JP3848310B2 - ガラス瓶検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス瓶検査装置に係り、特にガラス瓶の製造工程において製品の良／不良を判定するために用いられるガラス瓶検査装置に関する。

一般に、ガラスびんの良／不良を判定するための検査として、びん口の天傾斜（off-level）、天波（warp）、天（dip）、びん高さ大（over height）、びん高さ小（under height）、垂直度、バッフルマーク位置、底欠け等の検査が挙げられる。

例えば、ガラスびんのびん口の天傾斜を求める方法としては、ガラスびんをびん軸回りに回転させながら、このガラスびんのびん口に投光器から光を当てて、その反射光を受光器で受光して、この反射光量の最大値と最小値との差を求めることにより、天傾斜を求める方法（例えば、特許文献１参照）や、びん口に板を乗せてこの板の傾きにより天傾斜を求める方法等が知られている。
特公昭６０−４２８８３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、びん口の天面からの反射光がある程度拡散していないと、反射光を受光器で受光できないために、天傾斜の検出精度がびん口の天面の表面状態に左右されるという問題点があった。

また、びん口に板を乗せて天傾斜を求める方法では、安定した検査を行なおうとすると、３０本／ｍｉｎ程度しか検査することができず、例えば、１８０本／ｍｉｎを生産する製造ラインのように高速な製造ラインには用いるのが困難であるという問題点があった。

そこで、本発明の目的は、高速で、高精度にガラス瓶の各種検査を行うことができるガラス瓶検査装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、ガラス瓶検査装置は、ガラス瓶を瓶軸回りに回転させる回転駆動部と、外部の光源より前記ガラス瓶に照射された撮像用光をラインセンサにより受光し、前記瓶軸に垂直な方向を視点とする前記ガラス瓶の画像を撮像する撮像部と、前記画像に基づいて前記ガラス瓶の瓶口周縁部３カ所の高さを検出し、この高さに基づいて天傾斜値を算出する測定部と、を備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、回転駆動部は、ガラス瓶を瓶軸回りに回転させる。
このガラス瓶の回転と並行して、撮像部は、外部の光源よりガラス瓶に照射された撮像用光をラインセンサにより受光し、瓶軸に垂直な方向を視点とするガラス瓶の画像を撮像する。そして測定部は、撮像部により撮像された画像に基づいてガラス瓶の形状を測定する。

さらにまた、前記光源と前記レンズとの間の光路中に配置され、前記ガラス瓶からの前記撮像用光を反射して前記撮像用光の光路を曲げ、前記レンズ側に導くべく配置された反射板を備えるようにしてもよい。

本発明によれば、高速、かつ、高精度でガラスびんの検査を行うことができ、ひいては、製造効率を向上させることができる。

次に図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、ガラス瓶検査装置の概要構成説明図である。また、図２は、ガラス瓶検査装置の検査ユニットの概要構成説明図である。

ガラス瓶検査装置１０は、スライドプレート１１を備え、このスライドプレート１１は、ガラス瓶１２のびん底を案内する。スライドプレート１１の案内面には穴１４があけられ、この穴１４には下方から一対のローラ１５が臨んでいる。そして、ローラ１５によりガラス瓶１２の瓶底は回転自在に支持されている。

スライドプレート１１の案内面上にガラス瓶１２が案内されると、このガラス瓶１２は一対のフリーローラ１６Ａ、１６Ｂとドライブホイール１７との間に保持されて、このドライブホイール１７の駆動力によりガラス瓶１２は回転される。

これと並行して、ガラス瓶１２の瓶口１２Ａには、上部検査ユニット２０を構成する複数の第１光源２１からの第１撮像光Ｌ１が照射されている。

第１光源２１を出射された第１撮像光Ｌ１は、ガラス瓶１２の瓶口１２Ａの周縁部により反射され、上部検査ユニット２０を構成する反射ミラー２２、集光レンズ２３を介して、同じく上部検査ユニット２０を構成する対応するラインセンサ２４の受光面に集光される。そしてラインセンサ２４の出力信号は、検査装置本体３０に出力される。

同様にガラス瓶１２の瓶底２０Ｂには、下部検査ユニット４０を構成する複数の第２光源４１からの第２撮像光Ｌ２が照射されている。

第２光源４１を出射された第２撮像光Ｌ２は、ガラス瓶１２の瓶底２０Ｂから入射し、ガラス瓶１２内を透過し、ガラス瓶１２の周面から出射して下部検査ユニット４０を構成する反射ミラー４２に至る。そして、第２撮像光Ｌ２は、反射ミラー４２により反射され、集光レンズ４３により下部検査ユニット４０を構成する対応するラインセンサ４４の受光面に集光される。そしてラインセンサ４４の出力信号は、検査装置本体３０に出力される。

