JP5530745B2 - ガラス壜の検査方法、検査装置、および検査システム - Google Patents

Description

本発明は、ガラス壜の欠陥の有無を光学的に検査する方法等に関する。

従来から、ガラス壜やペットボトルといった透明または半透明の容器の状態を光学的に検査する方法はよく知られている。例えば、下記特許文献１には、ペットボトルの口部に形成される環状のネックリングの形状を光学的に検査する方法が開示されている。

具体的に、下記特許文献１の方法は、ペットボトルの上方に配置された投光部から、下方のネックリングに向けてブラックライト（近紫外線）を照射し、そこで反射したブラックライトを、上記投光部と同じ側（ペットボトルの上方）に配置されたカメラで受光するというものである。そして、これによって得られたネックリングの画像に基づいて、その形状の良否を判定するようにしている。

特開２００５−３０８４４１号公報

一方、ガラス壜については、その壜口部に、亀裂（ヒビ）のような欠陥が存在する場合があり、このような欠陥を見過ごすと、例えば壜口部にキャップを取り付けるとき等に、割れ（欠損）が発生してしまうおそれがある。そこで、このような事態を避けるべく、亀裂のような重要な欠陥については、これを確実に検出したいという要求がある。

このような亀裂等の欠陥の有無を調べるために、上記特許文献１と同様の方法を適用し、壜口部に照射された紫外光の反射成分をカメラで認識することが考えられる。しかしながら、例えば少量生産のガラス壜や、リサイクルして使用するリターナブル壜などでは、多くのケースで、その壜口部に、使用上の問題とはならない微小な凹凸や表面キズが存在する。このような状態の壜口部に紫外光を照射すると、上記凹凸や表面キズによって紫外光が乱反射してしまい、本来検出すべき亀裂等の重要な欠陥を、上記凹凸等と区別して検出することが困難になるという問題がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、ガラス壜の壜口部に存在し得る重要な欠陥を安定した精度で確実に検出することを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、ガラス壜の欠陥の有無を光学的に検査する方法であって、上記ガラス壜の壜口部に向けて光源から赤外光を照射する照射工程と、上記光源から照射され壜口部で反射した赤外光を撮像手段に取り込んで壜口部を撮像する撮像工程と、上記撮像手段により撮像された画像に基づいて壜口部の欠陥の有無を判定する判定工程とを含み、上記判定工程では、上記撮像手段から得られた壜口部の画像を複数の領域に分割し、その中で最も明るく撮像された領域の明度が所定の閾値よりも高い場合に、壜口部に欠陥が存在すると判定することを特徴とするものである（請求項１）。

また、本発明は、ガラス壜の欠陥の有無を光学的に検査する装置であって、上記ガラス壜の壜口部に向けて赤外光を照射する光源と、上記光源から照射され壜口部で反射した赤外光を取り込んで壜口部を撮像する撮像手段と、上記撮像手段により撮像された画像に基づいて壜口部の欠陥の有無を判定する判定手段とを備え、上記判定手段は、上記撮像手段から得られた壜口部の画像を複数の領域に分割し、その中で最も明るく撮像された領域の明度が所定の閾値よりも高い場合に、壜口部に欠陥が存在すると判定することを特徴とするものである（請求項４）。

これらの発明によれば、紫外光や可視光に比べて波長が長く、比較的透過度の高い赤外光をガラス壜の壜口部に照射することにより、亀裂（ヒビ）等の重要な欠陥が壜口部に存在する場合に、壜口部の表面を透過して上記亀裂等の欠陥で反射した赤外光を撮像手段に取り込んで、欠陥の存在を明確に撮像することができ、撮像された画像に基づいて壜口部の良否を適正に判断することができる。
また、複数領域に分割された壜口部の画像から最も明るく撮像された領域を抽出し、その領域の明度を所定の閾値と比較するので、壜口部に亀裂等の欠陥が存在した場合に、赤外光の反射により相対的に明るく撮像される上記欠陥の存在を確実に検出することができる。

本発明の制御方法または制御装置において、上記光源から照射される赤外光のピーク波長は、８００〜９００ｎｍの範囲内の値であることが好ましく（請求項２，５）、より好ましくは、８２０〜８５０ｎｍの範囲内である（請求項３，６）。

この態様によれば、壜口部に存在する亀裂等の重要な欠陥を、使用上問題のない微小な凹凸や表面キズ等と明確に区別しながら、精度よく検出することができる。

また、本発明は、ガラス壜の欠陥の有無を検査する検査システムであって、上述した検査装置と、上記検査装置にガラス壜を供給する上流側コンベアと、上記検査装置で検査されたガラス壜を所定方向に搬送する下流側コンベアと、上記検査装置により不良と判定されたガラス壜を上記下流側コンベアから取り除く排出装置とを備えたことを特徴とするものである（請求項７）。

本発明によれば、ガラス壜の壜口部を上記検査装置により適正に検査しながら、その前後におけるガラス壜の搬送や仕分け（良・不良の仕分け）といった作業をも含む一連の作業を自動的に実施でき、ガラス壜の検査効率を効果的に向上させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、ガラス壜の壜口部に存在し得る重要な欠陥を安定した精度で確実に検出することができる。

