JP2000046754A - ２個のカメラと単一光源を使用する透明容器の光学検査装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ガラス製容器を検査する方法及び装置を提供
する。 【解決手段】 散乱性の偏光エネルギーを容器１４を通
って導く光源１６を含み、第１カメラ２４は光源から送
られた散乱性の偏光エネルギーを容器の一部分を通って
受け取るように配置され、別の明るい背景に対して不透
明な変異が暗く現れる容器部分の像を受け取るようにな
っている。第２カメラ２８は光源から送られた光エネル
ギーを実質上容器の同じ部分を通して受け取り、光源の
偏光子に交差する方向に偏光子３２を含み、容器の応力
変異の明るい像を受け取り、別の暗い背景に対して容器
を通過する散乱性の偏光エネルギーの偏光を変化させ
る。イメージプロセッサ４１は両方のカメラに結合さ
れ、２つの像の間の画素毎の比較の関数として容器の変
化の間を検出及び識別するカメラによって見通された容
器部分の結合像をスキャンする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、容器の光学特性に
影響を与える商業上の変異用の透明容器の検査に関し、
より詳細には、単一光源を使用する単一検査場所での容
器の不透明及び応力変異のため容器を検査する方法及び
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス製の瓶及び水差しのような透明容
器の製造において、いろいろなタイプの異常が容器の側
壁、下端、底部、肩部及び又は首部で発生し得る。本技
術分野において商業上の変異と呼ばれるこれらの異常
は、容器の商業上許容性に影響を与え得る。今までは、
容器の光学特性に影響を与える商業上の変異を検出する
ため電子光学検査技術を用いることが提案されていた。
基本原則は、光源が光エネルギーを容器に導くように配
置され、カメラは光源により照らされる容器の部分の像
を受け取るように配置される。光源は均一強度としても
よく、又は、一次元の光源を横切って変化する強度を有
するように構成されてもよい。光源により照らされる容
器の部分の商業上の変異は、カメラに受け取られ記憶さ
れる照らされた容器の像の光強度の関数として検出され
る。

【０００３】米国特許 No.4,378,493、4,378,494、4,37
8,495、及び4,601,395はすべて本出願の譲受人に譲渡さ
れ、理学的及び光学的に検査される一連の位置又は場所
を通ってガラス製の容器が運ばれる検査技術を開示して
いる。１つの光学検査場所では、ガラス製容器は縦方向
に保持され、その中心軸回りに回転する。照明源は散乱
性の光エネルギーを容器の側壁を通って導く。容器の縦
軸に平行な線形配列に方向付けされた複数の光感光要素
を含むカメラは、容器の側壁の縦片を通って送られる光
を受け取るように配置される。線形配列の各要素の出力
は容器の回転を増加させて抽出され、近接の信号の大き
さが予め選択されたしきい値以上となることにより異な
る時、事象信号が発生する。適当な拒絶信号が作り出さ
れ、容器はコンベヤーラインから分類される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】再生ガラスからのガラ
ス製容器の製造において、異なる熱膨張特性を有する材
料が単一の容器で混合されるようになる点で問題に出く
わす。例えば、非常に低い熱膨張特性を有する透き通っ
た調理器具が再生のためガラスと混合され得ることが分
かった。容器に現れる調理器具の溶解していない粒子が
冷却において応力点を作り出し、該応力点は破砕又は後
の欠陥場所となり得る。ガラスに現れ応力変異を引き起
こす異質部分はガラス前炉又は噴出口からの大量又は少
量の難溶性材料を含んでいる。従って、容器の応力又は
不透明な応力のない変異を検出する方法及びシステムを
提供することが必要である。しかし、空間は現存の検査
システムに限られ、そのシステムのいろいろな検査場所
は適所に追加の検査装置を容易に収容することはできな
い。

【０００５】今まで容器の側面の応力変異を検出するた
め交差した偏光子を用いることが提案されてきた。交差
した偏光子及び交差した偏光子の間に配置された容器を
通って導かれた光エネルギーは、容器側壁に応力変異が
ない時は通常、映像カメラで暗い映像面を現わす。しか
し、応力変異は容器を通過する光エネルギーの偏光を充
分に変化させ、別の暗い背景に対してカメラで明るい地
点を現わし、応力変異を示す。この譲受人に譲渡された
米国特許 No.4,026,656は、背景としてそのような技術
を説明し、赤外線光エネルギー及び赤外線偏光フィルタ
を用いて周囲光の背景の影響を減少させることを提案し
ている。

