JPH0634573A - 瓶検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 欠陥検出に不要な光を遮断して検出に必要な
光線のみを撮像カメラへ入射させて瓶底部の異物等の欠
陥画像を取得し、その取得画像に基づき液充填瓶を検査
する装置を提供する。 【構成】 第１光源を瓶胴部の下半部へ投光させること
により瓶底部の内外面および瓶内の異物を含む第１画像
を取得し、第２光源を瓶底部に向けて投光させることに
より瓶底部の外面のみの第２画像を取得し、画像処理装
置において２つの画像を比較することによりその差から
瓶底部にかかわる欠陥を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、瓶検査装置に関し、詳
しくは、ビールやジュース等のほぼ透明な液を収容する
瓶底部に異物の混入や、割れ、欠け、および汚れ等の欠
陥が存在するか否かを検出可能な瓶検査装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、上述したような瓶には洗浄ミス
等が原因で瓶の内面に付着物などが残ったり、大きな傷
等のつくことがあり、こういった欠陥のある瓶は、当然
のことながら商品価値を低下させるだけでなく、食品衛
生および、安全上大きな問題となる。従来このような欠
陥があるかどうかの検査は主として目視によって行われ
てきたが、目視にて瓶内を観察し欠陥の有無を判定する
のでは、検査員の体調や、能力等に結果が左右されるこ
とになり、時には信じられない程大きな欠陥を見逃すこ
ともある。このような目視検査は人間の視覚のみに頼る
部分が多いので欠陥の見逃しが多くなることは避けられ
ない。

【０００３】そこで、近年では、瓶の欠陥を自動的に検
出する装置について種々の提案がなされ、実際に空瓶欠
陥検出機として市販されているものがある。これらは主
に瓶胴部または瓶底部を検査するものであり、瓶胴部
（瓶口側面も含む）を検査するものは、高速回転してい
る被検査瓶に一方から光を照射し、その反対側に設置し
たCCD カメラで透過画像を捉え、電気信号に変換し、画
像処理装置で欠陥の有無を判定するものである。また瓶
底部を検査するものは、瓶底面の下方から照明をあて、
その透過像を瓶口上部に設置したCCD カメラで捉えて、
この信号をデジタル化し画像処理を行うものである。

【０００４】さらに、実瓶検査機については瓶を一定時
間回転後に静止させ、慣性により回転している異物（内
溶液）軌跡から検査する方法（オプティカルフロー方
式）が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の瓶検査装置は主として空瓶を対象としており、
液が充填された後の瓶検査については、目視に頼るもの
が主流をなしてきた。特に瓶底部にはエンボスやナーリ
ング等があり、光の屈折現象でその部分が影になる等の
ために欠陥と識別し難い点があり、それらの影響を除去
するための処理が必要となり、その処理は複雑かつ時間
がかかる。

【０００６】また、液充填後の瓶において特に重大な欠
陥として挙げられるのは、異物などが混入して浮遊した
り付着したりする場合で、しかもそれが瓶底に沈降して
いると、目視検査ではその確認が困難であるし、オプテ
ィカルフロー方式では原理的に浮遊物のみしか検出でき
ないといった問題がある。更にまた、瓶底部欠陥からの
反射光を得るため、瓶胴部側方から光源を投光すると、
瓶の搬送進行方向側への入射光は瓶胴部表面で反射する
ため瓶内部へ充分な光が届かなかったり、瓶下方に設置
してあるＴＶカメラに直接、照明光が入射するなどの外
乱光の影響により撮像時に欠陥部とノイズの区別が付き
にくいという問題が生じる。

