(57)【要約】  びんが傾いても、天傾斜を正確に検査する。  検査手段は、回転手段、光照射手段、口部撮影手段、裾部撮影手段を有する。  裾部撮影手段の有するテレセントリックレンズユニットは、箱状本体内に中央反射体、反射板及びテレセントリックレンズを有する。中央反射体は三角柱状をなし、反射板は中央反射体の左右両側に設けられる。入射口から入射した光が、反射板で反射し、中央反射体の頂角の両側の反射面で反射し、テレセントリックレンズを通過して、カメラに至る。  びん口天面上の所定の２点と、同時に撮影した裾部画像上の２点とから、垂直状態での天傾斜を算出する。
2012120662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスびんをびん軸を中心に回転させる回転手段と、
ガラスびんのびん口に光を照射する口部光照射手段と、
前記口部光照射手段により光が照射されているびん口を撮影する口部撮影手段と、
ガラスびんの裾部に光を照射する裾部光照射手段と、
前記裾部光照射手段により光が照射されている裾部を撮影する裾部撮影手段を有し、
該裾部撮影手段は、テレセントリックレンズユニットとカメラからなり、
該テレセントリックレンズユニットは、正面側に入射口、背面側に出射口が形成された箱状本体内に中央反射体、反射板及びテレセントリックレンズを有し、
該中央反射体は三角柱状をなし、その一つの頂角を背面側に向けて立設され、その左右両側が入射口となっており、
前記反射板は該中央反射体から離隔した左右両側に一つずつ立設され、
前記テレセントリックレンズは該中央反射体の背面側に固定され、該テレセントリックレンズの背面側が出射口となっており、
入射口から入射した光が、前記反射板で反射し、前記中央反射体の前記頂角の両側の反射面で反射し、前記テレセントリックレンズを通過して出射口から出射し、カメラに至るものであり、
前記口部撮影手段で撮影した口部画像からびん口天面上の所定の２点Ｇ，Ｈを検出し、
これと同時に前記裾部撮影手段で撮影した裾部画像からびん裾部の所定の２点Ｍ，Ｎを検出し、
前記口部の２点Ｇ，Ｈと、前記裾部の２点Ｍ，Ｎからびんが垂直状態のときの天傾斜を算出することを特徴とするガラスびん検査装置。
【請求項２】
前記びん口部天面上の２点Ｇ，Ｈの座標を（Ｇｘ，Ｇｙ），（Ｈｘ，Ｈｙ）とし、前記びん下端の２点Ｍ，Ｎの座標を（Ｍｘ，Ｍｙ），（Ｎｘ，Ｎｙ）としたときに、びんが垂直状態のときの天傾斜を次式によって求める請求項１に記載のガラスびん検査装置。
天傾斜＝｜（Ｇｙ−Ｈｙ）−（Ｍｙ−Ｎｙ）（Ｇｘ−Ｈｘ）／（Ｍｘ−Ｎｘ）｜
【請求項３】
正面側に入射口、背面側に出射口が形成された箱状本体内に中央反射体、反射板及びテレセントリックレンズを有し、
該中央反射体は三角柱状をなし、その一つの頂角を背面側に向けて立設され、その左右両側が入射口となっており、
前記反射板は該中央反射体から離隔した左右両側に一つずつ立設され、
前記テレセントリックレンズは該中央反射体の背面側に固定され、該テレセントリックレンズの背面側が出射口となっており、
入射口から入射した光が、前記反射板で反射し、前記中央反射体の前記頂角の両側の反射面で反射し、前記テレセントリックレンズを通過して出射口から出射することを特徴とするテレセントリックレンズユニット。
【請求項４】
前記反射板が左右方向に移動可能である請求項３に記載のテレセントリックレンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスびん口部天面の検査技術に係り、特に、ガラスびん口部天面の傾斜（天傾斜）の検査を高速に行う検査装置、及びびんの傾きを測定するのに適したテレセントリックレンズユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガラスびんの製造工程においては、製びん機で製造されたガラスびんがガラスびん検査装置に導かれ、当該ガラスびん検査装置にて欠陥の有無が検査され、所定の欠陥を有するガラスびんが不良品として排除される。この種のガラスびん検査装置としては、びん口の天面の傾斜（以下、「天傾斜」と言う）を検査する検査装置が知られており、ガラスびん検査装置にて天傾斜が大きいガラスびんを排除することで、内容物の液漏れやキャッピング時のトラブルが未然に防止される。【０００３】
