JP4886830B2 - 透明ガラス容器の焼傷検査方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラスびんやガラス食器などのガラス容器の成形工程で生じる焼傷と呼ばれる欠点を高精度で検出できる透明（半透明を含む）ガラスびんの焼傷検査方法及び装置に関する。

ガラスびん等のガラス容器は、ゴブ（溶融ガラスの塊）を粗型内に投入して吹製又はプレスによりパリソンを成形し、これを仕上型に移して吹製するなどして成形される。
オリフィスから切り出されたゴブに傷やしわがあると、これが仕上型で成形されたガラス容器に筋状の溝として残り、焼傷と呼ばれる欠点になる。

従来から、焼傷を光学的に検査する方法として、回転する被検査容器を挟んで光源と撮像手段を対向して配置し、撮像手段で撮像した容器画像に暗線がある場合に焼傷有りとするものが知られている。焼傷は概略Ｖ字状の溝であるので、裏側から表面側に透過する光が当該部分で分散し、容器画像に暗い線となって表れるのである。
一方、ガラスびん等のガラス容器の成形上不可避なものとして合目線がある。合目線は、仕上型が２つ割りの割型であるために、割型の境目に僅かな段差が生じるもので、縦方向にほぼ垂直に発生する。

従来は、焼傷と合目線を区別するために、撮像手段で撮像した容器画像をソフトウエアにより画像処理し、ほぼ垂直な直線状の暗線がある場合に合目線（良品）と判定し、その他の暗線がある場合を焼傷（不良品）と判定することが行われていた。
しかし、焼傷であってもほぼ垂直な直線状のものも多くあるため、焼傷を合目線と間違えて良品と誤判定される場合も多かった。

また、下記特許文献１には、光源とガラス容器の間に縞模様板を設置し、焼傷又は合目線と縞模様によって形成されるモアレ縞を利用して焼傷と合目線を区別する方法・装置が開示されている。
これは、焼傷によって生じるモアレ縞の不連続部が、合目線によって生じる不連続部よりも大きいので、その大きさの違いを画像処理により検出し、焼傷と合目線を区別するものである。

特開平１−１３２９４２号公報

焼傷と合目線を区別するのに、画像処理のソフトウエアによる従来方法は、前記のようにほぼ垂直な直線状の焼傷を合目線（良品）と判定してしまうため、結局、その後に全数を目視検査品しなければ、不良品が市場に出てしまうことになる。

前記特許文献１の方法は、ガラス容器の肉厚分布の僅かな違いや、ハンドリング装置によってセットされるガラスびんの位置の微妙な違いなどによって、容器画像のモアレ縞がかなり異なるものとなり、実際には、モアレ縞の不連続部を検出するのが困難であり、やはり不良品を良品とする誤判定が多く、現実的なものではない。さらに、縞模様板の縞模様と平行な方向の焼傷を検出することもできないという問題もある。

本発明は、焼傷と合目線を高精度で区別し、合目線を焼傷と誤って良品を不良品と誤判定すること、及び焼傷のある不良品を良品と誤判定することを防止することを課題とするものである。

〔請求項１〕
本発明は、回転する被検査容器を挟んで光源と撮像手段を対向して配置し、撮像手段で撮像した容器画像に暗線があるかどうかで焼傷を検出する焼傷検査方法において、前記容器画像において、容器の軸線よりも左側にある左側画像と容器の軸線よりも右側にある右側画像を設定し、該左側画像と、これに対応する容器表面の領域が前記右側画像にあるときの右側画像を比較し、当該左側画像と右側画像の双方に暗線があるときに前記領域に焼傷有りと判定し、その他の場合に前記領域に焼傷無しと判定することを特徴とする透明ガラス容器の焼傷検査方法である。

〔請求項２〕
また本発明は、回転する被検査容器を挟んで光源と撮像手段を対向して配置し、撮像手段で撮像した容器画像に暗線があるかどうかで焼傷を検出する焼傷検査方法において、
前記容器画像において容器の軸線を含む中央画像と、該中央画像よりも左側にある左側画像及び右側にある右側画像を設定し、前記左側画像と、これに対応する容器表面の領域が中央画像にあるときの中央画像、右側画像にあるときに右側画像を比較し、これら３画像の全てに暗線があるときに前記領域に焼傷有りと判定し、その他の場合に前記領域に焼傷無しと判定することを特徴とする透明ガラス容器の焼傷検査方法である。