【０００７】そこで、本発明の目的は、上述したような
従来の問題点の解決を図り、液充填瓶、特にこれらの瓶
底部に存在する欠陥を迅速かつ正確に検出可能な瓶検査
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、瓶底部からの
反射光を受光して画像信号に変換するための撮像手段を
前記瓶底部の下方に配設し、前記瓶の胴側方周辺１００
ｍｍ以内より該瓶底部から胴高さ１２０ｍｍまでに限し
て、瓶胴部表面に対し、入射角６０°以内の光を照射す
る照射面横幅が瓶径の、１．２倍以上でかつ２つ以上の
第１光源を点灯させることにより、前記撮像手段から前
記瓶底部の内外面および瓶内の異物を含む第１画像を取
得し、前記瓶底部に向けて瓶底部直下９０〜１２０ｍｍ
から、内径が９０ｍｍ以上の環状型第２光源を点灯させ
ることにより、前記撮像手段から前記瓶底部の外面のみ
の第２画像を取得し、画像処理手段により、２つの画像
を比較することによりその差から前記瓶底部にかかわる
欠陥を検出するようにしたことを特徴とする瓶検査装置
である。

【０００９】また、前記第１光源が複数の縦置きまたは
横置き型の直管式ランプで構成され、かつ該ランプ発光
面に拡散板、発光面反対側に反射鏡が付属し、発光面形
状が瓶胴部の曲率にほぼ一致しており、かつ前記第１光
源からの前記瓶胴部への直接入射光以外の光線経路に反
射鏡を配設することを特徴とする。さらに、前記瓶胴部
の円周状を瓶底部下端面から瓶底肉厚部分までを遮光す
る手段と、前記瓶底の直上の胴径と等しいかあるいは胴
径より最大１０ｍｍ小さい孔が検査時に前記瓶底部直下
に配設されていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明では第１光源から発せられた光が瓶胴部
から瓶内において屈折、反射しながら瓶底部を通過し、
撮像手段に入射するので、瓶底部の主にナーリング部お
よび瓶内の異物が撮像される。これに対して第２光源か
ら発せられた光は瓶底部のナーリング部外表面で反射す
る。

【００１１】ナーリング部の画像は第１画像および第２
画像に含まれ、欠陥画像は第２画像に含まれないので、
第１画像と第２画像を比較することにより上記ナーリン
グ部画像と欠陥画像とを区別し、欠陥の存在の有無を判
定することができる。さらに本発明では第１光源から投
光された光が瓶内部へ入射し、瓶底部に欠陥が存在した
ときのみに欠陥部で反射した光が撮像手段に入射するよ
うに第１光源を配置し、また瓶の搬送進行方向側への入
射光は瓶胴部表面で反射する割合が大きくなるため、反
射鏡設置により再度、瓶の搬送進行方向側の瓶胴部から
入射させる。

【００１２】第２光源についてもその適切な配置と光源
の大きさを規定することにより、瓶底部のナーリング画
像が得られる。そして第１光源からの光が直接、撮像手
段へ入射しブルーミング等が生じないように瓶の外周部
及び瓶下方に遮光手段を設けることで、検査に必要な所
要の光のみが得られる。

【００１３】よって欠陥の存在位置に関係なく、常に欠
陥部の乱反射光が撮像カメラへ入射するため、撮像時に
おける欠陥画像はコントラストの高い画像が得られ、そ
の後の画像処理装置による検査も精度の高いものとな
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明実施例を詳細に説明する。本発
明を適用した瓶検査装置の平面および側面構成図を図１
および図２に示す。まず被検査瓶１はスターホイル２、
瓶支持板３および瓶滑走板４に保持されて搬送され、か
つ被検査瓶１が撮像位置にきたとき、スターホイル２と
同期して逆方向に回転しているロータリマスク５が被検
査瓶１の底側面部を挟み込むようにして把持する。その
時撮像カメラ６により瓶底部画像を撮像し、その後画像
処理装置７により検査を実施する。

【００１５】撮像位置には被検査瓶１の搬送進行方向の
両側に２つの第１光源８が設置され、撮像カメラ６の上
方には第２光源９と撮像視野のための開口穴１０が瓶滑
走板４に設けられている。次に装置構成部品について各
々その機能を中心に説明する。スターホイル２は上下２
層に形成され、上層は円板状であってその中心付近が回
転可能に支持されるとともに、適当な駆動機構によっ
て、外周の周速が本発明の瓶検査装置へ被検査瓶を送入
および送出の各コンベア（不図示）の搬送速度に同期す
る速度で回転される。

