JP2896479B2 - 複雑形状容器の検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複雑形状容器の検査
装置に関し、さらに詳しくは、取手付プラスチックボト
ルや取手付ガラスボトルなどの複雑形状容器の傷や異物
の付着の有無を検査する複雑形状容器の検査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のボトルの検査装置では、図５に示
すように、ボトルＰを異なる画像角度から撮像した画面
ＧＡ，ＧＢ，ＧＣ，ＧＤに対して、ボトルＰの要部だけ
をウィンドウＷで切り取って、そのウィンドウＷ内での
傷Ｋや異物Ｉの付着の有無を検査している。これは、背
景ＢやボトルＰの輪郭Ｌをマスクすることによって、処
理するデータ量を減らすと共に判定ミスを防止するため
である。

【０００３】ウィンドウＷは、図６に示すように、画面
Ｇを構成する水平走査線Ｈの数（実際には水平同期信号
数）をカウントしてウィンドウＷの上縁，下縁を規定
し，水平同期信号からの水平走査量（実際には内部クロ
ック数）をカウントしてウィンドウＷの左縁，右縁を規
定している。このため、ウィンドウＷの形状は、四角形
である。なお、円形のウィンドウを用いる従来例もあ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】取手付プラスチックボ
トルや取手付ガラスボトルなどの複雑形状容器では、容
器や取手の輪郭が複雑に入り組んでいたり，画像角度に
よって見え方が変ったりする。しかし、上記従来のボト
ルの検査装置では、ウィンドウＷの形状が単純な四角形
（あるいは円形）であり，画像角度によらず一定であっ
たため、複雑形状容器に対応できない問題点があった。
そこで、この発明の目的は、複雑形状のウィンドウを容
易に設定でき，且つ，画像角度に応じてウィンドウ形状
を変更可能な複雑形状容器の検査装置を提供することに
ある。

【０００５】第１の観点では、この発明の複雑形状容器
の検査装置は、ある軸の回りに画像角度を変えても形状
が変化しないような軸（対称軸）を持たない複雑形状容
器を複数の異なる画像角度で撮像してそれぞれ得られた
複数の異なる画像角度での複雑形状容器の画像を入力す
る画像入力手段と、その画像入力手段から直接に又は画
像メモリを介して間接に得られるシリアル画像信号を所
定の閾値と比較することにより正常部を“Ｌ”とし，異
常部を“Ｈ”として２値化した２値シリアル画像信号を
出力する異常判定手段と、マスク部分を“Ｌ”とし，ウ
インドウ部分を“Ｈ”とする２値マスクデータからなる
画像角度対応の複数のマスクパターンを記憶するマスク
メモリと、そのマスクメモリから前記２値シリアル画像
の画像角度に対応したマスクパターンを読み出して２値
シリアルマスクデータを生成し前記２値シリアル画像信
号に同期させて出力する２値マスクデータ同期出力手段
と、前記異常判定手段の出力信号および前記２値マスク
データ同期出力手段の出力の論理積を演算するＡＮＤ回
路とを具備したことを特徴とするものである。第２の観
点では、この発明の複雑形状容器の検査装置は、ある軸
の回りに画像角度を変えても形状が変化しないような軸
（対称軸）を持たない複雑形状容器を回転しながら１台
のビデオカメラで撮像して複数の異なる画像角度での複
雑形状容器の画像を含むシリアル画像信号を入力する画
像入力手段と、前記シリアル画像信号を所定の閾値と比
較することにより正常部を“Ｌ”とし，異常部を“Ｈ”
として２値化した２値シリアル画像信号を出力する異常
判定手段と、マスク部分を“Ｌ”とし，ウインドウ部分
を“Ｈ”とする２値マスクデータからなる画像角度対応
の複数のマスクパターンを記憶するマスクメモリと、そ
のマスクメモリからマスクパターンを読み出して前記２
値シリアル画像の画像角度に対応した２値マスクデータ
を含む２値シリアルマスクデータを生成し前記２値シリ
アル画像信号に同期させて出力する２値マスクデータ同
期出力手段と、前記異常判定手段の出力信号および前記
２値マスクデータ同期出力手段の出力の論理積を演算す
るＡＮＤ回路とを具備したことを特徴とするものであ
る。

