JP6049652B2

JP6049652B2 - びん底検査装置

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Publication number: JP6049652B2
Application number: JP2014068668A
Authority: JP
Inventors: 直広田中; 大輔小林
Original assignee: Nihon Yamamura Glass Co Ltd
Current assignee: Nihon Yamamura Glass Co Ltd
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: JP2015190872A

Description

この発明は、例えば、種々の形態のガラスびんについて、びん底を撮像して取得した画像によりびん底に欠陥があるかどうかを検査するためのびん底検査装置に関し、この発明は特に、びん底に所定の情報がびん底の表面より盛り上がるかまたは凹むように表されたびんを検査対象とする場合に、前記情報の読み取りとびん底にある泡などの欠陥の検出とを併せて行うことのできるびん底検査装置に関する。

びんの欠陥には種々あるが、びん底に入り込んだ異物を、びん底を撮像して取得した画像により検査することは公知である。ところで、びんには、びんの製造元を表す文字や記号、そのびんを製造した金型を表す型番などの情報が、例えば、びん底にびん底の表面より盛り上がる突起物により表されている。一般に、型番は、８ビットのコードの各桁の数値が突起物の有無により表され、複数の突起物が仮想の円の円周に沿うように配列される。さらに、目視による確認を可能とするために、型番を表す数字が突起物により表される場合もある。

この種のびんを検査工程で検査する場合、特定の検査ステーションにおいて、びん底を撮像して取得した画像から突起物により表された情報（型番）を読み取り、各びんから読み取った型番と各種の検査結果とがびん毎に対応付けられた検査結果情報を作成し、さらに、その検査結果情報を用いて欠陥の種類毎および型番毎に欠陥の検出数を集計することが行われている。

びん底を撮像して取得した画像には、情報を表す突起物が映っているほか、検査対象のびんのびん底に異物が混入していれば、その異物が映っているので、突起物の画像部分を含まない検査対象領域を設定して、異物の有無を検査する（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に記載された図１６に示すびん底検査装置９は、検査対象のびん１０の下方位置にフレネルレンズ９１を介して照明装置９２が設置されるとともに、びん１０の上方位置にカメラ９３が配置されたものである。照明装置９２からの照明光がフレネルレンズ９１を経てびん底１１に照射されたとき、カメラ９３で取得されたびん底１１の画像は、突起物が暗く映った画像となるもので、突起物により表された情報の読み取りが容易である。図中、９４はカメラ９３により取得された画像を取り込んでびん底１１に異物が存在するかどうかを判別する処理を実行する画像処理装置である。

上記のびん底検査装置９では、カメラ９３はびん１０のびん口１２よりびん底１１を覗くような視野の設定が行われており、下方位置の照明装置９２により照明されたびん底１１がびん口１２を通してカメラ９３により撮像される。カメラ９３で取得された画像は画像処理装置９４に取り込まれ、びん底１１の、画像上の突起物が存在する画像領域を除く画像領域を検査対象領域とし、その検査対象領域に異物の画像部分が存在するかどうかが検査される。

特許第４２５３７４２号公報

特許文献１に記載のびん底検査装置９は、突起物の画像が含まれる画像領域を検査対象から除外するマスク領域として、その他の画像領域から欠陥を検出するものであるが、突起物がない領域もマスク領域に含まれている。特に、型番のコードに関しては、表される数字によってはコードが存在しない（ＮＵＬＬ）領域があったり、突起物が配列される円周上に仕様上もともとコードが存在しない領域が含まれるにもかかわらず、コードが表されるドーナツ状の領域の全体がマスク領域に設定されている。このように突起物がない領域までマスク領域に含まれるようにすると、マスク領域内の突起物がない領域に欠陥があった場合にその欠陥が見落とされてしまう。

また、特許文献１に記載のびん底検査装置９では、びん底１１の突起物は画像上で暗く映るため、読取り精度が高く、また、遮光性を有する異物も、画像上で暗く映るため、その種の異物の検出精度は高くなるが、異物が泡のような中空のものである場合、泡の部分を屈折しつつ透過する光の量がかなりあるため、泡は画像上で明るく映ってびん底の平坦部分と区別がつきにくく、その結果、泡の検出精度は低くなる。

この発明は、上記の問題に着目してなされたもので、びん底の平坦部分と区別するのが困難な泡などの欠陥が明瞭に現れた画像を生成し、この画像に対し、情報を表すためにびん底の表面より盛り上がった部分または凹んだ部分が映っている箇所のみがマスクされるようにして欠陥の検出処理を行うことにより、検査の精度が高められたびん底検査装置を提供することを目的とする。

この発明によるびん底検査装置は、びん底に所定の情報がびん底の表面より盛り上がるかまたは凹むように表されたびんを検査対象とするものであって、検査対象のびんのびん底に対してびん底の下方のびん底との対面位置より照明光をほぼ直角に照射する第１の照明装置と、検査対象のびんのびん底に対してびん底の下方のびん底との対面位置から逸れた位置より照明光を斜めに照射する第２の照明装置と、前記検査対象のびんのびん底との対面位置またはその反対位置のびん口との対面位置に配置され検査対象のびんのびん底を撮像するカメラと、前記第１の照明装置による照明下で前記カメラにより生成された第１画像と前記第２の照明装置による照明下で前記カメラにより生成された第２画像とを取り込んで前記びん底の検査のための画像処理を実施する画像処理装置とを備える。画像処理装置は、前記第１画像から前記びん底の表面より盛り上がった部分または凹んだ部分を検出してその検出された部分のパターンに基づき前記びん底に表された所定の情報を読み取る読取手段と、前記読取手段により読み取られた情報の前記読取手段により第１画像から検出された部分をマスク領域とするマスクデータを作成するマスクデータ作成手段と、前記第２画像に前記マスクデータに基づくマスク領域を設定して当該マスク領域を除く画像領域から欠陥の画像を検出する欠陥検出手段とを具備する。

