СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЦЕЛОСТИ ПРОДУКТОВ В ЕМКОСТЯХ Российский патент 2010 года по МПК G01F23/22 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу контроля целости продуктов в емкостях, причем несколько признаков продукта определяют физическими способами измерения и на основе результатов измерений формируют сигнал «хорошо/плохо».

Продукты в емкостях, в частности продукты питания, например напитки в пластиковых или стеклянных бутылках, могут быть исследованы различными физическими способами измерения. Можно измерить поглощение продукта при определенных длинах волн света или инфракрасного излучения, причем можно измерить также вращение поляризованного света. Точно так же можно измерить рентгеновское или гамма-излучение, причем здесь поглощение зависит от атомного веса содержащихся в продукте элементов. Посредством высокочастотного поля можно измерить диэлектрическую проницаемость, которая у напитков зависит, в частности, от содержания соли. Помимо этих материальных свойств могут быть измерены также макроскопические свойства, например уровень или масса продукта в емкости. В заявке на патент Германии 102004053567.1 (дата подачи 5 ноября 2004 г., название «Способ контроля целости находящегося в емкости продукта») заданный признак продукта определяют двумя разными физическими способами измерения, причем отклонения полученных обоими способами измерения значений заданного признака являются указанием нарушения целости продукта. Уровень продукта в емкости можно определить, например, посредством поглощения рентгеновских лучей и посредством демпфирования высокочастотного поля. Оба способа должны быть калиброваны, поскольку поглощение рентгеновского излучения зависит от атомного веса, а демпфирование высокочастотного поля - от диэлектрической проницаемости продукта. Если полученные обоими способами измерения значения не соответствуют одному и тому же уровню, то это означает, что либо атомный вес содержащихся в продукте элементов, либо диэлектрическая проницаемость продукта не соответствует заданным значениям, т.е. безупречному или нефальсифицированному продукту.

Из патента Германии DE-А-4343058 известна многосенсорная камера для контроля качества, в которой совместно использованы различные, работающие на разных физических принципах изображающие сенсоры, такие как черно-белые камеры или цветные камеры, изображающие 3D-сенсоры, изображающие сенсоры, работающие с проникающим излучением, изображающие NIR-спектроскопические сенсоры. Сенсоры расположены при этом так, что они регистрируют все поле изображения, а соответствующие элементы изображения сенсоров относятся к тем же элементам изображения продукта. Сигналы сенсоров преобразуют с помощью классификатора поэлементно в групповое изображение, у которого каждому элементу изображения присваивают код, который соответствует своей принадлежности к одному из многочисленных классов. Посредством этой многосенсорной камеры от неупорядоченного потока сыпучего продукта могут быть отсортированы измельченные металлические или пластмассовые отходы.

Целость или нефальсифицированность продукта в емкости определяют в настоящее время лабораторными химическими исследованиями, для чего продукт извлекают из емкости.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения состоит в контроле целости содержащегося в емкости продукта, в частности продукта, содержащегося в закупоренной емкости.

Согласно изобретению эта задача решается в части способа, описанного выше, за счет того, что для формирования сигнала «хорошо/плохо» сопоставляют между собой несколько результатов измерений.

За счет того, что проверяют несколько признаков продукта, целость можно гарантировать с большей надежностью, чем при проверке только одного признака.

Результаты измерений могут быть сопоставлены между собой различным образом. Ниже перечислены некоторые возможности.

- Измеренные значения нормируют по эталонному значению, являющемуся значением, которое имеет место при безупречном продукте. Нормированные результаты измерений указывают тогда отклонение в виде коэффициента или процентного значения. Отклонения результатов измерений от соответствующих эталонных значений могут быть суммированы в качестве скалярных величин. Если сумма отклонений превышает пороговое значение, то формируют сигнал «плохо». При этом можно взвешивать отдельные результаты измерений, так что отдельные способы измерения по-разному сильно влияют на результат.

- Результаты измерений могут образовывать многомерное пространство, в котором одна или несколько граничных поверхностей могут отграничивать друг от друга «хорошие» и «плохие» диапазоны значений. Эта граничная поверхность может быть отражена функцией с соответствующим числу результатов измерений числом переменных. Простым случаем математического уравнения является шаровая поверхность в многомерном пространстве (R²=u²+v²+w²+x²…). В этом уравнении могут появляться, однако, смешанные члены, т.е. влияние на один результат измерения может зависеть от значения другого результата измерения. Граничная поверхность «хорошо/плохо» имеет тогда не шаровую форму, а произвольную неправильную форму. На практике проще считывать соответствующую таблицу значений в текущем режиме.

