JP2015169442A - ガラスびんの口部検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラスびんの口部検査装置において、簡単な構成でガラスびんの口部のびりを検出できるようにする。
【解決手段】ガラスびん１１の口部検査装置は、ガラスびん１１を回転させる回転機構と、回転するガラスびん１１の口部１１ｄに斜め上方から光を照射する投光器２１と、ガラスびん１１の口部１１ｄの壁面を透過した平行光Ｌを検出して口部びりを検出するラインセンサカメラ２２と、を備え、ラインセンサカメラ２２があおり角Ｐを備え、ガラスびん１１の口部１１ｄの縦方向全域に焦点を合わせて検出可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガラスびんの口部検査装置に関する。

従来、ガラスびんの口部検査装置において、ガラスびんの口部の周囲に投光器及び受光器を配置し、口部のびりで反射した投光器の光を受光器で検出することで、びりの存在を検査する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。びりの位置や角度は様々であり、びりからの反射光の方向も多方向となるため、特許文献１では、ガラスびんの口部の周囲に複数の投光器及び受光器が設けられている。

特開平１０−８２６２４号公報

しかしながら、上記従来のガラスびんの口部検査装置では、多数の投光器及び受光器を必要とするため、口部検査装置の構成が複雑になっていた。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ガラスびんの口部検査装置において、簡単な構成でガラスびんの口部のびりを検出できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、ガラスびんを回転させる回転機構と、回転するガラスびんの口部に斜め上方から光を照射する投光器と、ガラスびんの口部壁面を透過した光を検出して口部びりを検出するラインセンサカメラと、を備え、ラインセンサカメラがあおり角を備え、ガラスびんの口部の縦方向全域に焦点を合わせて検出可能としたことを特徴とする。
本発明によれば、ガラスびんの口部壁面を透過した光をラインセンサカメラで検出することで口部びりを検出でき、他方向の反射光を検出するために複数の投光器及び受光器を設ける必要がない。また、ラインセンサカメラがあおり角を備えるため、斜め上方から光が口部壁面を透過する構成であっても、口部の縦方向全域に焦点を合わせることができる。このため、簡単な構成でガラスびんの口部びりを検出できる。

また、本発明は、前記投光器の出射面にライトコントロールフィルムを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、投光器の出射面にライトコントロールフィルムを備えたため、投光器から出射される光の拡散を制限し、光を口部壁面を透過する方向に向けることができる。このため、ラインセンサカメラで撮影する画像のコントラストを上げることができ、口部びりを容易に検出できる。
また、本発明は、前記ラインセンサカメラが撮影する透過光の光量を検出し、この光量がしきい値を超えて減少したとき、前記投光器の光量を増加させることを特徴とする。
本発明によれば、ガラスびんの種類によって透過光の光量が変化したとしても、口部びりを正しく検出できる。

さらに、本発明は、前記ラインセンサカメラがエリアセンサカメラの機能を備え、初期設定時にエリアセンサカメラとしての撮影画像中の所定のラインを選択し、前記口部の検査中には当該選択したラインの画像を処理することを特徴とする。
本発明によれば、初期設定時には、ラインセンサカメラは、エリアセンサカメラとして撮影して測定位置の位置合わせ等を容易にでき、口部の検査中には、ラインセンサカメラとして撮像して解像度や処理速度を向上できる。
また、本発明は、前記ラインセンサカメラは、前記口部の内面から外面へ１回だけ透過した前記投光器からの透過光を検出することを特徴とする。
本発明によれば、ラインセンサカメラは、口部の内面から外側面へ１回だけ透過した投光器からの透過光を直接検出するため、透過光が周囲の口部の壁面に乱されることが無く、口部びりを正しく検出できる。

