CN112119281B - 用于检查由透明材料所制成的物件的方法及对应的检查系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种藉由检查系统检查由透明材料制成的物件的至少一个表面或其一部分的表面和/或形状的方法，该检查系统包括光源、传感器和连接至该传感器的处理单元。藉由光源和传感器的适当定位，可以克服多次反射的问题，并以独特的方式识别从要被传感器检查和接收的表面散射的光线，这对于检查是有用的。根据实施例之一，也可以确定待检查物件的厚度。

Description

用于检查由透明材料所制成的物件的方法及对应的检查系统
技术领域
本发明关于一种用于检查由透明材料制成的物件的方法和对应的系统。例如，该方法使得可以对物件的至少一个表面或其一部分的表面和/或形状进行检查，以识别不平整和/或结构缺陷。根据一个实施例，还可以确定待检查物件的厚度。
背景技术
有多种已知的用于重建物件的3D形状的方法。在非接触式方法中，3D雷射三角剖分扫描非常适合从约一米的距离以分辨率低至几微米测量物件。根据这种在此未详细说明的已知技术，将雷射束对准要测量的物件，被照射的表面反射/散射部分入射辐射，并且数字摄影机捕获包括照明点的该物件表面的影像。
用于从2D影像重建物件的3D几何形状的方法提供了使用如图1所示的摄影机的针孔模型。
本质上，当影像已经被针对由透镜产生的畸变校正时，从物件表面散射的光线穿过摄影机的透镜中心，并最终入射到摄像机的影像传感器(典型地为CCD/CMOS)。为了方便起见，将传感器放置在图中透镜中心之前。因此，已知以下情况时：
-其上为雷射束/翼所在的几何平面或直线
-透镜中心的位置
-相机的方向(偏航、俯仰、横滚)
-透镜的焦距
-传感器的主点(principal point)，
藉由独特且立即的解决方案，将物件表面上的点P的位置的计算减少为简单的几何问题(因此不需要进行迭代计算)，撞击影像传感器的像素i、j之散射的光线从该物件表面离开。
一旦特征矩阵、畸变系数和摄影机的主点是已知的，就可以校正影像的畸变；在选择了适合测量要求的摄影机和透镜组合之后，可以使用文献中描述的方法之一评估所有这些参数。
目前，该方法已被广泛用于不透明物件的测量，但是强烈建议不要将其用于透明物件，因为折射和反射现象会在待检查的物件之第一表面(即面对光发射器的表面)产生假迹线。例如，在玻璃板的情况下，除了由于雷射与玻璃的第一表面(即面对光源的表面)相交而产生的第一迹线之外，还会出现由于玻璃的第二表面之第二迹线(即相对的表面，不面对光源的表面)。此外，在诸如容器的透明中空物件的情况下，存在由与被检查并且光线被导向的壁相对的容器壁产生了附加的反射/散射。这使得常规三角测量方法无效。实际上，即使检查关于的是容器而不是板，以类似的方式，撞击到容器外表面的一些光也会透过透明材料传输，直到到达发生反射的第二表面(容器内部)为止。
除了上述用于获得与容器的外表面的轮廓的形状有关的测量值的系统之外，下面还列出了当前使用的最广泛的系统。
-藉由使用机电传感器重建容器轮廓的形状，这些机电传感器在不同位置与容器的外表面进行点接触。然后，容器被放置在旋转的支架上，并被连接至将传感器的读数和容器的角位置相互关联的处理系统的机电传感器的读数，且可用于重建在各个位置中的形状误差。
-使用配备机械探针或光学测量头(非接触式)的坐标测量系统。在工业和实验室计量学的使用中众所周知的这些系统还可以提供将微粉施加到容器的外表面上的用途，以利于藉由光学测量头识别照明点。
-使用检测容器外部轮廓的光学系统(阴影投影系统)。这样的系统通常读取容器的“轮廓”，即在适当的背景下显示其“阴影”。相机在不同角度位置拍摄容器外边缘的照片，藉由分析收集的大量影像来重建其拓扑。但是，这些系统无法检测到“负”形状的误差，即“凹陷”的误差。
-使用机械量规，当机械量规靠在容器外表面上时，可藉由机械比较器提供有关具有圆柱形标称外表面的容器轮廓误差的信息。
