JP2019023592A - 物品検査装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】側部撮像手段１５（１５’）は、側部用のラインカメラ４Ｂ（４Ｃ）、と、検査対象物３の側面の搬送方向上流側と下流側の外観を所定方向へ反射する第１ミラー７及び第２ミラー８と、両ミラー７、８から反射された側面の外観を２つの反射面９Ａ、９Ｂによってラインカメラ４Ｂ（４Ｃ）へ入射させる第３ミラー９を備えている。検査対象物３の側面の外観は、各ミラー７〜９で反射されて側部用のラインカメラ４Ｂ、４Ｃに入射され、それらによって撮像される。制御装置１２は、上部用のラインカメラ４Ａが撮像した検査対象物３の上面の画像データと、各ラインカメラ４Ａ〜４Ｃが撮像した検査対象物３の側面の４箇所の画像データを基にして、検査対象物３の打撲傷等を検査する。【効果】死角が生じることなく検査対象物３の側面の外観を撮像することができ、かつ、安価な物品検査装置１を提供できる。【選択図】 図１

Description

本発明は物品検査装置に関し、より詳しくは、例えばリンゴ等の果物の側面の外観をカメラで撮像し、撮像した画像を基にして果物の品質検査を行う場合に好適な物品検査装置に関する。

従来、リンゴ等の果物の外観をカメラで撮像し、該カメラで撮像した画像を基にして果物の品質検査を行うようにした物品検査装置は公知である（例えば特許文献１）。
特許文献１の物品検査装置においては、搬送手段の上方及び左右両側の前後２箇所に合計５台のカメラを配置してあり、それら５台のカメラによって果物の上面及び側面の全周を撮像するようになっている。

特開２００４−２４９２４９号公報

ところで、特許文献１の物品検査装置においては、撮像手段としてエリアカメラが用いられているが、エリアカメラは高価であり、しかも特定の波長に対応して画素数の高いエリアカメラを複数用いると装置の価格が高くなるという問題があった。
そこで、装置の価格上昇を抑えるために、ラインカメラを物品の搬送方向における両側及び上方に合計３台配置した構成を採用すると、物品の側面の前後にカメラの死角が生じるという問題がある。また、物品の搬送方向の両側にラインカメラを配置した場合には、搬送経路における幅方向の設置スペースが増大するという問題がある。

上述した事情に鑑み、請求項１に記載した本発明は、物品を搬送する搬送手段と、物品の側面の外観を撮像する側部撮像手段と、該側部撮像手段によって撮像された物品の側面の画像に基づいて該物品の品質を検査する制御装置とを備えた物品検査装置であって、
上記側部撮像手段は、物品の側面の外観を撮像する側部用カメラと、物品の側面における搬送方向の上流側の外観を所定方向へ反射させる第１ミラーと、物品の側面における搬送方向の下流側の外観を所定方向に反射させる第２ミラーと、２つの反射面を有し、上記第１ミラーから反射される物品の側面の外観と第２ミラーから反射される物品の側面の外観を上記２つの反射面を介して上記側部用カメラに入射させる第３ミラーとを備え、
上記制御装置は、上記第３ミラーの２つの反射面を介して側部用カメラが撮像した物品の側面の画像に基づいて物品の品質を検査することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、上記請求項１の構成において、上記側部用カメラはラインカメラであることを特徴とするものである。
さらに、請求項３の発明は、上記請求項２の構成において、上記側部撮像手段は、搬送経路の左右両側にそれぞれ配置されており、また、搬送手段の搬送経路上に物品の上面を撮像するための上部用カメラが設けられており、該上部用カメラはラインカメラからなり、
上記左右両側の側部撮像手段の側部用カメラ及び上部用カメラは、鉛直下方を向けて配置されており、
上記制御装置は、上記左右両側の側部用カメラが撮像した物品の側面の画像と上部用カメラが撮像した物品の上面の画像に基づいて物品の品質を検査することを特徴とするものである。

上記請求項１の発明によれば、死角が生じることなく検査対象物の側面の外観を撮像することができ、かつ、安価な物品検査装置を提供できる。
上記請求項２の発明によれば、従来のエリアカメラ方式に比べて安価な物品検査装置を提供できる。
上記請求項３の発明によれば、上部用カメラを設けることで、物品の上面および側面の検査が可能となる。

