JP6279353B2

JP6279353B2 - ガラスびんの胴径測定器

Info

Publication number: JP6279353B2
Application number: JP2014042157A
Authority: JP
Inventors: 滝澤　務; 務滝澤
Original assignee: 東洋ガラス機械株式会社
Priority date: 2014-03-04
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2018-02-14
Anticipated expiration: 2034-03-04
Also published as: JP2015169449A

Description

本発明は、カメラと放物面鏡を備えるガラスびんの胴径測定器に関する。

一般に、ガラスびんは、成形時の例えばガラス温度の不均一や、除冷炉に入るまでの間に生じる変形によって、求める規格とは異なって成形される場合がある。このような欠陥を有するガラスびんを検出するための一つとして、胴径測定器は、ガラスびんの胴径を測定する（例えば、特許文献１参照。）。
従来、ガラスびんの胴径測定器の測定方式は、接触方式と非接触方式がある。接触方式は、接触部をガラスびんに接触させることによって胴径を測定する。この接触方式は、常にガラスびんとの接触があるため、接触時の衝撃によって部品の破損や摩耗が生じる。
また、接触方式は、接触による振動のため測定精度を保つことができず、部位によっては測定ができない。
一方、非接触方式は、接触することなく測定ができるため、測定時にガラスびんを傷つけることがない。また、非接触方式は、接触による振動がなく、また、例えばラインセンサカメラでは光によって測定をおこなうため、測定の精度が高い。

特開２００５−０９１０６０号公報

しかしながら、例えば投光器と受光器の相対位置が固定され、光線の芯がずれないことを前提とするレーザスキャンマイクロメータでは、機械振動やガラスびんの回転による振動によって投光器と受光器の相対位置がずれてしまい精度良く測定ができない。
また、ガラスびんの胴径を精度良く測定するため、受光器は、投光器からの照射光のうち平行光を受光することによって、ノギスのように胴部の両端を測定する必要がある。しかしながら、例えばラインセンサカメラの場合、測定物の胴径が大きくなればなるほど、カメラ視線が斜めになり胴部の両端の測定値に誤差を生じる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、機械振動やガラスびんの回転による振動の影響を受けにくく、測定物の胴径に依らず平行光のみを受光することによって、精度の高い測定ができるガラスびんの胴径測定器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ガラスびんを間欠的に送るためのスターホイールと、前記ガラスびんを回転させるドライブホイールと、前記スターホイールの内に設けられ、前記スターホイールの外に向けて、光を前記ガラスびんに照射する投光器と、前記スターホイールの外に設けられ、前記ガラスびん越しに照射した光を反射する放物面鏡と、前記放物面鏡から反射した光を受光するカメラと、を備えたことを特徴とする。
この発明では、胴径測定器は、機械振動やガラスびんの回転による振動の影響を受けにくく、測定物の胴径に依らず投光器からの照射光のうち平行光のみを受光できる。
したがって、投光器からの照射光のうち平行光を受光することによって、ノギスのように胴部の両端を測定するため、ガラスびんの胴径を精度良く測定できる。

前記放物面鏡と前記平面鏡とは、一対のフレームにより支持され、放物面鏡と、平面鏡と、一対のフレームとは枠状に形成されていてもよい。
前記放物面鏡側に前記カメラが配置されていてもよい。
この発明では、光学系を構成するに際し、一対のフレームを利用して、放物面鏡と平面鏡とカメラとを一体に保持できるため、光学系の配置が容易化でき、放物面鏡と平面鏡とカメラの光学上の芯出しを容易化できる。
前記投光器は拡散面光源であってもよい。
前記カメラは、エリアセンサカメラの機能を備え、初期設定時にエリアセンサカメラとして画像を撮影し、撮影画像中の所定のラインを選択し、ガラスびんの胴径の測定中には当該選択したラインの画像を処理してもよい。

本発明によれば、胴径測定器は、機械振動やガラスびんの回転による振動の影響が受けにくく、測定物の胴径によらず投光器からの照射光のうち平行光のみを受光できるため、精度の高い測定ができる。

