JP2010151587A - 容器の外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空樽などの略円筒状の外周面を有する容器であっても高い検査性能を達成し得る外観検査装置を提供する。
【解決手段】容器の外観を検査するための装置（２０）において、略円筒状の外周面を有する容器（１）を自転させる回転機構（３）と、自転時に容器（１）の外周面の側方に位置するように固定された少なくとも１つのラインカメラ（５ａおよび５ｂ）とを設け、回転機構（３）により容器（１）を自転させながら、ラインカメラ（５ａおよび５ｂ）で容器（１）の外周面を撮像し、これにより得られた容器（１）の外周面の画像データに基づいて外観検査の合否を判別するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、容器の外観検査装置に関し、より詳細には、略円筒状の外周面を有する容器の外観を検査する装置に関する。

ビール樽などのリターナブルの樽状容器は使用後に回収されて再利用されている。回収された樽状容器（以下、単に「空樽」とも言う）は、再利用のために様々な観点から検査され、再利用に適さないものを選別除去している。具体的には、空樽検査において、例えば異種樽（回収対象の樽と種類の異なる樽）、樽体に変形（凹みなど）があるもの、汚れが付着しているもの、シールが残っているもの、取っ手にタグが付いたままになっているもの、口金が汚れているものなどが、不良樽（検査不合格）として選別除去される。

空樽検査は、一般的に、空樽を検査ラインに通して、規定の項目について順次検査することにより行われている。従来の空樽検査ラインでは、ごく一部の項目（異種樽および口金の検査など）については検査機が導入されている（特許文献１および２を参照のこと）。しかしながら、現在のところ検査機で検査可能な項目は限られており、樽体外面の汚れの有無などを判別することはできないため、最終的に検査員が目視で外観検査を行って、不良樽の抜取り作業を実施している。

特開２００５−２２４６４９号公報 特開２００４−４５２７３号公報 特開平１１−２１１４４２号公報 特開２００８−５１７２号公報

空樽検査における目視での外観検査は、品質面では検査漏れが起こり得るというリスクがあり、また、作業面では目視検査および抜取り作業が検査員への負荷となっている。

そこで、外観検査を人手によらず、装置で行うことができれば好都合である。

第一に、例えばタグや異種樽をセンサーで検知する方法（特許文献１）を外観検査に応用することが考えられる。しかしながら、多種多様な回収樽を検査し、その合否を判別するためには、多数のセンサーを要し、それらの配置および調整が困難である上、検査結果の履歴を残すことも困難である。

第二に、容器をカメラで撮像して得られた画像を解析する方法（特許文献２および３）を外観検査に応用することが考えられる。しかしながら、このような従来既知の方法を適用しても、十分な検査（判別）性能を得ることはできない。かかる方法は、エリアカメラを使用していることから、略円筒状の外周面を有している空樽をエリアカメラで（直接または間接に）撮像しても、湾曲面を一度に撮像することとなり、得られる画像に明暗や歪みが発生してしまうためであると考えられる。

結果として、上述したように目視での外観検査に頼っているのが現状である。

本発明の目的は、容器の外観検査装置であって、空樽などの略円筒状の外周面を有する容器であっても高い検査性能を達成し得る装置を提供することにある。

本発明の要旨によれば、容器の外観を検査するための装置であって、略円筒状の外周面を有する容器を自転させる回転機構と、自転時に容器の外周面の側方に位置するように固定された少なくとも１つのラインカメラとを備え、回転機構により容器を自転させながら、ラインカメラで容器の外周面を撮像し、これにより得られた容器の外周面の画像データに基づいて外観検査の合否（即ち合格および不合格のいずれか）を判別する機能を有する装置が提供される。

本発明によれば、ラインカメラを使用して容器の外周面を撮像しているので、略円筒状の外周面を、湾曲に起因する明暗および歪みなく撮像することができ、更に、ラインカメラを固定し、容器を回転させてその外周面を撮像しているので、略円筒状の外周面を、逆とした場合よりも小さいブレで撮像することができる。そして、これにより得られた容器の外周面の画像データに基づいて外観検査の合否を判別しているので、高い検査能力を達成することができる。

このような本発明の検査装置によれば、従来の目視による外観検査では本来的に回避できなかった検査漏れのリスクおよび検査員への負荷を低減することができる。加えて、本発明の検査装置によれば、電気的データ（画像データ）に基づいて外観検査の合否を判別しているので、目視による外観検査に比べて、検査結果（データ）の管理および保存が容易である。

