CN107810408B

CN107810408B - 针对预成型件的检查设备

Info

Publication number: CN107810408B
Application number: CN201680037557.XA
Authority: CN
Inventors: 斯特凡·皮亚纳
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2015-07-16
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2021-03-16
Anticipated expiration: 2036-05-25
Also published as: CN107810408A; WO2017008944A1; DE102015213352A1; EP3322974A1; DE102015213352B4

Abstract

本发明涉及一种用于对预成型件(2)的口部区域(2a)和底部区域(2b)进行光学检查的检查设备(1)，其具有用于尤其是连续运输预成型件(2)的运输装置(3)；具有用于口部检查的第一相机(4)和用于底部检查的第二相机(5)；并且还具有用于在检查期间对预成型件(2)进行照明的照明单元(6)，其中，照明单元(6)被构造成用于对口部区域(2a)进行落射式照明并对底部区域(2b)进行透射式照明。

Description

针对预成型件的检查设备

技术领域

本发明涉及一种用于对预成型件的口部区域和底部区域进行光学检查的检查设备。

背景技术

为了生产容器，通常借助注塑成型法来生产由热塑性的塑料制成的预成型件，然后用拉伸吹塑成型法将预成型件改形成即可使用的容器。为了查验预成型件已经公知有各种检查设备，它们要么在生产预成型件之后立即使用，要么在即将改形成即可使用的容器之前被使用。

在全面检查时，对预成型件的各种缺陷，例如密封面、承载环、底部、侧壁、螺纹或一般的偏差，如颜色等进行查验。全面检查通常在生产预成型件之后立即进行。

此外，预成型件在其运输和可能的储存之后还要再次被部分地查验，以便在拉伸吹塑成型之前识别出事后出现的缺陷。在进行部分检查时，例如检查密封面的椭圆度、密封面上的划痕和/或预成型件的挠度。

例如，由WO2012/001414公知了一种检查设备，其中，用针对口部检查、侧壁检查和底部检查的多个相机对预成型件进行检测。为了均匀的照明，要么提出多个分别配属于相机的照明单元，要么提出两个内部被涂白的半球体(乌布利希球)。然而，这种照明是非常昂贵的并且需要相应大的结构空间。

因此，在公知的检查设备中不利的是，这些检查设备在进行纯粹的口部和底部检查的情况下在仪器技术上是昂贵的，并且必须设置有相应大的结构空间。由此，公知的检查设备是成本比较高的。

发明内容

因此，本发明的任务是提供用于对预成型件的口部区域和底部区域进行光学检查的检查设备，其是更紧凑的并且进而是更廉价的。

为了解决该技术问题，本发明提供了一种用于对预成型件的口部区域和底部区域进行光学检查的检查设备，所述检查设备具有用于运输、尤其是连续运输所述预成型件的运输装置；具有用于口部检查的第一相机和用于底部检查的第二相机；并且具有用于在检查期间对所述预成型件进行照明的照明单元，其中，

所述照明单元被构造成用于对所述口部区域进行落射式照明并且对所述底部区域进行透射式照明，并且所述检查设备包括分束器，从而使所述照明单元的通往所述预成型件的光路和所述第一相机的光路延伸经过所述分束器。

本发明的有利的改进方案将在下文中提到。

由于检查设备包括用于口部检查的第一相机和用于底部检查的第二相机，所以口部区域和底部区域都可以被同样地查验。因为根据本发明，构造有用于对口部区域进行落射式照明和对底部区域进行透射式照明的照明单元，所以照明可以特别紧凑地构建在预成型件的一侧。例如，从口部区域z这侧对预成型件进行照明，并且利用用于检查口部区域的第一相机来检测由预成型件所反射的光。因为照明单元的光也朝底部区域的方向穿过预成型件，所以该底部区域对于第二相机来说以透射光呈现出。因此可以附加地执行底部检查，而无需专门设置的照明单元。由此使照明单元特别紧凑并且因此廉价。

