JP4083414B2 - 容器の付属物有無判定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス瓶、ＰＥＴボトル等の光透過性容器に付属する、開口部封止キャップ、および外装ラベル等の付属物の有無の判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、資源の有効利用に対する意識が高まり、様々な容器を収集・回収し、リサイクルすることが通例化してきている。
そのリサイクルの際には、様々な容器を容器の種類毎に分類する必要がある。例えば、特開平１１−８６０００号公報に開示されている容器のキャップ識別方法のように、識別・分類対象物を捉えた画像をしきい値に基づいた二値化処理により外形形状を抽出し、外形形状を認識することによって、容器形状毎の分類を行うことができる。
【０００３】
また、リサイクルの際には、材質毎に分類する必要もあり、容器本体の材質毎の分類はもちろんのこと、ガラス瓶やＰＥＴボトル等のような、キャップ・口栓を有する容器においては、容器本体とキャップ・口栓とを分別する必要がある。同様に、容器外装ラベルについても分別する必要がある。
その分別を行うために、収集・回収された容器毎に、キャップ・口栓および容器外装ラベルの有無の判定を行い、それら付属物の状態毎に容器の仕分け作業を行う必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の１つのしきい値に基づいた二値化処理による外形形状の抽出、認識を行うことによる識別・判定方法では、容器のキャップ・口栓および容器外装ラベルの有無についての同時自動判定は行えなかった。そのため、それら付属物の状態毎に容器を分類する仕分け作業は、作業者の目視による手選別で行われており、作業者の負担が大きいものであった。
【０００５】
本発明の課題は、容器の付属物有無判定方法において、容器の付属物であるキャップ・口栓と容器外装ラベルの有無の同時判定を、２つのしきい値に基づいた自動判定により行うための、判定方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、光透過性容器に低輝度の照明光を照射し、前記容器の透過光の受光により画像を取り込む第１撮像工程と、前記第１撮像工程で撮像された前記画像の画素を輝度の相違に基づき二値化処理することにより前記容器の形状及びその位置を抽出する第１抽出工程と、
前記容器に高輝度の照明光を照射し、前記容器の透過光の受光により付属物を含む画像を取り込む第２撮像工程と、前記第２撮像工程で撮像された前記付属物を含む画像の画素を輝度の相違に基づき二値化処理することにより前記付属物の形状及びその位置を抽出する第２抽出工程と、前記第１抽出工程で抽出された前記容器形状に対する、前記第２抽出工程で抽出された前記付属物形状の存在部分の位置関係に基づいて前記付属物を選別する選別工程と、からなり、
前記選別工程において、前記第２抽出工程において抽出された前記容器の付属物の存在位置が、前記第１抽出工程において抽出された前記容器の形状に基づき抽出された所定領域内にある場合に、第１の付属物と判定し、前記所定領域外にある場合に、第２の付属物と判定することを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、低輝度照明光の照射による容器透過光の受光により取り込まれた画像の各画素を、輝度の相違に基づき二値化処理することにより、容器の形状が抽出されるので、容器の形状とその位置を認識することができる。また、高輝度照明光の照射による容器透過光の受光により取り込まれた画像の各画素を、輝度の相違に基づき二値化処理することにより、付属物の形状とその位置が抽出されるので、容器の付属物を認識することができ、その認識した付属物が、認識した容器の形状に対し、どの部分に相当するかという位置関係に基づき、付属物が何であるか選別することができる。
従って、低輝度照明光と高輝度照明光により検知した容器画像を処理することにより、容器の付属物が何であるか自動判定することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の容器の付属物有無判定方法であって、
前記選別工程において、前記第２抽出工程において抽出された前記容器の付属物の形状の中心座標が、前記第１抽出工程において抽出された前記容器の形状に基づき抽出された所定領域内にあるか否かを判定することを特徴とする。
