JP3658326B2 - 液体充填容器内の異物検査装置及びその方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペットボトル等の液体を充填した容器内の充填液中に混入した異物検出に好適な異物検査装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ペットボトル等のプラスチック容器内の充填液中に固形異物が混入することがある。この異物の検出法の従来例ではまずコンベア搬送中の容器を回転して充填液中の異物を容器内で回転移動させた状態とし、次に容器を一時停止し、停止期間中にカメラから複数枚の映像を撮影し、撮影後搬送を再開する。この撮影では、複数の映像間で同一位置に写るように連続撮影し、これらの映像の差をとることにより、複数の映像間で同一位置にある映像を静止している容器及び搬送装置映像として除去し、充填液中に混入した異物の有無判定を行う。また、前記同様充填液中の異物を容器内で移動させた状態で、カメラ及び照明を被検体と一緒に移動させることにより、容器が複数の映像間で同一位置に写るように連続撮影し、これらの映像の差をとることにより、複数の映像間で同一位置にある映像を静止している容器及び搬送装置映像として除去し、充填液中に混入した異物の有無判定を行う（特開平１１−３３７５０５号参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
搬送中に容器内を停止させる場合、急停止すると充填液中に気泡が発生し、気泡と異物との画像上の分離が困難であり、搬送装置も停止・再開を繰り返すため複雑で高価なものになるという問題がある。
搬送したままで容器内を検査する場合、容器と一緒にカメラを移動させるため、撮影した複数の映像間にずれがあると、映像間の差を取った結果の映像に映像のずれた部分が残り、容器及び搬送装置映像等と充填液中の異物を分離することが難しく、異物の検出精度が落ちるという問題がある。また、搬送装置に高い精度が要求されるとともに、構造が複雑で高価なものになる。
また、同一映像に対する撮影映像の枚数を多くすれば検査精度を向上させることが可能であるが、前記２つの方法とも、撮影した映像自体で映像間の差をとり結果映像から異物の有無を判定しているため、撮影映像を多くすると処理時間がかかり検査を高速に行なえないという問題がある。
また、画像処理装置には、多数のパラメータがあり、これを決定するために多大な労力を必要としているという問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、搬送中の液体充填容器を回転させた上で、搬送路の複数の系路上でＴＶカメラで撮像する手段と、この複数枚の映像を取込む映像記録部と、各映像の２値化処理を行う２値化処理部と、この２値化後の各映像内で一定輝度が連続する個所を見つけ、順に番号付けを行うラベリング処理部と、各映像内の番号付けされた個々のラベル毎の位置・面積を抽出する抽出部と、各映像毎に、あらかじめ登録した個所又は位置を基準点として検出する基準点検出部と、前記抽出部で求めた各ラベル毎の位置を基準点からの相対位置に変換する座標変換部と、この相対位置が同一又は近似の位置にある、各映像に共通なラベルであって且つ面積が同一又は近似するラベルを固定画像を示すラベルとして除去する分離部と、各映像で除去されずに残ったラベルを液内異物画像を示すラベルと判定する判定部と、を含む液体充填容器内の異物検査装置を開示する。
【０００５】
更に本発明は、上記抽出部は、各ラベレについて、位置・面積の他に重心を抽出する手段を有し、上記分離部は、面積及び重心が同一又は近似するラベルを固定画像を示すラベルとして除去する手段を有するものとする液体充填容器内の異物検査装置を開示する。
更に本発明は、上記判定部は、液内異物の判定と共に、各液内異物の個数及び面積をも検出するものとした液体充填容器内の異物検査装置を開示する。
【０００６】
更に本発明は、搬送中の液体充填容器を回転させた上で、搬送路の複数の系路上でＴＶカメラで撮像するステップと、この複数枚の映像を記録部に取込む映像記録ステップと、記録部各映像の２値化処理を行う２値化処理ステップと、この２値化後の各映像内で一定輝度が連続する個所を見つけ、順に番号付けを行うラベリング処理ステップと、各映像内の番号付けされた個々のラベル毎の位置・面積を抽出する抽出ステップと、各映像内であらかじめ登録した個所又は位置を基準点として検出する基準点検出ステップと、前記抽出ステップで求めた各ラベル毎の位置を基準点からの相対位置に変換する座標変換ステップと、この相対位置が同一又は近似の位置にある、各映像に共通なラベルであって且つ面積が同一又は近似するラベルを固定画像を示すラベルとして除去する分離ステップと、各映像で除去されずに残ったラベルを液内異物画像を示すラベルと判定する判定ステップと、を含む液体充填容器内の異物検査方法を開示する。
