УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧКИ В СОДЕРЖАЩЕЙ СОСТАВ ОДНОРАЗОВОЙ КАПСУЛЕ
DEVICE AND METHOD FOR DETECTION OF LEAKS IN DISPOSABLE CAPSULE CONTAINING COMPOSITION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Данное раскрытие относится к способу машинного зрения для определения утечки из содержащей состав одноразовой капсулы в ходе производственного процесса, а также к устройству, используемому для этого.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Потребительские товары изготавливают на высокопроизводительных производственных линиях. Производственная линия, как правило, включает ряд этапов, или пунктов, на которых изготавливают и/или модифицируют различные части потребительского товара. Эти этапы часто выполняются на максимально возможной скорости с тем, чтобы достигать высокой производительности и низкой производственной себестоимости. Кроме того, по-прежнему желательным является поддержание требуемых стандартов качества потребительского товара. Поэтому высокопроизводительные производственные линии, как правило, включают средства контроля готового потребительского товара (товаров).
Контроль каждого отдельного товара вручную или цифровым способом в конце высокопроизводительной производственной линии является неэффективным по многим причинам. Во-первых, контроль всех без исключения потребительских товаров, которые сходят с высокопроизводительной производственной линии, является времязатратным. На самом деле зачастую он является просто непрактичным. Одним из решений этой задачи является контроль вручную или цифровым образом одного из образцов потребительского товара. Однако применение этого подхода в конечном итоге может подразумевать, что некоторые дефектные потребительские товары могут избегать процесса контроля и/или дефектные товары не идентифицируются до тех пор, пока не станет слишком поздно исправлять перебои на производственной линии. Это в результате может приводить к целым партиям дефектных потребительских товаров, которые не могут реализовываться «как есть».
Потребительские товары, изготовленные на высокопроизводительных производственных линиях, включают одноразовые капсулы, которые используются для упаковки составов по уходу за домом, таких как стиральный порошок или средство для мытья посуды. Современные одноразовые капсулы, имеющиеся в продаже, включают однокамерные одноразовые капсулы, а также многокамерные одноразовые капсулы, которые в настоящем раскрытии собирательно именуются «одноразовыми капсулами стандартной дозы». Камеры изготавливаются на высокопроизводительных производственных линиях с использованием плит, содержащих ряды полостей форм, в которые втягивается водорастворимая пленка, которая деформируется таким образом, чтобы она принимала форму полости формы. Получаемые в результате камеры могут затем изолироваться, образуя однокамерную одноразовую капсулу или, по меньшей мере, часть многокамерной одноразовой капсулы. Таким образом, одновременно изготавливается множество одноразовых капсул стандартной дозы. Если, по меньшей мере, одна из этих одноразовых капсул стандартной дозы является дефектной, состав может протекать, вызывая загрязнение производственной линии и/или других одноразовых капсул стандартной дозы.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Остается потребность в эффективном, быстром и доскональном способе и устройстве для контроля одноразовых капсул стандартной дозы для гарантии качества по мере того, как они изготавливаются вдоль высокопроизводительной производственной линии. Настоящее раскрытие решает вышеупомянутую потребность путем создания интегрированного в конвертер машинного устройства и способа для текущего контроля качества одноразовых капсул стандартной дозы.
В настоящем раскрытии описано новое устройство для обнаружения утечки из содержащей состав одноразовой капсулы в ходе высокопроизводительного производственного процесса. Данное устройство содержит: плиту, содержащую полость одноразовой капсулы и множество граничных зон плиты, смежных с указанной полостью; модуль получения изображений; модуль обработки изображений; и источник испускания актиничного излучения. Источник испускания актиничного излучения может представлять собой источник ультрафиолетового излучения. Источник испускания актиничного излучения расположен так, чтобы он подвергал действию актиничного излучения, по меньшей мере, одну из множества граничных зон плиты. Модуль получения изображений расположен так, чтобы он получал изображение по меньшей мере одной из множества граничных зон плиты, подвергнутых действию актиничного излучения. Модуль получения изображений коммуникативно подключен к модулю обработки изображений.
