用于檢驗封閉件的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于檢驗封閉件(14)的裝置和方法，其中，所述封閉件(14)封閉容器(12)，其中，設置有分析處理單元(23)用于求取品質判據(40，47)，尤其是封閉件(14)和容器(12)之間的縫隙尺寸，其中，設置有至少一個用于求取所述封閉件(14)的高度輪廓的傳感器(18)，其中，所述傳感器(18)的至少一輸出信號被輸送給所述分析處理單元(23)，所述分析處理單元根據所述傳感器(18)的輸出信號求取所述品質判據(40，47)。
【專利說明】
用于檢驗封閉件的裝置和方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及用于檢驗封閉件的裝置和方法。
【背景技術】
[0002] 本發(fā)明從根據獨立權利要求所述類型的用于檢驗封閉件的裝置和方法出發(fā)。在制 藥學制造中，通常將封閉件放置到容器(例如瓶)上。在進一步的步驟中，封閉件和容器借助 帽連接。在封閉件和容器之間可能形成縫隙。該縫隙的高度對于制藥學制造是關鍵的，因為 由于過大的間隙在最壞情況下產品可能被污染。所述間隙的準確檢驗是重要的，因為帶有 小間隙的容器仍可被接受，以避免不必要的廢品。
[0003] 這種類型的裝置已經由WO 2012/061441 Al已知。在此，待探測的封閉件區(qū)域到達 由激光和相應的接收器構成的路徑中。激光從關于容器的縱軸線的側面射過所述封閉件區(qū) 域。然而必須在精確的觸發(fā)時間點上保證，只有當待探測的對象位于激光帶中時，測量才開 始。觸發(fā)信號的波動可能導致問題，從而這在設定觸發(fā)時間點時必須被考慮并且所述測量 在封閉件的內部更遠一點才開始。由此，不能可靠地在該封閉件的最外面的邊沿上確定容 器和封閉件之間的縫隙尺寸。對容器中的翻倒的封閉件的辨識也是有問題的。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的任務在于，以較高精確度感測容器和封閉件之間的縫隙尺寸。該任務通 過獨立權利要求的特征來解決。
[0005] 相對地，本發(fā)明的、根據獨立權利要求特征的用于檢驗封閉件區(qū)域的裝置的優(yōu)點 是，可靠地辨識封閉件的翻倒。封閉件的翻倒或者相應的高度輪廓接著進入品質判據(例如 容器和封閉件之間的縫隙尺寸）的計算。這根據本發(fā)明可用下述方式實現(xiàn)，設置有用于求取 高度輪廓、尤其是封閉件的高度輪廓的至少一個傳感器。具有獨立權利要求1特征的裝置使 得能夠實現(xiàn):除了封閉件的定向外，在定義的支撐點上確定容器的上邊沿和封閉件的下邊 沿之間的縫隙。接著能夠由該結果求取最大環(huán)繞的縫隙尺寸。
[0006] 特別有利地，將所述傳感器的輸出信號與優(yōu)選光學地探測封閉件區(qū)域的傳感器單 元的輸出信號相結合。
[0007] 因為封閉件通常由柔軟材料構成。即不能夠由此認為，下面的容器板具有平坦的 面。剛好在封閉件翻倒或彎曲的情況下，下封閉件板可能變形。在現(xiàn)有技術中，沿著光學軸 線、在攝像機系統(tǒng)的情況中沿著光線，塞子縫隙作為割線被穿過，與現(xiàn)有技術的情況不同的 是，在封閉件板彎曲或翻倒的情況下，所述縫隙的高度被低估。因為由于封閉件在容器中翻 倒的定向，陰影圖像中的縫隙被減小，其責任在于三維定向的封閉件的二維投影。根據本發(fā) 明，現(xiàn)在可確定封閉件的定向以及在定義的支撐點上確定(優(yōu)選容器上邊沿和封閉件板的 下邊沿之間的)縫隙尺寸。由此可求取作為品質判據的最大環(huán)繞的縫隙尺寸。以此可獲得與 現(xiàn)有技術相比更好的精確度。
[0008] 在檢查時也可取消容器的轉動。這種轉動可能在機械上是很費事的。此外可能產 生這樣的危險:封閉件由于所述轉動而丟失或者多數液態(tài)的產品與封閉件形成接觸。因為 在根據權利要求1特征的裝置中不再需要這種轉動，所以這種裝置也可簡單地被集成到現(xiàn) 有的設備中。