本発明に係るガラスびんの口部検査装置では、簡単な構成でガラスびんの口部のびりを検出できる。

本発明の実施の形態に係るガラスびんの口部検査装置の平面図である。 口部検査装置によってガラスびんを検査する状態を示す側面図である。 ガラスびんの上部の断面図である。 カメラ本体の光検出器を示す図である。 口部検査装置をセットする際に使用される画像を示す図である。 口部を口部検査装置で測定した測定結果を示す図である。 口部を口部検査装置で測定した測定結果を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るガラスびんの口部検査装置の平面図である。
口部検査装置１０は、ガラスびん１１の生産ライン上や、ガラスびん１１の内容物の充填ライン上に設けられる。口部検査装置１０は、搬入コンベア（不図示）から搬入されるガラスびん１１を円周方向に送るスターホイール１２と、ガラスびん１１の口部びり２９（図６）を検出する口部検査部１３と、円板状のドライブホイール１４と、口部検査部１３及びドライブホイール１４等を制御する制御部２０とを備える。制御部２０は、例えば、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ及び種々のソフトウェアがインストールされたパーソナルコンピュータである。

スターホイール１２は、円板状のホイール１５と、ホイール１５の中心に設けられる回転軸１６とを備え、ホイール１５は回転軸１６を中心に図１中の半時計方向に回転する。ホイール１５は、ガラスびん１１を収容する略半円状の凹部１５ａを外周部に有する。凹部１５ａは、ホイール１５の径方向に略等間隔で複数設けられる。ホイール１５は、各凹部１５ａの底部側に、ガラスびん１１をガイドするローラー１７，１７を一対備える。

スターホイール１２の外周側には、上記ドライブホイール１４と、スターホイール１２を外周側から囲ってガラスびん１１の移動をガイドする環状のガイド枠（不図示）とが設けられる。ガラスびん１１は、鉛直方向に立てた姿勢で凹部１５ａに収容され、外周部にスターホイール１２が密着することでローラー１７，１７側に押し付けられる。ガラスびん１１の検査中には、ガラスびん１１は、回転駆動されるドライブホイール１４によって、中心軸Ｃを中心に回転させられる。ドライブホイール１４とローラー１７，１７とは、ガラスびん１１を凹部１５ａ内で回転させる回転機構１８を構成する。

上記搬入コンベアから図１のＤ１方向に凹部１５ａへ搬入されたガラスびん１１は、ホイール１５の回転に伴って周方向に順次搬送され、所定の各ポジションで欠陥等を検査される。口部検査装置１０は、スターホイール１２の近傍に、口部検査部１３の他にも欠陥や寸法等の測定機を備えるが、本実施の形態では、他の測定機の図示は省略されている。検査を終えたガラスびん１１は、搬出コンベア（不図示）によって図１のＤ２方向へスターホイール１２から搬出され、生産ラインの下流へ移動する。

図２は、口部検査部１３によってガラスびん１１を検査する状態を示す側面図である。ここで、図２では、ガラスびん１１はスターホイール１２を支持する装置の搬送面に下方から支持されており、スターホイール１２及びドライブホイール１４等の図示は省略されている。図３は、ガラスびん１１の上部の断面図である。
図１〜図３に示すように、ガラスびん１１は、底部１１ａと、底部１１ａから上方に延びる円筒状の胴部１１ｂと、胴部１１ｂから上方へ延びて上端側ほど先細りとなる肩部１１ｃと、肩部１１ｃの上端に設けられる口部１１ｄとを有する。ガラスびん１１は、例えば、金型に注入された溶融ガラスをブロー成形して製造される。

口部１１ｄは、円筒状の筒状部１９と、筒状部１９の上部の外周面から径方向に突出する平面視で螺旋状のねじ部１９ａと、ねじ部１９ａの下方で筒状部１９から径方向外側に突出するスカート部１９ｂと、スカート部１９ｂの下面であるスカート下１９ｃとを備える。筒状部１９の上面１９ｄは、底部１１ａと略平行であり、ガラスびん１１を立てた状態では、略水平である。
ねじ部１９ａには、口部１１ｄを塞ぐ蓋（不図示）が螺合される。スカート部１９ｂは、上記蓋の下面を受けるフランジ状に形成された部分であり、スカート部１９ｂの周囲の口部１１ｄよりも板厚が厚く形成されている。

