JPH0549185B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガラス等の透明材より成る壜の底を
検査する壜底検査装置に関する。

〔従来の技術〕

酒類、飲用又は薬用液等のガラスの如き透明材
より成る壜は、現状においては未だ多く利用され
ていると言える。この中にあつて、ビール壜等の
酒類に用いられる壜は、最終消費者の手に渡つた
後、再び回収され、再利用されている場合が多く
見受けられる。この場合、回収された壜は、工場
において充分な洗浄工程を経た後、ビール等の液
の充填を行つて、再出荷される。

然し乍ら、斯る回収壜は、新壜と異なり、複雑
な流通経路を長時間に渡つて経てきているので、
その間に、その口部が欠けたり、胴部に傷がつい
たり、壜内に種々の異物が投入されたりして、再
利用するには不適な不良壜となつているものも多
くある。

そこで、最近では、イメージセンサー、電子処
理機等を組合わせて、このような壜の不具合を発
見し、壜が不良であることを示す信号を出力する
空壜検査機が普及している。この従来の空壜検査
機の検査対象項目としては、主として壜の口部、
胴部、底部の３個所がある。従つて、従来の空壜
検査機は、これ等検査対象を、夫々異る位置に配
置された別々の検査装置で検査している。この中
で、壜の底部の検査は、種々の理由から大変重要
視されるものである。即ち、壜内のビール等の液
体の飲用後の壜の流通過程の中で、壜口からその
内部へ、煙草の吸殻、その外装のセロフアンや、
壜のキヤツプや、ストロー等を押し入れたり、壜
口が破損した際の破片が壜内に入つたりしたもの
等の異物が、前述の工場における壜の洗浄工程を
経た後も、壜より完全に除去されずに残存してい
る場合が多いからである。そして、これらの異物
には、不透明異物や、或いはガラス破片や、煙草
の外装に用いられていたセロフアンのような透明
な異物等、種々光学的性質の異なる種類のものが
混ざつているので、そのすべてを一遍に検出する
ことの出来る壜底検査装置を作ることは仲々むず
かしい。

次に、上述した従来の透明な壜の壜底検査装置
の一例を、第４図を参照して説明する。第４図に
おいて、１は被検査物の一例である壜、２は壜１
の口部の上方に配されたビデオカメラ等の如きイ
メージセンサ、３はセンサ２からの電気信号を処
理して、壜１の良否の判定処理を行う電子処理機
である。次いで、壜１の壜底１Ａにある異物をセ
ンサ２に映像として映し出す為の光源として、照
明灯４と例えば、すりガラスより成る円板状の光
拡散板５とを、壜底１Ａの下方に第４図の如く配
置する。即ち、第４図に示す如く、壜１の中心軸
がイメージセンサ２の光軸０−０と一致し、光拡
散板５の板面は光軸０−０に垂直（壜底１Ａに
略々平行）、その直径は壜底１Ａより大きく、そ
の中心は略々光軸０−０上に在り、照明灯４は、
光拡散板５を介してのみ壜底１Ａを下方より上方
へ照明する。従つて、この場合、光拡散板５は、
壜底１Ａに対し、あたかも平面的な二次照明板
（光源）の作用をなし、センサ２には、均一な明
るさを有する、壜底１Ａに対する明るい背景（明
視野）として映る。従つて、若し、壜底１Ａに不
透明又は半透明な異物が存在すれば、この異物
を、上述の明るい背景（明視野）の中の黒（暗）
い影としてセンサ２が捉え、これに基づき、電子
処理機３は異常の信号を発する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

さて、上述の如き従来の壜底検査装置において
は、壜底１Ａに存在する異物が、上述の如く黒い
もの、即ち不透明、若しくは半透明なものであれ
ば、センサ２が、これを壜底１Ａの明るい背影の
中の影として捉えて、検出することは容易である
が、例えばガラス破片、若しくはセロハンの如き
透明な異物の場合は、光拡散板５よりの光は、殆
んど異物を通過してしまうので、かかる異物は影
としてセンサ２に映らなく、例え影として映つた
としても、極めて淡い影なので、検出することは
困難であつた。

