(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明容器の充填液中の異物を検出する異物検出装置において、
透明容器の前方に配置した撮像手段と、
透明容器の後方に設けられて、撮像手段の光軸に一致する光軸を有し、第１の照射光を第１のタイミングで透明容器に照射する第１の照射源と、
第１の照射源に近接して設けられ、撮像手段の光軸と異なる光軸を有し、第１の照射光と異なる方向から第２の照射光を第２のタイミングで透明容器に照射する第２の照射源と、
第１のタイミングで照射された透明容器からの第１の照射光による透過光路上の透過光及び第２のタイミングで照射された透明容器からの第２の照射光による乱反射光の、撮像手段による第１、第２の撮像画像に基づいて充填液体中の異物を検出する検出手段と、を備えると共に、
第１の照射源は、透明容器の長手方向の照射野相当の長さを有する線状光源とし、透明容器を挟んで撮像手段の撮像面と反対側であって且つ透明容器のレンズ効果による焦点位置に、その長手面が撮像面に平行で且つ撮像面の光軸に一致する光軸となるように線状光源を配置したものとし、
第２の照射源は、透明容器の長手方向の照射野相当の長さを有する線状光源とし、透明容器を挟んで撮像手段の撮像面と反対側であって且つ透明容器のレンズ効果による焦点位置及び第１の照射源である線状光源に隣り合う位置に、その長手面が撮像面に平行で且つ撮像面の光軸に一致しない光軸を有するように線状光源を配置したものとする透明容器の充填液中の異物検出装置。
【請求項２】
透明容器の充填液中の異物を検出する異物検出装置において、
透明容器の前方に配置された第１の撮像手段と、
この第１の撮像手段とは異なる位置に配置された第２の撮像手段と、
透明容器の後方に設けられて、第１の撮像手段の光軸に一致する光軸を有し、第１の照射光を透明容器に照射する第１の照射源と、
第１の照射源に近接して設けられ、第１の撮像手段の光軸と異なる光軸を有し、第１の照射光と異なる光軸方向及び異なる色の第２の照射光を透明容器に照射する第２の照射源と、
透明容器からの第１の照射光の透過光路上であって第２の照射光の反射光路上に設けられて、第１の照射光による透過光を直進させて、第１の撮像手段に導き、第２の照射光による乱反射光を色分離して第２の撮像手段に導く色分離用ミラーと、
第１、第２の撮像手段の撮像画像を画像処理して充填液体中の異物をそれぞれ検出する画像処理手段と、を備えると共に、
第１の照射源は、透明容器の長手方向の照射野相当の長さを有する線状光源とし、透明容器を挟んで撮像手段の撮像面と反対側であって且つ透明容器のレンズ効果による焦点位置に、その長手面が撮像面に平行で且つ撮像面の光軸に一致する光軸となるように線状光源を配置したものとし、
第２の照射源は、透明容器の長手方向の照射野相当の長さを有する線状光源とし、透明容器を挟んで撮像手段の撮像面と反対側であって且つ透明容器のレンズ効果による焦点位置及び第１の照射源である線状光源に隣り合う位置に、その長手面が撮像面に平行で且つ撮像面の光軸と一致しない光軸を有するように線状光源を配置したものとする、透明容器の充填液中の異物検出装置。
【請求項３】
透明容器の充填液中の異物を検出する異物検出装置において、
透明容器の前方に配置された第１の撮像手段と、
この第１の撮像手段とは異なる位置に配置された第２の撮像手段と、
透明容器の後方に設けられて、第１の撮像手段の光軸と一致する光軸を有し、第１の照射光を透明容器に照射する第１の照射源と、
第１の照射源に近接して設けられ、第１の撮像手段の光軸と異なる光軸を有し、第１の照射光と異なる方向及び異なる色の第２の照射光を透明容器に照射する第２の照射源と、
透明容器からの第１の照射光の透過光路上であって第２の照射光の反射光路上に設けられて、光路分離をはかるハーフミラーと、
