JP2001504221A - 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する検査装置の信頼性を試験するため、各物体に対する特徴信号が発生せしめられ、特徴信号が第１の条件を満たしているかどうかがチェックされ、検査信号が、多数の物体の特徴信号から導出され、第２の条件を満たしているかどうかチェックされる。チェックがなされるとき、もし検査信号が第２の条件を満たしているならば、検査信号は参照値と比較され得る。検査信号は多数の物体の特徴信号の平均値から形成され得る。

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、各物体の特徴信号が発生せしめられ、その特徴信号が第１の条件を 満たしているかどうかがチェックされる間に、多数の同一の物体をある特徴に関 して検査する検査装置の信頼性を試験するための方法に関するものである。 特徴信号が第１の条件を満たしているということは、特徴信号がこの特徴に対 するしきい値の上または下に存在すること、または上限値および下限値によって 形成された一定の範囲内に存在することを意味している。 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、検査信号が、多数の物体の特徴信号から導出さ れ、検査信号が、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す ることによって解決される。 第２の条件を満たしているかどうかのチェックは、検査信号が関係する特徴に 対する参照値と比較されることを意味している。参照値は、典型的には、欠陥の ない物体に対して予期されるべき値である。 本発明による方法は、個々の物体から導出された特徴信号が、より長い時間に わたって観測され、より多数のチェックされた物体の特徴信号から、検査装置の 作動信頼性に関する陳述がなされるということである。もし例えば、特徴信号が 、欠陥のない物体に対して予期されるべき値より高いかまたは低い値をとる傾向 のあることが明らかになるならば、これは、検査装置が正しく作動していないと いう標示として評価され得る。 検査信号は、多数の物体の特徴信号の平均値から形成され得る。通常、非常に 多数の物体が短い時間内に検査装置を通過するので、わずかなバラツキの幅を伴 った平均値が確立され、その結果、欠陥があるものと認識された個々の物体は重 要ではない。特に、平均値形成時に、その物体はさらに考慮されず、そのとき、 特徴信号は第１の条件を満たしておらず、その物体は欠陥があるものと認識され る。検査信号の、欠陥のない物体に対して予期されるべき値、すなわち参照値か らの許容しうるずれは、このとき、個々の物体に対して依然として許容されうる ずれよりも上または下にわずかであり、この場合、第１の条件は依然として満た されている。 検査装置に対する参照値の設定は、手動的に、例えば、キーボードを通じて、 または欠陥のない物体を用いてなされる一方、物体は検査装置を通って搬送され 、確立された特徴信号の平均値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、この場合 、検査装置は、誤りなく作動すること、並びに、検査装置の信頼性の低下が、欠 陥を有する容器、例えば、汚れまたはセロハンフィルムのような異物、開口縁の ひび割れまたはアルカリ残留物を伴った空き瓶が、認識されずに検査装置を通過 してしまう前に認識されることが、特に重要だからである。充填された容器にお いては、内部圧力は高すぎても低すぎてもいけない。缶は、充填される前に、満 足のいく状態になっていなければならず、充填された後は、申し分なくシールさ れなければならない。 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 壁または基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。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、２ ０％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。 欠陥のある試験瓶は、２５０個のグレーシェードのオーダーで１ ００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。 さらに、空き瓶検査装置は、空き瓶の開口の丸みをチェックする。この目的は 、開口の縁がひび割れを有しているような空き瓶を取り除くことにある。この目 的のため、光線が開口に向けられ、この光 線の反射によって生じた像がＣＣＤカメラを用いて測定される。像の測定は、口 の外側に傾斜する領域に対応する外側の環状の認識領域、並びに口の水平な領域 に対応する隣接する内側の環状の認識領域からなっている。ひび割れは、外側の 認識領域において、明から暗への遷移の個数を減少させる一方で、内側の認識領 域において、明から暗への遷移の個数を増加させる。 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、特に瓶の基部の個々の領域は、独立に検査 される。本発明による方法によって、検査装置の信頼性は、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、個々の参照値が、欠陥の種 類毎および認識領域毎に入力され、または読み取られることを意味する。 本発明による方法によれば、空き瓶中のアルカリ残留物を検出する検査装置の 信頼性が、また試験される。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。検査装置に入力される参照値は、アル カリ残留物を有していない空き瓶に対応する。アルカリ残留物を有する検査装置 の信頼性が試験 されるとき、検査信号は、わずかなずれを伴って参照値に対応しなければならな 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基部における液体残 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。 「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、検査信号がすでに入力された１組の参照値に一致 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。 検査装置の感度は、本発明による方法の前述のような実施例によって、一定の 領域内において自動的に追跡され得る。もし設定された限界値が越えられるなら ば、そのとき、警告信号が発せられ、そして、もしさらなる限界値が越えられる ならば、そのとき、検査装置は停止せしめられ、特定の欠陥の認識に関する信頼 性はもはや存在しない。

