JP2018105652A - シール材の位置ズレ検査装置および検査方法 - Google Patents

シール材の位置ズレ検査装置および検査方法 Download PDF

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【課題】容器の口部を封止するシール材の位置ズレを正確に検査する。【解決手段】シール材Sで封止された容器の首部をグリッパ22で把持し搬送する。シール材Sが貼付された容器口部Vmの画像を上方から撮影する。基準プレート24の先端側を、グリッパ22に把持される容器の容器口部Vmの中心位置Pmを曲率中心とする円弧形状を形成した円弧部24Aを設ける。取得画像における円弧部24Aの形状から中心位置Pmを算出し、シール材Sの形状からシール材Sの中心位置を算出する。容器口部Vmの中心位置Pmとシール材Sの中心位置の間の離間距離からシール材Sの容器口部Vmからの位置ズレを判定する。【選択図】図3

Description

本発明は、容器口部を封止するシール材のズレを検出する装置および方法に関する。
容器口部がシール材で封止された容器に対し、シール材の容器口部に対する位置ズレを検査する装置が知られている。例えば、ビール瓶の王冠打栓不良検査装置として、打栓済みの王冠(シール材)を上方から撮影し、その輪郭形状からシール不良、すなわち打栓不良を検出する構成が知られている(特許文献1参照)。また、アルミシートなどの光を透過しないシール材でガラス等の光を透過する容器の口部を封止する構成において、容器下方から容器に向けて光を投光し、容器上方から撮影した画像の容器口部近傍の明暗や、容器のシルエットに基づきシール不良を検出する構成も提案されている(特許文献2参照)。
特許第3963871号公報 特許第3149888号公報
しかし、引用文献1のようにシール材の輪郭形状に基づきシール不良を判定する構成や、引用文献2のように容器下方から光を投光し容器口部の明暗に基づきシール不良を判定する構成では、例えば、円形の容器口部を矩形アルミシートなどで封止するマヨネーズやケチャップを充填する容器のシール不良を適正に検出することはできない。
例えば、特許文献1の構成では、矩形アルミシートの隅が折れ曲がっていると、シール自体に問題が無くてもシール不良と判断され、歩留まりが悪化する。一方、特許文献2の構成では、容器の素材が光を透過しない場合には適用できない。また容器のシルエットを利用する場合であっても、軟質素材の容器のシール不良を検査する場合には、搬送時の歪みによる容器の形状誤差が大きく、高精度での判定は困難である。特に容器をグリッパで搬送する場合には、グリッパにより容器のシルエットを上方から撮影することができず、シール材の位置ズレを検査することはできない。
本発明は、容器の口部を封止するシール材の位置ズレを正確に検査することを課題としている。
第1の発明であるシール材の位置ズレ検査装置は、シール材で封止された容器口部を撮像する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した画像に基づき、容器に対するシール材の位置ズレの有無を判定する第1判定手段とを備えるシール材の位置ズレ検査装置において、前記容器を把持する複数の把持手段と、前記把持手段を移動させる移動体とから構成される容器搬送手段が設けられ、前記把持手段には、把持した容器の容器口部の中心位置の算出に利用可能な基準部が設けられ、前記撮像手段は、前記容器搬送手段の搬送経路上方に配置され、容器を封止しているシール材と、前記容器を把持する前記把持手段に設けられた前記基準部とを含む画像を撮像し、前記第1判定手段は、前記画像中の前記基準部の画像から前記容器口部の中心位置を算出するとともに前記画像中のシール材の画像から前記シール材の中心位置を算出し、前記容器口部の中心位置と前記シール材の中心位置との間の離間距離が所定範囲内の場合、前記シール材の位置ズレがないものと判定することを特徴としている。
第2の発明であるシール材の位置ズレ検査装置は、第1の発明において、前記把持手段が、開閉する一対のグリッパと、前記グリッパに対応して設けられるとともに前記基準部を有する基準プレートとから構成されることを特徴としている。
