(57)【要約】【解決手段】本発明は、容器のリング面の三次元形状を特定する方法、装置及び検査ラインに関し、２つの光学システム（２４，２４’）によって、互いに異なる第１及び第２の観測仰角（γ１，γ２）を有する２つの周辺観測領域に沿って、容器のリング面の２つの画像を形成することを含む。【選択図】図１Ａ
2021509722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器（１４）の実際のリング面（１６）の三次元形状を特定する方法であって、前記リング面が理論中心軸（Ａ１）を中心とする理論上の平らかつ環状又は円形の形状を有し、
前記方法は、
前記理論中心軸（Ａ１）を含むとともに前記設置軸（Ａ１’）を中心として３６０度の角度にわたって分布する複数の半径方向平面に含まれる第１の入射放射状光線を含む第１の周辺入射光ビームを使用して、上方から前記容器の前記実際のリング面（１６）を照らすことと、
第１の全体デジタル画像を送信可能な第１の二次元光電センサ（１８）上に、反射光線（ＲＲ１）を使用してかつ第１の光学システム（２４，２６１）を介して、前記容器のリング面の第１の平面的光学画像を形成することと、
を含み、
前記第１の入射放射状光線が前記理論中心軸（Ａ１）に向けられており、前記第１の入射光ビームの第１の入射放射状光線の一部が前記リング面（１６）上で鏡面反射によって前記反射光線の形態で反射されるタイプであり、
第１の平面的光学画像を形成することを含む工程が、前記理論中心軸（Ａ１）を含む複数の半径方向平面に含まれるとともに前記理論中心軸（Ａ１）を中心として３６０度の角度で分布する第１の放射状観測光線に基づいて前記リング面（１６）を観測する第１の周辺観測視野に沿って、第１の光学システム（２４，２６１）によって、上方から、前記リング面（１６）を観測することを含み、
前記第１の周辺観測視野が、前記第１のセンサによって送信される前記第１の全体デジタル画像の第１の画像領域（ＺＩ１）に第１の二次元デジタル画像（Ｉ１６１）を形成するために反射された光線を、前記センサの第１の環状領域において前記第１の二次元光電センサ上に収集するように、前記理論中心軸（Ａ１）に垂直な平面に対する第１の観測仰角（γ１）を有するタイプであり、
前記方法は、
第２の光学システム（２４’，２６２）を介して、前記理論中心軸（Ａ１）を中心とする回転対称な第２の周辺観測視野に沿って、前記第２の光学システム（２４’，２６２）によって、上方から、前記リング面（１６）を観測することによって、第２の全体デジタル画像を送信可能な第２の二次元光電センサ（１８，１８’）上に、前記第１の平面的画像とは異なる前記容器のリング面の第２の平面的光学画像を形成することを含み、
前記第２の光学システムが、前記理論中心軸（Ａ１）を含む複数の半径方向平面に含まれるとともに前記理論中心軸（Ａ１）を中心として３６０度の角度で分布する第２の放射状観測光線に基づいて前記リング（１６）を観測し、前記第２の周辺観測視野が、前記第２のセンサによって送信される前記第２の全体デジタル画像の第２の画像領域（ＺＩ２）に前記リング面の第２の二次元デジタル画像（Ｉ１６２）を形成するための反射光線を、前記センサの第２の環状領域において前記第２の二次元光電センサ上に収集するように、前記第１の観測仰角（γ１）とは異なる前記理論中心軸（Ａ１）に垂直な平面に対する第２の観測仰角（γ２）を有し、
前記方法は、対象となる前記デジタル画像の基準点から派生するとともに前記基準点周りで互いに角度的にオフセットされる分解方向（Ｄｉ）の数Ｎを特定することを含み、
前記基準点が、
前記分解方向における前記リング面（１６）の前記第１の二次元デジタル画像の第１の画像点の基準点であり、かつ、前記第１のデジタル画像におけるこの第１の画像点から前記基準点までの距離を表す第１の値の基準点であり、
前記分解方向における前記リング面（１６）の前記第２のデジタル画像の第２の画像点の基準点であり、かつ、前記第２のデジタル画像におけるこの第２の画像点から前記基準点までの距離を表す値の基準点であり、
前記方法は、前記Ｎ個の分解方向について、前記Ｎ個の第１の値、前記Ｎ個の第２の値、前記第１の観測仰角（γ１）、及び前記第２の観測仰角（γ２）を用いた幾何的関係によって、前記理論中心軸（Ａ１）の方向に沿って、前記実際のリング面（１６）の前記Ｎ個の点のそれぞれの、軸方向位置を表す少なくとも１つの値を推測し、
前記第１の光学システム（２４）及び前記第２の光学システム（２４’）による前記実際のリング面（１６）の画像が、それぞれ前記Ｎ個の第１画像点及び前記Ｎ個の第２の画像点であることを特徴とする、
方法。
【請求項２】
前記第１の周辺観測視野に沿って前記第１の光学システム（２４，２６１）によって、かつ、前記第２の周辺観測視野に沿って前記第２の光学システム（２４，２６２）によって、前記リング面（１６）を同時観測することと、
前記第１及び第２の周辺観測視野に沿って収集された前記反射光線から、前記第１及び第２の光学システム（２４，２６１，２６２）を介して、前記第１の周辺観測視野（γ１）に沿った観測に対応する第１の画像領域（ＺＩ１）と前記第２の周辺観測視野（γ２）に沿った観測に対応する第２の画像領域（ＺＩ２）との両方において同時に、前記容器のリング面の前記第１及び第２の二次元画像を同時形成することと、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の特定方法。
【請求項３】
前記第１の光学システム（２４）は第１の一次反射面（２６１）を含み、前記第２の光学システム（２４’，２６２）は第２の一次反射面（２６２）を含み、前記２つの一次反射面（２６１，２６２）は回転による円錐台状面であり、それぞれが前記理論中心軸（Ａ１）を中心とする線分の回転によって生成され、前記理論中心軸（Ａ１）の方に向けられ、かつ関連付けられた前記センサの方向に直接的又は間接的に光線を反射するように配置され、前記光線は、対応する前記観測仰角の下にある前記実際のリング面から到来することを特徴とする、請求項１又は２に記載の特定方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の平面的光学画像を形成することのそれぞれは、前記実際のリング面（１６）の完全かつ連続的な二次元画像を光学的に形成することを含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の特定方法。
【請求項５】
前記第１の周辺入射光ビームは、同じ半径方向平面内に、非平行の入射放射状光線を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の特定方法。
【請求項６】
前記第１の入射ビームは、第１の入射光線の反射点で前記実際のリング面（１６）によって反射されるその光線が前記第１の周辺観測視野に沿って前記第１のセンサによって観測され、前記リング面（１６）の法線（「ｎ」）が前記理論中心軸（Ａ１）の方向に対して３０度よりも小さい角度を形成するような入射で、前記リング面を照らすことを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の特定方法。
【請求項７】
前記第２の入射ビームは、第２の入射光線の反射点で前記実際のリング面（１６）によって反射されるその光線が前記第２の周辺観測視野に沿って前記第２のセンサによって観察され、前記リング面（１６）の法線（「ｎ」）が前記理論中心軸（Ａ１）の方向に対して３０度よりも小さい角度を形成するような入射で、前記リング面を照らすことを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の特定方法。
【請求項８】
前記第１の観測仰角（γ１）は、４５度に等しいかそれよりも小さい角度であり、好ましくは２５度よりも小さい角度であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の特定方法。
【請求項９】
前記２つの観測仰角（γ１、γ２）の間の差は、２０度に等しいかそれよりも小さい角度であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の特定方法。
【請求項１０】
前記第２の観測仰角（γ２）は、６５度よりも大きい角度であり、好ましくは７５度に等しいかそれよりも大きい角度であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の特定方法。
【請求項１１】
前記Ｎ個の方向Ｄｉについて、前記方法は、各方向について、前記第１の二次元デジタル画像における前記第１の画像点から前記基準点までの距離、前記第２の二次元デジタル画像における前記第２の画像点から前記基準点までの距離、前記第１の観測仰角（γ１）、及び前記第２の観測仰角（γ２）を用いた幾何的三角測距関係によって、前記理論中心軸（Ａ１）の方向に沿った、前記実際のリング面（１６）と理論リング面との間における、軸方向オフセットを表す少なくとも１つの値を推測することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の特定方法。
【請求項１２】
前記Ｎ個の方向Ｄｉについて、
前記第１の二次元デジタル画像における前記第１の画像点から前記基準点までの距離を表す第１の値は、前記第１の画像における前記リング面（１６）の前記第１の画像を表す線（Ｉ１６１）と理論リング面画像を表す理論線（Ｉ１６１ｔ）との間の第１の半径方向画像オフセット（ｄＲ１ｉ）の値であり、
前記第２の二次元デジタル画像における前記第２の画像点から前記基準点までの距離を表す第２の値は、前記第２の画像における前記リング面（１６）の前記画像を表す線（Ｉ１６２）と理論リング面画像を表す理論線（Ｉ１６２ｔ）との間の第２の半径方向画像オフセット（ｄＲ２ｉ）の値であり、
前記方法は、各方向について、前記第１の半径方向オフセット、前記第２の半径方向オフセット、前記第１の観測仰角（γ１）、及び前記第２の観測仰角（γ２）を用いた幾何的三角測距関係によって、前記理論中心軸（Ａ１）の方向に沿った、前記実際のリング面（１６）と理論リング面との間における、軸方向オフセットを表す少なくとも１つの値を推測することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の特定方法。
【請求項１３】
前記リング面の画像を表す線（Ｉ１６１，Ｉ１６２）は、前記関連付けられたセンサ（１８）の対応する前記光学システム（２４）によって形成される画像であって、前記リング面（１６）上での対応する前記入射ビームの反射の画像であることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載の特定方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２の二次元光電センサは共通の全体デジタル画像を送信する同じ二次元光電センサ（１８）へと組み合わされ、前記第１の画像領域（ＺＩ１）及び前記第２の画像領域（ＺＩ２）は前記共通の全体デジタル画像において互いに交わらないことを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１項に記載の特定方法。
【請求項１５】
容器（１４）の実際のリング面（１６）の三次元形状を特定する装置であって、前記リング面が理論中心軸（Ａ１）を中心とする理論上の平らかつ環状又は円形の形状を有し、前記装置（１０）は容器のための設置領域（Ｅ）を有するタイプであり、この設置領域が設置軸（Ａ’１）を有し、
前記装置は、
前記リング面（１６）の直径よりも大きい直径を有し、かつ前記設置軸（Ａ’１）を含むとともに前記設置軸（Ａ’１）を中心として３６０度の角度にわたって分布する複数の半径方向平面に含まれる第１の入射放射状光線を含む第１の周辺入射光ビームを供給することが可能な第１の光源（２８）を有し、軸として前記設置軸（Ａ’１）を有する第１の照明システム（２８，１４０）と、
画像解析ユニットに接続された第１の二次元光電センサ（１８）と、
前記容器の前記設置領域と前記第１のセンサ（１８）との間に置かれ、前記設置領域に置かれた容器（１４）の前記リング面（１６）の第１の画像（Ｉ１６１）を前記センサ（１８）上に形成することが可能な第１の光学システム（２４，２６１）と、
を備え、
前記第１の入射放射状光線が前記設置軸（Ａ’１）に向けられているタイプであり、
前記第１の光学システム（２４，２６１）が、前記第１のセンサの視野の下流部分に配置された少なくとも第１の一次反射面（２６１）を含み、
前記第１の一次反射面（２６１）が回転による円錐台状面であり、前記設置軸（Ａ’１）を中心とする線分の回転によって生成され、前記設置軸の方に向けられ、かつ前記第１のセンサ（１８）の方向に直接的又は間接的に第１の光線を反射するように配置され、前記第１の光線が、前記設置軸（Ａ’１）を含む複数の半径方向平面に沿って、かつ前記設置軸（Ａ’１）に垂直な平面に対する第１の観測仰角（γ１）を有する第１の周辺観測視野に沿って、前記設置領域から到来し、そのため、前記第１の光学システムは、前記設置軸（Ａ’１）を含む半径方向平面に含まれるとともに前記理論中心軸（Ａ１）を中心として３６０度の角度で分布し、かつ前記設置軸（Ａ’１）に垂直な平面に対して前記第１の観測仰角を形成する第１の放射状観測光線に基づいて、前記リング面（１６）を観測する第１の周辺観測視野を定めるタイプであり、
前記第１の照明システム（２８，１４０）、前記第１のセンサ（１８）、及び前記第１の光学システム（２４，２６１）が、前記設置領域の上方に配置されているタイプであり、
前記装置は、前記容器の前記設置領域と第２の二次元光電センサ（１８）との間に置かれ、かつ、前記設置領域に置かれた容器（１４）の前記リング面（１６）の第２の画像（Ｉ１６２）を前記センサ（１８）上に形成することが可能な第２の光学システム（２４、２６２）を含み、
前記第２のセンサ（１８）及び前記第２の光学システム（２４，２６２）が前記設置領域の上方に配置され、
前記第２の光学システム（２４，２６２）が、前記第２のセンサ（１８）の方向に直接的又は間接的に第２の光線を導くように構成され、前記第２の光線が、前記設置軸（Ａ’１）を含む複数の半径方向平面に沿って、かつ前記設置軸（Ａ’１）に垂直な平面に対する第２の観測仰角（γ２）を有する第２の周辺観測視野に沿って、前記設置領域から到来し、そのため、前記第２の光学システムが、前記設置軸（Ａ’１）を含む半径方向平面に含まれるとともに前記理論中心軸（Ａ１）を中心として３６０度の角度で分布し、かつ前記設置軸（Ａ’１）に垂直な平面に対して前記第１の観測仰角（γ１）とは異なる前記第２の観測仰角（γ２）を形成する第２の放射状観測光線に基づいて、前記リング面（１６）を観測する第２の周辺観測視野を定め、
前記第１の光学システム及び前記第２の光学システムが、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサについて、前記設置軸（Ａ’１）を中心とする回転による有効検査体積（ＶＵＩ）に沿って前記設置領域で重複する第１の上流視野部分及び第２の上流視野部分をそれぞれ特定し、それにより、前記有効体積内に置かれるとともに少なくとも前記第１の光源によって光を当てられる対象点が、前記第１のセンサの前記第１の光学システムによって形成される前記第１の画像における第１の画像点によって画像化されるように、前記第２のセンサの前記第２の光学システムによって形成される前記第２の画像における第２の画像点によっても画像化される、
ことを特徴とする、装置。
【請求項１６】
前記第１のセンサの前記第１の光学システムによって特定される前記第１の上流視野部分において、前記第１の光学システムによって特定される前記第１の放射状観測光線は、前記有効検査体積（ＶＵＩ）に沿う場合、前記設置軸の方向である中心に向かい、その後前記設置軸と交差して、中心から離れて前記第１の光学システム（２４，２６１）の方向に向かうことを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記装置は、関連付けられた前記二次元光電センサ（１８）上に、前記実際のリング面（１６）の２つの異なる完全かつ連続的な光学画像（Ｉ１６１，Ｉ１６２）を形成することを特徴とする、請求項１５又は１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１の一次反射面（２６１）は前記センサ（１８）の方向に光線を間接的に反射し、前記装置は前記第１の一次反射面（２６１）と前記第１のセンサ（１８）との間に少なくとも１つの二次反射面（１３２）を含むことを特徴とする、請求項１５から１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記第２の光学システムは、前記第２のセンサ（１８）の下流視野部分に少なくとも第２の一次反射面（２６２）を含み、前記第２の一次反射面は回転による円錐台状面であり、前記設置軸を中心とする線分の回転によって生成され、前記設置軸の方に向けられ、かつ前記センサ（１８）の方向に直接的又は間接的に光線を反射するように配置され、前記光線は、前記設置軸（Ａ’１）を含む複数の半径方向平面に沿って、かつ前記設置軸（Ａ’１）に垂直な平面に対する前記第２の観測仰角（γ２）を有する前記第２の周辺観測視野に沿って、前記設置領域から到来することを特徴とする、請求項１５から１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記第１の一次反射面（２６１）及び前記第２の一次反射面（２６２）は前記センサ（１８）の方向に光線を間接的に反射し、前記装置は、一方では前記第１の一次反射面（２６１）と前記第２の一次反射面（２６２）との間に、他方では前記共通のセンサ（１８）との間に、少なくとも前記設置軸（Ａ’１）を中心とする回転による二次反射面（１３２）を含むことを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１の一次反射面（２６１）及び前記第２の一次反射面（２６２）はそれぞれ、前記設置軸（Ａ’１）の方向に光線を戻すように、前記設置軸（Ａ’１）の方を向くとともに前記理論リング面の最大直径よりも大きい小径及び大径を有する回転による円錐台状面を含み、前記光線は対応する前記観測仰角（γ１，γ２）の下にある前記実際のリング面（１６）から到来し、前記光線は前記関連付けられたセンサ（１８）の方向に前記光線を戻すように、前記設置軸（Ａ’１）とは逆の方を向く回転による円錐台状面（１３２）を含む返送反射面（１３２）によって遮られることを特徴とする、請求項１９又は２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記２つの一次反射面（２６１，２６２）と前記返送反射面（１３２）との間の前記光線の軌跡は、前記設置軸（Ａ’１）に垂直であることを特徴とする、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記第１の一次反射面（２６１）及び前記第２の一次反射面（２６２）はそれぞれ、凹形円錐台状面であり、前記観測仰角（γ１，γ２）の半分に等しい半頂角（ａ１，ａ２）を有し、かつ前記理論リング面の最小直径よりも大きい小径及び大径を有することを特徴とする、請求項２１又は２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記第１の観測仰角（γ１）は、４５度に等しいかそれよりも小さい角度であり、好ましくは２５度よりも小さい角度であることを特徴とする、請求項１５から２３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２５】
