WO2018198248A1 - 容器の検査装置及び容器の検査方法 - Google Patents

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WO2018198248A1
WO2018198248A1 PCT/JP2017/016616 JP2017016616W WO2018198248A1 WO 2018198248 A1 WO2018198248 A1 WO 2018198248A1 JP 2017016616 W JP2017016616 W JP 2017016616W WO 2018198248 A1 WO2018198248 A1 WO 2018198248A1
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WO
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container
light
unit
inspection
screen
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PCT/JP2017/016616
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English (en)
French (fr)
Inventor
岳 鈴木
貴也 細野
Original Assignee
東洋ガラス株式会社
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Publication date
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Priority to JP2019514967A priority patent/JP6893242B2/ja
Priority to KR1020197032555A priority patent/KR102300158B1/ko
Priority to PCT/JP2017/016616 priority patent/WO2018198248A1/ja
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/10—Image acquisition
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V30/00—Character recognition; Recognising digital ink; Document-oriented image-based pattern recognition
    • G06V30/10—Character recognition

Definitions

  • the present invention relates to a container inspection apparatus and a container inspection method.
  • Non-Patent Document 1 There is known a model number reading device that reads characters and symbols having a concavo-convex shape formed on the outer surface of a container, particularly a glass bottle.
  • the uneven shape is a shape that protrudes from the outer surface of the glass bottle, a shape that is recessed inward from the outer surface, or a shape that is a combination of the protruded shape and the recessed shape.
  • a general glass bottle model number reading device optically reads the model number (mold number) formed as a concavo-convex shape on the bottom and bottom of the bottle, and combines it with defect information from an inspection machine that inspects the quality of the bottle. Used for quality control.
  • the inspection results of each bottle are automatically tabulated for each mold corresponding to the read character, and it is possible to know what kind of defects occur in which mold is molded. .
  • the arrangement of the optical system of the model number reader is generally classified according to whether the light received by the light receiver is reflected light or transmitted light.
  • the reflection type is a method in which light from a projector reflected from a glass bottle is read by a light receiver.
  • the transmission type is a method in which light from a projector that has passed through a glass bottle is read by a light receiver.
  • the inspection device previously proposed by the present applicant is a typical example of a transmissive character reader (Patent Document 1).
  • This transmissive character reader is an epoch-making device that solves the difficulty of character reading in a transparent (or translucent) glass bottle.
  • the model number is easily recognized by projecting it onto the screen using the lens effect of embossed characters.
  • Patent Document 1 it is possible to reduce misrecognition of a model number in a transparent (or translucent) glass bottle, but it is necessary to provide an illumination arrangement space behind the glass bottle.
  • Patent Document 2 a reflective character reader (container inspection system) has been further proposed (Patent Document 2).
  • this character reading apparatus does not disclose a specific solution method for clarifying the contour of the concavo-convex shape in a transparent (or translucent) glass bottle using reflected light.
  • a reflective character reader a shadow of a double reflection of characters (uneven shape) occurs in a transparent glass bottle. Such double-shadows are picked up with a darkness close to that of characters, causing reading errors and reading errors. A reading mistake or the like affects the subsequent processing.
  • An object of the present invention is to provide a container inspection apparatus and a container inspection method capable of inspecting the uneven shape of the outer surface of the container.
  • the present invention has been made to solve at least a part of the above-described problems, and can be realized as the following aspects or application examples.
  • the container inspection apparatus is A light emitting unit for irradiating light to the uneven shape formed on the outer surface of the container; A rotation support for supporting the container rotating about the central axis of the container; A condensing lens that projects the light reflected on the container out of the light from the light emitting unit onto the screen; An imaging unit that captures an image projected on the screen; It is characterized by including.
  • the image processing apparatus may further include a processing unit that recognizes characters from the image captured by the imaging unit.
  • the reflected light can be used efficiently.
  • the imaging unit, the condenser lens, the screen, and the light emitting unit may be fixed on a single substrate.
  • each part can be arranged at an appropriate position in a short time by changing the position of the substrate according to the type of the container to be inspected.
  • the uneven shape formed on the outer surface of the container can be a letter protruding from the outer surface of the container.
  • characters protruding from the outer surface of the container can be reliably read.
  • the container inspection method according to this application example is: Rotate the container around the central axis of the container, Light is emitted from the light emitting part toward the uneven shape formed on the outer surface of the container, The reflected light from the container is projected onto the screen by the condenser lens, The image of the screen is picked up by an image pickup unit.
  • the uneven shape includes letters, Characters can be recognized from the image captured by the imaging unit.
  • the light from the light-emitting portion can be diffused by a diffusion plate to irradiate the uneven shape formed on the outer surface of the container.
  • the reflected light can be used efficiently.
  • the diffusion plate has a diffusion angle unified to a predetermined angle as a whole, The diffusion angle may be 10 ° to 40 °.
  • the present invention can provide a container inspection apparatus and a container inspection method capable of inspecting the uneven shape of the outer surface of the container.
  • FIG. 1 is a plan view of a container inspection apparatus.
  • FIG. 2 is a plan view of the inspection unit showing the arrangement of the light emitting unit, the imaging unit, and the container.
  • FIG. 3 is a side view of the container inspection unit.
  • FIG. 4 is a plan view illustrating the relationship between the light emitting unit and the diffusion plate.
  • FIG. 5 is a front view for explaining the skirt and the screen of the container.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating characters in a captured image.
  • FIG. 7 is a flowchart of the container inspection method.
  • the container inspection apparatus includes a light emitting unit that irradiates light to the uneven shape formed on the outer surface of the container, a rotation support unit that supports the container that rotates about the central axis of the container, It includes a condenser lens that projects light reflected from the light-emitting unit on the container onto a screen, and an imaging unit that captures an image projected on the screen.
  • FIG. 1 is a plan view of an inspection apparatus 1 for a container 10 (hereinafter referred to as “inspection apparatus 1”).
  • the inspection apparatus 1 includes a carry-in entrance 78, a transport path 72, a carry-out exit 79, and an inspection unit 2 arranged on the machine base 70.
  • the inspection apparatus 1 further includes a control unit 61 that controls the entire apparatus.
  • the conveyance path 72 is formed in a circular shape centered on the conveyance center axis 75.
  • the container 10 is conveyed in the clockwise direction in FIG.
  • the container 10 is intermittently carried into the conveyance path 72 from the carry-in port 78 of the inspection apparatus 1.
  • the conveyance path 72 is provided with a rotation support portion 30 (only one is shown in FIG. 1), and supports the containers 10 one by one.
  • the container 10 is intermittently transported along the transport path 72 to each stage while being supported by the rotation support unit 30.
  • the inspection station 74 is provided in the middle of the conveyance path 72 of the container 10 and can sequentially inspect the containers 10 conveyed to the inspection station 74.
  • the inspection station 74 By providing the inspection station 74 in the middle of the conveyance path 72, it is possible to sequentially and efficiently inspect during the conveyance of the container 10.
  • the inspection unit 2 In the conveyance path 72, the inspection unit 2 is provided in one of the inspection stations 74. Further, although not described in the present embodiment, an inspection different from the inspection item in the inspection unit 2 can be performed in another inspection station 74.
  • the container 10 stopped at the inspection station 74 of the inspection unit 2 rotates around the central axis 12 of the container 10 together with the rotation support portion 30.
  • the conveyance path 72 is not limited to a circular shape, and may be formed in another shape, for example, a linear shape.
  • the container 10 is a glass bottle.
  • Other containers can be used as the container 10 as long as the material reflects light.
  • As the glass bottle not only a conventional colored glass bottle advantageous for a reflection type optical system but also a colorless and transparent (Flint) glass bottle can be an inspection object.
  • FIG. 2 is a plan view of the inspection unit 2 showing the arrangement of the light emitting unit 20, the imaging unit 40 and the container 10
  • FIG. 3 is a side view of the inspection unit 2 of the container 10.
  • the rotation support unit 30 supports the container 10 that rotates about the central axis 12.
  • the rotation support unit 30 rotates together with the container 10 while supporting the bottom 14 of the container 10.
