ist, ist eine visuelle Erfassung von Leck stellen sehr schwierig. Gerade kleine Leckstellen sind kaum erkennbar.The detection of leaks in packaging has on the Pharmaceutical sector is of essential importance, since here an over inspection of each packaging is prescribed. If for example advise bags of infusion liquid for their tightness To be checked, a belt worker must put in each bag Pick up individual cases and examine them carefully for leaks. The likelihood that with a bag of infusion liquid leakage is often less than 0.01%. This means that the tape worker has about 10,000 bags must check their tightness in order under certain circumstances to find broken bags. It is understandable that the volume workers quickly get tired of this activity and this ver driving is therefore very prone to errors. Since the bags mostly made out consist of a transparent material and the infusion liquid is transparent is a visual detection of leakage pose very difficult. Small leaks are hardly any recognizable.

Bekannt ist weiterhin eine Vorrichtung, um die Dichtigkeit von Schweißnähten an Kunststoffbeuteln zu erfassen. Zur Durch führung dieses Verfahrens ist eine Vorrichtung vorgesehen, die zwei Elektroden aufweist, die so plaziert werden, daß die zu prüfende Schweißnaht fest zwischen den beiden Elektroden ein geklemmt ist. Anschließend wird an beide Elektroden eine Hoch spannung angelegt, und der ohmsche Widerstand sowie die Kapazität zwischen den beiden Elektroden wird gemessen. Durch Widerstands- oder Kapazitätsänderungen kann auf eine sich zwischen den Elek troden befindliche Leckstelle geschlossen werden, da durch die ausgetretene Flüssigkeit sowohl der ohmsche Widerstand als auch die Kapazität der Meßanordnung beeinflußt werden. Dieses Ver fahren ist allerdings nur bei gerade verlaufenden Schweißnähten durchführbar. Im Bereich der Einfüllöffnung einer Verpackung, wo herstellungsbedingt die meisten Leckstellen auftreten, ist dieses Verfahren nicht anzuwenden. Außerdem ist dieses Verfahren sehr zeitaufwendig und teuer.A device for tightness is also known of welds on plastic bags. To through An apparatus is provided for carrying out this method has two electrodes that are placed so that the test weld between the two electrodes is clamped. Then a high on both electrodes voltage applied, and the ohmic resistance and the capacitance measurements are taken between the two electrodes. Through resistance or Capacity changes can be due to a difference between the elec Leakage located troden be closed because of the leaked liquid both the ohmic resistance as well the capacity of the measuring arrangement can be influenced. This ver However, driving is only possible with straight weld seams feasible. In the area of the filling opening of a packaging, where Most leaks occur due to the manufacturing process Procedure not to be used. In addition, this procedure is very time consuming and expensive.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Erfassung von Leckstellen in mit Fluid gefüllten Verpackungen zu schaffen, das mit einer hohen Durchsatzgeschwindigkeit vollautomatisch und sehr zuverlässig arbeitet.The present invention is therefore based on the object a method and an apparatus for the optical detection of To create leaks in fluid-filled packaging that with a high throughput speed fully automatic and very works reliably.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. This task is accomplished by a process with the characteristics of Claim 1 or by a device with the features of Claim 7 solved.

