(57)【要約】【課題】簡単な光学系や画像処理技術であっても、容器底部に沈澱した異物を容易にしかも確実に検出できるようにすることである。【解決手段】液体が封入された透明な容器Ｐにライト２３で照明光を照射し、撮像カメラ２４で得た容器Ｐの映像から容器内の異物Ｄを検出するものであり、容器Ｐを傾斜させることにより、容器の底部に混入して沈澱した異物Ｄがあれば底部の周縁に集合させてから、容器における底部の映像を撮像手段により撮像して、容器Ｐの底部を写した映像から容器内の異物Ｄを検出する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が封入された透明な容器に照明光を照射し、撮像手段で得た容器の映像から容器内の異物を検出する異物検出方法において、
該容器が傾斜した状態で該容器における底部の映像を該撮像手段により撮像することを特徴とする異物検出方法。
【請求項２】
上記請求項１に記載の異物検出方法において、弧を描く搬送路を該容器が移動する際に該容器を傾斜させて該容器における底部の映像を該撮像手段により撮像することを特徴とする異物検出方法。
【請求項３】
上記請求項２に記載の異物検出方法において、該撮像手段により該容器における底部の映像を撮像する以前の弧を描く搬送路を該容器が移動しているときに該容器に振動を与えることを特徴とする異物検出方法。
【請求項４】
液体が封入された透明な容器に照明光を照射し、撮像手段で得た容器の映像から容器内の異物を検出する異物検出装置において、
該容器が傾斜した状態で該容器における底部の映像を該撮像手段により撮像する手段を設けたことを特徴とする異物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体が封入された透明な容器に照明光を照射し、撮像手段で得た容器の映像から容器内に混入した異物を検出する異物検出方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
飲料水などを封止した容器内へ混入した異物は、容器内の底部に沈澱するものと液中に浮遊するものと液面に浮上するものに分かれる。このような異物を液体が封入された透明な容器に照明光を照射し、撮像手段で得た容器の映像から異物を検出する場合、容器の底部では厚みが変化し段差もあり、また容器底部自体が複雑な形状のレンズのようになっていることもあって、沈澱異物の検出が難しいにも係わらず、異物として最も多く存在している。
【０００３】
容器内に異物が混入することはまれではあるが人体への悪影響の可能性があることから、発生頻度に関わらず異物が混入していないかどうか検査し、混入している容器は確実に把握し、そのような容器は生産ラインから除去することが求められる。
【０００４】
液体が封入された透明な容器内異物を検出する従来技術として、回転駆動されるスターホイール盤の円周上に周設された各載置台に前記容器を直立姿勢で順次搬送し、容器に対して垂直な方向から照明光を照射し、沈澱異物を検査カメラで撮像し異物を検出する下記特許公開公報に記載のものがある。
【０００５】
【特許文献】
特開２００１−２０１４５７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、容器を直立姿勢で搬送しており、沈澱異物は容器底部のあらゆる場所で均等な確率で存在し、容器の底部は複雑な形状をして照射光は乱反射や複雑な屈折をする。そのため、容器の底部に沈澱する異物を検知するには、散乱光をカットする高価な光学フィルタを含む複雑な光学系や高度な画像処理技術を必要とした。
【０００７】
それゆえ、本発明の目的は、容器底部に沈澱した異物を容易に検出することができる異物検出方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、簡単な光学系や画像処理技術であっても容器底部に沈澱した異物を容易にしかも確実に検出することができる異物検出装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の特徴とするところは、液体が封入された透明な容器に照明光を照射し、撮像手段で得た容器の映像から容器内の異物を検出するものにおいて、該容器が傾斜した状態で該容器における底部の映像を該撮像手段により撮像することにある。
