(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溝部底面に微小凹部を有する被検査物品の前記凹部の内面を搬送中に検査する装置であって、
被検査物品の溝部の方向を揃えて搬送する搬送機構と、
被検査物品の凹部内面からの反射光を撮像する撮像機構と、
前記撮像機構の光軸の周囲に設けた照明機構と、
前記撮像機構からの映像信号を処理する処理機構とから構成され、
前記撮像機構は広角な視野角を有する画像伝送部を含んでなり、
前記照明機構は前記画像伝送部を中心とした同心円上に均一に配置された光ファイバ束からなり、
前記画像伝送部中心線と前記凹部中心線とが一致する位置にあり、
前記画像伝送部の下端は溝部の凸部の間隙に配置されているものである検査装置。
【請求項２】
溝部底面に微小凹部を有する被検査物品の前記凹部の内面を搬送中に検査する装置であって、
被検査物品の溝部の方向を揃えて搬送する搬送機構と、
広角な視野角を有する画像伝送部を含み、被検査物品の凹部内面からの反射光を撮像する撮像機構と、
前記撮像機構の光軸の周囲に設けた前記微小凹部内面を照明する照明機構と、
前記画像伝送部および前記照明機構の照射光伝達部を収納する本体枠と、
前記撮像機構からの映像信号を処理する処理機構とから構成され、
前記照明機構は前記画像伝送部を中心とした同心円上に均一に配置された光ファイバ束からなり、
前記画像伝送部中心線と前記凹部中心線とが一致する位置にあり、
前記本体枠の下端は溝部の凸部の間隙に配置されているものである検査装置。
【請求項３】
前記撮像機構の視野角は、凹部の直径をＷとし、本体枠先端から被検査物品までの距離Ｌとしたときに２ｔａｎ−１（Ｗ／２Ｌ）度以上である請求項２記載の検査装置。
【請求項４】
前記被検査物品の溝部は一部を切り欠いたものであり、
前記搬送機構は、被検査物品の方向を規制する方向規制ガイドを含み、被検査物品の溝部と方向規制ガイドの角度を一致せしめて被検査物品の溝部の方向をそろえるものである請求項１〜３いずれか一項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記撮像機構を保護する保護ガイドであって、前記方向規制ガイドと前記撮像機構との間に同一直線上に配置され、その幅は被検査物品の溝部の間隔より小さく、本体枠の幅より大きい保護ガイドをさらに含む請求項４記載の検査装置。
【請求項６】
圧空による回転により、被検査物品の溝部と前記方向規制ガイドの角度を一致させるためのノズルであって、前記方向規制ガイドの入り口部付近に設置された圧空を噴射するノズルをさらに含む請求項４または５記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医薬用のバイアル瓶のような中空の瓶形状の物品や、前記バイアル瓶のゴム栓等の微小物品であって、例えば一部を切り欠いた溝部を有する円筒状の物品であって溝部底面に微小な凹部を有する物品の表面検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、医療用のバイアル瓶やその瓶用のゴム栓は、医療用途であることから全品外観検査を行なう必要があった。しかし、その形状は円筒形であるばかりでなく、非常に複雑な形状を有するため目視にて実施することが多かった。特に円筒系であるがために全周の内面検査または溝部検査は人手による場合に多方向から観察しなければならず作業負荷が高かった。この負荷軽減のために自動検査も考えられたが、円筒形状の内面検査、特に溝部の下部に微小な凹部を有する場合には搬送しながらの自動検査は困難であった。特開平８−１５２４１７号公報にはリレーレンズを用いて円筒容器の内面をロータリー検査台上で検査する装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平８−１５２４１７号公報に開示されている装置では、ロータリー検査台上とはいえ一旦被検査物品を撮像機構に対して相対的に停止させる必要があり、装置が大型化するとともに処理能力が低くなる。また、かかる装置を用いない他の装置として、搬送路上で被検査物品を一旦停止させ、溝部に撮像カメラ先端部を装置を挿入しその位置で撮像カメラを自転させて撮像する装置がある。しかし、この場合であっても前述の公報記載の装置ほど大型化しないが、処理能力は向上しない。回転させずに複数の撮像カメラで画像を撮像する方法もあるが、映像信号の処理が複雑になり、装置価格が高騰する。さらに、微小な切欠部をファイバースコープで検査したのでは画素数に限界があり解像度が低いため検査精度が低く所望の検査基準を満たさない。
【０００４】
