JP3751345B2

JP3751345B2 - 容器検査機械

Info

Publication number: JP3751345B2
Application number: JP27140795A
Authority: JP
Inventors: レオ・ビー・ボールドウィン
Original assignee: エムハート・グラス・ソシエテ・アノニム
Priority date: 1994-10-19
Filing date: 1995-10-19
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2015-10-19
Also published as: DE19538013A1; JPH08226902A; GB2294758A; GB9520880D0; FR2726085A1; US5486692A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス容器の検査機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス容器は、溶融ガラスの個別塊からガラス成形機械によって製造される。成形される容器に悪影響を与えることがあるこの成形工程の間に、多くのことが起こり得る。ソーダガラスビンを例に説明すると、成形されたビンにはプロフィール不良（不適当な傾斜、すなわちその垂直軸に対する傾斜）あるいは泡や混入物のような壁不良がある。
【０００３】
これらの不良あるいは他の不良（コックドフイニッシュ(cocked finish)、曲がり、ベースリーナー(base leaner)、径変化、異形）を有する容器を識別するために、容器全体のプロフィールが検査される。米国特許第5,256,871号にはプロフィール欠陥を決定するために容器の寸法を測定する機械を開示している。
【０００４】
従来の機械では、検査は１分当たりビン６００本（１秒当たり１０本）以上の割合で実施する必要がある。検査工程で１台のカメラが使用される場合、１つの画像のみが評価のために利用され、したがって単一のカメラによって上述した寸法ゲージング（寸法測定 dimensional gauging）のような単一の検査が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一つの目的は、プロフィール欠陥と壁欠陥を同時に検査することができる検査システムを提供することである。
【０００６】
本発明のその他の目的及び有利な点は、本発明に従い、本発明の原理を具現化する現在の好適な実施例を示す、以下の説明及び添付図面から明らかになるであろう。
【０００７】
【発明を解決するための手段】
本発明の、垂直に起立した容器を検査する検査機械によれば、垂直に起立したガラス容器を離れて位置する第１検査位置と第２検査位置とを通して水平に移動させるコンベヤと、該コンベヤの後方に位置し、上記第１、第２の検査位置のうちのいずれか一方の検査位置に位置する容器に対して略水平に９０°の関連する第１、第２光ビームを前方に向けて放射する第１の１対の拡散光源と、上記コンベヤの他方の側において第１結像表面を有し、該第１結像表面上の画像を表すアナログ信号を出力する第１の２次元カメラと、上記前方に向けて放射された第１、第２光ビームを対応する上記第１の２次元カメラの第１結像表面の半分の領域に転送する第１の手段と、上記コンベヤの前方に位置し、上記第１、第２の検査位置のうちの他方の検査位置に位置する容器に対して略水平に９０°の関連する第３、第４光ビームを後方に向けて放射する第２の１対の拡散光源と、上記第２の１対の拡散光源と反対側である上記コンベヤの一方の側において第２結像表面を有し、該第２結像表面上の画像を表すアナログ信号を出力する第２の２次元カメラと、上記後方に向けて放射された第３、第４光ビームを対応する上記第２の２次元カメラの第２結像表面の半分の領域に転送する第２の手段と、上記各２次元カメラからのアナログ信号を分析する分析手段とを具備し、上記第１、第２の光ビームは上記第１の検査位置に位置する容器のプロフィール全体の周囲を通過するように十分大きく、また上記第３、第４の光ビームは上記第１、第２光ビームに平行であり且つ上記第２の検査位置に位置する容器のプロフィール全体の周囲を通過するように十分大きく、前記分析手段が、寸法ゲージング及び側壁画像分析を行うコンピュータ手段を有し、前記コンピュータ手段が、選択された第１の利得及びオフセットを画定する手段を有した寸法ゲージングチャンネルと、選択された第２の利得及びオフセットを画定する手段を有した側壁画像分析チャンネルとを有し、前記寸法ゲージングチャンネル及び前記側壁画像分析チャンネルは上記各２次元カメラから同じアナログ信号を受けることを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