【０００６】容器の光学特性に影響を与える商業上の変
異のため、透明ガラス粒子、特に、ガラス製容器を検査
する方法及び装置を提供することが本発明の一般的な目
的である。本発明のより特定の目的は、容器の応力変異
及び不透明変異（応力ありと応力なし）の両方を検出す
るのに特に良く適する説明した特質の方法及び装置を提
供することである。本発明の別の目的は、単一検査場所
で単一光源を使用して容器の応力及び不透明で応力のな
い変異の検出のため説明した特性の方法及び装置を提供
することである。本発明の更なる目的は、経済的に実行
し、延長した動作寿命に亘り信頼性のある説明した特性
の方法及び装置を提供することである。本発明の更に別
の目的は、現存する容器検査システムの単一の検査場所
で実行されるのに適合する説明した特性の方法及び装置
を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の現在の好適な実
施例による容器の商業上許容性に影響を与える変異のた
めの容器を検査する装置は、容器がその軸の回りを回転
している間に容器を通って散乱性の偏光エネルギーを導
く光源を含んでいる。第１カメラが光源から容器の一部
分を通って送られる散乱性の偏光エネルギーを受け取る
ように配置され、別の明るい背景に対して不透明な変異
が暗く現れる容器部分の像を第１カメラが受け取るよう
になっている。第２カメラは光源から実質的に容器の同
じ部分を通って送られる光エネルギーを受け取り、光源
の偏光子に交差する方向の偏光子を含んでいる。第２カ
メラは容器の応力変異の明るい像を受け取り、別の暗い
背景に対して、容器を通過する散乱性の偏光エネルギー
の偏光を変化させる。イメージプロセッサは両方のカメ
ラに結合され、カメラにより見通される容器部分の結合
像を受け取り、容器の変異の間を検出すると共に識別す
る。

【０００８】第１及び第２カメラはそれぞれ、お互い及
び容器の軸と共面方向に向けておかれた線形配列のＣＣ
Ｄセンサを含んでいる。情報プロセッサは容器の回転を
増加させてカメラの線形配列センサをスキャンし、容器
の検査部分の２次元に広げた像をそれぞれ現像する。こ
れらの２次元の像の比較に応じて、オペレータの分析の
ための２次元像の同時表示により、及び又は、像の個別
の画素信号の自動電子比較により、変異が検出されると
共に識別される。本発明の好適な実施例の第１カメラは
容器の向こう側の光源に正反対であるが、第２カメラは
第１カメラの下に配置され上向き角度で容器を見通す。
第２カメラの視野は容器の下端を含み、使用中に容器の
下端部分に通常加えられる衝撃力のため、光源の偏光に
影響を与える応力変異は特に重大である。本発明の好適
な実施例の光源は、可視範囲、好ましくは約３０００°
から５０００°Ｋの色温度範囲で高出力を有する蛍光源
を含んでいる。従って、本発明は、検査システムを通る
容器の動く弧内に光源を配置することにより現存の検査
システムの単一場所で容易に実行され、そのような動く
弧の外部の他の上のシステム支持ブラケットのシステム
にカメラを配置してもよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１及び２は本発明の現在の好適
な１実施例による容器１４を検査する装置１０を示して
いる。光源１６は１以上の垂直方向に置かれた蛍光灯１
８を含み、該蛍光灯はディフューザー２０と協力して広
領域に散乱する光源を形成する。光エネルギはディフュ
ーザー２０から第１偏光レンズ２２を通って容器１４に
導かれる。第１カメラ２４は容器１４の向こう側の光源
１６に正反対で、線形配列のＣＣＤセンサ２６を含み、
光源１６により光を通過させる容器１４の対向する狭片
に焦点を合わせる。第２カメラ２８はカメラ２４の下に
配置され、線形配列のＣＣＤセンサ３０を含み、光源１
６により光を通過させる容器１４の対向する狭片は第２
偏光レンズ３２を通って焦点を合わせられる。従って、
カメラ２８は僅かに上向きの角度で容器１４を見通し、
容器１４の下端を含んでいる。偏光レンズ２２，３２は
お互いに関して交差して偏光される。線形配列のセンサ
２６，３０はお互いに共面であり、更に容器１４の軸と
共面である。配列２６，３０の線形次元はお互い及び容
器１４の軸と共面である。配列２６の線形次元は容器の
軸に平行であり、配列３０の線形次元は容器の軸に対し
て僅かな角度である。そのような角度は下端の曲率次第
であり、好ましくは約６°である。両方のカメラ２４，
２８は下端から口まで容器の狭片を見通すのが好まし
い。一般に、光源１６は１以上の蛍光灯１８を含み、従
来技術の通常の白熱光源と対照すると、光スペクトルの
可視部分の光を発生する。白色光用の偏光子レンズは通
常、白熱光源によって発生される赤外線又は近赤外線光
用の偏光子よりずっと安価である。本発明の好適な実施
例の電球１８は可視光範囲の１つ以上の高出力電球を含
んでいる。センサ２６，３０の応答特性の間にトレード
オフがあり、通常、赤外線範囲でより敏感であり、偏光
レンズ２２，３２に関連する費用は可視範囲でより安価
である。現在、約３０００°から５０００°Ｋの光源の
色温度範囲が好ましく、３０００°Ｋの色温度が特に好
ましい。