〔請求項３〕
また本発明は、前記左側画像と右側画像の容器軸線からの距離が、容器画像における容器の幅をＷとしたときに、０．２Ｗ〜０．３Ｗである請求項１又は２に記載の透明ガラス容器の焼傷検査方法である。

〔請求項４〕
また本発明は、光源と、被検査容器を軸周りに回転させながら支持する回転支持手段と、被検査容器を挟んで前記光源と対向して配された撮像手段と、該撮像手段で撮像した容器画像を処理する処理手段を有し、該処理手段が、前記容器画像において、容器の軸線よりも左側にある左側画像と容器の軸線よりも右側にある右側画像を設定し、該左側画像と、これに対応する容器表面の領域が前記右側画像にあるときの右側画像を比較し、当該左側画像と右側画像の双方に暗線があるときに前記領域に焼傷有りと判定し、その他の場合に前記領域に焼傷無しと判定することを特徴とする透明ガラス容器の焼傷検査装置である。

〔請求項５〕
また本発明は、光源と、被検査容器を軸周りに回転させながら支持する回転支持手段と、被検査容器を挟んで前記光源と対向して配された撮像手段と、該撮像手段で撮像した容器画像を処理する処理手段を有し、該処理手段が、前記容器画像において容器の軸線を含む中央画像と、該中央画像よりも左側にある左側画像及び右側にある右側画像を設定し、前記左側画像と、これに対応する容器表面の領域が中央画像にあるときの中央画像、右側画像にあるときに右側画像を比較し、これら３画像の全てに暗線があるときに前記領域に焼傷有りと判定し、その他の場合に前記領域に焼傷無しと判定することを特徴とする透明ガラス容器の焼傷検査装置である。

〔請求項６〕
また本発明は、前記左側画像と右側画像の容器軸線からの距離が、容器画像における容器の幅をＷとしたときに、０．２Ｗ〜０．３Ｗである請求項４又は５に記載の透明ガラス容器の焼傷検査装置である。

〔請求項７〕
また本発明は、前記光源が面光源であり、該面光源の発光面の幅が、被検査容器とカメラ軸線との交点における平面視開き角で１５°〜２５°である請求項４〜６のいずれかに記載の透明ガラス容器の焼傷検査装置である。

なお、本発明において「左側」又は「右側」は、撮像手段から見て容器軸線よりも左側にあるか右側にあるかを意味する。

〔合目線〕
以下、図面に基づいて本発明の原理を説明する。
図１は、合目線の拡大断面図である。
図１に示されるように、仕上型の合目によってガラス容器表面に生じる合目線５は段差状であり、一方が急斜面５ａ、他方が緩斜面５ｂとなっており、左右非対称で方向性がある。このため、合目線５が容器軸線よりも左側にあるとき、右側にあるとき又は中央にあるときで、光源からの光の反射、屈折の様子が異なる。

図２，３は、合目線の位置と反射光の関係の説明図、図４は合目線の位置と容器画像の関係の説明図である。
図４の左側は、容器表面の左側に合目線５があり、容器画像の左側画像に合目線がある領域が写し出されている状態である。図４の中央は、左側から容器がある程度回転した状態で、容器表面の中央に合目線５があり、容器画像の中央画像に合目線がある領域が写し出されている状態である。図４の右側は、中央からさらに容器が回転した状態で、容器表面の右側に合目線５があり、容器画像の右側画像に合目線がある領域が写し出されている状態である。

図２は、合目線５の急斜面５ａが撮像手段から見て左側にある場合である。
合目線５が容器の左側又は中央にあるとき、急斜面５ａにおける反射光は撮像手段方向に進むことはない。また、透過光は合目線部分で拡散するので、合目線部分から撮像手段に到達する光はきわめて少なくなり、撮像手段で撮像された容器画像で合目線は暗線となる（図４の左側及び中央）。
合目線５が容器の右側にあるとき、急斜面５ａにおける反射光の一部は撮像手段方向に進む。透過光は合目線部分で拡散し撮像手段に到達する透過光は少なくなるが、急斜面５ａにおける反射光が加わるので、撮像手段で撮像された容器画像で合目線はほとんど暗くならない（図４の右側）。

