液面浮遊異物検査方法及び装置
【課題】ロータリー式搬送装置やスピン搬送装置等の大掛かりな搬送装置を用いて異物を移動させたり異物を液中に引き込んだりする必要がなく、プルタブ又はプルリングと称される略リング状の部分の背後の液面付近に異物がある場合にも、異物を精度良く検出することができる液面浮遊異物検出方法及び装置を提供する。
【解決手段】口部をプルタブ付キャップ２で密封した容器１内に充填された液体Ｌの液面Ｌｅ又は液面Ｌｅ付近に浮遊した異物を検出する検査方法において、容器１の下方に配置された照明５によって容器１内を容器底面側から照明し、容器１内の液体Ｌを介して液面Ｌｅを照明し、照明５から容器１内の液体Ｌを介してキャップ２裏面に到達した光をキャップ２裏面で反射させ、反射光により液面Ｌｅを照明し、照明５からの直接光およびキャップ２裏面からの反射光により照明された液面Ｌｅを容器１の下方に配置されたＣＣＤカメラ６により撮像する。
【解決手段】口部をプルタブ付キャップ２で密封した容器１内に充填された液体Ｌの液面Ｌｅ又は液面Ｌｅ付近に浮遊した異物を検出する検査方法において、容器１の下方に配置された照明５によって容器１内を容器底面側から照明し、容器１内の液体Ｌを介して液面Ｌｅを照明し、照明５から容器１内の液体Ｌを介してキャップ２裏面に到達した光をキャップ２裏面で反射させ、反射光により液面Ｌｅを照明し、照明５からの直接光およびキャップ２裏面からの反射光により照明された液面Ｌｅを容器１の下方に配置されたＣＣＤカメラ６により撮像する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液面浮遊異物検査方法及び装置に係り、特に容器内に充填された液体の液面付近に浮遊した異物を検出する液面浮遊異物検査方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から清酒等の飲料を充填するためにコップ兼用のガラス製の広口容器（広口壜）が多用されている。この円筒容器状の広口容器の口部は、アルミ等の金属板からなるキャップ（蓋）により密封されている。そして、広口容器のキャップ（蓋）には、開栓を容易にするために指を掛けて引き上げるためのプルタブやプルリングと称される略リング状の部分が形成されている。この略リング状の部分は、キャップ（蓋）の外周縁から広口容器の外周面に沿って下方に延び、容器に充填された飲料の液面より下方まで延びている。
【０００３】
近年、食品衛生管理上の観点から、清酒等の飲料を充填した広口容器についても、飲料に混入した異物を作業員の目視によらず自動的に検出することができる検査装置の需要が増加している。この場合、液中にある異物や容器の底部に沈殿した異物を検査する検査装置は、多数存在し、検査方法も確立されてきている。
【０００４】
一方、液面付近に浮遊した異物を検査する場合には、液面を静止させた状態で検査することが難しいと考えられていたため、特開２００５−１７００４号公報（特許文献１）等において液体が充填されているガラス瓶（実瓶）をロータリー式検査テーブルの載置部によって円環状の経路に沿って高速で搬送することにより、遠心力で液面が斜めにせり上がってくると共に、液面のせり上がりに遅れて、液面浮遊異物が液面の低い部分から高い部分に移動（及び傾斜前に高い部分に存在した異物が低い方へ移動）する状態となり、投光手段を、検査テーブルの載置部より内側に配置すると共に、撮像手段を、実瓶を介して投光手段の反対側に対向して配置し、高速で搬送されてくる実瓶の傾斜した液面の上方へ移動する液面浮遊異物を捉えるようにした検査装置が提案されている。
【０００５】
また、スピン搬送装置を用いて容器を高速で回転させ、遠心力によって液面に浮遊した異物を液中に引き込んだところを撮像することにより異物を検出するようにした検査装置も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１７００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したようにロータリー式搬送装置やスピン搬送装置等の大掛かりな搬送装置を使用して液面を傾斜させて異物を移動させ又は遠心力によって異物を液中に引き込む等の手段をとっても、必ずしも異物が予期したように移動するわけではなく、液面付近に浮遊した異物を精度良く検出することができないという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明者らは、ロータリー式搬送装置やスピン搬送装置等の大掛かりな搬送装置を用いることなく、液面付近に浮遊した異物を精度良く検出することができる検査方法及び装置について鋭意研究を行ったものである。
まず、本発明者らは、液体を充填した容器を挟むように照明とカメラとを対向させて配置し、容器を傾斜させたり回転させたりすることなく液面を静止させた状態で透過照明により異物が浮遊した液面を撮像する実験を繰り返し行った。この実験の結果、液面付近に浮遊した異物を検査する際、液体の表面張力及び液体と容器壁面との付着力の影響で液面と容器内面が接触する部位で液面が急激に盛り上がり、この盛り上がった箇所が暗い画像になり、この盛り上がった箇所の暗い画像部分の中に液面に浮遊した異物が隠れてしまい、異物を検出することができないという現象を見出したものである。
【０００９】
本発明者らは、この現象を解明した結果、以下の理由であることを見出したものである。
容器１の側面から光を照射した場合には、図１０に示すように、光はガラス製の容器壁面を通過し容器内に入射する。容器内に入射した光の一部は、ガラス壁面にせり上がった液体部分に入射し、液体及び液体に接触しているガラス壁面を通過し、容器壁面から空気中へ出る。容器内の空気中から液体に入射するときは入射角（θ１）が屈折角（θ２）より大きいため、光は図１０に示すように下方に屈折する。液体及びガラス壁面の屈折率はわずかな差であるので液体及びガラス壁面中では光は直進に近い光路をとる。ガラス壁面から空気中に出るときには、ガラス壁面における入射角（θ３）より空気中に出るときの屈折角（θ４）の方が大きいため、容器１を出た光はさらに下方に進み、カメラ６には入射しない。この結果、液面付近に浮遊した異物を検査する際、液面と容器内面が接触する部位で液面が急激に盛り上がり、この盛り上がった箇所が暗い画像になり、この盛り上がった箇所の暗い画像部分の中に液面に浮遊した異物が隠れてしまい、異物を検出することができない。そのため、異物が液面の中央部分にあったとしても、異物が盛り上がった箇所の暗い画像部分の中に隠れてしまうようなサイズの場合には異物を検出することができない。
【００１０】
また、カメラを液面よりやや上方に配置して液面を斜めから見下ろすようにした場合には、液面とキャップとの間隙が小さいので、カメラの視野には液面の一部しか入らないため、検査範囲が制限されるという問題点がある。
さらに、広口容器のキャップ（蓋）には、プルタブ又はプルリングと称される略リング状の部分が形成されており、この略リング状の部分は液面より下方まで延びているため、この略リング状の部分の背後に異物が隠れた場合には異物を検出できないという問題点もある。
【００１１】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、ロータリー式搬送装置やスピン搬送装置等の大掛かりな搬送装置を用いて異物を移動させたり異物を液中に引き込んだりする必要がなく、プルタブ又はプルリングと称される略リング状の部分の背後の液面付近に異物がある場合にも、異物を精度良く検出することができる液面浮遊異物検出方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するため、本発明の液面浮遊異物検査方法は、口部をプルタブ付キャップで密封した容器内に充填された液体の液面又は液面付近に浮遊した異物を検出する検査方法において、容器の下方に配置された照明によって容器内を容器底面側から照明し、容器内の液体を介して液面を照明し、前記照明から容器内の液体を介してキャップ裏面に到達した光をキャップ裏面で反射させ、反射光により液面を照明し、前記照明からの直接光および前記キャップ裏面からの反射光により照明された液面を容器の下方に配置されたＣＣＤカメラにより撮像することを特徴とする。
【００１３】
本発明の液面浮遊異物検査装置は、口部をプルタブ付キャップで密封した容器内に充填された液体の液面又は液面付近に浮遊した異物を検出する検査装置において、容器の下方に配置され、容器内を容器底面側から照明する照明と、容器の下方に配置されたＣＣＤカメラとを備え、前記照明によって容器内を容器底面側から照明し、容器内の液体を介して液面を照明し、前記照明から容器内の液体を介してキャップ裏面に到達した光をキャップ裏面で反射させ、反射光により液面を照明し、前記照明からの直接光および前記キャップ裏面からの反射光により照明された液面を前記ＣＣＤカメラにより撮像することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、照明からの拡散光は、容器の底面に入射し、底面を透過して容器内に入射し、容器内に入射した光は、液中を進行してキャップ（蓋）の裏面に到達する。キャップの裏面は白色で光沢があり光を乱反射することが可能であるため、乱反射によりあたかも蓋裏面で照明が点灯しているような状態になる。照明からの直接光とキャップの裏面からの反射光とにより液面および液中が明るく照明された状態となり、この状態で液面を容器底面からＣＣＤカメラにより見上げる形の撮像系を用いて影像しているため、液面浮遊異物ばかりでなく、液中異物およびキャップ裏面付着異物も検出することができる。
