JP2012122877A

JP2012122877A - 液中異物検査方法

Info

Publication number: JP2012122877A
Application number: JP2010274527A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Inoue; 毅井上; Hironobu Takahashi; 裕信高橋
Original assignee: Ishizuka Glass Co Ltd; Applied Vision Systems Corp
Current assignee: Ishizuka Glass Co Ltd; Applied Vision Systems Corp
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2012-06-28

Abstract

【課題】液体の性質や容器表面の情報に左右されることなく効率的に液中異物の有無を検出することができる液中異物検査方法を提供する。
【解決手段】被検査体を連続的に搬送し、所定の検査位置にて単一の被検査体に対して光を照射するとともに隔離配置された第１及び第２撮像手段により被検査体を同時に撮像し、第１撮像手段によって撮像された第１画像と第２撮像手段によって撮像された第２画像とからそれぞれ所定画素以上のシルエット像の有無を検出し、第１及び前記第２画像に同一のシルエット像が検出された場合には、予め定められた第１及び第２撮像手段の各位置と第１及び第２画像のシルエット像位置に基づいてシルエット像の３次元位置を三角法により測定してシルエット位置情報を得るとともに、シルエット位置情報と容器表面の３次元位置が予め記憶された容器位置情報とを比較してシルエット像が容器表面に位置するか否かを判断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、容器内に液体が充填された被検査体の液中の異物の有無を検査する液中異物検査方法に関する。

飲料や液状の医薬品等の液体製品は、人体に直接関わる製品であるため、製造段階において安全性の確保が厳しく求められている。例えば、瓶等の容器に適宜の液体が充填された液体製品等では、液中に異物が混入されていると製品品質上不良品と判断される。従って、製造段階での液中異物検査が必須となる。

一般に、液中異物検査方法では、容器内に液体が充填された被検査体（液体製品）に光を照射し、目視検査により液中の異物を判別するか、自動検査の場合はＣＣＤカメラ等の撮像手段で撮像して得られた画像を適宜画像処理することにより、液中の異物の有無を判別する。しかるに、容器表面に印刷された模様や傷等がある場合、撮像手段により撮像して得られた画像から液中の異物と容器表面の模様や傷等とを区別することが困難である。そこで、従来の液中異物検査方法では、容器を回転させた後、一時停止させて容器内で液体を流動させて異物が液中で動いている状態を作り出して複数回撮像し、得られた複数の画像を比較して相対位置が異なる点や影等を判別することにより異物の有無を判断していた（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、従来の液中異物検査方法では、前記のように、液中異物と容器表面の模様や傷等との判別に際して、液中異物と容器表面の模様や傷等とを判別するために容器を回転させた後に該容器を停止させる必要があるため、被検査体（液体製品）を撮像する際には、該被検査体の搬送を一時停止しなければならず、作業効率が低下する原因となっていた。一方、作業効率向上のためには、大型のスターホイールや多数の撮像手段を設ける必要があり、検査装置が大がかりになるともに広い設置スペースが必要となる等、コスト面で不利となる問題があった。

また、上記検査方法は、液中で異物が動いている状態を作り出すことを利用して液中異物と容器表面の模様や傷等とを判別するため、液体に粘性がある製品を被検査体とした場合では液中で異物が動いている状態を作り出すことが困難となり、液中異物と容器表面の模様や傷等とを判別して検査することができない問題があった。

さらに、従来の検査方法では、撮像手段により撮像された画像は２次元画像であるため、液体の屈折率の影響により容器中央付近の異物が見かけより小さな像として検出されて異物の検出精度が低下する問題があった。

特開２００１−１８８０４９号公報

本発明は前記の点に鑑みなされたものであり、液体の性質や容器表面の情報に左右されることなく効率的に液中異物の有無を検出することができる液中異物検査方法を提供するものである。

