JP2013096921A - 飲料液異物検査装置および飲料液異物検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】飲料液中の異物の高精度な検出が可能で、かつ、多品種少量生産に好適なコンパクトな飲料液異物検査装置を提供する。
【解決手段】飲料液異物検査装置１０は、被検査ボトル７１を回転台座２５に載置して回転させる被検査ボトル回転機構部２０、回転台座２５に載置された被検査ボトル７１を傾斜させる被検査ボトル傾斜機構部３０、被検査ボトル７１に照明する照明４１、被検査ボトル７１の飲料液中を透過した照明光の陰影像を撮像する撮像装置４０と、制御装置５０などを備える。制御装置５０は、被検査ボトル傾斜機構部３０により被検査ボトル７１を傾斜させたとき、飲料液中に浮遊する重い異物の陰影像を撮像装置４０で取得し、被検査ボトル回転機構部２０により被検査ボトル７１を回転させ、停止させたとき、飲料液中に浮遊する軽い異物の陰影像を撮像装置４０で取得し、これら異物の陰影像および軽い異物の陰影像に基づき飲料液中の異物を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検査ボトルに充填された飲料液中の異物を検出する飲料液異物検査装置および飲料液異物検査方法に関する。

従来、ボトルに充填された飲料液中の異物を検出する検査装置においては、被検査ボトルを回転させることにより、被検査ボトル内の異物を飲料液中に巻き上げ、飲料液中に浮遊する移動物体を撮像装置で撮像し、その移動物体を異物として検出することが行われている（特許文献１，特許文献２など参照）。しかしながら、被検査ボトルを回転させて、飲料液中の異物を巻き上げるだけでは、例えば、重い異物は、飲料液中に巻き上げられず、異物として検出されない。

なお、被検査ボトルを７００ｒｍｐ以上で回転させれば、重い異物を飲料液中に巻き上げ浮遊させることは可能であるが、このような高速回転を行うと、例えば、飲料がワインであれば、風味やオリなどへの悪影響が懸念され、また、スパークリングワインなど炭酸入りの飲料では、ボトル内の圧力上昇の危険がある。従って、実質的には、被検査ボトルを高速回転させることができないので、被検査ボトルを回転させるだけでは、重い異物を検出することは困難である。

また、例えば、特許文献１には、被検査ボトルをいったん上下反転させることで、重い異物を飲料液中に浮遊させることにより、重い異物を検出することが記載されている。しかしながら、被検査ボトルを上下反転しただけでは、重い異物も軽い異物も効率よく検出できるとは限らない。被検査ボトルを上下反転すると、重い異物は、素早く沈殿するので、例えば、被検査ボトルの下方部を監視しておけば、比較的効率よくその異物を検出することができる。一方、軽い異物は、沈殿する速度が遅いので、被検査ボトルの下方部で検出しようとすると、検査時間が長くなってしまう。従って、検査時間を短くするには、被検査ボトルの上方部も監視することが必要となるが、その場合、異物の検出効率が向上するとは限らない。

なお、特許文献１に以上のような考察が記載されているわけではないが、特許文献１には、ともかくも同じ異物検査工程の中で被検査ボトルを回転させて異物を検出し、被検査ボトルを上下反転させて異物を検出することが記載されている。このような異物検査を行えば、確かに異物の検出精度の向上を図ることができる。

また、特許文献２には、被検査ボトルを横置きして回転させることで、重い異物も軽いい物も飲料液中を浮遊しやすくし、異物の検出精度を向上させることが記載されている。

特開２００５−１２１５９２号公報 特開平９−５４０４７号公報

ところで、特許文献１および特許文献２に開示されている飲料液異物検査装置は、いずれも、ボトル入り飲料の大量生産工程の検査工程で用いられることが前提とされており、ボトル入り飲料が多品種少量生産されることについては、十分な考慮が払われていない。ちなみに、特許文献１に記載の飲料液の異物検査ラインは、被検査ボトルを上下反転させて異物検査をするゾーンと、被検査ボトルを回転させて異物検査をするゾーンとによって構成されている。これでは、検査効率は向上するが、飲料液異物検査装置自体は、大掛かりな構造になってしまう。

また、特許文献２に記載の飲料液異物検査装置では、被検査ボトルを回転ローラの上に横置きして、その回転ローラで駆動して回転させるため、被検査ボトルにラベルが貼付されていたとすれば、そのラベルは傷んでしまう。従って、その飲料液異物検査装置は、例えば、ワインの小規模生産業者などでは、使用することができない。

そこで、本発明の目的は、飲料液中の異物を高精度に検出することが可能で、かつ、多品種少量生産に好適なコンパクトな飲料液異物検査装置および飲料液異物検査方法を提供することにある。

