JPH0345784B2

JPH0345784B2 -

Info

Publication number: JPH0345784B2
Application number: JP59015870A
Authority: JP
Inventors: Takashi Myazawa; Hiroyuki Fukuchi; Sosuke Tateishi
Original assignee: Kirin Techno System Co Ltd
Current assignee: Kirin Techno System Co Ltd
Priority date: 1984-01-31
Filing date: 1984-01-31
Publication date: 1991-07-12
Also published as: JPS60159637A; DK41085D0; AU3812585A; US4606635A; DE3570133D1; DK161263B; DK41085A; EP0150846B1; DK161263C; EP0150846A3; CA1222801A; EP0150846A2; AU565157B2

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は欠陥検出方法および装置に関し、特に
例えば飲料用ガラス壜の口部の如く、被検査部の
表面が、略回転面をなす場合に適した欠陥検出方
法および装置に関する。

〔発明の技術的背景および背景技術の問題点〕

酒類、清涼飲料、食品等を充填するガラス壜の
口部にできる口欠け、ビリ、割れ、打ち傷等の欠
陥は壜の密閉を不完全なものとし、また食品衛生
上の問題を起こす原因となつている。従つて、こ
れを検出し、欠陥を有する壜を排除する必要があ
る。また、口部以外の箇所、例えば底部にできる
欠陥についても、食品衛生上の理由等により、こ
れを検出し、壜を排除する必要がある。このよう
な必要があるのは、缶等においても同様である。

壜や缶の欠陥を検出する技術は、従来から種々
提案されているが、それぞれ機械的構造が複雑で
ある、検査精度が低い、検査速度が低い等の欠点
を有していた。

そこで、本出願人により特願昭56−118607号
（特願昭58−21146号）で、区分法と称する検出方
法が提案された。この方法によれば、径方向に延
びた線によつて区分し、この区分内の画素の明る
さを示す値の累算値同士が比較され、その差に基
いて欠陥の有無が判定される。この方法によれ
ば、被検査体も受光部材も回転させる必要がな
く、検査精度、検査速度がそれ以前の方法に比べ
て高い検査が可能になつた。しかし、欠陥の形状
や位置によつては画素の信号の値に及ぼす欠陥の
影響が複数の区分に分散するため、欠陥の検出が
困難である場合があつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、検出精度が一層高い欠陥検出
方法および装置を提供することにある。

〔発明の実施例〕

第１図は、本発明に係る欠陥検出装置の一実施
例の全体的構成を示す図である。

この実施例の欠陥検出装置は壜の口部の欠陥の
検出を行なうためのものである。被検査壜１は、
図示しないコンベア等により搬送されて検査位置
（図示の位置）に来ると、口部１ａが環状の発光
部分２ａを有する照明装置２により照明される。
照明装置２は第１図に示すように、検査位置にあ
る壜１の上方に位置するように設けられ、また照
明装置２の中央部には壜口部からの反射光を照明
装置２の上方に抜けさせるための貫通孔３が設け
られている。照明装置２の上方には二次元光電変
換装置、例えばCCDカメラ４が貫通孔３を通り
抜けた壜口部からの光を受けるように、即ち口部
の画像をレンズ４ａを通してCCD受光面に結像
させるように設けられているCCDカメラ４は、
例えば光電変換素子を200行200列のマトリツクス
状に配列して成るもので、これにより被検査壜口
部のそれぞれの部分の明るさに対応する画素信号
が得られる。

照明装置２の発光部分２ａは壜の口部１ａと略
同軸的となるよう配置されており、該口部１ａを
斜め上外方から全周にわたつて均一に照明するよ
うになつている。このように照明を行なうと、口
部１ａの表面が、欠陥がない場合略回転面（壜の
軸を回転中心軸とする）をなす形状であるため、
CCDカメラ４で得られる光学像は、壜の軸に対
応する環状の形状を持つ。光学像の分解能、形
状、コントラスト等は照明装置２の発光部分２ａ
の高さおよび径、従つて壜口部１ａへの照明光の
角度、ならびにその性質即ち指向性が強い光を発
するものか、または拡散光を発するものか等によ
つて異なる。従つて、壜口部１ａの形状、一般的
に言えば被検査部の形状に応じて最適の照明をな
す必要がある。

