JP5183396B2 - 異物検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検査面に向けて光を照射し、鏡面として機能する反射光から医薬品，飲料などの液状物質の液面又は／及び液体内の異物又は泡の有無，表面欠陥の有無などを検査，検出する装置に関する。

従来の異物検出装置として、検査対象に強弱光を照射し、鏡面反射の発生有無をチェックして、表面欠陥を検出する方法（特許文献１）や、回転する容器液面に平行光を複数照射し、照射位置とカメラを回転物体に追随して変化させ、異物の反射光の発生有無をチェックして浮遊物を検出する方法がある（特許文献２）。

また、従来のオートフォーカスカメラを用いた近接撮影では、エッジに合焦し、エッジが少ない液面には合焦しにくいという問題がある。

特許第３０６２２９３号公報 特開２００２−３５７５６０号公報

特許文献１は、照明光を強弱変化させるのみであり、撮像装置から検出対象の高低差や奥行きの差が生じる物体の欠陥を検出することは不可能である。

また、特許文献２は、照射位置とカメラを回転物体に追随して変化させるが、撮像装置から検出対象の高低差や奥行き変動がある場合、合焦した鮮明な画像が得られないため、異物を検出することは不可能である。

本発明の目的は、明暗所で対象物体を撮影する場合、撮像装置からの遠近に関係なく、奥行き変動や高低差、即ち、深度差の大小にかかわらず、鮮明な画像を取得でき、該画像を用いて、異物又は泡を精度良く検出することのできる異物検出装置を提供することである。

本発明は上記課題を解決する一手段として、液体を入れることが可能な容器と、その容器の上方に設けられ、焦点位置を変えながら撮像可能な撮像手段と、撮像手段の合焦位置に照明を照射する光源と、撮像手段の撮像制御及び光源の照明制御を行う画像処理手段とを有し、撮像手段は、容器内に入った液体に対して焦点位置を変えながら撮像し、画像処理手段は、光源によって照射された撮像手段の合焦位置である液面の画像データを撮像手段から取り込み、取り込んだ画像データに基づいて液体内の異物を検出する構成とする。

また、その光源は、容器の側面，上面，下面のいずれかに設けられた構成とする。

また、撮像手段は、撮像手段前面に偏光フィルタと、その偏光フィルタを回転する偏光フィルタ回転部とを有する構成とする。

また、撮像手段とは異なり、容器内の液体の液面位置を検出する検出手段を有する構成とする。

また光源を複数有し、信号処理手段は、取り込んだ画像データに基づいて容器内の異物が立体物か非立体物かを区別する構成とする。

また画像処理手段は、撮像手段へ焦点制御信号を出力する端子と、光源へ照明制御信号を出力する端子と、撮像素子から画像データを取り込む端子とを有する構成とする。

また、容器を移動可能な容器移動部または、撮像手段を移動可能な撮像手段移動部を有する構成とする。

またこれらの光源はＬＥＤである構成とする。

また信号処理手段は、撮像手段から取り込んだ画像データを表示装置に出力するための端子を有する構成とする。

本発明によれば、明暗所で対象物体を撮影する場合、撮像装置からの遠近に関係なく、奥行き変動や高低差、即ち、深度差の大小にかかわらず、鮮明な画像を取得でき、該画像を用いて、異物又は泡を精度良く検出することができる。

以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例を示す異物検出装置の説明図である。

本実施例の異物検出装置は、検出したい検出媒体（液体）が入った容器５０と、その容器５０の側面に設けられ光を照射する光源（本実施例ではＬＥＤ照明２００を用いた）と、検出媒体の液面が撮像できるように容器５０の上方に配置された撮像手段１０と、撮像手段１０から撮像された画像データを取得し、その取得された画像データから異物の検出を行う画像処理装置２０とを備える構成である。

尚、以下異物には、泡等も含むものとして説明する。

撮像手段１０は、容器内における焦点位置を外部から制御可能であり、その撮像手段１０の最初の合焦位置１００（容器５０の上面）に対応するＬＥＤ照明２００のみを点灯して照射すると、液面が合焦位置１００に存在しない場合、液面はぼけて撮影される。

次に、撮像手段１０の合焦位置１１０に、容器５０の横から液面に対してＬＥＤ照明２１０のみを点灯して照射すると、液面が合焦位置１１０と合致した場合、液面は鮮明に撮影されて、液面に異物３００が存在すれば、異物３００の鏡面反射が発生し、液面に異物３００が存在しないならば、鏡面反射が発生しない。

更に、撮像手段１０の合焦位置１２０に、容器５０の横から液面に対してＬＥＤ照明２２０のみを点灯して照射すると、液面が合焦位置１２０に存在しない場合、液面はぼけて撮影される。

このときの撮像手段１０の合焦位置を、容器５０の頭頂部の合焦位置１００から尾底部の合焦位置１２０までの範囲を連続的に変化させる合焦位置制御は、画像処理装置２０のＭＰＵ４００がカメラ制御部６００に対して制御指令を出力し、その制御指令に基づいてカメラ制御部６００で焦点制御信号３０を生成し、生成された焦点制御信号３０は焦点制御信号出力端子を含むＩ／Ｆ部３を介してＲＳ−２３２Ｃ等の信号線に出力され撮像手段１０の焦点を制御して行うものである。

また、撮像手段１０の合焦位置１００，１１０，１２０に対応する位置へのＬＥＤ照明の照明制御は、画像処理装置２０のＭＰＵ４００が照明制御部７００に制御指令を出力し、照明制御部７００で生成された照明制御信号４０を照明制御信号出力端子を含むＩ／Ｆ部３を介してＬＥＤ照明へパラレル信号で出力して行うものである。合焦位置１００，合焦位置１１０，合焦位置１２０などの範囲を連続変化させた合焦位置で、撮像手段１０の出力する映像信号１は、画像処理装置２０の映像端子から入力され、Ａ／Ｄ変換２でデジタル画像に変換して、画像処理部５００で取り込む。取り込んだ映像信号１の中から画像処理部５００が、液面に合焦した画像又は液面が最も鮮明な画像を選択し、該画像を用いて、鏡面反射の発生位置などをチェックして異物検出を行う。また異物のチェックに用いた画像をメモリ５０１に格納するとともに、表示制御部８００が初期の画像や情報を表示装置９００に表示させ、作業者１０００が必要に応じてその格納した画像や情報を表示・検索する。

実施例では、光源をＬＥＤ照明にしたが、別の光源でもよい。照明点灯の立ち上がりが速い光源ならば何でもよく、その例ではＬＥＤが最適である。

これにより、細長い容器の液面などが大きく変動（焦点深度差が大きい）し、液面が透明でも、撮像手段の合焦位置を、少なくても処理対象液面の液体を格納する容器の頭頂部の合焦位置から尾底部の合焦位置までの範囲を連続変化させるため、液面の高低変動差の大小に関係なく、容器内や液面に泡，気泡，塵等が発生したり、処理対象表面に突起物などが発生すれば、異物ありとして、検査対象から除外できるので、精密機器などが異物による障害から検出精度の低下を招くことがなく、信頼性向上の効果があるとともに、安価な装置で実現できる。

また、容器の横から液面に対してＬＥＤ照明を点灯して照射するので、容器周囲にバーコード等の遮蔽物が貼付されていても、透過光が容器内に照射されれば、容器内の泡，気泡，塵等が鮮明に撮影できる効果がある。

また、異物チェックに用いた画像をメモリに格納し、表示手段に所期の画像や情報を表示装置に表示させ、作業者が必要に応じて格納した画像や情報を表示・検索できるので、検出の判定に用いた画像を証拠として提出できる効果がある。特に、明暗所で対象物体を近接で撮影し、高低差や奥行き変動（深度差）が発生する場合に効力を発する。

本実施例では、複数の照明を用いて説明したが、本発明は、合焦位置に照射されていればよいので、少なくても１つの光源があればよい。１つの光源であれば、照明制御部７００が簡略化できるという効果がある。逆に複数の光源を用いれば、光源の点灯制御を簡略化できる効果もある。

