(57)【要約】【課題】洗浄水を拡散板の表面の全面にわたって均一に流下させることができる容器検査装置用照明装置を提供する。【解決手段】ガラス壜２を撮影して検査するための容器検査装置に用いられる照明装置５において、ガラス壜２に投光する光源３と、光源３の前面に配置され、光源からの光を透過させる拡散板４と、拡散板４のガラス壜２側の表面に洗浄水を供給して洗浄水を拡散板４の表面に沿って流下させる洗浄水供給手段８とを備え、前記拡散板４のガラス壜２側の表面に微細な凹凸を形成した。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器を撮影して検査するための容器検査装置に用いられる照明装置において、
容器に投光する光源と、
光源の前面に配置され、光源からの光を透過させる光透過板と、
前記光透過板の容器側の表面に洗浄水を供給して洗浄水を光透過板の表面に沿って流下させる洗浄水供給手段とを備え、
前記光透過板の容器側の表面に微細な凹凸を形成したことを特徴とする容器検査装置用照明装置。
【請求項２】
前記光透過板は光が透過する際に拡散して拡散光とすることができる拡散板からなることを特徴とする請求項１記載の容器検査装置用照明装置。
【請求項３】
前記微細な凹凸は多数の細い溝からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の容器検査装置用照明装置。
【請求項４】
前記多数の細い溝は、垂直方向に対して斜め下方に傾斜して延びることを特徴とする請求項３記載の容器検査装置用照明装置。
【請求項５】
前記多数の細い溝は、互いに交叉するように垂直方向に対して互いに逆方向に傾斜した多数の細い溝からなることを特徴とする請求項４記載の容器検査装置用照明装置。
【請求項６】
前記微細な凹凸は水平方向に延びる多数の細い溝からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の容器照明用検査装置。
【請求項７】
前記微細な凹凸は鉛直方向に延びる多数の細い溝からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の容器照明用検査装置。
【請求項８】
前記微細な凹凸は非連続的に配列された所定パターンの多数の細い溝からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の容器照明用検査装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の照明装置と、該照明装置により照明されて容器を透過した透過光または容器から反射した反射光を撮影する撮像装置と、該撮像装置で得られた画像を処理する画像処理装置とを備えたことを特徴とする容器検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス壜やペットボトル等の容器の検査に用いられる照明装置に係り、特にＣＣＤカメラ等の撮像装置と画像処理装置を備えた容器検査装置に用いられ、容器を照明するための照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ガラス壜等の容器を撮像して自動的に外観検査を行なう容器検査装置が知られている。この容器検査装置においては、ガラス壜等の容器を照明装置により照明し、容器を透過した透過光や容器から反射した反射光をＣＣＤカメラ等の撮像装置により撮影し、得られた画像を画像処理装置により処理し、容器自体の良否や容器内の異物の有無を検出している。容器を照明するための照明装置は、光源と、光源の前面を覆うように設けられた拡散板とを備え、光源からの光は拡散板を透過して拡散光となり、この拡散光は容器に均一に入射するようになっている。
【０００３】
