检查方法和检查系统与流程

本发明涉及一种检查方法和相应的检查系统。具体而言，本发明涉及一种检查方法和相应的检查系统，其中，特别适合于检查工件的特性，所述工件是在生产饮料瓶和其他类似容器时所需的。这样的物品实例包括所谓的“瓶坯(preforms)”，即预成型件或坯料，其不止在独立的生产过程中所生产的饮料瓶，而且也包括用于饮料瓶的盖子以及在生产饮料瓶过程时所需的所有物品。本发明特别涉及一种用于检查瓶坯的方法和系统，其中，在所述瓶坯的传输过程中，图像可分别通过成像装置所拍摄，及后通过检查装置所检查。

为了完整起见，这里应该说的是，在下面使用的术语“瓶坯”，在原则上，可被理解为用于生产饮料瓶或类似容器的所有的物品，以及与生产过程有关的所有其他类似物体或从结构和/或外观看来与常规瓶坯相似的所有其他相似物体。所述物体的例子如注射器(用于医疗或实验室领域)，试管，比色杯(küvetten)等等。

背景技术：

容器的制造，尤其是饮料瓶，所述瓶坯，即预成型件或坯件，通常首先被制造，并随后进一步处理这些瓶坯成最终的容器。这些瓶坯通常是由塑料制成，尤其是pet(聚对苯二甲酸乙酯(polyethylenterephthalat))。其它类似物品，例如前述的注射器，试管，比色杯等，也包括其他物品例如用于饮料瓶的塑料瓶盖(盖子)都可以通过类似的方式来制备。

因为所述制造工艺涉及高能量需求(energieintensiv)以及每当发现有缺陷的瓶坯时，制造过程一般都必须被停止(因此造成较高的成本)，因此所生产的瓶坯及其他类似于瓶坯的物体通常在被送往下一步处理之前会首先被检查缺陷。有可能的缺陷例如尺寸不精确，不规则的形状，壁厚太薄或太厚，针孔，烧伤，异物和/或气泡的存在或颜色质量不良。

此外，有些瓶坯及瓶盖拥有所谓的阻挡层。事实上，用于制造所述瓶坯的材料通常都不是完全密封的。换言之，随着时间的推移，容器内的含量有可能流失或逃离，这会导致所述含量的变质。举个例子，气体从碳酸饮料中可通过该pet瓶的壁或通过在瓶口及瓶盖接触之间逃离，这不久以后导致饮料走了味。因此阻挡层可以被应用来解决这个问题，并防止封装在容器内的内容物逃离或流失。此外，反之亦然，所述阻挡层也可用于阻挡物质渗透至所述容器的内部。例如，一个不透氧的阻挡层可用于保护在容器内敏感的产品被氧化。而且，这种阻挡层的缺陷可能发生，因此必须可靠地检测缺陷。

最后一提，在许多应用中出现如何准确判断已被检测物体或将被检测物体的数量(也包括拥有缺陷及不正确的物体)的需求。由于人工计数需要涉及大量的劳力，因此自动计数方法也使用于这目的，正因为本发明，其使得能够准确地确定所需工件的数目。

用于对瓶坯和其它类似物体的缺陷的检查的各种系统和方法是已知的。因此，特别是借助于数字成像装置的检查也成为可能。在这样做时，所述瓶坯或者在成像装置前面移动，使得在每种情况下可以拍摄每个瓶坯的一个或多个图像，或者替代地，当所述成像装置移动时，待检查的瓶坯在每种情况下都是静止的。在这两种情况下，电子处理装置将拍摄的图像与参考图像进行比较，并且确定各个瓶坯是否完美，还是具有某些缺陷。不合格的对比值导致排除相关的坯料。同时也可以进行对物体的数量的计数。

