JP2685198B2 - Wall thickness measuring device for bottomed cylindrical containers - Google Patents

Wall thickness measuring device for bottomed cylindrical containers

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JP2685198B2
JP2685198B2 JP63017446A JP1744688A JP2685198B2 JP 2685198 B2 JP2685198 B2 JP 2685198B2 JP 63017446 A JP63017446 A JP 63017446A JP 1744688 A JP1744688 A JP 1744688A JP 2685198 B2 JP2685198 B2 JP 2685198B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は各種飲料製品(以下、ジュース類という。)
を充填するための有底筒体状を有するプラスチック容器
(以下、容器という。)の肉厚を測定する装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to various beverage products (hereinafter referred to as juices).
The present invention relates to a device for measuring the wall thickness of a plastic container (hereinafter, referred to as a container) having a bottomed cylindrical shape for filling with.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

最近では、ジュース類は大型の容器に充填して販売さ
れている。この容器において問題となるのはジュース類
の充填時の当該ジュース類の保有する熱と、冷却後にお
ける容器内圧力の低下による容器の変形である。
Recently, juices are sold in large containers. The problem in this container is the heat of the juice at the time of filling the juice and the deformation of the container due to the decrease in the pressure inside the container after cooling.

すなわち、一般にこの種の容器はPET(polyethylene
terephthalate)系樹脂材料で作られているが、このPET
系樹脂そのものは耐熱性に乏しい。したがって、ジュー
ス類は充填時に約85℃程度の温度を有しているため、そ
の充填の際あるいは充填後に蓋をして冷却された状態で
は内部圧力が低下し、胴部が内方に陥没するおそれがあ
る。このことは、特に長尺の大型容器にあっては一層生
じ易い。この変形防止のため、容器の側壁に断面を凹凸
状とする柱部を軸方向に形成し、形成的に工夫を施する
ことにより強化する手段があるが、必ずしも十分なもの
とはいい難い。
That is, in general, this type of container is a PET (polyethylene
terephthalate) resin material, but this PET
The resin itself is poor in heat resistance. Therefore, the juices have a temperature of about 85 ° C during filling, so the internal pressure drops when the lid is cooled during filling or after filling, and the body collapses inward. There is a risk. This is more likely to occur especially in long large containers. In order to prevent this deformation, there is a means for strengthening by forming a column portion having an uneven cross section on the side wall of the container in the axial direction and devising it formally, but this is not always sufficient.

このようなことから、PET系樹脂に耐熱性の樹脂を混
入することにより耐熱性および強度の向上を図ることが
考えられている。この耐熱性を検査する方法として、容
器の肉厚を測定することが考えられる。耐熱性を確保す
るためにはある程度の肉厚が必要となるからである。
Therefore, it is considered that the heat resistance and the strength are improved by mixing the PET resin with the heat resistant resin. As a method of inspecting this heat resistance, it is possible to measure the wall thickness of the container. This is because a certain amount of wall thickness is required to ensure heat resistance.

この肉厚測定の方法としては、容器の胴部を切除して
測定する直接的な破壊手法と、各種光線や超音波を用い
た非接触、非破壊法が挙げられる。ここで容器は連続自
動製造ラインにより作られるため、検査法としては非接
触、非破壊法が採用されるが、従来では容器の肉厚を非
接触、非破壊法により高精度で測定する装置として好適
なものがなかった。そのため、適当なサンプリング法に
より抜き打ち的な検査しか行うことができず、したがっ
て全数検査を行うことは困難であった。また、測定個所
は1ヶ所かせいぜい数個所が限度であり、容器全周ある
いは軸方向全域に亘って詳細なデータを求めることは困
難なものであった。
Examples of the method for measuring the wall thickness include a direct destruction method in which the body of the container is cut and measured, and a non-contact or non-destructive method using various light rays or ultrasonic waves. Since the container is made by a continuous automatic manufacturing line here, non-contact and non-destructive inspection methods are used, but in the past, as a device that measures the thickness of the container with high precision by non-contact and non-destructive method. There was no suitable one. Therefore, only an unannounced inspection can be performed by an appropriate sampling method, and thus it is difficult to perform 100% inspection. Moreover, the number of measurement points is limited to one and at most several points, and it is difficult to obtain detailed data over the entire circumference of the container or the entire axial direction.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

そこで、本発明者は容器の肉厚を非接触、非破壊法に
より精度よく容器の全域に亘って測定しうる測定装置を
提供している(特願昭62-316081)。
Therefore, the present inventor has provided a measuring device capable of accurately measuring the thickness of a container over the entire region of the container by a non-contact, non-destructive method (Japanese Patent Application No. 62-316081).

しかし、容器の連続自動製造ラインの高効率化、高速
化に伴ない、容器の肉厚測定装置についても、さらに高
速でかつ高精度であることが要求されている。
However, as the efficiency and speed of the continuous automatic production line for containers increase, the container thickness measuring device is also required to have higher speed and higher accuracy.

本発明は上記の課題を達成しうる肉厚測定装置を提供
することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a wall thickness measuring device that can achieve the above object.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記本発明の目的を達成するために、一端が開口され
た透明または半透明の有底筒状容器の肉厚を測定する装
置において、(1)前記容器の軸方向に複数の発光部を
有し前記容器の側壁面に複数の測定光を放射する投光器
と、(2)前記投光器と常に一定の相対的位置を保持し
たまま一体化されており、前記投光器の各発光部に対向
して前記容器の軸方向に複数の受光部を有し前記容器を
透過した測定光を受光して電気信号に変換する受光器
と、(3)この受光器の出力電気信号と前記容器の肉厚
との相関関係から前記測定位置における容器の肉厚を算
出する演算器と、(4)前記投光器と前記受光器とをそ
れらの相対的位置を保持したまま前記容器の軸方向に移
動させて容器の肉厚測定位置を変更する測定位置変更手
段とを備え、(5)前記測定位置変更手段によって前記
投光器又は前記受光器のいずれか一方を前記容器の開口
部から当該容器内に挿入し、他の一方を前記容器の外部
に配置し、(6)前記投光器から同時に放射され前記容
器を透過した複数の測定光を前記受光器にて受光するこ
とにより、前記容器の複数地点の肉厚測定を同時に且つ
非接触的に行なうような構成とした。
In order to achieve the above-mentioned object of the present invention, in a device for measuring the wall thickness of a transparent or semi-transparent bottomed cylindrical container having one end opened, (1) a plurality of light emitting parts are provided in the axial direction of the container. A light projector for emitting a plurality of measurement lights on the side wall surface of the container is integrated with the light projector (2) while keeping a constant relative position at all times, and the light emitter faces each light emitting portion of the light projector. A light receiver having a plurality of light receiving portions in the axial direction of the container for receiving the measurement light transmitted through the container and converting it into an electric signal; (3) an electric signal output from the light receiver and a wall thickness of the container A calculator for calculating the wall thickness of the container at the measurement position from the correlation; and (4) moving the container and the light receiver in the axial direction of the container while maintaining their relative positions. A measuring position changing means for changing the thickness measuring position, and (5) before By the measurement position changing means, one of the light projector and the light receiver is inserted into the container through the opening of the container, and the other one is arranged outside the container, and (6) the light is simultaneously emitted from the light projector. The plurality of measurement lights transmitted through the container are received by the light receiver, so that the wall thicknesses at a plurality of points of the container can be measured simultaneously and in a non-contact manner.