  • the central axis 12 is an imaginary line serving as a rotation central axis around which the container 10 rotates.
  • the side roller 32 rotates the container 10 about the central axis 12.
  • the rotation support part 30 should just support the container 10 to rotate at least, and the structure which does not rotate with the container 10 may be sufficient.
  • the rotation support unit 30 is a member for transporting the container 10 to a predetermined position to be inspected shown in FIGS. 2 and 3 in a state where the container 10 is supported. Accordingly, the container 10 is sequentially and intermittently conveyed to a predetermined position for inspecting the container 10 by the rotation support unit 30, and the container 10 is rotated around the central shaft 12 by the rotation of the side roller 32 when the container 10 is disposed at the predetermined position.
  • the container 10 may be intermittently transported to the inspection station 74 using a star wheel provided in the transport path 72. In that case, the rotation support portion 30 is disposed at each inspection station 74.
  • the side roller 32 transmits the driving force of the motor 60 to the container 10 via the belt 35 or the like according to a command from the rotation control unit 62 of the control unit 61 to rotate the container 10.
  • the side roller 32 rotates a predetermined amount at a predetermined speed in accordance with a command from the rotation control unit 62.
  • the predetermined amount of rotation is an amount sufficient to image the entire circumference of the container 10.
  • the predetermined amount of rotation is set to, for example, 1.2 rotations or more so that the entire circumference of the detection body can be grasped with one image data.
  • the rotation amount of the side roller 32 is calculated as the rotation amount of the container 10 by the control unit 61 based on the output of the rotation detection unit 54.
  • the rotation detection unit 54 can be a rotary encoder attached to the motor 60 directly or indirectly.
  • control unit 61 and the processing unit 50 described later each include a calculation unit (CPU or the like), a storage unit (ROM, RAM, HDD, or the like), a communication unit (communication interface or the like), and a display unit (display or the like). be able to.
  • CPU calculation unit
  • storage unit ROM, RAM, HDD, or the like
  • communication unit communication interface or the like
  • display unit display or the like
  • Inspection Unit 2 The inspection unit 2 will be described with reference to FIGS.
  • the inspection unit 2 includes a light emitting unit 20 that irradiates light to the uneven shape 17 formed on the outer surface 16 of the container 10, and a container 10 that rotates about the central axis 12.
  • a rotation support unit 30 to support, a condensing lens 42 for projecting light reflected from the light emitting unit 20 on the container 10 onto the screen 44, and an imaging unit 40 for capturing an image projected on the screen 44.
  • the inspection unit 2 can reliably inspect the uneven shape 17 of the outer surface 16 of the colored container and the colorless and transparent container 10 using a reflective optical system.
  • the inspection unit 2 further includes a processing unit 50 that executes image processing and character recognition processing.
  • the inspection unit 2 can be attached to the existing inspection apparatus 1 as an additional configuration together with the processing unit 50.
  • the inspection unit 2 can image the concavo-convex shape 17 formed on the outer surface 16 of the container 10 and execute a predetermined inspection based on the captured image.
  • the predetermined inspection includes, for example, recognizing the model number of the mold in which the container 10 is molded from the uneven shape 17. Further, as the predetermined inspection, for example, a defect in the outer surface 16 of the container 10 may be inspected.
  • the uneven shape 17 is, for example, a symbol and includes Arabic numerals, alphabets, dots, and the like.
  • the symbols used for the glass bottle include a symbol indicating a manufacturing factory determined by each glass bottle manufacturer, a mold number, and the like.
  • a combination of an Arabic numeral and an alphabet is used as a symbol in Japan, and a dot or the like is used as a symbol overseas.
  • the processing unit 50 recognizes the character from the image captured by the image capturing unit 40.
  • the inspection unit 2 can reliably recognize characters on the outer surface 16 of the container 10 using a reflective optical system.
  • FIG. 4 is a plan view for explaining the relationship between the light emitting unit 20 and the diffusion plate 22.
  • the light emitting unit 20 is fixed on the substrate 48 and irradiates the uneven shape 17 formed on the outer surface 16 of the container 10 with light.
  • the light emitting unit 20 is a light source that illuminates the container 10.
  • the light emitting unit 20 can use spot illumination, for example.
  • the spot illumination includes a light source such as an LED (Light Emitting Diode) and a condensing lens that can collect light in a predetermined range at a predetermined distance.
  • the light emitting unit 20 can employ spot illumination or the like that can emit parallel light.
  • the light emitting unit 20 is not limited to spot illumination as long as the reflected light from the container 10 has sufficient brightness for imaging, and other known illumination can be employed.
  • the inspection unit 2 further includes a diffusion plate 22 between the light emitting unit 20 and the container 10.
  • the diffusion plate 22 can diffuse the light from the light emitting unit 20 and irradiate the container 10.
  • the light emitting unit 20 and the diffusion plate 22 are fixed to the mounting rail 24 fixed to the substrate 48.
  • the diffusion plate 22 diffuses the parallel light from the light emitting unit 20 at a predetermined angle while erasing the luminance unevenness of the light from the light emitting unit 20.
  • the light transmitted through the diffusion plate 22 can uniformly illuminate the outer surface 16 of the container 10 in a predetermined range in a state where luminance unevenness is eliminated.
  • the container 10 may be irradiated with the light emitting unit 20 and the diffusing plate 22 that integrally emit the diffused light.
  • the range in which the outer surface 16 of the container 10 is illuminated using the light emitting unit 20 and the diffusion plate 22 is set to at least the range of the concavo-convex shape 17 imaged by the imaging unit 40 described later.
  • the range is set so as to illuminate a range including at least the overall height of the uneven shape 17.
  • the concave / convex shape 17 is generally formed on the bottom 15 of the container 10. This is because the cylindrical body portion 13 is normally used as a label surface for displaying contents. Since the concavo-convex shape 17 is formed on the curved skirt portion 15 that connects the body portion 13 and the bottom portion 14, when only parallel light is irradiated, the intensity of the reflected light is excessively increased. When the concavo-convex shape 17 is provided in the skirt 15, relatively uniform reflected light can be obtained by using the diffusion plate 22.
  • the diffusion plate 22 preferably has a diffusion angle unified at a predetermined angle as a whole. By aligning the diffusion angle in the diffusion plate 22 as a whole, it is possible to clarify the shadow of characters and the like projected on the screen 44. Further, by aligning the diffusion angle in the diffusion plate 22 as a whole, even if the curvature of the skirt 15 of the container 10 is small, the width of the bright background around the characters projected on the screen 44 is not easily reduced. The bright background will be described later with reference to FIG. As a result of an experiment for recognizing the image of the concavo-convex shape 17 in the imaging unit 40, it was found that the diffusion plate 22 preferably has a diffusion angle of 10 ° to 40 °. In FIG. 4, the diffusion angle of the diffusion plate 22 is indicated by ⁇ 1. The diffusion angle is an angle of spread of light transmitted through the diffusion plate with respect to incident light from the light emitting unit 20. The diffusion angle of the diffusion plate 22 is preferably 25 ° to 35 °.
  • the condensing lens 42 projects the light reflected by the container 10 out of the light emitted from the light emitting unit 20 onto the screen 44.
  • the condensing lens 42 is disposed at a position where it can receive light regularly reflected by the outer surface 16 (region including the concavo-convex shape 17) of the container 10 in the light of the light emitting unit 20.
  • the condensing lens 42 is composed of a plurality of lenses and condenses the light reflected on the container 10.
  • the condenser lens 42 is disposed on the substrate 48 so that the image of the concavo-convex shape 17 is projected onto the screen 44 by reflected light.
  • the condenser lens 42 is attached to the container 10 side of the lens fixing plate 43 whose lower end is fixed to the substrate 48.
  • the lens fixing plate 43 is formed with a through hole as shown in FIGS. 2 and 3 (partially shown in cross section), and can project the light collected by the condenser lens 42 onto the screen 44.
  • the screen 44 is a translucent sheet, and for example, the same material as that of the diffusion plate 22 can be used.
  • the screen 44 can project an image of the concavo-convex shape 17 by projecting the light of the condenser lens 42.