従つて、本発明は、壜底上の不透明な異物、半
透明な異物及び透明な異物など、全ての異物を検
出し得る壜底検査装置を提供せんとするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、壜１の壜口の上方に第１のイ
メージセンサ２を配置し、上記壜の壜底１Ａをそ
の下方より光拡散板５を介して光源４により照明
し、上記壜底を上記壜口を通じて上記第１のイメ
ージセンサ２により撮映し、その出力を第１の電
子処理機３により処理して不透明及び半透明な異
物が上記壜底上に存在するか否かを検査すると共
に、第２のイメージ半導体２′を上記第１のイメ
ージセンサ２とは異る上記壜口上の位置に設け、
その出力を処理する第２の電子処理機３′を設け、
上記壜底と上記光源との間に該光源よりの光が上
記壜底にその外側下方より斜めして入射するよう
になす光学手段７，７Ａを設け、上記壜口と上記
第１及び第２のイメージセンサとの間に上記光源
よりの壜口を通つた光を２個の別々の光に分割す
る光分割手段１０を設け、上記光拡散板５に或る
光を通過させる第１の光学フイルタ１１を設ける
と共に、上記光分割手段１０と上記第２のイメー
ジセンサ２′との間に上記第１の光学フイルタ１
１を通過した光の通過を阻止する第２の光学フイ
ルタ１２を設け、上記第２のイメージセンサ２′
及び第２の電子処理機３′により上記壜底上に透
明な異物が在るか否かを検査するようになしたこ
とを特徴とする壜底検査装置が得られる。

〔作用〕

本発明による壜底検査装置においては、光源４
よりの光を、光拡散板５及び光学フイルタ１２を
介して壜底１Ａその直下より導入する一方、光学
手段７，７Ａによりその外側下方より斜め、即ち
所定の夫々異る入射角を以つて入射させるように
なし、壜底１Ａをその下方より上方に通過する光
も、壜底１Ａに対し、夫々異る傾斜を以つて出射
するようになし、壜底１Ａ上に不透明又は半透明
な異物が在る時は、壜底１Ａをその直下より通過
した光が、異物によりその通過が阻止されること
により、この異物をイメージセンサ２及び電子処
理機３で検出する。一方、異物が透明な異物であ
る場合は、壜底１Ａより斜めに出射する光が、異
物のいずれかの表面で反射し、それ等反射光（又
はその一部）が、壜１の壜口の上方に配置したイ
メージセンサ２′により受光される。この時、イ
メージセンサ２′は信号を出力し、これが電子処
理機３′に供給される。この電子処理機３′は、イ
メージセンサ２′より信号を受けた時のみ信号、
即ち異物の存在を示す信号を出力する。

〔実施例〕

本発明の主目的は、上述した如く、壜底の上に
在る不透明材、半透明材よりなる異物は勿論、透
明材よりなる異物（被検査物）をも検出すること
である。

本発明の全体の説明に先だち、本発明による透
明な異物の検出に就いて説明する。

透明材とはいえ、空気とは、その光学的性質が
異なるので、その表面に斜めに入射する（垂直以
外）光の一部は必ずそこで反射する。この際、そ
の入射角が大（全反射を起こす臨界角より小さな
入射角）であれば、その表面での反射光の量が増
加する。本発明の透明な異物の検出は、上記光の
特性を利用するものである。そのため、壜底の下
方よりこの壜底に入射する光源よりの光の入射角
を、大（臨界角よりは小）となすと共に、種々の
値となし、壜底に入り、屈折し、そこより出る光
（壜底へ入射した光と平行）が、壜底上の透明材
より成る異物のいずれかの表面に所定の入射角
（0゜よりは大であるが臨界角よりは小なる角）を
以つて入射し、そこで反射され、イメージセンサ
に到達し得る如くなす。

以下、上述した本発明による（透明な異物を検
査する）壜底検査装置の一実施例を、その略線図
である第２図を参照して説明する。尚、第２図に
於て、第４図と対応する部分には同一符号を付
し、それ等の詳細説明は省略する。

第２図に示す本発明の例に於ては、壜底１Ａと
照明灯又は光源４との間に、第４図に示す従来の
光拡散板５の代りに、壜底１Ａの外径より大なる
外径で、不透明材より成る円板状の遮光板６を、
光拡散板５と同様に、前両者と夫々離れて配置す
ると共に、縦断面が台形で、その小なる内径でも
遮光板６の外径より大なる筒状の光反射板（鏡）
７を、その中心軸が光軸０−０に略々一致し、遮
光板６の外側をそれより離れて包囲する如く配設
する。ここで、第２図に示す如く、光反射鏡７の
大径の開口が照明灯４側に配置されている。その
他の部分は、第４図に示す従来例と略々同一であ
る。

