JP2012132751A - 樹脂製キャップの検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂製キャップを検査する場合、カメラで撮影された画像を２値化する際に、キャップの周辺部分に対応した画素群とキャップの中央部分に対応した画素群とを共通なしきい値を用いて２値化することができる照明撮像系を備えた樹脂製キャップの検査装置を提供する。
【解決手段】樹脂製キャップ１の天面１ａ側に配置され、樹脂製キャップ１の天面１ａに投光する天面側照明２０と、樹脂製キャップ１の天面１ａの裏面側に配置され、樹脂製キャップ１の天面１ａの裏面に投光する裏面側照明２２と、樹脂製キャップ１の天面１ａ側に設置され、天面１ａからの光を撮影するカメラ２１とを備え、カメラ２１に、天面側照明２０から樹脂製キャップ１の天面１ａに投光され天面１ａで反射した反射光を入射し、かつ裏面側照明２２から樹脂製キャップ１の天面１ａの裏面に投光され天面１ａを透過した透過光を入射させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ペットボトル（ＰＥＴボトル）等の容器の口部を密封するための樹脂製キャップを撮像して外観検査を行うための樹脂製キャップの検査装置に関するものである。

従来から、清涼飲料などを充填するために軽量のプラスチックボトルであるペットボトル（ＰＥＴボトル）が多用されている。ペットボトルの口部はキャップにより密封されている。清涼飲料の容器用キャップはペットボトルの普及にともない、アルミ製キャップから樹脂製キャップに主流が変わってきている。樹脂製キャップは樹脂成形により製作されるため、成形上いろいろな検査が求められている。またキャップには文字や模様が印刷されている。そのため、樹脂製キャップは、製作後に変形の有無、印刷が適正か否か、異物付着の有無、ウィング部の異常（ショートウィングと呼ばれる）の有無等の外観検査を行う必要がある。

従来から、樹脂製キャップを撮像して外観検査を行うキャップの検査装置が知られている。このキャップの検査装置においては、検査用スターホイールのポケット（凹部）によって樹脂製キャップの外側面を保持した状態で、検査用スターホイールの回転によって樹脂製キャップを円形軌道に沿って搬送している間に、変形の有無、印刷が適正か否か、異物付着の有無等の各種検査を行っている。

特開２００２−１５０２６７号公報 特開平９−１６９３９２号公報 特開２００８−２９８７９９号公報

ペットボトルの軽量化の要請から、樹脂製キャップも肉厚が薄くなってきており、またキャップの色や模様等のデザインも多様になってきており、半透明の樹脂製キャップ、白色，赤色や黒色などの濃色，うす緑色などの淡色の樹脂製キャップなどがあり、これらの樹脂製キャップの天面には様々な印刷が施されている。

本発明者らは、上述した各種樹脂製キャップについて、キャップの天面を照明して天面からの反射光を撮影する照明撮像系を用いて天面の印刷を検査する実験を重ねた結果、以下のような知見を得た。
照明によりキャップの天面を拡散光により照明し、天面からの反射光をＣＣＤカメラにより撮影した画像を観察したところ、赤色や黒色などの濃色の樹脂製キャップの場合には、天面の画像は概略均一な明るさであったが、半透明の樹脂製キャップや淡色の樹脂製キャップの場合には、天面の中央部分に対応した画像部分が暗く天面の周辺部分に対応した画像部分が明るくなり、画像中に濃淡の差があった。

上記原因を究明するために、樹脂製キャップの形態を調べたところ、樹脂製キャップは、天面の裏面側が周辺部分と中央部分との間で厚みが段階的に異なり、周辺部分の肉厚が厚く、中央部分の肉厚が薄くなっており、半透明の樹脂製キャップや淡色の樹脂製キャップの場合に、キャップの天面に拡散光を投光すると、キャップの天面で反射した反射光はＣＣＤカメラに入射するが、一部の光は天面を透過してしまい、この透過光の光量はキャップの中央部分が多く周辺部分が少ないため、キャップの天面からの反射光の光量は、逆に中央部分が少なく周辺部分が多いということが判明した。

