PL206970B1 - Urządzenie do badania napełnionych pojemników - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do badania napełnionych pojemników na obecność ciał obcych, takich jak odpryski szklane, z przyrządem transportowym do transportowania pojemników indywidualnie i kolejno w szeregu na płaszczyźnie transportu, ze źródłem promieni Rentgena do emitowania promieni Rentgena w określonym kierunku, oraz z przyrządem do rejestrowania promieni Rentgena po ich przejściu przez pojemniki.

Sprawdzanie towarów, które są pakowane w pojemniki, na przykład soków owocowych w butelkach do picia, za pomocą promieni Rentgena jest procesem znanym w branży spożywczej. Problemy pojawiają się podczas sprawdzania na obecność ciał obcych, które mają większą gęstość niż pakowany towar i dlatego opadają na dno pojemników. W przypadku pojemników o dnie wypukłym, tak jak w przypadku wielu butelek do picia, ciał a obce ześ lizgują się po wypukło ści dna pojemnika w kierunku wewnętrznej krawędzi pojemnika. Z tego powodu są one trudne do wykrycia za pomocą promieni Rentgena, gdyż promienie Rentgena muszą przeniknąć nie tylko pionową ściankę pojemnika, ale także dno pojemnika, podczas którego to procesu są one orientowane, z powodu wypukłości dna pojemnika, pod kątem na przykład 10° względem wypukłej powierzchni dna pojemnika, a stąd przebywają bardzo dużą odległość wewnątrz materiału pojemnika. Dodatkowe osłabienie promieni Rentgena przez ciała obce miało więc niewielki efekt i często było niewykrywalne. Z drugiej strony, nierównomierność powierzchni dna pojemnika może być łatwo pomylona z ciałem obcym.

Z EP-A-0 795 746 wiadomo, ż e w celu rozwią zania tego problemu bada się pojemniki za pomocą dwóch wiązek promieni Rentgena, z których jedna jest zwrócona 45° w kierunku transportu, a druga 45° przeciwnie do kierunku transportu, w wyniku czego są one zorientowane pod kątem prostym względem siebie nawzajem.

Z EP-A-0 961 114 znane jest odwracanie pojemników do góry dnem w celu wykonania tego badania, w wyniku czego ciała obce znajdujące się wewnątrz opadają w kierunku zamknięcia i, kiedy to uczynią, mogą być niezawodnie rozpoznane za pomocą promieni Rentgena.

Z WO 01/44791 znane jest przechylanie pojemników na boki o okoł o 80°, a nastę pnie badanie ich na obecność ciał obcych za pomocą promieni Rentgena zorientowanych pionowo.

Z opisu WO93/06469 znane jest rozwią zanie polegają ce na przemieszczaniu pojemników w zadanym kierunku oraz zastosowaniu dwóch lokalnych ź ródeł promieni Rentgena, z których każde wytwarza wiązkę ukierunkowaną i usytuowaną w taki sposób, aby przecinać się symetrycznie po każdej stronie kierunku przemieszczania pojemników. Dwa obrazy pojemnika wyświetlone przez obydwie wiązki padają na dwa detektory, są zbierane i nakładane na siebie a następnie odejmowane od siebie. W tym rozwiązaniu uzyskuje się obrazy pojemników z obu stron. Ze względu na to, że pojemniki są symetryczne w stosunku do kierunku ruchu i urządzenie wykrywające jest również symetryczne w stosunku do tego samego kierunku, dwa obrazy są identyczne, a wię c obraz uzyskany po ich odj ę ciu jest pusty w przypadku, gdy nie istnieje żaden obcy przedmiot w pojemniku. Jeżeli istnieje taki obcy przedmiot, wtedy jego obraz pojawi się na obrazach badanego przedmiotu w dwóch różnych położeniach, a więc obraz uzyskany po odjęciu dwóch rzutowanych obrazów pojemnika nie będzie już pusty. Ten znany sposób badania pojemników wymaga, aby płaszczyzna lub oś symetrii pojemników była równocześnie płaszczyzną symetrii urządzenia wykrywającego.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia o dużej niezawodności wykrywania ciał obcych w napeł nionych pojemnikach.

