JP2001519028A - 透明容器内における散乱された汚れを検出するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、透明な壁（１６）を備えた容器（１０）内における散乱された汚れ（１８）を検出するための装置であって、壁（１６）を照明するための１本またはそれ以上の光線（１４）を生じさせる光源（１２）と、照明された壁（１６）の像を検出するための光学的検出装置（２２）とを備え、光源（１２）および光学的検出装置（２２）が暗視野検出に従って配置される装置に関するものである。光源（１２）は、それから照射された１本またはそれ以上の光線（１４）が、その断面の内部の少なくとも１つの位置に強度コントラストをもつ、前記断面にわたる強度分布を有するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】 透明容器内における散乱された汚れを検出するための装置 本発明は、透明な壁を有する容器内における散乱された汚れを検出するための 装置に関するものである。容器は暗視野法によって照明され、汚れは、光学的検 出装置によって検査される。 透明容器、例えばガラス瓶内における均質な構造を有しない汚れは、従来の検 査方法では、検出することが非常にむずかしい。汚れとしては、この場合、分散 塗料の残り、さび、鉱物およびその他光半透過性の物質が問題となる。容器は明 視野法に従って照明されるので、構造を有しない汚れはほとんど検出されない。 なぜなら、これらの汚れは光透過度の変動だけを生じさせるからである。それは 、コントラストの変動を生じさせることもないし、像の輝度の十分大きな減少を 生じさせることもない。なぜなら、平均散乱角は、時々、著しく小さくなるから である。それ故、（仮に、画像処理の付加的な方法、例えばコントラストの増幅 が考慮されたとしても）ＣＣＤカメラのような光学的検出装置によっては、この ような汚れは、正確に検出されない。 ＥＰ−Ａ−０ ４２９ ０８６に記載された暗視野法は、とりわけ、ガラス瓶 内における透明プラスチックシート、例えばタバコの包装を検出するために用い られる。プラスチックシートの細片は、光学的検出装置（偏光フィルタを備えた ＣＣＤカメラ）によって、少なくともところどころに強いコントラストを有する 画像要素として検出される。しかしながら、分散塗料の残りのような、均質な構 造を有しない汚れは、暗視野露光においては、再び、構造を有さず、コントラス トを有しない画像要素を生じさせてしまう。光学的検出 装置によって受け取られた光の強度は、光吸収効果が優勢でない限りは、汚れの 光散乱能力、すなわち汚れの層の厚さとともに増大する。光学的検出装置によっ て検出された散乱光量の強度の増大は、それ故、汚れのない容器から始まって、 対応する汚れの層の厚さまで達する。したがって、均質な構造を有しない汚れの 検出には、絶対強度の測定が必要とされる。しかしながら、かかる測定は、検出 装置において経験上、大きな不確定性を伴っている。 本発明の課題は、透明な壁を有する容器内における均質な構造を有しない、散 乱された汚れを正確に検出することができるようにすることにある。 この課題は、本発明によれば、光源からの１本または複数本の光線が、その横 断面の内部の少なくとも１つの位置に、空間的な強度コントラストを有するよう にすることによって解決される。 強度コントラストが存在する少なくとも１つの位置は、一般に、光線の横断面 の縁の境界からなっている。これは、光線の直径が、検出されるべき容器の壁よ りも明らかに小さいということを前提条件としている。このとき、もし、光線に 沿った強度コントラストがその位置に存在するならば、検査されるべき壁が存在 していることになる。それ故、好ましくは、光線は、容器の透明な壁の上に集め られる。 検出されるべき汚れが存在する壁に強度の高コントラストの明暗分布を生じさ せるような、平行な、収束するまたは発散する光線、あるいは別の形式の照明を 使用することができる。特に、レーザ光線のような鋭く集束され、コリメートさ れた光線が、照明として適している。好ましくは、点状光源の千鳥状またはマト リクス状の配列、あるいは縞状の光パターンが用いられる。さらには、光源の位 置に配置されたピンホール絞りまたはスリットアパーチャの容器の 壁上におけるシャープな像を生成することができる。また、容器の壁をスキャナ によって走査することもできる。