本発明の一実施例を示す平面図。 図１の要部の側面図。 図１のラインカメラ４Ａ〜４Ｃで撮像した検査対象物の外観の画像データを示す図。 本発明の他の実施例の要部を示す平面図。

以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図２において、１は物品検査装置であり、この物品検査装置１はベルトコンベヤ２によって検査対象物３（例えば、球状のリンゴ）を搬送しながらその外観を３台のラインカメラ４Ａ〜４Ｃで撮像し、それらが撮像した検査対象物３の外観の画像データに基づいて、検査対象物３の品質の良否を判定するようになっている。
物品検査装置１は、検査対象物３を矢印方向に所定速度で搬送するベルトコンベヤ２と、ベルトコンベヤ２の搬送経路の検査領域Ａに設けられて検査対象物３の外観を撮像する３台のラインカメラ４Ａ〜４Ｃと、検査領域Ａを通過する検査対象物３に向けて検査光を照射する複数の側部用照射手段５及び上部用照射手段６と、検査領域Ａの検査対象物３の外観を反射させて搬送方向両側のラインカメラ４Ｂ、４Ｃへ入射させる第１ミラー７〜第３ミラー９と、ベルトコンベヤ２及びラインカメラ４Ａ〜４Ｃ等の作動を制御するとともにラインカメラ４Ａ〜４Ｃが撮像した画像データを基にして検査対象物３の品質を判定する制御装置１２とを備えている。

検査対象物３は搬送方向において縦一列で、かつ、相前後する検査対象物３が離隔した状態でベルトコンベヤ２に供給されるようになっており、その状態の検査対象物３がベルトコンベヤ２によって検査領域Ａを通過するようになっている。本実施例では、搬送方向の左右両側に第１ミラー７〜第３ミラー９を配置したことにより、検査対象物３の側面における４面を側部用のラインカメラ４Ｂ、４Ｃにより撮像できるようになっている。
なお、本実施例では搬送手段としてベルトコンベヤ２を用いているが、検査対象物の種類や大きさ等に応じてローラコンベヤやＰＫコンベヤ等を搬送手段として使用することができる。

検査対象物３の外観を３台のラインカメラ４Ａ〜４Ｃによって明瞭に撮像するために、検査領域Ａ内の検査対象物３に向けて側方から検査光を照射する８台の側部用照射手段５と検査対象物３の上面に向けて検査光Ｌを照射する４台の上部用照射手段６が配置されている。
側部用照射手段５はＬＥＤ光源からなり、ベルトコンベヤ２を挟んだ左右両側に合計８台配置されている。また、上部用照射手段６もＬＥＤ光源からなり、上部用のラインカメラ４Ａのケーシングに鉛直下方に向けて２台配置されている。
側部用照射手段５及び上部用照射手段６は、検査対象物３に向けて１４００〜１６００ｎｍの近赤外光を照射できるようになっており、これら側部用照射手段５及上部用照射手段６の作動は制御装置１２によって制御されるようになっている。
検査領域Ａの隣接上流側となる位置に検査対象物３を検出するセンサ１３が配置されており、このセンサ１３はベルトコンベヤ２によって搬送されてきた検査対象物３を検出すると、検出信号を制御装置１２へ伝達するようになっている。制御装置１２はセンサ１３から検出信号が伝達されると、上記側部用照射手段５及び上部用照射手段６を同期して作動させるので、検査領域Ａを搬送される検査対象物３の側面の全周と上面に検査光がむらなく照射されるようになっている。
なお、側部用照射手段５及び上部用照射手段６の光源としては、上記ＬＥＤ光源の他にハロゲンランプを用いることができる。

