JPH0634575A - 瓶検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 第１光源からの入射光が瓶底に対して完全均
一でないため、瓶底部画像に対し複数の検査領域毎に欠
陥検出感度を設定して各領域に応じた画像処理手段を施
して、瓶検査精度を向上させる。 【構成】 瓶胴側方周辺より第１光源を投光させ瓶底部
の内外面および瓶内の異物を含む第１画像を取得し、瓶
底部に向けて第２光源を投光させ瓶底部の外面のみの第
２画像を取得し、第１画像を複数の検査領域に区分した
後、被検査瓶毎にその平均輝度を算出して各領域毎に欠
陥検出感度を設定し、各検査領域毎の結果の論理和をも
って欠陥判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、瓶検査装置に関し、詳
しくは、ビールやジュース等のほぼ透明な液を収容する
瓶底部に異物の混入や、割れ、欠け、および汚れ等の欠
陥が存在するか否かを検出可能な瓶検査装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、上述したような瓶には洗浄ミス
等が原因で瓶の内面に付着物などが残ったり、大きな傷
等のつくことがあり、こういった欠陥のある瓶は、当然
のことながら商品価値を低下させるだけでなく、食品衛
生および、安全上大きな問題となる。 従来このような
欠陥があるかどうかの検査は主として目視によって行わ
れてきたが、目視にて瓶内を観察し欠陥の有無を判定す
るのでは、検査員の体調や、能力等に結果が左右される
ことになり、時には信じられない程大きな欠陥を見逃す
こともある。このような目視検査は人間の視覚のみに頼
る部分が多いので欠陥の見逃しが多くなることは避けら
れない。

【０００３】そこで、近年では、瓶の欠陥を自動的に検
出する装置について種々の提案がなされ、実際に空瓶欠
陥検出機として市販されているものがある。これらは主
に瓶胴部または瓶底部を検査するものであり、瓶胴部
（瓶口側面も含む）を検査するものは、高速回転してい
る被検査瓶に一方から光を照射し、その反対側に設置し
たＣＣＤカメラで透過画像を捉え、電気信号に変換し、
画像処理装置で欠陥の有無を判定するものである。また
瓶底部を検査するものは、瓶底面の下方から照明をあ
て、その透過像を瓶口上部に設置したＣＣＤカメラで捉
えて、この信号をデジタル化し画像処理を行うものであ
る。

【０００４】さらに、実瓶検査機については瓶を一定時
間回転後に静止させ、慣性により回転している異物（内
溶液）軌跡から検査する方法（オプティカルフロー方
式）が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の瓶検査装置は主として空瓶を対象としており、
液が充填された後の瓶検査については、目視に頼るもの
が主流をなしてきた。特に瓶底部にはエンボスやナーリ
ング等があり、光の屈折現象でその部分が影になる等の
ために欠陥と識別し難い点があり、それらの影響を除去
するための処理が必要となり、処理が複雑かつ時間がか
かる。

【０００６】また、液充填後の瓶において特に重大な欠
陥として挙げられるのは、異物などが混入して浮遊した
り付着したりする場合で、しかもそれが瓶底に沈降して
いると、目視検査ではその確認が困難であるし、オプテ
ィカルフロー方式では原理的に浮遊物のみしか検出でき
ないといった問題がある。更にまた、瓶底部欠陥からの
乱反射光を得るため瓶胴部の側方から光源を投光する
と、瓶の搬送進行方向側への入射光は瓶胴部表面で反射
するため瓶内部へ充分な光が届かなかったり、底部ナー
リングや胴部擦り傷による反射光が邪魔になる等して欠
陥部とノイズの識別が困難であった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、上述したような
従来の問題点の解決を図り、液充填瓶、特にこれらの瓶
底部に存在する欠陥を迅速かつ正確に検出可能な瓶検査
方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、瓶底部からの
反射光を受光して画像信号に変換するための撮像手段を
前記瓶底部の下方に配設し、前記瓶の胴側方周辺より光
を照射する第１光源を点灯させることにより、前記撮像
手段から、前記瓶底部の内外面および瓶内の異物を含む
第１画像を取得し、前記瓶底部に向けて瓶底部下部から
第２光源を点灯させることにより、前記撮像手段から、
前記瓶底部の外面のみの第２画像を取得し、２つの画像
間比較等の画像処理手段により前記瓶底部にかかわる欠
陥を検査する方法において、前記第１画像を複数の検査
領域に区分した後、各領域毎に欠陥検出感度を設定し、
各検査結果の論理和をもって欠陥判定することを特徴と
する瓶検査方法である。