Urządzenie do badania napełnionych pojemników na obecność ciał obcych, takich jak odpryski szklane, z przyrządem transportowym do transportowania pojemników indywidualnie i kolejno w szeregu na płaszczyźnie transportu, z pierwszym źródłem i drugim źródłem promieni Rentgena do emitowania promieni Rentgena w określonym kierunku, oraz z przyrządem do rejestrowania promieni Rentgena po ich przejściu przez pojemniki, przy czym kierunek, w którym emitowane są promienie Rentgena ze źródła promieni Rentgena, jest nachylony pomiędzy 10° a 60° względem płaszczyzny transportu, a pierwsze źródło promieni Rentgena jest umieszczone powyżej płaszczyzny transportu, a jego wiązka promieni Rentgena jest kierowana od góry w kierunku płaszczyzny transportu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że drugie źródło promieni Rentgena jest umieszczone poniżej płaszczyzny transportu, a jego wiązka promieni Rentgena jest kierowana od dołu w kierunku płaszczyzny transportu.

PL 206 970 B1

Korzystnie przyrząd do rejestrowania promieni Rentgena po ich przejściu przez pojemniki jest przydzielony do każdego źródła promieni Rentgena, a promienie Rentgena rejestrowane przez przyrządy rejestrujące są porównywane ze sobą nawzajem w przyrządzie oceniającym.

Korzystnie rozmieszczenie elementów jest takie, że promienie z dwóch źródeł promieni Rentgena padają na oddzielone od siebie obszary przyrządu do rejestrowania promieni Rentgena.

Korzystnie obydwa źródła promieni Rentgena są umieszczone po tej samej stronie przyrządu transportowego.

Korzystnie promienie Rentgena są skierowane w przybliżeniu pod kątem prostym do kierunku transportu.

Korzystnie przyrządem do rejestrowania promieni Rentgena jest przetwornik obrazu ze znajdującą się za nim kamerą CCD.

Zgodnie z wynalazkiem cel ten jest osiągnięty w przypadku urządzenia typu wspomnianego na początku w taki sposób, że kierunek, w którym promienie Rentgena są emitowane ze źródła promieni Rentgena, jest nachylony pomiędzy 10° i 60°, korzystnie 15° i 45°, a zwłaszcza w przybliżeniu 30° względem płaszczyzny transportu.

Odpowiednie źródło promieni Rentgena wytwarza na przykład promienie Rentgena o energii 50 do 100 keV, a zwłaszcza 60 keV.

Wypukłe dna pojemników posiadają generalnie maksymalne nachylenie na krawędzi mieszczące się pomiędzy 10° i 60°. Źródło promieni Rentgena jest tak ustawione, że w punkcie maksymalnego nachylenia dna pojemnika - który znajduje się generalnie na krawędzi dna pojemnika - droga promienia jest z grubsza styczna do wypukłości dna pojemnika. Może to zostać osiągnięte dzięki posiadaniu źródła promieni Rentgena umieszczonego zarówno powyżej płaszczyzny transportu jak i poniżej płaszczyzny transportu.

Jeśli źródło promieni Rentgena jest umieszczone powyżej płaszczyzny transportu, to górna część promieni Rentgena przebiega, w obszarze dna pojemnika zwróconym przeciwnie do źródła promieni Rentgena, w przybliżeniu stycznie do wypukłości dna pojemnika. W rezultacie promienie Rentgena penetrują materiał pojemnika jedynie z przodu i z tyłu ścianki, ale nie przemierzają wydłużonej odległości wewnątrz dna pojemnika. Jeśli nachylenie wynosi na przykład 30°, to odcinek wewnątrz pionowej ścianki pojemnika zwiększa się tylko o około 15%. W rezultacie kontrast różnic natężenia, który jest spowodowany przez ciała obce, jest zmniejszony do jedynie nieznacznej wielkości.

Podobnie korzystne warunki mają miejsce w obszarze wewnętrznej krawędzi dna pojemnika zwróconej w kierunku źródła promieni Rentgena. W tym miejscu dno pojemnika wznosi się pod kątem na przykład 30° i dlatego promienie Rentgena przebiegają pod kątem 60° względem dna pojemnika, w wyniku czego tak ż e tutaj przemierzana odleg ł o ść jest wyd ł uż ona tylko o okoł o 15% w porównaniu z padaniem pod ką tem prostym.

Promienie Rentgena mogą być także kierowane od spodu pod kątem na przykład 30° względem płaszczyzny transportu w kierunku dna pojemnika. W obszarze zwróconym w kierunku źródła promieni Rentgena promienie Rentgena przebiegają więc w przybliżeniu stycznie do wypukłości dna pojemnika, podczas gdy na krawędzi obszaru wewnętrznej krawędzi dna pojemnika zwróconej przeciwnie do źródła promieni Rentgena przemieszczają się one wtedy, w wybranym przypadku, pod kątem około 60° względem dna pojemnika.

