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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022165723
(43)【公開日】2022-11-01
(54)【発明の名称】液面高さ検査装置
(51)【国際特許分類】
G01F 23/292 20060101AFI20221025BHJP
G01B 11/00 20060101ALI20221025BHJP
【ＦＩ】
G01F23/292 Z
G01B11/00 C
G01B11/00 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021071188
(22)【出願日】2021-04-20
(71)【出願人】
【識別番号】000253019
【氏名又は名称】澁谷工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100156199
【弁理士】
【氏名又は名称】神崎 真
(72)【発明者】
【氏名】中川 圭太郎
(72)【発明者】
【氏名】津田 洋平
【テーマコード（参考）】
2F014
2F065
【Ｆターム（参考）】
2F014AA02
2F014AB02
2F014FA04
2F014GA01
2F065AA02
2F065AA07
2F065AA13
2F065AA20
2F065AA24
2F065BB06
2F065BB22
2F065CC00
2F065FF02
2F065FF04
2F065GG07
2F065GG15
2F065HH15
2F065JJ03
2F065JJ19
2F065JJ26
2F065MM02
2F065PP11
2F065QQ17
2F065QQ24
2F065QQ28
2F065QQ31
(57)【要約】
【課題】 回転体の回転による液面の傾斜を認識して、正確に液面の高さを検査することを目的とする。
【解決手段】 回転体の回転による遠心力によって容器１の内部で傾斜した液体の液面を撮影し、撮影された画像から液体の液面高さを認識する液面高さ検査装置に関する。
撮影手段を上記容器１の搬送経路の内側に設けて、傾斜した液面の縁部が形成する円弧状部Ａを撮影する。
画像処理手段は、上記円弧状部Ａについての近似円Ｃを認識するとともに、当該近似円Ｃの半径Ｒを算出する半径算出部と、上記円弧状部Ａから仮液面高さを算出する仮液面高さ算出部と、上記近似円Ｃの半径Ｒと実験により測定した補正値Ｎを記憶する補正値記憶部と、上記近似円Ｃの半径Ｒと上記補正値Ｎとを用いて、実際の実液面高さＨを算出する実液面高さ算出部とを備える。
【選択図】 図５
【解決手段】 回転体の回転による遠心力によって容器１の内部で傾斜した液体の液面を撮影し、撮影された画像から液体の液面高さを認識する液面高さ検査装置に関する。
撮影手段を上記容器１の搬送経路の内側に設けて、傾斜した液面の縁部が形成する円弧状部Ａを撮影する。
画像処理手段は、上記円弧状部Ａについての近似円Ｃを認識するとともに、当該近似円Ｃの半径Ｒを算出する半径算出部と、上記円弧状部Ａから仮液面高さを算出する仮液面高さ算出部と、上記近似円Ｃの半径Ｒと実験により測定した補正値Ｎを記憶する補正値記憶部と、上記近似円Ｃの半径Ｒと上記補正値Ｎとを用いて、実際の実液面高さＨを算出する実液面高さ算出部とを備える。
【選択図】 図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体が充填された容器を保持する保持部を有する回転体と、上記回転体によって搬送される容器を撮影する撮影手段と、撮影手段が撮影した画像を画像処理する画像処理手段とを備え、
上記撮影手段は、回転体の回転による遠心力によって容器の内部で傾斜した液体の液面を撮影し、上記画像処理手段は撮影された画像から容器内の液体の液面高さを認識する液面高さ検査装置において、
上記撮影手段を上記容器の搬送経路の内側または外側に設けて、傾斜した液面の縁部が形成する円弧状部を撮影し、
上記画像処理手段は、
上記円弧状部についての近似円を認識するとともに、当該近似円の半径を算出する半径算出部と、
上記円弧状部から仮液面高さを算出する仮液面高さ算出部と、
上記近似円の半径Ｒと実験により測定した液面高さとに基づいて設定された補正値を記憶する補正値記憶部と、
上記半径算出部が算出した近似円の半径Ｒと上記補正値記憶部の補正値とを用いて、上記仮液面高さ算出部が算出した仮液面高さを補正し、実際の実液面高さを算出する実液面高さ算出部とを備えることを特徴とする液面高さ検査装置。
上記撮影手段は、回転体の回転による遠心力によって容器の内部で傾斜した液体の液面を撮影し、上記画像処理手段は撮影された画像から容器内の液体の液面高さを認識する液面高さ検査装置において、
上記撮影手段を上記容器の搬送経路の内側または外側に設けて、傾斜した液面の縁部が形成する円弧状部を撮影し、
上記画像処理手段は、
上記円弧状部についての近似円を認識するとともに、当該近似円の半径を算出する半径算出部と、
上記円弧状部から仮液面高さを算出する仮液面高さ算出部と、
上記近似円の半径Ｒと実験により測定した液面高さとに基づいて設定された補正値を記憶する補正値記憶部と、
