JP2007064905A - Method of detecting foreign matter in container, and device therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像手段で得た液体が封入された透明な容器の映像から容器内に混入した異物を検出する容器内異物検出方法とその装置に関するものである。 The present invention relates to an in-container foreign matter detection method and apparatus for detecting foreign matter mixed in a container from an image of a transparent container filled with a liquid obtained by an imaging means.
飲料水などを封止した容器内に異物が混入することは殆ど発生しないが、容器内へ混入する異物を見てみると、その主たるものは容器を成形製作する段階での容器材料の破片とか内容物の液体を充填する装置の部品や部品破片である。異物が人体へ悪影響を齎す可能性もあることから、混入頻度に関わらず、異物を確実に発見、除去することが必要である。 Foreign matter is rarely mixed in containers that are sealed with drinking water, etc., but when looking at foreign matters mixed in the container, the main thing is the debris of the container material at the stage of molding and manufacturing the container. It is a part or part fragment of a device that fills the liquid of the contents. Since foreign matter may cause adverse effects on the human body, it is necessary to reliably find and remove the foreign matter regardless of the mixing frequency.
従来の異物検出の全数検査としては人の目視に頼ったものであるが、異物検出の見逃しが発生する可能性があり、検査の自動化が求められる。そこで人の目視に代えて、容器厚みの変化がある透明な容器に照明光を照射し、撮像手段で得た容器の映像から画像処理によって容器内に混入した異物を検出する装置が種々提案されている。 The conventional 100% inspection of foreign object detection relies on human visual inspection. However, there is a possibility that foreign object detection may be overlooked, and automation of the inspection is required. In view of this, various devices have been proposed for irradiating a transparent container with a change in container thickness with illumination light, and detecting foreign matter mixed in the container by image processing from the image of the container obtained by the imaging means. ing.
撮像手段を使って搬送路上を順次搬送されていく容器内部の異物を検出する従来技術として、下記特許文献1に記載のものがある。
As a conventional technique for detecting foreign matter inside a container that is sequentially transported on a transport path using an imaging means, there is one described in
撮像手段としてCCD(電荷結合素子)カメラを使って異物検出制御部内で映像(画像)処理する場合、映像情報に関わる一連の動作時間は、(1)CCDの各画素に電荷を蓄積させる露出時間t1,(2)カメラコントローラがCCDの各画素から画像データとして電荷の大きさと位置データを読み出し、画像処理装置に転送するまで内蔵メモリに一時的に保管している読出時間t2,(3)カメラコントローラの内蔵メモリに一時的に保管している画像データを画像処理装置などの記憶領域に記憶させるためのデータ転送時間t3,(4)画像処理装置が記憶領域の画像データを使って画像処理の種々の演算を行なう画像処理時間t4の4項目が大部分を占めており、通常、前記(1)と(2)を合わせて撮像時間、その撮像時間で露出と読み出しを行なうことを撮像と呼んでいる。 When video (image) processing is performed in the foreign matter detection control unit using a CCD (charge coupled device) camera as an imaging means, a series of operation times related to video information are (1) exposure time for accumulating charges in each pixel of the CCD. t1, (2) Read time t2, (3) Camera in which the camera controller reads the charge magnitude and position data as image data from each pixel of the CCD and temporarily stores them in the built-in memory until they are transferred to the image processing device Data transfer time t3 for storing the image data temporarily stored in the built-in memory of the controller in the storage area of the image processing apparatus or the like. (4) The image processing apparatus uses the image data in the storage area for image processing. The four items of image processing time t4 for performing various operations occupy most of the time. Usually, the above (1) and (2) are combined to capture the exposure time and the exposure time. It is called imaging to be read.
1本の容器を画像処理する場合には、露出時間t1,読出時間t2,データ転送時間t3,画像処理時間t4を加算した総和時間Tが必要であり、先行した容器の映像を画像処理している最中には、次に搬送される容器の画像処理に制限が発生する。 When image processing is performed for one container, a total time T obtained by adding the exposure time t1, the reading time t2, the data transfer time t3, and the image processing time t4 is necessary. In the meantime, the image processing of the next transported container is limited.
即ち、CCDカメラへの露出中は光の強度に応じて素子に電荷を蓄積しており、この時間中は現在の映像の光量データを取り込んでおり、データの混同を避けるため次の露出はできず、また、露出が終了するまで読み出しもできない。 That is, during exposure to the CCD camera, charges are accumulated in the device according to the light intensity, and during this time, the current light quantity data is captured, and the next exposure can be made to avoid data confusion. In addition, reading cannot be performed until the exposure is completed.
露出が終了すれば、各素子の電荷量を順次取り出す読出時間となる。この読出時間中もデータの混同を避けるため、次の映像の露出はできない。つまり、CCDカメラの露出時間中に、次の映像の露出や前の映像の読み出しはできない。 When the exposure is completed, it becomes a reading time for sequentially taking out the charge amount of each element. During the readout time, the next video cannot be exposed to avoid data confusion. That is, during the exposure time of the CCD camera, the next image cannot be exposed or the previous image cannot be read.
このため、隣同士の容器が接触したり、容器間隔が小さい状態での搬送では、前の映像の処理が終了する前に次の映像の露出タイミングとなる可能性があり、正常な映像処理を確実に実行するために、タイミングスクリューなどの機器を設置して容器間隔を一定量確保するための手段を設けたり容器の搬送速度を下げたりして、単位時間当たりの処理数を下げる必要がある。 For this reason, if the containers next to each other are in contact with each other or transported in a state where the distance between the containers is small, there is a possibility that the next video will be exposed before the processing of the previous video is completed. In order to ensure execution, it is necessary to reduce the number of treatments per unit time by installing a device such as a timing screw to provide a means for securing a certain amount of container spacing or reducing the container transport speed. .
