(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
識別対象ビンの表層部を加熱する加熱工程と、
上記加熱による上記識別対象ビン表層部の光学的性質の変化を検出する検出工程と、
上記検出した光学的性質の変化に基づいて上記識別対象ビンが着色皮膜被覆ガラスビンであるか否かを判定する判定工程とを含む、着色皮膜被覆ガラスビン識別方法。
【請求項２】
上記加熱工程が、識別対象ビンにレーザ光を照射する工程からなり、
上記検出工程が、上記照射されたレーザ光が上記識別対象ビンにより反射されてなるレーザ光の光強度の時間的変化を検出する工程からなり、
上記判定工程が、上記検出したレーザ光の光強度の時間的変化に基づいて上記識別対象ビンが着色皮膜被覆ガラスビンであるか否かを判定する工程からなる、請求項１記載の着色皮膜被覆ガラスビン識別方法。
【請求項３】
上記加熱工程が、識別対象ビンにレーザ光を照射する工程からなり、
上記検出工程が、上記照射されたレーザ光が上記識別対象ビンを透過してなるレーザ光の光強度の時間的変化を検出する工程からなり、
上記判定工程が、上記検出したレーザ光の光強度の時間的変化に基づいて上記識別対象ビンが着色皮膜被覆ガラスビンであるか否かを判定する工程からなる、請求項１記載の着色皮膜被覆ガラスビン識別方法。
【請求項４】
上記検出工程が、上記加熱による上記識別対象ビンの外観変化を検出する工程からなり、
上記判定工程が、上記検出した外観変化に基づいて上記識別対象ビンが着色皮膜被覆ガラスビンであるか否かを判定する工程からなる、請求項１記載の着色皮膜被覆ガラスビン識別方法。
【請求項５】
上記加熱工程が、識別対象ビンをレーザ光又は火炎により加熱するものであり、
上記検出工程が、上記加熱による上記識別対象ビンの外観変化を、該識別対象ビンの画像を撮影することにより検出するものであり、
上記判定工程が、上記撮影した画像中の上記加熱処理の痕跡の有無に基づいて上記識別対象ビンが着色皮膜被覆ガラスビンであるか否かを判定するものである、請求項４記載の着色皮膜被覆ガラスビン識別方法。
【請求項６】
識別対象ビンの表層部を加熱する加熱手段と、
上記加熱による上記識別対象ビン表層部の光学的性質の変化を検出する検出手段と、
上記検出した光学的性質の変化に基づいて上記識別対象ビンが着色皮膜被覆ガラスビンであるか否かを判定する判定手段とを備えた着色皮膜被覆ガラスビン識別装置。
【請求項７】
上記加熱手段が、識別対象ビンにレーザ光を照射する手段からなり、
上記検出手段が、上記照射されたレーザ光が上記識別対象ビンにより反射されてなるレーザ光の光強度の時間的変化を検出する手段からなり、
上記判定手段が、上記検出したレーザ光の光強度の時間的変化に基づいて上記識別対象ビンが着色皮膜被覆ガラスビンであるか否かを判定する手段からなる、請求項６記載の着色皮膜被覆ガラスビン識別装置。
【請求項８】
上記加熱手段が、識別対象ビンにレーザ光を照射する手段からなり、
上記検出手段が、上記照射されたレーザ光が上記識別対象ビンを透過してなるレーザ光の光強度の時間的変化を検出する手段からなり、
上記判定手段が、上記検出したレーザ光の光強度の時間的変化に基づいて上記識別対象ビンが着色皮膜被覆ガラスビンであるか否かを判定する手段からなる、請求項６記載の着色皮膜被覆ガラスビン識別装置。
【請求項９】
上記検出手段が、上記加熱による上記識別対象ビンの外観変化を検出する手段からなり、
上記判定手段が、上記検出した外観変化に基づいて上記識別対象ビンが着色皮膜被覆ガラスビンであるか否かを判定する手段からなる、請求項６記載の着色皮膜被覆ガラスビン識別装置。
【請求項１０】
上記加熱手段が、識別対象ビンをレーザ光又は火炎により加熱するものであり、
上記検出手段が、上記加熱による上記識別対象ビンの外観変化を、該識別対象ビンの画像を撮影することにより検出するものであり、
上記判定手段が、上記撮影した画像中の上記加熱処理の痕跡の有無に基づいて上記識別対象ビンが着色皮膜被覆ガラスビンであるか否かを判定するものである、請求項９記載の着色皮膜被覆ガラスビン識別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、着色皮膜被覆ガラスビン識別方法及びその装置、特にいわゆるコーティング着色ガラスビンの識別方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、多くの市町村では、容器包装リサイクル法に基づいてガラスビンを資源ゴミとして回収し、再生業者に引き渡している。この際、ガラスビンを透明、茶色、その他の色の色別に分けて回収し、この色別に回収されたガラスビンを、再生業者で粉砕して溶かし、ガラスビンに再生している。
