KR100418069B1 - 코팅막의검사장치및방법 - Google Patents

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요시토 아미노
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Abstract

용기의 표면에 형성된 코팅막의 막두께 또는 열화의 상태를 검사하기 위한 코팅막의 검사장치로서, 표면에 코팅막이 형성된 용기에 검사광을 조사(照射)하는 검사광조사유니트와, 이 검사광조사유니트로부터 조사된 검사광의 용기로부터의 반사광 또는 용기를 투과한 투과광을 수광(受光)하는 동시에 이 반사광 또는 투과광을 촬상신호로 변환하여 출력하는 촬상유니트와, 이 촬상유니트로부터 출력되는 촬상신호를 입력하고 이 촬상신호가 나타내는 촬상데이터를 미리 기억하고 있는 기준데이터와 비교함으로써 용기에 형성되어 있는 코팅막의 막두께 또는 열화의 상태를 검출하는 연산유니트와를 구비하고 있고, 검사광이 용기로부터 반사될 때에 용기에 형성된 코팅막의 막두께에 대응하여 반사광의 스펙트럼분포가 변화하는 것, 또는 검사광이 용기를 투과할 때에 코팅막의 열화의 상태에 의해 발생하는 산란광의 양이 상이한 것을 이용하여, 코팅막의 막두께 또는 열화의 상태의 검출을 행한다.

Description

코팅막의 검사장치 및 방법
예를 들면 음료(飮料) 등을 충진하기 위한 용기로서는, 종래로부터 유리제의 병용기 등이 많이 사용되고 있다.
근년, 이와 같은 병용기에 대해, 반송 등의 편의를 위해 경량화가 도모되고 있고, 이 경량화에 따르는 병용기의 강도저하를 방지하기 위해, 병용기의 표면에 코팅막을 형성하는 방법이 채용되고 있다. 이 코팅막의 형성은, 병용기의 표면에 SnO2나 TiO2등의 산화물을 핫앤드코팅이라고 불리는 방법에 의해 코팅함으로써 행해진다.
이 핫앤드코팅이란, 병용기의 제조시에 있어서, 여냉되기 전의 병용기의 표면온도가 아직 높을 때에 반응가스를 뿜어 부착시킴으로써, 병용기의 표면에 SnO2또는 TiO2등의 산화물피막을 형성하는 기술이다.
이 코팅막이 규정의 두께를 가지고 있는지의 여부는, 병용기의 기계적 강도(내구성)유지 등의 관점으로부터 중요한 인자이고, 코팅막의 막두께가 얇은 경우에는, 반송시 등에 병용기가 서로 접촉하여 병용기의 표면에 손상이 발생함으로써, 병용기가 소정의 강도를 유지할 수 없게 되어 파손되어 버릴 염려가 있다.
또, 코팅막의 막두께가 지나치게 두꺼운 경우에는, 광(특히 가시광역(可視光域))의 간섭에 의해 병표면에 유막(油膜)이 부착된 것과 같은 형광색의 무늬가 생겨 버리고, 미관상 바람직하지 않고, 상품가치의 저하를 초래할 염려가 있는 동시에, 반응가스의 낭비에도 연결된다고 하는 문제가 있다.
그러므로, 병용기의 표면에 형성된 코팅막의 막두께의 검사는 철저히 행할 필요가 있다.
종래, 이 병용기에 형성된 코팅막의 막두께검사는, 예를 들면 아메리카글래스리서치사제(社製)의 핫앤드코팅메터와 같이 병용기의 표면에 투수광기(投受光器)를 접촉시켜 막두께의 측정을 행하는 접촉형의 측정장치를 사용하여 행해지고 있다.
그러나, 이 접촉형의 코팅막의 막두께검사장치에 있어서는, 투수광기의 각도를 조정하여 최대의 수광량이 얻어지는 위치에 있어서 막두께의 측정을 행할 필요가 있으므로, 측정에 숙련을 요하고, 또 숙련자라도 시간이 걸리는 일이 종종 있다고 하는 문제점이 있다.
또한, 이 접촉형의 코팅막의 막두께검사장치에 있어서는, 투수광기를 병용기에 접촉시킬 때에 광결합용 액체로서 실리콘계 오일을 병용기의 표면에 도포(塗布)하지 않으면 안되므로, 막두께의 측정후에 이 도포된 오일을 제거할 필요가 있다. 이 오일의 제거에는 시간이 걸리므로, 코팅막의 막두께측정의 대상으로 된 병용기는, 통상 폐기되고 있다.
그러므로, 병용기의 제조공정에 있어서의 코팅막두께의 검사는, 샘플링검사에 의해 행할 필요가 있지만, 제조된 병용기의 전체의 코팅막의 막두께의 상태를 알기 위해서는 샘플링검사의 회수를 많이 할 필요가 있고, 그 만큼 폐기되는 병용기도 증가하게 되고, 또한 검사의 효율도 좋지 않다고 하는 문제점이 있다.
또, 반복사용되는 맥주병 등의 음료용 병용기의 경량화를 도모하는 동시에 그 병용기의 반복사용회수를 증가시킬 수 있는 코팅막(SnO2코팅막을 가지고, 막두께가 약 100nm)이 형성된 리터너블의 병용기가 이미 개발되어 있지만(일본국 특개평(特開平)1991­131547호 공보), 상기 종래의 접촉형 코팅막의 막두께검사장치에 있어서는, 측정가능한 막두께가 60nm정도까지이고, 그 이상의 두께를 가지는 코팅막의 막두께측정은 곤란하므로, 상기와 같은 100nm의 두께의 코팅막을 가지는 병용기의 검사는 행할 수 없다고 하는 문제점이 있다.
또한, 소정의 두께의 코팅막이 형성된 리터너블병용기는, 그 반복사용회수가 비약적으로 증가하지만, 시장으로부터 회수된 리터너블용기는, 통상 세정기(洗淨機)에 있어서 열알칼리용액(예를 들면, 온도가 80℃에서 4％의 가성소다수용액)에 의해 반복세정되므로, 이 열알칼리용액에 의해 코팅막이 열화하는 경우가 있다.
이 코팅막의 열화에 의해, 병용기의 표면이 불투명 유리형으로 되고, 병용기자체는 아직 충분한 강도를 가지고 있고 재사용이 가능한 경우라도, 병용기의 외관이 손상됨으로써 병조림제품의 상품가치를 저하시켜 버리는 염려가 있다.
즉, 코팅막에는, 도 13 (A)에 나타낸 바와 같이, SnO2코팅막의 표면에 직경 2∼3μm의 핀홀이 있고, 이 핀홀은, 열알칼리용액에 의한 반복세정에 의해 열화가 진행되면, 도 13 (B)에 나타낸 바와 같이, 서서히 깊고 크게 되어 가고, 직경 10μm정도까지 성장한다.
핀홀이 이와 같은 크기까지 성장하면, 병용기를 투과하는 광이 코팅막의 핀홀에 의해 산란되게 된다. 그리고, 이와 같은 핀홀이 증가하면, 최초는 청색을 띤 금색을 나타내고 있던 코팅막이 점차 은색을 띠게 되고, 그 투명도가 저하된다.
코팅막에 있어서 핀홀이 더욱 증가하면, 병용기의 표면은 불투명 유리형으로 되고, 병용기표면의 전체 또는 그 일부의 광택이 손상되어 희게 보이게 된다. 이와 같은 코팅막의 열화가 심한 병용기는, 강도적으로 재사용이 가능한 경우라도, 폐기하지 않으면 안된다.
종래, 이와 같은 코팅막의 열화가 생긴 병용기의 선별은, 검사원의 목시(目視)검사에 의해 행해지고 있다.
그러나, 이 코팅막의 열화의 목시검사에 있어서는, 열화의 정도를 판별하기 위한 객관적인 지표를 설정하는 것이 어렵고, 결국은 검사원의 주관적인 판단에 맡기는 수밖게 없고, 따라서 판정결과에 개인차가 생겨버린다는 문제점이 있다. 또, 이 검사원에 의한 목시검사에서는, 누락이 생기거나, 검사속도가 제한되어 버리는등의 문제점이 있다.
이 발명은, 상기와 같은 병용기 등의 표면에 시행된 코팅막의 막두께나 열화 등의 상태를 검사할 때의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이다.