本発明に係る飲料液異物検査装置は、飲料液が充填された被検査ボトルを、その正立中心軸を略中心として回転させる被検査ボトル回転機構部と、前記被検査ボトルを傾斜させる被検査ボトル傾斜機構部と、前記被検査ボトルに照明光を照射する照明と、前記被検査ボトルの正立中心軸を略中心として、前記照明と対向する位置に配置され、前記照明光が前記被検査ボトルを透過して得られる透過像を撮像する撮像装置と、制御装置と、を同じ筐体内に収容して構成される。
そして、前記制御装置が、前記被検査ボトル傾斜機構部を介して前記被検査ボトルを傾斜させたとき、前記撮像装置を介して、前記飲料液中に浮遊する重い異物の陰影像を含んだ前記被検査ボトルの透過像を取得し、前記被検査ボトル回転機構部を介して前記被検査ボトルを回転させ、その後その回転を停止させたとき、前記撮像装置を介して、前記飲料液中に浮遊する軽い異物の陰影像を含んだ前記被検査ボトルの透過像を取得し、前記撮像装置を介して取得した前記重い異物の陰影像および前記軽い異物の陰影像をそれぞれ含んだ前記被検査ボトルの透過像を処理して、前記被検査ボトルに充填された飲料液中の異物を検出することを特徴とする。

以上のように、本発明では、被検査ボトルを回転させる機構と被検査ボトルを傾斜させる機構とを同じ筐体に収め、被検査ボトルを傾斜させて重い異物を飲料液中に浮遊させることにより、重い異物の検出を行い、さらに、被検査ボトルを回転させて軽い異物を飲料液中に浮遊させることにより、軽い異物の検出を行っている。そのため、飲料液異物検査装置の大きさは、コンパクトなものとなっており、また、重い異物も軽い異物も精度よく検出できるものとなっている。

本発明によれば、飲料液中の異物を高精度に検出することが可能で、かつ、多品種少量生産に好適なコンパクトな飲料液異物検査装置および飲料液異物検査方法が提供される。

本発明の実施形態に係る飲料液異物検査装置の概略構造の例を模式的に示した図。 本発明の実施形態に係る飲料液異物検査装置の要部の側面図の例を模式的に示した図。 本発明の実施形態に係る飲料液異物検査装置の外観の正面図の例を模式的に示した図。 本発明の実施形態に係る飲料液異物検査の手順の例を示した図。 本発明の実施形態に係る飲料液異物検査装置における異物検出のための画像処理手順の例を示した図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る飲料液異物検査装置の概略構造の例を模式的に示した図である。図１に示すように、飲料液異物検査装置１０は、被検査ボトル回転機構部２０、被検査ボトル傾斜機構部３０、撮像装置としてのカメラ４０、制御装置５０、コンプレッサ６０などが、図示しない筐体内に収納されて構成される。また、筐体の外側には、制御装置５０に接続された表示装置５１、テンキーボード５２、マウス５３などが設けられている。なお、図１は、おおむね、図示しない筐体の前面パネルを外したときの飲料液異物検査装置１０の正面図に対応している。

ここで、被検査ボトル回転機構部２０は、構造部材として、床部材２１、左右の側壁部材２２ａ，２２ｂ、天井部材２３、後壁部材２４などを有する。これらの構造部材は、例えば、鋼板など平板状の金属板材によって構成されるものとするが、金属の平板棒材などを溶接やネジ止めなどで強固につなぎ合わせて構成した平板状の構造物であってもよい。

図１に示すように、平板状の床部材２１は、飲料液異物検査装置１０の図示しない筐体内において、その平板面が略水平になるように配設され、その平板状の床部材２１の周縁部の上部には、側壁部材２２ａ，２２ｂおよび後壁部材２４が床部材２１の平板面に略垂直になるように強固に取り付けられている。さらに、床部材２１には、被検査ボトル７１を正立した状態で載置する回転台座２５が配設されており、その回転台座２５は、モータ２６によって回転駆動される。このとき、回転台座２５の回転軸は、床部材２１の平板面に略垂直であり、かつ、回転台座２５に載置された正立状態の被検査ボトル７１の中心軸に略一致するものとする。

そして、右側の側壁部材２２ａの複数（例えば、２つ）の高さの位置に配設された複数の棚のそれぞれには、カメラ４０が配設され、また、カメラ４０に対向する左側の側壁部材２２ｂには、照明４１が配設されている。このとき、カメラ４０の撮像光軸は、正立状態の被検査ボトル７１の中心軸と略垂直に交差するものとし、照明４１は、その撮像光軸上の被検査ボトル７１の反対側に配設されているものとする。従って、被検査ボトル７１の飲料液中に照明４１からの照明光を遮蔽する異物が存在した場合には、カメラ４０は、その異物の陰影像を撮像することができる。

さらに、左側の側壁部材２２ｂには、エアシリンダ２７が取り付けられており、エアシリンダ２７は、天井支持部材２８を上下に移動駆動させることにより、その天井支持部材２８の上端に片持ち支持された天井部材２３を上下に移動駆動させる。なお、このとき、天井部材２３は、床部材２１の平板面に略平行になるように天井支持部材２８の上端に取り付けられるものとする。