前記２つの観測仰角（γ１，γ２）の間の差は、２０度よりも小さい角度であることを特徴とする、請求項１５から２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】
前記第２のセンサの前記第２の光学システムによって特定される前記第２の上流視野部分において、前記第２の光学システムによって特定される前記第２の放射状観測光線は、前記有効検査体積（ＶＵＩ）に沿う場合、前記設置軸の方向である中心に向かい、その後前記設置軸と交差して、中心から離れて前記第２の光学システム（２４’，２６２）の方向に向かうことを特徴とする、請求項１５から２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】
前記第２の一次反射面（２６２）は、回転による二次反射面を介さずに、前記第２のセンサ（１８）の方向に直接的に光線を反射することを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
【請求項２８】
前記第２のセンサの前記第２の光学システムによって特定される前記第２の上流視野部分において、前記第２の光学システムによって特定される前記第２の放射状観測光線は、前記有効検査体積（ＶＵＩ）に沿う場合、中心から離れて前記第２の一次反射面（２６２）の方向に向かうことを特徴とする、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記第２のセンサの前記第２の光学システムによって特定される前記第２の上流視野部分において、前記第２の光学システムによって特定される前記第２の放射状観測光線は、前記有効検査体積（ＶＵＩ）に沿う場合、前記設置軸に平行であるか、又は、前記第２の光学システムまで前記設置軸（Ａ’１）と交差することなく前記設置軸の方向である中心に向かうことを特徴とする、請求項１５から１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３０】
前記第２の光学システムは回転による反射面を有していないことを特徴とする、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記第２の観測仰角（γ２）は、６５度よりも大きい角度であり、好ましくは７５度に等しいかそれよりも大きい角度であることを特徴とする、請求項１５から１８又は２９から３０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３２】
前記第１の観測仰角（γ１）は、４５度に等しいかそれよりも小さい角度であり、好ましくは２５度よりも小さい角度であることを特徴とする、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記第１の光学システムはテレセントリック光学システム（２０）を含むことを特徴とする、請求項１５から３２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３４】
前記第２の光学システムはテレセントリック光学システム（２０）を含むことを特徴とする、請求項１５から３３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３５】
前記第１及び第２の二次元光電センサは前記同じ共通の二次元光電センサ（１８）へと組み合わせられ、前記第１の一次反射面（２６１）及び前記第２の一次反射面（２６２）はどちらも前記センサの前記下流視野の互いに交わらない部分にあることを特徴とする、請求項１５から３４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３６】
前記第１の光源（２８）は回転による環状源であり、その軸は前記設置軸（Ａ’１）であることを特徴とする、請求項１５から３５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３７】
リング面（１６）を有する複数の容器（１４）を検査するライン（２００）であって、前記ラインは、複数の容器（１４）の理論中心軸（Ａ１）に垂直な水平移動方向に沿って前記複数の容器（１４）を輸送し、そのため水平面においてそれらのリング表面（１６）が上方を向いた状態になるコンベヤ（２１０）によって、搬送ライン上を前記複数の容器（１４）が移動するタイプであり、その設備が請求項１５から３６のいずれか１項に記載の装置（１０）を備え、前記装置は、その設置軸（Ａ’１）が垂直位置となるように前記設備に配置されており、それにより、前記観測視野及び前記入射光ビームが、前記装置と前記コンベヤの移送部材（２１２）との間に位置する前記設置領域（Ｅ）の方を向いて、下向きに配置されることを特徴とする、ライン。
【請求項３８】
前記コンベヤ（２１０）は、前記複数の容器を、それらの理論中心軸（Ａ１）が前記設置軸（Ａ’１）と一致するように運び、この一致のタイミングで、前記装置（１０）の前記容器（１４）への接触なしで、前記装置（１０）によって少なくとも１つの画像が取得されることを特徴とする、請求項３７に記載の検査ライン（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器、特にガラス製容器の検査の分野に関し、より詳細には、このような容器のリング面の平坦性の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
リング面とは、容器のリングの上表面又は上稜線である。リングの理論中心軸を中心とする円環形状のうち、リング面は理論中心軸の半径方向に沿って多かれ少なかれ厚くなっている。理論的には、この面は、理論中心軸に垂直な平面において平らであって、上記軸を中心とする３６０度の角度でこの平面に接触する少なくとも１つの連続的な線を有するという意味において、完全に円形である。上述の意味では平らである一方で、理論中心軸を含む半径方向平面を通る複数の断面におけるその輪郭は、様々な形状を有し得る。上記輪郭は、平坦、曲線的、逆Ｖ字型などであり得る。
【０００３】
多くのアプリケーションにおいて、リング面はカバー又はキャップのシールと接触することが意図されているものである。リング面が平らでない場合、封止後に漏れが発生する。したがって、リング面の凹凸を識別することが重要である。この凹凸は、リング面の所定の点で、容器のリングの理論中心軸に平行な方向に沿った、容器の実際のリング面の所定の点と理論リング面の対応する点との間における、本明細書においては位置差として理解される高低差として、分析され得る。これらの２つの点は、円筒座標系において、理論中心軸を中心にして、上記対応する２つの点が同じ角度座標を有し、かつ、一方は実際のリング面に属し、他方は理論リング面に属するという点においてマッチングしている。したがって、この理論面は、理論中心軸に垂直な基準平面に対して平らである。この基準平面は、対象となる容器に関連付けることができ、それは、例えば、実際のリング面の最高点の高さ、実際のリング面の最低点の高さ、その角度の広がりにわたるリング面の平均高さなどに対応し得る。例えば観察、制御又は測定装置に関して、基準平面は、容器とは独立して定義することもできる。
【０００４】
リング面の凹凸は、多くの場合、少なくとも２つのタイプに分類される。「ガラス欠如」（英語では「ディップ」）タイプの欠陥は、製造中、リングの型に溶融ガラスを充填する問題に関係している。上記欠陥は、理論中心軸を中心とする小さな角度幅に及ぶ高さ偏差によって特徴付けられる。「ベールリング」（英語では「サドル」）タイプの欠陥は、一般的に、理論中心軸を中心とするより大きな角度幅に及ぶ著しさに劣る高さ偏差であるが、それでも厄介な欠陥であり、多くの場合、たるみ、金型からの物品の取り出し中の問題、又は製造中の熱的問題が原因である。
【０００５】
リング面には他の形状欠陥がある可能性がある。リング面は、例えば、物品の本体に対して、又は物品の底部に対して傾斜した特徴的な平面を有し得る。リング面の特徴的平面は、中央平面、又はリングに基づく幾何平面であり得る。この特徴的平面が、物品を置くための平面に平行でない場合、又は物品の対称軸に直交しない場合、リングは所定のしきい値よりも大きい角度で傾斜しているとみなされる。
【０００６】
リング面、及び概してリング全体は、例えば楕円化、つまり上方から見たリング面又は水平面によるリングの平断面が円でも環でもないなど、その真円度に欠陥がある可能性がある。例えば、その形状が楕円状であるか、又は押しつぶされている可能性がある。
【０００７】
現在、凹凸は主に「ベル」と呼ばれるシステムにより気体の漏れを検知することによって検出される。残りの漏れ口は、平らな金属面がリングに押し付けられたときに測定される。その欠点は、制御が上記欠陥の程度の評価を可能とする要素を提供しておらず、上記面の平坦性又は凹凸を示すバイナリ表示（漏れあり／漏れなし）を得ることのみを可能とすることである。このようなシステムは、上記装置に対して容器を相対的に移動させるための機械的手段を必要とし、それは、費用がかかるだけでなく、ベルシステムの上昇及び下降、ベルシステムの下方への物品の一時的な固定など、検査ラインの速度をも遅くする。加えて、実際の関心は、破損又は汚染のリスクを回避するために、物品のリングとの接触を排除することにある。
【０００８】
特許 US 6.903.814 B1によれば、鏡面反射に適合する４つのレーザ三角測距センサを使用して、９０度の角度で並べられた４つの点におけるリングの高さを測定することが計画されている。物品が回転されて、３つの点を通過する平面に対する１つの点の位置が、回転の増加分ごとに比較される。いくつかの代替的演算が可能であるが、畳み込み演算にもかかわらず、一方では回転のための取扱機器の使用にコストがかかり、他方では凹凸の影響から回転に関する欠陥の影響を完全に分離するのが難しいことが、このシステムの欠点である。
【０００９】
高角度又は低角度からの少なくとも２つの視界に沿って複数のリングを観測する視覚システムも知られている。複数の物品に対する複数のカメラの反対側に設置された拡散照明が輸送中の制御対象物品を照らす。このシステムの欠点は、少なくとも２つのカメラ及び２つの光源、場合によっては２つのテレセントリック光学システム及びそれらの支持体及び設定が必要になることである。組み立てにはコストがかかり、かつ長い光学経路を必要とするため、それはかなりの大きさになる。
【００１０】
これらの欠点を克服するために、上記で開示したように、容器の別の制御、例えば、透明なガラス瓶の場合、そのショルダー部における外観の制御を実行するために既に提供されている複数のカメラを使用することが提案されている。しかしながら、これは、上記制御装置について、ショルダー領域における欠陥を検出するための設定とリング面における幾何学的欠陥を検出するための設定との間の妥協に過ぎない複数の位置の選択を必要とする。上記妥協は、これら複数のカメラの最初の標的とされる測定にとっても、又はそれによりなされることが要求される平坦性の測定にとっても、満足のいくものではない。
【００１１】
異なる高角度又は低角度で、特に類似の複数の視界を組み合わせることにより、視界の角度を乗ずることによって、リングの複数の３Ｄ部分において測定を行って、これらの測定値を収集して、リング面の全体形状を演算により再構築することも可能である。それはいくつかの光学画像の取得を利用する。これらの光学画像は、複数の点を複数の組にマッチングするためのアルゴリズムによって２つずつ組み合わされ、そこから３Ｄ座標における複数の実際の点が三角測距方式によって演算される。その技法は複雑なアルゴリズムを伴う立体視の技法である。立体視の視界の組がいくつか必要であるので、例えば４つ又は６つのカメラが必要とされる。これらのシステムは正確であり得るが、非常に高価であり、かつ非常に大きい。多数のパラメータのせいで、長期間の運用でその精度は維持されない。
【００１２】
文献US 6.172.748には、下方から、つまりリングの軸に垂直で、かつリング面に接する平面の下方に位置する点から、リングを照らすいくつかの異なる光源を含む装置が記載されている。上記装置はいくつかの異なるミラーを含み、それぞれのミラーがリングの１つの角度セクタのみの画像を提供する。付加的なカメラはリング面の上面図を作成する。複数の横方向画像が重複している場合であっても、２つの画像が重複している可能性がある点で、各画像において重複する複数の点の間で観察される点の破損があるため、画像間には方位角の不連続がある。このことは画像のコンピュータによる再構築を必要とし、コンピュータによる再構築は測定精度を危うくする複雑なアルゴリズムを必要とする。
【００１３】
本出願人による文献 WO 2016/059343には、リング面の平坦性を検視するための革新的な方法及び関連する装置が記載されている。この文献に記載されている方法及び装置はとりわけ関連性があるが、特にリング面の偏心又は制御されていない傾斜を感知できるだけである。
【００１４】
本出願人による文献 WO 2008/050067には、いくつかの異なる視野角から容器の検査対象領域を観測することを可能とする装置が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
したがって、本発明の目的は、特に、起こり得る凹凸の存在を特定するために、リング面の三次元形状を特定する方法及び装置を提供することであって、本発明は、実行することが容易でありながら、その成果が、設置軸に対するリング面の偏心又は制御されていない傾斜によってあまり影響を受けない。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、特に、容器の実際のリング面の三次元形状を特定する方法を提供し、前記リング面が理論中心軸を中心とする理論上の平らかつ環状又は円形の形状を有する。当該方法は以下を含むタイプである。
【００１７】
前記理論中心軸を含むとともに前記設置軸を中心として３６０度の角度で分布する複数の半径方向平面に含まれる第１の入射放射状光線を含む第１の周辺入射光ビームを使用して、上方から前記容器の前記実際のリング面を照らすことであって、前記第１の入射放射状光線が前記理論中心軸に向けられており、前記第１の入射光ビームの第１の入射放射状光線の一部が前記リング面上で鏡面反射によって反射光線の形態で反射される。
【００１８】
第１の全体デジタル画像を送信可能な第１の二次元光電センサ上に、前記反射光線を使用してかつ第１の光学システムを介して、前記容器のリング面の第１の平面的光学画像を形成すること。
【００１９】
さらに、当該方法は、第１の平面的光学画像を形成することを含む工程が、前記理論中心軸を含む複数の半径方向平面に含まれるとともに前記理論中心軸を中心として３６０度の角度で分布する第１の放射状観測光線に基づいて前記リング面を観測する第１の周辺観測視野に沿って、第１の光学システムによって、上方から、前記リング面を観測すること含み、前記第１の周辺観測視野が、前記第１のセンサによって送信される前記第１の全体デジタル画像の第１の画像領域に第１の二次元デジタル画像を形成するために反射された光線を、前記センサの第１の環状領域において前記第１の二次元光電センサ上に収集するように、前記理論中心軸に垂直な平面に対して、場合によっては４５度に等しいかそれよりも小さい角度になり、２５度よりも小さい角度になることもある第１の観測仰角を有するタイプである。
【００２０】
当該方法は、以下を備えることを特徴とする。
【００２１】
第２の光学システムを介して、前記理論中心軸を中心とする回転対称な第２の周辺観測視野に沿って、前記第２の光学システムによって、上方から、前記リング面を観測することによって、第２の全体デジタル画像を送信可能な第２の二次元光電センサ上に、前記第１の平面的画像とは異なる前記容器のリング面の第２の平面的光学画像を形成することであって、前記第２の光学システムが、前記理論中心軸を含む複数の半径方向平面に含まれるとともに前記理論中心軸を中心として３６０度の角度で分布する第２の放射状観測光線に基づいて前記リングを観測し、前記第２の周辺観測視野が、前記第２のセンサによって送信される前記第２の全体デジタル画像の第２の画像領域に前記リング面の第２の二次元デジタル画像を形成するための反射光線を、前記センサの第２の環状領域において前記第２の二次元光電センサ上に収集するように、前記第１の観測仰角とは異なる前記理論中心軸に垂直な平面に対する第２の観測仰角を有する。
【００２２】
また、当該方法は、対象となる前記デジタル画像の基準点から派生するとともに前記基準点周りで互いに角度的にオフセットされる分解方向の数Ｎを特定することを含み、
前記基準点が、
前記分解方向における前記リング面の前記第１の二次元デジタル画像の第１の画像点の基準点であり、かつ、前記第１のデジタル画像におけるこの第１の画像点から前記基準点までの距離を表す第１の値の基準点であり、
前記分解方向における前記リング面の前記第２のデジタル画像の第２の画像点の基準点であり、かつ、前記第２のデジタル画像におけるこの第２の画像点から前記基準点までの距離を表す値の基準点であることを特徴とする。
【００２３】
さらにまた、当該方法は、前記Ｎ個の分解方向について、前記Ｎ個の第１の値、前記Ｎ個の第２の値、前記第１の観測仰角、及び前記第２の観測仰角を用いた幾何的関係によって、前記理論中心軸の方向に沿って、前記実際のリング面の前記Ｎ個の点のそれぞれの、軸方向位置を表す少なくとも１つの値を推測し、前記第１の光学システム及び前記第２の光学システムによる前記実際のリング面の画像が、それぞれ前記Ｎ個の第１画像点及び前記Ｎ個の第２の画像点であることを特徴とする。
