JP3854580B2 - 検査装置および方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は請求項１の上位概念の特徴を有する容器の検査過程の正しい機能性の検査方法および請求項７の上位概念の特徴を有する検査装置に関するものである。
【０００２】
びんの充填ラインは通常検査すべき空びんのための検査装置を含む（例えばドイツ特許公開第１９６２４５５２号参照）。この場合、ベルトコンベヤ上に位置決めされたびんは、びんの所定の欠陥（異物、残液、損傷、材料応力等）を検出するための個々の検査装置ないし検査モジュール内を相前後して通過し、これにより、損傷したびんを充填ラインから選別排除することができる。
【０００３】
特に、個々の検査モジュールがそれぞれ、すぐそばを搬送されるガラスびんの個々の像を撮影するカメラを含むことがあり、この場合、カメラの撮像光学装置は、例えば側壁検査または底部検査を実行可能なように選択且つ配置されている。
【０００４】
このようなカメラに接続されている、コンピュータ上で実行される画像処理プログラムを使用する画像評価装置は、測定された個別データを評価し且つ場合によりエラー信号を排出装置に出力し、これにより、欠陥を有するものとして検出されたびんを自動的に搬送ベルトから排出させることができる。
【０００５】
この場合、画像評価は画像評価プログラムの所定のパラメータ設定において行われ、画像評価プログラムのパラメータ設定は、自動的に、またはオペレータにより手動で、評価の間に、または評価を休止しているときに設定ないし変更させることができる。
【０００６】
しかしながら、検査装置は時間の経過と共に変化する応答特性を有することがあり、したがって、所定の時間区間内にすべての機能を検査すること、および場合によりそれに対応する個々の検査装置の後調節を行うことが必要である。
【０００７】
このとき、通常、自動的にまたは手動により、所定の時間区間内にびん流れ列の中にテスト用びんが挿入され、テスト用びんは、検査モジュールが正しく機能しているときにはそれが欠陥を有するものとして検出されるように予め準備されたものである。このテスト用びんが欠陥を有するものとして検出されなかった場合、付属の検査モジュールは欠陥を有し、例えば検査モジュールは故障しているかまたは調整不良であることになる。
【０００８】
これは、一方で、光学装置の汚れまたは検出電子装置の個々の構成要素の故障が原因であることがあり、他方で、画像評価プログラムの設定されたパラメータの設定ミスが原因であることもある。このようなチェック・システムが、例えば、この種の方法およびこの種の装置を開示するドイツ実用新案登録第２９９１０４５２．４号から既知である。これに関しては、さらに、文献、ドイツ特許公開第１９６４６６９４号ないしドイツ特許第４３０２６５６号が参照される。
【０００９】
テスト用びんは、時間の経過と共に、頻繁に使用することによりその元の特性を変化させることがあるのが欠点である。さらに、テスト用びんの検出ユニットは、それが設置された、検査機械の搬送装置上の回転位置によって左右されることがある。したがって、既知のテスト用びんを用いて達成可能な結果は、原理的に再現させることがきわめてむずかしく且つ相互に十分に比較可能ではない。これは簡単な検出／被検出テストを行うにすぎず、品質的判定を行うことはできない。
【００１０】
ドイツ特許公開第２１６６２３５号ないし第３３３０８１７号は、代替態様として、予め準備されたテスト用びんを必ずしも必要とせず、人為的な他の欠陥源を検査モジュールの光路内に組み込むことにより、検査過程の正しい機能性を検査することができることを開示している。
【００１１】
しかしながら、実際に、特に十分に熟練していないオペレータにより画像評価プログラムのプログラム・パラメータが一部調節され、これにより欠陥の検出感度が許容限度を超えて低減されるという可能性が存在する。この結果、例えばびんの外側胴部領域内のこすれ傷リングのようなびんの欠陥が検出される確率が小さくなり、これにより欠陥を有するびんの選別排除率が低減することがある。
【００１２】
したがって、基本的な機能性のほかに、検査装置の評価プログラムのパラメータ設定が欠陥検出の希望の確率に適合しているかどうかを特定することが可能な方法および装置を提供することが本発明の課題である。
【００１３】
この課題は、請求項１の方法および請求項７の検査装置により解決される。好ましい実施態様が従属請求項から明らかである。
例えばびんまたは缶の検査チェックのために使用可能な本発明による方法においては、構成的に測定される画像データに対応する基準画像データが評価プログラム内に入力され、測定された画像データを評価するために使用される評価プログラムのパラメータ設定と同じパラメータ設定を使用して、前記基準画像データを評価プログラムにより評価する。