〔作用〕[Action]

上記本発明の構成によれば、投光器は容器の軸方向に
複数の発光部を有しており、受光器は前記投光器の各発
光部に対向して前記容器の軸方向に複数の発光部を有し
ており、前記投光器と前記受光器の位置関係は常に一定
であり、前記投光器および前記受光器のいずれか一方は
前記容器の開口部から当該容器内に挿入され、他の一方
は前記容器の外部に配置され測定が行なわれる。前記投
光器の各発光部から発せられた複数の測定光は容器の側
壁を透過して受光器の対応する各受光部に到達する。こ
の間、投光器からの測定光は透過に際して減衰し、その
減衰量すなわち透過量は肉厚との間に一定の相関関係を
有する。受光器は受けた光を電気信号に変換する。変換
出力された電気信号は測定光の透過量に対応するため、
この電気信号と肉厚との相関関係に基づいて演算器から
肉厚測定値が出力される。
According to the above configuration of the present invention, the light projector has a plurality of light emitting units in the axial direction of the container, and the light receiver faces the light emitting units of the light projecting unit and has a plurality of light emitting units in the axial direction of the container. And the positional relationship between the light projector and the light receiver is always constant, one of the light projector and the light receiver is inserted into the container from the opening of the container, and the other one is the container. It is placed outside of and the measurement is performed. The plurality of measurement lights emitted from the respective light emitting portions of the light projector pass through the side wall of the container and reach the corresponding light receiving portions of the light receiver. During this period, the measurement light from the projector is attenuated when it is transmitted, and the amount of attenuation, that is, the amount of transmission, has a certain correlation with the wall thickness. The light receiver converts the received light into an electric signal. Since the converted electrical signal corresponds to the amount of transmitted measurement light,
The wall thickness measurement value is output from the calculator based on the correlation between the electric signal and the wall thickness.

この場合、容器の軸方向の肉厚測定は、前記投光器の
発光部の数および前記受光器の受光部の数を任意に決定
することにより、同時多点測定が可能となり、かつ測定
位置変更手段により前記投光器および前記受光器と容器
との相対位置関係が任意に変えられるので容器全域に亘
り高速でかつ高精度な非接触、非破壊測定が可能とな
る。
In this case, the wall thickness measurement in the axial direction of the container enables simultaneous multi-point measurement by arbitrarily determining the number of light emitting parts of the light projector and the number of light receiving parts of the light receiver, and the measurement position changing means. As a result, the relative positional relationship between the light projector and the light receiver and the container can be arbitrarily changed, so that high-speed and highly accurate non-contact and non-destructive measurement can be performed over the entire region of the container.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の肉厚測定装置の実施例を図面を参照して説明
する。
An embodiment of the wall thickness measuring apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.

概要構成 第1図は本発明の肉厚測定装置の1実施例の概要構成
を示す。本発明の肉厚測定装置は、容器1の外部に配置
された容器1の軸方向に複数の発光部(図示例では4a,4
b,4cおよび4dの4ヶ所)を有し各発光部から容器1の側
壁に測定光3a,3b,3cおよび3dを放射する投光器4と、容
器1の内分に挿入され、前記投光器4の各発光部4a,4b,
4cおよび4dと一定の間隔をおいて対向するように容器1
の軸方向に複数の受光部5a,5b,5cおよび5dを有する受光
器5と、受光器5の出力信号に基づいて容器1の測定部
分の肉厚を算出する演算器6と、前記投光器4および受
光器5を一体に昇降させる昇降手段8と、容器1を測定
位置において容器1の周方向に回転させる回転手段9
と、を備えて構成される。この構成において、昇降手段
8と回転手段9とは測定位置変更手段を構成する。つま
り、昇降手段8は容器の軸方向測定位置変更手段であ
り、回転手段は容器の周方向測定位置変更手段である。
Outline Configuration FIG. 1 shows an outline configuration of one embodiment of the wall thickness measuring apparatus of the present invention. The wall thickness measuring device of the present invention comprises a plurality of light emitting parts (4a, 4a in the illustrated example) arranged in the axial direction of the container 1 arranged outside the container 1.
b, 4c and 4d) and a light projector 4 which emits measurement light 3a, 3b, 3c and 3d from each light emitting part to the side wall of the container 1, and a light projector 4 which is inserted into the inner portion of the container 1 Each light emitting unit 4a, 4b,
Container 1 so as to face 4c and 4d with a certain space.
A light receiver 5 having a plurality of light receiving portions 5a, 5b, 5c and 5d in the axial direction of the light source, a calculator 6 for calculating the wall thickness of the measurement portion of the container 1 based on the output signal of the light receiver 5, and the light projector 4 And an elevating means 8 for integrally elevating the light receiver 5, and a rotating means 9 for rotating the container 1 in the circumferential direction of the container 1 at the measurement position.
And is provided. In this structure, the elevating means 8 and the rotating means 9 constitute a measuring position changing means. That is, the elevating means 8 is the axial measuring position changing means of the container, and the rotating means is the circumferential measuring position changing means of the container.

