JP2021092504A - 透明管検査装置及び透明管検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】傷や異物の検出をより確実にする。【解決手段】透明管検査装置（ガラス管検査装置１）では、透明管（ガラス管９）の一端（第１管端９Ｘ）を含む第１領域（９Ａ）を撮影する第１カメラ（２０Ａ）の画像を処理して欠陥を検出する画像処理ユニット（１０）が、前記画像における照明器具（第１照明器具３０Ａ）の照射部の明るさが所定の範囲内か否かを判定する。【選択図】図１

Description

本発明は透明管検査装置及び透明管検査方法に関する。

蛍光灯、アンプルやバイアル等の医薬容器、その他様々な用途で用いられるガラス管の製造工程は、次のようなものである。初めに、炉から管引き成形された連続ガラス管が、粗切断されて、原型のガラス管が作製される。次に、最終製品の管端が開口端である場合には、当該管端となる位置での再切断と口焼き処理が施される（特許文献１）。また、最終製品の管端が閉塞端である場合には、当該管端となる位置での溶断による閉鎖処理が施される（特許文献２）。

このような工程を経て製造されたガラス管製品について、切断に伴うクラック等の傷の残存や、切断屑その他の異物の付着等の異常の有無を検査するための、ガラス管検査装置が提案されている（特許文献３）。

特開２０１３−１４７４０５号公報 特許第５８７２１１９号公報 特許第３４２８１７２号公報

特許文献３の従来技術のガラス管検査装置では、カメラの設置台数を多くして、検査の効率化を試みつつ、検査の確実性の点から、カメラと照明器具とをカメラの光軸上で対向させる、透過方式照明の構成をとるようにしている。しかしガラス管検査装置では、クラック等の傷や異物の付着の検出を更に確実にすることが望まれる。本発明の一態様は、上記課題に着目したものであり、クラック等の傷や異物の検出をより確実にすることができるガラス管等の透明管の検査装置を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る透明管検査装置は、透明管の、一端を含む第１領域を撮影する第１カメラと、照射部が設けられた照明器具と、前記第１カメラが撮影した画像を処理し、前記透明管の欠陥を検出する画像処理ユニットと、を備え、前記第１カメラから見て、前記第１領域の背後に前記照射部が配置され、前記画像処理ユニットは更に、前記画像における前記照射部の明るさが、所定の範囲内か否かを判定する構成を備える。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る透明管検査方法は、透明管の、一端を含む第１領域を撮影する第１カメラと、照射部が設けられ、前記第１カメラから見て、前記第１領域の背後に前記照射部が配置される照明器具と、を設置し、前記第１カメラが撮影した画像における前記照射部の明るさが、所定の範囲内か否かを判定する工程と、前記画像を処理し、前記透明管の前記第１領域における欠陥を検出する工程とを備える。

本発明の一態様に係る透明管検査装置、本発明の一態様に係る透明管検査方法によれば、クラック等の傷や異物の検出をより確実にすることができるガラス管等の透明管の検査装置を実現できる。

本発明の実施形態に係るガラス管検査装置を示す、ガラス管の中心軸に垂直な水平方向から見た概略構成図である。 本発明の実施形態に係るガラス管検査装置を示す、ガラス管の中心軸に平行な方向から見た概略構成図である。 本発明の実施形態に係るガラス管検査装置を示す、上方から鉛直方向に見た概略構成図である。 本発明の実施形態に係るガラス管検査装置の照明器具の構成を示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係るガラス管検査装置の照明器具の照射面に用いられる、光制御シートの構成を示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係るガラス管検査装置の画像処理ユニットの機能構成を示す、ブロック図である。 本発明の実施形態に係るガラス管検査装置によるガラス管の検査フローを示す図である。 本発明の実施形態に係るガラス管検査装置による、第１カメラの撮影画像を示す図であり、開口端として形成された第１管端を撮影した画像の例である。 本発明の実施形態に係るガラス管検査装置による、第１カメラの撮影画像を示す図であり、閉塞端として形成された第１管端を撮影した画像の例である。 本発明の実施形態に係るガラス管検査装置による、第１カメラの撮影画像を用いた照明照度検査を説明するための図である。 本発明の実施形態に係るガラス管検査装置による、第１カメラの撮影画像を用いた全長検査を説明するための図である。 本発明の実施形態に係るガラス管検査装置による、第１カメラの撮影画像を用いた管端形状検査、線状欠陥検査、異物（小）検査を説明するための図である。 本発明の実施形態に係るガラス管検査装置による、第１カメラの撮影画像を用いた管端封止検査を説明するための図である。 本発明の実施形態に係るガラス管検査装置による、第１カメラの撮影画像を用いた管端肉厚部検査を説明するための図である。

〔実施形態〕
以下に、図面を用い本発明の一実施形態について、詳細に説明する。本願における各図面に記載した構成の形状および寸法（長さ、幅、高さ等）は、実際の形状および寸法が必ずしも正確に反映されたものではなく、図面の明瞭化および簡略化のために適宜変更されている。

