[发明专利]容器环状表面的三维几何形状的确定方法、装置和检查线

说明书

本发明涉及用于确定容器环状表面的三维几何形状的方法、装置和检查线，包括根据具有不同的第一观察仰角和第二观察仰角(γ1、γ2)的两个外围视场而通过两个光学系统(24、24')形成容器环状表面的两个图像。

技术领域

本发明涉及容器(特别是玻璃制成的容器)的检查领域，更具体而言涉及对这类容器的环状表面的均匀度(evenness，平整度)的控制。

背景技术

环状表面(ring surface，环面)是容器的环状部的上表面或上脊部。在围绕该环状部的理论中心轴线的环形形状中，此环状表面沿着相对于该理论中心轴线的径向方向或多或少地较厚。从理论上讲，该表面在垂直于理论中心轴线的一平面中是平坦的，从这个意义上说，该表面与所述平面具有至少一条围绕该轴线在360度角上不间断的接触线，并且其是完美的圆形。尽管其在上述意义上是平坦的，但在通过包含理论中心轴线的径向平面截取的截面中，其轮廓可以具有不同的形状：该轮廓可以是平坦状、圆形、倒V形等。

在许多应用中，环状表面是用以与盖子或盖帽的密封件相接触的表面。当环状表面不平坦时，在封闭后可能会泄漏。因此知晓环状表面的不均匀度(不平整度)是重要的。在环状表面的给定点处，这种不均匀度能被解析为在容器的实际环状表面的给定点与理论环状表面的相应点之间沿平行于容器的环状部的理论中心轴线的方向的高度差(本文中理解为位置差)。这两个点是这样匹配的：在以理论中心轴线为中心的圆柱坐标系中，相应的点具有相同的角坐标，并且其中一个属于实际环状表面，而另一个属于理论环状表面。因此，该理论表面相对于与理论中心轴线垂直的参考平面为平坦的。该参考平面可以与所考虑的容器相关联，并且例如能够在其整个角度范围上对应于实际环状表面的最高点的高度、对应于实际环状表面的最低点的高度、对应于环状表面的平均高度，等等。该参考平面还能够以独立于容器之外的方式来限定，例如参照观察、控制或测量装置来限定。

环状表面的不均匀度通常分为至少两种类型。“凹入”型缺陷与制造过程中以熔融玻璃填充环状部模具的问题相关联。它们的特征在于围绕理论中心轴线在较小的角度幅度上延伸的高度偏差。“鞍”型缺陷是通常并非很明显的围绕理论中心轴线在更大的角度幅度上延伸的高度偏差，但仍然是难以忽视的缺陷，通常是由于下垂(sagging)、由于从模具中取出物品过程中出现的问题、或由于制造过程中的热问题而导致。

环状表面可能具有其他几何缺陷。例如，其可能具有相对于物品主体或相对于物品的底部倾斜的特征平面。环状表面的特征平面可以是中间平面，或者可以是基于环状部的几何平面。如果该特征平面不平行于放置物品的平面，或者不正交于该物品的对称轴线，而是具有大于给定阈值的角度，则认为该环状部倾斜。

环状表面(且通常是整个环状部)可能在圆度方面存在缺陷，例如成椭圆形，也就是说，从上方看的环状表面或通过水平面截取的环状部的平坦截面既不是圆形也不是环形。例如，该形状是椭圆形，或者该形状可能具有破碎部(crushing)。

目前，主要由称为“钟形器具(bell)”系统的系统通过检测气体泄漏来检测不均匀度。当将平坦的金属表面按压在环状部上时，测量残留泄漏。缺点在于，该控制没有给出可以评估缺陷程度的任何元素，而只是获得了一种表示表面的均匀度或不均匀度的双重指示(泄漏/无泄漏)。这样的系统需要用于使容器相对于装置进行相对移动的机械装置，这不仅成本高昂，而且还降低了检查线的速度：升高和降低钟形器具，将物品临时固定在钟形器具下方等。此外，消除与物品的环状部的任何接触以避免损坏或污染的风险也是实际关注点。

根据专利US 6,903,814 B1，提出借助于4个适于镜面反射的激光三角距离传感器，在以90度角设置的4个点中测量环状部的高度。使物品旋转，并在每次旋转增量时比较一个点相对于穿过其他3个点形成的平面的位置。其他若干计算方法也是可行的，但是该系统的缺点是，一方面用于旋转的处理设备的使用成本高昂，另一方面尽管使用卷积计算，也很难将旋转缺陷的影响与不均匀度的影响完全分开。