容器1 測定対象である容器1はPET系樹脂にポリアリドレー
ト系樹脂等の耐熱性を有する樹脂が混入された合成樹脂
材料からなり、透明もしくは半透明である。この容器1
は前記両樹脂を同時に射出して行う共射出成形法により
形成される。側壁部分の厚み方向の構造は、両側にPET
樹脂、その中間層に上記耐熱性樹脂が介在された3層構
造を有している。
Container 1 The container 1 to be measured is made of a synthetic resin material in which a heat resistant resin such as a polyarydrate resin is mixed in a PET resin, and is transparent or translucent. This container 1
Is formed by a co-injection molding method in which both resins are simultaneously injected. The structure of the side wall in the thickness direction is PET on both sides.
The resin has a three-layer structure in which the heat resistant resin is interposed in the intermediate layer.

投光器4 第1図に示すように、投光器4は容器1の軸方向と同
一方向の軸を有する筒状のケーシング12の軸方向の所定
位置に配設される4つの発光部4a,4b,4cおよび4dを有す
る。
Projector 4 As shown in FIG. 1, the projector 4 comprises four light emitting parts 4a, 4b, 4c arranged at predetermined positions in the axial direction of a cylindrical casing 12 having an axis in the same direction as the axial direction of the container 1. And 4d.

第2図は4つの発光部の内、最下位置の発光部4aを示
すものであり、この発光部4aと他の発光部は同一構造を
有する。
FIG. 2 shows the lowermost light emitting portion 4a among the four light emitting portions, and the light emitting portion 4a and other light emitting portions have the same structure.

前記発光部4aは筒状のケーシング12内に収納され、光
源13と、この光源13を介して容器1の壁面と対向するよ
うに光源13の側方(図示例では左方)に位置する凹面鏡
14と、前記光源13の容器1寄りの側方(図示例では右
方)に位置するチョッパ15と、前記ケーシング12の側壁
から容器1方向に水平に突出している筒状の光ガイド部
11と、この光ガイド部11の容器1側端面に設けられ窓部
16と、前記光ガイド部11内に設置されたレンズ系19とを
備えて構成される。光源13には、例えばニクロム線等
の、測定光として赤外線を発光するものを用いる。赤外
線は波長2〜5μmのものを用いるのが好ましい。その
理由は、波長の長い赤外光を用いるとレンズ系で構成さ
れる光路が長くなって後述する光ガイド部が長くなり、
装置構成の点で実用上支障をきたすこと、および例えば
15〜18μmの赤外線だと黒体炉が必要となって、高価に
なること、等の難点があるからである。
The light emitting part 4a is housed in a cylindrical casing 12, and a light source 13 and a concave mirror located laterally (left in the illustrated example) of the light source 13 so as to face the wall surface of the container 1 through the light source 13.
14, a chopper 15 located on the side of the light source 13 near the container 1 (to the right in the illustrated example), and a cylindrical light guide portion that horizontally projects from the side wall of the casing 12 in the container 1 direction.
11 and a window portion provided on the end surface of the light guide portion 11 on the container 1 side.
16 and a lens system 19 installed in the light guide unit 11. As the light source 13, a light source that emits infrared light as measurement light, such as a nichrome wire, is used. It is preferable to use infrared rays having a wavelength of 2 to 5 μm. The reason is that if infrared light with a long wavelength is used, the optical path formed by the lens system becomes long, and the light guide section described later becomes long,
Practically hindering the device configuration, and
This is because infrared rays of 15 to 18 μm require a black body furnace and are expensive.

凹面鏡14は光源13からの赤外線を集光して前記レンズ
系19に入射させるためのものである。
The concave mirror 14 collects infrared rays from the light source 13 and makes them enter the lens system 19.

チョッパ15は凹面鏡14により反射されてレンズ系19に
進む光をチョッピングすることにより断続的な形(すな
わち、交播波形)とするためのものである。このチョッ
ピングする理由は、後述する受光器5に設けられる光電
変換素子の特性上ドリフトおよびオフセットが生じ、こ
れらの変動要因を除去して高精度な測定を行うために必
要だからである。そのために、一旦交播波形に変換して
ドリフトおよびオフセットを打消し、再度直流に変換す
るものである。チョッパの形式としては、光源13に与え
る電気信号をチョッピングする電気式のものと、本実施
例のように光源13からの発光は一定とし、その光をチョ
ッパ板17をモータ18により所定回転数で回転させて断続
的に遮光する機械式とが考えられる。
The chopper 15 is for chopping the light reflected by the concave mirror 14 and advancing to the lens system 19 to have an intermittent shape (that is, a cross-seeding waveform). The reason for this chopping is that drift and offset occur due to the characteristics of the photoelectric conversion element provided in the light receiver 5 which will be described later, and it is necessary to remove these fluctuation factors and perform highly accurate measurement. For this purpose, the waveform is temporarily converted to a crossing waveform to cancel the drift and offset, and then converted to DC again. As the chopper type, an electric type that chops an electric signal to be supplied to the light source 13 and a constant light emission from the light source 13 as in this embodiment, and the light is emitted from the chopper plate 17 at a predetermined rotation speed by the motor 18. A mechanical type that rotates and intermittently shields light is considered.

光ガイド部11は前記光源13および前記凹面鏡14に対応
した位置でケーシング12の側壁から容器1方向に水平に
突出している筒形状を有するものであり、その容器1側
の端面には窓部16が設けられている。凹面鏡14で反射さ
れてチョッパ15により交播波形とされた測定光3は、こ
の光ガイド部11内に構成されている複数枚のレンズより
なるレンズ系19に導かれ、前記窓部16に設けられた最終
段のレンズであるレンズ20により平行光線をなして容器
1の側壁に向けて投光されるようになている。この容器
1の側壁に投光される測定光3はスポット光である。
The light guide portion 11 has a cylindrical shape that horizontally protrudes from the side wall of the casing 12 in the direction of the container 1 at a position corresponding to the light source 13 and the concave mirror 14, and the window portion 16 is provided on the end surface on the container 1 side. Is provided. The measuring light 3 reflected by the concave mirror 14 and crossed by the chopper 15 is guided to the lens system 19 composed of a plurality of lenses formed in the light guide portion 11 and provided in the window portion 16. The lens 20 which is the final stage lens makes a parallel light beam and projects it toward the side wall of the container 1. The measuring light 3 projected on the side wall of the container 1 is spot light.

