(57)【要約】【課題】洗浄で壜が濡れている場合においても、良好な擦傷検出を行う。【解決手段】ランプ２１は、壜１の壜口を通して壜１の内部に挿入される。ランプ支持部２２は、ランプ２１への給電線を備え、ランプ２１を壜１の内部に支持する。カメラ１０は、エリアＣＣＤを備えており、壜１の外部に配置されている。また、遮光板２３は、ランプからの直接光がカメラ１０に受光されないように、壜１とカメラ１０の間に配置されている。壜１に擦傷部２がある場合には、一部の光は擦傷部２で拡散され、その一部はカメラ１０のエリアＣＣＤに入射し、明るい画像を得ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
壜の表面の擦傷を検査する壜検査装置であって、
前記壜の内部から外部へ向かう光を照射する照射手段と、
前記照射手段によって照射された光であって、前記壜の表面の擦傷によって拡散された光を前記壜の外部で受光する受光手段と、
前記受光手段からの出力に基づいて、前記壜の表面の擦傷の有無と程度を評価する評価手段と、
を備えたことを特徴とする壜検査装置。
【請求項２】
前記照射手段は、前記壜の内部の略中央部に配置された略点光源であることを特徴とする請求項１に記載の壜検査装置。
【請求項３】
前記照射手段と前記受光手段との間に配置され、
前記照射手段によって照射された光が直接前記受光手段に入射しないように遮光する遮光手段であって、前記壜の表面の擦傷部から前記受光手段への光路は遮光しない遮光手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の壜検査装置。
【請求項４】
前記壜を載せる台座を備え、
前記照射手段は、前記壜の開放口部より底面に向かって光を照射する光源であり、
前記受光手段は、前記照射手段によって照射された光であって、前記壜の底面部もしくは前記台座表面にて乱反射した後に前記壜の表面の擦傷によって拡散された光を受光することを特徴とする請求項１に記載の壜検査装置。
【請求項５】
前記台座は、前記壜の底面部が接する領域のうち少なくとも一部が光拡散性の反射部材で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の壜検査装置。
【請求項６】
前記照射手段は、前記壜の表面の擦傷の内側にレーザービームを照射することを特徴とする請求項１に記載の壜検査装置。
【請求項７】
前記照射手段は、前記レーザービームを前記壜の開放口部から入射して前記壜の表面の擦傷の内側に照射することを特徴とする請求項６に記載の壜検査装置。
【請求項８】
前記照射手段は、前記レーザービームを前記壜の胴部から入射して前記壜の表面の擦傷の内側に照射することを特徴とする請求項６に記載の壜検査装置。
【請求項９】
前記レーザービームがライン状に形成され、その長手方向が前記壜の開放口部から底面部に向かう方向になるように照射されることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の壜検査装置。
【請求項１０】
前記壜を基準として前記受光手段と反対側の位置であって、前記壜から所定の距離の位置に、光を吸収するための黒色の壁を配置することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の壜検査装置。
【請求項１１】
前記受光手段はエリアセンサーを備えたカメラであり、
前記評価手段は、前記カメラで撮影された画像の所定のエリアについて評価することにより前記壜の表面の擦傷の有無と程度を評価することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の壜検査装置。
【請求項１２】
前記受光手段はフォトセンサーであり、
前記評価手段は、前記フォトセンサーの出力信号の大きさに基づいて前記壜の表面の擦傷の有無と程度を評価することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の壜検査装置。
【請求項１３】
前記壜は、ウレタンコーティングされたガラス壜であることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の壜検査装置。
【請求項１４】
前記壜が洗浄液もしくは水で濡れた状態であることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の壜検査装置。
【請求項１５】
壜の表面の擦傷を検査する壜検査方法であって、
前記壜の内部から外部へ向かう光を照射する照明工程と、
前記照明工程によって照射された光であって、前記壜の表面の擦傷によって拡散された光を前記壜の外部で受光する受光工程と、
