JP2020118458A - 異物検出システム及び異物検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体容器に含まれる異物を検出する方法を提供する。【解決手段】液体（１０２）が充填されている容器（１００）を、前記容器（１００）の中心軸（１０１）から離して配置されている第１の軸（１３）を中心に回転する工程と、前記第１の軸（１３）に直交する第２の軸（２７）を中心に回転する工程と、前記容器（１００）を撮影する撮影工程と、を有し、前記撮影工程において撮影された前記容器（１００）の画像を用いて、前記容器（１００）に充填されている液体（１０２）の中を移動する異物（１０４）の画像を抽出する異物検出工程を有する異物検出方法を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、容器に充填された液体内の異物を検出する装置とその方法に関する。

従来、ボトルのような容器内の液体に混入した異物を検出する装置の多くは、容器を回転させることによって液体内を移動する異物を検出してきた。その中で、現在、容器の回転方法に改良を施した装置が提案されている。具体的には、ボトルの中心軸を中心にボトルを回転させる動作（回転動作）と、ボトルの中心軸に直交する軸を中心にボトルを倒立させるように回転させる動作（傾斜動作）とを別々に行い、回転動作毎又は傾斜動作毎に液体内を移動する異物を検出する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−９６９２１号報

しかしながら、特許文献１に記載の異物検出システムは、２つの異なる軸を中心にした回転動作と傾斜動作を別々に実施する。また、該２つの軸のうち一方の軸は、容器の中心軸と一致している。そのため、回転動作中又は傾斜動作中、液体及びその中に存在する異物は一方向のみに力を受け、さらに、容器の中心軸と一致する軸を中心にした回転動作中は、容器内での液体の動きが小さく、異物が液体内で舞い上がりにくい。その結果、容器に充填された液体内の異物、特に、容器に貼付されたラベルの陰に隠れた領域内のみを移動する異物を十分に検出できないという問題があった。

そこで、本発明は、容器の中心軸と異なる２つの軸を中心にした回転を容器に与えることによって容器内の異物を舞い上がらせる。これにより、液体内の異物を高い精度で検出できるようになり、例えば、ラベルが貼付されたボトル内の異物を検出する際でも、ラベルの陰に隠れた異物を高精度で検出できる異物検出システム及び異物検出方法を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために、本発明に係る一実施形態の異物検出システムは、
基台（１１）と、
第１の軸（１３）を中心に回転自在に前記基台（１１）に設けられた第１のフレーム（１２）と、
前記第１の軸（１３）と直交する第２の軸（２７）を中心に回転自在に前記第１のフレーム（１２）に設けられた第２フレーム（３０）と、
前記第１の軸（１３）を中心に前記基台（１１）に対して前記第１のフレーム（１２）を回転させる第１の回転機構（１４）と、
前記第２の軸（２７）を中心に前記第１のフレーム（１２）に対して前記第２フレーム（３０）を回転させる第２の回転機構（４２）と、
液体を収容した容器（１００）を、前記容器（１００）の中心軸（１０１）を前記第１の軸（１３）から離した状態で前記第２のフレーム（３０）に保持させる容器保持機構（３５）と、
前記容器（１００）を撮影する撮影装置（４９）と、
前記第１の回転機構（１４）、前記第２の回転機構（４２）、及び、前記撮影装置（４９）を制御する制御部（５５）を備えており、
前記制御部（５５）は、
前記第１の回転機構（１４）を駆動させて、前記第１の軸（１３）を中心として前記第１のフレーム（１２）を回転させることと、
前記第２の回転機構（４２）を駆動させて、前記第２の軸（２７）を中心として前記第２のフレーム（３０）を回転させることと、
前記撮影装置（４９）に前記容器（１００）を撮影させる撮影処理（ステップ＃１８、ステップ♯２８）と、を実行するように構成されていることを特徴とする。

本発明の実施形態に係る異物検出方法は、液体（１０２）を収容している容器（１００）を、前記容器（１００）の中心軸（１０１）と異なる第１の軸（１３）を中心に回転すると工程と、前記第１の軸（１３）に直交する第２の軸（２７）を中心に回転する回転工程と、前記容器（１００）を撮影する撮影工程と、を有し、前記撮影工程において撮影された前記容器（１００）の画像を用いて、前記容器（１００）に充填されている液体の中を移動する異物（１０４）の画像を抽出する異物検出工程を有する。

以上のように構成された本発明に係る一実施形態によれば、容器の中心軸と異なる２つの軸を中心にした回転を容器に与えることによって容器内の異物を舞い上がらせる。これにより、液体内の異物を高い精度で検出できるようになり、例えば、ラベルが貼付されたボトル内の異物を検出する際でも、ラベルの陰に隠れた異物を高精度で検出できる。

実施形態１に係る異物検出システムの正面図。 図１に示す異物検出システムの側面図。 図１の異物検出システムに載せるボトル（容器）を示す図［図３（Ａ）］と、図３（Ａ）のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図［図３（Ｂ）］）。 図１に示す異物検出システムの制御ブロック図。 図１に示す異物検出システムを用いた品質照合プロセスのフローチャート。 設置状態判定時にカメラで撮影される画像を示す図［図６（Ａ）］とカメラの光軸に対するボトルの向きを示す図［図６（Ｂ）］。 設置状態時にカメラで撮影される画像を示す図［図７（Ａ）］とカメラの光軸に対するボトルの向きを示す図［図７（Ｂ）］。 実施形態１に係る異物検出時における外側フレームの回転角度と時間との関係を示す図［図８（Ａ）］、及び実施形態１に係る異物検出時における内側フレームの傾斜角度と時間との関係を示す図［図８（Ｂ）］。 実施形態１に係る異物検出のプロセスを示すフローチャート。 実施形態１に係る異物検出のプロセスを示すフローチャート。 実施形態１に係る異物検出のプロセスを示すフローチャート。 実施形態１に係る異物検出（前半の処理）時にボトルの傾斜が変化していく状態を示す図。 実施形態１に係る異物検出（後半の処理）時にボトルの傾斜が変化していく状態を示す図。 実施形態１に係る異物検出（前半の処理）時における空気と異物の移動を説明する図。 実施形態１に係る異物検出（前半の処理）時における空気と異物の移動を説明する図。 実施形態１に係る異物検出（前半の処理）時における空気と異物の移動を説明する図。 実施形態１に係る異物検出において、ボトルを倒立状態にしたときの異物の状況を説明する図。 実施形態１に係る異物検出において、ボトルを正立状態に戻したときの異物の状況を説明する図。 実施形態２に係る異物検出時における外側フレームの回転角度と時間との関係を示す図［図１５（Ａ）］、及び実施形態２に係る異物検出時における内側フレームの傾斜角度と時間との関係を示す図［図１５（Ｂ）］。 実施形態２に係る異物検出のプロセスを示すフローチャート。 実施形態２に係る異物検出のプロセスを示すフローチャート。 実施形態２に係る異物検出のプロセスを示すフローチャート。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態に係る異物検出システムを説明する。

［異物検出システムの構成］
図１、２は、初期（静止）状態の異物検出システム１０を示す。異物検出システム１０は、基台１１を有する。基台１１は安定した床等に固定することが好ましい。基台１１は外側フレーム（第１のフレーム）１２を支持している。実施形態において、外側フレーム１２は、鉛直方向（図の上下方向）に伸びる第１の軸（回転軸）１３の周りを回転可能に、基台１１に連結されている。外側フレーム１２を基台１１に回転可能に連結する機構（第１回転機構）１４は、第１の軸１３に沿って上下方向に伸びる鉛直回転軸（シャフト）１５を有する。

鉛直回転軸１５の下部は基台１１に設けた軸受１６に回転自在に支持されており、鉛直回転軸１５の上部は外側フレーム１２に固定されている。外側フレーム１２の底面には大径の被駆動歯車１７が固定されており、この被駆動歯車１７に鉛直回転軸１５の上端が固定されている。

被駆動歯車１７は、第１の軸１３を中心とする円周上に外歯１８を備えている。被駆動歯車１７は小径の駆動歯車１９と噛み合っている。駆動歯車１９は、鉛直方向に伸びる軸２１に沿って上下方向に伸びる駆動軸（シャフト）２２に固定されている。図示するように、駆動歯車１９は、軸２１を中心とする円周上に外歯２０を備えており、この外歯２０が被駆動歯車１７の外歯１８と噛み合っている。駆動軸２２はまた、基台１１に固定した第１の回転駆動源２３に駆動連結されている。第１の回転駆動源２３は、電動機と減速機を備えている。好ましくは、第１の回転駆動源２３の電動機には、駆動軸２２を正逆回転する電動機が用いられる。

このように構成された第１の回転機構１４によれば、駆動源２３の回転が駆動軸２２から駆動歯車１９と被駆動歯車１７を介して外側フレーム１２に伝達され、これにより外側フレーム１２が第１の軸１３の周りを正方向と逆方向（図１の異物検出システム１０を上方から見たときの、時計回り方向と反時計回り方向）に回転される。

