JP2004257937A - 異物検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ビン容器に入った不透明液体に混入した異物を自動的に検出して、良品、不良品の仕分けを行う。
【解決手段】ビン容器を回転させ、液体中の異物を動かし、赤外線の照射により、透過率を高めた液体を赤外線撮像装置により撮影して、ある時間間隔で撮像した画像の差分信号をもとに異物の大きさ、種類を判別する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器内の液体に混入している異物を検査する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、容器内の液体に混入した異物を検出する手法は容器の背面あるいは真横からハロゲンランプや蛍光灯ランプなどで照明し、目視により行うことが多い。自動化した例では、ビール瓶や薬剤カプセルの中の異物検査が報告されているがいずれも容器が均一化されており、異物の種類が限られている。
自動化された装置の検出手法として、容器を回転あるいは加振して異物を動かし、複数の映像画面を比較して動いている異物を検出できることが報告されている。
（特願平０４−２１５３８８ 名称：異物検査装置 発明者：住田雅彦）
（特願平０５−０６３６５３ 名称：液中異物検査装置 発明者：星野優）
（特願平１１−２３８０２２ 名称：透明溶液内液体中の異物検査装置および検査方法 発明者：高野直義）
また、醤油のような不透明液体の異物検出例として、赤外線を照射して異物検出ができる例が報告されている。
（センサー技術 １９９２年３月号 Ｖｏｌ．１２．Ｎｏ３ 食品産業とセンサー）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ビン容器に入った不透明な液体、たとえば赤ワインに混入した異物を検出しようとした場合、従来の可視光を用いたのでは透過率が低く、異物検出は困難である。
容器の形状、色など均一化されていなく、またビンの表面にラベルが貼られているため透過率が一定でないため、自動検出を困難にしている。
さらに異物の種類によっては異物とせず内容物の一部とみなすものもある。
一例としてワインには澱と呼ばれる残留物や酒石酸粒が含まれており、
これは少量であれば異物でないと判定する必要がある。
また異物を検出の際、容器の加振、回転すると、泡が発生しやすく、発生を少なくする工夫や異物とみなさないための判定が必要である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶液中の異物の移動させ、ラベル位置と撮像装置との撮影位置の調整を行う回転機構と、容器表面に貼られたラベル位置を検出するラベルセンサーと、不透明液体での透過率を高める赤外線照射装置と赤外線検出ができる赤外線撮像器と、時間間隔をもって撮影した画像データから、動いている物体のみを抽出して容器表面状態の影響をキャンセルする抽出手段と抽出し異物の動きベクトル、面積をパラメータとする抽出物体の種類判別から異物であると判定する判別手段とその結果をもって容器を自動的に分別格納する分別機構を持った装置を提供することで上記課題を解決する。
【０００５】
【実施例】
図１は本発明の異物検査装置実施例のブロック図である。
１は内部に液体が充填されている被検容器である。
２は回転ローラであって速度と回転数がコントロールできるパルスモータで容器を一定時間回転させる。
５はホトインターラプタセンサーを使ったラベル検出器である。
ラベルと容器の光反射率は、ラベルが紙でできており、容器がガラスの場合、紙の反射率はガラスの５〜１０倍あるため、その差によりセンサー上にラベルがあるかいなかが判る。
回転速度が一定であれば容器を回転ローラで１回転以上することで、現在のラベルの位置がわかるので任意の回転位置にラベルを停止できる。
液体を動かすため容器を２から３回転し、その後ラベル位置が３赤外線撮像装置に対し最適位置に来た時に容器の回転を停止する。
印刷されたラベル紙の貼られたビンの中身を透視する場合、赤外線であっても透過度はラベルのない時に比べ１／１０〜１／１００になるため、撮像装置における撮像感度ダイナミックレンジの限界であり、ビンの裏表に貼られたラベルでは異物を透過することはほとんど不可能である。