＜ガラス管検査装置の全体構成＞
本実施形態に係るガラス管検査装置１（透明管検査装置）では、検査対象のガラス管９（透明管）が水平に、それぞれの中心軸９Ｃが互いに平行になるようにして複数並べられる。そうしてガラス管検査装置１では、これら複数のガラス管９に対する検査が並行して実施される。本実施形態における具体例として、ガラス管検査装置１において並べられる複数のガラス管９の数が１２本である場合が示される。しかしこれは例示であり、本発明の適用がこの数である場合に限られるものではない。

図１から図３は、ガラス管検査装置１の構成を示す概略構成図である。図１は、ガラス管９の中心軸９Ｃに垂直な水平方向から見た図である。図２は、ガラス管９の中心軸９Ｃに平行な方向から見た図である。図３は、ガラス管検査装置１の上方から鉛直方向に見た図である。なお、図１から図３のそれぞれにおいて、構造を分かりやすく図示するために、構成要素は適宜に省略されて描かれている。

図３に示されるようにガラス管検査装置１では、検査実施時において、ガラス管９の一端である第１管端９Ｘ、他端である第２管端９Ｙが、それぞれ中心軸９Ｃ方向の位置において概略揃うようにして、複数のガラス管９が平行に並べられている。図１から図３を用いて示されるように、ガラス管検査装置１は、画像処理ユニット１０、第１カメラ２０Ａ、第１照明器具３０Ａ（照明器具）、第２カメラ２０Ｂ、第２照明器具３０Ｂと、回転部４０とを備える。

＜カメラと照明器具の配置＞
第１カメラ２０Ａは、平行に並べられたそれぞれのガラス管９に対応するように複数備えられており、本実施形態における具体例では、１２台備えられている。図１に示されるように、第１カメラ２０Ａは、第１管端９Ｘ（一端）を含むガラス管９の端部付近の第１領域９Ａを上方から撮影する。第１照明器具３０Ａは、平坦な面である上向きの照射面３１（照射部）を有し、第１カメラ２０Ａによる撮影時に、第１領域９Ａを透過式で照射する。

第１カメラ２０Ａ、第１照明器具３０Ａと、ガラス管９の配置関係の詳細は以下の通りである。第１カメラ２０Ａは、第１領域９Ａの直上位置から、ややガラス管９の中心軸９Ｃ方向外側に傾いた位置から、第１領域９Ａを撮影する。つまり、ガラス管９の中心軸９Ｃに沿って、第１管端９Ｘ（一端）からガラス管９の内部に向かう方向と、第１カメラ２０Ａの撮影方向２１Ａとのなす角度θは９０°よりやや小さい角度である。好ましくは、角度θは７５°±５°の範囲である。

第１照明器具３０Ａは、第１カメラ２０Ａから見て、ガラス管９の第１領域９Ａの背後であり、第１領域９Ａの直下に、その照射面３１が配置されるように設置されている。平坦な面である第１照明器具３０Ａの照射面３１は、第１カメラ２０Ａに正対する。つまり、第１カメラ２０Ａの撮影方向２１Ａは、当該照射面３１に垂直である。後述する撮影画像２２Ａにおいて、照射面３１の明るさが均一となるようにするためである。

第２カメラ２０Ｂは、平行に並べられたそれぞれのガラス管９に対応するように複数備えられており、本実施形態における具体例では、１２台備えられている。図１に示されるように、第２カメラ２０Ｂは、第２管端９Ｙ（他端）を含むガラス管９の端部付近の第２領域９Ｂを上方から撮影する。第２照明器具３０Ｂは、平坦な面である上向きの照射面３１（照射部）を有し、第２カメラ２０Ｂによる撮影時に、第２領域９Ｂを透過式で照射する。第２カメラ２０Ｂ、第２照明器具３０Ｂと、ガラス管９の配置関係の詳細は以下の通りである。

第２カメラ２０Ｂは、第２領域９Ｂの直上位置から、ややガラス管９の中心軸９Ｃ方向外側に傾いた位置から、第２領域９Ｂを撮影する。つまり、ガラス管９の中心軸９Ｃに沿って、第２管端９Ｙからガラス管９の内部に向かう方向と、第２カメラ２０Ｂの撮影方向２１Ｂとのなす角度は９０°よりやや小さい角度である。好ましくは、当該角度は７５°±５°の範囲である。

第２照明器具３０Ｂは、第２カメラ２０Ｂから見て、ガラス管９の第２領域９Ｂの背後であり、第２領域９Ｂの直下に、その照射面３１が配置されるように設置されている。平坦な面である第２照明器具３０Ｂの照射面３１は、第２カメラ２０Ｂに正対する。つまり、第２カメラ２０Ｂの撮影方向２１Ｂは、当該照射面３１に垂直である。後述する撮影画像２２Ｂにおいて、照射面３１の明るさが均一となるようにするためである。

＜ガラス管を支持するための構成＞
次に、ガラス管検査装置１におけるガラス管９の支持の方法について説明する。一つのガラス管９に着目すると、当該ガラス管９は、中心軸９Ｃ方向中央部から第１管端９Ｘ寄りに設けられた一対のローラ４１と、第２管端９Ｙ寄りに設けられた一対のローラ４２とで、支持される。これら一対におけるそれぞれのローラ（ローラ４１またはローラ４２）は、ガラス管９の中心軸９Ｃに垂直な方向にずれており、ガラス管９の中心軸９Ｃ方向に見ると、一部が重なり合うように配置されている。

