專利名稱：用于檢查諸如容器、蓋子等凹入元件的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢查諸如容器、蓋子等凹入元件的設(shè)備。
背景技術(shù)：
更具體地，本發(fā)明涉及一種用于檢查凹入元件，并特別是用于使含有軟飲料等的瓶子閉合的塑料蓋子的設(shè)備，該設(shè)備可檢查凹入表面，從而允許檢測(cè)污染物和/或缺陷，這些缺陷是諸如材料過(guò)多和/或缺少、形狀和/或組裝缺陷。下面，本發(fā)明將解決對(duì)用于軟飲料的塑料蓋子的檢查，但顯然不必考慮將其局限于該具體用途。如已熟知，塑料瓶子(PET等)主要由于它們較小的重量而總是被更多地使用，所述瓶子具有較高的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和大大減少的運(yùn)輸費(fèi)用。塑料瓶子通過(guò)由螺紋連接的合適的蓋子進(jìn)行密封。此外，基于瓶子內(nèi)含有的飲料而使用不同的蓋子。對(duì)于碳酸飲料，它們采用設(shè)有位于凹入表面的底部上、適于限制氣體從瓶子排出的盤狀墊片(也稱為“襯墊”)的蓋子。 所述墊片的邊緣插在蓋子底部和蓋子的內(nèi)部側(cè)向表面上獲得的圓形突起之間，疊置在所述墊片上。與此相對(duì)，對(duì)于非碳酸飲料使用設(shè)有與瓶子邊緣相互作用的密封環(huán)的蓋子。在此領(lǐng)域中，有必要為了確保瓶子內(nèi)含有的產(chǎn)品的適當(dāng)保存并為了防止飲料罐主要從墊片泄漏添加氣體而需要控制墊片的定位或密封環(huán)的適當(dāng)形狀。目前，存在允許檢測(cè)蓋子缺陷的不同系統(tǒng)，主要是光學(xué)系統(tǒng)。在這些解決方案中， 可以提及在 EP 1078228BU JP 9068503、EP 0371547 和 JP 2004109064A 中所述的那些，它們基本上包括相機(jī)或傳感器、用于照亮待檢查的蓋子的裝置、適于將檢測(cè)到的蓋子圖像發(fā)送到相機(jī)或傳感器鏡頭以獲得所述蓋子的光學(xué)圖像的光學(xué)組件。此外，通常已知的設(shè)備具有用于處理圖像以自動(dòng)檢測(cè)蓋子缺陷的裝置。然而，已知系統(tǒng)并不解決檢測(cè)墊片的適當(dāng)定位的問(wèn)題。此外，已知設(shè)備中使用的光學(xué)組件不能分析通常非常復(fù)雜的蓋子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。最后，由于越來(lái)越嚴(yán)格的市場(chǎng)需求，飲料瓶子以及相關(guān)的蓋子具有不同的顏色。這使在檢測(cè)缺陷時(shí)難以保持高的可靠度，這是因?yàn)樵撋w子和墊片之間的對(duì)比度太低。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述，因此本發(fā)明的目的是建議一種用于檢測(cè)諸如容器、蓋子等的凹入元件的設(shè)備，從而允許解決上述問(wèn)題，并且特別是檢測(cè)諸如瓶蓋內(nèi)的密封環(huán)的接受檢查的元件的構(gòu)造缺陷，并當(dāng)考慮蓋子時(shí)，對(duì)于復(fù)雜元件總是評(píng)估可能的組裝缺陷，諸如內(nèi)部墊片的適當(dāng)定位。本發(fā)明的另一目的是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備適于一般性地檢查設(shè)有墊片或密封環(huán)的
JUL J O本發(fā)明的又一目的是設(shè)備可以可靠地檢查具有每ー種顏色的蓋子以及透明的蓋子和/或不透過(guò)光輻射的蓋子。
