JPH01299443A - 光軸変更式壜検査装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分呵コ 本発明は回転する壜の欠陥を検出する壜検査装置に関す
る。

［従来の技術］ 酒類、清涼飲料、食品等を充填するガラス場は、教場装
置により作られた新しい壜でも回収して再使用する回収
場でも、欠陥が存在するか否かを検査する必要がある。

壜の検査は場の各部、壜胴、壜底、口部、ねじ口部を検
査することになる。検査対象である壜は回転しながら連
続して高速で移動している。移動する壜をカメラで追跡
するために従来は光路の途中にミラーを設け、このミラ
ーを動かしていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、ミラーを用いた壜検査装置では、ミラー
により光路がほぼ直角に曲げられているため、装置全体
が大きくなるという問題があっな。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、光路を曲
げることなく連続して移動する壜を追跡することができ
るコンパクトな壜検査装置を提供することを目自勺とす
る。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、回転しながら連続的に移動する壜を照明す
る照明手段と、前記照明手段により照明された前記層の
透過映像を結（’Ａするための光学系と、前記光学系に
より結像された前記層の透過映像を光電変換する光電変
換手段と、前記光電変換手段により光電変換された透過
映像に基づいて前記層の胴部の欠陥を検査する検査手段
とを備えた壜検査装置において、連続して移動する前記
層の透過映像が順次前記光電変換手段上に結像するよう
に前記光学系の光軸を前記光電変換手段に対して相対的
に変更させる光軸変更手段を備えたことを特徴とする光
軸変更式壜検査装置によって達成される。

［作　用コ 本発明に、よる光軸変更式壜検査装置は、光学系の光軸
を光電変換手段に対して相対的に変更させて連続して移
動する場の透過映像が順次光電変換手段上に結像するよ
うにしている。

［実施例］ 本発明の一実施例による光軸変更式壜検査装置を第１図
に示す０本実施例では検査される場１２は回転しながら
連続して流れていく。この場１２は均一な拡散光を放つ
面を有する拡散光源１０により照明される。この場１２
の胴部の透過映像は光軸変更部１４を介して一次元光電
変換装置１６に入射される。−次元光電変換装置１６は
リニアＣＣＤのように透過映１象を電気的アナログ信号
に変換する受光部と、壜の胴部の透過映像を結像するた
めの光学系とで構成されている。

光軸変更部１４は一次元光電変換装置１６の光学系の壜
１２側に設けられ、−次元光電変換装置１６の受光部に
対して光学系の光軸を相対的に変更させるものである。

この光軸変更部１４は、−次元光電変換装置１６の受光
部に透過映像が結像するように壜１２の動きに同期して
光軸を変更する。すなわち、レンズ駆動回路２１により
駆動モータＩ５が一次元光電変換装置１６の前面に設け
られたレンズ１４ａを動かすことにより、光軸が変更さ
れる。

一次元光電変換装置１６及び光軸変更部１４の詳細を第
２図に示す、同図（ａ）は側面図であり、同図（ｂ）は
平面図である。壜１２の透過映像を結像するための光学
系は、−次元光電変換装置１６の先端にある組合わせレ
ンズ１６ａと、光軸変更部１４の凹レンズ１４ａとによ
り構成されていて、光軸変更部１４はこの凹レンズ１４
ａを振動させて、光軸を変更する。凹レンズ１４ａはレ
ンズ保持部材１４ｂの一端に保持されている。レンズ保
持部材１４ｂの他端は、ビン１４ｃを介して一次元光電
変換装置１６の前面に固定された支持部材１４ｄに回動
自在に取付けられている。駆動モータ１５の駆動軸１５
ａとレンズ保持部材１４ｂの先端との間は、アーム１４
ｅにより固定されている。駆動モータ１５により駆動軸
１５ａが振動すると、第２図Ｔｂ）に示すように、アー
ム１４ｅにより凹レンズ１４ａが左右に振動する。

