CN111556962A - 容器环状表面的三维几何形状的确定方法、装置和检查线 - Google Patents

Abstract

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。

Description

容器环状表面的三维几何形状的确定方法、装置和检查线

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。

还已知多种视觉系统，在这些系统中根据至少两个视角从高角度或低角度观察环状部。利用相对于物品位于相机对面的漫射光照射(light，照亮)传送中的待控制物品。该系统的缺点是，它需要至少两个相机和两个光源，并且可能还需要两个远心光学器件(telecentric optic，焦阑镜片)及其支撑件和设置件。该组件是昂贵的，并且需要长的光路，这造成了相当庞大的体积。

为了克服这些缺点，提出了使用相机(如上文所述)，相机已经被提供用以执行对容器的另一种控制，例如在透明玻璃瓶的情况下用于对肩部方面的控制。但是，这需要选择控制装置的位置，此位置只能是用于检测肩部区域中的缺陷的设置件与用于检测环状表面中的几何缺陷的设置件之间的折衷。这些折衷在这些相机最初针对的测量或者因此期望进行的均匀度测量方面都不令人满意。

通过使视角倍增，特别是通过在高或低的不同角度下组合相似视角，还可以在环状部的3D部分进行测量，随后收集这些测量值以通过计算环状表面的总体几何形状来进行重构。该方法使用若干光学图像的采集。随后，通过用于将点匹配成对的算法将这些光学图像两两组合，由此通过三角测量(triangulation)计算出3D坐标中的实际点。该技术是具有复杂算法的立体视觉技术。若干对的立体视觉视角是必需的，因此其需要例如4或6个相机。这些系统可能是精确的，但是它们非常昂贵且非常庞大。由于参数众多，因此在操作中不能长期保持精确度。

文献US 6,172,748描述了一种装置，该装置包括若干不同的光源，这些光源从下方(即，从位于与环状部的轴线垂直并且与环状表面相切的平面下方的点)照射环状部。该装置包括若干不同的镜子，每个镜子仅提供环状部的一个角扇区的图像。一额外的相机拍摄环状表面的俯视图。即使横向图像重叠，在图像之间也存在方位角度的不连续性，这是因为在两个图像的可能重叠点处，在每个图像中的重叠点之间看到了断点。这使得必须对图像进行计算机重构，这需要复杂的算法，所述复杂的算法均会不利于测量精确度。

申请人的专利文献WO 2016/059343描述了一种用于观察环状表面的均匀度的一种创新的方法以及相关的装置。该文档中描述的方法和装置特别相关，但可能对环状表面的偏心或不受控的倾斜特别敏感。

申请人的专利文献WO 2008/050067描述了一种装置，该装置允许从若干不同的视角观察容器的待检查区域。

发明内容

因此，本发明之目的是提出一种用于环状表面的三维几何形状的确定方法和装置，其特别地借助观察(view，视角)来确定可能的不均匀度的存在，所述方法和装置仍然易于实施，但是其结果受环状表面相对于安装轴线的偏心或不受控倾斜的影响较小。

而且，本发明特别提出一种用于容器的实际环状表面的三维几何形状的确定方法，该环状表面具有理论上平坦的且围绕理论中心轴线呈环形或圆形的几何形状，此类型的方法包括：

-使用第一外围入射光束从上方照射容器的实际环状表面，该第一外围入射光束包括多个第一入射径向光线，所述第一入射径向光线被包含在径向平面(该径向平面包含理论中心轴线)中并且围绕安装轴线在360度角上分布，所述第一入射径向光线朝向理论中心轴线被引导，并且第一入射光束中的一些第一入射径向光线在环状表面上通过镜面反射而以反射光线的形式被反射；

-通过反射光线并经由第一光学系统，在能够发送(deliver，递送)第一整体数字图像的第一二维光电传感器上，形成容器的环状表面的第一平坦光学图像；

在此类型中，包含形成第一平坦光学图像的步骤包括根据第一外围观察场，利用第一光学系统从上方对环状表面进行观察，该第一外围观察场根据第一径向观察光线来观察环状表面，所述第一径向观察光线被包含在径向平面(该径向平面包含理论中心轴线)中，并且围绕该理论中心轴线在360度角上分布，第一外围观察场相对于与理论中心轴线垂直的平面具有第一观察仰角，在某些情况下，该第一观察仰角将小于或等于45度角，有时小于25度角，以便在第一二维光电传感器上、在传感器的第一环形区域中，收集反射的光线，从而在由第一传感器发送的第一整体数字图像的第一图像区域中形成第一二维数字图像。

该方法的特征在于，其包括：

-根据第二外围观察场(其围绕所述理论中心轴线旋转对称(中心对称))，利用第二光学系统，通过从上方观察环状表面，在能够发送第二整体数字图像的第二二维光电传感器上形成所述容器的环状表面的第二平坦光学图像，所述第二平坦光学图像不同于所述第一平坦图像，所述第二外围观察场根据包含在径向平面(其包含所述理论中心轴线)中的多个第二径向观察光线来观察所述环状部，所述多个第二径向观察光线围绕所述理论中心轴线以360度角分布，所述第二外围观察场相对于与所述理论中心轴线垂直的平面具有第二观察仰角，但所述第二观察仰角不同于所述第一观察仰角，以便在所述第二二维光电传感器上、在所述传感器的第二环形区域中收集反射的光线，从而在由第二传感器发送的所述第二整体数字图像的第二图像区域中形成所述环状表面的第二二维数字图像；

-以及，该方法包括针对源自所考虑的数字图像的参考点并围绕所述参考点彼此成角度偏移的N个分析方向来确定：

·在所述分析方向上的所述环状表面的第一二维数字图像的第一图像点，以及代表从该第一图像点到第一数字图像中的参考点的距离的第一值；

·在所述分析方向上的所述环状表面的第二数字图像的第二图像点，以及代表从该第二图像点到所述第二数字图像中的参考点的距离的值；

-以及，针对所述N个分析方向，通过利用N个第一值、N个第二值、第一观察仰角和第二观察仰角的几何关系，所述方法推导出代表实际环状表面的N个点中的每个点沿所述理论中心轴线的方向的轴向位置的至少一个值，所述点的通过所述第一光学系统和所述第二光学系统所成的图像分别是N个第一图像点和N个第二图像点。

根据该方法的其他可选特征(单独或组合)：

-所述方法可包括：

·根据所述第一外围观察场通过第一光学系统以及根据所述第二外围观察场通过第二光学系统同时观察所述环状表面；

·根据第一外围观察场和第二外围观察场收集的反射光线通过第一光学系统和第二光学系统，在对应于根据第一外围观察场观察的第一图像区域中，以及对应于根据第二外围观察场观察的第二图像区域中，同时形成所述容器的环状表面的第一二维图像和第二二维图像。

-所述第一光学系统可包括第一主反射表面，所述第二光学系统包括第二主反射表面，这两个主反射表面是截头圆锥形旋转表面(回转面)，它们每个都是通过线段围绕所述理论中心轴线旋转而产生的，其转向所述理论中心轴线，并被布置为在关联的传感器的方向上，在相应的观察仰角下直接或间接地反射来自所述实际环状表面的光线。

-所述第一平坦光学图像和所述第二平坦光学图像的形成均可包括所述实际环状表面的完整且连续的二维图像的光学形成。

-所述第一外围入射光束在相同的径向平面中可包括多个不平行的入射径向光线。

-所述第一入射光束能以一入射角照射所述环状表面，使得在第一入射光线的反射点处，第一传感器根据所述第一外围观察场看到被所述实际环状表面反射的光线，所述环状表面的法线相对于所述理论中心轴线的方向形成小于30度角的角度。

-所述第二入射光束能以一入射角照射所述环状表面，使得在第二入射光线的反射点处，第二传感器根据所述第二外围观察场看到被所述实际环状表面反射的光线，所述环状表面的法线相对于所述理论中心轴线的方向形成小于30度角的角度。

-这两个观察仰角之间的差可小于或等于20度角。

-作为替代，所述第二观察仰角可大于65度角，或甚至大于或等于75度角。

-对于所述N个方向Di，通过使用从所述第一图像点到所述第一二维数字图像的参考点的距离、从所述第二图像点到所述第二二维数字图像中的参考点的距离、所述第一观察仰角、和所述第二观察仰角的几何三角关系，所述方法为每个方向推导出代表所述实际环状表面与理论环状表面之间沿所述理论中心轴线的方向的轴向偏移的至少一个值。

-对于N个方向Di：

·代表从所述第一图像点到所述第一二维数字图像中的参考点的距离的第一值是代表所述环状表面的第一图像的线与代表所述第一图像中的理论环状表面图像的理论线之间的第一径向图像偏移的值；

·代表从所述第二图像点到所述第二二维数字图像中的参考点的距离的第二值是代表所述环状表面的图像的线与代表第二图像中的理论环状表面图像的理论线之间的第二径向图像偏移的值；

·并且通过使用第一径向偏移、第二径向偏移、第一观察仰角、和第二观察仰角的几何三角关系，所述方法为每个方向推导出代表在所述实际环状表面与理论环状表面之间沿所述理论中心轴线的方向的轴向偏移的至少一个值。

-代表所述环状表面的图像的线是由相应的光学系统在关联的传感器上形成的相应的入射光束在所述环状表面上反射的图像。

-所述第一和第二二维光电传感器被组合到发送共用整体数字图像的相同二维光电传感器中，所述第一图像区域和所述第二图像区域在所述共用整体数字图像中分开(不相交)。

本发明还涉及一种用于确定容器的实际环状表面的三维几何形状的装置，所述环状表面具有理论上平坦的且围绕理论中心轴线呈环形或圆形的几何形状，此类型的装置具有用于容器的安装区域(设置区域)，所述安装区域具有安装轴线，此类型的装置包括：

-具有第一光源的第一照射系统，所述第一光源具有作为其轴线的所述安装轴线，所述第一光源的直径大于所述环状表面的直径，并且所述第一光源能够提供第一外围入射光束，所述第一外围入射光束包括多个第一入射径向光线，这些第一入射径向光线被包含在径向平面(其包含所述安装轴线)中，并且围绕所述安装轴线在360度角上分布，所述多个第一入射径向光线朝向所述安装轴线被引导；

-第一二维光电传感器，连接到图像分析单元；

-第一光学系统，介于容器的安装区域与第一传感器之间，能够在所述第一传感器上形成放置在所述安装区域中的容器的环状表面的第一图像；

在该类型的装置中，所述第一光学系统至少包括布置在所述第一传感器的视场的下游部分中的第一主反射表面，所述第一主反射表面是截头圆锥形旋转表面，其是通过线段围绕所述安装轴线旋转而产生，转向所述安装轴线，并被布置为根据包含安装轴线的径向平面以及根据相对于与所述安装轴线垂直的平面具有第一观察仰角的第一外围观察场，在所述第一传感器的方向直接或间接地反射来自所述安装区域的第一光线，从而限定根据多个第一径向观察光线观察所述环状表面的第一外围观察场，这些第一径向观察光线被包含在径向平面(其包含所述安装轴线)中并且围绕所述理论中心轴线以360度角分布，并且相对于与所述安装轴线垂直的平面形成第一观察仰角；

-并且在该类型的装置中，所述第一照射系统、所述第一传感器和所述第一光学系统布置在所述安装区域上方；

其特征在于，

-所述装置包括第二光学系统，所述第二光学系统介于所述容器的安装区域与第二二维光电传感器之间，并且能够在所述传感器上形成放置在所述安装区域中的容器的环状表面的第二图像；

-所述第二传感器和所述第二光学系统布置在所述安装区域的上方；

-所述第二光学系统被配置为，根据包含所述安装轴线的径向平面，以及根据相对于与所述安装轴线垂直的平面，而具有第二观察仰角的第二外围观察场，在所述第二传感器的方向上直接或间接地引导来自所述安装区域的第二光线，从而限定根据多个第二径向观察光线观察所述环状表面的第二外围观察场，这些第二径向观察光线被包含在径向平面(其包含所述安装轴线)中，这些第二径向观察光线围绕理论中心轴线在360度角上分布，其相对于与所述安装轴线垂直的平面形成第二观察仰角，所述第二观察仰角不同于所述第一观察仰角；

-以及，所述第一光学系统和所述第二光学系统分别为所述第一传感器和所述第二传感器确定第一上游视场部分和第二上游视场部分，所述第一上游视场部分和第二上游视场部分根据围绕所述安装轴线旋转的有用检查体积而在所述安装区域中重叠，以使得位于有效体积中并至少被所述第一光源照亮从而被第一光学系统在第一传感器上形成的第一图像中的第一图像点成像的任何目标点，也被第二光学系统在第二传感器上形成的第二图像中的第二图像点成像。

根据所述装置的其他可选特征(单独或组合)：

-在由所述第一光学系统为所述第一传感器确定的所述第一上游视场部分中，当从有效检查体积观看时，由所述第一光学系统确定的所述第一径向观察光线在所述安装轴线的方向上可以为向心的，随后可与所述安装轴线相交而在所述第一光学系统的方向上变成为离心的。

-所述装置在关联的二维光电传感器上可形成所述实际环状表面的两个完整的、不同的、且连续的光学图像。

-所述第一主反射表面在所述传感器的方向上可间接地反射光线，并且所述装置在所述第一主反射表面与第一传感器之间可包括至少一个次级反射表面。

-所述第二光学系统在所述第二传感器的视场的下游部分中可至少包括第二主反射表面，所述第二主反射表面是截头圆锥形旋转表面，其是由线段围绕所述安装轴线旋转产生，转向所述安装轴线，并布置为在所述传感器的方向上根据包含所述安装轴线的径向平面以及根据相对于与所述安装轴线垂直的平面具有第二观察仰角的第二外围观察场而直接或间接地反射来自于安装区域的光线。

