KR102627123B1 - 이물 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유리 병 등의 투광성 용기의 저부를 촬상하여 투광성 용기 내에 이물이 있는지 여부를 검사하기 위한 이물 검사 장치에 관한 것이다. 조명 장치(3)로부터 발해진 광이, 투광성 용기(1)의 저부(1a)의 내면(1b)에서 반사된 제1 광(L1)과, 저부(1a) 내를 진행하여 저부(1a)의 외면(1c)에서 반사되는 제2 광(L2)으로 분할되었을 때, 촬상 장치(5)는, 제1 광(L1)을 받을 수 있는 위치이며, 또한 외면(1c)에서 반사된 제2 광(L2)의 내면(1b)으로의 입사각 α가 임계각보다 큰 위치에 배치되어 있다.

Description

이물 검사 장치

본 발명은, 유리 병 등의 투광성 용기의 저부를 촬상하여 투광성 용기 내에 이물이 있는지 여부를 검사하기 위한 이물 검사 장치에 관한 것이다.

음료 등의 액체가 충전된 유리 병 내에, 금속편이나 유리편 등의 이물이 혼입되어 있는 경우가 있다. 이물은 유리 병의 저부에 침전되어 있는 경우가 많다. 그 때문에, 유리 병에 음료 등의 액체를 충전한 후에 유리 병의 저부에 이물이 침전되어 있는지 여부의 검사가 행해진다. 이물을 검출하기 위한 장치로서, 화상 처리에 의해 이물을 검출하는 이물 검사 장치가 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조). 구체적으로는, 유리 병을 반송 장치에 의해 반송하고 있을 때, 유리 병의 비스듬히 하방에서 카메라로 유리 병의 저부를 촬상하고, 얻어진 화상으로부터 이물을 검출한다. 이물은, 화상 상에 희거나, 또는 검은 그림자로서 나타나므로, 화상 처리에 의해 이물의 유무를 검출하는 것이 가능하다.

일본 특허 공개 제2004-317426호 공보 일본 특허 공개 제2003-107011호 공보 일본 특허 공개 제2012-42365호 공보

유리 병의 저부의 외면에는, 통상, 문자 또는 숫자 등의 엠보스 또는 각인이 형성되어 있는 경우가 있다. 이러한 엠보스나 각인은, 동일하게 그림자로서 화상 상에 나타나므로, 종래의 이물 검사 장치는 엠보스나 각인을 이물로서 검출해 버리는 경우가 있다. 그래서, 이물을 고정밀도로 검출하기 위해, 액체가 충전된 용기를 스핀시킨 후에 용기의 스핀을 정지시켜, 액체 속에서 움직이는 이물을 검출하는 이물 검사 장치가 있다(특허문헌 2 참조). 그러나 이러한 타입의 이물 검사 장치는, 용기를 스핀시키기 위한 특수한 반송 장치가 필요해, 이물 검사 장치 전체가 커질 뿐만 아니라, 공장에 이미 설치된 반송 장치를 사용할 수 없다.

용기를 스핀시키지 않고 용기를 검사하는 장치로서, 용기의 위로부터 조명하여, 용기의 저부를 투과한 투과광을, 용기의 하방에 배치된 촬상 수단에서 받아서 화상을 생성하는 이물 검사 장치가 있다(특허문헌 3 참조). 그러나 이 장치에서도, 용기의 저부를 하방으로부터 촬상하기 위해, 용기의 양측을 집으면서 용기를 반송하는 특수한 반송 장치가 필요하다.

그래서 본 발명은, 유리 병 등의 투광성 용기의 저부에 형성된 엠보스나 각인 등의 영향을 받는 일 없이, 또한 이미 설치된 반송 장치에 의해 반송되는 투광성 용기 내의 이물을 고정밀도로 검출할 수 있는 이물 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 태양은, 반송 장치에 의해 반송되는 투광성 용기의 측방에 배치되고, 액체가 충전된 상기 투광성 용기를 조명하는 조명 장치와, 상기 반송 장치를 사이에 두고 상기 조명 장치와 대향하여 배치되고, 상기 투광성 용기의 저부의 화상을 생성하는 촬상 장치와, 상기 저부의 화상을 처리하는 화상 처리 장치를 구비하고, 상기 조명 장치로부터 발해진 광이, 상기 저부의 내면에서 반사된 제1 광과, 상기 저부 내를 진행하여 상기 저부의 외면에서 반사되는 제2 광으로 분할되었을 때, 상기 촬상 장치는, 상기 제1 광을 받을 수 있는 위치이며, 또한 상기 외면에서 반사된 상기 제2 광의 상기 내면으로의 입사각이 임계각보다 큰 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 이물 검사 장치이다.

