用于食品包装的密封部分的质量评估的装置及方法与流程

本申请总体上涉及包装领域。更具体地说，涉及食品包装中密封部分的质量评估。

背景技术：

牛奶和其他食品的卡纸包装在世界许多地方都广为人知并且备受赞赏。一个示例是由利乐包装公司(tetrapak)销售的砖形包装利乐砖(tetrabrik^tm)。这种包装是在被称为卷筒式包装机的机器中生产的。这种类型的机器的一般原理是形成包装材料管，用食品填充管，并从管的下端形成包装。因这些步骤是连续进行的，其优点在于可达到每小时30000个包装甚至以上的速度。另一种类型的生产食品包装的机器是所谓的坯料式包装机。在该种类型的机器中，包装材料以坯料的形式(即套筒状的和预切割的包装材料片)提供，将该坯料一一填充以形成包装。

在两种类型的包装机中，对于每个包装，都是通过将包装材料的两个部分密封在一起而形成顶部和底部。如今，可以使用不同的密封技术(也称为焊接技术)。对于包含铝层的包装材料，可以使用感应热封技术。该技术的一般原理是在包装材料中感应出电流，从而产生热量。热量继而使包装材料中的外部塑料层熔化，从而使得它们在彼此保持抵靠时可以彼此粘附。另一个可以使用的密封技术的示例是超声密封技术。这项技术不是通过感应电流，而是通过使用超声波产生热量。

不论使用哪种密封技术，密封部分都在包装中形成。这些密封部分确保包装不泄漏，而且特别是对于无菌包装，不需要的微生物不能进入包装。如今，有不同的方法来评估密封部分的质量。一种直接的方法是让操作员定期检查生产的包装，以检测可能由于密封性不足而引起的偏差。用于检测密封性不足的间接方法的一个示例是在对侧面施加压力的同时关闭包装，从而在包装中形成向内凸出的侧面部分。如果密封部分不足，则空气将泄漏到包装中，从而导致侧面部分不再向内凸起。由此，可以容易地发现可能具有不足的密封部分的包装。

即使现在有用于检测包装中的密封部分不足的直接和间接方法，但是仍需要进行改进，以进一步减少识别具有密封部分不足的包装所需的时间和精力。

技术实现要素：

本发明的目的是至少部分地克服现有技术的上述一个或多个限制。尤其，本发明的目的是提供一种能够容易且成本有效地识别不足的密封部分的装置和方法。

根据第一方面，提供了一种用于对食品包装的密封部分进行质量评估的装置，其中，该包装至少包括稳固性层和塑料层，其中，该密封部分是通过保持该包装的第一部分和第二部分彼此抵靠，同时提供热量，使得该第一部分和第二部分的塑料层熔化，从而使得该第一部分和第二部分彼此粘附而形成的，该装置包括用于固定包含包装的密封部分的样本的样本架，其中，该样本架的至少一部分是透明的，放大设备设置在该样本架的第一侧i，照明设备设置在该样本架的第二侧ii，使得光通过该样本架提供给该放大设备，其中，该第一侧i和第二侧ii是该样本架的对立两侧。

该装置可以进一步包括相机支架，该相机支架用于固定相机，并且被设置成使得该相机的视场朝向该样本的密封部分。

该装置可以进一步包括设置在该样本和该照明设备之间的第一偏振滤光镜，例如-45度偏振滤光镜，以及设置在该样本和该相机之间的第二偏振滤光镜，例如+45度偏振滤光镜。

该装置可以进一步包括用于相对于该相机支架移动该样本架的步进电机，其中，该相机被配置用于获取一系列图像，其中每张图像都与该步进电机的位置相关联，其中配置计算机，以将该一系列图像拼接成一整张图像。

该装置可以进一步包括具有发光区域的光控制设备，其中该光控制设备被设置在漫射光位置或高对比度位置。

该发光区域可以具有在第一长度方向l1d上延伸的第一长度l1和在第一宽度方向w1d上延伸的第一宽度w1，其中该第一长度l1可以大于该第一宽度w1，其中该密封部分可以具有在第二长度方向l2d上延伸的第二长度l2和在第二宽度方向w2d上延伸的第二宽度w2，其中该第二长度l2可以大于该第二宽度w2，该第一长度方向l1d可以与该第二长度方向l2d平行。