第２図は、照明装置２の一例を縦断面にして詳
細に示すものである。同図の照明装置２は、図示
のように内円筒部材２ｂ、外円筒部材２ｃ、内円
筒部材２ｂと外円筒部材２ｃとを結合する環状の
上板２ｄ、内円筒部材２ｂの下端に連結された内
側覆い２ｅ、外円筒部材２ｃの下端に連結された
外側覆い２ｆ、および環状の上板２ｄの円周方向
に等間隔に配置され、それぞれソケツト２ｈによ
り上板２ｄに保持された複数個例えば６個のハロ
ゲン電球２ｇとを備えている。外円筒部材２ｃの
内面および内円筒部材２ｂの外面（ハロゲン電球
２ｇに面する）は反射率は良好で、しかも適度な
粗さを有する拡散面である。内円筒部材２ｂは、
外円筒部材２ｃに対して、上下動可能で、その上
下動により内側覆い２ｅと外側覆い２ｆとの間の
開口２ａの幅を調節し得るようになつている。こ
の開口２ａは、照明光を発する発光部分を構成す
るもので、開口２ａの幅の変化によつて照明光の
指向性を変えられる。照明装置２はまた、その全
体が上下動可能になつており、その上下動によ
り、発光部２ａから壜口部１ａに達する照明光の
角度（壜の軸に対する）を変えられるようになつ
ている。

このような照明装置２により、壜口部１ａを照
明したときに、CCDカメラ４に得られる光学像
の例を第３図ａおよびｂに示す。同図では、明る
い部分を塗りつぶして示す。また、壜口部の内縁
１ｃおよび外縁１ｄは鎖線で示す。同図ａは、欠
陥のない壜口部１ａの光学像を示し、同図ｂは欠
陥のある壜口部１ａの例の光学像を示す。欠陥が
ない壜の場合、図示のように、明るい部分が２重
の環を形成するのは次の理由による。即ち壜口部
１ａはその表面が丸みをおびた回転面で構成され
ている。従つて、第４図ａに示すように、環状の
発光部２ａからの光が反射（正反射）してカメラ
４に向けられる光の強さが大きくなるのは、内縁
１ｃの近傍１ｅと、外縁１ｄの近傍１ｆとであ
る。

第４図ｂに示すように、口部１ａの外縁１ｄの
近傍の欠陥例えば口欠け１ｘがあると、光学像ｃ
の、その部分に対応する位置に第３図ｂに示すよ
うに暗くなる部分ができる反射光がカメラ４とは
異なる方向に向けられるからである。また、口部
１ａの内縁１ｃと外縁１ｄの中間の位置（本来反
射光がカメラ４に向けられない部分）に欠陥例え
ば口欠け１ｙがあると、光学像のその部分に対応
する位置に、明るい部分ができる。これはその部
分の反射光の中にカメラ４に向けられるものが多
くなるためである。

尚、第３図では明るい部分と暗い部分というよ
うに２つに分けて示してあるが、これは図示の簡
略化のためであつて、実際には明るさの程度は連
続的に変化する。

第３図ａ，ｂのような光学像を表わす信号は、
データ処理装置５で処理され、これにより欠陥の
有無の判定がなされ、欠陥が有ると判定されたと
きは、排除装置６により壜が排除される。

以下、第５図を参照して、データ処理部５につ
いて詳しく説明する。カメラ４で得られた光学像
の画素は順次走査されて画素信号（画素の明るさ
を示す）が順次取り出され、増幅器７により増幅
されＡ／Ｄ変換器８によりデイジタル信号に変換
された後、データメモリ９の対応するアドレスに
記憶される。画素の走査は、例えばラスタスキヤ
ンにより行なわれる。

