WO2007010636A1

WO2007010636A1 - 容器の外形検査装置

Info

Publication number: WO2007010636A1
Application number: PCT/JP2005/023062
Authority: WO
Inventors: Naohiro Tanaka; Hiroaki Mitsuda; Minoru Nakano
Original assignee: Nihon Yamamura Glass Co., Ltd.
Priority date: 2005-07-20
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2007-01-25
Also published as: JP2007024776A; JP4253649B2

Abstract

　検査対象のびんＧを支持するテーブル（１）と、テーブル（１）上に支持されたびんＧへ拡散光を照射する面光源（７）と、びんＧを中間に挟んで面光源（７）と対向位置させる撮像装置（６０）とから構成される外形検査装置である。前記面光源（７）は撮像装置（６０）の視野範囲に応じた大きさの発光面（７６）を有している。前記発光面（７６）は横方向へ並ぶ複数列のブロックに区分されるとともに、ブロック別に点灯または消灯のいずれかの状態に設定されている。

Description

明細書

容器の外形検査装置

技術分野

[0001] この発明は、ガラスびん、プラスチックボトル、金属缶などの種々の容器（以下、単に「容器」という。）について、口部や月同部などの寸法を非接触で光学的に測定するなどして容器の外形を検査する容器の外形検査装置に関する。

背景技術

[0002] 例えば、ガラスびんのような容器を製造するとき、その検査工程において、容器の胴部や口部の外径が適正かどうかの外形検査が行われる。例えば、容器の胴部について、へたりや伸びなどによって胴径が規定値より大きくまたは小さくなつていない力どうかを検査したり、口部について、口径が規定値から外れていなレ、か、ネジ山の高さが規定値どおりに製造されているかどうかなどを検査したりするもので、従来は接触式の検査装置を用いてその種の検査が一般に行われていた。

[0003] 前記の接触式検査装置は、ローラなどの接触子を容器の検査部位に押し付けるようにして接触させ、容器を軸回転させて接触子の変位を計測するものであるため、測定誤差が生じ易ぐ測定精度に劣り、接触子の摩耗などで測定精度を長く維持できないという問題があった。

[0004] 上記した問題を解決するために、容器に接触子などを接触させることなぐ容器の口部や胴部の寸法を非接触で光学的に測定する測定装置が提案された (例えば、日本国公開特許公報 2003— 254720号)。この公報に記載の測定装置は、テープル上に支持された検查対象の金属缶に向けてその周囲の異なる方向から照明を施す 2台の照明装置と、金属缶を中間に挟んで各照明装置とそれぞれ対向位置させる口部撮像用および胴部撮像用の 2台のカメラとを備えたものである。各カメラで金属缶を撮像してボトル缶のシルエットが現れた画像をそれぞれ取得し、それぞれの画像を画像処理装置に取り込む。画像処理装置では各画像の輪郭線を抽出し、その輪郭線の位置から金属缶の各部の寸法を測定する。

上記した測定装置によれば、ローラなどの接触子を用いないから、高精度の測定が可能であり、しかも、長期にわたって測定精度を維持することができる。

[0005] 上記した測定装置は、検査対象が不透明な金属缶であるため、照明装置からの照射光は金属缶のボディにより完全に遮断される。その結果、コントラストが良好なボトル缶の画像が得られ、その画像の輪郭も明瞭に現れるため、金属缶の外径を精度良く測定することが可能である。

[0006] しかし、検查対象がガラスびんやプラスチックボトルのような透明な容器である場合、その種の容器を上記した測定装置のカメラで撮像すると、照明装置からの照射光が容器の外面で反射したり、容器を透過したり、容器の内面で反射したりする現象が生じるため、コントラストの良好な画像を得るのが困難である。しかも、照明装置より直接照射される照射光や容器の内外面での反射光が容器の背後から撮像装置の側の容器の前面へ回り込むため、画像の輪郭が不明瞭となり、容器の外径を精度良く測定することができない。

[0007] この発明は、上記した問題に着目してなされたもので、検査対象が透明な容器であつても、コントラストが良好でありかつ輪郭が明瞭な容器の画像が得られ、容器の外径を精度良く測定できる容器の外形検査装置を提供することを目的とする。

発明の開示

[0008] この発明による容器の外形検查装置は、検查対象の容器を支持するテーブルと、前記テーブル上に支持された容器へ拡散光を照射する面光源と、容器を中間に挟んで前記面光源と対向位置させる撮像装置とから成る。前記面光源は、前記撮像装置の視野範囲に応じた大きさの発光面を有している。前記発光面は、横方向へ並ぶ複数列のブロックに区分されるとともに、ブロック別に点灯または消灯のいずれかの状態に設定される。

[0009] この発明の上記した構成において、検查対象の容器をテーブル上に定位させるために、例えば、バキューム装置による吸引力をテーブル上の容器に作用させるとよい。また、容器の外径を周囲の複数の方向から測定するために、望ましくは、テーブルを軸回転可能に構成する。

