JPH09325122A - 透明容器内の異物検査方法 - Google Patents

透明容器内の異物検査方法

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JPH09325122A
JPH09325122A JP8163759A JP16375996A JPH09325122A JP H09325122 A JPH09325122 A JP H09325122A JP 8163759 A JP8163759 A JP 8163759A JP 16375996 A JP16375996 A JP 16375996A JP H09325122 A JPH09325122 A JP H09325122A
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liquid
light
foreign matter
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Takahiro Yamamoto
隆弘 山本
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SUINKU KK
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    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/90Investigating the presence of flaws or contamination in a container or its contents
    • G01N21/9018Dirt detection in containers
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 透明な筒状の容器内の液体に対する異物の混
入を適切な照明、適切な撮像位置の関係、異物と気泡と
を識別しながら検査できるようにする。 【解決手段】 容器1の側方位置の光源81、82を切
り換えて所定の拡散角度の照明光を容器1内の液体2に
向けて投射するとともに、上記照明光の光束の中心に対
して直角方向よりある角度ふらせた位置に、カメラ9
1、92、93、94をそれぞれ配置し、カメラ91、
92、93、94により照明光の入射・反射のない容器
側面から容器1内の液体2を撮像し、その画像から画像
処理により異物候補を検出し、それぞれ照明光の切り換
えによりカメラ91、92、93、94により照明光の
入射・反射のない容器側面から容器内の液体2を撮像
し、その画像から画像処理により液体中の気泡7を検出
し、画像上の気泡7の存在位置と対応しない位置の画像
上の異物候補を異物6と判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、筒状の透明な容器、主と
して円柱状の容器内に封入されている透明な液体中の異
物の混入を画像処理技術によって検査する方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】薬液などの製造過程で、容器内の液体に
異物が混入する事故が起きている。製造物責任法の観点
から、そのような事故は、完全になくしなければならな
い。従来の異物検査は、作業員の目視による観察によっ
て行われているが、容器表面での外部からの散乱光の反
射や輝線の発生によって、その検査精度や検査能率は、
悪いものとなっており、大量生産過程での1つの障害と
なっている。
【0003】
【従来技術の課題】このような実情から、製造現場にお
いて、高精度で検査速度の速い検査手段が望まれてい
る。そこで、画像処理技術を利用して、透明容器内の液
体を観察することが試みられているが、上記のように、
外部の散乱光や、容器表面の付着物の存在、液体中の気
泡の識別、小さな異物の光学的拡大上の問題などから、
画像処理による適切な検査方法がまだ確立されていな
い。したがって、従来技術の課題は、どのような照明を
使用して、照明と撮像用のカメラとの位置関係を設定
し、気泡と異物との識別を行うかである。
【0004】
【発明の目的】したがって、本発明の目的は、透明な筒
状の容器内の液体に対する異物の混入を適切な照明、そ
の照明に対する適切な撮像位置の関係、さらに、異物と
気泡とを識別しながら検査できるようにすることであ
る。
【0005】
【発明の解決手段】画像処理による異物検査では、次の
条件が満足されなければならない。 (1)透明な容器の表面の付着物や印刷を避けた状態で
容器の内部が観察できること。 (2)照明の届いている範囲で液体が確実に検査できる
こと。 (3)カメラ側から観察可能な範囲がもれなく検査でき
ること。 (4)カメラの焦点深度が適切で、異物として検出可能
な範囲が充分であること。 (5)透明な容器内の真の異物と気泡との識別が可能と
なること。 (6)透明な容器の内部の照明光の二次反射の影響のな
い状態で撮像が可能となること。
【0006】そこで、本発明は、前記の条件をすべて満
足するために、容器の側方位置の光源から所定の拡散角
度の照明光を容器および容器内の液体に向けて照射する
とともに、上記照明光の光束の中心に対して直角方向よ
りある角度ふらせた位置で異物からの反射光量の多い位
置に、カメラを配置し、このカメラにより照明光の入射
・反射のない容器側面から容器内の液体を撮像し、その
画像から画像処理により異物候補を検出したとき、上記
光源と対向する容器の側方位置の光源からの所定の拡散
角度の照明光のみを容器内の液体に向けて照射し、液体
