(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器を、その光学的特徴に影響を及ぼす異常について検査する方法であって、
（ａ）光エネルギーを、その第１波長が容器の第１タイプの前記異常に応答するように容器に差し向ける段階と、
（ｂ）前記光エネルギーを容器から光検知手段に差し向ける段階と、
（ｃ）前記異常を、前記光検知手段に入射した光エネルギーの関数として検出する段階と、を有し、
前記段階（ａ）において、前記光エネルギーの第１波長と異なる第２波長が、第１タイプの前記異常と異なる第２タイプの前記異常に応答し、
前記段階（ｃ）において、第２波長のエネルギーの背景に対する第１波長の光エネルギーの像を前記光センサーに形成することによって、容器の第１タイプの前記異常及び第２タイプの前記異常を、前記光検知手段に入射した第１波長の光エネルギー及び第２波長の光エネルギーの関数として検出する方法。
【請求項２】
更に、（ｄ）第１波長及び第２波長の両方の光エネルギーに応答する単一センサーの形態の前記光検知手段を準備する段階を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
複数の第２波長の光エネルギーが前記単一センサーに同時に入射する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記段階（ｃ）は、領域アレイセンサーで二次元画像として受けた第１波長の光エネルギーと、前記単一センサーで受けた第２波長の光エネルギーとを比較する段階を有する、請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
第１波長の光エネルギーは、可視光からなり、第２波長の光は、赤外光からなる、請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記可視光エネルギーは、偏光からなる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記可視光エネルギーは、波長範囲約０．４〜０．７マイクロメートルであり、前記赤外光エネルギーは、波長範囲約０．７〜３００マイクロメートルである、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記容器はガラス容器であり、前記赤外エネルギーは、約０．７〜５マイクロメートルの範囲内にある、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記赤外エネルギーは約０．７〜１．１マイクロメートルの範囲内にある、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
更に、（ｅ）第１波長及び第２波長のエネルギーの一方が容器の応力変化部を通過し、且つ、前記一方の波長の光エネルギーだけが前記光検知手段に入射するように、前記一方の波長の光エネルギーを偏光させる段階と、
（ｆ）第１波長及び第２波長の光エネルギーの他方を部分的に減衰させる段階と、を有する請求項１〜９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
更に、（ｇ）容器をその中心軸線を中心に回転させる段階と、
（ｈ）前記段階（ｃ）を容器の回転の増分で行う段階と、を有する請求項１〜１０の何れか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記段階（ａ）及び（ｂ）は、前記光エネルギーを容器の側壁に同時に差し向ける段階を有する、容器の側壁を検査するための請求項１〜１１の何れか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記段階（ａ）及び（ｂ）は、前記光エネルギーを容器の底に同時に差し向ける段階を有する、容器の底を検査するための請求項１〜１１の何れか１項に記載の方法。
【請求項１４】
更に、（ｉ）第１タイプ及び第２タイプと異なる第３タイプの前記異常を、少なくとも１つの前記光エネルギーの関数として前記光検知手段で検出する段階を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
容器の変化を検出するための装置であって、
可視範囲で入射した光エネルギーに応答する電気信号を生じさせるための光検知手段と、
容器内の応力変化が明るい信号として前記光検知手段に現れるように、可視光エネルギーを容器を通して前記光検知手段に差し向けるために、容器の両側に配置された直交偏光子を含む可視光発生手段と、