第２図に示す本発明の例に於では、照明灯４よ
り発射された光は、壜底１Ａの外径より大なる外
径の遮光板６があるので、壜底１Ａに直接入射せ
ず、同図に於いて代表的に２本の光路ｌ１，ｌ２
で示す如く、遮光板６の外側に配された光反射鏡
７の内周面（鏡面）７Ａに向う発散する如き光の
部分がそこで反射され、壜底１Ａの外周外側より
壜底１Ａに向つて斜めに、即ち所定の入射角（0゜
よりは大きく全反射を起す臨界角よりは小なる
角）を以つて入射する。この場合、上述した如
く、遮光板６の外径は壜底１Ａの外径より大に選
択されているので、遮光板６は、第４図の光拡散
板５とは逆に、イメージセンサ２′に対して、壜
底１Ａを介して略々暗視野となる。尚、遮光板６
の少くとも壜底１Ａに対向する表面は、後述の理
由により、光を可能な限り反射しないような、無
反射処理を施し、不要な反射光が壜底１Ａに再入
射しないようにすることが望ましい。

第３図は、第２図の壜１の壜底１Ａ、遮光板６
及び光反射鏡７の一部の拡大図である。同図を参
照して、第２図に示す壜底検査装置の一例の動作
を説明する。

今、壜底１Ａに異物がないとすれば、第２図に
示す照明灯４よりの光路ｌ２に沿つた光は、第３
図に示す如く、光反射鏡７の鏡面７Ａに入射角
（i1）で入射する。そこで反射角（γ1）で反射さ
れた光は、光路Ｌ２に沿つて壜底１Ａの下面に入
射角(i)で入射し、一部はそこで反射角（γ）で反
射され、光路Ｌ３に沿つて遮光板６へ向うが、他
部は壜底１Ａの下面で屈折して壜底１Ａ内に入
り、そこを進み、その上面で再び屈折して、壜底
１Ａの上面より光路Ｌ４に沿つて斜め上方へ進
み、更に壜１の胴部１Ｂを通過し、壜１の外側に
出る。この時、光路Ｌ２及びＬ４は平行であるの
は、周知の通りである。尚、光路Ｌ３に沿つて進
み、遮光板６に到る光は、上述した如く、その上
面に無反射処理が施こされているので、そこで反
射され、再び壜底１Ａに向うことは、殆んどな
い。

扨て、本発明に於ては、第２図に示す如く、筒
状の光反射鏡７は、その縦断面が上方が小さな台
形であるので、その鏡面７Ａも同様形状の断面を
有する。従つて、鏡面７Ａは、光軸０−０に平行
ではなく、即ち鏡面７Ａの延長線は、壜底１Ａに
直角とは異なる角で交わる。従つて、光路Ｌ２に
沿つて壜底１Ａに入射する光の入射角(i)は、所定
の角度（0゜より大きく、臨界角より小）である。
換言すれば、光路Ｌ２に沿い、壜底１Ａにその斜
め下方より入射し、壜底１Ａ内に入つた光は、そ
の上方に斜めに出て（光路Ｌ４に沿つて進み）、
イメージセンサ２′には到達しない。従つて、異
物がない場合は、遮光板６の作用により、イメー
ジセンサ２′は光を全く受けないので、何等出力
を発生せず、従つて電子処理機３′も信号を全く
発生しない。

一方、第３図に符号８で示す如く、壜底１Ａ上
に透明材より成る異物が存在する場合は、光路Ｌ
２に沿つて壜底１Ａに入り、そこで屈折し、壜底
１Ａの上面を離れる光路Ｌ４に沿う光は、異物８
の一部の表面８Ａで反射（入射角（i2）、反射角
（γ2））し、同図のＬ５で示す光軸０−０に略々
平行な光路に沿つて上方へ進み、第２図に示す壜
１の壜口を通じて、その上方に配置したセンサ
２′に入射する。従つて、センサ２′は、暗視野中
に異物８よりの反射光を明るい光（光点）として
捉え、異物８の存在を検出し得る。

尚、この場合、光路Ｌ２に平行な他の光路に沿
つて壜底１Ａを通過し、異物８の表面８Ａに入射
する光は、この表面８Ａで反射し、その反射光
は、光路Ｌ５と平行な光路に沿つて進み、センサ
２′で捉えられる。又、光路Ｌ２に平行ではない
が、異物８の表面８Ａに入射し、そこで反射され
る光でも、センサ２′へ入射する光は存在する。

