JP2022517362A

JP2022517362A - 液体充填中空透明物品を検査するための方法および装置

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Publication number: JP2022517362A
Application number: JP2021540548A
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Inventors: エフ．，シニアザネッラ，マーク
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Current assignee: AGR International Inc
Priority date: 2019-01-14
Filing date: 2020-01-07
Publication date: 2022-03-08
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Abstract

【解決手段】物品検査装置は、複数の波長を有する光エネルギーを物品に導くための光源と、物品の壁の材料の光吸収特性に起因して、物品の壁の外面および内面から反射された光を受光するための複数のセンサとを含み、反射は、容器の物理的特性、例えば、壁厚を計算するために使用される。光源波長を選択的に伝送することができる場合、単一の光感知センサを使用することができる。本装置は、（液体で）充填されているか、または充填されていない透明なプラスチック容器を検査するために使用することができる。本装置は、透明なプラスチック容器の壁厚を、それらの内壁および外壁を非平行にする成形された特徴または装飾を有する場合でも、判定することができる。【選択図】図２

Description

＜優先権の主張＞
本出願は、同じ名称を有し、同じ発明者である、２０１９年１月１４日に出願された米国仮特許出願第６２／７９２，１３２号に対する優先権を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本発明は、中空透明物品の物理的特性を判定するための光学的方法および関連する装置に関するものであり、より具体的には、１つ以上の検出器によって受信され、所望の情報を確認するために処理される、複数の検査光ビーム波長によって壁厚などの特性を判定するための方法および装置に関するものである。

ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）および他のタイプのプラスチック容器は、一般に、再加熱延伸ブロー成形機と称される機械を利用して生成される。ブロー成形機は、プラスチックのプレフォームを受容し、プラスチック容器を出力する。プレフォームがブロー成形機の中へ受容されるときは、最初に加熱され、モールドの中へ載置される。プレフォームの中へ空気を吹き込みながらロッドがプレフォームを延伸させて、プレフォームを軸方向および円周方向に延伸させ、モールドの形状をとらせる。形成されたプラスチック容器は、壁厚が所望の目的に適切であり、過剰な材料の使用が最小限に抑えられることを確認するように検査する必要がある。

容器を検査する１つの方法は、オフラインサンプリング検査技術を採用することであり、これにより、容器がブロー成形機から出た後に、毎時１回程度の周期的な間隔で、容器が搬送システムから取り出され、容器を複数の水平断面に切断することによって破壊的に試験され、その後、重量が壁厚と相関するように計量される。別の方法は、光学的非接触手段であり、例えば、吸収される光の量が壁厚を表すようにして、光が容器を通して方向付けられる。

最近では、プレフォームを延伸させるために空気の代わりに液体を使用するブロー成形機が提案されている。すなわち、最終製品の液体で容器の形状にプレフォームを延伸させる。容器を通して光を導く光学的壁厚感知手段は、すでに液体内容物が充填されているプラスチック容器では適切に機能しない。

１つの一般的な態様によれば、本発明の方法および装置は、物品の関心領域を光で照射し、内側および外側の壁の界面からの反射を収集し、２つ以上の波長または波長の範囲について収集された光の相対量を比較し、光の差と壁厚との間の関係を導出することによって、透明な物品（例えば、プラスチック容器）の物理的特性、例えば、壁厚を判定する。一般的に水に近く、透明な物品のものとは異なる屈折率を有する形成された容器の内部の液体は、依然として内部反射を可能にするため、この技術は、液体形成容器で機能する。

様々な実装形態では、本発明の装置は、マルチスペクトル光線を放出するための白熱光源、複数のレーザー、または発光ダイオードであり得る複数の波長の光源を含む。複数のセンサが、物品の壁の外面および内面から反射された光を受信し、それらを電気信号に変換するために採用され、プログラムされたプロセッサは、そこから物理的特性、例えば壁厚を計算する。光源波長を選択的に伝送することができる場合、単一の光感知センサを使用することができる。

様々な実装形態では、方法／装置は、（液体で）充填されている、または充填されていない透明なプラスチック容器を検査するために使用される。このように、方法／装置は、プラスチックの吸収特性を使用して透明なプラスチック容器の壁厚を判定することができる。方法／装置はまた、透明なプラスチック容器の壁厚を、それらの内壁および外壁が非平行に成形された特徴または装飾を有する場合でも、判定することができる。また、方法／装置は、位置制限撮像レンズの使用を必要としない場合がある。

本発明のこれらおよび他の利点および特徴が、以下の説明から明らかになるであろう。

本発明の様々な実施形態を、以下の図面と併せて、一例として本明細書で説明する。

光学サブシステムの例を概略的に示す。

測定システムの簡略化された例を概略的に示す。

組み合わされた光学サブシステムの例を概略的に示す。

測定システムの好ましい実施形態の簡略化された例を概略的に示す。

好ましい実施形態のシステムの光学的性質を表す。代替の好ましい実施形態のシステムの光学的性質を表す。

滑らかな表面および平行な壁を有する容器からの信号を表す。

粗い表面および平行な壁を有する容器からの信号を表す。粗い表面および平行な壁を有する容器からの信号を表す。粗い表面および平行な壁を有する容器からの信号を表す。

粗い表面および非平行な壁を有する容器からの信号を表す。粗い表面および非平行な壁を有する容器からの信号を表す。粗い表面および非平行な壁を有する容器からの信号を表す。

本明細書で採用される場合、「透明な中空の物品」への言及は、本明細書に記載の検査システムが機能するために必要な光透過を可能にするのに適切な透明性を有する容器およびチューブを含む中空の物品を指し、これらの特性を満たす着色物品を明示的に含むものとする。この用語には、既知の吸収帯だけでなく、可視スペクトルまたは赤外線スペクトルのいずれかに対して十分に透明な物品も含むものとする。この用語はまた、ガラスおよび／またはプラスチックで作製された物品を包含するものとする。この用語はまた、物品の材料とは異なる内容物で充填される物品を包含し、すなわち、プラスチックまたはガラス容器は、それが気体（空気など）または液体などの流体で充填されていても、依然として「中空」である。「壁厚」という用語は、首、側壁、かかと、基部、または足など、形成された透明な中空の物品の任意の部分を指すものとする。

