JPH0854355A - 透明物品の検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】比較的簡易な画像処理手段を用いて、透明物品
の如く反射光を利用できない対象物の光学検査を行う検
査装置を提供すること。 【構成】横断面が円形状である透明物品の不良を判別す
る装置であって、該透明物品の直径よりも狭い範囲に散
乱光を投光する照明装置と、該照明装置の光軸上に位置
して透明物品を透過した光を撮像するイメージセンサ
と、該イメージセンサから出力される画像信号を処理す
る画像処理手段からなる透明物品の検査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透明カプセルのよう
に、透明あるいは半透明隔壁に液体等を封入した透明物
品の、変形、傷、汚れなどの外観不良や、気泡、異物な
どの混入による内部不良を自動的に検出する検査装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】医薬カプセル等の検査を高速に行うため
には、高速搬送を行う搬送手段と、検査対象物に応じた
最適な照明手段、そして不良を検出するための画像処理
手段が必要であり、特にラインセンサカメラを用いて高
速外観検査を行う場合、その走査周期が短いため、適切
な照明が必要である。

【０００３】例えば、高速搬送下で検査を行うための照
明装置としては、先に本出願人が特開昭６３−５３４５
２号公報に開示したものがある。該照明装置の構成を図
６に基づいて説明する。これは光源７ａ，７ｂ、この光
源７ａ，７ｂの前面に一方端である受光部６ａ，６ｂを
配設し、複数に分岐した他方端である投光部５ａ，５ｂ
を透明物品１に向けて配設した光ファイバ束４ａ，４
ｂ、前記投光部５ａ，５ｂと透明物品１との間に設けた
拡散透過性部材２とからなる照明装置であり、該拡散透
過性部材２の上部に設けたスリットＳを通して、その上
方に設けたイメージセンサ８により透明物品１を撮像す
る。かかる照明装置では、光源７の熱影響を透明物品１
に与えることなく、透明物品１の表面を高輝度に照明す
ることができる。また拡散透過性部材２により、光の方
向性を様々に拡散させることで、検査に適した均質な照
明を作り出すことができる。

【０００４】一方、本出願人は先にカプセル等の小物物
品を高速に搬送しながら外観検査する装置を、特公平５
−６５４０５号公報にて提案した。これは、吸気口とな
るスリットと、このスリットの両側を走行するエンドレ
スベルトを主要な構成として、小物物品を吸引しながら
エンドレスベルトによって高速搬送し、テレビジョンカ
メラを用いて種々の角度から小物物品の外観を検査する
装置である。

【０００５】一方、検査対象物が透明である事を利用
し、検査対象物の透過光を直接撮像する方法としては、
例えば、光源の前面に拡散透過性部材を配置し、透明検
査対象物の透過光を撮像装置で撮像するものが知られて
いる。この方法の場合、検査対象物に不良があると、そ
の部分で光が吸収または散乱し、検査対象物の透過光を
撮像すると不良部が他の部分より暗くなり、不良部が
「暗欠陥」として検出できる。

【０００６】また、透明円筒状検査対象物の検査方法と
して、特開平４ー６０４４８号公報に記載のものが公知
である。これはライン状照明装置によって間接光を含む
光を検査対象物に照明し、その透過光をＣＣＤカメラで
受光するものである。カメラはほとんどの場合直接光を
受光するが、間接光領域に不良があるとその散乱光が受
光される。よって、画像処理装置は、ＣＣＤカメラで受
光した全画像データの内で直接光による画像データを除
き、間接光領域の画像データについて不良検出を行うこ
とにより、間接光領域に不良があると、カメラで散乱光
が受光されるので「明欠陥」として検出できるというも
のである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、透明物
品を検査対象物とした場合、反射光を用いる特開昭６３
−５３４５２号公報や特公平５−６５４０５号公報に開
示された装置では光が該検査対象物を透過してしまうの
で表面からの反射光が得られず、イメージセンサによる
検査はできなかった。また、透過光を利用するもので
も、単に透過光を撮像したのでは、透明物品を透過した
光と、背景部分の光とを区別するための手段が必要であ
り画像処理手段が大型化するという問題点があった。

