(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラスをプッシャによりオリフィスを通じて押出しセアーで所定長さに切断して落下させる定量供給手段から少なくとも1軸まわりにほぼ円形状をなして定量供給されるゴブを対象とし、前記落下中のゴブの撮像画像上の前記１軸に沿う断面から、この断面の面積Ｂ、前記断面でのゴブの１軸方向に微小ピッチｄｈにて分割した各ピクセルの重心と、微小ピッチを限りなく小さくしたときの各重心位置を通る１軸の関数ｆ（ｘ）と、この関数ｆ（ｘ）の各重心座標位置での傾きをπ／２回転させたときのゴブの画像内の線分として求めたゴブの直径Ｄの平均値を計測するとともに、ゴブの下記の重量係数Ｃを予め設定し、これらを基に下記の式
【数１】
0003623329.tif 000009
によってゴブの重量Ｗを算出し検出することを特徴とする重量検出方法。
【請求項２】
溶融ガラスをプッシャによりオリフィスを通じて押出しセアーで所定長さに切断して落下させ少なくとも1軸まわりにほぼ円形状をなして定量供給され定量供給手段から落下するゴブを、側方より撮像できるように配置された撮像手段と、撮像手段により撮像されたゴブの画像を取り込んで画像処理し、ゴブの画像をゴブの１軸に沿った断面とみなして、ゴブの１軸に沿う断面の面積Ｂ、前記断面でのゴブの１軸方向に微小ピッチｄｈにて分割した各ピクセルの重心と、微小ピッチを限りなく小さくしたときの各重心位置を通る１軸の関数ｆ（ｘ）と、この関数ｆ（ｘ）の各重心座標位置での傾きをπ／２回転させたときのゴブの画像内の線分として求めたゴブの直径Ｄの平均値を計測する画像処理手段と、これら計測結果と予め設定されたゴブの重量係数Ｃとから、下記の式
【数２】
0003623329.tif 000010
によって定量供給物の重量Ｗを算出する演算手段とを備えたことを特徴とする重量検出装置。
【請求項３】
画像処理手段は、撮像画面上でのゴブの重量検出を行う所定位置よりも上の位置に対応する位置の画像データから、その画像の重心と、この重心の撮像画面上での座標位置とを計測するとともに、この計測対象となったゴブの画像の重心が前記所定位置に達するまでのゴブの落下時間を演算し、この時間が経過した時点で撮像されたゴブの画像から、ゴブの重量を検出する請求項２に記載の重量検出装置。
【請求項４】
溶融ガラスをプッシャによりオリフィスを通じて押出しセアーで所定長さに切断して落下させ少なくとも1軸まわりにほぼ円形状をなしたゴブとして定量供給する定量供給手段と、この定量供給手段から定量供給され落下するゴブを、側方方向から撮像できるように配置された撮像手段と、撮像手段により撮像されたゴブの画像を取り込んで画像処理し、ゴブの画像をゴブの１軸に沿った断面とみなして、ゴブの１軸に沿う断面の面積Ｂ、前記断面でのゴブの１軸方向に微小ピッチｄｈにて分割した各ピクセルの重心と、微小ピッチを限りなく小さくしたときの各重心位置を通る１軸の関数ｆ（ｘ）と、この関数ｆ（ｘ）の各重心座標位置での傾きをπ／２回転させたときのゴブの画像内の線分として求めたゴブの直径Ｄの平均値を計測する画像処理手段と、これら計測結果と予め設定された下記のゴブの重量係数Ｃとから、下記の式
【数３】
0003623329.tif 000011
によってゴブの重量Ｗを算出する演算手段と、演算手段からの検出重量値と予め設定された基準重量範囲とを比較する比較手段と、比較手段での比較の結果、検出重量値が基準重量範囲を下回っていると定量供給手段の供給量を所定量上げ、検出重量値が基準重量範囲を上回っていると定量供給手段の供給量を所定量下げるように制御する供給量補正手段とを備えたことを特徴とする定量供給装置。
【請求項５】
画像処理手段は、撮像画面上でのゴブの重量検出を行う所定位置よりも上の位置に対応する位置の画像データから、その画像の重心と、この重心の撮像画面上での座標位置とを計測するとともに、この計測対象となったゴブの画像が前記所定位置に達するまでのゴブの落下時間を演算し、この時間が経過した時点で撮像されたゴブの画像から、ゴブの重量を検出する請求項４に記載の定量供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１軸まわりにほぼ円形状をなして定量供給される製びん用などのゴブの重量検出方法と装置、およびこれらを用いた定量供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば製びん機は、ゴブフィーダから供給されセアーにて所定長さに切断されて落下供給される定量のゴブを成形型内に受入れ、これを所定形状に成形する。この供給されるゴブの量は成形するびん類に対して過不足があると、成形不良やトラブルを招く。これらに対処するのに、供給されるゴブの重量を人が管理して、過不足に応じてゴブフィーダのチューブを上げ下げすることにより、所定量のゴブが供給されるようにしている。