そこで、本願発明は、上述の問題点を解決し、主として円筒形からなる複雑な形状の被検査物品の微小凹部の内面を、搬送コンベア上で高速に検査する安価な装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願発明の請求項１にかかる発明は、溝部底面に微小凹部を有する被検査物品の前記凹部の内面を搬送中に検査する装置であって、被検査物品の溝部の方向を揃えて搬送する搬送機構と、被検査物品の凹部内面からの反射光を撮像する撮像機構と、前記撮像機構の光軸の周囲に設けた照明機構と、前記撮像機構からの映像信号を処理する処理機構とから構成され、前記撮像機構は広角な視野角を有する画像伝送部を含んでなり、前記照明機構は前記画像伝送部を中心とした同心円上に均一に配置された光ファイバ束からなり、前記画像伝送部中心線と前記凹部中心線とが一致する位置にあり、前記画像伝送部の下端は溝部の凸部の間隙に配置されているものである検査装置である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態の一について図面を用いて説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
【０００７】
図１に本願発明にかかる検査装置（１）の全体構成図であって被検査物品（２）の搬送方向と直角をなす方向から示した図を示す。図１において被検査物品（２）は紙面の裏面から表面に向かって搬送されるものとする。また、図２に検査装置（１）の斜視図を示す。図２において被検査物品（２）は矢示Ｙ方向に搬送されるものとする。
【０００８】
図１および図２からわかるように、本願発明の検査装置（１）は、被検査物品（２）を搬送する搬送機構（３）と、被検査物品（２）の凹部内面（２ｅ）からの反射光を撮像する撮像機構（２０）と、前記凹部内面（２ｅ）を照明する照明機構（１０）と、前記撮像機構（２０）の画像伝送部（２１）および照明機構（１０）の照射光伝達部（１１）を収納する本体枠（３０）と、前記撮像機構（２０）からの映像信号を処理する処理機構（４０）とから構成されるものである。なお、被検査物品（２）は、これに限定されないが、搬送方向に沿って溝部を形成する凸部（２ｄ）を有し、その溝部底面に微小凹部（２ｅ）を有するものである。
【０００９】
また、搬送機構（３）では、図２からわかるように、搬送方向がランダムである被検査物品（２）は、方向規制ガイド（３１）のガイド入り口部（３１ａ）にて、ガイド入り口部（３１ａ）付近に設置されたノズル（３２）から噴射される圧空にて回転させられる。そして被検査物品（２）の凸部（２ｄ）によって形成された溝部と方向規制ガイドの角度が一致することにより、被検査物品（２）は同一の方向で搬送される。
【００１０】
保護ガイド（３３）は、方向規制ガイド（３１）と撮像機構（２０）との間に同一直線上に設置され、その幅は被検査物品（２）の溝部の間隔より小さく、撮像機構（２０）の本体枠（３０）の幅より大きくしている。この保護ガイド（３３）は、方向が正しく規制されていない被検査物品（２）が搬送された場合に、撮像機構（２０）を保護する物である。
【００１１】
また、前記本体枠（３０）の断面図を図３に示す。図１から図３に示すように、本体枠（３０）の外径は被検査物品（２）の溝部（凸部（２ｄ）により形成された部分をいう。）の間隔より小さく、本体枠（３０）の下端は凸部（２ｄ）の間隙に配置されるものである。また、画像伝送部（２１）中心線と前記凹部（２ｅ）中心線とが一致する位置に設けられている。
【００１２】
前記撮像機構（２０）は、本体枠（３０）に内蔵された画像伝送部（２１）と２次元イメージセンサ（２２）とを含んで構成され、画像伝送部（２１）は、広角な視野角を有する広角レンズ（２３）を最下端に有している。この視野角については、図４に示すように凹部の直径Ｗと本体枠（３０）先端から被検査物品（２）まで距離Ｌとから、２ｔａｎ−１（Ｗ／２Ｌ）度以上が好ましい。また、画像を伝送するレンズ群（２４）、（２５）、（２６）を含んで構成されるものである。図４に反射光の光路（２７）を示す。
【００１３】
次に、２次元イメージセンサ（２２）は、例えば公知の５１２画素×４８０画素のＣＣＤ素子を並べたものである。前記イメージセンサ（２２）はその撮像レンズ（２８）とともに、被検査物品（２）の微小凹部（２ｅ）の内面が視野内に入るように、かつ、本実施の形態ではレンズを鉛直下向きになるように配設している。
【００１４】