図１は、本発明の様々な実施形態による透明な中空の物品検査システムで使用可能な光学サブシステムの例の断面図を示す。光学サブシステム１００は、レンズ１１０、光学部品ホルダ１２０、光学部品１３０、および光学フィルタ１４０で構成される。光学部品１３０は、光学サブシステムが検出器またはエミッタであるかどうかに応じて、光検出器または光源であってもよい。いずれの場合も、光学部品１３０は、光学部品の距離がレンズ１１０の有効な焦点距離にあるように、光学部品ホルダ１２０によって位置決めされ、所定の位置に保持されてもよい。このようにして、光学部品１３０が光源であり、光学部品１３０が光検出器であるときに、入射したコリメートされた光が光学部品１３０によって受信されると、コリメートされた光は光学サブシステムから出る。光学サブシステム１００は、透明な中空の物品のためのより大きな検査システムの一部として使用してもよい。

例えば、図２は、容器の壁厚などの容器２０５の特性を測定するための容器測定システムの態様を示す。図示される測定システムは、３つの光学サブシステム１００Ａ～１００Ｃを備える。第１の光学サブシステム１００Ａは、コリメートされた光源として構成される。このように、光学サブシステム１００Ａは、参照波長および吸収波長を含む、その光学素子１３０Ａとして複数の波長で光エネルギーを放出する白熱光源または多要素ＬＥＤを備えることができる。光学フィルタ１４０Ａは、波長の選択を制限する必要がある場合、白熱光源の場合に使用することができる。光学フィルタ１４０Ａはまた、ピンホールを使用することによって光の選択を制限するためにエッチングされ得る。代替的に、出口レンズ１１０Ａは、光学サブシステム１００Ａから出る光線２４０の選択をさらに洗練させるために、精密光学スリットまたは他のアパーチャを備えることができる。追加的に、出口レンズ１１０Ａは、容器曲率の発散効果に対抗し、受信機によって収集される光の量を増加させるために、出口光を収束させるように選択することができる。例には、より分かりやすくするためにコリメートされた光が提供されているが、コリメーションは必要ではない。

図２は、光源として作用する第１のサブアセンブリ１００Ａを越えて（左から右に）移動する容器２０５を描写し、検査システムが、２つの隣接する光検出器アセンブリ１００Ｂ～１００Ｃを備え得る検出器光学サブアセンブリ２５０をさらに備えることを示す。ソース１００Ａによって放出される光線のいくつかは、光検出器光学系２５０に向かって通過する容器２０５によって反射される。容器２０５の外面から反射するように描写されるが、明確にするために図２に示されていない容器２０５の内壁からの反射線も存在する。受信機光学サブアセンブリ１００Ｂ～１００Ｃは、光源とは対照的に光検出器１３０Ｂ、１３０Ｃを備えることを除いて、光学光源サブアセンブリ１００Ａと同様の構造のものであり得る。光検出器アセンブリ１００Ｂ～１００Ｃのレンズ１１０Ｂ、１１０Ｃは、光源サブアセンブリ１００Ａからコリメートされた光線を集束し、容器２０５によって光検出器１３０Ｂ～１３０Ｃ上に反射させるように配置しなおしてもよい。光学フィルタ１４０Ｂ～１４０Ｃは、それぞれの受光素子１３０Ｂ～１３０Ｃへの参照波長および吸収波長を可能にする。すなわち、第１の光検出器アセンブリ１００Ｂの光学フィルタ１４０Ｂは、第１の光検出器アセンブリ１００Ｂの光検出器１３０Ｂが参照波長の周りの光エネルギーのみを受信するように、参照波長以外の波長をフィルタリングしてもよい。一方、第２の光検出器アセンブリ１００Ｃの光学フィルタ１４０Ｃは、第２の光検出器アセンブリ１００Ｃの光検出器１３０Ｃが吸収波長（または狭い吸収波長帯）の周りの光エネルギーのみを受信するように、吸収波長以外の波長をフィルタリングしてもよい。ここで「吸収」とは、主に容器の材料によって吸収される波長を指す。「参照」波長は、光エネルギーが容器の材料によって主に吸収されない波長（または狭波長帯域）であり、例えば、吸収波長に対する基準を提供するために、容器の材料の透過帯域に対応する光エネルギーである。本明細書で使用される場合、波長「帯域」は、２００ｎｍ以下の半値全幅（ＦＷＨＭ）である波長帯域を意味する。

光検出器光学系２５０に接続されたコンピュータシステムまたはプロセッサは、反射光の吸収特性の間の関係を評価することによって、容器の壁厚を計算することができる。すなわち、容器壁の外面から反射する光は、容器壁によって吸収されず、入射光エネルギーの一部分が容器壁によって吸収されるため、外面よりも容器壁の内面から反射される光が少なくなる。

光学サブシステム１００Ａから伝送される光の波長は、同じ原点から入射し、容器２０５上に、例えば、任意の容器装飾に対して直径５ｍｍ～１０ｍｍの程度の十分に大きな点を生成するので、厚さに対する光吸収の比率は、容器の装飾または非平行な壁（もしあれば）によって妨げられないままである。光学サブシステムをさらに細かく図３に示す。図３は、図１に関連して先に説明されたのと同じ光学素子を含むが、共通の構造３０１において組み合わされる二重光学サブシステム３００を示す。構造内には、光送信機または検出器のいずれかとして構成され得る２つの光学サブアセンブリ３１０、３２０でもよい。図１に関連して説明される光学サブアセンブリと同様に、これらの光学サブアセンブリ３１０、３２０は、光学部品（例えば、エミッタまたは検出器）、部品ホルダ、レンズ、およびフィルタを備えていてもよい。また、構造３０１内に収容されるのは、光学サブアセンブリ３２０に、またはそこから代替の波長を反射しながら、光学サブアセンブリ３１０に所望の波長を通過させる、または受信する二色反射器３３０であってもよい。このようにして、開口部３４０を介して構造３０１に出る、または入る光は、共通の起点から機能するように見えるであろう。例えば、二色反射器３３０は、入射した光の一部分を第１のサブアセンブリ３１０に反射し、そのフィルタは、参照波長を除くすべての波長をフィルタリングしてもよい。同様に、二色反射器３３０は、入射した光の一部分を第２のサブアセンブリ３２０に反射し、そのフィルタは、吸収波長を除くすべての波長をフィルタリングしてもよい。逆に、エミッタとして動作する場合、二色反射器３３０は、第１の波長で第１のソース３１０から開口部３４０に向かって光エネルギーを反射し、第２の波長で第２のソース３２０から開口部３４０に向かって光エネルギーを反射してもよい。

