JP2004045364A - 異物検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液体製品を内蔵した被検査体を撮像手段で光学的に検査し、前記被検査体に混入した異物を検査する検査装置において、前記被検査体と前記撮像手段との間に円錐プリズムを配設する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、飲物や薬剤などの液体製品(液状製品を含む)に混入した異物を検査する異物検査装置に関し、特に検査の際に撮像手段側に円錐プリズムを配設することにより、異物が沈殿し易い部分である容器の底部形状を拡大すると共に、検査対象エリア全面を同時に撮像することによって高速かつ高精度に検査する異物検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、HACCP(Hazard Analysis Critical Control Point System)方式の食品衛生法への適用やPL(Product Liability:製造物責任)法の施工に伴って、食品や薬品などの製品の製造/加工、製品の保存/流通を経て最終消費者が摂取するまでのあらゆる段階で発生する恐れのある微生物汚染や、その他金属、布、髪等の異物混入などの事故発生を未然に防止し、製品の一層の安全保障を図ることが義務付けられつつある。
【0003】
HACCPは、衛生管理システム手法として国際的に高く評価されているアメリカの危害分析・重要管理点方式である。このHACCP方式は、製造工程全般を通じて製品の安全性を図るようにした科学的な衛生管理方式であり、従来の衛生管理方式が最終製品の検査に重点を置いた方式であるのに対して、製造工程の予防措置に重点を置いている。HACCP方式は、危害分析(HA)と重要管理点(CCP)の2つの部分から成り立っており、食品の製造/加工,製品の保存/流通を経て、最終消費者が摂取するまでのあらゆる段階で発生する恐れのある微生物汚染などの危害を調査/分析し、危害予防のための重要管理点を設定すると共に、管理基準を定めて限度内で適正に措置されているかを、管理記録等をチェックして常時監視し、その他の危害については、一般衛生管理基準(PP:Pre−requisite Program)で運営管理することにより、製造工程における危害発生を見落としなく未然に防止し、製品の一層の安全性を図るようにしたものである。
【0004】
製造工場などの大量生産ラインにおいては、容器充填後の液体に混入した異物検査は、作業員の目視による検査などで行われている。この場合は、あるまとまった数量単位毎に1本を抜き取ったものを検査するという抜き取り検査方式であるため、全ての製品に対する確実な検査ではないという問題があった。
【0005】
また、検査員を生産ラインに配置して行う全品検査方式であっても、人間の目視による判定では比較的大きい異物については検出することができる。しかしながら、微小な異物については検出することができず、検出精度に劣るという問題があると共に、高速化する生産ラインの速度に検査員の目視判断能力が追いつかず、検査能率が悪いものとなっているのが現状である。更に目視検査では、コーヒーやコーラ等の色付き液体については全く効果がなく、その対策が望まれていた。
【0006】
【特許文献1】
特許第3340413号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
目視検査以外で充填後の容器内部の溶液に混入した異物を検査する方法としては、検査カメラを用いて容器を外部から撮像し、得られた画像情報に基づいて不良の有無を検査する方法が考えられる。しかしながら、こうした液体製品の容器は、起立を強固にするために底部の形状は中心部から外側に向かうにつれて窪みが深くなっており、液中の異物はその最も窪んだ底部に沈殿し易くなるため、検査の際はその部分を重点的に捉えると効果的である。図18及び図19はその様子を示しており、図18(A)はペットボトル100の底部の側面図であり、異物101が底部に沈殿した状態であり、図18(B)は底面図である。図19(A)はペットボトル102の底部の側面図であり、異物103が底部に沈殿した状態であり、図19(B)は底面図である。
【0008】
任意部分の画像を拡大する方法としては、ズーム機構等を光学系に用いた上で画像を撮り込むなどの方法があるが、ズーム機構等では指定した部分が拡大されると共に、被検査体全体も同じ倍率で拡大されるため、被検査体に実寸に合わせて設置した光学系からはみ出した部分が生じてしまい、全ての対象エリアに対して検査を行うことができなくなるなどの信頼性低下の問題がある。