[0010] 前記面光源として、例えば、多数個の LEDをマトリクス状に密に配歹 IJしたものが用いられるが、 LEDに代えて蛍光灯や電球を用いることも可能である。そのような面光源では、発光部の前面に拡散板が配置されて発光面が形成され、その発光面より拡散光を放射させる。

[0011] 上記した構成の外形検査装置により例えば容器の外径を測定するには、まず、テ一ブル上に検査対象の容器を導入して支持する。つぎに、面光源を容器の外径に応じてブロック別に点灯または消灯のいずれかの状態に設定する。たとえば、容器の両側端部に対応する部分のブロックは点灯状態に、それ以外のブロックは消灯状態に、それぞれ設定する。

上記した面光源からの拡散光がテーブル上の容器に照射されると、前記撮像装置は容器のシノレエツトが現れた画像を取得する。その画像の両側端部の輪郭から容器の外径が測定される。この場合、面光源は容器の両側端部に対応する部分のみを点灯させるので、撮像装置で取得される容器の画像はコントラストが高ぐ輪郭も明瞭であり、容器の外径を精度良く測定できる。

[0012] この発明によると、検査対象が透明な容器であっても、コントラストが良好でありかつ輪郭が明瞭な容器の画像が得られ、容器の外径を精度良く測定できる。

[0013] 好ましい実施態様の外形検査装置は、上記した構成に加えて、容器の外径に応じて面光源の点灯、消灯動作を制御する制御装置をさらに備えたものである。この実施態様によると、容器の外径に応じて面光源をブロック別に点灯または消灯のいずれかの状態に自動設定し得る。

[0014] この発明による他の外形検査装置は、検査対象の容器を支持するテーブルと、前記テーブル上に支持された容器へ拡散光を照射する面光源と、容器を中間に挟んで前記面光源と対向位置させる撮像装置と、容器と面光源との間に位置させる左右一対のシャッターと、各シャッターを左右に開閉動作させて開放部分の開放幅を設定するシャッター開閉機構とから成る。前記面光源は、前記撮像装置の視野範囲に応じた大きさの発光面を有している。前記発光面は、前記左右のシャッターの開放部分よりその開放幅に応じた領域を臨ませている。

[0015] この発明の上記した構成において、前記シャッターは光を透過させない板状のものであれば、金属板、合成樹脂板など、その材質は問わない。

この外形検査装置では、面光源の発光面は容器の両側端部に対応する部分より外側の領域が左右のシャッターで塞がれるので、無用な拡散光が容器に照射されることがなくなり、前記撮像装置で取得される容器の画像はコントラストが高ぐその輪郭も明瞭なものとなり、容器の外径を精度良く測定できる。

[0016] 好ましい実施態様の外形検查装置は、上記した構成に加えて、容器の外径に応じてシャッター開閉機構の動作を制御する制御装置をさらに備えたものである。この実施態様によると、容器の外径に応じてシャッターの開放部分の開放幅を自動設定し得る。

[0017] なお、この外形検查装置についても、面光源の発光面を、横方向へ並ぶ複数列のブロックに区分するとともに、ブロック別に点灯または消灯のいずれかの状態に設定してもよレ、。この実施態様によれば、左右のシャッターの開放部分に臨ませた発光面の中央領域を消灯状態に設定できるので、画像のコントラストを一層高めることができ、また、その輪郭が一層明瞭となる。

好ましい実施態様においては、容器の検査部位の外径に応じて面光源の点灯、消灯動作を制御する制御装置を備えている。この実施態様によると、容器の外径に応じて面光源をブロック別に点灯または消灯のいずれかの状態に自動設定し得る。

[0018] この発明の好ましい実施態様は、前記撮像装置の視野範囲に容器の検査部位が入るように前記テーブルを昇降動作させる昇降機構をさらに備えたものである。この実施態様によると、高さが異なるために、撮像装置の視野範囲に同時に入らない複数の検査部位を撮像装置の視野範囲に順次導いて検査できる。

[0019] この発明の他の好ましい実施態様においては、前記撮像装置は、上下複数段に配置される複数個の撮像光学系を有し、少なくとも 2段目以降の各段は段毎に異なる間隔で配置される左右一対の撮像光学系によりそれぞれ構成されており、前記昇降機構は、容器の検査部位の外径に応じて選定された撮像光学系の視野範囲に容器の検查部位が入るように前記テーブルを昇降動作させる。

[0020] 上記撮像装置を構成する複数個の撮像光学系には、例えば、レンズの焦点距離などの光学特性が共通しかつ撮像素子の画素数なども一致する CCDカメラが用いられる。なお、最上段は 1個の撮像光学系により構成してもよぐ 2段目以降と同様、左右一対の撮像光学系により構成してもよレ、。また、撮像装置を上下 3段に配置される 5個の撮像光学系によって構成すれば、例えばびんの検査では、大抵のびんについて検査が可能である。