開口部３４０は、サブアセンブリ３００の特定の用途に応じて、保護カバー、選択的光学フィルタ、または精密光学スリットを備えてもよい。様々な実施形態では、３つ以上の選択的波長が所望される場合、より多くの二色反射器および３つ以上の光学サブシステム（例えば、検出器またはエミッタ）をサブアセンブリに含んでもよい。例えば、測定における誤差の潜在的なソースをさらに排除するために、吸収性を選択する第３の波長を水または霧に追加することが望ましい場合がある。内部バリア層を有するプラスチック容器は、第３の選択的波長の必要性の別の例となり得る。この構成では、各プラスチックタイプの吸収波長の反射成分を参照波長に対して比率を求めて、両方のタイプのプラスチックの厚さを報告することができる。

組み合わされた光学サブアセンブリ３００Ａ～３００Ｂのうちの２つを含む測定システムが図４に描写されている。描写される実施形態では、光学アセンブリ３００Ａ～３００Ｂは、通過する容器４０５の特性（例えば、壁厚）を測定するように位置決めされる。第１の光学アセンブリ３００Ａは、光源を備えてもよく、それに対応して、第２の光学アセンブリ３００Ｂは、光受容器を有することになるが、逆の設定を使用してもよい。容器４０５が通過する（左から右に移動する）ことで、信号を受信するための反射が確実に作成される。すなわち、光源サブアセンブリ３００Ａから放出される光は、容器４０５によって検出器サブアセンブリ３００Ｂに向かって反射される。光源サブアセンブリ３００Ａは、それぞれ、光源３１０Ａ、３２０Ａから、２つの波長帯域（例えば、吸収波長および参照波長）を同時にまたは順次放出し得る。それに対応して、検出器サブアセンブリ３００Ｂの二色反射器３３０Ｂは、反射光の一部を各検出器サブアセンブリ３１０Ｂ、３２０Ｂに向けてもよい。これらの波長の各々における反射光に基づいて、プロセッサは、容器４０５の壁厚を判定することができる。

別の実施形態では、光源３１０Ａ、３２０Ａが順次動作するとき、単一の検出器１００Ｂを図４Ａに示すように使用して、コストを削減することができる。そのような検出器１００Ｂは、光源３１０ａ、３２０ａが順次動作するときには、二色反射器３３０を必要としない。したがって、電子コントローラは、例えば、図４の実施形態のように光源３１０Ａ、３２０Ａを同期して動作させる（すなわち、光源をオンにする）か、または図４Ａの実施形態のようにそれらを順次動作させることができる。

図５ａは、容器壁５０７の内壁５０５および外壁５０６からの反射の作成を描写する。図６ａ～図６ｃに描写されるように、容器が通過すると、光学系内に一連のパルスが作成される。参考のために、図面はすべて、容器がＬ－Ｒとラベル付けされる左から右に通過するとき、Ｒ－Ｌとラベル付けされる、右から左に通過するときの信号を示す。容器の移動の方向、およびエミッタおよび検出器の相対位置は、パルスの配置に影響する。

ここで、図５ａの光学反射図および図６ａの光強度信号を参照すると、これらの図は、容器が厚く、表面が滑らかかつ平行である場合の簡略化された状況のためのものである。図５ａの近位壁または外壁５０５からの反射５０１は、参照波長フォトダイオード信号６０３の図６ａの成分６０１として見ることができる。容器が左から右に移動すると、内壁または遠位壁５０６からの反射５０２は、参照波長フォトダイオード信号６０３の図６ａの成分６０２として見ることができる。第１の反射５０１に起因して、いくつかの光が方向転換されたため、信号成分６０２（内壁または遠位壁５０６からの感知光の強度について）は、信号成分６０１（外壁５０５側からの感知光の強度について）よりも小さい。これらの信号成分６０１、６０１の差および時間間隔を使用して、容器壁厚を判定することができる。また、信号成分６０２は、流体で充填された容器の存在下で作成され得ることも認識されるべきである。

図５ａの入射光５００は、参照波長成分および吸収波長成分の両方を含み得るため、図６ｂは、そのようなシナリオのための図６ａと同様の図を示す。近位壁または外壁５０５からの反射５０１は、吸収波長フォトダイオード信号６１３の成分６１１として示される。容器が左から右に移動すると、内壁または遠位壁５０６からの反射５０２は、吸収波長フォトダイオード信号６１３の成分６１２として示される。信号成分６１２は、一部の光が第１の反射５０１の一部として反射され、一部の光が容器壁によって吸収された（吸収される光の量は壁厚に依存する）ため、信号成分６１１よりも小さい。信号成分６１２はまた、容器壁による吸収のために信号成分６０２よりも小さく、差は、光が容器内を移動する経路長に関連する。容器の厚さを判定するのは、この反射吸収測定の原理である。

図６ｃは、容器の厚さに関する図である。この図では、吸収波長チャネルのフォトダイオード信号６１３が、参照波長のフォトダイオード信号６０３から電気的に減算されている。したがって、この差分信号６１５の振幅は、容器の厚さに関する。任意の好適な方法を使用して、この差分信号を導出することができる。例えば、参照信号および吸収信号がアナログである場合、それらは増幅回路によって減算されることができる。参照信号および吸収信号がアナログデジタル変換器によってデジタル化される場合は、それらを分割して合計し、差し引くことができる。追加的に、デジタル化された信号は、デジタルでフィルタリングするか、または積分して、曲線下の領域を比較することができる。多くの比較方法が可能である。

