(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測物体が所定の位置に送られてきたことを検知する検知手段と、前記観測物体の周囲に等角配置され該観測物体の像を上方に反射する複数の反射鏡と、前記検知手段からの信号により作動し、前記反射鏡により反射される観測物体の像を撮像する１台の電子カメラと、前記観測物体と電子カメラとの間の光路の途中に設けられ、前記複数の反射鏡と同数の等角面を有する等角錐プリズムと、前記電子カメラにより撮像された画像を処理し予め記憶している正常画像と比較して前記観測物体の外観を検査する画像処理装置とを具備し、
前記等角錐プリズムの頂点を光路の入射側、底面を前記電子カメラの前面に配置すると共に、
前記等角錐プリズムにより撮像画像の中心の回りに前記複数の反射鏡と同数の像を放射状に分布させる物品の外観検査装置であって、前記電子カメラと観測物体との間に複数の反射鏡からなる反射光学系を設け、前記電子カメラと観測物体との距離を増大させ、前記反射光学系にテレセントリック光学系を用いたことを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
前記電子カメラと前記反射光学系を１つのボックスの中に入れてなることを特徴とする請求項１記載の物品の外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば飲料充填機械により飲料が充填された容器の外観、あるいは機械加工製品等の工業製品の外観を検査する物品の外観検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に機械加工製品等の工業製品では、コンベアにより搬送される製品の外観を最終検査工程で正常か否かを検査している。例えばコンベア上の製品をカメラで撮像し、その画像を処理して外観が正常か否かを自動的にチェックし、正常な製品のみを出荷するようにしている。
【０００３】
図４は、飲料充填機械において、容器に定量の飲料を充填し、蓋をした後、最終検査工程で容器の外観が正常か否か、すなわち、容器に蓋が正しく装着されているか否かを検査する場合の例について示したものである。
【０００４】
図４において、１はコンベアで、このコンベア１により製品２が検査工程３に導かれる。上記製品２は、その前工程において、容器に一定量の飲料が充填され、その後、打栓機械により蓋（キャップ）４が装着されている。上記検査工程３には、製品２が所定の位置まで送られてきたことを検知するトリガセンサ５ａ、５ｂ、このトリガセンサ５ａ、５ｂからの信号により製品２の蓋４の部分を３方向から撮像する電子カメラ６ａ〜６ｃ、上記製品２を上方から照明する照明装置７等が設けられている。そして、上記電子カメラ６ａ〜６ｃにより撮像された画像は、それぞれ画像処理装置８ａ〜８ｃへ送られる。上記画像処理装置８ａ〜８ｃは、それぞれ処理画像を表示する表示装置９ａ〜９ｃを備えている。
【０００５】
上記画像処理装置８ａ〜８ｃは、電子カメラ６ａ〜６ｃにより撮像された画像をデジタル化して「０−２５５」で正規化した濃淡画像とし、画像のキャップ天面の陰影により生じる濃淡変化を検出し、予め記憶している正常画像と比較することにより、蓋部分の外観が正常か否か、すなわち蓋が正常に装着されているか否かを検査する。この検査の結果、不良品の場合はリジェクト装置（図示せず）を作動させてリジェクトし、正常の製品２のみを出荷する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来では、電子カメラ６ａ〜６ｃで撮像した画像を画像処理装置８ａ〜８ｃにより処理し、予め記憶している正常画像と比較することにより、製品２の外観が正常か否かを検査し、不良品の場合はリジェクト装置を作動させてリジェクトし、正常の製品２のみを出荷するようにしている。