JP2001504220A - 検査装置、特に空き瓶検査装置の信頼性を試験するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 多数の同一の物体をある特徴に関して検査し、各物体に対して特徴信号を発生させ、その特徴信号が第１の条件を満たしているかどうかをチェックする検査装置の信頼性を試験するため、この検査装置には、一定の個数の物体の後ろに試験体が導入され、試験体の特徴信号が第２の条件を満たしているかどうかがチェックされる。第２の条件は、試験体の特徴信号が予め与えられた参照値に一致しているということからなっている。参照値は、試験体の特徴信号が参照値として記録されることによって与えられ得る。

Description

【発明の詳細な説明】 検査装置、特に空き瓶検査装置の信頼性を試験するための方法 本発明は、多数の同一の物体をある特徴に関して検査し、各物体に対して特徴 信号を発生させ、その特徴信号が第１の条件を満たしているかどうかをチェック する検査装置の信頼性を試験するための方法であって、この検査装置には、一定 の個数の物体の後ろに試験体が導入され、試験体の特徴信号が第２の条件を満た しているかどうかがチェックされるようにした方法に関するものである。 従来技術によれば、検査装置、例えば、清涼飲料水の空き瓶に対する検査装置 、いわゆる空き瓶検査装置に対する信頼性試験は、１列の試験瓶が、それぞれ欠 陥認識仕様に準拠して定められた欠陥を有し、すなわち、定められた特徴を満た していないように準備されることによって実行される。特定の試験瓶が、チェッ クされるすべての特徴に対して準備される。１組の試験瓶が、一定の時間間隔で 、例えば、半時間毎に、あるいは一定の個数の瓶、例えば、５０００本の瓶が送 られた後に、瓶の流れの中に組み入れられる。これは、自動的にまたは手動的に なされ得る。試験瓶は、それらが直ぐに試験瓶であると認識されるように、しる しを付されている。信頼性試験は、これらの試験瓶が、検査装置、例えば、空き 瓶検査装置によって欠陥を有しているものと認識され得るかどうかをチェックす ることからなっている。これまでに用いられている方法によれば、第２の条件が 、第１の条件を補足するようになっており、すなわち、もし検査装置が、試験瓶 に欠陥のあること、すなわち、第１の条件が満たされていないことを認識するな らば、第２の条件は、その試験瓶の場合に満たされる。記録が検査装置において 保持される。も し信頼性試験が失敗に終わるなら、すなわち、もし１本またはそれ以上の試験瓶 が欠陥を有していると認識されないならば、検査は繰り返されなければならない 。それとともに、検査装置の作動保証、すなわち、信頼性が回復されねばならな い。この信頼性試験は不十分なものである。なぜなら、検査装置がもはや信頼性 を伴って作動していないことは事後にしかわからないからである。検査装置の故 障の原因は、通常、レンズ系の汚れまたは認識エレクトロニクスの個々のコンポ ーネントの欠陥にある。 従来技術による方法によれば、例えば、空き瓶検査装置の信頼性試験の場合、 多数本の試験瓶が用いられねばならず、このとき、各試験瓶は、単一の欠陥、例 えば、不完全な栓のねじ山、または単一の認識領域中の異物を有している。この 場合、欠陥の種類毎に、そして認識領域毎に、それ単一の特別に準備された試験 瓶が必要とされていた。もし試験瓶が多数の欠陥を有しているならば、この瓶が 選び出されたということから、すべての欠陥が認識されたことは保証されない。 １組の試験瓶は、それ故、例えば、１０本〜１５本の瓶からなっている。 本発明の課題は、検査装置の動作性能の低下が、できるだけ早く認識され得る ような方法を提供することにある。 本発明によれば、この課題は、第２の条件が、試験体の特徴信号が前もって与 えられた参照値に一致するということかなっていることによって解決される。 この場合、本発明による方法は、検査装置の正常動作時の特徴信号が非常に正 確に知られ、参照値として検査装置に与えられるような試験体によって、検査装 置の信頼性が試験されるというアイデアに基づくいている。