(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の開口部に対向して撮像手段を配置し、前記容器の開口部と撮像手段の間に反射鏡を配設し、該反射鏡は撮像手段の撮像光軸に対して傾斜角の異なる複数の反射面で構成され、前記容器内面の像を前記反射鏡で反射させて撮像するようにしてなる内面撮像装置であって、
前記複数の反射面のうち傾斜角の比較的小さい第一の反射面では容器内面の像を反射させて撮像し、前記第一の反射面より傾斜角の大きい第二の反射面では前記第一の反射面による撮像画像の部分的な拡大画像を得るようにしたことを特徴とする内面撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミ缶のフランジ部等の容器内面を開口部を通して撮像するための内面撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、アルミ缶は容量の大きい内径の大きいものが採用されつつあるが、このような大径のアルミ缶においても、蓋の部分は従来のものと同じ小径のものが用いられている。そのために、大径のアルミ缶１では、図７に示すように、有底略円筒状の本体２に対してその端部の開口部が縮径されたフランジ部３が設けられている。このフランジ部３の形状は、一般に蓋と平行な方向の多段絞りのものが従来多かったが、最近では図７に示すように滑らかな曲面をなすストレートフランジ部が採用されるようになってきている。
ところで、アルミ缶の製造工程でストレートフランジ部を成形加工する際、アルミ缶本体の開口部付近を縮径成形するために、しわ等の欠陥（プリーツ）が発生することがある。
【０００３】
このようなアルミ缶の内面におけるしわ等の欠陥の有無について検査する装置として、撮像装置が採用されている。この場合、アルミ缶の開口部にフランジ部がなければ、魚眼レンズ等を用いた撮像カメラによって１回の撮影で缶内面全周の画像を得ることができるが、上述のような縮径されたフランジ部３を有するアルミ缶１では、フランジ部内面の撮影ができない。
そのため、従来では、アルミ缶フランジ部３の開口部から撮像カメラと照明具を缶内部に挿入して、撮像カメラを径方向に向けてアルミ缶または撮像カメラを回転させることで、フランジ部内面の全周の画像を得るようにしていた。この画像から画像処理装置を用いてアルミ缶フランジ部内面の欠陥の有無を判定し、不良品を選別していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アルミ缶は大量生産されており、上述のような従来の撮像装置では１つの缶フランジ部内面の撮影に時間がかかるためにアルミ缶を高速で検査できず、検査効率が非常に悪いという欠点がある。
本発明は、このような課題に鑑みて、簡単かつ容易にしかも高速で容器の開口部内面の撮像ができるようにした内面撮像装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、容器内面を全体に撮像できる内面撮像装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による内面撮像装置は、容器の開口部に対向して撮像手段を配置し、容器の開口部と撮像手段の間に反射鏡を配設し、該反射鏡は撮像手段の撮像光軸に対して傾斜角の異なる複数の反射面で構成され、容器内面の像を反射鏡で反射させて撮像するようにしてなる内面撮像装置であって、複数の反射面のうち傾斜角の比較的小さい第一の反射面では容器内面の像を反射させて撮像し、第一の反射面より傾斜角の大きい第二の反射面では第一の反射面による撮像画像の部分的な拡大画像を得るようにしたことを特徴とするものである。
容器の開口部が容器本体より縮径されたフランジ部であっても、その内面の像を反射面で反射させて撮像手段で撮像できるので、１回の撮影で容器フランジ部内面の全周の画像を得ることができる。
この撮像系は高速搬送されるアルミ缶等の容器に干渉しないように、容器上部に空間を開けて配設することができる。
反射鏡はテーパ型反射鏡としてもよい。テーパ型反射鏡は、反射面が撮像手段側から容器側に漸次縮径されたループ状の反射面としてもよい。更にテーパ型反射鏡の反射面は縦断面視直線状、凹曲線状または凸曲線状としてもよい。