［外側フレーム］
実施形態において、外側フレーム１２は、水平方向に伸びる基板２５と、基板２５の左右両側から上方に向かって延びる一対の側板２６を有する。図示するように、一対の側板２６は、第１の軸１３に対称に配置することが好ましい。左右の側板２６は、それら上端近傍に、水平方向に伸びる軸（第２の軸）２７を中心とする貫通孔２８が形成されている。貫通孔２８は、図示しない軸受を介して、第２の軸２７に沿って伸びる水平回転軸（シャフト）２９を支持している。

［内側フレーム］
水平回転軸２９は、外側フレーム１２の内側に配置された内側フレーム（第２のフレーム）３０を支持している。実施形態において、内側フレーム３０は、水平方向に伸びる下部材３１と、下部材３１の左右両端から上方に伸びる一対の側部材３２と、側部材３２の上端を連結して水平方向に伸びる上部材３３を有し、側部材３２が水平回転軸２９に固定されている。

下部材３１と上部材３３は、図１に示すように、検査対象となる容器１００の保持機構３５を有する。実施形態では、異物検出システム１０は第１の軸１３の左右に対称に配置された２つの保持機構３５を備えている。各保持機構３５は、上下方向に伸びる鉛直軸３６に沿って配置される容器１００の下端と上端をそれぞれ支持する下端支持部３７と上端支持部３８を有する。

下端支持部３７は、容器１００の底部形状に対応した略円形の窪み（図示せず）を有する。窪みの大きさ（特に、内径）は、特定の容器に対応している必要がなく、対象とする複数の容器の最大の底部外径よりも大きくてもよい。

通常、ワイン用のガラスボトルの場合、ボトルの底部はその中央が上方に向かって窪んでいる。したがって、下端支持部３７は、ボトル底部の窪みに対応した形状の突状部を備えていてもよい。

上端支持部３８は、例えば栓体によって塞がれた容器１００の上端部に被せることができるキャップ３９を有する。キャップ３９は内側フレーム３０の上部材３３に取り付けた昇降装置であるシリンダ４０に支持されている。シリンダ４０には例えば空圧シリンダが利用できる。この場合、シリンダ４０は、そのピストンロッドが鉛直軸３６に沿って進退するように上部材３３に固定されており、シリンダの駆動に基づいてキャップ３９が下降し、鉛直軸３６に沿って配置された容器１００の上端を保持するように構成されている。

［回転（傾斜）機構］
図１の右側に表れた水平回転軸２９は外側フレーム１２の側板２６を貫通してその外側に突出しており、その突出部４１に第２の回転（傾斜）機構４２が連結されている。実施形態において、第２の回転機構４２は、突出部４１に固定された上部プーリ４３を有する。上部プーリ４３にはベルト４４が掛けられている。ベルト４４はまた、上部プーリ４３の下方に設けた下部プーリ４５に掛けられている。下部プーリ４５は、外側フレーム１２の基板２５に固定された第２の回転駆動源４６の水平駆動軸４７に固定されている。好ましくは、第２の回転駆動源４６の電動機には、駆動軸４７を正逆回転する電動機が用いられる。

このように構成された第２の回転機構４２によれば、第２の回転駆動源４６の回転が駆動軸４７から下部プーリ４５、ベルト４４、及び上部プーリ４３を介して水平回転軸２９に伝達され、これにより内側フレーム３０が第２の軸２７の周りを正方向と逆方向（図２における時計回り方向と反時計回り方向）に回転される。

[撮影装置]
図１、２に示すように、内側フレーム３０の下部材３１は、第１の軸１３の左右に対称に配置されて該下部材３１から前方（図２の左側）に向かって伸びる左右一対のアーム４８を備えている。各アーム４８は撮像装置であるカメラ４９を支持している。図示するように、カメラ４９の高さは、図示するように内側フレーム３０に支持される容器１００の略中央部（図示するボトルの場合、ボディの中段付近）において、図２に示すようにカメラ４９の光軸５０が鉛直軸３６と直角に交叉するように決められる。

例えば、容器１００が、図３に示すように、大径の下部ボディ１１１と、小径の上部ネック１１２、これらボディ１１１とネック１１２をつなぐショルダ１１３を有するボトル１１０の場合、カメラ４９は、その光軸５０がボディ１１１の略中央でボトル中心軸１０１と直交するように配置される。カメラ４９とボトル１１０との間隔は、カメラ４９の視野内にボディ１１１のほぼ全体が入るように決めることが好ましい。

実施形態では、容器１００を挟んでカメラ４９の反対側（後方）には、照明光源５１が配置される。図２に示すように、照明光源５１は、内側フレーム３０の下部材３１に固定されている。照明光源５１は、いわゆる点光源でもよいが、図示するような面光源を採用することが好ましい。

異物検出システム１０の検査対象となる容器１００は、収容される内容液の種類に限定されない。また、容器１００と、そこに収容された液体は、透明である必要はない。例えば、ワインは、概ね、赤ワインと白ワインに分けられる。したがって、異物検出システム１０は、赤ワインに混入しているかもしれない異物（例えば、コルクの破片）をカメラ４９が確実に捉えることが求められる。そのため、照明光源５１は赤外線を発する光源を用いることが望ましい。また、容器１００とそこに充填された液体は少なくとも赤外線を透過し得ることが好ましい。

［制御部］
図４は、異物検出システム１０の制御系の構成を示す図である。図示するように、異物検出システム１０は制御部５５を有する。制御部５５はＣＰＵ６０を有する。ＣＰＵ６０は、上述した、第１の回転駆動源２３、第２の回転駆動源４６、シリンダ４０、カメラ４９、照明光源５１と有線又は無線によって接続されている。

以上の構成に加えて、異物検出システム１０は、必要な情報を入力する入力部６１、駆動開始スイッチ（図示せず）又はそれに対応する信号を入力するボタン等を備えた操作部６２、必要なプログラム及び情報（データ）を記憶する記憶部（ＲＡＭ／ＲＯＭ）６３、記憶部６３に記憶されたプログラムに従ってカメラ４９が撮影した画像を処理する画像処理部６４、画像処理部６４で処理された画像から異物を検出する異物検出部６５、容器１００の設置状態が適切であるか否かを確認する設置状態判定部６６、カメラ４９が撮影した画像を表示するディスプレイを備えた出力部（表示部）６７を備えており、これらの要素はＣＰＵ６０から出力される信号に基づいて必要な処理を実行するように構成されている。

［動作］
以下、異物検出システム１０の動作、特に設置状態判定と異物検出を説明する。以下の説明では、理解を容易にするために、容器は図示するような形状のボトル１１０とする。

［設置状態判定］
異物検出システム１０では、異物検出に先だって、ボトル１１０が検査を開始するために適した状態で内側フレーム３０に設置されているか否か判断が行われる。

以下に設置状態の判定方法例として、
［判定方法例１］
カメラ４９の撮影画像における、ボトルに貼付されたラベルの最小面積（基準値Ａ０）に基づいて、ボトルの設置状態を判定する方法と、
［判定方法例２］
カメラ４９の撮影画像における、ボトル中心軸の左右に表れる表ラベルの画像部及び裏ラベルの画像部の中心軸寄りの縦方向縁部間距離（基準値Ｄ０）に基づいて、ボトルの設置状態を判定する方法と、
を説明する。

［判定方法例１］
設置状態判定を行うために、異物検出システム１０の記憶部６３には、検査対象となるボトル１１０の情報が記憶されている。記憶されている情報には、異物検出装置１０のカメラ４９を用いて撮影されたボトル１１０の画像面積に関する情報が含まれる。この画像面積に関する情報は、“検査に適する状態”で内側フレーム３０に設置されているボトル１１０の画像に含まれているラベル画像部分の面積である。ここで、“検査に適する状態”とは、カメラ４９によるボトル１１０の撮影領域において、ボトル１１０に貼付されたラベルにより遮られる領域が少ない状態である。判定方法例１における検査に適する状態は、ボトル１１０をカメラ４９の撮影方向から見たとき、ラベルの面積が最小になる状態である。例を挙げて説明すると、図３に示すようにボディ１１１の表側と裏側にそれぞれ表ラベル１２１と裏ラベル１２２が貼られているボトルの場合、ボトル１１０をカメラ４９でボトル１１０の表ラベル１２１の中心と裏ラベル１２２の中心を結ぶ横方向中心線１２３に直交する方向（図３（Ｂ）に矢印で示す方向）から撮影すると、ラベルの面積が最小になる。このときのボトルの設置状態が検査に適する状態であって、それゆえ、記憶部６３は、このときのラベル部分の面積（基準値Ａ０）を記憶している。

記憶されているラベル部分の面積（基準値Ａ０）は、例えば図６に示すように、所定の閾値よりも高い濃度を有する画素（暗い画素）からなるボトルの輪郭画像部とラベル画像部（すなわち、ラベルによって光が遮断された部分）７１、７２と該閾値よりも低い濃度を有する画素（明るい画素）からなる非ラベル画像部（ボトルの輪郭とラベルを除く部分の画像）７３からなる二値化画像に基づいて算出される。

