专利名称：用于确定塑料瓶的壁部分的质量和/或质量比例的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于确定塑料瓶的壁部分的、特别是瓶肩部和/或瓶颈部的附近区 域中的部分的质量(mass)和/或质量比例的方法，及用于根据本发明的方法的装置。
背景技术：
在拉伸吹塑塑料瓶时，特别地在拉伸吹塑PET瓶时，由于确保质量和处理控制 的原因，期望确定瓶的各个区域的质量或质量比例，比如，瓶底部或瓶肩部的质量或质 量比例。如已知的那样，为了该目的，瓶能够基于随机采样原理而从生产线弹出并且被 切开以然后称重待检测的部分。然而，期望以非破坏性方式并且进行中的生产线较少延 迟的方式确定各个壁部分的质量。根据DE 10 2005 044 206 A2已知对于瓶底部的这种类型的检查即，在以把 持颈部的方式连续地通过检测装置行进的、待检测的瓶的流中，在所有情况下，光能够 从下方穿过瓶底部并且穿过瓶的口部，能够在图像中显示出瓶底部。根据瓶底部的表 面曲率，这里的摄影图像示出了特征明/暗结构，根据该明/暗结构，能够在进行过程 (on-going process)中以非破坏性方式确定各种质量特性(quality feature)，特别是瓶底部 的质量。但是，瓶的肩部或颈部也具有特别的意义，因为当该区域中使用的材料过少 时，存在于所填充的产品上方的氮气和可选地存在的二氧化碳能够以不期望的程度通过 瓶壁逸出，损害产品质量。确实，根据WO 2008/027569A2已知使用垂直的发光二极管阵列能够使光近似 径向地和对准地穿过旋转对称的塑料瓶的侧壁，并且已知使用一个在另一个之上地布置 的适当数目的检测器，能够在光穿过两侧的瓶壁之后确定透过光(light transmition)，其 中光局部发散。然而，由于光仅穿过瓶壁的若干点处，从而未包括照射栅格的干涉空间 (intervening space)中的壁部分。但是，可能正好这些未被包括的壁部分特别地有问题。 照射栅格也使得测量范围的界限不能与瓶形状如要求的那样匹配。另外，相关的壁厚的 绝对值必须根据穿过瓶壁的相关透过来确定，然后根据该确定的绝对值确定相关的壁部 分的质量。然而，这存在比较大的误差。
发明内容
因此，本发明的目标在于提供能够以足够精确的和非破坏性的方式完全地确定 各种类型的瓶的肩部区或颈部区中的竖直部分的质量或质量比例的方法。该目标通过包括如下步骤的方法解决a)用光照射瓶侧壁的照射区，特别是用 红外光或紫外光进行照射，以及沿着所述瓶侧壁的处于所述塑料瓶的远离所述照射区的 一侧的检测区获得穿透所述塑料瓶的光的光分布；b)根据所述光分布计算所述瓶侧壁的 质量分布；C)基于所述质量分布确定所述瓶侧壁的待确定壁部分的质量的质量比例。
通过质量分布的相对测量，能够避免光分布的单个测量点的绝对质量的错误转 换。根据质量分布，能够确定任何可限定的壁部分的质量比例。优选地，在所述步骤C)中，通过对所述壁部分上的所述质量分布进行积分和通 过与所述检测区上的所述质量分布的积分形成关系而计算出所述质量比例。以这种方 式，能够使标准计算方法可用于各种瓶形状，从而能够甚至以相对的形式彼此比较测量结果。优选地，所述照射区和所述检测区从所述塑料瓶的瓶底部延伸到瓶口区。由于 瓶底部和瓶口区的重量能够分别确定，因此得到待检查的壁部分的质量比例具有特别的意义。优选地，所述质量分布表示质量沿着基本上与所述塑料瓶的主轴线平行的线的 分布。以该方式，质量分布特别地良好地适于整周、旋转对称的壁部分的质量的确定或 质量比例的确定。优选地，所述质量分布基于在所述光分布和所述质量分布之间建立关系的标度 (calibration)而计算出，特别地考虑到所述塑料瓶的轮廓。以该方式，能够特别精确地确 定质量分布。优选地，所述光分布基于考虑了所述光在所述照射区中的空间强度分布的标度 而测量出。以该方式，能够补偿光源的不规则。优选地，所述光分布在至少一个摄影图像中获得。这便于同时对瓶进行视觉检 查和对于瓶侧向部位获得非临界数据(uncritical data)。优选地，在摄影图像中再现所述检测区，然后通过选择所述摄影图像中的像素 来确定所述检测区。这特别地便于灵活地适应对各种瓶形状的评价。优选地，所述照射区基本上是带状并且与所述塑料瓶的主轴线平行地定向。以 该方式，能够限制瓶上的不期望的反射眩光和光折射。优选地，在照射期间，以使所述塑料瓶离地的方式保持所述塑料瓶的瓶口区。 能够在确定质量分布之前或者之后在照射瓶底部的过程中确定底部重量。