JPH06294760A - 透明ガラス容器の裾底部の異物検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラスびん等の透明ガラス容器の裾底部に異
物が混入しているか否かの検査を精度良く自動的に行え
るようにする。 【構成】 透明ガラス容器１を垂直な軸心の周りに回転
させ、拡散光源１０からの光を第１の偏光フィルタ１５
で偏光させて投光する。該容器の裾底部からの透過光
を、第１の偏光フィルタとは偏光軸が直交する第２の偏
光フィルタ１８を介して斜め下方から固体撮像素子カメ
ラ１６で撮像し、その各固体撮像素子の出力を容器回転
速度に応じた周期で画像処理装置１９に取り込んでデジ
タル値として記憶する。各固体撮像素子ごとに、その位
置に従った閾値を設定して各取り込み時におけるデジタ
ル値の大小を比較し、当該閾値を越えた回数をもって異
常値とする。その異常値に固体撮像素子の位置に従った
補正係数を掛け、その補正後の異常値から異物の有無を
判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透明ガラス容器の裾底
部（底周縁コーナー部とその周辺）のガラス素地中に異
物が存在するか否かを検査する異物検査装置に関する。
なお、本発明において透明ガラス容器とは、文字どおり
の透明ガラス容器の他、半透明のガラス容器も含み、ま
た無色・着色は問わない。

【０００２】

【従来の技術】ガラス容器の異物検査装置としては、主
に容器胴部を検査対象として、拡散光源と固体撮像素子
カメラとを容器を挟んで水平に対向配置したものと、主
に容器底部を検査対象として、拡散光源と固体撮像素子
カメラとを容器を挟んで上下に垂直に対向配置してもの
がよく使用されている。

【０００３】しかし、水平配置型では、容器底部につい
ては光源からの光がガラス素地中を通過する光路が長く
なるため、減衰が大きく、底部が湾曲していると屈折に
より透過できないので、裾底部の検査は現実には困難で
ある。一方、垂直配置型では、容器の口部を通してカメ
ラで容器底部を撮像するが、裾底部（底周縁コーナー部
とその周辺）は容器の内壁面での反射や形状の変化によ
る屈折のため、検査は難しく、特に細口容器では容器底
部に対するカメラの視野が狭められるため、底周縁コー
ナー部は検査できない。

【０００４】ところで、ガラス容器のリサイクルの一環
として、市中から回収したカレット（ガラス砕片）をガ
ラス容器原料として再利用することが行われているが、
市中回収カレット中には、再生するガラス容器のための
ガラス原料以外の物質（例えば陶器や磁器やアルミニウ
ム等の金属や耐熱ガラス等）が多分に混入しており、こ
れを極力除去するようにしてはいるが、完全に除去でき
ないことから、これが製品のガラス容器中に異物となっ
て残存する。

【０００５】これらの異物がガラス容器の胴部や底部に
混入した場合には、上記の水平型や垂直型の検査装置で
大抵は発見できることから、ガラス容器の製品出荷後の
特に内容物充填過程において、胴部や底部の異物混入に
よる破損事故の例は少ないが、裾底部については、上述
のように従来の検査装置では異物を発見できないことか
ら、裾底部は他の部分よりも厚肉になっているにもかか
わらず、異物混入による裾底部の破損事故は回収カレッ
トの使用量の増加に伴い増えているのが現状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、ガラスびん等の透明ガラス容器の裾底部に異物が混
入しているか否かの検査を精度良く自動的に行える異物
検査装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による異物検査装
置は次の手段で構成される。 (1) 透明ガラス容器を検査位置で垂直な軸心の周りに回
転させる回転手段。 (2) 拡散光源。 (3) 該拡散光源からの光を偏光させて透明ガラス容器へ
投光するため拡散光源の前側に配置された光軸が垂直な
第１の偏光フィルタ。 (4) この第１の偏光フィルタとは反対側において透明ガ
ラス容器の裾底部を斜め下方から撮像するため、上記軸
心に対して所要の仰角をもたせて配置された固体撮像素
子カメラ。 (5) 透明ガラス容器で偏光された透過光を該固体撮像素
子カメラへ入光させるため、第１の偏光フィルタとは偏
光軸を直交する関係にして配置された第２の偏光フィル
タ。 (6) 該固体撮像素子カメラの各固体撮像素子の出力を回
転手段による容器回転速度に応じた周期で取り込む画像
取り込み手段。 (7) その取り込まれた出力をデジタル値として、透明ガ
ラス容器の少なくとも１回転分記憶することができる記
憶手段。 (8) 各固体撮像素子ごとにその位置に従った閾値を設定
して各取り込み時におけるデジタル値の大小を比較し、
当該閾値を越えた回数をもって異常値とする異常値検出
手段。 (9) その異常値に固体撮像素子の位置に従った補正係数
を掛ける補正手段。 (10)その補正後の異常値から異物の有無を判定する異物
有無判定手段。

