JP3314249B2 - 深底物品内面の外観検査装置 - Google Patents

深底物品内面の外観検査装置

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JP3314249B2
JP3314249B2 JP13627093A JP13627093A JP3314249B2 JP 3314249 B2 JP3314249 B2 JP 3314249B2 JP 13627093 A JP13627093 A JP 13627093A JP 13627093 A JP13627093 A JP 13627093A JP 3314249 B2 JP3314249 B2 JP 3314249B2
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敬夫 岡田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動販売機に収納され
る紙あるいはプラスチック製のカップ等底の深い物品の
内面を検査する装置に関し、特に、検査精度を確保しつ
つ検査能率を向上させる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】紙や他の材質からなるカップ等の深底物
品の内面を目視観察して微小な穴,汚れ,疵,窪み皺,
破れ及び成型不良などの欠陥 (以下単に欠陥という) を
検査することは、眼精疲労が激しく長時間の検査を行う
と能率が低下し、検査精度の低下に繋がるのみならず健
康上も好ましくない。
【0003】そこで、カメラ等の撮像装置を用いて深底
物品の内面を撮像して分析を行うような自動式の外観検
査方法が考えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ように通常のカメラで撮像を行う場合、物品の上方から
単に撮像するのでは内周側面の像が底面に比べて撮像面
積が狭くなる。そこで、深底物品の内周側面と底面の外
観を同時に高精度で検査するために、カメラの撮像部を
深底物品の内面に充分に接近させ広角度で底面と内周側
面とからなる内面全体を同時に撮像するという接近撮像
方法を採用するが、深さのある物品の場合、底付近と開
口部付近とでカメラの撮像面に至る光路長が大きく異な
るため、どうしてもカメラの焦点深度を外れて像が撮像
面上に結像される部分が発生し、焦点深度から外れる部
分はピン惚けが発生する。更に、カメラがカップ内に侵
入しており、連続搬送中に撮像できないという問題があ
った。
【0005】したがって、このようなカメラの接近撮像
手法は深底物品の外観検査手法として適さなかった。ま
た、CCDラインセンサを備えた固定カメラと深底物品
に対して軸周りに相対回転する回転光学系との組み合わ
せで、内周側面と底面を連続走査してCCDラインセン
サ上に撮像する手法 (特願平3−220014号) など
があるが、高価につくものであった。
【0006】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたもので、適切な光学系を介在させることによ
り、深底物品から離れていても底面に対する内周側面の
撮像長さの比を増大させて同時に撮像し、能率良く検査
することが可能で、しかも、深さの異なる種々の物品に
対しても光学系の上下方向の位置調整のみで検査精度も
充分確保できるようにした安価な深底物品内面の外観検
査装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】このため、本発明にかか
る深底物品内面の外観検査装置は、底面と開口部を有し
た深底物品の内面を検査する外観検査装置において、ズ
ームレンズを搭載した撮像カメラの焦点距離の外方向
で、かつ、検査される深底物品との間に凹レンズを配設
し、前記深底物品の底面と内周側面の虚像を前記撮像カ
メラの焦点深度内に収めるように構成すると共に、該前
記深底物品の中央と撮像部の光軸とを略合致する撮像及
び検査位置に、搬送位置決めする搬送位置決め手段を備
えて構成したことを特徴とする。
【0008】また、前記凹レンズは、深底物品の深さに
応じて光軸方向に移動調整自由に構成してもよい。ま
た、前記凹レンズの外周側に、検査される深底物品の内
