JP2010008424A - 液体製品用包装容器に対して測定を行なうための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体製品用包装容器に対して測定を行なうための装置および方法を改良する。
【解決手段】この発明は、液体製品が充填された包装容器、特に、少なくとも若干摩耗しているかまたは他の態様で可視光を大なり小なり通さない包装容器に対して測定を行なうための装置および方法を提供し、包装容器は、製品を有する包装容器にとって好適な波長範囲の放射線で照射され、包装容器の内容の少なくとも一部の画像は、予め定められた期間、画像記録手段によって記録され、得られた画像情報は、好ましくない粒子の存在を示す情報について分析され、放射線の一部は赤外線範囲内に属する周波数を有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、液体製品用包装容器に対して測定を行なうための方法および装置に関する。

そのような装置は、液体製品内のガラス粒子などの好ましくない粒子の存在を検出するために開発されてきた。これは重要である。なぜなら、そのような好ましくない粒子の存在は、エンドユーザの健康に被害を与えるおそれがあり、そのような液体製品の供給業者または製造業者に金銭的な損失または営業上の損害をもたらすおそれがあるためである。

国際特許出願ＷＯ ９７／１４９５６（特許文献１）は、ビールが充填されたガラス瓶内のガラス粒子を検出するための検出装置が説明された方法および装置を記載している。この文章の内容は、ここに引用により書き入れられると考えられる。この装置では、ビール瓶はその長手方向の軸のまわりを回転させられ、その後、ビール瓶は急に停止される。つまり、力を加えて減速される。その後すぐに瓶は可視光で照明され、瓶の画像記録が行なわれる。これらの画像に基づき、ガラス粒子が瓶内にあるかどうかをコンピュータが判断する。

国際特許出願ＷＯ ９７／１４９５６

本発明は、液体製品用包装容器に対して測定を行なうための装置および方法を改良することを目的とする。

この装置および方法を改良するために、この発明は、液体製品が充填された包装容器、特に、少なくとも若干磨耗しているかまたは他の態様で可視光を大なり小なり通さない包装容器に対して測定を行なうための方法を提供しており、包装容器は、製品を有する包装容器にとって好適な波長範囲の放射線で照射され、包装容器の内容の少なくとも一部の画像は、予め定められた期間、画像記録手段によって記録され、得られた画像情報は、好ましくない粒子の存在を示す情報について分析され、放射線の一部は赤外線範囲内に属する周波数を有する。

放射線の少なくとも一部は、好ましくは、赤外線範囲内に属する周波数を有する。赤外線範囲内の放射線を使用することにより、数々の利点が達成される。達成される１つの利点は、適正に透明になっていない瓶も処理できることであり、いわゆる「すり減り」によって損傷された瓶、公知のコカコーラ（登録商標）の瓶などの不均質なガラスの瓶、色の濃い液体製品を有する瓶、壁が比較的厚い瓶、たとえば酵母または果実粒子が混合された製品を有する瓶、またはたとえば装飾もしくは印刷された瓶、または「スリーブ」によって包装された瓶などがある。たとえば混合飲料用のたとえば青い着色瓶も、赤外放射を用いてより良好にチェックできる。なぜなら、放射線はガラスの透過係数に影響されにくいためである。可視光に関する、述べられた問題は、赤外放射で極力回避される。さらなる利点は、赤外放射のエネルギーレベルがより高いため、必要な放射線発生パワーがより少ないことである。これにより、ＬＥＤなどの放射源の取付ブラケットは、たとえばより小
さな形をとり得る。これは、たとえば放射源が以下にさらに説明される円形コンベヤシステムに適用される場合に、個々の光源がより小さい形をとり得るために円形コンベヤシステムの総直径がより小さくなり得る、という利点を有する。異なる波長を有する放射源を適用することも可能である。なぜなら、同じ波長の放射源がより少数しか必要とされないためである。これにより、既に公知のフォーマットの取付ブラケットに、２つ以上の異なる波長が適用可能である。この利点の一つは、たとえば瓶と製品とのある特定の組合せのために周波数のある特定の混合が使用できる、ということである。

