JP2895773B2 - 透明物品の検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透明カプセルのよう
に、透明あるいは半透明隔壁に液体等を封入した透明物
品の、変形、傷、汚れなどの外観不良や、気泡、異物な
どの混入による内部不良を自動的に検出する検査装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】医薬カプセル等の検査を高速に行うため
には、高速搬送を行う搬送手段と、検査対象物に応じた
最適な照明手段、そして不良を検出するための画像処理
手段が必要であり、特にラインセンサカメラを用いて高
速外観検査を行う場合、その走査周期が短いため、適切
な照明が必要である。

【０００３】例えば、高速搬送下で検査を行うための照
明装置としては、先に本出願人が特開昭６３−５３４５
２号公報に開示したものがある。該照明装置の構成を図
７に基づいて説明する。これは光源７ａ，７ｂ、この光
源７ａ，７ｂの前面に一方端である受光部６ａ，６ｂを
配設し、複数に分岐した他方端である投光部５ａ，５ｂ
を透明物品１に向けて配設した光ファイバ束４ａ，４
ｂ、前記投光部５ａ，５ｂと透明物品１との間に設けた
拡散透過性部材２とからなる照明装置であり、該拡散透
過性部材２の上部に設けたスリットＳを通して、その上
方に設けたイメージセンサ８により透明物品１を撮像す
る。かかる照明装置では、光源７の熱影響を透明物品１
に与えることなく、透明物品１の表面を高輝度に照明す
ることができる。また拡散透過性部材２により、光の方
向性を様々に拡散させることで、検査に適した均質な照
明を作り出すことができる。

【０００４】一方、本出願人は先にカプセル等の小物物
品を高速に搬送しながら外観検査する装置を、特公平５
−６５４０５号公報にて提案した。これは、吸気口とな
るスリットと、このスリットの両側を走行するエンドレ
スベルトを主要な構成として、小物物品を吸引しながら
エンドレスベルトによって高速搬送し、テレビジョンカ
メラを用いて種々の角度から小物物品の外観を検査する
装置である。

【０００５】一方、検査対象物が透明であることを利用
し、検査対象物の透過光を直接撮像する方法としては、
例えば、光源の前面に拡散透過性部材を配置し、透明検
査対象物の透過光を撮像装置で撮像するものが知られて
いる。この方法の場合、検査対象物に不良があると、そ
の部分で光が吸収または散乱し、検査対象物の透過光を
撮像すると不良部が他の部分より暗くなり、不良部が
「暗欠陥」として検出できる。

【０００６】また、透明円筒状検査対象物の検査方法と
して、特開平４ー６０４４８号公報に記載のものが公知
である。これはライン状照明装置によって間接光を含む
光を検査対象物に照明し、その透過光をＣＣＤカメラで
受光するものである。カメラは、ほとんどの場合には直
接光を受光するが、間接光領域に不良があるとその散乱
光が受光される。よって、画像処理装置は、ＣＣＤカメ
ラで受光した全画像データの内で直接光による画像デー
タを除き、間接光領域の画像データについて不良検出を
行うことにより、間接光領域に不良があると、カメラで
散乱光が受光されるので「明欠陥」として検出できると
いうものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、透明物
品を検査対象物とした場合、反射光を用いる特開昭６３
−５３４５２号公報や特公平５−６５４０５号公報に開
示された装置では光が該検査対象物を透過してしまうの
で表面からの反射光が得られず、イメージセンサによる
検査はできなかった。また、透過光を利用するもので
も、単に透過光を撮像したのでは、透明物品を透過した
光と、背景部分の光とを区別するための手段が必要であ
り画像処理手段が大型化するという問題点があった。

【０００８】これは特開平４−６０４４８号公報に開示
された散乱光を撮像する方法においても同様で、撮像デ
ータの中から、直接光による撮像データを除く必要があ
るので、画像処理部での処理が大型化する問題があり、
加えて、間接光領域にある不良の散乱光を捉えて不良の
検出を行うため、黒点不良や異物付着不良などのよう
に、不良部で光を吸収し散乱光を生じない不良の検出が
不可能であるという問題点があった。

