(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の商業上許容性に影響を与える変異についての容器検査方法であって、
（ａ）異なる特性の第１及び第２光エネルギーを容器の一部分（２０）に交互に向ける段階と、
（ｂ）前記第１及び第２光エネルギーそれぞれによる照明の間に前記段階（ａ）で照らされる容器の部分の第１及び第２の２次元画像を得る段階と、
（ｃ）前記第１と第２画像の相互比較により容器の光学特性に影響を与える容器の商業上変異を検出する段階と、
を含み、
前記段階（ｂ）が、（ｂ１）前記第１及び第２光エネルギーを単一領域アレイセンサ（２６）に交互に向け、前記センサでの容器の照明部分の２次元画像を形成する段階と、（ｂ２）前記センサから前記２次元画像をスキャンする段階とを含み、
前記段階（ｃ）が、前記画像を重ね合わせる段階を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記画像を重ね合わせる前記段階が、前記画像の１つを用いることにより行われ、前記画像の他での変異の発生領域を予測する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記段階（ｂ２）が、
（ｂ２ａ）等しい継続時間の連続スキャンフレームで前記センサ（２６）を制御し、
（ｂ２ｂ）前記センサでの連続した第１及び第２スキャンフレームの間に前記第１及び第２光エネルギーを容器に向け、
（ｂ２ｃ）前記第１及び第２スキャンフレーム中に前記センサをスキャンし、前記２次元画像を得る、
ことにより行われる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１光源（１４）が暗い背景に対して密閉面から反射される光エネルギーの２次元画像を前記センサで得るようになっており、前記第２光源（２２）が暗い背景に対して前記密閉面の高い点から反射される光エネルギーの２次元画像を前記センサで得るようになっている請求項１に記載の方法。
【請求項５】
（ｄ）前記光源及び前記センサに比例して容器を動かす更なる段階を含み、前記段階（ｂ）が容器の動きの増分をもって行われる請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記段階（ｄ）が容器をその軸の回りに回転させる段階を含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記段階（ｄ）が容器をその軸を横切る方向に動かす段階を含む請求項５に記載の方法。
【請求項８】
検査中に第１光源からの光エネルギーを容器の所定部分（２０）に向ける手段（１６，１７，１８）を含む、第１特性の光エネルギーを発生するための第１光源（１４）と、
検査中に第２光源からの光エネルギーを容器の同一の前記所定部分（２０）に向ける手段を含む、前記第１特性と異なる第２特性の光エネルギーを発生するための第２光源（２２）と、
前記第１及び第２光源により照らされた容器の前記部分の２次元画像を受け取るために配置される領域アレイ光センサ（２６）と、
前記第１及び第２光源に連続して交互に電圧を加え、前記第１及び第２光源によりそれぞれ照らされる容器部分の交互の第１及び第２の２次元画像を前記センサからダウンロードするための手段（３４）と、
前記第１及び第２の２次元画像を比較し、容器の光学特性に影響を与える商業上の変異を明らかにするための手段（３４）と、
を含み、
前記センサ（２６）が連続フレームで２次元画像をスキャンする手段（４４，４６，４８）を含み、前記第１及び第２光源がそれぞれ交互に照らされている間に前記第１及び第２画像が前記センサからの連続フレームをスキャンすることにより得られる、
ことを特徴とする容器（１２）を検査するための装置。
【請求項９】