上記したびん底検査装置では、カメラは、びん底との対面位置に配置されるか、その反対の位置、すなわちびん口との対面位置にびん底を覗くように視野を定めて配置される。上記のように配置されたカメラの視野内に検査対象のびんが位置決めされると、まず第１の照明装置による照明下でびん底が撮像されて第１画像が生成され、つぎに第２の照明装置による照明下でびん底が撮像されて第２画像が生成される。

第１の照明装置による照明光（以下、「第１照明光」という。）は、びん底との対面位置からびん底に向けてびん底に対してほぼ直角に照射されるので、第１照明光はびん底の平坦面に当たって反射または透過する。カメラがびん底側、びん口側のいずれに配置されている場合でも、かなりの量の光がカメラに向けて進み、平坦面は明るく映る。例えば、型番などの情報がびん底の表面より盛り上がるように突起物によって表されている場合に第１照明光がその突起物に当たると、突起物の傾斜面で反射した第１照明光または傾斜面からびん底に入った第１照明光のうちのかなりの量の光がカメラの方向とは異なる方向に向けて進むので、傾斜面は暗く映る。突起物の頂部に当たって反射した第１照明光または頂部からびん底に入った第１照明光はかなりの量の光がカメラに向けて進むので、頂部は明るく映る。その結果、突起物は傾斜面の暗く映った部分により縁取られたような画像となり、その縁取り部分を輪郭とするパターンに基づき、突起物により表された情報を容易に読み取ることができる。
なお、型番などの情報がびん底の表面より凹むようにＶ字状の凹溝などによって表されている場合においても、凹溝に当たった照明光は上記と同様に進行する。

びん底に泡が存在する場合、その泡の中空部分とびんとの境界はびん底とほぼ平行でほぼ平坦な面を構成するので、第１照明光が泡にあたると、泡の中空部分とびんの境界で反射した第１照明光または境界から泡の中空部分を介してびんに入った第１照明光のうちのかなりの量の光がカメラに向けて進み、泡の部分は明るく映る。その結果、泡とびん底の平坦面とは画像上で殆ど区別がつかない状態となる。

第２の照明装置による照明光（以下、「第２照明光」という。）は、びん底との対面位置から逸れた位置より検査位置に定位したびんのびん底に対して斜めに照射されるので、びん底の平坦面に斜めに当たって反射した第２照明光またはびん底を透過する第２照明光のうちのかなりの量の光がカメラの方向以外の方向に進行し、平坦面は暗く映る。
第２照明光が型番などの情報を表す突起物に当たると、突起物の傾斜面に当たって反射した第２照明光または傾斜面からびん底に入った第２照明光のうちのかなりの量の光がカメラに向けて進行するので、傾斜面は明るく映る。傾斜面の頂部に当たって反射した第２照明光または頂部からびん底に入った第２照明光はその一部がカメラに向けて進行するので、頂部は明るく映る。その結果、突起物は傾斜面および頂部の明るく映った部分が白抜きとなるような画像となり、突起物により表された情報の読み取りが可能である。
なお、型番などの情報がびん底の表面より凹むようにＶ字状の凹溝などによって表されている場合においても、凹溝に当たった照明光は上記と同様に進行する。

びん底に泡が存在する場合、その泡の中空部分とびんとの境界はびん底とほぼ平行でほぼ平坦な面を構成するので、第２照明光が泡に斜めに当たると、泡の中空部分とびんとの境界で反射した第２照明光または境界から泡の中空部分を介してびんに入った第２照明光のうちのかなりの量の光がカメラの方向以外の方向へ進行する。しかし、びん底と平行でない泡の周辺部分では泡の中空部分とびんの境界において反射した第２照明光または境界から泡の中空部分を介してびんに入った第２照明光のうちのかなりの量の光がカメラに向けて進行するので、泡の周辺部分は明るく映る。その結果、第２照明の下でカメラにより生成される第２画像では、泡の輪郭部分が明瞭になり、泡とびん底の平坦面とを区別することが可能である。

上記のとおり、第１の照明装置による照明下で生成された第１画像では、情報を表す突起物または凹溝が明瞭に映るので、画像処理装置では、第１画像から突起物または凹溝の部分を検出して、その検出された部分のパターンに基づきびん底に表された情報を正確に読み取ることができる。ここで、「検出された部分のパターン」とは、個々の文字や数字をかたどる突起物または凹溝の形状や、コードを表す複数の突起物または凹部の配列をいう。

第１画像では泡などの欠陥は明瞭に映らないが、第２照明の下で生成された第２画像では、情報を表す突起物または凹溝と共に泡が明瞭に映り、第１画像から生成されたマスクデータに基づくマスク領域の設定により突起物または凹溝の部分が検査対象から除外されるので、情報を表す突起物または凹溝が欠陥として誤検出されることがない。しかも、個々の突起物または凹溝毎にその突起物または凹溝に相当する画像が現れている部分のみがマスク領域に設定されるので、突起物または凹溝が存在しない部分に存在する欠陥の見落としを防ぐことができる。