[0021] この発明の好ましい実施態様の外形検査装置は、撮像装置で得られた画像を取り込んで所定の画像処理を実行する画像処理装置をさらに備えている。前記画像処理装置は、前記画像の両側端縁上の点を求め、各点の座標位置から容器の外径を算出する。

[0022] さらに、この発明の好ましい実施態様の外形検查装置は、検查対象の容器を前記テーブル上に順次導入する導入機構と、前記容器を前記テーブル上から導出する導出機構とをさらに備えている。

この実施態様によれば、検查対象の容器は導入機構によってテーブル上に次々と導入されて検査され、検查後は導出機構によってテーブル上から導出される。これにより容器の外形検査が自動化され、検査の効率化がはかられる。

図面の簡単な説明

[0023] [図 1]この発明の一実施例である外形検査装置の全体構成を示す平面図である。

[図 2]図 1の外形検査装置の側面図である。

[図 3]検查対象のびんの一例を示す正面図である。

[図 4]撮像装置を構成する 5台の撮像光学系の配置と各撮像光学系の撮像範囲とを示す正面図である。

[図 5]細口の小型びんに対する撮像光学系の選定例を示す説明図である。

[図 6]広口の中型びんに対する撮像光学系の選定例を示す説明図である。

[図 7]広口の大型びんに対する撮像光学系の選定例を示す説明図である。

[図 8]面光源の発光部の構成を示す正面図である。

[図 9]面光源におけるブロック別の点灯 ·消灯状態の具体例を示す説明図である。

[図 10]面光源の点灯 ·消灯状態の具体例を示す説明図である。

[図 11]面光源の点灯 ·消灯状態の他の具体例を示す説明図である。

[図 12]面光源の点灯 ·消灯状態の他の具体例を示す説明図である。

[図 13]面光源の点灯 ·消灯状態の他の具体例を示す説明図である。

[図 14]シャッター開閉機構の構成を示すシャッター全開状態の正面図である。 [図 15]シャッター開閉機構の構成を示すシャッター半開状態の正面図である。

[図 16]面光源の照明を制御した状態下でのびんの一側端部の画像と濃度分布とを示す説明図である。

[図 17]面光源の照明を制御しない状態下でのびんの一側端部の画像と濃度分布とを示す説明図である。

[図 18]びんの画像よりびんの外径を測定する方法を示す説明図である。

[図 19]撮像領域と測定対象部位との関係を示す説明図である。

[図 20]外形検查装置の制御システムの概略を示すブロック図である。

[図 21]制御装置による制御の流れを示すフローチャートである。

[図 22]びんの外径の測定位置を示す正面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0024] 図 1および図 2は、この発明の一実施例である外形検査装置の全体構成を示している。

図示例の外形検査装置は、製びん工場の検査工程に導入されているもので、びん製造ラインよりランダムに抜き取られた所定本数のびんについて、その良否を判別するために、びんの口部や胴部の外径を測定している。なお、この発明の外形検查装置は、ガラスびんのみならず、プラスチックボトルや金属缶など、種々の容器の検查に適用できる。

[0025] 図示例の外形検査装置は、検査対象のびん Gを直立姿勢で支持する水平な円板状のテーブル 1と、前記テーブル 1上へ検查対象のびん Gを 1本づっ順次導入するびん導入機構 3と、検查済のびん Gを前記テーブル 1上より導出するびん導出機構 5 と、テーブル 1上のびん Gについて口部および月同部の外径を測定する測定機構 6とを含んでいる。同図に示されているびん Gは、図 3に示すような取手付きの細口びんであり、口部 101と胴部 102の外径が測定される。この外形検查装置は、後述するような、他種類のびん G (図 5〜図 7)について同様の検査を行う。

[0026] 前記びん導入機構 3は、複数本のびん Gを整列状態で待機させかつ先頭のびん G 1を所定のびん搬入位置 Pまで搬入する搬入コンべャ 30と、前記びん搬入位置 Pにあるびん Gを掴んでテーブル 1上まで運ぶびん搬送機構 4とを含んでいる。前記びん導出機構 4は前記びん導出機構 5も兼ねており、テーブル 1上の検査済のびん Gを掴んで搬出コンペャ 50上の所定のびん搬出位置 Qまで運ぶ。前記搬出コンペャ 50 はびん搬出位置 Qにあるびん Gを搬出するもので、この搬出コンペャ 50と前記びん搬送機構 4とでびん導出機構 5が構成されている。なお、図 1において、 10, 11は搬入コンペャ 30とテーブル 1との間およびテーブル 1と搬出コンペャ 50との間にそれぞれ設けられる水平な固定テーブルである。