請求項２記載の発明によれば、第２の抽出工程において抽出された容器の付属物の存在位置（例えば、中心座標）が、第１の抽出工程において抽出された容器の形状に基づき抽出された所定領域に対して、その所定領域の内外いずれにあるかという判定により、付属物が何であるか選別することができる。従って、所定領域の内外にそれぞれ所定の付属物を対応させておくことにより、容器の付属物の形状の中心座標と所定領域との位置関係に基づき、付属物が何であるか選別することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の容器の付属物有無判定方法であって、前記容器の付属物は、キャップ、ラベル、口栓、注ぎ口部材、容器底部補強部材のいずれかを含むことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の容器の付属物有無判定方法であって、前記低輝度の照明光は、光透過性容器の形状を抽出できる輝度の光であることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の容器の付属物有無判定方法であって、前記高輝度の照明光は、光透過性容器の色が識別できる輝度の光であることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の容器の付属物有無判定方法であって、前記付属物の有無に応じて、分別信号を発信することを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の容器の付属物有無判定方法であって、前記分別信号に基づいて、分別動作を行うことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施の形態にかかる容器の付属物有無判定装置１であり、ガラス瓶やＰＥＴボトル等の光透過性容器の付属物の有無を判定する装置である。
図１に示すように、容器の付属物有無判定装置１は、例えば、判定装置制御部２に、ＣＣＤカメラ３と、光源４と、容器位置確認センサ５と、が備えられたものである。
【００１２】
判定装置制御部２は、例えば、図１に示されるように、制御部２０、表示部２１、入力部２２、記憶部２３、等を備えている。
制御部２０は、記憶部２３に格納されたプログラム等を読み出すとともに、読み出したプログラム等を一時的に記憶する記憶領域、入力指示と入力データとによって処理される作業領域などを形成し、各部、ＣＣＤカメラ３、光源４、容器位置確認センサ５等の制御等を行う。
表示部２１は、例えば、ＣＲＴやＬＣＤ等により構成され、制御部２０から入力される各種表示データや画像を表示する。
入力部２２は、例えば、マウス、キーボード等を備え、判定条件（例えば、二値化しきい値、光源の輝度調整、等）等の設定入力を行う。
記憶部２３は、例えば、プログラムデータベースを備えており、プログラムデータベースには判定装置を動作させるメインプログラム等が記憶されている。
【００１３】
ＣＣＤカメラ３は、光源４からの光を受ける位置に配置され、ＣＣＤカメラ３と光源４との間の撮像位置に収まった光透過性容器６を撮像する。
光源４は、光透過性容器６を撮像するための光（低輝度の照明光の低輝度光、高輝度の照明光の 高輝度光）を発生する。
容器位置確認センサ５は、光透過性容器６の位置が撮像位置に収まっているかの確認を行い、光透過性容器６が撮像位置にあることを検知する。
【００１４】
次に、前述のように構成されている容器の付属物有無判定装置１の処理動作を、図２に示すフローチャートに沿って説明するとともに、容器の付属物有無判定方法について説明する。
【００１５】
まず、容器の付属物有無判定装置１の動作が開始されると、制御部２０は記憶部２３に記憶されているメインプログラムを読み出して、制御部２０に格納し、前記メインプログラムに従って各処理を開始する。
処理の開始に伴い、光透過性容器６が搬送手段（図示せず）により容器の付属物有無判定装置１の撮像位置に搬送されてくる。
【００１６】
ここで、本発明においては、光透過性容器６の外形形状を抽出、認識するだけでなく、光透過性容器６の口部（キャップ存在エリア）を抽出する必要があるため、光透過性容器６の口部（キャップ存在エリア）を抽出しやすいように、撮像される光透過性容器６の向きが長さ方向に関し一定となるように調整されていることが好ましい。つまり、撮像される光透過性容器６の長さ方向が一定であれば、撮像された画像の両端のうち、一端が光透過性容器６の口部（キャップ存在エリア）で、その他端が光透過性容器６の底部ということになる。よって、ランダムな向きで撮像されたものに比べ、光透過性容器６の口部（キャップ存在エリア）を抽出しやすい。そのため、撮像する光透過性容器６の搬送手段は、例えば、Ｖ字ベルトに光透過性容器６を乗せ搬送するように、搬送方向と、そこに置かれる光透過性容器６の向きが定まるような搬送手段を用いることが好ましい。
