JP2014526038A - 容器の光学検査 - Google Patents
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Abstract
光が、容器底部の下に互いに隣接して作動的に配置されて異なる作動特性を有する少なくとも第1の及び第2の光源(12a、12b)を使用して容器底部を通って容器の中にかつ容器口部を通って容器から外に誘導される底部(B)及び口部(M)を有する容器(C)を検査するための装置及び方法。容器口部を通って透過された光が感知され、容器口部の複合画像が、容器口部の各部分の2つ又はそれよりも多くの画像から生成される。
【選択図】 図1
【選択図】 図1
Description
本発明の開示は、容器の光学検査の方法及び装置に関する。
容器の製造において、容器の商業的許容度に影響を与える様々な偏差又は変動が起こる場合がある。商業的変動と呼ばれるこれらの偏差は、容器の多くの属性のうちの1つに関わる可能性がある。例えば、商業的変動は、容器の開口部での容器の寸法特性を含むことができる。すなわち、商業的変動に対して容器を検査することができる検査機器を提供することが多くの場合に有用である。検査という用語は、以下に限定されるものではないが、商業的変動を含む潜在的に可変の特性を測定又は判断するための容器の光学的、電気光学的、機械的、又は電気的観測、又はそれとの関わりを包含するようにその最も広い意味に使用される。
図21は、本出願人に譲渡された米国特許第5,461,228号明細書に示して説明する装置にほぼ適合する容器814に対する1つのタイプの検査工程において容器口部812のパラメータを検査するための装置810を簡素化かつ概略的形式で示している。装置810は、光を容器814の中に向ける光源818と、容器口部812を通して容器814から透過された光を受け入れるように光源818及び容器814に対して配置された光センサ824とを含む。テレセントリックレンズ822は、容器口部812の実質的に軸線方向に容器口部812を通して透過された光のみを光センサ824上に向ける。センサ824は、容器口部812の2次元画像を作成する。センサ812は、容器口部812の2次元画像内に適合することになる最大直径の円を決定又は計算し、かつこのような円を容器口部812の有効内径の指標として処理するために情報処理電子機器に結合される。
容器814は、一部の光線815を遮断し、かつ他の傾斜した光線817を容器縦軸線とほぼ平行な方向に反射させることができるチョーク部分813のような商業的変動を含む場合がある。センサ824は、容器口部812の内径を示す妨げられない光線819だけでなく、容器口部812を実際よりも大きく見せる傾向がある反射光線817も受け入れる。従って、従来技術の図22に示すように、図21の光源からの光が生成する従来技術の光画像は、口部812の内径を表す明るい妨げられない光819’のパターンと、口部812の内径からの反射を表す反射光817’のハロー又は付加的なパターンとを含む。
本発明の開示の一般的な目的は、その開示の1つの態様により、容器口部が実際のサイズよりも大きく見えないように、光学プラグゲージ(OPG)画像における反射光を低減又は排除し、及び/又は容器軸線に平行な方向に容器口部の内面から反射したある一定の光線の光センサへの通過を阻止するために容器口部を測定するためのより信頼できるOPG装置を提供することである。
本発明の開示は、互いに個別に又は互いに組み合わせて実施することができるいくつかのの態様を具現化する。
本発明の開示の1つの態様により、底部及び口部を有する容器を検査するための装置は、光を容器底部を通って容器の中にかつ容器口部を通って容器から外に向けるための光源を含む。装置はまた、容器口部を通って透過された光を受け入れるように光源及び容器に対して配置された光センサを含む。光源は、容器底部の下に互いに隣接して作動的に配置されて異なる作動特性を有する少なくとも第1の及び第2の光源を含む。
本発明の開示の別の態様により、容器底部の下に互いに隣接して作動的に配置されて異なる作動特性を有する少なくとも第1の及び第2の光源を使用して光を容器底部を通って容器の中にかつ容器口部を通って容器から外に向ける段階を含む底部及び口部を有する容器を検査する方法を提供する。本方法はまた、容器口部を通って透過された光を感知する段階を含む。
本発明の開示は、付加的な目的、特徴、利点、及びその態様と共に以下の説明、添付の特許請求の範囲、及び付随の図面から最も良く理解されるであろう。
図1は、容器Cの開口部Mを検査するための光学プラグゲージ装置10の例示的な実施形態を示している。装置10は、容器Cの下方に作動的に配置されて容器口部Mを検査するのに使用する光を生成する1つ又はそれよりも多くの光源12と、容器Cの上方に配置され、光源12によって生成されて容器口部Mを通過する光を感知する1つ又はそれよりも多くの光センサ14とを含む。本明細書に使用される場合に、作動的に配置されたという専門用語は、どこにでも位置するが、例えば、ミラー又は光ファイバなどを通じて容器Cの下から光を発することができる光源を含む。装置10は、任意的に、光源12と容器Cの間に配置されて容器Cの底部Bを通して容器Cの中にかつ容器口部Mを通して光を拡散させる及び/又は向ける1つ又はそれよりも多くの光拡散器16を含むことができる。装置10は、更に、容器Cと光センサ14の間に配置されて容器口部Mを通過する光を光センサ14に向けるレンズ系18を含むことができる。装置10は、更に、光センサ14を走査して容器口部Mの画像及び/又はあらゆる他の適切な検査情報を作成するためのプロセッサ20又はあらゆる他の適切なデバイスと、画像及び/又は他の検査情報を表示するためのディスプレイ22とを含むことができる。装置10はまた、容器Cを回転させるための容器回転器24を含むことができる。
容器Cは、図1に示すようにジャー又はボトル、又はあらゆる他の適切なタイプの容器とすることができる。容器Cは、プラスチック、ガラス、又はあらゆる他の適切な材料から構成することができる。容器Cは、無色、着色、透明、半透明であるか、又はあらゆる他の適切な光学的品質のものとすることができる。
図1及び図2を参照すると、光源12は、複数の光源12a、12bを含むことができ、その各々は、1つ又はそれよりも多くの個別の光学部材12pを含むことができる(図2)。例えば、光源12は、互いに正反対であり及び/又は容器底部B(図1)の下で互いに隣接して作動的に配置することができ、かつ独立して及び交互に通電することができる少なくとも2つの光源12a、12bを含むことができる。別の例では、光学部材12p(図2)は、複数の発光ダイオード(LED)を含むことができ、光源12は、多重LED光源とすることができる。いずれの場合も、光源12が、いずれかの適切な方式でいずれかの適切なソースから電力を受け入れることができ、かついずれかの適切な方式でプロセッサ20(図1)によって制御することができることは当業者によって認識されるであろう。更に、光源12は、小区画又は小部分に分けることができ、又は2つの個別の光源から構成することができることは当業者によって認識されるであろう。
複数の光源12a、12bは、異なる作動特性を有することができる。一例示的実施形態において、光源12a、12bは、例えば、発光において重複せずに交互に又は順次通電することができる。別の例示的な実施形態において、光源12a、12bは、同時発光で異なる波長の光を発することができる。例示的な異なる作動特性は、より詳細に以下に説明する。
図1を参照すると、光センサ14は、光を感知するためのあらゆる好ましいデバイスを含むことができる。例えば、光センサ14は、画像センサ、例えば、電荷結合素子(CCD)、相補型金属酸化物半導体(CMOS)デバイス、又はあらゆる他の適切な画像センサを含むことができる。別の例では、光センサ14は、光ダイオードデバイス、フォトレジスタデバイス、又はあらゆる他の適切な光検出器デバイスを含むことができる。
光拡散器16は、光を拡散させるためのあらゆる好ましいデバイスを含むことができる。例えば、光拡散器16は、すりガラス拡散器、テフロン(登録商標)拡散器、ホログラフィック拡散器、オパールガラス拡散器、グレーガラス拡散器、又はあらゆる他の適切な拡散器を含むことができる。
レンズ系18は、光を向けるか又は集束させるためのあらゆる好ましいデバイスを含むことができる。例えば、レンズ系18は、テレセントリックレンズ、入射瞳、及び瞳のいずれかの側の瞳レンズを含むことができる。レンズ系18は、基本的に容器Cの軸線Aに平行な容器口部Mから現れる光線のみを誘導することができる。