本発明の一実施形態にかかるガラス壜の検査システムの全体構成を概略的に示す平面図である。 ガラス壜の斜視図である。 壜口検査部の構成を概略的に示す正面図である。 壜口検査部の構成を概略的に示す平面図である。 壜底検査部の構成を概略的に示す正面図である。 図１のVI−VI線に沿った断面図である。 検査システムの制御系を示すブロック図である。 ガラス壜の壜口部に亀裂が発生している状態を説明するための図である。 図８に示した壜口部を撮像するときの状況を説明するための図である。 図８に示した壜口部の撮像画像を示す図である。 排出装置の動作を説明するための図であり、（ａ）はガラス壜に突き当て部が突き当てられた状態を、（ｂ）はその後のガラス壜の状態を示している。 本発明の効果を確認するために行った実験の結果を示す表である。

（１）全体構成
図１は、本発明の一実施形態にかかるガラス壜の検査システムの全体構成を概略的に示す平面図である。本図に示される検査システムは、検査対象であるガラス壜Ｂを撮像する等によりガラス壜Ｂの欠陥の有無を調べる検査装置１と、検査装置１にガラス壜Ｂを供給する上流側コンベア２と、検査装置１で検査されたガラス壜Ｂを所定方向に搬送する下流側コンベア３と、下流側コンベア３から分岐した排出コンベア４と、検査装置１で不良（欠陥有り）と判定されたガラス壜Ｂを下流側コンベア３から排出コンベア４に排出する排出装置５とを備える。

図２に示すように、上記ガラス壜Ｂは、上端部が開口し、下端部が閉止されたガラス製の筒状体からなり、例えば清酒、飲料、調味料等の液体を充填するために使用される。ただし、このような液体状の内容物は、当実施形態の検査システムによる検査の後で充填される。すなわち、当実施形態の検査システムによる検査は、内容物が未だ充填されていない状態のガラス壜Ｂに対し実施される。

また、上記ガラス壜Ｂの上端部には、後工程においてキャップ（図示省略）が取り付けられる。以下では、キャップが取り付けられるガラス壜Ｂの上端部を壜口部Ｂ１、その反対側の底部を壜底部Ｂ２と称する。なお、図例のガラス壜Ｂでは、壜口部Ｂ１にネジ式のキャップが取り付けられるものとする。このため、壜口部Ｂ１には、ネジ式のキャップを螺着するための螺旋状の突起Ｒ（図８参照）が形成されている。

（１−１）検査装置
上記検査装置１は、図１に示すように、上記上流側コンベア２から搬入されたガラス壜Ｂを左右から挟持して搬送する一対の検査用コンベア１０と、この検査用コンベア１０による搬送の途中でガラス壜Ｂを撮像する等により、ガラス壜Ｂの壜口部Ｂ１および壜底部Ｂ２の状態をそれぞれ検査する壜口検査部１５および壜底検査部２０と、これら各部を囲繞して内部を暗室化するカバー部材２５とを備える。

上記一対の検査用コンベア１０は、それぞれ、複数のローラ１１と、各ローラ１１の間に掛け渡される帯状のコンベアベルト１２とを有し、上記ローラ１１の一つが図外の駆動源により中心軸回りに回転駆動されることで、コンベアベルト１２が図中の実線矢印の方向に循環駆動されるようになっている。各ローラ１１は、その中心軸（回転中心）が垂直向きとされ、各ローラ１１に掛け渡されるコンベアベルト１２は、その搬送面を垂直向きにした姿勢で循環駆動される。

上記一対の検査用コンベア１０における各コンベアベルト１２の間隔は、ガラス壜Ｂの幅（直径）と略同一寸法に設定され、各コンベアベルト１２の間にガラス壜Ｂが挟み込まれて保持されるようになっている。そして、ガラス壜Ｂが各コンベアベルト１２により挟持された状態で、各コンベアベルト１２が同一の循環速度で駆動されることにより、ガラス壜Ｂが図中の白抜き矢印の方向に搬送されるようになっている。

図３および図４は、上記壜口検査部１５の構成を概略的に示す図であり、図３が正面図、図４が平面図である。これらの図に示すように、壜口検査部１５は、上記検査用コンベア１０により保持されたガラス壜Ｂに対し上方から赤外光を照射する光源１６と、光源１６から赤外光の照射を受けたガラス壜Ｂの壜口部Ｂ１を上方から撮像する壜口認識カメラ１７（本発明にかかる撮像手段に相当）とを有している。

上記光源１６は、例えば複数の赤外線ＬＥＤを平面視でリング状に配置したものからなり、上記赤外線ＬＥＤからは、特定波長帯の赤外光がガラス壜Ｂの壜口部Ｂ１に向けて照射される。具体的に、上記光源１６から照射される赤外光は、最も光強度の高いピーク波長が可視光領域（およそ３８０〜７５０ｎｍの波長範囲）に比較的近い値に設定された近赤外線からなり、当実施形態では、そのピーク波長が、８００〜９００ｎｍの範囲内の値に設定される。

