專利名稱：流通過程中篩選可回收瓶子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在流通過程中篩選可回收瓶子(尤其是塑料瓶)的一種方法以及實現(xiàn)該方法的一套設(shè)備。
對有一定使用壽命的瓶子，尤其是象PET瓶之類的塑料瓶來說，常常會遇到這樣的問題瓶子由于通常所說的壓裂而到達其使用壽命的終點，必須立即從流通過程中撤出。這樣做不僅是為了保證瓶子不致于在消費者使用時破裂或炸裂，而且可以避免其在裝瓶工廠被重新灌裝時炸裂或爆炸，因為在灌裝過程中每個瓶子要承受比較高的壓力。迄今為止，尚沒有發(fā)現(xiàn)一種能對瓶子的常規(guī)勞損進行檢查，并對其終極使用壽命作出可靠判斷的方法，尤其當瓶子出現(xiàn)細微難查(或多或少有點深)的裂紋時。
本發(fā)明的目的就是為了能夠通過對壓裂的可靠檢查，使瓶子在報廢之前但又不致于過早地從流通過程中排除。
根據(jù)本發(fā)明，可通過下述過程來實現(xiàn)這一目的。將回收的每個瓶子逐個地傳送通過一個光學測距儀，以便用測距儀的探測光束對瓶底的邊緣區(qū)進行掃描，同時對距離探測信號進行評估，并據(jù)此評估結(jié)果來決定每只瓶子是否能繼續(xù)留在流通過程中。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即使當瓶子在工業(yè)傳輸系統(tǒng)中被高速傳送時(如每分鐘600瓶)，通過光學測距儀，尤其是激光測距儀，仍可獲得一個含有關(guān)于壓裂數(shù)量和深度之可譯信息的距離探測信號，而每只瓶子則可根據(jù)這一探測信號的評估結(jié)果來決定其是否退出流通過程。就壓裂的檢查而言，這一方法簡便易行，而且花費不高。
探測光束的反射光光強最好也給予評估，以便能更好地區(qū)分開“完好無損”和“非完好無損”這兩類瓶子。
現(xiàn)在，我們參照附圖舉例詳細說明本發(fā)明的實施例。其中

圖1表示一種對瓶底的邊緣區(qū)進行掃描的測距儀的安置方式;
圖2表示某一瓶底的仰視圖，同時還給出了探測光束的掃描路徑;以及圖3a-c是該測距儀所輸出的待評估信號的曲線圖。
圖1表示一個PET瓶1的下部縱剖面，其中可見部分為基面2和從基面凹入瓶內(nèi)的“穹窿”3。將測距儀5，如德國奧丁堡Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co KG公司生產(chǎn)的opto NCDT系列中的1605激光測距儀放置在制造商所指定的距瓶子一定距離的地方，并根據(jù)已知的三角測量原理對其進行操作。將一光點投射在瓶子上，透鏡則將光點反射到測距儀中的方位傳感器上。方位傳感器輸出一個與方位相關(guān)的模擬輸出電壓，該電壓與測量距離(傳感器與瓶底之間的距離)成一定的比例。另一個附加的模擬輸出電壓則代表反射光的強度。輸出電壓被輸入到一個分析設(shè)備6，如計算機。當用這種測距儀對瓶子進行檢測時，將瓶子1置于一套圖中未畫的傳輸系統(tǒng)上，如直線傳輸器或旋轉(zhuǎn)式傳輸器上，并相對于測距儀進行移動。探測光束從基面2的外部投射至基面2的內(nèi)邊緣區(qū)和/或穹窿3的外邊緣區(qū)(如圖2所示)。當探測光點在其掃描路徑的中心時(如圖1所示)，它和瓶子基面之間的距離以大約3到8毫米為宜，相距5到8毫米則更好。測距儀最好與瓶子的縱軸成45度角。
