JP3319178B2 - 空びん分別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、種々の使用済ガラスび
んを原料として再利用する際、ガラスの色相により空び
んを自動的に分別する空びんの分別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】使用済の種々のガラスびん（以下空びん
と呼ぶ）は、回収後に破砕されて原料として再利用され
る。回収された空びんには着色されたものがあり、これ
らは着色剤等の副原料成分の添加により着色されてい
る。そこで、これら副原料成分の添加された空びんを分
別するため、空びんをその色で分別する方法がいくつか
提案されている。

【０００３】空びんの色相を自動的に識別して空びんを
分別する装置として、特開平５−１２６７６１号公報に
従来の空びん分別装置が開示されている。

【０００４】図５は、この空びん分別装置を示した概略
図である。図中、１は被検査びん、２はコンベア、３は
固体撮像素子型カメラ、４は画像処理装置、５は光源、
６は透過散乱板、７は白色発光体、８はカラーテレビモ
ニタ、９はびん仕分装置を示す。

【０００５】図５に示すように従来の空びん分別装置
は、光源５、固体撮像素子型カメラ３（以下「ＣＣＤカ
メラ」と呼ぶ）、画像処理装置４で構成されている。

【０００６】光源５とＣＣＤカメラ３は、相対して配設
されている。被検査びん１は、光源５とＣＣＤカメラ３
の間をコンベア２で搬送される。被検査びん１は、口部
を光源５、底部をＣＣＤカメラ３に向けて搬送される。

【０００７】光源５は、白色発光体７とアクリル板等の
透過散乱板６で構成されている。白色発光体７を点灯す
ると、白色発光体７から照射された光は、透過散乱板６
で散乱された後、被検査びん１に向かって照射される。
被検査びん１内においては、被検査びん１の色相や色の
濃淡に対応して光の選択吸収が起こる。このため、被検
査びん１の底部を透過した光の赤、青、緑の各波長成分
の強度は、被検査びん１の色相や色の濃淡に対応したも
のになる。被検査びん１の底部を透過した光は、ＣＣＤ
カメラ３に入射し、カラー映像を形成する。

【０００８】ＣＣＤカメラ３は、被検査びん１の底部の
カラー映像を画像信号に変換し、画像信号を画像処理装
置４に送る。ＣＣＤカメラ３のカラー映像は、ＣＣＤカ
メラ３の受光素子毎の点領域に座標分割されて信号化さ
れる。ＣＣＤカメラ３の受光素子は、検知した光の強度
を赤、青、緑の各色波長成分に分けて信号化する。すな
わち、画像信号は、カメラのカラー映像の各点（画素）
における、赤、緑、青の各色波長成分の光の強度値等を
数値化し、それらの組み合わせ（以下「色相パタ−ン」
と呼ぶ）を信号化したものである。

【０００９】画像処理装置４は、画像信号を受けて以下
の順で被検査びん１の色相の識別を行っている。 （１）画像信号からＣＣＤカメラ３のカラー映像領域内
の光量分布を求め、被検査びん像の位置を識別する。被
検査びん像の領域は他領域よりも光量がおちるため、光
量が一定しきい値以下の領域を抽出すれば、被検査びん
像の位置が求められる。 （２）被検査びん像内の領域のうち、比較的に光量が均
一な領域を選び、検出ウィンドとする。検出ウィンド内
の画像信号の色相パタ−ンを識別することによって、被
検査びん１の色相が識別される。

【００１０】尚、画像処理装置は、カラーテレビモニタ
８と接続されており、被検査びん像や、被検査びん像の
画像処理像が観察可能になっている。

【００１１】画像処理装置４は、被検査びん１の色相を
識別後、びん色の識別信号を生成する。びん色の識別信
号は、コンベア２の下流側に設置されたびん仕分装置９
に送られる。びん仕分装置９は、びん色の識別信号を受
けて被検査びん１を機械的に分類する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の空びん分別装置
は、被検査びんの底部中央部あるいは胴部側面を透過し
た光の色相から被検査びんの識別を行っている。着色度
合いが薄く透明に近いびんは、単位厚さ当たりの光の選
択吸収量が少ない。このため、従来の空びん分別装置
は、着色度合いの薄い透明に近い被検査びんを、透明び
ん（無色のびん）と誤って分別することがあるという問
題がある。透明びんは、再生資源としての価値が高く、
それだけに着色剤等の副原料成分の混入が許されない。
従って、従来技術では色相の識別の信頼性が低いため、
透明びんとして分別された空びんを再度目視で確認し選
別するという作業を必要としていた。