前記光検知手段に結合された、容器内の応力変化を前記明るい信号の関数として検出するための手段と、を有し、
前記光検知手段は、赤外光にも応答し、
更に、前記光検知手段のところに基準灰色背景を形成するように、且つ、容器の不透明変化が前記基準灰色背景に対する暗い信号として現れるように、赤外光を容器を通して前記光検知手段に差し向けるために設けられた赤外光発生手段を有し、
前記明るい信号及び前記暗い信号は、前記光検知手段のところで前記基準灰色背景に対して現れる、装置。
【請求項１６】
前記赤外光発生手段及び前記可視光発生手段は、可視光及び赤外光を容器から前記光検知手段に同時に差し向けるための単一光源を有する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記光検知手段は、単一の光センサーを有する、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記単一の光センサーは、前記基準灰色背景に対する前記明るい信号及び前記暗い信号を含む容器の像を受けるためのアレイセンサーを有する、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
更に、容器をその軸線を中心に回転させるための手段と、前記光センサーを容器の回転の増分で走査させるための手段と、を有する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
透明ガラス製品を応力変化及び不透明変化について検査する方法であって、
(i) 第１波長範囲及び第２波長範囲の光エネルギーを製品から単一の光センサーに同時に差し向ける段階と、
(ii)灰色背景を前記光センサーに形成し、製品の不透明変化が前記灰色背景に対する暗い像として前記光センサーに現れるように前記光エネルギー波長範囲の一方を部分的に減衰させる段階と、
(iii) 前記波長範囲の他方を、製品の応力変化が前記灰色背景に対する明るい像として現れるように偏光させる段階と、
(iv)製品の応力変化及び不透明変化を前記明るい像及び前記暗い像の関数として検出する段階と、を有する方法。
【請求項２１】
前記光センサーは、前記灰色背景に対する前記明るい像及び前記暗い像からなる像を受けるＣＣＤセンサーを有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記波長範囲の両方の光を単一光源から発生させる段階からなる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記単一光源は、広域拡散光源を有する、請求項２０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、容器の光学特性に影響を及ぼす商業的変化（ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｖａｒｉａｔｉｏｎ）について透明容器を検査することに向けられ、更に詳細には、容器を、その側壁及び底の応力変化又非応力変化について検査する方法及び装置に向けられる。
【０００２】
【従来の技術】
ガラスビン又はガラス製水差しのような透明容器の製造では、種々の種類の異常が容器の側壁、ヒール、底、ショルダー及び／又はネックに起ることがある。当該技術において「商業的変化」と呼ばれるこれらの異常は、容器の商業的受容性に影響を及ぼすことがある。従来、容器の光学特性に影響を及ぼす商業的変化を検査するために、電気光学技術を採用することが提案されてきた。基本原理は、光源を、光エネルギーを容器に差し向けるように位置決めし、カメラを、光源によって照射された容器の部分の像を受けるように位置決めすることである。光源は均一な光の強さのものでも良いし、光源をその一次元方向に亘って変化する光の強さをもつように形成しても良い。光源によって照明された容器の部分の不透明で且つ屈折の商業的変化が、カメラで受けられ、そして記憶された、照明された容器の像の光の強さの関数として検出される。
【０００３】
異なる熱膨張特性を有する材料を単一容器に混合することがあるリサイクルガラスでガラス容器を製造する際に、ある問題に遭遇する。例えば、非常に低い熱膨張特性を有する透き通った調理道具をリサイクル用ガラスと混合することがあることが知られている。容器に現れる調理道具の非溶融粒子は、冷却時、割れる又は後で破損の部位になることがある応力点を作る。ガラス内に現れ、応力変化を引き起こすことがあるその他の異質部分は、ガラス前炉又はスパウトからの耐火材料の石又は小片を含む。かくして、容器の応力変化及び不透明な非応力変化を検出するための方法及び装置を提供することが必要である。