また、本実施例では、まずＬＥＤ照明２００のみを点灯し、次ＬＥＤ照明２１０のみを点灯し、最後ＬＥＤ照明２２０のみを点灯する例で説明したが、合焦位置に照射する指令は、画像処理装置２０のＭＰＵ４００が照明制御部７００に制御指令を行って、ＬＥＤ照明２１０とＬＥＤ照明２１０とＬＥＤ照明２２０をすべて点灯させてもよく、この場合、照明制御部７００が簡略化できるという効果がある。

ここで、表示制御部８００，表示装置９００は、従来からある標準的な装置でよい。

図２は、本発明の他の実施例を示す異物検出装置の説明図である。

本実施例の異物検出装置は、図１の実施例の場合と異なり、ＬＥＤ照明（光源）の位置が容器５０に対して、その上方に設けた点である。その他は図１と同じ構成である。

液面の上側に焦点位置が外部から制御可能な撮像手段１０を設置し、容器５０の頭頂部の上方から容器５０の液面に対してＬＥＤ照明などの光を鏡面反射の動きと照明の映り込みの動きが区別できるように、照射２００ａのみを点灯して基準照射方向とし、照射２２０ａのみを点灯して参照照射方向として照射する。

まず、照射２００ａのみを点灯して、撮像手段１０の合焦位置が、少なくても処理対象液面の液体を格納する容器５０の頭頂部から尾底部までの範囲を、画像処理装置２０が制御する焦点制御信号３０で連続変化させ、各々の合焦位置で、撮像手段１０が入力する画像を画像処理装置２０の画像処理部５００で取り込み、取り込んだ入力画像の中から画像処理部５００が、液面に合焦した画像又は液面が最も鮮明な画像（入力画像ａとする）を選択する。

次に、照射２００ａとは照射方向が異なる照射２２０ａのみを点灯して、撮像手段１０の合焦位置が、少なくても処理対象液面の液体を格納する容器５０の頭頂部から尾底部までの範囲を、画像処理装置２０が制御する焦点制御信号３０で連続変化させ、各々の合焦位置で、撮像手段１０が入力する画像を画像処理装置２０の画像処理部５００で取り込み、取り込んだ入力画像の中から画像処理部５００が、液面に合焦した画像又は液面が最も鮮明な画像（入力画像ｂとする）を選択する。画像処理部５００が、入力画像ａと入力画像ｂを用いて、鏡面反射の発生位置などをチェックして異物検出を行い、該異物チェックに用いた画像をメモリに格納し、表示制御部８００が所期の画像や情報を表示装置９００に表示すると、作業者１０００が必要に応じて該格納した画像や情報を表示・検索する。

図３は、本発明の他の実施例を示す異物検出装置の説明図である。

本実施例の異物検出装置は、図１と同様でＬＥＤ照明などの光源を横から照射した例である。ただ図３では複数のＬＥＤ照明の光源群（図３では３つのＬＥＤ照明）を２箇所以上設け、異なる位置から照射することができるように配置されたものである。

液面の上側に焦点位置が外部から制御可能な撮像手段１０を設置し、容器５０の横から液面に対してＬＥＤ照明などの光源を鏡面反射の動きと照明の映り込みの動きが区別できるように、容器５０の頭頂部から尾底部までの照射として、ＬＥＤ照明２００，ＬＥＤ照明２１０，ＬＥＤ照明２２０を全て点灯する照明制御信号４０を画像処理装置２０が指令して、基準照射方向として照射し、ＬＥＤ照明２００ａ，ＬＥＤ照明２１ａ０，ＬＥＤ照明２２０ａを全て点灯する照明制御信号４０を画像処理装置２０が指令して、参照照射方向として照射する。

まず、ある光源群（ＬＥＤ照明２００，２１０，２２０）から容器５０への照射方向を基準照射方向とし、その方向とは異なる光源群（ＬＥＤ照明２００ａ，２１０ａ，２２０ａ）から容器５０への照射方向を参照照射方向とした場合、基準照射方法のみのＬＥＤ照明２００，ＬＥＤ照明２１０，ＬＥＤ照明２２０を全て点灯し、撮像手段１０の合焦位置が、少なくても処理対象液面の液体を格納する容器５０の頭頂部から尾底部までの範囲を、画像処理装置２０が制御する焦点制御信号３０で連続変化させ、各々の合焦位置で撮像手段１０が入力する画像を画像処理装置２０の画像処理部５００で取り込み、取り込んだ入力画像の中から画像処理部５００が、液面に合焦した画像又は液面が最も鮮明な画像（入力画像ａとする）を選択する。

次に、参照照射方向の照射２２０ａのみを点灯して、撮像手段１０の合焦位置が、少なくても処理対象液面の液体を格納する容器５０の頭頂部から尾底部までの範囲を、画像処理装置２０が制御する焦点制御信号３０で連続変化させ、各々の合焦位置で、撮像手段１０が入力する画像を画像処理装置２０の画像処理部５００で取り込み、取り込んだ入力画像の中から画像処理部５００が、液面に合焦した画像又は液面が最も鮮明な画像（入力画像ｂとする）を選択する。入力画像ａと入力画像ｂを用いて、鏡面反射の発生位置などをチェックして異物検出を行い、該異物チェックに用いた画像をメモリに格納し、表示制御部８００が初期の画像や情報を表示装置９００に表示すると、作業者１０００が必要に応じて該格納した画像や情報を表示・検索する。

ここで、図２における照射の場合は、液面に直接照射するため、光源の写りこみが液面上に発生する。本実施例では、ＬＥＤ照明などの光源を横から照射するため、容器の屈折率に応じて反射し、光源の写りこみが液面上に発生しない。今、泡は液面内や液面上にのみ発生するため、液面上に光源の写りこみが発生すれば、泡の鏡面反射か光源の写りこみかの判別が困難になり、光源を横から照射すれば、泡の鏡面反射か光源の写りこみか判別が不要となり、判別手法が簡略できる効果がある。

図４は、本発明の基準照射方向と参照照射方向による撮像手段の映像例の説明図である。

基準照射方向のＬＥＤ照明２００を点灯した付近に液面が存在し撮像手段１０が該液面に合焦したとすると、容器５０の液面に泡が発生していると、異物３００の鏡面反射が発生する。

また、基準照射方向（一方の照射方向）のＬＥＤ照明２００の反射光（写りこみ）は、容器５０の横からの照射によるため、光源方向に応じて容器５０の側面に反射光３０１や反射光３０１ａが発生する。ここでは、容器５０の横からの照射で容器５０の側面に反射光３０１や反射光３０１ａが発生するように、照射位置を調整して照射すればよい。

一方、参照照射方向（他の照射方向）のＬＥＤ照明２００ａの反射光（写りこみ）は、容器５０の横からの照射によるため、光源方向に応じて容器５０の側面に反射光３０２や反射光３０２ａが発生する。ここでも、容器５０の横からの照射で容器５０の側面に反射光３０２や反射光３０２ａが発生するように、照射位置を調整して照射すればよい。いま、異物が移動しないならば、ＬＥＤ照明２００とＬＥＤ照明２００ａの位置を９０°ずらすことにより、泡の鏡面反射は、９０°ずらしても近隣に発生し、反射光３０１の発生位置と反射光３０２の発生位置は９０°ずれる。発生位置の変化情報を利用し、ずれが大きいのはＬＥＤ照明の反射光であり、ずれが小さいのは泡の鏡面反射であることがわかる。従って、ＬＥＤ照明の反射光と異物の鏡面反射の識別が容易になり、検出性能向上の効果がある。

図５は、本発明の他の実施例を示す異物検出装置の説明図である。

本実施例の異物検出装置は、図１の実施例と同様でＬＥＤ照明などの光源を横から照射した例である。ただ図５では撮像手段１０の前面に偏光フィルタ回転装置３２０と偏光フィルタ３１０を設けた構成が異なる。

液面の上側に焦点位置が外部から制御可能な撮像手段１０と、その撮像手段１０の前面に平行に偏光フィルタ回転装置３２０と偏光フィルタ３１０を装着して設置し、容器５０の横から液面に対し、ＬＥＤ照明２００，ＬＥＤ照明２１０，ＬＥＤ照明２２０を全て点灯する。撮像手段１０の合焦位置は、少なくても処理対象液面の液体を格納する容器の頭頂部から尾底部までの範囲で連続変化する。