均質な散乱された汚れは、例えば、溶媒（飲料 水製造業においては、たいていの場合、水である）の大きな面積にわたる気化に よって生じるので、コントラストパターンは、多数の互いに離れた位置において 走査される。大きな面積にわたる堆積の形態での汚れの検出の確実性は、それに よって実質上向上する。その場合、個々のコントラスト位置または光点の間の間 隔は、好ましくは、コーティングの予測されるべき面積より明らかに小さくなっ ている。 もし透明な壁上に汚れが全く存在しないならば、光線は、壁を実質上一直線に 通り抜けて行き、さらに、暗視野配置のために、光学的検出器のそばを通り過ぎ る。それに対して、透明な壁上に散乱された汚れ、例えば分散塗料の層が存在す る場合には、光線は汚れによって散乱され、その結果、光の一部が光学的検出装 置によって受け取られる。透明な壁の内面に存在する光線の強度コントラストの ために、光学的検出装置によって受け取られた像は、高い強度コントラストを有 する少なくとも１つの位置を含んでいる。この高い強度コントラストを有する位 置は、絶対強度値のレベルとは無関係に、非常に正確に検出される。 本発明による検出装置は、さらに、単一の光源と、２つまたはそれ以上の光学 的検出装置とを備えうる。光源は、例えば多数の光線を照射することができ、光 線の一部が瓶の底面に当たる一方、他の一部が瓶の側壁に当たるように配置され る。そして、２つのＣＣＤカメラが配置され、一方のカメラは、瓶の口を通して 底を検査する一方、他方の側部に配置されたカメラは、瓶の側壁を検査するよう になっている。原則的に、１つまたはそれ以上の光源、並びに１つまたはそれ以 上の光学的検出装置を配置することができる。 光学的検出装置によって受け取られたコントラスト構造は、輪郭またはコント ラストの増幅のための画像処理の標準的方法によって、明確に強調され、その結 果、汚れを有する容器と、汚れを有しない容器との間の正確な区別が可能となる 。方法の感度により、非常に小さな堆積物でさえも検出され得る。したがって、 大きな面積にわたる均一な堆積物を検出するためには、原則的に、先に、単一の 光線、およびそのために透明な壁における単一の光点だけで十分であり、そして 例えば、光点の入射位置だけが検査されるだけでよい。 必然的に同一形状の瓶底を有する多数の同一のガラス瓶を検査する場合、１つ またはそれ以上の明るい光点が、常に同じ位置に当てられ、この位置は、構造を 有しない均質な汚れを検出するための目標とされる。 構造上の欠陥（割れ、ガラスのひび、偏光変動欠陥、例えばプラスチックシー ト）を検出するために、暗視野照明とともに作動することが予定される場合、本 発明による装置は、透明な壁における強度分布中に高コントラストのパターンを 有する照明源を用いることによって、安価に設置され得る。生成される画像信号 は、構造をもつ欠陥の検出のために使用されるのと同一の光学的検出装置（ＣＣ Ｄカメラ）を用いて、散乱された欠陥または汚れの存在を判定するために使用さ れる。同一の測定原理が、また、その他の透明な壁の散乱を生じさせる表面（エ ッチングされたまたは砂吹きされた表面）を検査するために、あるいは、散乱を 生じさせる表面と透明な表面とを区別するために用いられ得る。 本発明による装置は、また、明視野原理に従って作動する装置と組み合わせら れ得る。特に、ガラス瓶の側壁が検査されるとき、作動は一般的に明視野原理に 基づいており、すなわち、ガラス瓶は大きな面積の光源の前を通り過ぎ、ＣＣＤ カメラを用いることによっ て異物の存在が検査される。このような検査装置は、明視野原理にのみ従って作 動し、散乱された汚れを検出するために使用することはできない。しかしながら 、もし、光源が暗視野技術に従って付加的に配置されるなら、すなわち、光源が 、検査されるべきガラス瓶またはそれ以外の透明容器の前側または後ろ側に配置 され、かつ光源からの光線が、散乱された汚れのない容器の場合にはＣＣＤカメ ラに当たらないが、散乱された汚れを有する容器の場合には部分的にＣＣＤカメ ラに向けて散乱されるように配列されるならば、散乱された汚れが同時に検出さ れ得る。しかしながら、大きな面積の明視野光源の光強度を中間値に設定するこ とが目的にかなっており、このとき、ＣＣＤカメラはダイナミックレンジ内で作 動し、よって、例えば、散乱された堆積物がガラス瓶の内側壁面上に存在すると きに生ぜしめられる強度の付加的な増大を検出し得る。もし、本発明による装置 の光源が、例えば、数本の平行なレーザービームからなる場からなっているなら ば、増大した光強度の鋭い制限された点が、中間の光強度の周囲の範囲内におい て、ＣＣＤカメラによって生成された像上に検出され得る。 