В настоящем раскрытии описан новый способ обнаружения утечки из содержащей состав одноразовой капсулы. Способ может выполняться на производственной линии один или большее количество раз. Содержащая состав одноразовая капсула расположена в полости плиты, расположенной на конвертирующей линии. Состав содержит фоточувствительное соединение, которое чувствительно к актиничному излучению. Плита содержит множество граничных зон плиты, смежных с полостью. Способ включает следующие этапы. По меньшей мере, одна из множества граничных зон плиты подвергается действию источника испускания актиничного излучения. Получают изображение по меньшей мере одной из множества граничных зон плиты, подвергнутой действию актиничного излучения. Обнаруживают актиничное излучение, испускаемое фоточувствительным соединением, если оно присутствует на по меньшей мере одной из множества граничных зон плиты. Если актиничное излучение обнаружено, в контроллер, такой как программируемый логический контроллер («PLC») или программируемый контроллер для автоматизации технологических процессов («РАС»), отправляется сообщение о несоответствии. Факультативно, контроллер может затем направлять одноразовую капсулу с утечкой и/или капсулу (капсулы), расположенные в смежной полости или полостях, для извлечения из конвертирующей линии.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее раскрытие легче понять со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:
Фиг. 1 - вид сверху секции из множества форм, расположенных на плите;
Фиг. 2 - вид сверху секции из ряда форм, расположенных на круговом барабане;
Фиг. 3 - трехкамерная одноразовая капсула стандартной дозы;
Фиг. 4 - блок-схема устройства машинного зрения;
Фиг. 5 - изображение ряда из одноразовых капсул, которые прошли контроль;
Фиг. 6 - изображение ряда из одноразовых капсул, которые не прошли контроль.
Материалы патента или заявки содержат по меньшей мере один чертеж, выполненный в цвете. Копии этой публикации патента или патентной заявки с цветными чертежами будут представлены в ведомство бюро после подачи заявления и уплаты необходимого сбора.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Термин «содержащий», используемый в настоящем описании, означает, что различные компоненты, ингредиенты или этапы могут совместно использоваться при практической реализации настоящего изобретения. Соответственно, термин «содержащий» охватывает более ограничивающие термины «состоящий главным образом из» и «состоящий из». Настоящие составы могут содержать, состоять главным образом из или состоять из любых необходимых или факультативных элементов, раскрытых в настоящем раскрытии.
Производственный процесс
Одноразовые капсулы стандартной дозы изготавливаются с использованием подходящего оборудования и способов. Например, одноразовые капсулы стандартной дозы изготавливаются с использованием известных в данной области методик вертикального заполнения формы, горизонтального заполнения формы и/или заполнения вращающегося барабана. Такие процессы могут быть либо непрерывными, либо прерывистыми. Примеры непрерывных процессов изготовления водорастворимых контейнеров на автоматической линии изложены в патенте США №7125828, заявке на патент США №2009/0199877 А1, европейских патентах №2380965, 2380966, патенте США №7127874 и заявке на патент США №2007/0241022 (все они выданы Procter & Gamble Company, Огайо, США). Примеры не являющихся непрерывными процессов изготовления водорастворимых контейнеров на автоматической линии изложены в патенте США №7797912 (выдан Reckitt Benckiser, Беркшир, Великобритания). В каждом из этих процессов может применяться плита, содержащая ряд полостей форм.
В общем процессы могут включать следующие этапы. Пленку нагревают и/или увлажняют и подают на поверхность плиты. Находясь на поверхности плиты, пленка может любыми средствами удерживаться в требуемом положении. Например, пленка может удерживаться в требуемом положении путем воздействия вакуумом на пленку и, таким образом, притягивания пленки к фиксированному положению на поверхности. Вакуум может оказывать воздействие вдоль краев пленки и/или в зоне поверхности между полостями форм. Поверхность плиты может содержать по меньшей мере некоторые отверстия, соединенные с модулем, который может создавать вакуум так, как это известно в данной области техники.