【００１３】また、従来の空びん分別装置は、光源とカ
メラが対向して配置されている。このため、被検査びん
の色の濃淡に合わせて光源の輝度、カメラの絞りを調節
しなければならないという問題がある。ことに被検査び
んの色が濃い場合、光源の輝度を上げカメラの絞りを開
く必要があるが、その状態のまま、着色度合いの薄い透
明に近い被検査びんの色相を識別すると、カメラの映像
がハレーションを起こして色相の識別ができなくなる。

【００１４】本発明は、以上の問題を解決することを目
的としたものであり、着色度合いの薄い透明に近い被検
査びんと、着色度合いの濃い被検査びんとのいずれにつ
いても、光源の輝度、カメラの絞り等を調節することな
く色相識別を図ることができる空びん分別装置を提供す
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、
（イ）被検査びんの胴部側面に対して光を照射する光源
と、（ロ）被検査びんの底部を撮影し、その映像を画像
信号に変換するカメラと、（ハ）分別すべきびん色に対
応した複数種類の色相範囲が設定されるとともに、前記
画像信号の各画素の色相が前記設定された任意の色相範
囲に入るか否かを判定し、当該色相範囲内に入る画素数
が予め定められた基準値以上となった場合に、当該色相
範囲に対応したびん色の識別信号をびん仕分装置に送る
画像処理手段とを備えたことを特徴とする空びん分別装
置である。

【００１６】請求項２の発明は、被検査びんの底部の一
部について光源からの光が照射されないよう遮蔽体を設
けたことを特徴とする請求項１記載の空びん分別装置で
ある。

【００１７】請求項３の発明は、被検査びんを間にして
カメラの前方に光の散乱体が設置されていることを特徴
とする請求項１記載の空びん分別装置である。

【００１８】

【作用】まず、光の道筋に沿って説明する。光源から照
射され、被検査びんの胴部に入射した光は、被検査びん
の胴部の内外表面で反射を繰り返しながら、被検査びん
の胴部内を底部に向かって伝播する。

【００１９】一方、光源から照射された光の一部は、胴
部側面あるいはカメラ前方の壁等により被検査びんの底
部に向かって散乱され、被検査びんの底部を透過した後
カメラに入射する。

【００２０】次に、被検査びんの色の識別手段について
説明する。カメラが被検査びんの底部を撮影すると、被
検査びんの胴部内を伝播した光の映像と被検査びんの底
部を透過した光の映像、即ち底部外周部と底部中央部の
映像が得られる。カメラは、これら被検査びんの底部の
映像を画像信号（色相を数値化した信号、例えばＲＧＢ
信号等）に変換する。画像信号は、画像処理手段に送ら
れる。

【００２１】画像処理手段は、上記の底部外周部と底部
中央部の映像の画像信号から被検査びんの色相を識別す
る。被検査びんの色相の識別は、例えば、画像信号の色
相が、選別すべき色相の領域内に入っているか否かを比
較することにより実施できる。

【００２２】ここで、被検査びんの胴部内を伝播した光
は、被検査びんの底部中央を透過した光よりも被検査び
ん内の光の通り道（光路）が長いため、被検査びんの色
相に応じて光の選択吸収が多くなる。このため、被検査
びんの着色度合いが薄く透明に近い場合でも、被検査び
んの胴部内を伝播した光は色が濃くなり色相を識別し易
くなる。従って、被検査びんの底部外周部の色相が無色
と識別されれば、即ち無色の色相の領域内に入っていれ
ば、無色の空びんとして選別することが可能となる。な
お、この発明では、色相という用語を無色又は色彩のな
い透明色を含む広い意味で用いている。

【００２３】逆に、被検査びんの色が濃い場合は、底部
外周部の映像は暗くなり、色相の識別がしにくくなる
が、底部中央部の映像の色相から被検査びんの色相が識
別される。このようにして、この発明では、被検査びん
の色の濃淡によらず被検査びんの色相が識別される。

【００２４】請求項２の発明について説明する。一般
に、びんの底部は面取りがなされている。このため、被
検査びんの底部をカメラで撮影した場合、光源からの光
の一部は被検査びんの底部の面取り部分で反射して、そ
の反射光がカメラに入射することがある。その結果、カ
メラの映像に部分的なハレーションが発生する可能性が
ある。そこで、この発明では、このような被検査びんの
底部の面取り部分等、被検査びんの底部の一部を遮蔽体
で覆うことにより、光源からの光が反射されてカメラに
入射するの防止している。

【００２５】請求項３の発明では、光源から照射された
光の一部は、散乱体によって被検査びんの長手方向に散
乱され、被検査びんの底部を透過した後カメラに入射す
る。散乱体を設置することにより、被検査びんの底部を
透過する光量が増加し、着色の被検査びんであっても、
びんの底部中央部の映像が十分な明るさで得られること
になる。

