異物検査装置及び異物検査システム
【課題】異物の見逃しを防止して高精度に異物の有無を検査可能な異物検査装置を提供する。
【解決手段】内容物が充填された透過性を有する容器Ｂの底面側からの画像を取得し、その画像に基づいて容器内の異物の有無を検査する異物検査装置１において、容器Ｂの側面を保持して直線的に検査位置Ｐに搬送するコンベア２と、検査位置Ｐで容器Ｂの上方から赤外域の照明光を照射する上部照明ユニット３と、検査位置Ｐで容器Ｂの底面側へ向けてその外周斜め下方から可視域の照明光を照射する下部発光器４と、赤外光によって形成される画像を撮像する第１カメラ６Ａと、可視光によって形成される画像を撮像する第２カメラ６Ｂと、上部照明ユニット３から照射された光束を第１カメラ６Ａに、下部発光器４から照射された光束を第２カメラ６Ｂにそれぞれ分配するコールドミラー７と、を備えた。
【解決手段】内容物が充填された透過性を有する容器Ｂの底面側からの画像を取得し、その画像に基づいて容器内の異物の有無を検査する異物検査装置１において、容器Ｂの側面を保持して直線的に検査位置Ｐに搬送するコンベア２と、検査位置Ｐで容器Ｂの上方から赤外域の照明光を照射する上部照明ユニット３と、検査位置Ｐで容器Ｂの底面側へ向けてその外周斜め下方から可視域の照明光を照射する下部発光器４と、赤外光によって形成される画像を撮像する第１カメラ６Ａと、可視光によって形成される画像を撮像する第２カメラ６Ｂと、上部照明ユニット３から照射された光束を第１カメラ６Ａに、下部発光器４から照射された光束を第２カメラ６Ｂにそれぞれ分配するコールドミラー７と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器の底部に沈殿した異物の有無を検査する異物検査装置及び異物検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
容器の底面側からの画像に基づいて容器内に沈殿した不透明な異物の有無を検査する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この装置は、ロータリ式の搬送機構に適用されて容器を搬送しながら容器に混入する異物の有無を検査している。
【特許文献１】特開２００４−２１９３９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ロータリ式の搬送機構に異物検査装置を設けると、容器に遠心力が付与されるため底面に沈殿していた異物が浮遊する。このため、異物を見逃すおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明は異物の見逃しを防止して高精度に異物の有無を検査可能な異物検査装置及び異物検査システム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】
【０００５】
本発明の異物検査装置は、内容物が充填された透過性を有する容器（Ｂ）の底面側からの画像を取得し、その画像に基づいて容器内の不透明な異物の有無を検査する異物検査装置（１）において、前記容器の側面を保持して直線的に検査位置（Ｐ）に搬送する搬送手段（２）と、前記検査位置で前記容器の上方から赤外域の照明光を照射する第１の照明手段（３）と、前記検査位置で前記容器の底面側へ向けてその外周斜め下方から可視域の照明光を照射する第２の照明手段（４）と、赤外光によって形成される画像を撮像する第１の撮像手段（６Ａ）と、可視光によって形成される画像を撮像する第２の撮像手段（６Ｂ）と、前記第１の照明手段から照射されて前記容器を透過した光束を前記第１の撮像手段に、前記第２の照明手段から照射されて前記容器にて反射した光束を前記第２の撮像手段にそれぞれ分配する分配手段（７）と、を備えたことにより上記課題を解決する。
【０００６】
本発明の異物検査装置によれば、搬送手段により搬送される容器は、検査位置にて、その底面を撮像される。容器が回転することなく直線的に搬送されるので、容器内で沈殿する異物が浮遊することがない。従って、異物の見逃しを防止することができる。また、容器の側面を保持しているので、底面を遮るものがなく、底面側からの画像を容易に取得することができる。第１及び第２の撮像手段により撮像される画像は、容器が回転しないので同期させる必要がなく、容易に異物の有無を検査することができる。よって、異物の見逃しを防止して、高精度に異物の有無を検査することができる。
【０００７】
本発明の異物検査装置の一形態において、前記搬送手段は、一対のベルト部材（２ａ、２ｂ）を有し、前記容器の側面を前記一対のベルト部材で挟んで搬送してもよい。この形態によれば、各ベルト部材がそれぞれ等速度で駆動することにより、容器が回転することなく直線的に搬送される。従って、簡易な構成で容器を搬送することができる。
【０００８】
本発明の異物検査装置の一形態において、前記第１の照明手段は、発光器（３１）と、前記容器の上部をドーム状に覆い、その内面には前記発光器からの照明光を反射する反射面が設けられている半球体（３２）と、を備えてもよい。この形態によれば、半球体の反射面が発光器からの照明光を反射して、その反射光が容器に照射される。半球体は容器の上部をドーム状に囲んでいるので反射光は容器に対して均一に照射される。従って、第１の撮像手段で光ムラの少ない画像を得ることができる。
【０００９】
第１の照明手段が発光器と半球体とを備えた形態において、前記発光器は、前記半球体の下端に設けられて、前記反射面に向けて照明光を照射してもよい。この形態によれば、発光器からの照明光は、直接容器に照射されることなく、半球体の反射面に反射してから容器に照射される。従って、容器に均一に照明光を照射することができる。
【００１０】
第１の照明手段が発光器と半球体とを備えた形態において、前記第１の照明手段は、前記半球体の下方に設けられて、前記反射面に向けて照明光を照射する補助発光器（３３）をさらに備えてもよい。この形態によれば、容器が大型である等して容器の上端から下端まで距離があり、発光器と半球体とによる照明では容器の底面からの撮像のための光量が不足している場合に、補助発光器を使用することにより、光量を増加させることができる。従って、容器に沈殿する異物を見逃すことなく確実に異物を捉えることができる。
【００１１】
本発明の異物検査装置の一形態において、前記容器の下部へ向けてその周囲から赤外域の照明光を照射する第３の照明手段（８）をさらに備えてもよい。この形態によれば、容器の内容物が光の透過性が低く、かつ拡散性の高い液種の場合、第１の照明手段による照明光では容器の底面まで照明光が到達しにくく、異物を発見しづらい。このような液種に対しては、容器の下部へ向けてその周囲から照明光を照射することにより、内容物中を照明光が均一に拡散する。これにより、容器に沈殿する異物を捕えることができる。従って、容器の内容物の液種によらない異物の有無の検査ができる。
【００１２】
本発明の異物検査システムは、上述の異物検査装置（１）と、前記容器（Ｂ）の側面側からの画像を取得してその画像に基づいて容器内の不透明な異物の有無を検査する浮遊異物検査装置（２０）と、を備えたことにより上記課題を解決する。
【００１３】
本発明の異物検査システムによれば、浮遊異物検査装置を異物検査装置の前工程あるいは後工程として異物検査装置の前後いずれか一方に設置することにより、沈殿する異物及び浮遊する異物の有無を検査することができる。異物の存在する場所にかかわらず異物を捉えることができ、異物の見逃しを防止することができる。異物検査装置は、容器を直線的に搬送する機構なので、浮遊異物検査装置と容易に組み合わせることができる。
【００１４】
