JPH11502936A - ガラス容器の検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 容器の壁面中に形成される気泡を数え、測定し、分類することからなるガラス容器（２）の検査方法が開示されている。この方法によれば、容器（２）が、光源（９）とセンサ（６）の間に置かれた時、その容器を通る光波に反応するセンサ（６）によって、容器（２）の画像が獲得され、獲得された画像は、波長を特徴づける手段による気泡の識別に基づき画像処理アルゴリズムを用いて分析される。この方法を実施するための装置も開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】 ガラス容器の検査方法 本発明は、ガラス容器の壁面中に形成された気泡を数え、測定し、分類するこ とからなるガラス容器の検査方法に関する。本発明はそのような応用に限定され るものではないが、ここでは参考としてとりわけガラス瓶の検査について説明す る。瓶を製造する間に定期的に行われるこのような検査は重要である。まず第一 に、この検査によって、商品の美観とともに機械的強度を損なうような一定の大 きさの気泡の数が多すぎる瓶を取り除くことができる。次に、このような欠陥を 知ることによって、特に、溶融したガラスの制御パラメータを調整し、その結果 、炉内の精製を改善することができる。ほとんどの場合、この検査作業は、一人 のオペレータが、ランダムに容器を採取し、気泡の数を数え、寸法のカテゴリー に応じて気泡を分類することによって行われる。 このような検査技術にはさまざまな不都合がある。まず第一に、結果、特に気 泡の大きさの決定は、オペレータの評価に関係してくる。すなわち非常に主観的 なものである。加えて、オペレータは、気泡というこのような欠陥の存在を最も 強く示し ている領域であると自らがみなす限定的な瓶の領域についてしかこの検査を行わ ない。この領域について得られた結果に基づいて、オペレータは、その結果を瓶 全体に外挿する。その結果、ほとんどの場合、気泡の数を過大に見積ることにな る。したがって、オペレータによって行われた測定は非常に不正確なものとなる 。 さらに、このような測定には必然的に非常に時間がかかり、ほとんどの場合、 繰り返しては行われない。実際に、この種の検査が一日一回しか行われないのも 珍しいことではない。 本発明の目的は、正確な結果を得られ、迅速に、かつ製造責任者が望む回数だ け行うことができるこうしたガラス容器の検査方法である。 本発明によれば、この目的は、ガラス容器の壁面中に形成された気泡を数え、 分類することからなるガラス容器の検査方法によって達成される。この方法によ れば、光源とセンサの間に置かれた容器を通る光波に反応するセンサを用いて前 記容器の画像を獲得し、次に、気泡を特徴づける光度による気泡の識別に基づく 画像処理のアルゴリズムによって分析される。 好ましい実施の形態によれば、ガラス容器と、光源−センサ システムとの間に相対的な運動がつくりだされる。この運動は、回転運動及び／ または、一から三次元の直線運動である。 本発明による方法は、より正確な検査を可能にする。というのも、容器の壁面 の大部分に対して検査を行うことができるからであり、この測定においては、い かなる外挿も行われない。たとえば、瓶が円筒形及び回転対称形の場合には、特 にセンサ−光源システムに対する瓶の回転運動及び垂直移動によって容器全体の 画像を得ることができる。たとえば、長方形容器の場合には、光源によって形成 される軸に垂直な水平方向への容器の相対的移動によって、全体の画像が得られ る。 さらに、特に、画像の獲得は、気泡を特徴づける光度による気泡の識別に基づ く、画像処理のアルゴリズムによって分析されることから、迅速に行われる。本 発明者らは特に、容器を通して伝達されるセンサによって受け取られた光が、気 泡に関連したコントラストによって気泡をはっきりと視覚化できる点を実証する ことができた。 検査の際に、本発明は有利には、向かい合っている容器の壁面の中心部にセン サの焦点を合わせることを提供する。この厚さはほとんどの場合不規則なので、 焦点合わせは、設定値、す なわち、得ようとしている厚さに基づいて行われる。