JP2016061671A - 自動欠陥検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バックインボックス用製袋機にスパウトを供給するスパウト供給装置のバッグインボックス用内袋の欠陥検査の際に、付着した水滴に基づく擬似欠陥を検出しない検査装置を提供することを課題とする。
【解決手段】バッグインボックス用内袋１０を搬送するための搬送機構１４と、照明ユニット１２と、欠陥または水滴の座標を取得するためのラインセンサ１１と、顕微鏡１３と、その顕微鏡を検査エリア内の任意の位置に移動可能な移動機構と、その顕微鏡が取得した画像情報を２値化する手段と、前記２値化された画像情報から楕円フィッティング処理を行うことで楕円検出を行う手段と、前記楕円フィッティング処理から得られた情報に基づいて、欠陥であるか水滴であるかを判定するコンピュータと、を備えていることを特徴とする検査装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、バックインボックス用製袋機に口栓（以下、スパウト）を供給する装置に関する。さらに詳細には、バッグインボックス用内袋にスパウトを取り付ける際に、スパウトの角度を規制してスパウトを供給するスパウト供給装置における袋の欠陥に関する検査装置および検査方法に関するものである。

バッグインボックス用内袋を製造する場合、まずチューブの巻物である原反を作製する。例えばポリエチレン樹脂をスクリュー押出機により１４０℃〜１９０℃位で加熱溶融昇圧させ、円筒のダイ（円形金型の隙間）からチューブ状の膜にしたものの内部にエアーを吹き込み膨張させ、エアーリングでエアーを吹きつけ冷却させチューブとして巻取りを行う。

円筒のダイの中側のエアーは、そのエアー量により任意の巾・厚みに調整され連続した円形のチューブを形成する。そのチューブを紙管等に巻物のように巻きつけたものが原反である。

原反から袋を製造するために、製袋機といわれる機械によりポリエチレンチューブを熱溶着（ヒートシール）し、任意の寸法で裁断し袋にする工程が製袋工程である。

軟包材の製袋工程のシール方式としては、ヒートシール方法、熱板方式、インパルス
方式などがある。

更に、ジュースや栄養補助商品などの食品や詰め替え用洗剤の袋に口栓であるスパウトを装着することができる製袋機があり、装着されるスパウトにあらかじめ熱を与え、素材とのなじみを良くしてシールを行う技術が使用されている。

通常、スパウト部の過剰な温度上昇を防ぐために、スパウト部に冷水チラーによる冷水を循環して冷却している。この時、冷却されたスパウト部に水滴が付着し、その水滴がバッグインボックス用内袋などの製品上に落ちる場合がある。製品には影響はないが、製品検査時、誤検知を招くという問題点がある。

また、近年、例えば清涼飲料等の包装袋として、スパウト付きの包装袋が使用されている。このスパウト付きの包装袋に、例えば液状物を充填した後、スパウト部にキャップを締めつけて取り付ける前に、スパウトの開口を、例えばアルミ箔や合成樹脂製の薄膜で形成したシール体でシールする、いわゆるインナーシールを施す場合がある。

このインナーシールは通常熱板を用いて熱溶着させて行うが、当然このシールが不良であれば後工程で内容物が漏れて、或いはそのままキャップが締められて、その部分に付着した内容物が変質し、衛生上の問題を生じる。

図１は、特許文献１の図１に示されている液体用スパウト付き袋の平面図及びそのＡ−Ａ’線における断面図である。この液体用スパウト付き袋は、可撓性の前壁、後壁と前記前壁に固定されたスパウトで構成されている。可撓性の前記後壁は、複数枚の可撓性のフィルムを重ね合わせると共に、その一部を互いに接着して構成されており、図１の例では、３層目フィルムと４層目フィルムとが可撓性のフィルムに該当する。

また、可撓性の前記前壁は一枚のフィルムから構成することもできるが、複数枚の可撓性のフィルムを、互いに接着することなく重ね合わせて構成することが望ましい。この場合、袋の外面からの突き刺しなどによって外側のフィルムが破れた場合にも、内容液が漏れることがない。図１は、可撓性の前記前壁が１層目フィルムと２層目フィルムとで構成されている例である。

これら前壁と後壁とは、互いに重ね合わせ、周縁を互いに固定して内容液収容部を構成している。その固定は、例えば、接着剤を利用して行うこともできるが、熱シールによることが好ましい。後述する非接着部周囲の接着と同時に、前壁と後壁の周縁シール部の固定が可能となるからである。また、１枚のフィルムを折り曲げて前壁を構成する場合には、その折曲げ線を利用して周縁を固定することも可能である。