この問題は、容器内に混入したより小さい異物を検出しようとして、画素数が多いCCDカメラを使用するほど、データ量が多くなるために顕著に現われて、単位時間当たりの処理数を下げざるを得ず、異物検出の処理能力は低下する。 This problem appears more prominently as the amount of data increases as a CCD camera with a larger number of pixels is used to detect smaller foreign matter mixed in the container, and the number of processes per unit time must be reduced. In other words, the processing capacity for detecting foreign matter is reduced.
それゆえ本発明の目的は、単位時間当たりの処理能力が高い容器内異物検出方法とその装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a container foreign matter detection method and apparatus having a high processing capacity per unit time.
また,本発明の目的は、小さい異物でも時間を掛けることなく検出することができる容器内異物検出方法とその装置を提供することにある。 It is another object of the present invention to provide a container foreign matter detection method and apparatus capable of detecting even a small foreign matter without taking time.
上記目的を達成する本発明容器内異物検出方法の特徴とするところは、撮像手段で得た液体が封入された透明な容器の映像から容器内に混入した異物を検出する容器内異物検出方法において、容器の撮像範囲を縦横各方向に任意個数に分割して、その分割数に対応した撮像手段を設置しておき、各撮像手段で得た容器の分割された各領域の画像データについて画像処理手段で画像処理を行なって容器内に混入した異物を検出することにある。 A feature of the container foreign matter detection method of the present invention that achieves the above object is that the container foreign matter detection method detects foreign matter mixed in the container from the image of the transparent container filled with the liquid obtained by the imaging means. The image pickup range of the container is divided into an arbitrary number in each of the vertical and horizontal directions, and image pickup means corresponding to the division number is installed, and image processing is performed on the image data of each divided region of the container obtained by each image pickup means The object is to perform image processing by means to detect foreign matter mixed in the container.
また、上記の目的を達成する本発明容器内異物検出装置の特徴とするところは、撮像手段で得た液体が封入された透明な容器の映像から容器内に混入した異物を検出する容器内異物検出装置において、容器の撮像範囲を縦横各方向に任意個数に分割した各領域に対応するように複数の撮像手段を設置し、各撮像手段で得る容器の分割された各領域の画像データについて画像処理をして容器内に混入した異物を検出する画像処理手段を設けたことにある。 Further, the foreign object detection device in the container that achieves the above object is characterized in that the foreign object in the container that detects the foreign material mixed in the container from the image of the transparent container filled with the liquid obtained by the imaging means. In the detection device, a plurality of imaging means are installed so as to correspond to each area obtained by dividing the imaging range of the container in an arbitrary number in the vertical and horizontal directions, and the image data of each divided area of the container obtained by each imaging means The image processing means for detecting the foreign matter mixed in the container after processing is provided.
本発明によれば、各撮像手段で露出と読出をそれぞれ部分的に並行して処理することができ、全体として処理時間を短縮でき、処理能力が高まる。 According to the present invention, it is possible to process exposure and reading partially in parallel in each image pickup means, so that the processing time can be reduced as a whole, and the processing capability is enhanced.
また、容器1個当たりの画素数が多くなっても、各撮像手段で露出と読出をそれぞれ部分的に並行して処理することにより、全体として処理時間を長くすることなく小さい異物を検出することができる。 Also, even if the number of pixels per container increases, it is possible to detect small foreign matters without increasing the processing time as a whole by processing exposure and reading partially in parallel in each imaging means. Can do.
以下、図に示す実施形態を説明する。なお、各図で同一物,相当物には同一符号を付けて、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments shown in the drawings will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same thing and equivalent in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
第一の実施形態を示す図1,図2において、10は容器整列部、11は入口搬送コンベア、12は搬送停止板、13は容器整列グリップコンベアである。 In FIGS. 1 and 2 showing the first embodiment, 10 is a container alignment unit, 11 is an inlet transfer conveyor, 12 is a transfer stop plate, and 13 is a container alignment grip conveyor.