-所述第一主反射表面和所述第二主反射表面可在所述传感器的方向上间接地反射光线，并且所述装置在一方面的所述第一主反射表面及所述第二主反射表面与另一方面的所述共用传感器之间可包括围绕所述安装轴线旋转的至少一个次级反射表面。

-所述第一主反射表面和所述第二主反射表面均可包括截头圆锥形旋转表面，其朝向所述安装轴线转动，且其小直径和大直径均大于所述理论环状表面的最大直径，以便在所述安装轴线的方向上使来自实际环状表面的处于相应的观察仰角下的光线返回，随后，所述光线被返送反射表面拦截，所述返送反射表面包括转动离开所述安装轴线的截头圆锥形旋转表面，以便在关联的传感器的方向上使光线返回。

-所述光线在这两个主反射表面与所述返送反射表面之间的轨迹可垂直于所述安装轴线。

-所述第一主反射表面和所述第二主反射表面可以均是凹入的截头圆锥形表面并且具有等于所述观察仰一半的顶部半角，并且其小直径和大直径均大于所述理论环状表面的最小直径。

-所述两个观察仰角之间的差可小于20度角。

-由所述第二光学系统为所述第二传感器确定的第二上游视场部分，当从有效检查体积观看时，由所述第二光学系统确定的所述多个第二径向观察光线在所述安装轴线的方向上为向心的，随后与所述安装轴线相交而在所述第二光学系统的方向上变成为离心的。

-在没有次级旋转反射表面的情况下，所述第二主反射表面可在所述第二传感器的方向上直接反射光线。

-在由所述第二光学系统为所述第二传感器确定的第二上游视场部分中，当从有效检查体积观看时，由所述第二光学系统确定的所述第二径向观察光线可在所述第二主反射表面的方向上为离心的。

在由所述第二光学系统为所述第二传感器确定的第二上游视场部分中，当从有效检查体积观看时，由所述第二光学系统确定的所述第二径向观察光线可以与所述安装轴线平行或者在所述安装轴线方向上为向心的，而不与所述安装轴线相交，以便当从有效检查体积朝向所述第二光学系统观看时移动离开所述安装轴线。

-所述第二光学系统可以不具有任何旋转反射表面。

-所述第二观察仰角可大于65度角，优选大于或等于75度角。

-所述第一光学系统可包括远心光学系统。

-所述第二光学系统可包括远心光学系统。

-所述第一二维光电传感器和第二二维光电传感器可被组合成相同的共用二维光电传感器，所述第一主反射表面和所述第二主反射表面均位于所述传感器的下游视场的不相交部分中。

-所述第一光源可以是环形旋转源，其轴线是所述安装轴线。

本发明还涉及一种用于检查具有环状表面的容器的检查线，在此类型的检查线中，多个容器通过输送机在传送线上移动，所述输送机沿着与所述容器的理论中心轴线垂直的水平移动方向输送所述容器，由此所述容器的环状表面在水平面中向上转，其特征在于，其安装包括具有上述任一特征的装置，所述装置以其安装轴线处于竖直位置的方式被安装，使得观察场和入射光束朝向位于所述装置与所述输送机的输送构件之间的安装区域向下布置。

在所述检查线中，所述输送机可将所述容器送使得所述容器的理论中心轴线与所述安装轴线重合，并且在重合时，而所述装置与所述容器没有接触，借助所述装置获取至少一个图像。

附图说明

从以下参照附图给出的描述中，将出现各种其他特征，这些附图以非限制性示例的方式示出了本发明目的之实施例。

图1A是根据本发明的装置的第一实施例的轴向截面图。

图1B是图1A的第一实施例的一些元件的立体图。

图1C是示出了图1A的第一实施例的视场的放大的轴向截面图。

图1D是用图1A的装置获得的图像的视图。

图2是示出了照射系统的实施例的变型的放大轴向截面图。

图3、图4和图5是类似于图1的视图，示出了根据本发明的装置的其他实施例。

图6示出了根据本发明的检查线。

图7A和图7B是示出本发明的变型的视图，图中两个观察仰角均不小于25度角。在图7A的示例中，第一观察仰角小于或等于45度角，而第二观察仰角大于45度角。在图7B的示例中，第一观察仰角和第二观察仰角均大于45度角。

具体实施方式

图1A、图3、图4、图5、图7A和图7B以通过图1B所示的径向平面Pri的截面示出了用于确定容器的实际环状表面的三维几何形状的装置的不同实施例，这些装置中的每个均能够实施根据本发明的方法。这些图仅示出了容器14的环状部12的上部。容器14被限定为限定一内部容积的中空容器，该内部容积除了在一端处开口的上环状部12处之外，在其整个容积周缘是封闭的。

为了方便起见并且仅通过任意限定，实际上可以认为容器包括理论中心轴线A1，该理论中心轴线被限定为容器的环状部12的理论中心轴线。还可以任意地认为，环状部布置在容器的上端处。因此，在本文中，高、低、上和下的概念具有与如图所示的装置10和容器14的取向相对应的相对值。然而，应当理解的是，只要不同的部件保持以相同的相对布置方式来布置，就可以以空间上无差异的绝对取向来实施本发明。

容器的环状部12是围绕轴线A1旋转而成的圆柱形。容器本体(未示出)也可以是(或可以不是)旋转体积。环状部12通过其下端(未示出)连接到容器本体的其余部分，而其另一自由端(在本说明书的背景中通过任意选择将其称为上端)终止于环状表面16中。

环状表面16在理论上是平坦的并且平行于与轴线A1垂直的平面，从这个意义上说，该环状表面围绕该理论中心轴线在360度角上与所述平面具有至少一个连续接触线，并且在理论上在此平面中呈圆形或环形。在本文中，将区分出一方面“容器的实际环状表面”以及另一方面“理论环状表面”。因此，该理论环状表面是在垂直于理论中心轴线A1的参考平面中的平坦表面或平坦圆。该参考平面可以被限定为与所考虑的容器相关联，例如图1A中的参考平面PRef，该参考平面与实际环状表面16的点(例如沿着理论中心轴线A1的方向的最高点)相切。或者，该参考平面可以例如位于实际环状表面的最低点的高度处、位于环状表面的角度范围内的平均高度处等。该参考平面也可以独立于容器而限定，例如参考装置10的元件之一限定在例如装置10的壳体的下表面处。因此参考平面可以是垂直于如下文所限定的安装轴线的安装参考平面P'ref。

环状表面的三维几何形状的确定例如可以包括：实际环状表面的给定点Ti与理论环状表面的相应点Tti之间沿着理论中心轴线A1的方向的位置偏差的量化。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Ti、Tti具有相同的角坐标，并且其中一个属于实际的环状表面，而另一个属于理论环状表面。换言之，它们布置在包含理论中心轴线A1的相同径向平面Pri中。

在所示的示例中，在通过包含理论中心轴线的径向平面截取的截面中，环状表面16在内边缘与外边缘之间具有鼓起的、凸出的径向轮廓。该内边缘可被认为处于环状表面16与容器环状部的内表面的相交处，其通常的取向接近于容器14的轴线A1的取向。然而，环状表面16在通过包含理论中心轴线的径向平面截取的截面中的轮廓可能具有不同的形状：该轮廓可以是平坦的、圆形的、倒V形的，等等。

为了确保对容器进行适当的检查，重要的是确保容器适当地呈现于装置10的前面。为此，根据本发明的装置10包括安装区域E，容器必须被安置在该安装区域E中。该安装区域可以由安装轴线A'1和安装平面(未示出)限定，该安装平面被限定为位于装置的最低点处的垂直于安装轴线A'1的平面。因此，为了进行适当的检查，一容器优选地呈现为，使得其理论中心轴线A1最佳地平行于安装轴线A'1，特别是在其放置平面平行于安装平面的情况下。因此，为了适当地检查，一容器还优选地呈现为，使得其理论中心轴线A1最好对应于安装轴线A'1，并且使得其环状部呈现为，其开口上端在装置10的方向上转，但位于安装平面下方。在理想情况(这将构成以下解释的前提)下，两个轴线A1和A'1重合。然而，对于本发明，将看到这两个轴线A1和A'1之间的可能偏移(在此意义上说，沿着垂直于这些轴线A1和A'1的方向上的横向偏差和/或这两个轴线A1和A'1之间的角度偏差)将通过本发明得以补偿，并且不会显著影响环状表面16的点的轴向位置的确定。可以理解，根据本发明的整个装置10可以被置于安装平面上方，而容器将放到安装平面下方，不存在与装置接触的风险。因此，容器14可以通过任何移动，优选地沿垂直于安装轴线A'1的方向在直线或非直线轨迹上的平移被带入安装区域E中，而不存在干扰装置10的风险。

根据本发明的装置和方法利用旨在获取容器的实际环状表面的二维图像的至少一个二维光电传感器18，或者在一些实施例中利用两个这样的传感器18、18'。这种传感器(也可以被描述为矩阵传感器)可以被结合到相机19、19'中，并且可以是例如CCD或CMOS类型的。这样的传感器18、18'例如由光电元件的二维矩阵构成。传感器通常与电子电路相关联，用于处理由光电元件提供的信号，以发送代表由传感器接收的图像的模拟或数字信号。代表由传感器接收到的光学图像的该信号优选地构成电子的、数字的二维图像，随后该图像可被发送到图像处理装置和/或观察设备和/或图像存储装置(未示出)。

这样的传感器18、18'通常与光学透镜系统20、20'相关联，该光学透镜系统可以包括一个或多个光学元件，特别是一个或多个薄透镜，并且还可能包括相关的光阑，以允许在传感器上形成安装区域的光学图像。光学透镜系统20、20'或其至少一部分以及传感器18、18'通常是相机19、19'的一部分。

根据本发明，“光学系统”是指观察系统，来自被照射物体的光线进入该观察系统以形成平坦的图像。

根据本发明，考虑到两个光学系统24、24'被光学地插入，即均被平行地插入在容器的安装区域E与相同共用传感器18之间，在此意义上，这两个光学系统24、24在相同传感器18上形成安装区域中的相同物体的图像，即，每个光学系统均位于容器的安装区域E与关联的传感器18、18'之间，在这种情况下，这两个光学系统24、24'各自在关联的传感器18、18'上形成安装区域中的相同物体的图像。考虑到对于每个图像点，存在位于光线下游的上游路径，其从光源开始，在物体上反射，随后进入光学观察系统，以在该系统中由屈光光学元件和/或反射光学元件偏转，过滤(修正其光谱组成或其偏振)，与光阑相交等，以便在传感器的敏感(感测)表面上形成物体的图像。因此，一元件“光学地插入于”第一其他元件与第二其他元件之间意味着，通过遵循有助于成像的光线的路径，所述元件位于所述路径上且处于第一元件的下游和第二元件的上游。

在图1A、图4、图5、图7A或图7B的实施例中，这两个光学系统与相同的共用传感器18相关联。在这种情况下，理论上，可以将该单个共用传感器分成为两个传感器，即，与第一光学系统24相关联的第一传感器和与第二光学系统24'相关联的第二传感器。实际上，在这种情况下，将可具有共用传感器，其图像捕获表面的第一部分(或第一成像区域)专用于第一光学系统24，而其图像捕获表面的第二部分(或第二成像区域)专用于第二光学系统24'。在这种情况下，共用传感器的第一部分形成第一传感器18，共用传感器的第二部分形成第二传感器18'。

在图3的实施例中，这两个光学系统24、24'各自与其自身所关联的传感器相关联，其中第一光学系统24与第一传感器18相关联，第二光学系统24'与第二传感器18'相关联。

每个光学系统24、24'在安装区域中为关联的传感器限定上游视场，该上游视场被限定为在安装区域中可能由所考虑的光学系统在所考虑的传感器上成像的所有点。在该上游视场中，第一光学系统24和第二光学系统24'分别为关联的传感器限定第一外围观察场和第二外围观察场。在此可以任意地认为，上游和下游对应于来自安装区域并沿关联的传感器的方向移动的光线下游的上游路径。

每个光学系统24、24'因此能够在关联的传感器上形成放置在安装区域E中的容器14的相同环状表面16的图像，每个图像由根据相应的外围观察场从环状表面传播的光线形成。

在示例性实施例中，至少第一光学系统24除了光学透镜系统20之外还包括至少一个光学元件122、261，所述光学元件在此布置在透镜系统20与安装区域E之间。因此，位于第一传感器18与安装区域之间的整个第一光学系统24包括透镜系统20和光学元件122。

在图1A、图5、图7A和图7B的实施例中，在共同对于这两个光学系统24、24'的情况下，第二光学系统24'除了光学透镜系统20'外还包括至少一个光学元件122、262，在此，所述光学元件布置在透镜系统20'与安装区域之间。

在图3、图4、图7A和图7B的实施例中，第二光学系统24'仅包括光学透镜系统20'，在透镜系统20'与安装区域之间没有旋转反射表面。在图4的实施例中，第二光学系统24'包括与第一光学系统24、24'的光学透镜系统完全共用的光学透镜系统20。在图3的实施例中，第二光学系统24'包括第二光学透镜系统20'，其与第一光学系统24的第一光学透镜系统20'仅部分地共用。因此，图3的示例包括第一光学透镜系统20和第二光学透镜系统20'，它们包含共用的分离片(separation blade，挡片)21，该分离片可以是二向色的，以45度角布置在安装轴线A'1上，从而将来自安装区域的光线分为两个部分。这些光线的第一部分朝向第一传感器18被发射(在该示例中该第一传感器属于第一相机19)，而另一部分朝向第二传感器18'被发射(在该示例中该第二传感器属于第二相机19')。在该示例中，第一和第二透镜系统20、20'具有共用的元件(包括例如远心透镜和分离片21)，以及它们各自所特有的元件(即，介于分离片21与相应的传感器18、18'之间的光学元件)。透镜系统20和20'的焦距可以不同。

