CN103415756A - 玻璃瓶检查装置以及远心透镜单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻璃瓶检查装置以及远心透镜单元，即使瓶子倾斜时也能正确检查顶部倾斜。检查机构具有旋转机构、光照射机构、口部摄影机构和跟部摄影机构。跟部摄影机构所具有的远心透镜单元在其箱状主体中具有中央反射体、反射板和远心透镜。中央反射体呈三棱柱形状，反射板设于中央反射体的左右两侧。从入射口射入的光由反射板进行反射，由中央反射体的顶角两侧的反射面进行反射，透过远心透镜，到达照相机。根据瓶口顶面上的2点和同时拍摄的跟部图像上的2点，计算瓶子为垂直状态时的顶部倾斜。

Description

玻璃瓶检查装置以及远心透镜单元

技术领域

本发明涉及一种玻璃瓶口部顶面的检查技术，特别是涉及一种高速检查玻璃瓶口部顶面的倾斜（顶部倾斜）的检查装置、以及一种适用于测定瓶子倾斜度的远心透镜单元。

背景技术

一般情况下，在玻璃瓶的制造工序中，用制瓶机制造出的玻璃瓶被引导至玻璃瓶检查装置，由该玻璃瓶检查装置检查是否有缺陷，有规定缺陷的玻璃瓶作为次品被剔除。作为这种玻璃瓶检查装置，公知的有检查瓶口顶面的倾斜（以下，称为“顶部倾斜”）的检查装置，通过由玻璃瓶检查装置剔除顶部倾斜较大的玻璃瓶，从而预先防止内容物漏液或封盖时的事故。

顶部倾斜的检查装置例如被下述专利文献1、2中所公开。这些检查装置用摄影机构连续拍摄旋转的瓶口部的图像（静止图像），并根据该各拍摄图像检测瓶口顶面上的2点，计算该2点之间的垂直方向的差，将该差视为顶部倾斜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-240468号公报

专利文献2：日本特开2007-240469号公报

发明内容

发明要解决的课题

若使瓶子旋转，则其冲击有时会导致瓶子发生摇晃、倾斜。在倾斜的状态下即使检测出瓶口顶面的倾斜，也不能作为已检测出了正确的顶部倾斜。因此，现有的顶部倾斜测定装置在正确性上存在问题。

本发明需要解决的课题是，在使检查台上的瓶子旋转时，即使瓶子发生摇晃、倾斜时也能正确地检查顶部倾斜。

用于解决课题的手段

本发明是一种玻璃瓶检查装置，具有：

旋转机构，其使玻璃瓶以瓶轴为中心旋转；

口部光照射机构，其把光照射到玻璃瓶的瓶口；

口部摄影机构，其拍摄由所述口部光照射机构照射了光的瓶口；

跟部光照射机构，其把光照射到玻璃瓶的跟部；以及

跟部摄影机构，其拍摄由所述跟部光照射机构照射了光的跟部，

该跟部摄影机构由远心透镜单元和照相机组成，

该远心透镜单元的箱状主体中具有中央反射体、反射板和远心透镜，该箱状主体的正面一侧形成有入射口，背面一侧形成有出射口，

该中央反射体呈三棱柱形状，以其一个顶角朝向背面一侧的方式立设，其左右两侧成为入射口，

所述反射板在离开该中央反射体的左右两侧各立设有一块，

所述远心透镜固定在该中央反射体的背面一侧，该远心透镜的背面一侧成为出射口，

从入射口射入的光由所述反射板进行反射，由所述中央反射体的所述顶角两侧的反射面进行反射，透过所述远心透镜从出射口射出，到达照相机，

从由所述口部摄影机构所拍摄的口部图像中，检测瓶口顶面上的规定的2点G、H，

从与其同时地由所述跟部摄影机构所拍摄的跟部图像中，检测瓶跟部的规定的2点M、N，

根据所述口部的2点G、H和所述跟部的2点M、N，计算瓶子为垂直状态时的顶部倾斜。

通过检测瓶跟部的2点M、N，能知道瓶子本身的倾斜，通过从根据瓶口顶面上的2点G、H所得到的瓶口顶面的倾斜中抵消掉瓶子本身的倾斜，能得到瓶子为垂直状态时的顶部倾斜。

关于根据口部的2点G、H和跟部的2点M、N计算瓶子为垂直状态时的顶部倾斜的具体方法，例如在将瓶口部顶面上的2点G、H的坐标设为（Gx、Gy）、（Hx、Hy），将所述瓶跟部的2点M、N的坐标设为（Mx、My）、（Nx、Ny）时，通过以下计算式能求出瓶子为垂直状态时的顶部倾斜：