Может использоваться любая пленка, которая подходит для изготовления одноразовой капсулы стандартной дозы. Неограничивающие примеры используемых водорастворимых пленок включают пленки, содержащие поливиниловый спирт, как описано в заявках на патенты США №2011/0204087 А1 и 2011/0188784 А1 (обе выданы Procter & Gamble Company, Огайо, США). Дополнительные неограничивающие примеры включают серийно выпускаемые пленки, в том числе М8630 и М8900, поставляемые MonoSol (г. Гэри, штат Индиана, США), и/или пленки, известные под торговой маркой Solublon, из пленок, поставляемых Aicello (Северный Ванкувер, провинция Британская Колумбия, Канада), или пленку Poval, поставляемую Kuraray (г. Хьюстон, штат Техас, США).
Когда в полостях форм сформированы открытые карманы из пленки, они могут быть заполнены составом и изолированы любым известным способом, в том числе способами, описанными в перечисленных выше патентных публикациях. Этап изоляции, как правило, выполняется путем изоляции второй водорастворимой пленкой открытой верхней части кармана. В некоторых воплощениях вторая водорастворимая пленка может сама по себе образовывать часть одного или нескольких содержащих состав карманов. Неограничивающие средства заполнения и изоляции описаны в патентах США №6995126, 7125828, заявке на патент США №2009/0199877 А1, европейских патентах №2380965, 2380966, патенте США №7127874 и заявке на патент США №2007/0241022 (все они выданы Procter & Gamble Company, Огайо, США).
Состав
Одноразовые капсулы стандартной дозы могут содержать любой состав, который подходит для предполагаемого использования. Неограничивающие примеры пригодных составов включают жидкие моющие составы для легкого и тяжелого рабочих режимов, чистящие составы для твердых поверхностей, моющие гели, обычно используемые для стирки, и отбеливающие добавки и добавки для стирки, шампуни, средства для мытья тела и другие составы для личной гигиены. Эти составы могут принимать форму жидкости, геля, твердого вещества или порошка. Жидкие и гелевые составы могут содержать твердое вещество. Твердые вещества могут содержать порошок или агломераты, такие как микрокапсулы, гранулы, лапшу или один или более перламутровых шариков или их смеси.
Составы, пригодные для настоящего раскрытия, содержат фоточувствительное соединение. Под действием источника актиничного излучения фоточувствительное соединение испускает актиничное излучение. Пригодные для настоящего изобретения фоточувствительные соединения включают флуоресцентные красители, ультрафиолетовые красители, красители в ближней инфракрасной области и инфракрасные красители, такие как красители, используемые в качестве оптических отбеливателей, т.е. соединения, которые подцвечивают изделия при стирке. Оптические отбеливатели, которые могут быть пригодны для настоящего изобретения, можно классифицировать по подгруппам, которые включают, но необязательно ограничиваются производными стильбена, пиразолина, кумарина, карбоновой кислоты, метинцианинов, дибензотиофен-5,5-диоксида, азолов, гетероциклов с 5- и 6-членными кольцами и других разнообразных соединений. Примеры таких осветлителей раскрыты в «The Production and Application of Fluorescent Brightening Agents», M. Zahradnik, опубликованной John Wiley & Sons, Нью-Йорк (1982). Неограничивающими примерами оптических осветлителей, пригодных для настоящих составов, являются осветлители, раскрытые в патентах США №4790856 и 3646015.
Неограничивающие примеры пригодных производных стильбена включают следующие соединения. Флуоресцентный осветлитель с цветовым индексом («С.I.») 260 (С.I. fluorescent brightener 260) в преобладающей α-кристаллической форме, имеющий следующую структуру:
Термин «в преобладающей α-кристаллической форме» означает, что, как правило, по меньшей мере 50 вес.%, по меньшей мере 75 вес.%, по меньшей мере 90 вес.%, по меньшей мере 99 вес.% или даже, по существу, весь С.I. fluorescent brightener 260 находится в α-кристаллической форме. Этот осветлитель, как правило, находится в форме микронизированных частиц, имеющих средневзвешенный размер первичных частиц 3-30 микрометров, 3-20 микрометров или 3-10 микрометров. Состав может включать С.I. fluorescent brightener 260 в β-кристаллической форме, причем весовое отношение (i) С.I. fluorescent brightener 260 в α-кристаллической форме к (ii) С.I. fluorescent brightener 260 в β-кристаллической форме может составлять по меньшей мере 0,1 или по меньшей мере 0,6. Документ ВЕ680847 относится к способу изготовления С.I. fluorescent brightener 260 в α-кристаллической форме.