このような焦点合わせは、 たとえば、光源とセンサを通る軸に平行な方向への容器に対するセンサの相対的 移動によって得ることができる。 容器の検査は特に、画像における気泡のコントラストに基づいているので、本 発明は有利には、容器を構成しているガラスの色調を計算に入れることを提供す る。そのために、たとえば、前の段階で異なる露光時間で画像を獲得して、最も コントラストの強い露光時間を選択する。さらにこのような焦点合わせと露光時 間の調整作業は、当業者の知識に応じて非常に簡単な方法で自動的に行うことも できる。 したがって、本発明による方法は、従来技術によって得られる結果を改良し、 幅広い範囲の形状及び色彩をカバーする数多くのガラス容器に適合させることが できる。 その一方、まったく予期せぬことであったが、本発明者らは、特に獲得された 画像における気泡のコントラストを弱くすることによって精度をさらに改善でき る本発明の変形を提供する。 本発明のこのような有利な実施の形態によれば、画像のコントラストを弱める ために光源の大きさと位置が規定される。こ の実施の形態によれば、たとえば、気泡に対して十分なコントラストは保ちなが らも、表面の凸凹、ほこり等に起因する表面のコントラストを著しく弱めること が可能である。 場合によっては先の実施の形態と組み合わされる別の実施の形態によれば、セ ンサの被写界深度は、光源に直接向き合っている容器の壁面の物体または欠陥を 画像から取り除き、センサに向き合った壁面の表面のコントラストを弱めるため に調整される。 場合によっては先の実施の形態のいずれか一方または両方と組み合わされる本 発明の有利な他の実施の形態によれば、センサのゲインは、獲得された画像のコ ントラストを弱めるのに役立つように低くなるよう選択される。 実際に、上述の一つまたは複数の実施の形態によれば、弱められたコントラス トによって獲得された画像は、特に、画像上の多数の表面欠陥が存在しないこと から、気泡の検知と認識を改善することが明らかである。 さらに望ましい方法によって、容器と光源−センサシステムとの間の相対的移 動に関連したいくつかの段階によって、容器の画像が部分的な画像の形態として 獲得され、前記の移動によ ってセンサによる容器の完全な視覚化を行うことができる。部分的に獲得された 各画像は、次に基本領域に分割される。本発明のこの望ましい実施の形態によれ ば、特に厚さの変化によって、画像上では容器の色調の変化が起きないようにす ることができる。特に上述のコントラストの減少に組み合わされるこのような実 施の形態によって、ほとんど均一な色調の気泡を基本領域において簡単に認識す ることができる。 本発明の別の有利な実施の形態によれば、迅速な分析を考慮して、画像処理の アルゴリズムによって処理が行われる前に、ヒストグラムが少なくとも二つのピ ークを示している基本領域が選択される。基本領域のヒストグラムは、各色調、 あるいはより正確にはモノクロ画像の各「グレー」レベルに関連したダイアグラ ムの形態で前記領域を表わしている。またこの各グレーレベルにピクセル数が対 応している。各基本領域は、画像の背景、すなわち特に容器の壁面の厚さによっ て得られる画像の背景に対応する少なくとも一つのピークをもっている。第二の ピークの存在は特に、気泡の存在を特徴づけるものである。少なくとも二つのピ ークを表わしているヒストグラムの基本領域の選択、すなわち気泡を有している 恐れがある基本領域を選択 することによって、時間的にかなりのゲインが得られる。実際に、画像処理のア ルゴリズムを使用すると、ピクセルあるいは画像を読み取る作業は、その実行時 間に占める割合が非常に大きい。ところで、本発明のこの好ましい実施の形態に よれば、ヒストグラムが唯一つのピークしか有していない基本領域に対応するピ クセルは、一度だけしか読み取られない。 したがって、このように説明してきた本発明によって、従来技術より、とりわ け、一人のオペレータによって行われる分析より正確かつ迅速な分析ができる。 本発明により、特に、所望の回数だけ、つまり一日に何度も容器の検査を行うこ とが可能となる。こうして、使用前に炉中で溶融したガラスの精製のより精密な 調整を行うことができる。 さらに、容器との接触部分が非常に限定されていることから、本発明は、一人 のオペレータによる検査の場合とは反対に、製造後直ちに、すなわち製造の型か ら出されてすぐに前記の検査を行うことができる。