一種適用于酒類灌裝生產線的檢測系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及啤酒生產技術領域，具體涉及一種酒類生產線的檢測系統。一種適用于酒類灌裝生產線的檢測系統，采用設置于灌裝流水線上的檢測裝置對灌裝后的啤酒瓶瓶體進行檢測后剔除裝料不足后液位不達標的不良產品，檢測裝置包括用于瓶內檢測液位的液位檢測裝置、用于檢測瓶蓋氣密性的密封檢測裝置、用于對瓶身、瓶頸、瓶身與瓶底連接處和瓶底進行檢測的瓶體檢測裝置。由于采用上述技術方案，本發明相比較傳統酒類灌裝生產流水線的檢測方式提高了檢測精度，避免了人工檢測工序中存在的誤檢，提升了檢測質量，有效壓縮檢測間隔時間，提高了生產線的工作效率。
【專利說明】
一種適用于酒類灌裝生產線的檢測系統
技術領域
[0001]本發明涉及啤酒生產技術領域，具體涉及一種酒類生產線的檢測系統。
【背景技術】
[0002]啤酒是是時下最受歡迎的酒類飲品之一，具有龐大的消耗基礎，因此為了滿足市場需求，啤酒生產線的效率必須達到很高。
[0003]國內傳統的質檢設備、方法和生產線的落后等原因，導致生產線的效率較低，無法滿足市場需求。為了節省制造成本并控制環境問題，酒瓶常常被回收后再次使用，在重新灌裝啤酒前，酒瓶會經過清洗和消毒，但是清洗和消毒的過程并不能確保完全將煙頭或滋生并附著于瓶體內壁的霉斑清除干凈，這樣的瓶體在灌裝后，煙頭會漂浮于液面，而霉斑會隨著啤酒液體的浸潤而脫落并沉積于瓶底，這樣的產品流入市場會影響人體健康，需要從生產線上剔除；灌裝作業完成后，還會發生灌液不達標的情況，即瓶內的液位低于標準灌裝的高度，這類產品也屬于次品而需要從生產線上剔除；灌裝作業完成后對于瓶體進行的封蓋作業由于瓶蓋質量、瓶口破損或者封蓋設備問題而導致瓶體氣密性不達標，這類產品進行倉儲和運輸過程中會使瓶內液體變質而無法使用，因此氣密性不達標的產品也需要從生產線上剔除。
[0004]國內對于酒類灌裝生產線上包括瓶內液位、液面漂浮物、瓶底沉淀物和瓶蓋氣密性的檢測方法一般采用人工檢查，以目測為主，這樣的檢測方式相對自動化灌裝的生產線而言是落后和低效的。這一現狀制約了生產線的效率。人工檢測存在漏檢、誤檢等情況，隨著檢測人員的疲勞程度增加，錯誤率也會隨之升高。而且，人工檢測的效率較低，遠無法跟上啤酒自動灌裝設備的額定能力，從而導致整個生產線的效率得不到提升。次品流入市場，會影響消費者的健康，從而對企業造成巨大的信譽損失和經濟損失。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于，提供一種適用于酒類灌裝生產線的檢測系統，解決以上技術問題。
[0006]本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現:
[0007]一種適用于酒類灌裝生產線的檢測系統，采用設置于灌裝流水線上的檢測裝置對灌裝后的啤酒瓶瓶體進行檢測后剔除不良產品，其特征在于，檢測裝置包括一用于對瓶頸部位、瓶身部位、瓶身與瓶底連接部位和瓶底部位進行檢測的瓶體檢測裝置，所述瓶體檢測裝置包括瓶體檢測相機、瓶身旋轉裝置，其中，瓶身旋轉裝置為一通過夾持瓶體后使其在被移載過程中繞著自身對稱中心線旋轉一定角度的輸送裝置，其前端連接前道流水線輸送機，其后端連接后道流水線輸送機；
[0008]瓶體檢測相機包括用于對瓶身部位檢測的第一瓶體檢測相機、用于對瓶頸部位檢測的第二瓶體檢測相機、用于對瓶身和瓶底連接處檢測的第三瓶體檢測相機和對瓶底部位檢測的第四瓶體檢測相機，其中，第一瓶體檢測相機通過對瓶身部位采樣分析來判斷是否有霉斑，第二瓶體檢測相機通過對瓶頸部位采樣分析來判斷瓶頸部位是否有霉斑或者瓶內液位面處是否有漂浮物，第三瓶體檢測相機通過對瓶身與瓶底連接處采樣分析來判斷該部位是否存在霉斑，第四瓶體檢測相機通過對瓶底采樣分析來判斷是否有霉斑和沉淀物；
[0009]與瓶身旋轉裝置連接的前、后道流水線輸送機上分別設有一第一檢測工位和第二檢測工位，兩個檢測工位的任一側均設有一第一瓶體檢測相機和一第二瓶體檢測相機，且第二瓶體檢測相機的設置位置高于第一瓶體檢測相機；
[0010]瓶身旋轉裝置包括位于瓶體兩側且同向輸送的兩個輸送面，兩個輸送面將來自流水線輸送機的瓶體夾持后進行移載，兩個輸送面的輸送速度不同，從而在輸送面與瓶體接觸點形成切向的速度差，使夾持并移載中的瓶體因速度差而產生轉動，通過對兩個輸送面的速度分別調整后獲得特定的速度差，使得在輸送面的移載長度范圍內實現讓瓶體旋轉特定角度的效果，由于瓶體在流水線輸送過程中，是以積放的形式堆積在一起移載的，因此相鄰瓶體接觸的部位難以進行采樣后判斷瓶體狀況，通過使瓶體在移載中旋轉一定角度的方式將瓶體遮蔽的部分露出，配合位于與瓶身旋轉裝置連接的前后道流水線輸送機上的檢測工位，實現了對瓶體周身360度范圍的采樣和檢查，消除了檢查盲區；
