JP5092178B2 - 充填済み容器中の異物を検出するための検査装置および検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、充填済み容器中の異物を検出するための検査装置および検査方法に関する。

例えばガラスまたはプラスチックボトルなどの容器内への飲料の瓶詰め中には、充填されて密封された容器を異物の存在に関して検査することが必要な場合がある。ここでは、透明なガラス破片などの小さい粒子を検出することが特に難しい。容器はしばしば擦り傷または引っかき傷を底部に有するため、ガラス破片を明確に特定することがしばしばできない。

この問題に関しては、第１のカルーセル上で回転によりボトルの内容物を動かした後にボトルを急速に遅延させることにより、ボトル内容物が依然として動いている間にボトル底部の暗視野画像が下側から得られることが、国際出願第２００４／０５３４７１号から知られている。画像中に明るく見える異物は、固定カメラまたはボトルと共に回転するカメラによって取得できる。この性質の装置は、小さい粒子を確実に検出することもできるが、非常に複雑であり、場所をとる。また、これらの装置は、回転対称なボトルにしか適さない。

装置に関する支出、および、検査されるべきボトルの回転および遅延のための時間を避けるため、独国特許第１０ ２００４ ０５１ ９６１号は、振動装置によってボトル内容物を動かすことを提案する。しかしながら、この装置は、送り込みスターおよび排出スターを有する回転機械としても形成される。また、カルーセル上のそれぞれのボトル位置毎にカメラが必要とされる。

国際出願第０２／０１２０７号は、容器をベルトステーションで回転させた後に、側方に配置されるカメラの列に容器を案内して通過させる、直線形態のために想起された検査装置について記載する。これらのカメラは、評価ユニットで比較されるトリガ単一画像を供給する。しかしながら、ボトルを急速に加速させて再び遅らせるとともにボトルを正確にベルトステーション内で案内することが難しく、そのため、十分な信頼性および精度をもって異物を検出することができない。

したがって、本発明の目的は、高い検出精度と簡単な構造とを有するコンパクトな検査装置、および、検査に適した検査方法を提供することである。

これは、少なくとも１つの検査カメラと、容器を少なくともセクション毎に直線輸送するための１つの輸送装置と、容器を振動させるための少なくとも１つの振動装置とを有する装置によって達成される。

容器を特にリニア機械において横方向に振動させることもできるという事実に起因して、容器中の異物は、容器の複雑な加速および遅延を伴うことなく動かされる。これらの異物は、カメラ位置が固定される場合であっても検査カメラによって単一画像状態で記録することができるとともに、画像の比較によって検出することができる。このようにすると、回転型の機械においてよくある場所をとる複雑な構造が必要とされない。直線型を用いると、誤ったマイナスの検査結果の割合が、従来の検査装置と比べてかなり減少した。

振動装置は、振動を引き起こすための少なくとも１つの振動器と、振動を容器に伝えるための周方向に走行する伝動ベルトとを備えることが好ましい。これにより、振動器を通り過ぎて移動する容器側壁への振動の効果的な伝達が容易となる。

振動器は、アンバランス型のモータ（バランスの悪いモータ）であることが好ましい。このようにすると、簡単かつ経済的な方式で振動を引き起こすことができ、また、随意的に、複数の振動器を組み合わせて１つの振動装置にすることができる。

特に好ましい実施形態において、振動装置は、振動器および伝動ベルトと接触するスライドレールおよび／またはローラユニットを備える。このようにすると、振動器を固定配置できるとともに、通過するベルトに伝えられる振動と伝動ベルトに作用する摩擦力とを最小にすることができる。

略反対の方向から容器側壁に作用する少なくとも２つの振動装置が設けられるのが好ましい。このようにすると、容器への振動の伝達が特に効果的である。

特に有利な実施形態において、輸送装置は、いずれの場合にも容器を地面から離して保持する上側の一対のガイドベルトおよび下側の一対のガイドベルトを備え、振動装置は、それが少なくとも１つの上側ガイドベルトと少なくとも１つの下側ガイドベルトとの間で容器に対して振動を伝えるように設けられる。このようにすると、簡単で場所をとらない方式で振動装置を直線型の離床輸送装置に組み込むことができる。