前記センサでの結合第１フレームの間に前記第１光源のストロボからフラッシュを発する手段（３４）と、前記センサでの結合第２フレームの間に前記第２光源のストロボからフラッシュを発する手段（３４）とを更に含む請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１光源（１４）が前記第１フレームの終わりでストロボからフラッシュを発し、前記第２光源（２２）が前記第２フレームの始めでストロボからフラッシュを発する請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記領域アレイセンサ（２６）がそこに入射する光エネルギーを積分すると共に前記積分した光エネルギーの関数として画素信号を供給するように適合された複数の個別のセンサ画素を有し、前記装置が、画素積分中の周囲光の影響を減少させるように前記第１及び第２フレームの少なくとも１つでの間に画素積分を制御する手段（３４）を更に含む請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１光源（１４）が前記第１フレームの終わりでストロボからフラッシュを発し、前記センサ（２２）が前記第１フレームの終わりで前記第１源からの光エネルギーを積分するように制御される請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第２光源（２２）が前記第２フレームの終わりでストロボからフラッシュを発し、前記センサ（２６）が前記第２フレームの終わりで前記第２源からの光エネルギーを積分するように制御されている請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第２光源（２２）は前記第２フレームの始めでストロボからフラッシュを発し、前記センサ（２６）は前記第２フレームの全体の間に前記第２源からの光エネルギーを積分するように制御される請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記画素が前記アレイの多数行に配置され、前記センサ（２６）が画素の行によりスキャンされ、前記第２フレームのスキャンしている間の周囲光の影響を前記センサからスキャンされた連続する画素の行全体にわたって判らなくするようになっている請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記画像を比較する手段（３４）が前記センサからスキャンされた各行の各画素からの各信号を前記センサからスキャンされた次の行からの同一の画素信号と比較し、前記第２フレームの間の周囲光の影響を最小にするような手段を含む請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１光源（１４）がＬＥＤ光源を含み、前記第２光源（２２）がレーザー線光源を含む請求項８に記載の装置。
【請求項１８】
前記光センサ（２６）がフレーム転送ＣＣＤセンサを含む請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は容器の光学特性に影響を与える商業上の変異のための検査に関し、より詳細には、容器の検査部分の２次元画像の比較に基づいて容器を検査する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス製の瓶及び水差しのような容器の製造において、いろいろなタイプの異常が容器の側壁、下端、底部、肩部、首部及び又は口部で発生し得る。本技術分野において商業上の変異と呼ばれるこれらの異常は、容器の商業上許容性に影響を与え得る。容器の光学特性に影響を与える商業上の変異を検出するため電子光学検査技術を用いることが提案されていた。基本原則は、光源が光エネルギーを容器に導くように配置され、カメラは光源により照らされる容器の部分の画像を受け取るように配置される。光源は均一強度としてもよく、又は、一次元の光源を横切って変化する強度を有するように構成されてもよい。光源により照らされる容器の部分の商業上の変異は、カメラに受け取られ記憶される照らされた容器の画像の光強度の関数として検出される。
【０００３】
米国特許 No.4,945,228はこの譲受人に譲渡され、容器の口部の密閉表面を検査する装置を開示し、容器が静止位置で保持されその中心軸回りに回転する時に光エネルギーを容器の密閉面に導くように配置された光源を含んでいる。光感光要素の線形配列又は行列（領域）配列を含むカメラが配置され、容器の回転軸に関して方向付けされ密閉面から反射される光エネルギーを受け取り、カメラは容器の密閉面の全周より小さい角度部分に限定される有効視野を有している。カメラ配列は容器の回転を増加させてスキャンされ、そのような増加の関数として各配列要素で光の強度を示す情報を発生させ、容器の密閉面での商業上の変異はそのような情報の関数として検出される。そのように開示された装置は口部上の線形変異、水疱、不純物及び汚れた容器の口部のような容器の密閉面の反射力に影響を与える商業上の変異を検出するように良く適合されている。