前記発光部を内蔵するケーシング12は昇降手段8のケ
ーシング36に取り付けられている。
The casing 12 containing the light emitting portion is attached to the casing 36 of the elevating means 8.

受光器5 第1図乃至第4図に示すように、受光器5は前記投光
器4の複数の発光部4a,4b,4cおよび4dに対向し、所定間
隔をおいて位置するように支持部材21に複数の受光部5
a,5b,5cおよび5dを有し、前記支持部材は昇降手段8の
前記ケーシング36に取り付けられている。したがって、
投光器4と受光器5とは常に一定の相対位置関係を保持
して一体化されている。第2図を参照して受光部(図示
例では受光部5aが示されており、他の受光部も同一構造
を有する。)について説明する。受光部5aは前記支持部
材21に装着された光電変換素子23と、その前面に設けら
れた干渉フィルタ22とからなる。干渉フィルタ22は光電
変換素子23の分光特性に合わせ、特定波長(2.6μm)
をピークとするフィルタ特性を有し、他の外乱ノイズの
不要波長を遮断する。光電変換素子23は、常温にて使用
可能であり、SN比を向上させるために測定光3に対応し
て波長2〜5μmにおける分光特性がピークとなるもの
が好ましい。そのような光電変換素子としては「PbS
(鉛・イオウ)光電変換素子の使用が可能である。
Light Receiver 5 As shown in FIGS. 1 to 4, the light receiver 5 faces the plurality of light emitting portions 4a, 4b, 4c and 4d of the light projector 4 and is provided with a support member 21 so as to be positioned at a predetermined interval. Multiple receivers 5
The support member is attached to the casing 36 of the elevating means 8 having a, 5b, 5c and 5d. Therefore,
The light projector 4 and the light receiver 5 are integrated while always maintaining a constant relative positional relationship. The light receiving portion (the light receiving portion 5a is shown in the illustrated example, and the other light receiving portions also have the same structure) will be described with reference to FIG. The light receiving section 5a includes a photoelectric conversion element 23 mounted on the support member 21 and an interference filter 22 provided on the front surface thereof. The interference filter 22 has a specific wavelength (2.6 μm) according to the spectral characteristics of the photoelectric conversion element 23.
, And blocks unnecessary wavelengths of other disturbance noise. The photoelectric conversion element 23 can be used at room temperature, and it is preferable that the photoelectric conversion element 23 has a peak spectral characteristic at a wavelength of 2 to 5 μm corresponding to the measurement light 3 in order to improve the SN ratio. As such a photoelectric conversion element, "PbS
(Lead / Sulfur) photoelectric conversion element can be used.

なお前記投光器4の発光部と前記受光器5の受光部と
の組み合せの数あるいは設置位置を変えることにより、
容器1の軸方向の測定位置あるいは測定点の数を任意に
設定することができる。
It should be noted that by changing the number or combination of installation positions of the light emitting portion of the projector 4 and the light receiving portion of the light receiver 5,
The measurement position in the axial direction of the container 1 or the number of measurement points can be arbitrarily set.

このように、容器1の軸方向に複数の発光部と受光部
を設け、複数の測定点で同時に測定することができるよ
うにしたことにより、容器1の軸方向の肉厚測定に要す
る時間を大幅に短縮することができる。
In this way, by providing a plurality of light emitting units and light receiving units in the axial direction of the container 1 and enabling simultaneous measurement at a plurality of measurement points, the time required for measuring the axial wall thickness of the container 1 can be reduced. It can be greatly shortened.

電気信号処理系 本装置における電気信号処理系は、第1図に示すよう
に、チョッパ15を駆動するチョッパ回路26と、チョッパ
出力信号Aをタイミング信号として光電変換素子の出力
信号を直流波形(ピークホールド波形)に変換するため
の信号処理回路27と、処理された出力信号に基づいて容
器1の測定部分の肉厚tを算出するための演算回路28
と、後述する回転手段9の回転位置(すなわち、容器1
の周方向位置)を検出するためのロータリエンコーダ31
と、投光器4の発光部および受光器5の受光部の、容器
1の軸方向位置を検出するポテンショメータ32と、演算
出力信号(肉厚値t)およびエンコーダ出力信号に基づ
いて容器1の周方向厚み分布を表示し、かつ各受光部に
対応する演算出力信号(肉厚値t)に基づいて容器1の
軸方向厚み分布を表示する表示装置29と、を備えて構成
される。
Electric Signal Processing System As shown in FIG. 1, the electric signal processing system of the present apparatus is a chopper circuit 26 that drives the chopper 15, and a DC waveform (peak) of the output signal of the photoelectric conversion element using the chopper output signal A as a timing signal. A signal processing circuit 27 for converting into a hold waveform) and an arithmetic circuit 28 for calculating the wall thickness t of the measurement portion of the container 1 based on the processed output signal.
And the rotational position of the rotating means 9 described later (that is, the container 1
Rotary encoder 31 to detect the circumferential position of the
And a potentiometer 32 for detecting the axial position of the container 1 of the light emitting part of the projector 4 and the light receiving part of the light receiver 5, and the circumferential direction of the container 1 based on the calculation output signal (thickness value t) and the encoder output signal. A display device 29 for displaying the thickness distribution and for displaying the axial thickness distribution of the container 1 based on the calculation output signal (thickness value t) corresponding to each light receiving portion.

チョッパ回路26は、直流モータ18を所定回転数で回転
させ、周方向に間欠的な切欠部(図示せず)を有するチ
ョッパ板17を回転させることにより、交播波形の測定光
3を出力するためのものである。チョッパ回路26からは
測定光3のチョッピング周期に対応するタイミング信号
Aが出力される(第6図(a))。このタイミング信号
Aは信号処理回路27に入力される。
The chopper circuit 26 rotates the DC motor 18 at a predetermined number of rotations, and rotates the chopper plate 17 having intermittent cutouts (not shown) in the circumferential direction, thereby outputting the measuring light 3 having a crosswise waveform. It is for. The chopper circuit 26 outputs a timing signal A corresponding to the chopping cycle of the measuring light 3 (Fig. 6 (a)). The timing signal A is input to the signal processing circuit 27.