优选地，用脉冲光照射瓶。这特别地便于在进行的生产线中照射和检测的准确 触发。在一种特别地有利的实施方式中，所述方法还包括如下步骤d)根据所述塑料 瓶的已知的总质量与瓶底部的已知质量和瓶口区的已知质量之间的差来计算所述瓶侧壁 的质量；e)根据所述壁部分的质量比例和所述瓶侧壁的质量确定所述壁部分的质量。以 该方式，能够以简单的方式精确地确定待检查的壁部分的绝对质量。优选地，所述塑料瓶是使用吹塑法或拉伸吹塑法制成的瓶，其中所述塑料瓶的 总质量基本上对应于所使用的瓶预制体的质量，并且在吹塑或拉伸吹塑期间，所述塑料 瓶的瓶口区不变形，从而所述总质量和所述瓶口区的质量在步骤d)均作为常量代入计 算。以该方式，能够预先通过随机抽样称重而高精度地确定瓶的非变化部。本技术目标也通过用于实现根据本发明的方法的装置得以解决，该装置包括 光源，用于照射照射区；检测器，用于沿着检测区获得光分布；评价单元，用于计算待 检查的壁部分的质量和/或质量比例。根据本发明的装置能够高精度地确定待检查的壁 部分的质量或质量比例。
优选地，该装置包括传送部件，所述传送部件以待检查的塑料瓶离地的方式将 待检查的塑料瓶的连续流供给到光源和检测器之间。由此，该装置能够特别有效地与用 于确定瓶底部的质量的装置联接。
在附图中示出了本发明的实施方式。示出如下附图图1是光所穿过的瓶的摄影图像；图2是用于实现根据本发明的方法的测量装置的示意性局部视图；和图3是侧壁的质量分布图。
具体实施例方式图1示出了具有完整的周壁部分3的、待检查的基本上旋转对称的瓶2的摄像图 像1，周壁部分3特别地可以对应于瓶肩部和/或瓶颈部的区域，瓶壁5上的该区域的质 量叫或质量比例 待确定。壁部分3是瓶壁5侧向的部分，其在瓶2的瓶底部7和瓶 口区9之间延伸。还如图2和图3中清楚地示出的那样，本发明涉及确定瓶壁5的相对质量分布 11，特别是底部7和瓶口区9之间的瓶壁5的相对质量分布11。为该目的，首先在侧部 用光15照射瓶壁5的照射区13，特别地用红外光或紫外光照射，并且在相反的测量区17 中测量穿透瓶壁5的光部分15a的分布16 (未示出)。然后，根据透过光15a的分布16，计算出质量分布11，优选地基于预先获得的 比较性数据利用所包括的标度进行计算，这在穿过瓶壁5的特定部分的透过光15a和瓶壁 5的特定部分的质量或瓶壁5的质量比例之间生产直接的关系。通过该联系，能够有利地 分别标定各种类型的待检查的瓶，从而考虑到了由于例如光反射和/或光折射而造成的 瓶形状对于所测量的光分布16或者对于所计算的质量分布11的影响。以相对的形式确定质量分布11是足够的。结果，透过光15a的例如单个像素 (pixel)的灰度级等的测量结果不需要单独地被转换成为绝对的质量。下面，说明本发明的用于确定壁部分3的(绝对)质量ms的实施方式。但是， 仅确定其(相对)质量比例是足够的，其中该(相对)质量比例在下面限定。这样， 不需要执行方法中的用于确定相关的(绝对)质量的步骤。以吹塑或者拉伸吹塑方法制造的瓶2的总质量mT对应于所使用的瓶预制体(未 示出)的质量，并且因此能够基于随机采样原理对其称重而确定该质量。另外，通常在 拉伸吹塑过程中不变形的瓶口区9的质量mM能够预先通过剖切并单独称重瓶口区9来确 定。由此，质量对于根据本发明的方法的实现能够被认为是已知的，并且均作 为特定类型的瓶的特征常量在该方法中使用。例如，通过根据DE 10 2005 044 206 A2已知的方法，能够分别地确定进入或离 开产品线的各个瓶的瓶底部的质量mB，由此，质量mB对于根据本发明的方法的实现也能 够被认为是已知的。质量mB作为各个瓶的特征常量在本方法中使用。因此，能够如下地确定底部7和瓶口区9之间的瓶壁5的质量mw mw = mT- (mM+mB)
在本实施方式中，在底部7和瓶口区9之间确定图3中示意性示出的相对质量分 布11，由此瓶壁5的总高度hw(从Iitl到h3)上的质量分布11的积分对应于瓶壁5的质量 mw或等于1的质量比例ω『如果待检查的壁部分3被定义为竖直下部位置Ii1和竖直上 部位置h2之间的区域，则质量分布11从Ii1到h2的积分给出了瓶壁5的待检查的壁部分3 的质量比例《s，图3中表示为质量分布11下的阴影区域。然后，如下地给出待检查的 壁部分3的绝对质量ms ms = mwXos/cow在该关系中，壁部分3可以是瓶壁5的任意部分，例如直到瓶口区9的部分。本方法的优点在于一方面，能够简单并且精确地确定瓶壁5的绝对质量mw， 并且所确定的绝对质量!!