JP5298327B2 - 異物検査装置及び異物検査システム - Google Patents

Description

本発明は、容器内に充填された飲料に混入する異物の有無を検査する異物検査装置及び異物検査システムに関する。

容器に充填された飲料に混入する異物の有無を検査する異物検査装置が知られている（例えば特許文献１又は２）。これらの装置では一台又は複数台でのカメラを用いて容器を撮像し、撮像した画像に基づいて異物の有無を検査している。
特開２００３−３１５２８０号公報 特開２００６−３０８４３７号公報

容器には、強度を確保するため胴部にリブが形成されているが、一台のカメラではリブの位置によっては死角となって異物が撮像されないことがある。リブは、縦方向、横方向に設けられているため、二台のカメラを横方向に並べて設置するだけでは横方向のリブが死角となって異物が撮像されないおそれがある。また、縦横のリブに応じて多数のカメラを設置すると、撮像する画像も多くなるため画像処理に負担がかかる。

そこで、本発明は縦横にリブが設けられた容器に充填された飲料に混入する異物であっても高精度かつ高速に検査可能な異物検査装置及び異物検査システムを提供することを目的とする。

本発明の異物検査装置は、内容物が充填された透過性を有する容器（Ｂ）の側面側からの画像を取得し、その画像に基づいて容器内の不透明な異物の有無を検査する異物検査装置（１）において、前記容器の中心軸線（ＡＸ）に対して垂直な方向から撮像する第１の撮像手段（４ｂ）と、前記容器の中心軸線と前記第１の撮像手段の撮像方向とが交わる点を中心として、前記第１の撮像手段の撮像方向に対して所定角度上方向にずれた位置から撮像する第２の撮像手段（４ａ）と、前記容器の中心軸線と前記第１の撮像手段の撮像方向とが交わる点を中心として、前記第１の撮像手段の撮像方向に対して所定角度下方向にずれた位置から撮像する第３の撮像手段（４ｃ）と、前記容器を挟んで前記第１、第２及び第３の撮像手段の対向に設けられた照明手段（３）と、を備え、前記第１、第２及び第３の撮像手段のそれぞれには、前記各撮像手段と前記容器との間の光路を変更して、前記容器の正面像（Ｆ）と、前記正面像に対して前記容器の中心軸線の回りに所定角度左側にずれた左側面像（Ｌ）と、前記正面像に対して前記容器の中心軸線の回りに所定角度右側にずれた右側面像（Ｒ）と、を同時に撮像するための光路変更手段（５）が設けられていることにより上記課題を解決する。

本発明の異物検査装置によれば、上下方向に設置角度の異なる第１、第２及び第３の撮像手段にて容器を撮像することにより、上下方向に撮像方向の異なる画像が得られる。容器に横方向のリブが設けられている場合に、一方向からの撮像ではリブ周辺に存在する異物が消失したり、異物が小さく撮像されたりする現象に対応できないが、上下方向に角度が異なるので、いずれかの方向からの画像で異物を捉えることができる。また、各撮像手段は、容器の正面像、左側面像及び右側面像を同時に撮像するので、左右方向に撮像方向の異なる画像が得られる。容器に縦方向のリブが設けられている場合にも、横方向のリブと同様の理由によりいずれかの方向からの画像で異物を捉えることができる。従って、合計９体の撮像方向の異なる容器の画像により、リブによる異物の見逃しを防止することができる。左右方向に撮像方向の異なる画像は光路変更手段により一つの画像で得られるので、撮像手段の設置数を抑えることができ、画像処理を簡略化することもできる。よって、高精度かつ高速に容器内の異物の有無を検査することができる。

本発明の異物検査装置の一形態において、前記光路変更手段には、前記正面像を映す複数のミラーを有する正面光学系（６）と、前記左側面像を映す複数のミラーを有する左側面光学系（７）と、前記右側面像を映す複数のミラーを有する右側面光学系（８）と、が設けられていてもよい。この形態によれば、各光学系により各撮像手段で撮像される正面像、左側面像及び右側面像の位置や大きさ、撮像方向等を調整することができる。

