(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス容器を所定位置に搬送する搬送装置と、
この搬送装置によって所定位置に搬送されたガラス容器の口部にコヒーレント光を照射する照射装置と、
このコヒーレント光の照射によってガラス容器の口部に得られる励起光を撮影する撮影装置と、
画像計測によってガラス容器の口内径の計測を行う計測装置とを備えたことを特徴とするガラス容器の口内径測定装置。
【請求項２】
計測装置は、撮影装置によって撮影された画像を二値化し、微分処理して口内径および口外径の輪郭を抽出処理することを特徴とする請求項１記載のガラス容器の口内径測定装置。
【請求項３】
計測装置は、抽出楕円画像から当該楕円の中心を求め、この中心を通って任意角度ずれた位置の複数の内径を計測し、この計測した複数の内径と前記角度とから回帰分析によって口内径の計測を行うことを特徴とする請求項２記載のガラス容器の口内径測定装置。
【請求項４】
搬送装置は、ガラス容器の収容凹部を有するスターホイールを備え、このスターホイールを回転させてガラス容器を所定位置に搬送し、この所定位置にはガラス容器の位置決め部材を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載のガラス容器の口内径測定装置。
【請求項５】
搬送装置は、ガラス容器を両側から挟んでガラス容器を間欠移送する一対のグリップベルトを備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載のガラス容器の口内径測定装置。
【請求項６】
搬送装置は、ガラス容器を間欠移送するコンベア、ウォームギアおよびガイドを備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載のガラス容器の口内径測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラス容器の口内径測定装置に係り、特にガラス容器の口内径を光学的に計測する口内径測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラス容器の胴部肉厚をレーザ光を用いて光学的に測定する測定装置が知られている（例えば、特開平６−２０１３３６号公報）。
【０００３】
この公報に記載の測定装置は、ガラス容器にレーザ光を入射させ、当該ガラス容器の外表面での光点と内表面での光点との間の距離を撮像装置で撮映して、この画像からガラス容器の肉厚を算出する方法を採用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の技術では、これをガラス容器の口内径測定装置に適用したとしても、ガラス容器の内表面が清浄であればあるほど光の乱反射が起こりにくくなるので内表面での光点を求めにくくなり、また外表面に埃などが付着した場合には外表面での光点の形状が変形するので外表面の光点を求めにくくなり、更には、虚像による光点が発生するので画像処理が困難になり、いずれの場合も口内径測定に誤差を生じさせるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、ガラス容器の口内径を簡単に、しかも正確に計測することができるガラス容器の口内径測定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】
請求項１記載の発明は、ガラス容器を所定位置に搬送する搬送装置と、この搬送装置によって所定位置に搬送されたガラス容器の口部にコヒーレント光を照射する照射装置と、このコヒーレント光の照射によってガラス容器の口部に得られる励起光を撮影する撮影装置と、画像計測によってガラス容器の口内径の計測を行う計測装置とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、計測装置は、撮影装置によって撮影された画像を二値化し、微分処理して口内径および口外径の輪郭を抽出処理することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、計測装置は、抽出楕円画像から当該楕円の中心を求め、この中心を通って任意角度ずれた位置の複数の内径を計測し、この計測した複数の内径と前記角度とから回帰分析手法によって口内径の計測を