JP2007022651A - 包装体のヒートシール不良判別検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】包装体のヒートシール状態の検査を高精度かつ高速で行う判別検査方法と、ヒートシール状態をディスプレイ上で表示する方法を提供する。
【解決手段】ヒートシール直後に、ヒートシール部に沿った多数点の測定部位の赤外線放射量をセンサで複数回測定して、内部ノイズに起因する異常測定値を、周辺部位の測定結果との比較により判別除去し、ノイズを除去した部位に該部位周辺部の赤外線放射量の平均値を代替値として置換し、その後、ノイズによる異常値を除去し代替値で置換したものを含む各部位の測定値を時間推移による移動平均処理する。この処理により得られた赤外線放射量分布データを良品基準データと比較して良否判定を行う。不良が認められると、不良信号をヒートシール包装体の製造包装工程などに発信する。ヒートシール状態は、ディスプレイ上で測定温度に応じて色が異なるセルを測定部位に合わせて配列したマトリックス表示する。
【選択図】図４

Description

発明の詳細な説明

本発明は、赤外線放射量測定センサを利用した包装体のヒートシール不良判別検査方法に関する。

プラスチック薄膜材及びアルミ薄膜によるヒートシール包装は飲食品のみならず、各種の気密を要する分野で商品の包装に広く採用されている。とくに衛生資材、飲食品の包装などではこのヒートシールが適正に行われていないと内容物に異物が侵入して、細菌汚染及びこれによる内容物の変質腐敗など重大な商品欠陥の発生を招き、欠陥包装の商品を見逃して出荷すると巨大な損失を招く。このため、ヒートシールが適正に行われているかを精緻に検査する必要がある。一方、全品の完全な気密試験を行って出荷することが経済合理性から現実的ではないものもありこの解決策を必要とする。

この種の検査に関する従来技術では、例えばヒートシール直後にヒートシール部の赤外線放射量を赤外線カメラによる熱画像情報として検出測定し、この熱画像情報を正常にヒートシールされた温度情報と対比してシールの良否を検査する技術（特開２０００−７９９１７号公報）、ヒートシールされたシール幅方向に沿う各点の温度を非接触式温度センサで測定し、この測定値をあらかじめ定められた良品の単なる温度分布と対比してヒートシールの良否を検査する技術（特開平６−１４４４１６号公報）などが公知である。
特開２０００−７９９１７号公報 特開平６−１４４４１６号公報

発明が解決しようとする課題

しかしながら赤外線カメラを利用した検査では、シール部の緻密な検査のための経済性をもったノイズ排除のための高速信号処理は困難であり、非接触式温度センサを利用した後者の従来技術では、検出器内で発生するノイズおよび外乱に対する処理がおこなわれないまま各測定値の時間推移による移動平均処理がされるため誤作動は避けがたい。

本発明は、このような不具合が生じることがなく、かつ精度の高い検査が高速で行える包装体のヒートシール不良判別検査方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

本発明において、請求項１による包装体のヒートシール不良判別検査方法は、ヒートシール直後に、包装体のヒートシール部に沿った多数点の測定部位の赤外線放射量を赤外線放射量測定センサで複数回測定して、その測定値の中に混入する小スポット測定による避けがたい内部ノイズに起因するとみられる異常測定値を、周辺部位の測定結果との比較により判別除去して、ノイズを除去した部位に該部位周辺部の赤外線放射量の平均値を代替値として置換し、
ノイズによる異常値を除去し代替値で置換したものを含む各部位の測定値を時間推移による移動平均処理して、この処理により得られたヒートシール部の赤外線放射量分布データを良品基準データと比較して良否判定をおこなって、この良否判定で不良が認められた場合に、ヒートシール不良信号をヒートシール包装体の製造包装工程などに発信することを特徴とする。

