JP5634390B2 - ガラス容器の欠陥検査方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス容器の胴部ないし肩部の欠陥で、特に「しわ」や「焼き傷」と呼ばれる細い溝状の欠陥の有無を検査するのに適したガラス容器の欠陥検査方法及び装置に関する。

ガラス容器の胴部の「しわ」や「焼き傷」を検査する装置は、例えば下記特許文献１に開示されている。これは、光の出射角度をその表面に対して所定の角度範囲に制限するライトコントロールフィルムと、ライトコントロールフィルムを通して検査対象となるガラス容器に光を投光する照明装置と、ライトコントロールフィルムを通してガラス容器に投光され、欠陥によって屈折する光を撮像する撮像装置を備えたものである。

特開２００７−１７８２４２

前記特許文献１の検査装置は、場合によって欠陥を検出できず、欠陥のあるガラス容器を良品と判定することがあった。

ライトコントロールフィルムは、その厚みの中に多数のルーバーが平行に形成され、該ルーバーによって透過光の拡散が制限されるので、ライトコントロールフィルム面に垂直でルーバーの方向に垂直な面内において、透過光は平行光に近くなり、ライトコントロールフィルム面に垂直でルーバーの方向と平行な面内において透過光は拡散光となる。
したがって、ライトコントロールフィルムを透過した光は、その方向によってほぼ平行光であったり、拡散光であったりする。

図１は、ガラス容器のしわのある部分を平行光が透過する状態を示している。光はしわの部分で屈折し、しわの部分が他の部分に比べて暗くなる。

図２は、ガラス容器のしわのある部分を拡散光が透過する状態を示している。光はしわの部分で屈折するが、拡散光であるためにしわの部分も明るくなり、しわを検出することができない。

しわの方向と、ライトコントロールフィルムのルーバーの方向が直角に近い位置関係になると、図２に示す状態となり、しわを検出することができなくなる。

本発明は、しわの方向にかかわらず、高精度でしわ等の欠陥を検出できるガラス容器の欠陥検査方法及び装置を開発することを課題とする。

〔請求項１〕
本発明は、面光源とガラス容器の間に、光の拡散を制限するルーバーが平行に配されているライトコントロールフィルムの対であって、各ライトコントロールフィルムのルーバーが互いに直交する向きとなっているライトコントロールフィルム対を配置し、前記面光源から発射され、前記ライトコントロールフィルム対及びガラス容器を透過した光を撮像した画像に基づいて、欠陥の有無を判定することを特徴とするガラス容器の欠陥検査方法である。

各ライトコントロールフィルムのルーバーが互いに直交する向きとなっているライトコントロールフィルム対は、その透過光があらゆる方向においてほぼ平行光となる。これを面光源とガラス容器の間に配置するので、しわがどのような方向であっても、図１のようにしわ部分が暗くなり、確実に検出することが可能となる。

良否判定の方法は自由である。例えば、明るさ閾値と画素数閾値を設け、撮像された画像の明るさ閾値よりも暗い画素数の数が画素数閾値を越えた場合に不良品と判定し、その他の場合は良品と判定するようにできる。

〔請求項２〕
また本発明は、前記撮像した画像に縦差分処理を施した縦差分画像を二値化した縦差分二値化画像と、前記撮像した画像に横差分処理を施した横差分画像を二値化した横差分二値化画像とに基づいて欠陥の有無を判定する請求項１に記載のガラス容器の欠陥検査方法である。

図３は縦差分処理の説明図である。縦差分処理には、図３の縦差分フィルタを用いる。撮像した画像（原画像）のａ〜ｉは、３行３列の各画素の明るさである。ａ〜ｉのそれぞれに対し、縦差分フィルタの同じ位置にある数値を掛けて合計した値Ｘを、縦差分画像の３行３列の中央の画素の明るさとする。なお、Ｘがマイナス値になったときは絶対値をとる。全ての画素についてこの処理を行い、縦差分画像を形成するのが縦差分処理である。
縦差分画像では、原画像の背景の白い部分が黒く、原画像の横方向のしわの黒が白くなり、太く強調されるので、横方向のしわが認識されやすくなる。なお、縦方向のしわに縦差分処理を行うと、縦差分画像はほぼ黒になり、しわは認識されない。

図４は横差分処理の説明図である。横差分処理には、図４の横差分フィルタを用いる。撮像した画像（原画像）のａ〜ｉは、３行３列の各画素の明るさである。ａ〜ｉのそれぞれに対し、横差分フィルタの同じ位置にある数値を掛けて合計した値Ｘを、縦差分画像の３行３列の中央の画素の明るさとする。なお、Ｘがマイナス値になったときは絶対値をとる。全ての画素についてこの処理を行い、横差分画像を形成するのが横差分処理である。
横差分画像では、原画像の背景の白い部分が黒く、原画像の縦方向のしわの黒が白くなり、太く強調されるので、縦方向のしわが認識されやすくなる。なお、横方向のしわに横差分処理を行うと、横差分画像はほぼ黒になり、しわは認識されない。

