JP2011133254A - 異物検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異物がガラス壜の壜底部のナーリングの背後にある場合にも、異物を確実に検出することができる異物検査装置を提供する。
【解決手段】ガラス壜１の上方に配置されガラス壜１の上方からガラス壜１内を照明する照明２と、ガラス壜１の下方に配置されガラス壜１の底部１ａを透過した透過光を撮影する撮像手段３とを備え、ガラス壜１の底部１ａと撮像手段３との間に、半径方向内側と半径方向外側にそれぞれ逆円錐面を有し、半径方向内側の逆円錐面の下端に環状の開口部４ｃを形成した逆円錐状レンズ４を設け、ガラス壜１の底部１ａを透過した光の一部を逆円錐状レンズ４の環状の開口部４ｃを通過させて撮像手段３に入射させるとともに、ガラス壜１の底部外周部を透過した光の一部を逆円錐状レンズ４の半径方向内側および外側の２つの逆円錐面４ａ，４ｂを介して撮像手段３に入射させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、異物検査装置に係り、特に飲料等の液体が充填されたガラス壜の底部又は底部付近に異物が沈殿しているか否かを光学的に検査する異物検査装置に関するものである。

ガラス壜に飲料等の液体を充填した後、壜の底部又は底部付近に異物が沈殿しているか否かの検査を行っている。例えば、特開２００３−２０２３００号公報（特許文献１）に開示された壜底異物検査装置においては、ガラス壜の上方からガラス壜内を照明し、ガラス壜の下方からＣＣＤカメラによりガラス壜の底部を透過した透過光を撮影している。これにより、ＣＣＤカメラによる画像中では壜底部に沈殿した異物は明るい背景の中に暗い影となって映り、この暗い影を判別することにより異物を検出している。

特開２００３−２０２３００号公報

ガラス壜の底部又は底部付近に異物が沈殿しているか否かを光学的に検査するために、特許文献１等に開示されているように、ガラス壜の底部をＣＣＤカメラにより撮影することにより、壜の底部に沈殿した異物を検出している。
しかしながら、ガラス壜の壜底部には、通常、壜の強度を増すためのナーリング加工と呼ばれる加工が施されて凹凸部（以下、ナーリングと称す）が形成されているため、ナーリングの背後に小さな異物が隠れてしまう場合があり、異物を検出することができないという問題がある。ガラス壜においては、壜の底部は中央が周辺よりも少し高くなっているため、異物は搬送中の振動等により壜底部の周辺部に移動して、そこに留まることが多い。そのため、壜底部の異物はナーリングの上方または近傍に位置することになり、ＣＣＤカメラで得た壜底部の画像から異物の有無を検出する場合、ナーリングの背後に異物が隠れてしまい検出できないという問題点がある。

本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、異物がガラス壜の壜底部のナーリングの背後にある場合にも、異物を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を目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の異物検査装置は、底部にナーリングを有するとともに液体が充填されたガラス壜の底部に異物があるか否かを検査する装置において、ガラス壜の上方に配置されガラス壜の上方からガラス壜内を照明する照明と、ガラス壜の下方に配置されガラス壜の底部を透過した透過光を撮影する撮像手段とを備え、前記ガラス壜の底部と前記撮像手段との間に、半径方向内側と半径方向外側にそれぞれ逆円錐面を有し、前記半径方向内側の逆円錐面の下端に環状の開口部を形成した逆円錐状レンズを設け、前記ガラス壜の底部を透過した光の一部を前記逆円錐状レンズの環状の開口部を通過させて前記撮像手段に入射させるとともに、前記ガラス壜の底部外周部を透過した光の一部を前記逆円錐状レンズの半径方向内側および外側の２つの逆円錐面を介して前記撮像手段に入射させるようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、照明からの光はガラス壜の肩部および胴部を透過してガラス壜内に入射し、壜底部を照明した後に、壜底部を透過する。壜底部の底部を透過した光の一部は、逆円錐状レンズの環状の開口部を通過して撮像手段に入射し、前記壜底部の外周部を透過した光の一部は、逆円錐状レンズの半径方向内側および外側の２つの逆円錐面を透過および反射をして撮像手段に入射する。したがって、撮像手段は、壜底部を透過して直接に撮像手段に入射する光と壜底外周部を透過して逆円錐状レンズを経て撮像手段に入射する光とを同時に撮影する。本発明によれば、半径方向内側および外側の２つの逆円錐面を有した逆円錐状レンズを用いることにより、ガラス壜の壜底外周部を撮像手段により斜め下方から撮像する撮像系となり、異物が壜底外周部のナーリングの画像部分から外れて半径方向外側に映り、異物をナーリングとは明瞭に識別することができる。したがって、異物が壜底部のナーリングの上方又はその近傍にあっても、異物を確実に検出することができる。