在一些示出的示例中，与传感器18、18'中的任一个相关联的光学透镜系统20、20'是远心透镜系统。远心透镜系统是机器视觉装置领域的技术人员公知的，因为它用于在传感器上形成不包含或几乎不包含视差效应的图像。在光学理论中，远心透镜系统是其入瞳位于无限远处的透镜系统。因此，这样的透镜在其视场中根据主观察光线进行观察，所述主观察光线通过相关的光学系统24、24'，穿过透镜系统20、20'的入瞳CO的中心，并且它们平行于或几乎平行于光轴，因此没有视差效应。然而，光学透镜系统20、20'不一定是远心的，如图4的实施例所示。

传感器18、18'通常呈矩形或正方形(因此是二维的)形状，从而其发送代表由光学透镜系统20、20'在传感器上形成的二维光学图像的二维数字图像。由这样的传感器18、18'发送的整个数字图像将被称为整体图像IG、IG'。稍后将看到，在该整体数字图像中，仅一个或多个图像区域将是有用的。优选地，在传感器的单个积分时间(也称为曝光时间)期间获取整体图像IG、IG'。或者，进行两次时间非常接近的获取，以使物品在这两次获取之间仅作不明显的移动。

透镜系统20、20'的光轴优选与安装轴线A'1重合。在某些情况下，该光轴不是笔直的，而是通过例如将返送镜(send-back mirror)集成到透镜系统中或通过使用分离片21进行分段的。因此，可以在相对于安装轴线的45度角处设置返送镜，因此光轴的第一部段位于传感器侧上，相对于安装轴线以90度角设置，第二部段位于返送镜的另一侧上，布置成与安装轴线A'1成一直线。因此，在图3的示例中，该示例包括分别与第一和第二光学系统20、20'相关联的、物理上不同的第一传感器18和第二传感器18'，由于使一些光线沿第二传感器18'的方向以90度角返回的分离片21的存在，第二透镜系统20'具有：光轴的下游部段，位于第二传感器18'侧上，其相对于安装轴线A'1以90度角布置；以及上游部段，位于分离片21的另一侧上，其与安装轴线A'1成一直线布置。为了记录之故，这里任意地认为上游和下游对应于来自安装区域并沿关联的传感器的方向移动的光线的下游的上游路径。

在所示的示例中，第一光学系统20沿轴线A'1竖直地布置，并且向下转动以观察位于装置下方的安装区域E，以便从上方(即从顶部)观察布置在安装区域中的可能的容器14。因此，在图1A、图4、图5、图7A和图7B中作为与两个光学系统24、24'相关联的共用传感器的第一光电传感器18位于装置10的顶点处并且沿安装区域E的方向向下转动。应当理解，通过这种布置，放置在安装区域中的容器14的理论环状表面被包含在与传感器的平面平行的平面中。如果将由于分离片21的存在而引起的光轴倾斜考虑在内，则对于图3中的示例也仍然适用。因此，通过没有任何其他光学系统的简单的远心透镜，从形成在单个传感器上的环状表面的图像中将不会“看到”不均匀度。相反，在该环状表面上不会看出高度变化。然而，这将针对图3的第二光学系统实现。

实际上，将安装轴线A'1限定为第一光学系统24的光轴在安装区域E中的延伸。

根据本发明的另一个方面，提出了容器的实际环状表面16被至少第一外围入射光束(也就是说，围绕安装轴线A'1延伸360度角)照射。环状表面从上方被照射，在这种意义上，第一入射光线从位于垂直于理论中心轴线A1且与环状表面的一点(优选为沿理论中心轴线A1的方向的最高点)相切的平面PRef上方的点到达环状表面16上。对于围绕安装轴线A'1在360度角上分布的整个系列的径向平面，第一光束包括多个第一入射径向光线，这些第一入射径向光线被包含在这些包含安装轴线的径向平面中。如图2所示，径向光线(至少其中一些)指向安装轴线A'1。这些第一入射径向光线(至少其中大多数)不垂直于该轴线。这些入射径向光线优选彼此不平行，并且在图1A所示的方法中，在包含安装轴线且由安装轴线定界的给定径向半平面Pri(图1B所示)中，外围入射光束包括不平行的入射径向光线。因此，图1A示出了第一外围入射光束可包含与垂直于安装轴线的平面形成仰角的入射径向光线，所述仰角优选地包括在0度至45度之间。优选地，第一光束包含处于连续或基本连续的角度范围内的入射径向光线。该范围可以具有至少30度或更大的角度范围。包含在该范围内的光线可以与垂直于理论中心轴线的平面形成包括在5至40度之间的仰角。

除了第一径向光线之外，第一外围入射光束还可以包含非径向入射光线。

在所示的实施例中，装置10包括至少第一照射系统，所述第一照射系统旨在确保根据第一外围入射光束对环状表面进行照射。因此，根据至少第一观察场，来自该第一照射系统的光线被环状表面反射并且至少被第一光学系统收集，从而朝向第一传感器18被引导。在所示的实施例中，该第一照射系统包括第一光源28，该第一光源是环形的并且其轴线是安装轴线，并布置在安装区域上方。第一光源28的直径大于环状表面16的直径。

在所示的示例中，第一环形光源28的直径大于环形冠状部122的直径，所述环形冠状部至少承载主反射表面261。在该实施例中，光源28沿安装轴线A'1的方向基本布置在与下主反射表面261相同的高度处。然而，该位置仅是示例性的，并且可以随着待检查容器的环状表面的直径和轴向位置的不同而进行调整。

注意，图2示出了图1A的实施例的变型，其不同之处仅在于，照射系统除了包括环形光源28之外，还包括布置在环形光源28正下方的反射器140。这里，该反射器140包括在安装轴线的方向转成的截头圆锥形表面。反射器140的表面向上张开，因此具有与光源28的直径基本相等的直径。其将由光源28沿安装区域的方向根据掠(入)射发出的基本竖直的光线沿环状表面的方向进行反射。这样的反射器使得可以在有利于具有第一掠射观察仰角(即，小于25度角)的实施例的掠射下，将光源28发出的光在环状表面的方向上集中。

在图1A的实施例中，以及对于图7B的实施例，其中第一观察仰角和第二观察仰角相差小于20度角，第一光源28还提供旨在通过第二光学系统24'形成环状表面16的第二图像的光的光源。然而，在任何一种情况下，都可以设想存在第二光源，该第二光源专用于通过第二光学系统24'形成环状表面16的第二图像。

实际上，对于图3、图4、图5和图7A的实施例，设计为提供第二照射系统，该第二照射系统与第一照射系统分开且旨在确保用于环状表面的照射。因此，至少主要是来自该第二照射系统的光线被环状表面16反射，并且根据第二观察场在第二传感器18'或共用传感器的方向上被收集。该第二照射系统包括第二光源28'，并且能够提供第二外围入射光束，这里的第二外围入射光束不同于第一外围入射光束，该第二外围入射光束包括多个包含在径向平面中的第二入射径向光线，它们围绕安装轴线A'1而在360度角上分布，所述径向平面包含安装轴线A'1。它们从顶部照射安装区域，并因此照射位于那里的环状表面16。

在图3和图5的示例中，所述第二入射径向光线当从第二光源28'产生时被引导成移动远离安装轴线A'1，如在其他实施例中一样，所述第二光源28'布置在环状表面16的参考平面Pref上方。

在图3的实施例中，第二光源28'是环形的，以安装轴线为它的轴线，并且其直径略小于环状表面16的直径。优选地，为了使来自第二光源28'的光线的入射方向相对于与安装轴线垂直的参考平面接近90°，这两个直径将非常接近。在图5的实施例中，第二光源28'是中心光源，其可以被认为是点光源并且被置于安装轴线A'1上。因此，它的直径也小于环状表面16的直径。这样，环状表面16从安装轴线A'1被照射，换言之，从内部被照射。

图4示出了第二光源28'的可能的变体。在这样的变体中，光源28'可以是环形的，可以以安装轴线作为其轴线，并且其直径大于环状表面16的直径。其也被置于光学元件122和132上方。在这种情况下，应注意的是，当从第二光源28'产生时，第二径向光线朝向安装轴线A'1被引导，所述第二光源被布置在环状表面16的参考平面Pref上方。该变体在图7A的实施例中也能被实施，并且它也能作为图3的实施例的一部分来实施。

优选地，对于每个观察场，规定入射光束以一入射角从顶部照射环状表面16，使得在入射光线的反射点T'处，由实际的环状表面反射的该光线被相关联的传感器通过相关联的光学系统看到(觉察到)，环状表面的法线“n”相对于轴线A'1形成小于30度角，优选小于10度角。因此，在实际的环状表面对应于理论环状表面的完美几何形状的情况下，确保了传感器18所看到的由环状表面反射的光是由环状表面的局部最高点(或接近最高局部点)反射的光。在此仅考虑在环状表面和装置的径向半平面Pri中所发生的情况将受到控制。因此，环状表面的局部最高点是，在该径向半平面Pri中，在环状表面的轮廓中沿安装轴线方向的最高点。此外，局部最高点通常可被限定为其环状表面的法线平行于安装轴线的点。图2示出了由光源发射的入射光线RI1，该入射光线被环状表面的点Ti以第一反射光线RR1反射，该第一反射光线被第一主反射表面261拦截并且因此被发射到关联的传感器。另一入射光线RI2沿被环状表面的相同点Ti反射的第二光线RR2被反射为第二反射光线，该第二反射光线被第二主反射表面262拦截并因此被发射到关联的传感器。为了说明，在点Ti处环状表面16的法线“n”基本平行于安装轴线的方向，并且点Ti是相应径向半平面中的环状表面轮廓的局部最高点。在装置的背景下，将通过选择光源28、28'的适当位置来满足该条件。例如可以由环形光源28、28'的直径以及由其沿安装轴线A'1的方向的高度位置限定的该位置，实际上限定了可能照射环状表面的光线的入射角。当然，实际环状表面16的直径和高度位置与环状表面上的反射点的法线的定向结合，确定由光源28发出的哪些光线有可能在传感器的方向上被反射。因此，应当理解，对于每个环状表面直径，适配环形光源的直径或其相对于环状表面16的高度位置可能是有用的。然而，检测环状表面的局部最高点并不一定是关键的。实际上，在平坦且环形的环状表面的背景下，环状表面的内和外径向边缘具有脊，其中，如果入射光的反射点位于该脊上，则反射点与局部最高点之间的高度差在这种情况下将被视为无关紧要的。在径向半平面中环状表面轮廓是圆形的情况下还可以考虑，能够在不是局部最高点的点上进行反射这一事实在很大程度上被在整个圆周上以360度角重复这种情况这个事实补偿，因此例如从分析均匀度的角度来看，这样形成的误差通常被认为是无关紧要的。因此，当然可能提供一种装置，其中通过调节径向位置或调节沿安装轴线方向的位置使得光源为可调节的，以调节光束在环状表面上的入射角。然而，这种设置不是强制性的。为了最好地覆盖宽范围的环状表面直径，可以设计为该装置配备若干环形光源，例如沿安装轴线方向偏移的和/或具有不同直径的环形光源，根据待检查容器的环状表面的直径和形状，这些不同的光源可以同时使用或交替使用。在实践中，通常使用在径向平面中具有根据径向方向的范围并且发出包含连续或基本连续的角度范围的径向光线的光束的光源，该角度范围可以具有30°度或更大的角度范围。这种具有径向范围并且为漫射的光源使得可以充分照射具有的环状表面的直径、轮廓和高度位置在一些范围内可不同的整个系列的容器，而无需位置匹配。

注意，特别是在图1A的实施例中或在图7B的实施例中，有利的是规定两个观察仰角γ1、γ2之间的差小于或等于20度角，这将限制可能由反射引起的误差，对于环状表面的两个图像，该反射将在环状表面的不同点处进行，而这些点在相同的径向平面中可在径向和轴向上彼此偏移。这将是特别有利的，因为它将促成根据两个观察仰角使用共同的光源进行观察的可能性。

在观察仰角γ1、γ2之间具有较大差异的实施例中，将优选地提供两个不同的光源28、28'，其布置成使得在给定的径向平面Pri中，第一和第二入射光束以入射角照射环状表面，使得由实际环状表面16反射的光线在环状表面的相同点处反射后通过两个光学系统看到。但是可以接受的是，反射点是不同的，因为在处理图像时可以考虑这一点。

在示出的示例中，对于光学系统24、24'、传感器18、18'、其透镜系统20、20'、可选的光学元件122和安装区域沿该顺序沿与安装轴线A'1相对应的相同光轴排列(align，对齐)。

在所示的示例中，光学外围视觉元件122包括至少属于第一光学系统24的第一主反射表面261。在图1A的示例中，相同光学元件122包括属于第二光学系统24'的第二主反射表面262，使得光学元件122是两个光学系统共用的，但是借助于两个不同的主反射表面。在图5的示例中，第二不同的光学元件122'包括属于第二光学系统24'的第二主反射表面262。

第一主反射表面261以及第二主反射表面262(对于设有该第二主反射表面的实施例来说)布置在关联的传感器18、18'的下游视场中，即，布置在传感器的视场中的在所示示例中由相关透镜系统20、20'限定的部分中。因此，上游视场是位于相关光学系统24、24'外部的视场，其上游在光从安装区域朝向关联的传感器的循环方向上。

在示出的示例中，第一主反射表面261和可能的第二主反射表面262是通过旋转产生的截头圆锥形旋转表面(回转面)，每个旋转表面均是通过自身的线段围绕相同的轴线(此处是安装轴线A'1)旋转而产生，并且它们被布置成沿着关联的传感器的方向穿过相关透镜系统20、20'反射来自环状表面的光线。因此，它们具有镜面反射特性。它们可以有利地由镜形成，但是它们也可以制成棱镜的形式，即光学屈光镜。