【００１０】通常、スターホイール（図示せず）及びス
ライドプレート３６を含むコンベヤー３４が配置される
と共に容器の源に接続され、弓形進路３８（図２）を通
って容器を連続的に移動させ、連続的に容器を装置１０
の位置に運び、スターホイールコンベヤーの容器検査シ
ステムの１つの場所に配置する。コンベヤー３４及び全
体の検査システムは、米国特許 No.4,230,319及び4,37
8,493に示されたもののような適当なタイプであっても
よく、背景の目的のためここにインコーポレイテッドバ
イリファレンスされている。カメラ２４，２８はコンベ
ヤーから外部に伸びるカメラ支持ブラケット３７の他の
上の一つに調整可能に取付けられている。連続する容器
は光源１６とカメラ２４，２８の間の一定位置に保持さ
れ、容器の中心軸回りのドライブローラー３９等により
回転される。エンコーダー４０は容器回転機構に結合さ
れ、容器回転の増加を示す信号を供給する。そのような
増加は回転の一定角度増加又は一定速度での回転の一定
時間増加のいずれかで構成されていてもよい。情報プロ
セッサ４１はエンコーダー４０及びカメラ２４，２８に
結合され、容器の回転を増加させてセンサ２６，３０を
スキャンし、容器１４の対応する２次元電子像を現像す
る。これらの２次元像はそれぞれの線形配列のセンサの
連続要素からの信号によって１次元で形成され、容器の
回転の増加によって２次元で形成される。

【００１１】動作において、連続する容器１４は光源１
６とカメラ２４，２８の間のコンベヤー３４によって適
所に導かれる。その後、容器は一定位置に保持され、そ
の中心軸の回りに回転される。散乱性の光源１６からの
偏光エネルギーは容器１４を通ってカメラ２４の配列２
６上に導かれ、従って、明るい背景像を形成する。容器
の不透明な変異は光源１６からカメラ配列２６への光エ
ネルギーの伝達を遮り又は吸収し、そのような不透明な
変異が別の明るい背景に対して暗い像を形成するように
なっている。（不透明な変異という用語は、光エネルギ
ーを遮り又は吸収する変異だけではなく、カメラを離れ
てそれを通じて伝達される光エネルギーを有効に屈折す
るような大きさの屈折変異とカメラから離れて光エネル
ギーを反射する反射エネルギーをも含む。換言すれば、
容器の光エネルギーを遮り又は吸収する変異、カメラか
ら離れて光エネルギーを屈折する変異、及びカメラから
離れて光エネルギーを反射する変異は、別の明るい背景
に対する暗い像のようなカメラ２４の配列２６ですべて
現れるだろう。）同時に、光源１６からの偏向した散乱
光エネルギーは容器１４を通ってカメラ２８の前の偏光
子３２に伝達される。偏光子レンズ２２，３２の交差方
向付けは通常、カメラ２８の配列３０で暗い背景又は地
色を作り出す。しかし、容器の側壁での応力変異のよう
な容器１４の変異は、それを通じて伝達される光エネル
ギーの偏光を変え、別の暗い地色又は背景に対する明る
い像としてカメラ２８の配列２８に現れるだろう。