즉, 이 발명은, 용기의 표면에 행해진 코팅막의 막두께를 비접촉으로 측정할 수 있고, 이로써 병용기의 검사를 샘플링이 아닌 모든 용기에 대해 행할 수 있고, 또한 막두께가 두꺼운 코팅막에 대해서도 그 막두께의 측정이 가능한 코팅막의 검사장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 이 발명은, 병용기 등의 표면에 행해진 코팅막의 열화의 상태를 자동적으로 또한 객관적인 기준으로 판별할 수 있는 동시에, 검사속도가 빠른 코팅막의 검사장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 병 등의 용기의 표면에 행해지는 코팅막의 상태를 검사하는 검사장치 및 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 경량화된 병용기 등의 강도를 유지하기 위해 용기의 표면에 형성된 코팅막의 막두께나 열화의 상태를 검사하는 검사장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1의 실시형태에 있어서의 코팅막의 검사장치를 나타낸 개요구성도.
도 2는 동일 코팅막의 검사장치에 있어서의 기준데이터의 설정방법을 설명하기 위한 설명도.
도 3은 본 발명의 제2의 실시형태에 있어서의 코팅막의 검사장치를 나타낸정면도.
도 4는 동일 코팅막의 검사장치의 평면도.
도 5는 본 발명의 제3의 실시형태에 있어서의 코팅막의 검사장치를 나타낸 개요구성도.
도 6은 동일 코팅막의 검사장치에 있어서 한 개의 슬릿을 설치하는 경우의 배치를 나타낸 설명도.
도 7은 동일 코팅막의 검사장치에 있어서 두 개의 슬릿을 설치하는 경우의 배치를 나타낸 설명도.
도 8은 산란광의 촬상상태를 나타낸 설명도.
도 9는 코팅막이 열화된 병용기가 새고 있을 때의 상태를 나타낸 부분단면도.
도 10은 동일 코팅막의 검사장치에 있어서의 기준데이터를 설정하기 위한 측정장치를 나타낸 개략구성도.
도 11은 동일 코팅막의 검사장치에 있어서 기준데이터의 설정방법을 설명하기 위한 표.
도 12는 도 11의 표를 그래프로 한 도면.
도 13은 코팅막의 열화상태를 나타내기 위한 설명도.
상기 목적을 달성하기 위해 제2의 발명에 의한 코팅막의 검사장치는, 용기의 표면에 형성된 코팅막의 막두께를 검사하기 위한 코팅막의 검사장치로서, 표면에 코팅막이 형성된 용기에 검사광을 조사하는 검사광 조사수단과, 이 검사광 조사수단으로부터 조사된 검사광의 용기로부터의 반사광을 수광하는 동시에 이 반사광을 촬상신호로 변환하여 출력하는 촬상수단과, 이 촬상수단으로부터 출력되는 촬상신호를 입력하고 이 촬상신호가 나타내는 촬상데이터를 미리 기억하고 있는 기준데이터와 비교함으로써 용기에 형성되어 있는 코팅막의 막두께를 검출하는 연산수단과를 구비하고, 상기 검사광 조사수단이 소정의 스펙트럼분포를 가지는 검사광을 조사하고, 상기 촬상수단이 검사광의 용기로부터의 반사광을 수광하는 위치에 배치되어 있고, 상기 기준데이터가 미리 코팅막의 막두께에 대응하여 계측된 기준스펙트럼분포이고, 상기 연산수단이 촬상수단이 수광한 반사광의 스펙트럼분포와 기준스펙트럼분포와를 대비함으로써 용기의 코팅막의 막두께를 산출하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 제2의 발명에 의한 코팅막의 검사장치는, 검사광 조사수단으로부터 조사되는 검사광이 소정의 스펙트럼분포를 가지고 있고, 그 용기로부터의 반사광이 촬상수단에 수광된다. 검사광의 스펙트럼분포는, 용기에 의해 반사될 때에 그 용기에 형성된 코팅막의 막두께에 의해 그 두께가 두꺼울수록 크게 변화한다. 연산수단에는, 미리 코팅막의 막두께에 대응하여 계측된 기준스펙트럼분포가 기준데이터로서 기억되어 있고, 연산수단은 촬상신호에 포함되는 반사광의 스펙트럼분포에 관한 데이터와 기준데이터의 스펙트럼분포와를 대비함으로써 용기의 코팅막의 막두께의 산출을 행한다.
이상과 같이, 이 제2의 발명에 의하면, 용기의 표면에 형성된 코팅막의 막두께를 용기에 비접촉으로 측정할 수 있고, 이로써 용기의 검사를 샘플링이 아닌 모든 용기에 대해 행할 수 있는 동시에, 막두께가 두꺼운 코팅막에 대해서도 그 막두께의 측정을 행할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 제3의 발명에 의한 코팅막의 검사장치는, 제2의 발명에 있어서, 검사광 조사수단의 용기의 코팅막에 대한 검사광의 조사각도가 30°∼60° 인 것을 특징으로 하고 있다.
이 제3의 발명에 의한 코팅막의 검사장치는, 검사광 조사수단으로부터의 검사광의 용기의 코팅막에 대한 조사각도가 30°∼60°이므로, 용기로부터의 반사광에 있어서의 스펙트럼분포의 변화가 현저해지고, 이로써 코팅막의 막두께의 정확한 측정이 가능해진다.
상기 목적을 달성하기 위해 제4의 발명에 의한 코팅막의 검사장치는, 제2의 발명에 있어서, 검사광 조사수단이 면(面)광원이고, 조사되는 검사광의 색온도가 대략 일정하게 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
이 제4의 발명에 의한 코팅막의 검사장치는, 면광원인 검사광 조사수단으로부터 용기에 검사광이 조사된다. 이로써, 검사위치에 있어서 용기의 위치가 엄밀히 요구되지 않게 되고, 안정된 검사를 행할 수 있도록 된다. 그리고, 검사광의 색온도가 대략 일정하게 되도록 설정됨으로써, 검사광의 색온도보정 등을 행하는 일 없이 더욱 안정된 검사가 가능해진다.
상기 목적을 달성하기 위해 제5의 발명에 의한 코팅막의 검사장치는, 제2의 발명에 있어서, 반송되어 온 용기가 소정의 검사위치에 위치된 것을 검출하여 검출신호를 출력하는 위치검출수단을 더 구비하고, 연산수단이 위치검출수단으로부터 출력되는 검출신호를 입력했을 때에 촬상수단으로부터 출력되는 촬상신호를 입력하고 코팅막의 막두께의 산출을 행하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 제5의 발명에 의한 코팅막의 검사장치는, 이 검사장치가 용기를 반송하는 콘베어 등의 반송수단에 장착되어 차례로 반송되어 오는 용기에 대하여 연속적으로 코팅막의 검사를 행하는 경우에, 위치검출수단에 의해 반송되어 온 용기가 소정의 검사위치에 위치된 것이 검출된다. 그리고, 연산수단이 위치검출수단으로부터 출력되는 용기의 검출신호를 입력하면, 그 때에 촬상수단으로부터 출력되는 촬상신호를 취입함으로써, 코팅막의 막두께의 산출을 행한다. 이로써, 용기의 반송라인에 있어서 연속적으로 반송되어 오는 용기에 대해 연속적으로 코팅막의 막두께측정을 행하는 것이 가능해지고, 코팅막의 막두께측정을 전체의 용기에 대해 행할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 제6의 발명에 의한 코팅막의 검사장치는, 용기의 표면에 형성된 코팅막의 열화의 상태를 검사하기 위한 코팅막의 검사장치로서, 표면에 코팅막이 형성된 용기에 검사광을 조사하는 검사광 조사수단과, 이 검사광 조사수단으로부터 조사된 검사광의 용기를 투과한 투과광을 수장하는 동시에 이 투과광을 촬상신호로 변환하여 출력하는 촬상수단과, 이 촬상수단으로부터 출력되는 촬상신호를 입력하여 이 촬상신호가 나타내는 촬상데이터를 미리 기억하고 있는 기준데이터와 비교함으로써 용기에 형성되어 있는 코팅막의 열화의 상태를 검출하는 연산수단과를 구비하고, 상기 촬상수단이 상기 검사광 조사수단으로부터 조사되는 검사광이 용기를 투과할 때에 발생하는 산란광을 수광하는 위치에 배치되어 있고, 상기 기준데이터가 미리 코팅막의 열화상태에 대응하여 설정된 코팅막의 열화상태를 나타내는 데이터이고, 상기 연산수단이, 촬상수단이 수광한 산란광의 양에 따른 데이터와 기준데이터와를 대비함으로써 용기의 코팅막의 열화상태를 검출하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 제6의 발명에 의한 코팅막의 검사장치는, 검사광 조사수단으로부터 조사되는 검사광이 용기를 투과할 때에, 그 투과광에 산란이 생기면, 이 산란광이 촬상수단에 수광된다. 이 검사광의 산란은, 용기의 코팅막이 열화하고 이 코팅막에 이른바 핀홀이 형성됨으로써 생기고, 코팅막의 열화가 진행될수록 산란광의 양이 많아진다. 연산수단에는, 미리 코팅막의 열화상태에 대응하여 설정된 코팅막의 열화상태를 나타내는 산란광의 양이 기준데이터로서 기억되어 있고, 연산수단은 촬상신호에 포함되는 산란광의 양을 나타내는 데이터와 기준데이터와를 대비함으로써 용기의 코팅막의 열화상태를 검출한다.
