用于检验封闭件的装置和方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于检验封闭件(14)的装置和方法，其中，所述封闭件(14)封闭容器(12)，其中，设置有分析处理单元(23)用于求取品质判据(40，47)，尤其是封闭件(14)和容器(12)之间的缝隙尺寸，其中，设置有至少一个用于求取所述封闭件(14)的高度轮廓的传感器(18)，其中，所述传感器(18)的至少一输出信号被输送给所述分析处理单元(23)，所述分析处理单元根据所述传感器(18)的输出信号求取所述品质判据(40，47)。
【专利说明】
用于检验封闭件的装置和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及用于检验封闭件的装置和方法。
【背景技术】
[0002] 本发明从根据独立权利要求所述类型的用于检验封闭件的装置和方法出发。在制 药学制造中，通常将封闭件放置到容器(例如瓶)上。在进一步的步骤中，封闭件和容器借助 帽连接。在封闭件和容器之间可能形成缝隙。该缝隙的高度对于制药学制造是关键的，因为 由于过大的间隙在最坏情况下产品可能被污染。所述间隙的准确检验是重要的，因为带有 小间隙的容器仍可被接受，以避免不必要的废品。
[0003] 这种类型的装置已经由WO 2012/061441 Al已知。在此，待探测的封闭件区域到达 由激光和相应的接收器构成的路径中。激光从关于容器的纵轴线的侧面射过所述封闭件区 域。然而必须在精确的触发时间点上保证，只有当待探测的对象位于激光带中时，测量才开 始。触发信号的波动可能导致问题，从而这在设定触发时间点时必须被考虑并且所述测量 在封闭件的内部更远一点才开始。由此，不能可靠地在该封闭件的最外面的边沿上确定容 器和封闭件之间的缝隙尺寸。对容器中的翻倒的封闭件的辨识也是有问题的。
【发明内容】
[0004] 本发明的任务在于，以较高精确度感测容器和封闭件之间的缝隙尺寸。该任务通 过独立权利要求的特征来解决。
[0005] 相对地，本发明的、根据独立权利要求特征的用于检验封闭件区域的装置的优点 是，可靠地辨识封闭件的翻倒。封闭件的翻倒或者相应的高度轮廓接着进入品质判据(例如 容器和封闭件之间的缝隙尺寸）的计算。这根据本发明可用下述方式实现，设置有用于求取 高度轮廓、尤其是封闭件的高度轮廓的至少一个传感器。具有独立权利要求1特征的装置使 得能够实现:除了封闭件的定向外，在定义的支撑点上确定容器的上边沿和封闭件的下边 沿之间的缝隙。接着能够由该结果求取最大环绕的缝隙尺寸。
[0006] 特别有利地，将所述传感器的输出信号与优选光学地探测封闭件区域的传感器单 元的输出信号相结合。
[0007] 因为封闭件通常由柔软材料构成。即不能够由此认为，下面的容器板具有平坦的 面。刚好在封闭件翻倒或弯曲的情况下，下封闭件板可能变形。在现有技术中，沿着光学轴 线、在摄像机系统的情况中沿着光线，塞子缝隙作为割线被穿过，与现有技术的情况不同的 是，在封闭件板弯曲或翻倒的情况下，所述缝隙的高度被低估。因为由于封闭件在容器中翻 倒的定向，阴影图像中的缝隙被减小，其责任在于三维定向的封闭件的二维投影。根据本发 明，现在可确定封闭件的定向以及在定义的支撑点上确定(优选容器上边沿和封闭件板的 下边沿之间的)缝隙尺寸。由此可求取作为品质判据的最大环绕的缝隙尺寸。以此可获得与 现有技术相比更好的精确度。
[0008] 在检查时也可取消容器的转动。这种转动可能在机械上是很费事的。此外可能产 生这样的危险:封闭件由于所述转动而丢失或者多数液态的产品与封闭件形成接触。因为 在根据权利要求1特征的装置中不再需要这种转动，所以这种装置也可简单地被集成到现 有的设备中。
[0009] 此外，用于求取高度轮廓的传感器的使用还可被利用于其他检查可能性和被利用 于定义其他品质判据。例如可检验封闭件表面上的包装材料特别的标记。由此确保，正确的 包装材料被用于相应的装载(Chargen)。此外，可通过求得的测量数据在损坏或变形方面检 查封闭件板的表面。因此，此外可提高尤其在制药学工业中有重要意义的产品可靠性。