【００１２】図３Ａ及び３Ｂは容器の１回転中のそれぞ
れのカメラ２４，２８からの情報プロセッサ４１により
スキャンされた容器１４の広げた２次元像を示してい
る。例えば、応力を作り出さない不純物が図３Ａの暗い
像５０により示され、図３Ｂの同じｘ−ｙ位置には対応
する像がない。応力を作り出す不純物は図３Ａで暗い像
５２ａにより示され、図３Ｂで対応する暗い像５２ｂに
より示され、該暗い像は不純物を取り囲む応力領域の明
るい像５２ｃにより取り囲まれている。像５０，５２ａ
は不純物の寸法を示している。図３Ａの対応する位置に
像がなく結合された図３Ｂの明るい像５４は透明な１点
又は極少量の不透明な調理器具を含むことにより生成さ
れた応力変異を示し、前記不透明な調理器具は同様な透
明特性を有しているが容器の側壁の周囲のガラスとは熱
特性が異なっている。別の暗い背景に対する図３Ｂの細
長い明るい像５６は容器の側壁での失透現象を示してい
てもよい。容器の応力生成変異は容器の弱い領域を示し
ていてもよく、該弱い領域は容器の通常の取扱い中の衝
撃の結果として、又は、容器が満たされ又は取扱われる
時の熱応力の結果として破砕しやすい。容器の下端、す
なわち、容器の側壁を容器の底部につなぐ容器の部分
は、通常の使用中に応力及び衝撃を受けやすいので、応
力変異の含有に特に敏感である。従って、図１に示され
ているような本発明の装置の特に重要な利点は、カメラ
２８が容器の全体の下端部分を含む僅かに上向きの角度
で容器１４を見通すという事実にある。

【００１３】情報プロセッサ４１はディスプレイ４４に
結合され、カメラ２４，２８から生成された広げた２次
元像（例えば、図３Ａ及び図３Ｂ）をオペレータに対し
て同時に表示する。オペレータはそのように表示された
情報を分析し、製造サイクルで適当な修正を実行しても
よい。選択的又は同時に情報プロセッサ４１は適当な画
素比較技術によって２次元像を自動的かつ電子的に比較
し、製造処理の自動修正を実行し（例えば、米国特許N
o.4,762,544参照）及び又はコンベヤーラインから不十
分な容器を拒絶又は取り除く機構４２を作動させてもよ
い。また、再生ガラスから形成された新しい容器では不
純物が再発するので、不純物を有する容器を再生しない
ことが利点である。本発明により供給される情報は再生
されるべきでない容器を退けるもっと正確な指示を与え
るために使用可能である。分析のための２つの広げた２
次元像の供給は、異なるタイプの変異に応じる光学技術
を違えることにより得られ、変異、例えば、大きさ、形
状及び応力のある又はない不純物の分類の機会を増加さ
せ行われる。イメージプロセッサは、応力の加えられた
不純物、応力の加えられていない不純物、粘性の節、水
疱、リボン状露滴、ドープ等のような変異のタイプに容
易に分類可能である。

【００１４】従って、本発明によれば、容器の光学特
性、特に応力変異及び不透明変異に影響を与える商業上
の変異のための容器のようなガラス製物品を検査するた
めの方法及び装置が提供される。本発明の方法及び装置
は可視領域の光エネルギーに応じて比較的安価な偏光子
材料を用いて実行されてもよい。本発明の技術は、透き
通った（無色）及び色付き（例：琥珀色）の両方のガラ
スと共に容易に用いられてもよい。本発明の方法及び装
置は、単一光源を用いて容器検査システムの単一場所で
実行されてもよく、現存のスターホイールタイプ及び他
の容器検査システムに容易に更新されていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の現在の好適な１実施例による容器の
応力及び不透明な変異を検出する装置を示す電子光学の
概略図である。

【図２】 図１に示される装置の平面図である。

【図３Ａ】 図１及び図２の装置を用いて得られた容器
の２次元像を示している。

【図３Ｂ】 図１及び図２の装置を用いて得られた容器
の２次元像を示している。

【符号の説明】

１４ 容器 １６ 光源 １８ 蛍光源 ２０ ディフューザー ２２ 偏光子 ２４ 第１カメラ ２６ 線形配列のＣＣＤセンサ ２８ 第２カメラ ３０ 線形配列のＣＣＤセンサ ３２ 第２偏光子 ３４ コンベヤー ３９ 回転させる手段 ４１ 情報プロセッサ ４４ オペレータディスプレイ