【０００４】
米国特許 No.5,489,987は又この譲受人に譲渡されているが、容器の密閉面領域を検出する装置を開示し、容器がその中心軸の回りに回転する時に容器の密閉面領域に鋭角で光エネルギーの細いビームを導くように配置された光源を含んでいる。光センサは密閉面領域から反射される光エネルギーの細いビームを受け取るように配置され、センサに反射光ビームの入射位置の関数として変化する出力信号を含んでいる。すなわち、反射光ビームは光源及びセンサに関して密閉面の高さ又はレベルを変える位置でセンサに入射し、センサは電気出力信号を供給する特徴があり、該電気出力信号はセンサでの反射光ビームの入射位置の関数として変化する。密閉面領域での高さの変異はセンサ出力信号の関数として検出される。１実施例では、光源／センサ対は容器の軸の正反対側に配置され、容器の密閉面での歪み、窪み及び又は上ぞりは、容器が回転する時に反射光ビームのセンサへの入射位置での変異の複合関数として検出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
同時係属中の米国出願 No.08/856,829は又この譲受人に譲渡され、容器の密閉面を検査する方法及び装置を開示する。１実施例では、第１及び第２光源は容器軸と密閉面の名目上の平面に関して異なる角度から容器の密閉面に光エネルギーを導く。第１及び第２光源から容器の密閉面領域により反射される光エネルギーは、光源からの照明角度に一致する２つの異なる角度から容器の密閉面領域をセンサが有効に見通せるような方法で領域アレイセンサに導かれる。異なる光源は、容器の密閉面の異なる物理的及び又は寸法の特性を検出するための異なる照明角度と同様に異なる特性を有する光で密閉面を照明するための異なる構造又は性質である。光源は交互に電圧を加えられ、領域アレイセンサは異なる密閉面の特性を示す連続した２次元画像を発生させるためにスキャンされる。連続フレームスキャン間の容器の動きと各画像フレームの間に領域アレイセンサに入射する周囲光の両方に関連して誤りが起こり得る。この同時係属中の内容が容器の製造処理のいわゆる冷間の終わりに実行され、容器が静止位置で保持され、その中心軸の回りを回転する時、容器は連続フレームスキャン間の有限の回転をうけるだけでなく、連続フレーム間で横にぐらついてもよい。同様に、製造処理のいわゆる熱間の終わりに実行され、容器が検査装置の下のその軸に横向きの方向に動かされる時、容器の密閉面（又は検査される他の領域）は連続フレームスキャン間で有限の距離動くだろう。信頼性のある検査情報を得て、検査動作中の容器の動きと周囲の光の両方の影響を最小にすることが重要である。これらの目的物の１つ又は両方が完成される容器検査の方法及び装置を提供することが本発明の一般の目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の現在の好適な実施例による容器を検査する装置は第１特性の光エネルギーを発生させると共に検査中に所定部分の容器に光エネルギーを導くための第１光源、及び第１特性とは異なる第２特性の光エネルギーを発生すると共に検査中に容器の同一の所定部分にそのような光エネルギーを導くための第２光源とを含んでいる。領域アレイ光センサは第１及び第２光源により照らされた容器の部分の２次元画像を受け取るために配置されている。第１及び第２光源は連続して交互に電圧を加えられ、検査中の容器部分の第１及び第２の２次元画像はセンサからダウンロードされる。容器の光学特性に影響を与える商業上の変異は、センサからスキャンされたそれぞれの光源からの第１及び第２の２次元画像を比較することにより明らかにされる。センサは連続フレームで２次元画像をスキャンするための設備を含むのが好ましく、第１及び第２画像は、第１及び第２光源が交互に電圧を加えられる間にセンサから連続フレームをスキャンすることにより得られる。
【０００７】