对阻挡层而言，纯光学检查不会导致任何令人满意的结果，因为该层通常是透明的，以使其在日光下不可见或隐约可见。瓶盖中的阻挡层也必须以特殊的方式进行检查，因为常常由于瓶盖的材料导致不能通过传统的光学检查进行对阻挡层的检查。因此，对于阻挡层的检查是通过采用例如红外摄像机，通过所述红外摄像机，透明或光覆盖的(optischabgedeckten)层中的缺陷也可以被检测。

然而，迄今为止已知的大多数系统或方法基本上是基于对待检查物体的整理和定向，因为在期望的位置中每个物体的图像都应该被拍摄。此外，还存在这样的系统或方法，所述系统或方法可以以无序方式检查待检查的物体。然而，迄今为止，已知这样的系统或方法仅限于检查颜色的质量。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提出一种检查方法以及用于实施这种检查方法的合适的检查系统，其中已经完全克服或至少大大降低了已知系统和方法的上述缺点。

特别地，本发明的目的是提出一种检查方法和相应的检查系统，由此可以确保可靠、快速且非常简单地自动检查整个批次(serie)的质量，以及对工件数量的计数，该系统占用很小空间。另外，在现行生产机器上安装这种系统也应该是很简单的。

这些目的是通过根据本发明的两个独立权利要求来实现。此外，从从属权利要求和描述中还可以获得进一步的有利实施例。

特别地，本发明的这些目的的实现在于，在用于检查工件的方法中，这些工件用于生产容器，特别是饮料瓶，并且其可以由基体和至少可部分涂布于所述基体上的阻挡层所组成，由此通过传送装置将工件运送到收集容器中，由此通过成像装置产生工件的图像，并将其传送到用于检查的处理装置，所述工件在离开所述传送装置后被引导到收集容器中，从而在离开所述运送装置和收集容器之间产生图像，并且图像由处理装置处理，使得基体的质量和/或所述工件的阻挡层的质量被检查，从而发现有缺陷的瓶坯。

这里应该说明的是，绝对有可能存在没有阻挡层的工件。此外，阻挡层(如果存在)可以位于工件的基体的外侧(即朝向外侧的表面)或内侧(即朝向内侧的表面)上。最后，还可以想到的是，阻挡层也可位于基体上的两个载体层之间(即既不在外部也不在内部)。

本发明的优点特别在于，可以非常简单地发现有缺陷的工件，即瓶坯或瓶盖子，以及其它类似的物体，确切地讲关于整个系列(reihe)的缺陷，包括阻挡层中的缺陷，特别是在它们没有专门定向的情况下来发现。此外，现有生产设施几乎不需要调整以配合本发明。

然而，这里仍然应该指出，除了上述根据本发明的检查方法之外，本发明还涉及相应的检查系统。

本发明是参照多个实施例来给出的。一个实施例中的各个技术特征可以与具有已呈现的优点的另一个实施例结合使用。本发明的技术特征的描述因此并不局限于相应的实施例。

附图说明

在下文中将通过参照示例来描述本发明的多个实施例。所述实施例的这些示例通过以下附图来阐示：

图1示意性地示出了根据本发明第一实施例的检查系统的侧视图。

图2示出了图1所示的检查系统的前视立体图。

图3示意性地示出了根据本发明第二实施例的检查系统的侧视图。

图4示出了图2所示的检查系统的前视立体图。

图5a和图5b示意性地示出了可能的图像的表达，其在检查瓶坯之际通过图1或图3的检查系统中的成像装置所拍摄并由处理单元评估。

图6示意性地示出了根据本发明第二实施例的另一个变型的检查系统的前视立体图。

图7示意性地示出了可能的图像的表达，其在检查瓶坯之际通过图6的检查系统中的成像装置所拍摄并由处理单元评估。

图8示意性地示出了根据本发明第二实施例的又一个变型的检查系统的前视立体图。

图9示意性地示出了可能的图像的表达，其在检查瓶坯之际通过图8中的检查系统中的成像装置所拍摄并由处理单元进行评估。

具体实施方式

图1和图2示意性地示出了根据本发明的第一实施例的检查系统1。如前所述，根据本发明的检查系统可以有利地用于检查用于生产塑料饮料瓶的瓶坯。为了简单起见，在下面的描述中，除了在特殊情况下也特别参考为其他工件的检查之外，本文将始终讨论对瓶坯的检查。然而，应当理解，根据本发明的检查系统和根据本发明的检查方法的所述元件涉及检查或分别计数其它对应的工件(例如盖子)。

