JPS61262641A

JPS61262641A - 透明製品の内壁欠陥検出装置

Info

Publication number: JPS61262641A
Application number: JP61045152A
Authority: JP
Inventors: ポール・エフ・スコツト; デール・ジエイ・ブランデイー
Original assignee: Emhart Industries Inc
Current assignee: Emhart Industries Inc
Priority date: 1985-03-01
Filing date: 1986-03-01
Publication date: 1986-11-20
Also published as: EP0193403B1; US4664521A; AU5374086A; CA1254283A; EP0193403A1; DE3665222D1; AU569696B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】Ｌ１上Ｌ■旦１１本発明は透明又は半透明の側壁を有するガラス容器およ
びその他の容器の検査に係り、更に詳細にいえば、「鳥
の翼形状」の如き成形欠陥を検出するための容器の検査
に係るものである。

゛・の　　　びその　゛すべき口成形工程の結果としてガラス容器に種々の欠陥が生じる
ことは知られている。本発明の方法と装置とは容器の内
壁における構造的不ぞろいの検出に特に応用できる。「
局の翼形状」として知られているそのような欠陥の１つ
は筒状体（ｐａｒｉｓｏｎ）の成形中及び容器を最終形
状に吹く以前に容器の２つの側部が互いに接触する際に
生じる。この段階で容器の２つの壁が互いに触れると、
この熱ガラスの側部を融着させる。従って容器をその最
終形状に吹く際に触れた側部が互いに離れるよう動きそ
の間にガラスの細い糸、すなわち、「鳥の翼形状」　（
第４図中符号１１５に相当するもの）を形成する。鳥の
翼形状は容器の急冷中ガラスの細糸（ｆｉｌａｍｅｎｔ
）が延びずに切れるので、２つの内壁間の完全につなが
った糸から成る必要はない。しかしながら、一方の側壁
からそれに向かい合う側壁に向けて小さい円錐形の突起
が必然的に形成される。

種々の従来技術の実施者は容器の壁に光のピームを通過
させることにより鳥の翼形状およびその他の欠陥を検出
を求めた。この種の例示的特許にはダブリュー・アール
・アルバートに許可された米国特許第４．４３８．４９
２号、ジエイ・アール・サガーに許可された米国特許第
３，６６２，８８３号およびイネックス・インコーホレ
イテッドにいづれも譲渡されたゴム等に許可された米国
特許第３、８８６．３５６号、プライス等に許可された
米国特許第３．８７７、８２１号、ゴム等に許可された
米国特許第３．９３２，７６７号およびゴム等に許可さ
れた米国特許第３．９５６．６２９号を含む一連の特許
がある。これら特許のシステムは一般に背後から照明さ
れるガラス容器を走査するためソリッド・ステートテレ
ビカメラまたは同様な電子−光学的検出装置を使用する
。絹糸及びその容器側壁への付着部が容器を通り抜ける
光をふさぐので、鳥の翼形状は像に［暗スポットＪ　　
（ｄａｒｋ　５ｐｏｔ）として現われる。このシステム
は精度と感度とにおいていくつかの重大な欠点を有して
いる。即ち、しま模様、割れ目、気泡又は結石の如き他
の欠陥が容器の「壁内部」に現われることがあり、これ
らもまた像に「暗スポット」を生じる。ある場合に鳥の
翼形状のみが関心事であると、これら他の欠陥が鳥の翼
形状と見間違がわれるという重大な恐れがある。

従って、もしこれら装置の検出量（ｄｅｔｅｃｔ　ｔｏ
ｎｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を比較的に小さい鳥の翼形状を
発見するに十分低い値にセットすると、システムは上記
壁内部の他の欠陥を検出してしまい、容認し得るガラス
製品を不合格品として除去することもある。

更にまた、ガラス製品の外面にエンボス加工された文字
または図柄もまた「暗スポット」として現われる。これ
ら表面の装飾をその検出を防止するためにおおうと、そ
の下に現われる鳥の翼形状まで検出されないことになる
。