因此，本發(fā)明的具體目的是ー種用于檢查諸如容器、蓋子等凹入元件的設(shè)備，以檢測(cè)污染物和/或諸如材料過(guò)多和/或缺少的缺陷，該設(shè)備包括用于照亮待接受檢查的凹入元件的裝置、諸如相機(jī)等的圖像檢測(cè)單元、光學(xué)組件和用于處理通過(guò)所述圖像檢測(cè)單元獲得的圖像以區(qū)別所述凹入元件的所述缺陷和/或所述污染物的裝置，其特征在干，所述照明裝置包括第一光源和第二光源，第一光源適于產(chǎn)生引導(dǎo)在所述凹入元件的凹入表面上的漫射光照，第二光源適于產(chǎn)生引導(dǎo)在所述凹入元件的外部側(cè)向表面上的掠入射(grazing) 光照，并且所述光學(xué)組件放置成檢測(cè)由所述凹入元件的凹入表面發(fā)射的光井將光傳送到所述圖像檢測(cè)單元。還根據(jù)本發(fā)明，所述凹入元件不透過(guò)由所述照明裝置發(fā)射的輻射，所述第一光源是激活的，而所述第二光源被衰減或關(guān)閉，而如果所述凹入元件透過(guò)由所述照明裝置發(fā)射的輻射，則所述第二光源是激活的，而所述第一光源被衰減或關(guān)閉。仍根據(jù)本發(fā)明，所述第一光源和所述第二光源適于產(chǎn)生具有不同波長(zhǎng)，較佳為紅色和/或藍(lán)色和/或緑色和/或紅外的光照，因而如果所述凹入元件透過(guò)由所述照明裝置發(fā)射的輻射，則所述照明裝置適于通過(guò)具有更好地近似于所述凹入元件的主色的波長(zhǎng)或者所述凹入元件更好地透過(guò)的基本上単色的光來(lái)照亮所述凹入元件，而如果所述凹入元件不透過(guò)由所述照明裝置發(fā)射的輻射，則所述照明裝置適于通過(guò)具有更好地近似所述凹入元件的待接受檢查的內(nèi)部部件的主色的波長(zhǎng)或所述內(nèi)部部件更好地透過(guò)的或根據(jù)紅外輻射波長(zhǎng)的基本上単色的光來(lái)照亮所述凹入元件。此外，根據(jù)本發(fā)明，所述第一光源和所述第二光源包括多個(gè)LED。有利地，根據(jù)本發(fā)明，所述第二光源具有環(huán)形形狀，而所述第一光源具有環(huán)形形狀并且相對(duì)于所述第二光源基本上同心放置?？偸歉鶕?jù)本發(fā)明，所述光學(xué)組件放置在待接受檢查的所述凹入元件的上方，并具有至所述凹入元件的外部側(cè)壁的檢測(cè)角，所述檢測(cè)角相對(duì)于與待接受檢查的所述凹入元件的定位平面垂直的軸線測(cè)量大于30°，較佳地約45°。還根據(jù)本發(fā)明，所述光學(xué)組件包括第一柱面鏡和相對(duì)于所述第一柱面鏡基本上同心的第二截頭錐形鏡，由所述凹入元件的所述凹入表面發(fā)射的光通過(guò)所述第一柱面鏡反射到所述第二截頭錐形鏡上。還根據(jù)本發(fā)明，所述第二截頭錐形鏡分成八個(gè)平坦表面。有利地根據(jù)本發(fā)明，所述凹入元件是在所述凹入表面的底部上設(shè)有墊片或“襯墊” 或設(shè)有密封環(huán)的類型的蓋子。本發(fā)明的另一目的是用于檢查諸如容器、蓋子等的凹入元件的方法，以檢測(cè)污染物和/或諸如材料過(guò)多和/或缺少的缺陷，該方法包括如下步驟(a)照亮待接受檢查的凹入元件；(b)檢測(cè)所述凹入元件的圖像；以及(c)處理所述檢測(cè)到的圖像以區(qū)分所述凹入元件的所述缺陷和/或所述污染物；其特征在干，在所述步驟(a)中，所述凹入元件交替地或同時(shí)由引導(dǎo)在到凹入表面上的漫射光照分量和引導(dǎo)在所述凹入元件的外部側(cè)向表面上的掠入射光照分量來(lái)照亮，并且在所述步驟(b)中，檢測(cè)到由所述凹入元件的所述凹入表面發(fā)射的光。