在所示的实施例中，第一主反射表面261和可能的第二主反射表面262是截头圆锥形旋转表面，在垂直于安装轴线A'1的平面内凹入，朝向安装轴线A'1转动，并且例如可以形成在例如光学元件122、122'的环形冠的内表面上。这样，每个主反射表面261、262可以沿安装轴线A'1的方向直接或间接地以相应的观察仰角γ1、γ2返回来自实际环状表面的光线。

对于给定的外围观察场，观察光线是源自安装区域E的光线，并且可能通过相关的光学系统24、24'被关联的传感器18、18'接收。在这些光线中，主观察光线是通过相关的光学系统24、24'，穿过透镜系统20、20'的入瞳CO的中心的那些光线。主观察光线的观察仰角对应于安装区域中主观察光线相对于与安装轴线A'1垂直的参考安装平面Pref'的角度，其可能会影响待检查容器的环状表面。可以任意地认为，从观察区域开始在关联的传感器18、18'的方向上观察光线从上游传播到下游。

在配备有远心光学系统的设备的背景内，由传感器接收的主观察光线全部平行地进入透镜系统20、20'。另外，如在某些所示系统中，如果光学系统包括由线段产生的主截头圆锥形反射表面261、262作为根据从安装区域朝向关联的传感器的光的上游-下游传播的第一光学元件，则相应的外围观察场的观察仰角γ1、γ2是属于该给定外围观察场的任何主观察光线的单一角度，并且可以从相应的主反射表面261、262相对于安装轴线A'1的倾斜直接推导得出。随后，该角度被视为外围观察场的观察仰角γ1、γ2。

然而，在某些情况下，特别是在装置不具有远心透镜系统的情况下，传感器所接收的观察光线(包括主光线)在由给定光学系统24、24'决定的外围观察场内可能具有彼此不同的观察仰角。在这种情况下，可以假定外围观察场的观察仰角是在可能影响待检查容器的环状表面的安装区域中测得的主平均观察光线相对于与安装轴线A'1垂直的平面的角度。外围观察场的主平均光线是具有一观察仰角的光线，该观察仰角是所考虑的场的主要光线的观察仰角的最小值和最大值的算术平均值。

优选地，在所有实施例中，第一外围观察场和/或第二外围观察场围绕安装轴线A'1没有方位角断裂。特别地，在围绕安装轴线成角度地两个无限靠近的观察径向光线之间没有方位角不连续。这样，在由所考虑的场生成的图像中不会看到点断裂，所述点断裂可能会使图像更难以解释。为此，第一和/或第二主反射表面261、262围绕安装轴线A'1优选地没有曲率的不连续性，在垂直于安装轴线A'1的平面中分析曲率，以确保观察场没有方位角断裂。主反射表面261、262也优选地是方位角连续的，从这种意义上说，主反射表面围绕安装轴线A'1连续反射，没有遮蔽的角扇区，以确保观察场的方位角连续性。然而，在某些情况下，特别是由于硬件安装的限制，由于存在电源线，可能会遮蔽围绕安装轴线的一个或多个角扇区。优选地，这种被遮蔽的方位角扇区将是很小或非常小的程度，优选地围绕安装轴线小于5度。

第一外围观察场和/或第二观察场是外围的，从这种意义上说，相应的观察径向光线围绕安装轴线A'1在360度角上分布于径向平面中。在示例中，第一外围观察场关于安装轴线A'1旋转对称。同样，第二外围观察场关于安装轴线A'1旋转对称。

第一外围观察场和/或第二外围观察场“从上方”进行观察，从这种意义上说，环状表面是从垂直于环状表面的理论中心轴线A1且包含环状表面的至少一个点(例如，沿理论中心轴线A1方向的最高点)的平面Pref上方被观察的。

在图1A至图5所示的实施例中，第一光学系统24(可能还有第二光学系统24')还包括光学地插入在光学元件122与透镜系统20之间的返送反射表面132。因此，如图1A中可看到的，由两个主反射表面261、262反射的光线被返送反射表面132拦截。返送反射表面132布置在传感器18的下游视场中，该下游视场视场由光学透镜系统20、20'限定。在该示例中，该返送反射表面132包括凸旋转表面，该凸旋转表面转向背离安装轴线A'1，以便沿传感器的方向使光线返回。优选地，返送反射表面132是凸截头圆锥形表面，其轴线是安装轴线A'1。因此，返送反射表面132形成在截头圆锥体的外表面上。在一些实施例中，其具有小直径和大直径，但是小直径和大直径均小于待控制的容器的环状表面的直径，但是该特性仅对于其中第二光学系统24'仅为第二关联的传感器18'提供环状表面16的直视的实施例是强制性的，如图2和图4的实施例所示。大直径布置在小直径下方。

返送反射表面132是由透镜系统20为第一传感器18限定的下游视场的一部分。在图1A的实施例中，返送反射表面132也是由透镜系统20'为第二传感器18'(此处为共用传感器)限定的下游视场的一部分。

因此在图1A至图5的实施例中，虽然第一主反射表面261以及对于图1A的实施例而言还有第二主反射表面262是其轴线为安装轴线A'1的旋转表面，但其布置成在关联的传感器18、18'的方向上，以相应的观察仰角γ1、γ2间接地反射来自实际环状表面的光线。实际上，在每个主反射表面261、262上的反射是间接的，因为在到达关联的传感器18、18'之前，跟有至少一个反射，在此是在返送反射表面132上。

在图7A和图7B的示例性实施例中，从环状表面朝向关联的传感器的光线在第一主反射表面261上的反射是直接反射，在环状表面16和传感器18之间没有其他反射表面用于源自环状表面的给定光线。

在图5所示的示例性实施例中，从环状表面朝向关联的传感器的光线在第二主反射表面262上的反射是直接反射，在环状表面16和传感器18之间没有其他反射表面用于源自环状表面的给定光线。

在间接反射的情况下，有利地规定主光线在每个主反射表面261、262与返送反射表面132之间的轨迹垂直于或基本垂直于安装轴线。这种布置使得能显著降低装置对主反射表面261、262或返送反射表面132的定心方面的可能缺陷的敏感性。为此，截头圆锥形的返送反射表面132具有45度角的顶部半角，并且其沿安装轴线A'1的方向处于与主反射表面261、262相同的高度下。在这种情况下，每个主反射表面261、262均具有顶部半角a1、a2，所述顶部半角等于所考虑的主反射表面261、262期望的相应观察仰角γ1、γ2的一半。因此，对于15度角的期望观察仰角γ1，第一主反射表面261具有其顶部半角a2等于7.5度角的锥度，第一主截头圆锥形反射表面261向下张开，沿着安装轴线的方向其大直径布置在其小直径下方。在这种构造中，另外特别有利的是，透镜系统20、20'是远心的，从而所有主光线在每个主反射表面261、262与返送反射表面132之间的轨迹垂直于或基本垂直于安装轴线A'1。

然而，作为变体，仍在间接反射的情况下，返送反射表面132可以是截头圆锥形表面，其顶部半角小于45度角，例如等于45度角减去角δ(德尔塔)。在这种情况下，返送反射表面132可以设置在主反射表面261、262高度的上方，并且随后主反射表面261、262将具有顶部半角a1、a2，所述顶部半角等于期望观察仰角γ1、γ2减去角δ(德尔塔)的一半。

在图1A的示例中，第一主反射表面261和第二主反射表面262布置成两者均与返送反射表面132一起间接地起作用，并且当它们沿安装轴线的方向直接附接于彼此时它们有利地轴向偏移，也就是说，它们在轴向上没有布置于相同高度。任意地，沿着安装轴线A'1的方向位于另一个下方的主反射表面被认为是第一主反射表面261，因而第二主反射表面262被布置在第一主反射表面之上。随后，这两个主反射表面可具有与上部表面(此处为第二主反射表面262)的下边缘以及与下部表面(此处为第一主反射表面261)的上边缘相对应的共用圆形脊。

但是，第一主反射表面261和第二主反射表面262可以通过由上部表面的下边缘和下部表面的上边缘之间的非零轴向偏差轴向隔开而轴向偏移，例如图5的示例。

在所示的实施例中，可以看出，相对于环状表面16的轴线A1，通过主反射表面进行的观察是相对于环状表面从外侧沿径向圆周地进行的，从这种意义上说，第一主反射表面261以及(对于图1A和图5的实施例)第二主反射表面262相对于环状表面的直径径向布置于外部。

然而，要注意的是，对于图1A至图7A的实施例，来自环状表面16的第一观察场的观察光线沿与安装轴线A'1相交的长路径在与环状表面的原点沿直径相对的一点处被第一主反射表面261拦截。因此可以看出，至少根据第一观察场，通过其内边缘侧观察到环状表面16，也就是说，观察光线在沿第一主反射表面261的方向离开环状表面16时，以它们从环状表面朝向传感器的轨迹被引导朝向安装轴线，并且它们在到达第一主反射表面261之前与该安装轴线A'1相交。

在图7B的实施例中，第一光学系统24从外部沿径向限定外围观察场，并且从其外边缘的侧部观察环状表面。因此，来自环状表面16的第一观察光线在环状表面和第一光学系统24之间不与安装轴线A'1相交。

在图1A的实施例中，与第一光学系统一样，第二光学系统24'从外部沿径向限定外围观察场，并且当安装轴线和理论中心轴线A1重合时，通过其内边缘的侧部、且因此根据与安装轴线A′1相交的观察光线观察环状表面。

在图3的实施例中，第二光学系统24'没有旋转反射表面，因此在远心直视中相对于环状表面的理论中心轴线A1限定垂直于安装和环状表面的参考平面的观察。

在图4、图7A和图7B的实施例中，第二光学系统24'没有旋转反射表面，因此在非远心直视中相对于环状表面的轴线A1限定相对于环状表面从内部沿径向的观察。然而，在图4的该实施例中，与第一实施例一样，根据第二观察场，通过其内边缘的侧部观察环状表面16。

在图5的实施例中，第二光学系统24'从外部沿径向限定外围观察场，并通过其外边缘的侧部观察环状表面。

在图3、图4和图5的实施例中，来自环状表面16的第二观察光线在环状表面和第二光学系统24'之间不与安装轴线A'1相交。

在光学系统包括被布置为用于直接或间接反射的主反射表面的所有示出的实施例中，主反射表面具有的小直径和大直径均大于理论环状表面的直径，因此它从外部沿径向限定外围观察场。在主反射表面布置为用于间接反射的情况下，其优选地在安装轴线的方向上朝向安装区域张开。相反，在图5、图7A和图7B的实施例的配置中，光学系统24、24'包括被布置成用于朝向传感器直接反射的主反射表面261和/或262，所述主反射表面261和/或262能在安装轴线的方向上朝向关联的传感器张开，或者围绕安装轴线A'1呈旋转的圆柱体。

在图1A至图5的实施例中，由包括第一主反射表面的第一光学系统24为第一传感器或共用传感器限定的第一外围观察场相对于与安装轴线A'1垂直的平面PRef具有：第一观察仰角γ1，其例如包括在5和25度角之间，例如15度角。在示出的示例中，第一外围观察场包括观察光线，根据所述观察光线，入射光线被第一主反射表面261朝向传感器18反射。换言之，该第一外围观察场通过第一光学系统24在安装区域E中直至该第一主表面261为止构成了第一传感器18的视场的第一上游部分CAM1，如由第一主反射表面261所确定的。

对于图7A和图7B的实施例，由包括第一主反射表面的第一光学系统24为第一传感器或共用传感器限定的第一外围观察场相对于与安装轴线A'1垂直的平面PRef具有：第一观察仰角γ1，对于图7A而言，该第一观察仰角包括在25度至45度角的范围内，并且对于图7B而言大于45度。

对于图1A至图5的实施例以及图7A的实施例，在观察光线的位于安装区域E中直至该第一主反射表面261为止的上游部分中，由第一光学系统确定的第一径向观察光线当从环状表面发出时首先为向心的，因此指向安装轴线A'1的方向，随后与安装轴线A'1相交，变得超越安装轴线，在第一光学系统的第一主反射表面261的方向上离心，直到影响该第一主反射表面261。

对于图7B的实施例，在由第一主反射表面261直接反射而在旋转反射表面上没有其他反射的情况下，当在传感器的方向上从环状表面的上游到下游观看时，由第一光学系统确定的这些第一径向观察光线相对于安装轴线A'1离心，直到影响第一光学系统24的第一主反射表面261。

第二外围观察场相对于与安装轴线A'1垂直的平面PRef具有第二观察仰角γ2，该第二观察仰角例如包括在20度角和90度角之间，该第二观察仰角与第一观察仰角γ1不同。

优选地，第一观察仰角和第二观察仰角相差至少5度角。实际上，这样的角度差对于良好精确的三角测量操作显现出必要性，这将在后面描述。在示出的示例中，但是任意地，第二观察仰角γ2严格大于第一观察仰角γ1。

在图1A和图5所示的示例中，第二外围观察场包括观察光线，据此入射光线在第二主反射表面262上被反射，因此沿第二传感器18'(在该示例中由共用传感器形成)的方向通过第二光学系统24'。该第二外围观察场通过第二光学系统24'在安装区域E中直至第二主反射表面262为止构成了共用传感器18、18'的视场的第二上游部分CAM2，如由第二主反射表面262所确定的。

对于图1A的实施例，在第二观察光线的处于安装区域E中直至该第二表面261、262为止的上游部分中，当在传感器方向上从环状表面的上游到下游观看时，由第二光学系统确定的第二径向观察光线首先为向心的，因此首先在安装轴线A'1的方向上定向，随后与安装轴线A'1相交，从而在第二光学系统24'的第二主反射表面262的方向上变得离心超越安装轴线A'1，直到影响第二主反射表面262。

