JP2734472B2 - Measurement signal processing device of container thickness measuring device - Google Patents

Measurement signal processing device of container thickness measuring device

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JP2734472B2
JP2734472B2 JP62316080A JP31608087A JP2734472B2 JP 2734472 B2 JP2734472 B2 JP 2734472B2 JP 62316080 A JP62316080 A JP 62316080A JP 31608087 A JP31608087 A JP 31608087A JP 2734472 B2 JP2734472 B2 JP 2734472B2
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measurement signal
signal
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signal processing
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優 星野
宏明 野瀬
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は各種飲料製品(以下、ジュース類という。)
を充填するためのプラスチック容器(以下、ボトルとい
う。)の肉厚を測定する装置に係り、特に光学的に非接
触、非破壊法により測定する装置における測定信号処理
回路に関する。 〔従来の技術〕 ジュース類を充填するボトルの品質を検査するため
に、当該ボトルの内外壁間の肉厚の測定が行われる。肉
厚測定は非接触、非破壊検査を目的として光学的手法が
用いられる。この場合測定光としては赤外線が用いられ
る。 肉厚測定器はボトルの壁を間に挾んで配置される一対
の投光器と受光器、およびその受光信号に基づいて肉厚
値を算出する演算器を備えて構成される。受光器はいわ
ゆる光電変換素子を用いて構成される。この光電変換素
子の出力信号には、その特性上、ドリフトおよびオフセ
ットが含まれる。このドリフトおよびオフセットは測定
信号の精度に悪影響を与えるため、除去する必要があ
る。 そこで、この問題を解決するために、測定光の波形を
交播波形として受光させることによりドリフトおよびオ
フセットを相殺させて打消す手法が採られる。この交播
波形状の測定光の周期は光電変換素子の出力電圧に同じ
周期で出現する。この交播波形のままでは信号処理が複
雑化するため、直流信号に変換することが行なわれる。
この直流化のために、一周期ごとに光電変換素子の出力
電圧のピーク値をピークホールドする。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、光電変換素子には当該素子固有の応答
性の問題がある。つまり、光源側の測定光の位相と光電
変換素子の出力信号の位相とは必ずしも一致せず、必ず
位相遅れが生じる。これは光電変換素子の応答遅れに起
因するものである。 その結果、光電変換素子の出力電圧のサンプリングタ
イミングがピーク値と一致せず、本来サンプリングすべ
きタイミングと異なるタイミングでサンプリングするこ
とになるために、サンプリング波形が不必要に振動し、
精度良く測定できないという問題が生じる。 本発明は、光電変換素子の応答遅れに起因するサンプ
リング波形の振動を防止し、ボトルの肉厚を正確に測定
しうる測定信号処理装置を提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 上記本発明の目的を達成するために、本発明は、透明
または半透明の容器の内外壁間の肉厚を測定する容器の
肉厚測定装置の測定信号処理装置において、波長2〜5
μmの赤外線を、一定周期の交播波形を有する赤外線に
変換した後に前記内外壁間を透過させるチョッパ板、チ
ョッパ回路等のチョッパ手段と、前記内外壁間を透過し
てきた前記赤外線を受光して当該赤外線の透過光量に対
応する透過光量測定信号を出力する受光器と、前記赤外
線の交播周期を示す信号に基づいて前記透過光量測定信
号のピーク値に対応するタイミング信号を発生するタイ
ミング信号発生回路と、前記タイミング信号の1周期ご
とに前記透過光量測定信号のピーク値をホールドするピ
ークホールド回路と、を備える。 〔作用〕 本発明によれば、チョッパ手段は、波長2〜5μmの
赤外線を、一定周期の交播波形を有する赤外線に変換し
た後に容器の内外壁間を透過させる。 そして、受光器は、内外壁間を透過してきた赤外線を
受光して当該赤外線の透過光量に対応する透過光量測定
信号を出力する。 その後、タイミング信号発生回路は、上記赤外線の交
播周期を示す信号に基づいて透過光量測定信号のピーク
値に対応するタイミング信号を発生する。 これらにより、ピークホールド回路は、タイミング信
号の1周期ごとに透過光量測定信号のピーク値をホール
ドする。 よって、透過光量測定信号が必ずその交播周期に対応
するピーク値でサンプリングされることとなるので、そ
れ以外のレベルの透過光量測定信号をサンプリングする
ことがない。従って、サンプリング後の波形を直線に近
い単純な形とすることができるので、サンプリング後の
波形がサンプリング時期の誤りにより生じる不必要な変
動を含むことがなく正確な容器の肉厚測定ができる。 更に、赤外線を交播波長に変換した後に内外壁間を透
過させるので、受光器におけるドリフト及びオフセット
を打ち消した状態で透過光量測定信号が出力されること
となり、より正確に容器の肉厚測定ができる。 〔実施例〕 次に、本発明に係る肉厚測定装置の実施例を図面に基
づいて説明する。 概要構成 まず、第2図に肉厚測定装置の概要構成を示す。肉厚
測定装置は、ボトル1の開口2からボトル1内に挿入し
てボトル1の胴壁に測定光3を放射する投光器4と、こ
の投光器4の投光部に一定の間隔をおいて対面(ボトル
1の外側で)すべく配置された受光器5と、受光器5の
出力信号に基づいてボトル1の測定部分の肉厚を算出す
る演算器6と、前記投光器4および受光器5を一体に昇
降させる昇降手段8と、ボトル1を測定位置においてボ
トル1の周方向に回転させる回転手段9と、を備えて構