【００１５】
本発明の好ましい態様は、前記容器の上方に拡散板を配置し、前記照明から拡散板に直接に光を入射させ、拡散板により反射した反射光により前記キャップの外周面およびプルタブを照明するとともに前記キャップの直下の容器外周面を照明することを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、照明からの拡散光の一部は、容器の外周側を通って容器の上方にある拡散板に入射し、拡散板は白色拡散板からなり入射光を乱反射させることが可能であるため、照明からの照明光を乱反射して反射光によりキャップの外周面、キャップの外周縁から垂下するプルタブ、およびキャップの直下の容器外周面を照明する。その結果、容器内面と液面が接触する部位で液面が急激に盛り上がった箇所に光が入射してこの箇所が明るく照明された状態になる。この容器内面と液面とが接触して盛り上がった箇所をキャップ（蓋）の裏面の明るさに近くなるように調光する。そのため、この盛り上がった箇所の明るい部分がリング状の白い画像部分になる。このようにリング状の白い画像部分であれば、たとえこの画像部分が検査領域に入っていたしても、異物と判定されることはないので、市販の簡易な画像処理ソフトを使用することができる。
【００１７】
本発明の好ましい態様は、前記容器の上方に第２の照明を配置し、第２の照明により前記キャップの外周面およびプルタブを照明するとともに前記キャップの直下の容器外周面を照明することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、第２の照明からの拡散光は、キャップの外周面、キャップの外周縁から垂下するプルタブ、およびキャップの直下の容器外周面を照明する。その結果、容器内面と液面が接触する部位で液面が急激に盛り上がった箇所に光が入射してこの箇所が明るく照明された状態になる。この容器内面と液面とが接触して盛り上がった箇所をキャップ（蓋）の裏面の明るさに近くなるように調光する。そのため、この盛り上がった箇所の明るい部分がリング状の白い画像部分になる。このようにリング状の白い画像部分であれば、たとえこの画像部分が検査領域に入っていたしても、異物と判定されることはないので、市販の簡易な画像処理ソフトを使用することができる。
【００１９】
本発明の好ましい態様は、前記ＣＣＤカメラは、液面又は液面付近に存在する異物を撮像可能であるとともに、液中に存在する異物および前記キャップの裏面に付着した異物を撮像可能であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の好ましい態様は、容器の胴部を保持し、容器を前記ＣＣＤカメラの上方にある搬送経路に沿って搬送することを特徴とする。
【００２１】
本発明の好ましい態様は、前記搬送される容器の下方にある前記照明は、前記搬送経路の下方で搬送経路に沿って平行に延びる複数の矩形状の照明から構成されることを特徴とする。
【００２２】
本発明の好ましい態様は、前記搬送装置に設置され又は前記搬送装置の上方に設置された第３の照明から容器の上方に配置された拡散板に直接に光を入射させ、拡散板により反射した反射光により前記キャップの外周面およびプルタブを照明するとともに前記キャップの直下の容器外周面を照明することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）容器内の液面を容器の下方に配置された照明によって照明し、液面を容器の下方に配置されたＣＣＤカメラにより撮像するため、液面と容器内面が接触する部位で液面が盛り上がった箇所の半径方向内側に異物が存在する場合に、異物のサイズに拘らず異物を確実に検出することができる。
（２）ロータリー式搬送装置やスピン搬送装置等の大掛かりな搬送装置を用いて異物を移動させたり異物を液中に引き込んだりする必要がなく、プルタブの背後の液面付近に異物がある場合にも、異物を精度良く検出することができる。
（３）容器内の液面を容器底面からＣＣＤカメラにより見上げる形の撮像系を用いて影像しているため、ＣＣＤカメラのレンズを液面に焦点を合わせたとしても、容器底面から液面までの距離が短く、また液面から蓋までの距離も短いので、液面浮遊異物ばかりでなく、液中異物およびキャップ裏面付着異物も検出することができる。
（４）容器内面と液面とが接触して盛り上がった箇所には、拡散板（又は照明）から光を入射させ、この箇所の明るさをキャップ（蓋）の裏面の明るさに近くなるように調光する。そのため、この盛り上がった箇所の明るい部分がリング状の白い画像部分になる。このようにリング状の白い画像部分であれば、たとえこの画像部分が検査領域に入っていたしても、異物と判定されることはないので、市販の簡易な画像処理ソフトを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明に係る液面浮遊異物検査装置の基本構成を示す正面図である。
【図２】図２は、図１に示すように構成された液面浮遊異物検査装置の作用を説明する図である。
【図３】図３は、図１に示すように構成された液面浮遊異物検査装置の作用を説明する図である。
【図４】図４は、容器を直線搬送しながら異物検査を行うことができる液面浮遊異物検査装置の具体的構成を示す図であり、図４は液面浮遊異物検査装置の正面図である。
【図５】図５は、容器を直線搬送しながら異物検査を行うことができる液面浮遊異物検査装置の具体的構成を示す図であり、図５は図４のＶ−Ｖ線矢視図である。
【図６】図６は、図４及び図５に示すように構成された液面浮遊異物検査装置の作用を説明する図である。
【図７】図７は、図４及び図５に示すように構成された液面浮遊異物検査装置から拡散板（又は照明）を除いた場合の作用を説明する図である。
【図８】図８は、図４および図５に示す液面浮遊異物検査装置を用いて液体が充填された容器をＣＣＤカメラにより撮影した画像であり、図８に示す画像は、拡散板（又は照明）を設置しない場合の画像である。
【図９】図９は、図４および図５に示す液面浮遊異物検査装置を用いて液体が充填された容器をＣＣＤカメラにより撮影した画像であり、図９に示す画像は、拡散板（又は照明）を設置した場合の画像である。
【図１０】図１０は、容器側面から容器に光を照射した場合の光路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る液面浮遊異物検査方法及び装置の実施形態について図１乃至図９を参照して説明する。図１乃至図９において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、本発明に係る液面浮遊異物検査装置の基本構成を示す正面図である。図１に示すように、容器１は、無色透明の円筒容器状のガラス製の広口容器からなっており、清酒等の飲料としての液体Ｌが充填されている。容器１の口部は、アルミ等の金属板からなるキャップ（蓋）２により密封されている。キャップ（蓋）２には、開栓を容易にするために指を掛けて引き上げるためのプルタブやプルリングと称される略リング状の部分３が形成されている。以下、この略リング状の部分をプルタブと総称する。プルタブ３は、キャップ２の外周縁から容器１の外周面に沿って下方に延び、容器１に充填された液体Ｌの液面Ｌｅより下方まで延びている。キャップ２の裏面には、容器１の口部頂面に密着してシールを行うためのリング状パッキンが貼着されている。キャップ２はアルミ等の金属板からなるが、キャップ裏面には金属板素地に白色の光沢のあるカラーコーティングが施こされている。またリング状パッキンも白色である。
【００２６】
容器１の下方には、容器１内を容器底面側から照明するリング状の照明５が配置されている。照明５は、多数のＬＥＤを配列することにより構成された拡散照明からなっている。また、容器１の下方であってリング状の照明５の内側には、ＣＣＤカメラ６が配置されている。すなわち、ＣＣＤカメラ６の周囲を取り巻くように照明５が配置された構成になっている。
【００２７】
一方、容器１の上方には、円板状の拡散板７が配置されている。拡散板７はキャップ２の直上に配置されている。拡散板７は、例えば、白色拡散板からなり、照明５からの照明光を乱反射して反射光により容器１に打栓されたキャップ２の外周面、キャップ２の外周縁から垂下するプルタブ３、およびキャップ２の直下の容器外周面を照明するようになっている。また、拡散板７の上面には白色の反射板８が配置されており、照明５からの照明光のごく一部が拡散板７を透過しても白色の反射板８で反射させて、光を容器側に戻して容器側を照明するようにしている。なお、拡散板７は、２点鎖線で示すように自身が発光する照明であってもよい。
【００２８】
前記ＣＣＤカメラ６の光軸６ｘは、容器１の軸心と概略一致しており、容器１内を容器底面側から撮影するように構成されている。ＣＣＤカメラ６のレンズは、容器底面の位置から液面までの短い距離でピントが合うように焦点距離の短いレンズを使用している。ＣＣＤカメラ６は、画像を処理する画像処理装置（図示せず）に接続されている。
