(57)【要約】【課題】ガラス壜などの透光性容器の底部に形成されたエンボスや刻印などの影響を受けることなく、かつ既設の搬送装置で搬送される透光性容器内の異物を精度よく検出することができる異物検査装置を提供する。【解決手段】照明装置３から発せられた光が、透光性容器１の底部１ａの内面１ｂで反射した第１の光Ｌ１と、底部１ａ内を進行して底部１ａの外面１ｃで反射する第２の光Ｌ２に分かれたときに、撮像装置５は、第１の光Ｌ１を受けることができる位置であって、かつ外面１ｃで反射した第２の光Ｌ２の内面１ｂへの入射角αが臨界角よりも大きい位置に配置されている。【選択図】図４
2019053000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送装置によって搬送される透光性容器の側方に配置され、液体が充填された前記透光性容器を照明する照明装置と、
前記搬送装置を挟んで前記照明装置と対向して配置され、前記透光性容器の底部の画像を生成する撮像装置と、
前記底部の画像を処理する画像処理装置を備え、
前記照明装置から発せられた光が、前記底部の内面で反射した第１の光と、前記底部内を進行して前記底部の外面で反射する第２の光に分かれたときに、前記撮像装置は、前記第１の光を受けることができる位置であって、かつ前記外面で反射した前記第２の光の前記内面への入射角が臨界角よりも大きい位置に配置されていることを特徴とする異物検査装置。
【請求項２】
前記撮像装置は、前記搬送装置上の前記透光性容器の底部の内面よりも高い位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の異物検査装置。
【請求項３】
前記撮像装置は、前記第１の光を受けることができる位置に配置された反射ミラーを備えていることを特徴とする請求項１に記載の異物検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス壜などの透光性容器の底部を撮像して透光性容器内に異物があるか否かを検査するための異物検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
飲料等の液体が充填されたガラス壜内に、金属片やガラス片等の異物が混入している場合がある。異物はガラス壜の底部に沈殿していることが多い。そのため、ガラス壜に飲料等の液体を充填した後にガラス壜の底部に異物が沈殿しているか否かの検査が行われる。異物を検出するための装置として、画像処理により異物を検出する異物検査装置がある（例えば特許文献１参照）。具体的には、ガラス壜を搬送装置で搬送しているときに、ガラス壜の斜め下方からカメラでガラス壜の底部を撮像し、得られた画像から異物を検出する。異物は、画像上に白い、または黒い影として現れるので、画像処理により異物の有無を検出することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１７４２６号公報
【特許文献２】特開２００３−１０７０１１号公報
【特許文献３】特開２０１２−４２３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ガラス壜の底部の外面には、通常、文字または数字なとのエンボスまたは刻印が形成されていることがある。このようなエンボスや刻印は、同じように影として画像上に現れるので、従来の異物検査装置はエンボスや刻印を異物として検出してしまう場合がある。そこで、異物を精度よく検出するために、液体が充填された容器をスピンさせた後に容器のスピンを停止させ、液体中を動く異物を検出する異物検査装置がある（特許文献２参照）。しかしながら、このタイプの異物検査装置は、容器をスピンさせるための特殊な搬送装置が必要であり、異物検査装置の全体が大きくなるのみならず、工場に既設の搬送装置を使用することができない。
【０００５】
容器をスピンさせないで容器を検査する装置として、容器の上から照明し、容器の底部を透過した透過光を、容器の下方に配置された撮像手段で受けて画像を生成する異物検査装置がある（特許文献３参照）。しかしながら、この装置でも、容器の底部を下から撮像するために、容器の両側を挟みながら容器を搬送する特殊な搬送装置が必要となる。
【０００６】