成される。この構成において、昇降手段8と回転手段9
とは測定位置変更手段を構成する。つまり、昇降手段8
はボトルの軸方向測定位置変更手段であり、回転手段は
ボトルの周方向測定位置変更手段である。 ボトル1 測定対象であるボトル1はPET系樹脂にポリアリレー
ト系樹脂等の耐熱性を有する樹脂が混入された合成樹脂
材料からなり、透明もしくは半透明である。このボトル
1は前記両樹脂を同時に射出して行う射出成形法により
形成される。壁部分の厚み方向の構造は、両側にPET系
樹脂、その中間層に上記耐熱性樹脂が介在された3層構
造を有している。 投光器4 第2図に示すように、投光器4は発光部10と光ガイド
部11とに大別される。 発光部10はケーシング12内に収納され、光源13と、そ
の上方に位置する凹面鏡14と、下方に位置するチョッパ
手段としてのチョッパ15と、ケーシング12の底部に穿孔
されたピンホール16とを備えて構成される。 光源13には、例えばニクロム線等の、測定光として赤
外線を発光するものを用いる。赤外線は波長2〜5μm
のものを用いるのが好ましい。その理由は、波長の長い
赤外光を用いるとレンズ系で構成される光路が長くなっ
て後述する光ガイド部が長くなり、装置構成の点で実用
上支障をきたすこと、および例えば15〜18μmの赤外光
だと黒体炉が必要となって、高価になること、等の難点
があるからである。 凹面鏡14は光源13からの赤外光を集光してピンホール
16に焦点を位置させるためのものである。 チョッパ15は凹面鏡14により反射されてピンホール16
に進む光をチョッピングすることにより断続的な形(す
なわち、交播波形)とするためのものである。このチョ
ッピングする理由は、後述する受光器5に設けられる光
電変換素子の特性上ドリフトおよびオフセットが生じ、
これらの変動要因を除去して高精度な測定を行うために
必要だからである。そのために、一旦交播波形に変換し
てドリフトおよびオフセットを打消し、再度直流に変換
するものである。チョッパの形式としては、光源12に与
える電気信号をチョッピングする電気式のものと、本実
施例のように光源13からの発光は一定とし、その光をチ
ョッパ板17をモータ18により所定回転数で回転させて断
続的に遮光する機械式とが考えられる。 光ガイド部11はピンホール16に対応した位置で、ケー
シング12の底部からその下方に垂下して延在されてい
る。凹面鏡14で反射されてチョッパ15により交播波形と
された測定光3は、ピンホール16を介してこの光ガイド
部11に導かれる。この光ガイド部11内には複数枚のレン
ズよりなるレンズ系19が構成されており、最終段のレン
ズに凹レンズ20を用いて平行光線を作り、光ガイド部11
の先端に45゜傾斜して設けられた反射ミラー21により、
ボトル1の胴壁に向けて投光するようになっている。こ
のボトル1の胴壁に、投光される測定光3はスポット光
である。 受光器5 第2図、第3図、第4図に示すように、受光器5は光
ガイド部11の先端投光部(反射ミラー21)の投光方向に
対面し、所定間隔をおいて位置すべく支持部材21により
ケーシング12に取付けられている。したがって、投光器
4と受光器5とは常に一定の相対位置関係を保持して一
体化されている。 この受光器5は、ケーシング22と、その受光窓24′に
設けられた干渉フィルタ24と、その背部に設けられた光
電変換素子23とからなる。干渉フィルタ24はボトルの厚
さに相関のある光特性に合わせ、特定波長(2.6μm)
をピークとするフィルタ特性を有し、他の外乱ノイズの
不要波長を遮断する。光電変換素子23は、常温ないし一
定温度下にて使用可能であり、SN比を向上させるために
測定光3に対応して波長2〜5μmにおける分光特性が
ピークとなるものが好ましい。そのような光電変換素子
としては「PbS(鉛・イオウ)光電変換素子の使用が可
能である。 電気信号処理系 本装置における電気信号処理系は、第2図に示すよう
に、チョッパ15を駆動するチョッパ回路26と、チョッパ
出力信号Aをタイミング信号として光電変換素子の出力
信号を直流波形(ピークホールド波形)に変換するため
の信号処理回路27と、処理された出力信号に基づいてボ
トル1の測定部分の肉厚tを算出するための演算回路28
と、後述する回転手段9の回転位置(すなわち、ボトル
1の周方向位置)を検出するためのロータリエンコーダ
31と、投光器4の投光部および受光器5のボトル1との
軸方向位置を検出するポテンショメータ32と、演算出力
信号(肉厚値t)およびエンコーダ出力信号に基づいて
ボトル1の周方向厚み分布を表示し、かつ演算出力信号
(肉厚値t)およびポテンショメータ出力信号に基づい
てボトル1の軸方向厚み分布を表示する表示装置29と、
を備えて構成される。 チョッパ回路26は、DCモータ18を所定回転数で回転さ
せ、周方向に間欠的な切欠部(図示せず)を有するチョ
ッパ板17を回転させることにより、交播波形の測定光3
を出力するためのものである。チョッパ回路26からは測
定光3のチョッピンク周期に対応するタイミング信号A
が出力される(第6図(a))。このタイミング信号A
は信号処理回路27に入力される。 信号処理回路27は、第1図に示すように、タイミング
信号Aを所定時定数分だけ遅延させたタイミング信号A1
を出力する1次遅延回路(積分回路)46と、遅延された
タイミング信号A1をさらに遅延させたタイミング信号A2
を出力する2次遅延回路(積分回路)47と、このように
2重に遅延されたタイミング信号A2の立上りエッジを検
出するエッジ検出回路(微分回路)34と、このエッジ検
出信号A3をTTLレベルの信号電圧に変換する接続回路35
と、変換された信号をリセット入力信号Rとして光電変
換素子23の出力信号をピークホールドするピークホール
ド回路36とを備えて構成される。なお、遅延回路は2段
構成とする必要は必ずしもなく、1つの回路で必要な遅
れ時定数を確保できる場合は1段でよい。 1次遅延回路46および2次遅延回路47は、CR積分回路
(C1,C2,R)およびオペアンプを用いたアクティブ回路
であり、第6図(a)に示すチョッパ回路出力信号Aを
A1,A2(第6図(b),(c))の位相に遅延させる。
時定数はτはCR積分回路の抵抗Rを可変とすることによ
り調整可能である。 エッジ検出回路34はコンデンサC0を介在させた微分回
路であり、タイミング信号A2の立上りエッジを検出して
エッジ検出回路出力信号A3を生じ(第6図(d))出力
波形は実際には微分波形である。 接続回路35はピークホールド回路36の信号レベルに適
