JPS5899738A - 透明体の欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガラス瓶等、半透明を含む透明体の欠陥検出装
置に関する。

瓶等透明容器の検査に関しては種々の検査機が実用に供
されているが、瓶表面の汚れ、材料素地に混入した泡や
その他の不純物、製品表面のしわ等いわゆる外観面での
欠陥についての検査は未だ目視検査の方が多く行われて
いる。欠陥検出装置としては従来よ〕レーザー光を用い
るもの、テレビカメラを使用するもの、ダイオードアレ
ーを使用するもの等が開発されている◇しかしながら、
レーザー光を使用するものは投光器よ〕の照射光及び欠
陥よりの反射光ともに指向性が強く、検出所望欠陥の大
きさに応じた分解能のコントロールが困難であり、さら
にレーザー発振器の寿命、保守、価格等技術面、経済面
での問題が大きかった。

またテレビカメラを使用するものは、スキャンニングス
ボツシの大きさで分解能が決まり、それ以上の分解能の
制御を必要とする場合には、論理による制御が必要とな
る欠点があつ念。又、従来におけるダイオードアレー使
用のものは、単位素子の面積で分解能が決まるが、通常
の自己走査型ダイオードアレーの単位長さが１ピツチの
２分の１程度であシ、不惑帯の影蕃を避けるためには微
ピッチをもって最小分解能とし、論理による制御を必要
とするため、経済的に不利でｉつた。

すなわち第１図から第４図は従来の自己走査型ダイオー
ドアレーの配置を示す正面図である。（イ）は単位素子
を、幹）は不感帯を示す。この不感帯（ロ）は単位素子
（イ）のピッチＰの一程度である。従って、欠陥の実像
（ハ）が第２図の如く単位素子げ）上に来た時と第３図
の如く欠陥の実像（ハ）が不感帯（ロ））に来た時とで
は感度に大きな差ができる。それ故、これを避けるため
に１８４図の如く検出すべき最小欠陥の大きさが２〜３
ピツチになるように像（ハ）及び単位素子（イ）の大き
さを選ばなければならなかつた。本発明は上記従来技術
の欠点を解消する装置の提供を目的とし、このために特
徴あるダイオードアレーを採用すると共に、近隣の２以
上の単位素子における出力量でアナログ演算を施し、こ
れによシ論理による制御や大容量メモリーを使用するこ
となく所望分解能による検査を実施し、被検査体の模様
、成型上不可避の型の合せ目、その他梨地等に起因する
誤動作、すなわち良品を欠陥品として排除すること、を
防止し、有効な外観欠陥の検査を達成せしめるものであ
る。以下具体的に説明する。

第５図及び第６図は半透明を含む透明の被検査体の代表
としてのガラス瓶１に対してその胴部の欠陥検査に本発
明の装置を適用した例を示す。拡散光源又は拡散板２か
らの光をガラス瓶ｌに照射し、透過光をレンズ系３で集
光し、結像面４上に瓶ｌの実像５を結像させる。この結
像面４上に光電変換器であるダイオードアレー６を配置
しく第８図から第１４図参照）、このダイオードアレー
６で光信号を電気信号に変換し、その出力電気信号にア
ナログ演算処理を施して、ガラス瓶１ｔ１部の欠陥を検
出する。この場合、ガラス瓶１は検査位置で回転させる
。第７図はガラス瓶ｌの底部の欠陥を検査する場合の例
を示す。この場合はガラス瓶１の底部近傍から拡散光を
照射する。なお検査に際しては、瓶１を回転させるかわ
りに、検出系の方を回転するようにしてもよい。

次に前記結像面４に配置すべきダイオードアレー６につ
いて説明する。その前に述べておくべきことは、本発明
においてダイオードアレー６の形状、配列、及びアナ四
グ演算式を考慮するのは第１に欠陥の検出信号の大きさ
が検出位置によって変化しないようにすることであシ、
第２に欠陥以外の部分よシの信号を出来る限シ小さくす
ることであシ、第３に処理アンプ数等の必要機器数を少
なくすることである。

まず本発明では第８図に示す如くダイオードアレー６の
各単位素子Ａ４＊Ａ１・・・間の不感帯７の幅Ｗを狭く
した。例えばピッチＰを１．５１ＥＩとし、輻Ｗを０．
３１１１とする。この第８図に示すダイオードアレー６
を前記結像面４に配置する。配置は瓶１ｊｌｌｉｉ部の
検査の場合には゛ダイオードアレー６の長平方向を瓶ｌ
の高さ方向に揃え、瓶１底部の検査１・５ の場合にはダイオードアレー６の長手方向を瓶ｌ底部の
半径方向に揃える。このダイオードアレー６の配置は以
下に示す別のダイオードアレー６の場合も同様である。

