JPH10160553A

JPH10160553A - 重量検出方法と装置、これらを用いた定量供給装置

Info

Publication number: JPH10160553A
Application number: JP32414996A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Doi; 啓充土井; Hiroyuki Funada; 博幸舩田; Rinshii Melvin; リンシーメルヴィン; Masatoshi Inada; 昌俊稲田
Original assignee: Yamamura Glass KK
Current assignee: Yamamura Glass KK
Priority date: 1996-12-04
Filing date: 1996-12-04
Publication date: 1998-06-19
Anticipated expiration: 2016-12-04
Also published as: JP3623329B2

Abstract

(57)【要約】【課題】１軸まわりにほぼ円形状をなして定量供給さ
れる製びん用のゴブ等の各種の定量供給物の重量を、簡
易な演算操作にて高速で高精度に検出することができる
ようにすることを目的とする。【解決手段】少なくとも１軸まわりにほぼ円形状をな
して定量供給される製びん用のゴブ等の各種の定量供給
物の１軸に沿う断面から、この断面の面積Ｂ、前記断面
での１軸方向各位置での定量供給物の直径Ｄの平均値を
計測するとともに、定量供給物の下記の重量係数Ｃを設
定し、これらを基に下記の式【数１０】によって定量供給物の重量Ｗを算出し検出することによ
って、上記の目的を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１軸まわりにほぼ
円形状をなして定量供給される製びん用のゴブ等の各種
の定量供給物の重量検出方法と装置、およびこれらを用
いた定量供給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば製びん機は、ゴブフィーダから供
給されセアーにて所定長さに切断された定量のゴブを成
形型内に受入れ、これを所定形状に成形する。この供給
されるゴブの量は成形するびん類に対して過不足がある
と、成形不良やトラブルを招く。これらに対処するの
に、供給されるゴブの重量を人が管理して、過不足に応
じてゴブフィーダのチューブを上げ下げすることによ
り、所定量のゴブが供給されるようにしている。

【０００３】しかし、人手によるのでは熟練を要する
上、近時の高速化に対応しにくくなっている。米国特許
第５，４３４，６１６号明細書は、ゴブの重量管理を自
動的に行ってゴブを定量供給できる装置を開示してい
る。この開示装置は、ゴブフィーダから供給され落下す
るゴブを、側方より撮像カメラにて撮像し、撮像したゴ
ブの画像から、画像処理にてゴブの重量を検出する。こ
の検出は縦長なゴブの太さに長手方向の変動があっても
軸線まわりにはほぼ円形となっていることを利用したも
ので、下記の式を用いている。

【０００４】

【数４】

【０００５】この式は、ゴブの像における長手方向各位
置での幅をそれらが対応する部分のゴブの直径とみな
し、この各部の幅から得られるゴブの長手方向各位置で
の横断面積をゴブの画像の長手方向全域につき積分する
ことによりゴブの体積を算出し、これに、ガラスの質量
と補正係数とを掛け合わせることにより、ゴブの重量を
算出し検出している。

【０００６】これにより、定量供給されるゴブの重量を
自動的に管理することができ、開示装置はこの検出され
たゴブの重量の過不足に応じてゴブフィーダのチューブ
を下げ、あるいは上げるように自動制御して定量供給さ
れるゴブの重量が安定するようにしている。

【０００７】また開示装置は、撮像カメラの撮像視野に
おける所定の検出位置にゴブが達したとことを、セアー
によるゴブの切断タイミングからの経過時間のカウント
によって検出し、前記所定位置でのゴブの画像から重量
の検出を行い検出精度が安定するようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記式の演算
操作は複雑でマイクロコンピュータ等による電子処理で
の自動的な演算処理にても長い時間が掛かり、ゴブの重
量検出とそれによるゴブ供給の定量制御を、高速で精度
よく行うことは困難である。このため、さらなる高品質
化、高速化が要求される製びん等には不十分である。

【０００９】本発明の目的は、１軸まわりにほぼ円形状
をなして定量供給される製びん用のゴブ等の各種の定量
供給物の重量を、簡易な演算操作にて高速で高精度に検
出することができる重量検出方法と装置、およびこれら
を用いた定量供給装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明の重量検出方法は、少なくとも１軸
まわりにほぼ円形状をなして定量供給される製びん用の
ゴブ等の各種の定量供給物の１軸に沿う断面の計測か
ら、この断面の面積Ｂ、前記断面での１軸方向各位置で
の定量供給物の直径Ｄの平均値、定量供給物の重量係数
Ｃとを計測し、この計測結果を基に下記の式

【００１１】

【数５】

【００１２】によって定量供給物の重量Ｗを算出し検出
することを特徴とするものである。

【００１３】このような構成では、１軸まわりにほぼ円
形状をなして定量供給される定量供給物の前記１軸に沿
った断面から、この断面の面積Ｂと直径Ｄの平均値とを
計測し、これらと、定数として予め設定しておける重量
係数Ｃとのそれぞれを上記式に従って掛け合わせるだけ
の簡単な操作で迅速に定量供給物の重量を算出し検出す
ることができるし、上記式は、下記の式〜