上記半径算出部が算出した近似円の半径Ｒと上記補正値記憶部の補正値とを用いて、上記仮液面高さ算出部が算出した仮液面高さを補正し、実際の実液面高さを算出する実液面高さ算出部とを備えることを特徴とする液面高さ検査装置。
【請求項2】
液体が充填された容器を保持する保持部を有する回転体と、上記回転体によって搬送される容器を撮影する撮影手段と、撮影手段が撮影した画像を画像処理する画像処理手段とを備え、
上記撮影手段は、回転体の回転による遠心力によって容器の内部で傾斜した液体の液面を撮影し、上記画像処理手段は撮影された画像から容器内の液体の液面高さを認識する液面高さ検査装置において、
上記撮影手段を上記容器の搬送経路の内側または外側に設けて、傾斜した液面の縁部が形成する円弧状部を撮影するとともに、上記回転体による容器の搬送速度を計測する搬送速度計測手段を備え、
上記画像処理手段は、
上記円弧状部から仮液面高さを算出する仮液面高さ算出部と、
上記回転体による容器の搬送速度に基づいて設定された補正値を記憶する補正値記憶部と、
上記搬送速度計測手段が計測した容器の搬送速度と上記補正値記憶部の補正値とを用いて、上記仮液面高さ算出部が算出した仮液面高さを補正し、実際の実液面高さを算出する実液面高さ算出部とを備えることを特徴とする液面高さ検査装置。
上記撮影手段は、回転体の回転による遠心力によって容器の内部で傾斜した液体の液面を撮影し、上記画像処理手段は撮影された画像から容器内の液体の液面高さを認識する液面高さ検査装置において、
上記撮影手段を上記容器の搬送経路の内側または外側に設けて、傾斜した液面の縁部が形成する円弧状部を撮影するとともに、上記回転体による容器の搬送速度を計測する搬送速度計測手段を備え、
上記画像処理手段は、
上記円弧状部から仮液面高さを算出する仮液面高さ算出部と、
上記回転体による容器の搬送速度に基づいて設定された補正値を記憶する補正値記憶部と、
上記搬送速度計測手段が計測した容器の搬送速度と上記補正値記憶部の補正値とを用いて、上記仮液面高さ算出部が算出した仮液面高さを補正し、実際の実液面高さを算出する実液面高さ算出部とを備えることを特徴とする液面高さ検査装置。
【請求項3】
上記仮液面高さ算出部は、上記撮影された画像から容器の壁面を認識し、
さらに、上記円弧状部についての上記近似円と上記壁面との交点同士を結んだ基準線を用いて、上記仮液面高さを算出することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の液面高さ検査装置。
さらに、上記円弧状部についての上記近似円と上記壁面との交点同士を結んだ基準線を用いて、上記仮液面高さを算出することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の液面高さ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は液面高さ検査装置に関し、詳しくは回転体の回転による遠心力によって傾斜した容器内の液体の液面を撮影して、容器内の液体の液面高さを認識する液面高さ検査装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ペットボトルなどの容器に飲料等の液体を充填した後、液体が適正な量だけ充填されたか否かを検査する必要があり、このような充填量の検査方法として、容器中における液面の高さを検査する方法が知られている。
一方、上記容器の搬送には、当該容器を保持する保持部が外周に形成された回転体が用いられており、上記回転体を回転させることで容器を円弧状の搬送経路で搬送するようになっている。
このように上記回転体によって容器を搬送すると、回転体の回転による遠心力によって液体の液面が傾斜してしまうことから、液面の傾斜を考慮しながら液面高さを検査する液面高さ検査装置が知られている（特許文献１）。
一方、上記容器の搬送には、当該容器を保持する保持部が外周に形成された回転体が用いられており、上記回転体を回転させることで容器を円弧状の搬送経路で搬送するようになっている。
このように上記回転体によって容器を搬送すると、回転体の回転による遠心力によって液体の液面が傾斜してしまうことから、液面の傾斜を考慮しながら液面高さを検査する液面高さ検査装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第６８１１６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記特許文献１では、容器を搬送方向から撮影することで液面の傾斜角度を算出し、当該傾斜角度に対応する補正値を適用して液面高さを測定しているが、回転体を高速で回転させると、液面は平らにはならず湾曲してしまい（図３（ｂ）参照）、正確に傾斜角度を認識することができなかった。
このような問題に鑑み、本発明は容器に作用した遠心力によって傾斜した液体の液面の画像から、当該容器における液体の液面高さを正確に測定することが可能な液面高さ検査装置を提供するものである。
このような問題に鑑み、本発明は容器に作用した遠心力によって傾斜した液体の液面の画像から、当該容器における液体の液面高さを正確に測定することが可能な液面高さ検査装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