[0011]瓶身旋轉裝置的任一輸送面均由位于同側且水平設置的上下兩根夾持皮帶組成，兩根夾持皮帶相互平行，任一夾持皮帶的寬度為25mm?35mm，優選30mm，兩根夾持皮帶的上下間距為30mm?60mm，優選50mm，下層的夾持皮帶距離瓶底20mm?50mm，優選距離30mm ；
[0012]瓶身旋轉裝置的輸送段中設有用于對瓶身與瓶底連接處進行檢查的第三檢測工位和用于對瓶底檢測的第四檢測工位，兩個檢測工位間隔一定距離，第三瓶體檢測相機包括兩臺分別位于第三檢測工位兩側的相機，以便對瓶底與瓶身的連接處進行360度范圍內的檢測，第四瓶體檢測相機設置于第四檢測工位的一側。
[0013]本發明在作業過程中，瓶體先被輸送至位于與瓶身旋轉裝置連接的前道流水線輸送機的第一檢測工位上進行第一次瓶身檢測和第一次瓶頸檢測，然后瓶體繼續移載并進入瓶身旋轉裝置的輸送段中，被瓶身旋轉裝置的兩個輸送面夾持著進行以自身對稱中心線為旋轉軸的旋轉式移載，過程中行經第三檢測工位時，由兩臺第三瓶體檢測相機采樣后對瓶身與瓶底連接處進行全面檢測，繼續移載至第四檢測工位處，由第四瓶體檢測相機對瓶底檢測，最后在持續一定水平移載距離后，瓶體被轉過一定度角后被輸送到與瓶身旋轉裝置連接的后道流水線輸送機上的第二檢測工位處進行第二次瓶身檢測和第二次瓶頸檢測，以便在消除了檢測盲區的情況下對瓶身和瓶頸進行全面的檢查。
[0014]本發明通過調整瓶身旋轉裝置的兩個輸送帶的輸送速度，使得其速度差滿足使瓶體在兩個瓶身檢測工位之間的移送距離內轉過任一角度，配合瓶身檢測的要求，可以使瓶體在兩個瓶身檢測工位之間的輸送距離內轉過90度或者270度，以便確保相機可以采集到瓶身周身360度范圍內的樣本。
[0015]本發明通過設置位于瓶身旋轉裝置內的檢測工位、與瓶身旋轉裝置連接的前后道輸送機上的檢測工位，可以快速高效地完成酒類生產線上積放式輸送的瓶體的瓶身、瓶頸、瓶身與瓶底連接處的周身360度范圍內的全局檢測，且不會由于前后瓶體緊靠在一起而造成檢測盲區使得檢查結果出現疏漏。
[0016]所述瓶身旋轉裝置的輸送速度最高1.5m/s，本發明中，為了確保瓶身轉過90度，可根據流水線輸送機的移載速度來調整瓶身旋轉裝置的輸送帶的速度，并始終保持瓶體周長四分之一或四分之三的路程差。
[0017]任一瓶體檢測相機和與其對應的檢測工位之間均設有反光組合鏡，用于形成光路后使相機能夠采樣到瓶身周身大于180度范圍的區域，配合瓶身旋轉裝置將瓶體旋轉一定角度后，可以避免對瓶體積放移送過程中由于瓶體相互緊貼而造成的檢測盲區的漏檢，對應任一檢測工位均設有補光燈來增加背景光強度，以便提高成像質量，對瓶身和瓶頸處檢測的檢測工位，其補光燈設置于相機的對側，對瓶身與瓶底連接處進行檢測的補光燈設置于兩條夾持皮帶之間，任一檢測工位的補光燈配合的設有一背光板；
[0018]任一檢測相機的鏡頭始終朝下，防止灰塵落入鏡頭導致成像質量下降，相機鏡頭與反光組合鏡之間設有一折返鏡，用于將反光組合鏡的出射光引導至相機鏡頭；
[0019]反光組合鏡、瓶體上的被檢測部位、折返鏡三者中心位于同一直線，設定為瓶身檢測線，任一反光組合鏡均由兩組以瓶身檢測線為對稱軸對稱設置的反光鏡組組成，任一反光鏡組均由兩塊鏡面相對放置的反光鏡組成，其中靠近瓶身檢測線的反光鏡為內側反光鏡，與其相對的為外側反光鏡，外側反光鏡與瓶身檢測線的夾角為20度?30度，外側反光鏡的靠近瓶體的一端到瓶身檢測線的垂直距離為90mm?150mm，優選110mm。
[0020]本發明通過設置反光組合鏡，配合補光燈實現了對瓶體周身180度以上范圍內的采樣和成像，且成像清晰，再配合瓶身旋轉裝置，即完成對瓶體周身360度范圍內的檢查，采樣過程無檢測盲區。
[0021]與第一瓶體檢測相機對應的反光組合鏡的鏡面的左右寬度為10mm?150mm，上下高度為260mm?350mm，與第三瓶體檢測相機對應的反光組合鏡的左右寬度為10mm?150mm，上下高度為80mm?150mm，與第二瓶體檢測相機對應的反光組合鏡的左右寬度為10mm?150mm，上下高度為120mm?200mm，與第四瓶體檢測相機對應的反光組合鏡的邊長為 10mm ?150mm。
[0022]根據檢測位置的不同，反光組合鏡與檢測相機的布局作相應調整，使反光組合鏡的鏡面始終與瓶身檢測線垂直，以便其形成的光路導向相機鏡頭，相機鏡頭始終面朝下，瓶身檢測線與水平面的夾角以及瓶體檢測部位、反光組合鏡、折返鏡三者的高度位置分布情況根據檢測部位的不同而呈現如下關系:
