JP5211335B2 - 液体容器検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、透光性を有する液体を収容する例えば透明カプセル等の透光性を有する容器において、当該容器内における透光性を有する液体の有無を検査する液体容器検査装置に関するものである。

従来、透明容器中の充填液体の異物を検査する装置としては、特許文献１に示すように、光源にて照明される透明容器を撮像する撮像カメラと、撮像カメラの撮像画像を処理して異物判定を行う画像処理部と、を有するものが一般的に行われている。

一方、近時では、透明カプセル等の無色透明液体を収容する透明容器においては、当該透明容器内に無色透明液体が正確に充填させているか否かを検査する必要がある。

この透明液体の充填の有無を検査する装置としても上記装置と同様に、透明容器内に光を照射する光源と、当該透明容器を通過した光を検出して撮像する撮像カメラと、を備えたものがある。

具体的には、図８に示すように、複数の無色透明容器の一方向から拡散光を照射する面光源であって、複数の透明容器を配置した領域よりも大きい光射出面を有する面光源を用いたものが考えられる。

しかしながら、光射出面からの光の拡散角度が大きいため、透明容器内に液体がある場合及び液体が無い場合のいずれにおいても、透明容器を通過した光がほぼ同じとなり、撮像部により得られた画像において見分けがつきにくいという問題がある。

また、図９に示すように、点光源であるＬＥＤからの光をレンズによって撮像カメラの結像レンズに向かう光にし、当該光を複数の透明容器に照射するものが考えられる。

しかしながら、結像レンズに向かう光を透明容器に照射するものであれば、透明カプセル内に液体がある場合及び液体が無い場合のいずれにおいても、透明カプセルを通過した光が広がり過ぎてしまい、撮像カメラで受光されにくく、黒っぽく映ってしまい見分けがつきにくいという問題がある。

特開２００２−２６７６１２公報

そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、透明カプセル等の透光性を有する容器内における透光性を有する液体の有無を容易かつ確実に検査することができることをその主たる所期課題とするものである。

すなわち本発明に係る液体容器検査装置は、透光性を有する複数の容器内における透光性を有する液体の有無を検査する液体容器検査装置であって、複数のＬＥＤ及び当該複数のＬＥＤからの光を拡散させる拡散板を有する面光源と、前記面光源からの光を集光して前記複数の容器に照射する集光レンズと、前記集光レンズから前記複数の容器に照射され、それら複数の容器を通過した光により撮像する撮像部と、を備え、前記面光源の光射出面のサイズが、前記撮像部により前記容器を撮像可能である撮像領域のサイズよりも小さく、前記集光レンズが、前記面光源における光の拡散角度を狭めて前記容器に照射し、前記撮像部により得られる画像が、前記容器内に透光性を有する液体がある場合及び透光性を有する液体が無い場合で異なるように構成されていることを特徴とする。なお、透光性を有する容器は、光を透過する材質からなる容器であり、無色透明の容器及び有色透明の容器などを含む。

このようなものであれば、集光レンズにより面光源の拡散角度を狭めて、複数の容器に入射する光の入射角度を調整することによって、容器を通過した際の透過光の拡散角度を、透光性を有する液体が有る場合と透光性を有する液体が無い場合とで異ならせることができる。したがって、撮像部により得られる画像が、容器内に透光性を有する液体がある場合及び透光性を有する液体が無い場合で異ならせることができ、容器内の透光性を有する液体の有無を確実且つ容易に判断することができる。また、複数の容器を１組の面光源及び集光レンズにより、その液体の有無を検査でき、簡単な構成で検査できるだけでなく、検査スピードを向上させることができる。さらに、面光源を撮像部の撮像領域のサイズよりも小さくしているので、面光源を小型化することができ、消費エネルギ及びコストを削減することもできる。

簡単な画像処理により容器内における透光性を有する液体の有無を容易に判断可能にするためには、前記集光レンズが、前記撮像部により得られる容器の画像において、前記容器内に透光性を有する液体がある場合及び透光性を有する液体が無い場合で濃淡領域の異なるように構成されていることが望ましい。

搬送ラインにより搬送される複数の容器を連続測定できるようにするためには、前記撮像部の撮像面が、容器搬送機構により前記複数の容器が通過する容器通過領域に設定されていることが望ましい。

前記容器が、複数個ずつ１つの包装パック内に収容された透明カプセルであることが考えられる。この場合、前記包装パック内における透明カプセルの有無を検査するものであることが望ましい。

このように構成した本発明によれば、透明カプセル等の透光性を有する容器内における透光性を有する液体の有無を容易かつ確実に検査することができる。

本発明の一実施形態に係る液体容器検査装置の構成を示す模式図である。 同実施形態の液体容器検査装置の構成を示す斜視図である。 液体の有無を判別する原理を示す模式図である。 従来の撮像画面の例である。 従来の撮像画面の例である。 本実施形態の撮像画面の例である。 本実施形態の撮像画面の例である。 従来の液体容器検査装置の構成を示す図である。 従来の液体容器検査装置の構成を示す図である。