【０００３】
この場合、透明ガラスビン、茶色ガラスビンは需要が多いため再利用率が高いが、その他の色のガラスビンは需要が少ないためゴミとして捨てられる場合が多く再利用率が低いという問題があった。また、透明ガラスビンに他の色のガラスビンが混入すると、それを再度透明ガラスビンの材料とするのが難しいという問題があった。
【０００４】
そこで、かかる問題を解決すべく、いわゆるコーティング着色ガラスビンが開発された。このコーティング着色ガラスビンは、透明なガラスビンの表面を、主成分がガラスビンと同様の無機材料、着色成分が有機色素からなる厚さ約１ミクロンの特殊な着色皮膜で覆ったもので、加熱する（例えば1400℃）と着色皮膜中の有機色素からなる着色成分が分解してガラスが透明に戻るため、透明ガラスビンと一緒に回収できるというものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このコーテイング着色ガラスビンが実用化された場合、コーテイング着色ガラスビンは透明ガラスビンと一緒に回収できるが、一般の着色ガラスビンは透明ガラスビンと一緒に回収できない。その一方、コーティング着色ガラスビンと一般の着色ガラスビンとは外観上見分けが付かない。そのため、ガラスビン回収時に、一般の着色ガラスビンが誤ってコーテイング着色ガラスビンとして透明ガラスビンと一緒に集められたり、あるいはコーテイング着色ガラスビンが誤って一般の着色ガラスビンに混入したりすることが想定される。
【０００６】
そこで、全ての着色ガラスビンがコーティング着色ビンに切り替わるまでは、ガラスビンの再利用過程において、コーティング着色ガラスビンを他のガラスビンから識別することが必要とされる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、着色皮膜被覆ガラスビン識別方法及びその装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る着色皮膜被覆ガラスビン識別方法及びその装置は、識別対象ビンの表層部を加熱し、上記加熱による上記識別対象ビン表層部の光学的性質の変化を検出し、上記検出した光学的性質の変化に基づいて上記識別対象ビンが着色皮膜被覆ガラスビンであるか否かを判定するものである（請求項１、６）。かかる構成とすると、レーザ光として例えばＹＡＧレーザ光を用いることにより、識別対象ビンが着色皮膜被覆ガラスビンである場合には、表層部の皮膜が加熱により除去されて内部のガラスビンが露出する。従って、加熱の前後で、その表層部の光学的性質が変化する。そのため、この光学的性質変化の有無に基づいて識別対象ビンが着色皮膜被覆ガラスビンであるか否かを判定することにより、着色皮膜被覆ガラスビンであるか否かを的確に識別することができる。また、上記判定のために光学的性質の変化を検出し、かつその光学的性質の変化を生じさせるために識別対象ビンを加熱するので、それら検出手段及び加熱手段を例えば非接触式とすることができ、それにより構成を簡素化することができる。
【０００９】
この場合、上記加熱を、識別対象ビンにレーザ光を照射することにより行い、上記検出を、上記照射されたレーザ光が上記識別対象ビンにより反射されてなるレーザ光の光強度の時間的変化を検出することにより行い、上記判定を、上記検出したレーザ光の光強度の時間的変化に基づいて上記識別対象ビンが着色皮膜被覆ガラスビンであるか否かを判定することにより行うようにしてもよく（請求項２、７）、また、上記加熱を、識別対象ビンにレーザ光を照射することにより行い、上記検出を、上記照射されたレーザ光が上記識別対象を透過してなるレーザ光の光強度の時間的変化を検出することにより行い、上記判定を、上記検出したレーザ光の光強度の時間的変化に基づいて上記識別対象ビンが着色皮膜被覆ガラスビンであるか否かを判定することにより行うようにしてもよい（請求項３、８）。かかる構成とすると、識別対象ビンの加熱、及び光学的性質変化による判定の双方にレーザ光を用いるので、一層、構成を簡素化することができる。
【００１０】
また、上記検出を、上記加熱による上記識別対象ビンの外観変化を検出することにより行い、上記判定を、上記検出した外観変化に基づいて上記識別対象ビンが着色皮膜被覆ガラスビンであるか否かを判定することにより行うようにしてもよい（請求項４、９）。
【００１１】