合させるために、TTLレベル(論理信号レベル5V)でリ
セット信号Rを出力するものであり、回路素子としては
オープンコレクタ回路が用いられる。リセット信号Rは
ピークホールド回路36のリセット入力端に与えられる。 ピークホールド回路36は、外付けのホールド用コンデ
ンサCHを用い、光電変換素子23からの出力信号Bのピー
クレベルを次のピークまでホールドし、ボトル1の測定
部分の肉厚tに対応する値を出力するものである。この
ことは、チョッパ周期の交播信号を直流信号に交換した
のと等価である。33はハイパスフィルタであり、光電変
換素子23の出力信号Bに含まれる低周波成分のドリフト
を除去するためのハイパスフィルタである。 演算回路28は、光電変換素子23により得られた出力
(=ボトル1の胴壁の測定光の透過量)とボトル1の肉
厚Tとの相関関係に基づいて肉厚tを算出する。ここ
で、第7図にその相関関係をグラフ化したものを示す。
第7図は光電変換素子23の初期出力電圧(変動分が含ま
れる。)を考慮し、出力電圧Vを初期出力電圧V0で除し
無次元化した場合を示している。すなわち、無次元化さ
れた出力電圧Vは実験例では V=83×exp(−1.367t) で与えられ、この式を変形して、肉厚tは で求められる。ここに、V=V/V0×100、V:実際の出
力電圧、V0:初期出力電圧である。したがって、光電変
換素子23の出力信号Bの電圧Vが得られれば、直ちに肉
厚tを算出することが可能である。この演算回路28は上
記(1)式を満足する定数に設定された対数アンプを用
いるか、あるいはパソコン等の計算機を用いることによ
り実現可能である。 表示装置29は、例えばX−Yレコーダ等を用いること
ができる。ボトル1の周方向厚み分布を表示する場合に
は、X軸入力端子にエンコーダ31から周方向測定位置信
号Eを入力し、Y軸入力端子に演算回路28の出力信号D
(肉厚t)を入力することにより容易に求めることがで
き、規格に適合しているか否かを検査しうる。また、ボ
トル1の軸方向厚み分布を表示する場合、X軸入力端子
にポテンショメータ32からの軸方向測定位置信号Fを入
力し、Y軸入力端子に演算回路28の出力信号Dを入力す
ることにより求めることができる。 昇降手段8 昇降手段8は第3図、第4図に示すように、ケーシン
グ12に取付けられた昇降モータ37と、支柱38上に設けら
れた昇降ガイド39と、昇降動作を正確に行うための昇降
ガイドロッド40と、この昇降ガイドロッド40を支持する
ための保持部材41とを備えて構成される。ケーシング12
の昇降ガイド39部分にはラック(図示せず)が設けら
れ、これに歯合するピニオン(図示せず)がスライダ42
側に設けられ、このピニオンを昇降モータ37により回転
させることにより、ケーシング12が上下動するようにな
っている。43は投光器4の光ガイド部11の投光面を任意
の位置で係止保持するためのロックレバーであり、これ
を締付けることにより昇降ガイドロッド40の動きを拘束
するようになっている。したがって、ケーシング12に一
体化されている光ガイド部11および受光器5も同時に昇
降することとなり、ボトル1の軸方向測定が可能とな
る。 回転手段9 回転手段9は第3図、第4図に示すように、ボトル1
を直立状態にて載置可能なターンテーブル44と、このタ
ーンテーブル44にモータ30の回転を適当な回転数に変速
して伝達する変速器45を備えて構成される。なお、この
ターンテーブル44の回転周期はチョッパ出力信号Aと同
期しておらず、単独に回転する。それゆえ、ターンテー
ブル44上のボトル1の周方向位置を明確にするため、エ
ンコーダ31が設けられているのである。このようにし
て、ボトル1の周方向測定が可能となる。なお、ターン
テーブル44を単独回転可能としたのは、ボトル1の回転
と任意に変更する便宜等を考慮したものである。 次に、一連の測定動作について説明する。 まず、測定対象となるボトル1をターンテーブル39上
に載置する(第5図参照)。次いで、昇降手段8によ
り、ケーシング12とともに光ガイド部11を下降させ、ボ
トル1の開口2からボトル1内に挿入する(第5図参
照)。所定の測定位置で停止させたのち、発光部10から
測定光3を送出する。このとき、チョッパ15により測定
光3をチョッピングする。その測定光3は光ガイド部11
内のレンズ系19を介し、反射鏡21を介してボトル1の内
側から放射される。ボトル1の胴壁を通過した測定光は
受光器5の光電変換素子23に到達し、その透過量に相当
する出力信号Bが出力される(第1図、第6図
(f))。光電変換素子23の出力信号Bは信号処理回路
27に入力される。一方、チョッパ回路26からのチョッパ
出力信号Aも信号処理回路27に入力される(第5図、第
6図(a))。 信号処理回路27では、チョッパ回路出力信号Aの位相
を2段の遅延回路46,47により遅延させる(第6図
(c))。この遅延の目的はピークホールド回路36にて
ピーク値をサンプルさせる(第6図(e))ために同期
をとる必要があるからである。この遅れ位相τをエッジ
検出回路34によりとらえ、このタイミングでリセット信
号R(すなわち、エッジ検出回路出力信号A3、第6図
(c))をピークホールド回路36に与える。したがっ
て、このリセット信号Rが与えられたとき、ピークホー
ルド回路36はそれまでホールドしていたピーク値をリセ
ットし、そのときのピーク値を新たにサンプリングする
(第6図(e))。このサンプリング値Cがそのときの
ボトル1の肉厚値tに対応する。サンプリング値Cは演
算回路28に与えられる。演算回路28は、前記(1)式に
より、対応する肉厚値tの信号Dを出力する。 このとき、ターンテーブル44の回転位置(すなわち、
ボトル1の周方向位置)を示す信号Eが表示装置29に入
力され、合わせて肉厚算出信号Dも入力され、同方向厚
み分布が表示される。 一方、ターンテーブル44の回転を停止させ、光ガイド
部11を昇降させた場合には、軸方向測定位置信号Fがポ
テンショメータ32から表示装置29に入力され、各測定位
置信号Fに対応する肉厚算出信号Dを記録することによ
り軸方向厚み分布を求めることができる。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、波長2〜5μ
mの赤外線を、一定周期の交播波形を有する赤外線に変
換した後に容器の内外壁間を透過させ、当該赤外線を受
光して内外壁間の透過光量に対応する透過光量測定信号
を出力すると共に、上記赤外線の交播周期を示す信号に
基づいて透過光量測定信号のピーク値に対応するタイミ
ング信号を発生し、当該タイミング信号の1周期ごとに