[0027] 前記搬入コンペャ 30の両側にはガイド板 31 , 31が設けてあり、このガイド板 31に沿って複数のびん Gがー列に移動する。この搬入コンペャ 30の下流端の手前には、先頭のびん G1を拘束するシャッター 32と、 2番目のびん G2を拘束するストッパー 33 とが設けられている。搬入コンペャ 30を駆動し、ストッパー 33により 2番目のびん G2 を拘束した状態でシャッター 32を開くと、先頭位置のびん G1だけがびん搬入位置 P に向けて搬送される。前記びん G1がびん搬入位置 Pに達すると、搬入コンペャ 30が駆動を一時停止する。

[0028] 前記びん搬送機構 4は、一対のアーム 41 , 41を開閉動作させるアーム開閉機構 4 0と、アーム開閉機構 40をびん搬入位置 Pとびん搬出位置 Qとの間で往復動させる往復動機構 45とから成る。各アーム 41の先端には V字形状の把持部 44をもつハンド 43がそれぞれ取り付けられている。アーム開閉機構 40により一対のアーム 41, 41 を互いに近づけることにより各ハンド 43, 43の把持部 44, 44間でびん Gが把持される。また、一対のアーム 41, 41を遠ざけることにより各ハンド 43, 43で把持されていたびん Gが解放される。

[0029] 前記アーム開閉機構 40はシリンダ機構 42を駆動源とするもので、シリンダ機構 42 の往復運動をラックとピニオン（図示せず。）によってアーム 41 , 41の開閉運動に変換する。また、前記往復動機構 45は、モータ（図示せず。）を駆動源とするもので、モ一タの正逆回転をボールネジ機構 46により往復直線運動に変換してアーム開閉機構 40に伝達し、これによりアーム開閉機構 40を往復動させる。

[0030] 前記テーブル 1は、軸回転が可能でありかつ昇降が可能であり、中空の回転軸 12 の上端に水平に取り付けられている。前記回転軸 12はフレーム 13と一体の支持筒 1 4の内部に軸受 15, 15を介して回転自由に支持されている。回転軸 12はモータ 16 により回転駆動されるもので、回転軸 12の下端部に装着されたホイール 17とモータ 1 6のモータ軸に装着されたホイール 18との間にベルト 19が卷かれてレ、る。

前記フレーム 13は昇降機構 2に昇降可能に支持されている。前記昇降機構 2はサーボモータ 20を駆動源とし、サーボモータ 20の正逆回転をボールネジ機構 21により上下方向の直線往復運動に変換してフレーム 13に伝達し、これによりフレーム 13を昇降動作させる。

[0031] 前記テーブル 1の回転中心には吸気孔 26が開設されている。前記吸気孔 26は回転軸 12の内孔を通じてバキューム装置 25に連通している。前記バキューム装置 25 によりテーブル 1上に置かれたびん Gの底面に吸引力を作用させることによりびん G はテーブル 1上の回転中心に定位させる。

[0032] テーブル 1上のびん Gを中間に挟んで、測定機構 6を構成する面光源 7と撮像装置

60とが対向配置されている。前記面光源 7によりびん Gの背後より拡散光が照射される。前記撮像装置 60はびん Gの検査部位 (例えば、口部や胴部）の全体または一部分のシルエットが現れた画像を生成する。

[0033] 前記撮像装置 60は、上下 3段に配置された 5台の撮像光学系 61A〜61Eによって構成されている。この 5台の撮像光学系 61A〜61Eは、固定機台 65上に前後の支持フレーム 66, 67によって向きを揃えかつ互いに平行な状態で保持されている。前記撮像光学系 61A〜61Eとして、レンズの光学特性や CCDの画素数が一致する同性能の CCDカメラが 5台用いられている。最上段には第 1の撮像光学系 61Aが位置してレ、る。 2段目は左右対称位置に左右一対の第 2,第 3の撮像光学系 61B, 61C が位置している。 3段目は左右対称位置に左右一対の第 4,第 5の撮像光学系 61D , 61Eが位置している。

[0034] 図 4は、 5台の撮像光学系 61A〜61Eの配置を示している。最上段の第 1の撮像光学系 61Aに対して 2段目の第 2、第 3の各撮像光学系 61B， 61Cは左右に等距離だけ位置ずれさせてある。 3段目の第 4、第 5の各撮像光学系 61D， 61Eはさらに左右に等距離だけ位置ずれさせてある。第 1〜第 5の撮像光学系 61A〜61Eの配置はちようど逆 V字状になっている。

[0035] 同図中、 62A〜62Eは各撮像光学系 61A〜61Eの撮像領域をそれぞれ示す。各撮像領域 62A〜62Eは撮像素子（この実施例では CCD)の大きさに対応している。同図において、 VA〜VEは各撮像光学系 61A〜61Eの垂直方向の視野範囲を示し、 HA〜HEは水平方向の視野範囲を示している。

[0036] 撮像光学系の段数は、検查対象とする複数種のびん Gについて、測定すべき外径の範囲に応じて決められる。図示例の 3段構成の撮像光学系 61A〜61Eでは、最小径の検查部位はその外形の全体が最上段の撮像光学系 61Aの視野範囲 HAに収まり、その撮像光学系 61 Aによる画像から外径を測定する。最大径の検查部位はその両側端部が 3段目の撮像光学系 61D, 61Eの視野範囲 HD, HEにそれぞれ収まり、その 2個の撮像光学系 61D, 61Eによる画像から外径を測定する。