すなわち、請求項１の発明は、容器内に液体が充填された被検査体を連続的に搬送し、所定の検査位置にて前記搬送中の単一の前記被検査体に対して光を照射するとともに隔離配置された第１撮像手段及び第２撮像手段により前記光が照射された単一の前記被検査体を同時に撮像し、前記第１撮像手段によって撮像された第１画像と第２撮像手段によって撮像された第２画像とからそれぞれ所定画素以上のシルエット像の有無を検出し、前記第１画像及び前記第２画像に同一の前記シルエット像が検出された場合には、予め定められた前記第１撮像手段及び前記第２撮像手段の各位置と前記第１画像及び前記第２画像の前記シルエット像位置に基づいて前記シルエット像の３次元位置を三角法により測定してシルエット位置情報を得るとともに、該シルエット位置情報と前記容器表面の３次元位置が予め記憶された容器位置情報とを比較して前記シルエット像が前記容器表面に位置するか否かを判断することを特徴とする液中異物検査方法に係る。

請求項２の発明は、前記被検査体の前記容器が直立させた壜体であり、前記第１撮像手段及び前記第２撮像手段が縦方向に隔離配置されている請求項１に記載の液中異物検査方法に係る。

請求項３の発明は、前記第１画像及び前記第２画像が、前記容器及び前記液体並びに大気の各屈折率に基づいた補正処理が行われている請求項１又は２に記載の液中異物検査方法に係る。

請求項１の発明に係る液中異物検査方法は、容器内に液体が充填された被検査体を連続的に搬送し、所定の検査位置にて前記搬送中の単一の前記被検査体に対して光を照射するとともに隔離配置された第１撮像手段及び第２撮像手段により前記光が照射された単一の前記被検査体を同時に撮像し、前記第１撮像手段によって撮像された第１画像と第２撮像手段によって撮像された第２画像とからそれぞれ所定画素以上のシルエット像の有無を検出し、前記第１画像及び前記第２画像に同一の前記シルエット像が検出された場合には、予め定められた前記第１撮像手段及び前記第２撮像手段の各位置と前記第１画像及び前記第２画像の前記シルエット像位置に基づいて前記シルエット像の３次元位置を三角法により測定してシルエット位置情報を得るとともに、該シルエット位置情報と前記容器表面の３次元位置が予め記憶された容器位置情報とを比較して前記シルエット像が前記容器表面に位置するか否かを判断するため、液体の粘度や容器表面の情報に左右されることなく効率的に液中異物の有無を検出することができる。

請求項２の発明は、請求項１において、前記被検査体の前記容器が直立させた壜体であり、前記第１撮像手段及び前記第２撮像手段が縦方向に隔離配置されているため、被検査体を広範囲に撮像することが可能となり、より高精度な検査を実施することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記第１画像及び前記第２画像が、前記容器及び前記液体並びに大気の各屈折率に基づいた補正処理が行われているため、液中異物と容器表面の模様及び傷等との区別が容易となり、検査精度を向上させることができる。

本発明の一実施例に係る液中異物検査を実施するための検査装置の概略上面図である。図１の検査装置の概略側面図である。第１画像及び第２画像の概略図である。被検査体の３次元情報の概念図である。

図１，２に示す液中異物検査装置１０は、容器Ｂ内に液体が充填された被検査体Ｗを連続的に搬送して液中異物の有無を検査する装置であって、所定の検査位置Ｐにて搬送中の単一の被検査体Ｗ１に対して光を照射するとともに隔離配置された第１撮像手段３０及び第２撮像手段３５により光が照射された単一の被検査体Ｗ１を同時に撮像し、第１撮像手段３０によって撮像された第１画像と第２撮像手段３５によって撮像された第２画像とからそれぞれ所定画素以上のシルエット像の有無を検出し、第１画像及び第２画像に同一のシルエット像が検出された場合には、予め定められた第１撮像手段３０及び第２撮像手段３５の各位置と第１画像及び第２画像のシルエット像位置に基づいてシルエット像の３次元位置を三角法により測定してシルエット位置情報を得るとともに、該シルエット位置情報と容器Ｂ表面の３次元位置が予め記憶された容器位置情報とを比較してシルエット像が容器Ｂ表面に位置するか否かを判断するように構成される。

