JP3886380B2 - ペットボトルの検査用照明装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペットボトルの検査に用いられる照明装置に係り、特にＣＣＤカメラと画像処理装置を備えた検査装置に用いられ、ペットボトルの底部の凹凸部の陰影の影響を受けることなくペットボトル底部の汚れやペットボトル底部に付着した異物を検出するための検査用照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から飲料等の容器として、透明なプラスチックの容器であるペットボトルが多用されている。ペットボトルの底部の中心には、ゲートと呼ばれるペットボトル成型時にできるプラスチック注入口の跡がある。またペットボトルの底部の強度を補強するためのリブ状の凹凸部がある。従来から、ペットボトルの底部の汚れや底部に付着した異物を撮像によって検査する検査装置がある。この検査装置は、多数のＬＥＤを全面に配列した光源と、この光源のやや上方に配置された平板上の拡散板とからなり、被検査対象であるペットボトルの下方に配置された照明装置と、ペットボトルの上方に配置されたＣＣＤカメラと、ＣＣＤカメラに接続された画像処理装置とを備えている。そして、ペットボトルの底部側から照明装置によりペットボトルの底部を照明し、底部を透過した光をＣＣＤカメラにより撮像し、得られた画像を画像処理装置により処理してペットボトルの底部に付着した異物等を検出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のペットボトル底部の検査装置においては、光源からの光は拡散板を透過し拡散光となり、この拡散光はペットボトルの底部の全面に渡って均一に入射する。そして、ペットボトルの底部を透過した光はＣＣＤカメラに入射する。この場合、拡散光はペットボトル底部に均一に入射するため、ペットボトルの底部に形成されたゲートや凹凸部の陰影が強く出るため、ＣＣＤカメラで得られた画像はゲート部や凹凸部が暗くなり、このゲート部や凹凸部の汚れ及びゲート部や凹凸部に付着した異物を検出することができないという問題点がある。
【０００４】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、ペットボトルの底部のゲートや凹凸部の陰影の影響を受けることなく、ペットボトル底部の汚れやペットボトル底部に付着した異物を精度よく検出するための検査用照明装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の検査用照明装置は、ペットボトルの底部を撮影して検査するための検査装置に用いられる照明装置において、ペットボトルの底部に対向して配置されたリング状の光源と、ペットボトルの底部と前記リング状の光源との間に配置され、中心部に開口を有した拡散板と、ペットボトルの底部から最も離間して配置され、前記リング状光源を前記拡散板とにより挟むようにして配置された拡散反射板とを備え、前記リング状の光源から放射された光は、前記拡散板を透過してペットボトルの底部に入射する第１光路と、拡散板の開口を通過してペットボトルの底部に直接入射する第２光路と、拡散板で反射された後に更に拡散反射板で反射され拡散板の開口を通過してペットボトルの底部に入射する第３光路とをとることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の１態様においては、前記第１光路をとる光は、ペットボトル底部の外周部に入射することを特徴とする。
本発明の１態様においては、前記第２光路をとる光は、ペットボトル底部の中央部付近にある凹凸部に入射することを特徴とする。
本発明の１態様においては、前記第３光路をとる光は、ペットボトル底部の中央部に入射することを特徴とする。