図３は、合目線５の急斜面５ａが撮像手段から見て左側にある場合である。
この場合、図２とは逆に、合目線５が容器の左側にあるとき、急斜面５ａにおける反射光の一部は撮像手段方向に進む。透過光は合目線部分で拡散し撮像手段に到達する透過光は少なくなるが、急斜面５ａにおける反射光が加わるので、撮像手段で撮像された容器画像で合目線はほとんど暗くならない。
また、合目線５が容器の右側又は中央にあるとき、急斜面５ａにおける反射光は撮像手段方向に進まないので、撮像手段で撮像された容器画像で合目線は暗線となる。

したがって、容器画像のうちの右側画像と左側画像を比較し、どちらか一方のみに暗線がある場合、容器表面の当該領域に合目線があることが分かる。

〔焼傷〕
図５は焼傷６の拡大断面図、図６は焼傷の位置と容器画像の関係の説明図である。
図６の左側は、容器表面の左側に焼傷６があり、容器画像の左側画像に焼傷がある領域が写し出されている状態である。図６の中央は、左側から容器がある程度回転した状態で、容器表面の中央に焼傷６があり、容器画像の中央画像に焼傷がある領域が写し出されている状態である。図６の右側は、中央からさらに容器が回転した状態で、容器表面の右側に焼傷６があり、容器画像の右側画像に焼傷がある領域が写し出されている状態である。

図５に示されるように、焼傷はＶ字溝状であり、しかも斜面６ａ，６ｂは平滑でなく凸凹になっている。このため、光源からの光は焼傷でランダムに反射・屈折し、焼傷が容器のどの部分（左側、中央部、又は右側）にあっても、焼傷部分から撮像手段に到達する光はきわめて少なくなり、撮像手段で撮像された容器画像で焼傷は暗線となる（図６の左側、中央及び右側）。
図６は焼傷が垂直方向の場合であるが、水平方向や傾いた焼傷であっても全く同様であり、焼傷が容器のどの部分（左側、中央部、又は右側）にあっても、撮像手段で撮像された容器画像で焼傷は暗線となる。

〔焼傷と合目線の区別〕
上記の通りであるから、容器画像において設定された左側画像と右側画像を比較し、その双方に暗線があるときは、左側画像及び右側画像に対応する容器表面の領域に焼傷があり、その容器は不良品となる。また、左側画像又は右画像の一方のみに暗線があるときは、左側画像及び右画像に対応する領域の容器表面に合目線があることが分かる。

容器画像において設定された左側画像、中央画像及び右側画像を比較し、これら全部に暗線があるときは、これら画像に対応する容器表面の領域に焼傷があり、その容器は不良品となる。また、左側画像と中央画像、若しくは中央画像と右画像のみに暗線があるときは、これら画像に対応する領域の容器表面に合目線があることが分かる。

本発明において、左側画像と右側画像の容器軸線からの距離（図８のＬ，Ｒ）が、容器画像における容器の幅をＷとしたときに、０．２Ｗ〜０．３Ｗが適当である。
この距離が０．２Ｗに満たないと、暗線とはならないはずの合目線が暗線となり、焼傷と誤認してしまうおそれがある。０．３Ｗを超えると右側画像及び左側画像がカバーする領域が小さくなり実用的でない。

本発明において、光源は面光源が適当であり、面光源の発光面の幅は、被検査容器とカメラ軸線との交点（Ｐ）における平面視開き角（θ）で１５°〜２５°が適当である（図７）。
開き角が１５°に満たないと、撮像手段で撮像した画像にガラス容器の肉厚差などが影となって表れやすくなり、焼傷の正確な検出ができなくなるおそれがある。開き角が２５°を超えると、焼傷とその他の部分のコントラストが薄くなり、やはり焼傷の正確な検出ができなくなるおそれがある。

本発明において、面光源は例えばＬＥＤ拡散照明を使用できる。
撮像手段はＣＣＤカメラ（特に、取込速度の速い高速エリアカメラ）が適当である。
被検査容器を回転させながら支持する回転支持手段は、ガラスびんの検査で従来から普通に用いられているハンドリング装置を使用できる。
処理手段は、画像処理機能を持ったマイクロコンピュータ等を使用できる。