そして、前述のとおり、前壁にはスパウトが固定されている。このスパウトの内部には、図示しない流路が設けられており、この流路は内容液収容部と袋の外とを連通して内容液の注出を容易にするものである。その流路の構造や注出のときまで流路を閉塞する構造などは、いずれも既知の内容である。

そして、図１に示めすように前壁が２枚のフィルムで構成されている場合には、スパウトは、これら２枚のフィルムの両方と固定され、かつ、その両側（内容液収容部と袋の外）とを連通する必要がある。なお、スパウトは、一般に、フランジを有しており、このフランジを前壁の内面側、すなわち、前壁の内容液収容部側に熱溶着して固定される。

このとき、図５に示す様に、チラー水を冷却循環水として流し、ヒーターユニット２１を冷却することで、ヒーターユニット２１の温度制御を行う。この温度制御により、ヒーターユニット２１と外気の温度差により水滴がヒーターユニット２１に付着し、溜まった水滴が製品である液体用スパウト付袋１０やスパウト２０の上に落下する。

この水滴が製品上に付着しても良品として扱われるが、製品の良否判定を行う検査装置では欠陥として検出され、不良品として除外されてしまう可能性がある、という問題がある。このような問題を解決する技術を従来技術の中に見出すことができなかった。

特開２０１０−２０８６５２号公報 特願２０１０−１９３３６６号公報

上記の問題点に鑑み、本発明は、バックインボックス用製袋機にスパウトを供給するスパウト供給装置において、バッグインボックス用内袋の欠陥検査を行う際に、水滴に基づく擬似欠陥を検出しない検査装置および検査方法を提供することを課題とする。

上記の課題を解決する手段として、請求項１に記載の発明は、バックインボックス用製袋機で製造したバッグインボックス用内袋に取り付けるスパウトを供給するスパウト供給装置に付設したバッグインボックス用内袋の自動欠陥検査装置であって、
前記バッグインボックス用内袋を搬送するための搬送機構と、
前記バッグインボックス用内袋に検査のための光を照射する照明ユニットと、
前記バッグインボックス用内袋にある欠陥または水滴の画像を取得し、それから前記欠陥または前記水滴の座標を取得するためのラインセンサと、
前記バッグインボックス用内袋にある欠陥または水滴を拡大した画像情報として撮像するためのエリアセンサを撮像装置として備えたオートフォーカス機構付の顕微鏡と、
前記オートフォーカス機構付の顕微鏡を、前記バッグインボックス用内袋の任意の位置に移動可能な移動機構と、
前記オートフォーカス機構付の顕微鏡が取得した画像情報を２値化する手段と、
前記２値化された画像情報から楕円フィッティング処理を行うことで楕円検出を行う手段と、
前記楕円フィッティング処理から得られた情報に基づいて、その画像が欠陥であるか水滴であるかを判定する手段と、を備えていることを特徴とする自動欠陥検査装置である。

また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の検査装置を用いたバッグインボックス用内袋の検査方法であって、
前記バッグインボックス用内袋に存在する欠陥または擬似欠陥の座標データをラインセンサによって取得した画像から取得しコンピュータに記録する工程と、
前記座標データを使用して欠陥または擬似欠陥がある位置にエリアセンサを撮像装置として備えたオートフォーカス機構付の顕微鏡を移動させてから、前記バッグインボックス用内袋の前記顕微鏡に面した表面に焦点を合わせる工程と、
前記バッグインボックス用内袋の厚さだけ前記顕微鏡の焦点の位置をずらす事によって前記バッグインボックス用内袋の前記顕微鏡側とは反対の面にある前記欠陥または前記擬似欠陥に焦点を前記オートフォーカス機構により合わせる事によってその画像データを取得する工程と、
前記画像データを用いて予め設定した濃淡値を用いて２値化処理を行う工程と、
前記２値化処理によって得られたデータを、最小二乗法を用いて楕円フィッティング処理を行う事により楕円検出を行う工程と、
前記楕円検出によって得られたデータが、コンピュータが予め設定した適合率より高い場合は擬似欠陥である水滴と判定し、逆に低い場合は欠陥であると判定する判定工程と、
前記判定工程で水滴であると判定した場合は、前記の座標データから削除するか、または水滴であると記録する選別処理工程と、を備えてなることを特徴とする検査方法である。