設置状態判定は、異物検出システム１０を図１、２に示す初期状態に静止して行われる。この状態から、図５に示すように、準備工程（ステップ＃１）では、シリンダ４０を駆動し、キャップ３９を待避位置（図示せず）まで上昇する。この動作は、オペレータが操作部６２を通じて入力する信号に基づいて行われる。次に、オペレータが左右の保持機構３５に検査対象のボトル１１０を支持させる。

オペレータは、検査対象のボトル１１０を内側フレーム３０の下端支持部３７に載せた後、例えば操作部６２を通じてボトル１１０の固定を指令する。これにより、ＣＰＵ６０は、操作部６２から出力される信号に基づいてシリンダ４０を駆動し、キャップ３９を下降して、上端支持部３８と下端支持部３７によってボトル１１０の上端と下端をそれぞれ保持させる（ステップ＃２）。このとき、ボトル１１０には液体１０２が充填されている。ただし、ボトル１１０の中には空気１０３が存在しており、ボトル１１０が正立状態にあるとき、空気１０３はボトル１１０の口を封鎖している栓の直下にある（図３（Ａ）参照）。本明細書において、正立状態とは、ボトル１１０がその口部を上方に向けられ、かつ、ボトル１１０の中心軸１０１が鉛直方向に向いた状態のことを意味する。

上述のようにしてボトル１１０が保持機構３５に保持された状態で、オペレータが操作部６２から設置状態判定処理の開始を指令する（ステップ＃３）と、ＣＰＵ６０は操作部６２から出力される信号に基づいて、後方の照明光源５１からの光に照らされたボトル１１０を前方のカメラ４９で撮影する（ステップ＃４）。

ＣＰＵ６０は、撮影された画像を画像処理部６４に送る。画像処理部６４は、撮影された画像を二値化して白黒二値化画像を作成する（ステップ＃５）。二値化画像の作成方法は、例えば、図６に示すように、撮影した画像７０に含まれる各画素の濃度を所定の閾値と比較し、該閾値よりも高い濃度を有する画素（暗い画素）からなるボトルの輪郭画像部とラベル画像部（すなわち、ラベルによって光が遮断された部分）７１、７２と該閾値よりも低い濃度を有する画素（明るい画素）からなる非ラベル画像部（ボトルの輪郭とラベルを除く部分の画像）７３を含む二値化画像を作成する。

次に、ＣＰＵ６０は、二値化された画像を設置状態判定部６６に送る。設置状態判定部６６は、二値化画像に含まれるラベル画像部７１、７２のそれぞれの面積Ａ１、Ａ２と総面積（測定値）（Ａ１＋Ａ２）面積を計算する（ステップ＃６）。

ラベル画像部７１、７２の面積は、ボトル１１０の保持状態によって異なる。例えば、図６に示すように、ボトル１１０の表ラベル１２１の中心と裏ラベル１２２の中心を結ぶ横方向中心線１２３が第２の軸２７と平行になっていれば、ラベル１２１、１２２の左右縦方向端部１２１_Ｌ、１２１_Ｒ、１２２_Ｌ、１２２_Ｒを結ぶ線（１２１_Ｌと１２１_Ｒを結ぶ線と１２２_Ｒと１２２_Ｌを結ぶ線）がカメラ４９の光軸５０とほぼ平行になり、ラベル１２１、１２２によって光が遮断されるラベル画像部７１、７２の総面積（Ａ１＋Ａ２）が最小になる。つまり、この時のラベル画像部７１、７２の総面積（Ａ１＋Ａ２）が、上記の基準値Ａ０である。これに対し、図７に示すように、ボトル１１０の横方向中心線１２３が第２の軸２７と平行になっていなければ（例えば、図示するように、横方向中心線１２３が角度θずれていると）、ラベル１２１、１２２の左右いずれかの端部（図７では１２１_Ｒ、１２２_Ｒ）がカメラ４９の光軸５０に接近しており、ラベル１２１、１２２によって光が遮断されるラベル画像部７１、７２の総面積（Ａ１＋Ａ２）が増加する。

設置状態判定部６６は、このようにして計算されたラベル画像部７１、７２の総面積（測定値）（Ａ１＋Ａ２）と、記憶部６３から読み出された総面積（基準値）（Ａ０）とを比較する（ステップ＃７）。

比較の結果、検査しているボトルのラベル画像部総面積（測定値）（Ａ１＋Ａ２）が記憶部６３に記憶されている対象ボトルのラベル画像部総面積（基準値）Ａ０に対して一定の割合（例えば、１００％〜１０５％）に収まっていれば、設置状態判定部６６は、異物検出システム１０に装填されたボトル１１０が検査を開始するために適した状態で配置されている旨の信号を出力する。一方、計算されたラベル画像部７１、７２の総面積（測定値）（Ａ１＋Ａ２）が記憶されているラベル画像の総面積（基準値）（Ａ０）に対して一定の比率（例えば、１００％〜１０５％）に収まっていなければ、設置状態判定部６６は、異物検出システム１０に装填されたボトル１１０が検査を開始するために適していない状態で設置されている旨の信号を出力部６７に出力する（ステップ＃８）。

出力部６７は、ＣＰＵ６０からの信号を受信すると、比較結果に応じた内容の表示をディスプレイに表示する（ステップ＃８）。例えば、ディスプレイに、「適切」、「不適切」の文字又はそれに対応する記号等を表示する。

［判定方法例２］
判定方法例２では、検査に適する状態として、ボトル１１０をカメラ４９の撮影方向から見たとき、カメラ４９の撮影画像における、ボトル中心軸の左右に表れる表ラベルの画像部又は裏ラベルの画像部の中心軸寄りの縦方向縁部とこれに対向する他方のラベル画像部の中心軸寄り縦方向縁部との距離、又は表ラベル画像部又は裏ラベル画像部の中心軸寄り縦方向縁部と中心軸を挟んで対向するボトル画像の外側縁部との距離が最大になる状態を用いる。例えば、図３に示すようにボディ１１１の表側と裏側にそれぞれ表ラベル１２１と裏ラベル１２２が貼られているボトルの場合、ボトル１１０をカメラ４９で、ボトル１１０の表ラベル１２１の中心と裏ラベル１２２の中心を結ぶ横方向中心線１２３に直交する方向（図６（Ｂ）に矢印で示す方向）から撮影すると、ボトル中心軸の左右に表れる表ラベルの画像部及び裏ラベルの画像部の中心軸寄りの縦方向縁部間距離が最大になる。従って、記憶部６３は、このときのボトル中心軸の左右に表れる表ラベルの画像部及び裏ラベルの画像部の中心軸寄りの縦方向縁部間距離（基準値）Ｄ０を記憶している。

縦方向縁部間距離（基準値）Ｄ０は、判定方法例１と同様、例えば図６に示すように、所定の閾値よりも高い濃度を有する画素（暗い画素）からなるボトルの輪郭画像部とラベル画像部（すなわち、ラベルによって光が遮断された部分）７１、７２と該閾値よりも低い濃度を有する画素（明るい画素）からなる非ラベル画像部（ボトルの輪郭とラベルを除く部分の画像）７３からなる二値化画像に基づいて算出される。

以上のことより、判定方法例２は、判定方法例１のステップ♯６、ステップ♯７及びステップ♯８において判定方法例１と異なる。以下では、判定方法例１と異なる点（ステップ♯６’〜ステップ♯８’）について詳細に説明する。

ＣＰＵ６０は、判定方法例１と同様の準備工程（ステップ♯１）、ボトル保持工程（ステップ♯２）、開始命令工程（ステップ♯３）、撮影工程（ステップ♯４）及び画像処理工程（ステップ♯５）の後、二値化された画像を設置状態判定部６６に送る。設置状態判定部６６は、カメラ４９の撮影画像における、ボトル中心軸の左右に表れる表ラベルの画像部及び裏ラベルの画像部の中心軸寄りの縦方向縁部間距離Ｄ１を計算する（ステップ＃６’）。

