(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス壜の壜口部に投光する投光手段と、ガラス壜を挟んで前記投光手段の反対側に設置されガラス壜の壜口部を斜め上方から撮影する撮影手段とを備え、リップ部と呼ばれる外方へ膨らんだ凸部分を壜口部に有するガラス壜の検査装置において、
前記投光手段とガラス壜との間に設置され、投光手段から壜口部に入射する光のうち、斜め上方および略水平方向から壜口部に入射する光を遮断し、斜め下方からの光のみを壜口部に入射させるようにする遮光手段を設け、
前記撮影手段は投光手段側の壜口部を透過した光を撮影することを特徴とするガラス壜の口部検査装置。
【請求項２】
壜を回転させる壜回転手段を設け、壜口部全面にわたり検査可能にしたことを特徴とする請求項１記載のガラス壜の口部検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス壜の欠陥検査を光学的に行う装置に係り、特にガラス壜の口部の欠陥の有無を検査する検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来はガラス壜の口部の欠陥を検査する装置として、壜口部に投光する投光手段と、壜口部を透過した光を撮影する撮影手段とから構成される検査装置が用いられていた。この装置は、投光手段により照明された壜口部を、投光手段と壜口部に対して反対方向の斜め上方から透過光を撮影するため、撮影エリアに異物等が存在する場合は、これにより光が吸収・散乱されるため、その部分が暗く写り、これにより生じる明度差を画像解析によって判別すれば、異物を検出することができる。また、壜口部全周にわたり検査を要する場合は、壜回転手段により壜を回転させながら撮影をする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図５は、ガラス壜の全体および壜口部を示す図であり、図５（ａ）はガラス壜１の全体を示す断面図、図５（ｂ）は壜口部２の正面図、図５（ｃ）は壜口部２の平面図である。図５（ａ）乃至図５（ｃ）に示すように、いわゆるリップ部２ａと呼ばれる外方へ膨らんだ凸部分を壜口部２に有するガラス壜１においては、この部分に生じる欠陥２ｂは、リップ部２ａをほぼ垂直面で切取った形状又は垂直曲面でえぐった形状となる場合が多く発生する。このようなリップ部の欠陥を有する壜口部を従来技術にかかる装置で検査しても、欠陥部分で光がほとんど吸収・散乱されないため、欠陥部分の透過光で得られる画像と欠陥部分以外の部分の透過光で得られる画像に濃淡の差がほとんどなく欠陥を検査することが困難であった。
【０００４】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、壜口部の欠陥を明瞭な画像として得るために光学系の改良を試みたガラス壜の口部検査装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明は、ガラス壜の壜口部に投光する投光手段と、ガラス壜を挟んで前記投光手段の反対側に設置されガラス壜の壜口部を斜め上方から撮影する撮影手段とを備え、リップ部と呼ばれる外方へ膨らんだ凸部分を壜口部に有するガラス壜の検査装置において、前記投光手段とガラス壜との間に設置され、投光手段から壜口部に入射する光のうち、斜め上方および略水平方向から壜口部に入射する光を遮断し、斜め下方からの光のみを壜口部に入射させるようにする遮光手段を設け、前記撮影手段は投光手段側の壜口部を透過した光を撮影することを特徴とするものである。
【０００６】
本発明によれば、遮光手段により、壜口部に入射する光線は斜め下方からの光線に限定されるため、壜口部のリップ下部に対応した部分が暗い帯状の画像となる。壜口部のリップ上部からリップ下部の部分に、概略垂直平面状の欠陥が形成されている場合には、暗い帯状の画像の一部が明るく途切れた画像となり、この画像は明暗の差が大きいため、欠陥の検出が確実にできる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガラス壜の口部検査装置の一実施形態を図１乃至図４を参照して説明する。
図１は本発明に係るガラス壜の口部検査装置の基本構成を示す模式図である。図１に示すように、検査装置は、回転台２０に載置されたガラス壜１に投光するための光源３ａと光拡散板３ｂとからなる投光手段３と、投光手段３とガラス壜１との間に配置され投光手段３からの照明光の一部が壜口部２に入射しないようにする遮光板１０と、ガラス壜１を挟んで投光手段３の反対側に設置されガラス壜１の壜口部２を斜め上方から撮影するＣＣＤカメラからなる撮影手段４と、撮影手段４で撮影された画像を処理する画像処理装置５とから構成されている。
【０００８】
