JP5344907B2 - ビン検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、飲料などの液体を収容するビンの検査装置、特に、ビンを回転しながら外観や混入異物を検査する際に該ビンが適正に回転しているか否かを検査する装置に関する。

ビンの外観検査や異物検査では、ビンを回転させながら固定カメラでビンの画像を取り込んでその画像を解析する方法が採られている。この方法によれば、ビンが適正に回転されていることが必要である。そのため、ビンの底面を吸引式吸着部で吸着し、その状態でビンと吸着部を共に回転させながら、カメラで撮影された吸着部の画像の変異を検出して、ビンが適正に回転しているか否か確認している。

しかし、ビンに付着した塵（例えば、小さな紙屑、付着部）が吸着部の吸引ラインに入り、その吸引ラインを閉塞してしまうことがあった。この場合、吸着部がビンに適正に吸着せず、ビンが回転しない状態で検査が誤って行われる可能性がある。

そこで、本発明は、検査時にビンが適正に回転しているか否かを確実に検出できる検査装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明は、
ビンの底面に吸着し、上記ビンの中心軸を中心に上記ビンを回転させる吸着回転手段と、上記中心軸と平行な軸を中心に回転可能に且つ上記ビンの円筒外周面に接触するように配置されており、上記ビンの回転と共に回転する回転子を備えたビン検査装置であって、
上記回転子は、上記平行な軸を中心とする大径円筒外周部及び小径円筒外周部と上記大径円筒外周部と小径円筒外周部の境界にあって上記平行な軸を中心として上記回転子の外周面に表れる螺旋状に伸びる段部を備えており、
上記検査装置はさらに、上記中心軸に直交又はほぼ直交する方向から上記段部を撮影する撮影機を備えていることを特徴とする。

本発明の他の形態のビン検査装置は、
上記撮影機で撮影された画像に表れる上記段部を特定し、
上記段部が上記画像上を所定時間内に移動する量を検出し、
上記検出された移動量が予め決められた値以上か否かを判断する回転検出部を備えていることを特徴とする。

このように構成されたビン検査装置によれば、異物検査時にビンが適正に回転しているか否かを確実に検出できる。したがって、異物検査結果の信頼性が高まる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

１．概略構成：
図１は、本発明に係るビン検査装置（以下、「検査装置」という。）を上方から見た図である。図示する検査装置１は、液体（例えば、ビール、ジュース）を収容するガラス製ビンに異物が付着しているか否か等を外観検査する装置で、概略、検査装置１にビン２を供給する供給部３と、検査装置１に供給されたビンをΩ状の搬送経路に沿って一列に搬送する搬送部４と、搬送部４によって搬送されているビン２の外観を撮影する撮影部５と、ビン２の外観検査時にビン２を該ビンの鉛直中心軸を中心に回転させる回転部６（図２参照）と、撮影部５で撮影されたビンの外観画像を解析してビンに付着した異物等を確認する画像解析部７と、画像解析部７の解析結果を利用してビンを「良品」と「不良品」に分別する分別部８を有する。以下、各部の構成と動作を説明する。

１‐１．供給部３：
供給部３は、多数のビン２を一列に整列した状態で搬送するチェーンコンベヤ９と、チェーンコンベヤ９で搬送される多数のビン２の間隔を目的の値に保持しながらチェーンコンベヤ９と共に搬送するスクリューコンベヤ１０を備えており、図の左側に配置されたビン供給源（図示せず）から供給される多数のビン２を一定の間隔で搬送部４に供給する。

１‐２．搬送部４：
搬送部４は、固定された基台１１と、この基台１１に支持された３つの回転搬送手段を有する。具体的に、回転搬送手段は、入口スターホイール１３、ロータリテーブル１４、出口スターホイール１５を有する。入口スターホイール１３は、ビンの胴部と係合可能な凹部（図示せず）を外周縁に等間隔に形成した円形又は環状の部材を有し、供給部３から一定の間隔をあけて供給されるビン２を各凹部に保持して反時計回り方向に搬送しつつ、ロータリテーブル１４との対向領域（供給領域１６）で該ロータリテーブル１４に受け渡す。ロータリテーブル１４は、時計回り方向に回転可能な円形又は環状の部材を有し、供給領域１６で受け取ったビン２を時計回り方向に搬送する。ロータリテーブル１４に付属する装置は後に説明する。出口スターホイール１５は、入口スターホイール１３と同様に、ビンの胴部と係合可能な凹部（図示せず）を外周縁に等間隔に形成した円形又は環状の部材を有し、ロータリテーブル１４との対向領域（回収領域１７）で該ロータリテーブル１４から供給されるビン２を各凹部に保持して反時計回り方向に搬送する。

