JP2006138693A - 容器の口部の検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 容器の口部の形状的特徴が検査精度に与える影響を抑えて、容器の口部を高精度かつ高効率で検査できる検査装置を提供する。
【解決手段】 容器２の口部５の少なくとも一部に沿って配置され、口部５を励起させる波長を含んだ照明光１４を口部５に照射する照明装置６と、口部５で生じた励起光１６を受光して、励起光１６が形成する口部５の像を取得する撮像手段１０と、励起光１６の波長以外の波長域成分の少なくとも一部が像に与える影響を排除するフィルタ手段９とを口部検査装置に設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、容器の口部の欠陥（傷又は異物）を検査する検査装置に関する。

ペットボトルやプリフォーム等の容器の口部を検査する方法として透過光方式が知られている。透過光方式とは、照明装置から光を口部に照射し、口部を透過した透過光を、照明装置とは反対側に設けられた撮像装置によって受光し検査する方式である。また、透過光方式の一形態として、凸型ブッシュを口部内に挿入し、その凸型ブッシュを発光させて検査する方法も知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−２８９７９０号公報

口部にはねじ山等の凹凸部が設けられているため、透過光方式を用いた検査では口部の検査対象側（表側）の撮像画像に裏側の凹凸部の影が映り、検査精度に悪影響が及ぶ。また、検査対象領域に存在する凹凸部の影、又は凹凸部による容器の肉厚の違いから、撮像画像に歪が生じるため、これによっても検査精度に悪影響が及ぶ。特許文献１の検査方法では、各容器の口部内に凸型ブッシュを挿入する必要があるため、検査効率が悪化するおそれがある。

そこで、本発明は、容器の口部又はその背後の凹凸部、肉厚の相違といった口部の形状的特徴が検査精度に与える影響を抑えて、容器の口部を高精度かつ高効率に検査できる検査装置を提供することを目的とする。なお、本発明において容器とは、流通過程に置かれる完成品形態の容器のみならず、口部が形成されている限りはプリフォーム等の中間品も含む概念である。

本発明の口部検査装置（４）は、容器（２）の口部（５）の少なくとも一部に沿って配置され、前記口部を励起させる波長を含んだ照明光（１４）を前記口部に照射する照明装置（６）と、前記口部で生じた励起光（１６）を受光して、該励起光が形成する前記口部の像を取得する撮像手段（１０）と、前記励起光の波長以外の波長域成分の少なくとも一部が前記像に与える影響を排除するフィルタ手段（９）と、を具備することにより上述した課題を解決する。

この発明の口部検査装置によれば、照明光の照射によって口部で励起光が生じ、その励起光が撮像手段にて受光されて口部の像が撮影される。口部の表面又はその近傍に傷や異物等の欠陥が存在しない限り、容器の表面にてほぼ均一に励起光を生じさせることができ、その励起光は照明光に対する反射光のような影を作り難い。その一方、容器の表面又はその近傍に欠陥が存在していれば励起状態が変化し、その影響は励起光が形成する像に明瞭に現われる。しかも、励起を生じさせる照明光と励起光とは周波数が異なるので、その周波数の相違を利用してフィルタ手段で照明光の波長域成分の少なくとも一部が像に与える影響を排除することができる。このような作用により、容器の表面の凹凸部が作る影、口部の凹凸部の肉厚の相違、あるいは検査対象領域の背後の凹凸部の影響を抑えつつ、励起光に基づく口部の像を取得して容器を高精度に検査することができる。また、口部にブッシュ等の検査治具を挿入して口部の背後を隠す必要がないので、検査効率を高めることができる。

本発明の一態様においては、前記フィルタ手段が、前記励起光を透過しかつ前記励起光の波長以外の波長域成分の少なくとも一部を吸収する光学的フィルタ（９）を含んでもよい。このような態様によれば、撮像手段へ光が入射する前に励起光の波長以外の波長域成分の少なくとも一部を除去しつつ、撮像手段により励起光に基づく口部の像を確実に取得することができる。但し、本発明におけるフィルタ手段は光学的フィルタに限らず、例えば撮像手段から出力される画像信号から励起光の波長以外の波長域成分の少なくとも一部を電気的に除去するフィルタ手段であってもよい。

本発明の一態様において、前記撮像手段による前記口部の検査対象領域に対する該口部の背面側に、前記照明光を前記口部に向かって反射させる背面反射板（７）が設けられ、前記フィルタ手段は、前記背面反射板にて反射して前記口部を透過した透過光の一部が前記像に反映される範囲で前記励起光の波長以外の波長域成分が像に与える影響を排除してもよい。この態様によれば、背面反射板に反射した照明光を口部に対して検査対象領域の背後から導いて口部を透過させ、その透過光をも撮像手段にて取り込むことにより、口部の表面又はその近傍で発生する励起光を利用して口部の検査対象領域の表面状態を確実に把握しつつ、口部の内部や内周面に存在する欠陥が透過光に与える影響を撮像手段にて取得する像に反映させることができる。これにより、表面以外の欠陥の検査精度を向上させて検査の信頼性をさらに高めることができる。