上記壜口認識カメラ１７は、上記光源１６から照射されて壜口部Ｂ１で反射した赤外光を受光するための受光部１７ａを有し、この受光部１７ａは、可視光領域に主な感度分布を有する通常のＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサによって構成されている。上述のように、光源１６から照射される赤外光のピーク波長は８００〜９００ｎｍであり、可視光領域（３８０〜７５０ｎｍ）からは外れているが、８００〜９００ｎｍという波長範囲は可視光領域に比較的近いため、上記のような通常のイメージセンサを用いても、壜口部Ｂ１で反射した赤外光を問題なく受光することができる。

すなわち、赤外光を受光する用途に特化した特殊なイメージセンサではなく、可視光領域に主な感度分布を有する通常のイメージセンサであっても、８００〜９００ｎｍの波長範囲であれば、十分な感度を有するのが一般的である。よって、このようなイメージセンサからなる受光部１７ａを備えた壜口認識カメラ１７を用いたとしても、壜口部Ｂ１の画像データを問題なく得ることが可能である。

上記壜口認識カメラ１７により取得された壜口部Ｂ１の画像データは、後述する制御ユニット７０（図７）に送信される。そして、送信された画像データに基づく所定の演算処理等を経て、壜口部Ｂ１の欠陥の有無が判定されるようになっている。

図５は、上記壜底検査部２０の構成を概略的に示す正面図である。本図に示すように、壜底検査部２０は、検査用コンベア１０に保持されたガラス壜Ｂに対し下方から赤外光を照射する光源２１と、検査用コンベア１０の上方に配置された壜底認識カメラ２２とを有しており、光源２１から照射されてガラス壜Ｂを透過した赤外光が壜底認識カメラ２２で受光されることにより、ガラス壜Ｂの壜底部Ｂ２の画像データが取得されるようになっている。この壜底部Ｂ２の画像データは、上記壜口部Ｂ１の画像データと同様、後述する制御ユニット７０に送信され、壜底部Ｂ２の良否判定に利用される。

以上のように構成された検査装置１には、図１に示すように、ガラス壜Ｂが通過したことを検出する壜通過センサ６０と、検査用コンベア１０の搬送速度を検出する搬送速度センサ６２とが設けられている。

上記壜通過センサ６０は、ガラス壜Ｂの搬送路（一対の検査用コンベア１０の間）のうち、壜口検査部１５よりも上流側に配置されている。この壜通過センサ６０は、いわゆる反射型のレーザセンサからなり、所定波長のレーザ光を照射する投光部と、投光部と同じ側に配置された受光部とを有している。そして、上記検査用コンベア１０による搬送過程で、ガラス壜Ｂが上記壜通過センサ６０の設置部を通過すると、上記投光部から照射されたレーザ光がガラス壜Ｂで反射し、その反射光が受光部で受光されることにより、ガラス壜Ｂが通過したことが検出されるようになっている。

上記搬送速度センサ６２は、所定の回転角ごとにパルスを発生するロータリエンコーダからなり、上記検査用コンベア１０に備わる複数のローラ１１の一つに取り付けられている。そして、搬送速度センサ６２による上記ローラ１１のエンコーダ情報に基づいて、上記コンベアベルト１２の循環速度（つまり検査用コンベア１０の搬送速度）が検出されるようになっている。

（１−２）上流側・下流側コンベア、および排出コンベア
図６は、図１のVI−VI線に沿った断面図である。本図に示すように、下流側コンベア３および排出コンベア４は、それぞれ、搬送面を水平向きにした姿勢で循環駆動されるコンベアベルト３０，４０を有しており、各コンベアベルト３０，４０の循環駆動に応じて、それぞれの上面に載置されたガラス壜Ｂが、図６の紙面直交方向（図１の白抜き矢印の方向）に個々に搬送されるようになっている。なお、各コンベアベルト３０，４０は、上記検査用コンベア１０と同様、図外のローラに掛け渡されて駆動される。

上記下流側コンベア３および排出コンベア４は、図１および図６に示すように、その上流側の所定範囲が幅方向に互いに隣接しており、その間が仕切り板３５によって仕切られている。仕切り板３５は、上記排出装置５に対向する部位に開口３５ａを有しており、上記排出装置５により突き飛ばされたガラス壜Ｂが上記開口３５ａを通じて下流側コンベア３から排出コンベア４へと移動できるようになっている。

図１に示すように、上記下流側コンベア３には、上記検査用コンベア１０と同様、壜通過センサ６１および搬送速度センサ６３が設けられている。すなわち、下流側コンベア３により搬送されるガラス壜Ｂの通過が、上記壜通過センサ６１によって検出されるとともに、上記下流側コンベア３の搬送速度が、上記搬送速度センサ６３によって検出されるようになっている。

なお、上流側コンベア２については、その詳細な図示を省略するが、上記下流側コンベア３および排出コンベア４と同様の構造を有し、ガラス壜Ｂを上面に載置した状態で搬送を行う。