ラベル画像部７１、７２のボトル中心軸の左右に表れる表ラベルの画像部及び裏ラベルの画像部の中心軸寄りの縦方向縁部７４、７５間の距離もまた、ボトル１１０の保持状態によって異なる。例えば、図６に示すように、ボトル１１０の表ラベル１２１の中心と裏ラベル１２２の中心を結ぶ横方向中心線１２３が第２の軸２７と平行になっていれば（図６（Ｂ）参照）、ラベル画像部７１のボトル中心軸の左に表れる表ラベルの画像部の画像部の中心軸寄りの縦方向縁部７４と、ラベル画像部７２のボトル中心軸の右に表れる裏ラベルの画像部の中心軸寄りの縦方向縁部７５との間の距離は最大になる（図６（Ａ）参照）。つまり、この時のボトル中心軸の左右に表れる表ラベルの画像部及び裏ラベルの画像部の中心軸寄りの縦方向縁部７４、７５間の距離が、基準値Ｄ０である。一方、図７に示すように、ボトル１１０横方向中心線１２３が第２の軸２７と平行になっていなければ（例えば、図示するように、横方向中心線１２３が角度θずれていると）ラベル１２１、１２２の左右いずれかの端部（図７では１２１_Ｒ、１２２_Ｒ）がカメラ４９の光軸５０に接近しており（図７（Ｂ）参照）、ラベル画像部７１のボトル中心軸の左に表れる表ラベルの画像部の画像部の中心軸寄りの縦方向縁部７４とラベル画像部７２のボトル中心軸の右に表れる裏ラベルの画像部の中心軸寄りの縦方向縁部７５との距離Ｄ１は短くなる（図７（Ａ）参照）。

設置状態判定部６６は、このようにして計算されたラベル画像部７１、７２のボトル中心軸の左右に表れる表ラベルの画像部及び裏ラベルの画像部の中心軸寄りの縦方向縁部７４、７５間の距離Ｄ１と、記憶部６３から読み出された基準値Ｄ０とを比較する（ステップ＃７’）。

比較の結果、ボトル中心軸の左右に表れる表ラベルの画像部及び裏ラベルの画像部の中心軸寄りの縦方向縁部間の距離（測定値）Ｄ１が、記憶部６３に記憶されている対象ボトルのボトル中心軸の左右に表れる表ラベルの画像部及び裏ラベルの画像部の中心軸寄りの縦方向縁部間の距離（基準値）Ｄ０に対して一定の割合（例えば、９５％〜１００％）に収まっていれば、設置状態判定部６６は、異物検出システム１０に装填されたボトル１１０が検査を開始するために適した状態で配置されている旨の信号を出力する。一方、計算されたラベル画像部７１、７２のボトル中心軸の左右に表れる表ラベルの画像部及び裏ラベルの画像部の中心軸寄りの縦方向縁部間の距離（測定値）Ｄ１が、記憶されているラベル画像部のボトル中心軸の左右に表れる表ラベルの画像部及び裏ラベルの画像部の中心軸寄りの縦方向縁部間の距離（基準値）Ｄ０に対して一定の比率（例えば、９５％〜１００％）に収まっていなければ、設置状態判定部６６は、異物検出システム１０に装填されたボトル１１０が検査を開始するために適していない状態で設置されている旨の信号を出力部６７に出力する（ステップ＃８’）。

出力部６７は、ＣＰＵ６０からの信号を受信すると、比較結果に応じた内容の表示をディスプレイに表示する（ステップ＃８’）。例えば、ディスプレイに、「適切」、「不適切」の文字又はそれに対応する記号等を表示する。

また、上記の例では、２枚のラベルが貼付されているボトルの設置状態判定方法を説明したが、例えば、ボトルに貼付されたラベルが１枚の場合は、判定方法例２のステップ♯６’〜ステップ♯８’の代わりに、ボトル中心軸の左側又は右側に表れるラベルの画像部分の中心軸寄りの縦方向縁部と、中心軸を挟んで該縦軸方向縁部の反対側に位置するボトル画像の縦方向縁部との距離を利用するステップを用いてボトルの設置状態を判定できる。具体的には、カメラ４９の撮影画像における、ボトル中心軸の左側又は右側に表れるラベルの画像部分の中心軸寄りの縦方向縁部と、中心軸を挟んで該縦軸方向縁部の反対側に位置するボトル画像の縦方向縁部との距離（測定値）Ｄ１’を測定し（ステップ♯６’’）、該測定値Ｄ１’を、カメラ４９の撮影画像における、ボトル中心軸の左側又は右側に表れるラベルの画像部分の中心軸寄りの縦方向縁部と、中心軸を挟んで該縦軸方向縁部の反対側に位置するボトル画像の縦方向縁部と、の距離の最大距離である基準値Ｄ０’と比較し（ステップ♯７’’）、基準値Ｄ０’とのずれの程度に応じて設置状態が「適切」又は「不適切」であることを判定する（ステップ♯８’’）。

このように、上述した設置状態判定によって、検査対象のボトル１１０が適切な設置状態で異物検査装置に装填されたことを確認できる。

［異物検出］
次に、異物検出の処理を説明する。

［実施形態１］
図８（Ａ）は、ボトル１１０の回転角度（実施形態では、第１の軸１３を中心とする外側フレーム１２の回転角度である。）と時間との関係を示す。図において、回転角度０°は、ボトル１１０の横方向中心線１２３（図３参照）が第２の軸２７と平行になっている初期状態をさす。正（＋）の回転角度は、初期状態に対する、時計回り方向の回転角度である。負（−）の回転角度は、初期状態に対する、反時計回り方向の回転角度である。

図８（Ｂ）は、ボトル１１０の傾斜角度（実施形態では、第２の軸２７を中心とする内側フレーム３０の回転角度である。）と時間との関係を示す。図において、傾斜角度０°は、ボトル１１０の中心軸１０１を鉛直方向に向けた初期状態（正立状態）をさす。傾斜角度はすべて負（−）の値を用いて示しており、例えば傾斜角度０°から傾斜角度−θ３に向かう負の勾配の線は傾斜角度が増加していく状況を表し、逆に、傾斜角度−θ３から傾斜角度０°に向かう正の勾配の線は傾斜角度が減少している状況を表す。

図８（Ａ）及び図８（Ｂ）において、横軸の時刻（ｔ２、ｔ３・・・）は時刻０〜時刻ｔ１までの時間の整数倍（２倍、３倍・・・）の時刻を表している。以下の説明では、必要に応じて時刻０〜時刻ｔ１までの時間を「単位時間ｔ_ｕｎｉｔ」という。また、限定的ではないが、本発明では、１回の異物検出処理にかかる時間は、例えば、およそ１０秒である。

実施形態１に係る異物検出処理は、ボトルを正立状態から倒立状態に傾斜させる前半の処理（図１０参照）と、ボトルを倒立状態から正立状態に戻しながら回転する後半の処理（図１１参照）を含む。本明細書において、倒立状態とは、ボトル１１０の中心軸１０１が正立状態から９０°を超えて傾いた状態を意味する。

まず、前半の処理は、異物検出システム１０が図１、２に示す初期状態に設定されている状態から開始される。具体的に図９Ａを参照すると、初期状態においてオペレータが操作部６２を通じて異物検出処理の開始を指令する（ステップ＃１１）と、ＣＰＵ６０は、操作部６２から出力される信号に基づいて、第２の回転駆動源４６を起動する（ステップ＃１２）。

これにより、第２の回転駆動源４６の駆動に基づいて、内側フレーム３０は第２の軸２７を中心に回転してその傾斜角度を増加していく。このときの傾斜速度は−θ１／ｔ_ｕｎｉｔである。角度θ１は、例えば８０°〜１１０°である。

次に、ＣＰＵ６０は、時刻ｔ１に達したか否か判断し（ステップ＃１３）、時刻ｔ１に達すると内側フレーム３０の傾斜速度を−（θ２−θ１）／ｔ_ｕｎｉｔ（θ１＜θ２、（θ２−θ１）＜θ１）に減少して、ボトルの傾斜動作を維持する（ステップ＃１４）。角度（θ２−θ１）は、例えば５°〜１５°である。

次に、ＣＰＵ６０は、時刻ｔ２に達したか否か判断し（ステップ＃１５）、時刻ｔ２に達すると傾斜速度を−（θ３−θ２）／ｔ_ｕｎｉｔ（θ２＜θ３、（θ２−θ１）＜（θ３−θ２））に増加して、ボトルの傾斜動作を維持する（ステップ＃１６）。角度（θ３−θ２）は、例えば４０°〜６０°である。

次に、ＣＰＵ６０は、時刻ｔ３に達したか否か判断し（ステップ＃１７）、時刻ｔ３に達すると内側フレーム３０の回転を停止する（ステップ＃１８）。

このようにボトル１１０の傾きが大きくなることにより、初期状態でボトル１１０の上部（具体的には栓の直下）に溜まっていた空気１０３はボトル１１０の傾斜量に応じて移動する。具体的に、図１２Ａに示すように、ボトル１１０が０°から−θ１まで傾斜を増していく間、空気１０３はネック１１２のボトル内面に沿ってショルダ１１３に向かって移動する。ボトル１１０の形状によって異なるが、ボトル１１０がほぼ−θ１まで傾斜すると、また−θ１から−θ２にゆっくりと傾く間、図１２Ｂに示すように、空気１０３はショルダ１１３を超えてボディ１１４に移動する。その後、空気１０３はボディ１１４の内面に沿ってボディ１１４の底部（この時点ではすでにボトル１１０の最上部となっている）に向かって移動する（図１２Ｂ及び図１２Ｃ参照）。また、ボトル１１０が−θ２から−θ３まで傾斜角度を増す間、特にネック１１２からショルダ１１３に移動する際に空気１０３の塊から分離した気泡もその殆どがボトル１１０の底部に到達する。