第１及び第２光源は領域アレイセンサで結合されるスキャンフレームの間にストロボからフラッシュを発せられる。本発明の幾つかの実施例では、第１光源は第１スキャンフレームの終わりにストロボからフラッシュを発せられ、第２光源は第２スキャンフレームの始めでストロボからフラッシュを発せられ、フレーム間の容器の動きの影響を最小にする。本発明の他の実施例では、センサの個別の画素要素での光エネルギーの積分はスキャンフレーム中に制御され、周囲光の影響を最小にする。第１光源は第１フレームの終わりにストロボからフラッシュを発し、第２光源は第２フレームの終わりにストロボからフラッシュを発し、周囲光の影響を最小にする。二者択一的に、第２光源は第２フレームの始めにストロボからフラッシュを発し、容器の動きの影響を最小にしてもよく、画素データは第２フレーム中にセンサの時間を記録し、第２フレーム画像の間中、周囲光の影響が不鮮明にされるようになっていてもよい。そのような不鮮明にされた周囲光の影響は、いわゆるエッジマグニチュード（edge-magnitude）検出技術を用いることにより最小にされ、近接のスキャンされた行の同一の画素要素間の比較の関数として第２スキャンフレームの２次元画像を得てもよい。
【０００８】
本発明の別の観点による容器の商業上許容性に影響を与える変異のための検査方法は、異なる特性の第１及び第２光エネルギーを容器の一部分に交互に向ける段階を含み、第１及び第２の光エネルギーによりそれぞれ照明している間に容器の部分の第１及び第２の２次元画像を得て、容器の光学特性に影響を与える容器での商業上の変異を第１及び第２画像の比較により検出する。第１及び第２光エネルギーは単一領域のアレイセンサに交互に向けられ、容器の照明部分の２次元画像を発生させ、センサから２次元画像をスキャンするのが好ましい。２次元画像は比較され、画像を重ね合わせることにより、好ましくは画像の１つを用いて画像の他での変異の可能性ある発生の領域を予測することにより、容器での商業上の変異を検出する。
【０００９】
本発明のこの観点の好適な実施例では、容器の照明領域の第１及び第２の２次元画像は等しい継続時間の連続スキャンフレームでセンサを制御することにより得られ、センサでの連続する第１及び第２の統合スキャンフレームの間、第１及び第２光エネルギーを容器に導き、第１及び第２スキャンフレームの間にセンサをスキャンし、容器の照明部分の所望の２次元画像を得る。最も好ましくは、第１光源が第１スキャンフレームの小部分の間に光エネルギーを容器及びセンサに導くようにストロボからフラッシュを発し、第２光源が第２スキャンフレームの小部分の間に容器及びセンサに光エネルギーを導くようにストロボからフラッシュを発する。第１光源は各第１スキャンフレームの終わりでストロボからフラッシュを発するのが好ましく、第２光源は、用いられるフレーム制御及びスキャン技術により、各第２スキャンスキャンフレームの始め又は終わりのいずれかでストロボからフラッシュを発してもよい。第１フレームの積分時間は第１光源の短いストロボ時間に限定可能であり、それにより第１フレームでの周囲光の積分を制限する。最も好ましくは、第２光源は各第２スキャンフレームの始めでストロボからフラッシュを発し、センサは第２スキャンフレームの全体の間に第２光源から光エネルギー積分するように制御される。センサはセンサでの画素の行による第２スキャンフレームの間にスキャンされ、第２フレームのスキャンの間の周囲光の影響がセンサからスキャンされる連続の画素の行の間中に不鮮明にされるようになっている。エッジマグニチュード検出システムを用いることにより、センサからスキャンされた各行の各画素信号はセンサからスキャンされた次の行からの同一画素信号と比較され、周囲光を不鮮明にする影響は最小化される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上述した同時係属中の米国出願 No.08/856,829の開示はここに参照により引用される。米国特許 No.4,958,223の上記開示はここに参照により引用されている。
【００１１】
図１は本発明の現在の好適な１実施例による容器１２の検査装置を示している。ＬＥＤ送信機１６のような第１光源は、容器１２上に配置され、ディフューザー１７及び容器１２の密閉面２０に対し下向きの１セットのフレネルレンズ１８を通して光エネルギーを導くように方向づけされている。また、レーザーのような第２光源２２は容器１２上に配置され、ＬＥＤ１６からの光ビームと一致する位置の密閉面上に細い線形の光ビームを導くよう下向きに方向付けされている。レーザー光源２２からの線形の光ビームが密閉面の横にまたは放射状に方向付けされている間、ＬＥＤ光源１４からの散乱光は完全な放射状で密閉面の円周範囲の一部分を照らす。カメラ２４は領域アレイセンサ２６を有し、密閉面２０からの反射した光エネルギーがレンズ２７、２８により焦点を合わせられる。カメラ２４は密閉面２０上に配置され、密閉面により反射されたＬＥＤ光源１４からの光エネルギを受信するように方向付けされている。すなわち、カメラ２４及びセンサ２６はＬＥＤ光源１４に関して方向付けされ、通常、ＬＥＤ１６からの光エネルギーが密閉面の名目上の平面位置で密閉面２０によって反射され、センサ２６のレンズ２７，２８を通るようになっている。一方、レーザー光源２２は密閉面２０より鋭角に方向付けされ、そこから密閉面２０に入射した光エネルギーがレンズ２８，２９、鏡３１及びレンズ２７，２８の間に配置されたビームスプリッタ３３を通ってセンサ２６に反射されるようになっている。