また、床部材２１の回転台座２５が配設された位置の略直上の天井部材２３の位置には、柱状押圧部材２９が天井部材２３から下垂するよう配設される。柱状押圧部材２９は、天井支持部材２８および天井部材２３を介して、エアシリンダ２７によって上下に移動駆動され、下方に移動したとき、回転台座２５に載置された被検査ボトル７１の頭頂部、すなわち、キャップ７１ａの上面部を押圧する。

なお、柱状押圧部材２９は、天井部材２３に対して、回転自在に取り付けられている。従って、回転台座２５がモータ２６で駆動されて回転すると、回転台座２５に載置された被検査ボトル７１も回転し、また、その被検査ボトル７１の頭頂部を押圧している柱状押圧部材２９も回転することになる。

さらに、図１に示すように、被検査ボトル傾斜機構部３０は、エアシリンダ３１およびそのシリンダシャフト３２を含んで構成される。ただし、図１では、被検査ボトル傾斜機構部３０の他の構造物が被検査ボトル回転機構部２０の後部に隠れて見えないので、その構造の詳細については、別途、図２を参照して説明する。

なお、図１において、制御装置５０の詳細な構成については、とくに図示していないが、ここでは、制御装置５０は、モータ２６、エアシリンダ２７，３１、コンプレッサ６０、カメラ４０などの動作を制御する信号を生成し出力する制御シーケンサと、カメラ４０から取得した撮像画像を処理する画像処理装置と、異物検査の統括的な処理を制御するとともに、作業者の操作を支援するためのパソコンと、を含んで構成されている。

また、図１において、コンプレッサ６０は、エア配管６１，６２を介して、エアシリンダ２７，３１に圧縮エアを送り、エアシリンダ２７，３１を動作させる。

図２は、本発明の実施形態に係る飲料液異物検査装置１０の要部の側面図の例を模式的に示した図である。この図２に示した側面図は、主として、被検査ボトル傾斜機構部３０の構造を説明するためのものである。そのため、図２では、飲料液異物検査装置１０の筐体の側面パネルおよび被検査ボトル回転機構部２０の側壁部材２２ａを外した場合の側面図となっており、さらに、照明４１、カメラ４０、制御装置５０、コンプレッサ６０などの記載も省略されている。

図２に示すように、飲料液異物検査装置１０は、筐体前面パネル１１、筐体天板１２、筐体底板１３、筐体背面パネル１４および図示しない筐体側面パネルによって囲まれた空間に、被検査ボトル回転機構部２０、被検査ボトル傾斜機構部３０、制御装置５０、コンプレッサ６０（図１も参照）などが収納されて構成される。このとき、筐体前面パネル１１には、被検査ボトル７１を出し入れするための開口部である被検査ボトル出入口１５が設けられている。

また、被検査ボトル傾斜機構部３０は、図１に示したエアシリンダ３１、シリンダシャフト３２の他に、回転軸部材３３、回転駆動部材３４などを含んで構成される。

ここで、回転軸部材３３は、その一端が筐体背面パネル１４または筐体背面パネル１４の近傍に設けられた構造部材（図示せず）に回転自在に片持ち支持される。また、回転軸部材３３の他端には、被検査ボトル回転機構部２０の後壁部材２４が回転軸部材３３の回転軸に略垂直になるように強固に取り付けられる。従って、被検査ボトル回転機構部２０は、回転軸部材３３に固定されて支持された状態となっている。よって、回転軸部材３３が回転すると、被検査ボトル回転機構部２０も、それに伴って回転、つまり傾斜することになる。

回転駆動部材３４は、エアシリンダ３１により上下に移動するシリンダシャフト３２の上下運動を、回転軸部材３３の回転運動に変換する機構部材であり、例えば、ラック・アンド・ピニオン機構によって実現される。この場合、エアシリンダ３１は、シリンダシャフト３２が回転軸部材３３に接するように配設されており、シリンダシャフト３２が上下に移動するとき、そのシリンダシャフト３２の回転軸部材３３が接する部分には、歯型つまりラックが形成されている。また、回転軸部材３３のシリンダシャフト３２が接する部分には、前記ラックの歯型に適合する歯車（ピニオン歯車）が取り付けられている。このように、シリンダシャフト３２をラックとし、回転軸部材３３をピニオンとした場合には、エアシリンダ３１によってシリンダシャフト３２が上下に移動すると、その移動量に応じて回転軸部材３３が回転、すなわち、被検査ボトル回転機構部２０が回転し、傾斜することになる。

なお、回転駆動部材３４は、ラック・アンド・ピニオン機構に限定されず、いわゆるクランク機構などで実現してもよい。

図３は、本発明の実施形態に係る飲料液異物検査装置１０の外観の正面図の例を模式的に示した図である。図３に示すように、飲料液異物検査装置１０の筐体前面パネル１１の中央部付近には、被検査ボトル７１を出し入れするための開口部である被検査ボトル出入口１５が設けられている。なお、図３では、筐体前面パネル１１の後に隠れて見えない部材（図１参照）についても、その一部を簡単に破線で示している

