JP3072631B1 - 沈殿異物検出方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 液体が封入された透光性部材から成る壜類を
被検査体とし、搬送されてくる前記被検査体を連続的に
検査する壜類検査システムにおいて、生産ライン上で発
生する被検査体の不良に対して全品を高精度で且つリア
ルタイムに検査できるようにする。 【解決手段】 搬送されてくる被検査体を順次把持する
と共に所定区間傾斜させて搬送する傾斜搬送手段３２
と、前記傾斜して搬送されてくる被検査体の少なくとも
液体最深部を含む領域を撮像する撮像手段２１と、前記
撮像手段からの映像信号を基に前記被検査体を検査して
少なくとも前記液体中の沈殿異物を検出する検査手段と
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液剤や飲料などの
液体が封入された壜類を被検査体として、被検査体内部
の混入異物や容器の欠陥の有無などを検査する方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＨＡＣＣＰ方式の食品衛生法への
適用やＰＬ（Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｌｉａｂｉｌｉｔｙ：製
造物責任）法の施工に伴って、食品や薬品などの製品の
製造／加工，製品の保存／流通を経て最終消費者が摂取
するまでのあらゆる段階で発生する恐れのある微生物汚
染やその他の異物混入などによる危害発生を未然に防止
し、製品の一層の安全保障を図ることが義務づけられつ
つある。

【０００３】ＨＡＣＣＰ方式とは、Ｈａｚａｒｄ Ａｎ
ａｌｙｓｉｓ ＣｒｉｔｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌ Ｐｏ
ｉｎｔ Ｓｙｓｔｅｍの略で、衛生管理システム手法と
して国際的に高く評価されているアメリカの危害分析・
重要管理点方式である。このＨＡＣＣＰ方式は、製造工
程全般を通じて製品の安全性を図るようにした科学的な
衛生管理方式であり、従来の衛生管理方式が最終製品の
検査に重点を置いた方式であるに対して、製造工程の予
防措置に重点を置いている。ＨＡＣＣＰ方式は、危害分
析（ＨＡ）と重要管理点（ＣＣＰ）の２つの部分から成
り立っており、食品の製造／加工，製品の保存／流通を
経て最終消費者が摂取するまでのあらゆる段階で発生す
る恐れのある微生物汚染などの危害を調査／分析し、危
害予防のための重要管理点を設定すると共に、管理基準
を定めて限度内で適正に措置されているかを管理記録等
をチェックして常時監視し、その他の危害については、
一般衛生管理基準（ＰＰ：Ｐｒｅ−ｒｅｑｕｉｓｉｔｅ
Ｐｒｏｇｒａｍ）で運営管理することにより、製造工
程における危害発生を見落としなく未然に防止し、製品
の一層の安全性を図るようにしたものである。

【０００４】従来より、液状の製品（液剤や飲料など）
を生産する製造／加工工場では、生産ラインにおいて加
熱処理などにより殺菌処理を施すことで微生物汚染を防
止したり、サイクロン分離機などにより異物を除去する
ことで異物混入を防止したりしている。そして、缶や壜
などの容器に充填した後は、光の透過性や反射性を利用
して最終的な検査を実施している。例えば、液剤や飲料
等の液体を封入した透明の容器が被検査体の場合には、
ＣＣＤカメラで被検査体を撮像し、デジタル化した画像
データを画像処理装置によって処理することで、容器内
部の液体に混入した異物の有無、容器のキズ等の有無を
検査し、最終製品の良否を自動的に判定するようにして
いる。

【０００５】例えば、アンプルなど密閉された容器内の
液剤や飲料に混入した異物を検出する方法としては、円
筒形状の容器を直立姿勢で高速回転（例えば６０００ｒ
ｐｍ程度で回転）させて異物を浮き上がらせた後に回転
動作を停止し、異物が落下してくる状態をカメラで撮
り、移動する軌跡から異物を検出する方法が知られてい
る。このように、容器が透光性部材で形成されており且
つ容器内に封入された液体が透明（半透明を含む）の場
合、容器が密閉された後も、ＣＣＤカメラ等で容器を撮
像して画像処理することで容器内部を検査することが可
能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、密閉された
容器内の液中異物を検出する方法としては、上述したよ
うに、被検査体を回転させて異物を浮き上がらせた後、
その落下する軌跡から異物を検出する方法が知られてい
るが、回転により浮上しない様な比重の大きな異物につ
いては、検出できないという問題がある。例えば、生産
ラインにおいて液状製品をガラス製のアンプルに充填し
た後、溶着などによりアンプルを密閉する工程で、容器
自体の破片すなわちガラス片が混入してしまうことがあ
る。また、上記工程で液体中に混入する可能性のある異
物は、ほとんどが容器自体の破片すなわちガラス片であ
る。しかしながら、ガラス片は比重が大きいため、上記
のような従来の検出方法では検出できないという問題が
あった。また、容器自体の破片は容器と透光性が同一で
あるため、単に色の違いから検出する方法では検出漏れ
が生じる可能性があった。さらに、撮影した画像をデジ
タル化し、その画像データにより落下する軌跡を見て異
物を検出する方法は、検査に時間がかかり、高速搬送に
より大量生産するようなシステムには適用できない可能
性があった。

【０００７】本発明は上述のような事情から成されたも
のであり、本発明の目的は、生産ライン上で発生する被
検査体の不良に対して全品を高精度で且つリアルタイム
に検査することができ、異物混入などによる危害発生を
未然に防止することができる壜類検査システム及び検査
用搬送装置、並びに沈殿異物検出方法を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、液体が封入さ
れたた透光性部材から成る壜類を被検査体とし、搬送さ
れてくる前記被検査体を連続的に検査する壜類検査シス
テムにおける沈殿異物検出方法に関するものであり、本
発明の上記目的は、密閉された容器内に液体部と気体部
を有し直立姿勢で搬送されてくる前記被検査体を水平面
に対する底面の傾斜角度が略９０度となるまで傾斜させ
た後、前記被検査体の底面壁部が液で満たされる直前の
角度まで傾斜角度を変化させ、前記底面壁部の気体の領
域部分に表面張力により付着している異物を、前記傾斜
角度の変化に伴う表面張力の移動によって前記底面壁部
から離れる方向に移動させて沈殿させ、その沈殿異物を
検出することによって達成される。

