(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開放口（１４）、側壁及び閉鎖底部（２４）を備えた容器（１６）の寸法的特徴を検査する方法であって、
（ａ）製造された容器（１６）を、容器製造工程の熱い終了端部から、製造装置と徐冷窯の間に配置された検査装置（１２）へ搬送する工程であって、容器の各部分は厚さの違いによって異なった速度で冷却して、容器（１６）が検査装置（１２）に到着したとき容器（１６）の閉鎖底部（２４）の温度が開放口（１４）及び側壁の温度より高くなっており、
（ｂ）検査装置（１２）において、容器（１６）の開放口（１４）を照明するために光源として閉鎖底部（２４）を使用し、赤外光を放射する閉鎖底部（２４）に対向して、容器（１６）の開放口（１４）を光学的に測定し、測定された前記赤外光から開放口（１４）の二次元像（１４ａ）を得る工程と、及び
（ｃ）容器（１６）の開放口（１４）の寸法、形状のうちの少なくとも一つを特定するために二次元像（１４ａ）を分析する工程と
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記工程（ｃ）が、絞り領域（１４ｂ）を特定することであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記工程（ｃ）が、開放口（１４）の内径を測定すること及び開放口（１４）の二次元像（１４ａ）の内部の最大直径の円（１４ｃ）の直径を測定することであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
容器（１６）の許容可能性が、前記最大直径の円（１４ｃ）の直径によって表示されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器の寸法的パラメータの非接触測定技術に関し、より詳しくは、容器製造工程のホットエンドで容器口の内径を測定する装置および方法に関する
【０００２】
。
【従来の技術】
透明または着色ガラスボトル等の半透明容器の製造において、各容器の寸法的パラメータを設計仕様内に維持することは、機能的および審美的な両理由から重要である。例えば、特に容器口を含む容器の端末部は、容器が、自動充填およびキャッピング装置への損傷、容器の破損または製造ラインの故障を生じさせることなく自動充填およびキャッピング装置により受け入れられるようにするため、所望の幾何学的特徴を有することが重要である。
本件出願人の所有する米国特許第3,313,409 号には、容器が、種々の幾何学的特性および他の特性を測定する複数の検査ステーションを通って連続的に搬送される容器検査システムが開示されている。このような一ステーションでは、容器の口内に所定サイズの栓を挿入する試みがなされる。栓の直径は、例えば容器充填装置と組み合わせるため、容器口の最小直径に合わされる。栓がこのようにして容器口内に挿入されない場合には、容器は拒絶される。検査システムの他のステーションでは、容器の寸法的パラメータは、容器が回転されるときに容器と接触するローラの位置をモニタリングすることにより測定される。しかしながら、容器との物理的接触を必要とする検査技術は測定速度が低く、かつ例えば、ローラおよび栓の機械的摩耗を受ける。栓およびローラを容器に接触させかつ容器から離すのに必要な往復運動は、多量の電力を消費する。また、容器が未だ柔らかい状態にある、製造工程のいわゆるホットエンドでは、容器と測定装置との物理的接触は好ましくない。
【０００３】
このような機械的検査技術の幾つかの欠点を解決するため、これも本件出願人の所有する米国特許第5,461,228 号には、容器口の内径のような容器の寸法的パラメータを電子−光学的に測定する装置および方法が開示されている。光源が容器内に光エネルギを放射し、光源および容器に対して配置された光センサが、容器口を通って容器から出てくる光エネルギを受ける。テレセントリック・レンズが、容器口を通って容器口の実質的に軸線方向に伝達される光エネルギのみを光センサに指向する。光エネルギはアイリスを通ってマトリックスアレーセンサ上に合焦され、該マトリックスアレーセンサは容器口の二次元像を形成する。マトリックスアレーセンサは、容器口の二次元像内に適合する大きい直径の円を決定すなわち計算し、かつこの円を容器口の有効内径を表示するものとして処理する。
【０００４】
慣用的なガラス製品製造工程では、ガラス製品は個別セクション機械（individual section machine）により成形され、次に、未だ柔らかい間にリニアコンベア上に置かれて徐冷窯に搬送される。徐冷窯内で応力が弛緩された後、ガラス製品は、検査、充填および／または包装のために種々のステーションに搬送される。徐冷窯は、容器が成形される製造工程のホットエンドと、容器が検査されかつ包装される工程のコールドエンドとを分割する。上記容器口の直径測定技術は、特に、製造工程のコールドエンドで使用するのに適している。しかしながら、好ましくない偏差をもつ容器に関する情報を迅速に得て、工程を矯正するためには、製造工程のホットエンドで検査を行なうことが望ましい。
