(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填液が充填された容器を回転させる回転手段と、回転手段によって回転される容器の下方より底部に光を照射し、充填液中に混入する異物を照らし出す光源と、上記回転手段によって回転される容器を数回に分けて撮影する撮影手段と、上記撮影手段によって得られた各撮影データから充填液中に混入する異物を検査して製品の良否を判別する判別装置とを備えた異物検査装置において、
上記撮影手段は、容器の底部に対して斜め下方にむけて設けられて該容器の底部の表面を撮影することができるように配置され、
また上記判別装置は、上記撮影手段から入力される撮影データを予め定められた基準値と比較して２値化する２値化変換部と、この２値化変換部で２値化された各２値化データを加算して合成データを作成するデータ加算部と、この合成データに予め定められた容器の底部を含む走査領域を設定する走査領域設定部と、この走査領域設定部によって設定された走査領域内のデータを抽出し、その抽出したデータを走査して２値化した画素の少なくともいずれか一方の分布を示すヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、このヒストグラム作成部で作成されたヒストグラムの値を予め設定された底部検出用基準値と比較して該ヒストグラムにおける容器の底部における手前側部分の値を検出する底部検出部と、この底部検出部で求められた上記手前側部分の値を除いたデータを抽出し、その抽出したデータを予め定められた異物検査用基準値と比較して底部に沈んだ異物を検出する異物検出部とから構成したことを特徴とする異物検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、容器内に充填された充填液中の異物を検査する異物検査装置に関し、よく詳しくは異物を検出する判別装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、充填液中に混入した異物を検査する異物検査装置として、充填液が充填された容器を回転させる回転手段と、回転手段によって回転される容器の下方より底部に光を照射し、充填液中に混入する異物を照らし出す光源と、上記回転手段によって回転される容器を真横から撮影する撮影手段と、上記撮影手段によって撮影された映像から充填液中に混入している異物を検出してその容器の良否を判別する判別装置とを備えたものは知られている。
上述した異物検査装置では、容器を回転させることにより、その内部の充填液を回転させて異物を浮遊させ、かつ浮遊した異物を容器の中心に寄せるようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来では、判別装置の異物検査領域の下限位置を容器の底部の上端よりも上に設定していた。このため、充填液を回転させても舞い上がることない比重の重たい異物については検査領域外となるため検出することができなかった。すなわち、上述した異物検査装置では、容器の底部を介して光源の光を導入しているため底部が光ってしまい、容器を真横から撮影したときには底部自身の盛り上がりにより山状に発光して見えるようになる。
これにより上述した映像から容器の底部に沈む異物を検出するには、異物検査領域の下限位置を底部の稜線に沿って設定すればよいが、実際には容器には製造誤差があり容器ごとに微妙に底部の形状および高さが異なっているため底部の稜線に沿った検査領域の下限位置を設定することは困難であった。
本発明は、上述した事情に鑑み、充填液の回転によって浮遊することなく底部の方に沈んだままの比重の重い異物を検出することができるようにした異物検査装置を提供するものである。
【０００４】
すなわち本発明は、充填液が充填された容器を回転させる回転手段と、回転手段によって回転される容器の下方より底部に光を照射し、充填液中に混入する異物を照らし出す光源と、上記回転手段によって回転される容器を数回に分けて撮影する撮影手段と、上記撮影手段によって得られた各撮影データから充填液中に混入する異物を検査して製品の良否を判別する判別装置とを備えた異物検査装置において、
上記撮影手段は、容器の底部に対して斜め下方にむけて設けられて該容器の底部の表面を撮影することができるように配置され、