【００２９】
次に、図１に示すように構成された液面浮遊異物検査装置の作用を図２および図３を参照して説明する。
容器１の上方に配置された拡散板（又は照明）７の作用効果を検証するために、拡散板７を設置しない場合と拡散板７を設置した場合とを分けて説明する。
【００３０】
１）拡散板（又は照明）７を設置しない場合
図２（ａ）に示すように、照明５からの拡散光は、容器１の底面１ａに入射し、底面１ａを透過して容器１内に入射する。容器１内に入射した光は、液中を進行してキャップ（蓋）２の裏面に到達する。キャップ２の裏面は白色で光沢があり光を乱反射することが可能であるため、乱反射によりあたかも蓋裏面で照明が点灯しているような状態になる。すなわち、照明５からの光とキャップ２の裏面で乱反射した光とによって、容器１内の液面および液中は明るく照明される。このように照明５からの直接光とキャップ２の裏面からの反射光により、容器１内の液体Ｌの液面Ｌｅおよび液中が明るく照明された状態となり、明るい液面Ｌｅを容器底面からＣＣＤカメラ６により見上げる形の撮像系を用いて撮影する。図２（ａ）では、液面浮遊異物Ｆ１，液中異物Ｆ２，キャップ（蓋）２の裏面に付着した異物Ｆ３を模式的に示している。
【００３１】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す照明撮像系を用いて撮影した画像を示す模式図である。図２（ｂ）に示すように、ＣＣＤカメラ６で下から撮影された画像中には、液面浮遊異物Ｆ１，液中異物Ｆ２，キャップ２の裏面に付着した異物Ｆ３が写っている。異物Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は明るい背景の中に暗い影となって映り、画像処理装置により、この暗い影を判別することにより、異物を検出することができる。照明５からの直接光とキャップ２の裏面からの反射光とにより液面Ｌｅおよび液中が明るく照明された状態となり、この状態で液面Ｌｅを容器底面からＣＣＤカメラ６により見上げる形の撮像系を用いて影像しているため、液面浮遊異物Ｆ１ばかりでなく、液中異物Ｆ２およびキャップ裏面付着異物Ｆ３も検出することができる。ＣＣＤカメラ６のレンズは液面Ｌｅに焦点を合わせているが、容器底面から液面までの距離が短く、また液面から蓋までの距離も短いので、液中異物Ｆ２およびキャップ裏面付着異物Ｆ３も検出可能である。なお、容器が静止状態では容器内面と液体との境界部（液面が盛り上がった部分）に相当する暗い画像部分はほぼ真円となり、市販の簡易な画像処理ソフトを使用した場合でも境界部に相当する画像部分を容易に検査領域から除くことが可能である。
【００３２】
２）拡散板（又は照明）７を設置した場合
図３（ａ）に示すように、照明５からの拡散光は、容器１の底面１ａに入射し、底面１ａを透過して容器１内に入射する。容器１内に入射した光は、液中を進行してキャップ（蓋）２の裏面に到達する。キャップ２の裏面は白色で光沢があり光を乱反射することが可能であるため、乱反射によりあたかも蓋裏面で照明が点灯しているような状態になる。すなわち、照明５からの光とキャップ２の裏面で乱反射した光とによって、容器１内の液面および液中は明るく照明される。このように照明５からの直接光とキャップ２の裏面からの反射光とにより、容器１内の液体Ｌの液面Ｌｅおよび液中が明るく照明された状態となり、明るい液面Ｌｅを容器底面からＣＣＤカメラ６により見上げる形の撮像系を用いて撮影する。図３（ａ）においては、液面浮遊異物Ｆ１，液中異物Ｆ２，キャップ（蓋）２の裏面に付着した異物Ｆ３を模式的に示している。
【００３３】
一方、照明５からの拡散光の一部は、容器１の外周側を通って容器１の上方にある拡散板７に入射する。拡散板７は白色拡散板からなり入射光を乱反射させることが可能であるため、照明５からの照明光を乱反射して反射光によりキャップ２の外周面、キャップ２の外周縁から垂下するプルタブ３、およびキャップ２の直下の容器外周面を照明する。その結果、容器内面と液面が接触する部位で液面が急激に盛り上がった箇所に光が入射してこの箇所が明るく照明された状態になり、またプルタブ３も明るく照明される。この容器内面と液面とが接触して盛り上がった箇所の明るさをキャップ（蓋）の裏面の明るさに近くなるように調光する。これは、容器１の下方の照明５の明るさを調整し、かつ拡散板７の材質および構造に所望のものを選定することにより行う。拡散板でなく照明７の場合には、照明５の明るさと照明７の明るさを調整することにより行う。
【００３４】
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す照明撮像系を用いて撮影した画像を示す模式図である。図３（ｂ）に示すように、ＣＣＤカメラ６で下から撮影された画像中には、液面浮遊異物Ｆ１，液中異物Ｆ２，キャップ２の裏面に付着した異物Ｆ３が写っている。異物Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は明るい背景の中に暗い影となって映り、画像処理装置により、この暗い影を判別することにより、異物を検出することができる。照明５からの直接光とキャップ２の裏面からの反射光とにより液面Ｌｅおよび液中が明るく照明された状態となり、この状態で液面Ｌｅを容器底面からＣＣＤカメラ６により見上げる形の撮像系を用いて影像しているため、液面浮遊異物Ｆ１ばかりでなく、液中異物Ｆ２およびキャップ裏面付着異物Ｆ３も検出することができる。一方、容器内面と液面とが接触して盛り上がった箇所には、拡散板（又は照明）７から光が入射し、この箇所の明るさをキャップ（蓋）の裏面の明るさに近くなるように調光する。そのため、この盛り上がった箇所の明るい部分がリング状の白い画像部分になる。このようにリング状の白い画像部分であれば、たとえこの画像部分が検査領域に入っていたしても、異物と判定されることはないので、市販の簡易な画像処理ソフトを使用することができる。
【００３５】
次に、図１乃至図３に示す基本概念を具体化した装置であって、容器１を直線搬送しながら異物検査を行うことができる液面浮遊異物検査装置について説明する。
図４及び図５は、容器を直線搬送しながら異物検査を行うことができる液面浮遊異物検査装置の具体的構成を示す図であり、図４は液面浮遊異物検査装置の正面図、図５は図４のＶ−Ｖ線矢視図である。図４及び図５に示すように、液面浮遊異物検査装置は、容器１を直線搬送する左右一対の搬送装置１０，１０を備えており、容器１は、１対の搬送装置１０，１０の搬送ベルト１１，１１により胴部が挟持された状態でＡ方向（図５参照）に搬送されるようになっている。搬送ベルト１１，１１は、搬送方向の前後に設けられた一対のプーリ（図示せず）にそれぞれ巻回されており、プーリが回転することにより、搬送ベルト１１，１１は容器１を挟持した状態で同一速度で走行するようになっている。
【００３６】
容器１の搬送経路の下方には、ＣＣＤカメラ６が配置されている。図５に示すように、ＣＣＤカメラ６の前後にＣＣＤカメラ６を挟むように矩形状の照明５Ａ，５Ｂが配置されるとともに、ＣＣＤカメラ６の左右にＣＣＤカメラ６を挟むように矩形状の照明５Ｃ，５Ｄが配置されている。すなわち、ＣＣＤカメラ６の周囲を取り巻くように４個の矩形状の照明５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄが配置された構成になっている。矩形状の照明５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄは、それぞれ多数のＬＥＤを縦横に配列することにより構成された拡散照明からなっており、搬送される容器１内を容器底面側から照明するようになっている。また、搬送装置１０，１０の上面には、矩形状の照明５Ｅ，５Ｆが配置されている。矩形状の照明５Ｅ，５Ｆは、それぞれ多数のＬＥＤを縦横に配列することにより構成された拡散照明からなっている。照明５Ｅ，５Ｆは、上方に向かって投光するようになっている。
【００３７】
一方、容器１の上方には、矩形状の拡散板７が配置されている。拡散板７はキャップ２の直上に配置されている。拡散板７は、例えば、白色拡散板からなり、照明５からの照明光を乱反射して反射光により容器１に打栓されたキャップ２の外周面、キャップ２の外周縁から垂下するプルタブ３、およびキャップ２の直下の容器外周面を照明するようになっている。なお、拡散板７は、自身が発光する照明であってもよい。
【００３８】
前記ＣＣＤカメラ６は、その光軸６ｘが搬送されてくる容器１の軸心と概略一致するように配置されており、容器１内を容器底面側から撮影するように構成されている。ＣＣＤカメラ６のレンズは、容器底面の位置から液面までの短い距離でピントが合うように焦点距離の短いレンズを使用している。ＣＣＤカメラ６は、画像を処理する画像処理装置（図示せず）に接続されている。
【００３９】
次に、図４及び図５に示すように構成された液面浮遊異物検査装置の作用を図６を参照して説明する。