中の気泡からの反射光の受光量を増加させて、上記カメ
ラにより容器内の液体の同一視野を撮像し、その画像か
ら画像処理により液体中の気泡を検出し、画像上の気泡
の存在位置と対応しない位置の画像上の異物候補を異物
と判定するようにしている。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は、検査対象の透明な容器1
を示している。この容器1は、例えば透明なガラス製の
円筒体であり、内部に薬液などの透明な液体2を収容し
た状態で、中間部分のゴム栓3および底部のゴム栓4に
よって、液体2を封入した状態となっている。なお、容
器1の先端部分は、先細りとなっており、その開口部分
は、キャップ5によって塞がれている。検査事項は、上
記液体2の内部の異物6の混入であり、この異物6の混
入状態は、液体2の中の気泡7の存在時に、それとと識
別しながら検出される。
【0008】次に、図2は、容器1に対する照明と撮像
位置との位置関係の具体例を示している。この具体例
は、一例として、多くの撮像範囲を短時間に処理するた
めに、2つの照明用の光源81、82および4台の撮像
用のカメラ91、92、93、94を使用している。
【0009】照明用の光源81、82は、強力な照明光
を得るために、例えばキセノンランプを使用しており、
その光束は、光ファイバー10の内部を通り、適当な拡
散角度の照明光として、容器1の側面に向けて照射され
る。ここで、光源81、82は、容器1の両側方位置、
すなわち容器1の中心を通る中心線14上で、容器1を
挟む各位置にそれぞれ設けられている。それぞれの照明
光は、シャッター11の開放時に、容器1の対向外周面
に向けて投射され、空気とガラスとの屈折、ガラスと液
体との屈折率にもとづいて、容器1の内部に進入する。
【0010】図3は、光源81からの照明光の光路、お
よび異物6や気泡7からのカメラ91、92、カメラ9
3、94に対する光量分布を示している。照明光の光束
のうち、中心の部分は、光束の中心線14にほぼ平行な
状態で容器1の内部に入る。また、中心から離れた位置
のほとんどの照明光は、容器1の内周面に内接するよう
な経路を経て外部に進み、さらに他の少しの照明光は、
容器1の表面で反射して外部に進む。この結果、照明光
の中心に対して直角の方向で、容器1の外周部分に照明
光の入射・反射のない側面が形成される。
【0011】カメラ91、92、93、94は、照明光
の入射・反射のない容器1の側面を撮像窓として、その
撮像窓に対向する撮像位置で、光源81、82からの照
明光の使い分けにより、異物6からの反射光量の多い位
置、および気泡7からの反射光量の多い位置で、容器1
の内部の視野に向けてそれぞれ配置されてい
る。
【0012】ここで、異物6および気泡7からの反射光
量の多い位置は、それぞれ実験的に求める。薬品などの
製造過程で、混入が予測される異物6やその液体2とし
ての薬液中の気泡7は、それぞれ特有の光学的特性を有
する。したがって、混入が予測される異物6について、
反射光量の多い位置は、その外形や、光の反射表面の光
学的特性、光の吸収率などにより特徴づけられる。
【0013】図3は、異物6として、最も一般的な形状
すなわち不透明な立方体で、不規則でなめらかな表面を
有する試料からの反射光量の分布を示している。実験結
果によれば、異物6が照明光に対して如何なる姿勢の状
態にあったとしても、その光量分布は、照明光の中心線
14に対して直交する直線15から照明光寄りに多くな
っている。また、水に近い屈折率の液体2の中の気泡7
によると、その大きさにかかわらず、それからの反射光
量は、上記直線15を中心として、照明光から離れる方
向に従って急激に多くなる。これは、気泡表面で、普通
の反射から全反射に切り換わることによるものと推測さ
れる。
【0014】上記の実験結果にもとづいて、カメラ9
1、92、93、94は、照明光の入射・反射のない方
向の位置で異物6からの反射光量の多い位置および気泡
7からの反射光量の多い位置として、直線15よりある
角度αだけふらせた位置で、それぞれ容器1のほぼ中心
位置に向けられ、液体2の視野を合焦範囲とし
ている。
【0015】ここで、カメラ91は、照明81からの照
明光の照射時に、視野について異物6を検出するため
に、容器1の内部の液体2を撮像し、光源82からの照
明光の照射時に、視野について気泡7を検出するため
に、容器1の内部の液体2を撮像する。また、カメラ9
2は、照明81からの照明光の照射時に、視野につい
て異物6を検出するために、容器1の内部の液体2を撮
像し、光源82からの照明光の照射時に、視野につい
て気泡7を検出するために、容器1の内部の液体2を撮
像する。
【0016】さらに、カメラ93は、照明82からの照
明光の照射時に、視野について異物6を検出するため
に、容器1の内部の液体2を撮像し、光源81からの照
明光の照射時に、視野について気泡7を検出するため
に、容器1の内部の液体2を撮像する。また、カメラ9
4は、照明82からの照明光の照射時に、視野につい
て異物6を検出するために、容器1の内部の液体2を撮
像し、光源81からの照明光の照射時に、視野につい
て気泡7を検出するために、容器1の内部の液体2を撮
像する。
【0017】なお、カメラ91、92、93、94は、
ともに直線15に対して、同一の角度αで各光源81、
82の方向寄りに片寄りを持っているため、光源81、
82の切り換えにより異物6の検出、気泡7の検出の両
目的を果たすことになる。
【0018】まず、光源81のみが容器1の内部に照明
光を照射しているときに、カメラ91、92は、異物6
を検出するために、高倍率で容器1の内部の視野を
