CN102661830A - 一种在线检测密闭容器真空度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线检测密闭容器真空度的方法和装置，在灌装生产流水线的上方、沿容器盖的中间和两侧位置设置位置传感器，位置传感器与微控制单元和编码器连接，通过测量容器封盖挠度形变，不停机在线检测密闭容器真空度，并实现不停机在线剔除，检测可靠性高，提高了生产效率。

Description

一种在线检测密闭容器真空度的方法和装置

技术领域

本发明属于自动化检测技术领域，尤其是涉及一种在线检测密闭容器真空度的方法和装置。

背景技术

近年来，随着人民生活水平提高和出行、旅游不断增加，人们的消费观念不断发生变化，罐头食品以其方便、卫生、易储存的特点，深得人们的喜爱。由于玻璃罐和金属罐具有较好的密封性、较强的耐压性和较高的回收利用价值，使其成为了真空包装液体食品、饮料的主要容器。玻璃罐罐身由玻璃浇制，罐盖大多为马口铁冲压制成，产品完成灌装后，马口铁罐常采用抽真空法将容器及内容物置于密闭容积中，用真空泵对密闭容积进行抽真空，容积内空气密度减小，封口后获得真空。或采用蒸汽喷射法，用一定温度、一定压力的蒸汽喷射瓶口，封口后蒸汽冷凝形成一定的真空。玻璃瓶罐常用热力排气法，封口前加热容器及内容物，使瓶内空气密度减小，趁热封口，冷却后获得真空，使罐体内部成为一个商业无菌的密封空间以保证罐头食品饮料的质量和出厂时的独特风味。然而，由于真空泵抽气速率下降、气路严重漏气或抽气管道填塞、真空装置仪表失灵、玻璃瓶盖内密封橡胶圈破损、卷边不完全或罐口碎裂等情况导致产品密封不严，将会使外部空气进入罐体，罐体涨包，产品变质。问题产品一旦流入市场，将会严重损害消费者的身体健康，也会对生产企业产生很大的负面影响。因此，产品出厂之前，需要通过检测产品的真空度获知产品的密封性。

在没有专用检测设备之前，生产厂家一般都是利用工人人眼观察是否“胖听”，并通过小锤敲击听回声的方法判断产品真空度是否达到合格品的要求。显然这种方法随意性比较强，而且刚出厂时“胖听”产品不会发胖，要过一段时间之后产品才会“胖听”，误检漏检率都非常高。后来使用随机抽样的方法，将真空表***产品内部测量真空度对部分产品进行检测，但是这种方法会破坏产品的密封性，只能用于同一批次产品的抽样检测。随着新技术，新方法的灌装技术不断完善，生产线速度越来越快，使用传统方法进行检测，不仅检测质量和可靠性大打折扣，而且用工成本的增加也成为了企业的新的负担，降低了产品的竞争性。一些罐头生产厂家为保证产品质量，从国外引进在线检测设备和装置。例如美国taptone公司生产的漏气检测仪，使用高能电磁脉冲敲击罐盖或罐底，采集回声使用专用算法由计算机进行判断。但这种方法要求罐头填充物不能沾粘在检测面上，且罐内顶隙需保证在一定范围内才能正常工作，否则无法准确检测。国内罐头产品同一批次的填充高度一般差别较大，且生产线振动比较剧烈，特别在检测八宝粥等粘稠度较大的产品时，检测面或多或少会沾粘一些填充液体，故难以达到以上检测要求，再加上车间温度、噪音等环境影响较大，所以检测可靠性不高，在国内无法推广使用。

发明内容

本发明的目的是：避免现有技术存在的问题，提供一种检测可靠性高的在线检测密闭容器真空度的方法和装置。

本发明的技术方案是：在线检测密闭容器真空度的装置，包括位置触发传感器、编码器、温度传感器、气压传感器、微控制单元和剔除器，位置触发传感器、温度传感器、气压传感器、剔除器设置在灌装生产流水线上，并与微控制单元连接，在灌装生产流水线的上方、沿容器盖的中间和两侧位置设置位置传感器，位置传感器与微控制单元和编码器连接。

在线检测密闭容器真空度的方法，包括以下步骤：

（一）将待测产品容器通过输送带移动，依次通过位置触发传感器并通过编码器对产品容器进行精确定位；

（二）产品容器盖前端到达位置传感器下方时，开始配合编码器进行连续不间断采样，位置传感器采集容器盖被检测部位与位置传感器距离，直至容器盖后端通过位置传感器为止；

（三）温度传感器测量实时工作环境温度，气压传感器采集实时气压值；

（四）微控制单元将采样值拟合出容器盖的挠度曲线，并综合采样获得的实时温度和实时气压参数，进行温度和压力补偿；

（五）根据***设定的软件程序，计算被测容器的真空度，判断容器封盖是否合格，并将采样波形和判断结果发送至上位机进行显示； 

（六）如果容器封盖不合格，配合编码器控制剔除器动作，在指定位置处剔除不合格容器。

本发明的有益效果是：本发明能够适用于高速自动化包装生产设备上，通过测量容器封盖挠度形变，不停机在线检测真空包装食品饮料的真空度，并实现不停机在线剔除。本发明提高了生产效率，杜绝了由于人为疲劳等因素产生的漏检错检的情况，减轻了劳动者的工作强度；对产品质量进行了标准化规定，从根本上提高了产品的质量，可检测不含气饮料、罐头或液体食品的容器（包括马口铁罐、玻璃罐等）灌装真空度。