透明なPET製の容器1は、容器1を搭載する部分が樹脂製あるいはゴム製である入口搬送コンベア11上を両図において右側から左方向に順次連続して搬送される。容器1には主に薬品や飲料である液体が既に充填されており、さらに容器蓋2で封止されている。
The
容器1と内容物(容器内に充填・封入してある液体)は、無色透明なものに限らず、有色透明や一般の環境光では不透明とされる場合であっても、光透過の度合いに応じて異物検出の対象とすることができる。
The
通常、異物検出はこの容器蓋2で封止された後に実施し、異物検出を実施する工程では容器1の外表面に光学的障害となる印刷物などは存在せず、異物が検出されず、良品と判断された容器1に対してのみ印刷物などを貼る場合が多い。
Normally, foreign matter detection is performed after sealing with the
図3に示すように、容器1に混入する異物としては、容器の底部に沈澱する沈澱異物3aと液中に浮遊する浮遊異物3bと液面に浮上する浮上異物3cに分かれ、浮上異物3cは沈澱異物3aや浮遊異物3bなどより少ない。また、多くの場合、沈澱異物3aは、浮遊異物3bや浮上異物3cなどより小さい。
As shown in FIG. 3, the foreign matter mixed in the
なお、図3(a)は容器1の縦断面図、図3(b)は底側から容器1を見た底面図、図3(c)は異物が沈澱した容器1の底部を拡大して示す部分的縦断面図である。
3A is a longitudinal sectional view of the
図1,図2に戻って、入口搬送コンベア11上を移動してくる容器1は、容器整列部10において容器整列グリップコンベア13のグリッパ14によって容器側面を両側から挟み込みながら搬送する。左右両側(図1では、図の上下両側)に分かれている容器整列グリップコンベア13は、各々に設置したモータがインバータによって回転駆動される。
Returning to FIGS. 1 and 2, the
グリッパ14は、図4(a)に示すごとく、ゴム製で内部が中空のかまぼこ型になっており、対向する両側の隙間の管理だけで、丸型や角型といった容器形状の違い、容器表面の起伏の有無に関わらず挟み込むことができるようになっている。
As shown in FIG. 4 (a), the
取り扱う容器の種類によっては、容器の側面起伏が大きい容器、あるいは線対称となっていない容器に対しても、内部が中空であるためグリッパ14の変形で一定範囲までは対応できる。またこのような容器に対しては、図4(b)に示すスポンジ製で鋸歯状のグリッパ15を用いてもよい。
Depending on the type of container to be handled, even a container having a large side undulation or a container that is not line-symmetric can be accommodated up to a certain range by deformation of the
図1,図2に戻って、容器1の挟み込みを行なう左右両側の容器整列グリップコンベア13は、各々右ネジと左ネジを持つ共通の一本のボールネジで直線上をスライドできる構造になっている。ボールネジの片端には回転ハンドルを付けてあり、回転ハンドルの正転方向への回転で左右両側の容器整列グリップコンベア13の隙間は小さくなり、回転ハンドルの逆転方向への回転では隙間は大きくなり、異なる容器種類への対応が極めて簡便に行なうことができる。なお、左右両側の容器整列グリップコンベア13の前後に搬送用ガイドも固定しておけば、容器整列グリップコンベア13の隙間の変更と同時に入口搬送コンベア11のガイド間隔も変わり、段取り替えがさらに簡便にできる。
1 and 2, the container
また、製造ライン全体の搬送上の都合などにより、容器1を異物検出装置内への搬送を止めたい場合には、入口搬送コンベア11の側方に設けた搬送停止板12を入口搬送コンベア11上を横切るように挿入して、容器1の投入を強制的に停止するようにしている。
次に、図2で容器整列部10の機能を説明する。
Further, when it is desired to stop the conveyance of the
Next, the function of the
入口搬送コンベア11の速度V1に対して、容器整列グリップコンベア13の速度V2は小さくしてある。
The speed V2 of the container
搬送停止板12が退避された状態において、容器1は入口搬送コンベア11の速度V1で搬送されてくると、容器整列グリップコンベア13によって挟まれ、速度V2に減速して移動することとなり、入口搬送コンベア11とは速度が異なるので、容器1は入口搬送コンベア11に対し底面をすべらせながら搬送される。容器整列グリップコンベア13の下流端で容器整列グリップコンベア13から容器1が開放されると、再び入口搬送コンベア11の速度V1に増速される。
If the
容器整列グリップコンベア13に入る位置までは様々な間隔であった容器1は、容器整列グリップコンベア13に挟まれている区間では一旦容器間隔が詰まり、容器間隔はP1まで小さくなる。次に、容器整列グリップコンベア13から開放された時点で最終的な間隔である希望する間隔P2になっていく。
The
従って、速度V1と速度V2の相対速度差によって容器間隔P2を調節することができ、速度V1に対して速度V2が小さいほど容器間隔P2を大きくすることができる。 Therefore, the container interval P2 can be adjusted by the relative speed difference between the speed V1 and the speed V2, and the container interval P2 can be increased as the speed V2 is smaller than the speed V1.
容器整列部10において容器間隔P2が確保された容器1は、入口搬送コンベア11上の浮遊異物検査部20に達する。装置架台Fの浮遊異物検査部20に対応する箇所には、照明光源21(図2参照)を設置してある。
The
浮遊異物検査部20の構成を示す図5において、ハロゲンランプを持つ照明光源21からの光をライトガイド22経由で照明光照射手段23から容器1の側方に照射する。照明光源21としては、ハロゲンランプの他に蛍光燈,LED,EL,白熱灯,メタルハライドランプ,赤外光ランプ,紫外光ランプ,その他面発光型照明装置を使うことができる。
In FIG. 5 showing the configuration of the floating foreign
ライトガイド22の内部は数百本程度の光ファイバを束ねた状態であり、照明光照射手段23で光ファイバを分け、各光ファイバの先端は直線状に配置し固定している。光ファイバの先端では光が一定の広がり角度を持つため、照明光照射手段23との距離が大きくなるに従い、直線状から徐々に広がりを持つ矩形状の透過照明光24となる。