更には本発明、上記抽出ステップは、各ラベルについて、位置・面積の他に重心を抽出するステップを有し、上記分離ステップは、面積及び重心が同一又は近似するラベルを固定画像として除去するステップを有するものとする液体充填容器内の異物検査方法を開示する。
更には本発明、上記判定ステップは、液内異物画像を示すラベルとして判定と共に、各液内異物の個数及び面積をも検出するものとした液体充填容器内の異物検査方法を開示する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態例に係る容器中の異物検出を、図を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態例に係る異物検査装置の全体構成を示す。
ベルトコンベア等の搬送装置３上を、次々にペットボトル容器１を搬送させる。搬送装置２には、容器回転・停止機構２があり、容器を回転・停止させて内部の充填液を移動させる。照明装置５、及び固定設置の１台のＴＶカメラ４は、その前方搬送路に沿って、照明装置５と対向して設けてあり、通過する容器１の撮影を行う。この通過時には容器１内の充填液は回転移動しており、これをＴＶカメラ４が撮像する。ＴＶカメラ４は、自己の撮影視野中を移動中の容器１について、複数点で撮影を行う。この複数枚（ １〜 ｎ）の画像は画像処理装置６に送られる。
【０００８】
画像処理装置６は、映像記憶部７、２値化処理部８、ラベリング処理部９、特徴量処理部１０、基準点検出部１１、始点・終点座標変換部１２、移動映像分離部１３、結果判定部１４、特徴量メモリ１５、異物情報分析部１６、結果統計部１７、閾値設定部１８、基準点データ設定部１９、判定条件部２０、から成る。
【０００９】
この実施の形態は、液体を充填したペットボトル等の容器を容器ごと回転・停止させる被検体回転・停止機構２を持つ搬送装置３により、容器のみを回転させ、容器を撮影する直前にこの回転を停止させ、搬送中に少なくとも１台の固定ＴＶカメラ４とこれに対向する照明５により、容器を連続撮影する。これにより充填液中に混入した異物は容器に対して移動することから、前記撮影の複数枚映像を画像処理装置６にて処理及び比較し、充填液中異物の有無判定を行う。容器の回転は搬送させながら行ってもよく、搬送を一時停止させた上で行ってもよい。
【００１０】
映像記憶部７は、ＴＶカメラ４で撮像した映像を入力し記憶する。２値化処理部８は、記憶した映像を設定部１８の設定閾値との比較をした上で２値化する。ラベリング処理部９は、２値化映像中の一定輝度が連続する個所毎に、見つけた順に番号付け（以下番号付けされた固まりをラベル画像と呼ぶ）を行う。例えば連続する個所が４個あれば、ラベル画像１〜４となる。特徴量抽出部１０は、各映像の番号付けされたラベル画像個々の位置（例えば始点と終点）、面積や重心等の特徴量を数値情報として抽出する。基準点検出部１１は、映像の中から設定部１９の基準点データをもとに基準点を検出する。座標変換部１２は、ラベル位置（始点・終点）を基準点からの相対座標に変換する。移動映像分離部１３は、特徴量メモリ１５について、複数枚の映像間で同一特徴量を持つラベルを容器そのもの及び搬送装置映像として除去する。結果判定部１４は、判定条件部２０の条件をもとに異物の有無を判定する。異物情報解析部１６は、以後の検査のための参考情報を得る手段であって、例えば異物の面積、個数といった容器中の異物に関する情報を得る。結果統計部１７は、検査結果の各種統計値を得る。この手段１６、１７はあくまで、以後の検査のためのデータを得るためのものである。
【００１１】
図２に充填液中の異物の検査方法のフローチャートを示す。
前記搬送装置３により、容器内の充填液のみ移動している状態で搬送されている容器をカメラで連続撮影し、撮影した複数枚の映像を画像処理装置６に入力し、複数枚の映像を記録する（フローＦ₁〜Ｆ₃）。
この記録映像を用い、２値化処理部８にて設定部１８による設定閾値を基準に２値化処理する（フローＦ₄）。閾値は、容器自体の材質や形状、照明等により最適値が変わるため、あらかじめ実験により求める。