In den jeweils abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben.In the respective dependent claims are advantageous and preferred developments of the method according to the invention or specified the device according to the invention.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfin dungsgemäßen Vorrichtung bestehen darin, daß die Erfassung von Leckstellen vollautomatisch erfolgen kann. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß ausgetretenes Fluid sich im Infrarotbereich in allen praktischen Anwendungsfällen gut von der Verpackungs oberfläche abhebt, zum Beispiel aufgrund der Verdunstungskälte bei flüssigem Fluid oder aufgrund des unterschiedlichen Refle xions- und Absorptionsvermögens von Fluid und Verpackungsmate rial, und daher leicht auf der Verpackungsoberfläche erfaßbar ist. Dadurch ist es möglich, auf der Verpackungsoberfläche auch geringste Mengen von aus Leckstellen der Verpackung ausgetretenem Fluid zu erfassen, wobei die Beschaffenheit der Verpackungsober fläche und die des Fluids keine Rolle spielt. Es ist sogar mög lich, aus Leckstellen austretende Gase zu erfassen. Für die ver schiedenen Anwendungsbereiche, also für verschiedene Fluide und Verpackungsmaterialien, wird ein geeigneter Wellenlängenbereich ausgewählt, indem die Detektoreinrichtung mit speziellen Filtern versehen wird. Schließlich ermöglicht das erfindungsgemäße Ver fahren eine sichere Überprüfung mit einer sehr hohen Durchsatz geschwindigkeit.The advantages of the method according to the invention and the inventions Invention device are that the detection of Leaks can be done fully automatically. Surprisingly has been shown that leaked fluid is in the infrared range good from the packaging in all practical applications surface lifts off, for example due to the evaporative cold with liquid fluid or due to the different reflect Xion and absorption capacity of fluid and packaging material rial, and therefore easy to grasp on the packaging surface is. This makes it possible on the packaging surface too the smallest amounts of leaked packaging Detect fluid, the nature of the packaging area and that of the fluid does not matter. It is even possible gases from leaks. For the ver different areas of application, i.e. for different fluids and Packaging materials, will be a suitable wavelength range selected by the detector device with special filters is provided. Finally, the Ver invention drive a safe check with a very high throughput speed.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die bei liegenden Zeichnungen beschrieben; es zeigen:The invention will now be with reference to the Drawings described; show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Transporteinrich tung und der erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung; und Figure 1 is a schematic representation of a Transporteinrich device and the detection device according to the invention. and

Fig. 2 die schematische Darstellung eines von einer Detektor einrichtung aufgenommenen Kunststoffbeutels mit Infu sionsflüssigkeit, in dem sich eine Leckstelle befindet, aus der bereits Infusionsflüssigkeit ausgetreten ist. Fig. 2 is a schematic representation of a plastic bag picked up by a detector device with infusion fluid, in which there is a leak from which the infusion fluid has already escaped.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung enthält ein Transport band 1, auf dem mit Infusionsflüssigkeit gefüllte Kunststoff beutel 2 in Richtung des Pfeils A transportiert werden, und eine höhenveränderbare Stempeleinrichtung 3. Die Stempeleinrichtung 3
befindet sich zunächst in ihrer oberen Ruhestellung. Wenn ein mit Infusionsflüssigkeit gefüllter Kunststoffbeutel 2 auf dem Trans portband 1 transportiert wird, erfaßt ein Sensor (nicht gezeigt) die Lage des Kunststoffbeutels 2. Die Stempeleinrichtung 3 wird auf den Kunststoffbeutel 2 abgesenkt, sobald sich dieser unter dem Stempel befindet. Dadurch wird auf den Kunststoffbeutel 2 ein mechanischer Druck aufgebracht, wodurch die in dem Kunststoff beutel 2 enthaltene Infusionsflüssigkeit bei Vorhandensein einer Leckstelle aus der Leckstelle austritt und so die Oberfläche des Kunststoffbeutels benetzt. Anschließend wird die Stempeleinrich tung 3 wieder angehoben, und der Kunststoffbeutel 2 wird weiter transportiert.The device shown in FIG. 1 contains a transport belt 1 , on which plastic bags filled with infusion liquid 2 are transported in the direction of arrow A, and a height-adjustable stamp device 3 . The stamp device 3
is initially in its upper rest position. When a plastic bag 2 filled with infusion liquid is transported on the trans port belt 1 , a sensor (not shown) detects the position of the plastic bag 2 . The stamp device 3 is lowered onto the plastic bag 2 as soon as it is under the stamp. Thereby, a mechanical pressure is applied to the plastic bag 2, so that the plastic bag 2 contained in the infusion liquid in the presence of a leak from the leak exits wetted and so the surface of the plastic bag. Then the Stempeleinrich device 3 is raised again, and the plastic bag 2 is transported further.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, tritt der Kunststoffbeutel 2 dann in das Sichtfeld einer Infrarot-Kamera 4, um ein Bild des mit Infusionsflüssigkeit gefüllten Kunststoffbeutels 2 aufzu nehmen. Die Infrarot-Kamera 4 ist mit einem Infrarot-Filter ver sehen, so daß nur Infrarotlicht in einem Wellenlängenbereich von beispielsweise 8 bis 12 µm auf das Detektor-Array der Kamera 4 fällt. Wenn aufgrund einer Leckstelle die der Kamera 4 zugewandte Oberfläche des Kunststoffbeutels 2 mit aus der Leckstelle ausge tretener Infusionsflüssigkeit benetzt ist, kann diese Infusions flüssigkeit mit Hilfe der Infrarot-Kamera 4 erfaßt werden, da die Flüssigkeit aufgrund der einsetzenden Verdunstung eine niedrigere Temperatur hat als die unbenetzte Oberfläche des Kunststoff beutels.As can be seen in FIG. 1, the plastic bag 2 then enters the field of view of an infrared camera 4 in order to take a picture of the plastic bag 2 filled with infusion liquid. The infrared camera 4 is seen with an infrared filter, so that only infrared light in a wavelength range of, for example, 8 to 12 μm falls on the detector array of the camera 4 . If, due to a leak, the surface of the plastic bag 2 facing the camera 4 is wetted with infusion liquid emerging from the leak, this infusion liquid can be detected using the infrared camera 4 , since the liquid has a lower temperature than that due to the onset of evaporation Unwetted surface of the plastic bag.

