JP2011149935A - 容器検査方法および容器検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】細口の容器や外表面に凹凸模様のある容器であっても、容器の底周縁部のコーナー部分に異物が存在しているかどうかの検査が可能であり、しかも、検査対象の容器を回転させずに効率よく検査を行えるようにする。
【解決手段】内視鏡２として円錐状の鏡３を用いたものを検査対象のガラスびん１の口部１１よりガラスびん１の内部へ挿入してガラスびん１の内部の所定の高さ位置に鏡３を定位させ、円錐状の鏡３の鏡面３０に写ったガラスびん１の底周縁部１３の全周にわたる像を内視鏡２の上方からカメラ１１０により撮像して検査画像を取得し、その検査画像によってガラスびん１の底周縁部１３に異物が存在しているかどうかを検査する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ガラスびんなどの透明または半透明の容器の底周縁部を容器の内側より撮像して検査するための容器検査方法と、その方法の実施に用いられる容器検査装置とに関し、特にこの発明は、細口の容器や外表面に凹凸模様のある容器であっても、容器の底周縁部のコーナー部分に異物が存在しているかどうかを精度良く検査することが可能な容器検査方法および容器検査装置に関する。

たとえば、ガラスびんの底周縁部を検査するのに、ガラスびんの口部の真上位置にカメラを下向きの姿勢で設置し、ガラスびんの底部の全体を視野に含むようにしてカメラで撮像して検査画像を取得し、その検査画像によって底周縁部に異物が存在しているかどうかを検査している。

しかし、ガラスびんの底周縁部のコーナー部分はガラスびんの内外壁面での形状の変化による光の屈折や反射のため、検査が難しく、特に、図１７に示すように、口部１１の内径が小さな細口のガラスびん１については、口部１１の真上に設置したカメラ１１０では、底部１２の全体を含む視野αの設定が困難であり、底周縁部１３のコーナー部分１３ａが検査できない場合もある。一方において、ガラスびん１の斜め上方または斜め下方にカメラ１１０を設置し、ガラスびん１のコーナー部分１３ａを含む視野内をカメラ１１０で撮像することも行われているが、ガラスびん１の外表面に凹凸模様があると、光の屈折による影が生じて適正かつ精度の良い検査画像が得られない場合がある。

先般、検査台上に支持したガラスびんの斜め上方に拡散光源を、斜め下方にカメラを、それぞれ設置し、拡散光源からの光を第１の直線偏光フィルタを通してガラスびんに投光し、検査台を回転させつつガラスびんの底周縁部を透過した光を第１の直線偏光フィルタと偏光軸が直交する第２の直線偏光フィルタを通して繰り返し撮像することにより１回転につき複数枚の検査画像を取得し、その検査画像によってガラスびんの底周縁部に異物が存在しているかどうかを検査するようにした裾底部の異物検査装置が提案された（例えば特許文献１参照）。

特開平６−２９４７６０号公報

しかし、上記の異物検査装置では、検査対象のガラスびんを回動させる必要があるため、回動機構が組み込まれた検査台が必要であり、容器検査装置の構造が複雑かつ大掛かりとなるばかりでなく、検査台を回転させつつ撮像を幾度も行うため、検査に時間がかかり、検査効率が悪く、さらに、例えば黒い汚れなどの歪みを伴わない異物は検出できず、検査精度が十分でないという問題がある。

この発明は、上記した問題に着目してなされたもので、細口の容器や外表面に凹凸模様のある容器であっても、容器の底周縁部のコーナー部分に異物が存在しているかどうかの検査を精度良く、しかも、検査対象の容器自体を回転させずに効率よく行うことができる容器検査方法および容器検査装置を提供することを目的とする。

この発明による容器検査方法は、透明または半透明の検査対象の容器の底周縁部を容器の内側より撮像して検査するためのものであり、内視鏡として円錐状の鏡を用いたものを検査対象の容器の口部より容器の内部へ挿入して所定の高さ位置に定位させ、円錐状の鏡の鏡面に写った容器の底周縁部の全周にわたる像を容器の口部の上方からカメラにより撮像して検査画像を取得し、その検査画像によって容器の底周縁部に異物が存在しているかどうかを検査することを特徴とする。

この発明の容器検査方法が適用される検査対象は、透明または半透明のガラスびんやペットボトルなどの樹脂製容器である。

この発明の一実施態様においては、前記内視鏡の円錐状の鏡として、錐面に沿う母線が直線である円錐状の鏡を用いることができる他、視野を広げるために、錐面に沿う母線が外側へ膨らむ曲線である円錐状の鏡を用いることもできる。
なお、外表面に凹凸模様のある容器を検査対象とする場合、凹凸の形態、位置、大きさなどに応じて、円錐状の鏡として円錐の高さの異なるものを選定して錐面の角度を変えることにより、外表面の凹凸による検査画像へ及ぼす影の影響などを軽減することができる。

前者の円錐状の鏡は、後者の円錐状の鏡より視野が狭いので、好ましくは、鏡を定位させる高さを複数段階に設定して各高さ位置での検査画像を取得し、取得した複数の検査画像によって容器の底周縁部に異物が存在しているかどうかを検査する。なお、後者の円錐状の鏡を用いる場合でも同様の検査方法を採択してもよい。

この発明による容器検査装置は、透明または半透明の検査対象の容器の底周縁部を容器の内側より撮像して検査するためのものであり、検査位置へ検査対象の容器を導きかつ検査済の容器を検査位置より導出する容器導出入機構と、容器の口部の内径より小さな外径と容器の高さより大きな長さとを有するパイプの下端部に円錐状の鏡が取り付けられた内視鏡と、容器の底部を取り囲むように配置され容器の底周縁部へ周囲から拡散光を照射する照明装置と、容器の内部の所定の高さ位置と容器の口部の上方位置との間を容器の中心線に沿って内視鏡を昇降動作させる内視鏡昇降機構と、容器の内部に挿入された内視鏡の上方位置より内視鏡の円錐状の鏡の鏡面に写った容器の底周縁部の全周にわたる像を撮像して検査画像を取得するカメラと、カメラにより取得した検査画像によって容器の底周縁部に異物が存在しているかどうかを検査する画像処理装置とを備えて成るものである。

