用于監(jiān)視并控制灌裝系統(tǒng)的方法以及用于執(zhí)行該方法的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體上設(shè)及對(duì)液體或固體產(chǎn)品（特別是食品行業(yè)產(chǎn)品）用灌裝系統(tǒng)的控 審IJ。特別地，本發(fā)明設(shè)及用于分析灌裝系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)狀態(tài)的方法、用于控制灌裝系統(tǒng)的方法W 及用于執(zhí)行該方法的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 灌裝系統(tǒng)是包括用于灌裝過程中的不同任務(wù)的多個(gè)單元的復(fù)雜技術(shù)結(jié)構(gòu)，必須對(duì) 運(yùn)些任務(wù)進(jìn)行協(xié)調(diào)W實(shí)現(xiàn)最大可能的生產(chǎn)力，即，灌裝系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)每單位時(shí)間能夠完成最大 可能數(shù)量的灌裝或瓶裝容器。
[0003] 典型地，灌裝系統(tǒng)包括通過輸送器彼此連接的多個(gè)單元，容器在該輸送器上在所 述單元之間運(yùn)送。所述單元可W是裝瓶機(jī)、卸煤機(jī)、拆包機(jī)、清洗機(jī)、貼標(biāo)機(jī)、打印機(jī)、包裝 機(jī)、碼煤機(jī)、用于制造熱塑性樹脂容器的拉伸吹塑成型機(jī)等。在所述單元之間運(yùn)送容器至關(guān) 重要。例如，運(yùn)里使用鏈?zhǔn)捷斔推?、用于空的PET瓶的空氣輸送器、用于進(jìn)給容器和排出容 器的運(yùn)送星形件和裝置。在輸送器線路上使用單鏈或多鏈運(yùn)送路線。由于容器被連續(xù)地 插入單元中，多鏈運(yùn)送流需要被分離成獨(dú)立的流。多鏈運(yùn)送路線被用作緩沖區(qū)W補(bǔ)償制造 過程中的波動(dòng)。例如，在專利說明書DE102010021733A和DE102007014802A中對(duì)運(yùn)種灌 裝系統(tǒng)進(jìn)行了說明。慕尼黑工業(yè)大學(xué)的材料處理、材料流、物流學(xué)院在1999年12月1日 至 2001 年 8 月 31 日之間進(jìn)行的研究項(xiàng)目"SimulationsgestiltztePlanungundNutzung vonGetr3nke-Ab刷lanlagen"(項(xiàng)目編號(hào)12265-腳的最終報(bào)告中也可W發(fā)現(xiàn)對(duì)灌裝系統(tǒng) 的總體說明。
[0004] 運(yùn)種灌裝系統(tǒng)的目標(biāo)是：在保持始終如一的、至少符合法定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和衛(wèi)生條例 的質(zhì)量的同時(shí)，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)例如用飲料灌裝盡可能多的數(shù)量的容器（例如瓶）。為 了確保運(yùn)一點(diǎn)，需要用于對(duì)來自多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)的系統(tǒng)控制，W確保平穩(wěn)處理， 良P，及時(shí)檢測任何故障或干擾W及相應(yīng)地適應(yīng)系統(tǒng)處理。
[0005] 圖1是包括兩個(gè)單元1和2的灌裝系統(tǒng)的截面的示意圖，單元1和2借助于相應(yīng) 的輸送器彼此連接。圖1所示的輸送器的截面能夠被分成屯部分，其中部分B和F中的容 器3分別由單元1和單元2處理。例如，單元1可W是用于容器3的灌裝裝置，例如用于用 飲料灌裝瓶，而單元2可W是例如用于對(duì)被灌裝的容器貼標(biāo)的容器貼標(biāo)裝置。部分A、C、D、 E和G是運(yùn)送諸如瓶的容器的部分。在部分A中，瓶被運(yùn)送到單元1(例如滅菌裝置）中。 在部分C中，在單元1中已處理的容器被運(yùn)走。隨后的部分D被用作運(yùn)送緩沖區(qū)，例如，在 部分D中，部分C的單鏈可W被分為若干平行的運(yùn)送鏈或運(yùn)送線路。