The inside of the
容器1と反対の側方には、容器1を撮像するCCDから成る撮像カメラ(撮像手段)25を複数台配置してある。図5では、2台配置してある。
On the side opposite to the
容器1が浮遊異物検出部20に到着したことは容器検知センサ26で検知し、検知結果に基づいて図7の異物検出制御装置60は新たな映像としての撮像やデータ転送の制御及び画像処理などを行なう。容器検知センサ26としては、図示する光反射光式のほかに、光透過光式,超音波式のものを用いても良い。
The
撮像カメラ25は、視野の広さから認識すべき異物サイズを計算し、カメラの解像度との兼ね合いで設置台数を決める。即ち、カメラにおける画像素子の縦横比は縦:横=3:4程度であり、容器1は縦長で縦横比が大きく、撮像カメラ1台の視野では容器1の全体像を高精細に捉えることができない。そこで、図5の浮遊異物検出部では撮像カメラを2台設置して、容器1の上半分と下半分を分割して撮像するようにしている。
The
この場合、上半分と下半分を別々に撮像した容器1の映像は、後述するように撮像後に異物検出制御装置60(図7参照)で合成処理を行ない、境界線を判別して一つの画像としている。
In this case, the image of the
撮像カメラ25は、容器1における浮遊異物が沈澱異物に較べて大きい場合が多く撮像しやすいために、画素数が少ないCCDカメラを用いている。
The
図2において、容器1は、浮遊異物検査部20を通過後に沈澱異物検査部30のグリップコンベア31の先端に達する。容器1は容器間隔P2が確保された状態で、沈澱異物検査部グリップコンベア31に取り付けられたグリッパ32に挟み込まれながら搬送される。
In FIG. 2, the
沈澱異物検査部グリップコンベア31の構造は、容器整列グリップコンベア13と同様であり、容器1の両側面を挟み込みながら搬送できるようになっている。左右隙間の調節も同様に共通のボールネジに取り付けた回転ハンドルによって行なう。
The structure of the settled foreign matter inspection
沈澱異物検査部グリップコンベア31が容器1の両側面を挟み込んでいる領域には、容器整列部10での入口搬送コンベア11に相当するコンベアは存在せず、容器1の底部は開放状態にある。
この沈澱異物検査部30の構造を、図6に示す。
There is no conveyor corresponding to the
The structure of the precipitated foreign
グリッパ32は、図4(b)のスポンジ製で鋸歯状のものを使っている。図6の沈澱異物検出部30には、容器1の搬送方向に1個の照明光照射手段33を設置してある。
The
容器1の側面にはグリッパ32があり、装置架台Fに設置してあるハロゲンランプを持つ照明光源34(図2参照)からの光をライトガイド35を経由して照明光照射手段33から容器1に上方より照射している。照明光源34としては、浮遊異物検査部10の場合と同様のものを使えばよい。
A
ライトガイド35内の光ファイバの先端は、照明光照射手段33において直下を向けて、容器1の真上でリング状に固定している。浮遊異物検査の場合と同様に、光ファイバの先端では光が一定の広がり角度を持つ。このため、照明光照射手段33からの距離が大きくなるに従い、沈澱異物検査の場合はリング状から徐々に円状の透過照明光36となる。このとき、照明光照射手段33では光ファイバの先端がリング状配置であることから、不透明な材料の場合もある容器蓋2の影を容器1の底側に投影することはなく、異物検出における障害とはならない。容器蓋2の影が容器1の底側に投影される影響を一層避けるために、照明光照射手段33におけるリング状配置直径は容器蓋2より大きくしておくことが良い。
The tip of the optical fiber in the
沈澱異物検査部グリップコンベア31の下方には、容器1の底部を撮像するCCDから成る撮像カメラ37a,37b,37c,37dを上向きとして撮像する1箇所に並べて配置してある。図6の沈澱異物検出では4台の撮像カメラ37a〜37dにより、容器1の底部全体を上下左右の4分割として撮像するようにした例である。各撮像カメラ37a〜37dは、それぞれ照明光照射手段33から発せられ容器1を上方より透過した照明光36を捉える。
Below the settled foreign matter inspection
4台の撮像カメラ37a〜37dによる容器1の撮像は、2台の撮像カメラ25による容器1の撮像とはカメラ分割の形態が異なっている。上記したように2台の撮像カメラ25の場合は容器1の側面における縦横比が大きいために2台の撮像カメラ25を用いたが、4台の撮像カメラ37a〜37dの場合は容器底部の形状は円形で、縦横比が1:1であり、画像素子の縦横比(3:4=0.75:1)に近似しているので、1台のカメラで容器1の底部を撮像することができるが、高精細な映像を得ること及び少ない画素数のカメラを用いて画像処理の高速化を図ることから、撮像カメラ37a〜37dが捉える撮像の形状は、容器1における底部の全体像を捉える視野の形状と相似形となる視野を持つようにしてある。そのため、容器1における底部の全体像を捉える視野を縦横に等しく2分割をして田型の4領域とし、各領域を各撮像カメラ37a〜37dで撮像するようにしている。
The imaging of the
沈澱異物は小さいものまで検出することを求められることが多いので、各撮像カメラ37a〜37dは浮遊異物を検出するための撮像カメラ25に較べて高画素数(4倍以上)のものを用いている。
Since it is often required to detect even a small amount of precipitated foreign matter, each of the imaging cameras 37a to 37d has a higher number of pixels (four times or more) than the
容器1は、撮像カメラ37a〜37dの上方を順次通過する。容器1が撮像カメラ37a〜37d上を通過するか、撮像カメラ37a〜37d上に到着したことを容器検知センサ38で検知する。
The
浮遊異物検査部10と沈澱異物検査部20及びその周囲は図示していない遮光カバーで囲み、容器1および撮像カメラ25,37a〜37dへの光学的外乱となる周囲からの光を遮断し、安定した異物の検出を行なえるようにしてある。
The floating foreign
ここで、図7で異物検出制御装置(上記各請求項に記載するところの画像処理手段)60について説明する。 Here, the foreign object detection control device (image processing means described in the above claims) 60 will be described with reference to FIG.