Дополнительное пригодное производное стильбена имеет приведенную ниже структуру:
Пригодные уровни флуоресцентного осветлителя включают более низкие уровни от приблизительно 0,01 вес.%, от приблизительно 0,05 вес.%, от приблизительно 0,1 вес.%, от приблизительно 0,01 вес.% или даже от приблизительно 0,2 вес.% до более высоких уровней 0,5 вес.% или даже 0,75 вес.%.
Дополнительные пригодные производные стильбена включают 2,2′-(1,2-этендиил)бис[5-[[4,6-бис(фениламино)-1,3,5-триазин-2-ил]амино]бензолсульфоновую кислоту и 4,4′-бис(2-дисульфоновая кислота стирил)бифенил, который также известен как флуоресцентный осветлитель C.I. fluorescent brightener 351. Специалист в данной области техники может определить минимальное и максимальное количество соединения, испускающего актиничное излучение, необходимое для использования, основываясь на требуемом уровне испускания актиничного излучения. При этом часто приходится учитывать стоимость и/или применимость соединения в составе, а также чувствительность модуля получения изображений, используемого для обнаружения актиничного излучения, используемого для обнаружения соединения, испускающего актиничное излучение.
В одном из примеров применимые концентрации флуоресцентного отбеливающего соединения находятся в пределах от приблизительно 50 миллионных долей (м.д.) до приблизительно 2500 м.д. и от приблизительно 200 м.д. до приблизительно 1500 м.д.
Плита
Типичные производственные линии стандартных доз используют поверхность, содержащую полость формы для каждой камеры, которая образует одноразовую капсулу стандартной дозы. Часто эта поверхность съемным образом соединена с подвижной вращающейся лентой, например с конвейерной лентой или конвейерной лентой плиты. Перемещение ленты может быть непрерывным или прерывистым. В случае необходимости поверхность может быть удалена и заменена на другую поверхность, имеющую другие геометрические размеры или содержащую формы, характеризующиеся другой формой или геометрическими размерами. Это позволяет легко чистить оборудование и использовать его для производства одноразовых капсул стандартной дозы различных типов. Может использоваться любая пригодная поверхность.
На Фиг. 1 показано одно из воплощений пригодной плиты 10. На Фиг. 1 на поверхности плиты 10 присутствует ряд полостей 100 формы в двумерной сетке. В этом воплощении имеется 12 полостей формы в продольном направлении плиты и 7 полостей формы - в поперечном направлении. Каждую полость можно определить посредством Ряда, «R», в продольном направлении и Полосы, «L» - в поперечном направлении. Отсюда следует, что поскольку на поверхности плиты имеется множество полостей формы, то каждая полость имеет, по меньшей мере, три соседние полости за исключением тех полостей формы, которые непосредственно примыкают к четырем краям 120 самой плиты. Например, полость 101 на Фиг. 1 имеет три соседние полости, 102, 103, 104 и 105, в то время как полость 105, которая находится у края 120 самой плиты, имеет только три соседние полости, 101, 106 и 107. Между полостью 101 и каждой из четырех соседних полостей находятся граничные зоны 12 плиты, смежные с этой полостью.
На Фиг. 2 показано другое применимое воплощение плиты 10. Полости 100 формы располагаются на искривленной поверхности барабана 11. Как и в вышеописанной плите, на поверхности барабана имеется ряд полостей формы, так что каждая полость имеет по меньшей мере две соседние полости.
Одноразовые капсулы стандартной дозы
С использованием таких полостей форм, как вышеописанные, могут изготавливаться одно- или многокамерные одноразовые капсулы. Неограничивающими примерами однокамерных одноразовых капсул и способов их изготовления являются примеры, которые имеются в продаже под наименованиями Tide Pods, All Mighty Pacs, Purex Ultra Packs, Persil, OMO Pods, Tesco Capsules, Arm & Hammer Crystal Power Pacs. Неограничивающие примеры многокамерных одноразовых капсул и способов изготовления одноразовых капсул стандартной дозы описаны в заявке на патент США №2010/0192986 А1, патентах США №6995126, 7125828, 7127874, 7964549, заявке на патент США №2009/0199877 А1, патентах США №6881713, 7013623, 7528099 и 6727215 (все они выданы Procter & Gamble Company, Огайо, США). Примерами многокамерных одноразовых капсул, которые в настоящее время имеются в продаже, являются Tide Pods и Ariel Pods.