さらなる一実施例では、製品の一部を通常形成する粒子に関する情報と、好ましくない粒子に関する情報との区別がなされる。たとえば、瓶内で二次発酵する上述のフルーツジュースまたはビールでは、製品は、果物の果肉または酵母粒子などの天然の粒子を含み、ひょっとすると望ましくない粒子も含むかもしれない。この実施例に従った方法の適用は、これらの望ましい粒子と望ましくない粒子との区別を行なう。これにより、好ましくない粒子の検出にとっては複雑なこれらの製品でさえ、依然として安全に供給可能になり得る。

この発明のさらなる一局面は、液体製品の充満した包装容器に対して測定を行なうための装置であって、
内容を有する包装容器を回転運動するよう設定するために、包装容器をそれ自体の軸を中心に回転させるための回転手段と、
包装容器の回転を停止させるための停止手段と、
包装容器に照射するための放射手段と、
包装容器の内容の少なくとも一部の画像記録を行なうための画像記録手段と、
画像記録を画像記録手段から画像分析手段に送信するための送信手段と、
好ましくない粒子の存在に関する情報の入手可能性について、画像記録の画像情報を分析するための画像分析手段とを含む。

好ましい一実施例によれば、放射線の少なくとも一部は、赤外線範囲内に属する周波数を有する。これにより、上述の利点が達成可能である。

好ましい一実施例では、画像記録を行なうための手段は、少なくとも１つのカメラを含む。照射手段は、複数のＬＥＤなどの放射源を含む少なくとも１つの取付ブラケットをさらに含む。可視光、より具体的には５９０ナノメートルの波長を有する光の範囲におけるＬＥＤの使用のために、そのような取付ブラケットは、たとえば国際特許出願ＷＯ ００／７７４９９の公報から公知である。

好ましい一実施例は、赤外線範囲に属する波長を有する放射線を放出するのに少なくとも部分的に好適な放射手段を含む。この実施例の一利点は、製品と包装容器との特定の組合せにとって好適な、複数の波長を有する放射線の特定の組合せが適用できることである。この実施例に従ったような装置を使用すると、そのような組合せは実験によって容易に定義可能である。

さらに好ましい一実施例では、送信手段は、通信プロトコルを使用するための手段を含む。この目的にとって非常に好適なプロトコルは、いわゆるファイアワイアまたはＩＥＥＥ１３９４である。このプロトコルは、たとえばエンドユーザ機器用に意図されているため、一例として好適である。しかしながら、たとえばイーサネット（登録商標）または同様の使用可能なプロトコルのより高速のバージョンといった異なる通信プロトコルの適用も、真剣に考えられ得る。

画像記録手段と画像分析手段との間で２方向通信が可能であれば、特に有利である。こ
れにより、たとえば絞りまたは感度などのカメラの設定を、遠隔から、およびソフトウェアによって調整可能にすることができるようになる。これは、たとえば、処理すべき瓶と製品との組合せに合わせてそのような設定を具体的に修正するのに実用的である。

さらに好ましい一実施例では、放射手段または取付ブラケットの直径は、５〜１１ｃｍの範囲にあり、または１ｃｍ未満ですらある。前述のように、これは、照明用の取付ブラケットの直径が、測定が行なわれるべき包装容器または瓶の直径と同じ大きさかまたはさらにより小さくなり得る、という利点を有する。

さらに好ましい一実施例では、放射手段の周波数スペクトルの構成は、包装容器および／または製品に依存して可変に調整可能である。異なる波長の放射線を有する放射源またはＬＥＤが取付ブラケットに配置されている場合、１つの波長または複数の波長を同時にオンに切換えることができる。包装容器と製品とのある特定の組合せに対し、いくつかの波長の適用が最適化され得る。

さらなる一実施例では、円形コンベヤ装置は、上述のような数々の測定装置を含む。円形コンベヤには、包装容器を輸送ラインから円形コンベヤに移送するための第１の移送手段と、測定を行なった後で包装容器を円形コンベヤから輸送ラインに移送するための第２の移送手段とが設けられている。円形コンベヤの使用の利点は既に公知である。この発明に従った測定装置を有する円形コンベヤの利点は上に記載されているが、以下にさらに説明する。