本発明は、焼傷の欠点と合目線を正確に区別できるので、合目線を焼傷と間違えて良品を不良品と誤判定するおそれがきわめて少なくなり、また焼傷の欠点を見逃すおそれもきわめて少なく、高精度に焼傷の有無を検出できる。

合目線の拡大断面図である。 合目線の位置と反射光の関係の説明図である。 合目線の位置と反射光の関係の説明図である。 合目線の位置と容器画像の関係の説明図である。 焼傷の拡大断面図である。 焼傷の位置と容器画像の関係の説明図である。 実施例の焼傷検査装置の平面図及び側面図である。 ガラス容器表面の領域と画像の関係の説明図である。 回転するガラス容器表面の領域と画像の関係の説明図である。

図７は、実施例の焼傷検査装置の概略の平面図（上段）及び側面図（下段）である。
ガラス容器１（ガラスびん）は、図示しない回転支持手段に支持されて回転しながら焼傷検査を受ける。
ガラス容器１を挟んで光源２（面光源）と撮像手段３（高速エリアカメラ）が対向して配置されている。本実施例の面光源２の発光面２ａの幅は、ガラス容器１と撮像手段３の軸線との交点Ｐ（ガラス容器外周面の光源から最も遠い点）における平面視開き角θ＝２０°となる幅である。撮像手段３には処理手段４（マイクロコンピュータ）が接続されている。

図８は、ガラス容器表面の領域と画像の関係の説明図である。
処理手段４は、撮像したガラス容器の全体画像（胴部のみを検査する場合は胴部の全体画像）において、左側画像、中央画像及び右側画像を設定する。この設定は、処理手段に予め設定すべき画像の区画（位置・大きさ）を座標で登録しておけばよい。
本実施例の場合、容器軸線から左側画像までの距離Ｌ、及び右側画像までの距離Ｒは、共に約０．２５Ｗである（但し、Ｗは容器画像における容器の幅＝直径）。

図８は、撮像手段が最初にシャッターを切り、第１画像を撮像したときの、容器表面の領域を表している。
このとき、仮想的ではあるが、容器表面にＡ１〜Ａ６、及びＢ１〜Ｂ６の合計１２の領域が形成される。
図８において、左側画像にはＡ３領域、中央画像にはＡ２領域、右側画像にはＡ１領域が写し出されている（図９の第１画像）。

図８の状態から、ガラス容器が矢印方向に６０°回転するごとに撮像手段３によって撮像され、第６画像まで撮像される。その後、ガラス容器が９０°回転したときに第７が撮像され、さらに６０°回転するごとに第１２画像までが撮像される。
撮像された第１〜第１２画像は処理手段のメモリに蓄積され、各画像について左側画像、中央画像及び右側画像が抽出・設定される。

図９は、第１〜第１２画像における左側画像、中央画像及び右側画像に写し出されている領域を示している。
第１〜第６画像の左側画像、中央画像及び右側画像には、ガラス容器のＡ１〜Ａ６領域が写し出され、第７〜第１２画像の左側画像、中央画像及び右側画像には、ガラス容器のＢ１〜Ｂ６領域が写し出されている。

処理手段３は、第１〜第１２画像の各左側画像、中央画像及び右側画像から、Ａ１〜Ａ６及びＢ１〜Ｂ６の全ての領域について、焼傷があるかどうかを検査する。
例えば、Ａ１領域について検査する場合、第１画像の右側画像、第５画像の左側画像及び第６画像の中央画像を比較し、これら全ての画像に暗線があればＡ１領域に焼傷有りと判定し、その他の場合はＡ１領域に焼傷無しと判定する。
また例えばＢ４領域を検査する場合は、第８画像の左側画像、第９画像の中央画像、第１０画像の右側画像を比較する。
なお、各画像に暗線があるかどうかは、予め設定された画素の明るさ閾値に基づいて判定される。

処理手段４は、Ａ１〜Ａ６及びＢ１〜Ｂ６の全ての領域について焼傷なしと判定した場合、そのガラス容器を良品と判定し、どれか１つ以上の領域で焼傷有りと判定した場合、そのガラス容器を不良品と判定し、ハンドリング装置に不良信号を送ってそのガラス容器を検査ラインから排除する。