【００１４】

【図６】

【００１５】のように展開して、の重量計算式におけ
る定量供給物の１軸方向各位置での横断面の面積を１軸
方向に積分した体積算出部分を、定量供給物の１軸方向
の断面積Ｂと、直径Ｄの平均値と、定量供給物の比重γ
に掛け合わせたπ／４の定数部分に分解して、に示す
ような断面積Ｂの関数式に置換したもので、定量供給物
の重量を精度よく検出することができる。

【００１６】請求項２の発明の重量検出装置は、定量供
給手段から１軸まわりにほぼ円形状をなして定量供給さ
れる製びん用ゴブ等の各種の定量供給物を、これの前記
１軸にほぼ直角な方向から撮像できるように配置された
撮像手段と、撮像手段により撮像された定量供給物の画
像を取り込んで画像処理し、定量供給物の画像を定量供
給物の１軸に沿った断面とみなして、定量供給物の１軸
に沿う断面の面積Ｂ、前記断面での１軸方向各位置での
定量供給物の直径Ｄの平均値を計測する画像処理手段
と、これら計測結果と予め設定された定量供給物の重量
係数Ｃとから、下記の式

【００１７】

【数７】

【００１８】によって定量供給物の重量Ｗを算出する演
算手段とを備えたことを特徴とするものであり、請求項
１の発明の重量検出方法を、撮像手段による定量供給物
の撮像と、撮像された定量供給物の画像の画像処理によ
る必要な計測と、計測結果と予め設定された定量供給物
の重量係数との演算手段による上記式に則った演算と
で、請求項１に発明の重量検出を自動的な電子処理操作
にて高速かつ高精度に達成することができ、さらなる高
速化が望まれる製びん機でのゴブの重量制御に十分に対
応できる。

【００１９】請求項３の発明の重量検出装置は、請求項
２の発明において、さらに、定量供給物の１軸方向各位
置での直径Ｄは、定量供給物の１軸方向に微小ピッチｄ
ｈにて分割した各ピクセルの重心と、微小ピッチを限り
なく小さくしたときの各重心位置を通る１軸の関数ｆ
（ｘ）と、この関数ｆ（ｘ）の各重心座標位置での傾き
をπ／２回転させたときの定量供給物の画像内の線分と
して求める。

【００２０】このような構成では、請求項２の発明に加
え、さらに、定量供給物の１軸方向各位置での直径Ｄ
を、少ない演算要素と簡単な演算操作とで計測すること
ができ、定量供給物の重量検出速度をさらに高速に達成
することができるし、製びん用のゴブは時として長手方
向に曲がることがあり、しかも、溶解状態にあるゴブの
表面張力の影響で前記曲がりに沿う１軸に直角な平面上
で円形状となる傾向を示すのと、前記手法で検出される
各位置の直径Ｄの向きとが符合しているので、これを基
に得られる直径Ｄの平均値が高精度に計測されるので、
定量供給物の重量検出精度がさらに向上する。

【００２１】請求項４の発明の重量検出装置は、請求項
２、３の発明のいずれか１つにおいて、さらに、撮像手
段は定量供給手段により定量供給されて１軸方向に落下
してくる定量供給物を側方より撮像するものであり、画
像処理手段は、撮像画面上での定量供給物の重量検出を
行う所定位置よりも上の位置に対応する位置の画像デー
タから、その画像の重心と、この重心の撮像画面上での
座標位置とを計測するとともに、この計測対象となった
定量供給物の画像の重心が前記所定位置に達するまでの
定量供給物の落下時間を演算し、この時間が経過した時
点で撮像された定量供給物の画像から、定量供給物の重
量を検出する。

【００２２】このような構成では、請求項３の発明に加
え、さらに、撮像手段が側方より撮像する定量供給手段
から供給されて１軸方向に落下する定量供給物の画像
は、定量供給物の落下に対応して撮像画面上で上部から
下部に移動するが、画像処理手段は、撮像画面上での定
量供給物の重量を検出する所定位置よりも上にあるとき
の画像の重心の座標位置から、画像の重心が前記所定位
置に達するまでの定量供給物が落下する時間が経過した
時点を計測して、この時点での画像から定量供給物の重
量を検出するので、定量供給物の供給タイミングにバラ
ツキがあってもこれの影響なく撮像画面の常に一定位置
で撮像された画像を基に定量供給物の重量を検出するこ
とができ、画像位置のバラツキによるより計測誤差が解
消するので重量検出精度がさらに向上する。

【００２３】請求項５の発明の定量供給装置は、製びん
用ゴブ等の各種の供給物を少なくとも１軸まわりに円形
をなして定量供給する定量供給手段と、この定量供給手
段から定量供給される定量供給物を、これの前記１軸に
ほぼ直交する方向から撮像できるように配置された撮像
手段と、撮像手段により撮像された定量供給物の画像を
取り込んで画像処理し、定量供給物の画像を定量供給物
の１軸に沿った断面とみなして、定量供給物の１軸に沿
う断面の面積Ｂ、前記断面での１軸方向各位置での定量
供給物の直径Ｄの平均値を計測する画像処理手段と、こ
れら計測結果と予め設定された下記の定量供給物の重量
係数Ｃとから、下記の式