ハーフミラーの直進光路に設けられて、第１の照射光による透過光を分別し、第１の撮像手段に導く第１のフィルタと、
ハーフミラーの別光路上に設けられて第２の照射光に対する乱反射光を分別し、第２の撮像手段に導く第２のフィルタと、
第１、第２の撮像手段の撮像画像を画像処理して充填液中の異物を検出する画像処理手段と、を備えると共に、
第１の照射源は、透明容器の長手方向の照射野相当の長さを有する線状光源とし、透明容器を挟んで第１の撮像手段の撮像面と反対側であって且つ透明容器等のレンズ効果による焦点位置に、その長手面が撮像面に平行で且つ撮像面の光軸に一致する光軸となるように線状光源を配置したものとし、
第２の照射源は、透明容器の長手方向の照射野相当の長さを有する線状光源とし、透明容器を挟んで第１の撮像手段の撮像面と反対側であって且つ透明容器のレンズ効果による焦点位置及び第１の照射源である線状光源に隣り合う位置に、その長手面が撮像面に平行で且つ撮像面の光軸に一致しない光軸を有するように線状光源を配置したものとする、透明容器の充填液中の異物検出装置。
【請求項４】
上記第２の照射源は、第１の照射源たる線状光源の両側に線状光源を配置したものとする請求項１〜３のいずれかの異物検査装置。
【請求項５】
上記第１、第２の照射源は、ライトガイドとする請求項１〜４のいずれかの異物検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明容器等の充填液体中の異物検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
透明容器（例えばガラス瓶やプラスチック容器）等の充填液としては、飲料水や清涼飲料水等の食品、注射液や栄養剤などの医療関連液体等がある。こうした透明容器は、搬送ライン上で、形状や品質の自動検査、合格品に対する液体注入及び注入液の容量の自動検査、ラベルの貼り付け及びその貼り付け状態の自動検査等が次々になされる。更に、これらの検査以外に、液体内に異物が混入していないか否かの異物自動検査がある。異物には、有害なものや、有害ではないが混入していては困るものや、混入していてもよくそのまま合格品として扱えるもの等、種々である。
こうした異物は、撮像カメラで撮像して画像処理により高速で自動検査で検出するやり方を取ることが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
異物には黒色系の異物が多いが白色系の異物もある。黒色系の異物は光の透過を利用して撮像化しやすく、白色系の異物は、光の反射を利用して撮像化しやすいという特徴がある。
しかし、充填液中には、どの様な異物が混入しているかわからず、透過光のみ又は反射光のみを利用した撮像ではこれらすべての異物を検出することができないことから、すべての異物を同時に検出可能な検出機の要求が大きい。
また、充填液中に混入した異物の種類を特定したいという要求が大きい。
そこで、出願人は、先に透過と反射との両者を利用する異物検出装置を出願した（特願２００１−７１６４２号）。この先願は、検査対象とする透明容器の後方に第１の照射源を設け、容器の手前斜め方向に第２の照射源を設け、第１の照射源からの透過光と第２の照射源からの反射光とを撮影するようにしたものである。然るに、照射源を別々の位置に設置することの難点を持つ。
【０００４】
本発明の目的は、第１、第２の光源設置の簡素化をはかる異物検出装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透明容器の充填液中の異物を検出する異物検出装置において、
透明容器の前方に配置した撮像手段と、
透明容器の後方に設けられて、撮像手段の光軸に一致する光軸を有し、第１の照射光を第１のタイミングで透明容器に照射する第１の照射源と、
