JP6669818B2 - 異物検査装置及び異物検査方法 - Google Patents

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本発明は、異物検査装置及び異物検査方法に関する。
例えば下記特許文献1には、被検査体(容器)内の液中異物(浮遊異物)の有無を光学的に検査する異物検査装置が開示されている。この異物検査装置は、乱反射防止用の光学フィルタを兼ねた透光性部材で形成された載置部が回動軸の周りに周設された検査テーブルと、容器の上方及び側方を含む各方向からの全域検査が可能なように、上流の搬送路から連続的に検査テーブル上に搬入されて来る容器の頭部を、乱反射防止用の光学フィルタを兼ねた透光性の部材で形成された天板で押さえて、載置部上に容器を固定するクランプと、検査テーブルの回動により搬送されて来る容器を、上記天板の上方から照明する照明手段と、当該照明手段によって照明された容器を載置部の下方から撮像する撮像手段とを備える。
特開2007-071895号公報
ところで、上記異物検査装置は、被検査体(容器)内における液中異物(浮遊異物)の有無を光学的に検査するものであり、被検査体の表面に付着した移動性異物を検出することはできない。例えば、生産ライン等における容器には内容物の充填から出荷までの間に被検査物の表面に埃や液体等の移動性異物が付着する虞があるが、このような移動性異物は被検査物から容易に離脱するので、当該移動性異物を被検査物の表面に固定的に付着する固定性異物と同様に検出することは好ましくない。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、被検査物の表面に付着した固定性異物を移動性異物とは区別して検出することを目的とするものである。
上記目的を達成するために、本発明では、異物検査装置に係る第1の解決手段として、被検査物の画像を撮影する撮像手段と、前記被検査物に外力を付加する外力付加手段と、該外力付加手段によって前記被検査物に外力を付加させる前後の前記画像に基づいて前記被検査物に固定的に付着する固定性異物を検出する異物検出手段とを備える、という手段を採用する。
本発明では、異物検査装置に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記被検査物が所定方向に搬送されている場合、前記撮像手段は、搬送経路に沿って所定間隔を隔ててて配置され、前記外力が付加される前の前記画像と前記外力が付加された後の前記画像を各々撮影する少なくとも2台のカメラであり、前記外力付加手段は、前記カメラの間に配置され、前記被検査物に所定のガスを噴射するガス噴射装置である、という手段を採用する。
本発明では、異物検査装置に係る第3の解決手段として、上記第2の解決手段において、前記被検査物が、周縁が突出する上面を備える缶体であり、当該缶体において前記上面に付着する前記固定性異物を検出する場合、前記ガス噴射装置は、前記上面の周縁に沿って前記ガスを噴射する、という手段を採用する。
本発明では、異物検査装置に係る第4の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記撮像手段は、前記外力が付加される前後の前記被検査物を包含する画角の1台のカメラである、という手段を採用する。
本発明では、異物検査装置に係る第5の解決手段として、上記第1〜第4のいずれかの解決手段において、前記異物検出手段は、前記外力が付加される前後の前記画像の同一位置に写る異物を前記固定性異物として検出する、という手段を採用する。
また、本発明では、異物検査方法に係る解決手段として、被検査物の画像を第1の検査画像として撮像する第1の撮像工程と、前記被検査物に外力を付加する外力付加工程と、該外力付加工程によって外力が付加された後の前記被検査物の画像を第2の検査画像として撮像する第2の撮像工程と、前記第1の検査画像と前記第2の検査画像とに基づいて前記被検査物に固定的に付着する固定性異物を検出する異物検出工程とを有する、という手段を採用する。
本発明によれば、被検査物の表面に付着した固定性異物を移動性異物とは区別して検出することが可能である。
本発明の第1実施形態に係る異物検査装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第1実施形態において被検査物の表面に付着した固定性異物と移動性異物とを示す断面図である。 本発明の第1実施形態における吹付装置を示す正面図である。 本発明の第1実施形態における画像合成を示す模式図である。 本発明の第2実施形態に係る異物検査装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態における画像合成を示す模式図である。 本発明の第3実施形態に係る異物検査装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第3実施形態における画像合成を示す模式図である。