原则上，当系统的几何形状(即物件、接收器(摄影机)和光源的相对位置)以及发光方向与形成待检查物件的材料之折射特性已知时，对在两个过渡表面(外部和内部)上反射的影像进行的分析不仅可以用于容器的3D测量，还可以用于测量形成容器的材料的厚度，藉由测量两条反射迹线之间的距离。但是，特别是在待检查容器的内表面(即中空形状的物件)的情况下，迄今为止，多次反射/散射和折射现象阻碍了上述方法的应用，因为这非常困难，当使用已知方法时，将光源的实际反射/散射影像与由多次反射/散射现象产生的寄生影像区分开。
存在多种其他方法，其藉由传感器进行厚度的点测量。当将这些传感器适当地连接到定位和移动系统和/或组合成数组时，可以藉由扫描或藉由获取大量点迹线来测量多个点处的厚度。这样的点传感器可以是例如电容传感器、色共焦传感器或磁传感器。但是，使用这些传感器需要沿着在不同位置的重复路径对要测量的物件进行扫描，因此这种扫描的执行和完成非常耗时。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于无接触地检查由透明材料制成的至少一个平坦和/或弯曲表面的方法和对应的系统，该方法和对应的系统克服了已知方法的缺点并且允许进行光学三角测量被应用于透明物件。
根据本发明的系统和方法还可以用于检查和测量由玻璃或其他透明材料制成的物件的表面的形状误差(轮廓误差)。在容器的特定情况下，例如可以检查在填充处理结束时贴有卷标的区域或形成表面装饰的区域。
根据本发明的实施例之一，还可以检查板和/或透明材料的空心体(例如容器)的厚度。
附图说明
现在将参考附图中所示的实施例来详细描述本发明，这些实施例将被解释为非限制性示例，其中：
图1以高度简化的方式示出了已知类型的摄影机的针孔模型；
图2示出了根据本发明的检查系统的第一实施例；
图3示出了藉由根据本发明的系统生产的容器的两个不同的灰度影像；
图4示出了与检查根据本发明的方法的容器的厚度有关的布局；
图5示出了根据本发明的检查系统的第一替代实施例；
图6示出了根据本发明的检查系统的第二替代实施例；以及
图7示出了根据本发明的检查系统的第三替代实施例。
具体实施方式
下面参照由玻璃制成的容器(更具体地为瓶子)来描述检查系统1和对应的方法。然而，这些可以应用于检查包括至少第一表面和第二表面的透明材料的任何物件，该第一表面和第二表面可以是平坦的或弯曲的，从而限制了厚度，例如平坦的物件，例如玻璃板。
图2示出了具有旋转对称性的玻璃容器2，该玻璃容器2大体上是圆柱形的，更具体地是瓶子，其定位在围绕平行于方向Z的旋转轴R旋转的支撑件3上。容器2限定了大体上位于支撑件的旋转轴在线之纵轴并包括第一表面(即容器的外表面)和与第一表面相对的第二表面(即所述容器的内表面)。容器放置在其上的支撑件3也可以沿方向Z平移。容器可以手动放置或藉由自动系统放置。
光发射器4或光源朝支撑件的旋转轴线发射光翼(在图中示意性地显示为一系列垂直线)，即与旋转轴线R大体上共面。发射的光翼限定照明平面，该照明平面大体上垂直于待检查的瓶子的第一表面。该第一表面面对光源4。根据优选的实施例，光源4发射结构化的光，优选地为雷射光翼。发出的光的特性可以以适当的方式选择。特别地，颜色可以是蓝色，换言之具有小波长，以在被检查的表面上提供尖锐的散射效果。
包括优选地为矩阵类型的传感器6的接收器或摄影机，其被定位以朝向支撑件3的旋转轴定向并与光源4成角度地间隔开，该传感器6限定光轴并且可以接收从待检查表面散射的光线。换句话说，传感器6被定位成面对待检查的表面，以便与照明平面形成一个指定的角度，在该图中由标记θ表示。该角度在45°至85°之间。根据对具有不同特性的多个透明物件进行的试验，经验地确定了上述范围。
传感器6发射作为由传感器接收的光量的函数之电讯号，并将该讯号发送到连接到传感器6并包括例如已知类型的微处理器的处理单元，该处理单元在图中未示出，其产生了由光翼入射在容器2的内表面和外表面上而产生的多个迹线的有序影像。在检查系统与容器2之间的相互旋转期间，光翼在一定角度间隔的位置(例如间隔1°)撞击容器2的表面，并且每个影像与所述位置之一相关联。
所收集的影像被储存(储存在RAM或诸如HDD或SSD的硬件媒体中或等效的媒体中)，然后由处理单元进行处理。
在图像处理之后，地图被显示在连接至例如处理单元的显示器上，该地图提供相对于参考表面的表面形状的正偏差(例如投影)或负偏差(例如凹陷)的图形表示。
