專利名稱：物品特別是瓶子的檢驗(yàn)方法和檢驗(yàn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物品、特別是瓶子的瓶口部位的一種檢驗(yàn)方法，即令影象映射到起碼一個(gè)景象記錄元件上，再對影象進(jìn)行評價(jià)。本發(fā)明還涉及物品、特別是瓶子的瓶口部位的一種檢驗(yàn)設(shè)備，即借助于成象系統(tǒng)在起碼一個(gè)影象記錄元件上產(chǎn)生光學(xué)影象。
從例如歐洲專利EP-A209077(Kirin BeerKK)可以了解到這種方法的情況，該方法是借助于漏汁形反射鏡裝置和CCD(電荷耦合器件)攝影機(jī)檢驗(yàn)瓶子的瓶口部位的。形成的影象是圓的，有一些同心區(qū)。這種設(shè)計(jì)具有這樣的缺點(diǎn)，即圓影象只有一個(gè)，沒有有效利用攝影機(jī)的矩形CCD元件。當(dāng)然圍繞等檢驗(yàn)的有關(guān)范圍每隔一定的角度配備若干攝影機(jī)是可以使利用率遍及整個(gè)待檢驗(yàn)的范圍的，但這樣做的缺點(diǎn)是費(fèi)用極大，尤其是觀測迅速移動(dòng)的物體(檢驗(yàn)瓶子時(shí)就是這樣)要求使用非常昂貴的攝影機(jī)，而且還有這樣的缺點(diǎn)對若干來自不同攝影機(jī)的影象，以后還要進(jìn)行處理，成本的增加實(shí)質(zhì)上就是在影象的處理方面。
因此本發(fā)明的目的是提供沒有上述缺點(diǎn)的一種方法。本發(fā)明的方法是在數(shù)量比影象的數(shù)量n少的影象記錄元件上產(chǎn)生物品的n個(gè)影象。
通過在影象記錄元件上產(chǎn)生待檢驗(yàn)物品的多個(gè)影象，可以最恰當(dāng)?shù)乩糜跋笥涗浽?。鑒于許多(n個(gè))影象是在單一影象記錄元件上產(chǎn)生或用單個(gè)攝影機(jī)記錄下來的，因而可以用數(shù)量少于n的攝影機(jī)(通常用單一攝影機(jī))拍攝n個(gè)影象，從而降低了設(shè)備成本。例如，可以用單一攝影機(jī)從六個(gè)不同的取景角度錄下六個(gè)影象。一個(gè)個(gè)影象可以并排在影象記錄元件上，而只需要對一個(gè)攝影機(jī)的輸出進(jìn)行處理，即可用電子學(xué)的方法獲取所有影象。
n個(gè)影象最好通過多次反射產(chǎn)生。多次反射多少有些好處。由于光程長，而且采用長焦距攝影鏡頭，因而可取得良好的焦深。令光程偏轉(zhuǎn)還可以制取小巧的檢驗(yàn)設(shè)備。
最好采用平面鏡進(jìn)行反射。這樣做的好處是可以避免采用曲面鏡時(shí)所產(chǎn)生的光學(xué)誤差。
此外，產(chǎn)生所有影象的光程，其長度最好也相等。這樣，形成的影象大小相等，從而更容易評價(jià)。
通過反射產(chǎn)生的成套影象最好也成矩形排列，這可以最恰當(dāng)?shù)乩糜跋笥涗浽跋笥涗浽ǔＵ浅示匦蔚摹?br> 本發(fā)明的目的還在于提供沒有現(xiàn)有設(shè)備的上述缺點(diǎn)的一種設(shè)備。
本發(fā)明的設(shè)備是這樣達(dá)到上述目的的將成象系統(tǒng)構(gòu)制得可以在影象記錄元件上產(chǎn)生物品的多個(gè)不同影象。成象系統(tǒng)最好由許多平面鏡片組成。
現(xiàn)在參看附圖詳細(xì)舉例說明本發(fā)明的一些實(shí)施例。