[0023]I)當進行瓶身檢測時，瓶身檢測線與水平面的夾角為O度，即與水平面平行，則此時瓶體、反光組合鏡和折返鏡三者位于同一水平高度；
[0024]2)當進行瓶身與瓶底連接處的檢測時，瓶身檢測線與水平面的夾角為40度，此時折返鏡處于最下層，瓶體處于最上層；
[0025]3)當進行瓶頸檢測時，瓶身檢測線與水平面的夾角為53度，此時折返鏡處于最上層，瓶體處于最下層。
[0026]第一、第二檢測工位對應的背光板優選采用長方形結構，上下為長度，左右為寬度，其長度為280mm?400mm，優選350mm，寬度為280mm?350mm，優選300mm，以便確保照亮整個瓶身；第三檢測工位對應的背光板優選采用長方形結構，上下為長度，左右為寬度，其長度為80mm?150mm，優選100mm，寬度為280mm?300mm，優選300mm。
[0027]任一瓶體檢測相機均為面陣相機，其感光單元采用CCD相機或者CMOS，分辨率為960像素X 1024像素?2048像素X 2048像素，優選分辨率為960像素X 2048像素，幀率為 50fps ?210fps，優選為 155fpSo
[0028]所述檢測裝置包括用于瓶內檢測液位的液位檢測裝置，液位檢測裝置包括架設于灌裝流水線輸送機左側的液位檢測支架上的線陣相機，所述線陣相機通過升降組件設置于所述液位檢測支架上，且通過通信電纜連接用于處理相機圖像數據的上位機，相機鏡頭正對面的灌裝流水線的輸送機載物面上設有液位檢測工位。通過設置液位檢測裝置和液位檢測工位，對流水線上的瓶體進行瓶內液位檢測，以便檢查出裝料不足的產品后便于剔除，防止其流入市場。
[0029]所述線陣相機的圖像傳感器采用CXD或者CMOS，分辨率為100像素?2048像素，優選分辨率為256像素?512像素，幀率為500FPS?2500FPS，優選幀率為1300FPS，曝光時間為20微秒?500微秒，優選曝光時間為55微秒。
[0030]所述線陣相機的鏡頭與液位檢測工位相距200mm?1200mm，優選300mm。
[0031]本發明通過采用線陣相機對移動中的瓶體進行液位拍照采樣，在確保測量精度的情況下能夠有效縮短檢測時間間隔，有助于提高整個流水線的作業效率。
[0032]所述液位檢測工位的右側設有一豎直放置的液位檢測用背光板，其反光面面朝線陣相機鏡頭，液位檢測用背光板的反光面與液位檢測工位間距15mm?160mm，優選間距25mm。通過液位檢測用背光板和線陣相機構建的背照式打光采樣結構能夠提高相機照片明暗的對比度，減少噪音，幫助相機更好對焦，提高了成像質量。
[0033]所述液位檢測用背光板優選采用長方形結構，上下為長度，左右為寬度，其長度為200mm?350mm，優選300mm，寬度為10Omm?200mm，優選155mm，以便確保反光區域可以將整個瓶體覆蓋。
[0034]所述液位檢測工位上設有檢測瓶體是否到達檢測工位的接近開關，其信號輸出端連接上位機，所述接近開關采用對射式光電開關、反射式接近開關或者行程開關。本發明工作時，瓶體到達檢測工位后，接近開關傳送到位信號給上位機，上位機由此判斷瓶體到位，并啟動相機進行拍照采樣。
[0035]還包括一用于檢測瓶蓋氣密性的密封檢測裝置，其中，密封檢測裝置包括架設于灌裝流水線輸送機左側的密封檢測支架上的激振信號收發裝置，其信號輸入輸出端通過通信電纜連接所述上位機，所述激振信號收發裝置通過信號發生部發出激振脈沖信號敲擊瓶蓋后使其產生特定聲學特征，并以信號接收部接收該聲學特征后傳輸給上位機進行分析處理，以此判斷瓶蓋端的密封性，所述信號發生部的信號出射面與所述信號接收部的接收面均面朝正下方設置于流水線輸送機上的密封檢測工位。
[0036]所述密封檢測支架上設有一可在支架上作升降運動的夾持部，所述激振信號收發裝置通過所述夾持部設置于所述密封檢測支架上，以便調整信號發射和接收面與密封檢測工位上瓶體的瓶蓋之間的距離，以便對應各種高度規格的產品；所述信號發生部的信號出射面與瓶蓋的距離為5mm?50mm，優選1mm ;所述信號接收部的信號接收面與瓶蓋的距離為 2mm-30mm,優選 5mm。
[0037]所述信號接收部采用拾音器，拾音器為圓柱狀結構，上端面為信號輸出端，下端面為信號接收面，所述信號發生部為一電磁鐵，電磁鐵為圓筒狀，拾音器設置于電磁鐵圓筒狀結構的中空內腔部位，電磁鐵在通電與斷電瞬間產生巨大的磁通變化，與瓶蓋相互作用，使其產生聲學震動，通過拾音器接收后傳輸給上位機來分析振動信號，以此判斷瓶蓋的密封性是否完好。
[0038]所述拾音器的輸出信號線為單屏蔽鍍銀同軸電纜。拾音器信號輸出線的直徑為
1.8mm ?4.5mm,優選 2.5mm。
