JP6772071B2 - 検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、カップなどの検査対象物を検査するための検査装置に関する。

従来、例えば食品や飲料のカップなどの外観を検査する装置として特許文献１に示すような検査装置が知られている。こうした検査装置では、１つのラインセンサカメラによって、カップを回転させながら当該カップの内側面を撮像し、その撮像した画像を例えば基準画像と比較することによってカップの欠陥を検査している。

また、この検査装置では、ラインセンサカメラから死角となるカップのフランジの側面が映るようにフランジ撮影用鏡を配置し、そのフランジ撮影用鏡に映ったフランジの側面の像をラインセンサカメラで撮像している。

特開２００２−２１４１５４号公報

ところで、上述のような検査装置では、カップを照明するための光源が配置されていないため、ラインセンサカメラで撮像した画像が暗くなって、カップの検査精度が低下してしまうという問題がある。

また、この検査装置においては、たとえカップを照明するための光源をカップの上方位置に配置したとしても、フランジ撮影用鏡が２枚の平板状の鏡をＬ字状に組み合わせたもので構成されているため、光源からの照明光がフランジ撮影用鏡に遮られて、カップのフランジの側面におけるフランジ撮影用鏡によって遮光される部分の照明が不足する。この結果、フランジ撮影用鏡に映ったフランジの側面の像のラインセンサカメラによる撮像画像が暗くなって、フランジの側面の検査精度が低下するという問題がある。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、検査対象物を一度に複数の方向から精度よく検査することができる検査装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する検査装置は、検査対象物を照明する照明部と、前記検査対象物を第１方向から撮像可能な撮像部と、前記検査対象物を前記第１方向と交差する第２方向から映す鏡と、を備え、前記鏡は、前記撮像部によって撮像可能な撮像領域内であって前記照明部による前記検査対象物の照明を妨げない位置に配置され、前記撮像部は、前記検査対象物と前記鏡に映った前記検査対象物の像とを１つの画像として一度に撮像する。

この構成によれば、照明部による検査対象物の照明が鏡によって妨げられないので、照明部によって検査対象物が十分に照明される。このため、撮像部によって、検査対象物と鏡に映った検査対象物の像とを１つの画像として明るい状態で一度（一緒）に撮像することができる。したがって、検査対象物を一度に複数の方向から精度よく検査することが可能となる。

上記検査装置において、前記照明部は、環状をなしており、前記第１方向から見て前記撮像部を囲むように配置されていることが好ましい。
この構成によれば、撮像部によって撮像される検査対象物を照明部によって効果的に照明することが可能となる。

上記検査装置において、前記鏡は、前記第１方向から見て前記検査対象物を囲むように配置されていることが好ましい。
この構成によれば、検査対象物における撮像部によって直接撮像できない箇所の全てを、撮像部によって鏡を介して間接的に撮像することが可能となる。

上記検査装置において、前記鏡は、前記第１方向において前記検査対象物よりも前記撮像部側の位置に配置されていることが好ましい。
この構成によれば、例えば検査対象物を複数連続して移動させながら撮像する場合に、鏡によって検査対象物の移動が妨げられないようにすることが可能となる。

上記検査装置において、前記照明部は、光源と、前記光源からの光を反射して前記検査対象物に照射する反射面とを備えていることが好ましい。
この構成によれば、光源からの光によって検査対象物が間接的に照明されるので、例えば検査対象物が光を反射し易い材料で構成されている場合に、撮像部によって撮像した画像にハレーションが発生することを抑制することが可能となる。

本発明によれば、検査対象物を一度に複数の方向から精度よく検査することができる。

一実施形態のカップ検査装置の概略構成を示す断面模式図。 カップの断面模式図。 カメラによって撮像されたカップの不良画像を示す模式図。

以下、検査装置をカップの検査を行うカップ検査装置に具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、検査装置の一例としてのカップ検査装置１１は、検査対象物の一例としての複数のカップ１２を上流側（図１では右側）から下流側（図１では左側）へ向かって順次搬送するベルトコンベア１３の真上に配置されている。カップ１２は、上端が開口した有底円筒状をなしており、開口側がカップ検査装置１１側となる上側を向いた状態でベルトコンベア１３によって搬送される。

