JP4478786B2 - ガラス壜の検査方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ガラス壜の検査方法に係り、特にガラス壜の壜口部等の特定位置にある欠陥を撮像により検出するためのガラス壜の検査方法に関するものである。
ガラス壜の製造に際して、壜口部の肉厚内にひび割れのような亀裂（クラック）が入ることがあり、この亀裂はビリと称されている。壜口部にビリが発生する箇所はある程度限られていて、代表的には壜口の天面付近に発生する口ビリ、壜口のねじ山部に発生するねじビリ、壜口の首部に発生する首ビリがある。またビリには亀裂の方向によって、縦方向（略垂直方向）に延びる縦ビリ、横方向（略水平方向）に延びる横ビリ、斜め方向に延びる斜めビリがある。
上述したビリはガラス壜の破損の原因になるため壜口部を撮像することによりビリの有無を検出し、ビリがあるガラス壜を不良壜として排除するようにしている。
従来から、ガラス壜の壜口部を撮像してビリの有無を自動的に検査するガラス壜のビリ検査装置が知られている。このビリ検査装置は、ガラス壜の壜口部の周囲を囲むように配設された複数対の投光器と受光器とから構成されており、複数対の投光器と受光器とは、検査対象のガラス壜の壜口部に対してそれぞれ最適な位置に調整され配置関係にある。そして、各対をなす投光器と受光器とによりガラス壜からの反射光を受光し得られた信号を処理し、壜口部のビリを検出するようにしている。この場合、投光器からの投光は壜口部に入射し、ビリがある場合にはビリの亀裂面で反射して明るく光るため、この反射光を投光器と対をなす受光器で受光して所定値以上の明るさを有する部分があるか否かで壜口部のビリを検出している。
上述した従来のビリ検査装置は、ガラス壜の壜口部のビリを検査するために、複数の検査ステーションを備えており、検査用のスターホイールはガラス壜を保持して円周上を搬送して複数の検査ステーションでガラス壜をインデックス（回転割出し）するようになっている。そして、複数の検査ステーションでは、ガラス壜を自転させつつ、それぞれ口ビリ、ねじビリ、首ビリ等の欠陥毎に専用に検査するようになっている。
上述した従来のビリ検査装置は、複数の検査ステーションを備え、各検査ステーション毎に複数対の投光器と受光器とを配置するという構成を採用しているため、検査対象であるガラス壜の品種が変更される型替え時には、各検査ステーション毎に複数対の投光器と受光器の配置関係を再調整しなければならないという問題点がある。すなわち、各検査ステーションにおける複数対の投光器と受光器の角度および高さを再調整するとともに受光器の感度等も再調整しなければならないという問題点がある。
また、壜口部にねじ山部を有したガラス壜においては、ねじ山部は複雑な曲面を有しているためにこのねじ山部においてビリと同様の反射光がある場合が多いので、このねじ山部がある領域から反射光があってもビリとは判定しないように処理している。そのため、ねじ山部及びねじ山部の上下の領域にビリがあっても検出されない。さらに、壜の合わせ目部分も縦方向に連続している曲面になっているためにこの部分においても、ビリと同様の反射光がある場合が多いため、この部分についても、ねじ山部と同様の処理を行っているため、この壜の合わせ目部分及びその周囲の領域にビリがあっても検出されない。すなわち、ガラス壜の特定部分では、受光器で撮影した画像は、正常なガラス壜であっても、欠陥があるガラス壜と同様な画像になってしまい、良壜と不良壜とを識別できないという問題点がある。また壜の成形時に生ずるねじ山部等における成形不良については、従来、検出が困難であった。
そのため、検査対象であるガラス壜の品種が変更される型替え時において投光器と受光器の配置を再調整する必要がなく、ねじ山部の上下の領域にある欠陥や壜の合わせ目部分の周囲にある欠陥等のガラス壜の特定位置にある欠陥を検出することができるとともに壜（特にねじ山部）における成形不良を検出することができるガラス壜の検査装置が要望されている。
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、型替え時において再調整の必要がなく、かつガラス壜の特定位置にある欠陥を検出するためのガラス壜の検査方法を提供することを目的とする。
上述した目的を達成するために、本発明のガラス壜の検査方法は、ガラス壜の製造工程で製造された不良品のガラス壜と良品のガラス壜の両方を含む複数のガラス壜をＣＣＤカメラにより撮影して複数の画像を形成し、前記ＣＣＤカメラにより撮影された複数の画像から不良品のガラス壜の画像を排除し、複数の良品のガラス壜の画像のみを得、得られた複数の良品のガラス壜の画像について画素毎の明るさを把握し、前記複数の画像の同一位置にある各画素について最大の明るさの値と最小の明るさの値を求め、これら最大の明るさの値と最小の明るさの値の間の良品範囲を特定し、ガラス壜の製造工程で製造された検査対象のガラス壜をＣＣＤカメラにより撮影した画像について画素毎の明るさを求め、この求めた各画素の明るさの値が、前記特定された良品範囲内にあるか否かを判断し、ガラス壜の特定部位にある欠陥を検出することを特徴とするものである。
本発明の好ましい一態様は、複数のＣＣＤカメラにより１つのサンプルとなるガラス壜を複数の撮影角度から同時に撮影して複数の画像を形成し、所定の角度毎に基準画像を作成することを特徴としている。
