CN110132974A - 瓶单元的监测方法以及洗瓶机 - Google Patents

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Abstract

本发明说明了一种瓶单元的监测方法和对应地构造的洗瓶机，其中瓶单元在瓶口侧被视觉检查。通过对瓶单元进行摄像，通过将由这种摄像产生的图像数据与无缺陷的和/或空的瓶单元的基准数据进行数字比较来检查至少一种缺陷状态的存在，并且由此从瓶进给中排除已被判断为有缺陷的瓶单元，由此能够可靠地检测到有缺陷的瓶单元，并且能够避免进一步的损坏和/或生产停工。

Description

瓶单元的监测方法以及洗瓶机
技术领域
本发明涉及一种瓶单元的监测方法，如从DE 87 10 708 U1所已知的，其中，瓶单元在瓶口侧被视觉检查，本发明还涉及一种洗瓶机，如从DE 87 10 708 U1所已知的，其包括用于瓶单元的光学监测装置。
背景技术
已知洗瓶机包括用于大量在其中接收待清洁的瓶或类似容器的瓶单元。瓶单元定位于横向构件(cross member)，横向构件也称为瓶承载器，横向构件由环状的(endless)链以连续的模式输送通过洗瓶机的多个处理区域。为此，首先将瓶的口部推入瓶单元中。
瓶单元或者可能仅口部保持件通常由具有桁架状结构的塑料制成，这允许清洁流体排出并且还可以用于弹性扩展，以便以形状配合的方式夹住瓶口。
归因于清洁操作期间的恒定机械负载，特别是在瓶进给期间，口部保持件的区段可能以不被允许的方式断裂和/或变形。此外，瓶和/或瓶部件可能楔入瓶单元中。这可能以不可接受的方式损害相应的瓶单元的保持功能和/或在随后的瓶进给期间导致对瓶单元的进一步损坏。
因此，为了减少这种故障，已知用于瓶单元的机械扫描监测装置，同样已知光学监测方法，诸如从DE 87 10 708 U1已知的利用单反射光阻挡件的方法。然而，以这种方式可靠地检测有缺陷的瓶单元被证明是有问题的。例如，不可能充分地区分不同类型的损坏以及瓶单元中的堵塞的瓶或碎片。这导致不正确的正面和不正确的负面监测结果，结果导致对正在进行的清洁操作的损害。
发明内容
因此，现有技术中需要在该方面改进的监测方法和洗瓶机。
提出的任务通过如下方法解决。
一种洗瓶机中的瓶单元的监测方法，其中，瓶单元在瓶口侧被视觉检查，其中，瓶单元被摄像并且通过将由这种摄像产生的图像数据与无缺陷的和/或空的瓶单元的基准数据进行数字比较来检查至少一种缺陷状态的存在，并且由此从瓶进给中排除已被判断为有缺陷的瓶单元。
因此，该方法用于监测洗瓶机中的瓶单元。瓶单元在该洗瓶机中的瓶口侧被视觉检查。
根据本发明，对瓶单元进行摄像，并且通过在图像评价单元中将由这种摄像所产生的图像数据与无缺陷和/或空的瓶单元的基准数据进行数字比较来检查图像数据是否存在至少一种缺陷状态。另外，基于该比较，将瓶单元判断为有缺陷或无缺陷，并且从瓶进给中将在该方面有缺陷的瓶单元排除。
优选地，然后从瓶进给中排除包括至少一个有缺陷的瓶单元的瓶单元横排以及与有缺陷的瓶单元相关的相应的横向构件。
利用至少一个相机(特别是数字相机)以入射光对瓶单元进行摄像。这样做时，产生了瓶的口部区域的被分段的口部保持件的至少一个前端视图，口部保持件形成于瓶单元。
通过图像评价检查图像数据的特征图案、限定的明暗过渡等，以便识别和/或定位口部保持件的前端区段并最终确定前端区段在图像区域中的尺寸和/或位置。同样地，能够在中央口部通道的区域中确定瓶口的亮度值，以便检测那里存在的玻璃碎片或类似的异物。