【０００８】これは特開平４−６０４４８号公報に開示
された散乱光を撮像する方法においても同様で、撮像デ
ータの中から、直接光による撮像データを除く必要があ
るので、画像処理部での処理が大型化する問題があり、
加えて、間接光領域にある不良の散乱光を捉えて不良の
検出を行うため、黒点不良や異物付着不良などのよう
に、不良部で光を吸収し散乱光を生じない不良の検出が
不可能であるという問題点があった。

【０００９】更に、透過光を用いた検知装置によって横
断面が円形状の対象物の検査を行う場合、検査対象物の
中央部と周辺部とで透過光量に違いが生じ、図８に示す
ように周辺部の映像が中央部より暗くなる。そして、透
明物品１に不良３０ａ，３０ｂがある場合、撮像データ
は、不良３０ａ，３０ｂの部分にて凹部を有する波形と
なるが、周辺部の不良３０ｂは変化量が相対的に少なく
なって特徴抽出が困難であり、中央部の不良３０ａと比
べて周辺部の不良３０ｂは検出精度が低下する問題があ
り、また、透明物品１の周辺部の映像が暗いため、透明
物品１外周のエッジ抽出が困難となり、形状測定が不安
定となるという問題点もあった。

【００１０】本発明は、これら問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、 背景光の処理手段を持た
ない比較的簡易な画像処理手段を用いて、透明物品の如
く反射光を利用できない対象物の光学検査を行い、 検査
対象物に存在する傷不良や表面荒れ不良などのように不
良部分で光が散乱される不良をはじめ、黒点不良や異物
不良などのように不良部分で光が吸収される不良をも検
出する透明物品の検査装置を提供することにあり、また
他の目的は不良が中央部あるいは周辺部どちらの位置に
存在しても位置の影響を受けない透明物品の検査装置を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、横断面が円形
状である透明物品の不良を判別する装置であって、該透
明物品の直径よりも狭い範囲に拡散光を投光する照明装
置と、該照明装置の光軸上に位置して透明物品を透過し
た光を撮像するイメージセンサと、該イメージセンサか
ら出力される画像信号を処理する画像処理手段からなる
透明物品の検査装置であり、また、他の発明は、該イメ
ージセンサの前面に偏光板を有する透明物品の検査装置
である。

【００１２】

【作用】本検査装置では、特定の照明装置を用いて横断
面が円形状である透明物品の透過光を撮像するため、透
明物品の一部を投光してもレンズ効果により全体が照明
され、検査に必要な十分な光量を得ることができる。そ
して、検査対象物に、傷、変形、汚点付着などの外観不
良や、異物混入などの内部不良が存在した場合、その不
良部においては光が吸収又は散乱を受けるため、撮像装
置にて検査対象物を撮像すると、該不良部において画像
信号が変化し、不良品と良品の判別が可能となる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基づい
て説明する。図１は本発明の第１の発明を示す説明図で
あって、同時に透明物品１内における光の進路を示す。
すなはち図１において、１は内部に透明液体を封入した
横断面が円筒状の透明カプセル、８はイメージセンサを
示す。また、２は拡散透過性部材、３は遮光板、４は光
ファイバ束、５は投光部、６は受光部、７は光源を示し
これらより照明装置Ｌが構成されている。

【００１４】先ず、照明装置Ｌについて説明する。本実
施例では、光源７は集光性の高い高輝度ランプであり、
これにより光ファイバ束４に効率よく光を入光させるこ
とができる。光源７の前面には、光ファイバ束４の一方
端である受光部６が配設され、他方端である投光部５よ
り冷光が投光される。

【００１５】光ファイバ束４は、光源７からの光を減衰
させることなく高輝度な状態で、投光部５まで導くため
のものであって、多数本の光ファイバを束ねて構成され
るものである。