圖1示出了物品檢驗(yàn)裝置的示意圖；圖2示出了在所要求的各不同觀測方向下圖1物品的俯視圖；圖3示出了本發(fā)明設(shè)備的示意圖；圖4示出了各影象在影象記錄元件上排列的示意圖；圖5示出了用攝影機(jī)從上方看去的反射鏡配置的示意圖；圖6示出了圖5所示的反射鏡配置情況從一個(gè)角度看去的視圖；圖7示出了圖5所示的反射鏡配置情況從垂直于第一種方向的另一個(gè)角度看去的視圖；圖8示出了增設(shè)了若干反射鏡和一個(gè)透鏡系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖9是圖8所示的實(shí)施例轉(zhuǎn)個(gè)90度之后的視圖；圖10示出了另外的影象在CCD元件上的布局。
圖1和圖2示出了準(zhǔn)備從側(cè)面和上方檢驗(yàn)的物品1。在此情況下，物品1是個(gè)容器，例如回收時(shí)正接受檢驗(yàn)的可回收的PET(性能鑒定試驗(yàn))瓶子。這僅僅是舉例而已，實(shí)際上物品1可以是任意物品。在圖1和圖2所示的PET瓶子的情況下，應(yīng)加以檢驗(yàn)的部位應(yīng)為瓶口。按照現(xiàn)有技術(shù)，這可以采用一系列攝影機(jī)2、3等從不同的側(cè)面拍下瓶口部位的影象進(jìn)行檢驗(yàn)。接著在影象處理系統(tǒng)(圖中未示出)分析拍下來的影象，確定容器1的器口部位是否有需要將容器從使用流程中剔除的缺陷。為充分精確地檢驗(yàn)容器，必須觀測整個(gè)器口圓周。從圖2中可以看到，這可通過每隔60度的角度拍下一幅照片，例如在a至f的六角度進(jìn)行拍照?？梢钥闯?，所舉的這種方法需要用六個(gè)攝影機(jī)，并需要對六個(gè)攝影機(jī)拍下的一個(gè)個(gè)相片進(jìn)行處理。這個(gè)花費(fèi)非常大，因?yàn)槠孔右粋€(gè)個(gè)高速(例如以750個(gè)瓶子/分的速率)通過檢驗(yàn)區(qū)，相應(yīng)地需要昂貴的攝影機(jī)和影象記錄系統(tǒng)。
因此本發(fā)明提出另一種方法。圖3同樣示意示出了待檢驗(yàn)的容器1，同樣假設(shè)，容器是可回收的PET瓶子。這里配備了單個(gè)攝影機(jī)5，借助成象系統(tǒng)6錄下瓶口的若干影象。這種成象系統(tǒng)系構(gòu)制得使攝影機(jī)5的影象記錄元件上可以產(chǎn)生瓶口的若干不同影象。這種例如設(shè)在攝影機(jī)5中的影象記錄元件10如圖4的示意圖所示。這通常是個(gè)矩形的CCD影象記錄元件。成象系統(tǒng)6產(chǎn)生容器1的瓶口部位的六個(gè)不同影象11，并將它們一起投影到CCD元件10上。這六個(gè)不同的影象11是按與CCD的形狀相適應(yīng)的排列方式在CCD元件上產(chǎn)生的，舉例說，如圖所示的矩形排列方式。六個(gè)影象11可以是例如圖2中的a至f的各種影象。六個(gè)影象由成象系統(tǒng)6在攝影機(jī)鏡頭或影象記錄元件10上同時(shí)形成，從而以最佳方式利用了該影象記錄元件。瓶口部位的這六個(gè)不同影象這時(shí)就構(gòu)成單個(gè)攝影機(jī)的輸出信號，這樣只須要配備一個(gè)處理裝置就可以產(chǎn)生攝影機(jī)信號，而不是象圖1所示的那種傳統(tǒng)方案那樣需要好幾個(gè)這種裝置。
成象系統(tǒng)6由許多最好是平面鏡組成，這些平面鏡使攝影機(jī)5可以同時(shí)觀測物品的若干影象。這些影象的數(shù)目最好如上面說過的那樣六個(gè)。當(dāng)然，成象系統(tǒng)產(chǎn)生的影象數(shù)可以多于或小于六個(gè)，只要這樣做適合物品檢驗(yàn)的需要。為檢驗(yàn)所舉例的PET瓶，最好在瓶口下設(shè)置反光面7，以便將照明裝置8照來的通常以散射的方式反射出去，從而照亮瓶口部位。反光面7也可以是帶內(nèi)裝照明的發(fā)光面，這個(gè)反光面由于是由許多數(shù)目和影象相等的毗鄰表面構(gòu)成的，所以最好與所產(chǎn)生的影象的數(shù)目相適應(yīng)。在各種情況下，這樣做具有將光集中到待成象的相應(yīng)瓶口部位的效果。在檢驗(yàn)PET瓶子的情況下，容器1是處在檢驗(yàn)設(shè)備中，與通過固定的成象系統(tǒng)6和攝影機(jī)5的傳送帶裝置4(沒有詳細(xì)示出)交叉。傳送帶裝置可以構(gòu)成例如圓盤式傳送帶的形式，這類傳送帶是大家都知道的，因而這里沒有進(jìn)一步說明。