在图1A的实施例中，像第一观察仰角γ1一样，第二观察仰角γ2是小于25度角的掠射角。

在图5的实施例中，在由第二主反射表面262直接反射而在旋转反射表面上没有任何其他反射的情况下，第二观察仰角γ2是下行角，大于65度角，优选大于75度角。对于图5的该实施例，当在传感器的方向上从环状表面的上游到下游观看时，由第二光学系统确定的第二径向观察光线相对于安装轴线A'1离心，直到影响第二光学系统24'的第二主反射表面262。

要注意的是，在图1A和图5的实施例中，它们的共同点是具有第二反射表面262并具有共用传感器18，第一主反射表面261和第二主反射表面262各自位于共用传感器18的下游视场的不相交部分中，在这种意义上说，传感器可以通过透镜系统20同时看到它们，而没有互相遮蔽。在一者被另一者部分地遮盖的情况下，对于被部分遮盖的那个，仅考虑可用的未遮盖部分。

在图3和图4的实施例中，在直视下，在旋转反射表面上没有反射时，第二观察仰角γ2也是下行角，大于65度角，优选大于75度角。在图3的实施例中，远心透镜系统的存在意味着第二观察仰角γ2等于90度角。同样在这两个实施例中，该第二外围观察场通过第二透镜系统构成图4实施例的共用传感器18或图3实施例的第二传感器18'的视场的第二上游部分CAM2，如由光学系统20'所确定的。在观察光线的位于安装区域E中直至透镜系统20'为止的那部分中，对于图4的实施例，该第二观察场的观察光线是朝向轴线A'1向心的，或者对于图3的实施例，当它们从安装区域E朝向透镜系统20'被发出时与该轴线平行。请注意，在不包括用于第二光学系统24'的旋转反射表面的这些实施例中，随后其减小到透镜系统20'，可以认为用于不同的或共用的第二传感器的视场的上游部分和下游部分重合。

因此，应注意，第二视场的上游部分是穿过与安装轴线A'1垂直的平面的环形截面。在图3和图4两个实施例中，该环形区域的内部界限由返送表面132的外部轮廓确定，或者对于图3的示例来说，甚至由第二环形光源28'的外部轮廓确定。其外部界限由光学元件122的内部轮廓确定，或者在图4的实施例中，由可能的第二环形光源28'确定，或者由相关联的传感器18、18'的场界限来确定。

在图3的实施例中，第二传感器18'是专用传感器，可以提供第二传感器的特定定位或第二透镜系统20'的特定聚焦，这允许考虑一方面对于穿过第一光学系统24的光线以及另一方面对于穿过第二光学系统24'的光线而言较为显著的路径长度差。在图4的实施例中，与图5的实施例中一样，包括与两个光学系统24、24'相关联的共用传感器18，例如可以通过增加景深(例如借助于光阑)来补偿路径差，和/或通过执行透镜系统20的中间聚焦来补偿路径差，和/或通过使用插入在两个光学系统24、24'任一个中的附加屈光或反射光学系统来补偿路径差。

在图7A的实施例中，第一共用光源28通过径向入射光线RI1照射环状表面16的点T，该径向入射光线被反射成用于第一观察系统的反射光线RR1，该第一观察系统的第一外围观察场限定了小于45度角但大于或等于25度角的第一观察仰角γ1，在共用传感器18的视场上游的第一区域中，反射光线RR1在其位于环状表面16与安装轴线A'1之间的行程中是向心的，以便在与轴线A'1相交之后在第一主截头圆锥形反射表面261上以离心方式反射。在图7A中，第二不同的光源28'始终通过第二径向入射光线RI2照射环状表面16的相同点T，该第二径向入射光线被反射为用于第二光学系统24'的反射光线RR2，该第二光学系统的第二外围观察场限定不同于第一角度的第二观察仰角γ2，这里该第二观察仰角大于45度角，例如大于65度角，甚至大于75度角，在视场的第二上游部分中，反射光线RR2在其从环状表面16沿第二光学系统24'的方向上的行程中朝向安装轴线A'1是向心的，该第二光学系统在此限制于透镜20'。

在图7B中，围绕安装轴线A'1呈环形的共用单个光源28借助于入射光线RI1、RI2照射环状表面16，所述入射光线在环状表面的相同点T处分别地：

-根据由第一光学系统24限定的第一外围观察场反射为反射光线RR1，这里其具有大于45°的第一观察仰角γ1，在视场上游的第一部分中，该反射光线在其位于环状表面16与第一主截头圆锥形反射表面261之间的行程中是离心的。

-根据由第二光学系统24限定的第二外围观察场反射为反射光线RR2，这里其具有不同于第一角度的第二观察仰角γ2，这里第二观察仰角大于45°，例如大于65度角，或甚至大于75度角，在视场的第二上游部分中，反射光线RR2在其从环状表面沿第二光学系统24'的方向上的行程中朝向安装轴线A'1是向心的，该第二光学系统在此限制于透镜20'。

注意，在图7A和图7B的实施例中，这两个光学系统24、24'是非远心的。备选地，这两个光学系统24、24'中的任一或两者可以是远心的。同样，尽管示出了共用传感器，但是变型例可以设置有不同的专用传感器。

因此可以理解，对于由第一仰角和由第二观察仰角形成的转矩，所有角度组合都是可能的，只要这两个角度不同，优选相差至少5度角即可。

在所有情况中，第一光学系统和第二光学系统都配置为相对于关联的传感器18、18'分别确定第一上游视场部分CAM1和第二上游视场部分CAM2，所述第一上游视场部分和所述第二上游视场部分根据围绕安装轴线A'1旋转的有效检查体积VUI而在安装区域E中是重叠的。因此，位于有效检查体积中的目标的任何点，其被适当地照射并且被第一光学系统在第一传感器上形成的第一图像中的第一图像点成像，其也被第二光学系统在第二传感器上形成的第二图像中的第二图像点成像。形成共用检查区域的该有效体积VUI必须具有适于能容纳待检查的容器的环状表面16的几何形状。在所示的示例中，该有效体积具有由一菱形通过围绕安装轴线A'1旋转而生成的形状，例如在图1A的实施例中，取决于由光学系统24、24'为相关联的传感器确定的景深，该菱形可为截头的。

对于图1A的实施例，该特性在图1C的示意图上突出显示。在此图上，第一上游视场部分CAM1的上限和下限，以及第二上游视场部分CAM2的上限和下限，在径向平面Pr的一半的截面中以虚线示出。这两个部分根据有效检查体积VUI而重叠。

在所有实施例中，这两个上游视场部分CAM1、CAM2分别由相关的光学系统24、24'在图像传感器的第一区域和第二成像区域上成像，传感器的所述成像区域分别与传感器中发送的整体图像IG的第一图像区域和第二图像区域相关联，因此该整体图像对于图1D所示的示例中的两个光学系统是共用的。对于包括与这两个光学系统24、24'相关联的单个共用传感器的实施例进行这种推理。

在包括两个不同的专用传感器(每个专用传感器用于一个光学系统)的实施例中，如图3所示，将有可能确保，由第一传感器发送的第一整体图像IG和由第二传感器18'发送的第二整体图像IG'，以这种方式分别包括第一整体图像的第一图像区域中的环状表面16的第一图像，以及第二整体图像的第二图像区域中的环状表面16的第二图像。在这种情况下，还应注意，可以通过计算机合并这两个整体图像，来获得与通过共用传感器所获得的共用整体图像相同或相似的合成整体图像，但前提是它们表现为不相交。

在包括与这两个光学系统24、24'相关联的单个共用传感器的实施例中，将注意，第一图像区域ZI1和第二图像区域ZI2在共用整体数字图像中是不相交的。这两个光学系统在相同二维传感器18上同时形成两个图像，这两个图像是在传感器的两个不同成像区域中分开的，从而后者发送包含两个不同图像区域的整体图像，每个不同图像区域包括根据具有由相应的主反射表面确定的观察仰角的外围观察场收集的光线所获得的环状表面的图像。因此，这允许经由光学系统24、24'从根据第一外围观察场和第二外围观察场收集的反射光线，在对应于根据具有第一观察仰角γ1的第一外围观察场的观察的第一图像区域ZI1中和对应于根据具有第二观察仰角γ2的第二外围观察场的观察的第二图像区域ZI2中，同时形成容器的环状表面的二维图像I161、I162。因此，在这种情况下，对于每个容器，将具有包括两个图像区域的整体图像，每个图像区域包括从两个不同观察仰角获得的环状表面的图像。优选地在图像传感器18的单个获取时间期间获取该共用整体图像IG。在两个传感器的情况下，可以有利地同时获取两个整体图像。然而相反地，也可以规定在不同的时间获取第一环状表面图像和第二环状表面图像。

环状表面I161、I162的图像由相应的入射光束的径向光线形成，所述径向光线在环状表面16上通过镜面反射被反射并由相应的光学系统24、24'引导到关联的传感器18、18'上。在一些实施例中，将认为实际环状表面的图像I161、I162仅由相应入射光束的这些径向光线组成，这些径向光线在环状表面16上通过镜面反射被反射并由相应的光学系统24、24'引导到关联的传感器18上。

在一些实施例中，特别是包括两个不同的专用传感器和两个不同的光源的传感器(每个光学系统专用一个传感器和一个光源)的那些实施例，如图3所示，将可能确保每个整体图像仅包括环状表面的图像。实际上，可以提供发射第一波长范围的第一光源28和发射不同于第一范围的第二波长范围的第二光源28'。在一些实施例中，将选择不重叠的两个波长范围。因此，在形成环状表面的第一图像和第二图像时，执行彩色滤波就足够了，使得每个图像都通过源自相应光源的反射光线形成。该彩色滤波可以例如在通过光学系统24、24'中的一者或两者的光路中以彩色光学滤波器的形式执行。在图3的实施例中，包括两个不同的传感器18、18'和分离片21，可以规定分离片是二向色片状物。可以使用在不同色度范围内操作的传感器或者在处理传感器收集的信号过程中仅使用所收集的光信号的部分，在传感器处进行彩色滤波。在包括单个共用(例如三色(Tri CCD或拜耳型))传感器的系统中，例如可以仅将一个色度通道用于第一图像区域，而将另一个色度通道用于第二图像区域。这可以使得在相应图像中更容易识别环状表面的图像。这尤其使得可以至少部分地补偿任何杂散反射，包括由于装置中可能存在两个光源而引起的那些杂散反射。

有利地，两个光学系统24、24'中的每一个都允许围绕环状表面16的理论中心轴线A1以360度角在关联的传感器18、18'上光学地形成完整且连续的环状表面的二维图像I161、I162。仅通过作用在光上的光学方法，无需数字转换即可在关联的传感器上形成完整而连续的光学图像。在所示的示例中，环状表面的该完整且连续的光学图像通过光学系统24、24'在传感器上形成，而无需进行数字转换。

图1D示出了如上所述获得的共用整体图像或合成整体图像的示例。因此，通过每个光学系统24、24'，借助于两个光学几何变换在关联的传感器上获得了实际环状表面16的两个平坦光学图像I161、I162，这两个光学几何变换分别将环状表面16转换成环状表面图像I161、I162。优选地，对于每个光学几何变换，环状表面的两个点围绕理论中心轴线A1的相对角定位没有改变，在这种意义上，实际环状表面的两个点的围绕理论中心轴线A1隔开一角度偏差的相应图像之间，在通过所考虑的光学几何变换获得的图像中，也围绕理论中心轴线的图像隔开相同的角度偏差。对于这两个光学变换中的每一个，认为相同的变换理论上会将理论环状表面转换为理论环状表面图像I161t、I162t，在这种意义上，理论环状表面图像是通过与理论环状表面重合的实际环状表面的变换形成的图像。

在图1C中，源自实际环状表面的点Ti根据第一观察仰角并根据第二观察仰角，在光电传感器18的方向上，分别穿过第一主反射表面和第二主反射表面，分别以实线示出两个观察光线的轨迹。

图1D示出了通过两个光学系统24、24'由传感器18接收的整体图像IG。分别根据两个观察仰角并因此分别经由两个主反射表面261、262形成的相同环状表面的两个实际图像这里各自以图像线I161、I162的形式示出，其是由相应的光学系统在共用传感器18上形成的相应入射光束在环状表面16上的反射的图像。例如，这两条图像线根据整体图像IG的径向方向的粗度例如具体地由径向平面中环状表面截面轮廓的平坦、圆形、倒V形或多边形几何形状而确定(只要光源在相同径向平面上)，以及由该光源发送的光范围的角度确定。在大多数情况下，环状表面的图像I161、I162可被比作一条线，或者说可以限定代表图像的一条线，例如选择环状表面图像的内部或外部边缘线或环状表面图像的中间线作为代表线。也可以通过分段、通过“骨架化”、通过从中心开始为每个传播的光线寻找特定点等来确定这样的线。

如图1C和图1D所示，这里认为，理论环状表面16t的相应点Tti是该理论表面的这样的点，该点在以理论中心轴线A1为中心的圆柱坐标系(Z，ρ，θ)中具有与实际环状表面16的考虑点Ti相同的角坐标。实际环状表面的考虑点Ti和理论环状表面的相应点Tti之间的位置差是沿理论中心轴线方向的实际高度差dZ和沿垂直于理论中心轴线A1的径向方向的实际径向差dρ的组合。

容器的环状表面图像的图像点ITi1、ITi2是由于相应的光学几何变换而分别通过第一和第二光学系统的实际环状表面的考虑点Ti的图像。

在该图1D中，增加了两条线I161t、I162t，分别示出了根据两个观察仰角的理论环状表面图像。环状表面16t的理论图像I161t、I162t的相应理论图像点ITti1、ITti2是由于相应的光学几何变换而分别通过第一和第二光学系统的理论环状表面的相应点Tti的图像。