請求項１に記載の包装体はプラスチック薄膜材又はアルミ薄膜によるヒートシール包装体であり、赤外線放射量測定センサによる測定の回数は、例えば同一部位において１秒間に十数回行われ、最適とされる１例として１秒間に１２回が挙げられ、このように複数回の測定を行うと正確な測定値が検出される。これらの測定において、内部ノイズを原因とする異常測定値が検出されることがあり、異常測定値はヒートシール良否判定に好ましくない影響を与える。このため、本発明ではこの異常測定値を除去して、この除去した部位に該部位周辺部の赤外線放射量の平均値を代替値として置換するようにした。この平均値はこの置換も測定回毎に行われる。異常測定値であるか否かは、その周辺部位の赤外線放射量測定値及び例えば１秒間に複数行われる測定の測定値などを比較判断して決められ、また更に所定範囲の基準値を予め設定し、この基準値の範囲外にある測定値を異常値とみなすことも可能である。この比較判断は、専用のプログラムソフトウエアを格納したマイコン制御又は専用のパソコン用プログラムソフトウエアに沿って行われ、異常測定値の基準値には、ヒートシール包装体の素材、ヒートシール温度、周辺環境などが考慮される。
移動平均処理は、ノイズによる異常値を除去し代替値で置換したものを含む各部位の測定値について行われる。移動平均処理、及び移動平均処理により得られたヒートシール部の赤外線放射量分布データと良品基準データとの比較及び良否判定は専用のプログラムソフトウエアに沿って行われ、ヒートシール不良と判断された包装体は、ヒートシール不良信号により、搬送ラインに設備されているヒートシール不良包装体の除去装置を作動させて包装ラインから除去させる。

請求項２による包装体のヒートシール不良検査方法は、更に、包装体のヒートシール部分における多数部位の赤外線放射量分布及び赤外線放射量推移を、ディスプレイ上で測定温度に応じて色が異なるセルを測定スポットに合わせて配列したマトリックス表示する方法が含まれていることを特徴とする。

ヒートシール部分の赤外線放射量分布及び赤外線放射量推移をディスプレイ上で表示する目的は、ヒートシールの良否を検査者が目視により確認できるようにするためにあり、赤外線放射量分布を測定温度に応じて色が異なるセルを測定部位に合わせて配列したマトリックス表示すると、ヒートシールの状態が容易に確認できる、
請求項１及び２による包装体のヒートシール不良検査方法は、包装ライン上を移動中のヒートシール包装体の検査が可能である。このため、マトリックス表示された赤外線放射量分布データは、ヒートシール包装体の移動に応じて移動表示させる方法が考えられるが、請求項２では、一定時間（例えば、次のヒートシール包装体が送られてくるまでの数秒間）、マトリックス表示を停止させて、ディスプレイ目視による監視が容易に行えるようにすることが好ましい。
赤外線放射量推移は、赤外線放射量分布データを、測定温度に応じた着色セルでマトリックス表示することにより可能となる。即ち、ディスプレイ上にマトリックス表示された赤外線放射量推移は、赤外線放射量分布を時間経過で確認することにより可能となる。即ち、一列の着色セルが時間経過するに従って次第に薄い色になって測定温度が低くなる傾向が表われ始めた場合には、その部位のヒートシール又は赤外線放射量センサ部分或いは包装ラインの一部個所に何らかの不具合があることが判り、これを見てヒートシール不良になる前に原因除去を行う。

発明の効果

請求項１による包装体のヒートシール不良判別検査方法によれば、ヒートシール部に沿った多数の測定部位の赤外線放射量を赤外線放射量測定センサにより個別に非接触で測定し、その測定値からノイズを除去して後各測定値を移動平均処理して、これにより得られた赤外線放射量分布データと良否判定基準データと比較演算してヒートシール不良の良否判定をおこなうようにした結果、ノイズによる誤作動のない正確な検査が経済合理性に適うかたちで行えるようになった。しかも、この測定とノイズ処理を、１秒間に十数回行うようにした結果、必要にして十分な精度の検査結果が得られるようになった。
更に、この測定回数と測定タイミングを、被検査材の材質によってヒートシール作業の設定同様それぞれ最適なものを選択するようにした結果、広範囲なヒートシール包装材に適用することができるようになった。