【０００３】
しかし、人手によるのでは熟練を要する上、近時の高速化に対応しにくくなっている。米国特許第５，４３４，６１６号明細書は、ゴブの重量管理を自動的に行ってゴブを定量供給できる装置を開示している。この開示装置は、ゴブフィーダから供給され落下するゴブを、側方より撮像カメラにて撮像し、撮像したゴブの画像から、画像処理にてゴブの重量を検出する。この検出は縦長なゴブの太さに長手方向の変動があっても軸線まわりにはほぼ円形となっていることを利用したもので、下記の式を用いている。
【０００４】
【数４】
0003623329.tif 000002
【０００５】
この式は、ゴブの像における長手方向各位置での幅をそれらが対応する部分のゴブの直径とみなし、この各部の幅から得られるゴブの長手方向各位置での横断面積をゴブの画像の長手方向全域につき積分することによりゴブの体積を算出し、これに、ガラスの質量と補正係数とを掛け合わせることにより、ゴブの重量を算出し検出している。
【０００６】
これにより、定量供給されるゴブの重量を自動的に管理することができ、開示装置はこの検出されたゴブの重量の過不足に応じてゴブフィーダのチューブを下げ、あるいは上げるように自動制御して定量供給されるゴブの重量が安定するようにしている。
【０００７】
また開示装置は、撮像カメラの撮像視野における所定の検出位置にゴブが達したとことを、セアーによるゴブの切断タイミングからの経過時間のカウントによって検出し、前記所定位置でのゴブの画像から重量の検出を行い検出精度が安定するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記式の演算操作は複雑でマイクロコンピュータ等による電子処理での自動的な演算処理にても長い時間が掛かり、ゴブの重量検出とそれによるゴブ供給の定量制御を、高速で精度よく行うことは困難である。このため、さらなる高品質化、高速化が要求される製びん等には不十分である。
【０００９】
本発明の目的は、１軸まわりにほぼ円形状をなして定量供給される製びん用などのゴブの重量を、簡易な演算操作にて高速で高精度に検出することができる重量検出方法と装置、およびこれらを用いた定量供給装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明の重量検出方法は、溶融ガラスをプッシャによりオリフィスを通じて押出しセアーで所定長さに切断して落下させる定量供給手段から少なくとも1軸まわりにほぼ円形状をなして定量供給されるゴブを対象とし、前記落下中のゴブの撮像画像上の前記１軸に沿う断面から、この断面の面積Ｂ、前記断面でのゴブの１軸方向に微小ピッチｄｈにて分割した各ピクセルの重心と、微小ピッチを限りなく小さくしたときの各重心位置を通る１軸の関数ｆ（ｘ）と、この関数ｆ（ｘ）の各重心座標位置での傾きをπ／２回転させたときのゴブの画像内の線分として求めたゴブの直径Ｄの平均値を計測するとともに、ゴブの下記の重量係数Ｃを予め設定し、これらを基に下記の式
【００１１】
【数５】
0003623329.tif 000003
【００１２】
によってゴブの重量Ｗを算出し検出することを基本的な特徴とするものである。
【００１３】
このような構成では、１軸まわりにほぼ円形状をなして定量供給され落下するゴブの前記１軸に沿った断面から、この断面の面積Ｂと直径Ｄの平均値とを計測し、これらと、定数として予め設定しておける重量係数Ｃとのそれぞれを上記式に従って掛け合わせるだけの簡単な操作で迅速にゴブの重量を算出し検出することができるし、上記式は、下記の式１〜６
【００１４】
【数６】
0003623329.tif 000004
【００１５】
のように展開して、重量計算式２におけるゴブの１軸方向各位置での横断面の面積を１軸方向に積分した体積算出部分を、ゴブの１軸方向の断面積Ｂと、直径Ｄの平均値と、ゴブの比重γに掛け合わせたπ／４の定数部分に分解して、式６に示すような断面積Ｂの関数式に置換したもので、定量供給物の重量を精度よく検出することができる。
請求項１の発明の重量検出方法は、特に、前記ゴブの１軸方向各位置での直径Ｄは、定ゴブの１軸方向に微小ピッチｄｈにて分割した各ピクセルの重心と、微小ピッチを限りなく小さくしたときの各重心位置を通る１軸の関数ｆ（ｘ）と、この関数ｆ（ｘ）の各重心座標位置での傾きをπ／２回転させたときのゴブの画像内の線分として求めることをさらなる特徴としている。