【０００９】また、前記第１画像の検査領域が中央部と
ナーリング部の２つに区分され、さらにナーリング部に
ついては領域Ｉとして第１光源照射方向側、領域ＩＩと
して被検査瓶の搬送進行方向側の２つに細区分されるこ
とを特徴とする。前記画像処理手段において被検査瓶の
第１画像における平均の明るさ（平均輝度）を中央部お
よびナーリング部について各々算出し、それを基準に各
領域毎に欠陥検出感度を自動設定することを特徴とす
る。

【００１０】前記ナーリング部検査領域Ｉ、ＩＩについ
ては、円周方向に低周波数成分除去フィルター処理を実
施し２値化処理等の画像処理手段により欠陥判定するこ
とを特徴とする。前記ナーリング部検査領域Ｉについて
はさらに、円周方向に低周波数成分除去フィルター処理
後、前記第２画像との減算処理を実施し２値化処理等の
画像処理手段により欠陥判定することを特徴とする。

【００１１】前記中央部検査領域については、２値化処
理等の画像処理手段により欠陥判定することを特徴とす
る。

【００１２】

【作用】本発明では第１光源から発せられた光が瓶胴部
から瓶内において屈折、反射しながら瓶底部を通過し、
撮像手段に入射するので、瓶底部の主にナーリング部お
よび瓶内の異物が撮像される。これに対して第２光源か
ら発せられた光は瓶底部のナーリング部外表面で反射す
る。

【００１３】ナーリング部の画像は第１画像および第２
画像に含まれ、欠陥画像は第２画像に含まれないので、
第１画像と第２画像を比較することにより上記ナーリン
グ部画像と欠陥画像とを区別し、欠陥存在の有無を判定
することができる。また本発明では被検査瓶毎にその平
均輝度を算出して欠陥検出感度を自動設定するため、瓶
個体差による検査結果への影響が少ない。

【００１４】さらに瓶胴部に擦り傷等が存在する場合に
第１画像に環状の高輝度ノイズが現れるが、低周波数成
分除去フィルター処理によりノイズを除去するため、擦
り傷ノイズ部を欠陥部と誤認識することはない。さらに
また第１光源からの入射光が瓶底に対して完全均一でな
いため、瓶底部画像を複数の検査領域に区分し個々の領
域に応じた画像処理手段を施して欠陥判定するので、検
査部位による欠陥検出精度のバラツキがない。

【００１５】

【実施例】本発明を適用した瓶検査装置の平面および側
面構成図を図１および図２に示す。まず被検査瓶１はス
ターホイル２、瓶支持板３および瓶滑走板４に保持され
て搬送されかつ被検査瓶１が撮像位置にきたとき、スタ
ーホイル２と同期して逆方向に回転しているロータリマ
スク５が被検査瓶１の底側面部を挟み込むようにして把
持する。その時撮像カメラ６により瓶底部画像を撮像
し、その後画像処理装置７により検査を実施する。

【００１６】撮像位置には被検査瓶１の搬送進行方向の
両側に２つの第１光源８が設置され、撮像カメラ６の上
方には第２光源９と撮像視野のための開口穴１０が瓶滑
走板４に設けられている。第１光源８から被検査瓶１に
入射し、瓶胴部表面や瓶と内溶液との界面あるいは胴エ
ンボス部で屈折・透過した光は撮像カメラ６のレンズに
直接入射しないため、撮像カメラ６で捉える画像は内溶
液中の異物・ナーリング・瓶表面の傷による乱反射光の
みとなる。また第２光源９を照射すると瓶底部外縁部の
ナーリング像が得られる。

【００１７】撮像カメラ６は光源、被検査瓶の分光特
性、検査精度等を考慮して選択する。この場合、高速移
動瓶を連続して２枚撮像する必要があるため、ＣＣＤエ
リアカメラでかつ画像の静止化のためシャッタ付きカメ
ラを用い、光路中にハーフミラーあるいは適当なビーム
スプリッタを用い、２台のカメラで各々第１画像、第２
画像を順番に撮像する。

【００１８】また赤外線カットフィルター等を用いて可
視光線だけを利用しても良い。なお、撮像カメラ６によ
る撮像タイミングを得るために搬送手段に関連して設け
られる位置検出手段、不良瓶の排出手段およびそれらの
動作についてはこれを省略する。画像処理装置７の構成
は図３に示すように中央演算処置装置（ＣＰＵ）１０
０、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）１１０、ランダムア
クセスメモリ（ＲＡＭ）１２０、画像専用フレームメモ
リ（ＦＲＡＭ）１３０、キーボード入力装置１４０、デ
イスプレイ（表示装置）１５０、アナログ−デジタル
（Ａ／Ｄ）変換器１６０、デジタル−アナログ（Ｄ／
Ａ）変換器１７０が共通バスに接続されている。

