JP5082029B2

JP5082029B2 - 検査装置

Info

Publication number: JP5082029B2
Application number: JP2007174535A
Authority: JP
Inventors: 康之結城; 宗規日下
Original assignee: Asahi Breweries Ltd
Current assignee: Asahi Breweries Ltd
Priority date: 2007-07-02
Filing date: 2007-07-02
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2027-07-02
Also published as: JP2009014413A

Description

本発明は、容器を検査する検査装置に関する。

特許文献１には、コンベアによって搬送されてくるケースに収納された瓶の有無を検出するために、超音波近接スイッチを利用することが記載されている。この超音波近接スイッチは、センサ部及びアンプ部を有する。このセンサ部は、周期的に超音波を発射しそのエコーを受信する。アンプ部は、センサ部がエコーを受信したときは出力をＨにし、エコーを受信しないときは出力をＬにする。
特開平４−１２０４９３号公報

ビール瓶は、市場で回収されて、一般的にはプラスチック製の函に収容された状態でビール工場に搬送されてくる。このような函の中には、様々な種類及び様々な状態の瓶が収容されている可能性がある。このような瓶から異種の瓶を取り除くと共に目的瓶のうち不具合を有する瓶を取り除いて再利用する必要がある。また、瓶は、函の中で傾いていたり、その底と函の底面との間に異物が挟まっていたり、王冠が再打栓されていたり、口部に異物が詰め込まれていたり、というように様々な状態でありうることが経験的に分かっている。

異種瓶を検知するために超音波センサを利用して瓶の高さを検知する検査装置があるが、このような検査装置では、函内で瓶が傾いている場合などにおいて瓶の高さを誤って検知し、目的瓶を異種瓶であると判定したり、逆に、異種瓶を目的瓶であると判定をしたりすることがある。

また、上記の超音波センサを利用して瓶の高さを検知する検査装置では、高さが目的瓶と同じであるものの不適切な瓶、例えば、王冠が打栓された瓶、異種瓶、汚れを有する瓶、異物が付着した瓶、口部が破損した瓶、函に逆さに入れられた瓶などを判別することができない。

本発明は、上記の課題認識を基礎としてなされたものであり、例えば、異種容器や不具合を有する容器などの異常容器をより高い精度で判別することができる検査装置を提供することを目的とする。

本発明の検査装置は、容器を検査するように構成され、容器を斜め上方から撮像する第１カメラと、前記第１カメラによって撮像された画像において容器の口部がリング形状の高輝度部を形成するように容器を照明する照明部と、前記第１カメラによって撮像された画像において容器の口部として認識される前記リング形状の高輝度部の位置に基づいて該容器が正常容器であるか異常容器であるかを判定する処理部とを備える。

本発明の好適な実施形態によれば、前記処理部は、前記第１カメラによって撮像された画像において容器の口部として認識される前記リング形状の高輝度部の位置に基づいて該容器の高さを決定し、その高さに基づいて該容器が正常容器であるか異常容器であるかを判定する。

本発明の好適な実施形態によれば、前記処理部は、前記高さのほか、前記リング形状の高輝度部が欠損部を有しない完全なリング形状であるか、欠損部を有する不完全なリング形状であるかに基づいて前記判定を実施することが好ましい。

本発明の好適な実施形態によれば、前記検査装置は、前記検査装置は、略鉛直下方に向けて配置された第２カメラを更に備え、前記処理部は、前記第１カメラによって撮像された画像における容器の口部の位置のほか、前記第２カメラによって撮像された画像に基づいて得られる容器の口部の水平面内における位置に基づいて容器の高さを決定することが好ましい。

本発明の好適な実施形態によれば、容器は、容器の最上端から順に第１凸面、第２凸面を有し、前記第１及び第２凸面は、容器の側方に凸をなす面であり、前記処理部は、前記第１カメラで撮像される容器の画像に前記リング形状の高輝度部と、前記リング形状の高輝度部の下方に位置するスポット形状の高輝度部とが含まれない場合に、当該容器が異常容器であると判定し、前記スポット形状の高輝度部は、前記第２凸面によって形成されることが好ましい。

本発明の好適な実施形態によれば、前記検査装置は、上部が開口した函を搬送するコンベアによって搬送されてくる函に収容された複数の容器を検査するように構成されうる。

本発明によれば、例えば、異種容器や不具合を有する容器などの異常容器をより高い精度で判別することができる検査装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。