【０００９】さらに、前記異物を沈殿させた後、所定の
傾斜角度まで前記被検査体を起して前記容器の底面縁部
に沈殿異物を集中させた箇所を検査して前記沈殿異物を
検出することによって、一層効果的に達成される。

【００１０】さらに、前記被検査体がアンプル壜である
ことによって、一層効果的に達成される。

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は、液剤や飲料など、特に
人間が摂取する液体を壜類に封入して生産する生産シス
テムにおいて、透光性部材から成り上記液体が封入され
た壜類を被検査体とし、生産ライン上で発生する壜類の
不良に対して全品をリアルタイムに高精度で検査し、そ
の検査結果をデータベース化して記録すると共に、検出
した不良品を自動的に排除するようにしたものである。

【００１４】すなわち、本発明では、主に生産ライン上
で発生する製品の不良、例えば、溶着等により容器を密
閉する段階で容器の破片などの異物が混入したものや、
加熱処理工程の段階で化学変化により異物に相当する物
質が生じたものを検出すると共に、検出した不良品を生
産ラインから自動的に排除することで、製品の品質を保
証すると共に、混入異物等による危害発生を未然に防止
し、製品の一層の安全保障を図るようにしたものであ
る。また、製造情報と関連付けて検査結果をデータベー
ス化してリアルタイムに記録することで、工程分析や品
質改良等のデータベース解析を即時実行できるようにし
たものである。

【００１５】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施
の形態について詳細に説明する。本発明は、ガラスや透
明若しくは半透明（薄茶色，薄緑色等）の高分子材料等
の透光性部材で形成された略円筒形状の容器（以下、
「壜類」と言う）の内部に、透光性を有する液剤や飲料
等の液体を封入した製品を被検査体として検査するもの
であるが、以下の実施の形態では“アンプル”を被検査
体とし、その製造／加工工場に適用した場合を具体例と
している。但し、アンプル以外の壜類においても検査項
目が多少異なるだけで、本発明に係る搬送方式や検査方
式は同様である。

【００１６】図１は、本発明に係る壜類検査システムの
全体構成の一例をブロック図で示しており、システムを
大別すると、検査用搬送／排除システム１００、画像処
理検査システム２００、ＦＡ（ファクトリー・オートメ
ーション）サーバーシステム３００、の３つのブロック
により構成されている。図１において、検査用搬送／排
除システム１００は、被検査体１を直立姿勢で搬送する
直立搬送機構３１，被検査体１を所定区間傾斜姿勢で搬
送する傾斜搬送機構３２，検出した不良品を排除する不
良品排除機構３３，及びこれらの機構の制御を行う搬送
制御装置３４を備えた検査用搬送／排除装置３０などか
ら構成されている。本実施の形態では、生産ラインの搬
送系によって搬送されてくる被検査体１を連続的に搬
入、あるいは搬入部の受入口に差込まれたトレーから被
検査体１を搬入し、直立搬送機構３１により第1の検査
用搬送経路を直立姿勢で搬送した後、傾斜搬送機構３２
により第２の検査用搬送経路を傾斜姿勢で搬送し、搬送
中に実施された各種検査をパスした被検査体１は生産ラ
インの搬送系へ搬出、あるいは良品排出トレーへ搬出す
る形態としている。なお、後述する実施の形態の具体例
では、生産ラインの搬送系と連結せずに、トレーを介し
て各被検査体１を搬入及び搬出する形態を例として説明
する。

【００１７】画像処理検査システム２００は、1台若し
くは複数台の検査機本体（画像処理装置：以下“検査
機”と言う）１０，上記第1，第２の検査用搬送経路の
所定位置に配置される複数台の撮像ユニット２０，及び
各検査機１０の制御や一台若しくは複数台の検査用搬送
／排除装置３０の制御を行う検査用制御装置２５等から
構成されている。そして、検査用制御装置２５には、搬
送機構の起動／停止等の操作を行うためのタッチ式パネ
ルを有する操作盤２６とモニタ２７が接続され、これら
の操作盤２６とモニタ２７の１セットが検査用搬送／排
除装置３０側に設置されるようになっている。また、各
検査機１０と検査用制御装置２５は１つの筐体（制御
盤）に収容されて設置されるようになっている。

【００１８】画像処理検査システム２００では、第1，
第２の検査用搬送経路に沿って連続的に搬送されてくる
被検査体１を各撮像ユニット２０により撮像し、その映
像信号に基づいて被検査体をリアルタイムに検査し、不
良を検出した場合は検査用搬送／排除装置３０に排除指
令ＥＳを送出し、不良品排除機構３３により当該不良品
を排除するようにしている。また、被検査体１の検査結
果ＥＤをＦＡサーバーシステム３００にリアルタイムに
送信するようにしている。なお、検査機１０では、入力
映像の自動位置補正やラインの状況に見合った任意調節
などの各種機能を含めて、ハードウエア処理を主体とし
て実行するようになっている。

【００１９】ＦＡサーバーシステム３００は、当該製品
の生産，管理に係る情報、及び検査結果をデータベース
に記録して一元管理し、各種の情報提供を行うサーバ
（情報提供用コンピュータ）３１０，及び集中監視／管
理用コンピュータ３２０等から構成されている。サーバ
３１０は、検査機１０から検査結果ＥＤを逐次受信し、
検査結果としての良品総数，不良品の不良検査項目の検
査数値データ，不良品データ等を、製造情報（製品名，
ロット番号，担当者，特記事項等）に対応させてデータ
ベース３０２に記録する記録手段を備えている。さら
に、データベース化された記録情報をＬＡＮやインター
ネット等のネットワークを介して集中監視／管理用コン
ピュータ３２０や図示されない端末機などに提供するデ
ータベースサーバとしての機能を備えている。また、Ｆ
Ａサーバーシステム３００内の集中監視／管理用コンピ
ュータ３２０は、上記サーバ３１０を介して検査結果な
どを参照する機能を有する他、遠隔制御指令ＲＳによる
各検査機１０の遠隔制御機能，及び集中監視／管理機能
（検査用基準データの送信機能，ダウンロードによる検
査用パラメータの設定／設定変更機能，検査用パラメー
タのアップロード機能等）を備えている。