上記した構成の容器検査装置によりガラスびんなどの透明または半透明の容器の底周縁部を容器の内側より検査するには、容器導出入機構により検査位置へ検査対象の容器を導くとともに、内視鏡昇降機構により内視鏡を容器の口部の上方位置から下降動作させ、円錐状の鏡を容器の内部の所定の高さ位置で定位させる。容器の底部を取り囲むように照明装置が配置され、容器の底周縁部へ周囲から拡散光が照射される。円錐状の鏡の鏡面には容器のコーナー部分を含む底周縁部の全周にわたる像が写る。容器の内部に挿入された内視鏡の上方にカメラが位置し、内視鏡の鏡の鏡面に写った容器のコーナー部分を含む底周縁部の全周にわたる像がカメラにより撮像される。カメラにより取得された検査画像は画像処理装置に取り込まれ、容器の底周縁部に異物が存在しているかどうかが検査される。検査済の容器は容器導出入機構より検査位置より導出される。

この発明による他の容器検査装置は、失透異物のような歪みを伴う異物が容器の底周縁部に存在しているかどうかを検査することを可能としたもので、前記照明装置と容器の底周縁部との間に介在させる第１の円偏光板と、前記カメラと内視鏡のパイプの上端面との間に介在させる第２の円偏光板とをさらに備え、照明装置からの拡散光を第１の円偏光板により円偏光させて容器の底周縁部へ周囲から照射し、内視鏡の円錐状の鏡の鏡面に写った容器の底周縁部の全周にわたる像を第２の円偏光板を介してカメラにより撮像するようにしている。

ここで、「失透異物」とは、ガラスびんなどのガラス生地中に析出した異物のことであり、また「失透」とは、ガラスを溶融して冷却するとき、溶融ガラスが一定の温度域に長く保たれることで、ガラスの成分からなる化合物の結晶が析出する現象をいう。失透異物のような歪みを伴う異物に偏光を当てると、偏光の向きが変化する。

上記した構成において、「円偏光板」は直線偏光板と１／４波長板とがはり合わされた構成のものであり、無偏光の光が直線偏光板を通るとき直線偏光になり、さらに１／４波長板を通るとき円偏光になる。円偏光には１／４波長板の軸が直線偏光板の軸に対してどちらに４５度傾いているかにより右円偏光板と左円偏光板とに分けられる。右円偏光板を通った光は右回転の円偏光となり、左円偏光板を通った光は左回転の円偏光となる。
この発明では、円錐状の鏡の鏡面に写った容器の底周縁部の全周にわたる像を撮像するので、もし、円偏光板に代えて直線偏光板を使用した場合は、直線偏光板の向きにより鏡面に写る画像が放射状または同心円状となり、カメラで取得される画像が斑状となる。したがって、円偏光板に代えて直線偏光板を使用することができない。

好ましい実施態様においては、第１の円偏光板と第２の円偏光板とは、その一方が右円偏光板、他方が左円偏光板である。例えば、第１の円偏光板が右円偏光板、第２の円偏光板が左円偏光板である場合、第１の円偏光板による右回転の円偏光は、容器の底周縁部を通って内視鏡の円錐状の鏡の鏡面で反射するとき、左回転の円偏光となり、左円偏光板である第２の円偏光板を透過するもので、カメラで撮像される画像は明るい部分、暗い部分がそのまま明部、暗部として現れる画像となる。ところが、容器の底周縁部に失透異物のような歪みを伴う異物が存在する場合、その異物を透過する光は偏光の向きが変えられる結果、第２の円偏光板で遮光され、異物の画像は明るい背景に対して暗部として現れる（この方式を「ダークオン方式」という。）。
この「ダークオン方式」によると、歪みを伴わない異物（例えば黒い汚れ）も暗部となって現れるので、歪みの有無を問わず異物の検出が可能である反面、容器の柄、模様、影なども暗部となって現れるので、異物の画像と柄などの画像との切り分けが必要である。

好ましい他の実施態様においては、第１の円偏光板と第２の円偏光板とは、いずれもが右円偏光板または左円偏光板である。例えば、第１、第２の各円偏光板が右円偏光板である場合、第１の円偏光板による右回転の円偏光は、容器の底周縁部を通って内視鏡の円錐状の鏡の鏡面で反射するとき、左回転の円偏光となり、右円偏光板である第２の円偏光板で遮光されるため、カメラで撮像される画像は明るい部分が暗部となって現れる暗い画像となる。ところが、容器の底周縁部に失透異物のような歪みを伴う異物が存在する場合、その異物を透過する光は偏光の向きが変えられる結果、第２の円偏光板を透過し、異物の画像は暗い背景に対して明部として現れる（この方式を「ライトオン方式」という。）。
この「ライトオン方式」によると、歪みを伴わない異物（例えば黒い汚れ）は暗部として埋没してしまうので、その種の異物の有無は判別できず、さらに、少なくとも一方の円偏光板を用いずに検査対象を撮像することが必要となる。

この発明の好ましい実施態様においては、前記容器導出入機構は、外周部の等角度位置に検査対象の容器を支持するチャック機構がそれぞれ配設された回転テーブル機構を含んでおり、回転テーブル機構の外周部沿いに前記カメラが設置されるとともに、回転テーブル機構の各チャック機構の配設角度位置に前記内視鏡と前記照明装置と前記内視鏡昇降機構とが回転テーブル機構と一体に回動するようにそれぞれ配置されている。