本発明の検査装置は、容器の外周面に向かって光を照射するようにラインカメラの近傍に配置された照明を更に備えることが好ましい。これにより、例えばステンレス性容器などの周囲の光景が映り込み得るような容器であっても、映り込みを防止して、より高い検査性能を達成することができる。

本発明の検査装置は、１つの態様において、自転時に容器の外周面の側方に位置するラインカメラは少なくとも１つの対をなし、該１つの対のラインカメラが容器を挟んで互いに対向するように固定されており、回転機構により容器を半回転させる間に該１対のラインカメラの各々で容器の外周面を半周分ずつ撮像するように構成され得る。これにより、容器の外周面を全周撮像するのに要する時間を、１つのラインカメラで全周撮像する場合に比べて半分に短縮することができる。

また、本発明の検査装置は、自転時に容器の外周面の側方に位置するように固定された少なくとも１つのカラーセンサーを更に備え、回転機構により容器を自転させながら、カラーセンサーで容器の外周面の色を検知し、これにより検知された容器の外周面の色に基づいて異種容器検査の合否を判別する機能を更に有するものであってよい。これにより、外観検査および異種容器検査（一般的には異種樽検査）の双方を１つの検査装置で行うことが可能となる。

本発明におけるこのような検査装置は、１つの態様において、自転時に容器の外周面の側方に位置するカラーセンサーは少なくとも１つの対をなし、該１つの対のカラーセンサーが容器を挟んで互いに対向するように固定されており、回転機構により容器を半回転させる間に該１対のカラーセンサーの各々で容器の外周面の色を半周分ずつ検知するように構成され得る。これにより、容器の外周面の色を全周検知するのに要する時間を、１つのカラーセンサーで全周検知する場合に比べて半分に短縮することができる。

本発明の検査装置は、不合格と判別された容器を除去するリジェクト機構を更に備えることが好ましい。これにより、検査不合格の容器（いわゆる不良樽）を自動的に除去（排斥）することができ、検査員への負荷を一層低減することができる。

尚、本発明の検査装置は、所定の機能を実現するために必要な電気的要素（例えば制御部および画像処理部など）を適宜備え得る。電気的要素の接続および配置などは、本発明の装置の機能および作用に照らして、適切に設計し得るであろう。

本発明によれば、容器の外観検査装置であって、略円筒状の外周面を有する容器であっても高い検査性能を達成し得る装置が提供される。
より詳細には、ラインカメラを使用し、更に、ラインカメラを固定しつつ容器を回転させてその外周面を撮像しているので、湾曲に起因する明暗および歪みなく、かつ小さいブレで撮像することができ、そして、これにより得られた画像データに基づいて外観検査の合否を判別しているので、高い検査能力を達成することができる。
このような本発明の検査装置によれば、従来の目視による外観検査に比べて、検査漏れのリスクおよび検査員への負荷を低減することができ、加えて、検査結果（データ）の管理および保存を容易に行える。

本発明の１つの実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１は本実施形態における検査装置の概略図であって、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）は搬送方向（Ｘ方向）に沿って見た側方断面図を示す。

図１（ａ）および（ｂ）を参照して、本実施形態における検査装置２０は、略円筒状の外周面を有する容器１を自転させる回転機構３と、自転時に容器１の外周面の側方に位置するように固定されたラインカメラ５ａおよび５ｂを備える。更に、検査装置２０は、照明７ａおよび７ｂ、カラーセンサー９ａおよび９ｂならびに検査不合格の容器１’を除去するリジェクト機構１３（いずれも図１（ｂ）に図示せず）を備えることが好ましいが、これらは本発明に必須ではない。

検査対象である容器１は、搬送機構１１により、例えば図示するようにキャリアに載置されて、検査装置２０内を通ってＸ方向（図１（ａ）では紙面に平行に左から右へ向かう方向、図１（ｂ）では紙面に垂直に手前から奥に向かう方向）に搬送される。

回転機構３は、搬送経路上の所定の場所（以下、検査ステーションと言う）で容器１を、例えばＲ方向に自転させる。自転方向は半時計回りおよび時計回りのいずれでもよい。回転機構３は、例えば、図１（ｂ）に示すように先端部にチャックを備え、シリンダで伸縮可能で、容器１の口金部分をチャックで握持して自転させるものであってよい。しかしながら、回転機構３は、ラインカメラ５ａおよび５ｂによって撮像される画像に入り込まないようにして容器１を自転させ得る限り特に限定されない。