尚、上述は主として光路ｌ２に沿つて鏡面７Ａ
に入射する光に就いての説明であるが、上述の如
く、鏡面７Ａは光軸０−０に関して対称な台形状
の筒状の鏡面であり、円板状の遮光板６との間に
は、幅(D)のリング状の間隙があるので、その他の
異る光路に沿つて照明灯４より鏡面７Ａに入射す
る光も、そこで同様に反射され、壜底１Ａの全面
へそれぞれ異る入射角で入射し、各一部は壜底１
Ａを通過し、夫々壜底１Ａに対し異る角をなす光
路に沿つて、その上方に出る。従つて、これ等の
光のあるものは、壜底１Ａのどこに透明材よりな
る異物があつても、そのいづれかの表面部で反射
し、第３図の光路Ｌ５の如き光路に沿つて上方に
進み、センサ２′に到る。換言すれば、壜底１Ａ
の上面のどこに透明な異物が在つても、そのいず
れかの面で光が反射し、反射光がイメージセンサ
２′に到るように、壜底１Ａの全面に光が斜めに
入射するように、光反射鏡７（その鏡面７Ａ）及
び遮光板６の壜底１Ａに対する形状、寸法及び両
者の相互間の配置及び壜底１Ａに対する配置等を
選ぶ。尚、第３図に於て、Ｎ１，Ｎ及びＮ２は、
光路ｌ２，Ｌ２及びＬ４に沿つて進む光の反射点
に立てた法線を夫々示す。尚、上述は、異物８の
表面が鏡面の場合を例に挙げたが、この表面が粗
面であつても、光路Ｌ５方向に進む反射光は若干
減少するが、同時に光路Ｌ２とは異る光路の光も
この粗面で反射し、光路Ｌ５方向に進む光が増加
するので、問題はない。

次に、第１図を参照して、本発明の透明、半透
明及び不透明な壜底上の異物等の壜底検査装置の
一例を説明する。この例は、主として第２図に示
した透明な異物検査用の本発明の例と、第４図に
示した半透明及び不透明な異物検査用の従来例と
を、特殊な光学手段を用いて組合せたものであ
る。従つて、第１図に於いて、第２及び第４図と
同一符号は、互に同一素子を示す。

次に、第１図に就き、本発明の壜底検査装置の
一例の構成を説明する。第１図に示す本発明の例
の特殊な光学手段は、壜１の口及びイメージセン
サ２，２′間に配置した入射光を２個の別々の光、
例えば互に90゜異る方向の光に分ける光分割手段、
例えばハーフミラ10と、光拡散板５の上又は下
（図示の例では下）に設けた光拡散板５と略々同
一形状及び寸法の或る色の光、例えば赤色光を通
過させる光学フイルタ１１と、一方のイメージセ
ンサ２′の前方に配した光フイルタ１１を通過し
た光、この例では赤色光を通過させない、例えば
青色光を通過させる光学フイルタ１２とより成
る。尚、この場合、異る色の光学フイルタ１１及
び１２の機能により、光拡散板５は、イメージセ
ンサ２′に対しては、暗現野となる。一方、光拡
散板５及び光学フイルタ１１は、イメージセンサ
２に対しては、この例では赤色の明現野となる。
その他の構成は、第２図及び第４図の例の主要部
と略々同一である。

次に、第１図の例の動作を説明する。光源、即
ち照明灯４より光（白色光）の一部は、光学フイ
ルタ１１を通過することにより、単色光、この例
では赤色光となり、光拡散板５、壜底１Ａ、ハー
フミラ１０を通つてイメージセンサ２に入射す
る。この光路を通る光によつて、第４図に就いて
説明した。不透明及び半透明材より成る異物（第
１図には示せず）の検査が行われる。即ち、異物
があれば、赤色光は、それにより以後の進行が妨
害され、イメージセンサ２は、赤色の明現野の暗
い影として、この異物を検出する。尚、この時、
壜１の口を出た赤色光の一部は、ハーフミラ１０
で反射され、透明な異物の検出用のイメージセン
サ２′に向うが、その前に赤色光を通さない光学
フイルタ１２が在るので、これに吸収され、イメ
ージセンサ２′には到達しない、即ち、イメージ
センサ２′は不透明及び半透明な異物の検査には、
何等関与しない。