回転しながら連続的に移動する壜１２を追跡する原理に
ついて第３図を用いて説明する。光軸変更部１４は光学
系の光軸を一次元光電変換装置１６のリニアＣＣＤ１６
ｂに対し変更するものであり、壜１２の移動に対しては
第３図に示すように凹レンズ１４ａの光軸１４Ｘを変更
する。すなわち、壜１２が位！Ａから位ｒ！！Ａ’に移
動するに従い、凹レンズ１４ａは場１２の移動方向とは
逆に位置Ａから位置Ａ′に動かされ、光軸１４Ｘが位１
ｊＡから位置Ａ′に変更される。このようにすると場１
２の透過映像の中心像が常にリニアＣＣＤ１６ｂの一定
の位置に結像する。場１２は位置Ａから位′：ｔ、Ａ′
に移動する間に１回転自転させられるので、リニアＣＣ
Ｄ　１６　ｂには壜１２の全周の像が入力することとな
る。

Ａ／Ｄ変換器１８は一次元光電変換装置１６からのアナ
ログ映像信号を所定ビット数のディジタル映像信号に変
換する。このディジモル映＠、信号は検査領域検査ゲー
ト設定回路２０とモニタ表示用ＲＡＭ回路２２と欠陥検
出回路２４に出力される。

検査領域検査ゲート設定回路２０は、第４図に示すよう
な透過映１象から後述する欠陥検出回路２４で欠陥を検
出する垂直方向の検査領域を定めるための回路である。

検査領域は、壜１２の形状に応じて壜１２上下端のエツ
ジから定めてもよいし、予め固定的に定めておいてもよ
い。この検査領域内をさらに複数の検査ゲートに分ける
。第４図では壜１２の全体を検査領域とし、この検査領
域を場１２の形状に応じた５つの検査ゲート１．２．３
．４．５に分けている。検査領域検査ゲート設定回路２
０からは、リニアＣＣＤ１６ｂの現在のスキャンの位置
が検査領域内のどの検査ゲートであるかを示す検査ゲー
ト信号がモニタ表示用ＲＡＭ回路２２、欠陥検出回路２
４、マスク処理回路２６、判定回路２８に出力される。

欠陥検出回路２４は、Ａ／Ｄ変換回路１８からのディジ
タル映像信号に基づいて、垂直方向及び水平方向に、あ
る一定距離能れた複数点の明るさを比較することにより
欠陥の検出を行なう。

複数点の明るさを比較する欠陥検出方式には、２点の明
るさを比較して欠陥を検出する２点欠陥検出方式と３点
の明るさを比較して欠陥を検出する３点欠陥検出方式と
がある。第５図は２点欠陥検出方式の説明図であり、第
６図は３点欠陥検出方式の説明図である。

２点欠陥検出方式では、比較演算する２点Ａ、Ｂの明る
さをＱＡ　、ＱＢとして、次式が成立すれば欠陥ありと
する。

ＩＱ＾−ＱＢ　＋≧（定数Ａ） 第５図の場合、リニアＣＣＤ　１６　ｂの走査線上の点
Ａ１とＢ１　、Ａ２とＢ２の明るさをそれぞれＱＡｌ、
ＱＢＩ、ＱＡ２、ＱＢ２として、次式により比較演算す
ることにより欠陥の検出を行う。

ＩＱ＾１−ＱＢｌｌ　　≧Ａ ＩＱ＾２−ＱＢ２１　　≧Ａ なお、定数Ａは場の種類等に基づいて予め決めておく。

第５図（ａ）に示すように走査線上の透過映像の明るさ
が均一であれば、 ＱＡｌ−ＱＢＩ＞Ａ Ｑ　Ａ２−　Ｑ　Ｂ２＝　０ が成立し、点Ｂ１が欠陥点であることがわかる。

このように明るさが均一であれば、この２点欠陥検出方
式が有効である。しかし、第５図（ｂ）に示すように走
査線上の透過映像の明るさが不均一であると、 ＩＱＡＩ−ＱＢｌ　１　＜Ａ ＩＱ＾２−ＱＢ２１＜Ａ となり、点Ｂ１の欠陥を検出できないおそれがある。