浮遊異物検査部10や沈澱異物検査部20での容器検知センサ26,38における検知結果は、I/Oインタフェース61を介して主演算器62で把握し、シャッタ信号制御部63及びカメラコントローラ64により撮像カメラ25,37a〜37dのシャッタ信号に反映させる。
The detection results of the
シャッタ信号に基づいて撮像カメラ25,37a〜37dで容器1の映像を撮像し、カメラコントローラ64からカメラインターフェース65を介して画像処理を行なう画像データ記憶部66に一旦蓄積し、主演算器62の画像処理プログラム上で異物を抽出する画像処理を行なう。
Based on the shutter signal, the
カメラコントローラ64は、撮像カメラ25,37a〜37dに対応した複数のAD変換回路やメモリへのデータの書き込みと読み出しを行うメモリ回路を備えている。
The
主演算器62は、画像処理プログラムのほかに容器検知センサ26,38からの容器検知結果に従って撮像カメラ25,37a〜37dで撮像して得た画像データを得る撮像処理プログラムなどを備えている。画像処理プログラムは公知の技術によるものであり、撮像処理プログラムは以下説明するようにシーケンス制御によるものであるから、両プログラムについての詳細な説明は省略する。
In addition to the image processing program, the
撮像画像や撮像画像に対して既に処理を施した映像は、画像モニタ67に表示する。また、装置の起動,停止,エラーなどは操作スイッチ68や表示ランプ69で管理し、これらの管理や映像の画像処理を含めた装置全体の稼動状況管理を主演算器62と主記憶部70で担っている。この装置全体の稼動状況は、モニタ71に表示している。
The captured image and the video that has already been processed are displayed on the
図8は、浮遊異物を内部に含む容器1の映像(画像)の一例を示しており、図8(a)は図7に示した主演算器62の画像処理プログラムにより画像処理する前の2台の撮像カメラ25で得た濃淡画像M11,M12であり、図8(b)は主演算器62の画像処理プログラムにより画像処理を行った後の白と黒からなる二値画像M21,M22である。
FIG. 8 shows an example of an image (image) of the
図8では、濃淡画像M11,M12と二値画像M21,M22の境界を一点鎖線で示したが、画像モニタ67上では一点鎖線は表示されないようにしている。
In FIG. 8, the boundaries between the gray images M <b> 11 and M <b> 12 and the binary images M <b> 21 and M <b> 22 are indicated by a one-dot chain line, but the one-dot chain line is not displayed on the
浮遊異物の濃淡画像M11,M12において、容器範囲内での縦横の線のごとく、容器1の側壁部における容器起伏の影響を受けることによる暗部が発生する。照明光によってこの暗部の起伏模様を可能な限り無くして画像処理をすることにより、図8(b)の二値画像M21,M22のごとく容器1の輪郭とその周辺部とを白黒に分け、容器領域内への黒物体の有無を検索する。
In the grayscale images M11 and M12 of the floating foreign matter, dark portions are generated due to the influence of the container undulations on the side wall portion of the
黒い物体が浮遊異物3bの画像であり、二値画像M21,M22において、異物画像R1が存在すれば不良容器として、存在しなければ良品容器として、検査結果を図7に示した主記憶部70で管理しておく。
The black object is an image of the floating foreign matter 3b. In the binary images M21 and M22, the inspection result is shown as a defective container if the foreign object image R1 is present, and as a non-defective container if not, the
また、図9には沈澱異物3aを内部に含む容器を撮像カメラ37a〜37dで撮像した映像の一例を示している。図8(a)は図7に示した主演算器62の画像処理プログラムによる画像処理を行う前の濃淡画像N11〜N14であり、図8(b)は主演算器62の画像処理プログラムにより画像処理を行った後の白と黒からなる二値画像N21〜N24である。図9においても一点鎖線は濃淡画像N11〜N14,二値画像N21〜N24の境界であるが、画像モニタ67には表示されない。
FIG. 9 shows an example of an image obtained by imaging the containers containing the precipitated foreign matter 3a with the imaging cameras 37a to 37d. 8A shows grayscale images N11 to N14 before image processing by the image processing program of the
沈澱異物の場合も、沈澱異物3aの濃淡画像N11〜N14において、容器範囲内での放射状の線のごとく、容器1の底部における容器起伏の影響を受けることによる暗部が発生する。照明光によってこの暗部の起伏模様を無くし画像処理をすることにより、図9(b)の二値画像N21〜N24のごとく容器の輪郭とその周辺部とを白黒に分け、容器領域内への黒物体の有無を検索する。
Also in the case of the precipitated foreign matter, dark portions are generated in the grayscale images N11 to N14 of the precipitated foreign matter 3a due to the influence of the container undulations at the bottom of the
黒い物体が異物画像R2であり、二値画像N21〜N24において、異物画像R2が存在すれば不良容器として、存在しなければ良品容器として、検査結果を浮遊異物と併せて図7に示した主記憶部70で管理しておく。
The black object is the foreign object image R2. In the binary images N21 to N24, the inspection result is shown in FIG. 7 together with the floating foreign object as a defective container if the foreign object image R2 is present and as a non-defective container if not. Managed by the
図1にもどって、浮遊,沈澱の各異物検出検査を終えると、図7に示した主記憶部70で管理された検査結果に応じて、容器排斥部80で選別する。
Returning to FIG. 1, when the floating and sediment foreign body detection inspection is completed, the
不良容器であれば、出口搬送コンベア81の側方から容器押出しユニット82によって容器1を容器排出コンベア83側に押し出すことで、通常の製造ラインから排斥する。この容器押出しユニット82に代えて、後工程において排斥できるように容器1の目立つ位置に目印となる不良識別マークを付加しておく手段を設けても良い。
If it is a defective container, it will be discharged | emitted from a normal manufacturing line by pushing out the
次に、主演算器62が備えている撮像処理プログラムについて説明する。
Next, an imaging processing program provided in the
主演算器62における撮像処理プログラムについて、容器1個を撮像カメラ1台で異物検出を行う場合の処理時間と,容器1個を画素数4分の1の撮像カメラ4台で異物検出を行う場合の処理時間を比較しながら説明する。両方の場合において、容器1個当たりのデータ量は同じとなるため、認識できる異物サイズは変わらない。
Regarding the imaging processing program in the
図10に示すように、撮像カメラ1台で1個の容器の画像データを得る一連の処理時間として、先ず、第一に撮像カメラ内に電荷を蓄積させる露出時間t1がかかる。第二に各素子から画像データ(電荷の大きさと位置データ)を読み出し一時保管する読出時間t2がかかる。 As shown in FIG. 10, as a series of processing time for obtaining image data of one container with one imaging camera, first, an exposure time t1 for accumulating charges in the imaging camera is first taken. Secondly, it takes a read time t2 to read and temporarily store image data (charge magnitude and position data) from each element.