ＣＣＤカメラで得られた画像を画像処理して２値化する場合、マトリックス状の多数の画素が持つ明るさの要素は、例えば、０（明）から２５５（暗）までの２５６段階に分けられて数値化されている。各画素の２５６段階に分けられた明暗の濃淡を基準となるしきい値と比較して、しきい値よりも大きい画素としきい値よりも小さい画素とに２値化する場合、キャップの周辺部分に対応した画素群とキャップの中央部分に対応した画素群とを共通なしきい値を用いることができないという問題点がある。

本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、樹脂製キャップの天面を照明して天面からの反射光をカメラで撮影する照明撮像系を用いて樹脂製キャップを検査する場合、カメラで撮影された画像を２値化する際に、キャップの周辺部分に対応した画素群とキャップの中央部分に対応した画素群とを共通なしきい値を用いて２値化することができる照明撮像系を備えた樹脂製キャップの検査装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の樹脂製キャップの検査装置は、樹脂製キャップの天面を照明し、天面からの光を撮影して樹脂製キャップの天面を検査する検査装置において、樹脂製キャップの天面側に配置され、樹脂製キャップの天面に投光する天面側照明と、樹脂製キャップの天面の裏面側に配置され、樹脂製キャップの天面の裏面に投光する裏面側照明と、樹脂製キャップの天面側に設置され、天面からの光を撮影するカメラとを備え、前記カメラに、前記天面側照明から樹脂製キャップの天面に投光され天面で反射した反射光を入射し、かつ前記裏面側照明から樹脂製キャップの天面の裏面に投光され天面を透過した透過光を入射させることを特徴とする。

樹脂製キャップは、天面の裏面側が周辺部分と中央部分との間に段差があり、周辺部分の肉厚が厚く、中央部分の肉厚が薄くなっており、半透明の樹脂製キャップや淡色の樹脂製キャップの場合に、キャップの天面に拡散光を投光すると、キャップの天面で反射した反射光はカメラに入射するが、一部の光は天面を透過してしまい、この透過光の光量はキャップの中央部分が多く周辺部分が少ないため、キャップの天面からの反射光の光量は、逆に中央部分が少なく周辺部分が多い。そこで、本発明は、裏面側照明により樹脂製キャップの天面の裏面に投光する。裏面側照明から天面の裏面側に入射した光の一部は、天面の裏面側から天面を透過してカメラに入射する。裏面側照明によるキャップの中央部分を透過する光の光量は、キャップの周辺部分を透過する光の光量に比較して多くなるため、キャップの中央部分からカメラに入射する光量としては、反射光の光量が少ない分を透過光により補完することができる。同様にキャップの周辺部分でも、多い反射光と少ない透過光とで補完しあう。裏面側照明の光量を適宜調整することにより、樹脂製キャップの天面からカメラに到達する光の光量を全面にわたって均一にすることができる。したがって、カメラで得られた画像中、天面の中央部分に対応した画像部分と天面の周辺部分に対応した画像部分との間の明るさムラをなくすことができる。そのため、得られた画像を画像処理装置（図示せず）により処理して２値化する場合、２値化のしきい値をキャップ天面で共通にすることができる。

本発明の好ましい態様は、前記裏面側照明から樹脂製キャップの最外周より外側に投光されないように、遮光板を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、裏面側照明から樹脂製キャップの天面の裏面のみに投光することができ、裏面側照明から直接光がカメラに入射するようなことがない。

本発明の好ましい態様は、前記天面側照明はＲＧＢ照明であることを特徴とする。
本発明によれば、天面側照明にＲＧＢ照明を用いることにより、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの点灯・消灯を適宜組合せることによって、所望の色調に調光することができる。すなわち、樹脂製キャップの地色に応じて、印刷が際立つようにコントラストが強調できるような配色に照明を調光でき、様々な色のキャップについて印刷が適正か否かを検査することが可能である。