なお、原画像で斜め方向のしわは、縦差分画像と横差分画像の双方に白い筋となって表れる。

縦差分画像と横差分画像は、それぞれ適宜の閾値で二値化して縦差分二値化画像と横差分二値化画像とし、これらの二値化画像に基づいて良否判定を行うことができる。二値化画像においては、しわが白、その他の部分が黒色になっている。
良否判定の方法は自由である。例えば、どちらか一方の二値化画像の白色の画素数が閾値を超えたときに不良品と判定し、その他の場合は良品と判定するようにできる。また、双方の二値化画像の白色画素数の合計が所定の閾値を超えたときに不良品と判定し、その他の場合は良品と判定するようにもできる。

〔請求項３〕
また本発明は、面光源と、光の拡散を制限するルーバーが平行に配されているライトコントロールフィルムの対であって、前記ルーバーが互いに直交する向きとなっているライトコントロールフィルム対と、前記面光源から発射され、前記ライトコントロールフィルム対及びガラス容器を透過した光を撮像する撮像手段と、該撮像手段による撮像画像を処理し欠陥の有無を判定する画像処理手段を有することを特徴とするガラス容器の欠陥検査装置である。
本発明は、前記請求項１の検査方法を容易に実施できる装置である。

面光源は、例えば、光拡散板を有する拡散面光源などを用いることができる。ライトコントロールフィルムは、ルーバーが平行に配されている市販品を用いることができる。撮像手段は、ラインセンサカメラなどを用いることができ、その場合、ガラス容器を回転させながら撮像する。画像処理手段は、ラインセンサカメラなどに附属している画像処理装置及び／又はコンピュータとすることができる。

〔請求項４〕
また本発明は、前記画像処理手段が、撮像手段が撮像した画像に縦差分処理を施した縦差分画像を二値化した縦差分二値化画像と、前記撮像した画像に横差分処理を施した横差分画像を二値化した横差分二値化画像とに基づいて欠陥の有無を判定するものである請求項３に記載のガラス容器の欠陥検査装置である。
本発明は、前記請求項２の検査方法を容易に実施できる装置である。

本発明のガラス容器の欠陥検査方法及び装置は、面光源とガラス容器の間に、ルーバーが互いに直行する向きとなっているライトコントロールフィルム対を配置するので、ガラス容器を透過する光が平行光に近くなり、しわがどの方向を向いていても、撮像画像におけるしわ部分が暗くなり、しわの欠陥を見逃すことなく、高精度の検査が可能となる。

撮像した画像に縦差分処理と横差分処理の双方を行うことで、しわがどの向きのものであっても、縦差分画像、横差分画像の一方又は双方において、しわが白く（明るく）強調されるので、欠陥を確実に検査することができる。縦差分画像と横差分画像は、それぞれ二値化した縦差分二値化画像と横差分二値化画像とし、これらから容易に欠陥の有無の判定を行うことができる。

平行光がガラス容器を透過したときの説明図である。 拡散光がガラス容器を透過したときの説明図である。 縦差分の説明図である。 横差分の説明図である。 実施例の検査装置の概略図である。 ライトコントロールフィルム対の説明図である。 縦しわによる原画像、縦差分画像、縦差分二値化画像の説明図である。 横しわによる原画像、横差分画像、横差分二値化画像の説明図である。 二値化画像のゾーン分けの例を示す説明図である。

図５は実施例の欠陥検査装置の概略図で、１は面光源、２はライトコントロールフィルム対、３は撮像手段であるラインセンサカメラ、４は画像処理手段であるパーソナルコンピュータである。検査対象のガラス容器Ｇは検査台５の上で垂直に保持され、サイドドライブローラ６によって回転しながらラインセンサカメラによって撮像される。ラインセンサカメラは１５°の角度でやや下向きにセットされ、上下方向にスキャンしてガラス容器の肩部ないし胴部を撮像する。本実施例の場合、ガラス容器の肩部の検査も同時に行うためラインセンサカメラをやや下向きにセットしているが、胴部のみの検査であれば水平方向にセットしても良い。

ライトコントロールフィルム対２は、２枚のライトコントロールフィルム２ａ，２ｂを重ね合わせたものである。ライトコントロールフィルム２ａ，２ｂは、共に光の拡散を制限するルーバーが平行に配されているもので、図６に示すように、ライトコントロールフィルム２ａとライトコントロールフィルム２ｂのルーバーの向き（図６の矢印方向）は直交している。面光源から発射された光は、ライトコントロールフィルム対２を透過するとほぼ平行光になり、ガラス容器Ｇを透過して撮像手段３に至る。