水平コンベヤ１０は、一定速度で移動し、垂直に起立した状態のガラス容器（ビン）１１を図示された検査位置を通って搬送する。この検査位置において、短アークフラッシュ管ストロボから構成することができ、且つコンベヤの後方に配置される、１対の光源１２から、直接バックライトがコンベヤに対して約４５°角度でビンを通過して水平に拡散される。その結果、ビンが検査位置にある時、これら拡散光の光束（ビーム）１４は、ビンの垂直軸１５に直角に交差する。これらの光束は、検査される容器のうちの最大の容器よりも大きく、常に検査位置にある容器の全体プロフィール（両側面と頂部）の周囲を通る。各光源からの光はコンベヤの前面に位置し且つ光束を方向変換ミラー１８に水平に折り返す垂直に関連したミラー対１６に放射される。これらミラー対１６のミラー１７は、（法線に対して）ほぼ４５°の角度でこれらの光束を受ける。方向変換ミラーは、光束を反射プリズム２２の反射面２０に転送（反射）する。反射プリズムは、光束を２次元カメラ２４の対応する半分の画像に照準を定める。方向変換ミラー１８とプリズム２２の反射面２２の双方は、またこれら光束を４５°以下の角度（２３．５°と４５°）で受ける。光束が（法線に対して）４５°よりも小さい角度で各反射面に当たるように光束路を配置することにより、望ましくない偏光効果を回避できる。そして、全構造物を非常に小さい足跡（footprint）内に収めることができる。両方の画像は適当なスクリーン２６上に写すことができ、且つ両方の外観を評価できる画像処理コンピュータ２８により評価される。この画像処理コンピュータは受け入れ信号あるいは拒絶信号３０を出力する。追加の詳細については、本明細書内に組み入れられた米国特許第5,256,871号で説明されている。
【０００９】
図２に示すように、好ましい実施例は図１に示す従来技術の二重バージョンであり、コンベヤの一方の側に位置する第１の１対の９０°関連光源１２と、該コンベヤの反対側に位置する画像センサと、第２の１対の９０°関連光源と、それに関連する丁度反対側に配置された画像センサとを有する。
【００１０】
４個の各光路の検査アルゴリズムは図３に示されている。カメラセンサ（画素アレイ）上の画像信号は、寸法ゲージングチャンネル（寸法測定 dimensional gaging channel）と側壁分析チャンネルとに同時に供給される。従って、側壁画像の分析は、寸法ゲージングと同時に行われる。この方式は速度と画質の双方の点で優れている。各チャンネルの画像要求が異なるため、側壁画像の分析チャンネルのための利得及びオフセット（利得及びオフセット♯２）は、寸法ゲージングチャンネル（利得及びオフセット♯１）のための利得及びオフセットから分離されて、最適化される。寸法ゲージングでは、ビンの画像とその背景との間の境において最適な変遷が要求される。濃く着色されたビンにあっては、このセットアップは、側壁画像を非常に低いダイナミックレンジにしておくことが出来る。これとは反対に、側壁分析では、たとえ背景画像を飽和させ、容器画像の縁が分かりにくくなったとしても、容器の側壁（少なくとも中央半分の容器側壁）は最大ダイナミックレンジで撮像される。一般には、ライテイング、レンズ口径、ズーム、焦点、変換利得及び変換オフセットは、側壁を捕捉するために最適化される。一旦最適な側壁撮像が得られると、寸法ゲージ画像に対応するチャンネルのための利得及びオフセットは最適な縁の表現のために調整される。利得及びオフセットは、ユーザーが介在することなく、電気的にセットされる。口径焦点及びズームは、検査装置のユーザーインターフェースによって提供されたプロンプト（指示メッセージ）に応答し、ユーザーによりセットされる。
【００１１】
寸法ゲージングチャンネルのための利得とオフセットで、アナログ信号は、アナログからデジタル型式（８ビットグレースケール）に変換され、検索テーブルは、このデジタル信号を、寸法ゲージング（寸法測定）を実施するためにコントローラによって使用される２つのレベルの黒信号と白信号に変換する。例えば、ビンの縁を位置決めできるので、ビンの幅及び傾きの存在等を決定することができる。
【００１２】
側壁分析チャンネルのための利得とオフセットで、同じアナログ信号はアナログからデジタル型式（８ビットグレースケール）に変換される。この８ビットグレースケール画像はハイパスフィルター処理を受け、そしてハイパスフィルター処理を受けた画像はユーザーにより選択可能なゾーンによって３つのレベルの８ビット画像にスレショルド(threshold)される。３つのレベルの画像（画像信号）は、不透明、あるいは透明な、欠陥の光学的特性を保護するのに利用される。容器の異なる部分において異なる感度調整を許容するために、ゾーンのサイズと位置がユーザーによって選択される。スレショルドの後、中央の半分と４つの容器画像の重複部分のための僅かな公差とを除いて名目上の容器側壁量と合致するようにマスクされる。画像の半分は９０°の視野に対応し、公差は２つの視野間の境界上にある欠陥が検出から逃れないようにする。マスキングは、容器の縁から生じる偽の人工物を除去し、また検査領域の外側の領域からの鏡のような反射（例えば他の視界のためのバックライトからの反射）を除去する。
【００１３】
マスキングの後、スレショルド処理によって偏光された、各ゾーンの欠陥画素の総数は合計されて１対の値、各極性(polarity)の１つとなる。次いで、各極性は個々の尺度によって受け入れられるかあるいは拒否されるかの評価を受ける。１つの極性はストーン(stone)、すなわち不透明に対応し、他の極性は泡に対応する。両極性の値のグループは、すぐ近くではストーンや泡に対応するが、一般には、しわ、波あるいはバードスイング(bird swing)のような屈折による欠陥に対応する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術に従って構成された検査機械の概略斜視図である。
【図２】本発明の技術に従って構成された二重システムの概略を示す図である。
【図３】開示された検査アルゴリズムのフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
１０水平コンベヤ１１容器
１２光源１４光束
１５垂直軸１６ミラー対
１８方向変換ミラー２２反射プリズム
２４二次元カメラ２６スクリーン
２８画像処理コンピュータ３０信号