液体Ｌが充填された容器１は、一対の搬送ベルト１１，１１により挟持されて搬送されている間に、照明５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５ＤおよびＣＣＤカメラ６の上方を通過する。容器１が照明５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５ＤおよびＣＣＤカメラ６の上方を通過する間に、容器１内が照明され、液面ＬｅがＣＣＤカメラ６により撮影される。まず、拡散板７を設置しないと仮定した場合を説明すると、図６（ａ）に示すように、照明５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄからの拡散光は、容器１の底面１ａに入射し、底面１ａを透過して容器１内に入射する。容器１内に入射した光は、液中を進行してキャップ（蓋）２の裏面に到達する。キャップ２の裏面は白色で光沢があり光を乱反射することが可能であるため、乱反射によりあたかも蓋裏面で照明が点灯しているような状態になる。すなわち、照明５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄからの光とキャップ２の裏面で乱反射した光とによって、容器１内の液面および液中は明るく照明される。このように照明５Ａ〜５Ｄからの直接光とキャップ２の裏面からの反射光とにより、容器１内の液体Ｌの液面Ｌｅおよび液中が明るく照明された状態となり、明るい液面Ｌｅを容器底面からＣＣＤカメラ６により見上げる形の撮像系を用いて撮影する。
【００４０】
図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す照明撮像系を用いて撮影した画像を示す模式図である。図６（ｂ）に示すように、ＣＣＤカメラ６で下から撮影された画像中には、液面浮遊異物Ｆ１，液中異物Ｆ２，キャップ２の裏面に付着した異物Ｆ３が写っている。
本実施形態においては、容器１が搬送されているため、搬送時に液面Ｌｅが揺れて、容器内面と液体との境界部は波を打ったような状況になり、図６（ｂ）に示すように、撮像された画像中では、境界部（液面が盛り上がった部分）に相当する暗い画像部分は真円ではなく歪んだリング状の画像部分になる。このように境界部に相当する暗い画像部分が真円でないので、市販の画像処理ソフトでは検査領域の設定が複雑となり対応できない。この歪んだリング状の暗い画像部分を検査領域から除外しないと、このリング状の暗い画像部を異物と判定してしまう恐れがある。
【００４１】
そこで、容器１が搬送される本実施形態では、拡散板７が有効に機能することになる。すなわち、搬送装置１０の上面に設置された照明５Ｅ，５Ｆからの拡散光は、容器１の外周側を通って容器１の上方にある拡散板７に入射する。拡散板７は白色拡散板からなり入射光を乱反射させることが可能であるため、図７（ａ）に示すように、照明５Ｅ，５Ｆからの照明光を乱反射して反射光によりキャップ２の外周面、キャップ２の外周縁から垂下するプルタブ３、およびキャップ２の直下の容器外周面を照明する。その結果、容器内面と液面が接触する部位で液面が急激に盛り上がった箇所に光が入射してこの箇所が明るく照明された状態になり、またプルタブ３も明るく照明される。この容器内面と液面が接触して盛り上がった箇所の明るさをキャップ（蓋）の裏面の明るさに近くなるように調光する。そのため、この盛り上がった箇所の明るい部分は、図７（ｂ）に示すように、リング状の白い画像部分になる。このようにリング状の白い画像部分であれば、たとえこの画像部分が検査領域に入っていたしても、異物と判定されることはないので、市販の簡易な画像処理ソフトを使用することができる。
【００４２】
図１に示す基本構成においては、照明５が容器１内を容器底面側から照明する機能と容器内面と液体との境界部を照明する機能とを有していたが、図４および図５に示す実施形態においては、照明５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄが容器１内を容器底面側から照明する機能を有し、照明５Ｅ，５Ｆが容器内面と液体との境界部を照明する機能を有するものである。
【００４３】
図８および図９は、図４および図５に示す液面浮遊異物検査装置を用いて液体Ｌが充填された容器１をＣＣＤカメラ６により撮影した画像である。
図８に示す画像は、拡散板（又は照明）７を設置しない場合の画像である。図８に示すように、撮影された画像中では、容器内面と液体との境界部（液面が盛り上がった部分）に相当する暗い画像部分は真円ではなく歪んだリング状の画像部分になっている。このリング状の画像部分の内側には暗い画像部分がないため、画像処理装置では容器の液面付近には異物が存在しないと判定される。なお、暗いリング状の画像部分の一部には白い円弧状の画像部分があるが、この白い円弧状の画像部分はプルタブの裏面の一部が写った画像部分である。
図９に示す画像は、拡散板（又は照明）７を設置した場合の画像である。図９に示すように、撮影された画像中では、容器内面と液体との境界部（液面が盛り上がった部分）に相当する画像部分は、リング状の白い画像部分になっている。このリング状の画像部分の内側に多角形状の暗い画像部分があるため、画像処理装置では容器の液面付近に異物が存在すると判定される。
【００４４】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 容器
１ａ 底面
２ キャップ（蓋）
３ 略リング状の部分（プルタブ）
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ 照明
６ ＣＣＤカメラ
６ｘ 光軸
７ 拡散板
８ 反射板
１０ 搬送装置
１１ 搬送ベルト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液面浮遊異物検査方法及び装置に係り、特に容器内に充填された液体の液面付近に浮遊した異物を検出する液面浮遊異物検査方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から清酒等の飲料を充填するためにコップ兼用のガラス製の広口容器（広口壜）が多用されている。この円筒容器状の広口容器の口部は、アルミ等の金属板からなるキャップ（蓋）により密封されている。そして、広口容器のキャップ（蓋）には、開栓を容易にするために指を掛けて引き上げるためのプルタブやプルリングと称される略リング状の部分が形成されている。この略リング状の部分は、キャップ（蓋）の外周縁から広口容器の外周面に沿って下方に延び、容器に充填された飲料の液面より下方まで延びている。
【０００３】
近年、食品衛生管理上の観点から、清酒等の飲料を充填した広口容器についても、飲料に混入した異物を作業員の目視によらず自動的に検出することができる検査装置の需要が増加している。この場合、液中にある異物や容器の底部に沈殿した異物を検査する検査装置は、多数存在し、検査方法も確立されてきている。
【０００４】
一方、液面付近に浮遊した異物を検査する場合には、液面を静止させた状態で検査することが難しいと考えられていたため、特開２００５−１７００４号公報（特許文献１）等において液体が充填されているガラス瓶（実瓶）をロータリー式検査テーブルの載置部によって円環状の経路に沿って高速で搬送することにより、遠心力で液面が斜めにせり上がってくると共に、液面のせり上がりに遅れて、液面浮遊異物が液面の低い部分から高い部分に移動（及び傾斜前に高い部分に存在した異物が低い方へ移動）する状態となり、投光手段を、検査テーブルの載置部より内側に配置すると共に、撮像手段を、実瓶を介して投光手段の反対側に対向して配置し、高速で搬送されてくる実瓶の傾斜した液面の上方へ移動する液面浮遊異物を捉えるようにした検査装置が提案されている。
【０００５】
また、スピン搬送装置を用いて容器を高速で回転させ、遠心力によって液面に浮遊した異物を液中に引き込んだところを撮像することにより異物を検出するようにした検査装置も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１７００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したようにロータリー式搬送装置やスピン搬送装置等の大掛かりな搬送装置を使用して液面を傾斜させて異物を移動させ又は遠心力によって異物を液中に引き込む等の手段をとっても、必ずしも異物が予期したように移動するわけではなく、液面付近に浮遊した異物を精度良く検出することができないという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明者らは、ロータリー式搬送装置やスピン搬送装置等の大掛かりな搬送装置を用いることなく、液面付近に浮遊した異物を精度良く検出することができる検査方法及び装置について鋭意研究を行ったものである。
まず、本発明者らは、液体を充填した容器を挟むように照明とカメラとを対向させて配置し、容器を傾斜させたり回転させたりすることなく液面を静止させた状態で透過照明により異物が浮遊した液面を撮像する実験を繰り返し行った。この実験の結果、液面付近に浮遊した異物を検査する際、液体の表面張力及び液体と容器壁面との付着力の影響で液面と容器内面が接触する部位で液面が急激に盛り上がり、この盛り上がった箇所が暗い画像になり、この盛り上がった箇所の暗い画像部分の中に液面に浮遊した異物が隠れてしまい、異物を検出することができないという現象を見出したものである。
【０００９】
本発明者らは、この現象を解明した結果、以下の理由であることを見出したものである。