検査装置本体３０は、パーソナルコンピュータとして構成されたコントロール部３１と、各種表示を行う液晶ディスプレイなどのモニタ３２と、オペレータが各種操作を行う操作部３３と、を備えている。

この場合において、コントロール部３１には、ガラス瓶１２の瓶口１２Ａの径に応じて少なくとも上部検査ユニット２０の集光レンズ２３およびラインセンサ２４で構成される被駆動部２５を図中上下方向に駆動する第１駆動部２６が接続されている。この結果、コントロール部３１からの駆動制御信号に基づいて検査対象であるガラス瓶１２の瓶口１２Ａの径に対応させて第１駆動部２６により被駆動部２５が上下動されて集光レンズ２３およびラインセンサ２４が最適な検出位置に配置されることとなる。すなわち、集光レンズ２３のレンズ面から焦点距離に合わせた位置にガラス瓶１２の瓶口１２Ａが配置されることとなる。

またコントロール部３１には、ガラス瓶１２の底部の径に応じて少なくとも下部検査ユニット４０の集光レンズ４３およびラインセンサ４４で構成される被駆動部４５を図中上下方向に駆動する第２駆動部４６が接続されている。この結果、コントロール部３１からの駆動制御信号に基づいて検査対象であるガラス瓶１２の瓶底１２Ｂの径に対応させて第２駆動部４６により被駆動部４５が上下動されて集光レンズ４３およびラインセンサ４４が最適な検出位置に配置されることとなる。すなわち、集光レンズ４３のレンズ面から焦点距離に合わせた位置にガラス瓶１２の瓶底１２Ｂが配置されることとなる。

さらにコントロール部３１には、モータ５１およびエンコーダ５２が接続されており、モータ５１はタイミングベルト５３を介してドライブホイール１７を駆動する。この結果、ドライブホイール１７の回転角はエンコーダ５２により検出され、検出結果がコントロール部３１に入力されることとなる。

次に上部検査ユニットにおけるラインセンサの配置について説明する。
図３は、上部検査ユニット２０におけるラインセンサ２４の配置を説明するための平面図である。

図３においては、ラインセンサ２４を４個用いた場合の例であり、各ラインセンサ２４を識別するため各ラインセンサを符号２４Ａ〜２４Ｄで表すものとする。

上部検査ユニット２０において、ラインセンサ２４Ａ〜２４Ｃは、瓶軸１２Ｘを中心として１２０゜置きに均等に配置されている。さらにラインセンサ２４Ｄは、ラインセンサ２４Ｂと瓶軸１２Ｘに対して対称な位置に配置されている。

図４は、上部検査ユニット２０におけるラインセンサ２４の配置を説明するための他の平面図である。
図４においても、ラインセンサ２４を４個用いた場合の例であり、各ラインセンサ２４を識別するため各ラインセンサを符号２４Ａ〜２４Ｄで表すものとする。

上部検査ユニット２０において、ラインセンサ２４Ａ〜２４Ｄは、瓶軸１２Ｘを中心として９０゜置きに均等に配置されている。

次に下部検査ユニットにおけるラインセンサの配置について説明する。
図５は、下部検査ユニット４０におけるラインセンサ４４の配置を説明するための平面図である。

図５においては、ラインセンサ４４を２個用いた場合の例であり、各ラインセンサ４４を識別するため各ラインセンサを符号４４Ａ、４４Ｂで表すものとする。

下部検査ユニット４０において、ラインセンサ４４Ａとラインセンサ４４Ｂとは、瓶軸１２Ｘを中心として対称な位置に配置されている。
このような配置とすることにより、コントロール部３１は、例えば、以下のような検出値を求め、あるいは、検査を行うことができる。

（１）天傾斜値の検出：ラインセンサ２４Ａ〜２４Ｃにより検出された瓶口１２Ａの周縁部の３カ所の高さに基づいて天傾斜値を算出する。

（２）天波値の検出：ラインセンサ２４Ａ〜２４Ｃにより検出された瓶口１２Ａの周縁部の３カ所の高さに基づいて算出したラインセンサ２４Ｄの検出位置における瓶口１２Ａの周縁部の高さの計算値（瓶口１周分）と、ラインセンサ２４Ｄにより検出された瓶口１２Ａの周縁部の高さの実測値（瓶口１周分）とに基づいて天波値を算出する。

（３）天出値の検出および検査：ラインセンサ２４Ａ〜２４Ｃにより検出された瓶口１２Ａの周縁部の３カ所の高さに基づいて算出したラインセンサ２４Ｄの検出位置における瓶口１２Ａの周縁部の高さの計算値（瓶口１周分）と、ラインセンサ２４Ｄにより検出された瓶口１２Ａの周縁部の高さの実測値（瓶口１周分）と、の差を検出し、この差が所定値以上の区間が所定角度以内（例えば、４５゜）のものを天出不良として検査できる。