成形工程の後に容器がコンベア上に導かれるとき、容器は熱くて、可視範囲内および赤外範囲内の放射線を発している。容器が徐冷窯の方向に移動するとき、容器の個々の部分の厚さに基づいた冷却速度で徐々に冷却される。例えば、比較的薄い容器のフィニッシュ部分および口は、比較的厚い容器の底部およびヒールより迅速に冷却される。従って、製造工程のホットエンドで容器から放射される赤外光を測定し、容器の種々の部分の壁厚を決定すなわち推測する技術が提案されている。例えば、米国特許第2,915,638 号および第3,356,212 号を参照されたい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、製造工程のホットエンドで実施できる容器の検査、より詳しくは容器口の内径を測定する方法および装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の好ましい実施形態によれば、一工程（容器はこの工程から高温で出てきて、この工程の後で容器の各部は厚さに従って異なる速度で冷却される）で製造される容器の検査方法が案出され、本発明の検査方法は、容器の第１部分より高温の容器の第２部分を含む背景と比較して容器の第１部分を光学的に観察する工程を有する。容器の商業的許容度に影響を与える偏差からなる容器の第２部分の商業的偏差は、容器の第２部分により引き起こされる赤外光エネルギの変化に従って容器の第２部分において識別される。容器の第１部分は、該第１部分の光学的特徴に従って出力を発生する光センサにより観察され、商業的偏差はこのような信号に従って検出される。
【０００７】
容器の開放口を検査する本発明の特に好ましい実施形態では、光センサは、容器口が容器底部から放射される赤外光エネルギにより照射されるときに該容器口の像を得るため、開放容器口を介して容器底部を観察できるように配向されている。容器口から出る赤外光エネルギは、本発明の好ましい実施形態によりテレセントリック・レンズによりセンサに指向され、これにより、容器口から軸線方向に出る光エネルギのみがセンサに指向される。センサは、容器口の二次元像内に適合する最大直径の円を決定すなわち計算し、かつ容器口の有効内径を表示するものとしてこのような円を処理する画像処理電子装置に接続される。
本発明の他の特徴による、容器が製造されてから未だ熱い間に、開放口と該口から間隔を隔てた閉鎖底部とを備えた容器を検査する装置は、容器口を介して容器底部を観察できるように容器に対して配置される光センサを有している。容器口を通って進行する、容器底部から放射される赤外光エネルギは光センサに指向され、容器口の内径は、センサに指向される光エネルギに従って測定される。光センサは、好ましくは、容器口の二次元像を結像する領域アレーセンサ（area array sensor)からなり、赤外光エネルギはテレセントリック・レンズ構成によりセンサに指向される。領域アレーセンサは入口瞳孔を有するカメラ内に配置され、テレセントリック・レンズ構成は、容器底部の方向を向いた無限大の第１焦点と、カメラの入口瞳孔に位置する第２焦点とを有している。マトリックスアレーセンサは、容器口の二次元像内に適合する最大直径の円を決定すなわち計算し、かつこのような円を容器口の有効内径を表示するものとして処理する画像処理電子装置に接続される。
【０００８】
かくして、本発明の他の特徴によれば、容器口の内径のような容器の寸法的特徴を含む容器の商業的偏差を検査する方法および装置が提供される。本発明のこの特徴による方法および装置は、検査すべき容器の第１部分に光エネルギを指向し、観察される容器部分の光学的特徴に従って出力を供給する光センサを用いて容器の第１部分を観察し、容器の第１部分の商業的偏差をこのような出力に従って識別することからなる。本発明によれば、容器の第１部分を照射する工程は、容器の第１部分に赤外光エネルギを伝達し、これにより検査すべき第１部分を有効に照射する高温の容器の第２部分により行なわれる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の他の目的、特徴および長所は、以下の説明、特許請求の範囲の記載および添付図面から最も良く理解されよう。
図１は、本発明の好ましい実施形態による製造工程のホットエンドでの容器１６の口１４の内径を検査すなわち測定する装置１２を備えたガラス製品製造システム１０を示す。容器１６は、機械制御電子装置２０による制御の下で、いわゆる個別セクション機械１８により製造される。個別セクション機械は、例えば米国特許第4,362,544 号に開示されている。また、米国特許第4,152,134 号および第4,369,052 号には機械制御電子装置２０が例示されている。機械１８により製造された容器１６は、コンベア２２上に置かれて、徐冷窯までリニア連続経路で搬送される。製造直後は、容器１６は熱くて、可視領域および赤外領域の放射線を発している。容器１６が徐冷窯に向かって搬送されるとき、容器は、その種々の部分の厚さに基づいて異なる冷却速度で冷却される。例えば、容器の口１４の回りの端末部は比較的薄くて比較的迅速に冷却され、一方、容器の底部２４は比較的厚くてゆっくりと冷却される。機械１８を出た直後では、容器１６の側壁および口は比較的冷えているのに対し、一般に底部は依然として赤く輝いており、約0.4 から１００ミクロンの赤外範囲の放射線を発する。本発明によれば、底部２４のような容器の熱くかつ赤外光放射部分は、口１４のように検査すべき容器の部分を照射する光源として使用される。