プロセッサ20は、光センサ14から画像を取得し、画像をディスプレイ22に出力するためのあらゆる好ましいデバイスを含むことができる。
容器回転器24は、容器Cを回転させるためのあらゆる好ましいデバイスを含むことができる。例えば、回転器24は、容器Cを回転させるように1つ又はそれよりも多くのローラ、ホイール、ベルト、ディスク、及び/又はあらゆる他の適切な要素を含むことができる。別の実施形態において、容器Cは、静止を維持することができ、様々な装置の要素12、14、16、18のうちの1つ又はそれよりも多くは、いずれかの適切な方式で回転することができる。
作動の一例では、第1の光源12aが通電され、容器軸線Aに平行に容器口部Mを通って延びるその第1の光源12aからの光は、図3Aに示すように、光センサ14によって感知されて対応する第1の画像112aが取得される。センサ14の右半分に衝突することができるあらゆる反射は、例えば、情報プロセッサ20によってデジタル的に廃棄することができる。次に、第1の光源12aは電源を切られ、第2の光源12bが通電され、容器軸線Aに平行に容器口部Mを通って延びる第2の光源12bからの光は、図3Bに示すように、光センサ14によって感知されて対応する第2の画像112bが取得される。センサ14の左半分に衝突することができるあらゆる反射は、例えば、情報プロセッサ20によってデジタル的に廃棄することができる。一実施形態において、容器口部Mの画像は、対で取得することができる。対のうちの第1の画像112aは、光センサ14によって得られ、光センサ14からプロセッサ20への画像112aの転送が始まり、次に、短時間(例えば、ミリ秒未満)が経過し、その後に対の第2の画像112bは、第1の画像112aが依然として転送されている間に得られる。従って、画像112a、112bは、選択的、連続的、及び同期して得られる。
画像112a、112bの各々は、容器口部Mの約180周方向角度を含むが、選択部分、例えば、画像112a、112bの中央部分113a、113bのみが、画像処理に干渉すると考えられる低角度反射が基本的にないと仮定することができる。これは、光源12の分割器と一致する容器口部Mの領域(又は光源12a、12bの縁部)が、一部の低角度反射を有する可能性があることに起因する。従って、画像112a、112bの中央部分113a、113bのみを評価することができる。
中央部分113a、113bの例示的な周方向角度範囲は、図3A及び図3Bに示すように、30から120周方向角度とすることができる。別の言い方をすれば、中央部分113a、113bの例示的な周方向角度範囲は、対応する112a、112b画像の周方向角度範囲の約15%から約70%とすることができる。1つの特定例では、中央部分113a、113bの各々は、複合画像112において対応する中央部分113a、113bをもたらすように90周方向角度とすることができる。従って、複合画像112において類似の付加的な角度的に挿入されかつ隣接する画像部分113c、113dを捕捉することが望ましい場合がある。これは、容器Cを例えば90周方向角度回転させること、及び上述の方法で容器口部Mの各部分の画像113c、113dの他方の対を捕捉することによって達成することができる。従って、複合画像112は、容器口部Mの全360周方向角度を含むことができる。これは、商業的変動の検査又は容器口部Mの周方向連続直径測定の場合に特に適切である場合がある。より多くの画像部分、例えば、12の30度部分、10の36度部分、及び/又は6つの60度部分などを取得して評価することができることは当業者によって認識されるであろう。
図3Cに示すように、第1及び第2の画像112a、112bは、容器口部Mの内側の完全画像112を取得するために重ね合わせるか又は追加することができる。画像112は、容器における商業的変動を識別し、容器口部Mの内径を測定し、又はあらゆる他の適切な容器検査技術に対して使用することができる。
本発明の開示により、容器軸線Aにほぼ平行な方向に沿って容器Cのチョーク又は他の部分によって反射された迷光(図21及び図22の数字817、817’によって例示する)は、いずれにせよ無視されることになる。例えば、上述の実施形態において、右側又は区画の光源12bが作動され、かつ対応する画像部分112b(図3B)がサンプリング又は取得される時に、右側又は区画の光源12bから現れる反射光(図21の左側に数字817によって例示するような)は、それが画像センサ14の左側に衝突するので無視され、対応する画像部分112aは無視される。換言すれば、低角光反射は、典型的には、容器Cの反射面のものと反対の光源12の側から生じるので、反射は、通電された光源12bの反対の容器口部Mのその部分を評価しないことによって大部分は排除される。
図4は、容器Cの口部Mを検査するための光学プラグゲージ装置210の別の例示的な実施形態を示している。この実施形態は、多くの点で図1の実施形態に類似し、実施形態の間の同じ数字は、一般的に図面の図のいくつかの図を通して同じか又は対応する要素を指定している。従って、実施形態の説明は、互いに組み込まれている。更に、共通の主題の説明は、一般的にここでは繰り返さない。
光源212は、異なる波長の光を生成する複数の光源212a、212bを有することができる。例えば、光源212は、それぞれの光源212a、212bの異なる波長のLEDを有する多重LEDタイプの光源とすることができる。より特定の例では、より短い波長のLEDは、第1の光源212aに提供することができ、より長い波長のLEDは、第2の光源212bに提供することができる。例えばかつ単に一例として、より短い波長のLEDは、740nm波長で発光することができ、より長い波長のLEDは、850nm波長で発光することができる。
フィルタ217が、容器Cと光センサ14の間に位置決めされる。フィルタ217は、異なる波長の光を濾過する複数のフィルタ217a、217bを含むことができる。例えば、第1のフィルタ217aは、第2の光源212bから発するより長い波長の光を濾過して取り除き、第2の光源212bから発するより短い波長の光の通過を可能にするようなショートパスフィルタとすることができる。別の例では、第2のフィルタ217bは、第1の光源212aから発するより短い波長の光を濾過して取り除き、第1の光源212aから発するより長い波長の光の通過を可能にするようなロングパスフィルタとすることができる。左側のショートパスフィルタ217aは、容器首部のチョークから反射される光源212bの右側からの迷光は受け入れないことになり、逆も同じである。更に、フィルタ217は、小区画に分けることができ、又は2つの個別のフィルタから構成することができることは当業者によって認識されるであろう。
作動の一例では、光源212の両側が同時に通電されることができる。従って、容器軸線Aに平行に容器口部Mを通って延びる第1及び第2の光源212a、212bの両方からの光は、図6A及び図6Bに示すように、光センサ14によって感知され、対応する第1及び第2の画像312a、312bが取得される。従って、画像312a、312bは、容器口部Mの1つの画像312を生成するように同時に得られる。上述の実施形態と同様に、各画像312a、312bの全体未満を評価することができ、すなわち、容器Cを回転させて付加的な挿入画像を取得することができる。
本発明の開示により、容器軸線Aにほぼ平行な方向に沿って容器Cのチョーク又は他の部分によって反射された迷光(図21及び図22の数字817、817’によって例示する)は、いずれにせよ無視されることになる。例えば、図4から図6Cの実施形態において、図21の左側に例示するような反射光は、それがより長い波長の第2の光源212bから現れるが、より短い波長のフィルタ217aによって遮断されるので無視される。
図7は、容器がその縦軸線の周りで回転する時に容器を検査することができる光学プラグゲージ装置410の一部分の別の例示的な実施形態を示す。この実施形態は、多くの点で図1〜図6Cの実施形態に類似し、実施形態の間の同じ数字は、図面の図のいくつかの図を通して同じか又は対応する要素を指定している。従って、実施形態の説明は、互いに組み込まれている。更に、共通の主題の説明は、一般的にここでは繰り返さない。