アドレス回路１１は、データメモリ９からのデ
ータの読み出し中に読出しアドレスをデータメモ
リ９に与え、データを読み出し判定回路に与え
る。

ここで、映像の画素は、映像の一部（略四半
部）を第６図に示すように、マトリクス状に配列
されているものとする。各画素の明るさを示す信
号は、Ａ／Ｄ変換器８で64値に量子化され６ビツ
トのデイジタル信号となる。その値は０のとき最
も暗く、63のとき最も明るいものとする。各画素
の値は、各画素の位置に関係付けられた、メモリ
９のアドレスに記憶される。

次に、メモリ９に記憶された画素の信号を処理
して、欠陥の有無の判定がなされる。以下その判
定につき説明する。

まず、中心検出回路１２により、壜１の軸（従
つて口部１ａの軸）に対応する映像の中心Ｏ（第
６図）が検出される。この検出は次のようにして
行なわれる。即ちまず、所定の水平線（映像の中
心Ｏが位置すると予想される点を通るものである
のが望ましい）に沿つて、画素を検査し、「明る
い」と判定される画素のうちの最も左のものと最
も右のものとを識別する。次に、これら最も左お
よび最も右の画素の中間の点を通る垂直線に沿つ
て画素を検査し、「明るい」と判定される画素の
うちの最も上のものと最も下のものと識別する。
そして、これら最も上および最も下の画素の中間
の点を中心Ｏとする。尚各画素が「明るい」かど
うかの判定は、画素の信号の値が所定値以上であ
るかどうかによつてもよく、また、近接する（隣
接する、または１個または数個の他の画素によつ
て隔てられた）他の画素の信号の値との差分によ
つて（差が所定値以上かどうかによる）もよく、
またこれらの組合せによつてもよい。さらに「明
るい」と判定された画素が１個だけのときは無視
し、所定数連続した場合にのみ、その判定を有効
なものとしてもよい。

次にアドレス回路１１により、映像の中心Ｏを
通る径方向の線（そのうちいくつかをOA，OB，
OC，…，OGで示す）の各々に沿い、かつ所定の
径方向範囲（鎖線Ｒ１〜Ｒ２の範囲）内に位置す
る所定数（例えば１３）の画素の信号が１組の信
号として読み出される。径方向の線は基準線（水
平線）から所定角度、例えば6.5゜の間隔で取ら
れ、この読み出しは例えば720回繰返される。こ
の結果、0.5゜きざみで、720本の径方向の線に対
応する信号の組を生じさせることとなる。

尚画素の配列はマトリクス状であるので、水平
および垂直の径方向の線以外の場合、いずれの画
素が径方向の線に「沿う」ものであるかの判定が
問題となるが、基準線上の画素の中心点を、座標
の中心点Ｏを中心として回転させ、当該径方向の
線と交差した点を含む画素を「沿う」画素とする
交差点を２つ含む場合は、その画素は２回利用さ
れる。

以下の説明で、径方向の線OA，OB，OC′，…
に対応する信号の組をＡ組，Ｂ組，Ｃ組…と呼
び、また各組の信号は対応する画素の信号の順に
内側から１番目の画素の信号、２番目の画素の信
号、…と呼ぶ。

順次、読み出される信号の組は、第１の判定回
路１３および第２の判定回路１４に送られる。

第１の判定回路１３は、第８図に示すように構
成され、各組の信号の値が２値化部３１で所定の
しきい値により２値化される。この２値化は、例
えば所定のしきい値より信号の値が大きい場合に
１とし、そうでない場合に０とすることによつて
行なわれる。一例として29をしきい値として２値
化する場合の、２値化の前（64値）と後（２値）
のデータをＡ〜Ｇ組につき、第７図に示す。次
に、各組の２値信号は予め定められた径方向の小
範囲毎に値「１」のものの数が数えられる。径方
向の小範囲は、例えば内側から２〜５番目の画
素、６〜８番目の画素、９〜11番目の画素で構成
される。尚小範囲が互いに重複するものであつて
もよく、また互いに１つまたはいくつかの画素を
間において分離していてもよい。このような計数
は、各小範囲に対応して設けられたゲート計数部
３２ａ〜３２ｃによつて行なわれる。各小範囲に
おける１の計数値は、それぞれ弁別部３３ａ〜３
３ｃで、所定範囲内にあるかどうかの判定をされ
る。所定範囲は、例えば３つの小範囲に対しそれ
ぞれ２〜３、０以下、２〜３である。そして、所
定範囲外であると、弁別部３３ａ〜３３ｃの出力
信号が１となる。第９図は、それぞれの線につい
ての弁別の結果を示す。即ち、出力が「１」とな
つた弁別部の符号が記されている。いずれの弁別
部も「１」を出力しない場合は「無し」と記され
ている。