ロバレンチに許可された米国特許第４，２４９，０７５
号には鳥の翼形状の欠陥を検出する別の装置が記載され
ている。この装置では、検査する容器を回転させ、容器
の仕上げ時に形成した開口を通し容器の基部に向はレー
ザー光を指向させる。もし鳥の翼形状がないと、レーザ
ービームは容器の底を通過するが、走査される鳥の翼形
状があるとレーザー光は拡散され、鳥の翼形状は円周方
向に配列したプロトセルにより検出される。米国特許第
４、２４９．０７５号の第３頁第８行等の部分を参照す
ると、この検出システムでは、使用者は比較的に小さい
鳥の翼形状に対するこの装置の感度と有効に走査される
容器の内壁部分との間で取引（ｔｒａｄｅｏｆｒ）、即
ち何れか一方の検出を犠牲にすることを容認セざるを得
ないという欠点を有している。

種々の従来技術は検出原理を更にガラス製品の種々の欠
陥を検査するという一般的作業に応用している。この従
来技術ではガラス製品を走査して欠陥により反射される
光を監視する。この性質の例示的米国特許には次の如き
ものがある。

ロットマンの第３，３２８，０００号、カルホウン等の
第３．３４９．９０６号、ハウサムの第３，４１５，３
７０号、カルホウンの第３．５２９．１６７号、カツマ
タの第３．６０１，６１６号、クロンセダーの第３，６
５１，９３７号、シュルツの第３，８３４，４２９号、
オコナーの第３．９８７，３０１号、ヴアン・オスター
ハウトの第４、００２．８２３号、フィッシャ等の第４
，１４０，９０１号、フレウィンの第４，１６５，２７
７号、ミマ等の第４．１７１，４８１号、ビーチ等の第
４，２１３，０４２号、ベインの第４，２２１，９６１
号、ドープの第４．３９９．３５７号およびビーリンガ
−等の第４．４２４．４４１号。

これら特許のいづれも鳥の翼の欠陥を正確且つ敏感に検
出するに特に適した検査システムは記載してない。フレ
ウィンの米国特許第４，１６５，２７７号にはフォトト
ランジスタと関連した複数の走査ホトダイオードを有す
る監視ユニットが記載されている。このホトダイオード
は順次に付勢されてガラス製品の関心個所を照射する光
パルスを発生する。ガラス製品から反射された光で欠陥
を検知するとフォトトランジスタが誤りパルスを発生す
る。

「壁の内部」の欠陥を検出するようにしたこの特許の装
置は鳥の翼形状と他の欠陥とを効果的には識別できない
。

米国特許第４，４２４，４４１号には光検査装置が記載
されている。この装置では、容器の仕上げを拡散光で照
明して、水平成分を有するしま模様形の欠陥を見つける
ため容器の仕上げを監視するものであり、鳥の翼形状を
検出するには明らかに不適である。

ガラス容器の側壁における水平のしま模様の如き欠陥を
特に検出する設計された米国特許第４．３９９，３５７
号の装置では、容器を回転させている間に上方から容器
の側壁に放射エネルギーを指向させる。この特許のシス
テムでは、容器の側壁内の水平のしま模様または同様の
欠陥により反射された光を見つけるべく容器を走査する
ため、容器の外面上にテレビカメラの如き検出装置を照
準させている。この特許の装置では、容器の側壁の内部
の鳥の翼および同様形状の欠陥を敏感に且つ信頼できる
方法で検出することはできないし又検出したくない他の
欠陥を検出するのを避けることもできなかった。又この
検出システムは欠陥を検出するため側壁を通って内部に
透過した光に依存するので、種々の透過膜を生じやすい
。

λ可豊旦り従って、本発明の１つの主要な目的は、鳥の翼および同
様形状の成形欠陥を敏感にかつ信頼できる方法で検出す
る装置を提供することである。１つの関連した目的は側
壁内の不完全個所の如き他の欠陥を表わす信号を回避し
つつ、容器にある鳥の翼形状欠陥をかなりに完全な割合
で検出することである。別の関連した目的は、容器の側
壁のエンボス加工された表面装飾を検出表示するという
不都合を避けることである。

本発明の別の目的は、ガラス容器の全内側壁を効率的に
走査する容器検査装置を提供することである。この目的
は、スパイクとして現われる比較的に小さいか或いは部
分的に形成された鳥の翼形状を高い感度で検出しつつ達
成される必要がある。

