JPH09218077A - 液面計測方法及び装置 - Google Patents

液面計測方法及び装置

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JPH09218077A
JPH09218077A JP8026774A JP2677496A JPH09218077A JP H09218077 A JPH09218077 A JP H09218077A JP 8026774 A JP8026774 A JP 8026774A JP 2677496 A JP2677496 A JP 2677496A JP H09218077 A JPH09218077 A JP H09218077A
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JP
Japan
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liquid level
filling
liquid
image
container
Prior art date
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Pending
Application number
JP8026774A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Mizuniwa
佳弘 水庭
Masaru Nunome
勝 布目
Youji Iseyama
洋治 伊勢山
Akira Nakada
昭 仲田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Engineering Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 飲料缶などに充填された液面の過不足を、巻
き締め密封前に画像処理法を用いて高速高精度に計測し
たい。 【解決手段】 充填工程部22に直結した搬送手段2上
に検査ステーションを設け、内容液が充填された飲料缶
1等の開口端部やや上部側方に、照明装置4を設け水平
方向に照明光を照射し、反対側の側方には、照明光を反
射させ缶端上部を照射するように傾けて、反射板5を設
置する。照明装置4のさらに上方にはテレビカメラ6を
斜め下方に向けて、缶端上部と液面上端部が視野内に収
まるように設置する。 【効果】 高速充填手段の直後で密封巻き締めの前に、
非接触で高速高精度に液面寸法を計測することができ
る。また初期工程で液面の過不足をチェックし、充填機
にフィードバックすることにより、充填ノズル個々のば
らつきを抑え、常に一定の充填量を確保することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、飲料缶などに充填
された液面の過不足を計測する装置及びその方法並びに
監視・制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に飲料用缶等の製造方法は、空き缶
に所定の液体を充填ノズルで充填した直後に、巻き締め
装置によって密封され、後工程に搬送される。充填量の
過不足を検査する方法としては、重量測定による方法、
X線法および打音検査法があるが巻き締め密封後に検査
するもので、充填直後に検査する方法は実用化されてい
ない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】飲料缶等の製造工程に
おいて、製品本来の主剤である内容液を充填する工程が
最も重要であることは言うまでもないが、自動充填ライ
ンにおける充填量の過不足がまれに発生し、後工程に流
されることがあった。このため充填直後に液面を検査
し、充填手段の各ステーション毎の充填精度を高めたい
という要望があった。上記従来技術は、いづれも巻き締
め密封後に検査されており、密封前の検査にそのまま適
用することは、要求精度を満足できないと言う問題があ
り、また高速充填手段に追従できないという問題があっ
た。
【0004】本発明の目的は、液面の適正検査を可能に
する液面計測方法及び装置並びに監視・制御方法を提供
するものである。更に本発明の目的は、充填と巻き締め
との間の工程で充填液面の検査を可能にする液面計測方
法及び装置並びに監視・制御方法を提供するものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では、充填手段に
直結した搬送手段上に検査ステーションを設け、内容液
が充填された飲料缶等の開口端部やや上部側方に、照明
装置を設け水平方向に照明光を照射し、反対側の側方に
は、照明光を反射させ缶端上部を照射するように傾け
て、反射板を設置する。照明装置のさらに上方にはテレ
ビカメラを斜め下方に向けて、缶端上部と液面上端部が
視野内に収まるように設置する。
【0006】テレビカメラから入力された缶端上部と液
面の映像を、画像処理装置によって輪郭強調と投影分布
処理を施し、缶端上部から液面までの寸法を計測する。
上記計測寸法があらかじめ設定した値の範囲内かどうか
で、良品・不良品の判別信号を出力すると同時に、液面
の多い又は少ない量を数量化した信号を、充填手段が設
置された充填工程部側にフィードバックし各ノズルの吐
出量を制御し、常に一定の溶液を安定して充填できるよ
うにした。
【0007】
【発明の実施の形態】以下本発明の一実施の形態を図に