[0010] 在一个符合目的的改进方案中设置为，基于三角测量的系统被用作用于求取高度 轮廓的传感器。因此，封闭件的待探测的表面逐步地沿着例如线形的三角测量激光的感测 区域被引导，从而可简单地感测整个表面或高度轮廓。
[0011]在一个特别符合目的的改进方案中，将感测封闭件的高度轮廓与在光学传感器单 元的定义的支撑部位上求取缝隙尺寸组合。通过测量结果的智慧结合，可在封闭件周上的 每个任意部位上确定容器上边沿和封闭件板下边沿之间的缝隙尺寸。由此，与至今为止的 系统相比，尤其在塞子或封闭件倾斜或变形时可以准确的多地求取最大缝隙。因此，此外可 显著地降低伪废品率(Pseudoausschussraten)。
[0012] 为此，特别优选在分析处理软件中使用一算法，所述算法基于在定义的部位或者 支撑部位上测得的缝隙尺寸通过三维高度信息对缝隙尺寸环绕地进行插值。在此，所述传 感器单元以及所述用于求取高度轮廓的传感器相互耦合，例如在中央图像处理计算机上相 互耦合，所述中央图像处理计算机可组合式地分析处理两种测量的信息。两个系统的机械 定位也相互匹配，以能够关于三维高度轮廓确定所述支撑部位的定位。所述系统的设置可 以例如借助设置模型(Einstel Idummies)进行。
[0013] 由其他从属权利要求以及由说明书得知其他符合目的的改进方案。
【附图说明】
[0014] 根据本发明的用于检验封闭件的装置的实施例在附图中示出并且在下面作详细 解释。附图示出：
[0015] 图1以俯视图示出总系统的结构的示意图，
[0016] 图2以侧视图示出用于求取高度轮廓的传感器的示意图，
[0017] 图3和图4以俯视图以及所属的侧视图示出用于在四个支撑部位上确定容器上边 沿和封闭件板下边沿之间的缝隙尺寸的传感器单元的示意图，
[0018] 图5和图6以侧视图和所属的俯视图示出带支撑部位的封闭件区域的示意图，
[0019] 图7经结合的测量结果的示意图。
【具体实施方式】
[0020] 容器12经过进入部28被输送给传送器件20。容器12已经在之前的、未示出的工作 站处被填充有产品、例如液态药品并且被封闭件14封闭。在图1中示出的该装置用于检验封 闭件区域或者用于检验在容器12和封闭件14之间构成的缝隙尺寸。传送器件20例如构造为 传送星形件。传送器件20在外侧上具有接收部22,容器12可被固定在所述接收部中。传送器 件20顺时针旋转。因此，容器12首先到达用于求取高度轮廓的传感器18的感测区域中。该用 于求取高度轮廓的传感器18布置在容器12的传送路径的上方。示例性地，该传感器线形地 构造并且至少部分覆盖封闭所述容器12的封闭件14的表面。该用于求取高度轮廓的传感器 18以其纵轴线朝向传送器件20的中心点定向或者垂直于容器12的传送方向。通过容器12的 进一步传送，用于求取高度轮廓的传感器18感测封闭件14的表面的整个高度轮廓，其方式 是，进行多次扫描或连续扫描。用于求取高度轮廓的传感器18的输出信号被供应给分析处 理单元23。分析处理单元23也接收到传感器单元24的信号。分析处理单元23由此求取品质 判据。优选地，封闭件14和容器12之间的缝隙尺寸40、47用作品质判据。也可以考虑将关于 封闭件14的高度轮廓的信息作为品质判据。分析处理单元23至少根据传感器18的输出信号 或根据所述高度轮廓来求取所述品质判据40、47。
[0021] 传感器单元24同样布置在容器12的传送路径中。经封闭的容器12分别通过传送器 件20被带到传感器单元24的感测区域中。传感器单元24相对于容器12和位于该容器中的封 闭件14这样定向，使得封闭件区域从关于容器12纵轴线而言的侧面被透射。容器12接着通 过传送器件20被进一步传送并且经由送出部30到达未示出的其他处理站中。