まず、偏光フィルタ３１０をある基準位置(基準装着位置)に設置してＬＥＤ照明２００，ＬＥＤ照明２１０，ＬＥＤ照明２２０の光を照射し、撮像手段１０の合焦位置を、少なくても処理対象液面の液体を格納する容器５０の頭頂部から尾底部までの範囲で、画像処理装置２０が制御する焦点制御信号３０で連続変化させ、各々の合焦位置で、撮像手段１０が入力する画像を画像処理装置２０の画像処理部５００で取り込み、取り込んだ入力画像の中から画像処理部５００が、液面に合焦した画像又は液面が最も鮮明な画像（偏光フィルタ付入力画像ａとする）を選択する。

次に、鏡面反射と照明の映り込みが区別できるように、偏光フィルタ回転装置３２０で、偏光フィルタ３１０の方向を撮像手段１０の前面で平行に回転させた位置（参照装着位置）に回転してＬＥＤ照明２００，ＬＥＤ照明２１０，ＬＥＤ照明２２０の光を照射し、撮像手段１０の合焦位置を、少なくても処理対象液面の液体を格納する容器５０の頭頂部から尾底部までの範囲で、画像処理装置２０が制御する焦点制御信号３０で連続変化させ、各々の合焦位置で、撮像手段１０が入力する画像を画像処理装置２０の画像処理部５００で取り込み、取り込んだ入力画像の中から画像処理部５００が、液面に合焦した画像又は液面が最も鮮明な画像（偏光フィルタ付入力画像ｂとする）を選択する。

偏光フィルタ付入力画像ａと偏光フィルタ付入力画像ｂを用いて、鏡面反射の発生位置などをチェックして異物検出を行い、該異物チェックに用いた画像をメモリに格納し、表示制御部８００が所期の画像や情報を表示装置９００に表示すると、作業者１０００が必要に応じて該格納した画像や情報を表示・検索する。

ここで、通常状態の光の振動方向は、進行方向に直角で、あらゆる方向に無秩序に向いた状態である。この光がガラスやプラスチックなどの非金属の平面に特定の角度で当たり反射すると、反射した光は、一方向にのみ振動する偏った光になる（偏光）。偏光が起きるのは反射した光のみで、ガラスを透過した光や金属面への反射も偏光現象は発生しない。偏光フィルタ（ＰＬフィルタ）は、ガラスとガラスの間に「偏光膜」と言う特殊な膜を挟み、ある特定の偏光の方向を持った光と偏光特性を持たない光を通す構造である。従って、ガラス面で反射された偏光に対してＰＬフィルタの偏光方向を９０度ずらして設置すればガラス面からの反射光のみをカットでき、他の偏光特性を持っていない光やＰＬフィルタの偏光方向と同じ向きの光に対してはそのまま通過する。

偏光フィルタ回転装置３２０に偏光フィルタ３１０を装着して、偏光フィルタ３１０を基準装着位置に設置した映像では存在するが、偏光フィルタ回転装置３２０で偏光フィルタの方向を９０°ずらした参照方向に設置した映像には存在しないならば、反射光（写りこみ）であり、どちらにも存在すれば異物の鏡面反射であることがわかり、判別手法が簡略できる効果がある。

図６は、本発明の他の実施例を示す異物検出装置の説明図である。

本実施例の異物検出装置は、図２と同様で容器５０の上方に光源を設置し、容器上方から照射する構成である。図６は複数の光源を容器内の液面に対してほぼ水平な位置に並べて配置し、異なる位置から液面を照射し、異物が立体物か非立体物かを区別できる構成とする。

検出対象の異物に対して、鏡面反射が異なる位置に発生するようにＬＥＤ光源を配置する。液面の上側に焦点位置が外部から制御可能な撮像手段１０を設置し、容器５０の頭頂部の上方から容器５０の液面に対してＬＥＤ照明などの光を鏡面反射の位置変化から立体物か非立体物かを区別できるように照射位置を変更させて、一方の照射Ａ方向３４０と他方の照射Ｂ方向と別の他方の照射Ｃ方向からそれぞれ照射する。撮像手段１０の合焦位置は、少なくても処理対象液面の液体を格納する容器の頭頂部から尾底部までの範囲で連続変化する。

まず、照射Ａ方向の照射３４０のみを点灯して、撮像手段１０の合焦位置が、少なくても処理対象液面の液体を格納する容器５０の頭頂部から尾底部までの範囲を、画像処理装置２０が制御する焦点制御信号３０で連続変化させ、各々の合焦位置で、撮像手段１０が入力する画像を画像処理装置２０の画像処理部５００で取り込み、取り込んだ入力画像の中から画像処理部５００が、液面に合焦した画像又は液面が最も鮮明な画像（照射Ａ方向入力画像とする）を選択する。

次に、照射Ｂ方向の照射３５０のみを点灯して、撮像手段１０の合焦位置が、少なくても処理対象液面の液体を格納する容器５０の頭頂部から尾底部までの範囲を、画像処理装置２０が制御する焦点制御信号３０で連続変化させ、各々の合焦位置で、撮像手段１０が入力する画像を画像処理装置２０の画像処理部５００で取り込み、取り込んだ入力画像の中から画像処理部５００が、液面に合焦した画像又は液面が最も鮮明な画像（照射Ｂ方向入力画像とする）を選択する。

更に、照射Ｃ方向の照射３６０のみを点灯して、撮像手段１０の合焦位置が、少なくても処理対象液面の液体を格納する容器５０の頭頂部から尾底部までの範囲を、画像処理装置２０が制御する焦点制御信号３０で連続変化させ、各々の合焦位置で、撮像手段１０が入力する画像を画像処理装置２０の画像処理部５００で取り込み、取り込んだ入力画像の中から画像処理部５００が、液面に合焦した画像又は液面が最も鮮明な画像（照射Ｃ方向入力画像とする）を選択する。画像処理部５００が、照射Ａ方向入力画像と照射Ｂ方向入力画像と照射Ｃ方向入力画像とを用いて、鏡面反射の発生位置などをチェックして異物検出を行い、該異物チェックに用いた画像をメモリに格納し、表示制御部８００が所期の画像や情報を表示装置９００に表示すると、作業者１０００が必要に応じて該格納した画像や情報を表示・検索する。

図７〜図９は、上記図６の液面における光源からの照射方向と液面への鏡面反射の関係を説明する図です。

図７は、本発明の照射Ａ方向３４０からの照射による異物の鏡面反射３４６の位置を示す説明図である。照射Ａ方向３４０からの光り３４５は左上から照射されるため、異物３００の突起部の左上３４６に鏡面反射が発生する。

図８は、本発明の照射Ｂ方向３５０からの照射による異物の鏡面反射３５６の位置を示す説明図である。照射Ｂ方向３５０からの光り３５５は真上から照射されるため、異物３００の突起部の真上３５６に鏡面反射が発生する。

図９は、本発明の照射Ｃ方向３６０からの照射による異物の鏡面反射３４６６の位置を示す説明図である。照射Ｃ方向３６０からの光り３６５は右上から照射されるため、異物３００の突起部の右上３６６に鏡面反射が発生する。

ここで、異物３００が存在すると突起部があるため、照射Ａ方向３４０からの照射による異物の鏡面反射３４６と照射Ｂ方向３５０からの照射による異物の鏡面反射３５６と照射Ｃ方向３６０からの照射による異物の鏡面反射３６６の位置は、異なる位置に発生する。これより、立体物であることが分かる。

もし、異物３００が存在しないと突起部が無いため、照射Ａ方向３４０からの照射による異物の鏡面反射３４６と照射Ｂ方向３５０からの照射による異物の鏡面反射３５６と照射Ｃ方向３６０からの照射による異物の鏡面反射３６６の位置は、ほぼ同一位置に発生する。これより、非立体物であることが分かる。

図１０は、本発明の他の実施例を示す異物検出装置の説明図である。

本実施例の異物検出装置は、図１の実施例と同様の構成で、ＬＥＤ照明などの光源を横から照射した例である。ただ図１０は液面位置を撮像手段１０以外の検知手段、本実施例では超音波を用いて検知する手段を備えた構成である。