【００２６】なお、以上の発明において、画像処理手段
で被検査びんの色相を識別する際に光源の色相の影響を
なくす関係上、光源は白色光の光源が好ましい。また、
被検査びんの周囲は別の色相の物の写り込みを防ぐた
め、無彩色（白色、灰色、黒色）とすることが好まし
い。

【００２７】

【実施例】図１は請求項１の発明である空びん分別装置
の１実施例を示した概略図である。図１中、１は被検査
びん、２はコンベア、３は固体撮像素子型カメラ、４は
画像処理装置、５は光源、６は透過散乱板、７は白色発
光体、８はカラーテレビモニタ、９はびん仕分装置、２
１はコンベア２の制御装置をそれぞれ示す。なお、図に
示した光の進む方向（光路）は模式的表現であり、入射
角と屈折角の大小関係等は物理法則を正確に表したもの
ではない（以下の図も同様）。

【００２８】図１に示すように、光源５は、被検査びん
１搬送用のコンベア２の上方に設ける。被検査びん１
は、図では底部を水平方向に向けて搬送される。白色発
光体７を点灯すると、光源５から被検査びん１の胴部に
向かって散乱光が照射される。散乱光の一部は、被検査
びん１の胴部の内外表面で反射を繰り返しながら胴部内
を、被検査びん１の底部に向かって伝播する。被検査び
ん１の胴部内では、被検査びん１の色相や色の濃淡に対
応した光の選択吸収が起こる。

【００２９】ＣＣＤカメラ３は、コンベア２の側方に設
ける。ＣＣＤカメラ３で被検査びん１の底部を撮影する
ことにより、被検査びん１の胴部内を伝播した光はＣＣ
Ｄカメラ３で画像信号に変換される。被検査びん１の胴
部内を伝播した光は、被検査びん１の底部中央を透過し
た光よりも被検査びん１のガラスの中における光路が長
く、色相に応じた光の選択吸収が多くなる。

【００３０】図２は、この空びん分別装置のＣＣＤカメ
ラの映像の説明図である。図２（ａ）は、被検査びんの
色が薄く透明に近い場合の映像、図２（ｂ）は、被検査
びんの色が濃い場合の映像を示す。図中、１は被検査び
ん、１２は底部周辺部の映像、１３は底部中央部の映像
をそれぞれ示す。

【００３１】被検査びん１の色が薄く透明に近い場合
（図２ａ）は、底部中央部の映像１３は薄いが、底部周
辺部の映像１２がある程度濃くなっており、色相を識別
することができる。これとは逆に、被検査びん１の色が
濃い場合（図２ｂ）は、被検出びん１の胴部内での光の
選択吸収が多くなり、底部周辺部の映像１２は暗くな
る。しかし、同時に底部中央部１３の映像の色は濃くな
り、色相の識別が可能になる。

【００３２】被検査びん１がＣＣＤカメラ３視野内に搬
送されたタイミングに合わせて、コンベア２の制御装置
２１から画像処理装置４にトリガ信号が送られる。画像
処理装置４は、トリガ信号を受けた時点での画像信号
（被検査びん像の画像信号）をもとにして、以下の順で
被検査びん１の色相の識別を行う。 （１）予め、分別すべき色相の範囲（色相空間の領域、
通常ＲＧＢ成分の各上下限等で定義する）を、必要な種
類用意して画像処理装置４に設定しておく。 （２）ＣＣＤカメラ３のカラー映像の各画素毎に、画像
信号の色相が分別すべき色相の範囲に入るか否か比較す
る。 （３）画像信号の色相が分別すべき色相の範囲に入る画
素の数をカウントし、それが一定値以上になった場合、
被検査びん１の色相がその分別すべき色相と等しいもの
と識別される。

【００３３】色相が識別されなかった場合は、別の分別
すべき色相の範囲について（２）以降の手順を繰り返し
て被検査びん１の色相を識別する。

【００３４】画像処理装置４は、被検査びん１の色相を
特定した後、びん色の識別信号を生成する。びん色の識
別信号は、コンベア２の下流に設けられたびん仕分装置
９に送られる。びん仕分装置９は、びん色の識別信号に
基づき被検査びん１を色相別に機械的に分類する。

【００３５】図３は、やはりこの発明の空びん分別装置
の１実施例を示した概略図である。図中、６１は遮蔽板
を示し、他の符号は図１に同じである。遮蔽板６１は、
光源５の光が、被検査びん１の底部の一部に照射されな
いよう設置されている。