이상과 같이, 이 제6의 발명에 의하면, 병용기 등의 표면에 행해진 코팅막의 열화의 상태를 자동적으로 또한 객관적인 기준으로 판별할 수 있는 동시에, 검사의 고속화를 도모할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 제7의 발명에 의한 코팅막의 검사장치는, 제6의 발명에 있어서, 촬상수단이 산란광만을 수광하고 산란이 생기지 않고 용기를 투과한 검사광은 수광하지 않는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
이 제7의 발명에 의한 코팅막의 검사장치는, 촬상수단이 용기를 투과한 검출광중 코팅막의 열화에 의해 생긴 산란광만을 수광하고, 산란이 생기지 않고 투과한 투과광은 수광하지 않는다. 이로써, 코팅막의 열화의 상태를 나타내는 광 이외의 광의 영향을 받는 일 없이 정확한 검사를 행할 수 있고, 코팅막의 열화의 미소한 차도 용이하게 판별할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 제8의 발명에 의한 코팅막의 검사장치는, 제6의 발명에 있어서, 검사광 조사수단이, 광원과, 이 광원과 용기의 검사위치와의 사이에 배치된 슬릿을 가지고 광원으로부터 조사되는 광을 슬릿을 통하게 함으로써 슬릿형의 검사광으로 하는 슬릿부재와를 가지고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
이 제8의 발명에 의한 코팅막의 검사장치는, 광원으로부터 조사된 광이, 슬릿부재에 형성된 슬릿을 통과함으로써 슬릿형의 검사광으로 형성되어 용기에 조사된다. 이와 같이, 광원으로부터 조사된 광을 슬릿을 통하게 한 후에 용기에 조사함으로써 검사광의 불필요한 확산이 억제되고, 코팅막의 열화에 따르는 검사광의 산란광 이외의 광의 영향이 저감됨으로써, 보다 정밀한 검사를 행할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 제9의 발명에 의한 코팅막의 검사장치는, 제8의 발명에 있어서, 슬릿부재가 복수의 슬릿을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
이 제9의 발명에 의한 코팅막의 검사장치는, 슬릿부재가 복수의 슬릿을 구비하고 있으므로써, 한 개의 용기에 대해 복수개의 슬릿형의 검사광이 조사되게 된다. 이로써, 검사대상의 용기를 검사위치에 있어서 위치결정할 때에 엄밀히 위치결정할 필요가 없어지고, 보다 용이하게 또한 확실히 검사를 행할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 제10의 발명에 의한 코팅막의 검사장치는, 제6의 발명에 있어서, 반송되어 온 용기가 소정의 검사위치에 위치된 것을 검출하여 검출신호를 출력하는 위치검출수단을 더 구비하고, 연산수단이 위치검출수단으로부터 출력되는 검출신호를 입력했을 때에 상기 촬상수단으로부터 출력되는 촬상신호를 입력하여 코팅막의 열화상태의 검출을 행하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 제10의 발명에 의한 코팅막의 검사장치는, 이 검사장치가 용기를 반송하는 콘베어 등의 반송수단에 장착되어 차례로 반송되어 오는 용기에 대해 연속적으로 코팅막의 검사를 행하는 경우에, 위치검출수단에 의해 반송되어 온 용기가 소정의 검사위치에 위치된 것이 검출된다. 그리고, 연산수단이 위치검출수단으로부터 출력되는 용기의 검출신호를 입력하면, 그 때에 촬상수단으로부터 출력되는 촬상신호를 취입함으로써, 코팅막의 열화상태의 검출을 행한다. 이로써, 용기의 반송라인에 있어서 연속적으로 반송되어 오는 용기에 대해 자동적으로 또한 연속적으로 코팅막의 검사를 행할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 제12의 발명에 의한 코팅막의 검사방법은, 용기의 표면에 형성된 코팅막의 막두께를 검사하기 위한 코팅막의 검사방법으로서, 표면에 코팅막이 형성되어 있는 용기에 검사광을 조사하는 검사광 조사공정과, 이 검사광 조사공정에 있어서 조사된 검사광의 용기로부터의 반사광을 촬상수단에 의해 수광하여 촬상신호로 변환하는 촬상공정과, 이 촬상공정에 있어서 변환된 반사광의 촬상신호의 촬상데이터를 미리 설정되어 있는 기준데이터와 대비함으로써 용기에 형성되어 있는 코팅막의 막두께를 검출하는 검출공정과로 이루어지고, 상기 검사광 조사공정에 있어서 검사광을 소정의 스펙트럼분포를 가지는 광으로 하고, 상기 촬상공정에 있어서 촬상수단을 검사광의 용기로부터의 반사광을 수광하는 위치에 배치하고, 상기 검출공정에 있어서 기준데이터를 미리 코팅막의 막두께에 대응하여 계측된 기준스펙트럼분포로 하고 촬상신호가 나타내는 반사광의 스펙트럼분포를 기준스펙트럼분포와 대비함으로써 용기의 코팅막의 막두께를 산출하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 제12의 발명에 의한 코팅막의 검사방법은, 검사광이 소정의 스펙트럼분포를 가지고 있고, 이 검사광의 스펙트럼분포는, 용기에 의해 반사될 때에 그 용기에형성된 코팅막의 막두께에 의해 그 두께가 두꺼울수록 크게 변화한다. 촬상수단으로부터 출력되는 촬상신호는, 이 검사광의 반사광에 있어서의 스펙트럼분포의 변화에 관한 데이터가 포함되어 있고, 이 촬상신호에 포함되는 반사광의 스펙트럼분포에 관한 데이터와 기준데이터의 스펙트럼분포와를 대비함으로써 용기의 코팅막의 막두께의 산출을 행한다.
이상과 같이, 이 제12의 발명에 의하면, 용기의 표면에 형성된 코팅막의 막두께를 용기에 비접촉으로 측정할 수 있고, 이로써 용기의 검사를 샘플링이 아닌 모든 용기에 대해 행할 수 있는 동시에, 막두께가 두꺼운 코팅막에 대해서도 그 막두께의 측정을 행할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 제13의 발명에 의한 코팅막의 검사방법은, 제12의 발명의 검사광 조사공정에 있어서의 검사광의 용기의 코팅막에 대한 조사각도를 30°∼60°로 하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 제13의 발명에 의한 코팅막의 검사방법은, 검사광의 용기의 코팅막에 대한 조사각도가 30°∼60°이므로, 용기로부터의 반사광에 있어서의 스펙트럼분포의 변화가 현저해지고, 이로써 코팅막의 막두께의 정확한 측정이 가능해진다.
상기 목적을 달성하기 위해 제14의 발명에 의한 코팅막의 검사방법은, 제12의 발명의 검사광 조사공정에 있어서, 검사광의 광원을 면광원으로 하고, 이 면광원으로부터 조사되는 검사광의 색온도를 대략 일정하게 하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 제14의 발명에 의한 코팅막의 검사방법은, 면광원으로부터 용기에 검사광이 조사된다. 이로써, 검사위치에 있어서 용기의 위치가 엄밀히 요구되지 않게 되고, 안정된 검사를 행할 수 있도록 된다. 그리고, 검사광의 색온도가 대략 일정하게 되도록 설정됨으로써, 검사광의 색온도보정 등을 행하는 일 없이 더욱 안정된 검사가 가능하게 된다.
