JP2012127730A - ガラス壜の照明装置及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス壜の口天面の欠けを検出するためのリング照明を最適な位置に設置でき、口天面と口側面とを同一の検査ステーションで検査できるガラス壜の照明装置及び検査装置を提供する。
【解決手段】ガラス壜１の胴部を対向する無端状の搬送ベルト４，４で挟持してガラス壜１を直線搬送経路に沿って搬送している間にガラス壜１を撮像してガラス壜１の壜口部の欠陥を検査する検査装置に設置される照明装置において、前記搬送ベルト４，４により挟持されて搬送されるガラス壜１の下方に配置され、ガラス壜１を壜底部側から照明する壜底照明５と、前記搬送ベルト４，４により挟持されて搬送されるガラス壜１の壜口部の下方であって前記搬送ベルトの上方に配置され、斜め下方から壜口部を照明するベルト上照明６とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス壜の壜口部を撮像して壜口部の欠けを検査する際にガラス壜の壜口部を照明するための照明装置及び該照明装置を備えた検査装置に関するものである。

ビール、日本酒、栄養ドリンク等の飲料を充填するためのガラス壜は、リターナブル壜やワンウェイ壜に拘わらず、飲料を充填する前の段階で品質管理面で重要な壜口部や壜底部の外観検査を行っている。壜口部の外観検査には、口天面の欠けを検出する検査や口側面の欠けを検出する検査等がある。壜口部の一部を拡大した正面図を図９に示し、口天面に生じた欠けと口側面に生じた欠けを表している。

従来、口天面側から観測可能な口側面の欠けは、口天面の垂直線から適当な角度分だけ傾けた複数台のカメラによって口側面を撮像することにより検出するか、または半径方向内側と外側に円錐面を有した円錐状レンズからなるコーンサイドビュワーを壜口部の上方に設置して口側面の全周をコーンサイドビュワーの円錐面上に展開することにより口天面の垂直線から適当な角度分だけ傾けた方向から見た像を形成し、この像を１台のカメラで撮像して検出していた。

特開２０１０−１５１４７３号公報 特開平１０−５４８０７号公報 特開平１−１４１３４１号公報

しかしながら、上述した口天面側から観測可能な口側面の欠けの検出方法では、口天面の上方に複数台のカメラを設置するか又は円錐状レンズからなるコーンサイドビュワーを設置する必要があるため、口天面の欠けを検出するためのリング照明を最適な位置に設置することが困難となり、口天面の欠けと口側面の欠けとを同一の検査ステーションで検査することができない。そのため、口天面と口天面側から観測可能な口側面とは相隣接した位置にあるにも拘わらず、個別の検査ステーションで検査を行う必要があった。

本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、ガラス壜の口側面の欠けを検出するための照明をガラス壜の口天面よりも下方に設置することにより、ガラス壜の口天面の欠けを検出するためのリング照明を最適な位置に設置でき、口天面と口側面とを同一の検査ステーションで検査できるガラス壜の照明装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記ガラス壜の照明装置を備えたガラス壜の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、本発明のガラス壜の照明装置は、ガラス壜の胴部を対向する無端状の搬送ベルトで挟持してガラス壜を直線搬送経路に沿って搬送している間にガラス壜を撮像してガラス壜の壜口部の欠陥を検査する検査装置に設置される照明装置において、前記搬送ベルトにより挟持されて搬送されるガラス壜の下方に配置され、ガラス壜を壜底部側から照明する壜底照明と、前記搬送ベルトにより挟持されて搬送されるガラス壜の壜口部の下方であって前記搬送ベルトの上方に配置され、斜め下方から壜口部を照明するベルト上照明とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、搬送ベルトによりガラス壜を挟持し、空中搬送しているため、壜底照明とベルト上照明の組合せによってガラス壜の壜口部を照明することができ、ガラス壜の口天面の上方に設けたカメラによって口天面と口側面とを撮像することができる。したがって、複数台のカメラとリング照明からなる照明撮像系またはコーンサイドビュワー、カメラ及びリング照明からなる照明撮像系をガラス壜の口天面より上方に設置する必要がない。