本発明の一態様においては、前記口部と前記背面反射板との距離が調整可能であってもよい。この態様によれば、背面反射板と口部との距離の調整により、撮像手段にて取得される像への透過光の影響を変化させることができる。

本発明の一態様においては、前記撮像手段が撮影方向を前記口部と反対方向に向けて配置され、前記撮像手段と前記照明装置との間には前記口部からの励起光を前記撮像手段に導く光学系が配置されてもよい。この態様によれば、照明装置に対して撮像手段を反対方向に向けているので、照明装置からの照明光が撮像手段に直接入射するおそれがなくなり、励起光に基づく口部の検査をさらに容易に行えるようになる。

なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

以上に説明したように、本発明の口部検査装置によれば、口部の凹凸部等の形状的特徴が検査精度に与える影響を抑えつつ口部の像をその表面又は表面近傍で発生する励起光に基づいて明瞭に取得することができる。また、口部にブッシュ等の検査治具を挿入して口部の背後を隠す必要もない。従って、口部を高精度かつ高効率に検査することができる。

図１は、本発明に係る口部検査装置を含む検査システムの平面図を示している。検査システム１は、容器２を一定間隔で直線的に搬送する搬送ライン３の両側に配置された一対の口部検査装置４を備えている。容器２はペットボトルを成形するためのプリフォームである。但し、本発明の検査装置４はプリフォームに限らず口部を有する各種の容器に適用可能である。容器２の口部５には、スクリュー式のキャップを取り付けるための凹凸部としてねじ山が設けられている。一対の口部検査装置４は、容器２の搬送方向（図１の矢印Ａ方向）に互いに離れて設置されている。各口部検査装置４は搬送ライン３にて搬送される容器２の口部５を、搬送ライン３を境として左右に半周ずつそれぞれ検査する。口部検査装置４は、互いに等しい構成を備えている。以下、一方の口部検査装置４について詳細を説明する。

図２は口部検査装置４の拡大図を示す。図３は図２の口部検査装置４を搬送方向に見た様子を示している。口部検査装置４は、容器２の口部５を照明する照明装置６と、照明装置６が照射する光を口部５に向かって反射させる背面反射板７と、口部５から射出された光を所定の光路に沿って導く光学系８と、光学系８により導かれた光を選択的に透過又は吸収するフィルタ手段としての光学フィルタ９と、フィルタ９を透過した光を受光して口部５の像を撮影する撮像手段としての撮像装置１０とを備えている。この口部検査装置４が検査する口部５の検査対象領域５ａは、搬送ライン３に対して右側（図２において右側）の半周である。

図４に示すように、照明装置６は、口部５の外周上方（図４において上側）に設置されたハウジング１１と、ハウジング１１の内周面１１ａに設けられた光源１２と、ハウジング１１の上端１１ｂを覆う天面反射板１３とを備えている。ハウジング１１は、口部５よりも大きいリング型形状を有し、その内周面１１ａはハウジング１１の上端１１ｂから下端１１ｃに向かって漸次拡径するテーパ面状に形成されている。光源１２は、口部５の外周面を励起させる波長を有する照明光１４を口部５に向かって照射する。例えば、ペットボトルの原料であるポリエチレンテレフタレートにて口部５が形成されている場合には光源１２の照明光は４０５ｎｍの波長を含んでいればよい。このような波長を有する光源１２としてはブラックライトを用いることができる。天面反射板１３は、光源１２から射出された照明光１４を口部５に向かって反射する。従って、照明装置６は、光源１２からの照明光１４により口部５を照射する直接照明、及び天面反射板１３からの照明光１４の反射光によって口部５を照射する間接照明としての機能を有する。

背面反射板７は口部５の検査対象領域５ａに対して反対側、すなわち背面５ｂ（図２の搬送ライン３に対して左側の半周）側に設けられている。背面反射板７は、口部５の背面５ｂに沿って湾曲する弧状部７ａと、その弧状部７ａの両端から側方に突出する平板状の保持部７ｂとを備えている。弧状部７ａの内周面は照明装置６の照明光を反射する鏡面に形成されている。すなわち、光源１２から射出された照明光１４は背面反射板７にて折り返され、口部５に対して背面５ｂ側から透過光１５として口部５に入射する。保持部７ｂは背面反射板７の保持機構３０の可動部３０ａに連結されている。保持機構３０の可動部３０ａは例えばねじ機構を内蔵し、所定の操作により可動部３０ａを搬送ライン３の搬送方向と直交する方向に移動させる。これにより、背面反射板７は口部５に対する距離を調整可能な状態で保持機構３０に支持されている。