現(xiàn)以示例性的而不是限制的方式，根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例并具體參見(jiàn)所附各圖來(lái)描述本發(fā)明，在附圖中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的用于檢查諸如容器、蓋子等的凹入元件的設(shè)備的示意剖視圖；圖2示出圖1設(shè)備的第一光源的光照；圖3示出圖1設(shè)備的第二光源的光照；圖4示出通過(guò)根據(jù)圖1設(shè)備來(lái)照亮設(shè)有墊片的蓋子的細(xì)節(jié)；圖5示出通過(guò)根據(jù)圖1設(shè)備來(lái)照亮設(shè)有密封環(huán)的蓋子的細(xì)節(jié)；圖6示出檢查時(shí)由蓋子全漫射的光的光程；圖7-9示出通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的檢查設(shè)備在蓋子上檢測(cè)到的缺陷；圖10示出根據(jù)本發(fā)明的檢查設(shè)備的照明裝置的較佳實(shí)施例的立體圖；以及圖11是根據(jù)圖10的照明裝置的側(cè)視圖。不同視圖中相似的部件將通過(guò)相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1，應(yīng)注意到位于傳送帶2上方的根據(jù)本發(fā)明的檢查設(shè)備1，待接受檢查的蓋子3在傳送帶上傳送并適當(dāng)?shù)乇舜碎g隔開(kāi)。所述蓋子3可以是提供墊片(在該圖中未示出)的類型或設(shè)有密封環(huán)(在該圖中未示出)的類型。所述設(shè)備1提供蓋子3的照明裝置3，該照明裝置包括位于待接受檢查的所述蓋子 3上方的第一光源4'以及較佳地呈圓形光源、也設(shè)置在待接受檢查的所述蓋子3上方的第 ニ光源4"，該第一光源可以在所述蓋子3的凹入或內(nèi)表面3'上產(chǎn)生漫射光(參見(jiàn)圖2)， 該第二光源適于產(chǎn)生射到所述蓋子3的側(cè)向表面3"上的掠入射光照(參見(jiàn)圖3)。所述檢查設(shè)備1還包括位于所述蓋子3上方的光學(xué)組件5，以獲得從蓋子3的凹入表面3'漫射的光井將光傳送到相機(jī)6。特別是，光學(xué)組件5包括更具體地在柱體的內(nèi)表面內(nèi)獲得的第一柱面鏡5'，以及第二截頭錐形鏡5"。第二截頭錐形鏡5"具有較佳為帶多個(gè)面的截頭錐形表面，特別是為八個(gè)平坦面。所述第一鏡5'和第二鏡5"設(shè)置成具有在檢查時(shí)位于蓋子3的側(cè)壁3"上的觀察角α，并控制相對(duì)于垂直軸線A在45°量級(jí)進(jìn)行測(cè)量，該垂直軸線A垂直于所述蓋子 3在檢查時(shí)相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)升高定位的平面(即，相對(duì)于傳送帶2平面)，這與相對(duì)于具有 30°角的廣角鏡頭不同。這允許直接觀察蓋子3接觸瓶頸的部分，即所有凹入表面3'(由蓋子3的放置墊片的底面和其上設(shè)置用于接合瓶頸的螺紋的側(cè)向柱體表面構(gòu)成)。如可以觀察的那樣，照明裝置4適于產(chǎn)生由兩個(gè)分量構(gòu)成的光照，即僅在側(cè)壁上的掠入射分量和在凹入表面上的漫射分量。它們與光學(xué)組件5結(jié)合可以檢測(cè)由蓋子3凹入表面發(fā)射的光，從而允許對(duì)具有墊片和具有密封環(huán)的蓋子3的缺陷進(jìn)行檢測(cè)，以及對(duì)透過(guò)或不透過(guò)發(fā)射的光輻射的每種蓋子3的顏色進(jìn)行檢測(cè)，這將在下面更好地闡釋。尤其參見(jiàn)圖4，在設(shè)有墊片7并具有設(shè)定的透明顏色的蓋子3的情況下，由在外表面3〃上照亮蓋子3的所述第二光源4〃發(fā)射的掠入射分量利用了塑料對(duì)光的透過(guò)性。