【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． 各物体に対して特徴信号が発生せしめられ、前記特徴信号が第１の条件を 満たしているかどうかがチェックされる間に、多数の同一の物体がある特徴に関 して検査される検査装置の信頼性を試験するための方法であって、 前記検査装置の信頼性の試験のために、検査信号が第２の条件を満たして いるかどうかがチェックされる方法において、 ‐ 前記検査信号は、前記多数の同一の物体の特徴信号から導出されるこ とを特徴とする方法。 ２． 前記検査信号が前記第２の条件を満たしているかどうかがチェックされる とき、前記検査信号は参照信号と比較されることを特徴とする請求項１に記載の 方法。 ３． 前記検査信号は、前記多数の物体の前記特徴信号の平均値からなり、前記 参照信号は、欠陥のない物体に対して予期されるべき前記特徴信号の値からなり 、前記検査信号の前記参照信号からの許容されうるずれ（第２の条件）は、個々 の物体に対して前記第１の条件が満たされているときのずれよりも小さくなって いることを特徴とする請求項２に記載の方法。 ４． 平均値の形成時に、その特徴信号が前記第１の条件を満たしていない容器 は考慮されない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容器からなり、前記検査装置は、 前記容器中における異物を認識するために使用されるとともに、光源および認識 装置を備え、前記認識装置は、関係する容器の像を点状に走査し、それぞれの像 点の明るさが決定され、明から暗および暗から明への遷移が、隣接する像点 の明るさを比較することによって確立され、前記確立された明から暗および暗か ら明への遷移の個数が、異物の存在を判定する基準として、並びにしきい値と比 較される特徴信号として用いられ、前記第１の条件は、前記特徴信号が前記しき い値を越えないことからなっている方法において、 前記検査信号は、多数の物体の前記特徴信号の平均値からなり、前記第２ の条件は、前記検査信号が前記参照値から約５％だけ上下にずれることからなっ ていることを特徴とする請求項１〜請求項４に記載のいずれかに記載の方法。 ６． 前記明から暗および暗から明への遷移のそれぞれの明るさの差が決定され 、前記決定された明から暗および暗から明への遷移は、前記確立された明るさの 差によって、コントラストクラスに分けられ、前記コントラストクラスにわたる 前記明から暗および暗から明への遷移の分布は、前記特徴信号および前記検査信 号に含まれ、前記第２の条件がチェックされるとき、この分布が考慮されること を特徴とする請求項５に記載の方法。 ７． 前記認識装置の感度が、測定されたコントラストに従って追跡されること を特徴とする請求項６に記載の方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 各物体に対して特徴信号が発生せしめられ、前記特徴信号が第１の条件を 満たしているかどうかがチェックされる間に、多数の同一の物体をある特徴に関 して検査する検査装置の信頼性を試験するための方法において、 ‐ 前記多数の物体の特徴信号から検査信号が導出され、 ‐ 前記検査信号が、第２の条件を満たしているかどうかがチェックされ ることを特徴とする方法。 ２． 前記検査信号が前記第２の条件を満たしているかどうかがチェックされる とき、前記検査信号は参照信号と比較されることを特徴とする請求項１に記載の 方法。 ３． 前記検査信号は、前記多数の物体の前記特徴信号の平均値からなっている 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． 平均値の形成時に、その特徴信号が前記第１の条件を満たしていない容器 は考慮されない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容器からなり、前記検査装置は、 前記容器中における異物を認識するために使用されるとともに、光源および認識 装置を備え、前記認識装置は、関係する容器の像を点状に走査し、それぞれの像 点の明るさが決定され、明から暗および暗から明への遷移が、隣接する像点の明 るさを比較することによって確立され、前記確立された明から暗および暗から明 への遷移の個数が、異物の存在を判定する基準として、並びにしきい値と比較さ れる特徴信号として用いられ、前記第１の条件は、前記特徴信号が前記しきい値 を越 えないことからなっている方法において、 前記検査信号は、多数の物体の前記特徴信号の平均値からなり、前記第２ の条件は、前記検査信号が前記参照値から約５％だけ上下にずれることからなっ ていることを特徴とする請求項１〜請求項４に記載のいずれかに記載の方法。 ６． 前記明から暗および暗から明への遷移のそれぞれの明るさの差が決定され 、前記決定された明から暗および暗から明への遷移は、前記確立された明るさの 差によって、コントラストクラスに分けられ、前記コントラストクラスにわたる 前記明から暗および暗から明への遷移の分布は、前記特徴信号および前記検査信 号に含まれ、前記第２の条件がチェックされるとき、この分布が考慮されること を特徴とする請求項５に記載の方法。 ７． 前記認識装置の感度が、測定されたコントラストに従って追跡されること を特徴とする請求項６に記載の方法。