ラインカメラ５ａおよび５ｂは、容器１が検査ステーションにあるときに、その高さに亘って、適切な焦点を結んで撮像可能なように（図１（ｂ）に撮像域を点線にて模式的に示す）所定の位置（高さおよび容器１からの距離）で固定される。本実施形態において、ラインカメラ５ａおよび５ｂは１つの対をなし、容器１を挟んで互いに対向するように固定されている。概略的には、ラインカメラ５ａおよび５ｂは、容器１の中心（自転軸）を通る面内にて、自転軸に対して対称に固定されている。尚、図１（ａ）および（ｂ）では、容器１の搬送方向（Ｘ方向）に対して、ラインカメラ５ａおよび５ｂが配置される面が略垂直をなしている場合を示しているが、傾斜した角度をなしていてもよく、この場合には装置スペースをより小さくできる。

ラインカメラ５ａおよび５ｂは、少なくとも容器１を撮像する間（または自転させている間）に固定されていればよい。種々の大きさの容器１を検査するためには、ラインカメラ５ａの固定位置を容器１の大きさによって変更可能であることが好ましい。例えば、ラインカメラ５ａおよび５ｂを、シリンダで伸縮可能な固定軸（図示せず）に固定し、容器１の大きさに応じて上下動させることが好ましい。

ラインカメラ５ａおよび５ｂの近傍には、容器１の外周面に向かって光を照射するように照明７ａおよび７ｂが各々配置され得る。照明７ａおよび７ｂは、容器１の外周面のうち、ラインカメラ５ａおよび５ｂによる撮像ライン部分を照らせればよい。

また、カラーセンサー９ａおよび９ｂは、容器１が検査ステーションにあるときに、その外周面の側方に位置するように固定されている。本実施形態において、カラーセンサー９ａおよび９ｂは１つの対をなし、容器１を挟んで互いに対向するように固定されている。概略的には、カラーセンサー９ａおよび９ｂは、容器１の中心（自転軸）を通る面内にて、自転軸に対して対称に固定されている。カラーセンサー９ａおよび９ｂの高さ、容器１からの距離、向きなどは、ラインカメラ５ａおよび５ｂによって撮像される画像に入り込まず、かつ、検知した色に基づいて異種樽を判別し得るように適宜設定され得る。カラーセンサー９ａおよび９ｂは、容器１の外周面に対して斜めに向けられていてもよい。

更に、検査装置２０を通る搬送経路において、検査ステーションより下流側に、検査不合格の容器１’を除去するためのリジェクト機構１３が備えられ得る。リジェクト機構１３は、図１（ａ）に示すように、容器１’の胴体部分をＹ方向（Ｘ方向から逸れた方向）に押し出すシリンダアームなどであってよい。

これら回転機構３、ラインカメラ５ａおよび５ｂ、カラーセンサー９ａおよび９ｂ、搬送機構１１、リジェクト機構１３は、それらの動作を制御する制御部に接続され得る。ラインカメラ５ａおよび５ｂは、得られる画像データを処理する画像処理部に接続され得る。そして、検査結果を表示するインターフェースや、管理および保存するためのメモリ等も使用され得る。これらの電気的要素は、１つまたはそれ以上の電気装置として組み立てられ得る。

特に、画像処理制御は、例えば図２に示すような構成によって行い得る。図２を参照して、ラインカメラ５ａおよび５ｂがＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）インターフェースのＤＳＰ（Digital Signal Processor）ボード１および２に各々接続され、また、容器１のＲ方向の回転（１８０°回転）の変異量をデータ化するエンコーダもこれらＤＳＰボード１および２に接続されている。タッチパネルを有するＰＬＣ（Programmable Logic Controller）が、検査装置２０全体を制御するように、ＰＣＩインターフェースのＩ／Ｏ（Input/Output）ボードに接続されている。また、ＰＣＩインターフェースはＰＣ（Personal Computer）に接続され、画像データをＰＣモニターに表示できるようになっている。

次に、本実施形態の検査装置２０を用いた検査方法について説明する。本実施形態において、容器１は１個ずつ検査装置２０に通されて検査される（これは検査ラインとも呼ばれる）。