容器１の側面から光を照射した場合には、図１０に示すように、光はガラス製の容器壁面を通過し容器内に入射する。容器内に入射した光の一部は、ガラス壁面にせり上がった液体部分に入射し、液体及び液体に接触しているガラス壁面を通過し、容器壁面から空気中へ出る。容器内の空気中から液体に入射するときは入射角（θ１）が屈折角（θ２）より大きいため、光は図１０に示すように下方に屈折する。液体及びガラス壁面の屈折率はわずかな差であるので液体及びガラス壁面中では光は直進に近い光路をとる。ガラス壁面から空気中に出るときには、ガラス壁面における入射角（θ３）より空気中に出るときの屈折角（θ４）の方が大きいため、容器１を出た光はさらに下方に進み、カメラ６には入射しない。この結果、液面付近に浮遊した異物を検査する際、液面と容器内面が接触する部位で液面が急激に盛り上がり、この盛り上がった箇所が暗い画像になり、この盛り上がった箇所の暗い画像部分の中に液面に浮遊した異物が隠れてしまい、異物を検出することができない。そのため、異物が液面の中央部分にあったとしても、異物が盛り上がった箇所の暗い画像部分の中に隠れてしまうようなサイズの場合には異物を検出することができない。
【００１０】
また、カメラを液面よりやや上方に配置して液面を斜めから見下ろすようにした場合には、液面とキャップとの間隙が小さいので、カメラの視野には液面の一部しか入らないため、検査範囲が制限されるという問題点がある。
さらに、広口容器のキャップ（蓋）には、プルタブ又はプルリングと称される略リング状の部分が形成されており、この略リング状の部分は液面より下方まで延びているため、この略リング状の部分の背後に異物が隠れた場合には異物を検出できないという問題点もある。
【００１１】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、ロータリー式搬送装置やスピン搬送装置等の大掛かりな搬送装置を用いて異物を移動させたり異物を液中に引き込んだりする必要がなく、プルタブ又はプルリングと称される略リング状の部分の背後の液面付近に異物がある場合にも、異物を精度良く検出することができる液面浮遊異物検出方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するため、本発明の液面浮遊異物検査方法は、口部をプルタブ付キャップで密封した容器内に充填された液体の液面又は液面付近に浮遊した異物を検出する検査方法において、容器の下方に配置された照明によって容器内を容器底面側から照明し、容器内の液体を介して液面を照明し、前記照明から容器内の液体を介してキャップ裏面に到達した光をキャップ裏面で反射させ、反射光により液面を照明し、前記照明からの直接光および前記キャップ裏面からの反射光により照明された液面を容器の下方に配置されたＣＣＤカメラにより撮像することを特徴とする。
【００１３】
本発明の液面浮遊異物検査装置は、口部をプルタブ付キャップで密封した容器内に充填された液体の液面又は液面付近に浮遊した異物を検出する検査装置において、容器の下方に配置され、容器内を容器底面側から照明する照明と、容器の下方に配置されたＣＣＤカメラとを備え、前記照明によって容器内を容器底面側から照明し、容器内の液体を介して液面を照明し、前記照明から容器内の液体を介してキャップ裏面に到達した光をキャップ裏面で反射させ、反射光により液面を照明し、前記照明からの直接光および前記キャップ裏面からの反射光により照明された液面を前記ＣＣＤカメラにより撮像することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、照明からの拡散光は、容器の底面に入射し、底面を透過して容器内に入射し、容器内に入射した光は、液中を進行してキャップ（蓋）の裏面に到達する。キャップの裏面は白色で光沢があり光を乱反射することが可能であるため、乱反射によりあたかも蓋裏面で照明が点灯しているような状態になる。照明からの直接光とキャップの裏面からの反射光とにより液面および液中が明るく照明された状態となり、この状態で液面を容器底面からＣＣＤカメラにより見上げる形の撮像系を用いて影像しているため、液面浮遊異物ばかりでなく、液中異物およびキャップ裏面付着異物も検出することができる。
【００１５】
本発明の好ましい態様は、前記容器の上方に拡散板を配置し、前記照明から拡散板に直接に光を入射させ、拡散板により反射した反射光により前記キャップの外周面およびプルタブを照明するとともに前記キャップの直下の容器外周面を照明することを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、照明からの拡散光の一部は、容器の外周側を通って容器の上方にある拡散板に入射し、拡散板は白色拡散板からなり入射光を乱反射させることが可能であるため、照明からの照明光を乱反射して反射光によりキャップの外周面、キャップの外周縁から垂下するプルタブ、およびキャップの直下の容器外周面を照明する。その結果、容器内面と液面が接触する部位で液面が急激に盛り上がった箇所に光が入射してこの箇所が明るく照明された状態になる。この容器内面と液面とが接触して盛り上がった箇所をキャップ（蓋）の裏面の明るさに近くなるように調光する。そのため、この盛り上がった箇所の明るい部分がリング状の白い画像部分になる。このようにリング状の白い画像部分であれば、たとえこの画像部分が検査領域に入っていたしても、異物と判定されることはないので、市販の簡易な画像処理ソフトを使用することができる。
【００１７】
本発明の好ましい態様は、前記容器の上方に第２の照明を配置し、第２の照明により前記キャップの外周面およびプルタブを照明するとともに前記キャップの直下の容器外周面を照明することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、第２の照明からの拡散光は、キャップの外周面、キャップの外周縁から垂下するプルタブ、およびキャップの直下の容器外周面を照明する。その結果、容器内面と液面が接触する部位で液面が急激に盛り上がった箇所に光が入射してこの箇所が明るく照明された状態になる。この容器内面と液面とが接触して盛り上がった箇所をキャップ（蓋）の裏面の明るさに近くなるように調光する。そのため、この盛り上がった箇所の明るい部分がリング状の白い画像部分になる。このようにリング状の白い画像部分であれば、たとえこの画像部分が検査領域に入っていたしても、異物と判定されることはないので、市販の簡易な画像処理ソフトを使用することができる。
【００１９】
本発明の好ましい態様は、前記ＣＣＤカメラは、液面又は液面付近に存在する異物を撮像可能であるとともに、液中に存在する異物および前記キャップの裏面に付着した異物を撮像可能であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の好ましい態様は、容器の胴部を保持し、容器を前記ＣＣＤカメラの上方にある搬送経路に沿って搬送することを特徴とする。
【００２１】
本発明の好ましい態様は、前記搬送される容器の下方にある前記照明は、前記搬送経路の下方で搬送経路に沿って平行に延びる複数の矩形状の照明から構成されることを特徴とする。
【００２２】
本発明の好ましい態様は、前記搬送装置に設置され又は前記搬送装置の上方に設置された第３の照明から容器の上方に配置された拡散板に直接に光を入射させ、拡散板により反射した反射光により前記キャップの外周面およびプルタブを照明するとともに前記キャップの直下の容器外周面を照明することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）容器内の液面を容器の下方に配置された照明によって照明し、液面を容器の下方に配置されたＣＣＤカメラにより撮像するため、液面と容器内面が接触する部位で液面が盛り上がった箇所の半径方向内側に異物が存在する場合に、異物のサイズに拘らず異物を確実に検出することができる。
（２）ロータリー式搬送装置やスピン搬送装置等の大掛かりな搬送装置を用いて異物を移動させたり異物を液中に引き込んだりする必要がなく、プルタブの背後の液面付近に異物がある場合にも、異物を精度良く検出することができる。
（３）容器内の液面を容器底面からＣＣＤカメラにより見上げる形の撮像系を用いて影像しているため、ＣＣＤカメラのレンズを液面に焦点を合わせたとしても、容器底面から液面までの距離が短く、また液面から蓋までの距離も短いので、液面浮遊異物ばかりでなく、液中異物およびキャップ裏面付着異物も検出することができる。
（４）容器内面と液面とが接触して盛り上がった箇所には、拡散板（又は照明）から光を入射させ、この箇所の明るさをキャップ（蓋）の裏面の明るさに近くなるように調光する。そのため、この盛り上がった箇所の明るい部分がリング状の白い画像部分になる。このようにリング状の白い画像部分であれば、たとえこの画像部分が検査領域に入っていたしても、異物と判定されることはないので、市販の簡易な画像処理ソフトを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明に係る液面浮遊異物検査装置の基本構成を示す正面図である。
【図２】図２は、図１に示すように構成された液面浮遊異物検査装置の作用を説明する図である。