特別地，緩沖區(qū)域被用 于緩沖在其前、后位置上的單元的故障。由于灌裝系統(tǒng)的容量被設(shè)計(jì)為與灌裝機(jī)相關(guān)，緩沖 區(qū)W使得緩沖區(qū)中總是提供充足的容器的方式來設(shè)計(jì)，W允許灌裝機(jī)（即使在其他組件中 出現(xiàn)了故障的情況下也）能夠連續(xù)操作。在部分E中，多鏈運(yùn)送路線在緩沖部分D中被再 次分開并供給至單元2。在部分G中，在單元2中已處理的諸如貼標(biāo)的瓶等的容器被運(yùn)走并 被進(jìn)給到隨后的單元（例如打印機(jī)）。運(yùn)送路線還可W包括另外的進(jìn)給裝置4、6W及排出 裝置5、7。根據(jù)圖1的進(jìn)給裝置4、6W及排出裝置5、7的定位均僅為示意性的并且可W根 據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而有所不同。例如，單元下游的傳感器可W檢查容器是否干凈或是否被正確 的灌裝，并且在容器不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可W通過排出裝置5、7將該容器從運(yùn)送流中移除。 所述排出裝置還可W用于（例如在灌裝系統(tǒng)的若干個(gè)灌裝線路被平行配置時(shí)）對(duì)容器流進(jìn) 行換向或分支。在灌裝線路出現(xiàn)故障時(shí)，例如當(dāng)線路中的容器清潔單元被關(guān)閉時(shí)，例如為了 灌裝相鄰的緩沖區(qū)，容器流可W被換向。運(yùn)通過進(jìn)給裝置4、6來完成。在例如DE10 2010 021733A1中，對(duì)運(yùn)種平行的灌裝系統(tǒng)進(jìn)行了說明。在各輸送器部分A、C、D、E和G中的輸 送速度vi、V2、V3、V4和V5W使得在生產(chǎn)中W穩(wěn)態(tài)為主的方式來設(shè)定。"生產(chǎn)中的穩(wěn)態(tài)"是指 容器的裝載和吞吐量是不變的（穩(wěn)定的），也就是單位時(shí)間的灌裝容器的產(chǎn)量是不變的（穩(wěn) 定的）。在出現(xiàn)任何故障的情況下，例如當(dāng)單元1(例如灌裝裝置）停止時(shí)，或者當(dāng)容器（例 如由于倒下的容器而）阻塞時(shí)，在系統(tǒng)的各位置容器或瓶的吞吐量發(fā)生變化。歸因于例如 圖1所示的部分D中的緩沖路線，任何故障都可W被暫時(shí)地緩沖，W使得灌裝容器的產(chǎn)量在 那一時(shí)刻不會(huì)受影響。因此，從目前工藝水平可知，監(jiān)視緩沖路線的負(fù)載是能夠進(jìn)行無故障 生產(chǎn)的有效措施。
[0006] 圖1示出了根據(jù)目前工藝水平適于監(jiān)視輸送器帶的傳感器配置的示例。附圖標(biāo)記 8示出了用于緩沖區(qū)的負(fù)載的監(jiān)視的動(dòng)態(tài)狀態(tài)壓力傳感器。在例如DE3 607 858A或DE 3 616 023A中對(duì)運(yùn)種阻塞開關(guān)形式的動(dòng)態(tài)狀態(tài)壓力傳感器進(jìn)行了說明。
[0007] 附圖標(biāo)記9表示現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于檢測輸送裝置的負(fù)載的非接觸測量技術(shù)， 例如光傳感器或擋光板。在實(shí)用新型DE20 2008 009166U1中公開了在用于向包裝機(jī)中 進(jìn)給物品的運(yùn)送裝置中使用的光傳感器。根據(jù)DE102010 021733A，公開了一種擋光板，其 能夠在重啟灌裝站時(shí)使運(yùn)送路線中的被緩沖的容器列與仍在輸送器線路中的那些容器之 間沒有間隙的連接。由于運(yùn)種傳感器系統(tǒng)幾乎不提供關(guān)于運(yùn)送裝置的狀態(tài)W及被運(yùn)送的容 器的信息，因此無法預(yù)估或很難預(yù)估設(shè)備的未來狀態(tài)。為了平穩(wěn)并且無障礙的生產(chǎn)，特別是 對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)而言，需要更多信息。
[0008] 隨著對(duì)目前工藝水平的進(jìn)一步了解，可W利用圖像評(píng)價(jià)方法來補(bǔ)償傳感器技術(shù)W使得運(yùn)送裝置的狀態(tài)能夠得到更好的檢測。