すなわち請求項１の発明にかかる液面高さ検査装置は、液体が充填された容器を保持する保持部を有する回転体と、上記回転体によって搬送される容器を撮影する撮影手段と、撮影手段が撮影した画像を画像処理する画像処理手段とを備え、
上記撮影手段は、回転体の回転による遠心力によって容器の内部で傾斜した液体の液面を撮影し、上記画像処理手段は撮影された画像から容器内の液体の液面高さを認識する液面高さ検査装置において、
上記撮影手段を上記容器の搬送経路の内側または外側に設けて、傾斜した液面の縁部が形成する円弧状部を撮影し、
上記画像処理手段は、
上記円弧状部についての近似円を認識するとともに、当該近似円の半径を算出する半径算出部と、
上記円弧状部から仮液面高さを算出する仮液面高さ算出部と、
上記近似円の半径Ｒと実験により測定した液面高さとに基づいて設定された補正値を記憶する補正値記憶部と、
上記半径算出部が算出した近似円の半径Ｒと上記補正値記憶部の補正値とを用いて、上記仮液面高さ算出部が算出した仮液面高さを補正し、実際の実液面高さを算出する実液面高さ算出部とを備えることを特徴としている。
また請求項２の発明にかかる液面高さ検査装置は、液体が充填された容器を保持する保持部を有する回転体と、上記回転体によって搬送される容器を撮影する撮影手段と、撮影手段が撮影した画像を画像処理する画像処理手段とを備え、
上記撮影手段は、回転体の回転による遠心力によって容器の内部で傾斜した液体の液面を撮影し、上記画像処理手段は撮影された画像から容器内の液体の液面高さを認識する液面高さ検査装置において、
上記撮影手段を上記容器の搬送経路の内側または外側に設けて、傾斜した液面の縁部が形成する円弧状部を撮影するとともに、上記回転体による容器の搬送速度を計測する搬送速度計測手段を備え、
上記画像処理手段は、
上記円弧状部から仮液面高さを算出する仮液面高さ算出部と、
上記回転体による容器の搬送速度に基づいて設定された補正値を記憶する補正値記憶部と、
上記搬送速度計測手段が計測した容器の搬送速度と上記補正値記憶部の補正値とを用いて、上記仮液面高さ算出部が算出した仮液面高さを補正し、実際の実液面高さを算出する実液面高さ算出部とを備えることを特徴としている。
上記撮影手段は、回転体の回転による遠心力によって容器の内部で傾斜した液体の液面を撮影し、上記画像処理手段は撮影された画像から容器内の液体の液面高さを認識する液面高さ検査装置において、
上記撮影手段を上記容器の搬送経路の内側または外側に設けて、傾斜した液面の縁部が形成する円弧状部を撮影し、
上記画像処理手段は、
上記円弧状部についての近似円を認識するとともに、当該近似円の半径を算出する半径算出部と、
上記円弧状部から仮液面高さを算出する仮液面高さ算出部と、
上記近似円の半径Ｒと実験により測定した液面高さとに基づいて設定された補正値を記憶する補正値記憶部と、
上記半径算出部が算出した近似円の半径Ｒと上記補正値記憶部の補正値とを用いて、上記仮液面高さ算出部が算出した仮液面高さを補正し、実際の実液面高さを算出する実液面高さ算出部とを備えることを特徴としている。
また請求項２の発明にかかる液面高さ検査装置は、液体が充填された容器を保持する保持部を有する回転体と、上記回転体によって搬送される容器を撮影する撮影手段と、撮影手段が撮影した画像を画像処理する画像処理手段とを備え、
上記撮影手段は、回転体の回転による遠心力によって容器の内部で傾斜した液体の液面を撮影し、上記画像処理手段は撮影された画像から容器内の液体の液面高さを認識する液面高さ検査装置において、
上記撮影手段を上記容器の搬送経路の内側または外側に設けて、傾斜した液面の縁部が形成する円弧状部を撮影するとともに、上記回転体による容器の搬送速度を計測する搬送速度計測手段を備え、
上記画像処理手段は、
上記円弧状部から仮液面高さを算出する仮液面高さ算出部と、
上記回転体による容器の搬送速度に基づいて設定された補正値を記憶する補正値記憶部と、
上記搬送速度計測手段が計測した容器の搬送速度と上記補正値記憶部の補正値とを用いて、上記仮液面高さ算出部が算出した仮液面高さを補正し、実際の実液面高さを算出する実液面高さ算出部とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【0006】
上記請求項１の発明によれば、回転体の回転による遠心力によって傾斜した液体の液面を、容器の搬送経路のまたは外側に設けた撮影手段によって撮影することにより、上記液面の縁部によって形成される円弧状部を認識するようになっている。
そのうえで、上記円弧状部についての近似円の半径を求めるとともに仮液面高さを算出し、当該仮液面高さを実験により求めた補正値によって補正することで実液面高さを算出している。
つまり、傾斜した液面が平坦でなくても、液面の傾斜に基づいて液面の高さを検査することが可能となっている。
これと同様、請求項２の発明では、円弧状部から仮液面高さを算出したら、その際の容器の搬送速度に基づいて求めた補正値を用いて、当該仮液面高さを補正して実液面高さを算出している。
つまり、傾斜した液面が平坦でなくても、液面の傾斜を認識することができるため、より正確な液面の高さを検査することが可能となっている。
そのうえで、上記円弧状部についての近似円の半径を求めるとともに仮液面高さを算出し、当該仮液面高さを実験により求めた補正値によって補正することで実液面高さを算出している。