  • As the screen 44 a so-called transmission screen having a diffusion layer can be adopted.
  • the screen 44 is fixed to a screen fixing plate 45 whose lower end is fixed to the substrate 48, and is fixed so as to close a through hole provided in the screen fixing plate 45.
  • the condensing lens 42 projects an image of the concavo-convex shape 17 onto the screen 44, so that the depth of field in the imaging unit 40 can be reduced, and even if the container 10 is a transparent glass bottle, a double projection of the concavo-convex shape 17 is obtained. Can be prevented. Double reflection means that when a transparent glass bottle is imaged in a conventional reflective optical system, not only the reflected light of the uneven shape 17 but also the reflected light of the image of the uneven shape 17 reflected on the inner surface of the container 10 is reflected in the camera. Therefore, an image in which the concavo-convex shape 17 is doubled is captured. For this reason, in the conventional reflective reader, the original contour of the concavo-convex shape 17 cannot be clearly recognized.
  • the depth of field of the imaging unit 40 can be reduced by using the condenser lens 42 and the screen 44, and the influence of the reflected light of the image of the concavo-convex shape 17 reflected on the inner surface of the container 10. Can be reduced.
  • the concavo-convex shape 17 formed on the skirt 15 of the container 10 is projected clearly on the screen 44 through a condenser lens 42 (not shown).
  • a condenser lens 42 not shown.
  • FIG. 5 only a part of the uneven shape 17 is projected, but since the container 10 rotates, the entire uneven shape 17 is sequentially projected onto the screen 44.
  • the concavo-convex shape 17 is a shape that protrudes from the outer surface 16 of the container 10, a shape that is recessed inward from the outer surface 16, or a shape that is a combination of the protruded shape and the recessed shape.
  • the container 10 is a glass bottle, the unevenness carved into the mold is transferred to the outer surface 16 of the container 10.
  • the uneven shape 17 formed on the outer surface 16 of the container 10 is a character protruding from the outer surface 16 of the container 10.
  • the inspection unit 2 projects characters projected from the outer surface 16 of the container 10 onto the screen 44, thereby preventing double reflection and allowing the processing unit 50 to be described later to recognize it reliably.
  • Imaging Unit 40 As shown in FIGS. 2 and 3, the imaging unit 40 is disposed on an extension line connecting the container 10, the condenser lens 42, and the screen 44. The imaging unit 40 is fixed on the substrate 48. The imaging unit 40 is arranged so as to image the uneven shape 17 of the outer surface 16 of the container 10 projected onto the screen 44.
  • the imaging unit 40 is disposed at a position where an image projected on the screen 44 can be captured in front.
  • the condenser lens 42, the screen 44, and the imaging unit 40 are specularly reflected by the outer surface 16 with the optical axis of the light emitting unit 20 indicated by a one-dot chain line in FIG. 2 for ease of installation space and various adjustments of the imaging unit 40. It is arranged on the optical axis.
  • the imaging unit 40 may not be on the optical axis of the one-dot chain line in FIG. 2 as long as it can capture an image projected on the screen 44.
  • the condensing lens 42, the screen 44, and the imaging unit 40 capture the light of the light emitted from the light emitting unit 20 that is regularly reflected by the skirt 15 having a curved surface.
  • the inspection unit 2 is tilted at an angle ⁇ 2 according to the position. This is because the uneven shape 17 is usually on the curved surface of the skirt 15.
  • the inspection unit 2 By inclining the inspection unit 2 at an angle ⁇ 2, the light from the light emitting unit 20 can be regularly reflected by the skirt 15 and reach the imaging unit 40 via the condenser lens 42 and the screen 44.
  • the dark concavo-convex shape 17 appears on a light background on the screen 44.
  • the angle ⁇ 2 is an angle of the optical axis of the light emitting unit 20 and the imaging unit 40 with respect to the horizontal plane.
  • the imaging unit 40 can use, for example, a known line sensor camera. An image captured by using the line sensor camera has a high resolution. The imaging unit 40 captures an image in accordance with the rotation speed of the container 10 based on the output of the rotation detection unit 54, so that the image 80 is not affected even if the rotation speed changes for some reason.
  • the processing unit 50 receives image data in which the imaging unit 40 images the entire circumference (1.2 or more laps) of the body unit 13, and performs predetermined image processing on the image data. In addition, the processing unit 50 executes a predetermined inspection from the image data that has undergone image processing. Since the processing unit 50 is attached to the existing inspection device 1 as an additional configuration, the processing unit 50 is provided in a casing independent of the control unit 61 of the inspection device 1, but may be a part of the control unit 61.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining characters in the captured image 80.
  • the concavo-convex shape 17 includes a plurality of characters 18 and an identification symbol 19.
  • the character 18 shows an example in which “123” is displayed.
  • the identification symbol 19 is a single straight line extending in the horizontal direction, and is arranged at the lowest position of the character 18.
  • the identification symbol 19 is a so-called underbar.
  • the character 18 and the identification symbol 19 are not limited to this example.
  • the image 80 includes a bright background area where the characters 18 and the identification symbol 19 are imaged, and dark areas above and below the image 80 (shown by shading).
  • the bright background region is a portion where the light of the light emitting unit 20 specularly reflected by the skirt 15 is projected on the screen 44.
  • the dark region is a portion where light does not reach the screen 44 sufficiently because light is diffused up and down by the curved surface of the skirt 15.
  • the width in the height direction of the bright background region can be adjusted by the diffusion angle of the diffusion plate 22 or the like.
  • the processing unit 50 first searches for the identification symbol 19 in the identification area 81 where only the identification symbol 19 of the image 80 in FIG. 6 exists independently (pattern matching). Specifically, an image portion (identification symbol 19) that matches the image data for verification stored in advance in a storage unit (not shown) of the processing unit 50 is searched. Since the identification symbol 19 is an underbar and does not exist at a certain height or higher of the image 80 unlike the other characters 18, for example, the lower half of the image 80 is set as an identification region 81.
  • the processing unit 50 finds the identification symbol 19 in the identification region 81, the processing unit 50 sets a predetermined region in the OCR (Optical Character Recognition / Reader) region 82 from a position that is a predetermined distance in the horizontal direction from the identification symbol 19. This is because the identification symbol 19 and the character 18 are always formed in the same positional relationship.
  • OCR Optical Character Recognition / Reader
  • the image 80 shown in FIG. 6 has been subjected to predetermined image processing by the processing unit 50.
  • image processing processing for making the contour of the concavo-convex shape 17 stand out is performed.
  • known gradation conversion processing can be performed.
  • gradation conversion process for example, a shading correction process, a process for performing gradation conversion based on a difference from the reference image, a dynamic threshold method (dynamic binarization process), or the like can be employed.
  • the processing unit 50 can execute a predetermined inspection on the image 80 that has undergone image processing.
  • the predetermined inspection is, for example, a process of reading the character 18 from the uneven shape 17.
  • the character 18 may be a model number of a mold in which the container 10 is molded.
  • the processing unit 50 outputs the result of the predetermined inspection to the control unit 61.
  • the model number read based on the inspection result of the processing unit 50 may be stored, for example, in an external storage unit (not shown) and may be aggregated as data indicating the relationship between the model number and the quality of the container. If the relationship between the model number and the quality of the container is known, for example, the molding conditions of a mold for molding the inferior quality container 10 can be adjusted.
  • the processing unit 50 executes a process of extracting characters from the image 80 that has been subjected to image processing.
  • the process of extracting characters can be executed by extracting the shape of the black part from the OCR region 82 of the image 80, for example.
  • the processing unit 50 performs pattern matching processing on characters 18 in the OCR area 82 with characters registered in a storage unit (not shown) of the processing unit 50 in advance.
  • the pattern matching process is a so-called known OCR process.
  • the processing unit 50 can store the result of determining that the character 18 in the OCR area 82 matches the registered character in a storage unit (not shown). For example, the result can be stored via the control unit 61 of the inspection apparatus 1. Can be output to an external higher-level information collection device.
  • the model number of the container 10 inspected by the inspection unit 2 and the result of inspection by another inspection apparatus can be used as characteristic (defect) information for each mold.
