JP2016085137A - 容器検査方法及び容器検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容器の厚みの影響を受けることなく、容器の側壁に生じる欠陥を高精度に検査可能な容器検査方法を提供する。
【解決手段】壜１００の側壁１０１に向けて壜１００の外周側から照明光を照射する照明工程と、側壁１０１で照明光が反射した反射光をカメラ３で撮像する撮像工程と、を含み、撮像工程では、側壁１０１の外周面１０１ａで外周側に反射した外周面反射光Ｌ１、及び側壁１０１の内周面１０１ｂで内周側に反射した内周面反射光Ｌ２が現れる反射領域Ａ２と、反射領域Ａ２を除いた領域で、かつ凹部１００ａによる反射光が現れる検査領域Ａ１と、を含む撮像範囲を撮像する。
【選択図】図１

Description

本発明は、容器の側壁に生じる欠陥を検出する容器検査方法等に関する。

容器の側壁に生じる欠陥、例えば、ガラス壜の成型時に胴部表面に生じる線状の凹部を検出する容器検査装置が知られている。一例として、容器に照明した検査光が欠陥で屈折する光を撮像することで欠陥を検出する容器検査装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−１７８２４２号公報

容器の側壁には、厚みにムラが生じていることがある。検査領域に厚みのムラが生じている場合、検査結果に影響し、精度のよい検査ができないことがある。

そこで、本発明は容器の厚みの影響を受けることなく、容器の側壁に生じる欠陥を高精度に検査可能な容器検査方法等を提供することを目的とする。

本発明の容器検査方法は、容器（１００）の側壁（１０１）に向けて容器の外周側から照明光を照射する照明工程と、前記側壁で照明光が反射した反射光を撮像手段（３）で撮像する撮像工程と、を含み、前記撮像工程では、前記側壁の外周面（１０１ａ）で外周側に反射した外周面反射光（Ｌ１）、及び前記側壁の内周面（１０１ｂ）で内周側に反射した内周面反射光（Ｌ２）が現れる反射領域（Ａ２）と、前記反射領域を除いた領域で、かつ欠陥（１００ａ）による反射光（Ｌ３）が現れる検査領域（Ａ１）と、を含む撮像範囲を撮像するものである。

本発明の容器検査装置は、容器（１００）の側壁（１０１）に向けて容器の外周側から照明光を照射する照明手段（２）と、前記側壁で照明光が反射した反射光を撮像する撮像手段（３）と、を備え、前記撮像手段は、前記側壁の外周面（１０１ａ）で外周側に反射した外周面反射光（Ｌ１）、及び前記側壁の内周面（１０１ｂ）で内周側に反射した内周面反射光（Ｌ２）が現れる反射領域（Ａ２）と、前記反射領域を除いた領域で、かつ欠陥（１００ａ）による反射光（Ｌ３）が現れる検査領域（Ａ１）と、を含む撮像範囲を撮像するものである。

本発明によれば、撮像範囲には、検査対象の反射光ではない外周面反射光及び内周面反射光が現れる反射領域を除いた領域に検査領域が含まれ、検査領域内に欠陥による反射光が現れる。欠陥による反射光の有無を検査するので、容器の厚みのムラによる影響を受けにくい。また、他の要因による反射光を除外して検査領域に現れる欠陥による反射光の有無を検査できるので、誤検出を防ぐことができる。したがって、高精度に容器の側壁に生じる欠陥の有無を検査することができる。

本発明の容器検査方法の一形態において、前記照明工程では、容器の軸線（ＡＸ）方向に沿って配置されている発光手段（２ａ）により照明光を照射してもよい。これによれば、容器の側壁全体を検査することができる。また、この形態において、前記発光手段による照明光の幅（Ｗ）が、容器の幅よりも小さくてもよい。照明光の幅を容器の幅よりも小さくすることで、照明光の幅を制限し、側壁での反射光の幅が広くなりすぎて互いに干渉することを防ぐことができる。

本発明の容器検査方法の一形態において、前記照明工程では、前記撮像手段からみた前記側壁の中心線に向けて照明光を照射してもよい。欠陥による反射光が検査領域に、他の要因による反射光が反射領域に、それぞれ現れるように撮像することができる。

本発明の容器検査装置の一形態において、前記照明手段には、容器の軸線（ＡＸ）方向に沿って配置されて照明光を照射する発光部（２ａ）が設けられていてもよい。また、この形態において、前記発光部の幅（Ｗ）が、容器の幅よりも小さくてもよい。本発明の容器検査装置の一形態において、前記照明手段は、前記撮像手段からみた前記側壁の中心線に向けて照明光を照射してもよい。

なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

以上、説明したように、本発明においては、撮像範囲には、検査対象の反射光ではない外周面反射光及び内周面反射光が現れる反射領域を除いた領域に検査領域が設定され、検査領域内に欠陥による反射光が現れる。欠陥による反射光の有無を検査するので、容器の厚みのムラによる影響を受けにくい。また、他の要因による反射光を除外して検査領域に現れる欠陥による反射光の有無を検査できるので、誤検出を防ぐことができる。したがって、高精度に容器の側壁に生じる欠陥の有無を検査することができる。

本発明の一形態に係る容器検査装置の概略構成図。 照明装置の模式図。 壜の側壁で反射する反射光を説明する図。 カメラで撮像された画像の模式図。 凹部が生じている壜を撮像した画像の一例を示す図。

図１は、本発明の一形態に係る容器検査装置の概略構成図である。容器検査装置１は、容器としての壜１００の肩部及び胴部を含む側壁１０１に生じた欠陥の有無を検査する装置である。壜１００は、一例として有色かつ光透過性を有するガラス壜である。容器検査装置１は、壜１００の側壁１０１の外周面１０１ａに生じた線状の凹部１００ａを欠陥として検出する。凹部１００ａは、壜１００の成型時に生じる欠陥で、「縦すじ」や「しわ」と呼ばれる線状の鋭い凹みである。

壜１００は、スターホイール式搬送装置１０の各ポケットに収容されて順次搬送される。また、スターホイール式搬送装置１０には、各ポケットに収容された壜１００をその軸線ＡＸの回りに回転させる回転機構（不図示）が設けられている。壜１００は、回転機構による自転運動を伴いながらスターホイール式搬送装置１０により搬送（公転運動）される。容器検査装置１は、スターホイール式搬送装置１０の外周側に設けられている。なお、スターホイール式搬送装置１０には、各種周知技術を利用して構成してよい。

容器検査装置１は、壜１００の側壁１０１に向けて壜１００の外周側から照明光を照射する照明手段としての照明装置２と、側壁１０１で照明光が反射した反射光を撮像する撮像手段としてのカメラ３とを備えている。図２は、照明装置２の模式図である。照明装置２には、照明光を照射する発光手段としての発光部２ａが設けられている。発光部２ａは、拡散光を発する周知の発光部材で、ガラス板２ｂを介して照明光を照射する。ガラス板２ｂは、検査対象となる壜１００の軸線ＡＸ方向と照射方向とに拡がる平坦な板状の部材である。発光部２ａがガラス板２ｂを介して照明光を照射することで、壜１００の軸線ＡＸ方向に沿った幅の狭い照明光を側壁１０１に照射することができる。反射光の幅が広がることを防ぐため、照明光を照射するガラス板２ｂの幅Ｗは、壜１００の直径よりも小さい。また、ガラス板２ｂの軸線ＡＸ方向の長さＬは、十分な照明光を確保するため検査領域（本形態において壜１００の側壁１０１）の軸線ＡＸ方向の長さよりも大きい。ガラス板２ｂの幅Ｗ及び長さＬを調整することにより、壜１００への照明光の幅及び軸線ＡＸ方向の長さを設定できる。軸線ＡＸ方向に沿った照明光を使用することで側壁１０１全体を検査することができる。また、照明光の幅を制限することで検査に適した幅の反射光を得ることができる。カメラ３は、壜１００の外周側から半径方向に向かって壜１００全体を撮像する。カメラ３の光軸ＯＡＸが、壜１００の軸線ＡＸを通過するように設定される。

照明装置２は、ミラー４を介して壜１００に照明光を照射する。また、カメラ３は、ミラー５を介して壜１００を撮像する。ミラー４、５には、その反射面４ａ、５ａの角度を変更する駆動機構（不図示）が設けられ、壜１００が点Ｐから点Ｑへ移動する間、壜１００の公転運動に追従するように反射面４ａ、５ａの角度が変更される。壜１００は、点Ｐから点Ｑを移動する間に、１回転以上自転運動をし、カメラ３は複数枚の画像を撮像する。これにより、壜１００の全周の検査が可能となる。