つまり、傾斜した液面が平坦でなくても、液面の傾斜に基づいて液面の高さを検査することが可能となっている。
これと同様、請求項２の発明では、円弧状部から仮液面高さを算出したら、その際の容器の搬送速度に基づいて求めた補正値を用いて、当該仮液面高さを補正して実液面高さを算出している。
つまり、傾斜した液面が平坦でなくても、液面の傾斜を認識することができるため、より正確な液面の高さを検査することが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本実施例にかかる液面検査装置の平面図
【図3】遠心力によって傾斜する液面の状態を示した図
【図4】遠心力によって傾斜する液面の状態を示した図
【図5】画像処理によって実液面高さを算出する手順を説明する図
【図6】補正値記憶部に記憶されている補正値を説明するグラフ
【図7】第２実施例における実液面高さを算出する手順を説明する図
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下図示実施例について説明すると、図１はペットボトルなどの容器１に飲料などの液体を充填する充填ラインに設けられた液面高さ検査装置２の平面図を示し、図２は図１におけるＩＩ－ＩＩ部の断面図を示すものとなっている。
本実施例の液面高さ検査装置２は、容器１に充填された液体の液面高さを検出することにより、液体の充填量の良否を判定するようになっており、上記容器１を搬送する回転体３と、上記回転体３によって搬送される容器１を撮影する撮影手段４と、容器１に光を照射する照明手段５とを備え、これらは図示しない制御手段によって制御されるようになっている。
液面高さ検査装置２の上流側には容器１に液体を充填する充填手段や、容器１にキャップを装着するキャッパが設けられており、液面高さ検査装置２には液体が充填されるとともにキャップが装着された容器１が供給されるようになっている。
また液面高さ検査装置２の下流側には、液面高さ検査装置２による検査結果に基づいて容器１をリジェクトするリジェクト手段や、容器１をケースに収容するケーサ等が設けられている。
本実施例の液面高さ検査装置２は、容器１に充填された液体の液面高さを検出することにより、液体の充填量の良否を判定するようになっており、上記容器１を搬送する回転体３と、上記回転体３によって搬送される容器１を撮影する撮影手段４と、容器１に光を照射する照明手段５とを備え、これらは図示しない制御手段によって制御されるようになっている。
液面高さ検査装置２の上流側には容器１に液体を充填する充填手段や、容器１にキャップを装着するキャッパが設けられており、液面高さ検査装置２には液体が充填されるとともにキャップが装着された容器１が供給されるようになっている。
また液面高さ検査装置２の下流側には、液面高さ検査装置２による検査結果に基づいて容器１をリジェクトするリジェクト手段や、容器１をケースに収容するケーサ等が設けられている。
【0009】
図２に示すように、上記容器１はＰＥＴやガラスなどの透明な素材によって構成されており、液体を収容する本体部１ａと、口部に装着されたキャップ１ｂと、本体部１ａと口部との間に形成された首部１ｃとから構成されている。
ここで、上記容器１に充填された液体の液面は上記首部１ｃの近傍に位置し、また上記首部１ｃの断面形状は円形であることから、当該首部１ｃにおける液面は容器１の内壁面に沿って円形に形成されることとなる。
ここで、上記容器１に充填された液体の液面は上記首部１ｃの近傍に位置し、また上記首部１ｃの断面形状は円形であることから、当該首部１ｃにおける液面は容器１の内壁面に沿って円形に形成されることとなる。
【0010】
上記回転体３の上流側および下流側にはそれぞれ供給ホイール６および排出ホイール７が設けられ、供給ホイール６には供給コンベヤ６ａから検査前の容器１が供給され、排出ホイール７からは排出コンベヤ７ａへと検査後の容器１が排出されるようになっている。
図２に示すように、上記回転体３の外周には容器１を保持するための保持部８が等間隔に設けられており、容器１を載置する載置プレート８ａと、載置プレート８ａに載置された容器１に上方から当接するトップロケータ８ｂとを備え、容器１は載置プレート８ａとトップロケータ８ｂとによって挟持された状態で搬送されるようになっている。
図２に示すように、上記回転体３の外周には容器１を保持するための保持部８が等間隔に設けられており、容器１を載置する載置プレート８ａと、載置プレート８ａに載置された容器１に上方から当接するトップロケータ８ｂとを備え、容器１は載置プレート８ａとトップロケータ８ｂとによって挟持された状態で搬送されるようになっている。
【0011】
上記構成を有する回転体３によって容器１を搬送すると、容器１は円弧状の搬送経路に沿って搬送され、各容器１には回転体３の回転による遠心力が作用し、容器１に充填された液体の液面Ｓが傾斜することとなる。
当該容器１を搬送方向から見ると、図３に示すように液面Ｓにおける回転体３の外周側が上方に位置するように傾斜し、容器１を回転体３の中心側から見ると、図４に示すように液面Ｓが略楕円形状となる。
さらに図３、図４に示すように、回転体３の回転数を変更すると容器１の搬送速度を変更することができるが、その際容器１に作用する遠心力も変動するため、回転数が低い場合（ａ）と、回転数が高い場合（ｂ）とで、液面Ｓの傾斜角度が変動することとなる。