【００２０】図２は、本発明に係る検査用搬送／排除装
置３０の一例、並びに検査用の撮像ユニット２０の配置
構成の一例を示しており、同図（Ａ）はその平面図、同
図（Ｂ）は同図（Ａ）を矢印Ｙ方向から見た側面図をそ
れぞれ示している。先ず、これらの図２（Ａ）及び
（Ｂ）を参照して被検査体の流れを説明する。

【００２１】生産ライン上で液体が封入された被検査体
（本例では、液剤が封入されたアンプル）は、トレーに
直立状態で収容されており、検査用搬送／排除装置３０
の搬入部３０Ａから搬入される。搬入部３０Ａに図２
（Ａ）中の矢印Ｒ１方向から差込まれたトレー上の被検
査体は、搬入機構により順次搬入されて整列された後、
上部検査部３０Ｂに設けられた直立搬送機構３１により
環状の経路３１ｃに沿って所定区間直立姿勢で搬送され
る。そして、この環状の経路３１ｃを経由して図２
（Ａ）中の矢印Ｒ２方向へ搬送された被検査体は、下部
検査部３０Ｃに設けられた傾斜搬送機構３２により環状
の経路３２ｃに沿って所定区間傾斜姿勢で搬送される。

【００２２】これらの搬送経路３１ｃ，３２ｃの近傍に
は、それぞれ複数の撮像カメラ２１が配設されており、
各撮像カメラ２１によって被検査体の内部全域が撮像さ
れ、画像処理検査システム２００の検査機１０に撮像信
号が送られて、後述する各種の検査がリアルタイムに実
行されるようになっている。

【００２３】そして、検査機１０による検査の結果、良
品と判定された被検査体は矢印Ｒ３方向へと搬送され、
良品搬出部３０Ｄから搬出されて良品排出トレー内に収
容される。一方、不良と判定された被検査体は、排除機
構３３により搬送経路が切換えられて矢印Ｒ４方向へと
搬送され、不良品排出部３０Ｅから排出されて良品排出
トレー内に収容されることで排除されるようになってい
る。

【００２４】次に、上部検査部３０Ｂにおける搬送方式
と撮像カメラ２１の配置構成について、図２及び，上部
検査部における搬送方式並びに撮像ユニットの配置構成
の具体例を示す図３を参照して説明する。図２におい
て、上部検査部３０Ｂには直立搬送機構３１が設けられ
ており、搬入部３０Ａから搬入された被検査体は、ウォ
ームホイールのポケット３１ｂに緩挿され、環状のガイ
ドに沿って直立姿勢で所定区間搬送される。図２の例に
おいては、直立搬送機構３１は、環状のガイドを有する
回転テーブル３１ａ、ポケット３１ｂを有するウォーム
ホイール等から構成されており、図３に示すように、ウ
ォームホイールのポケット３１ｂは所定間隔Ｌ（本例で
は、円弧寸法Ｌ＝５６．５４ｍｍ）で設けられており、
図２（Ａ）中の回転テーブル３１ａ（ウォームホイー
ル）を回転させることで、環状の搬送経路３１ｃに沿っ
て各被検査体１を上記搬送間隔Ｌで円弧運動させながら
直立姿勢で搬送する構成としている。

【００２５】また、図２（Ａ）中に示すように、例えば
ピッチの異なる螺旋状の歯が形成されたウォーム（スク
リュー）３１ｄを搬送速度変換手段として用い、このウ
ォーム３１ｄの両端部を搬入部３０Ａ側のウォームホイ
ールと上部検査部３０Ｂ側のウォームホイール（回転テ
ーブル３１ａ）とに連結して回転テーブル３１ａを回転
させることで、上部検査部３０Ｂ側の搬送速度を搬入部
の搬送速度（生産ラインと連結する形態では生産ライン
の搬送系の搬送速度）よりも速くする構成としている。

【００２６】そして、環状の搬送経路３１ｃの近傍に撮
像カメラ２１を配置し、直立姿勢で搬送されてくる被検
査体の上部を複数方向から撮像する構成としている。本
例では、図３に示すように、被検査体の上部全域を検査
し得るように撮像カメラ１台当たりの視野に応じて検査
領域を分割し、各分割領域に対応させて複数台の撮像カ
メラ２１を配置し、環状の経路に沿って搬送されてくる
被検査体の上部側面を複数方向から同時に撮像する構成
としている。図３の例では、各撮像カメラの検査視野の
領域が若干重なるように３台の撮像カメラ２１を６０度
ずつ撮像方向を変えた位置に配置することで広域の検査
視野角を確保し、被検査体の上部側面全域を検査し得る
ようにしている。なお、上部検査部３０Ｂでは、上記の
ように搬送速度を速くすることにより各被検査体の搬送
間隔を広く設定することで、上記の配置構成で各方向か
ら被検査体を撮像した際に、隣接する被検査体同士が重
なって映らないようにしている。

【００２７】すなわち、本実施の形態では、搬入部の搬
送速度（生産ラインと連結する形態では生産ラインの搬
送系の搬送速度）よりも搬送速度を速くすると共に搬送
間隔を広く設定し、被検査体の側面部を複数の撮像カメ
ラ２１により複数方向から同時に撮像し、且つ複数台
（若しくは１台）の検査機１０で検査を並行して行うこ
とによって、被検査体の側面部のほぼ全域を検査すると
共に、高速で検査し得るようにしている。

【００２８】図４は、上部検査部３０Ｂにおける検査範
囲の一例を示しており、上部検査部３０Ｂでは、撮像カ
メラ２１とライト２２を同図のように対向設置し、被検
査体１の高さ方向については、直立姿勢での基準液面よ
り上部（例えば、図４中のＷで示される範囲）を検査範
囲として検査するようにしている。ここで、上部検査部
３０Ｂにおける検査項目について説明する。例えば図４
の例のように被検査体１がアンプルの場合、基準の液面
を示すマーカーより上部では、溶着する工程での不良
（天部溶着不良）や、加熱処理工程での不良（アンプル
内壁部への炭化焼結の付着等）が生じることがある。