[0039]電磁鐵的鐵芯內徑為7.5mm?9.0mm，壁厚3mm?9mm，優選6mm，以便確保電磁鐵通斷電時磁力變化足夠快。
[0040]電磁鐵的鐵芯外壁采用純銅線材繞制而成一具有一定厚度的線圈繞組，繞組線徑為0.42mm?0.65mm,優選0.55mm ;線圈繞組內徑20mm?30mm，優選25mm，外徑35mm?55mm,優選50mm ;線圈高度35mm?55mm，優選45mm，且線圈高度小于鐵芯高度。
[0041]所述繞組的通電持續時間為5ms?200ms，優選8ms。
[0042]本發明中，實驗用的瓶蓋為馬口鐵蓋時，實測當電磁鐵通電時間在10毫秒，占空比0.25時，不會導致磁鐵發熱，產生的吸力足夠強，瓶蓋發出的聲音也足夠響。
[0043]本發明通過設計電磁鐵產生電磁脈沖配合拾音器來實現對瓶蓋的聲學檢測，瓶蓋受激后發出的聲音與瓶內壓強存在對應關系，封裝合格的啤酒瓶瓶體的馬口鐵瓶蓋受激發出的聲音頻率在7200Hz左右，一旦瓶體漏氣，則聲音頻率將低于7200Hz，以此作為上位機判斷基準。不同的聲學特征可以辨識不同封裝情況下各種瓶蓋的狀況，以此來判斷瓶蓋的密封性。
[0044]所述電磁鐵通過一直流控制電路連接電源取電，所述直流控制電路控制脈沖電壓的產生和消失，所述直流控制電路的輸入端連接上位機，以便通過上位機控制直流控制電路的輸出。
[0045]所述拾音器通過數據采集卡連接上位機。
[0046]所述數據采集卡優選采用NI4472或者NI4474數據采集卡。
[0047]所述灌裝流水線的輸送機設有一剔除口，用于將檢測失敗的瓶體輸出，避免流入后續生產線和市場。
[0048]有益效果:由于采用上述技術方案，本發明相比較傳統酒類灌裝生產流水線的檢測方式具有如下優點:
[0049]I)采用機器視覺拍照的方法對罐裝啤酒進行檢測，相比于人工目視法，具有成本低廉，檢測速度快，結果穩定，效率搞的優點；
[0050]2)采用線陣相機采樣后提高了采樣精度，提升了檢出率，有效壓縮了液位檢測間隔時間，提高了生產線的工作效率；
[0051]3)通過設計新型電磁鐵配合高效數據采集卡，實現了對于灌裝后的瓶體密封性的檢測，高效穩定，檢測速度高達180000瓶/小時，檢測精度遠高于人工作業，可以替代傳統人工檢測作業方式；
[0052]4)通過機器視覺拍照方式代替人工傳統目視檢測，采用面陣相機配合導光裝置和補光裝置實現了瓶底檢測的自動化和高效化，避免了人工檢測工序中存在的誤檢，提升了檢測質量。
【附圖說明】
[0053]圖1為本發明的整體布局示意圖；
[0054]圖2為本發明的液位檢測裝置的俯視圖；
[0055]圖3為圖2的主視圖；
[0056]圖4為本發明的密封檢測裝置的俯視圖；
[0057]圖5為圖4的主視圖；
[0058]圖6為本發明的瓶體檢測裝置的俯視圖；
[0059]圖7為圖6的一種局部示意圖；
[0060]圖8為圖6的反光組合鏡布局不意圖。
【具體實施方式】
[0061]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示進一步闡述本發明。
[0062]參照圖1，一種適用于酒類灌裝生產線的檢測系統，采用設置于灌裝流水線上的檢測裝置對灌裝后的啤酒瓶瓶體進行檢測后剔除不良產品，檢測裝置包括用于檢測瓶內液位的液位檢測裝置、用于檢測瓶蓋氣密性的密封檢測裝置、用于檢測瓶底沉積物的瓶底檢測裝置和用于對瓶身、瓶頸、瓶身和瓶底連接處、瓶底進行全面檢測的瓶體檢測裝置。液位檢測裝置對應液位檢測工位11，密封檢測裝置對應密封檢測工位21，瓶底檢測裝置對應瓶底檢測工位31，瓶體檢測裝置包括檢測工位41、42、43和31，檢測工位41和42對應于瓶身和瓶頸檢測，檢測工位43對應于瓶身與瓶底連接處檢測，檢測工位31對應于瓶底檢測。灌裝流水線的輸送機設有剔除口 9，用于將檢測失敗的瓶體輸出，避免流入后續生產線和市場。
[0063]參照圖2、圖3，液位檢測裝置包括架設于灌裝流水線輸送機左側的液位檢測支架102上的線陣相機101，線陣相機通過一升降組件設置于液位檢測支架102上，且通過通信電纜連接用于處理相機圖像數據的上位機，相機101的鏡頭正對面的灌裝流水線的輸送機載物面上設有液位檢測工位11。相機101的鏡頭與液位檢測工位11相距200mm?1200mm，優選300mm。液位檢測工位11的右側設有一豎直放置的背光板103，背光板103的反光面面朝線陣相機101的鏡頭，背光板103的反光面與液位檢測工位11間距15mm?160mm，優選間距25mm。通過背光板103和線陣相機101構建的背照式打光采樣結構能夠提高相機照片明暗的對比度，減少噪音，幫助相機更好對焦，提高了成像質量。背光板103優選采用長方形結構，上下為長度，左右為寬度，其長度為200mm?350mm，優選300mm，寬度為10mm?200_，優選155_，以便確保反光區域可以將整個瓶體覆蓋。液位檢測工位11上設有檢測瓶體是否到達檢測工位的接近開關104，其信號輸出端連接上位機，接近開關104采用對射式光電開關、反射式接近開關或者行程開關。本發明工作時，瓶體到達檢測工位后，接近開關傳送到位信號給上位機，上位機由此判斷瓶體到位，并啟動相機進行拍照采樣。通過設置液位檢測裝置和液位檢測工位，對流水線上的瓶體進行瓶內液位檢測，以便檢查出裝料不足的產品后便于剔除，防止其流入市場。