상기 목적을 달성하기 위해 제15의 발명에 의한 코팅막의 검사방법은, 제12의 발명의 검출공정에 있어서, 반송되어 온 용기가 소정의 검사위치에 위치된 것을 검출하고, 용기가 소정의 검사위치에 위치된 것이 검출되었을 때에 촬상수단으로부터 출력되는 촬상신호에 따라서 코팅막의 막두께의 산출을 행하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 제15의 발명에 의한 코팅막의 검사방법은, 콘베어 등의 반송수단에 의해 차례로 반송되어 오는 용기에 대해 연속적으로 코팅막의 검사를 행하는 경우에, 반송되어 온 용기가 소정의 검사위치에 위치된 것을 검출하고, 이 용기가 검사위치에 위치된 것이 검출됐을 때에, 그 때에 촬상수단으로부터 출력되는 촬상신호에 따라서, 코팅막의 막두께의 산출을 행한다. 이로써, 용기의 반송라인에 있어서 연속적으로 반송되어 오는 용기에 대해 연속적으로 코팅막의 막두께측정을 행하는 것이 가능해지고, 코팅막의 막두께측정을 모든 용기에 대해 행할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 제16의 발명에 의한 코팅막의 검사방법은, 용기의 표면에 형성된 코팅막의 열화의 상태를 검사하기 위한 코팅막의 검사방법으로서, 표면에 코팅막이 형성되어 있는 용기에 검사광을 조사하는 검사광 조사공정과, 이 검사광 조사공정에 있어서 조사된 검사광의 용기를 투과한 투과광을 촬상수단에의해 수광하여 촬상신호로 변환하는 촬상공정과, 이 촬상공정에 있어서 변환된 투과광의 촬상신호의 촬상데이터를 미리 설정되어 있는 기준데이터와 대비함으로써 용기에 형성되어 있는 코팅막의 열화의 상태를 검출하는 검출공정과로 이루어지고, 상기 촬상공정에 있어서 촬상수단을 검사광이 용기를 투과할 때에 발생하는 산란광을 수광하는 위치에 배치하고, 상기 검출공정에 있어서 기준데이터를 미리 코팅막의 열화상태에 대응하여 계측된 산란광의 양을 나타내는 데이터로 하고, 촬상신호가 나타내는 산란광의 양을 나타내는 데이터와 기준데이터와를 대비함으로써 용기의 코팅막의 열화상태를 검출하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 제16의 발명에 의한 코팅막의 검사방법은, 조사되는 검사광이 용기를 투과할 때에, 그 투과광에 산란이 생기면, 이 산란광을 촬상수단에 의해 수광한다. 이 투과광의 산란은, 용기의 코팅막이 열화함으로써 이 코팅막에 이른바 핀홀이 형성됨으로써 생기고, 코팅막의 열화가 진행될수록 산란광의 양이 많아지므로, 촬상신호에 포함되는 산란광의 양을 나타내는 데이터와 미리 코팅막의 열화상태에 대응하여 설정된 산란광의 양을 나타내는 기준데이터와를 대비함으로써, 용기의 코팅막의 열화상태를 검출한다.
이상과 같이, 이 제16의 발명에 의하면, 병용기 등의 표면에 행해진 코팅막의 열화의 상태를 자동적으로 또한 객관적인 기준으로 판별할 수 있는 동시에, 검사의 고속화를 도모할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 제17의 발명에 의한 코팅막의 검사방법은, 제16의 발명의 검사광 조사공정에 있어서, 검사광을 광원과 용기의 검사위치와의 사이에 배치한 슬릿을 통하게 함으로써 슬릿형으로 하여 조사하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 제17의 발명에 의한 코팅막의 검사방법은, 광원으로부터 조사된 광이, 슬릿을 통과함으로써 슬릿형의 검사광에 형성되어 용기에 조사된다. 이와 같이, 광원으로부터 조사된 광을 슬릿을 통하게 한 후에 용기에 조사함으로써 검사광의 불필요한 확산이 억제되고, 코팅막의 열화에 따르는 검사광의 산란광 이외의 광의 영향이 저감됨으로써, 보다 정밀한 검사를 행할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 제18의 발명에 의한 코팅막의 검사방법은, 제17의 발명의 검사광 조사공정에 있어서, 슬릿을 복수 배설하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 제18의 발명에 의한 코팅막의 검사방법은, 한 개의 용기에 대해서 복수의 슬릿을 통과시켜 복수개의 슬릿형의 검사광이 조사되게 된다. 이것에 의해, 검사대상의 용기를 검사위치에 있어서 위치결정할 때에 엄밀히 위치결정할 필요가 없어지고, 보다 용이하게 또한 확실히 검사를 행할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 제19의 발명에 의한 코팅막의 검사방법은, 제16의 발명의 촬상공정에 있어서, 촬상수단을 산란광만을 수광하고 용기를 산란하지 않고 투과한 검사광은 수광하지 않는 위치에 배치하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 제19의 발명에 의한 코팅막의 검사방법은, 촬상수단에 의해 용기를 투과한 검출광중 코팅막의 열화에 의해 생긴 산란광만을 수광하고, 산란이 생기지 않고 투과한 검사광은 수광하지 않는다. 이로써, 코팅막의 열화의 상태를 나타내는 광이외의 광의 영향을 받는 일 없이 정확한 검사를 행할 수 있고, 코팅막의 열화의 미소한 차도 용이하게 판별할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 제20의 발명에 의한 코팅막의 검사방법은, 제16의 발명의 검출공정에 있어서, 반송되어 온 용기가 소정의 검사위치에 위치된 것을 검출하고, 용기가 소정의 검사위치에 위치된 것이 검출되었을 때에 촬상수단으로부터 출력되는 촬상신호에 따라서 코팅막의 열화상태의 검출을 행하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 제20의 발명에 의한 코팅막의 검사방법은, 콘베어 등의 반송수단에 의해 차례로 반송되어 오는 용기에 대해 연속적으로 코팅막의 검사를 행하는 경우에, 반송되어 온 용기가 소정의 검사위치에 위치된 것을 검출하고, 이 용기가 검사위치에 위치된 것이 검출됐을 때에, 그 때에 촬상수단으로부터 출력되는 촬상신호에 따라서, 코팅막의 열화상태의 검출을 행한다. 이로써, 용기의 반송라인에 있어서 연속적으로 반송되어 오는 용기에 대해 자동적으로 또한 연속적으로 코팅막의 검사를 행할 수 있다.
다음, 본 발명의 적합한 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명을 행한다.
도 1은, 본 발명에 의한 코팅막의 검사장치의 제1의 실시형태를 나타내고 있고, 이 도 1의 검사장치는, 병용기에 행해진 코팅막의 막두께를 오프라인에 있어서 측정하는 것이다.
도 1에 있어서 코팅막검사장치(1)는, 병(4)에 검사광 L을 사출하는 광원유니트(3)와, 이 광원유니트(3)에 접속되어 검사광 L의 발광광량 및 발광스펙트럼분포가 일정하게 되도록 광원유니트(3)에 안정된 전원을 공급하는 안정화 전원(2)과, 병(4)으로부터 반사된 검사광 L의 반사광 LR을 수광하는 동시에 이 반사광 LR을 RGB촬상신호 V로 변환하여 출력하는 컬러 CCD카메라(5)와, 이 컬러 CCD카메라(5)에 접속되어 입력되는 RGB촬상신호 V에 따라서 병(4)의 표면에 형성된 코팅막의 막두께를 산출하는 연산유니트(6)와를 구비하고 있다.
광원유니트(3)는, 원검사광 Lo을 조사하는 복수의 백색광원(3A)과, 백색광원(3A)으로부터 조사된 원검사광 Lo을 확산하여 균일한 면광원으로 하는 확산판(3B)과를 구비하고 있다. 이 백색광원(3A)에는, 스펙트럼분포가 평탄하고 색온도변화가 거의 일정하고 또한 색온도보정을 행할 필요가 없는 백색형광등이 사용되고 있다.
광원유니트(3)는, 또한 광축이 병(4)의 코팅막의 측정면에 대해 30∼60°의 각도로 되도록 검사광 L을 사출하도록 설정되어 있다. 이것은, 코팅막의 막두께의 변화에 의한 반사광 LR의 스펙트럼분포에의 영향을 확실히 계측할 수 있도록 하기 위함이다.