ガイドベルトは、振動装置の振動周波数の振動に減衰効果を与えることが好ましい。これにより、検査装置のベースフレームへの望ましくない振動伝達が防止される。

検査カメラは、容器底部の暗視野画像を下側から撮影できるように配置されるのが好ましい。これにより、異物の特に高コントラスト表示が容易になるとともに、所定の光学検査面が確保される。

特に有利な実施形態では、少なくとも２つの検査カメラが輸送装置の輸送方向に対して前後に配置され、それにより、検査カメラの画像領域が重なり合う。このようにすると、個々の画像の連続配列を生成することができ、それにより、単一画像の比較中の容器底部の変化が、移動する異物を示す。

また、好ましい実施形態は、振動装置の下側で、特に輸送装置の下側で側方から容器を照射する少なくとも１つの照明装置も備える。このようにすると、異物を特に効果的に照射することができるとともに、異物でのビーム偏向によって異物を見えるようにすることができる。

照明装置は連続光源であることが好ましい。この場合、画像取得を最適化するために、光源とは無関係にカメラを始動させることができる。

容器の両側を照明する光通路を形成する少なくとも２つの照明装置が設けられるのが好ましい。このようにすると、容器底部を特に均一に照明することができる。

特に有利な実施形態は、検査カメラからの画像データの比較によって異物を検出するための評価ユニットと、欠陥のある容器を脇へ反らすための反らし装置とを更に備える。このようにすると、欠陥が無い容器のみが更に処理されるようにすることができる。

課題は、ａ）容器を少なくともセクション毎に直線輸送するステップと、ｂ）容器を横方向に振動させて、容器底部に配置される異物を動かすステップと、ｃ）異物によって偏向された画像生成に使用される光を取得するステップとを備える検査方法によって更に解決される。

容器がリニア機械において横方向に振動されるという事実に起因して、容器底部上の異物を、容器の複雑な加速および遅延を伴うことなく動かすことができるとともに、これらの異物を、カメラ位置が固定される場合であっても検査カメラによって単一画像として記録して比較することもできる。このようにすると、回転型の機械においてよくある場所をとる複雑な構造が必要とされない。

好ましくは、ステップｃ）では、容器底部のトリガ単一ショットが暗視野で取得され、また、本方法は、ｄ）取得された画像データを評価するステップであって、単一のショットで１つの評価領域がいずれの場合にも容器底部に対して割り当てられ、割り当てられた評価領域からの画像データが互いに比較されることにより、比較された画像データの差として異物を検出するステップと、ｅ）少なくとも１つの異物が容器内で検出された場合に容器を拒絶するステップとを更に備える。

このようにすると、異物の高コントラスト表示が容易になる。また、画像データの評価のために必要とされる時間が減少され、したがって、検査毎に可能な単一画像の数を増大させることができ、検出確率および精度が高まる。

好ましい実施形態が図面に示されている。

本発明に係る検査装置の概略平面図である。 図１の検査装置のＡ−Ａ断面線に沿う概略断面図である。

図１および図２から分かるように、本発明に係る検査装置１は、直線輸送セクション２を有するリニアマシンとして構成され、上側の一対のガイドベルト４ａ、ｂおよび下側の一対のガイドベルト５ａ、ｂを有する輸送装置３を備える。この場合、明確にするために、輸送セクション２の領域にあるガイドベルト４ａ、ｂおよび５ａ、ｂと隣接する部分は省略されており、関連する偏向ローラのみが図１に示されている。ガイドベルト４ａ、ｂとガイドベルト５ａ、ｂとの間には更なる一対の伝動ベルト６ａ、ｂが設けられており、これらの伝動ベルトは、該ガイドベルトと略平行に配置されるとともに、ガイドベルトと共に延びている（平面図では、上側ガイドベルト４ａ、ｂによって隠されている）。更なるベルトは、固定振動器８とスライドレール９とを有する振動装置７の構成部分であり、例えばガラスまたはプラスチックのボトルなどの検査されるべき充填済み容器１０に対する振動の伝達を行なう。