[0009] 此外，用于求取高度輪廓的傳感器的使用還可被利用于其他檢查可能性和被利用 于定義其他品質判據。例如可檢驗封閉件表面上的包裝材料特別的標記。由此確保，正確的 包裝材料被用于相應的裝載(Chargen)。此外，可通過求得的測量數據在損壞或變形方面檢 查封閉件板的表面。因此，此外可提高尤其在制藥學工業(yè)中有重要意義的產品可靠性。
[0010] 在一個符合目的的改進方案中設置為，基于三角測量的系統(tǒng)被用作用于求取高度 輪廓的傳感器。因此，封閉件的待探測的表面逐步地沿著例如線形的三角測量激光的感測 區(qū)域被引導，從而可簡單地感測整個表面或高度輪廓。
[0011]在一個特別符合目的的改進方案中，將感測封閉件的高度輪廓與在光學傳感器單 元的定義的支撐部位上求取縫隙尺寸組合。通過測量結果的智慧結合，可在封閉件周上的 每個任意部位上確定容器上邊沿和封閉件板下邊沿之間的縫隙尺寸。由此，與至今為止的 系統(tǒng)相比，尤其在塞子或封閉件傾斜或變形時可以準確的多地求取最大縫隙。因此，此外可 顯著地降低偽廢品率(Pseudoausschussraten)。
[0012] 為此，特別優(yōu)選在分析處理軟件中使用一算法，所述算法基于在定義的部位或者 支撐部位上測得的縫隙尺寸通過三維高度信息對縫隙尺寸環(huán)繞地進行插值。在此，所述傳 感器單元以及所述用于求取高度輪廓的傳感器相互耦合，例如在中央圖像處理計算機上相 互耦合，所述中央圖像處理計算機可組合式地分析處理兩種測量的信息。兩個系統(tǒng)的機械 定位也相互匹配，以能夠關于三維高度輪廓確定所述支撐部位的定位。所述系統(tǒng)的設置可 以例如借助設置模型(Einstel Idummies)進行。
[0013] 由其他從屬權利要求以及由說明書得知其他符合目的的改進方案。
【附圖說明】
[0014] 根據本發(fā)明的用于檢驗封閉件的裝置的實施例在附圖中示出并且在下面作詳細 解釋。附圖示出：
[0015] 圖1以俯視圖示出總系統(tǒng)的結構的示意圖，
[0016] 圖2以側視圖示出用于求取高度輪廓的傳感器的示意圖，
[0017] 圖3和圖4以俯視圖以及所屬的側視圖示出用于在四個支撐部位上確定容器上邊 沿和封閉件板下邊沿之間的縫隙尺寸的傳感器單元的示意圖，
[0018] 圖5和圖6以側視圖和所屬的俯視圖示出帶支撐部位的封閉件區(qū)域的示意圖，
[0019] 圖7經結合的測量結果的示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 容器12經過進入部28被輸送給傳送器件20。容器12已經在之前的、未示出的工作 站處被填充有產品、例如液態(tài)藥品并且被封閉件14封閉。在圖1中示出的該裝置用于檢驗封 閉件區(qū)域或者用于檢驗在容器12和封閉件14之間構成的縫隙尺寸。傳送器件20例如構造為 傳送星形件。傳送器件20在外側上具有接收部22,容器12可被固定在所述接收部中。傳送器 件20順時針旋轉。因此，容器12首先到達用于求取高度輪廓的傳感器18的感測區(qū)域中。該用 于求取高度輪廓的傳感器18布置在容器12的傳送路徑的上方。示例性地，該傳感器線形地 構造并且至少部分覆蓋封閉所述容器12的封閉件14的表面。該用于求取高度輪廓的傳感器 18以其縱軸線朝向傳送器件20的中心點定向或者垂直于容器12的傳送方向。通過容器12的 進一步傳送，用于求取高度輪廓的傳感器18感測封閉件14的表面的整個高度輪廓，其方式 是，進行多次掃描或連續(xù)掃描。用于求取高度輪廓的傳感器18的輸出信號被供應給分析處 理單元23。分析處理單元23也接收到傳感器單元24的信號。分析處理單元23由此求取品質 判據。優(yōu)選地，封閉件14和容器12之間的縫隙尺寸40、47用作品質判據。也可以考慮將關于 封閉件14的高度輪廓的信息作為品質判據。分析處理單元23至少根據傳感器18的輸出信號 或根據所述高度輪廓來求取所述品質判據40、47。