しかし、上記従来の検査方法では、製品２の側面を全周検査する場合、製品２の周囲に複数台の電子カメラ６ａ〜６ｃを設置して製品２を撮像しなければならず、また、それに伴って複数の画像処理装置８ａ〜８ｃを設ける必要があり、構成が複雑になると共に高価になるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、１台の電子カメラで製品の側面を全周検査することができると共に安価に構成し得る物品の外観検査装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、物品の外観検査装置にあって、観測物体が所定の位置に送られてきたことを検知する検知手段と、前記観測物体の周囲に等角配置され該観測物体の像を上方に反射する複数の反射鏡と、前記検知手段からの信号により作動し、前記反射鏡により反射される観測物体の像を撮像する１台の電子カメラと、前記観測物体と電子カメラとの間の光路の途中に設けられ、前記複数の反射鏡と同数の等角面を有する等角錐プリズムと、前記電子カメラにより撮像された画像を処理し予め記憶している正常画像と比較して前記観測物体の外観を検査する画像処理装置とを具備し、前記等角錐プリズムの頂点を光路の入射側、底面を前記電子カメラの前面に配置すると共に、前記等角錐プリズムにより撮像画像の中心の回りに前記複数の反射鏡と同数の像を放射状に分布させる物品の外観検査装置であって、前記電子カメラと観測物体との間に複数の反射鏡からなる反射光学系を設け、前記電子カメラと観測物体との距離を増大させ、前記反射光学系にテレセントリック光学系を用いたことを特徴とする。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、前記電子カメラと前記反射光学系を１つのボックスの中に入れてなることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００１３】
（参考例）
図１は、参考例の物品の外観検査装置を飲料充填機械に実施した場合を例として示したものである。
図１において、１はコンベアで、このコンベア１により観測物体である製品２が検査工程３に導かれる。上記製品２は、その前工程において、例えばガラスビンやＰＥＴボトル等の容器に一定量の飲料が充填され、その後、打栓機械により蓋４が装着されている。上記検査工程３には、製品２が所定の位置まで送られてきたことを検知するトリガセンサ５ａ、５ｂ及び上記製品２を上方から照明する例えばリング状の照明装置７が設けられると共に、コンベア１の一方の側部に撮像装置１１が設けられ、コンベア１の他方の側部には反射鏡１２ａ、１２ｂが配置される。
【００１４】
上記撮像装置１１は、ボックス１４内の一隅に電子カメラ１５が配置されると共に、他の三隅に例えばテレセントリック光学系からなる反射鏡１６ａ〜１６ｃが配置される。また、上記ボックス１４には、コンベア１側の上部、すなわち、コンベア１により搬送される製品２の蓋４に対向する部分に窓１７が設けられる。また、上記反射鏡１２ａ、１２ｂは、ボックス１４の窓１７から見て、所定位置に搬送されてきた製品２の蓋４の後方側部が写るように配置される。すなわち、コンベア１により製品２が検査工程３に送られてきた時に、製品２をトリガセンサ５ａ、５ｂにより検出して電子カメラ１５を作動させ、反射鏡１６ａ〜１６ｃを介してボックス１４の窓１７から製品２の蓋４部分を直接及び反射鏡１２ａ、１２ｂを介して撮像するように構成している。上記撮像装置１１は、ボックス１４内に反射鏡１６ａ〜１６ｃからなる光学系を配置すると共に、この光学系の最終部に電子カメラ１５を配置することによって、製品２との間に十分な撮像距離を確保し、十分な被写界深度が得られるようにしている。
【００１５】
そして、上記電子カメラ１５は、検査工程３に送られてきた製品２の蓋４部分の正面及び反射鏡１２ａ、１２ｂにより写される蓋４の後方側部の３点を撮像するもので、その画像は画像処理装置１８へ送られる。この画像処理装置１８は、処理画像を表示する表示装置１９を備えている。上記画像処理装置１８は、電子カメラ１５により撮像された画像をデジタル化して「０−２５５」で正規化した濃淡画像とし、画像のキャップ天面の陰影により生じる濃淡変化を検出し、予め記憶している正常画像と比較することにより、蓋部分の外観が正常か否かを検査する。そして、画像処理装置１８は、上記検査の結果、不良品の場合はリジェクト装置を作動させてリジェクトし、正常の製品２のみを出荷工程に送るように作動する。