漫射分量被關(guān)閉或衰減。因此，蓋子3表現(xiàn)為ー種漫射次級(jí)光源。因此，墊片7的顏色更深(不透明)，這是因?yàn)橛缮w子3漫射的光必須經(jīng)過(guò)蓋子，然后朝光學(xué)組件5漫射并朝相機(jī)6反射。因此，例如在墊片7過(guò)多的情況下，將在通過(guò)相機(jī)6探測(cè)到的圖像上觀察到暗點(diǎn)；而在墊片 7有缺部的情況下，將觀察到光亮的區(qū)域。在設(shè)有密封環(huán)8的蓋子3的情況下，總是采用具有設(shè)定的顏色并透過(guò)光輻射的蓋子3的操作(參見(jiàn)圖5)與如上已述用于設(shè)有墊片7的透明蓋子3的操作相同。還在這種情況下，蓋子3的側(cè)壁3"由于第二照明裝置4"的掠入射分量的光照而照亮。環(huán)8的顏色更深并在有孔或缺部的情況下，由于深色底上的亮點(diǎn)在由相機(jī)6檢測(cè)到的圖像上將是可見(jiàn)的而可看見(jiàn)缺陷。相反，在不透明從而不透光輻射或可用輻射但設(shè)有墊片7的蓋子3的情況下，使用由所述第一光源4'發(fā)出的漫射分量，而掠入射分量被關(guān)閉或衰減。所述第一光源4'從上方照亮蓋子3。在此情況下，墊片7比蓋子3亮。因此，在墊片有缺部的情況下，將在由相機(jī) 6檢測(cè)到的圖像上觀察到蓋子3上的暗部，而在過(guò)多材料的情況下，將在暗色背景上檢測(cè)到亮點(diǎn)。對(duì)于不透明的但呈具有密封環(huán)8的類型的蓋子，所述環(huán)8將比蓋子3的壁亮，因而缺部、孔或其它缺陷將作為亮色背景上的暗點(diǎn)而被觀察到。顯然，過(guò)多材料將在深色背景上產(chǎn)生亮點(diǎn)。 設(shè)備還提供用于所述照明裝置4的合適的控制裝置(未在附圖中示出)，該控制裝置連接到所述第一光源4'和所述第二光源4"以如上所述地調(diào)節(jié)它們的操作。圖6詳細(xì)示出由所述蓋子3漫射的光的光程6。特別是，觀察到光在所述第一鏡 5'上經(jīng)受第一次反射，然后在所述第二鏡5〃上經(jīng)受第二次反射。第二次反射將蓋子3的圖像傳送到所述相機(jī)6的鏡頭。圖7-9示出由相機(jī)6檢測(cè)到的圖像，其示出蓋子3在檢查時(shí)的八瓣，正如將第二鏡 5"分成若干平坦表面。所述圖像傳送到用于處理圖像的裝置(未在附圖中示出)，這些裝置能在檢查時(shí)區(qū)別蓋子3的污染物和/或缺陷。也可在所述附圖中觀察到通過(guò)箭頭表示的檢測(cè)到的缺陷，且具體地-在圖7中示出缺少物質(zhì)；-相反，在圖8中表示孔；以及-在圖9中表示過(guò)多物質(zhì)。最后，圖10和11示出照明裝置4的較佳實(shí)施例，其中所述第一光源4'實(shí)現(xiàn)為固定到印刷電路板8的具有藍(lán)色、紅色和緑色的LED圓形平面矩陣9。以相同方式，所述第二光源4"通過(guò)多個(gè)印刷電路板10實(shí)現(xiàn)，LED ニ極管7固定在該印刷電路板上，總是藍(lán)色、紅色和緑色的LED且圓形布置，由此實(shí)現(xiàn)一個(gè)環(huán)。所述印刷電路板10也傾斜設(shè)置，以更好地照亮蓋子3或其它凹入元件的側(cè)壁3〃。通常，蓋子3的墊片可呈透明藍(lán)色或不透明的灰/白色或呈中性透明色。蓋子3 可呈任何顏色(例如紫紅色、透明紅色、紫色、銀色、金色、緑色、深藍(lán)色、藍(lán)色等)。若使用黒白相機(jī)6 (或甚至用彩色相機(jī))的白光，墊片與蓋子之間的某些彩色關(guān)聯(lián) (例如，藍(lán)/綠、藍(lán)/銀、藍(lán)/金)給出無(wú)任何對(duì)比度的單調(diào)圖像。與此相対，若使用単色光 (紅色或緑色或藍(lán)色或最終是紅外光)對(duì)比度顯著并普遍増大，對(duì)于透過(guò)光的蓋子，即透明的蓋子，為光源選擇的顏色是一種更為近似蓋子3的常見(jiàn)色，換言之對(duì)于橘色蓋子使用紅色，對(duì)于紫色蓋子則使用紅色或藍(lán)色。與此相対，在不透明的蓋子3的情況下，為光源選擇的顏色是一種更為近似墊片的常見(jiàn)色(通常在有色墊片上為藍(lán)色或緑色，而在具有中性或