装置410は、容器Cの底部Bの下方に作動的に配置されて容器口部(図示せず)を検査するのに使用する光を生成する1つ又はそれよりも多くの光源412を含む。この実施形態の一例では、光源412は、互いに正反対とすることができる1対の光源412a、412bを含むことができる。光源412a、412bの各々は、容器底部Bの部分又はセグメントに対応することができる。例えば、各光源412a、412bは、周方向角度サイズの約1/Xとすることができ、容器底部Bは、理論的にはXセグメントに分割することができ、Xは、容器の捕捉される画像の量である。より具体的には、容器底部Bは、2、4、6、又は8の等しいセグメント、又は図示のように10の等しいセグメント、又はあらゆる他の適切な数のセグメントに分割することができる。従って、図示の例では、光源412a、412bの各光源は、周方向角度サイズにおいて約36度とすることができ、画像の量は10に等しい。本明細書に使用される場合に、約1/Xという語句は、プラス又はマイナス10度内を含むことができる。従って、例えば、各光源412a、412bは、光源412a、412bから生成する画像において何らかの周方向重なりがあるように、画像の量が依然として10に等しい状態で周方向角度サイズにおいて約40度とすることができる。例えば、容器回転器と容器の間の滑脱、画像フレーム取得における様々な遅延、及び/又は回転符号化における誤差などに対処するために重なりを含めることができる。
作動の第1の例では、容器Cは、容器Cが回転する時に検査することができ、この例は、図1から図3の実施形態に対応する。装置410の検査ステーションに容器Cが到着すると、容器Cは、静止している場合があり、回転し始める場合があり、又は既に回転している場合がある。同じく到着時にかつ図7を参照すると、光源412の各部分412a、412bが交互に又は順次通電され、その光源からの光は、図8A及び図8Bに示すように、光センサによって感知され、対応する第1及び第2の画像512a、512b及びその選択部分513a、513bが順次取得される。より具体的には、第1の光源412aが通電され、その第1の光源412aからの光は、容器軸線に平行な容器底部Bの対応するセグメント0Aを通ってかつ容器口部Mを通って延びる。その光は、図8Aに示すように、光センサによって感知され、対応する第1の画像512a及びその選択部分513aが取得される。次に、第1の光源412aは電源を切られ、第2の光源412bが通電され、その第2の光源412bからの光は、容器軸線に平行な第1のセグメント0Aの正反対の別の対応するセグメント0Bを通ってかつ容器口部を通って延びる。その光は、図8Bに示すように、光センサによって感知され、対応する第2の画像512b及び選択部分513bが取得される。
容器Cの回転時間は、画像センサが画像を処理するのに必要な時間よりも速くすることができ、従って、容器Cは、追加の撮像が行われる前に何らかの周方向角度範囲にわたって周方向にインデックスをつけることができる。例えば、画像センサが追加の画像を処理する待機状態になる時までに、容器底部Bのセグメント1Aは、光源412aに対応して位置合わせされることになり、容器底部Bの対向セグメント1Bは、光源412bに対応して位置合わせされることになる。より特定な例では、光源412a、412bを順次通電して容器底部Bを照らす時の初期時間(0ミリ秒)では、その瞬間の容器Cの角回転はゼロであると考えられる。しかし、画像センサが追加の画像を処理する待機状態になる時までに、例えば、約16.4ミリ秒後に、容器Cは、全回転のほぼ3/10回転していることになる。従って、例えば、以前の撮像後の約20ミリ秒間その後の撮像を作動させることができ、このような撮像は、容器底部Bのセグメント1A、1Bに対応する。
その瞬間には、第1の光源412aが再び通電され、第1の光源412aからの光は、容器軸線に平行な容器底部Bの対応するセグメント1Aを通ってかつ容器口部を通って延びる。その光は、図9Aに示すように、光センサによって感知され、対応する第3の画像512c及びその選択部分513cが取得される。次に、第1の光源412aは、電源を切られ、第2の光源412bが通電され、その第2の光源412bからの光は、容器軸線に平行な第1のセグメント1Aの正反対の別の対応するセグメント1Bを通ってかつ容器口部を通って延びる。その光は、図9Bに示すように、光センサによって感知され、対応する第4の画像512d及びその選択部分513dが取得される。
この作動は、図10Aから図12Bに示すように、容器Cが全回転の12/10(10分の12)回転するまで繰り返され、5から10の画像512eから512j及びその選択部分513eから513jが、容器底部セグメント2Aから4Bに対応して得られる。その後の容器が検査すべきステーションに到達する前に、容器Cは、例えば、約1.5回転数で全回転の12/10を超えて回転することができる。処理すべき5対の画像に対する時間、及びこれらの間の容器Cの周方向インデックス付けに対する時間を含めて、約80ミリ秒にわたって作動が行われる場合がある。
作動の第2の例では、容器Cは、容器Cが回転する時に挿入することができ、この例は、図4から図6Cの実施形態に対応する。装置410の検査ステーションに容器Cが到着すると、容器Cは、静止している場合があり、回転し始める場合があり、又は既に回転している場合がある。同じく到着時に、光源412a、412bの両方が同時に通電されることができる。従って、第1及び第2の光源412a、412bの両方からの光は、容器軸線に平行な容器底部Bの対応する理論的セグメント0A、0Bを通って、容器口部を通って、かつフィルタ217(図4)を通って延びる。その光は、図8に示すように、光センサによって感知され、対応する第1の画像512a及びその選択部分513a、513bが取得される。
ここでもまた、容器Cの回転の時間は、画像センサが画像を処理するのに必要な時間よりも速い場合があるので、容器Cは、追加の撮像が行われる前に何らかの周方向角度範囲にわたって周方向にインデックス付けすることができる。例えば、画像センサが追加の画像を処理する待機状態になる時まで、容器底部Bのセグメント1Aは、光源412aに対応して位置合わせされることになり、容器底部Bの対向セグメント1Bは、光源412bに対応して位置合わせされることになる。その場合には、光源412a、412bの両方が同時に通電されることができる。従って、第1及び第2の光源412a、412bの両方からの光は、容器軸線に平行な容器底部Bの対応する理論的セグメント1A、1Bを通ってかつ容器口部を通って延びる。その光は、図9に示すように、光センサによって感知され、対応する第2の画像512c及びその選択部分513c、513dが取得される。この作動は、図10から図12に示すように、第3から第5の画像512eから512i及びその選択部分513eから513jも容器底部セグメント2Aから4Bに対応して得られるまで繰り返される。
上述の作動例の一方又は両方では、画像512aから512i及び選択部分513aから513jは、図13に示すように、いずれかの適切な方式で合計され、容器口部Mの1つの画像512を生成することができる。その画像512は、次に、サイズ、形状、又は偏差などに対してあらゆる適切な検査技術に従って検査することができる。
図14は、容器をそれが周方向に静止している時に検査することができる光学プラグゲージ装置610の一部分の別の例示的な実施形態を示している。この実施形態は、多くの点で図1〜図13の実施形態に類似し、実施形態の間の同じ数字は、一般的に図面の図のいくつかの図を通して同じか又は対応する要素を指定している。従って、実施形態の説明は、互いに組み込まれている。更に、共通の主題の説明は、一般的にここでは繰り返さない。
装置610は、容器口部(図示せず)を検査するのに使用する光を生成するために容器Cの底部Bの下方に作動的に配置された1つ又はそれよりも多くの光源612を含む。光源612は、複数の対の光源612aから612jを含むことができ、その各対は、2つの正反対の光源を含むことができる。光源612aから612jの各々は、容器底部Bの部分又はセグメントに対応することができる。例えば、各光源612aから612jは、周方向角度サイズの約1/Xとすることができ、容器底部Bは、理論的にはXセグメントに分割することができ、Xは、容器の捕捉される画像の量である。より具体的には、容器底部Bは、2、4、6、又は8の等しいセグメント、又は図示のように10の等しいセグメント、又はあらゆる他の適切な数のセグメントに分割することができる。従って、図示の例では、複数の対の光源612aから612jの各光源は、周方向角度サイズが約36度であり、画像の量は10に等しい。
この実施形態において、容器Cは、複数の対の光源612aから612jが容器Cの周囲で周方向に順次通電される時に回転しないか又は静止している。
作動の第1の例では、容器Cは、周方向静止位置で検査することができ、この例は、図1から図3Cの実施形態に対応する。装置610の検査ステーションに容器Cが到着すると、容器Cは、周方向に静止している場合がある。