本発明の他の１つの目的は、他の種類の欠陥用の検査装
置と協働して効率良く使用できる鳥の翼形状欠陥を検出
する装置を提供することである。

この目的に使用する装置は、がんじょうで信頼でき、ま
た比較的に未熟な使用者でも効率良く操作できるよう設
計する必要がある。これら検査装置は、種々の形式の容
器、たとえば、種々の側壁厚味、側壁輪郭、ガラスの色
彩等に対する検査能力を有している必要がある。

ｌ肛区匹五汰土五以上の目的とその他の目的とはガラス容器または同様の
透明製品の側壁を容器の基部を通って透過した光の部分
的に平行なビームで照射する一方、烏の黄または同様形
状の成形欠陥により外壁を通し反射された光を検出して
容器を監視する本発明の方法と装置とにより達成される
。この技術は「壁内部」のきずによりまたはエンボス加
工された表面の装飾によりあまり反射されることなく、
容器の内壁における鳥の翼または同様形状の欠陥により
反射される光線の制御された分散に依存する。

本発明の１つの好ましい具体例では、容器の半径方向断
面を考慮して、光の照射柱が容器の基部を透過する際に
該照射柱を限られた面積内に封じ込める。光のビームは
、容器の底部のかかと部のある帯域を照射することが好
ましく、該底部のがかと部は、外壁を越えて延びず容器
の内壁をいく分越えた内縁部を有する。従って、封じ込
まれた先住は容器の外部の特徴部からの反射光を生ぜし
めることなく、容器の内壁を上手く限定された状態で照
射する。

本発明のその他の面は先住の付加的かつ光学的パラメー
タと先住の成分である光線とに係る。その成分光線が容
器の垂直軸線の平行方向から例示的には±１５°及び±
２０″′間の限られた角度以内で偏倚する部分的な平行
光のビームを使用することによりすぐれた結果が観察さ
れる。この光社内の成分光線はこの入射角範囲にわたり
ほぼ均一に分散される。容器内で成分光線が「散開」す
ると異常な付は機影状を有する異常な形状の鳥の翼の検
出に役立つことができる。光の波長は透明な物質の光学
的通過帯域内に保持する必要がある。

本発明の他の１つの面は鳥の翼または同様形状の欠陥に
より反射された光線を検出するに適当な構造である。本
発明の好ましい具体例では、感光要素の列が実質的にび
んの如き容器の全外壁を走査できる。これら要素は、周
囲の光度より高い光度を有する小さい領域があることに
応答して特徴ある電気信号に発生する。光検出装置は、
円周方向に配置した感光装置又はそれと同等の光学的搬
像装置によって又は側壁上に照準されたビデオカメラま
たは同様な装置に対し相対的に容器を回転させることに
より全側壁を走査する。この目的には、たとえば、ビデ
オカメラまたはスポット検出器の垂直片を含む種々の光
検出装置が適している。

本発明の１つの主要な効果は、鳥の舅および同様形状の
成形欠陥（内壁欠陥）が通常より明るいスポットを生じ
るが、典型的な壁内部の欠陥はこの検出機構に通常より
暗く現われるということである。本発明を具体化した装
置は従来の「背後照明」光検査装置と協働して使用でき
、その場合に本発明の装置は光のスポットに感応し従来
の背復照明装置は暗いスポットに感応し、それにより一
層広範囲なガラス容器検査システムを提供する。

友−適−１先づ第１図を参照すると、この図には本発明の１つの好
ましい具体例であるガラス容器内の鳥の翼形状１１５（
第４図参照）及び同様形状の内壁欠陥を検出する検査シ
ステムが若干略示的に示しである。検査装置１０には製
品コンベヤ２０が組込まれ、該製品コンベヤ２０は、下
方にあるコンベヤ２１とフランジ付き製品ホルダー２２
とを含みびんの如きガラス製品１００を検査部所５０を
通り搬送する。製品１００の内壁の欠陥を検出するべく
その側壁の全周を検査するため、１対の弾性ベルト３２
．３３が仕上げ製品を挾持して該製品を図示の如く回転
させる。

それぞれプーリー３４．３５により駆動されるベルト３
２、３３の相対速度は、製品が照明源４０のスロット４
９上を通過する際に製品が所望回転数分く例示的には３
回転程度）完全に回転するよう選択する。

