JP3607163B2 - びん検査装置およびびん検査方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、びん検査装置及びびん検査方法に係り、特にリターナブル（再使用）性を有するびん（以下、リターナブルびんという。）の外観検査を行なうびん検査装置及びびん検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リターナブルびんは、使用後に回収され、びん洗浄機により熱アルカリ溶液で洗浄することにより十数回程度繰り返し使用された後、廃棄処分とされている。
【０００３】
ところで、出願人は、リターナブルびんの繰り返し使用回数を向上させるべく、びんについて客観的な基準で外観劣化を判別でき、検査速度を向上させることが可能なびん検査装置及びびん検査方法について開示している（特開平８−３３８８１５号の公報参照。）。これは、びんに光を照射・透過させた際に発生する散乱光の光量、分布などに基づいて劣化状態を検査するものである
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の装置および方法においては、光の散乱光を使用しているためびんが濡れている場合には、びん表面のコーティング膜のピンホール（欠陥）が隠蔽され、散乱光に十分な差ができず、検査精度が低くなるという欠点があった。
【０００５】
本発明は、びんを通る光の透過度を波長毎に検証した結果、特定波長帯において、びんが乾燥状態にあっても、濡れ状態にあっても安定した透過光量の差が得られるという特徴をもとに、特定波長の透過光を利用した検査装置及び検査方法を提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は本願発明者が、劣化していないコーティング膜と劣化したコーティング膜を透過する光量の差が、特定波長の光について顕著であること、すなわち、特定波長の光を用いれば感度の高いびんの検査を行うことができるという事実を見出したことに基づくものである。
【０００７】
図３および図４は、分光光度計により波長３００〜１０００ｎｍの範囲で１０ｎｍ毎の各波長の透過光量を測定したものである。縦軸は透過光率（％）横軸は波長（ｎｍ）をあらわしている。サンプルびんは、グレード０（劣化なし。）とグレードＩＶ（劣化激しい。）のものを用いて、それぞれ３回測定を行った。図３はサンプルびんが乾燥している状態、図４は濡れている状態での測定結果である。これらの図からも明らかなように、５００ｎｍ以上の波長域においてグレード０とグレードＩＶとの透過光量に明瞭な差異が認められる。この差異は特に６００〜８００ｎｍの波長域において顕著である。しかもこれらの傾向は、サンプルびんが乾燥していても（図３）、濡れていても（図４）同様に認められる。
【０００８】
図１は、上記知見をさらに確認のため、検査装置化したものである。光照射手段１から照射された照射光５はびん２を透過して透過光６となり分光プリズム３に達する。透過光６は、分光プリズム３内で波長毎に分光され分光スペクトル７となって受光素子４に達し、光量が測定される。
【０００９】
図２は、上記知見をさらに確認するため、光源を特定波長光のみ発生するレーザー光照射装置１０としたものである。レーザー光照射装置１０から照射された特定波長の照射光１５はびん２を透過して透過光１６となり、フィルター１１を経て受光素子１７に至り、光量測定される。この検査装置によっても上記知見、すなわち特定波長光を使用すれば、サンプルびんの乾燥の有無にかかわりなくコーティング膜の劣化について感度の高い検査が可能であることが確認された。
【００１０】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【００１１】
請求項１の発明は、コーティング膜が形成されたびんの前記コーティング膜の劣化度合を検査する検査装置であって、光を透過する被検査体である前記びんに検査光を射出する検査光射出手段と、前記検査光のうち前記被検査体を透過した透過光を撮像して撮像信号を出力する撮像手段と、前記撮像信号および予め設定した基準データに基づいて前記被検査体の状態を判別する判別手段とを備え、前記撮像手段には、前記透過光から前記コーティング膜の劣化度合を反映する特定波長範囲にある特定波長の光のみを選択する波長選択手段が備えられ、前記特定波長は６７０ｎｍまたは７８０ｎｍのいずれかであることを特徴とする検査装置（１９）により前記課題を解決する。また請求項５の発明は、上記検査装置を用いた検査方法により前記課題を解決する。