[0009] 圖1的附圖標(biāo)記10表示例如用于監(jiān)視輸送器系統(tǒng)的攝像機(jī)。
[0010]例如，存在名稱為"Zahlsys化m DKAM-2細(xì)D"的、Werner No地ut GmbH的、用于對(duì) 成群地被運(yùn)送的容器進(jìn)行非接觸計(jì)數(shù)的、W照相機(jī)為基礎(chǔ)的商用系統(tǒng)。該計(jì)數(shù)系統(tǒng)識(shí)別并 計(jì)數(shù)在輸送器帶上任意配置的玻璃瓶。此外，該系統(tǒng)能夠識(shí)別瓶是打開的還是關(guān)閉的。 W11]在DE 10 2007 014802 A中說明了運(yùn)種用于監(jiān)視、控制并優(yōu)化食品瓶（特別是飲 料瓶）用的灌裝系統(tǒng)的W照相機(jī)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。運(yùn)種方法使用光電識(shí)別系 統(tǒng)，其具有至少一個(gè)電子照相機(jī)和一個(gè)下游的W計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的圖像處理單元。使用圖像 處理來獲得從所獲圖像中看到的對(duì)象的信息，W確定整個(gè)系統(tǒng)的至少一個(gè)部分的操作狀 態(tài)。例如，根據(jù)利用隨后的輪廓比較（在輪廓比較之后可W是特征識(shí)別）的探測方法來實(shí) 現(xiàn)對(duì)象識(shí)別。還可W使用該系統(tǒng)來識(shí)別未正確定位的容器（例如翻倒的容器）。還可W監(jiān) 視各系統(tǒng)的（例如從臨時(shí)緩沖區(qū)）的流入行為。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 圖像處理僅基于如下的對(duì)象識(shí)別原則是目前工藝水平的缺陷：根據(jù)利用隨后的輪 廓比較的探測法。為了實(shí)施該方法，各圖像需要單獨(dú)被分析，各圖像僅反映操作狀態(tài)的快 照。而要說明生產(chǎn)設(shè)備的動(dòng)態(tài)狀態(tài)行為，使用單個(gè)圖像分析是不足夠的。將需要附上單獨(dú) 快照的進(jìn)一步的評(píng)價(jià)步驟，而運(yùn)一評(píng)價(jià)步驟在現(xiàn)有技術(shù)中并沒有詳細(xì)說明。由于各圖像首 先被單獨(dú)評(píng)價(jià)，因此會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間。因此，應(yīng)當(dāng)避免分析多個(gè)單獨(dú)圖像。因此，除非達(dá)到 例如用于系統(tǒng)中特定位置的被識(shí)別的對(duì)象的密度的臨界值，即高于或低于的臨界值，否則 該操作不會(huì)被干設(shè)。
[0013] 因此，期望獲得如下方法：用于分析灌裝系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)狀態(tài)，W便提前W較好的方式 控制該系統(tǒng)。還期望具有在灌裝過程中計(jì)劃的質(zhì)量特征。
[0014] 因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供如下方法：其用于改善復(fù)雜灌裝系統(tǒng)的控制并且特別 地用于無需人工干預(yù)的能夠完全自動(dòng)化的控制。
[0015] 該目標(biāo)通過包括技術(shù)方案1的特征的方法來解決。特別地，該目標(biāo)通過如下方法 解決：一種用于分析液體產(chǎn)品或固體產(chǎn)品、特別是食品工業(yè)產(chǎn)品用的灌裝系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)狀態(tài) 的方法，其包括W下過程步驟：獲得所述灌裝系統(tǒng)的至少一部分中的圖像序列；并且通過 計(jì)算給定數(shù)量的帖的圖像序列的光流來評(píng)價(jià)所述圖像序列。
[0016] 根據(jù)圖像序列來計(jì)算光流并且光流能夠被可視化為投射到圖像中包含的對(duì)象的 圖像平面上的速度向量。因此，光流被用于表示移動(dòng)信息并且能夠