【００３６】通常、びんの底部は面取りされて曲面にな
っている。光源から照射された光の一部が、被検査びん
１の底部の面取りされた表面で反射されて、ＣＣＤカメ
ラ３に入射すると、被検査びん１の底部の映像の輪郭部
分でハレーションを起こす可能性がある。そこでこの発
明では、光源からの光が、被検査びん１の底部の一部、
即ち上記ハレーションを起こす可能性がある部分に当た
らないように遮蔽板６１を設置することによって、ハレ
ーションの発生を防止している。

【００３７】図４は、この発明の空びん分別装置の別の
１実施例を示した概略図である。図中、５１は散乱板を
示し、他の符号は図１に同じである。この空びん分別装
置は、散乱板５１をＣＣＤカメラ３の前方に対向させて
設けたものである。光源５から照射された散乱光の一部
は、散乱板５１で散乱された後、被検査びん１の底部中
央を透過してＣＣＤカメラ３に入射する。

【００３８】その結果、この空びん分別装置は、被検査
びんの色が濃く底部中央部１３を通過する光の選択吸収
が大きい場合でも、底部中央部１３の映像が比較的明る
い映像として得られる。従って、この発明では、色の濃
い被検査びんの色相についても識別ができる。なお、散
乱板５１で散乱された光は、光源からの光に比べれば強
度が落ちているので、底部中央部１３の明るさはハレー
ションを起こさない程度に収まっている。

【００３９】なお、薄い色の被検査びんの色相識別のみ
を行う場合は、びんの底部中央部の映像がなくても、び
んの底部周辺部又は口部の映像だけで被検査びんの色相
の識別が可能である。これを手段の形式で表現すると、
被検査びんの胴部側面に向かって光を照射する光源と、
被検査びんの底部又は口部を撮影しその映像を画像信号
に変換するカメラと、カメラから送られた画像信号をも
とにして被検査びんの無色透明を含む色相を識別する画
像処理手段とを有することを特徴とする空びん分別装置
である。

【００４０】なお、本発明は、２台のカメラで被検査び
んの底部と口部を撮影し、被検査びんの底部を撮影して
いるカメラによる映像を選択して、画像処理してもよ
い。この場合、カメラの選択は通常の画像処理の手法
（映像の外径の大きい方が底部）で実施できる。また、
被検査びんの方向検出手段を別途設けておき、被検査び
んの方向の情報に基づいてカメラを選択してもよい。

【００４１】

【発明の効果】この発明は、被検査びんの胴部側面に向
かって照射された光が、被検査びんの胴部内を伝播する
際に色が濃くなる現象を利用して、被検査びんの色相の
識別に用いている。従って、被検査びんの色が薄く透明
に近い場合でも、びんの底部周辺部の映像（胴部内を伝
播した光の映像で色が濃い）の色相から被検査びんの色
相が識別できる。

【００４２】これとは逆に、被検査びんの色が濃い場合
は、びんの底部中央部の映像の色相から被検査びんの色
相が識別される。このようにして、被検査びんの色の濃
淡によらず被検査びんの色相が識別される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の空びん分別装置の１実施例を示した
概略図。

【図２】この実施例に用いたＣＣＤカメラの映像の説明
図。 （ａ）被検査びんの色が薄く透明に近い場合の映像。 （ｂ）被検査びんの色が濃い場合の映像。

【図３】この発明の空びん分別装置の１実施例を示した
概略図。

【図４】この発明の空びん分別装置の１実施例を示した
概略図。

【図５】従来の空びん分別装置を示した概略図。

【符号の説明】

１ 被検査びん ３ カメラ ４ 画像処理手段 ５ 光源 ５１ 散乱体 ６１ 遮蔽体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 明石 哲夫 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−16545（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−126761（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B07C 5/342

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （イ）被検査びんの胴部側面に対して光
   を照射する光源と、（ロ）被検査びんの底部を撮影し、
   その映像を画像信号に変換するカメラと、（ハ）分別す
   べきびん色に対応した複数種類の色相範囲が設定される
   とともに、前記画像信号の各画素の色相が前記設定され
   た任意の色相範囲に入るか否かを判定し、当該色相範囲
   内に入る画素数が予め定められた基準値以上となった場
   合に、当該色相範囲に対応したびん色の識別信号をびん
   仕分装置に送る画像処理手段とを備えたことを特徴とす
   る空びん分別装置。
2. 【請求項２】 被検査びんの底部の一部について光源か
   らの光が照射されないよう遮蔽体を設けたことを特徴と
   する請求項１記載の空びん分別装置。
3. 【請求項３】 被検査びんを間にしてカメラの前方に光
   の散乱体が設置されていることを特徴とする請求項１記
   載の空びん分別装置。