（１−３）排出装置
図６に示すように、上記排出装置５は、リニアサーボ式のアクチュエータ５０と、アクチュエータ５０により進退駆動される突き当て部５６とを有している。

上記アクチュエータ５０は、リニアモータ５１と、リニアモータ５１による推力を受けて進退するシリンダロッド５２と、シリンダロッド５２を保持するシリンダケース５３とを有しており、シリンダロッド５２の先端部に上記突き当て部５６が取り付けられることで、突き当て部５６が進退移動可能に支持されている。

上記リニアモータ５１は、シリンダロッド５２に内蔵された永久磁石からなる可動子５４と、シリンダケース５３の内周面に設けられた電磁石（コイル）からなる固定子５５とを有し、上記固定子５５には、図外の電源装置からの電流が供給される。そして、上記固定子５５への電流供給に伴い固定子５５の周りに磁束が生じると、この磁束と、上記可動子５４による磁束との相互作用により、上記可動子５４を固定子５５に対し相対移動させる推力が発生し、この推力によって上記可動子５４およびシリンダロッド５２が軸方向に駆動されるようになっている。

上記シリンダケース５３には、シリンダロッド５２の軸方向位置を磁気的または電気的に読み取るリニアセンサ６４（図７）が設けられている。このリニアセンサ６４による検出値は、シリンダロッド５２の位置および速度を目標通りに制御（フィードバック制御）するための情報として、後述する制御ユニット７０に送信される。

上記突き当て部５６は、上下方向に長尺な部材からなり、その下部が上記シリンダロッド５２の先端に固定されることにより、下流側コンベア３の搬送路の近傍において進退移動可能に支持されている。なお、突き当て部５６の上部には、ガイドロッド５８が連結されており、このガイドロッド５８は、軸受部５９に挿通された状態で進退移動可能に支持されている。

また、上記突き当て部５６は、樹脂製材料等からなるベース部材５６ａと、これよりも軟質な材料（例えばポリウレタン等）からなる緩衝部材５６ｂとが厚み方向に重ね合わせられて構成されている。そして、上記ベース部材５６ａの一面に、上記シリンダロッド５２およびガイドロッド５８が連結されるとともに、これとは反対側のベース部材５６ａの他面（つまり下流側コンベア３に近接する側の面）に、上記緩衝部材５６ｂが取り付けられている。

以上のように構成された排出装置５は、上記検査装置１により不良と判定されたガラス壜Ｂがあった場合に作動する。具体的には、上記検査装置１の壜口検査部１５および壜底検査部２０のいずれかで不良と判定されたガラス壜Ｂが、上記下流側コンベア３による搬送の過程で排出装置５の側方を通過したときに、これに合わせて上記アクチュエータ５０が突き当て部５６を駆動し、突き当て部５６がガラス壜Ｂに突き当てられることにより、ガラス壜Ｂが下流側コンベア３から排出コンベア４へと移動する（図１１参照）。

なお、上記排出コンベア４へと移動させられたガラス壜Ｂは、排出コンベア４によって下流側へと搬送され、同コンベアの下流側端部に順に溜められていく。

（２）制御系
図７は、当実施形態の検査システムの制御系を示すブロック図である。本図に示される制御ユニット７０は、検査システムの各部を統括的に制御するための装置であり、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されている。

上記制御ユニット７０には、各種センサ値が入力される。すなわち、制御ユニット７０は、上記壜通過センサ６０，６１、搬送速度センサ６２，６３、およびリニアセンサ６４と電気的に接続されており、これら各センサ６０〜６４により検出された情報が、電気信号として上記制御ユニット７０に逐次入力されるようになっている。そして、その入力値等に基づいて、上記制御ユニット７０が、各種コンベア（上流側コンベア２、下流側コンベア３…等）や、壜口検査部１５、壜底検査部２０、および排出装置５等の各部の動作を制御する。

上記制御ユニット７０が有するより具体的な機能について説明すると、上記制御ユニット７０は、その主な機能的要素として、コンベア制御部７１、撮像制御部７２、良否判定部７３、排出制御部７４、およびデータ記憶部７５を有している。

上記コンベア制御部７１は、上記上流側コンベア２、下流側コンベア３、排出コンベア４、および検査用コンベア１０を駆動して、これら各コンベアによるガラス壜Ｂの搬送動作をそれぞれ制御するものである。

上記撮像制御部７２は、上記壜口検査部１５および壜底検査部２０での撮像動作を制御するものである。すなわち、撮像制御部７２は、ガラス壜Ｂが壜口検査部１５を通過する所定のタイミングで、壜口検査部１５の光源１６および壜口認識カメラ１７を作動させて壜口部Ｂ１を撮像するとともに、ガラス壜Ｂが壜底検査部２０を通過する所定のタイミングで、壜底検査部２０の光源２１および壜底認識カメラ２２を作動させて壜底部Ｂ２を撮像する。