【００１２】
通常、スターホイール及びスライドプレートを含むコンベヤーが配置され、容器１２の源に接続され、弓形経路を通って連続する容器を動かし、光源１４，２２とカメラ２４の間の装置１０の位置に連続する容器を運ぶようになっている。装置１０は、背景の目的のためここに参照により引用されている開示である米国特許 No.4,230,319及び4,378,493のタイプのスターホイールコンベヤー容器検査システムの１つの場所に配置されるのが好ましい。従って、連続する容器１２は光源１４，２２及びカメラ２４の下に静止して保持され、各容器の中心軸の回りにドライブローラー３０等により回転される。エンコーダ３２は容器回転機構に結合され、容器の回転の増加を示す信号を提供する。そのような増加は回転の一定した角度の増加又は一定速度での一定した回転時間の増加のいずれかを含んでいてもよい。情報プロセッサ３４はエンコーダ３２、カメラ２４及び光源１４，２２に結合され、説明されるように、光源１４，２２の動作及びカメラ２４のスキャンを制御する。また、情報プロセッサ３４はディスプレイ３６に結合され、オペレータに容器検査情報の英数字及び又はグラフィック表示を提供し、更に拒絶機構３８に結合され、検査を通過しない容器をコンベヤーシステムから取り除く。
【００１３】
図１に示された発明の実施例は、容器がガラス焼きなまし炉を通過した後、ガラス製造システムのいわゆる冷間の終わりでの実行に特によく適しており、容器は充分に冷やされスターホイールコンベヤー及びドライブローラーにより取扱われる。また、本発明の原理はガラス製造機械とガラス焼きなまし炉の間の製造システムのいわゆる熱間の終わりで実行されてもよい。例えば、個々の部門の機械で製造されたガラス製容器はリニアコンベヤー４０（図２）に運ばれ、容器は製造機械からガラス焼きなまし炉に直列に運ばれる。コンベヤー４０はコンベヤードライブ機構４２に結合され、コンベヤー上の容器動作の増加を示す信号を情報プロセッサ３４（図１）に供給してもよい。図１の装置１０はコンベヤー４０上に配置され、説明されるように容器の密閉面の検査のためコンベヤー４０上の容器１２は光源及びカメラの下を通るようになっている。この手段では、容器の軸を横切るリニアコンベヤー動作を増加させてカメラがスキャンされてもよい。光源の下で回転するよりむしろ容器が運ぶ適用で使用可能なカメラ／スキャンの選択が多数ある。例えば、高解像度のカメラが十分な仕上がりの１組の画像を得るために使用可能である。矩形の領域アレイセンサはそれが検査ヘッドの下に移動する時に仕上がりの多数のスライスを得るために使用可能である。低解像度のカメラはサーボ駆動の鏡と組合わせて使用可能であり、容器が検査ヘッドの下に移動する時に完全な仕上がりの円周を見る。機械の型と部品に従って所定の連続手順で機械を製造することにより容器はコンベヤー４０に配置される。情報プロセッサ３４は容器の密閉面での商業上変異及び又は顕著な商業上変異を修正する製造機械での自動的手段の調整又は修正を示す情報を提供してもよい。
【００１４】
カメラ２４の領域アレイセンサ２６は複数のＣＣＤ画像の要素又は矩形のロウアンドカラム（row-and-column）アレイに配置された画素を含んでいる。画素の要素はそれらが入射光エネルギーに反応して画素の要素の入射光エネルギーの総量を示す電気信号を提供するという事実により特徴づけられている。換言すると、動作可能である時、各画素の要素はそれに入射する光エネルギーの量を有効に調整する。本発明によるセンサはフレーム転送ＣＣＤセンサを含むのが好ましい。一般に、ＣＣＤ領域アレイセンサのこのタイプはさまざまな画素の要素を含む画像部分と、画素の要素信号が転送されるメモリ部分と、メモリ部分の画素の要素信号がセンサの転送のため運ばれる読み出しレジスタとを含んでいる。図３はフレーム転送センサ２６を示しており、該フレーム転送センサは画素の要素のアレイを含む画像部分４４を含んでいる。