用于检验箱坯料的方法和检验装置

摘要

本申请公开了一种用于检验由扁平材料形成的箱坯料的方法，在该方法中，所述箱坯料沿叶片（12）被引导。至少一层（10）折叠至叶片（12）上，因此它布置在层（10、14）之间。部件（16）布置成与叶片（12）相对，该部件布置在箱坯料（2）的外部。受到层（10）的影响的波（17、21）在该叶片（12）和该部件（16）之间传播。为了获得较高对比，叶片有与箱坯料的相应物理特性不同的至少一个物理特征。本申请还公开了一种检验由扁平材料形成的至少一个箱坯料的检验装置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检验由扁平材料形成的至少一个箱坯料（box  blank）的方法以及一种用于执行该方法的装置。

背景技术

EP2141487A1公开了一种检查系统，用于检测纸板箱上的脏区 域。为此，纸板箱通过使用照相机来检测。

EP0611608A1公开了一种用于三维扫描物品的高度的方法。在该 示例中，对装置做了大量的努力。另外，测量结果的评价需要大量的 计算。因此，这样只能进行相对较慢的扫描，这不适合工业生产方法。

US5978499A公开了一种用于检查纸板箱的装置，该装置通过腹 板边缘传感器来检测纸板箱的外边缘。

EP0330495A2公开了一种用于包装的检查系统，该检查系统使用 线条照相机（line camera）。尽管使用这种检查系统，也只能检测包装 的外边缘。

EP0677444A1公开了一种光学监测方法。这里，物体通过使用照 相机记录和与参照物比较。缺陷物品由在记录的当前图像和储存的参 考图像之间的偏差来检测。

US8073239B1公开了一种普通装置。在该装置中，波纹形纸板箱 坯料进行输送，同时一个在另一个上面地折叠成多层。折叠在一起的 端部通过粘接剂片而相互粘接。这里，重要的是折叠和随后的粘接精 确地进行。为此，装置有光源和照相机，它们根据反射原理而光学扫 描箱坯料。折叠和粘接的箱坯料经常形成为类似外壳。在这种情况下， 粘接的层直接搁置在处于下面的层上。在这种情况下，反射方法共同 扫描两个层，因此不能通过所需的对比来确定箱坯料的边缘余量，而 质量评估对该边缘余量感兴趣。因此，这种已知方法限制为用于特殊 情况，不能普遍地使用。这种已知装置和这种方法形成本发明的出发 点。

发明内容

本发明基于发明一种方法和一种用于执行在开始部分中所述类型 的方法的装置，它们能够普遍地用于大部分的多种用途。

根据本发明，该目的通过以下特征来实现。

根据本发明的方法用于检验由扁平材料形成的至少一个箱坯料。 该箱坯料优选是包括纸板或波纹板，特别是用于产生包装件。不过， 根据本发明的方法并不局限于这些材料。该至少一个箱坯料沿运行方 向输送，以便优选是能够相继地制造大量箱坯料。箱坯料相对于运行 方向一个在另一个上面地横向折叠成多层。特别考虑了使得一个折叠 在另一个上面的这些层相互连接；不同的连接方式（例如粘接、U形 钉连接或铆接）能够用于该目的。由于连接，箱坯料产生管状体，不 过该管状体压扁成扁平。箱坯料自身能够被印刷或无印刷。由于多种 原因，重要的是该折叠精确。当箱坯料最终折叠成它的几何形状时， 准确的折叠增加了稳定性。另外，折叠机器在不准确的折叠时将形成 材料堵塞。特别是在印刷的箱坯料的情况下，精确折叠对于在连接点 的区域中获得整齐的印刷图像也很重要。因此，特别重要的是基本垂 直于连接点延伸的、箱坯料的边缘余量尽可能准确地相互对齐。否则， 结果将是在箱坯料的外表面之间不希望地偏离，且可能有印刷图像的 相应偏离。这些边缘余量并不总是沿直线延伸将使得这更困难。另一 方面，精确交叠长度的设置也很重要，例如为了保证形成的箱坯料的 最准确立方体形状和设置正确的间隙宽度。为了保证这样，根据本发 明的方法必须能够可靠地检测相应对齐误差。不过，在该方面，问题 是箱坯料通常一个在另一个上面折叠成多层，也就是说呈现为扁平结 构。因此在该方法中，需要保证检测已经在折叠操作过程中翻转的箱 坯料的该层的边缘余量。另一方面，如果可能的话，在折叠操作过程 中并不运动的层必须从检验中排除。