本発明の好ましい態様は、前記逆円錐状レンズの半径方向内側の逆円錐面は、ガラス壜の底部外周部にあるナーリングよりも半径方向外側の部分を透過した光を入射させることができるように、ガラス壜の底部外周部より半径方向外側に延びていることを特徴とする。
本発明によれば、逆円錐状レンズの半径方向内側の逆円錐面は、ガラス壜の底部外周部より半径方向外側まで延びており、この半径方向内側の逆円錐面は、ガラス壜の底部外周部にあるナーリングよりも半径方向外側の部分を透過した光を入射させることができるようになっている。

本発明の好ましい態様は、前記撮像手段は、前記ガラス壜の底部外周部を透過した光は、前記半径方向内側の逆円錐面を透過して前記半径方向外側の逆円錐面で反射し、前記半径方向外側の逆円錐面からの反射光は前記半径方向内側の逆円錐面の内面側で反射し、前記半径方向内側の逆円錐面からの反射光が前記撮像手段に入射することを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記撮像手段は、前記逆円錐状レンズの環状の開口部を通過した光を撮像した内側の画像部分と前記逆円錐状レンズの半径方向内側の逆円錐面からの反射光を撮像した外側の画像部分とを１つの画像中に形成することを特徴とする。
本発明によれば、１つの画像中に、ガラス壜の壜底部全体を撮影した内側の画像部分と、ガラス壜の壜底外周部を撮影して半径方向に拡大した外側の画像部分とを形成することができるため、ナーリングより半径方向内側の壜底部に異物がある場合には、この異物を内側の画像部分から検出することができ、ナーリングの上方又はその近傍に異物がある場合には、この異物を外側の画像部分から検出することができる。

本発明の好ましい態様は、ガラス壜の直径が大きい場合は、前記逆円錐状レンズとガラス壜の底部との距離を小さくし、ガラス壜の直径が小さい場合は、前記逆円錐状レンズとガラス壜の底部との距離を大きくすることを特徴とする。
本発明によれば、ガラス壜の壜径に応じて逆円錐状レンズを昇降させることにより、壜径の大きいものから小さいものまで画像上のほぼ同じ位置に壜底部を撮像することが可能となる。

本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）本発明によれば、半径方向内側および外側の２つの逆円錐面を有した逆円錐状レンズを用いることにより、ガラス壜の壜底外周部を撮像手段により斜め下方から撮像する撮像系となり、異物が壜底外周部のナーリングの画像部分から外れて半径方向外側に映り、異物をナーリングとは明瞭に識別することができる。したがって、異物が壜底部のナーリングの上方又はその近傍にあっても、異物を確実に検出することができる。
（２）本発明によれば、１つの画像中に、ガラス壜の壜底部全体を撮影した内側の画像部分と、ガラス壜の壜底外周部を撮影して半径方向に拡大した外側の画像部分とを形成することができるため、ナーリングより半径方向内側の壜底部に異物がある場合には、この異物を内側の画像部分から検出することができ、ナーリングの上方又はその近傍に異物がある場合には、この異物を外側の画像部分から検出することができる。
（３）本発明によれば、ガラス壜の壜径に応じて逆円錐状レンズを昇降させることにより、壜径の大きいものから小さいものまで画像上のほぼ同じ位置に壜底部を撮像することが可能となる。
（４）本発明によれば、ガラス壜を回転させたり、カメラを多数設置しなくても、１つの撮像手段（カメラ）で壜底部全体の検査が可能になる。したがって、ガラス壜を搬送するための構成を簡素化することが可能になる。

図１は本発明の異物検査装置の基本構成を示す模式図である。 図２は、図１の要部拡大図であり、ガラス壜の壜底部を透過した透過光とコーンレンズとの関係を示す図である。 図３は、図１に示す照明撮像系を用いて撮影した画像である。 図４は、ガラス壜の壜径に応じてコーンレンズを昇降させることにより、ガラス壜の壜底部をＣＣＤカメラにより撮像する実施形態を示す模式図である。 図５は、ガラス壜を直線搬送しながら異物検査を行うことができる異物検査装置の具体的構成を示す図であり、異物検査装置の正面図である。