Claims

垂直に起立した容器を検査するための検査機械にして、
垂直に起立したガラス容器を離れて位置する第１検査位置と第２検査位置とを通して水平に移動させるコンベヤと、
上記コンベヤの後方に位置し、上記第１、第２の検査位置のうちのいずれか一方の検査位置に位置する容器に対して略水平に９０°の関連する第１、第２光ビームを前方に向けて放射する第１の１対の拡散光源と、
上記コンベヤの他方の側において第１結像表面を有し、該第１結像表面上の画像を表すアナログ信号を出力する第１の２次元カメラと、
上記前方に向けて放射された第１、第２光ビームを対応する上記第１の２次元カメラの第１結像表面の半分の領域に転送する第１の手段と、
上記コンベヤの前方に位置し、上記第１、第２の検査位置のうちの他方の検査位置に位置する容器に対して略水平に９０°の関連する第３、第４光ビームを後方に向けて放射する第２の１対の拡散光源と、
上記第２の１対の拡散光源と反対側である上記コンベヤの一方の側において第２結像表面を有し、該第２結像表面上の画像を表すアナログ信号を出力する第２の２次元カメラと、
上記後方に向けて放射された第３、第４光ビームを対応する上記第２の２次元カメラの第２結像表面の半分の領域に転送する第２の手段と、
上記各２次元カメラからのアナログ信号を分析する分析手段とを具備し、
上記第１、第２の光ビームは上記第１の検査位置に位置する容器のプロフィール全体の周囲を通過するように十分大きく、また上記第３、第４の光ビームは上記第１、第２光ビームに平行であり且つ上記第２の検査位置に位置する容器のプロフィール全体の周囲を通過するように十分大きく、
前記分析手段が、寸法ゲージング及び側壁画像分析を行うコンピュータ手段を有し、
前記コンピュータ手段が、選択された第１の利得及びオフセットを画定する手段を有した寸法ゲージングチャンネルと、選択された第２の利得及びオフセットを画定する手段を有した側壁画像分析チャンネルとを有し、
前記寸法ゲージングチャンネル及び前記側壁画像分析チャンネルは、上記各２次元カメラから同じアナログ信号を受けることを特徴とする検査機械。
請求項１に記載の検査機械にして、
上記側壁画像分析チャンネルは、前記第２の利得及びオフセットでアナログ信号をデジタルグレースケール信号に変換する手段を含むことを特徴とする検査機械。
請求項２に記載の検査機械にして、
上記分析手段は、上記デジタルグレースケール信号をハイパスフィルタ処理するフィルタ手段と、ハイパスフィルタされた上記デジタルグレースケール信号を３つのレベルの画像信号に変換する検索テーブルを含む手段をさらに具備することを特徴とする検査機械。
垂直に起立した容器を検査するための検査機械にして、
垂直に起立したガラス容器を検査位置を通して水平に移動させるコンベヤと、
上記検査位置に位置する容器に向けて光束を放射し、該光束が上記検査位置に位置する容器のプロフィール全体の周囲を通過するように十分大きい、拡散光源と、
上記検査位置にある容器の画像を検知し、該画像を画定するアナログ信号を出力する２次元カメラと、
上記検査位置において上記容器の寸法ゲージング及び側壁画像分析を行うコンピュータ手段とを具備し、
上記コンピュータ手段は、
選択された第１の利得及びオフセットを画定する手段を有した寸法ゲージングチャンネルと、
選択された第２の利得及びオフセットを画定する手段を有した側壁画像分析チャンネルとを有し、
上記寸法ゲージングチャンネルと上記側壁画像分析チャンネルは上記２次元カメラから同じアナログ信号を受けることを特徴とする検査機械。
請求項４に記載の検査機械にして、
上記寸法ゲージングチャンネルは、上記第１の利得及びオフセットでアナログ信号をデジタルグレースケール信号に変換する、Ａ／Ｄ変換手段を更に有することを特徴とする検査機械。
請求項５に記載の検査機械にして、
上記側壁画像分析チャンネルは、上記第２の利得及びオフセットでアナログ信号をデジタルグレースケール信号に変換する、Ａ／Ｄ変換手段を更に有することを特徴とする検査機械。
請求項６に記載の検査機械にして、
上記寸法ゲージングチャンネルは、デジタルグレースケール信号を２進画像信号に変換する変換手段を更に有することを特徴とする検査機械。
請求項７に記載の検査機械にして、
上記側壁画像分析チャンネルは、
上記デジタルグレースケール信号をハイパスフィルタ処理する手段と、
３つのレベルのデジタル画像信号を画定する検索テーブルとを更に有することを特徴とする検査機械。