CN105026057B - 用于测量容器的竖直度的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测量被驱动旋转的容器的倾斜度的方法。所述方法包括：·拍摄容器的至少一个图像，以便获得环口部的左边缘的图像、环口部的右边缘的图像、跟座的、肩部的、和/或颈部的基部的左边缘的矩阵图像(Img)、以及跟座的、肩部的、和/或颈部的基部的右边缘的矩阵图像(Imd)；·分析：*环口部的左边缘和右边缘的图像，以便至少确定环口部的实际位置；以及*左边缘和右边缘的矩阵图像，以便确定左定位点Tg和右定位点Td；以及·确定穿过左和右定位点的直线段的垂线上环口部的理论位置；以及‑基于环口部的实际位置和理论位置之间差值的变化，推导出容器的倾斜度的测量值。

Description

用于测量容器的竖直度的方法和装置
技术领域
本申请一般性地涉及检查中空物品或容器(诸如例如瓶子、罐、试管，尤其玻璃试管)的技术领域，用于测量这种容器的倾斜度的目的。
背景技术
在检查容器以及尤其由玻璃制成的容器(诸如瓶子)的技术领域中，需要测量容器的倾斜度以便尤其保证它们能够被填充或包装好。应该观察到在先前技术中，以多种方式来表示容器的倾斜度。例如，可以以倾斜的角度或程度的形式来表示容器的倾斜度。还已知将倾斜度表示为容器底部的中心与所选择的容器的高度处(例如，在它的环口部(ring)处)取得的容器横截面的中心之间的差。除了考虑容器的两个截面的中心之间的差值之外，还可以将倾斜度视为在容器的一高度处取得的容器的点的一个回转上半径偏移的测量值。
不论以何种方式来表示倾斜度，测量容器的倾斜度给出关于容器的尺寸特性的重要信息，例如，使得能够当测量值超过参考值时确定它具有倾斜度缺陷。在先前技术中，已经提出很多技术方案用于测量瓶子的倾斜度。
例如，美国专利No.4433785描述了具有与瓶子底部接触的两个自由旋转轮的检测器系统。当容器在检查站中旋转时，借助于电磁位置传感器来测量轮子的竖直移动。由于存在自由旋转轮与瓶子的底部之间脱离接触的风险，所以这种系统不适合于进行高速率检查。另外，这种系统不能给出精确测量值，并且它具有被磨损的明显风险。以更基本的方式，该系统仅仅测量由检查站所施加的瓶子底部相对于旋转轴的移动。由此，当容器本体具有变形时，例如，它不再围绕其对称轴旋转时，那么它的倾斜度的测量值会错误。
美国专利No.7010863描述了另一个技术，其包括使用两个光学测量传感器来代替两个自由旋转轮，其中当瓶子竖立在支撑表面上时，所述光学测量传感器能够使得光指向瓶子底部的两点。使用由瓶子反射的光和瓶子的旋转，能够确定支撑平面与垂直于旋转轴的平面之间的差值，并且可以从中推导出倾斜度缺陷。这种装置使得能够消除与使用自由旋转轮相关联的缺点。然而，这种装置的测量原理依赖于容器在除了其底部是倾斜的在所有方向上是完美的假设。这个假设导致认为容器的中心轴与检查站的旋转轴是重合的，因而容器的底部移动的测量是充分的。令人遗憾地是，实际上，容器的轴不与检查站的旋转轴重合。由此，先前技术不能够获得容器的倾斜度的真实测量值。以另外的方式，已知的先前方案不能够测量这种容器的颈部的倾斜度。
专利申请EP 0341849描述了测量具有底部的容器的轮廓和倾斜度的方法，其中竖直壁从底部升起。容器被自由地放置在被控制为旋转的支撑表面上，以便取得容器的整个周边上的测量值。容器的支撑表面作为测量倾斜度的参考平面。令人遗憾地是，在工业测量领域中，使用从处理系统取得的参考值来执行倾斜度的测量是不可靠的。这尤其适用于测量在位于生产线中的旋转站上的容器的倾斜度。这种旋转检查站具有用于容器的支撑表面和使得容器旋转的系统，其中该系统由用于驱动容器的旋转驱动轮组成，当容器旋转时，它被挤压抵靠在两个支点(abutment)上。容器的旋转轴连续地变化，所以它的移动是随机的和不可预知的。另外，发现将容器的底部放置在由所给的支撑表面构成的参考平面中是不可能的，尤其对于容器的非圆形部分(其可能是椭圆形的或具有扁平面)、可能存在有缺陷的底部、容器的变形以及影响用于驱动容器旋转的系统的缺陷更是如此。
文献FR 2973501描述了一种用于测量容器的倾斜度的装置。当使得容器旋转时，测量在容器底部上测量点的位置。因为在容器旋转期间，没有考虑容器的底部可能的横向移动，所以由这种装置取得的测量值不是完全正确的。