第１の照射源に近接して設けられ、撮像手段の光軸と異なる光軸を有し、第１の照射光と異なる方向から第２の照射光を第２のタイミングで透明容器に照射する第２の照射源と、
第１のタイミングで照射された透明容器からの第１の照射光による透過光路上の透過光及び第２のタイミングで照射された透明容器からの第２の照射光による乱反射光の、撮像手段による第１、第２の撮像画像に基づいて充填液体中の異物を検出する検出手段と、を備えると共に、
第１の照射源は、透明容器の長手方向の照射野相当の長さを有する線状光源とし、透明容器を挟んで撮像手段の撮像面と反対側であって且つ透明容器のレンズ効果による焦点位置に、その長手面が撮像面に平行で且つ撮像面の光軸に一致する光軸となるように線状光源を配置したものとし、
第２の照射源は、透明容器の長手方向の照射野相当の長さを有する線状光源とし、透明容器を挟んで撮像手段の撮像面と反対側であって且つ透明容器のレンズ効果による焦点位置及び第１の照射源である線状光源に隣り合う位置に、その長手面が撮像面に平行で且つ撮像面の光軸に一致しない光軸を有するように線状光源を配置したものとする透明容器の充填液中の異物検出装置を開示する。
【０００６】
更に本発明は、透明容器の充填液中の異物を検出する異物検出装置において、
透明容器の前方に配置された第１の撮像手段と、
この第１の撮像手段とは異なる位置に配置された第２の撮像手段と、
透明容器の後方に設けられて、第１の撮像手段の光軸に一致する光軸を有し、第１の照射光を透明容器に照射する第１の照射源と、
第１の照射源に近接して設けられ、第１の撮像手段の光軸と異なる光軸を有し、第１の照射光と異なる光軸方向及び異なる色の第２の照射光を透明容器に照射する第２の照射源と、
透明容器からの第１の照射光の透過光路上であって第２の照射光の反射光路上に設けられて、第１の照射光による透過光を直進させて、第１の撮像手段に導き、第２の照射光による乱反射光を色分離して第２の撮像手段に導く色分離用ミラーと、
第１、第２の撮像手段の撮像画像を画像処理して充填液体中の異物をそれぞれ検出する画像処理手段と、を備えると共に、
第１の照射源は、透明容器の長手方向の照射野相当の長さを有する線状光源とし、透明容器を挟んで撮像手段の撮像面と反対側であって且つ透明容器のレンズ効果による焦点位置に、その長手面が撮像面に平行で且つ撮像面の光軸に一致する光軸となるように線状光源を配置したものとし、
第２の照射源は、透明容器の長手方向の照射野相当の長さを有する線状光源とし、透明容器を挟んで撮像手段の撮像面と反対側であって且つ透明容器のレンズ効果による焦点位置及び第１の照射源である線状光源に隣り合う位置に、その長手面が撮像面に平行で且つ撮像面の光軸と一致しない光軸を有するように線状光源を配置したものとする、透明容器の充填液中の異物検出装置を開示する。
【０００７】
更に本発明は、透明容器の充填液中の異物を検出する異物検出装置において、
透明容器の前方に配置された第１の撮像手段と、
この第１の撮像手段とは異なる位置に配置された第２の撮像手段と、
透明容器の後方に設けられて、第１の撮像手段の光軸と一致する光軸を有し、第１の照射光を透明容器に照射する第１の照射源と、
第１の照射源に近接して設けられ、第１の撮像手段の光軸と異なる光軸を有し、第１の照射光と異なる方向及び異なる色の第２の照射光を透明容器に照射する第２の照射源と、
透明容器からの第１の照射光の透過光路上であって第２の照射光の反射光路上に設けられて、光路分離をはかるハーフミラーと、
ハーフミラーの直進光路に設けられて、第１の照射光による透過光を分別し、第１の撮像手段に導く第１のフィルタと、
ハーフミラーの別光路上に設けられて第２の照射光に対する乱反射光を分別し、第２の撮像手段に導く第２のフィルタと、