この場合、上記加熱を、識別対象ビンをレーザ光又は火炎により加熱することにより行い、上記検出を、上記加熱による上記識別対象ビンの外観変化を、該識別対象ビンの画像を撮影することにより行い、上記判定を、上記撮影した画像中の上記加熱処理の痕跡の有無に基づいて上記識別対象ビンが着色皮膜被覆ガラスビンであるか否かを判定することにより行うようにしてもよい（請求項５、１０）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１に係る着色皮膜被覆ガラスビン識別装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【００１３】
図１に示すように、着色皮膜被覆ガラスビン識別装置１は、レーザ光照射装置（加熱手段）２、ディテクタ（検出手段）５、及び制御装置（判定手段）８を備えている。
【００１４】
レーザ光照射装置２は、レーザ光を発生するレーザ光発生器３、及びレーザ光発生器３で発生したレーザ光を識別対象ビン９に向けて照射する照射ヘッド４を有している。レーザ光発生器３にはＹＡＧレーザが用いられる。ＹＡＧレーザによるレーザ光であればガラスビンを透過するためガラスビンが溶融することはないが、例えばＣＯ2レーザによるレーザ光であるとガラスビンに吸収されるためガラスビンが溶融してしまうからである。この場合、レーザ光には、例えば、約１μｍの波長のものが用いられる。また、照射ヘッド４からのレーザ光10は、識別対象ビン９の外周面に対し斜めに照射される。
【００１５】
ディテクタ５は、識別対象ビン９で反射されたレーザ光11の光強度を検出する光センサ６、及び光センサ６から出力される光強度信号を増幅等する検出回路７を有している。光センサ６はフォトダイオード等で構成される。
【００１６】
制御装置８は、ＣＰＵ等の演算装置で構成され、レーザ光発生器３に制御信号を出力してそのレーザ光の発生タイミング等を制御するとともに、検出回路７から入力される光強度信号に基づいて、識別対象ビン９がコーティング着色ガラスビン（着色皮膜被覆ガラスビン）であるか否かを判定し、その判定結果を判定信号12として出力する。判定信号12は、例えば、表示装置（図示せず）に入力されて、上記判定結果を表示するのに利用され、あるいは、仕分け装置（図示せず）に入力されて、コーティング着色ガラスビンと他のガラスビンとを仕分けするのに利用される。なお、レーザ光から目を保護するため、着色皮膜被覆ガラスビン識別装置１全体（少なくともレーザ光照射装置２、識別対象ビン９、ディテクタ５周辺のレーザ光経路周辺）をカバーで覆うのが好ましい。
【００１７】
次に、以上のように構成された着色皮膜被覆ガラスビン識別装置の動作（着色皮膜被覆ガラスビン識別方法）を図１、図２を用いて説明する。
【００１８】
図２は、光センサ６から出力される光強度信号の時間的変化の典型的なパターンを示すグラフであって、(a)は識別対象ビンがコーティング着色ガラスビンである場合のパターンを示すグラフ、(b)は識別対象ビンが透明ガラスビンである場合のパターンを示すグラフ、(c)は識別対象ビンが一般の着色ガラスビンである場合のパターンを示すグラフである。
【００１９】
図１、図２において、制御装置８がレーザ光を発生するよう制御信号を出力すると、レーザ光発生回路３がレーザ光を発生し、その発生したレーザ光が照射ヘッド４から識別対象ビン９の外周面に照射される(10)。この照射されたレーザ光10は、識別対象ビン９で反射されて(11)、光センサ６に入射する。光センサ６は、この入射したレーザ光11の光強度を検出して、これを光強度信号として出力する。この出力された光強度信号は検出回路を経て制御装置８に入力される。
【００２０】
制御装置８は、この入力された光強度信号に基づいて、識別対象ビン９がコーティング着色ガラスビンであるか否かを、以下のように判定する。
【００２１】
識別対象ビン９がコーティング着色ガラスビンである場合、光強度信号は図２(a)に示すように変化する。すなわち、時刻t0でレーザ光10の照射が開始されると、その照射されたレーザ光10はコーティング着色ガラスビンの表層部である着色皮膜にほとんど吸収され、ほとんど反射されない。従って、その着色皮膜の温度が上昇する一方、光センサ６で検出されるレーザ光11の光強度は略ゼロとなる。そして、時刻t1で着色皮膜の温度が特定の温度(例えば1400℃）に達すると、着色皮膜がダメージ（着色成分の分解、主成分の溶融等）を受け始め、それにより、レーザ光10が反射され始める。従って、光センサ６で検出されるレーザ光11の光強度が徐々に増加する。そして、時刻t2で着色皮膜が溶融等で除去される、あるいは完全に透明化すると、レーザ光10はある一定の割合で反射されることとなり、光センサ６で検出されるレーザ光11の光強度もある一定の値P1を維持する。