また上記判別装置は、上記撮影手段から入力される撮影データを予め定められた基準値と比較して２値化する２値化変換部と、この２値化変換部で２値化された各２値化データを加算して合成データを作成するデータ加算部と、この合成データに予め定められた容器の底部を含む走査領域を設定する走査領域設定部と、この走査領域設定部によって設定された走査領域内のデータを抽出し、その抽出したデータを走査して２値化した画素の少なくともいずれか一方の分布を示すヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、このヒストグラム作成部で作成されたヒストグラムの値を予め設定された底部検出用基準値と比較して該ヒストグラムにおける容器の底部における手前側部分の値を検出する底部検出部と、この底部検出部で求められた上記手前側部分の値を除いたデータを抽出し、その抽出したデータを予め定められた異物検査用基準値と比較して底部に沈んだ異物を検出する異物検出部とから構成したものである。
【０００５】
【作用】
上述した判別装置によれば、上記底部検出部においてヒストグラム中に含まれる様々な値から容器の底部の値だけを求めてから、最終的に異物検出部において求められた底部の値を除くデータを抽出し、この抽出データ中に含まれる様々な値から異物を検出するようにしているので、底部に沈む異物であっても抽出データ中から検出することができる。
【０００６】
【実施例】
以下図示実施例について本発明を説明すると、第１図において、１は容器２内に充填した充填液中に混入した異物を検査する異物検査装置である。
内部に充填液が充填され、かつ口部にキャップが取付けられた容器２は、供給コンベア３から一対の供給スターホイール４、５に順次受渡され、供給スターホイール５から回転体６に設けた載置台７に順次受け渡される。そして各載置台７上に供給された容器２は、回転体６の回転に伴って搬送されるとともに、各載置台７の回転に伴って自転される。
上記載置台７は、後に詳述する回転機構１０によって、例えば最初は一方向に1200〜1500ｒｐｍで回転され、次に検査区間Ａの手前で一旦停止される。そしてその停止時間が経過すると、上記載置台７は回転機構１０によって逆方向に700 ｒｐｍで回転され、この逆転された状態で検査区間Ａを通過し、その間に等間隔に配置された３台の撮影手段１１、１２、１３によりそれぞれ撮影されるようになっている。そして上記３台の撮影手段１１、１２、１３は撮影したデータを後述する判別装置１４に入力するようになっており、この判別装置１４では入力された撮影データから充填液中に異物が混入しているか否かを検出して製品としての良否を判別するようになっている。本実施例では、上記載置台７を一方向に回転させて容器２内の充填液を充分に回転させ、その状態で載置台７の回転を停止させることによって充填液中の異物を容器２の中心に寄せることができるが、上記逆転によって、回転停止による異物の中心への移動時間の短縮を図っている。上記判別装置１４による検査結果が正常な容器２、すなわち異物が検出されなかった容器２は、排出スターホイール１６を介して排出コンベア１７に排出されるが、不良と判別された容器２、すなわち異物或は容器の損傷が検出された容器２はリジェクト装置１８により上記排出コンベア１７を越えた位置まで搬送され、リジェクトホイール１９を介してリジェクトコンベア２０へ不良品として排出される。上記リジェクト装置１８は従来既に周知なので、その具体的な説明は省略する。
【０００７】
上記回転体６は図示しない駆動軸に連結されて第１図の時計方向に連続的に回転され、また回転体６の外周部等間隔位置に設けた各載置台７は、第２図に示すように、回転体６に回転自在に設けられた中空回転軸２２の上端に固定した筒状のホルダ２３と、このホルダ２３の軸部に取付けられて上記容器２を載置する透明な支持板２４と、中空回転軸２２の中空部に設けられた導光部材２５とを備えており、この導光部材２５は例えば透明なアクリルからなり、直下位置に設けた光源２６から照射された光を上記載置台７を通過させて効率よく容器２に導くことができるようになっている。上記容器２の底部２ａに照射される光は真円であり、その直径は容器２の内径よりも若干小さく設定してあり、それによって容器２の胴部の下部が発光して異物検出の妨げとなるのを防止している。
また、上記各載置台７を回転駆動する回転機構１０は、上記載置台７よりも半径方向内方側の位置において回転体６に駆動軸２９を鉛直下方に向けて取付けたサーボモータ３０と、該サーボモータ３０の駆動軸２９の下端に取付けたベルト車３１と、上記中空回転軸２２の下端に取付けたベルト車３２と、さらに上記ベルト車３１、３２間に掛け渡したベルト３３とを備えている。このとき、図１に示すように、上記ベルト３３は隣接する２つの載置台７のベルト車３２に掛け渡してあり、１台のサーボモータ３０によって２つの載置台７を同時に同一方向に回転駆動できるようにしている。