上述の構成において、回転台２０によって壜１を回転させながら、撮影手段４によってガラス壜１の壜口部２を撮影し多数の画面を得る。この場合、投光手段３によってガラス壜１の壜口部２が照明されると、一部の照明光は壜口部２を透過して撮影手段４に入射する。撮影手段４によって得られた画面を横方向に走査し、画面内に設定したウインドウ（解析領域）内で近接した画素毎の明るさを比較し、壜口部２の欠陥の有無を検査する。
【０００９】
図２は、本発明の遮光板の作用を説明する模式図であり、ガラス壜１は壜口部２を拡大して図示している。図２に示すように、壜口部２は、最上部にあり凸の曲面からなるリップ上部２ａ１と、その下方にあり凹の曲面からなるリップ下部２ａ２と、さらに下方にあり凸の曲面からなるカブラと呼ばれる部分２ａ３とからなっている。リップ上部２ａ１とリップ下部２ａ２を合わせてリップ部２ａ（図５参照）と云う。
【００１０】
光源３ａから出射した光線は、拡散板３ｂを通過させることにより多方向へ拡散されて、いたる方向から壜口部２へ入射し、一部は反射されるが、入射した光は屈折をし、一部は壜外部へ透過する。従って、壜口部２の壜内面を斜め上方（図示する撮影手段４の方向）から観察すると、当該部分は全体がぼんやりと明るく見える。したがって、撮影手段４で得られた画像は、ぼんやりと明るい画像となる。
【００１１】
リップ上部２ａ１は凸の曲面であり、リップ下部２ａ２は逆に凹の曲面となっている。従って、壜口外部から入射する光線に対しては、上半部（リップ上部２ａ１）は凸レンズとして、また下半部（リップ下部２ａ２）は凹レンズとして作用し、入射光に対し屈折を生じさせる。正確には壜口は水平面内において円形状をなすため、単純にレンズと同様の屈折を生じさせるものではないが、本発明の原理を解析するにあたっては上述のように単純化しても差し支えない。
【００１２】
遮光板１０は投光手段３と壜口部２の間に設置して、通常、光を透過しない金属等の板が用いられる。遮光板１０の最下端部を壜口天面の高さよりも徐々に下げていくと、遮光板１０の最下端部がある位置（図２のＰ１）に達すると、撮影手段４によって撮影された画面中に暗い連続した円弧状の線が形成され始める。これはリップ下部２ａ２に入射し、ここを透過して撮影手段４に入射していた光が遮光板１０によって遮光されたため、撮影手段４にはその方向からは光が受光されず、暗い連続した線の画像として形成されるためである。
【００１３】
遮光板１０によって遮光される光は、斜め上方及び略水平方向からのものであって、その他の方向（例えば、Ｅ点を含む斜め下方）からは光は壜口部２に入射している。そのため、リップ上部２ａ１へは斜め下方向から光が入射し、ここで下方に屈折してリップ上部２ａ１を透過して撮影手段４に受光されるので、リップ下部２ａ２に対応した部分に暗い連続した線が生じている時でも、リップ上部２ａ１はぼんやりと明るい画像となる。暗い連続した線がリップ下部２ａ２に対応した部分に形成されることは、リップ下部２ａ２に入射し屈折して撮影手段４に進行する光が、遮光されている方向（斜め上方及び略水平方向）からの入射光にのみ依存していることを示している。
【００１４】
次に、撮影手段４の画面に暗い連続した円弧状の線が形成され始めた時に、遮光板１０の最下端を通過する光の、Ｐ１点を通過した後の経路を解析する。正確にはＰ１点で暗い連続した線が形成され始めるから、Ｐ１点よりもごくわずか下の点を通過した光を解析していることとなるがここではＰ１点と記載する。後述するＰ２点を通過する光を解析する場合も同様である。
Ｐ１点を通過した光は直進し、リップ下部２ａ２の外側Ａ１点に入射する。このリップ下部２ａ２は凹曲面レンズとして作用するので、入射した光はＡ１点で上方に屈折され、内面部のＡ２点に達し、ここで透過時に更に上方に屈折されるため、Ａ３点を通って撮影手段４に入射する。
【００１５】
次に、遮光板１０を更に下げてＰ２点にした場合、Ｐ２点を通過した光も同様にＣ１点に入射し上方に屈折され、内面部のＣ２点に達し、ここで透過時に更に上方に屈折されるため、Ｃ３点を通って撮影手段４に入射する。遮光板１０をＰ１点からＰ２点に下げた場合、投光手段３からＰ１点からＰ２点に至る部分を通ってリップ下部２ａ２のＡ１点〜Ｃ１点間に入射する光は遮光されるため、図２のＡ３点およびＣ３点に到達する光は存在せず、したがって、撮影手段４の画面中にリップ下部２ａ２に対応した箇処に所定の幅を有する暗い帯状の画像が形成される。
【００１６】