図２に示すように、カップ１２は、上端が開口した有底円筒状をなす合成樹脂製の白い本体部１４と、本体部１４の上端に設けられた円環状のフランジ部１５と、本体部１４の外周面を覆うように設けられた円筒状のフィルム１６とを備えている。フィルム１６には絵柄などが印刷されている。本体部１４は、底部側の方が開口側よりも径が小さくなるように、周壁にテーパーが付いている。そして、フランジ部１５は、その径方向の両側において本体部１４から若干突出している。

カップ１２は、内部に、ヨーグルトやゼリーなどの食品やジュースなどの飲料などが収容されるため、内底面、内側面、及びフランジ部１５の上面に異物や汚れなどがないか検査する必要がある。また、カップ１２は、本体部１４、フランジ部１５、及びフィルム１６を一体成形することによって製造されている。このため、カップ１２の成形時に、フランジ部１５の下面と本体部１４の内周面との間に、フィルム１６を印刷したインク１７が染み出して固まることがある。したがって、この固まったインク１７も検査の対象とする必要がある。

図１に示すように、カップ検査装置１１は、カップ検査装置１１の稼働状態を統括的に制御する制御部２０と、ベルトコンベア１３によって搬送されるカップ１２を検出する光センサ２１とを備えている。さらに、カップ検査装置１１は、光センサ２１によって検出されたカップ１２を上側から照明する１つの照明部２２と、照明部２２によって照明されたカップ１２を真上から撮像する撮像部の一例としての１つのカメラ２３と、カップ１２における内周面とフランジ部１５の下面との間を映す複数（本実施形態では４つ）の鏡２４とを備えている。

カメラ２３は、エリアセンサカメラであり、鉛直下向きの方向である第１方向からカップ１２を撮像可能に配置されている。照明部２２は、ドーム形状のものの上端部を切除して厚さを薄くした円環状をなしており、第１方向から見てカメラ２３を囲むように配置されている。すなわち、カメラ２３は、照明部２２の上側から照明部２２の中心部に挿入され、下端が照明部２２の下端の開口部２９よりも若干上側に位置するように配置されている。

照明部２２の円環状の周壁の下端部には、当該周壁に沿うように円環状の鍔部２５が設けられている。鍔部２５は、その径方向の両側において照明部２２の周壁から若干突出している。鍔部２５における照明部２２の周壁の内側に位置する部分の上面には、円環状の溝２６が形成されている。

溝２６内には、複数の光源２７が溝２６の周方向に沿うように等間隔となるように配置されている。光源２７は、例えば発光ダイオードなどによって構成され、溝２６全体にわたって配置されている。照明部２２の内周面はドーム形状の内面に沿った凹曲面状の反射面２８になっており、反射面２８は光源２７からの光を乱反射させた拡散光を照明部２２の下端の開口部２９を通じてカップ１２に照射する。

各鏡２４は、矩形板状をなしており、第１方向においてカップ１２よりもカメラ２３側に配置されている。すなわち、各鏡２４は、カップ１２と照明部２２との間に配置されている。４つの鏡２４は、第１方向から見てカップ１２を囲むとともに、カップ１２の周方向に沿ってほぼ等間隔となるように配置されている。この場合、４つの鏡２４は、カメラ２３の撮像可能な撮像領域Ｒ（図３参照）内であって、照明部２２によるカップ１２の照明を妨げない位置に配置される。つまり、４つの鏡２４は、第１方向においてカップ１２と重ならないように配置されている。

４つの鏡２４は、第１方向と交差する横方向である第２方向からカップ１２における内周面とフランジ部１５の下面との間をカップ１２の全周にわたって隈無く映すとともに、それらの映した像がカメラ２３で撮像可能となるように、それぞれ角度調整がなされている。したがって、カメラ２３は、カップ１２と４つの鏡２４に映ったそれぞれのカップ１２の像とを１つの画像として一度（一緒）に撮像することが可能となっている。

また、照明部２２、カメラ２３、及び４つの鏡２４は、昇降機構（図示略）によって昇降されるフレーム（図示略）に支持されており、当該フレームを昇降させることによって高さを任意に変更することができるようになっている。なお、本実施形態における光センサ２１は、照明部２２に対してカップ１２の上流側で隣り合う位置に配置されているが、カメラ２３のシャッタースピード、ベルトコンベア１３によるカップ１２の搬送速度、及び光センサ２１の性能などに基づいて適宜配置場所が変更される。

図１に示すように、制御部２０は、光センサ２１、カメラ２３、及び表示部３１とそれぞれ電気的に接続されている。表示部３１は、例えば液晶モニタなどによって構成される。そして、制御部２０は、光センサ２１から送信される信号を受信し、当該受信した信号に基づきカメラ２３の撮像動作を制御する。