同じく到着時にかつ図14を参照すると、1対の光源612a、612bが、交互に又は順次通電され、光源からの光は、図15A及び図15Bに示すように、光センサによって感知され、対応する第1及び第2の画像712a、712b及びその選択部分713a、713bが順次取得される。より具体的には、第1の光源612aが通電され、その第1の光源612aからの光は、容器軸線に平行な容器底部Bの対応するセグメント0Aを通ってかつ容器口部を通って延びる。その光は、図15Aに示すように、光センサによって感知され、対応する第1の画像712a及びその選択部分713aが取得される。次に、第1の光源612aは電源を切られ、第2の光源612bが通電され、その第2の光源612bからの光は、容器軸線に平行な第1のセグメント0Aの正反対の別の対応するセグメント0Bを通ってかつ容器口部を通って延びる。その光は、図15Bに示すように、光センサによって感知され、対応する第2の画像712b及び選択部分713bが取得される。
次にかつ図14を参照すると、第3の光源612cが通電され、第3の光源612cからの光は、容器軸線に平行な容器底部Bの対応するセグメント1Aを通ってかつ容器口部を通って延びる。その光は、図16Aに示すように、光センサによって感知され、対応する第3の画像712c及びその選択部分713cが取得される。次に、第3の光源612cは電源を切られ、第4の光源612dが通電され、その第4の光源612dからの光は、容器軸線に平行な第3のセグメント1Aの正反対の別の対応するセグメント1Bを通ってかつ容器口部を通って延びる。その光は、図16Bに示すように、光センサによって感知され、対応する第4の画像712d及び選択部分713dが取得される。
この工程は、図17Aから図19Bに示すように、付加的な光源612eから612jに対して継続され、対応する画像712eから712j及びその選択部分713eから713jが取得される。
作動の第2の例では、容器Cは、周方向静止位置で検査することができ、この例は、図4から図6Cの実施形態に対応する。同じく、第1の対の光源612a、612bの両方が同時に通電される。従って、第1及び第2の光源612a、612bの両方からの光は、容器軸線に平行な容器底部Bの対応する理論的セグメント0A、0Bを通って、容器口部を通って、かつフィルタ217(図4)を通って延びる。その光は、図15Aに示すように、光センサによって感知され、対応する第1の画像712a及びその選択部分713bが同時に取得される。
次にかつ図14を参照すると、第2の対の光源、例えば、第3及び第4の光源612c、612dが同時に通電され、これらの光源612c、612dからの光は、容器軸線に平行な容器底部Bの対応するセグメント1A及び1Bを通ってかつ容器口部を通って延びる。その光は、図16Aに示すように、光センサによって感知され、対応する第2の画像712c及びその選択部分713c、713dが取得される。
この工程は、図17から図19に示すように、付加的な光源612eから612jに対して継続され、対応する画像712eから712i及びその選択部分713eから713jが取得される。
上述の作動例の一方又は両方では、画像712aから712j及び選択部分713aから713jは、いずれかの適切な方式で合計され、容器口部Mの1つの画像712を生成することができる。その画像712は、次に、サイズ、形状、又は偏差などに対していずれかの適切な検査技術により検査することができる。
本発明の開示により、低角度反射は、反射が、光センサに達するか又はその時点で評価されていない光センサの一部分に衝突する前に少なくとも濾過されたものであるので、画像処理に干渉しない程度まで低減される。
すなわち、上述の目的及び目標の全てを完全に満たす容器の光学検査の装置及び方法を開示した。本発明の開示は、いくつかの例示的な実施形態に関連して提示され、付加的な修正及び変形を説明した。他の修正及び変形は、以上の説明に鑑みて当業者にそれ自体が容易に示唆するであろう。
12 光源
14 光センサ
18 レンズ系
24 容器回転器
M 容器口部
14 光センサ
18 レンズ系
24 容器回転器
M 容器口部
本発明の開示は、容器の光学検査の方法及び装置に関する。
容器の製造において、容器の商業的許容度に影響を与える様々な偏差又は変動が起こる場合がある。商業的変動と呼ばれるこれらの偏差は、容器の多くの属性のうちの1つに関わる可能性がある。例えば、商業的変動は、容器の開口部での容器の寸法特性を含むことができる。すなわち、商業的変動に対して容器を検査することができる検査機器を提供することが多くの場合に有用である。検査という用語は、以下に限定されるものではないが、商業的変動を含む潜在的に可変の特性を測定又は判断するための容器の光学的、電気光学的、機械的、又は電気的観測、又はそれとの関わりを包含するようにその最も広い意味に使用される。
図21は、本出願人に譲渡された米国特許第5,461,228号明細書に示して説明する装置にほぼ適合する容器814に対する1つのタイプの検査工程において容器口部812のパラメータを検査するための装置810を簡素化かつ概略的形式で示している。装置810は、光を容器814の中に向ける光源818と、容器口部812を通して容器814から透過された光を受け入れるように光源818及び容器814に対して配置された光センサ824とを含む。テレセントリックレンズ822は、容器口部812の実質的に軸線方向に容器口部812を通して透過された光のみを光センサ824上に向ける。センサ824は、容器口部812の2次元画像を作成する。センサ812は、容器口部812の2次元画像内に適合することになる最大直径の円を決定又は計算し、かつこのような円を容器口部812の有効内径の指標として処理するために情報処理電子機器に結合される。
容器814は、一部の光線815を遮断し、かつ他の傾斜した光線817を容器縦軸線とほぼ平行な方向に反射させることができるチョーク部分813のような商業的変動を含む場合がある。センサ824は、容器口部812の内径を示す妨げられない光線819だけでなく、容器口部812を実際よりも大きく見せる傾向がある反射光線817も受け入れる。従って、従来技術の図22に示すように、図21の光源からの光が生成する従来技術の光画像は、口部812の内径を表す明るい妨げられない光819’のパターンと、口部812の内径からの反射を表す反射光817’のハロー又は付加的なパターンとを含む。
ドイツ特許第2909061号は、移動するボトルPRを診断するための構成を開示しており、円形ディスク上に配置された複数の発光ダイオード(LED)を有する一つの光源(図2)を備えている。LEDは、ボトルの底部がディスク上で占める領域よりもわずかに広い領域を占めている。
欧州特許第1494013号は、例えば赤と緑のような異なる二色を有する一つの光源(14)を有する光源組立体(12)を開示している。装置は、光源からの光をビームスプリッタ(19)に導くレンズ(18)を備えており、ビームスプリッタは、光を赤色と緑色に分割し、これらのビームを赤色フィルタ(23)及び第一カメラ(21)と、緑色フィルタ(25)及び第二カメラ(22)に送る。赤色の光は、明るい光として現れ、緑色の光は暗い光として現れる。
ドイツ特許第9415768号は、ボトルの下にある一つの光学装置(3)を備える光学診断システムを開示しており、光学装置(3)は、独立して調整可能な個々の光源(3a)を有している。
米国特許公開公報2010/0225908号は、容器(8)を診断するための診断装置を開示しており、装置は、容器のベース6の下に二つの照明装置2,3を備えている。第一照明装置2は、強指向性の光を作り出すために散乱装置を点照射するLEDスポットライトを含む。第二照明装置3は、弱指向性の光を作り出すために散乱装置を上から照射する複数のLEDを含む。
本発明の開示の一般的な目的は、その開示の1つの態様により、容器口部が実際のサイズよりも大きく見えないように、光学プラグゲージ(OPG)画像における反射光を低減又は排除し、及び/又は容器軸線に平行な方向に容器口部の内面から反射したある一定の光線の光センサへの通過を阻止するために容器口部を測定するためのより信頼できるOPG装置を提供することである。
本発明の開示は、互いに個別に又は互いに組み合わせて実施することができるいくつかのの態様を具現化する。
本発明の開示の1つの態様により、底部及び口部を有する容器を検査するための装置は、光を容器底部を通って容器の中にかつ容器口部を通って容器から外に向けるための光源を含む。装置はまた、容器口部を通って透過された光を受け入れるように光源及び容器に対して配置された光センサを含む。光源は、容器底部の下に互いに隣接して作動的に配置されて異なる作動特性を有する少なくとも第1の及び第2の光源を含む。