次に、画像データを画像データ記憶部66に記憶させるためのデータ転送時間t3を要し、最後に記憶領域の画像データを使って種々の演算を行なう画像処理時間t4を要する。 Next, a data transfer time t3 for storing the image data in the image data storage unit 66 is required, and finally an image processing time t4 for performing various calculations using the image data in the storage area is required.
それぞれの時間で同時に実行できないため、以上4項目の合計時間T0が1個の容器の映像を処理するために必要な合計時間T0となる。 Since it cannot be executed simultaneously at each time, the total time T0 of the above four items becomes the total time T0 necessary for processing the image of one container.
図10の撮像カメラ1台の場合は、露出時間t1〜画像処理時間t4までが全て前の処理が終わり次第、次の処理が始まる繰返処理となってしまう。即ち、2個目の容器の映像処理は、1個目の容器の映像処理が全て終わってから待ち時間δ1を経過して開始する。 In the case of the single imaging camera of FIG. 10, the exposure time t1 to the image processing time t4 are all repeated until the next process starts as soon as the previous process ends. That is, the video processing of the second container starts after the waiting time δ1 has elapsed after all the video processing of the first container has been completed.
従って、容器1個当たりの処理時間T1は、
T1=(T0+δ1)
=(t1+t2+t3+t4+δ1)‥(1)
の時間が掛かることになる。なお、この待ち時間δ1の必要性については、後述する。
Therefore, the processing time T1 per container is
T1 = (T0 + δ1)
= (T1 + t2 + t3 + t4 + δ1) (1)
It will take time. The necessity of this waiting time δ1 will be described later.
本発明に基づいて撮像カメラ4台による場合は、撮像カメラ4台を一つの異物検出制御装置60に接続する場合と、撮像カメラ4台を各々個別の異物検出制御装置60に接続する場合、との二つの方法を採ることができる。 In the case of using four imaging cameras according to the present invention, when four imaging cameras are connected to one foreign object detection control device 60, and when each of the four imaging cameras is connected to an individual foreign object detection control device 60, The following two methods can be taken.
なお、異物検出制御装置60の主演算器62は各撮像カメラ37a〜37dの画像データに対応した演算処理部を設けており,各撮像カメラ37a〜37dでの画像データを同時に画像処理を行うことができるものとした。
The
前者での処理時間を図11に、後者での処理時間を図12に示す。 The processing time in the former is shown in FIG. 11, and the processing time in the latter is shown in FIG.
なお、図11,図12では、1個の容器が搬送コンベア上を同一速度で搬送されるものとして、図10の例に対比して説明する。 In FIGS. 11 and 12, it is assumed that one container is transported on the transport conveyor at the same speed as compared with the example of FIG.
図11の例では、異物検出制御装置60の記憶領域は共通なものの、カメラコントローラを撮像カメラ毎に個別に設けているため、各撮像カメラ37a〜37dでの露出と読出は同時に実行できる。各撮像カメラ37a〜37dでの露出時間と読出時間を各々t1a〜t1dとt2a〜t2dで表示する。 In the example of FIG. 11, although the storage area of the foreign object detection control device 60 is common, a camera controller is provided for each imaging camera, so that exposure and reading by each of the imaging cameras 37a to 37d can be executed simultaneously. The exposure time and readout time of each imaging camera 37a to 37d are displayed as t1a to t1d and t2a to t2d, respectively.
その後の画像データ記憶部66を共通で用いるため、撮像カメラ37aでの画像データ転送時間t3a,撮像カメラ37bでの画像データ転送時間t3b,撮像カメラ37cの画像データ転送時間t3c,撮像カメラ37dの画像データ転送時間t3dを個別に要する。
Since the subsequent image data storage unit 66 is used in common, the image data transfer time t3a at the imaging camera 37a, the image data transfer time t3b at the
また,画像データの画像処理は異物検出制御装置60の主演算器において,画像データごとに演算処理部があり同時に行なうことができ、それぞれを画像処理時間t4a〜t4dで示した。 Further, the image processing of the image data can be performed simultaneously for each image data in the main computing unit of the foreign object detection control device 60, and each of them is indicated by image processing times t4a to t4d.
容器1個当たりの処理時間T2としては、各撮像カメラ37a〜37dでの露出時間t1a〜t1dと読出時間t2a〜t2dと画像処理時間t4a〜t4dがそれぞれ等しいものとして、時間t1a,t2a,t4aで示すと、
T2=t1a+t2a+t3a+t3b+t3c+t3d+t4a+δ2‥(2)
の時間がかかることになる。
As processing time T2 per container, exposure times t1a to t1d, readout times t2a to t2d, and image processing times t4a to t4d in the respective imaging cameras 37a to 37d are equal to each other at times t1a, t2a, and t4a. As shown
T2 = t1a + t2a + t3a + t3b + t3c + t3d + t4a + δ2 (2)
It will take a long time.
各撮像カメラ37a〜37dは図10の例の1/4の画素数であるため、
t1a=(t1)/4
t2a=(t2)/4
t3a+t3b+t3c+t3d=t3
t4a=(t4)/4 ‥(3)
とすることができ、
T2=(t1)/4+(t2)/4+t3+(t4)/4+δ2‥(4)
となる。
Since each imaging camera 37a to 37d has a ¼ pixel number in the example of FIG.
t1a = (t1) / 4
t2a = (t2) / 4
t3a + t3b + t3c + t3d = t3
t4a = (t4) / 4 (3)
And can
T2 = (t1) / 4 + (t2) / 4 + t3 + (t4) / 4 + δ2 (4)
It becomes.