  • the use of such characteristic information can be performed by, for example, a higher-level information collection device in the production line of the container 10.
  • the processing unit 50 is not limited to character recognition. For example, when the concavo-convex shape 17 is a dot symbol, the processing unit 50 recognizes a combination of dots, compares it with a combination of dots registered in the processing unit 50 in advance, and similarly determines the determination result. It can be stored in a storage unit (not shown).
  • processing unit 50 may execute not only the process of recognizing the symbol such as the character 18 but also other inspection items at the same time.
  • a substrate 48 is fixed on a machine base 70 of the inspection apparatus 1.
  • the imaging unit 40, the condenser lens 42, the screen 44, and the light emitting unit 20 are fixed on one substrate 48.
  • each part can be arranged at an appropriate position in a short time by changing the position of the substrate 48 according to the type of the container 10 to be inspected.
  • the substrate 48 is fixed on the machine base 70 by the fixing portion 49.
  • the fixing portion 49 is fixed to the machine base 70.
  • the fixing unit 49 can move the substrate 48 in the Y direction (vertical direction) and the X direction (horizontal direction) with respect to the machine base 70, and the light emitting unit 20 and the like are arranged at predetermined positions with respect to the container 10, Can be fixed.
  • the fixing portion 49 can be disposed by inclining the substrate 48 at an arbitrary angle ⁇ 2 with respect to the horizontal plane.
  • the angle ⁇ ⁇ b> 2 can be adjusted according to the position of the concavo-convex shape 17 in the container 10.
  • the fixing portion 49 is adjusted according to the changed container 10 to adjust the Y of the substrate 48.
  • the inspection unit 2 can be adjusted in a short time by setting the position in the direction and the X direction to appropriate positions (positions where the uneven shape 17 is clearly projected on the screen 44).
  • the conventional transparent container 10 does not require a complicated operation of installing the light emitting unit 20 inside the conveyance path 72, and it is not necessary to change the inspection unit 2 depending on the color of the container 10.
  • the inspection apparatus 1 uses the condensing lens 42 and the screen 44, unlike the apparatus of Patent Document 1, it is not necessary to arrange a translucent screen near the container 10 (1 mm to 3 mm). The screen 44 is not damaged by the falling bottle or bottle, and the readjustment of the apparatus is not required.
  • the container inspection method rotates the container 10 about the central axis 12 and emits light from the light emitting unit 20 toward the concavo-convex shape 17 formed on the outer surface 16 of the container 10.
  • the reflected light from the container 10 is projected onto the screen 44 by the condenser lens 42, and an image of the screen 44 is captured by the imaging unit 40.
  • the concavo-convex shape 17 of the outer surface 16 of the container 10 can be reliably inspected using a reflective optical system.
  • FIG. 7 is a flowchart of the inspection method for the container 10.
  • the processing unit 50 instructs the imaging unit 40 to start imaging.
  • the imaging unit 40 obtains imaging timing from a signal output from the rotation detection unit 54 as it rotates, and images, for example, the entire circumference (for example, 1.2 or more) of the skirt 15.
  • the light of the light emitting unit 20 is diffused by the diffusion plate 22 and irradiated to the uneven shape 17 formed on the outer surface 16 of the container 10.
  • the processing unit 50 stores the captured image 80 in a storage unit (not shown).
  • the processing unit 50 performs an identification symbol search for the captured image 80.
  • the identification symbol search the position of the identification symbol 19 in the image 80 is detected by pattern matching.
  • S40 The processing unit 50 determines whether or not the predetermined identification symbol 19 has been recognized. When the predetermined identification symbol 19 is recognized, S50 is executed. If the predetermined identification symbol 19 cannot be recognized, “NG data” is output to the control unit 61 (S90). “NG data” is, for example, standard data output when a predetermined identification symbol 19 cannot be recognized.
  • the container 10 to which “NG data” is output is treated as, for example, a container 10 with an unknown model number because the character 18 (model number) is not recognized.