従来、容器の側壁の応力変化を検出するための直交偏光子を採用することが提案されてきた。容器の側壁に応力変化がない場合には、直交偏光子とその間に位置決めされた容器とを通して差し向けられた光エネルギーは、通常、撮像カメラに暗い領域をもたらす。しかしながら、応力変化は、応力変化を示す明るい点をそうでない暗い背景に対してカメラに与えるに十分、容器を通過する光エネルギーの偏光を変える。そのような技術を背景として論じ、赤外光エネルギー及び周囲の光の背景効果を減少させる赤外偏光フィルターを採用することを提案した、本出願の譲受人に譲渡された米国特許第４，２０６，６５６号を参照すべきである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一般的な目的は、透明ガラス製品、特にガラス容器を容器の光学特性に影響を及ぼす商業的変化について検査するための方法及び装置を提供することにある。本発明の更なる特定の目的は、容器の応力変化と不透明変化（応力又は非応力）の両方を検出するのに特によく適した上述した特徴の方法及び装置を提供することにある。本発明の他の目的は、容器の応力変化及び不透明な非応力変化を単一の光源と単一の光センサーとを有する単一の検査ステーションで検出するための上述した特徴の方法及び装置を提供することにある。本発明の更なる目的は、実行するのに経済的であり、しかも長い操作寿命に亘って信頼できる上述した特徴の方法及び装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、赤外及び可視の両方の光エネルギーを容器から可視及び赤外の光エネルギーの両方に応答するカメラに差し向けることを提案する。直交偏光子が容器の両側に位置決めされ、容器の中を進む可視光エネルギーの偏光を変える容器の応力変化がない場合には、偏光子はカメラへの可視光の透過を阻止するように可視光エネルギーに作用する。他方、背景光の基準灰色光の強さをカメラに形成する赤外光エネルギーには、偏光子はほとんど又は全く影響を及ぼさない。このように、容器の応力変化によるカメラへの可視光の入射は基準灰色背景に対する明るい信号として現れ、容器の不透明変化による赤外光の遮断は基準灰色背景に対する暗い信号として現れる。
【０００６】
従って、本発明の１つの側面によれば、第１波長の光エネルギー（例えば偏光可視光エネルギー）が容器の第１のタイプの商業的変化（例えば応力変化）に応答し、第１波長と異なる第２波長の光エネルギー（例えば赤外光エネルギー）が第１のタイプと異なる商業的変化の第２のタイプ（例えば不透明変化）に応答する仕方で光エネルギーが容器に差し向けられる、容器をその光学特性に影響を及ぼす商業的変化について検査する方法を提供する。容器からの光エネルギーは光検知手段に差し向けられ、商業的変化は光検知手段に入射する第１波長の光エネルギーと第２波長の光エネルギーの関数として検出される。光検知手段は、好ましくは、第１波長と第２波長の両方の光エネルギーに応答する単一の光センサーの形態をなし、第１波長と第２波長の光エネルギーは、好ましくは、容器からセンサーに同時に差し向けられる。好ましくはセンサーでの第２波長のエネルギーの背景に対するセンサーでの第１波長の光エネルギーの像を形成することによって、第１波長でセンサーで受けた光エネルギーは第２波長で受けた光エネルギーと比較される。第２波長で受けた光エネルギーの背景に対する第１波長で受けた光エネルギーの容器の検査部分の２次元画像を得るために、本発明の好ましい実施形態の光センサーは容器回転の増分で走査されるＣＣＤアレイセンサーからなる。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態では、第１波長のエネルギーは容器の応力変化に応答する偏光可視光エネルギーからなり、第２波長の光エネルギーは容器の不透明変化に応答する赤外光エネルギーからなる。用語「可視」及び「赤外」光エネルギーを在来の意味で使用する。可視光エネルギーは波長範囲約０．４乃至０．７又は０．８マイクロメーターの光エネルギーである。本発明によれば、近赤外光エネルギーを含む赤外光エネルギーは波長範囲約０．７乃至３００マイクロメーターである。しかしながら、ガラスは約５マイクロメーターで不透明になり、そのような適用例では、約５マイクロメーターは事実上の上限を設置する。現在の好ましいシリコンカメラは約１．１マイクロメーターまでの感度である。両方の波長範囲の光エネルギーは、本発明の好ましい実施形態では、広域拡散光源によって発生し、可視及び赤外光エネルギーの両方に応答するＣＣＤ領域アレイセンサーに入射する。