現(xiàn)在參看圖5、6和7更詳細(xì)地說明成象系統(tǒng)6的一個(gè)實(shí)例。和上述實(shí)例一樣，瓶口部位的六個(gè)影象同時(shí)產(chǎn)生的，在圖5和圖6中，為使畫面簡明起見，各平面鏡只示意表示成反光表面，相應(yīng)的支架和圍繞平面鏡的殼體也沒有示出。圖5是成象系統(tǒng)從上方(即從攝影機(jī)的位置)看去的第一視圖。隨后的圖6和圖7示出了從不同角度看去的同一個(gè)成象系統(tǒng)，圖6是從圖5中箭頭A所示的一側(cè)看去，圖7則是從圖5中箭頭B所示的一側(cè)看去，成象系統(tǒng)由一些平面鏡構(gòu)成，上面說過，這具有這樣的好處不會(huì)出現(xiàn)成象誤差，而這在采用曲面鏡時(shí)是不可避免的。
所舉實(shí)例中的成象系統(tǒng)，透鏡5之前的最后一個(gè)鏡片由曲面鏡25構(gòu)成，這可從圖6和圖7中看出。反映給定影象的初級反射鏡由鏡片13、14、15、16、17或18構(gòu)成，這對應(yīng)于所要求的六個(gè)影象。
鏡片13和14，還有鏡片15和16(這個(gè)圖中是畫成分立的鏡片)也可以制成一個(gè)連續(xù)的鏡片，這樣可簡化在實(shí)際裝置配中的安裝過程。
容器1器口部位其中一個(gè)視圖的光程如圖6所示，這個(gè)光程首先通過鏡片13和中級鏡片19趨向鏡片23，從那里回到鏡片25，再趨向透鏡5。其它三個(gè)分別通過初級鏡片14、15和16獲得的影象也具有類似的光程。另一方面，圖7示出了容器1的器口部位通過兩個(gè)初級鏡面17和18得出的兩個(gè)影象的光程，圖中只畫出了通過鏡片18的光程。此光程通過鏡片18趨向中級鏡片23，從那里返回到鏡片25，再趨向透鏡5。與容器的垂直縱軸線形成的α角最好在30度至50度的范圍，特別是約為38度。
在所示的成象系統(tǒng)中，所有六個(gè)光程基本上等長，即六個(gè)基本上同大小的影象在影象記錄元件10上形成。此外，在所示的實(shí)例中，各平面鏡及其邊緣形狀系設(shè)計(jì)得不致有陰影出現(xiàn)，就是說，某一光程的各鏡片不會(huì)阻擋其它鏡片的光程。
圖8示出了與圖5至圖7所示的類似的成象系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，其中增設(shè)了透鏡系統(tǒng)26使物品還可以從上方加以觀測。鏡對27、28具有使影象橫向位移的作用。圖10示出了在CCD元件10上的相應(yīng)布局，增加了影象30。透鏡系統(tǒng)26用來調(diào)節(jié)放大平面和聚焦平面，可以包括將影象在個(gè)方向擴(kuò)大的透鏡(例如柱面透鏡)，從而提高CCD元件的利用率。圖9示出了轉(zhuǎn)了個(gè)90度的圖8實(shí)施例。
其它光學(xué)元件，例如兩面涂成鏡面的棱鏡或沒有涂成鏡面的棱鏡，可用來代替鏡片27、28進(jìn)行橫向位移，后一種棱鏡是通過折射進(jìn)行位移的。
權(quán)利要求
1.物品(1)特別是瓶子瓶口部位的一種檢驗(yàn)方法，該方法是在起碼一個(gè)影象記錄元件(10)上產(chǎn)生光學(xué)影象，再對影象進(jìn)行評價(jià)，其特征在于，在數(shù)量少于影象的數(shù)量n的影象記錄元件(10)上產(chǎn)生物品的n個(gè)影象(11；30)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，影象(11)是通過物品的多次反射產(chǎn)生的。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，影象(11)是借助于平面鏡(9)產(chǎn)生的。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生各種影象(11)的光程，每一個(gè)影象的光程基本上等長，因而產(chǎn)生的影象大小相同。