図８，９は、ガラス容器の胴部の焼傷検査を表しているが、肩部、首部についても左側画像、中央画像及び右側画像を設定し、同様に検査することができる。

また、図８，９は、各容器画像について左側画像、中央画像及び右側画像を設定しているが、左側画像と右側画像のみを設定して検査することもできる。その場合は、Ａ１〜Ａ６及びＢ１〜Ｂ６の全ての領域について右側画像と左側画像を比較し、双方に暗線がある場合はその領域に焼傷有りと判定し、その他の場合は焼傷無しと判定する。

１ ガラス容器
２ 光源
２ａ 発光面
３ 撮像手段
４ 処理手段
５ 合目線
６ 焼傷

Claims (7)

1. 回転する被検査容器を挟んで光源と撮像手段を対向して配置し、撮像手段で撮像した容器画像に暗線があるかどうかで焼傷を検出する焼傷検査方法において、
   前記容器画像において、容器の軸線よりも左側にある左側画像と容器の軸線よりも右側にある右側画像を設定し、該左側画像と、これに対応する容器表面の領域が前記右側画像にあるときの右側画像を比較し、当該左側画像と右側画像の双方に暗線があるときに前記領域に焼傷有りと判定し、その他の場合に前記領域に焼傷無しと判定することを特徴とする透明ガラス容器の焼傷検査方法。
2. 回転する被検査容器を挟んで光源と撮像手段を対向して配置し、撮像手段で撮像した容器画像に暗線があるかどうかで焼傷を検出する焼傷検査方法において、
   前記容器画像において容器の軸線を含む中央画像と、該中央画像よりも左側にある左側画像及び右側にある右側画像を設定し、
   前記左側画像と、これに対応する容器表面の領域が中央画像にあるときの中央画像、右側画像にあるときに右側画像を比較し、これら３画像の全てに暗線があるときに前記領域に焼傷有りと判定し、その他の場合に前記領域に焼傷無しと判定することを特徴とする透明ガラス容器の焼傷検査方法。
3. 前記左側画像と右側画像の容器軸線からの距離が、容器画像における容器の幅をＷとしたときに、０．２Ｗ〜０．３Ｗである請求項１又は２に記載の透明ガラス容器の焼傷検査方法。
4. 光源と、
   被検査容器を軸周りに回転させながら支持する回転支持手段と、
   被検査容器を挟んで前記光源と対向して配された撮像手段と、
   該撮像手段で撮像した容器画像を処理する処理手段を有し、
   該処理手段が、前記容器画像において、容器の軸線よりも左側にある左側画像と容器の軸線よりも右側にある右側画像を設定し、該左側画像と、これに対応する容器表面の領域が前記右側画像にあるときの右側画像を比較し、当該左側画像と右側画像の双方に暗線があるときに前記領域に焼傷有りと判定し、その他の場合に前記領域に焼傷無しと判定することを特徴とする透明ガラス容器の焼傷検査装置。
5. 光源と、
   被検査容器を軸周りに回転させながら支持する回転支持手段と、
   被検査容器を挟んで前記光源と対向して配された撮像手段と、
   該撮像手段で撮像した容器画像を処理する処理手段を有し、
   該処理手段が、前記容器画像において容器の軸線を含む中央画像と、該中央画像よりも左側にある左側画像及び右側にある右側画像を設定し、
   前記左側画像と、これに対応する容器表面の領域が中央画像にあるときの中央画像、右側画像にあるときに右側画像を比較し、これら３画像の全てに暗線があるときに前記領域に焼傷有りと判定し、その他の場合に前記領域に焼傷無しと判定することを特徴とする透明ガラス容器の焼傷検査装置。
6. 前記左側画像と右側画像の容器軸線からの距離が、容器画像における容器の幅をＷとしたときに、０．２Ｗ〜０．３Ｗである請求項４又は５に記載の透明ガラス容器の焼傷検査装置。
7. 前記光源が面光源であり、該面光源の発光面の幅が、被検査容器と撮像手段軸線との交点における平面視開き角で１５°〜２５°である請求項４〜６のいずれかに記載の透明ガラス容器の焼傷検査装置。

Images