JPH04166751A - びんの欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、びん等の欠陥の有無を光学的手段を使用し電
子的処理により検査する方法及び装置に関する。

【従来の技術】

従来、例えばびんの底部や胴部に生ずるビリと言われる
亀裂や、石などの混入異物等の欠陥を光学的に検出する
方法として、例えば次の公報に開示ものが知られている
。 ■　特公昭５８−５８０２０号公報 投光部からびんの側面に逆円錐リング状の光束を照射し
てびんの側面から底面に向かって入射させ、その光束を
びんの側肉部内に通って底部の角肉部に到達させ、該光
束が角肉部の亀裂に反射した反射光束を単体の光電変換
素子で受光する。 ■　特開昭６１−１０７１４４号公報 −次元イメージセンサの近傍の検査位置にびんを搬入し
、該びんの軸線をイメージセンサの長手方向に並行にし
た状態でびんを軸線を中心にして回転させながら、びん
を照明し、該びんの透過光像をイメージセンサに形成さ
せ、該イメージセンサを走査することによって１組の信
号を得、該走査を繰り返すことにより信号の組を順次発
生させ、１組の信号と、該１組の信号が得られた時のび
んの回転位置よりも少しだけ回転した異なる回転位置の
時に得られた他の組の信号とを互いに比較し、この比較
結果に基づいて欠陥の有無を判定する。

【発明が解決しようする課題】

しかし、上記■の場合には、光学系が複雑であるに加え
、単体の光電変換素子のみで反射光を検出するため、ビ
リの反射角変が少しでも異なると、その反射光が光電変
換素子に入光しないため、ビリの有無を正確に検出でき
ない。また、びんの底部には一般に種々の模様が施され
ているため、反射光量は模様によっても大きく変化し、
光量の変化のみでビリを検出することは、模様のあるび
んでは不可能である。 ■の場合には、■よりも精度はある程度高くなるものの
、また−次元イメージセンサを使用すると２次元イメー
ジセンサよりも分解能の面では有利であっても、ビリの
場合にはびんの回転によって反射光の方向が瞬時に大き
く変わるため、またビリの形状は多様であるため、さら
にびんの回転によりビリ以外からの外乱光も多く発生す
るため、−次元イメージセンサζこよる上記のような方
法では、ビリの検出に関しては高い精度は望めなく、ま
た種々の形状のビリに対して効率良く対応できない。 本発明は、ビリの場合には、上記のようにびんが少し回
転しても反射光の方向が瞬時に大きく変わることに注目
し、この現象を捉えることで特ムこビリの有無の検査を
精度良く行えるようにしようとするものである。

【課題を解決するための手段】

本発明による欠陥検査方法では、びん等の検査対象物を
所定の速度で回転又は移動させながら、検査領域に光を
照射してその反射光を固体揚傷素子を用いた二次元カメ
ラで撮影し、その画素データをフレーム間で一定時間間
隔をもって少なくとも２フレーム分取り込んでフレーム
間で差分演算するとともに輝度レベルに従い２値化し、
その輝度別の画素の個数を計数してその大小により欠陥
の有無を判定する。 前記フレーム間の取り込み時間間隔を、検査対象物の速
度に従って調整すること、また前記２値化するレベルを
、検査対象物の速度に従って調整すること、さらに前記
輝度別の画素数を、二次元カメラの撮影領域内における
複数のウィンド頭載に区分して計数することが好ましい
。 本発明による欠陥検査装置は、回転又は移動されるびん
等の検査対象物の検査領域に光を照射する投光器と、そ
の反射光を一定領域だけ撮影する二次元ＣＣＤカメラと
、該二次元ＣＣＤカメラから出力される画素データを１
フレームごとに取り込むカメラコントローラと、その取
り込まれた画素データをフレーム間で差分演算する差分
演算部と、その演算結果を輝度レベルに従い２値化する
２値化部と、２値化された輝度別の画素の個数をカウン
トするカウンタと、上記検査対象物の速度に応じてカメ
ラコントロールにおけるフレーム間の取り込み時間間隔
及び上記２値化部における２値化レベルを調整するとと
もに、上記カウンタの計数結果から欠陥の有無を判定す
るメインコントローラとを備えてなるものである。 この装置には、前記２値化後の輝度別の画素を、前記メ
インコントローラが指定したウィンド領域だけ前記カウ
ンタに計数させる手段を備えることができる。 また、前記カメラコントローラで取り込まれた１フレー
ムのデータを再現表示するモニタ用ディスプレイ装置を
備えることもできる。