また本発明のペットボトルの底部検査装置は、上述した照明装置と、ペットボトルの口部の上方に配置されペットボトルの底部を透過した光を撮影する撮像手段と、撮像手段で得られた画像を処理する画像処理装置とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明によれば、リング状の光源から放射された光の一部は、拡散板の開口を通過してペットボトルの底部に入射し、底部の凹凸部を明るくするための直接照明光として機能し、またリング状の光源から放射された光の一部は、拡散板を透過して拡散光となってペットボトルの底部に入射する拡散光による透過照明光として機能し、さらにリング状の光源から放射された光の一部は、拡散板および拡散反射板により二次反射して拡散光となってペットボトルの底部に入射する拡散光による透過照明光として機能する。
【０００８】
前記直接照明光は、主として底部にある凹凸部の照明に寄与し、この部分を明るく照らし、前記透過照明光は、ペットボトルの底部を透過して撮像手段に入射する。従来の照明装置にあっては、凹凸部の照明ができないために、この凹凸部が暗い画像となっていたが、本発明によれば、直接照明光と透過照明光とを組み合わせることにより、凹凸部の照明が可能となり、この凹凸部は他の部分と同程度の明るさの画像になるため、凹凸部に汚れや異物があれば、この部分は暗い画像となり、これらの汚れや異物を検出することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るペットボトルの検査用照明装置の実施形態を図１乃至図５を参照して説明する。
図１は、本発明の照明装置を用いて検査するペットボトルを示す図であり、図１（ａ）はペットボトルの概略正面図、図１（ｂ）はペットボトルの底部の概略斜視図である。図１（ａ）に示すように、ペットボトル１は胴部１ａと底部１ｂと口部１ｃとを有している。ペットボトルの底部１ｂには、図１（ｂ）に示すようにペットボトル成型時におけるプラスチック注入口の跡であるゲート１ｄと、ペットボトルの底部の強度を補強するための半径方向に放射状に延びるリブ状の凹凸部１ｅがある。
【００１０】
図２は、本発明の照明装置を備えたペットボトルの底部検査装置の基本構成を示す模式図である。ペットボトル１の下方には、ペットボトル１の下方からペットボトル１の底部１ｂを照明する照明装置２が配置されている。ペットボトル１の上方には、ペットボトル１の底部１ｂを透過した透過光を撮影するＣＣＤカメラ３が配置されている。ＣＣＤカメラ３はペットボトルの口部側からペットボトル１の底部１ｂを透過した透過光を撮影するようになっており、ＣＣＤカメラ３はＣＣＤカメラ３で得られた画像を処理する画像処理装置４に接続されている。ここで、ＣＣＤカメラ３は撮像手段を構成している。
【００１１】
前記照明装置２は、リング状に多数のＬＥＤ（発光ダイオード）を配列することにより構成された光源５と、光源５の上方に配置されペットボトル１の底部１ｂに対向するように配設されたリング状の拡散板６と、光源５の下方に配置され平板からなる円形状の拡散反射板７とから構成されている。光源５は概略円錐状の凹面からなる支持面Ｓの全面に渡って配列された多数のＬＥＤから構成されている。拡散板６は環状の本体部６ａと中心にある円形状の開口６ｂとを有している。拡散板６の本体部６ａは、進入した光線をあらゆる角度に屈折させる作用を有する材質からなる板状体からなり、樹脂材（例えばアクリル樹脂）に光を屈折させる粒子を添加して成型した板材や、表面に微細な凹凸を有する擦りガラスなどから構成されている。
【００１２】
また拡散反射板７は乳白色の樹脂材（例えばアクリル樹脂）からなり、その上面は反射拡散面を構成しており、この反射拡散面により光源５からの光を反射すると共に反射時に光を拡散させるようになっている。図２に示すように、光源５は、ペットボトル側の拡散板６と、ペットボトルから離間した位置にある拡散反射板７とにより挟まれたように配置されている。
【００１３】