为了解决该问题，该至少一层折叠在至少一个叶片上，因此，该 叶片在折叠操作之后布置在该至少一个箱坯料的层之间。设置于箱坯 料外部的至少一个部件布置成与该至少一个叶片相对。这样，保证只 有已经在折叠操作过程中翻转和将进行检验的该至少一层布置在该至 少一个部件和该至少一个叶片之间。另一方面，在折叠操作过程中并 不运动的该至少一层由该至少一个叶片覆盖。波在该至少一个叶片和 该至少一个部件之间传播，借助于该波，布置在该至少一个叶片和该 至少一个部件之间的该至少一层将被扫描。为此，该至少一个叶片有 相对于波的至少一个物理特征，该物理特征与该至少一个箱坯料的相 应物理特征不同。这样，根据该至少一个箱坯料的该至少一层是否布 置在该至少一个叶片和该至少一个部件之间，保证在该至少一个叶片 和该至少一个部件之间的波传播中获得对比。这样，要检查的该至少 一层的边缘余量能够被精确地检测，从而能够检验它们的相互对齐。

对于使用的波，声波和电磁波都证明可行。合适的声波特别是超 声波，因为它对于干扰噪音比在可听范围内的声波更不敏感。在电磁 波的情况下，从接近红外线直至接近UV的光学范围都特别有利，因 为这样导致特别紧凑的结构，同时有很高的扫描精度。在各种情况下， 重要的是使用的波实际上受到扁平材料的层的影响。例如，当扁平材 料由完全透明的塑料构成时，除非利用材料的反射特性才推荐使用可 见光。另一方面，当扁平材料有很大的空气可透过性时，该至少一层 的声波检测可能成为问题。在这种情况下，电磁波为优选。

对于物理特征（该物理特征相对于该至少一个叶片与该至少一个 箱坯料不同）的选择，根据检验装置的结构，有多种选择方案。例如， 相对于使用的波的反射性可能不同。这样，来自该至少一个部件的波 由该至少一个箱坯料和由该至少一个叶片不同地反射。这里，在反射 率中的这种差异取决于波的波长和/或偏振原则上并不重要。合适时， 在这种情况下获得的对比能够通过合适的过滤器或波的合适偏振而提 高。

也可选择或者另外，这种物理特征也能够是反射光相对于入射光 的偏振旋转。不过，在这种情况下，需要保证波沿该至少一个叶片的 方向以固定的预定偏振来传输，然后反射光将对于它的偏振特性进行 评价。然后能够检测该至少一个叶片的哪些区域已经由该至少一层覆 盖。

作为还一可选方式或者另外，波的发射可以用作不同的物理特征。 在这种情况下，该至少一个叶片自身将产生波，并将它们导向该至少 一个部件。在该至少一个叶片由该至少一层覆盖的位置处，波将因此 被阻尼，直到它们被完全遮蔽。这种变化形式在印刷材料的情况下特 别有利，因为在这种情况下，不管选择的印刷墨和图形如何，总是能 够获得较高对比。

作为还一可选方式或者另外，检测接收的波的能力可以用作不同 的物理特征。在这种情况下，该至少一个叶片必须装备有至少一个检 测器，该检测器接收由该至少一个部件发射的波。在这种情况下，波 也由该至少一层来阻尼，以便提供必要的对比。这种方法也与扁平材 料的可能印刷无关。