换句话说，从包含在基于传感器6提供的讯号而产生的影像中的基本信息的组合中，计算出扫描表面轮廓的趋势。该等影像有关容器2的整个表面之完整分析还使其可以获得适于重建物件的空间形状的数据。
还可以藉由使用辅助或外部系统(例如光学系统)或基于图纸，或藉由使用以文件形式的适当数学(图纸、3D模型)来获得有关容器的形态或拓扑的资料。
检查系统还可以包括电子控制的机械系统，用于定位容器和检查系统的各个部件，例如光源和摄影机。
至此为止所描述的系统实现了根据本发明的检查方法，如上所述，该检查方法提供了用于发射借助于光源4之光翼和用于定位面对该外表面的传感器6，光翼限定出大体上垂直于待检查的容器2的外表面的照明平面，定位面对该外表面的传感器6使得传感器6的光轴与照明平面形成指定的角度θ，优选在45°和85°之间。该方法还提供了用于检测在由光翼撞击容器2的外表面和内表面时由容器2的外表面和内表面散射的多个光线之间在传感器6的光轴处接收到的散射光线，并用于根据检测到的散射光线产生对应于包括内表面和外表面之容器2的表面轮廓的多个迹线。术语“迹线”用来表示，一组点对应于由光翼击中的表面上的该等点，其指示该表面的趋势。
多个产生的迹线构造容器2的影像，该影像包括容器2的表面的轮廓并且具有已知的以及与物件的空间位置相关的定向。容器的外表面和内表面中的至少一个的轮廓与所产生的迹线之一相关，其相对于其他所产生的迹线位于预定位置。
在优选实施例中，第一表面的轮廓对应于在位于相对于其他迹线的端部位置之多个检测到的迹线之间的第一迹线，其中第一表面的轮廓换句话说是由光翼照射的容器2的外表面的轮廓，以及第二表面的轮廓对应于与与外表面的轮廓相关联之第一迹线相邻的第二迹线，其中第二表面的轮廓换言之是容器的内表面的轮廓。
与传感器和照明平面的相互定位有关的上述角度值范围使得可以获得迹线，特别是第一迹线和第二迹线，它们明显彼此不同并且因此易于识别。其还可以减少潜在地由多次反射引起的干涉，多次反射典型地被产生在这种类型的检查中并且可与根据本发明的方法的应用干涉。
在检查系统和容器2之间的相互旋转期间，可以在容器2的不同角度位置处重复根据本发明的方法的步骤，直到已经检查了其至少一个表面或指定区域为止。
下面参考附图中示出的实施例描述该方法。
图3示出了藉由将每个像素的灰度值乘以两个不同的增强值，从位深度(bitdepth)为14的灰度级影像中获得的由光翼撞击的瓶子的两个影像；颜色较浅的区域表示已达到最大值(饱和度)。在右侧影像中，放大20倍时，很容易将瓶子的轮廓与深色背景区分开。由于材料的透明性，光线会传播到瓶子中，并且在沿其路径交叉的任何空气/玻璃界面(换句话说，容器的任何表面，以下也称为“面”)传播，不仅会产生迹线，而且每条光线还会分为透射光线和反射光线，并且每一种光线都会继续传播和分裂。最终结果是大量迹线的出现。
根据本发明的方法使得能够建立判别准则以识别对检查有用的迹线，同时克服已知方法的困难。
与利用反射的光学现象的已知方法不同，根据本发明的方法利用光学散射的现象，也称为光学色散，而无需将手段(例如微粉)施加到待检查的表面以增加待检查的表面的点或部分的亮度。这是可能的，因为光源和摄影机的特定相互定位，这使得形成表面的材料的典型不平整性得以检查，从而以独特的方式用于识别从由摄影机检查并接收的表面散射的光线，这对于检查很有用。
摄影机以及传感器6的适当定位确保摄影机以及传感器6在其光轴上仅接收那些对检查有用的散射光线。藉由使用具有适当孔径的透镜，并将摄影机相对于容器2的纵轴定位在适当的高度，摄影机可以重建待检查的整个表面的轮廓，或更具体地说，在所描述的实施例中，容器2的整个母线的轮廓被光翼撞击。因此，藉由对待检查表面的单次扫描，可以确定该表面的轮廓。如果待检查的表面在方向Z上的延伸范围大于摄影机的视场，则可以执行第一次检查，然后在图2所示的方向Z上移动支架3，然后执行一次或更多次扫描，以便检查整个表面。