図１及び図２は、本発明の好適な実施形態の検査装置の概略構成を示す図である。図３は、図１及び図２に示す検査装置における画像処理システムの概略構成を示すブロック図である。

本発明の好適な実施形態の検査装置１００は、容器１２を検査する検査装置として構成される。検査装置１００は、複数の容器（例えば、ビール瓶）１２を収容した函１０をガイド６０によってガイドしながら搬送するコンベア５０によって函１０に収容された状態で搬送されてくる容器１２を検査する。函１０は、上部に開口を有し、該開口を通して函１０の外部から容器１２の少なくとも口部及びその周辺を観察することができる。

容器１２は、典型的には、函１０に収容された状態で市場から回収されてくる。検査装置１００で検査され、正常容器のみを収容していると判定された函１０は、次工程の装置、例えば、アンケーサーに対して正常品搬送経路を通して搬送される。一方、検査装置１００で検査され、少なくとも１つの異常容器を収容していると判定された函１０は、例えば、目視による検査のために正常品搬送経路から排斥されうる。ここで、正常容器とは、異常が発見されなかった容器を意味し、異常容器とは、異常が発見された容器を意味する。異常とは、例えば、目的容器とは異なる容器、即ち異種容器であること、目的容器でるが不具合（例えば、口部に欠損を有すること、王冠が打栓されていること）を有する容器であることを意味する。

検査装置１００は、容器１２を斜め上方から撮像する第１カメラ２０と、第１カメラ２０によって撮像された画像において認識される容器の口部の位置に基づいて容器１２が正常容器であるか異常容器であるかを判定する処理部８０とを備える。処理部８０は、例えば、第１カメラ２０によって撮像された画像において認識される容器の口部の位置に基づいて該容器の高さを決定しその高さに基づいて該容器が正常容器であるか異常容器であるかを判定することができるが、第１カメラ２０によって撮像された画像において認識される容器の口部の位置に基づいて直接に該容器が正常容器であるか異常容器であるかを判定してもよい。後者の方法では、例えば、第１カメラ２０によって撮像された画像において認識される容器の口部の位置が所定領域内に入っているか否かに応じて該容器が正常容器であるか異常容器であるかを判定することができる。

処理部８０は、異常容器が含まれる函１０については、正常品搬送経路から排斥されるように、不図示の排斥装置に対して排斥命令を送信しうる。或いは、処理部８０は、異常容器が含まれる函１０が発見された際に警報を発し、及び／又は、コンベア５０を停止させてもよい。

第１カメラ２０は、複数台設けられてもよい。例えば、２台の第１カメラ２０を設ける場合には、互いに反対方向から函１０内の容器１２を視野内に収めるように、それらが配置されることが好ましい。これは、函１０の上部によって複数の容器１２の一部が第１カメラ２０の視野から隠される場合に有効である。

前述のように、処理部８０は、第１カメラ２０によって撮像された画像において認識される容器１２の口部の位置に基づいて容器１２の高さを決定しうる。図４〜図６を参照して第１カメラ２０によって撮像された画像に基づいて容器１２の口部の高さを決定する原理を説明する。なお、図５において、末尾に”ｉ”を付した符号によって表示されたものは、画像２２ａの一部であって、”ｉ”が付されていない符号によって表示された物体又はその一部の画像である。

図４に容器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃとして示すように、容器１２の口部１２ａの高さに応じて、第１カメラ２０の視野（画角）Ｆ内において、第１カメラ２０の光軸ＡＸに対する容器１２の口部１２ａの位置も変化する。つまり、図５に示すように、容器１２の口部１２ａの高さに応じて、第１カメラ２０によって撮像された画像２２ａにおいて認識される容器の口部１２ａｉの位置が変化する。更に具体的には、口部１２ａが光軸ＡＸ付近に位置する容器１２Ａの口部１２ａは、第１カメラ２０によって撮像される画像２２ａにおいて略中央に位置する。口部１２ａが光軸ＡＸよりも上側に位置する容器１２Ｂの口部１２ａは、第１カメラ２０によって撮像される画像２２ａにおいて上側に位置する。口部１２ａが光軸ＡＸよりも下側に位置する容器１２Ｃの口部１２ａは、第１カメラ２０によって撮像される画像２２ａにおいて下側に位置する。