上記透過光量測定信号のピーク値をホールドするので、
透過光量測定信号が必ずその交播周期に対応するピーク
値でサンプリングされることとなり、それ以外のレベル
の透過光量測定信号をサンプリングすることがない。従
って、サンプリング後の波形を直線に近い単純な形とす
ることができるので、サンプリング後の波形がサンプリ
ング時期の誤りにより生じる不必要な変動を含むことが
なく正確な容器の肉厚測定ができる。 更に、赤外線を交播波形に変換した後に内外壁間を透
過させるので、受光器におけるドリフト及びオフセット
を打ち消した状態で透過光量測定信号が出力されること
となり、より正確に容器の肉厚測定ができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to various beverage products (hereinafter referred to as juices).
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring the thickness of a plastic container (hereinafter, referred to as a bottle) for filling a container, and more particularly to a measurement signal processing circuit in an apparatus for measuring by an optically non-contact, non-destructive method. 2. Description of the Related Art In order to inspect the quality of a bottle to be filled with juices, the thickness between the inner and outer walls of the bottle is measured. An optical method is used for thickness measurement for the purpose of non-contact and non-destructive inspection. In this case, infrared light is used as the measuring light. The thickness measuring device includes a pair of light emitters and light receivers arranged with the wall of the bottle interposed therebetween, and a calculator for calculating a thickness value based on the received light signal. The light receiver is configured using a so-called photoelectric conversion element. The output signal of this photoelectric conversion element includes a drift and an offset due to its characteristics. These drifts and offsets adversely affect the accuracy of the measurement signal and need to be removed. Therefore, in order to solve this problem, a method is employed in which the drift and offset are canceled out by receiving the waveform of the measurement light as a cross-waveform. The period of the measurement light having the alternating wave shape appears in the same period as the output voltage of the photoelectric conversion element. Since the signal processing is complicated if the intersect waveform is used, conversion to a DC signal is performed.
For this DC conversion, the peak value of the output voltage of the photoelectric conversion element is peak-held every cycle. [Problems to be Solved by the Invention] However, the photoelectric conversion element has a problem of responsiveness unique to the element. That is, the phase of the measurement light on the light source side does not always match the phase of the output signal of the photoelectric conversion element, and a phase delay always occurs. This is due to the response delay of the photoelectric conversion element. As a result, the sampling timing of the output voltage of the photoelectric conversion element does not coincide with the peak value, and the sampling is performed at a timing different from the timing at which sampling should be originally performed.