還可以再增加一臺測距儀，同時對瓶底的另一部位進行檢測。譬如，可另外使用一條與圖中所示的掃描路徑相互平行且相互對稱的掃描路徑;或者讓第二條掃描路徑與圖中所示的掃描路徑成一斜角。另外，還可以將探測光束固定在空間某一位置，并讓瓶子繞其縱軸旋轉(zhuǎn)以便形成一條環(huán)狀的掃描路徑。如果有多條掃描路徑，可將其分別置于距基面不同距離處。而且，若同時使用多個測距儀進行檢測，可以非常精確地測定出裂環(huán)的寬度。不過，即使只使用一個如圖2所示的掃描路徑，也可推斷出裂環(huán)的寬度，這一點將在下面參照圖3a和3b給予說明。
圖3a到3c為測距儀的輸出信號圖。所有圖中都有兩條曲線。其中上面的曲線所給出的探測信號直接表示瓶子與測距儀之間的距離。該曲線給出的是當以大約45度的角度進行掃描時內(nèi)穹窿的表面概況。穹窿內(nèi)最大測量高度差約為8毫米。由于以一定角度掃描，穹窿看起來似乎比預期的更凹。
下面的曲線代表被檢測物體的反射光量。該信號增強了傳感器的作用，使得被檢測部位受到更為精密的監(jiān)控，并能更清楚地區(qū)分開有效信號和無效信號。
上述記錄結(jié)果均出自相同的安裝和調(diào)整方式。掃描平面和掃描角度會因安裝方式不同而有所不同，這樣就可能產(chǎn)生其它的記錄結(jié)果。因此，在每一具體事例中，安裝方式都是一個決定性因素。
對于信號評估，我們給出其中的若干變化情況。
上曲線表示從傳感器到物體的相對距離。所選物體可反射大部分光線到PSD傳感器的某一點。這意味著應(yīng)該將背景盡可能地遮擋起來，因為激光束同樣可能掃描到物體后面的墻上。
既然穹窿的掃描范圍是已知的，那么，一個正確的距離探測信號理當位于一個已知的帶寬之中。如果該信號反映出另外一個帶寬范圍，則可以立即假定這是個錯誤信息。讓測量光束掃過一個底部著色的瓶子并儲存這一獲得的信息，以此即可定義一個“測量窗”。那么，一個具有可控帶寬的測量范圍就可以疊加到該參考信號上。
于是，探測信號必須位于上述帶寬之中。由于在檢測過程中存在著瓶子幾何形狀的變化和位置誤差，窗口的寬度必須在一開始就確定下來，并設(shè)置好。
位于“測量窗”邊界以外的信號可忽略不計，信號的剩余部分可用于考察分析。
第二信號(下曲線)可用相類似的方法進行評估。該信號對應(yīng)于反射光量。如果它位于某一范圍之內(nèi)(此范圍是可調(diào)的)，那么，讀出的數(shù)據(jù)(上曲線)應(yīng)視為一個正確的信號。對完好無損的瓶子來說，反射發(fā)生在瓶子的中部區(qū)域，在下面的曲線上產(chǎn)生一個典型的尖峰。而對于承受過高壓的瓶子來說，下面的讀數(shù)(光量)看起來相當穩(wěn)定。在這一信號中可以另外看到一些典型的波動。
評估指標小結(jié)上曲線(距離)-與參照曲線的吻合程度(區(qū)別)-波幅(裂紋深度)-曲線的連續(xù)性(信號跳躍)-區(qū)域評估1(由于穹窿中心的反射)-區(qū)域評估2(由于掃描引起的光學變形)-裂紋的跨直徑分布(裂環(huán)的寬度)
-頻率分析下曲線(光量)-反射光的連續(xù)性(恒定性;典型反射檢測)-典型波動檢測(頻率、振幅)兩曲線比較-單個裂紋-只是模糊不清(表面上非常細微的結(jié)構(gòu)變化，看起來象是霧化)-評估上、下限(可接受的帶寬;合理性)-開始/終止檢測(穹窿同步)第一種可能是，可實現(xiàn)一個初步的、能增強上面所列出的某些效果的模擬信號處理過程。因此，通過RMS-DC轉(zhuǎn)換器或信號差分(利用差分器)進行濾波和處理，就可以形成上述兩條曲線的波動成分。而總反射光強可用積分器進行計算，并加以評估。