試験体の検査時の不 可避的な不正確さは度外視して、特徴信号は参照値に正確に一致しなければなら ない。このと き、特徴信号が第１の条件を満たしているかどうか、すなわち、試験体が欠陥を 有していないかどうかは重要ではない。 欠陥のない物体の場合、特徴信号は、大きな範囲内にあり、あるいは、しきい 値より上または下にある。 本発明による方法は、とりわけ、空き瓶検査装置の信頼性の試験に適している 。 空き瓶検査装置は、異物の存在しないことがチェックされるとき、しばしば、 物体の像が、例えば、ＣＣＤカメラを用いて一般に互いに直角な２つの方向に沿 って点状に走査され、各像点の明るさが確立され、明から暗への、および暗から 明への遷移が、隣接する像点の明るさとの比較によって記録されるように作動す る。このような遷移は、例えば、もし走査が空き瓶における異物の縁にわたって なされるならば、常に引き起こされる。異物を伴わない空き瓶でさえも、容器の 壁または底部の縁における波状の起伏に起因して、一定数の明るさの遷移、例え ば、１００個までの明るさの遷移を有している。個々の物体は、１００個までの 明るさの遷移を生じるこの場合、異物を伴っていないものとみなされ、すなわち 、１００個の特徴信号は依然として第１の条件を満足している。 例えば、空き瓶検査装置の正常動作の間に、圧倒的多数の空き瓶、例えば、９ ０％の空き瓶に対して特徴信号が得られ、これは、１００個の明から暗への遷移 の個数より幾分小さい。もし検査装置の認識装置の感度が汚れまたは別の原因に よって低下するならば、これは、空き瓶１本あたりに認識される明から暗への遷 移の個数の減少を引き起こす傾向にある。もし試験瓶の参照値が例えば９５であ るなら、試験瓶の特徴信号は、認識装置の感度が低下したとき低下する。参照値 からのずれが如何に大きいかに依存して、種々の測定が行われる。１０％のずれ が生じたとき、例えば、警告信号だけが与 えられる一方、２０％またはそれ以上のずれが生じたとき、検査装置および搬送 装置全体が運転を停止せしめられる。 本発明による方法の特に好ましい実施例は、明から暗への遷移の個数がカウン トされるだけでなく、また、明るさの遷移の明から暗へのコントラストが確立さ れるような欠陥認識法と結び付いている。見つけられた、バックグラウンドから それた像点は、このとき、例えば、８つの異なる明るさのクラスに分けられ、ま たは明から暗への遷移は、例えば、８つの異なるコントラストグループに分けら れ、この場合、この分類の後にようやく、明から暗への遷移の個数がカウントさ れ、各クラスの範囲内において、特定のしきい値と比較される。もし、検査装置 の認識装置が汚れているならば、光の散乱がレンズ状またはガラス保護板上に現 れ、明から暗へのコントラストの低下が引き起こされる。なぜなら、霧状の輪郭 のはっきりしない効果によって、その上に認識装置によって走査された像がかぶ さるからである。明から暗へのコントラストの低下によって、明から暗への遷移 のずれが、コントラストクラス内において、特徴信号がよりしばしばより低いコ ントラストを伴うクラスに落ちるように生じる。検査装置の信頼性が試験される とき、明から暗への遷移の個数の比較にみに頼る必要はなく、むしろ、各コント ラストクラスにおいて、しきい値との比較がなされ、さらに、個々のコントラス トクラスに対して特徴信号の分布が考慮され得る。 試験瓶は、２５０個のグレーシェードのオーダーで１００個の明から暗への遷 移を有し、かつ２つのコントラストクラスが用いられるものと仮定すると、第１ のコントラストクラスは、１８０個以下のグレーシェードを伴った明から暗への 遷移を含み、第２のコントラストクラスは、１８０個以上のグレーシェードを伴 った明から暗への遷移を含んでいる。もし認識装置のレンズ系がわずかでも汚れ ているならば、１００個の明から暗への遷移は、依然として記録されるが、低下 したコントラスト、例えば、ただ１５０個のグレーシェードを伴っている。