US专利No.6212962也描述了一种用于检查平移行进的容器的装置，该装置尤其被用在确定容器本体相对于这些容器的底部的倾斜。通过示例的方式，在物品的壁上一高度处(在该壁上进行参考物品的测量)具有变形的情况下，这种装置不能检测倾斜度缺陷。由此，在给定高度处的压痕、塌陷或椭圆化导致物品被错误地认为是倾斜的。
专利申请WO 2012/042582描述了一种用于检查玻璃瓶子的装置，其试图精确地检查瓶嘴的顶面的倾斜度。用于给瓶嘴成像的系统用于检测嘴两点的图像，所述两点位于瓶嘴的顶面上。同时，在使用缩进部(insweep)成像系统拍摄的缩进部的图像中检测到位于瓶子底端的两点。缩进部的两点的倾斜用于补偿嘴的两个点的倾斜，从而能够计算瓶的顶部倾斜度以及因此用于检查瓶嘴的顶面的倾斜度。这种装置不适合于测量瓶的倾斜度缺陷，因为这是本体形状或瓶颈部的形状的缺陷且不需要瓶环口部的表面的倾斜的信息。
文献US 2011/141265描述了一种检查离开成型机的容器的质量的方法。因为容器仍然是热的，所以它们不足以强大使得它们旋转。很显然，旋转使得能够使用少量的传感器来获得大量的图像，从而有助于提高精确度。
另外，该方法拍摄容器的图像，使得在处理之后能够确定容器的对立的横向边缘。该方法沿着容器的高度分布的水平线来起作用以确定容器的对立的边缘的中央，并且然后确定穿过所述中央的直线段，并且它把倾斜度的测量值看作那些线段相对于竖直线(即，相对于图18至图21的传送机)的角度。所提出的倾斜度的测量是不精确的，因为没有考虑本体或颈部的实际竖直度，而这应该相对于容器的底部理想地取得。在这种方法中，假设底部的位置与传送机的位置相同，这是错误的。
同样地，US专利No.6025910描述了一种用于检查穿过检查站平移行进的瓶子的技术，检查站试图拍摄每个容器的连续图像，以便分析它们以尤其确定瓶子的倾斜度。这个专利具有与文献US 6212962和WO 2012/042582中描述的装置相同的缺点，因为这个专利没有考虑本体或瓶颈的形状。
发明内容
由此，本发明试图通过提出用于测量容器具有的实际倾斜度的新颖的技术来补救现有技术的缺点，通过使用旋转站来执行生产线上的这些测量，以便能够在每个容器的整个周边上取得测量值。
为了实现这种目的，本发明提出一种测量容器的倾斜度的方法，容器竖立在支撑表面上且具有环口部和底部，通过跟座被连接至底部的竖直壁从底部升起，竖直壁具有颈部，颈部在它的基部处可选地设置有肩部，并且方法包括：
-使得容器围绕接近于物品的对称轴的竖直轴旋转；
-将至少一个摄像头放置在容器的一侧上以传送至少半个回转期间容器的图像序列，摄像头具有大致正交于容器的竖直轴的光学观察轴，带有在正交于竖直轴和光学轴的横向方向上延伸的横向(lateral)视野。
根据本发明，所述方法还包括：
-为容器限定实际高度；
-对于通过至少半个回转的容器的旋转中的每个增量：
·拍摄容器的至少一个图像，以便获得环口部的左边缘的图像、环口部的右边缘的图像、跟座的、肩部的、和/或颈部的基部的左边缘的矩阵图像、以及跟座的、肩部的、和/或颈部的基部的右边缘的矩阵图像；
·分析：
*环口部的左边缘和右边缘的图像，以便至少确定环口部的实际位置在横向方向上的坐标；
*左边缘的矩阵图像，以便确定左定位点Tg在横向和竖直方向上的坐标；以及
*右边缘的矩阵图像，以便确定右定位点Td在横向和竖直方向上的坐标；以及
·至少确定穿过左和右定位点的直线段的垂线上、在距离直线段容器的实际高度处取得的环口部的理论位置在横向方向上的坐标；以及
-基于在容器的至少半个回转期间所考虑的环口部的实际位置和环口部的理论位置的坐标在横向方向上的变化，从它们的最大差值推导出容器的倾斜度的测量值。
另外，本发明的方法还包括结合以下额外特征中的至少一个和/或另一个：
-拍摄跟座的、肩部的、和/或颈部的基部的矩阵图像作为左和右矩阵图像，以便测量容器的颈部的、容器的本体的倾斜度、和/或它的总倾斜度；
-对于旋转中的每个增量，通过分析在横向方向上包含整个环口部的线性图像或矩阵图像来确定环口部的实际位置，通过计算取决于两个边缘的点来确定环口部的右和左边缘的各个位置；
-对于每个容器：
·表征在容器的旋转过程中分别取得的左和右矩阵图像中容器的左边缘和右边缘的初始位置和形状；以及
·在容器的旋转过程中取得的随后的左和右矩阵图像的每个图像中分别搜索具有第一图像中所表征的容器的左边缘和右边缘的形状，以便确定左和右定位点；