【００２９】そこで、上部検査部３０Ｂでは、撮像カメ
ラ２１からの映像信号を基に天部溶着不良、炭化焼結等
の検査を行ない、アンプル１の良／不良を判定する。そ
の際の判定基準は検査項目毎に設定されており、例えば
天部溶着不良の検査では、アンプル１の天部の外形寸法
と基準寸法との誤差が規定値（本例では０．５ｍｍ）以
上であれば、“溶着不良”と判定する。また、炭化焼結
の検査では、マーカー部より上において規定量（本例で
は２００μｍ２）以上の不透明焼結が付着したものを
“焼結による不良”と判定する。このように、上部検査
部３０Ｂでは撮像カメラ２１からの映像信号を入力し
て、溶着部の肉厚の変化量や色の変化量を求めて基準値
と比較し、良／不良を判定してその判定結果を出力す
る。その際、不良が検出されたのであれば、検査用搬送
／排除装置３０に指令して不良品排除機構３０Ｅにより
当該不良品を排除すると共に、不良の要因を付して検査
結果を出力する。

【００３０】次に、下部検査部３０Ｃにおける搬送方式
と撮像カメラ２１の配置構成の一例を、図２及び、下部
検査部における搬送方式の第１の具体例を示す図５を参
照して説明する。図２において、下部検査部３０Ｃに
は、被検査体を昇降自在に支持すると共に水平方向に対
して所定の角度で傾斜させて搬送する傾斜搬送機構３２
が設けられている。上部検査部３０Ｂから直立姿勢で搬
送されて来た被検査体は、その頭部が把持されて傾斜姿
勢で所定区間搬送される。

【００３１】図２の例においては、傾斜搬送機構３２
は、回転テーブル３２ａ、傾斜搬送用アーム３２ｂ等か
ら構成されており、図５に示すように、回転テーブル上
に傾斜搬送用アーム３２ｂを所定間隔で周設して環状の
搬送経路３２ｃを形成し、図２（Ａ）中の回転テーブル
３２ａを回転させると共に傾斜搬送用アーム３２ｂを昇
降及び傾動させることで、環状の搬送経路３２ｃに沿っ
て被検査体を円弧運動させながら所定区間傾斜姿勢で搬
送する構成としている。また、図２（Ａ）中に示すよう
に、ピッチの異なる螺旋状の歯が形成されたウォーム
（スクリュー）３２ｄ及び小径のウォームホイール３２
ｅから成るウォームギヤを搬送速度変換手段として用
い、このウォームギヤにより回転テーブル３２ａを回転
させることで、下部検査部３０Ｃ側の搬送速度を上部検
査部３０Ｂ側の搬送速度よりも遅くすると共に、搬送間
隔を狭めた構成としている。

【００３２】ここで、沈殿異物の検査に係る搬送方式の
第１の例について図５及び図６を参照して説明する。沈
殿異物を被検査体の容器内部の一箇所に集中させる場合
には、密閉された容器内の気体と液体の割合，容器の形
状，異物の種類（大きさ、比重，形状等）などが関連し
てくる。例えば、図６（Ａ）に示すように、直立姿勢の
状態において容器の底面部１ａに粉状の微細な異物２が
一様に沈殿している場合を想定する。この場合、被検査
体を水平面まで傾斜させると、図６（Ｂ）に示すよう
に、容器底面部１ａには気体の領域ａ１と液体の領域ａ
２とが生じ、底面壁部１ａの気体の領域ａ１部分に残留
している液の表面張力によって異物２が付着し、異物の
一部が落下せずに残ってしまう可能性がある。そこで、
傾斜搬送方式の第１の例では、図６（Ｃ）に示すよう
に、底面部に気体の領域ａ１部分が生じない角度まで被
検査体を傾斜させる方式としている。以下に、傾斜搬送
方式の第１の例における傾斜動作の制御例について説明
する。

【００３３】下部検査部３０Ｃでは、図５中のＰ１の位
置で傾斜を開始し、底面部に気体の領域部分が生じない
角度、例えば水平面に対する被検査体の底面の角度が６
０度（被検査体の中心線の角度が３０度）となるまで傾
斜させる。そして、傾斜が完了したＰ２の位置からＰ３
地点を経由してＰ４の位置までその傾斜角度を保持し、
Ｐ４の位置からＰ５の位置までの区間で直立姿勢（正
立）に戻すようにしている。この傾斜角度は、被検査体
の底面部の形状や環状の経路における搬送速度から最適
角度が設定されるが、一般的な形状（底面部が平面、凸
型の曲面等）の瓶類では水平面に対する容器底面の角度
が３０度から７０度（好ましくは６０度程度）の傾斜角
度であれば底面部に気体の領域部分が生じないため、上
述の傾斜搬送方式によって、容器の一個所に集中させて
異物を沈殿させることができる。

【００３４】本例では、搬送速度に関してはＰ１→Ｐ２
の区間が約１秒で搬送され、傾斜を保持するＰ２→Ｐ３
の区間が約４秒〜５秒で搬送される。アンプルに封入さ
れた液体の粘度や異物の比重によるが、ガラス片等の沈
殿異物は、Ｐ３の位置に到達する以前にアンプル底面の
縁部（被検査体の最深部）に集中して沈殿することにな
る。そして、Ｐ３からＰ４の区間に配置された撮像カメ
ラにより被検査体を撮像し、沈殿異物を含めて液中の異
物を検査する構成としている。なお、本実施の形態で
は、上部検査の後に下部検査を実施する形態としている
が、上部検査の前に下部検査を実施する形態とした場合
には、底面部に気体の領域部分が生じない角度とし、且
つ、上部検査を実施する際の液の付着による影響を回避
するために、被検査体の頭部に液体が浸入しない角度と
するのが好ましい。