代表理论环状表面图像的理论线I161t、I162t可以是预定线，例如以安装轴线IA'1的图像为中心的圆。

备选地，可以例如通过图像处理装置内的计算，通过估计相应的理论线I161t、I162t，而从环状表面I161、I162的图像中推导出代表理论环状表面图像的理论线I161t、I162t。可以使用不同的方法来推导该理论线，例如以下类型：“最佳拟合曲线”、霍夫变换、相关性、搜索最大内切圆等。在这些方法中，可以考虑环的直径先验值。实际上，在理想光学系统中并且对于以安装区域E为中心(A1＝A'1)的容器，理论线I161t、I162t是一个圆。可以使用调节或初始化装置，例如通过学习或通过输入或下载值，理论环图像(理论线I161t、I162t)的圆的直径可已知为来自图像处理系统的先验值。因此，要获知理论线I161t、I162t，需要从环状表面I161、I162的图像确定其中心。对于非中心容器且因此如果A1偏离A'1的话，可以用更精细的理论曲线形状(例如椭圆或其他的参数曲线)来概括这些方法。

在示出的示例中，分别包含相同环状表面的两个图像中相应一个的两个数字图像区域ZI1、ZI2是分别对应于两个主反射表面261、262的同心环形区域。

如图1C和图1D所示，两个光学几何变换中的至少一个，并且至少对于图1A、图3、图4和图5的实施例，实际上这两个光学几何变换，除了特殊情况外，将实际环状表面的考虑点Ti与理论环状表面的相应点Tti之间的位置差转换为径向图像偏移dR1i、dR2i。整体图像IG、IG'中的径向图像偏移dR1i、dR2i一方面是相应的实际环状表面图像I161、I162中的图像点ITi1、ITi2之间的距离，另一方面是相应的理论环状表面图像I161t、I162t中的相应理论图像点ITti1、ITti2之间的距离。

在所示的示例中，以实线示出的这两个实际环状表面图像I161、I162在整个外围上与以虚线示出的相应的理论环图像I161t、I162t基本重合。可以看出，在第一图像区域ZI1中，在与具有局部缺陷的环状表面的点Ti相对应的角扇区中，第一实际环状表面图像I161从第一对应的理论环图像I161t突出，并且在图像中具有相对于此图像的径向图像偏移dR1i。可以看出，由于光学系统124，两个点Ti和Tti之间的位置差根据第一光学几何变换被转换为由传感器看到的图像上的径向图像偏移dR1i。

在示出的示例中，由于第二观察仰角γ2也是掠射角，可以看出，在与具有局部缺陷的环状表面的相同点Ti相对应的角扇区中，第二实际环状表面图像I162也从第二相应的理论环图像I162t突出，并且在图像中具有相对于该图像的径向图像偏移dR2i。可以看出，在该假设中，由于光学系统124，位置差根据第二光学几何变换被转换为由传感器看到的图像上的第二径向图像偏移dR2i。

注意，对于其中反射的光线在它们的位于实际环状表面与传感器18之间的路径中经历相同次数的反射或相同奇偶性次数的配置，可以在每个传感器发送的整体图像IG中，在源自与安装轴线A'1的图像IA'1相对应的图像的中心点的相同光线上测量两个径向图像偏移dR1i和dR2i。

优选地，至少对于这两个光学几何变换中的第一光学几何变换，例如通过第一反射表面261实现的那个光学几何变换，在由第一传感器18收集的第一平坦图像区域ZI1中观察到由单位实际高度差dZi导致的径向图像偏移dR1i大于由实际环状表面的考虑点与理论环状表面的相应点之间相同尺寸的实际径向偏移dρi导致的径向图像偏移。换言之，优选地，至少对于这两个光学几何变换中的第一光学几何变换，实际高度差dZi的影响大于在通过第一光学系统24获得的第一光学几何变换中所获得的径向图像偏移中的实际径向差dρi的影响。因此，实际环状表面相对于理论环状表面的1mm高度偏移将导致轴向原点的径向图像偏移，而实际环状表面相对于理论环状表面的1mm径向偏移将导致径向原点的更小值的另一径向图像偏移。

在本发明的装置的一些实施例中，轴向原点的径向图像偏移的该优势通过以下事实来确保：第一观察仰角小于或等于45°度角，如果小于25度角甚至更好。然而，在图7B的实施例中，由两个光学系统24、24'限定的两个几何变换中的任一个均不具有这种优势。在所示的示例性实施例中，包括在垂直于安装轴线的平面中凹入的第一截头圆锥形主反射表面261，该特性特别是通过主反射表面261相对于安装轴线A1的角度来确保，根据该特性，实际高度差的影响大于光学几何变换中获得的径向图像偏移中实际径向差的影响。更具体地，作为主反射表面261的特征的顶部半角a1确定相对于理论环状表面的实际表面中的高度差和径向差之间对径向图像偏移的影响比率。

在所示的实施例中，对于第一凹形主反射表面261和返送反射表面132，随着主反射表面261的该顶部半角a1接近0角度而减小得越多，则高度差在径向图像偏移上的影响就越大。当然，将优选地确保承载主反射表面的圆锥形的顶点相对于所述表面向上布置，使得承载主反射表面261、262的光学元件122能布置在环状表面上方，因此传感器18从上方通过光学系统24看到环状表面16。在所示的情况下，其中返送反射表面132具有45度角的角度，该顶部半角a1小于12.5度角，因此，在径向图像偏移中，实际高度差的影响远大于实际径向偏移的影响。

优选地，至少对于这两个外围观察场中的第一外围观察场，对应于单位实际高度差的径向图像偏移比对应于实际环状表面的所述点与理论环状表面的相应点之间的相同尺寸的实际径向偏移的径向图像偏移大至少2.14倍，并且更优选地大至少3倍。以这种方式，确保在所获得的图像中径向图像偏移很大程度是由于实际环状表面相对于理论环状表面的高度偏移，而不是由于这两个表面之间的径向偏移。

在图1A至图5所示的示例中，由第一主反射表面261限定的观察仰角γ1为15度角，第一主反射表面261的顶部半角a1为7.5度角。更一般地，在图1A的装置的构造中，第一主凹入反射表面261可以是截头圆锥形旋转表面，其围绕安装轴线A'1在360度角上连续并且具有等于观察仰角的一半的顶部半角a1。

在图1A的装置的构造中，第二观察仰角γ2也小于45°，并且甚至优选地小于25°，并且因此是掠射角，如上所述。呈现出在环状表面的第二图像I162中，也存在对应于单元实际高度差的径向图像偏移dR2大于对应于实际环状表面16的所述点与理论环状表面16t的相应点之间的相同尺寸的实际径向偏移的径向图像偏移。

相反，在图4，图5，图7A和图7B的实施例中，第二观察仰角γ2不是掠射角，如上文所见。它可以例如大于65度角，甚至大于75度角。在这种情况下，径向图像偏移很大程度上是由于实际环状表面相对于理论环状表面的实际径向偏移dρ引起的，而不是由于这两个表面之间的高度偏移引起的。因此，第二图像的该径向图像偏移主要是径向原点。

对于图3的实施例，第二观察仰角γ2为90度角。在这种情况下，径向图像偏移dR2仅是由于实际环状表面相对于理论环状表面的实际径向偏移dρ引起的。在第二环状表面图像上不可见这两个表面之间的高度偏移dZi。换言之，在图3的该装置中，在第二环状表面图像I162中测量的径向图像偏移dR2i直接给出了代表实际环状表面相对于理论环状表面沿垂直于安装轴线的方向的径向偏移的值。

在以下描述中解释了用于处理图像并确定用于检查容器的测量值的可能方法。为了将以图像中的像素或子像素为单位的测量值转换为与容器有关的特别是以长度为单位的物理测量值，计算应考虑到第一和第二光学系统24、24'(包括透镜系统20、20'以及传感器18、18')的光学和几何特性，诸如：像素的尺寸、透镜的焦距、光学元件和环状表面的距离和位置以及截头圆锥镜的角度等。因此，这些光学和几何特性被认为对于图像处理系统来说是已知的。它们可以通过任何存储介质(例如通过输入或通过设备标度)提供给图像处理系统。

这些光学和几何特性还用于计算与光线相对应的几何光线，以便在三维测量空间中执行任何有用的计算。

因此，更一般地，在通过上述方法和/或装置获得的图像中，可以通过图像处理来执行每个环状部图像的关注点的确定。这些确定将针对来自于整体数字图像的参考点O并围绕参考点O彼此成角度偏移的N个分析方向Di进行，其最好是安装轴线的图像IA'1。

应当注意的是，随后在共用传感器的情况下可能在所发送的共用整体数字图像中工作，或者在两个专用传感器的情况下，在通过由两个发送专用传感器分别发送的两个整体数字图像的组合而获得的合成整体数字图像中工作，或在由两个专用传感器分别发送的两个发送整体数字图像中工作。在所有情况下，都将确保考虑两个二维数字图像之间的任何偏振转向、两个图像之间的任何放大率差、任何方向差异，即使这意味着在必要时重新调整两个图像，以使它们在几何方面可比。

因此，将可以根据分析方向Di确定在分析方向上环状表面16的第一二维数字图像I161的第一图像点ITi1。该图像点ITi1是通过第一光学系统的环状表面的点Ti的图像。随后可以确定第一值，该第一值代表第一整体数字图像IG中从该第一图像点到参考点的距离。在上述示例中，该代表值可以是第一径向图像偏移dR1i的值，即，属于第一理论环状表面图像I161t并定位于相同方向的第一图像点ITi1与第一理论图像点ITti1之间的距离。因此，在该示例中，该第一径向图像偏移dR1i是沿着源自参考点的分析方向在代表环状表面16的第一图像的线I161与代表第一图像中的理论环状表面图像的理论线I161t之间的距离。然而，也可以将第一整体数字图像IG中从该第一图像点到参考点的距离的值作为代表值，如后所述。

还可以在从源自参考点IA1、IA'1的相同分析方向Di上确定环状表面16的第二图像I162的第二图像点ITi2。该图像点ITi2是通过第二光学系统24'的环状表面的相同点Ti的图像。随后可以确定一值，该值代表第二整体数字图像IG'中从该第二图像点ITi2到参考点IA1、IA'1的距离。在上面提到的示例中，该代表值可以始终用于相同分析方向Di的第二径向图像偏移dR2i的值，即，属于第二理论环状表面图像I162t并定位于相同方向的第二图像点ITi2与第二理论图像点ITti2之间的距离。因此，在该示例中，该第二径向图像偏移dR2i是根据源自参考点IA1、IA'1的分析方向在代表环状表面16的第二图像的线I162与代表第二图像中的理论环状表面图像的理论线I162t之间的距离。然而，如将参考图1E看到的，也可以将第二整体数字图像IG中从该第二图像点到参考点的距离的值作为代表值。

当然，对于这两个图像，将采用代表相同大小的值。

随后在此基础上，可以针对每个分析方向Di，通过径向平面Pri中的几何三角关系，沿着安装轴线A'1的方向，从实际环状表面16的点Ti推导出至少一个代表轴向位置的值，所述实际环状表面通过第一和第二光学系统24、24'所成的图像分别是第一图像点ITi1和第二图像点ITi2。

参考图1D，所述几何三角关系例如使用：

-第一值，例如第一径向图像偏移dR1i；

-第二值，例如第二径向图像偏移dR2i；

-第一观察仰角γ1，和

-第二观察仰角γ2。

实际上，通过在包含安装轴线A'1的径向平面Pri中进行正交投影并穿过考虑的点Ti，从而包含分析方向Di，可以确定以下相互关系：

-在包含其的径向平面Pri中考虑的点Ti和Tti之间的实际径向偏移dρi；

-沿安装轴线方向在所考虑的点Ti和Tti之间的高度差dZi

-在整体图像中测得的径向图像偏移dR1i和dR2i。

在所示的示例性实施例中，该关系可以由以下等式描述：

dR1i＝dZi*G1*cos(γ1)+dρi*G1*sin(γ1)

dR2i＝dZi*G2*cos(γ2)+dρi*G2*sin(γ2)

其中G1和G2分别是第一透镜系统20和第二透镜系统20'的放大率的函数。

备选地，参考图1E，根据分析方向Di，将可能确定在分析方向上的环状表面16的第一二维数字图像I161的第一图像点ITi1。该图像点ITi1是通过第一光学系统的环状表面的点Ti的图像。随后可以在第一整体数字图像IG中确定从该第一图像点到参考点O(例如安装轴线IA'1的图像)的距离R1i。该值可以称为径向图像坐标R1i。

还可以在源自参考点O的相同分析方向Di上从环状表面16的第二图像I162确定第二图像点ITi2。该图像点ITi2是通过第二光学系统24'的环状表面的相同点Ti的图像。随后可以确定在第二整体数字图像IG'中从该第二图像点ITi2到参考点O的距离R2i。该值可以称为径向图像坐标R2i。

随后在此基础上，可以针对每个分析方向Di，通过平面Pri中的几何三角关系，沿安装轴线A'1的方向，推导出代表轴向位置的至少一个值Zi，以及代表实际环状表面16的点Ti的径向位置的值ρi，所述实际环状表面通过第一和第二光学系统24、24'所成的图像分别是第一图像点ITi1和第二图像点ITi2。