実際に、オペレータの場合に は、検査は通常、容器の焼きなまし段階後に行われる。この場合、炉中のガラス の精製期間に対する検査の遅延はかなり大きいものである。 本発明によれば、容器の検査はより迅速に行われるので、炉の調整もまた改善 され、炉のパラメータのドリフトの危険も大幅に制限される。 さらに、結果は、検査されたガラスの１キログラム当りの一定の大きさの気泡 の数という形で表わされるのが通例である。この結果は、通常、気泡の数を容器 の質量と照らし合わせながら、気泡の数を計算した後に得られる。このために、 密度を知り、容器の外側の寸法とその平均厚に基づいてその容積を計算すること によって、容器の質量を得ることができる。厚さの値が近似値であることから、 この計算も近似的なままである。 本発明の有利な変形は、部分的な画像に対応している前記壁面の各部分上の容 器の壁面の厚さの測定を提供する。ここでは、より正確な計算を行うことできる 。このような厚さの測定は、特に、特許出願ＷＯ９４／２２７４０号に述べられ ている技術によって行われる。この技術は特に、容器とのいかなる接触も必要と しないという利点を有している。 本発明はまた、以上に説明された方法の実施のための装置を提供する。 瓶の検査のための本発明の実施のための装置の一例を概略的 に表わしている図を参照して、本発明による実施の形態を説明した後に、本発明 の有利な特徴と詳細を説明する。 図には、装置の一例の簡略図が示されている。この装置は、瓶２の支持と移動 を行う金属フレーム１で構成されている。この移動は、一方では、矢印３によっ て示されている垂直方向に沿って、もう一方では矢印４によって示されている水 平方向に沿って、最後に矢印５によって示されている回転方向に沿って行うこと ができる。これら三つの運動の組合わせによって、センサあるいはカメラ６は、 瓶２の完全な画像を獲得することができ、一方、センサあるいはカメラは固定位 置に置かれたままとなる。矢印４に沿った水平移動は特に、その画像を全体的に 獲得するためにはその長さからこのような移動を必要とする平らな面をもつ瓶の 場合に利用される。 カメラ６は、矢印８によって示されている水平方向に沿って移動することがで きる装置７によって支持される。この実施の形態によれば、この移動によってカ メラの焦点合わせができる。反対側には光源９が位置している。本発明者らは、 伝達による照明によって得られる画像から、他のタイプの照明、特に反射による 照明よりも、気泡をより鮮明に視覚化することができる ことを実証した。光源はたとえば、長方形及び均一なものである。 瓶２を検査する際、瓶はフレーム１の上に置かれる。オペレータは、同時にソ フトウェアで瓶２の特性を把握し、続いてそのソフトが自動的に作業全体、特に 移動を制御する。瓶２の必要な特性とは、直径、設定された厚さ、すなわち望ま しい厚さ、分析を行おうとする範囲の高さである。分析は、特に、検査を誤まら せる恐れのあるさまざまなタイプのマーキングが存在する瓶の底部で行ってはな らない。光源９が点灯すると、カメラ６は、異なる露光時間とともに連続的に撮 影することによって、瓶の色合いに応じて露光時間を自動的に調整する。次にた とえば、矢印８によって示されている方向に沿ってカメラ６を移動させることに よって、カメラの焦点合わせを行う。この作業は、瓶の位置と厚さが既知である ことから、カメラ６に向き合う壁面の中心部に対して自動的に行われる。さらに 、瓶２の直径と厚さを知ることにより、画像のコントラストを弱めるために先に 説明したように、被写界深度が調整される。 さらに、画像のコントラストを弱めるために、光源９の位置と大きさ及びカメ ラ６のゲインが設計されている。検査の際に は、瓶２の移動と撮影がソフトウェアによって制御される。 試験はこのような装置を用いて行われた。光源は、高周波数（４０Ｋｈｚ）安 定器を介して給電される蛍光管で構成される間接的光源である。蛍光管は、スリ ーブの出口ですりガラススクリーンを使用することによって補強される間接照明 を行うために曲げられたスリーブの低部に置かれる。長方形のウインドウ上のこ のような均一照明は、時間に対して安定する。 使用するカメラは、５０ｍｍ焦点の対物レンズ付きのマトリクスモノクロムタ イプである。 