W każdym przypadku promienie Rentgena są korzystnie ustawione z grubsza pod kątem prostym do kierunku transportu.

W szczególnie korzystnej wersji wynalazku pojemniki są badane za pomocą dwóch wiązek promieni Rentgena, z których jedna pada od góry, a druga od dołu, w kierunku dna pojemnika. Oba źródła promieni Rentgena są korzystnie umieszczone po tej samej stronie przyrządu transportowego. Kąty, pod którymi promienie Rentgena są kierowane w kierunku dna pojemnika, mogą być takie same lub różne. Korzystnie wynoszą one około 30°. Możliwe jest także zastosowanie jeszcze dalszych źródeł promieni Rentgena, na przykład trzeciego źródła promieni Rentgena, które kieruje promienie Rentgena równolegle do płaszczyzny transportu, albo też pod innym kątem niż pierwsze i drugie źródła promieni Rentgena, na dno pojemnika. Kąt padania promieni Rentgena względem kierunku transportu także może być różny.

Przyrząd do rejestrowania promieni Rentgena jest umieszczony po stronie przeciwległej do kierunku transportu źródła promieni Rentgena. Przyrząd ten może być liniowym albo dwuwymiarowym polem detektorów promieni Rentgena. Detektorami promieni Rentgena mogą być fotodiody z kryształem scyntylacyjnym. Niemniej jednak przyrządem rejestrującym korzystnie jest przetwornik promieni

PL 206 970 B1

Rentgena albo wzmacniacz promieni Rentgena ze znajdującą się za nim kamerą CCD. Dzięki zastosowaniu takiego czujnika powierzchniowego konieczny czas naświetlania jest zminimalizowany, a w ten sposób zmniejszone jest naś wietlenie wyrobu i otoczenia.

Przyrząd do rejestrowania promieni Rentgena i do oceniania uzyskanych informacji jest przydzielony do każdego źródła promieni Rentgena. Poprzez porównanie informacji dostarczanych przez poszczególne przyrządy rejestrujące możliwe jest trójwymiarowe zlokalizowanie wad, w wyniku czego ciała obce mogą być odróżnione od wad materiałowych ścianek pojemnika.

Kiedy stosuje się dwie wiązki promieni Rentgena, obrazy korzystnie łączą się w czujniku powierzchniowym. Kąt rozbieżności promieni Rentgena i odległość pomiędzy źródłami promieni Rentgena i przyrządem transportowym z jednej strony, oraz odległość pomiędzy czujnikiem powierzchniowym i przyrzą dem transportowym z drugiej strony, s ą dopasowywane do siebie nawzajem, tak ż e obraz wytworzony przez promienie Rentgena wychodzące spod spodu pojawia się w górnej połowie czujnika powierzchniowego, podczas gdy obraz wytworzony przez promienie Rentgena wychodzące od góry pojawia się w dolnej połowie czujnika powierzchniowego. Wady, które pojawiają się na jednym obrazie mogą być wyszukane i potwierdzone na drugim obrazie.

Przyrządem transportowym może być zwyczajny przenośnik łańcuchowy z ogniwami łańcucha z tworzywa sztucznego. Jeśli ogniwa łańcucha kolidują z obrazem rentgenowskim, wtedy można zastosować przenośnik taśmowy, na którym pojemniki są transportowane za pomocą dwóch łączących się z bokami pasów. Taki przyrząd transportowy jest znany z EP-A-0 124 164. Dno pojemników nie jest podtrzymywane. Płaszczyzna transportu jest definiowana przez dna pojemników. Korzystnie jest ona ustawiona poziomo. W szczególności, kiedy stosuje się przenośnik taśmowy, może on być jednak pochylony.

Przedmiotem wynalazku jest także stosowanie opisanego powyżej urządzenia do badania napełnionych pojemników, a zwłaszcza szklanych butelek z wypukłym dnem, na obecność ciał stałych. Źródło albo źródła promieni Rentgena są korzystnie ustawione tak, że w punkcie maksymalnego nachylenia dna pojemnika przebieg promieni jest z grubsza styczny do wypukłości dna pojemnika.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przykład wykonania, w którym promienie Rentgena są kierowane od góry pod kątem 30° w kierunku płaszczyzny transportu, fig. 2 - przykład wykonania, w którym promienie Rentgena są kierowane od dołu pod kątem 30° w kierunku płaszczyzny transportu, fig. 3 - przykład wykonania z dwoma wiązkami promieni Rentgena oglądanymi w kierunku transportu, fig. 4 - przykład wykonania z fig. 3 w widoku z boku.