信号処理回路27は、第5図に示すように、タイミング
信号Aを所定時定数分だけ遅延させたタイミング信号A
1を出力する1次遅延回路(積分回路)61と、遅延され
たタイミング信号A1をさらに遅延させたタイミング信
号A2を出力する2次遅延回路(積分回路)62と、この
ように2重に遅延されたタイミング信号A2の立上りエ
ッジを検出するエッジ検出回路(微分回路)34と、この
エッジ検出信号A3をTTLレベルの信号電圧に変換する接
続回路35と、変換された信号をリセット入力信号Rとし
て光電変換素子23の出力信号をピークホールドするピー
クホールド回路63とを備えて構成される。なお、遅延回
路は2段構成とする必要は必ずしもなく、1つの回路で
必要な遅れ時定数を確保できる場合は1段でよい。
As shown in FIG. 5, the signal processing circuit 27 uses the timing signal A obtained by delaying the timing signal A by a predetermined time constant.
A primary delay circuit (integrator circuit) 61 that outputs 1 and a secondary delay circuit (integrator circuit) 62 that outputs a timing signal A 2 that is obtained by further delaying the delayed timing signal A 1 ; Edge detecting circuit (differentiating circuit) 34 for detecting the rising edge of the timing signal A 2 delayed by a delay time, a connection circuit 35 for converting the edge detecting signal A 3 into a TTL level signal voltage, and resetting the converted signal. A peak hold circuit 63 that peak-holds the output signal of the photoelectric conversion element 23 as the input signal R is configured. Note that the delay circuit does not necessarily need to have a two-stage configuration, and may be one stage if one circuit can secure a required delay time constant.

1次遅延回路61および2次遅延回路62は、CR積分回路
(C1,C2,R)およびオペアンプを用いたアクティブ回路
であり、第6図(a)に示すチョッパ回路出力信号Aを
1,A2(第6図(b),(c))の位相に遅延させる。
時定数τはCR積分回路の抵抗Rを可変とすることにより
調整可能である。
The first-order delay circuit 61 and the second-order delay circuit 62 are active circuits using CR integrator circuits (C 1 , C 2 , R) and operational amplifiers, and output the chopper circuit output signal A shown in FIG. 1 and A 2 (FIGS. 6 (b) and (c)) are delayed.
The time constant τ can be adjusted by making the resistance R of the CR integrating circuit variable.

エッジ検出回路34はコンデンサC0を介在させた微分
回路であり、タイミング信号A2の立上りエッジを検出
してエッジ検出回路出力信号A3を生じ(第6図
(d))出力波形は実際には微分波形である。
The edge detection circuit 34 is a differentiating circuit with a capacitor C 0 interposed, and detects the rising edge of the timing signal A 2 to generate an edge detection circuit output signal A 3 (Fig. 6 (d)). The output waveform is actually Is a differential waveform.

接続回路35は、ピークホールド回路63の信号レベルに
適合させるために、TTLレベル(論理信号レベル5V)で
リセット信号Rを出力するものであり、回路素子として
はオープンコレクタ回路が用いられる。リセット信号R
はピークホールド回路63のリセット入力端に与えられ
る。
The connection circuit 35 outputs the reset signal R at a TTL level (logic signal level 5V) in order to match the signal level of the peak hold circuit 63, and an open collector circuit is used as the circuit element. Reset signal R
Is applied to the reset input terminal of the peak hold circuit 63.

ピークホールド回路63は、外付けのホールド用コンデ
ンサCHを用い、光電変換素子23からの出力信号Bのピ
ークレベルを次のピークまでホールドし、容器1の測定
部分の肉厚tに対応する値を出力するものである。この
ことは、チョッパ周期の交播信号を直流信号に変換した
のと等価である。33はハイパスフィルタであり、光電変
換素子23の出力信号Bに含まれる低周波のドリフト成分
を除去するためのハイパスフィルタである。
The peak hold circuit 63 uses an external holding capacitor C H to hold the peak level of the output signal B from the photoelectric conversion element 23 to the next peak, and a value corresponding to the wall thickness t of the measurement portion of the container 1. Is output. This is equivalent to converting the alternating signal of the chopper cycle into a DC signal. A high-pass filter 33 is a high-pass filter for removing low-frequency drift components included in the output signal B of the photoelectric conversion element 23.

演算回路23は、光電変換素子23により得られた出力
(=容器1の胴壁の測定光の透過量)と容器1の肉厚T
との相関関係に基づいて肉厚tを算出する。ここで、第
7図にその相関関係をグラフ化したものを示す。第7図
は光電変換素子23の初期出力電圧(変動分が含まれ
る。)を考慮し、出力電圧Vを初期出力電圧V0で除
し、無次元化した場合を示している。すなわち、無次元
化された出力電圧V*は実験例では、 V*=83×exp(−1.367t) で与えられ、この式を変形して肉厚tは で求められる。ここに、V*=V/V0×100、V:実際の出力
電圧、V0:初期出力電圧である。したがって、光電変
換素子23の出力信号Bの電圧Vが得られれば、直ちに肉
厚tを算出することが可能である。この演算回路28は上
記(1)式を満足する定数に設定された対数アンプを用
いるか、あるいはパソコン等の計算機を用いることによ
り実現可能である。
The arithmetic circuit 23 outputs the output (= the amount of transmitted measurement light of the body wall of the container 1) obtained by the photoelectric conversion element 23 and the wall thickness T of the container 1.
The wall thickness t is calculated based on the correlation with. Here, FIG. 7 shows a graph of the correlation. FIG. 7 shows a case in which the output voltage V is divided by the initial output voltage V 0 in consideration of the initial output voltage of the photoelectric conversion element 23 (including the variation) to make it dimensionless. That is, the dimensionless output voltage V * is given by V * = 83 × exp (−1.367t) in the experimental example, and this equation is modified to obtain the wall thickness t. Is required. Here, V * = V / V 0 × 100, V: actual output voltage, V 0 : initial output voltage. Therefore, if the voltage V of the output signal B of the photoelectric conversion element 23 is obtained, the wall thickness t can be calculated immediately. The arithmetic circuit 28 can be realized by using a logarithmic amplifier set to a constant satisfying the above equation (1), or by using a computer such as a personal computer.