【００２２】
一方、識別対象ビン９が透明ガラスビンである場合、光強度信号は図２(b)に示すように変化する。すなわち、レーザ光10は上記一定割合で反射され、光センサ６で検出されるレーザ光11の光強度は上記一定値P1となる。
【００２３】
また、識別対象ビン９が一般の着色ガラスビンである場合、光強度信号は図２(c)に示すように変化する。すなわち、レーザ光10は透明ガラスビンの場合より低い一定割合で反射され、光センサ６で検出されるレーザ光11の光強度は透明ガラスビンの場合の値P1より低い一定値P2となる。この光強度の値P2は、着色の色によって異なり、ゼロとなる場合もあり得る。
【００２４】
そこで、制御装置８は、例えば、レーザ光を発生するよう制御信号を出力した時刻t0から時刻t2の間における光強度信号が所定量以上変化した場合に、識別対象ビン９がコーティング着色ガラスビンであると判定し、そうでない場合には識別対象ビン９がコーティング着色ガラスビンではないと判定する。そして、その判定結果を判定信号12として出力する。
【００２５】
これにより、識別対象ビン９がコーティング着色ガラスビンであるか否かを的確に識別することができる。そして、上記判定信号12を表示装置や仕分け装置に入力することにより、その判定結果を表示したりコーティング着色ガラスビンと他のガラスビンとを仕分けするのに利用したりすることができる。
【００２６】
図３はレーザ光の照射及び検出方法の変形例を模式的に示すブロック図である。この変形例では、照射ヘッド４からのレーザ光を識別対象ビン９の外周面に略垂直に照射し、その照射したレーザ光10のうち、識別対象ビン９を透過したレーザ光13の光強度を光センサ６で検出するようにしている点が図１のレーザ光の照射及び検出方法と異なっている。なお、本変形例でも、装置１全体をカバーで覆うのが好ましい。
【００２７】
図４は、識別対象ビンがコーティング着色ガラスビンである場合のレーザ光の透過状況を示す断面図、図５は光センサ６から出力される光強度信号の時間的変化の典型的なパターンを示すグラフであって、(a)は識別対象ビンがコーティング着色ガラスビンである場合のパターンを示すグラフ、(b)は識別対象ビンが透明ガラスビンである場合のパターンを示すグラフ、(c)は識別対象ビンが一般の着色ガラスビンである場合のパターンを示すグラフである。
【００２８】
図４、図５(a)に示すように、識別対象ビン９がコーティング着色ガラスビンである場合、時刻t0でレーザ光10が照射されると、まず、正面側の着色皮膜９aのレーザ光照射部分が加熱除去され、次いで、この加熱除去された部分Ａから透明ビンの周壁を透過したレーザ光により背面側の着色皮膜９aのレーザ光照射部分が加熱除去され、この加熱除去された部分Ｂを通過したレーザ光13が光センサ６に入射する。この加熱除去の過程において、まず時刻t3で部分的に透過したレーザ光13が光センサ６に入射し始め、時刻t4に至って全面的に透過したレーザ光13が光センサ６に入射する。このレーザ光10の透過過程に対応して光センサ６で検出される光強度も図５(a)に示すように変化し、図１の場合（図２(a)参照）とは立ち上がりの傾斜、最終値のレベル等が若干異なっている。また、図５(b)、図５(c)に示すように、識別対象ビンが、それぞれ、透明ガラスビン、一般の着色ビンである場合、光センサ６で検出されるレーザ光13の光強度の値はP3、P4であり、図１の場合（図５(b)、図５(c)参照）とはそのレベルが若干異なっている。
【００２９】
このように、本変形例と図１の場合とでは、光強度の検出対象が透過光と反射光という相違があるため、光強度の時間的変化が若干異なっている。しかし、そのパターン、すなわち時間的変化の傾向は、両者とも同様であるため、制御装置８を、図１の場合と同様に、時刻t0から時刻t4の間における光強度信号が所定量以上変化した場合に、識別対象ビン９がコーティング着色ガラスビンであると判定し、そうでない場合には識別対象ビン９がコーティング着色ガラスビンではないと判定するよう構成することにより、図１の場合と同様の効果を得ることができる。
実施の形態２
図６は、本発明の実施の形態２に係る着色皮膜被覆ガラスビン識別装置の構成を模式的に示すブロック図である。図６において図１と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【００３０】