使用根据本发明的方法，可建立用于识别与被光翼击打的第一面有关的迹线的判别准则，换句话说，就是面对光源的要被检查的表面。图3中的影像关于光源在容器右侧的定位，并以对应的方式定向。在该示例中，对应于面对光源的外表面的第一迹线是从右开始的顺序中的第一迹线。随后是几乎与第一条迹线平行之第二迹线，对应于相对的表面，也就是不面对光源的表面(在这种情况下，如果容器被包裹，则该表面对应于瓶子的内表面)。这是两个有兴趣的迹线，所有其他的迹线都将被忽略。因此，根据本发明的方法可以确定，与被发射的光翼穿过的物件的第一面相关的迹线是最靠近光源的面。
如上所述，藉由以最大化迹线的分离所瞄准的光源和摄影机的适当相互定位、适当选择光源的特性(光翼的强度、宽度和颜色)以及待检查的物件表面产生的入射光的散射效果来实现迹线的正确和有效的辨别，并因此实现该方法的有效性。当已经识别出对应于第一面的迹线时，可以以常规方式进行外表面或通常较为靠近光源的表面的形状的重建，换句话说，就像物件是不透明的，根据已知的光学三角测量方法此处不再详细描述。
如果待检查的物件具有空心形状并且相对于物件本身的尺寸具有非常小的厚度，或者如果物件具有平坦的形状，则可以使用根据本发明的方法来建立第二判别准则：在多个产生的迹线之间，第二迹线(即该迹线紧跟在第一迹线之后，换言之相邻于第一迹线，第一迹线即相邻于与物件的第一面有关的迹线)对应于与待检查的物件之第一面相对的第二面。
在这种情况下，可以更具体地确定待检查物件的厚度，并且例如如下面所解释的，物件的厚度可以计算作为该第一迹线和第二迹线之间的距离的函数。实际上，被已穿过面对光源的表面(在容器的情况下，该表面对应于其外表面)的光翼撞击的相对表面上的点作用为点光源，相对表面即不面对光源的表面(在容器的情况下，该表面对应于其内表面)。对于所有这些散射光线中的每一个，摄影机仅接收已经穿过面对光源的表面并指向摄影机透镜中心的光线。
在图4中示意性地示出了上述原理，其中示出了玻璃板，该板示意性地示出为矩形，光线垂直地入射。假定观察者(对应于摄影机)处于无限大的距离(也就是说，位于远大于玻璃厚度的观察距离处)，并且从相对于光线的角度θ观察板。为了确保光线在空气中(换句话说是从第一界面散射时)从第二界面(换句话说是从如图中定向的矩形的左侧)到达时平行于与第一界面所相关的光线，玻璃中的发射角θ1必须满足以下折射定律，该折射定律如下：
n0sin(θ)＝n1sin(θ1)，
其中n0和n1是空气和玻璃的折射率；空气的折射率n0可以取为1。
参见图4，将容易看出两条迹线之间的视距
Δμ12＝(μ1-μ2)*p2m
根据关系与玻璃的厚度有关
Δμ12＝d tan(θ1)cos(θ)，
因此
Figure BDA0002765742690000101
结果完全独立于两个界面是否平行；然而，它受到光线的入射点和由第二界面产生的光线的出射点之间发生的第一界面的任何曲率的影响，但是，由于这些点相对于第一界面的曲率半径是彼此非常接近的，这种效果很弱。
当已经确定了外表面的形状时，上述二维处理可以容易地以3D实施。
作为一般规则，所检测到的迹线可能在例如由于材料中的缺陷之采样不可行的区域中具有不连续性。对检测到的迹线进行数学处理，假设材料是连续的(无裂纹)，则可以藉由从系统所获取的数据内插来估算物件表面的形状及其厚度，包括采样密度较低的区域中。
尽管对于根据本发明的方法之应用不是必需的，但是为了减小与待检测的特性无关的光学反射/扰动的可能影响，可以如在已知系统中的情况下，使用用于在过渡区域中增加由光源突显的轮廓的对比度的装置，从而改善采样。对比度增加系统可被配置为少量注入单一粉末或组合粉末或微粉之包含雾化合成树脂的适当气体。该系统尤其在对具有非常高的透明度和特别精细的内表面精加工的玻璃物件进行测量的情况下可能是有用的。对比度增加系统的目的大体上是藉由产生更多的散射点源来最大化采样数据的数量。
根据本发明的方法使得可以在单次扫描中忠实地推断面对光源的表面的轮廓，并且根据替代实施例，也可以是相对的表面的轮廓(即不面对光源的表面的轮廓)。如果将检查方法应用于容器，则这些表面的轮廓对应于容器的外部轮廓和内部轮廓。与已知方法相比，检查和/或测量过程可以延伸到待检查的整个表面或其一部分，因此可以在很短时间内覆盖测量大量的点和位置。因此，该方法允许连续地而不是离散地(换句话说逐点地)扫描表面，如在已知方法中那样，扫描的连续性仅受所用传感器的分辨率和采集速度的限制。