以下、図面を参照して、本発明の第1〜第3実施形態について説明する。
〔第1実施形態〕
最初に、本発明の第1実施形態に係る異物検査装置について説明する。この異物検査装置は、図1に示すように、搬送状態にある被検査物Wを非接触検査する装置であり、被検査物Wの製造ライン(FAライン)に備えられる。被検査物Wは、例えば飲料水が充填・密封された缶体(例えば缶ビール)であり、搬送ベルトB上に一定間隔で載置された状態で水平面内の所定方向に順次搬送されている。
図1では、搬送ベルトB上に載置された被検査物Wを側方から見た状態を模式的に表している。また、被検査物Wは、図1に矢印で示すように、紙面の右から左に向けて搬送される。すなわち、図1における被検査物Wの搬送方向は、搬送ベルトBに沿った各位置において、位置P1→位置P2→位置P3の順である。
ここで、被検査物Wは、図2に示すように、円形な上面w1の周縁に上方に突出する立上り部w2が形成された略円柱状の缶体である。上面w1には必要に応じて開封用の切欠きやプルタブが設けられているが、上面w1は全体として略平面である。立上り部w2は、上面w1に対して直交方向(上方)に所定高さで突出する部位であり、上面w1の周縁に形成されている。このような被検査物Wには、上面w1に対して固定的に付着する固定性異物Akと上面w1に対して移動自在に付着する移動性異物Aiとが付着し得る。
本1実施形態に係る異物検査装置は、缶ビール等の缶体生産設備に付帯的に設けられる製品検査装置である。また、この異物検査装置は、図1に示すように第1カメラ1、ガス噴射装置2、第2カメラ3及び検査制御装置4を備えている。なお、この異物検査装置における第1、第2カメラ1,3は、本発明の撮像手段に相当する。また、ガス噴射装置2は、本発明の外力付加手段に相当する。また、検査制御装置4は、本発明の異物検出手段に相当する。
第1カメラ1は、搬送ベルトBに沿った各位置のうち、位置P1の上方に設けられた産業用カメラである。この第1カメラ1は、例えば所定の画素数を有するCCDカメラであり、上記位置P1において直下を通過する被検査物Wの可視画像(第1の検査画像G1)を上方から撮像し、当該第1の検査画像G1を示す第1の画像信号S1を検査制御装置4に出力する。すなわち、第1カメラ1は、撮像方向が下方となる姿勢で位置P1の上方に設けられている。また、この第1カメラ1は、上方から似た場合の形状が略円形な被検査物Wの全体を撮影範囲とするように画角が設定されている。
ガス噴射装置2は、搬送ベルトBに沿った各位置のうち、位置P1よりも下流側の位置P2の上方に設けられている。このガス噴射装置2は、上記位置P2において直下を通過する被検査物Wに向けて圧縮空気を吹付ける。すなわち、このガス噴射装置2は、上述した移動性異物Aiを移動させるべく被検査物Wの上面w1に対して外力を付加する装置であり、被検査物Wの上面w1に対して所定量及び所定流速で圧縮空気を吹付ける。
第2カメラ3は、搬送ベルトBに沿った各位置のうち、位置P3の上方に設けられた産業用カメラである。この第2カメラ3は、例えば所定の画素数を有するCCDカメラであり、上記位置P3において直下を通過する被検査物Wの可視画像(第2の検査画像G2)を上方から撮像し、当該第2の検査画像G2を示す第2の画像信号S2を検査制御装置4に出力する。すなわち、第2カメラ3は、撮像方向が下方となる姿勢で位置P3の上方に設けられている。また、この第2カメラ3は、上方から似た場合の形状が略円形な被検査物Wの全体を撮影範囲とするように画角が設定されている。
すなわち、2台の第1、第2カメラ1,3は、被検査物Wの搬送経路を規定する搬送ベルトBに沿って所定間隔を隔ててて配置されている。このような第1、第2カメラ1,3のうち、第1カメラ1は、ガス噴射装置2による外力つまり圧縮空気が付加される前の第1の検査画像G1を取得し、第2カメラ3は、ガス噴射装置2による外力(圧縮空気)が付加された後の第2の検査画像G2を撮影する。
検査制御装置4は、第1カメラ1、ガス噴射装置2及び第2カメラ3の動作を制御すると共に、第1、第2の画像信号S1,S2に基づいて固定性異物Akを検出する。すなわち、この検査制御装置4は、被検査物W(製品)の製造設備に備えられた上位制御装置(図示略)と通信自在に接続されており、上位制御装置から受信する制御指令に基づいて第1カメラ1、ガス噴射装置2及び第2カメラ3を統括的に制御する。