そうして、それぞれのガラス管９の中心軸９Ｃ方向中央部から第１管端９Ｘ寄りに設けられた１３個のローラ４１によって、１２個のガラス管９それぞれの一方の側が支持されている。当該１３個のローラ４１は、互いに干渉しないように互い違いにして２列に並べられている。それぞれの列は、水平面内においてガラス管９の中心軸９Ｃに垂直な方向に沿っている。

また、それぞれのガラス管９の中心軸９Ｃ方向中央部から第２管端９Ｙ寄りに設けられた１３個のローラ４２によって、１２個のガラス管９それぞれのもう一方の側が支持されている。当該１３個のローラ４２もまた、互いに干渉しないように互い違いに２列に並べられている。それぞれの列は、水平面内においてガラス管９の中心軸９Ｃに垂直な方向に沿っている。なお、ローラ４１とローラ４２は、材質、形状、サイズともに等しい。

これらのローラ４１、ローラ４２が、回転部４０を構成している。全てのローラ４１、ローラ４２は、同じ向きに回転する。図２において全てのローラ４１、ローラ４２は、反時計回りに回転する。その結果、ローラ４１、ローラ４２に支持されたガラス管９は、図２において矢印で示されているように、全てがその中心軸９Ｃ周りに、時計回りに回転させられる。

なお、図示されないが、ガラス管検査装置１には、複数のローラ４１、ローラ４２からなる回転部４０上に複数のガラス管９をセットし、また検査終了後にこれらを取り出すための搬送機構が適宜設けられる。

＜照明器具の構成＞
以下では第１照明器具３０Ａについて説明がなされるが、第２照明器具３０Ｂについても、その構造は同様である。図４は、第１照明器具３０Ａの内部構造を示す断面図である。第１照明器具３０Ａ内部の底部付近には、基板３２が配置されている。基板３２の上面には、多数の光源３３が搭載されている。光源３３は、好ましくはＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなる。

またそれぞれの光源３３は、白色ＬＥＤでは無く、単色のＬＥＤ、例えば青色ＬＥＤからなることが更に好ましい。青色ＬＥＤのような単色のＬＥＤは、発光スペクトル分布が白色ＬＥＤと比較すると狭い。単色のＬＥＤは様々な光源の中で、比較的単色性に優れている。単色のＬＥＤを用いることで、第１カメラ２０Ａ及び第２カメラ２０Ｂで撮影した画像において、欠陥によるコントラストが得られやすくなる。また、ガラス管９の形状、輪郭を識別しやすくなる。

第１照明器具３０Ａ上面の照射面３１（照射部）には、２枚の光制御フィルム（光制御フィルム３４、光制御フィルム３５）が重ねられて配置されている。光制御フィルムは、通過しようとする光のうち、フィルム面内のある一方向（制限方向）へと傾斜する光線の透過を抑制する機能を有する。図５は光制御フィルム３４の構造を説明するための概略図である。光制御フィルム３４（Light Control film）は、ノングレア層３４１（アンチグレア層）、基材層３４２、光制限層３４３、基材層３４４の４層構造からなる。

ノングレア層３４１は、光源３３側に配置されることが望ましい。光制限層３４３はルーバー構造を有している層である。光制限層３４３は光を透過しない多数のルーバー３４５と、ルーバー３４５間に挟まれた多数の透明部３４６とからなる。ルーバー３４５は、光制御フィルム３４の面内において制限方向に直交する方向に延伸するように、近接して互いに平行に配置されている。

制限方向（図５において左右方向）に沿うと、光制限層３４３内においてルーバー３４５と透明部３４６とが交互に繰り返し配置されている。光制御フィルム３４を通過しようとする光線のうち、ルーバー３４５の繰り返し方向に傾斜した光線Ｌ１は、ルーバー３４５に吸収されて透過し難い。一方、ルーバー３４５の繰り返し方向（光制御フィルム３４の制限方向）に垂直な光線Ｌ２は、ルーバー３４５に妨げられずに透過する。その結果、光制御フィルム３４の光線制限方向に傾斜する光線の透過が制限される。

光制御フィルム３５も光制御フィルム３４と同様の構成を有している。第１照明器具３０Ａの照射面３１において、光制御フィルム３４の制限方向と、光制御フィルム３５の制限方向とが直交するように、これらのフィルムが重ねて配置される。すると、照射面３１に対して略垂直方向に出射する光線以外の光線の透過が制限される。その結果、第１照明器具３０Ａ内部において、光源３３から様々な方向に出射した光のうち、照射面３１に対して略垂直方向に出射する光のみが、照射面３１から取り出されることとなり、照射面３１からの光出射角度は、照射面３１に垂直な方向に寄せられる。

このようにして、第１照明器具３０Ａでは、照射部３１に垂直な方向から傾斜した方向への、前記照射部３１からの光出射が低減されていることにより、第１カメラ２０Ａ及び第２カメラ２０Ｂで撮影した画像において、欠陥によるコントラストが得られやすくなる。ガラス管９中のクラック等の欠陥が微小な場合、特定方向近傍の光線のみに、欠陥によるコントラスト変化が現れる。そのため様々な方向からの光線が混合した状態で画像が形成されると、微小な欠陥によるコントラストが得られ難い画像となるからである。また、ガラス管９の形状、輪郭を識別しやすくなる。