本発明の開示の別の態様により、容器底部の下に互いに隣接して作動的に配置されて異なる作動特性を有する少なくとも第1の及び第2の光源を使用して光を容器底部を通って容器の中にかつ容器口部を通って容器から外に向ける段階を含む底部及び口部を有する容器を検査する方法を提供する。本方法はまた、容器口部を通って透過された光を感知する段階を含む。
本発明の開示は、付加的な目的、特徴、利点、及びその態様と共に以下の説明、添付の特許請求の範囲、及び付随の図面から最も良く理解されるであろう。
図1は、容器Cの開口部Mを検査するための光学プラグゲージ装置10の例示的な実施形態を示している。装置10は、容器Cの下方に作動的に配置されて容器口部Mを検査するのに使用する光を生成する1つ又はそれよりも多くの光源12と、容器Cの上方に配置され、光源12によって生成されて容器口部Mを通過する光を感知する1つ又はそれよりも多くの光センサ14とを含む。本明細書に使用される場合に、作動的に配置されたという専門用語は、どこにでも位置するが、例えば、ミラー又は光ファイバなどを通じて容器Cの下から光を発することができる光源を含む。装置10は、任意的に、光源12と容器Cの間に配置されて容器Cの底部Bを通して容器Cの中にかつ容器口部Mを通して光を拡散させる及び/又は向ける1つ又はそれよりも多くの光拡散器16を含むことができる。装置10は、更に、容器Cと光センサ14の間に配置されて容器口部Mを通過する光を光センサ14に向けるレンズ系18を含むことができる。装置10は、更に、光センサ14を走査して容器口部Mの画像及び/又はあらゆる他の適切な検査情報を作成するためのプロセッサ20又はあらゆる他の適切なデバイスと、画像及び/又は他の検査情報を表示するためのディスプレイ22とを含むことができる。装置10はまた、容器Cを回転させるための容器回転器24を含むことができる。
容器Cは、図1に示すようにジャー又はボトル、又はあらゆる他の適切なタイプの容器とすることができる。容器Cは、プラスチック、ガラス、又はあらゆる他の適切な材料から構成することができる。容器Cは、無色、着色、透明、半透明であるか、又はあらゆる他の適切な光学的品質のものとすることができる。
図1及び図2を参照すると、光源12は、複数の光源12a、12bを含むことができ、その各々は、1つ又はそれよりも多くの個別の光学部材12pを含むことができる(図2)。例えば、光源12は、互いに正反対であり及び/又は容器底部B(図1)の下で互いに隣接して作動的に配置することができ、かつ独立して及び交互に通電することができる少なくとも2つの光源12a、12bを含むことができる。別の例では、光学部材12p(図2)は、複数の発光ダイオード(LED)を含むことができ、光源12は、多重LED光源とすることができる。いずれの場合も、光源12が、いずれかの適切な方式でいずれかの適切なソースから電力を受け入れることができ、かついずれかの適切な方式でプロセッサ20(図1)によって制御することができることは当業者によって認識されるであろう。更に、光源12は、小区画又は小部分に分けることができ、又は2つの個別の光源から構成することができることは当業者によって認識されるであろう。
複数の光源12a、12bは、異なる作動特性を有することができる。一例示的実施形態において、光源12a、12bは、例えば、発光において重複せずに交互に又は順次通電することができる。別の例示的な実施形態において、光源12a、12bは、同時発光で異なる波長の光を発することができる。例示的な異なる作動特性は、より詳細に以下に説明する。
図1を参照すると、光センサ14は、光を感知するためのあらゆる好ましいデバイスを含むことができる。例えば、光センサ14は、画像センサ、例えば、電荷結合素子(CCD)、相補型金属酸化物半導体(CMOS)デバイス、又はあらゆる他の適切な画像センサを含むことができる。別の例では、光センサ14は、光ダイオードデバイス、フォトレジスタデバイス、又はあらゆる他の適切な光検出器デバイスを含むことができる。
光拡散器16は、光を拡散させるためのあらゆる好ましいデバイスを含むことができる。例えば、光拡散器16は、すりガラス拡散器、テフロン(登録商標)拡散器、ホログラフィック拡散器、オパールガラス拡散器、グレーガラス拡散器、又はあらゆる他の適切な拡散器を含むことができる。
レンズ系18は、光を向けるか又は集束させるためのあらゆる好ましいデバイスを含むことができる。例えば、レンズ系18は、テレセントリックレンズ、入射瞳、及び瞳のいずれかの側の瞳レンズを含むことができる。レンズ系18は、基本的に容器Cの軸線Aに平行な容器口部Mから現れる光線のみを誘導することができる。
プロセッサ20は、光センサ14から画像を取得し、画像をディスプレイ22に出力するためのあらゆる好ましいデバイスを含むことができる。
容器回転器24は、容器Cを回転させるためのあらゆる好ましいデバイスを含むことができる。例えば、回転器24は、容器Cを回転させるように1つ又はそれよりも多くのローラ、ホイール、ベルト、ディスク、及び/又はあらゆる他の適切な要素を含むことができる。別の実施形態において、容器Cは、静止を維持することができ、様々な装置の要素12、14、16、18のうちの1つ又はそれよりも多くは、いずれかの適切な方式で回転することができる。
作動の一例では、第1の光源12aが通電され、容器軸線Aに平行に容器口部Mを通って延びるその第1の光源12aからの光は、図3Aに示すように、光センサ14によって感知されて対応する第1の画像112aが取得される。センサ14の右半分に衝突することができるあらゆる反射は、例えば、情報プロセッサ20によってデジタル的に廃棄することができる。次に、第1の光源12aは電源を切られ、第2の光源12bが通電され、容器軸線Aに平行に容器口部Mを通って延びる第2の光源12bからの光は、図3Bに示すように、光センサ14によって感知されて対応する第2の画像112bが取得される。センサ14の左半分に衝突することができるあらゆる反射は、例えば、情報プロセッサ20によってデジタル的に廃棄することができる。一実施形態において、容器口部Mの画像は、対で取得することができる。対のうちの第1の画像112aは、光センサ14によって得られ、光センサ14からプロセッサ20への画像112aの転送が始まり、次に、短時間(例えば、ミリ秒未満)が経過し、その後に対の第2の画像112bは、第1の画像112aが依然として転送されている間に得られる。従って、画像112a、112bは、選択的、連続的、及び同期して得られる。
画像112a、112bの各々は、容器口部Mの約180周方向角度を含むが、選択部分、例えば、画像112a、112bの中央部分113a、113bのみが、画像処理に干渉すると考えられる低角度反射が基本的にないと仮定することができる。これは、光源12の分割器と一致する容器口部Mの領域(又は光源12a、12bの縁部)が、一部の低角度反射を有する可能性があることに起因する。従って、画像112a、112bの中央部分113a、113bのみを評価することができる。
中央部分113a、113bの例示的な周方向角度範囲は、図3A及び図3Bに示すように、30から120周方向角度とすることができる。別の言い方をすれば、中央部分113a、113bの例示的な周方向角度範囲は、対応する112a、112b画像の周方向角度範囲の約15%から約70%とすることができる。1つの特定例では、中央部分113a、113bの各々は、複合画像112において対応する中央部分113a、113bをもたらすように90周方向角度とすることができる。従って、複合画像112において類似の付加的な角度的に挿入されかつ隣接する画像部分113c、113dを捕捉することが望ましい場合がある。これは、容器Cを例えば90周方向角度回転させること、及び上述の方法で容器口部Mの各部分の画像113c、113dの他方の対を捕捉することによって達成することができる。従って、複合画像112は、容器口部Mの全360周方向角度を含むことができる。これは、商業的変動の検査又は容器口部Mの周方向連続直径測定の場合に特に適切である場合がある。より多くの画像部分、例えば、12の30度部分、10の36度部分、及び/又は6つの60度部分などを取得して評価することができることは当業者によって認識されるであろう。
図3Cに示すように、第1及び第2の画像112a、112bは、容器口部Mの内側の完全画像112を取得するために重ね合わせるか又は追加することができる。画像112は、容器における商業的変動を識別し、容器口部Mの内径を測定し、又はあらゆる他の適切な容器検査技術に対して使用することができる。