この１列に並んだ単位素子Ａｌ。

Ａ、・・・からなるダイオードアレー６において、今、
各単位素子ＡＩ　　＋　Ａ４　　ｙ　Ａｌ−・・・から
の出力１ｌｌｔム１゜ＫＡ！ｙｌム３．・・・とし、ア
ナ四グ演算式として１！ｃＡｎ”Ａｎ＋１１　（ｎ　−
１ｔ　２　ｅ　３　”・）を採用すれば、ダイオードア
レー６に対して像が縦方向に貫通する型の合せ目筋等は
消失される。すなわちｌＩ！ｉム□Ｈｊ　ｚ　ｌ　＝Ｑ
　＋　ｌ　ｍ　Ａ　、　　Ｉ　Ａ　ｓ　ｌ　０Ｑ　＋…
ｌ］１Ａｌｌｎ＋５ｌ＝０となるので検出されないから
である。一方、第８図の如きダイオードアレー６では同
じ大きさの欠陥像Ｈ２工であっても不感帯７を通巻欠陥
像工はその出力１１ｃＡ４−”ＡＳ　ｌ　ｔ　ｌ”Ａｌ
ｌ　−ｘ、、ｌ　ｌ　１１ｃＡ６薯 −にム７１の出力が不感帯７七通らない欠陥像Ｈの出力
ｌ　ＫＡ、　−ｍ、３１　＊　ｌ　ＩＡＩ　　”Ａ４１
に比較して低下してしまい、その結果欠陥像工は実際の
大きさよ妙手さい欠陥によるものであると課検査される
こととなる。すなわち欠陥像工において、単位素子Ａ１
１に占める像面積をＳ″６、単位素子Ａ、に占める像面
積をＳ、とすれば、出力ＩＫＡ４−Ｅ＾、ｌは面積Ｓ、
に対応し、出力１ｍＡ、−ＩＩｌｉＡ、ｌは１８６　　
　ｓｓｌの面積に対応し、出力ｌ　Ｋ　Ａ　＠　　Ｋ　
Ａ　？　ｌは面ＷＩｓ　ｓに対応することとなり、欠陥
像工に正確に対応した出力を得られない。

次に本発明ではこの矩形の単位素子Ａ、ＩＡ。

・・・を１列に配した第８図のダイオードアレー６の欠
５点を除くため２つの手段を考慮した。その一手段は第
９図に示す如く、各単位素子Ａ１＋ＡＩ・・・を平行四
辺形とすることである。そして各平行四辺形の対応する
１辺を同一直線上に整えることにより欠陥像の通過方向
Ｘに対して不感帯７が角廖を形成することに１１）、不
感帯７の影響を減少させることができるからである。す
なわち第９図において欠陥像Ｊがダイオードアレー６を
Ｘ矢符方向に通過する場合で説明すると、欠陥像Ｊが位
置Ｊ′にあるときには出力１ΣＡ４−ＥＡｌｌｌはゼロ
に近い値であるが、欠陥像Ｊが位置！にきたときには出
力ｌ　Ｅ　ａ　４　　”　Ａ　ｓ　ｌが欠陥像Ｊの面積
にほぼ対応する値となり、不感帯７の影響を少ないもの
とすることができる。

他の一手段は第１Ｏ図に示す如く２列化したダイオード
アレー６を用いることである。そしてこの場合、Ａ列と
３列とを例えば半ピツチずらす様にして配列するのがよ
い。今この例において、欠陥像Ｋがダイオードアレー６
を欠陥像ＸがＸ矢符方向に通過する場合、Ａ列における
出力Ｉ　Ｅ　Ａ　＠−ＫＡ＠　ｌ　ｔ　ｌＩ！′＾　Ｅ
Ａ４１’ｌ”＾４”Ａａｌは欠陥像Ｘの面積に対応する
出力よ抄かなり低い値となるが、一方、３列における出
力１　］ｌｉｎ、　　Ｈｍ、　Ｉ　＋　ｌＥ＋ｓ。