ガイドベルト４ａ、ｂおよび５ａ、ｂはそれぞれ、少なくとも１つの容器１０を床から離して保持するとともに、２つの対向配置される側方照明ユニット１３から成る光通路１１を通じて容器を輸送して、容器底部１０ａの暗視野画像または例えばガラス破片などの容器底部に随意的に存在する異物１７の暗視野画像を撮影する検査カメラ１５に容器を通過させる。

容器１０は、第１のコンベアベルト１８によって検査装置１に通されるとともに、第２のコンベアベルト１９によって運び去られ、欠陥のある容器１０を脇へ反らせるための従来のプッシャなどの反らし装置２１へ移動される。また、本装置は制御・評価ユニット２３も備えており、該制御・評価ユニット２３は、カメラ１５を制御して、カメラ１５によって生成された画像データを評価するとともに、検査結果に基づいて反らし装置２１を制御する。しかしながら、このために別個のユニットを設けることもできる。

振動装置７は、容器１０と両側で接触して、容器壁１０ｂを通じて振動を伝えるとともに、随意的に容器底部１０ａに配置される異物１７に振動を伝え、それにより、異物を動かす。輸送方向の両側にある振動装置７は、容器１０に対する振動の特に効果的な伝達を容易にする。しかしながら、輸送セクション２の一方側だけに振動装置７を設けることもできる。検査装置１は、回転非対称な容器１０、特に、例えば略長方形の容器断面などのように伝動ベルト６ａ、ｂが大きな面積にわたって接触できる平坦な断面の側面１０ｂを有する容器にも適している。

振動装置７は、振動が容器１０へ選択的に伝えられるように検査装置１上に制振的に支持されるのが好ましい。

振動装置７は、例えばアンバランス型のモータの形態の少なくとも１つの振動器８と、スライドストリップ９および／またはローラ機構９’（図示せず）とを備えており、スライドストリップ９および／またはローラ機構９’によって各伝動ベルト６ａ、ｂが低摩擦下で走行する。スライドストリップ９を例えばＰＴＦＥなどの摩擦係数が低いプラスチックで形成することができる。サイドストリップ９またはローラ機構９’および／または振動器８は、バネ力によってテンションを掛けることができ、伝動ベルト６ａ、ｂを容器１０に押し付けることができ、それにより、振動の良好な伝達が確保される。また、伝動ベルト６ａ、ｂと容器１０との間の接触点にある（図示しない）湿潤装置によって振動伝達が向上されることも考えられる。

振動器８は、１０〜５０ｋＨｚの範囲、特に２０〜４０ｋＨｚの範囲、好ましくは３０ｋＨｚの周波数を生み出すことが好ましい。可聴音範囲を超える周波数が特に有益である。必要に応じて、振動器８を異なる周波数と組み合わせることもできる。振動器８の数は図示の例から外れることができる。

伝動ベルト６ａ、ｂは、振動器８の周波数範囲の振動を容器１０に対して特に良好に伝える材料から形成されるのが好ましい。

一方、ガイドベルト４ａ、ｂおよび５ａ、ｂは、引き起こされた振動の周波数範囲で特に良好に振動を減衰させる材料を含むことが好ましい。ベルト４ａ、ｂおよび５ａ、ｂ上には、特に容器１０と対向する側に、制振層、特に発泡層を設けることができるのが都合良い。