【００１６】拡散透過性部材２は、投光部５より発せら
れた光を拡散させて拡散光に変換するもので、乳白樹脂
板、スリガラス板、ビーム整形板等を用いることができ
る。遮光板３は、照明装置Ｌより投光される散乱光の投
光幅ｄを調整するもので、本実施例では拡散透過性部材
２の投光部５側に配置されているが、透明物品１側に配
置されていても良い。ただ投光幅ｄは、透明物品１の直
径より小さいことが必要である。すなはち、投光幅ｄが
該直径よりも大きくなると、後述の如くイメージセンサ
８の出力信号が複雑となり、後の判別処理が困難となる
からである。また、拡散透過性部材２と透明物品１の距
離ｌ１は短い方が良い。すなはち、距離ｌ１が長い場
合、透明物体１に入射する光が検査平行面Ｂに対して垂
直に近い角度のみとなる。そのため、透明物品１内での
光の屈折、散乱が小さくなり検査部位が減少するおそれ
が生ずる。

【００１７】以上の如き装置において、光源７より出た
光は、拡散透過性部材２によってあらゆる角度の光を持
つ拡散光となり拡散透過性部材２より放射される。そし
て、拡散透過性部材２の投光面は、遮光板によって投光
幅ｄが、透明物品の直径ｒより小さく設定されてスリッ
ト状となっており、投光面の光が背景光としてイメージ
センサに直接進入することはない。また、イメージセン
サ８に入射する光Ｉに限って図示すると、透明物品１と
イメージセンサ８との距離ｌ２が透明物品１の直径ｄに
対して小さいため、図１の矢印の如く近似平行光とな
る。そして、光は透明物品１の内部を屈折して通過する
ので一種のレンズ効果を生じて、イメージセンサ８側か
ら見た場合透明物品１の大部分が照明される。尚、本発
明の検査対象となる透明物品１は、その横断面が円形状
のもの、例えば球体やカプセル等の円筒状のものであっ
て前記レンズ効果を生ずるものである。

【００１８】更に、透明物品１が移動して検査位置に位
置しない場合には、拡散透過性部材２の直接光がイメー
ジセンサ８に到達しないよう、偏光板を用いることもで
きる。すなはち、拡散透過性部材２と透明物品１の間に
第１偏光板９ａを、透明物品１とイメージセンサ８の間
に第２偏光板９ｂを配設し、第１偏光板９ａと第２偏光
板９ｂとは分子配列が互いに直角となるように配置す
る。このように偏向板９ａ，９ｂを用いることによっ
て、透明物品１が検査位置に無いとき、第１偏光板９ａ
によって偏光された光は第２偏光板９ｂにより遮断さ
れ、イメージセンサ８には到達しない。これに対して、
透明物品１が検査位置にあるときは、第１偏光板９ａに
よって偏光された光は透明物品１を通過した後、偏光角
度が様々に変わり、第２偏光板９ｂを通過するものが存
在するため、イメージセンサ８にその画像が捉えられ
る。このため、透明物品１が検査位置にないときの光を
除き、透明物品１の透過光のみをイメージセンサ８で捉
えることができるため、後述する画像処理を簡易に行な
うことができる。

【００１９】また、拡散透過性部材を通過した光の偏光
角度は振動方向に偏りのないものであるが、透明物品を
透過する際、その中央部を通過した光と、周辺部を通過
した光とでは、異なった振動方向の偏りを有したものと
なる。よって、図９に示すように、偏光板９ｃをイメー
ジセンサ８の前面に設けて、周辺部の光の透過量と中央
部を通過する光の減少量とのバランスをとり、透明物品
１の中央部の透過光と周辺部の透過光との光量差を減少
させる如く偏光角度の設定を行うことにより、全体の透
過光量は減少するものの中央部の透過光と周辺部の透過
光との光量差が少なくなって、後述の如く検査精度を向
上せしめることが可能となる。