该稳固性层可以是卡纸层。

根据第二方面，提供了一种用于对食品包装的密封部分进行质量评估的方法。其中，该包装至少包括稳固性层和塑料层，该密封部分是通过保持该包装的第一部分和第二部分彼此抵靠，同时提供热量，使得该第一部分和第二部分的塑料层熔化，从而使得该第一部分和第二部分彼此粘附而形成的。该方法包括以下步骤：制备样本，该样本包括包装的密封部分；通过按照预设的方位对该样本进行定位将该样本放置在样本架中，并固定该样本，其中该样本架的至少一部分是透明的；通过使用照明设备对该样本进行照明，该照明设备设置在该样本架的第二侧ii上；以及通过使用设置在该样本架的第一侧i的放大设备来放大该样本的密封部分，其中，该第一侧i和第二侧ii是该样本架的相对两侧。

该方法可以进一步包括：使用固定在相机支架上的相机和连接到相机的计算机来获取描述密封部分的图像数据，其中，该相机被放置在该样本架的第二侧ii上，其中，第一侧i和第二侧ii是该样本架的相对两侧。

该方法可以进一步包括：通过使用设置在该样本和该照明设备之间的第一偏振滤光镜(例如-45度偏振滤光镜)使得从该照明设备发出的光在到达该样本之前偏振；以及通过使用设置在该样本和该相机之间的第二偏振滤光镜(例如+45度偏振滤光镜)使得通过该样本架的光在到达该相机之前偏振。

该方法可以进一步包括：通过使用步进电机使得该样本架相对于该相机支架移动，其中，获取描述密封部分的图像数据的步骤包括：获取一系列图像，其中每张图像都与该步进电机的位置相关联；将该一系列图像拼接成一整张图像。

获取描述密封部分的图像数据的步骤可以包括：使用光控制设备来对光进行控制；使用设置在漫射光位置的光控制设备来获取图像数据；以及使用设置在高对比度位置上的光控制设备来获取图像数据。

该照明设备可以设置有发光区域，该发光区域具有在第一长度方向l1d上延伸的第一长度l1和在第一宽度方向w1d上延伸的第一宽度w1，其中该第一长度l1可以大于该第一宽度w1，其中该密封部分可以具有在第二长度方向l2d上延伸的第二长度l2和在第二宽度方向w2d上延伸的第二宽度w2，其中该第二长度l2可以大于该第二宽度w2，其中该第一长度方向l1d可以与该第二长度方向l2d平行。

该稳固性层可以是卡纸层。

根据第三方面，提供了一种计算机程序产品，其包括指令，该指令在计算机上执行时使计算机执行根据上述第二方面的方法。

本发明的其他目的、特征、方面和优点将在以下详细描述以及附图中展示。

附图说明

现在通过示例的方式，参考所附的示意图来描述实施例，其中，

图1a是包装的透视图；

图1b大体上示出了可以形成图1a所示的包装的包装材料；

图2大体上示出了卷筒式包装机；

图3是作为示例的包装材料的截面图；

图4大体上示出了图1a所示的包装的下部；

图5示出了密封部分截面图的一个示例；

图6示出了密封部分截面图的另一个示例；

图7示出了密封部分正视图的一个示例；

图8a-c通过示例的方式示出了用于密封部分质量评估的装置；

图9a和9b大体上示出了该装置的另外两个示例；

图10通过示例的方式示出了该装置的一个实施例；

图11a-b通过示例的方式示出了另一个实施例；

图12是展示密封部分质量评估方法的步骤的流程图。

具体实施方式

图1a大体上示出了由图1b所示的包装材料片制成的卡纸包装100的一个示例。该卡纸包装100包括通过弱化线彼此分开的多个面板。弱化线使得包装材料片可通过包装机(也称为填充机)可靠且有效地折叠成包装100。

在本示例中，包装100包括第一后面板102、左面板104、前面板106、右面板108和第二后面板110，它们一起形成包装100的套筒状主体。第一后面板102和第二后面板110通过纵向密封彼此附接。为了避免容纳在包装中的产品与包装材料的内层接触，可以通过塑料条(也称为纵向密封条)来保护第二后面板110的周缘部分，该第二后面板110的周缘部分位于第一后面板102的周缘部分内部。

此外，包装100还包括一起形成包装100的顶部的第一顶部后面板112、左角顶部面板114、顶部前面板116、右角面板118和第二顶部后面板120。以与第一后面板102和第二后面板110相似的方式，第一顶部后面板112和第二顶部后面板120彼此附接。为了封装包装100，第一和第二顶部后面板112、120均与顶部前面板116附接，左角顶部面板114的两个部分彼此附接，且右角顶部面板118的两个部分也彼此附接。这是通过在包装中装入产品后在包装机中进行的横向密封来实现的。

包装100还包括一起形成包装底部的第一底部后面板122、左角底部面板124、底部前面板126、右角底部面板128和第二底部后面板130。以与第一后面板102和第二后面板110相似的方式，第一底部后面板122和第二底部后面板130彼此附接。为了封闭包装并由此形成底部，第一和第二底部后面板122、130均与底部前面板126附接，左角底部面板124的两个部分彼此附接，且右角底部面板128的两个部分也彼此附接。

