使容器环的表面的平坦度可视化的方法、设备和检查线技术

本发明专利技术涉及一种用于使容器(14)环(16)表面的平坦度可视化的方法，包括：用含有径向射线的周边入射光束从上方照射环表面，在环表面发生镜面反射；使用光学系统(24、124)在传感器(18)上形成环表面的平面图像，使用将实际高度差(dZ)转换为图像上的径向图像偏移(dR)的几何光学变换，对应于单位实际高度差(dZ)的图像径向图像偏移(dR)大于对应于相同尺寸的实际径向偏移的图像径向偏移。本发明专利技术还涉及实施该方法的一种设备和一种装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使容器环的表面的平坦度可视化的方法、设备和检查线
本专利技术涉及检查容器的领域，特别是检查玻璃容器的领域，且更具体地涉及检查这些容器的环表面的平坦度。
技术介绍
环表面是容器的环的顶表面或顶边缘。环表面围绕环的理论中心轴线呈环形，且其厚度在沿着相对于理论轴线的径向或多或少的范围内。在理论上，该表面在与理论中心轴线垂直的平面中呈平面，其意义在于，该表面具有在连续360°与该平面接触的至少一条线，且最好呈圆形。在作为上述意义的平面时，其在包含理论中心轴线的径向平面上的截面轮廓可以呈多种形状：该轮廓可以呈平坦、圆形、倒置V形等。在众多应用中，环表面是与盖或帽的垫圈接触的表面。当环表面不是平面时，可能在闭合之后存在泄漏。因此，重要的是意识到环表面中的平坦度缺陷。这些平坦度缺陷可以在环的表面上的给定点处被分析为高度差，这在本文中应被理解为沿着平行于容器环的理论中心轴线的方向、在容器的实际环表面的给定点与理论环表面的对应点之间的位置差。这两个点的对应在于，在以理论中心轴线为中心的柱坐标系中，这两个对应的点具有相同的角坐标，且其中一个对应点位于实际环表面上而另一个对应点位于理论环表面上。由此，理论环表面是与垂直于理论中心轴线的参考平面相关的平面。该参考平面可以与所讨论的容器有关，例如，它可以对应于实际环表面的最高点的高度、对应于实际环表面的最低点的高度、对应于环表面在其角范围的平均高度等。参考平面还可被独立于容器地限定，例如参考显示设备、检查设备或测量设备。环表面的平坦度缺陷通常被细分为至少两种类型，“玻璃缺失”类型的缺陷与在制造期间用熔融玻璃填充环的模具的问题相关。其特征在于在围绕理论轴线的小角度幅度上延伸的高度差。“翘曲环(歪曲环，warpedring)”类型的缺陷是在围绕理论轴线的大角度幅度上延伸的通常较小的高度误差，然而是麻烦的缺陷，其通常是由于下沉、由于从模具中提取物体时的问题、或由于温度问题所致。目前，平坦度缺陷主要由探测气体泄漏的“钟状物(bell)”系统来探测。当平面金属表面被压在环上时，测量残余泄漏。这些检查的缺点在于其不提供评估缺陷的幅度的信息，而是仅仅给出表示表面是否为平面的二进制指示(泄漏/不泄漏)。这种系统需要用于容器与设备之间的相对运动的机械装置，这意味着不仅昂贵而且减慢了检查线的通过量：钟状物的上升和下降、物品暂时停在钟状物的下方等。而且，消除与物品的环接触具有避免破损或污染风险的实际优点。观察系统也是已知的，其中使用至少两个高角度或低角度视图来观察这些环。漫射光被用于照射进行传输检查的物体，该漫射光的位置相对于与物体相关的相机。该系统的缺点在于其需要至少两个相机和两个光源，以及可能需要两个具有其支承部和调节部的远心光学系统。其安装昂贵且需要长的光路，这意味着它占用了大量空间。为了修正那些缺点，且如上所述，已提出使用已经存在的相机来执行容器的另一次检查，例如如果容器是玻璃制成的瓶，则检查肩部的外观。然而，这需要选择检查装置的位置，这只能在设定为检查肩部区域中的缺陷和设定为检查环表面的几何缺陷之间折衷。对于原始意图的测量和尝试用这些相机测量平面度，这种折衷都不能令人满意。通过增加视角的数量，特别是通过组合具有不同低角度和高角度的相似视图，也能够采取环的部分的三维(3D)测量，然后联合这些测量，以通过计算来重构环表面的整体形状。这需要获取多个光学图像。然后，通过将点成对匹配的算法来成对地结合光学图像，在此基础上通过三角测量来计算3D坐标的实际点。该技术是具有复杂算法的立体视觉的技术。例如需要多个立体视觉视图，因而需要四个或六个相机。这些系统可能是精确的，但它们非常昂贵且占用大量空间。许多参数导致不能在长时间操作过程中保证精确度。文献US6172748描述了一种具有多个不同光源的设备，这些光源从下方照射环，即，从位于与环的轴线垂直且与环的表面相切的平面下方的点照射环。该设备具有多个不同的平面镜，每个平面镜提供仅仅环的一角度区域(angularsector)的图像。而且，即使图像重叠，图像之间仍然存在方位角度的不连续性，因为在两个图像中的潜在重叠点处，在每个图像中的重叠点存在视点的间断。