本発明の好ましい態様は、前記裏面側照明は白色ＬＥＤ照明であることを特徴とする。
本発明によれば、白色ＬＥＤ照明からなる裏面側照明は、天面側照明による樹脂製キャップの天面からの反射光の光量のムラを補うことができる。

本発明の好ましい態様は、前記カメラで得られた画像をしきい値を用いて２値化して２値化画像を形成する画像処理装置を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、カメラで得られた画像を画像処理装置により処理して２値化する場合、２値化のしきい値をキャップ天面で共通にすることができる。そして、２値化のしきい値を適切に選択することにより、２値化画像中で文字や図形を顕在化することができ、天面印刷が適切か否かを判定することができる。

本発明の好ましい態様は、複数の樹脂製キャップを外周部に設けられた複数のポケットで支持して所定の円形軌道上を搬送する検査用スターホイールを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、検査用スターホイールのポケット（凹部）によって樹脂製キャップの外側面を保持した状態で、検査用スターホイールの回転によって樹脂製キャップを円形軌道に沿って搬送している間に、樹脂製キャップの天面の印刷が適正か否かを検査できる。

本発明によれば、樹脂製キャップの天面を照明して天面からの反射光をカメラで撮影する照明撮像系を用いて樹脂製キャップを検査する場合、カメラで撮影された画像を２値化する際に、キャップの周辺部分に対応した画素群とキャップの中央部分に対応した画素群とを共通なしきい値を用いて２値化することができる。

図１は、本発明に係る樹脂製キャップの検査装置の一例である樹脂製キャップの外観検査機の全体構成を示す平面図である。 図２は、図１に示す樹脂製キャップの外観検査機の検査ステーションの詳細構造を示す模式的立面図である。

以下、本発明に係る樹脂製キャップの検査装置の実施形態について図１および図２を参照して説明する。なお、図１および図２において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。ここでは、樹脂製キャップ１は半透明樹脂製キャップの場合を説明する。
図１は、本発明に係る樹脂製キャップの検査装置の一例である樹脂製キャップの外観検査機の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、樹脂製キャップの外観検査機は、樹脂製キャップ１を搬入するシュート２と、シュート２から樹脂製キャップ１を受け取って樹脂製キャップ１を掻き込んでポケット（凹部）４ａに保持して樹脂製キャップ１を円形軌道に沿って搬送する掻き込み用スターホイール４と、掻き込み用スターホイール４から樹脂製キャップ１を受け取って樹脂製キャップ１を円形軌道に沿って搬送する検査用スターホイール５を備えている。検査用スターホイール５の円形軌道に沿って検査ステーションＳ１，Ｓ２が配置されている。検査ステーションＳ１，Ｓ２には、照明と、１台または複数台のＣＣＤカメラとが配置されている。
また、樹脂製キャップの外観検査機は、検査用スターホイール５から樹脂製キャップ１を受け取って直線搬送するコンベヤ１０を備えている。

図１に示すように構成された樹脂製キャップの外観検査機において、樹脂製キャップ１はシュート２によって連続的に掻き込み用スターホイール４に供給される。掻き込み用スターホイール４は、樹脂製キャップ１をポケット（凹部）４ａに掻き込み、ポケット（凹部）４ａにより保持しつつ検査用スターホイール５に搬送する。樹脂製キャップ１は、検査用スターホイール５のポケット（凹部）５ａに保持されつつ円形軌道に沿って搬送されている間に、検査ステーションＳ１で天面検査、検査ステーションＳ２で外面検査が行われる。樹脂製キャップ１は、検査後に検査用スターホイール５からコンベヤ１０に受け渡され、コンベヤ１０によって次工程に搬送される。

上記検査ステーションＳ１，Ｓ２では、照明とＣＣＤカメラとによって樹脂製キャップ１の各部位を撮像し、得られた画像から欠陥の有無を検出する。コンベヤ１０の下流側には、コンベヤ１０を挟むようにエアブロー排出装置（図示せず）と排出シュート（図示せず）が設置されており、上記検査によって欠陥が検出された不良品はエアブロー排出装置から噴出するエアブローにより排出シュートに排出される。

