JP2009516629A - 容器の側壁の輪郭を検査する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】容器の側壁（３０）の輪郭を検査するための装置であって、光エネルギーを容器の側壁に向けるための少なくとも１つの光源（３２又は６６）と、光源から容器の側壁にて反射された光エネルギーを受けるように配置された、少なくとも１つの光センサ（３８又は７２）とを具備している。光センサは、反射した光エネルギーに応答して、容器の軸線の方向に互いに間隔を隔てられた容器の側壁における少なくとも３つの箇所（５４，５６，５８）にて、センサに対する容器の側壁の位置の指標である信号を提供する。情報処理装置（４０）は、そうした信号に応答して、前記３つの箇所のうち他の２つの側壁の位置を結ぶ線から、前記３つの箇所のうちの１つまでの、側壁の位置の偏差の関数として、容器の側壁の輪郭を決定する。容器の側壁における前記３つの箇所のうち他の２つ（５４，５８）は、好ましくは、容器の肩部及び容器のかかと部に隣接しており、１つの箇所（５６）は、容器の肩部と容器のかかと部との間にある。容器の側壁における少なくとも３つの箇所（５４，５６，５８）は、好ましくは、容器の軸線に対して平行な方向に、公称上互いに整列されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、容器、特にガラス容器の側壁の均一性の検査に関し、より詳しくは、容器の側壁における膨らみ又は窪みの部分を特定する方法及び装置に関する。

米国特許第５，２９１，２７１号は、容器の壁の厚みを電子光学的に測定する装置及び方法を開示している。光源は、光ビームを容器の外面に斜めに向けるもので、光ビームの一部分は外面にて反射され、またある一部分は容器の壁の中へ屈折し、内壁面から反射して、再び、外壁面から出る。光センサと容器の壁との間には、レンズ系が配置され、外壁面及び内壁面から反射した光エネルギーをセンサ上に集光する。容器は軸線を中心として回転し、情報処理電子装置は、センサに入射した光エネルギーに応答して、容器の回転のインクリメント毎にセンサをスキャンし、反射した光エネルギーのセンサへの入射点の間の隔たりに応じて、内壁面と外壁面との間の容器の壁厚を決定する。容器の壁の外面から反射した光エネルギーは、容器の回転に応じて、光エネルギーが壁面に入射し壁面から反射する位置での容器のまわりの壁の輪郭に関する情報を提供する。

本願の開示は、別々に具現され、又は互いに組み合わせて具現できる、多数の観点を実現する。

本発明の１つの観点によれば、容器の側壁の輪郭を検査するための装置は、光エネルギーを容器の側壁に向けるための少なくとも１つの光源と、光源から容器の側壁にて反射された光エネルギーを受けるように配置された少なくとも１つの光センサとを具備している。光センサは、反射した光エネルギーに応答して、容器の軸線の方向に互いに間隔を隔てられた容器の側壁の少なくとも２つの箇所における、センサに対する容器の側壁の位置を表す信号を提供する。情報処理装置は、そうした信号に応答して、そうした箇所における側壁の位置に応じて、容器の軸線の方向における容器の側壁の輪郭を決定する。容器の側壁における少なくとも２つの箇所は、好ましくは、容器の軸線に対して平行な方向に、互いに公称上整列されている。容器の側壁における箇所の１つは、好ましくは、容器の肩部又は容器のかかと部に隣接し、他方の箇所は、容器の側壁における容器の肩部と容器のかかと部との間にある。

本発明の好ましい実施形態においては、少なくとも１つの光センサは、容器の軸線の方向に互いに間隔を隔てられた容器の側壁の少なくとも３つの箇所における、センサに対する容器の側壁の位置を表す信号を提供する。情報処理装置は、好ましくは、３つの箇所の１つにおける側壁の位置の、３つの箇所のうちの他の２つにおける側壁の位置を結ぶ線からのずれに応じて、容器の側壁における輪郭の変動を検出する。３つの箇所におけるそうした他の２つは、好ましくは、それぞれ、容器のかかと部と肩部とに隣接し、一方、１つの箇所は、好ましくは、容器のかかと部と肩部との間にある。容器は、好ましくは、軸線を中心として回転し、第１、第２及び第３の位置は、好ましくは、そうした軸線と平行な方向に互いに公称上整列されている。センサは、３つの側壁の箇所において、容器の側壁にて反射した光エネルギーを受けるように配置された個々のセンサから構成され、又は、３つの側壁の全箇所から反射された光エネルギーを受けるように配置されたエリアアレイセンサである。