面を照明する環状の照明手段を備えるようにしてもよ
い。
【0009】
【作用】搬送位置決め手段によって深底物品が搬送され
た所定の位置で深底物品開口部の上方の位置する凹レン
ズによって得られる深底物品内面の虚像は、凹レンズと
の距離が大きいほど小さくなるため、凹レンズを通さな
い直視像に比較して底に近い部分は相対的に小さく、開
口部に近い部分ほど相対的に大きくなる。
【0010】そして、焦点距離の短い凹レンズを選択し
て使用すれば、虚像の全体像はより縮小される結果、凹
レンズで得られる虚像の全体を撮像手段の焦点合わせで
焦点深度内に収めることができ、ピン惚けのない全体画
像が得られる。また、凹レンズの焦点距離を深底物品の
深さ,内側面の傾斜角度に応じて適切に設定することに
より、撮像素子 (CCDエリアセンサ等) に結像する側
面像と底面像との比率を1対1に近づけることができ
る。即ち、傾斜面の単位長さ (例えば1mm) と底面の単
位長さ (1mm) に対して、凹レンズで得られる虚像及び
撮像素子に結像される像の長さの比が均等化されるた
め、外観検査用像とすることができる。
【0011】更に、凹レンズにより縮小した虚像をズー
ムレンズの調整により撮像素子の撮像面一杯に深底物品
の像を結像させることができ、所定の大きさを検出する
(分解能の確保) に充分な大きさの像を確保することが
できる。また、深さ及び開口部の大きさの異なる深底物
品に対して凹レンズの光軸方向距離を調整することによ
り、虚像の寸法,高さ方向の位置を変えて、虚像全体を
撮像手段の焦点深度内に収めることができる。
【0012】また、前記環状の照明手段を備えることに
より、深底物品の内面が照明され、明るい画像が得ら
れ、検査精度を向上できる。
【0013】
【実施例】以下に本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。まず、全体の概要構成を図1に基づいて説明する
と、本実施例に係る深底物品の外観検査装置は、被検査
物である深底の物品、具体例としては紙あるいはプラス
チック製のコップなどのカップCを位置決めしつつ所定
位置まで搬送する搬送位置決め部 (搬送位置決め手段)
と、該所定位置で被検査物の内面を撮像する撮像部と、
前記撮像結果に基づいて内面の欠陥を検査する検査部
と、該検査結果に基づいて不良品を排出する排出部とを
備えて構成されている。
【0014】次に、一連の動作を説明する。量産された
カップCは順次等ピッチ間隔にて搬送平ベルト1上に載
せられて搬送される。搬送路の上流側には、搬送平ベル
ト1を挟む両側所定の位置に2個のプーリで駆動される
一対の位置決め用ベルト2A,2Bが設置され、これら
位置決め用ベルト2A,2Bの間にカップCを挟みつつ
搬送させることにより、カップCが搬送平ベルト1の幅
方向の中央部に位置決めされつつ一列に整列されて搬送
される。
【0015】搬送路の前記位置決め用ベルト2A,2B
下流側の所定位置には、カップCの通過を検出する通過
センサ3が設置されている。通過センサ3は例えば発光
器3Aと受光器3Bとの組で構成され、発光器3Aから
発光された光がカップCで遮断され受光器3Bに受光さ
れなくなったときに、カップCが所定位置を通過してい
るとの信号を検出部に出力する。
【0016】カップCが前記通過センサ3で検出される
所定位置において、カップCの上方に撮像部が設置され
ている。該撮像部については後に詳述するが、凹レンズ
11とズームレンズ付カメラ12とを主として構成され、前
記通過センサ3からの通過信号の出力に同期してカップ
C内面の撮像が行われる。一方、所定時間内に検出され
る場合はエラーとして警報を発すると共に停止する。
【0017】前記撮像部で撮像された信号は、図示鎖線
内に示された検査部に出力される。検査部では、カメラ
の撮像素子 (CCD等からなるエリアセンサ) からの撮
像信号をA/D器でA/D変換し、前処理回路において
前処理を行った後、フィールドメモリに一時的に記憶さ
れ、アナライザで前記欠陥データの分析が行われ、予め
準備されている基準データとの比較により、良品,不良
品の判別を行い、排出制御回路にてカップCの通過個数
をカウントしつつ不良品と判別されたカップCを排出す
る排出信号を後述する弁別機4に出力する。また、前記
フィールドメモリに記憶されたカップCの原画像やアナ
