(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飲料などの液体製品のパッケージを検査するための方法であって、
パッケージを回転させるステップと、
回転中のパッケージに予め定められた波長の放射線を照射するステップと、
回転中のパッケージの内容物の少なくとも一部の、少なくとも一連の少なくとも２回の録画を行なうステップとを含み、これを予め定められた波長で録画することに適した画像記録装置を用いて行ない、前記方法は、
パッケージは一連の連続録画の間、記録装置に対して実質的に同じ回転位置に存在し、
回転速度は一連の録画が行なわれる期間中に変更されることを特徴とする方法。
【請求項２】
一連の連続録画は予め定められた期間のインターバルをおいて行なわれる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
回転方向は一連の録画が行なわれる期間中に変更される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
パッケージに対して異なる視野角から複数の一連の録画が回転ごとに行なわれ、異なる一連の録画から同じ角度の録画が連続的に行なわれる、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
パッケージの中のガラスの小片などの不所望の小片の存在を検出するために、一連の画像からの画像情報を比較するステップを含む、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
画像記録装置はカメラの外部から供給される信号によって録画を行なうために起動されるカメラである、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
この方法を実施する間、パッケージは、駆動ユニット、放射線を発生させるための照射手段、およびパッケージの回転位置を決定するための位置決定手段を含むホルダの中に置かれる、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載のように方法を実施するためのシステムであって、
パッケージを回転させるための回転装置（３）と、
回転中のパッケージに予め定められた波長の放射線を照射するための照射手段（ＩＩ、３４、３５）と、
回転中のパッケージの内容物の少なくとも一部の、少なくとも一連の少なくとも２回の録画を行なう目的で、予め定められた波長で録画を行なうことに適した画像記録装置（８、３１、３２、３６、３７、３８）とを含み、そのシステムは、さらに
実質的に同じ方向でパッケージの内容物の連続録画を行なう目的で、パッケージの回転位置を決定するための方向決定手段（１６）によって特徴付けられ、
回転装置は、一連の録画が行なわれる期間中に、回転速度を変更するように配置される、システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
飲料を入れるビンなどのパッケージを検査するための方法およびシステムが最近開発されている。たとえばビール缶の中にガラスの破片が発生することは、たとえば不合格バッチ、返却作業、および企業の評判へのダメージなどの結果として、企業の損害につながり得る。なぜなら、ガラスの破片の存在は否定的な報道の主題になるからである。
【０００２】
ここに引用により援用されると見なされる国際特許出願ＰＣＴ／ＮＬ９６／０００４９から、充填されたビールビンの中に非常に小さなガラスの破片を検出するための方法および装置が公知である。ここで、各々の充填されたビンは、別個の装置の中で短時間回転され、そして素早く止められ、それによって小さなガラスの破片の動きが光源カメラシステムおよび関連付けられる画像処理を使用して検出され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この方法は実際には十分に機能するが、醸造所またはソフトドリンク製造業者の充填ラインでは複雑な装置を必要とする。このような方法を使用する検査の実施に要する時間は、ビンあたり平均約２．１秒である。このようなシステムはさらに費用がかかる。なぜなら、たとえば充填ラインの時間あたり６万本のビンという平均的な高速度を達成するためには、複数の回転装置および画像記録装置、たとえば３６個の装置が必要とされるからである。
【０００４】
上記に述べられる方法を改善するために、この発明は飲料などの液体製品のパッケージを検査するための方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の方法は、
パッケージを回転させるステップと、
回転中のパッケージに予め定められた波長の放射線を照射するステップと、