また、この検査装置１０では、被検査体Ｗの容器Ｂが直立させた壜体であり、第１撮像手段３０及び第２撮像手段３５が縦方向に隔離配置される。

さらに、この検査装置１０では、第１画像及び第２画像が、容器Ｂ及び液体並びに大気の各屈折率に基づいた補正処理（３次元計測補正処理）が行われる。

以下、上記検査方法の好ましい実施例を、液中異物検査装置１０とともに具体的に説明する。この検査装置１０は、図１，２に示すように、搬送手段１１と、照明手段２０と、第１撮像手段３０と、第２撮像手段３５と、排出手段４０と、制御手段５０とを有する。なお、図中の符号１２は検査位置Ｐより上流側に配置され搬送手段１１によって搬送された被検査体Ｗが通過したことを検知するための被検査体検知センサ、１３は排出された被検査体（不良品）Ｗ２の不良品収容部、Ｗ３は良品と判定された被検査体である。

搬送手段１１は、被検査体Ｗを停止させることなく連続的に搬送するものであり、公知のコンベア等が用いられる。この実施例において、被検査体Ｗの容器Ｂは壜体であり、搬送手段１１に直立させて搬送させるため、容器Ｂの搬送時の安定性を向上させ転倒しにくくするために、コンベアガイドを設けたり搬送速度を急変させない等の対策を講ずるものとする。

照明手段２０は、ＬＥＤや蛍光灯等の公知の照明装置であり、所定の検査位置Ｐのコンベアに近接配置されて搬送中の単一の被検査体Ｗ１に対して光を照射するように構成される。照明手段２０の幅や高さ等の大きさは、被検査体Ｗの大きさに応じて適宜に設定されるが、例えば、高さ約５００ｍｍ、幅約２５０ｍｍである。

第１撮像手段３０及び第２撮像手段３５は、照明手段２０により光が照射された単一の被検査体Ｗ１を同時に撮像して第１画像Ｇ１及び第２画像Ｇ２を得るためのものであり、ＣＣＤカメラ等の公知の撮像装置が用いられる。また、第１撮像手段３０によって撮像された第１画像Ｇ１及び第２撮像手段３５によって撮像された第２画像Ｇ２は、図３に示すように、容器Ｂの模様や傷、液中異物等がシルエット像Ｓとして映し出された２次元画像である。図３において、符号Ｂ１は容器Ｂのシルエット像を表す。

この第１撮像手段３０と第２撮像手段３５は、図２に示すように、搬送手段１１から所定距離ｄ離れた位置において隔離配置される。特に、直立された被検査体Ｗの容器Ｂの長手方向の高さに対応して縦方向（図示の例では第１撮像手段３０が上側、第２撮像手段３５が下側）に隔離配置する。これにより、撮像画面中に大きく被検査体Ｗの映像を入力することができるため、比較的大きい（高い）被検査体Ｗの検査が可能となる。また、各撮像手段３０，３５の視野範囲を広くすることができるため、屈折率の計算が容易になるとともに検出精度が向上する。

第１撮像手段３０と第２撮像手段３５との間隔ｉとしては、被検査体Ｗの大きさ及び奥行方向の精度に応じて適宜設定されるものであるが、例えば、５０〜１４０ｍｍである。第１及び第２撮像手段３０，３５と搬送手段１１との距離ｄは、被検査体Ｗの大きさや第１及び第２撮像手段３０，３５のカメラ解像度やレンズの焦点距離等に応じて決定されるが、実施例では約５２５ｍｍである。

また、第１及び第２撮像手段３０，３５は、搬送手段１１の高さ（被検査体Ｗの底面位置）に対して設置高さｔを０〜２００ｍｍの範囲で調節可能とする。さらに、第１撮像手段３０及び第２撮像手段３５は、被検査体Ｗの映像が同じように映るよう必要に応じて、適宜角度調節可能な機構とする。調整可能な角度範囲としては、例えば第１撮像手段３０は水平状態から下方へ約５０度、第２撮像手段３５は水平状態から上方へ約５０度である。なお、図２において、符号３１は前記間隔ｉや設置高さｔ，角度等が調節可能な第１撮像手段３０及び第２撮像手段３５の設置治具である。