【0009】
図20は光学検出装置の一例を示しており、光源110で被検査体としてのペットボトル111を照射し、ペットボトル111の底部からの透過光をCCDセンサ120で受光し、CCDセンサ120の受光信号をデータ処理装置(図示せず)で画像処理し、ペットボトル111内の液体製品112に混入して沈殿した異物113を検出するようにしている(例えば特許文献1参照)。
【0010】
このような検査装置では光学系を有効に利用するため、図21に示すように光学系のフルサイズ130にペットボトル111の最大径を合わせて検出している。つまり、異物113をできるだけ拡大して検出する必要があるため、ペットボトル111の最大径を光学系のフルサイズ130としている。従って、検出される異物の画像上の大きさも、フルサイズ130で規定される光学系の倍率に依存してしまう。異物を大きく検出すればその分検査精度も向上するため、異物を大きくして検出する場合には、ズーム機構等を光学系に設置して画像を拡大すれば良い。しかしながら、ズーム機構等では図22に示すように撮像領域全体を同じ倍率(図12の特性A)で拡大するため、被検査体の全体を光学系の中に入れることができない。図22の破線部111Aが光学系からはみ出た部分を示している。そのため、異物の存在領域が検査画面の外にはみ出してしまうことも考えられ、確実な異物検査を実現できないという問題がある。
【0011】
また、画像取り込み後にソフトウェアによる画像編集などを行うことによって、任意の部分を拡大する方法も考えられるが、容器1つ当りの検査に要する時間が長過ぎるという点からも飲料や薬品などの高速大量生産ラインには不適当であり、製造の歩留まりが悪くなるなどの問題がある。
【0012】
更に、従来の検査装置では、液体が透明であってもペットボトルや瓶が色付きの半透明材であったり、ペットボトルや瓶が透明材であっても、充填された液体がコーヒー、ジュース、コーラのような色付きの液体の場合には、光学的な手法やレーザー等の照射によって異物検査をすることが不可能である。不透明材や半透明材の場合には、X線を用いた異物検査も可能ではあるが、X線自体が人体に有害であり、装置が大掛かりとなり高価である。
【0013】
このため、色付きの液体製品を瓶詰め若しくはペットボトルに充填した後は、従来異物検査は全く実施されていなかった。製品の完璧を追求するために、瓶又はペットボトルでの異物検査を確実に行うことが要請されており、これは色付き液体に対しても同様である。
【0014】
本発明は上述のような事情からなされたものであり、本発明の目的は、飲料や薬剤などの液体製品を生産する生産ラインにおいて、瓶やペットボトル等の容器内の液体に異物が混入しているか否か、或いは色付き瓶やペットボトル、色付き液体内の異物をも確実に検出することができる異物検査装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液体製品を内蔵した被検査体を撮像手段で光学的に検査し、前記被検査体に混入した異物を検査する異物検査装置に関するものであり、本発明の上記目的は、前記被検査体と前記撮像手段との間に円錐プリズムを配設することによって達成される。
【0016】
本発明の上記目的は、前記円錐プリズムを片面円錐プリズムとすることにより、或いは前記円錐プリズムを両面円錐プリズムとすることにより、或いは前記撮像手段をCCDセンサとすることにより、或いは前記液体製品及び被検査体が透明であり、前記異物が浮遊異物又は沈殿異物であることにより、或いは前記被検査体が瓶又はペットボトルであることにより、より効果的に達成される。
【0017】
また、本発明は液体製品を内蔵した被検査体を撮像手段で光学的に検査し、前記被検査体に混入した異物を検査する検査装置に関し、本発明の上記目的は、前記被検査体への光照射を波長750〜1000nmの赤外光とすると共に、前記被検査体と前記撮像手段との間に円錐プリズムを配設することにより達成される。
【0018】