【００２４】

【数８】

【００２５】によって定量供給物の重量Ｗを算出する演
算手段と、演算手段からの検出重量値と予め設定された
基準重量範囲とを比較する比較手段と、比較手段での比
較の結果、検出重量値が基準重量範囲を下回っていると
定量供給手段の供給量を所定量上げ、検出重量値が基準
重量範囲を上回っていると定量供給手段の供給量を所定
量下げるように制御する供給量補正手段とを備えたこと
を特徴とするものである。

【００２６】このような構成では、定量供給手段から少
なくとも１軸まわりにほぼ円形状をなして定量供給され
る製びん用のゴブ等の各種の定量供給物の重量が、撮像
手段、画像処理手段、および演算手段によって、請求項
２の発明の重量検出方法および請求項５の発明の重量検
出装置と同様に高速かつ高精度に検出され、この高速か
つ高精度に検出された重量と基準重量範囲との比較手段
による比較結果に対応して、供給量補正手段が定量供給
手段の供給量を上げたり、下げたりする制御を応答性よ
く達成することができ、さらなる高速化が望まれる製び
ん機のゴブの定量供給等にも十分に対応できるこのよう
な定量供給装置でも、請求項６の発明のように、請求項
３の発明の構成を採用し、また、請求項７の発明のよう
に、請求項４の発明の構成を採用して、それぞれと同様
の作用効果を発揮できることは勿論である。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の代表的な実施の形
態について図を参照しながら詳細に説明する。

【００２８】本実施の形態は図２に示すような製びん機
にゴブを定量供給するゴブフィーダ１を定量供給手段と
した場合の一具体例である。ゴブフィーダ１は図２に示
すようにスパウト２の底部に溶解したガラスが流出する
オリフィスリング３を持っている。オリフィスリング３
は本例では２つのオリフィス３ａ、３ｂを持っているが
数は必要に応じて種々に設定される。スパウト２の中心
部にはオリフィス３ａ、３ｂと対向するプランジャー４
ａ、４ｂが設けられ、その外回りにチューブ５が位置
し、チューブ５のさらに外側にロータセグメント６が設
けられている。

【００２９】プランジャー４ａ、４ｂが働くとスパウト
２内の溶解したガラスがオリフィス３ａ、３ｂを通じて
流出するが、このときの流出流量はチューブ５の下端と
オリフィス３ａ、３ｂの上に当てがわれているブッシン
グ７との間の隙間Ｓの大きさに比例し、チューブ５の上
げ下げして前記隙間Ｓを調節することにより溶解ガラス
の流出流量を調節し、形成されるゴブ１１の重量を調節
することができる。

【００３０】オリフィス３ａ、３ｂから流出する溶解ガ
ラスは図３に示すセアー８により所定長さの縦長なゴブ
１１に切断され、図示しないデリバリー機構を介して製
びん機の複数ある各成形セクションに順次に供給され
る。各成形セクションに供給されるゴブ１１は、既述し
たように成形するびん類に対して量に過不足があると、
成形不良やトラブルを招く。

【００３１】本実施の形態では、ゴブフィーダ１によっ
て供給されるゴブ１１の重量を自動的に検出して、これ
が所定の範囲になるようにチューブ５を自動的に上げ下
げし、供給されるゴブ１１の重量が常に所定の重量範囲
にあるように管理する。図２のゴブフィーダ１を用いた
ときのチューブ５の高さと供給されるゴブ１１の重量と
の関係は図４に示す通りであり、この関係を利用して、
チューブ５の高さによって供給されるゴブ１１の重量を
設定することができるし、調整することができる。

【００３２】本実施の形態でのゴブ１１の重量検出方法
も上記従来例のと同様に、ゴブ１１が１軸Ｆまわりにほ
ぼ円形状をなして定量供給される定量供給物であること
を利用したものであるが、従来例とは異なった手法を採
用する。なお、１軸Ｆまわりに円形状をなすものであれ
ば、球状のもの、楕円体のものなど種々の形態のものに
同様に適用できる。また、基本的には１軸Ｆの向きは縦
向きでも、横向きでも対応でき、これの向きによる制約
は受けない。

【００３３】具体的には下記の式の内の式を用いて演
算する。

【００３４】

【数９】

【００３５】式は体積Ｑに比重γを掛け合わせること
により重量を得る一般的なものである。式の体積Ｑの
部分を、定量供給物の１軸Ｆ方向各位置での横断面の面
積を１軸Ｆ方向に積分する式に置き換えると式とな
る。これによって、ゴブ１１の重量を演算することはで
きる。しかし、これではマイクロコンピュータ等による
電子処理装置にて演算するにしても、例えば１０秒程度
と云った長い時間が掛かるので、ゴブ１１の重量検出に
基づいてゴブ１１の供給量を自動調節するのに迅速かつ
正確な対応が困難である。