本発明の好ましい一態様は、前記複数の画像の同一位置にある画素の明るさの度数分布を求め、該画素の明るさの平均値及び標準偏差を算出し、該平均値よりも標準偏差の所定倍数以上の明るさを有する画素が少なくとも１つ存在する場合には、該画素を有する画像を不良品のガラス壜の画像と判断して排除することを特徴としている。
本発明の好ましい一態様は、前記複数の画像の同一位置にある画素の明るさの度数分布を求め、該画素の明るさの平均値及び標準偏差を算出し、該平均値から標準偏差の所定倍数を差し引いた値以下の明るさを有する画素が少なくとも１つ存在する場合には、該画素を有する画像を不良品のガラス壜の画像と判断して排除することを特徴としている。
以下、本発明に係るガラス壜の検査装置の実施態様を図１乃至図１７を参照して説明する。本発明のガラス壜の検査装置は、検査すべきガラス壜の特定部位として壜口部の場合を説明し、検査すべき欠陥が壜口部におけるビリ又はねじ山部等における成形不良である場合を説明する。
検査対象となるガラス壜は、検査用のスターホイール（図示せず）に保持され、スターホイールの円周上の搬送経路に沿って搬送される。このスターホイールの円周上の搬送経路の途中の１つのステーション（第１検査ステーション）に、本発明に係るガラス壜の検査装置が配置されている。この第１検査ステーションにおいて、スターホイールにより搬送されるガラス壜がインデックス（回転割出し）され、本発明に係るガラス壜の検査装置によって壜口部におけるビリ又はねじ山部等における成形不良が検出される。
図１は、本発明の第１の実施形態におけるガラス壜の検査装置を示す縦断面図である。図１に示すように、検査装置は、回転自在な回転台１に載置されたガラス壜２の壜口部３を覆うように配置された半球体４と、半球体４を支持する支柱５とを備えている。この半球体４の中心Ｏは、回転台１に載置されたガラス壜２の壜口部３と略一致するようになっている。半球体４は、上下動可能な摺動部材６を介して支柱５に取り付けられており、支柱５に対して上下動自在に構成されている。
図２は、図１に示す半球体４の平面図である。図１および図２に示すように、半球体４の頂部、すなわち回転台１上のガラス壜２の壜口部３の天面の上方には、回転台１上のガラス壜２の壜口内に光を照射する照明７が設置されている。また、半球体４には、ガラス壜２の壜口部３を取り囲むように複数のＣＣＤカメラ１０〜２０が配置されている。これらのＣＣＤカメラ１０〜２０の光軸は、半球体４の中心Ｏ（ガラス壜２の壜口部３）から放射状に伸びる線上にある。
本実施形態においては、合計で１１台のＣＣＤカメラが配置されており、これらのうち１台のカメラ１０は、回転台１に載置されたガラス壜２の壜口部３のねじ山を撮影してガラス壜２の所定の基準位置に対する回転角度を検出する角度検出専用カメラとなっている。図１に示すように、角度検出専用カメラ１０は、その光軸の仰角が０°となるように配置されており、ガラス壜２の壜口部３のねじ山を水平方向から撮影するようになっている。
角度検出専用カメラ１０以外のカメラ１１〜２０は、壜口部３を様々な角度から撮影して壜口部３のビリを検査する検査用ＣＣＤカメラとなっている。本実施形態においては、各カメラの光軸の水平面への投射と角度検出専用カメラ１０の光軸とのなす角が、２５°（第１検査用ＣＣＤカメラ１１、第２検査用ＣＣＤカメラ１２）、５９．５°（第３検査用ＣＣＤカメラ１３）、１４０°（第４検査用ＣＣＤカメラ１４、第５検査用ＣＣＤカメラ１５）、１８５°（第６検査用ＣＣＤカメラ１６）、２２０°（第７検査用ＣＣＤカメラ１７）、２６０°（第８検査用ＣＣＤカメラ１８）、２９６．５°（第９検査用ＣＣＤカメラ１９）、３２６°（第１０検査用ＣＣＤカメラ２０）となるような位置に検査用ＣＣＤカメラ１１〜２０がそれぞれ配置されている。
また、第１検査用ＣＣＤカメラ１１の光軸の仰角は３０°、第２検査用ＣＣＤカメラ１２は０°、第４検査用ＣＣＤカメラ１４は５５°、第５検査用ＣＣＤカメラ１５は１５°、第６検査用ＣＣＤカメラ１６は４５°、第７検査用ＣＣＤカメラ１７は２０°、第８検査用ＣＣＤカメラ１８は３５°、第１０検査用ＣＣＤカメラ２０は２５°となっている。第３検査用ＣＣＤカメラ１３および第９検査用ＣＣＤカメラ１９は、半球体４の面上を上下に移動できるように構成されており、その光軸の仰角を自由に設定できるようになっている。
本実施形態において使用される各ＣＣＤカメラ１０〜２０の画素数は６４×６４であり、０．４ミリ秒毎に１枚の画像を撮影することができるようになっている。例えば、１分間に３００本のガラス壜を検査する場合、１本のガラス壜に対する処理時間は２００ミリ秒となるが、この処理時間のうち１００ミリ秒の間だけガラス壜の撮影をする場合には、１本のガラス壜に対して最大で２５０枚（＝１００／０．４）の画像を撮影することができる。ここで、検査装置によりガラス壜２の壜口部３の検査を行なっている間は、回転台１は回転しており、ガラス壜２を回転させた状態で各ＣＣＤカメラ１０〜２０により同時にガラス壜２を撮影する。このように、ガラス壜２を回転させながら、ガラス壜２の撮影を繰り返し行なうことで、ガラス壜２の壜口部３を全周に亘って撮影することができる。