[0064]線陣相機101的圖像傳感器采用CXD或者CMOS，分辨率為100像素?2048像素，優選分辨率為256像素?512像素，幀率為500FPS?2500FPS，優選幀率為1300FPS，曝光時間為20微秒?500微秒，優選曝光時間為55微秒。
[0065]參照圖4、圖5，密封檢測裝置包括架設于灌裝流水線輸送機左側的密封檢測支架201上的激振信號收發裝置，激振信號收發裝置通過設置在支架201上可作升降運動的夾持部固定，其信號輸入輸出端通過通信電纜連接上位機，激振信號收發裝置的信號發生部的信號出射面與信號接收部的接收面均面朝正下方設置于流水線輸送機上的密封檢測工位21。信號發生部的信號出射面與瓶蓋的距離為5mm?50mm，優選1mm ;信號接收部的信號接收面與瓶蓋的距離為2mm-30mm，優選5mm。
[0066]激振信號收發裝置的信號接收部采用拾音器202，拾音器202為圓柱狀結構，上端面為信號輸出端，下端面為信號接收面，信號發生部為一電磁鐵203，電磁鐵203為圓筒狀，拾音器202設置于電磁鐵203的圓筒狀結構的中空內腔部位，電磁鐵203在通電與斷電瞬間產生巨大的磁通變化，與瓶蓋相互作用，使其產生聲學震動，通過拾音器202接收后傳輸給上位機來分析振動信號，以此判斷瓶蓋的密封性是否完好。拾音器202的輸出信號線2021為單屏蔽鍍銀同軸電纜，直徑為1.8mm?4.5mm，優選2.5mm。電磁鐵203的鐵芯內徑為7.5mm?9.0mm，壁厚3mm?9mm，優選6mm，以便確保電磁鐵通斷電時磁力變化足夠快。電磁鐵203的鐵芯外壁采用純銅線材繞制而成一具有一定厚度的線圈繞組，繞組線徑為
0.42mm?0.65mm,優選0.55mm ;線圈繞組內徑20mm?30mm，優選25mm，外徑35mm?55mm，優選50mm ;線圈高度35mm?55mm，優選45mm，且線圈高度小于鐵芯高度。繞組的通電持續時間為5ms?200ms，優選8ms。本發明中，實驗用的瓶蓋為馬口鐵蓋時，實測當電磁鐵通電時間在10毫秒，占空比0.25時，不會導致磁鐵發熱，產生的吸力足夠強，瓶蓋發出的聲音也足夠響。電磁鐵203通過一直流控制電路連接電源取電，直流控制電路控制脈沖電壓的產生和消失，直流控制電路的輸入端連接上位機，以便通過上位機控制直流控制電路的輸出。拾音器202通過數據采集卡連接上位機。數據采集卡優選采用NI4472或者NI4474數據采集卡。
[0067]本發明通過設計電磁鐵產生電磁脈沖配合拾音器來實現對瓶蓋的聲學檢測，瓶蓋受激后發出的聲音與瓶內壓強存在對應關系，封裝合格的啤酒瓶瓶體的馬口鐵瓶蓋受激發出的聲音頻率在7200Hz左右，一旦瓶體漏氣，則聲音頻率將低于7200Hz，以此作為上位機判斷基準。不同的聲學特征可以辨識不同封裝情況下各種瓶蓋的狀況，以此來判斷瓶蓋的密封性。
[0068]參照圖6、圖7，瓶體檢測裝置包括瓶體檢測相機、瓶身旋轉裝置，其中，瓶身旋轉裝置為一通過夾持瓶體后實現瓶體在移載過程中繞著自身對稱中心線為轉軸轉過一定角度的輸送裝置，其前端連接前道流水線輸送機401，其后端連接后道流水線輸送機402 ;瓶體檢測相機包括用于對瓶身部位檢測的第一瓶體檢測相機、用于對瓶頸處檢測的第二瓶體檢測相機、用于對瓶身和瓶底交接處檢測的第三瓶體檢測相機，用于對瓶底檢測的第四瓶體檢測相機。任一瓶體檢測相機均為面陣相機，其感光單元采用CCD相機或者CMOS，分辨率為960像素X 1024像素?2048像素X 2048像素，優選分辨率為960像素X 2048像素，幀率為50fps?210fps，優選為155fps ;與瓶身旋轉裝置連接的前后道流水線輸送機上設有用于對瓶身和瓶頸部位進行檢查的檢測工位41和42，工位41和42中的任一個的左側或者右側各自均設有一第一瓶體檢測相機和一第二瓶體檢測相機，其中，第二瓶體檢測相機的設置位置高于第一瓶體檢測相機；