【００３５】次に、沈殿異物の検査に係る搬送方式の第
２の例について図７及び図８を参照して説明する。傾斜
搬送方式の第２の例は、傾斜搬送機構により被検査体の
傾斜／揺動動作を制御して、被検査体の容器内壁面に密
着している異物を壁面から離して短時間で容器内部の一
個所に落下させて集中させ、且つ、検査時に容器の形状
の影響を受けにくい場所（例えば、底面近傍の側壁部
側）に沈殿異物を集中させるようにしたものである。以
下に、傾斜搬送方式の第２の例における傾斜動作の制御
例について説明する。

【００３６】下部検査部３０Ｃでは、直立姿勢の被検査
体を受入れ、被検査体の底面端部に沈殿異物が集中する
ように、例えば水平面に対する被検査体の底面の角度が
９０度となるまで傾斜させる。この傾斜動作だけでは、
前述のように、図７（Ａ）に示す傾斜状態において、底
面壁部１ａの気体の領域ａ１部分に残留している液の表
面張力によって異物２が付着し、落下しない可能性があ
る。そこで、図７（Ｂ）に示すように、被検査体の底面
壁部１ａが液で満たされる直前の角度まで傾斜角度を変
化させ、この傾斜動作により異物２に対する表面張力の
作用を変化させる。すなわち、この傾斜角度の変化に伴
う表面張力の移動によって、容器の底面壁部１ａの隅の
部分に密着していた異物２を容器の底面壁部１ａから離
れる方向に移動させる。移動した異物２は、図７（Ｃ）
に示すように液中を自然落下し、同図（Ｄ）の例のよう
に、表面張力の移動距離に応じた場所に落下する。

【００３７】また、上記のように傾斜角度を変化させる
ことで表面張力で付着していた異物２を壁面から離すと
共に、被検査体を揺動させると一層効果的に異物を落下
させることができる。すなわち、図７（Ａ）〜（Ｅ）に
示されるように底面形状が曲面を成している場合、容器
の底面壁部１ａに異物が接触して摺動状態となり、速や
かに落下しなかったり、途中で停止してしまったりする
可能性がある。そこで、傾斜搬送方式の第２の例では、
例えば図７（Ｃ）中に示す異物２がある程度落下した状
態で被検査体を揺動させることによって、底面壁部側か
ら離れる方向に異物を移動させて自然落下させ（図７
（Ｄ）参照）、その後、図７（Ｅ）に示すように、所定
の傾斜角度まで被検査体を起こして、検査有効視野の領
域に移動させるようにしている。以下に、具体例を示し
て上記傾斜動作及び揺動動作の制御例を説明する。

【００３８】下部検査部３０Ｃでは、直立姿勢（傾斜角
度０度）の被検査体を受入れ、図８中のＰａの位置で傾
斜を開始し、被検査体の底面の角度が９０度となるまで
傾斜させた後（図８中のＰｂの位置）、被検査体の傾斜
角度を９０度から８０度に変化させ、この傾斜角度の変
化に伴う表面張力の移動によって、容器の底面壁部の隅
の部分に密着していた異物を容器の底面壁部から離れる
方向に移動させる。そして、図８中のＰｃの位置で、傾
斜角度を８０度から９０度（図８中のＰｄの位置）、９
０度から８０度（図８中のＰｅの位置）へと変化させて
揺動させることにより、摺動状態で落下中の異物を含め
て容器の底面壁部から離れる方向に異物を移動させる。

【００３９】そして、図８中のＰｆの位置まで傾斜角度
８０度を保持し、異物を最下部まで自然落下させる。そ
の後、傾斜角度が１０度となるまで被検査体を起こし
（図８中のＰｇの位置）、その傾斜角度を保持して図８
中のＰｈの位置まで搬送し、容器底面近傍の一箇所（検
査有効視野の領域）に沈殿異物を集中させる。そして、
傾斜角度が８０度となるまで徐々に傾斜させて検査エリ
アの位置Ｐｉへと搬送し、図８中のＰｉからＰｊまでの
検査エリアの区間、その傾斜角度を保持して搬送する。

【００４０】なお、上述した傾斜角度、傾斜状態の保持
区間（時間）などの制御情報は、例えば図１に示したＦ
Ａサーバーシステム３００内の集中監視／制御用コンピ
ュータ３２０から、検査用搬送／排除システム１００内
の搬送制御装置３４にダウンロードすることで、被検査
体の種類などに応じて設定／変更できるようになってい
る。

【００４１】次に、傾斜搬送機構３２の構成について説
明する。図９は、傾斜搬送機構の一例を側面図で示して
いる。本例では、傾斜搬送用アーム３２ｂを回転テーブ
ル３２ａの周りに周設し、各傾斜搬送用アーム３２ｂに
より被検査体を把持して上昇させると共に傾斜させて搬
送する構成としている。本例での傾斜搬送用アーム３２
ｂは、支持部材Ｍ１により軸支される昇降自在な第１リ
ンクＭ２と、支点（回動軸）Ｍ３の周りに傾動自在な第
２リンクＭ４とを連結し、この第２リンクＭ４の端部に
チャックＭ５を取付けた構成としている。このような構
成において、下部検査部３０Ｃでは、上部検査部３０Ｂ
から直立姿勢で搬送されてきた被検査体１の頭部を、第
１リンクＭ２を下降させてチャックＭ５により把持した
後、第１リンクＭ２を上昇させると共に第２リンクＭ４
を所定角度まで傾動させ、前述の傾斜搬送方式の第１，
第２の例で述べたように、被検査体の傾斜動作、揺動動
作を制御し，回転テーブル３２ａの周りに円弧運動させ
ながら傾斜姿勢で搬送する構成としている。