図３は、壜１００の側壁１０１で反射する反射光を説明する図である。照明装置２からの照明光は、カメラ３からみた側壁１０１の中心線、つまり、壜１００の軸線ＡＸを通過するカメラ３の光軸ＯＡＸが側壁１０１の外周面１０１ａと交わる位置を含む軸線ＡＸ方向に延びる直線に向けて軸線ＡＸに対して垂直な方向から照射される。照明光は側壁１０１で反射して、側壁１０１の外周面１０１ａで外周側に反射する外周面反射光Ｌ１と、側壁１０１の内周面１０１ｂで内周側に反射した内周面反射光Ｌ２と、凹部１００ａで反射する欠陥反射光Ｌ３とがカメラ３に入射する。外周面反射光Ｌ１はカメラ３からみた側壁１０１の中心線で反射する反射光で、カメラ３で撮像する画像に壜１００の軸線ＡＸ方向に延びる直線状に常に現れる。内周面反射光Ｌ２は、照明装置２と向かい合う側の側壁１０１を通過し、後方の側壁１０１の内周面１０１ｂで反射する反射光で、外周面反射光Ｌ１を挟んで欠陥反射光Ｌ３の反対側に常に現れる。内周面反射光Ｌ２は、通過した側壁１０１（照明装置２と向かい合う側の側壁１０１）の厚さのムラの影響を受けて反射光の形状が変化する。欠陥反射光Ｌ３は、凹部１００ａの線状の鋭い凹みにより照明光が反射した光である。凹部１００ａが生じている場合、欠陥反射光Ｌ３は、外周面反射光Ｌ１を挟んで内周面反射光Ｌ２が現れる側の反対側に現れる。

図４は、カメラ３で撮像された画像１１０の模式図である。カメラ３の撮像範囲には、壜１００の側壁１０１が含まれ、上述した反射光Ｌ１〜Ｌ３が撮像される。画像１１０において、欠陥反射光Ｌ３が現れる領域が検査領域Ａ１として設定される。検査領域Ａ１は、外周面反射光Ｌ１及び内周面反射光Ｌ２が現れる反射領域Ａ２を除いた領域に設定される。検査領域Ａ１に凹部１００ａが存在しない場合、欠陥反射光Ｌ３は撮像されない。

容器検査装置１には、制御装置２０が設けられている。制御装置２０は、マイクロプロセッサと、そのマイクロプロセッサにて実行されるべきオペレーティングシステム等のプログラムが記録されたＲＯＭ、及びマイクロプロセッサに対する作業領域を提供するＲＡＭ等の内部記憶装置とを備えたコンピュータユニットである。制御装置２０には、カメラ３及びミラー４、５の駆動機構が接続される。制御装置２０は、スターホイール式搬送装置の搬送速度に応じてミラー４、５の反射面４ａ、５ａの角度を変更するように駆動機構を制御する。また、制御装置２０は、搬送速度に応じた撮像タイミングで画像１１０を撮像するようにカメラ３を制御する。制御装置２０は、カメラ３の光軸ＯＡＸと照明装置２の照明光の照射方向（照明光の光軸）とでなされる角度が、所定の範囲内に調整されるようにミラー４、５の角度を制御する。さらに、制御装置２０には、論理的装置として信号処理部２１が設けられる。カメラ３は、被写体の像をＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子にて電気信号に変換する。カメラ３から出力された画像信号は、信号処理部２１に入力され、その信号処理部２１で所定のアルゴリズムに従って凹部１００ａの有無が判別される。

凹部１００ａが生じた壜１００をサンプルとして用意し、容器検査装置１によりそのサンプルを撮像した画像の一例を図５に示す。図５の画像１１０ａには、反射領域Ａ２に現れた外周面反射光Ｌ１及び内周面反射光Ｌ２と、検査領域Ａ１に現れた欠陥反射光Ｌ３とが撮像されている。外周面反射光Ｌ１は、壜１００の軸線ＡＸ方向に沿った幅の狭い照明光がカメラ３からみた側壁１０１の中心線で反射した直線状の光として現れる。内周面反射光Ｌ２もまた、側壁１０１の厚さのムラの影響を受けて形状が変化するが、直線状の光として現れる。外周面反射光Ｌ１及び内周面反射光Ｌ２は、画像１１０ａに撮像された壜１００の所定位置に現れるので、反射領域Ａ２として検査領域Ａ１から除くことができる。