[0021] 傳感器單元24同樣布置在容器12的傳送路徑中。經封閉的容器12分別通過傳送器 件20被帶到傳感器單元24的感測區(qū)域中。傳感器單元24相對于容器12和位于該容器中的封 閉件14這樣定向，使得封閉件區(qū)域從關于容器12縱軸線而言的側面被透射。容器12接著通 過傳送器件20被進一步傳送并且經由送出部30到達未示出的其他處理站中。
[0022] 在圖2中以側視圖詳細示出用于求取高度輪廓的傳感器18。在圖2中示出的傳感器 18借助三角測量方法求取封閉件表面的高度輪廓。有效的三角測量方法利用光源、多數是 激光，所述光源以一角度照射對象(在這里是封閉件14)，所述對象的表面應該被測量。電子 圖像變換器，多數是CCD或CMOS攝像機或PSD，記錄漫射光。發(fā)出的以及反射的激光射束示意 性地以附圖標記15、16示出。因此，傳感器18至少包括用于產生定向光學射束(尤其激光射 束15、16)的器件和用于感測從封閉件14的表面反射的射束的光學傳感器。由此可在知道射 束方向以及知道攝像機和光源之間的間距的情況下確定所述對象到攝像機的間距。攝像機 到光源的連線以及從封閉件表面出發(fā)以及到封閉件表面的兩射束15、16在此構成三角形 (三角測量）。如果網柵式地或連續(xù)運動式地執(zhí)行該方法，則能夠以高精確度(在商業(yè)通用的 傳感器的情況下直到0.01毫米)確定所述表面形貌或所述高度輪廓。
[0023]傳送器件20使具有被放上的封閉件14的容器12運動到傳感器18和發(fā)射出的激光 射束15、16的感測區(qū)域中。封閉件14的相應傾斜的表面根據該封閉件14的傾斜或者彎曲反 射激光射束15、16。因此，在容器12沿著傳送方向21進一步傳送的范圍中，封閉件14的整個 表面在高度輪廓或者定向或傾斜方面被掃描以及被感測。由此清楚的是，封閉件14何時或 以何種形式相對于通常水平布置的容器12傾斜。相應的傾斜或者彎曲影響容器12和封閉件 14之間的縫隙尺寸40。
[0024]圖3以俯視圖、圖4以側視圖示出用于從側面透射所述封閉件區(qū)域的傳感器單元 24。傳感器單元24示例性地由至少一個發(fā)射器34和至少一個接收器32組成，所述接收器接 收發(fā)射出的、如以箭頭(例如在光學區(qū)域中）表示的輻射。在本實施例中設置有兩個發(fā)射器 34,它們分別相互錯開90°地布置。在分別對置的側上布置接收器32,所述接收器例如構造 為攝像機。具有被放上的封閉件14的容器12位于兩個輻射區(qū)域的中心。在側視圖中清楚的 是，基于發(fā)出的輻射在攝像機或接收器32中的2D投影，僅探測到減小后的縫隙尺寸36,所述 減小后的縫隙尺寸源于封閉件區(qū)域的靠近發(fā)射器34的一側。然而，在面向接收器32的側上， 縫隙尺寸40明顯較大。如在圖5中清楚的這個最大縫隙尺寸40在僅通過傳感器單元24進行 唯一測量的情況下可能不能被探測。因此，將傳感器單元24的輸出信號與用于求取高度輪 廓的傳感器18的輸出信號組合，如在下面更詳細地解釋的那樣。
[0025]在根據圖3和圖4的實施例中，現(xiàn)在可在四個支撐部位43上感測容器12的上邊沿39 和封閉件板的下邊沿38之間的縫隙尺寸40(也參看圖5)。尤其使用非接觸的、優(yōu)選光學的系 統(tǒng)作為傳感器單元24。在此可能例如涉及攝像機系統(tǒng)或涉及基于激光的系統(tǒng)，在所述基于 激光的系統(tǒng)中激光帶被投射到封閉件區(qū)域中。但是，也可考慮適用于感測縫隙尺寸36的其 他系統(tǒng)。
[0026]圖5示出支撐部位43的示意圖，在所述支撐部位上進行容器12的上邊沿39和封閉 件板的下邊沿38之間的縫隙尺寸40或者測得的品質判據的測量。在圖5中示出在相對于容 器12或者容器凸緣(Behaltniskragens)傾斜的部位中的封閉件14。兩個箭頭示出在封閉件 14的哪個部位或者哪個支撐部位上確定縫隙尺寸40。特別有利地在最外面的點上，即在封 閉件14的朝向容器12定向的下邊沿38(見圖5中的箭頭和虛線)上以及在容器12或者容器凸 緣的上邊沿39上，進行縫隙尺寸40的確定。以該方式在封閉件傾斜的情況下也保證，支撐部 位43理想化等距地沿著周長分布。由此，在如在圖3中明確示出的兩個發(fā)射器接收器系統(tǒng)的 情況下，得出四個支撐部位43分別錯開90°。因此，每個攝像機或者每個接收器32分別感測 兩個具有所屬的縫隙尺寸40的支撐點43,所述縫隙尺寸在攝像機軸線左邊或右邊的最外面 的位置上被確定。