前記照明装置においては、拡散板の外面が露出しているので、容器から剥離したラベル等が拡散板の外面に付着したり、塵埃が拡散板の外面に付着するため、拡散板の外面に水をかけることが行われている。また、拡散板は光源からの熱に晒されるので、熱による拡散板の変形を防ぐためにも拡散板の外面に水をかけて拡散板を冷却している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、拡散板の上部よりノズルにより水を供給し、水を拡散板の表面に沿って流下させることにより、拡散板の全面に水をかけるようにしている。この場合、水が拡散板の全面に均一に行きわたるように、水をかける部分のノズル形状を工夫し、水が拡散板の表面になるべく広く拡散するようにしたり、パイプの側面に多数の開口を設けて水の噴出口を広い範囲に分散させるなどの各種の試みをしたが、いずれの場合においても、樹脂製の拡散板の表面が疎水性を持っているため、水の持つ表面張力が作用することで、流れはじめはある程度の広がりが得られるが、下流に向かって流れて行くにつれ、流れが次第に合流して数本の筋状の流れを形成するようになる。すると、筋状の流れが撮像装置によって得られた画像上、周囲より暗く写ることで、画像処理においては異物と認識され、多数の良品を不良品として識別し、誤検査を生じてしまうという問題点がある。
【０００５】
また、拡散板を流下する水の流れが均一でなく、局所的に流れが収束して流下量が多い箇所や、収束した箇所からやや離間した箇所で流下量が少ない箇所があり、十分に洗浄できない部分が生じてしまうという問題点がある。
また、水に界面活性剤を加えることによって、水の持つ表面張力を低下させ、水を拡散板の表面に拡散し易くさせることも試みたが、充分な効果を発揮できず、またメンテナンス上、機能維持がし難いという問題がある。
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、洗浄水を拡散板の表面の全面にわたって均一に流下させることができる容器検査装置用照明装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の容器検査装置用照明装置は、容器を撮影して検査するための容器検査装置に用いられる照明装置において、容器に投光する光源と、光源の前面に配置され、光源からの光を透過させる光透過板と、前記光透過板の容器側の表面に洗浄水を供給して洗浄水を光透過板の表面に沿って流下させる洗浄水供給手段とを備え、前記光透過板の容器側の表面に微細な凹凸を形成したことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明によれば、洗浄水供給手段により光透過板の容器側の表面に洗浄水を供給しているので、被検査対象物である容器から剥離したラベルや周囲雰囲気中に浮遊する塵埃が光透過板の外面に付着することがなく、また洗浄水により光透過板が冷却されているため光源からの熱による光透過板の変形を防止することができる。そして、光透過板の容器側の表面には微細な凹凸が形成されているため、洗浄水供給手段より供給された洗浄水は流下するにつれて収束することなく、逆に多少拡散し、その結果、洗浄水を拡散板の表面の全面にわたって均一に流下させることができる。したがって、洗浄水を光透過板の上部から下部まで均一に行きわたらせることができる。
【０００８】
本発明の１態様によれば、前記光透過板は光が透過する際に拡散して拡散光とすることができる拡散板からなることを特徴とする。
本発明の１態様によれば、前記微細な凹凸は多数の細い溝からなることを特徴とする。
本発明の１態様によれば、前記多数の細い溝は、垂直方向に対して斜め下方に傾斜して延びることを特徴とする。
本発明の１態様によれば、前記多数の細い溝は、互いに交叉するように垂直方向に対して互いに逆方向に傾斜した多数の細い溝からなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の１態様によれば、前記微細な凹凸は水平方向に延びる多数の細い溝からなることを特徴とする。
本発明の１態様によれば、前記微細な凹凸は鉛直方向に延びる多数の細い溝からなることを特徴とする。
本発明の１態様によれば、前記微細な凹凸は非連続的に配列された所定パターンの多数の細い溝からなることを特徴とする。非連続的に配列された所定パターンとは、例えば、山形、谷型、円弧状のパターンである。
【００１０】
本発明の容器検査装置は、上記照明装置と、該照明装置により照明されて容器を透過した透過光または容器から反射した反射光を撮影する撮像装置と、該撮像装置で得られた画像を処理する画像処理装置とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る容器検査装置用照明装置の一実施形態を図１乃至図６を参照して説明する。