また、筐体前面パネル１１の外側には、その右手上段に表示装置５１が取り付けられ、右手中段に作業者用の操作台１６が取り付けられている。表示装置５１は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）で構成され、作業者に対する様々な操作指示情報が表示されるとともに、カメラ４０で撮像された飲料液中の異物の撮像画像や検査結果などが表示される。

操作台１６には、テンキーボード５２、マウス５３など、制御装置５０への入力装置が配備されおり、作業者は、これらの入力装置を用いることにより、表示装置５１に表示された指示情報に対する応答情報や選択情報を入力することができる。なお、表示装置５１の表示画面にタッチパネルの入力装置が併設されている場合には、操作台１６、テンキーボード５２、マウス５３などの装備を省略してもよい。

また、図示を省略したが、筐体前面パネル１１には、電源投入ボタン、飲料液異物検査を開始させるスタートボタン、飲料液異物検査の検査結果をそのつど表示する検査パス／フェールランプ、装置の異常発生を報知する警報ブザーや警報ランプなどが設けられていてもよい。

図４は、本発明の実施形態に係る飲料液異物検査の手順の例を示した図である。なお、図４では、飲料液異物検査の手順は、被検査ボトル回転機構部２０の動きで示されており、（Ｓ１）〜（Ｓ６）の順に行われる。

まず、初期状態（ステップＳ１）では、被検査ボトル回転機構部２０は、図２に示した筐体背面パネル１４および回転軸部材３３によって略水平に保持されている。このとき、被検査ボトル７１は、回転台座２５に載置されていない状態であり、また、柱状押圧部材２９は、エアシリンダ２７によって上部に引き上げられた状態にある。

続いて、被検査ボトル７１がセットされる（ステップＳ２）。すなわち、回転台座２５に被検査ボトル７１が正立状態で載置されと、制御装置５０は、エアシリンダ２７を駆動して、天井支持部材２８を下方に移動させることにより、柱状押圧部材２９を下降させて、柱状押圧部材２９の下面で被検査ボトル７１の頭頂部を押圧する。

なお、本実施形態では、回転台座２５の上面には、図示しない凹部が設けられ、その表面部が、軟質のゴム材など、被検査ボトル７１が滑りにくい素材で覆われているものとする。そして、被検査ボトル７１が、その回転台座２５の凹部に載置されれば、正立状態の被検査ボトル７１の中心線が回転台座２５の回転の中心線に略一致させられるようになっている。また、回転台座２５の上面には、被検査ボトル７１が載置されたことを検知するセンサが設けられていてもよい。

また、多様な被検査ボトル７１の大きさや形状に対応するために、回転台座２５は、着脱可能なものとする。そして、その上面に設けられた凹部の大きさが異なる複数の回転台座２５をあらかじめ用意しておくものとする。

一方、柱状押圧部材２９の下面は、平たい面であり、その表面は、軟質のゴム材など、弾力性があり、かつ、滑りにくい素材で覆われているものとする。これは、被検査ボトル７１の頭頂部（キャップ７１ａの上面）を押圧し、回転台座２５と柱状押圧部材２９とで被検査ボトル７１を保持するとき、その保持力を増強させるとともに、被検査ボトル７１のキャップ７１ａを傷めないようにすることに配慮したものである。

後記するように、被検査ボトル７１は、柱状押圧部材２９の押圧力によって回転台座２５と柱状押圧部材２９とに保持された状態で、その被検査ボトル７１が倒立した状態に近くなるまで傾斜される。そのとき、被検査ボトル７１を落下させないためには、柱状押圧部材２９は、単に被検査ボトル７１を押圧するだけでなく、その被検査ボトル７１のキャップ７１ａ部分を側面からしっかりと把持したほうがよい。しかしながら、その場合には、キャップ７１ａを傷める恐れがある。ちなみに、ある種のワイボトルには、栓止め用のワイヤが付属することがある。そこで、本実施形態では、被検査ボトル７１は、柱状押圧部材２９には、キャップ７１ａを側面から把持する把持部が設けられておらず、被検査ボトル７１を柱状押圧部材２９の押圧力のみで保持するようにしたものである。

なお、このとき、柱状押圧部材２９にその押圧力を検出する圧力センサを設けておいてもよい。この場合には、制御装置５０は、エアシリンダ２７を介して柱状押圧部材２９に適切な押圧力を付与することができる。

また、柱状押圧部材２９についても、多様な被検査ボトル７１の大きさや形状に対応するために、天井部材２３に対して着脱可能なものとする。そして、その長さが異なる複数の柱状押圧部材２９をあらかじめ用意しておくものとする。