W przykładach wykonania pojemnikami są w każdym przypadku szklane butelki do picia 10, które w dolnym obszarze posiadają cylindryczną ściankę 12 i wypukłe dno 14 butelki. Butelki 10 są transportowane w pozycji pionowej na przyrządzie transportowym 16. Przyrządem transportowym jest zwykły przenośnik łańcuchowy. Źródło 18 promieni Rentgena o energii 60 keV jest umieszczone w pewnej odległości z boku przyrządu transportowego 16 z jednej strony, a z drugiej strony znajduje się przyrząd do rejestrowania promieni Rentgena. Przyrządem tym jest czujnik powierzchniowy w postaci przetwornika 20 promieni Rentgena. Obraz wytworzony przez przetwornik 20 promieni Rentgena jest rejestrowany przez kamerę CCD 22.

Wierzch przyrządu transportowego 16 tworzy płaszczyznę transportu. W przykładzie wykonania według fig. 1 wiązka promieni Rentgena 24 jest nachylona pod kątem 30° od góry w kierunku płaszczyzny transportu. Odległość pomiędzy źródłem 18 promieni Rentgena i przyrządem transportowym 16 wynosi około 30 cm, a wiązka 24 promieni Rentgena ma rozbieżność 15°, w wyniku czego całe dno butelki, która ma średnicę około 7 cm, leży wewnątrz wiązki 24 promieni Rentgena. Przetwornik 20 obrazu rentgenowskiego jest umieszczony w najmniejszej możliwej odległości obok urządzenia transportowego 16 i pokrywa przynajmniej ten obszar wiązki 24 promieni Rentgena, które przeniknęły dno 14 pojemnika.

W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 1 występuje ciało obce 26, na przykład odprysk szklany, po stronie wewnętrznej krawędzi dna 14 pojemnika zwróconej przeciwnie do źródła 18 promieni Rentgena. Ciało obce 26 pochłania albo rozprasza promienie Rentgena i może być rozpoznane na przetworniku 20 obrazu rentgenowskiego jako ciemna plamka 32. Jak widać na fig. 1, promienie w bezpośredniej bliskości promieni, które uderzyły w ciało obce 26, przenikają przednią i tylną ściankę 12 butelki 10 pod kątem około 60°. Stosuje się to także do promieni przebiegających tuż poniżej, które przebiegają w przybliżeniu stycznie do wypukłości krawędzi dna 14 butelki. Z drugiej strony promienie leżące nieco głębiej przemierzają względnie dużą odległość wewnątrz dna 14 pojemnika,

PL 206 970 B1 a stąd są bardzo wyraźnie osłabione, przy czym wpływ nierówności na wierzchu albo na dnie dna 14 pojemnika jest szczególnie dobrze zaznaczony. Promienie w bezpośrednim otoczeniu ciała obcego 26 są jednak bardzo równomiernie osłabione, w wyniku czego ciało obce 26 może być rozpoznane poprzez wyraźny kontrast jasności na przetworniku 20 obrazu rentgenowskiego.

W przykładzie wykonania z fig. 2 źródło promieni Rentgena jest umieszczone poniżej płaszczyzny transportu, a wiązka 24 promieni Rentgena jest skierowana pod kątem 30° od dołu w kierunku płaszczyzny transportu. Takie samo ciało obce 26 jak na fig. 1 także w tym przypadku wyraźnie się wyróżnia od otoczenia. Wynikowy kąt, pod którym promienie w obszarze otaczającym promień uderzający w ciało obce 26 są kierowane w kierunku dna 14 butelki, wynosi 30° + nachylenie krawędzi dna 14 butelki, które typowo wynosi także 30°. Tak więc każda nierównomierność grubości materiału w butelce 10 ma jedynie niewielki wpływ. Co się tyczy rozstawienia przetwornika 20 obrazu rentgenowskiego i kamery CCD 22, to przykład wykonania z fig. 2 odpowiada temu z fig. 1.