特に図３（ｂ）に示すように、回転体３の回転数を高くすると、液面Ｓが湾曲してしまい、液面Ｓが平坦ではなくなってしまうことから、液面Ｓの傾斜角度を正確に測定することが困難となる。
当該容器１を搬送方向から見ると、図３に示すように液面Ｓにおける回転体３の外周側が上方に位置するように傾斜し、容器１を回転体３の中心側から見ると、図４に示すように液面Ｓが略楕円形状となる。
さらに図３、図４に示すように、回転体３の回転数を変更すると容器１の搬送速度を変更することができるが、その際容器１に作用する遠心力も変動するため、回転数が低い場合（ａ）と、回転数が高い場合（ｂ）とで、液面Ｓの傾斜角度が変動することとなる。
特に図３（ｂ）に示すように、回転体３の回転数を高くすると、液面Ｓが湾曲してしまい、液面Ｓが平坦ではなくなってしまうことから、液面Ｓの傾斜角度を正確に測定することが困難となる。
【0012】
図２に示すように、上記撮影手段４および照明手段５は上記回転体３における上記容器１の搬送経路に沿って設けられており、このうち撮影手段４は容器１に対して回転体３の中心側に、照明手段５は外周側に設けられている。
上記撮影手段４には従来公知のＣＣＤカメラを用いることができ、撮影した画像は上記制御手段に設けられた画像処理手段１１に送信されるようになっている。また照明手段５は例えばＬＥＤによる光を照射するようになっており、そのほかにもＸ線を照射するようにしてもよい。
このような構成により、回転体３によって搬送された容器１が撮影手段４と照明手段５との間を通過すると、撮影手段４が当該容器１を搬送経路の内側から撮影するため、上記図３に示すように略楕円形状の液面Ｓを撮影することができる。
しかしながら、上記照明手段５が照射した光は、透明な容器１を透過する一方で上記液体によって阻害されることから、容器１に収容された液体の部分が暗く撮影され、液体の上方の空間が明るく撮影されてしまう。
その結果、上記液面Ｓを示す楕円形状のうち、下方側の部分は液体を示す暗部に隠れてしまい、上記略楕円形状における上方側の部分が円弧状部Ａとして撮影されるようになっている。
なお、撮影手段４を回転体３の外周側に、照明手段５を中心側に設けてもよく、その場合であっても、回転体３の外周側から撮影手段４によって上記円弧状部Ａを撮影することができる。
上記撮影手段４には従来公知のＣＣＤカメラを用いることができ、撮影した画像は上記制御手段に設けられた画像処理手段１１に送信されるようになっている。また照明手段５は例えばＬＥＤによる光を照射するようになっており、そのほかにもＸ線を照射するようにしてもよい。
このような構成により、回転体３によって搬送された容器１が撮影手段４と照明手段５との間を通過すると、撮影手段４が当該容器１を搬送経路の内側から撮影するため、上記図３に示すように略楕円形状の液面Ｓを撮影することができる。
しかしながら、上記照明手段５が照射した光は、透明な容器１を透過する一方で上記液体によって阻害されることから、容器１に収容された液体の部分が暗く撮影され、液体の上方の空間が明るく撮影されてしまう。
その結果、上記液面Ｓを示す楕円形状のうち、下方側の部分は液体を示す暗部に隠れてしまい、上記略楕円形状における上方側の部分が円弧状部Ａとして撮影されるようになっている。
なお、撮影手段４を回転体３の外周側に、照明手段５を中心側に設けてもよく、その場合であっても、回転体３の外周側から撮影手段４によって上記円弧状部Ａを撮影することができる。
【0013】
上記画像処理手段１１は、上記円弧状部Ａについての近似円Ｃを認識するとともに、当該近似円Ｃの半径Ｒを算出する半径算出部１２と、上記液面Ｓの仮液面高さを算出する仮液面高さ算出部１３と、上記近似円Ｃの半径Ｒと実験により測定した液面高さとに基づいて設定された補正値を記憶する補正値記憶部１４と、上記半径算出部１２が算出した近似円Ｃの半径Ｒと上記補正値記憶部１４の補正値とを用いて、上記仮液面高さ算出部１３が算出した仮液面高さＨ’を補正し、実際の実液面高さＨを算出する実液面高さ算出部１５とを備えている。
以下、図５を用いて、実液面高さＨの算出手順を上記画像処理手段１１を構成する各部とともに説明する。
以下、図５を用いて、実液面高さＨの算出手順を上記画像処理手段１１を構成する各部とともに説明する。
【0014】
上記撮影手段４が上記容器１を撮影すると、上記半径算出部１２は上記液面Ｓが形成する上記円弧状部Ａに基づいて近似円Ｃを認識し、さらに当該近似円Ｃの半径Ｒを算出する。
具体的に上記半径算出部１２は、撮影手段４が撮影した画像に対して二値化処理を行い、液体を示す暗部と空間を示す明部との境界線から上記液面Ｓが形成する上記円弧状部Ａを認識する。
すると上記半径算出部１２は、認識した円弧状部Ａに近似する近似円Ｃを算出するとともに、当該近似円Ｃの半径Ｒを算出する。上記近似円Ｃの認識方法は従来公知であるが、例えば上記円弧状部Ａの３つ以上の画素を選択し、これらの画素を通過するような円を算出する方法を利用することができる。
具体的に上記半径算出部１２は、撮影手段４が撮影した画像に対して二値化処理を行い、液体を示す暗部と空間を示す明部との境界線から上記液面Ｓが形成する上記円弧状部Ａを認識する。