该至少一个叶片的一个基本问题在于它只能够在该至少一层还没 有折叠至该至少一个叶片上的区域中进行支承。该至少一个叶片只有 在该区域中才可从外部接近。另一方面，该至少一个叶片必须达到远 至检验区域中，至少一个折叠单元和可能的胶接单元将可能布置在该 至少一个叶片的可能固定点和该检验区域之间。因为该至少一个箱坯 料连续向前输送，因此通常有相当大的叶片长度。另外，产生的问题 是该至少一个叶片必须没有过高厚度，以便不会使得箱坯料变形和因 此不会损坏连接。其次的情况是，该至少一个叶片的结果大致是该结 构没有内在的尺寸稳定性。不过为了正确对齐该叶片，它由该至少一 层来支承。因此即使在端部区域中也保证该至少一个叶片相对于该至 少一个箱坯料正确地对齐。也可选择，当箱坯料允许时，叶片能够以 尺寸稳定的方式形成。

为了获得关于要检验的边缘的线路的确切数据，波以局部解析 （resolved）的方式进行检测。在这种情况下，原则上相对于该至少一 个箱坯料的运行方向横向地以局部解析方式检测该波就足够了。由于 该至少一个箱坯料的输送，局部解析能够沿运行方向获得，例如通过 以合适时间间隔重复地检测波。然后，相应的测量数据通过该至少一 个箱坯料的已知速度而转换成两维图像。也可选择，波还能够以两维 局部解析的方式来检测，这直接导致相应图像。不管如何选择图像获 得方法，获得的图像都再进行图像处理。在这种图像处理中，获得的 图像例如能够与参考图像比较。这里，与参考图像的偏差表示相应的 对齐错误。在这种情况下，优选是确定界限值，从该界限值开始的偏 差将不再能通过。在这种情况下图像处理的结果是数字信号，该数字 信号表示一个在另一个上面折叠成多层的箱坯料是否处于公差界限 内。不过通常，图像比较并不是一个像素一个像素地进行，因为这可 能导致非常高的不合格率。相反，在图像上进行数字化、移动和可能 的旋转，以便使得测量图像尽可能地与参考图像一致。只有在这些操 作之后，这些图像才相互比较。也可选择，确切边缘位置、间隙宽度、 间隙形状等也能够从通过使用已知图像处理操作而获得的图像中直接 确定。例如，这通过计算图像的倾斜度和通过随后的界限值过滤而进 行。在这种情况下，可以省略参考图像，而是检验边缘的相互实际对 齐和/或直接测量间隙的形状。

为了实施该方法，具有以下特征的装置已经证明可行。根据本发 明的装置用于检验由扁平材料形成的至少一个箱坯料。所述箱坯料沿 运行方向输送，并横过该运行方向折叠成多层。装置有用于波的至少 一个发射器和至少一个检测器，特别考虑声波和/或电磁波。重要的是， 这些波足够高地受到该至少一个箱坯料的该至少一个折叠层的影响， 因此在该至少一层和该至少一层外的区域之间产生能够进行评价的对 比。因此，装置有至少一个叶片，该叶片保持在该至少一个箱坯料的 层之间。这防止该至少一个箱坯料的、并不折叠的层损害测量操作。 另外，提供布置在该层外部的至少一个部件。该至少一个箱坯料的该 至少一个折叠层（要检验该折叠层的对齐）设置于该至少一个叶片和 该至少一个部件之间。因此，该至少一个发射器和/或该至少一个检测 器设置于该至少一个叶片和/或该至少一个部件中。这里，该至少一个 发射器和该至少一个检测器能够共同设置于该至少一个部件中或该至 少一个叶片中。也可选择，该至少一个发射器和该至少一个检测器也 能够一方面设置于该至少一个叶片中和另一方面设置于该至少一个部 件中，该分配在原则上是任意的。重要的只是该至少一个检测器能够 接收来自该至少一个发射器的、在受到该至少一个箱坯料的该至少一 层影响后的波。这里结果是反射或叉结构。为了通过该至少一个箱坯 料的该至少一层获得足够的对比，该至少一个叶片有至少一个以下特 征：