一方、照明灯４よりの光（白色光）の一部は、
光拡散板５の外側に配置した光反射鏡７の鏡面７
Ａに向い（光路ｌ１，ｌ２参照）、そこで反射さ
れ、その反射光が壜底１Ａに、その外側斜め下方
により入射する（光路Ｌ１，Ｌ２参照）。この光
路Ｌ１，Ｌ２に沿う光は、第２及び第３図に関連
して説明したと全く同様の光路を通つて進む。従
つて、第３図に示した如き透明な異物８があれ
ば、その一部の表面８Ａで反射した光は、光軸０
−０に沿つて上方に進み、壜１の口を通過し、ハ
ーフミラ１０で反射され、この反射光が光学フイ
ルタ１２を通り、イメージセンサ２′に到る。従
つて、第２及び第３図に関連して説明した透明な
異物の検査が、イメージセンサ２′及び電子処理
機３′により行われる。即ち、イメージセンサ
２′は、暗現野の中の明るい光として透明な異物
を検出する。尚、この場合、一部の光はハーフミ
ラ１０を通り、イメージセンサ２に到るが、この
イメージセンサ２及び電子処理機３の異物検出動
作には、何等係りはないことは、明らかであろ
う。尚、この場合、光拡散板５の壜底１Ａに対向
する面を、例えば粗面となし、第３図の光路Ｌ３
に沿つてこの面に入射する光が、そこで反射され
て、壜底１Ａ再び入射するのを、できるだけ阻止
する。

尚、上記説明に於ては、光学フイルタ１１及び
１２の一例として、一方の光学フイルタ１１は赤
色光を通過させ、他方の光学フイルタ１２は青色
光を通過させるとしたが、各フイルタ１１，１２
の光通過特性は上記例に限定する必要はなく、光
学フイルタ１１を通過した光を、光学フイルタ１
２は通過させないものであれば、どのような光通
過特性の光学フイルタを使用してもよいことは勿
論である。

更に、光学フイルタ１１，１２の代りに、互い
に異る偏光特性の偏光フイルタを用いてもよい。
即ち、光学フイルタ１１の代りに用いた偏光フイ
ルタよりの光を光学フイルタ１２の代りに用いた
偏光フイルタは通過させないような特性の偏光フ
イルタを用いてもよい。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明による壜底検査装置は、不
透明及び半透明な異物を検査する装置に、透明な
異物を検査する装置を、ハーフミラの如き光分割
手段、色フイルタ又は偏光フイルタの如き光学フ
イルタを介して、同一場所で組合せることによ
り、不透明及び半透明な異物の検出に加えて、従
来では殆んど不可能であつた透明な異物も確実に
検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による不透明、半透明及び透明
な異物を検出する装置の一実施例の略線図、第２
図は本発明による透明な異物を検出する壜底検査
装置の略線図、第３図はその一部の拡大図、第４
図は従来の壜底検査装置の一例の略線図を夫々示
す。 図に於て、１は壜、１Ａは壜底、２，２′はイ
メージセンサ、３，３′は電子処理機、４は光源、
５は光拡散板、６は遮光板、７は光反射鏡、７Ａ
は鏡面、８は透明な異物、１０は光分割手段、１
１，１２は光学フイルタを夫々示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 壜の壜口の上方に第１のイメージセンサを配
   置し、上記壜の壜底をその下方より光拡散板を介
   して光源により照明し、上記壜底を上記壜口を通
   じて上記第１のイメージセンサにより撮映し、そ
   の出力を第１の電子処理機により処理して不透明
   及び半透明な異物が上記壜底上に存在するか否か
   を検査すると共に、第２のイメージセンサを上記
   第１のイメージセンサとは異る上記壜口上の位置
   に設け、その出力を処理する第２の電子処理機を
   設け、上記壜底と上記光源との間に、該光源より
   の光が上記壜底にその外側の下方より斜めして入
   射するようになす光学手段を設け、上記壜口と上
   記第１及び第２のイメージセンサとの間に上記光
   源よりの壜口を通つた光を２個の別々の光に分割
   する光分割手段を設け、上記光拡散板に或る光を
   通過させる第１の光学フイルタを設けると共に、
   上記光分割手段と上記第２のイメージセンサとの
   間に上記第１の光学フイルタを通過した光の通過
   を阻止する第２の光学フイルタを設け、上記第２
   のイメージセンサ及び第２の電子処理機により上
   記壜底上に透明な異物が在るか否かを検査するよ
   うになしたことを特徴とする壜底検査装置。