【０００８】

【作用】拡散光源からの光を第１の偏光フィルタを介し
て透明ガラス容器に投射し、該ガラス容器の裾底部を固
体撮像素子カメラで斜め下方から撮像すると、その裾底
部は内外面形状が大きく変化しているところであるが、
ガラスによる屈折の影を生じさせずに透過光による像を
撮像できる。

【０００９】拡散光源からの光は第１の偏光フィルタで
垂直に偏光され、カメラの視野内においてガラス容器に
異物が無い場合は、ガラス容器からの透過光は第２の偏
光フィルタで遮光されるため、カメラの撮像には明部は
現れない。ところが、ガラス容器の裾底部に異物が有る
と、その異物周辺の歪み部分を透過する光は偏光されて
第２の偏光フィルタで遮光されることなくこれを透過
し、カメラの撮像に明部となって現れる。その明部は異
物周辺からの透過光によるため、異物そのものの像より
も大きく観測される。

【００１０】ガラス容器の裾底部を固体撮像素子カメラ
で斜め下方から撮像するため、カメラから見て、光がガ
ラス容器を透過する光路長さは場所により違い、また透
過光の減衰の程度も異なり、更に底外面に文字や模様な
どの凹凸がある場合、その部分での屈折光や反射光のた
め、偏光によらない弱い光がカメラに入光することが考
えられる。このようなことに対処するため、カメラの固
体撮像素子の出力（輝度レベル）を判定して２値化する
際の閾値を、ガラス容器上での位置に従い固体撮像素子
ごとに変える必要がある。

【００１１】また、本発明では、ガラス容器を回転させ
ながらその裾底部を固体撮像素子カメラで斜め下方から
撮像し、その固体撮像素子の出力を容器の回転速度に応
じた周期で取り込むため、異物による透過光がカメラの
視野に入る時間も異物の位置により異なり、異物の大き
さは同じでも、底中心部に近いほど移動速度が遅くなっ
て視野内に入っている時間が長くなり、逆に裾底部に近
いほど移動速度が速くなって視野内に入っている時間が
短くなる。すなわち、異物の大きさは同じでも、そのガ
ラス容器上での位置の違いによりカメラの撮像中での明
部の大きさが異なる。本発明においては、固体撮像素子
の出力の各取り込み時におけるデジタル値が閾値を越え
た回数をもって異常値、つまり明部の大きさとしている
ため、位置の違いによる明部の大きさの相違を異常値補
正という手法によって補償し、その補正した値から異物
の有無を判定する。このようにすることにより、底中心
寄りに有るため見かけ上大きく撮像され、しかも２値化
の際に閾値を越えるほどの輝度をもつ塵埃や凹凸模様等
を除去し、それによる誤判定を防止できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。
図１において、検査対象の透明ガラス容器１（図はガラ
スびんを示す）は、図示省略した搬送手段により検査窓
２を設けた検査台３上へ搬入され、該検査台３上で回転
装置４により垂直に立てた状態のまま軸心を中心として
回転される。その回転は、回転ディスク５とホルダ６と
で透明ガラス容器１を挟み、減速機７を介してサーボモ
ータ８で回転ディスク５を回転させてその回転速度を制
御装置（コンピュータ）９で検出しながら行われる。検
査台３はアルミニウム等による固定された下板３a と、
該下板３a 上を摺動できるプラスチック製の上板３b と
で構成されている。

【００１３】検査台３の斜め上方には拡散光源である投
光器１０が設置されている。この投光器１０は、ボック
ス１１内に収容された蛍光灯１２と、該蛍光灯１２の光
を拡散する拡散板１３と、蛍光灯１２のちらつきを防止
するための高周波又は直流点灯回路を含む投光器電源１
４とで構成されている。拡散板１３の前側には、偏光軸
を垂直（透明ガラス容器１の軸心と平行）にした第１の
偏光フィルタ１５が配置され、投光器１０からの拡散光
は該偏光フィルタ１５により垂直に偏光されて透明ガラ
ス容器１に斜め上方から照射される。