機械化された移動と露光時間は、当業者の知識に応じて、４８６ＤＸ４タイプ のコンピュータ上のソフトウェアによって制御される。 試験は、異なる色調（緑色、無色、アンバー）及び異なる大きさの瓶について 行われた。 試験の際の測定は、０．４／ｃｍ²以内の時間、つまり分析された瓶の大きさ に応じて３０秒〜２分間行われた。 さらに、気泡の視覚化、それらの直径に応じた認識は、当業者が適用すること ができる画像処理のアルゴリズムによって行われ、十分なものであった。実際に 、特に不正確な結果を導く 外挿段階なしに、瓶の壁面中に存在する気泡の数とそのサイズごとの分類とを迅 速に達成することができる。試験の際には、特に直径１００μの気泡が検知され た。 本発明はさらに、あらゆるタイプの容器に適合させることができる他の変形を 提供する。 まず第一に、非円筒形の瓶の場合には、たとえば、ほぼ円錐形の瓶の高部の検 査のために、本発明は、カメラの段階的な移動を提供している。すなわち、カメ ラの位置、あるいはより厳密にはカメラの焦点合わせは、瓶の分析された領域の 高さに従う。回転対称でない瓶、たとえば局所的に強化された瓶の検査において は、カメラの位置は移動、たとえば瓶の回転に従う。本発明はさらに、分析を妨 害しないマークが入った瓶の検査も提供する。このため、瓶と一体となった機械 的あるいは光学的なマークに基づいて、マークの部分を検査することがないよう にマークを含んでいる領域の光学的なマスクをつくることを提供する。 したがって、本発明は、正確かつ迅速に、気泡の存在を測定し、大きさごとに これらの気泡を分類するためにあらゆるタイプの容器の検査を行うことができる 。こうして、検査を頻繁に 繰り返すとともに、炉中のガラスの精製領域を最適化することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．容器の壁面中に形成される気泡を数え、分類することからなるガラス容器の 検査方法であって、容器を通る光波に反応するセンサを用いて前記容器の画像が 獲得され、前記容器が光源とセンサの間に置かれており、さらに該獲得された画 像は、気泡を特徴づける光度による気泡の識別に基づく画像処理のアルゴリズム によって分析されることを特徴とする方法。 ２．容器と光源−センサシステムとの間で、回転及び／または一から三次元の直 線的相対的運動がつくりだされることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．センサの焦点が該センサと向き合った壁面の中心に合わ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．露光時間が、容器の色調に応じて調整されることを特徴とする請求項１から ３のいずれか一項に記載の方法。 ５．光源の大きさと位置とが画像のコントラストを弱めるように規定されること を特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。 ６．光源に向き合っている容器の壁面の物体を画像から取り除 くために被写界深度が調整されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一 項に記載の方法。 ７．センサのゲインが、低く選択され、獲得された画像のコントラストを弱める ために役立つことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。 ８．容器の画像が、容器と光源−センサシステムの間の相対的移動に関連したい くつかの段階において部分的な画像の形で獲得され、獲得された容器の部分的な 各画像が基本領域に分割されることを特徴とする請求項２から７のいずれか一項 に記載の方法。 ９．ヒストグラムが少なくとも二つのピークをもっている基本領域が選択される ことを特徴とする請求項８に記載の方法。 １０．容器の厚さの測定が、部分的画像に対応する前記壁面の各部分で行われる ことを特徴とする請求項８または９に記載の方法。 １１．光源、センサ、サポート、画像の処理アルゴリズムからなり、光源−セン サシステムに対するサポートの相対的位置が変化可能な請求項１から１０のいず れか一項に記載の方法を実施するための装置。