また、この検査制御装置4は、第1の画像信号S1と第2の画像信号S2とに基づいて固定性異物Akを移動性異物Aiとは区別して検出する。この検査制御装置4における固定性異物Akの検出方法の詳細については後述するが、検査制御装置4は、第1の画像信号S1が示す第1の検査画像と第2の画像信号S2が示す第2の検査画像とを画像合成することにより固定性異物Akのみを抽出する。
次に、本第1実施形態に係る異物検査装置の時系列的な動作、つまり本第1実施形態に係る異物検査方法について説明する。
本第1実施形態における被検査物Wは、搬送ベルトBに沿って位置P1→位置P2→位置P3の順で搬送されるが、第1カメラ1、ガス噴射装置2及び第2カメラ3は、被検査物Wの搬送位置に応じて以下のように動作する。すなわち、第1カメラ1は、被検査物Wが位置P1に搬送されて来ると、第1の検査画像G1を撮像して第1の画像信号S1を検査制御装置4に出力する(第1の撮像工程)。
ここで、被検査物Wの上面w1に固定性異物Akと移動性異物Aiとが付着していた場合、例えば図3に示すような固定性異物Ak及び移動性異物Aiを含む第1の検査画像G1が得られる。すなわち、この場合には、1つの固定性異物Akが立上り部w2から離間した位置に比較的強固に付着し、また1つの移動性異物Aiが立上り部w2近傍に移動自在に付着している。
このような固定性異物Ak及び移動性異物Aiが付着した被検査物Wは続いて位置P1から位置P2に搬送されるが、ガス噴射装置2は、被検査物Wが位置P2に搬送されて来ると、被検査物Wの上面w1に向けて圧縮空気を噴射する(外力付加工程)。この圧縮空気が被検査物Wの上面w1に噴き付けられることにより、固定性異物Ak及び移動性異物Aiのうち、移動自在な移動性異物Aiは、付着位置が位置P1における位置から異なる位置に移動する。
そして、ガス噴射装置2によって圧縮空気が噴き付けられた被検査物W、つまり移動性異物Aiの付着位置が位置P1における位置から異なる位置に移動した被検査物Wは、位置P2から位置P3に搬送される。第2カメラ3は、被検査物Wが位置P3に搬送されて来ると、第2の検査画像G2を撮像して第2の画像信号S2を検査制御装置4に出力する(第2の撮像工程)。
ここで、位置P3において撮像された第2の検査画像G2は、上面w1に固定性異物Akと移動性異物Aiとが存在する画像であるが、例えば図3に示すような第1の検査画像G1に対して移動性異物Aiの付着位置が変化した画像となる。すなわち、第2の検査画像G2は、第1の検査画像G1との対比において、上面w1の同一位置に固定性異物Akが表示され、かつ上面w1の異なる位置に移動性異物Aiが表示される画像である。
検査制御装置4は、第1の画像信号S1と第2の画像信号S2とを受信することにより第1の検査画像G1及び第2の検査画像G2を取得し、第1の検査画像G1と第2の検査画像G2とに対して画像処理の一種である論理積処理を施す。すなわち、検査制御装置4は、画像の論理積を取るように第1の検査画像G1と第2の検査画像G2とを画像合成することにより合成画像Gcを得る。
この合成画像Gcは、図3に示すように、第1の検査画像G1と第2の検査画像G2つまり位置P1と位置P3とにおいて、共通して同一位置に存在する固定性異物Akのみが映し出され、共通して同一位置に存在しない移動性異物Aiが削除された画像である。
すなわち、検査制御装置4は、ガス噴射装置2によって圧縮空気(外力)が付加される前後の第1の検査画像G1及び第2の検査画像G2の同一位置に写る異物を固定性異物Akとして検出する(異物検出工程)。そして、検査制御装置4は、このようにして得られた合成画像Gcに基づいて、被検査物Wにおける固定性異物Akの付着を検出し、この検出結果を上位制御装置に報告する。
このような本1実施形態に係る異物検査装置によれば、ガス噴射装置2によって圧縮空気が噴き付けられる前後の2つの画像、つまり第1の検査画像G1及び第2の検査画像G2を用いて固定性異物Akの付着を検出するので、固定性異物Akを移動性異物Aiとは区別して検出することが可能である。
ここで、図3にも示したが、移動性異物Aiは、被検査物Wの立上り部w2近傍に比較的付着し易い。すなわち、移動性異物Aiは、例えば被検査物Wの生産過程のうち洗浄工程において上面w1に付着した水滴である。このような水滴は、上面w1と立上り部w2とが接する部位、つまり立上り部w2の内側に残存し易く、例えば圧縮空気等のガスを噴き付けても除去することができない。
このような移動性異物Ai(水滴)を効果的に移動させるためには、立上り部w2の内側に向けて圧縮空気を噴射することが好ましい。例えば、図4に示すように、立上り部w2の内側の複数箇所、例えば円形な上面w1の中心周りに各々90°の角度割りで4箇所に圧縮空気を噴射することが考えられる。この場合、ガス噴射装置2は、圧縮空気をそれぞれ噴射する複数の噴射ノズルを備えるものとなる。このようなガス噴射装置2によれば、移動性異物Ai(水滴)を効果的に移動させることが可能である。