この発明の好ましい実施態様においては、マスクデータ作成手段は、前記読取手段により第１画像から検出された部分の輪郭を幅方向に膨張させ、膨張後の輪郭により表される画像領域をマスク領域とするマスクデータを作成するものである。第１照明光の下での撮像と第２照明光の下での撮像とでは照明条件が異なるため、同一のびんを撮像する場合であっても、第１画像中の突起物または凹溝の部分と第２画像中の突起物または凹溝の部分との間には微小なずれが生じる可能性がある。この実施態様のマスクデータによれば、第２画像には、第１画像中の突起物または凹溝の部分よりも若干幅が拡大されたマスク領域が設定されるので、第２画像中の突起物または凹溝の部分が第１画像から検出された部分よりずれた場合でも、そのずれの部分がマスクされずに欠陥として誤検出されるのを防ぐことができる。

この発明によれば、びんの情報を表す突起物または凹溝が明瞭に現れる第１画像を用いて情報を正しく読み取った後に、第１画像には明瞭に現れない泡などの欠陥が明瞭に現れる第２画像に対して、第１画像より作成したマスクデータに基づき突起物または凹溝の部分のみにマスク領域を設定して欠陥の検出処理を行うので、突起物が存在しない部分に生じた欠陥の見落としを防ぐことができ、検査の精度が大幅に高められる。

この発明のびん底検査装置が設置されたびん検査装置の概略構成を示す平面図である。びん底の一例を示すびんの底面図である。この発明の一実施例であるびん底検査装置の概略構成を示す図である。第１の照明装置の概略構成を示す図である。第１の照明装置による第１照明光をびん底の突起物に照射したときの光の透過および反射の各状態を示す説明図である。第１の照明装置による第１照明光をびん底の泡に照射したときの光の透過および反射の各状態を示す説明図である。第２の照明装置による第２照明光をびん底の突起物に照射したときの光の透過および反射の各状態を示す説明図である。第２の照明装置による第２照明光をびん底の泡に照射したときの光の透過および反射の各状態を示す説明図である。第１の照明装置の点灯状態下で取得されたびん底の画像を示す図である。第２の照明装置の点灯状態下で取得されたびん底の画像を示す図である。画像処理装置の制御部が備える機能を示す機能ブロック図である。マスクデータの作成処理および泡の検出処理の概要を示す説明図である。情報の読み取り処理と泡の検出処理の手順を示すフローチャートである。第１画像の２値画像に対して情報の読み取りのための処理領域を設定した例を示す図である。第１画像の２値画像から検出された黒画素領域を用いてマスクデータを作成する処理の手順を示す説明図である。従来のびん底検査装置の概略構成を示す図である。

図１は、この発明のびん底検査装置が設置されたびん検査装置の概略構成を示している。同図のびん検査装置は、スターホイール２０の周囲に複数個の検査ステーションが円陣に配置された構成のものである。なお、図１には最終の検査ステーションＴのみが示してあり、他の検査ステーションについての図示を省略している。スターホイール２０は外周面に検査対象のガラスびん（以下、単に「びん」という。）１０が導入される複数個の凹部２１を備えている。スターホイール２０は図示しない間欠回転機構により図中、矢印Ｐで示す方向へ所定の角度づつ間欠送りされ、これにより各びん１０が各検査ステーションへ順次導かれる。なお、図中、２２は、製びん機からコンベヤにより送られてきたびん１０をスターホイール２０へ供給するためのびん供給機構であり、２３は検査済のびん１０を検査の結果に応じて良品と不良品とに弁別する弁別機構である。この弁別機構２３によって良品は搬出コンベヤへ送り出され、不良品はリジェクトテーブルに回収される。

前記製びん機は、複数のセクションに分かれ、セクション毎に粗型と仕上型とが例えば２個ずつ設けられている。粗型で成形されたパリソンは仕上型で最終形態のびんに仕上げられる。最終形態のびんのびん底には、図２に示すように、当該びん１０を成形した金型の型番を表す「１３６」のような数字１３、その型番をコードで表した点列１４、びんの製造元を表す「ＹＳ」のような文字１５などの情報が同じ円周上もしくは同心円上に配置されている。これらの数字１３、点列１４、および文字１５は、びん底１１の表面より傾斜して盛り上がるような突起物、すなわち、断面が山形形状の突起物によって表されている。

図示例のびん１０は、びん底１１の外周部分と点列１４によるコードが表される部分の表面近くにそれぞれ泡Ｘが存在する不良品であり、図３に示すびん底検査装置１によってびん底１１の突起物により表された型番が読み取られるとともに、びん底１１に泡Ｘなどの異物が存在するかどうかが検査される。

図示例のびん底検査装置１は、図１のびん検査装置の最終の検査ステーションＴに設置されており、びん底１１に型番などの情報が突起物により表されたびん１０を検査対象として型番の読み取りとびん底の欠陥検査とを併せて実施する。なお、以下の説明では、検査すべきびん底１１の欠陥として泡に着目しているが、このびん底検査装置１は、泡以外の異物（たとえばガラスの溶融異常部分など）についても検査可能である。