制御部２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えた構成とされている。そして、制御部２０は、ＲＯＭに記憶されたカップ検査用プログラムを実行することで、画像処理部３２、判定部３３、表示制御部３４を構築するとともに、ＲＡＭの一部を記憶部３５として構成している。記憶部３５には、カップ１２の検査の合否判定を行うための後述する所定値Ｎなどが記憶されている。

画像処理部３２は、カメラ２３によって撮像された画像データを２値化あるいは濃淡変換して白黒の画像データを形成する。この白黒の画像データでは、カップ１２における異常の無い領域は白くなる一方、カップ１２におけるインクなどの異物や汚れが付着した部分は黒くなる。判定部３３は、画像処理部３２で形成された白黒の画像データに基づいて、各鏡２４に映ったカップ１２の像を含むカップ１２の存在する領域に黒色の画素が予め設定された所定値Ｎ以上固まって存在しているか否かを判定する。

表示制御部３４は、判定部３３により各鏡２４に映ったカップ１２の像を含むカップ１２の存在する領域に黒色の画素が予め設定された所定値Ｎ以上固まって存在していると判定された場合に、カップ１２が不良品であることを示す「ＮＧ」の文字を表示部３１に表示させる。一方、表示制御部３４は、判定部３３により各鏡２４に映ったカップ１２の像を含むカップ１２の存在する領域に黒色の画素が予め設定された所定値Ｎ以上固まって存在していないと判定された場合に、カップ１２が良品であることを示す「ＯＫ」の文字を表示部３１に表示させる。

次に、カップ検査装置１１でカップ１２を検査するときの動作について説明する。
さて、ベルトコンベア１３によって搬送されるカップ１２が光センサ２１によって検出される。光センサ２１によって検出されたカップ１２は、カメラ２３の真下まで搬送されると、照明部２２によって照明された状態でカメラ２３によって撮像される。このとき、照明部２２によるカップ１２の照明が各鏡２４によって妨げられないので、照明部２２によってカップ１２が十分に照明された状態でカメラ２３がカップ１２と各鏡２４に映ったカップ１２の像とを１つの画像として一度（一緒）に撮像する。このため、カメラ２３によって明るい画像が一度に撮像される。

そして、このカメラ２３では、図３に示すように、カップ１２の内底面、内側面、及びフランジ部１５の上面だけでなく、通常はカメラ２３の死角となるフランジ部１５の下面と本体部１４の内周面との間の領域も各鏡２４を介して撮像される。この場合、カップ１２におけるフランジ部１５の下面と本体部１４の内周面との間にインク１７の固まりが存在する場合には、図３に示すように、インク１７の固まりが存在する領域を映す鏡２４にインク１７の固まりが映る。

また、図３には実物のカップ１２の画像にインク１７の固まりの一部が含まれているが、実物のカップ１２の画像にインク１７の固まりが全く含まれておらず、鏡２４に映ったカップ１２の像の画像にのみインク１７の固まりが含まれる場合もある。いずれの場合でも、制御部２０により、カメラ２３によって撮像された画像に基づいてカップ１２の検査の合否が判定され、その判定結果が表示部３１に表示される。

以上詳述した実施形態によれば次のような効果が発揮される。
（１）カップ検査装置１１において、各鏡２４はカメラ２３によって撮像可能な撮像領域Ｒ内であって照明部２２によるカップ１２の照明を妨げない位置に配置され、カメラ２３はカップ１２と各鏡２４に映ったカップ１２の像とを１つの画像として一度に撮像する。このため、照明部２２によってカップ１２が十分に照明されるので、カメラ２３によって明るい画像を一度に撮像することができる。したがって、カップ１２を一度に複数の方向から精度よく検査することができる。また、カップ１２と各鏡２４に映ったカップ１２の像とを１つの画像として一度に撮像するため、迅速な検査ができる。

（２）カップ検査装置１１において、照明部２２は、円環状をなしており、第１方向から見てカメラ２３を囲むように配置されている。このため、カメラ２３によって撮像されるカップ１２を照明部２２によって効果的に照明することができる。

（３）カップ検査装置１１において、４つの鏡２４は、第１方向から見てカップ１２を囲むように配置されている。このため、カメラ２３によって直接撮像できないカップ１２におけるフランジ部１５の下面と本体部１４の内周面との間の領域を、カメラ２３によって４つの鏡２４を介して間接的に撮像することができる。