A problem arises in that measurement cannot be performed with high accuracy. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a measurement signal processing device capable of preventing a sampling waveform from vibrating due to a response delay of a photoelectric conversion element and accurately measuring the thickness of a bottle. [Means for Solving the Problems] In order to achieve the object of the present invention, the present invention provides a measuring signal of a container thickness measuring device for measuring a thickness between inner and outer walls of a transparent or translucent container. In the processing device, the wavelength 2-5
μm infrared light, a chopper plate such as a chopper circuit that transmits between the inner and outer walls after converting into an infrared light having a crossing waveform of a certain period, and the infrared light that has transmitted between the inner and outer walls is received. A light receiver that outputs a transmitted light amount measurement signal corresponding to the transmitted light amount of the infrared light; and a timing signal generator that generates a timing signal corresponding to a peak value of the transmitted light amount measurement signal based on a signal indicating a crossing cycle of the infrared light. A peak hold circuit that holds a peak value of the transmitted light amount measurement signal for each cycle of the timing signal. [Operation] According to the present invention, the chopper means converts infrared rays having a wavelength of 2 to 5 μm into infrared rays having a cross-seeding waveform with a constant period, and transmits the infrared rays between the inner and outer walls of the container. The light receiver receives the infrared light transmitted between the inner and outer walls and outputs a transmitted light amount measurement signal corresponding to the transmitted light amount of the infrared light. After that, the timing signal generation circuit generates a timing signal corresponding to the peak value of the transmitted light amount measurement signal based on the signal indicating the crossing cycle of the infrared rays. Thus, the peak hold circuit holds the peak value of the transmitted light amount measurement signal for each cycle of the timing signal. Therefore, since the transmitted light amount measurement signal is always sampled at the peak value corresponding to the crossing cycle, the transmitted light amount measured signal at other levels is not sampled. Therefore, since the waveform after sampling can be made into a simple shape close to a straight line, the thickness of the container can be accurately measured without the unnecessary waveform caused by the sampling timing being incorrect. Further, since the infrared light is converted into the cross-wavelength and then transmitted between the inner and outer walls, the transmitted light amount measurement signal is output in a state where the drift and offset in the photodetector are canceled, and the thickness measurement of the container can be performed more accurately. it can. Example Next, an example of the thickness measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. Schematic Configuration First, FIG. 2 shows a schematic configuration of a thickness measuring apparatus. The wall thickness measuring device includes a projector 4 that is inserted into the bottle 1 from the opening 2 of the bottle 1 and emits measurement light 3 to the body wall of the bottle 1, and faces the projector of the projector 4 at a predetermined interval. A light receiver 5 arranged outside the bottle 1, a calculator 6 for calculating a thickness of a measured portion of the bottle 1 based on an output signal of the light receiver 5, and a light transmitter 4 and a light receiver 5. It comprises lifting means 8 for integrally lifting and lowering, and rotating means 9 for rotating the bottle 1 in the circumferential direction of the bottle 1 at the measurement position. In this configuration, the lifting means 8 and the rotating means 9
Constitutes a measurement position changing means. That is, the lifting means 8
Is a means for changing the axial measurement position of the bottle, and the rotating means is a means for changing the circumferential measurement position of the bottle. Bottle 1 The bottle 1 to be measured is made of a synthetic resin material in which a heat-resistant resin such as a polyarylate resin is mixed with a PET resin, and is transparent or translucent. The bottle 1 is formed by an injection molding method in which the two resins are simultaneously injected. The structure in the thickness direction of the wall portion has a three-layer structure in which a PET resin is interposed on both sides, and the above-mentioned heat-resistant resin is interposed in the intermediate layer. Light Projector 4 As shown in FIG. 2, the light projector 4 is roughly divided into a light emitting section 10 and a light guide section 11. The light emitting unit 10 is housed in a casing 12, and includes a light source 13, a concave mirror 14 located above the light source 13, a chopper 15 located below, and a pinhole 16 perforated at the bottom of the casing 12. It is composed. As the light source 13, a light source that emits infrared light as measurement light, such as a nichrome wire, is used. Infrared wavelength is 2-5μm
It is preferred to use The reason is that when infrared light having a long wavelength is used, the optical path formed by the lens system becomes long and the light guide section described later becomes long, which causes a practical problem in terms of the device configuration, and, for example, 15 to 18 μm This is because infrared light requires a black body furnace and is expensive. The concave mirror 14 collects infrared light from the light source 13 and
This is for positioning the focal point at 16. The chopper 15 is reflected by the concave mirror 14 and
This is for chopping the light traveling to the end to form an intermittent shape (that is, a crossing waveform). The reason for this chopping is that a drift and an offset occur due to the characteristics of the photoelectric conversion element provided in the light receiver 5 described later.
This is because it is necessary to remove these fluctuation factors and perform highly accurate measurement. For this purpose, the waveform is temporarily converted to a crossing waveform to cancel the drift and offset, and then converted to DC again. As a form of the chopper, an electric type for chopping an electric signal given to the light source 12 and a constant light emission from the light source 13 as in this embodiment, and the light is transmitted to the chopper plate 17 by the motor 18 at a predetermined rotation speed. A mechanical type that rotates and intermittently shields light is considered. The light guide section 11 extends downward from the bottom of the casing 12 at a position corresponding to the pinhole 16. The measurement light 3 reflected by the concave mirror 14 and formed into a cross-seeding waveform by the chopper 15 is guided to the light guide unit 11 via the pinhole 16. A lens system 19 composed of a plurality of lenses is formed in the light guide section 11, and a parallel ray is formed by using a concave lens 20 in the last-stage lens.