まず、容器１が搬送機構１１によりＸ方向に搬送されてきて、検査ステーション（ラインカメラ５ａおよび５ｂの間）に達すると搬送が停止される。

次に、容器１の上方より回転機構３のチャックが降りてきて容器１を握持し、容器１をＲ方向に自転させる。容器１が半回転する間、ラインカメラ５ａおよび５ｂが、照明７ａおよび７ｂからの光を浴びている容器１の外周面を、それぞれ半周分ずつ撮像する。またこの間、カラーセンサー９ａおよび９ｂが、容器１の外周面の色を検知する。

ラインカメラ５ａおよび５ｂからの画素信号を画像処理に付して画像データが得られる（ラインカメラが出力する画素データから画像データを生成する方法は、例えば特許文献４を参照のこと）。本実施形態によれば、ラインカメラ５ａおよび５ｂを用いて容器１のサイドからライン上をスキャンして撮像しているので、湾曲に起因する明暗および歪みなく撮像することができる。また、ラインカメラ５ａおよび５ｂが固定されているので、固定した容器の周囲でカメラを回転させて撮像する場合よりも、小さいブレで撮像することができる。更に、照明７ａおよび７ｂから容器１の外周面に向かって光を照射しながら撮像しているので、容器１の外周面（より詳細にはスキャン位置）に周囲の光景が映り込むのを防止できる。よって、極めて高精度の画像データを得ることができる。

得られた画像データに基づいて、外観検査につき予め設定した基準に適合するか否かを電気的に判別する。例えば、画像データを更なる画像処理に付して、容器１の外周面の地の部分（例えばビール樽の場合、銀色の部分）と異なるものと認識されたエリアがあり、このエリアが予め設定した形状（例えばラベル、ロゴなど）と異なる場合には外観検査不合格とする。

カラーセンサー９ａおよび９ｂでは色を検知でき、カラーセンサー９ａおよび９ｂからの色信号に基づいて、異種樽検査につき予め設定した基準に適合するか否かを電気的に判別する。例えば、容器１の外周面の色が、予め設定した色（例えばビール樽の場合は銀色）と異なる場合には（異種樽であるとして）異種樽検査不合格とする。

以上より、外観検査および異種樽検査が行われる。これら検査の結果、合格と判別された容器１は、検査ステーションからそのままＸ方向に搬送され、検査装置２０から取り出される。他方、不合格と判別された容器（不良樽）１’は、リジェクト機構１３により、その胴体部分をシリンダアームで押されて、Ｙ方向（Ｘ方向から逸れた方向）に除去（排斥）される。

本実施形態の検査装置２０を用いれば、従来は人手で行われてきた、容器（空樽）の外周面全体の検査を、画像処理により高い精度で行うことができ、検査漏れのリスクおよび作業負荷を低減することができる。また、得られた検査結果（履歴）はデータとして管理および保存でき、特に外観検査の画像データを残すことができるという利点が得られる。よって、工程管理として、不良樽の発生状況や検査機能力を確認することもできる。

加えて、本実施形態の検査装置２０を用いれば、外観検査と同時に異種樽検査も行うことができる。

このような検査は、検査対象の容器１の大きさによって、ラインカメラ５ａおよび５ｂならびにカラーセンサー９ａおよび９ｂの位置、回転手段３のチャックの昇降距離などを調整して実施でき、種々の容量の容器を検査することが可能である。

以上、本発明の１つの実施形態について説明してきたが、本発明を実際に適用するにあたり、種々の改変が行われ得る。

例えば、図３および図４に示すように２つの検査ステーションを設けてよい。図３および図４はこの改変例における検査装置の概略図であって、図３は上面図を示し、図４は側面図を示す。この検査装置３０においては、図３を参照して、検査ステーション１には、容器１−１を回転させる回転機構３、ラインカメラ５ａおよび５ｂ、照明７ａおよび７ｂ、ならびにカラーセンサー９ａおよび９ｂが設けられ、検査ステーション２には、容器１−２を回転させる回転機構３’、ラインカメラ５ａ’および５ｂ’、照明７ａ’および７ｂ’、ならびにカラーセンサー９ａ’および９ｂ’が設けられる。また、この場合、画像処理制御は、例えば図５に示すような構成によって行い得る。