本発明の異物検査システムの一形態において、前記浮遊異物検査装置は、前記容器の中心軸線（ＡＸ）に対して垂直な方向から撮像する第１の撮像手段（２３ｂ）と、前記第１の撮像手段の撮像方向に対して所定角度上方向にずれた位置から撮像する第２の撮像手段（２３ａ）と、前記第１の撮像手段の撮像方向に対して所定角度下方向にずれた位置から撮像する第３の撮像手段（２３ｃ）と、前記容器を挟んで前記第１、第２及び第３の撮像手段の対向に設けられた照明手段（２２）と、を備え、前記第１、第２及び第３の撮像手段のそれぞれには、前記各撮像手段と前記容器との間の光路を変更して、前記容器の正面像（Ｆ）と、前記正面像に対して前記容器の中心軸線の回りに所定角度左側にずれた左側面像（Ｌ）と、前記正面像に対して前記容器の中心軸線の回りに所定角度右側にずれた右側面像（Ｒ）と、を同時に撮像するための光路変更手段（２４）が設けられていてもよい。この形態によれば、浮遊異物検査装置が、上下方向に設置角度の異なる第１、第２及び第３の撮像手段にて容器を撮像することにより、上下方向に撮像方向の異なる画像が得られる。容器に横方向のリブが設けられている場合に、一方向からの撮像ではリブ周辺に存在する異物が消失したり、異物が小さく撮像されたりする現象に対応できないが、上下方向に角度が異なるので、いずれかの方向からの画像で異物を捉えることができる。また、各撮像手段は、容器の正面像、左側面像及び右側面像を同時に撮像するので、左右方向に撮像方向の異なる画像が得られる。容器に縦方向のリブが設けられている場合にも、横方向のリブと同様の理由によりいずれかの方向からの画像で異物を捉えることができる。従って、合計９体の撮像方向の異なる容器の画像により、リブによる異物の見逃しを防止することができる。左右方向に撮像方向の異なる画像は光路変更手段により一つの画像で得られるので、撮像手段の設置数を抑えることができ、画像処理を簡略化することもできる。よって、高精度かつ高速に容器内の異物の有無を検査することができる。
【００１５】
なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１６】
以上、説明したように、本発明の異物検査装置においては、搬送手段により搬送される容器は、検査位置にて、その底面を撮像される。容器が回転することなく直線的に搬送されるので、容器内で沈殿する異物が浮遊することがない。従って、異物の見逃しを防止することができる。また、容器の側面を保持しているので、底面を遮るものがなく、底面側からの画像を容易に取得することができる。第１及び第２の撮像手段により撮像される画像は、容器が回転しないので同期させる必要がなく、容易に異物の有無を検査することができる。よって、異物の見逃しを防止して、高精度に異物の有無を検査することができる。また、本発明の異物検査システムにおいては、浮遊異物検査装置を異物検査装置の前工程あるいは後工程として異物検査装置の前後いずれか一方に設置することにより、沈殿する異物及び浮遊する異物の有無を検査することができる。異物の存在する場所にかかわらず異物を捉えることができ、異物の見逃しを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に本発明の一形態に係る異物検査装置の概略図を示す。異物検査装置１は、容器Ｂの底面Ｂａ側から撮像し、得られた画像に基づいて容器Ｂの底部に沈殿する異物の有無を検査する装置である。容器Ｂは、透過性を有し有底筒状に形成された、例えばペットボトルである。飲料が充填された容器Ｂの口部はキャップＣＰにて密封されている。異物検査装置１は、容器Ｂの胴部を保持して搬送する搬送手段としてのコンベア２と、容器Ｂをその上方から照明する第１の照明手段としての上部照明ユニット３と、容器Ｂをその下方から照明する第２の照明手段としての下部発光器４と、フレネルレンズ５と、容器Ｂを撮像する第１及び第２の撮像手段としての第１カメラ６Ａ及び第２カメラ６Ｂと、第１カメラ６Ａ及び第２カメラ６Ｂのそれぞれに光束を分配する分配手段としてのコールドミラー７とを備えている。
【００１８】
コンベア２は、容器Ｂの胴部を両側から挟んで搬送するベルト搬送方式である。容器Ｂの両側に設けられた一対のベルト２ａ、２ｂが直立した状態の容器Ｂの胴部を挟んで保持し、それぞれ等速度に駆動することにより、ベルト２ａ、２ｂに挟まれた容器Ｂは、回転することなく直線的に移動する。コンベア２は、供給される容器Ｂを順次搬送する。コンベア２は、周知技術を利用して構成してよい。
【００１９】
上部照明ユニット３は、コンベア２による容器Ｂの搬送経路の上方に設けられて、搬送される容器Ｂを照明する。図２に容器Ｂの進行方向からみた上部照明ユニット３を示す。上部照明ユニット３は、発光器３１と、発光器３１からの照明光を反射して容器Ｂを照明するドーム状の半球体３２と、半球体３２の下方に設けられて半球体３２へ照明光を射出する補助発光器３３とを有する。発光器３１は、半球体３２の下端の四隅にそれぞれ設けられ、半球体３２の内面に向けて上方向に照明光を射出する。発光器３１は、赤外域の照明光を射出する。発光器３１には、周知技術が適用され、一例として、赤外ＬＥＤが利用される。なお、発光器３１は、搬送される容器Ｂを避けて設けられるリング状の照明であってもよく、配置や構成は適宜変更してよい。
【００２０】
半球体３２は、その半球面の中心を検査位置Ｐにある容器Ｂの中心線ＣＬが貫くように設けられ、その下端は容器Ｂの口部付近まで覆う程度の位置に設置される。このため、半球体３２には、搬送される容器Ｂの口部を避けるための切欠き３２ａが容器Ｂの出入口にそれぞれ設けられている。半球体３２の内面は、反射面として構成され、発光器３１からの照明光が反射面で反射することにより、その反射光が容器Ｂの底部へ向けて照射される。このように、半球体３２は、間接照明として機能し、半球体３２により照明光が容器Ｂ内部を均一に透過することができる。補助発光器３３は、発光器３１及び半球体３２による照明の光量が不足する場合に使用される。例えば、容器Ｂが大型のペットボトル等上端から下端まで距離があり、底面Ｂａからの撮像のための光量が不足する場合等である。その他、必要に応じて使用することができる。補助発光器３３は、コンベア２の両側にそれぞれ、搬送方向に沿って設けられ、発光器３１と同様赤外域の照射光を射出する。補助発光器３３の照明光は、半球体３２に向けて射出される。これにより、半球体３２による照明光の光量が増加する。
【００２１】
下部発光器４は、検査位置Ｐに位置する容器Ｂの底面Ｂａに向けて、その外周斜め下方から可視域の照明光を照射する。下部発光器４は、リング状の発光面４ａに沿って配列された多数のＬＥＤを有する。下部発光器４の照明光の波長域は、容器Ｂの色に対して補色関係が成立する波長域に一致させるとよい。例えば、容器Ｂの素材が透明で内容物がお茶の場合、容器Ｂの色は茶又は黄系統となるため、下部発光器４を構成するＬＥＤに青色ＬＥＤを使用すれば照明光と容器Ｂとの間に補色関係が成立するようになる。このような補色関係を成立させた場合、下部発光器４の照明光と容器Ｂの色とが混ざり合って無彩色が形成されるため、容器Ｂの本来の色が観察されている部分とそれ以外の色との間のコントラストが高まる。例えば、容器Ｂの底面Ｂａにペタロイドのような凹凸部が付されている場合には、その凹凸部のエッジ部分が外光を反射する等して内容物の色とは異なる色を呈するため、こうしたエッジ部分とその他の部分との間のコントラストが高くなり、エッジ部分を容易に検出できるようになる。
【００２２】
フレネルレンズ５は、容器Ｂの底面Ｂａに対向して設けられている。一例として、底面Ｂａから６０［ｍｍ］下方に設置される。後述する各カメラ６Ａ、６Ｂ側からフレネルレンズ５を通して容器Ｂを観察した場合、容器Ｂの底面Ｂａと胴部との境界に位置する立ち上がり部Ｂｂがフレネルレンズ５の屈折作用により底面Ｂａの外周側に展開して写し込まれる。従って、フレネルレンズ５を通して得られる画像のうち、立ち上がり部Ｂｂに相当する領域を検査領域から除外することにより立ち上がり部Ｂｂの影響を受けることなく底面Ｂａ側における異物の沈殿の有無を検査することができる。
【００２３】
第１カメラ６Ａは容器Ｂの中心線ＣＬの下方に設けられ、第２カメラ６Ｂは後述するコールドミラー７を反射する像を撮像するため、中心線ＣＬに対して垂直に設けられている。第１カメラ６Ａは、赤外域の照明光を照射する上部照明ユニット３にて照明された容器Ｂの底面Ｂａ側の透過光画像を撮像する。第２カメラ６Ｂは、可視域の照明光を照射する下部発光器４にて照明された容器Ｂの底面側の反射光画像を撮像する。このため、各カメラ６Ａ、６Ｂと容器Ｂとの間には、コールドミラー７が設けられている。コールドミラー７は、容器Ｂの底面Ｂａから導かれる光束のうち、赤外域の光束を第１カメラ６Ａ側に透過させ、可視域の光束を第２カメラ６Ｂ側に反射させる。なお、各カメラ６Ａ、６Ｂには、それぞれ同種のカメラが用いられる。カメラ６Ａ、６Ｂは、レンズ及びＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の半導体素子を利用したイメージセンサを備え、レンズの視野内に設定される撮像範囲の輝度分布に対応した画像信号を出力する周知のものである。カメラ６Ａ、６Ｂとして、例えばＣＣＤカメラが使用される。
【００２４】
異物検査装置１には、画像処理装置１０が設けられている。画像処理装置１０は、一例としてマイクロプロセッサを有するコンピュータユニットとして構成されている。画像処理装置１０には各カメラ６Ａ、６Ｂで撮像された画像が出力され、所定の処理が実行される。