その とき、確立された特徴信号は、「第２のコントラストクラスにおける１００個の 明から暗への遷移」として読まれ、すなわち、「コントラストクラス１における １００個の明から暗への遷移」として読まれる参照値に一致しない。したがって 、認識装置による欠陥認識の可能性の低下は、明から暗への遷移をコントラスト クラス１からコントラストクラス２へずらすことによって、認識され得るように なる。本発明による方法の実施例によれば、陳述は、特に小さな欠陥または透明 な異物の形態の欠陥の認識の信頼性についてなされる。 本発明による方法のこの実施例によれば、特徴信号は、明から暗への遷移の個 数に関する記述を含んでいるだけでなく、異なるコントラストクラスにわたる明 から暗への遷移の分布に関する記述もまた含んでいる。対応する記述がまた参照 値に含まれる。それによって、認識装置の感度の低下の特に初期の認識が可能に なる。認識装置の光学系の汚れは、最初は、例えば、明から暗への遷移の量を変 化させないが、明から暗への遷移の異なるコントラストクラスへの割当てにおけ る変化を容易に引き起こす。 検査装置に対する参照値の設定は、例えばキーボードを通じて手動で行われ、 あるいは、試験体が検査装置を通って送られる間に試験体それ自体によって行わ れ、このとき、設定された特徴信号が参照値として記録される。検査装置を通る 物体のさらなる搬送によって、参照値の百分率による再現性がまた決定され、そ れによって、参照値を上下する検査信号の最大の許容し得る変動が決定され、そ のとき、第２の条件は依然として満たされているものとみなされる。 本発明による方法は、特に、食品産業において重要である。なぜ なら、食品産業においては、検査装置が誤りなく作動していること、および、検 査装置の信頼性の低下が、欠陥のある、例えばまだアルカリ残留物を有する空き 瓶が認識されることなく検査装置を通過する前に、既に認識されていることが重 要だからである。全く同様に、空き瓶内に汚れやセロファンフォイルのような異 物が全く存在しないこと、瓶の内部圧力が高すぎることも低すぎることもないこ と、そして、瓶の開口部にいかなるひび割れも有していないことが重要であり、 また、缶詰の場合には、それが詰め込み前に申し分のない状態にあること、およ び申し分なくシールされることが重要である。 明から暗への遷移の個数および選択的にコントラストが、決定される認識方法 は、特に空き瓶中の異物を認識し、口の開口中のひび割れを認識するのに適して いる。光吸収性を有する異物、例えば、汚れは、明度場法によって確立される一 方、透明な異物、例えば、フィルムは、暗度場法によって検出される（ＥＰ‐Ａ ‐０ ３８７ ９３０）。空き瓶の、特に瓶の底部の個々の領域は、独立に検査 される。本発明による方法によれば、検査装置の信頼性は、個々の試験瓶を用い て、欠陥の種類毎に、そして認識領域毎に、独立に試験され、そしてそれは、試 験瓶が、欠陥の種類毎および認識領域毎に明確な参照値を有し得る。それによっ て、試験瓶の個数は著しく減少せしめられる。 試験瓶は、種々の認識領域、すなわち、縁領域、移行部分、縁中央および底中 央において、例えば、口の領域に１つの欠陥を有し、例えば瓶内に同心的に立つ 棒によって表された、側壁認識の個々の領域毎に１つの欠陥を有し、底領域に１ つの欠陥を有している。側壁領域および底領域の欠陥は、この場合、不透明な絶 縁帯から形成されることができ、規定された参照値に一致する。さらに、側壁お よび底に対して、透明な異物、例えばセロハンからなる異物の形態 の欠陥を与えられ、透明な異物に関係する検査装置の信頼性が試験され得る。 しかしながら、空き瓶内のアルカリ残留物を検査する検査装置の信頼性を試験 するため、通常、独立した試験瓶が使用される。アルカリ残留物は、極性を有す る液体であるから、空気より良好な高周波数の電磁的輻射を生じさせる。アルカ リ残留物は、従って、高周波数の電磁的輻射の吸収を確認するによって認識され 得る。