天傾斜の検査装置は、例えば、下記特許文献１，２に開示されている。これらの検査装置は、撮影手段で回転するびん口部の画像（静止画像）を連続して撮影し、その各撮影画像からびん口の天面上の２点を検出して当該２点間の垂直方向の差を算出し、その差を天傾斜とみなすものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４０４６８
【特許文献２】特開２００７−２４０４６９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
びんを回転させると、その衝撃でびんがふらつき、傾く場合がある。傾いた状態でびん口天面の傾斜を検出しても、正確な天傾斜を検査したことにはならない。したがって、従来の天傾斜測定装置は正確性に問題があった。【０００６】
本発明は、検査台上でびんを回転させたときにびんがふらつき、傾いたときも天傾斜を正確に検査できるようにすることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ガラスびんをびん軸を中心に回転させる回転手段と、
ガラスびんのびん口に光を照射する口部光照射手段と、
前記口部光照射手段により光が照射されているびん口を撮影する口部撮影手段と、
ガラスびんの裾部に光を照射する裾部光照射手段と、
前記裾部光照射手段により光が照射されている裾部を撮影する裾部撮影手段を有し、
該裾部撮影手段は、テレセントリックレンズユニットとカメラからなり、
該テレセントリックレンズユニットは、正面側に入射口、背面側に出射口が形成された箱状本体内に中央反射体、反射板及びテレセントリックレンズを有し、
該中央反射体は三角柱状をなし、その一つの頂角を背面側に向けて立設され、その左右両側が入射口となっており、
前記反射板は該中央反射体から離隔した左右両側に一つずつ立設され、
前記テレセントリックレンズは該中央反射体の背面側に固定され、該テレセントリックレンズの背面側が出射口となっており、
入射口から入射した光が、前記反射板で反射し、前記中央反射体の前記頂角の両側の反射面で反射し、前記テレセントリックレンズを通過して出射口から出射し、カメラに至るものであり、
前記口部撮影手段で撮影した口部画像からびん口天面上の所定の２点Ｇ，Ｈを検出し、
これと同時に前記裾部撮影手段で撮影した裾部画像からびん裾部の所定の２点Ｍ，Ｎを検出し、
前記口部の２点Ｇ，Ｈと、前記裾部の２点Ｍ，Ｎからびんが垂直状態のときの天傾斜を算出することを特徴とするガラスびん検査装置である。【０００８】
びん裾部の２点Ｍ，Ｎを検出することで、びん自体の傾きを知ることができ、びん口天面上の２点Ｇ，Ｈによって得られるびん口天面の傾きから、びん自体の傾きを相殺することで、びんが垂直状態のときの天傾斜を得ることができる。【０００９】
口部の２点Ｇ，Ｈと、裾部の２点Ｍ，Ｎからびんが垂直状態のときの天傾斜を算出する具体的方法は、例えば、びん口部天面上の２点Ｇ，Ｈの座標を（Ｇｘ，ＧＹ），（Ｈｘ，Ｈｙ）とし、前記びん裾部の２点Ｍ，Ｎの座標を（Ｍｘ，Ｍｙ），（Ｎｘ，Ｎｙ）としたときに、びんが垂直状態のときの天傾斜を次式によって求めることができる。
天傾斜＝｜（Ｇｙ−Ｈｙ）−（Ｍｙ−Ｎｙ）＊（Ｇｘ−Ｈｘ）／（Ｍｘ−Ｎｘ）｜【００１０】
（Ｇｙ−Ｈｙ）は口部の２点Ｇ，Ｈの垂直距離、（Ｍｙ−Ｎｙ）は裾部の２点Ｍ，Ｎの垂直距離、（Ｇｘ−Ｈｘ）は口部の２点Ｇ，Ｈの水平距離、（Ｍｘ−Ｎｘ）は裾部の２点Ｍ，Ｎの水平距離である。【００１１】
