JP2001296250A - びん検査装置およびびん検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 びんが乾燥状態にあっても濡れ状態にあって
も安定して感度の高い検査を行うことができるびんの検
査装置１９、３９および検査方法を提供する。 【解決手段】 光を透過する被検査体に検査光を射出す
る検査光射出手段と、前記検査光のうち被検査体を透過
した透過光を撮像して撮像信号を出力する撮像手段２５
と、撮像信号および予め設定した基準データに基づいて
被検査体の状態を判別する判別手段３３とを備えた検査
装置において、撮像手段に分光プリズム３を備える。あ
るいは前記検査装置において、検査光射出手段として、
レーザー光射出装置４０を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、びん検査装置及び
びん検査方法に係り、特にリターナブル（再使用）性を
有するびん（以下、リターナブルびんという。）の外観
検査を行なうびん検査装置及びびん検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】リターナブルびんは、使用後に回収さ
れ、びん洗浄機により熱アルカリ溶液で洗浄することに
より十数回程度繰り返し使用された後、廃棄処分とされ
ている。

【０００３】ところで、出願人は、リターナブルびんの
繰り返し使用回数を向上させるべく、びんについて客観
的な基準で外観劣化を判別でき、検査速度を向上させる
ことが可能なびん検査装置及びびん検査方法について開
示している（特開平８−３３８８１５号の公報参
照。）。これは、びんに光を照射・透過させた際に発生
する散乱光の光量、分布などに基づいて劣化状態を検査
するものである

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の装置お
よび方法においては、光の散乱光を使用しているためび
んが濡れている場合には、びん表面のコーティング膜の
ピンホール（欠陥）が隠蔽され、散乱光に十分な差がで
きず、検査精度が低くなるという欠点があった。

【０００５】本発明は、びんを通る光の透過度を波長毎
に検証した結果、特定波長帯において、びんが乾燥状態
にあっても、濡れ状態にあっても安定した透過光量の差
が得られるという特徴をもとに、特定波長の透過光を利
用した検査装置及び検査方法を提供することを目的とし
たものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は本願発明者が、
劣化していないコーティング膜と劣化したコーティング
膜を透過する光量の差が、特定波長の光について顕著で
あること、すなわち、特定波長の光を用いれば感度の高
いびんの検査を行うことができるという事実を見出した
ことに基づくものである。

【０００７】図３および図４は、分光光度計により波長
３００〜１０００ｎｍの範囲で１０ｎｍ毎の各波長の透
過光量を測定したものである。縦軸は透過光率（％）横
軸は波長（ｎｍ）をあらわしている。サンプルびんは、
グレード０（劣化なし。）とグレードIV（劣化激し
い。）のものを用いて、それぞれ３回測定を行った。図
３はサンプルびんが乾燥している状態、図４は濡れてい
る状態での測定結果である。これらの図からも明らかな
ように、５００ｎｍ以上の波長域においてグレード０と
グレードIVとの透過光量に明瞭な差異が認められる。こ
の差異は特に６００〜８００ｎｍの波長域において顕著
である。しかもこれらの傾向は、サンプルびんが乾燥し
ていても（図３）、濡れていても（図４）同様に認めら
れる。

【０００８】図１は、上記知見をさらに確認のため、検
査装置化したものである。光照射手段１から照射された
照射光５はびん２を透過して透過光６となり分光プリズ
ム３に達する。透過光６は、分光プリズム３内で波長毎
に分光され分光スペクトル７となって受光素子４に達
し、光量が測定される。

【０００９】図２は、上記知見をさらに確認するため、
光源を特定波長光のみ発生するレーザー光照射装置１０
としたものである。レーザー光照射装置１０から照射さ
れた特定波長の照射光１５はびん２を透過して透過光１
６となり、フィルター１１を経て受光素子１７に至り、
光量測定される。この検査装置によっても上記知見、す
なわち特定波長光を使用すれば、サンプルびんの乾燥の
有無にかかわりなくコーティング膜の劣化について感度
の高い検査が可能であることが確認された。

【００１０】以下、本発明について説明する。なお、本
発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括
弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態
に限定されるものではない。

【００１１】請求項１の発明は、光を透過する被検査体
に検査光を射出する検査光射出手段（１）と、前記検査
光のうち被検査体を透過した透過光を撮像して撮像信号
を出力する撮像手段（２５）と、撮像信号および予め設
定した基準データに基づいて被検査体の状態を判別する
判別手段（３３）とを備えた検査装置であって、撮像手
段には透過光から特定波長の光のみを選択する波長選択
手段が備えられていることを特徴とする検査装置（１
９）により前記課題を解決する。また請求項７の発明は
上記検査装置を用いた検査方法により前記課題を解決す
る。