そこで、本発明は、ガラス壜などの透光性容器の底部に形成されたエンボスや刻印などの影響を受けることなく、かつ既設の搬送装置で搬送される透光性容器内の異物を精度よく検出することができる異物検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、搬送装置によって搬送される透光性容器の側方に配置され、液体が充填された前記透光性容器を照明する照明装置と、前記搬送装置を挟んで前記照明装置と対向して配置され、前記透光性容器の底部の画像を生成する撮像装置と、前記底部の画像を処理する画像処理装置を備え、前記照明装置から発せられた光が、前記底部の内面で反射した第１の光と、前記底部内を進行して前記底部の外面で反射する第２の光に分かれたときに、前記撮像装置は、前記第１の光を受けることができる位置であって、かつ前記外面で反射した前記第２の光の前記内面への入射角が臨界角よりも大きい位置に配置されていることを特徴とする異物検査装置である。
【０００８】
本発明の好ましい態様は、前記撮像装置は、前記搬送装置上の前記透光性容器の底部の内面よりも高い位置に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記撮像装置は、前記第１の光を受けることができる位置に配置された反射ミラーを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
透光性容器の底部内を液体に向かって進行する第２の光の入射角が臨界角よりも大きいとき、第２の光は底部の内面で全反射し、第２の光は液体には進行しない。本発明によれば、撮像装置は第２の光を受けないので、撮像装置によって生成される画像には、底部の外面に形成されているエンボスや刻印が現れない。結果として、異物検査装置は、エンボスや刻印などの影響を受けることなく透光性容器内の異物を精度よく検出することができる。
【００１０】
本発明によれば、撮像装置は透光性容器の側方に配置することができる。したがって、透光性容器を搬送するための搬送装置には、ストレートコンベヤなどの、一般的なタイプの搬送装置を用いることができる。よって、本発明の異物検査装置は、工場に既に設置されている搬送装置をそのまま利用して、透光性容器の検査を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の異物検査装置の一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１に示す異物検査装置の上面図である。
【図３】照明装置から発せられた拡散光がガラス壜の底部の内面で反射する様子を示す模式図である。
【図４】撮像装置の位置を説明する図である。
【図５】第２の光のガラス壜底部の内面への入射角が臨界角よりも小さいときの、光の進行の様子を示す図である。
【図６】図４に示す、第２の光の入射角が臨界角よりも大きい位置に配置された撮像装置によって生成された画像を示す図である。
【図７】図５に示す、第２の光の入射角が臨界角よりも小さい位置に配置された撮像装置によって生成された画像を示す図である。
【図８】異物検査装置の他の実施形態を示す図である。
【図９】異物検査装置のさらに他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の異物検査装置の一実施形態を示す正面図であり、図２は図１に示す異物検査装置の上面図である。図１および図２において、符号１は、透光性容器の一例であるガラス壜を表す。本実施形態の異物検査装置は、飲料等の液体が充填された状態で、ガラス壜１の底部１ａに異物があるか否かを検査する。
【００１３】
異物検査装置は、液体が充填されたガラス壜１を照明する照明装置３と、ガラス壜１の底部１ａの内面１ｂで反射した光からガラス壜１の底部１ａの画像を生成する撮像装置５と、撮像装置５によって生成された画像を処理する画像処理装置７とを備える。照明装置３および撮像装置５は、搬送装置１０の両側に配置されている。すなわち、照明装置３は、搬送装置１０によって搬送されるガラス壜１の側方に配置されており、撮像装置５は、搬送装置１０を挟んで照明装置３と対向して配置されている。本実施形態では、撮像装置５は、搬送装置１０の側方に配置され、かつ搬送装置１０の搬送面（ガラス壜１の載置面）１０ａよりも高い位置に配置されている。
【００１４】
照明装置３は、拡散光を発することができるように構成されており、照明装置３の光源として、例えば発光ダイオードが使用される。撮像装置５は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサを備えたカメラ５ａを備えている。照明装置３はガラス壜１の底部１ａに拡散光を照射し、撮像装置５はガラス壜１の底部１ａから反射した光をイメージセンサで受けて、ガラス壜１の底部１ａの画像を生成するように構成されている。
【００１５】