排出手段４０は、液中に異物が存在する不良品と判別された被検査体Ｗ２を搬送手段１１から不良品収容部１３に押し出すものであり、公知の押出装置等が使用される。

制御手段５０は、当該検査装置１０のシステム全体を制御するシーケンサや、第１撮像手段３０及び第２撮像手段３５により撮像された第１画像Ｇ１及び第２画像Ｇ２の画像処理等の各種処理を実行するとともに被検査体Ｗ１の液中異物の有無を判別する演算等が可能なパソコン，マイコン等の演算装置等を有する。

制御手段５０では、第１撮像手段３０によって撮像された第１画像Ｇ１と第２撮像手段３５によって撮像された第２画像Ｇ２とからそれぞれ所定画素以上のシルエット像Ｓの有無を検出するシルエット像検出処理が実行される。所定画素以上のシルエット像Ｓは容器Ｂ表面の模様や傷、異物等と判断され、所定画素未満のシルエット像は異物等とは判断されない。検出されるシルエット像Ｓの大きさ及び画素数としては、第１及び第２撮像手段３０，３５の解像度等に応じて決定されるが、実施例では５画素以上に設定している。第１画像Ｇ１及び第２画像Ｇ２のシルエット像検出処理を実行する際には、被検査体Ｗの容器Ｂ及び液体並びに大気の各屈折率に基づいた補正処理（３次元計測補正処理）を実施する。この補正処理を行うことにより、液中異物の検出が容易となり、検査精度を向上させることができる。

また、制御手段５０では、シルエット像検出処理で第１画像Ｇ１及び第２画像Ｇ２に所定画素（実施例では５画素）以上の同一のシルエット像Ｓが検出された場合には、予め定められた第１撮像手段３０及び第２撮像手段３５の各位置と第１画像Ｇ１及び第２画像Ｇ２のシルエット像位置に基づいてシルエット像Ｓの３次元位置を三角法により測定して、シルエット位置情報を得る３次元画像処理が実行される。三角法による測定は、いわゆるステレオカメラ方式での３次元計測である。３次元画像処理は、この３次元計測を利用して３次元的な画像処理を行うものである。なお、三角法による測定では、前記の補正処理（３次元計測補正処理）が行われていることにより、シルエット像Ｓの正確な３次元位置が測定可能となる。

実施例の３次元画像処理では、図４に示すように、第１画像Ｇ１及び第２画像Ｇ２に基づいて被検査体Ｗ１のシルエット像が横（Ｘ軸），奥行き（Ｙ軸），高さ（Ｚ軸）で表される３次元情報Ｇ３に変換される。なお、図４の実施例において、符号ｘはシルエット像ＳのＸ軸の値、ｙはシルエット像ＳのＹ軸の値、ｚはシルエット像ＳのＺ軸の値であり、前記Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各値（座標）により各シルエット像Ｓのシルエット位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）が表される。

さらに、制御手段５０では、各屈折率を考慮し補正処理したシルエット位置情報と容器Ｂ表面の３次元位置とが予め記憶された容器位置情報とを比較してシルエット像が容器Ｂ表面に位置するか否かを判断するシルエット位置判定処理が実行される。容器位置情報は、被検査体Ｗを検査位置Ｐにて第１及び第２撮像手段３０，３５で撮像し、第１撮像手段３０及び第２撮像手段３５の各位置と第１及び第２画像Ｇ１，Ｇ２の容器Ｂのシルエット像Ｂ１位置に基づいて三角法により測定して得られる。図４において、符号Ｘ₀は被検査体Ｗ１の横（Ｘ軸）方向の最小値、Ｘ_nは被検査体Ｗ１の横（Ｘ軸）方向の最大値、Ｙ₀は被検査体Ｗ１の奥行き（Ｙ軸）方向の最小値、Ｙ_nは被検査体Ｗ１の奥行き（Ｙ軸）方向の最大値、Ｚ₀は被検査体Ｗ１の高さ（Ｚ軸）方向の最小値、Ｚ_nは被検査体Ｗ１の液面高さ（Ｚ軸）方向の最大値を表す。

