JP3295628B2 - 異物検出方法及び異物検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光透過性のあるガ
ラス又はプラスチック製の容器内に充填された液体中に
混入している異物を検出するための異物検出方法及びそ
の検出方法を用いる異物検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、容器内の液体中に混入している異
物を検出する方法としては、撮像装置に対して相対的に
静止している容器と運動している液体中の異物の関係を
利用して、或いはこの逆の関係を利用して複数の検査画
像同士を比較することにより、容器表面の異物や容器自
身のキズの影響を取り除き、動きのある液体中の異物の
みを抽出する方法が提案されている（例えば、特開昭５
８−１９５１４４号公報、特開昭６３−８８４３３号公
報、特開平１−９６５３９号公報、特開平６−３４５７
７号公報など）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来技術では、検査画像を捉えるたびに画素単位ある
いは一定の領域単位ごとに検査画像間で明るさを比較し
たり、あるいは捉えた検査画像に２値化や位置補正等の
何らかの処理を加えた後に検査画像同士を比較し、更に
はその比較結果を毎回判定処理することにより異物を検
出していないかどうか判定する方法が採られている。従
って、検査画像を短い時間間隔で取り込みながら上記の
ような処理を行うためには、専用の複雑な信号処理回路
が必要となり、装置コストが増大するという問題点があ
った。

【０００４】また、従来技術において、底部から容器内
を照明することにより液体中を照明し、撮像装置により
異物からの反射光を捉えるように構成されている場合、
光を反射しやすい異物と気泡とのコントラストが低いの
で誤検出する危険性があった。更に、透過光を撮像手段
により捉えるような構成の場合にもやはり、異物と気泡
とのコントラストが低く異物を検出できない危険性があ
った。

【０００５】そこで本発明は、上記問題点に鑑みなされ
たもので、従来技術同様、容器自身のキズや容器表面の
異物とを確実に区別しながら、取り込んだ複数枚の検査
画像から液体中に異物が混入しているか否かを１回の判
定処理で行うようにすることで処理速度に優れ、安価な
一般的な画像処理装置で行うことができる異物検査方法
及びその検査方法を用いた異物検査装置を提供すること
を第一の目的とし、更に、検出対象である異物の光学的
特性に応じた照明手段と比較用検査画像生成方法を適用
することにより、液体中に存在する気泡の影響を除外し
ながら、高感度に検出することができる異物検出方法及
びその検出方法を用いた異物検出装置を提供することを
第二の目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記第一の目的は、光透
過性のある容器内の液体中に混入している運動する異物
を検出する異物検出方法において、前記容器を照明し、
照明された前記容器内部を経時的に繰り返し撮像する撮
像ステップと、撮像された複数の画像を２つの検査単位
に区分しながらそれぞれの検査単位内における全画像の
同一画素での明るさ情報を比較することにより比較用検
査画像を生成する比較用検査画像生成ステップと、両検
査単位内において個別に生成された前記２つの比較検査
用画像から差分画像を生成し、前記差分画像の各画素の
明るさ情報を予め設定されたしきい値と比較することに
より異物の有無を判定する異物有無判定ステップとを備
えることを特徴とする異物検出方法により達成される。

【０００７】そして、上記検出方法において、上記比較
用検査画像生成ステップは、上記各検査単位内におい
て、予め取得された基準画像の明るさ情報を用いて比較
用検査画像を生成するようにするのが好ましい。

【０００８】ここで、上記検出方法において、第二の目
的である光を反射且つ透過しにくいつまり光を吸収しや
すい異物を高感度に検出するためには、上記撮像ステッ
プで、異物の明るさを背景の明るさよりも低く、液体中
の気泡の明るさを背景の明るさよりも高くなるように照
明し、透過光を捉えて撮像し又上記比較用検査画像生成
ステップで、それぞれの検査単位内における全画像の同
一画素での最小明るさ値を用いて上記比較用検査画像を
生成するようにするのが好ましい。

【０００９】また、上記検出方法において、第二の目的
である光を反射且つ透過しやすい異物を高感度に検出す
るには、上記撮像ステップで、容器を照明し、異物から
の反射光を捉えて撮像し、上記比較用検査画像生成ステ
ップで、上記検査単位内における全画像の同一画素での
最大明るさ値を用いて上記比較用検査画像を生成するよ
うにするのが好ましい。

【００１０】更に、上記検出方法において、上記比較用
検査画像同士の差分をとることにより検出された異常信
号が、一定の大きさ以上の集合をなす場合に異物を検出
したと判定するようにするのが好ましい。

【００１１】上記目的は、容器内の液体中に混入してい
る異物を検出する異物検出装置において、前記液体中で
前記異物を旋廻させるための異物旋廻手段と、前記液体
中を複数の画像として捉える撮像手段と、前記各画像を
２つの検査単位に区分しながらそれぞれの検査単位内に
おける全画像の同一画素での明るさ情報を比較すること
により比較用検査画像を生成する比較用検査画像生成手
段と、両検査単位内における生成された２つの比較検査
用画像から差分画像を生成し、前記差分画像の各画素の
明るさ情報を予め設定されたしきい値と比較することに
より異物の有無を判定する異物有無判定手段とを備える
ことを特徴とする異物検出装置によっても達成される。

【００１２】また、上記異物検出装置において、光を反
射且つ透過しにくい異物を高感度に検出するためには、
前記撮像手段を、異物の明るさを背景の明るさよりも低
く、液体中の気泡の明るさを背景の明るさよりも高くな
るように照明し、透過光を捉えて撮像するものとし、上
記比較用検査画像生成手段を、それぞれの検査単位内に
おける全画像の同一画素での最小明るさ値を用いて前記
比較用検査画像を生成するようなものとすることが好ま
しい。

