JP2016014589A - 容器検査方法及び容器検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】欠陥の検出精度を向上させることができる容器検査方法を提供する。【解決手段】壜１００の側面を含む撮像範囲ＩＲに対して壜１００の外周側から照明光を照射する照明工程と、撮像範囲ＩＲをカメラ３で撮像する撮像工程と、を含み、照明工程では、壜１００の外周に対して撮像範囲ＩＲと同一の側で、かつカメラ３の光軸ＯＡＸに対して壜１００の周方向へ傾斜した方向から照明光を照射する。【選択図】図３

Description

本発明は、容器に生じる欠け、びり等の欠陥を検査する容器検査方法等に関する。

飲料壜の底部を検査する検査装置が知られている。例えば、壜底部に生じたびりと呼ばれる亀裂による欠陥を検出するため、底部下方に配置した照明からの照明光がびりで反射し、その反射光を壜側方に配置したカメラで撮像する検査装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１２−１３２７５２号公報

容器に対して照明光を照射すると欠陥個所で入射光が乱れ、その結果、欠陥が撮像される。しかしながら、容器の検査範囲全域に照明光を照射すると、照明光が容器表面で反射して欠陥を検出しにくいことがある。そのため、光量を減らすと欠陥からの光を捉えにくくなるおそれがある。このように、容器に対する照明装置の配置は、欠陥の検出精度に影響する傾向があり、さらなる検出精度の向上が要望されている。

そこで、本発明は欠陥の検出精度を向上させることができる容器検査方法等を提供することを目的とする。

本発明の容器検査方法は、容器（１００）の側面を含む撮像範囲（ＩＲ）に対して容器の外周側から照明光を照射する照明工程と、前記撮像範囲を撮像手段（３）で撮像する撮像工程と、を含み、前記照明工程では、容器の外周に対して前記撮像範囲と同一の側で、かつ前記撮像手段の光軸（ＯＡＸ）に対して容器の周方向へ傾斜した方向から照明光を照射するものである。

本発明の容器検査装置は、容器（１００）の側面を含む撮像範囲（ＩＲ）に対して容器の外周側から照明光を照射する照明手段（２）と、前記撮像範囲を撮像する撮像手段（３）と、を備え、前記照明手段は、容器の外周に対して前記撮像範囲と同一の側で、かつ前記撮像手段の光軸（ＯＡＸ）に対して容器の周方向へ傾斜した方向から照明光を照射するものである。

本発明によれば、容器の外周に対して撮像範囲と同一の側で、かつ撮像手段の光軸に対して容器の周方向へ傾斜した方向から照明光が照射される。容器は暗視野照明として映され、欠陥が生じている場合、欠陥による散乱光が観察される。欠陥以外の部分は暗く撮像されるので欠陥の有無を容易に区別でき、精度よく欠陥の有無を検出することができる。

本発明の容器検査方法の一形態において、前記照明工程では、前記容器の搬送経路（Ｐ）に沿って配置されている発光部（２ａ）により照明光を照射してもよい。また、この形態において、前記照明工程では、前記容器の斜め下方から当該容器の底部（１０１）側面に向けて前記発光部から照明光を照射してもよい。検査に必要な光量を供給できる。また、本発明の容器検査方法の一形態において、前記撮像工程では、照明光の照射により容器の側面にて照明光が反射し、かつ当該容器の側壁内部を照明光が透過している状態の容器を撮像してもよい。暗視野照明として映された容器を撮像することで、欠陥の有無を容易に区別できる。

本発明の容器検査装置の一形態において、前記照明手段には、前記容器の搬送経路（Ｐ）に沿って配置された発光部（２ａ）が設けられ、前記発光部が照明光を照射してもよい。また、この形態において、前記発光部は、前記容器の斜め下方から当該容器の底部（１０１）側面に向けて照明光を照射してもよい。本発明の容器検査装置の一形態において、前記撮像手段は、照明光の照射により容器の側面にて照明光が反射し、かつ当該容器の側壁内部を照明光が透過している状態の容器を撮像してもよい。