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項記載のものにおいて、搬送装置は、ガラス容器の収容凹部を有するスターホイールを備え、このスターホイールを回転させてガラス容器を所定位置に搬送し、この所定位置にはガラス容器の位置決め部材を設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項記載のものにおいて、搬送装置は、ガラス容器を両側から挟んでガラス容器を間欠移送する一対のグリップベルトを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項記載のものにおいて、搬送装置は、ガラス容器を間欠移送するコンベア、ウォームギアおよびガイドを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１において、符号１はガラスびんを示している。このガラスびん１は、図示を省略した搬送コンベアから矢印ａの方向に取り込まれ、インフィード・ウォームギア３１とガイド３５との間に挟まれて、インフィード・ウォームギア３１の回転に連れて搬送される。そして、スターホイール３３の収容凹部３３ａに収容された後、この収容凹部３３ａとガイド３７との間に保持されて、スターホイール３３の回転方向ｂに移送される。
【００１４】
このスターホイール３３は、ガラスびん１が所定位置Ａに到達した場合に停止する。すなわち、このスターホイール３３は間欠運転される。この所定位置Ａのガイド３７には板ばね３９が設けられ、この板ばね３９によってガラスびん１がスターホイール３３の収容凹部３３ａ内に位置決めされる。
【００１５】
所定位置Ａでは、図２に示す装置によって、ガラスびん１の口内径が計測され、これが計測された後、スターホイール３３が回転駆動され、ガラスびん１は排出コンベア４１を経て矢印ｃの方向に排出される。以上の構成は、ガラスびん１の搬送装置を構成している。
【００１６】
図２は、ガラスびん１の口内径の計測装置を示している。
【００１７】
このガラスびん１は、前述したように、所定位置Ａで、スターホイール３３の収容凹部３３ａ内に位置決めされる。このガラスびん１の口部３の外周外側には、３つのレーザービーム照射システム５が周方向に等間隔に配置され、ガラスびん１の口部３の上方には、フィルタ７、及びＣＣＤカメラ９が配設され、このＣＣＤカメラ９には画像処理装置１１が接続されている。
【００１８】
レーザービーム照射システム５は、図３に示すように、それぞれがレーザーダイオード１３と、シリンドリカルレンズ１４と、屋根型プリズム１５とを備えて構成されている。Ｌはガラスびん１の搬送軌跡である。
【００１９】
レーザーダイオード１３から照射されるレーザービーム（コヒーレント光）１０はシリンドリカルレンズ１４、及び屋根型プリズム１５によってビーム形状が直線状に変換され、ガラスびん１の形状計測の目標となる口部の断面層にガラスびん１の外壁側から照射される。
【００２０】
この場合、レーザービーム照射システム５が周方向に等間隔に配置されているので、目標断層面にはレーザビーム１０が万遍なく照射される。
【００２１】
ただし、レーザービーム照射システム５の配置は、これに限定されるものではなく、目標となる断層面に万遍なくレーザビーム１０を照射できれば、単一のレーザービーム照射システム５を配置するだけでもよい。
【００２２】
ガラスびん１の形状計測の目標となる断層面にレーザービーム１０が照射されると、当該断層面に、レーザービーム１０の波長とは異なる波長を有する励起光が出現する。この励起光はガラス中の不純物イオン（遷移金属イオン、或いは希土類イオン等）にレーザビームが吸収されて発生する励起光であり、この励起光は一般にレーザビームの波長よりも長波長側の波長を有する。この励起光は、ガラスびん１の上方に配置されたＣＣＤカメラ９によって撮影される。フィルタ７はこの励起光の波長以外の波長（例えばレーザ光）を遮蔽するフィルタであって、ＣＣＤカメラ９には励起光のみが撮影される。
【００２３】
ＣＣＤカメラ９で撮影された画像は、画像処理装置１１に送られ、ここで画像処理されてモニタ画面１１ａに映し出される。当該画像を別のモニタ画面１１ｂに映し出して、この画像を、画像処理装置１１とは離れた位置、例えば製造ライン上で、目視確認できるように構成することは可能である。
【００２４】