【００１３】また、光を反射且つ透過しやすい異物を高
感度に検出するには、前記撮像手段を、容器を照明し、
異物からの反射光を捉えて撮像するものとし、上記比較
用検査画像生成手段を、それぞれの検査単位内における
全画像の同一画素での最大明るさ値を用いて前記比較用
検査画像を生成するものとすることが好ましい。

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳述する。

【００１４】図１は、実施の形態に係る異物検出装置１
の構成を表す平面図である。図１に示すように、異物検
出装置１は、４つの回転体１０，２０，３０，４０と第
一検査部５０と第二検査部６０と、供給コンベア７０，
排出コンベア８０から構成されている。上記回転体１
０，２０，３０，４０は、図示しない同一の駆動源にて
４５度ピッチで間欠的に駆動運転され、検査対象の光透
過性のあるガラス或いはプラスチックからなる容器２に
回転を加えながら各検査部５０，６０に搬送するもので
ある。また、上記２ヶ所に設けられた第一検査部５０と
第二検査部６０には、それぞれ別の照明手段が配置され
ており、第一検査部５０では容器２内にある光を反射且
つ透過しにくい異物を検出対象とし、第二検査部６０で
は容器２内にある光を反射且つ透過しやすい異物を検出
対象としている。すなわち、この２つの第一検査部５
０，第二検査部６０にて、光学的特性の相反する異物を
検査対象とすることで、装置全体での異物の検出感度を
向上させている。

【００１５】なお、第一検査部５０での検査対象である
髪の毛、ゴムなどのように光を反射且つ透過しにくい異
物を「黒異物」と、一方、第二検査部６０での検査対象
であるガラス片や樹脂片などのような光を反射且つ透過
しやすい異物を「白異物」と定義する。

【００１６】図２は、回転体１０に備わった容器を支持
する機構と容器に回転を加えるための駆動機構を表す要
部拡大図である。上記回転体１０は、時計方向に回転す
るものであって、供給コンベア７０によって搬送されて
くる容器２を、図示しない移載装置によって順次載置す
るための所定間隔で円環状に配設されたホルダー１１を
有する。各ホルダー１１は、図２の矢印Ｙ１に示すよう
に上下方向に昇降可能、かつ、回転可能な軸１２の一端
に取付けられている。この軸１２にはプーリ１３が取付
けられ、制御モータ１４の駆動軸に取付けられているプ
ーリ１５と、駆動ベルト１６により連結されている。ま
た、軸１２の上下方向の昇降は、下方に配設されたエア
シリンダ１７により行われ、回転体が回転している間は
軸１２の下端に取付けられている部材に設置されたカム
フォロアー１８が、円周状に設置されている図示しない
レール上を転がることにより、ホルダー１１の高さを調
整し、一定に保つように構成されている。

【００１７】回転体２０は、容器２を回転体１０から受
け取り第一検査部５０へ時計方向に回転して搬送するも
のであり、回転体３０は、反時計方向に回転しながら第
一検査部５０で検査された容器２を再び自転させるもの
で上記回転体１０と構成は同じであり又回転体４０は、
当該回転体３０から容器２を受け取り反時計方向に回転
して第二検査部６０まで搬送するものである。

【００１８】図３は、第一検査部５０の構成を表すブロ
ック図である。第一検査部５０は、照明具５１と２つの
ＣＣＤカメラ５２，５２’と（これら照明具とＣＣＤカ
メラにより撮像手段が構成される。）、それぞれのＣＣ
Ｄカメラに対応して備えられた２つの画像処理部５３，
５３’と、これら画像処理部５３，５３’における判定
結果を受け装置全体を制御する主制御装置５４と、上記
ＣＣＤカメラで捉えた画像データをデジタル信号に変換
する図示しないＡ／Ｄ変換器とから構成されている。照
明具５１には、ＬＥＤ素子を配した長方形状の面発光拡
散照明装置５１ａと、高周波蛍光灯照明装置５１ｂ，５
１ｂ’との２種類の照明装置を用い、気泡と異物との弁
別性能の向上を図る。照明具５１それぞれは、ＣＣＤカ
メラ５２，５２’で透過光を捉えて光を遮る異物を検出
できるように、容器２を介してＣＣＤカメラ５２，５
２’と対向する位置に配置されている。そして、面発光
拡散照明装置５１ａは、容器２の側方に、その面が容器
２の側面に対してほぼ平行となるように配置され、高周
波蛍光灯照明装置５１ｂ，５１ｂ’は、ＣＣＤカメラ５
２，５２’に直接、光が撮像時に入らないように容器２
を斜め上方と下方から照らすように面発光拡散照明装置
５１ａの上下に配置されている。また、撮像視野を広げ
るために２台のＣＣＤカメラを配備し、一方が、容器２
の上半分を他方が下半分を撮像するようにしている。画
像処理部５３（５３’）は、比較用検査画像生成部５３
１（５３１’）と、比較演算部５３２（５３２’）と、
サイズ処理部５３３（５３３’）と、各種プログラムを
格納しておくＲＯＭ５３４（５３４’）と、画像データ
を格納しておく画像メモリ５３５（５３５’）と、各部
に処理命令を出すＣＰＵ５３６（５３６’）とから構成
されている。