第3の発明であるシール材の位置ズレ検査装置は、第2の発明において、前記基準部が、前記容器口部の中心位置を中心とする円弧形状を有し、前記第1判定手段が、前記画像に含まれる前記基準部の円弧形状から前記容器口部の中心位置を算出することを特徴としている。
第4の発明であるシール材の位置ズレ検査装置は、第1〜第3の発明において、前記第1判定手段が、前記離間距離が所定範囲内である容器を合格品とし、更に前記位置ズレ検査装置が、前記第1判定手段において前記離間距離が所定範囲外であると判定された容器について、前記画像に基づき前記シール材からの前記容器口部の飛び出し量を検出する第2判定手段を備え、前記第2判定手段が、前記飛び出し量が所定範囲内である容器を合格品とし、前記飛び出し量が所定範囲外である容器を不合格品とすることを特徴としている。
第5の発明であるシール材の位置ズレ検査方法は、容器口部がシール材で封止された容器を撮影する撮像工程と、前記撮像工程で撮像した画像に基づき、前記容器に対するシール材の位置ズレの有無を判定する第1判定工程とを備えたシール材の位置ズレ検査方法において、前記容器は、前記容器を把持する把持手段と、前記把持手段を移動させる移動体とから構成される容器搬送手段によって搬送され、前記把持手段には、把持した容器の容器口部の中心位置の算出に利用可能な基準部が設けられ、前記撮像工程は、前記容器搬送手段の搬送経路上方に配置される撮像手段により、容器を封止しているシール材と前記容器を把持する把持手段に設けられた前記基準部とを含む画像を撮像し、前記第1判定工程は、前記画像中の前記基準部の画像から前記容器口部の中心位置を算出するとともに前記画像中のシール材の画像から前記シール材の中心位置を算出し、前記容器口部の中心位置と前記シール材の中心位置との間の離間距離が所定範囲内の場合、前記シール材の位置ズレがないものと判定することを特徴としている。
第6の発明であるシール材の位置ズレ検査方法は、第5の発明において、前記把持手段が、開閉する一対のグリッパと、前記グリッパに対応して設けられるとともに前記基準部を有する基準プレートとから構成されることを特徴としている。
第7の発明であるシール材の位置ズレ検査方法は、第6の発明において、前記基準部が、前記容器口部の中心位置を中心とする円弧形状を有し、前記第1判定工程が、前記画像に含まれる前記基準部の円弧形状から前記容器口部の中心位置を算出することを特徴としている。
第8の発明であるシール材の位置ズレ検査方法は、前記第1判定工程が、前記離間距離が所定範囲内である容器を合格品とし、更に前記位置ズレ検査方法が、前記第1判定工程において前記離間距離が所定範囲外であると判定された容器について、前記画像に基づき前記シール材からの前記容器口部の飛び出し量を検出する第2判定工程を備え、前記第2判定工程が、前記飛び出し量が所定範囲内である容器を合格品とし、前記飛び出し量が所定範囲外である容器を不合格品とすることを特徴としている。
本発明によれば、容器の口部を封止するシール材の位置ズレを正確に検査することができる。
本実施形態のシール材位置ズレ検査装置の構成を示す模式的な平面図である。 検査スターホイール外周部のカメラが設置された位置における部分側面図である。 カメラ側から見た検査スターホイールの先端部の拡大平面図である。 本実施形態のシール材位置ズレ判定処理のフローチャートである。 容器口部、シート材の中心位置同士の離間距離が所定範囲内にある場合の状態を例示する。 容器口部、シート材の中心位置同士の離間距離が所定範囲外にあり、飛び出し量が算出される場合の状態を例示する。 容器口部位置算出のために、第1変形例において基準プレートに設けられる基準部を示する平面図である。 容器口部位置算出のために、第2変形例においてグリッパに設けられる基準部を示する平面図である。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態であるシール材位置ズレ検査装置の構成を示す模式的な平面図である。
本実施形態のシール材位置ズレ検査装置10は、容器口部を封止するシール材の位置ズレを、容器口部上方から撮影した画像に基づき判定する。本実施形態では、例えばマヨネーズやケチャップなどの内容物を充填した軟質容器の口部を、アルミシートなどの光を通さず、容易に変形可能なシール素材を用いて封止した場合を例に説明を行なう。