また、撮像手段の周囲には照明具が設けられていてもよい。
【０００６】
加えて、複数の反射面のうち、撮像光軸に対する傾斜角の小さい第一の反射面で容器内側面全体を全長に亘って撮像でき、更に底面を直接撮像することで、容器内面を全体に撮像できる。また、第二の反射面は傾斜角が大きいために、撮像画像の軸方向拡大率が第一の反射面による画像と比較して大きく拡大されたことになり、フランジ部内面等、特に欠陥の有無を精密に検査したい部位について部分的に拡大画像が得られて高精度な検査ができる。
尚、複数の反射面は三種以上の反射面を配設してもよく、高精度で検査する部位が複数ある場合等に好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施の形態を図１乃至図４により説明する。図１は実施の形態による内面撮像装置の概略構成図、図２は図１に示す内面撮像装置の撮像光路とフランジ部内面の撮像虚像モデルを示す図、図３はテーパ型反射鏡の平面図、図４は撮像されたアルミ缶内面の画像の一例を示す図である。
図１において、製造された有底略円筒状のアルミ缶１の搬送コンベア７が設置された基台８の一端に支柱９が起立し、支柱９の上部に内面撮像装置１０が取り付けられている。
内面撮像装置１０において、その上部に撮像手段として撮像カメラ１１が下方を向けて取り付けられており、撮像カメラ１１の先端に設けられた広角撮像レンズ１１ａの外周には、照明具としてドーナッツ型のストロボ光投光器１２が取り付けられている。そして、撮像カメラ１１の下方には搬送コンベア７上のアルミ缶検査位置が設定されており、この検査位置にあるアルミ缶１と撮像カメラ１１とはほぼ同軸状に位置するものとする。
【０００８】
また、検査位置にあるアルミ缶１の上端開口部のフランジ部３に対してその上部に、搬送されるアルミ缶１との干渉を避けるべく若干の隙間を以てテーパ型反射鏡１３が配設され、支柱９に取り付けられている。このテーパ型反射鏡１３は、図２に示すように、その内周面をなす反射面１３ａが円錐台の周面形状をなすようテーパ状に形成され、かつ撮像カメラ１１側からアルミ缶１方向に漸次その内径が小さくなっている。しかも、反射面１３ａのアルミ缶側端面の内径がアルミ缶フランジ部３の内径と同一か、若干大きい寸法に設定されていることが好ましい。反射面１３ａは撮像カメラ１１と同軸状に配置されている。
また、反射面１３ａの傾斜角度は、アルミ缶フランジ部３の内面３ａ全周の像が反射面１３ａで反射して撮像カメラ１１に入射される撮像光路が形成されるように適宜の角度で設定されている。反射面１３ａの幅は、搬送状態における缶１の理想的な撮像位置と撮像タイミングとのずれや誤差等を吸収できる寸法に設定されている。
撮像カメラ１１の撮像レンズ１１ａ及びストロボ光投光器１２からテーパ型反射鏡１３にかけて遮光用のカバー１４がかけられており、ストロボ光投光器１２の均一な照明光がアルミ缶フランジ部３の開口部に放射され、缶１内底面で反射してフランジ部３の内面３ａの全周がより一層均一に照明されるように図られている。
【０００９】
本実施の形態による内面撮像装置１０は上述のような構成を備えているから、有底略円筒型のアルミ缶１が生産されて搬送ベルト７で搬送され、被検体であるアルミ缶１が内面撮像装置１０の撮像光学系と同軸状の検査位置（図１参照）に到達すると、図示しないセンサーで感知され、タイミングを合わせてストロボ光投光器１２で高速照明される。これに同期して、上方の撮像カメラ１１で、テーパ型反射鏡１３の反射面１３ａに写るアルミ缶フランジ部３の内面３ａの全周が静止画像として撮像される。
このようにして得られたアルミ缶フランジ部３の画像の一例が図４に示されている。図４の画像において、中央部１６がアルミ缶１の底部であり、リング状の外周部１７がフランジ部３の内面３ａである。得られる画像はテーパ型反射鏡１３に写ったフランジ部内面３ａの像と直接撮影したアルミ缶底部及びその周辺の内側面との合成画像となる。
【００１０】
このようにして得られた画像を図示しない画像処理装置の欠陥検知合否判定部で取り込み、欠陥の有無により合否の判定がなされ、信号出力される。そして、不合格とされたアルミ缶１は抜き取られることになる。
このようにして、アルミ缶１が順次高速搬送されつつ、フランジ部内面３ａの欠陥の有無が高速検査される