附图说明

图1为本发明所用装置的结构示意图；

图2 为本发明的功能结构框图；

图3 为本发明的工艺流程图；

图4本发明所完成的挠度曲线示意图；

图5本发明检测的不合格产品的示意图。

具体实施方式

从图1所示本发明所用装置的结构示意图和图2的功能结构示意框图可以看出，本发明由位置传感器2、位置触发传感器1、编码器7、温度传感器、气压传感器、剔除传感器5、剔除器8、微控制单元6等部分组成，位置触发传感器1、温度传感器、气压传感器、剔除传感器5、剔除器8设置在灌装生产流水线4上，并通过线路与微控制单元6连接。在灌装生产流水线4上方设置高度位置可调的位置传感器2，位置传感器2有效距离最大为5mm，精度为8um，响应时间为1ms，采集时间控制在3ms内，并附带温度传感器，可使其实现温度补偿，将由温度变化带来的检测误差控制在最低。位置传感器2设置在容器盖的中心区域和两端，采集产品被检测面各部位与位置传感器2的距离，通过调整检测装置的高度，使测量信号在我可检测范围以内，位置传感器2与微控制单元6和编码器7连接，微控制单元6进行挠度计算。

结合图3 所示本发明的工艺流程图，详细说明在线检测密闭容器真空度的方法，该方法包括以下步骤：

步骤（一）：将待测产品容器3通过输送带移动，依次通过位置触发传感器1，并通过编码,7对产品容器3进行精确定位。

步骤（二）：产品容器盖前端到达位置传感器2下方时，开始配合编码器7进行连续不间断采样，位置传感器2采集容器盖被检测部位与位置传感器2之间距离，直至容器盖后端通过位置传感器2为止。

步骤（三）：采集完成后，温度传感器测量实时工作环境温度，以减小温度对测量结果的影响；气压传感器采集实时气压值，以预防不正常气压值对产品压差的产生较大误差。

步骤（四）：微控制单元6通过位置传感器采样值拟合出容器盖上表面的挠度曲线，并综合采样获得的实时温度和实时气压这两个参数，进行温度和压力补偿。

步骤（五）：补偿完毕后根据***预先设定的软件程序，依据设计好的判断规则，对容器进行比对判断，计算得出被测容器的真空度，以此确定容器封盖是否合格，并将采样波形和判断结果网络传输发送至上位机进行界面显示。

步骤（六）：如果容器封盖不合格，配合编码器7控制剔除传感器5和剔除器8动作，在指定位置处剔除不合格容器。

图4为本发明所完成的挠度曲线示意图，设位置传感器2采集得到的封盖两端的最大峰值分别为a,b，中间部分最小值为c，则挠度y为：

通过距离采样获知产品挠度以获知产品端盖的外形变化，进而获知其密封性，判断容器的真空度。图中为真空罐盖的实例，是合格品，其特征为罐盖9整体向产品内部凹陷，其挠度值为正值，罐体内部空间真空度为正。

图5本发明检测的不合格产品的示意图，为充气罐盖（胖听），其特征为罐盖9整体向产品外部突出，其挠度值为负值。另外还有平盖和缺盖情况，平盖真空度或内外压差为零，其挠度近乎于零，缺盖采样值均超出最大量程。通过对挠度和挠度曲线的判断以确定罐头产品的真空度。

为减小轨道振动带来的误差，可分别提取容器盖两端的若干测量值

…

，

…

和罐盖中心区域的若干测量值

…

，然后通过统计学公式计算得到两端和中心的平均值：

；

；

；

通过挠度公式：

，得到挠度y，并通过挠度y、环境温度和实时气压计算得出此产品内部真空度，并与剔除阈值进行比较，超出剔除阈值范围的产品在指定位置有单片机控制剔除装置将其推离生产线，予以剔除。具体判断标准阈值的设定，是通过连续无差别试验完成的，人工挑选一定数量的样本，认为是合格品。检测统计合格品的挠度值分布区间，以确定挠度剔除阈值限，当产品更换罐体时需要重新标定。

Claims (4)

1.一种在线检测密闭容器真空度的装置，包括位置触发传感器（1）、编码器（7）、温度传感器、气压传感器、微控制单元（6）和剔除器（8），位置触发传感器（1）、温度传感器、气压传感器、剔除器（8）设置在灌装生产流水线（4）上，并与微控制单元（6）连接，其特征是：在灌装生产流水线（4）的上方、沿容器盖的中间和两侧位置设置位置传感器（2），位置传感器（2）与微控制单元（6）和编码器（7）连接。

2.一种在线检测密闭容器真空度的方法，其特征是：包括以下步骤：

（一）将待测产品容器（3）通过输送带移动，依次通过位置触发传感器（1），并通过编码器（7）对产品容器（3）进行精确定位；

（二）产品容器盖前端到达位置传感器（2）下方时，开始配合编码器（7）进行连续不间断采样，位置传感器（2）采集容器盖被检测部位与位置传感器（2）距离，直至容器盖后端通过位置传感器（2）为止；

（三）温度传感器测量实时工作环境温度，气压传感器采集实时气压值；

（四）微控制单元（6）将采样值拟合出容器盖的挠度曲线，并综合采样获得的实时温度和实时气压参数，进行温度和压力补偿；

（五）根据***设定的软件程序，计算被测容器（3）的真空度，判断容器封盖是否合格，并将采样波形和判断结果发送至上位机进行显示； 

（六）如果容器封盖不合格，配合编码器（7）控制剔除器（8）动作，在指定位置处剔除不合格容器。

3.根据权利要求2所述的在线检测密闭容器真空度的方法，其特征是：所述真空度通过挠度计算，挠度y为：                                                

，其中，采集得到的封盖两端的最大峰值分别为a,b，中间部分最小值为c。

4.根据权利要求1所述的在线检测密闭容器真空度的装置，其特征是：所述位置传感器（2）与温度传感器连接在一起。

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