以上より、第１カメラ２０によって撮像された画像２２ａに基づいて容器１２の口部１２ａの高さ（つまり、容器の高さ）を決定することができることが分かる。ここで、画像２２ａ中における口部１２ａｉの位置に基づく口部１２ａの高さの決定は、例えば、画像２２ａ中における口部１２ａｉの位置を口部１２ａの高さに変換する関数又は変換テーブルに基づいて行なうことができる。この関数又は変換テーブルは、例えば、検査装置の出荷時、設置時又はメンテナンス時にキャリブレーションによって生成してもよいし、幾何学に従って計算によって求めてもよい。

画像２２ａ中における容器の口部１２ａｉの認識は、該口部１２ａｉがリング形状の高輝度部を形成するように容器１２を照明する照明部３０を設けると容易である。この高輝度部は、画像２２ａを適切な閾値を使って２値化することによって抽出されうる。図６は、２値化によって抽出された口部１２ａｉを模式的に示している。

ところで、上記の方法は、容器１２の口部１２ａの水平面内における位置が変化した場合に該口部１２ａの高さの決定結果に誤差を齎しうる。図７に示すように、容器１２の口部１２ａの水平面内における位置がＨだけ変化した場合、口部１２ａの高さの決定結果は、Ａに相当する分だけ誤差を含むことになる。

この誤差が許容レベルを超える場合には、第１カメラ２０によって撮像された画像２２ａにおける容器の口部１２ａｉの位置のほか、容器１２の口部１２ａの水平面内における位置に基づいて容器１２の高さを決定することが好ましい。具体的には、容器１２の口部１２ａの水平面内における位置を検知する手段として、例えば、略鉛直下方に向けて配置された第２カメラ４０を設けることが好ましい。処理部８０は、第１カメラ２０によって撮像された画像２２ａにおける容器の口部１２ａｉの位置のほか、第２カメラ４０によって撮像された画像に基づいて得られる容器の口部１２ａの水平面内における位置に基づいて、容器の高さを決定する。具体的には、容器１２の高さ（容器の口部の高さ）は、第１カメラ２０によって撮像された画像２２２ａにおける容器の口部１２ａｉの位置及び第２カメラ４０によって撮像された画像に基づいて得られる容器の口部１２ａの水平面内における位置の関数として表現することができるので、この関数に従って容器１２の高さ（容器の口部の高さ）を決定することができる。

図８に示す係数マトリックスのように、第２カメラ４０によって撮像された画像に基づいて得られる容器の口部１２ａの水平面内における位置を複数の領域Ｒ１１〜Ｒ５５に区分し、それらの領域ごとに、第１カメラ２０によって撮像された画像２２ａにおける容器の口部１２ａｉの位置を容器１２の高さに変換するための係数を定めてもよい。例えば、容器の口部１２ａが領域Ｒ３３の中に位置する場合には、領域Ｒ３３に割り当てられた係数に従って第１カメラ２０によって撮像された画像２２ａにおける容器の口部１２ａｉの位置を容器１２の高さに変換すればよい。

処理部８０は、容器１２の高さ（容器の口部の高さ）のほか、容器１２の口部が正常状態であるかどうかに基づいて、容器が正常容器であるか異常容器であるかを判定してもよい。処理部８０は、容器の高さのほか、例えば、リング形状の高輝度部が図９（ａ）に例示するように欠損部を有しない完全なリング形状であるか、図９（ｂ）に例示するように欠損部を有する不完全なリング形状であるかに基づいて、容器が正常容器であるか異常容器であるかを判定することができる。ここで、図９（ｂ）に例示した不完全なリング形状は、例えば、容器１２の口部１２ａが欠損部を有することを意味する。

処理部８０は、更に他の情報に基づいて、容器が正常容器であるか異常容器であるかを判定することもできる。例えば、容器１２は、図１０に示すように、容器１２の最上端から順に第１凸面（リップ）１２ａ、第２凸面１２ｂ（かぶら）を有しうる。ここで、第１凸面１２ａ及び第２凸面１２ｂは、容器１２の側方に凸をなす面である。