W przykładzie wykonania z fig. 3 i 4 zastosowane są dwa źródła 18 promieni Rentgena, przy czym wiązka promieni Rentgena 24 emitowana z pierwszego źródła 18 promieni Rentgena jest kierowana pod kątem 30° od góry w kierunku płaszczyzny transportu, podczas gdy drugie źródło 18 promieni Rentgena jest umieszczone poniżej płaszczyzny transportu, a wiązka 24 promieni Rentgena emitowana z niego jest skierowana pod kątem 30° od dołu w kierunku płaszczyzny transportu. Odległość pomiędzy źródłami 18 promieni Rentgena i przyrządem transportowym, oraz rozbieżność emitowanej wiązki 24 promieni Rentgena, a także rozmiar przetwornika 20 obrazu rentgenowskiego i jego odległość od przyrządu transportowego 16 są tak dobrane, że obraz wytworzony przez pierwszą wiązkę 24 promieni Rentgena znajduje się w dolnej połowie przetwornika 20 obrazu rentgenowskiego, a obraz 30 wytworzony przez drugą wiązkę 24 promieni Rentgena w górnej połowie przetwornika 20 obrazu rentgenowskiego. Ciało obce 26 jest znowu umieszczone tak jak na fig. 1 i 2 i wytwarza plamkę 32 o zmniejszonej jasności zarówno na pierwszym obrazie 28 jak i na drugim obrazie 30. Oba obrazy są pobrane za pomocą jednej kamery CCD 22. Dokładne położenie przestrzenne ciała obcego 26 może być określone za pomocą zwykłych sposobów przetwarzania obrazu bazując na położeniu dwóch plamek 32. Jeśli położenie znajduje się na zewnątrz ścianki 12 butelki 10, to można z tego wyciągnąć wniosek, że nie jest to ciało obce wewnątrz butelki 10, ale na przykład podniesiony punkt na zewnątrz ścianki 12. Butelka 10 nie jest więc wadliwa.

Warunki dotyczące przebiegu wiązki promieni Rentgena 24 względem wypukłości dna 24 butelki i ścianek 12 pojemnika są w przykładach wykonania z fig. 1 i 2 przenoszone na drugą stronę jeśli ciało obce 16 znajduje się nie po stronie dna 14 butelki zwróconej w kierunku przeciwnym do źródła 18 promieni Rentgena, ale po stronie dna 14 butelki zwróconej w ich kierunku.

Co się tyczy dokładności rozpoznania i ostrości kontrastu plamki 32 o zmniejszonym natężeniu wywołanej przez ciało obce 26 na przetworniku 20 obrazu rentgenowskiego, to te same warunki otrzymuje się dla pierwszego obrazu 28, jak w przykładzie wykonania z fig. 1, oraz takie same warunki jak w przykładzie wykonania z fig. 2 w przypadku drugiego obrazu 30. Warunki są znowu przenoszone jeśli ciało obce 26 znajduje się po stronie dna 14 butelki zwróconej w kierunku źródeł 18 promieni Rentgena.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do badania napełnionych pojemników na obecność ciał obcych, takich jak odpryski szklane, z przyrządem transportowym do transportowania pojemników indywidualnie i kolejno w szeregu na płaszczyźnie transportu, z pierwszym źródłem i drugim źródłem promieni Rentgena do emitowania promieni Rentgena w określonym kierunku, oraz z przyrządem do rejestrowania promieni Rentgena po ich przejściu przez pojemniki, przy czym kierunek, w którym emitowane są promienie Rentgena ze źródła promieni Rentgena, jest nachylony pomiędzy 10° a 60° względem płaszczyzny transportu, a pierwsze źródło promieni Rentgena jest umieszczone powyżej płaszczyzny transportu, a jego wiązka promieni Rentgena jest kierowana od góry w kierunku płaszczyzny transportu, znamienne tym, że drugie źródło (18) promieni Rentgena jest umieszczone poniżej płaszczyzny transportu, a jego wiązka promieni Rentgena (24) jest kierowana od dołu w kierunku płaszczyzny transportu.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przyrząd (20, 22) do rejestrowania promieni Rentgena (24) po ich przejściu przez pojemniki (10) jest przydzielony do każdego źródła (18) pro6

   PL 206 970 B1 mieni Rentgena, a promienie Rentgena rejestrowane przez przyrządy rejestrujące (20, 22) są porównywane ze sobą nawzajem w przyrządzie oceniającym.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że rozmieszczenie elementów jest takie, że promienie z dwóch źródeł (18) promieni Rentgena padają na oddzielone od siebie obszary przyrządu (20) do rejestrowania promieni Rentgena (24).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że obydwa źródła (18) promieni Rentgena są umieszczone po tej samej stronie przyrządu transportowego (16).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że promienie Rentgena (24) są skierowane w przybliżeniu pod kątem prostym do kierunku transportu.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przyrządem do rejestrowania promieni Rentgena (24) jest przetwornik obrazu (20) ze znajdującą się za nim kamerą CCD (22).