JP2016085144A - 容器検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容器の口部の外周部、内周部及び天面部に存在する欠陥を容易に検出することができる容器検査方法及びその方法を実現する容器検査装置を提供する。
【解決手段】本発明の容器検査方法は、牛乳壜１００の口部１０３を検査する方法であって、牛乳壜１００を側方（II方向）から見た場合に口部１０３の左右方向の端に位置する照射部ＩＰに向かって側方かつ斜め上方から検査光ＩＬを照射する照明工程と、牛乳壜１００を上方から見た場合に現れる口部１０３の像が含まれる撮像範囲内で、照明工程によって照射部ＩＰに検査光ＩＬが照射された口部１０３を撮像する撮像工程とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、容器の口部を検査する容器検査方法及び装置に関する。

容器の口部を検査する方法として、容器の上方からリング照明により容器の口部を照明し、その反射光を容器の上方から撮像することによって、口部の欠けやキズ等の欠陥の有無を検査する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１２７７３０号公報

特許文献１の方法は、容器の口部を上方から照明してその反射光を容器の上方から撮像するものであるので、口部の外周部及び内周部に存在する欠陥の検出が困難であった。また、特許文献１の方法は、リング照明にて照明される口部の天面部に存在する欠陥であっても、スプーンで掬ったような形状の欠陥の場合は撮像した画像から正常な天面部との区別が難しいため、こうした形状の欠陥の検出が困難であった。

そこで、本発明は、容器の口部の外周部、内周部及び天面部に存在する欠陥を容易に検出することができる容器検査方法及びその方法を実現する容器検査装置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）の口部（１０３）を検査する容器検査方法において、前記容器を側方から見た場合に前記口部の左右方向の端（Ｅｄ）に位置する照射部（ＩＰ）に向かって前記側方かつ斜め上方から光（ＩＬ）を照射する照明工程と、前記容器を上方から見た場合に現れる前記口部の像（Ｉｍ）が含まれる撮像範囲（ＩＲ）内で、前記照明工程によって前記照射部に前記光が照射された前記口部を撮像する撮像工程と、を含むものである。

この容器検査方法によれば、照明工程によって照射部に照射された光は口部内に入射するとともに天面部で反射する。光の照射範囲内に欠陥がなければ、口部内に入射した光は屈折しながら口部から出るし、天面部で反射した反射光は斜め上方に反射する。そのため、これらの光は容器の上方から見た口部の像が収まる撮像範囲内からは外れる。一方、光の照射範囲内に欠陥があると、口部内に入射した光は欠陥個所で反射、屈折又は散乱し、欠陥によって進行方向が変化した光の少なくとも一部は容器の上方の撮像範囲内に向かう。これにより、欠陥によって進行方向が変化した光を撮像工程で撮像できるので、口部の外周部、内周部及び天面部のいずれの箇所の欠陥も容易に検出できる。

本発明の容器検査方法の一態様において、前記照明工程では、前記口部の天面部（１０３ｃ）と平行な方向（Ｄ０）に対して１０度以上２０度以下の角度範囲（α）内で前記光を照射してもよい。この態様によれば、この角度範囲内で光を照射することによって、容器の口部内への屈折角が欠陥の検出に適した角度となり、欠陥の検出漏れが少なくなる。

本発明の容器検査方法の一態様において、前記撮像工程では、前記口部から斜め上方に向かう方向に進行方向が変化した前記光を、前記撮像範囲内に集光させてもよい。この態様によれば、欠陥によって進行方向が変化した光が撮像範囲内から外れる方向に進む場合であってもその光が撮像範囲内に集光されるので、欠陥の検出漏れがより少なくなる。

以上説明した容器検査方法及びその各態様は、以下の容器検査装置及びその各態様にて実施できる。すなわち、本発明の容器検査装置（１Ａ、１Ｂ）は、容器（１００）の口部（１０３）を検査する容器検査装置において、前記容器を側方から見た場合に前記口部の左右方向の端（Ｅｄ）に位置する照射部（ＩＰ）に向かって前記側方かつ斜め上方から光（ＩＬ）を照射する照明手段（１０）と、前記容器を上方から見た場合に現れる前記口部の像（Ｉｍ）が収まる撮像範囲（ＩＲ）内で、前記照明手段によって前記照射部に前記光が照射された前記口部を撮像する撮像手段（１１）と、を備えるものである。