【００３６】そこで本発明者等は、式を上記式〜式
のように展開して、式の体積式の部分を、定量供給
物の１軸Ｆ方向の断面積Ｂと、直径Ｄの平均値と、定量
供給物の比重γに掛け合わせたπ／４の定数部分に分解
して、に示すような断面積Ｂの関数式に置換したもの
で、これによって定量供給物の重量を高速に精度よく検
出することができる。

【００３７】このような手法による重量検出のためにど
のような具体的方法および装置を用いてもよいが、本実
施の形態では、まず、図１、図３に示すように、少なく
とも１軸Ｆまわりにほぼ円形状をなして定量供給される
製びん用ゴブ１１を、前記１軸Ｆとほぼ直角となる側方
からＣＣＤカメラ１２により撮像し、撮像したゴブ１１
の画像１１ａをゴブ１１の１軸Ｆに沿う断面とみなし、
この断面の面積Ｂと、この断面での１軸Ｆ方向各位置で
のゴブ１１の直径Ｄの平均値とを画像処理装置１３によ
る画像処理にて計測する。次いで、これら計測した縦断
面積Ｂおよび直径Ｄの平均値と、予め設定された重量係
数Ｃのそれぞれを画像処理装置１３の演算機能によって
上記式に従って掛け合わせる処理を行い、ゴブ１１の
重量を自動的に検出する。本発明者等の実験によれば１
００ｍｓｅｃ程度でゴブ１１の重量を検出する演算がで
きた。

【００３８】また、ゴブ１１の１軸Ｆ方向各位置での直
径Ｄ₁〜Ｄ_nは、まず図５に示すゴブ画像１１ａを１軸
Ｆ方向に微小ピッチｄｈにて分割した各ピクセルａ〜ｄ
の重心Ｇ₁〜Ｇ_nと、微小ピッチｄｈを限りなく小さく
したときの各重心Ｇ₁〜Ｇ_n位置を通る１軸Ｆの関数ｆ
（ｘ）と、この関数ｆ（ｘ）の各重心Ｇ₁〜Ｇ_nの座標
位置での傾きをπ／２回転させたときの定量供給物の画
像内の線分として求める。各ピクセルａ〜ｄの重心Ｇ₁
〜Ｇ_nはそれぞれの対角線の交点として簡易に求める。

【００３９】これにより、ゴブ１１の１軸Ｆ方向各位置
での直径Ｄ₁〜Ｄ_nを、少ない演算要素と簡単な演算操
作とで計測することができ、ゴブ１１の重量検出速度を
さらに高速に達成することができるし、製びん用のゴブ
は時として長手方向に曲がることがあり、しかも、溶解
状態にあるゴブの表面張力の影響で前記曲がりに沿う１
軸Ｆに直角な平面上で円形状となる傾向を示すのと、前
記手法で検出される各重心Ｇ₁〜Ｇ_n位置の直径Ｄ₁〜
Ｄ_nの向きとが符合しているので、これを基に得られる
直径Ｄの平均値が高精度に計測されるので、定量供給物
の重量検出精度がさらに向上する。

【００４０】ところで、ＣＣＤカメラ１２により撮像し
た計測値には、種々の外乱がある。

【００４１】ゴブ１１の重量に変化がないのに、ＣＣＤ
カメラ１２により撮像した計測値が変動する。この外乱
の影響をなくすのに、ＣＣＤカメラ１２の撮像による計
測値を外乱処理する。この処理は、まず、実際に供給さ
れるゴブ１１をサンプリングしてＣＣＤカメラ１２によ
る計測値を求める。この際、ゴブ１１に生じる重量の実
際の標準偏差値σの３倍以内の範囲を図６に示すサンプ
リング域として検出し、これを越えるデータは廃棄す
る。また、サンプリング値がＣＣＤカメラ１２の計測総
誤差域の上下限値ＷＳＴＵ／ＷＳＴＬから外れる場合は
これら上下限値ＷＳＴＵ／ＷＳＴＬにまで補正する。

【００４２】次いで、実際のＣＣＤカメラ１２による計
測値を幾つかずつの群に分け、各群での一次群平均値を
求める。次いで、各一次群平均値２つどうしの平均値を
順次に求めて二次群平均値とする。このようなことを数
次繰り返すことにより１つの群代表平均値を得て、ＣＣ
Ｄカメラ１２による計測値のバラツキを所定の演算域に
まで収束させる。そして、これがＣＣＤカメラ１２の計
測誤差に実際のゴブ１１の重量変動を加えた補正重量域
ＷＬＵ／ＷＬＬから外れたときに、図１に示すチューブ
上下装置１４に、上げまたは下げの駆動信号を出力して
チューブ５の高さを調節し、ゴブフィーダー１から供給
されるゴブ１１の重量が、成形重量の管理値範囲である
重量管理域ＣＬＵ／ＣＬＬを越えたとしても重量制御範
囲ＡＬＵ／ＡＬＬに収束するように補正される。これに
よって、ＣＣＤカメラ１２による計測誤差をなくすこと
ができる。

【００４３】１４４ｇｒのびんを製びんしたときの計測
値とそれにより重量制御されたゴブ１１によるびんの重
量との実際の推移例を図７に示してある。これによる
と、びんの重量の最大誤差は３．３％に抑えることがで
きた。なお、サンプリング時間は１５分間であり、１日
５回測定した。