＜画像処理ユニットの構成＞
図６は、画像処理ユニット１０の機能構成を示すブロック図である。ある特定のガラス管９の、第１領域９Ａ及び第２領域９Ｂをそれぞれ撮影する第１カメラ２０Ａ及び第２カメラ２０Ｂは、同一の画像処理ユニット１０に接続される。本実施形態の具体例において、１台の画像処理ユニット１０は、２本分のガラス管９に対応する。

つまり、１台の画像処理ユニット１０には２セットの第１カメラ２０Ａ及び第２カメラ２０Ｂが接続されている。よって本実施形態の具体例において、ガラス管検査装置１は、１２本のガラス管９に対して６台の画像処理ユニット１０を備えている。しかしこれらの数は例示であり、検査速度に対する画像処理ユニット１０の処理性能に応じて、対応するガラス管９の本数は適宜に変更され得る。

画像処理ユニット１０には、カメラインターフェース部１１、カメラ制御部１２、画像取得部１３、統合制御部１４、画像処理部１５、指示部１６、表示部１７、記録部１８と、通信部１９が設けられている。カメラインターフェース部１１は、第１カメラ２０Ａ及び第２カメラ２０Ｂを接続するための通信インターフェースである。カメラ制御部１２は、接続された第１カメラ２０Ａ及び第２カメラ２０Ｂの撮影条件の設定や、撮影を含む制御を、カメラインターフェース部１１を通じて行う機能ブロックである。

画像取得部１３は、接続された第１カメラ２０Ａ及び第２カメラ２０Ｂが撮影した画像を、カメラインターフェース部１１を通じて取り込む機能ブロックである。統合制御部１４は、画像処理ユニット１０における各機能ブロックを制御するとともに種々の情報処理を行い、画像処理ユニット１０による所要の動作の実行を統括する制御ブロックである。画像処理部１５は、画像取得部１３の取得した画像に対し、統合制御部１４が指示する所要の画像処理を実行する機能ブロックである。

指示部１６は、画像処理ユニット１０に対するユーザからの命令や動作条件の設定等の指示を受け付ける機能ブロックである。指示部１６自体がユーザからの指示を受け付けるユーザインターフェースを有していてもよい。また指示部１６には適宜の入力機器が接続されてもよい。表示部１７はユーザに対して各種の情報を報知するための機能ブロックである。表示部１７自体がユーザに対して情報を報知するユーザインターフェースを有していてもよい。また表示部１７には適宜の出力機器が接続されてもよい。

図６においては表示部１７にディスプレイ１７１が接続されている例が提示されているが、ディスプレイ１７１がタッチパネル式ディスプレイであって、タッチパネルによるユーザからの入力を指示部１６が受け付けてもよい。その他入力機器としては、キーボードやマウス等の公知の機器が使用され得る。

記録部１８は、様々な情報を保持するメモリである。記録部１８が保持する情報としては、ユーザの指示により設定された検査項目や各検査条件に関する情報、検査結果のデータ、画像処理ユニット１０の機能ブロックとしての各部を実現させるための実行プログラム等があり得る。通信部１９は、画像処理ユニット１０が外部機器との間で通信を行うためのインターフェースである。接続される外部機器としては、画像処理ユニット１０を制御する上位システムや、検査結果を保管するデータベースがあり得る。

＜検査工程例＞
図７は、ガラス管検査装置１が実行する、特定のガラス管９の一方の端部に対する検査の検査フローの事例を示す。ガラス管検査装置１は、１２本のガラス管９のそれぞれの第１領域９Ａ及び第２領域９Ｂについて、並行して図７に示される検査フローを実施することで処理能力を高めている。その際に、第１照明器具３０Ａ及び第２照明器具３０Ｂが点灯させられる。

またその際、回転部４０がガラス管９を所定の定速度で回転させる。ガラス管検査装置１は、ガラス管９が１回転する間に、図７に示される検査フローを複数回実行する。微小なクラックや微小な異物等の微小な欠陥は、観察する向きによってコントラストが得られない。よって欠陥を見落とさないために、特定のガラス管９に対して、このようにして異なる角度から複数回の検査フローを実行する。図７の検査フローの１回転あたりの回数は、少なくとも８回以上であることが好ましく、１６回以上であることが更に好ましい。

次に、図７の検査フローの各ステップについて説明する。以下では、第１カメラ２０Ａによる第１領域９Ａの撮影画像２２Ａについて説明がなされるが、第２カメラ２０Ｂによる第２領域９Ｂの撮影画像２２Ｂ（不図示）についても、同様に処理される。統合制御部１４が、各機能ブロックを制御して、画像処理ユニット１０に以下の各ステップの動作を実行させる。

また適宜に、統合制御部１４の制御により、表示部１７はディスプレイ１７１に撮影画像２２Ａや、検査結果を表示し、記録部１８は検査結果を記録する。各ステップにおいて画像処理部１５は、工業用の画像処理装置が具備するような各種の画像処理手法、判定機能を適宜組み合わせて以下に説明する判断を実行する。