【０００８】
本発明の他の側面による、容器のようなガラス製品の応力変化及び不透明変化を検出するための装置が、可視及び赤外の両方の範囲で入射する光エネルギーに応答する電気信号を生じさせるための光センサーを有する。赤外光エネルギーは、基準灰色背景を光センサーに形成するように容器からセンサーに差し向けられ、その結果、容器の不透明変化は灰色背景に対する暗い信号として現れる。可視光エネルギーは、容器の応力変化が灰色背景に対する明るい信号としてセンサーに現れるように容器の両側に配置された直交偏光子を通して光センサーに差し向けられる。かくして、応力及び不透明変化は、センサーで灰色背景に対する明るい又は暗い信号の関数として検出される。
本発明は、その追加の目的、特徴及び利点と共に、以下の説明、特許請求の範囲及び添付図面から最も良く理解されるであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、容器１４の側壁を本発明の現在の好ましい実施形態によって検査するための装置１０を示す。１又は２以上のランプ１８からなる光源１６が広域拡散光源を形成するようにディフューザー２０と協働する。光エネルギーがディフューザー２０から第１偏光子レンズ２２、容器１４の側壁を通り、それから第２偏光子レンズ２４を通ってカメラ２８のセンサー２６に差し向けられる。センサー２６は、好ましくは、電気信号を、アレイ２６に焦点合せされた容器１４の１次元画像の関数として情報処理装置３０に供給するための直線アレイＣＣＤセンサーからなる。遮断フィルター３２が、センサー２８に差し向けられた光エネルギーを部分的に減衰させるように配置される。
【００１０】
典型的にはスターホイール（図示せず）及び摺動板３６を含むコンベヤ３４が、連続容器１４を装置１０の適所にもってくるように配置され、且つ成形容器の供給源に連結される。コンベヤ３４は、米国特許第４，２３０，２１９号及び同第４，３７８，４９３号に示されているコンベヤのような任意種類のもので良い。連続容器は一定位置に保持され、駆動ローラーのような装置３８によって容器の中心軸線を中心に回転させられる。エンコーダー４０が、容器の回転の増分を示す信号を供給するために容器の回転機械構造に連結される。そのような増分は、一定の回転角度の増分又は一定速度での一定の回転時間の増分のいずれかで良い。情報処理装置３０がエンコーダー４０に接続され、且つ容器の回転の増分でセンサーを走査し、容器の軸線に関する異なる角度位置から容器の側壁の２次元電気画像を展開するためのカメラ２８のセンサー２６に接続される。エンコーダー４０の使用の代替例として、容器１４を実質的に一定の角速度で回転させながら、センサー２６を実質的に等しい時間増分で走査するように情報処理装置３０を制御しても良い。センサー２６は、容器の側壁の複合的な２次元画像を展開するために容器の回転の増分で走査される領域アレイセンサーからなるのが良い。各々のそのような画像は、灰色背景に対する明るい且つ／又は暗い画像信号からなるであろう。
【００１１】
本発明によれば、ランプ１８によってディフューザー２０から放出される光エネルギーは可視と赤外の両方の光エネルギーからなる。（可視及び赤外の光エネルギーは上で注目した全波長範囲を必ずしも含む必要はない。）偏光子２２、２４が互いに関して９０°の向きであり、即ち直交偏光子であり、可視波長範囲の光エネルギーに応答するように構成され、赤外光エネルギーに対して実質的に透明である。かくして、センサー２６への可視範囲の光エネルギーの入射は、通常、偏光子２２、２４の直交配向によって妨げられる。しかしながら、応力の加わった石又は節のような応力変化によって生じた容器１４の側壁内の複屈折は、応力領域を通過する光の偏光角度を変え、それにより、可視光エネルギーの基準の暗い背景である信号に対する明るい信号をセンサー２６に生じさせる。一方、赤外光エネルギーは、応力石又は非応力石のような不透明変化によって影響されなければ、容器１４の側壁を直接通過する。赤外範囲の光エネルギーに応答するようなフィルター２８が、そのような光エネルギーを部分的に減衰させ、それにより、センサー２６に基準灰色背景を形成し、容器の側壁の応力変化によって生じた可視光は基準灰色背景に対する明るい信号として現われ、容器の側壁の不透明変化によって遮断された赤外光は基準灰色背景に対する暗い信号として現れる。