次に、２値化映像を用い、ラベリング処理部９にて映像中の一定輝度以上が連続する個所を見つけ、見つけた順に番号付けを行う（フローＦ₅）。図３（ａ１）〜（ａｎ）にｎ個の映像１〜ｎに対する２値化処理映像を、図３（ｂ１）〜（ｂｎ）にｎ個の映像１〜ｎに対するにラベリング処理後のラベル映像を示す。即ち、図３（ａ１）〜（ａｎ）は、ＴＶカメラ４の視野内に入って撮像された移動中の容器画像１〜ｎの２値化画像であり、それぞれ撮像位置が異なる。更に充填液が内部で回転していることから、異物等があれば、その画像位置が異なる。図３（ａ１）〜（ａｎ）では、容器の外周がキャップを含めて連続的な画像であり、これが図３（ｂ１）〜（ｂｎ）のラベル１、容器の外周肩口には容器自体の外周に付着したゴミの画像があり、これがラベル２、液遊する異物画像をラベル３、印字や刻印等の画像をラベル４としている。ラベル１の左上頂点が始点Ｓ、右下端点が始点Ｅであり、ラベル２〜４も同様に始点、終点が得られる。更に、ラベル１〜４のそれぞれについて、面積、重心を求める（フローＦ₆、Ｆ₇）。これらの抽出した始点、終点、面積、重心が特徴量となる。
【００１２】
図４（ａ１）〜（ａｎ）は、図３（ｂ１）〜（ｂｎ）のラベル１〜４の数値化された抽出特徴量の事例を示す。ここで、図中の「輝度１〜４」とはラベル番号付けされたその番号を異なる輝度として置換したものである。図４（ｂ１）〜（ｂｎ）は、移動映像の分離部１３による処理結果を示すが、これについては後述する。
【００１３】
フローＦ₈では、基準点検出部１１によって、特徴量抽出部１０にて抽出した個々のラベルに対する数値化された特徴量と、あらかじめ全撮影映像内に存在する部分を基準点として登録した基準点データ１９とを比較し、各ラベル画像の中の同一又は最も類似している位置を各映像内の基準点として検出する。基準点は、全撮影映像内で共通に撮影されている部分で、被検体、搬送装置の特徴のある部分、または、被検体、搬送装置等にあらかじめ設けた特徴を持つ基準マーク部分を基準点とする。図３の例では、容器の形状であるラベル画像１のキャップ底部中央位置を基準点データとし、他のラベル画像２〜ｎについて、この基準点データに一致又は近い部位を基準点として検出している。設定部１９の基準点データは、あらかじめ設定した基準点のラベルの特徴量を、実験により求め、画像処理装置に登録して使用する。
また、基準点検出部１１の処理は、前記方法の他に、投影分布、頻度分布等により基準点の特徴を捕らえ、基準点の座標を検出する方法 等により基準点を検出可能である。
【００１４】
フローＦ₉、Ｆ₁₀では、座標変換部１２によって、前記特徴量抽出部１０にて抽出した個々のラベルの特徴量の中の、位置をパラメータとする特徴量に関して、前記基準点検出部１１にて検出した基準点位置に対する相対座標に変換する。以上２値化処理部８から特徴量座標変換部１２までの処理を撮影した全映像に対して行い、結果を特徴量メモリ１５に格納する。
【００１５】
フローＦ₁₁では、移動映像分離部１３によって、個々の映像間で数値化された特徴量を比較し、ほぼ同一な特徴量を持つラベル画像を除去する。被検体自身の容器の模様、容器に付着したごみ、搬送装置といった映像は、基準点に対して静止している映像であり、充填液中で移動しているものは各映像間で基準点に対して移動している映像のため、個々のラベル画像の数値化された特徴量より、基準点に対して移動している映像に相当するラベル画像の特徴量のみ残すことで、移動映像のみ分離する。図４（ｂ１）〜（ｂｎ）に移動映像分離後の残ラベルの特徴量を示す。
【００１６】
フローＦ₁₂では、結果判定部１４によって、残ったラベル画像から、実験により求められたある判定条件２０以内の数値化された特徴量を持つラベルを異物として判定する。異物としては、ペットボトル製造時のこげ、ばり等がある。判定条件部２０の条件値は、被検体特有な液中の成分の映り込み、照明のバラツキ、等の影響により除去出来なかった微少なラベルを異物と判定しない様にするため、あらかじめ実験により最適値を求めて設定したものである。判定処理は、図４（ｂ１）〜（ｂｎ）を検索して行う。即ち、ラベル１、２、４については始点、終点、面積、重心が大きな相異はないがラベル３については、始点、終点、面積、重心がそれぞれ大きく異っている。そこでラベル３を異物と判定する。
【００１７】
また、異物情報解析部１６にて、残った各映像のラベルより、異物の面積、個数、といった被検体中にある異物に関する情報を求める。個々の映像で異物と判定したラベルの個数の内最大値が、その被検体内の充填液中に含まれる異物の個数であり、その異物の大きさの最大値も、各映像の残ラベル中で最大の面積として算出する。
結果集計部１７にて、判定結果及び前記異物情報解析部１６結果より検査数、異物有無判定数と共に異物の大きさ・個数、異物発生頻度等の来歴、統計処理を行う。
前記来歴、統計処理データは、前記閾値１８、基準点データ１９、判定条件２０といった実験により最適値を求める際のデータとして使用すると共に、検査中の生産管理データとして公開する。
【００１８】
また、容器が不透明の場合、前記カメラ４・照明５に変わりＸ線カメラ、Ｘ線源を用いることで不透明容器の充填液中の異物検査を行うことが可能である。