一方、図１２Ａ〜図１２Ｃに示すように、初期状態で正立状態にあったボトル１１０の底部に堆積又沈殿していた重い異物１０４（例えば、金属物）は、ボトル１１０の傾斜とともに、重力の影響を受けてネック１１２に向かって下降する。他方、ボトル１１０の液面に浮遊していた軽い異物は、ボトル１１０の傾斜とともに、それに作用する浮力の影響を受けてボディ１１４に向かって上昇する。また、空気１０３の移動とともに、ボトル１１０の液体１０２はその全体が空気１０３の移動とは逆方向に移動する。具体的に、ボトル１１０が正立状態（傾斜角度０°）から倒立状態（傾斜角度−θ３）に移行する間、空気１０３はボトル１１０の上部から底部に向けて移動するのに対し、液体１０２はボトル１１０の底部から上部に向けて全体的に移動する。

上述のように、ボトル１１０が正立状態から倒立状態に移行する間、空気１０３はそれに作用する浮力によってボトル１００の中をほぼ真っ直ぐに上昇する。そのため、ボトル１１０が正立状態から倒立状態に移行する間、図１３に示すように、空気１０３は、ボトル１１０に対して相対的に、移動する。その結果、ボトル１１０の液体１０２は、空気１０３の存在していた部分に液体が移動することにより、ボトル１１０の中心軸１０１に沿った上下方向の攪拌作用を受ける。これにより、液体１０２に含まれる異物、特に軽い異物は、ボトルの傾斜と共にボトル内の液体１０２に広く拡散する。

また、図８（Ｂ）に示すように、実施形態では、０°から−θ１までボトル１１０を急速に傾斜させた後、一旦ボトル−θ１から−θ２までゆっくりと傾斜させている。そのため、ネック１１２からショルダ１１３を超えてボディ１１４に到達する際に空気１０３が細かく分かれて小さな気泡を生じることがない。

以上のようにステップ＃１１からステップ＃１７までの処理が終了すると、ＣＰＵ６０は、内側フレーム３０の回転を停止して、ボトル１１０を図１３に示す倒立状態に保持し、異物検出処理を実行する（ステップ＃１８）。

異物検出処理（ステップ＃１８）において、ＣＰＵ６０は、倒立状態のボトル１１０を撮影しているカメラ４９の画像を画像処理部６４に送る。このとき撮影される画像にはラベルが表れている。しかし、表ラベル１２１の中心と裏ラベル１２２の中心を結ぶ横方向中心線１２３が第２の軸２７と平行になるようにボトル１１０が方向付けられ、表ラベル１２１と裏ラベル１２２の間の領域がカメラ４９の正面に向けられているため、液体１０２の中を浮遊又は移動する異物はカメラ４９によって確実に撮影される。

画像処理部６４は、複数の画像（フレーム）を差分し、倒立したボトル１１０の中で浮遊又は移動している物体があればその物体画像部分を抽出した二値化画像を作成する。二値化画像を作成する方法は、フレーム差分法、背景差分法、コードブック法等のいずれでもよい。

二値化画像のデータは異物検出部６５に送られる。異物検出部６５は、物体画像部分の大きさを計算し、所定の閾値を超える大きさの物体を異物と判断する。

上述のように、実施形態では、ボトル１１０を傾斜する途中で一旦傾斜速度を落とすことによって、ネック１１２からショルダ１１３を超えてボトル１１０に移動する空気１０３に作用する衝撃を緩和して気泡の発生を出来るだけ防止している。しかし、ショルダ１１３を超える際に微小な気泡（数十ミクロン〜数百ミクロン）が発生する可能性は残る。そこで、異物検出部６５は、所定の閾値以下の大きさの物体画像は微小気泡の画像と判断する。微小気泡の画像と判断された画像部分は二値化画像から削除される。

このように、所定の大きさを超える大きさの異物の画像を含む二値化画像は出力部６７に送られ、そこでディスプレイに表示される。また、異物が検出された場合、出力部６７を通じてオペレータに警告を発してもよい。警告は、ディスプレイに所定の画像を表示する方法、音声を発する方法のいずれでもよい。

ステップ＃１８の撮影が終了すると、後半の処理に入る。

後半の処理では、ＣＰＵ６０は、時刻ｔ４に達したことを確認する（ステップ＃１９）と、倒立状態のボトル１１０を正立状態に向けて傾斜を緩めていく（ステップ＃２０）。このときの傾斜速度は＋（θ３−θ４）／ｔ_ｕｎｉｔである（θ３＞θ４）。角度（θ３−θ４）は、例えば６５°〜８５°である。

次に、ＣＰＵ６０は、時刻ｔ５に達したか否か判断し（ステップ＃２１）、時刻ｔ５に達するとボトル１１０の傾斜動作を停止して一定の傾斜角度（−θ４）に維持する（ステップ＃２２）。

次に、ＣＰＵ６０は、時刻ｔ６に達したか否か判断し（ステップ＃２３）、時刻ｔ６に達するとボトル１１０を時計回り方向に回転させる。（ステップ＃２４）。このときの回転速度は＋Φ１／２ｔ_ｕｎｉｔである。Φ１は、例えば１７０°〜１９０°である。

次に、ＣＰＵ６０は、時刻ｔ７に達したか否か判断し（ステップ＃２５）、時刻ｔ７に達すると、ボトル１１０の時計回り方向への回転を維持したまま、ボトル１１０の傾斜を正立状態に向けて緩めていく（ステップ＃２６）。このときの回転速度は＋Φ１／２ｔ_ｕｎｉｔを維持したままであり、傾斜速度は＋θ４／ｔ_ｕｎｉｔである。

次に、ＣＰＵ６０は、ボトル１１０が正立状態に戻ったか否かを確認し（ステップ♯２７）、正立状態に戻ったと判断した場合、傾斜動作を停止し、同時にボトル１１０を反時計回り方向へ回転させる（ステップ♯２８）。このときの回転速度は、−Φ１／ｔ_ｕｎｉｔである。ステップ♯２８ではさらに、異物検出の処理を同時に実行する。

異物検出の処理は、上述したステップ＃１８の異物検出の処理と同じ方法を用いることができる。

ＣＰＵ６０は、ステップ＃２８の異物検出処理が終了したか否かを判断する（ステップ＃２９）。ステップ＃２９で異物検出処理が終了したと判断すると、最後に、ＣＰＵ６０は、ボトル１１０が終了位置に到達したことを確認する（ステップ♯３０）。ここで、終了位置とは、検査開始前と同一位置である。つまり、ＣＰＵ６０は、ステップ＃２８における回転角度が、ステップ＃２４及びステップ♯２６における総回転角度と等しくなったことを確認する。ボトル１１０が終了位置に到達したことが確認されると、ＣＰＵ６０は、回転動作を停止する（ステップ＃３１）。

このように、ステップ＃２０〜＃２８までの処理によれば、倒立したボトル１１０が正立状態に戻される間、ボトル１１０はボトル１１０の中心軸１０１とは離れている軸、つまり、ボトル１１０の中心軸１０１とは一致しない軸（回転軸１３）を中心に時計回り方向に回転（旋回）される。また、後半の処理が開始時点で前半の処理の影響（液体の動き）が残っており、そのため、後半の回転動作と傾斜動作によって生じる液体の動きは極めて複雑になり、ボトル内に存在する異物の運動が活発になる。その結果、異物の移動範囲がラベルで覆われた領域よりも大きくなり、カメラ４９で撮影された画像から異物をより確実に検出できる。

［実施形態２］
実施形態２に係る異物検出処理は、ボトルを正立状態から倒立状態に傾斜させながら回転する前半の処理（図１０参照）と、ボトルを倒立状態から正立状態に戻しながら回転する後半の処理（図１１参照）を含む。

まず、前半の処理は、異物検出システム１０が図１、２に示す初期状態に設定されている状態から開始される。具体的に図１６Ａを参照すると、初期状態においてオペレータが操作部６２を通じて異物検出処理の開始を指令する（ステップ＃５１）と、ＣＰＵ６０は、操作部６２から出力される信号に基づいて、第２の回転駆動源４６を起動する（ステップ＃５２）。

これにより、第２の回転駆動源４６の駆動に基づいて、内側フレーム３０は第２の軸２７を中心に回転してその傾斜角度を増加していく。このときの傾斜速度は−θ５／ｔ_ｕｎｉｔである。角度θ５は、例えば８０°〜１１０°である。

次に、ＣＰＵ６０は、時刻ｔ１に達したか否か判断し（ステップ＃５３）、時刻ｔ１に達すると内側フレーム３０の傾斜速度を−（θ６−θ５）／ｔ_ｕｎｉｔ（θ５＜θ６、（θ６−θ５）＜θ５）に減少して、ボトルの傾斜動作を維持する（ステップ＃５４）。角度（θ６−θ５）は、例えば５°〜１５°である。