そのため、照射光を減衰させ２枚以上のラベルが貼られている容器ではラベルとラベルとの間隔が撮像装置の正面位置にくるように停止させる。
このことで撮像器からみてそれぞれのラベルが重なり合う部分が最小になり、容器を透視できる範囲が最大となるため、異物検出確率が高まる。
一枚の場合は照射装置に最も近くに位置させることで、照射光の減衰は少なく、容器内の透過度のダイナミックレンジが最も良くなる。
容器に４赤外線照射装置により赤外線を照射し、赤外線用ＴＶカメラを利用した３赤外線撮像装置で一定時間間隔ごとに照射された容器の内部を撮影する。
赤外線照射装置は赤外線ＬＥＤ素子を平面上に並べたものを用いて、容器の透過度、溶液の透過度、ラベルの透過度を考慮に入れて容器の底部、中央部、ネック部の各部分がなるべく均一に透過されるようＬＥＤ素子の光度を調整することで、撮像する際のダイナミックレンジを最適にして、異物の検出をより容易にする。
撮影された画像信号は６抽出部に送られる。
抽出部では画像信号がＡ／Ｄ変換器によりデジタル画像データに変換され、時間間隔をおいて撮影された個々のデジタル画像データは前データとの差分をとり、その差分データは溶液中を動いているものが抽出されたことになる。
差分データは７判定部に送られ、異物であるか否かまたその種類は何であるかが判定される。
８分別機構で正常／異物ありと判定された結果により上下に置かれた９ベルトコンベアーに分別され、搬送される。
図２は赤外線照射装置の説明であって、たとえばＬＥＤを複数個直列接続したブロックを横Ａ〜Ｈまで、縦１〜８まで計６４に分ける。
各ブロックはスイッチによってＬＥＤへ流れる電流が可変とできる。
対象となる容器に照射して各ブロックからの透過光が均一になるようスイッチ調整しておき、その状態を記憶しておく。
対象となる容器を判定する際にその状態を呼び出して各部分の透過光が均一になるように設定できる。
図３は容器の回転軸角度を可変できる回転機構例であって、回転ローラは水平に対し１０度から２０度傾けてある。
これにより容器を水平に回した場合回転に伴い上部に溜まった気体が液泡となって液体にはいり込むことを防ぐ効果がある。
この作用により液泡を異物と誤認識する確率が減少するために、異物検出精度を高めることができる。
例では容器底を上げているがその逆にビン口を上げてあっても良い。
図４は容器のラベル検出説明図であって、液体を撮影する際、容器に貼られた１０ラベルの撮影最適位置を示している。
（ａ）は１枚貼り付けラベルの場合であって、照明の直後に位置させ、ラベルによる照射光の散乱光で液体を透視する。
（ｂ）は容器の表裏に貼られたラベルの場合であって、ラベル間の隙間の中心を撮像装置のカメラレンズの中心に位置させ、ラベル間隔から液体の撮像エリアが最大になるように位置させる。
図５は抽出部の詳細ブロック図であって赤外線用ＴＶカメラからのアナログ画像を１１Ａ／Ｄ変換器によりデジタル画像とする。 デジタル画像は１２一組の画像メモリーに記録する。
それぞれの画像メモリには時間間隔をおいた撮影映像画面が記録される。
１３は差分回路であって各画像メモリーを順次読み出してそれぞれの画素の差分を取り、１４ ２値化回路により抽出部の差分メモリーを順次読み出した信号の絶対値を予め決められた値と比較して大きければ差データを記録し、小さければ０を記録する（２値化）。
図６は判別部の詳細ブロック図であって１５一時記録メモリーに２値化した画像データを時間間隔ごとに記録する。
１６は動きベクトル検出回路であって、「０」以外とされた領域に注目して、一定時間での移動方向と移動距離（速度）を時間間隔ごとに記録された２値化画像データから求める。
１７は面積検出回路であって「０」以外とされた領域の面積を求める。
１８は異物情報記録メモリーであって、動きベクトル検出回路と面積検出回路から出力される領域情報を一定時間と個別異物ごとに記録する。１９は判別基準が記録されているテーブルであって、
抽出された個々の異物情報から異物であるか否か、また異物の種類を判定するためのもので、方向、速度、面積、の基準値をあらかじめ設定記憶してある。
２０は判定回路であって領域情報記録メモリーと判別基準テーブルの値を比較して、検出部分が異物であるか、その異物の種類が何であるかを予測する。
図７は領域情報記録メモリーの記録内容である。
抽出されたいくつかの領域の一定時間経過単位に検出した方向、速度、面積、を記録してある。