7灰色或白色的蓋子的所有其它部件上為紅色)。顯然，顏色可混合，從而為掠入射和漫射光照不同地選擇這些顏色。此外，可以使用能區(qū)分通過(guò)不同光源顏色所獲得的圖像的彩色相機(jī)6。在僅可部分地濾去光的不透明的蓋子3的情況下，還可以使用對(duì)塑料具有更高透過(guò)性的紅外光LED7。已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例為了示例而不是限制的目的描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可引入變型和/或更改，而不脫離由所附權(quán)利要求書限定的相關(guān)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于檢查諸如容器、蓋子C3)等凹入元件的設(shè)備，以檢測(cè)污染物和/或諸如材料過(guò)多和/或缺少的缺陷，所述設(shè)備包括用于照亮待接受檢查的凹入元件(3)的裝置0)，諸如相機(jī)(6)等的圖像檢測(cè)單元，光學(xué)組件(5)以及用于處理通過(guò)所述圖像檢測(cè)單元(6)的圖像獲得以區(qū)別所述凹入元件C3)的所述缺陷和/或所述污染物的裝置，其特征在干，所述照明裝置(4)包括第一光源)和第二光源)，所述第一光源適于產(chǎn)生引導(dǎo)在所述凹入元件(3)的凹入表面上的漫射光照，第二光源適于產(chǎn)生引導(dǎo)在所述凹入元件 (3)的外部側(cè)向表面(3")上的掠入射光照，以及所述光學(xué)組件( 放置成檢測(cè)由所述凹入元件C3)的凹入表面(3')發(fā)射的光并將光傳送到所述圖像檢測(cè)單元(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備(1)，其特征在于如果所述凹入元件(3)不透過(guò)由所述照明裝置(4)發(fā)射的輻射，則所述第一光源 (4')是激活的，而所述第二光源)被衰減或關(guān)閉，而如果所述凹入元件(3)透過(guò)由所述照明裝置(4)發(fā)射的輻射，則所述第二光源 (4")是激活的，而所述第一光源)被衰減或關(guān)閉。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在干，所述第一光源)和所述第二光源)適于產(chǎn)生具有不同波長(zhǎng)，較佳為紅色和/或藍(lán)色和/或緑色和/或紅外的光照，因而如果所述凹入元件透過(guò)由所述照明裝置(4)發(fā)射的輻射，則所述照明裝置(4)適于通過(guò)具有更好地近似于所述凹入元件( 的主色的波長(zhǎng)或者所述凹入元件( 更好地透過(guò)的基本上単色的光來(lái)照亮所述凹入元件(3)，而如果所述凹入元件不透過(guò)由所述照明裝置(4)發(fā)射的輻射，則所述照明裝置(4)適于通過(guò)具有更好地近似于所述凹入元件C3)的待接受檢查的內(nèi)部部件(7、8)的主色的波長(zhǎng)或所述內(nèi)部部件(7、8)更好地透過(guò)的或根據(jù)紅外輻射波長(zhǎng)的基本上単色的光來(lái)照亮所述凹入元件(3)。