この実施態様では、容器導出入機構により導入される検査対象の容器は回転テーブル機構の外周部の等角度位置に設けられたチャック機構に次々に支持されて検査位置へ導かれる。内視鏡、照明装置、および内視鏡昇降機構は回転テーブル機構の各チャック機構の配設角度位置に配置されているので、容器が検査位置へ移動する間に内視鏡が検査可能な状態にセットされる。内視鏡がセットされた容器がカメラの設置位置を通過するとき、内視鏡の円錐状の鏡の鏡面に写った容器のコーナー部分を含む底周縁部の全周にわたる像がカメラにより撮像される。
この実施態様によると、多数個の容器を次々に連続して検査でき、容器を製造する工程中に容器の底周縁部に異物が存在しているかどうかの検査が効率よく行える。

この発明によれば、内視鏡を容器の口部から容器の内部へ挿入し、円錐状の鏡を容器の内部の所定の高さ位置で定位させて鏡面に写った容器のコーナー部分を含む底周縁部の全周にわたる像をカメラにより撮像するので、細口の容器や外表面に凹凸模様のある容器であっても、容器の底周縁部のコーナー部分に異物が存在するかどうかの検査を精度良く行うことが可能であり、しかも、検査対象の容器自体を回転させずに効率よく検査を行うことができる。

この発明のびん検査方法を示す正面から見た説明図である。 円錐状の鏡を拡大して示す正面図である。 円錐状の鏡の他の実施例を拡大して示す正面図である。 図２に示す鏡を用いたびん検査方法を示す正面から見た説明図である。 図３に示す鏡を用いたびん検査方法を示す正面から見た説明図である。 この発明の１実施例であるびん検査装置の概略構成を示す平面図である。 図６の実施例のびん検査装置の一部を破断した正面図である。 図６の実施例に用いられた内視鏡を示す一部を省略した正面図である。 第１〜第３の各カムのカム面を展開して示す説明図である。 拡散照明部の具体例を示す断面図である。 失透異物などの判別を可能としたダークオン方式の実施例の原理説明図である。 図１１の実施例で得られた画像を示す説明図である。 失透異物などの判別を可能としたライトオン方式の実施例の原理説明図である。 図１３の実施例で得られた画像を示す説明図である。 ダークオン方式によるびん検査装置の主要構成を示す断面図である。 ライトオン方式によるびん検査装置の主要構成を示す断面図である。 従来の容器検査方法を示す説明図である。

図１は、この発明のびん検査方法を示している。同図中、１は口部１１の内径が小さく胴部１４の下部の外周面に凹凸模様１５が形成されている透明かつ細口のガラスびんであり、このガラスびん１の底周縁部１３に異物が存在しているかどうかをこの発明のびん検査方法を実施してガラスびん１の内側より検査する。なお、図中、１３ａは胴部１４と底部１２との境目であるコーナー部分である。１３は底周縁部であり、コーナー部分１３ａを含む帯状の一周する領域を指している。１６はガラスびん１のくび部である。

検査対象のガラスびん１の内部には口部１１より内視鏡２が挿入されている。図示例の内視鏡２は、全長が透明な合成樹脂製またはガラス製の円筒状のパイプ２０と、パイプ２０の下端部に装着された円錐状の鏡３とで構成されている。なお、パイプ２０は、鏡３が装着されている部分が透明であれば、必ずしも全長にわたって透明である必要はない。パイプ２０は、ガラス瓶１の口部１１に対して挿脱が可能であるように、ガラスびん１の口部１１の内径より小さな外径に形成されている。また、パイプ２０は、ガラスびん１への挿入時、下端がガラスびん１の底部１２の近くまで達し、かつ上端がガラスびん１の口部１１より上方へ突出するように、ガラスびん１の高さより十分に大きい長さに形成されている。

円錐状の鏡３は、図２に示すように、円錐の錐面３１の全体が鏡面３０になっており、裾側に短軸状の台部３３が形成されている。円錐状の鏡３は頂点３２を上方に向けてパイプ２０の下端部の内孔２１へ挿入され、台部３３の下端面３４をパイプ２０の下端の開口より臨ませた状態で台部３３の外周面を透明の接着剤によりパイプ２０の内周面に固着している。内視鏡２の挿入時、円錐状の鏡３をガラスびん１の底部１２に近い所定の高さ位置に定位させる。

パイプ２０の上端の開口面に対物レンズが対向するようにカメラ１１０を配置する。カメラ１１０はＣＣＤなどの固体撮像素子を用いたカメラであり、円錐状の鏡３の鏡面３０の全体が視野θに含まれる。

図示例の円錐状の鏡３は、円錐の錐面３１に沿う母線が直線であり、この円錐状の鏡３を用いたときのカメラ１１０の視野θに対するガラスびん１の底周縁部１３の撮像領域は図１においてＡで示しているが、円錐状の鏡３として、図３に示すように、円錐の錐面３１に沿う母線が外側へ膨らむ曲線であるものを用いれば、カメラ１１０の同じ視野θに対する前記撮像領域Ａを広げることができる。なお、外表面に凹凸模様のあるガラスびん１を検査対象とする場合、凹凸の形態、位置、大きさなどに応じて、円錐の高さの異なる鏡３を選択して用いるとよい。

円錐の錐面３１に沿う母線が直線である図２の鏡３を用いるときは、例えば、図４に示すように、鏡３を定位させる高さを、図中、ｈ１〜ｈ３で示す複数段階に定め、各高さ位置においてカメラ１１０による撮像を行って撮像領域が異なる複数個（この例では３個）の検査画像を取得し、この３個の検査画像によってガラスびん１のコーナー部分１３ａを含む底周縁部１３を検査する。

一方、円錐の錐面３１に沿う母線が外側へ膨らむ曲線である図３の鏡３を用いるときは、例えば、図５に示すように、鏡３を定位させる高さを、図中、ｈで示す１箇所に定め、その高さ位置においてカメラ１１０による撮像を行って広い撮像領域の１個の検査画像を取得し、その検査画像によってガラスびん１のコーナー部分１３ａを含む底周縁部１３を検査する。