より説明する。図1は、本発明の液面検査装置の全体構
成を示す図で、被検査体1は内容液1aが充填されてお
り、液面検査対象となる。検査の結果、充填量が正しけ
れば搬送手段2により後工程の巻き締め密封工程に送ら
れる。被検査体1の缶端やや上部の側方には照明光照射
用の照明装置4を設置してある。照明装置4の反対側の
側方には、反射板5を前傾して設置し、上記照明光が反
射して缶端上部を照射するようにする。照明装置4の上
方にはテレビカメラ6を斜め下方に向けて設置し、缶端
上部と液面が視野内に入るようにする。センサ3により
被検査体1を検出すると、テレビカメラ6の映像信号は
画像処理装置7に入力され、後述する液面計測処理を施
し液面の過不足を検知する。
【0008】図2は、本発明を飲料缶等の充填工程部と
巻き締め工程部の間に適用した例を示した図で、充填工
程部21の複数の充填ノズル(斜線で示す)21a、2
1b、21cで内容液を充填された被検査体は、矢印方
向に搬送され、巻き締め工程部23によって密封され
る。充填直後の搬送手段2の検査ステーション上に設け
たテレビカメラ6により被検査体1の映像信号を画像処
理装置7に入力し、液面計測処理の結果、液面の過不足
信号7aを出力し、例えば充填ノズル制御装置22にフ
ィードバックし、充填工程部21の各充填ノズル21
a、21b、21c・・・の個々の吐出量を制御し、常
に一定量の充填を可能にする。尚、充填ノズル21a、
21b、21c・・・の如く複数個あるのはブレンドす
べき溶液が複数個あるため、又は各ノズルを介して徐々
に適正量まで充填するためである。1個のノズル例もあ
りうる。
【0009】図3は、画像処理装置内における液面計測
処理フローで、テレビカメラ6の映像信号は画像処理装
置7内部でステップ31により映像入力され、次いでス
テップ32で缶端上部の輪郭線と液面境界の輪郭線が抽
出される。同時に上記輪郭線のほぼ中央付近に判定領域
を設定する。次にステップ33で上記輪郭線の判定領域
内の画像成分を、水平方向に投影し投影分布線図を求め
る。続いて、ステップ34で上記投影分布線図に表れる
二つのピーク間の画素数をカウントし画像倍率の定数を
乗ずれば、すなわち缶端上部から液面までの寸法hmを
得ることができる。またステップ35では、あらかじめ
設定された液面の許容上限値huと許容下限値hlとを
読み出す。ステップ36では、hmとhu、hlとの大
小判定を行い、hmが許容範囲内かどうかをチェック
し、許容値以内ならばステップ37で良品信号及び又は
測定値hmを出力し、許容値からはずれた場合は、ステ
ップ38で不良信号及び又は液面過不足信号を出力す
る。
【0010】次に液面計測処理方法の一実施の形態を、
図4から図8を用いて説明する。図4は、被検査体の液
面に対するカメラ視野を示す図で、被検査体1の液面1
aと缶端上部1bに対し、カメラの視野枠40を図のよ
うな範囲になるように設定する。図5は、上記視野で撮
像した濃淡画像を示すもので、視野枠40内の画像は、
背景部51と液面部53が暗視野となり、缶内壁部52
(図4の1c部)が明視野となる。
【0011】図6は、上記図5の画像を輪郭強調した画
像で、上記画像の缶内壁部52が明視野となるのは、缶
が金属又はアルミ缶等であって、その内部反射が明部と
なるためである。濃淡に対し微分処理を施すと、輪郭部
のみが強調され缶端上部輪郭61と液面境界部62が明
度の高い線となって現れる。この二つの輪郭線のほぼ中
央部に判定領域63を設定する。図7は、図6の判定領
域63内の投影分布線図で、上記判定領域内の二つの輪
郭線61と62の画像成分を水平方向に投影すると、分
布強度を表す二つのピーク71と72が得られる。上記
ピーク間の画素数をカウントし、画像倍率を乗ずれば缶
端上部から液面までの寸法hmが得られる。
【0012】尚、ステップ37で良品との判定であれ
ば、ノズルからの充填量の制御はせずに、そのまま巻き
締め工程部23へ飲料缶1を搬送する。ステップ38で
不良又は液面過不足との出力であれば、制御装置7で充
填量が適正になるようにフィードバック制御する。一
方、不良又は液面過不足との判定の飲料缶については、
この検査工程で排除するやり方をとる。飲料缶以外に自
動車用のオイル等の非飲料缶や、ガラスビンやプラスチ
ック容器での液面検査にも適用可能である。ガラスビン
等では、巻き締め工程部に代わってキャップ締め工程部
やシール工程部が後段に配置されている。
【0013】このように本発明の実施の形態によれば、
充填工程部に直結した搬送装置上を搬送される被検査体
は、テレビカメラの直前を通過する瞬間にセンサで検知
され、テレビカメラにより映像が画像処理装置に入力さ
れる。上記手段による照明、反射板、カメラ配置よる入
力映像は、背景と液面が暗く、缶内壁面が明るい映像と
なる。画像処理装置では上記入力映像に輪郭強調処理を
施すことにより、缶内壁面の明るい映像の輪郭部分のみ
強調抽出される。すなわち缶端上部の輪郭線と、缶内面
に接する液面上部の輪郭線が抽出される。
【0014】上記輪郭強調処理により抽出された輪郭線
のほぼ中央部分に判定領域を設定し、判定領域内の画像
成分を水平方向に投影し、投影分布強度線図を求める
と、缶端上部と液面の位置に二つのピークが表れるの
で、このピーク間の寸法を計測することにより液面の過
不足を知ることができる。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、高速充填工程の直後で
密封巻き締めの前に、非接触で高速高精度に液面寸法を