–确定初始图像中的左和右定位点使得它们被选择为相对于容器的对称轴对称，并且通过以与支撑表面的或容器的直径相同的距离彼此间隔开；
-确定初始图像中的左和右定位点以便使它们被选择在位于支撑表面中；
-至少根据出现在由一组点和/或线段和/或曲线段描述的矩阵图像中的容器的轮廓来表征容器的右和左边缘的形状，并且特征在于所述方法包括：通过使用平移和/或旋转操作试图将至少所述轮廓叠加至每个随后图像中出现的轮廓，来至少搜索每个随后图像中的第一图像所表征的轮廓；
-对于每种类型的容器，根据确定的常数或测量值来确定环口部的理论位置相对于所述直线段的所述距离；以及
-拍摄左边缘图像和右边缘图像，包括观察容器的顶边缘，以便确定容器的高度。
本发明还提供一种用于测量容器的倾斜度的装置，容器具有环口部和底部，通过跟座被连接至底部的竖直壁从底部升起，竖直壁具有颈部，所述颈部在它的基部处可选地设置有肩部，装置包括：
-系统，用于使得容器围绕它的竖直对称轴旋转；
-至少一个摄像头，布置在容器的一侧上并且传送至少半个回转期间容器的图像序列，并且具有大致正交于容器的旋转轴的光学观察轴，带有在正交于竖直对称轴和光学轴的横向方向上延伸的横向视野；
-存储单元，用于存储容器的图像序列；以及
-单元，用于分析至少由摄像头提供的图像和图像序列，且被连接至存储单元。
根据本发明，
-对于角度的每个增量，至少一个摄像头拍摄环口部的左边缘和右边缘的至少一个图像、跟座的、肩部、和/或颈部的基部的左矩阵图像、以及跟座的、肩部的、和/或物品的颈部的基部的右矩阵图像；
-处理单元用于：
·分析：
*环口部的左边缘和右边缘的图像，以便至少确定环口部的实际位置在横向方向上的坐标；
*左边缘的矩阵图像，以便确定左定位点在横向和竖直方向上的坐标；以及
*右边缘的矩阵图像，以便确定右定位点在横向和竖直方向上的坐标；
·考虑容器的实际高度；
·至少确定穿过左和右定位点的直线段的垂线上、在距离直线段容器的实际高度处取得的环口部的理论位置在横向方向上的坐标；以及
·分析在容器的至少半个回转过程中所考虑的环口部的实际位置和环口部的理论位置的坐标，以便从它们的位置之间的差值的变化推导出容器的倾斜度的测量值。
另外，本发明的装置还包括结合以下额外特征中的至少一个和/或另一个：
-线性摄像头，使得它的阵列被放置在垂直于旋转轴且与容器的环口部在其顶部下方交叉的平面中，以便对于旋转中的每个增量，将环口部的水平截面发送至分析单元，在水平截面中区分环口部的两个边缘；
-矩阵摄像头，使得它的光学观察轴接近于物品的竖直轴穿过且位于环口部的顶部之下或者包括环口部的顶部，以便对于旋转中的每个增量，将环口部的矩阵图像发送至分析单元；
-矩阵摄像头，使得它的光学观察轴接近于容器的竖直轴穿过且位于容器的底部之上，使得左和右跟座始终在它的观察视野内，以便对于旋转中的每个增量，将两个跟座的矩阵图像发送至分析单元；
-光学装置，例如，安装在观察底部的摄像头与正在被检查的物品之间的反射光学装置和/或棱镜光学装置，以便优化视野，使得所述装置可以是可调节的以便适应容器的直径；以及
-两个同步矩阵摄像头，具有正交于容器的竖直轴且在容器的底部之上的各个光学观察轴，第一摄像头的视野仅覆盖右视野，另一个摄像头的视野仅覆盖左视野，以便对于旋转中的每个增量，将每个跟座的矩阵图像发送至分析单元。
附图说明
在参照附图的下文描述中出现各种其他特性，附图将本发明的实施例示为非限制性示例。
图1是示出根据本发明视觉装置的实施例的示意性正视图。
图2是示出根据本发明在容器被驱动旋转的同时通过视觉装置来测量其倾斜度的示例的平面图。
图3是示出由容器的环口部和缩进部所拍摄的图像的示例的示意图。
图4示出环口部的图像，其中可以看到环口部的实际位置Cr和环口部的理论位置Ct。
图5是示出在容器的至少一个回转过程中，环口部的实际位置Cr是如何向侧边移动的曲线XCr。
图6是示出与左和右定位点Tg和Td相关联的容器的缩进部的视图。
图7是与定位点Td相关联的容器的右跟座的图像的放大视图。
图8是示出在容器的至少一个回转过程中侧向运动的曲线，即，右缩进部的右定位点Td的坐标XTd的变化。
图9和图10是示出本发明原理的两个连续图像的视图。
图11是示出根据本发明的测量原理的图表。
图12是示出在容器的至少一个回转中容器的环口部的测量位置与环口部的期望位置之间差值的曲线。
具体实施方式