【００１１】
上述のように本実施の形態によれば、アルミ缶フランジ部３の内面３ａの全周の画像を１回の撮影で瞬時に得ることができ、撮影に際して撮像カメラやアルミ缶を回転することがなく、しかもアルミ缶を停止させることなく搬送状態で撮像でき、従来の撮像装置では困難であった高速撮影、高速検査による効率的な缶内面検査を達成できる。しかも、従来のアルミ缶検査ラインに設置できて、検査システムを低廉に増強できる。
【００１２】
図５は、上述の第一の実施の形態の変形例を示すものである。
図に示す内面撮像装置１０では、テーパ型反射鏡１８の反射面１８ａは断面視凹曲線状の周面形状を呈しており、しかも撮像カメラ１１側からアルミ缶１側に向けて漸次その内径が小さくなるように形成されている。
或いは、これに代えて、反射面１８ｂは二点鎖線で示すように断面視凸曲線状の周面形状を呈し、かつ撮像カメラ１１側からアルミ缶１側に向けて漸次その内径が小さくなるように形成されていてもよい。
【００１３】
次に本発明の第二の実施の形態を図６により説明するが、第一の実施の形態と同一または同様の部分または部材には同一の符号を用いてその説明を省略する。図６において、内面撮像装置２０は第一の実施の形態と同様に図示しない支柱９に支持されているものとする。第二の実施の形態でも、撮像カメラ１１′と撮像位置にあるアルミ缶１との間にテーパ型反射鏡２２が配設され、遮光用のカバー１４でテーパ型反射鏡２２から撮像カメラ１１′までが覆われている。
尚、撮像カメラ１１′は、アルミ缶１の開口部から底部まで合焦状態で撮像できる広角レンズを取り付けたエリアカメラとする。
テーパ型反射鏡２２は、それぞれ撮像光軸Ｌに沿って設けられ且つこの光軸Ｌに対する傾斜角が相違する複数の円錐台周面形状の反射面２３，２４で構成されている。撮像カメラ１１′側に位置する第一反射面２３は、撮影光軸Ｌに対する傾斜角が比較的小さく、アルミ缶本体２の内面についてほぼ開口部から底部まで内側面２ａ全体の像が反射して撮像カメラ１１′に入射される撮像光路が形成されるようになっている。
【００１４】
第一反射面２３に続く第二反射面２４は、第一反射面２３よりも撮影光軸Ｌに対する傾斜角が大きく、アルミ缶フランジ部３の内面３ａ全周の像が反射して撮像カメラ１１′に入射される撮像光路が形成されるようになっている。
特に高い精度で検査したいフランジ部内面３ａについては、その部位の像を反射させる第二反射面２４を、上述のように第一反射面２３よりも撮像光軸Ｌに対する傾斜角が大きくなるよう設定することで光軸Ｌ方向に拡大された画像が得られる。
第一反射面２３と第二反射面２４は撮像カメラ１１′と同軸状に配設され、それぞれ撮像カメラ１１′側からアルミ缶１側に向けて漸次その内径が小さくなるよう断面視直線状に形成されている。しかも第一反射面２３と第二反射面２４の接続部では両者の内径寸法が等しいか、第二反射面２４の方が大径であることが好ましい。
【００１５】
本実施の形態による内面撮像装置２０は上述のように構成されているから、アルミ缶１が搬送ベルト７で搬送されて内面撮像装置２０の撮像光学系と同軸状の検査位置（図６参照）に到達すると、第一の実施の形態と同様にストロボ光投光器１２で高速照明される。これに同期して、上方の撮像カメラ１１′で、テーパ型反射鏡２２の第一及び第二反射面２３、２４に写るアルミ缶内側面２ａの全体の像とフランジ部３の内面３ａの全周の像が静止画像として撮像される。
【００１６】
得られたアルミ缶内面の画像は、直接撮影された中央のアルミ缶１の円形の底部と、その外側に位置する、第二反射面２４で反射したフランジ部３の内面３ａの像と、更にその外側に位置する、第一反射面２３で反射した本体２内の底部から開口までの内側面２ａ全体の像との合成画像である。これら３種の画像が径方向外側に同心状に連続して全体に円形の像として得られることになる。このようにして得られた画像を図示しない画像処理装置の欠陥検知合否判定部で取り込み、缶内面の欠陥の有無により合否の判定がなされる。不合格とされたアルミ缶１は抜き取られることになる。このようにして、アルミ缶１の内面全体についての欠陥の有無が高速検査される。
【００１７】