次に、ＣＰＵ６０は、時刻ｔ２に達したか否か判断し（ステップ＃５５）、時刻ｔ２に達すると傾斜速度を−（θ７−θ６）／ｔ_ｕｎｉｔ（θ６＜θ７、（θ６−θ５）＜（θ７−θ６））に増加して、ボトルの傾斜動作を維持する（ステップ＃５６）。角度（θ７−θ６）は、例えば４０°〜６０°である。これと同時に、ＣＰＵ６０は、第１の回転駆動源２３の駆動を開始する。第１の回転駆動源２３の駆動に基づいて、外側フレーム１２は第１の軸１３を中心に反時計回り方向に回転する（ステップ＃５６）。このときの回転速度は、Φ２／ｔ_ｕｎｉｔであり、Φ２は例えば、１１０°〜１３０°である。

次に、ＣＰＵ６０は、時刻ｔ３に達したか否か判断し（ステップ＃５７）、時刻ｔ３に達すると外側フレーム１２及び内側フレーム３０の回転を停止する（ステップ＃５８）。

このようにボトル１１０の傾きが大きくなることにより、実施形態１と同様に、初期状態でボトル１１０の上部（具体的には栓の直下）に溜まっていた空気１０３はボトル１１０の傾斜量に応じて移動し、その結果、ボトル１１０の液体１０２は、ボトル１１０の中心軸１０１に沿った上下方向の攪拌作用を受ける。これにより、液体１０２に含まれる異物、特に軽い異物は、ボトルの傾斜と共にボトル内の液体１０２に広く拡散する。

また、図１５（Ｂ）に示すように、実施形態２でも、０°から−θ５までボトル１１０を急速に傾斜させた後、一旦ボトル−θ５から−θ６までゆっくりと傾斜させている。そのため、ネック１１２からショルダ１１３を超えてボディ１１４に到達する際に空気１０３が細かく分かれて小さな気泡を生じることがない。

以上のようにステップ＃５１からステップ＃５７までの処理が終了すると、ＣＰＵ６０は、外側フレーム１２及び内側フレーム３０の回転を停止して、ボトル１１０を図１３に示す倒立状態に保持し、異物検出処理を実行する（ステップ＃５８）。ステップ♯５８における異物検出処理は、ステップ♯１８及びステップ♯２８における異物検出処理と同様の方法を用いる。

ステップ＃５８の撮影が終了すると、後半の処理に入る。

後半の処理では、ＣＰＵ６０は、時刻ｔ４に達したことを確認する（ステップ＃５９）と、倒立状態のボトル１１０を正立状態に向けて傾斜を緩めていくと同時に第１の軸１３を中心にした反時計回り方向の回転を再開する（ステップ＃６０）。このときの傾斜速度は＋（θ７−θ８）／ｔ_ｕｎｉｔ（θ７＞θ８）であり、回転速度は＋（Φ３−Φ２）／ｔ_ｕｎｉｔである。角度（θ７−θ８）は、例えば６５°〜８５°である。角度（Φ３−Φ２）は、例えば、５０°〜７０°である。

次に、ＣＰＵは、時刻ｔ５に達したか否か判断し（ステップ＃６１）、時刻ｔ５に達するとボトル１１０の傾斜動作を停止して一定の傾斜角度（−θ８）に維持し、かつ、回転動作を停止して一定の回転角度（＋Φ３）に維持する（ステップ＃６２）。

次に、ＣＰＵ６０は、時刻ｔ６に達したか否か判断し（ステップ＃６３）、時刻ｔ６に達するとボトル１１０の傾斜を再び正立状態に向けて緩め、かつ、ボトル１１０を時計回り方向に回転させる（ステップ＃６４）。このときの傾斜速度は、＋θ８／ｔ_ｕｎｉｔであり、回転速度は、−Φ３／２ｔ_ｕｎｉｔである。

次に、ＣＰＵ６０は、ボトル１１０が正立状態に戻ったか否かを確認し（ステップ♯６５）、正立状態に戻ったと判断した場合、傾斜動作を停止し、異物検出の処理を実行する（ステップ＃６６）。

異物検出の処理は、上述したステップ＃１８、ステップ♯２８及びステップ♯５８の異物検出の処理と同じ方法を用いる。

最後に、ＣＰＵ６０は、ボトル１１０が終了位置に到達したことを確認する（ステップ♯６７）。ここで、終了位置とは、検査開始前と同一位置である。つまり、ＣＰＵ６０は、ステップ♯６４及びステップ＃６６における総回転角度が、ステップ＃５６及びステップ♯６０における総回転角度と等しくなったこと確認する。ボトル１１０が終了位置に到達したことが確認されると、ＣＰＵ６０は、回転動作を停止する（ステップ＃６８）。

このように、ステップ＃６０〜＃６８までの処理によれば、倒立したボトル１１０が正立状態に戻される間、ボトル１１０はボトル１１０の中心軸１０１とは離れている軸、つまり、ボトル１１０の中心軸１０１とは一致しない軸（回転軸１３）を中心に時計回り方向に回転される。また、後半の処理が開始時点で前半の処理の影響（液体の動き）が残っており、そのため、後半の回転動作と傾斜動作によって生じる液体の動きは極めて複雑になり、ボトル内に存在する異物の運動が活発になる。その結果、異物の移動範囲がラベルで覆われた領域よりも大きくなり、カメラ４９で撮影された画像から異物をより確実に検出できる。

さらに、上述の実施形態１及び実施形態２では、ボトル１１０が倒立状態まで傾斜し傾斜動作が停止した後、及び、ボトル１１０が倒立状態から正立状態に戻り傾斜動作が停止した後に異物検出処理を行うが、異物検出のタイミングはこれに限れられるものではない。例えば、実施形態１及び実施形態２において、時刻ｔ２が経過し、傾斜速度が再度速められるタイミングで異物検出処理を行ってもよい。これにより、ボトル１１０の倒立にともない、ボトル１１０内を比較的速い速度で移動する重い沈殿物、例えばボトル等を検出することができる。

また、例えば、実施形態１及び実施形態２において、時刻ｔ６が経過し、停止していた傾斜動作が再び開始されるタイミングで異物検出処理を行ってもよい。これにより、ボトル１１０の倒立状態から正立状態に戻る動作にともない、ボトル１１０内を比較的速い速度で移動する重い沈殿物、例えばボトル等を検出することができる。

このように異物検出のタイミングを、回転及び傾斜動作に応じて、また、検査するボトルに充填されている液体の種類に応じて、適宜変更することで、より効果的に異物を検出することが可能になる。

さらに、外側フレーム１２の第１の軸１３を中心とした回転と、内側フレーム３０の第２の軸２７を中心に回転との組み合わせは、実施形態１及び実施形態２の組み合わせに限られるものではない。検査するボトルに充填されている液体の種類に応じて、適宜変更することで、より効果的に異物を検出することが可能になる。

［その他の実施形態］
上述した実施形態の異物検出システムは種々改変可能である。

例えば、上述の実施形態では、ボトル１１０を倒立状態から正立状態に戻す間、外側フレーム１２を時計周り方向に回転したが、回転の方向は限定的ではない。例えば、ボトル１１０を倒立状態から正立状態に戻す間、外側フレーム１２を反時計周り方向に回転してもよいし、また、ボトル１１０を倒立状態から正立状態に傾ける間だけでなくボトル１１０を正立状態から倒立状態に戻す間も、回転動作を与えてもよい。この場合、正立状態から倒立状態への間の回転方向と、倒立状態から正立状態への間の回転方向は同一方向でもよいし、異なっていてもよい。

上述の実施形態では、ボトル１１０を正立状態から倒立状態に傾ける間、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの傾斜速度を時刻ｔ０から時刻ｔ１までの傾斜速度及び時刻ｔ２から時刻ｔ３までの傾斜速度よりも小さくして連続的に（すなわち、途中で傾斜動作を停止することなく）ボトル１１０を傾斜させたが、時刻ｔ１から時刻ｔ２までは傾斜速度をゼロに落としてもよい（すなわち、傾斜を停止してもよい）。逆に、上述の実施形態では、ボトル１１０を倒立状態から正立状態に傾ける間、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの傾斜速度をゼロに設定したが、時刻ｔ５から時刻ｔ８まで連続的に（すなわち、途中で傾斜動作を停止することなく）ボトル１１０の傾斜を戻してもよい。

上述の実施形態では、内側フレーム３０に２つのボトル保持機構３５を設け、２つの容器について同時に異物検出を行うようにしたが、保持機構３５の数は限定的ではなく、保持機構が１つ又は３つ以上の形態も本発明の範囲に含まれる。保持機構が１つの場合、異物検出システムを前方から見たとき、１つの保持機構の鉛直軸が第１の軸１３の延長上に表れるように配置することが好ましい。