【０００８】
次に、上記検査区間Ａに設けた３台の撮影手段１１、１２、１３について説明する。各撮影手段１１、１２、１３は何れも同一の構成を有しているので、最も上流側に設けられた撮影手段１１のみの構成について説明し、他の２台の撮影手段１２、１３の説明は省略する。
図３ないし図５に示すように、上記第１撮影手段１１は、上記回転体６とほぼ同じ高さの固定テーブル３５の上端に鉛直方向にむけて取付けた支持ロッド３６と、この支持ロッド３６の上部に半径方向内方にむけて取付けたくさび形のブラケット３７と、このブラケット３７の一側面に斜め下方に向けた状態で取付けた板状部材３８と、正面から見て板状部材３８の左寄りの位置にこれと平行して取付けたサーボモータ３９と、下方に突出されたサーボモータ３９の駆動軸に板状部材３８と平行して取付けられ、斜め下方に位置する容器２を撮影する追従ミラー４０と、上記支持部材３８の右端の下方位置において斜め上方にむけて設けられ、上記追従ミラー４０に映った容器２を撮影する反射ミラー４１と、上記支持部材３８の右端の上方位置において鉛直下方にむけて取付けられ、上記反射ミラー４１で撮影された容器２を撮影するＣＣＤカメラ４２とを備えている。
上述した構成から理解されるように、本実施例では撮影手段１１によって斜め下方に位置する容器２を撮影しているので、当該撮影手段１１では盛り上がった底部２ａの表面全体を含む映像を撮影することができるようになっている。
そして上記ＣＣＤカメラ４２は、追従ミラー４０が一作動する間に同一容器２を４回撮影することができるようになっており、この４回の撮影により回転される容器２の全周の映像を得ることができるようになっている（図６ないし図９参照）。
【０００９】
次に、上記撮影手段１１によって撮影された４回分の映像について説明する。なお、上記撮影手段１２および撮影手段１３において撮影される映像も基本的には撮影手段１１と同様な映像である。
先ず図６は、撮影手段１１において一番最初に撮影された映像である。この図６の中では、容器２のほぼ中間高さ位置にある浮遊した異物Ｒ１が光るとともに、また底部２ａの中心付近を回転している異物Ｒ２および追従ミラー４０から見て反対側のへりにある異物Ｒ３と、さらに追従ミラー４０から見て容器２の底部２ａのへりの手前側部分Ｒ４とが光って見えるようになる。
上記図６に対して容器２が矢印方向にほぼ９０度回転された状態を撮影した図７では、図６と比較した場合に、へりの手前側部分Ｒ４の光についてはほとんど変化は見られない。これに対し、浮遊する異物Ｒ１の光、底部２ａの中心に沈む異物Ｒ２の光およびへりを回転する異物Ｒ３の光はそれぞれ図６の状態と異なっており、特に異物Ｒ３については底部２ａの反対側から手前側に大きく移動している。
また、図６に対して容器２が矢印方向に１８０度回転された状態を撮影した図８では、図７と比較した場合に、へりの手前側部分Ｒ４の光についてはほとんど変化は見られない。これに対し、浮遊する異物Ｒ１の光、底部２ａの中心に沈む異物Ｒ２の光およびへりを回転する異物Ｒ３の光はそれぞれ図７の状態と異なっており、特に異物Ｒ３は矢印方向に大きく移動してへりＲ４の光の範囲内に位置してしており、このときにはへりの手前側部分Ｒ４の光と同化しているため見えることはない。
さらに、図６に対して容器２が矢印方向に２４０度回転された状態を撮影した図９では、図８と比較した場合に、へりの手前側部分Ｒ４の光についてはほとんど変化は見られない。これに対し、浮遊する異物Ｒ１の光、底部２ａの中心に沈む異物Ｒ２の光およびへりを回転する異物Ｒ３の光はそれぞれ図８の状態と異なっており、特に異物Ｒ３は矢印方向に大きく移動してへりの手前側部分Ｒ４の光から脱出して底部２ａの反対側に移動している。
ところで、上記図６ないし図９の各映像において、容器２の底部２ａの中心部分の点線とへりの手前側部分Ｒ４とで囲まれる楕円部分Ｒ５が薄暗く発光するようになる。しかしながらこの楕円部分Ｒ５の光は異物Ｒ２等の光と比較して大幅に照度が劣っているので、この楕円部分Ｒ５内に含まれる異物Ｒ２を検出するには後述する２値化変換部４５の基準値（照度）を楕円部分Ｒ５の照度よりも高く設定しておけば、２値化するときに異物Ｒ２の光のみを検出することができるようになる。また、異物Ｒ１、Ｒ３およびへりＲ４の光も楕円部分Ｒ５の光よりも強いので、問題なくこれらの光を検出することができる。