３点欠陥検出方式はこのような場合でも確実に検出でき
る。３点欠陥検出方式では、比較演算する３点Ａ、Ｂ、
Ｃの明るさをＱ＾、ＱＢ　、ＱＣとして、次式により比
較演算して欠陥を検出する。

ｌ　ＱＢ　−（［ＱＡ　＋ＱＣ）／２　）　ｌ≧（定数
Ｂ）なお、定数Ｂは場の種類等に基づいて予め決めて　
　　゛おく。第６図の場合、リニアＣＣＤ　１６　ｂの
走査線上の点Ａ１と８１とＣＩ　、Ａ２と８２と０２の
明るさをそれぞれＱＡｌ、ＱＢｌ、ＱＣＩ、ＱＡ２、Ｑ
Ｂ２、ＱＣ２として、次式により比較演算することによ
り欠陥の検出を行なう。

ｌ　ＱＢｌ−（（ＱＡ１＋ＱＣ１）／２　）　ｌ≧ＢＩ
　ＱＢ２−（（ＱＡ２＋ＱＣ２）／２　）　ｌ≧Ｂ中間
の点Ｂ１　、Ｂ２の明るさと比較する明るさが両側の点
Ａ１とＣＩ、Ａ２とＣ２の明るさの算術平均であるので
、明るさが均一である第６図（ａ）の場合も、明るさが
不均一である第６図（ｂ）の場合も正確に欠陥点Ｂ１が
検出できる。

２点欠陥検出方式の欠陥検出回路２４の具体例を第７図
に示す。２点間の距離をどの位にするかは、ディジタル
映像信号が順次入力されるシフトレジスタ２４ａのシフ
ト幅により定まる。このシフト幅はシフト幅設定部２４
ｂにより定められる。

比較部２４ｃは現在入力されているディジタル映像信号
とシフト幅だけ前のディジタル映像信号であるシフレジ
スタ２４ａの出力信号とを比較し、その差の絶対値が感
度設定部２４ｄに設定された感度（即ち、定数Ａ）より
大きいか否かを判断して欠陥検出信号を出力する。定数
Ａは検査ゲートにより異なるため、感度設定部２４ｄは
入力する検査ゲート信号により適切な定数Ａを比較部２
４ｃに出力する。

３点欠陥検出方式の欠陥検出回路２４の具体例を第８図
に示す。３点間の距離をどの位にするかは、ディジタル
映像信号が順次入力されるシフトレジスタ２４ｅ、２４
ｆのシフト幅により定まる。

シフトレジスタ２４ｅ、２４ｆのシフト幅はシフト幅設
定部２４ｇにより定められる。この具体例では２つのシ
フトレジスタ２４ｅ、２４ｆのシフト幅は同じシフト幅
に設定される。演算回路２４ｈは現在入力しているディ
ジタル映像信号とシフトレジスタ２４ｆから出力される
ディジタル映像信号との算術平均を演算する。これによ
り現在走査している映像の平均の明るさが計算される。

比較回路２４ｉは演算回路２４ｈにより演算された平均
の明るさと、シフトレジスタ２４ｅからのディジタル映
像信号とを比較し、その差の絶対値が感度設定部２４ｊ
に設定された感度（即ち、定数Ｂ）より大きいか否かを
判断して欠陥検出信号を出力する。定数Ｂは検査ゲート
により異なるため、感度設定部２４ｊは入力する検査ゲ
ート信号により適切な定数Ｂを比較部２４ｉに出力する
。

第７図、第８図はリニアＣＣＤ１６ｂの走査線（即ち、
場１２の垂直方向）に添った２点間又は３点間の明るさ
を比較する回路であったが、場１２の水平方向に添った
２点間又は３点間の明るさを比較する場合には、ディジ
タル映像信号を必要な走査線数分だけメモリ（図示せず
）に記憶し、メモリからディジタル映像信号を走査線に
垂直方向に順次読出してシフトレジスタ２４ａ又は２４
ｅに入力するようにすればよい。なお、この場合シフト
レジスタ２４ａ又は２４ｅに入力されるディジタル映像
信号は壜１２のスピン速度に依存することになるため、
シフト幅を設定するシフト幅設定回路２４ｂ又は２４ｇ
に速度信号を入力している。例えば、場１２のスピン速
度に応じて４段階のシフト幅設定を行なうことにより、
スピン速度が異なってもほぼ一定距離離れた２点又は３
点の比較を行なうことができる。