【００１９】図４は、第二検査部６０の構成を表すブロ
ック図である。第二検査部６０は、照明具の構成を異に
する以外は上記第一検査部５０と同様の構成であり、照
明具６１と、ＣＣＤカメラ６２，６２’と、それぞれの
ＣＣＤカメラに対応した画像処理部６３，６３’と、主
制御装置６４と、図示しないＡ／Ｄ変換器とから構成さ
れている。この第二検査部６０における照明具６１は、
暗視野状態を作り出すように容器２に均一に平行光のよ
うな投射光を照明する照明装置であって、ＣＣＤカメラ
６２，６２’で異物の反射光を捉えられるように、つま
り異物が輝点として捉えられるような位置に配置されて
いる。画像処理部６３（６３’）の内部構成は、上記画
像処理部５３（５３’）の内部構成と同様であり、比較
用検査画像生成部６３１（６３１’）と、比較演算部６
３２（６３２‘）と、サイズ処理部６３３（６３３’）
と、各種プログラムを格納しておくＲＯＭ６３４（６３
４’）と、画像データを格納しておく画像メモリ６３５
（６３５’）と、これらに処理命令を発するＣＰＵ６３
６（６３６’）とから構成されている。以上の構成から
なる異物検出装置１は次のように動作しながら溶液中の
異物の判定を行う。

【００２０】まず、図１に戻って、容器２が回転体１０
の時計方向の回転に伴って搬送され、所定の位置に達す
ると、前述の回転機構によって一定回転数の回転が与え
られ、停止後、回転体１０と回転体２０とがすれ違う地
点に位置する受け渡し部２１にて同方向に回転する回転
体２０に受け渡される。上記受け渡し部２１では、回転
体２０に設けられれた図示しないチャッキング機構によ
り、容器２のキャップの下部がチャックされる。このと
き容器２が載置されていたホルダー１１は、上記エアシ
リンダ１７により図２中の仮想線の位置まで引き下げら
れる。そして、容器２が回転体２０の時計方向の回転に
より第一検査部５０まで搬送される。次に、容器２が静
止している間に、容器２内で運動している液体中に異物
が混入しているか否かが検査された後、受け渡し部２２
にて回転体３０に受け渡される。受け渡し部２２では、
回転体３０上に設置されたホルダー３１（ホルダー１１
に相当する。）が上昇した後に、回転体２０のチャッキ
ング機構が開放される。

【００２１】そして、容器２が回転体３０の反時計方向
の回転に伴って搬送され、所定の位置に達すると、再度
容器２に一定回転数の回転が与えられ、受け渡し部４１
にて回転体４０に受け渡される。受け渡し部４１では、
回転体１０から回転体２０への受け渡しと同様の方法に
て受け渡される。

【００２２】そして、容器２が回転体４０の反時計方向
の回転により第二検査部６０まで搬送されると、容器２
が静止している間に、容器２内で運動している液体中に
異物が混入しているか否かが検査された後、容器２は排
出コンベア８０に受け渡され、２ヶ所の検査部のどちら
か一方でも異物が混入していると判定された容器２は、
図示しない排出機構により排出コンベア８０上から取り
除かれるようになっている。

【００２３】前述のように、容器２に回転を与えた後に
急停止させることにより、静止した容器２内で液体が運
動している状態が得られる。そして、静止した容器２内
で運動している液体中の状態は、回転する液体全体を捉
えるために必要な画像数だけ連続した複数の画像として
撮像手段により捉えられ、以下に示す方法により各検査
部５０，６０において画像処理することによって液体中
の異物を検出する。

【００２４】まず、第一検査部５０での異物検出方法に
ついて説明する。当該第一検査部５０では、撮像手段に
よって捉えられた各画像に基づいて後述する検出方法に
より、黒ゴミなどのような光を反射且つ透過しにくい黒
異物２２が液体中に混入しているか否かが検査される。
図５は、上記画像処理部５３（５３’）での画像処理を
示す摸式図である。容器２内の複数枚の画像は、比較用
検査画像生成部５３１（５３１’）において例えば，図
５に示すように、撮像順序で奇数番目と偶数番目の２つ
の検査単位Ａ，Ｂに区分され、それぞれの検査単位Ａ，
Ｂ内での各画像の同一画素での明るさ情報から比較用検
査画像が生成される。

【００２５】ここでの比較用検査画像の生成方法は、検
出対象である異物が照明手段により周囲の液体との間に
生じる明るさの差に応じて適切な方法をとる必要があ
る。本実施の形態では、背後から容器内を照明して光を
遮光する異物を検出するので、同一画像における最小明
るさ値により比較用検査画像を生成するようにする。こ
れは容器２内の各画像において黒異物の明るさが背景の
明るさよりも低く現れる現象を利用するものである。

【００２６】つまり、容器２内の液体中に黒異物２２が
混入していると、背後に設置された面発光拡散照明装置
５１ａからの照明光を遮光するため、画像中では影、す
なわち背景の明るさ（以下、「基準レベル」と呼ぶ）よ
りも低い明るさで捉えられる。しかし、面発光拡散照明
装置５１ａだけで容器２内を照明していると、液体中に
存在する気泡もその影により基準レベルより低い明るさ
で捉えられることになり、黒異物２２と弁別しながら検
出することが困難になる。そこで、更に高周波蛍光灯照
明装置５１ｂ、５１ｂ’により容器２内を照明すること
により気泡の影を消すことができる。

【００２７】図６は、検査単位Ａにおける捉えた画像中
の異物や気泡の明るさを示す模式図である。例えば、こ
の図６の左側に示すように最初に撮像した画像（画像番
号１の画像）が、１個の黒異物２２と３個の気泡Ｐ1〜
Ｐ3とを含んでいたとすると、黒異物２２は背景の明る
さよりも低く現れているが、気泡Ｐ1〜Ｐ3は、高周波蛍
光灯５１ｂ，５１ｂ’により背景よりも明るくなるので
ある。なお、図６中の黒異物２２及び気泡Ｐ1〜Ｐ3から
延びた矢印は、それらの運動方向を示している。この運
動によって撮像順序が後の画像（画像番号３，５，７番
目）では、黒異物２２、気泡Ｐ1〜Ｐ3の位置が変化して
いるのが伺われる。