第１、第２の撮像手段の撮像画像を画像処理して充填液中の異物を検出する画像処理手段と、を備えると共に、
第１の照射源は、透明容器の長手方向の照射野相当の長さを有する線状光源とし、透明容器を挟んで第１の撮像手段の撮像面と反対側であって且つ透明容器等のレンズ効果による焦点位置に、その長手面が撮像面に平行で且つ撮像面の光軸に一致する光軸となるように線状光源を配置したものとし、
第２の照射源は、透明容器の長手方向の照射野相当の長さを有する線状光源とし、透明容器を挟んで第１の撮像手段の撮像面と反対側であって且つ透明容器のレンズ効果による焦点位置及び第１の照射源である線状光源に隣り合う位置に、その長手面が撮像面に平行で且つ撮像面の光軸に一致しない光軸を有するように線状光源を配置したものとする、透明容器の充填液中の異物検出装置を開示する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の異物検査装置は、例えば、アンプル瓶やバイアル瓶等のガラス容器やペットボトル等の被検体を次々に搬送する衛生管理された搬送ラインに設置され、次々に高速で異物検査を行う。図１は、本発明の異物検査装置の実施の形態を示す図である。異物検査装置は、搬送ライン上を次々に通る被検体２の内部液体２Ａ中の異物を自動検査するものであって、検査用センサ１、照明３、画像処理装置４、より成る。被検体２は、内部に栄養剤液体や注射液や清涼飲料水などの液体を充填した円筒状透明容器であり、具体的にはアンプル瓶やバイアル瓶、プラスチックボトル等である。内部液体２Ａ中の異物としては、容器加工中の加工粉や液体製造中に混入する粉末等であり、黒色や白色状のものなど多様である。
【０００９】
検査用センサ１は、例えばＣＣＤカメラ部１Ａとその結像レンズ部１Ｂとから成る。照明３は、同一色の、第１の照明３Ａと第２の照明３Ｂ、３Ｃとから成る。その形状は例えば円筒容器長手方向の長さを照射視としてカバーできるような線状光源とする。第１の照明３Ａは、被検体２を挟んでカメラ１のレンズ撮像面中心が対向するような位置関係であって且つレンズ効果による焦点位置に配置する。これによって、第１の照明３Ａからの第１の光は、被検体２を透過してそのまま撮像面に入射する。第２の照明３Ｂ、３Ｃは、上記撮像面と対向関係にないような配置位置であって且つレンズ効果による焦点位置をとる。従って、この第２の光は、被検体２を透過して、撮像面以外の方向に突き抜ける。第２の照明３Ｂ、３Ｃはどちらか一方のみでもよい。以下では照明３Ｂのみを機能させる例で説明する。
【００１０】
第１の光は撮像面に入射するが、液体中に異物があれば、その異物のシルエット（影）もそのまま入射する。一方、第２の光にあっては透過光は入射しないため異物のシルエットも入射しない。第２の光の場合には、異物で乱反射が起こり、この乱反射光が撮像面に入射するだけとなる。かくして、第１の照明３ＡをあるタイミングでＯＮしてレンズ部１Ｂを通して透過光を撮像し、第２の照明３Ｂ、３Ｃを別タイミングでＯＮしてレンズ部１Ｂを通して乱反射光を撮像する。かかるそれぞれの撮像画像を、画像処理部４が受け取り、別々に処理して異物の検査を行う。検査には、異物の有無、大きさ、種別等があり、それぞれの異物検出プログラムによって実現する。このように第１の照明３ＡのＯＮと第２の照明３ＢのＯＮとは別時刻タイミングで行って、別々に撮像し、別々に処理する。
【００１１】
第１の照明３Ａと第２の照明３Ｂとを同一色の例としたが、別色にする例もある。例えば第１の照明３Ａの光を赤色光、第２の照明３Ｂ（３Ｃも同じ）の光を青色光とする如き例である。この場合、１つのセンサ１のみの例にあっては、カラーカメラを使用し、同時撮像するが色成分により分離した２つの映像を得る。また、センサカメラ３を２つ設けて、一方を赤色用、他方を青色用として同時撮像を行う如き例もある。例えば特願２００１−７１６４２号の図１や図２のカメラ配置例及び光学系を採用すればよい。