【００１９】本実施例における瓶検査方法のフローを図
６を示し、以下に詳細を説明する。画像の取り込みは、
被検査瓶１が開口穴１０の真上にきた位置で、第１光源
８を点灯させて第１画像を撮像（図６のステップ１０）
し、続いて第２光源９を点灯させて第２画像を撮像（図
６のステップ２０）して行う。撮像カメラ６から撮像結
果として出力される２つのアナログ画像信号はＡ／Ｄ変
換器１６０によってデジタル形態で画素ごとの輝度レベ
ルを示す信号に変換され、ＣＰＵ１００によってＦＲＡ
Ｍ１３０に書き込まれる。

【００２０】ＦＲＡＭ１３０に書き込まれた２次元の第
１画像信号について、図４に示すように検査領域を中央
部とナーリング部に分けて処理することとする。瓶底部
中心を基準に一定半径の円内部を中央部領域とし、その
周辺の環状部分をナーリング領域とする。半径の値は任
意に設定するが、ナーリング部領域とオーバーラップし
てもかまわない。ただし、周辺の環状部分については、
ナーリング像および瓶胴部擦り傷による環状ノイズが含
まれるように設定されなければならない。

【００２１】これらの位置情報はあらかじめアドレステ
ーブルとしてＲＡＭ１２０またはＲＯＭ１１０に記録し
ておく（直交座標系におけるナーリング部の円周方向に
沿った画素の位置つまりアドレス値を記憶する）。この
第１、第２画像信号のデータをあらかじめプログラムさ
れたメモリ（ＲＯＭ１１０）の順序で以下の手順に従っ
て読み出し演算処理する。

【００２２】（手順１） ２つの検査領域（中央部とナ
ーリング部）の任意の画素の輝度データを複数個抽出し
その平均値を求めて、各検査領域の欠陥検出感度（また
は閾値）設定の基準値（ｄAV）とする。（図６のステッ
プ３０） あらかじめ被検査瓶１の瓶透過率（瓶の明るさ）のバラ
ツキ（ｄMAX 、ｄMIN）に応じた欠陥検出閾値の範囲
（ＴＨMAX 、ＴＨMIN ）をＲＡＭ１２０またはＲＯＭ１
１０に記録し、被検査瓶１の輝度値がｄAVの場合には欠
陥検出閾値ＴＨを数１から計算し自動設定する。

【００２３】

【数１】 ＴＨ ＝ （ｄAV−ｄMIN ）×Ｚ＋ＴＨMIN （１） 但し、ｄMIN ≦ｄAV≦ｄMAX 、 Ｚ＝（ＴＨMAX −ＴＨMIN ）／（ｄMAX −ｄMIN ） ここで、ｄMIN 〜ｄMAX やＴＨMIN 〜ＴＨMAX の範囲は
図５に示すように種々の被検査瓶１の統計的データを収
集し決定することとする。

【００２４】前記式（１）を用い、ＣＰＵ１００が各検
査領域毎に欠陥検出閾値ＴＨi を求める（図６のステッ
プ４０）。 （手順２） ナーリング部検査領域に対する以下の画像
処理を行う。 アドレステーブルに基づき、円周方向の画素の輝度デー
タを読みだし、本出願人が特願Ｈ２−４０２６１０にて
発明している低周波数成分除去フィルター処理を施して
（図６のステップ５０）、フィルター補正後の輝度デー
タを、ＦＲＡＭ１３０に更新する。（フィルター処理後
の第１画像を画像ＡN とする） フィルター処理後、ＣＰＵ１００は図４に示すように、
領域Ｉとして第１光源照射方向側と領域ＩＩとして被検
査瓶１の搬送進行方向側の２つに細区分して次の２つの
処理を行う。

【００２５】〔処理１〕被検査瓶１のＦＲＡＭ１３０に
書き込まれている第２画像のナーリング部の搬送進行方
向側（領域ＩＩ）にマスク処理を施し、あらかじめＲＯ
Ｍ１１０またはＲＡＭ１２０に設定しておいた閾値との
比較により、２値化処理を行い（図６のステップ６０）
ＦＲＡＭ１３０に書き込む。（処理後の第２画像を画像
Ｂとする） ＣＰＵ１００により画像ＡN から画像Ｂを減算し、（手
順１）にて求めた欠陥検出閾値ＴＨ1 で２値化（図６の
ステップ７０）し、場合によっては、収縮処理を施して
微小ノイズを除いた後、ＣＰＵ１００が画素数をカウン
ト（図６のステップ８０）し、この値が一定値以上であ
れば、この被検査瓶１を不良瓶として判定する（図６の
ステップ１３０）。

【００２６】ここで搬送進行方向側のマスク領域は任意
に設定して良いが、第１画像上においてナーリング像が
生じない箇所に設定する。つまり瓶底に対する第１光源
からの入射光が完全均一でないため第１画像上の位置で
明暗差ができ、特に搬送進行方向側ではナーリング像が
生じなくなる。よって、その領域についてはノイズ成分
であるナーリング像を第１画像から減算する必要がない
ためである。