ガラス壜Ｂが上記壜口検査部１５または壜底検査部２０を通過するタイミングは、壜通過センサ６０および搬送速度センサ６２による検出値に基づき算出される。具体的には、壜口検査部１５の上流側において、ガラス壜Ｂが通過したことが上記壜通過センサ６０により検出されると、上記搬送速度センサ６２の検出値から特定される検査用コンベア１０の搬送速度に基づいて、あとどれだけ時間が経過したらガラス壜Ｂが壜口検査部１５または壜底検査部２０内の撮像ポイントを通過するかが算出される。そして、この算出されたタイミングに合わせて、上記ガラス壜Ｂの壜口部Ｂ１または壜底部Ｂ２の撮像が行われる。

上記良否判定部７３は、本発明にかかる判定手段に相当するものであり、上記壜口検査部１５および壜底検査部２０で撮像された画像データ等に基づいて、壜口部Ｂ１および壜底部Ｂ２に欠陥が存在するか否かを判定する。詳細は後述する項目（３）で説明するが、上記良否判定部７３は、壜口検査部１５で撮像された壜口部Ｂ１の画像データから、最も明るく撮像された領域を特定するとともに、壜底検査部２０で撮像された壜底部Ｂ２の画像データから、最も暗く撮像された領域を特定し、これら各領域の明度に基づいて、壜口部Ｂ１および壜底部Ｂ２の良否判定を行う。

上記排出制御部７４は、上記排出装置５によるガラス壜Ｂの排出動作を制御するものである。すなわち、排出制御部７４は、上記良否判定部７３により不良と判定されたガラス壜Ｂが排出装置５の側方を通過する所定のタイミングで、上記排出装置５のリニアモータ５１を駆動し、突き当て部５６を素早く前進させることにより、上記不良と判定されたガラス壜Ｂを下流側コンベア３から突き飛ばし、排出コンベア４へと移動させる。

上記不良と判定されたガラス壜Ｂが排出機５の側方を通過するタイミングは、壜通過センサ６１および搬送速度センサ６３の検出値に基づき算出される。具体的には、上記良否判定部７３により壜口部Ｂ１または壜底部Ｂ２のいずれかが不良と判定されたガラス壜Ｂの通過が壜通過センサ６１により検出されると、上記搬送速度センサ６３の検出値から特定される下流側コンベア３の搬送速度に基づいて、あとどれだけ時間が経過したら、上記不良と判定されたガラス壜Ｂが排出機５の側方を通過するかが算出される。そして、このようにして算出されたガラス壜Ｂの通過タイミングで、排出装置５のリニアモータ５１を駆動し、突き出し部５６によりガラス壜Ｂを突き飛ばす。なお、このガラス壜Ｂを突き飛ばす際の動作については、後述する項目（４）で詳しく説明する。

上記データ記憶部７５は、上記コンベア制御部７１、撮像制御部７２、排出制御部７４が各部を制御する際に必要なデータ類や、上記良否判定部７３が行う良否判定の閾値データ等を記憶するものである。このうち、例えば良否判定の閾値データについては、要求される品質レベル等に応じて、ユーザにより適宜書き換えられる。

（３）検査ロジック
次に、上記制御ユニット７０の良否判定部７３がガラス壜Ｂの良否を判定する際のロジック（検査ロジック）についてより具体的に説明する。なお、ここでは、壜口検査部１５で撮像された画像に基づき壜口部Ｂ１の良否を判定する場合の検査ロジックについて主に説明する。

図８は、ガラス壜Ｂの壜口部Ｂ１に、その上面から所定の深さ範囲にわたって亀裂（ひび）Ｃが発生している状態を示しており、図９は、このような状態の壜口部Ｂ１を、壜口検査部１５で撮像するときの状況を示している。図９に示すように、壜口部Ｂ１に亀裂Ｃが発生している状況において、その上方の光源１６から壜口部Ｂ１に向けて赤外光が照射されると、照射された赤外光は、亀裂Ｃで反射して上方に向きを変え、壜口認識カメラ１７の受光部１７ａに取り込まれる。一方、亀裂Ｃのような欠陥が存在しない場合には、赤外光のほとんどはガラス壜Ｂを通過し、上方には反射しないため、壜口認識カメラ１７に取り込まれる赤外光の量はわずかになる。

以上のことから、壜口検査部１５で壜口部Ｂ１を撮像すると、亀裂Ｃのような欠陥が生じている部分が明部として撮像され、欠陥のない部分は暗部として撮像される。図１０は、壜口部Ｂ１を撮像したときの画像の一例を示しており、白抜きの領域は明部を、黒塗りの領域は暗部を示している。本図によれば、亀裂Ｃが発生している領域Ｓが明部とし撮像され、これ以外のほとんどの領域が暗部として撮像されていることが分かる。

上記良否判定部７３は、図１０に示したような画像情報に基づき、その画像の中で最も明るく撮像された（つまり明度の高い）領域を特定し、その領域の明度が所定の閾値よりも高い場合に、壜口部Ｂ１に欠陥が有ると判定する。より具体的には、壜口部Ｂ１の画像を周方向および径方向に細かく分割し、得られた各分割領域（以下、セルという）における平均明度を、例えばグレースケール階調等に基づきそれぞれ算出する。そして、算出された各セルの明度から、最も明るいセルの明度を特定し、その明度が、予め定められた閾値よりも高い場合に、壜口部Ｂ１に欠陥有りと判定する。