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態に係る異物検査装置について、図5及び図6を参照して説明する。上述した第1実施形態では、第1、第2カメラ1,3つまり2台のカメラを用いて異物検査装置を構成したが、本第2実施形態に係る異物検査装置は、図5に示すように1台のカメラつまり広角カメラ1Aを用いる。
この広角カメラ1Aは、画角が第1、第2カメラ1,3よりも広く設定された産業用カメラであり、ガス噴射装置2によって圧縮空気が噴き付けられる前後の被検査物Wの上面w1の可視画像(2つの可視画像)を第3、第4の検査画像G3,G4として撮像する。すなわち、広角カメラ1Aは、ガス噴射装置2によって圧縮空気(外力)が付加される前後の被検査物Wを包含する画角(広角)の1台のカメラである。
例えば、搬送ベルトBが図5に示すようにガス噴射装置2の前後で近接配置されている場合、つまり被検査物Wがガス噴射装置2の直下に向かう搬送経路(往路)と被検査物Wがガス噴射装置2の直下から次の搬送先に向かう搬送経路(復路)とが近接配置されている場合、往路と復路との近接箇所の上方に広角カメラ1Aを設けることにより、1台の広角カメラ1Aのみによって第3、第4の検査画像G3,G4を撮像することができる。
このような広角カメラ1Aは、第3、第4の検査画像G3,G4を第3、第4の画像信号S3,S4として検査制御装置4に出力する。そして、検査制御装置4は、第3、第4の画像信号S3,S4から合成画像Gcを取得して固定性異物Akを検出する。
なお、図5のような搬送経路の場合、第3の検査画像G3と第4の検査画像G4とでは、図6に示されるように被検査物Wが上下逆になる。したがって、検査制御装置4における合成画像Gcの取得では、第3の検査画像G3あるいは第4の検査画像G4の一方を上下逆転させて他方と画像合成する必要がある。この画像合成では、例えば上面w1に設けられた基準物(切欠きやプルタブ等)に基づいて第3の検査画像G3と第4の検査画像G4との位置合わせをする。
このような第2実施形態に係る異物検査装置によれば、ガス噴射装置2によって圧縮空気が噴き付けられる前後の2つの画像、つまり第3の検査画像G3及び第4の検査画像G4を用いて固定性異物Akの付着を検出するので、固定性異物Akを移動性異物Aiとは区別して検出することが可能である。
また、この異物検査装置によれば、第3の検査画像G3及び第4の検査画像G4を広角カメラ1Aのみによって撮像するので、第1実施形態に係る異物検査装置よりもカメラの台数を削減することが可能である。
〔第3実施形態〕
次に、本発明の第3実施形態に係る異物検査装置について、図7及び図8を参照して説明する。上述した第1実施形態では、2台のカメラ(第1カメラ1及び第2カメラ3つまり)及び1台のガス噴射装置(ガス噴射装置2)を用いて異物検査装置を構成したが、本第3実施形態に係る異物検査装置は、図7に示すように、第1実施形態に係る異物検査装置に第2ガス噴射装置5及び第3カメラ6を付加したものである。
すなわち、本第3実施形態における被検査物Wは、搬送ベルトBに沿って位置P1→位置P2→位置P3→位置P4→位置P5の順で搬送される。第2ガス噴射装置5は、位置P4における搬送ベルトBの直上に設けられ、上記位置P4において直下を通過する被検査物Wに向けて圧縮空気を吹付ける。第3カメラ6は、位置P5における搬送ベルトBの直上に設けられ、上記位置P5において直下を通過する被検査物Wの可視画像(第5の検査画像G5)を撮像し、第5の画像信号S5として検査制御装置4Aに出力する。
本第3実施形態における検査制御装置4Aは、第1カメラ1、ガス噴射装置2及び第2カメラ3に加えて第2ガス噴射装置5及び第3カメラ6の動作を制御すると共に、第1、第2の画像信号S1,S2に加えて第5の画像信号S5に基づいて固定性異物Akを検出する。
本第3実施形態において、上記第1、第2、第5の検査画像G1,G2,G5は、例えば図8に示すようになる。本第3実施形態における第1の検査画像G1は、上述した第1実施形態と同様であるが、第2の検査画像G2は、ガス噴射装置2による圧縮空気の吹付けによって移動性異物Aiが位置変更せず、第1の検査画像G1と略同様な状態を示している。また、第5の検査画像G5は、第2ガス噴射装置5による圧縮空気の吹付けによって移動性異物Aiが位置変更した状態を示している。
すなわち、本第3実施形態に係る異物検査装置は、単一のガス噴射装置2のみでは移動性異物Aiが位置変更しない場合を考慮したものであり、2回に亘る圧縮空気の吹付け、つまりガス噴射装置2による圧縮空気の吹付けとガス噴射装置2による圧縮空気の吹付けの前後における第1、第2、第5の検査画像G1,G2,G5に基づいて固定性異物Akを移動性異物Aiと区別するものである。