画像部分４４はフレームメモリ部分４６に接続され、順番に読み出しレジスタ４８に接続され、情報プロセッサ３４（図１）に画像データを運ぶ。センサ２６の動作を制御する情報プロセッサ３４からの制御信号は画像部分４４への積分イネーブル入力を含み、画像部分４４、フレームメモリ部分４６及び読み出しレジスタ４８への制御入力を転送する。一般に、フレーム転送センサ２６は１度にフレームの１行を転送する。従って、フレームメモリ部分４６の信号の行又は列が読み出しレジスタに転送される間、画素信号の行又は列は画像部分４４からフレームメモリ部分４６に転送される。この処理は全フレームが転送されるまで続く。フレーム転送センサ２６はそれ自体、当分野で周知である。
【００１５】
一般に、情報プロセッサ３４（図１）はＬＥＤ光源１４及びレーザー光源２０を交互に始動し、カメラ２４の領域アレイセンサ２６から容器の密閉面の統合した２次元画像をスキャンする。ＬＥＤ光源１４からのカメラでの画像をレーザー光源２２からのカメラでの画像と比較することにより、有益な情報が得られる。例えば、図４から図６を参照すると、情報プロセッサ３４はＬＥＤ光源１４によって照らされた密閉面２０の部分の２次元画像５２をカメラ２４から得てもよい。この画像５２を使用すると、情報プロセッサ３４は密閉面２０の位置を決定し、まくれ又は密閉面の内側の減少領域に配置される過度の圧迫のための位置５４を予想する。その後、情報プロセッサ３４は、２つの反射領域５８，６０が示されることにより、レーザー光源２２による照射の間にセンサ２６からスキャンされた画像５６を分析する。反射６０が密閉面の内側で直ぐに放射状に減少する領域からの間、反射５８は密閉面２０の頂部からである。分解的に画像５２，５６を重ね合わせ、それにより合成画像６２を形成することにより、反射６０がまくれ又は過度の圧迫が予想される内部の減少領域５４にある間、情報プロセッサ３４は反射５８が密閉面２０と結合されることを決定してもよい。従って、まくれ又は過度の圧迫領域５４の内部にある反射６０は反射５８に関する位置により比較され、まくれが過度の圧迫領域を構成する充分な高さであるかどうかを決定し、発端の製造機械の型で容器の拒絶及び可能な修正動作を必要とする。この比較は画像５２，５６の画素毎の比較によって情報プロセッサ３４内で自動的に成し遂げられてもよく、合成画像６２が表示されるディスプレイ３６でオペレータにより手動で成し遂げられてもよい。
【００１６】
図７から図１０は容器の密閉面２０に関して３つの連続した合成画像６２ａ，６２ｂ，６２ｃを示している。すなわち、各光源が始動される時、情報プロセッサ３４（図１）は各光源１４，２２とスキャンセンサ２６を始動し、容器の回転がそれぞれ増加して、合成画像６２を得る。図７から図１０は容器の回転を３回増加させた３つのそのような合成画像６２ａ，６２ｂ，６２ｃを示している。各画像において、ＬＥＤ光源１４により照らされる時、密閉面２０が明瞭に示される。画像６２ａ内に、仕上げ上の線の変異が６４で示され、第２の仕上げ上の線の変異が６６ａで示されている。しかし、画像６２ａは仕上げ上の線の変異６６ａの一部を捕らえただけなので、この変異は画像プロセッサで見落とされ又は無視されるかもしれない。充分な仕上げ上の線の変異は画像６２ｂの６６ｂに示されている。従って、光源１４，２２の動作を制御すると共にカメラ２４をスキャンすることにより、部分的に重なる画像６２ａ，６２ｂ，６２ｃを得るようになっており、仕上げ上の線の変異６６ｂは、連続フレームの間の境界近傍にあるので、検出され、別の方法で見落とされるかもしれない。クリズル（crizzle）ＬＥＤのような他の光源は上記引用した同時係属中の出願に開示されているように、光源１４，２２と組合わせて用いられてもよい。
【００１７】