図１は本発明の照明装置を具備した容器検査装置を示す正面図である。図１に示す実施例においては、容器としてのガラス壜の壜胴部の全面を検査する容器検査装置の例を説明する。図１に示すように、容器検査装置は、回転台１に載置されたガラス壜２に投光するための光源３と拡散板４とからなる照明装置５と、ガラス壜２を挟んで照明装置５の反対側に配置されガラス壜２を側方（水平方向）から撮影するＣＣＤカメラ６と、ＣＣＤカメラ６で撮影された画像を処理する画像処理装置７とから構成されている。ＣＣＤカメラ６の光軸は水平または略水平に設定されている。照明装置５の上部には、拡散板４の容器側の表面に洗浄水を供給して洗浄水を拡散板４の表面に沿って流下させるノズルからなる洗浄水供給手段８が設置されている。拡散板４は光源３からの光を透過させる光透過板を構成している。
【００１２】
図２（ａ）は図１のＩＩ−ＩＩ線矢視図であり、拡散板の構成を示す図である。拡散板とは、進入した光線をあらゆる角度に屈折させる作用を有する材質からなる板状体をいい、樹脂材（例えば、アクリル樹脂）に光を屈折させる粒子を添加して成形した板材からなっている。図２（ａ）に示すように、拡散板４の表面には、微細な凹凸が形成されており、この微細な凹凸は右下がりに傾斜した直線状の多数の細い溝１１と、左下がりに傾斜した直線状の多数の細い溝１２からなっている。図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ部拡大図である。図２（ｂ）に示すように、右下がりに傾斜して延びる直線状の細い溝１１と左下がりに傾斜して延びる直線状の細い溝１２とは互いに交叉しており、交叉の開き角度は約６０゜に設定されている。これら多数の細い溝１１，１２は、＃８０のサンドペーパーを用い、水の流れ方向（垂直方向）Ｂに対して左３０゜および右３０゜傾いた方向に交叉（クロス）する形で拡散板面を磨くことにより形成したものである。
拡散板の表面が汚れた場合は、ナイロンたわし等の洗浄具と工業用石鹸等の洗浄剤で洗浄することができ、かつサンドペーパーにて表面を再生することができる。
【００１３】
次に前述のように構成された容器検査装置の作用を図１及び図２を参照して説明する。光源３からの投光は、拡散板４を透過して拡散光となってガラス壜２に入射する。ガラス壜２に入射した光は、ガラス壜２を透過してＣＣＤカメラ６により撮像される。ＣＣＤカメラ６によって得られた画面を所定方向（例えば、横方向）に走査し、画面内に設定したウインドウ（検査領域）内で近接した画素ごとの明るさを比較し、所定の処理を行い、ガラス壜２の欠陥の有無およびガラス壜２内の異物の有無について検査を行なう。この検査を行っている間、照明装置５の上部に設けられたノズルからなる洗浄水供給手段８より洗浄水（水）を拡散板４の表面に流し続ける。
【００１４】
図３（ａ）は本発明の照明装置を用いてガラス壜を検査した場合のＣＣＤカメラ６によって得られた画像を示す模式図であり、図３（ｂ）は従来の照明装置を用いてＣＣＤカメラにより得られた画像を示す模式図である。図３（ａ）に示すように、本発明の照明装置を用いて撮影した画面中には、洗浄水の流れによって影響される影は形成されないが、図３（ｂ）に示すように、従来の照明装置を用いて撮像した画面中には、筋状の水の流れによって形成された影１３が形成される。このように、本発明の照明装置によれば、従来の照明装置で形成された水の流れによる影が画像中に形成されることがなく、拡散板の洗浄に用いる洗浄水の流れが容器検査に与える影響は全くない。
【００１５】
次に、本発明による拡散板が洗浄水を均一に流下させることができる理由を説明する。
樹脂材（本実施例においてはアクリル）の表面にサンドペーパーをかけて表面を粗くした方が液体が表面に均一に広がる理由については、「ぬれ」の理論によって説明することができる。
一般に、界面は個々の界面エネルギーを持っており、プラスチックなどのように表面エネルギーの小さな固体の表面に水をおくと、図４に示すように、水は切断された半球体に近い形状となってとどまる。ここで、γＳＧ、γＬＧ、γＳＬは、それぞれ固体−気体界面、液体−気体界面、固体−液体界面の界面エネルギー（表面張力）を示している。
図４に示すように、これらのエネルギー（力）が釣り合っている場合は、γＳＧ＝γＳＬ＋γＬＧ・ｃｏｓθの関係が成立する。また、界面エネルギーの大きな固体の表面に水をおくと、γＳＧが大きいため、γＳＧ＞γＳＬ＋γＬＧとなって完全なぬれとなる。
【００１６】