【００１４】
したがって、びんの検査過程のチェックにおいて、個々のテスト用びんまたはその他の人為的欠陥源を、検査のために光学式検査モジュールの光路内に搬送される検査すべきびんの列の中に、敢えて挿入する必要はない。
【００１５】
本発明により、例えば基準画像データとしてコンピュータ・データのみを評価プログラム内に入力すればよいので、検査過程の機能性のチェック方法は本質的に簡単になる。
【００１６】
存在する評価プログラムのパラメータ設定がチェック過程において希望の結果を達成するのに適しているかどうかの解析は、本発明の方法により、さらに本質的に、より正確且つより精密に実行することができる。
【００１７】
これは、基準画像データを評価プログラム内に直接入力する方法により、評価において、検査すべき容器を測定するための光学式装置の設定および調整と関連する欠陥源をもはや考慮する必要はないことに基づいている。
【００１８】
その結果として、検査装置の光学式構成要素のその瞬間の状態が起こり得る欠陥源として入り込むことなく、評価プログラムのその時点のパラメータ設定の解析が可能となる。
【００１９】
さらに、本発明による方法は、検査モジュールのその瞬間の機能性を検査するためにテスト用びんをこのモジュールの範囲内に挿入する既知の方法よりもより再現可能且つ比較可能な、検査過程の機能性の検査結果を可能にする。
【００２０】
側壁検査の場合に、その縦軸の周りにびんを回転させることにより、場合により、欠陥として検出されるべきテスト用びんの表面上のマーキングが側壁検査モジュールの撮像光学装置により検出されないことがある。
【００２１】
本発明により、例えば予め撮影されたテスト用びんの像、即ちその中に欠陥マーキングが正確に検出される像であってもよい基準画像データが使用されるので、このように再現性が劣る結果となることはない。
【００２２】
したがって、これは、「仮想の」テスト用びん、即ち機能性のチェックの間に実際に検査装置内を通過しないテスト用びんの基準画像データを使用するという他の本質的な利点である。
【００２３】
本発明の対象は確かにそれ自身もはやテスト用びんの使用を必要としないが、特に検査モジュールの光学式構成要素の機能性をチェックするためにテスト用びんが使用されるときには、テスト用びんが使用されることが有利であることを指摘しておく。
【００２４】
基準画像データが構成的に測定される画像データに対応するという特徴は、本出願の意味において、この基準画像データは確かにその瞬間に光学式検査装置により測定された画像データではないが、類似のデータ構成を有するので、この基準画像データは測定される画像データと同様にそれ自身評価プログラムにより評価可能であることを意味する。
【００２５】
例えば、基準画像データは、検査装置をユーザに納入する前に光学的に設定された条件のもとで予めこの検査装置により撮影されたデータであってもよい。
それに対応して、基準画像データとして、欠陥を有する容器の画像データが使用されることが好ましい。
【００２６】
したがって、欠陥を有する容器を表わす画像データが評価プログラム内に入力されることにより、機能性をチェックする時点にテスト用びんを通過させなくても、評価プログラムのパラメータ設定が適切であるかどうかのより確実な判定を得ることが可能である。
【００２７】
好ましい実施態様においては、評価プログラム内に入力するために、基準画像データが、データ遠隔伝送を介して供給される。
この場合、機能性の解析を行う担当者が検査装置のすぐそばにいることなく遠隔診断が可能である。これにより、例えばセンターからモデムを介してのデータ伝送により、他の別の場所にある検査装置をモニタリングすることができる。
【００２８】
センターにいる担当者は、例えばデータ・バンク内に記憶されている、全く特殊な欠陥を有するテスト用びんを撮影した個々の基準画像データを取り出し、且つこの基準画像データをデータ伝送を介して検査装置に供給することができる。このとき同様に、その場所に付属の評価プログラムにより評価されたデータを、データ伝送を介して、解析のためにセンター内の担当者に伝送することができる。
【００２９】
したがって、途中で現場の人が検査モジュール内を搬送されるびんの列の中にテスト用びんを挿入しなければならない既知の方法に比較して、チェックを実行するための人件費は著しく低減される。
【００３０】
さらに、基準画像データがコンピュータの不揮発性メモリ内に予め記憶され、評価するときに評価プログラムがこの不揮発性メモリにアクセスすることは好ましい。
【００３１】