【００２０】イメージセンサ８は、１次元または２次元
のＣＣＤデバイス等を用いることができ、透過した光量
に応じて出力値が変化するものであれば特に限定されな
い。

【００２１】画像処理手段は、イメージセンサ８の出力
値から、透明物品１の存在とその良否を判別するもので
ある。該手段の詳細について、イメージセンサ８に入力
された映像と走査位置Ｄにおける１次元出力値を示した
説明図である図５を用いて説明する。図５（１）は、本
発明の検査装置において、イメージセンサ８に入射する
光と該入射光に対応して出力される信号を示すものであ
る。同図において、透明物品１の存在する部分は均等に
明るく、その他の背景部分は暗くなっているので、透明
物品１の部分のみで信号が出力され、また透明物品１に
傷５１が存在すればその部分で明確にレベルが落ち込む
ため、公知の画像信号処理手段を用いて傷の判別を行う
ことができる。

【００２２】一方、図５（２）は、本発明とは異なり単
に透明物品１の背後から照明を行った場合のイメージセ
ンサ８に入射する光と該入射光に対応して出力される信
号を示すものである。図５（２）の場合、透明物品１の
端部で、レベルの変化が生じるのでこれを検知する画像
処理手段を用いて透明物品１の認識を行うこともできる
が、画像信号処理手段は複雑化し、更に傷５１に起因し
て発生したレベル変化と端部でのレベル変化を分別する
手段も必要である。

【００２３】さて、本発明では、透明物品１の横断面が
円形状であるため、前述の如く、中央部の不良と比べて
周辺部の不良は検出精度が低下し、更に透明物品１の周
辺部の映像が暗いため、外周のエッジ抽出が困難とな
り、形状測定が不安定となり勝ちである。よって、前述
の如く、イメージセンサ８の前面に偏光板９ｃを設け、
偏光角度を設定することにより、得られる画像信号は図
１０の（Ａ）に示す如く、エッジ付近の信号がなだらか
であってその微分出力が緩やかピークを示すものから、
（Ｂ）に示す如くエッジ付近の信号も顕著なものとなっ
て、微分により明確なパルス信号を得ることができる。
更に、エッジ付近の信号が顕著なものとなることから、
不良部分を有する映像信号の微分信号も、図１１（Ａ）
に示すものから（Ｂ）に示す如きものとなって、周辺部
に存在する不良であっても顕著なピークを得ることがで
きる。

【００２４】次に、本実施例で用いた画像処理装置につ
いて説明する。まず撮像装置で撮像した映像信号を、増
幅・フィルタ回路に通すことで映像信号の増幅および雑
音除去を行い、さらに微分回路に通すことで画像中の特
異点に対応した特徴信号を得る。そしてこの特徴信号を
正負微分レベルコンパレータで分別して不良部分の判断
を行う。

【００２５】すなはち、透明物品の走査位置に不良が存
在しない場合、ライン型ＣＣＤカメラの映像信号は図１
０（Ｂ）のように略台形波形となる。この映像信号を微
分した微分信号は透明物品のエッジである映像信号の前
縁と後縁の部分にパルスが現れ、正負微分レベルコンパ
レータの出力は映像信号の前縁と後縁に対応してパルス
（Ｈレベル）が現れる。このパルスは透明物品の外周部
分であるエッジの位置を現しているため、このパルスの
位置や間隔等を管理することにより透明物品の幅異状不
良や湾曲不良などの形状不良の検査を行うことが出来
る。

【００２６】またライン型ＣＣＤカメラによる透明物品
の走査位置に黒点不良や傷不良などが存在する場合、ラ
イン型ＣＣＤカメラの映像信号は図１１（Ｂ）に示すよ
うに、不良の存在に対応して凹部を有する波形となる。
この映像信号を微分した微分信号にも、映像信号の前縁
と後縁を示すパルスが現れるが、それ以外に他のパルス
も現れる。これが不良の存在を示すものとなるので、パ
ルスの数やパルス間隔等を監視することで、不良の判断
を行うことができる。