- Наконец результаты измерений могут быть связаны между собой также посредством нечеткой логики.

В качестве способа измерения рассматриваются любые способы, подходящие для исследования соответствующего продукта. В случае бутылок с напитками это, в частности, цветная, инфракрасная, рентгеновская или гамма-спектроскопия, определение вращения поляризованного света через продукт, определение уровня или определение внутреннего давления емкости.

Для определения напитков в стеклянных или пластиковых бутылках зарекомендовала себя, в частности, комбинация NIR-спектрометрии, измерения поглощения рентгеновских лучей и измерения диэлектрического модуля. NIR-спектрометрию можно рассматривать при этом саму по себе уже как множество способов измерения, а именно в соответствии с числом исследованных пиков поглощения.

При контроле отдельных, заполненных продуктом емкостей в зависимости от применяемого способа измерения приходится частично допускать относительно большие отклонения, поскольку, например, толщина стенок стеклянных или пластиковых бутылок может очень сильно влиять на результат измерения. Согласно предпочтительному способу результаты измерений, прежде всего одного способа измерения, усредняют по большому числу емкостей. Для усредненных по большему числу емкостей значений отдельных признаков продукта допустимые отклонения могут быть установлены существенно меньше. С помощью этого варианта осуществления изобретения можно с высокой надежностью определить систематические дефекты продукта, будь они вызваны намеренно или ненамеренно.

Вычисление среднего значения является целесообразно скользящим, т.е. среднее значение образуют соответственно по определенному числу проверенных последними емкостей. Например, для образования среднего значения могут быть использованы последние сто емкостей.

Само собой, отдельные результаты измерений могут быть дополнительно оценены обычным образом, т.е. если отдельный результат измерения не лежит в определенном диапазоне, то данную емкость исключают из дальнейшего производственного процесса.

В общем, результаты измерений используют, тем самым, тремя путями:

- каждый результат измерения проверяют на то, лежит ли он в определенном диапазоне. Если он лежит за пределами диапазона, то емкость выбраковывают;

- результаты измерений нескольких способов измерения сопоставляют между собой, например процентные отклонения от соответствующих эталонных значений скалярно суммируют и сумму отклонений сравнивают с пороговым значением. Они могут быть вставлены также в уравнение первого или более высокого порядка с соответствующим числом переменных и в зависимости от того, лежит ли данный продукт в этом многомерном пространстве в пределах или за пределами граничной поверхности «хорошо/плохо», емкость продолжают обрабатывать или выбраковывают;

- среднее значение результатов измерений отдельных способов измерения вычисляют по большему числу емкостей и это среднее значение, как и в первом случае для каждого способа измерения, можно отдельно сравнить с эталонным значением, и/или средние значения результатов измерений нескольких способов измерения, как во втором случае, могут быть сопоставлены между собой.

Особое преимущество способа согласно изобретению заключается в том, что емкости могут быть проверены в закупоренном состоянии и, тем самым, в конце производственного процесса, а последующее нарушение целости в значительной степени исключено.

Краткое описание чертежей

Пример осуществления изобретения поясняется ниже со ссылкой на чертеж, где схематично изображено устройство для контроля целости бутылок с напитками.

Множество бутылок 10 с напитками последовательно с небольшими промежутками транспортируют по транспортеру 12 через несколько инспекционных устройств 21-25.

В первом 21 и втором 22 инспекционных устройствах посредством рентгеновских лучей и высокочастотного поля определяют уровень напитка в бутылке 10. Полученные значения уровня передают устройству 30 управления, в котором значения сравнивают.

В третьем инспекционном устройстве 23 измеряют поглощение рентгеновских лучей в нижней цилиндрической части бутылок 10.

В четвертом инспекционном устройстве 24 известным из WO 98/21557 способом измеряют внутреннее давление емкости.

В пятом инспекционном устройстве 25 измеряют поглощение инфракрасного луча 1,06 мкм.

Измеренные значения всех инспекционных устройств 21-25 передают устройству 30 управления.

Как уже сказано, сигналы первого 21 и второго 22 инспекционных устройств сравнивают между собой и по обоим сигналам образуют дифференциальный сигнал уровня. Дифференциальный сигнал уровня не должен превышать для каждой отдельной емкости заданного порогового значения S. Значения трех других инспекционных устройств 23-25 сравнивают соответственно с эталонным значением, причем для каждой отдельной емкости отклонение от эталонного значения не должно превышать 10%.