这需要通过计算机重构图像，其需要复杂的算法。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提出一种观察环表面的平坦度缺陷的显示设备，其比现有系统简单。为此目的，本专利技术提供了使容器的实际环表面的平坦度可视化的可视化方法，该环表面具有呈平面且围绕理论中心轴线呈环形或圆形的理论形状，该方法是这样的类型，其包括以下步骤：用周边(外围)入射光束照射容器的实际环表面；以及使用光学系统在二维光电传感器上形成容器的环表面的平面图像；该方法的特征在于：该周边入射光束包括径向光线，径向光线被包含在含有理论中心轴线的径向平面中，径向光线被导向理论中心轴线；周边入射光束从上方照射环表面，且入射光束的径向射线被环表面上的镜面反射(高光反射，specularreflection)所反射；其特征在于，由形成平面图像组成的步骤包括将实际环表面转换为环表面图像的光学几何变换，该变换将理论环表面理论地转换为理论环表面图像；其特征在于，光学几何变换将实际环表面的测试点与理论环表面的对应点之间沿理论中心轴线方向的实际高度差，转换为在容器的环表面图像的图像点相对于理论环表面图像的对应图像点的在图像中的图像径向偏移；以及其特征在于，在平面图像中，在实际环表面的测试点与理论环表面的对应点之间，对应于单位实际高度差的图像径向偏移大于对应于相同尺寸的实际径向偏移的图像径向偏移，且其特征在于，在平面图像中，对应单位实际高度差的图像径向偏移大于对应实际环表面的所述测试点与理论环表面的对应点之间的相同尺寸的实际径向偏移的图像径向偏移。根据该方法的其它可选特征：在实际环表面的测试点与理论环表面的对应点之间，对应于单位实际高度差的图像径向偏移至少是对应于相同尺寸的实际径向偏移的图像径向偏移的三倍；该方法包括通过光学系统以相对于与理论中心轴线垂直的平面小于25°的观察仰角来观察实际环表面的步骤；该方法包括通过光学系统以相对于与理论中心轴线垂直的平面小于18.43°的观察仰角来观察实际环表面的步骤；该光学系统限定通过径向观察射线观察环表面的周边观察场，径向观察射线被包含在含有理论中心轴线的径向平面中，且相对于与理论中心轴线垂直的平面形成小于25°的理论中心角；观察仰角相对于与理论中心轴线垂直的平面小于18.43°；光学系统包括主反射表面，该主反射表面是以理论中心轴线作为其轴线的回转表面，且设置为将来自实际环表面的呈观察仰角的光线直接或间接反射向传感器；由形成平面图像组成的步骤包括光学地形成实际环表面的完整且连续的二维图像；周边入射光束包括在共同径向平面中的非平行径向射线；以及入射束以一入射角照射环表面，使得在引起由实际环表面反射的射线被传感器看到的入射射线的反射点处，环表面的法线相对于理论中心轴线的方向形成小于30°的角度。本专利技术还提供一种确定容器的实际环表面的平坦度的方法，该环表面具有呈平面且围绕理论中心轴线呈环形的理论形状，该方法的特征在于，其包括根据前述特征的可视化方法，且其特征在于，该方法包括确定步骤，该确定步骤包括确定表示环表面的图像的线与表示环表面的理论图像的理论线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使容器(14)的实际环表面(16)的平坦度可视化的可视化方法，所述环表面具有呈平面且围绕理论中心轴线(A1)呈环形或圆形的理论形状，这种类型的所述方法包括以下步骤：用周边入射光束照射所述容器的实际环表面(16)；以及使用光学系统(24、124)在二维光电传感器(18)上形成所述容器的环表面的平面图像；所述方法的特征在于：所述周边入射光束包括径向光线，所述径向光线被包含在含有所述理论中心轴线(A1)的径向平面中，所述径向光线被导向所述理论中心轴线(A1)；所述周边入射光束从上方照射所述环表面(16)，以及所述入射光束的径向射线被所述环表面(16)上的镜面反射所反射；由形成平面图像组成的步骤包括将所述实际环表面(16)转换为环表面图像(I16')的光学几何变换，所述变换将所述理论环表面理论上转换为理论环表面图像(I16)；所述光学几何变换将所述实际环表面(16)的测试点(T')与所述理论环表面的对应点(T)之间沿所述理论中心轴线(A1)方向的实际高度差(dZ)，转换为在图像中的所述容器的环表面图像的图像点(IT')相对于所述理论环表面图像的对应图像点(IT)的图像径向偏移(dR)；以及在所述平面图像中，在所述实际环表面的所述测试点(T')与所述理论环表面的对应点(T)之间，对应于单位实际高度差(dZ)的所述图像径向偏移(dR)大于对应于相同尺寸的实际径向偏移的所述图像径向偏移。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.17 FR 14599771.