연산유니트(6)는, 실제의 연산과 각종 제어를 행하는 연산유니트본체(6A)와,각종 연산결과 및 제어상태 등을 표시하는 디스플레이(6B)와를 구비하고 있다.
다음에, 상기 검사장치(1)의 동작에 대해 설명한다.
광원유니트(3)의 백색광원(3A)에는, 안정화 전원(2)에 의해 안정된 전원이 공급되고, 백색광원(3A)은 소정의 발광스펙트럼분포를 가지는 원검사광 Lo을 확산판(3B)으로 향하여 조사한다. 이 확산판(3B)은, 백색광원(3A)으로부터 조사된 원검사광(Lo)을 확산하여 균일한 면광원으로 한 후, 이 면광원으로부터 검사광 L을 병(4)으로 향하여 조사한다.
검사광 L이 조사된 병(4)의 코팅막에서는, 그 막두께에 따라서, 조사된 검사광 L의 흡수, 반사 또는 간섭 등이 행해지고, 입사한 검사광 L과는 상이한 스펙트럼분포를 가지는 반사광 LR이 생성된다.
이 경우에 있어서, 병(4)의 표면에 코팅막이 형성되어 있지 않다고 하면, 병(4)자체의 영향을 제거하면, 검사광 L과 반사광 LR과는 동일 스펙트럼분포를 나타내게 되지만, 코팅막이 행해짐으로써, 그 막두께가 두꺼워질수록 반사광 LR은 청색을 띠고, 40nm정도에서 청색이 최대로 되고, 또한 막두께가 두꺼운 경우에는 금색을 띠게 된다.
상기와 같이 색조변화(스펙트럼분포변화)가 생긴 병(4)으로부터의 반사광 LR은, 컬러 CCD카메라(5)에 의해 수광되고, 또한 이 컬러 CCD카메라(5)에 있어서 RGV촬상신호 V로 변환되어 연산유니트(6)에 출력된다.
연산유니트(6)는, 컬러 CCD카메라(5)로부터 입력되는 RGB촬상신호 V에 따라서, 연산유니트본체(6A)에 있어서 병(4)의 표면에 형성된 코팅막의 막두께의 산출을 행하고, 이 산출한 코팅막의 막두께를 디스플레이(6B)에 표시한다.
이 연산유니트본체(6A)에 있어서의 코팅막의 막두께의 산출방법은, 다음과 같다.
스펙트럼분포를 표현하는 수법으로서는 여러가지 수법이 있지만, 다음에 있어서는, JIS Z 8701에 규정되어 있는 XYZ표 색계가 사용된다.
도 2에, 측정대상인 병(4)의 색이 언버인 경우의 코팅막의 막두께와 XYZ표 색계에 있어서의 광원색의 2자극치(刺激値) X 및 Y와의 관계가 나타나 있다.
도 2 (A)는, 각각 막두께가 상이한 코팅막을 다른 방법, 예를 들면 단면을 전자현미경에 의해 촬상하는 등의 방법에 의해 미리 측정해 두고, 이 막두께가 측정된 코팅막에 검사광 L을 참조하여 그 반사광 LR으로부터 2자극치 X, Y를 구하고, 이 2자극치 X, Y를 각 막두께마다 나타낸 것이다.
이와 같이 하여 구해진 코팅막의 막두께의 측정치와 2자극치 X, Y와의 관계를, 자극치 X를 횡축으로 하고 자극치 Y를 종축으로 하여 그래프에 나타낸 것이 도 2 (B)이다. 이 도 2 (B)로부터, 코팅막의 막두께와 2자극치 X, Y의 관계를 나타낸 그래프가 거의 직선으로 근사할 수 있는 것을 알 수 있다.
연산유니트본체(6A)는, 도 2 (B)로부터 구해지는 그래프의 근사치에 따라서 코팅막의 막두께를 산출한다. 즉, 연산유니트본체(6A)는, JIS Z 8701에 나타내는 관계식에 따라서, 컬러 CCD카메라(5)로부터 입력되는 RGB촬상신호 V로부터 반사광LR에 있어서의 2자극치 X, Y를 구하고, 이 구해진 2자극치 X, Y에 의해 도 2 (B)로부터 구해진 그래프의 근사식으로부터 코팅막의 막두께를 산출한다.
그리고, 상기와 같이 하여 산출된 코팅막의 막두께는, 연산유니트본체(6A)의제어에 의해 디스플레이(6B)에 표시된다.
도 3 및 4는, 이 발명에 의한 코팅막의 검사장치의 제2의 실시형태를 나타내고 있다. 도 3은 이 제2의 실시형태에 있어서의 검사장치(11)의 정면도이고, 도 4는 이 검사장치(11)의 평면도이다.
검사장치(11)는, 병용기의 코팅막의 막두께의 측정을, 상기 제1의 실시형태에 있어서의 검사장치(1)가 오프라인으로 행하는 것에 대해, 생산라인상(온라인)에서 행하도록 되어 있는 것이다.
도 3 및 4에 있어서, 검사장치(11)는, 반송콘베어(16)상에 병(13)에 검사광 L을 조사하는 광원유니트(12)와, 병(13)으로부터 반사된 검사광 L의 반사광 LR을 수광하는 동시에 이 반사광 LR을 RGB촬상신호 V1로 변환하여 출력하는 컬러 CCD카메라(14­1)와, 동일하게 반사광 LR을 수광하는 동시에 이 반사광 LR을 RGB촬상신호 V2로 변환하여 출력하는 컬러 CCD카메라(14­2)와, 컬러 CCD카메라(14­1) 및 (14­2)로부터 RGB촬상신호 V1및 V2가 입력되고 이 입력된 RGB촬상신호 V1, V2에 따라서 병(13)의 코팅막의 막두께의 산출을 행하는 동시에 장치전체의 제어를 행하는 콘트롤유니트(15)와, 반송콘베어(16)상에 병(13)을 소정 간격으로 공급하는인피더(17)와, 병(13)이 측정위치에 도달한 것을 검출하는 위치센서(18)와를 구비하고 있다.
검사장치(11)가 컬러 CCD카메라를 2대 구비하고 있는 것은, 병(13)의 머리부와 몸체부와 같이, 병(13)의 복수개소의 코팅막을 동시에 측정할 수 있도록 하기 위함이다.
콘트롤유니트(15)는, 코팅막의 막두께의 연산 및 그 외의 각종 제어를 행하는 콘트롤유니트본체(15A)와, 이 연산결과나 제어상태 등을 표시하는 디스플레이(15B)와를 구비하고 있다.
상기 검사장치(11)의 작동은 다음과 같다.
검사대상의 병(13)은, 인피더(17)에 의해 반송콘베어(16)상에 소정 간격으로 공급되고, 반송콘베어(16)에 의해 측정위치의 방향으로 반송된다. 그리고, 위치센서(18)에 의해 병(13)이 측정위치에 도달한 것이 검출되면, 이 위치센서(18)로부터 검출신호가 콘트롤유니트본체(15)에 출력된다. 콘트롤유니트본체(15)는, 위치센서(18)로부터 입력되는 검출신호에 의해 코팅막의 막두께의 연산을 개시한다.
광원유니트(12)에는 도시하지 않은 안정화 전원으로부터 안정전원이 공급되어 있고, 이 광원유니트(12)로부터 병(13)으로 향하여 소정의 발광스펙트럼분포를 가지는 검사광 L이 조사된다.
이 검사광 L의 조사에 의해, 병(13)의 표면에 형성된 코팅막에 있어서 코팅막의 막두께에 대응하는 검사광 L의 흡수, 반사 및 간섭 등의 현상이 발생하고, 검사광 L과는 상이한 스펙트럼분포를 가지는 반사광 LR이 생성된다.
이 병(13)으로부터 반사되는 반사광 LR은, 2대의 컬러 CCD카메라(14­1) 및 (14­2)에 의해 수광되고, 각각 RGB촬상신호 V1및 V2로 변환되어 콘트롤유니트(15)에 출력된다.