滑らかで良好に形成された容器設計があるが、特に関心の、排除され報告されるべき欠陥のある容器設計は、滑らかではなくて良好に形成されたものである。加えて、他の容器では、設計上、滑らかでないか、または平行な壁が存在する可能性がある。したがって、本発明のさらなる目的は、それらの検査のための新規の手段を提供することである。

容器の表面が粗い場合、または装飾が施されている場合、反射信号５０１、５０２は表面が滑らかな場合に比べて明確にならない。図７ａ～図７ｃは、この状態を表しており、以下にさらに説明する。前述したように、参照波長信号７０１および７０２は、図７ａに示すフォトダイオード信号７０３を生成する。加えて、吸収波長信号７１１および７１２は、図７ｂのフォトダイオード信号７１３を生成する。参照波長フォトダイオード信号７０３と図６ａの信号６０３との比較は、表面粗さに起因する信号の忠実度の損失を示す。これは、図７ｂの吸収波長フォトダイオード信号７１３を図６ｂの対応する信号６１３と比較して検討するとさらに顕著である。鮮明さおよび忠実度が損失しているにもかかわらず、吸収波長フォトダイオード信号７１３を参照波長フォトダイオード信号７０３から差し引くと、図７ｃに示すように、鮮明で明確な信号７１５が得られる。この信号の大きさは、依然として容器の厚さに関連しており、前述と同じ方法で処理することができる。

さらなる複雑さは、粗い表面が追加的に非平行な壁を含む場合があることである。本発明の実施形態では、そのような非平行条件の壁厚測定値は、判定することもできる。図８ａ～図８ｃは、この状態を表し、以下にさらに説明する。前述のように、図８ａの参照波長信号８０１および８０２は、フォトダイオード信号８０３を生成する。加えて、図８ｂの吸収波長信号８１１および８１２は、フォトダイオード信号８１３を生成する。ここでも、参照波長フォトダイオード信号８０３と、図６ａの対応する信号６０３との比較は、表面粗さに起因する信号の忠実度が明らかな損失を示す。加えて、壁が平行でないとき、近位壁または外壁５０５（図５ａを参照）からの反射５０１の位置は、内壁または遠位壁５０６からの反射５０２と一致することができる。この状態では、参照波長信号８０１および８０２、ならびに吸収波長信号８１１および８１２は、図８ａ～図８ｂに示されるように、整列および組み合わせて、一見単一のフォトダイオード信号８０３、８１３を作製してもよい。この同時信号の振幅は、先行条件よりも高くてもよいことも留意されたい。ログ増幅器または自動利得制御トポロジ増幅器などの圧縮技術を使用して、信号条件を管理することができる。

忠実度の損失は、図８ａの吸収波長フォトダイオード信号８１３を図６ａの対応する信号６１３と比較して検討すると、さらに顕著である。この鮮明さおよび忠実度の低下にもかかわらず、吸収波長フォトダイオード信号８１３を参照波長フォトダイオード信号８０３から差し引くと、図８ｃに示すように、鮮明で明確な信号８１５が得られる。この信号の大きさは、依然として容器の厚さに関連しており、前述と同じ方法で処理することができる。

図６Ａ～図６ＢＣの垂直（ｙ－）軸に示される「信号」は、それぞれの光センサによって感知される光の強度に対応する。

１つの最後の例示的な実施形態が、図４を参照すると、さらに明確である。図４に関連して上述した例では、サブアセンブリ３００Ａ～３００Ｂの両方の光学部品は同じであった。すなわち、サブアセンブリ３００Ａの光学部品３１０Ａ、３２０Ａは両方とも光エミッタであり、サブアセンブリ３００Ｂの光学部品３１０Ｂ、３２０Ｂは両方とも光検出器であった。別の実施形態では、サブアセンブリ３００Ａ～３００Ｂの各々は、光源／エミッタおよび光検出器を備えてもよい。例えば、光学サブシステム３１０Ａがエミッタである場合、光学サブシステム３１０Ｂは対応する受信機であり得る。それに対応して、光学サブシステム３２０ｂは、光学サブシステム３２０ａが対応する受信機であるエミッタであり得る。このように、サブアセンブリ３００Ａは、１つのエミッタ３１０Ａおよび１つの受信機３２０Ａを１つのサブアセンブリに統合し、同様に、サブアセンブリ３００Ｂは、１つのエミッタ３２０Ｂおよび１つの受信機３１０Ｂを１つのサブアセンブリに統合している。

図５ｂを参照すると、入射ビーム５１０は、光学アセンブリ３００Ｂ（図４を参照）から発生し、反射５１１、５１２を生成する。加えて、入射ビーム５２０は、光学アセンブリ３００Ａから発生し、反射５２１、５２２を生成する。容器が通過すると、図５ｂに描写されているように、両方の入射ビームが重なる時点がある。様々な実施形態では、一方の光学アセンブリは参照波長を放出し、他方は吸収波長を放出するため、本発明の前述の条件および態様はすべて実行可能である。

反射５１１、５１２と反射５２１、５２２との間の間隔が同じであるとき、外壁５０５、および内壁５０６は平行である。そうでない場合は、単純な平均を使用して容器の厚さを計算することができる。ブロー成形容器の既知の反射ベースの先行技術の検査システムのこの態様および他の態様は、反射吸収測定主体と組み合わせて使用可能であるが、本発明の新規性を実践するために必要ではない場合もある。