该至少一个叶片能够包含该至少一个发射器。在这种情况下，波 从该至少一个叶片输出。该至少一个箱坯料的该至少一层能够阻尼该 波，因此获得合适的对比。

也可选择或者另外，该至少一个叶片还能够包含该至少一个检测 器。在这种情况下，波由该至少一个叶片拾取，并转换成相应电信号。 在这种情况下，该至少一个发射器优选是布置在该至少一个部件中， 因此导致叉结构。不过，还考虑使得该至少一个叶片装备有该至少一 个检测器和该至少一个发射器。在这种情况下，波由该至少一个叶片 发出和检测，因此导致反射结构。在这种情况下，波的反射优选是通 过反射器来实现，该反射器包含在该至少一个部件中，并合适地反射 波。

也可选择或者另外，叶片还能够有用于该波的反射率，该反射率 与箱坯料的该层的反射率不同。在这种情况下，该至少一个发射器和 该至少一个检测器优选是容纳于该至少一个部件中，从而导致相应的 反射结构。这样，结果是该至少一个叶片有特别简单的结构，例如它 能够由薄金属条来形成。

作为还一可选方式或者另外，叶片还能够使得偏振方向旋转，以 便获得所需的对比。在这种情况下，该至少一个发射器和该至少一个 检测器优选是装备有合适的偏振过滤器。所有这些措施能够产生最佳 对比，以便检测该至少一个箱坯料的该至少一层的形状。

对于该至少一个发射器，发出超声波的超声波发射机很合适。在 这种情况下，该至少一个检测器形成为超声波接收器。这种变化形式 特别对于透明材料为优选。

在不透明材料的情况下，光源优选是作为发射器，光检测器作为 检测器。这种变化形式的特点是有更紧凑的结构和更好的所需部件的 可获得性。

对于光源，特别是白炽灯、气体放电管、发光二极管或激光器已 经证明可行。特别是，为了获得该至少一个叶片的非常平的结构，优 选是采用发光二极管。特别是，考虑由有机材料制造的发光二极管， 它能够生产为扁平塑料腹板（web）。

对于光检测器，特别是光敏二极管、光敏晶体管或照相机已经证 明可行。在为照相机的情况下，特别考虑线条照相机和表面照相机 （surface camera）。在这种情况下，照相机的实际透射技术只起到次要 的作用。特别是，考虑CCD照相机以及CMOS照相机。不过，这些 列举并不能理解为最终结果。

为了能够使得该至少一个叶片形成为特别薄，该至少一个光源和/ 或该至少一个光检测器能够分配至少一个纤维，优选是玻璃和/或塑料 纤维。该纤维能够引导光离开光源或通向光检测器。通过这种措施， 光源和光检测器能够布置在该至少一个叶片的、叶片厚度并不起作用 的区域中。例如这是该至少一个箱坯料还没有一个在另一个上折叠成 多层的区域。然后，纤维用于将光输送给检验区域或者从该检验区域 输送光。

为了均匀照射检验区域，特别是在点光源的情况下，至少一个漫 射屏设置于该至少一个叶片中。这特别保证产生漫射光，这避免了在 箱坯料上的不想要的镜面反射。

为了由从检测器获得的图像数据得到关于检验结果的描述，至少 一个图像处理装置布置在该检测器的下游。该装置从图像数据产生关 于生产的该至少一个箱坯料与需求相对应的程度的判断准则。该判断 准则能够用于分离出或标记较差折叠的箱坯料，或者用于产生警报信 号。

附图说明

下面将利用附图通过示例来解释本发明的主题和根据本发明的方 法，而并不限制保护范围。

图1表示了用于检验至少一个箱坯料的装置的三维基本视图；

图2表示了穿过根据图1的装置的剖视图；

图3表示了根据图2的装置的可选实施例；

图4表示了根据图2的还一可选实施例；

图5表示了具有集成在叶片中的检测器的实施例；

图6表示了具有集成在叶片中的检测器和发射器的实施例；

图7表示了具有纤维的叶片的剖视图；

图8表示了具有纤维的、根据图7的叶片的可选实施例；

图9表示了合适折叠的箱坯料的详细视图；

图10表示了根据图9的视图，其中间隙太窄；

图11表示了根据图9的视图，其中间隙太宽；以及

图12表示了根据图9的视图，其中具有成角度扭曲的间隙。

具体实施方式

图1表示了用于检验箱坯料2的装置1，该箱坯料2包括扁平材 料3，特别是纸板或波纹板。通常，箱坯料2指向下，因此图1从下 面表示了装置1。然而，还有安装位置，在该安装位置中，箱坯料2 指向上，因此图1从上面表示了装置1。根据图1的视图只是基础视 图，对于理解本发明的主题并不重要的所有部件的视图都省略。