本発明は、追加的な目的、特徴、利点、及び観点と併せて、以下の説明と、特許請求の範囲と、添付図面とから最良に理解されるだろう。

図１及び図２は、本発明の例示的な実施形態による容器２２の側壁の輪郭を検査するための装置２０を示している。装置２０は、少なくとも１つの電子光学的なサブアセンブリ、すなわちプローブ２４を具備し、好ましくは、３つの電子光学的なプローブ２４，２６，２８を具備しており、これらは光エネルギーを容器２２の側壁３０に向けて、反射した光エネルギーを受けるように配置されている。プローブ２４は、好ましくはレンズ３４を通して、光エネルギーを容器の側壁３０の外面に向ける光源３２と、好ましくはレンズ３６を通して、容器の側壁の外面にて反射した光エネルギーを受けるように配置された光センサ３８とを具備している。プローブ２６，２８は、好ましくは、プローブ２４と同一である。光源３２及びセンサ３８は、好ましくは、プローブサブアセンブリの一部分であるけれども、光源３２及びセンサ３８は、別々の要素から構成してもよい。プローブ２４〜２８のセンサ３８は、情報処理装置４０に接続されており、情報処理装置４０は、センサ入力から、容器の側壁の輪郭を決定し、適当な表示装置４２へ出力を提供する。また、情報処理装置４０は、望ましくない側壁の輪郭を有する容器を排除するために、適当な排除機構に出力を提供する。

好ましくは、容器の側壁がプローブ２４〜２８によって検査されるとき、容器回転機構４４は、容器２２を回転軸線（図３の符号５２）を中心として回転させる。容器回転機構４４は、任意の適当な装置（例えば、駆動モータに結合され、容器を回転軸線を中心として回転させる間、バックアップローラー等に対して容器２２を保持するための適当な駆動ローラー）から構成することができる。そうした回転軸線は、好ましくは、容器の軸線と一致している。単なる例としては、容器２２を検査位置に持ち込み、検査作業中に容器を回転させ、及び、検査後に容器を取り除くための適当なシステムは、米国特許第４，３７８，４９３号及び米国特許第６，５８１，７５１号に例示されている。

図３を参照すると、プローブ２４は、容器の側壁３０へ光エネルギーを向けて、表面から（好ましくは、光学的平面４６における容器の側壁の外面から）反射した光エネルギーを受ける。同様に、プローブ２６及び２８は、容器の側壁へ光エネルギーを向けて、表面から（好ましくは、それぞれの光学的平面４８，５０における容器の側壁の外面から）反射した光エネルギーを受ける。平面４６，４８，５０は、好ましくは、互いに平行であり、容器の回転軸線５２に対して垂直になっているけれども、これは必ずしも必須ではない。平面４６における光エネルギーは、箇所５４にて、容器の側壁の外面に入射して反射する。同様に、平面４８における光エネルギーは、箇所５６にて容器の側壁に入射して反射し、平面５０における光エネルギーは、箇所５８にて容器の側壁に入射して反射する。箇所５４は、好ましくは、容器の肩部６０に隣接し、この肩部は、容器がモールド成形されるやり方に起因して、正確に丸くなっている。同様に、箇所５８は、好ましくは、容器のかかと部６２に隣接し、このかかと部は、容器がモールド成形されるやり方に起因して、正確に丸くなっている。箇所５６は、箇所５４，５８の間にある任意の所望の位置であり、例えば、図３に示すように、箇所５４，５８の間の中間である。箇所５４，５６，５８は、好ましくは、軸線５２の方向に互いに隔てられていて、最も好ましくは、軸線５２と平行な線に沿って、公称上互いに整列している。“公称上”という用語は、容器の側壁３０が円筒形で軸線３０と同軸的であれば、箇所５４，５６，５８が円筒形の表面に沿い、且つ、軸線５２と平行な線に沿って互いに整列し直線上に並ぶことを意味している。他方において、側壁３０が軸線５２に対して斜めであるか、又は、側壁３０が３０ａのように窪んで箇所５６が５６ａにあるとき、箇所５４，５６ａ，５８は、もはや、軸線５２と平行な方向に互いに整列していない。