【００２８】以上の説明から理解されるように、複数枚
の画像中で動きがあるものでは黒異物２２のみが基準レ
ベルよりも暗くなるので、各画素の最小値を選択すると
いう画像処理により、液体中の気泡と弁別しながら高精
度に黒異物２２を検出することが可能となる。なお、白
異物は、背景よりも明るくなるので、気泡と同様、最小
値画像の選択という処理によって除去されることとな
る。

【００２９】図６の右側に２つの画像から最小値画素を
選択して得られる比較検査用画像を示す。画像Ｓ（１，
３）は、画像１と３の２枚の画像から生成した比較検査
用画像である。この図から、画像１と画像３の黒異物２
２が最小値画像として残っていること、及び気泡Ｐ1〜
Ｐ3は背景よりも明るいので最小値画像中に残っていな
いことがわかる。

【００３０】また、画像Ｓ（１，３，５）は、上記比較
検用査画像Ｓ（１，３）と５番目の画像５の２枚の画像
から生成した比較検査用画像である。図から両画像の全
ての黒異物２２が最小値画像中に残っていることが分か
る。

【００３１】なお、ここでは、比較用検査画像Ｓ（１，
３）と画像５から比較用検査画像Ｓ（１，３，５）を得
ているが、３枚の画像１，３，５から最小値画像を残す
処理を行っても同様の結果が得られることは無論であ
る。ここではより簡便な手法として直前の比較用検査画
像と撮像された画像の２枚から次の比較用検査画像を生
成しているに過ぎない。

【００３２】上記のようにして直前の比較用検査画像を
用いて新たな検査画像を生成する処理を行い、検査単位
Ａにおいて全画像を用いて処理が完了した場合には、検
査単位Ａ内における最終の比較用検査画像となる。図６
のように一つの検査単位が１，３，５，７の４枚の画像
からなる場合、Ｓ（１，３，５，７）が最終の比較用検
査画像となる。

【００３３】図７は、検査単位Ｂにおける捉えた画像中
の異物や気泡の明るさを示す模式図である。画像Ｓ
（２，４）は画像２と４の２枚の画像から生成した比較
用検査画像である。この図から、画像２と画像４の黒異
物２２が最小値画像中に残っていること、及び気泡Ｐ1
〜Ｐ3は背景よりも明るいので最小値画像中に残ってい
ない。

【００３４】また、画像Ｓ（２，４，６）は、上記比較
用検査画像Ｓ（２，４）と６番目の画像６の２枚の画像
から生成した比較用検査画像である。図から両画像の全
ての黒異物２２が最小値画像中に残っていることが分か
る。上記のようにして直前の比較用検査画像を用いて新
たな検査画像を生成する処理を行い、検査単位Ｂにおい
て全画像を用いて処理が完了した場合には、検査単位Ｂ
内における最終の比較用検査画像となる。図７にのよう
に一つの検査単位が２，４，６，８の４枚の画像からな
る場合、Ｓ（２，４，６，８）が最終の比較用検査画像
となる。

【００３５】このようにして２つの検査単位において生
成された２つの比較用検査画像は、比較演算部５３２
（５３２’）において絶対値付の減算処理が行われた
後、一定の判定レベルの閾値以上の明るさを示す画素が
異常信号として抽出される。この処理によって、図８に
示すような黒異物２２の運動の軌跡が輝点として得られ
ることになる。次に、サイズ処理部５３３（５３３’）
により異常信号が一定の大きさ以上の集合をなす場合に
は異物と判定し、主制御装置５４へ当該容器の排除信号
を出力する。なお、双方の画像処理部５３，５３’で異
物有りと判定された場合には、主制御装置５４には、何
れか一方の画像処理部から排除信号が出力される。

【００３６】ここでは、予め撮像手段によって気泡およ
び異物が存在しない状態での容器２内の画像が取り込ま
れ、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換されて、メ
モリに基準画像として格納されている。また、本実施の
形態では、気泡の明るさを基準レベルより高くするため
の照明手段として、容器２の斜め後方に２つの高周波蛍
光灯照明装置５１ｂ、５１ｂ’を設置しているが、上記
目的を達成できるのであればその配置位置、配置数およ
び照明装置の種類はどのようなものでもよい。

【００３７】具体的には次のようにして異物の検出が行
われる。図９は、当該画像処理の手順を示すフローチャ
ートである。

【００３８】まず、画像メモリを初期化したのち（ステ
ップＳ１）、画像取り込みを開始する（ステップＳ
２）。これをＡ／Ｄ変換によりデジタル信号に変換した
後、比較用検査画像生成部５３１（５３１’）では、得
られた検査画像を偶数（ステップＳ３でＹＥＳ）、奇数
（ステップＳ３でＮＯ）の番号別に２つに分けて各々で
最小値画像を作成し画像メモリに書き込む（ステップＳ
４，ステップＳ５）。この最小値選択処理は次式のよう
に行われる。

【数１】

【数２】 このようにして得られたそれぞれの比較用検査画像中に
は、捉えた全黒異物の画像情報が含まれることになる。
つまり、上述したように同一画素において黒異物が最も
暗いので、その画素ではこの黒異物の明るさ情報が生き
残ることになる。