処理時間T1と処理時間T2を等しいものとすると、余裕時間δ2は
δ2=(3/4)×(t1+t2+t4)‥(5)
だけ、長く持つことができる。
If the processing time T1 is equal to the processing time T2, the margin time δ2 is
δ2 = (3/4) × (t1 + t2 + t4) (5)
Can only have long.
図12の例は、撮像カメラ4台を各々個別の異物検出制御装置60に接続しているので、撮像カメラ37a〜37dで得た画像のデータ転送は各異物検出制御装置60においてカメラコントローラ64により画像データ記憶部66に同時に実行される。
In the example of FIG. 12, four imaging cameras are connected to the individual foreign object detection control devices 60, so that the image data obtained by the imaging cameras 37 a to 37 d is transferred by the
また図11の例と同様に、撮像を行なう露出は、撮像カメラ37a〜37dで同時に実行できる。読出もカメラコントローラ64が複数のAD変換回路とメモリ回路を備えているので、同時に実行できる。その後も各撮像カメラに対して異物検出制御装置が接続しているため,画像データの画像処理も同時に行なえる。
Similarly to the example of FIG. 11, the exposure for imaging can be performed simultaneously by the imaging cameras 37a to 37d. Since the
各撮像カメラは、図10の例の1/4の画素数を有するものとして、露出から画像処理までの各時間を下記のように表示できる。 Assuming that each imaging camera has a ¼ pixel number in the example of FIG. 10, each time from exposure to image processing can be displayed as follows.
t1a=t1b=t1c=t1d=(t1)/4
t2a=t2b=t2c=t2d=(t2)/4
t3a=t3b=t3c=t3d=(t3)/4
t4a=t4b=t4c=t4d=(t4)/4 ‥(6)
そうすると、容器1個当たりの処理時間T3としては、
T3=t1a+t2a+t3a+t4a+δ3
=((t1+t2+t3+t4)/4)+δ3‥(7)
の時間がかかることになる。
t1a = t1b = t1c = t1d = (t1) / 4
t2a = t2b = t2c = t2d = (t2) / 4
t3a = t3b = t3c = t3d = (t3) / 4
t4a = t4b = t4c = t4d = (t4) / 4 (6)
Then, as processing time T3 per container,
T3 = t1a + t2a + t3a + t4a + δ3
= ((T1 + t2 + t3 + t4) / 4) + δ3 (7)
It will take a long time.
従って、処理時間T1と処理時間T3を等しいものとすると、この場合には、図10における処理時間T1に対して、余裕時間δ3は
δ3=(3/4)×(t1+t2+t3+t4)‥(8)
だけ、多く持つことができる。
Therefore, assuming that the processing time T1 and the processing time T3 are equal, in this case, the margin time δ3 is less than the processing time T1 in FIG.
δ3 = (3/4) × (t1 + t2 + t3 + t4) (8)
Can only have a lot.
図11,図12のいずれの例でも、撮像カメラ数が4台になることで長い余裕時間δ2,δ3を持つことができている。 In both the examples of FIGS. 11 and 12, long margin times δ2 and δ3 can be obtained by using four imaging cameras.
容器1は同一速度で搬送されてくるものの、その間隔は数mmから数10mm程度のばらつきが発生する。余裕時間が無い状態でばらつきが発生すると、先行容器の画像処理中に後続容器を撮像すべきタイミングが発生してしまい、正常な撮像ができず、ひいては該当容器は検査されずに通過してしまうことになり、無検査は重大な事態である。
Although the
この問題を回避するためには、図10に示すように、先行容器の処理時間T0と後続容器の処理時間T0の間に次の撮像までの待ち時間δ1を必要として、無駄時間ができてしまう。 In order to avoid this problem, as shown in FIG. 10, a waiting time δ1 until the next imaging is required between the processing time T0 of the preceding container and the processing time T0 of the succeeding container, resulting in a dead time. .
一方、本発明において得られる余裕時間δ2,δ3は、搬送速度が同じであれば容器間隔のばらつきを吸収するものであり、充分な余裕時間さえ有れば隣り合う容器同士が接触した状態でも検査できるようになる。逆に言えば、容器間隔を作り出す整列機構を簡便なものや、大まかな制御で済ませることができ、容器間隔の制限を緩和した状態で検査できることになる。このことから、検査装置のシステムとしての信頼性を大きく向上するものとなる。また、余裕時間を短く設定すれば、単位時間内に処理できる本数は増加する。さらに,より多くの画像データを転送して取込み,画像処理を行なう時間を持つことができるため,画素数の多い撮像カメラを使用して,より小さな異物を検出できるようにすることもできる。 On the other hand, the margin times δ2 and δ3 obtained in the present invention absorb variations in container spacing if the conveyance speed is the same, and inspection is possible even when adjacent containers are in contact with each other if there is a sufficient margin time. become able to. In other words, the alignment mechanism for creating the container interval can be simplified or roughly controlled, and the inspection can be performed in a state where the restriction on the container interval is relaxed. This greatly improves the reliability of the inspection apparatus system. If the margin time is set short, the number of lines that can be processed within a unit time increases. In addition, since more image data can be transferred and taken in and time for image processing can be taken, it is possible to detect a smaller foreign object using an imaging camera having a larger number of pixels.
