JPS61107144A - 容器の検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は透明または半透明の容器、例えばガラス壜の検
査方法に関する。

（発明の技術的背景および背景技術の問題点〕壜の検査
は大別して、飲料や食品の充填工程におけるｉ１５！壜
の検査と壜製造工程における新製の検査に分けることが
できる。前者においては近年″ＣＯＤなどの優れた撮像
素子の出現と改良された映像信号の処理技−により、高
速でかつ高精度な検査技術が実現している（特開昭５７
−１３７８４４、特開昭５８−１３２６５０）。−方、
後者の壜製造工程においては、壜の処理速度が毎分１０
０〜２００本と比較的低速であるため、検査位置で一旦
停止させ続いて壜にスピンを与えて壜各部の検査を行う
方法が採用されている。従来装填工程における壜検査は
欠け、ビリなどを重視していたので変調を与えた光を多
数の投光器で投光し、夫々に対応する多数の受光器で反
射光を受光してその光量の変化で欠陥を検出している。

しかし最近は壜の品質に対する要求が多様化し壜胴部の
欠け、傷の他、微細な石や金属などの異物やシードと呼
ばれる微細な空泡も検出し、そのような壜を排除する必
要がある。そのためこの検査技術の開発に力が入れられ
ているが未だ高精度で信頼性の高い検査技術が開示され
ていない。最近開示されたものの中に一次元イメージセ
ンサー（リニアアレー）を使用したものがある。これは
二次元イメージセンサ−（例えばＣＯＤカメラ）を使用
すると装置が高価になるので比較的低廉なリニアアレー
を使用したものである。特開昭５８−９９７３８や特開
昭５８−７１４４２などに開示されている技術は夫々ダ
イオードアレーを単列又は２列使用したものであるが、
前者はダイオードアレーの欠陥である不感帯の影響を少
くしようとして、不感帯の幅を狭くしたり、単位素子を
平行四辺形にしたり、２列組み合せてカバーしたりする
工夫をしたものであり、後者は壜の向きを変えることに
より２方向から夫々のリニアアレーで壜胴の全検査領域
を走査する方法を採用している。

しかしながら、このような方法では現在要望されている
微細な欠陥（０，５厘程度）を確実に検出することは困
難である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、取扱いが容易で安価な装置を用いて、
高速かつ確実に検査を行ないうる容器の検査方法を提供
することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、−次元に限って見た場合、二次元のイメージ
センサ−（固体撮像素子）よりも高い分解能を有する一
次元イメージセンサー（リニアアレー）を採用し、定位
置で容器を回転させ、上記一次元イメージセンサーを走
査することによって信号の組を順次発生させ、容器があ
る回転位置にある時に発生した組の信号と、上記回転位
置と少し異なる別の回転位置にある時に発生した信号の
組とを互いに比較して、欠陥の有無を判定するようにし
たものである。

〔発明実施例〕

第１図は、本発明の検査方法の実施に用いられるシステ
ムを概略的に示したものである。同図において、２は回
転台で、図示しない搬送機構によって搬入された容器、
例えばガラス環１を、その中心軸線を中心として回転さ
せる。３は照明装置で、ランプ４と拡散板５とを有する
。６はカメラで、レンズ７と、一次元イメージセンサー
（例えばＣＯＤの如き固体撮像素子）８とを有する。

照明装Ｎ３の拡散板５から出た光は、壜１を通過し、レ
ンズ７により収束されて、イメージセンサ−８上には壜
１の光像の一部即ち第２図（ａ）に１ａで示す部分に対
応する線形の部分が形成されるようになっている。この
像は光の透過量が多い部分で明るく、少ない部分で暗い
もので、壜の縦方向の位置（高さ位置）を縦軸に取り−
、明るさを横軸に取ってグラフを描くと、例えば第２図
（ｂ）に示す如きものとなる。即ち、壜の上端より上で
は、照明（拡散板）からの光が直接イメージセンサ−に
入港されるので、明るさは従って電気信号の大きさは最
大であり、また一定である。

壜の口部付近は、形状が複雑であるため、その部分を通
過した光の強さも複雑に変化する。口部から胴部にかけ
てはなだらかに明るさが増し、胴部では大きな変化はな
い。壜の底部では急激に明るさが減少し、壜を載せた台
部では明るさが最低となる。

ＣＯＤを用いたイメージセンサ−８は、結像位置に受光
面を有し、直線状に配列された２０００〜３０００個の
受光素子から成る受光部と、受光素子にそれぞれ対応し
て設けられた複数の蓄積素子から成る蓄積部とを備え、
受光素子により映像の各画素の明るさに応じた量の電荷
が発生され、この電荷が対応する蓄積素子に移しかえら
れた後、順次シフトされて出力されるものである。この
シフトによる信号の順次出力（読出し）は、蓄積素子の
走査による信号の順次出力と等価であるので、以下蓄積
素子からの信号の順次出力を走査ということがある。