以下に本発明に係る液体容器検査装置１００の一実施形態について図面を参照して説明する。

＜装置構成＞
本実施形態に係る液体容器検査装置１００は、透光性を有する複数の容器Ｗ（例えば透明容器である透明カプセルＷ）内における透光性を有する液体であるカプセル内容液の有無を一挙に検査するものである。本実施形態の透明カプセルＷは、複数個ずつ１つの包装パックＷＰ内に収容されている。なお、本実施形態においてカプセル内溶液は、無色透明液体であるが、有色透明液体であっても良い。

この包装パックＷＰは、少なくとも透明カプセルＷを収容する複数のポケット部及び当該ポケット部を覆う被覆シートが透光性を有する部材で形成されている。また、包装パックＷＰは、当該包装パックＷＰを案内するガイドを有する容器搬送機構６によりライン上を搬送されるものである。なお、容器搬送機構６は、透明カプセルＷに光が当たる設計とされている。

具体的にこのものは、図１に示すように、面光源２と、当該面光源２からの光を複数の包装パックＷＰの一方面（下面）から照射する集光レンズ３と、複数の包装パックＷＰの他方面（上面）を撮像する撮像部４と、当該撮像部４から画像データを取得してデータ処理などを施す情報処理部５と、を備えている。

面光源２は、複数のＬＥＤ２１及び当該複数のＬＥＤ２１からの光を拡散させる拡散板２２を有する。複数のＬＥＤ２１は、基板上にマトリックス状に配置されている。また、この面光源２は、容器搬送機構６の下方に設けられている。

集光レンズ３は、面光源２からの光を集光して複数の包装パックＷＰに同時に照射するものであり、本実施形態では、片凸レンズ３ａ、３ｂを２枚重ね合わせることにより構成している。この集光レンズ３は、容器搬送機構６と面光源２との間に設けられ、包装パックＷＰに光を照射する。

撮像部４は、包装パックＷＰ及び透明カプセルＷを通過した光を受光して、容器搬送機構６のガイド上に載置された複数の包装パックＷＰを撮像するものであり、本実施形態では白黒カメラである。この撮像部４の撮像領域（ピントが合わせてある撮像面）４ｘ（図２中の太線枠内）は、容器搬送機構６により複数の透明カプセルＷが通過する容器通過領域に設定されている。また、撮像領域４ｘは、容器搬送機構６のガイド上に載置された複数の包装パックＷＰを含む面積を有する。

しかして、本実施形態の液体容器検査装置１００は、面光源２の光射出面２ａのサイズを、撮像部４により透明カプセルＷを撮像可能である撮像領域４ｘのサイズよりも小さくするとともに、集光レンズ３が、面光源２における光の拡散角度を狭めて透明カプセルＷ（包装パックＷＰ）に照射するものである。そして、撮像部４により得られる画像が、透明カプセル器Ｗ内に無色透明液体がある場合及び無色透明液体が無い場合で異なるように構成されている。なお、撮像部４により得られる画像は、当該撮像部４内に設けられた物体側ＮＡを調整することによって、無色透明液体がある場合と無色透明液体が無い場合とで区別しやすい最適な濃淡となるようにされている。

本実施形態では撮像カメラ４が白黒カメラであることから、集光レンズ３が、撮像部４により得られる透明カプセルＷの画像において、透明カプセルＷ内に無色透明液体がある場合及び無色透明液体が無い場合で白黒濃淡領域が異なるように構成されている。具体的には、それらの場合で白黒領域の割合が異なるように構成されている。

次に、（１）従来の面光源のみを用いた液体容器検査装置（図８参照）、（２）従来の点光源及び集光レンズを用いた液体容器検査装置（図９参照）、（３）本実施形態の液体容器検査装置１００、それぞれの場合の光の透過の様子及び撮像画像を図３〜図７を参照して説明する。なお、図３においては撮像部に結像する光をのみを示している。

（１）面光源からの光を直接照射する場合
この場合において、「液体有り」の時は、図３に示すように、透明カプセルには拡散角度の大きい光が入射することになり、透明カプセルを通過したほぼ全ての光が結像に寄与する光となる。また、「液体無し」のときも同様に、通過したほぼ全ての光が結像に寄与する光となる。これにより、いずれの場合においても撮像部により得られる画像は白くなり（図４参照）、各場合において見分けがつきにくい。なお、ポケット部に透明カプセルが無い場合には、面光源からの拡散光が撮像される。

（２）点光源からの光を結像レンズに向かう光にして照射する場合
この場合において、「液体有り」の時は、図３に示すように、透明カプセルには撮像カメラの結像レンズに向かう光が入射することにより、透明カプセルを通過した段階で屈折されて広がる。また、「液体無し」のときも同様に、通過した段階で屈折されて広がる。これにより、いずれの場合においても撮像部により得られる画像は、黒くなり（図５参照）、各場合において見分けがつきにくい。なお、ポケット部に透明カプセルが無い場合には、結像レンズに向かう光がそのまま撮像部に到達して白く映る。

