JP3031466B1 - 食品容器の形状計測方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 食品容器が複雑形状を呈する場合でも、簡単
に形状計測することができる食品容器の形状計測方法を
提供する。 【解決手段】 食品容器１の形状計測の目標となる断層
面にレーザービーム１０を照射し、このレーザービーム
１０の照射によって、断層面に得られる励起光を撮影手
段９によって撮影し、画像計測によって食品容器１の形
状計測を行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばガラス製の
食品容器の形状を光学的に計測する食品容器の形状計測
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラス容器の胴部肉厚をレーザ光
を用いて光学的に測定する測定装置が知られている（例
えば、特開平６−２０１３３６号公報）。

【０００３】この公報に記載の測定装置は、ガラス容器
にレーザ光を入射させ、当該ガラス容器の外表面での光
点と内表面での光点との間の距離を撮像装置で撮映し
て、この画像からガラス容器の肉厚を算出する方法を採
用している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
技術では、ガラス容器の内表面が清浄であればあるほど
光の乱反射が起こりにくくなるので内表面での光点を求
めにくくなり、また外表面に埃などが付着した場合には
外表面での光点の形状が変形するので外表面の光点を求
めにくくなり、更には虚像による光点が発生するので画
像処理が困難になり、いずれも肉厚測定に誤差を生じさ
せるという問題がある。

【０００５】また、従来の構成では、ガラス容器等が複
雑形状を呈する場合、その複雑形状を形状計測すること
が困難になるという問題がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、食品容器が複雑
形状を呈する場合でも、簡単に形状計測することができ
る食品容器の形状計測方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ガラス製食品容器の形状計測の目標となる断層面にレー
ザービームを照射し、当該ガラス中の不純物イオンに当
該レーザービームが吸収されて前記断層面に得られる励
起光を撮影手段によって撮影し、画像計測によって食品
容器の形状計測を行うことを特徴とするものである。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載のも
のにおいて、直線状に変換されたレーザービームを断層
面に照射するものである。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１記載のも
のにおいて、リング状に変換されたレーザービームを断
層面に照射するものである。

【００１０】これらの発明では、食品容器の形状計測の
目標となる断層面にレーザービームを照射し、このレー
ザービームの照射によって断層面に得られる励起光を撮
影手段によって撮影するので、食品容器の形状が複雑で
あっても、この励起光が得られる限り、形状を簡単に計
測できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施形態を詳細に説明する。

【００１２】図１は、ガラスびん（食品容器）の口部の
形状を計測するシステムを示している。このガラスびん
１は、矢印Ｙで示す方向に回転される回転台２の上に載
置されている。このガラスびん１の口部３の外周外側に
はレーザーダイオードを備えた単一のレーザービーム照
射システム５が配置されている。また、ガラスびん１の
口部３の上方には、フィルタ７、及びＣＣＤカメラ９が
配設され、このＣＣＤカメラ９には画像処理装置１１が
接続されている。

【００１３】ガラスびん１の形状計測の目標となる断層
面にレーザービーム１０が照射されると、図１ｂに示す
ように、当該断層面に、レーザービーム１０の波長とは
異なる波長を有する励起光８が出現する。

【００１４】この励起光８はガラス中の不純物イオン
（遷移金属イオン、或いは希土類イオン等）にレーザビ
ーム１０が吸収されて発生する励起光であり、この励起
光８は一般にレーザビームの波長よりも長波長側の波長
を有する。この励起光８は回転台２の回転により、図１
ｃに示すように、口部３の一周方向に連続し、この連続
した励起光８は、ガラスびん１の上方に配置されたＣＣ
Ｄカメラ９によって撮影される。フィルタ７はこの励起
光の波長以外の波長（例えばレーザ光）を遮蔽するフィ
ルタであって、ＣＣＤカメラ９には励起光のみが撮影さ
れる。

【００１５】ＣＣＤカメラ９で撮影された画像は、画像
処理装置１１に送られ、ここで画像処理されてモニタ画
面１１ａに映し出される。

【００１６】図２は、画像処理装置１１のモニタ画面１
１ａに映し出される画像の例を示している。この画像か
らは、ガラスびん１の口部における肉厚寸法Ａ、内径寸
法Ｂ、外径寸法Ｃの各部寸法が計測される。具体的に
は、励起光のしめる画素数が測定され、この画素数から
各部寸法が算出される。