一般に、本明細書に記載される実施形態の少なくとも一部が、ソフトウェア、ファームウェア、および／またはハードウェアの多くの異なる実施形態を利用して実装され得ることは、当業者には明らかであろう。ソフトウェアおよびファームウェアコードは、プロセッサ（例えば、ＤＳＰまたは任意の他の同様の処理回路）を備えるコンピュータまたはコンピューティングデバイスによって実行されてもよい。プロセッサは、メモリまたはソフトウェアコードを含む別のコンピュータ可読媒体と通信することができる。実施形態を実装するために使用され得るソフトウェアコードまたは専門の制御ハードウェアは、限定されない。例えば、本明細書に記載の実施形態は、例えば、従来のまたはオブジェクト指向の技術を使用して、任意の好適なコンピュータソフトウェア言語タイプを使用してコンピュータソフトウェアで実装することができる。そのようなソフトウェアは、例えば、磁気または光学記憶媒体などの任意のタイプの好適なコンピュータ可読媒体または媒体に記憶されてもよい。様々な実施形態によれば、ソフトウェアは、ＥＥＰＲＯＭおよび／またはＤＳＰもしくは他の同様の処理回路に関連付けられた他の不揮発性メモリに記憶されたファームウェアでもよい。実施形態の動作および挙動は、特定のソフトウェアコードまたは専門のハードウェア部品への具体的な参照なしに説明することができる。このような具体的な参照がなくても、通常の技術を持つ当業者であれば、合理的な努力以上のことはせず、過度な実験もせずに、本明細書に基づく実施形態を実装するために、ソフトウェアおよび制御ハードウェアを設計できることが明確に理解できていることから、実現可能である。

加えて、検査される容器（例えば、図２の容器２０５、図４の容器４０５）は、例えば、再加熱延伸ブロー成形機（単に「ブロー成形機」と呼ばれることもある）を使用して形成されてもよい。ブロー成形機は、プラスチックプレフォームを受容し、プラスチック容器を出力することができる。プレフォームがブロー成形機の中へ受容されるときに、プレフォームは最初に加熱されてから、モールドの中に載置してもよい。空気などの流体がプレフォームの中へ吹き込まれている間、ロッドがプレフォームを延伸させ、プレフォームを軸方向および円周方向に延伸させ、モールドの形状をとらせる。他の実施形態では、プレフォームを延伸するために使用される流体は、空気ではなく、液体である。すなわち、最終製品の液体で容器の形状にプレフォームを延伸させる。形成後、容器は、光学サブアセンブリ１００Ａ～１００Ｃ、３００Ａ～Ｂを越えて経時的に容器を移動または搬送するための、例えば、コンベヤベルト、搬送アーム（例えば、米国特許第６，８６３，８６０号を参照）、または任意の他の好適な手段を使用して、光学サブアセンブリ１００Ａ～１００Ｃ、３００Ａ～３００Ｂを越えて搬送（例えば、図２および図４では左から右に）されてもよい。

プロセッサ／コンピュータによって判定された壁厚は、１つ以上の目的のために使用することができる。例えば、拒否機構が、壁厚が事前に確立された制限内にない容器を拒否する可能性がある。また、測定された容器の壁厚は、オーブン温度、総オーブン電力、個々のオーブンランプ電力、プレフォーム温度設定点、プレブロー開始、プレブロー期間、延伸ロッドタイミング、ブロー圧力、プレブロータイミング、プレブロー圧力、複数のモールドの個々の加熱要素の電力レベル、プレフォーム温度設定点、延伸ロッドタイミング、延伸ロッド温度、ブロー圧力などのような、ブロー成形機のパラメータを制御するためにフィードバックループで使用され得る。

したがって、１つの一般的な態様では、本発明は、図２および図４に示される容器２０５、４０５などの、透明な中空の物品を検査するための装置に関する。「検査」装置は、透明な中空の物品が少なくとも１つの光源を越えて移動経路に沿って移動するときに、透明な中空の物品の一部分で光エネルギーを放出するための少なくとも１つの光源を備える。少なくとも１つの光源によって放出される光エネルギーは、（１）透明な中空の物品の部分によって主に吸収される第１の吸収波長の光エネルギーと、（２）透明な中空の物品の一部分によって主に吸収されない第２の参照波長の光エネルギーと、を含む。検査装置はまた、第１および第２の離間した光センササブアセンブリを含む。第１および第２の隣接する光センササブアセンブリは、少なくとも１つの光源と、透明な中空の物品の移動経路の同じ側にある。各光センササブアセンブリは、（ａ）透明な中空の物品の一部分によって光センサアセンブリに反射される少なくとも１つの光源によって放出される光エネルギーを感知するための光センサと、（ｂ）フィルタと、を備え、（ｉ）第１の光センササブアセンブリのフィルタは、吸収波長の外側の光エネルギーをフィルタリングし、（ｉｉ）第２の光センササブアセンブリのフィルタは、参照波長の外側の光エネルギーをフィルタリングする。検査装置は、第１および第２の隣接する光センサアセンブリと通信するプロセッサをさらに備える。プロセッサは、第１および第２の隣接する光センササブアセンブリの両方によって感知される光エネルギーの強度に基づいて、透明な中空の物品の一部分の壁厚を計算するようにプログラムされている。厚さを判定するためにタイムドメイン情報は必要ではない。

別の一般的な態様では、検査装置は、図４Ａの例に示すように、第１の光源３１０Ａおよび第２の光源３２０Ａを備え、別個の光源は順次動作し、第１の光源は物品の吸収波長の光エネルギーを放出し、第２の光源は参照波長の光エネルギーを放出する。単一の光センサ１００Ｂは、透明な中空の物品の一部分によって反射される第１および第２の光源によって放出される光エネルギーを感知する。検査装置は、光センサによって感知された光エネルギーの強度に基づいて物品の壁厚を計算するために、光センサと通信するプロセッサをさらに備える。