【００４２】このように傾斜搬送用アーム３２ｂを介し
て被検査体１を側方から支持して上昇させ且つ傾斜させ
ることで、被検査体１の側面周囲方向及び底面方向に広
領域の空間を形成することができる。但し、被検査体の
下部の検査では、ガラス片等の沈殿異物の有無を検査す
ることが主要な目的であり、沈殿異物を容器内の一箇所
に集中させてその部分を含む領域を検査すれば、高精度
に沈殿異物を検出することができる。そこで本実施の形
態では、例えば図９に示すように、傾斜した被検査体１
の最下部（液体最深部）若しくはその近傍を受光軸が通
るように撮像カメラ２１とライト２２を検査エリア（第
１の傾斜搬送方式では図５中のＰ３−Ｐ４の区間内、第
２の傾斜搬送方式では図８中のＰｉ−Ｐｊの区間内）に
配置し、被検査体１の下方から下部領域を撮像して検査
する構成としている。このような配置構成とした場合
は、被検査体の搬送間隔を広く取る必要が無いため、下
部検査部３０Ｃでは、上部検査部３０Ｂと比較して環状
の搬送経路３２ｃの搬送速度を遅くすると共に、被検査
体の搬送間隔を狭めた構成としている。

【００４３】さらに、本発明では、撮像カメラ１台当た
りの視野に応じて検査領域を分割し、各分割領域に対応
させて複数台の撮像カメラ２１（例えば、図２（Ａ）中
に示すように３台の撮像カメラ２１）を配置し、ｎ台の
撮像カメラでｎ方向から１つの被検査体をそれぞれ同時
に撮像すると共に、複数台若しくは１台の検査機で各撮
像カメラからの映像信号を並行処理することによって、
被検査体の底面部に集中させた沈殿異物を漏れなく高精
度で検査すると共に、高速で検査し得るようにしてい
る。

【００４４】ここで、検査視野の分割方法と各撮像カメ
ラの配置例について図１０を参照して説明する。図１０
は、５ｍリットルのアンプルを検査する場合を例として
示している。傾斜搬送方式の第２の例では、検査エリア
に搬送されてきた時点では、図１０（Ａ）中の符号Ａに
示す領域内（アンプル底面から１ｍｍの範囲内で、且つ
中心角１２０度の側壁部の領域内；円弧の長さが１５ｍ
ｍの範囲内）に異物が沈殿しており、大きな異物であっ
ても少なくともその一部が領域Ａ内に入るようにしてい
る。この場合、検査視野は領域Ａの範囲が含まれれば充
分である。広域の視野を有する撮像カメラであれば１台
で可能だが、図１０（Ａ），（Ｂ）のように検査領域が
曲面の場合には両端側の検査精度が低下してしまう。そ
こで本発明では、図１０（Ａ）に示すように、沈殿異物
を集中させた領域の全域を高精度で検査し得るように撮
像カメラ１台当たりの視野及び被検査体の形状（本例で
は側面部の曲率）に応じて検査領域Ａをｎ分割（本例で
はＡ１，Ａ２，Ａ３に３分割）し、分割領域Ａ１，Ａ
２，Ａ３の部分を、図１０（Ｂ）に示すように３台の撮
像カメラ２１ａ，２１ｂ，２１ｃで同時に撮像する構成
としている。なお、本例ではカメラ１台当たりの検査視
野は５ｍｍとなるが、有効視野６ｍｍのカメラを用い、
左右０．５ｍｍの範囲を重ねて計１５ｍｍ（検査視野
角：１２０度）の範囲を３台の撮像カメラで撮像するよ
うにしている。

【００４５】このような検査に係る被検査体の情報や各
撮像カメラの情報は、サーバーシステム３００内の集中
監視／制御用コンピュータ３２０で管理しており、集中
監視／制御用コンピュータ３２０側から検査用基準デー
タをダウンロード等により送信することで、関連する各
装置に設定できるようになっている。

【００４６】上述のような構成において、下部検査部３
０Ｃにおける検査範囲と異物の検出方法を具体例を示し
て説明する。下部検査部３０Ｃでは、基準の液面を示す
マーカーより下部の範囲を主体として検査する。例え
ば、被検査体がガラス製のアンプルの場合、アンプルを
溶着して密閉する段階で混入する異物は、そのほとんど
がガラス片である。そこで、下部検査部３０Ｃでは、撮
像カメラ２１からの映像信号を基にガラス片等の沈殿異
物、化学変化により生じた異物等の検査を行い、アンプ
ルの良／不良を判定する。異物の有無は、例えば液体の
基準色に対する色の変化量などから検出する。その際の
判定基準は検査項目毎に設定されており、例えば沈殿異
物の検査では、規定の大きさ（本例では２００μｍ球）
以上の沈殿異物が存在するものを不良と判定する。この
ように、下部検査部３０Ｃでは撮像カメラ２１からの映
像信号を入力して、底面部の肉厚の変化量や色の変化量
を求めて基準値と比較し、良／不良を判定してその判定
結果を出力する。その際、不良が検出されたのであれ
ば、検査用搬送／排除装置３０に指令して不良品排除機
構３０Ｅにより当該不良品を排除すると共に、不良の要
因を付して検査結果を出力する。

【００４７】次に、本発明に係る画像処理方法について
説明する。検査機（画像処理装置）１０では、撮像ユニ
ット２０により撮像された映像信号を入力し、その信号
レベルと予め設定された検査対象の基準レベルとを比較
することにより液中異物等を検出する。すなわち、飲料
や液剤など検査対象となる液体は、異物が混入していな
い状態では特定波長の光に対してほぼ一定の透過率や反
射率を有するため、撮像した映像信号のレベルもほぼ一
定となる。そこで、その平均値若しくは範囲を基準レベ
ルとして設定しておけば、映像信号の変化量により異物
を検出することができる。

【００４８】図１１は、上部検査部における被検査体
（本例ではアンプル）の生画面と処理画面とを例示して
おり、図１１（Ａ）が良品の画面例、同図（Ｂ）が溶着
不良の例、同図（Ｃ）が炭化凝結不良の画面例であり、
Ｇ１が生画面、Ｇ２が処理画面（容器については壁部の
エッジ部分を抽出処理した画面）をそれぞれ示してい
る。また、図１２は、下部検査部における被検査体の生
画面と処理画面とを例示しており、図１２（Ａ）が良品
の画面例、同図（Ｂ）が不良品（沈殿異物としてガラス
片が混入）の画面例であり、Ｇ１が生画面、Ｇ２が処理
画面（容器については底面部を抽出及び細線化処理した
画面）をそれぞれ示している。