【０００９】さらに、透過光を用いた検知装置によって
横断面が円形状の対象物の検査を行う場合、検査対象物
の中央部と周辺部とで透過光量に違いが生じ、図４に示
すように周辺部の映像が中央部より暗くなる。そして、
透明物品１に不良３０ａ，３０ｂがある場合、撮像デー
タは、不良３０ａ，３０ｂの部分にて凹部を有する波形
となるが、周辺部の不良３０ｂは変化量が相対的に少な
くなって特徴抽出が困難であり、中央部の不良３０ａと
比べて周辺部の不良３０ｂは検出精度が低下する問題が
あり、また、透明物品１の周辺部の映像が暗いため、透
明物品１外周のエッジ抽出が困難となり、形状測定が不
安定となるという問題点もあった。

【００１０】本発明は、これら問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、背景光の処理手段を持た
ない比較的簡易な画像処理手段を用いて、透明物品のご
とく反射光を利用できない対象物の光学検査を行い、検
査対象物に存在する傷不良や表面荒れ不良などのように
不良部分で光が散乱される不良をはじめ、黒点不良や異
物不良などのように不良部分で光が吸収される不良をも
検出する透明物品の検査装置を提供することにあり、ま
た他の目的は不良が中央部あるいは周辺部どちらの位置
に存在しても位置の影響を受けない透明物品の検査装置
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、互いに対向する状態で固定された一対のス
リット板と、スリット板の端縁間に形成されたガイドレ
ールと、ガイドレールの夫々に案内されて走行するエン
ドレスベルトと、スリット板をその一部として形成され
た負圧室によって構成された吸着搬送装置により搬送さ
れる横断面が円形状である透明物品の不良を判別する検
査装置であって、エンドレスベルト間には検査物品の直
径よりも小さな間隙が形成されており、エンドレスベル
トを中心とした上下方向の検査物品と逆の方向に、搬送
装置の負圧室を介して検査物品に照明光を照射する照明
装置及び照明光の光軸上に拡散透過性部材とが設けら
れ、エンドレスベルトを中心とした上下方向の検査物品
と同じ方向に、検査物品を撮像するイメージセンサ、イ
メージセンサと検査物品の間に設けられた偏光板及びイ
メージセンサから出力される画像信号を処理する画像処
理手段とからなることを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】本検査装置では、特定の照明装置を用いて横断
面が円形状である透明物品の透過光を撮像するため、透
明物品の一部を投光してもレンズ効果により全体が照明
され、検査に必要な十分な光量を得ることができる。そ
して、検査対象物に、傷、変形、汚点付着などの外観不
良や、異物混入などの内部不良が存在した場合、その不
良部においては光が吸収又は散乱を受けるため、撮像装
置にて検査対象物を撮像すると、該不良部において画像
信号が変化し、不良品と良品の判別が可能となる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基づい
て説明する。図１は本発明にかかる検査装置を示す全体
図、図２は吸着搬送装置および照明装置の部分を示す説
明図である。また、図２に、透明物品１内における光の
進路を示す。図１に示したように、本実施例の吸引搬送
装置としては、特公平５−６５４０５号公報に記載され
た吸着搬送装置を使用した。

【００１４】図１において、１９は透明物品を収納する
ホッパ、２０はバイブレータ、２１は透明物品１を一列
に整列させて送り出す整流機構、２２はベルトコンベ
ア、２３は第１の吸引搬送装置、２４は第２の吸引搬送
装置、２５は検査結果に応じて不良品又は良品のいずれ
かを選別する選別機構を示す。そして本実施例では、ホ
ッパ１９より定量供給された透明物品１は一列に整列さ
れ、その上部を第１の吸引搬送装置２３により吸着され
ながら搬送される。

【００１５】この際、その第１の吸引搬送装置２３での
搬送ライン上には、第１の検査装置２７ａを配置し、第
１の検査装置２７ａでは、透明物品１の下部より垂直方
向に投光とイメージセンサ８による撮像を行う。さら
に、第１の吸引搬送装置２３に接続された第２の吸引搬
送装置２４では、第１の吸引搬送機構２３とは反対の透
明物品１の下部を吸着しながら搬送が行われ、その第２
の吸引搬送装置２４での搬送ライン上に、第２の検査装
置２６ｂを配置し、前記の第１の搬送装置２３と同様
に、こんどは透明物品１の異なる側面の検査を行う。そ
して、これらの検査結果の総てを総合し、その結果によ
り選別機構２５を作動させて、良品と不良品の選別を行
う。