在常规生产机器中或分别在常规生产系统中生产的塑料(例如pet)瓶坯2由输送装置3运送到收集容器4。该运送基本上以无序方式进行。这个术语应该理解为对瓶坯的排列，“自然地”得出该排列，即没有先前的整理或分类。当然，也可以认为，在运输过程中，瓶坯2也由输送装置3整理，即例如在离开输送装置3时它们具有预定的定向。因此，本发明当然也显示出在这种情况下的优点。

此外，可以想到，在离开输送装置3之后，瓶坯2不转移到收集容器4，而是转移到另外的输送装置。尽管如此，本发明在这种替代情况下也以相同的方式起作用。图1和图2中的输送装置3是具有驱动辊3a的传统输送带，驱动辊3a通过驱动器(未示出)驱动。然而，当然可以使用另一种合适的输送装置代替输送带，例如真空输送系统或夹紧装置。

在离开输送装置3之后，被输送的瓶坯2到达示意性地表示的收集容器4。收集容器4因此可以是简单的纸板箱，其在填充之后被操作人员合上盖子并被带走，或者是更复杂的收集箱，其可以是自动或半自动地用于包装和储存瓶坯2。代替所述收集容器2，也可以提供另一传送带，即所谓的冷却带或其他类似装置。特别是当被检查的瓶坯2必须被进一步检查和/或处理时尤其如此。

从参考图1和图2中可以很好地看出，在输送装置3上的输送期间以及在引入收集容器4的过程中，瓶坯2是无序的。换句话说，瓶坯2是直接从生产机器被带出来的，而没有在输送装置3上进行定向或整理，并且在这种情况下一直被运输到收集容器4中。虽然如此，如上所述，瓶坯2还是可以以有序的方式从生产机器中出来，这也是可能发生的，即它们也以这种有序的方式在输送装置3上被传送。在这种情况下，本发明将显然也能正常工作，但决不依赖于这种定向或整理。

在图1中或图2中分别在右侧表示的是成像装置6。所述成像装置6可以是例如非常传统的数字(或模拟)照相机。另一方面，成像装置6也可以是能够拍摄出所谓的光学相干断层或多光谱图像。这种装置(例如：多光谱照相机)可以特别用于检查瓶坯中的阻挡层的质量。

光学相干断层摄影(英语：“opticalcoherencetomography”或oct)是一种检验方法，其中使用小相干长度的光，借助于干涉仪测量分散的材料的距离。所检验的物体被以逐点方式进行扫描。具体来说，这种oct技术允许使表面和内部结构的形貌可见。用作光源的是宽带超发光二极管以及在600纳米和1700纳米之间的近红外波长范围的激光源。在这样做的过程中，将所述波长范围内的短相干光束射入待测物体并评估散射回的光。由于这些拍摄，可以计算体积信息(即三维信息)，正因为如此，例如阻挡层的厚度可以被确定的。

多光谱图像通常是由多个光谱通道组成的数字图像数据。具体来说，多光谱图像包含有关不同波长的反射或发射电磁辐射的信息。为了这个目的，响应于不同颜色拍摄相同的照片，然后组成统一的照片。如此的多光谱图像尤其非常适合于确定阻挡层的厚度。

当然，本发明不只限于这三个示例，本领域技术人员将容易地知道，其他成像装置也可以代替常规数字照相机或代替用于产生光学相干断层的装置或多模式相机。成像装置6连接到处理装置(未示出)。

