JP7292865B2 - 透明ビン検査装置及び透明ビン検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、透明ビンに透明フィルム等が付着しているのを検知する透明ビン検査装置及び透明ビン検査方法に関する。

特許文献１には、光源と撮像カメラとを備え、光源から照射した光をビンに当て、ビンを透過又は反射した光を撮像カメラで撮影すると共に、ビンと撮像カメラとの間に偏光フィルタを設けることで、ビンの汚れや割欠を検出することが開示されている。
一方、透明なリターナブルビンにおいて、透明ビンにキャップシール等の透明フィルムが付着していることがあるが、かかる透明フィルムは撮像カメラで検出し難いという問題があった。

特開昭５７－２０１８３９号公報

これに対して、特許文献１の技術では、ビンの汚れや割欠を検出できるが、付着している透明フィルムの検出は困難であった。

そこで、本発明の目的は、透明ビンに付着している透明フィルムの検出ができる透明ビン検査装置及び透明ビン検査方法を提供することである。

請求項１に記載の発明は、光源と、光源側偏光フィルタと、撮像カメラと、撮像カメラ側偏光フィルタとを備え、透明ビンに付着している透明フィルムの有無を検知する透明ビン検査装置であって、光源側偏光フィルタの光透過軸に対して撮像カメラ側偏光フィルタの光透過軸は角度（０度を除く）を形成しており、前記角度は光源から光を照射して光源側偏光フィルタを透過した偏光が、透明ビンを透過した後に撮像カメラ側偏光フィルタを透過して得た画像が明状態になる角度であり、光源から照射した光を光源側偏光フィルタで偏光した偏光光を透明ビンに照射して、透明ビンを透過した光を、撮像カメラ側偏光フィルタを介して撮像カメラで撮影することを特徴とする透明ビン検査装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、光源側偏光フィルタの光透過軸は、鉛直線に対して４５度の角度を形成していることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、撮像カメラ側偏光フィルタは、回転可能に取り付けてあり、回転により光透過軸の角度を変更可能としてあることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１～３のいずれか一項に記載の発明おいて、制御部を備え、制御部は撮像カメラが撮影した画像の明暗の領域を区分し、暗領域の面積が所定値以上であるときに透明フィルムの付着物ありの判定をすることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、制御部は撮像画面の明暗を２値化して、暗領域の面積を測定することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の発明において、透明ビンを搬送する搬送コンベアを備え、光源及び撮像カメラは搬送コンベアを挟んで設けてあり、制御部は搬送コンベアに連続搬送されてくる透明ビンに透明フィルムが付着しているか否かを連続的に判定することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、制御部は、透明ビンに透明フィルムが付着している判定をすると、その透明ビンを搬送コンベアから排出することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、光源と、光源側偏光フィルタと、撮像カメラと、撮像カメラ側偏光フィルタとを備え、透明ビンに付着している透明フィルムの有無を検知する透明ビン検査方法であって、光源側偏光フィルタの光透過軸に対して撮像カメラ側偏光フィルタの光透過軸が成す角度（０度を除く）を調整する調整工程を有し、前記角度の調整は光源から光を照射して光源側偏光フィルタを透過した偏光が、透明ビンを透過した後に撮像カメラ側偏光フィルタを透過して得た画像が明状態になる角度の調整であり、光源から照射した光を光源側偏光フィルタで偏光した偏光光を透明ビンに照射して、透明ビンを透過した光を、撮像カメラ側偏光フィルタを介して撮像カメラで撮影することを特徴とする透明ビン検査方法である。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、光源側偏光フィルタの光透過軸は、鉛直線に対して４５度の角度を形成していることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項８又は９に記載の発明において、撮像カメラ側偏光フィルタは、回転可能に取り付けてあり、回転により光透過軸の角度を変更することで、撮像カメラが受ける画像の明暗を調整することを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項８～１０のいずれか一項に記載の発明において、光源と撮像カメラは、透明ビンを順次搬送する搬送コンベアを挟んで設けてあり、搬送コンベアに連続搬送されてくる透明ビンに透明フィルムが付着しているか否かを連続的に判定することを特徴とする。