回転中のパッケージの内容物の少なくとも一部の、少なくとも一続きの少なくとも２つの録画を行なうステップとを含んでいる。この方法は予め定められた波長で録画を行なうことに好適な画像記録装置を用いて行なわれる。
【０００６】
この発明に従う方法は、優れた検査がパッケージあたりより短い時間で達成されるという利点を有し、それによって比較的少数の回転装置および画像記録装置（検出ユニット、検査ユニット）が必要とされる。この発明に従う実施例が適用されると、検査に要する時間はビンあたり平均０．７秒である。この１つの結果は、この方法を適用することによって検査システムがより容易に、より安価で実現され得ることである。
【０００７】
たとえば１２−２４個の、より少数の回転装置および画像記録装置を有するシステムは、この発明に従う方法の実施例を実施するのに十分である。
【０００８】
さらなる実施例では、パッケージは、一連の連続録画の間、記録装置に対して実質的に同じ回転位置に位置する。垂直軸を中心に回転するビンの連続画像が作られる。ビンの回転の間、ビン（連続的に回転する）の少なくとも１倍速で画像が録画される。これらの画像は保存される。各々の画像は、したがって、３６０°前後に回転した同一のビンの画像と比較される。これら２つの連続画像が比較されるとき、ビンは同じ位置に存在するが、ガラスの破片はビンの中に存在すれば、画像の中で別の位置を有することになる。２つの
画像の間のこのガラスの変位は、たとえば一方の画像から他方の画像を取り去ることによって検出され得る。画像の中に何か残っていれば、ガラスが存在する。一方の画像から他方の画像を取り去ることは、ラベルの検査にとりわけ適用される、それ自体で公知の原理である。ガラスの小片を有するビンが検出されることになる。
【０００９】
回転中（ビンが回転し、ガラスがビンに対して動いているとき）に、この検査を既に実施することが可能である。回転および検査は、原理上は、約０．７秒でともに実施されることができ、それによってたとえば時間あたり６万本のビンという能力を実現するために必要とされる検査ユニットはわずか１８個（１２−２４個）である。
【００１０】
さらなる実施例によれば、一連の連続録画が、予め定められた期間のインターバルをおいて行なわれる。これによって、画像を撮るためのカメラを起動する方法が比較的簡単になる。
【００１１】
回転速度は好ましくは、一連の録画が行なわれる期間中に変更される。これによって、パッケージの内容物の速度とパッケージの速度との間の差が実現される。
【００１２】
さらに、回転方向が、ある一連の録画が行なわれる期間中に変更される、好ましい実施例がある。速度の変化は、速度の差の効果を高める。
【００１３】
パッケージに対して異なる視野角から複数の録画を行なうことは有利である。これによって、たとえば、ラベルが既に配置されているパッケージの中に小片を検出することが可能になる。
【００１４】
ある一連の画像からの画像情報は好ましくは、パッケージの中のガラスの小片などの不所望の小片の存在を検出するために比較される。
【００１５】
この発明のさらなる局面は、前述の請求項のうちの１つ以上に主張されるように、方法を実施するためのシステムに関する。
【００１６】
この発明のさらなる利点、特徴および詳細は、添付の図面に関連して、その好ましい実施例の以下の記載に基づいて説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
１回に１つのビールビンＢ（図１）が、検出ユニット１２の中で、リング１およびヘッド２の間で締付けられる。減速機構４およびオプションのブレーキ５を介してヘッド２に結合されるモータ３は、ビンを回転させるために機能する。したがって、リング１およびヘッド２はフレーム６に対して回転可能に装着される。さらに、光源７からの光はビンに放たれ、ビンの内容物の録画が行なわれる。質量慣性のためにビンの回転速度およびビンの中の液体の回転速度に差が存在するので、内容物はビンに対して移動する。ここで、ＣＣＤカメラ８を使用して異なる時機に録画が行なわれると、連続録画の中には内容物はビンに対して、ビン以外のある位置に、存在することになる。これを用いて、たとえばガラスの小片を検出する。
【００１８】
さらに、検出ユニットはカメラ８が画像を作る基礎となる信号を作り出すための起動信号発生ユニット（たとえば、レーザトリガ）を含む。レーザ送信機／検出ユニット１６は、検出ユニットの回転部分の上にある反射器１５の方向にレーザ光線１７を発する。反射器がレーザ光線を通過すると、レーザ光線は反射され、反射された光線は検出ユニット１６によって受け取られる。そして信号が、画像が撮られるカメラに送られる。
【００１９】
これに関する代替例は、モータがカメラに対して位置信号を発生させ、それに基づいてカメラが画像を撮るというものである。
【００２０】