以下、本発明が図面に基づいてより詳細に説明される。 図１は、ガラス瓶内における散乱された汚れを検出するための装置を示した図 である。 図２は、検査されるべき瓶に向き合う光源の別の構成を示した図である。 図３は、ガラス瓶内における散乱された汚れを検出するための装置であって、 １つの光源と２つの光学的検出装置を有する装置を示した図である。 図１および図２では、首開口（１１）を備えたガラス瓶（１０）が、図示され ない搬送装置によって搬送される。この搬送装置は、 ＥＰ−Ａ−０ １２４ １６４から知られた構造を有している。搬送装置におい ては、弾性を有する指が、ガラス瓶の首開口の縁突起部の下側を把持し、それに よって、ガラス瓶は吊るされ、瓶底の支えなしに搬送される。瓶底だけが汚れの 検査をなされる場合には、ＥＰ−Ａ−０ １６３ ３３０から知られた構造を有 する搬送装置を使用することができる。この搬送装置においては、ガラス瓶は側 部を把持する搬送ベルトによって支持され、同様にして、瓶底は支持されない。 このような搬送装置においては、ガラス瓶が通常立った状態で搬送されるリンク チェーンコンベヤを使用した場合に生じ得る妨害反射は全く生じない。 光源１２は、数ミリメートルの直径を有する複数本の鋭く集束された光線１４ を、図１においては上方から斜めに、図２においては下方から斜めに、ガラス瓶 １０の底１６に照射し、それぞれの場合に、光線１４の衝突点は、実質上底１６ の全体にわたって分布せしめられる。この場合、光源１２は、ビームスプリッタ ーによって互いに平行な複数本の光線１４に分割されるレーザーからなっている 。 ガラス瓶１０の底領域には、均質な構造を有しない汚れの層１８が存在する。 光線１４が汚れの層１８を透過する位置では、光線１４の一部が散乱され、その 結果、ガラス瓶１０の底に、明点２０が現れる。汚れの層１８が存在しなければ 、光線１４は、ガラス表面での反射は別として、妨げられることなくガラス瓶１ ０の底を通り抜けて行く。 ＣＣＤカメラ２２によって、ガラス瓶１０の開口１１を通して、瓶底の像が受 け取られる。光線を散乱させる汚れの層１８が存在する場合には、点２０が、Ｃ ＣＤカメラによって生ぜしめられた像内に見られ得る。光線１４の鋭いビームに よって、点２０は、像上のすぐ隣の周囲に対する明確な強度コントラストを与え 、そしてこれ は、画像処理の標準的な方法を用いることによって評価され得る。これに対し、 瓶底１６が汚れを有していない場合には、光線は全く瓶底によって散乱されず、 その結果、それは、ＣＣＤカメラ２２によって生ぜしめられた像上に暗く現れる 。底１６のガラス表面上で反射された光は、ＣＣＤカメラの横を通り過ぎる。 図２の実施例では、底は光源１２によって下方から照明される。汚れの層１８ が存在する場合には、光線１４の散乱によって、再び、明点が、層１８内に生じ 、ガラス瓶１０の開口１１を通してＣＣＤカメラ２２によって受け取られ、さら に処理され得る。下方からの照明の場合、光線１４の入射角を出来るかぎり浅く することによって、ガラス瓶１０の内壁面上の反射がＣＣＤカメラ２２まで達す ることを防止することができる。 空の清涼飲料水用瓶の検査のための装置では、ＣＣＤカメラ２２がいずれにせ よ設けられる。なぜなら、ＣＣＤカメラ２２は、例えば、瓶の底または側壁を検 査するための装置の構成要素であり、それを用いて、例えば、ガラス瓶１０の底 領域における異物または側壁領域における欠陥が検査され得るからである。した がって、現存する装置を、それが分散塗料の残りの乾燥された皮膜、錆、鉱物お よびその他の半透過性の散乱された材料を検出することができるように適合せし めるためには、光源１２を追加することで十分である。 図３は、図１の実施例に類似した、さらに別の実施例を示した図であり、この 実施例では、光源１２は、多数本の光線１４を照射し、これらの光線１４は、広 い領域にわたって分布せしめられ、それによって、底１６の全体だけでなく、側 壁２４もまた光線１４の照射を受ける。２つのＣＣＤカメラ２６のうちの一方は 、ガラス瓶１０の横に配置され、ガラス瓶１０の側壁２４上に散乱された汚れを 検出するために使用される。この場合、光線１４は、強くコリメート され、そして、存在するかもしれない拡散された汚れの中に明確な強度コントラ ストを生じさせる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年３月２２日（１９９９．３．２２） 【補正内容】 補正した請求の範囲 １．