JP2018136268A - プリフォームの胴部の検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】側壁に付着した樹脂異物等の透明体を検出可能なプリフォームの胴部検査装置を提供する。【解決手段】プリフォームの胴部検査装置は、プリフォームの側壁の面に対して平行方向から光を照射する光源と、プリフォームの側方から撮像して撮像画像を得るカメラと、撮像画像に基づいて、プリフォームの側壁における透明性の異物による欠陥を検出する検査部と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、飲料用容器の前駆体であるプリフォームの胴部の検査装置及び検査方法に関する。

現在、飲料用容器、例えばペットボトル等の樹脂製容器は、一般的に、樹脂材料を射出成形によって前駆体であるプリフォームが形成された後、成形温度で高圧流体を吹き込んで延伸させて形成されている。

このプリフォームの側壁に欠陥があると、高圧流体を吹き込んだ際にパンクしたり欠陥が広がる等の問題が生じる。そこで、プリフォームの段階で欠陥を検出する必要がある。一般的には、プリフォームの側壁の後ろから光（バックライト）を当ててプリフォームを透過した透過光を用いて異物等（光を透過しにくい不透明性の異物、樹脂の白化、気泡等）の欠陥を検出する検査手法が行われている。

特開平１１−３０５９３号公報

しかし、本発明者らは、欠陥が、プリフォームより透過性が低い異物や樹脂の白化、プリフォームの側壁と屈折率が異なる気泡等である場合には、上記方法が有効であったが、プリフォームと同程度の透過性を有する樹脂異物等の透明体が側壁に付着した場合には、側壁と樹脂異物等とのコントラストが低く、安定した検査が出来ないという問題を発見した。

本発明は、側壁に付着した樹脂異物等の透明体を検出可能なプリフォームの胴部検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係るプリフォームの胴部検査装置は、プリフォームの側壁の面に対して平行方向から光を照射する光源と、
前記プリフォームを側方から撮像して撮像画像を得るカメラと、
前記撮像画像に基づいて、前記プリフォームの側壁における透明性の異物による欠陥を検出する検査部と、
を含む。

本発明に係るプリフォームの胴部検査装置によれば、側壁に付着した樹脂異物等の透明体を検出できる。

実施の形態１に係るプリフォームの胴部検査装置の構成を示す概略斜視図である。 図１のプリフォームの胴部検査装置のｚ軸正方向から見た平面図である。 プリフォームの概要を示す側面図である。 鉛直下方から照射した入射光と透明体による拡散光との関係を示す概略断面図である。 実施の形態１に係るプリフォームの胴部検査方法のフローチャートである。 実施の形態２に係るプリフォームの胴部検査装置の構成を示す概略斜視図である。 図６のプリフォームの胴部検査装置のｚ軸正方向から見た平面図である。 実施の形態２に係るプリフォームの胴部検査方法のフローチャートである。

第１の態様に係るプリフォームの胴部検査装置は、プリフォームの側壁の面に対して平行方向から光を照射する光源と、
前記プリフォームを側方から撮像して撮像画像を得るカメラと、
前記撮像画像に基づいて、前記プリフォームの側壁における透明性の異物による欠陥を検出する検査部と、
を備える。

第２の態様に係るプリフォームの胴部検査装置は、上記第１の態様において、前記光源を第１光源とし、前記カメラを第１カメラとすると共に、前記検査部を第１検査部として、さらに、前記プリフォームの側壁の面に対して垂直方向から光を照射する第２光源と、
前記プリフォームの側壁から出射する透過光による撮像画像を得る第２カメラと、
前記透過光による撮像画像に基づいて前記プリフォームの側壁における欠陥を検出する第２検査部と、
を備えてもよい。

第３の態様に係るプリフォームの胴部検査装置は、上記第２の態様において、前記第１検査部は、前記第２カメラによる撮像画像に基づいて検査領域を設定してもよい。

第４の態様に係るプリフォームの胴部検査装置は、上記第２の態様において、前記第２検査部によって検出された欠陥と、前記第１検査部によって前記撮像画像によって検出された欠陥と、を対比して、前記欠陥の種別を特定してもよい。

第５の態様に係るプリフォームの胴部検査方法は、プリフォームの側壁の面に対して平行方向から光を照射するステップと、
前記プリフォームを側方から撮像した撮像画像を得るステップと、
前記撮像画像に基づいて、前記プリフォームの側壁における透明性の異物による欠陥を検出するステップと、
を含む。

第６の態様に係るプリフォームの胴部検査方法は、上記第５の態様において、さらに、前記プリフォームの側壁の面に対して垂直方向から光を照射するステップと、
前記プリフォームの側壁から出射する透過光による撮像画像を得るステップと、
前記透過光による撮像画像に基づいて前記プリフォームの側壁における欠陥を検出するステップと、
を含んでもよい。

第７の態様に係るプリフォームの胴部検査方法は、上記第６の態様において、前記透明性の異物による欠陥を検出するステップにおいて、前記透過光による撮像画像に基づいて、前記撮像画像の検査領域を設定してもよい。

第８の態様に係るプリフォームの胴部検査方法は、上記第６の態様において、さらに、前記透過光による撮像画像に基づいて検出された欠陥と、前記透明性の異物による欠陥と、を対比して、前記欠陥の種別を特定するステップを含んでもよい。

以下、実施の形態に係るプリフォームの胴部検査方法について、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。