By the reflection mirror 21 provided at the tip of the
The light is projected toward the body wall of the bottle 1. The measuring light 3 projected on the body wall of the bottle 1 is a spot light. Light Receiver 5 As shown in FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 4, the light receiver 5 faces the light projecting portion (reflection mirror 21) of the light guide portion 11 at a predetermined interval. It is attached to the casing 12 by a support member 21 to be positioned. Therefore, the light projector 4 and the light receiver 5 are integrated while always maintaining a constant relative positional relationship. The light receiver 5 includes a casing 22, an interference filter 24 provided on a light receiving window 24 'thereof, and a photoelectric conversion element 23 provided on the back thereof. The interference filter 24 adjusts to a specific wavelength (2.6 μm) according to the optical characteristics correlated with the thickness of the bottle.
, And blocks unnecessary wavelengths of other disturbance noise. The photoelectric conversion element 23 can be used at a normal temperature or a constant temperature, and preferably has a peak spectral characteristic at a wavelength of 2 to 5 μm corresponding to the measurement light 3 in order to improve the SN ratio. As such a photoelectric conversion element, a “PbS (lead / sulfur) photoelectric conversion element can be used. Electric signal processing system The electric signal processing system in this device drives the chopper 15 as shown in FIG. A chopper circuit 26, a chopper output signal A as a timing signal, a signal processing circuit 27 for converting the output signal of the photoelectric conversion element into a DC waveform (peak hold waveform), and a circuit for the bottle 1 based on the processed output signal. Arithmetic circuit 28 for calculating thickness t of the measurement part
And a rotary encoder for detecting a rotational position of the rotating means 9 (that is, a circumferential position of the bottle 1) described later.
31, a potentiometer 32 for detecting the axial position of the light projecting portion of the light projecting device 4 and the bottle 1 of the light receiving device 5, and the circumferential thickness of the bottle 1 based on the arithmetic output signal (thickness value t) and the encoder output signal. A display device 29 for displaying the distribution and displaying the axial thickness distribution of the bottle 1 based on the calculated output signal (thickness value t) and the potentiometer output signal;
It is comprised including. The chopper circuit 26 rotates the DC motor 18 at a predetermined number of rotations and rotates the chopper plate 17 having intermittent cutouts (not shown) in the circumferential direction, so that the measurement light 3
Is to be output. From the chopper circuit 26, a timing signal A corresponding to the chopping cycle of the measurement light 3
Is output (FIG. 6 (a)). This timing signal A
Is input to the signal processing circuit 27. The signal processing circuit 27, as shown in FIG. 1, the timing signals A 1 obtained by delaying the timing signal A by a predetermined time constant fraction
A primary delay circuit (integrating circuit) 46 for outputting a timing signal A 2 which further delays the delayed timing signal A 1
A secondary delay circuit (integration circuit) 47 for outputting an edge detection circuit (differentiator circuit) 34 for detecting the thus delayed rising edge of the timing signal A 2 double, the edge detection signal A 3 Connection circuit 35 for converting to TTL level signal voltage
And a peak hold circuit 36 that peak-holds the output signal of the photoelectric conversion element 23 using the converted signal as a reset input signal R. Note that the delay circuit does not necessarily need to have a two-stage configuration, and may be one stage if one circuit can secure a required delay time constant. The primary delay circuit 46 and the secondary delay circuit 47 are active circuits using CR integrators (C 1 , C 2 , R) and operational amplifiers, and output the chopper circuit output signal A shown in FIG.
The phase is delayed to the phases of A 1 and A 2 (FIGS. 6B and 6C).
The time constant τ can be adjusted by making the resistance R of the CR integration circuit variable. Edge detection circuit 34 is a differentiation circuit which is interposed a capacitor C 0, by detecting the rising edge of the timing signal A 2 generated edge detection circuit output signal A 3 (FIG. 6 (d)) output waveform actually Is a differential waveform. The connection circuit 35 outputs a reset signal R at a TTL level (logic signal level 5 V) in order to match the signal level of the peak hold circuit 36, and an open collector circuit is used as a circuit element. The reset signal R is supplied to a reset input terminal of the peak hold circuit 36. The peak hold circuit 36 uses an external holding capacitor CH to hold the peak level of the output signal B from the photoelectric conversion element 23 until the next peak, and obtains a value corresponding to the thickness t of the measured portion of the bottle 1. Is output. This is equivalent to exchanging the chopper cycle intersecting signal with a DC signal. Reference numeral 33 denotes a high-pass filter, which is a high-pass filter for removing drift of a low-frequency component included in the output signal B of the photoelectric conversion element 23. The arithmetic circuit 28 calculates the thickness t based on the correlation between the output obtained by the photoelectric conversion element 23 (= the amount of measurement light transmitted through the body wall of the bottle 1) and the thickness T of the bottle 1. Here, FIG. 7 shows a graph of the correlation.
Figure 7 shows a case where (including variation is.) The initial output voltage of the photoelectric conversion elements 23 in consideration of the output voltage V obtained by dividing dimensionless an initial output voltage V 0. That is, the dimensionless output voltage V * is given by V * = 83 × exp (−1.367t) in the experimental example. Is required. Here, V * = V / V 0 × 100, V: actual output voltage, V 0 : initial output voltage. Therefore, if the voltage V of the output signal B of the photoelectric conversion element 23 is obtained, the thickness t can be calculated immediately. The arithmetic circuit 28 can be realized by using a logarithmic amplifier set to a constant satisfying the above equation (1), or by using a computer such as a personal computer. As the display device 29, for example, an XY recorder or the like can be used. When displaying the thickness distribution of the bottle 1 in the circumferential direction, the circumferential direction measurement position signal E is input from the encoder 31 to the X-axis input terminal, and the output signal D of the arithmetic circuit 28 is input to the Y-axis input terminal.