ガラス容器を透過する光はほぼ平行光であるので、図１に示すように、しわの欠陥の部分で光が屈折し、当該部分が他の部分よりも暗くなる。

ラインセンサカメラの出力信号は画像処理手段４に送られ、画像処理手段はその信号を２次元展開して原画像を作成する。さらに、原画像を縦差分処理した縦差分画像、原画像を横差分処理した横差分画像を作成し、さらにこれらを二値化した縦差分二値化画像、横差分二値化画像を作成する。これらの画像は、適宜、画像処理手段に附属のモニタに表示することができる。画像処理手段は、これらの二値化画像に基づき、検査対象のガラス容器の良否判定を行う。

図７は、ガラス容器に縦方向のしわ（縦しわ）の欠陥がある場合の例である。ラインセンサカメラの出力信号を２次元展開した原画像は、左側が容器の上側、右側が容器の下側になって表示される。ガラス容器の縦しわは、原画像においては他の部分よりも暗い筋となって表れる。原画像を、図３に説明されているように縦差分処理した縦差分画像は、原画像の暗い筋が明るくなり、しかも太く強調され、他の部分は暗くなる。これを適宜の閾値で二値化した縦差分二値化画像は、縦差分画像の明るい筋が白く、他の部分が黒く表示される。なお、縦しわの原画像を横差分処理した横差分画像は、しわの部分が殆ど認識されない全体が暗い画像となる。

図８は、ガラス容器に横方向のしわ（横しわ）の欠陥がある場合の例である。ラインセンサカメラの出力信号を２次元展開した原画像は、左側が容器の上側、右側が容器の下側になって表示される。ガラス容器の横しわは、原画像においては他の部分よりも暗い筋となって表れる。原画像を、図４に説明されているように横差分処理した横差分画像は、原画像の暗い筋が明るくなり、しかも太く強調され、他の部分は暗くなる。これを適宜の閾値で二値化した横差分二値化画像は、横差分画像の明るい筋が白く、他の部分が黒く表示される。なお、横しわの原画像を縦差分処理した縦差分画像は、しわの部分が殆ど認識されない全体が暗い画像となる。

良否判定の具体的方法は、ガラス容器の特性に応じて自由に設定することができる。例えば、縦差分二値化画像と横差分二値化画像の少なくとも一方の白い部分の画素数が所定の閾値よりも多いときに不良と判定し、その他の場合は良と判定することができる。また、縦差分二値化画像と横差分二値化画像の白い部分の画素数の合計が所定の閾値よりも多いときに不良と判定し、その他の場合は良と判定することができる。

また、縦差分二値化画像と横差分二値化画像を複数のゾーンに分割し、各ゾーンごとの白い部分の画素数により良否判定を行うことができる。図９は、縦差分二値化画像を３つのゾーンに分割した例を示している。この場合、ｚｏｎｅ１〜３のそれぞれについて画素数閾値を設定し、各ｚｏｎｅの白い画素数を閾値と比較し、１つでも閾値を超えるｚｏｎｅがあるときは不良とし、全てのｚｏｎｅが閾値以下であるときは良と判定する。

１ 面光源
２ ライトコントロールフィルム対
２ａ ライトコントロールフィルム
２ｂ ライトコントロールフィルム
３ 撮像手段
４ 画像処理手段
５ 検査台
６ サイドドライブローラ

Claims (4)

1. 面光源とガラス容器の間に、光の拡散を制限するルーバーが平行に配されているライトコントロールフィルムの対であって、各ライトコントロールフィルムのルーバーが互いに直交する向きとなっているライトコントロールフィルム対を配置し、
   前記面光源から発射され、前記ライトコントロールフィルム対及びガラス容器を透過した光を撮像した画像に基づいて、欠陥の有無を判定することを特徴とするガラス容器の欠陥検査方法。
2. 前記撮像した画像に縦差分処理を施した縦差分画像を二値化した縦差分二値化画像と、前記撮像した画像に横差分処理を施した横差分画像を二値化した横差分二値化画像とに基づいて欠陥の有無を判定する請求項１に記載のガラス容器の欠陥検査方法。
3. 面光源と、
   光の拡散を制限するルーバーが平行に配されているライトコントロールフィルムの対であって、前記ルーバーが互いに直交する向きとなっているライトコントロールフィルム対と、
   前記面光源から発射され、前記ライトコントロールフィルム対及びガラス容器を透過した光を撮像する撮像手段と、
   該撮像手段による撮像画像を処理し欠陥の有無を判定する画像処理手段
   を有することを特徴とするガラス容器の欠陥検査装置。
4. 前記画像処理手段が、撮像手段が撮像した画像に縦差分処理を施した縦差分画像を二値化した縦差分二値化画像と、前記撮像した画像に横差分処理を施した横差分画像を二値化した横差分二値化画像とに基づいて欠陥の有無を判定するものである請求項３に記載のガラス容器の欠陥検査装置。
   

Images