ライザでの分析,判定結果等がセレクタを介して選択的
にモニターで表示され、同時に分析,判定結果は集計回
路に出力されて集計記録される。尚、以上の各処理のタ
イミングは、タイミング制御回路によって行われる。
【0018】前記撮像部の下流側の所定位置には、前記
不良品と判別されたときに排出信号を受けて駆動される
弁別機4が設置され、良品と判定されたカップCはその
まま搬送平ベルト1に載せて所定の位置まで搬送させ後
行程へと移行するが、不良品と判定されたカップCに対
しては、弁別機4のアーム4aが旋回駆動されて、該カ
ップCを搬送平ベルト1を挟んで反対側に排出し、不良
品収納箱5に落下収納させる。
【0019】次に、前記撮像部の構成,作用を図2, 図
3に基づいて詳述する。前記通過センサ3で検出される
所定位置に移動したカップCの円筒中心軸と光軸を一致
させて凹レンズ11とズームレンズ12aを装着し、かつ、
CCDエリアセンサ (撮像素子) を内蔵したカメラ12と
が設けられている。ここで、凹レンズ11は、基準形状の
深底物品の深さに略焦点距離が等しく設定されている。
基準形状とは、深さ及び口径が測定対象物例えば自動販
売機等で使用される市販のカップの深さ (約37mm〜100
mm) 及び口径 (約60mm〜120 mm) に対して略平均値をも
つものをいう。また前記凹レンズ11の口径は、開口部口
径の異なるカップの中で最大の開口部口径を有するもの
の、開口部全体を撮像するのに充分な口径のものが使用
される。カメラ12の本体側壁はブラケットを介して支持
体13に連結支持され、該支持体13の下端部に一体形成さ
れた環状開口部に装着され、該支持体13の側壁の一部に
は、光軸方向に延びるガイド片14が固定され、該ガイド
片14の外壁には外径方向に突出するメネジ部14aが形成
されている。そして、前記ズームレンズ12aは、前記凹
レンズ11に対して、該凹レンズ11の焦点距離 (最短撮像
距離)以上離れた高さ位置に位置決め設置されている。
【0020】前記メネジ部14aは架台15のフランジ部15
aに設置されたボールネジ (またはダイキャストネジ)
16にねじ込まれ、また、ガイド片14は、フランジ部15a
に形成された縦溝に軸方向スライド自由に係合され、ボ
ールネジ16の上端部に固定されたハンドル17を回転操作
するとガイド片14を介して支持体13, 凹レンズ11及びカ
メラ12が一体となって光軸方向に移動調整できるように
なっている。そして、前記凹レンズ11と撮像カメラ12全
体とを一体に上下動して適する高さ (例えば図示形状の
カップCの場合、約2倍) に設定し、かつ、ズームレン
ズ12aを調整することにより、撮像素子 (CCDエリア
センサ等) 一杯に拡大して撮像する。
【0021】支持体13の凹レンズ11の外側周縁部には、
照明手段として環状の照明灯18が装着され、該照明灯18
の上方を覆って反射板19、下方には梨地状にざらついた
表面に形成された拡散板20が夫々装着されており、照明
灯18から発光された光は反射板19により下方光軸寄りに
向けられ、拡散板20を透過して拡散し、カップC内面を
均等に照明する。
【0022】かかる撮像部の機能について説明する。ま
ず、検査に先立ち、搬送ベルト1を停止した状態で、検
査を行うカップCを前記通過センサ3で検出される所定
位置に置いて、前記ハンドル17を回転操作して凹レンズ
11とカップCとの間隔を調整し、カップCの内周傾斜側
面と底面との全ての部分が焦点深度内にあって歪んだ虚
像Pが得られるように調整する。
【0023】ここで、凹レンズ11で作り出される虚像P
は、凹レンズ11からカップCの被撮像部までの距離に反
比例して小さくなる。その結果、図3に示すように凹レ
ンズ11の無い場合に比較して、像全体が縮小するが、像
各部の比率を比較すると、距離の大きい底面の像は相対
的に小さくなり、また内周側面の像は底面に近い深い部
分ほど小さく、開口部に近い部分ほど大きくなる方向に
歪む。
【0024】その結果、カメラ12の焦点合わせにより前
記虚像の全体を焦点深度内に収めることができると同時
に、平らな撮像面に結像される像の各部の長さの比率を
略等しくできる。例えばカップCの底面と内周側面とに
同じ長さの疵があったような場合、本願発明に係る凹レ
ンズを備えないカメラで平らな撮像面に結像した像では