続いて、被検査ボトル７１が傾斜させられ、照明４１の照明光による被検査ボトル７１の透過像が撮像される（ステップＳ３）。すなわち、被検査ボトル７１は、回転台座２５と柱状押圧部材２９とに挟まれ、保持された状態で、あらかじめ定められた回転角（傾斜角）θだけ回転、傾斜させられる。このときの回転角（傾斜角）θは、１３０〜１８０度程度であり、被検査ボトル７１は、ほとんど倒立状態に近くなるまで傾斜させられる。

このように、被検査ボトル７１が倒立状態に近くなるまで傾斜させられると、被検査ボトル７１の底に沈んでいた重い異物は、強制的に上に持上げられたことになるので、被検査ボトル７１の飲料液中を下方に沈降する。その結果、重い異物が飲料液中を浮遊している状態が得られる。なお、ここでいう重い異物とは、被検査ボトル７１に充填されている飲料液の比重と比べ、十分に大きな比重を有する異物である。

なお、コルク片など、その比重が飲料液の比重と比べ、十分に小さな比重を有する異物は、被検査ボトル７１が倒立状態に近くなるまで傾斜させられときには、飲料液中を上方に浮上する。従って、この種の異物の飲料液中での振舞いは、重い異物に似ている（方向が異なる）といえる。以下では、この種の異物は、重い異物の一種として取り扱う。

さらに、ステップＳ３では、制御装置５０は、エアシリンダ３１を駆動して、被検査ボトル回転機構部２０全体を、すなわち、被検査ボトル７１を傾斜角θだけ傾斜させると、照明４１を点灯させ（ステップＳ２で点灯しておいてもよい）、その照明光による傾斜した状態の被検査ボトル７１の透過像を、例えば、０．２５秒おきにカメラ４０で連写し、連写した複数の撮像画像を取得する。

ここで、飲料液中に重い異物が存在した場合には、この連写された複数の撮像画像の中に、重い異物が飲料液中を沈降していく様子が撮像されることになる。そこで、制御装置５０は、取得した複数の撮像画像について所定の画像処理を行うことにより、異物検出を行う。なお、その異物検出処理については、別途、図５を参照して詳しく説明する。

ところで、飲料液中の異物は、照明４１の照明光を遮ることになるので、被検査ボトル７１の透過像の撮像画像では、その異物は、暗点または暗領域の陰影像として撮像されるが、照明４１が可視光で、飲料液が、例えば、赤ワインなど有色の飲料液の場合、異物の暗点または暗領域が見分けられにくくなる。そこで、本実施形態では、照明４１として赤外照明を用い、カメラ４０として赤外線カメラを用いている。赤外線は、赤ワインなど有色の飲料液に対しても透過性が高いので、精度よく異物による暗点または暗領域を撮像することができる。

続いて、被検査ボトル７１は、正立状態に戻される（ステップＳ４）。すなわち、制御装置５０は、エアシリンダ３１を駆動して、回転軸部材３３を回転角θだけ前とは逆方向に回転させ、被検査ボトル回転機構部２０全体をもとの水平に保持された状態に戻す。

続いて、被検査ボトル７１は、回転させられる（ステップＳ５）。すなわち、制御装置５０は、モータ２６を駆動し、回転台座２５を、所定の時間（例えば、５秒間）、所定の回転速度（例えば、４００〜５００ｒｐｍ）で回転させ、その回転台座２５に正立状態で載置されている被検査ボトル７１を回転させる。この被検査ボトル７１の回転によって、その中の飲料液も回転し、その回転によって、底に沈んでいる軽い異物が巻き上げられ、飲料液中を浮遊する。なお、ここでいう軽い異物とは、被検査ボトル７１に充填されている飲料液の比重と同程度の比重か、または、やや大きい比重を有する異物である。

続いて、被検査ボトル７１は、回転が停止させられ、撮像される（ステップＳ６）。すなわち、制御装置５０は、モータ２６を駆動して、回転台座２５つまり被検査ボトル７１を回転させ、前記した所定の時間（例えば、５秒）が経過すると、その回転を停止させるとともに、停止した直後の被検査ボトル７１の照明４１の照明光による透過像を、例えば、０．２５秒おきにカメラ４０で連写し、連写した複数の撮像画像を取得する。

このとき、被検査ボトル７１の中の飲料液は、まだ、回転しており、従って、飲料液中を浮遊している軽い異物も、同様に回転している。従って、その浮遊している軽い異物は、連写された複数の撮像画像の中では、移動する暗点または暗領域として撮像される。なお、連写された撮像画像中で異物を検出する処理は、前記の重い異物を検出する処理と同じであり、詳細については、別途、図５を参照して詳しく説明する。

なお、ステップＳ６では、制御装置５０は、被検査ボトル７１つまり回転台座２５の回転を停止させるとき、その停止する回転位置を、回転が開始されたときと同じ位置になるように制御している。ここでは、その停止する回転位置の制御について、以下、簡単に補足して説明しておく。