ステップＳ１（撮影）：カメラ制御部１２が、カメラインターフェース部１１を通じ、接続された第１カメラ２０Ａによる撮影を実行させる。第１カメラ２０Ａが、ガラス管９の第１管端９Ｘ（一端）を含む端部近傍の第１領域９Ａを撮影する。画像取得部１３が、カメラインターフェース部１１を通じ、接続された第１カメラ２０Ａによる撮影画像２２Ａを取得する。

図８は、撮影画像２２Ａの事例を模式的に示す図である。撮影画像２２Ａには、ガラス管９の第１領域９Ａと、その背景として第１照明器具３０Ａの照射面３１が写されている。また、上述の通り、第１カメラ２０Ａは、ガラス管９の中心軸９Ｃに垂直な方向からやや中心軸９Ｃ方向外側に傾いた位置から第１管端９Ｘ付近を撮影する。そのため撮影画像２２Ａでは、第１管端９Ｘの端面が写されている。図８は、第１管端９Ｘが開口端９Ｏである場合の撮影例である。このように撮影画像２２Ａにおいて、第１管端９Ｘにおける開口部は明るく、肉厚部（ガラスの部分）は暗く表示される。

また図９は、撮影画像２２Ａの別の事例を模式的に示す図である。図９は、第１管端９Ｘが閉塞端９Ｓである場合の撮影例である。この場合に撮影画像２２Ａにおいて、第１管端９Ｘの端面は全部がガラスであり、暗く表示される。なお、図８及び図９の撮影画像２２Ａにおいてガラス管９上に描かれた細かい線は、陰影（画像における暗さ）を模式的に表したものである（図１０〜図１４においても同様）。

ステップＳ２（ガラス管の有無の検査）：画像処理部１５は、撮影画像２２Ａにガラス管９が写っているか否かを判断する。画像処理部１５は、撮影画像２２Ａ全体内における明るさの偏差が予め定められた閾値未満であれば、ガラス管９が写っていないとして検査を停止する。搬送ミスによってガラス管９が所定位置に設置されず撮影画像２２Ａ全体が照射面３１である場合や、第１照明器具３０Ａが不点灯で撮影画像２２Ａ全体が暗い場合が該当する。画像処理部１５は、当該明るさの偏差が当該閾値以上であればＯＫ判定を行う。

ステップＳ３（照明照度検査）：画像処理部１５は、撮影画像２２Ａにおける、照射面３１を直接観察している領域の明るさが、所定の範囲内か否かを判断する。図１０には、当該領域が領域Ｐｉとして示されている。画像処理部１５は、領域Ｐｉの平均の明るさが所定の範囲内に無ければＮＧ判定を行う。第１照明器具３０Ａの照度が経時劣化や故障等の突発的な事象により変動した場合等が該当する。画像処理部１５は、領域Ｐｉの平均の明るさが所定の範囲内であればＯＫ判定を行う。

ステップＳ４（全長検査）：画像処理部１５は、撮影画像２２Ａにおいてガラス管９の端部位置Ｐｅを検出し、撮影画像２２Ａにおけるガラス管９の長さＰｇ（全長）を取得する。図１１には、撮影画像２２Ａにおけるガラス管９の端部位置Ｐｅと長さＰｇが示されている。

更に統合制御部１４が、画像処理部１５から、特定のガラス管９についての第１領域９Ａについての検査結果と、第２領域９Ｂについての検査結果を取得する。統合制御部１４は第１領域９Ａについての長さＰｇに、第２領域９Ｂについての長さＰｇを加えた値Ｌを算出する。統合制御部１４は、算出した値Ｌが、予め定められた範囲内になければ、ガラス管９の全長は規定の範囲内にないと判断して、ＮＧ判定を行い、範囲内にあればＯＫ判定を行う。

ステップＳ５（位置決め）：画像処理部１５は、撮影画像２２Ａにおけるガラス管９の位置を決定する。ガラス管９全体の長さが所定範囲から逸脱していることがあり、また搬送によってガラス管９が検査位置に設置される際の、中心軸９Ｃ方向へのずれもあるからである。ここで決定されたガラス管９の位置は、以下のステップＳ６からＳ１１において利用される。

ステップＳ６（管端の形状検査）：画像処理部１５は、撮影画像２２Ａにおいて第１管端９Ｘの外縁に相当する楕円を想定する。当該楕円は、ガラス管９の製品形状から想定される。そうして、画像処理部１５は当該楕円と、実際に撮影された第１管端９Ｘの外縁（周囲よりも暗く写る）とを比較する。外縁にバリ、図１２に例が示される欠けＰｃや、その他の変形があると、比較結果が不一致となる。不一致であれば、画像処理部１５はＮＧ判定を行い、一致であればＯＫ判定を行う。

ステップＳ７（管端封止検査）：本ステップは閉塞端に対する検査項目であり、管端が開口端である場合には実施されずスキップする。図１３には、閉塞端９Ｓにおいて、第１管端９Ｘの閉塞が不十分であって、穴Ｐｈが開いてしまっている場合の撮影画像２２Ａを示す。正常な閉塞端９Ｓの撮影画像２２Ａを示す図９と比較すると理解されるように、第１管端９Ｘの端面において穴Ｐｈは周囲よりも明るい領域として観察される。