Bei Flüssigkeiten, die nur sehr langsam verdunsten, kann alternativ die Detektionsfähigkeit der Infrarot-Kamera 4, bei spielsweise durch Verwendung anderer Infrarotfilter, eingestellt werden, um Bereiche mit aus Leckstellen ausgetretener Flüssigkeit auf der Oberfläche des Kunststoffbeutels 2 aufgrund des unter schiedlichen Reflexions- und Absorptionsvermögens von Fluid und Kunststoffmaterial des Beutels zu erfassen. Die Empfindlichkeit dieser Meßanordnung kann erhöht werden, indem der Kunststoff beutel 2 von einem Selektivstrahler 5 angestrahlt wird, der ein Wellenlängenspektrum hat, das im wesentlichen dem der Infrarot-Kamera 4 entspricht.For liquids that evaporate very slowly, the detection ability of the infrared camera 4 can alternatively be set, for example by using other infrared filters, to areas with leaked liquid on the surface of the plastic bag 2 due to the different reflectivity and absorption capacity of fluid and plastic material of the bag. The sensitivity of this measuring arrangement can be increased by the plastic bag 2 is illuminated by a selective emitter 5 , which has a wavelength spectrum which corresponds essentially to that of the infrared camera 4 .

Im Sichtfeld der Kamera 4 kann eine an sich bekannte Wende vorrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen sein, mit Hilfe derer der mit Infusionsflüssigkeit gefüllten Kunststoffbeutel 2 gewendet wird, nachdem seine erste Seite von der Infrarot-Kamera 4 auf genommen wurde. Auf diese Weise kann auch die andere Seite des Beutels 2 aufgenommen und auf Leckstellen untersucht werden. Alternativ können auch zwei Kameras vorgesehen sein, zwischen denen die Wendevorrichtung installiert ist.In the field of view of the camera 4 , a known turning device (not shown) can be provided, by means of which the plastic bag 2 filled with infusion liquid is turned after its first side has been picked up by the infrared camera 4 . In this way, the other side of the bag 2 can also be picked up and examined for leaks. Alternatively, two cameras can also be provided, between which the turning device is installed.

Das von der Infrarot-Kamera 4 aufgenommene Bild des Kunst stoffbeutels 2 wird einer nicht gezeigten Verarbeitungseinrich tung zugeführt und dort verarbeitet. Wenn von der Verarbeitungs einrichtung eine Leckstelle erfaßt wird, kann der defekte Beutel 2 mittels einer nicht gezeigten Ausstoßeinrichtung von dem Transportband 1 heruntergestoßen werden. In der Verarbeitungsein richtung können auch Daten von unbeschädigten Kunststoffbeuteln 2 gespeichert sein. Durch Vergleich mit den gespeicherten Daten kann ausgeschlossen werden, daß erfaßte Schatten, die beispiels weise durch die Schweißnaht am Einfüllstutzen des Beutels erzeugt werden, irrtümlich für Leckstellen gehalten werden.The image of the plastic bag 2 taken by the infrared camera 4 is fed to a processing device (not shown) and processed there. If a leak is detected by the processing device, the defective bag 2 can be pushed down from the conveyor belt 1 by means of an ejection device, not shown. In the processing direction, data from undamaged plastic bags 2 can also be stored. By comparing with the stored data, it can be excluded that detected shadows, which are generated, for example, by the weld seam on the filler neck of the bag, are mistaken for leaks.