本発明の異物検査装置の一形態において、前記照明手段が赤外域の照明光を照射してもよい。この形態によれば、赤外域の照明光を用いることで、可視光を透過しにくい内容物を含む容器中を照明光が透過し、異物を捉えることができる。

本発明の異物検査装置の一形態において、前記容器の底面を支持する搬送手段（２）により順次容器が搬送され、前記第１、第２及び第３の撮像手段は、所定の検査位置（Ｐ）に到達した容器を同時に撮像してもよい。この形態によれば、容器の底面を支持する搬送手段では、容器に回転力が付与されずに異物がそのままの状態で浮遊しているため、縦横に設けられたリブによる影響で上述した現象が発生することがあるが、各撮像手段により撮像方向の異なる合計９体の容器の画像を得ることができるので、異物の見逃しを防ぐことができる。

本発明の異物検査システムは、上述した異物検査装置（１）が、前記搬送手段（２）の搬送方向の両側面にそれぞれ設置されていることにより上記課題を解決する。本発明の異物検査システムによれば、上述した異物検査装置を搬送手段の両側面にそれぞれ設置することにより、容器の全周囲で異物の有無を検査することができる。従って、異物を見逃すことなく、高精度に異物の有無を検査することができる。

なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

以上、説明したように、本発明の異物検査装置及び異物検査システムにおいては、上下方向に設置角度の異なる第１、第２及び第３の撮像手段にて容器を撮像することにより、上下方向に撮像方向の異なる画像が得られる。容器に横方向のリブが設けられている場合に、一方向からの撮像ではリブ周辺に存在する異物が消失したり、異物が小さく撮像されたりする現象に対応できないが、上下方向に角度が異なるので、いずれかの方向からの画像で異物を捉えることができる。また、各撮像手段は、容器の正面像、左側面像及び右側面像を同時に撮像するので、左右方向に撮像方向の異なる画像が得られる。容器に縦方向のリブが設けられている場合にも、横方向のリブと同様の理由によりいずれかの方向からの画像で異物を捉えることができる。従って、合計９体の撮像方向の異なる容器の画像により、リブによる異物の見逃しを防止することができる。左右方向に撮像方向の異なる画像は光路変更手段により一つの画像で得られるので、撮像手段の設置数を抑えることができ、画像処理を簡略化することもできる。よって、高精度かつ高速に容器内の異物の有無を検査することができる。

図１に本発明の一形態に係る異物検査装置の概略図を示す。異物検査装置１は、飲料等の液体が充填された容器Ｂを撮像して、容器Ｂに混入する異物の有無を検査する装置である。容器Ｂは、透過性を有し有底筒状に形成された、例えばペットボトルである。飲料が充填された容器Ｂの口部はキャップＣＰにて密封されている。異物検査装置１は、容器Ｂを搬送する搬送手段としてのコンベア２の周囲に設置される。コンベア２は、所定の搬送経路に沿って容器Ｂを搬送し、複数の容器Ｂを隠すことなく直立した状態で支持でき、これら複数の容器Ｂを一列に並べて搬送可能であればよい。なお、コンベア２は、容器Ｂに対して回転力を付与せずに搬送している。

異物検査装置１は、容器Ｂを側方から照明する照明手段としての光源３と、容器Ｂを上方、中央、下方の３方向から撮像する第２、第１及び第３の撮像手段としての３台のカメラ４ａ、４ｂ、４ｃ（特に区別しない場合、参照符号４で代表することがある。）と、容器Ｂと各カメラ４との間に設けられて各カメラ４で容器Ｂを正面、左側、右側の３方向から撮像するための光路変更手段としての光学系５と、を備えている。光源３は、各種公知技術を利用してよく、例えば、赤外域の照明光を照射する多数の赤外ＬＥＤを並べた面照明のように構成してもよい。