液面の上側に焦点位置が外部から制御可能な撮像手段１０を設置し、液面位置は撮像装置以外の検知手段１１００（例えば、超音波）で検知する。画像処理装置２０のＭＰＵ４００が照明制御部７００に制御指令を行って、照明制御信号３０を検知手段１１００で検知した液面位置の横からＬＥＤ照明２１０のみを点灯させて照射するように制御し、また、画像処理装置２０のＭＰＵ４００がカメラ制御部６００に制御指令を行って、焦点制御信号３０を撮像装置以外１１００で検知した液面位置に合焦１１０するように制御を行う。

液面に異物３００が存在すれば、異物３００の鏡面反射が発生し、液面に異物３００が存在しないならば、鏡面反射が発生しない。撮像手段１０が入力する画像を画像処理装置２０の画像処理部５００で取り込み、取り込んだ入力画像を用いて、鏡面反射の発生位置などをチェックして異物検出を行い、該異物チェックに用いた画像をメモリに格納し、表示制御部８００が初期の画像や情報を表示装置９００に表示させ、作業者１０００が必要に応じて該格納した画像や情報を表示・検索する。

液面の高低変動差の大小に関係なく、カメラ制御部は、液面位置は撮像装置以外で検知した液面に合焦させるため、撮影した画像は合焦画像となり、１枚で液面が最も鮮明な画像を得ることができできる効果がある。

図１１は、本発明の一実施例を示す画像処理装置２０の画像処理部５００のブロック図である。ＭＰＵ４００が画像の取り込み指令を実行すると、画像入力手段５１０がカメラ制御部６００からＩ／Ｆ部３を介して出力した焦点制御信号３０に基づいて撮像手段１０は各点で合焦し、その画像を撮像して映像信号１を出力する。撮像手段１０の出力する映像信号１は、画像処理装置２０の映像端子から入力され、Ａ／Ｄ変換部２でデジタル画像に変換して、画像処理部５００で取り込む。画像選択手段５３０が取り込まれた各点で合焦した画像のなかから、液面に合焦した画像又は液面が最も鮮明な画像を選択する。異物検知手段５５０は、選択された画像データから鏡面反射の発生有無や位置などをチェックして異物検出を行い、画像蓄積・検索手段５７０が、異物検知手段５５０で異物チェックに用いた画像データをメモリ５０１に格納する。

ＭＰＵ４００は、作業者１０００の要求に応じて、メモリ５０１に格納した初期の画像や情報を表示制御部８００に表示要求を指令し、表示制御部８００が表示装置９００に表示するので、作業者１０００は、表示装置９００の画面上で所期の画像や情報を確認でき、所期の画像や情報を画面から検索もできる。

図１２は、本発明の他の実施例を示す画像処理装置２０の画像処理部５００のブロック図である。本実施例は図１１とほぼ同様のブロック図構成であるが、本実施例では、取り込まれた映像信号１の映像不良をチェックする映像不良チェック手段を設けた構成である。

ＭＰＵ４００が画像の取り込み指令を行うと、カメラ制御部６００で焦点制御して各点で合焦した画像を画像入力手段５１０が取り込まれ、映像不良チェック手段３０００が平均輝度やエッジ画像等をチェックして映像不良の発生有無を判定する。映像不良チェック結果が正常な場合、画像選択手段５３０が各点で合焦した画像のなかから、液面に合焦した画像又は液面が最も鮮明な画像を選択する。そして異物検知手段５５０は、鏡面反射の発生有無や位置などをチェックして異物検出を行い、画像蓄積・検索手段５７０が、異物検知手段５５０で異物チェックに用いた画像をメモリに格納する。ＭＰＵ４００は、作業者１０００の要求に応じて、メモリに格納した所期の画像や情報を表示制御部８００に表示要求を指令し、表示制御部８００が表示装置９００に表示するので、作業者１０００は、表示装置９００の画面上で所期の画像や情報を確認でき、所期の画像や情報を画面から検索できる。

一方、映像不良チェック手段３０００が平均輝度やエッジ画像等をチェックして映像不良の発生有無を判定して異常ならば、画像入力手段５１０の画像が異常であることをＭＰＵ４００に報知し、ＭＰＵ４００は、処理を停止させるなどの指令を行う、または再度撮像手段で映像を再度撮像しても良いし、表示装置９００にエラーを表示して作業者１０００に知らせてもよい。

映像不良チェックは、撮像手段１０の異常や映像信号１の異常などにより、異物検出に不適切な映像であることをチェックするため、検出精度の低下を招くことがなく、信頼性向上の効果がある。

図１３は、本発明の一実施例を示す画像処理装置２０のカメラ制御部６００のブロック図である。

ＭＰＵ４００が撮像手段１０の合焦位置として少なくても処理対象液面の液体を格納する容器５０の頭頂部から尾底部までの範囲で変化する制御指令を行うと、焦点位置情報制御手段６３０が、まず、頭頂部の位置に合焦させる指令を行い、焦点位置決定手段６５０が、合焦位置を頭頂部の位置に決定して、該合焦位置を画像処理部５００と照明位置情報格納手段６１０とＭＰＵ４００に報知する。焦点位置決定手段６５０が決定した合焦位置から、照明位置情報格納手段６１０が、照明位置を格納する。ＭＰＵ４００は、焦点位置決定手段６５０で決定した合焦位置を報知されると、該合焦位置の信号を焦点制御信号３０に出力するとともに、照明位置情報格納手段６１０で格納した該照明位置を取り出して照明制御部７００に出力する。

次に、頭頂部より少し下げた位置に合焦させる指令を行い、焦点位置決定手段６５０が、合焦位置を頭頂部より少し下げた位置に決定して、該合焦位置を画像処理部５００と照明位置情報格納手段６１０とＭＰＵ４００に報知する。焦点位置決定手段６５０が決定した合焦位置から、照明位置情報格納手段６１０が、照明位置を格納する。ＭＰＵ４００は、焦点位置決定手段６５０で決定した合焦位置を報知されると、該合焦位置の信号を焦点制御信号３０に出力するとともに、照明位置情報格納手段６１０で格納した該照明位置を取り出して照明制御部７００に出力する。

次々とこれらを繰り返し、合焦位置を連続変化させて、最後に、容器５０の尾底部の位置に合焦させる指令を行い、焦点位置決定手段６５０が、合焦位置を尾底部の位置に決定して、該合焦位置を画像処理部５００と照明位置情報格納手段６１０とＭＰＵ４００に報知する。焦点位置決定手段６５０が決定した合焦位置から、照明位置情報格納手段６１０が、照明位置を格納する。ＭＰＵ４００は、焦点位置決定手段６５０で決定した合焦位置を報知されると、該合焦位置の信号を焦点制御信号３０に出力するとともに、照明位置情報格納手段６１０で格納した該照明位置を取り出して照明制御部７００に出力する。

図１４は、本発明の一実施例を示す画像処理装置２０の照明制御部７００のブロック図である。図１０〜図１３と同様な構成である。ＭＰＵ４００が必要に応じて照明位置情報格納手段６１０で格納した照明位置を取り出すと、照明位置決定手段７１０が、ＬＥＤ照明を選択して点灯する位置を決定する。照明点灯制御手段７５０が、照明位置決定手段７１０で決定した照明点灯位置をＭＰＵ４００に出力すると、ＭＰＵ４０は、選択したＬＥＤ照明のみを点灯させ、それ以外のＬＥＤ照明を消灯させる信号を照明制御信号４０としてＬＥＤ照明２００，ＬＥＤ照明２１０，ＬＥＤ照明２２０に出力する。

図１５は、本発明の一実施例を示す異物検出装置の検出処理手順を示す説明図であり、図６における処理手順を示す説明図である。

ステップ１２０１で、まず、画像入力手段５１０が入力する画像を容器５０の存在判定用に取り込み、ステップ１２０２は、容器５０が存在するか否か判定し、容器５０が存在しない場合、ステップ１２０１へ戻り、容器５０が存在する場合、ステップ１２０３へ進む。容器５０の存在判定は、容器５０の形状によって存在判定を行う。例えば、円形の容器ならば、一般化ハフ変換手法による円形状の有無により行う。容器５０が存在する場合、ステップ１２０３で、焦点制御信号３０が出力した所期位置に焦点を合わせ、ステップ１２０４が、照明制御信号４０が出力した所期位置のＬＥＤ照明を点灯すると、ステップ１２０５が、画像入力手段５１０が入力する画像を異物判定用に取り込む。