また本発明は、正面側に入射口、背面側に出射口が形成された箱状本体内に中央反射体、反射板及びテレセントリックレンズを有し、
該中央反射体は三角柱状をなし、その一つの頂角を背面側に向けて立設され、その左右両側が入射口となっており、
前記反射板は該中央反射体から離隔した左右両側に一つずつ立設され、
前記テレセントリックレンズは該中央反射体の背面側に固定され、該テレセントリックレンズの背面側が出射口となっており、
入射口から入射した光が、前記反射板で反射し、前記中央反射体の前記頂角の両側の反射面で反射し、前記テレセントリックレンズを通過して出射口から出射することを特徴とするテレセントリックレンズユニットである。【００１２】
このテレセントリックレンズユニットを用いてびんの裾部を撮影すると、左右に分離した反射板に入射した光で撮影されるので、反射板の位置をびんの左右端部付近に合わせておくと、びん裾部の左右両端付近のみが撮影され、中央部が撮影されない。このため、胴径の大きなびんであっても、撮影する画像は小さくてよく、びん裾部全体を撮影した場合に比べてカメラの解像度が非常に良くなる。びんの傾きを知るには裾部の左右両端付近のみの画像が必要で、中央部は必要ないから、このテレセントリックレンズユニットはびんの傾きを調べるのにきわめて好適である。【００１３】
前記反射板は、左右方向（正面側−背面側と直角の方向）に移動可能に設けることができる。これにより、反射板の位置をびんの左右端部付近に合わせることができるので、種々の胴径のびんについて使用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のガラスびん検査装置は、びんが検査台上でふらついた状態で検査しても、びんが垂直状態のときの正確な天傾斜を算出できるので、正確な検査が可能となる。
また、本発明のテレセントリックレンズユニットを用いてびん裾部を撮影することで、びんの胴径が大きい場合でも、優れた解像度でびん裾部両端を撮影し、精度良く天傾斜の検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明ガラスびん検査装置の概略の側面説明図である。
【図２】本発明ガラスびん検査装置の概略の平面説明図である。
【図３】テレセントリックレンズユニットの横断面図である。
【図４】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】びん口部における画像処理の説明図である。
【図６】びん裾部の画像の説明図である。
【図７】びん裾部における画像処理の説明図である。
【図８】天傾斜の算出方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１，２は、本実施形態に係るガラスびん検査装置の概略構成を示す図である。この図において、ガラスびん７は図示しない案内手段によって、検査台５の上に案内され、びん保持手段６によって回転可能に保持され、図示しない回転手段によって検査台５の上でびん軸を回転軸として回転される。
びんの案内手段、及びびんの回転手段は、前記特許文献１，２に記載されているような周知の手段を採用できる。
【００１７】
ガラスびん７の口部７ａを挟んで口部撮影手段１と口部光照射手段２が対向配置され、ガラスびんの裾部７ｂを挟んで裾部撮影手段３と裾部光照射手段４が対向配置されている。
口部撮影手段１は、例えば像倍率が変化しないテレセントリックレンズ１２が装着された高速エリアセンサカメラ１１とすることができる。口部光照射手段２及び裾部光照射手段４は、例えば青色光を照射する青色ＬＥＤがマトリクス状に配列されて構成された拡散面光源とすることができる。なお、口部光照射手段と裾部光照射手段とは、大型の一つの光照射手段で兼用してもよい。
【００１８】