別の一般的な態様では、本発明は、透明な中空の物品を検査するための方法に関する。本方法は、透明な中空の物品が少なくとも１つの光源を越えて移動経路に沿って移動するときに、少なくとも１つの光源によって、透明な中空の物品の一部分に光を放出するステップを含む。少なくとも１つの光源によって放出される光エネルギーが、（１）透明な中空の物品の一部分によって主に吸収される第１の吸収波長、および（２）透明な中空の物品の一部分によって主に吸収されない第２の参照波長の光エネルギーを含む。本方法はまた、第１および第２の離間した光センササブアセンブリの両方によって、透明な中空の物品の一部分によって光センサアセンブリに反射された少なくとも１つの光源によって放出された光エネルギーを感知するステップを含む。第１および第２の隣接する光センササブアセンブリは、少なくとも１つの光源と、透明な中空の物品の移動経路の同じ側にある。各光センササブアセンブリは、透明な中空の物品の当該一部分によって光センサアセンブリに反射される少なくとも１つの光源によって放出される光エネルギーを感知するための光センサと、フィルタと、を備える。光エネルギーを感知するステップは、（ｉ）第１の光センササブアセンブリのフィルタによって、吸収波長の外側の光エネルギーをフィルタリングすることと、（ｉｉ）第２の光センササブアセンブリによって、参照波長の外側の光エネルギーをフィルタリングすることと、を含む。本方法は、第１および第２の隣接する光センサアセンブリと通信するプロセッサによって、第１および第２の隣接する光センササブアセンブリの両方によって感知される光エネルギーの強度に基づいて、透明な中空の物品の一部分の壁厚を計算するステップをさらに含む。

様々な実装形態では、第１および第２の光センササブアセンブリは、第１および第２の光センササブアセンブリのフィルタが非平行であるように、組み合わされたセンサアセンブリに統合される。このような場合、組み合わされたセンサアセンブリは、透明な中空の物品の一部分によって反射された光エネルギーの第１の部分を第１の光センササブアセンブリに反射させるための反射器、例えば二色反射器、および透明な中空の物品の一部分によって反射された光エネルギーの第２の部分を第２の光センササブアセンブリに反射させるための反射器を備え得る。

また、少なくとも１つの光源は、第１および第２の光源を備え、第１の光源は、吸収波長の光エネルギーを放出し、第２の光源は、参照波長の光エネルギーを放出する。そのような状況では、第１および第２の光源は、共通のエミッタアセンブリに組み合わされてもよく、共通のエミッタアセンブリは、第１および第２の光源の両方からの光エネルギーをエミッタアセンブリの共通の開口部に反射するための反射器を備えていてもよい。

さらに他の実装形態では、（ａ）第１の光学アセンブリは、第１の光源および第２の光センササブアセンブリを備え、および（ｂ）第２の光学アセンブリは、第２の光源および第１の光センササブアセンブリを備える。そのような実装形態では、第１および第２の光学アセンブリは、図４に示されるように、（ｉ）第１の光学アセンブリの第１の光源からの光エネルギーが、透明な中空の物品によって第２の光学サブアセンブリに向かって反射され、および（ｉｉ）第２の光学アセンブリの第２の光源からの光エネルギーが、透明な中空の物品によって第１の光学サブアセンブリに向かって反射されるように、透明な中空の物品の移動経路に対して配向されてもよい。

様々な実装形態では、透明な中空の物品は、空気および／または液体などの流体で充填され、一方、透明な中空の物品は、移動経路に沿って移動し、検査装置によって検査されている。

さらに別の一般的な態様では、本発明は、透明な中空の物品を製造するための方法に関する。本方法は、ブロー成形機などの物品形成装置を用いて透明な中空の物品を形成することを含む。本方法はまた、透明な中空の物品を形成した後、上述の検査システムのいずれかで透明な中空の物品を検査することも含む。様々な実装形態では、透明な中空の物品を形成するステップは、空気および／または液体などの流体でパフォームを延伸して、透明な中空の物品を形成することを含んでもよい。本方法は、透明な中空の物品の一部分の計算された壁厚に基づいて物品形成装置のパラメータを制御するステップをさらに含んでもよい。

本明細書で開示される様々な実施形態では、単一の部品は、複数の部品によって交換されることができ、複数の部品は、所与の機能を実施するために単一の部品によって交換されてもよい。そのような置き換えが動作可能ではない場合を除き、そのような置き換えは、実施形態の意図される範囲内である。

様々な実施形態が本明細書に記載されているが、それらの実施形態に対する様々な修正、変更、および適合が、少なくともいくつかの利点の達成によって当業者に生じ得ることは明らかである。したがって、開示される実施形態は、本明細書に記載される実施形態の範囲から逸脱することなく、すべてのそのような修正、変更、および適合を含むことが意図される。