检查设备可以布置在饮料处理设施中。检查设备可以布置在用于生产预成型件的注塑成型设施和/或针对预成型件的储存位之后，并且/或者布置在容器生产设施(例如拉伸吹塑成型机)之前。拉伸吹塑成型机可以被构造成用于将预成型件改形成即可使用的容器。

预成型件可以设置成用于生产容器的中间产品，容器被构造成用于容纳饮料、食品、卫生用品、软膏、化学产品、生物产品和/或药物产品。例如，能由预成型件生产的容器可以是塑料瓶。预成型件可以由塑料材料，诸如PET、PEN、HD-PE或PP构成并且/或者用注塑成型设施制成。

预成型件的口部区域可以包括用于借助容器封闭件来封闭容器的密封面和/或螺纹。此外，预成型件可以包括用于运输预成型件和/或由预成型件制成的容器的承载环。此外，预成型件可以包括联接口部区域的、尤其是呈柱体形的空心体。空心体可以在与口部区域对置的端部上通过底部来闭合，该底部形成底部区域。底部区域可以具有喷注点，其基于在针对塑料的注塑成型模具中的材料输送通道形成。

运输装置可以构造有分别用于容纳预成型件的容纳部。优选地，容纳部被构造成用于侧向地保持预成型件的口部区域处的承载环，从而使预成型件能在轴向方向上从两侧被自由地触及。运输装置可以包括线性输送机或转台，在其上尤其是布置有针对预成型件的附加的操纵设备或检查设备。换句话说，运输装置也可以将多个设施部分彼此连接。

第一和第二相机可以分别包括图像传感器(例如CCD或CMOS传感器)、用于读取图像传感器的评估电子器件和/或数据接口。此外，第一和第二相机可以分别构造有用于将口部区域或底部区域成像到图像传感器上的镜头。此外，第一和第二相机可以具有用于识别出预成型件的口部区域或底部区域处的缺陷的图像处理单元，或与该图像处理单元连接。由此可能的是，图像数据要么在各自的相机中进行处理，要么在外部的图像处理单元中进行处理，并由此而识别出缺陷。其中至少一个相机可以被构造为彩色相机。第二相机可以与第一相机对置布置。

照明单元可以被构造成用于同时对口部区域进行落射式照明和对底部区域进行透射式照明。照明单元可以包括光源，例如一个或多个白炽灯泡、荧光管、弧光灯或半导体光源，如例如LED或激光二极管。光源可以产生窄带的单色性的光或宽带的例如白色的光。光源也可以同时地、可预选地或按顺序依次地产生两种或更多种波长的单色性的光。这能够实现对预成型件的着色的评估以及在穿透性最佳的光谱范围内的透射光检查。优选地，照明单元可以具有基本上均匀射出的光出射面。由此，从第二相机的观察方向看，预成型件的底部区域呈现在均匀射出的光出射面的前方，并且因此可以被特别好地检测到。此外，照明单元可以包括多个前面接有漫射器元件的LED。由此，具有均匀射出的光出射面的照明单元是特别紧凑且廉价的。均匀射出的光出射面可以大于预成型件的最大横截面。由此，预成型件在透射光中被完全照亮，并且因此可以通过第二相机特别好地检查。然而，光源也可以如下这样地实施，即，能够接通或断开依次不同的光出射面，例如用于检查口部区域的呈环形的光出射面和用于检查底部区域的平面的、尤其是呈圆盘形的或呈矩形的光出射面。这例如可以通过接通和断开各个以矩阵布置的LED来实现。照明单元可以被构造成用于发出闪光，由此防止例如由于预成型件的运输运动所导致的相机图像模糊。由此，图像拍摄可以在静止的预成型件上进行，也可以在运输运动期间进行。

第一和第二相机可以根据由照明单元发出的闪光被触发，从而使相机图像的拍摄与闪光的发出在时间上同时进行。由此以简单方式使相机与闪光同步化。通过在时间上非常短地依次操控不同形式或波长的闪光，例如<2ms，两个相机也可以在预成型件运输运动期间几乎在同一地方利用不同的、对应用最佳的照明触发。

