JP2001255276A - 紙カップ外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】紙カップのトップカール部に発生する形状不良
を検出することができる紙カップ外観検査装置の提供。 【解決手段】紙カップトップカール部の内側から外側に
向けて照明する透過光源と、前記紙カップトップカール
部の外側から内側に向けて照明する反射光源と、前記透
過光源と前記反射光源の点灯を制御する点灯制御手段
と、外側から内側に向けて前記紙カップトップカール部
分を撮像する撮像手段とを有するようにした紙カップ外
観検査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は紙カップの外観検査
を自動で行う技術分野に属する。特に、紙カップのトッ
プカール部分の外観を検査する紙カップ外観検査装置に
関する。

【０００２】

【従来技術】曲面形状を有する紙器の外観を検査する従
来の紙カップ外観検査装置において、照明手段には、曲
面形状の撮像領域における照度の均一性や、影が生じな
いことが求められている。また、一般に、撮像手段に
は、紙カップからの正反射光線が入射しないようにし、
乱反射光線によってだけ撮像を行うようにすることが求
められる。

【０００３】たとえば、従来の紙カップ外観検査装置に
おいては、図５に示すような照明手段と撮像手段が用い
られる。図５において、照明手段５０１はリング形状の
照明である。撮像手段５０２はそのリング形状の中心の
開口部を通じて紙カップ５５５のトップカール部分を撮
像する。このリング形状の照明は、光ファイバーをリン
グ状に配列して光を放射するように構成するか、または
リング形状の蛍光灯を用いることによって得られる。

【０００４】このリング形状の照明におけるリング全体
の照明効果としては、照明光軸が撮像光軸と一致し影が
生じることを回避する。また、照度分布を均一にする。
さらに、正反射光線が撮像手段に入射することも回避し
ている。したがって、紙カップ表面の汚れ、異物、印刷
不良、等の欠陥を検査する場合においては優れたもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、紙カップの
トップカール部に発生する不良には、シワ（皺）、メク
レ（捲れ）、クラック、等の形状不良がある。主とし
て、シワは飲み口成形時の巻き過ぎに起因し、メクレは
飲み口成形時の巻き不足に起因し、メクレは飲み口成形
時に使用する軟化剤（流動パラフィン）の不足に起因し
て発生する不良である。これらの不良が存在すると、カ
ップに内容物を充填し、ふたをシールしたときにシール
不足となる。シール不足によって直ちに漏れがなくて
も、輸送中の衝撃で漏れ始めたり、食品内容物が細菌で
汚染される、等の原因となり得るため、重大な欠陥と見
なされている。

【０００６】このような、紙カップのトップカール部に
発生する形状不良は、従来の紙カップ外観検査装置で
は、検出することが極めて困難である。図６に従来の欠
陥検出における信号処理過程の説明図を図示する。図６
（Ａ）の紙カップの上面図に示すように、トップカール
部には形状不良の箇所が存在する。これを、照明方向と
撮像方向とが一致する従来の方式で撮像する。図６
（Ｂ）には、撮像手段の撮像信号（１走査線のプロファ
イルデータ）が示されているが、撮像信号は平坦であり
形状不良を示す特徴的な起伏は見られない。したがっ
て、所定の閾値によって２値化しても、図６（Ｃ）に示
すように、不良箇所は検出されない。

【０００７】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたものである。その目的は、紙カップのトップカール
部に発生する形状不良を検出することができる紙カップ
外観検査装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は下記の本発明
によって解決される。すなわち、本発明の請求項１に係
る紙カップ外観検査装置は、紙カップトップカール部の
内側から外側に向けて照明する透過光源と、前記紙カッ
プトップカール部の外側から内側に向けて照明する反射
光源と、前記透過光源と前記反射光源の点灯を制御する
点灯制御手段と、外側から内側に向けて前記紙カップト
ップカール部分を撮像する撮像手段とを有するようにし
たものである。