【００１０】
次に、上記撮影手段１１によって撮影された映像から充填液中に混入する異物を検出して製品の良否を判別する判別装置１４の構成について説明する。
上記判別装置１４は、各撮影手段１１、１２、１３ごとにそれぞれ一台づつ設けられており、これら各判別装置１４によって独自に異物の検出を行なっている。各判別装置１４は同一の構成を有しているので、上流側の撮影手段１１により撮影された撮影データから製品の良否を判別する判別装置１４について説明する。
図１０において、上記ＣＣＤカメラ４２から順次入力される図６ないし図９の撮影データのアナログ信号Ｓ１はＡ／Ｄ変換部４４において順次デジタル信号Ｓ２に変換され、変換が終了したデジタル信号Ｓ２はそれぞれ４つある２値化変換部４５のいずれか一つに入力されるようになっている。
上記各２値化変換部４５では、それぞれ入力されたデジタル信号Ｓ２を予め定めた基準値（薄暗く光る楕円部分Ｒ５の照度よりも高く設定している）に基づいて各デジタル信号Ｓ２を比較して、基準値よりも小さければ黒画素（値０）、また基準値よりも大きければ白画素（値１）として２値化する。
そして、各２値化変換部４５は上記２値化処理が終了したらデータＳ３をそれぞれデータ加算部４６に入力するようになっており、このデータ加算部４６では各データＳ２を後述する加算処理を行なって合成データＳ４を作成するようになっている。
上記加算処理は、先ず、１番目に入力されたデータ１と２番目に２つのデータＳ２を記憶部から読込み同じ位置にある画素ごとに加算処理を行なう。すなわち、同じ位置にある画素が共に白画素１であれば１＋１→１の白画素１として処理し、また白画素１と黒画素０であれば１＋０→１の白画素１として処理し、さらに画像が同じ黒画素０であれば０＋０→０の黒画素として処理するようになっている。そして、データＳ１とデータＳ２の加算処理が終了したら、次にその加算処理したデータに対して３番目のデータＳ３を加算し、最後に４番目のデータＳ４をデータＳ３まで加算されたデータに対して加算する。そして、上記図６から図９までの各データＳ２を加算すると図１２に示すような合成データＳ４が得られる。
そして、上記データ加算部４６により作成された合成画像のデータＳ４は、ヒストグラム作成部４７に入力され、またヒストグラム作成部４７には走査領域Ｅを設定する走査領域設定部４８からデータＳ５が入力される。
上記走査領域設定部４８は、予め所定の種類に応じた異なる走査領域が多数プログラムしてあり、その中で本実施例の容器と対応する走査領域Ｅが入力されるようになっている。このとき図１１に示すように、走査領域Ｅの横は容器２の胴部の内径よりも小さく設定され、他方、走査領域Ｅの縦は充填液の上端よりも高くかつ底部よりも低い位置に設定されている。
そしてヒストグラム作成部４７は、データ加算部４６によって２値化されたデータＳ４のうち、走査領域設定部４８により設定された走査領域Ｅ内のデータ（図１２の画像参照）を抽出し、その抽出したデータについて下の段の画素から順次上の画素まで横方向に走査して図１２の右側に示すようなヒストグラムを作成する。
上記ヒストグラム作成部４７によって作成されたヒストグラムのデータＳ６は、底部検出部４９と後述する異物検出部５０とにそれぞれ入力される。この底部検出部４９は入力されたヒストグラムを下方の階級１’から予め定められた底部検出用基準値と比較しながら順次上方にチェックしていき、階級の値が底部検出用基準値を上回ってから底部検出用基準値よりも小さくなる値を容器２の底部２ａの上端として検出するようになっている。本実施例では底部検出用基準値を８に設定してあり、この底部検出用基準値８を下回った値の階級、すなわちヒストグラムの下から数えて４つ目の階級４’が容器２の底部２ａの上端となる。
そしてヒストグラムにおける容器２の底部２ａの上端が検出されたら、底部検出部４９はその時点で検出を中止し、異物検出部５０に求めた底部の上端の階級４’のデータＳ７を入力する。
上記データＳ７が入力された異物検出部５０では、先にヒストグラム作成部４７より入力されたヒストグラムからデータＳ７の階級４’よりも上の方の階級５’〜階級２０’のみを抽出し、抽出した階級５’から階級２０’までの値を数字の小さい階級から順次チェックして値が検出された階級とその値の数値を記憶する。本実施例では階級５’から階級９’までの間でそれぞれ連続して値が検出され、またこれとは間隔を開けて階級１４’から階級１７’までの間で連続して値が検出されたことを記憶する。
