JP2009517660A - 検査中に容器の回転を確保する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

容器を検査するための装置は、光学的検査装置（１０又は４０又は５０）であって、軸線を中心として容器が回転するとき、光エネルギーを容器へ向ける少なくとも１つの光源（１４又は５２）と、容器との相互作用後の光源からの光エネルギーを受ける少なくとも１つの光センサ（２４又は５８）とを具備している。情報処理装置（２６又は４８又は６０）は、センサに接続され、センサの出力の変動の関数として、容器の回転を検出する。容器の回転は、光エネルギーが容器と相互作用することで、センサの出力にいくらかの変動を引き起こす。センサの出力に何も変動が検出されないことは、容器が回転していないことの指標として解釈され、これは、容器の成形不良、容器を回転させる機構の動作不調、又は何かのその他の理由に起因する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス容器などの容器の検査に関し、より詳しくは、検査作業中に容器が回転していることを確保するための装置及び方法に関する。

ガラス瓶及びジャーなどの容器の製造においては、容器の側壁，かかと部，底部，肩部，首部，及び／又は，口部に、様々なタイプの異常が生じ得る。これらの異常は、当業者において“商業的偏差（commercial variation）”と称され、容器の商業的な受入性に影響を与える。商業的偏差は、容器の壁での石又はひびなどの偏差を含み、又は、容器の更なる処理可能性に影響するような容器の寸法的な偏差を含む。

容器の商業的偏差を検査するために、様々な電気的、電気光学的、及び電気機械的な技術を採用することが提案されてきた。多くのこれらの検査技術は、容器が静止位置に保持されて、検査作業中に軸線を中心として回転されることを必要とする。そうした検査技術を採用するとき、検査工程中には、容器が実際に回転していることが重要である。回転できないほどの成形不良の容器は、自動化された検査機器では容器が回転していると間違えられて、商業的偏差は全く検出されない。同様に、容器を回転させる機構の動作不調のために、検査作業中に容器が回転しない場合、自動化された検査機器では、容器が回転していると間違えられて、商業的偏差は全く検出されない。また、容器が係合するバックアップローラーに反射鏡を設けると共に、反射鏡を監視するための光学系を設けることも提案されている。容器自体が回転しているならば、容器はバックアップローラーを回転させる。バックアップローラー及びその反射鏡の回転は、光学系によって検出され、検査中に、容器が回転していることが確認される。この技術は、検査ステーションに、要素（反射鏡及び光学系）を追加することを必要とし、別の具合で混雑している検査装置においては、実現するのが困難である。

本発明は、互いに別々に又は組み合わせて実現できる、多数の観点を具現している。

本発明の第１の観点による、容器を検査する装置は、軸線を中心として容器が回転するときに、容器に光エネルギーを向けるための少なくとも１つの光源と、容器との相互作用後の光源からの光エネルギーを受けるための少なくとも１つの光センサと、を有している光学的検査装置を具備している。情報処理装置は、センサに接続され、センサからの出力の変動に応じて、容器の回転を検出する。言い換えれば、光エネルギーと容器との相互作用により、容器の回転がセンサの出力にいくらかの変動を生じさせることが期待される。センサ出力に変動が全く検出されないことは、容器の成形不良や、容器を回転させる機構の動作不調や、又は何かその他の理由に起因して、容器が回転していないことの指標であると解釈される。容器の回転の不在が検出されると、好ましくは、容器が検査されたことを確認できないので、容器が排除される結果となる。

本発明の別の観点によれば、軸線を中心として容器が回転している間に、商業的偏差について容器を検査するための装置においては、検査中に容器が回転していることを確保する設備は、容器に光エネルギーを向ける少なくとも１つの光源と、容器との相互作用後に光源からの光エネルギーを受ける少なくとも１つのセンサとを具備している。情報処理装置は、センサで受けた光エネルギーにおける変動に応じて、容器の回転を検出する。情報処理装置は、好ましくは、例えば、容器の回転のインクリメント毎、又は、見かけ上容器が一定速度で回転しているときに等時間のインクリメント毎など、容器の見かけの回転に応じて、センサから画像データを集めて格納する。そして、情報処理装置は、容器の見かけの回転に応じて、変動について格納された画像データを分析する。これは、好ましくは、スライディングデータ窓を採用し、格納された画像データの変動を確認することで達成される。画像データ窓の長さ、画像データを分析するためのスライディングデータ窓の長さ、及び、容器の回転を示すのに必要な変動の大きさは、好ましくは、調整可能になっている。他の画像データ分析技術を使用して、画像データにおける変動を検出し、検査中に容器が回転していることを確認することもできる。