【０００９】本発明によれば、透過光源により紙カップ
トップカール部の外側から内側に向けて照明され、反射
光源により紙カップトップカール部の内側から外側に向
けて照明され、点灯制御手段により透過光源と反射光源
の点灯が制御される。すなわち、形状不良の箇所におけ
る照明光線の遮蔽または漏洩により暗部または明部を生
じさせ、それを撮像することができる。したがって、紙
カップのトップカール部に発生する形状不良を検出する
ことができる紙カップ外観検査装置が提供される。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明について実施の形態
を説明する。すでに説明したように、紙カップのトップ
カール部に発生する不良には、シワ（皺）、メクレ（捲
れ）、クラック、等の形状不良がある。本発明について
は、検出しようとする不良を絞り込んだ構成のほうが簡
明であり理解し易い。すべての不良を検出できる構成
は、その組み合わせとして理解することができる。した
がって、説明の便宜上、まず、シワ、メクレを検出する
紙カップ検査装置について説明する。

【００１１】本発明の紙カップ外観検査装置における撮
像部の構成の一例（その１）を図１に示す。図１におい
て、１０１は照明手段、１０２は撮像手段、１１１は紙
カップである。図１に示すように、この照明手段の照明
光軸と撮像手段の撮像光軸とは紙カップのトップカール
部に向かっており、それらが成す角度θは鋭角（acute
angle）、すなわち、直角（９０度）よりも小さい角度
である。これは、シワ、メクレを検出するための構成で
ある。

【００１２】照明手段１０１は、図１に示すように、紙
カップ１１１の斜め上方から紙カップ１１１のトップカ
ール部を照明する。その角度は、トップカール部に形状
不良が存在する場合には、その陰影を明瞭に生じさせる
角度である。角度θが鋭角の場合には、形状不良の内の
シワ、メクレに対して、明瞭な陰影を生じさせる。従来
の照明手段５０１においてはリング形状の照明が適して
いるが、照明手段１０１においてはリング形状の照明は
必ずしも適していない。リング形状の照明のように発光
面が面状に広がって拡散光源を成す照明よりも、明瞭な
陰影を生じさせる点光源のような照明が適している。

【００１３】撮像手段１０２は、図１に示すように、紙
カップ１１１の外側から紙カップ１１１のトップカール
部を撮像する。撮像手段１０２は、たとえば、２次元の
撮像領域を有するＣＣＤ（charge coupled device）を
センサとするエリアセンサカメラのような撮像手段であ
る。１次元の撮像領域を有するラインセンサカメラを使
用することもできる。その場合には、１次元の撮像領域
が紙カップ１１１の軸とほぼ平行方向となるようにライ
ンセンサカメラを配置し、紙カップ１１１またはライン
センサカメラを回転するようにして２次元の撮像領域が
得られるようにする。

【００１４】紙カップ１１１は検査対象物品である。図
１には中心軸（一点鎖線で示す）に対して対称である紙
カップが断面図として示されている。本発明において、
検査対象物品は、このような狭義の紙カップだけに限定
されない。対称性を有しなくてもトップカール部を有す
る容器すべてについて本発明が適用できることは明らか
である。

【００１５】図２に本発明における欠陥検出における信
号処理過程（その１）の説明図を図示する。図２（Ａ）
の紙カップ１１１の上面図に示すように、トップカール
部には形状不良の箇所が存在する。これを、照明方向と
撮像方向とが鋭角となる図１に示す構成の方式で撮像す
る。図２（Ｂ）には、撮像手段１０２の撮像信号（１走
査線のプロファイルデータ）が示されているが、撮像信
号は平坦ではなく形状不良を示す特徴的な起伏が見られ
る。したがって、所定の閾値によって２値化すると、図
２（Ｃ）に示すように、不良箇所（ＮＧ）が検出され
る。

【００１６】次に、紙カップのトップカール部に発生す
る不良の内のクラックを検出する紙カップ検査装置につ
いて説明する。本発明の紙カップ外観検査装置における
撮像部の構成の一例（その２）を図３に示す。図３にお
いて、３０１は照明手段、３０２は撮像手段、３３３は
紙カップである。図３に示すように、この照明手段の照
明光軸と撮像手段の撮像光軸とは紙カップのトップカー
ル部に向かっており、それらが成す角度θは鈍角（obtu
se angle）、すなわち、直角（９０度）よりも大きい角
度である。これは、クラックを検出するための構成であ
る。