画像処理部１５は、撮影画像２２Ａにおいて第１管端９Ｘの端面（外縁に相当する楕円内）に、穴があるか否かを判断する。画像処理部１５は、当該楕円内に周囲と異なる明るい領域があればＮＧ判定を行い、無ければＯＫ判定を行う。

ステップＳ８（線状欠陥検査）：画像処理部１５は、撮影画像２２Ａにおいてガラス管９に、図１２に例が示される線状の欠陥Ｐｄがあるか否かを判断する。画像処理部１５は、線状の欠陥ＰｄがあればＮＧ判定を行い、無ければＯＫ判定を行う。

ステップＳ９（異物（小）検査）：画像処理部１５は、撮影画像２２Ａにおいてガラス管９に、図１２に例が示される異物Ｐｆや、汚れＰｓ等の、線状欠陥以外の欠陥があるか否かを判断する。その際、画像処理部１５は、サイズのフィルタリングにより、小さい欠陥のみを抽出するようにする。画像処理部１５は、小さい欠陥が抽出されればＮＧ判定を行い、抽出されなければＯＫ判定を行う。

ステップＳ１０（異物（大）検査）：画像処理部１５は、撮影画像２２Ａにおいてガラス管９に、異物や、汚れ等の、線状以外の欠陥があるか否かを判断する。その際、画像処理部１５は、サイズのフィルタリングにより、ステップＳ９で検出の対象としなかった大きい欠陥のみを抽出するようにする。画像処理部１５は、大きい欠陥が抽出されればＮＧ判定を行い、抽出されなければＯＫ判定を行う。

ステップＳ１１（管端肉厚部検査）：本ステップは開口端に対する検査項目であり、管端が閉塞端である場合には実施されずスキップする。画像処理部１５は、開口端９Ｏの撮影画像２２Ａにおいて、端面における開口部は明るく、肉厚部（ガラスの部分）は暗く表示されることを利用して、第１管端９Ｘにおける肉厚の評価を行う。図１４に、画像処理部１５が検出する撮影画像２２Ａにおける肉厚Ｐｔを示す。画像処理部１５は、検出した肉厚が所定範囲内になければＮＧ判定を行い、所定範囲内であればＯＫ判定を行う。

以上の検査フローが、ガラス管９が１回転する間に複数回実行されると、統合制御部１４は、特定のガラス管９についての１回転分の複数の検査結果から、当該ガラス管についての総合判定を行う。各撮影についての、第１領域９Ａについての検査結果、第２領域９Ｂについての検査結果、全長検査結果のいずれかにＮＧ判定があれば、総合判定をＮＧ判定とする。これら以外の場合、総合判定をＯＫ判定とする。なお、総合判定がＮＧ判定であった際に、当該ガラス管９を廃棄するようにしてもよい。

＜作用、効果＞
本実施形態に係るガラス管検査装置１が奏する作用、効果について説明する。以下では、第１カメラ２０Ａによる第１領域９Ａの撮影画像２２Ａについて記述がなされるが、第２カメラ２０Ｂによる第２領域９Ｂの撮影画像２２Ｂについても、同様である。

本実施形態のガラス管検査装置１によれば、各種欠陥の検出を実行するに当たって、第１照明器具３０Ａが透過型の照明として配置される。その照射面３１は、ガラス管９の端部付近の第１領域９Ａとともに同一の撮影画像２２Ａ内に写される。そうして、欠陥の検出のための検査（ステップＳ６からステップＳ１１までの各検査項目）で用いられる撮影画像２２Ａそのものにおいて、照射面３１の明るさがチェックされる。

クラック、傷、ガラス表面の異物（切断屑その他）や汚れ、ガラス内部の異物や汚れ、ガラス内の空隙、閉塞端における穴等の欠陥の中で、特に微小な欠陥は、撮影画像２２Ａにおいてコントラストが付きにくい。よって、第１カメラ２０Ａによる撮影条件と、照明の照度とを適合させた状態を維持しないと、撮影画像２２Ａからそのような微小欠陥を検出することが困難となる。

ガラス管検査装置１では、撮影画像２２Ａそのもので照射面３１の明るさがチェックされ、照明の照度が適正でなければ、照明照度検査（ステップＳ３）においてＮＧ判定として提示される。よって第１照明器具３０Ａあるいは第１カメラ２０Ａの状態の経時変化や、突発的な状態の変化により条件が不適合となって微小な欠陥を見落としてしまうことが抑制される。その際、照明の照度のチェックを、検査用の撮影画像２２Ａそのもので行っているため、チェックのための専用の機器を必要としない。またそのため、照明器具３０Ａの故障等の突発的な状態の変化にも対応できる。

本実施形態のガラス管検査装置１では、第１照明器具３０Ａの照射面３１からの光出射角度は、器具内の光源３３からの光出射角度が様々であるのに比較して、照射面３１に垂直な方向に寄せられているという構成を備えていてもよい。そのため、ガラス管９に存在する微小な欠陥を、限定された方向からの光のみが照らすことになり、撮影画像２２Ａにおいて様々な方向からの光が混ざりあってコントラストが付かなくなることが抑制される。よって更にガラス管９を回転させて様々な方向からの撮影を行うことで、微小な欠陥をも確実に検出できるようになる。