(Thickness t) can be easily obtained by inputting, and it can be checked whether or not it conforms to the standard. When the axial thickness distribution of the bottle 1 is displayed, the axial measurement position signal F from the potentiometer 32 is input to the X-axis input terminal, and the output signal D of the arithmetic circuit 28 is input to the Y-axis input terminal. You can ask. Elevating means 8 As shown in FIGS. 3 and 4, the elevating means 8 includes an elevating motor 37 attached to the casing 12, an elevating guide 39 provided on a column 38, and a mechanism for accurately performing the elevating operation. The lift guide rod 40 and a holding member 41 for supporting the lift guide rod 40 are provided. Casing 12
A rack (not shown) is provided at a portion of the elevating guide 39, and a pinion (not shown) meshing with the rack is
The casing 12 is moved up and down by rotating the pinion by an elevating motor 37. Reference numeral 43 denotes a lock lever for locking and holding the light projecting surface of the light guide section 11 of the light projector 4 at an arbitrary position, and restricts the movement of the elevating guide rod 40 by tightening the lock lever. Therefore, the light guide unit 11 and the light receiver 5 integrated with the casing 12 move up and down at the same time, and the axial measurement of the bottle 1 becomes possible. Rotating means 9 The rotating means 9 is, as shown in FIGS.
, And a transmission 45 that transmits the rotation of the motor 30 at an appropriate rotation speed while transmitting the rotation to the turntable 44. The rotation cycle of the turntable 44 is not synchronized with the chopper output signal A and rotates independently. Therefore, in order to clarify the circumferential position of the bottle 1 on the turntable 44, the encoder 31 is provided. In this way, the circumferential measurement of the bottle 1 becomes possible. The reason why the turntable 44 can be independently rotated is to take into account the rotation of the bottle 1 and the convenience of arbitrarily changing the rotation. Next, a series of measurement operations will be described. First, the bottle 1 to be measured is placed on the turntable 39 (see FIG. 5). Next, the light guide portion 11 is lowered together with the casing 12 by the elevating means 8, and inserted into the bottle 1 from the opening 2 of the bottle 1 (see FIG. 5). After stopping at a predetermined measurement position, the measurement light 3 is transmitted from the light emitting unit 10. At this time, the measuring light 3 is chopped by the chopper 15. The measuring light 3 is transmitted to the light guide section 11.
The light is radiated from the inside of the bottle 1 through the reflecting mirror 21 through the lens system 19 inside. The measurement light that has passed through the body wall of the bottle 1 reaches the photoelectric conversion element 23 of the light receiver 5, and an output signal B corresponding to the amount of transmission is output (FIGS. 1 and 6 (f)). The output signal B of the photoelectric conversion element 23 is a signal processing circuit.
Entered in 27. On the other hand, the chopper output signal A from the chopper circuit 26 is also input to the signal processing circuit 27 (FIGS. 5 and 6 (a)). In the signal processing circuit 27, the phase of the chopper circuit output signal A is delayed by two-stage delay circuits 46 and 47 (FIG. 6 (c)). The purpose of this delay is to synchronize the peak value with the peak hold circuit 36 (FIG. 6 (e)). This delay phase τ is captured by the edge detection circuit 34, and at this timing, a reset signal R (that is, the output signal A 3 of the edge detection circuit, FIG. 6C) is supplied to the peak hold circuit 36. Therefore, when the reset signal R is given, the peak hold circuit 36 resets the peak value held until then, and newly samples the peak value at that time (FIG. 6 (e)). This sampling value C corresponds to the thickness value t of the bottle 1 at that time. The sampling value C is provided to the arithmetic circuit 28. The arithmetic circuit 28 outputs a signal D of the corresponding thickness value t according to the equation (1). At this time, the rotational position of the turntable 44 (ie,
A signal E indicating the position (circumferential position of the bottle 1) is input to the display device 29, and a thickness calculation signal D is also input, and the thickness distribution in the same direction is displayed. On the other hand, when the rotation of the turntable 44 is stopped and the light guide unit 11 is moved up and down, the axial measurement position signal F is input from the potentiometer 32 to the display device 29, and the thickness corresponding to each measurement position signal F By recording the calculation signal D, the axial thickness distribution can be obtained. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the wavelength is 2 to 5 μm.