図１０の例では、亀裂Ｃによって生じた明部の領域Ｓがかなり大きく、他の明部はごく微細なものとなっている。このため、上記領域Ｓを含むセルの明度が、他のセルの明度よりも大幅に高く算出される結果、当該セルの明度が最も高い値として特定される。そして、その明度が上記閾値より大きいと判定されることにより、壜口部Ｂ１に欠陥有りと判定される。なお、壜口部Ｂ１の内外周ラインも明部として撮像されるが、これは欠陥によるものでないため、明部としてはカウントされない。

上記明度の閾値は、ガラス壜Ｂの種類や検出したい欠陥の大きさ等に応じて、ユーザにより適宜設定される。適切な閾値を設定するには、例えば、多数の良品のガラス壜Ｂの壜口部Ｂ１を撮像し、得られた各サンプル画像から最も明るいセルの明度を抽出して、その分布を作成するとよい。そして、作成された明度分布の平均値や標準偏差から、平均値からどの程度離れた値を閾値として設定すべきかを決めれば、ユーザが求める適切な精度で壜口部Ｂ１を検査することができる。

次に、壜底部Ｂ２の良否判定を行う場合について簡単に説明する。壜底検査部２０により壜底部Ｂ２を検査する場合には、図５に示したように、壜底部Ｂ２の下方の光源２１から赤外光が照射され、その反対側（壜口部Ｂ１の上方）の壜底認識カメラ２２によって壜底部Ｂ２が撮像される。このため、壜底部Ｂ２に異物や汚れ等が存在すると、その部分が暗部として撮像される。そこで、壜底部Ｂ２の検査の際には、壜口部Ｂ１の検査のときとは逆に、最も暗く撮像された（つまり明度の低い）領域を特定し、その領域の明度が所定の閾値よりも低いか否かに応じて、壜底部Ｂ２の良否を判定する。

（４）排出動作
次に、上記制御ユニット７０の排出制御部７４が排出装置５を駆動制御する場合の動作について説明する。上記良否判定部７３によりガラス壜Ｂの壜口部Ｂ１または壜底部Ｂ２のいずれかが不良と判定されたとき、排出制御部７４は、まず、そのガラス壜Ｂが排出装置５の側方を通過するタイミングを演算により求める（その内容は上記（２）で説明した通りである）。そして、その演算されたタイミングに合わせて、排出装置５の突き当て部５６がガラス壜Ｂに突き当てられるように、排出制御部７４がアクチュエータ５０を駆動する。

具体的には、まず、アクチュエータ５０のリニアモータ５１に、シリンダロッド５２を前方（下流側コンベア３側）に突き出す方向の駆動電流が供給される。これにより、図１１（ａ）に示すように、突き当て部５６が前進し、ガラス壜Ｂの周壁に突き当てられる。このときの突き当て部５６の速度は、ガラス壜Ｂを突き飛ばすことができるような、ある程度大きい値に設定される。

すなわち、突き当て部５６の速度が上記のような値に設定されることにより、ガラス壜Ｂは、図１１（ｂ）に示すように、突き当て部５６が最も前進した位置よりも遠くに飛ばされ、下流側コンベア３から排出コンベア４へと素早く移動する。

また、ガラス壜Ｂが突き飛ばされた直後、上記アクチュエータ５０のリニアモータ５１には、シリンダロッド５２を後退させる方向の駆動電流が供給され、これによって突き当て部５６の後退移動が開始される。その結果、突き当て部５６が図６に示した初期位置へと素早く引き戻され、後に続くガラス壜Ｂが突き当て部５６と干渉することが防止されるようになっている。

以上のような排出装置５の動作時には、突き当て部５６の位置および速度を正確に制御するために、リニアセンサ６４による検出値が排出制御部７４に逐次フィードバックされる。すなわち、突き当て部５６を素早く進退駆動して、ガラス壜Ｂを排出コンベア４まで正確に突き飛ばすには、突き当て部５６の位置および速度を正確に制御する必要がある。そこで、排出制御部７４は、突き当て部５６の位置および速度が目標通り制御されるように、リニアセンサ６４の検出値に基づくフィードバック制御を行い、これによってガラス壜Ｂを正確に排出コンベア４へと排出する。

（５）作用効果等
以上説明したように、当実施形態のガラス壜Ｂの検査システムでは、上流側コンベア２から供給されたガラス壜Ｂが検査装置１で検査され、検査されたガラス壜Ｂが下流側コンベア３により下流側へと搬送されるとともに、その搬送過程で、検査結果が不良であったガラス壜Ｂが、排出装置５により下流側コンベア３から排出コンベア４へと排出されるようになっている。このような構成によれば、ガラス壜Ｂの検査、搬送、および、仕分け（良・不良の仕分け）といった作業を、一連の流れの中で自動的に実施でき、ガラス壜Ｂの検査効率を効果的に向上させることができる。