基准数据是无缺陷的瓶单元的特征图案、限定的明暗过渡、图像坐标等。例如，如果口部保持件的定位的前端区段在尺寸和/或位置和/或通过不存在性(through non-existence)方面与限定的标称状态偏离超出规定的容差阈值，则呈缺陷状态。
无缺陷的瓶单元是不存在归因于损坏和/或卡住的碎片或类似的异物的功能损伤或不会即将发生该功能损伤的瓶单元。
有缺陷的瓶单元呈现出至少一种缺陷状态。通过对不同缺陷状态的检查，能够以特别可靠的方式确定瓶单元的缺陷，还能够以特别可靠的方式确定一个缺陷/多个缺陷的性质和程度。
因此，摄像和与其相关联的数据评价允许识别瓶单元的不同类型的损坏，并且如果需要，允许对损坏严重性进行评定。同样地，能够识别瓶单元中不正确地存在的瓶或碎片，并将其与对口部保持件已经造成的损坏区分开。
因此，能够可靠地确定是否需要阻断向被监测的瓶单元和/或向与瓶单元相关联的横向构件的瓶进给。由于通常横排的所有瓶是一起被推入的，所以排除整个横向构件将是有利的。因此，将需要相对大的努力从瓶的进给排除单个瓶单元。然而，原则上不能排除单独阻断对单个瓶单元的瓶进给的可能性。
说明的方法对于由塑料制成的口部保持件或口部***件特别有利，因为它们的分段设计不可避免地仅呈现出对例如在瓶、碎片等被楔入时产生的机械负载的有限阻力。瓶单元还可以完全由塑料制成。
优选地，计算被摄像的瓶单元的前端表面积并将前端表面积与标称表面积进行比较，特别地用于检测第一缺陷状态。以这种方式，特别地能够发现口部保持件的区段是否已经断裂。
优选地，计算被摄像的瓶单元的前端轮廓并将前端轮廓与标称轮廓进行比较，特别地用于检测第二缺陷状态。以这种方式，特别地能够发现口部保持件的区段是否变形，即口部保持件的区段是否例如向外突出或向内突出到由该区段包围的口部通道中。该轮廓包括例如口部保持件的区段周围的前端边界线。
优选地，计算被摄像的瓶单元的口部通道的区域中的亮度值的分布并将亮度值的分布与标称分布进行比较，特别地用于检测第三缺陷状态。例如，检查超过可允许的最大像素数是否都比规定的阈值亮。口部通道是瓶口的中央区域，该中央区域被区段包围并且在其无缺陷状态下是空的。于是口部通道在入射光中被示出为相对较暗的图像区域。然而，如果在口部通道中存在玻璃碎片或类似的异物，则入射光将在那里被反射和/或从那里散射回并被示出为相对较亮的图像区域。
优选地，在洗瓶机的进行中的操作期间监测瓶单元。这允许立即阻断有缺陷的瓶单元和/或横向构件，并使生产过程的缺陷相关的中断最小化。
优选地，已被识别为有缺陷的瓶单元和/或与已被识别为有缺陷的瓶单元相关联的横向构件被电子标记并被从瓶进给中排除。因此，可靠地将有缺陷的瓶单元从进一步的瓶进给中排除，例如直到所讨论的缺陷被消除。
瓶单元在平行的输送轨道中运行通过洗瓶机。优选地，当监测到预定数量的瓶单元，特别是监测到特定输送轨道的所有瓶单元时，执行轨道的改变，以便监测另一输送轨道的瓶单元。这允许对于洗瓶机的所有瓶单元的有效测试模式，在生产过程期间能够借助于可横向于输送轨道移动的相机连续地重复该有效测试模式。
提出的任务还通过如下洗瓶机解决。根据该方案，洗瓶机包括用于瓶单元的光学监测装置以及根据本发明的用于在瓶口侧对瓶单元摄像的至少一个相机和数字图像评价单元，数字图像评价单元用于将由这种摄像产生的图像数据与无缺陷的和/或空的瓶单元的基准数据进行比较，并且用于基于此检测瓶单元的至少一个缺陷状态，洗瓶机还包括用于防止瓶进给到呈现至少一个缺陷状态的瓶单元中的控制装置。以这种方式，能够实现结合该方法说明的优点。
优选地，图像评价单元被构造用于执行根据该方法的上述实施方式的至少一个计算步骤。
