(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
瓶の壁を検査する機械において、
瓶を検査ステーションにて支持するコンベアと、
前記コンベアの一側部に設けられ、ＣＣＤカメラ像手段を有するＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラ像手段上に瓶を作像してカメラ画像を形成すべく、コンベアの反対側に設けられた、照射領域を有する光源とを備えた検査ステーションと、
欠陥として検知するのに必要とされるよりも少ない変化率で、後方の遮光欠陥を識別する最小の明るさのレベルと、前記光源の照射領域上における最大の明るさのレベルとの間において、空間的、周期的に、且つ連続的に変化する光強度を画成する手段と、
変化率が所定の値を越える欠陥を識別し得るように、光強度の変化率を決定すべく隣接する画素（１つ以上離れたもの）を単独で又は組み合わせて比較することにより、前記カメラ画像を分析するコンピュータ手段と
を備え、
前記光源は、複数の、個々に制御可能な発光ダイオードの垂直列を含み、
前記空間的、周期的に、且つ連続的に変化する光強度を画成する手段は、前記発光ダイオードの垂直列のそれぞれを垂直列の光強度に対応する１サイクル時間の一部に亘ってオンにし、また、前記サイクル時間の残りにおいて前記発光ダイオードの垂直列のそれぞれをオフにする手段を含む、
瓶の壁を検査する機械。
【請求項２】
請求項１による瓶の壁を検査する機械において、
前記複数の発光ダイオード列が、複数の発光ダイオード列グループを画成し、各々の発光ダイオード列グループが、一側部の明るい（白い）列と、最小の明るさの列と、該明るい（白い）列と該最小の明るさの列との中間にあって、最小の明るさ列での光強度と明るい（白い）列での光強度との中間の光強度を有する少なくとも１つの列と、前記明るい（白い）列から離れて前記最小の明るさの列の側部に設けられ、最小の明るさの列での光強度と明るい（白い）列での光強度との中間の光強度を有する少なくとも１つの列とを画成する、瓶の壁を検査する機械。
【請求項３】
請求項２による瓶の壁を検査する機械において、
前記最小の明るさの列と前記明るい（白い）列との中間に、複数の垂直な発光ダイオード列が存在し、該複数の中間の発光ダイオード列の光強度が、前記明るい（白い）列から前記最小の明るさの列に向けて均一に減少する、瓶の壁を検査する機械。
【請求項４】
請求項３による瓶の壁を検査する機械において、
前記明るい（白い）列から離れた前記最小の明るさの列の側部に、複数の垂直な発光ダイオード列が存在し、前記明るい（白い）列から離れた前記最小の明るさの列の側部の該複数の垂直な発光ダイオードの列の光強度が、前記最小の明るさの列から離れるに伴って均一に増加する、瓶の壁を検査する機械。
【請求項５】
請求項４による瓶の壁を検査する機械において、
前記最小の明るさの列が前記明るい（白い）列の約２０％の明るさレベルを有し、前記垂直な発光ダイオード列グループの各々が、前記最小の明るさの列と前記明るい（白い）列との中間に３つの垂直な発光ダイオード列を有し、該３つの垂直な発光ダイオード列のうち、前記最小の明るさの列に隣接する列の光強度が前記明るい（白い）列の約４０％の光強度を有し、前記明るい（白い）列に隣接する列の光強度が前記明るい（白い）列の約８０％の光強度を有し、前記最小の明るさの列と前記明るい（白い）列との中間の３つの垂直な発光ダイオード列のうちの中間の列の光強度が前記明るい（白い）列の約６０％の強さを有する、瓶の壁を検査する機械。
【請求項６】
請求項５による瓶の壁を検査する機械において、
前記垂直な発光ダイオード列グループの各々が、前記明るい（白い）列から離れた前記最小明るさの列の側部に、３つの垂直な発光ダイオード列を有し、該３つの垂直な発光ダイオード列のうち、前記最小明るさの列に隣接する列の光強度が前記明るい（白い）列の約４０％の強さを有し、次の列の光強度が前記明るい（白い）列の約６０％の強さを有し、前記最小明るさの列から離れた最後の列の光強度が前記明るい（白い）列の約８０％の強さを有する、瓶の壁を検査する機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、瓶のようなガラス製又はプラスチック製容器の検査機械、より具体的には、欠陥を検知するために容器の側壁を検査することのできる検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願は、当該出願人による、同時係属特許出願第０９／０２６，３１１号の一部継続出願である。
【０００３】