（３）本発明の場合
この場合において、「液体有り」の時は、図３に示すように、透明カプセルに入射した光が屈折されて広がり、撮像部により得られる画像ではほぼ黒く映る（白領域が小さい）（図６、図７参照）。なお、図６は面光源の光射出面の寸法が４３ｍｍ×３５ｍｍの場合であり、図７は、面光源の光射出面の寸法が１００ｍｍ×１００ｍｍの場合である。一方で、「溶液無し」の時は、図３に示すように、透明カプセルに入射した光は屈折されて結像に寄与する光となり、撮像部により得られる画像では、白領域が大きくなる（図６、図７参照）なお、ポケット部に透明カプセルが無い場合には、結像レンズに向かう光がそのまま撮像部に到達して白く映る。このように、面光源の光射出面の寸法を撮像領域の寸法よりも小さくするとともに集光レンズにより集光させることによって、透明カプセル内での無色透明液体の有無及び包装パック内の透明カプセルの有無を判別することができる。

＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係る液体容器検査装置１００によれば、集光レンズ３により面光源２の拡散角度を狭めて、複数の透明カプセルＷに入射する光の入射角度を調整することによって、透明カプセルＷを通過した際の透過光の拡散角度を、無色透明液体が有る場合と無色透明液体が無い場合とで異ならせることができる。したがって、撮像部４により得られる画像が、透明カプセルＷ内に無色透明液体がある場合及び無色透明液体が無い場合で異ならせることができ、透明カプセルＷ内の無色透明液体の有無を確実且つ容易に判断することができる。また、複数の透明カプセルＷを１組の面光源２及び集光レンズ３により、その液体の有無を検査でき、簡単な構成で検査できるだけでなく、検査スピードを向上させることができる。さらに、面光源２を撮像部４の撮像領域４ｘのサイズよりも小さくしているので、面光源２を小型化することができ、消費エネルギ及びコストを削減することもできる。

＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、前記実施形態では透明容器として透明カプセルを検査するものであったが、その他、無色透明液体を収容する透明容器であれば特に限定されない。たとえばペットボトル等のプラスチック容器を検査するものであっても良い。前記実施形態では、透明カプセルが包装パックに収容されているが、包装パックに収容されていない透明カプセルを検査するようにしても良い。

また、前記実施形態では、透光性を有する容器として無色透明の容器を例に挙げているが、その他、有色透明の容器における透光性を有する液体の有無を検査するものであっても良い。

また、前記実施形態の撮像部は、白黒画像を取得する白黒カメラであったが、その他、カラー画像を取得するカラーカメラであっても良い。

また、情報処理部に透明カプセル内に液体がある場合の画像及び液体が無い場合の画像（これらを基準画像という。）を予め記憶させておき、検査において撮像部から得られた画像と基準画像とを比較することによって、自動的に透明カプセル内の液体の有無を判断するようにしても良い。また、情報処理部が撮像部から得られた画像をディスプレイ上に表示することによってユーザによる判断を可能にするものであっても良い。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・液体容器検査装置
Ｗ ・・・透明容器（透明カプセル）
ＷＰ ・・・包装パック
２ ・・・面光源
２１ ・・・ＬＥＤ
２２ ・・・拡散板
３ ・・・集光レンズ
４ ・・・撮像部
４ｘ ・・・撮像領域
６ ・・・容器搬送機構

Claims (5)

1. 透光性を有する複数の容器内における透光性及び空気の屈折率とは異なる屈折率を有する液体の有無を検査する液体容器検査装置であって、
   複数のＬＥＤ及び当該複数のＬＥＤからの光を拡散させる拡散板を有する面光源と、
   前記面光源からの光を集光して前記複数の容器に照射する集光レンズと、
   前記集光レンズから前記複数の容器に照射され、それら複数の容器を通過した光により撮像する撮像部と、を備え、
   前記面光源の光射出面のサイズが、前記撮像部により前記容器を撮像可能である撮像領域のサイズよりも小さく、
   前記集光レンズが、前記面光源における光の拡散角度を狭めて前記容器に照射し、
   前記撮像部により得られる画像が、前記容器内に透光性を有する液体がある場合及び透光性を有する液体が無い場合で異なるように構成されている液体容器検査装置。
   
2. 前記集光レンズが、前記撮像部により得られる容器の画像において、前記容器内に透光性を有する液体がある場合及び透光性を有する液体が無い場合で濃淡領域が異なるように構成されている請求項１記載の液体容器検査装置。
3. 前記撮像部の撮像面が、容器搬送機構により前記複数の容器が通過する容器通過領域に設定されている請求項１又は２記載の液体容器検査装置。
4. 前記容器が、複数個ずつ１つの包装パック内に収容された透明カプセルである請求項１、２又は３記載の液体容器検査装置。
5. 前記包装パック内における透明カプセルの有無を検査するものである請求項４記載の液体容器検査装置。