Источник испускания актиничного излучения
Для того чтобы вызвать испускание актиничного излучения фоточувствительным соединением (соединениями), находящимся в составе, может быть использован любой подходящий источник испускания актиничного излучения. Неограничивающие примеры подходящих источников испускания актиничного излучения включают: источник ультрафиолетового излучения, источник белого света, источник излучения в ближней инфракрасной области, источник инфракрасного излучения и их сочетания.
Модуль получения изображений
Контроль одноразовой капсулы стандартной дозы и/или, по меньшей мере, одной из граничных зон плиты, смежных с полостью, в которой располагается эта одноразовая капсула стандартной дозы, может выполняться с использованием любой подходящей камеры или другого устройства фиксации изображений. Неограничивающие примеры пригодных камер включают камеру с однострочной разверткой, такую как камера In-Sight 5604 от Cognex (г. Натик, штат Массачусетс, США), камеру из линейки ПК-совместимых камер от Teledyne Dalsa (г. Биллерика, штат Массачусетс, США), камеру Elixa UC8, или камеру из линейки камер Aviiva от e2v (г. Тэрритаун, штат Нью-Йорк, США), или камеру spL8192-39k или spL4096-70 k от Basler AG (г. Аренсбург, Германия).
Модуль обработки изображений
Модуль обработки изображений может представлять собой автономный модуль, или он может быть интегрирован в камеру. Одним из неограничивающих примеров интегрированной камеры и модуля обработки изображений является камера In-Sight 5604 от Cognex (г. Натик, штат Массачусетс, США). Модуль обработки изображений выполняет контроль изображений, зафиксированных камерой, с целью поиска актиничного излучения, испущенного из по меньшей мере одной из граничных зон плиты, окружающих содержащую состав одноразовую капсулу. Если на граничной зоне плиты обнаруживается актиничное излучение, то модуль обработки изображений отправляет в контроллер сообщение о несоответствии.
В одном из воплощений модуль обработки изображений объединяет зафиксированное изображение в единое целое и исполняет запрограммированный процесс анализа изображения. На основе результатов анализа изображения контроллеру сообщается решение о соответствии или несоответствии.
Контроллер
Используют программируемый контроллер. Подходящий контроллер выбирают из программируемого контроллера для автоматизации технологических процессов и программируемого логического контроллера. Пригодный программируемый контроллер для автоматизации технологических процессов может быть выбран из семейства программируемых контроллеров для автоматизации технологических процессов Control Logic от Rockwell Automation (г. Анахайм, штат Калифорния, США).
Примеры
Как показано на Фиг. 3, в полости плиты присутствует одноразовая капсула 2000 стандартной дозы, содержащая три камеры после изоляции. Каждая из камер содержит 50 миллионных долей C.I. fluorescent brightener 351. Устройство машинного зрения согласно настоящему раскрытию устанавливается на одной линии с производственной линией одноразовых капсул стандартной дозы после этапа, на котором три камеры изолируются друг относительно друга.
На Фиг. 4 показана блок-схема устройства 1000 машинного зрения согласно настоящему изобретению. Ряд видеокамер 1100 с однострочной разверткой Cognex In-Sight 5604 расположен над плитой 10 и перекрывает плиту в поперечном направлении. В камере применяется микросхема CCD (формирователь изображений), которая состоит из единственной строки пикселов. Единственная строка пикселов многократно фиксируется синхронно со скоростью перемещения конвертера. Таким образом, фиксируется изображение каждой полости в плите и граничных зон, смежных с этой полостью. Программное обеспечение камеры компонует отдельные строки пикселов в единое изображение зоны.