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器の商業上許容性に影響を与える変異
   のため容器（１４）を検査する装置であって、 容器の軸の回りに容器を回転させる手段（３９）と、 散乱性の偏光エネルギーを前記回転手段の容器を通して
   導くためのディフューザー（２０）及び偏光子（２２）
   を含む光源（１６）と、 前記回転手段に関して、光源から送られた散乱性の偏光
   エネルギーを容器の一部分を通って受け取るように配置
   され、別の明るい背景に対して不透明な変異が暗く現れ
   る前記容器部分の像を受け取るようになっている第１カ
   メラ（２４）と、 前記回転手段に関して、前記光源から送られた光エネル
   ギーを実質上容器の一部分を通って受け取るように配置
   され、前記第１偏光子に交差する方向の第２偏光子（３
   ２）を含み、別の暗い背景に対してそこを通過する散乱
   性の偏光エネルギーの偏光を変える容器部分の応力変異
   の明るい像を受け取るようになっている第２カメラ（２
   ８）と、 前記第１及び第２カメラの両方に結合され前記容器部分
   の結合像を受け取り、容器内の変異の間を検出及び識別
   する手段を含むイメージプロセッサ（４１）とを含み、 前記第１及び第２カメラが前記光源により照らされる容
   器の同じ部分の像を受け取り、前記イメージプロセッサ
   （４１）が前記第１及び第２像間の比較の関数として容
   器内の変異の間を検出すると共に識別することを特徴と
   する装置。
2. 【請求項２】 前記検出及び識別手段が前記像を互いに
   画素毎に自動的に比較する手段を含む請求項１に記載の
   装置。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２カメラ（２４，２８）
   がそれぞれ、お互いと前記回転手段の容器の軸の同一平
   面上の方向に合わせて配置された線形配列のＣＣＤセン
   サ（２６，３０）を含む請求項１又は請求項２に記載の
   装置。
4. 【請求項４】 前記情報プロセッサ（４１）が容器回転
   の増大で前記カメラの前記線形配列のセンサをスキャン
   し前記容器部分のそれぞれの２次元像を現像する手段を
   含み、変異の間を検出及び識別する前記手段が前記２次
   元像の比較に応答する請求項３に記載の装置。
5. 【請求項５】 前記検出及び識別手段が、オペレータが
   前記２次元像を同時に見ることができるオペレータディ
   スプレイ（４４）を含む請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記第１カメラ（２４）が容器を横切る
   前記光源（１６）と正反対であり、線形配列のセンサ
   （２６）が容器の軸に平行であり、前記第２カメラ（２
   ８）が前記第１カメラの下に配置され上向きの角度で容
   器を見通すようになっている請求項１乃至請求項５のい
   ずれか１の請求項に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記第２カメラによって見通される前記
   容器部分が容器の下端を含む請求項６に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記両方のカメラが下端から口まで実質
   上容器全体を見通す請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記容器を回転させる手段が弧を通り一
   連の容器を割り出すコンベヤー（３４）を含み、前記光
   源（１６）が前記弧内に配置され、前記カメラ（２４，
   ２８）が前記弧外に配置され、前記光源と前記カメラの
   間の静止位置で順番に各容器を保持し、容器の軸の回り
   に容器を回転させる請求項７又は請求項８に記載の装
   置。
10. 【請求項１０】 前記光源（１６）が蛍光源（１８）を
    含む請求項１乃至請求項９のいずれか１の請求項に記載
    の装置。
11. 【請求項１１】 前記蛍光源（１８）が約３０００°Ｋ
    から約５０００°Ｋの範囲の色温度を有する請求項１０
    に記載の装置。
12. 【請求項１２】 容器の商業上許容性に影響を与える変
    異のため容器（１４）を検査する方法であり、 （ａ）光源（１６）からの光エネルギーを容器を通って
    第１及び第２カメラ（２４，２８）に同時に導き、 （ｂ）明るい背景に対して不透明な変異が暗く現れる容
    器の一部分の像を前記第１カメラ（２４）で受け取り、 （ｃ）別の暗い背景に対して応力変異が明るく現れる容
    器の前記同じ部分の像を前記第２カメラ（２８）で受け
    取り、 （ｄ）前記第１及び第２カメラでの前記像の間の比較の
    関数として容器の不透明及び応力の変異を検出する段階
    を含むことを特徴とする方法。
13. 【請求項１３】 前記段階（ｄ）での前記比較が前記像
    の間の画素毎に行われる請求項１２に記載の方法。
14. 【請求項１４】 （ｅ）容器の軸の回りに容器を回転さ
    せる更なる段階を含み、前記段階（ｄ）が容器の回転を
    増大させて前記カメラ（２４，２８）をスキャンする段
    階を含む請求項１３に記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記段階（ａ）及び（ｃ）が前記光源
    と前記第２カメラの偏光子（２２，３２）を交差させて
    配置する段階を含む請求項１乃至請求項１４のいずれか
    １の請求項に記載の方法。