【００２５】
異物検査装置１を利用した異物の検査方法を説明する。なお、ここでは上部照明ユニット３からの照明光を透過させる性質の内容物が容器Ｂに充填されているものとする。容器Ｂの内容物は、光の透過率が高く、かつ拡散性の低い透過性液種と、光の透過性が低く、かつ拡散性の高い拡散性液種との２種に大別することができる。つまり、本形態は、透過性液種の内容物が容器Ｂに充填されている場合に適した異物の検査方法である。なお、透過性液種の例としては、低果汁飲料、スポーツドリンク、お茶、コーラ飲料等が挙げられる。拡散性液種の例としては、高果汁飲料、野菜ジュース、乳性飲料等が挙げられる。
【００２６】
コンベア２にて順次搬送される容器Ｂが検査位置Ｐに到達すると、上部照明ユニット３及び下部発光器４から照明光が照射され、容器Ｂの底面Ｂａをカメラ６Ａ、６Ｂにて撮像する。コンベア２にて搬送される容器Ｂに回転力は付与されないので、容器Ｂは、異物が沈殿したまま検査位置Ｐに到達することになる。上部照明ユニット３は容器Ｂの上方から赤外域の照明光を照射するため、容器Ｂ内部を透過した照明光がフレネルレンズ５及びコールドミラー７を透過してカメラ６Ａに入射する。このようにして、容器Ｂの透過光画像がカメラ６Ａで撮像される。一方、下部発光器４は容器Ｂの下方から可視域の照明光を照射するため、容器Ｂの底面Ｂａで反射した反射光がフレネルレンズ５を透過し、コールドミラー７を反射してカメラ６Ｂに入射する。このようにして、容器Ｂの反射光画像がカメラ６Ｂで撮像される。なお、上部照明ユニット３及び下部発光器４は、同時に点灯したままでよく、透過光画像と反射光画像のいずれか一方の画像の撮影中に他方の画像用の照明を消灯する必要がない。
【００２７】
得られた反射光画像から容器Ｂの底面Ｂａに付された凹凸部のエッジ部分を識別し、そのエッジ部分が除外されるように検査領域を設定し、その検査領域に関して透過光画像中に暗点が存在するか否かを判定すれば、底面Ｂａの凹凸部に影響されない精度の高い異物検査を行うことができる。このような画像処理には周知技術を利用してよく、画像処理装置１０にて実行される。
【００２８】
一方、上述した拡散性液種の内容物が充填された容器Ｂの異物の有無を検査する場合には、図３に示すような第３の照明手段としての胴部照明ユニット８が利用される。拡散性液種の内容物の場合、光の透過性が低いので、上部照明ユニット３による照明光では、内容物を透過せず容器Ｂの底面Ｂａまで光が到達しない。そこで、容器Ｂの底面Ｂａより若干上方から照明する胴部照明ユニット８を用いる。胴部照明ユニット８は、上述した検査位置Ｐに位置する容器Ｂの下部をその周囲から照明するように、中心線ＣＬの周囲に配置される。図４に胴部照明ユニット８の上面図を示す。胴部照明ユニット８は、４つの発光器８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを有する。各発光器８ａ〜８ｄは、容器Ｂの搬送を妨げないようにして中心線ＣＬの周囲に配置され、４方向から照明光を照射する。一例として、コンベア２にて搬送される容器Ｂの底面Ｂａから１０〜５０［ｍｍ］上方に設けられる。底面Ｂａより若干上方から照明光を照射することにより、照明光が容器Ｂの内容物中を均一に拡散して容器Ｂに沈殿する異物を捉えることができる。各発光器８ａ〜８ｄは、それぞれ赤外域の照明光を射出する。一例として、赤外ＬＥＤが利用される。なお、各発光器８ａ〜８ｄは、搬送される容器Ｂを避けて設けられるリング状や直線状の照明であってもよく、配置や構成は適宜変更してよい。
【００２９】
拡散性液種の内容物の場合、照明光が容器Ｂの内容物中に拡散するため上述した反射光画像は必要ない。このため、カメラ６Ａからの撮像のみでよい。撮像した画像は、画像処理装置１０に出力されて所定の画像処理が実行される。なお、胴部照明ユニット８は、上述の検査位置Ｐに設置してもよいし、検査位置Ｐとは異なる位置に設けてもよい。別途設けた場合は、胴部照明ユニット８からの赤外域の照明光による底面Ｂａの像を撮像するだけでよいので、コールドミラー７の設置の必要はなく、カメラは中心線ＣＬの同軸かつ容器Ｂの底面Ｂａと対向するように一台の設置で足りる。
【００３０】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本形態では、容器Ｂとしてペットボトルを例として説明したが、ペットボトルでは、充填量が５００［ｍｌ］〜２．０［ｌ］、丸型、角型、ペタロイド型等の各種ペットボトルを検査することができる。その他、壜等に含まれる異物の有無の検査に利用してもよい。また、搬送手段は、コンベア２に限られない。容器Ｂに回転力を付与せずに搬送する機構であればよく、例えば、容器Ｂの胴部を掴んで直線的に搬送するような機構であってもよい。
【００３１】
上述した異物検査装置１を、容器Ｂの側面から撮像することで容器Ｂに充填された内容物中に浮遊する異物の有無を検査する浮遊異物検査装置と組み合わせて異物検査システムとしてもよい。図５に浮遊異物検査装置２０の概略図を示す。浮遊異物検査装置２０は、容器Ｂを搬送するコンベア２１の周囲に設置される。コンベア２１は、所定の搬送経路に沿って容器Ｂを搬送し、複数の容器Ｂを隠すことなく直立した状態で支持でき、これら複数の容器Ｂを一列に並べて搬送可能であればよい。なお、コンベア２１は、容器Ｂに対して回転力を付与せずに搬送している。
【００３２】
浮遊異物検査装置２０は、容器Ｂを側方から照明する照明手段としての光源２２と、容器Ｂを上方、中央、下方の３方向から撮像する第２、第１及び第３の撮像手段としての３台のカメラ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ（特に区別しない場合、参照符号２３で代表することがある。）と、容器Ｂと各カメラ２３との間に設けられて各カメラ２３で容器Ｂを正面、左側、右側の３方向から撮像するための光路変更手段としての光学系２４と、を備えている。光源２２は、各種公知技術を利用してよく、例えば、赤外域の照明光を照射する多数の赤外ＬＥＤを並べた面照明のように構成してもよい。
【００３３】
上方から撮像する上方カメラ２３ａ、中央から撮像する中央カメラ２３ｂ及び下方から撮像する下方カメラ２３ｃには、それぞれ同種のカメラが適用される。カメラ２３は、カメラ６Ａ、６Ｂと同様のものを利用してよい。中央カメラ２３ｂは、容器Ｂの中心軸線ＡＸに対して垂直、かつコンベア２１の搬送方向ｄ（図２参照）に対して垂直となるように撮像方向が決定される。上方カメラ２３ａは、容器Ｂの中心軸線ＡＸと中央カメラ２３ｂの撮像方向とが交わる点を中心として、中央カメラ２３ｂの撮像方向から所定角度上方向にずれた方向に撮像方向が決定される。下方カメラ２３ｃも同様、軸線ＡＸと中央カメラ２３ｂの撮像方向とが交わる点を中心として、中央カメラ２３ｂの撮像方向から所定角度下方向にずれた方向に撮像方向が決定される。これらの所定角度は、一例として、±７．８度に設定される。
【００３４】
図６に光学系２４の配置図を示す。図６には中央カメラ２３ｂの光学系２４が示されている。光学系２４は各カメラ２３に設けられ、上方カメラ２３ａ及び下方カメラ２３ｃもそれぞれ図６と同様の光学系２４を有するので説明を省略し、中央カメラ２３ｂの光学系２４で代表して説明する。光学系２４は、中央カメラ２３ｂから見て正面の正面像Ｆと、正面像Ｆに対して容器Ｂの中心軸線ＡＸの回りに所定角度左側へずれた左側面像Ｌと、正面像Ｆに対して容器Ｂの中心軸線ＡＸの回りに所定角度右側へずれた右側面像Ｒとを同時に撮像可能なように複数のミラーを有する。なお、これらの所定角度は、一例として±３５度に設定される。
【００３５】
光学系２４には、正面像Ｆを映す第１正面ミラー２５ａ、第１正面ミラー２５ａに映った像を映す第２正面ミラー２５ｂ及び第２正面ミラー２５ｂに映った像を映す第３正面ミラー２５ｃを有する正面光学系２５と、左側面像Ｌを映す第１左側面ミラー２６ａ、第１左側面ミラー２６ａに映った像を映す第２左側面ミラー２６ｂ及び第２左側面ミラー２６ｂに映った像を映す第３左側面ミラー２６ｃを有する左側面光学系２６と、右側面像Ｒを映す第１右側面ミラー２７ａ、第１右側面ミラー２７ａに映った像を映す第２右側面ミラー２７ｂ及び第２右側面ミラー２７ｂに映った像を映す第３右側面ミラー２７ｃを有する右側面光学系２７とが設けられている。
【００３６】