口部検査部１３は、ガラスびん１１の口部１１ｄに斜め上方から光を照射する投光器２１と、口部１１ｄを透過した投光器２１の光を検出するラインセンサカメラ２２とを備える。口部検査部１３は、スターホイール１２から独立した他のブラケット（不図示）に固定されており、スターホイール１２が回転しても移動しない。詳細には、投光器２１は、ガラスびん１１よりもスターホイール１２の径方向内側において口部１１ｄよりも上方に配置される。また、ラインセンサカメラ２２は、ガラスびん１１よりもスターホイール１２の径方向外側において口部１１ｄよりも下方に配置される。

投光器２１は、略平坦な投光面２１ａ（出射面）から光を照射する面光源であり、例えば、ＬＥＤを光源とする投光器である。投光器２１は、投光面２１ａの全面を覆うライトコントロールフィルム２３を備える。ライトコントロールフィルム２３は、ライトコントロールフィルム２３を通過する光の拡散を制限して光に指向性を付与するものであり、ライトコントロールフィルム２３を通過した光は平行光Ｌとなる。すなわち、投光面２１ａから投光された光は、投光面２１ａの法線方向に直進する平行光Ｌとなって口部１１ｄに照射される。

投光器２１は、ガラスびん１１よりも上方且つガラスびん１１よりもスターホイール１２の径方向内側の位置から径方向外側の下方に平行光Ｌを照射するように、傾斜して配置される。平行光Ｌの入射方向と口部１１ｄの上面１９ｄとのなす角度Ａは、例えば４５°である。
口部１１ｄにおいて、平行光Ｌが投光器２１から口部１１ｄの内面に直接入射する部分は、測定領域４０である。口部１１ｄにおいて測定領域４０に対向する位置で、平行光Ｌが投光器２１から口部１１ｄの外側面に直接入射する部分は、他の領域４１である。投光器２１は、測定領域４０において、平行光Ｌが、少なくともスカート下１９ｃから上面１９ｄまでの口部１１ｄの上下の全域を透過するように設けられる。

このように、口部１１ｄに斜め上方から平行光Ｌを照射することで、平行光Ｌの一部は、測定領域４０を口部１１ｄの内面から外側面へ一度だけ透過し、ラインセンサカメラ２２に届く。このため、他の領域４１を通らずに測定領域４０を一度だけ透過した透過光によって口部１１ｄを撮影でき、口部１１ｄの状態をラインセンサカメラ２２で鮮明に撮影できる。角度Ａの範囲は、他の領域４１を通らずに測定領域４０を一度だけ透過した平行光Ｌをラインセンサカメラ２２が検出可能な範囲で変更可能である。

ラインセンサカメラ２２は、回転されているガラスびん１１の口部１１ｄを撮影する。ラインセンサカメラ２２は、平行光Ｌを受光するレンズ２４と、レンズ２４が取り付けられるカメラ本体２５とを備える。ラインセンサカメラ２２は、平行光Ｌの光路上に位置し、ガラスびん１１を透過した平行光Ｌを受光する。
レンズ２４は、平行光Ｌが入射するレンズ面２４ａが平行光Ｌに略直交するように傾斜して配置される。すなわち、レンズ面２４ａは、口部１１ｄの外側面を外下方から撮影する方向に向けられている。