ステップ１２０６は、ステップ１２０５で取り込んだ画像が液面に最も合焦した画像または鮮明な画像か否かを判定し、合焦した画像または鮮明な画像ならば、ステップ１２０７へ進み、そうでない場合は、ステップ１２０５へ戻る。ステップ１２０６の判定は、ステップ１２０５の入力画像に対し、最初の入力画像を合焦した画像または鮮明な画像候補とし、次に、液面又は液面付近のエッジを直前候補と現入力画像とで比較し、エッジ面積が少ない方が現入力画像ならば新たな候補として、新たな候補が見つかる間は逐次比較を繰り返す。新たな候補が見つからないならば、最後に見つけた新たな候補を、合焦した画像または鮮明な画像として最終判定する。

ステップ１２０７は、ステップ１２０６で見つけた合焦した画像または鮮明な画像で、異物認識処理を行う。

ステップ１２０７の異物認識処理は、液面又は液面付近の領域で、所定面積範囲内の予め定めた閾値より大きい（高い）輝度の領域が複数個所（例えば、泡なら３個所以上）存在していれば、鏡面反射の発生ありとし、異物ありと判定して、所定面積範囲内の高輝度部領域が複数個所存在していない（例えば、泡なら３個所未満）ならば、鏡面反射の発生なしとして、異物なしと判定する。

ステップ１２０８は、ステップ１２０７の合焦した画像または鮮明な画像を異物有無にかかわらず、認識に用いた画像や認識結果情報などをメモリに格納して蓄積する。ステップ１２０９が、焦点位置を開始位置に戻す初期化とＬＥＤ照明を消灯し、ステップ１２１０は、画像処理装置２０が稼動する所定の時間を経過したか否か判定し、又は、画像処理装置２０を終了させる信号を受信したか否か判定し、所定時間未満の場合、又は、終了信号を受信しない場合、ステップ１２０１へ戻り、そうでない場合は終了する。

図１６は、本発明の他の実施例を示す異物検出装置の検出処理手順を示す説明図であり、図１２における画像処理部５００の処理手順を示す説明図である。

ステップ１２０１，ステップ１２０２，ステップ１２０３，ステップ１２０４，ステップ１２０５，ステップ１２０６，ステップ１２０７,ステップ１２０８,ステップ１２０９，ステップ１２１０は、図１５と同じである。

ステップ１２１２は、映像不良チェック手段３０００の処理であり、ステップ１２０１で取り込んだ画像に対し、平均輝度やエッジ画像等をチェックして入力画像が正常か否か判定し、正常の場合は、ステップ１２０２を実行し、そうでない場合は、ステップ１２１３で入力画像に異常ありと表示装置９００に表示する。入力画像が異常であるとは、平均輝度が極端に低く、かつ、エッジ画像が極端に少ない場合であり、そうでない場合は、入力画像が正常と判定する。

図１７は、本発明の他の実施例を示す異物検出装置の検出処理手順を示す説明図であり、図５における処理手順を示す説明図である。

ステップ１３３１で、まず、画像入力手段５１０が入力する画像を容器５０の存在判定用に取り込み、ステップ１３３２は、容器５０が存在するか否か判定し、容器５０が存在しない場合、ステップ１３３１へ戻り、容器５０が存在する場合、ステップ１３３３へ進む。容器５０が存在する場合、ステップ１３３３で、偏光フィルタの基準装着位置を確認し、ステップ１３３４で焦点制御信号３０が出力した所期位置に焦点を合わせ、ステップ２３３５で照明制御信号４０が出力したＬＥＤ照明全点灯信号で全ＬＥＤ照明を点灯する。

ステップ１３３６が、画像入力手段５１０が入力する画像を異物判定用に取り込む（偏光フィルタ付入力画像ａ）。

ステップ１３３７は、ステップ１３３６で取り込んだ画像が液面に最も合焦した画像または鮮明な画像か否かを判定し、合焦した画像または鮮明な画像ならば、ステップ１３３８へ進み、そうでない場合は、ステップ１３３６へ戻る。

ステップ１３３８が、偏光フィルタの回転開始信号を偏光フィルタ回転装置３２０へ出力すると、偏光フィルタが回転し、所定位置（例えば、９０度回転位置）で停止するので、ステップ１３３９は、偏光フィルタの参照装着位置を確認し、画像を異物判定用に取り込む（偏光フィルタ付入力画像ｂ）。

ステップ１３４０は、ステップ１３３９で取り込んだ画像が液面に最も合焦した画像または鮮明な画像か否かを判定し、合焦した画像または鮮明な画像ならば、ステップ１３４１へ進み、そうでない場合は、ステップ１３３９へ戻る。ステップ１３３７及びステップ１３４０の判定は、ステップ１２０６と同様でよい。

ステップ１３４１の処理，ステップ１３４２の処理，ステップ１３４３の処理，ステップ１３４４の処理を行う。

ステップ１３４２は、ステップ１２０８と同様に、ステップ１３４４は、ステップ１２１０と同様に行う。

ステップ１３４１の異物認識処理は、偏光フィルタ付入力画像ａの液面に最も合焦した画像または鮮明な画像と、偏光フィルタ付入力画像ｂの液面に最も合焦した画像または鮮明な画像の間で、液面又は液面付近の領域で、所定面積範囲内の高輝度部領域が同一位置に発生している共通領域部分を抽出し、該抽出領域で、所定面積範囲内の高輝度部領域が複数個所（例えば、泡なら３個所以上）存在していれば、鏡面反射の発生ありとし、異物ありと判定して、所定面積範囲内の高輝度部領域が複数個所存在していない（例えば、泡なら３個所未満）ならば、鏡面反射の発生なしとして、異物なしと判定する。

ステップ１３４３は、撮像手段１０の焦点位置を初期位置に戻し、ＬＥＤ照明を消灯し、更に、及び偏光フィルタを基準装着位置へ戻す。

図１８は、本発明の他の実施例を示す異物検出装置の検出処理手順を示す説明図であり、図６における処理手順を示す説明図である。

ステップ１３５１で、まず、画像入力手段５１０が入力する画像を容器５０の存在判定用に取り込み、ステップ１３５２は、容器５０が存在するか否か判定し、容器５０が存在しない場合、ステップ１３５１へ戻り、容器５０が存在する場合、ステップ１３５３へ進む。容器５０が存在する場合、ステップ１３５３で焦点制御信号３０が出力した所期位置に焦点を合わせ、ステップ１３５４で照明制御信号４０が出力したｋ番目位置でのＬＥＤ照明３４０のみを点灯する。

ステップ１３５５が、画像入力手段５１０が入力する画像を異物判定用に取り込む（照射Ａ方向入力画像とする）。

ステップ１３５６は、ステップ１３５５で取り込んだ画像が液面に最も合焦した画像または鮮明な画像か否かを判定し、合焦した画像または鮮明な画像ならば、ステップ１３５７へ進み、そうでない場合は、ステップ１３５５へ戻る。ステップ１３５７は、ｋ番目位置でのＬＥＤ照明３６０が、最終位置か否かをチェックし、最終位置の場合、ステップ１３５８で進み、そうでない場合はステップ１３５４へ戻る。

ステップ１３５８の処理では、照射Ａ方向入力画像と照射Ｂ方向入力画像と照射Ｃ方向入力画像に対し、各々の液面に最も合焦した画像または鮮明な画像を用いて異物認識処理を行う。

ステップ１３５８は、照射Ａ方向３４０からの光り３４５が左上から照射されるため、異物３００の突起部の左上３４６に鏡面反射が発生し、照射Ｂ方向３５０からの光が３５５は真上から照射されるため、異物３００の突起部の真上３５６に鏡面反射が発生し、照射Ｃ方向３６０からの光り３６５が右上から照射されるため、異物３００の突起部の右上３６６に鏡面反射が発生する。照射Ａ方向３４０の鏡面反射３４６と照射Ｂ方向３５０の鏡面反射３５６と照射Ｃ方向３６０の鏡面反射３６６の位置が、異なる位置に発生した場合、立体の異物ありと判定し、それ以外ならば、立体の異物なしと判定する。