尤其由图1和图2可以看出，本发明涉及用于测量容器2(例如，由玻璃制成的容器，诸如瓶子)的倾斜度的装置1。在传统方式中，每个容器2具有底部3，其中竖直壁4从底部3升起。对于瓶子类型的容器，在远离底部3时，竖直壁4具有形成瓶子本体的部分5，该部分5经由肩部7与颈部6连接。在从与肩部7连接的它的基部61离开的路上，颈部6具有被称为环口部(ring)或瓶嘴8的部分。在它的对侧端，容器2的本体5经由跟座(heel)或缩进部(insweep)9与底部3连接。
检测器装置1包括被连接至分析和处理单元12的视觉系统11，用于确定容器2的倾斜度的测量值。
当使得容器2围绕竖直轴Y旋转(经角度θ)至少半个回转时，测量容器2的倾斜度。这里，由驱动系统13来负责每个容器2。例如，驱动系统13具有用于容器2的底部3的滑动表面或支撑表面14以及具有用于驱动容器的旋转驱动轮(或转动器16)的旋转驱动系统15，其中该容器的本体5被挤压抵靠在两个支点(abutment)17上。通过示例的方式，这些支点17形成用于将容器2连续地带至视觉系统11的星形处理件(handling star)18的一部分。
每个容器2在检测器系统1的前方停留允许其旋转半个回转所需的时间，同时以下面说明书中所描述的方式来进行测量。没有更详细地描述驱动和旋转驱动系统13和15，因为它们不形成本发明主题的部分并且对于本领域技术人员而言它们是已知的。应当考虑到旋转驱动系统15无法将容器2放置在相对于检测器装置1的可复制的固定位置上(尤其在滑动面14上)。由此，如图1所示，当容器在旋转时，容器的底部3不需要完全地按压在滑动面14上。
视觉系统11具有至少一个摄像头，并且在图1和图2所示的示例中，它具有第一摄像头21，被连接至分析和处理单元12且适合于以这种方式来拍摄容器2的图像，以便获得环口部8的左边缘的至少一个图像Ibg和环口部8的右边缘的至少一个图像Ibd。摄像头21具有光学观察轴Z，其大致正交于容器2的竖直轴Y且具有在正交于竖直轴Y和光学轴Z的横向方向X上延伸的横向视野。在一实施例中，这个第一摄像头是线性摄像头，其具有放置在垂直于旋转轴的平面中的阵列且与容器的环口部8交叉(在其顶部下方)，以便对于旋转中的每个增量将环口部的水平截面发送至分析单元12，这个截面示出环口部的两个边缘，按它们在摄像头拍摄的每个图像中出现的位置被称为左边缘和右边缘(图3)。因此从每个图像的观察者的角度给出术语“左”和“右”，因为确切地说，旋转的容器不具有左侧或右侧。
在图3中示出的变化实施例中，该装置具有第一摄像头21，其是矩阵摄像头，它的光学观察轴Z靠近容器2的竖直轴Y穿过，以便覆盖容器的两侧，并且对于旋转中的每个增量，以便将环口部的单个矩阵图像发送至处理和分析单元12，该矩阵图像包括环口部8的左和右边缘的图像Ibg和Ibd。应该观察到可以借助两个摄像头来观察环口部的两侧，但是不具有任何技术或经济优势。
本发明的视觉装置11还具有至少一个第二摄像头22，其被连接至处理和分析单元12且适合于拍摄容器2的图像，以便获得在竖直轴Y和横向轴X限定的观察平面中快速移动的容器的感兴趣区域的左和右边缘的矩阵图像。由此，矩阵摄像头22为感兴趣区域拍摄容器的跟座9的、肩部7的、和/或颈部的基部61的左矩阵图像Img、以及容器的跟座9的、肩部7的、和/或颈部的基部61的右矩阵图像Imd。
在附图所示的示例中，视觉装置11包括矩阵摄像头22，使得它的视觉观察轴Z接近于容器的竖直轴Y穿过且包括容器的底部3，使得右和左跟座9在它的观察视野内是连续的，从而对于旋转中的每个增量，能够使得两个跟座的矩阵图像被发送至处理和分析单元2。
当然，在这个变化实施例中，两个摄像头21和22是同步的。能够设想使用第二矩阵摄像头22，即，总共三个摄像头，使得第一矩阵摄像头的视野包括仅仅容器的右跟座、右肩部、和颈部的右基部，而第二矩阵摄像头仅仅看见容器的左跟座、左肩部、或颈部的左环口部，以便对于旋转中的每个增量，将容器的跟座的、肩部的、或者颈部的基部的左和右矩阵图像发送至分析单元12。应该观察到不一定需要布置两个矩阵摄像头来使得能够拍摄在容器的相对侧上对称布置的容器的两个感兴趣区域的图像。
在另一个变化实施例中，为了提供环口部的左和右边缘的图像Ibg、Ibd以及缩进部的、肩部的、和/或颈部的基部的左和右边缘的矩阵图像Img、Imd，可以规定使用单个矩阵摄像头观察容器2。