上方から撮像する上方カメラ４ａ、中央から撮像する中央カメラ４ｂ及び下方から撮像する下方カメラ４ｃには、それぞれ同種のカメラが適用される。カメラ４は、レンズ及びＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の半導体素子を利用したイメージセンサを備え、レンズの視野内に設定される撮像範囲の輝度分布に対応した画像信号を出力する周知のものである。カメラ４として、例えばＣＣＤカメラが使用される。中央カメラ４ｂは、容器Ｂの中心軸線ＡＸに対して垂直、かつコンベア２の搬送方向ｄ（図２参照）に対して垂直となるように撮像方向が決定される。上方カメラ４ａは、容器Ｂの中心軸線ＡＸと中央カメラ４ｂの撮像方向とが交わる点を中心として、中央カメラ４ｂの撮像方向から所定角度上方向にずれた方向に撮像方向が決定される。下方カメラ４ｃも同様、軸線ＡＸと中央カメラ４ｂの撮像方向とが交わる点を中心として、中央カメラ４ｂの撮像方向から所定角度下方向にずれた方向に撮像方向が決定される。これらの所定角度は、一例として、±７．８度に設定される。

図２に光学系５の配置図を示す。図２には中央カメラ４ｂの光学系４が示されている。光学系５は各カメラ４に設けられ、上方カメラ４ａ及び下方カメラ４ｃもそれぞれ図２と同様の光学系５を有するので説明を省略し、中央カメラ４ｂの光学系５で代表して説明する。光学系５は、中央カメラ４ｂから見て正面の正面像Ｆと、正面像Ｆに対して容器Ｂの中心軸線ＡＸの回りに所定角度左側へずれた左側面像Ｌと、正面像Ｆに対して容器Ｂの中心軸線ＡＸの回りに所定角度右側へずれた右側面像Ｒとを同時に撮像可能なように複数のミラーを有する。なお、これらの所定角度は、一例として±３５度に設定される。

光学系５には、正面像Ｆを映す第１正面ミラー６ａ、第１正面ミラー６ａに映った像を映す第２正面ミラー６ｂ及び第２正面ミラー６ｂに映った像を映す第３正面ミラー６ｃを有する正面光学系６と、左側面像Ｌを映す第１左側面ミラー７ａ、第１左側面ミラー７ａに映った像を映す第２左側面ミラー７ｂ及び第２左側面ミラー７ｂに映った像を映す第３左側面ミラー７ｃを有する左側面光学系７と、右側面像Ｒを映す第１右側面ミラー８ａ、第１右側面ミラー８ａに映った像を映す第２右側面ミラー８ｂ及び第２右側面ミラー８ｂに映った像を映す第３右側面ミラー８ｃを有する右側面光学系８とが設けられている。

中央カメラ４ｂの視野範囲Ａに収まるように第３正面ミラー６ｃ、第３左側面ミラー７ｃ及び第３右側面ミラー８ｃが配置される。第３正面ミラー６ｃ、第３左側面ミラー７ｃ及び第３右側面ミラー８ｃは、視野範囲Ａをほぼ３等分するように位置を調整されて設置される。正面光学系６、左側面光学系７及び右側面光学系８には、同数のミラーが用いられ、各光路長がほぼ等しくなるように調整されているため、中央カメラ４ｂにより撮像される容器Ｂの正面像Ｆ、左側面像Ｌ及び右側面像Ｒの大きさは、ほぼ一致する。左側面光学系７及び右側面光学系８で用いられるミラーは、中央カメラ４ｂの撮像方向に対して左右対称に設けられていてもよい。各光学系６、７、８に用いられるミラーは、位置や角度を調整可能に設けられている。なお、各光学系６、７、８に用いられるミラーの枚数は、３枚に限られず、適宜変更してもよい。