本発明に係る胴径測定器の平面図である。図１における測定機器の側面図である。図１における測定機器の平面図である。カメラ画像を示す図である。Ａは、発明に係る別の実施の形態を示す胴径測定器の平面図、Ｂは、測定ユニットの側面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係るガラスびんの胴径測定器１の平面図である。
胴径測定器１は、マシンセンター２を回転軸として回転し、ガラスびん１００を順次に間欠的に送るスターホイール３と、ガラスびん１００をスターホイール３に搬入する搬入コンベア４と、ガラスびん１００をスターホイール３から搬出する搬出コンベア５と、ガラスびん１００の胴径を測定する測定ユニット６と、を備える。

スターホイール３は、円盤状のホイールであり、周方向に等間隔に８個の凹溝３ａを有する。このスターホイール３は、回転可能な垂直軸であるマシンセンター２を回転軸として、図１では、反時計回りに回転する。また、スターホイール３は、マシンセンター２に対し、図２に示すように、上下に間隔をあけて一対設けられる。
この構成によって、一対のスターホイール３は、ガラスびん１００をそれぞれの凹溝３ａに受け入れ、ガラスびん１００の胴部を上下に間隔をあけて２箇所で支持し、ガラスびん１００を立てた状態で所定の方向に順次に間欠的に送ることができる。

搬入コンベア４は、図１に示すように、ガラスびん１００を立てた状態でスライド移動させながらスターホイール３の下の台座２０（図２参照。）に運び入れる。台座２０に載ったガラスびん１００は、スターホイール３の凹溝３ａに受け入れられる。スターホイール３は、間欠的に反時計方向に駆動される。
ガラスびん１００が、測定ユニット６の位置に至ると、スターホイール３が一時的に停止する。この位置で測定ユニット６による測定を受けさせながら、ガラスびん１００は順次に反時計方向に間欠的に送られる。
ガラスびん１００は、搬出コンベア５の位置に至ると、搬出コンベア５に移し替えられて、スターホイール３の外に送り出される。

測定ユニット６は、スターホイール３により順次に送られてきたガラスびん１００の胴径を測定する。この測定ユニット６は、図２及び図３に示すように、台座２０に載ったガラスびん１００をびん軸Ｃ回りに回転させるドライブホイール６０と、スターホイール３の内側に位置して、ガラスびん１００の胴部に向けて光を照射する投光器６１と、投光器６１からの照射光であって、ガラスびん１００の胴部を透過した平行光を入射する放物面鏡６２と、この放物面鏡６２とガラスびん１００の間に位置し、放物面鏡６２で反射した光を入射する平面鏡６３と、平面鏡６３で反射した光を撮影するカメラ６４と、を備える。
放物面鏡６２と平面鏡６３とは、一対のフレームＳ２により支持され、放物面鏡６２と、平面鏡６３と、一対のフレームＳ２とは枠状に形成されている。放物面鏡６２の中央にはカメラ支持部Ｓ１が設けられ、カメラ支持部Ｓ１にカメラ６４が配置されている。
この構成では、光学系を構成するに際し、一対のフレームＳ２を利用して、放物面鏡６２と平面鏡６３とカメラ６４とを一体に保持できる。したがって、光学系の配置が容易化される。放物面鏡６２と平面鏡６３とカメラ６４の光学上の芯出しを行い、カメラ支持部Ｓ１でカメラ６４を固定することで芯出しを容易化できる。

スターホイール３は、図１に示すように、それぞれの凹溝３ａに２つのスターホイールローラ７を有する。測定ユニット６において、スターホイール３の凹溝３ａに入ったガラスびん１００は、台座２０に載った状態で、２つのスターホイールローラ７と、ドライブホイール６０との間に配置される。ドライブホイール６０は、図２に示すように、スターホイール３の外側に設けられ、自身が回転することにより、スターホイールローラ７との協働によりガラスびん１００をびん軸Ｃ回りに回転させる。