【００１６】次に、図２を用いて搬送系統を説明する。
Ｔは吸着搬送装置を示し、該吸着搬送装置Ｔは、互いに
対向する状態で固定された一対のスリット板１０ａ，１
０ｂと、スリット板１０ａ，１０ｂの端縁間に形成され
たガイドレール１１ａ，１１ｂと、ガイドレール１１
ａ，１１ｂの夫々に案内されて走行するエンドレス丸ベ
ルト１２ａ，１２ｂと、スリット板１０ａ，１０ｂ下部
に形成された負圧室１３、負圧室１３に接続された吸気
口１４、吸気口１４に接続した吸引ポンプ１５によって
構成された吸引手段からなる。

【００１７】そしてエンドレス丸ベルト１２ａ，１２ｂ
間には、透明物品１の直径よりも小さな間隙１６が形成
されており、この間隙１６に吸引手段により生じた負圧
をもって透明物品１を吸引することにより所定位置にセ
ンタリングを行い、次いでエンドレス丸ベルト１２ａ，
１２ｂを駆動することにより吸着搬送を行うのである。
本実施例では、かかる吸引搬送装置Ｔにより搬送されて
いる透明物品１を検査する。

【００１８】次に、図２を用いて検査系統を説明する。
１は内部に透明液体を封入した横断面が円筒状の透明カ
プセル、８はイメージセンサを示す。また、２は拡散透
過性部材、３は遮光板、４は光ファイバ束、５は投光
部、６は受光部、７は光源を示しこれらより照明装置Ｌ
が構成されている。吸引搬送装置Ｔ内部のエンドレス丸
ベルト１２ａ、１２ｂの下方に拡散透過性部材２が配設
され、イメージセンサ８、透明物品１、拡散透過性部材
２とを結ぶ光軸Ａ１と、投光部５、受光窓１７とを結ぶ
光軸Ａ２との交点の位置に、反射ミラー１８が４５度の
角度で配設されており、受光窓１７は、負圧室１３内部
を負圧に保ちつつ、投光部５からの光を吸引搬送装置Ｔ
へ導くためのものであって投光部５の前面に配置され
る。

【００１９】照明装置Ｌについて説明する。本実施例で
は、光源７は集光性の高い高輝度ランプであり、これに
より光ファイバ束４に効率よく光を入光させることがで
きる。光源７の前面には、光ファイバ束４の一方端であ
る受光部６が配設され、他方端である投光部５より冷光
が投光される。

【００２０】光ファイバ束４は、光源７からの光を減衰
させることなく高輝度な状態で、投光部５まで導くため
のものであって、多数本の光ファイバを束ねて構成され
るものである。

【００２１】拡散透過性部材２は、投光部５より発せら
れた光を拡散させて拡散光に変換するもので、乳白樹脂
板、スリガラス板、ビーム整形板等を用いることができ
る。投光幅ｄは、透明物品１の直径ｒより小さいことが
必要である。すなわち、投光幅ｄが該直径よりも大きく
なると、後述のごとくイメージセンサ８の出力信号が複
雑となり、後の判別処理が困難となるからである。図２
において明らかなように、エンドレス丸ベルト１２ａ，
１２ｂ間には、透明物品１の直径よりも小さな間隙１６
が形成されており、この間隙１６が投光幅ｄとなるた
め、当然ながら直径ｒよりも投光幅ｄは小さくなる。

【００２２】また、拡散透過性部材２と透明物品１の距
離は短い方が良い。すなわち、該距離が長い場合、透明
物体１に入射する光が検査平行面Ｂに対して垂直に近い
角度のみとなる。そのため、透明物品１内での光の屈
折、散乱が小さくなり検査部位が減少するおそれが生ず
る。