図６に示すように、本実施の形態では、例えば、識別対象ビン９はベルトコンベア20上に載置されて移動する。また、本実施の形態に係る着色皮膜被覆ガラスビン識別装置21は、図１のディテクタ５に代えて撮像装置（検出手段）22を備えている。撮像装置22は、ＣＣＤカメラ等からなる撮像ユニット23、及び撮像ユニット23から出力される画像信号に所要の処理を施す画像処理回路24を有している。なお、本実施の形態でも識別装置21全体あるいは少なくともレーザ光照射装置２と識別対象ビン９周辺をカバーで覆うのが好ましい。
【００３１】
次に、以上のように構成された着色皮膜被覆ガラスビン識別装置の動作（着色皮膜被覆ガラスビン識別方法）を説明する。
【００３２】
制御装置25からの制御信号を受けて、照射ヘッド４は、ベルトコンベア20の上流側で識別対象ビン９にレーザ光10を照射する。撮像装置22は、ベルトコンベア20の下流側でこのレーザ光10を照射された識別対象ビン９の外観の画像を撮影し、その画像信号を、所要の処理（例えば、後述するレーザ光照射の痕跡26を明瞭化する処理等）施した上で制御装置25に入力する。制御装置25は、入力された画像信号に基づいて、識別対象ビン９がコーティング着色ガラスビンであるか否かを以下のように判定する。
【００３３】
識別対象ビン９がコーティング着色ガラスビンである場合、レーザ光10が照射されると、着色皮膜が溶融して除去されたり焦げたりして、その痕跡26が残る。一方、識別対象ビン９が透明ガラスビンや一般の着色ガラスビンである場合にはレーザ光10が照射されてもその痕跡は残らない。そこで、制御装置（判定手段）25は、入力される画像信号中にレーザ光10の照射の痕跡26が存在するか否かを判断し、存在する場合には、識別対象ビン９がコーティング着色ガラスビンであると判定し、存在しない場合には識別対象ビン９がコーティング着色ガラスビンではないと判定する。そして、その判定結果を判定信号12として出力する。
【００３４】
これにより、識別対象ビン９がコーティング着色ガラスビンであるか否かを的確に識別することができる。
【００３５】
なお、上記の説明では、識別対象ビン９をレーザ光10の照射により加熱したが、これをガスバーナ等の火炎で加熱してもよい。
【００３６】
また、上記実施の形態１、２では、本発明をいわゆるコーティング着色ガラスビンに適用したが、他の着色皮膜被覆ガラスビンにも本発明を同様に適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したような形態で実施され、着色皮膜被覆ガラスビンであるか否かを的確に識別することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る着色皮膜被覆ガラスビン識別装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】図１の光センサから出力される光強度信号の時間的変化の典型的なパターンを示すグラフであって、(a)は識別対象ビンがコーティング着色ガラスビンである場合のパターンを示すグラフ、(b)は識別対象ビンが透明ガラスビンである場合のパターンを示すグラフ、(c)は識別対象ビンが一般の着色ガラスビンである場合のパターンを示すグラフである。
【図３】レーザ光の照射及び検出方法の変形例を模式的に示すブロック図である。
【図４】識別対象ビンがコーティング着色ガラスビンである場合のレーザ光の透過状況を示す断面図である。
【図５】図３の光センサから出力される光強度信号の時間的変化の典型的なパターンを示すグラフであって、(a)は識別対象ビンがコーティング着色ガラスビンである場合のパターンを示すグラフ、(b)は識別対象ビンが透明ガラスビンである場合のパターンを示すグラフ、(c)は識別対象ビンが一般の着色ガラスビンである場合のパターンを示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態２に係る着色皮膜被覆ガラスビン識別装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【符号の説明】
１  着色皮膜被覆ガラスビン識別装置
２  レーザ光照射装置
３  レーザ光発生器
４  照射ヘッド
５  ディテクタ
６  光センサ
７  検出回路
８  制御装置
９  識別対象ビン
９a  着色皮膜
10  照射されたレーザ光
11  反射されたレーザ光
12  判定信号
13  透過したレーザ光
20  ベルトコンベア
21  着色皮膜被覆ガラスビン識別装置
22  撮像装置
23  撮像ユニット
24  画像処理回路
25  制御装置
【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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