そして上記異物検出部５０は、先ず先に検出された階級５’から階級８’までの連続する値について異物か否かを異物検出用基準値と比較して判別する。この異物検出用基準値としては、先に本出願人より出願された特開平６−２７０４４号公報に記載された設定値を用いることができる。
すなわち、上記公報では異物検出用基準値として、下限設定値Ａｐｅを３、上限設定値Ｂｐｅを６、さらに最上限設定値Ｃｐｅを１０とし、また上記下限設定値Ａｐｅ３よりも高く上限設定値Ｂｐｅ６よりも低い値が上下に連続する階級の数の設定値Ｄｓｃを４、上限設定値Ｂｐｅ６よりも高く最上限設定値Ｃｐｅ１０よりも低い値が上下に連続する階級の数の設定値Ｅｓｃを３、さらに最上限設定値Ｃｐｅ１０よりも高く上下に連続する階級の数の設定値Ｆｓｃを２としている。
そして上記公報では上記異物検出用基準値を基にして、白画素の値が下限設定値Ａｐｅ３よりも高く上限設定値Ｂｐｅ６よりも低く上下に連続する階級の数が設定値Ｄｓｃ４よりも小さいときには充填液に混入する泡と判別し、また白画素の値が下限設定値Ａｐｅ３よりも高く上限設定値Ｂｐｅ６よりも低く上下に連続する値の数が設定値Ｄｓｃ４よりも大きいときには比重の軽い異物であると判別する。さらにまた、白画素の値が上限設定値Ｂｐｅ６よりも高く最上限設定値Ｂｐｅ１０よりも低く上下に連続する値の数が設定値Ｅｓｃ２よりも大きいときには比重の重い異物と判別し、上述した何れにも該当しないものは容器２自体の傷と判別するようになっている。
以上の条件と抽出されたデータＳ７を比較してみた場合、容器２の下側である階級５’から階級９’の範囲の白画素ではＡｐｅ：３以上Ｂｐｅ：６以下の値の数が３つ以上あるため、異物検出部５０は比重の重たい異物が混入していると判断し、後は上方の値１４’から値１７’の白画素については判別を中止し、リジェクト装置１８に異物が混入する容器２の位置のデータＳ８を入力する。
これにより異物検出部５０において、具体的には検出手段１２の判別装置または検出手段１３の判別装置のいずれか一台でも不良と判別された当該容器２はリジェクト装置１８によりリジェクトされて正常なラインから排出される。
【００１１】
なお、本実施例では比重の重い異物が混入していることが検出されたため、これよりも上方にある階級１４’から階級１７’の白画素については判別を行なわなかったが、上記階級５’から階級９’までの白画素がなかった場合には階級１４’から階級１７’についての判別を行なうことになる。
【００１２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、従来は検出することができなかった底部の方に沈む比重の重い異物を検出することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図。
【図２】載置台７と駆動手段を示す断面図。
【図３】撮影手段１１を示す拡大平面図。
【図４】撮影手段１１を示す左側面図。
【図５】撮影手段１１を示す正面図。
【図６】ＣＣＤカメラ４２によって撮影された映像を示す容器２の斜視図。
【図７】図６から９０度回転されたときの容器２を示す斜視図。
【図８】図６から１８０度回転されたときの容器２内部を示す斜視図。
【図９】図６から２４０度回転されたときの容器２内部を示す斜視図。
【図１０】判別装置１４のブロック図。
【図１１】図６から図９の画像を加算処理した合成画像を示した図。
【図１２】合成画像とヒストグラムを示した図。
【符号の説明】
１…異物検査装置              ２…容器
２ａ…底部                    ６…回転体
７…載置台                    １１、１２、１３…撮影手段
１４…判別装置                １８…リジェクト装置
２６…光源                    ４０…追従ミラー
４２…ＣＣＤカメラ            ４４…Ａ／Ｄ変換部
４５…２値化変換部            ４６…画像加算部
４７…ヒストグラム作成部      ４８…検査領域設定部
４９…底部検出部              ５０…異物検出部
【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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