【００１７】この実施形態では、ガラスびん１の口部断
層面にレーザービーム１０を照射し、このレーザービー
ム１０の照射によって断層面に得られる励起光を、ＣＣ
Ｄカメラ９によって撮影するので、ガラスびん１の形状
が複雑であったとしても、この励起光が得られる限り、
形状を簡単に計測できる。

【００１８】図３は別の実施形態を示している。

【００１９】このガラスびん１の口部３の外周外側に
は、３つのレーザービーム照射システム５が周方向に等
間隔に配置されている。また、ガラスびん１の口部３の
上方には、フィルタ７、及びＣＣＤカメラ９が配設さ
れ、このＣＣＤカメラ９には画像処理装置１１が接続さ
れている。

【００２０】レーザービーム照射システム５は、図４に
示すように、それぞれがレーザーダイオード１３と、シ
リンドリカルレンズ１４と、屋根型プリズム１５とを備
えて構成されている。レーザーダイオード１３から照射
されるレーザービーム１０はシリンドリカルレンズ１
４、及び屋根型プリズム１５によってビーム形状が直線
状に変換され、ガラスびん１の形状計測の目標となる断
層面（口部の断面層）にガラスびん１の外壁側から照射
される。

【００２１】この場合、レーザービーム照射システム５
が周方向に等間隔に配置されているので、目標断層面に
はレーザビーム１０が万遍なく照射される。ただし、レ
ーザービーム照射システム５の配置は、これに限定され
るものではなく、形状計測の目標となる断層面に万遍な
くレーザビーム１０を照射できれば、単一のレーザービ
ーム照射システム５を配置するだけでもよい。

【００２２】ガラスびん１の形状計測の目標となる断層
面にレーザービーム１０が照射されると、当該断層面
に、レーザービーム１０の波長とは異なる波長を有する
励起光が出現する。この励起光はガラス中の不純物イオ
ン（遷移金属イオン、或いは希土類イオン等）にレーザ
ビームが吸収されて発生する励起光であり、この励起光
は一般にレーザビームの波長よりも長波長側の波長を有
する。この励起光は、ガラスびん１の上方に配置された
ＣＣＤカメラ９によって撮影される。フィルタ７はこの
励起光の波長以外の波長（例えばレーザ光）を遮蔽する
フィルタであって、ＣＣＤカメラ９には励起光のみが撮
影される。

【００２３】ＣＣＤカメラ９で撮影された画像は、画像
処理装置１１に送られ、ここで画像処理されてモニタ画
面１１ａに映し出される。当該画像を別のモニタ画面１
１ｂに映し出して、この画像を、画像処理装置１１とは
離れた位置、例えば製造ライン上で、目視確認できるよ
うに構成することは可能である。

【００２４】この画像処理装置１１のモニタ画面１１ａ
には、例えば図２に示すような画像が映し出される。こ
の画像の処理は前記の通りである。

【００２５】この実施形態では、ガラスびん１の口部断
層面にレーザービーム１０を照射し、このレーザービー
ム１０の照射によって断層面に得られる励起光を、ＣＣ
Ｄカメラ９によって撮影するので、ガラスびん１の形状
が複雑であったとしても、この励起光が得られる限り、
形状を簡単に計測できる。

【００２６】図５、及び図６は別の実施形態を示す。

【００２７】図５に示すレーザービーム照射システム５
は、レーザーダイオード２１と、ガルバノミラー（首振
りミラー）２２とで構成されている。これによれば、レ
ーザーダイオード２１からのレーザービーム１０は、ガ
ルバノミラー２２によって、ガラスびん１の口部断層面
を矢印ａの方向に走査される。また、図６に示すレーザ
ービーム照射システム５は、レーザーダイオード３１
と、ポリゴンミラー（正多面体ミラー）３２とで構成さ
れている。これによれば、レーザーダイオード３１から
のレーザービーム１０は、ポリゴンミラー３２によっ
て、ガラスびん１の口部断層面を矢印ｂの方向に走査さ
れる。なお、いずれの場合も、レーザービーム照射シス
テム５は、図３に示す実施形態と同様に、ガラスびん１
の周方向に３つ、ほぼ等間隔に設置されている。

【００２８】図７は更に別の実施形態を示している。

【００２９】この実施形態では、レーザービーム照射シ
ステム５ａをガラスびん１の口部３の真上に配置し、真
上から形状計測の目標となる断層面にレーザービーム１
０を照射し、このレーザービーム１０の照射によって当
該断層面に得られる励起光を、口部３の真横に配置され
たＣＣＤカメラ９によって撮影する。このＣＣＤカメラ
９には画像処理装置１１が接続されている。