弁別部３３ａ〜３３ｃの出力はそれぞれ計数部
３４ａ〜３４ｃの出力で計数される。この計数
は、各線についての処理が720回繰返される間
（１本の壜の口部の全周にわたる検査が終るまで
の間）続けられ、最終計数値が所定の値以上であ
るかどうかの判定が弁別部３６ａ〜３６ｃで行な
われ、所定の値以上であれば、弁別部３６ａ〜３
６ｃの出力の値が「１」となる。オア回路３６
は、弁別部３６ａ〜３６ｃの出力の論理和を取る
もので、その出力は第１の判定回路１３の出力を
構成する。

第２の判定回路１４は、第１０図に示すように
構成され、各組の信号の値と、それより１回だけ
前に読み出された他の組の信号の値（レジスタ４
１に記憶されている）との差が減算部４２で求め
られる。更に詳しく言うと、この減算は、異なる
２つの径方向の線上の、径方向の位置（中心Ｏか
らの距離）が略同じ画素、即ち、１つの径方向の
線の内側からｉ番目の画素と、他の径方向の線の
内側からｉ番目の画素とについて行なわれる。そ
して、それぞれの差が２値化部で２値化される。
この２値化においては、差が例えば20以上であれ
ば２値信号の値を「１」とし、そうでなければ、
「０」とする。

第１１図ａは、線OAに沿う画素の組の信号と
線OBに沿う画素の組の信号との差の２値化の結
果を示し、第１１図ｂは、同様に線OCに沿う画
素の組の信号と線ODに沿う画素の組の信号との
差の２値化の結果を示す。

計数部４４は、差を表わす２値信号のうち値
「１」のものの数を計数し、弁別部４５は計数結
果が所定値例えば２以上であるときに、信号
「１」を出力する。

第１１図ａでは、「１」の値を取るものの数で
１であり、従つて、弁別部４５の出力は「０」で
ある。一方第１１図ｂでは「１」の値を取るもの
の数は３であり、従つて弁別部４５の出力は
「１」となる。

このように減算部４２では、異なる径方向線上
の略同じ径方向位置（中心Ｏからの距離が略同
じ）の画素同士で信号の値の差を求め、２値化部
４３では、その差の大小に応じて、２値化信号の
値を定めている。従つて、弁別部４５の出力は、
略同じ径方向位置の画素間で信号の値の差が大き
かつたものが、所定数以上あつたことを示す。

弁別部４５の出力は計数部４６で計数される。
この計数は２の線についての比較がすべての径方
向の線について行なわれるまで、線OAと線OB、
線OBと線OC…というように始まつて最後の
（720番目の線）と線OAに到るまで、繰返され、
最終計数値が所定の値以上であるかどうかの判定
が弁別部４７で行なわれ、所定の値以上であれば
弁別部４７の出力の値が「１」となる。弁別部４
７の出力は第２の判定回路１４の出力を構成す
る。

第１の判定回路１３の出力および第２の判定回
路１４の出力は論理回路１５に加えられる。論理
回路１５は、例えばオア回路から成り、２つの判
定部１３の出力のいずれかが「１」のとき、その
出力を「１」とする。論理回路１５の出力が
「１」であることは、第６図のデータ処理回路５
により検査された壜の口部に欠陥があつたことが
判定されたことを意味し、この信号に基いて、排
除装置６が駆動され、当該壜が排除される。