びん底検査装置１は、検査対象のびん１０をびん底１１を塞がない状態で検査位置に定位させる位置決め機構２を含んでいる。位置決め機構２は前記のスターホイール２０およびその間欠回転機構に加えて、最終の検査ステーションＴの位置に水平に設けられたテーブル２４を構成として含むものである。図示のテーブル２４は、びん底１１を塞がない状態で定位させるために、テーブル２４の中央部にびん底１１のほぼ全体を下面より露出させることが可能な大きさおよび形状の開口部２５が形成されている。この開口部２５の形状および大きさは、検査対象のびん１０のびん底１１に合わせられており、検査対象がびん底１１の形状や大きさが異なるものに代わるとき、そのびん１０のびん底１１の形状及び大きさに応じた開口部２５を有するテーブル２４と交換される。

びん底検査装置１は、検査位置に定位したびん１０のびん底１１に対してその下方のびん底１１との対向位置より第１照明光Ｌ１をほぼ直角に照射するための第１の照明装置３と、びん１０のびん底１１に対してその下方のびん底１１との対面位置から逸れた位置より第２照明光Ｌ２を斜めに照射するための第２の照明装置４と、びん１０のびん底１１全体を視野ｗに含むようにびん底１１の下方のびん底１１との対面位置に配置されるＣＣＤカメラなどのカメラ５と、第１、第２の各照明装置３，４の点灯、消灯の各動作を制御するコントローラ６と、カメラ５で取得した画像を取り込んで所定の画像処理を実行する画像処理装置７とを含んでいる。なお、図１に示したびん検査装置１は、前記コントローラ６へ検査の開始タイミングを与えたりびん底１１の検査結果を受け取って前記弁別機構２３へ駆動タイミングを与えたりするタイミングコントローラ（図示せず）を含むものである。

前記コントローラ６は、びん底検査に際して、まず第１の照明装置３のみが点灯した状態に設定した後、その状態から第２の照明装置４のみが点灯した状態に切り替える制御を実行する。前記画像処理装置７は、まず第１の照明装置３のみが点灯した状態下でカメラ５により取得したびん底１１の画像からびん底１１の型番などの情報を読み取る処理を実行し、次に、第２の照明装置４のみが点灯した状態下でカメラ５により取得したびん底１１の画像の、前記突起物が存在する画像領域を除く画像領域からびん底１１の泡Ｘの有無を判別する処理を実行する。

図３において、ｃは検査位置に定位したびん１０の中心軸（軸芯）を示しており、この中心軸ｃの延長線上にびん底１１に近い側より第２の照明装置４、第１の照明装置３、カメラ５が順に配置されている。
第２の照明装置４は、びん底１１全体を含むカメラ５の視野ｗが遮られないように、かつびん底１１全体にわたる第１の照明装置３による第１照明光Ｌ１が遮られないように、中心部分が貫通するリング形状の光源により構成されている。このリング形状の光源は、中央部がくり抜かれた基板上に複数個のＬＥＤを同方向に向けて実装されるとともに、ＬＥＤの上方を拡散板により覆った構造のものであり、中央部に貫通する円形状の貫通孔４１を有している。この第２の照明装置は、びん１０のびん底に対してその下方のびん底１１との対面位置から逸れた位置より第２照明光Ｌ２を斜めに照射するために、また、びん底１全体を含むカメラ５の視野ｗを遮らず、かつびん底１１全体にわたる第１の照明装置３による第１照明光Ｌ１を遮らないようにするために、前記貫通孔４１の径が前記テーブル２４の開口部２５より大きなドーナツ形状のものを用いるのが望ましい。

第１の照明装置３は、びん底１１全体を含むカメラ５の視野ｗが遮られないように、びん底１１へ向かう第１照明光Ｌ１を投射する部分が透明の導光板３０により構成されたものである。
図４は、第１の照明装置３の概略構成を示すもので、透明な導光板３０の外周端面に中心方向に向けて複数個のＬＥＤ３１が配置されている。前記導光板３０の一方の表面の中央部分には、導光板３０の内部に導入されたＬＥＤ３１の光の一部を反射させて他方の表面に向けて案内する反射部３２が形成されている。この反射部３２がびん底１１に向かう第１照明光Ｌ１を投射する部分に相当し、びん底１１でカメラ５に向けて反射した第１照明光Ｌ１は反射部３２を通ってカメラ５に取り込まれる。

図５は、第１の照明装置３による第１照明光Ｌ１がびん底１１の表面より盛り上がる突起物１６に照射された状態を、また、図６は、第１照明光Ｌ１がびん底１１の表面付近に存在する泡Ｘに照射された状態を、それぞれ示している。前記の突起物１６は、当該びんを成形した金型の型番を表す数字１３、その型番をコードで表した点列１４、びんの製造元を表す文字１５などの情報を表すものである。

第１の照明装置３による第１照明光Ｌ１がびん底１１の平坦面１１ａに当たると、その第１照明光Ｌ１が反射してかなりの量の光がカメラ５に向けて進むので、平坦面１１ａは明るく映る。なお、図中、明るく映る部分は「明」の文字で、暗く映る部分は「暗」の文字で、それぞれ示してある。また、第１の照明装置３からの第１照明光Ｌ１は太い点線で、びん底１１での反射光や透過光は細い点線で、それぞれ示してある。