投光器６１は、光を照射する面照明機器であり、ガラスびん越しに照射するため、図１に示すように、投光器支持具６１Ａに支持されて、上部のスターホイール３と下部のスターホイール３の間に設けられる。この投光器６１の光源は、どの方向から見ても輝度が変わらない拡散面光源である。
放物面鏡６２は、図３に示すように、放物状の反射面の凹面鏡である。本構成では、帯状の放物面鏡を採用する。
平面鏡６３は、反射面が平らな帯状の鏡である。この平面鏡６３で反射した光を、カメラ６４が受光するように設けられている。

上述したカメラ６４は、ラインセンサカメラで構成されている。このラインセンサカメラは、受光素子が一次元の線状に配置されているカメラであり、像を線で捉え、通常のカメラより高解像度である。
本実施の形態では、カメラ６４に、エリアセンサカメラの機能を保有させてもよい。すなわち、図４に示すように、測定ユニット６の初期設定の段階では、カメラ６４を、エリアセンサカメラとして機能させる。エリアセンサカメラは、受光素子が二次元の面状に配置されており像を面Ｍで捉えるカメラである。面Ｍは横と縦が、１０２４×７６８の画素で構成されている。カメラ６４により、像を面Ｍで捉えさせ、その面画像Ｍにおいて、ガラスびん１００の胴部に対応した、所望の測定ラインＬ１０、Ｌ１１、Ｌ１２を選択する。
測定ラインは、一つのラインでも、複数のラインでも選択できる。
カメラ６４は、測定時において、選択した、一または複数の測定ラインＬ１０、Ｌ１１、Ｌ１２に基づいて、ラインセンサカメラとして機能させる。
カメラ６４を、単機能のラインセンサカメラとした場合、ガラスびん１００の所望の胴部に対し、測定ラインを芯出しするためのセッティングが困難である。これに対し、カメラ６４に、エリアセンサカメラの機能を保有させ、取得した面画像Ｍにおいて、ガラスびん１００の胴部に対応した、所望の測定ラインＬ１０、Ｌ１１、Ｌ１２を選択すれば、選択操作により、ガラスびん１００の所望の胴部に対し、測定ラインを芯出しすることができ、測定ラインのセッティングが容易化できる。

次に、測定ユニット６について説明する。
ガラスびん１００は、図２に示すように、上部のスターホイール３と下部のスターホイール３によって、台座２０の上に立った状態で支持される。この測定ユニット６において、ガラスびん１００は軸線Ｃ回りを回転し、回転するガラスびん１００の胴部に、スターホイール３の内側の投光器６１から光が照射される。

ガラスびん１００の胴径は、図３に示すように、ガラスびん１００の両端を通過する平行光Ｌ１に基づいて測定される。図３では、光路矢印をカメラ６４の視線で示す。
投光器６１からの平行光Ｌ１、Ｌ２は、ガラスびん１００の胴部を透過して直進し、平面鏡６３の下を通過し、放物面鏡６２に到達する。放物面鏡６２は、やや上向きに光を反射し、この反射光は平面鏡６３に到達する。すなわち、投光器６１からガラスびん越しに照射された光は、ガラスびん１００の両側を通過した平行光Ｌ１、Ｌ２のみが、帯状の放物面鏡６２によって反射され、その反射光が平面鏡６３に到達する。
そして、平面鏡６３で反射した光がカメラ６４に結像される。
カメラ６４に結像した画像は、ガラスびん１００の胴部両端を通過した平行光Ｌ１、Ｌ２のみから成っており、ガラスびん１００の胴部をノギスのように挟んで通過した一対の平行光Ｌ１の間隔を特定し、この特定に基づいてガラスびん１００の胴径が計測される。

本実施形態によれば、ガラスびん１００の胴径測定器１は、ガラスびん１００を順次に間欠的に送るためのスターホイール３と、ガラスびん１００を回転させるためのドライブホイール６０と、スターホイール３の内に設けられ、光をガラスびん１００に照射する投光器６１と、スターホイール３の外に設けられ、ガラスびん越しに照射した光を反射する放物面鏡６２と、スターホイール３の外に設けられ、放物面鏡６２から反射した照射光を受光するカメラ６４と、を備えることとした。
これにより、胴径測定器１は、投光器６１とカメラ６４を分離して設けられ、放物面鏡６２によって投光器６１からの照射光のうち平行光のみをカメラ６４に結像する。このカメラ６４は、スターホイール３の外に設けられるため、スターホイール３の振動やガラスびん１００の回転による振動の影響を受けにくく、安定した測定が可能となる。
これに対し、投光器６１は、図１に示すように、投光器支持具６１Ａに支持されて、スターホイール３の内側に配置される。しかしながら、投光器６１は、光を照射する面照明機器であるため、スターホイール３の内側に配置されて、仮に投光器６１が振動しても、測定精度に及ぼす影響は少ない。