  • the processing unit 50 performs an OCR region creation process on the image 80.
  • OCR area creation process a predetermined area is created as an OCR area 82 from a position that is a predetermined distance in the horizontal direction from the identification symbol 19.
  • the processing unit 50 performs a pattern matching process on the image 80. Prior to the pattern matching process, first, a predetermined process is performed on the image 80. For example, the processing unit 50 performs a process for making the contour of the uneven shape 17 in the image 80 stand out (a process for making the character 18 black), and stores the image 80 after the image processing in a storage unit (not shown). Next, the processing unit 50 performs a process of extracting a black-shaped portion (character 18) from the stored image 80. Then, the processing unit 50 performs a pattern matching process for matching the character 18 in the OCR region 82 with a matching character registered in the processing unit 50 in advance. When the concavo-convex shape 17 includes the character 18, the character 18 can be read from the image 80 captured by the imaging unit 40.
  • the processing unit 50 determines whether or not the correlation degree of the character 18 read by the pattern matching process (S60) is higher than a preset threshold value.
  • the degree of correlation is the degree of coincidence between the matching character registered in advance in the processing unit 50 and the character 18 read by the pattern matching process. If the degree of correlation is higher than a preset threshold value, the character 18 is read correctly.
  • the processing unit 50 outputs the result of the pattern matching process (model number information) to, for example, the control unit 61.
  • the control unit 61 further associates the model number information with the information on other inspection results and outputs the information to a higher-level information collection device (not shown).
  • the higher-level information collection device collects model number information and information on a plurality of inspection results in association with each other.
  • the upper information collection device is, for example, a device that collects information on the entire production line of the container 10.
  • the present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects).
  • the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced.
  • the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object.
  • the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
  • rotation detection unit 60 ... motor, 61 ... control unit, 62 ... rotation control unit, 70 ... machine base, 72 ... transport path, 74 ... inspection station, 75 ... transport center axis, 78 ... carry-in port, 79 ... carry-out port, 80 ... image, 81 ... identification region, 82 ... OCR region, ⁇ 1 ... diffusion angle, ⁇ 2 ...angle

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Abstract

容器１０の検査装置１は、容器１０の外表面１６に形成された凹凸形状１７に対し光を照射する発光部２０と、中心軸１２を中心として回転する容器１０を支持する回転支持部３０と、発光部２０の光のうち容器１０に反射した光をスクリーン４４に投影する集光レンズ４２と、スクリーン４４に投影された像を撮像する撮像部４０と、を含む。凹凸形状１７は、文字を含むことができ、検査装置１は、撮像部４０で撮像した画像８０から文字を認識する処理部５０を含むことができる。

Description

容器の検査装置及び容器の検査方法
　本発明は、容器の検査装置及び容器の検査方法に関する。
　容器、特にガラスびんの外表面に形成された凹凸形状からなる文字や記号を読み取る型番読取装置が知られている（非特許文献１）。凹凸形状とは、ガラスびんの外表面から突出した形状、外表面より内側へ窪んだ形状、または突出した形状と窪んだ形状との組み合わせからなる形状である。一般的なガラスびんの型番読取装置は、びんの底部や裾部に凹凸形状として形成された型番（モールドナンバー）を光学的に読み取り、びんの良否を検査する検査機からの欠陥情報と合わせて品質管理に利用される。つまり、各びんの検査結果を読み取られた文字に対応する金型毎に自動的に集計し、どの金型で成形されたびんにどのような欠陥が発生しているかがわかるようになっている。その結果、例えば、びんの品質について金型毎に集計したデータを成形機のオペレータにフィードバックしたり、特定の型番で製造されたびんだけを製造ラインから排除したりできる。
　非特許文献１で開示されるように、型番読取装置の光学系の配置としては、一般に受光器で受光する光が反射光か透過光かによって分類される。反射型は、ガラスびんから反射した投光器の光を受光器で読み取る方式である。透過型は、ガラスびんを透過した投光器の光を受光器で読み取る方式である。
　本出願人が先に提案した検査装置は、透過型の文字読み取り装置の代表的な例である（特許文献１）。この透過型の文字読み取り装置は、透明（または半透明）のガラスびんにおける文字読み取りの困難性を解決した画期的なものである。この透過型の文字読み取り装置では、エンボス文字のレンズ効果を利用してスクリーンに投影することで、型番の認識を容易なものとしている。
　特許文献１の発明によれば、透明（または半透明）のガラスびんにおける型番の誤認識を低減させることができるが、ガラスびんの後側に照明の配置スペースを取る必要があった。
　近年になって、反射型の文字読み取り装置（容器検査システム）がさらに提案されている（特許文献２）。しかし、この文字読み取り装置では、反射光を用いて透明（または半透明）のガラスびんにおける凹凸形状の輪郭をどのように明確にするのかという具体的な解決手法は開示されていない。しかし、反射型の文字読み取り装置では、透明のガラスびんにおいて文字（凹凸形状）の二重映りの影が発生することがわかっている。このような二重映りの影は、文字の影と近い濃さで撮像されるため、読み取りミスや読み間違いの原因となる。そして、読み取りミス等は、後段の処理に影響を与えることになる。
特開２００８－１５８９４３号公報 国際公開第２０１４－５０６４１号公報
「ガラス製造の現場技術　第５巻」、社団法人日本硝子製品工業会、１９９３年６月３日発行、ｐ．２４１－２６５
　本発明は、容器の外表面の凹凸形状について検査をすることができる容器の検査装置及び容器の検査方法を提供することを目的とする。
　本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
　［適用例１］
　本適用例に係る容器の検査装置は、
　容器の外表面に形成された凹凸形状に対し光を照射する発光部と、