なお、以上の説明では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したが、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。

以上に説明したように、本発明によれば、容器の外周に対して撮像範囲と同一の側で、かつ撮像手段の光軸に対して容器の周方向へ傾斜した方向から照明光が照射される。容器は暗視野照明として映され、欠陥が生じている場合、欠陥による散乱光が観察される。欠陥以外の部分は暗く撮像されるので欠陥の有無を容易に区別でき、精度よく欠陥の有無を検出することができる。

本発明の一形態に係る容器検査装置の概略構成図。 照明装置の照明方向を示す図。 壜、ＬＥＤ及びカメラの位置関係を説明する図。 壜、ＬＥＤ及びカメラの位置関係を説明する図。 カメラで撮像される画像を説明する図。 欠けが生じた壜のサンプルを容器検査装置で撮像した画像の一例を示す図。 びりが生じた壜のサンプルを容器検査装置で撮像した画像の一例を示す図。 欠陥が生じていない壜のサンプルを容器検査装置で撮像した画像の一例を示す図。

図１は、本発明の一形態に係る容器検査装置の概略構成図である。容器検査装置１は、容器としての壜１００の底部１０１に生じた欠陥１１０（図４参照）の有無を検査する装置である。壜１００は、飲料等の液体を充填するためのもので有色かつ光透過性を有するガラス製である。容器検査装置１は、壜１００の欠けやびり（内部亀裂）を欠陥１１０として検出する。壜１００はスターホイール式搬送装置（不図示）の各ポケットに収容されて順次搬送される。また、スターホイール式搬送装置には、各ポケットに収容された壜１００をその軸線ＡＸの回りに回転させる回転機構が設けられている。壜１００は、回転機構による自転運動を伴いながらスターホイール式搬送装置により搬送（公転運動）される。容器検査装置１は、壜１００の搬送経路Ｐ上に設置されている。スターホイール式搬送装置には、各種周知技術を利用してよい。

容器検査装置１は、壜１００を照明する照明手段としての照明装置２と、壜１００の側面を含む撮像範囲ＩＲを撮像する撮像手段としてのカメラ３とを備えている。照明装置２には、発光部としての複数のＬＥＤ２ａが設けられている。図２に示すように、各ＬＥＤ２ａは、搬送経路Ｐに沿って配置され、壜１００の斜め下方から壜１００の側面に向けて白色の拡散光を照射する。各ＬＥＤ２ａが照明する照明区間を通過する間、壜１００は、１回転以上の自転運動をする。カメラ３は、ミラー４を介して壜１００の側面を撮像する。ミラー４には、反射面４ａの角度を変更する駆動機構４ｂが設けられている。駆動機構４ｂは、壜１００の移動に応じてミラー４の反射面４ａの位置を変更するように駆動が制御される。

図３及び図４は、壜１００とＬＥＤ２ａとカメラ３との位置関係を説明する図である。なお、図３及び図４において、説明の便宜上、１つの壜１００と１つのＬＥＤ２ａとの位置関係を図示するとともに、ミラー４の図示を省略している。カメラ３は、壜１００を含む撮像範囲ＩＲを撮像する。ここでいう撮像範囲ＩＲとは、カメラ３によって画像１２０に撮像される範囲のことで、図３の配置の例でいうと、壜１００に対して壜１００が撮像される側が撮像範囲ＩＲの側である。各ＬＥＤ２ａは、壜１００に対して撮像範囲ＩＲと同一の側で、かつカメラ３の光軸ＯＡＸに対して壜１００の周方向へ傾斜した方向から照明光を照明する。各ＬＥＤ２ａは、壜１００の斜め下方に設置され、壜１００の底部１０１の側面に向けて照明光を照射する。カメラ３は、光軸ＯＡＸが壜１００の中心を通る方向から壜１００の側面を撮像する。これにより、照明光の照射により壜１００の側面にて照明光が反射し、かつ壜１００の側壁内部を照明光が透過している状態の壜１００が撮像される。つまり、このような配置により、壜１００は少なくとも一部が暗視野照明として映される。