【００２４】
単独又は組み合わせて使用される当該方法の他の任意の特徴によれば、
当該方法は、以下を含んでいてもよい。
【００２５】
前記第１の周辺観測視野に沿って前記第１の光学システムによって、かつ、前記第２の周辺観測視野に沿って前記第２の光学システムによって、前記リング面を同時観測すること。
【００２６】
前記第１及び第２の周辺観測視野に沿って収集された前記反射光線から、前記第１及び第２の光学システムを介して、前記第１の周辺観測視野に沿った観測に対応する第１の画像領域と前記第２の周辺観測視野に沿った観測に対応する第２の画像領域との両方において同時に、前記容器のリング面の前記第１及び第２の二次元画像を同時形成すること。
【００２７】
前記第１の光学システムは第１の一次反射面を含んでいてもよく、前記第２の光学システムは第２の一次反射面を含んでいてもよく、前記２つの一次反射面は回転による円錐台状面であり、それぞれが前記理論中心軸を中心とする線分の回転によって生成され、前記理論中心軸の方に向けられ、かつ関連付けられた前記センサの方向に直接的又は間接的に光線を反射するように配置され、前記光線は、対応する前記観測仰角の下にある前記実際のリング面から到来する。
【００２８】
前記第１及び第２の平面的光学画像を形成することのそれぞれは、前記実際のリング面の完全かつ連続的な二次元画像を光学的に形成することを含み得る。
【００２９】
前記第１の周辺入射光ビームは、同じ半径方向平面内に、非平行の入射放射状光線を含んでいてもよい。
【００３０】
前記第１の入射ビームは、第１の入射光線の反射点で前記実際のリング面によって反射されるその光線が前記第１の周辺観測視野に沿って前記第１のセンサによって観測され、前記リング面の法線が前記理論中心軸の方向に対して３０度よりも小さい角度を形成するような入射で、前記リング面を照らし得る。
【００３１】
前記第２の入射ビームは、第２の入射光線の反射点で前記実際のリング面によって反射されるその光線が第２の周辺観測視野に沿って前記第２のセンサによって観察され、前記リング面の法線が前記理論中心軸の方向に対して３０度よりも小さい角度を形成するような入射で、前記リング面を照らし得る。
【００３２】
前記２つの観測仰角の間の差は、２０度に等しいかそれよりも小さい角度であってもよい。
【００３３】
代替的に、前記第２の観測仰角は、６５度よりも大きい角度、又は７５度に等しいかそれよりも大きい角度であり得る。
【００３４】
前記Ｎ個の方向Ｄｉについて、当該方法は、各方向について、前記第１の二次元デジタル画像における前記第１の画像点から前記基準点までの距離、前記第２の二次元デジタル画像における前記第２の画像点から前記基準点までの距離、前記第１の観測仰角、及び前記第２の観測仰角を用いた幾何的三角測距関係によって、前記理論中心軸の方向に沿った、前記実際のリング面と理論リング面との間における、軸方向オフセットを表す少なくとも１つの値を推測し得る。
【００３５】
前記Ｎ個の方向Ｄｉについて、
前記第１の二次元デジタル画像における前記第１の画像点から前記基準点までの距離を表す第１の値は、前記第１の画像における前記リング面の前記第１の画像を表す線と理論リング面画像を表す理論線との間の第１の半径方向画像オフセットの値であってもよく、
前記第２の二次元デジタル画像における前記第２の画像点から前記基準点までの距離を表す第２の値は、前記第２の画像における前記リング面の前記画像を表す線と理論リング面画像を表す理論線との間の第２の半径方向画像オフセットの値であり得る。
【００３６】
さらに、当該方法は、各方向について、前記第１の半径方向オフセット、前記第２の半径方向オフセット、前記第１の観測仰角、及び前記第２の観測仰角を用いた幾何的三角測距関係によって、前記理論中心軸の方向に沿った、前記実際のリング面と理論リング面との間における、軸方向オフセットを表す少なくとも１つの値を推測し得る。
【００３７】
前記リング面の画像を表す線は、前記関連付けられたセンサの対応する前記光学システムによって形成される画像であって、前記リング面上での対応する前記入射ビームの反射の画像であり得る。
【００３８】
前記第１及び第２の二次元光電センサは共通の全体デジタル画像を送信する同じ二次元光電センサへと組み合わされ得るとともに、前記第１の画像領域及び前記第２の画像領域は前記共通の全体デジタル画像において互いに交わらない。
【００３９】
本発明はまた、容器の実際のリング面の三次元形状を特定する装置に関し、前記リング面が理論中心軸を中心とする理論上の平らかつ環状又は円形の形状を有し、当該装置は容器のための設置領域を有するタイプであり、この設置領域が設置軸を有する。当該装置は、以下を備えるタイプである。
【００４０】
前記リング面の直径よりも大きい直径を有し、かつ前記設置軸を含むとともに前記設置軸を中心として３６０度の角度で分布する複数の半径方向平面に含まれる第１の入射放射状光線を含む第１の周辺入射光ビームを供給することが可能な第１の光源を有し、軸として前記設置軸を有する第１の照明システムであって、前記第１の入射放射状光線が前記設置軸に向けられている。
【００４１】
画像解析ユニットに接続された第１の二次元光電センサ。
【００４２】
前記容器の前記設置領域と前記第１のセンサとの間に置かれ、前記設置領域に置かれた容器の前記リング面の第１の画像を前記センサ上に形成することが可能な第１の光学システム。
【００４３】
また、当該装置は、前記第１の光学システムが、前記第１のセンサの視野の下流部分に配置された少なくとも第１の一次反射面を含み、前記第１の一次反射面が回転による円錐台状面であり、前記設置軸を中心とする線分の回転によって生成され、前記設置軸の方に向けられ、かつ前記第１のセンサの方向に直接的又は間接的に第１の光線を反射するように配置され、前記第１の光線が、前記設置軸を含む複数の半径方向平面に沿って、かつ前記設置軸に垂直な平面に対する第１の観測仰角を有する第１の周辺観測視野に沿って、前記設置領域から到来し、そのため、前記第１の光学システムは、前記設置軸を含む半径方向平面に含まれるとともに前記理論中心軸を中心として３６０度の角度で分布し、かつ前記設置軸に垂直な平面に対して前記第１の観測仰角を形成する第１の放射状観測光線に基づいて、前記リング面を観測する第１の周辺観測視野を定め、前記第１の観測仰角が、場合によっては４５度に等しいかそれよりも小さい角度になり、２５度よりも小さい角度になることもあるタイプである。
【００４４】
また、当該装置は、前記第１の照明システム、前記第１のセンサ、及び前記第１の光学システムが、前記設置領域の上方に配置されているタイプであり、以下を特徴とする。
【００４５】
上記装置は、前記容器の前記設置領域と第２の二次元光電センサとの間に置かれ、かつ、前記設置領域に置かれた容器の前記リング面の第２の画像を前記センサ上に形成することが可能な第２の光学システムを含むこと。
【００４６】
前記第２のセンサ及び前記第２の光学システムが前記設置領域の上方に配置されること。
【００４７】
前記第２の光学システムが、前記第２のセンサの方向に直接的又は間接的に第２の光線を導くように構成され、前記第２の光線が、前記設置軸を含む複数の半径方向平面に沿って、かつ前記設置軸に垂直な平面に対する第２の観測仰角を有する第２の周辺観測視野に沿って、前記設置領域から到来し、そのため、前記第２の光学システムが、前記設置軸を含む半径方向平面に含まれるとともに前記理論中心軸を中心として３６０度の角度で分布し、かつ前記設置軸に垂直な平面に対して前記第１の観測仰角とは異なる前記第２の観測仰角を形成する第２の放射状観測光線に基づいて、前記リング面を観測する第２の周辺観測視野を定めること。
【００４８】
さらに、前記第１の光学システム及び前記第２の光学システムが、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサについて、前記設置軸を中心とする回転による有効検査体積に沿って前記設置領域で重複する第１の上流視野部分及び第２の上流視野部分をそれぞれ特定し、それにより、前記有効体積内に置かれるとともに少なくとも前記第１の光源によって光を当てられる対象点が、前記第１のセンサの前記第１の光学システムによって形成される前記第１の画像における第１の画像点によって画像化されるように、前記第２のセンサの前記第２の光学システムによって形成される前記第２の画像における第２の画像点によっても画像化されること。
【００４９】
単独又は組み合わせて使用される前記装置の他の任意の特徴によれば、
前記第１のセンサの前記第１の光学システムによって特定される前記第１の上流視野部分において、前記第１の光学システムによって特定される前記第１の放射状観測光線は、前記有効検査体積に沿う場合、前記設置軸の方向である中心に向かい得るとともに、その後前記設置軸と交差して、中心から離れて前記第１の光学システムの方向に向かい得る。
【００５０】
前記装置は、関連付けられた前記二次元光電センサ上に、前記実際のリング面の２つの異なる完全かつ連続的な光学画像を形成し得る。
【００５１】
前記第１の一次反射面は前記センサの方向に光線を間接的に反射し得るとともに、また、前記装置は前記第１の一次反射面と前記第１のセンサとの間に少なくとも１つの二次反射面を含み得る。
【００５２】
前記第２の光学システムは、前記第２のセンサの下流視野部分に少なくとも第２の一次反射面を含んでいてもよく、前記第２の一次反射面は回転による円錐台状面であり、前記設置軸を中心とする線分の回転によって生成され、前記設置軸の方に向けられ、かつ前記センサの方向に直接的又は間接的に光線を反射するように配置され、前記光線は、前記設置軸を含む複数の半径方向平面に沿って、かつ前記設置軸に垂直な平面に対する前記第２の観測仰角を有する前記第２の周辺観測視野に沿って、前記設置領域から到来する。
【００５３】
前記第１の一次反射面及び前記第２の一次反射面は前記センサの方向に光線を間接的に反射し得るとともに、また、前記装置は、一方では前記第１の一次反射面と前記第２の一次反射面との間に、他方では前記共通のセンサとの間に、少なくとも前記設置軸を中心とする回転による二次反射面を含み得る。
【００５４】
前記第１の一次反射面及び前記第２の一次反射面はそれぞれ、前記設置軸の方向に光線を戻すように、前記設置軸の方を向くとともに前記理論リング面の最大直径よりも大きい小径及び大径を有する回転による円錐台状面を含んでいてもよく、前記光線は対応する前記観測仰角の下にある前記実際のリング面から到来し、前記光線は前記関連付けられたセンサの方向に前記光線を戻すように、前記設置軸とは逆の方を向く回転による円錐台状面を含む返送反射面によって遮られる。
【００５５】
前記２つの一次反射面と前記返送反射面との間の前記光線の軌跡は、前記設置軸に垂直であり得る。
【００５６】
前記第１の一次反射面及び前記第２の一次反射面はそれぞれ、凹形円錐台状面であってもよく、前記観測仰角の半分に等しい半頂角を有し、かつ前記理論リング面の最小直径よりも大きい小径及び大径を有する。
【００５７】
前記２つの観測仰角の間の差は、２０度よりも小さい角度であり得る。
【００５８】
前記第２のセンサの前記第２の光学システムによって特定される前記第２の上流視野部分において、前記第２の光学システムによって特定される前記第２の放射状観測光線は、前記有効検査体積に沿う場合、前記設置軸の方向である中心に向かい、その後前記設置軸と交差して、中心から離れて前記第２の光学システムの方向に向かう。
【００５９】
前記第２の一次反射面は、回転による二次反射面を介さずに、前記第２のセンサの方向に直接的に光線を反射し得る。
【００６０】
前記第２のセンサの前記第２の光学システムによって特定される前記第２の上流視野部分において、前記第２の光学システムによって特定される前記第２の放射状観測光線は、前記有効検査体積に沿う場合、中心から離れて前記第２の一次反射面の方向に向かい得る。
【００６１】
前記第２のセンサの前記第２の光学システムによって特定される前記第２の上流視野部分において、前記第２の光学システムによって特定される前記第２の放射状観測光線は、前記有効検査体積に沿う場合、前記設置軸に平行であるか、又は、前記有効検査体積に沿う場合に前記設置軸から離れて前記第２の光学システムの方へ向かうように、前記設置軸と交差することなく前記設置軸の方向である中心に向かい得る。
【００６２】
前記第２の光学システムは回転による反射面を有していないことがあり得る。
【００６３】
前記第２の観測仰角は、６５度よりも大きい角度、好ましくは７５度に等しいかそれよりも大きい角度であってもよい。
【００６４】
前記第１の光学システムはテレセントリック光学システムを含んでいてもよい。
【００６５】
前記第２の光学システムはテレセントリック光学システムを含んでいてもよい。
【００６６】
前記第１及び第２の二次元光電センサは前記同じ共通の二次元光電センサへと組み合わせられ得るとともに、前記第１の一次反射面及び前記第２の一次反射面はどちらも前記センサの前記下流視野の互いに交わらない部分にある。
【００６７】
前記第１の光源は回転による環状源であり得るとともに、その軸は前記設置軸である。
【００６８】
本発明はまた、リング面を有する複数の容器を検査するラインに関し、当該ラインは、複数の容器の理論中心軸に垂直な水平移動方向に沿って前記複数の容器を輸送し、そのため水平面においてそれらのリング表面が上方を向いた状態になるコンベヤによって、搬送ライン上を前記複数の容器が移動するタイプであり、その設備が上述のいずれか１つの特徴を有する装置を備え、前記装置は、その設置軸が垂直位置となるように前記設備に配置されており、それにより、前記観測視野及び前記入射光ビームが、前記装置と前記コンベヤの移送部材との間に位置する前記設置領域の方を向いて、下向きに配置されることを特徴とする。
【００６９】
このような検査ラインにおいて、前記コンベヤは、前記複数の容器を、それらの理論中心軸が前記設置軸と一致するように運ぶことができ、この一致のタイミングで、前記装置の前記容器への接触なしで、前記装置によって少なくとも１つの画像が取得され得る。
【００７０】
他の様々な特徴が、本発明の目的の非限定的な例及び実施形態を通じて、示される添付図面を参照して以下でなされる説明から、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明に係る装置の第１実施形態の軸方向断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａにおける第１実施形態の一部の要素の斜視概略図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａにおける第１実施形態の視野を示す拡大軸方向断面概略図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、図１Ａの装置を用いて取得された画像の概略図である。
【図２】図２は、照明システムの実施形態の変形例を示す拡大軸方向断面概略図である。
【図３】図３は、本発明に係る装置の他の実施形態を示す図１と同様の図である。
【図４】図４は、本発明に係る装置の他の実施形態を示す図１と同様の図である。
【図５】図５は、本発明に係る装置の他の実施形態を示す図１と同様の図である。
【図６】図６は、本発明に係る検査ラインを示している。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の変形例を示す図であり、２つの観測仰角はどちらも２５度よりも小さい角度ではない。図７Ａの例において、第１の観測仰角は４５度に等しいかそれよりも小さい角度であり、第２の観測仰角は４５度よりも大きい角度である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の変形例を示す図であり、２つの観測仰角はどちらも２５度よりも小さい角度ではない。図７Ｂの例において、第１及び第２の観測仰角はどちらも４５度よりも大きい角度である。
【発明を実施するための形態】
【００７２】
図１Ａ、３、４、７Ａ及び７Ｂは、図１Ｂに示されるような半径方向平面Ｐｒｉを通る断面における、容器の実際のリング面の三次元形状を特定する装置の異なる実施形態を示しており、これらの装置のそれぞれにより、本発明に係る方法の実施が可能である。上記図は、容器１４のリング１２の上部のみを示している。容器１４は内部体積を画定する中空容器として定義され、一端が開口している上部リング１２を除いて、その全体積の外面にわたって閉じている。
【００７３】
便宜上、かつ任意に定義される場合にのみ、実際、容器はそのリング１２の理論中心軸であると定義される理論中心軸Ａ１を含んでいるとみなされる。また、任意に、リングは容器の上端に配置されているとみなされる。そのため、本明細書において、高、低、上及び下という概念は、図に表されるように、装置１０及び容器１４の向きに対応する相対値を有する。ただし、本発明は、異なる構成要素が同じ相対的な配置で配置されている限りにおいて、空間に無関係な絶対的な向きをもって実行されることもあり得ることが理解される。
【００７４】
容器のリング１２は、軸Ａ１を中心とする回転による円筒形状である。図示されていないが、容器の本体もまた回転による体積であってもよく、回転による体積でなくてもよい。リング１２がその下端（図示せず）を介して容器の本体の残り部分に接続されている一方で、本説明のコンテキスト内では、任意の選択により上端と呼ばれる他方の自由端はリング面１６で終了する。
【００７５】
リング面１６は、理論的には平らであって、かつ、軸Ａ１に垂直な平面に平行であり、理論中心軸を中心とする３６０度の角度でこのような平面に接触する少なくとも１つの連続的な線を有するという意味において、理論的にはこの平面において円形又は環状である。本明細書においては、一方では容器の実際のリング面と、他方では理論リング面とが区別される。したがって、この理論リング面は理論中心軸Ａ１に垂直な基準平面における平らな面又は平らな円である。実際のリング面１６の点、例えば理論中心軸Ａ１の方向に沿った最高点、に接する図１Ａの基準平面Ｐｒｅｆのようなこの基準平面は、対象となる容器に関連付けられるように定義され得る。あるいは、この基準平面は、例えば、実際のリング面の最低点の高さに位置していてもよく、その角度範囲にわたるリング面の平均高さに位置していてもよい。基準平面はまた、例えば装置１０のケースの下表面で、例えば装置１０の要素の１つを基準として、容器とは独立して定義され得る。そのため、基準平面は以下で定義されるように設置軸に垂直な設備の基準平面Ｐ’ｒｅｆであり得る。