計測するため、X線法、打音法などに比べ信頼性が高
く、かつ初期工程で液面の過不足をチェックし、充填手
段にフィードバックすることにより、充填ノズル個々の
ばらつきを抑え、常に一定の充填量を確保することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の全体構成図である。
【図2】本発明の充填ラインへの一実施の形態例図であ
る。
【図3】画像処理フロー図である。
【図4】被検査体に対するカメラ視野設定図である。
【図5】視野内の濃淡画像を示す図である。
【図6】輪郭強調処理画像を示す図である
【図7】投影分布線図である。
【符号の説明】
1 被検査体 2 搬送装置 3 センサ 4 照明装置 5 反射板 6 テレビカメラ 6a 偏光フィルタ 7 画像処理装置 21 充填工程部 22 充填手段制御装置 23 巻き締め工程部 40 視野枠 51 背景暗視野 52 缶内壁面の明視野 53 液面の暗視野部 61 輪郭強調処理を施した缶端上部の輪郭線 62 輪郭強調処理を施した液面の境界部輪郭線 63 判定領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲田 昭 茨城県日立市幸町3丁目2番1号 日立エ ンジニアリング株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 飲料缶等の缶容器に充填された液面の過
    不足を計測する装置において、充填工程部の直後の搬送
    手段上に検査ステーションを設け、この検査ステーショ
    ンでは、内容液が充填された缶容器の開口端部やや上部
    側方に、照明装置を設けて水平方向に照明光を照射し、
    反対側の側方には、照明光を反射させ缶端上部を照射す
    るように傾けて反射板を設置し、斜め上方から、缶端上
    部と液面を視野とするように設置したテレビカメラで撮
    像して液面計測を行うことを特徴とする液面計測方法。
  2. 【請求項2】 上記請求項1において、テレビカメラの
    入力映像を、A/D変換して多階調画像とし、濃淡の画
    像に対し輪郭強調処理を施し、缶端上部と液面境界部の
    輪郭線を抽出し、上記輪郭線の中央部付近に判定領域を
    設定し、判定領域内の画像成分を、水平方向に投影して
    投影分布線図を求め、缶端上部の投影分布ピーク位置
    と、液面境界部の投影分布ピーク位置との差から、缶端
    上部から液面までの高さを得、この高さを監視すること
    で液面が適正か否かを判定するものとしたことを特徴と
    する液面計測方法。
  3. 【請求項3】 請求項1〜2のいずれかの液面計測方法
    において、缶容器の代わりにビン容器又はプラスチック
    容器内の液面充填量を計測するものとした液面計測方
    法。
  4. 【請求項4】 上記請求項2の計測方法を用いて液面の
    監視・制御を行う液面監視・制御方法において、液面の
    上限値と下限値をあらかじめ設定しておき、計測された
    液面と比較し、適正であれば缶容器を密封巻き締め工程
    部(又は、キャップ締め工程部或いはシール等の工程
    部)へ搬出し、過不足であれば適正になるように充填ノ
    ズルからの充填量の制御を行うことを特徴とする液面監
    視・制御方法。
  5. 【請求項5】 飲料缶等の缶容器への液体の充填を行う
    充填手段と、 充填手段からの缶容器の液面を検査する検査手段と、 充填手段からの飲料缶などを密封巻き締め(又はキャッ
    プ締め或いはシール)する手段と、より成ると共に、上
    記検査手段は、内容液が充填され缶容器の開口端部やや
    上部側方に設けた照明装置と、その反対側の側方に、照
    明先の缶体上部へ照明先を反射するように設けた反射板
    と、斜め方向から缶端上部と液面とを視野するように設
    置したテレビカメラと、より成る液面計測装置。
  6. 【請求項6】 請求項5の液面計測装置において、、上
    記検査手段は、画像処理手段を更に備えると共に、この
    画像処理手段は、テレビカメラからの入力映像から液面
    のレベルを算出するものとした液面計測装置。
  7. 【請求項7】 請求項6の画像処理手段は、テレビカメ
    ラからの入力映像をA/D変換して多階調画像とする手
    段と、この多階調の画像に対し輪郭強調処理をする手段
    と、缶端上部と液面境界部の輪郭線を抽出する手段と、
    上記輪郭線の中央部付近に判定領域を設定する手段と、
    判定領域内の画像成分を、水平方向に投影して投影分布
    線図を求める手段と、缶端上部の投影分布ピーク位置
    と、液面境界部の投影分布ピーク位置との差から、缶端
    上部から液面までの高さを得る手段と、該高さが液面の
    基準上限値と基準下限値との間にあるか否かを比較し、
    その間にあれば適正信号を出力し、なければ液面の過不
    足信号を出力し、充填手段の充填量をフィードバック制
    御するのに必要な、データの出力を行う手段と、を備え
    たことを特徴とする液面計測装置。
JP8026774A 1996-02-14 1996-02-14 液面計測方法及び装置 Pending JPH09218077A (ja)

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