在到目前为止所描述的系统和方法中，容器相对于检查系统旋转。然而，可以以如下方式设计系统：容器是固定的，并且藉由移动检查系统本身来提供被检查物件与检查系统之间的相对运动。
可以以不同于图1所示的方式来提供待检查的物件与检查系统之间的相对运动，其中一些方式在以下描述中以示例的方式示出。
下面描述的用于定位容器和光源的系统使得能够在容器和光源之间产生相对运动，从而保持光源发射的光在容器表面上的入射大体上正交。
图5示出了替代实施例，其中，光源的发射方向由标记X表示。将具有待检查的平行六面体部分的容器放置在能够沿两个彼此正交的方向旋转和平移的支撑物上。容器限定了位于支撑件的旋转轴线处之纵向轴线。根据从系统的其他辅助采集系统(光学或机械)获得的与容器形状有关的资料，容器被旋转直到待检查的尺寸变得平行于垂直于X的方向Y。该系统能够在平行于Y的方向平移容器，用于检查平行于Y的尺寸的形状和厚度的目的。
可替代地，在其它配置中，光源可在平行于Y的方向平移来扫描平行于Y的被检查的尺寸。
在示出另一个替代实施例的图6中，该系统包括用于定位容器的设备，具有控制单元的多轴系统(例如，以非常示意性的方式示出的允许3D移动的工业机器人)、发射结构化光的光源(例如激光器)和摄影机。
用于定位容器的设备可以执行至少一个旋转以及平行于Z的平移。
基于与容器的形态及其表面的拓扑有关的数据，定位装置使容器相对于方向Y适当地定向。与光源机械连接的多轴系统使光源移动藉由平行于Y的平移，可以保持光源的发射平行于X。
摄影机获取影像，并且藉由适当的处理以重建平行于Y轴的容器的宽度的轮廓的形状和相对于所述轮廓的容器的厚度。
图7以简化的方式示出了用于产生关于容器的形态和拓扑数据的辅助系统的配置。
这些辅助系统可以包括具有适当照明装置的摄影机，该照明装置用于从容器上方或相对于容器的侧面捕获至少一个影像，从而能够获得有关容器的形态和容器表面拓扑的信息。
用于定位容器和光源的系统使得能够在容器和光源之间产生相对运动，使得由光源发射的光在容器表面上的入射保持正交于容器的表面或接近正交于容器的表面。在控制系统的控制下的该相对运动期间，透过摄影机获取并产生多个可订制的影像。从影像中包含的基本信息的组合，计算出被扫描表面的轮廓的趋势，并且获得了容器壁在整个表面或其一部分上的厚度的测量结果。覆盖容器的整个表面(包络线)的影像的完整分析还使得能够获得适合于重建物件的空间形状数据。
如果将根据本发明的方法应用于由深色透明材料制成的物件，则可以适当地调变光源的发射功率，以便于识别与待检查的第二表面相对应的迹线。
通常，在物件由特定的透明材料制成的情况下，可能难以区分与待检查物件的外表面和内表面相对应的两条迹线。实际上，两条迹线中的一条可能优于另一条迹线，因此使正确识别所需的迹线变得复杂。为了克服该问题，有必要延长曝光时间或设置非常低的识别阈值，从而可能会产生噪声或误差讯号，或者可能无法考虑和处理所收集影像中包含的所有数据。
为了便于识别迹线，可以使用发射偏振雷射光的光源和配备有适当滤光片(例如干涉滤光片(例如，带通滤光片)，以便传感器仅接收对应于光源发出的雷射光的频率)和偏振滤光片。
在已经实施了根据本发明的方法以识别与待检查物件的内表面和外表面相对应的迹线之后，如下文所述获取另外的影像。
藉由以这样的方式设置摄影机的偏振滤光片，使得偏振角相对于雷射光源的偏振角偏移90°，对应于物件外表面的第一迹线就完全在进一步收集的影像中不存在。因此，此类影像仅包含对应于物件内表面的第二迹线。
藉由从包含两个迹线的先前收集的影像中减去仅包含第二迹线的影像，有可能获得仅具有对应于物件的外表面的第一迹线的影像。要指出的是，可以藉由例如将偏振滤光片的偏振角设置为与雷射光源的偏振角同相来收集包含两条迹线的影像。
在检查系统与容器2之间的相互旋转期间，对于光翼撞击容器2的表面的每个角度间隔位置重复此处理。
获得具有单个迹线的影像使得能够进一步处理此影像(藉由应用例如更多“极端”处理方法，以使迹线更清晰)而不会引入可能影响迹线辨别力的其他干涉的噪声。
这有利于检查不仅物件的表面而且检查物件的厚度，因为到目前为止其厚度的测量被简化。