壜１を撮像しているイメージセンサ−から順次発生され
る信号の列の信号の大きさを、信号の発生順に（従って
信号発生中の時間の経過に対して）プロットすれば、第
２図（ｂ）の如きグラフが得られる。

第３図はイメージセンサ−８の出力信号を処理する信号
処理系を示したものである。

１１は増幅回路で、イメージセンサ−８から順次出力さ
れるアナログ画素信号ＥＳを増幅してＶＳＡとする。１
２はＡ／Ｄ　（アナログ−ディジタル）変換器で、増幅
されたアナログ画素信号ＶＳＡを例えば６４レベル（６
ビツト）のディジタル信号に変換する。

上記のうち、カメラ６、増幅回路１１およびＡ／Ｄ変換
器１２により、壜の直線部分の映像の画素の信号を順次
かつ繰返し発生する画素信号発生装置が構成されている
。

シフトレジスタ１３はＡ／Ｄ変換器１２から出力される
画素信号を４組分記憶する。ここで、１組の画素信号と
は、イメージセンサ−８を１回走査した時に順次発生さ
れた信号の集まりを意味する。シフトレジスタ１３は従
って、４走査前に入力された信号を出力する。

減算部１４は、シフトレジスタ１３の出力とＡ／Ｄ変換
器１２の出力の差を求める。言い換えれば、壜が各回転
位置にある時の信号と、それより４走査前の時点におけ
る信号との差を求める。

壜は検査位置でその軸線を中心として回転運動させられ
るので、各回の走査によって得られる信号は、壜がそれ
ぞれ異なる回転位置にある時に壜を通過した光の強さを
表し、これを壜が固定されていると仮定して図示すると
、各回の走査によって得られる信号は第４図（ａ）のｓ
ｏ、ｓｉ。

８２．８３．８４で示すように、異なる角度で壜壁を通
過した光の強さを表わす。各信号を、４走査前の信号と
比較するということは、第４図（ａ＞では、例えば線Ｓ
Ｏに沿って壜を通過した光の強さを、線Ｓ４に沿って壜
を通過した光の強さと比較することを意味する。１回の
走査が行なわれる一間における壜の凹転量を無視しく零
とみなす）、１ｉ１Ｓ０．８４が壜の表面と交わる点を
つなぐと、第４図（ｂ）に８０．８４で示す如くとなる
。そして、それぞれの場合に得られる１走査分の信号は
、第４図（ｃ）、（ｄ）に示す如くとなる。図示の例で
は、第４図（ｂ）の線Ｓ４上に欠陥りがあり、このため
、第４図（ｄ）にＳ４Ｄで示す如く、これに対応する部
分で信号が小さくなっている。

各信号を、４走査前の信号と比較するということはまた
、イメージセンサ−の同じ受光素子によって受光された
光の強さ同士を、従って壜の同じ高さ位置の信号同士を
比較することを意味する。

前述のように、壜を通過する光の強さは、壜の高さ方向
のそれぞれの部分によって異なるが、それによる差異は
、同じ高さ同士の信号を比較することによって打消され
、壜に欠陥がある場合（ただし欠陥が小さく、一方の線
、例えばＳ４上にあって、他方のｍｓｏ上にはない場合
）にのみ、両信号の差が大きくなる。

比較部１５は、減算部１４の出力と設定部１６に予め設
定された信号の大きさを比較し、減算部１４の出力の方
が大きければ、信号１５ａ１発生する。この場合、減算
部１４の出力の方が一度でも大きければ信号を出すこと
としてもよく、また減算部１４の出力の方が大きいとい
う判断が１回の走査中に所定回数以上なされたときに信
号１５ａを出すこととしてもよく、また減算部１４の出
力の方が大きいという判断が１回の走査中に所定回数以
上連続してなされたときに信号１５ａを出すこととして
もよい。該信号１５ａは、排除指令信号として排除装置
１０に与えられる。排除装置１０は、この信号を受けて
検査された壜を排除する。

尚上記の実施例では、各信号を４走査前の信号と比較す
ることとしているが、何走査前の信号と比較するかは検
出しようとする欠陥の大きさや壜の回転速度等に応じて
変えうる。また、各信号を、複数の他の信号、例えば４
走査前のみならず３走査前、あるいは５走査前の信号と
比較し、これらの比較結果を総合して（例えば論理和、
論理積、これらの組合せ）、それに基いて欠陥の有無を
判断することとしてもよい。