以下、本発明に係る異物検査装置の実施形態を図１乃至図５を参照して説明する。図１乃至図５において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は本発明の異物検査装置の基本構成を示す模式図である。図１において、符号１は飲料等の液体が充填されたガラス壜である。ガラス壜１は、円形断面を有し底部にナーリングを有している。ガラス壜１の上方には、ガラス壜１の上方からガラス壜内を照明する照明２が配置されている。照明２は多数のＬＥＤを配列することにより構成されている。ガラス壜１の下方には、ガラス壜１の底部を透過した透過光を撮影するＣＣＤカメラ３が配置されている。また、ガラス壜１の壜底部１ａとＣＣＤカメラ３との間には、コーンレンズ４が配置されている。コーンレンズ４は、半径方向内側にある逆円錐面である内側逆円錐面４ａと半径方向外側にある逆円錐面である外側逆円錐面４ｂとを有した逆円錐状レンズからなり、内側逆円錐面４ａの半径方向内側に環状の開口部４ｃが形成されている。

ガラス壜１の中心とコーンレンズ４の中心は、ＣＣＤカメラ３の光軸３ｘ上に位置している。ＣＣＤカメラ３はＣＣＤカメラで得られた画像を処理する画像処理装置（図示せず）に接続されている。ここで、ＣＣＤカメラ３は撮像手段を構成している。

次に、図１に示すように構成された異物検査装置の作用を説明する。
照明２からの光はガラス壜１の肩部および胴部を透過してガラス壜１内に入射し、ガラス壜１の内側から壜底部１ａを照明した後に、壜底部１ａを透過する。図１に示すように壜底部１ａの外周部を透過した透過光の一部Ｌ１は、コーンレンズ４の環状の開口部４ｃを通過して直接にＣＣＤカメラ３に入射して撮影される。コーンレンズ４の内側逆円錐面４ａは、ガラス壜１の底部外周部より半径方向外側まで延びており、ガラス壜１の底部外周部にあるナーリングよりも半径方向外側の部分を透過した光を入射させることができるようになっている。したがって、壜底部１ａの外周部を透過した透過光であって前記透過光Ｌ１より半径方向外側に透過した光Ｌ２は、コーンレンズ４の内側逆円錐面４ａを透過してレンズ内に入射し、その後外側逆円錐面４ｂで反射する。外側逆円錐面４ｂからの反射光は内側逆円錐面４ａの内面側で反射し、内側逆円錐面４ａからの反射光はＣＣＤカメラ３に入射して撮影される。なお、内側逆円錐面４ａは、ハーフミラーのように機能し、半径方向内側から内側逆円錐面４ａに入射する光を透過し、半径方向外側から内側逆円錐面４ａの内面側に入射する光を反射するようになっている。また、外側逆円錐面４ｂは通常のミラーのように機能し、半径方向内側から外側逆円錐面４ｂに入射する光を反射するようになっている。

図１においては、ナーリングがある壜底部１ａの外周部を透過した光の一部である透過光Ｌ１およびＬ２の光路を図示したが、透過光Ｌ１より壜底部の半径方向内側、例えば、壜底部の中心部等を透過した光も、コーンレンズ４の内側の環状の開口部４ｃを通過して直接にＣＣＤカメラ３に入射して撮影される。また、透過光Ｌ２と透過光Ｌ１との間の位置から壜底部１ａを透過した光も、コーンレンズ４の内側逆円錐面４ａを透過してレンズ内に入射し、その後外側逆円錐面４ｂで反射する。外側逆円錐面４ｂからの反射光は内側逆円錐面４ａの内面側で反射し、内側逆円錐面４ａからの反射光はＣＣＤカメラ３に入射して撮影される。

図２は、図１の要部拡大図であり、ガラス壜１の壜底部を透過した透過光とコーンレンズ４との関係を示す図である。図２においては、壜底部１ａの外周部のナーリング１ｎを太い実線で示している。またナーリング１ｎの上方には異物Ｆが存在している。図２に示すように、ガラス壜１の壜底部１ａを照明した光の一部は、壜底部１ａのナーリング１ｎを透過し、この透過光Ｌ１（図１のＬ１と同じ）はコーンレンズ４の内側の環状の開口部４ｃを通過して直接にＣＣＤカメラ３に入射して撮影される。この場合、ナーリング１ｎを透過した光の一部は、異物Ｆにより遮光されるので、この異物に対応した位置からＣＣＤカメラ３に入射する光は存在しない。このように、壜底部に遮光性異物が存在する場合には、この遮光性異物により遮光されるので、ＣＣＤカメラ３で得られた画像中では所定の明るさの背景の中に暗い点（または領域）となって映る。