【００１２】これらの発明によれば、波長選択手段によ
り透過光は特定波長の光に分光されるので、この特定波
長光を撮像することにより感度の高い検査を行うことが
できる。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１に記載の検査
装置において、波長選択手段には分光プリズム（３）が
備えられていることを特徴とする。また請求項８の発明
は、上記検査装置を用いた検査方法により前記課題を解
決する。

【００１４】これらの発明によれば、分光プリズムによ
り透過光は特定波長光に分光されるので、この特定波長
光を撮像することにより感度の高い検査を行うことがで
きる。

【００１５】請求項３の発明は、光を透過する被検査体
に検査光を射出する検査光射出手段と、検査光のうち被
検査体を透過した透過光を受光して受光信号を出力する
信号処理手段（４５）と、受光信号および予め設定した
基準データに基づいて被検査体の状態を判別する判別手
段（５２）とを備えた検査装置であって、検査光射出手
段には特定波長の検査光を射出する特定波長光射出手段
（４０）が備えられていることを特徴とする検査装置
（３９）により前記課題を解決する。また請求項９の発
明は、上記検査装置を用いた検査方法により前記課題を
解決する。

【００１６】これらの発明によれば、検査光は照射の段
階で特定波長に調整されているので、その透過光をその
まま撮像して、感度の高い検査を行うことができる。

【００１７】請求項４の発明は、請求項３に記載の検査
装置において、特定波長光射出手段には、レーザー光射
出装置（４０）が備えられていることを特徴とする。ま
た請求項１０の発明は、上記検査装置を用いた検査方法
により前記課題を解決する。

【００１８】これらの発明によれば、検査光は照射の段
階でレーザー光射出装置により特定波長に調整されてい
るので、その透過光をそのまま撮像して、感度の高い検
査を行うことができる。

【００１９】請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれ
かに記載の検査装置において、被検査体は、コーティン
グ膜が形成されたびん（２）であり、特定波長は、５０
０〜３０００ｎｍ（ナノメーター）であることを特徴と
する。また請求項１１の発明は、上記検査装置を用いた
検査方法により前記課題を解決する。

【００２０】これらの発明によれば、コーティング膜が
形成されたびんの劣化の有無に対して、透過光の差異が
明瞭な波長域において、びんの検査を行うことができ
る。また、びんが乾燥していても濡れていても良好な感
度を得ることができる。

【００２１】請求項６の発明は、請求項１〜４のいずれ
かに記載の検査装置において、被検査体は、コーティン
グ膜が形成されたびんであり、特定波長は、６００〜８
００ｎｍ（ナノメーター）であることを特徴とする。ま
た請求項１２の発明は、上記検査装置を用いた検査方法
により前記課題を解決する。

【００２２】これらの発明によれば、コーティング膜が
形成されたびんの劣化の有無に対して、感度の高い波長
域において、びんの検査を行うことができる。また、び
んが乾燥していても濡れていても良好な感度を得ること
ができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示す２つの実
施形態に基づき説明する。

【００２４】図５および図６は、透過光を受光側で分光
プリズムを用いて波長を選択してその選択された特定波
長の透過光量を測定する検査装置１９および検査方法に
かかる本発明の第１の実施形態を示している。図５は分
光プリズムを用いたびん検査装置１９、図６は検査装置
１９を組み込んだびん検査ラインのブロック図をそれぞ
れ示している。

【００２５】図５に示されるように、検査装置１９は、
びん２の一端側に光照射手段１が設けられ、他端側には
撮像装置２５が設けられている。撮像装置２５の内部に
は、びん２に近い側から、スリット２０、レンズ２１、
分光プリズム３および受光素子２８が一列に配列されて
いる。

【００２６】光照射手段１から照射された入射光２６の
光束はびん２を透過し、透過光２７となって撮像装置２
５へと入射する。撮像装置２５の透過光入り側にはスリ
ット２０が設けられており、透過光２７のうち被検査範
囲の光のみ選択され、検査範囲外の光はここで遮断す
る。ついで被検査範囲の光のみ選択された光束はレンズ
２１により収斂されて分光プリズム３に入射される。入
射された光は分光プリズム３により各波長に分光され、
受光素子２８により波長毎に光量が測定される。