また、信号の差を求める代りに、比を求め、その比が所
定値以上かどうかの判断の結果に基いて、欠陥の有無を
検出することとしてもよい。

第５図は、信号処理系の他の例を示したものである。こ
の例は、第３図の例と比べて、シフトレジスタ１７およ
び減算部１８が挿入されている点で異なる。シフトレジ
スタ１７は、Ａ／Ｄ変換器１２から出力される画素信号
を数画素分、例えば５画素分記憶するもので、シフトレ
ジスタ１７の出力は、”Ａ／Ｄ変換器１２の出力の５画
素前のものである。減算部１８は、シフトレジスタ１７
の出力とＡ／Ｄ変換器１２の出力との差を求めるもので
、このように差分を求めることにより、微分と同様の操
作を行なったことになる。

シフトレジスタ１３および減算部１４は、Ａ／Ｄ変換器
１２の出力の代りに減算部１８の出力を受ける。従って
、減算部１４では、各走査における画素信号の微分信号
と、それより所定数例えば４走査前の画素信号の微分信
号との差を求めることとなり、比較部１５では、微分信
号同士の差が設定値より大きいかどうかによって欠陥の
有無を判定することとなる。

このように、微分信号同士を比較するのは次の理由によ
る。即ち、壜の成形には２つ割の金型を使用するため、
成形された壜に第６図（ａ）に一連のｒＸＪ印で示す如
く、継ぎ目が生ずる。これは壜胴部に強く現われる傾向
があり、この部分を通過した光による信号は、（第６図
（ｂ）にＸで示す）は、通常の（継ぎ１以外の）部分を
通過した光による信号（第６図（ｂ）にＳで示す）に比
べ小さくなる。従って、第３図の回路で信号の処理をす
ると、壜が欠陥と判断されてしまうおそれがある。一方
、継ぎ目による影響は１走査分の信号の全体に対して一
定ないし、少しずつ変化するのみであるから、微分信号
（第６図（Ｃ）にｄＸで示す）は、通常の部分のそれ（
第６図（Ｃ）にｄｓで示す）とあまり変らない。従って
、両者の差は小さく、継ぎ目のために壜が欠陥であると
判断されるおそれがなくなる。

尚上記の実施例では、イメージセンサ−８からの信号を
ディジタル信号に変換した後、ディジタル型のレジスタ
に記憶させているが、アナログ型のレジスタ（例えば抵
抗とコンデンサの組合せを含むもの）を用いることもで
きる。

また、上記のように数組（実施例で４組）の信号を記憶
するレジスタを用いる代りに、記憶容量の大きい、例え
ば壜の全周にわたってのデータを記憶し得る記憶装置（
アドレス指定によってデータの書き込み、読み出しがで
きるもの）を用いることもできる。このようにすれば、
同じ回転位置のデータを、何度か繰返して利用できる。

例えば、イメージセンサ−からの信号の大きさ同士を比
較するのみならず、その微分信号同士を比較するような
場合や、互いにある走査回数（例えば４走査）異なる回
転位置のデータ同士を比較するだけでなく、互いにそれ
とは別の走査回数（例えば５走査）異なる回転位置のデ
ータ同士を比較する場合、同じ回転位置のデータが繰返
して使用されるので、上記のような記憶装置を用いると
便利である。

第７図は、本発明の他の実施例を示したものである。こ
の実施例のカメラ６′は、一次元イメージセンサー８の
ほかに、二次元イメージセンサ−３１を内蔵し、レンズ
７を通過した光はハーフミラ−３２によって、一次元イ
メージセンサー８と二次元イメージセンサ−３１とに分
けられる。〒次元イメージセンサー８の出力は第１図お
よび第３図または第５図の実施例と同様の信号処理系９
に導かれ同様の処理を受ける。

二次元イメージセンサ−３１は横方向に４００〜５００
程度、縦方向に３００〜４００程度の受光素子がマトリ
ックス状に配列されたもので、壜全体の映像（第８図に
示す）がその受光面に結像され得るもので、二次元イメ
ージセンサ−３１の出力は増幅器３２を介してモニター
テレビ３３に供給される。同期信号発生器３４は、イメ
ージセンサ−８，３１および信号処理系９の動作を同期
させるものである。検査ゲート設定器３５は、壜の形状
と検査条件に従って検査領域の上限および下限を設定す
るもので、モニターテレビ３３の表示画面上には検査ゲ
ートマーカー（第８図に、壜１Ａに対し３３ａ、３３ｂ
で、壜１Ｂに対し３３ｃ、３３ｂで示す）として表われ
る。

