[发明专利]利用电磁信号的高速变质检测

说明书

本申请要求2010年12月30日提交的美国临时申请No. 61/428,647的优先权，该美国申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及对包装的污染物无损检查。更具体地，本发明涉及通过分析来自包装的电磁信号无损检查包装中的变质情况。

背景技术

被包装的物质，诸如意在被人类消费的液态产品，在封装时会变质（即，有害细菌或其它微生物的生长）。示例性的这类液态产品包括但不限于婴儿、幼童和成人的营养食品，强化剂和膳食补充剂。这类物质可以在包装期间保持无菌（即，无菌包装）或可以在包装之后杀菌（例如，巴氏消毒）。在包装之后杀菌会改变物质的某些性质。例如，巴氏消毒可导致营养食品中需要的蛋白质分解，降低食品的营养值。

测试这类包装中的变质情况的一种方法是在视觉查验包装之前允许相对长的孵化周期。视觉查验可能无法识别一些细菌导致的变质或者不能识别具有生长相对慢的污染物的包装中的变质。因此，消费者可能购买和使用含有变质物质的包装物。此外，工业规模的视觉查验需要在培训和人力上的大量投资，并且经视觉查验的包装必须是透明并且可单独检查的（即从容纳多个包装的盒中取出）。这增加了生产成本且降低了响应于产品需求变化的灵活度。

检查容纳变质物质的包装的另一种方法是通过破坏性测试，其中包装必须被打开或以其他方式不能使用，诸如PH分析和培养。每种破坏性测试方法都具有其自身的缺点，诸如不能检测早期变质或对某些细菌或污染物不敏感。然而，更重要的是，破坏性测试需要打开包装对物质进行取样。打开包装对物质进行取样的动作再次引入污染和变质的可能。因此，对于前进的给定包装可能不会对其物质进行任何测试。因此，测试的任意包装作为产品批次的代表并且被取样的包装本身被剔除。这导致批次测试不完整、过多产品被浪费以及大量时间支出，这降低了响应于产品需求变化的灵活性。

发明内容

在一个实施例中，设备检查容纳经历变质的物质的一盒包装。系统包括检查系统、处理器和标签系统。检查系统包括电磁源、多个电磁扫描系统和取样器。盒中的每个包装具有相应的电磁扫描系统。电磁源产生电磁信号，并且多个电磁扫描系统中的每个将产生的电磁信号导向该盒包装中的相应包装。多个扫描系统中的每个从相应的包装接收衰减的电磁信号，并且取样器对接收的衰减信号中的每个进行取样，以产生表示预定时间段内接收的衰减信号的振幅的一组数据点。处理器通过检测该组数据点内的峰值，基于检测到的峰值相对于时间移动数据点，并且在无需根据该组数据点产生图像的情况下确定被移动的数据点是否对应于容纳未变质物质的包装。标签系统标记具有容纳变质物质的包装的任何盒。可选择地，所述设备包括用于从托盘移除多盒包装以进行检查并且在检查之后送回未变质的盒的机器人。所述设备还可以包括用于从检查系统去除被标签系统标记的包装的剔除系统。检查系统更合适地是质量检查系统，其自身可以大体限定具有检查系统的生产线。在一个实施例中，处理器通过将移动的数据点与至少一个数学模型进行比较来确定包装是否容纳了变质物质。

在另一实施例中，建立数学模型以确定包装中的物质是否变质。物质被无菌包装在多个包装中，并且在第一批多个包装中注入第一污染物。保持第二批多个包装处于无菌状态。在可选择的孵化周期之后（例如21天），检查多个包装中的每个。在检查期间，将电磁信号导向到包装，接收衰减的电磁信号并对其取样以产生一组数据点，检测该组数据点内的峰值，并且相对于时间移动数据点以使检测到的峰值与预定时间对齐。分析该组被移动的数据点以确定使对应于第一批包装的多组移动数据点与对应于第二批包装的多组移动数据点之间的区别最大化的数学模型。可选择地，在检查之后，可以对第二批包装中的每个包装进行破坏性测试以确认包装中物质的未变质或无菌状态。在一个实施例中，通过将组中的每个数据点作为独立变量来处理并且执行正交偏最小二乘计算（orthogonal partial least squares calculation）来确定使两批包装的多组数据点之间的区别最大化的数学模型。可选择地，在确定数学模型之前，可以在每组数据点中加入额外的变量。额外的变量来自于该组数据点（例如，该组数据点中的第一峰值的振幅和该组数据点中的第二峰值的振幅之比）。

本发明的实施例还提供用于确定寻找容纳变质物质的包装和容纳未变质物质的包装之间的区别的数学模型的系统和方法以及利用改数学模型检查变质的物质包装盒的检查系统。

附图说明

通过阅读结合附图的以下描述，本发明的前述目的、特征和优点将变得更加显而易见，在附图中：