Claims

透明な中空の物品を検査するための装置であって、前記装置が、
前記透明な中空の物品が少なくとも１つの光源を越えて移動経路に沿って移動するときに前記透明な中空の物品の一部分で光エネルギーを放出するための前記少なくとも１つの光源であって、前記少なくとも１つの光源によって放出される前記光エネルギーが、
前記透明な中空の物品の前記一部分によって主に吸収される第１の吸収波長の光エネルギー、および
前記透明な中空の物品の前記一部分によって主に吸収されない第２の参照波長の光エネルギー、を含む、少なくとも１つの光源と、
前記透明な中空の物品の前記一部分によって光センサアセンブリに反射される前記少なくとも１つの光源によって放出される光エネルギーを感知するための少なくとも１つの光センサであって、前記少なくとも１つの光センサが、前記少なくとも１つの光源と、前記透明な中空の物品の前記移動経路の同じ側にある、少なくとも１つの光センサと、
前記少なくとも１つの光センサと通信するプロセッサであって、前記プロセッサが、前記少なくとも１つの光センサによって感知された光エネルギーの強度に基づいて、前記透明な中空の物品の前記一部分の壁厚を計算するようにプログラムされている、プロセッサと、を備える、装置。
前記少なくとも１つの光源が、第１および第２の別個の光源を備え、前記第１および第２の光源の各々が、前記透明な中空の物品が前記第１および第２の光源を越えて前記移動経路に沿って移動するときに前記透明な中空の物品の前記一部分で光エネルギーを放出するためのものであり、
前記第１の光源が、前記第１の吸収波長の光エネルギーを放出し、
前記第２の光源が、前記第２の参照波長の光エネルギーを放出し、
前記少なくとも１つの光センサが、単一の光センサを備え、
前記装置が、前記第１および第２の光源を順次動作させるためのコントローラを備える、請求項１に記載の装置。
前記少なくとも１つの光センサが、第１および第２の離間した光センサを備え、
前記第１の光センサが、前記第１の光センサおよび第１のフィルタを備える第１の光センササブアセンブリの一部であり、
前記第２の光センサが、前記第２の光センサおよび第２のフィルタを備える第２の光センササブアセンブリの一部であり、
前記第１および第２の隣接する光センササブアセンブリが、前記少なくとも１つの光源と、前記透明な中空の物品の前記移動経路の同じ側にあり、
前記第１の光センササブアセンブリの前記第１のフィルタが、前記吸収波長の外側の光エネルギーをフィルタリングするためのものであり、
前記第２の光センササブアセンブリの前記第２のフィルタが、前記参照波長の外側の光エネルギーをフィルタリングするためのものであり、
前記プロセッサが、前記第１および第２の光センサと通信しており、前記プロセッサが、前記第１および第２の光センサによって感知された光エネルギーの前記強度に基づいて、前記透明な中空の物品の前記一部分の壁厚を計算するようにプログラムされている、請求項１に記載の装置。
前記第１および第２の光センササブアセンブリが、前記第１および第２の光センササブアセンブリの前記フィルタが非平行となるように、組み合わされたセンサアセンブリに統合され、
前記組み合わされたセンサアセンブリが、前記透明な中空の物品の前記一部分によって前記第１の光センササブアセンブリに反射される前記光エネルギーの第１の部分と、前記透明な中空の物品の前記一部分によって前記第２の光センササブアセンブリに反射される前記光エネルギーの第２の部分とを反射するための反射器を備える、請求項３に記載の装置。
前記反射器が、二色反射器を備える、請求項４に記載の装置。
前記少なくとも１つの光源が、第１および第２の光源を備え、
前記第１の光源が、前記吸収波長の光エネルギーを放出し、前記第２の光源が、前記参照波長の光エネルギーを放出する、請求項３に記載の装置。
前記第１および第２の光源が共通のエミッタアセンブリに組み合わされ、
前記共通のエミッタアセンブリが、前記第１および第２の光源の両方からの光エネルギーを前記エミッタアセンブリの共通の開口部に反射するための反射器を備える、請求項６に記載の装置。
前記第１の光源および前記第２の光センササブアセンブリを備える第１の光学アセンブリと、
前記第２の光源および前記第１の光センササブアセンブリを含む第２の光学アセンブリと、をさらに備え、
前記第１および第２の光学アセンブリが、
前記第１の光学アセンブリの前記第１の光源からの光エネルギーが、前記透明な中空の物品によって前記第２の光学サブアセンブリに向かって反射され、
前記第２の光学アセンブリの前記第２の光源からの光エネルギーが、前記透明な中空の物品によって前記第１の光学サブアセンブリに向かって反射されるように、前記透明な中空の物品の前記移動経路に対して配向されている、請求項３に記載の装置。
前記透明な中空の物品が、空気で充填されている、請求項１に記載の装置。
前記透明な中空の物品が、少なくとも部分的に、液体で充填されている、請求項１に記載の装置。
前記透明な中空の物品の前記一部分が、前記透明な中空の物品の側壁を備える、請求項１に記載の装置。
透明な中空の物品を検査するための方法であって、前記方法が、
前記透明な中空の物品が少なくとも１つの光源を越えて移動経路に沿って移動するときに、前記透明な中空の物品の一部分で前記少なくとも１つの光源によって光エネルギーを放出することであって、前記少なくとも１つの光源によって放出される前記光エネルギーが、
前記透明な中空の物品の前記一部分によって主に吸収される第１の吸収波長の光エネルギー、および
前記透明な中空の物品の前記一部分によって主に吸収されない第２の参照波長の光エネルギー、を含む、光エネルギーを放出することと、
少なくとも１つの光センサによって、前記透明な中空の物品の前記一部分によって光センサアセンブリに反射される前記少なくとも１つの光源によって放出される光エネルギーを感知することであって、前記少なくとも１つの光センサが、前記少なくとも１つの光源と、前記透明な中空の物品の前記移動経路の同じ側にある、感知することと、
前記少なくとも１つの光エネルギーセンサと通信するプロセッサによって、前記少なくとも１つの光エネルギーセンサによって感知された光エネルギーの強度に基づいて、前記透明な中空の物品の前記一部分の壁厚を計算することと、を含む、方法。
光エネルギーを放出することが、
前記透明な中空の物品が前記第１の光源を越えて前記移動経路に沿って移動するときに、前記透明な中空の物品の前記一部分で、第１の光源によって前記第１の吸収波長で光エネルギーを放出することと、
前記透明な中空の物品が前記第１の光源を越えて前記移動経路に沿って移動するときに、前記透明な中空の物品の前記一部分で、第２の光源によって前記第２の参照波長で光エネルギーを放出することと、を含み、
前記方法が、前記第１および第２の光源を順次動作させるステップをさらに含み、
前記光エネルギーを感知することが、単一の光エネルギーセンサによって感知することを含み、
前記プロセッサが前記単一の光エネルギーセンサと通信しており、
前記壁厚を計算することが、前記プロセッサによって、前記単一の光エネルギーセンサによって感知される光エネルギーの前記強度に基づいて、前記透明な中空の物品の前記一部分の前記壁厚を計算することを含む、請求項１２に記載の方法。
