(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明容器の充填液中の異物を検出する異物検出装置において、
透明容器の前方の異なる第１、第２の位置に配置した第１、第２の撮像手段と、
透明容器の後方に配置された線状光源であって、その長手方向の長さは透明容器の照射野相当であり、その照射光は、偏光手段を介して縦方向に偏光された第１の照射光として透明容器に照射されるものであり、その後方配置は、透明容器を挟んで第１の撮像手段の撮像面と対向する向き関係であって且つ透明容器のレンズ効果による焦点位置とする、第１の線状光源と、
透明容器の後方に配置され且つ第１の線状光源に近接して配置された線状光源であって、その長手方向の長さは透明容器の照射野相当であり、その照射光は、偏光手段を介して横方向に偏光された第２の照射光として透明容器に照射されるものであり、その後方配置は、第２照射光の直進方向が第２の撮像手段の撮像面以外に突き抜ける向き関係であって透明容器のレンズ効果による焦点位置とする、第２の線状光源と、
第１の撮像手段への光路上に配置されて、この光路上の光を第１の撮像手段への光路と第２の撮像手段への光路とに分けるハーフミラーと、
第１の撮像手段とこのハーフミラーとの間に配置されてハーフミラーを介して伝わる光の中の、上記縦方向又は横方向のいずれか一方に偏光された透明容器からの透過第１照射光のみを通過させ第１撮像手段に入力させる第１の偏光フィルタと、
第２の撮像手段とハーフミラーとの間に配置されてハーフミラーを介して伝わる光の中の、上記縦方向又は横方向のいずれか他方に偏光された透明容器からの反射第２照射光のみを通過させ第２撮像手段に入力させる第２の偏光フィルタと、
第１、第２の撮像手段による第１、第２の撮像画像に基づいて充填液中の異物を検出する画像処理手段と、
を備えた異物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明容器内の注入液体中に混入した異物を検出する透明容器内注入液体中の異物検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガラス瓶やプラスチック容器等の透明容器内に、飲料水や清涼飲料水等の食品、注射液や栄養剤などの医療関連液体等の注入液体を注入した多数の製品が存在しており、これら製品は、搬送ライン上で透明容器の形状や品質の自動検査が行なわれ、その合格品に対して注入液体を注入した後、注入液体量の自動検査、貼り付けたラベルの貼り付け状態の自動検査等が次々に行なわれる。さらに、これらの検査以外に注入液体内に異物が混入しているか否かの異物自動検査が行なわれ、混入異物としては、有害なものや、有害ではないものの存在していては困るものや、混入していてもよくそのまま合格品として扱えるものなど種々である。
【０００３】
従来における透明容器注入液体中の異物検出装置は、透明容器内を撮像カメラで撮像し、それを画像処理して高速で自動検査することが多い。ところで、混入する異物には黒色系のものが多いが白色系のものもあり、黒色系の異物は光の透過を利用して撮像化しやすく、また白色系の異物は光の反射を利用して撮像化しやすいという特徴がある。しかし、注入液中にはどのような異物が混入しているか分からず、透過光もしくは反射光のいずれか一方のみを利用した撮像ではこれら全ての異物を検出することができないため、全ての異物を同時に検出可能な異物検出装置が要望されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本件出願人は、先に特願２００１−７１６４２号に記載のように透過と反射との両者を利用した異物検出装置を提案しており、この異物検出装置では色分離により第一の照射源からの透過光と、第二の照射源からの反射光を分離して照射して異物検出を行なうようにしている。しかしながら、従来のこの異物検出装置では、透明容器の色もしくは注入液の色によっては、色の分離点の選択が煩雑となることが分かった。
【０００５】
本発明の目的は、透明容器および注入液体の色と無関係に異物を容易に検出することができるようにした透明容器内注入液体中の異物検出装置を提供することにある。
【０００６】
【発明が解決するための手段】
本発明は、透明容器の充填液中の異物を検出する異物検出装置において、
透明容器の前方の異なる第１、第２に配置した第１、第２の撮像手段と、