箱坯料2有多个折叠边缘4，该折叠边缘4例如通过折痕或压缩 而模制至扁平材料3中。另外，允许箱坯料2折叠在一起以便无障碍 地形成立方体包装的间隙5已经由箱坯料2形成。理想的是，这些间 隙的尺寸设置成使得底部和顶部折片仍然恰好有在装配成立方体形状 的箱坯料2内部的空间。这样，首先保证箱坯料2能够折叠成立方体 形状；第二，底部和顶部折片使得箱坯料2的侧壁稳定，这样保证大 大提高稳定性。这些间隙5的尺寸主要是由于选择的冲压机形状。

箱坯料2另外有粘接剂片6，以便使得箱坯料2能够再成形成外 壳状结构。布置在粘接剂片6区域中的这些间隙5的形状和宽度因此 不再只由冲压工具来限定，而是还由折叠和粘接来限定。在粘接剂区 域中的交叠越大，在该区域中形成的间隙5就越窄。另外，在并不精 确平行折叠的情况下，导致间隙5的成角度扭曲。

箱坯料2沿运行方向7连续地输送，各箱坯料2相继地一个跟随 着另一个后面运动。在图1中表示了胶接单元8，该胶接单元8使得 粘接剂片6涂覆有合适的粘接剂。折叠单元9布置在该胶接单元后面， 该折叠单元9使得箱坯料2的一层10折叠。在该处理中，粘接剂片6 与箱坯料2的、布置成与该粘接剂片6相对的端部区域11进行扁平接 触，这样保证相互永久性连接。

为了能够检查箱坯料2的正确折叠，分析在粘接剂片6区域中的 至少一个间隙5。为此，装置1有叶片12。该叶片12基本沿箱坯料2 的运行方向7延伸。它只在箱坯料2还没有由折叠单元9完全折叠的 区域13中被支承。因此，在区域13中，将并不折叠的层14和将折叠 的层10显示为开口结构，因此这里有用于叶片12的合适支承结构15 的空间。

部件16布置成与叶片12相对。用于检验箱坯料2的波17在叶片 12和部件16之间传播。该检验延伸至设置于粘接剂片6区域中的这 些间隙5中的至少一个。所有其它间隙5都由冲压工具预先限定了它 们的几何形状，因此无缺陷，从而省略它们的分析。

为了防止叶片12捕获粘接剂片6和因此损害层10、14的相互对 齐，叶片12有滑道18。该滑道18设置于叶片12的两侧，并保证叶 片12不会接触粘接剂片6。

叶片12和部件16的确切结构通过使用根据图2的剖视图来获得。 该剖视图揭示了叶片12接合在箱坯料2的层10、14之间。这样，叶 片12防止折叠和粘接层10与层14的粘紧（gripping）被破坏。

发射器19和检测器20设置于部件16中。发射器19发出波17， 该波17在一定程度上落在箱坯料2的层10上，在一定程度上直接落 在叶片12上。叶片12形成为使得它很好地反射该波17或者很好地吸 收该波17。因此，结果是在布置箱坯料2的层10的那些区域和所有 其它区域之间在反射的波21中很高的对比，这由检测器20以局部解 析方式进行检测。

图像处理装置22布置在检测器20的下游，该图像处理装置22 通过信号通路23而输出信号，该信号表示箱坯料2是否位于允许的公 差范围内。这里，特别重要的是检测层10相对于运行方向7的向内和 /或横向偏离。为此，图像处理装置22使得由检测器20记录的图像与 参考图像24比较，且当超过预定的误差界限值时，在信号通路23上 输出误差信号。该误差信号例如能够用于标记有缺陷的箱坯料，以便 将其分离出来，或者用于触发警报。