一般に、出荷または販売直前のボトル入り飲料のボトルには、しばしば、商品名などが表示されたラベルが貼付されている。被検査ボトル７１にラベルが貼付されている場合には、そのラベルがカメラ４０の撮像光軸の正面に位置すると、そのラベルによって被検査ボトル７１の中の飲料液が隠されてしまう。そこで、カメラ４０により被検査ボトル７１の透過像を撮像するときには、被検査ボトル７１を、その被検査ボトル７１に貼付されたラベルがカメラ４０の撮像光軸に対して略平行になるように配置する必要がある。

そこで、実施形態では、被検査ボトル７１にラベルが貼付されている場合には、ステップＳ２で被検査ボトル７１を回転台座２５に載置するとき、そのラベルが筐体前面パネル１１に平行になるように載置する。すなわち、例えば、作業員が被検査ボトル７１を回転台座２５に載置するときには、被検査ボトル出入口１５側から見て、そのラベルが正面に見えるように被検査ボトル７１を回転台座２５に載置する。この場合には、カメラ４０は、右側の側壁部材２２ａに取り付けられているので、カメラ４０の撮像光軸は、ラベルの貼付面と略平行になる。

その後、ステップＳ４までは、カメラ４０の撮像光軸は、ラベルの貼付面と略平行のままであるが、ステップＳで回転台座２５および被検査ボトル７１が回転させられるので、停止位置の制御なしでは、回転が停止されたときのラベルの位置がどこになるか、分からなくなってしまう。

そこで、本実施形態では、回転台座２５には、その回転角を検知して出力するロータリエンコーダなどの回転角センサを設けられており、また、モータ２６として制御装置５０によって制御可能なサーボモータが用いられる。

この場合、制御装置５０は、ステップＳ２で、被検査ボトル７１が回転台座２５に載置されたとき、または、ステップＳ５で、回転台座２５つまり被検査ボトル７１を回転させる直前に、ロータリエンコーダから出力される回転角の情報を取得する。そして、制御装置５０は、ステップＳ６で回転台座２５の回転を停止させるとき、回転台座２５の停止位置がその前に取得した回転角と同じ回転角になるように、モータ２６の回転の停止を制御する。

以上のように回転台座２５の停止位置を制御すれば、ステップＳ６で、回転台座２５つまり被検査ボトル７１の回転を停止させたとき、その被検査ボトル７１のラベルの貼付面を、ステップＳ２で被検査ボトル７１が回転台座２５に載置されたときと同じ位置に合わせることができる。すなわち、そのラベルの貼付面は、カメラ４０の撮像光軸と略平行になる。

図５は、本発明の実施形態に係る飲料液異物検査装置１０における異物検出のための画像処理手順の例を示した図である。これらの異物検出のための画像処理は、図４に示したステップＳ３およびステップＳ６で被検査ボトル７１の照明４１の照明光による透過像が撮像されたとき、それぞれ独立して行われるが、その処理内容は同じである。

本実施形態では、被検査ボトル７１の照明４１の照明光による透過像を撮像するときには、カメラ４０は、その透過像を、例えば、０．２５秒間隔で５秒間連写する。そうすると、２０枚の撮像画像が得られるので、制御装置５０は、その２０枚の撮像画像を処理して、その中から飲料液中の異物を検出する。図５（ａ）では、そのうちの最初の３枚の撮像画像だけが示されている。なお、図５において、Δは、連写撮像の時間間隔（例えば、０．２５秒）を表す。

図５（ａ）に示すように、カメラ４０によって撮像された撮像画像には、飲料液中の異物の他にも、飲料液の泡、ボトルの輪郭、ボトルに貼付されたラベルなどが撮像される。撮像画像の中では、異物は、ある大きさを有する暗い領域として撮像され、また、泡は、その輪郭部に一重または２重の細い輪郭線として撮像される。

そこで、制御装置５０は、まず、一種のぼかし処理である泡輪郭消去処理によって泡の細い輪郭線を消去する。その結果、図５（ｂ）に示すように、撮像画像の中から泡が消去される。次に、制御装置５０は、泡輪郭消去処理後の画像を用いて、２値化処理を行う。２値化処理は、図５（ｃ）に示すように、白黒を明確化させる処理なので、この処理により、例えば、ボトルに付いた薄い汚れ（図示せず）などは消去されるが、異物は、明確な黒色の領域として表示される。

次に、制御装置５０は、２つの２値化処理後の画像について差分処理を行う。差分処理では、最初の時刻ｔ＝ｔ０のときに得られた２値化画像と、その後の時刻ｔ＝ｔ０＋ｉΔのときに得られた２値化画像との差分画像を求める。このとき、差分画像では、両者で一致する画像部分は消去され、相違する画像部分だけが残される。従って、ボトルの輪郭やラベルなどは消去され、また、２値化処理で消去されずに残ったボトルの濃い汚れなども消去される。