実施例のシルエット位置判定処理では、シルエット像Ｓのシルエット位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）がＸ₀＜ｘ＜Ｘ_n，Ｙ₀＜ｙ＜Ｙ_n，Ｚ₀＜ｚ＜Ｚ_nの条件を全て満たしているか否かにより、液中異物が存在するか否かが判断される。前記条件を全て満たしている場合、該シルエット像Ｓが液中異物に該当するものとして、被検査体Ｗ１は不良品Ｗ２と判定される。一方、前記条件を満たしていない場合、シルエット像Ｓが容器Ｂ表面に位置すると判断され、該シルエット像Ｓが容器Ｂ表面の模様や傷等の異物に該当するものとして、被検査体Ｗ１は良品Ｗ３と判定される。

なお、制御手段５０では、上記各処理の他、被検査体検知センサ１２からの信号に基づいて第１及び第２撮像手段３０，３５に被検査体Ｗ１の撮像を実行させる撮像制御処理や、良品判定処理の判定結果に基づいて排出手段４０に不良品と判定された被検査体Ｗ２の排出を実行させる排出処理等、その他の検査に必要な処理が適宜実行される。

次に、本発明の検査方法の手順について説明する。まず、被検査体Ｗの大きさ等に対応させて第１撮像手段３０及び第２撮像手段３５を設置し、その際の間隔ｉ，設置高さｔ，角度及び搬送手段１１との距離ｄを決定する。また、被検査体Ｗを検査位置Ｐにて第１及び第２撮像手段３０，３５で撮像して制御手段５０に容器位置情報を記憶させる。その他、被検査体Ｗの容器Ｂ及び液体並びに大気の各屈折率等の検査に必要な各種データの入力等が事前に行われた後、搬送手段１１を作動させて複数の被検査体Ｗ１を順次停止させずに連続的に搬送することにより、当該検査が開始される。

図１，２に示すように、搬送手段１１によって搬送された被検査体Ｗ１が被検査体検知センサ１２により検知されると、検知信号が制御手段５０に送信されて、搬送手段１１の搬送速度に対応して被検査体Ｗ１が検査位置Ｐに到達するタイミングで第１撮像手段３０及び第２撮像手段３５により同時に撮像され、第１撮像手段３０により撮像された第１画像Ｇ１と第２撮像手段３５により撮像された第２画像Ｇ２との２次元画像データが制御手段５０に送信される。第１画像Ｇ１と第２画像Ｇ２は、制御手段５０により、それぞれ予め記憶された容器Ｂ及び液体並びに大気の各屈折率による補正処理（３次元計測補正処理）が行われた後、５画素以上のシルエット像Ｓの有無が検出される。

ここで、図３に示すように、第１画像Ｇ１及び第２画像Ｇ２のそれぞれにおいて、５画素以上の各部の屈折率を考慮したシルエット像Ｓが検出された場合、予め記憶された第１及び第２撮像手段３０，３５の各位置と検出されたシルエット像Ｓのシルエット像位置に基づいて三角法を用いた３次元画像処理によりシルエット像Ｓの３次元位置が測定されて、シルエット像Ｓ１のシルエット位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）が得られる。

続いて、前記測定されたシルエット位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）と予め記憶された容器位置情報とを比較するシルエット位置判定処理が実行される。シルエット位置判定処理により、シルエット位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）の各値がＸ₀＜ｘ＜Ｘ_n，Ｙ₀＜ｙ＜Ｙ_n，Ｚ₀＜ｚ＜Ｚ_nを満たした場合、シルエット像Ｓは液中異物と判断されて、被検査体Ｗ１が不良品Ｗ２であるとして制御手段５０から排出手段４０に対して不良品Ｗ２を排出させる作動信号が送信される。作動信号を受信した排出手段４０は、搬送手段１１の搬送速度に対応した所定のタイミングで作動されて、排出手段１１上から不良品Ｗ２を不良品収容部１３へ押し出して排出する。