図６および図７は、上記のびん検査方法を具体的に実施するためのびん検査装置の一実施例を示している。図６はびん検査装置を上方から見た図、図７はびん検査装置を正面より見た図である。
図示例のびん検査装置は、細口のガラスびん１であっても検査することが可能な構成のものであり、ガラスびん１の底周縁部１３に異物が存在しているかどうかを検査する。このびん検査装置はガラスびん１の製造ライン上の適所に配置されており、コンベヤ４０により搬送されてきたガラスびん１をびん導出入機構４により検査位置まで導入するとともに、検査済のガラスびん１をびん導出入機構４により検査位置からコンベヤ４０上へ導出する。コンベヤ４０はベルトコンベヤであり、多数本のガラスびん１を直立状態で底面を支持している。

びん導出入機構４は、回転テーブル機構５と、コンベヤ４０と回転テーブル機構５との間に配置される導入側および導出側の各スターホイール６Ａ，６Ｂと、２個のスターホイール６Ａ，６Ｂ間に配置されるガイド機構４１と、コンベヤ４０上にスターホイール６Ａと対向させてコンベヤ４０に沿って配備される整列コンベヤ４２とで構成されている。整列コンベヤ４２はスクリューコンベヤにより構成されており、コンベヤ４０により搬送されてきた多数本のガラスびん１を一定間隔で一列に整列させて導入側のスターホイール６Ａへ導く。上記の回転テーブル機構５、各スターホイール６Ａ，６Ｂ、および整列コンベヤ４２は同期して動作するように図示しない制御装置により制御される。

導入側のスターホイール６Ａは、回転軸６０Ａに水平に支持される上下一対の回転板６１，６２を有しており、上側の回転板６１の外周の等角度位置（図示例では６０度）にガラスびん１の胴部１４の上部を支持するためのくぼみ６３が、下側の回転板６２の外周の同じ角度位置にガラスびん１の胴部１４の下部を支持するためのくぼみ６４が、それぞれ形成されている。
導出側のスターホイール６Ｂも、同様の構成のものであり、回転軸６０Ｂに水平に支持される上下一対の回転板６５，６６を有し、上側の回転板６５の外周の等角度位置（図示例では６０度）にガラスびん１の胴部１４の上部を支持するためのくぼみ６７が、下側の回転板６６の外周の同じ角度位置にガラスびん１の胴部１４の下部を支持するためのくぼみ６８が、それぞれ形成されている。

ガイド機構４１は、導入側のスターホイール６Ａの上下の回転板６１，６２と向き合う側に円弧状の第１のガイド面４３、導出側のスターホイール６Ｂの上下の回転板６５，６６と向き合う側に円弧状の第２のガイド面４５を備えている。
検査対象のガラスびん１は、導入時、図示しない床板上に底部１２が支持され、導入側のスターホイール６Ａの上下の回転板６１，６２の各くぼみ６３，６４に胴部１４の上下各部がそれぞれ支持されており、スターホイール６Ａの回転に伴ってガイド機構４１の第１のガイド面４３に沿って回転テーブル機構５に向けて移動する。
検査済のガラスびん１は、導出時、図示しない床板上に底部１２が支持されるとともに、導出側のスターホイール６Ｂの上下の回転板６５，６６の各くぼみ６７，６８に胴部１４の上下各部がそれぞれ支持されており、スターホイール６Ｂの回転に伴ってガイド機構４１の第２のガイド面４５に沿ってコンベヤ４０に向けて移動する。

回転テーブル機構５は、スターホイール６Ａによって導入された検査対象のガラスびん１を検査位置へ導くとともに、検査済のガラスびん１を検査位置からスターホイール６Ｂを経てコンベヤ４０へ導出するものであり、直立する固定軸５４上に軸受を介して回動自由に支持される回転筒５０と、回転筒５０と一体回転するように間隔をあけてそれぞれ水平に設けられた第１〜第３の回転テーブル５１〜５３と、回転筒５０の回転駆動源であるモータ５５と、モータ５５の回転を回転筒５０へ伝達する歯車伝達機構５６とを含んでいる。

第２の回転テーブル５２の外周部の等角度位置には、ガラスびん１のくび部１６を掴んで宙づり状態で支持するチャック機構７がそれぞれ設置されている。この実施例では、合計１２個のチャック機構７が３０度等角の位置に配されている。
各チャック機構７は、開閉可能な左右一対の爪７１，７２と、爪を開閉動作させる爪開閉機構７３とを備えている。爪開閉機構７３は、爪開閉駆動用の第１のカム板７５のカム面７６を転動するローラ７４を有し、ローラ７４がカム面７６に乗り上がって押されることで各爪７１，７２が開動作し、ローラ７４がカム面７６より外れて押圧力より解放されることで図示しないバネの復元力を受けて閉動作する。第１のカム７５は板状体であり、固定軸５４上に設けられた固定板５８の外周部の下面に取り付けられている。
左右の爪７１，７２は、ガラスびん１を掴んで宙吊り状態で保持することが可能なように、第２の回転テーブル５２の外周縁より外側へ突き出ている。

図６において、回転テーブル機構５は、回転中心Ｐからガイド機構４１へ向かう角度方向を基準角度位置（０度位置）に設定すると、０度〜３０度の角度範囲が検査対象のガラスびん１をチャック機構７により掴んで保持する動作が行われる領域Ｓ１、３０度〜１２０度の角度範囲がガラスびん１の検査に必要な内視鏡２や照明装置９の拡散照明部９３（詳細は後述）を検査可能な状態に位置決めする動作が行われる領域Ｓ２、１２０度〜２７０度の角度範囲がカメラ１１０による撮像を行ってガラスびん１の底周縁部１３を検査する領域Ｓ３、２７０度〜３３０度の角度範囲が内視鏡２や拡散照明部９３をもとの待機位置に戻す動作が行われる領域Ｓ４、３３０度〜３６０度の角度範囲が検査済のガラスびん１をチャック機構７から解放する動作が行われる領域Ｓ５である。
チャック機構７は、３１５度の角度位置で爪７１，７２が開き始め、０度の基準角度位置では完全に開いた状態であり、４５度の角度位置で閉じた状態になる。そのようなチャック機構７の開閉動作を実現するために、前記の爪開閉駆動用の第１のカム７５のカム面７６を９０度の角度に設定し、この第１のカム７５を、図６および図９（３）に示すように、３１５度〜４５度の角度位置に配置している。