第１の照明装置３による第１照明光Ｌ１が突起物１６に当たると、突起物１６の傾斜面１６ｂに当たった第１照明光Ｌ１はカメラ５の方向へ反射せず、傾斜面１６ｂは暗く映る。突起物１６の頂部１６ａに当たった第１照明光Ｌ１は反射してかなりの量の光がカメラ５に向けて進むので、頂部１６ａは明るく映る。その結果、突起物１６は傾斜面１６ｂの暗く映った部分により縁取られたような画像、具体的には図９に示すような画像（以下、「第１画像」という。）Ｇ１となり、突起物１６により表された情報の読み取りが容易である。

びん底１１に泡Ｘが存在する場合、その泡Ｘの中空部分とびん１０との境界はびん底１１とほぼ平行でほぼ平坦な面を構成するので、第１の照明装置３による第１照明光Ｌ１が泡Ｘに当たると、泡Ｘの中空部分とびん１０との境界において第１照明光Ｌ１が反射してかなりの量の光がカメラ５に向けて進み、泡Ｘの部分（図９において点線で示す。）は明るく映る。その結果、泡Ｘとびん底１１の平坦面１１ａとは画像上で殆ど区別がつかない状態となる。

図７および図８は、第２の照明装置４による第２照明光Ｌ２がびん底１１の表面より盛り上がった突起物１６およびびん底１１の表面付近に存在する泡Ｘに照射された状態をそれぞれ示している。
第２の照明装置４による第２照明光Ｌ２がびん底１１の平坦面１１ａに斜めに当たると、その第２照明光Ｌ２のかなりの量の光がカメラ５の方向以外の方向へ反射するので、平坦面１１ａは暗く映る。第２の照明装置４による第２照明光Ｌ２が突起物１６に当たると、突起物１６の傾斜面１６ｂに当たった第２照明光Ｌ２はかなりの量の光がカメラ５に向けて反射するので、傾斜面１６ｂは明るく映る。突起物１６の頂部１６ａに当たった第２照明光Ｌ２はその一部がカメラ５に向けて反射するので、頂部１６ａは明るく映る。その結果、突起物１６は傾斜面１６ｂおよび頂部１６ａの明るく映った部分が白抜きとなるような画像、具体的には図１０に示すような画像（以下、「第２画像」という。）Ｇ２となり、突起物１６により表された情報の読み取りが可能である。

びん底１１に泡Ｘが存在する場合、その泡Ｘの中空部分とびんとの境界はびん底１１とほぼ平行でほぼ平坦な面を構成するので、第２の照明装置４による第２照明光Ｌ２が泡Ｘに斜めに当たると、泡Ｘの中空部分とびん１０との境界において第２照明光Ｌ２のかなりの量の光はカメラ５の方向以外の方向へ反射するが、びん底１１と平行でない泡Ｘの周辺部分では泡Ｘの中空部分とびん１０との境界において第２照明光Ｌ２のかなりの量の光がカメラ５に向けて反射するので、泡Ｘの周辺部分が明るく映る。その結果、図１０に示す第２画像Ｇ２には、明るく映った泡Ｘの周辺部分による線状の画像ＬＸが現れ、泡Ｘとびん底１１の平坦面１１ａとは画像上で区別がつく状態となる。

なお、この実施例では、検査対象のびん１０のびん底１１の下方に、びん底１１に近い側より第２の照明装置４、第１の照明装置３の順に配置し、さらに第１の照明装置３より下方にカメラ５を配置することにより、第１照明光Ｌ１および第２照明光Ｌ２に対するびん底１１からの反射光がカメラ５に入るようにしているが、これに限らず、カメラ５をびん１０のびん口との対向位置に、びん口からびん底１１を覗くようにして視野を定めて配置することによって、各照明装置３，４からびん底１１を透過してカメラ５に入射する第１、第２の照明光Ｌ１，Ｌ２による画像を生成してもよい。この場合にも、第１の照明装置３による照明の下では、図９の第１画像Ｇ１と同様の画像を取得でき、第２の照明装置４による照明の下では、図１０の第２画像Ｇ２と同様の画像を取得できる。

また、上記の実施例のような、びん底１１に表された情報がびん底１１の表面より盛り上がる突起物１６によって表されたびんに限らず、びん底１１の表面より傾斜して凹むような凹溝ないしは凹部、すなわち、断面がＶ字状の凹溝ないしは凹部によって表されたびんを検査する場合にも、第１の照明装置３による照明の下では図９の第１画像Ｇ１と同様の画像を取得でき、第２の照明装置４による照明の下では図１０の第２画像Ｇ２と同様の画像を取得できる。

図１１は、図９，１０に示した第１画像Ｇ１，第２画像Ｇ２をカメラ５より取り込んで処理する画像処理装置７の制御部の構成を、制御部が有する機能によって示した機能ブロック図である。
この実施例の画像処理装置７はコンピュータより成る制御部を有し、その制御部には、専用のプログラムによって、画像入力部７１，前処理部７２，文字認識処理部７３，数字認識処理部７４，コード認識処理部７５，マスクデータ作成部７６，マスク処理部７７，欠陥検出部７８，判定部７９，判定結果出力部７０などの各機能が設定されている。また制御部のメモリには、びん１０の製造元を示す文字１５の基準画像が登録された第１記憶部７０１、０〜９の各数字の基準画像が登録された第２記憶部７０２、型番のコードを読み取る処理に使用されるテンプレートが登録された第３記憶部７０３が設けられている。