本発明の上記目的は、前記赤外光を0.7mW以上かつ100W以下のパワーで照射することにより、或いは前記円錐プリズムを片面円錐プリズムとすることにより、或いは前記円錐プリズムを両面円錐プリズムとすることにより、或いは前記撮像手段をCCDセンサとすることにより、或いは前記液体製品又は前記被検査体の一方若しくは両者が色付きであるか、又は不透明若しくは半透明であることにより、或いは前記被検査体が瓶又はペットボトルであることにより、より効果的に達成される。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明は、飲料や薬剤などの液体製品(液状製品を含む)を生産する生産ラインにおいて、赤外光やCCDセンサ等を用いて、瓶やペットボトル内に金属、布、髪、ごみ等の異物(浮遊異物、沈殿異物)が混入していないか否かを、円錐プリズムによる部分的な拡大機能を用いて検査する。特に液体製品がコーヒー、コーラ、ジュース、牛乳といった色付き液体の場合、或は液体製品がミネラルウォータ等のように透明であって、瓶やペットボトルが半透明や色付きの場合でも、液体内に混入した異物を生産ラインを止めずに、円錐プリズムの拡大機能を用いることによって確実に検出することができる。即ち、本発明では、製品の製造/加工工程において発生する異物、例えば原料の検査で除去しきれていない原料異物、生産ラインに乗せる段階で混入する可能性のある環境異物、生産中に製造機自体から発生する製造機異物を最終段階で確実に検出し、異物が含まれた不良製品を確実に除去するため、異物が存在する場所を部分的に拡大して確実かつ安定的に検出するようにしている。
【0020】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0021】
図1は本発明の異物検査装置の基本構成を示しており、被検査体としてのペットボトル20内には液体(例えば水、点滴薬等)21が充填されており、液体21内には異物22が混入している。ペットボトル20の頂部には光源23が配設されており、ペットボトル20の底部には片面円錐プリズム10を介してCCD(Charge−Coupled Device)センサ30が配設されている。片面円錐プリズム10は図2に示すような構造で、透明ガラス、石英等で成っている。
【0022】
このようにペットボトル20とCCDセンサ30との間に片面円錐プリズム10を介挿することにより、ペットボトル20の底部が部分的に拡大されるので、異物22を拡大した状態で検出することができる。これにより、異物検査の高精度化を実現できる。
【0023】
図3は片面円錐プリズム10がない状態でのCCDセンサ30の撮像画像を示しており、図4はその2値画像である。これに対して、CCDセンサ30とペットボトル20との間に片面プリズム10を介挿すると、図5に示すような撮像画像が得られ、図6の2値画像となる。これら実際の画像データより、異物検査の高精度化が裏付けられる。
【0024】
片面円錐プリズム10は平面底部に対して、図7に示すような光路を通ると想定される。即ち、円錐中心部0に近い場所(例えばA点)での光路はL1であり、小さな放射角α1で出力され、円錐中心部0から離れた場所(例えばB点)での光路はL2であり、大きな放射角α2で出力される。放射角αが小さいことは底面画像拡大の倍率mが小さいことを意味し、放射角αが大きいことは底面画像拡大の倍率mが大きいことを意味する。従って、円錐中心部0からの距離rと倍率mの関係は図8のようになり、倍率mが円錐中心部0より離れるに従って大きくなっている。このため、ズーム機構が場所を問わず常に一定の倍率(図12の特性A)であるのと相違している。
【0025】
このような円錐プリズム10に対して図9に示すように、上方側に対しても円錐プリズムを合わせた両面円錐プリズム11とすると、その光路は図10に示すように出力光L4が角度αだけ傾斜して出力される。両面円錐プリズム11の下面側のプリズム角度がθ1であり、上面側のプリズム角度がθ2であり、出力光L4の出力角度をαとした場合、その特性は図11に示すようになる。即ち、プリズム角度θ1は出力角度αには関係せず、プリズム角度θ2に応じて変化し、プリズム角度θ2が90度のときに出力角度αは0になり、プリズム角度θ2が0度のときに正側で無限大となり、プリズム角度θ2が180度のときに負側で無限大となる。
【0026】
従って、0度<θ2<90度の範囲でプリズム角度θ2を設定することによって、所望の拡大画像を得ることができる。両面円錐プリズム11の最大径の半径値をr1とした場合、プリズム先端(半径=0)から半径r1までの倍率mは図12の特性Bに示すように2次関数的に変化し、特性Aで示すようなズーム機構による一定の倍率とは相違する。つまり、ズーム機構を用いて拡大した場合には特性Aで示すように、中心位置(半径=0)から外部(半径r)に向かって一定の倍率となるのに対し、両面円錐プリズム11を用いた場合には特性Bで示すように、中心位置(半径=0)での倍率が0であり、外部に向かって次第に倍率mが大きくなっている。このため、従来のように全体を拡大することなく、被検査体の一部を部分的に拡大して異物を検出することができる。
【0027】
