ИНСПЕКЦИЯ ПУСТЫХ БУТЫЛОК Российский патент 2015 года по МПК G01N21/90 

Изобретение относится к инспекционному устройству для контроля бутылок или подобных емкостей, включающему в себя, по меньшей мере, один осветительный блок и, по меньшей мере, одну камеру, причем, по меньшей мере, осветительный блок расположен над инспектируемой бутылкой. Изобретение относится также к способу инспекции пустых бутылок, в частности зоны горловины бутылки, с помощью инспекционного устройства.

Такие бутылки или подобные емкости могут использоваться для жидкостей, например напитков. Емкости могут состоять из прозрачного или просвечивающего материала, например, стекла или просвечивающего пластика, например ПЭТ. В частности, стеклянные бутылки могут иметь разный цвет, например, только в качестве примера можно привести коричневый, зеленый и синий цвета. Бутылки или подобные емкости в порожнем состоянии предпочтительно после их очистки направляются по транспортеру мимо инспекционного устройства. Известно также, что бутылки могут укупориваться также так называемыми кронен-пробками или другими окисляющимися затворами. При этом возможны, например, окисление кронен-пробки и отложение ржавчины отсутствующей кронен-пробки или другого окисляющегося затвора в зоне горловины бутылки. Если после пропускания пустой бутылки через очищающее устройство будет обнаружено отложение ржавчины с помощью инспекционного устройства, то данная бутылка в подходящем месте отсортировывается из потока бутылок и либо уничтожается, либо снова вводится в поток бутылок перед установкой для их очистки.

Обычно осветительный блок излучает свет одинакового спектра, т.е. одного цвета, поэтому инспекционное устройство в случае разноцветных бутылок не позволяет достичь всегда надежного результата инспекции. Может оказаться, что бутылка, несмотря на еще имеющееся отложение ржавчины, пройдет через инспекционное и расположенное за ним отсортировывающее устройства как «хорошая» бутылка, хотя она из-за имеющегося загрязнения должна была быть, собственно говоря, отсортирована. Если такая бутылка попадет в дальнейший производственный процесс, то это может привести к порче продукта, поскольку заполненный продукт по гигиеническим соображениям не является безупречным из-за возможного контакта с загрязнением. Если такая бутылка попадает к потребителю, то это может привести к значительным убыткам для производителя продукта или оборудования.

В основе изобретения лежит задача усовершенствования инспекционного устройства и способа инспекции описанного выше рода простыми средствами так, чтобы избежать описанных недостатков при инспекции емкостей или бутылок, в частности бутылок разного цвета.

Согласно изобретению, в отношении устройства задача решается посредством инспекционного устройства с признаками пункта 1 формулы изобретения, а в отношении способа - посредством способа инспекции с признаками пункта 10.

Предложено инспекционное устройство для контроля бутылок или подобных емкостей, включающее в себя, по меньшей мере, один осветительный блок и, по меньшей мере, одну камеру, причем, по меньшей мере, осветительный блок расположен над инспектируемой бутылкой. Целесообразно выполнять осветительный блок в виде панели источников света, которые излучают свет, изменяющийся, по меньшей мере, по цвету и/или по своей соответствующей интенсивности в соответствии с установленным в зоне горловины бутылки цветом последней, причем источники света расположены радиально отстоящими друг от друга рядами, т.е. кругами, концентрично вокруг центра панели, а излучаемый свет, по меньшей мере, частично вводится внутрь стенки горловины бутылки.

Целесообразно источники света выполнены в виде светодиодов (LED), каждый из которых излучает свет общего цветового пространства. Например, LED могут излучать свет цветового пространства RGB (Red-Green-Blue - красный-зеленый-синий), что, разумеется, не следует рассматривать как ограничение.

Благоприятно также, если панель источников света содержит блок управления и обработки или управляется блоком управления и обработки, так что можно управлять отдельными концентрическими рядами источников света, т.е. их отдельными кругами. Целесообразно также, если можно управлять отдельными источниками света каждого концентрического ряда, т.е. в соответствующем круге. Благодаря этой мере можно создавать на панели источников света соответственно нужный и всегда изменяющийся световой узор также разной интенсивности, в частности с модуляцией цвета.