一次元イメージセンサーのみを組込んだカメラでは、位
置合わせ（上下、左右）やレンズまでの距離（焦点）合
わせをするために、オシロスコープ等の測定器を用いる
必要があり、これが被検金製の種類、形状に変更がある
度に必要となるため、走査が煩雑である。これに対して
、上記のように二次元イメージセンサ−３１をも組込ん
だカメラを用いれば、位置合わせや焦点合わせのみなら
ず、検査ゲート設定も容易となり、検査の準備が迅速か
つ簡単に行い得る。

尚、二次元イメージセンサ−を組込んだ場合にも、一次
元イメージセンサー８で検査を行なうのは、一次元イメ
ージセンサーの方が分解能が高くまた１回の走査に要す
る時間が短いからである。

即ち、上記のように、一次元イメージセンサーとしては
、受光素子が２０００〜３０００程度配列されたものが
あるが、一方二次元イメージセンサーとしては横方向に
４００〜５００、縦方向に３００〜４００程度マトリッ
クス状に配列されたものが用いられているのが現状であ
り、一方向の分解能は一次元イメージセンサーの方が４
〜７倍程度高い。また、二次元イメージセンサ−の全受
光素子数は１２〜２０万個程度となるので、一画面分走
査するのに要する時間は４０〜１００倍程度である。従
って、高速回転している壜の検査には、高速性の点で一
次元イメージセンサーの方が有利である。このような理
由により、第７図の実施例では一次元イメージセンサー
と二次元イメージセンサ−を組合せることとしているの
である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、一次元イメージセンサー
を用い、容器をその軸線が一次元イメージセンサーの長
手方向に並行でかつ固定した状態にして回転させ、容器
がある回転位置にある時にイメージセンサ−°から得ら
れる信号を、容器が上記回転位置と少し異なる回転位置
にある時にイメージセンサ−から得られる信号とを比較
し、この比較結果に基いて、欠陥の有無を判定すること
としているので、走査速度および検査精度を著しく向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の検査方法の実施に用い得る装
置を示す概略図、第２図（ａ）は壜の光像の線形の部分
に対応する部分を示す図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）
に示す部分の明るさを示す図、第３図は信号処理系の一
例を示すブロック図、第４図（ａ）は壜を異なる角度で
通過する光線を示す図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）の
光線のうち２つと、壜の表面とが交わる点をつないだ線
を示す図、第４図（ｃ）および（ｄ）は第４図（ｂ）の
線Ｓｏ、８４の部分にそれぞれ対応する像の明るさを示
す図、第５図は信号処理系の他の例を示すブロック図、
第６図（ａ）は壜の継ぎ目に第４図（ｂ）の線Ｓ４が重
なった状態を示す図、第６図（ｂ）は第６図（ａ）の場
合の線Ｓｏ、８４の部分にそれぞれ対応する像の明るさ
を示す図、第６図（Ｃ）は第６図（ｂ）の明るさを走査
方向に沿って微分した値を示す図、第７図は本発明の他
の実施例の検査方法の実施に用い得る装置を示す概略図
、第８図は第７図のモニターテレビの映像の一例を示し
た図である。 １・・・壜、２・・・回転台、３・・・照明装置、６・
・・カメラ、８・・・一次元イメージセンサー，９・・
・信号処理系、１０・・・排除装置、１１・・・増幅回
路、１２・・・Ａ／Ｄ変換器、１３．１７・・・シフト
レジスタ、１４．１８・・・減算部、１５・・・比較部
、１６・・・設定部。 出願人代理人　　猪　　股　　　　清 （α）（ｂ） 一一一−明るさ 第３図 ７０へ 第４図 （α） 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一次元イメージセンサーの近傍の検査位置に容器を
   搬入し、該容器の軸線を上記イメージセンサーの長手方
   向に並行にして固定した状態で該容器を上記軸線を中心
   にして回転させながら、該容器を照明し、該容器の光像
   を上記イメージセンサー上に形成させ、上記イメージセ
   ンサーを走査することによつて１組の信号を得、該走査
   を繰返すことにより信号の組を順次発生させ、１組の信
   号と、該１組の信号が得られた時の容器の回転位置より
   も少しだけ回転した異なる回転位置の時に得られた他の
   組の信号とを互いに比較し、この比較結果に基いて容器
   の欠陥の有無を判定することを特徴とする透明または半
   透明の容器の検査方法。 ２、特許請求の範囲第１項の方法において、イメージセ
   ンサーをその一端から他端に走査する間に発生される信
   号を微分することにより上記１組の信号を得ることを特
   徴とする方法。 ３、特許請求の範囲第１項記載の方法において、上記一
   次元イメージセンサーとともに二次元イメージセンサー
   を用い、これによりモニター用画像を生じさせることを
   特徴とする方法。