特に、上記実施形態では、検査装置１における壜口検査部１５で、ピーク波長の値が８００〜９００ｎｍの範囲内に設定された赤外光を光源１６から壜口部Ｂ１に向けて照射し、そこで反射した赤外光を壜口認識カメラ１７に取り込み、こうして撮像された壜口部Ｂ１の画像に基づいて、壜口部Ｂ１の欠陥の有無を判定するようにしたため、壜口部Ｂ１に存在し得る重要な欠陥を安定した精度で確実に検出できるという利点がある。

すなわち、紫外光や可視光に比べて波長が長く、比較的透過度の高い赤外光を壜口部Ｂ１に照射して、その反射成分をカメラに取り込むことにより、壜口部Ｂ１に重要な欠陥が存在する場合に、これを明確に撮像することができ、撮像された画像に基づいて壜口部Ｂ１の良否を適正に判断することができる。

例えば、図８に示したような亀裂Ｃが壜口部Ｂ１に存在する場合に、この亀裂Ｃを確実に欠陥として認識することができる。すなわち、光源１６から照射された赤外光が壜口部Ｂ１の表面を透過し、亀裂Ｃで反射することを利用して（図９参照）、この反射した赤外光を壜口認識カメラ１７で認識することにより、図１０に示したように、亀裂Ｃの発生領域Ｓを明部として撮像することができる。

特に、上記実施形態では、撮像された上記壜口部Ｂ１の画像を複数のセル（領域）に分割し、その中で最も明るく撮像されたセルの明度を所定の閾値と比較することにより、壜口部Ｂ１の欠陥の有無を判定するようにしたため、例えば壜口部Ｂ１に亀裂Ｃのような重大な欠陥が存在した場合に、赤外光の反射により相対的に明るく撮像される上記亀裂Ｃの存在を確実に検出できるという利点がある。

図１２は、上記のような作用効果を確認するために本願発明者が行った実験の結果を示す表である。この表に示される実験では、図８に示したような亀裂Ｃをもったガラス壜Ｂを検査対象として用い、これを壜口検査部１５で検査した。このとき、光源１６から照射される光の波長を種々変化させ、その都度、亀裂Ｃが適正に認識されるか否かを調べることにより、光の波長と欠陥の検出精度との関係について調べた。なお、この実験で用いたガラス壜Ｂにおける亀裂Ｃの大きさは、平面視でおよそ１ｍｍ角程度であった。

図１２の表において、波長の値は、光源１６から照射される光のピーク波長を示しており、検出精度の結果を表す「×」「△」「○」「◎」とは、この順に検出精度が高いことを示している。

例えば、ピーク波長が３６５ｎｍの紫外光を用いた場合の検出精度は、最も悪い「×」であった。一方、可視光の範囲でも、ピーク波長が４５０〜４９５ｎｍの青色光や、白色光（可視光領域の波長を均質に含んだ光）を用いた場合には、やはり検出精度は「×」であった。

これらの波長帯で検出精度が最も悪いのは、壜口部Ｂ１に生じている微小な凹凸や表面キズなどであっても、そこで光が乱反射して強い明部として撮像されてしまい、亀裂Ｃのような重要な欠陥を区別して検出できないためである。すなわち、少量生産のガラス壜や、リサイクルして使用するリターナブル壜などでは、微小な凹凸や表面キズ等が壜口部Ｂ１に生じていることが多い。このような微小な凹凸等は、たとえ存在しても、ガラス壜の使用上は全く問題がない。これに対し、図８に示したような亀裂Ｃは、例えば後工程で壜口部Ｂ１にキャップを取り付けるときや、ユーザがキャップを開けるとき等に、壜口部Ｂ１に割れ（欠損）が発生する原因になり易く、見過ごすことができない欠陥である。しかしながら、上記のような比較的短い波長帯の光を用いた場合、ガラスに対する透過度が低い（つまり反射し易い）ため、上記のような微小な凹凸や表面キズ等であっても、そこで光が乱反射することなどから、壜口部Ｂ１が全体的に明るく撮像されてしまう。これでは、亀裂Ｃのような重要な欠陥を区別して認識することができず、欠陥の検出精度が著しく低下してしまう。

一方、使用する光の波長を長くすれば、亀裂Ｃの検出精度は向上する。例えば、可視光領域のうち、ピーク波長が６２０〜７５０ｎｍの赤色光を用いた場合には、検出精度は「△」になる。さらに、可視光領域を外れて、ピーク波長が８００，８２０，８５０，９００ｎｍの赤外光をそれぞれ用いた場合には、検出精度はさらに向上し、「○」または「◎」となる。

ただし、波長をさらに長くして９４０ｎｍにすると、検出精度は再び低下して「△」になる。これは、光の透過度が高くなり過ぎて、亀裂Ｃでの光の反射率が小さくなることにより、亀裂Ｃをはっきりとした明部として撮像できなくなるためでる。

以上のような実験結果を考慮して、上記実施形態では、壜口検査部１５の光源１６から照射される光として、ピーク波長の値が８００〜９００ｎｍの範囲内に設定された赤外光を使用するようにした。これにより、壜口部Ｂ１に生じている亀裂Ｃのような重要な欠陥を、使用上問題のない微小な凹凸や表面キズ等と明確に区別しながら、精度よく検出することが可能になる。