１‐３．回転部：
図２、３に示すように、ロータリテーブル１４は、外周縁の近傍に、周方向に等間隔に配置された多数の吸着装置（吸着回転手段）１８を有する。吸着装置１８は、ロータリテーブル１４に固定された筒状のアウターケーシング１９を有する。アウターケーシング１９は、中心軸２０を上下方向に向け、ロータリテーブル１４を上下方向に貫通して、ロータリテーブル１４に固定されている。アウターケーシング１９の内側には、インナーケーシング２１が挿通されており、軸受２２，２３を介して中心軸２０を中心に回転可能に支持されている。アウターケーシング１９の上端から突出したインナーケーシング２１の上部は、ビン２の外周底部を支持する環状支持部２４と、環状支持部２４の内側にあってビン２の底面に吸着する椀型の吸着パッド２５を有する。インナーケーシング２１の中心には、中心軸２０に沿って吸引路２６が形成されている。吸引路２６の上端は吸着パッド２５に囲まれた吸引空間２７に接続されており、吸引路２６の下端は吸引管２８を介して真空吸引源２９に接続されている。アウターケーシング１９の下端から突出したインナーケーシング２１の下部には、中心軸２０を中心とする歯車３０が設けてあり、この歯車３０がロータリテーブル１４に回転自在に支持された別の歯車３１とかみ合っている。歯車３１は円筒状のベルト係合部３２を同軸的に且つ一体的に備えている。ベルト係合部３２と係合する無端ベルト３３は、ロータリテーブル１４の回転方向に関して供給領域１６の下流側と回収領域１７の上流側に配置された２つのローラ３４，３５と、ロータリテーブル１４の径方向外側でそれらの間に配置された一つ又は複数のローラ（図示せず）に支持されており、ベルト３３の外周摩擦面がベルト係合部３２と接触させてある。そして、ローラ３４，３５のいずれか一方がモータ３６に駆動連結されている。

したがって、駆動時、搬送部４では、供給領域１６でロータリテーブル１４に供給されたビン２は、各吸着装置１８の環状支持部２４に支持され、吸着パッド２５に底面が吸着保持される。この状態で、ビン２の中心軸は吸着装置１８の中心軸２０に一致している。また、供給領域１６から回収領域１７の中間領域を移動する各吸着装置１８では、モータ３６から環状ベルト３３、ベルト係合部３２、歯車３１，３０を介して、インナーケーシング２１及びその環状支持部２４と吸着パッド２５に回転が伝えられ、ビン２が中心軸２０を中心に所定の方向（図１の時計回り方向）に回転しながら、ロータリテーブル１４の回転と共に、回収領域１７に向かって搬送される。

ロータリテーブル１４は、吸着装置１８ごとに、吸着装置１８に吸着保持されたビン２の胴部に接触して該ビン２を支持する複数の回転子（例えば、ガイドローラ）を支持している。実施例では、図４に示すように、回転子であるガイドローラ３８は、ロータリテーブル１４に支持された垂直軸３９に回転可能に支持されており、上段円筒接触部４０と、下段円筒接触部４１と、これらの円筒接触部４０，４１の間に位置する中段円筒非接触部４２を有する。中段円筒非接触部４２は、中心軸３９を中心として螺旋状に伸びる螺旋段部４３が形成されている。螺旋段部４３は周方向に３６０°の範囲に存在しており、両端部（上端部と下端部）が中心軸２０と平行に伸びる垂直段部４４を介してつながっている。したがって、段部４３，４４を境に、中段円筒非接触部４２の上部に位置する大径円筒外周部４２ａの外径が下部に位置する小径円筒外周部４２ｂの外径よりも大きくなっている。

１‐３．撮影部５：
図１に戻り、撮影部５は、インナーケーシング２１と共に回転しているビン２を所定時間ごとに断続的に撮影するカメラ４５を有する。図示しないが、カメラ４５の撮影領域４６を挟んでカメラ４５の反対側には、照明装置（図示せず）を設けることが好ましい。カメラ４５の光軸は、吸着装置１８の中心軸２０及びガイドローラ３８の軸３９に直交又はほぼ直交していることが好ましい。