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在干，所述第一光源)和所述第二光源G “)包括多個(gè)LED (7)。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在干，所述第二光源)具有環(huán)形形狀，而所述第一光源)具有環(huán)形形狀并且相對(duì)于所述第二光源G“)基本上同心放置。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在干，所述光學(xué)組件( 放置在待接受檢查的所述凹入元件(3)的上方，并具有至所述凹入元件(3)的外部側(cè)壁(3")的檢測(cè)角(a)，所述檢測(cè)角相對(duì)于與待接受檢查的所述凹入元件(3)的定位平面垂直的軸線測(cè)量大于30°，較佳地約45°。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在干，所述光學(xué)組件( 包括第一柱面鏡(5')和相對(duì)于所述第一柱面鏡(5‘)基本上同心的第二截頭錐形鏡(5")，由所述凹入元件(3)的所述凹入表面(3')發(fā)射的光通過(guò)所述第一柱面鏡(5')反射到所述第二截頭錐形鏡(5")上。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在干，所述第二截頭錐形鏡(5“) 分成八個(gè)平坦表面。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其特征在干，所述凹入元件是在所述凹入表面(3')的底部上設(shè)有墊片或“襯墊”(7)或設(shè)有密封環(huán)(8)的類型的蓋子(3)。
10.一種用于檢查諸如容器、蓋子(3)等凹入元件的方法，以檢測(cè)污染物和/或諸如材料過(guò)多和/或缺少的缺陷，所述方法包括如下步驟(a)照亮待接受檢查的凹入元件(3)；(b)檢測(cè)所述凹入元件(3)的圖像； 以及(c)處理所述檢測(cè)到的圖像以區(qū)別所述凹入元件(3)的所述缺陷和/或所述污染物； 其特征在干，在所述步驟(a)中，所述凹入元件C3)交替地或同時(shí)由引導(dǎo)在凹入表面(3')上的漫射光照分量和引導(dǎo)在所述凹入元件的外部側(cè)向表面(3")上的掠入射光照分量來(lái)照亮，以及在所述步驟(b)中，檢測(cè)到由所述凹入元件(3)的所述凹入表面(3')發(fā)射的光。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢查諸如容器、蓋子(3)等的凹入元件的設(shè)備(1)，以檢測(cè)污染物和/或諸如材料過(guò)多和/或缺少的缺陷，該設(shè)備包括用于照亮待接受檢查的凹入元件(3)的裝置(4)、諸如相機(jī)(6)等的圖像檢測(cè)單元、光學(xué)組件(5)和用于處理通過(guò)所述圖像檢測(cè)單元(6)獲得的圖像以區(qū)別所述凹入元件(3)的所述污染物的裝置，其特征在于，所述照明裝置(4)包括第一光源(4′)和第二光源(4″)，第一光源適于產(chǎn)生引導(dǎo)在所述凹入元件(3)的凹入表面上的漫射光照，第二光源適于產(chǎn)生引導(dǎo)在所述凹入元件(3)的外部側(cè)向表面(3″)上的掠入射光照，并且所述光學(xué)組件(5)放置成檢測(cè)由所述凹入元件(3)的凹入表面(3′)發(fā)射的光并將光傳送到所述圖像檢測(cè)單元(6)。
文檔編號(hào)G01N21/88GK102597750SQ201080035136
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月4日
發(fā)明者M·伯德奇, S·卡羅利 申請(qǐng)人:伊莫拉Sacmi機(jī)械合作公司