このように、びん Gの検查部位に応じて、 3段の撮像光学系のうち、いずれかの段の撮像光学系を選定し、その選定された撮像光学系の視野範囲にびん Gの検查部位が入るように前記昇降機構 2によりテーブル 1を昇降させ、該当部位の画像を得る。

[0037] 図 5〜図 7は、各種のびん Gについて、口部 101および胴部 102の外径を測定するときの撮像光学系の選定例を示している。

図 5は細口の小型びん Gであり、口部 101の全体が第 1の撮像光学系 61Aの視野範囲に、胴部 102の両側端部が第 2、第 3の各撮像光学系 61B, 61Cの視野範囲に、それぞれ入るので、口部 101の外径は第 1の撮像光学系 61Aの撮像領域 62Aにおいて得られた口部 101の全体画像から測定し、胴部 102の外径は第 2、第 3の各撮像光学系 61B, 61Cの撮像領域 62B, 62Cにおいて得られた胴部 102の部分画像から測定する。

[0038] 図 6は広口の中型びん Gであり、口部 101の両側端部が第 2、第 3の各撮像光学系 61B, 61Cの視野範囲に入り、胴部 102の両側端部も第 2、第 3の各撮像光学系 61 B, 61Cの視野範囲に入るので、口部 101および胴部 102の外径は第 2、第 3の各撮像光学系 61B， 61Cの各撮像領域 62B, 62Cにおいて得られた口部 101および胴部 102の部分画像から測定する。

[0039] 図 7は広口の大型びん Gであり、口部 101の両側端縁が第 2、第 3の各撮像光学系 61B, 61Cの視野範囲に入り、胴部 102の両側端縁は第 4、第 5の各撮像光学系 61 D, 61Eの視野範囲に入るので、口部 101の外径は第 2、第 3の各撮像光学系 61B， 61Cの撮像領域 62B, 62Cにおいて得られた口部 101の部分画像から測定し、月同部 102の外径は第 4、第 5の各撮像光学系 61D, 61Eの撮像領域 62D, 62Eにおいて得られた胴部 102の部分画像から測定する。

[0040] 図 4に戻って、各撮像光学系 61A〜61Eの垂直方向の視野範囲 VA〜VEは相互に離れている。一方、水平方向の視野範囲 HA〜HEは、 1段目の撮像光学系 61A の視野範囲 HAの外端部と 2段目の撮像光学系 61B， 61Cの視野範囲 HB， HCの内端部とが一定幅 Dだけ重なり、 2段目の各撮像光学系 61B, 61Cの視野範囲 HB, HCの外端部と 3段目の撮像光学系 61D， 61Eの視野範囲 HD, HEの内端部とが一定幅 Dだけ重なっている。

このように、各段の各撮像光学系は、水平方向の視野範囲がその内端部または外端部においてその上段および下段の撮像光学系の水平方向の視野範囲と重なってレ、るので、検查部位の凹凸や傾きに起因して検查部位が上下段の撮像光学系の視野範囲にまたがっているような場合でも、いずれかの撮像光学系によって検査部位の画像を確実に取得できる。

[0041] なお、同図中、 H, Vは撮像装置 60の水平方向および垂直方向の全視野である。

検査に先立ち、キャリブレーションが実行され、全視野に対して 2次元の XY座標系が設定されるので、各撮像領域 62A〜62E内の点は前記 XY座標によって座標 (X, Y )が与えられ、 2点 SI, S2の座標（X , Y ) (X , Y )から 2点 SI , S2間の距離 Lを次

1 1 2 2

式により算出できる。

[0042] [数 1]

L = V ( X 1 - X ) ² 十 ( Y i - Y ₂ ) ² … （ 1 )

[0043] 前記面光源 7は、発光部 70の前面に拡散板 75を配置して構成されており、前記拡散板 75の前面が発光面 76となっている。前記発光部 70は、図 8に示すように、多数個の LED71をマトリクス状に整列配置して成るものである。この面光源 7は、その横幅 Lxが少なくとも前記撮像装置 60の水平方向の全視野 Ηに、その縦幅 Lyが少なくとも撮像装置 60の垂直方向の全視野 Vに、それぞれ対応させてある。

[0044] 前記発光面 76は、横方向に並ぶ複数列のブロック BL1〜BL13に区分されている。図中、 72は LED71を実装するためのブロック毎のプリント基板であり、各プリント基板上の LED71はプリント基板毎に点灯または消灯のいずれかの状態に設定される。この面光源 7は、前記撮像装置 60で観測されるびん Gの画像について、そのコントラストを高め、かつ拡散光が回り込んで画像の輪郭が不明瞭となるのを防ぐために、びん Gの両側端部に対応するブロックの LED71が点灯し、それ以外のブロックの LE D71が消灯する。