【００３９】２ｔ枚撮像し（ｔは、１以上の整数）全画
像の処理が終了すると（ステップＳ６でＮＯ）、それぞ
れの比較用検査画像と基準画像の同一画素における明る
さの比較が行われ、暗い方の値がそれぞれの比較用検査
画像の画素の値として新たに画像メモリに書き込まれて
いく（ステップＳ７）。撮像時には、液体中に存在する
気泡の明るさは基準レベルよりも必ず明るくなるように
照明されているため、この基準画像との比較により、比
較用検査画像中から気泡の画像情報は完全に消去される
ことになる。すなわち、最終的な比較用検査画像の各画
素の明るさは、検査単位内での各画像および基準画像の
同一画素における最小明るさ値となる。

【００４０】そして、下記式３に示すように得られた２
枚の最小値画像は、比較演算部５３２（５３２’）で絶
対値付の差分を求め、適切な閾値処理を行うことで（ス
テップＳ８）、得られた減算画像から一定の判定レベル
の閾値以上の明るさの差を示す画素が異常信号として抽
出される。つまり、画像中で静止している容器自身の画
像情報や容器表面に付着している異物の画像情報は、完
全に除去された黒異物２２のみの２値化画像が得られ
（ステップＳ９）、黒異物２２の運動軌跡が得られる。

【数３】

【００４１】次に、サイズ処理部５３３（５３３’）に
より異常信号が一定の大きさ以上の集合をなす場合には
異物と判定され（ステップＳ１０、ステップＳ１１）、
主制御装置５４へ当該容器の排除信号が出力される。

【００４２】次に、第二検査部６０での異物検出方法に
ついて説明する。第二検査部６０では、照明された容器
２内の液体中に光を反射且つ透過しやすい白異物２３が
混入していると、ＣＣＤカメラ６２，６２’は異物から
の反射光を捉えるため、背景は暗視野状態となっている
ので画像中では輝点、すなわち基準レベルよりも明るく
捉えられることになる。ここで、本検査部６０ではＣＣ
Ｄカメラ６２、６２’にて白異物２３からの反射光を検
出するように照明装置６１が配置されており、且つ、光
を反射する異物を検出対象としているので（光を透過す
る異物も、異物は常時運動しておりその向きによって
は、反射率が大きくなるのでこれも輝点として捉えられ
ることとなる。）、異物からの反射光量は、液体中に存
在する気泡からの反射光量に比べて非常に大きくなる。

【００４３】本実施の形態では、上述のように平行光の
ような投射光を照射する照明装置６１が容器２の斜め側
方に配置されているが、配置位置は容器２の下方でもよ
く、また容器表面からの反射を極力低減するためにスリ
ット光を照射するような照明装置を用いてもよい。すな
わち、上記目的を達成できるのであれば、その配置位
置、配置数および照明装置の種類はどのようなものでも
よい。

【００４４】ここでは図示しないが黒異物の場合と同様
に、２つの検査単位に分けて捉えた複数枚の画像群から
画素ごとの画像間の最大値を選択し、所定の２値化処理
を施すことにより白異物２３の軌跡を得ることができ
る。具体的には，以下のように行う。図１０は、その画
像処理の手順を表すフローチャートである。まず、画像
メモリを初期化し（ステップＳ１２）、画像取り込みを
開始する（ステップＳ１３）。そして、比較用検査画像
生成部６３１（６３１’）では、黒異物の検出と同様に
検査画像群を偶数（ステップＳ１４でＹＥＳ）、奇数
（ステップＳ１４でＮＯ）の番号別に２つに分けて各々
から最大値画像を作成し画像メモリに書き込んで行く
（ステップＳ１５，ステップＳ１６）。この最大値選択
処理は次式で行われる。

【数４】

【数５】 このようにして得られたそれぞれの比較用検査画像中に
は、捉えた全白異物の画像情報が含まれることになる。
ここで、気泡の画像情報も含まれるが、以下の２値化処
理を施すことによって、この気泡の画像情報は除去され
ることとなる。

【００４５】取り込み画像数が２ｔに達し全画像の処理
が終了すると（ステップＳ１７でＮＯ）、下記式６に示
すように比較演算部６３２（６３２’）で得られた２枚
の最大値画像の絶対値付の差分を求め、適切な閾値処理
を行うことで（ステップＳ１８）、得られた減算画像か
ら一定の判定レベルの閾値以上の明るさの差を示す画素
を異常信号として抽出する。つまり、画像中で静止して
いる容器自身の画像情報や容器表面に付着している異物
や気泡等に基づく画像情報は完全に除去された白異物の
みの２値化画像が得られる（ステップＳ１９）。

【数６】

【００４６】次に、サイズ処理部６３３（６３３’）に
より異常信号が一定の大きさ以上の集合をなす場合には
異物と判定され（ステップＳ２０、ステップＳ２１）、
主制御装置へ排除信号が出力される。