画像入力部７１は、コントローラ６からの指令に応じて、第１の照明装置３や第２の照明装置４の点灯のタイミングに合わせてカメラ５から第１、第２の画像Ｇ１，Ｇ２を取り込む。前処理部７２は、第１、第２の画像Ｇ１，Ｇ２のそれぞれに対し、動的しきい値法による２値化処理を実施した後、膨張処理および収縮処理を複数サイクル実施することによって、取り込んだ画像Ｇ１，Ｇ２を、ノイズが取り除かれかつ輪郭部分をスムージングした２値画像に変換する。

第１の照明装置３による照明の下で生成される第１画像Ｇ１が取り込まれると、前処理部７２での処理によって第１画像Ｇ１が２値化された後に、文字認識処理部７３，数字認識処理部７４，コード認識処理部７５が作動して、第１〜第３の各記憶部７０１〜７０３の登録データを用いて、２値画像に対し、製造元を表す文字１５、型番を表す数字１３、点列１４が示すコードの読み取りが行われる。読み取りが正常に終了すると、マスクデータ作成部７６は、読み取られた情報について２値画像から検出されてその読み取りのために処理された突起物１６の画像を用いてマスクデータを作成する。
なお、後記するように、文字認識処理部７３の認識処理において第１画像Ｇ１の文字１５の画像の幅方向が画像の水平方向に対して傾いていることが検出された場合には、前処理部７２によって、文字１５の画像の幅方向が画像の水平方向に沿う状態になるように２値画像の回転補正が実施され、その補正後の２値画像に対して数字認識処理部７４による数字の認識処理やコード認識処理部７５によるコードの認識処理が実施される。

第２の照明装置４による照明の下で生成される第２画像Ｇ２が取り込まれると、前処理部７２での処理の後に、まずマスク処理部７７が作動して、第２画像Ｇ２から変換された２値画像にマスクデータ作成部７６により作成されたマスクデータに基づくマスク領域を設定し、その後に、欠陥検出部７８によって欠陥の検出処理が実施され、さらに判定部７９によって欠陥の有無が判定される。判定結果出力部７０は、個々のびん１０毎の検査結果を各認識処理部７３，７４，７５により認識された情報と組にして出力する。なお、第１画像Ｇ１の２値画像に対して回転補正が行われた場合には、第２画像Ｇ２の２値画像に対しても同様の補正が実施される。

図１２は、図９に示した第１画像Ｇ１および図１０に示した第２画像Ｇ２を例として、第１画像Ｇ１に対する読取結果に基づきマスクデータを作成し、そのマスクデータを用いて第２画像Ｇ２から泡を検出する処理の概要を示している。

図１２（Ａ）は図９に示したのと同様の第１画像Ｇ１を示し、図１２（Ｂ）は第１画像Ｇ１に対する前処理部７２の処理により生成された２値画像Ｇ１´を示す。図５および図６により説明した第１照明光Ｌ１の作用により生成された第１画像Ｇ１は、前処理部７２の処理によって、各突起物１６の傾斜面１６ｂの暗く映った部分に相当する黒画素が途切れずにある程度の幅をもってスムーズに連なった２値画像Ｇ１´に変換される。つまり、２値画像Ｇ１´では、個々の突起物１６がそれぞれその輪郭に沿う線状の黒画素領域により表されるようになる。一方、第１画像Ｇ１中の泡Ｘのかすかな映り込み部分は２値画像Ｇ１´では白画素領域に変換される。この２値画像Ｇ１´に対して文字認識処理部７３，数字認識処理部７４，コード認識処理部７５による認識処理が実施された後、マスクデータ作成部７６によって図１２（Ｃ）に示すようなマスクデータが作成される。

図１２（Ｄ）は図１０に示したのと同様の第２画像Ｇ２を示し、図１２（Ｅ）は第２画像Ｇ２から生成された２値画像Ｇ２´を示す。図７および図８により説明した第２照明光Ｌ２の作用により生成された第２画像Ｇ２は、前処理部７２の処理によって、びん底１１の平坦面が黒画素領域となり、泡Ｘの周辺部分を表す明るい線状の画像ＬＸと各突起物１６の傾斜面１６ｂや頂部１６ａが明るく映った部分とが白画素領域となる２値画像Ｇ２´に変換される。この２値画像Ｇ２´に対してマスク処理部７７が図１２（Ｃ）のマスクデータを用いてマスク領域を設定することにより、図１２（Ｆ）に示すように、２値画像Ｇ２´中の各突起物１６が映った部分は処理対象から除外される。

図１３は、画像処理装置７およびコントローラ６により実施される型番の読み取りから泡Ｘの検出処理に至る処理の手順を示している。これらの手順（図中、各手順を「ＳＴ」で示す。）は、びん１０が検査位置に導入されるタイミングに合わせて順次、そして繰り返し実行される。以下、先の図１２のほか、図１４，図１５を参照しつつ、図１３中の各手順を説明する。

検査対象のびん１０が図１に示した最終の検査ステーションＴの検査位置に導入されると、図１３のＳＴ１の判定が「ＹＥＳ」となり、コントローラ６は第１の照明装置３を点灯させ、びん１０のびん底１１へ第１の照明装置３による第１照明光Ｌ１が照射される（ＳＴ２）。つぎのＳＴ３では、この第１の照明装置３の点灯状態下でカメラ５によりびん底１１が撮像され、カメラ５で取得された第１画像Ｇ１（図１２（Ａ）を参照）が画像処理装置７の画像入力部７１により取り込まれ、図示しない画像メモリに格納される。