通常以无序的方式在输送装置3上输送的瓶坯2同样以无序的方式离开所述输送装置3，然后(通过重力的作用)落入到收集容器4中。此时，即恰好在离开输送装置3和掉入收集容器4之间，通过成像装置6拍摄每个从旁边落下的瓶坯2的图像并将其传送到处理装置以进行检查。根据所选择的成像装置6，将产生“普通”的数字或模拟照片，或光学相干断层图像或多光谱图像。组合这些不同图像在一起也是可以想到的。此外，还可以想得到的是，可拍摄多个图像批次，而不是单个图像，这使得总是可挑出所拍摄的图像用于评估，在所挑出的图像中至少具有代表性数目的被拍摄的待检查的瓶坯2具有最佳位置。因此关于瓶坯总数的结论可以从这个代表性的数目中得出。

代替检查瓶坯或除了瓶坯的检查之外，它们的数量也可以被确定。为此，所拍摄的图像同样由评估单元进行评估，由此使用其它算法。以这种方式，可以实现非常精确和简单的计数。

在图1和图2所示的第一实施例中，投影屏幕5或所述屏幕装置5可以设置在落下的瓶坯2的后面(从成像装置6的角度看)，其功能将在后面说明。然而，也可以在没有投影屏幕5的情况下实现本发明的第一实施例。

图3和图4中示出了根据本发明第二实施例的用于检查瓶坯的系统1。与第一实施例相对应并具有相同功能的相同部件和装置已经用相同的附图标记表示。

在输送装置3上基本上以无序的方式运输的瓶坯2同样是以无序的方式离开该输送装置3，然后到达板5'上，它们(特别是通过重力作用)能够滑过该板，以便被引入到收集容器4中。在所述板5'上的滑落期间，瓶坯2也是通过所述板5'的平面而无序导入。在所述板5'上的滑落期间，即在离开输送装置3和落入收集容器4之间，由所述成像装置6生成从旁边落下的瓶坯2的图像(即照片，光学相干断层图像或多模式图像)并且将其传送到处理装置以进行检查。还可以想到，不只是制作单个图像，也可以拍摄多个图像批次，这使得总是可挑出所拍摄的图像用于评估，在所挑出的图像中被拍摄的待检查的瓶坯2具有最佳位置。

在图5a和5b中以纯示意性方式示出的是根据本发明的第一及第二实施例的系统制成的图像。多个瓶坯的图像可以在该图中识别。在所述图像的背景中，投影屏幕5可以在图5a中看到，所述板5'可以在图5b中看到。在图5a和图5b中，瓶坯的图像具有附图标记7(而不是2)，以便它们可以与“真正”的瓶坯区分开。这意味着用7表示的瓶坯是表示对所有瓶坯具有代表性的瓶坯。所述瓶坯7位于所述投影屏幕5的前方的区域中，该区域适于获得适于通过处理装置评估的图像。该区域被限定为例如与成像装置6间隔。

在根据图5a的示例性图像中，可以看出瓶坯7是无序的。在这种意义上，某些瓶坯7的图像在某些情况下是不完全的，因为它们被其它瓶坯完全或部分地覆盖。此外，可以看出，所制成的图像中的一些瓶坯7相对于投影屏幕5形成一定角度(或相对于垂直于成像装置6的视线方向的平面)，由此在图像中只能看到他们表面的一部分。在极端情况下，可以想象的是，瓶坯7在自由落体期间正好位于成像装置6的视线方向。在这种情况下，只能在相应的图片中看到被拍摄的瓶坯的顶端或尾端。

如图5b中所示，在板5'的情况下，所有瓶坯7都位于相同的平面中，即在所述板5'的平面中，使得它们总是处于相对于成像装置6的最佳角度。通过这种方式，将可以确保大量的瓶坯7的图像能够用于评估。