合焦状態として撮像し、また、カメラ93、94は、気
泡7を検出するために、高倍率で容器1の内部の視野
を合焦状態として撮像する。
【0019】つぎに、照明光の切り換えることにより、
光源82のみが容器1の内部に照明光を照射していると
きに、カメラ93、94は、異物6を検出するために、
高倍率で容器1の内部の視野を合焦状態として撮像
し、また、カメラ91、92は、気泡7を検出するため
に、高倍率で容器1の内部の視野を合焦状態として
撮像する。
【0020】なお、撮像時に、これらのカメラ91、9
2、93、94に対する外部からの散乱光が撮像の障害
となるとき、遮光状態の撮像窓を形成するために、必要
に応じ、容器1とカメラ91、92、93、94との間
に、適当な開口板状のしゃ光体12が設けられる。
【0021】このようにして、4つのカメラ91、9
2、93、94からの画像データは、画像処理装置13
の内部の画像メモリに記憶され、その後、画像処理プロ
グラムにもとづいて処理される。画像処理装置13は、
異物検出用の画像データを例えば微分処理によって、信
号レベルの変化から異物6の候補の信号を検出するとと
もに、照明光の切り換えにより気泡7からの強化された
反射光についての画像データを同様に微分処理によっ
て、気泡7の信号を検出した後、画像上の気泡7に対応
しない画像上の異物6の候補を真の異物6と判定する。
【0022】以上の撮像・画像処理によって、容器1の
内部の液体2に混入した異物6が検出できるが、容器1
の内部の検査範囲が不充分なときに、照明用の光源8
1、82およびカメラ91、92、93、94の設置台
数を増やし、検査可能の範囲を拡大するか、または容器
1を適切な角度例えば90度だけ回転させて、上記の装
置により前回の検査範囲と交差する方向の検査範囲につ
いて検査を実行するか、あるいは光源81、82および
カメラ91、92、93、94の設置台数を増やして、
上記実施例で検査した範囲と交差する方向の範囲につい
ても同時に検査を実行するようにしてもよい。
【0023】また、上記実施例は、2つの光源81、8
2に対して、4台のカメラ91、92、93、94を配
置しているが、カメラ91、92、93、94の倍率に
もよるが、その合焦範囲、すなわち焦点深度が容器1の
直径の範囲で確保できるならば、2つの光源81、82
に対して1台のカメラ91、または2つの光源81、8
2に対して2台のカメラ91、93により検査を実行す
ることもできる。
【0024】また、液体2に気泡7の混入があり得ない
ならば、気泡7の検出用のプログラムは、必要なく、そ
の処理を省略することもできる。さらに、上記実施例
は、互いに異なる方向から照明光を投射しているが、一
方向からの照明光のみで充分な検査が可能であれば、光
源は1つだけであってもよい。さらに、容器1は、円筒
状に限らず、楕円筒状あるいは四角柱状などであっても
よい。
【0025】
【発明の効果】本発明では、前述の条件を満足できる状
態で、透明容器内の液体の異物混入の検査が可能となる
ため、しかもその検査が小さな異物に対しても高速で実
行できるため、薬液などの製造速度に合わせて全製品に
ついての検査が高速で確実に行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】検査対象の容器の断面図である。
【図2】透明な容器に対する照明用の光源、撮像用のカ
メラの配置の平面図である。
【図3】容器内の異物および気泡からの反射光の光量分
布の説明図である。
【符号の説明】
1 透明な容器 2 液体 3 ゴム栓 4 ゴム栓 5 キャップ 6 異物 7 気泡 81、82 光源 91、92、93、94 カメラ 10 光ファイバー 11 シャッター 12 しゃ光体 13 画像処理装置 14 中心線 15 直線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明な筒状の容器内に封入されている液
    体中の異物の混入を検査する方法であって、 容器の側方位置の光源から所定の拡散角度の照明光を容
    器内の液体に向けて照射するとともに、上記照明光の光
    束の中心に対して直角方向よりある角度ふらせた位置で
    異物からの反射光量の多い位置に、カメラを配置し、こ
    のカメラにより照明光の入射・反射のない容器側面から
    容器内の液体を撮像し、その画像から画像処理により異
    物を検出することを特徴とする透明容器内の異物検査方
    法。
  2. 【請求項2】 透明な筒状の容器内に封入されている液
    体中の異物の混入を検査する方法であって、 容器の側方位置の光源から所定の拡散角度の照明光を容
    器内の液体に向けて照射するとともに、上記照明光の光
    束の中心に対して直角方向よりある角度ふらせた位置で
    異物からの反射光量の多い位置に、カメラを配置し、こ
    のカメラにより照明光の入射・反射のない容器側面から
    容器内の液体を撮像し、その画像から画像処理により異
    物候補を検出したとき、上記光源と対向する容器の側方
    位置の光源から所定の拡散角度の照明光のみを容器内の
    液体に向けて照射し、液体中の気泡からの反射光の受光
    量を増加させて、上記カメラにより容器内の液体の同一
    視野を撮像し、その画像から画像処理により液体中の気
    泡を検出し、画像上の気泡の存在位置と対応しない位置
    の画像上の異物候補を異物と判定することを特徴とする
    透明容器内の異物検査方法。
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