该几何三角关系例如使用：

-第一值，第一图像点ITi1的径向图像坐标R1i；

-第二值，第一图像点ITi2的径向图像坐标R2i；

-第一观察仰角γ1，和

-第二观察仰角γ2。

实际上，通过在包含安装轴线A'1的径向平面Pri中进行正交投影并穿过考虑的点Ti，从而包含分析方向Di，可以确定以下相互关系：

-在包含其的径向平面Pri中，点Ti相对于安装轴线A'1的径向位置ρi；

-沿安装轴线A'1方向对于Ti的轴向位置Zi。

-R1i＝Zi*K11*cos(γ1)+ρi*K12*sin(γ1)+K13

-R2i＝Zi*K21*cos(γ2)+ρi*K22*sin(γ2)+K23

-其中，Kij是取决于装置的几何和光学特性的常数，如上所述。

对于所有方向Di、因此对于所有平面Pri、因此对于所有角度θi，环状表面的点Ti的完整圆柱坐标是已知的。

一种等效方法是在给定的径向平面Pri中为图像点IT1i和IT2i计算相关的主观察光线，并将点Ti的位置视为这样计算出的两条主观察光线的交点。实际上，通过知晓装置的光学和几何特性，可以将图像的每个图像点与用于图像的该点的主观察光线相关联。因此，对应于相同实际点的两个图像点IT1i和IT2i使得可以确定两个主观察光线的等式，因此每个具有不同的观察仰角。这种方法仍然基于几何三角关系，使用代表从第一图像点到参考点的距离的第一值、代表从第二图像点到参考点的距离的值、第一观察仰角γ1和第二观察仰角γ2。

根据一种变型，可以通过一起考虑N个图像点IT1i(或IT2i)来分析环状表面的两个图像I161(或I162)之一，以获得两个值(即，实际径向偏移dρi或高度差dZi)中之一的估计值。例如，从第二图像1162的N个点IT2i，确定实际径向偏移dρi的每个方向的估计值。随后考虑该实际径向偏移dρi的估计值，以仅从点IT1i校正高度差dZi的估计值。

根据一种变型，利用类似于图3或图4的装置获得第二图像I162，具有向下的观察仰角，特别是大于75度角，其中实际高度差dZi对第二图像点的径向位置或对径向图像偏移dR2i的影响微不足道，或如果γ2＝90度角，则影响甚至为零。在这种情况下，可以通过一起考虑N个点IT2i来首先分析环状表面的第二图像1162。从第二图像1162的N个点IT2i来确定代表偏心和/或圆度的值，例如实际径向偏移值dρi。在第二步骤中，这些值确定环状部的圆柱体的形状和位置，可以从像点IT1i的位置高精确度地确定每个实际物点Ti的位置dZi。

实际上，通常认为，环状表面的点Ti的实际径向偏移dρi可能是由于：

a)在拍摄过程中，环状部的理论中心轴线A1相对于安装轴线A'1的偏心。

b)圆度有缺陷。

下面的解释忽略了可能的倾斜的影响，但是在其他地方也可考虑。

在所有情况下，对于在主反射表面上反射后获得的第一图像，在不存在任何圆度缺陷但存在偏心的情况下，第一实际环状表面图像I161是参数曲线，来自于通过其反射在截头圆锥镜上的圆的观察。在没有偏心的情况下，第一图像是一个圆。

相反，在没有任何圆度缺陷的情况下，对于图3的实施例，实际的环状表面图像I162是圆(不管是否为居中)，对于图4的实施例，实际的环状表面图像是椭圆形。通过已知算法容易在图像区域ZI2中确定圆形或椭圆形，从而容易知晓偏心。由此可以在图像帧中以像素为单位或在实际帧中以轴线A1和A'1之间距离的毫米为单位来限定测量值。

对于图3和图4的实施例，圆度缺陷是理论曲线与实际曲线之间的偏差。随后例如通过寻找最接近实际曲线I162的圆形或椭圆形的第二理论线I162t来确定圆度缺陷。因此，应用与前一个算法相似的算法。对于图3和图4的实施例，圆度缺陷是理论曲线与实际曲线之间的偏差。由此可以在图像帧中以像素为单位或在实际帧中以毫米为单位来限定测量值，并将这些测量值与公差阈值进行比较。通过包含在两个比较曲线之间的区域表面或这些曲线之间的距离值来给出测量值的示例。其他标准也是可能的。在任何情况下，这些是代表相应数字图像中从图像点到参考点的距离的值。

通常，通过图像处理系统分析图像IG、IG'，以用于确定容器的实际环状表面的三维几何形状的方法考虑了装置的光学和几何特性。在图像IG、IG'中，将参考点选择为极坐标的图像帧的原点O。优选地，该原点是点IA'1，其是安装轴线A1'的第一系统的图像。因此，图像IG、IG'的每个像素P具有极坐标P(R，θ)、被限定为距参考点的距离的其半径R以及半径PO的角度θ。

注意，对于某些方法，观察仰角γ1和γ2的差异越大，则计算(尤其是三角测量计算)的精确度就越高。如果第二观测是“竖直的”或几乎竖直的(γ2等于或接近90度角)，则“看不到”或几乎没有可能的高度差dZi，因此可以可靠地计算出实际径向偏移。根据第一观察仰角获得的互补观察将能够精确地评估高度差dZi，因为可以通过计算来补偿任何径向偏移，特别是如果第一观察仰角γ1小于或等于45°度角时，以及如果小于25°度角时更是如此。

因此，通过对确定数量的N个不同方向Di(优选地围绕参考点分布在360度角上)重复这些计算，可以确定实际环状表面的几何形状并由此推断出环状表面中不同缺陷的存在，具体为：

-不均匀度，例如“凹入”型或“鞍”型；

-圆度缺陷；

-等等。

优选地，对于以上所有方法，将采用足够数量的N个方向Di，以在环状表面的360度角上具有足够精细的几何信息，以便观察缺陷。优选地，方向Di的数量被选择为使得在360度角内，两个方向Di的间隔不大于20度角，优选地间隔不大于10度角，更优选地间隔不大于5度角。这将分别导致至少18个不同方向，优选至少36个不同方向，更优选至少72个不同方向。

应当注意，所提出的装置和方法具有能够独立于环状表面的可能圆度缺陷(例如椭圆形)来确定不均匀度的优点，并且更重要地，独立于环状表面的定心的可能缺陷来确定不均匀度，该缺陷可能是容器的几何形状固有的缺陷(环状表面相对于容器的理论中心轴线A1的偏心)，也可能是在检查时发现的容器在安置时的不当定位(环状表面相对于安装轴线A'1的定心)。后一点很重要，因为它允许增加检查过程中对于定位容器的公差。这对于在线检查(尤其是高速度在线检查)时非常重要。

它们还允许考虑和测量环状部的倾斜缺陷。

在将确定另一个代表值的方法中，例如在第一整体数字图像IG中从该第二图像点到参考点的距离的值，在圆柱形框架中将直接呈现环状表面的相应点的坐标。

因此，在所有情况下都可以确定代表被检查容器14的实际环状表面16的三维几何形状的信息。

所述确定可以在根据本发明的装置中通过与传感器18相关联的图像处理系统来进行，该图像处理系统尤其包括例如计算机。

图6示出了实施根据本发明的装置10的容器14的检查线200。在所示的示例中，容器14由输送机210移动，该输送机沿移动方向(例如垂直于容器14的理论中心轴线A1的水平平移)输送容器14。在所示的示例中，输送机210包括输送带212，容器14的底表面(也称为放置平面)被置于其上，其理论中心轴线A1竖直放置。输送机210还可以包括与容器14的侧面配合的导向装置(未示出)。输送机210还可以包括相对的输送带，对容器的侧面施加拉紧，以便在线性部分上输送它们。输送机可以包括输送轮，该输送轮使容器14沿着圆形移动轨迹，特别是在水平面内移动。因此，容器14的环状表面16在水平平面上向上转动。输送机210沿着水平轨迹将容器带到根据本发明的装置10的下方，而没有干扰装置10的风险。装置10可以由支撑件承载，支撑件例如为壳体230的形式，该壳体包含装置10，特别是传感器18、18'，透镜系统20、20'，光源28、28'，主反射表面261、262。壳体230布置在输送机上方。在壳体230内部，根据本发明的装置10被布置成其安装轴线A'1处于竖直位置，使得观察场和入射光束朝着安装区域E向下定向，安装区域位于壳体230的下表面与传送带212之间。因此，可以理解，在该检查工位，输送机210将容器移至为其理论中心轴线A1与安装轴线A'1最佳重合。在该重合时，使用装置10获取至少第一图像和第二图像，所述图像可以为共同的整体数字图像的形式，而这不需要操纵容器或停止输送机。随后可以将由装置10获取的图像送入到处理装置240，所述处理装置例如为图像处理系统和/或观看装置和/或图像存储装置，例如包括计算机的计算机系统。随后可以分析由此获取的图像并确定容器14的环状表面16的三维几何形状。

可以触发相机以与物品的移动同步地整合图像，特别是在理论环中心轴线A1与安装轴线A'1对准时冻结图像。为了减少图像中相机抖动的风险，期望整合时间较短，例如小于1ms，甚至小于400μs。

为了减少图像中的相机抖动，光源可受脉冲作用，即在短时间内产生闪光类型的照射，例如小于1ms，或者甚至小于400μm。

可以规定，处理系统240与控制单元配合或包括控制单元，该控制单元驱动光源和相机，以使它们与物品的移动同步。

因此，该装置和方法与待控制的容器没有物理接触。与现有技术的装置相比，根据本发明的装置被证明为成本更低并且体积更小，特别是允许其容易地安装在工位或物品检查线中，检查工位或生产线可包括可能用于其他控制的其他装置，因此，根据本发明的装置可以特别地安置在生产线中，其中容器像链条那样循环。这样的装置随后允许在线地控制容器，无论是在容器生产线上，在容器处理线上还是在灌装线上都可以高速率进行。

本发明不限于所描述和表示的示例，因为在不脱离本发明的范围的情况下可以对其进行各种修改。

Claims (38)

1.容器(14)的实际环状表面(16)的三维几何形状的确定方法，所述环状表面具有理论上平坦的且围绕理论中心轴线(A1)呈环形或圆形的几何形状，此类型的方法包含：

-使用第一外围入射光束从上方照射所述容器的实际环状表面(16)，所述第一外围入射光束包括多个第一入射径向光线，所述多个第一入射径向光线被包含在径向平面中并且围绕安装轴线(A'1)而在360度角上分布，所述径向平面包含所述理论中心轴线(A1)，所述第一入射径向光线朝向所述理论中心轴线(A1)被引导，并且所述第一入射光束的所述第一入射径向光线中的一些在所述环状表面(16)上通过镜面反射而以反射光线(RR1)的形式被反射；

-通过反射光线并经由第一光学系统(24、261)，在能够发送第一整体数字图像的第一二维光电传感器(18)上，形成所述容器的环状表面的第一平坦光学图像；

在此类型中，包含形成第一平坦光学图像的步骤包括根据第一外围观察场，利用第一光学系统(24、261)从上方对所述环状表面(16)进行观察，所述第一外围观察场根据多个第一径向观察光线来观察所述环状表面(16)，所述多个第一径向观察光线被包含在包含所述理论中心轴线(A1)的径向平面中，并且围绕所述理论中心轴线(A1)在360度角上分布，所述第一外围观察场相对于与所述理论中心轴线(A1)垂直的平面具有第一观察仰角(γ1)，以便在所述第一二维光电传感器上、在所述传感器的第一环形区域中，收集反射的光线，从而在由第一传感器发送的所述第一整体数字图像的第一图像区域(ZI1)中形成第一二维数字图像(I161)；

其特征在于，该方法包括：

-根据第二外围观察场，利用第二光学系统(24'、262)通过从上方观察所述环状表面(16)，经由所述第二光学系统(24'、262)在能够发送第二整体数字图像的第二二维光电传感器(18，18')上形成所述容器的环状表面的第二平坦光学图像，所述第二平坦光学图像不同于所述第一平坦图像，所述第二外围观察场围绕所述理论中心轴线(A1)旋转对称，所述第二外围观察场根据多个第二径向观察光线观察所述环(16)，所述多个第二径向观察光线被包含在包含所述理论中心轴线(A1)的径向平面中，所述多个第二径向观察光线围绕所述理论中心轴线(A1)在360度角上分布，所述第二外围观察场相对于与所述理论中心轴线(A1)垂直的平面具有第二观察仰角(γ2)，但所述第二观察仰角不同于所述第一观察仰角(γ1)，以便在所述第二二维光电传感器上、在所述传感器的第二环形区域中，收集反射的光线，从而在由第二传感器发送的所述第二整体数字图像的第二图像区域(ZI2)中形成所述环形表面的第二二维数字图像(I162)；

-以及，该方法包括针对源自所考虑的数字图像的参考点并围绕所述参考点彼此成角度偏移的N个分析方向(Di)来确定：

·在所述分析方向上的所述环状表面(16)的第一二维数字图像的第一图像点，以及代表从该第一图像点到第一数字图像中的参考点的距离的第一值；

·在所述分析方向上的所述环状表面(16)的第二数字图像的第二图像点，以及代表从该第二图像点到所述第二数字图像中的参考点的距离的值；

-以及，对于所述N个分析方向，通过利用N个第一值、N个第二值、所述第一观察仰角(γ1)和所述第二观察仰角(γ2)的几何关系，所述方法推导出代表所述实际环状表面(16)的N个点中的每个点沿所述理论中心轴线(A1)的方向的轴向位置的至少一个值，所述点的通过所述第一光学系统(24)和所述第二光学系统(24′)所成的图像分别是N个第一图像点和N个第二图像点。

2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述确定方法包括：

-根据所述第一外围观察场通过所述第一光学系统(24、261)，以及根据所述第二外围观察场，通过所述第二光学系统(24、262)，同时观察所述环状表面(16)；

-根据第一外围观察场和所述第二外围观察场收集的反射光线，经由所述第一光学系统和所述第二光学系统(24、261、262)，在对应于根据所述第一外围观察场(γ1)观察的第一图像区域(ZI1)中以及在对应于根据所述第二外围观察场(γ2)观察的第二图像区域(ZI2)中同时形成所述容器的环状表面的第一二维图像和第二二维图像。