中央カメラ２３ｂの視野範囲Ａに収まるように第３正面ミラー２５ｃ、第３左側面ミラー２６ｃ及び第３右側面ミラー２７ｃが配置される。第３正面ミラー２５ｃ、第３左側面ミラー２６ｃ及び第３右側面ミラー２７ｃは、視野範囲Ａをほぼ３等分するように位置を調整されて設置される。正面光学系２５、左側面光学系２６及び右側面光学系２７には、同数のミラーが用いられ、各光路長がほぼ等しくなるように調整されているため、中央カメラ２３ｂにより撮像される容器Ｂの正面像Ｆ、左側面像Ｌ及び右側面像Ｒの大きさは、ほぼ一致する。左側面光学系２６及び右側面光学系２７で用いられるミラーは、中央カメラ２３ｂの撮像方向に対して左右対称に設けられていてもよい。各光学系２５、２６、２７に用いられるミラーは、位置や角度を調整可能に設けられている。なお、各光学系２５、２６、２７に用いられるミラーの枚数は、３枚に限られず、適宜変更してもよい。
【００３７】
浮遊異物検査装置２０には、画像処理装置３０が設けられている。画像処理装置３０は、一例としてマイクロプロセッサを有するコンピュータユニットとして構成されている。画像処理装置３０には各カメラ２３で撮像された画像が出力され、所定の処理が実行される。なお、異物検査装置１の画像処理装置１０を兼用して利用してもよい。この場合、各カメラ２３で撮像された画像は画像処理装置１０に出力される。
【００３８】
浮遊異物検査装置２０を利用した異物の検査方法を説明する。容器Ｂには、光源２２からの照明光を透過させる性質の内容物が充填されているものとする。ただし、照明光が透過する限り、内容物の着色の有無は問わない。このような内容物としては、一例として、飲料水、茶、果汁、炭酸飲料等が挙げられる。コンベア２１にて、順次搬送される容器Ｂが検査位置Ｐ１に到達すると、容器Ｂの正面像Ｆ、左側面像Ｌ、右側面像Ｒが各カメラ２３によって同時に撮像される。光源２２からの照明光が容器Ｂに入射し、各カメラ２３で容器Ｂの透過光画像が撮像される。撮像された画像は、画像処理装置３０に出力される。光源２２で赤外域の照明光を照射すれば、可視光を透過しにくい内容物が容器Ｂに充填されている場合にも容器Ｂ中を照明光が透過して、異物を捉えることができる。
【００３９】
上下方向に設置角度が異なるカメラ２３ａ、２３ｂ、２３ｃで容器Ｂを撮像することにより、横方向リブによる光の屈折の影響で異物が消失したり、異物が小さく撮像されたりする現象にも対応でき、異物の見逃しを防止することができる。また、左右方向に撮像方向の角度を変えて容器Ｂを撮像することにより、縦方向リブによる光の屈折の影響で異物が消失したり、異物が小さく撮像されたりする現象にも横方向リブと同様に対応することができ、異物の見逃しを防止することができる。なお、縦方向リブによる影響は撮像方向が上下方向に異なっていても差が生じないので、中央カメラ２３ｂで撮像された画像を利用して縦方向リブによる異物の消失等に対応することができる。つまり、各カメラ２３で容器Ｂの正面像Ｆ、左側面像Ｌ、右側面像Ｒが撮像された合計３枚の容器Ｂの画像を用いて、横方向リブ及び縦方向リブの影響による異物の見逃しを防止して、異物の検査をすることができる。合計３枚の画像に含まれた合計９体の容器Ｂの画像のうち、いずれか１体に異物が発見されたときは、異物ありとして評価する。全ての画像に異物が発見されない場合には、異物なしとして評価する。
【００４０】
異物の検出には、各種公知の技術を利用してよい。例えば、異物の輝度とそれ以外の部分の輝度との間に閾値を設定して画像を二値化し、二値化画像内における黒点の有無を検査すれば異物の有無を判別することができる。このような異物検出処理を画像処理装置３０で実行することにより検査を自動化することができる。
【００４１】
浮遊異物検査装置２０では、コンベア２１の搬送方向の一方の側面側、容器Ｂの半周分の検査領域をカバーしているが、同様の装置を他方の側面側にも設置してもよい。コンベア２１に対して対称に２台の浮遊異物検査装置２０を設けることで、容器Ｂの全周囲で異物の有無を検査することができる。また、コンベア２１に限られず、各カメラ２３に対して容器Ｂの検査領域が隠れていなければ、例えばスターホイール装置のような搬送手段に対しても適用してもよい。本形態では、正面光学系２５を設けた例で説明したが、これに限られず、正面像Ｆについては、第３左側面ミラー２６ｃ及び第３右側面ミラー２７ｃの間から直接撮像されるように調整することで、正面光学系２５を設けることなく実施してもよい。
【００４２】
このような浮遊異物検査装置２０を異物検査装置１の前工程あるいは後工程として前後いずれか一方に設置して異物検査システムを構成することで、浮遊する異物及び沈殿する異物の有無を検査することができる。これにより、異物の見逃しを防止して、確実に異物の検出ができる。また、いずれの検査装置も搬送機構が容器Ｂに回転力を付与しないストレート式なので、容易に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一形態に係る異物検査装置の概略図。
【図２】容器の進行方向からみた上部照明ユニットを示す図。
【図３】胴部照明ユニットの側面図。
【図４】胴部照明ユニットの上面図。
【図５】浮遊異物検査装置の概略図。
【図６】浮遊異物検査装置の光学系の配置図。
【符号の説明】
【００４４】
１ 異物検査装置
２ コンベア（搬送手段）
３ 上部照明ユニット（第１の照明手段）
４ 下部発光器（第２の照明手段）
５ フレネルレンズ
６Ａ 第１カメラ（第１の撮像手段）
６Ｂ 第２カメラ（第２の撮像手段）
７ コールドミラー（分配手段）
８ 胴部照明ユニット（第３の照明手段）
１０ 画像処理装置
２０ 浮遊異物検査装置
Ｂ 容器
Ｐ 検査位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器の底部に沈殿した異物の有無を検査する異物検査装置及び異物検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
容器の底面側からの画像に基づいて容器内に沈殿した不透明な異物の有無を検査する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この装置は、ロータリ式の搬送機構に適用されて容器を搬送しながら容器に混入する異物の有無を検査している。
【特許文献１】特開２００４−２１９３９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ロータリ式の搬送機構に異物検査装置を設けると、容器に遠心力が付与されるため底面に沈殿していた異物が浮遊する。このため、異物を見逃すおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明は異物の見逃しを防止して高精度に異物の有無を検査可能な異物検査装置及び異物検査システム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】
【０００５】
本発明の異物検査装置は、内容物が充填された透過性を有する容器（Ｂ）の底面側からの画像を取得し、その画像に基づいて容器内の不透明な異物の有無を検査する異物検査装置（１）において、前記容器の側面を保持して直線的に検査位置（Ｐ）に搬送する搬送手段（２）と、前記検査位置で前記容器の上方から赤外域の照明光を照射する第１の照明手段（３）と、前記検査位置で前記容器の底面側へ向けてその外周斜め下方から可視域の照明光を照射する第２の照明手段（４）と、赤外光によって形成される画像を撮像する第１の撮像手段（６Ａ）と、可視光によって形成される画像を撮像する第２の撮像手段（６Ｂ）と、前記第１の照明手段から照射されて前記容器を透過した光束を前記第１の撮像手段に、前記第２の照明手段から照射されて前記容器にて反射した光束を前記第２の撮像手段にそれぞれ分配する分配手段（７）と、を備えたことにより上記課題を解決する。
【０００６】
本発明の異物検査装置によれば、搬送手段により搬送される容器は、検査位置にて、その底面を撮像される。容器が回転することなく直線的に搬送されるので、容器内で沈殿する異物が浮遊することがない。従って、異物の見逃しを防止することができる。また、容器の側面を保持しているので、底面を遮るものがなく、底面側からの画像を容易に取得することができる。第１及び第２の撮像手段により撮像される画像は、容器が回転しないので同期させる必要がなく、容易に異物の有無を検査することができる。よって、異物の見逃しを防止して、高精度に異物の有無を検査することができる。
【０００７】