본 발명의 바람직한 태양은, 상기 촬상 장치는, 상기 반송 장치 상의 상기 투광성 용기의 저부의 내면보다 높은 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 태양은, 상기 촬상 장치는, 상기 제1 광을 받을 수 있는 위치에 배치된 반사 미러를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

투광성 용기의 저부 내를 액체를 향해 진행하는 제2 광의 입사각이 임계각보다 클 때, 제2 광은 저부의 내면에서 전반사되어, 제2 광은 액체로는 진행되지 않는다. 본 발명에 따르면, 촬상 장치는 제2 광을 받지 않으므로, 촬상 장치에 의해 생성되는 화상에는, 저부의 외면에 형성되어 있는 엠보스나 각인이 나타나지 않는다. 결과적으로, 이물 검사 장치는, 엠보스나 각인 등의 영향을 받는 일 없이 투광성 용기 내의 이물을 고정밀도로 검출할 수 있다.

본 발명에 따르면, 촬상 장치는 투광성 용기의 측방에 배치할 수 있다. 따라서, 투광성 용기를 반송하기 위한 반송 장치에는, 스트레이트 컨베이어 등의, 일반적인 타입의 반송 장치를 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이물 검사 장치는, 공장에 이미 설치되어 있는 반송 장치를 그대로 이용하여, 투광성 용기의 검사를 행하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 이물 검사 장치의 일 실시 형태를 나타내는 정면도다.
도 2는 도 1에 나타낸 이물 검사 장치의 상면도다.
도 3은 조명 장치로부터 발해진 확산 광이 유리 병의 저부의 내면에서 반사되는 모습을 나타내는 모식도다.
도 4는 촬상 장치의 위치를 설명하는 도면이다.
도 5는 제2 광의 유리 병 저부의 내면으로의 입사각이 임계각보다 작을 때의, 광의 진행 모습을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4에 나타낸, 제2 광의 입사각이 임계각보다 큰 위치에 배치된 촬상 장치에 의해 생성된 화상을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 5에 나타낸, 제2 광의 입사각이 임계각보다 작은 위치에 배치된 촬상 장치에 의해 생성된 화상을 나타내는 도면이다.
도 8은 이물 검사 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 도면이다.
도 9는 이물 검사 장치의 또 다른 실시 형태를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 이물 검사 장치의 일 실시 형태를 나타내는 정면도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 이물 검사 장치의 상면도다. 도 1 및 도 2에 있어서, 부호 1은, 투광성 용기의 일례인 유리 병을 나타낸다. 본 실시 형태의 이물 검사 장치는, 음료 등의 액체가 충전된 상태에서, 유리 병(1)의 저부(1a)에 이물이 있는지 여부를 검사한다.

이물 검사 장치는, 액체가 충전된 유리 병(1)을 조명하는 조명 장치(3)와, 유리 병(1)의 저부(1a)의 내면(1b)에서 반사된 광으로부터 유리 병(1)의 저부(1a)의 화상을 생성하는 촬상 장치(5)와, 촬상 장치(5)에 의해 생성된 화상을 처리하는 화상 처리 장치(7)를 구비한다. 조명 장치(3) 및 촬상 장치(5)는, 반송 장치(10)의 양측에 배치되어 있다. 즉, 조명 장치(3)는, 반송 장치(10)에 의해 반송되는 유리 병(1)의 측방에 배치되어 있고, 촬상 장치(5)는, 반송 장치(10)를 사이에 두고 조명 장치(3)와 대향하여 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 촬상 장치(5)는, 반송 장치(10)의 측방에 배치되고, 또한 반송 장치(10)의 반송면(유리 병(1)의 적재면)(10a)보다 높은 위치에 배치되어 있다.

조명 장치(3)는, 확산 광을 방출할 수 있도록 구성되어 있고, 조명 장치(3)의 광원으로서, 예를 들어 발광 다이오드가 사용된다. 촬상 장치(5)는, CCD나 CMOS 등의 이미지 센서를 구비한 카메라(5a)를 구비하고 있다. 조명 장치(3)는, 유리 병(1)의 저부(1a)에 확산 광을 조사하고, 촬상 장치(5)는 유리 병(1)의 저부(1a)로부터 반사된 광을 이미지 센서에 의해 받아서, 유리 병(1)의 저부(1a)의 화상을 생성하도록 구성되어 있다.