【作　　用】

例えば検査対象物がびんで欠陥がビリである場合、ビリ
を反射した反射光はびんの回転又は移動により瞬時に大
きく方向が変わるため、その反射光による画素データが
ある時点Ｔ１では二次元カメラからある位置の画素とし
て取り込まれても、所定時間後の１２時点にはビリの反
射光による画素データは取り込まれない。これに対し、
ビリ以外からの外乱光はほとんど同し方向に反射するた
め、Ｔ、及びＴ工のいずれの時点にもその画素データが
取り込まれる。 従って、二次元カメラからＴ１時点に取り込んだ１フレ
一ム分の画素データと、それより所定時間後の１２時点
に取り込んだｌフレーム分の画素データの差分をとると
、ビリの反射光による輝度の高い画素データは残るが、
それ以外の外乱光によるものは打ち消される。そこで、
その差分をとった各画素データを輝度に従い２値化（白
黒に分ける）し、輝度の高い画素の個数を計数し、それ
が所定個数以上であった場合に欠陥であると判断すれば
、欠陥となるビリの有無を精度良く検出できる。 びんの回転速度が変わるとビリによる反射光の方向等も
変化するため、その回転速度に応じて上記Ｔ１とＴ、の
時間間隔を調整する。また、びんの回転速度が変わると
入射光量が変化するため、２値化レベルを回転速度に応
じて加減する。 輝度別の画素数の計数は、びんに施された模様等による
ものを除外するため、二次元カメラの撮影領域内におけ
る複数のウィンド領域に区分して行う。