优选地，监测装置被附加地构造用于为控制单元电子标记有缺陷的瓶单元和/或与有缺陷的瓶单元相关联的相应的横向构件。这允许在随后的工作操作期间和/或直到缺陷被消除之前永久地阻断所讨论的瓶单元/横向构件中的瓶的进给。
归因于电子标记，控制单元优选地输出机器指令，该机器指令防止准备好进给的瓶借助于***指被推入具有有缺陷的瓶单元的横向构件中。在驱动方面，阻断整个横向构件比阻断单个瓶单元容易。
优选地，洗瓶机还包括用于瓶单元的环状的输送部件，相机配置在输送部件的返回行程的区域中，特别地配置在在洗瓶机的后处理区域的下方。输送部件包括例如具有附接于其上的横向构件的两个横向链。返回行程用于使空瓶单元返回到瓶进给部。瓶单元在返回行程中在口部保持件面向上方的情况下被输送相当长的时间，因而可从上方容易地访问以用于通过摄像进行监测。监测装置所需的空间能够容易地设置在后处理区域的下方。
优选地，相机位于瓶单元和/或返回行程的上方的瓶进给的点的下游。还能够将相机配置在瓶单元和/或返回行程旁边。由此能够在很大程度上避免相机光学污染和/或滴落清洁液的有害影响。
优选地，相机适于通过马达在线性引导件上横跨用于瓶单元的输送轨道移位。这允许相机被连续地定位在不同输送轨道的区域中。然后例如通过控制单元特别地致动相关联的伺服马达。然而，相机还可以被静止地固定就位并且可以被固定地分配给输送轨道。
优选地，设置多个相机用于对瓶单元进行摄像，并且各相机分配到四个至十二个输送轨道。这允许为瓶单元指定特别可行的监测循环。于是例如，各瓶单元在输送部件的四个至十二个循环之后将再一次被监测。
优选地，监测装置被构造用于执行至少一个相机的轨道的改变，特别地，监测装置被构造用于在输送部件的相应的完整循环之后执行至少一个相机的轨道的改变。然后能够在完整的循环期间监测特定输送轨道的所有瓶单元。在轨道改变之后，对另一输送轨道重复该过程。于是，完整的监测循环的轨道改变次数将与每个相机的输送轨道数量相对应。
附图说明
附图中示出了本发明的优选实施方式，其中
图1示出了洗瓶机的示意性侧视图；
图2示出了监测装置的示意性俯视图；
图3A-图3F示出了瓶单元的图像数据和基准数据的示意图；以及
图4示出了洗瓶机的替代实施方式的示意性侧视图。
具体实施方式
如在高度示意性表示的图1中能够看出的，在优选的结构设计中，洗瓶机1包括多个瓶单元2(仅示出了其中的一些瓶单元2)，其中以已知的方式将待清洁的瓶(未示出)从瓶进给部1a通过用于预处理、主处理和后处理的多个区域1b至1d输送到瓶排出部1e，并在该过程中进行清洁。
已知瓶单元2包括细长的引导套2a和口部保持件2b，口部保持件2b还可以设置有用于瓶口的主动或被动夹具。口部保持件2b由例如塑料制成并且被分段和/或具有桁架状结构，以便于排出清洁剂。口部保持件2b优选地被构造为用于引导套2a的可更换***件。然而，瓶单元2还可以被以单件的形式制造，于是瓶单元2可以完全由塑料制成。
瓶单元2定位于横向构件3(也称为瓶承载件)，横向构件3被环状输送部件4以连续的模式输送通过洗瓶机1，该环状输送部件4包括例如两个横向输送链。在瓶排出部1e和瓶进给部1a之间，输送部件4包括返回行程4a，在返回行程4a的区域中配置有用于空的返回瓶单元2的光学监测装置5。
光学监测装置5包括：相机6，其用于对瓶单元2的瓶口侧摄像；数字图像评价单元7，其用于将得到的图像数据BD与储存的无缺陷和/或空的瓶单元2的基准数据RD进行比较；以及控制单元8，其用于有效地防止使瓶进给到被图像评价单元7识别为有缺陷的瓶单元2中(特别是有效地防止使瓶进给到所讨论的横向构件3的所有瓶单元2中)。