図示例のびん検査装置では、上記の１２０度〜２７０度の領域Ｓ３が検査位置であり、１５０度、１８０度、２１０度、２４０度の各角度位置にはそれぞれカメラ１１０が高さ調節可能に設置される。検査対象のガラスびん１の種類、形状、大きさなどに応じて、４台のカメラ１１０のうちの必要な台数のカメラ１１０が用いられて検査される。
前記の図４に示したびん検査方法では、内視鏡２の鏡３を定位させる高さをｈ１〜ｈ３の複数段階に設定し、各高さ位置において異なる角度位置の３台のカメラ１１０による撮像を行って撮像領域が異なる複数個（この例では３個）の検査画像を取得するもので、内視鏡２の各高さｈ１〜ｈ３に応じた高さに３台のカメラ１１０が位置決めされる。
一方、前記の図５に示したびん検査方法では、内視鏡２の鏡３を定位させる高さをｈの１箇所に定め、その高さ位置においていずれかの角度位置の１台のカメラ１１０による撮像を行って広い撮像領域の１個の検査画像を取得するもので、内視鏡２の高さｈに応じた高さにいずれかの１台のカメラ１１０が位置決めされる。なお、この実施例では図５のびん検査方法を実施している。

カメラ１１０で得られた検査画像は画像処理装置１２０に取り込まれる。画像処理装置１２０はカメラ１１０で取得した検査画像に所定の画像処理を施し、ガラスびん１の底周縁部１３に異物が存在しているかどうかを判別して判別結果を出力する。

回転テーブル機構５の第１の回転テーブル５１上には、第２の回転テーブル５２の各チャック機構７が設置された各角度位置に、ガラスびん１の内部の底部１２に近い位置とガラスびん１の口部１１の上方位置との間をガラスびん１の中心線に沿って内視鏡２を支持して昇降動作させる内視鏡昇降機構８がそれぞれ配備されている。各内視鏡昇降機構８は、第１の回転テーブル５１上の外周部に立設された摺動レール８１と、摺動レール８１に摺動自由に支持される昇降体８２と、昇降体８２に一体に取り付けられた内視鏡ホルダ８３とで構成されている。内視鏡ホルダ８３は内視鏡２のパイプ２０の上端部を保持する。内視鏡ホルダ８３の側面には、内視鏡昇降動作用の第２のカム８５のカム面８６を転動するローラ８４が突設されている。

第２のカム８５は、有底の筒状体より成り、筒底部の中心が固定軸５４に取り付け固定されている。第２のカム８５の一周する開放端面がカム面８６になっており、ローラ８４が回転テーブル機構５の回転に伴いカム面８６を転動することにより内視鏡ホルダ８３と昇降体８２とが一体に摺動レール８１に沿って昇降動作する。

第２のカム８５のカム面８６は、回転テーブル機構５が一回転する間に、内視鏡２が上方の待機位置からガラスびん１の内部の底部近くまで下降して定位した後、上方の待機位置へ上昇するように、図９（１）に示すような形状（高さ）に設定されている。このカム面８６上をローラ８４が転動することで、内視鏡２は、図６に示したＳ１，Ｓ５の各領域では上方の待機位置に定位し、Ｓ２の領域では上方の待機位置から降下してガラスびん１の内部へ進入し、Ｓ３の領域ではガラスびん１の内部の底部に近い所定の高さ位置に定位し、Ｓ４の領域ではガラスびん１の内部から抜け出て上昇し上方の待機位置に戻る。

この実施例の内視鏡２は、図３に示した形態の円錐状の鏡３、すなわち、円錐の錐面３１に沿う母線が外側に膨らむ曲線であるものを用いているので、Ｓ３の領域（検査位置）では内視鏡２をガラスびん１の内部の底部１２に近い一定の高さｈに定位させているが（図５参照）、図２に示した形態の円錐状の鏡３、すなわち、円錐の錐面３１に沿う母線が直線であるものを用いる場合は、図９（１）において一点鎖線で示すカム面８６を有する第２のカム８５を用いることにより、カメラ１１０の設置位置毎に内視鏡２を異なる高さｈ１〜ｈ３に調節して定位させる（図４参照）。

図８は、この実施例で用いられる内視鏡２を示すもので、円筒状の不透明なパイプ２０ａの下端部に円筒状の透明なパイプ２０ｂを連結し、下端部の透明なパイプ２０ｂの内部に円錐状の鏡３が装着されている。各パイプ２０ａ，２０ｂは、ガラスびん１の口部１１に対して挿脱が可能であるように、ガラスびん１の口部１１の内径より小さな外径に形成されている。また、各パイプ２０ａ、２０ｂで構成されているパイプ２０は、ガラスびん１への挿入時、下端がガラスびん１の底部１２の近くまで達し、かつ上端がガラスびん１の口部１１より上方へ突出するように、ガラスびん１の高さより十分に長い全長に形成されている。

第２のカム８５の筒底部上には、前記した所定の角度位置（図示例では、１５０度、１８０度、２１０度、２４０度の各角度位置）に、カメラ１１０を高さ調節可能に支持するための支柱１１１が立設されている。この支柱１１１にはカメラ１１０を支持するカメラホルダ１１２が上下に移動可能に取り付けられている。