表示手段29は、例えばX−Yレコーダ等を用いること
ができる。容器1の周方向厚み分布を表示する場合に
は、X軸入力端子にエンコーダ31から周方向測定位置信
号Eを入力し、Y軸入力端子に演算回路28の出力信号D
(肉厚t)を入力することにより容易に求めることがで
き、規格に適合しているか否かを検査しうる。また、容
器1の軸方向厚み分布を表示する場合、X軸入力端子に
ポテンショメータ32からの軸方向測定位置信号Fを入力
し、Y軸入力端子に演算回路28の出力信号Dを入力する
ことにより求めることができる。
As the display means 29, for example, an XY recorder or the like can be used. When displaying the circumferential thickness distribution of the container 1, the circumferential measurement position signal E is input from the encoder 31 to the X-axis input terminal, and the output signal D of the arithmetic circuit 28 is input to the Y-axis input terminal.
(Thickness t) can be easily obtained by inputting, and it can be checked whether or not it conforms to the standard. When displaying the axial thickness distribution of the container 1, the axial measurement position signal F from the potentiometer 32 is input to the X-axis input terminal and the output signal D of the arithmetic circuit 28 is input to the Y-axis input terminal. You can ask.

昇降手段8 昇降手段8は第3図、第4図に示すように、ケーシン
グ36に取付けられた昇降モータ37と、支柱38上に設けら
れた昇降ガイド39と、昇降動作を正確に行うための昇降
ガイドロッド40と、この昇降ガイドロッド40を支持する
ための保持部材41とを備えて構成される。ケーシング36
の昇降ガイド39部分にはラック(図示せず)が設けら
れ、これに歯合するピニオン(図示せず)がスライダ42
側に設けられ、このピニオンを昇降モータ37により回転
させることにより、ケーシング36が上下動するようにな
っている。
Ascending / descending means 8 As shown in FIGS. 3 and 4, the ascending / descending means 8 includes an ascending / descending motor 37 attached to a casing 36, an ascending / descending guide 39 provided on a column 38, and an ascending / descending operation. The elevation guide rod 40 and a holding member 41 for supporting the elevation guide rod 40 are provided. Casing 36
A rack (not shown) is provided at a portion of the elevating guide 39, and a pinion (not shown) meshing with the rack is
The casing 36 is vertically moved by rotating the pinion by a lifting motor 37.

したがって、ケーシング36に一体化されている前記投
光器4および受光器5も同時に昇降することとなる。ま
た、前記保持部材41の任意の位置にロックレバー43を設
けることにより前記昇降ガイドロッド40の動きを拘束し
て任意の位置で係止保持することができる。
Therefore, the light projector 4 and the light receiver 5 integrated with the casing 36 also move up and down at the same time. Further, by providing the lock lever 43 at an arbitrary position of the holding member 41, the movement of the elevating guide rod 40 can be restrained and locked and held at an arbitrary position.

さらに、前記昇降ガイド39あるいは前記保持部材41に
リミットスイッチ等を設けケーシング36の昇降を段階的
に行なうこともできる。この場合、ケーシング36が所定
位置まで降下して測定完了後、前記リミットスイッチを
作動させて前記投光器4の各発光部および前記受光器5
の各受光部の設置間隔の約半分の距離に相当するケーシ
ング12の上昇あるいは下降移動を行ない、その移動後の
位置で測定することにより、前記発光部あるいは受光部
の数の倍の数の測定点での測定が容易になしうる。
Further, a limit switch or the like may be provided on the elevating guide 39 or the holding member 41 to elevate the casing 36 in stages. In this case, after the casing 36 descends to a predetermined position and the measurement is completed, the limit switch is operated to operate each light emitting portion of the light projector 4 and the light receiver 5.
The casing 12 is moved up or down corresponding to a distance of about half the installation interval of each of the light-receiving parts, and measurement is performed at the position after the movement, thereby measuring the number of times the number of the light-emitting parts or the light-receiving parts. Measurement at points can be done easily.

なお、前記受光器5のみを前記ケーシング36に一体化
して、前記受光器5のみ昇降可能とし、前記投光器4は
所定位置に固定したものとすることもできる。
Alternatively, only the light receiver 5 may be integrated with the casing 36 so that only the light receiver 5 can be moved up and down, and the light projector 4 can be fixed at a predetermined position.

回転手段9 回転手段9としては種々の手段が可能であるが、第1
図、第3図、第4図には本発明者らが提案(特願昭62-7
743号)している回転機構に基づいた回転手段を示す。
第1図、第3図、および第4図では、回転手段9は容器
1の口部のつば53を3ヶ所でローラにより把持し、容器
1を直立状態にて保持して回転する。すなわち、回転手
段9は容器1を回転させる駆動ローラ44を具備した軸45
を1組及び回転自在のローラ46を具備したローラ支持棒
47を2組有し、ローラ支持棒47の回転軸48は、2組のロ
ーラ支持棒47,47が軸45をはさみこむ様に台49上に固着
されている。そこで、3個のローラ44,46,46は三角形に
配置されることになり、駆動ローラ44上部には回転ギャ
50が固着され、支持棒53の台49上部に設けられた台51上
のモータ52の出力軸と連接されている駆動ギャとかみ合
う様になっている。ローラ支持棒47は回転軸48を中心と
した三つ又の形状をしている。
Rotating Means 9 Various means can be used as the rotating means 9, but the first means
The inventors of the present invention proposed in FIGS. 3, 3 and 4 (Japanese Patent Application No. 62-7).
No. 743) shows the rotating means based on the rotating mechanism.
In FIG. 1, FIG. 3, and FIG. 4, the rotating means 9 holds the collar 53 at the mouth of the container 1 at three places by rollers, holds the container 1 in an upright state, and rotates it. That is, the rotating means 9 is a shaft 45 equipped with a drive roller 44 for rotating the container 1.
Roller support rod having one set of rollers and a rotatable roller 46
The rotary shaft 48 of the roller support rod 47 has two sets 47, and the two sets of roller support rods 47, 47 are fixed on a base 49 so that the shaft 45 is sandwiched. Therefore, the three rollers 44, 46, 46 are arranged in a triangular shape, and the upper part of the drive roller 44 is provided with a rotating gear.
50 is fixed and engages with a drive gear connected to an output shaft of a motor 52 on a base 51 provided on the base 49 of a support rod 53. The roller support rod 47 has a three-pronged shape centered on the rotation shaft 48.