Целесообразно, если осветительный блок, т.е. панель источников света, управляется стробоскопически, т.е. вспыхивает, предпочтительно с модуляцией цвета и/или интенсивности, когда инспектируемая бутылка находится в инспектируемой зоне.

Как уже сказано, часть излучаемого света вводится внутрь стенки горловины бутылки. Другая его часть может быть направлена на внешнюю периферию горловины бутылки, чтобы слегка подсветить ее.

Зона горловины бутылки имеет выполненное под горловиной на внешней периферии углубление, в котором может осаждаться ржавчина. Поэтому целесообразно, если излучаемый свет вводится в таком подходящем месте внутренней периферии горловины бутылки, что свет снова выходит в инспектируемой зоне, благодаря чему, например, углубление можно надежно инспектировать. Дополнительно излучаемый на внешнюю периферию свет должен быть также направленным, чтобы осветить инспектируемую зону, предпочтительно углубление.

Если свет вводится во внутреннюю периферию зоны горловины бутылки, т.е. изнутри в стенку горловины, и снова выходит из нее на внешней периферии, то предпочтительно происходит инспекция проходящим светом. Разумеется, свет по ходу своих лучей преломляется в соответствии с законами физики при входе в стекло и при выходе из него, что следует учитывать при направленном вводе, чтобы просветить инспектируемую зону требуемым светом. Следовательно, панель источников света будет излучать к тому же направленный свет. В процессе освещения снаружи зоны горловины, предпочтительно углубления, происходит освещение падающим светом. Согласно изобретению, можно, при необходимости, комбинировать освещение проходящим и падающим светом.

Целесообразно, если также, по меньшей мере, одна камера расположена над инспектируемой бутылкой. Также в смысле изобретения предпочтительно, если камера согласована с цветовым пространством источников света, т.е. имеет, например, цветной светофильтр, согласованный с их цветовым пространством. Например, по меньшей мере, одну камеру можно назвать также RGB-камерой.

Чтобы с помощью расположенной над бутылкой камеры можно было инспектировать зону горловины бутылки на отложения ржавчины, целесообразно предусмотреть, по меньшей мере, один первый оптический элемент, который передает отображение или зеркальное изображение зоны горловины бутылки, по меньшей мере, на одну камеру. Оптический элемент может быть выполнен в виде зеркала и является общеизвестным в соответствующем выполнении в технике инспекции пустых бутылок. Разумеется, камера может располагаться также сбоку от бутылки и/или на уровне бутылки и/или под ней.

Также целесообразно, если предусмотрены несколько оптических элементов для получения кругового отображения зоны горловины бутылки. Поэтому предусмотрены предпочтительно четыре оптических элемента, каждый из которых отображает определенный участок горловины бутылки в сторону камеры, причем возможны пересечения соответствующих соседних отображений. Четыре частичных отображения могут составляться вместе и обрабатываться в блоке управления и обработки.

Камера может располагаться своей оптической осью предпочтительно поперек, еще более предпочтительно перпендикулярно вертикальной оси бутылки, так что инспекционное устройство может содержать еще дополнительно к первым оптическим элементам вторые и третьи оптические элементы, которые отражают названные отображения на камеру.

Согласно изобретению, можно, таким образом, обнаруживать также отложения или мелкие пятна ржавчины на основе высокочувствительной регистрации и обработки. Для этого источниками света излучается соответствующий цвету бутылки свет, т.е. цветомодулированный свет, причем в блоке управления и обработки, который, как уже сказано, соединен с камерой, сравниваются и обрабатываются заданные данные, т.е. заданные цвета, с фактическими данными, т.е. фактическими цветами инспектируемой зоны. Заданные данные хранятся в блоке управления и обработки. Дополнительно можно также измерить модулируемую интенсивность света в инспектируемой зоне. Также целесообразно, если расположенные концентрическими кругами источники света управляются кругами, круговыми отрезками и/или по отдельности, причем можно управлять также изменчивостью цвета и его нужной интенсивностью.