【００１２】
これらの発明によれば、波長選択手段により透過光は特定波長の光に分光されるので、この特定波長光を撮像することにより感度の高い検査を行うことができる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載の検査装置において、波長選択手段には分光プリズム（３）が備えられていることを特徴とする。また請求項８の発明は、上記検査装置を用いた検査方法により前記課題を解決する。
【００１４】
これらの発明によれば、分光プリズムにより透過光は特定波長光に分光されるので、この特定波長光を撮像することにより感度の高い検査を行うことができる。
【００１５】
請求項３の発明は、コーティング膜が形成されたびんの前記コーティング膜の劣化度合を検査する検査装置であって、光を透過する被検査体である前記びんに検査光を射出する検査光射出手段と、前記検査光のうち前記被検査体を透過した透過光を受光して受光信号を出力する信号処理手段と、前記受光信号および予め設定した基準データに基づいて前記被検査体の状態を判別する判別手段とを備え、前記検査光射出手段には、前記コーティング膜の劣化度合を反映する特定波長範囲にある特定波長の検査光を射出する特定波長光射出手段が備えられ、前記特定波長は６７０ｎｍまたは７８０ｎｍのいずれかである
ことを特徴とする検査装置（３９）により前記課題を解決する。また請求項７の発明は、上記検査装置を用いた検査方法により前記課題を解決する。
【００１６】
これらの発明によれば、検査光は照射の段階で特定波長に調整されているので、その透過光をそのまま撮像して、感度の高い検査を行うことができる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３に記載の検査装置において、特定波長光射出手段には、レーザー光射出装置（４０）が備えられていることを特徴とする。また請求項１０の発明は、上記検査装置を用いた検査方法により前記課題を解決する。
【００１８】
これらの発明によれば、検査光は照射の段階でレーザー光射出装置により特定波長に調整されているので、その透過光をそのまま撮像して、感度の高い検査を行うことができる。
【００２０】
これらの発明によれば、コーティング膜が形成されたびんの劣化の有無に対して、透過光の差異が明瞭な波長域において、びんの検査を行うことができる。また、びんが乾燥していても濡れていても良好な感度を得ることができる。
【００２２】
これらの発明によれば、コーティング膜が形成されたびんの劣化の有無に対して、感度の高い波長域において、びんの検査を行うことができる。また、びんが乾燥していても濡れていても良好な感度を得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面に示す２つの実施形態に基づき説明する。
【００２４】
図５および図６は、透過光を受光側で分光プリズムを用いて波長を選択してその選択された特定波長の透過光量を測定する検査装置１９および検査方法にかかる本発明の第１の実施形態を示している。図５は分光プリズムを用いたびん検査装置１９、図６は検査装置１９を組み込んだびん検査ラインのブロック図をそれぞれ示している。
【００２５】
図５に示されるように、検査装置１９は、びん２の一端側に光照射手段１が設けられ、他端側には撮像装置２５が設けられている。撮像装置２５の内部には、びん２に近い側から、スリット２０、レンズ２１、分光プリズム３および受光素子２８が一列に配列されている。
【００２６】
光照射手段１から照射された入射光２６の光束はびん２を透過し、透過光２７となって撮像装置２５へと入射する。撮像装置２５の透過光入り側にはスリット２０が設けられており、透過光２７のうち被検査範囲の光のみ選択され、検査範囲外の光はここで遮断する。ついで被検査範囲の光のみ選択された光束はレンズ２１により収斂されて分光プリズム３に入射される。入射された光は分光プリズム３により各波長に分光され、受光素子２８により波長毎に光量が測定される。
【００２７】