前記受光工程からの出力に基づいて、前記壜の表面の擦傷の有無と程度を評価する評価工程と、
を備えたことを特徴とする壜検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は壜検査装置及び壜検査方法に係り、特に洗浄で壜が濡れている場合において、壜表面の擦傷を検査する壜検査装置及び壜検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リサイクル使用する壜は、特許文献１にも記載があるように、使用を重ねるにつれて胴部にリング状の擦傷がついてくる。特に、表面にウレタンコーティングされた牛乳用ガラス壜は、ウレタンの硬度が低いために擦傷が発生しやすい。これらの擦傷は光拡散性を有するため、傷の程度が所定の限度を超えると一般照明下でも白化して目視確認できるようになる。したがって、壜の外部からの照明による反射、もしくは、壜全体を透過させて透過散乱光を受光するような構成でも、その光散乱性を利用して擦傷検出がある程度可能である。このように、従来の壜の光学的検査においては、照明（投光）及び受光を壜の外部から行っていた。
【特許文献１】特開平８−１４５９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、目立たない擦傷や壜が洗浄液等で濡れた状態における擦傷については、上記のような構成では光の拡散性が極度に減少してしまうため、十分な検出ができないという欠点があった。
【０００４】
また、特許文献１には、錫がコーティングされ、水で濡れている壜の擦傷検査装置が記載されているが、この検査装置は、錫コーティングでない壜では擦傷が検出できないという問題点があった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、擦傷の光拡散性が弱い状態においても、高い検出力を持つ壜検査装置及び壜検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために請求項１に記載の壜検査装置は、壜の表面の擦傷を検査する壜検査装置であって、前記壜の内部から外部へ向かう光を照射する照射手段と、前記照射手段によって照射された光であって、前記壜の表面の擦傷によって拡散された光を前記壜の外部で受光する受光手段と、前記受光手段からの出力に基づいて、前記壜の表面の擦傷の有無と程度を評価する評価手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
これにより、壜が洗浄されて濡れた状態においても、擦傷の有無と程度を検査することができる。
【０００８】
請求項２に示すように請求項１に記載の壜検査装置において、前記照射手段は、前記壜の内部の略中央部に配置された略点光源であることを特徴とする。
【０００９】
これにより、簡単に壜の内部から外部へ向かう光を照射することができる。
【００１０】
請求項３に示すように請求項１または２に記載の壜検査装置において、前記照射手段と前記受光手段との間に配置され、前記照射手段によって照射された光が直接前記受光手段に入射しないように遮光する遮光手段であって、前記壜の表面の擦傷部から前記受光手段への光路は遮光しない遮光手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
これにより、受光手段は擦傷によって拡散された光だけを受光することができる。
【００１２】
請求項４に示すように請求項１に記載の壜検査装置において、前記壜を載せる台座を備え、前記照射手段は、前記壜の開放口部より底面に向かって光を照射する光源であり、前記受光手段は、前記照射手段によって照射された光であって、前記壜の底面部もしくは前記台座表面にて乱反射した後に前記壜の表面の擦傷によって拡散された光を受光することを特徴とする。
【００１３】
これにより、簡単に壜の内部から外部へ向かう光を照射することができる。
【００１４】
請求項５に示すように請求項４に記載の壜検査装置において、前記台座は、前記壜の底面部が接する領域のうち少なくとも一部が光拡散性の反射部材で構成されていることを特徴とする。
【００１５】
これにより、壜底から直進して底面外部へ出る光を乱反射させて、再度壜の内部へ入れることができる。
【００１６】
請求項６に示すように請求項１に記載の壜検査装置において、前記照射手段は、前記壜の表面の擦傷の内側にレーザービームを照射することを特徴とする。
【００１７】
これにより、擦傷部においてレーザービームを拡散させることができる。
【００１８】
請求項７に示すように請求項６に記載の壜検査装置において、前記照射手段は、前記レーザービームを前記壜の開放口部から入射して前記壜の表面の擦傷の内側に照射することを特徴とする。