上述の実施形態では、図２に示すように、保持機構３５の中心軸３６を第１の軸１３の前方に配置したが、異物検出システムを横方向から見たとき（図２の状態）、保持機構３５の中心軸３６を第１の軸１３と一致させてもよい。

上述の実施形態では、ボトル保持機構３５の中心軸３６を第１の軸１３から離して配置し、ボトル１１０を第１の軸１３周りで旋回させたが、ボトル保持機構３５の中心軸３６と第１の軸１３との配置関係はこれに限定されない。例えば、内側フレーム３０に設置されるボトル保持機構３５が１つの場合、ボトル保持機構３５の中心軸３６を第１の軸１３の延長上に表れるように配置し、ボトル１１０を第１の軸１３を中心に回転させてもよい。

上述の実施形態では、図２に示すように、保持機構３５をその中心軸３６が第２の軸２７が交叉するように配置し、ボトル１１０を第２の軸２７を中心に回転させたが、これに限定されるものではない。例えば、ボトル保持機構３５の中心軸３６と第２の軸２７とを直交するが交叉しないで配置させ、ボトル１１０を第２の軸２７を中心に第２の軸２７の周りを旋回させてもよい。

上述の実施形態では、図２に示すように、保持機構３５をその中心軸３６が第２の軸２７が交叉するように配置したが、保持機構３５の中心軸と第２の軸２７が交叉している必要はない。

上述の実施形態では、図１、２に示すように、カメラ４９を第２のフレーム３０に固定したが、基台１１又は基台１１を支持する固定構造体（例えば、建物の床）に固定してもよい。

上述の実施形態では、カメラ４９で撮影した画像を処理することによって異物を抽出しているが、単にカメラ４９で撮影した画像をディスプレイに表示するだけでもよい。この場合、ディスプレイに表示された撮影画像をオペレータが確認して、異物の有無を確認する。

１０：異物検出システム
１２：外側フレーム（第１のフレーム）
１３：第１の軸（回転軸）
１４：第１の回転機構
２３：第１の回転駆動源
２７：第２の軸（傾斜軸）
３０：内側フレーム（第２のフレーム）
３５：保持機構
４２：第２の回転機構
４６：第２の回転駆動源
４９：カメラ（撮影装置）
５０：光軸
５１：照明光源
５５：制御部
６５：異物検出部
６６：設置状態判定部
１００：容器（ボトル）
１０１：容器中心軸
１１０：ボトル
１０４：異物
１２１：表ラベル
１２２：裏ラベル

特開２０１３−９６９２１号公報

Claims (41)