【００２３】以上のごとき装置において、光源７より出
た光は、拡散透過性部材２によってあらゆる角度の光を
持つ拡散光となり拡散透過性部材２より放射される。そ
して、拡散透過性部材２の投光面は、遮光板によって投
光幅ｄが、透明物品の直径ｒより小さく設定されてスリ
ット状となっており、投光面の光が背景光としてイメー
ジセンサに直接進入することはない。

【００２４】また、イメージセンサ８に入射する光に限
って図示すると、透明物品１とイメージセンサ８との距
離が透明物品１の直径ｒに対して大きいため、図２の矢
印のごとく近似平行光となる。そして、光は透明物品１
の内部を屈折して通過するので一種のレンズ効果を生じ
て、イメージセンサ８側から見た場合透明物品１の大部
分が照明されることとなる。

【００２５】尚、本発明の検査対象となる透明物品１
は、その横断面が円形状のもの、例えば球体やカプセル
等の円筒状のものであって前記レンズ効果を生ずるもの
である。

【００２６】また、拡散透過性部材を通過した光の偏光
角度は振動方向に偏りのないものであるが、透明物品を
透過する際、その中央部を通過した光と、周辺部を通過
した光とでは、異なった振動方向の偏りを有したものと
なる。よって、偏光板９ｃをイメージセンサ８の前面に
設けて、周辺部の光の透過量と中央部を通過する光の減
少量とのバランスをとり、透明物品１の中央部の透過光
と周辺部の透過光との光量差を減少させるごとく偏光角
度の設定を行うことにより、全体の透過光量は減少する
ものの中央部の透過光と周辺部の透過光との光量差が少
なくなって、後述のごとく検査精度を向上させることが
可能となる。

【００２７】イメージセンサ８は、１次元または２次元
のＣＣＤデバイス等を用いることができ、透過した光量
に応じて出力値が変化するものであれば特に限定されな
い。

【００２８】画像処理手段は、イメージセンサ８の出力
値から、透明物品１の存在とその良否を判別するもので
ある。該手段の詳細について、イメージセンサ８に入力
された映像と走査位置Ｄにおける１次元出力値を示した
説明図である図３を用いて説明する。

【００２９】図３（１）は、本発明の検査装置におい
て、イメージセンサ８に入射する光と該入射光に対応し
て出力される信号を示すものである。同図において、透
明物品１の存在する部分は均等に明るく、その他の背景
部分は暗くなっているので、透明物品１の部分のみで信
号が出力され、また透明物品１に傷５１が存在すればそ
の部分で明確にレベルが落ち込むため、公知の画像信号
処理手段を用いて傷の判別を行うことができる。

【００３０】一方、図３（２）は、本発明とは異なり単
に透明物品１の背後から照明を行った場合のイメージセ
ンサ８に入射する光と該入射光に対応して出力される信
号を示すものである。図３（２）の場合、透明物品１の
端部で、レベルの変化が生じるのでこれを検知する画像
処理手段を用いて透明物品１の認識を行うこともできる
が、画像信号処理手段は複雑化し、さらに傷５１に起因
して発生したレベル変化と端部でのレベル変化を分別す
る手段も必要である。

【００３１】さて、本発明では、透明物品１の横断面が
円形状であるため、前述のごとく、中央部の不良と比べ
て周辺部の不良は検出精度が低下し、さらに透明物品１
の周辺部の映像が暗いため、外周のエッジ抽出が困難と
なり、形状測定が不安定となり勝ちである。よって、前
述のごとく、イメージセンサ８の前面に偏光板９ｃを設
け、偏光角度を設定することにより、得られる画像信号
は図５の（Ａ）に示すごとく、エッジ付近の信号がなだ
らかであってその微分出力が緩やかピークを示すものか
ら、（Ｂ）に示すごとくエッジ付近の信号も顕著なもの
となって、微分により明確なパルス信号を得ることがで
きる。

【００３２】さらに、エッジ付近の信号が顕著なものと
なることから、不良部分を有する映像信号の微分信号
も、図６（Ａ）に示すものから（Ｂ）に示すごときもの
となって、周辺部に存在する不良であっても顕著なピー
クを得ることができる。