一方、シルエット位置判定処理により、シルエット位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）の各値がＸ₀＜ｘ＜Ｘ_n，Ｙ₀＜ｙ＜Ｙ_n，Ｚ₀＜ｚ＜Ｚ_nの少なくとも１つを満たさない、例えば、Ｘ₀＜ｘ＜Ｘ_n，Ｙ₀＜ｙ＝Ｙ_n，Ｚ₀＜ｚ＜Ｚ_nであった場合、シルエット像Ｓは液中に存在しない、すなわち液中異物ではないと判断されて、被検査体Ｗ１が良品Ｗ３であるとして制御手段５０から排出手段４０への作動陣号は送信されない。そのため、良品Ｗ３は、排出手段４０によって排出されることなく、搬送手段１１により次工程へと搬送される。

以後、順次搬送される複数の被検査体Ｗのそれぞれに対して同様の工程が繰り返される。

以上図示し説明したように、本発明の液中異物検査方法では、第１撮像手段３０で撮像した第１画像Ｇ１と第２撮像手段３５で撮像した第２画像Ｇ２とに基づいてシルエット像Ｓの各部の屈折率を考慮した３次元位置を測定してシルエット位置情報を得るとともに、該シルエット位置情報と容器Ｂ表面の３次元位置が予め記憶された容器位置情報とを比較してシルエット像Ｓが容器Ｂ表面に位置するか否かを判断するため、シルエット像Ｓの位置と容器Ｂ表面の模様や傷等とを３次元的に区別することが可能となり、液中異物の有無を精度よく検出することができる。

また、上記のように３次元的に検査することができるため、従来の２次元画像による検査で必要であった容器Ｂ内で液体を流動させて異物が液中で動いている状態を作り出す工程が不要となる。従って、従来の方法では検査が困難であった粘性がある液体でも効果的に検査を実施することができる。さらに、液体を流動させる必要がなくなることにより、被検査体Ｗを一時停止させて複数回撮像する工程等が不要となるため、被検査体Ｗを連続的に搬送しながら検査を実施することが可能となり、検査効率が格段に向上する。加えて、上記各工程を実施するための機構が不要となるため、検査装置の構成を簡素化して設置スペースの縮小やコストの低減を図ることができる。

なお、本発明の液中異物検査方法は、前述の実施例のみに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適宜に変更して実施することができる。例えば、所定画素以上のシルエット像が複数検出された場合は、複数のシルエット像ごとに前述の実施例と同様の工程を実施することで対応可能であるが、検査効率を向上させるために、シルエット位置判定処理により液中異物が検出された時点で他のシルエット像の判定を実施せずに不良品と判断して処理を終了させてもよい。

また、各部の屈折率の補正から、シルエット像の位置が容器表面か液中かのいずれかに仮定し比較することにより液中異物を検出処理してもよい。

１０液中異物検査装置
１１搬送手段
２０照明手段
３０第１撮像手段
３５第２撮像手段
４０排出手段
５０制御手段
Ｂ容器
Ｗ被検査体

Claims

容器内に液体が充填された被検査体を連続的に搬送し、所定の検査位置にて前記搬送中の単一の前記被検査体に対して光を照射するとともに隔離配置された第１撮像手段及び第２撮像手段により前記光が照射された単一の前記被検査体を同時に撮像し、前記第１撮像手段によって撮像された第１画像と第２撮像手段によって撮像された第２画像とからそれぞれ所定画素以上のシルエット像の有無を検出し、前記第１画像及び前記第２画像に同一の前記シルエット像が検出された場合には、予め定められた前記第１撮像手段及び前記第２撮像手段の各位置と前記第１画像及び前記第２画像の前記シルエット像位置に基づいて前記シルエット像の３次元位置を三角法により測定してシルエット位置情報を得るとともに、該シルエット位置情報と前記容器表面の３次元位置が予め記憶された容器位置情報とを比較して前記シルエット像が前記容器表面に位置するか否かを判断することを特徴とする液中異物検査方法。
前記被検査体の前記容器が直立させた壜体であり、前記第１撮像手段及び前記第２撮像手段が縦方向に隔離配置されている請求項１に記載の液中異物検査方法。
前記第１画像及び前記第２画像が、前記容器及び前記液体並びに大気の各屈折率に基づいた補正処理が行われている請求項１又は２に記載の液中異物検査方法。