[0069]瓶身旋轉裝置包括位于瓶體兩側且同向輸送的兩個輸送面4041和4042，兩個輸送面將來自流水線輸送機的瓶體夾持后進行移載，兩個輸送面的輸送速度不同，從而在輸送面與瓶體接觸點形成切向的速度差，使夾持并移載中的瓶體因速度差而產生轉動，通過對兩個輸送面的速度分別調整后獲得特定的速度差，使得在輸送面的移載長度范圍內實現讓瓶體旋轉特定角度的效果，由于瓶體在流水線輸送過程中，是以積放的形式堆積在一起移載的，因此相鄰瓶體接觸的部位難以進行采樣后判斷瓶體狀況，通過使瓶體在移載中旋轉一定角度的方式將瓶體遮蔽的部分露出，配合位于與瓶身旋轉裝置連接的前后道流水線輸送機上的檢測工位41和42，實現了對瓶體周身360度范圍的采樣和檢查，消除了檢查盲區。輸送面4041和4042均由位于同側且水平設置的上下兩根夾持皮帶4051和4052組成，兩根夾持皮帶相互平行，任一夾持皮帶的寬度為25mm?35mm，優選30mm，兩根夾持皮帶的上下間距為30mm?60mm，優選50mm，夾持皮帶4052距離瓶底20mm?50mm，優選距離30mmo瓶身旋轉裝置的輸送速度低于1.5m/s，本發明中，為了確保瓶身轉過90度，可根據流水線輸送機的移載速度來調整瓶身旋轉裝置的輸送帶的速度，使兩個輸送面始終保持瓶身周長的1/4或3/4的路程差。
[0070]瓶身旋轉裝置的輸送段中設有用于對瓶身與瓶底連接處進行檢查的檢測工位43，第三瓶體檢測相機包括兩臺分別位于檢測工位43兩側的相機，以便對瓶底與瓶身的連接處進行360度范圍內的檢測，第四瓶體檢測相機位于第四檢測工位的一側。
[0071]參照圖8，任一瓶體檢測相機和與其對應的檢測工位之間均設有反光組合鏡，用于形成光路后使相機能夠采樣到瓶身周身大于180度范圍的區域，配合瓶身旋轉裝置將瓶體旋轉一定角度后，可以避免對瓶體積放移送過程中由于瓶體相互緊貼而造成的檢測盲區的漏檢，對應任一檢測工位均設有補光燈來增加背景光強度，以便提高成像質量，對瓶身和瓶頸處檢測的檢測工位，其補光燈設置于相機的對側，對瓶身與瓶底連接處進行檢測的補光燈設置于兩條夾持皮帶之間，任一檢測工位的補光燈配合地設有一背光板；任一檢測相機的鏡頭始終朝下，防止灰塵落入鏡頭導致成像質量下降，相機鏡頭與反光組合鏡之間設有一折返鏡，用于將反光組合鏡的出射光引導至相機鏡頭；
[0072]反光組合鏡、瓶體上的被檢測部位、折返鏡三者中心位于同一直線，設定為瓶身檢測線，任一反光組合鏡均由兩組以瓶身檢測線為對稱軸對稱設置的反光鏡組組成，任一反光鏡組均由兩塊鏡面相對放置的反光鏡組成，其中靠近瓶身檢測線的反光鏡為內側反光鏡，與其相對的為外側反光鏡，外側反光鏡與瓶身檢測線的夾角為20度?30度，外側反光鏡的靠近瓶體的一端到瓶身檢測線的垂直距離為90mm?150mm，優選IlOmm ;通過設置反光組合鏡，配合補光燈實現了對瓶體周身180度以上范圍內的采樣和成像，且成像清晰，再配合瓶身旋轉裝置，即完成對瓶體周身360度范圍內的檢查，采樣過程無檢測盲區。與第一瓶體檢測相機對應的反光組合鏡的鏡面的左右寬度為10mm?150mm，上下高度為260mm?350mm，與第三瓶體檢測相機對應的反光組合鏡的左右寬度為10mm?150mm，上下高度為80mm?150mm，與第二瓶體檢測相機對應的反光組合鏡的左右寬度為10mm?150mm，上下高度為120mm?200mm，與第四瓶體檢測相機對應的反光組合鏡的邊長為10mm?150mm。
[0073]根據檢測位置的不同，反光組合鏡與檢測相機的布局作相應調整，使反光組合鏡的鏡面始終與瓶身檢測線垂直，以便其形成的光路導向相機鏡頭，相機鏡頭始終面朝下，瓶身檢測線與水平面的夾角以及瓶體檢測部位、反光組合鏡、折返鏡三者的高度位置分布情況根據檢測部位的不同而呈現如下關系:
[0074]I)當進行瓶身檢測時，瓶身檢測線與水平面的夾角為O度，即與水平面平行，則此時瓶體、反光組合鏡和折返鏡三者位于同一水平高度；
[0075]2)當進行瓶身與瓶底連接處的檢測時，瓶身檢測線與水平面的夾角為40度，此時折返鏡處于最下層，瓶體處于最上層；
[0076]3)當進行瓶頸檢測時，瓶身檢測線與水平面的夾角為53度，此時折返鏡處于最上層，瓶體處于最下層。
[0077]檢測工位41、42對應的背光板優選采用長方形結構，上下為長度，左右為寬度，其長度為280mm?400mm，優選350mm，寬度為280mm?350mm，優選300mm，以便確保照亮整個瓶身；檢測工位43對應的背光板優選采用長方形結構，上下為長度，左右為寬度，其長度為80mm ?150mm，優選 100mm，寬度為 280mm ?300mm，優選 300mm。