本発明の開示により、容器軸線Aにほぼ平行な方向に沿って容器Cのチョーク又は他の部分によって反射された迷光(図21及び図22の数字817、817’によって例示する)は、いずれにせよ無視されることになる。例えば、上述の実施形態において、右側又は区画の光源12bが作動され、かつ対応する画像部分112b(図3B)がサンプリング又は取得される時に、右側又は区画の光源12bから現れる反射光(図21の左側に数字817によって例示するような)は、それが画像センサ14の左側に衝突するので無視され、対応する画像部分112aは無視される。換言すれば、低角光反射は、典型的には、容器Cの反射面のものと反対の光源12の側から生じるので、反射は、通電された光源12bの反対の容器口部Mのその部分を評価しないことによって大部分は排除される。
図4は、容器Cの口部Mを検査するための光学プラグゲージ装置210の別の例示的な実施形態を示している。この実施形態は、多くの点で図1の実施形態に類似し、実施形態の間の同じ数字は、一般的に図面の図のいくつかの図を通して同じか又は対応する要素を指定している。従って、実施形態の説明は、互いに組み込まれている。更に、共通の主題の説明は、一般的にここでは繰り返さない。
光源212は、異なる波長の光を生成する複数の光源212a、212bを有することができる。例えば、光源212は、それぞれの光源212a、212bの異なる波長のLEDを有する多重LEDタイプの光源とすることができる。より特定の例では、より短い波長のLEDは、第1の光源212aに提供することができ、より長い波長のLEDは、第2の光源212bに提供することができる。例えばかつ単に一例として、より短い波長のLEDは、740nm波長で発光することができ、より長い波長のLEDは、850nm波長で発光することができる。
フィルタ217が、容器Cと光センサ14の間に位置決めされる。フィルタ217は、異なる波長の光を濾過する複数のフィルタ217a、217bを含むことができる。例えば、第1のフィルタ217aは、第2の光源212bから発するより長い波長の光を濾過して取り除き、第2の光源212bから発するより短い波長の光の通過を可能にするようなショートパスフィルタとすることができる。別の例では、第2のフィルタ217bは、第1の光源212aから発するより短い波長の光を濾過して取り除き、第1の光源212aから発するより長い波長の光の通過を可能にするようなロングパスフィルタとすることができる。左側のショートパスフィルタ217aは、容器首部のチョークから反射される光源212bの右側からの迷光は受け入れないことになり、逆も同じである。更に、フィルタ217は、小区画に分けることができ、又は2つの個別のフィルタから構成することができることは当業者によって認識されるであろう。
作動の一例では、光源212の両側が同時に通電されることができる。従って、容器軸線Aに平行に容器口部Mを通って延びる第1及び第2の光源212a、212bの両方からの光は、図6A及び図6Bに示すように、光センサ14によって感知され、対応する第1及び第2の画像312a、312bが取得される。従って、画像312a、312bは、容器口部Mの1つの画像312を生成するように同時に得られる。上述の実施形態と同様に、各画像312a、312bの全体未満を評価することができ、すなわち、容器Cを回転させて付加的な挿入画像を取得することができる。
本発明の開示により、容器軸線Aにほぼ平行な方向に沿って容器Cのチョーク又は他の部分によって反射された迷光(図21及び図22の数字817、817’によって例示する)は、いずれにせよ無視されることになる。例えば、図4から図6Cの実施形態において、図21の左側に例示するような反射光は、それがより長い波長の第2の光源212bから現れるが、より短い波長のフィルタ217aによって遮断されるので無視される。
図7は、容器がその縦軸線の周りで回転する時に容器を検査することができる光学プラグゲージ装置410の一部分の別の例示的な実施形態を示す。この実施形態は、多くの点で図1〜図6Cの実施形態に類似し、実施形態の間の同じ数字は、図面の図のいくつかの図を通して同じか又は対応する要素を指定している。従って、実施形態の説明は、互いに組み込まれている。更に、共通の主題の説明は、一般的にここでは繰り返さない。
装置410は、容器Cの底部Bの下方に作動的に配置されて容器口部(図示せず)を検査するのに使用する光を生成する1つ又はそれよりも多くの光源412を含む。この実施形態の一例では、光源412は、互いに正反対とすることができる1対の光源412a、412bを含むことができる。光源412a、412bの各々は、容器底部Bの部分又はセグメントに対応することができる。例えば、各光源412a、412bは、周方向角度サイズの約1/Xとすることができ、容器底部Bは、理論的にはXセグメントに分割することができ、Xは、容器の捕捉される画像の量である。より具体的には、容器底部Bは、2、4、6、又は8の等しいセグメント、又は図示のように10の等しいセグメント、又はあらゆる他の適切な数のセグメントに分割することができる。従って、図示の例では、光源412a、412bの各光源は、周方向角度サイズにおいて約36度とすることができ、画像の量は10に等しい。本明細書に使用される場合に、約1/Xという語句は、プラス又はマイナス10度内を含むことができる。従って、例えば、各光源412a、412bは、光源412a、412bから生成する画像において何らかの周方向重なりがあるように、画像の量が依然として10に等しい状態で周方向角度サイズにおいて約40度とすることができる。例えば、容器回転器と容器の間の滑脱、画像フレーム取得における様々な遅延、及び/又は回転符号化における誤差などに対処するために重なりを含めることができる。
作動の第1の例では、容器Cは、容器Cが回転する時に検査することができ、この例は、図1から図3の実施形態に対応する。装置410の検査ステーションに容器Cが到着すると、容器Cは、静止している場合があり、回転し始める場合があり、又は既に回転している場合がある。同じく到着時にかつ図7を参照すると、光源412の各部分412a、412bが交互に又は順次通電され、その光源からの光は、図8A及び図8Bに示すように、光センサによって感知され、対応する第1及び第2の画像512a、512b及びその選択部分513a、513bが順次取得される。より具体的には、第1の光源412aが通電され、その第1の光源412aからの光は、容器軸線に平行な容器底部Bの対応するセグメント0Aを通ってかつ容器口部Mを通って延びる。その光は、図8Aに示すように、光センサによって感知され、対応する第1の画像512a及びその選択部分513aが取得される。次に、第1の光源412aは電源を切られ、第2の光源412bが通電され、その第2の光源412bからの光は、容器軸線に平行な第1のセグメント0Aの正反対の別の対応するセグメント0Bを通ってかつ容器口部を通って延びる。その光は、図8Bに示すように、光センサによって感知され、対応する第2の画像512b及び選択部分513bが取得される。
容器Cの回転時間は、画像センサが画像を処理するのに必要な時間よりも速くすることができ、従って、容器Cは、追加の撮像が行われる前に何らかの周方向角度範囲にわたって周方向にインデックスをつけることができる。例えば、画像センサが追加の画像を処理する待機状態になる時までに、容器底部Bのセグメント1Aは、光源412aに対応して位置合わせされることになり、容器底部Bの対向セグメント1Bは、光源412bに対応して位置合わせされることになる。より特定な例では、光源412a、412bを順次通電して容器底部Bを照らす時の初期時間(0ミリ秒)では、その瞬間の容器Cの角回転はゼロであると考えられる。しかし、画像センサが追加の画像を処理する待機状態になる時までに、例えば、約16.4ミリ秒後に、容器Cは、全回転のほぼ3/10回転していることになる。従って、例えば、以前の撮像後の約20ミリ秒間その後の撮像を作動させることができ、このような撮像は、容器底部Bのセグメント1A、1Bに対応する。
その瞬間には、第1の光源412aが再び通電され、第1の光源412aからの光は、容器軸線に平行な容器底部Bの対応するセグメント1Aを通ってかつ容器口部を通って延びる。その光は、図9Aに示すように、光センサによって感知され、対応する第3の画像512c及びその選択部分513cが取得される。次に、第1の光源412aは、電源を切られ、第2の光源412bが通電され、その第2の光源412bからの光は、容器軸線に平行な第1のセグメント1Aの正反対の別の対応するセグメント1Bを通ってかつ容器口部を通って延びる。その光は、図9Bに示すように、光センサによって感知され、対応する第4の画像512d及びその選択部分513dが取得される。