異物検査装置１には、画像処理装置１０が設けられている。画像処理装置１０は、一例としてマイクロプロセッサを有するコンピュータユニットとして構成されている。画像処理装置１０には各カメラ４で撮像された画像が出力され、所定の処理が実行される。

異物検査装置１を利用した異物の検査方法を説明する。容器Ｂには、光源３からの照明光を透過させる性質の内容物が充填されているものとする。ただし、照明光が透過する限り、内容物の着色の有無は問わない。このような内容物としては、一例として、飲料水、茶、果汁、炭酸飲料等が挙げられる。コンベア２にて、順次搬送される容器Ｂが検査位置Ｐに到達すると、容器Ｂの正面像Ｆ、左側面像Ｌ、右側面像Ｒが各カメラ４によって同時に撮像される。光源３からの照明光が容器Ｂに入射し、各カメラ４で容器Ｂの透過光画像が撮像される。撮像された画像は、画像処理装置１０に出力される。光源３で赤外域の照明光を照射すれば、可視光を透過しにくい内容物が容器Ｂに充填されている場合にも容器Ｂ中を照明光が透過して、異物を捉えることができる。

図３に上方カメラ４ａにて撮像した画像、図４に中央カメラ４ｂにて撮像した画像、図５に下方カメラ４ｃにて撮像した画像をそれぞれ示す。各カメラ４の画像は、正面像Ｆを撮像した正面画像Ｆａと、左側面像Ｌを撮像した左側面画像Ｌａと、右側面像Ｒを撮像した右側面画像Ｒａとを有する。なお、図３〜図５に撮像された画像は同一の容器Ｂを撮像したものである。容器Ｂの中央に設けられた横方向リブＢａの近辺に不透明な異物Ｘ１が存在する場合、図４に示す中央カメラ４ｂの画像では異物Ｘ１が横方向リブＢａにより消失しているが、図５に示す下方カメラ４ｃの画像では異物Ｘ１が撮像されている。なお、図３〜図５で、異物Ｘ１から延びる線は容器Ｂ内部で異物Ｘ１を支持するためのものである。図３〜図５の画像は一例であり、異物と横方向リブの位置関係によって異物が撮像されるカメラは異なる。このように、上下方向に設置角度が異なるカメラ４ａ、４ｂ、４ｃで容器Ｂを撮像することにより、横方向リブによる光の屈折の影響で異物が消失したり、異物が小さく撮像されたりする現象にも対応でき、異物の見逃しを防止することができる。

図６に中央カメラ４ｂにて撮像される画像の一例を示す。図６の画像では、容器Ｂの胴部に設けられた縦方向リブＢｂの凹凸により、縦方向リブＢｂ近辺に存在する不透明な異物Ｘ２は、正面画像Ｆａにおいては小さく撮像されている。一方、左右方向で角度を変えて撮像した左側面画像Ｌａでは、異物Ｘ２が十分認識可能な大きさで撮像されている。このように、左右方向に撮像方向の角度を変えて容器Ｂを撮像することにより、縦方向リブによる光の屈折の影響で異物が消失したり、異物が小さく撮像されたりする現象にも横方向リブと同様に対応することができ、異物の見逃しを防止することができる。なお、縦方向リブによる影響は撮像方向が上下方向に異なっていても差が生じないので、中央カメラ４ｂで撮像された画像を利用して縦方向リブによる異物の消失等に対応することができる。つまり、各カメラ４で容器Ｂの正面像Ｆ、左側面像Ｌ、右側面像Ｒが撮像された合計３枚の容器Ｂの画像を用いて、横方向リブ及び縦方向リブの影響による異物の見逃しを防止して、異物の検査をすることができる。合計３枚の画像に含まれた合計９体の容器Ｂの画像のうち、いずれか１体に異物が発見されたときは、異物ありとして評価する。全ての画像に異物が発見されない場合には、異物なしとして評価する。