如果包装100是在卷筒式包装机中生产的，则在包装材料卷轴上依次提供多片包装材料。通过以这种方式布置多片包装材料，可以在进行形成底部的横向密封的同时进行形成后续包装的顶部的横向密封。在完成横向密封之后，通过在横向密封之间的部分将它们切开而使包装彼此分离。

为了形成横向密封，可以设置第一顶部密封部分134和第二顶部密封部分132以及第一底部密封部分136和第二顶部密封部分138。在完成横向密封之后，可以分离包装材料，使得第一顶部密封部分132和第二顶部密封部分134形成包装100的顶部的上部，并且在第一底部密封部分136和第二底部密封部分138形成包装100的底部的下部。可以使用纵向密封部分140来形成纵向密封。

如果包装是在坯料式包装机中生产的，则事先提供纵向密封，即，第一后面板102通过纵向部分140附接到第二后面板110，从而形成套筒状的包装材料片。此外，这种分离(也称为切割)不是在坯料式包装机中进行的，而是在生产待输送到坯料式包装机中的坯料时进行的。

图2大体上示出了卷筒式包装机200的原理。包装材料的幅材202经由卷轴提供并且沿供给方向a供给通过包装机200。从幅材202形成管204。可以使用管道206和阀门208从上方将食品送入管204。在折叠和密封设备210中，包装212从管204形成。

图3通过示例的方式大体上示出了可用于形成包装100的包装材料300。

面对周围空间，可以提供外涂层302。外涂层302可用于避免水分与放置在外涂层302内部的印刷层304接触。印刷层304可包括墨或用于在包装100上印刷的任何其他材料。

在印刷层304内部，可以提供第一纸板层306和第二纸板层308。第一和第二纸板层306、308使得包装100具有稳固性。第一纸板层306可以是具有或不具有粘土涂层的漂白纸板。第二纸板层308可以是经过漂白的或未漂白的纸板。

接下来，可以提供由塑料制成的层压层310。层压层310可以使得能防止微生物与容纳在包装100内的产品接触。

在层压层310内部，可以提供铝箔312。该铝箔312可以使得能防止光、氧和气味与包装100内的产品接触，也使得包装内的味道可以从包装100中散发出来。但是该铝箔312不是在所有类型的包装材料中都存在。例如，在用于冷藏产品(即将要被冷冻的产品)包装的包装材料中，铝箔312最常被省去并由层压层和纸板层的组合代替。

可以提供与容纳在包装100内的产品最接近的第一和第二内部涂层314、316(例如其可以由塑料制成)。这些内部涂层的一个目的在于阻止产品与铝箔312直接接触。

图4通过示例大体上更详细地示出了包装100的下部400的截面图。该下部400可以由第一部分402a和第二部分402b形成。此外，包装100可以包括外层404a，404b，可以是卡纸层的稳固性层406a，406b以及塑料层408a，408b。如图3所示，这些不同的层又可以包括多个层。在包装机200中的密封步骤期间，可加热塑料层408a，408b使得其熔化，例如，可以利用感应热封技术或者超声波密封进行。通过将其与保持第一部分402a和第二部分402b彼此抵靠相结合，该塑料层408a，408b可以形成融合层410a，410b，其进而使得下部400能形成。

在密封步骤期间，当保持第一部分402a和第二部分402b彼此保持抵靠时，可以使用设置有脊的密封元件。该脊使得能够在脊压印区域412中提供附加压力，该脊压印区域可以是密封部分414的子区域。

图5更详细地示出了包装100中的密封部分414和脊压印区域412的截面图的示例。

图6通过示例示出了密封部分的又一截面图。然而，在该图6的示例中，塑料层408a，408b之外的所有层均被省去，以清楚地示出塑料层408a，408b如何受到密封步骤的影响。即，由于在密封步骤期间施加的压力使得塑料层408a，408b变薄，因此塑料层408a，408b受到影响。

图7示出了密封部分414的又一示例，是其正视图。塑料层408a，408b在密封步骤期间受到影响的一个效果在于，光在透射穿过下部400或者包括密封部分414的任何其他部分时将面对不同的折射率。由此，通过以受控的方式照射下部400，可以对密封部分414进行质量评估。

图8a-c总体上示例性地示出了用于密封部分414质量评估的装置800。该装置利用以下事实：透射穿过密封部分414的光将受到不同的影响，具体取决于包装材料300在密封步骤被如何影响。