应该观察到拍摄环口部8的左和右边缘的图像Ibg、Ibd，结合左和右跟座的矩阵图像Img、Imd，使得能够测量容器2的倾斜度，即容器的总倾斜度。
应该观察到矩阵摄像头22可以适合于以这种方式来拍摄容器的肩部或者颈部6的基部61的左和右矩阵图像，使得可以：
–结合拍摄环口部的左和右边缘的图像Ibg、Ibd来测量容器的颈部6的倾斜度；和/或
–结合拍摄跟座的左和右矩阵图像Img、Imd来测量容器的本体5的倾斜度。
由此，本发明的装置1适合于测量容器的和/或容器的颈部的和/或容器的本体的总倾斜度。下面的描述涉及测量容器的总倾斜度，然而清楚的是，本领域技术人员可以采用本发明的描述来测量容器2的本体的或颈部的倾斜度。
在有利的实施例中，装置1具有光学装置，例如，安装在观察底部的摄像头22与被检查的容器之间的反射装置和/或棱镜装置，以便优化视野，使得所述装置潜在地是可调节的，以便使它适应于容器的直径。
类似地，能够设想在容器2与摄像头21和22的一个和/或另一个之间插入至少一个光学装置，以便将远心(telecentric)观察值传给摄像头。这种带有远心观察值的光学装置可以被独立使用或者与反射光学装置和/或棱镜光学装置结合使用。
当然，本发明的装置包括一个或多个任意类型的光源，以便摄像头能够拍摄适合于分析的图像。例如，位于摄像头对侧的物品侧上的均匀的背光源构成本领域技术人员已知的用于借助于视觉系统来检查尺寸的技术方案。
举例而言，当摄像头21是线性类型时，能够使用诸如“轮廓测量器”或以名称“Keyence LS7000”售卖的千分尺的系统。为了照明，这种系统使用提供平面薄板形式的平行光束的光源，通常为激光类型。然后传感器能够测量被掩蔽的光源薄板部分的尺寸和位置，而不非要在摄像头前方具有传统的物镜。
由分析和处理单元12来控制摄像头21和22，使得对于容器2的至少半个回转和对于容器2的旋转中的每个增量，摄像头可以拍摄容器2的环口部的左边缘图像Ibg、环口部的右边缘图像Ibd、以及左和右跟座的、左和右肩部的矩阵图像Img和Imd、和/或颈部的左和右基部的矩阵图像。
对于容器2的旋转中的每个增量，处理单元12分析环口部8的左边缘图像Ibd和环口部8的右边缘图像Ibd，以便至少确定环口部8的实际位置Cr在横向位置中的坐标XCr。
处理和分析单元12通过以这种方式分析图像Ibg和Ibd来确定环口部8的实际位置的横向位置，以确定环口部8的左边缘bg和环口部8的右边缘bd的各个位置(图4)。从沿着右和左边缘bg和bd的轴X的位置开始，环口部8的实际位置Cr被确定为取决于这些左和右边缘的点。例如，右和左边缘bg和bd的各个位置之间的中点被选择为对应于环口部8的实际位置Cr。应该观察到，相对于沿着左和右边缘bg和bd的横向轴的坐标，可以任意地选择沿着环口部8的实际位置Cr的横向轴的位置的坐标XCr。
图5示出在容器2的至少一个回转过程中，沿着环口部的实际位置Cr的横向轴X的横向移动XCr。
类似地，处理单元12为容器2的旋转中的每个增量分析左边缘的矩阵图像Img，以便确定左定位点Tg在横向方向X和竖直方向Y上的坐标XTg和YTg、以及分析右边缘Imd的矩阵图像，以便确定右定位点Td在横向方向X和竖直方向Y上的坐标XTd和YTd。
一般而言，应该考虑到左和右定位点Tg和Td分别构成容器的左和右位置的参考点或标识点。可以以相对于容器2的左和右边缘以任意方式来选择定位点Td和Tg。应该观察到基于沿着两个方向X和Y的它们的坐标来确定左和右定位点Tg和Td给出了测量值的良好精确度。
在有利的变化实施例中，装置确定初始图像中的左和右定位点Tg和Td使得它们被选择为位于支撑表面中。
在另一个变化实施例中，左和右定位点Tg和Td被选择为相对于容器的对称轴Y对称，使得它们以大致等于支撑表面的或容器2的直径的距离间隔开(图6)。
在优选实施例中，处理和分析单元12用如下方式确定左和右定位点Tg和Td。
对于每个容器2，在第一左和右矩阵图像Img和Imd中确定容器的左边缘的和右边缘的初始位置和形状。此后，在每个随后左和右矩阵图像Img和Imd中，处理和分析单元12分别寻找第一图像中表征的容器的左和右边缘的形状以便确定左和右定位点Tg和Td。
有利地是，在矩阵图像中，容器的左和右边缘的形状至少通过容器的轮廓M表征，如矩阵图像中所出现的(图7)。由一组点和/或线段和/或曲线段来描述轮廓M。应当观察到图像中的容器的形状可以通过轮廓M的全部或部分和/或与轮廓M相关联的图像的全部或部分来表征。