本発明の容器検査装置の一態様において、前記照明手段は、前記口部の天面部（１０３ｃ）と平行な方向（Ｄ０）に対して１０度以上２０度以下の角度範囲（α）内で前記光を照射してもよい。また、本発明の容器検査装置の一態様において、前記口部から斜め上方に向かう方向に進行方向が変化した前記光を、前記撮像範囲内に集光させる集光手段（２０）を更に備えてもよい。

なお、本発明において「上方」や「側方」との語は、検査対象となる容器の上方又は側方を意味する相対的なものであって、必ずしも水平方向や鉛直方向を基準とした絶対的な方向を意味するものではない。また、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。

以上に説明したように、本発明の容器検査方法及び装置によれば、光の照射範囲内に欠陥があると、口部内に入射した光は欠陥個所で反射、屈折又は散乱し、欠陥によって進行方向が変化した光の少なくとも一部は容器の上方の撮像範囲内に向かう。これにより、欠陥によって進行方向が変化した光を撮像できるので、口部の外周部、内周部及び天面部のいずれの箇所の欠陥も容易に検出できる。

本発明の一形態に係る容器検査方法の概要を説明する図。 図１の矢印IIの方向（側方）から見た状態を示した図。 図２の矢印IIIの方向から見た状態を示した図。 本発明の一形態に係る容器検査装置の概略構成を示した図。 口部に存在し得る各種の欠陥を模式的に示した図。 口部の天面部の欠陥に対応する欠陥像が写った画像の一例を示した図。 口部の内周部の欠陥に対応する欠陥像が写った画像の一例を示した図。 口部の外周部の欠陥に対応する欠陥像が写った画像の一例を示した図。 口部の天面部及び外周部の各欠陥に対応する二種類の欠陥像が写った画像の一例を示した図。 本発明の第２の形態に係る容器検査方法の概要を説明する図。 本発明の第２の形態に係る容器検査装置の概略構成を示した図。 第２の形態に係る容器検査方法及び装置で撮像された画像の一例を示した図。 本発明の他の形態に係る容器検査方法及び装置の概略構成を示した図。

（第１の形態）
図１〜図３に示すように、本形態の検査方法は、容器である牛乳壜１００を検査対象としている。牛乳壜１００は水平方向に設置された検査台１０５に載せられて検査される。周知のように、牛乳壜１００は透光性を有するガラスを材料として構成されていて、円板状の底部１０１と、底部１０１から略直角に立ち上がり上端部に向かって絞り込まれた円筒状の胴部１０２と、胴部１０２の上端部に繋がる口部１０３とを有している。口部１０３は外周部１０３ａ、内周部１０３ｂ及び天面部１０３ｃを有する。本形態の検査方法は、牛乳壜１００の口部１０３の各部に存在する欠けやキズ等の欠陥の有無を検出するために実施される。

本形態の検査方法は、光としての検査光ＩＬを口部１０３に照射する照明工程と、その照明工程で検査光ＩＬが照射された口部１０３を撮像する撮像工程とを含む。照明工程では、照明手段であるＬＥＤ照明器１０によって検査光ＩＬを所定の照射部ＩＰに向かって照射する。図１及び図２に示すように、照射部ＩＰは牛乳壜１００を側方（図１の矢印IIの方向）から見た場合に口部１０３の左右方向の端Ｅｄに位置する。そして、照明工程では、その側方（図２の紙面に対向する側）かつ斜め上方から検査光ＩＬを照射部ＩＰに向かって照射する（図１も参照）。口部１０３の天面部１０３ｃが平面かつ水平である場合には、検査光ＩＬの照射方向Ｄ１は水平方向Ｄ０に対して１０度以上２０度以下の角度範囲α内に設定されることが好ましい。この角度範囲α内で検査光ＩＬを照射することによって、牛乳壜１００の口部１０３内への屈折角が欠陥の検出に適した角度となり、欠陥の検出漏れが少なくなるためである。なお、平面視で口部１０３が真円であると仮定した場合には、検査光ＩＬの照射方向Ｄ１は口部１０３の接線方向に対して上向きに傾いた方向と幾何学的に定義できる。口部には天面部が平面でなく中央が盛り上がったものや傾斜がついたものもある。このような口部の場合は天面部の頂点が周方向に集められた閉曲線を含む平面が基準となる。この平面と平行な方向が天面部と平行な方向に相当する。この平面が水平な場合には図示の形態と同様に上記角度範囲α内で検査光ＩＬを照射することが好ましい。