これにより、さらに、ゴブの１軸方向各位置での直径Ｄを、少ない演算要素と簡単な演算操作とで計測することができ、ゴブの重量検出速度をさらに高速に達成することができるし、製びん用のゴブは時として長手方向に曲がることがあり、しかも、溶解状態にあるゴブの表面張力の影響で前記曲がりに沿う１軸に直角な平面上で円形状となる傾向を示すのと、前記手法で検出される各位置の直径Ｄの向きとが符合しているので、これを基に得られる直径Ｄの平均値が高精度に計測されるので、定量供給物の重量検出精度がさらに向上する。
【００１６】
請求項２の発明の重量検出装置は、溶融ガラスをプッシャによりオリフィスを通じて押出しセアーで所定長さに切断して落下させ少なくとも1軸まわりにほぼ円形状をなして定量供給され定量供給手段から落下するゴブを、側方より撮像できるように配置された撮像手段と、撮像手段により撮像されたゴブの画像を取り込んで画像処理し、ゴブの画像をゴブの１軸に沿った断面とみなして、ゴブの１軸に沿う断面の面積Ｂ、前記断面での１軸方向各位置でのゴブの直径Ｄの平均値を計測する画像処理手段と、これら計測結果と予め設定されたゴブの重量係数Ｃとから、下記の式
【００１７】
【数７】
0003623329.tif 000005
【００１８】
によってゴブの重量Ｗを算出する演算手段とを備えたことを基本的な特徴とするものであり、請求項１の発明の重量検出方法を、撮像手段によるの撮像と、撮像されたゴブの画像の画像処理による必要な計測と、計測結果と予め設定されたゴブの重量係数との演算手段による上記式に則った演算とで、請求項１に発明の重量検出を自動的な電子処理操作にて高速かつ高精度に達成することができ、さらなる高速化が望まれる製びん機でのゴブの重量制御に十分に対応できる。
【００１９】
特に、請求項２の発明の重量検出装置は、ゴブの１軸方向各位置での直径Ｄは、ゴブの１軸方向に微小ピッチｄｈにて分割した各ピクセルの重心と、微小ピッチを限りなく小さくしたときの各重心位置を通る１軸の関数ｆ（ｘ）と、この関数ｆ（ｘ）の各重心座標位置での傾きをπ／２回転させたときのゴブの画像内の線分として求めることをさらなる特徴としている。
【００２０】
これにより、さらに、定量供給物の１軸方向各位置での直径Ｄを、少ない演算要素と簡単な演算操作とで計測することができ、定量供給物の重量検出速度をさらに高速に達成することができるし、製びん用のゴブは時として長手方向に曲がることがあり、しかも、溶解状態にあるゴブの表面張力の影響で前記曲がりに沿う１軸に直角な平面上で円形状となる傾向を示すのと、前記手法で検出される各位置の直径Ｄの向きとが符合しているので、これを基に得られる直径Ｄの平均値が高精度に計測されるので、定量供給物の重量検出精度がさらに向上する。
【００２１】
請求項３の発明の重量検出装置は、請求項２の発明において、さらに、画像処理手段は、撮像画面上でのゴブの重量検出を行う所定位置よりも上の位置に対応する位置の画像データから、その画像の重心と、この重心の撮像画面上での座標位置とを計測するとともに、この計測対象となったゴブの画像の重心が前記所定位置に達するまでのゴブの落下時間を演算し、この時間が経過した時点で撮像されたゴブの画像から、ゴブの重量を検出する。
【００２２】
このような構成では、請求項２の発明に加え、さらに、撮像手段が撮像する定量供給手段から供給されて１軸方向に落下するゴブの画像は、ゴブの落下に対応して撮像画面上で上部から下部に移動するが、画像処理手段は、撮像画面上でのゴブの重量を検出する所定位置よりも上にあるときの画像の重心の座標位置から、画像の重心が前記所定位置に達するまでのゴブが落下する時間が経過した時点を計測して、この時点での画像からゴブの重量を検出するので、ゴブの供給タイミングにバラツキがあってもこれの影響なく撮像画面の常に一定位置で撮像された画像を基にゴブの重量を検出することができ、画像位置のバラツキによるより計測誤差が解消するので重量検出精度がさらに向上する。
【００２３】
請求項４の発明の定量供給装置は、溶融ガラスをプッシャによりオリフィスを通じて押出しセアーで所定長さに切断して落下させ少なくとも1軸まわりにほぼ円形状をなしたゴブとして定量供給する定量供給手段と、この定量供給手段から定量供給され落下するゴブを、側方方向から撮像できるように配置された撮像手段と、撮像手段により撮像されたゴブの画像を取り込んで画像処理し、ゴブの画像をゴブの１軸に沿った断面とみなして、ゴブの１軸に沿う断面の面積Ｂ、前記断面でのゴブの１軸方向に微小ピッチｄｈにて分割した各ピクセルの重心と、微小ピッチを限りなく小さくしたときの各重心位置を通る１軸の関数ｆ（ｘ）と、この関数ｆ（ｘ）の各重心座標位置での傾きをπ／２回転させたときのゴブの画像内の線分として求めたゴブの直径Ｄの平均値を計測する画像処理手段と、これら計測結果と予め設定された下記のゴブの重量係数Ｃとから、下記の式