請求項１及び８に記載の発明によれば、光源側偏光フィルタと撮像カメラ側偏光フィルタを設けることで、透明フィルムが付着している場合には、その透明フィルムの屈折率の影響を受けて、光源側偏光フィルタの光透過軸と平行な位相の偏光光は、透明フィルムの屈折率の影響を受けて、透明フィルムを透過した光の位相がずれることで撮像カメラ側偏光フィルタの光透過軸を透過できない部分が生じ、その部分の明度が低下して暗くなる。これより、透明フィルムがあるとその部分が暗領域として撮影されるので、透明フィルムの有無を検知することができる。
しかも、光源側と撮像カメラ側とに偏光フィルタを設けるだけなので、構成が簡易で且つ容易である。

請求項２及び９に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏すると共に、実験の結果、光源側偏光フィルタの光透過軸を鉛直線に対して４５度とした場合に、透明ビンに付着している透明フィルムの明暗画像を明確にすることができ、検出精度を高めることができた。

請求項３及び１０に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏すると共に、撮像カメラ側偏光フィルタの光透過軸の角度を調整することで、より明暗差を明確にでき、検出精度をより高めることができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏すると共に、暗領域の面積を測定することで判定できるので、透明フィルムの検出が更に容易にできる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明と同様の作用効果を奏すると共に、撮像カメラの画像を２値化処理することで、明暗領域の区分を明確にでき、透明フィルムの判定がしやすい。

請求項６及び１１に記載の発明によれば、請求項４又は５に記載の発明と同様の作用効果を奏すると共に、連続搬送されてくる透明ビンについて、透明フィルムの付着を連続判定できる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明と同様の作用効果を奏すると共に、透明フィルムが付着した透明ビンを自動的に搬送ラインから排出できる。

本発明の実施の形態にかかる透明ビン検査装置の構成を示す図であり、図２（ａ）に示すＡ－Ａ断面図である。 本発明の実施の形態にかかる透明ビン検査装置を配置した搬送コンベアの図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 偏光フィルタの配置を示す図であり、（ａ）は光源側偏光フィルタ、（ｂ）は撮像カメラ側偏光フィルタである。 透明ビン検査装置のモニタの図である。 本発明の実施の形態にかかる透明ビン検査装置の作用を説明する図であり、（ａ）は透明ビンに透明フィルムが付着していない場合を示し、（ｂ）は透明ビンに透明フィルムが付着している場合を示す。 （ａ）は透明ビンに透明フィルムが付着している場合であり、（ｂ）は（ａ）に示す透明ビンを撮像したモニタ画面の図である。 （ａ）は透明ビンに透明フィルムが付着している場合であり、（ｂ）は（ａ）に示す透明ビンを撮像したモニタ画面の図である。 （ａ）は透明ビンに透明フィルムが付着していない場合であり、（ｂ）は（ａ）に示す透明ビンを撮像したモニタ画面の図である。 ビン洗浄機の全体構成を概略的に示す側面図である。

以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明するが、まず、透明ビン検査工程の前工程で用いるビン洗浄機について説明する。
図９に示すように、ビン洗浄機１は、リサイクルの為に回収した透明ビン（空ビン）３を洗浄するものであり、ビン供給部５と、洗浄部７と、洗浄後の透明ビン３を排出するビン排出部９とを備えており、ビン洗浄機１内には透明ビン３を保持して搬送するビンケージ１１と、ビンケージ１１を循環移動するコンベア１３とが設けてある。

ビン供給部５は、順次供給されてくる透明ビン３をビンケージ１１で保持して洗浄部７へと搬送する。ビンケージ１１は、倒立した透明ビン３の口部を受けて透明ビン３を保持するものであり、略円筒形状を成し透明ビン３の口部側を倒立した状態で収納するようにしてある。

洗浄部７は複数の浸漬槽１５を備えており、各浸漬槽１５ではカセイソーダ等の薬液で透明ビンを洗浄し、その後、透明ビン３はシャワー部１９で洗浄水によるすすぎを行う。
すすぎを行った透明ビン３はビン排出部９に搬送されたのち、ビン排出部９でビンケージ１１から透明ビン３を排出して、次工程である検査工程へ送る。透明ビン３は、透明無色のリターナブルビンである。