図２は、図１に示す樹脂製キャップの外観検査機の検査ステーションＳ１の詳細構造を示す模式的立面図である。図２に示すように、樹脂製キャップ１は、検査用スターホイール５の外周側に設置された無端状の搬送ベルト１１により検査用スターホイール５のポケット（凹部）５ａに押し付けられる。これにより、樹脂製キャップ１は搬送ベルト１１とポケット（凹部）５ａにより挟持されて円形軌道に沿って搬送される。搬送ベルトは、図示されないプーリに巻回されており、樹脂製キャップ１が円形軌道に沿って搬送されるのに伴って走行する。このようにして、樹脂製キャップ１は、天面１ａが開放された状態で検査用スターホイール５により空中搬送される。

樹脂製キャップ１の搬送系路の下方にはドーム型ＲＧＢ照明２０が配置されており、樹脂製キャップ１の天面１ａはドーム型ＲＧＢ照明２０により照明されるようになっている。ドーム型ＲＧＢ照明２０は、概略半球状の面に赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを列状に配列することにより構成されている。例えば、ドーム型ＲＧＢ照明２０は、赤色ＬＥＤを円周上に１列に並べた赤色ＬＥＤ列と、緑色ＬＥＤを円周上に１列に並べた緑色ＬＥＤ列と、青色ＬＥＤを円周上に１列に並べた青色ＬＥＤ列とを半球面上に配列し、この配列を繰り返すことにより構成されている。

ドーム型ＲＧＢ照明２０の頂部には開口２０ａが形成されており、この開口２０ａの箇処にカメラ２１が配置されている。カメラ２１はＣＣＤカメラから構成されており、カメラ２１の光軸２１ｘはドーム型ＲＧＢ照明２０の中心部を通って樹脂製キャップ１の天面１ａの中心に延びている。
また、検査用スターホイール５により保持された樹脂製キャップ１の上方には、白色ＬＥＤ照明２２が配置されている。白色ＬＥＤ照明２２は白色ＬＥＤを水平面上に多数配列することにより構成されている。白色ＬＥＤ照明２２は略円板状の外形形状を有しており、白色ＬＥＤ照明２２の照明面２２ａにはリング状の遮光板２３が配置されている。遮光板２３の外径は白色ＬＥＤ照明２２の外径と同一寸法に設定され、遮光板２３の内径は樹脂製キャップ１の内径と概略同一寸法に設定されている。したがって、白色ＬＥＤ照明２２の円形の照明面２２ａから樹脂製キャップ１の内径側が照明され、樹脂製キャップ１は天面１ａの裏面側、すなわち、天面１ａの裏面側の周辺部分（厚肉部分）と中央部分（薄肉部分）とが照明されるようになっている。

次に、図２に示すように構成された検査ステーションＳ１の作用を説明する。
検査用スターホイール５により保持された樹脂製キャップ１にドーム型ＲＧＢ照明２０から投光され、樹脂製キャップ１の天面１ａが照明される。このとき、白色ＬＥＤ照明２２から天面１ａの裏面側、すなわち、天面１ａの裏面側の周辺部分と中央部分とが照明される。ドーム型ＲＧＢ照明２０から樹脂製キャップ１の天面１ａに投光された光は、天面１ａで反射し反射光はカメラ２１により撮影される。ドーム型ＲＧＢ照明２０から天面１ａに投光された光の一部は、天面１ａを透過するが、この透過光の光量はキャップの中央部分の方が周辺部分より多い。したがって、ドーム型ＲＧＢ照明２０から投光されて天面１ａで反射した反射光の光量は、キャップの中央部分の方が周辺部分より少なくなる。一方、白色ＬＥＤ照明２２から天面１ａの裏面側に入射した光の一部は、天面１ａの裏面側から天面１ａを透過してカメラ２１に入射する。この場合、天面１ａの裏面側から透過した透過光の光量は、キャップの中央部分の方が周辺部分より多くなる。
以上の反射光の光量と透過光の光量とをキャップの中央部分と周辺部分との関係で整理すると、以下の表１のようになる。