本発明の異物検査装置の一形態において、前記搬送手段は、一対のベルト部材（２ａ、２ｂ）を有し、前記容器の側面を前記一対のベルト部材で挟んで搬送してもよい。この形態によれば、各ベルト部材がそれぞれ等速度で駆動することにより、容器が回転することなく直線的に搬送される。従って、簡易な構成で容器を搬送することができる。
【０００８】
本発明の異物検査装置の一形態において、前記第１の照明手段は、発光器（３１）と、前記容器の上部をドーム状に覆い、その内面には前記発光器からの照明光を反射する反射面が設けられている半球体（３２）と、を備えてもよい。この形態によれば、半球体の反射面が発光器からの照明光を反射して、その反射光が容器に照射される。半球体は容器の上部をドーム状に囲んでいるので反射光は容器に対して均一に照射される。従って、第１の撮像手段で光ムラの少ない画像を得ることができる。
【０００９】
第１の照明手段が発光器と半球体とを備えた形態において、前記発光器は、前記半球体の下端に設けられて、前記反射面に向けて照明光を照射してもよい。この形態によれば、発光器からの照明光は、直接容器に照射されることなく、半球体の反射面に反射してから容器に照射される。従って、容器に均一に照明光を照射することができる。
【００１０】
第１の照明手段が発光器と半球体とを備えた形態において、前記第１の照明手段は、前記半球体の下方に設けられて、前記反射面に向けて照明光を照射する補助発光器（３３）をさらに備えてもよい。この形態によれば、容器が大型である等して容器の上端から下端まで距離があり、発光器と半球体とによる照明では容器の底面からの撮像のための光量が不足している場合に、補助発光器を使用することにより、光量を増加させることができる。従って、容器に沈殿する異物を見逃すことなく確実に異物を捉えることができる。
【００１１】
本発明の異物検査装置の一形態において、前記容器の下部へ向けてその周囲から赤外域の照明光を照射する第３の照明手段（８）をさらに備えてもよい。この形態によれば、容器の内容物が光の透過性が低く、かつ拡散性の高い液種の場合、第１の照明手段による照明光では容器の底面まで照明光が到達しにくく、異物を発見しづらい。このような液種に対しては、容器の下部へ向けてその周囲から照明光を照射することにより、内容物中を照明光が均一に拡散する。これにより、容器に沈殿する異物を捕えることができる。従って、容器の内容物の液種によらない異物の有無の検査ができる。
【００１２】
本発明の異物検査システムは、上述の異物検査装置（１）と、前記容器（Ｂ）の側面側からの画像を取得してその画像に基づいて容器内の不透明な異物の有無を検査する浮遊異物検査装置（２０）と、を備えたことにより上記課題を解決する。
【００１３】
本発明の異物検査システムによれば、浮遊異物検査装置を異物検査装置の前工程あるいは後工程として異物検査装置の前後いずれか一方に設置することにより、沈殿する異物及び浮遊する異物の有無を検査することができる。異物の存在する場所にかかわらず異物を捉えることができ、異物の見逃しを防止することができる。異物検査装置は、容器を直線的に搬送する機構なので、浮遊異物検査装置と容易に組み合わせることができる。
【００１４】
本発明の異物検査システムの一形態において、前記浮遊異物検査装置は、前記容器の中心軸線（ＡＸ）に対して垂直な方向から撮像する第１の撮像手段（２３ｂ）と、前記第１の撮像手段の撮像方向に対して所定角度上方向にずれた位置から撮像する第２の撮像手段（２３ａ）と、前記第１の撮像手段の撮像方向に対して所定角度下方向にずれた位置から撮像する第３の撮像手段（２３ｃ）と、前記容器を挟んで前記第１、第２及び第３の撮像手段の対向に設けられた照明手段（２２）と、を備え、前記第１、第２及び第３の撮像手段のそれぞれには、前記各撮像手段と前記容器との間の光路を変更して、前記容器の正面像（Ｆ）と、前記正面像に対して前記容器の中心軸線の回りに所定角度左側にずれた左側面像（Ｌ）と、前記正面像に対して前記容器の中心軸線の回りに所定角度右側にずれた右側面像（Ｒ）と、を同時に撮像するための光路変更手段（２４）が設けられていてもよい。この形態によれば、浮遊異物検査装置が、上下方向に設置角度の異なる第１、第２及び第３の撮像手段にて容器を撮像することにより、上下方向に撮像方向の異なる画像が得られる。容器に横方向のリブが設けられている場合に、一方向からの撮像ではリブ周辺に存在する異物が消失したり、異物が小さく撮像されたりする現象に対応できないが、上下方向に角度が異なるので、いずれかの方向からの画像で異物を捉えることができる。また、各撮像手段は、容器の正面像、左側面像及び右側面像を同時に撮像するので、左右方向に撮像方向の異なる画像が得られる。容器に縦方向のリブが設けられている場合にも、横方向のリブと同様の理由によりいずれかの方向からの画像で異物を捉えることができる。従って、合計９体の撮像方向の異なる容器の画像により、リブによる異物の見逃しを防止することができる。左右方向に撮像方向の異なる画像は光路変更手段により一つの画像で得られるので、撮像手段の設置数を抑えることができ、画像処理を簡略化することもできる。よって、高精度かつ高速に容器内の異物の有無を検査することができる。
【００１５】
なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１６】
以上、説明したように、本発明の異物検査装置においては、搬送手段により搬送される容器は、検査位置にて、その底面を撮像される。容器が回転することなく直線的に搬送されるので、容器内で沈殿する異物が浮遊することがない。従って、異物の見逃しを防止することができる。また、容器の側面を保持しているので、底面を遮るものがなく、底面側からの画像を容易に取得することができる。第１及び第２の撮像手段により撮像される画像は、容器が回転しないので同期させる必要がなく、容易に異物の有無を検査することができる。よって、異物の見逃しを防止して、高精度に異物の有無を検査することができる。また、本発明の異物検査システムにおいては、浮遊異物検査装置を異物検査装置の前工程あるいは後工程として異物検査装置の前後いずれか一方に設置することにより、沈殿する異物及び浮遊する異物の有無を検査することができる。異物の存在する場所にかかわらず異物を捉えることができ、異物の見逃しを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に本発明の一形態に係る異物検査装置の概略図を示す。異物検査装置１は、容器Ｂの底面Ｂａ側から撮像し、得られた画像に基づいて容器Ｂの底部に沈殿する異物の有無を検査する装置である。容器Ｂは、透過性を有し有底筒状に形成された、例えばペットボトルである。飲料が充填された容器Ｂの口部はキャップＣＰにて密封されている。異物検査装置１は、容器Ｂの胴部を保持して搬送する搬送手段としてのコンベア２と、容器Ｂをその上方から照明する第１の照明手段としての上部照明ユニット３と、容器Ｂをその下方から照明する第２の照明手段としての下部発光器４と、フレネルレンズ５と、容器Ｂを撮像する第１及び第２の撮像手段としての第１カメラ６Ａ及び第２カメラ６Ｂと、第１カメラ６Ａ及び第２カメラ６Ｂのそれぞれに光束を分配する分配手段としてのコールドミラー７とを備えている。
【００１８】
コンベア２は、容器Ｂの胴部を両側から挟んで搬送するベルト搬送方式である。容器Ｂの両側に設けられた一対のベルト２ａ、２ｂが直立した状態の容器Ｂの胴部を挟んで保持し、それぞれ等速度に駆動することにより、ベルト２ａ、２ｂに挟まれた容器Ｂは、回転することなく直線的に移動する。コンベア２は、供給される容器Ｂを順次搬送する。コンベア２は、周知技術を利用して構成してよい。
【００１９】
上部照明ユニット３は、コンベア２による容器Ｂの搬送経路の上方に設けられて、搬送される容器Ｂを照明する。図２に容器Ｂの進行方向からみた上部照明ユニット３を示す。上部照明ユニット３は、発光器３１と、発光器３１からの照明光を反射して容器Ｂを照明するドーム状の半球体３２と、半球体３２の下方に設けられて半球体３２へ照明光を射出する補助発光器３３とを有する。発光器３１は、半球体３２の下端の四隅にそれぞれ設けられ、半球体３２の内面に向けて上方向に照明光を射出する。発光器３１は、赤外域の照明光を射出する。発光器３１には、周知技術が適用され、一例として、赤外ＬＥＤが利用される。なお、発光器３１は、搬送される容器Ｂを避けて設けられるリング状の照明であってもよく、配置や構成は適宜変更してよい。
【００２０】