透明容器の後方に配置された線状光源であって、その長手方向の長さは透明容器の照射野相当であり、その照射光は、偏光手段を介して縦方向に偏光された第１の照射光として透明容器に照射されるものであり、その後方配置は、透明容器を挟んで第１の撮像手段の撮像面と対向する向き関係であって且つ透明容器のレンズ効果による焦点位置とする、第１の線状光源と、
透明容器の後方に配置され且つ第１の線状光源に近接して配置された線状光源であって、その長手方向の長さは透明容器の照射野相当であり、その照射光は、偏光手段を介して横方向に偏光された第２の照射光として透明容器に照射されるものであり、その後方配置は、第２照射光の直進方向が第２の撮像手段の撮像面以外に突き抜ける向き関係であって透明容器のレンズ効果による焦点位置とする、第２の線状光源と、
第１の撮像手段への光路上に配置されて、この光路上の光を第１の撮像手段への光路と第２の撮像手段への光路とに分けるハーフミラーと、
第１の撮像手段とこのハーフミラーとの間に配置されてハーフミラーを介して伝わる光の中の、上記縦方向又は横方向のいずれか一方に偏光された透明容器からの透過第１照射光のみを通過させ第１撮像手段に入力させる第１の偏光フィルタと、
第２の撮像手段とハーフミラーとの間に配置されてハーフミラーを介して伝わる光の中の、上記縦方向又は横方向のいずれか他方に偏光された透明容器からの反射第２照射光のみを通過させ第２撮像手段に入力させる第２の偏光フィルタと、
第１、第２の撮像手段による第１、第２の撮像画像に基づいて充填液中の異物を検出する画像処理手段と、
を備えた異物検出装置を開示する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による透明容器内注入液体中の異物検出装置を示す斜視図である。
この異物検査装置は、例えばアンプル瓶やバイアル瓶等のガラス容器やペットボトル等の透明容器２を次々に搬送する衛生管理された搬送ライン中に設置して、その内部の注入液体２Ａ中の異物を高速で自動検査するもので、基本的には検査用センサ１、偏光フィルタ１Ｃ、照明装置３および画像処理装置４から構成されている。
【００１１】
検査用センサ１は、例えばＣＣＤカメラ部１Ａとその結像レンズ部１Ｂとから構成されている。円筒状の透明容器２の内部には、栄養剤液体や注射液や清涼飲料水などの注入液体２Ａを注入しており、注入液体２Ａ中に混入したことを検出しなければならない異物としては、透明容器２の加工粉や注入液体２Ａの製造中に混入する粉末等であり、黒色や白色状のものなど多様である。
【００１２】
照明装置３は、縦方向に偏光された光を照射する第一照明３Ａと、横方向に偏光された光を照射する第二照明３Ｂ、３Ｃとを有しており、それら各照明３Ａ〜３Ｃは、例えば透明容器２の長手方向全体を照射視とする線状光源である。この第一照明３Ａは、透明容器２を挟んで検査用センサ１における結像レンズ部１Ｂの撮像面中心が対向するような位置関係で、かつ詳細を後述するレンズ効果による焦点位置に配置している。これによって、第一照明３Ａからの第一照射光は透明容器２を透過してそのまま撮像面に入射する。また第二照明３Ｂ、３Ｃは、上述した撮像面と対向関係にないような位置で、かつレンズ効果による焦点位置に配置しており、この第二照明３Ｂ、３Ｃからの第二照射光は、透明容器２を透過して撮像面以外の方向に突き抜ける。ここで第二照明３Ｂ、３Ｃはどちらか一方のみを設ける構成であってもよい。
【００１３】
検査用センサ１と透明容器２間に配置した偏光フィルタ１Ｃは、第一照明３Ａからの第一照射光が透明容器２を通過した後、第一照明３Ａからの第一照射光である縦方向に偏光された光のみを通過させると共に、第二照明３Ｂ、３Ｃからの第二照射光が透明容器２を通過した後、第二照明３Ｂ、３Ｃからの第二照射光である横方向に偏光された光のみを通過させるように、図示を省略した切替装置によって切り替えられる。
【００１４】
図２は、上述した照明装置３の具体的な構成を示す平面図である。
照明装置３は、ライトガイドと称するものを使用しており、ストロボもしくはハロゲンライトあるいはレーザーなどの照明光源３２とライトガイドヘッド３０間を光ファイバ３４で接続し、このライトガイドヘッド３０を照明ヘッド３３で支持固定し、この照明ヘッド３３の前面に偏光フィルタ３１を設けて構成している。このように照明装置３は光ファイバ３４を使用し、この光ファイバ３４で照明光源３２からの光を所定位置まで導くようにしているため、照明光源３２とライトガイドヘッド３０をそれぞれ任意の位置に設置することができ使い勝手が良い。
【００１５】