【００２７】次に、第１の発明に更に搬送手段を付加し
た第２の発明について説明する。図２は、第２の発明に
関する第１の実施例（以下、第１の実施例という）に関
するもので、搬送方向から見た第２の発明の主要部を示
す縦断面図、図３は同平面図であり、本実施例では、該
搬送手段として、特公平５−６５４０５号公報に記載さ
れた吸着搬送装置を使用した。図２において、Ｔは吸着
搬送装置を示し、該吸着搬送装置Ｔは、互いに対向する
状態で固定された一対のスリット板１０ａ，１０ｂと、
スリット板１０ａ，１０ｂの端縁間に形成されたガイド
レール１１ａ，１１ｂと、ガイドレール１１ａ，１１ｂ
の夫々に案内されて走行するエンドレス丸ベルト１２
ａ，１２ｂと、スリット板１０ａ，１０ｂ下部に形成さ
れた負圧室１３、負圧室１３に接続された吸気口１４、
吸気口１４に接続した吸引ポンプ１５によって構成され
た吸引手段からなる。

【００２８】そしてエンドレス丸ベルト１２ａ，１２ｂ
間には、透明物品１の直径よりも小さな間隙１６が形成
されており、この間隙１６に吸引手段により生じた負圧
をもって透明物品１を吸引することにより所定位置にセ
ンタリングを行い、次いでエンドレス丸ベルト１２ａ，
１２ｂを駆動することにより吸着搬送を行うのである。

【００２９】本実施例では、かかる吸引搬送装置Ｔによ
り搬送されている透明物品１を、所定位置に固定された
照明装置Ｌ、イメージセンサ８、拡散透過性部材２、遮
光板３からなる第１の発明の検査装置によって検査す
る。ここで、投光部５から投光されイメージセンサ８に
至る光軸Ａを水平方向に対し傾けると、複数の方向から
の検査が可能となり、以下に説明する第２の実施例の装
置と組み合わせることによって透明物品１の実質的に全
面を検査することが可能となる。

【００３０】次に、吸引搬送装置Ｔ内部に、拡散透過性
部材２を設けた第２の発明に関する第２の実施例（以
下、第２の実施例という）を、搬送方向から見た同実施
例の主要部を示す縦断面図である図４に基づいて説明す
る。第２の実施例は、図４に示すように、吸引搬送装置
Ｔ内部のエンドレス丸ベルト１２ａ、１２ｂの下方に拡
散透過性部材２が配設され、イメージセンサ８、透明物
品１、拡散透過性部材２とを結ぶ光軸Ａ１と、投光部
５、受光窓１７とを結ぶ光軸Ａ２との交点の位置に、反
射ミラー１８が４５度の角度で配設されており、受光窓
１７は、負圧室１３内部を負圧に保ちつつ、投光部５か
らの光を吸引搬送装置Ｔへ導くためのものであって投光
部５の前面に配置される。また、他の構成は第１の実施
例と同様である。

【００３１】第２の実施例は前述の如く、例えば第１の
実施例と組み合わせると透明物品１の実質的に全面を検
査することが可能である。すなはち、第１の実施例にお
ける光軸Ａの垂直方向に対する傾きθを６０度に設定
し、照明装置Ｌとイメージセンサ８との組み合わせを垂
直方向の左右に２組設けた装置（図２では一組のみ記載
した）と、第２の実施例の装置とを搬送ライン上に設け
ると、透明物品１を回転させずともその全面を検査する
ことができる。

【００３２】かかる構成を取った検査装置の全体を、第
３の発明としてその概略正面図である図７に示す。同図
において、１９は透明物品を収納するホッパ、２０はバ
イブレータ、２１は透明物品１を一列に整列させて送り
出す整流機構、２２はベルトコンベア、２３は第１の吸
引搬送装置、２４は第２の吸引搬送装置、２５は検査結
果に応じて不良品又は良品のいずれかを選別する選別機
構を示す。そして本実施例では、ホッパ１９より定量供
給された透明物品１は一列に整列され、その上部を第１
の吸引搬送装置２３により吸着されながら搬送される。