藉由使用摄影机的最新模型，特别有利于如上所述的单个影像的收集，这归功于传感器的功能和摄影机本身的软件，并且改变偏振态会自动处理在实施根据本发明的方法期间原始收集的影像，即包含两者迹线的影像，以获得包含单个迹线的影像，而在偏振角已经移位之后不拍摄另外的影像。

Claims (16)

1.一种用于藉由检查系统(1)检查由透明材料制成的物件(2)的方法，所述物件限定至少第一表面和第二表面，所述至少第一表面和第二表面限定厚度，所述检查系统包含光源(4)、限定光轴的传感器(6)和连接到所述传感器的处理单元，所述方法包含以下步骤，不一定按顺序进行：
-藉由所述光源(4)发射限定大体上垂直于所述第一表面的照明平面的光翼，
-以所述光轴与所述照明平面形成指定角度的方式定位所述传感器(6)面对所述第一表面，
-在由所述至少第一表面和第二表面散射的多个光线之间，检测在所述传感器(6)的所述光轴接收到的散射光线，
-基于检测到的散射光线来产生对应于所述至少第一表面和第二表面的轮廓的多个光迹线，以及
-将所述至少第一表面和第二表面中的一个的所述轮廓与相对于所述多个光迹线的其他迹线位于预定位置的迹线相关联。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述物件的所述第一表面的所述轮廓与相对于所述多个光迹线的其他迹线位于端部位置的第一迹线相关联。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述物件的所述第二表面的所述轮廓与邻近于所述第一迹线的第二迹线相关联。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括计算所述物件的所述厚度作为所述第一迹线和所述第二迹线之间的距离之函数的步骤。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述传感器(6)的所述光轴与所述照明平面之间的角度在45°至85°之间。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述物件(2)的所述第一表面和所述第二表面中的至少一个是弯曲表面。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中待检查的所述物件是容器(2)，所述第一表面和所述第二表面分别对应于所述容器(2)的外表面和内表面。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一表面被包括在所述容器(2)有黏贴卷标的区域中。
9.一种检查系统(1)，用于检查由透明材料制成的物件(2)，所述物件限定至少第一表面和第二表面，所述至少第一表面和第二表面限定厚度，所述检查系统包含：
-光源(4)，
-限定光轴的传感器(6)，以及
-连接到所述传感器(6)的处理单元，
其特征在于
-所述光源(4)发射光翼，所述光翼限定大体上垂直于所述第一表面的照明平面；以及
-所述传感器(6)以所述光轴与所述照明平面形成限定角度的方式面对所述第一表面定位，所述传感器(6)并在所述光轴接收并检测由所述至少第一表面和第二表面散射的光线且发送电讯号，
所述处理单元适于基于检测到的散射光线来产生对应于所述至少第一表面和第二表面的轮廓的多个光迹线的影像，并使所述至少第一表面和第二表面中的一个的所述轮廓与相对于所述多个光迹线的其他迹线位于预定位置中的迹线相关联。
10.根据权利要求9所述的检查系统，其中所述光源(4)发射雷射光。
11.根据权利要求9所述的检查系统，其中由所述光源(4)发出的光是结构化的光。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的检查系统，其中所述光源(4)发出的光可以被调变。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的检查系统，其中所述传感器(6)的所述光轴与所述照明平面之间的角度在45°至85°之间。