【実　施　例】 次に本発明の一実施例を図面に基づき詳細に説明する。 第２図は本発明による欠陥検査方法の実施状態の一例を
示す。検査対象の透明又は半透明なびん】は、ガイドレ
ール２に沿ってテーブル３の検査窓４（第３図）まで搬
送され、ここでドライブディスク５により一定の速度で
回転されながら、投光器６から光を照射される。投光器
６は光ファイハフを介してハロゲン光ｉｌ！ｓに接続さ
れ、ハロゲン光ｔＡ８からの光をびん１の底部に向かっ
てやや斜め上方から投光する。検査窓４の下方には、二
次元ＣＣＤカメラ９が投光器６の光軸と所定の角度をな
す向きにして設置されている。該二次元ＣＣＤカメラ９
は、投光器６で照明されたびん１の底部の像を検査窓４
を通して撮影する。 第４図は、この二次元ＣＣＤカメラ９によって撮影され
たある時点Ｔ１の１フレ一ム分の画像を正方形の画面内
に示す、この例では、二次元ｃｃＤカメラ９はびん１の
底部の一部だけを撮影するようになっており、図におい
て白い画像１ｏは、びん１の底部の周縁部に形成された
ビリがらの反射光によるもので、輝度の高い大きな像と
なっている。小さい白い画像１１は、ビリ以外の外乱光
（例えばテーブル３からの反射光）によるものである。 規則的な黒い画像１２は、型番等を符号体系にして表す
ためびんＩの底面に設けられた突部によるものである、
別の里い画像１３はびん１の底面に設けられた模様によ
るものである。とりによる反射光は、前述のようにびん
１が少しでも回転すると瞬時に大きくその方向を変える
ため、上記Ｔ１時点より短い所定時間後の１２時点では
、ビリによる画像１０は二次元ＣＣＤカメラ９の撮影画
面中において破線で示すように大幅に移動するのに対し
、ビリ以外の外乱光による画像１１はほとんど動かない
。 二次元ＣＣＤカメラ９には画像処理装置１４が接続され
ており、該カメラ９で得られた画素データは１フレーム
ごとに画像処理装置１４に取り込まれて該画像処理装置
１４のメモリに記憶され、後述のように画像処理される
。また、画像処理装置１４にはモニタ用テレビジョン（
ＣＲＴ）１５が接続されており、画像処理装置１４に取
り込まれた画像はこのテレビジョン１５に随時映し出す
ことができる。 第１図に画像処理装置１４の主な内部構成を示す。 二次元ＣＣＤカメラ９で得られたＩフレームにつき多数
の画素データは、カメラコントローラ１６によって１フ
レームごとにしかも一定の短時間ｔの時間間隔でびん１
の１回転につき例えば１１５フレ一ム分連続して取り込
まれる。先に取り込まれた１フレ一ム分の画素データは
ハンファメモリ１７に一旦記憶され、それより（ｔｘｋ
）時間後に取り込まれた１フレ一ム分の画素データと差
分演算部１８において差分演算される。なお、上記には
間引き数で、ＣＰＵを含むメインコントローラ１９によ
って後述のように設定される。ここで時間差（ｔＸｋ）
をもって得られた２フレ一ム分の画素データを差分演算
するのは、ビリによる画像１０のみを抽出しようとする
ためである。 すなわち、いま第４図において、正方形の画面の直線Ａ
−Ａ線上の画素出力を、画面の下側に画像と対応させて
アナログ波形にして示すと、ビリによる画像１０が実線
位置にあるＴ１時点では、外乱光による画像１１に対応
する部分だけ波形が高くなっている。ところが、（ｔｘ
ｋ）時間後の１２時点では、外乱光による画像１１はほ
とんど動かないないのに対し、ビリによる画像１０は破
線位置へ移動するため、そのときのアナログ波形は、外
乱光による画像１１に対応する部分とビリによる画像１
０に対応する部分との波形が高くなる。そこで、Ｔ１時
点と１２時点との差分をとると、ビリによる画像１０に
対応する部分は残るが、外乱光による画像１１に対応す
る部分は打ち消される。 差分演算部１８で差分演算された画素データは、輝度レ
ベルの大小により各画素ごとに２値化部２０で２値化さ
れる。換言すると、ある輝度レベルを基準として、それ
より大きければ白（２値数１）、小さければ黒（２値数
Ｏ）として白黒に２分される。かかる２値化は１フレ一
ム分の全ての画素について順次行われる。また、２値化
の基準とするレベル（２値化レベル）Ｈは、メインコン
トローラ１９により後述のようにびん１の回転速度に従
って自動洲整される。 ビリによる画像１０は、輝度レベルの高い画素が大きな
塊になって集合したものと見做すことができるので、第
４図の正方形の画面を第１番目から第ｎ番目までウィン
ド領域Ｗ、　、Ｗ、・・・・・・Ｗｎに区分し、白黒の
２（ｉ化により白とされた画素（欠陥画素）の個数を各
ウィンド領域ごとに別々に計数すれば、その個数が一定
以上である場合、当該ウィンド領域内にビリが存在して
いると推定できる。 そこで、メインコントロール１９の指示に従いウィンド
領域の各画素位置を表すデータをウィンドメモリ２１に
記憶し、２値化部２０からの２値データのうち、当該ウ
ィンド領域の画素のものだけをゲート回路２２を介して
カウンタ２３で計数する。該カウンタ２３の計数値は当
該ウィンド領域内における欠陥画素数を表すことになり
、メインコントローラＩ９はその計数値が一定以上であ
る場合、ビリ有りと判定してインターフェース２４から