特徴信号は、アルカリ残留物を通過することによって生じる電磁的輻射の 、より弱い吸収の尺度となる。もし空き瓶中を通過せしめられた電磁的輻射の強 度がしきい値を越えるならば、第１の条件はもはや満たされず、関係する空き瓶 は、欠陥を有するものとして次の製造工程から取り除かれる。このとき、試験瓶 は、一定量のアルカリ液を有しており、対応する特徴信号は、参照値として検査 装置に与えられる。アルカリ残留物検査装置の信頼性が試験されるとき、特徴信 号は、わずかなずれを伴って参照値に一致しなければならない。同時に、アルカ リ残留物の検査は、本発明による方法が、また如何にしてアナログ的な特徴信号 とともに用いられる得るかを示した１つの例である。 さらに別の例は、赤外光の透過を測定することによる瓶の底部における液体残 留物の測定である。空き瓶中のアルカリ残留物は、アルカリ残留物に対する前の 特別検査においてのみならず、赤外線透過による液体残留物の一般的な測定法に おいても認識される。物体の一定の特徴が、また、２つの異なる方法において検 査され得る。 本発明による方法は、また、特徴信号としての異なる初期の寸法を伴って作動 する検査装置の信頼性を試験するために用いられ得る。例は、明るいまたは暗い 画素を認識するためのシステム、または明るさの分布（ヒストグラム）を測定す るためのシステムからなり、 これらは、それら自体考慮され、あるいは数学的アルゴリズムによる評価の後に 瓶の品質または他の物体の品質に関する認識された寸法を記述する。 添付図面には、側壁認識の場合だけでなく底認識および口検査の場合にも欠陥 を有するものと認識され、すなわち、対応する第１の条件を満足しない試験瓶が 記載されている。瓶１０は、普通のガラス製０．７リットル飲料水瓶からなって いる。試験瓶１０は、底に、放射状の模様１２を有しており、この模様は、底認 識の場合、非常に多数の明から暗への遷移を生じさせる。棒１４が、中心軸方向 に配置され、この棒は、試験瓶１０の回転位置には無関係に、常に同一の数の明 から暗への遷移を生じさせる。さらに、試験瓶１０は、開口縁に割れ目１６を有 している。この割れ目によって、空き瓶の口を画像解析によってモニターする検 査装置の信頼性が試験される。画像解析は、この場合、口の外向きに傾斜する領 域に対応する外側の環状の認識領域、および、口の水平な領域に対応する、前記 外側の環状の認識領域に接続する内側の環状の認識領域を包囲する。割れ目１６ は、外側の認識領域において、明から暗への遷移の数を減少させる一方、内側の 認識領域において、明から暗への遷移の数を増大させる。 このような試験瓶は、本発明の方法によれば、空き瓶の流れとともに検査装置 を通って搬送される。試験瓶が認識され、それによって、検査装置において、第 ２の条件が満たされているかどうか、したがって、設定されまたは読み取られた 参照値と一致するかどうかがチェックされ得る。この目的のため、試験瓶は、し るし、例えば、金属製のリングまたは三重反射フォイルから形成されたリングを 有し、したがって、対応する認識装置、例えば金属検知装置または光のバリヤを 用いて、検査装置により試験瓶であると認識され得る。 しかしながら、試験瓶の識別は、この瓶において生じた多数の欠陥によって、検 査装置の制御装置によってソフトウェアを通じて認識され得る。かかる多数の欠 陥が通常の１本の空き瓶において生じることは殆どありそうにないことである。 したがって、もしすべてのこれらの欠陥の発生が、試験瓶に対して典型的な大き さで単一の空き瓶において認識されるならば、それは試験瓶であると結論付けら れ、よって、第２の条件が満たされていることがチェックされ得る。 「閉じた容器中のパラメータ、例えば、充填レベル、圧力またはガス組成を決 定するための方法」という標題の同時に出願された特許出願（出願人の参照番号 ：３１４５７／Ｆｕｅｌｌｓｔａｎｄｓｋ．，ＤＥ １９６ ４６ ６８５．７ ）には、短い磁気パルスによって励起されることにより、第１の機械的振動を引 き起こす栓によってシールされた容器中の液体の充填レベルを測定するための方 法が記載されている。