欠陥反射光Ｌ３は、凹部１００ａの表面で反射した光が凹部１００ａの形状に応じて検査領域Ａ１に現れる。凹部１００ａの反射光を検査対象とするので、壜１００の厚みのムラの影響を受けにくく、高精度の検査が可能となる。したがって、検査領域Ａ１に現れる欠陥反射光Ｌ３の有無を判別することにより、高精度に凹部１００ａの有無を検査することができる。欠陥反射光Ｌ３は凹部１００ａが生じている場合のみ撮像され、壜１００に凹部１００ａがない場合は検査領域Ａ１には光が撮像されないため、誤検出が生じにくい。信号処理部２１は、撮像した画像１１０のうち検査領域Ａ１に対して所定の画像処理を実行することにより、欠陥の有無を判別する。欠陥を判別するための画像処理は周知技術を利用してよい。なお、壜１００の成型時に金型の合わせ部分に生じる「合わせ目」と呼ばれる凸部による反射光は、検査領域Ａ１には現れない。これは、この凸部が緩やかな段差であることから検査領域Ａ１において照明光が凸部で反射しないからである。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。上述した形態では、欠陥として壜１００の外周面に生じた凹部１００ａの有無を検査する例で説明したがこれに限られない。例えば、欠陥として壜１００の側壁１０１内部に生じる気泡の有無を検査することができる。気泡は、側壁１０１内部に残留した空気であり、気泡により形成される側壁１０１内部の曲面で照明光が反射する。気泡による反射光は、欠陥反射光Ｌ３と同様、検査領域Ａ１に現れる。本発明では、容器の側壁の凹凸や、気泡による反射光を利用して欠陥の有無を検査しており、このような容器の側壁の欠陥により照明光が反射する構成であれば、容器の側壁における様々な欠陥を検出することができる。

上述した形態では、照明手段としてガラス板２ｂを介して照明光を照射する照明装置２で説明したがこれに限られない。例えば、壜１００の軸線ＡＸ方向に沿って照明手段としての複数のＬＥＤを配置してもよい。得られる反射光の幅に応じてＬＥＤの幅（発光部の幅）を調整してよい。また、ＬＥＤに限られず、各種周知の照明装置を利用してよい。また、容器として壜１００で説明したが、各種のガラス壜に対して本発明を適用できる。また、本発明が容器の側壁の凹凸による反射光を検出することから、透過性を有する容器であればプラスチック容器等のガラス壜以外の容器に対しても本発明を適用してよい。

１ 容器検査装置
２ 照明装置（照明手段）
３ カメラ（撮像手段）
１００ 壜（容器）
１００ａ 凹部（欠陥）
Ａ１ 検査領域
Ａ２ 反射領域
Ｌ１ 外周面反射光
Ｌ２ 内周面反射光
Ｌ３ 欠陥反射光

Claims (8)

1. 容器の側壁に向けて容器の外周側から照明光を照射する照明工程と、
   前記側壁で照明光が反射した反射光を撮像手段で撮像する撮像工程と、を含み、
   前記撮像工程では、前記側壁の外周面で外周側に反射した外周面反射光、及び前記側壁の内周面で内周側に反射した内周面反射光が現れる反射領域と、前記反射領域を除いた領域で、かつ欠陥による反射光が現れる検査領域と、を含む撮像範囲を撮像する容器検査方法。
2. 前記照明工程では、容器の軸線方向に沿って配置されている発光手段により照明光を照射する請求項１に記載の容器検査方法。
3. 前記発光手段による照明光の幅が、容器の幅よりも小さい請求項２に記載の容器検査方法。
4. 前記照明工程では、前記撮像手段からみた前記側壁の中心線に向けて照明光を照射する請求項１〜３のいずれか一項に記載の容器検査方法。
5. 容器の側壁に向けて容器の外周側から照明光を照射する照明手段と、
   前記側壁で照明光が反射した反射光を撮像する撮像手段と、を備え、
   前記撮像手段は、前記側壁の外周面で外周側に反射した外周面反射光、及び前記側壁の内周面で内周側に反射した内周面反射光が現れる反射領域と、前記反射領域を除いた領域で、かつ欠陥による反射光が現れる検査領域と、を含む撮像範囲を撮像する容器検査装置。
6. 前記照明手段には、容器の軸線方向に沿って配置されて照明光を照射する発光部が設けられている請求項５に記載の容器検査装置。
7. 前記発光部の幅が、容器の幅よりも小さい請求項６に記載の容器検査装置。
8. 前記照明手段は、前記撮像手段からみた前記側壁の中心線に向けて照明光を照射する請求項５〜７のいずれか一項に記載の容器検査装置。