半球体３２は、その半球面の中心を検査位置Ｐにある容器Ｂの中心線ＣＬが貫くように設けられ、その下端は容器Ｂの口部付近まで覆う程度の位置に設置される。このため、半球体３２には、搬送される容器Ｂの口部を避けるための切欠き３２ａが容器Ｂの出入口にそれぞれ設けられている。半球体３２の内面は、反射面として構成され、発光器３１からの照明光が反射面で反射することにより、その反射光が容器Ｂの底部へ向けて照射される。このように、半球体３２は、間接照明として機能し、半球体３２により照明光が容器Ｂ内部を均一に透過することができる。補助発光器３３は、発光器３１及び半球体３２による照明の光量が不足する場合に使用される。例えば、容器Ｂが大型のペットボトル等上端から下端まで距離があり、底面Ｂａからの撮像のための光量が不足する場合等である。その他、必要に応じて使用することができる。補助発光器３３は、コンベア２の両側にそれぞれ、搬送方向に沿って設けられ、発光器３１と同様赤外域の照射光を射出する。補助発光器３３の照明光は、半球体３２に向けて射出される。これにより、半球体３２による照明光の光量が増加する。
【００２１】
下部発光器４は、検査位置Ｐに位置する容器Ｂの底面Ｂａに向けて、その外周斜め下方から可視域の照明光を照射する。下部発光器４は、リング状の発光面４ａに沿って配列された多数のＬＥＤを有する。下部発光器４の照明光の波長域は、容器Ｂの色に対して補色関係が成立する波長域に一致させるとよい。例えば、容器Ｂの素材が透明で内容物がお茶の場合、容器Ｂの色は茶又は黄系統となるため、下部発光器４を構成するＬＥＤに青色ＬＥＤを使用すれば照明光と容器Ｂとの間に補色関係が成立するようになる。このような補色関係を成立させた場合、下部発光器４の照明光と容器Ｂの色とが混ざり合って無彩色が形成されるため、容器Ｂの本来の色が観察されている部分とそれ以外の色との間のコントラストが高まる。例えば、容器Ｂの底面Ｂａにペタロイドのような凹凸部が付されている場合には、その凹凸部のエッジ部分が外光を反射する等して内容物の色とは異なる色を呈するため、こうしたエッジ部分とその他の部分との間のコントラストが高くなり、エッジ部分を容易に検出できるようになる。
【００２２】
フレネルレンズ５は、容器Ｂの底面Ｂａに対向して設けられている。一例として、底面Ｂａから６０［ｍｍ］下方に設置される。後述する各カメラ６Ａ、６Ｂ側からフレネルレンズ５を通して容器Ｂを観察した場合、容器Ｂの底面Ｂａと胴部との境界に位置する立ち上がり部Ｂｂがフレネルレンズ５の屈折作用により底面Ｂａの外周側に展開して写し込まれる。従って、フレネルレンズ５を通して得られる画像のうち、立ち上がり部Ｂｂに相当する領域を検査領域から除外することにより立ち上がり部Ｂｂの影響を受けることなく底面Ｂａ側における異物の沈殿の有無を検査することができる。
【００２３】
第１カメラ６Ａは容器Ｂの中心線ＣＬの下方に設けられ、第２カメラ６Ｂは後述するコールドミラー７を反射する像を撮像するため、中心線ＣＬに対して垂直に設けられている。第１カメラ６Ａは、赤外域の照明光を照射する上部照明ユニット３にて照明された容器Ｂの底面Ｂａ側の透過光画像を撮像する。第２カメラ６Ｂは、可視域の照明光を照射する下部発光器４にて照明された容器Ｂの底面側の反射光画像を撮像する。このため、各カメラ６Ａ、６Ｂと容器Ｂとの間には、コールドミラー７が設けられている。コールドミラー７は、容器Ｂの底面Ｂａから導かれる光束のうち、赤外域の光束を第１カメラ６Ａ側に透過させ、可視域の光束を第２カメラ６Ｂ側に反射させる。なお、各カメラ６Ａ、６Ｂには、それぞれ同種のカメラが用いられる。カメラ６Ａ、６Ｂは、レンズ及びＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の半導体素子を利用したイメージセンサを備え、レンズの視野内に設定される撮像範囲の輝度分布に対応した画像信号を出力する周知のものである。カメラ６Ａ、６Ｂとして、例えばＣＣＤカメラが使用される。
【００２４】
異物検査装置１には、画像処理装置１０が設けられている。画像処理装置１０は、一例としてマイクロプロセッサを有するコンピュータユニットとして構成されている。画像処理装置１０には各カメラ６Ａ、６Ｂで撮像された画像が出力され、所定の処理が実行される。
【００２５】
異物検査装置１を利用した異物の検査方法を説明する。なお、ここでは上部照明ユニット３からの照明光を透過させる性質の内容物が容器Ｂに充填されているものとする。容器Ｂの内容物は、光の透過率が高く、かつ拡散性の低い透過性液種と、光の透過性が低く、かつ拡散性の高い拡散性液種との２種に大別することができる。つまり、本形態は、透過性液種の内容物が容器Ｂに充填されている場合に適した異物の検査方法である。なお、透過性液種の例としては、低果汁飲料、スポーツドリンク、お茶、コーラ飲料等が挙げられる。拡散性液種の例としては、高果汁飲料、野菜ジュース、乳性飲料等が挙げられる。
【００２６】
コンベア２にて順次搬送される容器Ｂが検査位置Ｐに到達すると、上部照明ユニット３及び下部発光器４から照明光が照射され、容器Ｂの底面Ｂａをカメラ６Ａ、６Ｂにて撮像する。コンベア２にて搬送される容器Ｂに回転力は付与されないので、容器Ｂは、異物が沈殿したまま検査位置Ｐに到達することになる。上部照明ユニット３は容器Ｂの上方から赤外域の照明光を照射するため、容器Ｂ内部を透過した照明光がフレネルレンズ５及びコールドミラー７を透過してカメラ６Ａに入射する。このようにして、容器Ｂの透過光画像がカメラ６Ａで撮像される。一方、下部発光器４は容器Ｂの下方から可視域の照明光を照射するため、容器Ｂの底面Ｂａで反射した反射光がフレネルレンズ５を透過し、コールドミラー７を反射してカメラ６Ｂに入射する。このようにして、容器Ｂの反射光画像がカメラ６Ｂで撮像される。なお、上部照明ユニット３及び下部発光器４は、同時に点灯したままでよく、透過光画像と反射光画像のいずれか一方の画像の撮影中に他方の画像用の照明を消灯する必要がない。
【００２７】
得られた反射光画像から容器Ｂの底面Ｂａに付された凹凸部のエッジ部分を識別し、そのエッジ部分が除外されるように検査領域を設定し、その検査領域に関して透過光画像中に暗点が存在するか否かを判定すれば、底面Ｂａの凹凸部に影響されない精度の高い異物検査を行うことができる。このような画像処理には周知技術を利用してよく、画像処理装置１０にて実行される。
【００２８】
一方、上述した拡散性液種の内容物が充填された容器Ｂの異物の有無を検査する場合には、図３に示すような第３の照明手段としての胴部照明ユニット８が利用される。拡散性液種の内容物の場合、光の透過性が低いので、上部照明ユニット３による照明光では、内容物を透過せず容器Ｂの底面Ｂａまで光が到達しない。そこで、容器Ｂの底面Ｂａより若干上方から照明する胴部照明ユニット８を用いる。胴部照明ユニット８は、上述した検査位置Ｐに位置する容器Ｂの下部をその周囲から照明するように、中心線ＣＬの周囲に配置される。図４に胴部照明ユニット８の上面図を示す。胴部照明ユニット８は、４つの発光器８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを有する。各発光器８ａ〜８ｄは、容器Ｂの搬送を妨げないようにして中心線ＣＬの周囲に配置され、４方向から照明光を照射する。一例として、コンベア２にて搬送される容器Ｂの底面Ｂａから１０〜５０［ｍｍ］上方に設けられる。底面Ｂａより若干上方から照明光を照射することにより、照明光が容器Ｂの内容物中を均一に拡散して容器Ｂに沈殿する異物を捉えることができる。各発光器８ａ〜８ｄは、それぞれ赤外域の照明光を射出する。一例として、赤外ＬＥＤが利用される。なお、各発光器８ａ〜８ｄは、搬送される容器Ｂを避けて設けられるリング状や直線状の照明であってもよく、配置や構成は適宜変更してよい。
【００２９】
拡散性液種の内容物の場合、照明光が容器Ｂの内容物中に拡散するため上述した反射光画像は必要ない。このため、カメラ６Ａからの撮像のみでよい。撮像した画像は、画像処理装置１０に出力されて所定の画像処理が実行される。なお、胴部照明ユニット８は、上述の検査位置Ｐに設置してもよいし、検査位置Ｐとは異なる位置に設けてもよい。別途設けた場合は、胴部照明ユニット８からの赤外域の照明光による底面Ｂａの像を撮像するだけでよいので、コールドミラー７の設置の必要はなく、カメラは中心線ＣＬの同軸かつ容器Ｂの底面Ｂａと対向するように一台の設置で足りる。
【００３０】