フィラ(不図示)により内容物が充填され、シーラ(不図示)により口部がシール材で封止された容器は、例えば供給スターホイール12から検査スターホイール14へと順次供給される。検査スターホイール14の搬送経路上方には、カメラ18が配置され、搬送される容器の口部周辺の画像がカメラ18により上方から撮影される。カメラ18の撮影動作は制御装置20により制御され、カメラ18で撮影された画像は制御装置20に送られ処理され、後述するようにシール材の位置ズレの検査に用いられる。なお、カメラ18により撮影された容器は、その後順次排出スターホイール16へと排出される。
図2は、容器を搬送する検査スターホイール14の外周部のカメラ18が設置された位置における部分側面図である(図1の矢印A方向からの矢視図)。また、図3は、カメラ18側から見た検査スターホイール14の先端部の拡大平面図である。
検査スターホイール14は、容器Vの首部Vnを把持する搬送装置であり、内容物が充填され、アルミシートをシール材Sとしてその口部Vmが封止された容器Vは、検査スターホイール14の外周に沿って所定間隔で配置されるグリッパ22により、その首部Vnが各々把持されて搬送される。また検査スターホイール14の外周部において、各グリッパ22の上方には、例えば容器口部Vmと略同じ高さ、すなわちアルミシートSと略同じ高さに、後述するシール材の位置ズレ判定に用いられる基準プレート24が水平に配置される。
前述したように、検査スターホイール14の容器搬送経路の上方には、容器口部Vmの略真上にカメラ18が配置され、カメラ18とグリッパ22の間には、リング型照明26が配置される。グリッパ22に把持されたシール済みの容器Vの口部Vmと基準プレート24は、リング型照明26により上方から照明され、その画像がカメラ18によって撮影される。
なお、グリッパ22の左右グリッパ片は、各々揺動軸22Sにより取り付けられ、揺動軸22Sは、各々検査スターホイール14を構成する回転体15の上段部15Uおよび下段部15Lにより回転自在に軸支される。揺動軸22S同士は、それぞれに設けられたギア23により係合され、互いに逆向きに回転される。すなわち、一対の揺動軸22Sは、ギア23を介してグリッパ22の左右グリッパ片を開方向/閉方向へと回転可能である。
また、揺動軸22Sの一方の下端には、付勢アーム28が取り付けられ、コイルバネなどの付勢部材28Sにより、揺動軸22Sを例えばグリッパ22が閉じられる方向に回転付勢する。また、付勢アーム28が取り付けられた揺動軸22Sの中間位置付近には、その先端にカムフォロワ30Cが設けられた揺動アーム30が取り付けられる。カムフォロワ30Cは回転体15の例えば中段部15Mに設けられた固定のカム32と係合し、回転体15の回転によりカムフォロワ30Cがカム32上を走行すると、揺動軸22Sが付勢部材28Sの付勢力に抗して反対向きに、例えばグリッパ22が開かれる方向に回転する。すなわち、グリッパ22の開閉は、カム32により制御される。なお、容器Vの底部は、回転体15に固定されるびん台34により支持されてもよい。
図3に示されるように、容器Vの首部Vnは、左右(搬送方向の前後方向)からグリッパ22により把持される。また、本実施形態では、グリッパ22と略同じ高さに回転体15に固定される補助ガイド36が設けられる。補助ガイド36は、グリッパ22の左右グリッパ片の中間において、回転体15から径方向外側に向けて延出し、その先端がグリッパ22により搬送方向の前後から把持される容器Vの首部Vnに、回転体15側から当接する。すなわち、首部Vnは、グリッパ22の左右グリッパ片と補助ガイド36により3方向から保持される。なお、図3に示されるように、グリッパ22の先端と、補助ガイド36の先端は、首部Vnの形状に合わせた円弧状に成形されており、容器Vがグリッパ22に把持されると、容器口部Vmの中心は常に基準プレート24に対して一定の位置に保持される。