【００２４】
【数８】
0003623329.tif 000006
【００２５】
によってゴブの重量Ｗを算出する演算手段と、演算手段からの検出重量値と予め設定された基準重量範囲とを比較する比較手段と、比較手段での比較の結果、検出重量値が基準重量範囲を下回っていると定量供給手段の供給量を所定量上げ、検出重量値が基準重量範囲を上回っていると定量供給手段の供給量を所定量下げるように制御する供給量補正手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２６】
このような構成では、定量供給手段から少なくとも１軸まわりにほぼ円形状をなして定量供給されるゴブの重量が、撮像手段、画像処理手段、および演算手段によって、請求項１の発明の重量検出方法および請求項２の発明の重量検出装置と同様に高速かつ高精度に検出され、この高速かつ高精度に検出された重量と基準重量範囲との比較手段による比較結果に対応して、供給量補正手段が定量供給手段の供給量を上げたり、下げたりする制御を応答性よく達成することができ、さらなる高速化が望まれる製びん機のゴブの定量供給等にも十分に対応できるし、製びん用のゴブは時として長手方向に曲がることがあり、しかも、溶解状態にあるゴブの表面張力の影響で前記曲がりに沿う１軸に直角な平面上で円形状となる傾向を示すのと、前記手法で検出される各位置の直径Ｄの向きとが符合しているので、これを基に得られる直径Ｄの平均値が高精度に計測されるので、定量供給物の重量検出精度がさらに向上する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の代表的な実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
本実施の形態は図２に示すような製びん機にゴブを定量供給するゴブフィーダ１を定量供給手段とした場合の一具体例である。ゴブフィーダ１は図２に示すようにスパウト２の底部に溶解したガラスが流出するオリフィスリング３を持っている。オリフィスリング３は本例では２つのオリフィス３ａ、３ｂを持っているが数は必要に応じて種々に設定される。スパウト２の中心部にはオリフィス３ａ、３ｂと対向するプランジャー４ａ、４ｂが設けられ、その外回りにチューブ５が位置し、チューブ５のさらに外側にロータセグメント６が設けられている。
【００２９】
プランジャー４ａ、４ｂが繰り返し下動する都度、スパウト２内の溶解したガラスがオリフィス３ａ、３ｂを通じ押出されて流出するが、このときの流出流量はチューブ５の下端とオリフィス３ａ、３ｂの上に当てがわれているブッシング７との間の隙間Ｓの大きさに比例し、チューブ５の上げ下げして前記隙間Ｓを調節することにより溶解ガラスの流出流量を調節し、形成されるゴブ１１の重量を調節することができる。
【００３０】
オリフィス３ａ、３ｂから流出する溶解ガラスは図３に示すセアー８により所定長さの縦長なゴブ１１に切断されて落下し、図示しないデリバリー機構を介して製びん機の複数ある各成形セクションに順次に供給される。各成形セクションに供給されるゴブ１１は、既述したように成形するびん類に対して量に過不足があると、成形不良やトラブルを招く。
【００３１】
本実施の形態では、ゴブフィーダ１によって供給されるゴブ１１の重量を自動的に検出して、これが所定の範囲になるようにチューブ５を自動的に上げ下げし、供給されるゴブ１１の重量が常に所定の重量範囲にあるように管理する。図２のゴブフィーダ１を用いたときのチューブ５の高さと供給されるゴブ１１の重量との関係は図４に示す通りであり、この関係を利用して、チューブ５の高さによって供給されるゴブ１１の重量を設定することができるし、調整することができる。
【００３２】
本実施の形態でのゴブ１１の重量検出方法も上記従来例のと同様に、ゴブ１１が１軸Ｆまわりにほぼ円形状をなして定量供給される定量供給物であることを利用したものであるが、従来例とは異なった手法を採用する。なお、１軸Ｆまわりに円形状をなすものであれば、球状のもの、楕円体のものなど種々の形態のものに同様に適用できる。また、基本的には１軸Ｆの向きは縦向きでも、横向きでも対応でき、これの向きによる制約は受けない。