3.根据权利要求1或2中的任一项所述的确定方法，其特征在于，所述第一光学系统(24)包括第一主反射表面(261)，所述第二光学系统(24'、262)包括第二主反射表面(262)，两个所述主反射表面(261、262)是截头圆锥形旋转表面，每个所述旋转表面都是通过使线段围绕所述理论中心轴线(A1)旋转而产生，转向所述理论中心轴线(A1)，并被布置为在关联的传感器的方向上，在相应的观察仰角下，直接或间接地反射来自所述实际环状表面的光线。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的确定方法，其特征在于，所述第一平坦光学图像和所述第二平坦光学图像的形成均包括：所述实际环状表面(16)的完整且连续的二维图像的光学形成。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的确定方法，其特征在于，所述第一外围入射光束在相同的径向平面中包括多个不平行的入射径向光线。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的确定方法，其特征在于，所述第一入射光束以一入射角照射所述环状表面，使得在第一入射光线的反射点处，第一传感器根据所述第一外围观察场看到所述第一入射光线被所述实际环状表面(16)反射的光线，所述环状表面(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度角的角度。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的确定方法，其特征在于，所述第二入射光束以一入射角照射所述环状表面，使得在第二入射光线的反射点处，第二传感器根据所述第二外围观察场看到所述第二入射光线被所述实际环状表面(16)反射的光线，所述环状表面(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度角的角度。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的确定方法，其特征在于，所述第一观察仰角(γ1)小于或等于45度角，优选小于25度角。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的确定方法，其特征在于，两个所述观察仰角(γ1、γ2)之差小于或等于20度角。

10.根据权利要求1至8中的任一项所述的确定方法，其特征在于，所述第二观察仰角(γ2)大于65度角，优选大于或等于75度角。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的确定方法，其特征在于，对于N个所述方向Di，通过使用从所述第一图像点到所述第一二维数字图像的参考点的距离、从所述第二图像点到所述第二二维数字图像中的参考点的距离、所述第一观察仰角(γ1)、和所述第二观察仰角(γ2)的几何三角关系，所述方法为每个方向推导出代表所述实际环状表面(16)与理论环状表面之间沿所述理论中心轴线(A1)的方向的轴向偏移的至少一个值。

12.根据权利要求1至10中的任一项所述的确定方法，其特征在于，对于N个所述方向Di：

·代表从所述第一图像点到所述第一二维数字图像中的参考点的距离的第一值是代表所述环状表面(16)的第一图像的线(I161)与代表所述第一图像中的理论环状表面图像的理论线(I161t)之间的第一径向图像偏移(dR1i)的值；

·代表从所述第二图像点到所述第二二维数字图像中的参考点的距离的第二值是代表所述环状表面(16)的图像的线(I162)与代表第二图像中的理论环状表面图像的理论线(I162t)之间的第二径向图像偏移(dR2i)的值；

·并且其中，通过使用第一径向偏移、第二径向偏移、第一观察仰角(γ1)和第二观察仰角(γ2)的几何三角关系，所述方法为每个方向推导出代表在所述实际环状表面(16)与理论环状表面之间沿所述理论中心轴线(A1)的方向的轴向偏移的至少一个值。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的确定方法，其特征在于，代表所述环状表面的图像的线(I161、I162)是由相应的光学系统(24)在关联的传感器(18)上形成的相应入射光束在所述环状表面(16)上反射的图像。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的确定方法，其特征在于，所述第一二维光电传感器和所述第二二维光电传感器被组合为用以发送共用整体数字图像的相同的二维光电传感器(18)，所述第一图像区域(ZI1)和所述第二图像区域(ZI2)在所述共用整体数字图像中是不相交的。

15.一种用于确定容器(14)的实际环状表面(16)的三维几何形状的装置，所述环状表面具有理论上平坦的且围绕理论中心轴线(A1)呈环形或圆形的几何形状，此类型的装置(10)具有用于容器的安装区域(E)，所述安装区域具有安装轴线(A'1)，此类型的装置包括：

-具有第一光源(28)的第一照射系统(28、140)，所述第一光源具有作为其轴线的所述安装轴线(A'1)，所述第一光源的直径大于所述环状表面(16)的直径，并且所述第一光源能够提供第一外围入射光束，所述第一外围入射光束包括多个第一入射径向光线，所述多个第一入射径向光线被包含在径向平面中并且围绕所述安装轴线(A'1)在360度角上分布，所述径向平面包含所述安装轴线(A'1)，所述多个第一入射径向光线朝向所述安装轴线(A'1)被引导；

-第一二维光电传感器(18)，连接到图像分析单元；

-第一光学系统(24、261)，介于容器的安装区域与第一传感器(18)之间，在所述第一传感器(18)上能够形成放置在所述安装区域中的容器(14)的环状表面(16)的第一图像(I161)；

在此类型的装置中，所述第一光学系统(24、261)至少包括布置在所述第一传感器的视场的下游部分中的第一主反射表面(261)，所述第一主反射表面(261)是截头圆锥形旋转表面，所述旋转表面是通过线段围绕所述安装轴线(A'1)旋转而产生，转向所述安装轴线，并被布置为，根据包含所述安装轴线(A'1)的径向平面，以及根据相对于与所述安装轴线(A'1)垂直的平面，具有第一观察仰角(γ1)的第一外围观察场，在所述第一传感器(18)的方向上直接或间接地反射来自所述安装区域的第一光线，从而限定根据多个第一径向观察光线观察所述环状表面(16)的第一外围观察场，所述多个第一径向观察光线被包含在包含所述安装轴线(A'1)的径向平面中并且围绕所述理论中心轴线(A1)在360度角上分布，并且相对于与所述安装轴线(A'1)垂直的平面形成第一观察仰角；

并且在此类型的装置中，所述第一照射系统(28、140)、所述第一传感器(18)和所述第一光学系统(24、261)布置在所述安装区域上方；

其特征在于，

-所述装置包括第二光学系统(24、262)，所述第二光学系统介于所述容器的安装区域与第二二维光电传感器(18)之间，并且能够在所述传感器(18)上形成放置在所述安装区域中的容器(14)的环状表面(16)的第二图像(I162)；

-所述第二传感器(18)和所述第二光学系统(24、262)布置在所述安装区域的上方；

-所述第二光学系统(24、262)被配置为，根据包含所述安装轴线(A'1)的径向平面，以及根据相对于与所述安装轴线(A'1)垂直的平面，而具有第二观察仰角(γ2)的第二外围观察场，在所述第二传感器(18)的方向上直接或间接地引导来自所述安装区域的第二光线，从而限定根据多个第二径向观察光线观察所述环状表面(16)的第二外围观察场，所述多个第二径向观察光线被包含在包含所述安装轴线(A'1)的径向平面中，所述多个第二径向观察光线围绕所述理论中心轴线(A1)在360度角上分布，相对于与所述安装轴线(A′1)垂直的平面形成第二观察仰角(γ2)，所述第二观察仰角(γ2)不同于所述第一观察仰角(γ1)；

-以及，所述第一光学系统和所述第二光学系统分别为所述第一传感器和所述第二传感器确定第一上游视场部分和第二上游视场部分，所述第一上游视场部分和第二上游视场部分根据围绕所述安装轴线(A'1)旋转的有效检查体积(VUI)而在所述安装区域中重叠，以使得位于有效体积中并至少被所述第一光源照亮、从而被所述第一光学系统在所述第一传感器上形成的第一图像中的第一图像点所成像的任何目标点，也被所述第二光学系统在所述第二传感器上形成的第二图像中的第二图像点所成像。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，在由所述第一光学系统为所述第一传感器而确定的所述第一上游视场部分中，当从所述有效检查体积(VUI)观看时，由所述第一光学系统确定的所述第一径向观察光线在所述安装轴线的方向上为向心的，随后与所述安装轴线相交而在所述第一光学系统(24、261)的方向上变成为离心的。

17.根据权利要求15或16所述的装置，其特征在于，所述装置在相关的二维光电传感器(18)上形成所述实际环状表面(16)的两个完整的、不同的、且连续的光学图像(I161、I162)。

18.根据权利要求15至17中的任一项所述的装置，其特征在于，所述第一主反射表面(261)在所述传感器(18)的方向上间接地反射光线，并且所述装置在所述第一主反射表面(261)与所述第一传感器(18)之间包括至少一个次级反射表面(132)。

19.根据权利要求15至18中的任一项所述的装置，其特征在于，所述第二光学系统在所述第二传感器(18)的视场的下游部分中至少包括第二主反射表面(262)，所述第二主反射表面是截头圆锥形旋转表面，该旋转表面由线段围绕所述安装轴线旋转而产生，转向所述安装轴线，并被布置为，根据包含所述安装轴线(A'1)的径向平面，以及根据相对于与所述安装轴线(A'1)垂直的平面具有第二观察仰角(γ2)的第二外围观察场，在所述传感器(18)的方向上，直接或间接地反射来自于所述安装区域的光线。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述第一主反射表面(261)和所述第二主反射表面(262)在所述传感器(18)的方向上间接地反射光线，并且所述装置在一方面所述第一主反射表面(261)和所述第二主反射表面(262)与另一方面所述共用传感器(18)之间包括围绕所述安装轴线(A'1)旋转的至少一个次级反射表面(132)。

21.根据权利要求19或20所述的装置，其特征在于，所述第一主反射表面(261)和所述第二主反射表面(262)均包括转向所述安装轴线(A'1)的截头圆锥形旋转表面，且所述旋转表面的小直径和大直径均大于所述理论环状表面的最大直径，以便在所述安装轴线(A'1)的方向上使来自所述实际环状表面(16)的处于相应观察仰角(γ1、γ2)的光线返回，所述光线随后被返送反射表面(132)拦截，所述返送反射表面包括转离所述安装轴线(A'1)的截头圆锥形旋转表面(132)，以便在关联的传感器(18)的方向上使光线返回。

22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述光线在两个所述主反射表面(261、262)与返送反射表面(132)之间的轨迹垂直于所述安装轴线(A'1)。

23.根据权利要求21或22中的任一项所述的装置，其特征在于，所述第一主反射表面(261)和所述第二主反射表面(262)均是凹入的截头圆锥形表面，具有等于所述观察仰角(γ1、γ2)的一半的顶部半角(a1、a2)，并且其小直径和大直径均大于所述理论环状表面的最小直径。

24.根据权利要求15至23中的任一项所述的装置，其特征在于，所述第一观察仰角(γ1)小于或等于45度角，优选小于25度角。

25.根据权利要求15至24中的任一项所述的装置，其特征在于，两个所述观察仰角(γ1、γ2)之差小于20度角。

26.根据权利要求15至25中的任一项所述的装置，其特征在于，在由所述第二光学系统为所述第二传感器确定的第二上游视场部分中，当从所述有效检查体积(VUI)观看时，由所述第二光学系统确定的所述第二径向观察光线在所述安装轴线的方向上为向心的，随后与所述安装轴线相交而在所述第二光学系统(24'、262)的方向上变成为离心的。

27.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，在没有次级旋转反射表面的情况下，所述第二主反射表面(262)在所述第二传感器(18)的方向上直接反射光线。

28.根据权利要求27所述的装置，其特征在于，在由所述第二光学系统为所述第二传感器确定的第二上游视场部分中，当从所述有效检查体积(VUI)观看时，由所述第二光学系统确定的所述第二径向观察光线在所述第二主反射表面(262)的方向上为离心的。

29.根据权利要求15至18中的任一项所述的装置，其特征在于，在由所述第二光学系统为所述第二传感器确定的第二上游视场部分中，当从所述有效检查体积(VUI)观看时，由所述第二光学系统确定的所述第二径向观察光线与所述安装轴线平行，或在所述安装轴线的方向上为向心的，而不与所述安装轴线(A'1)相交，直至所述第二光学系统。

30.根据权利要求29所述的装置，其特征在于，所述第二光学系统不具有任何旋转反射表面。

31.根据权利要求15至18或29至30中的任一项所述的装置，其特征在于，所述第二观察仰角(γ2)大于65度角，优选大于或等于75度角。

32.根据权利要求31所述的装置，其特征在于，所述第一观察仰角(γ1)小于或等于45度角，优选小于25度角。

33.根据权利要求15至32中的任一项所述的装置，其特征在于，所述第一光学系统包括远心光学系统(20)。

34.根据权利要求15至33中的任一项所述的装置，其特征在于，所述第二光学系统包括远心光学系统(20)。

35.根据权利要求15至34中的任一项所述的装置，其特征在于，所述第一二维光电传感器和第二二维光电传感器被组合成相同的共用二维光电传感器(18)，所述第一主反射表面(261)和所述第二主反射表面(262)均位于所述传感器的下游视场的不相交部分中。

36.根据权利要求15至35中的任一项所述的装置，其特征在于，所述第一光源(28)是环形旋转源，其轴线是所述安装轴线(A'1)。

37.具有环状表面(16)的容器(14)的检查线(200)，在此类型的检查线中，多个容器(14)通过输送机(210)在传送线上移动，所述输送机(210)沿着与所述容器(14)的理论中心轴线(A1)垂直的水平移动方向输送所述容器(14)，由此所述容器的环状表面(16)在水平面中向上转，其特征在于，其安装包括根据权利要求15至36中的任一项所述的装置(10)，所述装置以其安装轴线(A'1)处于竖直位置的方式被安装，使得观察场和入射光束朝向位于所述装置与所述输送机的输送构件(212)之间的安装区域(E)向下布置。

38.根据权利要求37所述的检查线(200)，其特征在于，所述输送机(210)输送所述容器，使得其理论中心轴线(A1)与所述安装轴线(A'1)重合，并且在重合时，在所述装置(10)与所述容器(14)不接触的情况下，借助所述装置(10)获得至少一个图像。

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