本実施形態では、図１に示すように、撮像装置５は、搬送装置１０上のガラス壜１の底部１ａの内面１ｂよりも高い位置に配置されている。より具体的には、撮像装置５のカメラ５ａは、搬送装置１０上のガラス壜１の底部１ａの内面１ｂを向いて、下方に傾斜している。一例では、ガラス壜１の底部１ａの内面１ｂに対する撮像装置５の角度は、１０度未満である。
【００１６】
異物検査装置は、次のようにしてガラス壜１の検査を行う。ガラス壜１は、搬送装置１０によって所定の速度で搬送される。図２に示すように、搬送装置１０は直線コンベヤであり、複数のガラス壜１を一定の間隔で搬送する。照明装置３は、搬送装置１０によって移動されているガラス壜１の底部１ａを照明しながら、撮像装置５はガラス壜１の底部１ａの内面１ｂで反射した光を受け、底部１ａの画像を生成する。
【００１７】
画像処理装置７は、画像を撮像装置５から受け取り、画像分析を実行する。より具体的には、画像処理装置７は、底部１ａの画像に基づいてガラス壜１の底部１ａに異物があるか否かを決定する。異物は、白い、または黒い影として画像に現れるので、画像処理装置７は画像に基づいて異物を検出することができる。ガラス壜１内に異物を検出したときは、画像処理装置７は、アラーム信号を発信するようにしてもよい。撮像装置５および画像処理装置７は、同じようにして、搬送装置１０によって搬送される複数のガラス壜１を順次検査する。
【００１８】
照明装置３は、いわゆる面照明であり、広い面積から多方向に光を発することができるように構成されている。図３は、照明装置３から発せられた拡散光がガラス壜１の底部１ａの内面１ｂで反射する様子を示す模式図である。図３に示すように、ガラス壜１の底部１ａの内面１ｂは、一般に、上方に突出する湾曲形状を有する。照明装置３から発せられた拡散光は、様々な入射角で底部１ａの内面１ｂに入射し、内面１ｂで反射する。反射した光はガラス壜１の側面１ｄを透過し、撮像装置５は、ガラス壜１の底部１ａの内面１ｂで反射した光の一部を受ける。図３に示す例では、一点鎖線で示す光は撮像装置５によって受けられるが、点線で示す光は撮像装置５では受けられない。したがって、一点鎖線で示す光が照射される範囲が、検査範囲である。
【００１９】
図４は、撮像装置５の位置を説明する図である。撮像装置５は、ガラス壜１の底部１ａの内面１ｂで反射した光のうち、次のような光を受けることができる位置に配置されている。すなわち、照明装置３から発せられた光が、ガラス壜１の底部１ａの内面１ｂで反射した第１の光Ｌ１と、底部１ａ内を進行して底部１ａの外面１ｃで反射する第２の光Ｌ２に分かれたときに、撮像装置５は底部１ａの内面１ｂで反射した第１の光Ｌ１を受けることができる位置であって、かつ外面１ｃで反射した第２の光Ｌ２の内面１ｂへの入射角αが臨界角よりも大きい位置に配置されている。このような位置に配置された撮像装置５は、ガラス壜１の底部１ａの外面１ｃで反射した第２の光Ｌ２を受けないので、外面１ｃに形成されているエンボス１５が現れない画像を生成することができる。
【００２０】
一般に、屈折率の大きい媒質から屈折率の小さい媒質に進行する光の入射角が臨界角よりも大きいとき、光は媒質間の界面で全反射することが知られている。ガラス壜１の屈折率は、ガラス壜１内の液体の屈折率よりも高いので、ガラス壜１の底部１ａから液体に進行する第２の光Ｌ２の入射角αには臨界角が存在する。臨界角は、ガラス壜１の屈折率と液体の屈折率とから計算により予め求められる。第２の光Ｌ２の入射角αが臨界角よりも大きいとき、図４に示すように、第２の光Ｌ２は底部１ａの内面１ｂで全反射し、第２の光Ｌ２は液体中を進行しない。したがって、第２の光Ｌ２は撮像装置５には到達しない。
【００２１】
図５は、第２の光Ｌ２の入射角αが臨界角よりも小さいときの、光の進行の様子を示す図である。第２の光Ｌ２の入射角αが臨界角よりも小さいとき、第２の光Ｌ２の一部は、図５に示すように、ガラス壜１の底部１ａから液体に進行し、液体を透過して撮像装置５に到達する。この場合、撮像装置５によって生成される画像には、エンボス１５が現れてしまう。
【００２２】
図６は、図４に示す、第２の光Ｌ２の入射角αが臨界角よりも大きい位置に配置された撮像装置５によって生成された画像を示す図であり、図７は、図５に示す、第２の光Ｌ２の入射角αが臨界角よりも小さい位置に配置された撮像装置５によって生成された画像を示す図である。図６の画像を取得したときの、ガラス壜１の底部１ａの内面１ｂに対する撮像装置５の角度は１０度未満であり、図７の画像を取得したときの、ガラス壜１の底部１ａの内面１ｂに対する撮像装置５の角度は約３０度であった。
【００２３】