【００３３】この際、その搬送ライン上に、第２の実施
例に相当する第２の検査装置２６ａと、第１の実施例に
相当する第１の検査装置２７ａとを順次配置し、第２の
検査装置２６ａでは、透明物品１の下部より垂直方向に
対し６０度傾いた角度で進行方向の前後から投光とイメ
ージセンサ８による撮像を行い、第１の検査装置２７ａ
では、透明物品１の下部より垂直方向に投光とイメージ
センサ８による撮像を行う。

【００３４】更に、第１の吸引搬送装置２３に接続され
た第２の吸引搬送装置２４では、第１の吸引搬送機構２
３とは反対の透明物品１の下部を吸着しながら搬送が行
われ、その搬送ライン上に、第１の実施例に相当する第
１の検査装置２６ｂと、第２の実施例に相当する第２の
検査装置２７ｂとを順次配置し、前記の第１の搬送装置
２３と同様に、こんどは透明物品１の異なる側面の検査
を行う。そして、これらの検査結果の総てを総合し、そ
の結果により選別機構２５を作動させて、良品と不良品
の選別を行う。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、透過光を用いて検査を
行うことにより、透明ソフトカプセル等のような透明物
品の、変形、傷、汚点付着など傷不良や表面荒れ不良な
どのように不良部分で光が散乱される外観不良や、黒点
不良や異物不良などのように不良部分で光が吸収される
内部不良を、検査対象物以外の映像が出ないので比較的
簡易な画像処理手段で確実に自動検査することができ
る。

【００３６】また、吸引搬送装置と組み合わせることに
よって、高速に検査を行うことができ、複数の照明装置
とイメージセンサを組み合わせることによって透明物品
の略全面を検査して精度を高めることができる。

【００３７】更に、イメージセンサの前面に偏光板を設
けることにより、不良が中央部あるいは周辺部どちらの
位置に存在しても位置の影響を受けず高精度に検出を行
うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の一実施例を示す平面図である。

【図２】第２の発明の一実施例の主要部を示す縦断面図
である。

【図３】図２の実施例の平面図である。

【図４】第２の発明の他の実施例の主要部を示す縦断面
図である。

【図５】イメージセンサに入力された映像と対応する出
力値を示した説明図である。

【図６】従来の照明装置の説明図である。

【図７】第３の発明の一実施例の概略正面図である。

【図８】検査対象物の透過光量の説明図である。

【図９】第４の発明の一実施例を示す平面図である。

【図１０】偏光板による画像信号の変化を示す説明図で
ある。

【図１１】偏光板による画像信号の微分信号の変化を示
す説明図である。

【符号の説明】

１ 透明物品 ２ 拡散透過性部材 ３ 遮光板 ４ 光ファイバ束 ５ 投光部 ６ 受光部 ７ 光源 ８ イメージセンサ ９ 偏光板 Ｌ 照明装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｔ 7/00 1/00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 横断面が円形状である透明物品の不良を
   判別する装置であって、該透明物品の直径よりも狭い範
   囲に拡散光を投光する照明装置と、該照明装置の光軸上
   に位置して透明物品を透過した光を撮像するイメージセ
   ンサと、該イメージセンサから出力される画像信号を処
   理する画像処理手段からなる透明物品の検査装置。
2. 【請求項２】 透明物品を吸着して移送する搬送手段を
   用いて、透明物品を移送しながら検査を行う請求項１記
   載の透明物品の検査装置。
3. 【請求項３】 複数の照明装置と複数のイメージセンサ
   により、透明物品の実質的に全面を検査する請求項２記
   載の透明物品の検査装置。
4. 【請求項４】 イメージセンサの前面に偏光板を有する
   請求項１乃至３のいずれか一つに記載の透明物品の検査
   装置。