詳細に後記するが、スロット４９から製品１００の基部
を通して上方に向けた光は鳥の翼形状の如き内壁の成形
欠陥により選択的に反射され、カメラ６０により走査像
中の「明スポット」として検出できる。カメラからの像
走査データは直接観察用のモニタ６８によりまたビデオ
プロセッサ回路８０により「ビデオアウト」信号として
受信される。プロセッサ回路８０はビデオアウト信号を
解釈して製品１０Ｇの走査した部分内の鳥の翼または同
様形状の欠陥を表わすパターンを認識する。本発明の装
置と併用する［明るいストリーク（ｓｔｒｅａｋ）　Ｊ
処理技術を利用するビデオ信号処理装置がアール・ウィ
リアムスおよびケイ・ビー・ウエストルンドの名前で「
光学的ストリーク検出を使用するガラス製品検査」と称
する発明で出願人に譲渡されている特許出願に記載され
ている。ビデオプロセッサ回路８０はコンベヤ駆動装置
２５からの符号化した信号を経由して位置符号器２８か
ら製品コンベヤ２０の前進速度と該コンベヤ２０の周期
的動作位相との表示を受信し、この情報をビデオ出力信
号と整合させる。この光学的認識技術は、回転中のびん
すなわちガラス製品１００を走査する時鳥の翼及び同様
形状の特徴が多こまのビデオ像にストリークを形成する
という事実を利用する。プロセッサ回路８０からの処理
されたビデオ信号はモニタ８５に表示されるか又は容認
できない成形欠陥を認めると、製品除去装置９０を作動
させる。

本発明の方法と装置とが内壁欠陥を検出するため使用す
る「セットアツプ」すなわら照明技術に特に関係してい
ることを認識する必要があり、これは詳細に後記される
。２次的な面として、検査中製品を搬送する方法と、使
用する光検査装置と走査したビデオ像を解釈する手段と
が含まれる。

検査システムの上記装置と手段とは広範囲にわたり種々
変形できる。たとえば、円周方向に配列したビデオカメ
ラを静止したまま使用して製品１００を走査できる。フ
ォトダイオードの垂直片の如き別の光検出装置も本発明
の範囲内で使用できる。

本発明の検査技術の１つの主要な利点は製品の側壁のほ
ぼ全体にわたり鳥の翼および同様形状の内壁欠陥を効率
良く検出できるということである。

更にまた、本発明の装置は壁内部欠陥を走査した像中の
「暗スポット」として検出する「背後照明」を含むもの
の如き包括的欠陥検査システムに適当に組み込まれる。

これによれば、そのような包括的検出システムの種々の
構成要素の感度が個々に調整でき、従って、従来技術の
多目的検査システムに見られる好ましくない取引き（ｔ
ｒａｄｅｏｆｆｓ）、即ち何れか一方の検出を犠牲にす
ることを避ける点で有利である。後記する照明装置は、
スプリアス信号（５ｐｕｒｉｏｕｓ　ｓｉｇｎａｌｓ）
を避ける一方、部分的に成形された鳥の翼、スパイクお
よび同様形状の内壁欠陥を鋭敏に検出する。

第２図に詳細に示す如く、特定の仕様書によれば、照明
源４０は、スロット４９を通り上方に向かう光のビーム
を生じるようにした種々の要素を含んでいる。ランプ４
２は例示的に白熱電球からなり、この白熱電球は製品１
００の透明な材料の光学的通過帯域内スペクトルにわた
り光を発する。ランプ４２を包囲しているキャビネット
４１の壁は、鏡４３（第２図中１個のみ示す）で内張す
され、これにより、非平行の光をフレネルレンズ４４を
通過するよう指向させる。フレネルレンズ４４を通過し
た光は光案内組立て体４５が受光する。この組立て体４
５は光収斂用案内板４６．４８を含みこれら案内板は非
反射性材料で内張すされスロット４９（第３図）を通る
部分的に平行化した光のビームを作り出す。