図６は、検査装置１９をラインに組み込んだ場合の一例を示す。びん２を図の右上方から左下方に搬送するコンベア３０をはさんで、光照射手段１と撮像装置２５とが配置され、両者の間が検査エリアとなっている。検査エリアの搬送面側部には、びん２がコンベア３０により検査エリアに到達したことを感知するびん検出センサー３１が設けられている。さらにこの近傍にはトリガ、照明コントローラー３２および画像処理・判定用ＰＣが備えられており、これらの間は信号の送受信が可能となっている。
【００２８】
コンベア３０によりびん２が検査エリアに達すると、センサー３１がこれを感知して、トリガ、照明コントローラー３２に信号を送信する。信号を受信したトリガ、照明コントローラー３２は光照射手段１にびん２が光照射手段１と撮像装置２５との間に搬送されるタイミングと同期して光を照射すべき命令信号を送信する。命令信号を受信した光照射手段１は、所定の検査光をびん２に向けて照射する。検査光はびん２を透過して、撮像装置２５内の分光プリズム３にて各波長に分光され、受光素子２８にて特定波長の光のみ撮像される。この測定結果は、画像処理・判定用ＰＣ３３に撮像信号として送信される。画像処理・判定用ＰＣ３３は前記撮像信号に基づいて特定波長（本実施形態においては６７０ｎｍ）のスペクトル積分値（画素数）の演算を行う。この値が所定値以下であった場合、画像処理・判定用ＰＣ３３は、「びん排出信号」３４を発し、びん２は不良びんとしてライン外に排出される。これについては後に詳述する。
【００２９】
なお、上記の実施の形態では、撮像装置２５内部にスリット２０、レンズ２１を配列する例を示したが、透過光の特定波長を明瞭に分光することができるのであれば、これらを省略することも可能である。
【００３０】
図７は、検査装置１９により、コーティング膜の劣化の程度が異なる５種類のサンプルびんを検査した結果を示したものである。図の縦軸は、透過光のうち波長６７０ｎｍの光のスペクトル積分値（画素数）をあらわしている。一方図の横軸は、びんコーティング膜の劣化の程度を表している。グレード０は劣化がないことを示し、グレードＩＶは劣化が激しいことを示す。グレードＩ〜ＩＩＩはそれらの中間にある劣化状態を示す。また、左右２本のグラフのうち左側のグラフは、乾燥状態のびんについて測定した結果を示し、右側のグラフは濡れた状態のびんについての結果である。図からも明らかなように、びんが乾燥状態にあっても濡れた状態でも、コーティング膜の劣化の程度に応じてスペクトル積分値に明瞭な差が認められる。したがって例えば、グレードＩＶのびんを不良びんとして排出したい場合には、スペクトル積分値が５００００．０以下になった場合に排出信号を発するように、画像処理・判定用ＰＣ３３の設定を行えば良い。
【００３１】
図８および図９は、レーザー光射出装置により特定波長の検査光を射出して、その透過光量を測定する検査装置３９および検査方法にかかる本発明の第２の実施の形態を示している。図８はレーザー光射出装置を備えたびん検査装置３９、図９は検査装置３９を組み込んだびん検査ラインのブロック図をそれぞれ示している。
【００３２】
図８に示されるように、検査装置３９には、びん２をはさんで一端側にレーザー光射出装置４０が設けられ、他端側には撮像装置４５が設けられている。レーザー光射出装置４０には、半導体レーザー発生素子４１とそれから射出されたレーザー光の光束を拡幅する組み合わせレンズ４２が備えられている。撮像装置４５の内部には、びん２に近い側から、レンズ４６、およびレーザーセンサー４７が配列されている。なお、撮像装置４５に透過光４４以外のノイズ光、例えば乱反射光や他の光源からの光などが入ることがあるので、これらを遮断するために撮像装置４５の入射側にフィルター１１を設けている。ノイズ光が入射する恐れがなければフィルター１１は省略しても良い。
【００３３】
半導体レーザー発生素子４１から射出されたレーザー光の光束は組み合わせレンズ４２により所定の大きさに拡大された照射野を持つ平行光４３となってびん２を透過する。このように照射野を拡大することにより検査範囲を拡大することができ、より信頼性の高い結果を得ることができる。透過光４４は撮像装置４５へと入射して、凸レンズ４６により、収斂されてレーザーセンサー４７に至り、光量測定される。
【００３４】