光センサ３８（図２）は、それぞれの箇所５４，５６，５８にある光センサに対する容器の側壁の位置に応じて、出力信号を情報処理装置４０に提供する。情報処理装置４０は、好ましくは、箇所５４及び５８での側壁部分を結ぶ線から、箇所５６において位置する側壁までのずれに応じて、軸線５２の方向における容器の側壁３０の輪郭を決定する。言い換えれば、箇所５４，５８における側壁の位置は、箇所５６における側壁の位置と比較される基準を確立するために、情報処理装置４０（図１）により採用される。図３は、仮想線にて、窪んだ側壁３０ａを示しており、箇所５６ａに位置する側壁は、箇所５４及び５８における側壁の位置を結ぶ基準線から、かなり逸脱している。窪んだ側壁３０ａのために、容器は排除されることになる。図１乃至図３の実施形態の変形例として、プローブ２６の側壁の位置の出力と比較する基準を確立するために、プローブ２４，２８のうち１つだけを使用することができる。別の変形例として、追加的なプローブを、プローブ２４，２８の間に設けることもできる。

図１乃至図３の実施形態においては、それぞれの３つの（又はそれ以上の）プローブ２４，２６，２８は、上記米国特許第５，２９１，２７１号に開示されているタイプの光学的厚みゲージを備えてもよく、これによれば、容器の外面からの反射が監視され、前述したように容器の側壁の輪郭が決定される。センサ３８は、好ましくは、容器の回転のインクリメントでスキャンされ、容器側壁の全周の輪郭のプロフィールが得られる。容器の回転のそうしたインクリメントは、例えば、容器回転の等しい角度の増加分（インクリメント）であるか、又は、容器が一定角速度で回転するときには等しい時間の増加分（インクリメント）である。検査の速度を向上させるために、容器の回転の加速及び減速中に、これらの技術の組合せを採用することもできる。

図４乃至図６は、本発明の別の例示的な実施形態による、容器の側壁の輪郭を検査するための装置６４を示している。光源６６及びレンズ６８は、線状の光ビームを、容器の側壁３０の外面へ向ける。この線状の光ビームは、容器２２の回転軸線と平行な長い寸法と、この軸線に対する径方向に狭い寸法とを、容器の側壁に入射する線で有している。容器の側壁から反射した光エネルギーは、レンズ７０によって、光センサ７２に向けられる。この実施形態においては、光センサ７２は、好ましくは、エリアアレイセンサ（図６）を備え、反射された光源の画像の全体を受ける。この画像は、例えば、容器の側壁が膨らみ又は窪みの領域を有していないとき、線状の画像７４から構成される。他方において、窪んだ領域３０ａ（図４）は、輪郭画像７４ａ（図６）を生成させ、一方、膨らんだ側壁は、輪郭画像７４ｂを生成させる。図１及び図２の実施形態と同様に、側壁の輪郭は、画像の中間部分に沿った箇所における１又は複数の側壁の部分と、画像の上部と下部の箇所における側壁の部分との比較に応じて決定される。

図７は、図４乃至図６の装置６４の変形例としての装置８０を示している。光源６６は再び線状の光ビームを発生させ、容器の側壁３０の外面にて反射して、焦点レンズ８２が容器２２とセンサ７２との間に配置され、反射した光エネルギーをセンサの表面へ向ける。センサにおける画像は、再び、容器の軸線に対して平行な線になって、膨らみ又は窪みは、この直線画像を図６に示したように歪ませる。