このような本第3実施形態によれば、ガス噴射装置2によって圧縮空気が噴き付けられる前後の2つの画像つまり第1の検査画像G1及び第2の検査画像G2と第2ガス噴射装置5によって圧縮空気が噴き付けられた後の画像つまり第5の検査画像G5を用いて固定性異物Akの付着を検出するので、固定性異物Akを移動性異物Aiに対してより的確に区別して検出することが可能である。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施形態では、被検査物Wの一例として缶体の検査に本発明を適用した場合について説明したが、被検査物Wは缶体に限定されない。本発明は画像を用いて固定性異物Akを検出する必要がある被検査物Wであれば、如何なる物にも適用可能である。また、上記実施形態では、本発明を製造ラインの製品検査に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。
(2)上記実施形態では、可視画像を撮像する産業用カメラを第1カメラ1、第2カメラ3、広角カメラ1A、第3カメラ6として採用したが、本発明はこれに限定されない。可視画像を撮像する産業用カメラに代えて、あるいは可視画像を撮像する産業用カメラに加えて、例えば赤外線画像を撮像する赤外線カメラを採用してもよい。
(3)上記実施形態では、本発明の外力付加手段としてガス噴射装置2及び第2ガス噴射装置5を採用したが、本発明はこれに限定されない。本発明の外力付加手段に要求される基本的な機能は移動性異物Aiを移動させることにあるので、外力付加手段としては移動性異物Aiを移動させ得るものであれば圧縮ガスを吹付けるもの以外のものでもよい。
(4)また、上記実施形態では、本発明の異物検出手段として検査制御装置4、4Aを採用したが、本発明はこれに限定されない。
Ak 固定性異物
Ai 移動性異物
W 被検査物
w1 上面
w2 立上り部
G1 第1の検査画像
G2 第2の検査画像
G3 第3の検査画像
G4 第4の検査画像
G5 第5の検査画像
Cc 合成画像
1 第1カメラ(撮像手段)
1A 広角カメラ(撮像手段)
2 ガス噴射装置(外力付加手段)
3 第2カメラ(撮像手段)
4、4A 検査制御装置(異物検出手段)
5 第2ガス噴射装置(外力付加手段)
6 第3カメラ(撮像手段)

Claims (5)

  1. 被検査物の画像を撮像する撮像手段と、
    前記被検査物に外力を付加する外力付加手段と、
    該外力付加手段によって前記被検査物に外力を付加させる前後の前記画像に基づいて前記被検査物に固定的に付着する固定性異物を検出する異物検出手段と
    を備え、
    前記外力付加手段は、前記被検査物に所定のガスを噴射するガス噴射装置であり、
    前記被検査物が、周縁が突出する上面を備える缶体であり、当該缶体において前記上面に付着する前記固定性異物を検出しており、
    前記ガス噴射装置は、前記上面の周縁に沿って前記ガスを噴射する
    ことを特徴とする異物検査装置。
  2. 前記被検査物が所定方向に搬送されており、
    前記撮像手段は、搬送経路に沿って所定間隔を隔てて配置され、前記外力が付加される前の前記画像と前記外力が付加された後の前記画像を各々撮影する少なくとも2台のカメラであり、
    前記外力付加手段は、前記カメラの間に配置されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の異物検査装置。
  3. 前記撮像手段は、前記外力が付加される前後の前記被検査物を包含する画角の1台のカメラであることを特徴とする請求項1に記載の異物検査装置。
  4. 前記異物検出手段は、前記外力が付加される前後の前記画像の同一位置に写る異物を前記固定性異物として検出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. 周縁が突出する上面を備える缶体である被検査物の画像を第1の検査画像として撮像する第1の撮像工程と、
    前記被検査物の前記上面の周縁に沿って前記ガスを噴射する外力付加工程と、
    該外力付加工程によって外力が付加された後の前記被検査物の画像を第2の検査画像として撮像する第2の撮像工程と、
    前記第1の検査画像と前記第2の検査画像とに基づいて前記被検査物に固定的に付着する固定性異物を検出する異物検出工程と
    を有することを特徴とする異物検査方法。
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