透明容器口部の刻印検査
【課題】透明容器の口部に刻印される凹凸模様の金型キャビティ番号を、文字種や凹凸の深さやエッジの先鋭度などに影響を受けずに精度良く識別できる検査手法を提供する。
【解決手段】検査装置は、照明部３０、反射ミラー部４０、撮像カメラ部５０、画像処理部６０を備える。反射ミラーは、ミラーにより反射される撮像カメラの光軸が常に搬送される容器の中心部を通過するように制御される。照明部３０は部分発光が制御可能な構造で、常にカメラと被検査物の中心部を結ぶ線上の狭い部分で発光するように制御され、撮像カメラは刻印の輪郭が明瞭な画像を取得する。容器は、自転する機構で把持されて検査区域を通過する。容器が検査区域を通過する間に撮像カメラは複数回の撮像を行い、画像処理部により刻印文字の識別が行われる。
【解決手段】検査装置は、照明部３０、反射ミラー部４０、撮像カメラ部５０、画像処理部６０を備える。反射ミラーは、ミラーにより反射される撮像カメラの光軸が常に搬送される容器の中心部を通過するように制御される。照明部３０は部分発光が制御可能な構造で、常にカメラと被検査物の中心部を結ぶ線上の狭い部分で発光するように制御され、撮像カメラは刻印の輪郭が明瞭な画像を取得する。容器は、自転する機構で把持されて検査区域を通過する。容器が検査区域を通過する間に撮像カメラは複数回の撮像を行い、画像処理部により刻印文字の識別が行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明な円筒容器（例えば、ＰＥＴプリフォーム）の口部に刻印される金型番号をインラインで自動検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック容器は、複数（例えば、１４４種が一般的である）のキャビティを備える成形機により製造され、各々を成形したキャビティの番号が口部に凹凸模様として刻印されている。キズや化成不良などの欠陥については、目視あるいは検査装置によりインラインで全数検査している。しかし、刻印されたキャビティ番号については、機械装置に狂いが生じることは無く常に整列された金型番号の順番で搬送されると考え、識別検査をしていない。
【０００３】
検査工程で検出した欠陥品の分析を行う場合や、分析結果に基づいて特定のキャビティ番号の製品を抽出・分離する必要が発生した場合には、作業員がオフラインで目視確認を行い選別している。
【０００４】
自動検査の手法として、刻印部をカメラで撮像し、画像処理による文字認識手法を適用することが考えられる。
【０００５】
しかし、特許第３４２２９６７号などにおいて、透明容器口部の異物やキズ検査に適した照明や画像処理法が開示されているが、口部の刻印検査に適した検査法は開発されていない。異物やキズを検査するのに適した照明光学系を利用して刻印の画像を取得すると刻印の輪郭が不明瞭となり誤認識を発生しやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４２２９６７号 容器の口部検査装置
【特許文献２】特許第４２２９２５１号 ＰＥＴプリフォームの異物検査装置
【特許文献３】特許第４４２９１７７号 透明容器の欠陥検査方法及び装置
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、透明な円筒形状容器の口部に刻印されているキャビティ番号を、インラインで高精度に自動検査する装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る検査装置は、透明な円筒容器の口部に刻印された文字を検査する検査装置であって、容器を背後から照射するＬＥＤ照明とその制御部、容器を搬送する機構、前方から撮像するカメラ、容器とカメラの間に位置する反射ミラーとその制御部、撮像した口部画像の文字認識を行う画像処理装置を備え、反射ミラーは搬送と同期しカメラ光軸が常に容器の中心部を通過するように角度制御され、ＬＥＤ照明はＬＥＤ素子が短いピッチ（例えば４ｍｍなど）で検査区間よりも広い範囲（例えば、１５０ｍｍ）に渡ってマウントされ、カメラ光軸上を中心とする狭い部分においてパルス的に発光するよう制御され、カメラはパルス的に発光される照明と同期して撮像制御されることを特徴とする。
【０００９】
ＬＥＤ照明制御部の調整により発光幅の狭い照明を実現し、刻印の字体や凹凸の深さなどに影響を受けにくい輪郭の明瞭な画像を取得することで、精度の高い文字認識が可能となる。
【００１０】