上述の照明ヘッド３３の前面に配置した偏光フィルタ３１によって、その正面図を図３に示すように共通の照明光源３２から３つの縦形線状光の放出面３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを形成している。そのうちの放出面３１Ａには、偏光フィルタ３１として縦方向用偏光フィルタを設けて横方向に偏光された光を遮断して縦方向に偏光された光のみを通過するようにして図１の第一照明３Ａを構成しており、また、放出面３１Ｂ、３１Ｃには、偏光フィルタ３１として横方向用偏光フィルタを設けて縦方向に偏光された光を遮断して横方向に偏光された光のみを通過するようにして図１の第二照明３Ｂ、３Ｃを構成している。従って、放出面３１Ａからの光は縦方向に偏光された光となり、一方、線状放出面３１Ｂ、３１Ｃからの光は横方向に偏光された光となる。
【００１６】
図４は、透明容器２内の注入液体２Ａ中に混入した異物を透過光によって検出する場合の異物検出装置を示す平面図である。
異物検出を行なう対象の透明容器２は、図５に示すように上部に蓋２Ｄを有しており、その内部に注入した注入液体２Ａによって上部に注入液体２Ａのない非液体空間２Ｂが形成されており、この注入液体２Ａ中に黒色もしくは光非透過性の異物５が混入しているとする。また、検査用センサ１と透明容器２間に配置した偏光フィルタ１Ｃは、第一照明３Ａからの第一照射光である縦方向に偏光された光のみを通過させるように切り替えられている。また、上述したように照明装置３は、円筒状の透明容器２のレンズ効果による焦点位置に配置している。このレンズ効果とは、平行光を透明容器２に照射した場合、透明容器２そのものがあたかもレンズの如き作用をして透明容器２から焦点距離Ａの位置に光の焦点を結ぶ現象を指しており、この位置に照明装置３を配置している。
【００１７】
先ず、共通の照明光源３２を通して第一照明３Ａからの縦方向に偏光された光である第一照射光と、第二照明３Ｂ、３Ｃからの横方向に偏光された光である第二照射光を照射すると、これらの照射光は図示の如き光路を通り縦方向に偏光された光のみが偏光フィルタ１Ｃを通過して検査用センサ１に入力される。このとき図５に示すように透明容器２の充填液体２Ａ中に混入した異物５が黒色もしくは光非透過異物であれば、この異物５によって第一照射光の一部が遮られる。検査用センサ１の入力データは図１に示した画像処理装置４によって処理され、検査用センサ１の映像は、図５に示すように異物５がシルエットとなり黒色映像として結像し検出されることになる。ここで、図５における２Ｃは第一照明３Ａの線状放出面の映像である。
【００１８】
次に、検査用センサ１と透明容器２間に配置した偏光フィルタ１Ｃを、第二照明３Ｂ、３Ｃからの第二照射光である横方向に偏光された光のみを通過させるように、例えば９０度回転して切り替える。図６に示すように第二照明３Ｂ、３Ｃを光源とする横方向に偏光された光である第二照射光は検査用センサ１に向かわないように配置されているが、透明容器２内の注入液体２Ａ中に反射性、例えば白色の異物５があれば、第二照射光はこの異物５で乱反射を起こし、この乱反射光が検査用センサ１に入力されて検出される。このとき画像処理装置４によって処理された検査用センサ１の映像は、図７に示すように異物５が白色映像として結像される。
【００１９】
上述の説明から分かるように、照明装置３として縦方向に偏光された光を照射する第一照明３Ａと、横方向に偏光された光を照射する第二照明３Ｂ、３Ｃを用い、偏光フィルタ１Ｃを縦方向に偏光された光用から横方向に偏光された光用に切り替えるだけで、透明容器２中に混入した異物５が黒色もしくは光非透過性であっても、あるいは白色の反射性であっても、透明容器２の色もしくは注入液の色に無関係に良好に検出することができる。しかも、偏光フィルタ１Ｃの切り替えだけで良いため、第一照明３Ａと第二照明３Ｂ、３Ｃとしては共通の光源を使用して縦方向に偏光された光と横方向に偏光された光を得ることができ、従来のように時間差を設定した点灯を行なう必要がなく制御が容易になったり検査に要する時間を短縮することができる。
【００２０】
上述した異物検出装置は、通常、特別に設けた検査ライン上に設置し、透明容器２の撮影前に透明容器２を回転停止させて注入液体２Ａだけを回転させた状態で撮影したりする。また、このような異物検出装置は、検査ライン上に設置して自己視野内に入ってくる透明容器２に対して透過光による異物検査および反射光による異物検査を行なうが、上述した異物検出装置では偏光フィルタ１Ｃを縦方向に偏光された光用から横方向に偏光された光用に９０度回転して切り替える作業が必要である。次に、この偏光フィルタ１Ｃの切り替え動作を不必要にした異物検出装置について説明する。