相机6配置于线性引导件9，优选地位于返回行程4a上方。于是，瓶单元2以其口部保持件2b通过相机6的摄像区域的方式经过。因此，很大程度上保护了相机6免受污染、排出的清洁剂等。
如从图2中能够看出的，能够通过伺服马达10使相机6在横向于输送部件4的方向上在线性引导件9上移动/移位。因此，能够以受控的方式使相机6定位在用于瓶单元2的各个输送轨道11的上方。这借助于用于三个相机6的双箭头表示，其中各相机6均示例性地分配有五个输送轨道11。在实践中，例如能够想到为每个相机6分配四到十二个输送轨道11。通过并排放置多个可横向移动的相机6，原则上，能够通过摄像监测任意数量的输送轨道11。
优选地，在正常的清洁操作期间连续地重复执行监测循环，各监测循环均包括对所有瓶单元2进行监测。在这种监测循环开始时，优选地，通过图像评价对特定输送轨道11的所有瓶单元2进行连续地摄像和监测。随后，自动地使相应的相关联相机6改变到另一个输送轨道11。对分配给所讨论的相机6的所有剩余输送轨道11重复该过程。各个相机6并行操作。在监测循环结束时，在所分配的输送轨道11中行进的所有瓶单元2均通过借助于相机6和图像评价单元7的摄像被监测了一次。
在根据图2的示例中，中间相机6将以合适的顺序监测在输送轨道11.1-11.5中行进的所有瓶单元2，因而将覆盖横向构件3的子区域3a。然而，原则上，还可以为各输送轨道11提供单独的固定相机6。
如果待监测的瓶单元2位于相机6的摄像区域中，则会优选地通过相机6的区域中的距离传感器(proximity sensor)以合适的入射光触发摄像。
图2示例性地示出了有缺陷的瓶单元2’，在该情况下，口部保持件2b的区段2c不可接受地变形并且另一个缺失。因此，有缺陷的瓶单元2’已被相关联的相机6摄像并且例如相对于下文说明的缺陷状态地被图像评价单元7检查，并且在该基础上被评定为有缺陷。结果，相关联的横向构件3’被监测装置5电子标记为有缺陷，并且被控制单元8排除在进一步的瓶进给之外。
图3A-图3F以示意图示出了图像评价的变型。根据这些示意图，瓶单元2的瓶口侧以入射光被摄像，使得在相机图像中口部保持件2b的前侧部分相对于周围环境通常是明亮的。
图3A-图3C示出了有缺陷的瓶单元2’的典型图像数据BD。根据这些示意图，根据第一缺陷状态F1，在图3A中缺少了口部保持件2b的一个区段2c。在图3B中，根据第二缺陷状态F2，区段2c’不可接受地变形。在图3C中，根据第三缺陷状态F3，玻璃碎片12位于口部保持件2b的口部通道2d中。
下方的图3D-图3F均示出了无缺陷的瓶单元2的基准数据RD，所述基准数据RD特别适于判断缺陷状态F1-F3。
根据这些图，根据图3D，基准数据RD可以包括口部保持件2b的以无缺陷状态存在的所有区段2c的标称表面积13(实心白色)。
如果由图像数据BD计算的所有存在的区段2c的表面积比标称表面积13小超过分配给其的容差，则图像评价单元7将向相关联的瓶单元2分配诸如“破碎部分”的第一缺陷状态F1。
如果由图像数据BD计算的所有存在的区段2c的表面积比标称表面积13大超过相关的容差，则图像评价单元7也可以向相关联的瓶单元2分配诸如“异物存在”的第三缺陷状态F3。
根据图3E，基准数据RD可以包括口部保持件2b的以无缺陷状态存在的所有区段2c的标称轮廓14(以白色示出)。
如果由图像数据BD计算的存在的区段2c的前端轮廓与标称轮廓14相差超过分配给其的容差范围，则图像评价单元7将向相关联的瓶单元2分配诸如“变形部分”的第二缺陷状态F2。