レンズ面２４ａが口部１１ｄの外側面に対して傾斜して設けられるため、口部１１ｄの高さ方向では、レンズ面２４ａと口部１１ｄの外側面との間の距離は、口部１１ｄの高さ方向で異なっており、口部１１ｄの上面１９ｄ側へ行くほど、距離が大きくなる。このため、カメラ本体２５は、レンズ２４に対してあおり角Ｐを有して取り付けられている。あおり角Ｐは、レンズ面２４ａと口部１１ｄの外側面との間の距離に対応して、カメラ本体２５の上部側ほどカメラ本体２５とレンズ２４との間の間隔が大きくなるように設けられている。このように、あおり角Ｐを設けることで、口部１１ｄを斜め下方向から撮影する構成であっても、口部１１ｄの上下方向（縦方向）の全域に亘って口部１１ｄの外側面に焦点を良好に合わせることができ、口部１１ｄの状態を鮮明に撮影できる。

図４は、カメラ本体２５の光検出器２６を示す図である。
カメラ本体２５は、図４に示すように、平行光Ｌを受光する受光部としての光検出器２６を内部に備える。光検出器２６は、基板２６ａと、基板２６ａ上に支持される略矩形のセンサ２６ｂとを備える。センサ２６ｂは、制御部２０の制御によって、エリアセンサとして使用可能であり、ラインセンサとしても使用可能である。すなわち、ラインセンサカメラ２２は、エリアセンサカメラとしても使用可能である。
制御部２０は、センサ２６ｂをラインセンサとして使用する場合、センサ２６ｂの任意の１ライン２７をセンサとして機能させる。センサ２６ｂをラインセンサとして使用する場合、エリアセンサとして使用する場合に比して、データ数を削減でき、処理速度、フレームレート、及び、画質等を向上できる。

図５は、口部検査部１３をセットする際に使用される画像を示す図である。
ラインセンサカメラ２２の撮影する画像は、制御部２０に接続されたモニターに表示される。口部検査部１３は、生産されるガラスびん１１の種類によって、ラインセンサカメラ２２及び投光器２１の位置や角度が調整される。口部検査部１３を初期設定時にセットする際には、制御部２０は、センサ２６ｂをエリアセンサとして使用する。これにより、モニター上には、図５に示すように、ガラスびん１１が回転していない状態であっても、口部１１ｄの略全体が表示される。

作業者は、モニターを見ながら、モニター上でラインセンサとしてセンサ２６ｂで撮影する際の撮影位置２８（所定のライン）を選択する。撮影位置２８は、中心軸Ｃに略一致する位置に設定される。制御部２０は、口部びりの測定の際は、選択された撮影位置２８を撮影可能なセンサ２６ｂの１ライン２７をラインセンサとして機能させる。
このように、口部検査部１３をセットする際には、センサ２６ｂをエリアセンサとして使用するため、口部１１ｄの略全体をモニターに表示でき、口部検査部１３の位置合わせや、撮影位置２８の設定を容易に行うことができる。また、口部びりを測定する際には、センサ２６ｂをエリアセンサとして機能させて、鮮明な画像を得ることができる。また、中心軸Ｃに略一致する位置を撮影位置２８とするため、口部１１ｄの厚みが最も薄い位置で平行光Ｌを透過させることができ、鮮明な画像を得ることができる。

図６及び図７は、口部１１ｄを口部検査部１３で測定した測定結果を示す図である。
図６及び図７では、ラインセンサカメラ２２で撮影した口部１１ｄの画像が紙面の上部に示され、この撮影した部分の光量の分布が紙面の下部に示されている。また、図６及び図７では、紙面の右方向が口部１１ｄの上面１９ｄ（図３）の方向側に対応している。
制御部２０は、ドライブホイール１４によって回転されるガラスびん１１をラインセンサとして使用されるラインセンサカメラ２２で撮影し、撮影した画像を周方向に結合することで、口部１１ｄの状態を全周に亘って撮影し、この画像をモニターに表示する。