排除信号（欠陥びんを搬送ラインから排除するための信
号）を出力するとともに、欠陥びんの個数や欠陥個所な
どを検査結果ディスプレイ２５」−に表示する。 カメラコントローラ１６により取り込まれた１フレーム
ごとの画素データは、メインコントローラ１９で設定さ
れる所定の周期でディスプレイメモリ２６にデジタル量
で記憶され、デジタル／ビデオ信号変換部２７でビデオ
信号に変換されてモニタ用テレビジョン１５によって再
生される。検査に必要な初期設定値等は、該テレビジョ
ン１５上の再生像を見ながらキーボード２８よりインタ
ーフェース２９を介してメインコントローラ１９に与え
る。 メインコントローラ１９には、ハンドリングマシン３０
から検査タイミング信号やびん１が検査位置にあること
を表すボトルプレゼンス信号等が入力される。上記間引
き数ｋ及び２（Ｉｉ化レベルはその入力された検査タイ
ミング信号に従って調整される。ハンドリングマシン３
０は、公知の如くびん１を搬送したり検査位置で上記の
ようにドライブディスク５により回転させる等の種々の
動作を行う。 びん１の回転速度は検査タイミング信号によって決定さ
れているため、検査タイミング信号からびん１の回転速
度を測定することができる。 第５図（Ａ）、　　（Ｂ）、　　（Ｃ）はメインコント
ローラ１９における処理を説明するフローチャートであ
る。第５図（Ａ）はメインルーチンで、先ずステ、プ５
０で種々の初期化を行い、ステップ５１においてハンド
リングマシン３０からの検査タイミング信号に従い上記
間引き数ｋ及び２値化レベルＨを設定し、またステップ
５２で第５図（Ｂ）に示す第１サブルーチンへの割り込
みを許可にし、さらにステップ５３でキーボード２８に
おける入カキ−の状態を確認した後、ステップ５１に戻
る。 第５図（Ｂ）の第１サブルーチンに入ると、ステップ５
４で先ず割り込みを禁止しておいてから、ステップ５５
において検査タイミング信号が有るか否か判定し、無け
ればステップ５６で人カキ−の状態を確認してステップ
５５に戻り、同しことを繰り返す。検査タイミング信号
が有ると、ステップ５７に進んで検査時間測定用カウン
タのカウントを開始し、ステップ５８でボトルプレゼン
ス信号は有るか否か、つまりびん１が検査位置に有るか
否か判定し、有ればステップ６４でエラーフラグをリセ
ットするとともに、ステップ６５でスキップフラグ６５
をセットする。該スキップフラグは、第１図におけるカ
メラコントローラ１６より最初に取り込まれた第１番目
の１フレ一ム分の画素データを／Ｎンファメモ盲月７に
記憶させるべくスキップするためのもので、最初はこの
スキップフラグがセットされる。次に、ステップ６６で
第２サブルーチンへの割り込みを許可する。 第５図（Ｃ）の第２サブルーチンに入ると、ステップ７
１で先ず割り込みを禁止しておいてから、ステップ７２
でスキップフラグはオンか否か判定する。最初はスキッ
プフラグがオンであるため、ステップ７７に進んで第１
図のカウンタ２３をリセットするとともに、ステップ７
８でスキップフラグをリセットし、さらにステップ７９
で割り込みを許可してからリターンする。 ２回目以陣はスキップフラグはオフであるため、ステッ
プ７２からステップ７３に進んで第１番目のウィンド領
域Ｗ１の欠陥画素数を上記のようにカウンタ２３で計数
した後、ステップ７４においてその計数値を第１番目の
ウィンド領域Ｗ１について設定された排除レベルと比較
し、その比較結果の大小によりステップ７５でウィンド
領域Ｗ１の良否判定を行う、不良の場合はステップ７６
でウィンド領域Ｗ、につき不良フラグをセットし、良の
場合はステップ７６を経由しないで、第２番目のウィン
ド領域Ｗ２についてのステップに進む。そして、同様の
ことを最終の第ｎ番目のウィンド領域Ｗｎまで繰り返し
、それが終了したならば上記ステップ７７゜７８、７９
を経由してリターンする。 第２サブルーチンを抜けると、第５図（Ｂ）のステップ
６７において検査タイミング信号の有無を判定し、有れ
ばステップ６８で入カキ−の状態を確認してステンブ６
７に戻る。無ければステップ６９で第１サブルーチンへ
の割り込みを禁止しておいてから、ステップ７０で判定
結果の出力を行い、またステップ６１で検査時間測定用
カウンタを停止し、さらにステップ６２で新たに間引き
数ｋ及び２値化レベルＨを設定し、ステップ６３で割り
込みを許可してリターンする。 上記ステップ５８においてボトルプレゼンス信号が無い
ときは、ステップ５９で検査タイミング信号の有無を判
定し、有ればステップ６０で入カキ−の状態を確認して
ステップ５８に戻り、無ければ上記のようにステップ６
１で検査時間測定用カウンタを停止し、ステップ６２．
６３を経由してリターンする。 なお、上記の実施例ではびん１を回転させながらその底
部のビリの有無を検査したが、底部以外のビリの有無も
検査できるばかりでなく、びん１を例えば水平に移動さ
せながら検査することも可能である。また、ビリに限ら
ず白い夾雑物などの有無も検査できる。さらに、検査対
象物もびんに限られものではなく、ガラスコンブや透明
又は半透明なブラスチンク容器などにも本発明は適用で
きる。