　容器の中心軸を中心として回転する容器を支持する回転支持部と、
　前記発光部の光のうち容器に反射した光をスクリーンに投影する集光レンズと、
　前記スクリーンに投影された像を撮像する撮像部と、
を含むことを特徴とする。
　本適用例によれば、反射型の光学系を用いて有色容器及び無色透明の容器の外表面の凹凸形状を確実に検査することができる。
　［適用例２］
　本適用例に係る容器の検査装置において、
　凹凸形状は、文字を含み、
　前記撮像部で撮像した画像から文字を認識する処理部をさらに含むことができる。
　本適用例によれば、反射型の光学系を用いて容器の外表面の文字を確実に認識することができる。
　［適用例３］
　本適用例に係る容器の検査装置において、
　前記発光部と容器との間に拡散板をさらに含み、
　前記拡散板は、前記発光部からの光を拡散させて容器に照射することができる。
　本適用例によれば、凹凸形状が容器の曲面に形成されていても、反射光を効率よく利用することができる。
　［適用例４］
　本適用例に係る容器の検査装置において、
　前記撮像部と前記集光レンズと前記スクリーンと前記発光部とは、１つの基板上に固定されることができる。
　本適用例によれば、検査対象の容器の種類に応じて基板の位置を変更させることで短時間で適切な位置に各部を配置することができる。
　［適用例５］
　本適用例に係る容器の検査装置において、
　容器の外表面に形成された凹凸形状は、容器の外表面から突出する文字であることができる。
　本適用例によれば、容器の外表面から突出する文字を確実に読み取ることができる。
　［適用例６］
　本適用例に係る容器の検査方法は、
　容器の中心軸を中心に容器を回転させ、
　発光部から容器の外表面に形成された凹凸形状に向けて光を出射し、
　容器からの反射光を集光レンズによってスクリーンに投影し、
　前記スクリーンの像を撮像部で撮像することを特徴とする。
　本適用例によれば、反射型の光学系を用いて容器の外表面の凹凸形状を確実に検査することができる。
　［適用例７］
　本適用例に係る容器の検査装置において、
　凹凸形状は、文字を含み、
　前記撮像部で撮像された画像から文字を認識することができる。
　本適用例によれば、反射型の光学系を用いて容器の外表面の文字を確実に認識することができる。
　［適用例８］
　本適用例に係る容器の検査装置において、
　前記発光部の光を拡散板で拡散させて容器の外表面に形成された凹凸形状に照射することができる。
　本適用例によれば、凹凸形状が容器の曲面に形成されていても、反射光を効率よく利用することができる。
　［適用例９］
　本適用例に係る容器の検査装置において、
　前記拡散板は、全体に所定の角度に統一された拡散角を有し、
　前記拡散角は、１０°～４０°であることができる。
　本適用例によれば、拡散板における拡散角を全体にそろえることで、スクリーンに投影される凹凸形状の影を明確にすることができる。また、本適用例によれば、拡散板２２における拡散角を全体にそろえることで、容器の裾部の曲率が小さくてもスクリーンに投影された凹凸形状の周りの明るい背景の幅が狭くなりにくい。
　本発明は、容器の外表面の凹凸形状について検査をすることができる容器の検査装置及び容器の検査方法を提供することができる。
図１は、容器の検査装置の平面図である。 図２は、発光部、撮像部及び容器の配置を示す検査ユニットの平面図である。 図３は、容器の検査ユニットの側面図である。 図４は、発光部及び拡散板の関係を説明する平面図である。 図５は、容器の裾部及びスクリーンを説明する正面図である。 図６は、撮像された画像における文字を説明する図である。 図７は、容器の検査方法のフローチャートである。
　以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
　本実施形態に係る容器の検査装置は、容器の外表面に形成された凹凸形状に対し光を照射する発光部と、容器の中心軸を中心として回転する容器を支持する回転支持部と、前記発光部の光のうち容器に反射した光をスクリーンに投影する集光レンズと、前記スクリーンに投影された像を撮像する撮像部と、を含むことを特徴とする。
　１．容器の検査装置の概要
　図１を用いて容器１０の検査装置１の概要について説明する。図１は容器１０の検査装置１（以下「検査装置１」という）の平面図である。
　図１に示すように、検査装置１は、機台７０上に配置された、搬入口７８と、搬送経路７２と、搬出口７９と、検査ユニット２と、を含む。検査装置１は、装置全体の制御を行う制御部６１をさらに含む。
　搬送経路７２は、搬送中心軸７５を中心とする円周状に形成される。容器１０は、搬送経路７２を図１の右回りに搬送される。
　容器１０は、検査装置１の搬入口７８から搬送経路７２へ間欠的に搬入される。搬送経路７２には回転支持部３０（図１では１個だけが図示されている）が設けられ、容器１０を１本ずつ支持する。容器１０は、回転支持部３０に支持されたまま各ステージへと搬送経路７２を間欠的に搬送される。
　検査ステーション７４は、容器１０の搬送経路７２の途中に設けられており、検査ステーション７４に搬送されてくる容器１０を順次検査することができる。搬送経路７２の途中に検査ステーション７４を設けることにより、容器１０の搬送途中で効率的に順次検査を行うことができる。搬送経路７２には、検査ステーション７４の内の１つに検査ユニット２が設けられている。また、本実施形態では説明しないが、別の検査ステーション７４において、検査ユニット２における検査項目とは異なる検査をすることができる。
　検査ユニット２の検査ステーション７４に停止した容器１０は、回転支持部３０とともに容器１０の中心軸１２を中心として自転する。搬送経路７２は円周状に限らず、他の形状、例えば直線状に形成されてもよい。
　容器１０は、ガラスびんである。容器１０として、光を反射する材質であれば、他の容器を用いることもできる。ガラスびんとしては、反射型の光学系に有利な従来の有色のガラスびんだけでなく、無色透明（Ｆｌｉｎｔ）のガラスびんを検査対象とすることができる。
　１－１．回転支持部
　図２及び図３を用いて回転支持部３０について説明する。図２は発光部２０、撮像部４０及び容器１０の配置を示す検査ユニット２の平面図であり、図３は容器１０の検査ユニット２の側面図である。
　図２及び図３に示すように、回転支持部３０は、中心軸１２を中心として回転する容器１０を支持する。回転支持部３０は、容器１０の底部１４を支持しながら容器１０とともに回転する。中心軸１２は、容器１０が回転する回転中心軸となる仮想線である。サイドローラ３２は、中心軸１２を中心として容器１０を回転させる。なお、回転支持部３０は、少なくとも回転する容器１０を支持すればよく、容器１０とともに回転しない構成であってもよい。
　回転支持部３０は、容器１０を支持した状態で、図２及び図３に示す検査する所定位置に容器１０を搬送するための部材である。したがって、回転支持部３０によって容器１０を検査する所定位置へ順次間欠的に搬送され、所定位置に配置されたところでサイドローラ３２の回転により中心軸１２を中心に容器１０を回転させる。回転支持部３０によって容器１０を搬送する代わりに、例えば、搬送経路７２に設けられたスターホイールを用いて容器１０を検査ステーション７４へ順次間欠搬送してもよい。その場合には、各検査ステーション７４に回転支持部３０が配置される。
　図３に示すように、サイドローラ３２は、制御部６１の回転制御部６２の指令によりモータ６０の駆動力をベルト３５等を介して容器１０に伝達し、容器１０を回転する。サイドローラ３２は、容器１０が検査する位置まで搬送されると、回転制御部６２の指令に従って、所定速度で所定量の回転を行う。所定量の回転は、容器１０の全周が撮像されるのに十分な量である。所定量の回転は、１つの画像データで検出体の全周を把握できるように、例えば１．２回転以上に設定される。サイドローラ３２の回転量は、回転検出部５４の出力により制御部６１で容器１０の回転量として演算される。回転検出部５４は、モータ６０に直接または間接に取り付けられたロータリエンコーダであることができる。
　制御部６１及び後述する処理部５０は、図示しないが、それぞれ演算部（ＣＰＵ等）、記憶部（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等）、通信部（通信インターフェース等）及び表示部（ディスプレイ等）を含むことができる。
　２．検査ユニット
　図２及び図３を用いて検査ユニット２について説明する。
　図２及び図３に示すように、検査ユニット２は、容器１０の外表面１６に形成された凹凸形状１７に対し光を照射する発光部２０と、中心軸１２を中心として回転する容器１０を支持する回転支持部３０と、発光部２０の光のうち容器１０に反射した光をスクリーン４４に投影する集光レンズ４２と、スクリーン４４に投影された像を撮像する撮像部４０と、を含む。検査ユニット２は、反射型の光学系を用いて有色容器及び無色透明の容器１０の外表面１６の凹凸形状１７を確実に検査することができる。検査ユニット２は、画像処理や文字認識処理を実行する処理部５０をさらに含む。検査ユニット２は、処理部５０とともに既存の検査装置１に追加の構成として取り付けることができる。
　検査ユニット２は、容器１０の外表面１６に形成された凹凸形状１７を撮像し、その撮像された画像に基づいて、所定の検査を実行することができる。所定の検査としては、例えば、凹凸形状１７からその容器１０が成形された金型の型番を認識することが含まれる。また、所定の検査として、例えば、容器１０の外表面１６における欠陥を検査してもよい。
　凹凸形状１７は、例えば、記号であり、アラビア数字、アルファベット、ドット等を含む。ガラスびんに用いられる記号としては、各ガラスびんメーカによって定められる製造工場を示す記号、金型番号等がある。例えば、日本国内ではアラビア数字とアルファベットとの組み合わせが記号として用いられ、海外ではドット等が記号として用いられることがある。
　処理部５０は、凹凸形状１７が文字である場合には、撮像部４０で撮像した画像から文字を認識する。検査ユニット２は、反射型の光学系を用いて容器１０の外表面１６の文字を確実に認識することができる。
　次に、検査ユニット２の各部の詳細について説明する。
　２－１．発光部
　図２～図４を用いて発光部２０について説明する。図４は、発光部２０及び拡散板２２の関係を説明する平面図である。
　図２及び図３に示すように、発光部２０は、基板４８上に固定され、容器１０の外表面１６に形成された凹凸形状１７に対し光を照射する。