【０００９】
容器底部は、概ね中央部とその周縁部に分かれる。中央部は容器の強度を保たせるように内側は滑らかでも外表面側に放射状の凹凸を設けた領域であり、厚さが複雑に変化することから照射光は乱反射や屈折で散乱する。周縁部は容器の側壁と上記の中央部を繋ぐ環状の領域であり、容器を垂直に安置する必要もあっての容器の内外面はとも比較的平坦で厚さは均等でなっている。
【００１０】
そこで、容器を傾斜させることで、沈澱した異物は周縁部の傾斜した下方に集合させ、照射光は平坦な内外面に直交するように当てることで、周縁部における傾斜した下方に集合した沈澱異物は光の散乱を気にしないで簡単な画像処理で容易に検出することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す一実施形態に基づいて本発明を説明する。
ここで説明する容器とは、食品，飲料，薬品などを収納するペットボトルやガラス瓶あるいはビニール袋などを指している。
【００１２】
図１，図２は本発明の一実施形態になる異物検出装置を概略的に示す平面図と縦断面図である。
【００１３】
両図において、Ｐは異物が混入していないか検査をするペットボトル（以下、容器と略記）で、搬送コンベア１に立ったまま図において下方から搬入されてくる。搬送コンベア１の両側面部には容器Ｐが落下しないようにガードレール２があり、その一部にスクリューフィーダ３を設けている。スクリューフィーダ３はゆっくり回転しており、スクリュー溝に容器Ｐの側壁部が嵌入すると回転に連れて容器Ｐを１個づつ傾斜した半円形のテーブル４側に等間隔で搬送する。テーブル４は、一例として、透明アクリルで形成してある。
【００１４】
半円形のテーブル４の中心部にはモータ５に連結した主軸６があり、主軸６の上端部にホイール７を設けている。ホイール７は４個のアーム７ａを９０度づつの角度をもって固定している。各アーム７ａの先端には容器Ｐの駆動アーム８を軸支してあり、各駆動アーム８の下部にキャスタ９を設けてある。主軸６の周囲には半円形のテーブル４側に傾斜面１０ａを有する台座１０があり、台座１０の上面を各駆動アーム８の下部に設けたキャスタ９が走行できるようになっている。主軸６のゆっくりした回転に伴って各駆動アーム８も回転するが、台座１０の傾斜面１０ａをキャスタ９が走行する際に、各駆動アーム８は傾斜面１０ａの角度に合せて傾斜する。各駆動アーム８の傾斜を促すために、ホイール７と各駆動アーム８の間に引張バネ１１を設けてある。
【００１５】
各駆動アーム８の先端部には容器Ｐを収納できる凹部８ａがあり、容器Ｐはスクリューフィーダ３から出たところで各駆動アーム８における先端の凹部８ａに収納され、各駆動アーム８の回転につれてテーブル４上を滑行する。この滑行時に容器Ｐがテーブル４の傾斜面４ａで転倒しないように、テーブル４の外周側にガードレール１２を半円形に設けてある。容器Ｐはテーブル４とガードレール１２に接触して滑りながら移動するので、摩擦で容器Ｐが転倒しないように表面には耐磨耗性が高く、しかも容器Ｐが滑りやすいコーテイング膜を設けてある。また、容器Ｐ内の液がアルコール分を含んでいたり、酸性あるいはアルカリ性である場合には耐薬品性で滑りやすいコーテイング膜を設けると良い。
【００１６】
１０ｂは台座１０の傾斜面１０ａに設けた凹凸部で、此処をキャスタ９が通過するときに振動を受けて、各駆動アーム８を介して容器Ｐに振動を与える。この振動については、追って説明する。
【００１７】
テーブル４の出口側には搬送コンベア１３があり、各駆動アーム８の回転により容器Ｐは搬送コンベア１３に移載される。容器Ｐは、位置Ｉｐにおいて搬送コンベア１からテーブル４に、そして位置Ｏｐにおいてテーブル４から搬送コンベア１３への移載を容易にするために、それらの搬送面は水平に揃えてある。１４は搬送コンベア１３上での容器Ｐの転倒を防止するガードレールである。１５は搬送コンベア１３の搬送路上の設けた異物混入容器の除去排出装置である。