画像情報はコンピュータ１０で処理され、画面１１に表示され得る。
【００２１】
上記に記載される利点に加えて、以下に記載される実施例は先行技術と比較して、さらなる利点を有する。その利点とは、
ビンの回転中に検査が直接に行なわれ得ること、
ビンが物理的に停止され、動かない状態にされる必要がないこと、
ビンは一方の側からではなく多数の側から検査されることができ、それによって検査の信頼性を増すこと、
ラベルの後の付着物、（激しい）こすれ、浮き出し模様または予め印刷されているビンが検出され得ること、
この機械はラベリング装置の後に置かれることができ、それによって柔軟なライン設計が可能であり、この機械がラインの最後であるように置かれることができて、したがって真の最終検査が可能であること、
機械的複雑さがより少なく、それによってこの機械（ＯＰＩ）の機械的信頼性および有用性が向上すること、
検査ユニットが個々に制御されるので、検査ユニットごとに最適な回転プロフィールが実現され得ること、
ラインの故障の場合に、回転コンベアの中に存在するすべてのビンが検出されることができ、それによってラインの故障の場合に検査されないビン（製品損失および無駄につながる）がないことである。
【００２２】
回転あたり１つの画像から構成されるある一連の画像を録画することに加えて、回転あたり複数の画像を録画することも可能である。（たとえば、それぞれ視野Ｉ、II、IIIおよびIVを有する０°、９０°、１８０°および２７０°またはそれ以上で録画すること（図２）である。）定められた角度で録画される画像は、この定められた角度で録画された画像から３６０°回転した画像と比較される。これは、以下のタイムチャートに示される。（注意  上部からみて、ビンはその垂直軸のまわりで回転するが、その他の点についてはカメラに対して固定される。）
このタイムチャートに基づいて、回転あたり４つの画像の録画が行なわれる場合について、以下の表が編集され、その表には、特定の瞬間にビンのどの部分が示されているかということが、時間単位で示される。
【００２３】
画像（ｔ１）  Ｉ
画像（ｔ２）      II
画像（ｔ３）          III
画像（ｔ４）                IV
画像（ｔ５）  Ｉ
画像（ｔ６）      II
画像（ｔ７）          III
画像（ｔ８）                IV
画像（ｔ９）  Ｉ
など。
【００２４】
ここから、ビンの特定の部分がいつ示されているかを示す以下の表が作られる。ビンの同じ特定の部分を有する２つの連続画像の間に移動が検出されなければ、ガラスまたは汚染物は見出されていない。
【００２５】
たとえば以下の時点で、画像が撮られ得る。
【００２６】
Ｉ    ｔ１、ｔ５、ｔ９、ｔ13、など。
【００２７】
II    ｔ２、ｔ６、ｔ10、ｔ14、など。
【００２８】
III   ｔ３、ｔ７、ｔ11、ｔ15、など。
【００２９】
IV    ｔ４、ｔ８、ｔ12、ｔ16、など。
【００３０】
ビンに対するガラスの移動は、以下のとおりに実現される（図３）。
【００３１】
ビンが角変位を経るとき、ビンの中の液体はビンよりもゆっくりと動き始める。したがって、液体の中の（ガラスの）小片（Ｇ）はビンよりもゆっくりと動き始める。２つの画像（ビンの回転中においては、相対的に３６０°の差を有する）の中で比較される（ガラスの）小片の位置は、ビンの回転速度が増すと、変化することになる。
【００３２】
ビンの回転速度が減少すると、ビンの中の液体はしばらくしてビンよりも急速に回転する。液体の中の（ガラスの）小片もまた、ビンよりも急速に回転する。２つの画像（ビンの回転中においては、相対的に３６０°の差を有する）の中で比較される（ガラスの）小片の位置は、回転速度が増すときに述べられたのと同様の態様で、ビンの回転速度が減少すると、変化することになる。
【００３３】
相対的な移動を発生させる上記の方法に対する追加として、ビンの回転が始動したすぐ後の期間もまた利用され得る。その瞬間には、慣性モーメントのために、ビンは既に動いているが、（ガラスの）小片はまだ静止していることになる。それは、好ましくは約０−０．３秒続く。この段階で、露光量およびカメラのシャッタ時間が正確に選択された状態で、ビンは焦点が外れて示され、（ガラスの）小片は鮮明に焦点が合って示されるか、または非常にゆっくりと動いていることになる。（ガラスの）小片は、それ自体で公知の画像処理技術を適用することによって検出され得る。
【００３４】
この方法を使用して、より多数またはより少数のビンの部品を検査することもまた可能であることが明らかである。特許（ＷＯ  ９７／１４９５６）を含む他の方法と比較される利点は、複数の側からビンが検査されることであり、それによって検出の可能性が増す。（または、検出の可能性は変わらないが、検査時間が短縮され得る。）この利点は、予めラベルを貼られたビンおよび擦り傷で傷んだビンの場合に、特に重要である。