特に、図１２によると、ピーク波長の値を８２０〜８５０ｎｍの範囲内に限定すれば、検出精度が最高の「◎」になり、さらに検出精度が高まることが分かる。したがって、より高い検出精度を確保するには、ピーク波長の値を８２０〜８５０ｎｍの範囲内に設定することが望ましいといえる。

また、上記のように、ピーク波長の値が８００〜９００ｎｍ（または８２０〜８５０ｎｍ）の範囲内に設定された赤外光を用いた場合には、その波長帯が可視光領域に比較的近いため、壜口部Ｂ１で反射した赤外光を取り込む上記壜口認識カメラ１７の受光部１７ａとして、可視光領域に主な感度分布を有する通常のイメージセンサ（ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ）を用いることができる。このため、上記のような波長帯の赤外光を用いることは、装置のコストを抑制する上でも有利である。

なお、上記実施形態では、光源１６から照射される赤外光のピーク波長を８００〜９００ｎｍの範囲内としたが、亀裂Ｃのような重量な欠陥を検出できるものであれば、上記範囲を多少外れた赤外光であってもよい。例えば、図１２によると、ピーク波長が９００ｎｍを超える赤外光を用いたとしても、その波長が少なくとも９４０ｎｍ未満であれば、亀裂Ｃの検出精度を十分に確保できる可能性がある。

また、上記実施形態では、ガラス壜Ｂの壜口部Ｂ１を検査する壜口検査部１５の数を１つとしたが、様々な大きさや形のガラス壜に対応できるようにするために、複数の壜口検査部１５を設けてもよい。例えば、光源１６の形状や明るさ、あるいはカメラ１７の種類等が異なる複数の壜口検査部１５をスライド可能に併設し、検査すべきガラス壜Ｂの種類に応じて、使用する壜口検査部１５を適宜切り替えるとよい。このことは、壜底部Ｂ２を検査する壜底検査部２０についても同様であり、複数の壜底検査部２０をスライド可能に並設してもよい。

１ 検査装置
２ 上流側コンベア
３ 下流側コンベア
５ 排出装置
１６ 光源
１７ 壜口認識カメラ（撮像手段）
７３ 良否判定部（判定手段）
Ｂ ガラス壜
Ｂ１ 壜口部

Claims (7)

1. ガラス壜の欠陥の有無を光学的に検査する方法であって、
   上記ガラス壜の壜口部に向けて光源から赤外光を照射する照射工程と、
   上記光源から照射され壜口部で反射した赤外光を撮像手段に取り込んで壜口部を撮像する撮像工程と、
   上記撮像手段により撮像された画像に基づいて壜口部の欠陥の有無を判定する判定工程とを含み、
   上記判定工程では、上記撮像手段から得られた壜口部の画像を複数の領域に分割し、その中で最も明るく撮像された領域の明度が所定の閾値よりも高い場合に、壜口部に欠陥が存在すると判定することを特徴とするガラス壜の検査方法。
2. 請求項１記載のガラス壜の検査方法において、
   上記光源から照射される赤外光として、ピーク波長の値が８００〜９００ｎｍの範囲内に設定された赤外光を用いることを特徴とするガラス壜の検査方法。
3. 請求項１記載のガラス壜の検査方法において、
   上記光源から照射される赤外光として、ピーク波長の値が８２０〜８５０ｎｍの範囲内に設定された赤外光を用いることを特徴とするガラス壜の検査方法。
4. ガラス壜の欠陥の有無を光学的に検査する装置であって、
   上記ガラス壜の壜口部に向けて赤外光を照射する光源と、
   上記光源から照射され壜口部で反射した赤外光を取り込んで壜口部を撮像する撮像手段と、
   上記撮像手段により撮像された画像に基づいて壜口部の欠陥の有無を判定する判定手段とを備え、
   上記判定手段は、上記撮像手段から得られた壜口部の画像を複数の領域に分割し、その中で最も明るく撮像された領域の明度が所定の閾値よりも高い場合に、壜口部に欠陥が存在すると判定することを特徴とするガラス壜の検査装置。
5. 請求項４記載のガラス壜の検査装置において、
   上記光源から照射される赤外光のピーク波長が、８００〜９００ｎｍの範囲内の値に設定されたことを特徴とするガラス壜の検査装置。
6. 請求項４記載のガラス壜の検査装置において、
   上記光源から照射される赤外光のピーク波長が、８２０〜８５０ｎｍの範囲内の値に設定されたことを特徴とするガラス壜の検査装置。
7. ガラス壜の欠陥の有無を検査する検査システムであって、
   請求項４〜６のいずれか１項に記載のガラス壜の検査装置と、
   上記検査装置にガラス壜を供給する上流側コンベアと、
   上記検査装置で検査されたガラス壜を所定方向に搬送する下流側コンベアと、
   上記検査装置により不良と判定されたガラス壜を上記下流側コンベアから取り除く排出装置とを備えたことを特徴とするガラス壜の検査システム。