一方、ステップＳ３で被検査ボトル７１が倒立する程度まで傾斜されたときに取得された撮像画像では、飲料液中の重い異物は、飲料液中を徐々に沈降する物体として撮像される。そして、このとき撮像された撮像画像のそれぞれは、撮像時刻が時間間隔Δずつ相違しているので、その異物の位置も相違することになる。従って、差分処理後の画像では、異物は、図５（ｄ）に示すように、ある大きさを有する黒色の領域として表示される。

同様に、ステップＳ６で被検査ボトル７１が回転された直後に取得された撮像画像では、軽い異物は、飲料液中を浮遊し、回転移動している物体として撮像される。従って、この場合も、異物は静止していないので、差分処理後の画像では、異物は、図５（ｄ）に示すように、ある大きさを有する黒色の領域として表示される。

以上のように、飲料液異物検査装置１０では、重い異物についても、また、軽い異物についても、その異物を表す黒色の領域が、連写された複数の撮像画像から得られる差分処理後の画像に残されるので、飲料液異物検査装置１０の制御装置５０は、飲料液中の異物を精度よく検知することができる。

以上、本発明の実施形態に係る飲料液異物検査装置１０では、被検査ボトル７１を回転台座２５に載置して回転させる被検査ボトル回転機構部２０と、回転台座２５に載置された被検査ボトル７１を傾斜させる被検査ボトル傾斜機構部３０と、を同じ１つの筐体内に収容して構成しているので、従来に比べ、コンパクト化され、小型化されたものとなっている。そして、その１つの飲料液異物検査装置１０で、被検査ボトル７１を傾斜させたときの透過画像も取得することができ、また、被検査ボトル７１を回転させ、停止したときの透過画像も取得することができるので、重い異物も軽い異物も検出できるようになり、飲料液中の異物の検出精度が向上したものとなっている。

さらに、本実施形態では、被検査ボトル７１を傾斜させて重い異物を検出し、被検査ボトル７１を回転させて軽い異物を検出する検査を連続して行っている。この場合、被検査ボトル７１の傾斜によって異物がいったん飲料液中に浮遊させられたすぐ後に、被検査ボトル７１の回転が行われるので、飲料液中における異物の巻上げは、より効果的に行われることになる。その結果、飲料液中の異物の検出精度は向上する。

また、このときには、被検査ボトル７１を傾斜させて重い異物を検出する検査を、被検査ボトル７１を回転させて軽い異物を検出する検査の前に行っている。ここで、もし、被検査ボトル７１を回転させる検査を先に行うと、その回転により被検査ボトル７１の飲料液中には多数の泡が生じ、次に被検査ボトル７１を傾斜させて重い異物を検出するとき、その泡が重い異物検出の障害、つまり異物検出漏れの原因となり得る。従って、本実施形態で、被検査ボトル７１を傾斜させて重い異物を検出してから、被検査ボトル７１を回転させて軽い異物を検出するようにしたことにより、飲料液中の異物の検出精度がさらに向上することになる。

また、本実施形態では、被検査ボトル７１の透過光の陰影像を撮像するときには、その陰影像を所定の時間間隔で３回以上連写している。そして、その連写された第１の撮像画像（図５：ｔ＝ｔ０の画像）を、複数の画像（ｔ＝ｔ０＋Δの画像、ｔ＝ｔ０＋２Δの画像、・・・）と比較することによって異物の検出を行っている。そのため、例えば、異物の形状や向きなどによって、ある時刻の撮像画像ではその異物の陰影がうまく捉えられなくても、他の時刻の撮像画像ではその異物の陰影が捉えられる可能性がある。従って、異物の検出漏れを防止することができ、その結果、飲料液中の異物の検出精度が向上する。

さらに、本実施形態に係る飲料液異物検査装置１０では、回転台座２５の停止位置の回転角を、回転台座２５の回転開始前の回転角と同じになるように制御しているので、飲料液異物検査装置１０は、ラベルが貼付された被検査ボトルにも適用可能である。

さらに、本実施形態に係る飲料液異物検査装置１０では、回転台座２５や柱状押圧部材２９は、被検査ボトル回転機構部２０の構造部材に対して着脱可能であるので、多様な形状や大きさの被検査ボトル７１に対応することができる。また、柱状押圧部材２９は、被検査ボトル７１の頭頂部を押圧して保持するだけなので、キャップ７１ａやラベルを傷めることはない。

よって、本発明の実施形態によれば、飲料液中の異物を高精度に検出することが可能となり、さらには、多品種少量生産に好適なコンパクトな飲料液異物検査装置を実現することができる。

１０ 飲料液異物検査装置
１１ 筐体前面パネル
１２ 筐体天板
１３ 筐体底板
１４ 筐体背面パネル
１５ 被検査ボトル出入口
１６ 操作台
２０ 被検査ボトル回転機構部
２１ 床部材
２２ａ，２２ｂ 側壁部材
２３ 天井部材
２４ 後壁部材
２５ 回転台座
２６ モータ
２７ エアシリンダ
２８ 天井支持部材
２９ 柱状押圧部材（押圧部材）
３０ 被検査ボトル傾斜機構部
３１ エアシリンダ
３２ シリンダシャフト
３３ 回転軸部材
３４ 回転駆動部材
４０ カメラ
４１ 照明
５０ 制御装置
５１ 表示装置
５２ テンキーボード
５３ マウス
６０ コンプレッサ
６１，６２ エア配管
７１ 被検査ボトル
７１ａ キャップ