光学系８は、口部５で励起励起光１６を撮像装置１０の光軸方向に反射させる一対の側面反射板１７と、各側面反射板１７にて反射した励起光１６を撮像装置１０に向って折り返す一対の前面反射板１８と、撮像装置１０の光軸上に配置され、口部５を透過した透過光１５及び口部５で励起した励起光１６を撮像装置１０に向って折り返す正面反射板１９とを備えている。一対の側面反射板１７は、容器２の検査対象領域５ａ側（図２参照）に、容器２から搬送方向（図２の矢印Ｂ方向）に互いに離して配置されている。一対の前面反射板１８は、各側面反射板１７よりもさらに容器２から検査対象領域５ａ側に離れた位置に配置されている。正面反射板１９は、検査対象領域５ａと対向して、各前面反射板１８よりもさらに容器２から検査対象領域５ａ側に離れた位置に配置されている。

フィルタ９は、容器２と正面反射板１９との間に正面反射板１９と正対するように設けられている。フィルタ９は、口部５で励起した励起光１６を透過させるとともに、その励起光１６の波長以外の波長域成分の少なくとも一部を吸収する。フィルタ９が吸収する波長域は照明装置６から口部５に照射される照明光１４の波長域そのもの（上記の例では４０５ｎｍ）である。つまり、照明光１４の波長域と、その照明光１４によって励起される励起光１６とは互いに異なる波長域を有しており、フィルタ９はその照明光１４の波長域を吸収しつつ励起光１６に固有の波長域を透過させて撮像装置１０に導く。但し、フィルタ９による照明光１４の吸収の程度は、透過光１５の少なくとも一部がフィルタ９を通過するように設定される。

撮像装置１０はフィルタ９と容器２との間に設けられている。撮像装置１０の先端１０ａはフィルタ９と対向している。つまり、撮像装置１０はその撮影方向を容器５と反対側に向けて配置されている。撮像装置１０の先端１０ａ側には、フィルタ９を透過した励起光１６及び透過光１５を受光する受光部２０が設けられている。撮像装置１０は受光部２０に入射した励起光１６及び透過光１５を所定の焦点面に配置されたＣＣＤエリアセンサ（不図示）に導いて該エリアセンサ上に口部５の検査対象領域５ａの像を結像させ、その像の輝度分布に対応した画像信号を出力する。

次に、以上のように構成された撮像装置１０の動作を説明する。搬送ライン３によって搬送される容器２の口部５は、照明装置６からの照明光１４によって励起光１６と透過光１５とを射出する。口部５の検査対象領域５ａから射出される励起光１６及び透過光１５は光学系８を介してフィルタ９に入射する。励起光１６及び一部の透過光１５はフィルタ９を透過して撮像装置１０に受光されて検査対象領域５ａ全体の像を形成する。撮像装置１０はその像の輝度に対応した画像信号を出力する。その画像信号により得られた撮像画像を元に検査対象領域５ａの検査が行われる。検査終了後、容器２は、搬送ライン３によって他方の口部検査装置４まで搬送され、口部５の背面５ｂを検査対象領域として同様に検査される。

以上の口部検査装置４によれば、照明光１４の波長域成分そのものをフィルタ９にて吸収しつつ口部５にて発生した励起光１６を撮像装置１０に導いているので、撮像装置１０にて取得する口部５の検査対象領域５ａの像は励起光１６の強度分布を最もよく表したものとなる。照明光１４に対する口部５の正反射光成分をそのまま撮像装置１０に導いた場合には、検査対象領域５ａに存在するねじ山に均一に照明光１４を当てたとしても、ねじ山の凹凸の影響で正反射光が乱れてねじ山の影が像に強く現われる。しかし、励起光１６に関しては、ねじ山の凹凸が照明光１４で満遍なく照らされている限り、凹部又は凸部を問わずほぼ均一に励起光１６が射出されて撮像装置１０に導かれる。従って、撮像装置１０にて取得される像はねじ山の影響が全く現われないか、現われたとしてもその影響は相当に小さい。しかも、検査対象領域５ａの背後のねじ山の影響もまた同様に現われない。従って、フィルタ９にて口部５からの正反射成分を吸収しつつ励起光１６を透過させることにより、口部５に存在するねじ山の影響が抑えられた口部５の像を取得することができる。しかも、検査対象領域５ａの表面に傷や異物等の欠陥が存在する場合には、その欠陥によって励起光の励起状態が変わり、その影響が撮像装置１０にて取得された像にも現われる。これにより、検査対象領域５ａの表面の正常部分と欠陥部分とを明瞭に区別することが可能となり、口部５を精度よく検査することができる。また、容器２の内部にブッシュ等の検査治具を挿入する必要がないので、検査の度に搬送ライン３を一時停止させ、あるいは減速させる必要がない。従って、搬送ライン３の搬送効率に影響を与えることなく、効率よく容器２の口部５を検査することができる。