Благоприятным образом согласованный по цвету и/или по своей интенсивности проходящий свет комбинируется с регистрацией посредством работающей в цветовом пространстве камеры. В частности, цвет излучаемого света согласуется с цветом бутылки или стекла. Например, было обнаружено, что свет с преобладающей зеленой/синей долей менее подходит для коричневых бутылок, так что повышается красная доля излучаемого света, а это улучшает передачу. Следовательно, целесообразно сначала обнаружить цвет стекла для управления с помощью блока управления панелью источников света или отдельными источниками света так, чтобы для данного цвета стекла излучался соответственно самый оптимальный инспекционный свет (с модуляцией цвета, интенсивности, направленный для корректного ввода внутрь).

Разумеется, идея изобретения с приспосабливающимся светом может быть перенесена также на другие задачи инспекции, так что обнаружение ржавчины является лишь примером и им ни в коем случае не ограничивается изобретение.

Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы и в нижеследующем описании чертежей, на которых изображают:

фиг.1 - принципиальную конструкцию инспекционного устройства;

фиг.2 - осветительный блок в увеличенном виде;

фиг.3 - вид сбоку инспекционного устройства.

На разных фигурах одинаковые детали обозначены одинаковыми ссылочными позициями, поэтому они описаны, как правило, только один раз. На фиг.3 оптический ход лучей зеркальных изображений обозначен штриховыми линиями и не имеет отдельных ссылочных позиций.

На фиг.1 изображено инспекционное устройство 1 для контроля бутылок 2 или подобных емкостей. Ниже бутылки 2 или подобные емкости называются вообще бутылкой 2. Бутылка 2 может состоять из прозрачного или просвечивающего материала, предпочтительно стекла, или просвечивающего пластика, например ПЭТ. Материал или стекло бутылки может быть, например, синего, зеленого или коричневого цвета, который приведен лишь в качестве примера.

Бутылка 2 имеет донышко и боковую стенку. Напротив донышка расположена горловина 3 бутылки. С помощью инспекционного устройства 1 предпочтительно горловина 3 бутылки 2 должна контролироваться предпочтительно после ее очистки, например, на загрязнения, например такие, как отложения 4 ржавчины.

Следовательно, можно говорить также об инспекции пустых бутылок для обнаружения ржавчины.

Отложения 4 ржавчины могут происходить от кронен-пробки, которой была укупорена бутылка 2. Такие отложения 4 ржавчины скапливаются предпочтительно в углублении 5 на горлышке бутылки.

Инспекционное устройство 1 содержит, по меньшей мере, один осветительный блок 6 и, по меньшей мере, одну камеру 7, причем, по меньшей мере, один осветительный блок 6 расположен над инспектируемой бутылкой 2. Осветительный блок 6 выполнен в виде панели 6 источников 8 света (фиг.2), излучающих свет, изменяющийся по цвету и/или по своей соответствующей интенсивности, к установленному в зоне горловины 3 бутылки цвету, причем источники 8 света расположены радиально отстоящими друг от друга кругами 9 концентрично вокруг центра панели 6, а излучаемый свет 10, по меньшей мере, частично вводится внутрь стенки горловины бутылки.

Осветительный блок 6 или панель 6 источников 8 света отдельно изображен/изображена на фиг.2. Видны концентрические круги 9 соответствующих источников 8 света. Лишь в качестве примера на панели 6 расположены одиннадцать кругов (9a-9k) источников 8 света (обозначены снаружи внутрь). В каждом круге 9a-9k соседние источники 8 света отстоят друг от друга на одинаковом расстоянии, если смотреть в направлении периферии. Как видно, расстояние между источниками света в соответствующих кругах, однако, разное. Например, расстояние между кругами 9a-9d, 9k, 9i меньше, чем между кругами 9e-9h, 9j, что, разумеется, является лишь примером и ни в коем случае не должно пониматься как ограничение. Возможны любые расстояния между источниками света в соответствующих кругах. Также возможно большее или меньшее, чем одиннадцать, число кругов 9. Вместо кругового расположения источников 8 света можно, разумеется, расположить на панели 6 источники 8 света любым узором. Например, возможен крестообразный узор.