顶部倾斜＝│（Gy－Hy）－（My－Ny）*（Gx－Hx）/（Mx－Nx）│。

（Gy－Hy）为口部的2点G、H的垂直距离，（My－Ny）为跟部的2点M、N的垂直距离，（Gx－Hx）为口部的2点G、H的水平距离，（Mx－Nx）为跟部的2点M、N的水平距离。

此外，本发明是一种远心透镜单元，其在箱状主体中具有中央反射体、反射板和远心透镜，所述箱状主体的正面一侧形成有入射口，背面一侧形成有出射口，

该中央反射体呈三棱柱形状，以其一个顶角朝向背面一侧的方式立设，其左右两侧成为入射口，

所述反射板在离开该中央反射体的左右两侧各立设有一块，

所述远心透镜固定在该中央反射体的背面一侧，该远心透镜的背面一侧成为出射口，

从入射口射入的光由所述反射板进行反射，由所述中央反射体的所述顶角两侧的反射面进行反射，透过所述远心透镜从出射口射出。

当利用该远心透镜单元拍摄瓶的跟部时，由于是通过射入到左右分离的反射板上的光进行拍摄，所以如果将反射板的位置对准瓶子的左右端部附近，则只会拍摄到瓶跟部的左右两端附近，而不会拍摄到中央部分。因此，即使是瓶体直径大的瓶子，拍摄到的图像也可以较小，与拍摄到整个瓶跟部的情况相比，照相机的分辨率会高得多。为了解瓶子的倾斜只需跟部的左右两端附近的图像即可，不需要中央部分的图像，因此该远心透镜单元极非常适用于调查瓶子的倾斜。

所述反射板能够设置为能在左右方向（与正面一侧——背面一侧呈直角的方向）上移动。这样一来，能够使反射板的位置对准瓶子的左右端部附近，因此能够使用于各种瓶体直径的瓶子。

发明效果

本发明的玻璃瓶检查装置即使在瓶子在检查台上摇晃的状态下进行检查，也能计算瓶子为垂直状态时的正确的顶部倾斜，因此，可进行正确的检查。

此外，通过利用本发明的远心透镜单元拍摄瓶跟部，即使瓶子的瓶体直径较大时，也能以高清的分辨率拍摄瓶跟部两端，高精度地进行顶部倾斜的检查。

附图说明

图1是本发明玻璃瓶检查装置的概略侧面说明图。

图2是本发明玻璃瓶检查装置的概略平面说明图。

图3是远心透镜单元的横截面图。

图4是图2中的A-A线截面图。

图5是瓶口部的图像处理的说明图。

图6是瓶跟部的图像的说明图。

图7是瓶跟部的图像处理的说明图。

图8是顶部倾斜的计算方法的说明图。

符号说明

1：口部摄影机构；11：照相机；12：远心透镜；2：口部光照射机构；3：跟部摄影机构；31：照相机；32：远心透镜单元；32a主体；32b：入射口；32c：出射口；32d：缝隙；32e：刻度；32f：沟槽；33：中央反射体；34：反射板；35：远心透镜；36：支架；36a：凹部；37：支架；37a：突起；38：螺栓；39：螺帽；4：跟部光照射机构；5：检查台；6：瓶保持机构；7：玻璃瓶；7a：口部；7b：跟部；8：图像处理机构。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1、2是表示本实施方式涉及的玻璃瓶检查装置的概略构成的图。在该图中，玻璃瓶7由未图示的导向机构被引导至检查台5上，由瓶保持机构6可旋转地保持，在检查台5上由未图示的旋转机构使玻璃瓶7以瓶轴为旋转轴旋转。

瓶导向机构以及瓶旋转机构可采用上述专利文献1、2所记载的公知的机构。

口部摄影机构1和口部光照射机构2隔着玻璃瓶7的口部7a相对配置，跟部摄影机构3和跟部光照射机构4隔着玻璃瓶的跟部7b相对配置。

口部摄影机构1可以是例如高速面传感器相机11，其安装有图像放大倍率不发生变化的远心透镜12。口部光照射机构2和跟部光照射机构4能够设为例如扩散面光源，其由照射蓝色光的蓝色LED排列为矩阵状而构成。另外，口部光照射机构和跟部光照射机构也可用一个大型的光照射机构来兼用。