m is converted into an infrared light having a cross-seeding waveform at a constant cycle, and then transmitted between the inner and outer walls of the container. The infrared light is received and a transmitted light amount measurement signal corresponding to the transmitted light amount between the inner and outer walls is output. Since a timing signal corresponding to the peak value of the transmitted light amount measurement signal is generated based on the signal indicating the crossing cycle of the infrared ray, and the peak value of the transmitted light amount measurement signal is held for each cycle of the timing signal,
The transmitted light amount measurement signal is always sampled at the peak value corresponding to the crossing cycle, and the transmitted light amount measured signal at other levels is not sampled. Therefore, since the waveform after sampling can be made into a simple shape close to a straight line, the thickness of the container can be accurately measured without the unnecessary waveform caused by an error in sampling timing. In addition, since the infrared light is converted into a cross-shape waveform and then transmitted between the inner and outer walls, the transmitted light amount measurement signal is output in a state where the drift and offset in the light receiver are canceled, and the thickness measurement of the container can be performed more accurately. it can.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の実施例を示す回路図、第2図は本発明
に係る測定装置を示す概要図、第3図は本発明に係る機
械的構成を示す正面図、第4図はその側面図、第5図は
ボトルの載置状態および投光器と受光器の配置を示す斜
視図、第6図は各部出力信号のタイムチャート、第7図
はボトルの肉厚と光電変換素子の出力電圧との相関関係
を示す説明図である。 1……ボトル、2……開口部、4……投光器、5……受
光器、6……演算器、8……昇降手段、26……チョッパ
回路、46……1次遅延回路、47……2次遅延回路、34…
…エッジ検出回路、35……接続回路、36……ピークホー
ルド回路、A……チョッパ出力信号(タイミング信
号)、A1……遅延タイミング信号、A2……遅延タイミン
グ信号、A3……エッジ検出信号。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing a measuring apparatus according to the present invention, and FIG. 3 is a front view showing a mechanical configuration according to the present invention. Fig. 4 is a side view of the bottle, Fig. 5 is a perspective view showing the mounted state of the bottle and the arrangement of the projector and the light receiver, Fig. 6 is a time chart of the output signals of each part, and Fig. 7 is the thickness of the bottle. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a correlation between the output voltage of the photoelectric conversion element and the output voltage of the photoelectric conversion element. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Bottle 2 ... Opening 4 ... Floodlight 5 ... Light receiver 6 ... Calculator 8 ... Lifting means 26 ... Chopper circuit 46 ... Primary delay circuit 47 ... ... Secondary delay circuit, 34 ...
... Edge detection circuit, 35 ... Connection circuit, 36 ... Peak hold circuit, A ... Chopper output signal (timing signal), A 1 ... Delay timing signal, A 2 ... Delay timing signal, A 3 ... Edge Detection signal.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.透明または半透明の容器の内外壁間の肉厚を測定す
る容器の肉厚測定装置の測定信号処理装置において、 波長2〜5μmの赤外線を、一定周期の交幡波形を有す
る赤外線に変換した後に前記内外壁間を透過させるチョ
ッパ手段と、 前記内外壁間を透過してきた前記赤外線を受光して当該
赤外線の透過光量に対応する透過光量測定信号を出力す
る受光器と、 前記赤外線の交幡周期を示す信号に基づいて前記透過光
量測定信号のピーク値に対応するタイミング信号を発生
するタイミング信号発生回路と、 前記タイミング信号の1周期ごとに前記透過光量測定信
号のピーク値をホールドするピークホールド回路と、 を備えたことを特徴とする容器の肉厚測定装置の測定信
号処理装置。 2.特許請求の範囲第1項記載の容器の肉厚測定装置の
測定信号処理装置において、 前記タイミング信号発生回路は、前記赤外線の交幡周期
を示す信号を、当該信号と前記透過光量測定信号との位
相差分だけ移相させる移相回路と、 当該移相信号のエッジを検出するエッジ検出回路と、 を備えたことを特徴とする容器の肉厚測定装置の測定信
号処理装置。 3.特許請求の範囲第2項記載の容器の肉厚測定装置の
測定信号処理装置において、 前記移相回路は、前記赤外線の交幡周期を示す信号と前
記透過光量測定信号との位相差に対応する時定数を有す
る積分回路により構成されていることを特徴とする容器
の肉厚測定装置の測定信号処理装置。 4.特許請求の範囲第2項または第3項記載の容器の肉
厚測定装置の測定信号処理装置において、 前記エッジ検出回路は微分回路であることを特徴とする
容器の肉厚測定装置の測定信号処理装置。
(57) [Claims] In a measurement signal processing device of a container thickness measuring device for measuring the thickness between the inner and outer walls of a transparent or translucent container, after converting an infrared ray having a wavelength of 2 to 5 μm into an infrared ray having a periodic wave pattern, A chopper means for transmitting light between the inner and outer walls; a light receiver for receiving the infrared light transmitted between the inner and outer walls and outputting a transmitted light amount measurement signal corresponding to the transmitted light amount of the infrared light; A timing signal generating circuit for generating a timing signal corresponding to a peak value of the transmitted light amount measurement signal based on a signal indicating the following, and a peak hold circuit for holding the peak value of the transmitted light amount measurement signal for each cycle of the timing signal A measurement signal processing device for a container thickness measuring device, comprising: 2. The measurement signal processing device for a container thickness measurement device according to claim 1, wherein the timing signal generation circuit generates a signal indicating the infrared interfering cycle, the signal and the transmitted light amount measurement signal. A measurement signal processing device for a container thickness measuring device, comprising: a phase shift circuit that shifts a phase by a phase difference; and an edge detection circuit that detects an edge of the phase shift signal. 3. 3. The measurement signal processing device for a container thickness measurement device according to claim 2, wherein the phase shift circuit corresponds to a phase difference between a signal indicating the infrared interfering cycle and the transmitted light amount measurement signal. A measurement signal processing device for a container thickness measuring device, comprising a integrating circuit having a time constant. 4. 4. The measurement signal processing apparatus according to claim 2, wherein said edge detection circuit is a differentiating circuit. 4. The measurement signal processing apparatus according to claim 2, wherein said edge detection circuit is a differentiation circuit. apparatus.
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