円形コンベヤ装置は好ましくは、固定された照射手段を含み、それは、ともに回転可能な測定装置内の包装容器が照射手段を通過する際に、包装容器を照明する。公知の円形コンベヤ、および前の実施例に従った円形コンベヤでは、ともに回転する各瓶用の測定装置の各々について、ともに回転する照明手段が設けられる。これにより、特定の実用的な一実施例では、複数の、たとえば３６個の照明要素または取付ブラケットが必要とされる。この発明では、測定期間中、回転する瓶のみを下側から照明する、たとえば１２個の取付ブラケット、またはたとえば１２個の取付ブラケットの大きさの１個のセグメント形状の取付ブラケットが設けられる。これはたとえば、必要な放射源の数がより少ないこと、円形コンベヤがより単純な構造を有すること、および、取付ブラケット用の電力供給がより単純になることという利点を有する。

この発明に従った測定装置の概略図である。 図１の細部ＩＩの断面図である。 図２の細部ＩＩＩの上面図である。 この発明の一実施例に従った円形コンベヤ測定システムの概略的な上面図である。 円形コンベヤシステムのさらなる一実施例の概略的な側面図である。 図５の実施例の一細部のさらなる一実施例の図である。

この発明のさらなる利点、特徴、および詳細を、その好ましい実施例の以下の説明に基づき、添付図面を参照して説明する。

ビール瓶Ｂ（図１）は、各々の場合、リング１とヘッド２との間で締付けられ、モータ３によって高速で回転され、次に減速される。モータ３は、ギア機構４およびブレーキ５を介してヘッド２に結合されている。リング１とヘッド２とはしたがって、フレーム６に対して回転可能に取付けられている。各々の場合、瓶が減速されるとすぐに、光が光源７
から瓶へ投射され、液体内のあるかもしれない汚染物質の動きがＣＣＤカメラ８を用いて画像処理ステーション９に送信され、そこでそれらはプロセッサ１０によってスクリーン１１上に視覚化され得る。

ヘッド１の開口部は４５〜５０ｍｍの直径ｄ１を有し、ヘッドの高さ（ｈ）は約７５ｍｍである。この開口部を通して十分な光を投射するために、光線の焦点は、光源７のハウジング１２に対して２５〜３０ｍｍの距離ａに位置付けられる。この好ましい実施例では、焦点距離ｆは約１８５ｍｍである。

赤外光の波長は約６００〜６０００ｎｍの範囲にある。好ましい一実施例では、光源は７００ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは７００ｎｍ〜８００ｎｍの放射線を放出する。

赤外ＬＥＤの使用により、取付ブラケットは非常に小型の形をとり得る。これにより、５〜１１センチメートルの直径が可能になる。この用途では可視光の強度よりも赤外光の強度が強いので、これが可能である。この結果、より小さい取付ブラケットを使用するにもかかわらず、製品内の好ましくない粒子を検出するのに十分な信号が利用可能となる。照明手段の直径は、円形コンベヤにおいて処理される最も大きな瓶の直径よりも小さいことが推奨される。

将来の好ましい一実施例では、たとえば直径が０．５〜１ｃｍの（またはさらに小さい）単一のＬＥＤすらあり得る。それにより、ガラスケーシングは全体的に、または部分的に省略可能である。

レンズ、たとえば平らなフレネルレンズを用いて焦点合わせを行なうことが考えられるが、この実施例では、光源７（図２）には、透光性の材料、好ましくは硬く傷のつきにくい材料でできた平らな窓２１が設けられており、そのため光源７は非常に頑強である。ケーシングにはさらに傾斜上壁２２が設けられ、それにより、作業環境における湿気および／または汚れは、光源の強度に悪影響を与えない。窓は好ましくは、封止材（図示せず）を用いて、傾斜上壁の外縁の内側の表面に位置付けられるため、窓は容易に、かつ適正に清掃され得る。

この好ましい実施例（図３）では、多数の、この実施例では約３５０個のＬＥＤ３１が球状ホルダ３２に配置され、それにより、焦点合わせ作用が得られる。ＬＥＤは約１〜６度の小さい出射角を有する。