以上のようにして欠陥の有無の判定が行ない得
るのは以下の理由による。まず、第１の判定回路
１３における判定は、個々の径方向の線に沿い、
かつ、それぞれ所定の径方向の位置範囲（小範
囲）に属するもののうち２値信号の値の「１」の
もの（「明るい」と判断されたもの）の数が所定
の範囲内にあるかどうかを判断するものである。
表面が回転面の被検査部を同軸の環状の発光部を
持つ照明装置で照明すれば、その映像は環状であ
り、中心からの距離が同じ位置にある画素の信号
の値は略同じであり、また個々の壜による差はあ
まりない、従つて、欠陥のない壜について予め実
験をして、各小範囲内の「１」の数を求め、これ
に基いて上記「所定範囲」を定めておく。例えば
第３図ａにおける内側および外側の「明るい」環
状の部分を、第９図の第１および第３の小範囲と
し、２つの明るい環状部分の中間の暗い環状部分
を第２の小範囲とする。被検査壜に欠陥がなけれ
ば、各小範囲の「１」の数は上記所定範囲に入る
はずである。一方、「１」の数が上記所定範囲に
入らない場合その原因としては、欠陥の存在のほ
か、ノイズ、中心位置の検出のずれ、壜のバラつ
き等が考えられる。従つて所定範囲に入らないと
いう判断が１回行なわれたことをもつて欠陥有り
の認定をするのは適切ではない。しかし、多数回
繰返されれば欠陥の存在による可能性が大きい。
そこで本発明では、全周にわたつて検査をする間
に上記の判断が所定回数以上行なわれたときに限
つて第１の判定回路１３として、欠陥有りの認定
をする（その出力信号を「１」とする）こととし
ている。

第２の判定回路１４における判定は、互いに
6.5゜離れた（従つて比較的近い）２本の径方向の
線に沿う画素であつて、中心からの距離が略同じ
もの同士を比較し、その比較結果に基いて判断を
しているが、これは上記のように、映像が環状で
あり、中心からの距離が同じ位置にある画素の信
号の値は略同じであるということを利用してい
る。そして、１対の線間で上記互いの差が大きい
画素の対が所定数以上であるとの判断が、映像の
全周にわたる検査の間に所定回数以上行なわれた
ときに限つて、第２の判定部１４として、欠陥有
りの認定をする（その出力信号を「１」とする）
のも、第１の判定回路１３の場合と同様、ノイズ
等による誤判断を避けるためである。

尚上記第１の判定回路１３については、次のよ
うな変形が可能である。まず、上記の実施例で
は、各画素の信号が所定のしきい値より大きいか
どうかによつて２値信号の値を定めることとして
いるが、差分（同じ径方向線上の近接する画素信
号との差）の大小に基いて２値信号の値を定める
こととしてもよく、また各画素信号の値と、差分
との双方に基いて２値信号を定めることとしても
よい。また、上記の実施例では、各群の画素の２
値信号の総和が所定の範囲内にあるかどうかの判
断をしているが２値信号の代りに64値の信号を用
い、その各群の総和が所定の範囲にあるかどうか
の判造をすることとしてもよい。

また、上記の実施例の第２の判定回路１４につ
いては次のような変形が可能である。まず、上記
の実施例では、画素の信号の値（64値）の差を求
めた後、その差を２値化しているが、各画素の信
号を第８図の２値化部３１による２値化と同様の
方法で２値化した後、２つの画素同士で一致して
いるかどうかの判断をし、不一致のとき「１」、
一致のとき「０」とし、このようにして得られた
２値信号を、上記実施例における差の大きいこと
を示す２値信号の代りに用いることとしてもよ
い。