回転テーブル機構５の第３の回転テーブル５３上には、第２の回転テーブル５２の各チャック機構７が設置された角度位置に、カメラ１１０による撮像時にガラスびん１の底周縁部１３へ周囲から拡散光を照射するための拡散照明部９３がそれぞれ昇降可能に配備されている。この拡散照明部９３は、光源９０、光ファイバ束９１、および昇降機構９７とともに照明装置９を構成するもので、ガラスびん１の底部１２および底周縁部１３を取り囲むことが可能なように円環状になっている。

前記光源９０は、カメラ１１０が設置される各角度位置にそれぞれ設けられており、投光部分が第３の回転テーブル５３の下面と対向するように、後述する拡散照明部昇降用の第３のカム１００の底部上に支柱１０２により支持されている。第３の回転テーブル５３には、カメラ１１０が設置される各角度位置に開口部９２がそれぞれ設けられており、第３の回転テーブル５３の回転により開口部９２が光源９０の投光部分と向き合う角度位置にきたとき、光源９０の投光部分からの光が開口部９２を通って光ファイバ束９１に取り込まれる。なお、図示例のびん検査装置では４個の光源９０が設置しているが、使用するカメラ１１０に対応する光源９０のみ点灯させて用いる。

光ファイバ束９１は複数本の光ファイバが束ねられたものであり、一端部は端面を前記開口部９２に臨ませるようにして第３の回転テーブル５３の上面に固定され、他端部は前記拡散照明部９３に導かれて接続されている。

図１０は、拡散照明部９３のひとつの具体例を示している。図示の拡散照明部９３は、筒状の導光拡散板９４の一方の開口面を拡散板９５で塞ぐとともに、導光拡散板９４の開口端面および拡散板９５の下面に光ファイバ束９１を構成する複数本の光ファイバ（図中、矢印で示す）の端面を臨ませて成る。導光拡散板９４の外周面は粗面９４ａに形成されかつその周囲が反射シート９６により覆われている。導光拡散板９４の開口端面より内部へ導入された光は粗面９４ａで拡散されかつ反射シート９６で反射されて導光拡散板９４の内周面より導出される。拡散板９５の下面に当てられた光はその拡散板９５で拡散されて上面より照射される。

上記の拡散照明部９３は、昇降機構９７を構成する昇降ロッド９８の上端に取り付けられている。昇降機構９７はガラスびん１の底部１２および底周縁部１３を取り囲む位置とその下方位置との間をガラスびん１の中心線に沿って拡散照明部９３を支持して昇降動作させる。前記昇降ロッド９８は第３の回転テーブル５３の下面に取り付けられた昇降ガイド９９に昇降自由に支持されている。昇降ロッド９８の側面には、拡散照明部昇降動作用の第３のカム１００のカム面１０１を転動するローラ１０３が突設されている。

第３のカム１００は、有底の半筒状体より成り、筒底部が脚１０４，１０５に支持されている。このカム１００の開放された上端面は半周するカム面１０１になっており、ローラ１０３は回転テーブル機構５の回転に伴いカム面１０１を転動することにより昇降ロッド９８が昇降ガイド９９に沿って昇降動作する。

第３のカム１００のカム面１０１は、回転テーブル機構５が一回転する間に、拡散照明部９３が下方の待機位置からガラスびん１の底部１２の外周まで上昇して定位した後、下方の待機位置へ下降するように、図９（２）に示すような形状（高さ）に設定されている。このカム面１０１上をローラ１０３が転動することで、拡散照明部９３は、図６に示したＳ１，Ｓ５の各領域では下方の待機位置に定位し、Ｓ２の領域では下方の待機位置から上昇してガラスびん１の底部１２の位置に達し、Ｓ３の領域ではガラスびん１の底部１２の位置に定位し、Ｓ４の領域では下降動作して下方の待機位置に戻る。
なお、内視鏡２を複数段階に定位させて撮像する場合には、第３のカム１００として、第２のカム８５の図９（１）で一点鎖線で示したカム面８６に合わせて、図９（２）で一点鎖線で示したカム面１０１のものを用いてもよい。

上記した構成のびん検査装置によりガラスびん１の底周縁部１３を検査するには、びん導出入機構４を構成する整列コンベヤ４２およびスターホイール６Ａにより検査対象のガラスびん１をコンベヤ４０から次々に回転テーブル機構５に導いてチャック機構７により保持する。チャック機構７により宙吊り状態に保持されたガラスびん１は回転テーブル機構５の回転に伴ってカメラ１１０が設置されている検査位置へ導かれる。

ガラスびん１が検査位置へ導かれる過程において、内視鏡昇降機構８は内視鏡２をガラスびん１の上方位置から下降動作させてガラスびん１の内部へ進入させ、円錐状の鏡３をガラスびん１の内部の所定の高さ位置で定位させるとともに、照明装置９の昇降機構９７は拡散照明部９３をガラスびん１の底部１２を取り囲む位置まで上昇させ、ガラスびん１の底周縁部１３へ周囲から拡散光を照射させる。

内視鏡２のパイプ２０ｂは透明であるので、円錐状の鏡３の鏡面３０にガラスびん１の底周縁部１３の全周にわたる像が写り、この鏡面３０に写った像がカメラ１１０により上方から撮像されて検査画像が取得される。カメラ１１０により取得された検査画像は画像処理装置１２０に取り込まれ、ガラスびん１の底周縁部１３に異物が存在しているかどうかが精度良く判別される。検査済のガラスびん１は回転テーブル機構５の回転に伴って検査位置からスターホイール６Ｂへ移送されてコンベヤ４０へ導出される。