ＣＣＤカメラ９で撮影された画像は、画像処理装置１１によって、まず励起光有り・励起光無しに二値化された後、微分処理される。この処理によってガラスびん１の口内径、および口外径の輪郭が抽出される。図４は、輪郭が抽出処理された微分画像を示している。この画像は真円ではなく略楕円である。
【００２５】
ついで、当該楕円の中心Ｐを求める。
【００２６】
その手順は、第一に、任意の横線▲１▼、▲２▼、▲３▼を引いて、横線▲１▼と、ガラスびん１の口内径の輪郭との２つの交点を求め、この交点間の中点を求める。横線▲２▼、横線▲３▼についても同様に中点を求める。ここで、口内径の輪郭が真円であれば、３つの中点は、真円の中心を通るＹ軸上に一致する。しかし、通常、真円とはなり得ず、略楕円であるので、３つの中点が上記Ｙ軸上に一致することはない。この場合、３つの中点の平均を求めて、この平均点を通るＹ軸を求める。
【００２７】
第二に、任意の縦線▲４▼、▲５▼、▲６▼を引いて、縦線▲４▼と、ガラスびん１の口内径の輪郭との２つの交点を求め、この交点間の中点を求める。縦線▲５▼、縦線▲６▼についても同様に中点を求める。ここで、口内径の輪郭が真円であれば、３つの中点は、真円の中心を通るＸ軸上に一致する。しかし、通常、真円とはなり得ず、略楕円であるので、３つの中点が上記Ｘ軸上に一致することはない。この場合、３つの中点の平均を求めて、この平均点を通るＸ軸を求める。このようにして求めた上記Ｘ軸、および上記Ｙ軸の交点が、前記楕円の中心Ｐである。
【００２８】
楕円の中心Ｐを求めた後、図５ａ〜ｊに示すように、この中心Ｐを通って任意角度（約１０°）ずれた位置における複数（全１７本）の口内径を計測する。図示では、９０°測定位置まで示しているが、実際には、さらに計測を進めて１８０°測定位置まで計測する。
【００２９】
図６は、口内径の計測結果を示している。Δは以上のステップに従って得られた口内径データ、□は三次元測定機により得られた真の口内径データ、◆は回帰予測によって得られた予測データである。
【００３０】
この図６からも明らかなように、回帰予測によって得られた予測データ◆が、上記ステップに従って得られた口内径データΔよりも、三次元測定機により得られた真の口内径データ□に近いことが解る。
【００３１】
従って、この実施形態では、図５において計測した複数の口内径と、前記角度とから、図６に示すように、最小二乗法（回帰分析）によって回帰予測データ◆を作成し、このデータに基づいて口内径の計測を行う。
【００３２】
以上の口内径データΔに従って計測した場合、図６に示すように、ガラスびん１の口内径が、２０．５２５ｍｍ〜２０．７０５ｍｍとなり、真の口内径データ□に対して誤差が大きくなるのに対し、最小二乗法（回帰分析）によって回帰予測データ◆を作成し、これに基づいて、口内径の計測を行った場合、ガラスびん１の口内径が、２０．５７ｍｍ〜２０．７０ｍｍとなる。これによれば、口内径の測定誤差を小さくすることができる。
【００３３】
この実施形態では、ガラスびん１の口部にレーザービーム１０を照射し、このレーザービーム１０の照射によって断層面に得られる励起光を、ＣＣＤカメラ９によって撮影し、この撮影画像を処理して口内径を計測するので、励起光が得られる限り、口内径を簡単かつ高速に計測することができる。
【００３４】
ガラスびん１の口内径を高速に計測できるため、ガラスびんの製造工程においては、製造ロットの全数計測に対応でき、精度の高い口内径管理が可能になり、容器の密封性が向上し、実用益が高い。
【００３５】
図７は、ガラスびん１の搬送装置の別の実施形態を示す。
【００３６】
進入コンベア７１と、固定テーブル７２と、排出コンベア７３とを備え、進入コンベア７１の上方には、インフィード・ウォームギア７４と固定のガイド７５とが配置される。計測対象であるガラスびん１は、インフィード・ウォームギア７４とガイド７５との間に挟まれ、このインフィード・ウォームギア７４の回転に伴って、矢印ａの方向に搬送される。
【００３７】
ガラスびん１が固定テーブル７２上に到達すると、一対の固定ブロック７６によってガラスびん１が固定・位置決めされる。この場合、間欠運転される進入コンベア７１は、運転停止される。
【００３８】
この位置Ａが、口内径の計測位置であり、この位置Ａには、図２に示すような口内径の計測装置（図示せず）が配置される。
【００３９】
この位置Ａにおいて、口内径の計測が完了すると、進入コンベア７１が運転され、つぎに搬送されるガラスびん１によって、計測済みのガラスびん１が押し出される。この押し出されたガラスびん１は、アウトフィード・ウォームギア７７とガイド７８との間に挟まれ、アウトフィード・ウォームギア７７の回転、および排出コンベア７３の運転に伴って矢印ｂの方向に排出される。