以上、容器の側壁の輪郭を検査するための装置及び方法が開示された。本発明について、多数の例示的な実施形態、及び様々な追加的な変形例及び改変例に関連させて説明した。他の変形例及び改変例は、以上の議論から、当業者に容易に示唆される。本開示は、特許請求の範囲の精神及び広い範囲に含まれる、すべてのそうした変形例及び改変例を包含することを意図している。

図１は、本発明の例示的な実施形態による、容器の側壁の輪郭を検査するための装置を模式的に示したブロック図である。 図２は、図１の装置を模式的に示した平面図である。 図３は、図１の装置の動作を示した模式図である。 図４は、本発明の別の例示的な実施形態による、容器の側壁の輪郭を検査するための装置を模式的に示したブロック図である。 図５は、図４の装置を模式的に示した平面図である。 図６は、図４及び図５の装置で検査された、容器の側壁の輪郭を示した模式図である。 図７は、本発明のさらに別の例示的な実施形態による、容器の側壁の輪郭を検査するための装置を模式的に示したブロック図である。

符号の説明

２０ 装置
２２ 容器
２４，２６，２８ プローブ
３０ 側壁
３０ａ 窪んだ側壁
３２ 光源
３４ レンズ
３６ レンズ
３８ 光センサ
４０ 情報処理装置
４２ 表示装置
４４ 容器回転機構
４６，４８，５０ 光学的平面
５２ 回転軸線
５４，５６，５６ａ，５８ 箇所
６２ かかと部
６４ 装置
６６ 光源
６８ レンズ
７０ レンズ
７２ 光センサ
７４ 画像
７４ａ，７４ｂ 輪郭画像
８０ 装置
８２ 焦点レンズ

Claims (27)