ここで、ガラス壜２の上方に設置された照明７からの光はガラス壜２の壜口内に入射し、図３に示すように、一部の光ＬＡは壜口部３の内周面から壜口部３に入射する。壜口部３の内部にビリＣがあった場合、この光ＬＡは壜口部３の内部のビリＣの亀裂面で反射し、この反射光ＬＢは壜口部３の内部を透過して上述した検査用ＣＣＤカメラ１１〜２０により撮影される。ビリＣの亀裂面で反射した光ＬＢは、他の部分を透過した光よりも明るく、そのため、ＣＣＤカメラで撮影した画像中では、ビリＣに相当する部分は他の部分より明るい領域となる。検査装置に設けられた画像処理装置は、上述したＣＣＤカメラ１０〜２０により得られた画像からこの明るい領域を検出し、これをビリであると判定する。一方、壜口部３の内部にビリＣがない場合には、前記一部の光ＬＡは壜口部３の内周面から壜口部３に入射してそのまま壜口部３を透過する。この場合、ねじ山部等において成形不良があると、この成形不良部分からの光は、対応するＣＣＤカメラには入射しない方向に散乱することになり、正常に成形されたねじ山部の画像と比べてうす暗くぼんやりとした画像となるため、この成形不良の欠陥を検出できる。
図４は、この画像処理装置と各ＣＣＤカメラ１０〜２０との関係を示す模式図である。図４に示すように、画像処理装置８は、それぞれのＣＣＤカメラ１０〜２０に対応して演算ボード３０〜４０を備えており、これらの演算ボード３０〜４０は対応するＣＣＤカメラ１０〜２０にそれぞれ接続されている。
角度検出専用カメラ１０が接続された角度検出用演算ボード３０には、予めガラス壜２のねじ山の螺旋の高さ位置と所定の基準位置に対するガラス壜２の回転角度との関係が記憶されている。角度検出用演算ボード３０は、角度検出専用カメラ１０により得られた画像からねじ山の螺旋の高さ位置を検出し、このねじ山の螺旋の高さ位置から前記関係に基づいて基準位置に対する撮影時のガラス壜２の回転角度を検出する。検出されたガラス壜２の回転角度の信号は、各検査用ＣＣＤカメラ１１〜２０に接続された演算ボード３１〜４０に送られるようになっている。このように、角度検出専用カメラ１０および角度検出用演算ボード３０は、基準位置に対する撮影時のガラス壜の回転角度を検出する角度検出手段を構成している。
上述したように、各検査用ＣＣＤカメラ１１〜２０に接続された演算ボード３１〜４０には、前記角度検出用演算ボード３０から送られたガラス壜２の回転角度が送られ、各検査用ＣＣＤカメラ１１〜２０により撮影された各画像には、この回転角度が回転角度情報として書き込まれる。
次に、前述のように構成されたガラス壜の検査装置の作用を図１乃至図４を参照して説明する。
上述したように、照明７からの拡散光は、回転台１に載置されたガラス壜２の壜口部３の上方から壜口内に入射する。壜口内に入射した拡散光は、放射状に拡散して壜口部３を透過する。そして、壜口部３を放射状に透過した透過光は、壜口部３の周囲に配置された全てのＣＣＤカメラ（１１個のＣＣＤカメラ）１０〜２０により同時に撮影される。このとき、１個のＣＣＤカメラは、上述したように、角度検出専用カメラになっており、この角度検出専用カメラ１０は壜口部３のねじ山を撮影することにより、基準位置に対する撮影時のガラス壜の回転角度を検出することができる。ねじ山の螺旋は１回転すると１ピッチ分だけ高さ位置が変化するため、予めねじ山の螺旋の高さ位置と基準位置に対する回転角度との関係を角度検出専用カメラ１０の演算ボード３０に記憶させておけば、角度検出専用カメラ１０は撮影時の基準位置に対する角度を検出することができる。この基準位置としては、例えば、ねじ山の始まりである始端を基準位置（０°）とすればよい。
前記角度検出専用カメラ１０を基準とすれば、この角度検出専用カメラ１０に対する各検査用ＣＣＤカメラ１１〜２０の相対位置は予め定まっているため、角度検出専用カメラ１０の演算ボード３０により検出された回転角度は、基準位置を相対的にずらして考えることで、各検査用ＣＣＤカメラ１１〜２０が壜口部３を撮影したときの回転角度としても用いることができる。このため、本実施形態では、各検査用ＣＣＤカメラ１１〜２０により撮影された各画像には、角度検出専用カメラ１０の角度検出用演算ボード３０から送られた回転角度が書き込まれている。
回転台１によってガラス壜２を回転させながら、壜口部３を透過した透過光を所定時間毎に撮影し多数の画像を得る。そして、全ての画像には上述した撮影時の角度情報が書き込まれている。
一方、ガラス壜成形機は多数の金型を備えており、これら金型を用いて多数の壜を同時成形することが行なわれている。成形されたガラス壜の性状（肉厚や微妙な形状等）は金型に大いに依存していることが知られている。また、ガラス壜の壜口部のビリの発生も金型に依存する。そのため、本発明の検査装置で得た画像中には、ガラス壜がどの金型で成形されたかがわかる金型番号の情報も書き込まれている。金型番号はガラス壜の壜底に形成された凸状の符号を読み取る金型番号読取り装置により検出できるものであり、金型番号読取り装置からの信号は各検査用ＣＣＤカメラ１１〜２０の演算ボード３１〜４０に入力され、各画像中に金型番号が書き込まれるようになっている。また、各画像中に製造番号等の製造に関連した情報が書き込まれるようになっている。図５は、上述のようにして得られた回転角度情報と金型番号とが書き込まれた画像の一例を示す模式図である。なお、検査結果、例えばガラス壜の良否を各画像中に書き込んでもよい。