そしてローラ回転軸48を中心に2個のローラ支持棒4
7,47は左右に広がり容器1の口部のつば53が2個のロー
ラ支持棒47、47の間に入るとローラ支持棒47,47が閉
じ、3個のローラ44,46,46のくびれ部分で容器1の口部
のつば53を把持する。ここでモータ52が起動するとロー
ラ44が回転し、その摩擦力によって容器1及び2個の回
転自在のローラ46,46が回転する。
And two roller support rods 4 centering on the roller rotation shaft 48
7,47 spreads to the left and right, and when the collar 53 at the mouth of the container 1 enters between the two roller support rods 47,47, the roller support rods 47,47 close and the three rollers 44,46,46 constricted. The portion holds the brim 53 at the mouth of the container 1. Here, when the motor 52 is activated, the roller 44 rotates, and the frictional force causes the container 1 and the two rotatable rollers 46, 46 to rotate.

なお、このローラ44の回転による容器1の回転周期は
チョッパ出力信号Aと同期しておらず、容器1は単独に
回転する。それゆえ、容器1の周方向位置を明確にする
ため、エンコーダ31が設けられ、これにより容器1の周
方向測定が可能となる。なお、ローラ44による容器1の
回転を単独回転可能としたのは、容器1の回転を任意に
変更する便器等を考慮したものである。
The rotation cycle of the container 1 due to the rotation of the roller 44 is not synchronized with the chopper output signal A, and the container 1 rotates independently. Therefore, in order to clarify the circumferential position of the container 1, an encoder 31 is provided, which enables circumferential measurement of the container 1. Note that the rotation of the container 1 by the roller 44 can be independently rotated in consideration of a toilet bowl or the like that arbitrarily changes the rotation of the container 1.

次に、一連の測定動作について説明する。 Next, a series of measurement operations will be described.

まず、測定対象となる容器1をローラ44,46,46により
把持する。次いで、昇降手段8により、ケーシング36と
ともに投光器4および受光器5を下降させ、受光器5を
容器1の開口2から容器1内に挿入する(第3図、第4
図参照)。所定の測定位置で停止させたのち、各発光部
から測定光3を送出する。このとき、チョッパ15により
測定光3をチョッピングする。その測定光3は光ガイド
部11内のレンズ系19を介して容器1の外周から放射され
る。容器1の側壁を通過した複数の測定光は受光器5の
対応する各光電変換素子23に到達し、その透過量に相当
する出力信号Bが出力される(第5図、第6図
(f))。光学変換素子23の出力信号Bは信号処理回路
27に入力される。一方、チョッパ回路26からのチョッパ
出力信号Aも信号処理回路27に入力される(第5図、第
6図(a))。
First, the container 1 to be measured is gripped by the rollers 44, 46, 46. Then, the elevating means 8 lowers the projector 4 and the light receiver 5 together with the casing 36, and inserts the light receiver 5 into the container 1 through the opening 2 of the container 1 (see FIGS. 3 and 4).
See figure). After stopping at a predetermined measurement position, the measurement light 3 is sent out from each light emitting unit. At this time, the measuring light 3 is chopped by the chopper 15. The measurement light 3 is emitted from the outer circumference of the container 1 via the lens system 19 in the light guide section 11. The plurality of measurement lights that have passed through the side wall of the container 1 reach the corresponding photoelectric conversion elements 23 of the light receiver 5 and output an output signal B corresponding to the amount of transmission thereof (FIG. 5, FIG. 6 (f). )). The output signal B of the optical conversion element 23 is a signal processing circuit.
Entered in 27. On the other hand, the chopper output signal A from the chopper circuit 26 is also input to the signal processing circuit 27 (FIGS. 5 and 6 (a)).

信号処理回路27では、チョッパ回路出力信号Aの位相
を2段の遅延回路61,62により遅延させる(第6図
(c))。この遅延の目的はピークホールド回路63にて
ピーク値をサンプルさせる(第6図(e))ために同期
をとる必要があるからである。この遅れ位相τをエッジ
検出回路34によりとらえ、このタイミングでリセット信
号R(すなわち、エッジ検出回路出力信号A3、第6図
(c))をピークホールド回路63に与える。したがっ
て、このリセット信号Rが与えられたとき、ピークホー
ルド回路63はそれまでホールドしていたピーク値をリセ
ットし、そのときのピーク値を新たにサンプリングする
(第6図(e))。このサンプリング値Cがそのときの
容器1の肉厚値tに対応する。サンプリング値Cは演算
回路28に与えられる。演算回路28は、前記(1)式によ
り、対応する肉厚値tの信号Dを出力する。
In the signal processing circuit 27, the phase of the chopper circuit output signal A is delayed by the two-stage delay circuits 61 and 62 (FIG. 6 (c)). The purpose of this delay is that it is necessary to synchronize in order to sample the peak value in the peak hold circuit 63 (FIG. 6 (e)). The lag phase τ is detected by the edge detection circuit 34, and at this timing, the reset signal R (that is, the edge detection circuit output signal A 3 , FIG. 6C) is given to the peak hold circuit 63. Therefore, when the reset signal R is applied, the peak hold circuit 63 resets the peak value held so far and newly samples the peak value at that time (FIG. 6 (e)). This sampling value C corresponds to the wall thickness value t of the container 1 at that time. The sampling value C is provided to the arithmetic circuit 28. The arithmetic circuit 28 outputs a signal D of the corresponding thickness value t according to the equation (1).

このとき、ローラ44による容器1の回転位置(すなわ
ち、容器1の周方向位置)を示す信号Eが表示装置29に
入力され、合わせて肉厚算出信号Dも入力され、同方向
厚み分布が表示される。
At this time, the signal E indicating the rotational position of the container 1 by the roller 44 (that is, the circumferential position of the container 1) is input to the display device 29, and the wall thickness calculation signal D is also input to display the same-direction thickness distribution. To be done.

さらに容器1の軸方向において複数の測定点で同時測
定を行なうため、軸方向の位置を示す信号Fが表示装置
29に入力され、この各信号Fに対応する肉厚算出信号D
を記録することにより軸方向厚み分布を求めることがで
きる。
Further, since the simultaneous measurement is performed at a plurality of measurement points in the axial direction of the container 1, the signal F indicating the axial position is displayed by the display device.
The thickness calculation signal D that is input to 29 and corresponds to each signal F
By recording, the axial thickness distribution can be obtained.