図５は、カメラ３で撮像される画像１２０を説明する模式図である。カメラ３の光軸ＯＡＸに対して壜１００の周方向へ傾斜した方向（図３ではカメラ３に対して左側の方向）から壜１００の側面に照明光を照射すると、壜１００の底部１０１の左側の領域Ａで照明光が反射する。一方で、底部１０１の右側の領域Ｂは暗視野照明として映され、欠陥１１０が生じていない場合、暗いままである。欠陥１１０が生じていると、壜１００の側壁内部を透過する光が欠陥１１０で散乱する様子が観察される。壜１００は、その軸線ＡＸの回りに回転（自転）しながら搬送されるので、１つの壜１００に対し複数回撮像され、領域Ｂに欠陥１１０が位置するタイミングで欠陥１１０を撮像できる。カメラ３で撮像される画像１２０に対し、領域Ｂを検査領域として設定し、検査領域を対象に画像処理を実行することで欠陥１１０の有無が判別される。

容器検査装置１には、制御装置１０が設けられている。制御装置１０は、マイクロプロセッサと、そのマイクロプロセッサにて実行されるべきオペレーティングシステム等のプログラムが記録されたＲＯＭ、及びマイクロプロセッサに対する作業領域を提供するＲＡＭ等の内部記憶装置とを備えたコンピュータユニットである。制御装置１０には、カメラ３及びミラー４の駆動機構４ｂが接続される。制御装置１０は、スターホイール式搬送装置の搬送速度に応じてミラー４の反射面４ａの角度を変更するように駆動機構４ｂを制御する。また、制御装置１０は、搬送速度に応じた撮像タイミングで画像１２０を撮像するようにカメラ３を制御する。さらに、制御装置１０には、論理的装置として信号処理部１１が設けられる。カメラ３は、被写体の像をＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子にて電気信号に変換する。カメラ３から出力された画像信号は信号処理部１１に入力され、その信号処理部１１で所定のアルゴリズムに従って欠陥１１０の有無が判別される。一例として、信号処理部１１はテンプレート画像と、検査対象の壜１００をカメラ３で撮像した画像１２０とを比較して欠陥の有無を判別してもよい。テンプレート画像として、欠陥１１０のない壜１００をカメラ３で撮像した基準画像を制御装置１０と接続する記憶装置に予め記録しておけばよい。

欠陥１１０が生じた壜１００をサンプルとして用意し、容器検査装置１によりそのサンプルを撮像した画像の一例を図６及び図７に示す。図６の画像１２０ａには、領域Ａで照明光が反射して光っている様子と、領域Ｂで欠け１１０ａによる散乱光が光っている様子とが示されている。また、図７の画像１２０ｂには、領域Ａで照明光が反射して光っている様子と、領域Ｂでびり１１０ｂによる散乱光が光っている様子とが示されている。なお、図８は、欠陥１１０が生じていない壜１００のサンプルを容器検査装置１で撮像した画像の一例を示している。図８の画像１２０ｃには、領域Ａで照明光が反射して光っている様子と、領域Ｂが暗いままで何も映っていない様子とが示されている。図６及び図７に示すように、欠陥１１０が生じていると、領域Ｂには欠陥１１０による散乱光が撮像される。一方で、領域Ａには、壜１００の状態に応じて反射した光が撮像されるが、検査領域には含まれない。各画像１２０ａ、１２０ｂの領域Ｂで示された欠け１１０ａやびり１１０ｂは、信号処理部１１で欠陥として検出される。