【００３３】
具体的には下記の式の内の式▲６▼を用いて演算する。
【００３４】
【数９】
0003623329.tif 000007
【００３５】
式１は体積Ｑに比重γを掛け合わせることにより重量を得る一般的なものである。式１の体積Ｑの部分を、ゴブ１１の１軸Ｆ方向各位置での横断面の面積を１軸Ｆ方向に積分する式に置き換えると式２となる。これによって、ゴブ１１の重量を演算することはできる。しかし、これではマイクロコンピュータ等による電子処理装置にて演算するにしても、例えば１０秒程度と云った長い時間が掛かるので、ゴブ１１の重量検出に基づいてゴブ１１の供給量を自動調節するのに迅速かつ正確な対応が困難である。
【００３６】
そこで本発明者等は、式２を上記式３〜式６のように展開して、式２の体積式の部分を、ゴブ１１の１軸Ｆ方向の断面積Ｂと、直径Ｄの平均値と、ゴブ１１の比重γに掛け合わせたπ／４の定数部分に分解して、式６に示すような断面積Ｂの関数式に置換したもので、これによって定量供給物の重量を高速に精度よく検出することができる。
【００３７】
このような手法による重量検出のためにどのような具体的方法および装置を用いてもよいが、本実施の形態では、まず、図１、図３に示すように、少なくとも１軸Ｆまわりにほぼ円形状をなして定量供給される製びん用ゴブ１１を、前記１軸Ｆとほぼ直角となる側方からＣＣＤカメラ１２により撮像し、撮像したゴブ１１の画像１１ａをゴブ１１の１軸Ｆに沿う断面とみなし、この断面の面積Ｂと、この断面での１軸Ｆ方向各位置でのゴブ１１の直径Ｄの平均値とを画像処理装置１３による画像処理にて計測する。次いで、これら計測した縦断面積Ｂおよび直径Ｄの平均値と、予め設定された重量係数Ｃのそれぞれを画像処理装置１３の演算機能によって上記式６に従って掛け合わせる処理を行い、ゴブ１１の重量を自動的に検出する。本発明者等の実験によれば１００ｍｓｅｃ程度でゴブ１１の重量を検出する演算ができた。
【００３８】
また、ゴブ１１の１軸Ｆ方向各位置での直径Ｄ1 〜Ｄn は、まず図５に示すゴブ画像１１ａを１軸Ｆ方向に微小ピッチｄｈにて分割した各ピクセルａ〜ｄの重心Ｇ1 〜Ｇn と、微小ピッチｄｈを限りなく小さくしたときの各重心Ｇ1 〜Ｇn 位置を通る１軸Ｆの関数ｆ（ｘ）と、この関数ｆ（ｘ）の各重心Ｇ1 〜Ｇn の座標位置での傾きをπ／２回転させたときのゴブ１１の画像内の線分として求める。各ピクセルａ〜ｄの重心Ｇ1 〜Ｇn はそれぞれの対角線の交点として簡易に求める。
【００３９】
これにより、ゴブ１１の１軸Ｆ方向各位置での直径Ｄ１  〜Ｄｎ  を、少ない演算要素と簡単な演算操作とで計測することができ、ゴブ１１の重量検出速度をさらに高速に達成することができるし、製びん用のゴブは時として長手方向に曲がることがあり、しかも、溶解状態にあるゴブの表面張力の影響で前記曲がりに沿う１軸Ｆに直角な平面上で円形状となる傾向を示すのと、前記手法で検出される各重心Ｇ１  〜Ｇｎ  位置の直径Ｄ１  〜Ｄｎ  の向きとが符合しているので、これを基に得られる直径Ｄの平均値が高精度に計測されるので、定量供給物の重量検出精度がさらに向上する。
【００４０】
ところで、ＣＣＤカメラ１２により撮像した計測値には、種々の外乱がある。
【００４１】
ゴブ１１の重量に変化がないのに、ＣＣＤカメラ１２により撮像した計測値が変動する。この外乱の影響をなくすのに、ＣＣＤカメラ１２の撮像による計測値を外乱処理する。この処理は、まず、実際に供給されるゴブ１１をサンプリングしてＣＣＤカメラ１２による計測値を求める。この際、ゴブ１１に生じる重量の実際の標準偏差値σの３倍以内の範囲を図６に示すサンプリング域として検出し、これを越えるデータは廃棄する。また、サンプリング値がＣＣＤカメラ１２の計測総誤差域の上下限値ＷＳＴＵ／ＷＳＴＬから外れる場合はこれら上下限値ＷＳＴＵ／ＷＳＴＬにまで補正する。
【００４２】
次いで、実際のＣＣＤカメラ１２による計測値を幾つかずつの群に分け、各群での一次群平均値を求める。次いで、各一次群平均値２つどうしの平均値を順次に求めて二次群平均値とする。このようなことを数次繰り返すことにより１つの群代表平均値を得て、ＣＣＤカメラ１２による計測値のバラツキを所定の演算域にまで収束させる。そして、これがＣＣＤカメラ１２の計測誤差に実際のゴブ１１の重量変動を加えた補正重量域ＷＬＵ／ＷＬＬから外れたときに、図１に示すチューブ上下装置１４に、上げまたは下げの駆動信号を出力してチューブ５の高さを調節し、ゴブフィーダー１から供給されるゴブ１１の重量が、成形重量の管理値範囲である重量管理域ＣＬＵ／ＣＬＬを越えたとしても重量制御範囲ＡＬＵ／ＡＬＬに収束するように補正される。これによって、ＣＣＤカメラ１２による計測誤差をなくすことができる。