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本形態では、容器Ｂとしてペットボトルを例として説明したが、ペットボトルでは、充填量が５００［ｍｌ］〜２．０［ｌ］、丸型、角型、ペタロイド型等の各種ペットボトルを検査することができる。その他、壜等に含まれる異物の有無の検査に利用してもよい。また、搬送手段は、コンベア２に限られない。容器Ｂに回転力を付与せずに搬送する機構であればよく、例えば、容器Ｂの胴部を掴んで直線的に搬送するような機構であってもよい。
【００３１】
上述した異物検査装置１を、容器Ｂの側面から撮像することで容器Ｂに充填された内容物中に浮遊する異物の有無を検査する浮遊異物検査装置と組み合わせて異物検査システムとしてもよい。図５に浮遊異物検査装置２０の概略図を示す。浮遊異物検査装置２０は、容器Ｂを搬送するコンベア２１の周囲に設置される。コンベア２１は、所定の搬送経路に沿って容器Ｂを搬送し、複数の容器Ｂを隠すことなく直立した状態で支持でき、これら複数の容器Ｂを一列に並べて搬送可能であればよい。なお、コンベア２１は、容器Ｂに対して回転力を付与せずに搬送している。
【００３２】
浮遊異物検査装置２０は、容器Ｂを側方から照明する照明手段としての光源２２と、容器Ｂを上方、中央、下方の３方向から撮像する第２、第１及び第３の撮像手段としての３台のカメラ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ（特に区別しない場合、参照符号２３で代表することがある。）と、容器Ｂと各カメラ２３との間に設けられて各カメラ２３で容器Ｂを正面、左側、右側の３方向から撮像するための光路変更手段としての光学系２４と、を備えている。光源２２は、各種公知技術を利用してよく、例えば、赤外域の照明光を照射する多数の赤外ＬＥＤを並べた面照明のように構成してもよい。
【００３３】
上方から撮像する上方カメラ２３ａ、中央から撮像する中央カメラ２３ｂ及び下方から撮像する下方カメラ２３ｃには、それぞれ同種のカメラが適用される。カメラ２３は、カメラ６Ａ、６Ｂと同様のものを利用してよい。中央カメラ２３ｂは、容器Ｂの中心軸線ＡＸに対して垂直、かつコンベア２１の搬送方向ｄ（図２参照）に対して垂直となるように撮像方向が決定される。上方カメラ２３ａは、容器Ｂの中心軸線ＡＸと中央カメラ２３ｂの撮像方向とが交わる点を中心として、中央カメラ２３ｂの撮像方向から所定角度上方向にずれた方向に撮像方向が決定される。下方カメラ２３ｃも同様、軸線ＡＸと中央カメラ２３ｂの撮像方向とが交わる点を中心として、中央カメラ２３ｂの撮像方向から所定角度下方向にずれた方向に撮像方向が決定される。これらの所定角度は、一例として、±７．８度に設定される。
【００３４】
図６に光学系２４の配置図を示す。図６には中央カメラ２３ｂの光学系２４が示されている。光学系２４は各カメラ２３に設けられ、上方カメラ２３ａ及び下方カメラ２３ｃもそれぞれ図６と同様の光学系２４を有するので説明を省略し、中央カメラ２３ｂの光学系２４で代表して説明する。光学系２４は、中央カメラ２３ｂから見て正面の正面像Ｆと、正面像Ｆに対して容器Ｂの中心軸線ＡＸの回りに所定角度左側へずれた左側面像Ｌと、正面像Ｆに対して容器Ｂの中心軸線ＡＸの回りに所定角度右側へずれた右側面像Ｒとを同時に撮像可能なように複数のミラーを有する。なお、これらの所定角度は、一例として±３５度に設定される。
【００３５】
光学系２４には、正面像Ｆを映す第１正面ミラー２５ａ、第１正面ミラー２５ａに映った像を映す第２正面ミラー２５ｂ及び第２正面ミラー２５ｂに映った像を映す第３正面ミラー２５ｃを有する正面光学系２５と、左側面像Ｌを映す第１左側面ミラー２６ａ、第１左側面ミラー２６ａに映った像を映す第２左側面ミラー２６ｂ及び第２左側面ミラー２６ｂに映った像を映す第３左側面ミラー２６ｃを有する左側面光学系２６と、右側面像Ｒを映す第１右側面ミラー２７ａ、第１右側面ミラー２７ａに映った像を映す第２右側面ミラー２７ｂ及び第２右側面ミラー２７ｂに映った像を映す第３右側面ミラー２７ｃを有する右側面光学系２７とが設けられている。
【００３６】
中央カメラ２３ｂの視野範囲Ａに収まるように第３正面ミラー２５ｃ、第３左側面ミラー２６ｃ及び第３右側面ミラー２７ｃが配置される。第３正面ミラー２５ｃ、第３左側面ミラー２６ｃ及び第３右側面ミラー２７ｃは、視野範囲Ａをほぼ３等分するように位置を調整されて設置される。正面光学系２５、左側面光学系２６及び右側面光学系２７には、同数のミラーが用いられ、各光路長がほぼ等しくなるように調整されているため、中央カメラ２３ｂにより撮像される容器Ｂの正面像Ｆ、左側面像Ｌ及び右側面像Ｒの大きさは、ほぼ一致する。左側面光学系２６及び右側面光学系２７で用いられるミラーは、中央カメラ２３ｂの撮像方向に対して左右対称に設けられていてもよい。各光学系２５、２６、２７に用いられるミラーは、位置や角度を調整可能に設けられている。なお、各光学系２５、２６、２７に用いられるミラーの枚数は、３枚に限られず、適宜変更してもよい。
【００３７】
浮遊異物検査装置２０には、画像処理装置３０が設けられている。画像処理装置３０は、一例としてマイクロプロセッサを有するコンピュータユニットとして構成されている。画像処理装置３０には各カメラ２３で撮像された画像が出力され、所定の処理が実行される。なお、異物検査装置１の画像処理装置１０を兼用して利用してもよい。この場合、各カメラ２３で撮像された画像は画像処理装置１０に出力される。
【００３８】
浮遊異物検査装置２０を利用した異物の検査方法を説明する。容器Ｂには、光源２２からの照明光を透過させる性質の内容物が充填されているものとする。ただし、照明光が透過する限り、内容物の着色の有無は問わない。このような内容物としては、一例として、飲料水、茶、果汁、炭酸飲料等が挙げられる。コンベア２１にて、順次搬送される容器Ｂが検査位置Ｐ１に到達すると、容器Ｂの正面像Ｆ、左側面像Ｌ、右側面像Ｒが各カメラ２３によって同時に撮像される。光源２２からの照明光が容器Ｂに入射し、各カメラ２３で容器Ｂの透過光画像が撮像される。撮像された画像は、画像処理装置３０に出力される。光源２２で赤外域の照明光を照射すれば、可視光を透過しにくい内容物が容器Ｂに充填されている場合にも容器Ｂ中を照明光が透過して、異物を捉えることができる。
【００３９】
上下方向に設置角度が異なるカメラ２３ａ、２３ｂ、２３ｃで容器Ｂを撮像することにより、横方向リブによる光の屈折の影響で異物が消失したり、異物が小さく撮像されたりする現象にも対応でき、異物の見逃しを防止することができる。また、左右方向に撮像方向の角度を変えて容器Ｂを撮像することにより、縦方向リブによる光の屈折の影響で異物が消失したり、異物が小さく撮像されたりする現象にも横方向リブと同様に対応することができ、異物の見逃しを防止することができる。なお、縦方向リブによる影響は撮像方向が上下方向に異なっていても差が生じないので、中央カメラ２３ｂで撮像された画像を利用して縦方向リブによる異物の消失等に対応することができる。つまり、各カメラ２３で容器Ｂの正面像Ｆ、左側面像Ｌ、右側面像Ｒが撮像された合計３枚の容器Ｂの画像を用いて、横方向リブ及び縦方向リブの影響による異物の見逃しを防止して、異物の検査をすることができる。合計３枚の画像に含まれた合計９体の容器Ｂの画像のうち、いずれか１体に異物が発見されたときは、異物ありとして評価する。全ての画像に異物が発見されない場合には、異物なしとして評価する。
【００４０】
異物の検出には、各種公知の技術を利用してよい。例えば、異物の輝度とそれ以外の部分の輝度との間に閾値を設定して画像を二値化し、二値化画像内における黒点の有無を検査すれば異物の有無を判別することができる。このような異物検出処理を画像処理装置３０で実行することにより検査を自動化することができる。
【００４１】
浮遊異物検査装置２０では、コンベア２１の搬送方向の一方の側面側、容器Ｂの半周分の検査領域をカバーしているが、同様の装置を他方の側面側にも設置してもよい。コンベア２１に対して対称に２台の浮遊異物検査装置２０を設けることで、容器Ｂの全周囲で異物の有無を検査することができる。また、コンベア２１に限られず、各カメラ２３に対して容器Ｂの検査領域が隠れていなければ、例えばスターホイール装置のような搬送手段に対しても適用してもよい。本形態では、正面光学系２５を設けた例で説明したが、これに限られず、正面像Ｆについては、第３左側面ミラー２６ｃ及び第３右側面ミラー２７ｃの間から直接撮像されるように調整することで、正面光学系２５を設けることなく実施してもよい。
【００４２】