【００１４】一方、検査台３の斜め下方には、該検査台
３上の透明ガラス容器１の裾底部を斜め下方から撮像す
るように指向させた固体撮像素子カメラ（本例ではＣＣ
Ｄ型ラインイメージセンサを使用したもの）１６が設置
されている。図２に示すように該カメラ１６の仰角θ、
つまり検査台３上の透明ガラス容器１の軸心に対する角
度は、検出しようとする異物以外からの屈折光や反射光
を避けるため５０〜６０度、好ましくは約５５度とす
る。また、透明ガラス容器１の底周縁コーナ部を中心と
してその上下の周辺部まで検査領域に含まれるように、
投光器１０の拡散光の投光領域の上端は、カメラ１６の
視野の上端の延長線１６a よりも上方になるようにする
とともに、投光器１０の拡散光の投光領域の下端は、透
明ガラス容器１の底周縁コーナ部での大きな屈折を考慮
してカメラ１６の視野の下端の延長線１６b よりも十分
な余裕をもって下方になるようにする。

【００１５】カメラ１６の前側には集光レンズ１７、更
にその前側には第２の偏光フィルタ１８が配置されてい
る。該偏光フィルタ１８は、その偏光軸が上記第１の偏
光フィルタ１５と直交する向きにしてあり、上記のよう
に第１の偏光フィルタ１５で偏光させて透明ガラス容器
１に照射された光のうち、該透明ガラス容器１で更に偏
光されて透過した光のみが第２の偏光フィルタ１８を通
過してカメラ１６に入光するようになっている。

【００１６】カメラ１６にはＣＰＵやメモリ等を含む画
像処理装置１９が接続され、図３の（１）に示すように
カメラ１６のラインイメージセンサ２０の固体撮像素子
群（例えば５１２個）の出力は、制御装置９からのタイ
ミング信号に従い、透明ガラス容器１の回転速度に応じ
た周期で該画像処理装置１９に取り込まれ、その取り込
まれた出力はデジタル値に変換され、透明ガラス容器１
が１回転を終了するまでに規定回数分（例えば５１２
回）だけ画像処理装置１９内のメモリに記憶される。つ
まり、透明ガラス容器１の１回転分の撮像データが、い
わば１画面に展開した状態でデジタルデータにしてメモ
リに記憶される。図３の（２）はその１画面の画像（ア
ナログ画像）の模式図で、縦軸がラインイメージセンサ
２０の５１２個の固体撮像素子の配列方向、横軸がその
５１２回分の取り込み方向となっている。なお、規定回
数に満たないうちに取り込み終了になると、警報を発す
るようになっている。

【００１７】１回転分の取り込みと記憶が終了すると、
画像処理装置１９は、メモリに記憶の１画面のデータ
（５１２×５１２のデータ）について、各固体撮像素子
の位置により異ならせてそれぞれ決めた閾値と比較する
ことにより２値化する。図３の（３）は、同図（２）に
おけるＡ−Ａ線に沿った取り込み時における固体撮像素
子の輝度レベルをアナログ的に表し、これに破線で示す
ような閾値を設定して２値化することを示す模式図であ
る。この場合、透明ガラス容器１の特定の位置に文字や
凹凸等が刻設され、それによる屈折光又は反射光がカメ
ラ１６に輝度の低い明部として撮像されるときには、そ
の対応部分についての閾値を他の部分よりも高めに設定
しておくことにより、このような文字や凹凸等を検査対
象外として除去できる。

【００１８】図３は検査対象の透明ガラス容器１が良品
の場合であるが、その底部の外面に同図（１）に示す如
く型番コード等を表す複数の凸部２１が同一円周上に設
けられ、これら凸部２１の像２１a が同図（２）に示す
ように画面上に現れていることを示している。このよう
な像２１a の輝度は低いため、２値化処理により大抵は
除去できるが、その輝度が同図（３）に示すように部分
的に２値化の閾値を越え、同図（４）に示すように２値
化処理後も小さく残ることが有り得る。しかし、異物に
よらないこのような小さいものは後述する処理によって
除去できる。

【００１９】図４は、検査対象の透明ガラス容器１がそ
の裾底部に（１）に示す如き異物２２をもった不良品の
場合を示す。この場合、（２）に示すように異物２２に
よる像２２a は輝度の高い大きなものとなり、（３）に
示すように２値化すると、その大部分が（４）に示すよ
うに残る。

【００２０】画像処理装置１９は２値化後に、その閾値
を越えた回数を各固体撮像素子ごとに集計し、これをい
わば異常値として記憶する。図３の（５）は上記凸部２
１の像２１a の一部が輝度が高いために２値化後にも残
り、これが小さい異常値として検出されたことを示す。
また、図４の（５）は異物２２による像２２a が大きな
異常値として検出されたことを示す。