なお、上記実施例では、投光器4を容器1の外部に配
置し、受光器5を容器1の内部に挿入する場合について
述べたが、本発明は受光器5を容器1の外部に配置し、
投光器4を容器1の内部に挿入するものであってもよ
い。
In the above embodiment, the case where the light projector 4 is arranged outside the container 1 and the light receiver 5 is inserted inside the container 1 has been described, but the present invention arranges the light receiver 5 outside the container 1,
The projector 4 may be inserted into the container 1.

なお、この場合投光器4の大きさに制約の生じること
もあるが、投光器4の構成を実施例とは異なり光ファイ
バーを用いた構成等とすることにより、容易に前記制約
を満足することができる。
In this case, although the size of the light projector 4 may be restricted, the restriction can be easily satisfied by configuring the light projector 4 using an optical fiber unlike the embodiment.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、複数の発光部を有する投光器を容器
の外部に配置し、前記発光部と対向するように設けた複
数の受光部を有する受光器を容器の開口部から内部に挿
入させて前記投光器から複数の測定光を放射し、容器を
透過した測定光の透過量を受光器により電気信号に変換
し、この電気信号と肉厚との相関関係から当該測定部分
の肉厚を算出するようにしたので、容器の軸方向で同時
に多数の測定点において肉厚をきわめて短時間に非接
触、かつ、非破壊状態にて精度よく測定することができ
る。その測定結果により、肉厚の一定した容器を効率よ
く製造することができ、品質の向上に資することができ
る。そして、測定位置変更手段により、容器の周方向、
軸方向の全域に亘って肉厚の測定が可能となり、容器の
全数検査とともに、肉厚に関する詳細な分析データを得
ることが可能となり、製造工程への適切なフィードバッ
ク情報を得ることができる。
According to the present invention, a light projector having a plurality of light emitting parts is arranged outside the container, and a light receiver having a plurality of light receiving parts provided so as to face the light emitting parts is inserted into the inside of the container from the opening. A plurality of measurement lights are emitted from the light projector, the amount of the measurement light transmitted through the container is converted into an electric signal by the light receiver, and the wall thickness of the measurement portion is calculated from the correlation between the electric signal and the wall thickness. As a result, the wall thickness can be accurately measured at a large number of measurement points simultaneously in the axial direction of the container in a very short time in a non-contact and non-destructive state. According to the measurement result, a container having a constant wall thickness can be efficiently manufactured, which can contribute to the improvement of quality. Then, by the measuring position changing means, the circumferential direction of the container,
It is possible to measure the wall thickness over the entire area in the axial direction, and it is possible to obtain detailed analysis data regarding the wall thickness together with the 100% inspection of the container, and it is possible to obtain appropriate feedback information to the manufacturing process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の実施例を示す概要図、第2図は本発明
に用いる投光器および受光器を示す部分断面図、第3図
は本発明の機械的構成を示す正面図、第4図はその側面
図、第5図は本発明の電気的構成を示す回路図、第6図
は各部出力信号のタイムチャート、第7図は容器の肉厚
と光電変換素子の出力電圧との相関関係を示す説明図で
ある。 1……容器、2……開口部、4……投光器、5……受光
器、6……演算器、8……昇降手段、9……回転手段。
1 is a schematic view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial sectional view showing a projector and a light receiver used in the present invention, FIG. 3 is a front view showing a mechanical structure of the present invention, and FIG. Is a side view thereof, FIG. 5 is a circuit diagram showing an electrical configuration of the present invention, FIG. 6 is a time chart of output signals of respective parts, and FIG. 7 is a correlation between wall thickness of the container and output voltage of the photoelectric conversion element. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Container, 2 ... Opening part, 4 ... Emitter, 5 ... Photoreceiver, 6 ... Computing device, 8 ... Elevating means, 9 ... Rotating means.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】一端が開口された透明または半透明の有底
筒体状容器の肉厚を測定する装置において、(1)前記
容器の軸方向に複数の発光部を有し前記容器の側壁面に
複数の測定光を放射する投光器と、(2)前記投光器と
常に一定の相対的位置を保持したまま一体化されてお
り、前記投光器の各発光部に対向して前記容器の軸方向
に複数の受光部を有し前記容器を透過した測定光を受光
して電気信号に変換する受光器と、(3)この受光器の
出力電気信号と前記容器の肉厚との相関関係から前記測
定位置における容器の肉厚を算出する演算器と、(4)
前記投光器と前記受光器とをそれらの相対的位置を保持
したまま前記容器の軸方向に移動させて容器の肉厚測定
位置を変更する測定位置変更手段とを備え、(5)前記
測定位置変更手段によって前記投光器又は前記受光器の
いずれか一方を前記容器の開口部から当該容器内に挿入
し、他の一方を前記容器の外部に配置し、(6)前記投
光器から同時に放射され前記容器を透過した複数の測定
光を前記受光器にて受光することにより、前記容器の複
数地点の肉厚測定を同時に且つ非接触的に行なうことを
特徴とする有底筒体状容器の肉厚測定装置。
1. An apparatus for measuring the wall thickness of a transparent or semi-transparent bottomed cylindrical container having an opening at one end, which comprises (1) a side of the container having a plurality of light emitting portions in the axial direction of the container. A light projector that emits a plurality of measurement lights on a wall surface is integrated with (2) the light projector while always maintaining a constant relative position, and faces the respective light emitting portions of the light projector in the axial direction of the container. A light receiver having a plurality of light receiving parts for receiving the measurement light transmitted through the container and converting it into an electric signal, and (3) the measurement based on the correlation between the electric signal output from the light receiver and the wall thickness of the container. An arithmetic unit for calculating the wall thickness of the container at the position, and (4)
(5) The measurement position changing means for changing the wall thickness measurement position of the container by moving the projector and the light receiver in the axial direction of the container while maintaining their relative positions. One of the light projector and the light receiver is inserted into the container through the opening of the container by the means, and the other one is arranged outside the container, and (6) the container is simultaneously radiated from the light projector. A thickness measuring device for a cylindrical container with a bottom, characterized in that the thickness of a plurality of points of the container is measured simultaneously and in a non-contact manner by receiving a plurality of transmitted measuring lights by the light receiver. .
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