従って、２つの異なる画像を２つの光源から得るため、１つの光源は１つのカメラのフレームの間に容器を照らし、他の光源は次のカメラフレームの間に容器を照らす。カメラ画像フレームは同等の継続期間である。容器が回転され（図１）又は運ばれる（図２）時、この順序が繰り返される。カメラセンサで蓄積された画素データは画素アレイからダウンロードされてもよく、その結果、個々の画素は新しい画像データを積分できる。１台のカメラで２つの連続画像を撮る通常の方法は２つの近接するカメラフレームで２つの光源のストロボからフラッシュを発することであり、そのため２つの画像の取得は１つのフレーム時間により切り離される。高速の１２８ｘ１２８領域アレイセンサにおいて、カメラは１６ＭＨｚで記録され、各フレームに割り当てられた時間が１ｍｓとなるようになっている。毎分３６０瓶の検査機械の運転にとって（検査のために使用される時間の５０％で、各瓶が検査期間当たり１．５回転して）、１インチ直径の仕上げを有する瓶で、仕上げは１ｍｓで約０．０６０インチ回転する。瓶の取扱いが最適条件より少なく、瓶が短い距離の上を円周運動の２つの部分のため１つの部分を放射状に動かす場合には、その後、各１ｍｓのフレーム時間で約０．０３０インチ放射状に動くだろう。これは密閉面の反射５８（図５及び図６）をまくれ領域５４に容易に動かし、例えば、まくれ又は過度の圧迫の不正確な検出を引き起こす。更に、１ｍｓフレーム時間に亘る周囲光の許容性及び積分はカメラで望ましくないＳＮ比を生み出す。１５マイクロ秒の次数のような非常に短い期間光源１４，２２のストロボからフラッシュを発するのが好ましい。容器はこの時の間約０．００１インチ回転するだけであり、動作ぼけを減少させる。更に、積分時間は各光源のストロボからフラッシュを発する期間を１５マイクロ秒に限定可能である。
【００１８】
図１１は１つの光源と用いることができるフレームスキャンコントロール技術を示している。ＬＥＤ光源１４はフレーム１の終わりでストロボからフラッシュを発し、レーザー光源２２はフレーム２の始めでストロボからフラッシュを発する。インターフレーム期間の間に画像部分からメモリ部分に画素データが運ばれ、連続フレームの間にセンサ読み出しレジスタから画像プロセッサにダウンロードされる。（勿論、図１１及び図１２〜１３のフレーム１及びフレーム２は動作中に連続的に交替することが分かるだろう。従って、図１１のフレーム１及びフレーム２は、例えば、図７での合成画像６２ａと結合してもよい。その後、次のフレーム１〜フレーム２の手順は合成画像６２ｂ等と結合される。）フレーム１の終わりでＬＥＤ光源１４のストロボからフラッシュを発すると共にフレーム２の始めでレーザー光源２２のストロボからフラッシュを発することにより、光源による照明間の時間遅延は最小となり、フレーム１及び２に結合した２次元画像を得る間、容器は著しく動かないようになっている。この技術はフレームスキャンの間の容器の動きの問題を最小にするが、カメラセンサに落ちる周囲光の問題を取扱わない。図１１の両フレーム１及び２の全体の間にセンサ２６の画素は周囲光を受信すると共に積分し、この周囲光と共にデータは画像プロセッサに転送される。
【００１９】
図１２及び図１３は光源制御及びフレームスキャン技術を示し、それらは多数の領域アレイセンサに利用可能な能力を利用し、積分イネーブル制御信号を通して情報プロセッサ３４から個々の画素要素での積分を可能にする。従って、センサアレイの画素要素はイネーブル信号の期間それへの入射光を積分するためにイネーブルされるであろうが、イネーブル信号又は画素データが失われる間、データを運ばなければならない。イネーブルされない時、画素は有効に接地される。図１２はこの特徴を利用する１つの技術を示している。画素積分はフレーム１の終わり及びフレーム２の終わりでイネーブルされる。ＬＥＤ光源１４はフレーム１の終わりでストロボから光を発し、レーザー光源２２はフレーム２の終わりでストロボから光を発する。インターフレーム期間の間に画素データが運ばれ、即座にフレーム１及び２に従い、次のフレーム期間の間、読み出しレジスターを通してダウンロードされる。図１２に示された技術は、結合した光源がストロボからフラッシュを発せられる時にだけ画素要素での積分を可能にすることにより画素への入射光の問題を有効に取り組んでいる。しかし、検査の下での容器領域の著しい動きがフレーム１と２の終わりの画像スキャン期間の間で起こるだろう。
【００２０】
図１３は現在好適である光源及びフレームスキャン制御技術を示している。ＬＥＤ光源１４は前述したようにストロボからフラッシュを発する間に、画素データの積分はフレーム１の終わりでイネーブルされる。その後、フレーム１とフレーム２の間のインターフレーム期間の間に画素データがダウンロードされる。フレーム１の間の周囲光の蓄積はそれにより最小にされる。画素データの積分はフレーム２の始まりで再びイネーブルされ、レーザー光源２２はフレーム２の始めでストロボからフラッシュを発する。これは、光源がストロボから光を発している間に容器での動作の影響を最小にする。この点では、源１４と源２２からの両方の画像は完全に同時にセンサ２６においてである。