また、ガラス壜１の壜底部１ａを照明した光の一部は、壜底部１ａのナーリング１ｎより半径方向外側の部分を透過し、この透過光Ｌ２（図１のＬ２と同じ）は、コーンレンズ４の内側逆円錐面４ａを透過してレンズ内に入射し、その後外側逆円錐面４ｂで反射する。外側逆円錐面４ｂからの反射光は内側逆円錐面４ａの内面側で反射し、内側逆円錐面４ａからの反射光はＣＣＤカメラ３に入射して撮影される。壜底部１ａに遮光性異物Ｆが存在する場合には、壜底部１ａのナーリング１ｎより半径方向外側の部分を透過した光の一部は、異物Ｆにより遮光されるので、この異物に対応した位置からＣＣＤカメラ３に入射する光は存在しない。そのため、ＣＣＤカメラ３で得られた画像中では所定の明るさの背景の中に暗い点（または領域）となって映る。一方、異物がガラス片等の透光性異物であっても、異物に入射した光は異物を透過する間に光が減衰されるので、ＣＣＤカメラ３で得られた画像中では、異物に対応した部分は、所定の明るさの背景の中にこの背景よりも薄ぼんやりと暗い点（または領域）となって映る。

図３は、図１に示す照明撮像系を用いて撮影した画像である。図３に示すように、ＣＣＤカメラ３で撮影した画像では、内側のリング状の画像部分と外側のリング状の画像部分とがある二重のリング状画像になっている。内側のリング状の画像部分は、ガラス壜１の壜底部１ａをＣＣＤカメラ３により直接に撮影した画像部分であり、この内側のリング状の画像部分中にはナーリングの多数の凹凸が明瞭に映っており、このナーリングの画像の一部に暗い点が重なって映っている。図３では、この暗い点の部分を小さな丸で囲みハイライトしている。なお、暗い点の下方に小さな丸で囲んだ部分があるが、この部分はナーリングに相当する画像部分とは若干異なるように見えるが、暗い点か否かは明瞭ではない。

一方、外側のリング状の画像部分は、ガラス壜１の壜底部１ａの外周部をコーンレンズ４を経由してＣＣＤカメラ３により撮影した画像部分である。コーンレンズ４の内側逆円錐面４ａ，外側逆円錐面４ｂによる反射光像をＣＣＤカメラ３により撮影するので、図示するような半径方向に拡大された画像部分となる。この外側のリング状の画像部分中には、ナーリングの画像部分から外れて外側に、概略円形の暗い点が映っている。図３では、この暗い点の部分を小さな丸で囲みハイライトしている。このように、壜底部１ａをＣＣＤカメラ３により直接撮像すると、ナーリング１ｎの画像部分に異物が重なって映るが、コーンレンズ４を使用することにより壜底部１ａの外周部をＣＣＤカメラ３により斜め下方から撮像する撮像系となり、異物がナーリングの画像部分から外れて半径方向外側に映り、異物をナーリングとは明瞭に識別することができる。また、図３では、概略円形の暗い点の下方に、概略菱形の輪郭の薄ぼんやりと暗い点が映っている。この暗い点の部分を小さな丸で囲みハイライトしている。この概略菱形の輪郭の薄ぼんやりと暗い点は透光性異物に対応した画像部分である。このように、透光性異物は、内側のリング状の画像部分ではナーリングと識別不可能であったが、コーンレンズ４を使用することにより壜底部１ａの外周部をＣＣＤカメラ３により斜め下方から撮像する撮像系となり、異物がナーリングの画像部分から外れて半径方向外側に映り、異物をナーリングとは明瞭に識別することができる。

図４は、ガラス壜の壜径に応じてコーンレンズ４を昇降させることにより、ガラス壜１の壜底部１ａをＣＣＤカメラ３により撮像することができる撮像系を示す模式図である。図４の左側に示すように、ガラス壜１の壜径が小さい場合には、コーンレンズ４と壜底部１ａとの距離を大きくし、図４の右側に示すように、ガラス壜１の壜径が大きい場合には、コーンレンズ４と壜底部１ａとの距離を小さくすることにより、画像上のほぼ同じ位置に壜底部を捉えることができる。すなわち、コーンレンズ４を昇降させることにより、壜径の大きいものから小さいものまで画像上のほぼ同じ位置に壜底部を撮像することが可能になる。