【００１６】
上記の構成において、コンベア１により製品２が検査工程３に送られてくると、トリガセンサ５ａ、５ｂが製品２を検出し、トリガ信号を電子カメラ１５に出力する。電子カメラ１５は、トリガセンサ５ａ、５ｂからの信号により動作し、反射鏡１６ａ〜１６ｃを介して窓１７部分から製品２の蓋４部分の正面及び反射鏡１２ａ、１２ｂにより写される蓋４の後方側部を撮像し、その画像を画像処理装置１８へ出力する。この画像処理装置１８は、電子カメラ１５により撮像された画像をデジタル化し、すなわち２値化処理して「０−２５５」で正規化した濃淡画像とし、予め記憶している正常画像と比較することにより、蓋４部分の外観が正常か否か、例えば蓋４の形状（輪郭）に異常がないかどうか、蓋４が曲がって装着されていないかどうか、蓋４に形成されたスリットに異常がないかどうか、蓋４に亀裂が発生していないかどうか等を検査すると共に、その処理画像を表示装置１９に表示する。検査工程３の管理者は、上記表示装置１９に表示される画像から、撮像装置１１及び画像処理装置１８の動作状態を確認することができる。そして、画像処理装置１８は、上記検査の結果、不良品の場合はリジェクト装置を作動させてリジェクトし、正常の製品２のみを出荷工程に送るように作動する。
【００１７】
上記参考例によれば、１台の電子カメラ１５により製品２の側面を全周検査することができるので、構成を簡易化でき、安価に構成することができる。また、ボックス１４内に反射鏡１６ａ〜１６ｃを設けて撮像距離を長くしているので、被写界深度を深くでき、鮮明な画像を撮像することができる。この場合、十分な照明条件下で、絞りを絞ることによっても被写界深度を深くすることが可能である。また、反射鏡１６ａ〜１６ｃとしてテレセントリック光学系を用いることにより、製品２の搬送位置のずれ等によってピント合せの誤差があっても像倍率の変化を抑制でき、１台の電子カメラ１５にて製品２の全周計測が可能になる。
【００１８】
（第１実施形態）
次に本発明の第１実施形態について説明する。
図２は、本発明の第１実施形態に係る物品の外観検査装置の構成図である。この第１実施形態は、上記参考例において、検査工程３に搬送されてきた製品２の蓋４の周囲に複数例えば４個の反射鏡１２ａ〜１２ｄを等角配置すると共に、その反射光の途中、例えば電子カメラ１５の前面に上記反射鏡１２ａ〜１２ｄと同数の等角面を有する等角錐（正多角錐）プリズム２１を設けたものである。この場合、リング状の照明装置７の中央上部に反射鏡２２を配置し、４個の反射鏡１２ａ〜１２ｄに写った蓋４部分の像をボックス１４の窓１７部分に反射させている。
【００１９】
すなわち、電子カメラ１５により、等角錐プリズム２１、反射鏡１６ａ〜１６ｃ、窓１７、反射鏡２２からなる光路を介して、反射鏡１２ａ〜１２ｄに写った製品２の蓋４部分の像を撮像できるように構成している。このとき図３に示すように等角錐プリズム２１を電子カメラ１５の前面に配置することによって、電子カメラ１５の中央部に撮像される像を除去し、その外側に撮像される像を中心側に写るようにしている。
【００２０】
図３（ｂ）は等角錐プリズム２１がない場合に撮像される像を示したもので、中央部の蓋４の上面像が位置し、四隅に反射鏡１２ａ〜１２ｄに写る蓋４の側面像が位置している。図３（ｃ）は等角錐プリズム２１を設けた場合に撮像される像を示したもので、同図（ｂ）に示した電子カメラ１５の中央部に撮像される像が除去され、反射鏡１２ａ〜１２ｄに写る蓋４の側面像が放射状に分布した万華像となっている。すなわち、プリズムにおいては、図３（ａ）に示したようにスネルの法則に従って光が屈折し、光路が変化する。このため外側からきた光は内側に屈折し、内側の光は界面で全反射されたり、電子カメラ１５に写らない部分に投影され、斜線Ａに示す部分のみが電子カメラ１５に入光する。従って、等角錐プリズム２１を用いることにより、プリズムを用いない場合に比較して倍率の大きなレンズ系で撮像でき、撮像密度を向上して高い解像度を得ることができる。
【００２１】