【００１２】
図２（イ）は、照明３の具体例を示す。照明３はライトガイドと称せられるものを使用した。ライトガイドとは、光源の光を光ファイバで引回し、検査個所に自在に持ってゆき、照明として利用するものであり、使い勝手が良いものである。かかる照明３はライトガイドヘッド３０、照明光源３２、照明ヘッド３３、ファイバ３４、から成る。照明光源３２は、ストロボ、ハロゲンライト又はレーザ等の光源であり、この発生光をファイバ３４でライトガイドヘッド３０まで導く。ライトガイドヘッド３０は照明ヘッド３３で支持固定する。照明ヘッド３３の全面には光シャッタ３１を設けた。
【００１３】
ライトガイド部３０の前面は、図２（ロ）に示すように３つの縦形線状光放出面３０Ａ、３０Ｂ（３０Ｃ）を持つ。放射面３０Ａは図１の照明３Ａに相当し、放出面３０Ｂ（３０Ｃ）は図１の照明３Ｂ（３Ｃ）に相当する。これによって、この光放出面３０Ａ、３０Ｂ（３０Ｃ）から縦形線状光が放出する。
【００１４】
光シャッタ３１は、光放出面３０Ａ、３０Ｂ（３０Ｃ）の放出光の選択に使う。面３０Ａを選択する時には、その光進行方向の面を開き、面３０Ｂ（３０Ｃ）を選択する時にはその光進行方向の面を開くように制御を受ける。シャッタ切り替えは機械式であってもよく、電子的な切り替えであってもよい。
【００１５】
図２の照明３にあって、シャッタ３１の代わりに色つきフィルタ３５を設ける例もある。これを図２（ハ）に示す。３つの色つきフィルタ３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃを線状放出面３０Ａ、３０Ｂ（３０Ｃ）に対応するようにシャッタ３１の代わりに設けておく。色付きフィルタ３５Ａは例えば赤色、色付きフィルタ３５Ｂ（３５Ｃ）は青色である。従って、線状放出面３０Ａからの光は、色付きフィルタ３５Ａを通ることで赤色光となり、線状放出面３０Ｂ（３０Ｃ）からの光は、色付きフィルタ３５Ｂ（３５Ｃ）を通ることで青色光となる。
【００１６】
この赤色光、青色光を同時放出する場合、色つきフィルタ３５Ａ、３５Ｂ（３５Ｃ）の選択的使用は不要である。
【００１７】
図３、図４により異物の撮映を説明する。図３が透過光撮映例、図４が反射光撮映例を示す。図３、図４にあって、照明３は、円筒状容器（被検体）２のレンズ効果による焦点位置に配置してある。レンズ効果とは、平行光を円筒状容器２に照射した場合、円筒状容器２そのものがあたかもレンズの如き作用をし、焦点を結ぶ現象を指す。その焦点位置に照明３を配置したのである。
【００１８】
図３（イ）で、照明３Ａからの放出光は、図の矢印の如き光路を通り検査センサ１に向かう。被検体２の充填液体中は異物５が存在し、これが黒色又は光非透過異物であればこの異物はシルエットとなり、黒色映像として結像する。これを図３（ロ）に示す。図３（ロ）で、２Ａは蓋、２Ｂは液体の充填されていれない非液体空間である。更に、２Ｃは線状放出面３Ａの映像である。
【００１９】
図４（イ）は、照明３Ｃを光源とする例である。照明３Ｃはその平行光が検査センサ１に向かわないように配置されているため、図４（イ）の如くなる。液体中に反射性の例えば白色異物５があれば、光はこの異物５で乱反射を起こし、検査センサ１に向かう乱反射光は、このセンサ１で撮影できる。図４（ロ）がその映像であり、５が異物映像、２Ｂが非液体空間、２Ｄが照明３Ｃの線状放出面の映像である。
【００２０】
図５は、特願２００１−７１６４２号の図１に対応しており、色分離による同時透過・反射による異物検査装置の実施態様を示す図である。この異物検査装置は、２つの検査センサ１０、１１、色分離ミラー１２を持ち、赤色照明３Ａと青色照明３Ｂとを同時ＯＮにするやり方を採用する。色分離ミラー１２は、赤色分離光を検査センサ１０に送り、青色分離光を検査センサ１１に送る。