異物の検出には、各種公知の技術を利用してよい。例えば、異物の輝度とそれ以外の部分の輝度との間に閾値を設定して画像を二値化し、二値化画像内における黒点の有無を検査すれば異物の有無を判別することができる。このような異物検出処理を画像処理装置１０で実行することにより検査を自動化することができる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本形態では、コンベア２の搬送方向の一方の側面側、容器Ｂの半周分の検査領域をカバーしているが、同様の装置を他方の側面側にも設置してもよい。コンベア２に対して対称に２台の異物検査装置１を設けることで、容器Ｂの全周囲で異物の有無を検査することができる。また、コンベア２に限られず、各カメラ４に対して容器Ｂの検査領域が隠れていなければ、例えばスターホイール装置のような搬送手段に対しても適用してもよい。本形態では、正面光学系６を設けた例で説明したが、これに限られず、正面像Ｆについては、第３左側面ミラー７ｃ及び第３右側面ミラー８ｃの間から直接撮像されるように調整することで、正面光学系６を設けることなく実施してもよい。

本発明の一形態に係る異物検査装置の概略図。 光学系の配置図。 上方カメラにて撮像される画像の一例を示す図。 中央カメラにて撮像される画像の一例を示す図。 下方カメラにて撮像される画像の一例を示す図。 中央カメラにて撮像される画像の一例を示す図。

符号の説明

１ 異物検査装置
２ コンベア（搬送手段）
３ 光源（照明手段）
４ａ 上方カメラ（第２の撮像手段）
４ｂ 中央カメラ（第１の撮像手段）
４ｃ 下方カメラ（第３の撮像手段）
５ 光学系（光路変更手段）
１０ 画像処理装置
ＡＸ 中心軸線
Ｂ 容器
Ｆ 正面像
Ｌ 左側面像
Ｒ 右側面像

Claims (5)

1. 内容物が充填された透過性を有する容器の側面側からの画像を取得し、その画像に基づいて容器内の不透明な異物の有無を検査する異物検査装置において、
   前記容器の中心軸線に対して垂直な方向から撮像する第１の撮像手段と、
   前記容器の中心軸線と前記第１の撮像手段の撮像方向とが交わる点を中心として、前記第１の撮像手段の撮像方向に対して所定角度上方向にずれた位置から撮像する第２の撮像手段と、
   前記容器の中心軸線と前記第１の撮像手段の撮像方向とが交わる点を中心として、前記第１の撮像手段の撮像方向に対して所定角度下方向にずれた位置から撮像する第３の撮像手段と、
   前記容器を挟んで前記第１、第２及び第３の撮像手段の対向に設けられた照明手段と、
   を備え、
   前記第１、第２及び第３の撮像手段のそれぞれには、前記各撮像手段と前記容器との間の光路を変更して、前記容器の正面像と、前記正面像に対して前記容器の中心軸線の回りに所定角度左側にずれた左側面像と、前記正面像に対して前記容器の中心軸線の回りに所定角度右側にずれた右側面像と、を同時に撮像するための光路変更手段が設けられていることを特徴とする異物検査装置。
2. 前記光路変更手段には、前記正面像を映す複数のミラーを有する正面光学系と、前記左側面像を映す複数のミラーを有する左側面光学系と、前記右側面像を映す複数のミラーを有する右側面光学系と、が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の異物検査装置。
3. 前記照明手段が赤外域の照明光を照射することを特徴とする請求項１又は２に記載の異物検査装置。
4. 前記容器の底面を支持する搬送手段により順次容器が搬送され、前記第１、第２及び第３の撮像手段は、所定の検査位置に到達した容器を同時に撮像することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の異物検査装置。
5. 請求項４に記載の異物検査装置が、前記搬送手段の搬送方向の両側面にそれぞれ設置されていることを特徴とする異物検査システム。