（４）瓶高さの検出：ラインセンサ４４Ａの検出位置とラインセンサ４４Ｂの検出位置との中点の高さ（すなわち、平均瓶底高さ）と、ラインセンサ２４Ａ〜２４Ｄにより検出された瓶口１２Ａの周縁部の４カ所の高さのうち最高値および最低値と、に基づいてガラス瓶１２の瓶高さの最高値および最低値を算出する。

つぎに、ガラス瓶検査装置の検査動作の具体例として、天傾斜の検出動作を説明する。
図６は、天傾斜の検査動作の説明図である。

この場合において、コントロール部３１は、予め、検査対象のガラス瓶１２の瓶口１２Ａの径に応じて第１駆動部２６を制御し、上部検査ユニット２０の集光レンズ２３およびラインセンサ２４で構成される被駆動部２５を図中、上下方向に駆動し、集光レンズ２３のレンズ面からガラス瓶１２の瓶口１２Ａまでの距離が焦点距離に比例した所定の距離となるように制御する。

次に、コントロール部３１は、ガラス瓶１２が測定ステーションＳに入ったことを検出すると、モータ５１を制御して、ドライブホイール１７を回転駆動させる。これにより、ガラス瓶１２は、ドライブホイール１７に駆動されて瓶軸１２Ｘ回りに回転する。

ガラス瓶１２が瓶軸１２Ｘ回りに回転する間に、ガラス瓶１２の瓶口１２Ａには、ラインセンサ２４Ａ〜２４Ｃにそれぞれ対応する複数の第１光源２１からの第１撮像光Ｌ１が照射されている。

この第１光源２１を出射された第１撮像光Ｌ１は、ガラス瓶１２の瓶口１２Ａの周縁部により反射され、対応する反射ミラー２２、集光レンズ２３を介して、各ラインセンサ２４Ａ〜２４の受光面に集光される。そしてラインセンサ２４Ａ〜２４Ｃの出力信号は、検査装置本体３０に出力される。

この結果、検査装置本体のコントロール部３１は、天傾斜値を算出する。具体的には、ラインセンサ２４Ａの出力信号に相当するガラス瓶１２の瓶口１２Ａの高さをＨA、ラインセンサ２４Ｂの出力信号に相当するガラス瓶１２の瓶口１２Ａの高さをＨB、ラインセンサ２４Ｃの出力信号に相当するガラス瓶１２の瓶口１２Ａの高さをＨCとし、天傾斜値をＰinclとすると、
Ｐincl∝［（ＨA＋ＨC）／２−ＨB］max
となる。ここで、［ｘ］maxは、ｘの最大値を示すものとする。

すなわち、天傾斜値Ｐinclは、ラインセンサ２４Ａの出力信号に相当するガラス瓶１２の瓶口１２Ａの高さＨAおよびラインセンサ２４Ｃの出力信号に相当するガラス瓶１２の瓶口１２Ａの高さをＨCの中点と、ラインセンサ２４Ｂの出力信号に相当するガラス瓶１２の瓶口１２Ａの高さをＨBの差の最大値に比例することとなるので、ガラス瓶検査装置は、［（ＨA＋ＨC）／２−ＨB］maxの値に基づいて天傾斜値Ｐinclが許容範囲内であるか否かを判別することとなる。
を示す。

つぎに、ガラス瓶検査装置の検査動作の他の具体例として、天出検査動作を説明する。
図７は、天出検査動作の説明図である。

この場合において、コントロール部３１は、予め、検査対象のガラス瓶１２の瓶口１２Ａの径に応じて第１駆動部２５を制御し、上部検査ユニット２０の集光レンズ２３およびラインセンサ２４で構成される被駆動部２５を図中、上下方向に駆動し、集光レンズ２３のレンズ面からガラス瓶１２の瓶口１２Ａまでの距離が焦点距離に比例した所定の距離となるように制御する。

次に、コントロール部３１は、ガラス瓶１２が測定ステーションＳに入ったことを検出すると、モータ５１を制御して、ドライブホイール１７を回転駆動させる。これにより、ガラス瓶１２は、ドライブホイール１７に駆動されて瓶軸１２Ｘ回りに回転する。

ガラス瓶１２が瓶軸１２Ｘ回りに回転する間に、ガラス瓶１２の瓶口１２Ａには、ラインセンサ２４Ａ〜２４Ｃにそれぞれ対応する複数の第１光源２１からの第１撮像光Ｌ１が照射されている。

この第１光源２１を出射された第１撮像光Ｌ１は、ガラス瓶１２の瓶口１２Ａの周縁部により反射され、対応する反射ミラー２２、集光レンズ２３を介して、各ラインセンサ２４Ａ〜２４の受光面に集光される。そしてラインセンサ２４Ａ〜２４Ｃの出力信号は、検査装置本体３０に出力される。