【００４３】
１４４ｇｒのびんを製びんしたときの計測値とそれにより重量制御されたゴブ１１によるびんの重量との実際の推移例を図７に示してある。これによると、びんの重量の最大誤差は３．３％に抑えることができた。なお、サンプリング時間は１５分間であり、１日５回測定した。
【００４４】
一方、静止画像を撮像したＣＣＤカメラ１２による計測値にも誤差が生じる。
【００４５】
これにつき、実際に供給された１１０．３ｇｒのゴブ１１を静止状態でＣＣＤカメラ１２により撮像したときのゴブ画像１１ａを作り、ベンチテストでの計測精度を求めると、下表１の通りであり、
【００４６】
【表１】
0003623329.tif 000008
【００４７】
測定誤差は０．１４％であった。
【００４８】
また、あるびんの重量変動度合いを知り、それを基に他品種での重量変動限度を想定できれば、ＣＣＤ計測値として限界値の判断ができる。一般に実ゴブの変動幅ＧＡは、経験則上の一般式として、
ＧＡ＝５．３×（０．３×ＰＧ＋２７）／１４４ｇｒ
但し、ＰＧ：吹製重量
で与えられ、びん重量に対するゴブ重量変動幅は図８に示すようになる。
【００４９】
そこで、ＣＣＤ測定値がＧＡ以上の値を示せば、検出異常の判断データとすることができる。
【００５０】
以上を配慮し、
ＰＧ＝１４４ｇｒ
ＡＬＵ＝１４４．４２ｇｒ
ＡＬＬ＝１４３．５８ｇｒ
の条件の基、上記重量検出手法を用いた重量制御のシミュレーションを試みたところ、びん重量値とＣＣＤ制御値との関係は図９のような結果になり、測定値が重量管理下限ＡＬＬを下回る都度、チューブ５の上げ信号が出され、その都度びんの重量の増量補正が行われている状態が認められた。
【００５１】
さらに、自由落下中のゴブ１１をＣＣＤカメラ１２で撮像した計測値には様々な外乱の影響がある。そのほとんどはゴブ１１の姿勢が影響したものである。本発明者等の経験によれば、実びんの重量が変化しないのに、ＣＣＤカメラ１２による計測値が変化する。例えば、ゴブ１１の重量の制御中に実びんの重量は安定しているのに、ＣＣＤカメラ１２による計測値が異常を示す現象が発生する。
【００５２】
画像処理装置１３に接続した画像モニタ１５により撮像されたゴブ１１の画像を見ると、図１０の（ａ）に示すようなゴブ１１の振れが発生していた。その結果ＣＣＤカメラ１２による計測値は実際のゴブ１１の重量に比しマイナスになり、重量管理下限ＡＬＬを下回った結果であり、実びんの重量は図１０の（ｂ）に示すように増量の一途を辿り異常の発生となった。これには、ゴブ１１が７°以上振れた場合に、管理幅の１／３の範囲で数値補正して対処したところ、ゴブ１１の好適な重量制御状態が得られた。また、セアー８に対して行われるセアースプレーが過剰であるとゴブ１１の表面に飛沫が付着しこれが画像処理による重量検出に影響する。このような過剰なセアースプレー状態も画像モニタ１５にて確認して対処できる。従って、画像モニタ１５は本実施の形態での重量検出に有効である。
【００５３】
また、オリフィス３ａ、３ｂのセンターとＣＣＤカメラ１２との距離が短い場合、ゴブ１１が前後に揺れる現象が発生したとき、画像の大きさの変化量が大きくなり、画像誤差となる。ゴブ１１が前側に倒れた場合、ＣＣＤカメラ１２による計測値は実際よりもプラスとなり、ゴブ１１の重量制御がマイナスに働く結果ゴブ１１の重量は下がり続けた。ゴブ１１が後ろに倒れると計測値はマイナスとなり前記と逆の関係になる。例えば、１５ｍｍの揺れの場合１．２ｍの距離からの撮像では画像誤差が１．３％発生する。２．５ｍの距離からの撮像では０．６％発生する。これらから、ＣＣＤカメラ１２は２．５ｍ以上の距離からゴブ１１を撮像するように設置するのが好適である。
【００５４】
また、ゴブ１１のセアー８による切断タイミングに対してゴブ１１の落下するタイミングは必ずしも安定していない。これは、セアー８により切断されたゴブ１１の切り離し、ないしはセアー離れがその時々で一定しないためであり、これは主にゴブ１１の落下遅れとして現れ、上記開示装置のようなセアー８によるゴブ１１の切断タイミングからの時間カウントによる重量検出タイミングの設定による場合、落下タイミングの早いゴブ１１はＣＣＤカメラ１２の撮像画面上における計測域を下側に外れたり、落下タイミングの遅いゴブ１１は上に外れたりすることがあり、いずれも検出される重量はゴブ１１の実際重量を下回ってしまう。
【００５５】