請求項２による包装体のヒートシール不良判別検査方法によれば、更に、ヒートシール部分の赤外線放射量分布及び赤外線放射量推移をディスプレイ上で表示してシール作業状況の常時把握を行う方法が含まれているため、ディスプレイ上に表示されたヒートシール部の赤外線放射量分布データと赤外線放射量変化推移データを見て、ヒートシール状態の良否と不良原因の把握が行えるようになった。
ディスプレイ上に表示されるこれらのデータ及びその変化推移情報は、マトリックス表示されることが好ましく、このようにするとディスプレイを見ながらシール作業状況の常時把握と刻々の状況把握が迅速容易に行えるようになり、不良品発生の原因とその個所も容易かつ早期に発見でき、その後の迅速な是正処理が行え、更には不良品発生原因の事前把握も可能になり、延いては不良品の発生を皆無にすることができる。

図１は本発明による包装体のヒートシール不良判別検査方法を実施する工場内設備の１例を簡略して示した斜視図であり、製品１の製造工場などにおいて、製品１を透明樹脂製フィルム製の包装体２で覆った後に、該包装体２の重ね合わせた部分を搬送ライン３の途中に設備されている包装装置４内でヒートシールする工程がある。ヒートシールは加熱圧着により行われるため、ヒートシール直後のヒートシール部５は、ヒートシールによる温度上昇による赤外線が放射され、この赤外線放射量はヒートシール直後にピーク値を示し、その後、ヒートシール部５の温度低下とともに急激に低下する。

本実施例による包装体のヒートシール不良判別検査方法は、ヒートシール直後のヒートシール部５から放射される赤外線放射を赤外線放射量測定センサ６で測定し、該測定値を制御部コンソール７内で演算処理してその測定結果をパソコン９のディスプレイ１０に画像表示することにより行われ、好適にはシール不良がある場合に警報ランプ（図示せず）を点灯又は点滅表示させる信号を出力し、最適には更にシール不良の製品を搬送ラインから除去する装置（図示せず）を作動させる信号を出力させる。

赤外線放射量の測定を行う赤外線放射量測定センサ６は、公知の赤外線量測定が可能なセンサが使用され、特に使用波長領域の適合と応答性などに優れるサーモパイルは最適である。例えばポリエチレンの場合、その特性からこの場合２．３μｍと３．４μｍの２波長に感度特性のあるセンサエレメントが選ばれる。

ヒートシール部５の向き及び位置が商品及び箱容器１ならびに包装体２の種類および形ならびに大きさ、包装の仕方等により様々であるため、赤外線放射量測定センサ６の設置の向き及び位置はとくに限定されるものではないが、ヒートシール直後のヒートシール部５の赤外線放射量を的確良好に測定できる位置に設置して、ヒートシール部が自然冷却して赤外線放射量が急速に減少する前に測定する。
例えば図１に示すようにヒートシール部５の幅方向が搬送方向Ｙに対して水平に直交した向きである場合には、赤外線放射量測定センサ６をヒートシール部５の直上前方に設けて、該センサ６の向きをヒートシール部５に指向させ、若しくは更にその直前方からヒートシール部５に指向させると、ヒートシール部５の全幅の赤外線放射量がもれなく的確に測定できる。