ガラス製容器の側壁は、後方から照明したときレンズ効果を提供する（屈折欠陥）を生じさせる、ガラス分配の不均一領域を含む、色々な型式の欠陥を含む可能性がある。米国特許第５，００４，９０９号に示されたような容器の検査機械は、黒及び白のストライプが交互に現れることにより画成された光源の前面に瓶を置くことにより、ガラス製瓶の側壁を検査する。かかる検査機械は、瓶がストライプの端縁に配置されたときに、屈折を最もよく検知することができる。米国特許第４，６０１，３９５号に示されたような、容器の検査機械は、常に、カメラの視野中にあり、色々な強さの外側領域が横断方向に隔てられた単一の明領域により画成された光源の前面に瓶を置き且つその瓶を回転させることにより、ガラス製容器の側壁を検査する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の１つの目的は、屈折欠陥(refractive defects)を検知するときに、光遮断欠陥(light blocking defects)を識別する、容器の検査機械を提供することである。
【０００５】
本発明の他の目的及び有利な点は、特許法の規定に従って、本発明の原理を具体化する現在の好ましい実施の形態を示す本明細書の以下の説明及び添付図面から明らかになるであろう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記の目的は、次のような瓶の側壁を検査する機械によって実現される。すなわち、瓶を検査ステーションにて支持するコンベアと、前記コンベアの一側部に設けられ、ＣＣＤカメラ像手段を有するＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラ像手段上に瓶を作像してカメラ画像を形成すべく、コンベアの反対側に設けられた、照射領域を有する光源とを備えた検査ステーションと、欠陥として検知するのに必要とされるよりも少ない変化率で、後方の遮光欠陥を識別する最小の明るさのレベルと、前記光源の照射領域上における最大の明るさのレベルとの間において、空間的、周期的に、且つ連続的に変化する光強度を画成する手段と、変化率が所定の値を越える欠陥を識別し得るように、光強度の変化率を決定すべく隣接する画素（１つ以上離れたもの）を単独で又は組み合わせて比較することにより、前記カメラ画像を分析するコンピュータ手段とを備え、前記光源は、複数の、個々に制御可能な発光ダイオードの垂直列を含み、前記空間的、周期的に、且つ連続的に変化する光強度を画成する手段は、前記垂直列の光強度に対応する１サイクル時間の一部に亘って前記発光ダイオードの垂直列のそれぞれをオンにし、また、前記サイクル時間の残りにおいて前記発光ダイオードの垂直列のそれぞれをオフにする手段を含む、瓶の壁を検査する機械によって達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
ガラス又はプラスチック製とすることができる瓶１０は、図示した検査ステーションにて検査するために、コンベア１２に沿って右方向から左方向に搬送される。この検査ステーションにて、瓶は、ＣＣＤカメラ１４の画像として作像される。この画像は、欠陥を示す異常画素の記録値を識別し得るように評価される。ＣＣＤカメラと関連するのは制御された光源１６である。この光源は、発光ダイオードの垂直列(vertical row)１８を多数備えた（好ましい実施の形態において）、大きい光領域を画成する。図１から理解し得るように、複数の発光ダイオードは、光が瓶の全体を通過し（頂部から底部へ、及び側部から側部へ）、またカメラに作像されるように、焦点決めされ又は照準決めされる。また、これらの発光ダイオードの垂直列は、光を互いに平行に放出し、また、放出された光がディフューザ要素を介して通過するように支持されている。発光ダイオードの各垂直列１８は、電界効果型トランジスタ（図示せず）等によってオン・オフが切り換えられる。
【０００８】
図２において、発光ダイオードの垂直列１８の各々に個々のタイマー２０が接続されており、このため、これらの垂直列の発光ダイオードが作動すると、タイマーは、光の強度が作動時間の関数となって、作像サイクルの選択された時間（０Ｔ、．２Ｔ、．４Ｔ、．６Ｔ、．８Ｔ）にてタイムアウトする（時間Ｔは、発光ダイオードの列が完全に作動して白く見えるのに必要な時間）。
【０００９】
図２から理解し得るように、光源は、各々が８つの垂直列を有する、多数の発光ダイオード垂直列グループによって形成されている。これらの８つの、発光ダイオード垂直列は、明るさ（明度）“１．０”から明るさ（明度）“．８”、明るさ（明度）“．６”、明るさ（明度）“．４”、明るさ（明度）“．２”へと進み、次に明るさ（明度）“．４”、明るさ（明度）“．６”及び明るさ（明度）“．８”へと変化する。説明した実施の形態にあっては、５つの光強度レベル（２０％、４０％、６０％、８０％、１００％）が存在するが、その他の数を使用することもできる。遮光欠陥を識別するのに十分な最小光強度レベル（２０％）を設定することにより、光源領域の１００％に亙って遮光欠陥及び屈折欠陥の双方をＣＣＤカメラにより同時に識別することができる。
【００１０】