以下に例示する本発明の原理に従い、この光の出力はあ
る入射角範囲にわたり適当に平均に分散した光線から成
る。図示した照明源４０は、垂直方向に対し製品１００
内で扇状に散開する約１５″と製品の外部方向へ扇状に
散開する約５°との間の範囲にわたり上方に向かう光線
を生ずる。光線をこのように分散すると、後記する如く
すぐれた鳥の翼形状１１５の検出特性を生じる。これら
パラメータはそれぞれ案内板４６．４８の傾斜角により
決まる。

スロット４９は製品１００がこのスロットに対し略平行
に（第１図）横切って行く際に製品たるびん１０Ｇのか
かとの外縁付近に配置される。

第４図には検査部所５０において鳥の翼形状１１５を検
出されるため照明された製品１００がその一部を切截し
て若干略図的に示しである。光案内組立て体４５から出
る光線（この図では矢印で示しである）は大体において
製品（びん）１００のかかとのガラスを通りびんの内部
に入る。スロット４９をびんの外縁に近接させかつこの
個所を越えないよう位置決めすることが望ましい。スロ
ット４９の適当な幅は製品（びん）１０Ｇの直径及び壁
厚に依存して１／　ないし１／　インチ程度である。こ
れらの光線は種々の形状の鳥の翼形状１１５を適当に正
確に検出するためある入射角範囲にわたり分散すること
が望ましい。

第５図に略図的に示しであるように、この検出技術は鳥
の翼形状１１５の上面１１６で光線を反射させ、通常は
びん１００の外側１１９に直角に向きを変えることに依
存する。光線はこの外面でカメラ６０により背影のレベ
ルより明るく検出される。従って、垂直方向に対しある
角度で上方に向いた光は鳥の翼形状１１５の付根部１１
４に入り、その入射角がガラスと空気との境界で反射す
るよう４１．８°の臨界角以上という条件下で上面１１
６で反射する。

ここで、外壁１１９におけるエンボス加工された個所の
如き特徴部では光線を内方に反射して、像走査データに
「門違った陽画」を生じせしめることがないこと、及び
気泡および結石の如き壁内部欠陥は内壁欠陥として認識
されないことに注意する必要がある。

製品（びん）１００内に上方に向けた光線を約±１５〜
２Ｇ”の範囲にわたり均一に分散すると、種々の内壁欠
陥形状が適当に正確に検出されることが観察された。レ
ーザー光及び平行化した光源は一般にこの目的には効果
的でない。使用者は、ビデオ走査及び像処理要素の感度
を調整して、背影の光のレベルと照明源４０の強度とに
応じて好ましい信号−騒音の比を与えることができる。

この特性により、「背後照明」システムの像の輝度が欠
陥の不透明度に依存する場合よりも一層融通性を生ずる
。

以上特定の具体例について説明したが、本発明の原理を
逸脱することなくこの具体例を種々変更および変形でき
ることは当業者には明らかである。

従って、本発明範囲は前記した特許請求の範囲によって
のみ限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る透明製品の内壁欠陥検出装置の一
実施例を適用したガラス製品用光学的検査装置を略図的
に示した斜視図、第２図は第１図の装置の照明源組立て
体の一部切截側面図、第３図は第２図の照明源組立て体
から分離した光案内板の斜視図、第４図は第１図の装置
の検査部所におけるびんの一部切截側面図、第５図は光
線を透過および反射する鳥の翼形状付根部を示す断面略
図である。１０・・・検査装置３２、３３・・・ベルト（回転手段）４０・・・照明源　　　　　４２・・・ランプ４４・・
・制限手段　　　　４６．４８・・・収斂用案内板６０
・・・ビデオカメラ（検出手段）１００・・・製　品　　　　１１５・・・鳥の翼形状１
１９・・・側　壁（外５名）手続補正書（方式）昭和６１年６月７２日特許庁長官　宇　賀　道　部　　　殿透明製品の内壁欠陥検出装置３、補正をする者事件との関係　　　出　願　人住所名　称　　エムハート・インダストリーズ・インコーホ
レーテッド４、代理人