照明ユニット１３は、例えば、輸送方向で前後に配置される複数の発光ダイオードを備えており、容器１０に対して好ましくは同じ距離を隔てて特に容器底部１０ａの直ぐ近傍で輸送セクション２の両側に配置される。底部の近傍の粒子１７を特に効果的に照射するため、照明ユニット１３は下側ガイドベルト５ａ、ｂよりも下側に配置されるのが好ましい。下側ガイドベルト５ａ、ｂと伝動ベルト６ａ、ｂとの間の位置も想定し得る。

照明ユニット１３を用いると、異なる波長の指向性の光、例えば赤外線を、容器側壁１０ｂを通じて充填済み容器１０の内側へ至らせることができる。照明ユニット１３では、発光ダイオードの混合配置が考えられ、それにより、容器のタイプおよび／または充填材料のタイプにしたがって単一の発光ダイオードを特定の波長を伴って選択的に作動させることができる。照明ユニット１３は、任意の時点で画像を取得できるように連続光を放射することが好ましい。しかしながら、カメラ１５との同期パルス照明ユニット１３も考えられる。

カメラ１５は、地面よりも上側で保持される容器１０の画像を下側から撮影できるように配置される。カメラ１５は、容器底部１０ａに焦点が合わされ、あるいは、異物１７が存在する場合がある容器底部１０ａよりも僅かに上側の領域に焦点が合わされるのが都合良い。撮像ビーム経路には、ビームを側方に例えば９０°偏向させるために、偏向ミラー（図示せず）を設けることができ、それにより、カメラ１５が輸送セクション２の真下に配置されずに側方に位置合わせされ、その結果、カメラ１５に対する汚染および／または損傷が防止される。

その数が図示の例に限定されないカメラ１５の画像領域は、容器底部１０ａの単一画像の連続配列を生成できるように重なり合う。これを達成するため、カメラ１５は、制御・評価ユニット２３によって適切な方式で始動される。例えば４つのカメラ１５が制御・評価ユニット２３の共通の演算プロセッサに接続される４：１フレームグラバーによって画像データを取得できる。しかしながら、カメラ１５を１つだけ設けることもできる。

制御・評価ユニット２３は、単一ショットの画像データの一部だけ、すなわち、ボトル底部１０ａに割り当てられる評価領域ＲＯＩ（対象領域）（図示せず）、例えば円形状画像部分だけを評価する。このことは、制御・評価ユニット２３が評価領域内で移動構造体または異物１７を探すだけであることを意味する。これにより、単一のショットの評価のために要する時間が減少するとともに、容器検査毎の可能なショット数が増大する。このようにすると、図２に破線Ｌによって示されるような異物１７での光反射を記録でき、または検出できる可能性が高まり、したがって、異物検出の精度または信頼性も高まる。

本発明に係る検査装置を用いると、以下の方法を用いることができる。

検査されるべき充填済み容器１０は、第１のコンベアベルト１８から連続的に供給されて、床よりも上側で直線輸送セクション２に順々に連続的に通されるとともに、振動装置７によってキロヘルツ範囲の振動に晒される。底部近傍の粒子１７は、振動によって動かされて、容器底部１０ａ上で跳び回る。この際、粒子が横からの入射光をカメラ１５へ偏向させ、カメラ１５は、制御・評価ユニット２３へ伝えられる容器底部１０ａのトリガ画像を撮影する。ここで、容器１０のカメラ画像の容器底部１０ａに対応する画像部分、特に評価領域ＲＯＩが互いに比較される。評価領域ＲＯＩにおける画像差が移動粒子として検出されるとともに、欠陥が無い容器１０だけが更なる処理のために通されるように欠陥容器１０が脇へ反らされる。

回転機械と比べて、本発明に係る装置１は非常にコンパクトで経済的である。また、回転非対称形状のボトルをこのようにして検査できる。異物１７の検出は、直線走行型の従来の検査装置を用いる場合よりも正確で且つ信頼できる。