【００７６】
リング面の三次元形状の特定には、例えば理論中心軸Ａ１の方向に沿った、実際のリング面の所定の点Ｔｉと理論リング面の対応する点Ｔｔｉとの間の位置偏差の定量化が含まれ得る。これらの２つの点は、理論中心軸を中心とする円筒座標系において、対応する点Ｔｉ、Ｔｔｉが同じ角度座標を有し、一方は実際のリング面に属し、他方は理論リング面に属するという点においてマッチングしている。言い換えると、それらは理論中心軸Ａ１を含む同じ半径方向平面Ｐｒｉに配置されている。
【００７７】
図示された例において、リング面１６は、理論中心軸を含む半径方向平面を通る断面において、内縁部と外縁部との間に隆起した凸状の半径方向の輪郭を有する。内縁部はリング面１６と容器のリングの内表面との共通部分にあるとみなすことができ、その大まかな向きは、容器１４の軸Ａ１の向きに近い。ただし、リング面１６の輪郭は、理論中心軸を含む複数の半径方向平面を通る複数の断面において、異なる形状を有することもあり得る。輪郭は、平坦、曲線的、逆Ｖ字型などであり得る。
【００７８】
容器を正確に検査するために、装置１０の正面に容器が適切に置かれていることを確認することが重要である。このため、本発明に係る装置１０は容器が設置されるべき設置領域Ｅを含む。この設置領域は、設置軸Ａ’１と、上記装置の最低点に位置する設置軸Ａ’１に垂直な平面として定義される設置平面（図示せず）とによって定義され得る。そのため、正確に検査するために、特にその敷設平面が設置平面に平行である場合、容器は、最善の状態ではその理論中心軸Ａ１が設置軸Ａ’１に平行になるように置かれることが好ましい。そのため、正確に検査するために、容器は、最善の状態ではその理論中心軸Ａ１が設置軸Ａ’１に対応するように、かつ、そのリングの開口上端部が装置１０の方向を向きつつ設置平面の下方にあるように置かれることが好ましい。以下の説明の仮説を形づくる理想的な場合において、２つの軸Ａ１及びＡ’１は一致している。ただし、本発明によれば、２つの軸Ａ１とＡ’１の間で（これらの軸Ａ１及びＡ’１に垂直な方向に沿った横方向偏差、及び／又は２つの軸Ａ１とＡ’１の間の角度偏差の意味において）起こり得るずれは、本発明によって補われ、リング面１６の点の軸方向位置の特定に大きな影響を与えないことが分かる。本発明に係る装置１０全体は、容器が、上記装置との接触のリスクなしで、設置平面の下方に運ばれる間に、設置平面の上方に配置され得ることが理解される。したがって、容器１４は、任意の運動、好ましくは直線又は非直線軌道上の並進運動によって、設置軸Ａ’１に垂直な方向に沿って、装置１０との干渉のリスクなしで、設置領域Ｅ内に運ばれ得る。
【００７９】
本発明に係る装置及び方法は、容器の実際のリング面の二次元画像を取得することを目的とした少なくとも１つの二次元光電センサ１８、又は、いくつかの実施形態においては、２つのこのようなセンサ１８、１８’を使用する。このようなセンサはマトリクスセンサとしての能力もあり、カメラ１９、１９’に組み込むことができ、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳ型のものであり得る。このようなセンサ１８、１８’は、例えば光電素子の二次元マトリクスで構成される。上記センサは、一般的に、光電素子によって提供される信号を処理する電子回路に関連付けられることで、上記センサによって受信された画像を表すアナログ信号又はデジタル信号を送信する。上記センサによって受信された光学画像を表すこの信号は、好ましくは電子的でデジタルな二次元画像を構成し、この二次元画像は、その後画像処理装置、及び／又は視覚装置、及び／又は画像記憶装置（図示せず）に送信され得る。
【００８０】
このようなセンサ１８、１８’は、一般的に１つ又は複数の光学要素、特に１つ又は複数の薄型レンズ、及び場合によっては絞りを含んでいてもよい光学レンズシステム２０、２０’に関連付けられており、光学レンズシステム２０、２０’は、上記センサに設置領域の光学画像の形成が可能であるように関連付けられている。光学レンズシステム２０、２０’、又は少なくともその一部、及びセンサ１８、１８’は、一般的にカメラ１９、１９’の一部である。
【００８１】
本発明において「光学システム」とは、照らされた対象物から到来する光線が入射することで平面的画像を形成する観測システムを意味する。
【００８２】
本発明によれば、２つの光学システム２４、２４’は、同じ共通のセンサ１８に、つまり容器の設置領域Ｅと関連付けられたセンサ１８，１８’との間でそれぞれ、設置領域における同じ対象物の画像を形成するという意味において、２つの光学システム２４、２４’は光学的に、つまり容器の設置領域Ｅと同じセンサ１８との間にともに平行に挿入されており、この場合、２つの光学システム２４、２４’はそれぞれ、関連付けられたセンサ１８、１８’に設置領域における同じ対象物の画像を形成するとみなされる。各画像点について、光源に端を発する光線の下流には上流経路があり、上記光線は、上記センサの感応表面上に対象物の画像を形成するために、対象物上で反射した後、上記光学観測システムに入射することで屈折光学要素及び／又は反射光学要素によって偏向され、フィルタにかけられ（スペクトル組成又は偏光の変更）、絞り等と交差するとみなされる。したがって、第１の他の要素と第２の他の要素との間に「光学的に挿入された」要素とは、上記画像に寄与する光線の経路に沿う場合、上記要素が上記第１の要素の下流かつ上記第２の要素の上流で上記経路上に位置していることを意味する。
【００８３】
図１Ａ、４、５、７Ａ又は７Ｂの実施形態において、上記２つの光学システムは、同じ共通のセンサ１８に関連付けられている。この場合、概念的には、この単一の共通のセンサが２つのセンサ、すなわち第１の光学システム２４に関連付けられている第１のセンサと、第２の光学システム２４’に関連付けられている第２のセンサとに分離しているとみなすことが可能である。この場合、実際には、共通のセンサを有することが可能となり、この共通のセンサの画像取込面の第１の部分又は第１の画像形成領域は第１の光学システム２４専用であって、この共通のセンサの画像取込面の第２の部分又は第２の画像形成領域は第２の光学システム２４’専用である。この場合、上記共通のセンサの第１の部分は第１のセンサ１８を形成し、上記共通センサの第２の部分は第２のセンサ１８’を形成する。
【００８４】
図３の実施形態において、２つの光学システム２４、２４’はそれぞれ、自身に関連付けられたセンサ、第１のセンサ１８に関連付けられた第１の光学システム２４、及び第２のセンサ１８’に関連付けられた第２の光学システム２４’に関連付けられている。
【００８５】
各光学システム２４、２４’は、上記関連付けられたセンサについて、設置領域において上流視野を定義し、上流視野は、対象となるセンサで対象とされる光学システムによって画像化される可能性が高い設置領域のすべての点として定義される。この上流視野において、第１及び第２の光学システム２４、２４’は、上記関連付けられたセンサについて、第１及び第２の周辺観測視野をそれぞれ定義する。ここでは、任意に、上流及び下流は、設置領域から到来するとともに上記関連付けられたセンサの方向に向かう光線の上流及び下流経路に対応するものであるとみなされる。
【００８６】
そのため、各光学システム２４、２４’は、上記関連付けられたセンサに、設置領域Ｅに置かれた容器１４の同じリング面１６の画像を形成することができ、各画像は、対応する周辺観測視野に沿ってリング面から伝搬される光線によって形成される。
【００８７】
例示的な実施形態において、少なくとも第１の光学システム２４は、光学レンズシステム２０に加えて、ここではレンズシステム２０と設置領域Ｅとの間に配置される少なくとも１つの光学要素１２２、２６１を含む。そのため、第１のセンサ１８と設置領域との間の第１の光学システム２４全体は、レンズシステム２０と光学要素１２２とを備える。
【００８８】
図１Ａ、５、７Ａ及び７Ｂの実施形態において、第２の光学システム２４’は、光学レンズシステム２０’に加えて、２つの光学システム２４、２４’が共通のこの場合には、ここではレンズシステム２０’と設置領域との間に配置される少なくとも１つの光学要素１２２、２６２を含む。
【００８９】
図３、４、７Ａ及び７Ｂの実施形態において、第２の光学システム２４’は光学レンズシステム２０’のみを備え、レンズシステム２０’と設置領域との間に回転による反射面は有しない。図４の実施形態において、第２の光学システム２４’は第１の光学システム２４、２４’のものと完全に共通の光学レンズシステム２０を備える。図３の実施形態において、第２の光学システム２４’は第１の光学システム２４の第１のレンズシステム２０と部分的にのみ共通の第２の光学レンズシステム２０’を備える。そのため、図３の例は、第１の光学レンズシステム２０と第２の光学レンズシステム２０’とを含み、それらには共通の分離ブレード２１が組み込まれ、分離ブレード２１は、設置軸Ａ’１上に４５度の角度で配置され、設置領域から到来する光線を２つの部分に分離するダイクロイック型であり得る。これらの光線の第１の部分は、この例においては、第１のカメラ１９に属する第１のセンサ１８の方に向かって送られ、別の部分は、この例においては、第２のカメラ１９’に属する第２のセンサ１８’の方に向かって送られる。この例において、第１及び第２のレンズシステム２０、２０’は、例えばテレセントリック性レンズ及び分離ブレード２１を含む複数の共通の要素と、これらの要素のそれぞれに特有の複数の要素、すなわち分離ブレード２１と各センサ１８、１８’との間に挿入される複数の光学要素とを有する。レンズシステム２０と２０’の焦点距離は異なり得る。
【００９０】
図示された例のいくつかにおいて、センサ１８、１８’のいずれかに関連付けられた光学レンズシステム２０、２０’はテレセントリックレンズシステムである。テレセントリックレンズシステムは視差効果を全く又はほとんど含まない画像を上記センサ上に形成するために使用されるので、マシンビジョン装置の分野の当業者にはよく知られている。光学理論において、テレセントリックレンズシステムは、その入射瞳が無限遠に配置されるレンズシステムである。このようなレンズは、その視野内で主観測光線に基づいて観測を行うものであって、主観測光線は、関連付けられた光学システム２４、２４’を通じて、レンジシステム２０、２０’の入射瞳ＣＯの中心を通過し、かつ、その光学軸に平行又は略平行であるため、結果として視差効果が生じない。ただし、図４の実施形態によって示されるように、光学レンズシステム２０、２０’は必ずしもテレセントリック性である必要はない。
【００９１】
センサ１８、１８’は、光学レンズシステム２０、２０’によって上記センサに形成される二次元光学画像を表す二次元デジタル画像を送信するように、一般的には長方形又は正方形、つまり二次元の形状を有する。このようなセンサ１８、１８’によって送信されるデジタル画像全体は全体画像ＩＧ、ＩＧ’と呼ばれる。後述するように、この全体デジタル画像において、１つ又は複数の画像領域のみが有効である。好ましくは、全体画像ＩＧ、ＩＧ’は上記センサの単一の積分時間（露光時間とも呼ばれる）の間に取得される。あるいは、物品が２回の取得の間でほんのわずかだけ移動するような、非常に近い時間で２回の取得が行われる。
【００９２】
レンズシステム２０、２０’の光学軸は設置軸Ａ’１と一致していることが好ましい。場合によっては、この光学軸は真っすぐではなく、例えば、上記レンズシステムへの返送ミラーの統合によって、又は分離ブレード２１の使用時に、セグメント化される。そのため、上記光学軸の第１のセグメント及び第２のセグメントに、設置軸に対して４５度の角度で返送ミラーを設けることが可能であり、第１のセグメントは、上記センサ側で、設置軸に対して９０度の角度で配置され、第２のセグメントは、返送ミラーの向こう側で、設置軸Ａ’１に沿って配置される。そのため、第１及び第２の光学システム２０、２０’にそれぞれ関連付けられた第１及び第２の物理的に異なるセンサ１８、１８’を含む図３の例において、第２のレンズシステム２０’は、第２のセンサ１８’の方向に９０度の角度で光線の一部を戻す分離ブレード２１の存在によって、光学軸の下流セグメント及び上流セグメントを提示し、下流セグメントは、第２のセンサ１８’側で、設置軸Ａ’１に対して９０度の角度で配置されており、上流セグメントは、分離ブレード２１の向こう側で、設置軸Ａ’１に沿って配置されている。因みに、ここでは、任意に、上流及び下流は、設置領域から到来するとともに上記関連付けられたセンサの方向に向かう光線の上流及び下流経路に対応するものであるとみなされる。
【００９３】
図示される例において、第１の光学システム２０は軸Ａ’１に沿って垂直に配置され、かつ、それは、設置領域に配置されることが見込まれる容器１４を上方から、つまりその最上部から観測するように、上記装置の下方の設置領域Ｅを観測するために下方に向けられている。第１の光電センサ１８は、図１Ａ、４、５、７Ａ及び７Ｂの実施形態において、２つの光学システム２４、２４’に関連付けられた共通のセンサであるので、装置１０の頂点にあり、かつ、それは設置領域Ｅの方向に下方に向けられている。この配置によれば、設置領域に置かれた容器１４の理論リング面が、上記センサの平面に平行な平面に含まれることが理解される。これは、分離ブレード２１の存在によって引き起こされる上記光学軸の傾きが考慮される場合には、図３の例についても当てはまる。そのため、単純なテレセントリックレンズを用いて、他の光学システムを用いずに単一のセンサ上に形成されるリング面の画像に、凹凸を「見る」ことは不可能であろう。それどころか、このリング面に見て分かる高さの変動はないであろう。けれども、これは図３の第２の光学システムに対して導入される。
【００９４】
実際には、設置軸Ａ’１は第１の光学システム２４の光学軸の設置領域Ｅの延長として定義される。
【００９５】
本発明の別の態様によれば、容器の実際のリング面１６が、少なくとも第１の周辺入射光ビーム、つまり設置軸Ａ’１を中心とする３６０度の角度まで及ぶビームによって照らされることが提供される。第１の入射光線が、理論中心軸Ａ１に垂直であるとともにリング面の１つの点、好ましくは理論中心軸Ａ１の方向に沿った最高点に接する平面Ｐｒｅｆの上方に位置する複数の点から到来し、リング面１６に到達するという意味において、リング面は上方から照らされる。第１の光ビームは、設置軸Ａ’１を中心として３６０度の角度で分布する一連の半径方向平面全体について、設置軸を含むこれら半径方向平面に含まれる第１の入射放射状光線を含む。図２に示されるように、上記放射状光線は、少なくともそれらの一部が、設置軸Ａ’１に向けられている。これらの第１の入射放射状光線において、少なくともそれらのほとんどは、この軸に垂直ではない。上記入射放射状光線は互いに非平行であることが好ましく、かつ、図１Ａに示される方法において、上記周辺入射光ビームは所定の半径方向半平面Ｐｒｉ（図１Ｂに示す）内に非平行の入射放射状光線を含み、半径方向半平面Ｐｒｉは設置軸を含むとともに設置軸によって境界を定められている。そのため、図１Ａは、第１の周辺入射光ビームが、設置軸に垂直な平面に対して、好ましくは０から４５度の間の仰角を形成する入射放射状光線を含んでもよいことを示している。好ましくは、第１の光ビームは連続的又は略連続的な角度範囲における入射放射状光線を含む。この範囲は少なくとも３０度以上の角度の広がりを有し得る。この範囲に含まれる光線は、理論中心軸に垂直な平面に対して、５から４０度の間の仰角を形成し得る。
【００９６】
第１の周辺入射光ビームはまた、第１の放射状光線に加えて、非放射状の入射光線を含んでもよい。
【００９７】
図示される実施形態において、装置１０は、第１の周辺入射光ビームに基づいてリング面を照らすようにすることを意図した少なくとも第１の照明システムを含む。そのため、第１の周辺入射光ビームは、この第１の照明システムから派生する光線であって、リング面によって反射され、かつ、少なくとも第１の観測領域に沿って少なくとも第１の光学システムによって収集されて、第１のセンサ１８に向けられる。図示される実施形態において、この第１の照明システムには、環状で、その軸が設置軸であり、設置領域の上方に配置される第１の光源２８が含まれる。第１の光源２８はリング面１６の直径よりも大きい直径を有する。
【００９８】
図示される例において、第１の環状光源２８の直径は少なくとも一次反射面２６１を担持する環状冠部１２２の直径よりも大きい。この実施形態において、光源２８は下側一次反射面２６１と略同じ、設置軸Ａ’１の方向に沿った高さに配置されている。ただし、この位置は単なる例示であって、検査対象容器のリング面の直径及び軸方向位置に応じて適合させることもあり得る。
【００９９】
ここで留意すべきは、図２は、上記照明システムが、環状光源２８に加えて、環状光源２８の真下に配置される反射器１４０を含むという点のみにおいて異なる図１Ａの実施形態の変形例の一つを示していることである。この反射器１４０は、ここでは、設置軸の方向に向けられた円錐台状面を含む。反射器１４０の表面は上向きに広がっており、それゆえ光源２８の直径と略同じ直径を有する。反射器１４０は、光源２８によって設置領域の方向に放射された略垂直な光線を、かすめ入射により、リング面の方向に反射する。このような反射器は、第１のかすめ観測仰角、つまり２５度より小さい角度を有する実施形態について好ましいかすめ入射の下、光源２８によって放射された光をリング面の方向に集結させることを可能にする。
【０１００】
図１Ａの実施形態において、また、第１及び第２の観測仰角が２０度よりも小さい角度で異なる図７Ｂの実施形態の場合、第１の光源２８は、第２の光学システム２４’によってリング面１６の第２の画像を形成することが意図された光を提供するものでもある。ただし、どちらの場合においても、第２の光学システム２４’によってリング面１６の第２の画像を形成するために専用の第２の光源の存在を提供することが可能である。
【０１０１】
実際、図３、４、５及び７Ａの実施形態の場合、第１の照明システムとは別の、リング面を照らすようにすることが意図された第２の照明システムを提供することが計画されている。そのため、それは、少なくとも主にこの第２の照明システムから派生する光線であって、リング面１６によって反射され、かつ、第２の観測領域に沿って第２のセンサ１８’又は上記共通のセンサの方向に収集される。ここでは第１の照明システムとは異なるこの第２の照明システムは、第２の光源２８’を含むとともに第２の周辺入射光ビームを提供することができ、第２の周辺入射光ビームは、設置軸Ａ’１を含む複数の半径方向平面に含まれるとともに設置軸Ａ’１を中心として３６０度の角度で分布する第２の入射放射状光線を含む。それらは設置領域を、そして、そこに置かれたリング面１６をその最上部から照らす。