すると上記半径算出部１２は、認識した円弧状部Ａに近似する近似円Ｃを算出するとともに、当該近似円Ｃの半径Ｒを算出する。上記近似円Ｃの認識方法は従来公知であるが、例えば上記円弧状部Ａの３つ以上の画素を選択し、これらの画素を通過するような円を算出する方法を利用することができる。
【0015】
続いて上記仮液面高さ算出部１３は、撮影手段４が撮影した画像から容器１内における仮想的な液面Ｓの高さを仮液面高さとして算出する。
具体的に仮液面高さ算出部１３は、最初に上記半径算出部１２が求めた近似円Ｃを用いて、当該近似円Ｃと容器１の壁面との交点Ｂ’を認識し、交点Ｂ’同士を結んだ基準線Ｂを作成する。
具体的には、画像処理により二値化した画像から、暗部と明部との境界線を上記容器１の壁面として認識し、当該容器１の壁面と上記近似円Ｃとが交差している点を、上記近似円Ｃと容器１の壁面との交点Ｂ’として認識する。
上記基準線Ｂは上記交点Ｂ’同士を結んだ線となるが、一方の交点Ｂ’と他方の交点Ｂ’との間に高さの違いがある場合には、これらの交点Ｂ’の高さの平均となる位置に、水平方向に上記基準線Ｂを作成する。
次に仮液面高さ算出部１３は、上記半径算出部１２が求めた近似円Ｃの頂点Ｐを認識するとともに、当該近似円Ｃの頂点Ｐから上記基準線Ｂまでの距離を測定し、当該距離の半分の高さを上記仮液面高さＨ’として算出する。
ここで上記画像処理手段１１には、上記撮影手段４が撮影した撮影範囲に対し所要の座標値が設定されており、仮液面高さ算出部１３はこの座標値に基づいて上記仮液面高さＨ’を認識するようになっている。
なお、仮液面高さＨ’の位置としては、上述した上記近似円Ｃの頂点Ｐと上記基準線Ｂとの距離の半分の位置に設定する他、上記基準線Ｂの位置や上記近似円Ｃの頂点Ｐの位置に設定してもよい。
具体的に仮液面高さ算出部１３は、最初に上記半径算出部１２が求めた近似円Ｃを用いて、当該近似円Ｃと容器１の壁面との交点Ｂ’を認識し、交点Ｂ’同士を結んだ基準線Ｂを作成する。
具体的には、画像処理により二値化した画像から、暗部と明部との境界線を上記容器１の壁面として認識し、当該容器１の壁面と上記近似円Ｃとが交差している点を、上記近似円Ｃと容器１の壁面との交点Ｂ’として認識する。
上記基準線Ｂは上記交点Ｂ’同士を結んだ線となるが、一方の交点Ｂ’と他方の交点Ｂ’との間に高さの違いがある場合には、これらの交点Ｂ’の高さの平均となる位置に、水平方向に上記基準線Ｂを作成する。
次に仮液面高さ算出部１３は、上記半径算出部１２が求めた近似円Ｃの頂点Ｐを認識するとともに、当該近似円Ｃの頂点Ｐから上記基準線Ｂまでの距離を測定し、当該距離の半分の高さを上記仮液面高さＨ’として算出する。
ここで上記画像処理手段１１には、上記撮影手段４が撮影した撮影範囲に対し所要の座標値が設定されており、仮液面高さ算出部１３はこの座標値に基づいて上記仮液面高さＨ’を認識するようになっている。
なお、仮液面高さＨ’の位置としては、上述した上記近似円Ｃの頂点Ｐと上記基準線Ｂとの距離の半分の位置に設定する他、上記基準線Ｂの位置や上記近似円Ｃの頂点Ｐの位置に設定してもよい。
【0016】
上記補正値記憶部１４には、予め行った実験に基づいて設定した補正値Ｎが登録されている。
充填ラインでは、液面高さ検査装置２の上流側や下流側の装置で異常が発生すると、容器１の搬送速度を変更することが可能となっており、液面高さ検査装置２では容器１の搬送速度を同期させるために回転体３の回転数を変更する。
回転体３の回転数を変更すると、上述したように液面Ｓの傾斜角度が変動することから、これに伴って上記円弧状部Ａの形状も変形する。例えば回転体３の回転数を高くすると、容器１に大きな遠心力が作用することから、液面Ｓの傾斜角度が大きくなって近似円Ｃの半径Ｒが小さくなる。
上記補正値Ｎとは、上記仮液面高さ算出部１３が算出した仮液面高さＨ’と実際の実液面高さＨとの差となっており、図６は、横軸に上記近似円Ｃの半径Ｒを、縦軸に補正値Ｎをそれぞれとったグラフとなっている。
上記補正値Ｎは予め行った実験によって求められており、実際の液体を充填した実際の容器１を上記回転体３によって搬送しながら上記撮影手段４によって撮影し、上記半径算出部１２や仮液面高さ算出部１３によって近似円Ｃの半径Ｒと仮液面高さＨ’とを算出する。
そして、上記容器１に収容されている実際の液面高さＨと上記仮液面高さＨ’との差を上記補正値Ｎとして算出し、これを回転体３の回転数を異ならせながら収集したものとなっている。
ここで図６（ａ）、（ｂ）は、容量の異なる容器１に同じ液体を充填した場合における、近似円Ｃの半径Ｒと補正値Ｎとの関係を示したグラフとなっている。これらのグラフに示すように、近似円Ｃの半径Ｒが小さくなる、すなわち回転体３の回転数が増大すると、仮液面高さＨ’を補正する補正値Ｎも大きくなることが理解できる。
充填ラインでは、液面高さ検査装置２の上流側や下流側の装置で異常が発生すると、容器１の搬送速度を変更することが可能となっており、液面高さ検査装置２では容器１の搬送速度を同期させるために回転体３の回転数を変更する。
回転体３の回転数を変更すると、上述したように液面Ｓの傾斜角度が変動することから、これに伴って上記円弧状部Ａの形状も変形する。例えば回転体３の回転数を高くすると、容器１に大きな遠心力が作用することから、液面Ｓの傾斜角度が大きくなって近似円Ｃの半径Ｒが小さくなる。