また、これが撮像画面の大きなＣＣＤカメラ１２を用いるなどして、ほぼ解消されるにしても、ＣＣＤカメラ１２の計測領域でのどの位置で撮像された画像１１ａにて計測するかによって検出重量が変動する。これも、重量検出精度上大きな問題である。これにつき、さらに実験と検討を重ねた結果、ＣＣＤカメラ１２の撮像画面上の計測位置のバラツキは重量検出精度を例えば３．３％程度下げるが、同一計測位置での繰り返し計測精度は例えば１．５％程度と高いことを知見した。
【００５６】
そこで、ゴブ１１の重量を検出するのに、画像処理装置１３は、ＣＣＤカメラ１２の撮像画面上でのゴブ１１の重量検出を行う所定位置、本実施の形態ではＣＣＤカメラ１２の撮像軸Ｙよりも上の位置に対応する位置の画像１１ａのデータから、その画像１１ａの重心Ｇと、この重心Ｇの撮像画面上での座標位置とを前記直径Ｄを求める手法を応用して高速で計測するとともに、この計測対象となったゴブ１１の画像１１ａの重心Ｄが前記撮像軸Ｙに達するまでのゴブ１１の落下時間を演算し、この時間が経過した時点で撮像されたゴブ１１の画像１１ａから、ゴブ１１の重量を検出する。画像１１ａの重心Ｄが前記撮像軸Ｙに達する時間経過時のゴブ１１の撮像は、画像処理装置１３からの撮像指令によってＣＣＤカメラ１２を働かせることで行えるが、ＣＣＤカメラ１２による撮像を高速で繰り返し行うことにより、前記検出タイミングに一致した時点の撮像が達成されるようにもできる。このような撮像にはシャッター速度および連写速度ともに高速のものが適しているが、オムロン株式会社製のＣＣＤカメラ「ＰＪＬＧ−５６ＳＨＵＴＴＥＲ  ＶＩＤＥＯ  ＣＡＭＥＲＡ」等がある。このものは、最高シャッター速度が１／５６００秒、連写速度が１／６０秒である。また、本実施の形態での上記高速な演算方法にて十分対応できた。
【００５７】
このような手法により、ゴブ１１の供給タイミングにバラツキがあってもこれの影響なく撮像画面の常に一定位置で撮像された画像１１ａを基にゴブ１１の重量を検出することができ、画像位置のバラツキによるより計測誤差が解消するので重量検出精度がさらに向上し、本発明者らの実験では１．５％程度の検出精度が得られた。
【００５８】
なお、画像処理装置１３での制御データと計測値とはパーソナルコンピュータ１６に出力され、制御状態の画面表示と記録とが行われるようにしている。これにより、重量制御状態が視認でき制御の異常の判断等に有益である。そして、このようなパーソナルコンピュータ１６の側で重量検出の上記演算処理を行うようにすることもできる。
【００５９】
図１１は画像処理装置によるゴブ１１の重量制御例のフローチャートを示し、プログラムは電源の投入、または、設定されたタイミング信号によってスタートし、必要な初期設定の後、ＣＣＤカメラ１２の撮像による画像を取り込む。次いで、この画像データをビデオ信号として画像モニタ１５に出力する一方、画像データからゴブ１１の重量検出のための画像処理を行う。さらに検出した重量の判定処理を行い、画像処理データの必要なものおよび検出データを記録装置としてのパーソナルコンピュータ１６に出力する一方、チューブ上下装置１４を必要に応じて上げ下げ駆動し、供給されるゴブ１１の重量が所定の範囲に収束するように自動制御する。
【００６０】
重量制御の上で異常があればランプ表示やブザー、あるいは文字表示等による警報を発し、停止信号があるとゴブフィーダ１によるゴブ１１の供給を停止する。これに併せ製びん機を停止するようにしてもよい。
【００６１】
図１２は図１１の画像処理サブルーチンを示し、画像データの取り込みの後、前記式▲６▼に則った計測にてゴブ１１の重量を検出する操作を行うことを、ゴブ１１の画像１１ａがＣＣＤカメラ１２の撮像画面上の所定位置、例えば撮像軸Ｙ上に達するまで繰り返し、撮像軸Ｙ上に画像１１ａが達したときの計測データをゴブ１１の検出重量として出力する。
【００６２】
図１３は図１１の判定処理サブルーチンを示し、画像処理にて得られたゴブ１１の重量を取り込み、これの群代表平均値をゴブ１１の総平均重量を得、これが基準範囲に対し、以上、以下、異常のどれであるかを判定し、以上であればチューブ下げの信号、以下であればチューブ上げの信号、異常であれば異常信号を発して、それぞれの状況に応じた重量制御および対応がなされるようにする。最後にゴブ１１の検出重量データの更新を行う。この更新は計測が連続して行われる場合は、群データの内の古いデータを廃棄し、廃棄したデータ量に変わる新しいデータを取り込むのが好適である。定期的な計測等では群データ全てを更新することが好適である。
【００６３】