第１画像Ｇ１の取込みが終了すると、前処理部７２による２値化処理（ＳＴ４）、膨張処理および収縮処理（ＳＴ５）が順次実施され、第１画像Ｇ１は図１２（Ｂ）に示すような２値画像Ｇ１´に変換される。

文字認識処理部７３は、第１記憶部７０１の文字基準画像を用いて上記の２値画像Ｇ１´に対するパターンマッチング処理を実施することにより、製造元を表す文字１５の画像を含む領域Ｒ１（図１４参照）を検出する（ＳＴ６）。この処理によって、文字基準画像に対する領域Ｒ１の傾きを表す角度（前述した画像の水平方向に対する文字１５の幅方向の傾きに相当する。）が検出されるので、次のＳＴ７では、その角度に基づき、前処理部７２によって傾きを解消するための画像の回転補正が行われる。この補正に使用された角度は、後記する第２画像Ｇ２に対する処理のために一時保存される。

回転補正の後は、数値認識処理部７４による認識処理（ＳＴ８）が実施され、ついでコード認識処理部７５による認識処理（ＳＴ９）が実施される。
まずＳＴ８において、数値認識処理部７４は、図１４に示すように、基準領域Ｒ１を含むようなドーナツ状の基準検索領域Ｓを設定して、この基準検索領域Ｓ内であって基準検索領域Ｓの内側の円形領域を挟んで領域Ｒ１と向かい合う位置に読取領域Ｒ２を設定する。さらに数字認識処理部７４は、第２記憶部７０２に登録されている各種数字の基準画像を用いて読取領域Ｒ２に含まれる個々の数字を認識する。

ＳＴ９において、コード認識処理部７５は、基準検索領域Ｓの内側の円形の画像領域を第３記憶部７０３に登録されているテンプレートを用いて照合する。この実施例の点列１４は、型番を表す８ビットのコードに目印の符号を組み合わせた構成のものであり、第３記憶部７０３には、目印の符号を含むコード全体の各桁に対応する領域の配置のパターン（各領域の大きさおよび位置関係を示すもの）やそのパターン中の目印の符号に対応する領域における突起物１６の有無を表すテンプレートが登録されている。コード認識処理部７５は、テンプレートの位置や回転角度を種々に変更して２値画像Ｇ１´の基準検索領域Ｓの内側の領域とテンプレートとを照合することにより、基準検索領域Ｓ内で目印の符号を表す領域を検出する。さらに、検出された領域を目印の符号に対応する領域に位置合わせした状態のテンプレートと２値画像Ｇ１´とを照合して、型番を表す８ビットのコードの各桁に対応する領域に突起物１６の輪郭を表す黒画素領域が存在するか否かを判別し、その判別結果から型番を表すコードを認識する。

ＳＴ８およびＳＴ９で型番が適正に読み取られると、ＳＴ１０の判定が「ＹＥＳ」となって、ＳＴ１１に進み、マスクデータ作成部７６は、ＳＴ６，ＳＴ８，ＳＴ９の各認識処理で読み取られた情報の読み取りに使用された線状の黒画素領域を用いてマスクデータを作成する。

図１５は、図１２（Ｂ）の２値画像Ｇ１´に現れている線状の黒画素領域のうち、文字「Ｓ」を表す突起物１６の輪郭を表す黒画素領域を用いてマスクデータを作成する例を示す。この図１５を参照してＳＴ１１の処理を説明すると、マスクデータ作成部７６は、２値画像Ｇ１´において「Ｓ」という文字を表すと認識された黒画素領域、言い換えると読み取られた文字情報「Ｓ」を表す突起物１６の輪郭を表す線状の黒画素領域（図１５（ａ）を参照）を幅方向に所定画素数分膨張させる。具体的には、図１５（ｂ）に示すように、両隣の白画素領域に対する境界位置をそれぞれ所定画素数分だけ白画素領域の側に移動させる（図１５（ｂ）では、わかりやすくするために、膨張された黒画素領域を網点パターンで示している。）。さらに、マスクデータ作成部７６は、膨張後の黒画素領域により囲まれる画像領域の全体をマスク対象とするマスクデータ（図１５（ｃ））を設定する。具体的なマスクデータは、たとえば、膨張後の黒画素領域およびこの黒画素領域により囲まれる白画素領域内の全ての画素に値「１」が設定され、その他の画素に値「０」が設定された２値データとなる。

図１３に参照を戻す。マスクデータが作成されると、つぎに、コントローラ６は、第１の照明装置３を消灯させかつ第２の照明装置４を点灯させ、びん１０のびん底１１へ第２照明光Ｌ２が照射される（ＳＴ１２）。つぎのＳＴ１３では、この第２照明光Ｌ２による照明下でカメラ５によりびん底１１が撮像され、カメラ５で取得された第２画像Ｇ２（図１２（Ｄ）参照）が画像入力部７１により画像処理装置７に取り込まれ、図示しない画像メモリに格納される。

前処理部７２は、この第２画像Ｇ２に対して、ＳＴ１４で２値化処理を実施し、続くＳＴ１５で膨張処理および収縮処理を実施して、第２画像Ｇ２を図１２（Ｅ）に示すような２値画像Ｇ２´に変換する（ＳＴ１４，ＳＴ１５）。つぎのＳＴ１６では、前処理部７２は、ＳＴ７の補正処理で使用した角度を用いて第２画像Ｇ２の２値画像Ｇ２´の回転補正を実施する。