[0045] 図 9〜図 13は、検查対象のびん Gの外径に応じた面光源 7の点灯状態を示す。なお、図 9〜図 11に示されるびん Gは円柱状のびんであり、図 12, 13に示されるびん Gは角柱状のびんである。また、各図において、消灯する LED71は黒塗りで、点灯する LED71は白抜きで、それぞれ示してある。

[0046] 図 9に示す面光源 7は、びん Gの面光源 7との対向面の両側端縁 103, 104に対応する位置のブロック BL4, BL5および BL9， BL10力点灯し、その間のブロック BL6 〜BL8と両側のブロック BL1〜BL3および BL11〜BL13が消灯している。すなわち、びん Gの両側端縁 103, 104に対応する位置を含む一定幅の領域 Wl, W2のみが点灯している。

[0047] 図 10に示す面光源 7は、びん Gの面光源 7との対向面の両側端縁 103, 104に対応する位置のブロック BL3, BL4および BL10, BL11が点灯し、その間のブロック B L5〜BL9と両側のブロック BL1 , BL2および BL12, BL13が消灯している。

[0048] 図 11に示す面光源 7は、びん Gの面光源 7との対向面の両側端縁 103, 104に対応する位置のブロック BL2, BL3および BL11, BL12が点灯し、その間のブロック B L4〜BL10と両側のブロック BL1および BL13が消灯している。

[0049] 角柱状のびん Gや楕円柱状のびんなど、びんの向きによって外径が異なるびんについては、その向きに応じて面光源 7の点灯状態を変えている。すなわち、図 12に示す向きでは、びん Gの面光源 7との対向面の両側端縁 103, 104 (フラット面）に対応する位置のブロック BL6, BL8およびその間のブロック BL7が点灯し、両側のブロック BL1〜： BL5および BL9〜： BL13が消灯している。図 13に示す向きでは、びん G の面光源 7との対向面の両側端縁 103， 104 (角部）に対応する位置のブロック BL5 , BL6および BL8， BL9が点灯し、その間のブロック BL7と両佃 Jのブロック BL1〜BL 4および BL10〜BL13が消灯している。

[0050] この実施例では、面光源 7を構成する LED71をブロック単位で点灯または消灯させることにより不要な拡散光が対象物のびん Gに当たらないようにしている力面光源 7の点灯 ·消灯を制御することに代えて、或いは、面光源 7の点灯 ·消灯の制御と組み合わせて、図 14および図 15に示すような左右一対の 2枚のシャッター 80L, 80R を面光源 7とテーブル 1との間に配置することにより、特に、外方から無用な拡散光がびん Gに当たらないようにして、光の回り込みを防止することもできる。なお、図 14はシャッター 80L, 80Rを全面開放した状態を、図 15はシャッター 80L， 80Rを部分開放した状態を、それぞれ示している。

この実施例の場合、面光源 7の全ての LED71を点灯状態に設定するので、前記した実施例のように発光面 76を複数のブロックに分ける必要はなレ、が、発光面 76を複数のブロックに分けた上でシャッター 80L， 80Rを設けてもよレ、。なお、図 14および図 15は、説明の都合上、発光部 70が露出した状態で示しているが、実際は一点鎖線で示す拡散板 75によって発光部 70の前面は塞がれている。

[0051] 左右一対のシャッター 80R, 80Lの開閉動作は、ボールネジ機構を用いたシャツタ一開閉機構 8により制御されるもので、シャッター 80R, 80L間の開放部分の開放幅 t が自在に設定可能となっている。この実施例では、右半分のネジと左半分のネジが反対方向に切られているボールネジ 81を用いており、右半分のネジ部 81R上と左半分のネジ部 81L上にそれぞれスライダー 82R, 82Lをネジ送り可能に配備してある。各スライダー 82R, 82Lには左右のシャッター 80R, 80Lがー体に支持されている。モータ 83を駆動してボールネジ 81を一方向へ軸回転させると、スライダー 82R, 82 Lが接近する方向へネジ送りされてシャッター 80R， 80Lが閉じる。また、ボールネジ 81を逆方向へ軸回転させると、スライダー 82R， 82Lが離れる方向へネジ送りされてシャッター 80R, 80L力開く。

[0052] 図 16は、面光源 7を部分点灯して不要な拡散光が対象物のびん Gに当たらないようにした場合のびんの一側端部の画像 105と X軸方向に沿う濃度分布 106とを示している。同図において、 aがびん Gのシルエットの部分であり、 bが面光源 7の点灯部分、 cが面光源 7の消灯部分に当たる。図 17は、面光源 7を全面点灯した場合のびんの一側端部の画像 107と X軸方向に沿う濃度分布 108とを示している。同図において、 aはびん Gのシルエットの部分であり、 bが面光源 7の点灯部分に当たる。