本発明の一態様によれば、前記ベルト上照明の下方に配置され、該ベルト上照明からの光を反射して反射光をガラス壜の壜口部に投光するミラーを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、ミラーは照明に比較して薄型であるため、装置の構成上の制約が少なく、ミラーからの反射光を壜口部に照射しているため、検査画像においてより均一かつ鮮明な画像を得ることができる。

本発明の一態様によれば、前記搬送ベルトにより挟持されて搬送されるガラス壜の上方に配置され、ガラス壜の壜口部を照明するリング照明を備えたことを特徴とする。
本発明の一態様によれば、前記リング照明は、上下方向に配列された第１リング照明と第２リング照明とからなることを特徴とする。
本発明によれば、口天面上の欠けを検出するための多重のリングを画像中に作ることができる。

本発明のガラス壜の検査装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガラス壜の照明装置と、前記搬送ベルトにより挟持されて搬送されるガラス壜の上方に配置され、壜口部を撮像するカメラとを備えたことを特徴とする。
本発明の検査装置によれば、搬送ベルトによりガラス壜を挟持し、空中搬送しているため、壜底照明とベルト上照明の組合せによってガラス壜の壜口部を照明することができ、ガラス壜の口天面の上方に設けたカメラによって口天面と口側面とを撮像することができる。したがって、複数台のカメラとリング照明からなる照明撮像系またはコーンサイドビュワー、カメラ及びリング照明からなる照明撮像系を口天面より上方に設置する必要がなく、ガラス壜の口天面と口側面とを単一の検査ステーションで検査することが可能である。

本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）ガラス壜の口側面の欠けを検出するための照明をガラス壜の口天面よりも下方に設置することにより、ガラス壜の口天面の欠けを検出するためのリング照明を最適な位置に設置することができ、装置構成上の制約が少なくなる。また、ガラス壜の口側面の欠け及び口天面の欠けを同一の検査ステーションで検査することができる。
（２）搬送ベルトの上方にあるベルト上照明からミラーに投光し、ミラーからの反射光を壜口部に照射しているため、検査画像においてより均一かつ鮮明な画像を得ることができる。
（３）複数のリング照明を壜口部の上方に配置することができるため、口天面の欠けを検出するための多重のリングを形成することができる。

図１は、本発明のガラス壜の照明装置を備えたガラス壜の検査装置を示す図であり、正面図である。 図２は、本発明のガラス壜の照明装置を備えたガラス壜の検査装置を示す図であり、側面図である。 図３は、壜底照明とベルト上照明とを点灯し、第１リング照明と第２リング照明を消灯し、ガラス壜の壜口部をカメラで撮影した画像である。 図４Ａは、壜底照明を点灯し、ベルト上照明を消灯、第１リング照明と第２リング照明を消灯し、ガラス壜の壜口部をカメラで撮影した画像である。 図４Ｂは、図４Ａの撮像系から搬送ベルトを除いて撮影した画像である。 図５は、ベルト上照明を点灯し、壜底照明と第１リング照明と第２リング照明とを消灯し、ガラス壜の壜口部をカメラで撮影した画像である。 図６は、壜底照明、ベルト上照明、第１リング照明と第２リング照明とを点灯し、ガラス壜の壜口部をカメラで撮影した画像である。 図７は、壜底照明、ベルト上照明、第１リング照明と第２リング照明とを点灯し、ガラス壜の壜口部をカメラで撮影した画像である。 図８は、壜底照明とベルト上照明とを消灯し、第１リング照明と第２リング照明とを点灯し、ガラス壜の壜口部をカメラで撮影した画像である。 図９は、壜口部の一部を拡大した正面図であり、口天面の欠け及び口側面の欠けを示す図である。