上記補正値Ｎとは、上記仮液面高さ算出部１３が算出した仮液面高さＨ’と実際の実液面高さＨとの差となっており、図６は、横軸に上記近似円Ｃの半径Ｒを、縦軸に補正値Ｎをそれぞれとったグラフとなっている。
上記補正値Ｎは予め行った実験によって求められており、実際の液体を充填した実際の容器１を上記回転体３によって搬送しながら上記撮影手段４によって撮影し、上記半径算出部１２や仮液面高さ算出部１３によって近似円Ｃの半径Ｒと仮液面高さＨ’とを算出する。
そして、上記容器１に収容されている実際の液面高さＨと上記仮液面高さＨ’との差を上記補正値Ｎとして算出し、これを回転体３の回転数を異ならせながら収集したものとなっている。
ここで図６（ａ）、（ｂ）は、容量の異なる容器１に同じ液体を充填した場合における、近似円Ｃの半径Ｒと補正値Ｎとの関係を示したグラフとなっている。これらのグラフに示すように、近似円Ｃの半径Ｒが小さくなる、すなわち回転体３の回転数が増大すると、仮液面高さＨ’を補正する補正値Ｎも大きくなることが理解できる。
【0017】
そして上記実液面高さ算出部１５は、近似円Ｃの半径Ｒに対応する補正値Ｎを用いて仮液面高さＨ’を補正し、液面Ｓの実液面高さＨを算出するようになっている。
具体的に上記実液面高さ算出部１５は、上記半径算出部１２が近似円Ｃの半径Ｒを算出すると、当該半径Ｒに対応する補正値Ｎを上記補正値記憶部１４から取り出し、さらに上記仮液面高さ算出部１３が算出した仮液面高さＨ’を上記補正値Ｎによって補正して実液面高さＨを算出する。
本実施例の場合、上記仮液面高さ算出部１３が算出した仮液面高さＨ’は上記基準面と近似円Ｃの頂点Ｐとの距離の中間となっており、実液面高さＨは上記仮液面高さＨ’よりも下方に位置することから、算出された仮液面高さＨ’から補正値Ｎを減算する補正を行うことで実液面高さＨを算出するようになっている。
続いて実液面高さ算出部１５は、算出した実液面高さＨを予め設定されている良品としての容器１の液面高さと比較し、実液面高さＨが所定の範囲内に含まれている場合には当該容器１を良品と判断し、当該範囲外の場合には当該容器１を不良品と判断する。
具体的に上記実液面高さ算出部１５は、上記半径算出部１２が近似円Ｃの半径Ｒを算出すると、当該半径Ｒに対応する補正値Ｎを上記補正値記憶部１４から取り出し、さらに上記仮液面高さ算出部１３が算出した仮液面高さＨ’を上記補正値Ｎによって補正して実液面高さＨを算出する。
本実施例の場合、上記仮液面高さ算出部１３が算出した仮液面高さＨ’は上記基準面と近似円Ｃの頂点Ｐとの距離の中間となっており、実液面高さＨは上記仮液面高さＨ’よりも下方に位置することから、算出された仮液面高さＨ’から補正値Ｎを減算する補正を行うことで実液面高さＨを算出するようになっている。
続いて実液面高さ算出部１５は、算出した実液面高さＨを予め設定されている良品としての容器１の液面高さと比較し、実液面高さＨが所定の範囲内に含まれている場合には当該容器１を良品と判断し、当該範囲外の場合には当該容器１を不良品と判断する。
【0018】
このように、本実施例の液面高さ検査装置２によれば、回転体３の回転による遠心力によって液体の液面Ｓが傾斜した場合であっても、実液面高さＨを正確に測定することができ、これにより容器１への液体の充填量の良否判定を正確に行うことができる。
【0019】
図７は第２実施例にかかる液面高さ検査装置２を用いて上記実液面高さＨを算出する手順を説明するものである。
第２実施例にかかる液面高さ検査装置２も第１実施例の液面高さ検査装置２と同様、回転体３によって容器１を搬送しながら、容器１の搬送経路の内側に設けた上記撮影手段４によって容器１を撮影し、傾斜した液面Ｓの円弧状部Ａを認識するようになっている。
また本実施例の液面高さ検査装置２は、上記回転体３による容器１の搬送速度を計測する搬送速度計測手段を備えている。搬送速度計測手段としては、例えば光電管によって直接測定する方法を用いることができるが、本実施例では上記回転体３に設けたエンコーダによって計測した上記回転体３の回転数を直接搬送速度として採用するようになっている。
そして第２実施例の画像処理手段１１は、液面Ｓの仮液面高さＨ’を算出する仮液面高さ算出部と、容器１の搬送速度とあらかじめ測定した液面高さとに基づいて設定された補正値Ｎを記憶する補正値記憶部と、上記搬送速度計測手段が測定した容器１の搬送速度と上記補正値記憶部の補正値Ｎとを用いて、上記仮液面高さ算出部が算出した仮液面高さＨ’を補正し、実際の実液面高さＨを算出する実液面高さ算出部とを備えている。
第２実施例にかかる液面高さ検査装置２も第１実施例の液面高さ検査装置２と同様、回転体３によって容器１を搬送しながら、容器１の搬送経路の内側に設けた上記撮影手段４によって容器１を撮影し、傾斜した液面Ｓの円弧状部Ａを認識するようになっている。
また本実施例の液面高さ検査装置２は、上記回転体３による容器１の搬送速度を計測する搬送速度計測手段を備えている。搬送速度計測手段としては、例えば光電管によって直接測定する方法を用いることができるが、本実施例では上記回転体３に設けたエンコーダによって計測した上記回転体３の回転数を直接搬送速度として採用するようになっている。