由此，处理和分析单元12通过执行平移和/或旋转操作而试图将所述轮廓M与随后每个图像中的轮廓叠加来寻找每个随后图像中的第一矩阵图像所表征的容器的轮廓M(图9和图10)。叠加操作也可利用试图将一个图像的一部分与另一图像的一部分叠加的任何其它模式匹配方法。
相对于第一图像中所表征的轮廓(或图像部分)叠加随后每个图像中存在的轮廓(或图像部分)，使得能够确定左和右定位点Tg和Td的位置。图8示出在容器2的旋转过程中，通过至少一个回转，沿着右定位点Td的横向轴X的坐标XTd的示例。
对于容器2的旋转中的每个增量，处理器12至少确定穿过左和右定位点Tg和Td的直线段T的垂线P上距离直线段T的预定距离h处的预期或“理论”位置Ct在横向方向上的坐标XCt(图11)。必须理解地是，在环口部的理论位置Ct的坐标XCt的变化取决于容器的底部的位置的变化以及因此取决于容器2的姿态。
距离h对应于容器的实际高度。基于测量值或选定的常数，为每个类型的容器2或者为每个容器2限定相对于直线段T的环口部的实际位置的高度h。由处理单元12在处理过程中来考虑这个可以例如被存储的高度。
当然，为对应于容器2的旋转中的每个增量的所有矩阵图像，在直线段T上的相同位置处取垂线P。例如，在两个定位点Tg和Td的中心处取垂线P。
将环口部的理论位置Ct相对于从环口部的图像Ibg和Ibd所确定的环口部的实际位置Cr进行比较。
处理单元12分析在容器的至少半个回转中环口部的实际位置Cr和所考虑的环口部的理论位置Ct的坐标在横向方向X上的变化，以便从它们的位置的差值的变化推导出容器的倾斜度的测量值。
在优选变化实施例中，对于容器2的旋转θ中的每个增量，由下式给出理论位置Ct在横向方向X上的坐标XCt：
对于容器2的旋转θ中的每个增量，计算环口部的实际位置Cr在横向方向X上的坐标XCr与环口部的理论位置Ct的坐标在横向方向X上的坐标XCt之间的差值ΔX。这可以表示如下：
ΔX(θ)＝XCr(θ)-XCt(θ)
对于容器2的至少半个回转，分析ΔX的变化，以便从中推导出倾斜度的测量值。这可以如下进行：
V＝max[ΔX(θ)]-min[ΔX(θ)]，或
其中V是倾斜度的值。
从图12中可以看出，测量到的倾斜度等于曲线或伪正弦波的幅值，示出在容器在至少半个回转上以及在相对于环口部的实际位置Cr和环口部的理论位置Ct的横向位置X上的差值。换言之，根据环口部的实际和理论位置的坐标之间的差值ΔX的最小值(图12中的最小)与最大值(图12中的最大)之间的差值推导出倾斜度的测量值。由此，如果实际和理论位置的坐标之间的差值ΔX保持恒定，那么倾斜度是理想的(即使差值ΔX不为零)。
当然，为了稳定地观察到差值ΔX的最大和最小值(最大和最小)，可以看出有必要考虑大大多于半个回转的旋转的转动的值，并且应该对于一个完整的回转进行理想的分析。
在另一个变化实施例中，通过考虑环口部的理论位置Ct和环口部的实际位置Cr在竖直方向Y上的坐标来提高精确度可能是有利的。在这个方法中，在环口部的左边缘的和右边缘的图像中，例如，还通过使用模式匹配方法来考虑环口部的顶部是合适的。
以直接地源自以上说明书的方法来使用根据本发明的视觉装置。由此，该方法在于：
-对于通过至少半个回转的所述容器2的旋转θ中的每个增量：
·拍摄所述容器的至少一个图像，以便获得所述环口部的左边缘图像Ibg、所述环口部的右边缘图像Ibd、所述跟座的、所述肩部的、和/或所述肩部的所述基部的左边缘的矩阵图像Img、以及所述跟座的、所述肩部的、和/或所述颈部的所述基部的右边缘的矩阵图像Imd；
·分析：
*所述环口部的左边缘和右边缘的图像，以便至少确定所述环口部的实际位置Cr在所述横向方向上的坐标；
*左边缘的矩阵图像，以便确定左定位点Tg在所述横向和竖直方向上的坐标(XTg,YTg)；以及
*右边缘的矩阵图像，以便确定右定位点Td在所述横向和竖直方向上的坐标(XTd,YTd)；以及
·至少确定穿过所述左和右定位点Tg和Td的所述直线段T的垂线P上、在距直线段的预定距离处取得的所述环口部的理论位置Ct在所述横向方向上的坐标；以及
-基于在所述容器的至少半个回转期间取得的所述环口部的实际位置Cr和所述环口部的理论位置Ct的坐标，从它们的位置之间的差值的变化推导出所述容器的倾斜度的测量值。