Панель 6 имеет выводы 11 для подключения к блоку 12 управления и обработки. Источники 8 света выполнены предпочтительно в виде светодиодов, которые могут излучать свет разных цвета и интенсивности. Посредством блока 12 управления и обработки можно управлять источниками 8 света панели 6. Предпочтительно источниками 8 света отдельных кругов 9 можно управлять кругами, круговыми отрезками и/или по отдельности. Благоприятным образом можно управлять источниками 8 света так, что осветительный блок 6 будет излучать свет соответствующих цвета и интенсивности, причем излучаемый свет согласован, в частности, с соответствующим цветом стекла. Можно по-разному управлять интенсивностью излучаемого света на разных участках панели 6. Разумеется, возможно такое управление, чтобы излучались световые узоры.

Как видно на фиг.1, излученный свет 10 вводится во внутреннюю периферию горловины 3 бутылки или внутренней стеклянной стенки, причем внешняя периферия инспектируемой зоны освещается светом 19, который также излучается осветительным блоком 6. Благоприятно, что здесь, как уже сказано, можно управлять разной интенсивностью света, так что внешняя периферия лишь подсвечивается светом 19, причем свет 10, который направлен и вводится, может иметь большую интенсивность. Следовательно, благодаря изобретению можно с помощью единственного осветительного блока 6 осуществлять инспекцию проходящим светом и подсветку падающим светом.

На фиг.3 виден первый оптический элемент 13. Он отображает периферийный участок инспектируемой зоны, так что камера 7 снимает ее зеркальное изображение. Камера 7 передает зеркальное изображение в виде фактических данных на блок 12 управления и обработки. В нем или в его обрабатывающей части хранятся заданные данные, которые сравниваются с полученными камерой 7 фактическими данными. Поскольку излучаемый свет по своим цветовым долям соответствует цвету бутылки, целесообразно предусмотрено сравнение в блоке 12 управления и обработки фактических цветов с заданными цветами. При обнаружении отклонения выше установленных предельных значений обнаруживаются, следовательно, отложения 4 ржавчины, и отсортировывающий сигнал 14 подается на отсортировывающую станцию 15, на которой отсортировывается данная бутылка 2 из потока бутылок.

Чтобы можно было получить отображение периферии инспектируемой зоны, предпочтительно предусмотрены несколько первых оптических элементов 13, например четыре, которые отображают соответственно другую периферийную область, причем наложения соседних периферийных областей не вредят. Четыре частичных отображения составляются в блоке 12 в общее изображение, причем, разумеется, возможна также обработка отдельных частичных отображений. Возможно также выполнение, в котором бутылка 2 вращается, т.е. инспектируется, вращаясь, так что может отпасть расположение первых оптических элементов 13 по периферии и может быть достаточно только одного оптического элемента 13.

Как видно на фиг.1, камера 7 расположена своей оптической осью X1 параллельно вертикальной оси Х2 бутылки, однако со смещением вбок по отношению к ней. Камера 7 может быть расположена выше горловины 3 бутылки. В отличие от этого камера 7 в примере, представленном на фиг.3, расположена своей оптической осью X1 поперек, предпочтительно перпендикулярно вертикальной оси Х2 инспектируемой бутылки 2 над ней. На фиг.3 видны также четыре первых оптических элемента 13, которые отображают соответственно другую периферийную область инспектируемой зоны.

Поскольку камера 7 расположена своей оптической осью X1 поперек вертикальной оси Х2 бутылки, требуется отклонение отображений, воспринимаемых первыми оптическими элементами 13, что достигается вторыми 17 и третьими 18 оптическими элементами. На этом более подробно останавливаться не требуется.

Благодаря изобретению осветительный блок 6, т.е. панель 6 источников света, может излучать соответствующий данному цвету бутыли свет, т.е. цветомодулированный свет, так что может происходить надежная инспекция, например в отношении возможных отложений 4 ржавчины. Возможно венцеобразное подключение кругов 9 источников тока для достижения, например, направленного света. Целесообразна инспекция проходящим светом, при которой излучаемый цветомодулированный свет вводится во внутреннюю стенку горловины 3 бутылки, причем инспекцию проходящим светом можно комбинировать с подсветкой падающим светом. Преломления входящего и выходящего света показаны на фиг.1, причем направленный цветомодулированный свет вводится так, что это обеспечивает выход в инспектируемой зоне, т.е. предпочтительно в зоне углубления 5.