【００１６】下層は環状板状で瓶ピッチと等間隔で周上
に配設されている支持具１１で上層と懸吊支持されてい
る。この支持具１１は四角柱型あるいは円柱型としその
表面を鏡面仕上げにし、第１光源８から瓶胴部へ直接入
射しない光線を支持具１１で反射して瓶胴部へ入射でき
るように設置する。特に被検査瓶１の搬送進行側に向け
て照射するように調節する。

【００１７】下層のスターホイル２の外周には瓶ピッチ
の間隔で被検査瓶１の胴部の半円周にほぼ一致する円弧
状の切欠部１３が配設されている。被検査瓶１に当接す
る切欠部１３の表面には、緩衝と被検査瓶の胴径のバラ
ツキに対応するために、ゴムシートが張られることが好
ましい。ロータリマスク５は、被検査瓶１の胴部の半円
周にほぼ一致する円弧状をなしかつスターホイル２の切
欠部１３と協同して被検査瓶１に当接する切欠部１４が
円板上の周囲に配設され，円板の中心が回転可能に支持
されるとともに、切欠部１４が切欠部１３に同期するよ
うに適当な駆動機構によって回転される。またロータリ
マスク５の高さは、この切欠部１４がスターホイル２の
切欠部１３に対応するように調節設定される。

【００１８】スターホイル２またはロータリマスク５下
端面は瓶滑走板４にできるだけ近づける様に高さを調節
する。また切欠部１３、１４を含めたスターホイル２下
層とロータリマスク５の板厚みは、瓶底部下端面から瓶
底肉厚部分までを覆う範囲にすれば良いが、瓶底肉厚部
の寸法のバラツキ等も考慮し、さらに実用的に耐え得る
範囲として、５〜１０ｍｍ程度とする。

【００１９】これは被検査瓶１を機械的に安定把持する
だけではなく、第１光源８からの瓶胴部入射光のうち検
査にとって外乱となる光、例えば瓶底側面部のＲ部分で
の反射光あるいは瓶底肉厚部に直接入射して反射する光
等を遮断（遮光）するという機能がある（図３）。但
し、板厚が厚すぎると欠陥部への入射光も遮られる恐れ
がある。

【００２０】さらにロータリマスク５の円板外周部と被
検査瓶１に当接する切欠部１４の表面には、緩衝と瓶胴
径のバラツキに対応するために、ゴムシートが張られる
ことが好ましい。もうひとつの遮光手段として、瓶滑走
板４の撮像位置に大瓶で６０ｍｍφ、中瓶で５７ｍｍφ
程度の開口孔１０を設ける。

【００２１】開口孔１０の直径は小さい方が遮光効果が
大きくなるが、逆に所要の光を遮断する恐れがある。次
に光源の配置であるが、第１光源８について、ひとつは
スターホイル２の内部に、もうひとつはロータリマスク
５の上部に配置する。第１光源８の発光面の横幅は、ス
ターホイル２内部に設置の光源は１３０ｍｍ程度、ロー
タリマスク５上部に設置の光源は１９０ｍｍ程度とし、
発光面高さ（縦幅）は被検査瓶１から約５０ｍｍ程度離
れた位置より、瓶胴高さ１２０ｍｍの範囲までに照射で
きるようにする。

【００２２】さらに第１光源８は直立している被検査瓶
１に対しやや傾斜させ、瓶胴部表面に対し入射角６０°
を越える光は照射させないように傾斜角度を調節する
（図３）。また第１光源８は図４に示すように単一のラ
ンプで構成されるのではなく、例えばキセノンフラッシ
ュのようなストロボ光源を用い形状は直管式のものを用
いる。