被検体１は、前記ペットボトル以外にも、容器の透明・不透明によらず、飲料缶、飲料ビン、等容器内に充填した液体に対し、充填液中の異物検査を行うことが可能である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、被検体の撮影を被検体搬送中に実施でき、かつ被検体と一緒にカメラを移動させて撮影する必要が無いことから、搬送装置をシンプルに構成することが出来、低価格で、かつ信頼性の高い装置を提供することが出来る。
さらに、撮影した映像を数値化された特徴量に変換して処理するため、情報量が圧縮され高速な処理が可能であり、同一被検体に対して撮影する映像の枚数を増やし、検査精度の向上を図ることが容易となる。
また、判定結果、及び異物の面積・個数等を算出し、来歴、統計をとることにより、効率よく生産管理を行うことが出来ると共に、実験時には最適な検査装置パラメータを効率よく決定することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態例に係る異物検出装置の全体構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態例に係る異物検方法のフローチャートである。
【図３】図１の異物検査装置により撮影した映像の処理例図を示す。
【図４】図３の事例に対する特徴量比較例図を示す。
【符号の説明】
１ 容器
２ 被検体回転・停止機構
３ 搬送装置
４ カメラ
５ 照明
６ 画像処理装置
７ 映像記録部
８ ２値化処理部
９ ラベリング処理部
１０ 特徴量抽出部
１１ 基準点検出部
１２ 特徴量座標変換部
１３ 移動映像分離部
１４ 結果判定部
１５ 特徴量メモリ
１６ 異物情報解析部
１７ 結果統計部
１８ 閾値
１９ 基準点データ
２０ 判定条件

Claims (6)

1. 搬送中の液体充填容器を回転させた上で、搬送路の複数の系路上でＴＶカメラで撮像する手段と、この複数枚の映像を取込む映像記録部と、各映像の２値化処理を行う２値化処理部と、この２値化後の各映像内で一定輝度が連続する個所を見つけ、順に番号付けを行うラベリング処理部と、各映像内の番号付けされた個々のラベル毎の位置・面積を抽出する抽出部と、各映像毎に、あらかじめ登録した個所又は位置を基準点として検出する基準点検出部と、前記抽出部で求めた各ラベル毎の位置を基準点からの相対位置に変換する座標変換部と、この相対位置が同一又は近似の位置にある、各映像に共通なラベルであって且つ面積が同一又は近似するラベルを固定画像を示すラベルとして除去する分離部と、各映像で除去されずに残ったラベルを液内異物画像を示すラベルと判定する判定部と、を含む液体充填容器内の異物検査装置。
2. 上記抽出部は、各ラベレについて、位置・面積の他に重心を抽出する手段を有し、上記分離部は、面積及び重心が同一又は近似するラベルを固定画像を示すラベルとして除去する手段を有するものとする請求項１の液体充填容器内の異物検査装置。
3. 上記判定部は、液内異物の判定と共に、各液内異物の個数及び面積をも検出するものとした請求項１又は２の液体充填容器内の異物検査装置。
4. 搬送中の液体充填容器を回転させた上で、搬送路の複数の系路上でＴＶカメラで撮像するステップと、この複数枚の映像を記録部に取込む映像記録ステップと、記録部各映像の２値化処理を行う２値化処理ステップと、この２値化後の各映像内で一定輝度が連続する個所を見つけ、順に番号付けを行うラベリング処理ステップと、各映像内の番号付けされた個々のラベル毎の位置・面積を抽出する抽出ステップと、各映像内であらかじめ登録した個所又は位置を基準点として検出する基準点検出ステップと、前記抽出ステップで求めた各ラベル毎の位置を基準点からの相対位置に変換する座標変換ステップと、この相対位置が同一又は近似の位置にある、各映像に共通なラベルであって且つ面積が同一又は近似するラベルを固定画像を示すラベルとして除去する分離ステップと、各映像で除去されずに残ったラベルを液内異物画像を示すラベルと判定する判定ステップと、を含む液体充填容器内の異物検査方法。
5. 上記抽出ステップは、各ラベルについて、位置・面積の他に重心を抽出するステップを有し、上記分離ステップは、面積及び重心が同一又は近似するラベルを固定画像として除去するステップを有するものとする請求項４の液体充填容器内の異物検査方法。
6. 上記判定ステップは、液内異物画像を示すラベルとして判定と共に、各液内異物の個数及び面積をも検出するものとした請求項４又は５の液体充填容器内の異物検査方法。

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