容器は、自転する機構により把持されて自転しながら検査区間を通過する。容器は、検査区間を通過する間に１回転以上の自転を行い、この間にカメラは口部の全周検査を可能とする複数回（例えば、２０〜４０回）の撮像と文字認識処理を繰り返し、刻印番号の識別検査を行う。
【００１１】
搬送装置は、直線的に搬送する機構であっても、公転する機構であっても良い。カメラ光軸が常に被検査物の中心部を通るように反射ミラーを角度制御し、カメラ光軸を中心とする狭い範囲で照明を部分発光制御することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、透明な容器の口部に刻印されるキャビティ番号の明瞭な画像を取得し、汎用のコンピュータや専用の画像処理装置により高速に文字認識を行うことで、高精度にインライン自動検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態を示すシステム説明図。
【図２】検査領域の位置および照明とカメラの配置説明図。
【図３】本発明の発光制御法を示す説明図。
【図４】本発明による方式における刻印部の撮像結果を示す図面代用写真である。
【図５】従来方式における刻印部の撮像結果を示す図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１４】
以下、本発明を具体化した実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明による透明容器口部の刻印検査システム（以下、単に検査システムという）の構成を説明するための図である。本検査システムでは、例えば、１分あたり２５０個という高速で透明円筒容器（例えば、ＰＥＴプリフォーム）の検査が行われる。
【００１６】
同図に示すように、本発明による検査システムは、ＬＥＤ照明３０、照明発光制御部３１、撮像カメラ５０、画像処理部６０、反射ミラー４０およびミラー制御部４１を備える。
【００１７】
本検査システムは、図２に示すように、検査対象である透明円筒容器１０の口部１１の刻印領域Ｚに施される凹凸模様の識別検査を行うものである。検査対象となる円筒容器は、上端に開口部、下端に底部を有した円筒状の容器であって、不図示の搬送機構によって、所定の検査位置まで順次搬送され、自転機構により回転しつつ検査が行われ、止まることなく搬送される。搬送機構には、円筒容器の口部を把持し、所定の速度（例えば、６００ｒｐｍ以上）で自転させる回転機構（不図示）が設けられている。
【００１８】
照明部３０は、検査位置において、円筒容器１０の後背部に配置される透過照明光源である。照明部３０から発して容器を透過した光は、反射ミラー４０を経由して撮像カメラ５０に記録される。図２は反射ミラーを省いた図となっている。
【００１９】
図３は、本発明の照明器内部の構造を示している。ＬＥＤ素子がマトリクス状（例えば、４０列×４段）に配列された構造となっており、発光幅Ｂと、発光中心位置Ｃ、あるいは発光開始位置Ｓを指定することにより、発光の位置と範囲を制御できる構造となっている。
【００２０】
反射ミラーは、カメラの光軸が、常に容器の中心部を通過するように制御される。この時、照明部は、カメラ光軸上のＬＥＤ素子を中心とした狭い範囲（例えば、±２０ｍｍ程度）において、カメラと同期してパルス的に発光（例えば、１／４０００秒の発光）するように制御される。
【００２１】
幅の狭い発光部は、容器に入射する光の角度を制約する効果が大きく、カメラ光軸と平行に近い入射光が容器を透過しカメラに集光され記録される。この効果により、刻印輪郭のコントラストが飛躍的に向上する。
【００２２】
図４は、本発明の検査システムにおける刻印の撮像結果を示す図面代用写真と、一般的な全面発光方式による刻印の撮像結果を示す図面代用写真を比較したものである。全面発光方式による画像は輪郭が不鮮明で、画像処理による文字認識の確率が低く、誤識別が発生し易い。本発明方式では、認識率が飛躍的に高くなり、精度のよい識別が可能となる。
【００２３】
撮像カメラは、自転しながら搬送される容器をミラー経由で連続的に撮像する。例えば、１分間に２５０個の検査を行うシステムでは、容器が検査区間を通過する時間間隔は２４０ミリ秒であり、この時間内に容器は２回以上の自転を行う。カメラは、反射ミラーの復帰時間を控除したその２／３程度の時間内（この場合、１６０ミリ秒）で複数回（例えば、２０から４０回）の撮像を行い全周の画像を取得する。
【００２４】