【００１２】
かくして、可視及び赤外の両方のエネルギーに応答するセンサー２６は、供給源１６からの光エネルギーを効果的に組合せて基準灰色背景を形成し、不透明変化は基準灰色背景に対して暗く現れ、応力変化は基準灰色背景に対して明るく現れる。さもなければ、在来の画像分析技術を情報処理装置３０に採用して、これらの変化を大きさ及び種類について容易に分析することができる。米国特許第４，６０１，３９５号を参照すべきである。そのような情報を、不満足な容器をラインから排除するための不合格信号を送り且つ／又は画像データを操作者に表示するのに使用することができる。領域アレイセンサーを操作し且つ容器の２次元電気画像を展開するための例示の技術が米国特許第４，９５８，２２３号に開示されている。かくして、本発明の技術は、より大きく現れてより容易に検出される小さくて不透明な応力石の改良検出法を提供する、というのは、石自体だけでなく石の周りの応力パターンがカメラで見えるからである。本当に、応力を受けた不透明な石は、基準灰色背景に対するガラスの応力領域の明るい像によって囲まれた石の暗い像として現れる。
【００１３】
図２及び図３は、容器１４の底及びヒール部分を検査するための特定の有用性をもった本発明の第２の実施形態を示す。図１に示した要素と等しい又は同様の要素が対応する等しい参照番号によって特定される。可視及び赤外の光エネルギーがディフューザー２０及び偏光子２２を通って、摺動板３６の孔４６を通り、次いで、容器の底及びヒールからほぼ軸線方向に差し向けられる。領域アレイセンサー２４を含むカメラ２８が、部分赤外フィルター３２及び偏光子レンズ２４と協働して、容器１４の口から発散する光エネルギーを受けるように差し向けられる。かくして、センサー２６は情報処理装置３０（図１）と協働して、各々が基準灰色背景からなる容器の底の多像を展開し、応力変化は基準灰色背景に対する明るい信号として現われ、不透明変化は基準灰色背景に対する暗い信号として現れる。ディフューザー２０及び偏光子レンズ２２を含む光源を、本譲受人に譲渡された米国特許第５，４６６，９２７号に開示されているように形成するのが良く、それにより、容器の底及びヒールの屈折変化を検出するためにカメラ２８を容器の回転の増分で使用することができる。その上、図２及び図３は像を容器の底及びヒールの全直径に沿って受けるカメラを示しているけれども、カメラを、容器の底の半径だけをながめるように配向し且つ焦点合せすることができる。ビンを１回転回転させるとき、全体の容器の底が検査される。
【００１４】
不透明及び応力変化を検出するための本発明の技術を、容器の底及びヒールの屈折特性を検出するための上記の米国特許第５，４６６，９２７号に開示されているような、及び容器の側壁の屈折変化の検出のための米国特許第４，６０１，３９５号に開示されているような、屈折変化を検出するための他の技術と組合せて採用することができることを認識すべきである。
かくして、本発明により、容器のようなガラス製品を、容器の光学特性に影響を及ぼす商業的変化、詳細には容器の応力変化及び不透明変化について検査するための方法及び装置を提供した。本発明の方法及び装置を、赤外領域の光エネルギーに応答する高価な偏光子材料と区別されるような可視領域の光エネルギーに応答する相対的に安価な偏光子材料を採用して実施することができる。本発明の技術を、透き通った（無色）ガラス及び有色（例えば琥珀色）ガラスの両方に関して容易に採用することができる。述べたように、本発明の方法及び装置を単一の容器検査ステーションで実施することができ、本発明の方法及び装置は単一光源及び単一光センサーを採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明の１つの現在の好ましい実施形態による容器の側壁の応力及び不透明変化を検出するための装置を示す、電気光学的な図式的なダイヤグラムである。
【図２】    本発明の他の実施形態による容器の底の不透明及び応力変化を検出するための装置を示す、電気光学的な図式的なダイヤグラムである。
【図３】    図２の検査装置の断片的な側面図である。
【符号の説明】
１４        容器
１６        光源
２２        第１偏光子
２４        第２偏光子
２６        センサー
３２        フィルター
【図１】
0004302804.tif 000002
【図２】
0004302804.tif 000003
【図３】
0004302804.tif 000004