【００１７】
そして、図１、図３（Ａ）に示すように、搬送されてきた光透過性容器６が、撮像位置７に収まったことを容器位置確認センサ５が検知すると、容器位置確認センサ５は容器検知信号を発する。すると、制御部２０は容器検知信号を検知し（ステップＳ１）、光源４の光を所定の低輝度光に調整するとともに、ＣＣＤカメラ３に撮像を行わせる（ステップＳ２）。さらに、制御部２０は、光源４の光を所定の高輝度光に調整するとともに、ＣＣＤカメラ３に撮像を行わせる（ステップＳ３）。
【００１８】
ここで、輝度の異なる２種類の光（低輝度光と高輝度光）を用い撮像を行うわけは、無色（透明）或いは着色度合いが異なる容器本体の検知と、光透過性が悪い、或いは光透過性が無い付属物との区別を行いやすくするためである。
例えば、１種類の光のみで、透過光による容器画像を検知する場合、その光が強すぎると、無色透明容器を透過した透過光の輝度と、光透過性容器６の存在しない部分を透過（通過）した光の輝度との差が小さく、それらを輝度により区分しにくくなる。その結果、無色透明容器の形状（外形）を正確に検知できなくなる。
また、その光が弱すぎると、着色容器を透過した透過光の輝度と、光透過性が悪い付属物の存在する部分を透過した光の輝度との差が小さく、それらを輝度により区分しにくくなる。その結果、付属物の存在箇所、形状（外形）を正確に検知できなくなる。
【００１９】
そこで、無色透明の光透過性容器６を識別・抽出することができる透過光が得られる所定の輝度を有する低輝度光と、その光透過性容器６の色が識別できる透過光が得られる所定の輝度を有する高輝度光との、輝度の異なる２種類の光を設定し、輝度による画像の区分を行いやすく、より確実な容器画像の検知が行える構成とした。また、輝度を変えるには光源を変える他にＣＣＤカメラ３のシャッタ速度を変えることでも行える。
【００２０】
次いで、制御部２０は、低輝度光により撮像された画像の各画素を、第一のしきい値Δｔ１に基づき二値化処理を行い、光透過性容器６の形状を抽出する（ステップＳ４）。
この低輝度光は、無色透明の光透過性容器６を識別・抽出することができる透過光が得られる輝度の光である。具体的には、低輝度光は、その低輝度光が無色透明の光透過性容器６を透過した透過光の輝度と、光透過性容器６の存在しない部分を透過（通過）した光の輝度との差を検知できるレベルの光である。例えば、無色透明の光透過性容器６を透過した透過光の輝度が、光透過性容器６の存在しない部分を透過（通過）した光の輝度より低いと検知され、撮像された画像中、周囲より輝度が低い部分が光透過性容器６部分に相当すると判断される。
【００２１】
この無色透明の光透過性容器６を透過した透過光の輝度と、光透過性容器６の存在しない部分を透過（通過）した光の輝度とを区分する輝度を、第一のしきい値Δｔ１とする。
この第一のしきい値とした輝度より低い輝度の画素を“１”、高い輝度の画素を“０”とする二値化処理を行い、“１”とされた画素のみを抽出することにより、図３（ａ）に示すように、光透過性容器６の形状を抽出し、その位置を認識することができる。
【００２２】
さらに、制御部２０は、より光透過性容器６の形状を認識する画像処理を行い、付属物の存在エリアを抽出する（ステップＳ５）。付属物の存在エリアの抽出は、例えば、図３（ａ）に示すように、前述の二値化処理により認識した光透過性容器６の形状を、長さ方向に四等分し（長さ方向の長さ＝Ｌ、４等分された長さ＝Ｌ／４）、その四つのエリアのうち、その両端に相当するエリアの面積（画素数）の比較を行う。比較の結果、面積の小さい（画素数の少ない）ものの方が、光透過性容器６の口部側であると識別し、その光透過性容器６の口部側のエリアを付属物の存在エリアとし、本実施例においては「キャップ存在エリア」と判断する。
【００２３】
次いで、制御部２０は、高輝度光により撮像された画像の各画素を、第二のしきい値Δｔ２に基づき二値化処理を行い、光透過性容器６の付属物の存在部分を抽出する（ステップＳ６）。
この高輝度光は、その透過光によりその光透過性容器６の色が識別できる輝度の光である。つまり、無色透明の光透過性容器６についてはもちろん、緑色や茶色などに着色された光透過性容器６についても透過光を検知することができる。しかし、付属物は光透過性が悪いため、付属物が存在する部分を透過する透過光はわずかであるか、場合によっては無いので、撮像された画像中、透過光のより少ない部分が付属物の存在部分に相当する。