【００３０】この実施形態では、図８に示すように、ね
じ口部を備えたガラスびん１の口部３の断層面（斜線
部）が、ＣＣＤカメラ９によって撮影される。

【００３１】この撮影された画像は、前述したように、
画像処理装置１１のモニタ画面１１ａ（図７）に映し出
される。この画像からは、図８に示すように、ガラスび
ん１の口部３におけるねじ高さ寸法Ｈ１、ねじ幅寸法
Ｗ、ねじピッチ寸法Ｐ、ビード高さ寸法Ｑの各部寸法が
計測される。

【００３２】また、計測対象が、図９に示すように、王
冠キャップ口部を備えたガラスびん１の口部３である場
合、かぶら高さ寸法Ｈ２が計測される。

【００３３】図７において、レーザービーム照射システ
ム５ａはガラスびん１の口部３の真上に配置している
が、これに限定されず、レーザービーム照射システム５
ｂをガラスびん１の口部３の真横に配置してもよい。

【００３４】これによっても、レーザービーム１０の照
射によって断層面に得られる励起光を、口部３の真横に
配置されたＣＣＤカメラ９で撮影することにより、画像
処理装置１１のモニタ画面１１ａに、図８または図９に
示すような、口部３の断層面の画像を映し出すことがで
きる。

【００３５】図７に示す実施形態では、ガラス容器の口
部断層面にレーザービームを照射し、このレーザービー
ムの照射によって断層面に得られる励起光を、ＣＣＤカ
メラによって撮影するので、かなり複雑形状ではある
が、この励起光が得られる限り、形状を簡単に計測する
ことができる。

【００３６】図１０は、更に別の実施形態を示してい
る。

【００３７】この実施形態では、ガラスびん１の口部３
に対し、その軸線方向内壁側からレーザービームが照射
されている。このレーザービーム照射システム５は、レ
ーザーダイオード４１と、コリメータレンズ４２と、フ
ァイバ４３と、円錐プリズム４４と、ズームレンズ４５
とを備えて構成されている。

【００３８】レーザーダイオード４１から照射されるレ
ーザービーム１０は、コリメータレンズ４２、ファイバ
４３、円錐プリズム４４、及びズームレンズ４５によっ
てビーム形状がリング状に変換され、ハーフミラー４６
を通してガラスびん１の口部３に照射される。これによ
れば、レーザービーム１０がリング状に変換されて、ガ
ラスびん１の口部３（目標断層面）に照射されるので、
当該目標断層面にはレーザビーム１０が万遍なく照射さ
れる。

【００３９】ガラスびん１の形状計測の目標となる断層
面にレーザービーム１０が照射されると、当該断層面
に、レーザービーム１０の波長とは異なる波長を有する
励起光４７が出現する。この励起光４７は、ハーフミラ
ー４５によって反射され、これを撮影できる位置に配置
されたＣＣＤカメラ９によって撮影される。フィルタ７
はこの励起光の波長以外の波長を遮蔽するフィルタであ
って、ＣＣＤカメラ９には励起光のみが撮影される。Ｃ
ＣＤカメラ９で撮影された画像は、前述した実施形態と
同様に、画像処理装置１１に送られ、ここで画像処理さ
れてモニタ画面１１ａに映し出される。当該画像を別の
モニタ画面１１ｂに映し出して、この画像を、画像処理
装置１１とは離れた位置、例えば製造ライン上で、目視
確認できるように構成することは可能である。

【００４０】この実施形態では、単一のレーザービーム
照射システム５によって形状計測できるので、計測精度
が向上する。

【００４１】以上の構成では、例えば図１１乃至図１３
に示すように、ガラスびん１の目標断層面に出現した励
起光が、画像処理されて画像処理装置１１のモニタ画面
１１ａ、及び別のモニタ画面１１ｂに映し出される。従
って、例えば製造ラインでは、別のモニタ画面１１ｂに
映し出される画像から、目視又は画像処理装置によって
ガラスびん１の欠点を発見することができる。図１１で
は泡５１を発見することができ、図１２では異物５２を
発見することができ、図１３ではクラック５３を発見す
ることができる。なお、以上は例示であり、そのほかに
脈理、ガラス容器の咬みだしの有無などを発見すること
ができる。

【００４２】図１４ａ、ｂ、ｃは別の実施形態を示して
いる。

【００４３】この実施形態では、ガラスびん１の口部の
軸線方向に沿って、ほぼ等間隔に上段、中段、及び下段
のレーザービーム照射システム６１，６２，６３が配置
されている。これらレーザービーム照射システム６１，
６２，６３にはコントローラ６４が接続され、このコン
トローラ６４は、３つのレーザービーム照射システム６
１，６２，６３を同期順にパルス発振させる。