１…検査装置、３…輸送装置、４ａ、ｂ、５ａ、ｂ…ガイドベルト、６ａ、ｂ…伝動ベルト、７…振動装置、８…振動器、９…スライドレール、１０…容器、１１…光通路、１３…照明装置、１５…検査カメラ、１７…異物、２１…反らし装置、２３…評価ユニット。

Claims (13)

1. 充填済みの容器（１０）中の異物（１７）を検出するための検査装置（１）であって、
   ａ）少なくとも１つの検査カメラ（１５）と、
   ｂ）容器（１０）を少なくともセクション毎に直線輸送するための輸送装置（３）と、
   ｃ）容器（１０）を振動させるための少なくとも１つの振動装置（７）と、
   を有し、
   前記振動装置（７）が、振動を引き起こすための少なくとも１つの振動器（８）と、振動を容器（１０）に伝えるための周方向に走行する伝動ベルト（６ａ、ｂ）とを備え、
   前記振動装置が、前記振動器（８）および前記伝動ベルト（６ａ、ｂ）と接触するスライドレール（９）および／またはローラユニット（９’）を備える、検査装置。
2. 前記振動器（８）がアンバランス型のモータであることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 略反対の方向から容器（１０）の側壁（１０ｂ）に作用する少なくとも２つの振動装置（７）が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。
4. 前記輸送装置（３）が、容器（１０）を地面から離して保持する上側の一対のガイドベルト（４ａ、ｂ）および下側の一対のガイドベルト（５ａ、ｂ）を備え、前記振動装置（７）は、該振動装置が少なくとも１つの前記上側のガイドベルト（４ａ、ｂ）と少なくとも１つの前記下側のガイドベルト（５ａ、ｂ）との間で容器（１０）に対して振動を伝えるように設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の検査装置。
5. 前記ガイドベルト（４ａ、ｂ、５ａ、ｂ）が前記振動装置（７）の振動周波数の振動を減衰させることを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
6. 前記検査カメラ（１５）は、該検査カメラが容器底部（１０ａ）の暗視野画像を下側から撮影できるように配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の検査装置。
7. 少なくとも２つの前記検査カメラ（１５）が前記輸送装置（３）の輸送方向に対して前後に配置され、前記検査カメラ（１５）の画像領域が重なり合うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の検査装置。
8. 前記振動装置（７）の下側で、特に前記輸送装置（３）の下側で側方から容器（１０）を照射する少なくとも１つの照明装置（１３）も有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の検査装置。
9. 前記照明装置（１３）が連続光源であることを特徴とする請求項８に記載の検査装置。
10. 容器（１０）の両側を照明する光通路（１１）を形成する少なくとも２つの照明装置（１３）が設けられることを特徴とする請求項８または９に記載の検査装置。
11. 前記検査カメラ（１５）からの画像データの比較によって異物（１７）を検出するための評価ユニット（２３）と、欠陥のある容器（１０）を脇へ反らすための反らし装置（２１）とを有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の検査装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の検査装置を用いて、充填済みの容器（１０）中の異物（１７）を検出するための検査方法であって、
    ａ）容器（１０）を少なくともセクション毎に直線輸送するステップと、
    ｂ）容器側壁（１０ｂ）を振動させて、容器底部（１０ａ）に配置される異物（１７）を動かすステップと、
    ｃ）異物（１７）で偏向された画像生成に使用される光（Ｌ）を取得するステップと、
    を有する検査方法。
13. 容器底部（１０ａ）のトリガ暗視野単一ショットがステップｃ）で取得され、
    当該検査方法が、
    ｄ）取得された画像データを評価するステップであって、１つの画像部分がいずれの場合にも評価領域（ＲＯＩ）として容器底部（１０ａ）に対して割り当てられ、割り当てられた評価領域（ＲＯＩ）からの画像データが互いに比較されることにより、比較された画像データの差として異物（１７）を検出するステップと、
    ｅ）少なくとも１つの異物（１７）が容器内で検出された場合に容器（１０）を拒絶するステップと、
    を更に有することを特徴とする請求項１２に記載の検査方法。

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