【００１０】
コンベア２２の上方にはカメラ２６が配置され、該カメラ２６は下向きに配向されていて、容器がこの下を連続的に搬送されるときに容器１６の口１４を観察する。カメラ２６は、領域アレーＣＣＤセンサ２８と、入口瞳孔３０と、該入口瞳孔３０と組み合わされるレンズ３２、３４とを有している。センサ２８は、0.4 〜1.1 ミクロンの範囲の赤外光エネルギに応答する。テレセントリック・レンズ３６は、容器１６が連続的に通過するとき、カメラ２６と容器１６との間に配置される。テレセントリック・レンズ３６は、容器１６の方向の無限大の第１焦点と、入口瞳孔３０に位置する第２焦点とを有している。すなわち、カメラ２６は、入口瞳孔３０がレンズ３６の焦点距離だけレンズ３６から間隔を隔てるように、レンズ３６に対して位置決めされる。かくして、レンズ３２、３４を備えた瞳孔３０は、レンズ３６と組み合わされてアイリスとして機能し、本質的に、容器、レンズおよびカメラの光軸に対して平行な、容器口１４から出る光線のみをセンサ２８上に合焦する。すなわち、容器口から出る、容器および光軸に平行でない方向の光線、および依然として熱くて赤外光を放射する容器の他の部分により発生される光線は、レンズ３６により、瞳孔３０以外を通るように指向される。このようにして、容器口１４の明瞭な像が領域アレーセンサ２８上に合焦される。センサ２８は、センサを走査しかつ容器口の二次元像を結像する情報処理電子装置３８に接続されている。図３に示すように、容器口１４を形成するガラスは、容器口を通って容器底部１４から伝達される赤外光エネルギにより形成される明るい背景に比べて、暗い像として現れる。これは、容器のガラスが、容器の本体に伝達される光を反射または屈折し、この反射光または屈折光が光軸に平行にならず、従ってセンサ２８に指向されないことによる。領域アレーセンサを走査しかつ容器口の二次元像を結像する例示技術は、米国特許第4,958,223 号に開示されている。
【００１１】
図２および図３は、絞り部分１４ｂを備えた口１４ａを有する容器１６ａに関する本発明の作動を示すものである。図２に示すように、絞り領域１４ｂは、容器および光軸に平行に容器口から出る光線の一部を遮断し、これにより、センサ２８および情報処理装置３８に、図３に示すような二次元像を創出する。情報処理装置３８は、絞り領域１４ｂを含む口１４ａの像内に適合する最大直径の円１４ｃを計算することにより、図３の像を分析する。次に、計算された円１４ｃは容器口の有効内径として処理される。有効内径が所望の最小内径より小さい場合には、情報処理装置３８は、拒絶機構に適当な信号を供給して容器をコンベア２２から除去する。情報処理装置３８はまた、検査している容器の二次元像または他の適当な検査情報をオペレータに表示するためのディスプレイ４０にも接続されている。情報処理装置３８は更に、できるならば工程偏差を矯正しまたは容器１６ａが製造される個々の金型またはセクションの作動を停止させるべく個別セクション機械の作動機構の位置決めおよび作動を制御するための機械制御電子装置２０にも接続されている。この点に関し、容器は機械１８により所定の連続シーケンスでコンベア２２上に置かれ、これにより特定容器１６または１６ａを創成するセクションおよび金型が容易に決定されることに留意されたい。例えば、米国特許第4,762,544 号を参照されたい。
【００１２】
本発明は、他の容器パラメータおよび機械的特徴を測定するのにも使用できる。例えば、いわゆる「リーナ（leaner) 」容器、すなわち、検査装置の光軸に対して口１４が傾いた容器は、容器首部の頂部および底部における容器口の対向縁部から、２つのオーバーラップする円の像を形成するであろう。これらのオーバーラップ円を横切る有効直径が小さ過ぎると、容器は、所望の最小値より小さい容器口直径を有するものとして拒絶される。また、本発明の装置は、検査装置の光軸に対する口１４の傾きの偏差が容器口を横切る方向に観察できるほどに大きい場合に、いわゆる「バードスイング（bird swing) 」偏差をもつ容器として検出され、排除する装置にも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態による容器口の内径の電子−光学的非接触測定システムを示す概略図である。
【図２】図１の一部を示す拡大概略図である。
【図３】容器口の二次元像から有効内径を計算する方法を示す概略図である。
【符号の説明】
１０  ガラス製品製造システム
１２  容器口内径検査装置
１４  容器口
１８  個別セクション機械
２０  機械制御電子装置
２６  カメラ
２８  領域アレーＣＣＤセンサ
３６  テレセントリック・レンズ
３８  情報処理装置
４０  ディスプレイ
【図１】
0004808295.tif 000002
【図２】
0004808295.tif 000003
【図３】
0004808295.tif 000004