撮像工程では、牛乳壜１００の中心線ＣＬと光軸が一致するように設置された撮像手段としてのカメラ１１によって、照射部ＩＰに検査光ＩＬが照射された口部１０３を撮像する。図３に示すように、カメラ１１の撮像範囲ＩＲは牛乳壜１００を上方から見た場合に現れる口部１０３の像Ｉｍが収まる範囲として設定されている。なお、像Ｉｍが収まる範囲であれば、必ずしもカメラ１１の光軸が中心線ＣＬに一致していなくてもよい。また、反射鏡等の光路を変更する手段を牛乳壜１００とカメラ１１との間に介在させて、カメラ１１を任意の位置に設置することも可能である。

図１に示すように、照明工程で照射された検査光ＩＬは口部１０３の天面部１０３ｃから入射する。入射した検査光ＩＬは、口部１０３に欠陥Ｘが存在する場合、その欠陥Ｘの箇所で反射、屈折又は散乱して進行方向が変化する。進行方向が変化した光は上向きに、図示の例では中心線ＣＬと略平行な方向で上向きに進み、カメラ１１にて撮像される。欠陥Ｘの箇所で進行方向が変化する光は、欠陥Ｘの特性によって、検査光ＩＬの反射光、散乱光、又は屈折光のいずれかに該当する。

一方、口部１０３に欠陥Ｘがない場合、口部１０３内に入射した検査光ＩＬは屈折しながら破線で示すように口部１０３から出るし、天面部１０３ｃで反射した反射光は入射角と略同一の反射角で斜め上方に進む。そのため、口部１０３に欠陥がない場合には、反射や屈折した光は撮像範囲ＩＲ内からは外れるのでカメラ１１で撮像されない。

したがって、本形態の検査方法によれば、カメラ１１で撮像した画像の中から、欠陥Ｘを原因とした欠陥像の有無を確かめることにより、口部１０３の欠陥の有無を検出できる。また、照射部ＩＰの位置が上述のように設定されているため、口部１０３の外周部１０３ａ、内周部１０３ｂ及び天面部１０３ｃのいずれに欠陥が存在した場合でも、欠陥を容易に検出できる。

次に、本形態の検査方法を実現する容器検査装置の一例を、図４を参照しながら説明する。図４に示すように、容器検査装置１Ａは、検査対象の容器である牛乳壜１００の口部１０３の検査領域を８分割する。そして、各検査領域に検査光ＩＬを照射できるように、８台のＬＥＤ照明器１０が配置されている。具体的には、８台のＬＥＤ照明器１０は、牛乳壜１００の周囲を取り囲むように周方向に等間隔で配置されている。各ＬＥＤ照明器１０の配置は図１及び図３に示した通りである。各ＬＥＤ照明器１０が検査光ＩＬを照射する照射部ＩＰも検査領域毎に、図１〜図３に示した通りに設定されている。検査領域の分割数は検査対象に応じて適宜定められる。

カメラ１１は、図１に示した通り、牛乳壜１００の中心線ＣＬに光軸が一致するように配置されている。各ＬＥＤ照明器１０及びカメラ１１は、コンピュータである不図示の制御装置に接続されていて、その制御装置によって動作制御される。具体的には、制御装置は、各ＬＥＤ照明器１０が検査光ＩＬを照射するように各ＬＥＤ照明器１０を制御するとともに、照明された状態の口部１０３がワンショットで撮像されるようにカメラ１１を制御する。そして、制御装置はカメラ１１にて撮像された画像データを記憶する。画像に対する処理の実施は任意である。例えば、制御装置は撮像して得た画像に対して２値化処理や反転処理等を実施して口部１０３の欠陥に伴う像が鮮明になるように画像処理を実施してよい。