【００１９】
これにより、簡単に壜の内部から外部へ向かう光を照射することができる。
【００２０】
請求項８に示すように請求項６に記載の壜検査装置において、前記照射手段は、前記レーザービームを前記壜の胴部から入射して前記壜の表面の擦傷の内側に照射することを特徴とする。
【００２１】
これにより、簡単に壜の内部から外部へ向かう光を照射することができる。
【００２２】
請求項９に示すように請求項６から８のいずれかに記載の壜検査装置において、前記レーザービームがライン状に形成され、その長手方向が前記壜の開放口部から底面部に向かう方向になるように照射されることを特徴とする。
【００２３】
これにより、壜の表面の幅の広い擦傷について評価することができる。
【００２４】
請求項１０に示すように請求項１から９のいずれかに記載の壜検査装置において、前記壜を基準として前記受光手段と反対側の位置であって、前記壜から所定の距離の位置に、光を吸収するための黒色の壁を配置することを特徴とする。
【００２５】
これにより、余計な光の影響を受けずに、壜の表面の擦傷の有無と程度を評価することができる。
【００２６】
請求項１１に示すように請求項１から１０のいずれかに記載の壜検査装置において、前記受光手段はエリアセンサーを備えたカメラであり、前記評価手段は、前記カメラで撮影された画像の所定のエリアについて評価することにより前記壜の表面の擦傷の有無と程度を評価することを特徴とする。
【００２７】
これにより、簡単に壜の表面の擦傷の有無と程度を評価することができる。
【００２８】
請求項１２に示すように請求項１から１０のいずれかに記載の壜検査装置において、前記受光手段はフォトセンサーであり、前記評価手段は、前記フォトセンサーの出力信号の大きさに基づいて前記壜の表面の擦傷の有無と程度を評価することを特徴とする。
【００２９】
これにより、簡単に壜の表面の擦傷の有無と程度を評価することができる。
【００３０】
請求項１３に示すように請求項１から１２のいずれかに記載の壜検査装置において、前記壜は、ウレタンコーティングされたガラス壜であることを特徴とする。
【００３１】
請求項１４に示すように請求項１から１３のいずれかに記載の壜検査装置において、前記壜が洗浄液もしくは水で濡れた状態であることを特徴とする。
【００３２】
前記目的を達成するために請求項１５に記載の壜検査方法は、壜の表面の擦傷を検査する壜検査方法であって、前記壜の内部から外部へ向かう光を照射する照明工程と、前記照明工程によって照射された光であって、前記壜の表面の擦傷によって拡散された光を前記壜の外部で受光する受光工程と、前記受光工程からの出力に基づいて、前記壜の表面の擦傷の有無と程度を評価する評価工程とを備えたことを特徴とする。
【００３３】
これにより、壜が洗浄されて濡れた状態においても、擦傷の有無と程度を検査することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、高感度に擦傷を検出することができ、特に、洗浄で壜が濡れている場合において良好な検査が可能となる壜検査装置及び壜検査方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明は、「光の進行方向が壜内部から壜の外部に向かう照明」とすることで、濡れた状態においても良好な検出ができるようにしたものである。
【００３６】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本明細書における検査対象は、ガラス壜をウレタンコーティングした牛乳壜である。ウレタンは表面が比較的軟らかく、リサイクルして使用すると壜の輸送時などに壜同士の接触により胴部にリング状に擦傷が生じる。また、この擦傷は、牛乳壜の形状からその直径が最も大きい上下２箇所に発生する。
【００３７】
＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態の壜の擦傷検査装置の概略を示す図である。
【００３８】
同図に示すように、本実施の形態の壜の擦傷検査装置は、ランプ２１、ランプ支持部２２、遮光板２３、及びカメラ１０から構成されている。
【００３９】
ランプ２１は、壜１の壜口を通して壜１の内部に挿入される。ランプ支持部２２は、ランプ２１への給電線を備え、ランプ２１を壜１の内部に支持する。カメラ１０は、エリアＣＣＤを備えており、壜１の外部に配置されている。また、遮光板２３は、ランプからの直接光がカメラ１０に受光されないように、壜１とカメラ１０の間に配置されている。したがって、壜１の擦傷可能性位置２に擦傷がある場合には、一部の光は擦傷で拡散され、その一部はカメラ１０のエリアＣＣＤに入射し、明るい画像を得ることができる。