−１ｎｌは欠陥像にの面積に対応する値となるので不感
帯７の影響は排除できる。ただ符号りで示す欠陥像がＸ
矢符方向に通過する場合には出力１１１、　　’Ｈ１，
ｌ　＊　ｌＥＡ、　−ｚｍ、　ｌ及びｌ”ｉ　　”ｓ　
Ｉｓｌ　１Ｃ）、　−ＩＣＢｙ　＋は何れも欠陥像すの
面積に対応する出力に満たないので、不感帯７の多少の
影響は受けることになる。２列化することにより不感帯
７の影響を防止する例としては第１１図から第１３父に
示すダイオードアレー６が考えられる。

第１１−図はＡ列と３列とを°１ピッチずらしたもので
ある０第１２図は平行四辺形の単位素子ＡＩ＋Ａ、・・
・Ｂ、、Ｂ、・・・を２列に対称に配したものである。

Ａ列の単位素子Ａ１＋Ａ１・・・と３列の単位素子Ｂ、
、Ｂ、・・・を対称に配したのは斜め欠陥の傾斜方向に
よる信号のバラツキを防止するためである。第１３図は
平行四辺形の単位素子ＡＩ　　＋Ａｇ・・・Ｂ　１　　
＋　Ｂ　＠・・・をＡ列と３列で半ピツチずらしたもの
である。第１４図は同様にＡ列と３列で１ピツチずらし
たものである。

不感帯７の影響を防止する手段としては以上述べた如く
、不感帯７自体の幅Ｗを狭くすること、単位素子Ａ！＋
Ａ！・・・を平行四辺形とすること、及び２列化するこ
とであるが、本発明はさらに検査に必要なアンプ数警の
必要機器数を減少させる手段を考慮した。すなわち欠陥
を検出するだけであれば、アナログ演算式は列毎に上下
の単位素子間で、ｌ　ｚａ、　−’ｘ＊、　Ｉ　ｆ　ｌ
ＩｃＡｌ　−Ｘ　Ａｌ　ｌ　＋　Ｉ　’ＨＡ＠　−Ｈ＾
、１゜−”′１１ｃｍ−ｎ　　ｍＡｎ＋ｓ　ｌ　＋　１
１！＋１１．−ＩＣ）、Ｉ　＊　ｌ１１ｃｍ、　　Ｋｍ
、　１°°°１ちＩｎ　１！！ｍｍｌ＋Ｉ　Ｉの如く行
なえばよいのであるが゛、この場合には後述する装置の
処理工程における処理系０が単位素子数だけ必要となり
、その各処理系０につき複数の処理機器を必要とし、さ
らに各処理機器につき増幅等の必要がある場合には処理
機器の数ｘ単位素子数のアンプ数を必要とすることとな
って、装置が大きくなり、場所をとり、高価となる。そ
こで本発明ではダイオード６のＡ。

Ｂ２列間の４つの近接単位素子間でアナログ演算式 ば１（Ｐｉｎ＋ＩＣ＋ｎ）　　（ＩＣ６ｚ＋ｓ＋Ｋｍｎ
＋ＩＮ　　（ｎ−１、：Ｌ５１＋０Ｌｌ（ＩＣ＊Ｈ＋ｌ
ｍｎ−１−ｔ）　　（ＥＡ！１＋Ｉ−ｖ−−Ｎ　ｌ　（
、、ｌ工１　　’１　　代−八４４ａ　ＦＲ、Ｊ−’！
今、実例として＠１４図に示すダイオード６に式ｌ（］
１ＣＡｎ＋Ｋｉｎ）（Ｉｘｎ＋ｘ　＋ＩＣ＋ｎ＋ｔ　）
ｌを適用し、欠陥像Ｍがダイオードアレー６をＸ矢符方
向に通過する場合を説明すると、出力ｌ　（１ＣＡ１＋
Ｅｍ、　）（−］Ｃａ、　＋Ｍｘ、　）　ｌはゼａ、出
力１　（ＩＣＡ、　＋に！＋、　）−（Ｅム４−””４
　）　Ｉ　　はその波形ピークが欠陥像Ｍの゛面積に対
応する値となる。さらに出力１（ＩＣムＩＩ””ＩＩ）
−Ｃｙｔム、＋Ｉ、ｍ、）Ｉも欠陥像Ｍの面積に対応す
る値となる。又、欠陥＠Ｍが他の位置−を通過する場合
でも何れかの出力が欠陥像Ｍの面積と対応するだけの値
が得られる。そしてこの場合所用の演算数は単位票子数
の〃でよい。今１つの実例として、筒１０図に示すダイ
オードアレー６に式Ｉ　（１１！＊ユ＋Ｋｍｍ＋＋　）
（ＫＡｎ＋ｔ　＋Ｉｍｎ）ｌ（ｎｓｍｌ、：Ｌ５…）を
適用する場合を示す。まず欠陥像にがＸ矢符方向にダイ
オードアレー６を通過する場合、出力１（Ｉム１　＋Ｉ
Ｃ）、　）−（Ｅ＊、　＋ＩＣｍ、　）　Ｉはゼロ、出
力１（ＩＣＡ、　＋’Ｅ）、　）−（Ｅ＊４　＋］ｒｉ
ｍ、　）　Ｉはその波形ピークが欠陥像Ｘの面積に対応
する。又欠陥像りがＸ矢符方向に移動する場合、出力ｌ
　（］Ｉｉ＊、　＋１！：）、　）　　（ＩＣ，、＋１
８ｍ１ｌ）　ｌ及び出力＋　（ＫＡ、　＋に！＋、）　
　（ｍＡ。