图3表示了可选实施例，其中，相同参考标号表示相同部件。在 下文中，将只介绍与根据图2的实施例的区别。在根据图3的实施例 中，叶片12形成为使得它在反射过程中旋转波17的偏振方向。另外， 偏振过滤器25设置于检测器20的前面和发射器19的后面。这样，能 够检测偏振方向通过叶片12的旋转。在这种情况下，箱坯料2由不会 使得波17的偏振方向旋转或者以另外方式使它旋转的材料3来构成， 使得通过偏振过滤器25而产生-引起相应的对比。这种对比能够确切 地检测层10。

图4表示了还一可选实施例，其中，发射器19并不设置于部件 16中，而是在叶片12中。这样，叉形结构使得波17从叶片12运行 到部件16。因为箱坯料2的材料3在原则上不能发射任何波17，因此 这样产生很高的对比-而不管箱坯料2上是否有任何可能的印刷。

图5表示了还一可选实施例，其中，与根据图4的实施例相反， 发射器19和检测器20互换。检测器20布置在叶片12中，而发射器 19布置在部件16中。在这种情况下，原则上产生与根据图4的实施 例相同的优点。不过，叶片12通常必须形成为更厚-由于容纳检测器 20所需。不过，这通常在较大箱坯料的情况下没有任何作用。

图6表示了还一可选实施例，其中，发射器19和检测器20共同 布置在叶片12中。在这种情况下，反射器26布置在部件16中，该反 射器26将来自发射器19的波17反射至检测器20上。

图7表示了根据图4的叶片12的可选实施例。这里，发射器19 设置于支承结构15的区域13中。波17通过透镜27而射入纤维28 内。该纤维优选是形成为玻璃或塑料纤维。纤维28与漫射屏29连接， 该漫射屏29将波17引导出叶片12。这样，叶片12能够设计成特别 薄，而不必受到形成发射器19的相应限制。

最后，图8表示了叶片12的还一可选实施例。叶片12包含一束 纤维28，该束纤维28与检测器20连接。在这种情况下，检测器20 设置于支承结构15的区域13中，因此它的总体尺寸不会使得叶片12 的厚度变得过大。

图9表示了合适粘接的箱坯料2的详细视图。间隙5有宽度30， 该宽度30相应于具有足够精度的所述值。前边缘31相互对齐，因此 间隙5还有正确的形状。因此这种箱坯料2没有可以抱怨的原因，因 此装置1不会激发任何错误信号。

图10表示了根据图9的视图，间隙5的宽度30形成为太窄。这 是在粘接剂片6区域中过大交叠的结果。这种缺陷通常导致箱坯料2 不再能够折叠成所需的立方体结构，因为在折叠至一起的过程中底部 折片将撞上侧壁。对于该箱坯料2，装置1输出相应的错误信号。

图11表示了具有过宽间隙5的还一箱坯料2。因此间隙宽度30 超过特定公差范围。这种箱坯料2确实能够无困难地装配，但是底部 折片不再搁置于侧壁上，因此它不再能够稳定各侧壁。因此这种箱坯 料2没有所需的稳定性，因此同样由装置1分离出来。

最后，图12表示了还一箱坯料2，其中，边缘31不再相互对齐； 而是它们相互成一定角度32。该角度32由于沿运行方向7偏离而产 生。这种缺陷首先导致箱坯料2的装配成问题，其次导致印刷图像33 偏离。这种偏离特别在视觉上没有多少吸引力。另外，由于上述误差， 导致降低箱坯料2的稳定性。因此该箱坯料同样分离出来。

参考标号表

1  装置

2  箱坯料

3  材料

4  折叠边缘

5  间隙

6  粘接剂片

7  运行方向

8  胶接单元

9  折叠单元

10 层

11 端部区域

12 叶片

13 区域

14 层

15 支承结构

16 部件

17 波

18 滑道

19 发射器

20 检测器

21 波

22 图像处理装置

23 信号通路

24 参考图像

25 偏振过滤器

26 反射器

27 透镜

28 纤维

29 漫射屏

30 宽度

31 前边缘

32 角度

33 印刷图像