第一和/或第二相机的镜头可以在预成型件这侧远心式地构造。远心式在此可以指的是，沿光轴在预成型件这侧镜头的成像倍率保持不变。由此，预成型件的不同区域在相机图像的深度中总是具有相同的尺寸，并且由此不会模糊。此外，因此能够实现预成型件的不同区域的大小比较。

两个相机和照明单元可以以如下方式布置在运输装置上，即，使运输装置的运输方向基本上垂直于相机的光轴且垂直于照明单元的射出方向地延伸。由此能够实现沿运输方向具有最小空间需求的特别紧凑的结构。在此，相机的光轴或照明单元的射出方向彼此间可以具有错位或者在交点中汇聚。

检查设备可以包括分束器，从而使照明单元的光路和第一相机的光路延伸经过分束器，尤其是其中，两个光路在预成型件上相互平行或同轴地取向。由此而可能的是，照明和口部检查基本上从相同的方向进行。此外，因此使口部区域处的缺陷的反差显得特别明显。光路在此分别指的是光束的走向，光束从照明单元朝预成型件射出，或者从预成型件朝第一相机的方向向回反射。光路可以分别包含在检查设备的光学部件上的，尤其是在分束器上的反射和折射。分束器可以包括部分透射且部分反射地构造的层。优选地，层以如下方式构造，即，将50％的光透射并将50％反射。同样能想到分束器的其他反射/透射比，如例如60:40、70:30、80:20、90:10或相反的情况。分束器可以如下这样地实施，即，使反射/透射比与光的波长有关，也就是例如将蓝色部分更强烈地反射，而将红色部分更强烈地透射。分束器可以呈板形地、呈楔形地或呈立方形地构造。优选地，分束器由作为针对层的载体的玻璃材料或塑料材料构成。分束器的构造有上述的层的表面可以相对于相机的光轴或相对于照明单元优选45°倾斜地布置。

照明和在预成型件上的口部检查彼此平行或同轴地取向在此可以意味着的是，照明单元的以及第一相机的光轴在通过分束器进行转向之前/之后在预成型件的区域中彼此平行或同轴取向。

分束器在检查期间可以布置在口部区域与第一相机之间或布置在口部区域与照明单元之间。换句话说，分束器可以布置在为对预成型件进行检查而设置的检查定位与第一相机之间或布置在该检查定位与照明单元之间。

优选地，分束器可以按如下方式布置，即，使得利用照明单元进行的照明经由分束器处的反射来进行，并且利用第一相机进行的口部检查经由穿过分束器的透射来进行。由此，第二相机可以与第一相机对置布置，从而在检查时使预成型件恰好位于两个相机之间。因此，照明经由分束器耦入。

对此替选地，分束器可以按如下方式布置，即，使得利用照明单元进行的照明经由穿过分束器的透射来进行，并且利用第一相机进行的口部检查经由分束器处的反射来进行。因此，第二相机与照明单元对置布置。

第一和第二相机的光轴沿它们的光学路径可以基本上在共同的检查轴线上延伸，该检查轴线在检查时在预成型件的区域中基本上平行或同轴于预成型件的纵向轴线地延伸，从而使第一相机利用观察方向对准口部区域，并且使第二相机利用观察方向对准底部区域。在此，分束器可以在共同的检查轴线上布置在第一相机与预成型件的口部区域之间，从而分束器将照明单元的光以反射耦入检查轴线上。

运输装置可以被构造成用于使预成型件横向于检查轴线地运输。由此，为了检查而不需要预成型件的特别的取向或运动。预成型件可以沿运输方向以如下方式被容纳，即，使其在检查时以其纵向轴线基本上平行或同轴于检查轴线地取向。