容器検査装置１Ａで得られた画像に現れる欠陥像ｘ１〜ｘ３の例を、図５に示した口部１０３の欠陥Ｘ１〜Ｘ３の種別に応じて図６Ａ〜図６Ｄに示す。牛乳壜１００の口部１０３に存在し得る欠陥には、図５に模式的に示したように、天面部１０３ｃの欠陥Ｘ１、内周部１０３ｂの欠陥Ｘ２、及び外周部１０３ａの欠陥Ｘ３などがある。これらの欠陥Ｘ１〜Ｘ３のいずれも「欠け」に相当するものである。なお、図６Ａ〜図６Ｄにおいて、二重の同心円で囲まれた領域が画像に設定された検査領域である。

図６Ａの画像には、天面部１０３ｃの欠陥Ｘ１に対応する欠陥像ｘ１が写っている。図６Ｂの画像には、内周部１０３ｂの欠陥Ｘ２に対応する欠陥像ｘ２が写っている。図６Ｃの画像には、外周部１０３ａの欠陥Ｘ３に対応する欠陥像ｘ３が写っている。図６Ｄの画像には、天面部１０３ｃの欠陥Ｘ１に対応する欠陥像ｘ１と、外周部１０３ａの欠陥Ｘ３に対応する欠陥像ｘ３とが一緒に写っている。このように、容器検査装置１Ａで得た画像を観察することにより、口部１０３の各部における欠陥を検出することができる。

（第２の形態）
次に、図７〜図９を参照しながら、本発明の第２の形態を説明する。なお、以下の説明で、第１の形態と共通する構成には同一の参照符号を図面に付して説明を省略する。

図７に示すように、第２の形態に係る検査方法及び検査装置には、集光手段としての反射鏡２０を牛乳壜１００の上方に設置した点に特徴がある。ＬＥＤ照明器１０にて照射される検査光ＩＬは、第１の形態と同様に、口部１０３に存在する欠陥Ｘによって反射、屈折又は散乱する。しかし、欠陥Ｘの形状等の性質によって、欠陥Ｘによって進行方向が変化した光が破線で示すようにカメラ１１から遠ざかって撮像範囲ＩＲ（図３参照）を外れる可能性がある。こうした場合にはその欠陥Ｘの検出漏れが生じる。そこで、本形態では、欠陥Ｘによって斜め上方に進行方向が変化した光を撮像範囲ＩＲ内に反射鏡２０を利用して集光させる。

反射鏡２０の設置角度は、水平方向Ｄ０に対して７５度以上８５度以下の角度範囲β内で決定されることが好ましい。このように設置した反射鏡２０によって、欠陥Ｘによって進行方向が斜め上方に変化した場合でも撮像範囲ＩＲ内に集光できるので、欠陥の検出漏れをより少なくできる。図８に示したように、本形態の容器検査装置１Ｂは、検査対象に応じて８枚の反射鏡２０が設置されている。図８に示した例は、欠陥Ｘ′で反射した光が欠陥Ｘ′の反対側に設置された反射鏡２０に反射して撮像範囲ＩＲ内に集光された状態を示している。なお、容器検査装置１Ｂにも第１と形態の場合と同様の機能を持つ不図示の制御装置が設けられていて、その制御装置によって各ＬＥＤ照明器１０及びカメラ１１が制御される。

図９は、容器検査装置１Ｂが取得した画像の一例を示していて、反射鏡２０にて撮像範囲ＩＲ内に集光された結果として画像に写り込んだ欠陥像ｘ３を示している。欠陥像ｘ３は口部１０３の外周部１０３ａの欠陥Ｘ３に対応したものである。図８から明らかなように、反射鏡２０にて集光された欠陥像ｘ３は図６Ａ等で示した画像中の検査領域外に現れている。したがって、第２の形態に係る検査方法及び装置では、画像中の検査領域を第１の形態の場合よりも拡大することが好ましい。