図３は、拡散板６と拡散反射板７との関係を示す平面図である。図３に示すように、拡散板６と拡散反射板７との外径は略同一であり、拡散板６の開口６ｂを介して拡散反射板７が見えている。光源５からの光は、その一部が拡散板６の本体部６ａを透過する際に拡散して拡散光になってペットボトル１の底部１ｂに入射し、またその一部が開口６ｂを通過してペットボトル１の底部１ｂに直接に入射し、更にその一部が拡散板６の本体部６ａにより反射された後に更に拡散反射板７により反射され、拡散板６の開口６ｂを通過してペットボトル１の底部１ｂに入射する。なお、拡散板６の真上には、透明保護アクリル板８が配置されており、照明装置２が保護されるようになっている。
【００１４】
次に、前述のように構成された照明装置を備えたペットボトルの底部検査装置の作用を説明する。リング状の光源５から放射された光は、拡散板６の本体部６ａを透過してペットボトル１の底部１ｂに入射する第１光路Ｌ１と、拡散板６の開口６ｂを通過してペットボトル１の底部１ｂに直接入射する第２光路Ｌ２と、拡散板６の本体部６ａで反射された後にさらに拡散反射板７で反射され拡散板６の開口６ｂを通過してペットボトル１の底部１ｂに入射する第３光路Ｌ３とをとる。第１光路Ｌ１をとる光は、主としてペットボトル底部の外周部に入射し、この部分を透過してＣＣＤカメラ３に入射する。また第２光路Ｌ２をとる光は、主としてペットボトル底部の中央部付近にある凹凸部１ｅに入射し、この凹凸部１ｅにて拡散反射してこの部分全体を明るく照らすと共に、その一部は凹凸部１ｅを透過してＣＣＤカメラ３に入射する。一方、第３光路Ｌ３をとる光は、主としてペットボトル底部の中央部に入射し、この部分を透過してＣＣＤカメラ３に入射する。
【００１５】
図４は、従来の照明装置を用いて撮像して得られた画像と本発明の照明装置を用いて撮像して得られた画像を示す図であり、図４（ａ）および図４（ｃ）は従来の照明装置を用いて得られた画像を示し、図４（ｂ）および図４（ｄ）は本発明の照明装置を用いて得られた画像を示す。図４（ａ）および図４（ｃ）から明らかなように、従来の照明装置を用いた場合には、ゲート１ｄと凹凸部１ｅの陰影は強く出るために、画像はゲート１ｄや凹凸部１ｅが暗部１０になって、このゲート１ｄや凹凸部１ｅの汚れや焦げ、およびこの部分に付着した異物を検出することができない。ここで、実際に検査すべき欠陥は汚れや焦げ、または異物によって生じる黒色部等の遮光性欠陥であるが、ここではテスト用の擬似汚れ２５としてペットボトル底部の半径方向に複数個の粘着テープを付している。
【００１６】
これに対して、図４（ｂ）および図４（ｄ）に示すように、本発明の照明装置を用いて得られた画像は、ゲート１ｄや凹凸部１ｅの陰影の影響を受けることなく、これらゲート１ｄや凹凸部１ｅに対応した画像は明るい画像になっている。したがって、たとえゲート１ｄや凹凸部１ｅが汚れていたとしても、またこの部分に異物が付着していたとしても、これらの汚れや異物は符号２５（擬似汚れ）として示されるように暗い画像になるために、これらの欠陥を確実に検出することができる。
【００１７】
図５は、上述したペットボトルの底部検査装置を備えたペットボトル検査装置の平面図である。図５に示すように、ペットボトル検査装置は、ペットボトル１を装置内に搬入するとともに検査後のペットボトル１を搬出する搬出入コンベヤ１２と、ペットボトル１の胴部や口側面を検査するメインロータ部１３と、搬出入コンベヤ１２からペットボトル１を受け取ってメインロータ部１３に供給する入口スターホイール１４と、メインロータ部１３において胴部や口側面の検査が終了した容器１を搬出する出口スターホイール１５とを備えている。図２に示す本発明の照明装置を備えたペットボトルの底部検査装置２０は、出口スターホイール１５の箇所に設置されている。
【００１８】
搬出入コンベヤ１２は入口スターホイール１４および出口スターホイール１５に隣接して配置されており、この搬出入コンベヤ１２上には、ペットボトル１を一定間隔で入口スターホイール１４に供給するインフィードスクリュー１７が設置されている。検査対象となるペットボトル１は、搬出入コンベヤ１２により連続的に矢印Ａ方向から搬入され、インフィードスクリュー１７により一定の間隔が形成されて入口スターホイール１４に受け渡される。
【００１９】
ペットボトル１は、入口スターホイール１４によってメインロータ部１３に搬送される。このメインロータ部１３にはペットボトル１の胴部や口側面の検査を行うための照明およびＣＣＤカメラからなる検査部（図示せず）が設置されており、これら胴部および口側面等の検査を受ける。メインロータ部１３において検査が終了したペットボトル１は出口スターホイール１５に受け渡され、この出口スターホイール１５により搬送されている間に、前述した底部検査装置２０によりペットボトル１の底部１ｂの検査が行われる。出口スターホイール１５により搬送されている間に最終的な検査が終了し、検査結果に応じて良品と判断されたペットボトル１は搬出入コンベヤ１２に戻され次工程に搬送され、不良品と判断されたペットボトル１はリジェクトシュート１６に排出される。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ペットボトルの底部のゲートや凹凸部の陰影の影響を受けることなく、ペットボトルの底部の汚れや底部に付着した異物を精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の照明装置を用いて検査するペットボトルを示す図であり、図１（ａ）はペットボトルの概略正面図、図１（ｂ）はペットボトルの底部の概略斜視図である。
【図２】本発明の照明装置を備えたペットボトルの底部検査装置の基本構成を示す模式図である。
【図３】図２に示す本発明の照明装置を備えたペットボトルの底部検査装置における拡散板と拡散反射板との関係を示す平面図である。
【図４】従来の照明装置を用いて撮像して得られた画像と本発明の照明装置を用いて撮像して得られた画像を示す図であり、図４（ａ）および図４（ｃ）は従来の照明装置を用いて得られた画像を示し、図４（ｂ）および図４（ｄ）は本発明の照明装置を用いて得られた画像を示す。
【図５】ペットボトル底部の検査装置を備えたペットボトル検査装置の平面図である。
【符号の説明】
１ ペットボトル
１ａ 胴部
１ｂ 底部
１ｃ 口部
１ｄ ゲート
１ｅ 凹凸部
２ 照明装置
３ ＣＣＤカメラ
４ 画像処理装置
５ 光源
６ 拡散板
６ａ 本体部
６ｂ 開口
７ 拡散反射板
１０ 暗部
１２ 搬出入コンベヤ
１３ メインロータ部
１４ 入口スターホイール
１５ 出口スターホイール
１６ リジェクトシュート
１７ インフィードスクリュー
２０ 底部検査装置
２５ 擬似汚れ
Ｌ１ 第１光路
Ｌ２ 第２光路
Ｌ３ 第３光路

Claims (5)

1. ペットボトルの底部を撮影して検査するための検査装置に用いられる照明装置において、
   ペットボトルの底部に対向して配置されたリング状の光源と、
   ペットボトルの底部と前記リング状の光源との間に配置され、中心部に開口を有した拡散板と、
   ペットボトルの底部から最も離間して配置され、前記リング状光源を前記拡散板とにより挟むようにして配置された拡散反射板とを備え、
   前記リング状の光源から放射された光は、前記拡散板を透過してペットボトルの底部に入射する第１光路と、拡散板の開口を通過してペットボトルの底部に直接入射する第２光路と、拡散板で反射された後に更に拡散反射板で反射され拡散板の開口を通過してペットボトルの底部に入射する第３光路とをとることを特徴とするペットボトルの検査用照明装置。
2. 前記第１光路をとる光は、ペットボトル底部の外周部に入射することを特徴とする請求項１記載のペットボトルの検査用照明装置。
3. 前記第２光路をとる光は、ペットボトル底部の中央部付近にある凹凸部に入射することを特徴とする請求項１記載のペットボトルの検査用照明装置。
4. 前記第３光路をとる光は、ペットボトル底部の中央部に入射することを特徴とする請求項１記載のペットボトルの検査用照明装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明装置と、ペットボトルの口部の上方に配置されペットボトルの底部を透過した光を撮影する撮像手段と、撮像手段で得られた画像を処理する画像処理装置とを備えたことを特徴とするペットボトルの底部検査装置。

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