次に、角度情報と金型番号等が書き込まれた各画像と、ガラス壜の検査前に予め作成してあったテンプレートと称される基準画像とを比較し、ガラス壜の壜口部にビリがあるか否かを検査する。この場合、基準画像（テンプレート）は角度毎および金型番号毎に用意されており、各検査用ＣＣＤカメラで得られた画像中に書き込まれた角度情報および金型番号と対応した基準画像が選定されて、この選定された基準画像と検査対象のガラス壜の画像とが比較される。
次に、基準画像（テンプレート）の作成方法について説明する。
基準画像（以下、適宜テンプレートという）を作成する工程は、大きく分けて３つの工程から構成される。すなわち、テンプレートの作成に使用される複数のガラス壜を各ＣＣＤカメラにて撮影する撮影工程、撮影工程によって撮影された画像群の中から不良品のガラス壜の画像を排除して良品のガラス壜の画像を選別する画像選別工程、そして、画像選別工程により選別された画像に基づいてテンプレートを作成する画像作成工程である。以下、各工程について順に説明する。
（１）撮影工程
本実施形態において実施される撮影工程の基礎データは次の通りである。
１）サンプルに使用されるガラス壜の本数 １００本
２）金型番号Ｍ１〜Ｍ８
３）角度Ａ１〜Ａ８（Ａ１：０〜４５°、Ａ２：４５〜９０°、・・・、Ａ８：３１５〜３６０°）
４）ガラス壜１本当りの撮影枚数 １００枚
サンプルとなる１００本のガラス壜は検査用のスターホイールにより検査ステーションに搬送され、検査ステーションに備えられている第１乃至第１０検査用ＣＣＤカメラ１１〜２０にて撮影される。撮影された画像は、各検査用ＣＣＤカメラ１１〜２０の演算ユニット３０〜４０に接続されたコンピュータ４２（図４参照）に送られ、これらの画像に基づいて以下に述べる工程がコンピュータ４２により行われる。
以下、第１検査用ＣＣＤカメラ１１、金型番号Ｍ１、角度Ａ１に対応したテンプレートを作成する例について説明する。
上述のように、１本のガラス壜に対して１００枚の画像が撮影されるので、１００本のガラス壜に対して合計１０，０００枚の画像が第１検査用ＣＣＤカメラ１１により撮影される。１００本のガラス壜のうち、金型番号Ｍ１により成形されたガラス壜が３本である場合、この金型番号Ｍ１によって成形されたガラス壜の画像数は３本×１００枚＝３００枚である。したがって、まず、金型番号Ｍ１により成形されたガラス壜の画像３００枚が１０，０００枚の中から抽出される。さらに、この３００枚の画像の中から、角度Ａ１において撮影された画像が抽出される。本実施形態では、角度Ａ１において３５枚の画像が撮影されるようになっている。したがって、金型番号Ｍ１、角度Ａ１に対応したテンプレートの作成には３５枚の画像が選定される。
（２）画像選別工程
基準画像となるテンプレートを作成する際に、サンプルとして使用される複数のガラス壜の中に不良品が含まれていると、ビリに基づく光を含んだ形のテンプレートが作成されることになる。このように、本来、光るべきでない部位からの明るい光を含んだ画像に基づいてテンプレートが作成されてしまうと、その部位にビリが存在するガラス壜を不良品と判断することができなくなってしまう。このような理由から、テンプレートを作成する前工程として、テンプレートに使用される複数の画像から不良品のガラス壜の画像を排除する作業が行われる。
画像選別工程では、撮影工程により選定された複数の画像に基づいて、画像を構成する画素毎の明るさの分布を示す度数分布が作成される。図６は、サンプルとなるガラス壜の画像を示す模式図である。図７は、画素の明るさの分布を示す度数分布である。図６において符号５０は明部を示す。図７において、度数分布の縦軸は画素の個数を表し、横軸は明るさ（０〜２５５）を表す。
図６に示すように、各ＣＣＤカメラ１１〜２０の画像は縦６４個×横６４個の画素群から構成されている。この画素数は適宜調整することができる。この例の場合、１枚の画像は６４×６４の画素に分解することができる。そして、分解された画素群の中から１行１列目の画素が画像ごとにグラフ上にプロットされる。このようにして１行１列目の画素が３５枚の画像についてグラフ上に順次プロットされると、図７に示すような、１行１列目の画素の明るさの分布を表す度数分布を得ることができる。この度数分布は１行１列目から６４行６４列目まで作成される。
次に、得られた度数分布毎に明るさのばらつき度合いを示す標準偏差σが計算される。この標準偏差σは一般的な統計的手法により求められる。そして、例えば、±２σの範囲内に画素の明るさが分布する場合は良品のガラス壜の画像と判断されるように検出基準を設定する。サンプルとなるガラス壜が総て良品である場合には、総ての画素の明るさはほぼ平均値Ｘ付近に分布することになる。したがって、図７に示すように、総ての画素は±２σの範囲内に存在することになる。この場合、画像は排除されず、３５枚の総ての画像がテンプレート作成に使用される。