【図３】図３は、図１に示すように構成された液面浮遊異物検査装置の作用を説明する図である。
【図４】図４は、容器を直線搬送しながら異物検査を行うことができる液面浮遊異物検査装置の具体的構成を示す図であり、図４は液面浮遊異物検査装置の正面図である。
【図５】図５は、容器を直線搬送しながら異物検査を行うことができる液面浮遊異物検査装置の具体的構成を示す図であり、図５は図４のＶ−Ｖ線矢視図である。
【図６】図６は、図４及び図５に示すように構成された液面浮遊異物検査装置の作用を説明する図である。
【図７】図７は、図４及び図５に示すように構成された液面浮遊異物検査装置から拡散板（又は照明）を除いた場合の作用を説明する図である。
【図８】図８は、図４および図５に示す液面浮遊異物検査装置を用いて液体が充填された容器をＣＣＤカメラにより撮影した画像であり、図８に示す画像は、拡散板（又は照明）を設置しない場合の画像である。
【図９】図９は、図４および図５に示す液面浮遊異物検査装置を用いて液体が充填された容器をＣＣＤカメラにより撮影した画像であり、図９に示す画像は、拡散板（又は照明）を設置した場合の画像である。
【図１０】図１０は、容器側面から容器に光を照射した場合の光路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る液面浮遊異物検査方法及び装置の実施形態について図１乃至図９を参照して説明する。図１乃至図９において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、本発明に係る液面浮遊異物検査装置の基本構成を示す正面図である。図１に示すように、容器１は、無色透明の円筒容器状のガラス製の広口容器からなっており、清酒等の飲料としての液体Ｌが充填されている。容器１の口部は、アルミ等の金属板からなるキャップ（蓋）２により密封されている。キャップ（蓋）２には、開栓を容易にするために指を掛けて引き上げるためのプルタブやプルリングと称される略リング状の部分３が形成されている。以下、この略リング状の部分をプルタブと総称する。プルタブ３は、キャップ２の外周縁から容器１の外周面に沿って下方に延び、容器１に充填された液体Ｌの液面Ｌｅより下方まで延びている。キャップ２の裏面には、容器１の口部頂面に密着してシールを行うためのリング状パッキンが貼着されている。キャップ２はアルミ等の金属板からなるが、キャップ裏面には金属板素地に白色の光沢のあるカラーコーティングが施こされている。またリング状パッキンも白色である。
【００２６】
容器１の下方には、容器１内を容器底面側から照明するリング状の照明５が配置されている。照明５は、多数のＬＥＤを配列することにより構成された拡散照明からなっている。また、容器１の下方であってリング状の照明５の内側には、ＣＣＤカメラ６が配置されている。すなわち、ＣＣＤカメラ６の周囲を取り巻くように照明５が配置された構成になっている。
【００２７】
一方、容器１の上方には、円板状の拡散板７が配置されている。拡散板７はキャップ２の直上に配置されている。拡散板７は、例えば、白色拡散板からなり、照明５からの照明光を乱反射して反射光により容器１に打栓されたキャップ２の外周面、キャップ２の外周縁から垂下するプルタブ３、およびキャップ２の直下の容器外周面を照明するようになっている。また、拡散板７の上面には白色の反射板８が配置されており、照明５からの照明光のごく一部が拡散板７を透過しても白色の反射板８で反射させて、光を容器側に戻して容器側を照明するようにしている。なお、拡散板７は、２点鎖線で示すように自身が発光する照明であってもよい。
【００２８】
前記ＣＣＤカメラ６の光軸６ｘは、容器１の軸心と概略一致しており、容器１内を容器底面側から撮影するように構成されている。ＣＣＤカメラ６のレンズは、容器底面の位置から液面までの短い距離でピントが合うように焦点距離の短いレンズを使用している。ＣＣＤカメラ６は、画像を処理する画像処理装置（図示せず）に接続されている。
【００２９】
次に、図１に示すように構成された液面浮遊異物検査装置の作用を図２および図３を参照して説明する。
容器１の上方に配置された拡散板（又は照明）７の作用効果を検証するために、拡散板７を設置しない場合と拡散板７を設置した場合とを分けて説明する。
【００３０】
１）拡散板（又は照明）７を設置しない場合
図２（ａ）に示すように、照明５からの拡散光は、容器１の底面１ａに入射し、底面１ａを透過して容器１内に入射する。容器１内に入射した光は、液中を進行してキャップ（蓋）２の裏面に到達する。キャップ２の裏面は白色で光沢があり光を乱反射することが可能であるため、乱反射によりあたかも蓋裏面で照明が点灯しているような状態になる。すなわち、照明５からの光とキャップ２の裏面で乱反射した光とによって、容器１内の液面および液中は明るく照明される。このように照明５からの直接光とキャップ２の裏面からの反射光により、容器１内の液体Ｌの液面Ｌｅおよび液中が明るく照明された状態となり、明るい液面Ｌｅを容器底面からＣＣＤカメラ６により見上げる形の撮像系を用いて撮影する。図２（ａ）では、液面浮遊異物Ｆ１，液中異物Ｆ２，キャップ（蓋）２の裏面に付着した異物Ｆ３を模式的に示している。
【００３１】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す照明撮像系を用いて撮影した画像を示す模式図である。図２（ｂ）に示すように、ＣＣＤカメラ６で下から撮影された画像中には、液面浮遊異物Ｆ１，液中異物Ｆ２，キャップ２の裏面に付着した異物Ｆ３が写っている。異物Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は明るい背景の中に暗い影となって映り、画像処理装置により、この暗い影を判別することにより、異物を検出することができる。照明５からの直接光とキャップ２の裏面からの反射光とにより液面Ｌｅおよび液中が明るく照明された状態となり、この状態で液面Ｌｅを容器底面からＣＣＤカメラ６により見上げる形の撮像系を用いて影像しているため、液面浮遊異物Ｆ１ばかりでなく、液中異物Ｆ２およびキャップ裏面付着異物Ｆ３も検出することができる。ＣＣＤカメラ６のレンズは液面Ｌｅに焦点を合わせているが、容器底面から液面までの距離が短く、また液面から蓋までの距離も短いので、液中異物Ｆ２およびキャップ裏面付着異物Ｆ３も検出可能である。なお、容器が静止状態では容器内面と液体との境界部（液面が盛り上がった部分）に相当する暗い画像部分はほぼ真円となり、市販の簡易な画像処理ソフトを使用した場合でも境界部に相当する画像部分を容易に検査領域から除くことが可能である。
【００３２】
２）拡散板（又は照明）７を設置した場合
図３（ａ）に示すように、照明５からの拡散光は、容器１の底面１ａに入射し、底面１ａを透過して容器１内に入射する。容器１内に入射した光は、液中を進行してキャップ（蓋）２の裏面に到達する。キャップ２の裏面は白色で光沢があり光を乱反射することが可能であるため、乱反射によりあたかも蓋裏面で照明が点灯しているような状態になる。すなわち、照明５からの光とキャップ２の裏面で乱反射した光とによって、容器１内の液面および液中は明るく照明される。このように照明５からの直接光とキャップ２の裏面からの反射光とにより、容器１内の液体Ｌの液面Ｌｅおよび液中が明るく照明された状態となり、明るい液面Ｌｅを容器底面からＣＣＤカメラ６により見上げる形の撮像系を用いて撮影する。図３（ａ）においては、液面浮遊異物Ｆ１，液中異物Ｆ２，キャップ（蓋）２の裏面に付着した異物Ｆ３を模式的に示している。
【００３３】
一方、照明５からの拡散光の一部は、容器１の外周側を通って容器１の上方にある拡散板７に入射する。拡散板７は白色拡散板からなり入射光を乱反射させることが可能であるため、照明５からの照明光を乱反射して反射光によりキャップ２の外周面、キャップ２の外周縁から垂下するプルタブ３、およびキャップ２の直下の容器外周面を照明する。その結果、容器内面と液面が接触する部位で液面が急激に盛り上がった箇所に光が入射してこの箇所が明るく照明された状態になり、またプルタブ３も明るく照明される。この容器内面と液面とが接触して盛り上がった箇所の明るさをキャップ（蓋）の裏面の明るさに近くなるように調光する。これは、容器１の下方の照明５の明るさを調整し、かつ拡散板７の材質および構造に所望のものを選定することにより行う。拡散板でなく照明７の場合には、照明５の明るさと照明７の明るさを調整することにより行う。
【００３４】
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す照明撮像系を用いて撮影した画像を示す模式図である。図３（ｂ）に示すように、ＣＣＤカメラ６で下から撮影された画像中には、液面浮遊異物Ｆ１，液中異物Ｆ２，キャップ２の裏面に付着した異物Ｆ３が写っている。異物Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は明るい背景の中に暗い影となって映り、画像処理装置により、この暗い影を判別することにより、異物を検出することができる。照明５からの直接光とキャップ２の裏面からの反射光とにより液面Ｌｅおよび液中が明るく照明された状態となり、この状態で液面Ｌｅを容器底面からＣＣＤカメラ６により見上げる形の撮像系を用いて影像しているため、液面浮遊異物Ｆ１ばかりでなく、液中異物Ｆ２およびキャップ裏面付着異物Ｆ３も検出することができる。一方、容器内面と液面とが接触して盛り上がった箇所には、拡散板（又は照明）７から光が入射し、この箇所の明るさをキャップ（蓋）の裏面の明るさに近くなるように調光する。そのため、この盛り上がった箇所の明るい部分がリング状の白い画像部分になる。このようにリング状の白い画像部分であれば、たとえこの画像部分が検査領域に入っていたしても、異物と判定されることはないので、市販の簡易な画像処理ソフトを使用することができる。