裾部撮影手段３は、テレセントリックレンズユニット３２とカメラ３１からなる。テレセントリックレンズユニット３２は、正面側に入射口３２ｂ、背面側に出射口３２ｃが形成された箱状本体３２ａの中に中央反射体３３、二つの反射板３４、及びテレセントリックレンズ３５が取り付けられている。中央反射体３３は断面が二等辺三角形の三角柱状をなし、その一つの頂角が背面側に向き、その頂角の両側の面が反射面となり、対向する面が正面側に向くようにして立設固定されている。中央反射体３３の左右両側が入射口として開口している。
【００１９】
中央反射体３３から離隔した左右両側の位置に、反射板３４が各側に一つずつ立設されている。図４に示すように、反射板３４の上部はホルダ３６で保持され、下部はホルダ３７で保持されている。上部のホルダ３６の上面には凹部３６ａが形成され、その中にはナット３９が回転不能に格納されている。ユニット本体３２ａの上面形成されたスリット３２ｂを通して、本体３２ａの上面からボルト３８を凹部３６ａ内に挿入し、ナット３９に螺着している。下部のホルダ３７の下面には突起３７ａが突出形成され、本体３２ａの底面に形成された溝３２ｆ内に摺動可能に挿入されている。ボルト３８を緩めると、反射板３４はスリット３２ｄ及び溝３２ｆに沿って左右方向に移動できる。ボルト３８を締めると下部のホルダ３７が本体３２ａ底面に押し付けられて反射板３４が固定される。反射板３４の向きは、入射口から入射した光が中央反射体３３の反射面に向かうように調整されている。
【００２０】
このように、反射板３４は左右方向（光が入射する方向と直角の方向）に移動可能であるので、ガラスびん７の胴径に合わせて、反射板３４がびん裾部の左右端部のほぼ正面になるように位置合わせをする。
【００２１】
中央反射体３３の背面側にはテレセントリックレンズ３５が固定され、更にその背面側が出射口３２ｃとなって開口している。出射口３２ｃにはカメラ３１（例えば高速エリアセンサカメラ）が装着される。入射口３２ｂから入射した光は図３の破線矢印で示すように、反射板３４で反射し、中央反射体３３の反射面で反射し、テレセントリックレンズ３５を通過して出射口３２ｃから出射し、カメラ３１に至る。
【００２２】
口部撮影手段１の光軸は水平よりも角度αだけ上方に傾けられており、びん口部７ａをやや下側から撮影するようになっている。これにより、撮影手段からみて奥側のびん口部の縁が撮影されてしまうのを防止する。
裾部撮影手段３の光軸は水平よりも角度βだけ上方に傾けられており、びん裾部７ｂをやや下側から撮影するようになっている。これにより、撮影手段からみて奥側のびん裾部の縁が撮影されてしまうのを防止する。
α及びβは、共に１°〜３°程度が適当である。
【００２３】
撮影手段１，３で撮影された画像（静止画像）は、画像処理手段８に送られ、天傾斜の算出及びガラスびんの良否判定が行われる。画像処理手段８は、モニターが附属したパーソナルコンピュータとすることができる。モニターには、撮影手段１，３で撮影された画像、算出した天傾斜など、必要な情報を表示できる。
【００２４】
撮影は、例えば、ガラスびんが１回転する間に２４回（１５°間隔）で行い、それぞれ口部と裾部を同時に撮影し、同時に撮影した口部画像と裾部画像から天傾斜を算出することができる。
画像処理手段は、撮影手段１，３で同時に撮影された口部画像と裾部画像を取り込む毎に次のような画像処理を実行する。
【００２５】
〔口部画像処理〕
図５は、口部撮影手段１によりガラスびんの口部７ａを撮影した口部画像を模式的に示す図である。ガラスびんの口部は暗く、背景は明るく写し出されるので、画像を２値化することで以下の画像処理を容易に行うことができる。
画像処理手段８は１枚の口部画像を取り込むと、びんの中心軸付近の任意のＸ座標位置に設定した垂直線ａとびん口部８ａの交点Ａを検出する。次いで、交点Ａから下方にＹ軸に沿って所定距離（ねじが邪魔にならない距離）だけずらした点Ｂを決定し、この点Ｂを通る水平線ｂとびん口部８ａの両端の交点Ｃ，Ｄを求める。
【００２６】