以下、本発明に係るガラス壜の照明装置の実施形態を図１乃至図９を参照して説明する。図１乃至図９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および図２は、本発明のガラス壜の照明装置を備えたガラス壜の検査装置を示す図であり、図１は正面図であり、図２は側面図である。図１および図２に示すように、ガラス壜１の壜口部は、口天面２と口側面３とからなる。ガラス壜１は、壜胴部が一対の搬送ベルト４，４により挟持された状態で矢印Ａ方向に直線搬送されるようになっている。搬送ベルト４，４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た無端状ベルトからなり、プーリが回転することにより、搬送ベルト４，４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。
図１および図２に示すガラス壜の検査装置で検査されるガラス壜１の壜口部の一部を拡大し、口天面２に生じた欠け２Ｄと口側面３に生じた欠け３Ｄを図９に示す。図９に示すように、口天面２とは壜口の上面と上面からなだらかに下方に傾斜した部分であり、口側面３とは外方に凸状に湾曲した部分である。口天面２の欠け２Ｄは、口天面２の上面から口側面３に向かう箇所に生じた欠けであり、口側面３の欠け３Ｄは、口側面の稜線部３Ｒの周囲に生じた欠けである。

前記搬送ベルト４，４により挟持されて搬送されるガラス壜１の下方には、壜底照明５が配置されている。壜底照明５はガラス壜１の壜底部の下方からガラス壜１を照明するようになっている。また、一対の搬送ベルト４，４の上方には、ベルト上照明６，６が配置されている。ベルト上照明６，６は、ガラス壜１の首部の側方に位置している。そして、ベルト上照明６，６の直下にはミラー７，７が配置されている。ミラー７，７は、ガラス壜１の肩部の側方に位置している。ベルト上照明６，６は拡散光をミラー７，７に投光し、ミラー７，７はベルト上照明６，６からの光を反射して拡散反射光をガラス壜１の壜口部に投光するようになっている。

一方、搬送されるガラス壜１の上方には、第１リング照明９が配置されている。そして、第１リング照明９の直上には、第１リング照明９より小径の第２リング照明１０が配置されている。第２リング照明１０の外径は第１リング照明９の内径よりやや小径に設定されている。第１リング照明９および第２リング照明１０は拡散光をガラス壜１の壜口部に投光するようになっている。
前記壜底照明５、ベルト上照明６、第１リング照明９および第２リング照明１０は、それぞれ複数（または多数）のＬＥＤを平面上に配列することにより構成されている。
また、第１リング照明９および第２リング照明１０の上方には、カメラ８が配置されている。カメラ８はＣＣＤカメラから構成されており、カメラ８の光軸８ｘは鉛直方向に延び、ガラス壜１の軸心１ｘと一致している。

図１および図２に示すように構成されたガラス壜の検査装置において、ガラス壜１は、壜胴部が一対の搬送ベルト４，４により挟持されて壜底部が開放された状態で搬送される。この搬送中に、ガラス壜１は壜底照明５により壜底部が照明され、ベルト上照明６，６およびミラー７，７により壜口部が照明され、第１リング照明９および第２リング照明１０により壜口部が照明される。

次に、壜底照明５、ベルト上照明６、第１リング照明９および第２リング照明１０による撮像に与える影響を検証するために行った実験結果について説明する。検証実験は、図１および図２に示すガラス壜の検査装置を用いて各種照明の点灯・消灯を組み合わせてガラス壜をカメラ８により撮像することにより行った。特記する場合を除いて、ガラス壜１には壜口部の口天面２の側から観測可能な口側面３に欠けがあるガラス壜を用いた。

（１）壜底照明５とベルト上照明６，６を点灯し、第１リング照明９と第２リング照明１０を消灯した場合
壜底照明５とベルト上照明６，６を点灯し、第１リング照明９と第２リング照明１０を消灯した場合の画像を図３に示す。
図３に示す画像中心から外に向かって見ていくと、壜底照明により照らされた壜口が中心部に白い円形となって写され、その外周には黒く幅広のリングがあり、続いて白く細いリングＲ１が写っている。図３から明らかなように、画像中右側に矢印で示すようにリングＲ１の一部が欠けている。このリングＲ１のリング欠けは、ガラス壜検査により検出すべき欠陥である口側面３の欠けを示している。
図３から明らかなように、照明として壜底照明５とベルト上照明６，６を使用した場合にはガラス壜１の口側面３の欠けを検査することが可能である。