一方、このように光出射角度が限られた第１照明器具３０Ａを用いると、第１照明器具３０Ａの出力の調整を厳密に行う必要が生じる。ガラス管検査装置１では、第１カメラ２０Ａの撮影画像２２Ａを用いて照射面３１の明るさをチェックすることができる。よってユーザ等はディスプレイ１７１に表示される照明照度検査の結果を参照しながら、上記調整を容易に行うことができる。また、ガラス管検査装置１が多数の第１カメラ２０Ａ、第２カメラ２０Ｂを備えていても、調整を行うことが可能となる。

本実施形態のガラス管検査装置１では、中心軸９Ｃ方向やや外側から、特に上記特定の角度θで、第１管端９Ｘ付近の第１領域９Ａを撮影する構成を備えていてもよい。そのため第１管端９Ｘの端面が、撮影画像２２Ａに形状が認識し得る状態で写される。よって、特定の撮影画像２２Ａを用いる一連の検査の中で、管端の形状検査、閉塞端の場合の管端封止検査、開口端の場合の管端肉厚検査といった端面に関する検査項目も実行でき、効率的な検査が可能となる。また、これらの検査項目を実行するために、線状欠陥検査あるいは異物検査といった検査項目を実行する検査装置とは別の検査装置を検査工程に備える必要が無い。

本実施形態のガラス管検査装置１では、第１管端９Ｘ（一端）側を撮影する第１カメラ２０Ａに加えて、第２管端９Ｙ（他端）側を撮影する第２カメラ２０Ｂを備えていてもよい。そのためガラス管９の両端の検査を並行して行うことができ、効率的な検査が可能となる。更に、第１カメラ２０Ａの撮影画像２２Ａと、第２カメラ２０Ｂの撮影画像２２Ｂとから、ガラス管９の全長検査をも実行でき、効率的な検査が可能となる。

＜その他＞
画像処理ユニット１０による照明照度検査の結果がＮＧ判定であった場合に、ガラス管検査装置１がユーザに警告を報知するようにしてもよい。あるいは、画像処理ユニット１０が検出した撮影画像２２Ａにおける照射面３１の明るさの値に基づいて、照明器具３０Ａを制御して照射面３１における照度を調整する構成としてもよい。

以上、検査対象の透明管がガラス管である場合について具体的に説明がされた。しかし、透明管の材料はガラスに限られず、管状に形成された場合に透過観察が可能な程度に透明であればよく、セラミック、無機結晶、プラスチック等であってもよい。

〔ソフトウェアによる実現例〕
画像処理ユニット１０の機能ブロック（特に、カメラインターフェース部１１、カメラ制御部１２、画像取得部１３、統合制御部１４、画像処理部１５、指示部１６、表示部１７、通信部１９）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、画像処理ユニット１０は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。

上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを更に備えていてもよい。

また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る透明管検査装置は、透明管の、一端を含む第１領域を撮影する第１カメラと、照射部が設けられた照明器具と、前記第１カメラが撮影した画像を処理し、前記透明管の欠陥を検出する画像処理ユニットと、を備え、前記第１カメラから見て、前記第１領域の背後に前記照射部が配置され、前記画像処理ユニットは更に、前記画像における前記照射部の明るさが、所定の範囲内か否かを判定する構成を備える。

本発明の態様２に係る透明管検査装置は、上記の態様１において、前記照射部は、平坦な面である構成としてもよい。本発明の態様３に係る透明管検査装置は、上記の態様２において、前記照明器具は、前記照射部に垂直な方向から傾斜した方向への、前記照射部からの光出射が低減されている構成としてもよい。本発明の態様４に係る透明管検査装置は、上記の態様２または３において、前記照射部は、前記第１カメラに正対する構成としてもよい。

本発明の態様５に係る透明管検査装置は、上記の態様１から４のいずれかにおいて、前記透明管の中心軸に沿って、前記一端から前記透明管の内部に向かう方向と、前記第１カメラの撮影方向とのなす角度は、７５°±５°の範囲内にある構成としてもよい。本発明の態様６に係る透明管検査装置は、上記の態様５において、前記画像処理ユニットは、前記画像から前記一端における穴の有無を判定する構成としてもよい。

本発明の態様７に係る透明管検査装置は、上記の態様５において、前記画像処理ユニットは、前記画像から前記一端での前記透明管の肉厚を判定する構成としてもよい。本発明の態様８に係る透明管検査装置は、上記の態様１から７のいずれかにおいて、前記透明管を中心軸周りに回転させる回転部を更に備え、前記回転部によって前記透明管が１回転する間に、前記画像処理ユニットが欠陥を検出するための画像を、前記第１カメラが複数回撮影する構成としてもよい。