上記したガラスびんの検査において、検査対象のガラスびん１の底周縁部に異物が存在する場合、カメラ１１０により取得される検査画像に異物の画像が現れ、画像処理装置１２０において、画像の２値化処理などにより異物の画像を切り出すことにより異物の存在が判別される。多種類の異物のうち失透異物のような歪を伴う異物についてその画像を切り出すための第１の方法は、２個の円偏光板とも右円偏光板または左円偏光板のいずれか１種類用いる方法であり、図１１に示すように、照明装置９からの拡散光を第１の円偏光板１３０（例えば右円偏光板）により円偏光させてガラスびん１へ照射し、ガラスびん１の検査すべき箇所の画像を第２の円偏光板１４０（例えば右円偏光板）を介してカメラ１１０により撮像する。第１、第２の各円偏光板１３０，１４０は、直線偏光板１３１と１／４波長板１３２とがはり合わされたものであり、第１の円偏光板１３０は直線偏光板１３１を照明装置９に向けて配置され、第２の円偏光板１４０は直線偏光板１３１をカメラ１１０に向けて配置されている。

例えば、第１、第２の各円偏光板１３０，１４０が右円偏光板である場合、第１の円偏光板１３０による右回転の円偏光は、ガラスびん１を通って右円偏光板である第２の円偏光板１４０を透過するので、カメラ１１０で撮像される画像は明るい部分、暗い部分がそのまま明部、暗部として現れる画像となる。ところが、ガラスびん１に失透異物のような歪みを伴う異物が存在する場合、その異物を透過する光は偏光の向きが変えられる結果、第２の円偏光板１４０で遮光され、異物の画像は明るい背景に対して暗部として現れる（「ダークオン方式」）。

図１２は、カメラ１１０で取得されたガラスびん１の画像Ｇであり、ガラス生地や背景などの明るい部分がそのまま明部として現れている。図中、Ｇ１がガラスびん１の画像、Ｇ２が背景の画像、Ｇ３が異物の画像であり、異物の画像Ｇ３は明るい背景に対して暗部として現れている。なお、図示していないが、歪みを伴わない異物（例えば黒い汚れ）も暗部として現れる。また、図示していないが、ガラスびん１の柄、模様、影なども暗部となって現れるので、異物の画像と柄などの画像との切り分けが必要である。

失透異物のような歪を伴う異物についてその画像を切り出すための第２の方法は、右円偏光板と左円偏光板の２種類の円偏光板を用いる方法であり、図１３に示すように、照明装置９からの拡散光を第１の円偏光板１３０（例えば右円偏光板）により円偏光させてガラスびん１へ照射し、ガラスびん１の検査すべき部分の画像を第２の円偏光板１４０（例えば左円偏光板）を介してカメラ１１０により撮像する。第１、第２の各円偏光板１３０，１４０は、直線偏光板１３１と１／４波長板１３２とがはり合わされたものであり、第１の円偏光板１３０は直線偏光板１３１を照明装置９に向けて配置され、第２の円偏光板１４０は直線偏光板１３１をカメラ１１０に向けて配置されている。

例えば、第１の円偏光板１３０が右円偏光板、第２の円偏光板１４０が左円偏光板である場合、第１の円偏光板１３０による右回転の円偏光は、ガラスびん１を通って左円偏光板である第２の円偏光板１４０で遮光されるため、カメラ１１０で撮像される画像は明るい部分が暗部となって現れる暗い画像となる。ところが、ガラスびん１に失透異物のような歪みを伴う異物が存在する場合、その異物を透過する光は偏光の向きが変えられる結果、第２の円偏光板１４０を透過し、異物の画像は暗い背景に対して明部として現れる（「ライトオン方式」）。

図１４は、カメラ１１０で取得された画像Ｇであり、ガラス生地や背景などの明るい部分が暗部となって現れる暗い画像となっている。図中、Ｇ１がガラスびん１の画像、Ｇ２が背景の画像、Ｇ３が異物の画像であり、異物の画像Ｇ３は暗部の背景となる画像に対して明部として現れている。なお、図示していないが、歪みを伴わない異物（例えば黒い汚れ）は暗部となって埋没してしまうので、この種の異物の有無を判別するには明るい部分、暗い部分がそのまま明部、暗部として現れる画像を別途取得する必要がある。

図１５は、「ダークオン方式」によるびん検査装置の主要構成を示している。なお、図中、前記の図７に示したびん検査装置の構成に対応する構成は同じ符号を付することで説明を省略する。同図において、照明装置９を構成する拡散照明部９３の内面に沿って第１の円偏光板１３０を配設することにより拡散照明部９３とガラスびん１の底周縁部との間に第１の円偏光板１３０を介在させるとともに、カメラ１１０の対物レンズの手前に第２の円偏光板１４０を配設することによりカメラ１１０と内視鏡２のパイプ２０の上端面との間に第２の円偏光板１４０を介在させている。拡散照明部９３からの拡散光は第１の円偏光板１３０により円偏光されてガラスびん１の底周縁部へ周囲から照射される。また、内視鏡２の円錐状の鏡３の鏡面に写ったガラスびん１の底周縁部の全周にわたる像は第２の円偏光板１４０を介してカメラ１１０により撮像される。

この「ダークオン方式」は、第１の円偏光板１３０と第２の円偏光板１４０とが、その一方が右円偏光板、他方が左円偏光板である。例えば、図１５に示すように、第１の円偏光板１３０が右円偏光板、第２の円偏光板１４０が左円偏光板である場合、第１の円偏光板１３０による右回転の円偏光は、ガラスびん１の底周縁部を通って内視鏡２の円錐状の鏡３の鏡面で反射するとき、左回転の円偏光となり、左円偏光板である第２の円偏光板１４０を透過するので、カメラ１１０で撮像される画像は明るい部分、暗い部分がそのまま明部、暗部として現れる画像となる。ところが、ガラスびん１の底周縁部に失透異物のような歪みを伴う異物が存在する場合、その異物を透過する光は偏光の向きが変えられる結果、第２の円偏光板１４０で遮光され、異物の画像は明るい背景に対して暗部として現れる。