【０１０２】
図３及び５の例において、第２の入射放射状光線は、第２の光源２８’に基づく場合、設置軸Ａ’１から遠ざかるように向けられており、第２の光源２８’は、他の実施形態と同様に、リング面１６の基準平面Ｐｒｅｆの上方に配置されている。
【０１０３】
図３の実施形態において、第２の光源２８’は環状であるとともにその軸として設置軸を有し、それは、リング面１６の直径よりもわずかに小さい直径を有する。好ましくは、これらの２つの直径は、第２の光源２８’から派生する光線が、設置軸に垂直な基準平面に対して９０°に近い入射方向を有するために、非常に近い大きさを有するであろう。図５の実施形態において、第２の光源２８’は、点光源とみなされ得るとともに設置軸Ａ’１上に置かれ得る中心源である。それゆえ、それはまた、リング面１６の直径よりも小さい直径を有する。このようにして、リング面１６は、設置軸Ａ’１から、言い換えると、内側から照らされる。
【０１０４】
図４は、第２の光源２８’のあり得る変形例を示している。このような変形例において、光源２８’は環状であり得るとともにその軸として設置軸を有し得る、そしてリング面１６の直径よりも大きい直径を有する。それはまた、光学要素１２２及び１３２の上方に置かれる。第２の放射状光線は、リング面１６の基準平面Ｐｒｅｆの上方に配置される第２の光源２８’にから得られる場合、設置軸Ａ’１に向けられることに留意されたい。この変形例は、図７Ａの実施形態にも導入され、また、図３の実施形態の一部としても導入され得る。
【０１０５】
好ましくは、各観測視野について、１つの入射光線の反射点Ｔ’で実際のリング面によって反射されるその入射光線が、上記関連付けられた光学システムを通じて上記関連付けられたセンサによって観察され、リング面に対する法線「ｎ」が軸Ａ’１に対して３０度よりも小さい角度、好ましくは１０度よりも小さい角度を形成するような入射で、入射ビームがリング面１６をその最上部から照らすことが提供される。完全な幾何学の範囲において、実際のリング面が理論リング面に対応しているため、センサ１８によって観察されるリング面によって反射される光が、リング面の局所的な最高点で反射される光であること、又はリング面の最高局部点に近接していることが確保される。ここでは、上記装置及び制御されるべきリング面の半径方向半平面内で起こっていることだけが考慮される。そのため、リング面の局所的な最高点は、この半径方向半平面Ｐｒｉにおけるリング面の輪郭における、設置軸の方向に沿った最高点である点である。さらに、局所的な最高点は、一般的に、そのリング面の法線が設置軸に平行である点として定義され得る。図２は、上記光源によって放射された入射光線ＲＩ１を示し、入射光線ＲＩ１は、リング面の点Ｔｉにより、第１の一次反射面２６１によって遮られる第１の反射光線ＲＲ１に反射され、上記関連付けられたセンサに向かって送られる。別の入射光線ＲＩ２は、リング面の同じ点Ｔｉにより反射された第２の光線ＲＲ２に沿って、第２の一次反射面２６２によって遮られる第２の反射光線に反射され、上記関連付けられたセンサに向かって送られる。上記図において、点Ｔｉにおけるリング面１６に対する法線「ｎ」は設置軸の方向に略平行であり、かつ、点Ｔｉは対応する半径方向半平面におけるリング面の輪郭の局所的な最高点である。上記装置において、この条件は光源２８、２８’の適切な位置を選択することによって満たされる。この位置は、例えば環状光源２８、２８’の直径によって、かつ設置軸Ａ’１の方向に沿ったその高さ位置によって定義することができ、実際にはリング面を照らしやすい光線の入射角を定義する。もちろん、実際のリング面１６の直径及び高さ位置は、光源２８によって放射されるとともに上記センサの方向に反射されやすい光線を、リング面の反射点に対する法線の方向との組み合わせにより特定する。したがって、各リング面の直径に対して、環状源の直径又はリング面１６に対するその高さ位置を適合させることが有効ということもあり得ることが理解される。ただし、リング面の局所的な最高点を検出することは必ずしも重要ではない。実際、平らかつ環状のリング面においては、リング面の内側及び外側の複数の半径方向縁部は稜線を有し、入射光の反射点がこの稜線に位置する場合、反射点と局所的な最高点との間の高低差は重要ではないとみなされる。半径方向半平面におけるリング面の輪郭が丸みを帯びているリング面においては、反射が局所的な最高点ではない点でなされ得るという事実はまた、平坦性の分析の観点から、例えば生じたエラーが一般的に重要ではないとみなされるよう、この状況が全周にわたって３６０度の角度で繰り返されるという事実によって、大幅に補われるとみなされる。そのため、半径方向位置又は設置軸の方向に沿った位置の調整によって、リング面に対する光ビームの入射角を調整するように、光源を調整可能な装置を確実に提供することが可能である。ただし、このような配置は必須ではない。広範囲のリング面の直径をできる限りカバーするために、上記装置が、例えば設置軸の方向及び／又は異なる直径の方向に沿ってオフセットしているいくつかの環状光源を備えることを計画することができ、これらの異なる光源は、検査対象容器のリング面の直径及び形状に応じて、同時に又は代替的に使用され得る。実際面では、一般的に複数の光源が使用され、これらの光源は半径方向平面において半径方向に沿った広がりを有するとともに、少なくとも３０度以上の角度の広がりを有し得る連続的又は略連続的な角度範囲で複数の放射状光線を含む光ビームを放射する。半径方向の広がりを有するとともに散乱性を有するこのような複数の光源は、一部の範囲で異なっている可能性のある直径、輪郭及び高さ位置を有するリング面を有する一連の複数の容器全体を、位置適合を必要とすることなく、適切に照らすことを可能にする。
【０１０６】
ここで留意すべきは、特に図１Ａの実施形態、又は図７Ｂの実施形態において、２つの観測仰角γ１、γ２の間の差が２０度に等しいかそれよりも小さいことを提供することは有利であるということである。このことは、リング面の２つの画像について、リング面の異なる点でなされる反射によって引き起こされることもあり得るエラーを制限し、リング面の異なる点は、同じ半径方向平面にあるものの、互いに半径方向及び軸方向にオフセットされることもあり得る。これは、上記２つの観測仰角に沿った観測のために１つの共通の光源を使用する可能性を促進する限りにおいて、特に有利である。
【０１０７】
観測仰角γ１、γ２の間の差が大きい実施形態においては、好ましくは２つの異なる光源２８、２８’が設けられ、光源２８、２８’は、所定の半径方向平面Ｐｒｉにおいて、実際のリング面１６によって反射された光線がリング面の同じ点での反射後に上記２つの光学システムにより観察されるような入射で、第１及び第２の入射ビームがリング面を照らすように配置される。しかし、反射点が異なっていることは受け入れられ得る。というのも、これは画像の処理において考慮することができるからである。
【０１０８】
図示された例において、光学システム２４、２４’に関して、センサ１８、１８’、そのレンズシステム２０、２０’、任意の光学要素１２２及び設置領域は、設置軸Ａ’１に対応する同じ光学軸に沿ってこの順序で一直線に並べられている。
【０１０９】
図示された例において、光学周辺視覚要素１２２は少なくとも第１の光学システム２４に属する第１の一次反射面２６１を含む。図１Ａの例において、同じ光学要素１２２は、第２の光学システム２４’に属する第２の一次反射面２６２を含むので、光学要素１２２は、上記２つの光学システムに、ただし２つの異なる一次反射面によって、共通である。図５の例において、第２の異なる光学要素１２２’は第２の光学システム２４’に属する第２の一次反射面２６２を含む。
【０１１０】
第１の一次反射面２６１、及び、第２の一次反射面２６２を備える実施形態の場合、第２の一次反射面２６２は、関連付けられたセンサ１８、１８’の下流視野内に、つまり図示された例において、関連付けられたレンズシステム２０、２０’によって定められる上記センサの視野の一部分に配置される。したがって、上流視野は、関連付けられた光学システム２４、２４’の外側であって、設置領域から上記関連付けられたセンサに向かう光の周回方向において光学システム２４、２４’の上流にある視野である。
【０１１１】
図示された例において、第１の一次反射面２６１及びあり得る第２の一次反射面２６２は、回転によって生成される回転による円錐台状面であって、それぞれの面が、同じ軸、ここでは設置軸Ａ’１を中心として自身の線分を生成し、それらは、関連付けられたレンズシステム２０、２０’により、上記関連付けられたセンサの方向に、リング面から到来する光線を反射するように配置される。したがって、それらは鏡面反射特性を有する。それらはミラーによって有利に形成され得るが、プリズム、すなわち光学ジオプトリーの形態でも作製され得る。
【０１１２】
図示された実施形態において、第１の一次反射面２６１及びあり得る第２の一次反射面２６２は、設置軸Ａ’１に垂直な平面における凹形の回転による円錐台状面であって、それは設置軸Ａ’１の方を向いているとともに、例えば、環状冠部、例えば光学要素１２２、１２２’の内側面に形成され得る。このようにして、各一次反射面２６１、２６２は、対応する観測仰角γ１、γ２で実際のリング面から到来する光線を、設置軸Ａ’１の方向に直接的又は間接的に戻すことができる。
【０１１３】
所定の周辺観測視野について、観測光線とは、設置領域Ｅから派生するとともに、関連付けられた光学システム２４、２４’を通じて関連付けられたセンサ１８、１８’によって受信される可能性が高い光線である。これらの光線のうち、主観測光線とは、関連付けられた光学システム２４、２４’を通じて、レンズシステム２０、２０’の入射瞳ＣＯの中心を通過する光線である。主観測光線の観測仰角は、設置軸Ａ’１に垂直な設置の基準平面Ｐｒｅｆ’に対する、検査対象容器のリング面に影響を与える可能性が高い設置領域における主観測光線の角度に対応している。観測光線は、任意に、関連付けられたセンサ１８、１８’の方向に、観測領域に端を発して上流から下流に伝搬するとみなされる。
【０１１４】
テレセントリック光学システムを備える装置においては、上記センサによって受信された主観測光線はすべて、レンズシステム２０、２０’に平行に入射する。加えて、いくつかの図示されたシステムと同様に、上記光学システムが、設置領域から上記関連付けられたセンサに向かう光の上流−下流の伝搬に応じる第１の光学要素として、線分によって生成される一次円錐台状反射面２６１、２６２を含む場合、対応する周辺観測視野の観測仰角γ１、γ２は、この所定の周辺観測視野に属する主観測光線の単一の角度であり、かつ、それは、対応する一次反射面２６１、２６２の設置軸Ａ’１に対する傾斜から直接推測され得る。それゆえ、この角度は周辺観測視野の観測仰角γ１、γ２であるとしてみなされる。
【０１１５】
ただし、場合によっては、特にテレセントリックレンズシステムを有さない装置の場合、上記主光線を含み、上記センサによって受信された観測光線は、所定の光学システム２４、２４’によって特定される周辺観測視野内で互いに対して異なる観測仰角を有していてもよい。この場合、周辺観測視野の観測仰角は、検査対象容器のリング面に影響を与える可能性が高い設置領域において測定される角度であって、設置軸Ａ’１に垂直な平面に対する主平均観測光線の角度と仮定され得る。周辺観測視野の主平均光線とは、対象となる視野の主光線の観測仰角の最小値及び最大値の算術平均である観測仰角を表す光線である。
【０１１６】
好ましくは、すべての実施形態において、第１及び／又は第２の周辺観測視野には設置軸Ａ’１を中心とする方位の欠損がない。特に、設置軸を中心とする角度的に２つの限りなく近い観測放射状光線の間には方位角の不連続性はない。このように、対象となる視野によって生成される画像において、画像の解釈をさらに困難にすることもあり得る点の欠損は観察されない。このため、第１及び／又は第２の一次反射面２６１、２６２は、方位の欠損のない観測視野を確保するように、設置軸Ａ’１を中心とする曲率の不連続性がないことが好ましく、この曲率は設置軸Ａ’１に垂直な平面において解析される。一次反射面２６１、２６２はまた、観測視野の方位の連続性を確保するように、設置軸Ａ’１を中心として連続的に反射しているという意味において、好ましくは方位的に連続しており、隠された角度セクタはない。ただし、場合によっては、特にハードウェア設置の制約に起因して、電源ケーブルの存在によって、設置軸を中心とする１つ又は複数の角度セクタが隠されていてもよい。好ましくは、このような隠されたされた方位角のセクタの範囲は小さいか又は非常に小さく、好ましくは設置軸を中心として５度よりも小さい。
【０１１７】
第１及び／又は第２の観測視野は、対応する観測放射状光線が設置軸Ａ’１を中心として３６０度の角度で複数の半径方向平面に分布しているという意味において、周辺部にある。上記例において、第１の周辺観測視野は設置軸Ａ’１を中心とする回転対称である。同様に、第２の周辺観測視野は設置軸Ａ’１を中心とする回転対称である。
【０１１８】
第１及び／又は第２の周辺観測視野は、リング面がリング面の理論中心軸Ａ１に垂直な平面Ｐｒｅｆの上方から観測されるという意味において、「上方から」観測するものであって、リング面の少なくとも１つの点、例えば理論中心軸Ａ１の方向に沿った最高点を含む。
【０１１９】
図１Ａから５に示された実施形態において、第１の光学システム２４、場合によっては第２の光学システム２４’は、光学要素１２２とレンズシステム２０との間に光学的に挿入された返送反射面１３２をさらに含む。そのため、図１Ａから分かるように、２つの一次反射面２６１、２６２によって反射された光線は返送反射面１３２によって遮られる。返送反射面１３２は、センサ１８の下流視野に配置され、この下流視野は光学レンズシステム２０、２０’によって定められる。上記例において、この返送反射面１３２は、上記センサの方向に光線を戻すように、設置軸Ａ’１から離れる方向を向く回転による凸形面を含む。好ましくは、返送反射面１３２はその軸が設置軸Ａ’１である凸形円錐台状面である。したがって、返送反射面１３２は円錐台の外表面に形成されている。いくつかの実施形態において、それは、いずれも制御対象容器のリング面の直径よりも小さい小径及び大径を有するが、この特性は、図３及び４の実施形態と同様に、第２の光学システム２４’が第２の関連付けられたセンサ１８’にリング面１６の直接視を提供する実施形態に対してのみ必須である。大径は小径の下方に配置されている。
【０１２０】
返送反射面１３２は第１のセンサ１８のレンズシステム２０によって定められる下流視野の一部である。図１Ａの実施形態において、返送反射面１３２は、第２のセンサ１８’、ここでは上記共通のセンサのレンズシステム２０’によって定められる下流視野の一部でもある。
【０１２１】
図１Ａから５の実施形態において、第１の一次反射面２６１、及び、図１Ａの実施形態の場合、第２の一次反射面２６２は、その軸が設置軸Ａ’１である回転による面であると同時に、それぞれの観測仰角γ１、γ２で実際のリング面から到来する光線を、関連付けられたセンサ１８、１８’の方向に間接的に反射するように配置されている。実際、一次反射面２６１、２６２のそれぞれでの反射は、関連付けられたセンサ１８、１８’に到達する前に、ここでは返送反射面１３２上で起こる少なくとも１つの反射のために、間接的である。
【０１２２】
図７Ａ及び７Ｂの例示的な実施形態において、リング面から到来し上記関連付けられたセンサに向かう光線の一次反射面２６１での反射は直接反射であって、リング面から派生する所定の光線について、リング面１６とセンサ１８との間には他の反射面がない。
【０１２３】
図５の例示的な実施形態において、リング面から到来し上記関連付けられたセンサに向かう光線の一次反射面２６２での反射は直接反射であって、リング面から派生する所定の光線について、リング面１６とセンサ１８との間には他の反射面がない。
【０１２４】
間接反射の場合、一次反射面２６１、２６２のそれぞれと返送反射面１３２との間の主光線の軌道が、設置軸に対して垂直又は略垂直であることが有利に提供される。このような配置によれば、一次反射面２６１、２６２の心出し又は返送反射面１３２の心出しで起こり得る欠陥に対する上記装置の感度を大幅に低減することが可能になる。このため、円錐台状返送反射面１３２は４５度の半頂角を有し、それは設置軸Ａ’１の方向に沿って一次反射面２６１、２６２と同じ高さに配置される。この場合、各一次反射面２６１、２６２は、対象となる一次反射面２６１、２６２が所望する対応する観測仰角γ１、γ２の半分に等しい半頂角ａ１、ａ２を示す。そのため、１５度の角度を有する所望される観測仰角γ１について、第１の一次反射面２６１はその半頂角ａ２が７．５度に等しい角度の円錐度を有し、第１の一次円錐台状反射面２６１は下向きに広がっており、その大径は設置軸の方向に沿ってその小径の下方に配置されている。この構成においては、加えて、一次反射面２６１、２６２のそれぞれと返送反射面１３２との間のすべての主光線の軌道が設置軸Ａ’１に垂直又は略垂直となるように、レンズシステム２０、２０’はテレセントリック性であることが特に有利である。
【０１２５】
ただし、変形例の一つとして、依然として間接反射の場合には、返送反射面１３２は、４５度よりも小さい角度、例えば４５度から角度δ（デルタ）を引いた角度に等しい角度、の半頂角を有する円錐台状面ということもあり得る。この場合、返送反射面１３２は一次反射面２６１、２６２よりも高い位置に配置されていてもよく、そうすると、一次反射面２６１、２６２は所望される観測仰角γ１、γ２の半分から角度δ（デルタ）の値を引いた角度に等しい頂半角ａ１、ａ２を有することになる。
【０１２６】
図１Ａの例において、第１の一次反射面２６１及び第２の一次反射面２６２は両方が、返送反射面１３２と共同で間接反射において機能するように配置されており、それらは設置軸の方向に沿って互いに直接的に結合している一方で、有利には軸方向にオフセットされており、すなわちそれらは軸方向に同じ位置で配置されていない。任意に、上記２つの一次反射面のうち、設置軸Ａ’１の方向に沿って下方に位置する方が第１一次反射面２６１であり、第１の一次反射面の上方に配置される方が第２の一次反射面２６２であるとみなされる。次に、上記２つの一次反射面は共通の円形稜線を有し得るとともに、共通の円形稜線は、ここでは第２の一次反射面２６２である上表面の下稜線、及び、ここでは第１の一次反射面２６１である下表面の上稜線に対応している。