投影屏幕5可以由不同的材料组成，例如塑料或纺织品。所述板5'也可以由各种材料组成，例如塑料，玻璃或金属，并且还可以由不同材料的组合所组成。

此外也可以提供特殊的固定装置(未示出)，例如框架或悬挂钩，用于固定或分别用于正确定位投影屏幕5或所述板5'。尤其可以并且有利的是，可提供这样的固定装置，以便所述板5'可以通过该固定装置直接附接到输送装置3上。

在图3和图4中也可以看到是在所述板5'后面的照明体8。实用的是：所述照明体8可被定位成通过所述板5'上的透明区域照射在所述板5'上滑动的瓶坯2。由于所述照明体8，在任何情况下，所述瓶坯1也可以相对于成像装置6从后面被照亮。也可以想到的是，这样的照明体8也适用于具有投影屏幕5的实施例。

然而，应当提及的是，对于检查瓶盖或其他不透明或半不透明(即不透明)工件或其他物体的检查系统，应当在所述板5'上方设置照明体(未示出)，以便需要被检查的工件也可以从上面被照亮，而不仅仅是从下面被照亮。当然，也可以使用多个这种灯(auflichter)，而且也可以部分地或完全地省略从后面照明(即所述照明体8)。

制成的图像(照片，光学相干断层图像或多模态图像)由成像装置6传送到处理装置。随后通过该处理装置评估用于检查瓶坯的图像。

通过对瓶坯中的缺陷进行检查(例如，对于尺寸，形状，壁厚，出现针孔，烧伤，异物，气泡，太长的注射点(所谓的门)等的缺陷进行检查)，首先在各自被分析的图像中识别的是一个或多个瓶坯7，其在拍摄图像时以这样的方式定向，使得它们的整个长度可以在图像中尽可能完全地看到。例如，这些瓶坯7可以与正确的瓶坯的参考图像进行比较，以便根据一个期望的参数(或多个期望的参数)监视待检查的瓶坯7的质量。因此，根据本发明，相对于其姿势，角位置，重叠部分等正确放置的瓶坯在所拍摄的图像中都被自动检测，从而可以将它们与参考图像进行比较。

在具有投影屏幕5的第一实施例的情况下，例如这样的瓶坯7被识别，它们在自由落体期间和在拍摄图像期间相对于投影屏幕5以这样一个角度定向，即它们的整个长度可以在图像中尽可能完整地看到。具体地说，这意味着，要识别这样的瓶坯7，即其纵向轴线(在拍摄时刻)处在尽可能平行于投影屏幕5。在图5a中，例如，可以选择具有附图标记的瓶坯7。

在具有板5'的第二实施例的情况下，例如，这样的瓶坯7被识别出，即它们是由图像完全捕获的，也就是说它们完全位于图像范围内并且不被其它瓶坯覆盖。在关于一个或多个参数偏离参考图像时，可以直接得出瓶坯批次中有缺陷的结论。代替狭义的参考图像，也可以想到使用特定的表示特征的参考测量值，所述参考测量值然后在与被拍摄的待检查的瓶坯的相应的测量值比较时被比较。

在某些情况下，该方法不允许所有的预成型件7经受检查，因为从统计学上可以看出，当这种预成型件2在输送装置3与收集容器4之间滑动时，他们的姿态导致其图像不能以描述的方式得到很好的评估。在极端的情况下，还可以绝对地想到，在拍摄中没有一张瓶坯2的图像以这样的方式定向，即通过处理装置能进行评估该图像。然而，这些缺点可以令人惊讶地被接受，因为(根据过去已知的经验)可确定相同的缺陷通常发生在整个批次(或批次的一部分)中，使得瓶坯7中的一定数量的检查是绝对足够的，以便能够得出关于整个批次的质量的相关结论。特别值得注意的是，通过这种方式可以进行连续检查，与进行试验性的检查相比，可以获得显著更精确的结果。此外，可以通过该连续检查来检测一批次的无缺陷部分，使得只有有缺陷的部分必须被剔除，这在试验性进行的检查中是不可能的。