【０００６】

【作用】この発明の複雑形状容器の検査装置において、
画像入力手段では、複数の異なる画像角度での複雑形状
容器（例えば、取っ手付きプラスチックボトルやガラス
瓶）の画像を入力する。すると、異常判定手段は、前記
画像入力手段から得られるシリアル画像信号を所定の閾
値と比較する。そして、正常部を“Ｌ”とし，異常部を
“Ｈ”として２値化した２値シリアル画像信号を出力す
る。次に、２値マスクデータ同期出力手段は、マスク部
分を“Ｌ”とし，ウインドウ部分を“Ｈ”とする２値マ
スクデータからなる画像角度対応の複数のマスクパター
ンを記憶するマスクメモリから、前記２値シリアル画像
の画像角度に対応したマスクパターンの２値マスクデー
タを読み出して前記２値シリアル画像信号に同期させて
出力する。そして、前記ＡＮＤ回路は、前記２値シリア
ル画像信号と前記２値マスクデータの論理積を演算す
る。この結果、マスクされていない部分の２値シリアル
画像信号だけがＡＮＤ回路を通過し、異常検出信号とし
て出力される。

【０００７】ここで、マスクパターンは、２値マスクデ
ータであるから複雑な形状でも作成でき、また、画像角
度対応に用意することが出来る。従って、複雑形状容器
でも、好適に検査可能になる。

【０００８】

【実施例】以下、図に示す実施例によりこの発明をさら
に説明する。なお、これによりこの発明が限定されるも
のではない。図１は、この発明の一実施例の取手付プラ
スチックボトルの検査装置１００の構成図である。この
取手付プラスチックボトルの検査装置１００は、取手付
プラスチックボトルＰを載置する回転台１と、その回転
台１を回転させるモータ２と、回転台１の回転量を計測
するロータリエンコーダ３と、投光器４と、受光器５
と、面光源６と、ビデオカメラ７と、信号処理装置１０
とから構成されている。

【０００９】前記投光器４と受光器５は、取手付プラス
チックボトルＰの取手Ｐ’がビデオカメラ７に正対した
角度において光線が遮断されるように設置されている。

【００１０】図２は、前記信号処理装置１０のブロック
図である。この信号処理装置１０は、異常判定部１１
と、マスクメモリ１２と、２値マスクデータ同期出力部
１３と、ＡＮＤ回路１４とを有している。

【００１１】異常判定部１１は、前記ビデオカメラ７か
らのビデオ信号における傷や異物等による波形を強調す
る微分回路２１と、不要なノイズを除去する積分回路２
２と、前記微分回路２１および積分回路２２で前処理さ
れたビデオ信号と閾値とをアナログ比較するアナログ比
較器２３と、接地電位または閾値＃Ａ〜閾値＃Ｄのいず
れかを選択する閾値セレクタ２４と、閾値＃Ａ〜閾値＃
Ｄを発生する閾値回路２５とを有している。

【００１２】マスクメモリ１２は、マスクパターン＃Ａ
〜マスクパターン＃Ｄを記憶している。マスクパターン
＃Ａ〜マスクパターン＃Ｄは、ビデオ信号により形成さ
れる画面に対応するビットマップであり、マスク部分の
ビットは“Ｌ”，ウインドウ部分のビットは“Ｈ”であ
る。

【００１３】２値マスクデータ同期出力部１３は、セレ
クタコントローラ３１と、同期回路３２と、マスクセレ
クタ３３とを有している。前記セレクタコントローラ３
１は、前記ロータリエンコーダ３からのアングル信号と
前記受光器５からのホーム信号とビデオ信号とに基づい
て、接地電位または閾値＃Ａ〜閾値＃Ｄのいずれか，及
び，“Ｌ”レベルまたはマスクパターン＃Ａ〜マスクパ
ターン＃Ｄのいずれか，を選択するためのセレクト信号
を生成する。前記同期回路３２は、マスクメモリ１２か
らマスクパターン＃Ａ〜マスクパターン＃Ｄをビデオ信
号と同期して読み出すための同期信号を生成する。前記
マスクセレクタ３３は、前記セレクト信号に基づいて、
マスクパターン＃Ａ〜マスクパターン＃Ｄのいずれかを
選択する。