附图说明

下面将参照图1中所示的实施例来更详细地描述本发明的另外的特征和优点。其中：

图1以侧视图示出检查设备的实施例。

具体实施方式

图1以侧视图示出了用于对预成型件2的口部区域2a和底部区域2b进行光学检查的检查设备1。只能部分看到具有针对预成型件2的容纳部的运输装置3。运输装置3例如可以包括星形输送机、转台或线性输送单元。容纳部例如作用在承载环2e上并垂直于图面地沿运输方向R，也就是横向于检查轴线I地运输预成型件2。也能够想到的是，运输方向R垂直于相机4、5的光轴A、B并且垂直于照明单元6的射出方向(光轴C)延伸。由此能够实现沿运输方向R具有小的空间需求的特别紧凑的结构。光轴A、B、C彼此间可以具有错位或在交点处相交。

此外，可以看到第一相机4，其以其光轴A垂直于预成型件2的口部区域2a地取向。在进行口部检查时，在密封面2c的区域中的划痕和凹痕反差特别强烈地被检测到并由此可以可靠地被评估。同样地，可以测量口部直径或者识别密封面2c的椭圆度，并因此推导出预成型件的变形。另外，也可以识别出另外的瑕疵，如在密封面区域中的材料太少或夹杂物。

与第一相机4对置地布置有用于对预成型件2的底部区域2b进行底部检查的第二相机5。第二相机5的光轴B为此基本上垂直于底部区域2b地取向。由此例如可以以透射光检测预成型件2的喷注点2d，并对其相对于预成型件2的外部的轮廓的位置进行评估。如果例如喷注点2d未与轮廓同心，则能够由此推导出预成型件2沿其纵向轴线发生变形。此外，可以识别出喷注点2d中的孔眼或底部区域2b中的夹杂物或异物。

此外可以看到照明单元6，其在壳体6c中具有多个LED 6a作为光源。由LED 6a射出的光经由漫射器6b均化，从而使照明单元6具有基本上均匀射出的光出射面6d。

在第一相机4与口部区域2a之间还设置有分束器7，其将从光出射面6d沿光轴C的方向射出的光朝检查轴线I的方向转向或耦入到口部区域2a。因此，经由分束器7平行或甚至彼此同轴地实现了借助照明单元6进行的照明和借助第一相机4进行的口部检查。从口部区域2a，尤其是从密封面2c向回反射的光经由穿过分束器7的透射而沿轴线A的方向到达相机4，并且可以在那里被检测。由于平行或同轴地照明和检测口部区域，使得在密封面2c上所反射的光直接到达相机并因此在图像中特别亮地呈现。相反地，划痕例如使光远离检查轴线地分散，并且因此呈现出暗色的沟纹，这些沟纹能够被特别好地识别出来。换句话说，由于照明和相机的平行或同轴的布置使得相机图像的反差特别明显。

此外，均匀射出的光出射面6d构造得大于预成型件2的最大横截面Q。由此使得光出射面6d从第二相机5观察显得大于预成型件2的外轮廓。预成型件2由此可以在透射光中被特别可靠地检查。

此外，可以看到触发单元8，利用其可以如下这样地控制照明单元6的LED 6a，即，使其发出闪光。闪光在时间上选择得很短，从而使得尽管存在运输装置3的运输运动，但在第一和第二相机4、5的相机图像中仍静态地呈现预成型件2。触发单元8也可以整合到照明单元6中或者借助电连接线路与其连接。此外，第一和第二相机4、5能够针对照明单元6的闪光进行触发，从而使相机图像的拍摄与通过照明单元6进行的闪光发出在时间上同时进行。例如，相机4、5也经由相应的信号线路与触发单元8连接。

在图1中示出的检查设备1的修改方案中，照明单元6的照明可以经由在分束器7上的透射实现，并且利用第一相机4进行的口部检查可以经由在分束器上的反射实现。换句话说，第一相机4和照明单元6的定位可以相互交换。

此外能够想到的是，第一相机4被封入在此未示出的壳体中，该壳体在其内侧上具有例如黑颜色的光吸收表面。由此，第一相机4在第二相机5的相机图像中显得特别暗，并且因此不太干扰图像拍摄。