欠陥検出回路２４から出力される欠陥検出信号はマスク
処理回路２６によりマスク処理される。

欠陥検出回路２４で欠陥の検出ミスを防止するため感度
を上げると、欠陥でない部分をも欠陥点であると誤って
検出してしまうことがある。マスク処理はかかる欠陥検
出信号を除くために行なう処理である。実際の欠陥箇所
ではその大きさに応じた欠陥検出信号が連続して現れる
のに対し、その他の欠陥でない部分では欠陥検出信号が
離散的に現れる。そこでこのマスク処理では孤立した欠
陥検出信号やある設定値以下しか連続しない欠陥検出信
号は、実際には欠陥ではないとして削除する。

判定回路２８は、マスク処理回路２６によりマスク処理
された欠陥検出信号に基づいて欠陥の有無を判定する９
例えば、欠陥検出信号の数をスキャン毎に計数し、その
計数値が所定の設定値を越えるとエラースキャン（欠陥
走査線）とする。更に、そのエラースキャンが連続する
数を計数し、その計数値が所定の設定値を越えた場合に
欠陥壜であると判定する。この判定信号は場１２の搬送
系（図示せず）に送出され、搬送系はその判定結果に応
じて、例えば欠陥壜を排除するようにする。

基準信号発生回路３０は壜位置検出器３２からの壜位置
信号に基づいて、レンズ振角信号、検査期間信号、ＲＡ
Ｍ書込信号を生成して出力する。

レンズ振角信号は、壜１２の中心線の像を常に一次元光
電変換装置１６で得るように凹レンズ１４ａを振動させ
るための信号で、レンズ駆動回路２１に出力される。レ
ンズ駆動回路２１はこのレンズ振角信号に基づいて凹レ
ンズ１４ａを振動させる。検査期間信号は、凹レンズ１
４ａが壜１２の動きに応じて動いている間である検査期
間を指示するための信号で、判定回路２８に出力される
。

ＲＡＭ書込信号は、モニタ表示用ＲＡＭ回路２２にディ
ジタル映像信号を書込むべきタイミングを措示するため
の信号である。これによりモニタ３６は、検査期間信号
で示される検査期間中に等ピッチで例えば４８０スキヤ
ンのディジタル映像信号を表示する。

壜１２の位置とレンズ振角信号、検査期間信号、ＲＡＭ
書込信号の関係を第９図、第１０図に示す。

第９図に示すように連続して流れる壜１２のピッチをり
、壜１２か１回転するときに移動する距離をｊ　　（＝
Ｌｘ０．８　）　、凹レンズ１７１ａが看１２の動きに
追随する距離をＭ　（−Ｌｘｏ、９　）とする。

レンズ振角信号は、場１２がＡ点からＡ′点までの間は
凹レンズ１４ａが壜１２の動きと逆の方向に変化し、第
１０図（ａ）に示すように所定の傾きの直線となる。場
１２がＡ′点になると凹レンズ１４ａが直ちにＡ点に戻
るように変化する。この時点では次の場１２はまだＢ′
点にあるので、この場１２がＡ点に達するまで変化しな
い、場１２がＡ点に達すると再び凹レンズ１４ａが壜１
２の動きに追随するようにレンズ振角信号は変化する。

検査期間信号は凹レンズ１４　ａが場１２の動きに追随
している距離Ｍのうちｔ＠１２が１回転する距離」を含
むような期間として設定される。即ち、例えば検査期間
１言号は、第１０図（ｂ）に示すようにＬＸｏ、８５（
＞ｆＪ）の期間中ハイレベルとなる。