Перечень ссылочных позиций

1 - инспекционное устройство

2 - бутылка

3 - горловина бутылки

4 - отложение ржавчины

5 - углубление

6 - осветительный блок/панель источников света

7 - камера

8 - источник света

9 - круги источников света

10 - излучаемый вводимый свет

11 - выводы

12 - блок управления и обработки

13 - первый оптический элемент

14 - отсортировывающий сигнал

15 - отсортировывающая станция

16 - светофильтр

17 - второй оптический элемент

18 - третий оптический элемент

19 - свет, направленный на внешнюю периферию.

Изобретение относится к инспекционному устройству для контроля бутылок или подобных емкостей. Устройство включает в себя, по меньшей мере, один осветительный блок (6) и, по меньшей мере, одну камеру (7), причем осветительный блок (6) расположен над инспектируемой бутылкой (2). Осветительный блок (6) выполнен в виде панели источников света (8), излучающих свет, изменяющийся, по меньшей мере, по цвету в соответствии с установленным в зоне горловины (3) бутылки цветом последней, причем источники (8) света расположены радиально отстоящими друг от друга кругами (9) концентрично вокруг центра панели (6), а излучаемый свет, по меньшей мере, частично вводится внутрь стенки горловины бутылки. Светодиоды излучают, по меньшей мере, цветомодулированный в соответствии с цветом бутылки свет, который вводится во внутреннюю стенку горловины (3) бутылки. Изобретение позволяет инспектировать разноцветные бутылки (2), например, чтобы можно было надежно обнаруживать также отложения (4) ржавчины. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Инспекционное устройство для контроля бутылок (2) или подобных емкостей, содержащее, по меньшей мере, один осветительный блок (6), по меньшей мере, одну камеру (7) и блок (12) управления и обработки, причем, по меньшей мере, осветительный блок (6) расположен над инспектируемой бутылкой (2) или трактом ее транспортировки, причем осветительный блок (6) выполнен в виде панели (6) источников света (8), выполненных с возможностью излучения света, изменяющегося, по меньшей мере, по цвету в соответствии с установленным в зоне горловины (3) бутылки цветом, а камера (7) представляет собой цветовосприимчивую камеру, в частности RGB-камеру, отличающееся тем, что источники (8) света расположены радиально отстоящими друг от друга кругами (9) концентрично вокруг центра панели (6) источника света, а излучаемый свет, по меньшей мере, частично вводится внутрь стенки горловины бутылки, при этом осветительный блок (6), соответственно панель (6) источников света, выполнена такой, что может происходить венцообразное подключение кругов (9) источников света.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что осветительный блок (6) выполнен с возможностью излучения света, изменяющегося по своей интенсивности.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источники (8) света выполнены в виде светодиодов с возможностью излучения направленного света с модуляцией цвета и/или интенсивности.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что осветительный блок (6) содержит блок (12) управления и обработки, по меньшей мере, для управления расположенными кругами (9) источниками (8) света, причем источники (8) света выполнены с возможностью стробоскопического управления по отдельности или группами.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источники (8) света расположены в соответствующих кругах (9) так, что соседние источники (8) света данного круга (9) отстоят друг от друга на одинаковое расстояние.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что камера (7) расположена выше горловины (3) бутылки.

7. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что предусмотрен, по меньшей мере, один первый оптический элемент (13), выполненный с возможностью зеркального отражения на камеру (7) отображения инспектируемой зоны.

8. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что предусмотрены несколько первых оптических элементов (13) для зеркального отражения на камеру (7) кругового отображения.