本発明は、上記各形態に限定されず、種々の形態にて実施できる。上記各形態では、検査対象の容器である牛乳壜１００を動かさずに複数のＬＥＤ照明器１０を用いて口部１０３を照明して口部１０３の検査範囲を広げているが本発明は上述した各形態の検査方法及び装置に限定されない。

例えば、図１０に示すように、検査対象の容器である牛乳壜１００を鉛直方向に延びる回転軸線Ａｘの回りに回転可能なターンテーブル３０の上に載せて、そのターンテーブル３０を回転させながら、検査光ＩＬを図１の照射方向Ｄ１で照射して所定の回転角度毎にカメラ１１で撮像する形態で本発明を実施できる。この場合には、ＬＥＤ照明器１０の個数は一つで十分であるので、ＬＥＤ照明器１０の個数を削減できる。なお、図１０の形態を第２の形態のように反射鏡２０を用いて実施する場合には、図８と同様に検査対象を取り囲むように複数の反射鏡２０を動かさずに設置することが好ましい。

上記各形態では、検査光ＩＬの光源としてＬＥＤ照明器１０を用いているが、光源及びその光の波長に特に制限はない。検査対象となる容器の性質に合わせて適当な光源を選択して構わない。上記各形態では牛乳壜を検査対象としているが、本発明の検査方法及び装置の検査対象となり得る容器としては、口部を有しかつ投光性を有する材料で構成される容器である限り特段の制限はない。また、口部の形状にも制限はない。例えば、平面視で多角形状等の非円形状の口部を有する容器を、本発明の検査方法及び装置の検査対象とすることも可能である。

第２に形態では、複数の反射鏡を配置したが、これらの反射鏡の代わりに円錐型のミラーを一つ配置することも可能である。また、第２の形態では、集光手段として反射鏡２０を用いたが、他の光学部材例えば凸レンズを集光手段として用いることも可能である。

１Ａ、１Ｂ 容器検査装置
１０ ＬＥＤ照明器（照明手段）
１１ カメラ（撮像手段）
２０ 反射鏡（集光手段）
１００ 牛乳壜（容器）
１０３ 口部
１０３ｃ 天面部
ＩＬ 検査光（光）
ＩＲ 撮像範囲
ＩＰ 照射部
Ｅｄ 端
Ｄ０ 水平方向（天面部と平行な方向）
α 角度範囲

Claims (6)

1. 容器の口部を検査する容器検査方法において、
   前記容器を側方から見た場合に前記口部の左右方向の端に位置する照射部に向かって前記側方かつ斜め上方から光を照射する照明工程と、
   前記容器を上方から見た場合に現れる前記口部の像が収まる撮像範囲内で、前記照明工程によって前記照射部に前記光が照射された前記口部を撮像する撮像工程と、
   を含むことを特徴とする容器検査方法。
2. 前記照明工程では、前記口部の天面部と平行な方向に対して１０度以上２０度以下の角度範囲内で前記光を照射する請求項１に記載の容器検査方法。
3. 前記撮像工程では、前記口部から斜め上方に向かう方向に進行方向が変化した前記光を、前記撮像範囲内に集光させる請求項１又は２に記載の容器検査方法。
4. 容器の口部を検査する容器検査装置において、
   前記容器を側方から見た場合に前記口部の左右方向の端に位置する照射部に向かって前記側方かつ斜め上方から光を照射する照明手段と、
   前記容器を上方から見た場合に現れる前記口部の像が収まる撮像範囲内で、前記照明手段によって前記照射部に前記光が照射された前記口部を撮像する撮像手段と、
   を備えることを特徴とする容器検査装置。
5. 前記照明手段は、前記口部の天面部と平行な方向に対して１０度以上２０度以下の角度範囲内で前記光を照射する請求項４に記載の容器検査装置。
6. 前記口部から斜め上方に向かう方向に進行方向が変化した前記光を、前記撮像範囲内に集光させる集光手段を更に備える請求項４又は５に記載の容器検査装置。