【００４０】
＜第２の実施の形態＞
図２は、第２の実施の形態の壜の擦傷検査装置の概略を示す図である。
【００４１】
本実施の形態の壜の擦傷検査装置は、光源として、光源ボックス２５に収納した図示しないランプの光を用いている。ランプの光は、ファイバーによるライトガイド２４にて導出され、ライトガイド２４の先端の出射口を壜１の壜口と略同じ高さに配置することにより、壜口から壜１の内部を照射する。
【００４２】
受光装置には１５０万画素のエリアＣＣＤを備えたカメラ１０を用いており、カメラ１０は、壜１の胴部が画面内に入るようなレンズおよび撮影距離を設定して、リング状擦り傷発生部位の略真横から撮影を行う。カメラ１０から見て壜１の背景側には、５０ｃｍ程度以上離れた位置に黒色壁を配置し、検査用光源以外の照明は何も点灯しない。画像処理装置１１は、カメラ１０で撮影した画像について、擦傷の有無や程度を評価する。
【００４３】
ここで、壜１の底内面の反射だけでは光の利用効率が低く、擦傷の拡散光強度が十分でない場合には、壜１の底面が接する台座２６を光拡散性の反射部材にしておくと、壜１の底面から直進して底面外部へ出て行ってしまう光を乱反射させて、再度壜１の内部へ入れることが出来て好ましい。この光拡散性の反射部材には、耐久性を考慮して、梨地状表面を持つ白いプラスチック板を用いるとよいが、特定の部材に限定されるものではなく、例えば光沢の少ない白い紙等を用いてもよい。
【００４４】
本実施の形態の壜の擦傷検査装置においてカメラ１０で得られた、擦傷３１のある壜１の画像を図３に示す。同画像においては、壜１の胴部の擦傷３１がライン状の光の帯となって明るく撮像されている。実際の擦傷３１は壜１の外周に複数発生するために、これらの擦傷３１は壜１の外周にリングを形成するが、同画像は壜１を真横から撮像しているために擦傷３１はライン状に撮像される。擦傷が多いほど、また擦傷が深いほど、透過散乱光が増え、擦傷３１は明るく撮像される。したがって、画像処理装置１１は、擦傷可能性位置２の付近において図３に示したような画面処理エリア３０を設け、そのエリア内で適当な輝度のしきい値を複数設けて２値化し、輝度毎に明るい部分の面積を評価することで擦傷の有無や程度を評価することができる。
【００４５】
＜第３の実施の形態＞
図４は、第３の実施の形態の壜の擦傷検査装置の概略を示す図である。
【００４６】
本実施の形態の壜の擦傷検査装置は、光源として、レーザービーム２７を用いている。レーザービーム２７を壜１の壜口から入射し、リング状の擦傷可能性位置２の片方（この例では下側）に、壜内部から外側に向かって照射する。受光装置としてフォトセンサー１２を用い、フォトセンサー１２は、レーザービーム２７の直接透過光軸上から外れた位置で透過拡散光を受光する。壜１の擦傷可能性位置２に擦傷がなく正常な場合には、ビームは殆んど拡散せず、壜１の壜壁を通過して進むので、フォトセンサー１２には入射しない。壜１の擦傷可能性位置２に擦傷がある場合には、擦傷によって散乱された光をフォトセンサー１２が受光し、受光量に応じた電気信号を出力する。画像処理装置１１は、電気信号の大きさに基づいて擦傷の有無および程度を判定する。
【００４７】
本実施の形態では、壜１の壜口からレーザービーム２７を入射したが、図５に示すように、壜１の胴部を介して入射してもよい。また、図６に示すように、レーザービーム２７を帯状に形成し、帯状のレーザービーム２７の長手方向が壜１の開放口部から底面部に向かう方向になるように壜１の胴部を介して入射してもよい。このように、帯状のレーザービーム２７を擦傷可能性位置２に照射することにより、擦傷可能性位置２の幅が縦方向に広い場合であっても、適切に擦傷３１を検出することが可能となる。
【００４８】
また、照射手段と受光手段として、第１の実施の形態及び第２の実施の形態においてはランプ２１とカメラ１０を、第３の実施の形態においてはレーザービーム２７とフォトセンサー１２を用いているが、この組み合わせに限定されるものではない。
【００４９】
さらに、壜１を回転する、受光手段であるカメラ１０やフォトセンサー１２を移動する、カメラ１０やフォトセンサーを複数配置して照射方向を切り替える等の処理を行い、壜１の擦傷可能性位置２を多方向から検査してもよい。
【実施例】
【００５０】
［擦傷の光拡散メカニズム］
擦傷のモデルとして半透過性のスリガラスを用いた。スリガラスは乾燥状態では一般照明下で白く見える。これは、スリガラス表面の微細な凹凸により光が拡散反射しているためである。透過の場合も白く見えるのは拡散透過しているからである。
【００５１】