【００１４】ＡＮＤ回路１４は、前記異常判定部１１か
ら出力される２値シリアル画像信号と，前記２値マスク
データ同期出力部１３から出力される２値マスクデータ
との論理積を演算し、その演算結果を検出信号として出
力する。

【００１５】次に、動作について説明する。初期状態で
は、セレクタコントローラ３１は、閾値セレクタ２４で
接地電位を選択し，マスクセレクタ３３で“Ｌ”レベル
を選択している。このとき、ＡＮＤ回路１４の検出出力
は“Ｌ”に保たれている。

【００１６】検査対象の取手付プラスチックボトルＰ
が、回転台１に載せられ、回転台１がモータ２により回
転されると、取手付ボトルＰの取手Ｐ’がビデオカメラ
７に正対する角度になる。この時、投光器４からの光線
が取手Ｐ’により遮断されるため、受光器５はホーム信
号をセレクタコントローラ３１へ出力する。セレクタコ
ントローラ３１は、ホーム信号が入力されると、閾値セ
レクタ２４で閾値＃Ａを選択し，マスクメモリ１２およ
びマスクセレクタ３３でマスクパターン＃Ａを選択す
る。

【００１７】ビデオカメラ７は、図３の（ａ）に示すよ
うな取手Ｐ’が正面を向いた画面ＧＡを構成するビデオ
信号を微分回路２１に入力する。微分回路２１は、異物
等による波形を強調した後、ビデオ信号を積分回路２２
に入力する。積分回路２２は、不要なノイズを除去した
後、ビデオ信号をアナログ比較器２３に入力する。

【００１８】アナログ比較器２３は、前処理されたビデ
オ信号と閾値＃Ａとを比較し、２値シリアル画像信号を
出力する。正常部では、ビデオ信号は閾値＃Ａより小さ
いため、２値シリアル画像信号は“Ｌ”となる。異常部
（例えば傷Ｋの部分）では、ビデオ信号は閾値＃Ａより
大きいため、２値シリアル画像信号は“Ｈ”となる。但
し、これは、背景Ｂや，ボトルＰの輪郭Ｌや，取手Ｐ’
の輪郭では保証されない。

【００１９】一方、同期回路３２は、ビデオ信号から垂
直同期信号および水平同期信号を抽出し、２値マスクデ
ータをビデオ信号に同期して読み出すための同期信号を
マスクメモリ１２に与える。そこで、ＡＮＤ回路１４
は、前記２値シリアル画像信号とマスクパターン＃Ａの
２値マスクデータの論理積を演算する。マスクパターン
＃Ａは、図３の（ａ）のような形状となっており、マス
ク部分の２値マスクデータは“Ｌ”あるから、背景Ｂや
取手付ボトルＰの輪郭Ｌや取手Ｐ’の輪郭の部分では、
２値シリアル画像信号にかかわらず、ＡＮＤ回路１４の
検出出力は“Ｌ”となる。すなわち、マスクされる。他
方、ウインドウＷＡ内の２値マスクデータは“Ｈ”であ
るから、取手付ボトルＰの要部では、ＡＮＤ回路１４の
検出出力は、２値シリアル画像信号に依存し、２値シリ
アル画像信号が“Ｌ”なら“Ｌ”となり、２値シリアル
画像信号が“Ｈ”なら“Ｈ”となる。すなわち、傷Ｋが
存在すれば、そのとき検出信号は“Ｈ”となる。