％作为常量被包括在本方法中；另一方面，能够以相对的形式确 定质量分布11并且避免了单个透过值到绝对质量值的错误转换。图1和图2清楚地示出了用于实现本方法的适当的照射布置。根据本布置。照 射区13在瓶2的面对光源19的第一侧的瓶底部7和瓶口区9之间延伸，并且相反侧的检 测区17优选地面对图像生成光检测器21。这意味着在所有情况中优选在整个高度hw上 发生光进入和穿过瓶壁5。照射区13和/或检测区17的宽度或其在摄影图像1中的投影能够根据需要调 整。例如，图1和图2中以虚线示出的照射区13的轮廓可以是带状。但是，也可以照 射瓶2的半侧。作为连续的产品线的一部分，瓶2例如通过转动传送部件(未示出)以把持颈部 而离地的方式在光源19和检测器21之间传送，以便于不受限地在之前或随后对于瓶底部 7进行检查。光源19优选地发出脉冲光15，该脉冲光15被瓶壁5非常强烈地吸收，使得瓶壁 5的不同的层厚或质量在检测器21处产生能够彼此区分(differenti ate)的测量信号。光 15优选地在限定的光谱范围内，优选地为红外光，特别地在1.6μιη至5μιη的光谱范围 内，或者为紫外光，特别地在300nm至320nm的范围内。然而，理论上，可以使用在瓶 壁5中以适当的程度被吸收的任何电磁辐射，比如，例如使用软X射线(soft X-ray)。光源19能够形成为大面积的照射器，特别地被形成为具有发光二极管(LED) 的、至少与瓶壁5 —样高的光屏(light screen)，从而使得所发出的光15至少在周向局部 区域中覆盖底部7和瓶口区9之间的瓶壁5。照射侧的光束路径可以适当地长，用于对瓶 壁5进行最大可能的对准照射。类似地，可以在光束路径的照射侧通过狭缝遮蔽件(slit screen)掩盖光束的发散部分。光源19的主光束方向优选地垂直于瓶的主轴线2a。期望的是准直照射(aligned irradiation)，用以引导最大可能比例的照射光以小的 入射角和出射角通过瓶2，以最小化在瓶壁5的表面处的反射和折射。但是，根据应用通 过漫射的方式照射瓶壁5也可以是有利的。在照射区13入射的光15的强度分布尽可能地均勻。为该目的，可以具体地调 节光源19的照射图案。但是，在任意的情况中有利的是，使用照射标度确定照射区13 中的入射光15的空间亮度分布并且当计算质量分布11时考虑到该亮度分布。检测器21优选地是照相机。检测区17的宽度可以根据需要通过分配摄影图 像1中适当的区域或者相关联的像素来指定。如图1中所示，检测区17的侧向定界线(delimitation line)可以近似地跟随瓶的形状，从而在所有情况中，获得瓶壁5的均一的周 向区域。但是，检测区17的宽度或侧向定界线也可以适用于特别的表面结构，比如凹入 抓持部、珠状部等。另外，待检查的壁部分3的位置、即高度、和知能够在摄影图像1 中舒适地设定并检查。但是，还能够想象到检测器21仅形成为线性检测器阵列。优选地，沿基本上平行于瓶2的主轴线2a的线获得光分布16或者沿适当的定向 计算出质量分布11。这简化了对于基本上旋转对称的瓶的评价。但是，根据瓶的形状， 检测区17也可以沿着适应于对称结构的线，或者可以适当地调整质量分布11的计算。为实现最大可能地对准的检测，例如使用具有长的焦距的摄像镜头，能够使检 测侧的光束路径适当地长。在检查期间，由于瓶2在产品线中连续地移动，如图1中通过以虚线和相关联的 箭头示出的另一个瓶2’所示的，例如采用闪光形式的照射的时间点和/或检测或成像曝 光的时间点与瓶的运动协同进行。为该目的设置控制单元(未示出)。另外，设置了用 于评价透过光和计算质量或质量比例Os的评价单元(未示出)。
权利要求
1.一种确定塑料瓶⑵的壁部分⑶的质量(ms)和/或质量比例(ω)的方法，特 别是确定瓶肩部和/或瓶颈部区域中的壁部分的质量(ms)和/或质量比例(Os)的方法， 所述方法包括如下步骤a)用光(15)照射瓶侧壁(5)的照射区(13)，特别是用红外光或紫外光进行照射， 以及沿着所述瓶侧壁(5)的处于所述塑料瓶(2)的远离所述照射区(13)的一侧的检测区 (17)获得穿透所述塑料瓶(2)的光(15a)的光分布(16)；b)根据所述光分布(16)计算所述瓶侧壁(5)的质量分布(11)；C)基于所述质量分布(11)确定所述瓶侧壁(5)的质量(inw)的质量比例(ω)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤C)中，通过对所述壁部分 (3)上的所述质量分布(11)进行积分和通过与所述检测区(17)上的所述质量分布(11)的 积分形成关系而计算出所述质量比例(《s)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述照射区(13)和所述检测区 (17)从所述塑料瓶(2)的瓶底部(7)延伸到瓶口区(9)。