【０１２７】
ただし、第１の一次反射面２６１及び第２の一次反射面２６２は、図５の例のように、上表面の下稜線と下表面の上稜線との間の０でない軸ずれにより軸方向に分離されることによって、軸方向にオフセットされることもあり得る。
【０１２８】
図示された実施形態において、リング面の軸Ａ１に対して一次反射面を介してなされる観測は、第１の一次反射面２６１、及び、さらに図１Ａ及び５の実施形態の場合の第２の一次反射面２６２が、リング面１６の直径に対して半径方向外側に配置されるという意味において、リング面に対して外側から周辺的に半径方向に行われることが分かる。
【０１２９】
ただし、図１Ａから７Ａの実施形態の場合、リング面１６から到来する第１の観測視野の観測光線は、設置軸Ａ’１と交差する長い経路に沿ってリング面の起点の対極にある点で、第１の一次反射面２６１によって遮られることに留意されたい。そのため、リング面１６は、少なくとも第１の観測視野に沿って、その内稜線側を通して観測され、すなわち上記観測光線は、リング面から上記センサに向かうそれらの軌道において、それらが第１の一次反射面２６１の方向にリング面１６を離れるときに設置軸に向けられており、かつ、それらは第１の一次反射面２６１に到達する前にこの設置軸Ａ’１と交差する。
【０１３０】
図７Ｂの実施形態において、第１の光学システム２４は外側から半径方向に観測周辺視野を定義し、その外側稜線側からリング面を観測する。そのため、リング面１６から到来する第１の観測光線はリング面と第１の光学システム２４との間で設置軸Ａ’１と交差しない。
【０１３１】
図１Ａの実施形態において、第２の光学システム２４’は、上記第１の光学システムと同様に、外側から半径方向に周辺観測視野を定義し、それゆえ設置軸と理論中心軸Ａ１とが一致するときに設置軸Ａ’１と交差する観測光線に沿って、その内側縁部側を通じてリング面を観測する。
【０１３２】
図３の実施形態において、第２の光学システム２４’は、回転による反射面を持たないため、テレセントリックな直接視において、リング面の理論中心軸Ａ１に対して、上記設備とリング面の複数の基準平面に垂直な観測を定める。
【０１３３】
図４、７Ａ及び７Ｂの実施形態において、第２の光学システム２４’は、回転による反射面を持たないため、非テレセントリックな直接視において、リング面の軸Ａ１に対して、リング面に対して内側から半径方向の観測を定める。ただし、図４のこの実施形態において、リング面１６は、第１の実施形態と同様に、第２の観測視野に沿って、その内稜線側を通じて観測される。
【０１３４】
図５の実施形態において、第２の光学システム２４’は、外側から半径方向に周辺観測視野を定義し、その外側稜線側を通じてリング面を観測する。
【０１３５】
図３、４及び５の実施形態において、リング面１６から到来する第２の観測光線はリング面と第２の光学システム２４’との間で設置軸Ａ’１と交差しない。
【０１３６】
上記光学システムが直接反射又は間接反射用に配置された一次反射面を含むすべての図示された実施形態において、上記一次反射面は、外側から半径方向に周辺観測視野を定めるように、理論リング面の直径よりも大きい小径及び大径を有している。上記一次反射面が間接反射用に配置される場合、それは、好ましくは設置領域に向かって設置軸の方向に広がっている。対照的に、上記センサに向かって直接反射用に配置される一次反射面２６１及び／又は２６２を含む光学システム２４、２４’を備える図５、７Ａ及び７Ｂの実施形態の構成において、一次反射面２６１及び／又は２６２は、上記関連付けられたセンサに向かって設置軸の方向に広がっているか、又は設置軸Ａ’１を中心とする回転による円筒形状であり得る。
【０１３７】
図１Ａから５の実施形態において、第１の一次反射面を含む第１の光学システム２４によって、上記第１のセンサ又は上記共通のセンサについて定められる第１の周辺観測視野は、設置軸Ａ’１に垂直な平面Ｐｒｅｆに対して、例えば５から２５度の間の角度、例えば１５度の角度を有する第１の観測仰角γ１を有する。図示された例において、第１の周辺観測視野はその入射光線が第１の一次反射面２６１によってセンサ１８に向かって反射される観測光線を含む。言い換えると、この第１の周辺観測視野は、第１の光学システム２４を通じて第１のセンサ１８の視野の第１の上流部分ＣＡＭ１を構成し、第１の上流部分ＣＡＭ１は、第１の一次反射面２６１によって、この第１の一次面２６１までの設置領域Ｅにおいて特定される。
【０１３８】
図７Ａ及び７Ｂの実施形態の場合、第１の一次反射面を含む第１の光学システム２４によって、上記第１のセンサ又は上記共通のセンサについて定義される第１の周辺観測視野は、設置軸Ａ’１に垂直な平面Ｐｒｅｆに対して、図７Ａの場合、２５から４５度の間の角度を有し、図７Ｂの場合、４５度より大きい角度を有する第１の観測仰角γ１を有する。
【０１３９】
図７Ａの実施形態と同様に、図１Ａから５の実施形態の場合、この第１の一次反射面２６１までの設置領域Ｅにある観測光線の上流部分において、上記第１の光学システムによって特定される第１の放射状観測光線は、リング面から出る場合、初めは中心に向かい、それゆえ設置軸Ａ’１の方向に方向づけられ、その後、設置軸Ａ’１と交差して、設置軸を越え、中心から離れて第１の光学システムの第１の一次反射面２６１の方向に、この第１の一次反射面２６１に作用するまで、向かうようになる。
【０１４０】
図７Ｂの実施形態の場合、回転による反射面における他の反射がない第１の一次反射面２６１による直接反射において、上記第１の光学システムによって特定される第１の放射状観測光線は、リング面を出て上流側から下流側に上記センサの方向に向かう場合、第１の光学システム２４の第１の一次反射面２６１に作用するまで、設置軸Ａ’１から遠ざかるようになる。
【０１４１】
第２の周辺観測視野は、設置軸Ａ’１に垂直な平面Ｐｒｅｆに対して、例えば２０から９０度の間の角度を有する第２の観測仰角γ２を有し、この第２の角度は第１の観測仰角γ１とは異なる。
【０１４２】
好ましくは、第１及び第２の観測仰角は少なくとも５度の角度で異なる。実際、このような角度差は、後述する三角測距操作の精度を良好にするために必要であると思われる。任意ではあるが、図示された例において、第２の観測仰角γ２は第１の観測仰角γ１よりも真に大きい。
【０１４３】
図１Ａ及び５に示された例において、第２の周辺観測視野は、その入射光線が第２の一次反射面２６２で、すなわち第２の光学システム２４’によって第２のセンサ１８’に向かって反射される観測光線を含み、この場合それは上記共通のセンサによって形成されている。この第２の周辺観測視野は、第２の光学システム２４’を通じて共通のセンサ１８、１８’の視野の第２の上流部分ＣＡＭ２を構成し、第２の上流部分ＣＡＭ２は、第２の一次反射面２６２によって、第２の一次反射面２６２までの設置領域Ｅにおいて特定される。
【０１４４】
図１Ａの実施形態の場合、設置領域Ｅにある第２の観測光線の上流部分において、第２の光学システムによって特定される第２の放射状観測光線は、リング面を出て上流側から下流側に上記センサの方向に向かう場合、初めは中心に向かい、それゆえ設置軸Ａ’１の方向に初めは方向づけられ、その後、設置軸Ａ’１と交差して、設置軸Ａ’１を越え、第２の光学システム２４’の第２の一次反射面２６２の方向に、第２の一次反射面２６２に作用するまで、向かうようになる。
【０１４５】
図１Ａの実施形態において、第２の観測仰角γ２は、第１の観測仰角γ１と同様に、かすめ角であって、２５度よりも小さい角度である。
【０１４６】
図５の実施形態において、回転による反射面における他の反射がない第２の一次反射面２６２による直接反射において、第２の観測仰角γ２は、６５度よりも大きく、好ましくは７５度よりも大きい下向きの角度である。図５のこの実施形態の場合、上記第２の光学システムによって特定される第２の放射状観測光線は、リング面を出て上流側から下流側に上記センサの方向に向かう場合、第２の光学システム２４’の第２の一次反射面２６２に影響を与えるまで、設置軸Ａ’１から遠ざかるようになる。
【０１４７】
第２の一次反射面２６２の存在及び共通のセンサ１８の存在に共通点がある図１Ａ及び５の実施形態において、第１の一次反射面２６１及び第２の一次反射面２６２はそれぞれが、互いに隠し合うことなく、レンズシステム２０を通じて上記センサによって同時に観察され得るという意味において、共通のセンサ１８の下流視野の互いに交わらない部分にあることに留意すべきである。一方が他方を部分的に隠す限りでは、部分的に隠されている方については、隠されていない有用な部分のみが考慮される。
【０１４８】
図３及び４の実施形態において、回転の反射面上における反射がない直接視において、第２の観測仰角γ２はまた、６５度よりも大きく、好ましくは７５度よりも大きい下向きの角度である。図３の実施形態において、テレセントリックレンズシステムの存在は、第２の観測仰角γ２が９０度に等しい角度であることを意味する。また、これらの２つの実施形態において、この第２の周辺観測視野は、レンズシステム２０’によって特定される第２の光学システムを通じて、上記視野の、図４の実施形態の共通センサ１８の、又は図３の実施形態の第２センサ１８’の、第２の上流部分ＣＡＭ２を構成する。上記観測光線の設置領域Ｅにおけるレンズシステム２０’までの部分において、この第２の観測視野の観測光線は、図４の実施形態の場合には、軸Ａ’１の方向である中心に向かい、図３の実施形態の場合には、それらが設置領域Ｅからレンズシステム２０’に向かって進むとき、この軸に平行である。第２の光学システム２４’が回転による反射面を含まず、それゆえレンズシステム２０’が縮小化されているこれらの実施形態において、上記第２のセンサの視野の上流部分及び下流部分は、異なっていても共通であっても、一致しているとみなし得ることに留意すべきである。
【０１４９】
したがって、上記第２の視野の上流部分は、設置軸Ａ’１に垂直な平面を通る環状断面であることに留意すべきである。図３及び４の２つの実施形態において、この環状領域の内側の限界は、返送面１３２の外側輪郭によって、又は図３の例の場合には、第２の環状光源２８’の外側輪郭によって、特定される。その外側の限界は、光学要素１２２の内側輪郭によって、又は図４の実施形態においてあり得る第２の環状光源２８’によって、又は関連付けられたセンサ１８、１８’の視野の限界によって、特定される。
【０１５０】
第２のセンサ１８’が専用のセンサである図３の実施形態において、第２のセンサの特定の位置決め又は第２のレンズシステム２０’の特定の焦点合わせを提供することが可能であり、これにより、一方では第１の光学システム２４を通る光線について、他方では第２の光学システム２４’を通る光線について、比較的大きな経路長差を考慮に入れることが可能となる。図５の実施形態と同様に、２つの光学システム２４、２４’に関連付けられた共通のセンサ１８を備えた図４の実施形態において、上記経路差は、例えば視野の深度を増大させることによって、例えば絞りを用いること、及び／又はレンズシステム２０の中間焦点合わせを実行すること、及び／又は２つの光学システム２４、２４’のいずれかに挿入された追加の屈折光学システム又は反射光学システムを使用することによって、補われ得る。
【０１５１】
図７Ａの実施形態において、第１の共通の光源２８は放射状入射光線ＲＩ１によってリング面１６の点Ｔを照らし、放射状入射光線ＲＩ１は、第１の周辺観測視野が、４５度よりも小さい角度であり、かつ２５度に等しいかそれよりも大きい角度である第１の観測仰角γ１を定める第１の観測システムの反射光線ＲＲ１に反射され、反射光線ＲＲ１は、共通のセンサ１８の視野の上流にある上記第１の領域において、リング面１６と設置軸Ａ’１との間のそれらの進路に沿って中心に向かい、軸Ａ’１と交差した後、中心から遠ざかるようにして第１の一次円錐台状反射面２６１で反射する。図７Ａにおいては常に、第２の異なる光源２８’は、第２の放射状入射光線ＲＩ２によってリング面１６の同じ点Ｔを照らし、第２の放射状入射光線ＲＩ２は、第２の周辺観測視野が、ここでは４５度よりも大きく、例えば６５度よりも大きく、さらには７５度よりも大きい角度である、上記第１の角度とは異なる第２の観測仰角γ２を定める第２の観測システム２４’の反射光線ＲＲ２に反射され、反射光線ＲＲ２は、上記視野の第２の上流部分において、ここではレンズ２０’に限定される第２の光学システム２４’の方向にリング面１６からのそれらの進路に沿って設置軸Ａ’１の方向である中心に向かう。
【０１５２】
図７Ｂにおいて、設置軸Ａ’１を中心とする環状で共通の単一光源２８は、入射光線ＲＩ１、ＲＩ２によってリング面１６を照らし、入射光線ＲＩ１、ＲＩ２はリング面の同じ点Ｔでそれぞれ反射される。
【０１５３】
入射光線ＲＩ１は、第１の光学システム２４によって定められる第１の周辺観測視野に沿って反射光線ＲＲ１に反射され、反射光線ＲＲ１は、ここでは４５度よりも大きい第１の観測仰角γ１を有し、上記反射光線は、上記視野の上流にある第１の部分において、リング面１６と第１の一次円錐台状反射面２６１との間のそれらの進路に沿って中心から遠ざかる。
【０１５４】
入射光線ＲＩ２は、第２の光学システム２４によって定められる第２の周辺観測視野に沿って反射光線ＲＲ２に反射され、入射光線ＲＩ２は、ここでは４５度よりも大きく、例えば６５度よりも大きく、さらには７５度よりも大きい角度であり、上記第１の角度とは異なる第２の観測仰角γ２を有し、反射光線ＲＲ２は、上記視野の第２の上流部分において、ここではレンズ２０’に限定される第２の光学システム２４’の方向にリング面１６からのそれらの進路に沿って設置軸Ａ’１の方向である中心に向かう。
【０１５５】
ここで留意すべきは、図７Ａ及び７Ｂの実施形態において、２つの光学システム２４、２４’は非テレセントリック性であるということである。あるいは、２つの光学システム２４、２４’のいずれか又は両方がテレセントリック性ということもあり得る。同様に、１つの共通のセンサで図示されているという事実にもかかわらず、複数の異なる専用のセンサを備えた変形例が提供されてもよい。
【０１５６】
したがって、第１の仰角及び第２の仰角によって形成される２つの角度については、これら２つの角度が、好ましくは少なくとも５度の角度で異なるという条件で、すべての角度の組み合わせが可能であることが理解される。
【０１５７】
すべての場合において、第１及び第２の光学システムは、関連付けられたセンサ１８、１８’に対して、設置軸Ａ’１を中心とする回転による有効検査体積ＶＵＩに沿う設置領域Ｅにおいて重複する第１の上流視野部分ＣＡＭ１及び第２の上流視野部分ＣＡＭ２をそれぞれ特定するように構成される。そのため、有効検査体積内に位置する対象物の任意の点は、適切に照らされ、かつ、第１のセンサ上に第１の光学システムによって形成される第１の画像内の第１の画像点によって画像化され、また、第２のセンサ上に第２の光学システムによって形成される第２の画像内の第２の画像点によって画像化される。共通の検査領域を形成するこの有効体積ＶＵＩは、検査対象容器のリング面１６を受け入れ可能であるように構成された形状を有する必要がある。図示された例において、この有効体積は設置軸Ａ’１を中心とする回転によって生成されたひし形の形状を有し、このひし形は、例えば図１Ａの実施形態において、上記関連付けられたセンサの光学システム２４、２４’によって特定される視野の深度に応じて、場合によっては先端が切り取られている。
【０１５８】
図１Ａの実施形態の場合、この特性は図１Ｃの概略グラフ上で強調されている。このグラフ上で、第１の上流視野部分ＣＡＭ１の上限及び下限、並びに第２の上流視界部分ＣＡＭ２の上限及び下限は、半径方向平面Ｐｒの半分の断面において破線で表されている。これら２つの部分は有効検査体積ＶＵＩに沿って重複している。
【０１５９】
すべての実施形態において、これらの２つの上流視野部分ＣＡＭ１、ＣＡＭ２はそれぞれが、関連付けられた光学システム２４、２４’によって、上記画像センサの第１及び第２の画像形成領域上でそれぞれ画像化され、上記センサの第１及び第２の画像形成領域は、上記センサに送信される全体画像ＩＧの第１及び第２の画像領域にそれぞれ関連付けられており、それゆえ、この全体画像は図１Ｄに示された例において２つの光学システムに共通である。この理論は２つの光学システム２４、２４’に関連付けられた単一の共通のセンサを含む実施形態についても当てはまる。
【０１６０】
図３に示されるように、各光学システムについて１つである、２つの異なる専用センサを含む実施形態において、第１のセンサによって送信される第１の全体画像ＩＧ、及び第２のセンサ１８’によって送信される第２の全体画像ＩＧ’が、このようにして、第１の全体画像の第１の画像領域においてリング面１６の第１の画像を、第２の全体画像の第２の領域においてリング面１６の第２の画像を、それぞれ含むようにすることが可能となる。この場合、上記２つの全体画像を、それらが互いに交わらずに表されているという条件で、コンピュータによって統合して、共通のセンサで取得される上記共通の全体画像と同一又は類似の合成全体画像を取得することが可能であることにも留意すべきである。
【０１６１】
２つの光学システム２４、２４’に関連付けられた単一の共通のセンサを含む実施形態において、第１の画像領域ＺＩ１及び第２の画像領域ＺＩ２は、上記共通の全体デジタル画像において互いに交わらないことに留意されたい。上記２つの光学システムは、同じ二次元センサ１８上で、上記センサの２つの異なる画像形成領域に分離された２つの画像を同時に形成し、後者は２つの異なる画像領域を含む全体画像を送信し、異なる画像領域はそれぞれ、対応する一次反射面によって特定される観測仰角を有する周辺観測視野に沿って収集された光線からのリング面の画像を含む。そのため、これにより、第１及び第２の周辺観測視野に沿って収集された反射光線から、光学システム２４、２４’を介して、容器のリング面の二次元画像Ｉ１６１、Ｉ１６２の同時形成が可能となり、二次元画像Ｉ１６１、Ｉ１６２はともに、第１の観測仰角γ１を有する第１の周辺観測視野に沿った観測に対応する第１の画像領域ＺＩ１内、及び第２の観測仰角γ２を有する第２の周辺観測視野に沿った観測に対応する第２の画像領域ＺＩ２内にある。したがって、この場合、各容器について、２つの画像領域を含む全体画像が存在し、２つの画像領域のそれぞれが２つの異なる観測仰角からのリング面の画像を含む。この共通の全体画像ＩＧは、好ましくは画像センサ１８の１回の取得時間中に取得される。２つのセンサの場合において、上記２つの全体画像は、有利には同時に取得され得る。ただし、第１のリング面画像及び第２のリング面画像が別個の時間に取得されることが対照的に提供され得る。