図６及び図７では、口部１１ｄの上面１９ｄ側から順に、ねじ部１９ａ、スカート部１９ｂ及びスカート下１９ｃが表示されている。スカート部１９ｂとスカート下１９ｃとの境界には、スカート部１９ｂのエッジ１９ｅが表示されている。スカート下１９ｃには、スカート下１９ｃの周方向に沿って延びる横長の口部びり２９が形成されており、口部びり２９がモニターに表示されている。
口部びり２９は、口部びり２９内部に形成される内部亀裂であり、ガラスびん１１を製造する際において、ガラスびん１１と金型との接触面で生じ易い。口部びり２９は、ガラスびん１１と金型との摩擦が大きい箇所や、分割式の金型の合わせ面近傍で特に発生し易い。スカート下１９ｃは、金型との摩擦が大きい箇所であり、口部びり２９が発生し易い。

図６及び図７では、口部１１ｄにおける平行光Ｌの透過量が多い場所が明るく表示されており、透過量が少ない場所が暗く表示されている。ねじ部１９ａ及びエッジ１９ｅは、平行光Ｌの透過量が多く、明るく表示されている。また、スカート部１９ｂ及びスカート下１９ｃは、平行光Ｌに対して傾斜しているため、平行光Ｌの透過量が少なくなり、暗く表示されている。口部びり２９は、内部亀裂であるため、口部びり２９に入射した平行光Ｌが多方向に反射される部分を有する。このため、口部びり２９を透過する平行光Ｌの光量が減少し、口部びり２９の一部はスカート下１９ｃよりも暗く表示される。口部びり２９は、明るく表示される部分も有するが、暗く表示される部分は、口部びり２９の長手方向に連続して存在する。

図６の下部には、図６上部の画像中に示された測定位置３０の部分の光量の分布が示されている。測定位置３０は、口部びり２９を含んでいる。この光量の分布に示されるように、口部びり２９に対応する部分では、口部びり２９の周囲のスカート下１９ｃの光量よりも光量が急激に減少する減少ピーク３１が形成されている。
図７の下部には、図７上部の画像中に示された測定位置３２の部分の光量の分布が示されている。測定位置３２は、測定位置３０の近傍で口部びり２９を含まない測定位置である。測定位置３２では、口部びり２９が含まれていないため、減少ピーク３１は形成されておらず、減少ピーク３１に対応する位置の光量は、周囲と同等である。

このため、減少ピーク３１の発生に基づいて、口部びり２９の存在を検出することができる。また、従来のように反射光を検出して口部びり２９を検出する場合には、スカート部１９ｂの上面等に反射される反射光との区別が難しく、スカート下１９ｃの口部びり２９の検出が困難であったが、透過光を利用することで、他の部分に照射される光の影響をほとんど受けずに口部びり２９を正しく検出できる。
また、口部１１ｄの内面から外側面に平行光Ｌを透過させるため、金型等との接触によって口部１１ｄの外側面近傍に形成される口部びり２９の存在が平行光Ｌの光量に反映され易い。このため、口部びり２９を正しく検出できる。

制御部２０は、例えば、口部びり２９が含まれていない基準画像と、口部びり２９が含まれている測定画像の差分処理をすることで、口部びり２９の存在を検出することができる。本実施の形態では、ラインセンサで撮影した鮮明な画像に基づいて差分処理をするため、エリアセンサで撮影した場合に比して、より効果的に口部びり２９を検出できる。
また、制御部２０には、スカート部１９ｂの位置情報が記憶されており、制御部２０は、この位置情報に基づいて、スカート部１９ｂの光量を監視する。スカート部１９ｂは、ガラスびん１１の大きさに対応して厚さが変化する部分である。そして、制御部２０は、スカート部１９ｂの光量がしきい値を超えて減少したとき、投光器２１に供給する電流を増加させ、投光器２１の光量を増加させる。このため、ガラスびん１１の種類が変更されて口部１１ｄの厚さが大きくなったとしても、常に適切な光量を得ることができ、口部びり２９を正しく検出できる。