【００２１】
かかる構成によれば、照明３Ａ、３Ｂとが同時ＯＮとなることで赤色光は検査センサ１０へと入射し、青色光は検査センサ１１へと入射し、シルエットとなる黒色異物１等があれば検査センサ１０で映像化され、乱反射性の白色異物１等であれば、検査センサ１１で映像化される。この場合、乱反射性の異物映像も検査センサ１０に入射しそうであるが、色分離フィルタで青色は阻止されるため、センサ１０への入射はなく映像化されない。
【００２２】
また特願２００１−７１６４２号の図２に対応した例を図６に示す。図で４０Ａがハーフミラー、４１Ａが赤フィルタ、４２Ａが青フィルタである。
【００２３】
異物検査は、通常、特別に設けた検査ライン上で行う。検査ライン上には、異なる複数の位置毎にセンサ（カメラ）をそれぞれ設置しておき、各センサで自己の視野内に入ってくる被検体を撮像する。被検体の撮映前に、被検体の回転・停止を行わせて、液体だけを回転させておき、これを撮映するやり方をとることが多い。検査ライン上には次々に被検体が搬入してくるので、センサでは高速撮映が必要となる。高速撮映には、照明３Ａ、３Ｂの同時照射、そして同時撮映が好ましい。これが図５、図６の例である。
【００２４】
図７は、図２が単一光源であるのに対し、３個の光源４０、４１、４２である場合を示す。そして、それに対応して、照明ヘッド４３、４４、４５を持たせた。図２の単一光源では３つの光放出面からは必ず同時に光を放出するが、３個の光源では、別々に放出制御ができる。従って、例えば、４０をＯＮ→４１（及び又は４２）をＯＮ→……の如く制御、そして検査を行う。
【００２５】
ここで、黒色異物、白色異物を説明する。黒色異物としては、例えばガラス成形時の金型や加工機械の粉末等である。一方、白色異物は例えば容器や液体の中の有効成分であって液体内部に充分にとけ込まない固形成分等である。またグレー色異物は黒色異物と白色異物との中間色としての異物である。これらの異物の中でどれが排除すべきか（有害を含む）を事前に定めておく。例えば黒色異物は排除すべきであり、白色異物は排除すべきでなく、中間色異物は黒色異物の一種と見なして排除すべきであるとかの定めや、全異物は排除の対象とするとかの定めである。排除とは、容器毎に行うものとし、不良品としてガラス容器自体を選別し、ライン外に排除する。
【００２６】
画像処理装置４は、２つのカメラの撮像画像を取り込み、それぞれ毎に閾値を利用して異物検出を行う。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、第１、第２の照射源を被検体の後方に近接して設けて、これを被検体後に設置したことで、乱反射光と透過光とを利用して同時又は別々に透明容器内充填液の異物を検出でき、また異物の区分までも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明のライトガイドによる照明例を示す図である。
【図３】本発明の透過光の説明図である。
【図４】本発明の乱反射光の説明図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示す図である。
【図６】本発明の他の実施の形態を示す図である。
【図７】ライトガイドの他の例を示す図である。
【符号の説明】
１  検査用センサ（カメラ）
２  被検体
３  照明
４  画像処理装置
【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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