検査工程では、検査項目の一つとして、透明ビン３に付着した透明フィルムの有無を検知する工程がある。この透明フィルムの検査工程では、図２に示すように、透明ビン検査装置２１が用いられており、透明ビン３に付着している透明フィルム２２（図６（ａ）及び図７（ａ）参照）の有無を検知する。
透明フィルム２２は、市場に出回っているときに透明ビン３の口部からキャップに亘って被覆したシール等のフィルムであり、上述したビン洗浄機１を通過後も透明ビン３に一部が付着していることがある。透明フィルム２２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やビニール等の延伸された透明樹脂材であり、厚みは約６０μｍである。

図１及び図２に示すように、透明ビン検査装置２１は、ビン排出部９から排出された透明ビン３を一列に搬送する搬送コンベア２３を挟んで設けてあり、光源２５と、光源側偏光フィルタ２７と、撮像カメラ２９と、撮像カメラ側偏光フィルタ３１とを備えている。撮像カメラ２９はモニタ３３（図２参照）に接続されている。
図１及び図３（ａ）に示すように、光源２５は側面視四角形の面状を成し、光照射面を透明ビン３に向けて配置されている。光照射面は全面を略均等な光で照射している。光源２５には、光源側偏光フィルタ２７が取り付けられている。光源側偏光フィルタ２７の光透過軸２７ａは、鉛直方向であっても良いし（図５参照）、鉛直に対して角度θを形成していても良いが、種々実験したところ、図３（ａ）に示すように、鉛直に対して角度θは４５度とすることが好ましい。この角度θを形成することにより、透明ビン３に付着している透明フィルム２２の明暗画像を明確にすることができ、検出精度を高めることができたからである。

図４にモニタ３３の画面を示すように、撮像カメラ２９は、撮影する領域を透明ビン３の口部３ａと首部３ｂとしている。また、モニタ３３に内蔵されている制御部により、撮影した画像について、所定の領域Ｒ（図６（ｂ）及び図７（ｂ）参照）を特定し、その領域Ｒの撮像を２値化して画像の明暗を鮮明にしている。
制御部では、領域Ｒにおける暗領域の面積を測定し、面積が所定値以上である場合には、透明フィルム２２を検知した検知信号を発する。尚、図４に示すように、制御部で測定した面積等はモニタに表示されると共に制御部に記録される。

図１に示すように、撮像カメラ側偏光フィルタ３１は、撮像カメラ２９の受光レンズの受光面に矢印Ｋで示すように、回転可能に取付けてある。図３（ｂ）に示すように、撮像カメラ側偏光フィルタ３１は、輪郭が円形を成し、矢印Ｋに示すように回転することで、鉛直に対する光透過軸３１ａの角度θを変更できるようにしてある。

尚、図２に示す搬送コンベア２３には、透明ビン検査装置２１の下流に透明ビン排出部が設けてあり、透明ビン排出部では、上述した制御部からの透明フィルム２２の検知信号を受けると、搬送コンベア２３からその透明ビン３を押し出して、除くようにしてある。

ここで、図５を参照して、本実施の形態にかかる透明ビン検査装置の作用及び原理について説明する。
図５（ａ）（ｂ）は、本実施の形態にかかる透明ビン検査装置２１の作用を模式的に示したものである。（ａ）は透明ビン３に透明フィルム２２がない場合であり、（ｂ）は透明ビン３に透明フィルム２２が付着されている場合である。
この図５では、原理を説明する為に、光源側偏光フィルタ２７と、撮像カメラ側偏光フィルタ３１とでは、共に光透過軸２７ａ及び３１ａを鉛直にした図としているが、実際には、光源側偏光フィルタ２７の光透過軸２７ａに対して、撮像カメラ側偏光フィルタ３１は、所定角度回転してその光透過軸３１ａに角度を形成して明暗状態の調節をしている。