本発明は、その追加的な目的、特徴、利点、及び観点と併せて、以下の説明、特許請求の範囲、及び添付図面から最も良く理解される。

図１は、本発明の１つの例示的な実施形態による、容器１２を検査する装置１０を示している。装置は、光源１４を具備し、光源は、斜めに、容器１２の側壁の外面に光ビーム１６を向けられ、光エネルギーの一部分１８は容器の側壁の外面から反射し、また、ある一部分２０は容器の側壁の中に屈折して、内側の側壁面にて反射し、外側の側壁面から再び出る。レンズ２２は、光センサ２４と容器の側壁との間に配置され、内側及び外側の側壁面にて反射された光エネルギーをセンサに向ける。情報処理装置２６は、光センサ２４からの信号に応答する。情報処理装置２６は、好ましくは、適当な表示装置２８に接続されて検査データを表示すると共に、情報処理装置２６で検出された商業的偏差が望ましくない大きさであった容器１２を排除するための適当な機構に接続されている。ここまでに開示された範囲では、装置１０は、米国特許第５，２９１，２７１号に開示された装置と類似しており、この開示をここで参照によって引用する。

容器回転機構３０は、容器が光源１４で照明されるとき、回転軸線を中心として容器１２を回転させる。容器回転機構３０は、回転軸線を中心として容器が回転する間に、バックアップローラーに対して容器１２を保持するための、適当な駆動モータに結合された駆動ローラーなど、適当な装置を備えている。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。単なる例示としては、順次に容器１２を検査のための位置に持ち込み、検査作業中に容器を回転させ、検査に続いて容器を取り除き、及び検査に合格しなかった容器を排除するシステムは、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。情報処理装置２６は、好ましくは、容器の（見かけの）回転量（インクリメント）おきに、光センサ２４からの画像データをスキャンして格納し、これは、駆動ローラー又はモータに結合された適当なエンコーダによって検出された容器の等しい回転角度量（インクリメント）、又は、容器が一定の角速度にて回転する間の等しい時間量（インクリメント）とすることができる。これらの技術の組合せは、容器の検査速度を高めるために、容器の（見かけの）回転の加速及び減速中にも採用できる。

図４は、画像幅３２にわたり反射された光ビーム１８，２０（図１）について、情報処理装置２６でスキャン及び格納された、光センサ２４の画像データ１８ａ，２０ａを示している。画像幅３２は、好ましくは、例えば、容器の完全な見かけの回転にわたるような、容器の見かけの回転を単位としている。画像データ１８ａは、光センサ２４に対する容器の側壁の外面の位置を表しており、画像データ２０ａは、内側の側壁表面の見かけの位置を表している。（画像データ２０ａと容器の内側側壁の表面の実際の位置との関係は、前述した米国特許第５，２９１，２７１号に開示されている。）。データ線１８ａ，２０ａの間の隔たり３４は、容器の側壁の厚みを表している。データ１８ａ及び３４は、外側の表面輪郭と側壁の厚みを決定するために分析される。

この例示的な実施形態においては、検査中に容器が実際に回転していることを確認するために、データ１８ａ及び３４は、好ましくは、容器の回転から得られる変動について分析される。図示の実施形態においては、データの分析は、好ましくは、スライディングデータ窓の技術を用いて実行され、３つの窓の位置３６ａ，３６ｂ，３６ｎ（容器の見かけの回転を単位としている）が図４に示されている。それぞれのスライディング窓位置で、外側表面位置データ１８ａ及び厚みデータ３４は、スライディング窓内の画像データの変動を確認するために分析される。検査作業中に容器が回転しているならば、容器の幾何学形状の些細な不完全性によって、画像データにいくらかの変動が生じることが期待される。情報処理装置２６は、これらの変動を確認して、検査中に容器が実際に回転していたことを確認する。画像データ１８ａ，２０ａ，３４が、画像データにおいて全く変動が存在しないならば、情報処理装置２６は、検査中に容器が回転していないことを決定し、好ましくは、容器を排除するために、容器取扱システムに信号を送る。容器の回転が持続的に失敗することは、容器の搬送及び／又は回転機構の動作不調を指示し、修理を要求する。

図４において、画像データ１８ａ及び３４（及び画像データ２０ａ）の変動が示されているけれども、これらの変動は、許容できない商業的偏差を指示するほど充分な大きさではないことに留意されたい。許容できない商業的偏差を指示する画像データの変動は、典型的には容器の回転を指示する画像データの変動よりも大きな大きさ（好ましくは、調整可能）を有している。