次に、図１乃至図３に示す基本概念を具体化した装置であって、ガラス壜１を直線搬送しながら異物検査を行うことができる異物検査装置について説明する。
図５は、ガラス壜１を直線搬送しながら異物検査を行うことができる異物検査装置の具体的構成を示す図であり、異物検査装置の正面図である。図５に示すように、異物検査装置は、ガラス壜１を直線搬送する左右一対の搬送装置１０，１０を備えており、ガラス壜１は、１対の搬送装置１０，１０の搬送ベルト１１，１１により胴部が挟持された状態で紙面と直交する方向に搬送されるようになっている。搬送ベルト１１，１１は、搬送方向の前後に設けられた一対のプーリ（図示せず）にそれぞれ巻回されており、プーリが回転することにより、搬送ベルト１１，１１はガラス壜１を挟持した状態で同一速度で走行するようになっている。

ガラス壜１の搬送経路の上方には、ガラス壜１の上方からガラス壜内を照明する照明２が配置されている。ガラス壜１の下方には、ガラス壜１の壜底部１ａを透過した透過光を撮影するＣＣＤカメラ３が配置されている。また、ガラス壜１の壜底部１ａとＣＣＤカメラ３との間には、コーンレンズ４が配置されている。

図５に示す装置において、液体が充填されたガラス壜１は、一対の搬送ベルト１１，１１により挟持されて搬送されている間に、照明２の下方およびＣＣＤカメラ３の上方を通過する。ガラス壜１が照明２の下方およびＣＣＤカメラ３の上方を通過する間に、ガラス壜１内が照明され、壜底部１ａがＣＣＤカメラ３により撮影される。この撮影時の光路は図２と同様であり、画像は図３と同様である。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。

１ ガラス壜
１ａ 壜底部
１ｎ ナーリング
２ 照明
３ ＣＣＤカメラ
３ｘ 光軸
４ コーンレンズ
４ａ 内側逆円錐面
４ｂ 外側逆円錐面
４ｃ 開口部
１０ 搬送装置
１１ 搬送ベルト
Ｆ 異物
Ｌ１，Ｌ２ 透過光

Claims (5)

1. 底部にナーリングを有するとともに液体が充填されたガラス壜の底部に異物があるか否かを検査する装置において、
   ガラス壜の上方に配置されガラス壜の上方からガラス壜内を照明する照明と、
   ガラス壜の下方に配置されガラス壜の底部を透過した透過光を撮影する撮像手段とを備え、
   前記ガラス壜の底部と前記撮像手段との間に、半径方向内側と半径方向外側にそれぞれ逆円錐面を有し、前記半径方向内側の逆円錐面の下端に環状の開口部を形成した逆円錐状レンズを設け、
   前記ガラス壜の底部を透過した光の一部を前記逆円錐状レンズの環状の開口部を通過させて前記撮像手段に入射させるとともに、前記ガラス壜の底部外周部を透過した光の一部を前記逆円錐状レンズの半径方向内側および外側の２つの逆円錐面を介して前記撮像手段に入射させるようにしたことを特徴とする異物検査装置。
2. 前記逆円錐状レンズの半径方向内側の逆円錐面は、ガラス壜の底部外周部にあるナーリングよりも半径方向外側の部分を透過した光を入射させることができるように、ガラス壜の底部外周部より半径方向外側に延びていることを特徴とする請求項１記載の異物検査装置。
3. 前記撮像手段は、前記ガラス壜の底部外周部を透過した光は、前記半径方向内側の逆円錐面を透過して前記半径方向外側の逆円錐面で反射し、前記半径方向外側の逆円錐面からの反射光は前記半径方向内側の逆円錐面の内面側で反射し、前記半径方向内側の逆円錐面からの反射光が前記撮像手段に入射する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。
4. 前記撮像手段は、前記逆円錐状レンズの環状の開口部を通過した光を撮像した内側の画像部分と前記逆円錐状レンズの半径方向内側の逆円錐面からの反射光を撮像した外側の画像部分とを１つの画像中に形成することを特徴とする請求項３記載の異物検査装置。
5. ガラス壜の直径が大きい場合は、前記逆円錐状レンズとガラス壜の底部との距離を小さくし、ガラス壜の直径が小さい場合は、前記逆円錐状レンズとガラス壜の底部との距離を大きくすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の異物検査装置。

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