一方、あるガラス壜にビリが存在する場合、このビリの存在を示す画像の部位６０は極端に明るくなる（図６参照）。そうすると、度数分布には、図７に示すように、この部位６０に対応する明るさの画素の個数６１が＋２σの右側の領域にプロットされることになる。そして、このような画素を有する画像にはビリが撮影されていると判断される。また同様に、極端に暗い部位がある場合は、この部位に対応する明るさの画素の個数は−２σの左側の領域にプロットされることになる。そして、このような画素を有する画像には成形不良のねじ山部等が撮影されていると判断される。そして、これらの画像はテンプレートの作成に使用される画像から排除される。なお、本実施形態では統計学的手法を用いて画像選別工程を行っているが、これに限らず、排除すべき画像を特定できるものであれば他の手法を用いてもよい。例えば、撮影工程により得られた複数の画像を金型別、角度別にディスプレイ上に表示し、オペレータがディスプレイ上の画像を目視することにより不良品のガラス壜の画像を選別してもよい。
（３）画像作成工程
画像作成工程では、上述した画像選別工程により選別された複数の画像に基づいて、テンプレートとなる基準画像が作成される。この画像作成工程について図８乃至図１０を参照して説明する。図８は良品のガラス壜の画像を示す模式図である。図９は、ある特定の行における画素の明るさの分布を示すグラフ図である。図１０は検査すべきガラス壜の画像の各画素の明るさ分布とテンプレートとの関係を示す図である。
本実施形態におけるテンプレートは、画像の画素行ごとに作成される。まず、ある画素行を特定する。例えば、図８において、第３行を特定したとする。次に、この特定した画素行を列方向（図８の横方向、１、２、３・・・６４の方向）に走査して、各画素が有する明るさをグラフに表す。具体的には、画素の明るさ度合いを縦軸とし、画素の列番号を横軸として、特定した画素行上の各画素をグラフ上にプロットしていく。図８に示すように、第３行の画素は暗部７０の領域に位置するため、この第３行の各画素をグラフ上にプロットしたときに描かれる線は、ほぼ明るさ０付近に位置する直線となる。
一方、例えば、第１０行の画素を特定した場合、この行の各画素をプロットしたときに描かれる線は図９に示すＴ１のようになる。即ち、第１０行では、ねじ山部からの光によって形成された明部５０が走査されるので、この明部５０に対応する画素は高い明るさ度合いを示すことになる。
さらに、総ての画像について、同一行の各画素が同一グラフ上にプロットされる。つまり、本実施形態では、３５枚の画像がテンプレートの作成に使用されるので、図９に示すように、３５本の線群（図９では４本の線Ｔ１〜Ｔ４のみを示す）からなる明るさの分布図が作成される。このようにして、１行から６４行までの総ての行について明るさの分布図が作成される。
そして、これらの線群によって画定された最大領域がテンプレートとすべき領域となる。即ち、図１０に示すように、列ごとの最大値（最大の明るさ）を示す点を結んで得られる線を明テンプレートラインＴｍａｘとし、列ごとの最小値（最小の明るさ）を示す点を結んで得られる線を暗テンプレートラインＴｍｉｎとする。そして、明テンプレートラインＴｍａｘと暗テンプレートラインＴｍｉｎとによって囲まれた領域が求めるべき基準画像（テンプレート）となる。つまり、明テンプレートラインＴｍａｘと暗テンプレートラインＴｍｉｎとの間には、最大の明るさと最小の明るさの間の範囲が列方向に連続して形成される。このようにして、金型番号Ｍ１、角度Ａ１において、６４個のテンプレートが作成される。
このようなテンプレートの作成作業は、金型番号Ｍ１〜Ｍ２０、角度Ａ１〜Ａ８について行われるので、６４×２０×８＝１０，２４０個のテンプレートが第１検査用ＣＣＤカメラ１１に対して与えられる。つまり、それぞれの検査用ＣＣＤカメラ１１〜２０は、金型、角度、画素行ごとのテンプレートを有することになる。上述したように、ガラス壜の性状やビリの発生具合などは金型に大きく依存するため、各金型に対応したテンプレートを作成することによってビリ又はねじ山部等における成形不良の検出精度を高めることができる。
次に、上述の方法で得られた基準画像（テンプレート）と検査対象のガラス壜から得られた画像とを比較して壜口部におけるビリ又はねじ山部等における成形不良があるか否かを判定する方法について説明する。
まず、画像に付与された角度情報や金型番号などの各種情報に基づいて、検査対象となる画像と同一の条件（金型、角度など）の下で作成されたテンプレートが比較対象として選定される。次に、検査すべきガラス壜の画像が画素行ごとにテンプレートと比較される。具体的には、ある特定の画素行における列方向の明るさ分布を示す線がテンプレートと比較される。そして、図１０に示すように、検査すべきガラス壜の明るさ度合いを示す線Ｓ１がテンプレートの良品領域（明テンプレートラインＴｍａｘと暗テンプレートラインＴｍｉｎとによって囲まれた領域）内に総て存在すれば、このガラス壜は良品と判定される。
一方、符号Ｓ２に示すように、線の一部がテンプレートの良品領域からはみ出す場合、このガラス壜は不良品と判断される。そして、総ての画素行をテンプレートと比較したときに少なくとも１つの行において不良品と判定された場合には、このガラス壜には、壜口部においてビリ又はねじ山部等において成形不良が存在すると判定される。
このような検査は各角度Ａ１〜Ａ８において行われるので、例えば、角度Ａ１においてビリ又は成形不良が存在しないと判断された場合であっても、角度Ａ２においてビリ又は成形不良が存在すると判断されることもある。本実施形態では、複数の角度（Ａ１〜Ａ８）においてビリ又は成形不良の検出が行われるため、従来の検査装置に比べてビリ又は成形不良の検査精度を高めることができる。