Claims

【特許請求の範囲】

（１）製品の基部を通し該製品の１つの側壁に沿うよう
向けられた部分的に平行化した光のビームを生じる手段
と、該製品の外部に置かれ特定の走査面積にわたり製品
の外側壁から出射する光を検出する光学的検出手段とを
備えていることを特徴とする透明製品の内壁欠陥検出装
置。
（２）前記部分的に平行化した光のビームが、製品の基
部に対し入射する限定した方向の角度範囲にわたる分散
光線から成り、該角度範囲が製品の中心軸線に平行な方
向を含んでいることを特徴とする請求の範囲第１項の装
置。
（３）前記方向の角度範囲が、製品の１つの軸線部分に
沿い測定して前記平行方向に対して±２０°を含むこと
を特徴とする請求の範囲第２項の装置。
（４）前記部分的に平行化した光のビームが、透明製品
の実質的に光学的通過帯域内の波長を有する複数の光線
を含んでいることを特徴とする請求の範囲第１項の装置
。
（５）検出時間中製品を中心軸線を中心として回転させ
る手段を更に備え、前記光学的検出手段が検出時間中製
品の側壁の特定部分を走査するビデオカメラを備えてい
ることを特徴とする請求の範囲第１項の装置。
（６）前記部分的に平行化した光のビームを生じる手段
が、ランプと、製品の基部においてスロットで収斂する
１対の光学的に非反射性の案内板とを備え、該ランプが
投影した光が前記スロットを選択的に透過されて前記ビ
ームが限定されることを特徴とする請求の範囲第１項の
装置。
（７）前記ランプと前記案内板との間に前記スロットを
通し投影された光を強くする手段を更に備えていること
を特徴とする請求の範囲第６項の装置。
（８）前記光学的検出手段が走査面積の像内の明スポッ
トを検出する手段を備えていることを特徴とする請求の
範囲第１項の装置。
（９）検出時間中製品を回転させる手段を更に備え、前
記光学的検出手段が、走査中複数の経時的に連続した像
こまを生ぜしめかつ該連続した像こまにおけるストリー
クを認識するための手段を備えていることを特徴とする
請求の範囲第８項の装置。
（１０）前記光のビームを、製品の基部において製品の
側壁に沿って延びる狭い帯域内に封じ込めることを特徴
とする請求の範囲第１項の装置。
（１１）前記帯域が、実質的に製品の接線に沿って配向
された帯域から成ることを特徴とする請求の範囲第１０
項の装置。
（１２）製品の側壁を通るよう光を指向させかつ通常の
像要素より暗い像要素を見つけるため製品を走査するこ
とにより壁内部欠陥を検出する装置と組み合わせてなる
ことを特徴とする請求の範囲第１項の装置。
（１３）前記光学的検出手段が、製品の外壁に実質的に
垂直に出射する光を検出することを特徴とする請求の範
囲第１項の装置。
（１４）非平行光の光源と容器の基部を通って容器の内
壁に沿う非平行光の一部を投影する手段と容器の基部に
おける特定の面積内及び入射角範囲内に前記光の一部を
制限する手段とを含む照明源組立て体と、容器の側壁の
選択された面積部から出射される光を走査し、その結果
のビデオ像内の明スポットを検出する光学的検出組立て
体とを備えていることを特徴とするガラス容器等の内壁
欠陥検出装置。
（１５）前記照明源組立て体が更に、前記非平行光の一
部を制限する以前にその強さを増す手段を備えているこ
とを特徴とする請求の範囲第１４項の装置。
（１６）前記特定の面積が、容器の側壁と内部との間に
延びる帯域を含むことを特徴とする請求の範囲第１４項
の装置。
（１７）前記制限された角度範囲が、容器の中心軸線に
平行な方向と関連して±２０°をなすことを特徴とする
請求の範囲第１４項の装置。
（１８）前記光の一部分を制限する手段が、容器の基部
においてスロットで終る１対の光学的非反射性の板を含
むことを特徴とする請求の範囲第１４項の装置。
（１９）検出時間中容器を中心軸線を中心として回転さ
せる手段を更に備え、前記光学的検出組立て体が検出時
間中容器の側壁の選択された面積部を走査するビデオカ
メラを含んでいることを特徴とする請求の範囲第１４項
の装置。
（２０）前記光学的検出組立て体が容器の側壁の選択さ
れた面積部を走査して側壁に対して実質的に垂直に出射
される光を検出することを特徴とする請求の範囲第１４
項の装置。