カメラ４５の撮影領域４６は、供給領域１６と回収領域１７のほぼ中間に位置する。撮影領域４６の幅（回転方向の距離）は、撮影領域４６を通過する間に、中心軸２０を中心として各ビン２が少なくとも一回転するように決められる。また、カメラ４５の撮影タイミングは、撮影領域４６で一回転する各ビン２を７回に撮影するように決められる。より具体的に説明すると、カメラ４５が撮影するビン胴部は円筒形状をしている。また、ビールなどの飲料に使用されるビンは通常着色されている。したがって、図５に示すように、異物の有無を画像から正確に認識できる領域は、ビン胴部を撮影した画像４７の一部分（異物検査領域４８）に限られる。本実施例では、図６に示すように、異物検査領域４７の範囲をビン中心角５５°に設定し、カメラ４５はビン２が約５２°回転するごとに（すなわち、所定時間ごとに）画像を取得するようにしてある。

図７に示すように、カメラ４５で撮影される各画像４７には、ビン２とこれを左右から支持している２つのガイドローラ３８の画像が含まれる。図において縦長四角枠で囲まれた領域（回転検査領域４９）には、ガイドローラ３８の段部４３の画像が含まれている。上述のように、ガイドローラ３８はロータリテーブル１４に設けた垂直軸３９に回転自在に支持されており、吸着装置１８に支持されているビン２の胴部と接触するように配置されている。したがって、ガイドローラ３８は撮影領域４６を回転しながら通過するビン２の回転と共に回転し、その回転に伴って撮影画像に表れる螺旋段部４３の位置（高さ）が変化する。もちろん、ガイドローラ３８の上段及び下段円筒接触部４１の外径はビン胴部の外径に比べて相当小さいため、ビン２が一回転する間にガイドローラ３８は複数回転し、螺旋段部４３の位置は所謂ノコギリ波状に変化する。

１．４：画像解析部：
図１に戻り、画像解析部７は、カメラ４５で撮影した各画像の異物検査領域４８の画像を解析し、ビンに異物が付着しているか否かを判断する異物検出部５１を有する。異物検出部５１が実施する異物検査方法は省略する。

画像解析部７はまた、カメラ４５の画像から、撮影領域４６を搬送されているビン２が回転しているか否かを画像解析して判断する回転検出部５２を有する。回転検出部５２は、カメラ４５で撮影された各画像４７の回転検査領域４９に現れた螺旋段部４３の左右いずれかの端部を特定し、その高さｄｙ（ｉ）（以下、この位置の螺旋段部の高さを「段部の高さ」という。）を求める。次に、回転検出部５２は、画像に現れた段部４３の高さｄｙ（ｉ）とその直後に撮影された画像に表れた段部４３の高さｄｙ（ｉ＋１）の差（ｄｉ＝ｄｙ（ｉ＋１）−ｄｙ（ｉ））を求める。次に、第１画面と第２画面の段部高さ差ｄ１、第２画面と第３画面の段部高さ差ｄ２、・・・、第６画面と第７画面の段部高さ差ｄ６を加算し、ビン２が一回転する間に段部４３が移動した距離（移動量）Σｄｉを求める。

なお、ガイドローラ３８はビン２に比べて小径であるから、ビン２が一回転する間にガイドローラ３８は複数回転し、その間に螺旋段部の高さはノコギリ波状に変化する。したがって、ある画面の段部高さｄｙ（ｉ＋１）からその直前の画像の段部高さｄｙ（ｉ）を引いた値が負になることがある。この場合、差ｄｉはｈ＋（ｄｙ（ｉ＋１）−ｄｙ（ｉ））〔ｈ：螺旋段部両端部の高さ差（図４参照）〕で与えられる。

次に、回転検出部５２は、上述にようにして求めた所定時間内の段部移動量Σｄｉを予め決められた基準値と比較し、ビン２が適正に回転しているか否かを判断する。基準値は、事前の試験によって決定し、回転検出部５２、特に記憶部に記憶されている。

１．５：分別部：
図１に戻り、分別部８は、異物検出部５１の検査結果をもとに、異物が付着していないビン（良品）と、異物が付着しているビン（不良品）に分別する。分別装置の詳細は省略する。また、分別部８は、分別された良品と不良品を別々に搬送するコンベヤ５５，５６を備えている。