本実施形態によれば、カメラ６４は、複数の測定ライン（図４参照。）の設定が可能である。これにより、測定幅が広がるため、胴径測定器１は、一つのライン測定では検出しにくいガラスびん１００の胴部の凹みや膨らみを検出できる。
本実施形態によれば、投光器６１の光源は、拡散面光源であることとした。これにより、投光器６１が振動を受けてもカメラ６４が受光する光量の変化が少ないため、胴径測定器１は、大きな測定誤差を生じることなく正確に測定ができる。

図５Ａ、Ｂは、別の実施の形態を示す。図５において、図１と同一部分には同一符号を付して示し、その説明を省略する。
この実施の形態では、図１の実施の形態と比較し、測定ユニット６における光学系機能部品の配置の構成が異なっている。すなわち、図５Ｂに示すように、台座２０に載ったガラスびん１００をびん軸Ｃ回りに回転させるドライブホイール６０と、スターホイール３の内側に位置して、ガラスびん１００の胴部に向けて光を照射する投光器６１と、投光器６１からの照射光であって、ガラスびん１００の胴部を透過した平行光を入射する放物面鏡６２とを備えている。本実施の形態では、放物面鏡６２とガラスびん１００の間にカメラ６４が配置され、図１の平面鏡６３が省略されている。

この実施の形態では、放物面鏡６２から反射した投光器６１からの平行光が、直接カメラ６４に結像される。この場合、カメラ６４は、スターホイール３の外側に離して設けられる。スターホイール３の外側にカメラ６４を離して設けたため、スターホイール３の振動やガラスびん１００の回転の振動の影響を受けない。したがって、カメラ６４による安定した測定が可能になる。

上述した各実施形態では、ガラスびん１００をスターホイール３に運ぶ搬入コンベア４の近い位置に、測定ユニット６を設けるよう例示した。しかしながら、必ずしも搬入コンベア４に近い位置に設ける必要はなく、測定ユニット６は、搬入コンベア４から搬出コンベア５までの間に設けられればよい。
また、各実施の形態では、投光器６１からの照射光のうち平行光Ｌ１、Ｌ２を受光することによって、ノギスのようにガラスびん１００の胴部の両端を測定するため、ガラスびん１００の胴径を精度良く測定できる。
上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示するものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。

１胴径測定器
３スターホイール
３ａ凹溝
６測定ユニット
６０ドライブホイール
６１投光器
６２放物面鏡
６３平面鏡
６４カメラ
１００ガラスびん

Claims

ガラスびんを間欠的に送るためのスターホイールと、前記ガラスびんを回転させるドライブホイールと、前記スターホイールの内に設けられ、前記スターホイールの外に向けて、光を前記ガラスびんに照射する投光器と、前記スターホイールの外に設けられ、前記ガラスびん越しに照射した光を反射する放物面鏡と、前記放物面鏡から反射した光を受光するカメラと、を備えたことを特徴とするガラスびんの胴径測定器。
前記放物面鏡と前記平面鏡とは、一対のフレームにより支持され、放物面鏡と、平面鏡と、一対のフレームとは枠状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガラスびんの胴径測定器。
前記放物面鏡側に前記カメラが配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のガラスびんの胴径測定器。
前記投光器は拡散面光源であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のガラスびんの胴径測定器。
前記カメラは、エリアセンサカメラの機能を備え、初期設定時にエリアセンサカメラとして画像を撮影し、撮影画像中の所定のラインを選択し、ガラスびんの胴径の測定中には当該選択したラインの画像を処理することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のガラスびんの胴径測定器。