容器口部の外周速度は約７００ｍｍ／秒となるので、ブレの少ない画像を取得するために、カメラのシャッター速度および照明の発光時間は１／４０００秒に設定される。本発明の照明は、常時全面発光の照明と比較して、輪郭の明瞭な画像を取得できるだけでなく、ＬＥＤの熱損失が非常に小さく、明るさが安定した、寿命の長い照明を実現している。
【００２５】
画像処理部は、次の容器が検査区間に到達するまでに全画像の処理行いキャビティ番号の識別を完了する。
【符号の説明】
【００２６】
１０ 透明容器
１１ 口部
３０ ＬＥＤ照明
３１ 照明発光制御部
４０ 反射ミラー
４１ ミラー制御部
５０ 撮像カメラ
６０ 画像処理部
Ａ 搬送経路
Ｂ 光源の発光幅
Ｓ 発光位置の開始位置数）
Ｃ 発光の中心位置
Ｚ 刻印画像の検査領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明な円筒容器（例えば、ＰＥＴプリフォーム）の口部に刻印される金型番号をインラインで自動検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック容器は、複数（例えば、１４４種が一般的である）のキャビティを備える成形機により製造され、各々を成形したキャビティの番号が口部に凹凸模様として刻印されている。キズや化成不良などの欠陥については、目視あるいは検査装置によりインラインで全数検査している。しかし、刻印されたキャビティ番号については、機械装置に狂いが生じることは無く常に整列された金型番号の順番で搬送されると考え、識別検査をしていない。
【０００３】
検査工程で検出した欠陥品の分析を行う場合や、分析結果に基づいて特定のキャビティ番号の製品を抽出・分離する必要が発生した場合には、作業員がオフラインで目視確認を行い選別している。
【０００４】
自動検査の手法として、刻印部をカメラで撮像し、画像処理による文字認識手法を適用することが考えられる。
【０００５】
しかし、特許第３４２２９６７号などにおいて、透明容器口部の異物やキズ検査に適した照明や画像処理法が開示されているが、口部の刻印検査に適した検査法は開発されていない。異物やキズを検査するのに適した照明光学系を利用して刻印の画像を取得すると刻印の輪郭が不明瞭となり誤認識を発生しやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４２２９６７号 容器の口部検査装置
【特許文献２】特許第４２２９２５１号 ＰＥＴプリフォームの異物検査装置
【特許文献３】特許第４４２９１７７号 透明容器の欠陥検査方法及び装置
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、透明な円筒形状容器の口部に刻印されているキャビティ番号を、インラインで高精度に自動検査する装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る検査装置は、透明な円筒容器の口部に刻印された文字を検査する検査装置であって、容器を背後から照射するＬＥＤ照明とその制御部、容器を搬送する機構、前方から撮像するカメラ、容器とカメラの間に位置する反射ミラーとその制御部、撮像した口部画像の文字認識を行う画像処理装置を備え、反射ミラーは搬送と同期しカメラ光軸が常に容器の中心部を通過するように角度制御され、ＬＥＤ照明はＬＥＤ素子が短いピッチ（例えば４ｍｍなど）で検査区間よりも広い範囲（例えば、１５０ｍｍ）に渡ってマウントされ、カメラ光軸上を中心とする狭い部分においてパルス的に発光するよう制御され、カメラはパルス的に発光される照明と同期して撮像制御されることを特徴とする。
【０００９】
ＬＥＤ照明制御部の調整により発光幅の狭い照明を実現し、刻印の字体や凹凸の深さなどに影響を受けにくい輪郭の明瞭な画像を取得することで、精度の高い文字認識が可能となる。
【００１０】
容器は、自転する機構により把持されて自転しながら検査区間を通過する。容器は、検査区間を通過する間に１回転以上の自転を行い、この間にカメラは口部の全周検査を可能とする複数回（例えば、２０〜４０回）の撮像と文字認識処理を繰り返し、刻印番号の識別検査を行う。
【００１１】
搬送装置は、直線的に搬送する機構であっても、公転する機構であっても良い。カメラ光軸が常に被検査物の中心部を通るように反射ミラーを角度制御し、カメラ光軸を中心とする狭い範囲で照明を部分発光制御することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、透明な容器の口部に刻印されるキャビティ番号の明瞭な画像を取得し、汎用のコンピュータや専用の画像処理装置により高速に文字認識を行うことで、高精度にインライン自動検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態を示すシステム説明図。