1. 側壁（３０）と軸線とを有している容器（２２）の輪郭を検査するための装置であって、
   光エネルギーを容器の側壁に向けるための少なくとも１つの光源（３２又は６６）と、
   容器の側壁で反射された前記少なくとも１つの光源からの光エネルギーを受けるように配置され、反射した光エネルギーに応答して、前記軸線の方向に互いに間隔を隔てられた容器の側壁の少なくとも２つの箇所（５４，５６，５８）における、前記センサに対する容器の側壁の位置を表す信号を提供するような少なくとも１つの光センサ（３８又は７２）と、
   前記信号に応答して、前記少なくとも２つの箇所における側壁の位置に応じて、前記軸線の方向における容器の側壁の輪郭を決定する情報処理装置（４０）と、
   を備えていることを特徴とする装置。
2. 容器の側壁の前記少なくとも２つの箇所（５４，５６，５８）は、容器の軸線と平行な方向に公称上互いに整列していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記箇所の１つ（５４又は５８）は、容器の側壁における容器の肩部又は容器のかかと部に隣接し、前記箇所の他の１つ（５６）は、容器の側壁における容器の肩部と容器のかかと部との間にあることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記少なくとも１つのセンサ（３８又は７２）は、前記反射した光エネルギーに応答し、容器の肩部に隣接した第１の箇所（５４）と、容器のかかと部に隣接した第２の箇所（５８）と、前記第１及び第２の箇所の間にある第３の箇所（５６）とにおける、前記センサに対する容器の側壁の位置を表す信号を提供し、
   前記情報処理装置（４０）は、前記第１及び第２の箇所における側壁の位置を結ぶ線からの、前記第３の箇所における側壁の位置のずれに応じて、容器の側壁の輪郭を決定することを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記第１，第２及び第３の箇所は、容器の軸線と平行な方向に公称上互いに整列していることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記少なくとも１つの光源及び前記少なくとも１つの光センサは、３つの光源（３２）及びそれぞれに関連するセンサ（３８）を具備しており、前記３つの箇所における容器の側壁へ光エネルギーを向けて、反射した光エネルギーを容器の側壁から受けるようにそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記各光源は、容器の側壁における前記各箇所で、容器の軸線に対して垂直な平面（４６，４８，５０）において、光エネルギーが受けられ且つ反射されるようになっていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記光源（６６）は、前記軸線と平行な長い寸法及び前記軸線の半径方向の短い寸法を有する線状の光ビームを容器の軸線に向け、
   前記センサ（７２）は、容器の側壁から反射された前記線状の光ビームの部分を受けるためのエリアアレイセンサを具備していることを特徴とする請求項５に記載の装置。
9. 前記少なくとも１つの光源及び前記少なくとも１つのセンサは、少なくとも２つの光源及びそれぞれに関連するセンサを具備しており、前記箇所の１つ及び前記箇所の他の１つへ光エネルギーを向けて、前記箇所の１つ及び前記箇所の他の１つから反射した光エネルギーを受けるように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
10. 前記各光源は、容器の側壁における前記各箇所で、容器の軸線に対して垂直な平面（４６，４８，５０）において、光エネルギーが受けられ且つ反射されるようになっていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 軸線（５２）を中心として容器を回転させる手段（４４）を具備し、
    前記情報処理装置は、前記軸線を中心とする容器の回転のインクリメントで、容器の側壁の輪郭を決定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
12. 容器の側壁（３０）の輪郭を検査するための装置であって、
    光エネルギーを容器の側壁に向けるための少なくとも１つの光源（３２又は６６）と、
    容器の側壁で反射された前記少なくとも１つの光源からの光エネルギーを受けるように配置され、反射した光エネルギーに応答して、容器の軸線の方向に互いに間隔を隔てられた容器の側壁の少なくとも３つの箇所（５４，５６，５８）における、前記センサに対する容器の側壁の位置を表す信号を提供するような少なくとも１つの光センサ（３８又は７２）と、
    容器の側壁における輪郭の変動を検出するために、前記信号に応答し、前記３つの箇所のうちの１つ（５６）の側壁の位置の、前記３つの位置のうちの他の２つ（５４，５８）の側壁の位置を結ぶ線からのずれに応じて、容器の側壁の輪郭を決定するように構成されている情報処理装置（４０）と、
    を備えていることを特徴とする装置。
13. 前記３つの箇所のうちの他の２つ（５４，５８）の箇所は、それぞれ容器の側壁における容器の肩部とかかと部とに隣接し、前記３つの箇所のうちの１つの位置（５６）は、前記他の２つの箇所の間にあることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 軸線（５２）を中心として容器を回転させる手段（４４）を具備し、前記少なくとも３つの箇所（５４，５６，５８）は、前記軸線と平行な方向に公称上互いに整列されていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 前記少なくとも１つの光源（３２）及び前記少なくとも１つの光源（３８）は、３つの光源及びそれぞれに関連するセンサを具備しており、前記３つの箇所における容器の側壁へ光エネルギーを向けて、容器の側壁から反射した光エネルギーを受けるようにそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 前記各光源は、容器の側壁における前記各箇所で、容器の軸線に対して垂直な平面（４６，４８，５０）において、光エネルギーが受けられ且つ反射されるようになっていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 前記光源（６６）は、前記軸線と平行な長い寸法及び前記軸線の半径方向の短い寸法を有する線状の光ビームを容器の軸線に向け、