【００１８】
ガードレール２とガードレール１２，１４は、図３に示すように、複数本の管あるいは棒を上下にして横に配列したものであり、その間から容器Ｐの状況を監視できる。
【００１９】
搬送コンベア１で搬入されて来た容器Ｐを投光器と受光器からなる光透過型のセンサ１６が検出すると、センサ１６の検出信号でライン状のライト１７が容器Ｐの垂直な側面に光を照射する。容器Ｐを挟んでライト１７の反対側に撮像カメラ１８があり、容器Ｐの反対側の側面中央部を撮像する。センサ１６は反射型であってもよいが、容器Ｐは方向を揃えてないため、容器Ｐが光を遮断したら検出をする透過型が好適である。なお、センサ１６が容器Ｐを検出するとライト１７も点灯するようにしているが、ライト１７はセンサ１６による容器Ｐの検出に関係なく、常時点灯しているようになっていても良い。
【００２０】
センサ１６，ライト１７及び撮像カメラ１８の１セットと並ぶように、光透過型のセンサ１９，ライン状ライト２０，撮像カメラ２１の１セットがあり、容器Ｐの上部を撮像する。両撮像セットは容器Ｐを撮影する部位が逆であってもよい。撮像カメラ１８，２１では容器Ｐを透過してくる照射光により容器Ｐ内に異物が無い状態では映像は白色であるが、異物があれば照射光が届かず、その部分は黒くなり、図示していない画像処理装置は映像における黒い斑点の有無から、異物混入を判定し、異物有りとした場合には搬送コンベア１３上の除去排出装置１５に排出信号を送って、製造ライン上から異物が混入した容器Ｐを除去する。
【００２１】
図２に示すように、テーブル４上で傾斜した容器Ｐに対しても容器Ｐの上方から照明光を照射し、テーブル４の下方に設置してある撮像カメラ２４で撮像をする。ここでは、傾斜した容器Ｐの中心軸に沿って光を上方から照射するリング状のライト２３とテーブル４の下方から容器Ｐの底部を撮像する撮像カメラ２４を設けてある。なお、２２は容器Ｐを検出するセンサ１６，１９と同様な光透過型のセンサである。
【００２２】
リング状のライト２３を上方に設けておくと、容器Ｐの頂上に不透明な蓋があっても、蓋の周囲から照射光は容器Ｐの底部を隈なく照らし、撮像カメラ２４を得た映像に蓋は映らない。なお、画像処理装置は容器の映像に映った黒点を異物とする公知の画像処理をするものであるので、簡略化のために説明は省略する。
【００２３】
テーブル４の傾斜面４ａと台座１０の傾斜面１０ａにおける傾斜角度θが同じであるとして、容器Ｐの底部に沈澱した異物Ｄの検出について、図４に従って、説明する。
搬送コンベア１からテーブル４に移る位置Ｉｐでは容器Ｐは垂直であるが、その後傾斜して傾斜角θをもって傾く。容器Ｐの底部に沈澱した異物Ｄには下式で表すことができる力Ｆ１，Ｆ２が働く。
Ｆ１＝Ｆｃ・ｃｏｓθ＋Ｗ１・ｓｉｎθ      …（１）
Ｆ２＝Ｆｆ＋Ｗ２・ｓｉｎθ                …（２）
ここで、Ｆｃは異物Ｄに働く遠心力、
Ｆｆは異物Ｄと容器Ｐの間に働く摩擦力、
Ｗ１は異物Ｄに働く重力、
Ｗ２は異物Ｄに働く浮力、である。
【００２４】
図４に示す重力Ｗ１と遠心力Ｆｃの合成になる傾斜した底部に平行で異物Ｄを落下させようとする成分力Ｆ１が浮力Ｗ２と摩擦力Ｆｆの合成になる傾斜した底部に平行で異物Ｄの落下を押し留めようとする成分力Ｆ２より大きければ、異物Ｄは底部の周縁部に落下する。従って成分力Ｆ１が大きくなるような傾斜角θを決めて、沈殿異物Ｄが周縁部側に集中するようにする。傾斜角θだけでＦ１とＦ２の関係を成立させられないときはホイール７の回転速度を変えて遠心力Ｆｆで調節してもよい。台座１０の傾斜面１０ａに設けた凹凸部１０ｂは、各駆動アーム８とキャスタ９を介して容器Ｐに振動を与え、沈殿異物Ｄが周縁部側に集中することを支援する。
【００２５】
周縁部側に集中した異物Ｄがあれば、容器Ｐと軸線を揃えたライト２３から撮像カメラ２４に向けて直進する照射光が正面から異物Ｄを照らし、容器Ｐに対してはその周縁部の平坦な内外面に直交するように当るので、撮像カメラ２４には周縁部側に集中した異物Ｄの裏面が黒点として鮮明に映り込む。本発明者らの検討によれば、混入し沈澱した異物Ｄの種類と大きさから、傾斜角θは２０度〜５０度とすれば、異物Ｄは周縁部に移動し、フィルタを含む複雑な光学手段を用いなくても撮像カメラ２４で最長部が０．５ｍｍ程度の異物Ｄを確実に捉えることができた。