図１１は、図１０に示す容器１２を第１カメラ２０で撮像して２値化した画像を模式的に示している。この画像は、リング形状の高輝度部１２ａｉと、該リング形状の高輝度部１２ａｉの下方に位置するスポット形状の高輝度部１２ｂｉとを含みうる。リング形状の高輝度部１２ａｉは、第１凸面１２ａによって形成され、スポット形状の高輝度部１２ｂｉは、第２凸面１２ｂによって形成されうる。

処理部８０は、第１カメラ２０で撮像される容器の画像にリング形状の高輝度部１２ａｉとスポット形状の高輝度部１２ｂｉとが含まれない場合に、当該容器が異常容器であると判定しうる。これにより、例えば、第２凸面１２ｂを有しない容器が混入している場合に、その容器を異常容器として判定することができる。

ここまでは、説明の簡単化のために、１本の容器１２の口部及びその周辺の画像を挙げて説明したが、函１０に複数の容器１２が収容されている場合には、複数の容器１２の口部が第１カメラ２０によって撮像されることは言うまでもない。図１２は、函１０に収容された複数の容器１２を第１カメラ２０で撮像し、それらの容器の口部を抽出するために撮像画像を２値化した画像を模式的に示している。

本発明の好適な実施形態の検査装置の概略構成を示す図である。本発明の好適な実施形態の検査装置の概略構成を示す図である。図１及び図２に示す検査装置における画像処理システムの概略構成を示すブロック図である。容器を斜め上方から撮像するカメラによって撮像された画像に基づいて容器の口部の高さを決定する原理を説明する図である。容器を斜め上方から撮像するカメラによって撮像された画像に基づいて容器の口部の高さを決定する原理を説明する図である。容器を斜め上方から撮像するカメラによって撮像された画像に基づいて容器の口部の高さを決定する原理を説明する図である。容器を斜め上方から撮像するカメラによって撮像された画像に基づいて容器の口部の高さを決定する原理を説明する図である。水平面内における容器の口部の位置を考慮して容器の高さを決定するための方法（係数マトリックス）を説明する図である。口部に欠損部を有する異常容器を判別する方法を説明する図である。容器の一例を示す図である。図１０に示す容器を斜め上方からカメラで撮像し２値化した画像を模式的に示す図である。函に収容された複数の容器を斜め上方からカメラで撮像し、それらの容器の口部を抽出するために撮像画像を２値化した画像を模式的に示す図である。

符号の説明

１００検査装置
１０函
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ容器
１２ａ口部（第１凸面）
１２ａｉ口部の画像
１２ｂ第２凸面
２０第１カメラ
２２ａ第１カメラによって撮像された画像
３０照明部
４０第２カメラ
５０コンベア
６０ガイド
８０処理部

Claims

容器を検査する検査装置であって、
容器を斜め上方から撮像する第１カメラと、
前記第１カメラによって撮像された画像において容器の口部がリング形状の高輝度部を形成するように容器を照明する照明部と、
前記第１カメラによって撮像された画像において容器の口部として認識される前記リング形状の高輝度部の位置に基づいて該容器が正常容器であるか異常容器であるかを判定する処理部と、
を備えることを特徴とする検査装置。
前記処理部は、前記第１カメラによって撮像された画像において容器の口部として認識される前記リング形状の高輝度部の位置に基づいて該容器の高さを決定し、その高さに基づいて該容器が正常容器であるか異常容器であるかを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
前記処理部は、前記高さのほか、前記リング形状の高輝度部が欠損部を有しない完全なリング形状であるか、欠損部を有する不完全なリング形状であるかに基づいて前記判定を実施することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
前記検査装置は、略鉛直下方に向けて配置された第２カメラを更に備え、
前記処理部は、前記第１カメラによって撮像された画像における容器の口部の位置のほか、前記第２カメラによって撮像された画像に基づいて得られる容器の口部の水平面内における位置に基づいて、容器の高さを決定する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検査装置。
容器は、容器の最上端から順に第１凸面、第２凸面を有し、前記第１及び第２凸面は、容器の側方に凸をなす面であり、
前記処理部は、前記第１カメラで撮像される容器の画像に前記リング形状の高輝度部と、前記リング形状の高輝度部の下方に位置するスポット形状の高輝度部とが含まれない場合に、当該容器が異常容器であると判定し、
前記スポット形状の高輝度部は、前記第２凸面によって形成される、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の検査装置。
上部が開口した函を搬送するコンベアによって搬送されてくる函に収容された複数の容器を検査するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の検査装置。