図２はヒートシール部５の各測定部位Ｐを斜めからとらえており、本実施例で使用される赤外線放射量測定センサ６は、この３２箇所の測定に対応した３２個の赤外線放射量測定センサが１組に組み合わされたユニット構造のものが使用される。例えば赤外線放射量測定センサ６は、ヒートシール直後のヒートシール部５の面に沿った上方１８０ｍｍの高さ（Ｈ）の位置に設置される。図２に示すように横幅が１８０ｍｍ×前後幅が８ｍｍのヒートシール部５を測定する場合の一例として、ヒートシール部５の幅方向に沿って等間隔を設けた４ポイントセンサ４個を横幅方向に１／２位置をずらした千鳥配列２列の計３２個所に配列して、赤外線放射量の測定が高精度で行われ、測定に漏れの個所がないようにする。

図３はヒートシール時の赤外線放射量の時間推移と測定時期を示す図であり、この図に示すように、ヒートシール時に赤外線放射量がピークになり、その後、時間経過とともに短時間で温度低下が始まり赤外線放射量は急激に減少する。本実施例では赤外線放射量が急激に減少し終えるまでの所定経過時間（例えば１秒）内に、各個所の赤外線放射量を複数回測定する。ヒートシール直後とはこの所定経過時間をいう。

複数回の測定は、内部ノイズの除去処理のためと、良品不良品の判別をおこなうためにあり、平均化処理とノイズ部位の除去を埋める代替値演算に必要なものであり、各測定部位を複数回測定すると、信頼性のある測定値が得られる。測定の回数およびタイミングは、例えば１２回／秒であり、測定は搬送ラインを停止させないまま行う。そして、得た測定値がノイズによるエラーであるかどうかはその周辺近隣部との差異が異常であるかどうかで判別する。これは赤外線放射がごく狭い部位のみで単独に異常値を示すことは熱伝道放散のメカニズムからありえないという確認結果による。このようにして測定値にノイズによる異常検出値が含まれている場合にはそれを除去する。

そして、ノイズが除去された部位の測定値としてはその周辺近隣部位の平均値をもってその値として付与充当する。しかるのちこうして得られた各測定値の移動平均処理をおこなう。ヒートシール不良の良否判定は、上記データによる移動平均演算値と対比正常良品の良品基準値とを比較演算して、この出力比較差異値が良品基準を逸脱すかどうかに基づいて良否判定をおこなう。正常良品のヒートシール赤外線放射量の基準値は、包装資材の材質やヒートシール作業工程の現場の環境温度などに対応した基準値であり、最適にはヒートシール直後の良品データを利用することが好ましい。

図４はヒートシール部５の各個所における赤外線放射量の測定値を時間推移による移動平均処理して得られた測定値を製品上方から俯瞰するようにディスプレイ表示した図であり、図に示す各セルはそれぞれ測定部位に対応している。図５の下方は製品がセンサを通過する初期部に相当し、上方は製品がセンサを通過する後端部に相当する。中央下の濃色部はヒートシール部からの赤外線放射を表し、この濃色の程度によりシール部の温度を把握することができる。セルそれぞれには良品基準赤外線放射量基準値が定められ、ヒートシールに問題がない場合は、各測定部位の赤外線放射量がすべて所定の基準値内にある。
図４に示すように、各部位で測定された赤外線放射量の一部個所にヒートシール不良が見られる場合にはその部位をここでは濃い網掛けで示す。実際にはコンピュータ画面に基準からの偏差量に応じた表示色をもって見ることができる。

図５は本発明方法を実施するヒートシール検査装置の概要の１例を示した回路ブロック図であり、このヒートシール検査装置によると、赤外線放射量測定センサ６は、信号線ケーブル１１から制御コンソール７内のセンサインターフェイス部１２を介してノイズ弁別部１３と周辺比較平均値算出部１４に接続されている。ノイズ弁別部１３は周辺値との比較演算のためのデータとして周辺比較平均値算出部１４にデータを送りその結果を受け取る。このノイズ弁別結果を次の測定値マトリックス展開部１５に送りマトリックスに展開する。さらにこの出力は移動平均値マトリックス演算部１６に送られ積分演算される。この結果は良品判別比較部１８に送られここで良品基準値マトリックス１７と比較される。
この良品基準値マトリックスは正常にヒートシールされた場合の赤外線放射量の上限下限許容値がマトリックスのセルに入力書き込まれたものである。基準値の作成は工程作業実績の成績を吟味して作成され、その入力は例えばテンキーまたはパソコンのキーボード等を操作して行う手入力方法と、または適正にヒートシールされたときのシール部赤外線放射量測定値を基にした値が自動入力される方法の何れかまたは双方の方法がある。