上述のように作成された６４個のテンプレートは、さらに、２次元的（平面的）な２枚の明テンプレート及び暗テンプレートに集約することができる。図１１Ａは明テンプレートを示す模式図であり、図１１Ｂは暗テンプレートを示す模式図である。以下、図１０及び図１１Ａを参照して明テンプレートの作成工程を説明する。
図１０に示すように、ある特定の行の明テンプレートラインＴｍａｘが有する明るさ度合いは、列ごとに０〜２５５の範囲内で数値化することができる。そして、これらの明るさ度合いを示す各数値を、図１１Ａに示す６４行×６４列の区画からなる表の対応する行にプロットする。例えば、ｎ行の明テンプレートラインＴｍａｘのｍ列が有する明るさ度合いを示す数値は、表のｎ行ｍ列に位置する区画にプロットされる。ここで、図１１Ａでは、０〜２５５の明るさ度合いを１６進法で表している。
１行から６４行までの明テンプレートラインＴｍａｘの明るさ度合いが総て表にプロットされると、最終的に、図１１Ａに示すような１枚の明テンプレートが作成される。図１１Ｂに示す暗テンプレートも、明テンプレートと同様の工程により暗テンプレートラインＴｍｉｎに基づいて作成される。このようにして得られた明テンプレート及び暗テンプレートによって、基準画像を構成する各画素の最大の明るさと最小の明るさの範囲が決定される。すなわち、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す例では、ｎ行ｍ列に位置する画素についての最小の明るさと最大の明るさの範囲は０２から０８までの範囲となる。なお、図１２Ａは図１１Ａに示す明テンプレートの各数値に基づいて画像化した明テンプレート画像を示し、図１２Ｂは図１１Ｂに示す暗テンプレートの各数値に基づいて画像化した暗テンプレート画像を示す。
上述した説明においては、二次元的（平面的）な２枚の明テンプレート及び暗テンプレートを作成するに際して、行毎に各画素が有する明るさを数値化する例を説明したが、行毎にではなく各画素毎に各画素の明るさの度合いを数値化することによっても二次元的な２枚の明テンプレート及び暗テンプレートを作成することができる。
次に、上記工程により得られた２枚の明テンプレート及び暗テンプレートを用いて検査対象となるガラス壜に壜口部におけるビリ又はねじ山部等における成形不良があるか否かを判定する方法について説明する。まず、検査対象となるガラス壜の画像の特定の行が列方向（横方向）に走査され、その行が持つ各画素の明るさが数値化される。次に、その行の１列から６４列までの各画素の明るさが、明テンプレート及び暗テンプレートによって決定された最大の明るさと最小の明るさの範囲（以下、良品範囲という）内に存在するか否か判断される。この工程は１行から６４行までの総ての行について行われる。
そして、検査対象となる画像を構成する総ての画素の明るさが良品範囲内に存在すれば、ガラス壜には壜口部におけるビリまたはねじ山部等における成形不良が存在しないと判定される。一方、明るさが良品範囲から許容値以上外れた画素が規定数以上存在すれば、その画像は不良品のガラス壜の画像と判断され、そのガラス壜には壜口部におけるビリまたはねじ山部等における成形不良が存在すると判定される。なお、不良品の判断基準となる良品範囲からの許容値および画素の個数の規定値は、達成すべき検査精度に応じて設定することができる。例えば、ある画像中の隣接する所定個数の画素が良品範囲外の明るさを有する場合には、その画像を不良品のガラス壜の画像と判断するようにしてもよい。
図１乃至図１２Ａ，１２Ｂに示す実施形態においては、ガラス壜の壜口内部を照明し、壜口部を透過した透過光からビリ又は成形不良を検出するように構成している。この構成によれば、横方向に延びる横ビリや斜めに延びる斜めビリは完全に検出できる。また垂直方向に延びる縦ビリについても大部分のものは検出できるが、縦ビリの亀裂面が壜の軸心から半径方向に延びる方向と完全に一致している場合には、壜口部を透過する透過光は亀裂面に平行に進行していくために縦ビリを検出できない可能性がある。そのため、第２の実施形態においては、スターホイールの円周上の搬送経路の途中に第２検査ステーションを設け、この第２検査ステーションに反射光で縦ビリを検出するガラス壜の検査装置を配置している。なお、第２の実施形態においても、図１乃至図１２Ａ，１２Ｂに示す透過光を用いた検査装置を第１検査ステーションに設置していることは勿論である。
次に、縦ビリを検出するガラス壜の検査装置を図１３乃至図１６を参照して説明する。
図１３は縦ビリを検出する検査装置の主要部を示す平面図、図１４は図１３のＡ−Ａ線断面図、図１５は図１３のＢ−Ｂ線断面図である。図１３乃至図１５に示すように、この検査装置は、ガラス壜２の壜口部３を覆うように配置された半球体１０４を備えている。この半球体１０４の中心Ｏは、ガラス壜２の壜口部３と略一致するようになっている。半球体１０４の側部、すなわちガラス壜２の壜口部３の側方には、ガラス壜２の壜口部３に光を照射する第１の照明１０７ａが設置されている。また、半球体１０４には、ガラス壜２の壜口部３を取り囲むように複数のＣＣＤカメラ１１０〜１１９が配置されている。これらのＣＣＤカメラ１１０〜１１９の光軸は、半球体１０４の中心Ｏ（ガラス壜２の壜口部３）から放射状に伸びる線上にある。