　発光部２０は、容器１０を照らす光源である。発光部２０は、例えば、スポット照明を用いることができる。スポット照明は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）等の光源と、所定の距離で所定の範囲に集光できる集光レンズとを備える。発光部２０は、平行光を出射できるスポット照明等を採用することができる。発光部２０は、容器１０からの反射光が撮像に十分な明るさを有していればスポット照明に限らず、他の公知の照明を採用することができる。
　検査ユニット２は、発光部２０と容器１０との間に拡散板２２をさらに含む。拡散板２２は、発光部２０からの光を拡散させて容器１０に照射することができる。発光部２０及び拡散板２２は、基板４８に固定された取付レール２４に固定される。拡散板２２は、発光部２０からの光の輝度ムラを消去しつつ、発光部２０からの平行光を所定の角度に拡散させる。拡散板２２を透過した光は、輝度ムラが解消された状態で所定の範囲の容器１０の外表面１６を均質に照らすことができる。拡散板２２を用いることによって、凹凸形状１７が容器１０の曲面の部分に形成されていても、反射光を効率よく利用することができる。発光部２０と拡散板２２とが一体となって拡散光を発光するもので容器１０を照射してもよい。
　発光部２０及び拡散板２２を用いて容器１０の外表面１６を照らす範囲は、少なくとも後述する撮像部４０で撮像している凹凸形状１７の範囲に設定される。当該範囲は、例えば、発光部２０として照射形状が円形のスポット照明を用いた場合には、凹凸形状１７の少なくとも全高が含まれる範囲を照らすように設定される。
　図３に示すように、一般に凹凸形状１７は容器１０の裾部１５に形成される。円筒状の胴部１３は、通常、内容物を表示するラベル面として使用されるからである。凹凸形状１７は、胴部１３と底部１４とをつなぐ湾曲した裾部１５に形成されるため、平行光だけを照射すると反射光に輝度の強弱がつきすぎることとなる。凹凸形状１７が裾部１５に設けられている場合には、拡散板２２を用いることで比較的均質な反射光を得ることができる。
　拡散板２２は、全体に所定の角度に統一された拡散角を有することが好ましい。拡散板２２における拡散角を全体にそろえることで、スクリーン４４に投影される文字等の影を明確にすることができる。また、拡散板２２における拡散角を全体にそろえることで、容器１０の裾部１５の曲率が小さくてもスクリーン４４に投影された文字等の周りの明るい背景の幅が狭くなりにくい。なお、明るい背景については図６を用いて後述する。拡散板２２は、撮像部４０における凹凸形状１７の画像を認識する実験の結果、拡散角が１０°～４０°であることが好ましいことがわかった。図４では、拡散板２２の拡散角をθ１で示している。拡散角は、発光部２０からの入射光に対し拡散板を透過した光の広がりの角度である。拡散板２２の拡散角は、さらに２５°～３５°であることが好ましい。
　２－２．集光レンズ
　図２及び図３に示すように、集光レンズ４２は、発光部２０の光のうち容器１０に反射した光をスクリーン４４に投影する。集光レンズ４２は、発光部２０の光のうち容器１０の外表面１６（凹凸形状１７を含む領域）で正反射した光を受光できる位置に配置される。
　集光レンズ４２は、複数枚のレンズで構成されており、容器１０に反射した光を集光する。集光レンズ４２は、反射光でスクリーン４４に凹凸形状１７の像が投影されるように基板４８上に配置されている。具体的には、基板４８に下端が固定されたレンズ固定板４３の容器１０側に集光レンズ４２が取り付けられている。レンズ固定板４３は、図２及び図３（一部を断面で示す）のように貫通孔が形成されており、集光レンズ４２で集められた光をスクリーン４４へ投影することができる。
　スクリーン４４は、半透明のシートであり、例えば、拡散板２２と同じ材質のものを採用することができる。スクリーン４４は、集光レンズ４２の光が投影されることで、凹凸形状１７の像を映し出すことができる。スクリーン４４は、拡散層を有するいわゆる透過型スクリーンを採用することができる。
　スクリーン４４は、基板４８に下端が固定されたスクリーン固定板４５に固定され、スクリーン固定板４５に設けられた貫通孔を塞ぐように固定される。
　スクリーン４４に集光レンズ４２が凹凸形状１７の像を投影することで、撮像部４０における被写界深度を浅くでき、容器１０が透明なガラスびんであっても凹凸形状１７の二重映りを防止することができる。二重映りとは、従来の反射型光学系において透明なガラスびんを撮像すると、凹凸形状１７の反射光だけでなく、容器１０の内表面に写り込んだ凹凸形状１７の像の反射光もカメラが撮像するため、凹凸形状１７が二重になった画像が撮像されることである。そのため、従来の反射型の読み取り装置では、凹凸形状１７の本来の輪郭を明確に認識することができなくなる。本実施形態では、集光レンズ４２及びスクリーン４４を用いることで撮像部４０の被写界深度を浅くすることができ、容器１０の内表面に写り込んだ凹凸形状１７の像の反射光による影響を小さくすることができる。
　図５に示すように、容器１０の裾部１５に形成された凹凸形状１７は、図示しない集光レンズ４２を介してスクリーン４４上にくっきりと投影される。図５では、凹凸形状１７の一部しか投影されていないが、容器１０は回転するので、凹凸形状１７の全体がスクリーン４４上に順次投影される。
　凹凸形状１７は、容器１０の外表面１６から突出した形状、外表面１６より内側へ窪んだ形状、または突出した形状と窪んだ形状との組み合わせからなる形状である。容器１０がガラスびんの場合、金型に彫り込まれた凹凸が容器１０の外表面１６に転写される。
　容器１０の外表面１６に形成された凹凸形状１７は、容器１０の外表面１６から突出する文字である。検査ユニット２は、容器１０の外表面１６から突出する文字をスクリーン４４上に投影することで、二重映りを防止し、後述する処理部５０で確実に認識することができる。
　２－３．撮像部
　図２及び図３に示すように、撮像部４０は、容器１０、集光レンズ４２及びスクリーン４４を結ぶ延長線上に配置される。撮像部４０は、基板４８上に固定される。撮像部４０は、スクリーン４４に投影された容器１０の外表面１６の凹凸形状１７を撮像するように配置される。
　撮像部４０は、スクリーン４４に投影された像を正面で撮像できる位置に配置される。集光レンズ４２、スクリーン４４及び撮像部４０は、撮像部４０の設置スペースや各種調整の容易さのため、図２に一点鎖線で示した発光部２０の光軸が外表面１６で正反射した光軸上に配置されている。撮像部４０は、スクリーン４４に投影された像を撮像できる位置であれば図２の一点鎖線の光軸上でなくてもよい。
　図３に示すように、集光レンズ４２、スクリーン４４及び撮像部４０は、発光部２０の光が曲面からなる裾部１５で正反射した光を撮像するため、裾部１５における凹凸形状１７の位置に合わせて検査ユニット２を角度θ２で傾ける。凹凸形状１７は、通常、裾部１５の曲面上にあるからである。検査ユニット２を角度θ２で傾けることにより、発光部２０の光が裾部１５で正反射して集光レンズ４２及びスクリーン４４を介して撮像部４０へ到達することができる。撮像部４０で撮像された画像は、スクリーン４４上で、暗い凹凸形状１７が明るい背景の中に表れる。角度θ２は、水平面に対する発光部２０及び撮像部４０の光軸の角度である。
　撮像部４０は、例えば、公知のラインセンサカメラを用いることができる。ラインセンサカメラを用いることで撮像された画像は高い分解能を有する。撮像部４０は、回転検出部５４の出力により容器１０の回転速度に合わせて撮像することで、回転速度が何らかの原因で変化しても画像８０に影響がない。
　２－４．処理部
　処理部５０は、撮像部４０が胴部１３の全周（１．２周以上）を撮像する画像データを受信し、画像データに所定の画像処理を施す。また、処理部５０は、画像処理された画像データから所定の検査を実行する。処理部５０は、既存の検査装置１に対して追加の構成として取り付けられるため検査装置１の制御部６１から独立した筐体に設けられるが、制御部６１の一部であってもよい。
　まず、図６を用いて撮像部４０で撮像された画像８０について説明する。図６は、撮像された画像８０における文字を説明する図である。図６において凹凸形状１７は、複数の文字１８と識別記号１９とを含む。図６において文字１８は、「１２３」と表示されている例について示す。識別記号１９は、水平方向に延びる１本の直線であり、文字１８の最も低い位置に配置される。識別記号１９は、いわゆるアンダーバーである。文字１８及び識別記号１９は、この例に限定されるものではない。画像８０は、文字１８及び識別記号１９が撮像される明るい背景となる領域と、画像８０の上下の暗い領域（網掛けで示している）とを含む。明るい背景となる領域は、裾部１５で正反射した発光部２０の光がスクリーン４４に投影された部分である。暗い領域は、裾部１５の曲面によって光が上下に拡散することで、スクリーン４４に光が十分に到達していない部分である。明るい背景となる領域の高さ方向の幅は、拡散板２２の拡散角等により調整することができる。
　処理部５０は、図６の画像８０の識別記号１９のみが独立して存在する識別領域８１の中から、最初に識別記号１９を探す（パターンマッチングする）。具体的には、処理部５０の図示しない記憶部に予め記憶された照合用の画像データと一致する画像部分（識別記号１９）を探索する。識別記号１９は、アンダーバーであり、他の文字１８のように画像８０の一定以上の高さには存在しないため、例えば画像８０の下半分を識別領域８１とする。
　処理部５０は、識別領域８１の中に識別記号１９を発見したら、識別記号１９から水平方向に所定距離離れた位置から所定の領域をＯＣＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒ　Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ／Ｒｅａｄｅｒ）領域８２に設定する。識別記号１９と文字１８とは常に同じ位置関係に形成されているからである。
　図６に示した画像８０は、処理部５０による所定の画像処理を施したものである。画像処理としては、凹凸形状１７の輪郭を際立たせるための処理を行う。そのような画像処理としては、公知の階調変換処理を施すことができる。階調変換処理としては、例えばシェーディング補正処理、基準画像との差分に基づいて階調変換を行う処理、動的しきい値法（動的二値化処理）などを採用することができる。