【００３５】
上記の一連の画像の録画を可能にするために、非同期リセットカメラの使用が勧められるべきである。非同期リセットカメラとは、画像の録画を始めるために外部信号によって起動される（トリガされる）カメラである。この適用例では、これは、検出ユニットからもたらされる位置フィードバック信号を使用することによって行なわれ得る。
【００３６】
画像の録画中に最適な動きが達成され、それによって存在し得る小片の検出が達成されるように、回転パターンはこの方法を使用して調節され得る（図４）。回転プロフィールのコンセプトはこの目的で重要である。回転プロフィールは、その垂直軸を中心とするビンの角速度を時間の関数で示す。単純な例は、
ｔ０−ｔ１：始動
ｔ１−ｔ２：持続回転
ｔ２−ｔ３：制動
である。
【００３７】
この方法を使用して、ｔ０からｔ３の全期間中に、画像を録画し、処理することが可能である。
【００３８】
小片がビンに対して連続的に移動し続けるので、角速度を変更し続けることは特に有利である（図５）。
【００３９】
より複雑な回転プロフィール（たとえば逆回転）または非常に短い回転プロフィール（図６、図７）もまた可能である。これによって非常に短い時間で検査ができ、それにより機械を非常に小型にすることができる。また、最適な回転プロフィール（図８）が、シロップなどの特定の製品のために設定され得る。
【００４０】
別個に制御されるモータを有する検出ユニットごとにカメラをこのように使用することによって、ビンについて実際に実施されている他の、既存の検査との統合が可能になる。その統合例は、
ビンの回転を利用する３６０°のラベル検査、
装飾されたビンおよび浮き出し模様のビンなどの側壁検査、
ホイル検出、
である。
【００４１】
また、視野が固定された多数のカメラが、ビンが特定の方向を向くさらなる検査のために使用されてもよい。
【００４２】
データ通信は、インテリジェント制御によってモータ制御および画像録画トリガリングを連結することによって最小化され得る。
【００４３】
異なるＰＣへの画像の連なりの配分は、たとえばファイアワイヤプロトコル（ＩＥＥＥ１３９４標準）、高速ＰＣまたはマルチプレクサ技術によって実現され得る。
【００４４】
回転するビンに対して、３６０°の差を有する２つの画像の中で検出されるべき（ガラスの）小片の相対的な移動は、その移動検出を通じてソフトウェア検出が可能であるように、大きいものでなければならない。（ガラスの小片の位置が変化するからである。）
さらなる実施例では、ビンについて未知の瞬間に、定期的な角変位で画像録画が実施される（非同期リセットカメラ）代わりに、定期的な時間間隔で、未知の角変位で画像録画が実施される（同期リセットカメラ）。これによればカメラの動作が容易になる。ここで、ある一連の録画される画像がビンの異なる側面の画像であり得る／であることはより複雑であり、それによって、側面同士の間に視覚的な差があるために、たとえ（ガラスの）小片が存在しなかったとしてもサブトラクション（差し引き）画像は黒くならない。優れた暗視野照明を使用することにより、側面、したがって、側面同士の間の差も画像の中で見えなくなる（黒い画像−黒い画像＝黒い画像）ので、ビンの方向は重要ではない。暗視野照明が完全でない場合には、画像処理技術によって（ガラスの）小片からの反射光を区別することが可能である。
【００４５】
この発明に従うさらなる実施例は、以下を含む。
【００４６】
１２−２４個の検出ユニットを有する回転コンベヤ。このような回転コンベヤはビンの充填ラインの中にそれ自体で公知の態様で置かれ得る。さらなる変形例はたとえば固定されるカメラを有する検出ラインであり、ビンは検出の間、それ自体で公知の態様で、次々に進む。
【００４７】
検出ユニットごとのビンの方向フィードバック手段。（カメラのトリガリングの瞬間を制御するため。）
検出ユニットごとの駆動ユニット。（たとえば、位置フィードバックを有するステッピングモータまたはサーボモータ）一度の駆動がすべての検出ユニットに任意に使用され得る。
【００４８】
検出ユニットごとのカメラ。
【００４９】
ホイルを検査し、浮遊する物体を検出する目的で、ビンの底側だけでなくビン全体について録画するための画像の画像フィールド。
【００５０】
８０フレーム／秒またはそれ以上の（ファイアワイヤ）ＩＲカメラ。
【００５１】
（修正）暗視野照明を有する赤外線照明器。
【００５２】
ラベル、キャップおよび／またはビンの充填レベルを検査するためのカラーカメラ。
【００５３】
画像処理コンピュータ（ＩＰＰ）および通信コンピュータ（ＣＯＭＭＰＣ）。
【００５４】
ビデオおよび他のデータ転送のための光学スリップリング。
【００５５】