３台のラインカメラ４Ａ〜４ＣはＩｎＧａＡｓカメラであり、検査対象物３の上面を撮像する上部用のラインカメラ４Ａは、検査領域Ａの中央となるベルトコンベヤ２の上方に所定高さで配置されている。前述したように、上部用照明手段６は、このラインカメラ４Ａのケーシングに下方に向けて取り付けられている。
また、検査対象物３の側面を撮像する側部用のラインカメラ４Ｂ、４Ｃは、上部用のラインカメラ４Ａを挟んでベルトコンベヤ２の左右両側の上方に配置されている。
３台のラインカメラ４Ａ〜４Ｃは、鉛直下方に向けて同じ高さに配置されており、これらのラインカメラ４Ａ〜４Ｃの光軸は、ベルトコンベヤ２の搬送方向と直交する一直線上に位置している。また、これら３台のラインカメラ４Ａ〜４Ｃは撮像素子として９００〜２０００ｎｍの近赤外光を検出できる能力を備えている。
上部用のラインカメラ４Ａは、検査対象物３の上面を撮像する際のライン状の撮像領域が搬送方向と直交するように配置されている。他方、側部用のラインカメラ４Ｂ、４Ｃは、検査対象物３の側面を撮像する際のライン状の撮像領域が搬送方向と平行となるように配置されている。
各ラインカメラ４Ａ〜４Ｃの作動は制御装置１２によって制御されるとともに、各ラインカメラ４Ａ〜４Ｃが撮像した検査対象物３の画像データは制御装置１２に伝達されるようになっている。
上記センサ１３が検査対象物３を検出すると、制御装置１２は、検査対象物３が検査領域Ａを通過する際に各ラインカメラ４Ａ〜４Ｃを同期して所定時間作動させるようになっている。その際に各ラインカメラ４Ａ〜４Ｃは所定タイミング毎に撮像した検査対象物３の上面及び側面の画像データを制御装置１２へ伝達するようになっている。そして、制御装置１２は、各ラインカメラ４Ａ〜４Ｃが撮像した画像データを時系列に並べる処理をすることで、検査対象物３の上面及び側面の４面における外観の画像を認識し、それに基づいて検査対象物３の品質の良否を検査をするようになっている。
本実施例では、高価なエリアカメラを５台、用いる代わりに、エリアカメラの半額程度のラインカメラ４Ａ〜４Ｃを３台だけ配置するとともに、左右両側の第１ミラー７〜第３ミラー９を活用することで検査対象物３の側面の全周を死角が生じることなく３台のラインカメラ４Ａ〜４Ｃで撮像できるようになっている。なお、撮影タイミングをベルトコンベヤ２と同期させて撮像するようにしても良い。

搬送方向の左側の第１ミラー７〜第３ミラー９及び側部用のラインカメラ４Ｂによって左側の側部撮像手段１５が構成されており、搬送方向の右側の第１ミラー７〜第３ミラー９及び側部用のラインカメラ４Ｃによって右側の側部撮像手段１５’が構成されている。
第１ミラー７は、センサ１３よりも少し搬送方向の上流側の位置であって、かつ、検査領域Ａの中央に向けて配置されている。第３ミラー９は、側部撮像用の４Ｂ（４Ｃ）の直下位置に配置されている。さらに、第２ミラー８は、第３ミラー９よりも搬送方向の下流側の位置であって、かつ、検査領域Ａの中央に向けて配置されている。
第１ミラー７は、検査領域Ａに検査対象物３が搬入された際に、検査対象物３の側面における搬送方向上流側の外観を第３ミラー９へ反射させるようになっている。他方、第２ミラー８は、検査領域Ａに検査対象物３が搬入された際に、該検査対象物３の側面における搬送方向下流側の外観を第３ミラー９へ反射させるようになっている。
第３ミラー９は、直角に接合された２枚の反射面９Ａ、９Ｂにより山形に構成されており、それら２つの反射面９Ａ、９Ｂが側部撮像用のラインカメラ４Ｂ（４Ｃ）の下方に配置されている。また、第３ミラー９の反射面９Ａは第１ミラー７に面しており、反射面９Ｂは第２ミラー８に面している。
そのため、第１ミラー７及び第２ミラー８によって反射された２箇所の側面の外観は第３ミラー９の反射面９Ａ、９Ｂによって反射されて側部用のラインカメラ４Ｂ（４Ｃ）に同時に入射されるようになっている。つまり、検査対象物３の側面の全周となる４箇所の外観が側部用のラインカメラ４Ｂ（４Ｃ）に同時に入射されるようになっている。
そのため、制御装置１２が側部用のラインカメラ４Ｂ、４Ｃを所定作動させると、それらのラインカメラ４Ｂ、４Ｃによって所定タイミング毎に検査対象物３の側面の外観が撮像されて、該撮像された側面の画像データが制御装置１２へ伝達されるようになっている。また、その際には制御装置１２は上部用のラインカメラ４Ａも所定時間作動させるので、ラインカメラ４Ａによって検査対象物３の上面の外観が所定タイミング毎に撮像されて、該撮像された上面の画像データが制御装置１２へ伝達されるようになっている。
制御装置１２は、３台のラインカメラ４Ａ〜４Ｃから伝達された検査対象物３の上面及び側面の４面の画像データを基にして時系列に並べる等の処理を行ってから品質の良品の検査を行うようになっている。例えば、検査対象物３のリンゴの皮の内側に生じた打ち身や打撲傷があるか否かを判定するようになっている。