【００２７】図６は、検査装置１９をラインに組み込ん
だ場合の一例を示す。びん２を図の右上方から左下方に
搬送するコンベア３０をはさんで、光照射手段１と撮像
装置２５とが配置され、両者の間が検査エリアとなって
いる。検査エリアの搬送面側部には、びん２がコンベア
３０により検査エリアに到達したことを感知するびん検
出センサー３１が設けられている。さらにこの近傍には
トリガ、照明コントローラー３２および画像処理・判定
用ＰＣが備えられており、これらの間は信号の送受信が
可能となっている。

【００２８】コンベア３０によりびん２が検査エリアに
達すると、センサー３１がこれを感知して、トリガ、照
明コントローラー３２に信号を送信する。信号を受信し
たトリガ、照明コントローラー３２は光照射手段１にび
ん２が光照射手段１と撮像装置２５との間に搬送される
タイミングと同期して光を照射すべき命令信号を送信す
る。命令信号を受信した光照射手段１は、所定の検査光
をびん２に向けて照射する。検査光はびん２を透過し
て、撮像装置２５内の分光プリズム３にて各波長に分光
され、受光素子２８にて特定波長の光のみ撮像される。
この測定結果は、画像処理・判定用ＰＣ３３に撮像信号
として送信される。画像処理・判定用ＰＣ３３は前記撮
像信号に基づいて特定波長（本実施形態においては６７
０ｎｍ）のスペクトル積分値（画素数）の演算を行う。
この値が所定値以下であった場合、画像処理・判定用Ｐ
Ｃ３３は、「びん排出信号」３４を発し、びん２は不良
びんとしてライン外に排出される。これについては後に
詳述する。

【００２９】なお、上記の実施の形態では、撮像装置２
５内部にスリット２０、レンズ２１を配列する例を示し
たが、透過光の特定波長を明瞭に分光することができる
のであれば、これらを省略することも可能である。

【００３０】図７は、検査装置１９により、コーティン
グ膜の劣化の程度が異なる５種類のサンプルびんを検査
した結果を示したものである。図の縦軸は、透過光のう
ち波長６７０ｎｍの光のスペクトル積分値（画素数）を
あらわしている。一方図の横軸は、びんコーティング膜
の劣化の程度を表している。グレード０は劣化がないこ
とを示し、グレードIVは劣化が激しいことを示す。グレ
ードI〜IIIはそれらの中間にある劣化状態を示す。ま
た、左右２本のグラフのうち左側のグラフは、乾燥状態
のびんについて測定した結果を示し、右側のグラフは濡
れた状態のびんについての結果である。図からも明らか
なように、びんが乾燥状態にあっても濡れた状態でも、
コーティング膜の劣化の程度に応じてスペクトル積分値
に明瞭な差が認められる。したがって例えば、グレード
IVのびんを不良びんとして排出したい場合には、スペク
トル積分値が５００００．０以下になった場合に排出信
号を発するように、画像処理・判定用ＰＣ３３の設定を
行えば良い。

【００３１】図８および図９は、レーザー光射出装置に
より特定波長の検査光を射出して、その透過光量を測定
する検査装置３９および検査方法にかかる本発明の第２
の実施の形態を示している。図８はレーザー光射出装置
を備えたびん検査装置３９、図９は検査装置３９を組み
込んだびん検査ラインのブロック図をそれぞれ示してい
る。

【００３２】図８に示されるように、検査装置３９に
は、びん２をはさんで一端側にレーザー光射出装置４０
が設けられ、他端側には撮像装置４５が設けられてい
る。レーザー光射出装置４０には、半導体レーザー発生
素子４１とそれから射出されたレーザー光の光束を拡幅
する組み合わせレンズ４２が備えられている。撮像装置
４５の内部には、びん２に近い側から、レンズ４６、お
よびレーザーセンサー４７が配列されている。なお、撮
像装置４５に透過光４４以外のノイズ光、例えば乱反射
光や他の光源からの光などが入ることがあるので、これ
らを遮断するために撮像装置４５の入射側にフィルター
１１を設けている。ノイズ光が入射する恐れがなければ
フィルター１１は省略しても良い。

【００３３】半導体レーザー発生素子４１から射出され
たレーザー光の光束は組み合わせレンズ４２により所定
の大きさに拡大された照射野を持つ平行光４３となって
びん２を透過する。このように照射野を拡大することに
より検査範囲を拡大することができ、より信頼性の高い
結果を得ることができる。透過光４４は撮像装置４５へ
と入射して、凸レンズ４６により、収斂されてレーザー
センサー４７に至り、光量測定される。