【００２６】
次に、本発明の第二，第三の実施形態を図５，図６により説明する。
図５は、本発明の第二の実施形態になる異物検出装置を概略的に示す縦断面図である。
この実施形態では、図１，図２の実施形態で用いたキャスタ９に代えて、カムフォロワ３０を先端に有するリンク機構３１を各駆動アーム８に設け、カムフォロワ３０は主軸６を取り囲んで設けた台座１０の溝１０ｃに係合している。溝１０ｃは撮像カメラ２４側で駆動アーム８が傾くように下がっている。
【００２７】
この実施形態でも、図１，図２の実施形態と同様に、容器Ｐの周縁部に沈澱した異物を撮像カメラ２で検出することができる。
【００２８】
図６は、本発明の第三の実施形態になる異物検出装置を概略的に示す縦断面図である。
この実施形態は、図１，図２の実施形態と同様に台座１０の傾斜面１０ｄ上を走行するキャスタ９で容器Ｐを傾けるようにしているが、傾斜面１０ｄは図１，図２の実施形態における台座１０の傾斜面１０ａとは逆に撮像カメラ２４側で高くなるようにし、ライト２３から撮像カメラ２４に到る照明光の光軸は走行面１０ｄと直交するように内側に傾けた配置としている。
【００２９】
このような構成では、駆動アーム８の先端部に設けてある容器Ｐを収納できる凹部８ａが傾いた容器Ｐを転倒しないように支えるので、図１，図２の実施形態で用いていたガードレール１２を廃止するか有っても頑丈なものとしなくてもよい。ガードレール１２を取り去ってあれば、撮像カメラ２４で撮像する上での光学的障害物が無いので、安定した撮像が可能になる。
【００３０】
図１の実施形態では、容器Ｐの搬送経路が異物検出装置のところでＵ字状になっているが、直線的な搬送経路を持つ製造ラインに図１，図５あるいは図６に示す異物検出装置を組み込む場合は、これらの異物検出装置の搬入側及び搬出側に搬送路を９０度転換する搬送コンベアを介在させればよい。
【００３１】
また、ホイール７に代えて、直線的な搬送経路の途中に無端ベルトをその直線走行領域が一致するように設置し駆動アーム８を無端ベルトに連結し、この無端ベルトの直線走行個所にライトと撮像カメラのセットを設け、駆動アーム８の移動経路に台座１０を設ければ、容器Ｐを直進させたまま異物の検出を行うことができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、容器底部に沈澱した異物を容易に検出することができる異物検出方法を提供することができる。
また、本発明によれば、簡単な光学系や画像処理技術であっても容器底部に沈澱した異物を容易にしかも確実に検出することができる異物検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態になる異物検出装置を概略的に示す平面図である。
【図２】図１に示した異物検出装置を概略的に示す縦断面図である。
【図３】容器を傾けながら搬送する状況を示す図である。
【図４】容器を傾けながら回転させたときに容器内で沈澱した異物に作用する力を説明する図である。
【図５】本発明の第二の実施形態である異物検出装置を概略的に示す縦断面図である。
【図６】本発明の第三の実施形態である異物検出装置を概略的に示す縦断面図である。
【符号の説明】
Ｐ…容器
Ｄ…沈澱異物
１…搬送コンベア
２…ガードレール
３…スクリューフィーダ
４…テーブル
４ａ…傾斜面
５…モータ
６…主軸
７…ホイール
７ａ…アーム
８…駆動アーム
９…キャスタ
１０…台座
１０ａ，１０ｄ…傾斜面
１０ｂ…凹凸部
１０ｃ…溝
１１…引張バネ
１２…ガードレール
１３…搬送コンベア
１４…ガードレール
１６，１９，２２…センサ
１７，２０，２３…ライト
１８，２１，２４…撮像カメラ
３０…カムフォロワ
３１…リンク機構
【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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