【００４９】これらの図１１（Ａ）及び図１２（Ａ）の
良品の画像例に示すように、例えば、各種の規定を満た
した被検査体（良品）をサンプルとして、そのサンプル
を撮像したときの映像信号のレベルを基準レベルとして
設定しておく。この基準レベルは、上部検査部と下部検
査部での各検査範囲に対応して設定される。そして、各
検査部において、基準レベルに対する急激な映像信号の
変化を検出した場合に、異物が含まれていると判定す
る。その際、検査機１０では、撮像カメラ２１で走査し
て得たアナログ映像信号を上記基準レベルとの比較対象
とし、アナログ画像を連続的に検査するようにしてい
る。

【００５０】本発明では、被検査体に含まれる異物を漏
れなく検出できるように、上述のように撮像カメラ２１
で走査して得たアナログ映像信号を入力し、アナログ映
像信号のレベルが急激に変化する部分を強調処理した信
号レベルと、強調処理前の映像信号の波形を高レベル
側、低レベル側にそれぞれ所定の閾値Ｓ１，Ｓ２分シフ
トして設定されたアナログスライスレベル帯域とを比較
して検査するようにしている。すなわち、時間的に連続
したアナログ画像を走査しながら、標本化及び量子化前
の映像信号を連続的に検査して、上記強調処理後の信号
レベルが上記リアルタイムに設定されたアナログスライ
スレベル帯域内にあるか否かによって、被検査体内部の
液中混入異物をリアルタイムに検出するようにしてい
る。なお、上記強調処理とアナログスライスレベル帯域
の設定処理については波形例を示して後述する。

【００５１】次に、上述のような構成において、本発明
システムの動作例を図１３のフローチャートに沿って説
明する。なお、ここでは、図１に示すように撮像カメラ
１と検査機（画像処理装置）１０とが１対１の対応で設
置されている場合を例として説明する。

【００５２】上部検査部３０Ｂと下部検査部３０Ｃに配
設された各撮像カメラ２１では、搬送経路３１ｃ及び搬
送経路３２ｃの所定の位置をそれぞれ直立姿勢，傾斜姿
勢で通過する被検査体１を撮像する（ステップＳ１）。
各検査機１０では、各撮像カメラ２１からの映像信号が
入力されると（ステップＳ２）、その信号レベルが急激
に変化する部分を強調処理すると共に、強調処理前の映
像信号を基に前述のアナログスライスレベル帯域を設定
し、強調処理後のアナログ映像信号のレベルがアナログ
スライスレベル帯域内にあるか否か検査する。ここで、
撮像カメラ２１からの映像信号は、時間的に連続するア
ナログ映像信号であり、ラインセンサであれば各受光素
子の出力信号、２次元エリアセンサであれば例えば水平
走査信号を入力して、上記強調処理後のアナログ映像信
号が上記アナログスライスレベル帯域内にあるか否かを
連続的に検査する（ステップＳ３）。

【００５３】図１４（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、撮像
カメラ２１で走査して得たアナログ映像信号Ｖｉの波形
例、強調処理後のアナログ映像信号Ｖｉ’の波形例、及
び強調処理後のアナログ映像信号Ｖｉ’とアナログスラ
イスレベルＶＳ１，ＶＳ２との関係をそれぞれ示してお
り、同図を参照して検査時の動作例を説明する。液体内
にその液体とは光の透過性や反射性が異なる物質が混入
している場合や、被検査体の容器の形状が基準の形状と
異なる場合には、輝度の変化に伴って図１４（Ａ）中の
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の部分（本例は３個所に異物が存在す
る例）のように急激にレベルが変化する。

【００５４】検査機１０では、映像信号Ｖｉを微分して
所定の閾値と比較し、微分値の変化量の大きい部分、す
なわち図１４（Ａ）に示すように信号レベルが急激に変
化する部分Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３（本例では輝度変化の大き
い部分）の信号を増幅して強調する。この強調処理はリ
アルタイムに行なわれ、図１４（Ｂ）に示すように強調
処理された信号Ｖｉ’を異物等の検査に使用する。その
際、本発明では、図１４（Ｃ）に示すように原形信号波
形（図１４（Ａ）に示される強調処理前の映像信号の波
形）を高レベル側、低レベル側にそれぞれ所定の閾値Ｓ
１，Ｓ２（本例ではＳ１＝Ｓ２）分シフトして第１及び
第２の各アナログスライスレベルＶＳ１，ＶＳ２を設定
し、これらのスライスレベル（微分スライスレベル）Ｖ
Ｓ１，ＶＳ２から成るアナログスライスレベル帯域を検
査用の基準レベルとして用いる。

【００５５】検査機１０の検出部では、上記強調処理後
のアナログ信号レベルがアナログスライスレベル帯域内
にあるか否かを判定し（ステップＳ４）、アナログスラ
イスレベル帯域外にある場合は不良品と判断し、Ａ／Ｄ
変換器を介して不良品としての検査結果（不良検査項目
に対する数値データ等）を出力する。図１４の例では、
同図（Ｃ）中のＰ１，Ｐ２，Ｐ３の部分にそれぞれ不良
品の要素が存在すると判断される。例えば、信号処理中
の領域が被検査体の底面部の領域であれば、沈殿異物が
存在すると判断され、その検出結果が出力される（ステ
ップＳ５）。

【００５６】検査機１０の制御部では検出出力を入力
し、不良品を検出したのであれば検査用制御装置２５か
ら搬送制御装置３４を介して不良品排除機構３３に排除
指令ＥＳを送出して搬送経路を切換え、不良品排除部３
０Ｅから当該不良品を排除する。なお、画像処理検査シ
ステム２００内の検査用制御装置２５では、同一の被検
査体に対して複数の検査機１０から不良品の排除指令を
受けることがあるが、例えば当該位置に不良品が搬送さ
れてきた時点で１つの排除指令（経路切換指令）ＥＳを
不良品排除機構３３に対して送出する（ステップＳ
６）。一方、上記ステップＳ４において、強調処理後の
アナログ信号レベルがアナログスライスレベル帯域内に
ある場合は良品と判断し、Ａ／Ｄ変換器を介して良品と
しての検査結果を出力する（ステップＳ７）。ＦＡサー
バーシステム３００では、各検査機１０からの検査結果
のデータを入力し、良品総数，不良検査項目の検査数値
データ等を製造情報に対応させて、各検索要素（製造情
報の各項目，各検査項目など）毎に検索可能にデータベ
ース化して記録する（ステップＳ８）。上記ステップＳ
１〜ステップＳ８の動作は、停止指令が入力されるまで
繰り返され、停止指令が入力されたのであれば（ステッ
プＳ９）、検査に係る動作を終了し、待機状態とする。