【００１７】照明手段３０１は、図３に示すように、紙
カップ３３３の斜め上方から紙カップ３３３のトップカ
ール部を照明する。その角度は、トップカール部に形状
不良が存在する場合には、その陰影を明瞭に生じさせる
角度である。角度θが鈍角の場合には、形状不良の内の
クラックに対して、明瞭な陰影を生じさせる。従来の照
明手段５０１においてはリング形状の照明が適している
が、照明手段３０１においてはリング形状の照明は必ず
しも適していない。リング形状の照明のように発光面が
面状に広がって拡散光源を成す照明よりも、明瞭な陰影
を生じさせる点光源のような照明が適している。

【００１８】撮像手段３０２は、図３に示すように、紙
カップ３３３の外側から紙カップ３３３のトップカール
部を撮像する。撮像手段３０２は、たとえば、２次元の
撮像領域を有するＣＣＤ（charge coupled device）を
センサとするエリアセンサカメラのような撮像手段であ
る。１次元の撮像領域を有するラインセンサカメラを使
用することもできる。その場合には、１次元の撮像領域
が紙カップ３３３の軸とほぼ平行方向となるようにライ
ンセンサカメラを配置し、紙カップ３３３またはライン
センサカメラを回転するようにして２次元の撮像領域が
得られるようにする。

【００１９】紙カップ３３３は検査対象物品である。図
３には中心軸（一点鎖線で示す）に対して対称である紙
カップが断面図として示されている。本発明において、
検査対象物品は、このような狭義の紙カップだけに限定
されない。対称性を有しなくてもトップカール部を有す
る容器すべてについて本発明が適用できることは明らか
である。

【００２０】図４に本発明における欠陥検出における信
号処理過程（その２）の説明図を図示する。図４（Ａ）
の紙カップ３３３の上面図に示すように、トップカール
部には形状不良の箇所が存在する。これを、照明方向と
撮像方向とが鈍角となる図３に示す構成の方式で撮像す
る。図４（Ｂ）には、撮像手段３０２の撮像信号（１走
査線のプロファイルデータ）が示されているが、撮像信
号は平坦ではなく形状不良を示す特徴的な起伏が見られ
る。したがって、所定の閾値によって２値化すると、図
４（Ｃ）に示すように、不良箇所（ＮＧ）が検出され
る。

【００２１】上述の図２、図４の説明においては、判か
り易いように１走査線のプロファイルデータによって説
明したが、実際には２次元の撮像画像に対して不良箇所
を検出する処理が行われる。また、撮像画像には照明手
段１０１，３０１における照度ムラや撮像手段１０２，
３０２における感度ムラ、等の、ノイズ因子が含まれて
いる。通常は、前述の不良箇所を検出する処理に先立っ
て、それらを除去する前処理が実施される。

【００２２】また、基準となる紙カップの撮像画像であ
る基準画像を記憶手段（図示せず）に記憶しておき、そ
の基準画像と、検査対象となる紙カップの撮像画像であ
る検査対象画像とを比較し、相違点として不良箇所を検
出する処理を行うこともできる。この場合には、基準画
像と検査対象画像とに共通して含まれるノイズ因子につ
いては、除去することができる。

【００２３】このような撮像画像に対する処理を行う紙
カップ検査装置は、マイクロコンピュータ、パーソナル
コンピュータ、画像処理システム、プログラマブルシー
ケンスコントローラ、等のデータ処理装置のハードウェ
アとソフトウェアによって実現することができる。な
お、撮像画像に基づいて不良箇所を検出する処理につい
ては、本発明の紙カップ検査装置において周知の技術を
適用することができ、本発明はそれによって限定されな
い。

【００２４】次に、照明方向と撮像方向とを鋭角とする
上述の構成（図１参照）と鈍角とする上述の構成（図３
参照）を組み合わせた本発明の紙カップ検査装置につい
て説明する。図１、図３に示すように、照明手段１０１
と照明手段３０１とでは配置における相違点が明らかに
存在するが、撮像手段１０２と撮像手段３０２とでは相
違点がない。そこで、照明手段については照明手段１０
１と照明手段３０１の２つを設け、撮像手段については
共通とする。

【００２５】このとき、照明手段１０１と照明手段３０
１とを同時発光させると、一般に、前述の形状欠陥の陰
影において明瞭さが減少する。これは、複数の照明手段
が照射する照明光線が交錯することによって生じる迷光
の影響を受けるためである。したがって、照明手段１０
１と照明手段３０１を順次発光させる。そのため、この
構成の紙カップ検査装置においては点灯制御手段（図示
せず）が設けられる。