【０１６２】
リング面の画像Ｉ１６１、Ｉ１６２は、対応する入射光ビームの放射状光線によって形成され、上記放射状光線は、リング面１６上で鏡面反射によって反射されるとともに、関連付けられたセンサ１８、１８’上で、対応する光学システム２４、２４’によって方向付けられる。いくつかの実施形態において、実際のリング面の画像Ｉ１６１、Ｉ１６２は、対応する入射光ビームの放射状光線のみからなり、上記放射状光線はリング面１６上で鏡面反射によって反射されるとともに、関連付けられたセンサ１８上で、対応する光学システム２４、２４’よって方向付けられるとみなされる。
【０１６３】
いくつかの実施形態において、特に、図３に示されるように、各光学システムに専用のセンサ及び光源を備え、２つの異なる専用のセンサ及び２つの異なる光源を含む実施形態において、各全体画像がリング面の画像のみを含むようにすることが可能となる。実際、第１の波長範囲で放射する第１の光源２８と、第１の範囲とは異なる第２の波長範囲で放射する第２の光源２８’とを設けることができる。いくつかの実施形態においては、重複しない２つの波長範囲が選択される。そのため、それは、リング面の第１の画像及び第２の画像の形成において、各画像が上記対応する光源から派生する反射光線を用いて形成されるように、色フィルタリングを実行するのに十分である。この色フィルタリングは、例えば、光学システム２４、２４’の一方又は両方を通る光路において色光学フィルタの形式で実行され得る。２つの異なるセンサ１８、１８’及び分離ブレード２１を含む図３の実施形態において、分離ブレードがダイクロイック型ブレードであることを提供することが可能である。色フィルタリングは、異なる色度範囲で動作するセンサを使用して、又は上記センサによって収集された信号の処理において、上記収集された光信号の一部のみを使用して上記センサで実行し得る。単一の共通の、例えば（Ｔｒｉ  ＣＣＤ又はベイヤー型の）トリクロイック性のセンサを含むシステムにおいて、例えば第１の画像領域について１つの色チャネルのみを、第２の画像領域について別の色チャネルのみを、使用することが可能である。これにより、上記対応する画像においてリング面の画像を識別しやすくなる。これにより、特に、上記装置内であり得る２つの光源の存在によって生じるものを含む迷光反射を、少なくとも部分的に補うことが可能である。
【０１６４】
有利には、２つの光学システム２４、２４’のそれぞれにより、関連付けられたセンサ１８、１８’上に、リング面１６の理論中心軸Ａ１を中心とする３６０度の角度で、完全かつ連続的なリング面の二次元画像Ｉ１６１、Ｉ１６２の光学的形成が可能となる。この完全かつ連続的な光学画像は、光に作用する光学的方法のみによって、デジタル変換なしで上記関連付けられたセンサ上に形成される。図示された例において、リング面のこの完全かつ連続的な光学画像は、デジタル変換なしで、光学システム２４、２４’によって上記センサ上に形成される。
【０１６５】
図１Ｄは、上述のようにして得られた共通の全体画像又は合成全体画像の例を表す。各光学システム２４、２４’を通じて、リング面１６をリング面画像Ｉ１６１、Ｉ１６２それぞれに変換する２つの光学幾何変換によって、上記関連付けられたセンサ上に実際のリング面１６の２つの平面的光学画像Ｉ１６１、Ｉ１６２が得られた。好ましくは、上記光学的幾何変換のそれぞれについて、理論中心軸Ａ１を中心とする角度偏差によって分離された実際のリング面の２つの点のそれぞれの画像が、対象となる光学幾何変換によって得られた画像において、理論中心軸の画像周りと同じ角度偏差によって分離されるという意味において、理論中心軸Ａ１を中心とするリング面の２つの点の相対的角度位置は変更されない。上記２つの光学変換のそれぞれについて、理論リング面画像が、上記変換により形成される画像であって、理論リング面と一致する実際のリング面の画像であるという意味において、上記と同じ変換により、理論リング面が理論リング面画像Ｉ１６１ｔ、Ｉ１６２ｔに理論的に変換されるとみなされる。
【０１６６】
図１Ｃにおいて、２つの観測光線の軌道は実線で示されており、それぞれ、第１の観測仰角そして第２の観測仰角に沿って、実際のリング面の点Ｔｉから派生し、光電センサ１８の方向で、第１及び第２の一次反射面をそれぞれ通過している。
【０１６７】
図１Ｄは、２つの光学システム２４、２４’を通じてセンサ１８によって受信された全体画像ＩＧを示す。上記２つの観測仰角にそれぞれ沿って、それゆえ２つの一次反射面２６１、２６２をそれぞれ介して形成される同じリング面の２つの実際の画像は、ここでは、画像線Ｉ１６１、Ｉ１６２の形式でそれぞれ示されており、それは、共通のセンサ１８の対応する光学システムによって形成される画像であって、リング面１６上の対応する入射ビームの反射の画像である。全体画像ＩＧにおけるその半径方向に沿うこれら２つの画像線の太さは、例えば、特に半径方向平面の断面におけるリング面の輪郭の平らで、丸みを帯びた、逆Ｖ字状の又は多角形の形状によって、同じ半径方向平面における光源の広がりによって、及びこの光源によって供給される光域の角度によって、特定される。ほとんどの場合、リング面の画像Ｉ１６１、Ｉ１６２は１つの線に同化され得るとともに、それ以外の場合は、例えば代表線としてリング面の画像の内側若しくは外側稜線又は中央線を選択して、リング面の画像を表す線を定義することが可能となる。このような線は、分割化によって、「骨格化」によって、その中心に端を発する各伝播光線について特定の点を探索することなどによっても特定し得る。
【０１６８】
図１Ｃ及び１Ｄに示されるように、ここでは、理論リング面１６ｔの対応する点Ｔｔｉは、この理論面の点であって、それは理論中心軸Ａ１を中心とする円柱座標系（Ｚ，ρ，θ）において、実際のリング面１６の対象となる点Ｔｉと同じ角度座標を有するとみなされる。実際のリング面の対象となる点Ｔｉと理論リング面の対応する点Ｔｔｉとの間の位置差は、理論中心軸の方向に沿った実際の高低差ｄＺと理論中心軸Ａ１に垂直な半径方向に沿った実際の半径方向差ｄρとの組み合わせである。
【０１６９】
容器のリング面画像の画像点ＩＴｉ１、ＩＴｉ２は、対応する光学幾何変換のために、第１及び第２の光学システムをそれぞれ通る実際のリング面の対象となる点Ｔｉの画像である。
【０１７０】
この図１Ｄにおいて、２つの線Ｉ１６１ｔ、Ｉ１６２ｔが追加されており、線Ｉ１６１ｔ、Ｉ１６２ｔは、２つの観測仰角に沿った理論リング面画像をそれぞれ示している。リング面１６ｔの理論画像Ｉ１６１ｔ、Ｉ１６２ｔの対応する理論画像点ＩＴｔｉ１、ＩＴｔｉ２は、第１及び第２の光学システムそれぞれによる、対応する光学幾何変換に起因する、理論リング面の対応する点Ｔｔｉの画像である。
【０１７１】
理論リング面画像を表す理論線Ｉ１６１ｔ、Ｉ１６２ｔは、予め定義された線、例えば設置軸ＩＡ’１の画像を中心とする円であり得る。
【０１７２】
あるいは、理論リング面画像を表す理論線Ｉ１６１ｔ、Ｉ１６２ｔは、例えば画像処理装置内での演算によって、対応する理論線Ｉ１６１ｔ、Ｉ１６２ｔを推定することにより、リング面Ｉ１６１、Ｉ１６２の画像から推測し得る。この理論線を推測するには、例えば「ベストフィットカーブ」型、ハフ変換、相関、最大内接円の抽出など、様々な方法が可能である。これらの方法において、リングの推測的直径の値を考慮に入れることが可能である。実際、完全な光学システムにおいて、かつ設置領域Ｅ（Ａ１＝Ａ’１）の中心に置かれた容器について、理論線Ｉ１６１ｔ、Ｉ１６２ｔは円である。理論リング画像の円（理論線Ｉ１６１ｔ、Ｉ１６２ｔ）の直径は、調整又は初期化手段を使用して、例えば学習することによって、又は値を入力若しくはダウンロードすることによって、上記画像処理システムから推測的に識別し得る。したがって、理論線Ｉ１６１ｔ、Ｉ１６２ｔを識別するためには、その中心をリング面Ｉ１６１、Ｉ１６２の画像から特定する必要がある。楕円のような、理論曲線のより複雑な形状を用いて、又は、中心ずれしているためにＡ１がＡ’１からオフセットされている容器の場合にはその他のパラメトリック曲線を用いて、これらの方法を一般化することが可能である。
【０１７３】
それぞれが同じリング面の２つの画像のうちの１つをそれぞれ含む２つのデジタル画像領域ＺＩ１、ＺＩ２は、図示される例において、２つの一次反射面２６１、２６２にそれぞれ対応する同心円状の環状領域である。
【０１７４】
図１Ｃ及び１Ｄに示されるように、上記２つの光学幾何変換のうちの少なくとも１つは、少なくとも図１Ａ、３、４及び５の実施形態の場合、実際には上記２つの光学幾何変換は、特別な場合を除いて、実際のリング面の対象となる点Ｔｉと理論リング面の対応する点Ｔｔｉとの間の位置差を、半径方向画像オフセットｄＲ１ｉ、ｄＲ２ｉに変換する。全体画像ＩＧ、ＩＧ’における半径方向画像オフセットｄＲ１ｉ、ｄＲ２ｉは、一方では対応する実際のリング面画像Ｉ１６１、Ｉ１６２における画像点ＩＴｉ１、ＩＴｉ２と、他方では対応する理論リング面画像Ｉ１６１ｔ、Ｉ１６２ｔにおける対応する理論画像点ＩＴｔｉ１、ＩＴｔｉ２との間の距離である。
【０１７５】
図示された例において、実線で示されている２つの実際のリング面画像Ｉ１６１、Ｉ１６２は、破線で示されている対応する理論リング画像Ｉ１６１ｔ、Ｉ１６２ｔと、全周にわたって略一致している。第１の画像領域ＺＩ１において、局在欠陥を有するリング面の点Ｔｉに対応する角度セクタにおいて、第１の実際のリング面画像Ｉ１６１は、第１の対応する理論リング面画像Ｉ１６１ｔから突き出ており、上記理論リング面画像において、この画像に対して半径方向画像オフセットｄＲ１ｉを有していることが分かる。２つの点Ｔｉ及びＴｔｉの間の位置差は、上記センサにより観察される画像上の半径方向画像オフセットｄＲ１ｉに、光学システム１２４によって、第１の光学幾何変換に従って変換されることが分かる。
【０１７６】
第２の観測仰角γ２もかすめ角である図示された例において、局在欠陥を有するリング面の同じ点Ｔｉに対応する角度セクタにおいて、第２の実際のリング面画像Ｉ１６２もまた、第２の対応する理論リング面画像Ｉ１６２ｔから突き出ており、上記理論リング面画像において、この画像に対して半径方向画像オフセットｄＲ２ｉを有していることが分かる。この仮説において、その位置差は、上記センサによって観察される画像上の第２の半径方向画像オフセットｄＲ２ｉに、光学システム１２４によって、第２の光学幾何変換に従って変換されることが分かる。
【０１７７】
反射光線が、実際のリング面とセンサ１８との間の反射光線の経路において、同じ数の反射又は等価の数の反射を受ける構成の場合、センサごとに送信される全体画像ＩＧにおいて、設置軸Ａ’１の画像ＩＡ’１に対応する画像の中心点から派生する同じ光線上で、２つの半径方向画像オフセットｄＲ１ｉ及びｄＲ２ｉが測定され得ることに留意されたい。
【０１７８】
好ましくは、上記２つの光学幾何変換のうちの少なくとも第１のもの、例えば第１の反射面２６１を通じて実行されるものについて、第１のセンサ１８によって収集される第１の平面的画像領域ＺＩ１において、実際の高低差単位ｄＺｉから生じる半径方向画像オフセットｄＲ１ｉは、実際のリング面の対象となる点と理論リング面の対応する点との間での同じ次元の実際の半径方向オフセットｄρｉから生じる半径方向画像オフセットよりも大きいことが観測される。言い換えると、好ましくは上記２つの光学幾何変換のうちの少なくとも第１のものについて、実際の高低差ｄＺｉの影響は、第１の光学システム２４によって取得される第１の光学幾何変換で得られる半径方向画像オフセットにおける実際の半径方向差ｄρｉの影響よりも大きい。そのため、理論リング面に対する実際のリング面の１ｍｍの高さオフセットが、軸方向原点の半径方向画像オフセットをもたらすであろう一方で、理論リング面に対する実際のリング面の１ｍｍの半径方向オフセットは、より低い値の、半径方向原点の別の半径方向画像オフセットをもたらすであろう。
【０１７９】
本発明の装置のいくつかの実施形態において、軸方向原点の半径方向画像オフセットのこのような優位性は、第１の観測仰角が４５度に等しいかそれよりも小さい角度であるという事実によって確保され、第１の観測仰角が２５度よりも小さい角度である場合、優位性はさらに大きくなる。ただし、図７Ｂの実施形態において、このような優位性は、２つの光学システム２４、２４’によって定義される上記２つの幾何変換のいずれに対しても提供されない。設置軸に垂直な平面に、凹形の第１の円錐台状一次反射面２６１を含む図示された例示的な実施形態において、この特性は、実際の高低差の影響が上記光学幾何変換で得られる半径方向画像オフセットにおける実際の半径方向差の影響よりも大きいことに基づいて、特に設置軸Ａ１に対する一次反射面２６１の角度によって確保される。より具体的には、一次反射面２６１に特徴的な半頂角ａ１は、理論リング面に対する実際の面における高低差と半径方向差との間の半径方向画像オフセットに対する影響比率を特定する。
【０１８０】
第１の凹形一次反射面２６１及び返送反射面１３２を備える図示された実施形態において、一次反射面２６１のこの半頂角ａ１が０度に近づくにつれて減少すればするほど、半径方向画像オフセットに対する高低差の影響は大きくなる。もちろん、一次反射面２６１、２６２を担持する光学要素１２２がリング面１６の上方に配置されることができ、そのため、センサ１８が光学システム２４によって上方からリング面１６を観察することができるように、一次反射面を担持する円錐の頂点が上記一次反射面に対して上向きに配置されるようにすることが好ましい。返送反射面１３２が４５度の角度を有する図示される場合において、この半頂角ａ１は、実際の高低差の影響が半径方向画像オフセットにおける実際の半径方向オフセットの影響よりもはるかに大きくなるように、１２．５度よりも小さい角度である。
【０１８１】
好ましくは、上記２つの周辺観察視野のうちの少なくとも第１のものについて、実際の高低差単位に対応する半径方向画像オフセットは、実際のリング面の点と理論リング面の対応する点との間での同じ次元の実際の半径方向オフセットに対応する半径方向画像オフセットの少なくとも２．１４倍であり、より好ましくは少なくとも３倍である。このように、取得された画像において、半径方向画像オフセットは、理論リング面と実際のリング面の間の半径方向オフセットよりもむしろ、理論リング面に対する実際のリング面の高さオフセットに非常に大きく起因していることが確保される。
【０１８２】
図１Ａから５に示された例において、第１の一次反射面２６１によって定義される観測仰角γ１は１５度の角度であり、第１の一次反射面２６１の半頂角ａ１は７．５度の角度である。より一般的には、図１Ａの装置構成において、第１の一次凹形反射面２６１は、設置軸Ａ’１を中心として３６０度の角度で連続する回転の円錐台状面であり得るとともに、上記観測仰角の半分に等しい半頂角ａ１を有する。
【０１８３】
図１Ａの装置構成において、第２の観測仰角γ２もまた４５度よりも小さい角度であり、さらに好ましくは２５度よりも小さい角度であり、それゆえ、上記の通りかすめ角である。リング面の第２の画像Ｉ１６２には、半径方向画像オフセットｄＲ２も存在しており、半径方向画像オフセットｄＲ２は、実際のリング面１６の点と理論リング面１６ｔの対応する点との間で同じ次元の実際の半径方向オフセットに対応する半径方向画像オフセットよりも大きい実際の高低差単位に対応しているように見える。
【０１８４】
対照的に、図４、５、７Ａ及び７Ｂの実施形態において、第２の観測仰角γ２は、上記の通りかすめ角ではない。それは、例えば、６５度よりも大きい角度、又は７５度よりもさらに大きい角度であり得る。この場合、半径方向画像オフセットは、理論リング面と実際のリング面の間の高さオフセットよりもむしろ、理論リング面に対する実際のリング面の実際の半径方向オフセットｄρに非常に大きく起因している。したがって、上記第２の画像のこの半径方向画像オフセットは、主に半径方向原点によるものである。
【０１８５】
図３の実施形態の場合、第２の観測仰角γ２は９０度の角度を有する。この場合、半径方向画像オフセットｄＲ２は、理論リング面に対する実際のリング面の実際の半径方向オフセットｄρにのみ起因している。これら２つの面の間の高さオフセットｄＺｉは、第２のリング面画像上では見られない。言い換えると、図３のこの装置において、第２のリング面画像Ｉ１６２において測定される半径方向画像オフセットｄＲ２ｉは、設置軸に垂直な方向に沿う理論リング面に対する実際のリング面の半径方向オフセットを表す値を直接的に付与する。
【０１８６】
画像を処理するため及び複数の容器の検査のための測定値を特定する可能な方法が、以下の記載において説明される。画像において画素単位又は副画素単位でなされた測定値を、複数の容器に関連する物理的測定値、特に長さ単位で変換するために、その演算には、レンズシステム２０、２０’とセンサ１８及び１８’とを含む第１及び第２の光学システム２４、２４’の光学的及び幾何学的特性が考慮され、光学的及び幾何学的特性とは、例えば、画素の寸法、レンズの焦点距離、光学要素及びリング面の距離及び位置、並びに円錐台状ミラーの角度などである。したがって、これらの光学的及び幾何学的特性は、上記画像処理システムに対して既知であるとみなされる。それらは、例えば入力による任意の記憶媒体によって、又は上記装置の校正によって、上記画像処理システムで利用可能となる。
【０１８７】
これらの光学的及び幾何学的特性はまた、三次元測定空間において有用な演算を実行するために、光学的光線に対応する幾何学的光線を演算するのにも使用される。
【０１８８】
そのため、より一般的には、上述の方法及び／又は装置によって取得される画像において、画像処理によって各リング画像の関心のある点の特定を実行することが可能である。これらの特定は、全体デジタル画像の基準点Ｏから派生し、かつ基準点Ｏ周りで互いに角度的にオフセットする分解方向Ｄｉの数Ｎに対してなされ、基準点Ｏは好ましくは設置軸の画像ＩＡ’１である。
【０１８９】
次に、１つの共通のセンサの場合には、送信された共通の全体デジタル画像を、又は２つの専用のセンサの場合には、２つの専用のセンサによって別々に送信された２つの全体デジタル画像の合成によって取得された合成全体デジタル画像、若しくは２つの専用のセンサによって別々に送信された２つの全体デジタル画像を別々に、処理することが可能であることに留意すべきである。すべての場合において、上記２つの二次元デジタル画像の間の光学的反転、上記２つの画像の間の倍率の違い、向きの違いを、それが、必要に応じて上記２つの画像を幾何学的に比較できるように上記２つの画像の再調整を意味しているとしても、考慮に入れるようにする。