본 실시 형태에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 촬상 장치(5)는, 반송 장치(10) 상의 유리 병(1)의 저부(1a)의 내면(1b)보다 높은 위치에 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 촬상 장치(5)의 카메라(5a)는, 반송 장치(10) 상의 유리 병(1)의 저부(1a)의 내면(1b)을 향해, 하방으로 경사져 있다. 일례에서는, 유리 병(1)의 저부(1a)의 내면(1b)에 대한 촬상 장치(5)의 각도는, 10도 미만이다.

이물 검사 장치는, 다음과 같이 하여 유리 병(1)의 검사를 행한다. 유리 병(1)은, 반송 장치(10)에 의해 소정의 속도로 반송된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 반송 장치(10)는, 직선 컨베이어이며, 복수의 유리 병(1)을 일정한 간격으로 반송한다. 조명 장치(3)는, 반송 장치(10)에 의해 이동되고 있는 유리 병(1)의 저부(1a)를 조명하면서, 촬상 장치(5)는 유리 병(1)의 저부(1a)의 내면(1b)에서 반사된 광을 받아서, 저부(1a)의 화상을 생성한다.

화상 처리 장치(7)는, 화상을 촬상 장치(5)로부터 수취하여, 화상 분석을 실행한다. 보다 구체적으로는, 화상 처리 장치(7)는, 저부(1a)의 화상에 기초하여 유리 병(1)의 저부(1a)에 이물이 있는지 여부를 결정한다. 이물은, 희거나, 또는 검은 그림자로서 화상에 나타나므로, 화상 처리 장치(7)는 화상에 기초하여 이물을 검출할 수 있다. 유리 병(1) 내에 이물을 검출하였을 때에는, 화상 처리 장치(7)는, 알람 신호를 발신하도록 해도 된다. 촬상 장치(5) 및 화상 처리 장치(7)는, 동일하게, 반송 장치(10)에 의해 반송되는 복수의 유리 병(1)을 순차 검사한다.

조명 장치(3)는, 이른바 면 조명이며, 넓은 면적으로부터 다방향으로 광을 방출할 수 있도록 구성되어 있다. 도 3은, 조명 장치(3)로부터 발해진 확산 광이 유리 병(1)의 저부(1a)의 내면(1b)에서 반사되는 모습을 나타내는 모식도다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 유리 병(1)의 저부(1a)의 내면(1b)은, 일반적으로, 상방으로 돌출되는 만곡 형상을 갖는다. 조명 장치(3)로부터 발해진 확산 광은, 다양한 입사각으로 저부(1a)의 내면(1b)에 입사하고, 내면(1b)에서 반사된다. 반사된 광은 유리 병(1)의 측면(1d)을 투과하고, 촬상 장치(5)는, 유리 병(1)의 저부(1a)의 내면(1b)에서 반사된 광의 일부를 받는다. 도 3에 나타낸 예에서는, 일점쇄선으로 나타내는 광은 촬상 장치(5)에 의해 받아지지만, 점선으로 나타내는 광은 촬상 장치(5)에서는 받아지지 않는다. 따라서, 일점쇄선으로 나타내는 광이 조사되는 범위가, 검사 범위이다.

도 4는, 촬상 장치(5)의 위치를 설명하는 도면이다. 촬상 장치(5)는, 유리 병(1)의 저부(1a)의 내면(1b)에서 반사된 광 중, 다음과 같은 광을 받을 수 있는 위치에 배치되어 있다. 즉, 조명 장치(3)로부터 발해진 광이, 유리 병(1)의 저부(1a)의 내면(1b)에서 반사된 제1 광(L1)과, 저부(1a) 내를 진행하여 저부(1a)의 외면(1c)에서 반사되는 제2 광(L2)으로 분할되었을 때, 촬상 장치(5)는, 저부(1a)의 내면(1b)에서 반사된 제1 광(L1)을 받을 수 있는 위치이며, 또한 외면(1c)에서 반사된 제2 광(L2)의 내면(1b)으로의 입사각 α가 임계각보다 큰 위치에 배치되어 있다. 이러한 위치에 배치된 촬상 장치(5)는, 유리 병(1)의 저부(1a)의 외면(1c)에서 반사된 제2 광(L2)을 받지 않으므로, 외면(1c)에 형성되어 있는 엠보스(15)가 나타나지 않는 화상을 생성할 수 있다.