【００３５】
次に、図１乃至図３に示す基本概念を具体化した装置であって、容器１を直線搬送しながら異物検査を行うことができる液面浮遊異物検査装置について説明する。
図４及び図５は、容器を直線搬送しながら異物検査を行うことができる液面浮遊異物検査装置の具体的構成を示す図であり、図４は液面浮遊異物検査装置の正面図、図５は図４のＶ−Ｖ線矢視図である。図４及び図５に示すように、液面浮遊異物検査装置は、容器１を直線搬送する左右一対の搬送装置１０，１０を備えており、容器１は、１対の搬送装置１０，１０の搬送ベルト１１，１１により胴部が挟持された状態でＡ方向（図５参照）に搬送されるようになっている。搬送ベルト１１，１１は、搬送方向の前後に設けられた一対のプーリ（図示せず）にそれぞれ巻回されており、プーリが回転することにより、搬送ベルト１１，１１は容器１を挟持した状態で同一速度で走行するようになっている。
【００３６】
容器１の搬送経路の下方には、ＣＣＤカメラ６が配置されている。図５に示すように、ＣＣＤカメラ６の前後にＣＣＤカメラ６を挟むように矩形状の照明５Ａ，５Ｂが配置されるとともに、ＣＣＤカメラ６の左右にＣＣＤカメラ６を挟むように矩形状の照明５Ｃ，５Ｄが配置されている。すなわち、ＣＣＤカメラ６の周囲を取り巻くように４個の矩形状の照明５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄが配置された構成になっている。矩形状の照明５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄは、それぞれ多数のＬＥＤを縦横に配列することにより構成された拡散照明からなっており、搬送される容器１内を容器底面側から照明するようになっている。また、搬送装置１０，１０の上面には、矩形状の照明５Ｅ，５Ｆが配置されている。矩形状の照明５Ｅ，５Ｆは、それぞれ多数のＬＥＤを縦横に配列することにより構成された拡散照明からなっている。照明５Ｅ，５Ｆは、上方に向かって投光するようになっている。
【００３７】
一方、容器１の上方には、矩形状の拡散板７が配置されている。拡散板７はキャップ２の直上に配置されている。拡散板７は、例えば、白色拡散板からなり、照明５からの照明光を乱反射して反射光により容器１に打栓されたキャップ２の外周面、キャップ２の外周縁から垂下するプルタブ３、およびキャップ２の直下の容器外周面を照明するようになっている。なお、拡散板７は、自身が発光する照明であってもよい。
【００３８】
前記ＣＣＤカメラ６は、その光軸６ｘが搬送されてくる容器１の軸心と概略一致するように配置されており、容器１内を容器底面側から撮影するように構成されている。ＣＣＤカメラ６のレンズは、容器底面の位置から液面までの短い距離でピントが合うように焦点距離の短いレンズを使用している。ＣＣＤカメラ６は、画像を処理する画像処理装置（図示せず）に接続されている。
【００３９】
次に、図４及び図５に示すように構成された液面浮遊異物検査装置の作用を図６を参照して説明する。
液体Ｌが充填された容器１は、一対の搬送ベルト１１，１１により挟持されて搬送されている間に、照明５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５ＤおよびＣＣＤカメラ６の上方を通過する。容器１が照明５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５ＤおよびＣＣＤカメラ６の上方を通過する間に、容器１内が照明され、液面ＬｅがＣＣＤカメラ６により撮影される。まず、拡散板７を設置しないと仮定した場合を説明すると、図６（ａ）に示すように、照明５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄからの拡散光は、容器１の底面１ａに入射し、底面１ａを透過して容器１内に入射する。容器１内に入射した光は、液中を進行してキャップ（蓋）２の裏面に到達する。キャップ２の裏面は白色で光沢があり光を乱反射することが可能であるため、乱反射によりあたかも蓋裏面で照明が点灯しているような状態になる。すなわち、照明５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄからの光とキャップ２の裏面で乱反射した光とによって、容器１内の液面および液中は明るく照明される。このように照明５Ａ〜５Ｄからの直接光とキャップ２の裏面からの反射光とにより、容器１内の液体Ｌの液面Ｌｅおよび液中が明るく照明された状態となり、明るい液面Ｌｅを容器底面からＣＣＤカメラ６により見上げる形の撮像系を用いて撮影する。
【００４０】
図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す照明撮像系を用いて撮影した画像を示す模式図である。図６（ｂ）に示すように、ＣＣＤカメラ６で下から撮影された画像中には、液面浮遊異物Ｆ１，液中異物Ｆ２，キャップ２の裏面に付着した異物Ｆ３が写っている。
本実施形態においては、容器１が搬送されているため、搬送時に液面Ｌｅが揺れて、容器内面と液体との境界部は波を打ったような状況になり、図６（ｂ）に示すように、撮像された画像中では、境界部（液面が盛り上がった部分）に相当する暗い画像部分は真円ではなく歪んだリング状の画像部分になる。このように境界部に相当する暗い画像部分が真円でないので、市販の画像処理ソフトでは検査領域の設定が複雑となり対応できない。この歪んだリング状の暗い画像部分を検査領域から除外しないと、このリング状の暗い画像部を異物と判定してしまう恐れがある。
【００４１】
そこで、容器１が搬送される本実施形態では、拡散板７が有効に機能することになる。すなわち、搬送装置１０の上面に設置された照明５Ｅ，５Ｆからの拡散光は、容器１の外周側を通って容器１の上方にある拡散板７に入射する。拡散板７は白色拡散板からなり入射光を乱反射させることが可能であるため、図７（ａ）に示すように、照明５Ｅ，５Ｆからの照明光を乱反射して反射光によりキャップ２の外周面、キャップ２の外周縁から垂下するプルタブ３、およびキャップ２の直下の容器外周面を照明する。その結果、容器内面と液面が接触する部位で液面が急激に盛り上がった箇所に光が入射してこの箇所が明るく照明された状態になり、またプルタブ３も明るく照明される。この容器内面と液面が接触して盛り上がった箇所の明るさをキャップ（蓋）の裏面の明るさに近くなるように調光する。そのため、この盛り上がった箇所の明るい部分は、図７（ｂ）に示すように、リング状の白い画像部分になる。このようにリング状の白い画像部分であれば、たとえこの画像部分が検査領域に入っていたしても、異物と判定されることはないので、市販の簡易な画像処理ソフトを使用することができる。
【００４２】
図１に示す基本構成においては、照明５が容器１内を容器底面側から照明する機能と容器内面と液体との境界部を照明する機能とを有していたが、図４および図５に示す実施形態においては、照明５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄが容器１内を容器底面側から照明する機能を有し、照明５Ｅ，５Ｆが容器内面と液体との境界部を照明する機能を有するものである。
【００４３】
図８および図９は、図４および図５に示す液面浮遊異物検査装置を用いて液体Ｌが充填された容器１をＣＣＤカメラ６により撮影した画像である。
図８に示す画像は、拡散板（又は照明）７を設置しない場合の画像である。図８に示すように、撮影された画像中では、容器内面と液体との境界部（液面が盛り上がった部分）に相当する暗い画像部分は真円ではなく歪んだリング状の画像部分になっている。このリング状の画像部分の内側には暗い画像部分がないため、画像処理装置では容器の液面付近には異物が存在しないと判定される。なお、暗いリング状の画像部分の一部には白い円弧状の画像部分があるが、この白い円弧状の画像部分はプルタブの裏面の一部が写った画像部分である。
図９に示す画像は、拡散板（又は照明）７を設置した場合の画像である。図９に示すように、撮影された画像中では、容器内面と液体との境界部（液面が盛り上がった部分）に相当する画像部分は、リング状の白い画像部分になっている。このリング状の画像部分の内側に多角形状の暗い画像部分があるため、画像処理装置では容器の液面付近に異物が存在すると判定される。
【００４４】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 容器
１ａ 底面
２ キャップ（蓋）
３ 略リング状の部分（プルタブ）
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ 照明
６ ＣＣＤカメラ
６ｘ 光軸
７ 拡散板
８ 反射板