本実施形態においては、合計で１０台のＣＣＤカメラが配置されており、これらのうち１台のカメラ１１０は、ガラス壜２の壜口部３のねじ山を撮影してガラス壜２の回転角度を検出する角度検出専用カメラとなっている。図１５に示すように、角度検出専用カメラ１１０は、その光軸の仰角が０°となるように配置されており、ガラス壜２の壜口部３のねじ山を水平方向から撮影するようになっている。半球体１０４の角度検出専用カメラ１１０に対向する側面には第２の照明１０７ｂが配置されており、この第２の照明１０７ｂによりガラス壜２の壜口部３のねじ山を照明するようになっている。この第２の照明１０７ｂから発される光は赤外光となっており、第１の照明１０７ａから発される光と干渉しないようになっている。また、角度検出専用カメラ１１０は、第２の照明１０７ｂから発された赤外光のみを受光するようになっている。
角度検出専用カメラ１１０以外のカメラ１１１〜１１９は、壜口部３を様々な角度から撮影して壜口部３のビリを検査する検査用ＣＣＤカメラとなっている。本実施形態においては、各カメラの光軸の水平面への投射と角度検出専用カメラ１１０の光軸とのなす角が、９０°（第１検査用ＣＣＤカメラ１１１）、１３０°（第２検査用ＣＣＤカメラ１１２）、１５０°（第３検査用ＣＣＤカメラ１１３）、１８０°（第４検査用ＣＣＤカメラ１１４）、２２０°（第５検査用ＣＣＤカメラ１１５、第６検査用ＣＣＤカメラ１１６）、２６０°（第７検査用ＣＣＤカメラ１１７）、３０５°（第８検査用ＣＣＤカメラ１１８）、３１７°（第９検査用ＣＣＤカメラ１１９）となるような位置に検査用ＣＣＤカメラ１１１〜１１９がそれぞれ配置されている。
また、第１検査用ＣＣＤカメラ１１１の光軸の仰角は４０°、第２検査用ＣＣＤカメラ１１２は３５°、第３検査用ＣＣＤカメラ１１３は０°、第４検査用ＣＣＤカメラ１１４は５０°、第５検査用ＣＣＤカメラ１１５は４０°、第６検査用ＣＣＤカメラ１１６は１０°、第７検査用ＣＣＤカメラ１１７は３５°、第８検査用ＣＣＤカメラ１１８は３５°、第９検査用ＣＣＤカメラ１１９は０°となっている。
ここで、図１６に示すように、第１の照明１０７ａからの光ＬＣは、ガラス壜２の壜口部３の外周面から壜口部３に入射する。壜口部３の内部にビリ（縦ビリ）Ｃがあった場合、この光ＬＣは壜口部３の内部のビリＣの亀裂面で反射し、この反射光ＬＤは壜口部３の内部を透過して上述した検査用ＣＣＤカメラ１１１〜１１９により撮影される。ビリＣの亀裂面で反射した光ＬＤは、他の部分を透過した光よりも明るく、そのため、ＣＣＤカメラ１１１〜１１９で撮影した画像中では、ビリＣに相当する部分は他の部分より明るい領域となる。検査装置に設けられた画像処理装置は、上述したＣＣＤカメラ１１１〜１１９により得られた画像からこの明るい領域を検出し、これをビリであると判定する。一方、壜口部３の内部にビリＣがない場合には、第１の照明１０７ａからの光ＬＣは壜口部３の外周面から壜口部３に入射してそのまま壜口部３を透過するか、または壜口部３の外周面で反射する。この場合、ねじ山部等において成形不良があると、この成形不良部分からの光は、対応するＣＣＤカメラには入射しない方向に散乱することになり、正常に成形されたねじ山部の画像と比べてうす暗くぼんやりとした画像となるため、この成形不良の欠陥を検出できる。前記画像処理装置の構成は、上述の第１の実施形態における検査装置の画像処理装置と同様であるので、ここでは説明を省略する。
次に、前述のように構成されたガラス壜の検査装置の作用を図１３乃至図１６を参照して説明する。
第２の照明１０７ｂからの赤外光は、回転台１に載置されたガラス壜２の壜口部３の側方から壜口部３に入射し、壜口部３を透過する。壜口部３を透過した赤外光は、第２の照明１０７ｂに対向して設けられた角度検出専用カメラ１１０により撮影される。上述の第１の実施形態と同様に、この角度検出専用カメラ１１０が壜口部３のねじ山を撮影することにより、撮影時の基準位置に対する撮影時のガラス壜の回転角度を検出することができる。
一方、第１の照明１０７ａからの拡散光は、回転台１に載置されたガラス壜２の壜口部３に入射する。検査用ＣＣＤカメラ１１１〜１１９は、ガラス壜２の壜口部３から反射した光を撮影する。この場合、壜口部３の内部にビリがあると、壜口部３の外周面から壜口内部に入射した光はビリの亀裂面で反射した後に、この反射光は壜口部３を透過してＣＣＤカメラ１１１〜１１９により撮影される。
前記角度検出専用カメラ１１０を基準とすれば、この角度検出専用カメラ１１０に対する各検査用ＣＣＤカメラ１１１〜１１９の相対位置は予め定まっているため、角度検出専用カメラ１１０により検出された回転角度は、基準位置を相対的にずらして考えることで、各検査用ＣＣＤカメラ１１１〜１１９が壜口部３を撮影したときの回転角度としても用いることができる。このため、本実施形態では、各検査用ＣＣＤカメラ１１〜１１９により撮影された各画像には、角度検出専用カメラ１１０により検出された回転角度が書き込まれている。そして、第１の実施形態と同様に、基準画像（テンプレート）と検査対象のガラス壜から得られた画像とを比較して壜口部にビリがあるか否かを判定する。