【００４７】〔まとめ〕以上説明した本発明の異物検出
方法の特徴的な点をまとめると次の点が挙げられる。即
ち、 （１） 本発明の、異物検出方法によれば、画像を取り
込む毎に異物が混入しているか否かの判定処理を施すこ
となく最小値画像或いは最大値画像を生成し、最後に一
度だけサイズ処理等して異物か否かを判定するので、判
定処理が少なく処理を迅速に行うことができる。従っ
て、検査効率の高効率化を図ることもできる。また、こ
のような高効率な処理をパイプライン処理などのような
特別な方法によって行わないため、簡単な構成の市販の
画像処理装置を用いることができるので、異物検査装置
全体のコスト低減に寄与する。 （２） 検出対象の異物の光学的特性に応じた照明手段
と最適な比較用検査画像生成方法にて処理するようにし
たので、異物検出時に液体中に小径の気泡が存在してい
ても検出対象の異物と明確に弁別しながら異物を検出す
ることができ、検出精度および信頼性を向上させること
ができる。即ち、 （ａ） 透過光を撮像して黒異物を検出する場合、従来
であれば気泡との弁別が困難な場合があったが、本発明
によれば気泡の明るさが上述したように背景の明るさよ
りも常に高くなるように照明し、同一画素で明るさが最
小値のものを抽出して最小値画像を生成するので、気泡
の画像情報を完全に除去することができる。 （ｂ） また、反射光を撮像して白異物を検出する場
合、従来であれば気泡との弁別が困難な場合があった
が、本発明によれば気泡の明るさが抑えられるように照
明するので、白異物と気泡とのコントラストの向上が図
られ白異物検出の精度向上に寄与する。

【００４８】〔実施例〕上記実施の形態に基づいて、図
１１に示すように、容器照明系１００と、異物を旋回さ
せるための異物旋回手段としての任意の回転数で回転可
能な回転テーブル１０１と、広角レンズ付きのＣＣＤカ
メラを配した撮像系１０２と、画像処理部１０３とコン
ピュータ１０４とからなる検出処理系１０５と、結果表
示部１０６とからなる簡易実験系を組み、以下のような
実験を行った。上記画像処理部１０３には、市販の画像
処理ボード（日立社製、商品名；IP-2000）を用いた。
画像処理開始までの手順としては、回転テーブル１０１
によって、容器に回転、停止操作を行い、異物を検査視
野領域に誘導する。回転操作は、はじめに、高速回転
で、液面、底、壁面に付着している異物を溶液中に巻き
込み、次に同方向の低速回転で乱流を整え、急停止によ
り惰性運動で異物を検査視野の中央付近に誘導する。こ
の結果、容器固定の状態で検査視野領域内で異物が旋回
している像が得られる。この回転操作後、２台のＣＣＤ
カメラで画像を取り込み検査を行う。

【００４９】実験１；

【表１】 表１に示す撮像条件と回転操作条件で、黒異物であるゴ
ムおよび髪の毛をそれぞれ別のプラスチック製の容器に
入れてそれぞれ２００回づつの検出実験を行い、閾値を
変えたときの検出率（％）を評価した。なお、撮像した
画像数は３０枚、サイズ処理は３画素で行い、対照実験
として異物未混入の容器を同様に検査した。この結果を
図１２に示す（閾値は、１０進数で表記している。）。
図中の一点鎖線は、異物未混入での誤検出が零となる場
合の限界閾値を示しており、気泡やハレーションの影響
によるノイズレベルの最大値を表している。判定閾値を
７とした時の実験回数による検出率の推移を図１３に示
す。なお、この判定閾値において、異物未混入容器を１
００回検査したが異物は誤検出されなかった。

【００５０】実験２；上記表１に示す撮像条件と回転条
件で、白異物であるスチロール片と化学繊維とについて
も各１００回検出実験を行った。その結果を図１４に示
す。この場合、照明分布が容器中心部になるように照明
を行った。次に、カメラの絞り値を２倍にした場合と、
これに加えて照度分布を容器後方にずらした場合につい
ても同様の検出実験を行った。この結果をスチロール片
については図１５に、化学繊維については図１６に示
す。図１４中の一点鎖線は、異物未混入容器についての
誤検出がない限界閾値を表している。なお、図１５及び
図１６については、横軸は、図１４における限界閾値か
らの閾値の増分とした。図１４、図１５及び図１６とを
比較すると、容器の中心部を照明した場合には、検出率
は６０％程度が限界であるが、カメラの絞りを２倍にす
れば検出率は７０％程度にまで向上でき、更に加えて照
明分布を容器後方にずらした場合には９０％にまで向上
させることができることが判る。このことから、３次元
空間を旋回する異物の検出には、適切な照度分布と検査
視野内における十分な焦点深度を確保することが重要で
あると言える。