[0022] 在图2中以侧视图详细示出用于求取高度轮廓的传感器18。在图2中示出的传感器 18借助三角测量方法求取封闭件表面的高度轮廓。有效的三角测量方法利用光源、多数是 激光，所述光源以一角度照射对象(在这里是封闭件14)，所述对象的表面应该被测量。电子 图像变换器，多数是CCD或CMOS摄像机或PSD，记录漫射光。发出的以及反射的激光射束示意 性地以附图标记15、16示出。因此，传感器18至少包括用于产生定向光学射束(尤其激光射 束15、16)的器件和用于感测从封闭件14的表面反射的射束的光学传感器。由此可在知道射 束方向以及知道摄像机和光源之间的间距的情况下确定所述对象到摄像机的间距。摄像机 到光源的连线以及从封闭件表面出发以及到封闭件表面的两射束15、16在此构成三角形 (三角测量）。如果网栅式地或连续运动式地执行该方法，则能够以高精确度(在商业通用的 传感器的情况下直到0.01毫米)确定所述表面形貌或所述高度轮廓。
[0023]传送器件20使具有被放上的封闭件14的容器12运动到传感器18和发射出的激光 射束15、16的感测区域中。封闭件14的相应倾斜的表面根据该封闭件14的倾斜或者弯曲反 射激光射束15、16。因此，在容器12沿着传送方向21进一步传送的范围中，封闭件14的整个 表面在高度轮廓或者定向或倾斜方面被扫描以及被感测。由此清楚的是，封闭件14何时或 以何种形式相对于通常水平布置的容器12倾斜。相应的倾斜或者弯曲影响容器12和封闭件 14之间的缝隙尺寸40。
[0024]图3以俯视图、图4以侧视图示出用于从侧面透射所述封闭件区域的传感器单元 24。传感器单元24示例性地由至少一个发射器34和至少一个接收器32组成，所述接收器接 收发射出的、如以箭头(例如在光学区域中）表示的辐射。在本实施例中设置有两个发射器 34,它们分别相互错开90°地布置。在分别对置的侧上布置接收器32,所述接收器例如构造 为摄像机。具有被放上的封闭件14的容器12位于两个辐射区域的中心。在侧视图中清楚的 是，基于发出的辐射在摄像机或接收器32中的2D投影，仅探测到减小后的缝隙尺寸36,所述 减小后的缝隙尺寸源于封闭件区域的靠近发射器34的一侧。然而，在面向接收器32的侧上， 缝隙尺寸40明显较大。如在图5中清楚的这个最大缝隙尺寸40在仅通过传感器单元24进行 唯一测量的情况下可能不能被探测。因此，将传感器单元24的输出信号与用于求取高度轮 廓的传感器18的输出信号组合，如在下面更详细地解释的那样。
[0025]在根据图3和图4的实施例中，现在可在四个支撑部位43上感测容器12的上边沿39 和封闭件板的下边沿38之间的缝隙尺寸40(也参看图5)。尤其使用非接触的、优选光学的系 统作为传感器单元24。在此可能例如涉及摄像机系统或涉及基于激光的系统，在所述基于 激光的系统中激光带被投射到封闭件区域中。但是，也可考虑适用于感测缝隙尺寸36的其 他系统。
[0026]图5示出支撑部位43的示意图，在所述支撑部位上进行容器12的上边沿39和封闭 件板的下边沿38之间的缝隙尺寸40或者测得的品质判据的测量。在图5中示出在相对于容 器12或者容器凸缘(Behaltniskragens)倾斜的部位中的封闭件14。两个箭头示出在封闭件 14的哪个部位或者哪个支撑部位上确定缝隙尺寸40。特别有利地在最外面的点上，即在封 闭件14的朝向容器12定向的下边沿38(见图5中的箭头和虚线)上以及在容器12或者容器凸 缘的上边沿39上，进行缝隙尺寸40的确定。以该方式在封闭件倾斜的情况下也保证，支撑部 位43理想化等距地沿着周长分布。由此，在如在图3中明确示出的两个发射器接收器系统的 情况下，得出四个支撑部位43分别错开90°。因此，每个摄像机或者每个接收器32分别感测 两个具有所属的缝隙尺寸40的支撑点43,所述缝隙尺寸在摄像机轴线左边或右边的最外面 的位置上被确定。