この結果、検査装置本体のコントロール部３１は、天出値を算出する。具体的には、ラインセンサ２４Ａの出力信号に相当するガラス瓶１２の瓶口１２Ａの高さをＨA、ラインセンサ２４Ｂの出力信号に相当するガラス瓶１２の瓶口１２Ａの高さをＨB、ラインセンサ２４Ｃの出力信号に相当するガラス瓶１２の瓶口１２Ａの高さをＨCとし、ラインセンサ２４Ｄにより検出されると予測されるガラス瓶１２の瓶口１２Ａの高さをＨDcalとすると、
ＨDcal＝（ＨA＋ＨC）／２＋［（ＨA＋ＨC）／２−ＨB］
＝ＨA＋ＨC−ＨB
となる。

一方、コントロール部３１は、ラインセンサ２４Ｄの出力信号に相当するガラス瓶１２の瓶口１２Ａの高さをＨDとすると、その予測値ＨDcalとの差を天出値ＨTOPとして求める。

そしてコントロール部３１は、天出値ＨTOPが所定基準値ＨDrefを越える区間ＡＲが瓶口１２Ａの１周３６０゜のうち、４５゜未満のものを天出不良とする。このとき、検出位置の回転角は、エンコーダ５２の出力信号に基づいてコントロール部３１が算出している。

以上の説明のように、本実施形態によれば、非接触方式で、ラインセンサを用いて検査を行っているため、高速、かつ、高精度でガラスびんの検査を行うことができる。ひいては、製造効率を向上させることができる。

以上の説明においては、ガラス瓶１２の口部の検査を主として説明したが、底部についても同様に検査を行うことが可能である。具体的には、いわゆるバッフルマークの位置、垂直度、底欠け等の検査が行える。

以上の説明においては、上部検査ユニット２０および下部検査ユニット４０に反射ミラー２２、４２（反射板に相当）を光源２１，４１と集光レンズ２３、４３との間の光路中に配置し、ガラス瓶１２からの撮像用光Ｌ１、１２を反射して撮像用光Ｌ１、１２の光路を曲げる構成を採っていたが、集光レンズ２３、４３、ラインセンサ２４、４４を水平方向、すなわち、瓶軸に垂直な方向に配置するようにすれば、反射ミラー２２、４２を省略することも可能である。これにより、ガラス瓶検査装置の薄型化を図ることが可能となる。

ガラス瓶検査装置の概要構成説明図である。 ガラス瓶検査装置の検査ユニットの概要構成説明図である。 上部検査ユニットにおけるラインセンサの配置を説明するための平面図である。 上部検査ユニットにおけるラインセンサの配置を説明するための他の平面図である。 下部検査ユニットにおけるラインセンサの配置を説明するための平面図である。 天傾斜の検査動作の説明図である。 天出の検査動作の説明図である。

符号の説明

１０…ガラス瓶検査装置
１１…スライドプレート
１２…ガラス瓶
１２Ａ…口部
１２Ｂ…底部
１２Ｘ…瓶軸
１５…ローラ
１６Ａ、１６Ｂ…フリーローラ
１７…ドライブホイール
２０…上部検査ユニット
２１…第１光源
２２…反射ミラー（反射板、撮像部）
２３…集光レンズ（レンズ、撮像部）
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ…ラインセンサ（撮像部）
２５…被駆動部
２６…第１駆動部（移動部）
３０…検査装置本体
３１…コントロール部
３２…モニタ
３３…操作部
４０…下部検査ユニット
４１…第２光源
４２…反射ミラー（反射板、撮像部）
４３…集光レンズ（レンズ、撮像部）
４４、４４Ａ、４４Ｂ…ラインセンサ（撮像部）
４５…被駆動部
４６…第２駆動部（移動部）
５１…モータ
５２…エンコーダ
５３…タイミングベルト

Claims (2)

1. ガラス瓶を瓶軸回りに回転させる回転駆動部と、
   外部の光源より前記ガラス瓶に照射された撮像用光をラインセンサにより受光し、前記瓶軸に垂直な方向を視点とする前記ガラス瓶の画像を撮像する撮像部と、
   前記画像に基づいて前記ガラス瓶の瓶口周縁部３カ所の高さを検出し、この高さに基づいて天傾斜値を算出する測定部と、
   を備えたことを特徴とするガラス瓶検査装置。
2. 請求項１に記載のガラス瓶検査装置において
   前記光源と前記レンズとの間の光路中に配置され、前記ガラス瓶からの前記撮像用光を反射して前記撮像用光の光路を曲げ、前記レンズ側に導くべく配置された反射板を備えたことを特徴とするガラス瓶検査装置。

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