【００２７】〔処理２〕ＦＲＡＭ１３０に記録された画
像ＡN に対して、領域Ｉ、ＩＩの各々ついて（手順１）
にて求めた欠陥検出閾値ＴＨ2 、ＴＨ3 で２値化（図６
のステップ９０）し、場合によっては収縮処理を施し微
小ノイズを除いた後、ＣＰＵ１００が画素数をカウント
（図６のステップ１００）し、この値が一定値以上であ
ればこの被検査瓶１を不良瓶として判定する（図６のス
テップ１３０）。

【００２８】（手順３） 中央部検査領域に対する以下
の画像処理を行う。 アドレステーブルに基づきまたはＦＲＡＭ１３０に書き
込まれている第１画像に対してマスク処理を施して中央
部の画像データを読出し、（手順１）にて求めた欠陥検
出閾値ＴＨ4 で２値化（図６のステップ１１０）し、場
合によっては収縮処理を施し微小ノイズを除いた後、Ｃ
ＰＵ１００が画素数をカウント（図６のステップ１２
０）し、この値が一定値以上であればこの被検査瓶１を
不良瓶として判定する（図６のステップ１３０）。

【００２９】あるいは２値画像（図６のステップ１１
０）をラベリングしてＦＲＡＭ１３０に書き込んだ後、
ＣＰＵ１００が面積値（画素数）最大のラベリング番号
を探索し、その面積値が一定値以上であれば欠陥判定す
るという方法を用いても良い。さらに中央部にエンボス
像などの環状ノイズが発生するようであれば、ナーリン
グ部検査のときと同様に、円周方向に低周波数成分除去
フィルター処理を施しても良い。

【００３０】

【発明の効果】第１光源から被検査瓶の瓶底への入射光
が不均一であっても、本発明の画像処理手段を用いれば
精度の高い検査が可能となり、現在の目視検査に代わっ
て品質、能力の安定した自動検査機の導入が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための瓶検査装置の側面図を
示す。

【図２】本発明を実施するための瓶検査装置の平面図を
示す。

【図３】画像処理装置の構成図を示す。

【図４】瓶底画像における検査領域の区分を示す。

【図５】欠陥検出閾値設定直線を示す。

【図６】本発明における瓶検査フローを示す。

【符号の説明】

１…被検査瓶 ２…スターホイル ３…瓶支持板 ４…瓶滑走板 ５…ロータリマスク ６…撮像カメラ ７…画像処理装置 ８…第１光源 ９…第２光源 １０…開口穴

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 瓶底部からの反射光を受光して画像信号
   に変換するための撮像手段を前記瓶底部の下方に配設
   し、 前記瓶の胴側方周辺より光を照射する第１光源を点灯さ
   せることにより、前記撮像手段から、前記瓶底部の内外
   面および瓶内の異物を含む第１画像を取得し、前記瓶底
   部に向けて瓶底部下部から第２光源を点灯させることに
   より、前記撮像手段から、前記瓶底部の外面のみの第２
   画像を取得し、２つの画像間比較等の画像処理手段によ
   り前記瓶底部にかかわる欠陥を検査する方法において、
   前記第１画像を複数の検査領域に区分した後、各領域毎
   に欠陥検出感度を設定し、各検査結果の論理和をもって
   欠陥判定することを特徴とする瓶検査方法。
2. 【請求項２】 前記第１画像の検査領域が中央部とナー
   リング部の２つに区分され、さらにナーリング部につい
   ては領域Ｉとして第１光源照射方向側、領域ＩＩとして
   被検査瓶の搬送進行方向側の２つに細区分されることを
   特徴とする請求項１に記載の瓶検査方法。
3. 【請求項３】 前記画像処理手段において被検査瓶の第
   １画像における平均の明るさ（平均輝度）を中央部およ
   びナーリング部について各々算出し、それを基準に各領
   域毎に欠陥検出感度を自動設定することを特徴とする請
   求項１に記載の瓶検査方法。
4. 【請求項４】 前記ナーリング部検査領域Ｉ、ＩＩにつ
   いては、円周方向に低周波数成分除去フィルター処理を
   実施し２値化処理等の画像処理手段により欠陥判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の瓶検査方法。
5. 【請求項５】 前記ナーリング部検査領域Ｉについては
   さらに、円周方向に低周波数成分除去フィルター処理
   後、前記第２画像との減算処理を実施し２値化処理等の
   画像処理手段により欠陥判定することを特徴とする請求
   項１に記載の瓶検査方法。
6. 【請求項６】 前記中央部検査領域については、２値化
   処理等の画像処理手段により欠陥判定することを特徴と
   する請求項１に記載の瓶検査方法。