２．動作：
以上の構成を備えた検査装置１を説明する。検査対象のビン２は、図示しないビン供給源から供給され、チェーンコンベヤ９とスクリューコンベヤ１０によって、図１の左側から右側に一定の間隔をあけて搬送され、入口スターホイール１３に供給される。入口スターホイール１３に供給されたビン２は、該入口スターホイール１３の外周凹部に保持され、図１の反時計回り方向に搬送され、供給領域１６でロータリテーブル１４に渡される。

供給領域１６でロータリテーブル１４に供給されたビン２は、吸着装置１８の中心軸２０に対して同軸的に吸着保持されて図１の時計回り方向に搬送される。この搬送中、供給領域１６と回収領域１７の中間領域及び該中間領域に含まれる撮影領域４６を移動するビン２は、モータ３６から環状ベルト３３、ベルト係合部３２、歯車３１，３０からインナーケーシング２１及びその環状支持部２４と吸着パッド２５に伝達される回転に伴って所定の方向に回転し、撮影領域４６を通過するビン２がカメラ４５で断続的に撮影される。撮影された画像は画像解析部７の異物検査部５１で解析され、良品と不良品が確認される。

撮影領域４６を通過したビン２は、回収領域１７で出口スターホイール１５に受け渡される。出口スターホイール１５に供給されたビン２は、分別部８で良品と不良品に分けられ、コンベヤ５５，５６でそれぞれの工程に搬送される。

画像解析部７の回転検出部５２は、撮影画像４７の回転検査領域４９に現れた螺旋段部４３の高さを求め、その値をもとに撮影領域４６を通過しているビン２が適正に回転しているか否か判断する。そして、ビン２が回転していない、またはビン２の回転量が不足していると判断すると、回転検査部５２は警告部（図示せず）に信号を出力し、オペレーション装置（図示せず）に対応する信号を出力する。

このように、本発明に係るビン検査装置によれば、検査対象であるビンが適正に回転しているか否か確認できることから、異物検査が適正に行われたか否かを容易に確認できる。

本発明に係るビン検査装置の平面図。 図１に示すビン検査装置の吸着装置の側面図。 図１に示すビン検査装置の吸着装置の縦断面図。 図１に示すビン検査装置のガイドローラの正面図。 画像中の異物検査領域を示す図。 撮影装置のタイミングを示す図。 画像中の回転検査領域を示す図。

符号の説明

１：検査装置、２：ビン、３：供給部、４：搬送部、５：撮影部、６：回転部、７：画像解析部、８：分別部、９：チェーンコンベヤ、１０：スクリューコンベヤ、１１：基台、１３：入口スターホイール、１４：ロータリテーブル、１５：出口スターホイール、１６：供給領域、１７：回収領域、１８：吸着装置、１９：アウターケーシング、２０：中心軸、２１：インナーケーシング、２２，２３：軸受、２４：環状支持部、２５：吸着パッド、２６：吸引路、２７：吸引空間、２８：吸引管、２９：真空吸引源、３０：歯車、３１：歯車、３２：ベルト係合部、３３：ベルト、３４，３５：ローラ、３６：モータ、３８：ガイドローラ、３９：垂直軸、４０：上段円筒接触部、４１：下段円筒接触部、４２：中段円筒非接触部、４３：螺旋段部、４４：垂直段部、４５：カメラ、４６：撮影領域、４７：画像、４８：異物検査領域、４９：回転検査領域、５１：異物検出部、５２：回転検出部、５５，５６：コンベヤ。

Claims (2)

1. ビンの底面に吸着し、上記ビンの中心軸を中心に上記ビンを回転させる吸着回転手段と、上記中心軸と平行な軸を中心に回転可能に且つ上記ビンの円筒外周面に接触するように配置されており、上記ビンの回転と共に回転する回転子を備えたビン検査装置であって、
   上記回転子は、上記平行な軸を中心とする大径円筒外周部及び小径円筒外周部と上記大径円筒外周部と小径円筒外周部の境界にあって上記平行な軸を中心として上記回転子の外周面に表れる螺旋状に伸びる段部を備えており、
   上記検査装置はさらに、上記中心軸に直交又はほぼ直交する方向から上記段部を撮影する撮影機を備えていることを特徴とするビン検査装置。
2. 上記撮影機で撮影された画像に表れる上記段部を特定し、
   上記段部が上記画像上を所定時間内に移動する量を検出し、
   上記検出された移動量が予め決められた値以上か否かを判断する回転検出部を備えていることを特徴とする請求項１のビン検査装置。