ＲＡＭ書込信号は場１２の一周を走査する走査線の本数
分のパルス信号である０例えば、壜１２の１周を４８０
本の走査線分だけモニタ表示用ＲＡＭ回路２２に書込む
とすると、第９図（Ｃ）に示すように検査期間信号がハ
イレベルの間に４８０パルスのＲＡＭ書込信号を出力す
る。

なお、基準信号発生回路３０ではレンズ振角信号、検査
期間信号、ＲＡＭ書込信号を生成するのにＲＯＭを用い
る。即ち、壜位置信号をアドレスとして各アドレスに予
めレンズ振角信号、検査期間１言号、ＲＡＭ書込信号を
書込んでおくことにより、壜位置信号をアドレスとして
入力すると適切なレンズ振角信号、検査期間信号、ＲＡ
Ｍ書込信号を得ることができる。

基準信号発生回路３０からのレンズ振角信号に基づいて
レンズ駆動回路２１は凹レンズ１４ａを駆動する。この
レンズ駆動回路２１は凹レンズ１４ａ側から捩角位置信
号をフィードバック信号としてフィードバンク制御する
。なお、凹レンズ１４ａ側から捩角位置信号が出力され
ない場合にはオープンループで制御する。

基準信号発生回路３０からの検査期間信号は例えば判定
回路２８に出力される。判定回路２８は検査期間信号が
ハイレベルの期間中に入力する欠陥検出信号だけを有効
として、ｔ＠１２が欠陥であるか否かを判断する。なお
、この検査期間信号を、検査領域検査ゲート設定回路２
０、欠陥検出回路２４又はマスク処理回路２６に出力し
、検査期間信号がハイレベルの期間中に入力する信号だ
けを有効とするようにしてもよい。

基準信号発生回路３０からのＲＡ　Ｍ書込信号はモニタ
表示用ＲＡＭ回路２２に出力される。このＲＡＭ書込信
号に基づいてＡ／Ｄ変換回路１８からのディジタル映像
信号がモニタ表示用ＲＡＭ回路２２に書込まれる。モニ
タ表示用ＲＡＭ回路２２にはＲＡＭ書込信号の池にマス
ク処理回路２６から欠陥検出信号と判定回路２８からの
エラースキャン信号及び判定結果信号と検査領域検査ゲ
ート設定回路２０からの検査ゲート信号が入力されてい
る。欠陥検出信号及びエラースキャン信号に基づいて欠
陥点やエラースキャンをモニタ表示用ＲＡＭ回路２２に
書込む。また検査ゲート信号に基づいてモニタ３６上に
検査ゲートを表示する。

モニタ表示用ＲＡＭ回路２２は２つのフレームメモリを
有し、これら２つのフレームメモリを交互に用いて、検
査中の場１２のディジタル映像信号と前回検査した壜１
２のディジタル映像信号とを記憶する９通常は検査中の
壜１２のディジタル映像信号を順々にモニタ３６に表示
するが、判定回路２８からの欠陥壜であるとの判定信号
が入力されると、その欠陥場のディジタル映像信号を記
憶したフレームメモリの内容をモニタ３６に表示し、欠
陥の状態を詳細に検査することができる。

このように本実施例によればコンパクトな構成の装置で
連続して移動しながら回転する壜胴部の欠陥を検出して
その欠陥状態を詳細に調べることができる。

本発明は上記実施例に限らず以下に示すように種々の変
形が可能である。

上記実施例では第２図に示すように凹レンズ１４ａを一
次元光電変換装置１６の前部に設は振動させたが、凸レ
ンズを設は振動させるようにしてもよい、この場合は、
−次元光電変換装置１６の先端に設けられたレンズ１６
ａとで、場１２の透過映像が一次元光電変換装置１６の
ＣＣＤ１６ｂに達するような光学系を構成する。

また、第１１図に示すように凹レンズ１４ａを直線駆動
装置１５′により直線駆動して、光軸を変更するように
してもよい。

本発明によれば、レンズと一次元光電変換装置からなる
光学検出系が一直線に並べられるので、光学検出系を横
方向に近接して並べることができる。従って、連続して
流れるｙＡ１２の動きが速く一つの光学系では検出でき
ない場合でも、第１２図に示すように凹レンズ１４１．
１４２．１４３．１４４と一次元光電変換装置１６１．
１６２．１６３．１６４からなる光学検出系を例えば４
台並べることにより、高速で移動する壜１２を検出する
ことができる。