【００４４】この同期順に従って発振されるレーザービ
ームに起因して、ガラスびん１の目標断層面に出現する
それぞれの励起光が、順次、ＣＣＤカメラ９で撮影さ
れ、画像処理されて、画像処理装置１１のモニタ画面１
１ａ、及び別のモニタ画面１１ｂに映し出される。ガラ
スびん１の口部が正常であれば、図１４ｂに示すよう
に、画像は上段、中段、及び下段でほぼ真円状を呈し、
例えば、下段に偏肉があれば、図１４ｃに示すように、
下段の画像が偏肉を呈するので、これを目視又は画像処
理装置で簡単に確認することができる。

【００４５】これは、従来のいわゆる口内部通り径検査
に相当し、この実施形態では、口内部通り径検査の精度
を向上させることができる。

【００４６】図１５ａ、ｂ、ｃは別の実施形態を示して
いる。

【００４７】この実施形態では、ガラスびん１の口部の
軸線方向に沿って、ほぼ等間隔に上段、中段、及び下段
のミラー７１、７２、７３が配置され、レーザービーム
照射システム７５からのレーザービームが、各ミラー７
１、７２、７３で反射されて、上段、中段、及び下段の
ガラスびん１の各目標断層面に照射される。

【００４８】上段、中段のミラー７１、７２は振動ミラ
ーで構成され、下段のミラー７３は固定ミラーで構成さ
れる。上段のミラー７１が突出した場合、この上段のミ
ラー７１でレーザービームが反射され、上段のミラー７
１が後退して中段のミラー７２が突出した場合、この中
段のミラー７２でレーザービームが反射され、上段、中
段のミラー７１、７２が後退した場合、下段のミラー７
３でレーザービームが反射され、各目標断層面に照射さ
れる。

【００４９】ガラスびん１の口部が正常であれば、図１
５ｂに示すように、画像は上段、中段、及び下段でほぼ
真円状を呈し、例えば、下段に偏肉があれば、図１５ｃ
に示すように、下段の画像が偏肉を呈するので、これを
目視又は画像処理装置できわめて簡単に確認することが
できる。

【００５０】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明は、これに限定されるものでないことは
明らかである。

【００５１】

【発明の効果】これらの発明によれば、食品容器の形状
計測の目標となる断層面にレーザービームを照射し、こ
のレーザービームの照射によって断層面に得られる励起
光を撮影手段によって撮影するので、食品容器の形状が
複雑であっても、この励起光が得られる限り、形状を簡
単に計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ａは本発明の一実施形態を示す構成図、ｂは口
部の励起光の画像を示す図、ｃは口部回転後の励起光の
画像を示す図である。

【図２】画像を示す平面図である。

【図３】別の実施形態を示す構成図である。

【図４】同じく水平断面で示す構成図である。

【図５】別の実施形態を示す図である。

【図６】別の実施形態を示す図である。

【図７】別の実施形態を示す構成図である。

【図８】ガラスびんの口部を示す断面図である。

【図９】ガラスびんの口部を示す断面図である。

【図１０】別の実施形態を示す図である。

【図１１】ガラスびんの欠点を示す図である。

【図１２】ガラスびんの欠点を示す図である。

【図１３】ガラスびんの欠点を示す図である。

【図１４】別の実施形態を示し、ａは構成図、ｂは正常
時の口部を示す図、ｃは異常時の口部を示す図である。

【図１５】別の実施形態を示し、ａは構成図、ｂは正常
時の口部を示す図、ｃは異常時の口部を示す図である。

【符号の説明】

１ ガラスびん ２ 回転台 ３ 口部 ５ レーザービーム照射システム ７ フィルタ ９ ＣＣＤカメラ １１ 画像処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01N 21/84 - 21/91

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス製食品容器の形状計測の目標とな
   る断層面にレーザービームを照射し、当該ガラス中の不
   純物イオンに当該レーザービームが吸収されて前記断層
   面に得られる励起光を撮影手段によって撮影し、画像計
   測によって食品容器の形状計測を行うことを特徴とする
   食品容器の形状計測方法。
2. 【請求項２】 直線状に変換されたレーザービームを断
   層面に照射することを特徴とする請求項１記載の食品容
   器の形状計測方法。
3. 【請求項３】 リング状に変換されたレーザービームを
   断層面に照射することを特徴とする請求項１記載の食品
   容器の形状計測方法。