[0078]本發明在作業過程中，瓶體先被輸送至位于與瓶身旋轉裝置連接的前道流水線輸送機的檢測工位41上進行第一次瓶身檢測和第一次瓶頸檢測，然后瓶體繼續移載并進入瓶身旋轉裝置的輸送段中，被瓶身旋轉裝置的兩個輸送面4041、4042夾持著進行以自身對稱中心線為旋轉軸的旋轉式移載，過程中行經檢測工位43時，由兩臺第三瓶體檢測相機采樣后對瓶身與瓶底連接處進行全面檢測，繼續移載至檢測工位31處，由第四瓶體檢測相機對瓶底檢測，最后在持續一定水平移載距離后，瓶體被轉過一定度角后被輸送到與瓶身旋轉裝置連接的后道流水線輸送機上的檢測工位42處進行第二次瓶身檢測和第二次瓶頸檢測，以便在消除了檢測盲區的情況下對瓶身和瓶頸進行全面的檢查。通過調整瓶身旋轉裝置的兩個輸送帶的輸送速度，使得其速度差滿足使瓶體在兩個瓶身檢測工位之間的移送距離內轉過任一角度，配合瓶身檢測的要求，可以使瓶體在兩個瓶身檢測工位之間的輸送距離內轉過90度或者270度，以便確保相機可以采集到瓶身周身360度范圍內的樣本。通過設置位于瓶身旋轉裝置內的檢測工位43和31、與瓶身旋轉裝置連接的前后道輸送機上的檢測工位41、42，可以快速高效地完成酒類生產線上積放式輸送的瓶體的瓶身、瓶頸、瓶身與瓶底連接處的周身360度范圍內的全局檢測，且不會由于前后瓶體緊靠在一起而造成檢測盲區使得檢查結果出現疏漏。
[0079]本發明按照如上配置各個檢測工位，經過多個檢測步驟后，使得生產線的產品質量得到了控制，相對于傳統的人工檢測，本發明的各個檢測裝置不僅檢測精度高，檢測速度快，而且實現了自動化，減輕了人力負擔。
[0080]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種適用于酒類灌裝生產線的檢測系統，采用設置于灌裝流水線上的檢測裝置對灌裝后的啤酒瓶瓶體進行檢測后剔除不良產品，其特征在于，檢測裝置包括一用于對瓶頸部位、瓶身部位、瓶身與瓶底連接部位和瓶底部位進行檢測的瓶體檢測裝置，所述瓶體檢測裝置包括瓶體檢測相機、瓶身旋轉裝置，其中，瓶身旋轉裝置為一通過夾持瓶體后使其在被移載過程中繞著自身對稱中心線旋轉一定角度的輸送裝置，其前端連接前道流水線輸送機，其后端連接后道流水線輸送機； 瓶體檢測相機包括用于對瓶身部位檢測的第一瓶體檢測相機、用于對瓶頸部位檢測的第二瓶體檢測相機、用于對瓶身和瓶底連接處檢測的第三瓶體檢測相機和對瓶底部位檢測的第四瓶體檢測相機，其中，第一瓶體檢測相機通過對瓶身部位采樣分析來判斷是否有霉斑，第二瓶體檢測相機通過對瓶頸部位采樣分析來判斷瓶頸部位是否有霉斑或者瓶內液位面處是否有漂浮物，第三瓶體檢測相機通過對瓶身與瓶底連接處采樣分析來判斷該部位是否存在霉斑，第四瓶體檢測相機通過對瓶底采樣分析來判斷是否有霉斑和沉淀物； 與瓶身旋轉裝置連接的前、后道流水線輸送機上分別設有一第一檢測工位和第二檢測工位，兩個檢測工位的任一側均設有一第一瓶體檢測相機和一第二瓶體檢測相機，且第二瓶體檢測相機的設置位置高于第一瓶體檢測相機； 瓶身旋轉裝置包括位于瓶體兩側且同向輸送的兩個輸送面，兩個輸送面將來自流水線輸送機的瓶體夾持后進行移載，兩個輸送面的輸送速度不同； 瓶身旋轉裝置的任一輸送面均由位于同側且水平設置的上下兩根夾持皮帶組成，兩根夾持皮帶相互平行，任一夾持皮帶的寬度為25mm?35mm，兩根夾持皮帶的上下間距為30mm?60mm，下層的夾持皮帶距離瓶底20mm?50mm ； 瓶身旋轉裝置的輸送段中設有用于對瓶身與瓶底連接處進行檢查的第三檢測工位和用于對瓶底檢測的第四檢測工位，兩個檢測工位間隔一定距離，第三瓶體檢測相機包括兩臺分別位于第三檢測工位兩側的相機，第四瓶體檢測相機設置于第四檢測工位的一側。2.根據權利要求1所述的一種適用于酒類灌裝生產線的檢測系統，其特征在于，所述瓶身旋轉裝置的輸送速度最高1.5m/s，且根據流水線輸送機的移載速度來調整瓶身旋轉裝置的輸送帶的速度，并始終保持瓶體周長四分之一或四分之三的路程差。3.根據權利要求1所述的一種適用于酒類灌裝生產線的檢測系統，其特征在于，任一瓶體檢測相機和與其對應的檢測工位之間均設有用于形成光路后使相機能夠采樣到瓶身周身大于180度范圍的區域的反光組合鏡； 對應任一檢測工位均設有補光燈來增加背景光強度，第一和第二檢測工位的補光燈設置于對應的相機的對側，第三檢測工位的補光燈設置于兩條夾持皮帶之間； 任一檢測工位的補光燈配合的設有一背光板。4.根據權利要求3所述的一種適用于酒類灌裝生產線的檢測系統，其特征在于，任一檢測相機的鏡頭始終朝下，相機鏡頭與反光組合鏡之間設有一用于將反光組合鏡的出射光引導至相機鏡頭的折返鏡； 反光組合鏡、瓶體上的被檢測部位、折返鏡三者中心位于同一直線，設定為瓶身檢測線，任一反光組合鏡均由兩組以瓶身檢測線為對稱軸對稱設置的反光鏡組組成，任一反光鏡組均由兩塊鏡面相對放置的反光鏡組成，其中靠近瓶身檢測線的反光鏡為內側反光鏡，與其相對的為外側反光鏡，外側反光鏡與瓶身檢測線的夾角為20度?30度，外側反光鏡的靠近瓶體的一端到瓶身檢測線的垂直距離為90mm?150mm ; 與第一瓶體檢測相機對應的反光組合鏡的鏡面的左右寬度為10mm?150mm，上下高度為260mm?350mm，與第三瓶體檢測相機對應的反光組合鏡的左右寬度為10mm?150mm，上下高度為80mm?150mm，與第二瓶體檢測相機對應的反光組合鏡的左右寬度為10mm?150mm，上下高度為120mm?200mm，與第四瓶體檢測相機對應的反光組合鏡的邊長為 10mm ?150mm。