跟部摄影机构3由远心透镜单元32和照相机31组成。该远心透镜单元32的箱状主体32a中安装有中央反射体33、2块反射板34和远心透镜35，该箱状主体32a的正面一侧形成有入射口32b，背面一侧形成有出射口32c。中央反射体33呈截面为等腰三角形的三棱柱形状，且被立设固定为其一个顶角朝向背面一侧，该顶角两侧的面成为反射面，相对的面朝向正面一侧。中央反射体33的左右两侧开设有作为入射口的开口。

在离开中央反射体33的左右两侧的位置上，每侧各立设有一块反射板34。如图4所示，反射板34的上部由支架36保持，下部由支架37保持。上部的支架36的上表面形成有凹部36a，螺帽39不能旋转地被收纳于其中。将螺栓38从主体32a的顶面上穿过形成于机构主体32a上表面的缝隙32b而插入到凹部36a中，与螺帽39螺接。下部的支架37的下表面突出地形成有突起37a，其可滑动地插入在形成于主体32a底面的沟槽32f之中。如果松缓螺栓38，反射板34即可沿着缝隙32d和沟槽32f在左右方向上移动。如果旋紧螺栓38，下部的支架37即被按压到主体32a的底面上从而固定反射板34。反射板34的朝向被调整为从入射口射入的光射向中央反射体33的反射面。

如上所述，由于反射板34能在左右方向（与光射入的方向呈直角的方向）上移动，因此配合玻璃瓶7的瓶体直径，对准反射板34的位置，使其基本正对瓶跟部的左右端部。

中央反射体33的背面一侧固定有远心透镜35，而且其背面一侧开设为出射口32c。出射口32c处安装有照相机31（例如高速面传感器相机）。从入射口32b射入的光如图3中的虚线箭头所示，由反射板34进行反射，由中央反射体33的反射面进行反射，透过远心透镜35从出射口32c射出，到达照相机31。

口部摄影机构1的光轴与水平相比朝上方倾斜α角，从略微下侧处拍摄瓶口部7a。从而防止从摄影机构看去而里侧的瓶口部的边缘被拍摄到。

跟部摄影机构3的光轴与水平相比朝上方倾斜β角，从略微下侧处拍摄瓶跟部7b。从而防止从摄影机构看去而里侧的瓶跟部的边缘被拍摄到。

α及β都以1°～3°左右为宜。

用摄影机构1、3拍摄的图像（静止图像）被送到图像处理机构8中，进行顶部倾斜的计算以及玻璃瓶是否合格的判断。图像处理机构8能够设为配备有显示器的个人计算机。显示器中可以显示用摄影机构1、3拍摄到的图像、计算出的顶部倾斜等所需要的信息。

拍摄是在例如玻璃瓶旋转一周的时间内分24次（间隔15°）进行的，每次同时分别拍摄口部和跟部，并且能够根据同时拍摄到的口部图像和跟部图像计算顶部倾斜。

图像处理机构每读入摄影机构1、3同时拍摄的口部图像和跟部图像，就执行如下的图像处理。

[口部图像处理]

图5是示意性地表示由口部摄影机构1拍摄玻璃瓶的口部7a所得的口部图像的图。玻璃瓶的口部拍得较暗，背景拍得较亮，因此，通过将图像二值化，能容易地进行以下的图像处理。

图像处理机构8读入一张口部图像时，检测设定在瓶的中心轴附近的任意X坐标位置的垂直线a与瓶口部8a的交点A。接着，决定从交点A向下方沿着Y轴错开规定距离（螺纹不成为障碍的距离）的点B，并求出穿过该点B的水平线b与瓶口部8a两端的交点C、D。

接着，决定从交点C、D沿着X轴向瓶口部的内侧方向错开规定距离的点E、F，并求出穿过该点E、F的垂直线c、d与口部顶面的交点G、H。

通过这样的处理，能使瓶口部顶面倾斜的测定点G、H始终在相同的位置。

[跟部图像处理]

图6是示意性地表示由跟部摄影机构3拍摄玻璃瓶跟部8b而得到的跟部图像的图。玻璃瓶的跟部7b以及检查台5拍得较暗，背景拍得较亮，因此，通过将图像二值化，能容易地进行以下图像处理。另外，跟部图像是缺少了如图7所示的实际跟部形状中的2条垂直线h、h之间部分的图像。这是远心透镜单元32的效果。

图像处理机构8对于和所述口部图像同时拍摄到的跟部图像，检测设定在从检查台5的上表面略靠上的任意的Y坐标位置的水平线e和瓶跟部7b的两端的交点I、J。

接着，决定从交点I、J沿着X轴向瓶跟部的内侧方向错开规定距离的点K、L，求出穿过点K、L的垂直线f、g和跟部下端的交点M、N。另外，例如线g上不存在明亮部分时（点N与检查台7接触时），将检查台的上表面的位置设为点N。