図６および図７から分かるように、図７に示す画像には異物２０およびエンボス１５が現れているのに対して、図６に示す画像には異物２０が現れているが、エンボスは現れていない。このように、本実施形態の異物検査装置は、ガラス壜１の底部１ａの外面１ｃに形成されているエンボスや刻印などの影響を受けることなく、ガラス壜１内の異物を精度よく検出することができる。
【００２４】
撮像装置５はガラス壜１の側方に配置することができる。本実施形態では、撮像装置５は、搬送装置１０上のガラス壜１の底部１ａの内面１ｂよりも高い位置に配置されている。上述したように、第１の光Ｌ１を受けることができ、かつ第２の光Ｌ２の入射角αが臨界角よりも大きいという条件を満たす限りにおいて、撮像装置５の位置および角度は特に限定されない。したがって、ガラス壜１を搬送するための搬送装置１０には、ストレートコンベヤなどの、一般的なタイプの搬送装置を使用ことができる。よって、本実施形態の異物検査装置は、工場に既に設置されている搬送装置をそのまま利用して、ガラス壜の検査を行うことが可能である。
【００２５】
図８は、異物検査装置の他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１および図２に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図８に示す実施形態では、撮像装置５は、カメラ５ａと搬送装置１０との間に配置された反射ミラー５ｂを備えている。ガラス壜１の底部１ａの内面１ｂで反射した光は、反射ミラー５ｂでさらに反射してカメラ５ａに到達する。カメラ５ａは反射ミラー５ｂの上方に配置されている。
【００２６】
本実施形態においても、撮像装置５の反射ミラー５ｂは、図４に示す撮像装置５と同じ位置に配置されている。すなわち、反射ミラー５ｂは、ガラス壜１の底部１ａの内面１ｂで反射した第１の光Ｌ１を受けることができる位置であって、かつ外面１ｃで反射した第２の光Ｌ２の内面１ｂへの入射角αが臨界角よりも大きい位置に配置されている。したがって、本実施形態の異物検査装置は、ガラス壜１の底部１ａの外面１ｃに形成されているエンボスや刻印などの影響を受けることなく、ガラス壜１内の異物を精度よく検出することができる。また、カメラ５ａは反射ミラー５ｂを介して第１の光Ｌ１を受けることができるので、カメラ５ａの設置位置の自由度が増す。一実施形態では、カメラ５ａは反射ミラー５ｂの下方に配置されてもよい。
【００２７】
図９は、異物検査装置のさらに他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１および図２に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図９に示す実施形態では、複数の撮像装置５，２２，２３が設けられている。これらの撮像装置５，２２，２３は、搬送装置１０を挟んで照明装置３とは反対側に配置され、いずれも照明装置３を向いている。撮像装置２２，２３は、撮像装置５と同じように、第１の光Ｌ１を受けることができ、かつ第２の光Ｌ２の入射角αが臨界角よりも大きいという条件を満たす位置および角度に配置されている。画像処理装置７は、撮像装置５，２２，２３に接続されており、これらの撮像装置５，２２，２３から送られてくる画像を処理してガラス壜１内の異物を検出するように構成されている。
【００２８】
本実施形態では、図２に示す撮像装置５に加えて、２台の撮像装置２２，２３が撮像装置５の両側に配置されているが、より多くの撮像装置を設けてもよい。本実施形態に係る異物検査装置は、同時に複数のガラス壜１の検査を行うことが可能であり、スループットが向上する。図８に示す反射ミラー５ｂは図９の実施形態にも適用することが可能である。
【００２９】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００３０】
１      ガラス壜
３      照明装置
５      撮像装置
５ａ    カメラ
５ｂ    反射ミラー
７      画像処理装置
１０      搬送装置
１５      エンボス
２０      異物
２２，２３      撮像装置
Ｌ１      第１の光
Ｌ２      第２の光
【図１】
2019053000.tif 000003
【図２】
2019053000.tif 000004
【図３】
2019053000.tif 000005
【図４】
2019053000.tif 000006
【図５】
2019053000.tif 000007
【図６】
2019053000.tif 000008
【図７】
2019053000.tif 000009
【図８】
2019053000.tif 000010
【図９】
2019053000.tif 000011