【００５１】〔その他の事項〕本発明は、基本的技術思
想を逸脱しない限り種々の変更が可能である。即ち、 （１） 上記実施の形態では、撮像した画像を、上記実
施の形態では偶数番と奇数番とに区分したが、これに限
らず前半分と後半分などのように区分するこでもでき
る。しかし、検査時間初期に気泡は発生しやすいことを
考慮すれば、上記実施の形態のように交互に区分する方
が気泡の影響を排除して検出精度の向上を図るには好ま
しい。 （２） 更に、上記実施の形態では間欠駆動された容器
が検査対象であったが、移動中の容器であっても本発明
を適用することができる。また、上記実施の形態では容
器２内の液体中で異物を旋回させるための異物旋回手段
として、容器２に回転を与えた後に急停止させる手段を
用いているが、容器２を搬送中に転倒させた後に回転を
与え急停止させるなどの手段を用いてもよい。 （３） また、上記実施の形態の異物検出装置で行った
各処理手順をフロッピーディスク，ＩＣカード，ＣＤ−
ＲＯＭ，ＭＯディスク，ＤＶＤ等の記録媒体に記録して
譲渡、移転等することにより、独立したコンピュータシ
ステムで実施することもできる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明の異物検
出方法によれば、液体の入った容器を照明し、照明され
た前記容器内部を経時的に繰り返し撮像する撮像ステッ
プと、撮像された複数の画像を２つの検査単位に区分し
ながらそれぞれの検査単位内における全画像の同一画素
での明るさ情報を比較することにより比較用検査画像を
生成する比較用検査画像生成ステップと、両検査単位内
において個別に生成された前記２つの比較検査用画像か
ら差分画像を生成し、前記差分画像の各画素の明るさ情
報を予め設定されたしきい値と比較することにより異物
の有無を判定する異物有無判定ステップとを備えるの
で、取り込んだ複数枚の検査画像中に異物が混入してい
るか否かを１回の判定処理で判断することができるた
め、画像の取り込みが判定処理に制約されないことから
処理速度を高速にすることができ、しかもこれを安価な
一般画像処理装置を用いて行うことができる。また、上
記同様の効果は次の異物検査装置を用いても得ることが
できる。即ち、容器内の液体中で異物を旋廻させるため
の異物旋廻手段と、前記液体中を複数の画像として捉え
る撮像手段と、前記各画像を２つの検査単位に区分しな
がらそれぞれの検査単位内における全画像の同一画素で
の明るさ情報を比較することにより比較用検査画像を生
成する比較用検査画像生成手段と、両検査単位内におけ
る生成された２つの比較検査用画像から差分画像を生成
し、前記差分画像の各画素の明るさ情報を予め設定され
たしきい値と比較することにより異物の有無を判定する
異物有無判定手段とから構成された異物検出装置であ
る。ここで、上記比較用検査画像生成ステップは、上記
各検査単位内において、予め取得された基準画像の明る
さ情報を用いて上記比較用検査画像を生成すれば、撮像
した画像数を少なくする場合に有効である。また、これ
以外にも、特に透過光によって黒異物を検出するような
場合には、気泡によるノイズを比較用検査画像から消去
することができるといった効果を奏する。また、検出対
象の異物の光学的特性に応じた照明手段と最適な比較用
検査画像生成方法にて処理するようにしたので、異物検
出時に液体中に小径の気泡が存在していても検出対象の
異物と明確に弁別しながら異物を検出することができ、
検出精度および信頼性を向上させることができる。つま
り、上記撮像ステップは、異物の明るさを背景の明るさ
よりも暗く、液体中の気泡の明るさを背景の明るさより
も明るくなるように拡散光照明し、透過光を捉えて撮像
するものであって、上記比較用検査画像生成ステップ
は、それぞれの検査単位内における全画像の同一画素で
の最小明るさ値を用いて上記比較用検査画像を生成する
ので、光を吸収しやすい黒異物を気泡と弁別しながら高
感度に検出することができる。この効果は、次の異物検
出装置によっても得ることができる。即ち、上記撮像手
段を、異物の明るさを背景の溶液の明るさよりも暗く、
液体中の気泡の明るさを背景の明るさよりも明るくなる
ように拡散光照明し、透過光を捉えて撮像するものと
し、上記比較用検査画像生成手段は、それぞれの検査単
位内における全画像の同一画素での最小明るさ値を用い
て上記比較用検査画像を生成する異物検出装置である。
また、上記撮像ステップは、容器を照明し、異物からの
反射光を捉えて撮像するものであって、上記比較用検査
画像生成ステップは、上記検査単位内における全画像の
同一画素での最大明るさ値を用いて上記比較用検査画像
を生成するので、光を反射且つ透過しやすい白異物を気
泡と弁別しながら高感度に検出することができる。この
効果は、次の異物検出装置によっても得ることができ
る。即ち、上記撮像手段を、容器を照明し、異物からの
反射光を捉えて撮像するものとし、上記比較用検査画像
生成手段は、それぞれの検査単位内における全画像の同
一画素での最大明るさ値を用いて前記比較用検査画像を
生成する異物検出装置である。ここで、上記異物有無判
定ステップで、上記比較用検査画像同士を比較すること
により検出された異常信号が、一定の大きさ以上の集合
をなす場合に異物を検出したと判定するようにすれば異
物の判定を合理的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る異物検出装置の平面
図である。