Claims (6)

1. 飲料液が充填された被検査ボトルを、その正立中心軸を略中心として回転させる被検査ボトル回転機構部と、前記被検査ボトルを傾斜させる被検査ボトル傾斜機構部と、前記被検査ボトルに照明光を照射する照明と、前記被検査ボトルの正立中心軸を略中心として、前記照明と対向する位置に配置され、前記照明光が前記被検査ボトルを透過して得られる透過像を撮像する撮像装置と、制御装置と、を同じ筐体内に収容して構成され、
   前記制御装置は、
   前記被検査ボトル傾斜機構部を介して前記被検査ボトルを傾斜させたとき、前記撮像装置を介して、前記飲料液中に浮遊する重い異物の陰影像を含んだ前記被検査ボトルの透過像を取得し、
   前記被検査ボトル回転機構部を介して前記被検査ボトルを回転させ、その後その回転を停止させたとき、前記撮像装置を介して、前記飲料液中に浮遊する軽い異物の陰影像を含んだ前記被検査ボトルの透過像を取得し、
   前記撮像装置を介して取得した前記重い異物の陰影像および前記軽い異物の陰影像をそれぞれ含んだ前記被検査ボトルの透過像を処理して、前記被検査ボトルに充填された飲料液中の異物を検出すること
   を特徴とする飲料液異物検査装置。
2. 前記被検査ボトル回転機構部は、
   前記被検査ボトルを正立状態に載置して回転させる回転台座と、前記被検査ボトルを上部から前記回転台座側に押圧して、前記被検査ボトルを回転自在に保持する押圧部材と、を含んで構成され、
   前記回転台座は、自身の回転軸の回転角を検出する回転角センサを備えており、
   前記制御装置は、
   前記被検査ボトルが前記回転台座に載置されたとき、前記回転角センサから出力される回転角を取得しておき、その後、前記回転台座を停止させるときには、前記取得した回転角と同じ回転角の位置で前記回転台座を停止させること
   を特徴とする請求項１に記載の飲料液異物検査装置。
3. 前記押圧部材および前記回転台座の少なくとも一方は、前記被検査ボトル回転機構部の構造部材に対して着脱可能に構成されていること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の飲料液異物検査装置。
4. 前記被検査ボトルの頭頂部に接触し、前記被検査ボトルを押圧する前記押圧部材の表面部は、弾力のある軟質素材で形成されていること
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の飲料液異物検査装置。
5. 飲料液が充填された被検査ボトルを、その正立中心軸を略中心として回転させる被検査ボトル回転機構部と、前記被検査ボトルを傾斜させる被検査ボトル傾斜機構部と、前記被検査ボトルに照明光を照射する照明と、前記被検査ボトルの正立中心軸を略中心として、前記照明と対向する位置に配置され、前記照明光が前記被検査ボトルを透過して得られる透過像を撮像する撮像装置と、制御装置と、を同じ筐体内に収容して構成された飲料液異物検査装置における飲料液異物検査方法であって、
   前記制御装置は、
   前記被検査ボトル傾斜機構部を介して前記被検査ボトルを傾斜させたとき、前記撮像装置を介して、前記飲料液中に浮遊する重い異物の陰影像を含んだ前記被検査ボトルの透過像を取得し、
   前記被検査ボトル回転機構部を介して前記被検査ボトルを回転させ、その後その回転を停止させたとき、前記撮像装置を介して、前記飲料液中に浮遊する軽い異物の陰影像を含んだ前記被検査ボトルの透過像を取得し、
   前記撮像装置を介して取得した前記重い異物の陰影像および前記軽い異物の陰影像をそれぞれ含んだ前記被検査ボトルの透過像を処理して、前記被検査ボトルに充填された飲料液中の異物を検出すること
   を特徴とする飲料液異物検査方法。
6. 前記被検査ボトル回転機構部は、
   前記被検査ボトルを正立状態に載置して回転させる回転台座と、前記被検査ボトルを上部から前記回転台座側に押圧して、前記被検査ボトルを回転自在に保持する押圧部材と、を含んで構成され、
   前記回転台座は、自身の回転軸の回転角を検出する回転角センサを備えており、
   前記制御装置は、
   前記被検査ボトルが前記回転台座に載置されたとき、前記回転角センサから出力される回転角を取得しておき、その後、前記回転台座を停止させるときには、前記取得した回転角と同じ回転角の位置で前記回転台座を停止させること
   を特徴とする請求項５に記載の飲料液異物検査方法。

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