さらに上記実施例では場１２の透過映１象を検出するの
に一次元光電変換装置を用いたが、エリアＣＣＤのよう
な二次元光電変換装置を用いてもよい。二次元光電変換
装置を用いた場合には、光軸変更部により光学系の光軸
を変更して連続して移動する壜を追跡しながら、二次元
光電変換装置が予め決められたタイミングで透過映１象
を光電変換する。二次元光電変換装置を用いることによ
り、連続移動している間に一つの壜に対して複数の位置
からの透過映像を光な変換することかでき、欠陥検出が
確実に行える。

また欠陥検出方式も上記実施例に示したものに限らず種
々の変形が可能である０例えば、比較演算する２点の明
るさをＱＡ　、ＱＢとして、次式のいずれかが成立すれ
ば欠陥あつとしてもよい。

ＱＡ　／ＱＢ≧（定数Ｃ） ＱＡ　／ＱＢ≦１／（定数Ｃ） また比較する３点の明るさを、ＱＡ　、　ＱＢ　、　Ｑ
Ｃとして、次式のいずれかが成立すれば欠陥ありとして
もよい。

ＱＢ／（ｆＱ八へＱＣ）／２　＋≧（定数Ｄ）ＱＢ　／
（（Ｑ＾＋ＱＣ）／２　＋≦１／（定数Ｄ）なお定数Ｃ
１定数りは１以上の数である。

なお、本発明を壜の胴部以外のいかなる部分の検査にも
本発明を適用できる。さらに、場以外の検査にも本発明
の原理を適用できることはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上の通り本発明によれば光路を曲げることなく連続し
て移動する壜を追跡することができ、装置全体をコンパ
クトにできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による光軸変更式壜検査装置
のブロック図、第２図、第３図は同光軸変更式壜検査装
置の光学系を示す図、第４図は同光軸変更式壜検査装置
における検査領域と検査ゲートを示す図、第５図、第６
図は同光軸変更式壜検査装置における欠陥検出方式の説
明図、第７図、第８図はこれら欠陥検出方式を実現する
欠陥検出回路の具体例を示すブロック図、第９図、第１
０図は同光軸変更式壜検査装置における壜の位置とレン
ズ振角信号、検査期間信号、ＲＡＭ書込信号の関係を説
明するための図、第１１図、第１２図はそれぞれ光軸変
更式壜検査装置の他の具体例を示す図である。 １０・・・拡散光源、１２・・・場、１４・・・光軸変
更部、１５・・・駆動モータ、１６・・・−次元光電変
換装置、　“１８・・・Ａ／Ｄ変換回路、２０・・・検
査領域検査ゲート設定回路、２２・・・モニタ表示用Ｒ
Ａ　Ｍ回路、２４・・・欠陥検出回路、２６・・・マス
ク処理回路、２８・・・判定回路、３０・・・基準信号
発生回路、３２・・・壜位置検出器、３６・・・モニタ
。 鵬７図 第８区 第１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転しながら連続的に移動する壜を照明する照明手
   段と、前記照明手段により照明された前記壜の透過映像
   を結像するための光学系と、前記光学系により結像され
   た前記壜の透過映像を光電変換する光電変換手段と、前
   記光電変換手段により光電変換された透過映像に基づい
   て前記壜の胴部の欠陥を検査する検査手段とを備えた壜
   検査装置において、 連続して移動する前記壜の透過映像が順次前記光電変換
   手段上に結像するように前記光学系の光軸を前記光電変
   換手段に対して相対的に変更させる光軸変更手段を備え
   たことを特徴とする光軸変更式壜検査装置。 ２、請求項１記載の壜検査装置において、前記光軸変更
   手段は、前記壜から前記光電変換手段に至る光路途中に
   位置する前記光学系のレンズを前記壜の移動に同期して
   動かすことを特徴とする光軸変更式壜検査装置。