以上の構成において、物品検査装置１は以下のようにして検査対象物３（例えばリンゴ）の品質検査を行う。
まず、ベルトコンベヤ２によって検査領域Ａに向けて検査対象物３が搬送されると、検査対象物３はセンサ１３によって検出され、該センサ１３は検出信号を制御装置１２に伝達する。
すると、制御装置１２は、側部用照射手段５および上部用照射手段６を作動させるので、それらから検査領域Ａの検査対象物３に向けて一斉に検査光が照射される。なお、前述したように、この検査光は近赤外光となっている。
この後、ベルトコンベヤ２によって検査対象物３が検査領域Ａを通過する際に、制御装置１２によりラインカメラ４Ａ〜４Ｃが所定時間作動される。
そのため、左右の側部撮像手段１５，１５’の第１ミラー７〜第３ミラー９によって検査対象物３の側面の外観が側部用のラインカメラ４Ｂ（４Ｃ）に入射され、それらによって撮像される。つまり、両ラインカメラ４Ｂ、４Ｃによって検査対象物３の側面における搬送方向の上流側と下流側の左右の箇所４面が所定のタイミングで複数回撮像される。また、それらと同じタイミングで上部用のラインカメラ４Ａによって検査対象物３の上面も複数回撮像される。
各ラインカメラ４Ａ〜４Ｃによって撮像された検査対象物３の上面及び側面の４面の画像データは制御装置１２に伝達される。すると、制御装置１２は、各ラインカメラ４Ａ〜４Ｃから入力された時系列の画像データを画像処理することで、例えば図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すような検査対象物３の上面及び側面の外観の画像データを作成する。
ここで、図３（ａ）は、検査対象物３の上面の画像データを示しており、図３（ｂ）はラインカメラ４Ｂで撮像した２つの側面の画像データを示しており、さらに、図３（ｃ）はラインカメラ４Ｃで撮像した残り２つの側面の画像データを示している。
本実施例の検査光は近赤外光であり、また、ラインカメラ４Ａ〜４ＣはＩｎＧａＡｓカメラであるため、検査対象物３の上面や側面に打ち身や打撲傷等の不良箇所がある場合には、図３（ａ）、図３（ｃ）に示すように、不良箇所Ｘが他の箇所よりも濃い色で表示される。
そこで、制御装置１２は、上記図３（ａ）と図３（ｃ）に色が濃い不良箇所Ｘがあることを確認すると、検査対象物３が不良品であると判定する。なお、制御装置１２が不良品と判定した検査対象物３は、図示しないリジェクト機構によってベルトコンベヤ２上から排除されるようになっている。他方、不良箇所を確認できない場合には、制御装置１２は、検査対象物３は良品であると判定し、該良品の検査対象物３はそのままベルトコンベヤ２によって搬送方向下流側へ搬送されるようになっている。

以上のように、本実施例は、高価なエリアカメラを５台配置する代わりに、エリアカメラの半額程度のラインカメラ４Ａ〜４Ｃを３台だけ配置してあり、検査対象物３の上面及び側面の全周を３台のラインカメラ４Ａ〜４Ｃで撮像することができる。そして、制御装置１２は、それらラインカメラ４Ａ〜４Ｃで撮像した画像データを基にして検査対象物３の品質を検査するようになっている。
特に、本実施例では、側部撮像手段１５、１５’が第１ミラー７〜第３ミラー９を備えたことにより、検査対象物３の側面における搬送方向の上流側、下流側の外観を死角が生じることなく、ラインカメラ４Ｂ、４Ｃで撮像することができる。
したがって、本実施例によれば、ラインカメラ４Ａ〜４Ｃで検査対象物３の外観を撮像する際にカメラの死角が生じることがなく、しかも価格が安い物品検査装置１を提供することができる。