5.如權(quán)利要求2至4的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，影象(11)不同，反射出現(xiàn)的次數(shù)也不同。
6.如權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，影象記錄元件采用方形或矩形傳感器(10)，影象(11)呈方形或矩形陣列在所述傳感器(10)上產(chǎn)生。
7.如權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，影象記錄元件(10)上產(chǎn)生六個(gè)在一起形成物品的360度影象的影象(11)。
8.如權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，形成各影象相對于物品垂直軸線的角度約為30度至50長，特別是大約38度。
9.物品(1)特別是瓶子瓶口部位的一種檢驗(yàn)設(shè)備，其中光學(xué)影象是借助于成象系統(tǒng)(6)在起碼一個(gè)影象記錄元件(10)上產(chǎn)生的，其特征在于，成象系統(tǒng)系構(gòu)制得使物品的多個(gè)不同影象(11；30)可以在影象記錄元件(10)上產(chǎn)生。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，成象系統(tǒng)由多個(gè)平面鏡(9；13-25)構(gòu)成，且各影象可借助多次反射產(chǎn)生。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)影象的不同影象用不同數(shù)目的鏡產(chǎn)生。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于成象系統(tǒng)包括第一組初級鏡片(13，14，15，16)和二組初級鏡片(17，18)，安置得更接近影象記錄元件(10)；第三組中級鏡片(19，20，21，22)，分派給第一組鏡片；和末級鏡片(23，24，25)，分派給第一和第二組鏡片。
13.如權(quán)利要求9至10的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，物品通過一系列透鏡(26)成象。
14.如權(quán)利要求9至13的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)有照明裝置(7，8)，用以照明物品，并將光照集中到待成象物品的各部位。
全文摘要
為檢驗(yàn)容器(1)的容器口，配備了具有多個(gè)平面鏡片(9)的鏡片裝置(6)，由該裝置在攝影機(jī)(5)的影像傳感器上產(chǎn)生待檢驗(yàn)部位的影像。這樣可使影像傳感器的表面部位，得以最佳形式地使用且不致產(chǎn)生成像誤差。由于只采用一個(gè)攝影機(jī)，因而還降低了攝影機(jī)信號的處理費(fèi)用。
文檔編號G01N21/90GK1129803SQ95118030
公開日1996年8月28日 申請日期1995年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月20日
發(fā)明者C·布哈曼, K-G·布里 申請人:埃爾帕特朗尼股份公司