また、本実施形態において、基準プレート24の先端側は、容器Vの首部Vnがグリッパ22(および補助ガイド36)により保持されたときの首部Vnの中心、すなわち容器口部Vmの中心とする円弧形状を描くように成形され、円弧部(基準部)24Aを構成する。カメラ18は、図3における矩形領域IMを撮影領域とし、例えば撮影領域IMの略中心に容器口部Vmの中心が位置するタイミングで撮影するように制御される。なお、容器口部Vmの中心位置を推定可能とする円弧部(基準部)24Aが撮影されればよいので、容器口部Vmが撮影領域IMの中心に一致する必要はない。本実施形態において、シール材Sは、例えば略正方形を呈するアルミシートであり、その一辺は、容器口部Vmの外径よりも一回り大きい。そのため、シール材Sが容器口部Vmを適正に封止しているとき、容器口部Vmはシール材Sの下に略隠れ、撮影されることはない。なお、撮影領域IMは、シール材Sの全て、および基準プレート24の円弧部24Aの少なくとも一部が撮影される範囲に設定される。
次に図4〜図6を参照して、本実施形態のシール材位置ズレ検査装置10におけるシール材位置ズレ判定処理について説明する。なお、本シール材位置ズレ判定処理は、例えば制御装置20(図1参照)において実行される。
本実施形態のシール材位置ズレ判定処理では、第1判定処理として、カメラ18で撮影された画像から、容器口部Vmの中心位置およびシール材Sの中心位置を算出し、両者のズレからシール不良の適否を判定する。更に本実施形態では、第1判定処理で合格と判定されなかった場合に、より詳細な第2判定処理を行い、再度シール不良の適否を判定することで、歩留まりの悪化を防止する。なお、両判定においてシール不良あり(不合格)と判定された容器は、検査スターホイール14の下流において不合格品としてリジェクトされる。
図4は、本実施形態のシール材位置ズレ判定処理のフローチャートである。図4に示されるように、ステップS100において、カメラ18により図3に示される撮影領域IMの画像が取得される。ステップS102では、取得された画像において、基準プレート24の円弧部24Aが検出され、その円弧形状(半径r)に対する中心位置、すなわち容器口部Vmの中心位置Pmが算出される。
ステップS104では、取得画像におけるシール材Sの形状から、その中心位置Psが算出される。ステップS106では、ステップS102で算出された容器口部Vmの中心位置と、ステップS104で算出されたシール材Sの中心位置との間の離間距離が算出され、ステップS108において、離間距離が所定範囲R内であるか否かが判定される(第1判定処理)。
ステップS108において、離間距離が所定範囲R内であると判定されると、処理はステップS116に進み、同容器Vにシール不良はなく、同製品は合格であると判定して本処理を終了する。図5(a)、(b)に離間距離が所定範囲R内にある場合の例を示す。図5(a)は中心位置Pm、Psが一致する場合、図5(b)は中心位置Pm、Psが一致しないが、所定の矩形領域R内にある場合を示す。すなわち、図5の例では、離間距離として矩形のシート材Sの縦横の辺に沿った2方向の距離(Δx、Δy)が判定に用いられ、Δx≦所定値、Δy≦所定値のときに、離間距離が所定範囲R内にあると判定される。
なお、アルミシートを用いた四角形のシール材Sの4隅は、折れ曲がっていることがあるため、本実施形態では、例えばシール材Sの4辺の一部を画像処理で検出し、シール材Sの元の四角形を再現したフィッテイング形状S’を作成し、同形状S’からシール材Sの中心位置Psを算出する。
一方、ステップS108において、離間距離が所定範囲R内にないと判定されると、ステップS110において容器口部Vmのシール材Sからの飛び出し量が算出される。図6に飛び出し量が算出される際の状態を示す。図6に示されるように、本処理では、例えばフィッティング形状S’の4隅から各辺に沿って所定距離ΔL離れた各辺に対応する部分Lの輪郭線が直線(本来の辺)からどれ位ずれているかを、飛び出し量Gとして算出する。
ステップS112では、ステップS110で算出された飛び出し量Gが所定範囲(閾値)内であるか否かが判定され(第2判定処理)、所定範囲(閾値)以内であれば、ステップS116に進み、同容器Vにシール不良はなく、同製品は合格であると判定して本処理を終了する。一方、飛び出し量Gが所定範囲(閾値)外であれば、ステップS114に進み、同製品は不合格であると判定して本処理を終了する。