【００２１】上記のように透明ガラス容器１を回転させ
ながら斜め下方からカメラ１６で撮像するため、そのラ
インイメージセンサ２０の固体撮像素子相互における位
置の違いで像の大きさは見掛け上異なり、従って固体撮
像素子相互においてその位置差からくる異常値偏差が生
ずる。そこで、画像処理装置１９はこれを補償するた
め、固体撮像素子の位置に応じて予め決めた補正係数を
異常値に掛けて異常値補正（２値化後の明部の面積補
正）を行う。図３の（６）は同図（５）に対して異常値
補正をしたこと、図４の（６）は同図（５）に対して異
常値補正をしたことをそれぞれ示す。

【００２２】この後、画像処理装置１９は、補正した異
常値を１画面内（透明ガラス容器１の１回転分）の予め
決めた検査域についてだけ総計し、その総計値（２値化
後の明部の総面積）を規定値と比較して規定値を越えて
いれば不良品（異物有り）、越えていなければ良品（異
物無し）と判定し、その判定結果の信号を制御装置９へ
送る。これを受けた制御装置９は、サーボモータ８を制
御するモータ制御回路２３に、１個の透明ガラス容器に
ついての検査終了信号を送るとともに、不良品の場合に
はハンドリング装置２４に排除信号を送って不良品の透
明ガラス容器を排除させる。補正した異常値を総計する
と、図３の良品の場合に（６）まで残った異物によらな
い小さい輝度の高い明部は除去されることになるので、
この場合には不良品とはならない。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたとおり本発明の異物検査装置
によれば、透明ガラス容器の裾底部に異物が存在する場
合、その異物周辺の歪みにより光が偏光されることに着
目して偏光フィルタを介して投光及び受光し、また固体
撮像素子カメラによる裾底部の撮像を容易にするため、
透明ガラス容器を回転させながら斜め下方から撮像する
ようにしているとはいえ、固体撮像素子の位置によって
その出力の２値化の閾値を変えるとともに、閾値に対す
る輝度の超過程度である異常値を補正し、その異常値の
総計から異物の有無を判定するので、その判定を異物以
外の文字や凹凸等と区別して的確に行うことができる。
従って、いままでは盲点であった裾底部の異物検査を精
度良く行うことができるため、特に内容物充填過程での
破損事故を減少させることができ、市中回収カレットを
使用した場合の不安を解消できることから、その使用量
の増加を促進してガラス容器のリサイクリングの向上に
寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による異物検査装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】投光器と透明ガラス容器と固体撮像素子カメラ
の位置関係を示す図である。

【図３】透明ガラス容器が異物の無い良品の場合におけ
る画像処理過程を（１）から（６）に分けて示す模式図
である。

【図４】異物が有る場合の同様の模式図である。

【符号の説明】

１ 透明ガラス容器 ４ 回転装置 ５ 回転ディスク １０ 投光器 １３ 拡散板 １５ 第１の偏光フィルタ １６ 固体撮像素子カメラ １８ 第２の偏光フィルタ １９ 画像処理装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明ガラス容器を検査位置で垂直な軸心の
   周りに回転させる回転手段と、拡散光源と、該拡散光源
   からの光を偏光させて透明ガラス容器へ投光するため拡
   散光源の前側に配置された光軸が垂直な第１の偏光フィ
   ルタと、この第１の偏光フィルタとは反対側において透
   明ガラス容器の裾底部を斜め下方から撮像するため、上
   記軸心に対して所要の仰角をもたせて配置された固体撮
   像素子カメラと、透明ガラス容器で偏光された透過光を
   該固体撮像素子カメラへ入光させるため、前記第１の偏
   光フィルタとは偏光軸を直交する関係にして配置された
   第２の偏光フィルタと、該固体撮像素子カメラの各固体
   撮像素子の出力を前記回転手段による容器回転速度に応
   じた周期で取り込む画像取り込み手段と、その取り込ま
   れた出力をデジタル値として、透明ガラス容器の少なく
   とも１回転分記憶することができる記憶手段と、各固体
   撮像素子ごとにその位置に従った閾値を設定して各取り
   込み時におけるデジタル値の大小を比較し、当該閾値を
   越えた回数をもって異常値とする異常値検出手段と、そ
   の異常値に固体撮像素子の位置に従った補正係数を掛け
   る補正手段と、その補正後の異常値から異物の有無を判
   定する異物有無判定手段とからなることを特徴とする、
   透明ガラス容器の裾底部の異物検査装置。
2. 【請求項２】前記仰角を５０〜６０度、好ましくは約５
   ５度としたことを特徴とする請求項１に記載の透明ガラ
   ス容器の裾底部の異物検査装置。
3. 【請求項３】前記異物有無判定手段が、補正後の異常値
   を予め設定した検査域についてだけ合計し、その合計値
   を規定値と比較して異物の有無を判定することを特徴と
   する請求項１に記載の透明ガラス容器の裾底部の異物検
   査装置。