一定時間単位に情報をもつことで、容器を回転させて、停止させた直後の移動量と、一定期間経過後の移動量がわかる。 そのためたとえば比重が重く、
早く沈殿する物質と比重が液体に近く動きが継続する物質との区別ができ、
より精密な異物判別ができる。
実用に際しては上記アルゴリズムのすべてを適用する必要はなく、たとえば、時間間隔をおいて撮影した画像の差分信号を２値化した信号の大きさをのみの判定であっても異物判定には有効である。
図８は液体と容器の総合した光の波長に対する透過率ならびに照射装置に使用するＬＥＤの光の波長に対する発光強度を表したものである。
液体ａの透過率特性は波長の長い領域λ２以上では透過率が低く、短い領域λ１以下では高い特性をもち、透明度の高い容器に入った白ワインの多くに見られる。
液体ｂの透過率特性は波長の長い領域λ２以上では透過率が高く、短い領域λ１では低い特性をもち、着色容器に入った赤ワインの多くに見られる。
ＬＥＤ１は波長λ１にピークを持つＬＥＤの発光強度特性であり、ＬＥＤ２は波長λ２にピークを持つＬＥＤの発光強度特性である。
照射装置の発光源にこの２種類またはそれ以上の波長の異なるＬＥＤを使い、検出対象とする液体により発光波長を切り替え、または混在して使うことでより透過度が高くなるため、異物検出確度を高められる。
【０００６】
【発明の効果】
本発明は、液体が満たされた容器中の異物を赤外線照射と赤外線撮像装置により透視撮影して、容器を回転機構によって回す事で異物を動かし、
静止した直後は異物が動いていることを利用して、その速度、方向、大きさ、を判定基準として異物の有無、種類を判定する。
このことにより赤ワインのような不透明液体、表面にラベルの貼り付けてある容器や、異物に近い固形物が含まれており、個々の判断が必要な液体の異物検査を自動化可能とさせ、より精密に判定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る異物判定装置の機能構成図である。
【図２】本発明の照射装置の機能説明図である。
【図３】本発明の回転機構の機能説明図である。
【図４】本発明のラベル検出手段の説明図である。
【図５】本発明の抽出部の機能構成図である。
【図６】本発明の判定部の機能構成図である。
【図７】本発明の判定アルゴリズム説明図である。
【図８】本発明の照明装置の波長特性図である。
【符号の説明】
１ 被測定容器
２ 回転機構
３ 撮像装置
４ 赤外線照射装置
５ ラベルセンサー
６ 抽出部
７ 判別部
８ 分別機構
９ 搬送機
１０ ラベル
１１ Ａ／Ｄ変換回路
１２ フレームメモリー
１３ 差分回路
１４ ２値化回路
１５ ２値化一時記憶メモリー
１６ 動きベクトル検出回路
１７ 面積検出回路
１８ 異物情報記録メモリー
１９ 判別基準記録メモリー
２０ 比較判定回路

Claims (6)

1. 容器内の液体に混入している異物を検査する装置であって、
   上記容器を回転させる回転機構と、
   容器表面に貼られたラベル位置を検出するラベル位置検出回路と、
   容器を透視撮影するための赤外線照射装置と赤外線撮像装置と、
   異物の動きを時間間隔をもって撮像して、その画像データから異物映像を抽出するための抽出手段と、抽出した異物の種類を判定する判定手段と、判断結果から異物混入容器を分別する分別機構を有することを特徴とする異物検査装置。
2. 上記装置において、容器を回転させる際、容器の水平軸に対して一定の角度に調整できる機能を持たせたことを特徴とする回転機構。
3. 上記装置において、撮影時一枚のみ貼られたラベルであればラベル位置を撮像装置の真後ろに、あるいは複数貼られたラベルであればラベルとラベルの隙間を撮像装置が撮像できる位置に容器を停止するように回転機構を制御することを特徴とする検査方法。
4. 上記装置において、容器および内容液体の種類によって波長を選択できる照射装置を用い、検査対象物の透過度に合わせてに波長を選択することを特徴とする検査方法。
5. 上記装置において、（１）照射部分が複数分割でき、（２）かつ各部分の照射強度を可変でき、（３）照射波長を選択できる照射機能を持つことを特徴とする赤外線照射装置。
6. 上記装置において、撮像された画像データから異物の動きベクトルを検出して、ベクトルの方向と大きさおよび面積とから異物の種類を同定して良品か不良品か判定をすることを特徴とする検査方法。

Images