JP5463159B2 - 透明容器の識別方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス瓶、ペットボトル、缶、プラスチック容器、紙パック等の容器を回収し、当該回収した容器を選別する際に用いられる透明容器の識別方法に関する。

従来、受光した光の光量に基づいて透明びんであると判断する認識装置が知られている。（特許文献１参照）。

図６は、特許文献１に記載された透明びんの認識装置の一例を示す。
特許文献１に記載された透明びんの認識装置１０３は、ベルトコンベア１１１の一側方に近接して定光量蛍光灯からなる光源１２２を、これに対向して他側方に近接して撮像装置であるカラーカメラ１１３を備えるものである。当該カラーカメラ１１３は長方形のウインド１１３ａを有するエリアセンサを備え、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）素子を二次元的に整列配置してなる前記エリアセンサが光源１２２から発せられる光Ｌ又はその透過光ｐを受光する。そして、受光した光の色成分をカラーコーダによりＲ（赤）、Ｂ（青）、Ｇ（緑）の原色成分の画像信号に分解し、その画像信号と受光した光の光量の信号とを画像処理装置１１４に供給する。画像処理装置１１４は、前記画像信号及び光量の信号により、前記ウインド１１３ａ内の画素が何色の光を受光したかを判断し、何色のびんが光源１２２とカラーカメラ１１３との間を通過したかを認識する。

無色透明のびんが光源１２２とカラーカメラ１１３との間を通過する場合、カラーカメラ１１３は光源１２２から発光される光Ｌと同じ色成分で光量のみが一定量低下した透過光ｐを受光する。そのため、画像処理装置１１４は、光の色成分はそのままで所定の光量を受光したカラーカメラ１１３の画素が所定数以上あるときは、無色透明のびんが光源１２２とカラーカメラ１１３との間を通過したものと認識する。

ところで、上記認識装置１０３は、透過光ｐの光量から光源１２２とカラーカメラ１１３との間を通過するびんＢが透明であると判断するための基準となる光量を予め作業員が設定する必要がある。
ところが、透明びんは、ガラスの厚みが厚いものや薄いもの、形状が四角いものや丸いもの、表面が滑らかなものやザラザラなもの等さまざまであり、それぞれ光の透過量が異なることから、上記認識装置１０３において全ての透明びんを正確に認識できるように光量の基準値を設定することは困難である。

特開平９−１１７７２７号公報

そこで、本発明は、作業員による光量の基準値等の設定を必要とせず、透明な容器と不透明な容器とを確実に識別することができる透明容器の識別方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、背後から照明手段により照明されるスリット板を撮像手段により撮像し、当該撮像データに基づいて撮像手段とスリット板との間に存在する容器が透明か不透明かを識別する透明容器の識別方法において、撮像手段との間に障害物が存在しない状態でスリット板を撮像し、当該撮像データに基づいて特定されるスリット板の複数の開口に対応する部分の中で最大部分の面積と、撮像手段との間に容器が存在する状態でスリット板を撮像し、当該撮像データに基づいて特定されるスリット板の複数の開口に対応する部分の中で最大部分の面積とを比較して、前記撮像手段とスリット板との間に存在する容器が透明か不透明かを識別することを特徴とするものである。

また、本発明は、撮像手段との間に容器が存在する状態における前記最大部分の面積が、撮像手段との間に障害物が存在しない状態における前記最大部分の面積と比較して大きい場合、前記容器を透明容器であると判定することを特徴とするものである。

さらに、本発明は、撮像手段との間に容器が存在する状態における前記最大部分の面積が、撮像手段との間に障害物が存在しない状態における前記最大部分の面積と比較して小さい又は同じである場合、前記容器を不透明容器であると判定することを特徴とするものである。

本発明は、撮像手段がエリアセンサを備え、当該エリアセンサによる撮像データの画素数により前記面積の比較を行うことが好ましい。

本発明の透明容器の識別方法は、撮像手段とスリット板との間に障害物が存在しない状態でスリット板を撮像し、当該撮像データに基づいて特定されるスリット板の複数の開口に対応する部分の中で最大部分の面積と、撮像手段とスリット板との間に容器が存在する状態でスリット板を撮像し、当該撮像データに基づいて特定されるスリット板の複数の開口に対応する部分の中で最大部分の面積との比較に基づいて、前記容器が透明であるか不透明であるかを識別するものであるから、作業員による光量の基準値等の設定を必要とせず、容器の材質、色、厚み、形状及び表面の加工状態等に関わらず透明な容器と不透明な容器とを確実に識別することができる。

また、本発明によれば、撮像手段とスリット板との間に存在する容器が透明である場合、スリット板の開口を通過した照明手段の光は当該容器を通過する際に屈折する。
したがって、本発明の透明容器の識別方法は、撮像手段とスリット板との間に容器が存在する状態における前記最大部分の面積が、撮像手段とスリット板との間に障害物が存在しない状態における前記最大部分の面積と比較して大きい場合、当該容器を透明容器であると判定することで確実に透明容器を識別することができる。