[0027]這四個支撐部位43在圖6中設有相應標記地示出。傳感器單元24在這四個支撐部 位43上測量所屬的縫隙尺寸40(測得的縫隙尺寸）。封閉件14相對于容器12的翻倒41通過箭 頭示出。發(fā)射器34在圖6中未示出。剛好通過設置包括至少一個攝像機的傳感器單元24可求 取邊沿38、39。為此要使用相應的圖像分析處理算法，所述圖像分析處理算法根據從左向右 或者從上向下的亮暗過渡可以精確地確定最外面的點（下邊沿38,上邊沿39)。正是針對所 述支撐部位43,傳感器單元24測量縫隙尺寸40。即所述縫隙尺寸40由下邊沿38上的支撐部 位43和上邊沿39上的所屬的（例如垂直地處于下邊沿上的支撐部位下面的）支撐部位43之 間的間距構成。由此已經得出比如在圖4中那樣僅通過一個投影來探測減小后的縫隙36時 更高的精確性。
[0028] 圖6的四個支撐部位43現(xiàn)在也在圖7中示出。在這四個支撐部位43中已如已經說明 的那樣借助傳感器單元24測量或通過圖像處理求取了所屬的縫隙尺寸40。在圖7中示出用 于求取高度輪廓的傳感器18的高度信息。對于封閉件14的表面的每個點已求取了所屬的高 度輪廓。所述高度輪廓在圖7中通過與高度有關的色標而可見。相對亮的區(qū)段具有高的高 度，即表示與容器12的上邊沿間隔更大，而較暗的區(qū)域更靠近容器12的上邊沿地定位。 [0029]在下面的步驟中求取封閉件14的外邊沿49。這在例如知道封閉件14的一般幾何形 狀的情況下以下述方式發(fā)生，即將該一般幾何形狀，例如圓或者橢圓，放到支撐部位43中。 該形狀在幾何形狀上定義封閉件14的外邊沿49。替代地，可能通過封閉件14的表面的高度 輪廓來求取封閉件14的整個外邊沿49的走向。在此，推斷出外邊沿49在如下所述部位上存 在，在所述部位上出現(xiàn)非常大的高度輪廓變化。
[0030]封閉件14的外邊沿49的走向現(xiàn)在用于根據在外邊沿49的所屬部位上的高度輪廓 對待通過分析處理單元23求取的品質判據(例如在外邊沿49的相應部位上的縫隙尺寸40) 進行內插（Interpolation)。外邊沿49中的相應支撐部位43上測得的縫隙尺寸40與所屬的 高度輪廓相關聯(lián)。如果沿著外邊沿49在上升的高度輪廓中從支撐部位43遠離(到容器12的 上邊沿39的距離增加），則待求取的品質判據或者縫隙尺寸40也增大?？p隙尺寸40的增大與 高度輪廓的增大成比例。高度輪廓的減小與縫隙尺寸40的減小相關聯(lián)。相應地，從帶有測得 的縫隙尺寸40的每個支撐部位43出發(fā)針對整個外邊沿49計算出所屬的縫隙尺寸40。
[0031] 接著由之前確定的縫隙尺寸40的最大值求取最大縫隙尺寸47。將該最大縫隙尺寸 47與極限值比較，得出經封閉的容器12是否還處于容許的范圍中。替代地，對于外邊沿49上 的部位(在所述部位處高度輪廓也具有最大值），可能確定最大縫隙尺寸47。這樣可能使計 算簡化。
[0032] 除了求取最大縫隙尺寸47外，用于求取高度輪廓的傳感器18也可使用于檢驗封閉 件14的表面。為此，將感測到的高度輪廓與期望的額定高度輪廓對比。在高度輪廓一致的情 況下可由此得出，在實際上也已使用所希望的封閉件14。所述高度輪廓用作其他的或可選 的品質判據。這有助于品質控制，這尤其對制藥工業(yè)特別是有意義的。
[0033] 所說明的裝置可有利地是尤其制藥學填充設備的組成部分，在所述制藥學填充設 備中需要所謂的配合控制（Sitzkontrolle)或者封閉件配合控制。然而，所述應用不在此設 定。
【主權項】