図２において、個々のタイマー２０は、電界効果型トランジスタの各々に接続され、発光ダイオード列の各々が選択された時間だけ作動する。光の強度が作動時間の関数となって、タイマーは、作像サイクルの選択された時点（．２Ｔ，．４Ｔ，．６Ｔ，．８Ｔ，１．０Ｔ）にてタイムアウトする（この場合、時間は、発光ダイオードの列が選択された度合いに応じて照射するのに必要な理想的な時間に等しく設定される）。例えば、“．６０Ｔ”は、発光ダイオードの列の光強度が６０％にて出現するために、該発光ダイオードの垂直列が点灯していることを要する時間である。説明の目的上、完全に点灯した、光源の光は、「白」と称されるが、この光源は、着色され、また、照射された光は、実際上、非可視光（例えば赤外線発光ダイオード）であることを理解すべきである。実際の「作動」時間は、重なり合う照明効果を補償するように変更することもできる。光の出力が重なり合うために、特定の列(column)に対する実際の「作動」時間は、また連続的に変化する所望の光強度サイクルに最も良く適合し得るように、変更することが必要となろう。例えば、隣接する“．８Ｔ”の列(column)からの光の一部のみを受け取るために、完全に白となることはできない、完全な明るさ（１．０Ｔ）の列は、作動時間を例えば、“１．１５Ｔ”に延長する必要があろう。照射方法、この場合、発光ダイオード／ディフューザの組み合わせ体における実際の性能に基づく計算は、暗い部分と明るい部分の、光源の光強度の限界範囲内において、所望の空間的、周期的に且つ連続的に変化する光強度を生じさせ得るように補正程度を計算する方法を決定することになろう。
【００１１】
図３において、単一の制御により８つの列の発光ダイオードを作動させて、ビットマスク２２を画成する一方、該ビットマスクは、作像サイクルの４つの等しく反復される時間ステップの各々（各ステップは、“．２Ｔ”続行する）について、所望の発光ダイオードの垂直列を作動させて、同一の効果が達成されるようにする。その画像はこれら４つのステップの期間に亙って画成される。これらの説明は、所望の光強度レベルを実現するための時間の利用について記述するが、同一目的のため、代替的に電流レベルを制御してもよい。同一の目的のため、シャッタ付きカメラと共に、面積方法について、ＬＣＤパネル又はプリントパターン(printed pattern)のような色々な光の出力制御装置と共に、その他の光源を使用することもできる。図示した実施の形態において、５つの光強度レベル（２０％、４０％、６０％、８０％、１００％）があるが、その他の数値を使用することが可能である。２０％の明るさ（明度）と１００％の明るさ（明度）との間における光強度の空間的、周期的に且つ連続的変化が、光源の照射領域上に画成される。この照射領域は、欠陥として検知するのに必要とされるよりも少ない変化率にて周期的に変化する。光源の領域の１００％に亙ってＣＣＤカメラにより遮光欠陥又は屈折欠陥の何れかを摘出し得るように、最小の明るさ（明度）レベル（２０％）が選択される。
【００１２】
図３から理解し得るように、個々の発光ダイオードの列における光強度を完全に制御することにより、上述の直線的に計算したパーセンテージの値を越えることになる。ここに示したパターンは、その頂点が完全に（１００％）明るく、谷部分が２０％の明るさである三角形波として説明することができる。図３から明らかであるように、２０％の明るさから１００％の明るさに変化する列(column)の数について完全に制御することができる。容器の寸法又は欠陥の寸法について、周期的なパターンの性質を最適化するため、列(column)の数を変更することができる。空間的に変化する光強度サイクルは、水平又は垂直とし、又は他の何らかの角度を付けることができる。これは、また、角度を組み合わせることもできる。
【００１３】
また、全体的な後方照明に対するパターンの相対的な位置（従って、検査すべき容器）を完全に制御することもできる。検査方法が動的に位置決めした領域を使用することができる場合、パターンの明部分は、容器の位置決めに資するように、最適な位置に配置することができる。
【００１４】
１つの軸線が周期的に変化する毎に、光源の質を測定するならば、その光源の略平坦なヒストグラム分析が可能となる。また、光弁、ＬＣＤ又はプリントパターン(printed pattern)のような、透過性光の制御スキームを使用して、個々の発光ダイオードを制御することにより、かかる変化を生じさせ得るように、２軸線の周期的な光源を使用することもできる。変化率が所定の値を上廻る個所の欠陥を識別するためその光強度の変化率を測定すべく隣接する画素（１つ以上離れたもの）を単独で又は組み合わせて比較することにより、コンピュータ１５は、カメラの画像を分析する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の教示に従って形成された容器の検査機械の平面図である。
【図２】図１に図示した光源の作用を示す、概略図である。
【図３】具体化された、光源の作用を示す概略図である。
【符号の説明】
１０  瓶                          １２  コンベア
１４  ＣＣＤカメラ                １５  コンピュータ
１６  光源                        １８  Ｌ．Ｓ．Ｄ．ｓ
２０  タイマー                    ２２  ビットマスク
【図１】
0004612151.tif 000002
【図２】
0004612151.tif 000003
【図３】
0004612151.tif 000004