暗視野照明によって暗い状態の領域Ｂに欠陥１１０が存在していると欠陥１１０が光る。領域Ｂにおいて、欠陥１１０以外の部分は常に暗いので明暗がはっきりする。領域Ｂを検査領域として設定することで、欠陥１１０の有無を容易に区別でき、信号処理部１１は精度よく欠陥の有無を判別できる。このような欠陥１１０は、液漏れ不良やけがの原因となりうるため、不具合を未然に防ぐことができる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本形態では、照明装置２に複数のＬＥＤ２ａが設けられているとして説明したがこれに限られない。例えば、搬送経路Ｐに沿って配置された単一の照明器を設けてもよい。複数のＬＥＤ素子を集合させて単一の照明器を構成していてもよいし、あるいは、複数のＬＥＤ素子を集合させた照明ユニットを複数配置してもよい。搬送経路Ｐに沿って照明手段が配置されていればよく、照明器の構成や個数には限られない。また、照明装置２は、壜１００の斜め下方から照明するとして説明したがこれに限られない。例えば、壜１００の底部１０１の斜め上方から照明する構成としてもよいし、底部１０１の側面周囲から水平方向に照明する構成としてもよい。カメラ３の配置に応じて、照明装置２の配置を適宜変更してよい。

上述した形態では、カメラ３は、光軸ＯＡＸが壜１００の中心を通る方向から壜１００の側面を撮像する撮像するとして説明したがこれに限られない。カメラ３は、壜１００が暗視野照明で撮像されるように設置されればよく、照明装置２との位置関係に応じて撮像する方向を適宜変更してよい。壜１００に対して撮像範囲ＩＲと同一の側で、かつカメラ３の光軸ＯＡＸに対して壜１００の周方向へ傾斜した方向から照明光が照明される配置で照明装置２が設けられていればよい。上述した形態では、壜１００の底部１０１の欠陥１１０を検査する構成で説明したがこれに限られない。本願発明は、壜１００の側面に生じる欠けやびり等の欠陥に対しても有効である。また、照明光は白色光に限られない。例えば、可視域の照明光として白色光以外にも赤色光等を照明光として利用することもできる。また、可視域以外にも赤外波長域の光を照明光として利用することもできる。壜１００は、有色のガラス製として説明したが、無色であってもよい。また、壜１００の光透過性は、カメラ３で撮像された画像から欠陥が検出できるレベルであればよい。なお、壜１００の形状は、図４のような形状に限られない。ビール壜や牛乳壜等様々な形状のガラス壜を検査できる。胴部にくびれのある壜の検査も可能である。

１ 容器検査装置
２ 照明装置（照明手段）
２ａ ＬＥＤ（発光部）
３ カメラ（撮像手段）
１００ 壜（容器）
ＩＲ 撮像範囲
ＯＡＸ 光軸
Ｐ 搬送経路

Claims (6)

1. 容器の側面を含む撮像範囲に対して容器の外周側から照明光を照射する照明工程と、
   前記撮像範囲を撮像手段で撮像する撮像工程と、を含み、
   前記照明工程では、容器の外周に対して前記撮像範囲と同一の側で、かつ前記撮像手段の光軸に対して容器の周方向へ傾斜した方向から照明光を照射する容器検査方法。
2. 前記照明工程では、前記容器の搬送経路に沿って配置されている発光部により照明光を照射する請求項１に記載の容器検査方法。
3. 前記照明工程では、前記容器の斜め下方から当該容器の底部側面に向けて前記発光部から照明光を照射する請求項２に記載の容器検査方法。
4. 容器の側面を含む撮像範囲に対して容器の外周側から照明光を照射する照明手段と、
   前記撮像範囲を撮像する撮像手段と、を備え、
   前記照明手段は、容器の外周に対して前記撮像範囲と同一の側で、かつ前記撮像手段の光軸に対して容器の周方向へ傾斜した方向から照明光を照射する容器検査装置。
5. 前記照明手段には、前記容器の搬送経路に沿って配置された発光部が設けられ、前記発光部が照明光を照射する請求項４に記載の容器検査装置。
6. 前記発光部は、前記容器の斜め下方から当該容器の底部側面に向けて照明光を照射する請求項５に記載の容器検査装置。