【００４４】一方、静止画像を撮像したＣＣＤカメラ１
２による計測値にも誤差が生じる。

【００４５】これにつき、実際に供給された１１０．３
ｇｒのゴブ１１を静止状態でＣＣＤカメラ１２により撮
像したときのゴブ画像１１ａを作り、ベンチテストでの
計測精度を求めると、下表１の通りであり、

【００４６】

【表１】

【００４７】測定誤差は０．１４％であった。

【００４８】また、あるびんの重量変動度合いを知り、
それを基に他品種での重量変動限度を想定できれば、Ｃ
ＣＤ計測値として限界値の判断ができる。一般に実ゴブ
の変動幅ＧＡは、経験則上の一般式として、ＧＡ＝５．３×（０．３×ＰＧ＋２７）／１４４ｇｒ但し、ＰＧ：吹製重量で与えられ、びん重量に対するゴブ重量変動幅は図８に
示すようになる。

【００４９】そこで、ＣＣＤ測定値がＧＡ以上の値を示
せば、検出異常の判断データとすることができる。

【００５０】以上を配慮し、ＰＧ＝１４４ｇｒＡＬＵ＝１４４．４２ｇｒＡＬＬ＝１４３．５８ｇｒの条件の基、上記重量検出手法を用いた重量制御のシミ
ュレーションを試みたところ、びん重量値とＣＣＤ制御
値との関係は図９のような結果になり、測定値が重量管
理下限ＡＬＬを下回る都度、チューブ５の上げ信号が出
され、その都度びんの重量の増量補正が行われている状
態が認められた。

【００５１】さらに、自由落下中のゴブ１１をＣＣＤカ
メラ１２で撮像した計測値には様々な外乱の影響があ
る。そのほとんどはゴブ１１の姿勢が影響したものであ
る。本発明者等の経験によれば、実びんの重量が変化し
ないのに、ＣＣＤカメラ１２による計測値が変化する。
例えば、ゴブ１１の重量の制御中に実びんの重量は安定
しているのに、ＣＣＤカメラ１２による計測値が異常を
示す現象が発生する。

【００５２】画像処理装置１３に接続した画像モニタ１
５により撮像されたゴブ１１の画像を見ると、図１０の
（ａ）に示すようなゴブ１１の振れが発生していた。そ
の結果ＣＣＤカメラ１２による計測値は実際のゴブ１１
の重量に比しマイナスになり、重量管理下限ＡＬＬを下
回った結果であり、実びんの重量は図１０の（ｂ）に示
すように増量の一途を辿り異常の発生となった。これに
は、ゴブ１１が７°以上振れた場合に、管理幅の１／３
の範囲で数値補正して対処したところ、ゴブ１１の好適
な重量制御状態が得られた。また、セアー８に対して行
われるセアースプレーが過剰であるとゴブ１１の表面に
飛沫が付着しこれが画像処理による重量検出に影響す
る。このような過剰なセアースプレー状態も画像モニタ
１５にて確認して対処できる。従って、画像モニタ１５
は本実施の形態での重量検出に有効である。

【００５３】また、オリフィス３ａ、３ｂのセンターと
ＣＣＤカメラ１２との距離が短い場合、ゴブ１１が前後
に揺れる現象が発生したとき、画像の大きさの変化量が
大きくなり、画像誤差となる。ゴブ１１が前側に倒れた
場合、ＣＣＤカメラ１２による計測値は実際よりもプラ
スとなり、ゴブ１１の重量制御がマイナスに働く結果ゴ
ブ１１の重量は下がり続けた。ゴブ１１が後ろに倒れる
と計測値はマイナスとなり前記と逆の関係になる。例え
ば、１５ｍｍの揺れの場合１．２ｍの距離からの撮像で
は画像誤差が１．３％発生する。２．５ｍの距離からの
撮像では０．６％発生する。これらから、ＣＣＤカメラ
１２は２．５ｍ以上の距離からゴブ１１を撮像するよう
に設置するのが好適である。

【００５４】また、ゴブ１１のセアー８による切断タイ
ミングに対してゴブ１１の落下するタイミングは必ずし
も安定していない。これは、セアー８により切断された
ゴブ１１の切り離し、ないしはセアー離れがその時々で
一定しないためであり、これは主にゴブ１１の落下遅れ
として現れ、上記開示装置のようなセアー８によるゴブ
１１の切断タイミングからの時間カウントによる重量検
出タイミングの設定による場合、落下タイミングの早い
ゴブ１１はＣＣＤカメラ１２の撮像画面上における計測
域を下側に外れたり、落下タイミングの遅いゴブ１１は
上に外れたりすることがあり、いずれも検出される重量
はゴブ１１の実際重量を下回ってしまう。