【発明の効果】

本発明によれば次のような効果がある。 ■　検査対象物がびんの場合、特にビリの有無を外乱光
による影響少なく精度良く検査できる。 ■　フレーム間の取り込み時間間隔を、検査対象物の速
度に従って調整し、また２値化するレベルを検査対象物
の速度に従って調整すれば、精度を上げることができる
。 ■　輝度側の画素数を、二次元カメラの撮影領域内にお
ける複数のウィンド領域に区分して計数すれば、欠陥の
有無を１台の二次元カメラでも検査対象物の複数個所に
分けて精度良く検査できるとともに、模様等を避けて検
査できる。 ■　カメラコントローラで取り込まれた１フレームのデ
ータを再現表示するモニタ用ディスプレイ装置を備えれ
ば、欠陥の状態を映し出しながら、検査設定を適切かつ
容易に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の欠陥検査装置のブロック図
、第２図は本発明による欠陥検査方法の実施状態の一例
の概念図、第３図はその場合のびんと検査窓の関係を示
す平面図、第４図は二次元ＣＣＤカメラの１フレ一ム分
の画像とそのある線上における輝度レベルに従ったアナ
ログ波形を示す図、第５図（Ａ）、　　（Ｂ）、　　（
Ｃ）はフローチャートである。 １・・・・・・びん、６・・・・・・投光器、９・・・
・・・二次元ＣＣＤカメラ、１５・・・・・・モニタ用
テレビジョン、１６・・・・・・カメラコントローラ、
１８・・・・・・差分演算部、１９・・・・・・メイン
コントローラ、２０・・・・・・２値化部、２１・・・
・・・ウィンドメモリ、２３・・・・・・カウンタ。 第４図 手続補正書 平成　２年１２月　５日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、びん等の検査対象物を所定の速度で回転又は移動さ
   せながら、検査領域に光を照射してその反射光を固体撮
   像素子を用いた二次元カメラで撮影し、その画素データ
   をフレーム間で一定時間間隔をもって少なくとも２フレ
   ーム分取り込んでフレーム間で差分演算するとともに輝
   度レベルに従い２値化し、その輝度別の画素の個数を計
   数してその大小により欠陥の有無を判定することを特徴
   とするびん等の欠陥検査方法。 ２、前記フレーム間の取り込み時間間隔を、検査対象物
   の速度に従って調整することを特徴とする請求項１記載
   のびん等の欠陥検査方法。 ３、前記２値化するレベルを、検査対象物の速度に従っ
   て調整することを特徴とする請求項１または２記載のび
   ん等の欠陥検査方法。 ４、前記輝度別の画素数を、二次元カメラの撮影領域内
   における複数のウインド領域に区分して計数することを
   特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のびん等
   の欠陥検査方法。 ５、回転又は移動されるびん等の検査対象物の検査領域
   に光を照射する投光器と、その反射光を一定領域だけ撮
   影する二次元ＣＣＤカメラと、該二次元ＣＣＤカメラか
   ら出力される画素データを１フレームごとに取り込むカ
   メラコントローラと、その取り込まれた画素データをフ
   レーム間で差分演算する差分演算部と、その演算結果を
   輝度レベルに従い２値化する２値化部と、２値化された
   輝度別の画素の個数をカウントするカウンタと、上記検
   査対象物の速度に応じてカメラコントロールにおけるフ
   レーム間の取り込み時間間隔及び上記２値化部における
   ２値化レベルを調整するとともに、上記カウンタの計数
   結果から欠陥の有無を判定するメインコントローラとを
   備えてなることを特徴とするびん等の欠陥検査装置。 ６、前記２値化後の輝度別の画素を、前記メインコント
   ローラが指定したウインド領域だけ前記カウンタに計数
   させる手段を備えたことを特徴とする請求項５記載のび
   ん等の欠陥検査装置。 ７、前記カメラコントローラで取り込まれた１フレーム
   のデータを再現表示するモニタ用ディスプレイ装置を備
   えたことを特徴とする請求項５又は６記載のびん等の欠
   陥検査装置。