図13は、このような両面プリズム11を用いた異物検査装置を図1に対応させて示しており、この装置でCCDセンサ30が撮像する画像は図14であり、その2値画像は図15となる。かかる実際の画像データからも、異物が最も沈殿し易い容器底部の外側の窪みに向かうにつれて拡大されていることが分かる。
【0028】
図16は本発明の更に他の実施例を示しており、液体42がコーヒー、コーラ、牛乳等の色付きの液体の場合、若しくは瓶やペットボトル等の容器41が不透明又は半透明の場合の実施例である。液体42が色付きのため、異物44は外部からは見ることができず、目視や光学的な手法では異物44の検出は困難である。しかしながら、波長750〜1000nmの赤外光を赤外光源40よりパワー0.7mW〜100Wの範囲で照射し、容器41からの透過光を対物レンズ(図示せず)で集光してCCDセンサ30で受光すると、異物44を検出することができる(例えば本出願人による特願2000−357665、特願2001−18055)。CCDセンサ30は青から近赤外まで伸びた広く高い波長感度特性(受光器が反応する範囲の波長と感度)を有しており、光子を捉える量子効率が高い。写真の量子効率はせいぜい2〜3%であるが、CCDセンサ30では90%にも達する。また、CCDセンサ30は同時に測定できる明るさの最低と最高の比(ダイナミックレンジ)が大きく、直線性が良いという特色を持つ。
【0029】
このような特徴を有する結果、CCD上に透過光が当たった時に自由電子が発生する現象(光電効果)を利用して区画の中に電子を貯め、一定の時間の露光の後にその電子を順番に読み出すだけで、水溶液のような光透過率の高い分子の場合には、水溶液が色付きや真っ黒でも水溶液を透明に変えてしまう作用を有することが分った。水溶液が透明で、容器が色付きの場合も同様である。
【0030】
次に、本発明の生産ラインへの応用例を図17に示して説明する。
【0031】
生産ライン60上を例えばペットボトルが流れており、このペットボトルを光源61で照射し、反対側に配設された両面円錐プリズム11(又は片面円錐プリズム10)及びCCDセンサ62で検出する。CCDセンサ62の検出信号は画像処理部63で画像処理され、異物判定回路64で異物の有無が判定され、異物の存在が判定されると排除信号RSを出力する。生産ライン60にはペットボトルの振分け部65が設けられており、排除信号RSに対応したペットボトルを排除して、良品と不良品とを振分ける。これにより、良品のみを生産して出荷することができる。
【0032】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、受光素子が撮像する画面を部分的に拡大して異物を検出するので、異物の検出を確実に行うことができる。本発明では、検査の際に撮像手段側に円錐プリズムを用いており、容器の底部形状の特に異物が沈殿し易い部分を拡大すると共に、検査対象エリア全面を同時に撮像することができるので、容器等に混入した異物を高速かつ高精度に検査することができる。
【0033】
更に、色付きの液体が瓶やペットボトルに充填された状態でも、また、瓶やペットボトルが色付きであっても、内部に異物が混入されておればその異物を検出することができると共に、異物混入の不良製品を排除することができる。そのため、瓶やペットボトルなどの容器に充填して最終製品とする直前までに混入する可能性のある異物を排除することが可能となるので、製品の一層の安全性を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す基本構成図である。
【図2】片面円錐プリズムの斜視構造図である。
【図3】CCDセンサの撮像画像の一例を示す図である。
【図4】図3の2値画像である。
【図5】片面円錐プリズムを介挿したときのCCDセンサの撮像画像の一例を示す図である。
【図6】図5の2値画像である。
【図7】片面円錐プリズムの光路例を示す図である。
【図8】片面円錐プリズムの倍率分布を示す図である。
【図9】両面円錐プリズムを示す斜視構造図である。
【図10】両面円錐プリズムの光路例を示す図である。
【図11】両面円錐プリズムの特性例を示す図である。
【図12】両面円錐プリズムの倍率分布を示す図である。
【図13】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図14】両面円錐プリズムを介挿したときのCCDセンサの撮像画像の一例を示す図である。
【図15】図14の2値画像である。
【図16】本発明の更に他の実施例を示す構成図である。
【図17】本発明の応用例を説明するための図である。
【図18】ペットボトルの底部構造と異物の沈殿を説明するための図である。
【図19】ペットボトルの底部構造と異物の沈殿を説明するための図である。