また、差の大きいことまたは不一致を示す２値
信号が所定回数（例えば２）以上連続して現われ
た場合に限つてカウントしそれ以外の場合は無視
することとしてもよい。

以上のような、欠陥検出装置は壜口部の欠け、
当り傷、すり傷、ビリ（ヒビ）、異物の付着等の
検出に用いることができるほか、缶（充填前の空
缶）のフランジ部の異物付着、細り、割れ、バリ
等の検出にも有効である。さらに壜の底部、缶の
底部等の、被検部の表面が（欠陥のない場合）回
転面をなすものの検査に用いることができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、被検査部の映像
の径方向の線に沿う画素の信号について、その径
方向の位置に応じて、予め設定した値と比較する
とともに、異なる近接する径方向の線間で、同じ
径方向位置にある画素の信号同士を比較すること
とし、これらの比較の結果に基いて欠陥の有無の
判定をすることとしたので、欠陥の形状の影響が
小さくなり、欠陥検出の精度が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の欠陥検出装置の全体
的構成を示す概略図、第２図は照明装置を断面に
して示す概略図、第３図ａ，ｂは映像の例を示す
図、第４図ａ，ｂは壜口部における光の反射を示
す図、第５図はデータ処理部を示すブロツク図、
第６図ａ，ｂは画素の配列および径方向の線を示
す図、第７図はそれぞれ径方向の線に沿う信号の
組と、その２値化した値とを示す図、第８図は第
１の判定回路を詳細に示すブロツク図、第９図は
第１の判定回路における判定法を示す図、第１０
図は第２の判定回路を詳細に示すブロツク図、第
１１図ａ，ｂは第２の判定回路における信号の処
理を示す図である。１…壜、１ａ…口部、２…照明装置、２ａ…発
光部、４…光電変換装置、５…データ処理部、９
…メモリ、１１…アドレス回路、１２…中心検出
回路、１３…第１の判定回路、１４…第２の判定
回路、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ…弁別部、４１…
レジスタ部、４２…減算部、４５…弁別部。

Claims

【特許請求の範囲】１被検査部分の表面が、略回転面をなす被検査
体の上記被検査部分における欠陥を検出する方法
において、上記被検査部分の上記回転面と略同軸的な環状
の部分から光を発して上記表面を照明すること
と、上記表面からの反射光を受けて映像を形成する
ことと、上記映像を形成する画素の明るさを示す値を待
つ信号を、それぞれ画素が対応する上記表面上の
点の位置に対応して記憶することと、この記憶の内容を参照し、上記映像の、上記回
転面の軸に対応する点を通り、相互に一定の角度
をなす径方向の仮想線の各々に沿いかつ所定の径
方向範囲に位置する所定数の画素の信号を１組の
信号として読み出すことと、各組の信号を所定の設定値との比較に基いて欠
陥の有無の判定をすることと、互いに近接する２つの径方向の仮想線に対応す
る２つの組の信号同士の比較に基いて欠陥の有無
を判定することと、を含む欠陥検出方法。２被検査部分の表面が略回転面をなす被検査体
の上記被検査部分における欠陥を検出する装置に
おいて、上記被検査部分の上記回転面を略同軸的な環状
の部分から光を発して上記表面を照明する照明手
段と、上記表面からの反射光を受けて映像を形成する
二次元光電変換装置と、上記二次元光電変換装置からの出力信号に基づ
いて、上記映像を形成する画素の明るさを示す値
を持つ信号を、それぞれ画素が対応する上記表面
上の点の位置に対応して記憶する記憶手段と、上記記憶手段を参照し、上記映像の、上記回転
面の軸に対応する点を通り、相互に一定の角度を
なす径方向の仮想線の各々に沿いかつ所定の径方
向範囲に位置する所定数の画素の信号を１組の信
号として、順次読出す手段と、各組の信号を所定の設定値との比較に基いて欠
陥の有無を判定する第１の判定手段と、互いに近接する２つの径方向の仮想線に対応す
る２つの組の信号同士の比較に基いて欠陥の有無
を判定する第２の判定手段と、上記第１および第２の判定手段の少くとも一方
で欠陥が有ると判定されたとき、欠陥検出信号を
発生する論理回路とを備えた欠陥検出装置。