【００３４】図９は、検査装置３９をラインに組み込ん
だ場合の一例を示す。びん２を図の右上方から左下方に
搬送するコンベア５０をはさんで、レーザー光射出装置
４０と撮像装置４５とが配置され、両者の間が検査エリ
アとなっている。検査エリアの搬送面側部には、びん２
がコンベア５０により検査エリアに到達したことを感知
するびん検出センサー５１が設けられている。さらにこ
の近傍にはセンサーアンプ５２が備えられており、セン
サーアンプ５２と、レーザー光射出装置４０および撮像
装置４５との間は信号の送受信が可能となっている。

【００３５】コンベア５０によりびん２が検査エリアに
達すると、センサー５１がこれを感知して、図１２の空
びん検査装置制御盤６１へ「びんあり信号」５４を発信
する。一方、レーザー光射出装置４０は稼動中は連続的
にレーザー光を発生し続けている。検査域に達したびん
２からの透過光量が所定値より低い場合、すなわちレー
ザーセンサー４７の発生電圧が所定値より低い場合に
は、センサーアンプ５２を介して、びん排出機構（図１
２参照）へと「びん排出信号」を発信し、びん２は不良
びんとしてライン外に排出される。これについても後に
詳述する。

【００３６】なお、上記の実施の形態では、検査域拡大
のため、レーザー光射出装置４０と撮像装置４５にレン
ズ４２、４６を配列する例を示したが、広い範囲を検査
しなくとも全体の劣化状態が判定可能である場合には、
これらを省略することも可能である。

【００３７】図１０、１１は、検査装置３９により、コ
ーティング膜の劣化の程度が異なる５種類のサンプルび
んを検査した結果を示したものである。図の縦軸は、透
過光のうち図１０は波長６７０ｎｍの透過光によるレー
ザーセンサー４７の起電圧（Ｖ：ボルト）を、図１１は
波長７８０ｎｍの透過光によるレーザーセンサー４７の
起電圧（Ｖ：ボルト）をあらわしている。一方図の横軸
は、びんコーティング膜の劣化の程度を表している。グ
レード０は劣化がないこと、グレードIVは劣化が激しい
こと、グレードI〜IIIはそれらの中間にある劣化状態、
左右２本のグラフのうち左側のグラフは乾燥状態のびん
について測定した結果、右側のグラフは濡れた状態のび
んについての結果である等、第１の実施の形態の場合と
同様である。ここにおいても、びんが乾燥状態にあって
も濡れた状態でも、コーティング膜の劣化の程度に応じ
てスペクトル積分値に明瞭な差が認められる。

【００３８】図１２は本発明によるびん検査装置が組み
込まれた検査ラインの一例を示す平面図である。本検査
ラインでは、未検査びん７０を搬入するコンベア８０
と、びんの欠陥検出用のカメラ等が適宜組み込まれたタ
ーンテーブル群８１、８２、８３、８４と、他社びん７
３を排出するコンベア８７と、不良びん７２を排出する
コンベア８６と、良びん７１を充填等の次工程に搬送す
るコンベア８５とによってびんの搬送が行われている。
また図のＡ点には、本発明にかかる検査装置６３、６４
が、Ｂ点においては他社びんを特定して排出する排出機
構が、Ｃ点においては、本発明にかかる検査装置や他の
検査装置からの排出信号を受けて該当する不良びんを排
出する排出機構８８が、ライン近傍にはライン全体の制
御を司る空びん検査機制御盤６１が配置されている。

【００３９】図の左上方からコンベア８０にて連続的に
搬入される未検査びん７０は、Ａ点において本発明の検
査装置６３、６４によりコーティング膜劣化有無の判定
を受ける。ここで劣化している旨の判断がなされると、
検査装置６３、６４から空びん検査機制御盤６１に向け
て「びん排出信号」６５を発する。「びん排出信号」６
５を受けた空びん検査機制御盤６１は、センサー３１、
５１からのびんあり信号とびん排出信号との同期をと
り、他の検査機からの情報も含めて不良びん排出機構８
８に対して当該びんが到達した時点にあわせて排出が行
われるように「排出命令」６６を発し、不良びん７２の
排出が行われる。

【００４０】

【発明の効果】以上に説明したように、検査光に特定波
長の光を用いることにより、分布を持った波長の光を検
査光として使用した場合に比較して、感度の高い検査を
行うことができる。また、びんが乾燥状態にあっても濡
れ状態にあっても安定して感度の高い検査を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリズムにより分光して検査を行うオフライン
検査装置の図。