[0027]这四个支撑部位43在图6中设有相应标记地示出。传感器单元24在这四个支撑部 位43上测量所属的缝隙尺寸40(测得的缝隙尺寸）。封闭件14相对于容器12的翻倒41通过箭 头示出。发射器34在图6中未示出。刚好通过设置包括至少一个摄像机的传感器单元24可求 取边沿38、39。为此要使用相应的图像分析处理算法，所述图像分析处理算法根据从左向右 或者从上向下的亮暗过渡可以精确地确定最外面的点（下边沿38,上边沿39)。正是针对所 述支撑部位43,传感器单元24测量缝隙尺寸40。即所述缝隙尺寸40由下边沿38上的支撑部 位43和上边沿39上的所属的（例如垂直地处于下边沿上的支撑部位下面的）支撑部位43之 间的间距构成。由此已经得出比如在图4中那样仅通过一个投影来探测减小后的缝隙36时 更高的精确性。
[0028] 图6的四个支撑部位43现在也在图7中示出。在这四个支撑部位43中已如已经说明 的那样借助传感器单元24测量或通过图像处理求取了所属的缝隙尺寸40。在图7中示出用 于求取高度轮廓的传感器18的高度信息。对于封闭件14的表面的每个点已求取了所属的高 度轮廓。所述高度轮廓在图7中通过与高度有关的色标而可见。相对亮的区段具有高的高 度，即表示与容器12的上边沿间隔更大，而较暗的区域更靠近容器12的上边沿地定位。 [0029]在下面的步骤中求取封闭件14的外边沿49。这在例如知道封闭件14的一般几何形 状的情况下以下述方式发生，即将该一般几何形状，例如圆或者椭圆，放到支撑部位43中。 该形状在几何形状上定义封闭件14的外边沿49。替代地，可能通过封闭件14的表面的高度 轮廓来求取封闭件14的整个外边沿49的走向。在此，推断出外边沿49在如下所述部位上存 在，在所述部位上出现非常大的高度轮廓变化。
[0030]封闭件14的外边沿49的走向现在用于根据在外边沿49的所属部位上的高度轮廓 对待通过分析处理单元23求取的品质判据(例如在外边沿49的相应部位上的缝隙尺寸40) 进行内插（Interpolation)。外边沿49中的相应支撑部位43上测得的缝隙尺寸40与所属的 高度轮廓相关联。如果沿着外边沿49在上升的高度轮廓中从支撑部位43远离(到容器12的 上边沿39的距离增加），则待求取的品质判据或者缝隙尺寸40也增大。缝隙尺寸40的增大与 高度轮廓的增大成比例。高度轮廓的减小与缝隙尺寸40的减小相关联。相应地，从带有测得 的缝隙尺寸40的每个支撑部位43出发针对整个外边沿49计算出所属的缝隙尺寸40。
[0031] 接着由之前确定的缝隙尺寸40的最大值求取最大缝隙尺寸47。将该最大缝隙尺寸 47与极限值比较，得出经封闭的容器12是否还处于容许的范围中。替代地，对于外边沿49上 的部位(在所述部位处高度轮廓也具有最大值），可能确定最大缝隙尺寸47。这样可能使计 算简化。
[0032] 除了求取最大缝隙尺寸47外，用于求取高度轮廓的传感器18也可使用于检验封闭 件14的表面。为此，将感测到的高度轮廓与期望的额定高度轮廓对比。在高度轮廓一致的情 况下可由此得出，在实际上也已使用所希望的封闭件14。所述高度轮廓用作其他的或可选 的品质判据。这有助于品质控制，这尤其对制药工业特别是有意义的。
[0033] 所说明的装置可有利地是尤其制药学填充设备的组成部分，在所述制药学填充设 备中需要所谓的配合控制（Sitzkontrolle)或者封闭件配合控制。然而，所述应用不在此设 定。
【主权项】