つぎに、マスク処理部７７は、ＳＴ１１で作成されたマスクデータに基づくマスク領域を第２画像Ｇ２の２値画像Ｇ２´に設定する（ＳＴ１７）。このマスク領域の設定によって、２値画像Ｇ２´は、図１２（Ｆ）に示すように、突起物１６を表す白画素領域がマスクされた状態になる。

欠陥検出部７８は、上記のマスク領域を除く画像領域に含まれる白画素を計測することにより泡Ｘの検出処理を実行し（ＳＴ１８）、判定部７９はその計測値を用いて泡の有無を判定する（ＳＴ１９）。具体的には、判定部７９は、白画素の計測値をあらかじめ登録されたしきい値と照合し、しきい値を越える画素が所定数以上連続する場合に泡が存在すると判定する。

なお、泡が存在すると判定された場合（ＳＴ２０が「ＹＥＳ」）や型番の読み取りに失敗した場合（ＳＴ１０が「ＮＯ」）には、図示しない異常処理に移行する。

第１画像Ｇ１と第２画像Ｇ２とは同一のびん１０のびん底１１を撮像して得られたものであるが、それぞれの撮像時の照明条件の違いによって、第２画像Ｇ２の突起物１６が映った部分が第１画像Ｇ１の突起物１６が映った部分からずれ、そのずれを反映して、第２画像Ｇ２の２値画像Ｇ２´において突起物１６を表す白画素領域も第１画像Ｇ１の２値画像Ｇ１´において突起物１６の輪郭を表す黒画素領域からずれる可能性がある。図１５を用いて説明したように、この実施例では、第１画像Ｇ１の２値画像Ｇ１´から読み取られた情報を表す黒画素領域を幅方向に膨張させ、膨張後の黒画素領域により表される画像領域全体をマスク領域とするマスクデータを作成するので、２値画像Ｇ２´中の突起物１６を表す白画素領域が２値画像Ｇ１´中の突起物を表す黒画素領域から若干ずれた場合でも、そのずれ部分を含む突起物１６の画像全体をマスク領域内に含めることができる。よって、ＳＴ１８の泡の検出処理で突起物１６を示す白画素が計測されることがなく、泡の周辺部分を表す白画素のみが計測されるので、ＳＴ１９でも泡の有無を正しく判定することができる。

上記の実施例では、第１画像Ｇ１の２値画像Ｇ１´に対しては突起物１６が示す情報を読み取る処理のみが実施されるものとして説明したが、その読取処理後にマスク処理部７７，欠陥検出部７８を作動させることにより、第１画像Ｇ１の２値画像Ｇ１´に対してもマスクデータ作成部７６が作成したマスクデータに基づくマスク領域を設定して欠陥の検出処理を行ってもよい。この場合、判定部７９は、第１画像Ｇ１の２値画像Ｇ１´に対する欠陥の検出結果と第２画像Ｇ２の２値画像Ｇ２´に対する欠陥の検出結果とを統合して、欠陥の有無を判定する。
なお、第２画像Ｇ２の２値画像Ｇ２´に対する処理で検出される欠陥も泡に限らず、ガラスの溶融異常箇所などを検出することもできる。

１びん底検査装置
２位置決め機構
３第１の照明装置
４第２の照明装置
５カメラ
６コントローラ
７画像処理装置
１０びん
１１びん底
７３文字認識処理部
７４数字認識処理部
７５コード認識処理部
７６マスクデータ作成部
７７マスク処理部
７８欠陥検出部
７９判定部
Ｌ１照明光
Ｌ２照明光
Ｘ泡
ＬＸ泡の輪郭線

Claims

びん底に所定の情報がびん底の表面より盛り上がるかまたは凹むように表されたびんを検査対象とするびん底検査装置であって、検査対象のびんのびん底に対してびん底の下方のびん底との対面位置より照明光をほぼ直角に照射する第１の照明装置と、前記検査対象のびんのびん底に対してびん底の下方のびん底との対面位置から逸れた位置より照明光を斜めに照射する第２の照明装置と、前記検査対象のびんのびん底との対面位置またはその反対位置のびん口との対面位置に配置され前記検査対象のびんのびん底を撮像するカメラと、前記第１の照明装置による照明下で前記カメラにより生成された第１画像と前記第２の照明装置による照明下で前記カメラにより生成された第２画像とを取り込んで前記びん底の検査のための画像処理を実施する画像処理装置とを備え、前記画像処理装置は、前記第１画像から前記びん底の表面より盛り上がった部分または凹んだ部分を検出してその検出された部分のパターンに基づき前記びん底に表された所定の情報を読み取る読取手段と、前記読取手段により読み取られた情報の前記読取手段により第１画像から検出された部分をマスク領域とするマスクデータを作成するマスクデータ作成手段と、前記第２画像に前記マスクデータに基づくマスク領域を設定して当該マスク領域を除く画像領域から欠陥の画像を検出する欠陥検出手段とを具備するびん底検査装置。
前記マスクデータ作成手段は、前記読取手段により第１画像から検出された部分の輪郭を幅方向に膨張させ、膨張後の輪郭により表される画像領域をマスク領域とするマスクデータを作成する請求項１に記載されたびん底検査装置。