[0053] 前記画像 105, 107の輪郭（エッジ）について、図 16に示す濃度分布 106と図 17 に示す濃度分布 108と対比すると、図 16に示す濃度分布 106の方が図 17に示す濃度分布 108より急峻であり、濃度差が顕著である。

[0054] 図 18は、検査の際の測定方法を示している。まずびんの画像において、天面のェッジ 1 10を抽出し、そのエッジ 1 10の傾きに沿う直線 L1を求める。この直線 L1の算出は、 1個のびんについて、最初に 1回行えばよレ、。次に、この直線 L1と高さ hに相当する距離だけ離れた直線 L2を求めた後、直線 L2に沿う画像の濃度分布からびんの両側端縁の点（エッジ点） S l， S2の座標（X , Y ) (X , Y )を求める。この 2個のエツ

1 1 2 2

ジ点 S l， S 2の座標 (X , Y ) (X , Y )から前記した式（1 )による演算を実行し、エツ

1 1 2 2

ジ点 S l， S 2間の距離を外径 φとして算出する。

なお、図 19に示すように、直線 Ll， L2は、異なる段の撮像光学系に対応する場合力 Sある。また、エッジ点 S I , S2は、 2段目または 3段目の左右の撮像光学系に分かれて撮像される場合がある。

[0055] 図 20は、上記した構成の外形検査装置の制御システムの概略を示している。同図中、 9は各撮像光学系 61A〜61Eで得られた画像を取り込み、外径測定に関わる所定の画像処理を実行する画像処理装置である。また、 90はプログラマブル'ロジック' コントローラなどから成る制御装置であり、テーブル 1の回転用および昇降用の各モータ 16 , 20、びん導入機構 3、びん導出機構 5、面光源 7、シャッター開閉機構 8、および前記画像処理装置 9の動作を一連に制御する。

[0056] 図 21は、前記制御装置 90による制御の流れを示している。同図中、「ST」はステツプ（STEP)の略であり、制御の流れにおける各手順を示している。以下、図 22に示すびん Gを検查対象とする場合を例に、この制御の流れを説明する。なお、図 22に例示したびん Gでは、口部 101の 3力所の外径 φ 1〜 φ 3と胴部 102の 2力所の外径 φ , φ 5が天面 109から高さ hl〜h5の各位置で測定される。

図 21の ST1では、検查対象のびん Gについて、外径の測定位置、各位置の外径の規格値、およびびんの検査本数が制御装置 90に取り込まれる。

[0057] つぎの ST2では、 5力所の外径 φ 1〜φ 5を測定するためのグループ化処理（グル一ビング）が行われる。口部 101の外径 φ ΐ , φ 2の測定位置は接近し、撮像光学系 61Aの垂直方向の視野範囲 VAに入るので、ひとつの画像によって測定するものとし、これを第 1グループとする。他の外径 φ 3〜φ 5の測定位置は互いに離れているので、個別の画像によって測定するものとし、第 2〜第 4のグループとする。

[0058] 上記の準備が完了した後、びん導入機構 3によって最初のびん Gがテーブル 1上に搬入される（ST3)。次に、第 1グノレープの測定処理を実行するための撮像光学系 61Aが選択され、昇降機構 2が駆動して撮像光学系 61Aの位置にびん Gの口部 10 1が対応位置するようにテーブル 1の高さが設定される（ST4)。

[0059] つぎに、測定部位の外径の規格値に基づき、面光源 7における 13個のブロック BL ：!〜 BL13を、 LED71を点灯させるブロック（以下「点灯ブロック」という。）と、 LED 71 を消灯させるブロック（以下「消灯ブロック」という。 )とに分けて面光源 7の点灯状態を設定し、点灯ブロックの LED71を全て点灯させる（ST5)。また、シャッター 80L, 80 Rが設けられている外形検査装置では、シャッター開閉機構 8を駆動してシャッター 8 OL, 80R間の開放幅を設定する。その後、テーブル 1を回転させ、初期位置で画像処理装置 9が前記撮像光学系 61Aより画像を取り込み、その画像から前記高さ hi , h2毎に前記エッジ点 S I , S 2を抽出し、外径 φ ΐ , φ 2を算出する（ST6〜ST8)。

[0060] 上記した画像の取込み（ST7)および外径測定処理（ST8)は所定の回転角度（例えば 5度）毎に実行され、びんの向きや外径の測定結果などに応じて面光源 7の点灯ブロックと消灯ブロックとを変更する（図 12, 13参照）。 ST10では、 ST8で得られた外径の測定結果から面光源 7のどのブロックを点灯させ、どのブロックを消灯させるかを算出し、変更が必要であれば ST1 1から ST12へ進み、点灯ブロックと消灯ブロックとを変更する（ST12)。この場合、シャッター 80L， 80Rが設けられている外形検查装置については、 ST10, 12において、シャッター 80L, 80R間の開放幅を算出して変更することになる。なお、びんの向きによって外径が異ならない円柱状のびんについては（図 9〜図 1 1参照）、面光源 7の点灯ブロックと消灯ブロックの再設定は必要なレ、。 [0061] 力べして、半周分の測定処理が完了すると、 ST9の判定が「YES」となる。この時点で、半周分の 5度毎の測定データを全て取得できていれば、 3丁13の半1」定カ「丫£3」となって ST15へ進む。もし、測定処理すべき次のグループが存在していれば、 ST1 5から ST4へ戻って次のグループの測定処理へ移行する。