In einigen Fällen kann es ausreichend sein, nicht die ganze Oberfläche des Kunststoffbeutels 2 auf Leckstellen zu unter suchen, sondern nur bestimmte, besonders anfällige Bereiche. Hierzu kann es ausreichend sein, statt eines Infrarot-Arrays lediglich eine Infrarot-Zeile vorzusehen, um einen bestimmten Streifen oder Teilabschnitt des Kunststoffbeutels aufzunehmen. Die Durchsatzgeschwindigkeit läßt sich so beträchtlich steigern. In some cases it may be sufficient not to look for the entire surface of the plastic bag 2 for leaks, but only certain, particularly vulnerable areas. For this purpose, it may be sufficient to provide only one infrared line instead of an infrared array in order to accommodate a specific strip or partial section of the plastic bag. The throughput speed can be increased considerably.

In Fig. 2 ist schematisch ein von der Infrarot-Kamera 4 aufgenommenes Bild eines mit Infusionsflüssigkeit gefüllten Kunststoffbeutels 2 gezeigt, der in seinem unteren Bereich eine Leckstelle 6 hat, aus der bereits Infusionsflüssigkeit ausgetre ten ist. Aufgrund der Verdunstungskälte ist der mit Infusions flüssigkeit benetzte Bereich 7 auf der Beuteloberfläche auf dem von der Infrarot-Kamera 4 aufgenommenen Bild gut zu erkennen.In Fig. 2 is schematically shown an image taken by the infrared camera 4 of a plastic bag 2 filled with infusion liquid, which has a leak 6 in its lower region, from which the infusion liquid is already th Due to the evaporative cold, the area 7 wetted with infusion liquid on the bag surface can be clearly recognized on the image taken by the infrared camera 4 .

Claims

1. A method for the optical detection of leaks ( 6 ) in a fluid-filled package ( 2 ), characterized in that
the fluid-filled packaging ( 2 ) is picked up by an infrared-sensitive detector device ( 4 ); and
the image generated by the detector device ( 4 ) is evaluated in order to detect areas ( 7 ) with fluid that has leaked out ( 6 ) on the packaging surface.

2. The method according to claim 1, characterized in that the detector device ( 4 ) is designed with respect to its detection ability to detect areas ( 7 ) with leakage ( 6 ) leaked fluid on the packaging surface due to the evaporative cold of the fluid.

3. The method according to claim 1, characterized in that the detector device ( 4 ) is designed with respect to its detection ability to areas ( 7 ) with leakage ( 6 ) leaked fluid on the packaging surface due to the different reflection and absorption capacity of fluid and packaging material.

4. The method according to claim 3, characterized in that the packaging is illuminated by a selective emitter ( 5 ) which has a wavelength spectrum which corresponds essentially to that of the infrared-sensitive detector device ( 4 ).

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized that on the fluid-filled packaging a force is applied before the detection of leaks is to get the fluid out of the very small leaks Press packaging.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the optical detection with an infra red-sensitive detector array or detector line.

7. Device for optically detecting leaks ( 6 ) in a fluid-filled packaging ( 2 ), characterized by:
an infrared-sensitive detector device ( 4 ) for taking on a fluid-filled package ( 2 ); and
a processing device for evaluating the images generated by the detector device ( 4 ) in order to detect areas ( 7 ) with leaked fluid ( 6 ) on the packaging area Ver.

8. The device according to claim 7, characterized in that the detector device ( 4 ) is designed with respect to its detection ability to detect areas ( 7 ) with leakage ( 6 ) leaked fluid on the packaging surface due to the evaporative cold of the fluid.

9. The device according to claim 7, characterized in that the detector device ( 4 ) is designed with respect to its detection ability to areas ( 7 ) with leakage ( 6 ) leaked fluid on the packaging surface due to the different reflection and absorption capacity of fluid and packaging material.

10. The device according to claim 9, characterized in that a selective radiator ( 5 ) for irradiating the packaging ( 2 ) is provided, which has a wavelength spectrum which corresponds essentially to that of the infrared-sensitive detector device ( 4 ).

11. Device according to one of claims 7 to 10, characterized in that a device ( 3 ) is provided to apply a force to the fluid-filled packaging ( 2 ) before the detection of leaks ( 6 ) to the fluid by very to squeeze small leaks ( 6 ) out of the packaging.

12. Device according to one of claims 7 to 11, characterized in that the infrared-sensitive detector device ( 4 ) is a detector array or a detector line.