また、口部５の内部や内周面に欠陥が存在している場合には、その欠陥によって透過光１５に乱れが生じる。撮像装置１０が取得する像には透過光１５の影響も反映されるため、これらの欠陥や異物をも見逃すことなく検出することができる。

さらに、上記の形態では、背面反射板７と口部５と背面反射板７との距離を調整することにより、背面反射板７からの反射光による口部５の照明範囲及びその照明強度を変化させ、それにより撮像装置１０が取得する像における透過光１５の影響を変化させることができる。このため、本来の目的である励起光１６による欠陥の検出を妨げることなく、透過光１５による検査も同時に実現して口部５の検査精度及びその信頼性を高めることができる。

また、上記の形態では、、搬送ライン３の両側に配置された一対の検査装置４にて口部５を半周ずつ口部検査装置４は検査しているため、検査の度に撮像装置１０に対して口部５を回転させて周方向に位置決めする必要がない。これによっても検査の効率を高めることができる。撮像装置１０がその撮影方向を口部５と反対方向に向けて配置されているので、照明装置６の照明光が撮像装置１０に直接入射するおそれもない。

本発明は上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、照明装置は、口部の検査対象領域に対して様々な方向から均一的に照明光を照射する形状を有していればよく、ハウジングは椀型に形成されていてもよいし、口部の外周全周に設けられていなくてもよい。光源は、必ずしも内周面全体に亘って設けられていなくてもよい。口部の下方には、光源からの照明光を口部に対して下側から反射させる下面反射板が設けられていてもよいし、口部に対して下側から照明光を照射する下部照明装置が設けられていてもよい。光学系が備える反射板の数及び配置位置は、適宜変更可能である。

上記の形態では、励起光の波長以外の波長域成分を光学フィルタ９により排除しているが、フィルタ手段はこれに限らない。例えば、撮像装置が入射光の周波数スペクトルに対応した画像信号を出力する場合には、フィルタ９に代え、あるいは追加して、撮像装置から出力される画像信号から励起光の波長以外の波長域成分の少なくとも一部を除外する電気的なフィルタを設けることにより、励起光の波長以外の波長域成分が像に与える影響を排除してもよい。

本発明の一形態に係る口部検査装置を含む検査システムの平面図。 本発明の一形態に係る口部検査装置の平面図。 図２の口部検査装置を搬送方向に見た図。 照明装置が口部に照明光を照射し、かつ口部が光を射出する様子を示す図。

符号の説明

２ 容器
４ 口部検査装置
５ 口部
６ 照明装置
７ 背面反射板
８ 光学系
９ フィルタ
１０ 撮像装置
１４ 照明光
１６ 励起光

Claims (5)

1. 容器の口部の少なくとも一部に沿って配置され、前記口部を励起させる波長を含んだ照明光を前記口部に照射する照明装置と、
   前記口部で生じた励起光を受光して、該励起光が形成する前記口部の像を取得する撮像手段と、
   前記励起光の波長以外の波長域成分の少なくとも一部が前記像に与える影響を排除するフィルタ手段と、
   を具備することを特徴とする口部検査装置。
2. 前記フィルタ手段は、前記励起光を透過しかつ前記励起光の波長以外の波長域成分の少なくとも一部を吸収する光学的フィルタを含むことを特徴とする請求項１に記載の口部検査装置。
3. 前記撮像手段による前記口部の検査対象領域に対する該口部の背面側に、前記照明光を前記口部に向かって反射させる背面反射板が設けられ、前記フィルタ手段は、前記背面反射板にて反射して前記口部を透過した透過光の一部が前記像に反映される範囲で前記励起光の波長以外の波長域成分が像に与える影響を排除することを特徴とする請求項１又は２に記載の口部検査装置。
4. 前記口部と前記背面反射板との距離が調整可能であることを特徴とする請求項３に記載の口部検査装置。
5. 前記撮像手段が撮影方向を前記口部と反対方向に向けて配置され、前記撮像手段と前記照明装置との間には前記口部からの励起光を前記撮像手段に導く光学系が配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の口部検査装置。
   

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