콘트롤유니트(15)는, 전술한 제1의 실시형태에 있어서 도 2 (A) 및 (B)에 의해 설명한 것과 동일한 방법이고, 각각 RGB촬상신호 V1및 V2로부터 병(13)의 코팅막의 막두께를 산출한다. 그리고, 각각의 컬러 CCD카메라마다 산출한 코팅막의 막두께를, 디스플레이(15B)에 표시한다.
이상과 같이 상기 검사장치(11)는, 병용기의 제조공정에 있어서, 모든 병용기에 대해 연속적으로 또한 비접촉으로 코팅막의 막두께의 측정을 행할 수 있다. 이로써, 제조된 병용기의 코팅막의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 동시에, 수고가 들지 않고 자동적으로 막두께의 측정이 행해지므로, 막두께의 측정을 고속으로 행할 수 있다.
그리고, 상기의 각 실시형태에 있어서는, 스펙트럼분포를 비교하기 위해 XYZ표 색계를 사용하고 있지만, 스펙트럼분포를 정량적으로 판별할 수 있는 것이라면, 다른 수법을 사용할 수도 있다.
도 5는, 이 발명에 의한 코팅막의 검사장치의 제3의 실시형태를 나타내고 있고, 이 도 5의 검사장치는, 병용기에 형성된 코팅막의 열화상태를 검사하는 것이다.
도 5에 있어서, 검사장치(21)는, 검사대상인 병(22)을 반송하는 콘베어(23)의 측방으로 배치되어 30W정도의 형광등 등의 도시하지 않은 광원을 내장하는 동시에 콘베어(23)측에 설치된 슬릿 S으로부터 검사광 L을 사출하는 검사광사출유니트(24)와, 콘베어(23)를 끼워 검사광사출유니트(24)와 반사측의 위치에서 또한 검사광사출유니트(24)로부터 사출된 검사광 L중 병(22)의 코팅막을 투과하여 산란된 산란광만을 수광하는 위치에 배치된 CCD카메라 등의 촬상유니트(25)와, 이 촬상유니트(25)로부터 출력되는 촬상신호 V가 입력되고 이 촬상신호 V에 따라서 병(22)에 형성된 코팅막의 열화상태를 검출하는 콘트롤유니트(27)와, 이 콘트롤유니트(27)에 있어서의 검출결과 및 촬상유니트(25)로부터의 촬상신호 V에 따르는 촬상화상을 표시하는 디스플레이(26)와, 병(22)이 검사위치에 도달한 것을 검출하여 위치검출신호 D를 출력하는 위치센서(28)와를 구비하고 있다.
검사광 사출유니트(24)의 슬릿 S이 형성되어 있는 콘베어(23)측의 면은, 흑색으로 착색되어 있다. 이것은, 촬상유니트(25)에 의해 병(22)을 촬상했을 때에, 산란광의 산란상태를 보다 현저히 검출할 수 있도록 하기 위함이다.
다음에, 도 6 및 7을 참조하면서, 검사광 L의 사출방향과 촬상유니트(25)의 배치관계에 대해 설명한다.
도 6에는, 슬릿 S이 1개 설치되어 있는 경우의 배치예가 나타나 있다.
이 도 6에 있어서, 광원으로부터 슬릿 S을 통과하여 검사대상인 병(22)에 조사된 검사광 L의 병(22)의 투과후의 광로는, 이 검사광 L이 병(22)을 투과할 때에 산란이 생기지 않은 경우에는, 실선으로 나타낸 바와 같이, 병(22)에 입사하기 전의 검사광 L의 광로와 직선형으로 되지만, 병(22)을 투과할 때에 산란이 생기면, 파선으로 나타낸 바와 같이, 병(22)에 입사하기 전의 검사광 L의 광로에 대해 굴곡된 광로로 된다.
촬상유니트(25)는, 산란광의 광로(파선으로 나타낸 광로)상에 배치되어 있다. 이것에 의해, 병(22)을 투과할 때에 검사광 L에 산란이 생긴 경우에만 촬상유니트(25)에 검사광 L의 산란광이 입사되고, 병(22)을 투과할 때에 검사광 L에 산란이 생기지 않았던 경우에는, 촬상유니트(25)에 검사광 L의 투과광이 입사되는 일은 없다.
도 7에는, 슬릿 S이 복수개(도면의 예에서는 2개) 설치되어 있는 경우의 배치예가 나타나 있다.
이 예에 있어서, 2개의 슬릿 S은, 도 7 (B)에 나타낸 바와 같이, 촬상유니트(25)의 광축을 포함하는 병(22)의 중심을 통과하는 직선 L1에 대해 소정의 각도θ를 이루는 동시에 병(22)의 중심을 통과하는 2개의 직선 L2, L2′이 검사광사출유니트(24)의 전면(前面)벽과 교차하는 위치에, 각각 형성되어 있다.
상기에 있어서, 제1의 직선 L1중 병(22)과 촬상유니트(25) 사이의 구간은, 슬릿 S으로부터 병(22)에 조사된 검사광 L에 산란이 생긴 경우의 그 산란광의 광로를 나타내고, 또 2개의 직선 L2, L2′은, 검사광 L이 병(22)을 투과할 때에 산란이 생기지 않은 경우의 그 검사광 L의 광로를 나타내게 된다.
여기서, 각도θ는, 촬상유니트(25)가 2개의 각각의 직선 L2, L2′상에 위치하지 않는 각도로 설정된다.
이상과 같은 촬상유니트(25) 및 각 슬릿 S의 배치에 의해, 도 7 (A)에 나타낸 바와 같이, 각 슬릿 S으로부터 사출된 검사광 L이 검사대상인 병(2)을 투과할 때에, 산란이 생기는 경우에는, 그 산란광의 광로가, 파선으로 나타낸 바와 같이, 투과전의 광로에 대해 굴곡되어 촬상유니트(25)의 광축에 겹치고, 이로써 검사광 L의 산란광이 촬상유니트(25)에 입사되게 된다.
한편, 각 슬릿 S으로부터 사출된 검사광 L이 검사대상인 병(2)을 투과할 때에, 산란이 생기지 않은 경우에는, 그 투과광의 광로가, 실선으로 나타낸 바와 같이, 투과전의 검사광 L의 광로와 직선형으로 되고, 이로써 검사광 L의 투과광이 촬상유니트(25)에 입사되는 일은 없다.
상기의 예에 있어서 복수의 슬릿 S을 설치한 것은, 병(22)에 대해 검사광 L을 복수개소로부터 조사하도록 함으로써 검사가 가능한 병의 위치범위를 넓힐 수 있기 때문이다. 이와 같이 슬릿 S을 복수개 설치함으로써, 검사대상인 병의 위치정밀도가 그다지 요구되지 않도록 할 수 있고, 이로써 검사장치의 구성을 간이하게 할 수 있다.
상기의 검사장치(21)의 검사원리는, 다음과 같다.
즉, 도 13에 있어서 설명한 바와 같이, 병용기의 표면에 형성된 코팅막이 반복세정 등에 의해 열화하고, 코팅막에 이른바 핀홀이 형성되면, 광이 병용기를 투과할 때에 핀홀에 의해 산란되게 된다. 그리고, 코팅막에 형성된 핀홀의 경이 크게 되면 될수록, 산란광의 광량(光量)은 많아진다.
검사장치(21)는, 이 코팅막의 핀홀의 경(徑)(코팅막의 열화상태에 대응)과 병용기를 투과한 광의 산란광의 광량과의 관계를 미리 콘트롤유니트(27)에 기억시켜 두고, 검출된 검사대상의 병(22)에 있어서의 산란광의 광량과 대비함으로써, 코팅막의 열화의 상태의 검사를 행한다.
다음에, 이상과 같은 검사원리에 따르는 검사장치(21)의 작동을 설명한다.
검사광사출유니트(24)는, 콘베어(23)측에 설치된 슬릿 S으로부터 검사광 L을 촬상유니트(25)의 방향으로 조사한다. 그리고, 이 상태로 콘베어(23)에 의해 검사대상의 병(22)이 반송되어 오면, 검사광 L이 병(22)에 조사된다.
그리고, 위치센서(28)에 의해 병(22)이 검사위치(검사광 L이 병(22)의 중심을 통과하는 위치)에 도달한 것이 검출되면, 위치센서(28)로부터 위치검출신호 D가 콘트롤유니트(27)에 출력된다. 콘트롤유니트(27)는, 이 위치검출신호 D의 입력에 의해, 코팅막의 열화상태의 검사를 개시한다.