일반적으로, 굴절률이 큰 매질로부터 굴절률이 작은 매질로 진행하는 광의 입사각이 임계각보다 클 때, 광은 매질 사이의 계면에서 전반사한다는 것이 알려져 있다. 유리 병(1)의 굴절률은, 유리 병(1) 내의 액체의 굴절률보다도 높으므로, 유리 병(1)의 저부(1a)로부터 액체로 진행하는 제2 광(L2)의 입사각 α에는 임계각이 존재한다. 임계각은, 유리 병(1)의 굴절률과 액체의 굴절률로부터 계산에 의해 미리 구해진다. 제2 광(L2)의 입사각 α가 임계각보다 클 때, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2 광(L2)은 저부(1a)의 내면(1b)에서 전반사되어, 제2 광(L2)은 액체 속을 진행하지 않는다. 따라서, 제2 광(L2)은 촬상 장치(5)에는 도달하지 않는다.

도 5는, 제2 광(L2)의 입사각 α가 임계각보다 작을 때의, 광의 진행 모습을 나타내는 도면이다. 제2 광(L2)의 입사각 α가 임계각보다 작을 때의, 제2 광(L2)의 일부는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 유리 병(1)의 저부(1a)로부터 액체로 진행되고, 액체를 투과하여 촬상 장치(5)에 도달한다. 이 경우, 촬상 장치(5)에 의해 생성되는 화상에는, 엠보스(15)가 나타나 버린다.

도 6은, 도 4에 나타낸, 제2 광(L2)의 입사각 α가 임계각보다 큰 위치에 배치된 촬상 장치(5)에 의해 생성된 화상을 나타내는 도면이고, 도 7은, 도 5에 나타낸, 제2 광(L2)의 입사각 α가 임계각보다 작은 위치에 배치된 촬상 장치(5)에 의해 생성된 화상을 나타내는 도면이다. 도 6의 화상을 취득하였을 때의, 유리 병(1)의 저부(1a)의 내면(1b)에 대한 촬상 장치(5)의 각도는 10도 미만이고, 도 7의 화상을 취득하였을 때의, 유리 병(1)의 저부(1a)의 내면(1b)에 대한 촬상 장치(5)의 각도는 약 30도였다.

도 6 및 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 7에 나타내는 화상에는 이물(20) 및 엠보스(15)가 나타나 있는 데 비해, 도 6에 나타내는 화상에는 이물(20)이 나타나 있지만, 엠보스는 나타나 있지 않다. 이와 같이, 본 실시 형태의 이물 검사 장치는, 유리 병(1)의 저부(1a)의 외면(1c)에 형성되어 있는 엠보스나 각인 등의 영향을 받는 일 없이, 유리 병(1) 내의 이물을 고정밀도로 검출할 수 있다.

촬상 장치(5)는 유리 병(1)의 측방에 배치할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 촬상 장치(5)는, 반송 장치(10) 상의 유리 병(1)의 저부(1a)의 내면(1b)보다 높은 위치에 배치되어 있다. 상술한 바와 같이, 제1 광(L1)을 받을 수 있고, 또한 제2 광(L2)의 입사각 α가 임계각보다 크다고 하는 조건을 충족하는 한, 촬상 장치(5)의 위치 및 각도는 특별히 한정되지 않는다. 따라서, 유리 병(1)을 반송하기 위한 반송 장치(10)에는, 스트레이트 컨베이어 등의, 일반적인 타입의 반송 장치를 사용 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 이물 검사 장치는, 공장에 이미 설치되어 있는 반송 장치를 그대로 이용하여, 유리 병의 검사를 행하는 것이 가능하다.

도 8은, 이물 검사 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 도면이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 구성 및 동작은, 도 1 및 도 2에 나타내는 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 도 8에 나타내는 실시 형태에서는, 촬상 장치(5)는, 카메라(5a)와 반송 장치(10) 사이에 배치된 반사 미러(5b)를 구비하고 있다. 유리 병(1)의 저부(1a)의 내면(1b)에서 반사된 광은, 반사 미러(5b)에서 다시 반사되어 카메라(5a)에 도달한다. 카메라(5a)는 반사 미러(5b)의 상방에 배치되어 있다.

본 실시 형태에 있어서도, 촬상 장치(5)의 반사 미러(5b)는, 도 4에 나타내는 촬상 장치(5)와 동일한 위치에 배치되어 있다. 즉, 반사 미러(5b)는, 유리 병(1)의 저부(1a)의 내면(1b)에서 반사된 제1 광(L1)을 받을 수 있는 위치이며, 또한 외면(1c)에서 반사된 제2 광(L2)의 내면(1b)으로의 입사각 α가 임계각보다 큰 위치에 배치되어 있다. 따라서, 본 실시 형태의 이물 검사 장치는, 유리 병(1)의 저부(1a)의 외면(1c)에 형성되어 있는 엠보스나 각인 등의 영향을 받는 일 없이, 유리 병(1) 내의 이물을 고정밀도로 검출할 수 있다. 또한, 카메라(5a)는 반사 미러(5b)를 통해 제1 광(L1)을 받을 수 있기 때문에, 카메라(5a)의 설치 위치의 자유도가 증가한다. 일 실시 형태에서는, 카메라(5a)는 반사 미러(5b)의 하방에 배치되어도 된다.