図２に示した容器検査装置４０は、容器１２の封止面４３の上方に配置された光源／センサ組立体４２を具備し、これは、光エネルギーの少なくとも１つのビーム４４を容器の封止面に向け、この封止面から少なくとも１つの反射したビーム４６を受ける。好ましくは、組立体４２には複数の光源及びセンサがあり、これらの関連する対により、封止面まわりで角度的に隔てられた位置において、光エネルギーを向け、反射された光エネルギーを受ける。情報処理装置４８は、好ましくは、前述したように、容器の（見かけの）回転の一定時間量（インクリメント）又は空間量（インクリメント）毎に組立体４２をスキャンし、組立体４２に対する封止面の位置又はレベルの指標である信号を受ける。かくして、ここまでに開示された範囲では、装置４０は、米国特許第６，９０３，８１４号に開示された装置と類似しており、この開示をここで参照によって引用する。また、情報処理装置４８は、好ましくは、光エネルギーの容器１２との相互作用の後の、組立体４２からの画像データにおける変動を分析し、検査作業中に容器が回転していることを確認する。これは好ましくは、例えば上述したタイプのスライディング窓技術を用いて、容器の回転を表す変動について、１つ又は複数の反射ビーム４６を分析することで達成される。

図３は、本発明の第３の例示的な装置５０を示している。光源５２は、検査中の容器１２の側壁に、例えば、レンズ５４を介して、光エネルギーを向ける。側壁を通る伝達又は側壁からの反射などの光エネルギーと容器の側壁との相互作用の後に、光エネルギーは、例えばレンズ５６によって、センサ５８に向けられる。情報処理装置６０は、センサ５８での、容器１２との相互作用後の光源５２からの光エネルギーに応答して、容器１２の商業的偏差を検出すると共に、検査作業中に容器が回転していることを確認する。図３は、多数の異なるタイプの容器検査技術を例示することを意図しており、以下の開示が例示的であり、ここで参照によって引用される。すなわち、米国特許第４，４４２，９３４号、４，５７９，２２７号、４，５８４，４６９号、４，６０８，７０９号、４，６４４，１５１号、４，７０１，６１２号、４，９４５，２２８号、４，９５８，２２３号、５，２００，８０１号、５，２１４，７１３号、５，２３３，１８６号、５，２４３，４００号、５，４４２，４４６号、５，４６６，９２７号、５，６１０，３９１号、５，６３７，８６４号、５，８９６，１９５号、５，９６９，８１０号、６，０２５，９０９号、６，０６７，１５５号、６，１０４，４８２号、６，１７５，１０７号、６，２５６，０９５号である。

以上、ガラス容器などの容器を検査するための方法及び装置であって、検査作業中に容器が回転していることを確保する方法及び装置が開示された。本発明の基本的な原理は、容器は完全ではないから、検査データの分析が商業的偏差の許容可能な制限内にある変動を明らかにし、また検査作業中に容器が回転していることを確認する、というものである。本発明の例示的な実施形態における特定の利点は、他の容器検査作業の実行による画像データ（例えば、図１における容器の側壁の厚み及び丸み、図２における容器の封止面の検査、及び図３における容器の側壁の検査）が、容器の回転を確認する変動のための検査作業中に得られるデータを分析することによる本発明を実現するために採用される。好ましさの低い変形例としては、光源及びセンサは、容器の回転を確認するためだけに設けられる。例示的な実施形態は、容器の（見かけの）回転中に、情報処理装置内にスキャンされた検査データを採用し、そして、これは、検査の目的と、容器の回転の確認との両方のために分析される。しかしながら、検査データは、容器の回転を確認するために、スキャン中にリアルタイムに監視することもできる。本発明は、いくつかの例示的な実施形態に関連して説明され、その他の変形例及び改変例が説明された。追加的な変形例及び改変例は、以上の説明から、当業者には、容易に示唆される。本発明は、特許請求の範囲の精神及び広い範囲の中に、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。

本発明の例示的な実施形態による容器の検査装置を模式的に示したブロック図である。 本発明の別の例示的な実施形態による容器の検査装置を模式的に示したブロック図である。 本発明の第３の例示的な実施形態による容器の検査装置を模式的に示したブロック図である。 図１の例示的な実施形態における、容器の検査画像分析を示したグラフである。