总体上，根据图1中的实施例的检查设备1以如下方式使用：

预成型件2借助运输装置3被运输到图1中所示的检查定位上，其中，在到达该定位时通过触发装置8触发照明单元6闪光。光从光出射表面6d出发经由分束器7被反射，并从口部区域2a向底部区域2b的方向透过预成型件2。在时间上同时触发第一和第二相机4和5的图像拍摄，其中，预成型件2在落射光中呈现在第一相机4的相机图像中，并且在透射光中呈现在第二相机5的相机图像中。这样被第一相机4并被第二相机5所拍摄的相机图像被转发给在此未示出的图像处理单元，利用图像处理单元对相机图像在划痕或密封面2c的椭圆度和喷注点2d的不对称性方面进行评估。也能想到针对预成型件2其他的检查方法。

应理解的是，上述实施例中所提及的特征并不限于这些特殊的组合，并且其他任意的组合也都是可能的。

Claims

1.用于对预成型件(2)的口部区域(2a)和底部区域(2b)进行光学检查的检查设备(1)，所述检查设备具有用于运输所述预成型件(2)的运输装置(3)；具有用于口部检查的第一相机(4)和用于底部检查的第二相机(5)；并且具有用于在检查期间对所述预成型件(2)进行照明的照明单元(6)，

其特征在于，

所述照明单元(6)被构造成用于对所述口部区域(2a)进行落射式照明并且对所述底部区域(2b)进行透射式照明，并且所述检查设备包括分束器(7)，从而使所述照明单元(6)的通往所述预成型件(2)的光路和所述第一相机的光路延伸经过所述分束器(7)。

2.根据权利要求1所述的检查设备(1)，其中，这两个光路在所述预成型件(2)处相互平行或者同轴取向。

3.根据权利要求1所述的检查设备(1)，其中，所述分束器(7)在检查时布置在所述口部区域(2a)与所述第一相机(4)之间，或者布置在所述口部区域(2a)与所述照明单元(6)之间。

4.根据权利要求2或3所述的检查设备(1)，其中，所述分束器(7)被布置成使得利用所述照明单元(6)的照明经由所述分束器(7)处的反射来进行，并且使得利用所述第一相机(4)的口部检查经由穿过所述分束器(7)的透射来进行。

5.根据权利要求2或3所述的检查设备(1)，其中，所述分束器(7)被布置成使得利用所述照明单元(6)的照明经由穿过所述分束器(7)的透射来进行，并且使得利用所述第一相机(4)的口部检查经由所述分束器(7)处的反射来进行。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的检查设备(1)，其中，所述第一相机和所述第二相机(4、5)的光轴(A、B)沿着它们的光学路径基本上在共同的检查轴线(I)上延伸，所述检查轴线在检查时在所述预成型件(2)的区域中基本上平行或同轴于所述预成型件(2)的纵向轴线延伸，从而使所述第一相机(4)以观察方向对准所述口部区域(2a)，并且使所述第二相机(5)以观察方向对准所述底部区域(2b)。

7.根据权利要求6所述的检查设备(1)，其中，所述运输装置(3)被构造成用于将所述预成型件(2)横向于检查轴线(I)运输。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的检查设备(1)，其中，所述照明单元(6)具有基本上均匀射出的光出射面(6d)。

9.根据权利要求8所述的检查设备(1)，其中，所述照明单元(6)包括多个LED(6a)，所述多个LED具有接在所述多个LED之前的漫射器元件(6b)。

10.根据权利要求8所述的检查设备(1)，其中，所述均匀射出的光出射面(6d)大于所述预成型件(2)的最大横截面(Q)。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的检查设备(1)，其中，所述照明单元(6)被构造成用于发出闪光。

12.根据权利要求11所述的检查设备(1)，其中，所述第一相机和所述第二相机(4、5)能根据闪光的发出被触发，从而使相机图像的拍摄与所述闪光的发出在时间上同时进行。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的检查设备(1)，其中，所述第一相机(4)和/或所述第二相机(5)在所述预成型件(2)这侧具有远心镜头。

14.根据权利要求1至3中任一项所述的检查设备(1)，其中，所述运输装置(3)被构造成用于连续运输所述预成型件(2)。