    前記センサ（７２）は、容器の側壁から反射された前記線状の光ビームの部分を受けるためのエリアアレイセンサを具備していることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
18. 容器の側壁（３０）の輪郭を検査するための装置であって、
    軸線（５２）を中心として容器が回転するときに、光エネルギーを容器の側壁に向けるための少なくとも１つの光源（３２又は６６）と、
    容器の側壁の外面で反射された前記少なくとも１つの光源からの光エネルギーを受けるように配置され、反射した光エネルギーに応答して、前記センサに対する容器の側壁の位置を表す信号を提供するような少なくとも１つの光センサ（３８又は７２）と、
    前記信号に応答して、容器が前記軸線を中心として回転するときに、前記軸線の方向における容器の側壁の輪郭を決定する情報処理装置（４０）と、
    を備えていることを特徴とする装置。
19. 前記少なくとも１つの光センサ（３８又は７２）は、前記反射した光エネルギーに応答して、前記軸線（５２）の方向に互いに間隔を隔てられた容器の側壁の少なくとも２つの箇所（５４，５６，５８）における、前記センサに対する容器の側壁の位置を表す信号を提供し、
    前記情報処理装置（４０）は、前記少なくとも２つの箇所における容器の側壁の位置に応じて、容器の側壁の輪郭を決定するように構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
20. 容器の側壁における前記少なくとも２つの箇所は、容器の軸線と平行な方向に公称上互いに整列されていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
21. 前記箇所の１つ（５４又は５８）は、容器の側壁における容器の肩部又は容器のかかと部に隣接し、前記箇所の他の１つ（５６）は、容器の側壁における容器の肩部と容器のかかと部との間にあることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
22. 前記少なくとも１つの光源及び前記少なくとも１つのセンサは、少なくとも２つの光源及びそれぞれに関連するセンサを具備しており、前記箇所の１つ及び前記箇所の他の１つへ光エネルギーを出して、前記箇所の１つ及び前記箇所の他の１つから光エネルギーを受けるように配置されていることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
23. 前記少なくとも１つのセンサは、前記反射した光エネルギーに応答し、容器の肩部に隣接した第１の箇所（５４）と、容器のかかと部に隣接した第２の箇所（５８）と、前記第１及び第２の箇所の間にある第３の箇所（５６）とにおける、前記センサに対する容器の側壁の位置を表す信号を提供し、
    前記情報処理装置（４０）は、前記第１及び第２の箇所における側壁の位置を結ぶ線からの、前記第３の箇所における側壁の位置のずれに応じて、容器の側壁の輪郭を決定することを特徴とする請求項２１に記載の装置。
24. 前記第１，第２，及び第３の箇所は、前記軸線と平行な方向に公称上互いに整列されていることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
25. 肩部（６０）とかかと部（６２）を有してなる容器の側壁（３０）の輪郭を検査するための方法であって、
    （ａ）軸線（５２）を中心として容器（２２）を回転させる段階と、
    （ｂ）容器の肩部又はかかと部に隣接した少なくとも第１の箇所（５４，５８），及び容器の肩部とかかと部との間にある第２の箇所（５６），における容器の側壁に光エネルギーを向ける段階と、
    （ｃ）前記第１及び第２の箇所にて反射した光エネルギーを、少なくとも１つの光センサ（３８又は７２）へ向けて、前記少なくとも１つのセンサに対する前記第１及び第２の箇所における容器の側壁の位置を表す信号を発生させる段階と、
    （ｄ）前記信号に応じて、前記軸線の方向における容器の側壁の輪郭を決定する段階と、
    を備えていることを特徴とする方法。
26. 肩部（６０）とかかと部（６２）を有してなる容器の側壁（３０）の輪郭を検査するための方法であって、
    （ａ）軸線（５２）を中心として容器（２２）を回転させる段階と、
    （ｂ）容器の肩部に隣接した少なくとも第１の箇所（５４）と、容器のかかと部に隣接した第２の箇所（５８）と、前記第１及び第２の箇所の間にある第３の箇所（５６）とにおける容器の側壁に光エネルギーを向ける段階と、
    （ｃ）少なくとも前記第１，第２及び第３の箇所にて容器の側壁から反射した光エネルギーを、少なくとも１つの光センサ（３８又は７２）へ向けて、前記少なくとも１つのセンサに対する前記第１，第２及び第３の箇所における容器の側壁の位置を表す信号を提供する段階と、
    （ｄ）前記第１及び第２の箇所における側壁の位置を結ぶ線からの、前記第３の箇所における側壁の位置のずれに応じて、容器の側壁の輪郭を決定する段階と、
    を備えていることを特徴とする方法。
27. 前記第１，第２及び第３の箇所は、前記軸線と平行な方向に公称上互いに整列されていることを特徴とする請求項２６に記載の方法。

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