根据图3F，基准数据RD可以包括在充分空的口部通道2d的区域16(以白色为边界)中的亮度值的标称分布15。空的口部通道2d在入射光中通常比存在于其中的异物(诸如玻璃碎片12)更暗。于是，图像评价单元7检查区域16中的像素的最小数量是否大于预定的亮度阈值，和/或图像评价单元7确定在区域16中具有小于特定亮度阈值的像素的子区域的尺寸，然后检查计算的子区域是否具有最小尺寸。
最后，如果以这种方式由图像数据BD计算的区域16中的亮度值的分布与标称分布15相差超过在该方面预定的容差，则图像评价单元7将给相关联的瓶单元2分配例如“异物存在”的第三缺陷状态F3。
最后，图像评价单元7确定是否存在/存在哪个缺陷状态F1-F3，并且由此确定所讨论的瓶单元是无缺陷的瓶单元2还是在该方面具有不可接受的偏差的有缺陷的瓶单元2’。于是，对于有缺陷的瓶单元2’，整个相关联的横向构件3’优选地被电子标记为有缺陷并且如上所述被从进一步的瓶进给中排除直到缺陷消除。
通过比较缺陷状态F1-F3，考虑到所使用的基准数据RD，例如能够区分区段2c是否以不可接受的方式突出到口部通道2d中(如图3B所示)和/或玻璃碎片12或类似的异物是否位于口部通道2d中(如图3C所示)。
因此，通过对有缺陷的瓶单元2’检查不同的缺陷状态F1-F3，能够以特别可靠的方式检测有缺陷的瓶单元2’。同样，能够可靠地防止无缺陷的瓶单元2被错误地判断为有缺陷。因此，能够防止归因于有缺陷的瓶单元2’而对洗瓶机1造成的损坏，就像归因于被错误地判断为有缺陷的瓶单元2而导致输送轨道或横向构件3的不必要的停止一样，该停止会降低机器的性能。根据瓶单元2的使用的情况和结构设计，原则上，还能够想到通过仅对单个缺陷状态F1-F3进行摄像来进行监测。
能够在洗瓶机的正常操作期间连续地进行说明的通过摄像的监测。通过由每个相机6监测的输送轨道11的数量能够灵活地调整包括所有瓶单元2的监测循环的频率。
图4示意性地示出了根据另一优选实施方式的洗瓶机21。根据该图，洗瓶机被构造为单端机器，即在相同机器侧具有瓶进给部21a和瓶排出部21e，而上述洗瓶机1被构造为双端机器，即在机器的不同侧具有瓶进给部1a和瓶排出部1e。
因此，洗瓶机1、21在如下方面也不同：用于预处理、主处理和后处理的各个区域1b-1d、21b-21d的空间分布方面以及用于各个输送部件4、14的返回行程4a、24a上的空的返回瓶单元2的监测装置5、25的位置和取向方面。
根据本实施方式的相机6可以配置于线性引导件9，该线性引导件9也位于返回行程24a的侧部。同样在该情况下，瓶单元2的口部保持件2b运行通过相机6的摄像区域。因此，同样在光学监测装置25的情况下，保护相机6免受污染和排出的清洁剂。
上述关于图2和图3A-图3F的操作原理能够以基本上相同的方式和相同的优点应用于光学监测装置5、25和洗瓶机1、21两者。因此，在图1和图4中使用相同的附图标记，这里不再讨论相机6、图像评价单元7、控制单元8和线性引导件9的功能。

Claims (15)

1.一种洗瓶机(1、21)中的瓶单元(2)的监测方法，其中，所述瓶单元(2)在瓶口侧被视觉检查，其特征在于，所述瓶单元(2)被摄像并且通过将由这种摄像产生的图像数据(BD)与无缺陷的和/或空的瓶单元(2)的基准数据(RD)进行数字比较来检查至少一种缺陷状态(F1-F3)的存在，并且由此从瓶进给中排除已被判断为有缺陷的瓶单元(2’)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算被摄像的所述瓶单元(2)的前端表面积并将所述前端表面积与标称表面积(13)进行比较，特别地用于检测第一缺陷状态(F1)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，计算被摄像的所述瓶单元(2)的前端轮廓并将所述前端轮廓与标称轮廓(14)进行比较，特别地用于检测第二缺陷状态(F2)。