表１に示すように、キャップの中央部分に注目してみると、ドーム型ＲＧＢ照明２０から樹脂製キャップ１の天面１ａに投光され、天面１ａで反射する反射光は、キャップの中央部分で少なくなる。このキャップの中央部分で反射光が少なくなることを補うために、白色ＬＥＤ照明２２から天面１ａの裏面側に光を入射させる。この場合、白色ＬＥＤ照明２２によるキャップの中央部分を透過する光の光量は、キャップの周辺部分を透過する光の光量に比較して多くなるため、キャップの中央部分からカメラ２１に入射する光量としては、反射光の光量が少ない分を透過光により補完することができる。同様にキャップの周辺部分でも、多い反射光と少ない透過光とで補完しあっている。

樹脂製キャップ１の天面１ａの裏面側に投光する白色ＬＥＤ照明２２の光量を適宜調整することにより、樹脂製キャップ１の天面１ａからカメラ２１に到達する光の光量を全面にわたって均一にすることができる。したがって、カメラ２１で得られた画像中、天面１ａの中央部分に対応した画像部分と天面１ａの周辺部分に対応した画像部分との間の明るさムラをなくすことができる。そのため、得られた画像を画像処理装置（図示せず）により処理して２値化する場合、２値化のしきい値をキャップ天面で共通にすることができる。そして、２値化のしきい値を適切に選択することにより、２値化画像中で文字や図形を顕在化することができ、天面印刷が適切か否かを判定することができる。

本発明においては、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤをそれぞれ円周上に１列に並べ、それらの列を半球面上に配列したドーム型ＲＧＢ照明２０を用い、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの点灯・消灯を適宜組合せることによって、所望の色調に調光することができる。すなわち、樹脂製キャップの地色に応じて、印刷が際立つようにコントラストが強調できるような配色に照明を調光でき、様々な色のキャップについて印刷が適正か否かを検査することが可能である。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。

１ 樹脂製キャップ
１ａ 天面
２ シュート
４ 掻き込み用スターホイール
４ａ ポケット（凹部）
５ 検査用スターホイール
５ａ ポケット（凹部）
１０ コンベヤ
１１ 搬送ベルト
２０ ドーム型ＲＧＢ照明
２０ａ 開口
２１ カメラ
２２ 白色ＬＥＤ照明
２２ａ 照明面
２３ 遮光板
Ｓ１，Ｓ２ 検査ステーション

Claims (6)

1. 樹脂製キャップの天面を照明し、天面からの光を撮影して樹脂製キャップの天面を検査する検査装置において、
   樹脂製キャップの天面側に配置され、樹脂製キャップの天面に投光する天面側照明と、
   樹脂製キャップの天面の裏面側に配置され、樹脂製キャップの天面の裏面に投光する裏面側照明と、
   樹脂製キャップの天面側に設置され、天面からの光を撮影するカメラとを備え、
   前記カメラに、前記天面側照明から樹脂製キャップの天面に投光され天面で反射した反射光を入射し、かつ前記裏面側照明から樹脂製キャップの天面の裏面に投光され天面を透過した透過光を入射させることを特徴とする樹脂製キャップの検査装置。
2. 前記裏面側照明から樹脂製キャップの最外周より外側に投光されないように、遮光板を設けたことを特徴とする請求項１記載の樹脂製キャップの検査装置。
3. 前記天面側照明はＲＧＢ照明であることを特徴とする請求項１または２記載の樹脂製キャップの検査装置。
4. 前記裏面側照明は白色ＬＥＤ照明であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の樹脂製キャップの検査装置。
5. 前記カメラで得られた画像をしきい値を用いて２値化して２値化画像を形成する画像処理装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の樹脂製キャップの検査装置。
6. 複数の樹脂製キャップを外周部に設けられた複数のポケットで支持して所定の円形軌道上を搬送する検査用スターホイールを備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載に記載の樹脂製キャップの検査装置。

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