この場合、例えば、予め撮影されたびんの基準画像データがデータ伝送を介して供給されたのちに、この基準画像データが、評価プログラムもまたその上で実行されるコンピュータ上に中間記憶されてもよい。このとき、この基準画像データの評価はデータの供給直後に行われる必要はなく、時間的に遅れて、例えば運転中の検査過程の休止の間に行われてもよい。
【００３２】
代替態様として、基準画像データは、付属の検査装置をユーザに納入するときに、評価プログラムを有するコンピュータ上に予め記憶されていてもよい。
機能性のチェックのために運転中にテスト用びんを挿入することを不必要にする基準画像データを使用することによる、本発明の方法により与えられる評価プログラムのパラメータ設定の解析方法は、さらに、現在のパラメータ設定が適切であることの特定および記録のために使用されてもよい。
【００３３】
有利な実施態様においては、基準画像データの評価結果の関数として、評価プログラムのパラメータ設定が変更される。
したがって、例えば、データ遠隔伝送を介して基準画像データが検査装置に供給され且つ評価され、および評価されたデータが再び伝送されて戻されるばかりでなく、それに続いて光学的に適切でないパラメータ設定が存在するときに、このパラメータ設定を自動的にまたは同様にデータ遠隔伝送を介して評価プログラム内で変更されてもよい。
【００３４】
検査モジュール内を搬送される容器の運転中検査のそれ自身通常の作業過程を妨害しないために、さらに、時間的には、光学的に測定された画像データが評価プログラムにより評価されないときに、基準画像データの評価が少なくとも部分的にまたは完全に行われてもよい。
【００３５】
本発明による検査装置は、構成的に測定ユニットにより測定される画像データに対応する基準画像データを評価プログラム内に入力し、これにより、基準画像データを、測定ユニットにより測定された画像データを評価するためにも使用されるパラメータ設定と同じ評価プログラムのパラメータ設定を使用して、評価プログラムにより評価する、基準画像データを入力するための装置を特徴とする。
【００３６】
本発明によるこの装置および従属請求項に記載のその他の実施態様は、特に付属の方法請求項に関して上に記載した利点をも有している。
検査装置をユーザに納入する前に、基準画像データが例えばコンピュータのＲＯＭメモリ内に記憶されたときには、さらにこのデータが不注意により消去されることを防止することができる。
【００３７】
以下に本発明を添付図面により詳細に説明する。
図において、輪郭線１で表わされた工場構内の範囲内に、欠陥を有するびんを検出するための空びん検査装置が存在している。ここで、びん２はベルトコンベヤ３上に位置決めされ且つベルトコンベヤ３上でＢの方向に搬送される。図を見やすくするために、ベルトコンベヤ上に存在するびんは２つだけが示されている。
【００３８】
ベルトコンベヤ３の経路内に検査装置として検査モジュール４が設けられ、検査モジュール４は、ベルトコンベヤ３上に供給されたびん２がそれぞれ個々に検査モジュール４内を通過するように設けられている。検査モジュール４は、その直下で搬送されるびん２の首部領域を光学的に撮影するために、付属の照明光学装置および撮像光学装置を有するカメラ５を含んでいる。検査モジュール４は首部領域をチェックするのみならず、例えばモジュールとして側壁チェックまたは底部検査を行うように装備され且つ装着されていてもよい。
【００３９】
それ自身通常行われているように、撮像カメラ５は信号ライン６を介して略図で示した評価装置７と結合されている。この評価装置７は特に通常のように図示されていない入力キーボードを含み、且つ図およびテキストを表示するための付属のモニタと結合されている。
【００４０】
コンピュータ７の基板８または他のデータ・メモリ上に画像評価プログラムがインストールされ、画像評価プログラムは、カメラ５により測定された、検査されるびん２の画像データを評価するために使用される。この評価は、通常、評価プログラムの所定の可変パラメータ設定において行われる。基板８に追加してコンピュータ７はさらにＲＯＭメモリ９を含み、ＲＯＭメモリ９内に基準画像データが消去不可能に記憶されている。
【００４１】
さらに、評価コンピュータ７はインタフェース１０を有する接続端を含む。この接続端は、データ遠隔伝送を介して特に基準画像データをコンピュータ７の書込み可能メモリ内に入力するためのものであり、これらのデータを直接またはある時間間隔後に評価プログラムによって評価させることができる。
【００４２】
これに関しては、例えば、輪郭線１１により略図で表わされている他の場所に（例えば機械のメーカーに）他のコンピュータ１２が存在していてもよい。このコンピュータ１２は、同様に、例えばデータ遠隔伝送のためのインタフェース１３を有する接続端を含む。異なる場所１、１１にある２つのコンピュータ７および１２は、コンピュータ１２からコンピュータ７におよびその逆方向にデータを伝送するために、略図で示したライン１４例えばモデム結合１４により相互に結合可能である。