この着色容器を透過した透過光の輝度と、付属物が存在する部分を透過する透過光の輝度とを区分する輝度を、第二のしきい値Δｔ２とする。
この第二のしきい値とした輝度より低い輝度の画素を“１”、高い輝度の画素を“０”とする二値化処理を行い、“１”とされた画素のみを抽出することにより、図３（ｂ）に示すように、光透過性容器６の付属物の存在部分を抽出、認識することができる。
【００２４】
さらに、制御部２０は、その付属物の存在位置（中心座標）が、キャップ存在エリア内に存在するか否かの判断を行い、付属物が何であるのか選別を行う（ステップＳ７）。
例えば、図３（ａ）に示される低輝度光により撮像された画像の解析に基づき、光透過性容器６の口部であると選別されたキャップ存在エリア内に、図３（ｂ）に示される光透過性容器６の付属物の中心座標があると認識されれば、その付属物は「キャップ」であると判定される。一方、キャップ存在エリア外であると認識された光透過性容器６の付属物は「ラベル」と判定される。
【００２５】
次いで、制御部２０は、選別、判定した付属物毎に、光透過性容器６の分別指示を、それぞれの分別に応じた分別信号として発信する（ステップＳ８）。次いで、図示しない後工程の分別・仕分け装置（の制御部）がその分別信号を検知し、それぞれの分別・仕分け動作を行う。
【００２６】
ここで、図４に示されるフローチャートにより、付属物の選別と、付属物の識別に伴う光透過性容器６の分別例を示す。
ステップＳ７の付属物の選別において、制御部２０が、その付属物（の中心座標）が、キャップ存在エリア内に存在すると判断した場合（ステップＳ７’：ａ）、制御部２０は、その付属物はキャップであると判断し（ステップＳ７ａ）、光透過性容器６を「キャップ付属」と分別するよう分別信号を発信する（ステップＳ８ａ）。
また、制御部２０が、その付属物（の中心座標）が、キャップ存在エリア内に存在しないと判断した場合（ステップＳ７’：ｂ）、制御部２０は、その付属物はラベルであると判断し（ステップＳ７ｂ）、光透過性容器６を「ラベル付属」と分別するよう分別信号を発信する（ステップＳ８ｂ）。
また、制御部２０が、その付属物（の中心座標）が、キャップ存在エリア内に存在するものと、エリア外に存在するものとがあると判断した場合（ステップＳ７’：ｃ）、制御部２０は、それら付属物はキャップおよびラベルであると判断し（ステップＳ７ｃ）、光透過性容器６を「キャップ、ラベルとも付属」と分別するよう分別信号を発信する（ステップＳ８ｃ）。
【００２７】
また、ステップＳ６において、付属物の存在部分が抽出されなかった場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、制御部２０は、その光透過性容器６には付属物が存在せず容器本体のみであると判断し（ステップＳ７ｄ）、光透過性容器６を「容器本体のみ」と分別するよう分別信号を発信する（ステップＳ８ｄ）。
【００２８】
このように、輝度の異なる２種類の光の透過光により撮像された容器画像を解析することにより、光透過性容器６の形状と、光透過性容器６の付属物の有無について判定するとともに、付属物の種類を識別、判定することができる。よって、その判定に基づき光透過性容器６の分別、仕分け作業を自動で行うことが可能となり、作業者の負担を軽減するとともに、作業効率の向上が得られる。
【００２９】
なお、以上の実施の形態において、光透過性容器６の付属物はキャップ、ラベルを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、光透過性容器６の付属物は、容器本体と光透過性が異なり、透過光の輝度によるしきい値に基づき区別可能なのものであればよい。例えば、口栓、注ぎ口部材、容器底部補強部材等についても、本発明の判定方法により選別できる。
【００３０】
また、容器の付属物有無判定手順について、低輝度光、高輝度光による撮像を行い、次いで、撮像されたそれぞれの画像の検知、解析を行う実施例を示したが、付属物の選別、判定が行える手順であれば、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、一方の光による撮像を行い撮像された画像の検知、解析を行い、次いで、もう一方の光による撮像を行い撮像された画像の検知、解析を行うという手順でもよい。
【００３１】
また、本実施の形態においては、容器の付属物有無判定装置１機において、低輝度光、高輝度光による撮像をともに行ったが、このような形態に限られず、低輝度光の撮像用の容器の付属物有無判定装置と、高輝度光の撮像用の容器の付属物有無判定装置との２機を用いて行うようにしてもよい。