1. 用于檢驗封閉件（14)的裝置，其中，所述封閉件（14)封閉容器（12)，其中，設置有分 析處理單元(23)用于求取品質判據(40,47)，尤其是封閉件（14)和容器（12)之間的縫隙尺 寸，其特征在于，設置有用于求取所述封閉件（14)的高度輪廓的至少一個傳感器（18)，其 中，所述傳感器（18)的至少一個輸出信號被輸送給所述分析處理單元(23)，所述分析處理 單元根據所述傳感器(18)的所述輸出信號求取所述品質判據(40,47)。2. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，設置有至少一個傳感器單元(24)，用于在至 少一個支撐部位(43)上，優(yōu)選在所述封閉件（14)的外邊沿(49)上的至少一個支撐部位上， 測量品質判據(40)。3. 如前述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述傳感器單元(24)的至少一個輸 出信號被輸送給所述分析處理單元(23)，所述分析處理單元根據所述傳感器單元(24)的所 述輸出信號求取所述品質判據(40)，尤其是在所述封閉件（14)的外邊沿(49)上的品質判 據，優(yōu)選遠離所述支撐部位(43)的品質判據。4. 如前述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，針對所述封閉件（14)的外邊沿(49) 上的至少一個部位求取品質判據(40)，在使用所述傳感器(18)的所述輸出信號或者說在所 述至少一個部位上的高度輪廓的情況下。5. 如前述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述封閉件（14)的所述外邊沿(49) 這樣確定，其方式是，所述封閉件（14)的表面的一般輪廓，尤其圓或橢圓，被放到至少一個 支撐部位(43)中。6. 如前述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，針對所述封閉件（14)上、尤其所述封 閉件（14)的外邊沿(49)上的至少一個部位，所述分析處理單元(23)根據在所述至少一個部 位相應的高度輪廓通過內插來求取所述品質判據（40,47)和/或由在至少一個支撐部位 (43)中測得的品質判據(40)來求取針對該部位的品質判據(47)。7. 如前述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，由多個品質判據(40)求取至少一個 極值，用于與極限值比較。8. 如前述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述用于求取高度輪廓的傳感器 (18)基于激光三角測量。9. 用于檢驗封閉件（14)的方法，其中，所述封閉件（14)封閉容器（12)，其中，分析處理 單元(23)求取品質判據，尤其封閉件（14)和容器（12)之間的縫隙尺寸(40,47)，其特征在 于，包括下面的步驟： -至少一個傳感器(18)求取所述封閉件（14)的高度輪廓， -所述分析處理單元(23)根據所述傳感器（18)的輸出信號求取所述品質判據(40,47)。10. 如前述方法權利要求所述的方法，其特征在于，包括以下的其他步驟： -求取所述封閉件（14)的外邊沿(49)和/或 -求取所述封閉件（14)的外邊沿(49)上的高度輪廓， -根據所述高度輪廓求取所述外邊沿(49)上的所述品質判據(40,47)。11. 如前述方法權利要求之一所述的方法，其特征在于，包括另外的步驟： -至少一個傳感器單元（24)測量在至少一個支撐部位（43)上的至少一個品質判據 (40)， -所述分析處理單元(23)由在所述支撐部位(43)上測得的所述品質判據(40)求取在所 述封閉件(14)的外邊沿(49)上的品質判據(47)。12.如前述方法權利要求之一所述的方法，其特征在于，針對所述封閉件（14)上，尤其 所述封閉件（14)的外邊沿(49)上的至少一個部位，根據在所述至少一個部位上相應的高度 輪廓通過內插和/或由在至少一個支撐部位(43)中測得的品質判據(40)來求取針對所述至 少一個部位的品質判據(47)。
【文檔編號】G01B11/24GK105937883SQ201610394556
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月3日
【發(fā)明人】M·馬伊, D·伯爾茨
【申請人】羅伯特·博世有限公司