【００２６】点灯制御手段は、紙カップ検査装置が、照
明方向と撮像方向とを鋭角とする構成の紙カップ検査装
置として動作するときには照明手段１０１を点灯し照明
手段３０１を消灯する。また、点灯制御手段は、紙カッ
プ検査装置が、照明方向と撮像方向とを鈍角とする構成
の紙カップ検査装置として動作するときには照明手段３
０１を点灯し照明手段１０１を消灯する。これにより、
紙カップのトップカール部に発生する不良である、シ
ワ、メクレ、クラック、等の形状不良のすべてを検出す
ることができる。

【００２７】なお点灯制御手段は、紙カップ検査装置の
動作の全体を制御するプログラマブルシーケンスコント
ローラによって実現することができる。また、照明手段
には、点灯消灯を迅速に行え、発光輝度が安定している
光源が適用される。そのような光源として、発光ダイオ
ード、ストロボ発光器（キセノンランプ、ＬＥＤストロ
ボ）、等を適用することができる。

【００２８】ところで、上述の図１、図３に示す紙カッ
プ検査装置においては紙カップ１１１、３３３の一方だ
けから撮像が行われており、紙カップのトップカール部
全周（全体）を検査することはできない。次に、紙カッ
プのトップカール部全周を検査する構成の本発明の紙カ
ップ検査装置について説明する。トップカール部全周を
撮像するために、本発明の紙カップ検査装置において
は、複数の照明手段と複数の撮像手段を紙カップの周囲
に配置する。そして、所定の順序で複数の照明手段の各
々を点灯する。この点灯制御も、前述の点灯制御手段に
よって行うように構成する。また、所定の照明手段の点
灯が行われている間に、所定の撮像手段により撮像を行
う。

【００２９】この構成の紙カップ検査装置においては、
複数の撮像手段を用いて、所定の順序でシーケンシャル
に撮像を行う。複数の撮像手段により撮像を行う代わり
に、１台の撮像手段によりトップカール部全周を撮像す
るように構成することもできる。たとえば、インデック
ステーブルにより紙カップを回転させ、所定の角度を回
転させる度に、撮像手段による撮像を繰り返す。しか
し、機械的な方法により紙カップを回転することは、検
査の所要時間を長くし、装置を保守する負荷も大きくな
る。本発明の紙カップ検査装置においては、機械的な構
成部分を無くすことにより、検査の所要時間を短くし、
装置を保守する負荷も小さくすることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のとおりであるから、本発明の請求
項１に係る紙カップ外観検査装置によれば、紙カップの
トップカール部に発生する形状不良を検出することがで
きる紙カップ外観検査装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の紙カップ外観検査装置における撮像部
の構成の一例（その１）を示す図である。

【図２】本発明における欠陥検出における信号処理過程
（その１）を示す説明図である。

【図３】本発明の紙カップ外観検査装置における撮像部
の構成の一例（その２）を示す図である。

【図４】本発明における欠陥検出における信号処理過程
（その２）を示す説明図である。

【図５】従来の紙カップ外観検査装置における撮像部の
構成の一例を示す図である。

【図６】従来における欠陥検出における信号処理過程を
示す説明図である。 １０１，３０１，５０１ 照明手段 １０２，３０２，５０２ 撮像手段 １１１，３３３，５５５ 紙カップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂田 英人 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA49 BB08 CC00 DD06 DD12 FF42 FF67 GG03 GG06 GG07 GG08 HH12 HH14 JJ03 JJ09 JJ26 MM04 NN02 PP13 PP26 QQ05 RR06 2G051 AA13 AA21 AB03 AB20 BA01 BA20 BB01 BC01 CA03 CA04 CA07 EA11 EA14 EA23 EB01 EB02 5B057 AA01 BA02 CA02 CA08 CA12 CA16 CB18 CC03 DA03 DB02 DB05 DB09 DC33

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】紙カップトップカール部の内側から外側に
   向けて照明する透過光源と、前記紙カップトップカール
   部の外側から内側に向けて照明する反射光源と、前記透
   過光源と前記反射光源の点灯を制御する点灯制御手段
   と、外側から内側に向けて前記紙カップトップカール部
   分を撮像する撮像手段とを有することを特徴とする紙カ
   ップ外観検査装置。