固体、液体、気体の接する点Ｐから液面に引いた接線と固体面とのなす角θは接触角と呼ばれ、θの大きさはぬれやすさの目安になる。θが小さいほどぬれやすく、θが大きいとぬれにくいこととなる。すなわち、接触角θが小さいほど、液体が固体の表面上に広がり易いことを意味している。
固体の表面を粗くすることは、この接触角θを小さくする効果を奏することを意味する。すなわち、水を表面の粗いプラスチック面においた場合は、図５（ａ）に示すように、液体の端面が凹凸面の上り坂部分Ｓ１にあるときの見かけの接触角θ’がθよりも小さくなってぬれが促進される。また、図５（ｂ）に示すように、液体の端面が凹凸面の下り坂部分Ｓ２にあるときの接触角θは当然に小さくなって、ぬれが促進される。
本発明では、上述のように固体表面上に静かに水をおくものではなく、拡散板上に連続的に水を流すものではあるが、充分小さな境界面を考察すれば、図５（ａ）および図５（ｂ）と同じ現象が生じており、結果として、水が全体に広がって、表面が均一にぬれるものと考えられる。
【００１７】
次に、拡散板に形成された微細な凹凸の変形例について説明する。図６（ａ）乃至図６（ｈ）は拡散板の表面に形成された微細な凹凸の形状を示す図である。図６（ａ）では左下がりに傾斜した多数の細い溝２１が形成されている。図６（ｂ）では右下がりに傾斜した多数の細い溝３１が形成されている。図６（ｃ）では鉛直方向に多数の細い溝４１が形成されている。図６（ｄ）では水平方向に多数の細い溝５１が形成されている。図６（ｅ）では山形の多数の細い溝６１が形成されている。図６（ｆ）では谷型の多数の細い溝７１が形成されている。図６（ｇ）では半円弧状の多数の細い溝８１が形成されている。図６（ｈ）では傾斜した半円弧状の多数の細い溝９１が形成されている。図６（ｅ）乃至図６（ｈ）に示す例は、非連続的に配列された所定パターンの溝を示す。
図２および図６（ａ）乃至図６（ｈ）に示す各種の溝の形状について流れの拡散状況を調べたところ、鉛直方向の溝のみ（図６（ｃ））、水平方向の溝のみ（図６（ｄ））、非連続的に配列された所定パターンの多数の細い溝のみ（図６（ｅ）乃至図６（ｈ））の場合より、図２（ａ）に示すように、開き角度が６０゜の交叉させた溝の方が洗浄水の流れの拡散状況が良いことが確認された。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光透過板の容器側の表面に微細な凹凸が形成されているため、洗浄水供給手段より供給された洗浄水は流下するにつれて収束することなく、逆に多少拡散し、その結果、洗浄水を拡散板の表面の全面にわたって均一に流下させることができる。したがって、洗浄水を光透過板の上部から下部まで均一に行きわたらせることができる。また、洗浄水に界面活性剤などの液を使用する必要がないので、洗浄効果が持続し、汚れなどで機能が落ちてもペーパー仕上げという簡単な作業で、容易に機能を復帰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の照明装置を具備した容器検査装置を示す正面図である。
【図２】図２（ａ）は図１のＩＩ−ＩＩ矢視図であり、拡散板の構成を示す図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ部拡大図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の照明装置を用いてガラス壜を検査した場合のＣＣＤカメラによって得られた画像を示す模式図であり、図３（ｂ）は従来の照明装置を用いてＣＣＤカメラにより得られた画像を示す模式図である。
【図４】表面エネルギーの小さな固体の表面に水をおいた場合の水の形状を示す模式図である。
【図５】表面の粗いプラスチック面に水をおいた場合の水の形状を示す模式図である。
【図６】図６（ａ）乃至図６（ｈ）は拡散板の表面に形成された微細な凹凸の各種形状を示す図である。
【符号の説明】
１　　回転台
２　　ガラス壜
３　　光源
４　　拡散板
５　　照明装置
６　　ＣＣＤカメラ
７　　画像処理装置
８　　洗浄水供給手段
１１，１２，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１　　溝
【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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