このような制御でパーソナルコンピュータ１６に出力されたＣＣＤカメラ１２によるゴブ１１の重量の計測値と、オリフィス３ａ、３ｂに対応するＨ１、Ｈ２の各ゴブ１１の実際重量との推移を図１４、図１５に示してある。図１４は１６３ｇｒのびんを製造したときのものであり、図１５は３０２ｇｒのびんを製造したときのものである。
【００６４】
このようにＣＣＤカメラ１２の撮像による計測に基づいた自動制御したときのびんの重量管理実績を、手動にて行ったときと比較すると図１６に示すようになり、手動による場合とほぼ同じ精度が得られている。
【００６５】
【発明の効果】
本発明の基本的な特徴によれば、１軸まわりにほぼ円形状をなして定量供給される定量供給物の前記１軸に沿った断面から、この断面の面積Ｂと直径Ｄの平均値とを計測し、これらと、定数として予め設定しておける重量係数Ｃとのそれぞれを上記式に従って掛け合わせるだけの簡単な操作で迅速に定量供給物の重量を算出し検出することができるし、定量供給物の重量を精度よく検出することができる。また、さらなる特徴によれば、定量供給物の１軸方向各位置での直径Ｄを、少ない演算要素と簡単な演算操作とで計測することができ、定量供給物の重量検出速度をさらに高速に達成することができるし、製びん用のゴブは時として長手方向に曲がることがあり、しかも、溶解状態にあるゴブの表面張力の影響で前記曲がりに沿う１軸に直角な平面上で円形状となる傾向を示すのと、前記手法で検出される各位置の直径Ｄの向きとが符合しているので、これを基に得られる直径Ｄの平均値が高精度に計測されるので、定量供給物の重量検出精度がさらに向上する。
【００６６】
請求項２の発明の重量検出装置によれば、請求項１に発明の重量検出を自動的な電子処理操作にて高速かつ高精度に達成することができ、さらなる高速化が望まれる製びん機でのゴブの重量制御に十分に対応できる。
【００６７】
請求項３の発明の重量検出装置によれば、請求項２の発明に加え、さらに、定量供給物の１軸方向各位置での直径Ｄを、少ない演算要素と簡単な演算操作とで計測することができ、定量供給物の重量検出速度をさらに高速に達成することができるし、製びん用のゴブは時として長手方向に曲がることがあり、しかも、溶解状態にあるゴブの表面張力の影響で前記曲がりに沿う１軸に直角な平面上で円形状となる傾向を示すのと、前記手法で検出される各位置の直径Ｄの向きとが符合しているので、これを基に得られる直径Ｄの平均値が高精度に計測されるので、定量供給物の重量検出精度がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の代表的な一実施の形態の定量供給装置のブロック結線図。
【図２】図１の装置のゴブフィーダを示す断面図。
【図３】図１の装置のゴブフィーダから定量供給されるゴブをＣＣＤカメラにて撮像する概念図。
【図４】図２のゴブフィーダにおけるチューブの高さと供給されるゴブの重量との関係を示すグラフ。
【図５】ＣＣＤカメラによる撮像画面でのゴブの画像図。
【図６】図１の装置のＣＣＤカメラによる計測管理範囲とゴブの重量管理範囲との概念図。
【図７】ＣＣＤカメラによる計測値とこれにより重量制御されたゴブによるびんの実際重量との関係を示すグラフ。
【図８】びんの重量に対するゴブの重量の変動幅の関係を示すグラフ。
【図９】本実施の形態での手法でＣＣＤカメラによるゴブ重量の計測値とこれにより重量制御されたゴブの重量との関係をシミュレーションして得たグラフ。
【図１０】ゴブの振れがあるときのゴブ重量の制御状態を示すグラフ。
【図１１】図１の画像処理装置によるゴブ重量制御のメインルーチンのフローチャート。
【図１２】図１１の画像処理サブルーチンのフローチャート。
【図１３】図１１の判定処理サブルーチンのフローチャート。
【図１４】製造重量１６３ｇｒのびんを製造したときのＣＣＤカメラによる計測値と重量制御実績とを示すグラフ。
【図１５】製造重量３０２ｇｒのびんを製造したときのＣＣＤカメラによる計測値と重量制御実績とを示すグラフ。
【図１６】本実施の形態での重量の自動制御実績を手動による場合と比較して示すグラフ。
【符号の説明】
１  ゴブフィーダ
５  チューブ
１１  ゴブ
１２  ＣＣＤカメラ
１３  画像処理装置
１４  チューブ上下装置
１５  画像モニタ
１６  パーソナルコンピュータ
Ｄ、Ｄ１  〜Ｄｎ  直径
Ｆ  １軸
Ｇ、Ｇ１  〜Ｇｎ  重心
Ｓ  高さ
Ｙ  撮像軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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