上述のように、遮光板１０の最下端をＰ２点に設定した場合、投光手段３から壜口部２のリップ上部２ａ１およびリップ下部２ａ２に入射する光は斜め下方のみからとなる。リップ上部２ａ１は凸曲面レンズとして作用するので、リップ上部２ａ１に入射した光は下方に屈折し撮影手段４に入射する。一方、リップ下部２ａ２は凹曲面レンズとして作用するので、リップ下部２ａ２に入射した光は上方に屈折し撮影手段４に入射しない。そのため、図３に示すように、撮影手段４によって得られた画面中には、ぼんやりと明るい画像Ｇａと、ぼんやりと明るい画像Ｇａ中に所定の幅を有する暗い帯状の画像Ｇｂが形成される。この場合、図１に示すように遮光板１０の下端と壜口天面を延長した水平面とのなす角度（θ１）と、壜口天面の中心を通る撮影手段４の光軸４Ｌと前記水平面とのなす角度（θ２）とが所望の値に設定されていることが上述の作用が得られる前提であり、θ１は５゜〜２０゜に設定されており、θ２は１０゜〜６０゜に設定されている。
【００１７】
次に、壜口部に欠陥を有する場合を図２を参照して説明する。図２に示すように、壜口部２にはリップ上部２ａ１からリップ下部２ａ２にわたる部分をほぼ垂直面で切取った形状の欠陥２ｂがある。分かりやすいように欠陥がない場合に解析した遮光板１０が点Ｐ１にある場合のＰ１点を通過して、リップ下部２ａ２に入射する光で考察すると、欠陥はリップ下部２ａ２を縦方向に剥離するように生じる場合が多いため、当該光は欠陥により形成された面上のＢ１点に入射する。Ｂ１点で入射した光の屈折方向は、欠陥により形成された面の形状によるが、例えば図示したようなほぼ垂直な平面であれば、欠陥がない場合とは異なった方向へ屈折されＢ２点に達し、ここで透過時に屈折する。また遮光板を少し下げた場合、Ｐ２点を通過した光はＤ１点に入射し屈折されＤ２点に達し、ここで透過時に屈折する。一方、遮光されていない斜め下方のＦ点から欠陥部Ａ４点に入射した光は、欠陥がない場合の光の経路と同じ経路（Ａ２→Ａ３）を進行し、撮影手段４に入射するため、この当該欠陥部分が明るい画像となる。
【００１８】
このように、欠陥がない場合とある場合では入射光の屈折方向が異なるので、欠陥部以外の部分では光が遮光され、撮影手段４の画面中には暗い帯状の画像が形成されても、欠陥がある場合は欠陥部分に入射した光は異なった方向へ屈折され、この異なった方向に屈折した光が撮影手段４に入射する。そのため、この部分は明るい画像が形成されることとなり、結果として、図４に示すように暗い帯状の画像Ｇｂの一部が途切れたような画像が形成される。従って、画像処理装置５において、この画像の途切れの有無を判定すれば欠陥を検出することができる。
【００１９】
次に、欠陥の判断方法を説明する。撮影手段４は、前述したようにＣＣＤカメラを用い、これにより撮影された画像を解析して暗い帯の途切れの有無を判定する。図３および図４に示すように、撮影された画像の暗い帯の一部を含む解析領域Ｗを設定し、この領域の各画素の明度を水平方向に数画素離れたものを順番に比較して行う。例えば、解析領域の右端の画素の明度を順番に水平方向に比較し、一定値以上の明度差があれば帯が切れているものと判断する。また、リップ部一周にわたって比較判断を行うためには、回転台２０により壜１を回転させて、複数の画面を撮影し、これらの画像処理を行えば全周にわたり判定を行うことができる。
【００２０】
遮光により形成される暗い帯の縦方向幅は、途切れの判断に必要最小限であればよい。リップ部に異物等が混入した壜は従来技術で説明したように、これを暗部として検出できるが、帯の幅が広すぎると異物により形成される暗い画像陰影がこの中に含まれ、検出できなくなるからである。
また、実施例では遮光板を投光手段から離して設置しているが、投光手段と壜の距離を調整すれば、投光手段の前面の上部に遮光板を取付けて投光面の上部を遮蔽しても同様の効果が得られるため、いずれの手段によるかは適宜選択すればよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ガラス壜の壜口部に欠け等の欠陥がある場合には、欠陥部の画像が正常部とは明瞭に区別できる画像となり、欠陥を確実に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガラス壜の口部検査装置の基本構成を示す模式図である。
【図２】本発明の遮光板の作用を説明する模式図であり、ガラス壜は壜口部を拡大して図示している。
【図３】本発明の撮影手段によって得られた欠陥がない場合の壜口部の画像を示す図である。
【図４】本発明の撮影手段によって得られた欠陥がある場合の壜口部の画像を示す図である。
【図５】ガラス壜の全体および壜口部を示す図であり、図５（ａ）はガラス壜の全体を示す断面図、図５（ｂ）は壜口部の正面図、図５（ｃ）は壜口部の平面図である。
【符号の説明】
１    ガラス壜
２    壜口部
２ａ１    リップ上部
２ａ２      リップ下部
２ｂ    欠陥
３    投光手段
４    撮影手段
５    画像処理装置
１０    遮光板
２０    回転台
【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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