【００２１】
図８は、本発明の他の実施の形態による透明容器内注入液体中の異物検出装置を示す平面図である。
照明装置３は、円筒状の透明容器２のレンズ効果による焦点位置に配置している。また、その第一照明３Ａからの縦方向に偏光された光である第一照射光の光路上には縦方向に偏光された光のみを通過させる第一偏光フィルタ１ＣＡを介して第一の検査用センサ１Ａを配置し、さらに、その第二照明３Ｂからの横方向に偏光された光である第二照射光が異物５によって反射される光路上に光量の一部を透過させると共に一部を反射させるハーフミラー６を配置し、このハーフミラー６による反射光のうち横方向に偏光された光のみを通過させる第二偏光フィルタ１ＣＢを介して第二の検査用センサ１Ｂを配置している。
【００２２】
このような構成の異物検出装置によれば、異物５が黒色もしくは光非透過異物であれば、第一照明３Ａからの縦方向に偏光された光である第一照射光がハーフミラー６を透過した後、さらに第一偏光フィルタ１ＣＡを通過して第一の検査用センサ１Ａによって検出されて、図５に示すような画像となる。一方、異物５が白色の反射性異物であれば、第一の検査用センサ１Ａによって検出されないが、第二照明３Ｂ、３Ｃからの横方向に偏光された光である第二照射光が異物５で反射してハーフミラー６に入光し、このハーフミラー６によって反射された第二照射光が第二偏光フィルタ１ＣＢを通過して第二の検査用センサ１Ｂで検出され、図７に示すような画像となる。画像処理装置４は、２つの検査用センサ１Ａ、１Ｂからの撮像画像を取り込み、それぞれ毎に閾値を利用して異物検出を行なう。
【００２３】
しかし、ここではハーフミラー６によって透過した第一照射光を透過するように縦方向に偏光された光用の第一偏光フィルタ１ＣＡを配置し、ハーフミラー６によって反射した第二照射光を透過するように横方向に偏光された光用の第二偏光フィルタ１ＣＢを配置したが、第一偏光フィルタ１ＣＡおよび第二偏光フィルタ１ＣＢの位置は逆であっても良く、それぞれの位置にいずれか一方の波方向の光のみを透過する偏光フィルタを配置すればよい。
【００２４】
このような異物検出装置によれば、上述した実施の形態の場合と同様に異物５が黒色もしくは光非透過性であっても、あるいは白色の反射性であっても、透明容器２の色もしくは注入液の色に無関係に良好に検出することができる。しかも、ハーフミラー６を用いているため、先の実施の形態のように偏光フィルタ１Ｃを切り替える必要がなく、ハーフミラー６によって分散した光路上にそれぞれ配置した２台の検査用センサ１Ａ，１Ｂで同時に検出を行なうことができるので、検査ライン上に次々に搬入される透明容器内の異物検出を一層高速度で行なうことができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による透明容器内注入液体中の異物検出装置によれば、縦方向に偏光された光および横方向に偏光された光を用いることにより透明容器および注入液体の色の影響を受けることなく良好な異物検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による透明容器内注入液体中の異物検出装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示した透明容器内注入液体中の異物検出装置の要部である照明装置を拡大して示す側面図である。
【図３】図２に示した照明装置の正面図である。
【図４】図１に示した透明容器内注入液体中の異物検出装置における透過光を用いた異物検出中の平面図である。
【図５】図４に示した透明容器内注入液体中の異物検出装置における撮像を示す正面図である。
【図６】図１に示した透明容器内注入液体中の異物検出装置における反射光を用いた異物検出中の平面図である。
【図７】図６に示した透明容器内注入液体中の異物検出装置における撮像を示す正面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態による透明容器内注入液体中の異物検出装置を示す平面図である。
【符号の説明】
１  検査用センサ
１Ｃ  偏光フィルタ
２  透明容器
３  照明装置
４  画像処理装置
５  異物
【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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