図９は、検査装置３９をラインに組み込んだ場合の一例を示す。びん２を図の右上方から左下方に搬送するコンベア５０をはさんで、レーザー光射出装置４０と撮像装置４５とが配置され、両者の間が検査エリアとなっている。検査エリアの搬送面側部には、びん２がコンベア５０により検査エリアに到達したことを感知するびん検出センサー５１が設けられている。さらにこの近傍にはセンサーアンプ５２が備えられており、センサーアンプ５２と、レーザー光射出装置４０および撮像装置４５との間は信号の送受信が可能となっている。
【００３５】
コンベア５０によりびん２が検査エリアに達すると、センサー５１がこれを感知して、図１２の空びん検査装置制御盤６１へ「びんあり信号」５４を発信する。一方、レーザー光射出装置４０は稼動中は連続的にレーザー光を発生し続けている。検査域に達したびん２からの透過光量が所定値より低い場合、すなわちレーザーセンサー４７の発生電圧が所定値より低い場合には、センサーアンプ５２を介して、びん排出機構（図１２参照）へと「びん排出信号」を発信し、びん２は不良びんとしてライン外に排出される。これについても後に詳述する。
【００３６】
なお、上記の実施の形態では、検査域拡大のため、レーザー光射出装置４０と撮像装置４５にレンズ４２、４６を配列する例を示したが、広い範囲を検査しなくとも全体の劣化状態が判定可能である場合には、これらを省略することも可能である。
【００３７】
図１０、１１は、検査装置３９により、コーティング膜の劣化の程度が異なる５種類のサンプルびんを検査した結果を示したものである。図の縦軸は、透過光のうち図１０は波長６７０ｎｍの透過光によるレーザーセンサー４７の起電圧（Ｖ：ボルト）を、図１１は波長７８０ｎｍの透過光によるレーザーセンサー４７の起電圧（Ｖ：ボルト）をあらわしている。一方図の横軸は、びんコーティング膜の劣化の程度を表している。グレード０は劣化がないこと、グレードＩＶは劣化が激しいこと、グレードＩ〜ＩＩＩはそれらの中間にある劣化状態、左右２本のグラフのうち左側のグラフは乾燥状態のびんについて測定した結果、右側のグラフは濡れた状態のびんについての結果である等、第１の実施の形態の場合と同様である。ここにおいても、びんが乾燥状態にあっても濡れた状態でも、コーティング膜の劣化の程度に応じてスペクトル積分値に明瞭な差が認められる。
【００３８】
図１２は本発明によるびん検査装置が組み込まれた検査ラインの一例を示す平面図である。本検査ラインでは、未検査びん７０を搬入するコンベア８０と、びんの欠陥検出用のカメラ等が適宜組み込まれたターンテーブル群８１、８２、８３、８４と、他社びん７３を排出するコンベア８７と、不良びん７２を排出するコンベア８６と、良びん７１を充填等の次工程に搬送するコンベア８５とによってびんの搬送が行われている。また図のＡ点には、本発明にかかる検査装置６３、６４が、Ｂ点においては他社びんを特定して排出する排出機構が、Ｃ点においては、本発明にかかる検査装置や他の検査装置からの排出信号を受けて該当する不良びんを排出する排出機構８８が、ライン近傍にはライン全体の制御を司る空びん検査機制御盤６１が配置されている。
【００３９】
図の左上方からコンベア８０にて連続的に搬入される未検査びん７０は、Ａ点において本発明の検査装置６３、６４によりコーティング膜劣化有無の判定を受ける。ここで劣化している旨の判断がなされると、検査装置６３、６４から空びん検査機制御盤６１に向けて「びん排出信号」６５を発する。「びん排出信号」６５を受けた空びん検査機制御盤６１は、センサー３１、５１からのびんあり信号とびん排出信号との同期をとり、他の検査機からの情報も含めて不良びん排出機構８８に対して当該びんが到達した時点にあわせて排出が行われるように「排出命令」６６を発し、不良びん７２の排出が行われる。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明したように、検査光に特定波長の光を用いることにより、分布を持った波長の光を検査光として使用した場合に比較して、感度の高い検査を行うことができる。また、びんが乾燥状態にあっても濡れ状態にあっても安定して感度の高い検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プリズムにより分光して検査を行うオフライン検査装置の図。
【図２】レーザー光照射装置を用いたオフライン検査装置の図。
【図３】分光光度計を用いて乾燥状態のびんを測定した結果。
【図４】分光光度計を用いて濡れた状態のびんを測定した結果。