【図２】レーザー光照射装置を用いたオフライン検査装
置の図。

【図３】分光光度計を用いて乾燥状態のびんを測定した
結果。

【図４】分光光度計を用いて濡れた状態のびんを測定し
た結果。

【図５】分光プリズムを用いたびん検査装置を示す図。

【図６】分光プリズムを組み込んだびん検査ラインのブ
ロック図。

【図７】図５のびん検査装置での測定結果。

【図８】レーザー光照射装置を用いたびん検査装置を示
す図。

【図９】レーザー光照射装置が組み込まれたびん検査ラ
インのブロック図。

【図１０】図８のびん検査装置での測定結果であって、
レーザー光の波長が６７０ｎｍの場合。

【図１１】図８のびん検査装置での測定結果であって、
レーザー光の波長が７８０ｎｍの場合。

【図１２】本発明によるびん検査装置が組み込まれた検
査ラインの一例を示す平面図。

【符号の説明】 １ 光照射手段（検査光射出手段） ２ びん ３ 分光プリズム １９ 検査装置 ２５ 撮像装置 ３３ 画像処理・判定用ＰＣ（判別手段） ３９ 検査装置 ４０ レーザー光射出装置（特定波長光射出手段） ４５ 撮像装置 ５２ センサーアンプ（判別手段）

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を透過する被検査体に検査光を射出す
   る検査光射出手段と、前記検査光のうち前記被検査体を
   透過した透過光を撮像して撮像信号を出力する撮像手段
   と、前記撮像信号および予め設定した基準データに基づ
   いて前記被検査体の状態を判別する判別手段とを備えた
   検査装置であって、 前記撮像手段には、前記透過光から特定波長の光のみを
   選択する波長選択手段が備えられていることを特徴とす
   る前記検査装置。
2. 【請求項２】 前記波長選択手段には分光プリズムが備
   えられていることを特徴とする請求項１に記載の検査装
   置。
3. 【請求項３】 光を透過する被検査体に検査光を射出す
   る検査光射出手段と、前記検査光のうち前記被検査体を
   透過した透過光を受光して受光信号を出力する信号処理
   手段と、前記受光信号および予め設定した基準データに
   基づいて前記被検査体の状態を判別する判別手段とを備
   えた検査装置であって、 前記検査光射出手段には、特定波長の検査光を射出する
   特定波長光射出手段が備えられていることを特徴とする
   前記検査装置。
4. 【請求項４】 前記特定波長光射出手段には、レーザー
   光射出装置が備えられていることを特徴とする請求項３
   に記載の検査装置。
5. 【請求項５】 前記被検査体は、コーティング膜が形成
   されたびんであり、 前記特定波長は、５００〜３０００ｎｍ（ナノメータ
   ー）であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
   記載の検査装置。
6. 【請求項６】 前記被検査体は、コーティング膜が形成
   されたびんであり、 前記特定波長は、６００〜８００ｎｍ（ナノメーター）
   であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
   の検査装置。
7. 【請求項７】 光を透過する被検査体に検査光を照射す
   るステップと、 前記検査光のうち前記被検査体を透過した透過光を特定
   波長の光に分光するステップと、 前記特定波長の光を撮像して、撮像信号を出力するステ
   ップと、 前記撮像信号および予め設定した基準データに基づいて
   前記被検査体の状態を判別するステップと、 を備えたことを特徴とする検査方法。
8. 【請求項８】 前記透過光を特定波長の光に分光するス
   テップは、分光プリズムにより前記透過光を特定波長の
   光に分光するステップであることを特徴とする請求項７
   に記載の検査方法。
9. 【請求項９】 光を透過する被検査体に特定波長の検査
   光を照射するステップと、 前記検査光のうち前記被検査体を透過した透過光を受光
   して、受光信号を出力するステップと、 前記受光信号および予め設定した基準データに基づいて
   前記被検査体の状態を判別するステップと、 を備えたことを特徴とする検査方法。
10. 【請求項１０】 前記特定波長の検査光を照射するステ
    ップは、レーザー光を照射するステップであることを特
    徴とする請求項９に記載の検査方法。
11. 【請求項１１】 前記被検査体は、コーティング膜が形
    成されたびんであり、 前記特定波長は、５００〜３０００ｎｍ（ナノメータ
    ー）であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか
    に記載の検査方法。
12. 【請求項１２】 前記被検査体は、コーティング膜が形
    成されたびんであり、 前記特定波長は、６００〜８００ｎｍ（ナノメーター）
    であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記
    載の検査方法。