【００４０】
図８は、ガラスびん１の搬送装置の別の実施形態を示す。
【００４１】
進入コンベア７１と、固定テーブル７２と、排出コンベア７３とを備え、これらのコンベア７１，７２，７３の上方には、一対のグリップベルト８１，８２が配置されている。一対のグリップベルト８１，８２は、それぞれプーリ８３間に掛け渡されており、図示を省略したモータによって矢印ａの方向に駆動され、互いに間欠的に同期運転される。
【００４２】
計測対象であるガラスびん１は、一対のグリップベルト８１，８２間に挟まれて、矢印ａの方向に搬送される。
【００４３】
ガラスびん１が固定テーブル７２上に到達すると、一対の固定ブロック７６によってガラスびん１が固定・位置決めされる。この場合、進入コンベア７１およびグリップベルト８１，８２は停止する。
【００４４】
この位置Ａが、ガラスびん１の口内径の計測位置であり、この位置Ａには、図２に示すような口内径の計測装置（図示せず）が配置されている。この位置Ａにおいて、口内径の計測が完了すると、一対の固定ブロック７６が後退し、進入コンベア７１、排出コンベア７３およびグリップベルト８１，８２が運転され、計測済みのガラスびん１が、矢印ａの方向に排出される。
【００４５】
これらの搬送装置は、ガラスびん１を直線的に搬送するので、スターホイール３３を用いた場合に比べ、位置Ａでの位置決めが容易になる。
【００４６】
図９、及び図１０は照射装置の別の実施形態を示す。
【００４７】
図９に示すレーザービーム照射システム５は、レーザーダイオード２１と、ガルバノミラー（首振りミラー）２２とで構成されている。これによれば、レーザーダイオード２１からのレーザービーム１０は、ガルバノミラー２２によって、ガラスびん１の口部断層面を矢印ａの方向に走査される。
【００４８】
また、図１０に示すレーザービーム照射システム５は、レーザーダイオード３１と、ポリゴンミラー（正多面体ミラー）３２とで構成されている。これによれば、レーザーダイオード３１からのレーザービーム１０は、ポリゴンミラー３２によって、ガラスびん１の口部断層面を矢印ｂの方向に走査される。なお、いずれの場合も、レーザービーム照射システム５は、図２に示すものと同様に、ガラスびん１の周方向に３つ、ほぼ等間隔に設置されている。
【００４９】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものでないことは明らかである。
【００５０】
【発明の効果】
これらの発明では、ガラス容器の口部にコヒーレント光を照射し、この照射によって断層面に得られる励起光を撮影手段によって撮影し、この撮影した画像を処理することにより、口内径を計測するので、励起光が得られる限り口内径を簡単に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガラス容器の口内径測定装置の一実施形態を示す図である。
【図２】口内径の測定装置を示す構成図である。
【図３】同じく水平断面で示す構成図である。
【図４】楕円中心の求め方を示す図である。
【図５】ａ〜ｊは１０°毎にずらして求めた口内径の測定データを示す図である。
【図６】回帰による予測楕円の求め方を示す図である。
【図７】搬送装置の別の実施形態を示す図である。
【図８】搬送装置の別の実施形態を示す図である。
【図９】照射装置の別の実施形態を示す図である。
【図１０】照射装置の別の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１  ガラスびん
３  口部
５  レーザービーム照射システム
７  フィルタ
９  ＣＣＤカメラ
１１  画像処理装置
３１  インフィード・ウォームギア
３３  スターホイール
３５  ガイド
７１  進入コンベア
７２  固定テーブル
７３  排出コンベア
７４  インフィード・ウォームギア
７５  ガイド
７７  アウトフィード・ウォームギア
８１，８２  グリップベルト
【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】
0004089936.tif 000010
【図１０】
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