上記実施例においては、同じ構成からなる側部撮像手段１５（１５’）を搬送経路の左右両側に配置しているが、一方の側部撮像手段１５を単体のラインカメラ４Ｂのみで構成しても良い。つまり、図４に示すように、搬送方向右側の側部用撮像手段１５’は、実質的に上記実施例と同様に構成する。但し、第１ミラー７、第２ミラーは、検査対象物３の側面における搬送方向上流側と下流側の全周の各３分の１の外観を反射する構成となる。そして、搬送方向左側の側部撮像手段１５として、単体のラインカメラ４Ｂを検査対象物３に向けて水平に配置し、検査対象物３の側面の全周の３分の１の外観をこのラインカメラ４Ｂで撮像する。
つまり、上記第１の実施例では、側面の全周を９０°毎に分けて左右両側の第１ミラー７、第２ミラー８で反射させて側部用のラインカメラ４Ｂ、４Ｃで撮像したのに対して、この図４の実施例では、側面の全周を１２０°毎に分けてラインカメラ４Ｂ、４Ｃで撮像する構成となる。その他の構成は上記実施例と同じであり、上記第１実施例と対応する部材には同じ番号を付している。この図４の実施例であっても上記実施例と実質的に同様の作用・効果を得ることができる。

なお、上記各実施例においては、ラインカメラ４Ａ〜４Ｃを搬送方向と直交する一直線上に配置しているが、検査対象物３の上面を撮像する上部用のラインカメラＡは、側部用のラインカメラ４Ｂ、４Ｃよりも搬送方向上流側または下流側の位置に配置しても良い。
また、ラインカメラ４Ａ〜４Ｃの代わりに通常のカメラを用いても良い。例えば従来のエリアカメラでも良い。
また、上記各実施例においては、側部用照射手段５を合計８台配置しているが、検査領域Ａの中央側に左右各２台（合計４台）だけ配置しても良い。
さらに、上記各実施例においては検査対象物３としてリンゴ等の果物を想定しているが、検査対象物３としては食材以外の概略球状をした物品であっても良い。

１‥物品検査装置 ２‥ベルトコンベヤ（搬送手段）
３‥検査対象物 ４Ｂ、４Ｃ‥ラインカメラ（側部用カメラ）
７‥第１ミラー ８‥第２ミラー
９‥第３ミラー ９Ａ、９Ｂ‥反射面
１２‥制御装置 １５（１５’）‥側部撮像手段

Claims (3)

1. 物品を搬送する搬送手段と、物品の側面の外観を撮像する側部撮像手段と、該側部撮像手段によって撮像された物品の側面の画像に基づいて該物品の品質を検査する制御装置とを備えた物品検査装置であって、
   上記側部撮像手段は、物品の側面の外観を撮像する側部用カメラと、物品の側面における搬送方向の上流側の外観を所定方向へ反射させる第１ミラーと、物品の側面における搬送方向の下流側の外観を所定方向に反射させる第２ミラーと、２つの反射面を有し、上記第１ミラーから反射される物品の側面の外観と第２ミラーから反射される物品の側面の外観を上記２つの反射面を介して上記側部用カメラに入射させる第３ミラーとを備え、
   上記制御装置は、上記第３ミラーの２つの反射面を介して側部用カメラが撮像した物品の側面の画像に基づいて物品の品質を検査することを特徴とする物品検査装置。
2. 上記側部用カメラはラインカメラであることを特徴とする請求項１に記載の物品検査装置。
3. 上記側部撮像手段は、搬送経路の左右両側にそれぞれ配置されており、また、搬送手段の搬送経路上に物品の上面を撮像するための上部用カメラが設けられており、該上部用カメラはラインカメラからなり、
   上記左右両側の側部撮像手段の側部用カメラ及び上部用カメラは、鉛直下方を向けて配置されており、
   上記制御装置は、上記左右両側の側部用カメラが撮像した物品の側面の画像と上部用カメラが撮像した物品の上面の画像に基づいて物品の品質を検査することを特徴とする請求項２に記載の物品検査装置。