14.根据权利要求9至11中任一项所述的检查系统，其中所述处理单元适于将所述物件的所述第一表面的所述轮廓与相对于所述多个光迹线的其他迹线位于端部位置的第一迹线相关联。
15.根据权利要求14所述的检查系统，其中所述处理单元适于将所述物件的所述第二表面的所述轮廓与邻近于所述第一迹线的第二迹线相关联。
16.根据权利要求15所述的检查系统，其中所述处理单元适于计算所述物件的所述厚度作为所述第一迹线和所述第二迹线之间的距离之函数。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB202014596D0 (en) * 2020-09-16 2020-10-28 Third Dimension Software Ltd Optical triangulation measurement apparatus and method
WO2024137732A2 (en) * 2022-12-20 2024-06-27 Liberty Reach Inc. Method and system for manipulating a target item supported on a substantially horizontal support surface

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1329240A (en) * 1969-11-11 1973-09-05 British Aircraft Corp Ltd Optical measurement of the thickness of translucent objects
JPH06201336A (ja) * 1992-12-28 1994-07-19 Kirin Techno Syst:Kk ガラス容器の肉厚検査方法及び装置
WO2004065902A1 (fr) * 2002-12-20 2004-08-05 Arkema Procede et appareil pour la mesure sans contact de l'epaisseur d'un revêtement sur un substrat
EP1715289A1 (en) * 2005-04-21 2006-10-25 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno An optical light reflection method
CN102435618A (zh) * 2010-09-29 2012-05-02 旭硝子株式会社 透明板状体的缺陷检查方法及装置
CN102809351A (zh) * 2012-08-06 2012-12-05 北京大恒图像视觉有限公司 透明和半透明玻璃瓶壁厚检测装置及方法
CN103782327A (zh) * 2012-09-07 2014-05-07 艾摩罗那股份公司 用于检测散射光信号的设备和方法
CN104870932A (zh) * 2012-10-18 2015-08-26 Msc&Sgcc公司 用于测量容器壁厚度的设备

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3439178A (en) * 1965-02-08 1969-04-15 Owens Illinois Inc Radiation-sensitive apparatus for inspecting wall thickness of hollow containers
WO1999058930A1 (en) * 1998-05-14 1999-11-18 Metacreations Corporation Structured-light, triangulation-based three-dimensional digitizer
US7060999B2 (en) * 2004-07-09 2006-06-13 Owens-Brockway Glass Container Inc. Apparatus and method for inspecting ribbed containers