【図２】上記異物検出装置のホルダー支持及び駆動機構
を示す断面図である。

【図３】上記異物検出装置における第一検査部５０の構
成を示すブロック図である。

【図４】上記異物検出装置における第二検査部６０の構
成を示すブロック図である。

【図５】上記異物検出装置の黒異物検出における画像処
理の一例を示す摸式図である。

【図６】上記画像処理における、一方の検査単位におけ
る捉えた画像中の異物や気泡の明るさを示す模式図であ
る。

【図７】上記画像処理における、他の検査単位における
捉えた画像中の異物や気泡の明るさを示す模式図であ
る。

【図８】上記画像処理の結果得られる黒異物の軌跡を現
す画像である。

【図９】上記画像処理の手順を示すフローチャートであ
る。

【図１０】上記異物検出装置で白異物検出における画像
処理の手順を示すフローチャートである。

【図１１】実施例に係る簡易実験系の構成を示すブロッ
ク図である。

【図１２】上記実施例における黒異物検出の実験結果、
判定閾値と検出率との関係を示す特性図である。

【図１３】上記実施例における黒異物検出の実験結果、
実験回数と検出率との関係を示す特性図である。

【図１４】上記実施例における白異物検出の実験結果、
判定閾値と検出率との関係を示す特性図である。

【図１５】上記実施例における白異物検出の実験条件を
変えた場合の実験結果、判定閾値と検出率との関係を示
す特性図である。

【図１６】上記実施例における白異物検出の実験条件を
変えた場合の実験結果、判定閾値と検出率との関係を示
す特性図である。

【符号の説明】

１ 異物検査装置 ２ 容器 １０ 回転体 １１ ホルダー １２ 軸 １３ プーリ １４ 制御モータ １５ プーリ １６ 駆動ベルト １７ エアシリンダ １８ カムフォロアー ２０ 回転体 ２１ 受け渡し部 ２２ 受け渡し部 ３０ 回転体 ３１ ホルダー ４０ 回転体 ４１ 受け渡し部 ５０ 第一検査部 ５１ 照明具 ５１ａ 面発光拡散照明装置 ５１ｂ，５１ｂ’ 高周波蛍光灯照明装置 ５２，５２’ ＣＣＤカメラ（撮像装置） ５３，５３’ 画像処理部 ５４ 主制御装置 ６０ 第二検査部 ６１ 照明装置 ６２，６２’ ＣＣＤカメラ ６３，６３’ 画像処理部 ６４ 主制御装置 ７０ 供給コンベア ８０ 排出コンベア ５３１，５３１’ 比較用検査画像生成部 ５３２，５３２’ 比較演算部 ５３３，５３３’ サイズ処理部 ５３４，５３４’ ＲＯＭ ５３５，５３５’ 画像メモリ ５３６，５３６’ ＣＰＵ ６３１，６３１’ 比較用検査画像生成部 ６３２，６３２’ 比較演算部 ６３３，６３３’ サイズ処理部 ６３４，６３４’ ＲＯＭ ６３５，６３５’ 画像メモリ ６３６，６３６’ ＣＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−96540（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−92109（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−136476（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−96539（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−34577（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−272948（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−220844（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−273351（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/88 G01N 21/90

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光透過性のある容器内の液体中に混入し
   ている運動する異物を検出する異物検出方法において、 前記容器を照明し、照明された前記容器内部を経時的に
   繰り返し撮像する撮像ステップと、 撮像された複数の画像を２つの検査単位に区分しながら
   それぞれの検査単位内における全画像の同一画素での明
   るさ情報を比較することにより比較用検査画像を生成す
   る比較用検査画像生成ステップと、 両検査単位内において個別に生成された前記２つの比較
   検査用画像から差分画像を生成し、前記差分画像の各画
   素の明るさ情報を予め設定されたしきい値と比較するこ
   とにより異物の有無を判定する異物有無判定ステップと
   を備えることを特徴とする異物検出方法。
2. 【請求項２】 前記比較用検査画像生成ステップは、前
   記各検査単位内において、予め取得された基準画像の明
   るさ情報を用いて前記比較用検査画像を生成することを
   特徴とする請求項１記載の異物検出方法。
3. 【請求項３】 前記撮像ステップは、異物の明るさを背
   景の明るさよりも低く、液体中の気泡の明るさを背景の
   明るさよりも高くなるように拡散光照明し、透過光を捉
   えて撮像するものであって、 前記比較用検査画像生成ステップは、それぞれの検査単
   位内における全画像の同一画素での最小明るさ値を用い
   て前記比較検査用画像を生成することを特徴とする請求
   項１又は２に記載の異物検出方法。
4. 【請求項４】 前記撮像ステップは、容器を照明し、異
   物から反射光を捉えて撮像するものであって、 前記比較用検査画像生成ステップは、それぞれの検査単
   位内における全画像の同一画素での最大明るさ値を用い
   て前記比較検査用画像を生成することを特徴とする請求
   項１又は２に記載の異物検出方法。
5. 【請求項５】 前記異物有無判定ステップは、前記比較
   用検査画像同士の差分をとることにより検出された異常
   信号が、一定の大きさ以上の集合をなす場合に異物を検
   出したと判定するようにしたことを特徴とする請求項１
   から４の何れかに記載の異物検出方法。
6. 【請求項６】 容器内の液体中に混入している異物を検
   出する異物検出装置において、 前記液体中で前記異物を旋回させるための異物旋回手段
   と、 前記液体中を複数の画像として捉える撮像手段と、 前記各画像を２つの検査単位に区分しながらそれぞれの
   検査単位内における全画像の同一画素での明るさ情報を
   比較することにより比較用検査画像を生成する比較用検
   査画像生成手段と、 両検査単位内における生成された２つの比較検査用画像
   から差分画像を生成し、前記差分画像の各画素の明るさ
   情報を予め設定されたしきい値と比較することにより異
   物の有無を判定する異物有無判定手段とを備えることを
   特徴とする異物検出装置。
7. 【請求項７】 前記撮像手段は、異物の明るさを背景の
   明るさよりも低く、液体中の気泡の明るさを背景の明る
   さよりも高くなるように拡散光照明し、透過光を捉えて
   撮像するものであって、 前記比較用検査画像生成手段は、それぞれの検査単位内
   における全画像の同一画素での最小明るさ値を用いて前
   記比較検査用画像を生成することを特徴とする請求項６
   記載の異物検出装置。
8. 【請求項８】 前記撮像手段は、容器を照明し、異物か
   ら反射光を捉えて撮像するものであって、 前記比較用検査画像生成手段は、それぞれの検査単位内
   における全画像の同一画素での最大明るさ値を用いて前
   記比較検査用画像を生成することを特徴とする請求項６
   記載の異物検出方法。
9. 【請求項９】 容器を照明し、照明された前記容器内部
   を経時的に繰り返し撮像する撮像手順と、 前記画像を２つの検査単位に区分しながらそれぞれの検
   査単位内における全画像の同一画素での明るさ情報を比
   較することにより比較用検査画像を生成する比較用検査
   画像生成手順と、 生成された前記２つの比較検査用画像から差分画像を生
   成し、前記差分画像の各画素の明るさ情報を予め設定さ
   れたしきい値と比較することにより異物の有無を判定す
   る異物有無判定手順とを異物検出装置に実行させるため
   のプログラムを記録した記録媒体。