【００５７】なお、上述した実施の形態では、被検査体
の頭部を把持して傾斜させ、底面縁部に沈殿異物を集中
させて検査する形態を例として説明したが、異物を集中
させる箇所は底面縁部に限るものではない。また、被検
査体の下部を検査する際に、図１０（Ｂ）のように分割
された検査領域の部分を（容器底面側の側壁部等）を同
一平面で角度を変えて複数方向から撮像して検査する形
態を例として説明したが、分割された１つの検査領域に
対して２つ以上の異なる方向（容器底面側，斜め下向，
斜め上方等）から撮像して検査する形態としても良い。

【００５８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、被検査体の搬送及び傾斜／揺動動作を制御して、被
検査体の容器内壁面に密着している異物を壁面から離し
て容器内部の一個所に落下させて集中させ、且つ、検査
時に容器の形状の影響を受けにくい場所に集中させるよ
うにしているので、表面張力等により容器内壁部に密着
している異物を含め、その液中に含まれる微細な異物も
漏れなく検出することができる。また、傾斜搬送機構に
より被検査体を所定区間傾斜させて搬送することで沈殿
物を容器内部の一箇所に集中させ、その集中させた箇所
を検査して沈殿異物を検出するようにしているので、従
来の検出方式では検出が困難であったガラス片等の沈殿
異物を高速且つ高精度で検出することができる。さら
に、被検査体を複数の撮像ユニットにより複数方向から
同時に撮像し、各撮像ユニットからのアナログ映像信号
を並行処理して検査する形態とすることで、より高精度
且つ高速の検査が可能となる。

【００５９】さらに、全品検査を可能とし、検出した不
良品は自動的に排除すると共に、検査結果を検査要素毎
に検索可能にデータベース化してリアルタイムに記録す
るようにすることで、工程分析や品質改良等のデータベ
ース解析を即時実行することが可能になると共に、異物
混入などによる危害発生を未然に防止し、製品の一層の
安全保障を図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る壜類検査システムの全体構成の一
例を示すブロック図である。

【図２】本発明に係る検査用搬送／排除装置の一例並び
に検査用の撮像カメラの配置構成の一例を示す平面図、
及び側面図である。

【図３】本発明に係る上部検査部での搬送方式並びに撮
像ユニットの配置構成の一例を示す平面図である。

【図４】本発明に係る上部検査部での検査範囲の一例を
示す側面図である。

【図５】本発明に係る下部検査部での搬送方式の第１の
例を示す平面図である。

【図６】本発明に係る下部検査部での搬送方式の第１の
例を説明するための図である。

【図７】本発明に係る下部検査部での搬送方式の第２の
例を説明するための図である。

【図８】本発明に係る下部検査部での搬送方式の第２の
例を示す平面図である。

【図９】本発明に係る傾斜搬送機構の一例を示す側面図
である。

【図１０】本発明に係る下部検査部での検査視野の分割
方法と各撮像カメラの配置例を示す模式図である。

【図１１】上部検査部における被検査体の生画面と処理
画面とを示す図である。

【図１２】下部検査部における被検査体の生画面と処理
画面とを示す図である。

【図１３】本発明システムの動作例を説明するためのフ
ローチャートである。

【図１４】本発明における画像処理方法を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１ 被検査体 １ａ 容器底面部 ２ 異物 １０ 検査機本体（画像処理装置） ２０ 撮像ユニット（投受光ユニット） ２１ 撮像カメラ ２２ ライト ２５ 検査用制御装置 ２６ 操作盤 ２７ モニタ ３０ 検査用搬送／排除装置 ３０Ａ 搬入部 ３０Ｂ 上部検査部 ３０Ｃ 下部検査部 ３０Ｄ 良品搬出部 ３０Ｅ 不良品排除部 ３１ 直立搬送機構 ３１ａ 回転テーブル ３１ｂ ポケット ３１ｃ 搬送経路 ３２ 傾斜搬送機構 ３２ａ 回転テーブル ３２ｂ 傾斜搬送用アーム Ｍ１ 支持部材 Ｍ２ 第１リンク Ｍ３ 回動軸 Ｍ４ 第２リンク Ｍ５ チャック ３２ｃ 搬送経路 ３３ 不良品排除機構 ３４ 搬送制御装置 １００ 検査用搬送／排除システム ２００ 画像処理検査システム ３００ ＦＡサーバーシステム ３１０ サーバ ３２０ 集中監視／管理用コンピュータ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体が封入された透光性部材から成る壜
   類を被検査体とし、搬送されてくる前記被検査体を連続
   的に検査する壜類検査システムにおける沈殿異物検出方
   法において、密閉された容器内に液体部と気体部を有し
   直立姿勢で搬送されてくる前記被検査体を水平面に対す
   る底面の傾斜角度が略９０度となるまで傾斜させた後、
   前記被検査体の底面壁部が液で満たされる直前の角度ま
   で傾斜角度を変化させ、前記底面壁部の気体の領域部分
   に表面張力により付着している異物を、前記傾斜角度の
   変化に伴う表面張力の移動によって前記底面壁部から離
   れる方向に移動させて沈殿させ、その沈殿異物を検出す
   るようにしたことを特徴とする沈殿異物検出方法。
2. 【請求項２】 前記異物を沈殿させた後、所定の傾斜角
   度まで前記被検査体を起して前記容器の底面縁部に沈殿
   異物を集中させた箇所を検査して前記沈殿異物を検出す
   るようになっている請求項１に記載の沈殿異物検出方
   法。
3. 【請求項３】 前記被検査体がアンプル壜である請求項
   １又は２に記載の沈殿異物検出方法。