（４）カップ検査装置１１において、各鏡２４は、第１方向においてカップ１２よりもカメラ２３側の位置に配置されている。このため、複数のカップ１２をベルトコンベア１３で連続して搬送しながらこれらのカップ１２を順次カメラ２３で撮像する場合に、各鏡２４によって各カップ１２の搬送が妨げられないようにすることができる。

（５）カップ検査装置１１において、照明部２２は、光源２７と、光源２７からの光を反射してカップ１２に照射する反射面２８とを備えている。このため、光源２７からの光によってカップ１２を間接的に照明することができるので、カップ１２が比較的光を反射しやすい合成樹脂で構成されていても、カメラ２３によってカップ１２を撮像した画像にハレーションが発生することを抑制することができる。

（変更例）
なお、上記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・カップ検査装置１１において、照明部２２は、カップ１２を光源２７によって直接照明するものであってもよい。この場合、光源２７には電球や蛍光灯を採用してもよい。

・照明部２２は、必ずしも円環状をなしている必要はなく、必ずしも第１方向から見てカメラ２３を囲むように配置する必要はない。
・カップ検査装置１１において、照明部２２は、リング照明装置であってもよい。

・カップ検査装置１１において、各鏡２４は、必ずしも第１方向においてカップ１２よりもカメラ２３側の位置に配置する必要はない。この場合、各鏡２４をカップ１２の搬送を妨げない位置に配置することが好ましい。また、各鏡２４をカップ１２の搬送を妨げる位置に配置する場合には、カップ１２の撮影後に、各鏡２４をカップ１２の搬送を妨げない位置に移動させる必要がある。

・カップ検査装置１１において、４つの鏡２４は、必ずしも第１方向から見てカップ１２を囲むように配置する必要はない。
・カップ検査装置１１において、鏡２４の数量は、１つでも複数でもよく、任意に変更してもよい。また、カップ１２におけるフランジ部１５の下面と本体部１４の内周面との間の全周の領域を鏡２４に映す場合、鏡２４が１つであれば円環状の鏡２４を採用し、鏡２４が２つであれば半円環状の鏡２４を採用し、鏡２４が３つ以上であれば平板状の鏡２４を採用すればよい。

・カップ検査装置１１は、各鏡２４の角度を変更可能な角度変更機構を備えていてもよい。
・カップ検査装置１１は、照明部２２の高さ、カメラ２３の高さ、及び鏡２４の高さを個別に変更できるように構成してもよい。

・カップ検査装置１１は、ベルトコンベア１３上の不合格（不良品）であると判定されたカップ１２を排除する排除機構を備えていてもよい。
・検査装置は、カップ１２以外の物品を検査するものであってもよい。

・上記実施形態のカップ検査装置１１では、画像処理部３２、判定部３３、及び表示制御部３４をＣＰＵがプログラムを実行して構築されるソフトウェアにより実現したが、これらをＩＣなどのハードウェアにより構成してもよい。さらに、これらをソフトウェアとハードウェアとの協働により実現される構成にしてもよい。

１１…検査装置の一例としてのカップ検査装置、１２…検査対象物の一例としてのカップ、２２…照明部、２３…撮像部の一例としてのカメラ、２４…鏡、２７…光源、２８…反射面、Ｒ…撮像領域。

Claims (5)

1. 検査対象物を照明する照明部と、
   前記検査対象物を第１方向から撮像可能な撮像部と、
   前記検査対象物を前記第１方向と交差する第２方向から映す鏡と、
   を備え、
   前記鏡は、前記第１方向において前記検査対象物と前記照明部との間に配置されるとともに、前記撮像部によって撮像可能な撮像領域内であって前記照明部による前記検査対象物の照明を妨げない位置に配置されて角度を変更可能に構成されており、
   前記撮像部は、前記検査対象物と前記鏡に映った前記検査対象物の像とを１つの画像として一度に撮像することを特徴とする検査装置。
2. 前記照明部は、環状をなしており、前記第１方向から見て前記撮像部を囲むように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記鏡は、前記第１方向から見て前記検査対象物を囲むように配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の検査装置。
4. 前記鏡は、前記第１方向において前記検査対象物よりも前記撮像部側の位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の検査装置。
5. 前記照明部は、光源と、前記光源からの光を反射して前記検査対象物に照射する反射面とを備えていることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の検査装置。

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