＋ＩＣ＋、）ｌが欠陥像りの面積に対応することになる
。欠陥像に、Ｌが他の位置を通過する場合も同様である
。

これらの場合においても所用演算数は単位素子数の％で
すむ０勿論これらの４つの単位′素子間でのアナログ演
算によるも欠陥像の面積に対応する出力から多少の誤差
は出るが、かなりの精度を確保できる。たとえば、上記
第１４図のダイオードアレー６にアナログ演算式１（帽
１＋恥＜Ｈ）　　（ＩＣＡ□当＋ｘ　ｍｎ＋＋　）　Ｉ
　（ｎ＝１　ｅ　３　ｔ　５”・）を採用した場合は、
理論上では±２０％程度、又データでは後述のＰ波器１
２，１３の電気特性の要因により±１０％以下の誤差範
囲内に収まった。第１１図、第１２図に示すダイオード
アレー６の場合は精度的にはあまりよくない。所用演算
数が単位素子数の２でよいのは、アナログ演算に係る４
個の単位素子と　・してＡ列とＢ列とでずれた位置にあ
るものを採用することＫよ抄、重複した演算をするとと
なく欠〜゛陥像の面積に対応した出力を得られるからで
ある〇なお、その他の使用方法として、単位素子数を２
列に配したダイオードアレー６において、左右の単位索
子出力間での引き算を行なうこともできる。

この方法は例えば瓶ｌの円周方向での肉厚変化による影
響を防止するために、隣接単位素子の一方をダミーとし
て使用すゐ場合に有効である。

１！１４図は本装置の機構を示す回路図で、１１は演算
回路で、ダイオードアレー６の所定の４つの近隣単位素
子よりの信号を受は入れ、上記のアナ四グ演算ノ式によ
る演算を行々う。これにより４つの単位素子からの４つ
の出力信号を１つの出力信号とする。

次にこの出力信号を高域−波器１２に入力する。

高域ろ波器１２では例えば瓶１１ｉ部の肉厚変化及び円
周方向に長く入った線模様の影響を除失できる。すなわ
ち肉厚変化はそれ自体で低周波を構成し、又円周方向に
長く入った線模様や何かの継目等による像はダイオード
アレー６に対してもζ、れを横断する如く長く入るので
、その波形が低周波を構成すあ。′従って予め一定以下
の低周波をカツトするようにしておくことによって、こ
れら欠陥でない内厚変化、線、筋による影響を除失でき
る。

次に高域Ｆ波器１２からの出力を低域テ波器１３に入力
する。この低域ν波器１３では瓶表面の梨地模様による
影響を除央できる。梨地模様の場合、その像は小さく短
間隔で生じるので、その部分の出力波形が高周波を構成
するからである。低域沖波器１３からの信号はさらに絶
体値回路１４を経て比較器１５に入る。この比較器１５
で基準電圧発生器１６よりの基準電圧と比較させ排除信
号を一出力させる。この基準電圧発生器１６からの基準
電圧を可変とすることＫより座変を調整することができ
る。比較器１５からの出力はＯＲ回路１７に入力される
。そしてＯＲ回路１７から最終排除信号をガラス瓶１の
排除機１８に送る。以上において演算回路１１、高域−
波器１２、低域ν波器１３、絶体値回路１４、比較器１
５、基準電圧発生器１６により構成される処理系０は単
位素子４個につき１つ構成されるから、したがって必要
な処理系ｄは単位素子数をｎとすれば、ηとナル。