次いで、交点Ｃ，ＤからＸ軸に沿って所定距離だけびん口部の内側方向にずらした点Ｅ，Ｆを決定し、点Ｅ，Ｆを通る垂直線ｃ，ｄと口部天面の交点Ｇ，Ｈを求める。
このようにすることで、びん口部天面傾斜の測定ポイントＧ，Ｈを常に同じ位置にすることができる。
【００２７】
〔裾部画像処理〕
図６は、裾部撮影手段３によりガラスびんの裾部８ｂを撮影した裾部画像を模式的に示す図である。ガラスびんの裾部７ｂ及び検査台５は暗く、背景は明るく写し出されるので、画像を２値化することで以下の画像処理を容易に行うことができる。なお、裾部画像は、図７に示す実際の裾部形状における、２本の垂直線ｈ，ｈの間が欠落したものとなっている。これはテレセントリックレンズユニット３２の効果である。
【００２８】
画像処理手段８は、前記口部画像と同時に撮影された裾部画像に対し、検査台５の上面からやや上の任意のＹ座標位置に設定した水平線ｅとびん裾部７ｂの両端の交点Ｉ，Ｊを検出する。
次いで、交点Ｉ，ＪからＸ軸に沿って所定距離だけびん裾部の内側方向にずらした点Ｋ，Ｌを決定し、点Ｋ，Ｌを通る垂直線ｆ，ｇと裾部下端の交点Ｍ，Ｎを求める。なお、例えば線ｇ上において明るい部分が存在しない場合（点Ｎが検査台７に接触している場合）は、検査台の上面の位置を点Ｎとする。
次に、点Ｍ，Ｎの座標を、図７の垂直線ｈ，ｈの間が欠落していない実際の裾部形状における座標に変換する。
このようにすることで、びん裾部傾斜の測定ポイントＭ，Ｎを常に同じ位置にすることができる。
【００２９】
〔天傾斜の算出〕
図８は天傾斜の算出方法の説明図である。
びん口部の２点の測定ポイントＧ，Ｈを結ぶ線は傾いていて、その垂直方向の差は（Ｇｙ−Ｈｙ）である。この傾きには、天傾斜とびん自体の傾きが含まれている。
びん裾部の２点の測定ポイントＭ，Ｎを結ぶ線も傾いていて、この傾きがびん自体の傾きに相当する。びんの傾き（裾部の傾き）が口部天面の傾きに影響している垂直方向の量は、（Ｍｙ−Ｎｙ）（Ｇｘ−Ｈｘ）／（Ｍｘ−Ｎｘ）であるから、びん口部２点の垂直方向の差（Ｇｙ−Ｈｙ）から（Ｍｙ−Ｎｙ）（Ｇｘ−Ｈｘ）／（Ｍｘ−Ｎｘ）を減じることで、びんが垂直に立っているときのびん口２点の垂直方向の差（＝天傾斜）を得ることができる。なお、この式では結果がマイナスになることもあるので、絶対値をとる。
ここで求めた天傾斜の単位は画素数であるから、ｍｍに換算することを希望する場合には、１画素の長さ（ｍｍ）を掛ければよい。
【００３０】
〔良否判定〕
画像処理手段８は、算出した天傾斜に基づいてガラスびんの良否判定を行うようにすることができる。
良否判定には種々の方法があるが、例えば、１つのガラスびんが１回転する間に２４回（１５°間隔）で口部及び裾部を撮影した場合、２４回天傾斜が算出される。これら算出された天傾斜の量の総和が所定のしきい値より大きい場合そのびんは不良、そうでない場合そのびんは良品と判定することができる。
また、１本のびんで２４回算出された天傾斜のうちの最大値が所定のしきい値より大きい場合そのびんは不良、そうでない場合そのびんは良品と判定することもできる。
【符号の説明】
【００３１】
１  口部撮影手段
１１  カメラ
１２  テレセントリックレンズ
２  口部光照射手段
３  裾部撮影手段
３１  カメラ
３２  テレセントリックレンズユニット
３２ａ  本体
３２ｂ  入射口
３２ｃ  出射口
３２ｄ  スリット
３２ｅ  目盛
３２ｆ  溝
３３  中央反射体
３４  反射板
３５  テレセントリックレンズ
３６  ホルダー
３６ａ  凹部
３７  ホルダー
３７ａ  突起
３８  ボルト
３９  ナット
４  裾部光照射手段
５  検査台
６  びん保持手段
７  ガラスびん
７ａ  口部
７ｂ  裾部
８  画像処理手段
【図１】
2012120662.tif 000003
【図２】
2012120662.tif 000004
【図３】