如图8a所示，样本802(其可以是图4中所示的下部400)可以放置在样本架804中，该样本架包含多个透明板806。光由设置在样本架804的第一侧i上的照明设备808通过具有发光区域812的光控制设备810提供。通过可以与相机支架816连接的相机814在光穿过该多个透明板806和该样本802之后将其捕获，其中该相机814可以放置在样本架804的第二侧ii上。

相机814获取的图像数据可以传送到计算机818，该计算机可以是所示的笔记本电脑，也可以是相机814中的嵌入式处理设备或被配置为用于处理图像数据的任何其他处理设备。该计算机818可以配备有屏幕820。

图8b从顶视图示出了光控制设备810。发光区域812可以具有在第一长度方向l1d上延伸的第一长度l1和在第一宽度方向w1d上延伸的第一宽度w1。第一长度方向l1d和第一宽度方向w1d可以相互垂直。第一长度l1可以大于第一宽度w1。

图8c从顶视图示出了透明板806的数量。包括密封部分414的样本802可以具有在第二长度方向l2d上延伸的第二长度l2和在第二宽度方向w2d上延伸的第二宽度w2。第二长度方向l2d和第二宽度方向w2d可以相互垂直。第二长度l2可以大于第二宽度w2。可以放置样本802，使得第一长度方向l1d与第二长度方向l2d平行。

图9a和9b示出了用于密封部分414质量评估的装置900的两个示例。在图9a中示出了没有偏振滤光镜的装置900，在图9b中示出了带有偏振滤光镜的装置900。

更具体地说，如图9a所示，可以提供样本架902，以放置具有脊压印区域906的样本904。光908从照明设备910发射并且通过光控制设备912，然后到达样本架902和样本904。相机914可以捕获通过样本架902和样本906的光。

如图9b所示，装置900还包括放置在样本架902和样本904之间的第一偏振滤光镜916，以及放置在样本904和相机914之间的第二偏振滤光镜918。第一偏振滤光镜916可以是-45度偏振滤光镜，而第二偏振滤光镜918可以是+45度偏振滤光镜。带有偏振滤光镜916、918的效果可以在于，只有在通过密封部分时极性受到影响的光会被相机914捕获。

装置1000可以以多种不同的方式体现。图10示出了装置1000的一个实施例的示例。在该实施例中，没有提供用于捕获穿过密封部分的光的相机，而是仅提供了样本架1002，该样本架尤其包括照明设备和放大设备1004。为了评估密封部分的质量，操作者，即使用者，可以通过放大设备1004观察密封部分。在提供相机的情况下，放大设备1004可以构成该相机的一部分。

图11a和11b示出了装置1000的另一实施例。与图10中示出的装置1000的实施例相符，可以提供样本架1002和放大设备1004。然而，除图10所示的实施例之外，还可提供相机支架1100。通过使用相机支架1100，可以放置具有相机的移动电话1102或任何其他配备相机的设备，从而可以使用移动电话1102的相机获取图像数据。

图12是示出密封部分质量评估方法的步骤的流程图1200。在第一步骤1202中，可以制备样本。在第二步骤1204中，可以将样本放置在样本架中。在第三步骤1206中，可以照亮该样本。在第四步骤1208中，可以放大该密封部分。

可选地，在第五步骤1210中，可以控制光。例如，可以通过改变图8所示的样本架804和光控制设备810之间的距离来控制光。可以对光进行控制，使得当光控制设备810处于高对比度位置时可以获取图像数据，并且使得当光控制设备处于漫射光位置时可以获取图像数据。

可选地，在第六步骤1212中，可以获取图像数据。作为获取单个图像形式的图像数据的替代方式，可以在作为第六步骤1212的子步骤的第七步1214中获取一系列图像。可以在第八步骤1216中将该一系列图像拼接在一起，该第八步骤也是第六步骤1212的子步骤。此外，如上所述，如果具有可以设置在漫射光位置和高对比度位置的光控制设备810，则可以在第九步骤1218中通过设置在漫射光位置的光控制设备获取图像数据，也可以在第十步骤1220中通过设置在高对比度位置的光控制设备获取图像数据。

可选地，在第十一步骤1222中，可以通过使用例如-45度偏振滤光镜来使得从照明设备910发射的光偏振，并且在第十二步骤1224中，可以通过使用例如+45度偏振滤光镜来使得通过样本架902的光偏振。

可选地，在第十三步骤1226中，可以相对于相机支架816移动样本架804，使得可以在几个位置处获取图像数据。该步骤可以与第七和第八步骤1214、1216结合。

虽然这些步骤以特定顺序显示，但应将其视为众多可能性中的一个示例。

根据以上描述，尽管已经描述和示出了本发明的多个实施例，但是本发明并不限于此，而是还可以在所附权利要求所限定的主题的范围内以其他方式实施。