また、スリガラスを水で濡らすと光拡散性は弱くなり透けて見えるようになる。これは、表面の微細な凹凸をガラスと屈折率の値が近い水が埋めてしまい、拡散性を有するガラスと水との界面での反射が減少し、平滑な空気と水との界面およびガラスと空気との界面の透過もしくは反射が支配的になるからである。すなわち、濡れた状態においては、乾燥状態と比較して光の直透過率が高くなり、微細凹凸による光の拡散作用が小さくなる。
【００５２】
［考察］
拡散光を受光する場合、拡散しない元の光軸に近い方向（近軸）で受光する方が受光光量が多くなり一般的に有利である。すなわち、表面が同じ拡散特性をもつ材料であれば、入射光の方向にそのまま透過する直透過光量と、入射光の方向と正反対方向に反射する正反射光量とを比較して、光量の大きい方を選択した方が受光する拡散光量が大きくて有利となる。
【００５３】
スリガラスの濡れた状態の場合、直透過率が高く拡散作用が小さい状況なので、拡散反射光受光よりも透過拡散光受光の方が有利であると考えた。
【００５４】
［実験結果］
本願発明者によるスリガラスを用いた透過散乱光量と反射散乱光量の比較実験を以下に示す。
【００５５】
図７に、拡散反射光の測定の概略を示す。強度Ｉ０＝８００μＷのレーザービーム２７をスリガラス３の拡散面４に対して直角に照射し、拡散面に対して４５度の位置に配置したフォトセンサー１２が受光した拡散反射光の強度を測定する。この条件で、スリガラス３の拡散面が乾燥状態と濡状態との２種類について測定した。
【００５６】
また、図８に透過拡散光の測定の概略を示す。レーザービーム２７の強度はＩ０＝８００μＷであり、このレーザービーム２７をスリガラス３の拡散面４の反対側の面に対して直角に照射する。フォトセンサー１２がスリガラス３の拡散面に対して４５度の位置に配置されており、透過拡散光の強度を測定する。この条件で、拡散反射光の場合と同様に、スリガラス３の拡散面が乾燥状態と濡状態との２種類について測定した。
【００５７】
図７及び図８に示す測定の結果を図９の表に示す。各数値の単位は［μＷ］である。この表から、以下の結論が導き出せる。
１．スリガラス程度の拡散面であれば、拡散反射よりも透過拡散光の強度の方が強度が強い（ｃ＞ａ）
２．拡散面が濡れた状態であれば、上記１．はさらに顕著であり（ｄ＞ｂ）、かつ、乾燥状態に対する濡れ状態の光量減（比率）は、拡散反射よりも透過散乱の方が少ない（ｂ／ａ＜ｄ／ｃ）
このように、本実験より、擦傷の程度がスリガラスの拡散面と同程度の拡散性を有すると見なすと、「擦傷による拡散光の受光には、拡散反射光を受光するより透過拡散光を受光する方が、光量が大きく有利であり、これは拡散面が濡れた状態の場合により顕著である」ことが確認できた。
【００５８】
以上説明したように、本発明によれば、壜の内部から外側に向けて照射して擦傷による拡散光を効率よく受光出来るようにしたことで、特に洗浄で壜が濡れている場合において良好な検査が可能となる。
【００５９】
なお、本明細書では、ガラス壜をウレタンコーティングした牛乳壜を用いて説明したが、検査対象は牛乳壜に限られるものではなく、光を透過する壜であれば、半透明な壜や、色の付いた壜においても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、第１の実施の形態の壜の擦傷検査装置の概略を示す図である。
【図２】図２は、第２の実施の形態の壜の擦傷検査装置の概略を示す図である。
【図３】図３は、第２の実施の形態においてカメラ１０で得られた擦傷有りサンプルの画像である。
【図４】図４は、第３の実施の形態の壜の擦傷検査装置の概略を示す図である。
【図５】図５は、壜１の胴部を介したレーザービーム２７の入射を示す図である。
【図６】図６は、ライン状のレーザービーム２７の入射を示す図である。
【図７】図７は、スリガラスを用いた拡散反射光の測定の概略を示す図である。
【図８】図８は、スリガラスを用いた透過拡散光の測定の概略を示す図である。
【図９】図９は、スリガラスを用いた測定の結果を示す表である。
【符号の説明】
【００６１】
１…壜、２…擦傷可能性位置、３…スリガラス、４…拡散面、１０…カメラ、１１…画像処理装置、１２…フォトセンサー、２１…ランプ、２２…ランプ支持部、２３…遮光板、２４…ライトガイド、２５…光源ボックス、２６…台座、２７…レーザービーム、３０…画像処理エリア、３１…擦傷
【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】
2009192304.tif 000009
【図８】
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【図９】
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