（２）壜底照明５を点灯し、ベルト上照明６，６を消灯し、第１リング照明９と第２リング照明１０を消灯した場合
壜底照明５を点灯し、ベルト上照明６，６を消灯し、第１リング照明９と第２リング照明１０を消灯した場合の画像を図４Ａに示す。
図４Ａに示す画像中心から外に向かって見ていくと、中心部に白い円形、その外周には黒く幅広のリングがあり、続いて白く細いリングＲ１が写っている。図４Ａから明らかなように、リングＲ１には図３に示されたリング欠け以外にリングＲ１の上下部分に広範囲にわたってリング欠けが見られる。このリングＲ１の上下部分に広範囲にわたって見られるリング欠けは、ガラス壜１の壜胴部を挟持する搬送ベルト４，４の影が影響していると考えられる。そこで、搬送ベルト４，４を外し、それ以外は図４Ａの画像を得た場合と同様の条件で撮像し、その結果を図４Ｂに示す。搬送ベルト４，４を外した場合には、図４Ｂに示すようにリングＲ１の上下部分にリング欠けは見られないことから、図４ＡにおけるリングＲ１の上下部分のリング欠けは搬送ベルト４，４の影響によるものであることが判明した。

（３）壜底照明５、第１リング照明９および第２リング照明１０を消灯し、ベルト上照明６，６のみを点灯した場合
壜底照明５、第１リング照明９および第２リング照明１０を消灯し、ベルト上照明６，６のみを点灯した場合の画像を図５に示す。
図５において、画像の上下部分に二重のリングの一部が白く表れているが、この二重のリング部分は、図４Ａの画像中、上下部分に表れたリング欠けの部分に相当しており、図４Ａの画像で欠けたリング部分を補完していることがわかる。すなわち、ベルト上照明６，６により搬送ベルト４，４の影を消去していることがわかる。

（４）壜底照明５、ベルト上照明６，６、第１リング照明９および第２リング照明１０を点灯した場合
壜底照明５、ベルト上照明６，６、第１リング照明９および第２リング照明１０を点灯した場合の画像を図６に示す。
図６に示す画像の中心から外に向かって見ていくと、中心部に白い円形、その外周には黒いリング部と白いリング部が交互に表れている。白いリング部のリングＲ１は、壜底照明５とベルト上照明６，６とによって形成されるリングであり、リングＲ１には、口側面３の欠けを示すリング欠けが表れている。リングＲ１より中心側にリングＲ２及びリングＲ３が表れているが、リングＲ２は第１リング照明９で形成されるリングであり、リングＲ３は第２リング照明１０で形成されるリングである。このように、複数のリング照明を設けることにより、画像上に口天面の欠けを検出するための多重のリングを形成することができる。

（５）壜底照明５、ベルト上照明６，６、第１リング照明９および第２リング照明１０を点灯した場合
ここでは、ガラス壜１には口側面３に欠けがなく、口天面２に欠けがあるガラス壜１を用いた。壜底照明５、ベルト上照明６，６、第１リング照明９および第２リング照明１０を点灯した場合の画像を図７に示す。
図７に示す画像の中心から外に向かって見ていくと、中心部に白い円形、その外周には黒いリング部と白いリング部が交互に表れている。白いリング部のリングＲ１は、壜底照明５とベルト上照明６，６とによって形成されるリングである。リングＲ１より中心側にリングＲ２及びリングＲ３が表れているが、リングＲ２は第１リング照明９で形成されるリングであり、リングＲ３は第２リング照明１０で形成されるリングである。リングＲ２には、口天面２上の欠けを示すリング欠けが表れている。

（６）壜底照明５およびベルト上照明６，６を消灯し、第１リング照明９および第２リング照明１０を点灯した場合
ここでは、ガラス壜１には口天面及び口側面の欠けがない良壜を用いた。壜底照明５およびベルト上照明６，６を消灯し、第１リング照明９および第２リング照明１０を点灯した場合の画像を図８に示す。
図８において、細い白いリングのうち、リングＲ２は第１リング照明９で形成されるリングであり、リングＲ３は第２リング照明１０で形成されるリングである。
図３、図６〜図８の画像からわかるように、図８に表れた数本のリングと図３に表れたリングＲ１とを一つの画像に取り込んだものが、図６及び図７に表れたリング群となっている。