【００４３】
図１に示した装置により、本発明による方法は次のように実行することができる。
例えば空びんベルトコンベヤ３を有する付属の工場建屋内に検査装置を設置したときに、装置の据付担当者によって、カメラ５および接続されている評価コンピュータ７により、テスト用物体例えばテスト用びんの撮影が行われる。即ち、種々の撮影条件下でテスト用びんの種々の撮影を行うことができる。それに続いて、これらのデータは、ＲＯＭメモリ９内に基準画像データとして消去不可能に記憶される。代替態様として、これらのデータが基板８上に記憶されてもよい。
【００４４】
この据付後に、コンピュータ７の不揮発性メモリ内に基準画像データを記憶させることにより、検査装置は最終的に工場建屋内の場所１において運転を開始することができる。
【００４５】
この場合、検査過程それ自身は、びん２の首部領域をチェックするためにベルトコンベヤ３上のびん２が搬送方向Ｂに検査モジュール４まで搬送されることにより、それ自身既知の方法で行われる。このとき、びんは個々にモジュール４の撮影カメラ５の撮像領域内に案内され、且つその瞬間にそこに存在するびん２の個別画像がそれぞれ形成される。
【００４６】
次に、検査モジュール４内で、カメラ５により撮影された測定画像のディジタル画像データが形成され、且つ結合ライン６を介して画像評価コンピュータ７に供給される。伝送されたディジタル画像データは、それに続いて、コンピュータ７上に記憶されている評価プログラムにより所定のパラメータ設定において評価され、これにより欠陥を有する容器を検出することができる。ここで、パラメータ設定は、オペレータにより予め固定されていても、または評価過程の間にあるいは種々の評価過程の中間でオペレータにより変更されてもよく、これにより評価を最適化することができる。
【００４７】
カメラ５により測定されたいかなるディジタル画像データも評価プログラムにより評価されない時間区間の間に、例えば所定の間隔で定期的に、またはオペレータにより所定の時点に、基準画像データそのものが特定されてもよく、メモリ８または９内に予め記憶されている基準画像データがコンピュータ７上の評価プログラム内に入力されてもよい。
【００４８】
このように入力された基準画像データは、その後に、評価プログラム内で、測定される画像データにも使用されるパラメータ設定と同じパラメータ設定において評価される。即ち、運転中機能性チェックの間に実際には検査モジュール４の領域内のベルトコンベヤ３上に存在せず且つ検査モジュール４により撮影されない「仮想の」テスト用びんの基準画像データは、それに続いて、カメラ５により測定される画像データの評価のためにも使用されるパラメータ設定と同じパラメータ設定において評価プログラムにより評価される。この過程は、検査作業中に全自動で実行されても、または相前後するびんの画像撮影の間に比較的大きな時間間隔で行われてもよい。
【００４９】
したがって、基準画像データのこの評価は、最後にカメラ５により測定された画像データの評価において最後に実行された検査過程に対して使用された、評価プログラムのパラメータ設定が基礎とされることにより行われる。
【００５０】
基準画像データのこの評価結果に応じてそれぞれ、例えばオペレータは、プログラムのパラメータが希望に反して精密且つ望ましい評価のために必要な範囲からきわめて大きくかけ離れているかどうかを検出することができる。それに続いて、その瞬間に入力された基準画像データの評価が希望の結果に到達するまで、評価プログラムのパラメータ設定を自動的に変更させることもまた考えられる。
【００５１】
上記のように、本来の検査過程およびこの過程の機能性の付属チェックを実行する前にコンピュータ７のメモリ８、９内に基準画像データが予め記憶される一方で、代替態様または追加態様として、次の場合も考えられる。
【００５２】
データ遠隔伝送装置即ちインタフェース１０、１３およびモデム結合ライン１４により、任意の時点に、場所１１にいる人により、したがって工場の範囲内の場所１にはいない人により、データ遠隔伝送を介してコンピュータ１２から基準画像データが最初にコンピュータ７に供給され、それに続いてそれが評価されてもよい。
【００５３】
前記の場合のように、この基準画像データは、検査モジュールにより予め撮影されたテスト用びんのデータであってもよい。しかしながら、代替態様として、この基準画像データは評価装置の正しい機能性をテストするために使用可能な他の特性であってもよい。
【００５４】