本发明不限于所述和所示的示例，因为在不超过本发明的范围内可以施加各种修改至本发明。

Claims (15)

1.一种测量容器(2)的倾斜度的方法，所述容器(2)竖立在支撑表面上且具有环口部(8)和底部(3)，通过跟座(9)被连接至所述底部的竖直壁(4)从所述底部(3)升起，所述竖直壁(4)具有颈部，所述颈部在它的基部处可选地设置有肩部，并且所述方法包括：
-使得所述容器(2)围绕接近于物品的对称轴的竖直轴(Y)旋转；
-将至少一个摄像头放置在所述容器的一侧上以传送至少半个回转期间所述容器的图像序列，所述摄像头具有大致正交于所述容器的所述竖直轴(Y)的光学观察轴(Z)，带有在正交于所述竖直轴(Y)和所述光学轴(Z)的横向方向(X)上延伸的横向视野；
其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-为所述容器限定实际高度(h)；
-对于通过至少半个回转的所述容器(2)的旋转(θ)中的每个增量：
·拍摄所述容器的至少一个图像，以便获得所述环口部的左边缘的图像(Ibg)、所述环口部的右边缘的图像(Ibd)、所述跟座的、所述肩部的、和/或所述颈部的所述基部的左边缘的矩阵图像(Img)、以及所述跟座的、所述肩部的、和/或所述颈部的所述基部的右边缘的矩阵图像(Imd)；
·分析：
*所述环口部的左边缘和右边缘的图像，以便至少确定所述环口部的实际位置(Cr)在所述横向方向上的坐标；
*左边缘的矩阵图像，以便确定左定位点Tg在所述横向和竖直方向上的坐标(XTg,YTg)；以及
*右边缘的矩阵图像，以便确定右定位点Td在所述横向和竖直方向上的坐标(XTd,YTd)；以及
·至少限定穿过所述左定位点和右定位点(Tg、Td)的直线段(T)的垂线(P)上、在距离所述直线段(T)所述容器的所述实际高度(h)处所取的所述环口部的理论位置(Ct)在所述横向方向上的坐标；以及
-基于在所述容器的至少半个回转期间取得的所述环口部的实际位置(Cr)和所述环口部的理论位置(Ct)的坐标，从它们位置的差值的变化推导出所述容器的倾斜度的测量值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法包括：拍摄所述跟座的、所述肩部的、和/或所述颈部的所述基部的矩阵图像，作为左矩阵图像和右矩阵图像，以便测量所述容器的所述颈部的、所述容器的本体的倾斜度、和/或它的总倾斜度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对于旋转中的每个增量，通过分析在横向方向上包含整个所述环口部的线性图像或矩阵图像来确定所述环口部的实际位置(Cr)，并且通过计算取决于两个边缘的点来确定所述环口部的右边缘和左边缘的各自位置。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对于每个容器，所述方法包括：
-表征在所述容器的旋转过程中分别取得的左矩阵图像和右矩阵图像中所述容器的左边缘和右边缘的初始位置和形状；以及
-在所述容器的旋转过程中取得的随后的左矩阵图像和右矩阵图像的每个图像中分别搜索第一图像中所表征的所述容器的左边缘和右边缘的形状，以便确定左定位点和右定位点。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述方法包括：确定所述初始图像中的左定位点和右定位点使得它们被选择为相对于所述容器的对称轴对称，并且以与所述支撑表面的直径或所述容器的直径相同的距离彼此间隔开。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述方法包括：确定所述初始图像中的所述左定位点和右定位点使得它们被选择在位于所述支撑表面中。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述方法包括：至少根据出现在由一组点和/或线段和/或曲线段描述的矩阵图像中的所述容器的轮廓来表征所述容器的右边缘和左边缘的形状，并且其特征在于所述方法包括：通过使用平移和/或旋转操作试图将至少所述轮廓叠加在每个随后图像中出现的轮廓上，来至少搜索随后图像的每个图像中的所述第一图像所表征的轮廓。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于每种类型的容器，所述方法包括：根据确定的常数或测量值来确定所述环口部的理论位置(Ct)相对于所述直线段的所述距离(h)。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法包括：拍摄左边缘图像和右边缘图像，包括观察所述容器的顶边缘，以便确定所述容器的高度。