ステップ１３５９は、１２０８と同様に、ステップ１３６０は、１２０９と同様に、ステップ１３６１は、１２１０と同様に行う。

図１９は、本発明の他の実施例を示す異物検出装置の検出処理手順を示す説明図あり、図１０における処理手順を示す説明図である。

ステップ１３７１で、まず、画像入力手段５１０が入力する画像を容器５０の存在判定用に取り込み、ステップ１３７２は、容器５０が存在するか否か判定し、容器５０が存在しない場合、ステップ１３７１へ戻り、容器５０が存在する場合、ステップ１３７３へ進む。容器５０が存在する場合、ステップ１３７３で、液面位置検知開始の信号を液面位置検知装置１１００へ送信し、液面位置検知装置１１００が検知した液面位置を受信すると、ステップ１３７４で液面位置を取り込む。液面位置検知装置１１００は、従来からある標準的な装置でよく、例えば超音波による液面位置検知装置でよい。

ステップ１３７５は、焦点制御信号３０に対してステップ１３７４で取り込んだ液面位置に合焦させる信号を出力し、ステップ１３７６が、照明制御信号４０に対してステップ１３７４で取り込んだ液面位置のＬＥＤ照明を点灯する。その後、ステップ１３７７が、画像入力手段５１０が入力する画像を異物判定用に取り込み、ステップ１３７８は、ステップ１３７７で取り込んだ画像を用いて異物認識処理を行う。

ステップ１３７８は、ステップ１２０７と同様に行う。ステップ１３７９を、ステップ１２０８と同様に行い、ステップ１３８０が、ＬＥＤ照明を消灯し、ステップ１３８１は、画像処理装置２０が稼動する所定の時間を経過したか否か判定し、又は、画像処理装置２０を終了させる信号を受信したか否か判定し、所定時間未満の場合、又は、終了信号を受信しない場合、ステップ１３７１へ戻り、そうでない場合は終了する。

図２０は、本発明の他の実施例を示す異物検出装置の説明図である。

本実施例の異物検出装置は、液面の上側に撮像手段１０を設置し、撮像手段１０の合焦位置を任意の位置に固定（例えば、合焦位置１１０に）し、容器５０の横から液面に対してＬＥＤ照明２１０のみを固定の合焦位置１１０に対応して点灯して照射する。

撮像手段１０の合焦位置を、固定の合焦位置１１０にする指令３０ａは特に不要であり、固定位置に手動で合焦させ、ＬＥＤ照明２１０のみの点灯指令４０ａも特に不要であり、固定位置に手動でＬＥＤ照明２１０を合焦位置１１０に対応して点灯させて実現する。

その後、容器移動装置１５００を制御して、容器５０の頭頂部を撮像手段１０のレンズ方向に遠近移動する。いま、容器を５０ａの位置から遠近移動１２００して５０の位置にさせると、液面に合焦位置１１０があり、ＬＥＤ照明２１０も点灯しているので、液面に異物３００が存在すれば、最も合焦した異物３００の鮮明な画像とその鏡面反射が観察でき、異物３００が存在しないならば、鏡面反射が発生しない。容器移動装置１５００は、従来からある標準的な装置でよい。

合焦位置１１０で、撮像手段１０が入力する画像を画像処理装置２０の画像処理部５００で取り込み、取り込んだ入力画像を用いて、画像処理部５００が、鏡面反射の発生位置などをチェックして異物検出を行い、該異物チェックに用いた画像をメモリに格納する。
ＭＰＵ４００は、作業者１０００の要求に応じて、メモリに格納した所期の画像や情報を表示制御部８００に表示要求を指令し、表示制御部８００が表示装置９００に表示するので、作業者１０００は、表示装置９００の画面上で所期の画像や情報を確認でき、所期の画像や情報を画面から検索できる。

これにより、容器を撮像手段のレンズ方向に遠近移動するので、液面の高低変動差の大小に関係なく、容器内や液面に泡，気泡，塵等が発生したり、処理対象表面に突起物などが発生すれば、異物ありとして、検査対象から除外できるので、精密機器などが異物による障害から検出精度の低下を招くことがなく、信頼性向上の効果がある。また、固定の合焦位置のままでよいため、安価なカメラを利用できる効果がある。

更に、異物チェックに用いた画像をメモリに格納し、表示手段に所期の画像や情報を表示装置に表示させ、作業者が必要に応じて格納した画像や情報を表示・検索できるので、検出の判定に用いた画像を証拠として提出できる効果がある。

また、異物チェックに用いた画像をメモリに格納し、表示制御部に初期の画像や情報を表示装置に表示させ、作業者が必要に応じて格納した画像や情報を表示・検索できるので、検出の判定に用いた画像を証拠として提出できる効果がある。

図２１は、本発明の他の実施例を示す異物検出装置の説明図である。

本実施例の異物検出装置は、図２０とは異なり容器５０は固定で、撮像手段１０を移動させるカメラ移動装置を備えた構成である。

まず、容器５０の横から液面に対してＬＥＤ照明２１０を、液面位置の真横から固定位置で点灯し照射する。次に、液面の上側に撮像手段１０を設置し、撮像手段１０の合焦位置を任意の位置に固定する。撮像手段１０の合焦位置を、固定の合焦位置にする指令３０ａは特に不要であり、任意の固定位置に手動で合焦させ、ＬＥＤ照明２１０のみの点灯指令４０ａも特に不要であり、液面位置の真横から液面の固定位置に手動でＬＥＤ照明２１０を点灯させて実現する。

その後、カメラ移動装置１６００を制御して、撮像手段１０を容器５０の頭頂部方向に遠近移動する。いま、撮像手段を１０の位置から遠近移動１２１０して１０＊の位置にさせると、合焦位置１１０が液面となり、ＬＥＤ照明２１０も液面の真横で点灯しているので、液面に異物３００が存在すれば、最も合焦した異物３００の鮮明な画像とその鏡面反射が観察でき、異物３００が存在しないならば、鏡面反射が発生しない。カメラ移動装置１６００は、従来からある標準的な装置でよい。

合焦位置１１０で、撮像手段１０が入力する画像を画像処理装置２０の画像処理部５００で取り込み、取り込んだ入力画像を用いて、画像処理部５００が、鏡面反射の発生位置などをチェックして異物検出を行い、該異物チェックに用いた画像をメモリに格納する。ＭＰＵ４００は、作業者１０００の要求に応じて、メモリに格納した所期の画像や情報を表示制御部８００に表示要求を指令し、表示制御部８００が表示装置９００に表示するので、作業者１０００は、表示装置９００の画面上で所期の画像や情報を確認でき、初期の画像や情報を画面から検索できる。

これにより、撮像手段を容器の頭頂部方向に遠近移動するので、液面の高低変動差の大小に関係なく、容器内や液面に泡，気泡，塵等が発生したり、処理対象表面に突起物などが発生すれば、異物ありとして、検査対象から除外できるので、精密機器などが異物による障害から検出精度の低下を招くことがなく、信頼性向上の効果がある。また、固定の合焦位置のままでよいため、安価なカメラを利用できる効果がある。

更に、異物チェックに用いた画像をメモリに格納し、表示制御部に初期の画像や情報を表示装置に表示させ、作業者が必要に応じて格納した画像や情報を表示・検索できるので、検出の判定に用いた画像を証拠として提出できる効果がある。

図２２は、本発明の他の実施例を示す異物検出装置の検出処理手順を示す説明図であり、図２０における処理手順を示す説明図である。

ステップ１７０１で、焦点信号３０ａが出力した任意の固定位置に焦点を合わせ、ステップ１７０２が、ステップ１７０１で合焦させた固定焦点位置のＬＥＤ照明を点灯して照射する。

ステップ１７０３が、容器移動装置１５００に容器移動信号を送信して容器移動装置１５００の遠近移動開始信号の受信チェックを行い、受信を待つ。受信すると、ステップ１７０４が、画像入力手段５１０が入力する画像を異物判定用に取り込み、ステップ１７０５は、容器移動装置１５００の遠近移動終了信号の受信チェックを行い、終了信号を受信するまで、ステップ１７０４を繰り返す。