さらに、本発明によれば、撮像手段とスリット板との間に存在する容器が不透明である場合、スリット板の開口を通過した照明手段の光は当該容器において遮られる。
したがって、本発明の透明容器の識別方法は、撮像手段とスリット板との間に容器が存在する状態における前記最大部分の面積が、撮像手段とスリット板との間に障害物が存在しない状態における前記最大部分の面積と比較して小さい又は同じである場合、当該容器を不透明容器であると判定することで透明容器と不透明容器とを確実に識別することができる。

本発明の透明容器の識別方法は、撮像手段がエリアセンサを備え、当該エリアセンサによる撮像データの画素数により面積の比較を行うこととすれば、コンピュータを用いて瞬時に自動的に透明容器を識別することができ、透明容器と不透明容器との選別の自動化が可能となる。

本発明の方法に使用する装置の模式図。 本発明の方法に使用する装置の模式図。 スリット板の前面に障害物が存在しない場合の二値化画像の説明図。 スリット板の前面に透明容器が存在する場合の二値化画像の説明図。 スリット板の前面に不透明容器が存在する場合の二値化画像の説明図。 従来の透明びん認識装置の説明図。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２は本発明の実施の形態において使用する装置の模式図であって、図１は容器の搬送方向下流側から見た図、図２は図１の模式図を上から見た図をそれぞれ示す。
本実施の形態で使用する識別装置１は、容器２を搬送するコンベア３と、該コンベア３の一側方に配置される蛍光灯４と、コンベア３の他側方であって前記蛍光灯４と対向する位置に配置されるＣＣＤエリアセンサを備えるカメラ５と、蛍光灯４とカメラ５との間であって前記コンベア３上を搬送される容器２よりも蛍光灯４側に位置するスリット板６とを備えるものである。

また、上記識別装置１は、前記カメラ５に接続されるコンピュータ７と、該コンピュータ７に接続されるモニタ８を備えるものである。

本実施形態で使用する識別装置１は、スリット板６が背後から蛍光灯４により照明される状態において、前記コンベア３を挟んで対向する位置に配置されるカメラ５により前記スリット板６を撮像し、当該撮像データ、即ちカメラ５におけるＣＣＤエリアセンサの各画素出力を前記コンピュータ７に入力して画像処理（二値化処理）し、その結果をモニタ８等に出力するものである。

図３は、スリット板６とカメラ５との間に障害物が存在しない場合、即ちスリット板６の前面を容器が通過しない場合の説明図であって、（ａ）はカメラ５から見えるスリット板６を、（ｂ）はスリット板６をカメラ５で撮像したデータをコンピュータ７で二値化処理しモニタ８に出力した画像を示す。
スリット板６は、図３（ａ）に示すように格子状のものであり複数の開口９が形成されている。そして、その二値化画像は、図３（ｂ）に示すようにスリット板６の格子に対応する部分１０が黒く、開口９に対応する部分１１が白く表示されている。なお、前記二値化画像は、スリット板６の格子に対応する部分１０を白く、開口９に対応する部分１１を黒く表示させるものであってもよい。

図４は、スリット板６とカメラ５との間に透明容器２１が存在する場合、即ちスリット板６の前面を透明容器２１が通過する場合の説明図であって、（ａ）はカメラ５から見えるスリット板６と透明容器２１の位置関係を、（ｂ）はスリット板６を透明容器２１を間に介してカメラ５で撮像したデータの二値化画像を示す。なお、図４（ｂ）に示す白い破線は、画像中の透明容器２１の位置を示すものであって実際に表示されるものではない。
図４（ａ）に示すように透明容器２１を間に介してスリット板６を撮像した場合、スリット板６の複数の開口９を通過した蛍光灯４の光は透明容器２１を透過する際に屈折する。そのため、カメラ５による撮像データの二値化画像は、図４（ｂ）に示すようにスリット板６の格子に対応する部分（黒い部分）１０が歪み、前記複数の開口９に対応する部分（白い部分）１１が繋がったり変形したりして、当該複数の開口９に対応する部分１１の中で最大部分の面積が、図３（ｂ）に示すスリット板６の複数の開口９に対応する部分１１の中の最大部分の面積に比べ増加する。

一方、図５は、スリット板６とカメラ５との間に不透明容器２２が存在する場合、即ちスリット板２６の前面を不透明容器２２が通過する場合の説明図であって、（ａ）はカメラ５から見えるスリット板６と不透明容器２２の位置関係を、（ｂ）はスリット板６を不透明容器２２を間に介してカメラ５で撮像したデータの二値化画像を示す。なお、図５（ｂ）に示す白い破線は、画像中の不透明容器２２の位置を示すものであって実際に表示されるものではない。
図５（ａ）に示すように、不透明容器２２を間に介してスリット板６を撮像した場合、スリット板６の複数の開口９を通過した蛍光灯４の光は不透明容器２２によって遮られる。そのため、カメラ５による撮像データの二値化画像は、図５（ｂ）に示すようにスリット板６の複数の開口９に対応する部分（白い部分）１１の中で最大部分の面積が、図３（ｂ）に示すスリット板６の複数の開口９に対応する部分１１の中の最大部分の面積に比べ減少する。