図３および図４に示す本実施形態の改変例においては、容器１はシリンダアーム１５により入口ストッパー（図示せず）を越えて１つずつ検査装置３０内に取り込まれるが、新たに取り込まれた容器と待機ステーションにて待機している容器とが、それぞれ、検査１ステーションおよび検査２ステーションへと同時に搬送される。そして、検査１ステーションおよび検査２ステーションにて、同時に検査が行われる。即ち、検査１ステーションでは、容器１−１が回転手段３により半回転され、その間にラインカメラ５ａおよび５ｂが照明７ａおよび７ｂからの光を浴びている容器１−１の外周面を撮像して外観検査が行われ、また、カラーセンサー９ａおよび９ｂにより容器１−１の外周面の色を検知して異種樽検査が行われる。同時に、検査２ステーションでは、容器１−２が回転手段３’により半回転され、その間にラインカメラ５ａ’および５ｂ’が照明７ａ’および７ｂ’からの光を浴びている容器１−２の外周面を撮像して外観検査が行われ、また、カラーセンサー９ａ’および９ｂ’により容器１−２の外周面の色を検知して異種樽検査が行われる。これら検査後、容器１−１および１−２は同時にＸ方向に搬送され、合格と判別された容器は、そのまま検査装置から取り出され、他方、不合格と判別された容器（不良樽）１’は、リジェクト機構１３により、その胴体部分をシリンダアームで押されて、Ｙ方向（Ｘ方向から逸れた方向）に除去（排斥）される。

このような図３の改変例によれば、同時に２つの容器を検査できるので、容器を１つずつ検査する場合に比べて処理タクト（または平均処理速度）を短縮化することができる。

以上、本発明の実施形態および改変例について説明してきたが、これらは本発明の例示的態様を示すものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、ラインカメラの数を変更してもよく、また、カラーセンサーやリジェクト機構を省略してもよい。

本発明の１つの実施形態における検査装置の概略図であって、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）は搬送方向（Ｘ方向）に沿って見た側方断面図を示す。 図１の実施形態における画像処理制御を説明する概略電気回路図である。 図１の実施形態の改変例における検査装置の概略上面図である。 図１の実施形態の改変例における検査装置の概略側面図である。 図１の実施形態の改変例における画像処理制御を説明する概略電気回路図である。

符号の説明

１、１−１、１−２ 容器
１’ 検査不合格の容器
３ 回転機構
５ａ、５ｂ ラインカメラ
７ａ、７ｂ 照明
９ａ、９ｂ カラーセンサー
１１ 搬送機構
１３ リジェクト機構
１５ アーム
２０、３０ 検査装置
Ｘ 搬送方向
Ｙ リジェクト方向
Ｒ、Ｒ’ 回転（自転）方向

Claims (6)

1. 容器の外観を検査するための装置であって、略円筒状の外周面を有する容器を自転させる回転機構と、自転時に容器の外周面の側方に位置するように固定された少なくとも１つのラインカメラとを備え、回転機構により容器を自転させながら、ラインカメラで容器の外周面を撮像し、これにより得られた容器の外周面の画像データに基づいて外観検査の合否を判別する機能を有する装置。
2. 容器の外周面に向かって光を照射するようにラインカメラの近傍に配置された照明を更に備える、請求項１に記載の装置。
3. 自転時に容器の外周面の側方に位置するラインカメラは少なくとも１つの対をなし、該１つの対のラインカメラが容器を挟んで互いに対向するように固定されており、回転機構により容器を半回転させる間に該１対のラインカメラの各々で容器の外周面を半周分ずつ撮像する、請求項１または２に記載の装置。
4. 自転時に容器の外周面の側方に位置するように固定された少なくとも１つのカラーセンサーを更に備え、回転機構により容器を自転させながら、カラーセンサーで容器の外周面の色を検知し、これにより検知された容器の外周面の色に基づいて異種容器検査の合否を判別する機能を更に有する、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
5. 自転時に容器の外周面の側方に位置するカラーセンサーは少なくとも１つの対をなし、該１つの対のカラーセンサーが容器を挟んで互いに対向するように固定されており、回転機構により容器を半回転させる間に該１対のカラーセンサーの各々で容器の外周面の色を半周分ずつ検知する、請求項４に記載の装置。
6. 不合格と判別された容器を除去するリジェクト機構を更に備える、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。

Images