この作動は、図10Aから図12Bに示すように、容器Cが全回転の12/10(10分の12)回転するまで繰り返され、5から10の画像512eから512j及びその選択部分513eから513jが、容器底部セグメント2Aから4Bに対応して得られる。その後の容器が検査すべきステーションに到達する前に、容器Cは、例えば、約1.5回転数で全回転の12/10を超えて回転することができる。処理すべき5対の画像に対する時間、及びこれらの間の容器Cの周方向インデックス付けに対する時間を含めて、約80ミリ秒にわたって作動が行われる場合がある。
作動の第2の例では、容器Cは、容器Cが回転する時に挿入することができ、この例は、図4から図6Cの実施形態に対応する。装置410の検査ステーションに容器Cが到着すると、容器Cは、静止している場合があり、回転し始める場合があり、又は既に回転している場合がある。同じく到着時に、光源412a、412bの両方が同時に通電されることができる。従って、第1及び第2の光源412a、412bの両方からの光は、容器軸線に平行な容器底部Bの対応する理論的セグメント0A、0Bを通って、容器口部を通って、かつフィルタ217(図4)を通って延びる。その光は、図8に示すように、光センサによって感知され、対応する第1の画像512a及びその選択部分513a、513bが取得される。
ここでもまた、容器Cの回転の時間は、画像センサが画像を処理するのに必要な時間よりも速い場合があるので、容器Cは、追加の撮像が行われる前に何らかの周方向角度範囲にわたって周方向にインデックス付けすることができる。例えば、画像センサが追加の画像を処理する待機状態になる時まで、容器底部Bのセグメント1Aは、光源412aに対応して位置合わせされることになり、容器底部Bの対向セグメント1Bは、光源412bに対応して位置合わせされることになる。その場合には、光源412a、412bの両方が同時に通電されることができる。従って、第1及び第2の光源412a、412bの両方からの光は、容器軸線に平行な容器底部Bの対応する理論的セグメント1A、1Bを通ってかつ容器口部を通って延びる。その光は、図9に示すように、光センサによって感知され、対応する第2の画像512c及びその選択部分513c、513dが取得される。この作動は、図10から図12に示すように、第3から第5の画像512eから512i及びその選択部分513eから513jも容器底部セグメント2Aから4Bに対応して得られるまで繰り返される。
上述の作動例の一方又は両方では、画像512aから512i及び選択部分513aから513jは、図13に示すように、いずれかの適切な方式で合計され、容器口部Mの1つの画像512を生成することができる。その画像512は、次に、サイズ、形状、又は偏差などに対してあらゆる適切な検査技術に従って検査することができる。
図14は、容器をそれが周方向に静止している時に検査することができる光学プラグゲージ装置610の一部分の別の例示的な実施形態を示している。この実施形態は、多くの点で図1〜図13の実施形態に類似し、実施形態の間の同じ数字は、一般的に図面の図のいくつかの図を通して同じか又は対応する要素を指定している。従って、実施形態の説明は、互いに組み込まれている。更に、共通の主題の説明は、一般的にここでは繰り返さない。
装置610は、容器口部(図示せず)を検査するのに使用する光を生成するために容器Cの底部Bの下方に作動的に配置された1つ又はそれよりも多くの光源612を含む。光源612は、複数の対の光源612aから612jを含むことができ、その各対は、2つの正反対の光源を含むことができる。光源612aから612jの各々は、容器底部Bの部分又はセグメントに対応することができる。例えば、各光源612aから612jは、周方向角度サイズの約1/Xとすることができ、容器底部Bは、理論的にはXセグメントに分割することができ、Xは、容器の捕捉される画像の量である。より具体的には、容器底部Bは、2、4、6、又は8の等しいセグメント、又は図示のように10の等しいセグメント、又はあらゆる他の適切な数のセグメントに分割することができる。従って、図示の例では、複数の対の光源612aから612jの各光源は、周方向角度サイズが約36度であり、画像の量は10に等しい。
この実施形態において、容器Cは、複数の対の光源612aから612jが容器Cの周囲で周方向に順次通電される時に回転しないか又は静止している。
作動の第1の例では、容器Cは、周方向静止位置で検査することができ、この例は、図1から図3Cの実施形態に対応する。装置610の検査ステーションに容器Cが到着すると、容器Cは、周方向に静止している場合がある。
同じく到着時にかつ図14を参照すると、1対の光源612a、612bが、交互に又は順次通電され、光源からの光は、図15A及び図15Bに示すように、光センサによって感知され、対応する第1及び第2の画像712a、712b及びその選択部分713a、713bが順次取得される。より具体的には、第1の光源612aが通電され、その第1の光源612aからの光は、容器軸線に平行な容器底部Bの対応するセグメント0Aを通ってかつ容器口部を通って延びる。その光は、図15Aに示すように、光センサによって感知され、対応する第1の画像712a及びその選択部分713aが取得される。次に、第1の光源612aは電源を切られ、第2の光源612bが通電され、その第2の光源612bからの光は、容器軸線に平行な第1のセグメント0Aの正反対の別の対応するセグメント0Bを通ってかつ容器口部を通って延びる。その光は、図15Bに示すように、光センサによって感知され、対応する第2の画像712b及び選択部分713bが取得される。
次にかつ図14を参照すると、第3の光源612cが通電され、第3の光源612cからの光は、容器軸線に平行な容器底部Bの対応するセグメント1Aを通ってかつ容器口部を通って延びる。その光は、図16Aに示すように、光センサによって感知され、対応する第3の画像712c及びその選択部分713cが取得される。次に、第3の光源612cは電源を切られ、第4の光源612dが通電され、その第4の光源612dからの光は、容器軸線に平行な第3のセグメント1Aの正反対の別の対応するセグメント1Bを通ってかつ容器口部を通って延びる。その光は、図16Bに示すように、光センサによって感知され、対応する第4の画像712d及び選択部分713dが取得される。
この工程は、図17Aから図19Bに示すように、付加的な光源612eから612jに対して継続され、対応する画像712eから712j及びその選択部分713eから713jが取得される。
作動の第2の例では、容器Cは、周方向静止位置で検査することができ、この例は、図4から図6Cの実施形態に対応する。同じく、第1の対の光源612a、612bの両方が同時に通電される。従って、第1及び第2の光源612a、612bの両方からの光は、容器軸線に平行な容器底部Bの対応する理論的セグメント0A、0Bを通って、容器口部を通って、かつフィルタ217(図4)を通って延びる。その光は、図15Aに示すように、光センサによって感知され、対応する第1の画像712a及びその選択部分713bが同時に取得される。
次にかつ図14を参照すると、第2の対の光源、例えば、第3及び第4の光源612c、612dが同時に通電され、これらの光源612c、612dからの光は、容器軸線に平行な容器底部Bの対応するセグメント1A及び1Bを通ってかつ容器口部を通って延びる。その光は、図16Aに示すように、光センサによって感知され、対応する第2の画像712c及びその選択部分713c、713dが取得される。
この工程は、図17から図19に示すように、付加的な光源612eから612jに対して継続され、対応する画像712eから712i及びその選択部分713eから713jが取得される。
上述の作動例の一方又は両方では、画像712aから712j及び選択部分713aから713jは、いずれかの適切な方式で合計され、容器口部Mの1つの画像712を生成することができる。その画像712は、次に、サイズ、形状、又は偏差などに対していずれかの適切な検査技術により検査することができる。
本発明の開示により、低角度反射は、反射が、光センサに達するか又はその時点で評価されていない光センサの一部分に衝突する前に少なくとも濾過されたものであるので、画像処理に干渉しない程度まで低減される。
すなわち、上述の目的及び目標の全てを完全に満たす容器の光学検査の装置及び方法を開示した。本発明の開示は、いくつかの例示的な実施形態に関連して提示され、付加的な修正及び変形を説明した。他の修正及び変形は、以上の説明に鑑みて当業者にそれ自体が容易に示唆するであろう。