符号の説明

１０ 装置
１２ 容器
１４ 光源
１６ 光ビーム
１８，２０ 光ビーム
１８ａ，２０ａ，３４ 画像データ
２２ レンズ
２４ 光センサ
２６ 情報処理装置
２８ 表示装置
３０ 容器回転機構
３２ 画像幅
３６ａ，３６ｂ，３６ｎ 窓の位置
４０ 容器検査装置
４２ センサ組立体
４３ 封止面
４４，４６ ビーム
４８ 情報処理装置
５０ 装置
５２ 光源
５４，５６ レンズ
５８ センサ
６０ 情報処理装置

Claims (12)

1. 容器を検査するための装置であって、
   軸線を中心として容器を回転させる手段（３０）と、
   光学的検査装置（１０又は４０又は５０）であって、光エネルギーを前記回転手段内の容器へ向ける少なくとも１つの光源（１４又は５２）と、容器との相互作用後の前記光源からの光エネルギーを受ける少なくとも１つの光センサ（２４又は５８）とを具備している、上記光学的検査装置と、
   前記センサからの出力の変動を検出し、前記変動から検査中に容器が回転していることを決定するように、前記センサに接続された情報処理装置（２６又は４８又は６０）と、
   を備えていることを特徴とする装置。
2. 前記情報処理装置（２６又は４８又は６０）は、容器における商業的偏差を検出するために、前記センサ（２４又は５８）に応答し、前記装置は、前記情報処理装置に応答して許容できない商業的偏差を有する容器を排除する排除機構を具備し、前記情報処理装置は、画像処理装置によって回転の不在が検出された容器を排除するために、前記排除機構に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記情報処理装置（２６又は４８又は６０）は、容器の見かけの回転に応じて、前記センサから画像データを集めて格納し、格納された画像データを、容器の実際の回転を表す前記センサからの出力変動について分析することを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記情報処理装置（２６又は４８又は６０）は、スライディングデータ窓（３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅ，３６ｆ，３６ｇ，３６ｈ，３６ｉ，３６ｊ，３６ｋ，３６ｌ，３６ｍ，及び３６ｎ）を用いて、画像データを分析し、前記窓内の前記画像データにおける変動を確認することを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 容器の見かけの回転を単位とした前記窓（３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅ，３６ｆ，３６ｇ，３６ｈ，３６ｉ，３６ｊ，３６ｋ，３６ｌ，３６ｍ，及び３６ｎ）の長さ、及び、容器の実際の回転を検出するための前記画像データにおける変動の大きさは、前記情報処理装置において調整可能になっていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記光学的検査装置（１０）は、前記回転手段内の容器の側壁の丸み及び厚みを表す信号を提供し、前記情報処理装置（２６）は、前記信号の両方に応答して、前記容器の回転の不在を検出することを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 軸線を中心とした容器の回転中に、商業的偏差について、容器（１２）を検査するための装置であって、検査中に容器が実際に回転していることを確保する手段を備え、この装置が、
   光エネルギーを容器へ向けるための少なくとも１つの光源（１４又は５２）と、
   前記光エネルギーの容器との相互作用後に、前記光源からの光エネルギーを受ける少なくとも１つの光センサ（２４又は５８）と、
   前記センサにて受けた前記光エネルギーの変動に応じて、容器の実際の回転を検出するための情報処理装置（２６又は４８又は６０）と、
   を備えていることを特徴とする装置。
8. 前記情報処理装置（２６又は４８又は６０）は、容器の見かけの回転に応じて、前記センサから画像データを集めて格納し、格納された画像データを、前記センサから容器の実際の回転を表す出力変動について分析することを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記情報処理装置（２６又は４８又は６０）は、スライディングデータ窓（３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅ，３６ｆ，３６ｇ，３６ｈ，３６ｉ，３６ｊ，３６ｋ，３６ｌ，３６ｍ，及び３６ｎ）を用いて、画像データを分析し、前記窓内の前記画像データにおける変動を確認することを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 容器の見かけの回転を単位とした前記窓の長さ、及び、容器の実際の回転を検出するための前記画像データにおける変動の大きさは、前記情報処理装置において調整可能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. 前記情報処理装置（２６又は４８又は６０）は、容器の商業的偏差を検出するために、前記センサでの光エネルギーに応答することを特徴とする請求項７に記載の装置。
12. 商業的偏差の光学的検査中に容器の回転を検出する方法であって、容器との相互作用の後に光エネルギーを分析して、検査中の容器の実際の回転を表す光エネルギーの変動を確認することを特徴とする方法。

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