図11,図12の例では撮像カメラ数が4台の場合であるが、撮像カメラをより多く設置し、図13の例のように、例えば9台の各撮像カメラ37を撮像する1箇所に並べて設置し、各撮像カメラ37は容器1の全体像を捉える視野の形状と相似形となる視野で容器1の撮像範囲を縦横各方向に3分割した各領域(9領域)をそれぞれ撮像するようにしてある。
11 and 12, the number of imaging cameras is four. However, more imaging cameras are installed, and, for example, nine
容器1個当たりの処理時間は撮像カメラの設置台数分だけ短くなり、余裕時間を増やすことができる。 The processing time per container is shortened by the number of installed imaging cameras, and the margin time can be increased.
次に、処理時間を短縮する他の例となる第二の実施形態を図14で説明する。 Next, a second embodiment as another example for shortening the processing time will be described with reference to FIG.
この実施形態は、4台の撮像カメラ37a〜37dと各撮像カメラ37a〜37dに対応するライトガイド35,照明光照射手段33,容器検知センサ38などを沈澱異物検査部グリップコンベア31による容器1の搬送方向に設置してあり、各撮像カメラ37a〜37dは1個の容器1における底部の全体像を縦横に4分割した場合の全体像と相似形の各領域を順次撮像するようにしている。
In this embodiment, four imaging cameras 37a to 37d and light guides 35 corresponding to the imaging cameras 37a to 37d, illumination light irradiation means 33,
従って、各撮像カメラ37a〜37dは、1個の容器1が各撮像カメラ37a〜37dを設置してある位置に移動してきたときに容器検知センサ38による容器検知に応じて撮像をそれぞれ実行し、4台目の撮像カメラでの撮像が済んだ時点で1個の容器1についての全撮像が完了して、各撮像カメラ37a〜37dにより図9(a)に示した濃淡画像N11〜N14を得ることになる。
Therefore, each imaging camera 37a to 37d executes imaging according to the container detection by the
図1,図2に示した第一の実施形態では、複数の撮像カメラに対してライトガイド,照明光照射手段,照明光などは1組だけ設置されているため、撮像カメラごとの照明の調整は難しい。この実施形態においては、撮像カメラ1台ごとにライトガイド,照明光照射手段などを設置していることから、調整は容易である。 In the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, since only one set of light guide, illumination light irradiation means, illumination light, and the like is installed for a plurality of imaging cameras, adjustment of illumination for each imaging camera is performed. Is difficult. In this embodiment, adjustment is easy because a light guide, illumination light irradiation means, and the like are installed for each imaging camera.
また,各容器1が各撮像カメラ37a〜37d上に移る度に、各撮像カメラ37a〜37dが4個の容器1の各分割領域をそれぞれ同時に撮像することにより、第一の実施形態の場合と同様に、露出時間t1と読出時間t2を低減できるようになり、異物検出制御装置をカメラごとに個別に設置して、データ転送時間t3,画像処理時間t4を低減することができる。
In addition, as each
低減した時間は余裕時間として容器間隔のばらつきに柔軟に対応でき、検査装置のシステムとしての信頼性を向上できる。 The reduced time can be used as a margin time to flexibly cope with variations in container intervals, and the reliability of the inspection apparatus system can be improved.
撮像カメラの設置台数に比例して発生する余裕時間は、容器間隔を作り出す整列機構によって決まる搬送状態次第では、実際より短い時間で済む場合がある。余裕時間を短くすることにより処理時間を低減し、検査時間を短縮することで製造ラインの処理速度を向上することができる。 The margin time generated in proportion to the number of imaging cameras installed may be shorter than the actual time depending on the conveyance state determined by the alignment mechanism that creates the container interval. The processing time can be reduced by shortening the margin time, and the processing speed of the production line can be improved by shortening the inspection time.
1…容器
30…沈澱異物検査部
31…沈澱異物検査部グリップコンベア
32…グリッパ
33…照明光照射手段
35…ライトガイド
36…透過照明光
37a〜37d…撮像カメラ
38…容器検知センサ
1 ... Container
30 ... Precipitation foreign matter inspection section
31 ... Precipitated foreign matter inspection section grip conveyor
32 ... Gripper
33. Illumination light irradiation means
35 ... Light guide
36: Transmitted illumination light
37a to 37d ... Imaging camera
38 ... Container detection sensor
Claims (9)
容器の撮像範囲を縦横各方向に任意個数に分割して、その分割数に対応した撮像手段を設置しておき、各撮像手段で得た容器の分割された各領域の画像データについて画像処理手段で画像処理を行なって容器内に混入した異物を検出することを特徴とする容器内異物検出方法。 In the container foreign matter detection method for detecting foreign matter mixed in the container from the image of the transparent container filled with the liquid obtained by the imaging means,
The imaging range of the container is divided into an arbitrary number in each of the vertical and horizontal directions, and imaging means corresponding to the number of divisions is installed, and image processing means for the image data of each divided area of the container obtained by each imaging means A foreign matter detection method in a container, wherein image processing is performed to detect foreign matter mixed in the container.
容器の撮像範囲を縦横各方向に任意個数に分割した各領域に対応するように複数の撮像手段を設置し、各撮像手段で得る容器の分割された各領域の画像データについて画像処理をして容器内に混入した異物を検出する画像処理手段を設けたことを特徴とする容器内異物検出装置。 In the container foreign matter detection device for detecting foreign matter mixed in the container from the image of the transparent container filled with the liquid obtained by the imaging means,
A plurality of imaging means are installed so as to correspond to each area obtained by dividing the imaging range of the container in any number in the vertical and horizontal directions, and image processing is performed on the image data of each divided area of the container obtained by each imaging means. An in-container foreign matter detection apparatus comprising an image processing means for detecting foreign matter mixed in a container.
8. The foreign substance detection apparatus in a container according to claim 7, wherein the image processing means is individually installed corresponding to each imaging means.
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