以上のように、本実施形態によれば、基準プレートに基準部を設けることで、撮影画像からシール材の中心位置のみならず、容器口部の中心位置が算出できるので、グリッパを用いて容器がネック搬送される場合においても、簡便かつ正確に、シール材の容器口部からのズレを検出することができる。また、本実施形態では、中心位置同士の離間距離が所定範囲を超えている場合に、更に容器口部のシール材からの飛び出し量を算出し、これに基づきシール不良の有無をより詳細に判定できるので、誤判定による歩留まりの悪化を防止できる。
次に図7、図8を参照して、本実施形態の第1、第2変形例について説明する。なお、第1、第2変形例は、容器口部Vmの中心位置の算出方法が上述した実施形態と異なるが、同方法および同方法に関わる構成以外は、本実施形態と同様である。したがって、上述した実施形態と同様の構成に関しては、同一の参照符号を用いその説明を省略する。
図7に示される第1変形例では、基準プレート24に代えて、基準プレート38が用いられる。基準プレート38には、基準プレート24のように、グリッパ22に保持される容器Vの口部Vmの中心に対応する位置を曲率中心とする円弧部24Aが形成されていない。これに代えて、基準プレート38の先端は2又に別れ、容器口部Vmの中心位置Pmが2又に別れた両先端部38Tの略中央に位置するように構成される。例えば、中心位置Pmは、両先端部38Tの先端から径方向内側にL1の位置、かつ容器搬送方向における両先端部38Tの内縁からL2の距離(両先端部38Tの内縁間距離の1/2)に位置する。したがって、図4のステップS102における容器口部Vmの中心位置を算出する処理では、取得画像から、基準プレート38の先端部38Tの形状(基準部)を抽出し、その先端の位置および、外縁の位置を検出することで容器口部Vmの中心位置Pmを算出する。なお、上記例では中心位置Pmの径方向の位置を基準プレート38の両先端部38Tの位置から算出したが、例えば両先端部38Tの間を連絡する基準プレート38の容器搬送方向(図中左右方向)に平行な辺(直線部)の位置から算出してもよい。
また、図8に示される第2変形例では、基準プレート24、38を用いず、グリッパ22の先端部付近に、グリッパ22により把持される容器口部Vmの中心位置Pmの位置を算出するための印(基準部)を設ける。例えば図8に示される変形例では、左右のグリッパ片の各々に、十字のマーク40を設け、左右の十字マーク40の中心を結ぶ線分の中心が容器口部Vmの中心位置Pmに対応するように構成する。
以上のように、第1、第2変形例においても、実施形態と同様の効果が得られる。
なお、本実施形態では、第1、第2判定処理を用いて2段階でシール不良の判定を行ったが、第1判定のみを利用してシール不良を判断してもよい。また、本実施形態では、シール材としてアルミシートを例に挙げたが、シール材は樹脂シートでもよく、容器も軟質容器に限定されるものではない。
なお、第1判定処理では、シール材に隠れる容器口部の中心位置を取得画像から算出(推定)できればよく、基準プレートの形状やグリッパに設けられる印などの基準部は、本実施形態や変形例に限定されるものではなく、その位置や数、形状も様々に変更できる。また、十字マーク40などの印は、レーザ加工等でグリッパ22に刻設(貫通溝、被貫通溝のいずれも可)しても良く、シールを貼設したり、印刷加工で設けたりしても良い。
10 シール材位置ズレ検査装置
12 供給スターホイール
14 検査スターホイール
15 回転体
16 排出スターホイール
18 カメラ
20 制御装置(第1、第2判定手段)
22 グリッパ
24、38 基準プレート
24A 円弧部(基準部)
26 リング型照明
36 補助ガイド
38T 先端部
40 十字マーク(基準部)
G 飛び出し量
IM 撮影領域
Pm 容器口部中心位置
Ps シール材中心位置
R 所定範囲
S アルミシート(シール材)
V 容器
Vm 容器口部
Vn 容器首部

Claims (8)

  1. シール材で封止された容器口部を撮像する撮像手段と、
    前記撮像手段が撮像した画像に基づき、容器に対するシール材の位置ズレの有無を判定する第1判定手段とを備えるシール材の位置ズレ検査装置において、