【００５５】また、これが撮像画面の大きなＣＣＤカメ
ラ１２を用いるなどして、ほぼ解消されるにしても、Ｃ
ＣＤカメラ１２の計測領域でのどの位置で撮像された画
像１１ａにて計測するかによって検出重量が変動する。
これも、重量検出精度上大きな問題である。これにつ
き、さらに実験と検討を重ねた結果、ＣＣＤカメラ１２
の撮像画面上の計測位置のバラツキは重量検出精度を例
えば３．３％程度下げるが、同一計測位置での繰り返し
計測精度は例えば１．５％程度と高いことを知見した。

【００５６】そこで、ゴブ１１の重量を検出するのに、
画像処理装置１３は、ＣＣＤカメラ１２の撮像画面上で
のゴブ１１の重量検出を行う所定位置、本実施の形態で
はＣＣＤカメラ１２の撮像軸Ｙよりも上の位置に対応す
る位置の画像１１ａのデータから、その画像１１ａの重
心Ｇと、この重心Ｇの撮像画面上での座標位置とを前記
直径Ｄを求める手法を応用して高速で計測するととも
に、この計測対象となったゴブ１１の画像１１ａの重心
Ｄが前記撮像軸Ｙに達するまでのゴブ１１の落下時間を
演算し、この時間が経過した時点で撮像されたゴブ１１
の画像１１ａから、ゴブ１１の重量を検出する。画像１
１ａの重心Ｄが前記撮像軸Ｙに達する時間経過時のゴブ
１１の撮像は、画像処理装置１３からの撮像指令によっ
てＣＣＤカメラ１２を働かせることで行えるが、ＣＣＤ
カメラ１２による撮像を高速で繰り返し行うことによ
り、前記検出タイミングに一致した時点の撮像が達成さ
れるようにもできる。このような撮像にはシャッター速
度および連写速度ともに高速のものが適しているが、オ
ムロン株式会社製のＣＣＤカメラ「ＰＪＬＧ−５６ＳＨ
ＵＴＴＥＲＶＩＤＥＯＣＡＭＥＲＡ」等がある。こ
のものは、最高シャッター速度が１／５６００秒、連写
速度が１／６０秒である。また、本実施の形態での上記
高速な演算方法にて十分対応できた。

【００５７】このような手法により、ゴブ１１の供給タ
イミングにバラツキがあってもこれの影響なく撮像画面
の常に一定位置で撮像された画像１１ａを基にゴブ１１
の重量を検出することができ、画像位置のバラツキによ
るより計測誤差が解消するので重量検出精度がさらに向
上し、本発明者らの実験では１．５％程度の検出精度が
得られた。

【００５８】なお、画像処理装置１３での制御データと
計測値とはパーソナルコンピュータ１６に出力され、制
御状態の画面表示と記録とが行われるようにしている。
これにより、重量制御状態が視認でき制御の異常の判断
等に有益である。そして、このようなパーソナルコンピ
ュータ１６の側で重量検出の上記演算処理を行うように
することもできる。

【００５９】図１１は画像処理装置によるゴブ１１の重
量制御例のフローチャートを示し、プログラムは電源の
投入、または、設定されたタイミング信号によってスタ
ートし、必要な初期設定の後、ＣＣＤカメラ１２の撮像
による画像を取り込む。次いで、この画像データをビデ
オ信号として画像モニタ１５に出力する一方、画像デー
タからゴブ１１の重量検出のための画像処理を行う。さ
らに検出した重量の判定処理を行い、画像処理データの
必要なものおよび検出データを記録装置としてのパーソ
ナルコンピュータ１６に出力する一方、チューブ上下装
置１４を必要に応じて上げ下げ駆動し、供給されるゴブ
１１の重量が所定の範囲に収束するように自動制御す
る。

【００６０】重量制御の上で異常があればランプ表示や
ブザー、あるいは文字表示等による警報を発し、停止信
号があるとゴブフィーダ１によるゴブ１１の供給を停止
する。これに併せ製びん機を停止するようにしてもよ
い。

【００６１】図１２は図１１の画像処理サブルーチンを
示し、画像データの取り込みの後、前記式に則った計
測にてゴブ１１の重量を検出する操作を行うことを、ゴ
ブ１１の画像１１ａがＣＣＤカメラ１２の撮像画面上の
所定位置、例えば撮像軸Ｙ上に達するまで繰り返し、撮
像軸Ｙ上に画像１１ａが達したときの計測データをゴブ
１１の検出重量として出力する。

【００６２】図１３は図１１の判定処理サブルーチンを
示し、画像処理にて得られたゴブ１１の重量を取り込
み、これの群代表平均値をゴブ１１の総平均重量を得、
これが基準範囲に対し、以上、以下、異常のどれである
かを判定し、以上であればチューブ下げの信号、以下で
あればチューブ上げの信号、異常であれば異常信号を発
して、それぞれの状況に応じた重量制御および対応がな
されるようにする。最後にゴブ１１の検出重量データの
更新を行う。この更新は計測が連続して行われる場合
は、群データの内の古いデータを廃棄し、廃棄したデー
タ量に変わる新しいデータを取り込むのが好適である。
定期的な計測等では群データ全てを更新することが好適
である。