US7595870B2 (en) * 2004-11-10 2009-09-29 Owens-Brockway Glass Container Inc. Optical inspection of container walls
JP5169194B2 (ja) * 2006-12-14 2013-03-27 日本電気硝子株式会社 板ガラス欠陥検出装置、板ガラスの製造方法
JP5316836B2 (ja) * 2008-02-05 2013-10-16 日本電気硝子株式会社 ガラス物品の欠陥検査方法及び欠陥検査装置
JP4796160B2 (ja) * 2009-02-27 2011-10-19 三菱重工業株式会社 薄膜の検査装置及び検査方法
US8049871B2 (en) * 2009-08-05 2011-11-01 Emhart Glass S.A. Glass stress measurement using fluorescence
US8134695B2 (en) * 2009-08-05 2012-03-13 Emhart Glass S.A. Glass container stress measurement using fluorescence
EP2284481A1 (en) * 2009-08-05 2011-02-16 Emhart Glass S.A. Glass container wall thickness measurement using fluorescence
CN102759534A (zh) * 2011-04-29 2012-10-31 旭硝子株式会社 玻璃板检查装置及玻璃板检查方法
DE102014217771B4 (de) * 2014-09-05 2023-05-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zur Qualitätskontrolle transparenter Objekte

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1329240A (en) * 1969-11-11 1973-09-05 British Aircraft Corp Ltd Optical measurement of the thickness of translucent objects
JPH06201336A (ja) * 1992-12-28 1994-07-19 Kirin Techno Syst:Kk ガラス容器の肉厚検査方法及び装置
WO2004065902A1 (fr) * 2002-12-20 2004-08-05 Arkema Procede et appareil pour la mesure sans contact de l'epaisseur d'un revêtement sur un substrat
EP1715289A1 (en) * 2005-04-21 2006-10-25 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno An optical light reflection method
CN102435618A (zh) * 2010-09-29 2012-05-02 旭硝子株式会社 透明板状体的缺陷检查方法及装置
CN102809351A (zh) * 2012-08-06 2012-12-05 北京大恒图像视觉有限公司 透明和半透明玻璃瓶壁厚检测装置及方法
CN103782327A (zh) * 2012-09-07 2014-05-07 艾摩罗那股份公司 用于检测散射光信号的设备和方法
CN104870932A (zh) * 2012-10-18 2015-08-26 Msc&Sgcc公司 用于测量容器壁厚度的设备

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