    前記容器を把持する複数の把持手段と、前記把持手段を移動させる移動体とから構成される容器搬送手段が設けられ、
    前記把持手段には、把持した容器の容器口部の中心位置の算出に利用可能な基準部が設けられ、
    前記撮像手段は、前記容器搬送手段の搬送経路上方に配置され、容器を封止しているシール材と、前記容器を把持する前記把持手段に設けられた前記基準部とを含む画像を撮像し、
    前記第1判定手段は、前記画像中の前記基準部の画像から前記容器口部の中心位置を算出するとともに前記画像中のシール材の画像から前記シール材の中心位置を算出し、前記容器口部の中心位置と前記シール材の中心位置との間の離間距離が所定範囲内の場合、前記シール材の位置ズレがないものと判定する
    ことを特徴とするシール材の位置ズレ検査装置。
  2. 前記把持手段が、開閉する一対のグリッパと、前記グリッパに対応して設けられるとともに前記基準部を有する基準プレートとから構成されることを特徴とする請求項1に記載のシール材の位置ズレ検査装置。
  3. 前記基準部が、前記容器口部の中心位置を中心とする円弧形状を有し、前記第1判定手段が、前記画像に含まれる前記基準部の円弧形状から前記容器口部の中心位置を算出することを特徴とする請求項2に記載のシール材の位置ズレ検査装置。
  4. 前記第1判定手段が、前記離間距離が所定範囲内である容器を合格品とし、
    更に前記位置ズレ検査装置が、前記第1判定手段において前記離間距離が所定範囲外であると判定された容器について、前記画像に基づき前記シール材からの前記容器口部の飛び出し量を検出する第2判定手段を備え、
    前記第2判定手段が、前記飛び出し量が所定範囲内である容器を合格品とし、前記飛び出し量が所定範囲外である容器を不合格品とする
    ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のシール材の位置ズレ検査装置。
  5. 容器口部がシール材で封止された容器を撮影する撮像工程と、
    前記撮像工程で撮像した画像に基づき、前記容器に対するシール材の位置ズレの有無を判定する第1判定工程とを備えたシール材の位置ズレ検査方法において、
    前記容器は、前記容器を把持する把持手段と、前記把持手段を移動させる移動体とから構成される容器搬送手段によって搬送され、
    前記把持手段には、把持した容器の容器口部の中心位置の算出に利用可能な基準部が設けられ、
    前記撮像工程は、前記容器搬送手段の搬送経路上方に配置される撮像手段により、容器を封止しているシール材と前記容器を把持する把持手段に設けられた前記基準部とを含む画像を撮像し、
    前記第1判定工程は、前記画像中の前記基準部の画像から前記容器口部の中心位置を算出するとともに前記画像中のシール材の画像から前記シール材の中心位置を算出し、前記容器口部の中心位置と前記シール材の中心位置との間の離間距離が所定範囲内の場合、前記シール材の位置ズレがないものと判定する
    ことを特徴とするシール材の位置ズレ検査方法。
  6. 前記把持手段が、開閉する一対のグリッパと、前記グリッパに対応して設けられるとともに前記基準部を有する基準プレートとから構成されることを特徴とする請求項5に記載のシール材の位置ズレ検査方法。
  7. 前記基準部が、前記容器口部の中心位置を中心とする円弧形状を有し、前記第1判定工程が、前記画像に含まれる前記基準部の円弧形状から前記容器口部の中心位置を算出することを特徴とする請求項6に記載のシール材の位置ズレ検査方法。
  8. 前記第1判定工程が、前記離間距離が所定範囲内である容器を合格品とし、
    更に前記位置ズレ検査方法が、前記第1判定工程において前記離間距離が所定範囲外であると判定された容器について、前記画像に基づき前記シール材からの前記容器口部の飛び出し量を検出する第2判定工程を備え、
    前記第2判定工程が、前記飛び出し量が所定範囲内である容器を合格品とし、前記飛び出し量が所定範囲外である容器を不合格品とする
    ことを特徴とする請求項5〜7の何れか一項に記載のシール材の位置ズレ検査方法。
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