【００３２】
また、ＣＣＤカメラ３、光源４、容器位置確認センサ５等、その他、具体的な細部構造についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、輝度の異なる２種類の光、低輝度の照明光と高輝度の照明光のそれぞれによる透過光により検知された容器画像を処理することで、容器の付属物が何であるか選別する自動判定を行うことができる。
また、第２の抽出工程において抽出された容器の付属物の形状の中心座標と、第１の抽出工程において抽出された容器の形状に基づき抽出された所定領域との位置関係に基づき、その付属物が何であるか選別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である容器の付属物有無判定装置の全体の構成を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態である容器の付属物有無判定方法の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態において、容器を低輝度光および高輝度光に基づき撮像した容器画像を示した図である。
【図４】本発明の一実施形態である容器の付属物有無判定方法における付属物の識別の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 容器の付属物有無判定装置
２ 判定装置制御部
３ ＣＣＤカメラ
４ 光源
５ 容器位置確認センサ
６ 光透過性容器
７ 撮像位置

Claims (7)

1. 光透過性容器に低輝度の照明光を照射し、前記容器の透過光の受光により画像を取り込む第１撮像工程と、
   前記第１撮像工程で撮像された前記画像の画素を輝度の相違に基づき二値化処理することにより前記容器の形状及びその位置を抽出する第１抽出工程と、
   前記容器に高輝度の照明光を照射し、前記容器の透過光の受光により付属物を含む画像を取り込む第２撮像工程と、
   前記第２撮像工程で撮像された前記付属物を含む画像の画素を輝度の相違に基づき二値化処理することにより前記付属物の形状及びその位置を抽出する第２抽出工程と、
   前記第１抽出工程で抽出された前記容器形状に対する、前記第２抽出工程で抽出された前記付属物形状の存在部分の位置関係に基づいて前記付属物を選別する選別工程と、からなり、
   前記選別工程において、前記第２抽出工程において抽出された前記容器の付属物の存在位置が、前記第１抽出工程において抽出された前記容器の形状に基づき抽出された所定領域内にある場合に、第１の付属物と判定し、前記所定領域外にある場合に、第２の付属物と判定することを特徴とする容器の付属物有無判定方法。
2. 請求項１記載の容器の付属物有無判定方法であって、
   前記選別工程において、前記第２抽出工程において抽出された前記容器の付属物の形状の中心座標が、前記第１抽出工程において抽出された前記容器の形状に基づき抽出された所定領域内にあるか否かを判定することを特徴とする容器の付属物有無判定方法。
3. 請求項１又は２に記載の容器の付属物有無判定方法であって、
   前記容器の付属物は、キャップ、ラベル、口栓、注ぎ口部材、容器底部補強部材のいずれかを含むことを特徴とする容器の付属物有無判定方法。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の容器の付属物有無判定方法であって、
   前記低輝度の照明光は、光透過性容器の形状を抽出できる輝度の光であることを特徴とする容器の付属物有無判定方法。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の容器の付属物有無判定方法であって、
   前記高輝度の照明光は、光透過性容器の色が識別できる輝度の光であることを特徴とする容器の付属物有無判定方法。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の容器の付属物有無判定方法であって、
   前記付属物の有無に応じて、分別信号を発信することを特徴とする容器の付属物有無判定方法。
7. 請求項６記載の容器の付属物有無判定方法であって、
   前記分別信号に基づいて、分別動作を行うことを特徴とする容器の付属物有無判定方法。

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