병(22)에 입사한 검사광 L은, 병(22)을 투과할 때에, 코팅막의 열화상태(핀홀의 형성상태)에 따라서 산란광으로 되고, 이 산란광이 촬상유니트(25)에 입사된다.
도 8에는, 이 때 촬상유니트(25)에 의해 촬상된 산란광의 촬상화면이 나타나 있다.
이 도 8에 있어서, (A ­1) 내지 (A ­3)은 병(22)의 표면이 건조상태에 있는 경우의 촬상화면의 모식도이고, (B ­1) ∼(B ­3)은 병(22)의 표면이 젖은 상태에 있는 경우의 촬상화면의 모식도이다.
도 8 (A ­1) 및 (B ­1)은, 코팅막이 열화되어 있지 않거나 열화정도가 낮은 경우의 촬상화면이고, 화면의 중앙부분 즉 도면중에 십자(十字)로 나타낸 위치(중심)의 근방에는, 산란광은 거의 관찰되지 않는다.
도 8 (A ­2) 및 (B ­2)는, 코팅막의 열화가 중간정도인 경우의 촬상화면이고, 도 8 (A ­2)에 있어서는 화면의 중앙부분에 산란광이 관찰되지만, 병(22)이 젖은 상태에 있는 경우의 도 8에 (B ­2)에 있어서는, 화면의 중앙부분에는 산란광은 관찰되지 않는다. 이것은, 도 9에 나타낸 바와 같이, 코팅막에 형성된 핀홀이 물에 의해 마스크된 상태로 되고, 핀홀의 경이 작아지는 것과 동일한 상태로 되고, 산란광이 감소하기 때문이다.
도 8 (A ­3) 및 (B ­3)은, 또한 코팅막의 열화가 진행되어 핀홀의 경이 폐기처분의 대상으로 되는 정도까지 커진 경우의 촬상화면이고, 이 경우에는, 병(22)의 표면이 건조상태에 있는 경우와 젖은 상태에 있는 경우중 어느 쪽에 있어서도, 화면의 중앙부분에 산란광이 관찰된다.
이상과 같이, 코팅막의 열화의 정도가 높아지면, 촬상화면에 있어서의 산란광의 검출부분이 넓어진다.
콘트롤유니트(27)는, 위치센서(28)로부터의 위치검출신호 D가 입력되면, 촬상유니트(25)로부터 입력되는 촬상신호 V를 취입하고, 이 촬상신호 V의 2치화를 행하여, 또한 이 2치화된 촬상신호에 따라서 산란광의 분포분석 등의 각종 연산을 행하고, 검사데이터를 산출한다.
그리고, 콘트롤유니트(27)는, 얻어진 검사데이터를, 미리 기억하고 있는 기준데이터(후에 상세히 설명함)와 비교함으로써, 검사대상의 병(22)에 있어서의 코팅막의 열화의 상태를 검출한다.
이 코팅막의 검출결과 및 그 때의 산란광의 촬상화상은, 디스플레이(26)에 표시된다. 그리고, 검출의 결과, 코팅막의 열화의 상태가, 도 8 (A ­3) 및 (B ­3)에 나타낸 정도로 진행되어 있는 경우에는, 콘트롤유니트(27)는, 콘베어(23)의 하류측에 설치된 도시하지 않은 리젝트장치에 리젝트신호 R를 출력하고, 그 병(22)을 배제한다.
이상과 같이, 검사장치(21)에 의하면, 광이 병용기를 투과할 때의 산란광의 광량이나 분포 등에 따라서, 코팅막이 미크론오더로 열화함으로써 생기는 병(22)의 외관의 손상을 용이하고 또한 객관적으로 파악함으로써, 코팅막의 검사를, 검사결과의 불규일이 생기는 일 없이 자동적으로 또한 연속적으로 행할 수 있다.
콘트롤유니트(27)에 미리 기억시켜 둔 전술한 기준데이터는, 다음의 방법에 의해 구할 수 있다.
최초에, 검사대상인 병용기의 코팅막의 열화의 정도를, 눈으로 보아 관찰함으로써 6단계(그레이드 0∼5)로 분류한다. 즉, 코팅막이 열화하고 있지 않은 경우를 그레이드 0으로 하고, 코팅막의 열화가 병용기를 폐기할 정도까지 진행되어 있는 경우를 그레이드 5로 하고, 그 사이의 열화의 상태를 5단계로 구분한다.
그리고, 이 병용기의 열화의 상태를 수치화(數値化)하기 위해, 그레이드 0의병용기의 열화의 상태의 수치를 50으로, 그레이드 5의 병용기의 열화의 상태의 수치를 100으로 각각 설정한다.
목시관찰에 의해 분류된 병용기를 각 그레이드마다 복수개 준비해 두고, 각각의 병용기를 도 10에 나타낸 바와 같은 측정장치에 의해 촬상하고, 그 촬상화상을 상기 열화상태의 수치화를 행한 병용기의 촬상화상과 비교함으로써, 각각의 병용기의 열화상태를 나타낸 수치를 산출한다.
이 측정결과의 각 그레이드마다의 평균치를 나타낸 것이 도 11이고, 도 12는 이 도 11의 표를 그래프로 한 것이다.
이와 같이 하여 구해진 병용기의 열화상태를 나타내는 수치가, 기준데이터로서 콘트롤유니트(27)에 기억되고, 콘트롤유니트(27)는, 전술한 바와 같이 검사대상의 병(22)을 촬상함으로써 얻어지는 촬상데이터를 이 기준데이터와 비교함으로써, 그 검사대상의 병(22)이 어느 그레이드에 속하는지를 판별하여, 코팅막의 열화의 상태를 검출한다. 그리고, 미리 설정된 그레이드 이상의 병(22)을 불가(不可)로 한다.
그리고, 도 11 및 12에는, 병용기의 표면이 건조되어 있는 경우와 젖어있는 경우의 측정결과가, 각각 나타나 있다.
이 병용기의 표면이 건조상태에 있는 경우와 젖은 상태에 있는 경우와의 측정치를 비교하여 보면, 그레이드 0에 속하는 병용기에 대해서는 측정치에 거의 차가 없지만, 그레이드 1∼그레이드 5에 속하는 병용기에 대해서는, 건조상태의 병용기의 쪽이 젖은 상태의 병용기보다 그 측정치가 11∼14만큼 크다는 것을 알 수 있다.
이로써, 예를 들면 콘트롤유니트(27)에 건조상태로 있는 병용기에 대해서의 기준데이터를 기억해 두고, 또한 상기한 바와 같은 건조상태와 젖은 상태에 있어서의 측정치의 차의 수치를 보정치로 하여 기억해 둠으로써, 예를 들면 세정직후의 젖은 상태에 있는 병용기에 대해서도 고정밀도의 검사가 가능해진다.
도 10의 측정장치에 있어서의 측정조건은, 다음과 같다.
즉, 광원에는 형광등이 사용되고, 슬릿 S은 고정설치되고, 슬릿간격이 50mm, 슬릿폭이 8mm, 슬릿 S과 병(22)과의 거리가 250mm, 병과 촬상유니트인 컬러 CCD카메라(25)와의 거리가 300mm로 설정된다. 그리고, 검사대상에는 차색(茶色)의 맥주병이 사용된다.
그리고, 검사장치(21)에 의한 검사는, 기준데이터를 검사대상의 병용기의 색에 대응하는 것으로 변경하는 것만으로, 차색의 병용기에 한정되지 않고, 백색이나 녹색의 병용기에 대해서도 행할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 코팅막의 검사장치는, 근년 맥주병 등의 병용기에 대해 그 경량화를 위해 형성되도록 된 코팅막의 막두께나 열화상태를 검사하는 데에 사용되고, 코팅막이 규정의 막두께를 가지고 있지 않거나 열화함으로써, 소정의 강도를 유지할 수 없는 병용기나 코팅막의 열화에 의해 외관의 손상이 큰 병용기가 출하되는 것을 방지하는 데에 유용하다.