【００３３】次に、本実施例で用いた画像処理装置につ
いて説明する。まず撮像装置で撮像した映像信号を、増
幅・フィルタ回路に通すことで映像信号の増幅および雑
音除去を行い、さらに微分回路に通すことで画像中の特
異点に対応した特徴信号を得る。そしてこの特徴信号を
正負微分レベルコンパレータで分別して不良部分の判断
を行う。

【００３４】すなわち、透明物品の走査位置に不良が存
在しない場合、ライン型ＣＣＤカメラの映像信号は図５
（Ｂ）のように略台形波形となる。この映像信号を微分
した微分信号は透明物品のエッジである映像信号の前縁
と後縁の部分にパルスが現れ、正負微分レベルコンパレ
ータの出力は映像信号の前縁と後縁に対応してパルス
（Ｈレベル）が現れる。このパルスは透明物品の外周部
分であるエッジの位置を現しているため、このパルスの
位置や間隔等を管理することにより透明物品の幅異状不
良や湾曲不良などの形状不良の検査を行うことができ
る。

【００３５】またライン型ＣＣＤカメラによる透明物品
の走査位置に黒点不良や傷不良などが存在する場合、ラ
イン型ＣＣＤカメラの映像信号は図６（Ｂ）に示すよう
に、不良の存在に対応して凹部を有する波形となる。こ
の映像信号を微分した微分信号にも、映像信号の前縁と
後縁を示すパルスが現れるが、それ以外に他のパルスも
現れる。これが不良の存在を示すものとなるので、パル
スの数やパルス間隔等を監視することで、不良の判断を
行うことができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、透過光を用いて検査を
行うことにより、透明ソフトカプセル等のような透明物
品の、変形、傷、汚点付着など傷不良や表面荒れ不良な
どのように不良部分で光が散乱される外観不良や、黒点
不良や異物不良などのように不良部分で光が吸収される
内部不良を、検査対象物以外の映像が出ないので比較的
簡易な画像処理手段で確実に自動検査することができ
る。

【００３７】また、吸引搬送装置と組み合わせることに
よって、高速に検査を行うことができ、複数の照明装置
とイメージセンサを組み合わせることによって透明物品
の略全面を検査して精度を高めることができる。

【００３８】さらに、イメージセンサの前面に偏光板を
設けることにより、不良が中央部あるいは周辺部どちら
の位置に存在しても位置の影響を受けず高精度に検出を
行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である検査装置全体を側面図
である。

【図２】本発明の一実施例の主要部を示す縦断面図であ
る。

【図３】イメージセンサに入力された映像と対応する出
力値を示した説明図である。

【図４】検査対象物の透過光量の説明図である。

【図５】偏光板による画像信号の変化を示す説明図であ
る。

【図６】偏光板による画像信号の微分信号の変化を示す
説明図である。

【図７】従来の照明装置の説明図である。

【符号の説明】

１ 透明物品 ２ 拡散透過性部材 ３ 遮光板 ４ 光ファイバ束 ５ 投光部 ６ 受光部 ７ 光源 ８ イメージセンサ ９ 偏光板 Ｌ 照明装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−99992（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−138448（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−223746（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−209126（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−297726（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−114445（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−148095（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−236344（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−78647（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−30750（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−54646（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−59608（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭48−21590（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/90

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向する状態で固定された一対の
   スリット板と、スリット板の端縁間に形成されたガイド
   レールと、ガイドレールの夫々に案内されて走行するエ
   ンドレスベルトと、スリット板をその一部として形成さ
   れた負圧室によって構成された吸着搬送装置により搬送
   される横断面が円形状である透明物品の不良を判別する
   検査装置であって、 エンドレスベルト間には検査物品の直径よりも小さな間
   隙が形成されており、エンドレスベルトを中心とした上
   下方向の検査物品と逆の方向に、搬送装置の負圧室を介
   して検査物品に照明光を照射する照明装置及び照明光の
   光軸上に拡散透過性部材とが設けられ、 エンドレスベルトを中心とした上下方向の検査物品と同
   じ方向に、検査物品を撮像するイメージセンサ、イメー
   ジセンサと検査物品の間に設けられた偏光板及びイメー
   ジセンサから出力される画像信号を処理する画像処理手
   段とからなる検査装置。