透明な壁（１６）を有する容器（１０）内における散乱された汚れ（１８） を検出するための装置であって、前記壁（１６）を照明するための１本またはそ れ以上の光線（１４）を生じさせる光源（１２）と、照明された前記壁（１６） の像を検出するための光学的検出装置（２２）とを備え、前記光源（１２）およ び前記光学的検出装置（２２）が暗視野検出に従って配置され、前記光源（１２ ）から照射された前記１本またはそれ以上の光線（１４）が、その断面の内部の 少なくとも１つの位置に強度コントラストをもつ、前記断面にわたる強度分布を 有している装置において、 前記光源（１２）は、前記強度コントラストをもつ位置が、汚れ（１８）が 検査されるべき壁（１６）にあるように構成され、前記光学的検出装置（２２） は、これが前記強度コントラストの存在する前記壁（１６）の位置を、前記強度 コントラストに関して検査するように構成されていることを特徴とする装置。 ２．前記光源（１２）は、複数本の前記光線（１４）を照射するようになってい ることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ３．前記光源（１２）は、レーザーからなっていることを特徴とする請求項１に 記載の装置。 ４．前記光線（１２）は、前記壁（１６）上に集束されるようになっていること を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の装置。 ５．別の光源が、明視野検出または暗視野検出に従って配置されて、より大きな 直径およびより均一な強度をもつ光線を生じさせるようになっていることを特徴 とする請求項１〜請求項４のいずれか に記載の装置。 ６．１つまたはそれ以上の光源（１２）が設けられ、前記光源（１２）は、光線 （１４）をそれと互いに一定角度をなして配置された壁（１６、２４）の下面に 照射するようになっており、複数の光学的検出装置（２２、２６）が設けられ、 前記光学的検出装置（２２、２６）は、それぞれ、これらの壁の１つに向けられ てい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装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シェーニング，ベルント ドイツ連邦共和国、デー―56651 ニーデ ルチッセン、オーベルドルフシュトラーセ 50

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．透明な壁（１６）を有する容器（１０）内における散乱された汚れ（１８） を検出するための装置であって、前記壁（１６）を照明するための１本またはそ れ以上の光線（１４）を生じさせる光源（１２）と、照明された前記壁（１６） の像を検出するための光学的検出装置（２２）とを備え、前記光源（１２）およ び前記光学的検出装置（２２）が暗視野検出に従って配置される装置において、 前記光源（１２）は、それから照射された前記１本またはそれ以上の光線（ １４）が、その断面の内部の少なくとも１つの位置に強度コントラストをもつ、 前記断面にわたる強度分布を有するように構成されていることを特徴とする装置 。 ２．前記光源（１２）は、複数本の前記光線（１４）を照射するようになってい ることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ３．前記光源（１２）は、レーザーからなっていることを特徴とする請求項１に 記載の装置。 ４．前記光線（１２）は、前記壁（１６）上に集束されるようになっていること を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の装置。 ５．別の光源が、明視野検出または暗視野検出に従って配置されて、より大きな 直径およびより均一な強度をもつ光線を生じさせるようになっていることを特徴 とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の装置。 ６．１つまたはそれ以上の光源（１２）が設けられ、前記光源（１２）は、光線 （１４）をそれと互いに一定角度をなして配置された壁（１６、２４）の下面に 照射するようになっており、複数の 光学的検出装置（２２、２６）が設けられ、前記光学的検出装置（２２、２６） は、それぞれ、これらの壁の１つに向けられてい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装置。