1. 用于检验封闭件（14)的装置，其中，所述封闭件（14)封闭容器（12)，其中，设置有分 析处理单元(23)用于求取品质判据(40,47)，尤其是封闭件（14)和容器（12)之间的缝隙尺 寸，其特征在于，设置有用于求取所述封闭件（14)的高度轮廓的至少一个传感器（18)，其 中，所述传感器（18)的至少一个输出信号被输送给所述分析处理单元(23)，所述分析处理 单元根据所述传感器(18)的所述输出信号求取所述品质判据(40,47)。2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，设置有至少一个传感器单元(24)，用于在至 少一个支撑部位(43)上，优选在所述封闭件（14)的外边沿(49)上的至少一个支撑部位上， 测量品质判据(40)。3. 如前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述传感器单元(24)的至少一个输 出信号被输送给所述分析处理单元(23)，所述分析处理单元根据所述传感器单元(24)的所 述输出信号求取所述品质判据(40)，尤其是在所述封闭件（14)的外边沿(49)上的品质判 据，优选远离所述支撑部位(43)的品质判据。4. 如前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，针对所述封闭件（14)的外边沿(49) 上的至少一个部位求取品质判据(40)，在使用所述传感器(18)的所述输出信号或者说在所 述至少一个部位上的高度轮廓的情况下。5. 如前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述封闭件（14)的所述外边沿(49) 这样确定，其方式是，所述封闭件（14)的表面的一般轮廓，尤其圆或椭圆，被放到至少一个 支撑部位(43)中。6. 如前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，针对所述封闭件（14)上、尤其所述封 闭件（14)的外边沿(49)上的至少一个部位，所述分析处理单元(23)根据在所述至少一个部 位相应的高度轮廓通过内插来求取所述品质判据（40,47)和/或由在至少一个支撑部位 (43)中测得的品质判据(40)来求取针对该部位的品质判据(47)。7. 如前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，由多个品质判据(40)求取至少一个 极值，用于与极限值比较。8. 如前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述用于求取高度轮廓的传感器 (18)基于激光三角测量。9. 用于检验封闭件（14)的方法，其中，所述封闭件（14)封闭容器（12)，其中，分析处理 单元(23)求取品质判据，尤其封闭件（14)和容器（12)之间的缝隙尺寸(40,47)，其特征在 于，包括下面的步骤： -至少一个传感器(18)求取所述封闭件（14)的高度轮廓， -所述分析处理单元(23)根据所述传感器（18)的输出信号求取所述品质判据(40,47)。10. 如前述方法权利要求所述的方法，其特征在于，包括以下的其他步骤： -求取所述封闭件（14)的外边沿(49)和/或 -求取所述封闭件（14)的外边沿(49)上的高度轮廓， -根据所述高度轮廓求取所述外边沿(49)上的所述品质判据(40,47)。11. 如前述方法权利要求之一所述的方法，其特征在于，包括另外的步骤： -至少一个传感器单元（24)测量在至少一个支撑部位（43)上的至少一个品质判据 (40)， -所述分析处理单元(23)由在所述支撑部位(43)上测得的所述品质判据(40)求取在所 述封闭件(14)的外边沿(49)上的品质判据(47)。12.如前述方法权利要求之一所述的方法，其特征在于，针对所述封闭件（14)上，尤其 所述封闭件（14)的外边沿(49)上的至少一个部位，根据在所述至少一个部位上相应的高度 轮廓通过内插和/或由在至少一个支撑部位(43)中测得的品质判据(40)来求取针对所述至 少一个部位的品质判据(47)。
【文档编号】G01B11/24GK105937883SQ201610394556
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月3日
【发明人】M·马伊, D·伯尔茨
【申请人】罗伯特·博世有限公司