Claims (16)

  1. 용기의 표면에 형성된 코팅막의 막두께를 검사하기 위한 코팅막의 검사장치로서,
    표면에 코팅막이 형성된 용기에 검사광을 조사(照射)하는 검사광 조사수단과,
    이 검사광 조사수단으로부터 조사된 검사광의 용기로부터의 반사광을 수광(受光)하는 동시에 이 반사광을 촬상신호로 변환하여 출력하는 촬상수단과,
    이 촬상수단으로부터 출력되는 촬상신호를 입력하고 이 촬상신호가 나타내는 촬상데이터를 미리 기억하고 있는 기준데이터와 비교함으로써 용기에 형성되어 있는 코팅막의 막두께를 검출하는 연산수단
    을 구비하고,
    상기 검사광 조사수단이 소정의 스펙트럼분포를 가지는 검사광을 조사하고,상기 촬상수단이 검사광의 용기로부터의 반사광을 수광하는 위치에 배치되어 있고, 상기 기준데이터가 미리 코팅막의 막두께에 대응하여 계측된 기준스펙트럼분포이고, 상기 연산수단이 촬상수단이 수광한 반사광의 스펙트럼분포와 기준스펙트럼분포와를 대비함으로써 용기의 코팅막의 막두께를 산출하고,
    상기 검사광 조사수단이 면(面)광원이고, 조사되는 검사광의 색온도가 대략 일정하게 되도록 설정되어 있는
    것을 특징으로 하는 코팅막의 검사장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 검사광 조사수단의 용기의 코팅막에 대한 검사광의 조사각도가 30°∼60°인 것을 특징으로 하는 코팅막의 검사장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 반송되어 온 용기가 소정의 검사위치에 위치된 것을 검출하여 검출신호를 출력하는 위치검출수단을 더 구비하고,
    상기 연산수단이 위치검출수단으로부터 출력되는 검출신호를 입력했을 때에 상기 촬상수단으로부터 출력되는 촬상신호를 입력하여 코팅막의 막두께의 산출을 행하는 것을 특징으로 하는 코팅막의 검사장치.
  4. 용기의 표면에 형성된 코팅막의 열화의 상태를 검사하기 위한 코팅막의 검사장치로서,
    표면에 코팅막이 형성된 용기에 검사광을 조사하는 검사광 조사수단과,
    이 검사광 조사수단으로부터 조사된 검사광의 용기를 투과한 투과광을 수광하는 동시에 이 투과광을 촬상신호로 변환하여 출력하는 촬상수단과,
    이 촬상수단으로부터 출력되는 촬상신호를 입력하고 이 촬상신호가 나타내는 촬상데이터를 미리 기억하고 있는 기준데이터와 비교함으로써 용기에 형성되어 있는 코팅막의 열화의 상태를 검출하는 연산수단과를 구비하고,
    상기 촬상수단이 상기 검사광 조사수단으로부터 조사되는 검사광이 용기를 투과할 때에 발생하는 산란광을 수광하는 위치에 배치되어 있고, 상기 기준데이터가 미리 코팅막의 열화상태에 대응하여 설정된 코팅막의 열화상태를 나타내는 데이터이고, 상기 연산수단이, 촬상수단이 수광한 산란광의 양에 따른 데이터와 기준데이터와를 대비함으로써 용기의 코팅막의 열화상태를 검출하는 것을 특징으로 하는 코팅막의 검사장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 촬상수단이, 상기 산란광만을 수광하고 산란이 생기지 않고 용기를 투과한 검사광은 수광하지 않는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 코팅막의 검사장치.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 검사광 조사수단이, 광원과, 이 광원과 용기의 검사위치와의 사이에 배치된 슬릿을 가지고 광원으로부터 조사되는 광을 슬릿을 통하게 함으로써 슬릿형의 검사광으로 하는 슬릿부재와를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 코팅막의 검사장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 슬릿부재가 복수의 슬릿을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 코팅막의 검사장치.
  8. 청구항 4에 있어서, 반송되어 온 용기가 소정의 검사위치에 위치된 것을 검출하여 검출신호를 출력하는 위치검출수단을 더 구비하고,
    상기 연산수단이 위치검출수단으로부터 출력되는 검출신호를 입력했을 때에상기 촬상수단으로부터 출력되는 촬상신호를 입력하여 코팅막의 열화상태의 검출을 행하는 것을 특징으로 하는 코팅막의 검사장치.
  9. 용기의 표면에 형성된 코팅막의 막두께를 검사하기 위한 코팅막의 검사방법으로서,
    표면에 코팅막이 형성되어 있는 용기에 검사광을 조사하는 검사광 조사공정과,
    이 검사광 조사공정에 있어서 조사된 검사광의 용기로부터의 반사광을 촬상수단에 의해 수광하여 촬상신호로 변환하는 촬상공정과,
    이 촬상공정에 있어서 변환된반사광의 촬상신호의 촬상데이터를 미리 설정되어 있는 기준데이터와 대비함으로써 용기에 형성되어 있는 코팅막의 막두께를 검출하는 검출공정과로 이루어지고,
    상기 검사광 조사공정에 있어서 검사광을 소정의 스펙트럼분포를 가지는 광으로 하고, 상기 촬상공정에 있어서 촬상수단을 검사광의 용기로부터의 반사광을 수광하는 위치에 배치하고, 상기 검출공정에 있어서 기준데이터를 미리 코팅막의 막두께에 대응하여 계측된 기준스펙트럼분포로 하고 촬상신호가 나타내는 반사광의 스펙트럼분포를 기준스펙트럼분포와 대비함으로써 용기의 코팅막의 막두께를 산출하고,
    상기 검사광 조사공정에 있어서, 검사광의 광원을 면광원으로 하고, 이 면광원으로부터 조사되는 검사광의 색온도를 대략 일정하게 하는
    것을 특징으로 하는 코팅막의 검사방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 검사광 조사공정에 있어서, 검사광의 용기의 코팅막에 대한 조사각도를 30°∼60°로 하는 것을 특징으로 하는 코팅막의 검사방법.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 검출공정에 있어서, 반송되어 온 용기가 소정의 검사위치에 위치된 것을 검출하고, 용기가 소정의 검사위치에 위치된 것이 검출되었을 때에 촬상수단으로부터 출력되는 촬상신호에 따라서 코팅막의 막두께의 산출을 행하는 것을 특징으로 하는 코팅막의 검사방법.
  12. 용기의 표면에 형성된 코팅막의 열화의 상태를 검사하기 위한 코팅막의 검사방법으로서,
    표면에 코팅막이 형성되어 있는 용기에 검사광을 조사하는 검사광 조사공정과,
    이 검사광 조사공정에 있어서 조사된 검사광의용기를 투과한 투과광을 촬상수단에 의해 수광하여 촬상신호로 변환하는 촬상공정과,
    이 촬상공정에 있어서 변환된 투과광의 촬상신호의 촬상데이터를 미리 설정되어 있는 기준데이터와 대비함으로써 용기에 형성되어 있는 코팅막의 열화의 상태를 검출하는 검출공정과로 이루어지고,
    상기 촬상공정에 있어서 촬상수단을 검사광이 용기를 투과할 때에 발생하는산란광을 수광하는 위치에 배치하고, 상기 검출공정에 있어서 기준데이터를 미리 코팅막의 열화상태에 대응하여 계측된 산란광의 양을 나타내는 데이터로 하고, 촬상신호가 나타내는 산란광의 양을 나타내는 데이터와 기준데이터와를 대비함으로써 용기의 코팅막의 열화상태를 검출하는 것을 특징으로 하는 코팅막의 검사방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 검사광 조사공정에 있어서, 검사광을 광원과 용기의 검사위치와의 사이에 배치한 슬릿을 통하게 함으로써 슬릿형으로 하여 조사하는 것을 특징으로 하는 코팅막의 검사방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 검사광 조사공정에 있어서, 슬릿을 복수 배설하는 것을 특징으로 하는 코팅막의 검사방법.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 촬상공정에 있어서, 촬상수단을 산란광만을 수광하고 용기를 산란하지 않고 투과한 검사광은 수광하지 않는 위치에 배치하는 것을 특징으로 하는 코팅막의 검사방법.
  16. 청구항 13에 있어서, 상기 검출공정에 있어서, 반송되어 온 용기가 소정의 검사위치에 위치된 것을 검출하고, 용기가 소정의 검사위치에 위치된 것이 검출되었을 때에 촬상수단으로부터 출력되는 촬상신호에 따라서 코팅막의 열화상태의 검출을 행하는 것을 특징으로 하는 코팅막의 검사방법.
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