ステップ１７０６は、ステップ１７０４で取り込んだ画像が液面に最も合焦した画像または鮮明な画像か否かを判定し、合焦した画像または鮮明な画像を探し、ステップ１７０７へ進む。そうでない場合は、ステップ１２０５へ戻る。

ステップ１７０６の処理は、ステップ１７０４の入力画像に対し、最初の入力画像を合焦した画像または鮮明な画像候補とし、次に、液面又は液面付近のエッジを直前候補と現入力画像とで比較し、エッジ面積が少ない方が現入力画像ならば新たな候補として、新たな候補が見つかる間は逐次比較を繰り返す。新たな候補が見つからないならば、最後に見つけた新たな候補を、合焦した画像または鮮明な画像として最終判定する。

ステップ１７０７は、ステップ１７０６で見つけた合焦した画像または鮮明な画像で、異物認識処理を行う。ステップ１７０７は、ステップ１２０７と同様に処理する。

ステップ１７０８は、ステップ１７０７の合焦した画像または鮮明な画像を異物有無にかかわらず、認識に用いた画像や認識結果情報などをメモリに格納して蓄積する。

ステップ１７０９は、容器５０を初期位置へ戻す信号を容器移動装置１５００へ送信し、ステップ１７１０が、ＬＥＤ照明を消灯し、ステップ１７１１は、画像処理装置２０が稼動する所定の時間を経過したか否か判定し、又は、画像処理装置２０を終了させる信号を受信したか否か判定し、所定時間未満の場合、又は、終了信号を受信しない場合、ステップ１７０１へ戻り、そうでない場合は終了する。

図２３は、本発明の他の実施例を示す異物検出装置の検出処理手順を示す説明図あり、図２１における処理手順を示す説明図である。

ステップ１７１１は、液面位置の真横から固定位置で点灯し照射し、ステップ１７１２が、液面の上側に設置した撮影手段１０の合焦位置を任意の位置に固定する。

ステップ１７１３が、カメラ移動装置１６００にカメラ移動信号を送信してカメラ移動装置１６００の遠近移動開始信号の受信チェックを行い、受信を待つ。受信すると、ステップ１７１４が、画像入力手段５１０が入力する画像を異物判定用に取り込み、ステップ１７１５は、カメラ移動装置１６００の遠近移動終了信号の受信チェックを行い、終了信号を受信するまで、ステップ１７１４を繰り返す。

ステップ１７１６は、ステップ１７１４で取り込んだ画像が液面に最も合焦した画像または鮮明な画像か否かを判定し、合焦した画像または鮮明な画像を探し、ステップ１７０７へ進む。そうでない場合は、ステップ１２０５へ戻る。

ステップ１７１６の処理は、ステップ１７０６と同様である。ステップ１７１７は、ステップ１７１６で見つけた合焦した画像または鮮明な画像で、異物認識処理を行う。ステップ１７１７は、ステップ１７０７と同様に処理する。

ステップ１７１８は、ステップ１７１７の合焦した画像または鮮明な画像を異物有無にかかわらず、認識に用いた画像や認識結果情報などをメモリに格納して蓄積する。

ステップ１７１９は、撮像手段１０のカメラを初期位置へ戻す信号をカメラ移動装置１６００へ送信し、ステップ１７２０が、ＬＥＤ照明を消灯し、ステップ１７２１は、画像処理装置２０が稼動する所定の時間を経過したか否か判定し、又は、画像処理装置２０を終了させる信号を受信したか否か判定し、所定時間未満の場合、又は、終了信号を受信しない場合、ステップ１７１１へ戻り、そうでない場合は終了する。

図２４は、本発明の他の実施例を示す異物検出装置の説明図である。

本実施例の異物検出装置は、図１の構成と同様の構成であり、撮像素子を自動制御可能とした構成である。

液面の上側に焦点位置がカメラ自身で自動制御可能な撮像手段１０ａを設置し、容器５０の横から頭頂部の位置で液面に対してＬＥＤ照明２００のみを点灯して照射し、次に、容器５０の横から中間位置で液面に対してＬＥＤ照明２１０のみを点灯して照射し、最後に、容器５０の横から尾底部の位置で液面に対してＬＥＤ照明２２０のみを点灯して照射する。

これにより、自動制御可能な撮像手段１０ａは、照明が照射された位置で合焦しやすくなる。例えば、液面が容器５０の中間位置に存在すれば、ＬＥＤ照明２１０が照射されているので、合焦位置が、容器５０の中間位置１１０付近になり、液面が鮮明に撮影される効果がある。

また、撮像手段１０の合焦位置は、カメラ自身が制御するため、合焦位置１１０にする指令３０ａは特に不要である。ＬＥＤ照明２００のみを点灯して照射し、ＬＥＤ照明２１０のみを点灯して照射し、ＬＥＤ照明２２０のみを点灯して照射する指令は、画像処理装置２０のＭＰＵ４００が照明制御部７００に制御指令を行って、照明制御信号４０をパラレル信号に出力して実現する。

撮像手段１０ａが入力する画像を画像処理装置２０の画像処理部５００で取り込み、該画像を用いて、鏡面反射の発生位置などをチェックして異物検出を行い、液面に異物３００が存在すれば、異物３００の鏡面反射が発生し、液面に異物３００が存在しないならば、鏡面反射が発生しない。該異物チェックに用いた画像をメモリに格納し、表示制御部８００が所期の画像や情報を表示装置９００に表示させ、作業者１０００が必要に応じて該格納した画像や情報を表示・検索する。

図２５は、本発明の他の実施例である図２４の画像処理装置２０の画像処理部５００のブロック図である。

ＭＰＵ４００が画像の取り込み指令を行うと、撮像手段１０ａ自身が合焦させた画像を、画像入力手段５１０が取り込み、異物検知手段５５０は、鏡面反射の発生有無や位置などをチェックして異物検出を行い、画像蓄積・検索手段５７０が、異物検知手段５５０で異物チェックに用いた画像をメモリに格納する。ＭＰＵ４００は、作業者１０００の要求に応じて、メモリに格納した初期の画像や情報を表示制御部８００に表示要求を指令し、表示制御部８００が表示装置９００に表示するので、作業者１０００は、表示装置９００の画面上で初期の画像や情報を確認でき、所期の画像や情報を画面から検索できる。

図２６は、本発明の他の実施例を示す画像処理装置２０の画像処理部５００のブロック図である。本実施例は図２５の画像処理部５００に映像不良チェック装置を備えた構成である。

ＭＰＵ４００が画像の取り込み指令を行うと、撮像手段１０ａ自身が合焦させた画像を、画像入力手段５１０が取り込み、映像不良チェック手段３０００が平均輝度やエッジ画像等をチェックして映像不良の発生有無を判定して正常ならば、異物検知手段５５０は、鏡面反射の発生有無や位置などをチェックして異物検出を行い、画像蓄積・検索手段５７０が、異物検知手段５５０で異物チェックに用いた画像をメモリに格納する。ＭＰＵ４００は、作業者１０００の要求に応じて、メモリに格納した所期の画像や情報を表示手段８００に表示要求を指令し、表示手段８００が表示装置９００に表示するので、作業者１０００は、表示装置９００の画面上で所期の画像や情報を確認でき、所期の画像や情報を画面から検索できる。

一方、映像不良チェック手段３０００が平均輝度やエッジ画像等をチェックして映像不良の発生有無を判定して異常ならば、画像入力手段５１０の画像が異常であることをＭＰＵ４００に報知し、ＭＰＵ４００は、処理を停止させるなどの指令を行う。

図２７は、本発明の他の実施例を示す異物検出装置の検出処理手順の説明図であり、図２５における画像処理部５００の処理手順を示す説明図である。

ステップ１３０１で、まず、撮像手段１０ａが出力した画像を、画像入力手段５１０が入力する画像を容器５０の存在判定用に取り込み、ステップ１３０３は、容器５０が存在するか否か判定し、容器５０が存在しない場合、ステップ１３０１へ戻り、容器５０が存在する場合、ステップ１３０３へ進む。容器５０が存在する場合、ステップ１３０３で照明制御信号４０が出力したｉ番目位置でのＬＥＤ照明２００のみを点灯する。