前記少なくとも１つの光センサが、第１および第２の離間した光センサを備え、
前記第１の光センサが、前記第１の光センサおよび第１のフィルタを備える第１の光センササブアセンブリの一部であり、
前記第２の光センサが、前記第２の光センサおよび第２のフィルタを備える第２の光センササブアセンブリの一部であり、
前記第１および第２の隣接する光センササブアセンブリが、前記少なくとも１つの光源と、前記透明な中空の物品の前記移動経路の同じ側にあり、
前記光エネルギーを感知することが、
前記第１の光センササブアセンブリの前記第１のフィルタによって、前記吸収波長の外側の光エネルギーをフィルタリングすることと、
前記第２の光センササブアセンブリの前記第２のフィルタによって、前記参照波長の外側の光エネルギーをフィルタリングすることと、を含み、
前記壁厚を計算することが、前記プロセッサによって、前記第１および第２の光センサによって感知された光エネルギーの前記強度に基づいて、前記透明な中空の物品の前記一部分の前記壁厚を計算することを含む、請求項１２に記載の方法。
前記第１および第２の光センササブアセンブリが、前記第１および第２の光センササブアセンブリの前記フィルタが非平行となるように、組み合わされたセンサアセンブリに統合され、
前記方法が、前記組み合わされたセンサアセンブリの反射器によって、前記透明な中空の物品の前記一部分によって反射された前記光エネルギーの第１の部分を前記第１の光センササブアセンブリに反射させることと、前記透明な中空の物品の前記一部分によって反射された前記光エネルギーの第２の部分を前記第２の光センササブアセンブリに反射させることと、をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
前記少なくとも１つの光源が、第１および第２の光源を備え、
前記光エネルギーを放出することが、
前記第１の光源によって、前記吸収波長の光エネルギーを放出することと、
前記第２の光源によって、前記参照波長の光エネルギーを放出することと、を含む、請求項１４に記載の方法。
前記第１および第２の光源が共通のエミッタアセンブリに組み合わされ、
前記方法が、前記共通のエミッタアセンブリの反射器によって、前記第１および第２の光源の両方からの光エネルギーを前記エミッタアセンブリの共通の開口部に反射することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
第１の光学アセンブリが、前記第１の光源および前記第２の光センササブアセンブリを含み、
第２の光学アセンブリが、前記第２の光源および前記第１の光センササブアセンブリを含み、
前記第１および第２の光学アセンブリが、
前記第１の光学アセンブリの前記第１の光源からの光エネルギーが、前記透明な中空の物品によって前記第２の光学サブアセンブリに向かって反射され、
前記第２の光学アセンブリの前記第２の光源からの光エネルギーが、前記透明な中空の物品によって前記第１の光学サブアセンブリに向かって反射されるように、前記透明な中空の物品の前記移動経路に対して配向されている、請求項１４に記載の方法。
前記透明な中空の物品が前記移動経路に沿って移動するにつれて、前記透明な中空の物品が空気で充填される、請求項１２に記載の方法。
前記透明な中空の物品が、前記透明な中空の物品が前記移動経路に沿って移動するにつれて、少なくとも部分的に、液体で充填される、請求項１２に記載の方法。
透明な中空の物品を製造する方法であって、前記方法が、
物品形成装置で前記透明な中空の物品を形成することと、
前記透明な中空の物品を形成した後、前記透明な中空の物品を検査システムで検査することと、を含み、前記透明な中空の物品を検査することが、
前記透明な中空の物品が前記少なくとも１つの光源を越えて移動経路に沿って移動するときに、前記検査システムの少なくとも１つの光源によって前記透明な中空の物品の一部分で光エネルギーを放出することであって、前記少なくとも１つの光源によって放出される前記光エネルギーが、
前記透明な中空の物品の前記一部分によって主に吸収される第１の吸収波長の光エネルギー、および
前記透明な中空の物品の前記一部分によって主に吸収されない第２の参照波長の光エネルギー、を含む、光エネルギーを放出すること、
前記検査システムの第１および第２の離間した光センササブアセンブリの両方によって、前記透明な中空の物品の前記一部分によって前記光センサアセンブリに反射される前記少なくとも１つの光源によって放出される光エネルギーを感知することであって、
前記第１および第２の隣接する光センササブアセンブリが、前記少なくとも１つの光源と、前記透明な中空の物品の前記移動経路の同じ側にあり、
各光センササブアセンブリが、
前記透明な中空の物品の前記一部分によって前記光センサアセンブリおよびフィルタに反射される前記少なくとも１つの光源によって放出される前記光エネルギーを感知するための光センサを備え、前記光エネルギーを感知することが、
前記第１の光センササブアセンブリの前記フィルタによって、前記吸収波長の外側の光エネルギーをフィルタリングすること、および
前記第２の光センササブアセンブリによって、前記参照波長の外側の光エネルギーをフィルタリングすること、を含む、感知すること、ならびに
前記第１および第２の隣接する光センサアセンブリと通信する前記検査システムのプロセッサによって、前記第１および第２の隣接する光センササブアセンブリの両方によって感知される光エネルギーの強度に基づいて、前記透明な中空の物品の前記一部分の壁厚を計算すること、を含む、方法。
透明な中空の物品を製造する方法であって、前記方法が、
物品形成装置で前記透明な中空の物品を形成することと、
前記透明な中空の物品を形成した後、前記透明な中空の物品を検査システムで検査することと、を含み、前記透明な中空の物品を検査することが、
前記透明な中空の物品が前記第１の光源を越えて前記移動経路に沿って移動するときに、前記透明な中空の物品の前記一部分で、第１および第２の光源によって順次光エネルギーを放出することであって、
前記第１の光源が、前記透明な中空の物品の前記一部分によって主に吸収される第１の吸収波長で光エネルギーを放出し、
前記第２のソースが、前記透明な中空の物品の前記一部分によって主に吸収されない第２の参照波長で光エネルギーを放出する、放出することと、
光センサによって、前記透明な中空の物品の前記一部分によって前記光センサアセンブリに反射される前記第１および第２の光源によって放出される光エネルギーを感知することであって、前記光センサが、前記第１および第２の光源と、前記透明な中空の物品の前記移動経路の同じ側にある、感知することと、
前記光センサと通信する前記検査システムのプロセッサによって、光センサによって感知された光エネルギーの強度に基づいて、前記透明な中空の物品の前記一部分の壁厚を計算することと、を含む、方法。
前記透明な中空の物品を形成することが、流体でパフォームを延伸して前記透明な中空の物品を形成することを含む、請求項２１または２２に記載の方法。
前記流体が、液体を含む、請求項２３に記載の方法。
前記透明な中空の物品の前記一部分の前記計算された壁厚に基づいて、前記物品形成装置のパラメータを制御することをさらに含む、請求項２１または２２に記載の方法。