【図５】分光プリズムを用いたびん検査装置を示す図。
【図６】分光プリズムを組み込んだびん検査ラインのブロック図。
【図７】図５のびん検査装置での測定結果。
【図８】レーザー光照射装置を用いたびん検査装置を示す図。
【図９】レーザー光照射装置が組み込まれたびん検査ラインのブロック図。
【図１０】図８のびん検査装置での測定結果であって、レーザー光の波長が６７０ｎｍの場合。
【図１１】図８のびん検査装置での測定結果であって、レーザー光の波長が７８０ｎｍの場合。
【図１２】本発明によるびん検査装置が組み込まれた検査ラインの一例を示す平面図。
【符号の説明】
１ 光照射手段（検査光射出手段）
２ びん
３ 分光プリズム
１９ 検査装置
２５ 撮像装置
３３ 画像処理・判定用ＰＣ（判別手段）
３９ 検査装置
４０ レーザー光射出装置（特定波長光射出手段）
４５ 撮像装置
５２ センサーアンプ（判別手段）

Claims (8)

1. コーティング膜が形成されたびんの前記コーティング膜の劣化度合を検査する検査装置であって、
   光を透過する被検査体である前記びんに検査光を射出する検査光射出手段と、前記検査光のうち前記被検査体を透過した透過光を撮像して撮像信号を出力する撮像手段と、前記撮像信号および予め設定した基準データに基づいて前記被検査体の状態を判別する判別手段とを備え、
   前記撮像手段には、前記透過光から前記コーティング膜の劣化度合を反映する特定波長範囲にある特定波長の光のみを選択する波長選択手段が備えられ、
   前記特定波長は６７０ｎｍまたは７８０ｎｍのいずれかである
   ことを特徴とする検査装置。
2. 前記波長選択手段には分光プリズムが備えられていることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. コーティング膜が形成されたびんの前記コーティング膜の劣化度合を検査する検査装置であって、
   光を透過する被検査体である前記びんに検査光を射出する検査光射出手段と、前記検査光のうち前記被検査体を透過した透過光を受光して受光信号を出力する信号処理手段と、前記受光信号および予め設定した基準データに基づいて前記被検査体の状態を判別する判別手段とを備え、
   前記検査光射出手段には、前記コーティング膜の劣化度合を反映する特定波長範囲にある特定波長の検査光を射出する特定波長光射出手段が備えられ、
   前記特定波長は６７０ｎｍまたは７８０ｎｍのいずれかである
   ことを特徴とする検査装置。
4. 前記特定波長光射出手段には、レーザー光射出装置が備えられていることを特徴とする請求項３に記載の検査装置。
5. コーティング膜が形成されたびんの前記コーティング膜の劣化度合を検査する検査方法であって、
   光を透過する被検査体である前記びんに検査光を照射するステップと、
   前記検査光のうち前記被検査体を透過した透過光を前記コーティング膜の劣化度合を反映する特定波長範囲にある特定波長の光に分光するステップと、
   前記特定波長の光を撮像して、撮像信号を出力するステップと、
   前記撮像信号および予め設定した基準データに基づいて前記被検査体の状態を判別するステップと、
   を備え、
   前記特定波長は６７０ｎｍまたは７８０ｎｍのいずれかである
   ことを特徴とする検査方法。
6. 前記透過光を特定波長の光に分光するステップは、分光プリズムにより前記透過光を前記特定波長の光に分光するステップであることを特徴とする請求項５に記載の検査方法。
7. コーティング膜が形成されたびんの前記コーティング膜の劣化度合を検査する検査方法であって、
   光を透過する被検査体である前記びんに前記コーティング膜の劣化度合を反映する特定波長範囲にある特定波長の検査光を照射するステップと、
   前記検査光のうち前記被検査体を透過した透過光を受光して、受光信号を出力するステップと、
   前記受光信号および予め設定した基準データに基づいて前記被検査体の状態を判別するステップと、
   を備え、
   前記特定波長は６７０ｎｍまたは７８０ｎｍのいずれかである
   ことを特徴とする検査方法。
8. 前記特定波長の検査光を照射するステップは、レーザー光を照射するステップであることを特徴とする請求項７に記載の検査方法。

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