2012120662.tif 000005
【図４】
2012120662.tif 000006
【図５】
2012120662.tif 000007
【図６】
2012120662.tif 000008
【図７】
2012120662.tif 000009
【図８】
2012120662.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月11日(2011.10.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスびんをびん軸を中心に回転させる回転手段と、
ガラスびんのびん口に光を照射する口部光照射手段と、
前記口部光照射手段により光が照射されているびん口を撮影する口部撮影手段と、
ガラスびんの裾部に光を照射する裾部光照射手段と、
前記裾部光照射手段により光が照射されている裾部を撮影する裾部撮影手段を有し、
該裾部撮影手段は、テレセントリックレンズユニットとカメラからなり、
該テレセントリックレンズユニットは、正面側に入射口、背面側に出射口が形成された箱状本体内に中央反射体、反射板及びテレセントリックレンズを有し、
該中央反射体は三角柱状をなし、その一つの頂角を背面側に向けて立設され、その左右両側が入射口となっており、
前記反射板は該中央反射体から離隔した左右両側に一つずつ立設され、
前記テレセントリックレンズは該中央反射体の背面側に固定され、該テレセントリックレンズの背面側が出射口となっており、
入射口から入射した光が、前記反射板で反射し、前記中央反射体の前記頂角の両側の反射面で反射し、前記テレセントリックレンズを通過して出射口から出射し、カメラに至るものであり、
前記口部撮影手段で撮影した口部画像からびん口天面上の所定の２点Ｇ，Ｈを検出し、
これと同時に前記裾部撮影手段で撮影した裾部画像からびん裾部の所定の２点Ｍ，Ｎを検出し、
前記口部の２点Ｇ，Ｈと、前記裾部の２点Ｍ，Ｎからびんが垂直状態のときの天傾斜を算出することを特徴とするガラスびん検査装置。
【請求項２】
前記びん口部天面上の２点Ｇ，Ｈの座標を（Ｇｘ，Ｇｙ），（Ｈｘ，Ｈｙ）とし、前記びん下端の２点Ｍ，Ｎの座標を（Ｍｘ，Ｍｙ），（Ｎｘ，Ｎｙ）としたときに、びんが垂直状態のときの天傾斜を次式によって求める請求項１に記載のガラスびん検査装置。
天傾斜＝｜（Ｇｙ−Ｈｙ）−（Ｍｙ−Ｎｙ）（Ｇｘ−Ｈｘ）／（Ｍｘ−Ｎｘ）｜
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明におけるテレセントリックレンズユニットは、正面側に入射口、背面側に出射口が形成された箱状本体内に中央反射体、反射板及びテレセントリックレンズを有し、
該中央反射体は三角柱状をなし、その一つの頂角を背面側に向けて立設され、その左右両側が入射口となっており、
前記反射板は該中央反射体から離隔した左右両側に一つずつ立設され、
前記テレセントリックレンズは該中央反射体の背面側に固定され、該テレセントリックレンズの背面側が出射口となっており、
入射口から入射した光が、前記反射板で反射し、前記中央反射体の前記頂角の両側の反射面で反射し、前記テレセントリックレンズを通過して出射口から出射する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明のガラスびん検査装置は、びんが検査台上でふらついた状態で検査しても、びんが垂直状態のときの正確な天傾斜を算出できるので、正確な検査が可能となる。
また、テレセントリックレンズユニットを用いてびん裾部を撮影することで、びんの胴径が大きい場合でも、優れた解像度でびん裾部両端を撮影し、精度良く天傾斜の検査を行うことができる。
【国際調査報告】
2012120662.tif 000011
2012120662.tif 000012
2012120662.tif 000013
2012120662.tif 000014