図１６は、「ライトオン方式」によるびん検査装置の主要構成を示している。なお、図中、前記の図７に示したびん検査装置の構成に対応する構成は同じ符号を付することで説明を省略する。この「ライトオン方式」は、第１、第２の円偏光板１３０，１４０として右円偏光板または左円偏光板を用いたもので、図１５に示したものと同様、照明装置９を構成する拡散照明部９３の内面に沿って第１の円偏光板１３０を配設することにより拡散照明部９３とガラスびん１の底周縁部との間に第１の円偏光板１３０を介在させるとともに、カメラ１１０の対物レンズの手前に第２の円偏光板１４０を配設することによりカメラ１１０と内視鏡２のパイプ２０の上端との間に第２の円偏光板１４０を介在させている。

例えば、図１６に示すように、第１、第２の各円偏光板１３０，１４０が右円偏光板である場合、第１の円偏光板１３０による右回転の円偏光は、ガラスびん１の底周縁部を通って内視鏡２の円錐状の鏡３の鏡面で反射するとき、左回転の円偏光となり、右円偏光板である第２の円偏光板１４０で遮光されるので、カメラ１１０で撮像される画像は明るい部分が暗部となって現れる暗い画像となる。ところが、ガラスびん１の底周縁部に失透異物のような歪みを伴う異物が存在する場合、その異物を透過する光は偏光の向きが変えられる結果、第２の円偏光板１４０を透過し、異物の画像は暗い背景に対して明部として現れる。

なお、上記の「ダークオン方式」は、ガラスびん１の柄、模様、影なども暗部となって現れるという短所が、また、「ライトオン方式」は、歪みを伴わない異物（例えば黒い汚れ）が暗部となって埋没するという短所が、それぞれ存在するので、検査を行うガラスびんの種類に応じて、また、検査精度のさらなる向上のために、前記の図６に示されるＳ３の領域中に、この「ダークオン方式」の検査部と「ライトオン方式」の検査部とを順不同で併設することもできる。この場合、「ダークオン方式」の検査部では、第２の円偏光板１４０を用いなくても、歪みを伴わない異物（例えば黒い汚れ）はカメラ１１０の撮像画像に暗部となって現れるので、第２の円偏光板１４０はあってもなくてもよい。

１ ガラスびん
１１ 口部
１２ 底部
１３ 底周縁部
２ 内視鏡
２０ パイプ
３ 鏡
３０ 鏡面
４ びん導出入機構
５ 回転テーブル機構
５１，５２，５３ 回転テーブル
７ チャック機構
８ 内視鏡昇降機構
９ 照明装置
９３ 拡散照明部
１１０ カメラ
１３０，１４０ 円偏光板

Claims (9)

1. 透明または半透明の検査対象の容器の底周縁部を容器の内側より撮像して検査するための容器検査方法であって、内視鏡として円錐状の鏡を用いたものを検査対象の容器の口部より容器の内部へ挿入して所定の高さ位置に定位させ、円錐状の鏡の鏡面に写った容器の底周縁部の全周にわたる像を容器の口部の上方からカメラにより撮像して検査画像を取得し、その検査画像によって容器の底周縁部に異物が存在しているかどうかを検査することを特徴とする容器検査方法。
2. 前記内視鏡の円錐状の鏡は、錐面に沿う母線が直線である請求項１に記載された容器検査方法。
3. 前記内視鏡の円錐状の鏡は、錐面に沿う母線が外側へ膨らむ曲線である請求項１に記載された容器検査方法。
4. 前記内視鏡を定位させる高さを複数段階に設定して各高さ位置での検査画像を取得し、取得した複数の検査画像によって容器の底周縁部に異物が存在しているかどうかを検査する請求項１〜３のいずれかに記載された容器検査方法。
5. 透明または半透明の検査対象の容器の底周縁部を容器の内側より撮像して検査するための容器検査装置であって、検査位置へ検査対象の容器を導きかつ検査済の容器を検査位置より導出する容器導出入機構と、容器の口部の内径より小さな外径と容器の高さより大きな長さとを有するパイプの下端部に円錐状の鏡が取り付けられた内視鏡と、容器の底部を取り囲むように配置され容器の底周縁部へ周囲から拡散光を照射する照明装置と、容器の内部の所定の高さ位置と容器の口部の上方位置との間を容器の中心線に沿って内視鏡を昇降動作させる内視鏡昇降機構と、容器の内部に挿入された内視鏡の上方位置より内視鏡の円錐状の鏡の鏡面に写った容器の底周縁部の全周にわたる像を撮像して検査画像を取得するカメラと、カメラにより取得した検査画像によって容器の底周縁部に異物が存在しているかどうかを検査する画像処理装置とを備えて成る容器検査装置。
6. 請求項５に記載された容器検査装置であって、前記照明装置と容器の底周縁部との間に介在させる第１の円偏光板と、前記カメラと内視鏡のパイプの上端面との間に介在させる第２の円偏光板とをさらに備え、照明装置からの拡散光を第１の円偏光板により円偏光させて容器の底周縁部へ周囲から照射し、内視鏡の円錐状の鏡の鏡面に写った容器の底周縁部の全周にわたる像を第２の円偏光板を介してカメラにより撮像するようにした容器検査装置。
7. 第１の円偏光板と第２の円偏光板とは、その一方が右円偏光板、他方が左円偏光板である請求項６に記載された容器検査装置。
8. 第１の円偏光板と第２の円偏光板とは、いずれもが右円偏光板または左円偏光板である請求項６に記載された容器検査装置。
9. 前記容器導出入機構は、外周部の等角度位置に検査対象の容器を支持するチャック機構がそれぞれ配設された回転テーブル機構を含んでおり、回転テーブル機構の外周部沿いに前記カメラが設置されるとともに、回転テーブル機構の各チャック機構の配設角度位置に前記内視鏡と前記照明装置と前記内視鏡昇降機構とが回転テーブル機構と一体に回動するようにそれぞれ配置されている請求項５〜８のいずれかに記載された容器検査装置。

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