在这种情况下，绝对可以想象，直接使用对每个图像的评估来得出关于整个预制件批次的质量的结论。另一方面，在得出关于整个批次的质量的结论之前，先评估多个被拍摄的图像也是绝对可能的。

根据本发明，还可以将所述成像装置6，相应的处理装置，投影屏幕5或板5'和相应的固定装置分别一起提供为一配套。在这种情况下，这些元件可以由未受特殊培训的人在常规生产机器上或常规的预成型制造系统上容易地安装并投产。由于这种可能性，生产机器本身不需要进行改造。

图6至9所示的是根据本发明第二实施例的系统的第二和第三变体。根据本发明的这两个变型的系统与图3和图4所示的系统不同之处仅在于，所述瓶坯2在离开所述输送装置3之后并且在进入收集容器4之前在所述板5'上滑动，所述板5'不是设计平坦的。为此，图6至图9中的元件与图1至图4中的元件具有相同的附图标记。

具体地，根据本发明的第二变型(图6和图7)的系统中的所述板5'以这样的方式弯曲，使得其被设计成通道形状或分别是沟槽形状。从图6中可以很好地看出，所述板5'具有这样的形状，即原则上可以使来自所述输送装置3的所有瓶坯2在滑动期间在所述板5'的中间积聚并在所述板5'下边缘的中间部分离开。以这种方式，所述成像装置6的位置或焦点可以调整适于使得滑动瓶坯2的图像能够以最佳方式制成。由于所述板5'的弯曲形状，滑动的瓶坯2被部分地分选，即它们不可避免地确定方向为，使得它们的纵向轴线被整理为平行于滑动方向。此外，这个事实有助于要检查的瓶坯2的成像，并且能够优化对它们的评估。尽管(obleich)瓶坯是无序的，使得可存在不同的间距或者瓶坯以上侧指向对置的方向。

当然，也可以想到的是板的曲率被布置或设计为与图6所示的不同。然而，本领域技术人员将知道所述板5'的曲率可以如何适应于特殊需要。

特别地，也可以想到的是，并非整个板5'都具有曲率。这种变型在图8和图9中示出。与图6和图7所示的变型相反，图8中的所述板5'具有弯曲区域5a和平坦区域5b。利用这种变型，可以组合根据本发明的第一实施例(图1和图2)和第二实施例(图3和图4)的系统的优点。因此，通过这种变型，特别有利的是提供了两个成像装置6，每个成像装置6在所述板5'的两个区域5a和5b之一中形成瓶坯2的图像。然而，在其他情况下，这种双重布置也是可能的。

此外，在本发明的另一个实施例中，瓶坯2的图像不会首先在离开输送装置3之后(即，在瓶坯2自由落下时)由成像装置6制成，而是之前，即在瓶坯2在输送装置3上的输送期间制成。为此，成像装置6可以设置在输送装置3上方，从而聚焦在输送装置3的上侧。然后可以制成在输送装置3上输送的瓶坯2的图像，只要输送装置3可被设计为完全或部分透明的，使得对瓶坯2的充分照明是可能的。以这种方式拍摄的瓶坯2的图像基本上相应于在具有或不具有投影屏幕5的自由落体时拍摄的图像或者在所述板5'上滑动期间所拍摄的图像，使得随后的评估可以以相同的方式进行。

这里仍然应该说，本发明不限于所描述的实施例。对于本领域的技术人员将容易理解的是，在受保护的发明的范围内，进一步的开发和修改当然是可能的。因此，例如，系统元件可以根据需要，被满足相同(或类似)功能的其它元件代替。本发明的方法或本发明的系统也可以不专门用于检查瓶坯的颜色质量，而是监视任何其它的特性。还可以提供附加的装置和/或元件，例如，也可以提供多个成像单元，归功于所述多个成像单元可以从不同侧拍摄待检查的瓶坯2。然而，这样的措施和适应性落在由本发明所附权利要求所限定的保护范围内。