さらに見られるように（図２、図３）、異なる種類のＬＥＤ３１、３３が適用される。これらのＬＥＤは異なる波長を有する。これにより、１つの取付ブラケットを用いて２つの異なる波長の光を放出することが可能になる。１つの取付ブラケットにいくつかの異なるＬＥＤを適用することが可能である。

さらなる一実施例（図示せず）では、取付ブラケットには、ＬＥＤの光の強度を変更するための制御手段が設けられる。これにより、１つの取付ブラケットを用いて、非常に色の薄い瓶に照射することができる。効率の良い検出を確実にするために、たとえば、強度を変更することによって、比較的厚い、または色の濃い瓶を照明することも可能である。これにより、固定して取付けられたブラケットを有する検出装置を用いて、異なる種類の瓶を非常に柔軟に処理できる。さらに、特定の特徴を有する瓶にとって好適な、強度と波長との組合せを選択することが可能であり、瓶の例として、「すり減り」のある瓶、非均質で光を透過する特性を有する公知の「コカコーラ」の瓶、短めの、または厚めの瓶、決まった種類のビールなどの酵母を含む製品を有する瓶、または、たとえば印刷かスリーブによって装飾された瓶が挙げられる。

複数の図１の検出装置が検出システム４０（図４）に適用され、検出システム４０は、瓶が矢印Ａの方向に供給されるコンベヤベルト４１に結合されている。この実施例では、円形コンベヤ４２は、３６個の検出ユニット４４を含む。検出ユニットの各々において、瓶は、上述のように回転され、停止され、照明され、測定される。このため、カメラは、放出−移送ユニット４８の前の円形コンベヤ４２の最後の１２箇所の位置に配置される。瓶が供給−移送ユニット４３によってコンベヤベルト４１から円形コンベヤ４２に一旦移送されると、瓶はこれにより回転されて停止され、画像記録が行なわれた後、瓶は円形コンベヤを再度離れる。

図５の実施例では、円形コンベヤ４２は、照明用のともに回転する取付ブラケットなしで図示されている。この実施例では、セグメント形状の取付ブラケット４５が、円形コンベヤの下側に配置されている。この取付ブラケットは、瓶を下側から、画像記録を行なうためのカメラが配置されている部分を正確に照明する。この構成の利点は、円形コンベヤの構造がより単純なことである。セグメント部４５は随意で、図５に示すようにサブセグメントにさらに分割可能である。一利点は、サブセグメントが独立して制御可能である、ということであり得る。サブセグメントはさらに、たとえば各々独立して交換可能である。セグメント部４５には、図３の取付ブラケットと同様の態様で、ＬＥＤ（図示せず）が設けられる。円弧の方向に見られるように、取付ブラケットは、取付ブラケットの上部を動く瓶の方向に光の焦点を合わせるために、好ましくは図２と同様の態様のカーブした形をとる。そのような取付ブラケットに、図２の覆い２１などの焦点合わせ用の覆いを同様に設けることができる。セグメント部４５に対する一代替物は、図６に示すセグメント部である。ここには、図３のものと同様の取付ブラケット４６が位置している。これにより、図３および図５の実施例の利点が組合わされる。

この発明のさらなる一局面によれば、コンピュータ１０とカメラ８との接続は、通信プロトコルでの接続によって実現される。ここで考えられるのは、たとえばファイアワイアまたはＩＥＥＥ１３９４である。この一利点は、この規格によって可能となる高速データ転送である。このプロトコルは、比較的単純なハードウェアを有するシステムに適合可能である。

この発明に従ったシステムのさらなる一用途は、充満した瓶の充填レベルがチェックできることである。透明の瓶では、充填レベルは、可視光に基づく検出システムによって検出可能である。赤外光を使用するこの発明に基づく一実施例は、印刷された瓶、またはたとえばスリーブを用いて包装された瓶といった不透明の瓶における充填レベルをチェックするオプションを提供する。そのような瓶の充填レベルは、Ｘ線放射を用いる先行技術に従ってチェックされてきた。そのような解決策は非常に費用がかかり、Ｘ線放射の性質を考慮すると、この発明の使用には不必要な、構造的および組織的対策が必要となる。