5.根據權利要求4所述的一種適用于酒類灌裝生產線的檢測系統，其特征在于，根據檢測位置的不同，反光組合鏡與檢測相機的布局作相應調整，使反光組合鏡的鏡面始終與瓶身檢測線垂直，以便其形成的光路導向相機鏡頭，相機鏡頭始終面朝下，瓶身檢測線與水平面的夾角以及瓶體檢測部位、反光組合鏡、折返鏡三者的高度位置分布情況根據檢測部位的不同而呈現如下關系: 1)當進行瓶身檢測時，瓶身檢測線與水平面的夾角為O度，即與水平面平行，則此時瓶體、反光組合鏡和折返鏡三者位于同一水平高度； 2)當進行瓶身與瓶底連接處的檢測時，瓶身檢測線與水平面的夾角為40度，此時折返鏡處于最下層，瓶體處于最上層； 3)當進行瓶頸檢測時，瓶身檢測線與水平面的夾角為53度，此時折返鏡處于最上層，瓶體處于最下層。6.根據權利要求1至5任一項所述的一種適用于酒類灌裝生產線的檢測系統，其特征在于，所述檢測裝置包括用于瓶內檢測液位的液位檢測裝置，液位檢測裝置包括架設于灌裝流水線輸送機左側的液位檢測支架上的線陣相機，所述線陣相機通過升降組件設置于所述液位檢測支架上，且通過通信電纜連接用于處理相機圖像數據的上位機，相機鏡頭正對面的灌裝流水線的輸送機載物面上設有液位檢測工位； 所述線陣相機的圖像傳感器采用CCD或者CMOS，分辨率為100像素?2048像素，幀率為500FPS?2500FPS，曝光時間為20微秒?500微秒； 所述線陣相機的鏡頭與液位檢測工位相距200mm?1200mm ； 所述液位檢測工位的右側設有一豎直放置的液位檢測用背光板，所述液位檢測用背光板的反光面面朝線陣相機鏡頭，液位檢測用背光板的反光面與液位檢測工位間距15_?1BOmm ； 所述液位檢測用背光板采用長方形結構，上下為長度，左右為寬度，其長度為200mm?350mm,寬度為 10mm ?200mm ； 所述液位檢測工位上設有檢測瓶體是否到達檢測工位的接近開關，其信號輸出端連接上位機，所述接近開關采用對射式光電開關、反射式接近開關或者行程開關。7.根據權利要求1至5任一項所述的一種適用于酒類灌裝生產線的檢測系統，其特征在于，檢測裝置包括一用于檢測瓶蓋氣密性的密封檢測裝置，密封檢測裝置包括架設于灌裝流水線輸送機左側的密封檢測支架上的激振信號收發裝置，其信號輸入輸出端通過通信電纜連接所述上位機，所述信號發生部的信號出射面與所述信號接收部的接收面均面朝正下方設置于流水線輸送機上的密封檢測工位； 所述密封檢測支架上設有一可在支架上作升降運動的夾持部，所述激振信號收發裝置通過所述夾持部設置于所述密封檢測支架上； 所述信號發生部的信號出射面與瓶蓋的距離為5mm?50mm，所述信號接收部的信號接收面與瓶蓋的距離為2mm-30mm。8.根據權利要求7所述的一種適用于酒類灌裝生產線的檢測系統，其特征在于，所述信號接收部采用拾音器，拾音器為圓柱狀結構，上端面為信號輸出端，輸出信號線為單屏蔽鍍銀同軸電纜，線徑1.8mm?4.5mm，下端面為信號接收面； 所述信號發生部為設置于拾音器外壁的電磁鐵，電磁鐵的內部鐵芯為圓筒狀結構，拾音器插入其圓筒狀結構的中空內腔部位，鐵芯的內徑為7.5mm?9.0mm，壁厚3mm?9mm，鐵芯外壁采用純銅的線材繞制有一定厚度的線圈繞組，繞組線徑0.42mm?0.65mm，線圈繞組的內徑20mm?30mm，外徑35mm?55mm ;線圈的高度35mm?55mm，且線圈的高度小于鐵芯的高度； 所述繞組的通電持續時間為5ms?200ms。9.根據權利要求8所述的一種適用于酒類灌裝生產線的檢測系統，其特征在于，所述電磁鐵通過一直流控制電路連接電源取電，所述直流控制電路控制脈沖電壓的產生和消失，所述直流控制電路的輸入端連接上位機； 所述拾音器通過數據采集卡連接上位機。10.根據權利要求1所述的一種適用于酒類灌裝生產線的檢測系統，其特征在于，所述灌裝流水線輸送機上設有用于將檢測失敗的瓶體輸出的剔除口。
【文檔編號】B65B57/04GK105857766SQ201510033562
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年1月22日
【發明人】梁明亮, 馮磊, 馮鋒, 馮一鋒, 王彪
【申請人】上海交哲光電科技有限公司