このような浮遊異物検査装置２０を異物検査装置１の前工程あるいは後工程として前後いずれか一方に設置して異物検査システムを構成することで、浮遊する異物及び沈殿する異物の有無を検査することができる。これにより、異物の見逃しを防止して、確実に異物の検出ができる。また、いずれの検査装置も搬送機構が容器Ｂに回転力を付与しないストレート式なので、容易に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一形態に係る異物検査装置の概略図。
【図２】容器の進行方向からみた上部照明ユニットを示す図。
【図３】胴部照明ユニットの側面図。
【図４】胴部照明ユニットの上面図。
【図５】浮遊異物検査装置の概略図。
【図６】浮遊異物検査装置の光学系の配置図。
【符号の説明】
【００４４】
１ 異物検査装置
２ コンベア（搬送手段）
３ 上部照明ユニット（第１の照明手段）
４ 下部発光器（第２の照明手段）
５ フレネルレンズ
６Ａ 第１カメラ（第１の撮像手段）
６Ｂ 第２カメラ（第２の撮像手段）
７ コールドミラー（分配手段）
８ 胴部照明ユニット（第３の照明手段）
１０ 画像処理装置
２０ 浮遊異物検査装置
Ｂ 容器
Ｐ 検査位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内容物が充填された透過性を有する容器の底面側からの画像を取得し、その画像に基づいて容器内の不透明な異物の有無を検査する異物検査装置において、
前記容器の側面を保持して直線的に検査位置に搬送する搬送手段と、
前記検査位置で前記容器の上方から赤外域の照明光を照射する第１の照明手段と、
前記検査位置で前記容器の底面側へ向けてその外周斜め下方から可視域の照明光を照射する第２の照明手段と、
赤外光によって形成される画像を撮像する第１の撮像手段と、
可視光によって形成される画像を撮像する第２の撮像手段と、
前記第１の照明手段から照射されて前記容器を透過した光束を前記第１の撮像手段に、前記第２の照明手段から照射されて前記容器にて反射した光束を前記第２の撮像手段にそれぞれ分配する分配手段と、
を備えたことを特徴とする異物検査装置。
【請求項２】
前記搬送手段は、一対のベルト部材を有し、前記容器の側面を前記一対のベルト部材で挟んで搬送することを特徴とする請求項１に記載の異物検査装置。
【請求項３】
前記第１の照明手段は、発光器と、前記容器の上部をドーム状に覆い、その内面には前記発光器からの照明光を反射する反射面が設けられている半球体と、を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の異物検査装置。
【請求項４】
前記発光器は、前記半球体の下端に設けられて、前記反射面に向けて照明光を照射することを特徴とする請求項３に記載の異物検査装置。
【請求項５】
前記第１の照明手段は、前記半球体の下方に設けられて、前記反射面に向けて照明光を照射する補助発光器をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載の異物検査装置。
【請求項６】
前記容器の下部へ向けてその周囲から赤外域の照明光を照射する第３の照明手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の異物検査装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の異物検査装置と、前記容器の側面側からの画像を取得してその画像に基づいて容器内の不透明な異物の有無を検査する浮遊異物検査装置と、を備えたことを特徴とする異物検査システム。
【請求項８】
前記浮遊異物検査装置は、前記容器の中心軸線に対して垂直な方向から撮像する第１の撮像手段と、前記第１の撮像手段の撮像方向に対して所定角度上方向にずれた位置から撮像する第２の撮像手段と、前記第１の撮像手段の撮像方向に対して所定角度下方向にずれた位置から撮像する第３の撮像手段と、前記容器を挟んで前記第１、第２及び第３の撮像手段の対向に設けられた照明手段と、を備え、
前記第１、第２及び第３の撮像手段のそれぞれには、前記各撮像手段と前記容器との間の光路を変更して、前記容器の正面像と、前記正面像に対して前記容器の中心軸線の回りに所定角度左側にずれた左側面像と、前記正面像に対して前記容器の中心軸線の回りに所定角度右側にずれた右側面像と、を同時に撮像するための光路変更手段が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の異物検査システム。
【請求項１】
内容物が充填された透過性を有する容器の底面側からの画像を取得し、その画像に基づいて容器内の不透明な異物の有無を検査する異物検査装置において、
前記容器の側面を保持して直線的に検査位置に搬送する搬送手段と、
前記検査位置で前記容器の上方から赤外域の照明光を照射する第１の照明手段と、
前記検査位置で前記容器の底面側へ向けてその外周斜め下方から可視域の照明光を照射する第２の照明手段と、
赤外光によって形成される画像を撮像する第１の撮像手段と、
可視光によって形成される画像を撮像する第２の撮像手段と、
前記第１の照明手段から照射されて前記容器を透過した光束を前記第１の撮像手段に、前記第２の照明手段から照射されて前記容器にて反射した光束を前記第２の撮像手段にそれぞれ分配する分配手段と、
を備えたことを特徴とする異物検査装置。
【請求項２】
前記搬送手段は、一対のベルト部材を有し、前記容器の側面を前記一対のベルト部材で挟んで搬送することを特徴とする請求項１に記載の異物検査装置。
【請求項３】
前記第１の照明手段は、発光器と、前記容器の上部をドーム状に覆い、その内面には前記発光器からの照明光を反射する反射面が設けられている半球体と、を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の異物検査装置。
【請求項４】
前記発光器は、前記半球体の下端に設けられて、前記反射面に向けて照明光を照射することを特徴とする請求項３に記載の異物検査装置。
【請求項５】
前記第１の照明手段は、前記半球体の下方に設けられて、前記反射面に向けて照明光を照射する補助発光器をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載の異物検査装置。
【請求項６】
前記容器の下部へ向けてその周囲から赤外域の照明光を照射する第３の照明手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の異物検査装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の異物検査装置と、前記容器の側面側からの画像を取得してその画像に基づいて容器内の不透明な異物の有無を検査する浮遊異物検査装置と、を備えたことを特徴とする異物検査システム。
【請求項８】
前記浮遊異物検査装置は、前記容器の中心軸線に対して垂直な方向から撮像する第１の撮像手段と、前記第１の撮像手段の撮像方向に対して所定角度上方向にずれた位置から撮像する第２の撮像手段と、前記第１の撮像手段の撮像方向に対して所定角度下方向にずれた位置から撮像する第３の撮像手段と、前記容器を挟んで前記第１、第２及び第３の撮像手段の対向に設けられた照明手段と、を備え、
前記第１、第２及び第３の撮像手段のそれぞれには、前記各撮像手段と前記容器との間の光路を変更して、前記容器の正面像と、前記正面像に対して前記容器の中心軸線の回りに所定角度左側にずれた左側面像と、前記正面像に対して前記容器の中心軸線の回りに所定角度右側にずれた右側面像と、を同時に撮像するための光路変更手段が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の異物検査システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−６０３１２（Ｐ２０１０−６０３１２Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２３４９７（Ｐ２００８−２２３４９７）
【出願日】平成２０年９月１日（２００８．９．１）
【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２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１日（２００８．９．１）
【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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