【００２０】図３の（ａ）の画面ＧＡについての検査が
終わると、セレクタコントローラ３１は、閾値セレクタ
２４で接地電位を選択し，マスクセレクタ３３で“Ｌ”
レベルを選択する。これにより、ＡＮＤ回路１４の検出
出力は“Ｌ”に戻される。

【００２１】次に、セレクタコントローラ３１は、アン
グル信号を参照し、ホーム信号が入力されてから回転台
１が９０゜回転したことを検知する。すると、閾値セレ
クタ２４で閾値＃Ｂを選択し，マスクメモリ１２および
マスクセレクタ３３でマスクパターン＃Ｂを選択する。
ビデオカメラ７は、図３の（ｂ）に示すような取手Ｐ’
が９０゜右を向いた画面ＧＢを構成するビデオ信号を微
分回路２１に入力する。微分回路２１は、異物等による
波形を強調した後、ビデオ信号を積分回路２２に入力す
る。積分回路２２は、不要なノイズを除去した後、ビデ
オ信号をアナログ比較器２３に入力する。

【００２２】アナログ比較器２３は、前処理されたビデ
オ信号と閾値＃Ｂとを比較し、２値シリアル画像信号を
出力する。正常部では、ビデオ信号は閾値＃Ｂより小さ
いため、２値シリアル画像信号は“Ｌ”となる。異常部
では、ビデオ信号は閾値＃Ｂより大きいため、２値シリ
アル画像信号は“Ｈ”となる。

【００２３】同期回路３２は、ビデオ信号から垂直同期
信号および水平同期信号を抽出し、２値マスクデータを
ビデオ信号に同期して読み出すための同期信号をマスク
メモリ１２に与える。ＡＮＤ回路１４は、前記２値シリ
アル画像信号とマスクパターン＃Ｂの２値マスクデータ
の論理積を演算する。マスクパターン＃Ｂは、図３の
（ｂ）のような形状となっており、背景Ｂや取手付ボト
ルＰの輪郭Ｌや取手Ｐ’の輪郭の部分では、２値シリア
ル画像信号にかかわらず、ＡＮＤ回路１４の検出出力は
“Ｌ”となる。他方、ウインドウＷＢ内の取手付ボトル
Ｐの要部では、ＡＮＤ回路１４の検出出力は、２値シリ
アル画像信号に依存し、２値シリアル画像信号が“Ｌ”
なら“Ｌ”となり、２値シリアル画像信号が“Ｈ”なら
“Ｈ”となる。

【００２４】図３の（ｂ）の画面ＧＢについての検査が
終わると、セレクタコントローラ３１は、閾値セレクタ
２４で接地電位を選択し，マスクセレクタ３３で“Ｌ”
レベルを選択する。これにより、ＡＮＤ回路１４の検出
出力は“Ｌ”に戻される。

【００２５】同様にして、図３の（ｃ）に示すような取
手Ｐ’が後を向いた画面ＧＣおよび図３の（ｄ）に示す
ような取手Ｐ’が９０゜左を向いた画面ＧＤでも検査が
行われる。

【００２６】以上の取手付プラスチックボトルの検査装
置１００によれば、画像角度に応じて閾値とマスクパタ
ーンとを変化させるから、複雑な形状の容器でも好適に
且つリアルタイムに検査することが出来る。

【００２７】他の実施例としては、図４に示す位置ずれ
補正部４０を追加したものが挙げられる。この位置ずれ
補正部４０では、画面ＧＡ〜ＧＤを画像メモリ４１に同
期書込回路４２を用いて記憶する。また、各画面ＧＡ〜
ＧＤを２値化回路４３で２値化して、その２値化画面Ｇ
Ａ’〜ＧＤ’を２値化画像メモリ４４に記憶する。ま
た、位置ずれ算出回路４５で、２値化画面ＧＡ’〜Ｇ
Ｄ’とマスクパターンの位置ずれを、エッジ抽出や重心
計測などにより算出する。そして、内部読出信号により
各画面ＧＡ〜ＧＤを画像メモリ４１から読み出す際に、
位置ずれ補正信号によりマスクメモリ１２から読み出す
マスクパターンの位置を補正し、位置を整合させる。な
お、図４の読出ビデオ信号は、図３のビデオ信号と置換
される。