即ち、付属の基準画像内に必ずしもテスト用びんそれ自身が撮影される必要はなく、他の対象物が使用されても、または基準画像データとしてコンピュータにより作成された図が使用されてもよく、この図は例えば評価プログラム内のエラーを有するパラメータ設定を検出するために有効なある種の輝度分布を有している。
【００５５】
したがって、本発明による装置および本発明による方法は、検査装置の評価プログラムの正しい機能性を、簡単な方法で、確実且つ再現可能に検査することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明による方法の一実施態様を実行するために使用可能な、本発明による検査装置の一実施態様の略原理図を示す。

Claims (10)

1. 欠陥を有する容器を検出するために、検査すべき容器（２）が少なくとも部分的に光学的に測定され且つ測定された画像データが評価プログラムにより評価される、びん、缶等のような容器（２）の検査過程の正しい機能性を検査するための方法において、
   測定される画像データに類似するデータを有する基準画像データが評価プログラム内に入力され、測定された画像データを評価するために使用される評価プログラムのパラメータ設定と同じパラメータ設定を使用して、前記基準画像データを評価プログラムにより評価し、
   前記基準画像データの評価結果に応じて、評価プログラムのパラメータ設定が変更され、前記評価プログラムのパラメータ設定の変更は、評価プログラムのパラメータが基準画像データの精密且つ望ましい評価のために必要な範囲からかけ離れないような、パラメータ設定に到達するまで、自動的に評価プログラム内で行われることを特徴とする方法。
2. 基準画像データとして、欠陥を有する容器の画像データが使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 評価プログラム内に入力するために、基準画像データが、データ遠隔伝送を介して供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 基準画像データがコンピュータ（７）の不揮発性メモリ（８、９）内に予め記憶され、評価するときに評価プログラムがこの不揮発性メモリ（８、９）にアクセスすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
5. 光学的に測定された画像データが評価プログラムにより評価されないときに、基準画像データの評価が少なくとも部分的にまたは完全に行われることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
6. 欠陥を有する容器を検出するために、検査すべき容器（２）の少なくとも一部分を光学的に測定するための測定ユニット（５）と、測定ユニット（５）により測定された画像データを評価するための、コンピュータによりアシストされた評価プログラム（７）とを備えた、容器（２）の検査装置（４）において、
   測定ユニット（５）により測定される画像データに類似するデータを有する基準画像データを評価プログラム内に入力し、測定ユニット（５）により測定された画像データを評価するために使用されるパラメータ設定と同じパラメータ設定を使用して、前記基準画像データを評価プログラムにより評価する、基準画像データを入力するための装置を備え、
   前記基準画像データを入力するための装置は、前記基準画像データの評価結果に応じて、評価プログラムのパラメータ設定を変更し、前記評価プログラムのパラメータ設定の変更は、評価プログラムのパラメータが基準画像データの精密且つ望ましい評価のために必要な範囲からかけ離れないような、パラメータ設定に到達するまで、自動的に評価プログラム内で行われることを特徴とする容器の検査装置。
7. 基準画像データが、欠陥を有する容器の画像データであることを特徴とする請求項６に記載の検査装置。
8. 基準画像データがコンピュータでアシストされた評価装置（７）のコンピュータ（７）の不揮発性メモリ（８、９）内に予め記憶されていることを特徴とする請求項６または７に記載の検査装置。
9. 基準画像データがコンピュータ（８、９）のＲＯＭメモリ（９）内に予め記憶されていることを特徴とする請求項８に記載の検査装置。
10. コンピュータでアシストされた評価装置（７）が、基準画像データを入力するための装置として、データ遠隔伝送を介して基準画像データを入力するための接続端（１０）を含むことを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の検査装置。

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