そして、上記電子カメラ１５により撮像された像は、画像処理装置１８へ送られる。画像処理装置１８は、電子カメラ１５により撮像された４つの画像を第１実施形態の場合と同様にデジタル化して「０−２５５」で正規化した濃淡画像とし、予め記憶している正常画像と比較することにより、第１実施形態で示したように蓋４部分の外観に異常がないかどうかを検査すると共に、その処理画像を表示装置１９に表示する。そして、画像処理装置１８は、上記検査の結果、不良品の場合はリジェクト装置を作動させてリジェクトし、正常の製品２のみを出荷工程に送るように作動する。
【００２２】
上記第１実施形態では、検査工程３に搬送されてきた製品２の周囲に複数の反射鏡１２ａ〜１２ｄを等角配置し、この反射鏡１２ａ〜１２ｄに写った像を電子カメラ１５に導くと共に、その反射光の途中、例えば電子カメラ１５の前面に上記反射鏡１２ａ〜１２ｄと同数の等角面を有する等角錐プリズム２１を配置し、上記反射鏡１２ａ〜１２ｄに写った像を放射状に展開された万華像として撮像されるようにしたので、反射鏡１２ａ〜１２ｄを介して写される像は全て同じ大きさとなり、１台の電子カメラ１５で製品２の全周計測が可能になる。また、プリズムを配置することにより、電子カメラ１５の中央部に撮像される像を除去し、その外側に撮像される像が中心側に写るようにしているので、画面を有効に利用して高い解像度を得ることができる。また、反射鏡１６ａ〜１６ｃとしてテレセントリック光学系を用いることにより、参考例と同様に、製品２の搬送位置のずれ等によってピント合せの誤差があっても像倍率の変化を抑制でき、製品２を常に安定して計測することができる。
【００２３】
なお、上記参考例及び実施形態では、飲料充填装置において、容器に蓋４が正常に装着されているかどうかを検査する場合について説明したが、その他、一般の機械加工製品等の工業製品に対して、その製作された製品の外観が正常か否かを検査する場合においても、前記実施形態と同様にして実施し得ることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、検査工程に搬送されてきた製品の周囲に複数の反射鏡を等角配置し、この反射鏡に写った像を電子カメラに導くと共に、その反射光路の途中に上記反射鏡と同数の等角面を有する等角錐プリズムを配置し、上記反射鏡に写った像を放射状に展開された万華像として撮像するようにしたので、各反射鏡を介して写される像は全て同じ大きさとなり、１台の電子カメラで製品の全周計測が可能になる。また、上記プリズムを配置することにより、電子カメラの中央部に撮像される像を除去し、その外側に撮像される像が中心側に写るようにしているので、画面を有効に利用して高い解像度を得ることができる。そして、撮像装置の光路には、複数の反射鏡からなる反射光学系を設けて撮像距離を長くしているので、被写界深度を深くでき、鮮明な画像を撮像することができる。また、上記光路に設ける反射光学系としてテレセントリック光学系を用いたので、製品の搬送位置のずれ等によってピント合せの誤差があっても像倍率の変化を抑制でき、常に安定した計測が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例の係る物品の外観検査装置の構成図。
【図２】  本発明の第１実施形態に係る物品の外観検査装置の構成図。
【図３】  同実施形態における光学系の動作を説明するための図。
【図４】  従来における物品の外観検査装置の構成図。
【符号の説明】
１  コンベア
２  製品
３  検査工程
４  蓋
５ａ．５ｂ  トリガセンサ
７  照明装置
８ａ〜８ｃ  画像処理装置
９ａ〜９ｃ  表示装置
１１  撮像装置
１２ａ〜１２ｄ  反射鏡
１４  ボックス
１５  電子カメラ
１６ａ〜１６ｃ  反射鏡
１７  窓
１８  画像処理装置
１９  表示装置
２１  等角錐プリズム
２２  反射鏡
【図１】
0004361156.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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