ST13において、半周分の測定データに欠落があると判断されたとき、すなわち、びんの画像の輪郭が水平方向の視野範囲から外れてエッジ点の座標が取得できな力、つたとき、外径測定処理が可能な撮像光学系（この場合、 2段目の撮像光学系 61 B, 61C)が選択され、昇降機構 2が駆動して第 2、第 3の各撮像光学系 61B， 61Cの位置にびん Gの口部 101が対応位置するようにテーブル 1の高さが変更される（ST1 4)。以下、同様の画像取込み（ST7)および外径測定処理（ST8)が、測定データが欠落した回転角度位置について実行され、全ての回転角度位置の外径測定データを得る。

[0062] 全てのグループについて、同様の手順を実行して 1本のびん Gの測定処理が完了すると、 ST15の判定が「NO」となり、昇降機構 2によりテーブル 1を下降させて元の位置に復帰させ、びん導出機構 5を駆動して検査済のびん Gをテーブル 1上より搬出させる（ST16)。

全てのびん Gにつレ、て同様の手順による外径測定処理が実行され、それが完了すると、 3丁17の半リ定カ「¥£3」となる。

[0063] なお、この実施例では、各びん Gの検査結果として、びん Gの口部 101および胴部 102の複数部位の外径 φ 1〜φ 5について、半周分の取得データの最大値と最小値とを出力しているが、取得データの最大値や最小値、さらには平均値を規定値と比較し、びんの良否判別を行うようにしてもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 検査対象の容器を支持するテーブルと、前記テーブル上に支持された容器へ拡散光を照射する面光源と、容器を中間に挟んで前記面光源と対向位置させる撮像装置とから成り、前記面光源は、前記撮像装置の視野範囲に応じた大きさの発光面を有し、前記発光面は、横方向へ並ぶ複数列のブロックに区分されるとともに、ブロック另 IJ に点灯または消灯のいずれかの状態に設定されて成る容器の外形検査装置。

[2] 請求項 1に記載された外形検査装置であって、容器の外径に応じて面光源の点灯、消灯動作を制御する制御装置をさらに備えている容器の外形検査装置。

[3] 検査対象の容器を支持するテーブルと、前記テーブル上に支持された容器へ拡散光を照射する面光源と、容器を中間に挟んで前記面光源と対向位置させる撮像装置と、容器と面光源との間に位置させる左右一対のシャッターと、各シャッターを左右に開閉動作させて開放部分の開放幅を設定するシャッター開閉機構とから成り、前記面光源は前記撮像装置の視野範囲に応じた大きさの発光面を有し、前記発光面は前記左右のシャッターの開放部分よりその開放幅に応じた領域を臨ませて成る容器の外形検査装置。

[4] 請求項 3に記載された外形検査装置であって、容器の外径に応じてシャッター開閉機構の動作を制御する制御装置をさらに備えている容器の外形検査装置。

[5] 前記発光面は、横方向へ並ぶ複数列のブロックに区分されるとともに、ブロック別に点灯または消灯のいずれかの状態に設定される請求項 3または 4に記載された容器の外形検査装置。

[6] 請求項 5に記載された外形検査装置であって、容器の外径に応じて面光源の点灯、消灯動作を制御する制御装置をさらに備えている容器の外形検査装置。

[7] 請求項:!〜 6のいずれかに記載された容器の外形検査装置であって、前記撮像装置の視野範囲に容器の検查部位が入るように前記テーブルを昇降動作させる昇降機構をさらに備えている容器の外形検査装置。

[8] 請求項 7に記載された容器の外形検査装置であって、前記撮像装置は、上下複数段に配置される複数個の撮像光学系を有し、少なくとも 2段目以降の各段は段毎に異なる間隔で配置される左右一対の撮像光学系によりそれぞれ構成されており、前記昇降機構は、容器の検査部位の外径に応じて選定された撮像光学系の視野範囲に容器の検査部位が入るように前記テーブルを昇降動作させる容器の外形検査装置。

[9] 請求項:!〜 8のいずれかに記載された容器の外形検査装置であって、撮像装置で得られた画像を取り込んで所定の画像処理を実行する画像処理装置をさらに備え、前記画像処理装置は、前記画像の両側端縁上の点を求め、各点の座標位置から容器の外径を算出する容器の外形検査装置。

[10] 請求項:!〜 9のいずれかに記載された容器の外形検查装置であって、検查対象の容器を前記テーブル上に順次導入する導入機構と、前記容器を前記テーブル上から導出する導出機構とをさらに備えている容器の外形検査装置。