１０ 搬送装置
１１ 搬送ベルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
口部をプルタブ付キャップで密封した容器内に充填された液体の液面又は液面付近に浮遊した異物を検出する検査方法において、
容器の下方に配置された照明によって容器内を容器底面側から照明し、容器内の液体を介して液面を照明し、
前記照明から容器内の液体を介してキャップ裏面に到達した光をキャップ裏面で反射させ、反射光により液面を照明し、
前記照明からの直接光および前記キャップ裏面からの反射光により照明された液面を容器の下方に配置されたＣＣＤカメラにより撮像することを特徴とする液面浮遊異物検査方法。
【請求項２】
前記容器の上方に拡散板を配置し、前記照明から拡散板に直接に光を入射させ、拡散板により反射した反射光により前記キャップの外周面およびプルタブを照明するとともに前記キャップの直下の容器外周面を照明することを特徴とする請求項１記載の液面浮遊異物検査方法。
【請求項３】
前記容器の上方に第２の照明を配置し、第２の照明により前記キャップの外周面およびプルタブを照明するとともに前記キャップの直下の容器外周面を照明することを特徴とする請求項１記載の液面浮遊異物検査方法。
【請求項４】
前記ＣＣＤカメラは、液面又は液面付近に存在する異物を撮像可能であるとともに、液中に存在する異物および前記キャップの裏面に付着した異物を撮像可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液面浮遊異物検査方法。
【請求項５】
容器の胴部を保持し、容器を前記ＣＣＤカメラの上方にある搬送経路に沿って搬送することを特徴とする請求項１記載の液面浮遊異物検査方法。
【請求項６】
前記搬送される容器の下方にある前記照明は、前記搬送経路の下方で搬送経路に沿って平行に延びる複数の矩形状の照明から構成されることを特徴とする請求項５記載の液面浮遊異物検査方法。
【請求項７】
口部をプルタブ付キャップで密封した容器内に充填された液体の液面又は液面付近に浮遊した異物を検出する検査装置において、
容器の下方に配置され、容器内を容器底面側から照明する照明と、
容器の下方に配置されたＣＣＤカメラとを備え、
前記照明によって容器内を容器底面側から照明し、容器内の液体を介して液面を照明し、
前記照明から容器内の液体を介してキャップ裏面に到達した光をキャップ裏面で反射させ、反射光により液面を照明し、
前記照明からの直接光および前記キャップ裏面からの反射光により照明された液面を前記ＣＣＤカメラにより撮像することを特徴とする液面浮遊異物検査装置。
【請求項８】
前記容器の上方に拡散板を配置し、前記照明から拡散板に直接に光を入射させ、拡散板により反射した反射光により前記キャップの外周面およびプルタブを照明するとともに前記キャップの直下の容器外周面を照明することを特徴とする請求項７記載の液面浮遊異物検査装置。
【請求項９】
前記容器の上方に第２の照明を配置し、第２の照明により前記キャップの外周面およびプルタブを照明するとともに前記キャップの直下の容器外周面を照明することを特徴とする請求項７記載の液面浮遊異物検査装置。
【請求項１０】
前記ＣＣＤカメラは、液面又は液面付近に存在する異物を撮像可能であるとともに、液中に存在する異物および前記キャップの裏面に付着した異物を撮像可能であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の液面浮遊異物検査装置。
【請求項１１】
容器の胴部を保持し、容器を前記ＣＣＤカメラの上方にある搬送経路に沿って搬送する搬送装置を設置したことを特徴とする請求項７記載の液面浮遊異物検査装置。
【請求項１２】
前記搬送装置により搬送される容器の下方にある前記照明は、前記搬送経路の下方で搬送経路に沿って平行に延びる複数の矩形状の照明から構成されることを特徴とする請求項１１記載の液面浮遊異物検査装置。
【請求項１３】
前記搬送装置に設置され又は前記搬送装置の上方に設置された第３の照明から容器の上方に配置された拡散板に直接に光を入射させ、拡散板により反射した反射光により前記キャップの外周面およびプルタブを照明するとともに前記キャップの直下の容器外周面を照明することを特徴とする請求項１１記載の液面浮遊異物検査装置。
【請求項１】
口部をプルタブ付キャップで密封した容器内に充填された液体の液面又は液面付近に浮遊した異物を検出する検査方法において、
容器の下方に配置された照明によって容器内を容器底面側から照明し、容器内の液体を介して液面を照明し、
前記照明から容器内の液体を介してキャップ裏面に到達した光をキャップ裏面で反射させ、反射光により液面を照明し、
前記照明からの直接光および前記キャップ裏面からの反射光により照明された液面を容器の下方に配置されたＣＣＤカメラにより撮像することを特徴とする液面浮遊異物検査方法。
【請求項２】
前記容器の上方に拡散板を配置し、前記照明から拡散板に直接に光を入射させ、拡散板により反射した反射光により前記キャップの外周面およびプルタブを照明するとともに前記キャップの直下の容器外周面を照明することを特徴とする請求項１記載の液面浮遊異物検査方法。
【請求項３】
前記容器の上方に第２の照明を配置し、第２の照明により前記キャップの外周面およびプルタブを照明するとともに前記キャップの直下の容器外周面を照明することを特徴とする請求項１記載の液面浮遊異物検査方法。
【請求項４】
前記ＣＣＤカメラは、液面又は液面付近に存在する異物を撮像可能であるとともに、液中に存在する異物および前記キャップの裏面に付着した異物を撮像可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液面浮遊異物検査方法。
【請求項５】
容器の胴部を保持し、容器を前記ＣＣＤカメラの上方にある搬送経路に沿って搬送することを特徴とする請求項１記載の液面浮遊異物検査方法。
【請求項６】
前記搬送される容器の下方にある前記照明は、前記搬送経路の下方で搬送経路に沿って平行に延びる複数の矩形状の照明から構成されることを特徴とする請求項５記載の液面浮遊異物検査方法。
【請求項７】
口部をプルタブ付キャップで密封した容器内に充填された液体の液面又は液面付近に浮遊した異物を検出する検査装置において、
容器の下方に配置され、容器内を容器底面側から照明する照明と、
容器の下方に配置されたＣＣＤカメラとを備え、
前記照明によって容器内を容器底面側から照明し、容器内の液体を介して液面を照明し、
前記照明から容器内の液体を介してキャップ裏面に到達した光をキャップ裏面で反射させ、反射光により液面を照明し、
前記照明からの直接光および前記キャップ裏面からの反射光により照明された液面を前記ＣＣＤカメラにより撮像することを特徴とする液面浮遊異物検査装置。
【請求項８】
前記容器の上方に拡散板を配置し、前記照明から拡散板に直接に光を入射させ、拡散板により反射した反射光により前記キャップの外周面およびプルタブを照明するとともに前記キャップの直下の容器外周面を照明することを特徴とする請求項７記載の液面浮遊異物検査装置。
【請求項９】
前記容器の上方に第２の照明を配置し、第２の照明により前記キャップの外周面およびプルタブを照明するとともに前記キャップの直下の容器外周面を照明することを特徴とする請求項７記載の液面浮遊異物検査装置。
【請求項１０】
前記ＣＣＤカメラは、液面又は液面付近に存在する異物を撮像可能であるとともに、液中に存在する異物および前記キャップの裏面に付着した異物を撮像可能であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の液面浮遊異物検査装置。
【請求項１１】
容器の胴部を保持し、容器を前記ＣＣＤカメラの上方にある搬送経路に沿って搬送する搬送装置を設置したことを特徴とする請求項７記載の液面浮遊異物検査装置。
【請求項１２】
前記搬送装置により搬送される容器の下方にある前記照明は、前記搬送経路の下方で搬送経路に沿って平行に延びる複数の矩形状の照明から構成されることを特徴とする請求項１１記載の液面浮遊異物検査装置。
【請求項１３】
前記搬送装置に設置され又は前記搬送装置の上方に設置された第３の照明から容器の上方に配置された拡散板に直接に光を入射させ、拡散板により反射した反射光により前記キャップの外周面およびプルタブを照明するとともに前記キャップの直下の容器外周面を照明することを特徴とする請求項１１記載の液面浮遊異物検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１１２４１５（Ｐ２０１１−１１２４１５Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６６９８３（Ｐ２００９−２６６９８３）
【出願日】平成２１年１１月２５日（２００９．１１．２５）
【出願人】（３９００１４６６１）キリンテクノシステム株式会社 (126)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２５日（２００９．１１．２５）
【出願人】（３９００１４６６１）キリンテクノシステム株式会社 (126)
【Ｆターム（参考）】
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