上述の装置は、ガラス粒子などの異質の粒子の存在を非常に正確に判断できる。特に、米国のＦＤＡおよびカナダの健康保護局（Health Protection Branch）などの機関によって規定されたような、健康に有害な大きさの粒子の場合、これらの装置は、初めて試みた場合でも非常に良好な結果をもたらす。製品と包装容器との特定の組合せによって変わる、実験的に確立されるべき上述の微調整は、この発明の範囲内で改良をもたらし得る。

この発明は上述のその好ましい実施例に限定されておらず、求められる権利はむしろ特許請求の範囲によって規定され、その範囲内で多くの変更が考えられ得る。

１ リング、２ ヘッド、３ モータ、４ ギア機構、５ ブレーキ、６ フレーム、
７ 光源、８ ＣＣＤカメラ（カメラ）、９ 画像処理ステーション、１０ プロセッサ（コンピュータ）、１１ スクリーン、１２ ハウジング、２１ 窓（覆い）、２２ 傾斜上壁、３１，３３ ＬＥＤ、３２ 球状ホルダ、４０ 検出システム、４１ コンベヤベルト、４２ 円形コンベヤ、４３ 供給−移送ユニット、４４ 検出ユニット、４５ 取付ブラケット（セグメント部）、４６ 取付ブラケット、４８ 放出−移送ユニット。

Claims (13)

1. 液体製品の充満した包装容器に対して測定を行なうための装置であって、
   内容を有する包装容器を前記包装容器の軸を中心に回転させるための回転手段と、
   包装容器の回転を停止させるための停止手段と、
   包装容器に照射するための放射手段と、
   包装容器の内容の少なくとも一部の画像記録を行なうための画像記録手段と、
   画像記録を前記画像記録手段から画像分析手段に送信するための送信手段と、
   好ましくない粒子の存在に関する情報の入手可能性について、画像記録の画像情報を分析するための画像分析手段と、
   少なくとも回転手段および停止手段を含む円形コンベヤ装置とを含み、前記放射手段は固定された取付ブラケットを含む、装置。
2. 前記画像分析手段は、製品の一部を通常形成する粒子に関する情報と、好ましくない粒子に関する情報とを区別するための手段を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記放射手段は、第１の波長を有する放射線を放出するのに好適な、１つ以上の第１の放射源と、第２の波長を有する放射線を放出するのに好適な、少なくとも第２の放射源とを含む、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記送信手段は、画像情報だけでなく、前記画像分析手段からの、または前記画像分析手段を介した、前記画像記録手段を調整するための情報も送信するために、通信プロトコルによる通信用手段を含む、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
5. 前記画像記録手段と前記画像分析手段との間での２方向通信が可能である、請求項４に記載の装置。
6. 前記放射手段または前記取付ブラケットは、円形であってその直径は１１センチメートルよりも小さい、請求項１から５のいずれかに記載の装置。
7. 前記放射手段または前記取付ブラケットは、円形であってその直径は、分析される包装容器の直径以下である、請求項６に記載の装置。
8. 包装容器および／または製品に依存して、前記放射手段の強度を可変に調整するための強度制御手段を含む、請求項１から７のいずれかに記載の装置。
9. 包装容器および／または製品に依存して、前記放射手段の周波数スペクトルを構成するための制御手段を含む、請求項１から８のいずれかに記載の装置。
10. 前記放射手段は、赤外線範囲内に属する波長を有する放射線を放出可能な光源を含む、請求項１から８のいずれかに記載の装置。
11. 液体製品の充満した包装容器に対して測定を行なうための円形コンベヤ装置であって、
    内容を有する包装容器を前記包装容器の軸を中心に回転させるための回転手段と、
    包装容器の回転を停止させるための停止手段と、
    包装容器に照射するための固定された放射手段とを備え、
    前記放射手段は、複数の取付ブラケットを含む、円形コンベヤ。
12. 前記放射手段は複数の光源を含む、請求項１１に記載の円形コンベヤ。
13. 異なる種類の光源が異なる周波数の放射線を放出可能である、請求項１１または１２に記載の円形コンベヤ。

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