ここで、図１７に示すように、第１検査ステーションにおける検査装置の画像処理装置８の演算ボード３０〜４０と、第２検査ステーションにおける検査装置の画像処理装置１０８の演算ボード１３０〜１３９とを、例えばイーサネット（登録商標）１４１でホストコンピュータ１４２に接続して上述した基準画像を作成してもよい。すなわち、各検査装置のＣＣＤカメラ１０〜２０，１１０〜１１９により撮影された画像をホストコンピュータ１４２に送り、これらの画像に基づいてホストコンピュータ１４２により基準画像を作成することもできる。
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
以上説明したように、本発明によれば、サンプルとなる複数のガラス壜をＣＣＤカメラにより撮影し、得られた複数の画像から良品のガラス壜の明るさの範囲を特定することにより基準画像を作成することができる。
また本発明によれば、予め欠陥がないガラス壜（良品壜）の画像に基づいて基準画像を作成しておき、検査対象のガラス壜を撮影して得られた実際の画像と前記基準画像とを比較することにより、ガラス壜の特定部位にある欠陥を検出することができる。これにより、検査対象であるガラス壜の品種が変更される型替え時に、投光部である照明と受光部であるＣＣＤカメラとの配置関係を再調整する必要がなく、型替え時の調整時間を飛躍的に短縮することができる。また、ねじ山を有したガラス壜におけるねじ山部にあるビリ等の欠陥や壜の合わせ目部分にあるビリ等の欠陥などのように、ガラス壜の特定部位にある欠陥を検出することができる。
本発明は、ガラス壜の壜口部等の特定位置にある欠陥を撮像により検出するためのガラス壜の検査装置に用いられる。
本発明の第１の実施形態における検査装置を示す縦断面図である。 図１に示す検査装置の半球体の平面図である。 本発明の第１の実施形態における照明からの光の挙動を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態における検査装置の画像処理装置とＣＣＤカメラとの関係を示す模式図である。 角度情報と金型番号とが書き込まれた画像の一例を示す模式図である。 サンプルとなるガラス壜の画像を示す模式図である。 画素の明るさの分布を示す度数分布である。 良品のガラス壜の画像を示す模式図である。 ある特定の行における画素の明るさの分布を示すグラフ図である。 検査すべきガラス壜の画像における各画素の明るさ分布とテンプレートとの関係を示す図である。 図１１Ａは明テンプレートを示す模式図であり、図１１Ｂは暗テンプレートを示す模式図である。 図１２Ａは図１１Ａに示す明テンプレートの各数値に基づいて画像化した明テンプレート画像を示し、図１２Ｂは図１１Ｂに示す暗テンプレートの各数値に基づいて画像化した暗テンプレート画像を示す。 本発明の第２の実施形態における検査装置の主要部を示す平面図である。 図１３のＡ−Ａ線断面図である。 図１３のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第２の実施形態における照明からの光の挙動を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態における検査装置の画像処理装置とＣＣＤカメラとの関係を示す模式図である。

Claims (4)

  1. ガラス壜の製造工程で製造された不良品のガラス壜と良品のガラス壜の両方を含む複数のガラス壜をＣＣＤカメラにより撮影して複数の画像を形成し、
    前記ＣＣＤカメラにより撮影された複数の画像から不良品のガラス壜の画像を排除し、複数の良品のガラス壜の画像のみを得、
    得られた複数の良品のガラス壜の画像について画素毎の明るさを把握し、前記複数の画像の同一位置にある各画素について最大の明るさの値と最小の明るさの値を求め、これら最大の明るさの値と最小の明るさの値の間の良品範囲を特定し、
    ガラス壜の製造工程で製造された検査対象のガラス壜をＣＣＤカメラにより撮影した画像について画素毎の明るさを求め、この求めた各画素の明るさの値が、前記特定された良品範囲内にあるか否かを判断し、ガラス壜の特定部位にある欠陥を検出することを特徴とするガラス壜の検査方法。
  2. 複数のＣＣＤカメラにより１つのサンプルとなるガラス壜を複数の撮影角度から同時に撮影して複数の画像を形成し、所定の角度毎に基準画像を作成することを特徴とする請求項１に記載のガラス壜の検査方法。
  3. 前記複数の画像の同一位置にある画素の明るさの度数分布を求め、該画素の明るさの平均値及び標準偏差を算出し、該平均値よりも標準偏差の所定倍数以上の明るさを有する画素が少なくとも１つ存在する場合には、該画素を有する画像を不良品のガラス壜の画像と判断して排除することを特徴とする請求項１に記載のガラス壜の検査方法。
  4. 前記複数の画像の同一位置にある画素の明るさの度数分布を求め、該画素の明るさの平均値及び標準偏差を算出し、該平均値から標準偏差の所定倍数を差し引いた値以下の明るさを有する画素が少なくとも１つ存在する場合には、該画素を有する画像を不良品のガラス壜の画像と判断して排除することを特徴とする請求項１に記載のガラス壜の検査方法。
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