ステップ１３０４は、画像入力手段５１０が入力する画像を異物判定用に取り込む。ステップ１３０５は、ｉ番目位置でのＬＥＤ照明２２０が、最終位置か否かをチェックし、最終位置の場合、ステップ１３０６へ進み、そうでない場合はステップ１３０３へ戻る。
ステップ１３０６の処理では、ステップ１３０４で取り込んだ画像から、液面に最も合焦した画像または鮮明な画像を探し、ステップ１３０７が、異物認識処理を行う。

ステップ１３０７は、ステップ１２０７と同様に、ステップ１３０８は、ステップ１２０８と同様に行い、ステップ１３０９は、ＬＥＤ照明を消灯し、ステップ１３１０は、画像処理装置２０が稼動する所定の時間を経過したか否か判定し、又は、画像処理装置２０を終了させる信号を受信したか否か判定し、所定時間未満の場合、又は、終了信号を受信しない場合、ステップ１３０１へ戻り、そうでない場合は終了する。

図２８は、本発明の他の実施例を示す異物検出装置の説明図である。

本実施例の異物検出装置は、上述してきた実施例と異なり、光源を容器の下方に配置した構成である。

液面の上側に焦点位置が外部から制御可能な撮像手段１０を設置して、容器５０の下から液面に向けてＬＥＤ照明２０５を点灯して照射し、撮像手段１０の合焦位置１００，合焦位置１１０，合焦位置１２０と逐次変更すると、液面が合焦位置１１０と合致した場合に液面は鮮明に撮影され、液面に異物３００が存在すれば、異物３００が低輝度、即ち、黒く撮影される。

このように、撮像手段１０の合焦位置を連続変化させる指令は、画像処理装置２０のＭＰＵ４００がカメラ制御部６００に制御指令を行って、焦点制御信号３０をＲＳ−２３２Ｃの信号線に出力して実現する。

また、容器５０の下から液面に向けてＬＥＤ照明２０５を点灯して照射する指令は、画像処理装置２０のＭＰＵ４００が照明制御部７００に制御指令を行って、照明制御信号４０をパラレル信号に出力して実現する。

合焦位置１００，合焦位置１１０，合焦位置１２０などの範囲を連続変化させた合焦位置で、撮像手段１０が入力する画像を画像処理装置２０の画像処理部５００で取り込み、取り込んだ入力画像の中から画像処理部５００が、液面に合焦した画像又は液面が最も鮮明な画像を選択し、該画像を用いて、液面の低輝度部、即ち、黒い領域の発生位置などをチェックして異物検出を行い、該異物チェックに用いた画像をメモリに格納し、表示制御部８００が初期の画像や情報を表示装置９００に表示させ、作業者１０００が必要に応じて該格納した画像や情報を表示・検索する。

液面の上側に撮像手段を設置して、容器５０の下から液面に向けてＬＥＤ照明を点灯して照射するバックライト照明方式は、透明な対象物の撮影に適し、液体中の異物や液面上の異物は暗く撮影され、反射光（写りこみ）は抑制されて、液体領域に暗い物体が存在すれば異物であり、反射光（写りこみ）の影響を受けない。

従って、反射光を無視してよく、異物検知手段５５０における手法や照明装置等が非常に簡略化され、低価格な異物検出措置が実現できる効果がある。

本発明における一実施例を示す異物検出装置の説明図である。 本発明における他の一実施例を示す異物検出装置の説明図である。 本発明における他の一実施例を示す異物検出装置の説明図である。 本発明における基準照射方向と参照照射方向による撮像手段の映像例の説明図である。 本発明における他の一実施例を示す異物検出装置の説明図である。 本発明における他の一実施例を示す異物検出装置の説明図である。 本発明における一照射方向からの照射による異物の鏡面反射の位置を示す説明図である。 本発明における他の照射方向からの照射による異物の鏡面反射の位置を示す説明図である。 本発明における別の他の照射方向からの照射による異物の鏡面反射の位置を示す説明図である。 本発明における他の一実施例を示す異物検出装置の説明図である。 本発明における一実施例を示す画像処理部のブロック図である。 本発明における他の一実施例を示す画像処理部のブロック図である。 本発明における一実施例を示すカメラ制御部のブロック図である。 本発明における一実施例を示す照明制御部のブロック図である。 本発明における一実施例を示す異物検出装置の検出処理手順を示す説明図である。 本発明における他の一実施例を示す異物検出装置の検出処理手順を示す説明図である。 本発明における他の一実施例を示す異物検出装置の検出処理手順を示す説明図である。 本発明における他の一実施例を示す異物検出装置の検出処理手順を示す説明図である。 本発明における他の一実施例を示す異物検出装置の検出処理手順を示す説明図である。 本発明における他の一実施例を示す異物検出装置の説明図である。 本発明における他の一実施例を示す異物検出装置の説明図である。 本発明における他の一実施例を示す異物検出装置の検出処理手順の説明図である。 本発明における他の一実施例を示す異物検出装置の検出処理手順の説明図である。 本発明における他の一実施例を示す異物検出装置の説明図である。 本発明における他の一実施例を示す画像処理部のブロック図である。 本発明における他の一実施例を示す画像処理部のブロック図である。 本発明における他の一実施例を示す異物検出装置の検出処理手順を示す説明図である。 本発明における他の一実施例を示す異物検出装置の説明図である。

符号の説明

１０，１０ａ…撮像手段、２０…画像処理装置、３０…焦点制御信号、４０…照明制御信号、１００…合焦位置、２００…ＬＥＤ照明、３００…異物、３１０…偏光フィルタ、５００…画像処理部、５１０…画像入力手段、５３０…画像選択手段、５５０…異物検知手段、６００…カメラ制御部、６５０…焦点位置決定手段、７００…照明制御部、７１０…照明位置決定手段、８００…表示制御部、９００…表示装置、３０００…映像不良チェック手段。

Claims (3)

1. 液体を入れることが可能な容器と、
   前記容器の上方に設けられ、焦点位置を変えながら撮像可能な撮像手段と、
   前記撮像手段の合焦位置に照明を照射する、前記容器の上方に設けられた光源と、
   画像処理手段とを有し、
   前記撮像手段は、前記光源によって照射された、前記容器内の液体の液面の画像データを撮像し、
   前記画像処理手段は、前記撮像手段から取り込んだ前記画像データを撮像手段から取り込み、前記画像データに基づいて前記液体内の異物を検出する異物検出装置であって、
   前記光源は複数有し、複数の光源の各々は異なる位置に配置され、
   前記複数の光源のうちひとつを点灯して、
   前記撮像手段の合焦位置が、少なくても前記容器の頭頂部から尾底部までの範囲を連続変化させ、各々の合焦位置で前記撮像手段が入力する画像を前記画像処理手段で取り込み、取り込んだ前記入力画像の中から液面に合焦した画像を前記画像処理手段が選択し、
   前記点灯した光源とは異なる位置の光源を点灯して、
   前記撮像手段の合焦位置が、少なくても前記容器の頭頂部から尾底部までの範囲を連続変化させ、各々の合焦位置で前記撮像手段が入力する画像を前記画像処理手段で取り込み、取り込んだ前記入力画像の中から液面に合焦した画像を前記画像処理手段が選択し、
   前記選択された２つの画像から鏡面反射の発生位置を検出し、
   前記画像処理手段は、前記画像データから、液面または液面付近の領域で、予め定めた閾値より高い輝度の領域が複数箇所存在しており、前記選択された２つの画像の鏡面反射の発生位置が異なる場合、異物ありと判定することを特徴とする異物検出装置。
2. 請求項１記載の異物検出装置において、
   前記容器を移動可能な容器移動部を有し、
   前記撮像手段の合焦位置を固定にし、前記容器移動部によって前記容器を前記撮像手段に対して遠近移動させ、前記撮像手段で画像データを撮像することを特徴とする異物検出装置。
3. 請求項１記載の異物検出装置において、
   前記撮像手段を移動可能な撮像手段移動部を有し、
   前記撮像手段移動部によって前記撮像手段の位置を前記容器に対して遠近移動しながら前記撮像手段の合焦位置を変えて撮像することを特徴とする異物検出装置。

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