本発明の実施の形態による方法は、透明な容器と不透明な容器との識別を自動的に行うことができる。
まず、図３のようにスリット板６とカメラ５との間に障害物がない状態において、カメラ５により前記スリット板６を撮像し、当該カメラ５におけるＣＣＤエリアセンサの各画素出力をコンピュータ７に入力して二値化処理を行う。そして、コンピュータ７は、その二値化データを利用して明るい画素の塊（明るい画素で構成される区域）、即ちスリット板６の複数の開口９に対応する部分１１を探索し、その中で最大の塊の画素数を前記複数の開口９に対応する部分１１の中で面積が最大部分であるとして記憶する。

次に、容器２を間に介してスリット板６をカメラ５で撮像した場合において、上記と同様に、コンピュータ７は、カメラ５におけるＣＣＤエリアセンサの各画素出力の二値化データを利用して明るい画素の塊を探索し、その中で最大の塊の画素数をスリット板６の複数の開口９に対応する部分１１の中で面積が最大部分であるとして前記記憶した画素数と比較する。

比較の結果、当該画素数が前記記憶した画素数よりも多い場合、コンピュータ７は、図４を例として説明したとおり、スリット板６の複数の開口９を通過した蛍光灯４の光が容器２を透過する際に屈折した結果、当該複数の開口９に対応する部分１１の中で最大部分の面積が増加したものとして前記容器２を透明容器２１と判断する。

一方、当該画素数が前記記憶した画素数よりも少ない又は同じである場合、コンピュータ７は、図５を例として説明したとおり、スリット板６の複数の開口９を通過した蛍光灯４の光が容器２によって遮られた結果、当該複数の開口９に対応する部分１１の中で最大部分の面積が減少又は変化しないものとして前記容器２を不透明容器２２と判断する。

上記識別方法によれば、透明容器に不透明なラベルが貼られている場合であっても、スリット板６の複数の開口９を通過した蛍光灯４の光はラベル以外の部分において屈折するため不透明容器と誤認識することはない。

上記実施の形態では、ＣＣＤエリアセンサの各画素出力を二値化処理し、その二値化データを利用して明るい画素の塊の中で最大の塊の画素数をスリット板６の複数の開口９に対応する部分１１の中で面積が最大部分であると判断するものとしたが、それ以外の方法によって前記面積の最大部分を判断してもよい。

上記実施の形態は、光の屈折現象を利用して透明容器を識別するものであるので、瓶、ペットボトル、プラスチック容器など材質によらず、透明な容器であれば確実に識別することが可能である。

なお、上記実施の形態で使用する識別装置において、カメラ５はＣＣＤエリアセンサを備えるものであったが、二値化画像を得られるものであれば、それ以外のどのような撮像手段であってもよい。

また、上記実施の形態で使用する識別装置は、蛍光灯４を光源として備えるものであったが、それ以外の照明、例えばＬＥＤやハロゲン等を光源としてもよい。

さらに、上記実施の形態で使用する識別装置において、スリット板６は図３（ａ）に示す格子状のものとしたが、これに限ることなく、例えば横長の開口を上下に複数備えるものや、縦長の開口を左右に複数備えるものであってもよい。

本発明は、上記実施の形態に限らず発明の範囲を逸脱しない限りにおいてその構成を適宜変更できることはいうまでもない。

本発明の透明容器の識別方法は、材質によらず透明な容器と不透明な容器を確実に識別できるものであり非常に利用性の高いものである。

１ 識別装置
２ 容器
３ コンベア
４ 蛍光灯
５ カメラ
６ スリット板
７ コンピュータ
８ モニタ
９ 開口
１０ スリット板６の格子に対応する部分
１１ スリット板６の開口に対応する部分
２１ 透明容器
２２ 不透明容器

Claims (4)

1. 背後から照明手段により照明されるスリット板を撮像手段により撮像し、当該撮像データに基づいて撮像手段とスリット板との間に存在する容器が透明か不透明かを識別する透明容器の識別方法において、
   撮像手段との間に障害物が存在しない状態でスリット板を撮像し、当該撮像データに基づいて特定されるスリット板の複数の開口に対応する部分の中で最大部分の面積と、撮像手段との間に容器が存在する状態でスリット板を撮像し、当該撮像データに基づいて特定されるスリット板の複数の開口に対応する部分の中で最大部分の面積とを比較して、前記撮像手段とスリット板との間に存在する容器が透明か不透明かを識別することを特徴とする透明容器の識別方法。
2. 前記撮像手段との間に容器が存在する状態における前記最大部分の面積が、前記撮像手段との間に障害物が存在しない状態における前記最大部分の面積と比較して広い場合、当該容器を透明容器であると判定することを特徴とする請求項１記載の透明容器の識別方法。
3. 前記撮像手段との間に容器が存在する状態における前記最大部分の面積が、前記撮像手段との間に障害物が存在しない状態における前記最大部分の面積と比較して狭い又は同じである場合、当該容器を不透明容器であると判定することを特徴とする請求項１又は２記載の透明容器の識別方法。
4. 前記撮像手段はエリアセンサを備え、当該エリアセンサによる撮像データの画素数により前記面積の比較を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の透明容器の識別方法。

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