そして第２実施例の画像処理手段１１は、液面Ｓの仮液面高さＨ’を算出する仮液面高さ算出部と、容器１の搬送速度とあらかじめ測定した液面高さとに基づいて設定された補正値Ｎを記憶する補正値記憶部と、上記搬送速度計測手段が測定した容器１の搬送速度と上記補正値記憶部の補正値Ｎとを用いて、上記仮液面高さ算出部が算出した仮液面高さＨ’を補正し、実際の実液面高さＨを算出する実液面高さ算出部とを備えている。
【0020】
上記仮液面高さ算出部は上記第１実施例における仮液面高さ算出部１３と同様の処理により、近似円Ｃと容器１の壁面との交点Ｂ’を認識し、交点Ｂ’同士を結んだ基準線Ｂを作成する。
次に仮液面高さ算出部１３は、上記頂点算出部が求めた近似円Ｃの頂点Ｐから上記基準線Ｂまでの距離を測定し、当該距離の半分の位置を上記仮液面高さＨ’として算出する。
次に仮液面高さ算出部１３は、上記頂点算出部が求めた近似円Ｃの頂点Ｐから上記基準線Ｂまでの距離を測定し、当該距離の半分の位置を上記仮液面高さＨ’として算出する。
【0021】
上記補正値記憶部は、上記第１実施例における補正値記憶部１４と同様、予め行った実験により計測した補正値Ｎが登録されている。
本実施例の上記補正値Ｎは、実際の液体を充填した実際の容器１を上記回転体３によって搬送しながら上記撮影手段４によって撮影して上記仮液面高さ算出部によって仮液面高さＨ’を算出し、その際の仮液面高さＨ’と実液面高さとの差を上記補正値Ｎとして算出する。
これを、例えば回転体３の回転数を１００ｒｐｍから１０ｒｐｍ刻みで増大させながら収集することにより、各搬送速度（回転数）ごとの補正値Ｎが得られるようになっている。
本実施例の場合、容器１の搬送速度が増大するにしたがって仮液面高さＨ’を補正する補正値Ｎが大きくなる。
本実施例の上記補正値Ｎは、実際の液体を充填した実際の容器１を上記回転体３によって搬送しながら上記撮影手段４によって撮影して上記仮液面高さ算出部によって仮液面高さＨ’を算出し、その際の仮液面高さＨ’と実液面高さとの差を上記補正値Ｎとして算出する。
これを、例えば回転体３の回転数を１００ｒｐｍから１０ｒｐｍ刻みで増大させながら収集することにより、各搬送速度（回転数）ごとの補正値Ｎが得られるようになっている。
本実施例の場合、容器１の搬送速度が増大するにしたがって仮液面高さＨ’を補正する補正値Ｎが大きくなる。
【0022】
そして上記実液面高さ算出部は、搬送速度計測手段が計測した容器１の搬送速度に対応する補正値Ｎを用いて仮液面高さＨ’を補正し、容器１中における液体の実液面高さＨを算出するようになっている。
具体的に上記実液面高さ算出部１５は、上記搬送速度計測手段が計測した容器１の搬送速度を算出すると、当該搬送速度に対応する補正値Ｎを上記補正値記憶部１４から取り出し、上記仮液面高さ算出部１３が算出した仮液面高さＨ’を上記補正値Ｎによって補正することにより、実際の実液面高さＨを算出するようになっている。
本実施例の場合、上記仮液面高さ算出部１３が算出した仮液面高さＨ’は上記基準面と近似円Ｃの頂点Ｐとの距離の中間となっており、実液面高さＨは上記仮液面高さＨ’よりも下方に位置することから、算出された仮液面高さＨ’から補正値Ｎを減算する補正を行うことで実液面高さＨを算出するようになっている。
続いて実液面高さ算出部１５は、算出した実液面高さＨを、予め設定されている良品としての容器１の液面高さと比較し、実液面高さＨが所定の範囲内に含まれている場合には当該容器１を良品と判断し、当該範囲外の場合には当該容器１を不良品と判断する。
具体的に上記実液面高さ算出部１５は、上記搬送速度計測手段が計測した容器１の搬送速度を算出すると、当該搬送速度に対応する補正値Ｎを上記補正値記憶部１４から取り出し、上記仮液面高さ算出部１３が算出した仮液面高さＨ’を上記補正値Ｎによって補正することにより、実際の実液面高さＨを算出するようになっている。
本実施例の場合、上記仮液面高さ算出部１３が算出した仮液面高さＨ’は上記基準面と近似円Ｃの頂点Ｐとの距離の中間となっており、実液面高さＨは上記仮液面高さＨ’よりも下方に位置することから、算出された仮液面高さＨ’から補正値Ｎを減算する補正を行うことで実液面高さＨを算出するようになっている。
続いて実液面高さ算出部１５は、算出した実液面高さＨを、予め設定されている良品としての容器１の液面高さと比較し、実液面高さＨが所定の範囲内に含まれている場合には当該容器１を良品と判断し、当該範囲外の場合には当該容器１を不良品と判断する。
【0023】
このように、第２実施例の液面高さ検査装置２も、回転体３の回転による遠心力によって容器１の液体の液面Ｓが傾斜した場合であっても、実液面高さＨを正確に測定することができ、これにより容器１への液体の充填量の良否判定を正確に行うことができる。
【符号の説明】
【0024】
１ 容器 ２ 液面高さ検査装置
３ 回転体 ４ 撮影手段
１１ 画像処理手段 １２ 半径算出部
１３ 仮液面高さ算出部 １４ 補正値記憶部
１５ 実液面高さ算出部 Ａ 円弧状部
Ｂ 基準線 Ｃ 近似円
Ｈ 実液面高さ Ｈ‘ 仮液面高さ
Ｎ 補正値 Ｓ 液面
３ 回転体 ４ 撮影手段
１１ 画像処理手段 １２ 半径算出部
１３ 仮液面高さ算出部 １４ 補正値記憶部
１５ 実液面高さ算出部 Ａ 円弧状部
Ｂ 基準線 Ｃ 近似円
Ｈ 実液面高さ Ｈ‘ 仮液面高さ
Ｎ 補正値 Ｓ 液面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】