一种使容器(14)的实际环表面(16)的平坦度可视化的可视化方法，所述环表面具有呈平面且围绕理论中心轴线(A1)呈环形或圆形的理论形状，这种类型的所述方法包括以下步骤：用周边入射光束照射所述容器的实际环表面(16)；以及使用光学系统(24、124)在二维光电传感器(18)上形成所述容器的环表面的平面图像；所述方法的特征在于：所述周边入射光束包括径向光线，所述径向光线被包含在含有所述理论中心轴线(A1)的径向平面中，所述径向光线被导向所述理论中心轴线(A1)；所述周边入射光束从上方照射所述环表面(16)，以及所述入射光束的径向射线被所述环表面(16)上的镜面反射所反射；由形成平面图像组成的步骤包括将所述实际环表面(16)转换为环表面图像(I16')的光学几何变换，所述变换将所述理论环表面理论上转换为理论环表面图像(I16)；所述光学几何变换将所述实际环表面(16)的测试点(T')与所述理论环表面的对应点(T)之间沿所述理论中心轴线(A1)方向的实际高度差(dZ)，转换为在图像中的所述容器的环表面图像的图像点(IT')相对于所述理论环表面图像的对应图像点(IT)的图像径向偏移(dR)；以及在所述平面图像中，在所述实际环表面的所述测试点(T')与所述理论环表面的对应点(T)之间，对应于单位实际高度差(dZ)的所述图像径向偏移(dR)大于对应于相同尺寸的实际径向偏移的所述图像径向偏移。2.根据权利要求1所述的可视化方法，其特征在于，在所述实际环表面的测试点与所述理论环表面的对应点之间，对应于单位实际高度差(dZ)的图像径向偏移(dR)至少是对应于相同尺寸的实际径向偏移的图像径向偏移的三倍。3.根据权利要求1或2所述的可视化方法，其特征在于，所述方法包括通过所述光学系统(24、124)以相对于与所述理论中心轴线(A1)垂直的平面小于25°的观察仰角(γ)来观察所述实际环表面(16)的步骤。4.根据权利要求1所述的可视化方法，其特征在于，所述方法包括通过所述光学系统(24、124)以相对于与所述理论中心轴线(A1)垂直的平面小于18.43°的观察仰角(γ)来观察所述实际环表面(16)的步骤。5.根据前述权利要求中任一项所述的可视化方法，其特征在于，所述光学系统(24、124)限定通过径向观察射线观察所述环表面(16)的周边观察场，所述径向观察射线被包含在含有所述理论中心轴线(A1)的径向平面中且相对于与所述理论中心轴线(A1)垂直的平面形成小于25°的理论中心角。6.根据权利要求5所述的可视化方法，其特征在于，所述观察仰角相对于与所述理论中心轴线垂直的平面小于18.43°。7.根据权利要求3至6中任一项所述的可视化方法，其特征在于，所述光学系统(24、124)包括主反射表面(26、126)，所述主反射表面(26、126)是以所述理论中心轴线(A1)作为其轴线的回转表面，且设置为将来自所述实际环表面的呈所述观察仰角的光线直接或间接地反射向所述传感器。8.根据前述权利要求任一项所述的可视化方法，其特征在于，由形成平面图像(I)组成的所述步骤包括光学地形成所述实际环表面(16)的完整且连续的二维图像(I16')。9.根据前述权利要求中任一项所述的可视化方法，其特征在于，所述周边入射光束包括在共同径向平面中的非平行的径向射线。10.根据前述权利要求中任一项所述的可视化方法，其特征在于，所述入射束以一入射角照射所述环表面，使得在引起由所述实际环表面(16)反射的射线被所述传感器看到的入射射线的反射点处，所述环表面(16)的法线(“n”)相对于所述理论中心轴线(A1)的方向形成小于30°的角度。11.一种确定容器(14)的实际环表面(16)的平坦度的方法，所述环表面(16)具有呈平面且围绕理论中心轴线(A1)呈环形的理论形状，所述方法的特征在于，其包括根据前述任一权利要求所述的可视化方法，且所述方法包括确定步骤，所述确定步骤包括确定表示所述环表面(16)的图像的线(I16')与表示所述环表面的理论图像的理论线(I16)之间的图像径向偏移(dR)。12.根据权利要求11所述的确定方法，其特征在于，表示所述环表面图像的线(I16)是所述入射光束在所述环表面(16)上的反射的由所述光学系统(24、124)形成在所述传感器(18)上的图像。13.一种用于观察容器(14)的实际环表面(16)的平坦度的显示设备，所述环表面具有呈平面且围绕理论中心轴线(A1)呈环形或圆形的理论形状，这种类型的所述设备(10)具有用于安装容器的具有安装轴线(A'1)的安装区，这种类型的所述设备包括：照射系统(28、140)，其适于供应具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·勒孔特，M·奥利维耶，
申请(专利权)人：蒂阿马公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR