JP3934359B2 - 透明容器内充填液体中の異物検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、ガラスビンやプラスチックボトルの如き透明容器内の充填液体中の異物検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飲料水や注射液、栄養剤などは、ガラスビンやプラスチックボトルなどの透明容器内に充填され、販売されている。かかる容器内への充填は、衛生管理された搬送ライン上で次々に行う。かかる搬送ライン上では、更に各種の検査（容器の形状や液面、シールの状態、ラベルの貼り付けの具合等）を行う。
かかる検査の他に、充填液体内の異物検査がある。液体の生成過程や、容器の生成過程、液体の充填過程等で何らかの異物が液体に混入する可能性を考慮し、混入異物の有無の検査が必要となる。
【０００３】
異物の検査は、撮像カメラが撮像した容器画像を画像処理して自動判別するやり方をとる。しかし、異物の映像が明確にとらえることのできない事例があり、最近採用されているのが、回転停止法である。
回転停止法は、搬送ライン上で容器を回転させた後で容器を停止させ、容器停止後に、容器内部を回転中の液体を撮像し、この撮像映像から動きまわる異物を検出しようとするものである。また、液体回転の前後にわたる撮像映像を比較することで異物の検出を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
回転停止法では回転の前後の画像を対比するが、画像に位置ずれがあると異物の検出を誤ることがあった。例えば画像の位置ずれにより容器の稜線の一部を異物として誤検出してしまうことがあった。
【０００５】
本発明の目的は、回転停止法を採用した異物検査において、容器の位置ずれによる誤検出の防止をはかる異物検査装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液体充填した透明容器を次々に搬送する搬送ラインと、搬送ライン上に設けた透明容器の回転・停止を行わせる回転・停止手段と、この停止後の搬送ライン上を移動する透明容器を一定撮影角度を維持したまま追尾しながら各容器毎に、複数回撮影する撮像手段と、同一透明容器に対するこの複数個の映像相互間における第１、第２の映像の差分映像を求める手段と、第１映像を膨張処理して輪郭強調画像を得る手段と、輪郭強調画像を２値化して２値化画像を得る手段と、この２値化画像の画素値“１”と同一画素位置の差分映像の画素値を“０”にし、２値化画像の画素値“０”と同一画素位置の差分映像の画素値をそのまま残すことで、マスク処理後の差分映像を得る手段と、このマスク処理後の差分映像から異物の有無を判定処理する手段と、を備える異物検査装置を開示する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の異物検査装置の実施の形態を示す図である。異物検査装置は、搬送系Ａとカメラ側Ｂと画像処理側Ｃとから成る。搬送系Ａは、容器２を次々に搬送する搬送ライン１と、この搬送ライン１上に設けられた容器回転・停止装置３と、その前方側方に設けた照明４と、より成る。
【０００９】
カメラ側Ｂは、カメラ６と、このカメラ６を移動させるカメラ照明追尾装置５と、より成る。照明４とカメラ６とは、ライン１上の移動する容器２を一定撮影角度（例えば９０°の直角）を維持したまま追尾するように、速度同期がとられている。この追尾によって、カメラ６は移動してゆく同一容器２の撮像を次々に行って、容器に対して同一方向から撮影した複数の容器透過映像を撮像する。
【００１０】
画像処理側Ｃは、画像処理装置７から成る。更に、この画像処理装置７は、第１、第２映像部１０、１１を持つ映像記録部８と、膨張処理部１２と、映像差分抽出部１３と、マスク映像作成部１４と、マスク処理部１５と、移動物面積抽出部１６と、移動物位置検出部１７と、結果判定部１８と、判定条件出力部１９と、より成る。
【００１１】
各構成要素の機能、及び全体動作を説明する。搬送系Ａでは、搬送ライン１上を次々に容器２が搬送する。装置３では搬送してくる容器自体を強制的に回転させた後で回転停止を行う。この回転停止で、容器内の充填液体のみが慣性によってそのまま回転を続ける。回転停止した容器２は、そのまま搬送ライン１上を進んでゆく。かかる回転停止法を採用するのは、液体内に異物が存在すれば、この回転に応じて異物も移動することから、異物は、撮影した複数枚の影像中を移動しているとの考え方による。
容器２が撮影区間に入ると、照明４とカメラ６とが容器２の搬送速度に同期して一緒に進んでゆき、所定ピッチ単位に、容器の撮影をカメラ６が次々に行う。この撮影は、容器２の背後からの照明４による透過映像をカメラ６が撮像することで行う。
【００１２】
画像処理装置７は、この撮像した画像を処理して異物検出を行う。その画像処理の様子を示したのが図２である。映像記録部８は、２つの異なる撮影時点（撮影場所）で撮影した２つの映像を、第１映像Ｐ、第２映像Ｑとして、第１、第２映像部１０、１１に記録する。ここで、第１映像Ｐとは位置ずれの校正用に使う基準映像であり、例えば撮影区間での最初に撮影した映像を選ぶ。第２映像Ｑとは、第２番目以降の映像であり、例えば同一容器に対して５個（一般的にはｎ個）の映像を撮影したとすれば、第２映像Ｑは、２番目→３番目→４番目→５番目と次々に更新される。そして、その都度、第１映像Ｐと第２映像Ｑとの間で図２の如き処理を行う。図２では、第２映像Ｑが５番目の時の映像例を示している。尚、映像ａ、ｂが異物である。
【００１３】
膨張処理部１２は、基準映像である第１映像Ｐを膨張する。例えばフィルタを使って行う。この膨張処理によって輪郭強調がなされる。図２では、その輪郭強調の様子が示されている。この輪郭強調後に、マスク映像作成部１４で二値化処理を行う。二値化処理後の映像をマスク映像Ｓと呼ぶ。
【００１４】
映像差分抽出部１３は、記録部１０、１１に記録した第１、第２映像の差分をとる。この差分映像Ｒの例を図２に示す。この差分映像Ｒは、２つの異物映像ａ、ｂの他に第１、第２映像Ｐ、Ｑ間で位置ずれがあるとして、一部の輪郭映像ｃを持つ。位置ずれがなければ一部の輪郭映像ｃが出現しない。更に、異物映像ａ、ｂは、本来同一異物であると思われる。異なる別個の異物であるとすれば、液体の回転によりその出現位置が変化することがあっても、第１、第２映像Ｐ、Ｑそれぞれの中に、この映像ａ、ｂが出現するはずだからである。また、図２で同一異物映像ａ、ｂにサイズに違いがあるのは、異物の回転により、撮影方向からみて形状やサイズに違いがみられるような異物であるとしたためであり、もし球状異物であれば、映像ａ、ｂは同一円形サイズ映像となる。
【００１５】
マスク処理部１５は、マスク作成部１４で得たマスク映像Ｓで差分映像Ｒをマスク処理する。マスク処理とは、マスク映像Ｓの“１”となっている画素位置に一致する、差分映像Ｒ上の画素位置の画素値を“０”にし、逆にマスク映像が“０”になる差分映像Ｒ上の画素位置の画素値はそのまま残す、処理である。これにより、差分映像Ｒ中の、一部の輪郭映像ｃ及び異物映像ａが除去（マスク）され、異物映像ｂのみがマスクをまぬがれて映像として残る。
【００１６】
移動物位置検出部１７は、この異物映像ｂをＸ、Ｙ方向に投影して位置を検出する。抽出部１６はその撮影映像から異物映像ｂの面積を抽出する。図２ではその近傍を含めて投影した例を示した。結果判定部１８は、面積の大小から、例えば判定条件部１９から判定条件として基準面積を与えて、それより大きければ異物と判定する。小さければ異物でなく、例えば充填液体の成分として処理する。また、抽出部１６では、面積だけではなく、対角長、重心等を合わせて抽出し、結果判定部１８での判定材料として使用することもできる。
またこれらの特徴的抽出処理は、映像全体で行うと処理時間がかかるため、移動物位置検出部１７で検出した位置の近傍のみの映像で処理することにより高速処理を実現する。
以上は、基準映像Ｐと１つの映像Ｑとの対比例であったが、実際は、第２映像Ｑは複数個存在する。かかる場合での処理例を以下で説明する。
【００１７】
（１）．基準映像Ｐを最初の撮影映像に固定するやり方。
第２映像Ｑを、２番目→３番目→…を更新し、各更新映像毎に図２の処理を行う。この結果、２番目の映像Ｑ_１、３番目の映像Ｑ_２、…との間でそれぞれ判定結果を得る。即ち、複数の判定結果を得る。この複数の判定結果がすべて異物判定であれば、明確に異物との最終判定を行う。判定結果の一部に異なる判定結果（即ち、異物でないとの判定）がでた場合には、例えば多数決に従わせる論理をとる。また、別の論理として、第２映像の更新毎に判定部１８で判定をせずにすべての更新第２映像Ｑに対して検出部１７、抽出部１６で検出及び抽出を行っただけで処理をやめ、全第２映像Ｑ_１、Ｑ_２、…に対して得た検出及び抽出結果を統計処理して１つの判定結果を得るやり方もある。また全第２映像Ｑ_１、Ｑ_２、…に対して得た検出及び抽出結果から異物の移動軌跡をみて異物判定するやり方もある。
（２）．基準映像Ｐ自体を更新させるやり方。
第２映像Ｑ以外に、基準映像Ａ自体を更新させるやり方もある。
この場合、例えば
第１映像Ｐ − 第２映像Ｑ_１
第１映像Ｑ_１ − 第２映像Ｑ_２
第１映像Ｑ_２ − 第２映像Ｑ_３
… … … … …
の如きやり方と、
第１映像Ｐ − 第２映像Ｑ_１
第１映像Ｐ − 第２映像Ｑ_２
第１映像Ｑ_２ − 第２映像Ｑ_３
第１映像Ｑ_２ − 第２映像Ｑ_４
第１映像Ｑ_４ − 第２映像Ｑ_５
… … … … …
の如きやり方とがある。以上の各第１、第２映像の更新のやり方は、絶えず、第２映像に近いピッチ位置の映像を第１映像として選ぶ点が特徴である。これにより、位置ずれを少なくでき、図２の如きマスク処理とあいまって異物の検出精度を増す利点となる。
尚、以上の実施の形態では、照明を容器の後方として透過光を撮像するようにしたが、斜め方向の照明からの反射光を撮像するようにする例にも適用できる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、容器内の充填液中の異物の検出精度を向上できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の異物検査装置の実施の形態図である。
【図２】画像処理装置７での主要処理例を示す図である。
【符号の説明】
Ａ 搬送系
Ｂ カメラ側
Ｃ 画像処理部Ｃ
１ 搬送ライン
２ 容器
３ 容器回転、停止装置
４ 照明
５ カメラ
６ 追尾装置
７ 画像処理装置

Claims (1)

1. 液体充填した透明容器を次々に搬送する搬送ラインと、
   搬送ライン上に設けた透明容器の回転・停止を行わせる回転・停止手段と、
   この停止後の搬送ライン上を移動する透明容器を一定撮影角度を維持したまま追尾しながら各容器毎に、複数回撮影する撮像手段と、
   同一透明容器に対するこの複数個の映像相互間における第１、第２の映像の差分映像を求める手段と、
   第１映像を膨張処理して輪郭強調画像を得る手段と、
   輪郭強調画像を２値化して２値化画像を得る手段と、
   この２値化画像の画素値“１”と同一画素位置の差分映像の画素値を“０”にし、２値化画像の画素値“０”と同一画素位置の差分映像の画素値をそのまま残すことで、マスク処理後の差分映像を得る手段と、
   このマスク処理後の差分映像から異物の有無を判定処理する手段と、
   を備える透明容器内充填液体中の異物検査装置。

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