Источник 120 ультрафиолетового излучения в виде линейки диодов («источник УФ-излучения») устанавливается и направляется на плиту 10 одноразовых капсул так, чтобы излучение выравнивалось с фокальными средними линиями камер с целью освещения полостей, подлежащих контролю при помощи камер. Когда начинается перемещение конвертера, источник 120 УФ-излучения включается программируемым контроллером для автоматизации технологических процессов («РАС») 1200. После включения источник УФ-излучения испускает актиничное излучение, которое возбуждает флуоресцентный осветлитель С.I. fluorescent brightener 351, находящийся в одноразовой капсуле и, если он присутствует, на граничных зонах плиты, окружающих эту одноразовую капсулу. Камеры запускаются одновременно посредством выходного сигнала РАС линии, который взаимодействует с камерами через коммутатор сети Ethernet. После фиксации и объединения в единое растровое изображение изображения одноразовых капсул и граничных зон плиты, окружающих эти капсулы, камеры исполняют запрограммированный процесс анализа изображения. В то же время, когда это изображение анализируется, другой пусковой ввод от РАС подает камерам сигнал начинать фиксировать данные для следующих одноразовых капсул на одной линии и окружающих эти одноразовые капсулы граничных зон плиты.
Решение о соответствии/несоответствии оценивается для каждого местоположения одноразовой капсулы на плите конвертера. Решение о соответствии/несоответствии сообщается РАС через коммутатор сети Ethernet. Каждый ряд и полоса определяются как прошедшие или как непрошедшие в зависимости от того, содержат ли они элемент с утечкой.
На Фиг. 5 показано изображение, зафиксированное одной из четырех камер. В данном воплощении камера точно выровнена вдоль плиты в поперечном направлении для выравнивания в линию с тремя одноразовыми капсулами 2000, расположенными в полостях одноразовых капсул, и граничными зонами 12 плиты, смежными с этими полостями; сами полости не видны на Фиг. 5 по причине присутствия в полостях одноразовых капсул 2000. В данном воплощении камера имеет опорные области, показанные как светло-голубой прямоугольник 200 на одной линии со сторонами фактических внешних граничных зон 12 плиты, окружающих каждую полость.
На Фиг. 5 ни на одной из граничных зон 12 плиты актиничное излучение не обнаруживается, и, таким образом, не обнаруживается утечка. Для этого ряда одноразовых капсул камера сообщает РАС по IP-протоколу Ethernet состояние «соответствие».
На Фиг. 6 показан ряд одноразовых капсул 2000 и связанные граничные зоны 12 плиты. Актиничное излучение 150 обнаруживается на граничной зоне 12 плиты справа от крайней правой одноразовой капсулы 2000. Таким образом, обнаружена утечка на правой граничной зоне 12 плиты этой одноразовой капсулы. Камера сообщает РАС по IP-протоколу Ethernet состояние «несоответствие». Затем РАС направляет эту одноразовую капсулу с утечкой и соседнюю с ней капсулу для извлечения с конвертирующей линии.
Размеры и значения, раскрытые в данном описании, не следует понимать, как строго ограниченные указанными точными числовыми значениями. Наоборот, если не указано иначе, каждый такой размер следует подразумевать и как указанное значение, и как функционально эквивалентный диапазон, охватывающий данное значение. Например, размер, указанный как ′′40 мм′′, следует понимать как ′′приблизительно 40 мм′′.
Каждый документ, упомянутый в данном описании, в том числе любая перекрестная ссылка или родственные патент или заявка, настоящим в полном объеме включен в данное описание посредством ссылки, за исключением четко указанных исключений или иных ограничений. Цитирование любого документа не является допущением того, что он является прототипом любого раскрытого или заявленного в данном описании изобретения, или того, что он сам или в сочетании с другим источником или источниками предлагает, предполагает или раскрывает любое из этих изобретений. Также в том случае, если любое значение или определение какого-либо термина в данном документе противоречит какому-либо значению или определению такого же термина в документе, включенном в настоящий посредством ссылки, значение или определение, закрепленное за этим термином в настоящем документе, будет иметь первостепенную силу.
Хотя были проиллюстрированы и описаны конкретные воплощения данного изобретения, специалистам в данной области будет очевидно, что могут быть выполнены различные другие изменения и модификации без отклонения от сущности и объема данного изобретения. Таким образом, предусматривается, что прилагаемая формула изобретения охватывает все такие изменения и модификации, входящие в объем данного изобретения.