　処理部５０は、画像処理された画像８０に対し所定の検査を実行することができる。所定の検査としては、例えば、凹凸形状１７から文字１８を読み取る処理である。文字１８は、容器１０が成形された金型の型番であることができる。処理部５０は、所定の検査の結果を制御部６１に出力する。処理部５０の検査結果によって読み取られた型番は、例えば図示しない外部の記憶部に保存され、型番と容器の品質との関係性を示すデータとして集計されてもよい。型番と容器の品質との関係が判れば、例えば、品質の劣る容器１０を成形する金型の成形条件を調整することができる。
　処理部５０は、画像処理された画像８０から文字を抽出する処理を実行する。文字を抽出する処理は、例えば画像８０のＯＣＲ領域８２の中から黒い部分の形状を抽出することにより実行することができる。処理部５０は、ＯＣＲ領域８２内の文字１８について予め処理部５０の図示しない記憶部に登録されている文字とのパターンマッチング処理を行う。パターンマッチング処理は、いわゆる公知のＯＣＲ処理である。処理部５０は、ＯＣＲ領域８２内の文字１８と登録文字とが一致していると判定した結果を図示しない記憶部に保存することができ、例えばその結果を検査装置１の制御部６１を介して外部の上位情報収集装置に出力することができる。文字１８が金型の型番であるとき、検査ユニット２で検査した容器１０の型番と、他の検査装置で検査した結果とを金型毎の特性（欠陥）情報として利用することができる。このような特性情報の利用は、例えば容器１０の生産ラインにおける上位情報収集装置で行うことができる。
　処理部５０は、文字認識に限らず、例えば凹凸形状１７がドット記号である場合には、ドットの組み合わせを認識し、予め処理部５０に登録したドットの組み合わせと比較し、判定結果を同様に図示しない記憶部に保存することができる。
　また、処理部５０は、文字１８等の記号を認識する処理だけでなく、他の検査項目も同時に実行してもよい。
　２－５．基板
　図１～図３に示すように、検査装置１の機台７０上に基板４８が固定されている。
　撮像部４０と集光レンズ４２とスクリーン４４と発光部２０とは、１つの基板４８上に固定される。このように構成することで、検査対象の容器１０の種類に応じて基板４８の位置を変更させることで短時間で適切な位置に各部を配置することができる。
　基板４８は、固定部４９によって機台７０上に固定される。固定部４９は、機台７０に固定される。固定部４９は、機台７０に対して基板４８をＹ方向（鉛直方向）及びＸ方向（水平方向）に移動可能であり、容器１０に対して所定の位置に発光部２０等を配置し、固定することができる。また、固定部４９は、基板４８を水平面に対して任意の角度θ２に傾斜して配置させることができる。角度θ２は、容器１０における凹凸形状１７の位置に合わせて調整することができる。
　したがって、生産される容器１０の種類が替わって、検査装置１で別の容器１０を検査することになっても、変更後の容器１０に合わせて、固定部４９を調節して基板４８のＹ方向及びＸ方向の位置を適切な位置（スクリーン４４上に凹凸形状１７を明確に投影する位置）にすることで、短時間で検査ユニット２の調節が可能となる。特に、従来のように透明な容器１０では搬送経路７２の内側に発光部２０を設置するというような複雑な作業が不要となり、しかも容器１０の色によって検査ユニット２を変更する必要がない。
　また、検査装置１では集光レンズ４２及びスクリーン４４を用いることにより、特許文献１の装置のように、容器１０の近く（１ｍｍ～３ｍｍ）に半透明スクリーンを配置する必要がないため、容器１０の倒瓶・破びんによりスクリーン４４が破損することがなく、装置の再調整が必要になることもない。
　３．容器の検査方法
　本実施形態に係る容器１０の検査方法は、中心軸１２を中心として容器１０を回転させ、発光部２０から容器１０の外表面１６に形成された凹凸形状１７に向けて光を出射し、容器１０からの反射光を集光レンズ４２によってスクリーン４４に投影し、スクリーン４４の像を撮像部４０で撮像することを特徴とする。この検査方法によれば、反射型の光学系を用いて容器１０の外表面１６の凹凸形状１７を確実に検査することができる。
　図１～図７を用いて容器１０の検査方法について説明する。図７は、容器１０の検査方法のフローチャートである。
　Ｓ１０：処理部５０は、容器１０が所定位置に配置されたら、制御部６１の回転制御部６２に回転開始の指令を出力する。回転開始の指令により、モータ６０を駆動し、サイドローラ３２を所定速度で回転させる。サイドローラ３２の回転により、検査ステーション７４に搬送された容器１０が中心軸１２を中心に回転を開始する。
　Ｓ２０：処理部５０は、撮像部４０に撮像開始を指令する。撮像部４０は、回転検出部５４から回転に伴って出力される信号により撮像タイミングを得て、例えば裾部１５の全周（例えば１．２周以上）を撮像する。このとき、発光部２０の光を拡散板２２で拡散させて容器１０の外表面１６に形成された凹凸形状１７に照射する。拡散光を用いることで、凹凸形状１７が曲面の裾部１５に形成されていても、反射光を効率よく利用することができる。処理部５０は、撮像された画像８０を図示しない記憶部に記憶する。
　Ｓ３０：処理部５０は、撮像された画像８０に対し、識別記号サーチを実行する。識別記号サーチは、画像８０における識別記号１９の位置をパターンマッチングにより検出する。
　Ｓ４０：処理部５０は、所定の識別記号１９を認識できたか否かを判定する。所定の識別記号１９を認識できたときは、Ｓ５０を実行する。所定の識別記号１９を認識できなかったときは、「ＮＧデータ」を制御部６１に出力する（Ｓ９０）。「ＮＧデータ」は、例えば所定の識別記号１９が認識できなかったときに出力する定型のデータである。「ＮＧデータ」が出力された容器１０は、文字１８（型番）が認識されないため、例えば型番不明の容器１０として取り扱われる。
　Ｓ５０：処理部５０は、画像８０に対し、ＯＣＲ領域作成処理を実行する。ＯＣＲ領域作成処理は、識別記号１９から水平方向に所定距離離れた位置から所定の領域をＯＣＲ領域８２として作成する。
　Ｓ６０：処理部５０は、画像８０に対し、パターンマッチング処理を実行する。パターンマッチング処理に先立って、まず、画像８０に所定の処理を施す。例えば、処理部５０は、画像８０における凹凸形状１７の輪郭を際立たせるための処理（文字１８を黒くする処理）を行い、画像処理後の画像８０を図示しない記憶部に記憶する。次に、処理部５０は、記憶した画像８０から黒い形状の部分（文字１８）を抽出する処理を行う。そして、処理部５０は、ＯＣＲ領域８２内の文字１８について、予め処理部５０に登録されている照合用の文字と照合するパターンマッチング処理を行う。凹凸形状１７が文字１８を含む場合、撮像部４０で撮像された画像８０から文字１８を読み取ることができる。
　Ｓ７０：処理部５０は、予め設定したしきい値よりもパターンマッチング処理（Ｓ６０）によって読み取られた文字１８の相関度が高いかどうかを判定する。相関度は、処理部５０にあらかじめ登録されている照合用の文字とパターンマッチング処理によって読み取られた文字１８との一致度である。相関度が予め設定したしきい値よりも高ければ、文字１８が正確に読み取られていることになる。
　Ｓ８０：処理部５０は、パターンマッチング処理の結果（型番情報）を、例えば制御部６１に出力する。制御部６１は、さらに、型番情報と他の検査結果の情報とを関連付けた上で図示しない上位情報収集装置に出力する。上位情報収集装置は、型番情報と複数の検査結果の情報とを関連付けて収集する。上位情報収集装置は、例えば、容器１０の生産ライン全体の情報を収集する装置である。
　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
　１…検査装置、２…検査ユニット、１０…容器、１１…口部、１２…中心軸、１３…胴部、１４…底部、１５…裾部、１６…外表面、１７…凹凸形状、１８…文字、１９…識別記号、２０…発光部、２２…拡散板、２４…取付レール、３０…回転支持部、３２…サイドローラ、３５…ベルト、４０…撮像部、４２…集光レンズ、４３…レンズ固定板、４４…スクリーン、４５…スクリーン固定板、４８…基板、４９…固定部、５０…処理部、５４…回転検出部、６０…モータ、６１…制御部、６２…回転制御部、７０…機台、７２…搬送経路、７４…検査ステーション、７５…搬送中心軸、７８…搬入口、７９…搬出口、８０…画像、８１…識別領域、８２…ＯＣＲ領域、θ１…拡散角、θ２…角度

Claims (9)

  1. 　容器の外表面に形成された凹凸形状に対し光を照射する発光部と、
    　容器の中心軸を中心として回転する容器を支持する回転支持部と、
    　前記発光部の光のうち容器に反射した光をスクリーンに投影する集光レンズと、
    　前記スクリーンに投影された像を撮像する撮像部と、
    を含むことを特徴とする、容器の検査装置。
  2. 　請求項１において、
    　凹凸形状は、文字を含み、
    　前記撮像部で撮像した画像から文字を認識する処理部をさらに含む、容器の検査装置。
  3. 　請求項１または２において、
    　前記発光部と容器との間に拡散板をさらに含み、
    　前記拡散板は、前記発光部からの光を拡散させて容器に照射することを特徴とする、容器の検査装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項において、
    　前記撮像部と前記集光レンズと前記スクリーンと前記発光部とは、１つの基板上に固定されていることを特徴とする、容器の検査装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項において、
    　容器の外表面に形成された凹凸形状は、容器の外表面から突出する文字であることを特徴とする、容器の検査装置。
  6. 　容器の中心軸を中心として容器を回転させ、
    　発光部から容器の外表面に形成された凹凸形状に向けて光を出射し、
    　容器からの反射光を集光レンズによってスクリーンに投影し、
    　前記スクリーンの像を撮像部で撮像することを特徴とする、容器の検査方法。
  7. 　請求項６において、
    　凹凸形状は、文字を含み、
    　前記撮像部で撮像された画像から文字を認識することを特徴とする、容器の検査方法。
  8. 　請求項６または７において、
    　前記発光部の光を拡散板で拡散させて容器の外表面に形成された凹凸形状に照射することを特徴とする、容器の検査方法。
  9. 　請求項８において、
    　前記拡散板は、全体に所定の角度に統一された拡散角を有し、
    　前記拡散角は、１０°～４０°であることを特徴とする、容器の検査方法。
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