図５（ａ）に示すように、光源２５から出射した光は光源側偏光フィルタ２７を通ることで、光透過軸２７ａと並行な平面波の偏光光Ｈ１が照射され、この偏光光Ｈ１が透明ビン３を透過し、撮像カメラ側偏光フィルタ３１の光透過軸３１ａを通過して、図５（ｃ）に示すような透明ビンの画像を得ることができる。
一方、図５（ｂ）に示すように、透明ビン３に透明フィルム２２が付着している場合には、光源側偏光フィルタ２７を通過して得た偏光光Ｈ１は、透明ビン３を通過するが、その際に、透明フィルム２２を透過した偏光光Ｈ１は、透明フィルム２２が有する屈折率の影響を受けて位相がずれた偏光光Ｈ２となり、図５（ｄ）に示すように、撮像カメラ側偏光フィルタ３１の光透過軸３１ａを通過できず、暗領域と成って現れる。

次に、本実施の形態にかかる透明ビン検査装置２１による透明フィルム２２の検出について、その実験例を説明する。
この例では、図３（ａ）に示すように、光源側偏光フィルタ２７はその光透過軸２７ａを鉛直に対して４５度の角度θを形成するようにした。
一方、透明ビン３を撮影した撮像カメラ２９では、明暗を調整するため、撮像カメラ側偏光フィルタ３１を所定角度回転して、撮像カメラ側偏光フィルタ３１の光透過軸３１ａの角度を調整した。
このような調整により、図８（ａ）に示すように透明ビン３に透明フィルム２２が付着していない場合には、図８（ｂ）に示すようにモニタ３３の画像では、特定した領域Ｒは全体が明状態となっており、暗（影）がない状態であった。

図６に第１実験例を示し、図７に第２実験例を示す。これらの実験例では、図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、それぞれ異なる状態の透明フィルム２２が透明ビン３に付着した状態であった。
図６（ａ）及び図７（ａ）に示す各状態において、それぞれ対応する図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、各領域Ｒにはそれぞれ透明フィルム２２に対応する部分に、真黒な暗部（網掛けハッチングで示す）が表示され、明確な暗領域を表示できた。また、制御部ではその面積を測定し、暗領域の面積が所定以上あることで、透明フィルム２２の有無の判定を確実にできた。

以上のように、本実施の形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
光源側偏光フィルタ２７と撮像カメラ側偏光フィルタ３１を設けることで、透明ビン３に透明フィルム２２が付着している場合には、光源側偏光フィルタ２７の光透過軸２７ａと平行な位相の偏光光は、透明フィルム２２の屈折率の影響を受けて、透明フィルム２２を透過した偏光光の位相がずれる。これにより、透明ビン３を透過した偏光光に対して、撮像カメラ側偏光フィルタ３１の光透過軸３１ａを透過できない部分が生じ、その部分が暗領域となる。
したがって、本実施の形態によれば、透明ビン３に透明フィルム２２があるとその部分が暗領域として撮影されるので、透明フィルム２２の有無を検知することができる。
光源側と撮像カメラ側とに偏光フィルタ２７、３１を設けるだけなので、構成が簡易で且つ容易である。

実験の結果、光源側偏光フィルタ２７の光透過軸２７ａを鉛直線に対して４５度とした場合に、透明ビン３に付着している透明フィルム２２の明暗画像を明確にすることができ、検出精度を高めることができた。

光源側偏光フィルタ２７に対して、撮像カメラ側偏光フィルタ３１の光透過軸３１ａの角度を調整することで、より明暗差を明確にでき、検出精度をより高めることができる。
また、本実施の形態では、制御部が暗領域の面積を測定しているので、所定以上の面積を越えるか否かの閾値を設定することで、透明フィルムの有無の判定が容易にできる。
制御部は、撮像カメラ２９の画像を２値化処理することで、明暗領域の区画を明確にでき、透明フィルム２２の判定がしやすい。

本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
例えば、透明ビン３において、撮像カメラ２９による撮影は、口部３ａや首部３ｂに限らず、必要に応じて胴部等の他の部位としても良い。
透明フィルム２２は、リターナブルビンに残存したキャップシールに限らず、市場や洗浄工程等において何らかの原因で付着したシールやテープ等であっても良い。