【００２３】さらに直管式ランプ１２の後面に反射鏡１
５、ランプ発光面に拡散板１６を設け、これらを瓶胴部
の曲率に合わせて横型または縦型に複数個並べて配置す
る。ランプに入力するエネルギー量は撮像カメラ６の感
度、画像処理装置７のメモリに取り込む際のＡ／Ｄ変換
特性により一概には言えないが、おおよそランプ一本一
閃光当たり２〜５Ｊ程度とする。

【００２４】これらの設定により、第１光源８から被検
査瓶１に入射し瓶胴部表面や瓶と内溶液との界面あるい
は胴エンボス部で屈折・透過した光は撮像カメラ６のレ
ンズに直接入射しないため、撮像カメラ６で捉える画像
は内溶液中の異物・ナーリング・瓶表面の傷による乱反
射光のみとなる（図７）。続いて第２光源９（図５）に
付いて説明する。

【００２５】瓶底部直下１１０ｍｍの位置に配設し、内
径１００ｍｍ程度の円形窓が開いた環状（リング）型キ
セノンフラッシュランプ１７を用いることとする。これ
も発光面前面は拡散板１９、裏面には反射鏡１８が設け
てあるものを用いる。さらにリング外径は１５０ｍｍ程
度のものとし、瓶底部外表面にて全反射した光が撮像カ
メラ６に入射し不均一な画像とならないようにする。こ
の第２光源９を配する目的はあくまでも瓶底部外縁部の
ナーリング像を得るためであるから、この部分での反射
光のみが得られるように配置する。

【００２６】撮像カメラ６は光源、被検査瓶の分光特
性、検査精度等を考慮して選択する。この場合、高速移
動瓶を連続して２枚撮像する必要があるため、ＣＣＤエ
リアカメラでかつ画像の静止化のためシャッタ付きカメ
ラを用い、光路中にハーフミラーあるいは適当なビーム
スプリッタを用い、２台のカメラで各々第１画像、第２
画像を順番に撮像する。

【００２７】また赤外線カットフィルター等を用いて可
視光線だけを利用しても良い。画像処理装置７の構成は
中央演算処置装置（ＣＰＵ）、リードオンリメモリ（Ｒ
ＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、キーボー
ド入力装置、デイスプレイ（表示装置）、アナログ−デ
ジタル（Ａ／Ｄ）変換器、デジタル−アナログ（Ｄ／
Ａ）変換器等が共通バスに接続されている。

【００２８】本実施例における瓶検査のフローを以下に
説明する。画像の取り込みは、被検査瓶１が開口穴１０
の真上にきた位置で、第１光源８を点灯させて第１画像
を撮像し、続いて第２光源９を点灯させて第２画像を撮
像して行う。撮像カメラ６から撮像結果として出力され
る２つのアナログ画像信号はＡ／Ｄ変換器によってデジ
タル形態で画素ごとの輝度レベルを示す信号に変換さ
れ、ＣＰＵによってＲＡＭに書き込まれる。

【００２９】この第１、第２画像信号のデータをあらか
じめプログラムされたメモリ（ＲＯＭ）の順序で読みだ
し演算処理する。図６に示すように、第１画像データに
は異物などの欠陥情報とともにナーリング部の画像情報
が含まれ、第２画像データには瓶底外表面のナーリング
部の情報が得られるため、演算は第１、第２画像データ
の対応する画素の差の絶対値を演算することによってナ
ーリング部を除いた欠陥箇所を抽出し、２値化処理、収
縮処理、面積抽出処理等の画像処理を行って、瓶底部の
欠陥を検出する。

【００３０】欠陥の有無は減算、２値化処理後抽出され
た画素数が設定値以上かどうかで判定する。設定値以上
であれば不良瓶と判定し、不図示のコンベアラインに瓶
を排除するためのリジェクト信号を出す。なお、撮像カ
メラ６による撮像タイミングを得るために搬送手段に関
連して設けられる位置検出手段、不良瓶の排出手段およ
びそれらの動作についてはこれを省略する。