【００６３】このような制御でパーソナルコンピュータ
１６に出力されたＣＣＤカメラ１２によるゴブ１１の重
量の計測値と、オリフィス３ａ、３ｂに対応するＨ１、
Ｈ２の各ゴブ１１の実際重量との推移を図１４、図１５
に示してある。図１４は１６３ｇｒのびんを製造したと
きのものであり、図１５は３０２ｇｒのびんを製造した
ときのものである。

【００６４】このようにＣＣＤカメラ１２の撮像による
計測に基づいた自動制御したときのびんの重量管理実績
を、手動にて行ったときと比較すると図１６に示すよう
になり、手動による場合とほぼ同じ精度が得られてい
る。

【００６５】

【発明の効果】請求項１の発明の重量検出方法によれ
ば、１軸まわりにほぼ円形状をなして定量供給される定
量供給物の前記１軸に沿った断面から、この断面の面積
Ｂと直径Ｄの平均値とを計測し、これらと、定数として
予め設定しておける重量係数Ｃとのそれぞれを上記式に
従って掛け合わせるだけの簡単な操作で迅速に定量供給
物の重量を算出し検出することができるし、定量供給物
の重量を精度よく検出することができる。

【００６６】請求項２の発明の重量検出装置によれば、
請求項１に発明の重量検出を自動的な電子処理操作にて
高速かつ高精度に達成することができ、さらなる高速化
が望まれる製びん機でのゴブの重量制御に十分に対応で
きる。

【００６７】請求項３の発明の重量検出装置によれば、
請求項２の発明に加え、さらに、定量供給物の１軸方向
各位置での直径Ｄを、少ない演算要素と簡単な演算操作
とで計測することができ、定量供給物の重量検出速度を
さらに高速に達成することができるし、製びん用のゴブ
は時として長手方向に曲がることがあり、しかも、溶解
状態にあるゴブの表面張力の影響で前記曲がりに沿う１
軸に直角な平面上で円形状となる傾向を示すのと、前記
手法で検出される各位置の直径Ｄの向きとが符合してい
るので、これを基に得られる直径Ｄの平均値が高精度に
計測されるので、定量供給物の重量検出精度がさらに向
上する。

【００６８】請求項４の発明の重量検出装置によれば、
請求項３の発明に加え、さらに、定量供給物の供給タイ
ミングにバラツキがあってもこれの影響なく撮像画面の
常に一定位置で撮像された画像を基に定量供給物の重量
を検出することができ、画像位置のバラツキによるより
計測誤差が解消するので重量検出精度がさらに向上す
る。

【００６９】請求項５の発明の定量供給装置によれば、
定量供給手段から少なくとも１軸まわりにほぼ円形状を
なして定量供給される製びん用のゴブ等の各種の定量供
給物の重量が、請求項２の発明の重量検出方法および請
求項５の発明の重量検出装置と同様に高速かつ高精度に
検出され、この高速かつ高精度に検出された重量と基準
重量範囲との比較結果に対応して、定量供給手段の供給
量を上げたり、下げたりする制御を応答性よく達成する
ことができ、さらなる高速化が望まれる製びん機のゴブ
の定量供給等にも十分に対応できるこのような定量供給
装置でも、請求項６の発明のように、請求項３の発明の
構成を採用し、また、請求項７の発明のように、請求項
４の発明の構成を採用して、それぞれと同様の作用効果
を発揮できることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な一実施の形態の定量供給装置
のブロック結線図。