これらの処理は、制御コンソール７内に搭載した複数個のマイコンによるマイコン制御、又はパソコン９に搭載した制御プログラムにいずれかにより行われ、図１及び図５では、制御を解り易くするために前者の方法による制御ブロック図で示した。

赤外線放射量測定センサ６で測定した各個所の赤外線放射量は、このように信号処理され各部位ごとに基準値と比較演算されてそのヒートシール製品の良否が判断され、この判断結果は赤外線放射量として図５のように表示され、実際には各種工程情報とともに操業現場のパソコン９のディスプレイ１０に表示される。これはシール部の形状に合わせて時間推移がサーモ表示されるようになっている。例えばシール不良がない場合には、各測定部位に対応したセルが青色で表示され、シール不良がある場合には、その個所に相当するマトリックス表示セルが赤色表示される。このセルの色表示は赤外線放射量に応じて、例えば青から赤に多色多諧調で表示されるため、ヒートシール状態の現状と推移が一目観測できる。

このようにしてシール不良を検出したときには、ヒートシール不良信号をヒートシール包装体の検査ラインなど外部装置に通報発信し、ヒートシール不良の製品が自動的に除去されるようにする。

本実施例によるヒートシール不良判別検査方法を実施する工場内設備の１例を簡略して示した斜視図である。 ヒートシール部の各測定部位を斜めからとらえた図である。 ヒートシール時の赤外線放射量の時間推移と測定時期を示す図である。 ヒートシール部の各個所における赤外線放射量の測定値を時間推移による移動平均処理して得られた測定値を製品上方から俯瞰するようにディスプレイ表示した出力図である。 本発明を実施するヒートシール検査装置の概要の１例を示した回路ブロック図である。

符号の説明

１ 製品
２ 包装体
３ 搬送ライン
４ 包装装置
５ ヒートシール部
６ 多点赤外線放射量センサ
７ 制御コンソール部
９ パソコン
１０ ディスプレイ
１１ 信号線ケーブル
１２ センサ入力インターフェイス部
１３ ノイズ弁別部
１４ 周辺比較および平均値算出部
１５ 測定値マトリックス展開部
１６ 移動平均値マトリックス演算部
１７ 良品基準値マトリックス
１８ 良品判別比較部
１９ 不良品発生信号出力部
Ｐ 測定部位

Claims (2)

1. ヒートシール直後に、包装体のヒートシール部に沿った多数点の測定部位の赤外線放射量を赤外線放射量測定センサで複数回測定して、その測定値の中に混入する小スポット測定による避けがたい内部ノイズに起因するとみられる異常測定値を、周辺部位の測定結果との比較により判別除去して、ノイズを除去した部位に該部位周辺部の赤外線放射量の平均値を代替値として置換し、
   その後、ノイズによる異常値を除去し代替値で置換したものを含む各部位の測定値を時間推移による移動平均処理して、この処理により得られたヒートシール部の赤外線放射量分布データを良品基準データと比較して良否判定をおこなって、この良否判定で不良が認められた場合に、ヒートシール不良信号をヒートシール包装体の製造包装工程などに発信することを特徴とする包装体のヒートシール不良判別検査方法。
2. 包装体のヒートシール部分における多数部位の赤外線放射量分布及び赤外線放射量推移を、ディスプレイ上で測定温度に応じて色が異なるセルを測定部位に合わせて配列したマトリックス表示する方法が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の包装体のヒートシール不良判別検査方法。

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