本発明の態様９に係る透明管検査装置は、上記の態様８において、前記画像処理ユニットは、前記複数回撮影された画像それぞれにおいて、前記照射部の明るさが所定の範囲内か否かを判定する構成としてもよい。本発明の態様１０に係る透明管検査装置は、上記の態様１から９のいずれかにおいて、前記透明管の前記一端とは反対側の、他端を含む第２領域を撮影する第２カメラを更に備える構成としてもよい。

本発明の態様１１に係る透明管検査装置は、上記の態様１０において、前記画像処理ユニットは、前記第１カメラが撮影した画像における前記一端の位置と、前記第２カメラが撮影した画像における前記他端の位置とを検出して、前記透明管の長さを判定する構成としてもよい。本発明の態様１２に係る透明管検査装置は、上記の態様１から１１のいずれかにおいて、前記第１カメラを複数備え、複数の透明管についての検査を並行して実行する構成としてもよい。

本発明の態様１３に係る透明管検査方法は、透明管の、一端を含む第１領域を撮影する第１カメラと、照射部が設けられ、前記第１カメラから見て、前記第１領域の背後に前記照射部が配置される照明器具と、を設置し、前記第１カメラが撮影した画像における前記照射部の明るさが、所定の範囲内か否かを判定する工程と、前記画像を処理し、前記透明管の前記第１領域における欠陥を検出する工程とを備える。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、明細書中にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、明細書中にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１ ガラス管検査装置（透明管検査装置）
１０ 画像処理ユニット
１１ カメラインターフェース部
１２ カメラ制御部
１３ 画像取得部
１４ 統合制御部
１５ 画像処理部
１６ 指示部
１７ 表示部
１８ 記録部
１９ 通信部
１７１ ディスプレイ
２０Ａ 第１カメラ
２２Ａ 撮影画像（画像）
２０Ｂ 第２カメラ
２２Ｂ 撮影画像
３０Ａ 第１照明器具（照明器具）
３０Ｂ 第２照明器具
３１ 照射面（照射部）
３２ 基板
３３ 光源
３４、３５ 光制御フィルム
３４１ ノングレア層
３４２、３４４ 基材層
３４３ 光制限層
３４５ ルーバー
３４６ 透明部
４０ 回転部
４１、４２ ローラ
９ ガラス管（透明管）
９Ａ 第１領域
９Ｂ 第２領域
９Ｃ 中心軸
９Ｘ 第１管端（一端）
９Ｙ 第２管端（他端）
９Ｏ 開放端
９Ｓ 閉塞端

Claims (13)

1. 透明管の、一端を含む第１領域を撮影する第１カメラと、
   照射部が設けられた照明器具と、
   前記第１カメラが撮影した画像を処理し、前記透明管の欠陥を検出する画像処理ユニットと、を備え、
   前記第１カメラから見て、前記第１領域の背後に前記照射部が配置され、
   前記画像処理ユニットは更に、前記画像における前記照射部の明るさが、所定の範囲内か否かを判定することを特徴とする、透明管検査装置。
2. 前記照射部は、平坦な面であることを特徴とする、請求項１に記載の透明管検査装置。
3. 前記照明器具は、前記照射部に垂直な方向から傾斜した方向への、前記照射部からの光出射が低減されていることを特徴とする、請求項２に記載に記載の透明管検査装置。
4. 前記照射部は、前記第１カメラに正対することを特徴とする、請求項２または３に記載の透明管検査装置。
5. 前記透明管の中心軸に沿って、前記一端から前記透明管の内部に向かう方向と、前記第１カメラの撮影方向とのなす角度は、７５°±５°の範囲内にあることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の透明管検査装置。
6. 前記画像処理ユニットは、前記画像から前記一端における穴の有無を判定することを特徴とする、請求項５に記載の透明管検査装置。
7. 前記画像処理ユニットは、前記画像から前記一端での前記透明管の肉厚を判定することを特徴とする、請求項５に記載の透明管検査装置。
8. 前記透明管を中心軸周りに回転させる回転部を更に備え、
   前記回転部によって前記透明管が１回転する間に、前記画像処理ユニットが欠陥を検出するための画像を、前記第１カメラが複数回撮影することを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の透明管検査装置。
9. 前記画像処理ユニットは、前記複数回撮影された画像それぞれにおいて、前記照射部の明るさが所定の範囲内か否かを判定することを特徴とする、請求項８に記載の透明管検査装置。
10. 前記透明管の前記一端とは反対側の、他端を含む第２領域を撮影する第２カメラを更に備えることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の透明管検査装置。
11. 前記画像処理ユニットは、前記第１カメラが撮影した画像における前記一端の位置と、前記第２カメラが撮影した画像における前記他端の位置とを検出して、前記透明管の長さを判定することを特徴とする、請求項１０に記載の透明管検査装置。
12. 前記第１カメラを複数備え、複数の透明管についての検査を並行して実行することを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１項に記載の透明管検査装置。
13. 透明管の、一端を含む第１領域を撮影する第１カメラと、
    照射部が設けられ、前記第１カメラから見て、前記第１領域の背後に前記照射部が配置される照明器具と、を設置し、
    前記第１カメラが撮影した画像における前記照射部の明るさが、所定の範囲内か否かを判定する工程と、
    前記画像を処理し、前記透明管の前記第１領域における欠陥を検出する工程と、を備えることを特徴とする、透明管検査方法。

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