【図２】図１の装置のゴブフィーダを示す断面図。

【図３】図１の装置のゴブフィーダから定量供給される
ゴブをＣＣＤカメラにて撮像する概念図。

【図４】図２のゴブフィーダにおけるチューブの高さと
供給されるゴブの重量との関係を示すグラフ。

【図５】ＣＣＤカメラによる撮像画面でのゴブの画像
図。

【図６】図１の装置のＣＣＤカメラによる計測管理範囲
とゴブの重量管理範囲との概念図。

【図７】ＣＣＤカメラによる計測値とこれにより重量制
御されたゴブによるびんの実際重量との関係を示すグラ
フ。

【図８】びんの重量に対するゴブの重量の変動幅の関係
を示すグラフ。

【図９】本実施の形態での手法でＣＣＤカメラによるゴ
ブ重量の計測値とこれにより重量制御されたゴブの重量
との関係をシミュレーションして得たグラフ。

【図１０】ゴブの振れがあるときのゴブ重量の制御状態
を示すグラフ。

【図１１】図１の画像処理装置によるゴブ重量制御のメ
インルーチンのフローチャート。

【図１２】図１１の画像処理サブルーチンのフローチャ
ート。

【図１３】図１１の判定処理サブルーチンのフローチャ
ート。

【図１４】製造重量１６３ｇｒのびんを製造したときの
ＣＣＤカメラによる計測値と重量制御実績とを示すグラ
フ。

【図１５】製造重量３０２ｇｒのびんを製造したときの
ＣＣＤカメラによる計測値と重量制御実績とを示すグラ
フ。

【図１６】本実施の形態での重量の自動制御実績を手動
による場合と比較して示すグラフ。

【符号の説明】

１ゴブフィーダ５チューブ１１ゴブ１２ＣＣＤカメラ１３画像処理装置１４チューブ上下装置１５画像モニタ１６パーソナルコンピュータＤ、Ｄ₁〜Ｄｎ直径Ｆ１軸Ｇ、Ｇ₁〜Ｇｎ重心Ｓ高さＹ撮像軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０１Ｇ 13/00 Ｇ０１Ｇ 13/00 Ｚ (72)発明者稲田昌俊兵庫県西宮市浜松原町２番21号山村硝子株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１軸まわりにほぼ円形状をな
して定量供給される製びん用のゴブ等の各種の定量供給
物の１軸に沿う断面から、この断面の面積Ｂ、前記断面
での１軸方向各位置での定量供給物の直径Ｄの平均値を
計測するとともに、定量供給物の下記の重量係数Ｃを設
定し、これらを基に下記の式【数１】によって定量供給物の重量Ｗを算出し検出することを特
徴とする重量検出方法。
【請求項２】定量供給手段から１軸まわりにほぼ円形
状をなして定量供給される製びん用ゴブ等の各種の定量
供給物を、これの前記１軸にほぼ直角な方向から撮像で
きるように配置された撮像手段と、撮像手段により撮像
された定量供給物の画像を取り込んで画像処理し、定量
供給物の画像を定量供給物の１軸に沿った断面とみなし
て、定量供給物の１軸に沿う断面の面積Ｂ、前記断面で
の１軸方向各位置での定量供給物の直径Ｄの平均値を計
測する画像処理手段と、これら計測結果と予め設定され
た定量供給物の重量係数Ｃとから、下記の式【数２】によって定量供給物の重量Ｗを算出する演算手段とを備
えたことを特徴とする重量検出装置。
【請求項３】定量供給物の１軸方向各位置での直径Ｄ
は、定量供給物の１軸方向に微小ピッチｄｈにて分割し
た各ピクセルの重心と、微小ピッチを限りなく小さくし
たときの各重心位置を通る１軸の関数ｆ（ｘ）と、この
関数ｆ（ｘ）の各重心座標位置での傾きをπ／２回転さ
せたときの定量供給物の画像内の線分として求める請求
項２に記載の重量検出装置。
【請求項４】撮像手段は定量供給手段により定量供給
されて１軸方向に落下してくる定量供給物を側方より撮
像するものであり、画像処理手段は、撮像画面上での定
量供給物の重量検出を行う所定位置よりも上の位置に対
応する位置の画像データから、その画像の重心と、この
重心の撮像画面上での座標位置とを計測するとともに、
この計測対象となった定量供給物の画像の重心が前記所
定位置に達するまでの定量供給物の落下時間を演算し、
この時間が経過した時点で撮像された定量供給物の画像
から、定量供給物の重量を検出する請求項２、３のいず
れか一項に記載の重量検出装置。
【請求項５】製びん用ゴブ等の各種の供給物を少なく
とも１軸まわりに円形をなして定量供給する定量供給手
段と、この定量供給手段から定量供給される定量供給物
を、これの前記１軸にほぼ直交する方向から撮像できる
ように配置された撮像手段と、撮像手段により撮像され
た定量供給物の画像を取り込んで画像処理し、定量供給
物の画像を定量供給物の１軸に沿った断面とみなして、
定量供給物の１軸に沿う断面の面積Ｂ、前記断面での１
軸方向各位置での定量供給物の直径Ｄの平均値を計測す
る画像処理手段と、これら計測結果と予め設定された下
記の定量供給物の重量係数Ｃとから、下記の式【数３】によって定量供給物の重量Ｗを算出する演算手段と、演
算手段からの検出重量値と予め設定された基準重量範囲
とを比較する比較手段と、比較手段での比較の結果、検
出重量値が基準重量範囲を下回っていると定量供給手段
の供給量を所定量上げ、検出重量値が基準重量範囲を上
回っていると定量供給手段の供給量を所定量下げるよう
に制御する供給量補正手段とを備えたことを特徴とする
定量供給装置。
【請求項６】画像処理手段は、定量供給物の１軸方向
各位置での直径Ｄは、定量供給物の１軸方向に微小ピッ
チｄｈにて分割した各ピクセルの重心と、微小ピッチを
限りなく小さくしたときの各重心位置を通る１軸の関数
ｆ（ｘ）と、この関数ｆ（ｘ）の各重心座標位置での傾
きをπ／２回転させたときの定量供給物の画像内の線分
として求める請求項５に記載の重量検出装置。
【請求項７】撮像手段は定量供給手段により定量供給
されて１軸方向に落下してくる定量供給物を側方より撮
像するものであり、画像処理手段は、撮像画面上での定
量供給物の重量検出を行う所定位置よりも上の位置に対
応する位置の画像データから、その画像の重心と、この
重心の撮像画面上での座標位置とを計測するとともに、
この計測対象となった定量供給物の画像が前記所定位置
に達するまでの定量供給物の落下時間を演算し、この時
間が経過した時点で撮像された定量供給物の画像から、
定量供給物の重量を検出する請求項５、６のいずれか一
項に記載の重量検出装置。