以上説明したように、本発明を適用した実施の形態によれば、ガラスびん１１の口部検査装置１０は、ガラスびん１１を回転させる回転機構１８と、回転するガラスびん１１の口部１１ｄに斜め上方から平行光Ｌを照射する投光器２１と、ガラスびん１１の口部１１ｄの壁面を透過した平行光Ｌを検出して口部びり２９を検出するラインセンサカメラ２２と、を備え、ラインセンサカメラ２２があおり角Ｐを備え、ガラスびん１１の口部１１ｄの縦方向全域に焦点を合わせて検出可能とした。これにより、ガラスびん１１の口部１１ｄの壁面を透過した平行光Ｌをラインセンサカメラ２２で検出することで口部びり２９を検出でき、他方向の反射光を検出するために複数の投光器及び受光器を設ける必要がない。また、ラインセンサカメラ２２があおり角Ｐを備えるため、斜め上方から平行光Ｌが口部１１ｄの壁面を透過する構成であっても、口部１１ｄの縦方向全域に焦点を合わせることができる。このため、簡単な構成でガラスびん１１の口部びり２９を検出できる。

また、投光器２１の投光面２１ａにライトコントロールフィルム２３を備えたため、投光器２１から出射される光を平行光Ｌにすることができる。このため、ラインセンサカメラ２２で撮影する画像のコントラストを上げることができ、口部びり２９を容易に検出できる。
また、ラインセンサカメラ２２が撮影する透過光の光量を検出し、この光量がしきい値を超えて減少したとき、投光器２１の光量を増加させるため、ガラスびん１１の種類によって透過光の光量が変化したとしても、口部びり２９を正しく検出できる。

さらに、ラインセンサカメラ２２がエリアセンサカメラの機能を備え、初期設定時にエリアセンサカメラとしての撮影画像中の所定の撮影位置２８を選択し、口部１１ｄの検査中には、制御部２０は撮影位置２８の画像を処理する。このため、初期設定時には、エリアセンサカメラとして撮影して測定位置の位置合わせ等を容易にでき、口部１１ｄの検査中には、ラインセンサカメラとして撮像して解像度や処理速度を向上できる。
また、ラインセンサカメラ２２は、口部１１ｄの内面から外側面へ１回だけ透過した投光器２１からの透過光である平行光Ｌを直接検出するため、平行光Ｌが測定領域４０の周囲の口部１１ｄの他の領域４１に乱されることが無く、口部びり２９を正しく検出できる。

１０ 口部検査装置
１１ ガラスびん
１１ｄ 口部
２１ 投光器
２１ａ 投光面（出射面）
２２ ラインセンサカメラ
２３ ライトコントロールフィルム
２８ 撮影位置（所定のライン）
Ｐ あおり角

Claims (5)

1. ガラスびんを回転させる回転機構と、
   回転するガラスびんの口部に斜め上方から光を照射する投光器と、
   ガラスびんの口部壁面を透過した光を検出して口部びりを検出するラインセンサカメラと、を備え、ラインセンサカメラがあおり角を備え、ガラスびんの口部の縦方向全域に焦点を合わせて検出可能としたことを特徴とするガラスびんの口部検査装置。
2. 前記投光器の出射面にライトコントロールフィルムを備えたことを特徴とする請求項１に記載のガラスびんの口部検査装置。
3. 前記ラインセンサカメラが撮影する透過光の光量を検出し、この光量がしきい値を超えて減少したとき、前記投光器の光量を増加させることを特徴とする請求項１または２に記載のガラスびんの口部検査装置。
4. 前記ラインセンサカメラがエリアセンサカメラの機能を備え、初期設定時にエリアセンサカメラとしての撮影画像中の所定のラインを選択し、前記口部の検査中には当該選択したラインの画像を処理することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のガラスびんの口部検査装置。
5. 前記ラインセンサカメラは、前記口部の内面から外側面へ１回だけ透過した前記投光器からの透過光を直接検出することを特徴とする請求項１に記載のガラスびんの口部検査装置。