バックインボックス用製袋機にスパウトを供給する装置において、バッグインボックス用内袋にスパウトを取り付ける際のスパウトを供給するスパウト供給装置のバッグインボックス用内袋の検査時に、水滴を欠陥として検出する誤判定をなくすことにより、稼働率の向上を達成することが可能となる。

従来の液体用スパウト付き袋の一例であり、液体用スパウト付き袋の例を示す説明図。 本発明の楕円処理の一例を示すブロック図であり、楕円検出装置のブロック図。 製品上に落下した水滴の形状を捉えた画像とその画像の各処理段階における画像の一例であって、（ａ）はエリアセンサ取得画像、（ｂ）は（ａ）を２値化処理した画像、（ｃ）は（ｂ）を楕円フィッティング処理した画像、である。 本発明の検査装置の構成の一例を示す概略説明図。 スパウト装着ユニットの一例を示す概略説明図。

以下に、本発明の検査装置を、図面を用いて説明する。
本発明は、バックインボックス用製袋機にスパウトを供給する装置において、バックインボックス用製袋機で製造したバッグインボックス用内袋にスパウトを取り付ける際に、
スパウトの角度を規制してスパウトを供給するスパウト供給装置においてバッグインボックス用内袋の欠陥検査を行う自動欠陥検査装置とその検査方法に関するものである。

図４に示す様に、本発明の自動欠陥検査装置１５は、バッグインボックス用内袋１０を搬送するための搬送機構１４、ラインセンサ１１、照明ユニット１２、エリアセンサを撮像装置として備えたＺ軸方向に駆動可能なオートフォーカス機構付の顕微鏡１３、図示していない欠陥検出用画像処理ユニット、図示していない検査制御用ＰＣ（コンピュータ）を備えており、欠陥を検出、撮像し、その欠陥座標データを主とした欠陥データを保持する事が可能である。

本発明の自動欠陥検査装置１５は、ラインセンサ１１が検出した欠陥の座標データを利用して、顕微鏡１３をＸ軸方向とＹ軸方向に走査して欠陥の位置に移動し、その位置でエリアセンサを撮像装置として備えたＺ軸駆動タイプのオートフォーカス機構付の顕微鏡１３により欠陥に焦点を合わせることによって、欠陥の画像情報を取得する。取得した画像情報は、画像処理ボードユニットを介し、図示していないコンピュータに画像情報をデジタル情報として記録、保存する事ができる。

図２は自動欠陥検査装置の動作を説明するブロック図である。
本発明の自動欠陥検査装置はこの機能を利用して、以下に説明する手順に従って検査を実施する。
図４に示す様に、本発明の自動欠陥検査装置１５は、まずラインセンサ１１で欠陥または擬似欠陥である水滴を検出し、その座標データを図示していないコンピュータに記録する。次にコンピュータに記録された欠陥等の座標データを利用して、自動でレビューを行い、エリアセンサを撮像装置として備えたＺ軸駆動タイプのオートフォーカス機構付の顕微鏡１３により欠陥等を拡大した画像を表示することが可能である。具体的には、欠陥等を表示する際に、顕微鏡１３を、その顕微鏡１３が備えられた図示していない駆動機構により、搬送機構１４に載置されたバッグインボックス用内袋１０のＸ軸方向（搬送機構１４によって搬送される方向）、Ｙ軸方向（バッグインボックス用内袋の面に平行で、Ｘ方向と直交する方向）に順に顕微鏡１３を駆動し、検査対象があるバッグインボックス用内袋１０の顕微鏡１３側の表面に焦点が合うようにＺ軸方向の顕微鏡の位置を制御し画像を得る。その後、欠陥または擬似欠陥である水滴は、バッグインボックス用内袋１０の表面より内部（バッグインボックス用内袋の内側）にあるため、その表面に合わせた焦点の位置から、予め設定した数値に従って、顕微鏡１３をＺ軸方向（Ｘ軸とＹ軸に直交する方向）に下降すること、またはバッグインボックス用内袋１０の表面とは反対側の面にオートフォーカス機構により焦点を合わせることによって、欠陥または擬似欠陥である水滴に焦点を合わせ、その画像を表示する（図３（ａ）参照）。その後、表示された画像に対し、予め設定した濃淡値を用いて２値化処理を行う（図３（ｂ）参照）。その後、最小二乗法を用いて楕円フィッティング処理を行うことで楕円検出を行い（図３（ｃ）参照）、その楕円のデータを使用して、コンピュータが予め設定した適合率より高いものを水滴、低いものをその他の異物、と判定する。その検査結果を受けて、水滴として判定したものを座標データより削除、もしくは、水滴情報として記録する事により、欠陥と擬似欠陥の選別処理を行う。以上により、バッグインボックス用内袋にスパウトを取り付ける際のスパウトを供給するスパウト供給装置のバッグインボックス用内袋の検査時に、水滴を欠陥として検出する誤判定をなくすことが可能となる。