底面の疵の方がかなり長い像になるが、本願発明のよう
に凹レンズ11を用いて撮像した場合、略同等の長さの像
が得られる。
【0025】次に、前記したようにズームレンズ12aを
光軸方向に移動調整してズーム比を調整し、撮像素子一
杯に拡大した像が得られるようにする。このようにして
撮像面の最大範囲まで結像させることにより、予め、測
定したカップCの寸法との比率から、疵の像の長さに対
する実際の疵の長さを求めることができるので、基準レ
ベルと比較することにより、欠陥を検査できる。通常の
市販のカップの深さ (約37mm〜100 mm程度) 及び口径
(約60mm〜120 mm) の各カップに対して、それらの内表
面上の少なくとも0.3 mm以上の欠陥の検査に必要な分解
能を充分に確保することができる。
【0026】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、ズームレンズを搭載した撮像カメラの焦点距離の外
方向との間に凹レンズを配設して深底物品内面の虚像を
撮像する構成としたため、撮像面に結像する像全体を焦
点深度内に収めてピン惚けの無い像を得ることができる
と共に、底面の像と内側面の像との大きさの比率が均等
化された外観検査像を得ることができ、かつ、ズーム比
の調整によって撮像面一杯に全体像を結像させて検査精
度を向上させることができるものである。
【0027】また、凹レンズを光軸方向に移動調整自由
に構成することにより、深さや口径の相当異なる種々の
深底物品に対応することが可能となる。また、凹レンズ
の外周側に環状の照明手段を設けることにより、深底物
品内面を効率的に照明して明るい像が得られ、以て、検
査精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の全体構成を示す図。
【図2】同上実施例の撮像部の構成を示す一部断面図。
【図3】深底物品を凹レンズを通さない直視像と凹レン
ズを通した虚像とを比較して示した図。
【符号の説明】
1 搬送平ベルト 2A,2B 位置決め用ベルト 3 通過センサ 11 凹レンズ 12 カメラ 12a ズームレンズ 14 ガイド片 14a ボールネジ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】底面と開口部を有した深底物品の内面を検
    査する外観検査装置において、 ズームレンズを搭載した撮像カメラの焦点距離の外方向
    で、かつ、検査される深底物品との間に凹レンズを配設
    し、前記深底物品の底面と内周側面の虚像を前記撮像カ
    メラの焦点深度内に収めるように構成すると共に、 前記深底物品の中央と撮像部の光軸とを略合致する撮像
    及び検査位置に、搬送位置決めする搬送位置決め手段を
    備えて構成したことを特徴とする深底物品内面の外観検
    査装置
  2. 【請求項2】前記凹レンズは、深底物品の深さに応じて
    光軸方向に移動調整自由であることを特徴とする請求項
    1に記載の深底物品の外観検査装置。
  3. 【請求項3】前記凹レンズの外周側に、検査される深底
    物品の内面を照明する環状の照明手段を備えていること
    を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の深底物品内
    面の外観検査装置。
JP13627093A 1993-06-07 1993-06-07 深底物品内面の外観検査装置 Expired - Lifetime JP3314249B2 (ja)

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JP2002310629A (ja) * 2001-04-13 2002-10-23 Toyo Seikan Kaisha Ltd 周面撮像装置及び周面検査装置
KR101009723B1 (ko) * 2004-09-02 2011-01-19 재단법인 포항산업과학연구원 피가공체의 밀폐공간내 버 측정장치
JP5724077B2 (ja) * 2010-08-20 2015-05-27 キリンテクノシステム株式会社 異物検査装置

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