4.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述质量分布(11)表 示质量沿着基本上与所述塑料瓶(2)的主轴线(2a)平行的线的分布。
5.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述质量分布(11)基 于在所述光分布(16)和所述质量分布(11)之间建立关系的标度而计算出，特别地考虑到 所述塑料瓶(2)的轮廓。
6.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述光分布(16)基于 考虑了所述光(15)在所述照射区(13)中的空间强度分布的标度而测量出。
7.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述光分布(16)在至 少一个摄影图像(1)中获得。
8.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，在摄影图像(1)中再现 所述检测区(17)，然后通过选择所述摄影图像(1)中的像素来确定所述检测区(17)。
9.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述照射区(13)基本 上是带状并且与所述塑料瓶(2)的主轴线(2a)平行地定向。
10.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，在照射期间，以使所 述塑料瓶(2)离地的方式保持所述塑料瓶(2)的瓶口区(9)。
11.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，用脉冲光(15)照射所 述塑料瓶⑵。
12.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，所述方法的特征还在于如下步骤d)根据所述塑料瓶(2)的已知的总质量(mT)与瓶底部(7)的已知质量(mB)和瓶口 区(9)的已知质量(mM)之间的差来计算所述瓶侧壁(5)的质量(mj ；e)根据所述壁部分(3)的质量比例(ω3)和所述瓶侧壁(5)的质量(mw)确定所述壁 部分(3)的质量(ms)。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述塑料瓶(2)是使用吹塑法或拉伸 吹塑法制成的瓶，其中所述塑料瓶(2)的总质量(mT)基本上对应于所使用的瓶预制体的 质量，并且在吹塑或拉伸吹塑期间，所述塑料瓶(2)的瓶口区(9)不变形，从而所述总质 量(mT)和所述瓶口区(9)的质量(mM)在步骤d)均作为常量代入计算。
14.一种用于实现根据前述权利要求中的至少一项的方法的装置，其具有 光源(19)，用于照射所述照射区(13)；检测器(21)，用于沿着所述检测区(17)获得所述光分布(16)；以及 评价单元，用于计算所述壁部分⑶的质量(ms)和/或质量比例(ω)。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，还包括传送部件，所述传送部件以待 检查的塑料瓶(2)离地的方式将待检查的塑料瓶(2)的连续流供给到所述光源(19)和所 述检测器(21)之间。
全文摘要
本发明涉及用于确定塑料瓶的壁部分的质量和/或质量比例的方法，特别是用于确定瓶肩部和/或瓶颈部的附近区域中的部分的质量和/或质量比例的方法，以及用于根据本发明的方法的装置。由于根据透过瓶的侧壁的透过光的分布来计算侧壁的相对质量分布，侧壁质量中的壁部分的待确定的质量比例能够基于该质量分布仅以微小误差确定，甚至不用计算绝对质量值。
文档编号G01N21/59GK102012367SQ201010278968
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月8日 优先权日2009年9月8日
发明者安东·尼德迈尔 申请人:克朗斯股份公司