図６及び図７の画像から明らかなように、壜底照明５、ベルト上照明６，６、第１リング照明９および第２リング照明１０を点灯した場合には、ガラス壜１の口側面３の欠け及び口天面２上の欠けを同一の検査ステーションで検査することが可能である。

本発明においては、図１及び図２に示されるように、ベルト上照明６，６が、搬送ベルト４，４の上方に設置されガラス壜１の壜口部を照らす役目を果たしている。ベルト上照明６，６から直接的に壜口部を照らすことも可能であるが、本実施形態ではベルト上照明６，６の直下にミラー７，７を配置し、ベルト上照明６，６からの拡散光をミラー７，７で反射させ、その反射光により壜口部、特に口側面３を照らしている。このようにミラーからの反射光を照射することにより、検査画像において、リングＲ１上の濃淡差（明るさの差）を小さくでき、リングＲ１の周囲に移る反射光を小さくできるため、リングＲ１がより鮮明に写る。また、壜口部を照らすためには照明をガラス壜１に近接した箇所に、特に肩部より上方の首部に近づける必要があるが、この場合ミラーのように厚さの薄いものの方が近づけやすいという利点がある。

本発明のガラス壜の検査装置は、カメラ８で得られた画像を処理する画像処理装置を備えている。画像処置装置は、カメラ８で得られた画像をスキャン（走査）して、明るいリングＲ１〜Ｒ３が途中で途切れたリング欠けを検出することにより、口天面の欠けまたは口側面の欠けを検出している。

本発明においては、搬送ベルト４，４によりガラス壜１を挟持し、空中搬送しているため、壜底照明５とベルト上照明６の組合せによってガラス壜１の壜口部を照明する。この構成により、複数台のカメラとリング照明からなる照明撮像系またはコーンサイドビュワー、カメラ及びリング照明からなる照明撮像系を口天面より上方に設置する必要がなく、従来にあっては口天面の欠けと口側面の欠けを検査するための検査ステーションを別個に設けなければならなかったが、本発明によれば、単一の検査ステーションで検査することが可能である。

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
１ｘ ガラス壜の軸心
２ 口天面
３ 口側面
４，４ 搬送ベルト
５ 壜底照明
６，６ ベルト上照明
７，７ ミラー
８ カメラ
８ｘ カメラの光軸
９ 第１リング照明
１０ 第２リング照明

Claims (5)

1. ガラス壜の胴部を対向する無端状の搬送ベルトで挟持してガラス壜を直線搬送経路に沿って搬送している間にガラス壜を撮像してガラス壜の壜口部の欠陥を検査する検査装置に設置される照明装置において、
   前記搬送ベルトにより挟持されて搬送されるガラス壜の下方に配置され、ガラス壜を壜底部側から照明する壜底照明と、
   前記搬送ベルトにより挟持されて搬送されるガラス壜の壜口部の下方であって前記搬送ベルトの上方に配置され、斜め下方から壜口部を照明するベルト上照明とを備えたことを特徴とするガラス壜の照明装置。
2. 前記ベルト上照明の下方に配置され、該ベルト上照明からの光を反射して反射光をガラス壜の壜口部に投光するミラーを備えたことを特徴とする請求項１記載のガラス壜の照明装置。
3. 前記搬送ベルトにより挟持されて搬送されるガラス壜の上方に配置され、ガラス壜の壜口部を照明するリング照明を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のガラス壜の照明装置。
4. 前記リング照明は、上下方向に配列された第１リング照明と第２リング照明とからなることを特徴とする請求項３記載のガラス壜の照明装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガラス壜の照明装置と、
   前記搬送ベルトにより挟持されて搬送されるガラス壜の上方に配置され、壜口部を撮像するカメラとを備えたことを特徴とするガラス壜の検査装置。

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