上述のように本実施の形態によれば、１台の撮像カメラ１１′でしかも１回の撮影でアルミ缶の内面の全体画像を瞬時に得ることができて、缶内面全体についてキズ等欠陥の有無を判定でき、第一の実施の形態よりも簡単に検査ができる。特にフランジ部３の内面３ａを撮像する第二反射面２４は第一反射面よりも傾斜角が大きいために撮像画像の軸方向拡大率が大きく拡大され、欠陥の有無の判定精度が高くなるという利点がある。
【００１８】
尚、上述の第二の実施の形態では、テーパ型反射鏡２２を第一及び第二反射面２３、２４の二種で構成したが、３種以上で構成してもよい。その場合、各反射面の傾斜角の大きさは任意であるが、隣接する２種の反射面の接続部では、アルミ缶１に近い側の反射面の内径の方が大きいか、或いは同一内径にすることが好ましい。特にフランジ部３以外に欠陥の有無を特に入念に検査したい部位がある場合に、反射面の撮像光軸に対する傾斜角を第一反射面２３よりも大きくすればよい。
尚、反射面２３で内側面２ａ全体の像が得られなくてもよい。一部の像でもよい。
このようなテーパ型反射鏡２２は、上記複数種類の反射面２３，２４を一体に形成してもよい。
また、複数種類の反射面２３，２４について断面視凹曲線状または凸曲線状としてもよく、或いは、断面視直線状、凹曲線状、凸曲線状のテーパ型反射鏡を適宜組み合わせて構成してもよい。
【００１９】
尚、上述の各実施の形態では、内面撮像装置１０，２０により、アルミ缶１の縮径部をなすフランジ部内面３ａ等を撮像することとしたが、縮径されていないアルミ缶の内面を撮像することもできる。また、アルミ缶１を搬送状態で撮像することとしたが、停止状態で撮像してももちろんよい。本発明は、アルミ缶に限定されることなく、管等を含めた各種容器の内面をその全周に亘って１回で撮像できるものである。
また、照明具としてストロボ光投光器１２を用いたが、照明具は必ずしも備えてなくてもよい。
【００２０】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る内面撮像装置は、容器の開口部に対向して撮像手段を配置し、容器の開口部と撮像手段の間に反射鏡を配設し、該反射鏡は撮像手段の撮像光軸に対して傾斜角の異なる複数の反射面で構成され、容器内面の像を反射鏡で反射させて撮像するようにしてなる内面撮像装置であって、複数の反射面のうち傾斜角の比較的小さい第一の反射面では容器内面の像を反射させて撮像し、第一の反射面より傾斜角の大きい第二の反射面では第一の反射面による撮像画像の部分的な拡大画像を得るようにしたから、容器開口部が縮径部であってもその内面の全周の画像を１回の撮影で得ることができ、従来の撮像装置では困難であった高速撮像による高速度の内面検査を達成できる。しかも、従来の検査ラインに設置でき、容器が搬送状態であっても容器と干渉することなく撮像できて検査システムを低廉に増強できる。
しかも、複数の反射面のうち、撮像光軸に対する傾斜角の小さい第一の反射面で容器内側面全体を全長に亘って撮像でき、更に底面を直接撮像することで、容器内面を全体に撮像できる。また、傾斜角の大きい第二の反射面は、撮像画像の面積が第一の反射面による画像と比較して大きく拡大されたことになり、フランジ部内面等、特に欠陥の有無を検査したい部位について部分的に拡大画像が得られて高精度な検査ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態による内面検査装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す内面検査装置の撮像光路とフランジ部内面の撮像虚像を示す図である。
【図３】テーパ型反射鏡の平面図である。
【図４】撮像されたアルミ缶フランジ部内面の画像である。
【図５】テーパ型反射鏡の変形例を示す略縦断面図である。
【図６】第二の実施の形態による内面検査装置の撮像光路とアルミ缶内面の撮像虚像を示す図である。
【図７】アルミ缶の側面図である。
【符号の説明】
１  アルミ缶
１０，２０  内面撮像装置
１１，１１′  撮像カメラ
１３，１８，２２  テーパ型反射鏡
１３ａ，１８ａ  反射面
２３  第一反射面
２４  第二反射面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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