このことは処理系Ｏを構成する機器１１．１２゜１３　
、１４　、１５　、１’６が各々〃個ですむことになる
。

さらに１例えば各処理系０における各機器に使用される
アンプの総数をｍとした場合、本発明ではＨｍ−ｒｖ、
すなわち３”シ個のアンプ数を従来４ に比べて減少させることができる。この３ｎｙの値は非
常に大である。結局本発明では計器数を大幅に減少させ
ることができるのである。なお、スイッチング素子を用
いることにより６、例えば蛸１５図において高域沖波器
１２以援の経路を単列で処理することも可能である。但
しこの場合は応答の速い高感麿の器機を使用する必要が
ある。

本発明は以上の構成よ抄なり、不感帯幅を狭くした複数
の単位索子を整列させたダイオードアレーを用いると共
に、近隣単位素子出力間のアナログ演算処理回路を設け
たので必要単位素子数が少なくてすむ゛。そしてこの場
合、各単位素子を平行四辺形とし、或いは複列化するこ
とＫより不感帯による影響を防止することができる。そ
してさらに近接単位素子出力間でアナログ演算処理を施
こすことにより不感帯による影響を防止出粂るに加えて
アンプ数等の必要機器数を大幅に減少させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図社従来例を示す正面図、第５図、第６
ｒＩｌｉは査発明の装置をガラス瓶胴部の検査に用いた
例を示し、館５図は平面図、第６図は正面図である。第
７図は本発明の装置をガラス瓶底部の検査に用いた例を
示す正面図、ｔ１ｇ８図から第１４図は本発明に係るダ
イオードアレーの例を示す正面図、第１５図は本発明の
装置の機構を示す回路図で・ある。 ｌ・・・ガラス瓶、２・・・拡散板、３・・・レンズ系
、４…結像面、５・・・実像、６・・・タイオードアレ
ー、７・・・不感帯、ム８　、Ａ、・・・Ｂ、”ＩＢ、
・・・単位素子、Ｈ９工、Ｊ、に、ＩＩ、Ｍ…欠陥像 、　出願人　山′村硝子株式会社 第１図　　第２図第３図　第４図 口　　　　　口　　　口 ロ　　　　　ロ　　　ロ 第５図 第７図　　　　　　　　　　　第８図 第９図 第１３図　　　　　　　　　第に図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　拡散光を被検査体に照射し、透過光をレンズ
   系を用いて結像させ、結像面に配置した光電変換器によ
   り光学像を電気信号に変換して被検査体の良否を判定す
   る装置であって、前記光電変換器として不感帯幅を狭く
   したｖＩ数の単位素子を整列させたダイオードアレーを
   用いると共に、近隣単位素子出力間のアナログ演算処理
   回路を設けたことを特徴とする透明体の欠陥検出装置 （２）　　ダイオードアレーは平行四辺形の単位素子゛
   を用い、各単位素子の対応する一辺を同一直線上に整え
   て１列に配置した特許請求の範囲第１項記載の透明体の
   欠陥検出装置 （３）　　ダイオードアレーは単位素子を２列に整列し
   た特許請求の範囲第１項記載の透明体の欠陥検出装置 （４）ダイオードアレーは平行四辺形の単位素子を用い
   、各単位素子の対応する一辺を同一直線上に整えた特許
   請求の範囲第３項記載の透明体の欠陥検出装置 （５）単位素子の位置を２列間でずらした特許請求の範
   囲第３項又は第４項記載の透明体の欠陥検出装置 （６）アナログ演算処理を上下の隣接２単位素子出力間
   毎に行なう特許請求の範囲＠１項から第５（７）　　ア
   ナ四グ演算処理を左右の近１ｌｉＩ２単位出力間で行な
   う特許請求の範囲第３項から第５項の何れかに記載の透
   明体の欠陥検出装置 （８）アナログ演算処理を上下左右の近ｌＩ４単位素子
   毎に重複することなく行なう特許請求の範囲第３項から
   第５項の何れかに記載の透明体の欠陥検出−置 （９）　　アナログ演算処理は列毎に上下の単位素子出
   力間で引き算したものを特徴とする特許請求の範囲第８
   項記載の透明体の欠陥検出装置