【図20】従来の光学検出装置の一例を示す図である。
【図21】従来の検出装置の光学系を説明するための図である。
【図22】従来の検出装置の光学系を説明するための図である。
【符号の説明】
10 片面円錐プリズム
11 両面円錐プリズム
20、41、100、102 ペットボトル
21、42 液体
22、43、101、103 異物
23、61 光源
30 CCDセンサ
40 赤外光源
Claims (13)
- 液体製品を内蔵した被検査体を撮像手段で光学的に検査し、前記被検査体に混入した異物を検査する検査装置において、前記被検査体と前記撮像手段との間に円錐プリズムを配設したことを特徴とする異物検査装置。
- 前記円錐プリズムが片面円錐プリズムである請求項1に記載の異物検査装置。
- 前記円錐プリズムが両面円錐プリズムである請求項1に記載の異物検査装置。
- 前記撮像手段がCCDセンサである請求項1乃至3のいずれかに記載の異物検査装置。
- 前記液体製品及び被検査体が透明であり、前記異物が浮遊異物又は沈殿異物である請求項1乃至4のいずれかに記載の異物検査装置。
- 前記被検査体が瓶又はペットボトルである請求項5に記載の異物検査装置。
- 液体製品を内蔵した被検査体を撮像手段で光学的に検査し、前記被検査体に混入した異物を検査する検査装置において、前記被検査体への光照射を波長750〜1000nmの赤外光とすると共に、前記被検査体と前記撮像手段との間に円錐プリズムを配設したことを特徴とする異物検査装置。
- 前記赤外光を0.7mW以上かつ100W以下のパワーで照射するようになっている請求項7に記載の異物検査装置。
- 前記円錐プリズムが片面円錐プリズムである請求項7又は8に記載の異物検査装置。
- 前記円錐プリズムが両面円錐プリズムである請求項7又は8に記載の異物検査装置。
- 前記撮像手段がCCDセンサである請求項7乃至10のいずれかに記載の異物検査装置。
- 前記液体製品又は前記被検査体の一方若しくは両者が色付きであるか、又は不透明若しくは半透明である請求項7に記載の異物検査装置。
- 前記被検査体が瓶又はペットボトルである請求項7に記載の異物検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002268290A JP2004045364A (ja) | 2002-05-14 | 2002-09-13 | 異物検査装置 |
Applications Claiming Priority (2)
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JP2002137886 | 2002-05-14 | ||
JP2002268290A JP2004045364A (ja) | 2002-05-14 | 2002-09-13 | 異物検査装置 |
Publications (1)
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JP2004045364A true JP2004045364A (ja) | 2004-02-12 |
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Family Applications (1)
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JP2002268290A Pending JP2004045364A (ja) | 2002-05-14 | 2002-09-13 | 異物検査装置 |
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JP (1) | JP2004045364A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012042366A (ja) * | 2010-08-20 | 2012-03-01 | Kirin Techno-System Co Ltd | 異物検査装置 |
-
2002
- 2002-09-13 JP JP2002268290A patent/JP2004045364A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012042366A (ja) * | 2010-08-20 | 2012-03-01 | Kirin Techno-System Co Ltd | 異物検査装置 |
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