【００３１】ここで例えば欠陥と認定しない瓶胴部の擦
傷が瓶底画像に現れ誤判定する場合には、本出願人が既
に出願している発明（特願平２−４０２６１０）である
低周波数成分除去フィルター処理を第１画像に対して実
施すれば、欠陥部は残り瓶胴部の擦傷によるノイズ成分
は取り除かれるためさらに検査精度は向上する。なお瓶
検査装置としては上記の実施例に限定されるものではな
く、本発明を反映できる瓶検査装置であれば良いことは
勿論である。

【００３２】

【発明の効果】本発明により、不要の光線を遮断し第１
光源からの所要の光線のみが被検査瓶に入射できるよう
になり、第１画像には欠陥の位置に関係なく確実に瓶底
部の異物等の欠陥情報が得られ、また第２画像には瓶底
部外表面のナーリング等のノイズ情報が得られるので、
画像間比較などの画像処理手段を用いれば、液充填瓶の
特に瓶底の欠陥が検出可能となり、現在の目視検査に代
わって品質、能力の安定した自動検査機の導入が実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための瓶検査装置の側面図を
示す。

【図２】本発明を実施するための瓶検査装置の平面図を
示す。

【図３】被検査瓶への第１光源の入射条件と遮光手段を
示す。

【図４】第１光源の上面図を示す。

【図５】第２光源の上面図を示す。

【図６】本発明による検査方法を説明するための瓶底部
の撮像図を示す。

【図７】第１光源からの入射光の光線追跡を示す。

【符号の説明】

１…被検査瓶 ２…スターホイル ３…瓶支持板 ４…瓶滑走板 ５…ロータリマスク ６…撮像カメラ ７…画像処理装置 ８…第１光源 ９…第２光源 １０…開口穴 １１…支持具 １２…直管式ランプ（第１光源用） １３…切欠部（スターホイル） １４…切欠部（ロータリーマスク） １５…反射鏡（第１光源用） １６…拡散板（第１光源用） １７…リングランプ（第２光源用） １８…反射鏡（第２光源用） １９…拡散板（第２光源用） ａ…瓶底部第１画像 ｂ…瓶底部第２画像 ｃ…減算処理後の画像

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 瓶底部からの反射光を受光して画像信号
   に変換するための撮像手段を前記瓶底部の下方に配設
   し、 前記瓶の胴側方周辺１００ｍｍ以内より該瓶底部から胴
   高さ１２０ｍｍまでに限して、瓶胴部表面に対し、入射
   角６０°以内の光を照射する照射面横幅が瓶径の、１．
   ２倍以上でかつ２つ以上の第１光源を点灯させることに
   より、前記撮像手段から前記瓶底部の内外面および瓶内
   の異物を含む第１画像を取得し、前記瓶底部に向けて瓶
   底部直下９０〜１２０ｍｍから、内径が９０ｍｍ以上の
   環状型第２光源を点灯させることにより、前記撮像手段
   から前記瓶底部の外面のみの第２画像を取得し、画像処
   理手段により、２つの画像を比較することによりその差
   から前記瓶底部にかかわる欠陥を検出するようにしたこ
   とを特徴とする瓶検査装置。
2. 【請求項２】 前記第１光源が複数の縦置きまたは横置
   き型の直管式ランプで構成され、かつ該ランプ発光面に
   拡散板、発光面反対側に反射鏡が付属し、発光面形状が
   瓶胴部の曲率にほぼ一致しており、かつ前記第１光源か
   らの前記瓶胴部への直接入射光以外の光線経路に反射鏡
   を配設することを特徴とする請求項１に記載の瓶検査装
   置。
3. 【請求項３】 前記瓶胴部の円周状を瓶底部下端面から
   瓶底肉厚部分までを遮光する手段と、前記瓶底の直上の
   胴径と等しいかあるいは胴径より最大１０ｍｍ小さい孔
   が検査時に前記瓶底部直下に配設されていることを特徴
   とする請求項１に記載の瓶検査装置。