なお、本発明で使用した楕円検出は、図２に示した手順に従って動作するものであり、次に示す各手段から構成されている。
手段１：楕円の大きさおよび形状と周回積分の積分値との相関を予め設定して、各楕円の大きさおよび形状毎の閾値を決定する相関関係設定
手段２：検出すべき楕円の長径と短径の比を予め設定する長径／短径比設定
手段３：カメラ等の撮像素子から取り込まれる画像が入力される画像入力
手段４：画像入力手段３に入力された画像を２値化する２値化処理
手段５：オープニングとクロージング等の手法を用いて小さな物体の除去、小さな欠如の修復を行う楕円修正
手段６：楕円の中心座標の候補を抽出する中心座標候補抽出
手段７：抽出した各中心座標候補に複数個の長径および短径の候補がある場合に、各中心座標候補の長径および短径を決定する長径／短径決定（中心座標決定手段）
手段８：各中心座標候補について周回積分を用いて楕円の中心座標を決定する中心座標決定

１… 相関関係設定手段
２… 長径／短径比設定手段
３… 画像入力手段
４… ２値化処理手段
５… 楕円修正手段
６… 中心座標候補抽出手段
７… 長径／短径決定手段（中心座標決定手段）
８… 中心座標決定手段
１０… バッグインボックス用内袋
１１… ラインセンサ
１２… 照明ユニット
１３… 顕微鏡
１４… 搬送機構
１５… 自動欠陥検査装置
２０… スパウト
２１… ヒーターユニット
３０… スパウト装着ユニット

Claims (2)

1. バックインボックス用製袋機で製造したバッグインボックス用内袋に取り付けるスパウトを供給するスパウト供給装置に付設したバッグインボックス用内袋の自動欠陥検査装置であって、
   前記バッグインボックス用内袋を搬送するための搬送機構と、
   前記バッグインボックス用内袋に検査のための光を照射する照明ユニットと、
   前記バッグインボックス用内袋にある欠陥または水滴の画像を取得し、それから前記欠陥または前記水滴の座標を取得するためのラインセンサと、
   前記バッグインボックス用内袋にある欠陥または水滴を拡大した画像情報として撮像するためのエリアセンサを撮像装置として備えたオートフォーカス機構付の顕微鏡と、
   前記オートフォーカス機構付の顕微鏡を、前記バッグインボックス用内袋の任意の位置に移動可能な移動機構と、
   前記オートフォーカス機構付の顕微鏡が取得した画像情報を２値化する手段と、
   前記２値化された画像情報から楕円フィッティング処理を行うことで楕円検出を行う手段と、
   前記楕円フィッティング処理から得られた情報に基づいて、その画像が欠陥であるか水滴であるかを判定する手段と、を備えていることを特徴とする自動欠陥検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置を用いたバッグインボックス用内袋の検査方法であって、
   前記バッグインボックス用内袋に存在する欠陥または擬似欠陥の座標データをラインセンサによって取得した画像から取得しコンピュータに記録する工程と、
   前記座標データを使用して欠陥または擬似欠陥がある位置にエリアセンサを撮像装置として備えたオートフォーカス機構付の顕微鏡を移動させてから、前記バッグインボックス用内袋の前記顕微鏡に面した表面に焦点を合わせる工程と、
   前記バッグインボックス用内袋の厚さだけ前記顕微鏡の焦点の位置をずらす事によって前記バッグインボックス用内袋の前記顕微鏡側とは反対の面にある前記欠陥または前記擬似欠陥に焦点を前記オートフォーカス機構により合わせる事によってその画像データを取得する工程と、
   前記画像データを用いて予め設定した濃淡値を用いて２値化処理を行う工程と、
   前記２値化処理によって得られたデータを、最小二乗法を用いて楕円フィッティング処理を行う事により楕円検出を行う工程と、
   前記楕円検出によって得られたデータが、コンピュータが予め設定した適合率より高い場合は擬似欠陥である水滴と判定し、逆に低い場合は欠陥であると判定する判定工程と、
   前記判定工程で水滴であると判定した場合は、前記の座標データから削除するか、または水滴であると記録する選別処理工程と、を備えてなることを特徴とする検査方法。

Images