３ 透明ビン
２１ 透明ビン検査装置
２２ 透明フィルム
２３ 搬送コンベア
２５ 光源
２７ 光源側偏光フィルタ
２７ａ 光透過軸
２９ 撮像カメラ
３１ 撮像カメラ側偏光フィルタ
３１ａ 光透過軸

Claims (11)

1. 光源と、光源側偏光フィルタと、撮像カメラと、撮像カメラ側偏光フィルタとを備え、透明ビンに付着している透明フィルムの有無を検知する透明ビン検査装置であって、
   光源側偏光フィルタの光透過軸に対して撮像カメラ側偏光フィルタの光透過軸は角度（０度を除く）を形成しており、前記角度は光源から光を照射して光源側偏光フィルタを透過した偏光が、透明ビンを透過した後に撮像カメラ側偏光フィルタを透過して得た画像が明状態になる角度であり、
   光源から照射した光を光源側偏光フィルタで偏光した偏光光を透明ビンに照射して、透明ビンを透過した光を、撮像カメラ側偏光フィルタを介して撮像カメラで撮影することを特徴とする透明ビン検査装置。
2. 光源側偏光フィルタの光透過軸は、鉛直線に対して４５度の角度を形成していることを特徴とする請求項１に記載の透明ビン検査装置。
3. 撮像カメラ側偏光フィルタは、回転可能に取り付けてあり、回転により光透過軸の角度を変更可能としてあることを特徴とする請求項１又は２に記載の透明ビン検査装置。
4. 制御部を備え、制御部は撮像カメラが撮影した画像の明暗の領域を区分し、暗領域の面積が所定値以上であるときに透明フィルムの付着物ありの判定を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透明ビン検査装置。
5. 制御部は撮像画面の明暗を２値化して、暗領域の面積を測定することを特徴とする請求項４に記載の透明ビン検査装置。
6. 透明ビンを搬送する搬送コンベアを備え、光源及び撮像カメラは搬送コンベアを挟んで設けてあり、制御部は搬送コンベアに連続搬送されてくる透明ビンに透明フィルムが付着しているか否かを連続的に判定することを特徴とする請求項４又は５に記載の透明ビン検査装置。
7. 制御部は、透明ビンに透明フィルムが付着している判定をすると、その透明ビンを搬送コンベアから排出することを特徴とする請求項６に記載の透明ビン検査装置。
8. 光源と、光源側偏光フィルタと、撮像カメラと、撮像カメラ側偏光フィルタとを備え、透明ビンに付着している透明フィルムの有無を検知する透明ビン検査方法であって、
   光源側偏光フィルタの光透過軸に対して撮像カメラ側偏光フィルタの光透過軸が成す角度（０度を除く）を調整する調整工程を有し、前記角度の調整は光源から光を照射して光源側偏光フィルタ透過した偏光が、透明ビンを透過した後に撮像カメラ側偏光フィルタを透過して得た画像が明状態になる角度の調整であり、
   光源から照射した光を光源側偏光フィルタで偏光した偏光光を透明ビンに照射して、透明ビンを透過した光を、撮像カメラ側偏光フィルタを介して撮像カメラで撮影することを特徴とする透明ビン検査方法。
9. 光源側偏光フィルタの光透過軸は、鉛直線に対して４５度の角度を形成していることを特徴とする請求項８に記載の透明ビン検査方法。
10. 撮像カメラ側偏光フィルタは、回転可能に取り付けてあり、回転により光透過軸の角度を変更することで、撮像カメラが受ける画像の明暗を調整することを特徴とする請求項８又は９に記載の透明ビン検査方法。
11. 光源と撮像カメラは、透明ビンを順次搬送する搬送コンベアを挟んで設けてあり、搬送コンベアに連続搬送されてくる透明ビンに透明フィルムが付着しているか否かを連続的に判定することを特徴とする請求項８～１０のいずれか一項に記載の透明ビン検査方法。

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