1. 基台（１１）と、
   第１の軸（１３）を中心に回転自在に前記基台（１１）に設けられた第１のフレーム（１２）と、
   前記第１の軸（１３）と直交する第２の軸（２７）を中心に回転自在に前記第１のフレーム（１２）に設けられた第２フレーム（３０）と、
   前記第１の軸（１３）を中心に前記基台（１１）に対して前記第１のフレーム（１２）を回転させる第１の回転機構（１４）と、
   前記第２の軸（２７）を中心に前記第１のフレーム（１２）に対して前記第２のフレーム（３０）を回転させる第２の回転機構（４２）と、
   液体を収容した容器（１００）を、前記容器（１００）の中心軸（１０１）を前記第１の軸（１３）から離した状態で前記第２のフレーム（３０）に保持させる容器保持機構（３５）と、
   前記容器（１００）を撮影する撮影装置（４９）と、
   前記第１の回転機構（１４）、前記第２の回転機構（４２）、及び、前記撮影装置（４９）を制御する制御部（５５）を備えており、
   前記制御部（５５）は、
   前記第１の回転機構（１４）を駆動させて、前記第１の軸（１３）を中心として前記第１のフレーム（１２）を回転させることと、
   前記第２の回転機構（４２）を駆動させて、前記第２の軸（２７）を中心として前記第２のフレーム（３０）を回転させることと、
   前記撮影装置（４９）に前記容器（１００）を撮影させる撮影処理（ステップ＃１８、ステップ♯２８）と、を実行するように構成されていることを特徴とする異物検出システム。
2. 前記第２の回転機構（４２）の駆動による前記第２のフレーム（３０）を回転によって、前記容器（１００）は、正立状態から倒立状態まで回転又は旋回することを特徴とする、請求項１に記載の異物検出システム。
3. 前記第２の回転機構（４２）の駆動による前記第２のフレーム（３０）を回転によって、前記容器（１００）は、倒立状態から正立状態まで回転又は旋回することを特徴とする、請求項１又は２に記載の異物検出システム。
4. 前記第１の回転機構（１４）の駆動による前記第１のフレーム（１２）の回転のみが実施される第１の回転処理と、前記第２の回転機構（４２）の駆動による前記第２のフレーム（３０）の回転のみが実施される第２の回転処理と、が独立して実施される期間を含むこと特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の異物検出システム。
5. 前記第１の回転処理の間、及び／又は、前記第１の回転処理の後と、
   前記第２の回転処理の間、及び／又は、前記第２の回転処理の後とに、
   前記撮影処理（ステップ＃１８、ステップ♯２８）を実施することを特徴とする、請求項４に記載の異物検出システム。
6. 前記第１の回転機構（１４）の駆動による前記第１のフレーム（１２）の回転と、前記第２の回転機構（４２）を駆動による前記第２のフレーム（３０）の回転と、が同時に実施される第３の回転処理を行う期間を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の異物検出システム。
7. 前記第３の回転処理の間、及び／又は、前記第３の回転処理の後に、前記撮影処理（ステップ＃１８、ステップ♯２８）を実施することを特徴とする、請求項６に記載の異物検出システム。
8. 前記第２の回転処理における前記第２のフレーム（３０）の回転方向と前記第３の回転処理における前記第２のフレーム（３０）の回転方向が逆であることを特徴とする、請求項６又は７に記載の異物検出システム。
9. 前記第２の回転処理における前記第２のフレーム（３０）の回転方向と前記第３の回転処理における前記第２のフレーム（３０）の回転方向が同じであることを特徴とする、請求項６又は７に記載の異物検出システム。
10. 前記第２の回転機構（４２）の駆動によって前記第２のフレーム（３０）を第１の傾斜速度で傾斜させる第１の傾斜処理（＃１２）と、
    前記第１の傾斜処理（＃１２）の後に前記第２のフレーム（３０）を第２の傾斜速度で傾斜させる第２の傾斜処理（＃１４）と、
    前記第２の傾斜処理の後に前記第２のフレーム（３０）を第３の傾斜速度で傾斜させる第３の傾斜処理（＃１６）を含み、
    前記第２の傾斜速度は第１の傾斜速度及び前記第３の傾斜速度よりも小さい、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の異物検出システム。
11. 前記第２の回転機構（４２）の駆動によって前記第２のフレーム（３０）を第１の傾斜速度で傾斜させる第１の傾斜処理（＃２０）と、
    前記第１の傾斜処理の後に前記第１の傾斜処理の終了時点における前記第２のフレームの傾斜を所定時間維持する第２の傾斜処理（＃２２）と、
    前記第２の傾斜処理の後に前記第２のフレームを第２の傾斜速度で傾斜させる第３の傾斜処理（＃２４）を含む、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の異物検出システム。
12. 前記第２の軸（２７）が前記第１の軸（１３）に直交していることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の異物検出システム。
13. 前記容器保持機構（３５）は、前記容器（１００）を、前記容器（１００）の中心軸（１０１）が前記第２の軸（２７）と直交する方向に向けて保持することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の異物検出システム。
14. 前記撮影装置はカメラ（４９）を備えており、
    前記カメラ（４９）は前記基台（１１）又は前記基台（１１）を支持する構造体に固定されていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の異物検出システム。
15. 前記撮影装置はカメラ（４９）を備えており、
    前記カメラ（４９）は前記第２のフレーム（３０）に固定されていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の異物検出システム。
16. 前記カメラ（４９）は、前記カメラ（４９）の光軸（５０）が前記第２のフレーム（３０）に保持される前記容器（１００）の中心軸（１０１）と直角に交叉するように、配置されていることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１つに記載の異物検出システム。
17. 前記容器保持機構（３５）を挟んで前記カメラ（４９）の反対側に配置された光源（５１）を有し、
    前記光源（５１）が赤外線を発する赤外線光源であることを特徴とする、請求項１６に記載の異物検出システム。
18. 前記撮影装置（４９）が撮影した画像を用いて、前記容器（１００）に充填された液体（１０２）に混入しており前記液体（１０２）の中を移動している異物（１０４）の画像を作成する画像処理部（６４）を備えていることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか１つに記載の異物検出システム。
19. 前記容器（１００）は、ラベル（１２１、１２２）が貼られており、
    前記撮影装置（４９）は、前記容器保持機構（３５）に保持された前記容器（１００）を前記ラベル（１２１、１２２）と共に撮影し、
    前記制御部（５５）は、
    前記撮影装置（４９）で撮影された画像（７０）に含まれる前記ラベル画像部（７１、７２）の面積を計算することと、
    前記計算された面積を所定の基準値（Ａ０）と比較することと、
    前記比較結果を出力することと、を含む設置状態判定処理を実施することを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１つに記載の異物検出システム。
20. 前記撮影装置（４９）は、前記容器保持機構（３５）に保持された前記容器（１００）を、前記容器（１００）に貼付された複数のラベル（１２１、１２２）と共に撮影し、
    前記制御部（５５）は、
    前記撮影装置（４９）で撮影された画像（７０）に含まれる、前記複数のラベル画像部（７１、７２）の前記容器の中心軸の左右に表れる第１ラベル画像部（７１）及び第２ラベル画像部（７２）の前記中心軸寄りの縦方向縁部（７４、７５）間の距離（Ｄ１）を計算することと、
    前記計算された距離（Ｄ１）を所定の基準値（Ｄ０）と比較することと、
    前記比較結果を出力することと、を含む設置状態判定処理を実施する、請求項１〜１８のいずれか１つに記載の異物検出システム。
21. 前記撮影装置（４９）は、前記容器保持機構（３５）に保持された前記容器（１００）を、前記容器（１００）に貼付された少なくとも１つのラベル（１２１、１２２）と共に撮影し、
    前記制御部（５５）は、
    前記撮影装置（４９）で撮影された画像（７０）に含まれる、前記容器（１００）の中心軸の左側又は右側に表れる前記ラベル（１２１、１２２）の画像部分（７１、７２）の前記中心軸寄りの縦方向縁部と、前記中心軸を挟んで前記縦軸方向縁部の反対側に位置する前記容器の画像の縦方向縁部との距離（Ｄ１’）を計算すること、
    前記計算された距離（Ｄ１’）を所定の基準値（Ｄ０’）と比較することと、
    前記比較結果を出力することと、を含む設置状態判定処理を実施する、請求項１〜１８のいずれか１つに記載の異物検出システム。
22. 液体（１０２）が充填されている容器（１００）を、前記容器（１００）の中心軸（１０１）から離して配置されている第１の軸（１３）を中心に回転する工程と、
    前記第１の軸（１３）に直交する第２の軸（２７）を中心に回転する工程と、
    前記容器（１００）を撮影する撮影工程と、を有し、
    前記撮影工程において撮影された前記容器（１００）の画像を用いて、前記容器（１００）に充填されている液体（１０２）の中を移動する異物（１０４）の画像を抽出する異物検出工程を有する異物検出方法。
23. 前記容器（１００）を前記第２の軸（２７）を中心に回転する工程において、前記容器（１００）は、正立状態から倒立状態まで回転又は旋回する、請求項２２に記載の異物検出方法。
24. 前記容器（１００）を前記第２の軸（２７）を中心に回転する工程において、前記容器（１００）は、倒立状態から正立状態まで回転又は旋回する、請求項２２又は２３に記載の異物検出方法。
25. 前記容器（１００）を前記第１の軸（１３）を中心に回転する工程のみが実施される第１の回転処理工程と、前記第２の軸（２７）を中心に回転する工程のみが実施される第２の回転処理工程と、を含むことを特徴とする、請求項２２〜２４のいずれか１つに記載の異物検出方法。
26. 前記第１の回転処理工程の間、又は／及び、前記第１の回転処理工程の後と、
    前記第２の回転処理工程の間、又は／及び、前記第２の回転処理工程の後とに、前記撮影工程が実施されることを特徴とする、請求項２２〜２５のいずれか１つに記載の異物検出方法。
27. 前記容器（１００）を前記第１の軸（１３）を中心に回転する工程と前記第２の軸（２７）を中心に回転する工程とが同時に行われる第３の回転処理工程を含むことを特徴とする、請求項２２〜２６のいずれか１つに記載の異物検出処理方法。
28. 前記第３の回転処理工程の間、又は／及び、前記第３の回転処理工程の後、前記撮影工程が実施されることを特徴とする、請求項２７に記載の異物検出方法。
29. 前記第２の軸（２７）を中心に回転する前記容器（１００）の回転は、
    前記容器（１００）を前記第２の軸（２７）を中心に回転する第１の回転動作と、
    前記第１の回転動作の後前記容器を前記第２の軸（２７）を中心に再び回転する第２の回転動作と、
    前記第１の回転動作と前記第２の回転動作の間で、前記第１の回転動作の回転速度及び前記第２の回転動作の回転速度よりも小さな回転速度で前記容器を前記第２の軸（２７）を中心に回転する第３の回転動作を含むことを特徴とする、請求項２２〜２８のいずれか１つに記載の異物検出方法。
30. 前記第２の軸（２７）を中心に回転する前記容器（１００）の回転は、
    前記容器（１００）を前記第２の軸（２７）を中心に回転する第１の回転動作と、
    前記第１の回転動作の後前記容器（１００）を前記第２の軸（２７）を中心に再び回転する第２の回転動作と、
    前記第１の回転動作と前記第２の回転動作の間で前記容器（１００）を静止させる静止動作を含むことを特徴とする、請求項２２〜２９のいずれか１つに記載の異物検出方法。
31. 容器保持機構（３５）に保持されている、ラベル（１２１、１２２）が貼られた容器（１００）を前記ラベル（１２１、１２２）と共に撮影する第１工程と、
    前記第１工程で撮影された画像（７０）に含まれる前記ラベル画像部（７１、７２）の面積を計算する面積計算工程と、
    前記面積計算工程で計算された面積を所定の基準値（Ａ０）と比較する比較工程と、
    前記比較工程での比較結果を出力する出力工程とを有する、設置状態判定工程を含むことを特徴とする、請求項２２〜３０のいずれか１つに記載の異物検出方法。
32. 容器保持機構（３５）に保持されている、複数のラベル（１２１、１２２）が貼られた容器（１００）を前記複数のラベル（１２１、１２２）と共に撮影する第１工程と、
    前記第１工程で撮影された画像（７０）に含まれる前記複数のラベル画像部（７１、７２）の前記容器中心軸の左右に表れる第１ラベル画像部（７１）及び第２ラベル画像部（７２）の前記容器中心軸寄りの縦方向縁部（７４、７５）間の距離（Ｄ１）を計算する距離計算工程と、
    前記距離計算工程で計算された距離を所定の基準値（Ｄ０）と比較する比較工程と、
    前記比較工程での比較結果を出力する出力工程とを有する、設置状態判定工程を含むことを特徴とする、請求項２２〜３０いずれか１つに記載の異物検出方法。
33. 容器保持機構（３５）に保持されている、少なくとも１つのラベル（１２１、１２２）が貼られた容器（１００）を前記ラベル（１２１、１２２）と共に撮影する第１工程と、 前記第１工程で撮影された画像（７０）に含まれる前記ラベル画像部（７１、７２）の前記容器中心軸の左側又は右側にラベル（１２１、１２２）の画像部分（７１、７２）の前記容器中心軸寄りの縦方向縁部（７４、７５）と、前記容器中心軸を挟んで前記縦軸方向縁部の反対側に位置する容器画像の縦方向縁部との距離（Ｄ１’）を計算すること、
    前記距離計算工程で計算された距離を所定の基準値（Ｄ０’）と比較する比較工程と、
    前記比較工程での比較結果を出力する出力工程とを有する、設置状態判定工程を含むことを特徴とする、請求項２２〜３０いずれか１つに記載の異物検出方法。
34. 液体（１０２）が充填されている容器（１００）を前記容器（１００）の中心軸（１０１）から離れた第１の軸（１３）を中心に旋回する第１の工程と、
    前記第１の軸（１３）に直交する第２の軸（２７）を中心に回転又は旋回する第２の工程とを含む、前記容器（１００）に含まれる異物を検出する方法。
35. 前記第１の工程と前記第２の工程は、前記第１の工程のみを実行する時間帯を有する、請求項３４に記載の方法。
36. 前記第１の工程と前記第２の工程は、前記第２の工程のみを実行する時間帯を有する、請求項３４又は３５に記載の方法。
37. 前記第１の工程と前記第２の工程は、前記第１の工程と前記第２の工程を同時に実行する時間帯を有する、請求項３４〜３６のいずれか１つに記載の方法。
38. 前記第２の工程で、前記容器（１００）は正立状態から倒立状態まで回転又は旋回する、請求項３４〜３７のいずれか１つに記載の方法。
39. 前記第２の工程で、前記容器（１００）は倒立状態から正立状態まで回転又は旋回する、請求項３４〜３８のいずれか１つに記載の方法。
40. 前記第１の軸（１３）が鉛直軸であり、前記第２の軸（２７）が水平軸である、請求項３４〜３９のいずれか１つに記載の方法。
41. 液体（１０２）が充填されている容器（１００）を前記容器（１００）の中心軸（１０１）から離れた第１の軸（１３）を中心に旋回しながら前記第１の軸（１３）に直交する第２の軸（２７）を中心に前記容器（１００）を回転又は旋回させる工程を含む、前記容器（１００）に含まれる異物を検出する方法。

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