容器中において、栓の第１の機械的振動によって励起され る第２の振動は、栓と液体との間の空間中において引き起こされ、マイクロフォ ンによって記録され、分析される。充填レベルは、これらの第２の振動の確立さ れた周波数から決定される。容器の内部圧力は、付加的に第１の機械的振動の分 析から推定され得る。本発明による方法はまた、この場合に用いられ得る。この 場合、特徴信号は、充填レベルに対する第２の振動の周波数からなっている。第 １の条件は、この周波数が、一定の値、例えば、７ｋＨｚ以上であるということ からなる。そして、より小さな周波数は、瓶の首部分に大きすぎる空間が存在す ることを示し、よって、充填レベルがかなり低いことを意味する。第２の条件は 、検査装置の正確な作動に関して特徴的なものであり、試験瓶に対して特徴信号 が、予め試験瓶に対して与えられた確立された参照値に一致しているということ からなる。 検査装置の信頼性試験、そして特に、光学的認識システムが汚れていないこと の検査に関する別の可能な方法は、側壁認識の間に、壁のコントラストをチェッ クするときにもたらされる。瓶の縁のコントラスト差、すなわち、明るさの差は 、それを透過する光線の強い屈折に起因して黒色となって現れ、バックグラウン ド光線に対して、または瓶の中央の明るさに対して決定される。この明るさの差 の平均値からのずれは、認識能力の低下、よって検査装置の信頼性の低下に関す る迅速な陳述を可能とする。 上で説明した本発明による方法の実施例によって、検査装置の感度が、一定の 領域内において自動的に追跡され得る。特徴信号が、参照値から比較的わずかだ けずれる場合、例えば、５％だけずれる場合には、試験の際に決定的な第１の条 件となるしきい値または限界値は、対応する割合だけ変動する。このずれが例え ば５％より大きくなったときにのみ、警告信号が発せられ、また、ずれに対する さらなるしきい値、例えば２０％が越えられたとき、検査装置は停止せしめられ る。なぜなら、特定の欠陥の保証された認識はもはやなされないからである。し かしながら、もし許容し得るずれが確立されるならば、元の記録された参照値が その都度使用される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１２月１７日（１９９８．１２．１７） 【補正内容】 補正した請求の範囲 １． 認識装置によってそれぞれの空き瓶の画像が点状に走査され、各空き瓶に 対して、明るさの分布（ヒストグラム）に基づいた特徴信号が発生せしめられ、 前記特徴信号がしきい値と比較される間に、透明な材料から形成された多数の同 一の空き瓶が欠陥を有していないかどうか、および異物を有していないかどうか を検査する検査装置の信頼性を試験するための方法であって、この検査装置には 、一定の個数の空き瓶の後ろに試験瓶が導入され、前記試験瓶の特徴信号が第２ の条件を満たしているかどうかがチェックされるようにした方法において、 前記試験瓶の特徴信号がチェックされるとき、前記試験瓶の特徴信号 が予め与えられた参照値に一致しているかどうかがチェックされることを特徴と する方法。 ２． 前記試験瓶の特徴信号が前記参照値から比較的わずかだけずれたときに警 告信号が発せられ、それより大きくずれたときには、検査過程が中止せしめられ ることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３． 前記参照値は、前記試験瓶の特徴信号が前記参照値として記録されること によって与えられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。 ４． 前記試験瓶の特徴信号の前記参照値からの許容し得るずれが、前記試験瓶 がいくつか前記検査装置を通過することによって前記特徴信号の再現性が確立さ れることによって確立され、前記許容し得るずれが、いくつかの通過の間に得ら れた特徴信号が許容し得るずれの範囲内にあるように設定されることを特徴とす る請求項３に記載の方法。 ５． 前記明るさの分布に基づく特徴信号が、生じた明から暗への遷移の個数に 関する記述を含んでいることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載 の方法。 ６． 前記空き瓶中の異物が認識装置によって認識されるようにした請求項５に 記載の方法において、前記特徴信号は、前記明から暗への遷移のコントラストの 分布に関する記述を含み、同様に、前記参照値は、前記明から暗への遷移のコン トラストの分布に関する記述を含み、前記試験瓶の特徴信号がチェックされると き、前記特徴信号に含まれたコントラストの分布に関する記述が、前記参照値に 含まれたコントラストの分布に関する記述に一致するかどうかがチェックされる ことを特徴とする方法。 ７． 単一の前記試験瓶を用いることによって、１つまたはそれ以上の検査装置 の信頼性が、空き瓶の多数の特徴が検査される間に試験されることを特徴とする 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の方法。 ８． 前記試験瓶（１０）は、それらが回転位置に依存することなく常に同一の 個数の明から暗への遷移を生じさせるように準備されることを特徴とする請求項 １〜請求項７のいずれかに記載の方法において使用するための試験瓶。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 多数の同一の物体をある特徴に関して検査し、各物体に対して特徴信号を 発生させ、その特徴信号が第１の条件を満たしているかどうかをチェックする検 査装置の信頼性を試験するための方法であって、この検査装置には、一定の個数 の物体の後ろに試験体が導入され、試験体の特徴信号が第２の条件を満たしてい るかどうかがチェックされるようにした方法において、 前記第２の条件は、前記試験体の特徴信号が予め与えられた参照値 に一致しているということからなっていることを特徴とする方法。 ２． 前記試験体の特徴信号が前記参照値から比較的わずかだけずれたときに警 告信号が発せられ、それより大きくずれたときには、検査過程が中止せしめられ ることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３． 前記参照値は、前記試験体の特徴信号が前記参照値として記録されること によって与えられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。 ４． 前記試験体の特徴信号の前記参照値からの許容し得るずれが、前記試験体 がいくつか前記検査装置を通過することによって前記特徴信号の再現性が確立さ れることによって確立され、前記許容し得るずれが、いくつかの通過の間に得ら れた特徴信号が許容し得るずれの範囲内にあるように設定されることを特徴とす る請求項３に記載の方法。 ５． 前記物体は、透明な材料から形成された空き瓶からなり、前記空き瓶中の 異物が認識装置によって認識され、前記認識装置は、前記空き瓶の像を点状に走 査し、隣接する像点の間に生じ た明から暗への遷移をカウントし、それによって、前記特徴信号は、前記明から 暗への遷移に関する記述を含んでいる請求項１〜請求項４のいずれかに記載の方 法において、 前記特徴信号は、前記明から暗への遷移のコントラストの分布に関する記 述を含み、同様に、前記参照値は、前記明から暗への遷移のコントラストの分布 に関する記述を含み、前記第２の条件がまたチェックされるとき、前記特徴信号 に含まれたコントラストの分布に関する記述が前記参照値に含まれたコントラス トの分布に関する記述に一致するかどうかがチェックされることを特徴とする方 法。 ６． 単一の前記試験体を用いることによって、１つまたはそれ以上の検査装置 の信頼性が、物体の多数の特徴が検査される間に試験されることを特徴とする請 求項１〜請求項５のいずれかに記載の方法。