【００２８】

【発明の効果】この発明の複雑形状容器の検査装置によ
れば、２値マスクデータのマスクパターンを用いるか
ら、複雑な形状でも作成でき，また，画像角度対応に用
意することが出来る。従って、複雑形状容器でも、好適
に検査することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の取手付プラスチックボト
ルの検査装置の構成説明図である。

【図２】図１の取手付プラスチックボトルの検査装置に
おける信号処理装置のブロック図である。

【図３】画像角度の異なる画面とマスクパターンの説明
図である。

【図４】この発明の他の実施例にかかる位置ずれ補正部
４０のブロック図である。

【図５】従来のボトルの検査の説明図である。

【図６】従来のマスクパターンの説明図である。

【符号の説明】

１００ 取手付プラスチックボトルの検査装置 １ 回転台 ２ モータ ３ ロータリエンコーダ ４ 投光器 ５ 受光器 ６ 面光源 ７ ビデオカメラ １０ 信号処理装置 １１ 異常判定部 １２ マスクメモリ １３ ２値マスクデータ同期出力部 １４ ＡＮＤ回路 Ｐ 取手付プラスチックボトル Ｐ’ 取手Ｐ’

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野間 拓 東京都千代田区内幸町１−３−１ 東洋 製罐株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−96841（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−194454（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ある軸の回りに画像角度を変えても形状
   が変化しないような軸（対称軸）を持たない複雑形状容
   器を複数の異なる画像角度で撮像してそれぞれ得られた
   複数の異なる画像角度での複雑形状容器の画像を入力す
   る画像入力手段と、その画像入力手段から直接に又は画
   像メモリを介して間接に得られるシリアル画像信号を所
   定の閾値と比較することにより正常部を“Ｌ”とし，異
   常部を“Ｈ”として２値化した２値シリアル画像信号を
   出力する異常判定手段と、マスク部分を“Ｌ”とし，ウ
   インドウ部分を“Ｈ”とする２値マスクデータからなる
   画像角度対応の複数のマスクパターンを記憶するマスク
   メモリと、そのマスクメモリから前記２値シリアル画像
   の画像角度に対応したマスクパターンを読み出して２値
   シリアルマスクデータを生成し前記２値シリアル画像信
   号に同期させて出力する２値マスクデータ同期出力手段
   と、前記異常判定手段の出力信号および前記２値マスク
   データ同期出力手段の出力の論理積を演算するＡＮＤ回
   路とを具備したことを特徴とする複雑形状容器の検査装
   置。
2. 【請求項２】 ある軸の回りに画像角度を変えても形状
   が変化しないような軸（対称軸）を持たない複雑形状容
   器を回転しながら１台のビデオカメラで撮像して複数の
   異なる画像角度での複雑形状容器の画像を含むシリアル
   画像信号を入力する画像入力手段と、前記シリアル画像
   信号を所定の閾値と比較することにより正常部を“Ｌ”
   とし，異常部を“Ｈ”として２値化した２値シリアル画
   像信号を出力する異常判定手段と、マスク部分を“Ｌ”
   とし，ウインドウ部分を“Ｈ”とする２値マスクデータ
   からなる画像角度対応の複数のマスクパターンを記憶す
   るマスクメモリと、そのマスクメモリからマスクパター
   ンを読み出して前記２値シリアル画像の画像角度に対応
   した２値マスクデータを含む２値シリアルマスクデータ
   を生成し前記２値シリアル画像信号に同期させて出力す
   る２値マスクデータ同期出力手段と、前記異常判定手段
   の出力信号および前記２値マスクデータ同期出力手段の
   出力の論理積を演算するＡＮＤ回路とを具備したことを
   特徴とする複雑形状容器の検査装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の複雑形
   状容器の検査装置において、画像角度対応の複数の閾値
   を出力する閾値出力手段をさらに具備したこ とを特徴と
   する複雑形状容器の検査装置。