9. Способ контроля бутылок (2) или подобных емкостей, в частности с помощью инспекционного устройства (1) согласно любому из предыдущих пунктов, причем инспекционное устройство (1) содержит, по меньшей мере, один осветительный блок (6) и, по меньшей мере, одну цветовосприимчивую камеру (7), причем, по меньшей мере, осветительный блок (6) расположен над инспектируемой бутылкой (2), отличающийся тем, что с помощью осветительного блока (6) излучают управляемый блоком (12) управления и обработки, по меньшей мере, цветомодулированный свет, причем на первом этапе цвет или цветовую смесь осветительного блока (6) или соответствующих источников (8) света согласовывают с цветом инспектируемой бутылки (2) для максимального светопропускания, и причем, по меньшей мере, на одном следующем этапе инспекции свет через открытую горловину бутылки (2) направляют на ее внутреннюю поверхность, и выходящую пропущенную часть света непосредственно или косвенно регистрируют посредством, по меньшей мере, одной камеры (7).

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что первый этап согласования цвета или цветовой смеси осветительного блока (6) или соответствующих источников (8) света с цветом инспектируемой бутылки (2) или группы бутылок (2) осуществляют один раз перед одним из этапов инспекции.

11. Способ по п. 9 или 10, отличающийся тем, что осветительный блок (6) выполнен в виде панели (6) источников (8) света, расположенных кругами (9), причем источниками (8) света управляют с помощью блока (12) управления и обработки, так что свет с модуляцией цвета и/или интенсивности направленно вводят во внутреннюю периферию горловины (3) бутылки.

12. Способ по п. 9 или 10, отличающийся тем, что посредством источников (8) света излучают соответственно свет одинакового светового пространства.

13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что посредством источников (8) света излучают соответственно свет одинакового светового пространства.

14. Способ по п. 9 или 10, отличающийся тем, что инспектируемую зону освещают падающим светом, который излучают из осветительного блока (6).

15. Способ по п. 11, отличающийся тем, что инспектируемую зону освещают падающим светом, который излучают из осветительного блока (6).

16. Способ по п. 12, отличающийся тем, что инспектируемую зону освещают падающим светом, который излучают из осветительного блока (6).

17. Способ по любому из пп. 9, 10, 13, 15, 16, отличающийся тем, что осветительный блок (6) содержит круги (9) с источниками (8) света, которыми управляют посредством блока (12) управления и обработки кругами, круговыми отрезками и/или по отдельности и/или источниками (8) света стробоскопически управляют по отдельности и/или группами.

18. Способ по п. 11, отличающийся тем, что осветительный блок (6) содержит круги (9) с источниками (8) света, которыми управляют посредством блока (12) управления и обработки кругами, круговыми отрезками и/или по отдельности и/или источниками (8) света стробоскопически управляют по отдельности и/или группами.

19. Способ по п. 12, отличающийся тем, что осветительный блок (6) содержит круги (9) с источниками (8) света, которыми управляют посредством блока (12) управления и обработки кругами, круговыми отрезками и/или по отдельности и/или источниками (8) света стробоскопически управляют по отдельности и/или группами.

20. Способ по п. 14, отличающийся тем, что осветительный блок (6) содержит круги (9) с источниками (8) света, которыми управляют посредством блока (12) управления и обработки кругами, круговыми отрезками и/или по отдельности и/или источниками (8) света стробоскопически управляют по отдельности и/или группами.

21. Способ по любому из пп. 9, 10, 13, 15, 16, включающий в себя следующие этапы:
а) обнаружение цвета бутылки,
б) управление расположенными в осветительном блоке (6) источниками (8) света так, что излучают согласованный с обнаруженными цветом бутылки цветомодулированный свет,
в) отображение инспектируемой зоны бутылки (2) в камере (7) через, по меньшей мере, первые оптические элементы (13) в виде фактических данных,
г) передачу фактических данных на блок (12) управления и обработки, в котором хранятся заданные данные,
д) обработку и сравнение фактических данных с заданными данными в блоке управления и обработки,
е) формирование отсортировывающего сигнала, если отклонение фактических данных от заданных данных превышает заданное предельное значение.

22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что в блоке управления и обработки осуществляют сравнение фактических и заданных цветов, в частности для обнаружения отложений ржавчины на наружной стороне бутылки с целью формирования, при необходимости, отсортировывающего сигнала или иного управляющего сигнала.