【図２】検査領域の位置および照明とカメラの配置説明図。
【図３】本発明の発光制御法を示す説明図。
【図４】本発明による方式における刻印部の撮像結果を示す図面代用写真である。
【図５】従来方式における刻印部の撮像結果を示す図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１４】
以下、本発明を具体化した実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明による透明容器口部の刻印検査システム（以下、単に検査システムという）の構成を説明するための図である。本検査システムでは、例えば、１分あたり２５０個という高速で透明円筒容器（例えば、ＰＥＴプリフォーム）の検査が行われる。
【００１６】
同図に示すように、本発明による検査システムは、ＬＥＤ照明３０、照明発光制御部３１、撮像カメラ５０、画像処理部６０、反射ミラー４０およびミラー制御部４１を備える。
【００１７】
本検査システムは、図２に示すように、検査対象である透明円筒容器１０の口部１１の刻印領域Ｚに施される凹凸模様の識別検査を行うものである。検査対象となる円筒容器は、上端に開口部、下端に底部を有した円筒状の容器であって、不図示の搬送機構によって、所定の検査位置まで順次搬送され、自転機構により回転しつつ検査が行われ、止まることなく搬送される。搬送機構には、円筒容器の口部を把持し、所定の速度（例えば、６００ｒｐｍ以上）で自転させる回転機構（不図示）が設けられている。
【００１８】
照明部３０は、検査位置において、円筒容器１０の後背部に配置される透過照明光源である。照明部３０から発して容器を透過した光は、反射ミラー４０を経由して撮像カメラ５０に記録される。図２は反射ミラーを省いた図となっている。
【００１９】
図３は、本発明の照明器内部の構造を示している。ＬＥＤ素子がマトリクス状（例えば、４０列×４段）に配列された構造となっており、発光幅Ｂと、発光中心位置Ｃ、あるいは発光開始位置Ｓを指定することにより、発光の位置と範囲を制御できる構造となっている。
【００２０】
反射ミラーは、カメラの光軸が、常に容器の中心部を通過するように制御される。この時、照明部は、カメラ光軸上のＬＥＤ素子を中心とした狭い範囲（例えば、±２０ｍｍ程度）において、カメラと同期してパルス的に発光（例えば、１／４０００秒の発光）するように制御される。
【００２１】
幅の狭い発光部は、容器に入射する光の角度を制約する効果が大きく、カメラ光軸と平行に近い入射光が容器を透過しカメラに集光され記録される。この効果により、刻印輪郭のコントラストが飛躍的に向上する。
【００２２】
図４は、本発明の検査システムにおける刻印の撮像結果を示す図面代用写真と、一般的な全面発光方式による刻印の撮像結果を示す図面代用写真を比較したものである。全面発光方式による画像は輪郭が不鮮明で、画像処理による文字認識の確率が低く、誤識別が発生し易い。本発明方式では、認識率が飛躍的に高くなり、精度のよい識別が可能となる。
【００２３】
撮像カメラは、自転しながら搬送される容器をミラー経由で連続的に撮像する。例えば、１分間に２５０個の検査を行うシステムでは、容器が検査区間を通過する時間間隔は２４０ミリ秒であり、この時間内に容器は２回以上の自転を行う。カメラは、反射ミラーの復帰時間を控除したその２／３程度の時間内（この場合、１６０ミリ秒）で複数回（例えば、２０から４０回）の撮像を行い全周の画像を取得する。
【００２４】
容器口部の外周速度は約７００ｍｍ／秒となるので、ブレの少ない画像を取得するために、カメラのシャッター速度および照明の発光時間は１／４０００秒に設定される。本発明の照明は、常時全面発光の照明と比較して、輪郭の明瞭な画像を取得できるだけでなく、ＬＥＤの熱損失が非常に小さく、明るさが安定した、寿命の長い照明を実現している。
【００２５】
画像処理部は、次の容器が検査区間に到達するまでに全画像の処理行いキャビティ番号の識別を完了する。
【符号の説明】
【００２６】
１０ 透明容器
１１ 口部
３０ ＬＥＤ照明
３１ 照明発光制御部
４０ 反射ミラー
４１ ミラー制御部
５０ 撮像カメラ