接着，将点M、N的坐标变换为没有缺少图7中垂直线h、h间的部分的实际跟部形状中的坐标。

通过这样的处理，能使瓶跟部倾斜的测定点M、N始终在相同的位置。

[计算顶部倾斜]

图8是顶部倾斜计算方法的说明图。

连结瓶口部的2点的测定点G、H的线倾斜，其垂直方向的差为（Gy-Hy）。该倾斜包含顶部倾斜和瓶本身的倾斜。

连结瓶跟部的2点的测定点M、N的线也倾斜，该倾斜相当于瓶本身的倾斜。由于瓶的倾斜（跟部的倾斜）影响口部顶面倾斜的垂直方向的量为：（My－Ny）（Gx－Hx）/（Mx－Nx），因此，通过从瓶口部2点的垂直方向的差（Gy－Hy）中减去（My－Ny）（Gx－Hx）/（Mx－Nx），从而能得到瓶子在垂直竖立时瓶口2点的垂直方向的差（＝顶部倾斜）。另外，采用该计算式得到的结果也可能为负值，因此，取绝对值。

这里求出的顶部倾斜的单位为像素数，因此，在希望换算成mm时，只要乘以1像素的长度（mm）即可。

[判断是否合格]

图像处理机构8可基于计算出的顶部倾斜来判断玻璃瓶是否合格。

判断是否合格有多种方法，例如：在1个玻璃瓶旋转一周的时间内分24次（间隔15°）拍摄口部及跟部时，计算24次顶部倾斜。能够在这些计算出的顶部倾斜量的总和比规定的阈值大时，判断该瓶为次品，否则判断该瓶为合格品。

另外也可以在1个瓶子的24次计算得出的顶部倾斜中的最大值比规定的阈值大时，判断该瓶为次品，否则判断该瓶为合格品。

Claims (4)

1.一种玻璃瓶检查装置，具有：

旋转机构，其使玻璃瓶以瓶轴为中心旋转；

口部光照射机构，其把光照射到玻璃瓶的瓶口；

口部摄影机构，其拍摄由所述口部光照射机构照射了光的瓶口；

跟部光照射机构，其把光照射到玻璃瓶的跟部；以及

跟部摄影机构，其拍摄由所述跟部光照射机构照射了光的跟部，

该跟部摄影机构由远心透镜单元和照相机组成，

该远心透镜单元的箱状主体中具有中央反射体、反射板和远心透镜，该箱状主体的正面一侧形成有入射口，背面一侧形成有出射口，

该中央反射体呈三棱柱形状，以其一个顶角朝向背面一侧的方式立设，其左右两侧成为入射口，

所述反射板在离开该中央反射体的左右两侧各立设有一块，

所述远心透镜固定在该中央反射体的背面一侧，该远心透镜的背面一侧成为出射口，

从入射口射入的光由所述反射板进行反射，由所述中央反射体的所述顶角两侧的反射面进行反射，透过所述远心透镜从出射口射出，到达照相机，

从由所述口部摄影机构所拍摄的口部图像中检测瓶口顶面上的规定的2点G、H，

从与其同时地由所述跟部摄影机构所拍摄的跟部图像中检测瓶跟部的规定的2点M、N，

根据所述口部的2点G、H和所述跟部的2点M、N，计算瓶子为垂直状态时的顶部倾斜。

2.根据权利要求1所述的玻璃瓶检查装置，其中，将所述瓶口部顶面上的2点G、H的坐标设为（Gx、Gy）、（Hx、Hy），将所述瓶下端的2点M、N的坐标设为（Mx、My）、（Nx、Ny）时，通过以下计算式求出瓶子为垂直状态时的顶部倾斜：

顶部倾斜＝│（Gy－Hy）－（My－Ny）（Gx－Hx）/（Mx－Nx）│。

3.一种远心透镜单元，其在箱状主体中具有中央反射体、反射板和远心透镜，所述箱状主体的正面一侧形成有入射口，背面一侧形成有出射口，

该中央反射体呈三棱柱形状，以其一个顶角朝向背面一侧的方式立设，其左右两侧成为入射口，

所述反射板在离开该中央反射体的左右两侧各立设有一块，

所述远心透镜固定在该中央反射体的背面一侧，该远心透镜的背面一侧成为出射口，

从入射口射入的光由所述反射板进行反射，由所述中央反射体的所述顶角两侧的反射面进行反射，透过所述远心透镜从出射口射出。

4.根据权利要求3所述的远心透镜单元，其中，所述反射板能够在左右方向上移动。

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