도 9는, 이물 검사 장치의 또 다른 실시 형태를 나타내는 도면이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 구성 및 동작은, 도 1 및 도 2에 나타내는 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 도 9에 나타내는 실시 형태에서는, 복수의 촬상 장치(5, 22, 23)가 마련되어 있다. 이들 촬상 장치(5, 22, 23)는, 반송 장치(10)를 사이에 두고 조명 장치(3)와는 반대측에 배치되고, 모두 조명 장치(3)를 향하고 있다. 촬상 장치(22, 23)는, 촬상 장치(5)와 동일하게, 제1 광(L1)을 받을 수 있고, 또한 제2 광(L2)의 입사각 α가 임계각보다 크다고 하는 조건을 충족하는 위치 및 각도로 배치되어 있다. 화상 처리 장치(7)는, 촬상 장치(5, 22, 23)에 접속되어 있고, 이들 촬상 장치(5, 22, 23)로부터 보내져 오는 화상을 처리하여 유리 병(1) 내의 이물을 검출하도록 구성되어 있다.

본 실시 형태에서는, 도 2에 나타내는 촬상 장치(5) 외에도, 두 대의 촬상 장치(22, 23)가 촬상 장치(5)의 양측에 배치되어 있지만, 보다 많은 촬상 장치를 마련해도 된다. 본 실시 형태에 관한 이물 검사 장치는, 동시에 복수의 유리 병(1)의 검사를 행하는 것이 가능해, 스루풋이 향상된다. 도 8에 나타내는 반사 미러(5b)는 도 9의 실시 형태에도 적용하는 것이 가능하다.

상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이 본 발명을 실시할 수 있는 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는, 당업자라면 당연히 이룰 수 있는 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 기재된 실시 형태에 한정되지 않고, 청구범위에 의해 정의되는 기술적 사상에 따른 가장 넓은 범위로 해석되는 것이다.

본 발명은, 유리 병 등의 투광성 용기의 저부를 촬상하여 투광성 용기 내에 이물이 있는지 여부를 검사하기 위한 이물 검사 장치에 이용 가능하다.

1: 유리 병
3: 조명 장치
5: 촬상 장치
5a: 카메라
5b: 반사 미러
7: 화상 처리 장치
10: 반송 장치
15: 엠보스
20: 이물
22, 23: 촬상 장치
L1: 제1 광
L2: 제2 광

Claims (4)

1. 반송 장치에 의해 반송되는 투광성 용기의 측방에 배치되고, 액체가 충전된 상기 투광성 용기를 조명하는 조명 장치와,
   상기 반송 장치를 사이에 두고 상기 조명 장치와 대향하여 배치되고, 상기 투광성 용기의 저부의 화상을 생성하는 촬상 장치와,
   상기 저부의 화상을 처리하는 화상 처리 장치를 구비하고,
   상기 조명 장치는 다방향으로 광을 방출하는 면 조명 장치이고,
   상기 투광성 용기의 굴절률이 상기 액체의 굴절률보다도 높을 때, 상기 조명 장치로부터 발해진 광이, 상기 저부의 내면에서 반사된 제1 광과, 상기 저부 내를 진행하여 상기 저부의 외면에서 반사되는 제2 광으로 분할되었을 때, 상기 촬상 장치는, 상기 제1 광을 받을 수 있는 위치이며, 또한 상기 저부 내를 진행하여 상기 외면에서 반사된 상기 제2 광의 상기 내면으로의 입사각이 임계각보다 크고, 상기 제2 광이 도달하지 않는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 이물 검사 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 촬상 장치는, 상기 반송 장치 상의 상기 투광성 용기의 저부의 내면보다 높은 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 이물 검사 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 촬상 장치는, 상기 제1 광을 받을 수 있는 위치에 배치된 반사 미러를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 이물 검사 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 촬상 장치는 복수의 촬상 장치이며,
   상기 복수의 촬상 장치는 동시에 복수의 투광성 용기의 저부의 화상을 생성하고,
   상기 화상 처리 장치는 상기 복수의 투광성 용기의 저부의 화상을 처리하는 것을 특징으로 하는 이물 검사 장치.

Images