レーザー光源がストロボから光を発した後即座に、データ転送が始められる。しかし、積分は、画像部分４４から記憶部分４６又は５０へのデータ転送の期間、イネーブルされたままでなければならず（図３）、このデータは失われないようになっている。これは、画素要素データが領域アレイセンサで測定されている間、幾つかの周囲光をフレーム２に入れさせる。従って、（フレーム１からの）データは、（フレーム２からの）データが読み出しレジスターから記録される時、同時にセンサの画像部分で計測されている。センサの画像部分は、記憶部分に計測されるまで、光を積分し続けるであろう。記憶部分に記録される最初の行は非常に短い積分時間を有するだろう。しかし、記憶部分に記録される最終の行は周囲光の積分時間の十分なフレームを有するだろう。これは全体のフレームに亘り周囲光を広げ不鮮明にする効果を有している。画像データの最終の行は最初、画像の最上部で積分し、データがアレイの画像部分で一度に１行転送される時、周囲光を積分し続ける。データの行は、積分時間中、アレイの画像部分を通って移動している。データの行は画像の各点で異なる周囲光を積分しており、そのため、周囲光の画像を有効に不鮮明にする。ストロボ光源からの画像は不鮮明にならない。理論上は、これは２つの平均要素により周囲光の積分を改善する。しかし、実際には、カメラが容器を見ている時の周囲光は完全な画像に渡って均一ではない。周囲光がフレームの中心にあり、完全な高さの１０分の１である場合には、その後、画素の行は多くても全フレーム時間の１０分の１だけの間、アレイのこの周囲画像の前にあり、１０の要因により最大振幅を減少させる。従って、周囲光は画像部分でスキャンされる最初の行で有効にゼロであり、画像部分でスキャンされる最終の行で完全な１０分の１の振幅である。各スキャン画像を形成するためのエッジマグニチュード検出技術を用いるのが好ましい。この技術は、各行の各画素の要素データと前述の行での一致する画素からのデータとの比較、及びその間の相違の関数として画像データの記入を含んでいる。比較のしきい値が設定され、周囲光を不鮮明にして調整することができ、単なる本当の画像エッジが検出されるようになっている。この光制御及びフレームスキャン技術は、カメラの記録論理が説明されるように修正されなければならないので、従来の利用可能な安価なＣＣＤセンサ及びカメラのアーキテクチュアを利用する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現在の好適な１実施例による容器の密閉面を検査するための装置の概略図である。
【図２】図１の実施に対する変更を示す破断概略図である。
【図３】図１のカメラに用いられるフレーム転送ＣＣＤセンサの機能的なブロック図を示している。
【図４】検査中の容器のそれぞれの２次元画像を示し、本発明の動作の説明に役立つ。
【図５】検査中の容器のそれぞれの２次元画像を示し、本発明の動作の説明に役立つ。
【図６】検査中の容器のそれぞれの２次元画像を示し、本発明の動作の説明に役立つ。
【図７】図１の容器の検査部分のそれぞれの２次元画像を示し、本発明の動作の説明に役立つ。
【図８】図１の容器の検査部分のそれぞれの２次元画像を示し、本発明の動作の説明に役立つ。
【図９】図１の容器の検査部分のそれぞれの２次元画像を示し、本発明の動作の説明に役立つ。
【図１０】図１の容器の検査部分のそれぞれの２次元画像を示し、本発明の動作の説明に役立つ。
【図１１】本発明の３つのそれぞれの実施例による図１のカメラのスキャンを示すタイミング線図である。
【図１２】本発明の３つのそれぞれの実施例による図１のカメラのスキャンを示すタイミング線図である。
【図１３】本発明の３つのそれぞれの実施例による図１のカメラのスキャンを示すタイミング線図である。
【符号の説明】
１２          容器
１４          第１光源
１６          ＬＥＤ送信機
１７          ディフューザー
１８          フレネルレンズ
２０          密閉面
２２          第２光源
２６          領域アレイセンサ
３４          情報プロセッサ
【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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