産業環境のためのハードウェア、つまり、カメラ、照明器、システムハウジング、ＩＰＰ  ＰＣ、ＣＯＭＭＰＣ。これは、たとえばＩＰ６５に従うことを意味する。
【００５６】
図９−図１２では、互いに対して、および／または検査されるべきビンに対して、カメラならびに照明の位置を配置するためのいくつかの実施例が示される。図９では、回転ヘッド３０の中に置かれるビンＢは上記に記載されるように回転される。ビンは、ビンの底を介して、ランプまたは照射手段３２によって照らされる。
【００５７】
図１０では、ビンはライト３４および３５によって側面から照らされる。カメラは、画像を撮る目的で、ビンの底の下に位置決めされる。図１１では、ビンの中心線に対してある角度をなしてカメラが置かれる点で、図１０の配置が変更される。これらの実施例の利点は、底部領域全体が録画に記録されることである。この結果、たとえば、ガラスの小片がより早く、いくつかのその後の録画の中に見つけられ得る。したがって検査時間は低減され得る。さらなる利点は、録画が下から行なわれるので、ビンを検査前に乾燥させるプロセスが使用されるときに、乾燥させる必要があるのは底部のみであることである。底部のこのような乾燥はビンを急速に回転させることによって実施されることができ、この回転は検出プロセスのために有利に実施される。さらに、図１１においてカメラが斜めの角度で置かれる利点は、録画がヘッドの縁に対してある角度をなして実施されることであり、これはビンの底部領域の最下部における検出がより十分に実施され得ることを意味する。また、カメラがビンに対して横向きに位置決めされるので、カメラに落ちるごみがより少なくなりやすい。
【００５８】
さらなる有利な実施例（図１２）は、側面からビンに放射する２つのランプ３４、３５、および光を反射するための３つの側面３９、４０、４１を有するプリズム４２を含む。鏡４４もまた、この実施例において、光を反射するために配置される。この配置では、ビンからの光は２つの側面からカメラによって検出されることができ、それによって、カメラにより録画されるビンの底部領域からの情報量を向上させる。このような実施例でもまた、プリズムから反射する画像データを捉えるため、または鏡から直接に光を捉えるために、２つのカメラが配置され得る。たとえば、ヘッド３０の「影」の中に入るくらい近く
に落ちるガラスの小片の可能性がそれによって減少する。
【００５９】
また、概略図１３に示されるように、カメラは、たとえばビンの肩を介して視野を有するなど、ビンの底部領域の上部に、ある角度をなして置かれ得る。
【００６０】
たとえば、ビンの方向によって、または予め定められたもしくは不規則な時間間隔で、画像録画を撮るためのきっかけが与えられる。ビンの方向は前者の場合、たとえばセンサによって決定され得る。
【００６１】
録画された画像の処理はいくつかの方法で処理されることができる。実質的に同一のビンの方向を有する画像は互いに差し引きされることができ、異なる画像は残りの情報に関連して分析されることができる。代替的に、以前に録画された画像のビンの方向／位置に向かってタイムシフトすること、または逆回転させることによって、およびサブトラクション（差し引き）プロセスなどによってその後にさらにそれについて処理することによって、録画される画像は以前に録画された画像に関連して分析され得る。いくつかの画像上に録画される小片の軌道もまた、決定され、記載されることができる。この軌道のパラメータに基づいて、小片の性質が、たとえばビンの不合格につながるガラスであるか、または許容されるビンにつながる有機材料であるかを判断され得る。
【００６２】
前述の内容に記載される異なる実施例は自由に組合せられ得る。求められる権利は特許請求の範囲によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】この発明に従う検査装置の概略図である。
【図２】この発明の実施例に従う録画スケジュールのタイムチャートである。
【図３】図２の実施例に従うタイムチャートである。
【図４】この発明に従う異なる実施例のタイムチャートである。
【図５】この発明に従う異なる実施例のタイムチャートである。
【図６】この発明に従う異なる実施例のタイムチャートである。
【図７】この発明に従う異なる実施例のタイムチャートである。
【図８】この発明に従う異なる実施例のタイムチャートである。
【図９】この発明に従うさらなる実施例の概略図である。
【図１０】この発明に従うさらなる実施例の概略図である。
【図１１】この発明に従うさらなる実施例の概略図である。
【図１２】この発明に従うさらなる実施例の概略図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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