【０１９０】
そのため、分解方向Ｄｉに従って、リング面１６の第１の二次元デジタル画像Ｉ１６１の第１の画像点ＩＴｉ１を、上記分解方向で特定することが可能となる。この画像点ＩＴｉ１は第１の光学システムによるリング面の点Ｔｉの画像である。次に、この第１の画像点から第１の全体デジタル画像ＩＧ内の基準点までの距離を表す第１の値を特定することが可能である。上述の例において、この代表値は、第１の半径方向画像オフセットｄＲ１ｉの値、つまり第１の画像点ＩＴｉ１と、第１の理論リング面画像Ｉ１６１ｔに属するとともに同じ方向に位置する第１の理論画像点ＩＴｔｉ１との間の距離であり得る。したがって、この例において、この第１の半径方向画像オフセットｄＲ１ｉは、リング面１６の第１の画像を表す線Ｉ１６１と、第１の画像における理論リング面画像を表す理論線Ｉ１６１ｔとの間の、基準点から派生し、上記分解方向に沿った距離である。ただし、後述するように、第１の全体デジタル画像ＩＧにおけるこの第１の画像点から基準点までの距離の値を、代表値とみなすことも可能である。
【０１９１】
基準点ＩＡ１、ＩＡ’１から派生する同じ分解方向Ｄｉで、リング面１６の第２の画像Ｉ１６２の第２の画像点ＩＴｉ２を特定することも可能である。この画像点ＩＴｉ２は、第２の光学システム２４’によるリング面の同じ点Ｔｉの画像である。次に、第２の全体デジタル画像ＩＧ’におけるこの第２の画像点ＩＴｉ２から基準点ＩＡ１、ＩＡ’１までの距離を表す値を特定することが可能である。上述の例において、この代表値は、同じ分解方向Ｄｉについて常に、第２の半径方向画像オフセットｄＲ２ｉの値、つまり第２の画像点ＩＴｉ２と、第２の理論リング面画像Ｉ１６２ｔに属するとともに同じ方向に位置する第２の理論上の画像点ＩＴｔｉ２との間の距離であり得る。したがって、この例において、この第２の半径方向画像オフセットｄＲ２ｉは、リング面の第２の画像を表す線Ｉ１６２と第２の画像における理論リング面画像を表す理論線Ｉ１６２ｔとの間の、基準点ＩＡ１、ＩＡ’１から派生し、上記分解方向に沿った距離である。ただし、図１Ｅを参照すると分かるように、第２の全体デジタル画像ＩＧにおけるこの第２の画像点から基準点までの距離の値を、代表値とみなすことも可能である。
【０１９２】
もちろん、上記２つの画像について、同じ大きさを表す値が取得される。
【０１９３】
これに基づいて、各分解方向Ｄｉについて、半径方向平面Ｐｒｉにおける幾何的三角測距関係によって、設置軸Ａ’１の方向に沿って、実際のリング面１６の点Ｔｉから、軸位置を表す少なくとも１つの値を推測することが可能であり、第１及び第２の光学システム２４、２４’による実際のリング面１６の画像は、それぞれ第１の画像点ＩＴｉ１及び第２の画像点ＩＴｉ２である。
【０１９４】
図１Ｄを参照すると、この幾何的三角測距関係では、例えば以下が使用される。
-第１の値、例えば第１の半径方向画像オフセットｄＲ１ｉ、
-第２の値、例えば第２の半径方向画像オフセットｄＲ２ｉ、
-第１の観測仰角γ１、及び
-第２の観測仰角γ２。
【０１９５】
実際、設置軸Ａ’１を含み、対象となる点Ｔｉを通過し、それゆえ分解方向Ｄｉを含む、半径方向平面Ｐｒｉにおける正射影によって、以下を結び付ける関係を特定することが可能である。
-点Ｔｉ及びＴｔｉを含む半径方向平面Ｐｒｉにおける対象となる点ＴｉとＴｔｉとの間の実際の半径方向オフセットｄρｉ、
-対象となる点ＴｉとＴｔｉとの間の設置軸方向に沿った高低差ｄＺｉ、
-全体画像において測定される半径方向画像オフセットｄＲ１ｉ及びｄＲ２ｉ。
【０１９６】
図示された例示的な実施形態において、この関係は、以下の方程式によって説明され得る。
【０１９７】
【数１】
2021509722.tif 000003
【数２】
2021509722.tif 000004
【０１９８】
ここで、Ｇ１及びＧ２は、それぞれ第１のレンズシステム２０及び第２のレンズシステム２０’の倍率の関数である。
【０１９９】
あるいは、図１Ｅを参照すると、分解方向Ｄｉに従って、リング面１６の第１の二次元デジタル画像Ｉ１６１の第１の画像点ＩＴｉ１を、上記分解方向で特定することが可能となる。この画像点ＩＴｉ１は、第１の光学システムによるリング面の点Ｔｉの画像である。次に、第１の全体デジタル画像ＩＧにおいて、この第１の画像点から基準点Ｏ、例えば設置軸の画像ＩＡ’１、までの距離Ｒ１ｉを特定することが可能である。この値は半径方向画像座標Ｒ１ｉと呼ばれ得る。
【０２００】
リング面１６の第２の画像Ｉ１６２から、基準点Ｏから派生する同じ分解方向Ｄｉで、第２の画像点ＩＴｉ２を特定することも可能である。この画像点ＩＴｉ２は、第２の光学システム２４’によるリング面の同じ点Ｔｉの画像である。次に、第２の全体デジタル画像ＩＧ’におけるこの第２の画像点ＩＴｉ２から基準点Ｏまでの距離Ｒ２ｉを特定することが可能である。この値は半径方向画像座標Ｒ２ｉと呼ばれ得る。
【０２０１】
これに基づいて、各分解方向Ｄｉについて、平面Ｐｒｉにおける幾何的三角測距関係によって、設置軸Ａ’１の方向に沿って、軸位置を表す少なくとも１つの値Ｚｉ、及び実際のリング面１６の点Ｔｉの半径方向位置を表す値ρｉを推測することが可能であり、第１及び第２の光学システム２４、２４’による実際のリング面１６の画像は、それぞれ第１の画像点ＩＴｉ１及び第２の画像点ＩＴｉ２である。
【０２０２】
この幾何的三角測距関係では、例えば以下が使用される。
-第１の値、第１の画像点ＩＴｉ１の半径方向画像座標Ｒ１ｉ、
-第２の値、第１の画像点ＩＴｉ２の半径方向画像座標Ｒ２ｉ、
-第１の観測仰角γ１及び、
-第２の観測仰角γ２。
【０２０３】
実際、設置軸Ａ’１を含み、対象となる点Ｔｉを通過し、それゆえ分解方向Ｄｉを含む、半径方向平面Ｐｒｉにおける正射影によって、以下を結び付ける関係を特定することが可能である。
-点Ｔｉを含む半径方向平面Ｐｒｉにおける設置軸Ａ’１に対する点Ｔｉの半径方向位置ρｉ、
-点Ｔｉの設置軸Ａ’１の方向に沿った軸位置Ｚｉ。
【０２０４】
【数３】
2021509722.tif 000005
【数４】
2021509722.tif 000006
【０２０５】
ここで、Ｋｉｊは、上述のように、上記装置の幾何学的及び光学的特性に応じた定数である。
【０２０６】
すべての方向Ｄｉについて、それゆえすべての平面Ｐｒｉについて、それゆえすべての角度θｉについて、リング面の点Ｔｉの完全な円筒座標系が識別される。
【０２０７】
これに準ずる方法は、所定の半径方向平面Ｐｒｉにおいて、画像点ＩＴ１ｉ及びＩＴ２ｉについて、上記関連付けられた主観測光線を演算し、点Ｔｉの位置をそのようにして演算された２つの主観測光線の交点であるとみなす方法である。実際、上記装置の光学的及び幾何学的特性を識別することによって、画像の各画像点に、上記画像のこの点に対する主観測光線を結び付けることが可能である。そのため、同じ実際の点に対応する２つの画像点ＩＴ１ｉ及びＩＴ２ｉによって、２つの主観測光線の関係を特定することを可能であり、それゆえ、それぞれが異なる観測仰角を有する。このような方法は、依然として、第１の画像点から基準点までの距離を表す第１の値、第２の画像点から基準点までの距離を表す値、第１の観測仰角γ１、及び第２の観測仰角γ２を使用する幾何的三角測距関係に基づいている。
【０２０８】
変形例の１つによれば、リング面の２つの画像Ｉ１６１（Ｉ１６２）のうちの１つは、実際の半径方向オフセットｄρｉ又は高低差ｄＺｉの２つの値のうちの１つの推定値を取得するように、Ｎ個の画像点ＩＴ１ｉ（ＩＴ２ｉ）をまとめて考慮することによって分析され得る。例えば、第２の画像Ｉ１６２のＮ個の点ＩＴ２ｉから、実際の半径方向オフセットｄρｉの各方向についての推定値が特定される。次に、実際の半径方向オフセットｄρｉのこの推定値を考慮して、上記点ＩＴ１ｉのみから高低差ｄＺｉの推定値を修正する。
【０２０９】
変形例の１つによれば、第２の画像Ｉ１６２は、図３又は４のものと同様の装置を用いて、特に７５度よりも大きい角度の下向きの観測仰角で取得され、第２の画像点の半径方向位置又は半径方向画像オフセットｄＲ２ｉに対する実際の高低差ｄＺｉの影響は、重要ではないか、γ２＝９０度の場合にはゼロである。この場合、第一に、Ｎ個の点ＩＴ２ｉをまとめて考慮することによって、リング面の第２の画像Ｉ１６２を分析することが可能である。第２の画像Ｉ１６２のＮ個の点ＩＴ２ｉから、偏心及び／又は真円度を表す値、例えば実際の半径方向オフセット値ｄρｉが特定される。第二の工程において、これらの値によりリングの円筒の形状及び位置が特定されるので、画像点ＩＴ１ｉの位置から実際の各対象点Ｔｉの位置ｄＺｉを非常に正確に特定することが可能である。
【０２１０】
実際、一般的にリング面の点Ｔｉの実際の半径方向オフセットｄρｉは、以下に起因していてもよいとみなされる。
ａ）撮影中の上記設備の軸Ａ’１に対するリングの理論中心軸Ａ１の偏心。
ｂ）真円度における欠陥。
【０２１１】
以下の説明では、他では考慮され得る、起こり得る傾斜の影響は無視されている。
【０２１２】
すべての場合において、一次反射面での反射後に取得される第１の画像について、真円度における欠陥はないが偏心がある場合、第１の実際のリング面画像Ｉ１６１は、円錐台状ミラーでのその反射を通じた円の観測から生じるパラメトリック曲線である。偏心がない場合、この第１の画像は円である。
【０２１３】
対照的に、真円度における欠陥がない場合、実際のリング面画像Ｉ１６２は、図３の実施形態の場合、中心に置かれる又は中心に置かれない円であり、図４の実施形態の場合、楕円である。既知のアルゴリズムを使用して、画像領域ＺＩ２における円又は楕円を特定して、その偏心を識別することは容易である。そこから、画像フレーム内で画素単位で、又は実際のフレーム内で軸Ａ１とＡ’１との間の距離のミリメートル単位で、測定値を定義することが可能である。
【０２１４】
図３及び４の実施形態の場合、真円度における欠陥は理論曲線と実際の曲線との間の偏差である。次に、例えば実際の曲線Ｉ１６２に最も近接している円又は楕円型の第２の理論上のラインＩ１６２ｔを探索することによって、真円度の欠陥が特定される。よって、先のアルゴリズムと同様のアルゴリズムが適用される。図３及び４の実施形態の場合、真円度の欠陥は理論曲線と実際の曲線との間の偏差である。そこから、画像フレーム内で画素単位で、又は実際のフレーム内でミリメートル単位で、測定値を定義して、これらの測定値を許容しきい値と比較することが可能である。測定値の例は、２つの比較された曲線の間の領域面、又はこれらの曲線の間の距離値によって定められる。他の基準も可能である。これらはいずれの場合も、対応するデジタル画像における複数の画像点から基準点までの距離を表す複数の値である。
【０２１５】
一般的に、上記画像処理システムによって画像ＩＧ、ＩＧ’を分析し、容器の実際のリング面の三次元形状を特定する方法は、上記装置の光学的及び幾何学的特性を考慮に入れる。画像ＩＧ、ＩＧ’において、極座標の画像フレームの原点Ｏとして基準点が選択される。好ましくは、この原点は設置軸Ａ１’の第１のシステムによる画像である点ＩＡ’１である。したがって、画像ＩＧ、ＩＧ’の各画素Ｐは、極座標Ｐ（Ｒ，θ）として、基準点までのその距離として定義されたその半径Ｒ及び半径範囲ＰＯの角度θを有する。
【０２１６】
いくつかの方法については、観測仰角γ１とγ２とが異なれば異なるほど、その演算、特に三角測距演算がより正確になることに留意されたい。第２の観測が「垂直」又は略垂直の（γ２が９０度に等しいかそれに近い）場合、あり得る高低差ｄＺｉが「見られ」ないか、ほとんど「見られ」ないので、実際の半径方向オフセットの信頼できる演算が可能となる。第１の観測仰角に沿って得られる補完観測により、高低差ｄＺｉを正確に評価できる。それは、特に第１の観測仰角γ１が４５度に等しいかそれよりも小さい角度である場合、さらに２５度よりも小さい角度である場合、半径方向オフセットを演算することによって補うことを可能とするからである。
【０２１７】
そのため、好ましくは基準点周りに３６０度の角度にわたって分布する、特定された数Ｎの異なる方向Ｄｉについてこれらの演算を繰り返すことによって、実際のリング面の形状を特定し、そこから、特に以下のリング面の様々な欠陥の存在を推測することが可能である。
凹凸、例えば「ガラス欠如」タイプ又は「ベールリング」タイプ、
真円度における欠陥、
など、その他。
【０２１８】
好ましくは、上記すべての方法について、十分な数Ｎの方向Ｄｉは、リング面の３６０度にわたって、観測対象欠陥についての十分に細かい幾何学的情報を有するように定められる。好ましくは、方向Ｄｉの数は、３６０度にわたって２つの方向Ｄｉが２０度よりも大きい角度で分離されず、好ましくは１０度よりも大きい角度で分離されず、より好ましくは５度を超える離間で分離されないように選択される。これはそれぞれ、少なくとも１８の異なる方向、好ましくは少なくとも３６の異なる方向、より好ましくは少なくとも７２の異なる方向をもたらす。
【０２１９】
上記提供される装置及び方法は、リング面の真円度において起こり得る欠陥、例えば楕円化、とは無関係に凹凸を、そして、さらに重要なことには、リング面の中心化において起こり得る欠陥とは無関係に、容器の形状に固有の欠陥（容器Ａ１の理論中心軸に対するリング面の偏心）である可能性のある欠陥、又は検査時の上記設備における容器の位置ずれ（取付軸Ａ’１に対するリング面の中心化）である可能性のある欠陥を特定することができるという利点を有することに留意されたい。この最後の要点は、検査中に容器を配置する許容範囲を広げることを可能とするので重要である。これは、特に高速でのオンライン検査にとって非常に重要である。
【０２２０】
それらはまた、リングの傾斜欠陥を考慮に入れ、かつ測定することを可能とする。
【０２２１】
別の代表値、例えば第１の全体デジタル画像ＩＧにおけるこの第２の画像点から基準点までの距離の値、が特定される方法において、円筒形フレーム内にリング面の対応する複数の点の座標が直接存在する。
【０２２２】
そのため、すべての場合において、検査された容器１４の実際のリング面１６の三次元形状を表す情報を特定することが可能である。
【０２２３】
この特定は、本発明に係る装置において、特に例えばコンピュータを含む、センサ１８に関連付けられた画像処理システムによってなされ得る。
【０２２４】
図６は、本発明に係る装置１０を導入する複数の容器１４の検査ライン２００を示している。図示された例において、複数の容器１４は、移動方向に沿って、例えば複数の容器１４の理論中心軸Ａ１に垂直な水平並進で、複数の容器１４を輸送するコンベヤ２１０によって移動する。図示された例において、コンベヤ２１０は、敷設平面とも呼ばれ、垂直に配置された複数の容器１４の理論中心軸Ａ１を有するコンベヤベルト２１２を含み、その上に複数の容器１４がそれらの底面によって置かれる。コンベヤ２１０はまた、複数の容器１４の側面と連携するガイド手段（図示せず）を含むこともあり得る。コンベヤ２１０はまた、直線部分を介して複数の容器を輸送するために容器の側面を締め付ける対向する輸送ベルトを含むこともあり得る。上記コンベヤは、特に水平面において、円形移動軌道に沿って複数の容器１４を移動させる搬送ホイールを含むこともあり得る。そのため、複数の容器１４は、上向きの水平面にそれらのリング面１６を有する。コンベヤ２１０は、本発明に係る装置１０の下方の水平軌道に沿って、装置１０との干渉のリスクなしに複数の容器を運ぶ。装置１０は、例えば筐体２３０の形式で、装置１０、特にセンサ１８、１８’、レンズシステム２０、２０’、光源２８、２８’、一次反射面２６１、２６２を組み込んだ支持体によって担持され得る。筐体２３０はコンベヤの上方に配置されている。筐体２３０の内部で、本発明に係る装置１０は、観測領域及び入射光ビームが筐体２３０の下面とコンベヤベルト２１２との間に位置する設置領域Ｅに向かって下方に向けられるように、その設置軸Ａ’１が垂直位置に配置されている。したがって、この検査ステーションでは、複数の容器の理論中心軸Ａ１が設置軸Ａ’１と最も一致するように、コンベヤ２１０が複数の容器を運ぶことが理解される。この一致のタイミングで、少なくとも第１の画像及び第２の画像は、場合によっては共通の全体デジタル画像の形式で、容器の対処又はコンベヤの停止を必要とすることなく装置１０を使用して取得される。次に、装置１０によって取得された画像は、処理装置２４０、例えば画像処理システム及び／又は視覚装置及び／又は画像記憶装置、例えばコンピュータを含むコンピュータシステム、に送られ得る。その結果、このようにして取得された画像を分析して、容器１４のリング面１６の三次元形状を特定することが可能である。
【０２２５】
上記カメラは、複数の物品の動きと同期して、その複数の画像を統合するように、特に理論リング中心軸Ａ１が設置軸Ａ’１と一直線になるときに画像をフリーズするように、動作し得る。上記複数の画像におけるカメラのブレのリスクを低減するために、上記統合時間は、例えば１ｍｓに満たないか、さらには４００μｓに満たない短さであることが予想される。
【０２２６】
上記複数の画像におけるカメラのブレのリスクを低減するために、光源はパルス状であり得る、つまりフラッシュ型の、例えば１ｍｓに満たないか、さらには４００μｓに満たない短時間の照明を生成する。
【０２２７】
処理システム２４０が、複数の物品の動きと同期させるために、上記光源及び上記カメラを駆動する制御ユニットと連携するか、又はこれを含むことが提供され得る。
【０２２８】
したがって、上記装置及び方法は制御対象容器との物理的な接触を必要としない。本発明に係る装置は、特にステーション又は物品検査ライン、他の制御を目的とした他の装置が含まれる可能性のある検査ステーション又はラインに簡単に設置することができるため、先行技術の装置よりも費用が少なく、かつ嵩が小さくて済むので、本発明に係る装置は、特に複数の容器がチェーンのように循環する生産ラインに設置することができる。このような装置は、容器製造ライン上であれ、容器処理ライン上であれ、又は充填ライン上であれ、高速でオンラインで複数の容器を制御することを可能とする。
【０２２９】
本発明は、記載及び表された例に限定されることなく、その範囲から逸脱しない範囲で様々な変更を加えることができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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