６０ 画像処理部
Ａ 搬送経路
Ｂ 光源の発光幅
Ｓ 発光位置の開始位置数）
Ｃ 発光の中心位置
Ｚ 刻印画像の検査領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明容器口部に凹凸模様として刻印される金型キャビティ番号を識別検査する検査装置であって、被検査物を後背部から照射するLED照明光源と、被検査物の前方に配置して刻印部を撮像するカメラと、被検査物とカメラの間に設置される反射ミラーと、撮像した画像を文字認識処理する画像処理装置とを備え、反射ミラーは容器の搬送に同期してカメラの光軸が常に被検査物の中心部を通るように制御され、照明光源は部分発光が可能な構造となっており、被検査物の搬送と同期して発光領域が順次移動する機能を特長とする。
【請求項２】
前記照明光源の発光部は、LED素子がマトリクス状に一定間隔で配置された面状の光源であり、１列単位で発光のON／OFF制御が可能であり、発光の開始位置と同時発光させる列数とを指定することができる。これにより、被検査物の搬送と同期して、常にカメラ光軸上のＬＥＤ素子列を中心とする狭い範囲で発光制御することが可能で、撮像カメラは常に刻印の輪郭が明瞭な画像を取得できる。
【請求項３】
前記撮像カメラによって撮像された画像データに基づいて、前記円筒容器の口部の刻印文字を識別する画像処理部を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記円筒容器を自転させる回転機構と、検査位置まで搬送する搬送機構を更に備え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。
【請求項５】
前記円筒容器が一回以上の自転をしている間に、複数回の撮像と画像認識を行い、次の被検査物が検査区域に到達までに全周検査を完了することを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
【請求項１】
透明容器口部に凹凸模様として刻印される金型キャビティ番号を識別検査する検査装置であって、被検査物を後背部から照射するLED照明光源と、被検査物の前方に配置して刻印部を撮像するカメラと、被検査物とカメラの間に設置される反射ミラーと、撮像した画像を文字認識処理する画像処理装置とを備え、反射ミラーは容器の搬送に同期してカメラの光軸が常に被検査物の中心部を通るように制御され、照明光源は部分発光が可能な構造となっており、被検査物の搬送と同期して発光領域が順次移動する機能を特長とする。
【請求項２】
前記照明光源の発光部は、LED素子がマトリクス状に一定間隔で配置された面状の光源であり、１列単位で発光のON／OFF制御が可能であり、発光の開始位置と同時発光させる列数とを指定することができる。これにより、被検査物の搬送と同期して、常にカメラ光軸上のＬＥＤ素子列を中心とする狭い範囲で発光制御することが可能で、撮像カメラは常に刻印の輪郭が明瞭な画像を取得できる。
【請求項３】
前記撮像カメラによって撮像された画像データに基づいて、前記円筒容器の口部の刻印文字を識別する画像処理部を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記円筒容器を自転させる回転機構と、検査位置まで搬送する搬送機構を更に備え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。
【請求項５】
前記円筒容器が一回以上の自転をしている間に、複数回の撮像と画像認識を行い、次の被検査物が検査区域に到達までに全周検査を完了することを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１５００７２（Ｐ２０１２−１５００７２Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０５３５（Ｐ２０１１−１０５３５）
【出願日】平成２３年１月２１日（２０１１．１．２１）
【出願人】（５１０２０２３０７）ダイナテック株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２１日（２０１１．１．２１）
【出願人】（５１０２０２３０７）ダイナテック株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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