次に、照明機構（１０）について説明する。照明機構（１０）は、被検査物品（２）の微小凹部（２ｅ）の内面を全周を均一に照明する複数の光ファイバを束ねた照明装置であり、被検査物品（２）の上方に光ファイバの照射端（１１ａ）が複数ある。また、光ファイバの照射端（１１ａ）から照射される光は、微小凹部（２ｅ）の内面を十分照射できる角度となっている。白色光源であるハロゲンランプ（１２）と、本体枠（３０）に設けたコネクタ（１４）と、前記光源（１２）と前記コネクタ（１４）とを接続する光ファイバ束（１３）とから構成され、光ファイバ束（１３）は本体枠（３０）の内部においてその１本１本あるいは数本まとめて画像伝送部（２１）を中心とした同心円上に均一に配置されている。図４に照射光の光路（１５）を示す。
【００１５】
次に、処理機構（４０）について説明する。処理機構（４０）は、撮像画像データを処理、判定するものであり、画像の特徴データを抽出する画像処理部、良品物品の特徴データを蓄えておくメモリ、良品物品と撮像画像の特徴を比較し良、不良を判定する判定部から構成される。
【００１６】
次に、本願発明の検査装置（１）を用いて被検査物品（２）の微小凹部（２ｅ）の内面の全周を検査する際の動作を説明する。
【００１７】
まず、被検査物品（２）は、その方向を図２に示すような方向、すなわち凸部（２ｄ）により形成される溝部を搬送方向と平行な方向に、搬送機構（３）である直線上のコンベアに載置されて検査装置（１）の位置まで矢示Ｙ方向に搬送される。
【００１８】
次いで、コンベア上の被検査物品（２）の検知手段、例えば光電センサ（図示しない）により、被検査物品（２）が検査装置（１）エリアに入ったことを検知し、その信号を処理機構（４０）に入力する。処理機構（４０）においては、前記光電センサからの信号を受けて撮像機構（２０）で撮像した撮像画像を画像メモリに蓄積する。なお、搬送コンベアは間歇運転するものでも連続運転するものでも構わないが、処理能力向上のためには連続運転するほうが好ましい。
【００１９】
撮像画像の一例を図５に示す。図５に示すように撮像機構（２０）で撮影した２次元画像は、画面の中心に被検査物品（２）の凹部底面（２ｆ）を上面から撮像した画像が現れ、その周囲に被検査物品（２）の凹部内面（２ｅ）の全周の画像が円周上に現れる。これは、前述の装置の構成で説明したように、被検査物品（２）の凹部内面（２ｅ）から出た反射光は、撮像機構（２０）の広角レンズ（２３）に入射し、入射光は画像伝送部（２１）のレンズ群（２４）、（２５）、（２６）により伝送されＣＣＤイメージセンサのような２次元イメージセンサ（２２）に到達し、図５に示すような画像が撮像されることによるものである。
【００２０】
この撮像機構（２０）における撮像画像を、Ａ／Ｄコンバータにより２５６階調のデータに変換する。そして、予め設定しておいた領域に基づいて、全画素の中から凹部内面（２ｅ）の部分の画像だけを抽出する。その抽出した画像の階調データに対して、予め設定しておいたしきい値との階調データの大小判別により判定し、被検査物品（２）の凹部（２ｅ）の内周側面の汚れ、異物混入などの欠点を検出することができるものとなる。
【００２１】
処理機構（４０）にて被検査物品（２）の凹部（２ｅ）の内周側面の検査が終わり、該検査結果として当該部分の表面に異常がある不良品は不良品排出工程に排出される。この工程は例えば空気ノズルとシュートとから構成されるもので、該不良品がシュート位置に来ると空気ノズルから圧縮空気を排出し、該不良品をシュートに導くものである。一方検査結果が正常であった被検査物品（２）に対してはかかる空気ノズルは作動せず、搬送コンベア上を次工程に進んで行くこととなる。
【００２２】
【発明の効果】
本願発明の装置によれば、被検査物品を連続的に移動させながら、被検査物品の微小凹部内周面を１画像として撮像することができることとなる。従って、搬送工程途中に検査工程を組み込むことができ、かつ、高速に処理できることとなる。また、本願発明の検査装置により、被検査物品と非接触の状態を保持しつつ、必要な画像を撮像することができ、特段のハンドリング機構が不要であり装置が小型、安価であり、かつ高速に処理できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明にかかる検査装置の全体構成図である。
【図２】本願発明にかかる検査装置の斜視図である。
【図３】撮像機構の断面図である。
【図４】照射光および反射光の光路を示す図である。
【図５】撮像された画像の一例である。
【符号の説明】
１  検査装置
２  被検査物品
３  搬送機構
１０  照明機構
２０  撮像機構
４０  処理機構
２１  画像伝送部
【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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