12 光源
14 光センサ
18 レンズ系
24 容器回転器
M 容器口部
14 光センサ
18 レンズ系
24 容器回転器
M 容器口部
Claims (30)
- 容器底部を通って容器の中にかつ容器口部を通って該容器から外に光を向けるための光源(12、212、412、612)と、
前記容器口部を通って透過された光を受け入れるために前記光源及び前記容器に対して配置された光センサ(14)と、
を含んで底部(B)及び口部(M)を有する容器(C)を検査するための装置であって、
前記光源は、前記容器底部の下に互いに隣接して作動的に配置されて異なる作動特性を有する少なくとも第1の及び第2の光源(12a、12b)を含む、
ことを特徴とする装置。 - 前記光源の各々が、1つ又はそれよりも多くの個別の光学部材(12p)を含むことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記光源と前記容器の間に配置された光拡散器(16)を含むことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記容器と前記光センサの間に配置されたレンズ系(18)を含むことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記光センサは、前記容器口部の画像を対向する対(312a、312b)で捕捉することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記容器口部の画像の付加的な対向する対(513a及び513b、513c及び513d、513e及び513f、513g及び513h、513i及び513j)を捕捉するために異なる角度位置まで前記容器を回転させる容器回転器(24)を含むことを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 前記異なる作動特性は、前記第1及び第2の光源を順次通電することであることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記異なる作動特性は、前記第1及び第2の光源が同時に通電され、かつ異なる波長を有することであることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 少なくとも第1及び第2の光学フィルタ(217a及び217b)が、前記容器口部と前記光センサの間に作動的に配置され、該フィルタは、それぞれの前記下にある光源の前記波長特性と協調する波長特性を有することを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 前記第1の光源は、比較的短い波長の光を透過し、前記第2の光源は、比較的長い波長の光を透過し、前記第1の光学フィルタはショートパスフィルタであり、前記第2の光学フィルタは、ロングパスフィルタであることを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 低角度反射が、該反射が前記光センサに達するか又は現時点で評価されていない該光センサの一部分に衝突する前に少なくとも濾過されたものあるので、画像処理に干渉しない程度まで低減されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも第1の及び第2の光源は、少なくとも1対の対向する光源を含み、
各光源は、Xが前記容器の捕捉される画像の量である場合に、周方向角度サイズの約1/Xである、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記少なくとも第1の及び第2の光源は、少なくとも1対の対向する光源を含み、
各光源は、Xが前記容器の捕捉される画像の各部分の量である場合に、周方向角度サイズの約1/Xである、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記少なくとも第1の及び第2の光源の各光源が、周方向角度サイズにおいて約36度であることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも第1の及び第2の光源は、複数の対の対向する光源を含み、
各光源は、Xが、前記容器の捕捉される画像の量又は該容器の捕捉される画像の各部分の量のうちの少なくとも一方である場合に、周方向角度サイズにおいて約1/Xである、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記少なくとも第1の及び第2の光源は、複数の対の対向する光源を含み、前記容器は、該複数の対の対向する光源が該容器の周囲で周方向に順次通電される時に静止していることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 底部及び口部を有する容器を検査する方法であって、
前記容器底部の下に互いに隣接して作動的に配置されて異なる作動特性を有する少なくとも第1の及び第2の光源(12a、12b)を使用して、該容器底部(B)を通って前記容器の中にかつ前記容器口部(M)を通って該容器から外に光を向ける段階と、
前記容器口部を通って透過された光を感知する段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記光源は、正反対にあり、各々が、1つ又はそれよりも多くの個別の光学部材を含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記光源と前記容器の間の位置で光を拡散させる段階を含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記容器と前記光センサの間の位置で光を集束させる段階を含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記容器口部の画像を対で捕捉する段階を含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記容器口部の追加の対の画像を捕捉するために異なる周方向角度位置まで前記容器を回転させる段階を含むことを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 前記画像から複合画像を生成する段階を含むことを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 前記異なる作動特性は、前記第1及び第2の光源を順次通電することであることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記異なる作動特性は、前記第1及び第2の光源が同時に通電され、かつ異なる波長を有することであることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記第1の光源からの光を通過させるために前記容器口部と前記光センサの間の位置でショートパスフィルタリングする段階と、前記第2の光源からの光を通過させるために該ショートパスフィルタリングに隣接する位置でロングパスフィルタリングする段階とを含むことを特徴とする請求項25に記載の方法。
- 低角度反射が、該反射が前記光センサに達するか又は現時点で評価されていない該光センサの一部分に衝突する前に少なくとも濾過されたものであるので、画像処理に干渉しない程度まで低減されることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記少なくとも第1の及び第2の光源は、1対の対向する光源を含み、
各光源は、Xが、前記容器の捕捉される画像の量又は該容器の捕捉される画像の各部分の量のうちの少なくとも一方である場合に、周方向角度サイズにおいて約1/Xである、
ことを特徴とする請求項17に記載の方法。 - 前記少なくとも第1の及び第2の光源は、複数の対の対向する光源を含み、
各光源は、Xが、前記容器の捕捉される画像の量又は該容器の捕捉される画像の各部分の量のうちの少なくとも一方である場合に、周方向角度サイズにおいて約1/Xである、
ことを特徴とする請求項17に記載の方法。 - 前記少なくとも第1の及び第2の光源は、複数の対の対向する光源を含み、前記容器は、該複数の対の対向する光源が該容器の周囲で周方向に順次通電される時に静止していることを特徴とする請求項17に記載の方法。
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