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，计算被摄像的所述瓶单元(2)的口部通道(2d)的区域(16)中的亮度值的分布并将所述亮度值的分布与标称分布(15)进行比较，特别地用于检测第三缺陷状态(F3)。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，在所述洗瓶机(1、21)的进行中的工作操作期间监测所述瓶单元(2)。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，已被识别为有缺陷的瓶单元(2’)和/或与已被识别为有缺陷的瓶单元(2’)相关联的横向构件(3’)被电子标记并被从瓶进给中排除。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，所述瓶单元(2)在平行的输送轨道(11)中运行通过所述洗瓶机(1、21)，并且其中在监测预定数量的瓶单元(2)之后并且特别地在监测特定输送轨道(11)的所有所述瓶单元(2)之后，执行轨道的改变以便监测另一输送轨道(11)的瓶单元(2)。
8.一种洗瓶机(1、21)，其包括用于瓶单元的光学监测装置，其特征在于，所述监测装置(5、25)包括用于对所述瓶单元(2)的瓶口侧进行摄像的至少一个相机(6)以及数字图像评价单元(7)，所述数字图像评价单元(7)用于将由这种摄像产生的图像数据(BD)与无缺陷的和/或空的瓶单元(2)的基准数据(RD)进行比较，并且用于基于此检测所述瓶单元(2)的至少一个缺陷状态(F1-F3)，所述洗瓶机还包括用于防止瓶进给到这种有缺陷的瓶单元(2’)的控制单元(8)。
9.根据权利要求8所述的洗瓶机，其特征在于，所述图像评价单元(7)被构造用于执行根据权利要求2至4中至少一项所述的计算步骤。
10.根据权利要求8或9所述的洗瓶机，其特征在于，所述监测装置(5、25)被构造用于为所述控制单元(8)电子标记所述有缺陷的瓶单元(2’)和/或与所述有缺陷的瓶单元(2’)相关联的相应的横向构件(3’)。
11.根据权利要求8、9或10所述的洗瓶机，其特征在于，所述洗瓶机还包括用于所述瓶单元(2)的环状的输送部件(4、24)，所述相机(6)配置在所述输送部件(4、24)的返回行程(4a、24a)的区域中。
12.根据权利要求8至11中至少一项所述的洗瓶机，其特征在于，所述相机(6)配置在待被摄像的所述瓶单元(2)的上方或侧部。
13.根据权利要求8至12中至少一项所述的洗瓶机，其特征在于，所述相机(6)适于通过马达在线性引导件(9)上横跨用于所述瓶单元(2)的输送轨道(11)移位。
14.根据权利要求13所述的洗瓶机，其特征在于，设置有多个相机(6)，并且各相机(6)分配到四个至十二个输送轨道(11)。
15.根据权利要求8至14中至少一项所述的洗瓶机，其特征在于，所述监测装置(5、25)还被构造用于执行所述至少一个相机(6)的轨道的改变，特别地，所述监测装置(5、25)还被构造用于在所述输送部件(4)的相应的完整循环之后执行所述至少一个相机(6)的轨道的改变。
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