Кроме того, для каждой емкости суммируют переданные инспекционными устройствами процентные отклонения от эталонного значения, причем сумма процентных отклонений не должна превышать 20%.

Далее вычисляют среднее значение дифференциальных сигналов уровня последних ста бутылок 10, и это среднее значение не должно превышать десятую часть порогового значения S. Точно так же вычисляют среднее значение сигналов инспекционных устройств 23-25 последних ста бутылок 10, и это среднее значение может отклоняться от соответствующих эталонных значений максимум на одну пятую значения, относящегося к отклонению отдельных бутылок 10, т.е. 2%.

Дополнительно вычисляют сумму квадратов процентных отклонений усредненных по ста бутылкам 10 значений, и эта сумма не должна превышать заданное дополнительное пороговое значение. Это пороговое значение установлено при этом с возможностью формирования сигнала дефекта, когда отклонения измеренных значений инспекционных устройств 23-25, будучи рассмотрены сами по себе, еще приемлемы.

Описание ссылочных позиций на чертеже

10 - бутылка с напитком

12 - транспортер

21, 22, 23, 24, 25 - инспекционное устройство

30 - устройство управления

Изобретение относится к способу контроля целости продуктов в емкостях, в частности продуктов питания. Техническим результатом данного изобретения является обеспечение целости продуктов с большей надежностью за счет проверки нескольких признаков продукта, а также проверка емкостей в закупоренном состоянии. Для контроля целости продуктов в емкостях несколькими физическими способами измерения определяют несколько признаков продукта и на основе результатов измерений формируют сигнал «хорошо/плохо», для чего сопоставляют между собой несколько результатов измерений. Сопоставление между собой может заключаться в том, что отклонения отдельных результатов измерений от эталонного значения, при определенных условиях после взвешивания и нормирования, суммируют и сумму сравнивают с пороговым значением. Результаты измерений могут образовывать также многомерное пространство, в котором одна или несколько граничных поверхностей отграничивают друг от друга «хорошие» и «плохие» диапазоны значений. В случае формирования сигнала «плохо» соответствующая емкость исключается из дальнейшего производственного процесса. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ контроля целости продуктов в емкостях (10), при котором несколькими физическими способами измерения определяют несколько признаков продукта и на основе результатов измерений формируют сигнал «хорошо/плохо», отличающийся тем, что для формирования сигнала «хорошо/плохо» несколько результатов измерений сопоставляют между собой посредством нормирования результатов измерений по эталонному значению, являющемуся значением, которое имеет место при безупречном продукте, суммирования отклонений или квадратов или более высоких показателей отклонений результатов измерений от эталонного значения, сравнения суммы отклонений или квадратов или более высоких показателей отклонений результатов измерений от эталонного значения с пороговым значением и формирования сигнала «плохо», если сумма отклонений или квадратов или более высоких показателей отклонений результатов измерений от эталонного значения превышает пороговое значение, при этом при сигнале «плохо» соответствующая емкость исключается из дальнейшего производственного процесса.

2. Способ по п.1, в котором в качестве физических способов измерений используют цветную, инфракрасную, рентгеновскую или гамма-спектроскопию, определение вращения поляризованного света через продукт, определение уровня или определение внутреннего давления емкости.

3. Способ по п.1, в котором результаты измерений взвешивают.

4. Способ по п.1, в котором результаты измерений образуют многомерное пространство, в котором одна или несколько граничных поверхностей отграничивают друг от друга «хорошие» и «плохие» диапазоны значений.

5. Способ по п.1, в котором результаты измерений связывают между собой посредством нечеткой логики.

6. Способ по п.1, в котором результаты измерений каждого способа измерения усредняют по большому числу емкостей.

7. Способ по п.1, в котором дополнительно для каждого продукта в емкости (10) отдельно оценивают один или несколько результатов измерений.

8. Способ по п.1, в котором для каждого продукта в емкости (10) отдельно оценивают, по меньшей мере, один результат измерения, для каждого продукта в емкости (10) несколько результатов измерений сопоставляют между собой для формирования сигнала «хорошо/плохо» и, по меньшей мере, результаты измерений одного способа измерения усредняют по нескольким продуктам и результаты измерений сопоставляют между собой для формирования дополнительного сигнала «хорошо/плохо».