10.一种用于测量容器(2)的倾斜度的装置，所述容器(2)具有环口部(8)和底部(3)，通过跟座(9)被连接至所述底部的竖直壁(4)从所述底部(3)升起，所述竖直壁(4)具有颈部，所述颈部在它的基部处可选地设置有肩部，所述装置包括：
-系统，用于使得所述容器(2)围绕它的竖直对称轴(Y)旋转；
-至少一个摄像头，布置在所述容器的一侧上并且传送至少半个回转期间所述容器的图像序列，并且具有大致正交于所述容器的旋转轴(Y)的光学观察轴(Z)，带有在正交于所述竖直对称轴(Y)和所述光学轴(Z)的横向方向(X)上延伸的横向视野；
-存储单元，用于存储容器的图像序列；以及
-处理单元，用于分析至少由所述摄像头提供的图像和图像序列，且被连接至所述存储单元；
所述装置的特征在于：
-对于角度(θ)中的每个增量，至少一个摄像头拍摄所述环口部的左边缘和右边缘的至少一个图像(Ibg、Ibd)、所述跟座的、所述肩部的、和/或所述颈部的所述基部的左矩阵图像(Img)、以及所述跟座的、所述肩部的、和/或所述容器的所述颈部的所述基部的右矩阵图像(Img)；
-所述处理单元用于：
·分析：
*所述环口部的左边缘和右边缘的图像(Ibg、Ibd)，以便至少确定所述环口部的实际位置(Cr)在所述横向方向(X)上的坐标；
*左边缘的矩阵图像(Img)，以便确定左定位点Tg在所述横向和竖直方向(X、Y)上的坐标(XTg,YTg)；以及
*右边缘的矩阵图像(Imd)，以便确定右定位点Td(XTd,YTd)在所述横向和竖直方向(X、Y)上的坐标；
·考虑所述容器的实际高度(h)；
·至少确定穿过所述左定位点和右定位点(Tg、Td)的直线段(T)的垂线(P)上、在距离所述直线段(T)所述容器的所述实际高度(h)处所取的所述环口部的理论位置(Ct)在所述横向方向上的坐标；以及
·分析在所述容器的至少半个回转过程中所考虑的所述环口部的实际位置(Cr)的和所述环口部的理论位置(Ct)的坐标，以便从它们的位置之间的差值的变化推导出所述容器的倾斜度的测量值。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于所述装置包括：线性摄像头(21)，所述线性摄像头(21)使得它的阵列被放置在垂直于旋转轴且与所述容器的所述环口部在其顶部下方交叉的平面中，以便对于旋转中的每个增量，将所述环口部的水平截面发送至分析单元，在所述水平截面中区分所述环口部的两个边缘。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于所述装置包括：矩阵摄像头(21)，所述矩阵摄像头(21)使得它的光学观察轴接近于物品的竖直轴穿过且位于所述环口部的顶部之下或者包括所述环口部的顶部，以便对于旋转中的每个增量，作用为将所述环口部的矩阵图像发送至分析单元。
13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于所述装置包括：矩阵摄像头(21)，所述矩阵摄像头(21)使得它的光学观察轴接近于所述容器的竖直轴穿过且位于所述容器的所述底部之上，使得所述容器的左跟座和右跟座始终在其观察视野内，以便对于旋转中的每个增量，将两个跟座的矩阵图像发送至分析单元。
14.根据权利要求10至13中任意一项所述的装置，其特征在于所述装置包括：安装在观察所述底部的摄像头与正在被检查的物品之间的反射光学装置和/或棱镜光学装置，以便优化视野，使得所述装置可以是可调节的以便适应所述容器的直径。
15.根据权利要求10所述的装置，其特征在于所述装置包括：两个同步矩阵摄像头，所述同步矩阵摄像头具有正交于所述容器的竖直轴且在所述容器的所述底部之上的各个光学观察轴，第一摄像头的视野仅覆盖右视野，另一个摄像头的视野仅覆盖左视野，以便对于旋转中的每个增量，作用为将每个跟座的矩阵图像发送至分析单元。
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