第二種可能是，可用AD卡記錄一些測量曲線。然后，使用更多的數(shù)學方法對其進行編輯和組合。這些將會得到一種靈活的最優(yōu)評估方法。
實際的解釋過程可以被限制在僅將所獲圖表中的每個點與參考點進行比較，并可由一臺聯(lián)機的計算機完成該比較過程。可用下述方法來實現(xiàn)這一過程給兩條曲線中的每一條分別指定一條上、下限曲線，由這些極限曲線為每條信號曲線形成一個窗口。信號曲線上位于事先劃定的窗口之外的點可予以特殊的評估。通過適當?shù)脑u估(如果需要，可同時使用多個測距儀)，可以確定是否存在一個略顯粗糙的表面(呈朦朧狀)，或者，是否存在許多很細的裂紋或幾乎沒有很深的裂紋。還可區(qū)分開放射狀裂紋和圓弧狀裂紋。然后，被確定為有缺陷的瓶子就會從傳輸帶上排除。同樣還可以運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或模糊邏輯系統(tǒng)等工具，將所得的每條曲線與標準曲線進行比較。
裂環(huán)的寬度可據(jù)圖3a和3b中的尺寸d求得。
權(quán)利要求
1.在流通過程中篩選可回收瓶子(尤其是塑料瓶)的方法，具有下述特征將回收的每個瓶子逐個地傳送通過一個光學測距儀，以便用測距儀的探測光束對瓶底的邊緣區(qū)進行掃描，同時對距離探測信號進行評估，并據(jù)此評估結(jié)果來決定每只瓶子是撤出還是繼續(xù)留在流通過程中。
2.依據(jù)權(quán)利要求1的方法，具有下述特征測距儀還發(fā)出一代表反射光強的信號，除距離探測信號之外，還將同時對該信號進行評估，并以這兩個信號的評估結(jié)果為依據(jù)來決定瓶子是撤出還是繼續(xù)留在流通過程中。
3.依據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，具有下述特征探測光束在距離基面3到8毫米處，沿一預定的路徑，對瓶子的穹窿區(qū)進行掃描。
4.依據(jù)權(quán)利要求1至3中之一的方法，具有下述特征測距儀沿與瓶子縱軸大約成45度角的方向掃描瓶底。
5.依據(jù)權(quán)利要求1至4中之一的方法，具有下述特征依據(jù)時間標繪出所得到的每個距離探測信號，并將其分別與上、下限曲線進行比較，以便進行評估。
6.依據(jù)權(quán)利要求2至5中之一的方法，具有下述特征依據(jù)時間標繪出所得到的每個光強信號，并將其分別與上、下限曲線進行比較，以便進行評估。
7.依據(jù)權(quán)利要求1至6中之一的方法，具有下述特征至少采用兩束探測光在距基面不同距離處進行掃描。
8.依據(jù)權(quán)利要求1至7中之一的方法，具有下述特征探測光束以環(huán)狀路徑掃描瓶底。
全文摘要
壓裂使瓶子不適于繼續(xù)使用，為確定在塑料瓶的底部是否存在壓裂現(xiàn)象，用激光測距儀的探測光束對瓶底的潛在裂紋區(qū)進行掃描。從測距儀的輸出信號中可以充分判斷出裂紋的分布及深度，據(jù)此可以決定是否將瓶子撤出流通過程。
文檔編號B07C5/34GK1104766SQ94116838
公開日1995年7月5日 申請日期1994年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月8日
發(fā)明者P·格內(nèi)特, D·曾戈 申請人:埃爾帕特郎尼股份公司