（実施の形態１）
＜プリフォームの胴部検査装置＞
図１は、実施の形態１に係るプリフォームの胴部検査装置２０の構成を示す概略斜視図である。図２は、図１のプリフォームの胴部検査装置２０のｚ軸正方向から見た平面図である。図３は、プリフォーム１０の概要を示す側面図である。図４は、鉛直下方から照射した入射光２２と透明体による拡散光２４との関係を示す概略断面図である。
このプリフォームの胴部検査装置２０は、光源１２と、カメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、検査部１６と、を備える。光源１２によって、プリフォーム１０の側壁２の面に対して平行方向から光を照射する。カメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃによって、プリフォーム１０の側壁２の面の垂直方向から出射する拡散光２４による撮像画像を得る。検査部１６によって拡散光による撮像画像に基づいて、プリフォーム１０の側壁２における樹脂異物等の欠陥（透明体）５を検出する。

このプリフォームの胴部検査装置２０によれば、従来の透過光による検査に比べてプリフォーム１０の側壁２の面に平行方向から光を照射しているので、側壁２自体による拡散光２４をほとんど検出することがない。一方、側壁２に付着した透明体５が存在する場合には、図４に示すように、透明体５は、入射光２２に対して角度をなす傾斜面を有するので拡散光２４を生じる。そこで、プリフォーム１０の側壁２の面の垂直方向から出射する拡散光２４による撮像画像に基づいて、プリフォーム１０の側壁２における樹脂異物等の欠陥（透明体）５を検出することができる。

以下に、このプリフォームの胴部検査装置２０を構成する構成部材について説明する。

＜プリフォーム＞
プリフォーム１０は、例えば、ペットボトル等の飲料用容器の前駆体であるプリフォームである。このプリフォーム１０は、例えば、樹脂材料を射出成形等によって成形される。図３に示すように、プリフォーム１０は、口部１、胴部（側壁）２、底部３を有する。口部１は、その後の高圧流体を吹き込んで延伸する場合にもそのまま維持され、ペットボトル等の口部となる。図４では、樹脂異物等の透明体５が側壁２の内面に付着している様子を示しているが、側壁２の外面に付着する場合もある。なお、欠陥は、透明体に限られず、例えば、黒点（コゲ）、白化（変性）、われ、キズ等がある。樹脂異物等の透明体以外の欠陥は、透過光による撮像画像によって検出できる。また、底部３は封止されており、肉厚が側壁２と同程度のフラット部とその中央にゲート部（図示せず）と呼ばれる肉厚部分を有する。

＜光源（第１光源）＞
光源１２は、プリフォーム１０の側壁２の面に対して平行方向から光を照射するように配置される。好ましくは、光源１２は、プリフォーム１０の底部３の鉛直下方に設けられており、プリフォーム１０の底面側から光を照射してもよい。又は、光源１２はプリフォーム１０の口部１の上方に設けられ、プリフォーム１０の天面側（プリフォーム１０の開口面に対して垂直な方向）から光を照射してもよい。底面側又は天面側から光を照射することで、側壁２の全面を均一に照明できる。また、光源１２は、プリフォーム１０の底部３全体を照射できる面光源である。光源１２には、例えば、ランプ、ＬＥＤ等の通常しうる光源であれば使用できる。

＜カメラ＞
カメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃによって、プリフォーム１０の側壁２の面の垂直方向から出射する拡散光による撮像画像を得る。カメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、光源１２に対してプリフォーム１０を挟んで対向する箇所ではなく、光源１２とプリフォーム１０とを結ぶ線に対して、プリフォーム１０と各カメラ１４ａ（１４ｂ、１４ｃ）とを結ぶ線がほぼ９０°をなすように配置される。側壁２に付着した透明体５の鉛直方向（ｚ軸方向）からの入射光２２に対して角度をなす傾斜面は、鉛直上方及び鉛直下方にそれぞれ存在する。そこで、透明体５の傾斜面による拡散光２４が強くなるｘｙ平面上にカメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃを配置することが好ましい。このように配置したカメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃによって、図４に示すように、側壁２に沿った入射光２２ではなく、透明体５によって散乱された拡散光２４を観測できる。
カメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、少なくとも１台あればよいが、側壁２の全周にわたって欠陥を検出するにはおよそ３台設けることが好ましい。３台のカメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、およそ５０°〜６０°の間隔を空けて配置することが好ましい。また、図１及び図２に示すように、３台のカメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、ｘｙ平面内でプリフォーム１０を中心としてほぼ等距離に円形を描くように配置される。カメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子と、撮像素子を制御する撮像制御手段とを含んでもよい。

＜検査部＞
検査部１６によって、拡散光による撮像画像に基づいて、プリフォーム１０の側壁２における欠陥（透明体）５を検出する。検査部１６は、カメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び光源１２と接続されている。具体的には、拡散光による撮像画像において、輝度の高い箇所を検出することによって透明体５の箇所を検出できる。つまり、輝度の高い箇所は、入射光２２に対して角度をなす透明体５の傾斜面による拡散光によって輝度が高くなっていると考えられる。
この検査部１６は、例えば、電気回路によって物理的な構成として実現してもよい。あるいは、コンピュータ上で動作するコンピュータソフトウエアによって実現してもよい。コンピュータは、通常の構成要素であるＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、入出力インタフェース等のうち上記校正動作を実行できる必要最小限の機能を有していればよい。

＜プリフォームの胴部検査方法＞
図５は、実施の形態１に係るプリフォーム１０の胴部検査方法のフローチャートである。
（１）プリフォーム１０の側壁２の面に対して平行方向から光を照射する（Ｓ０１）。具体的には、プリフォーム１０の底部３の鉛直下方に設けられた光源１２からプリフォーム１０の底部３を介してプリフォーム１０の側壁２の面に対して平行方向から光を照射する。なお、底部３の鉛直下方に限られず、鉛直上方から照射してもよい。
（２）プリフォーム１０の側壁２の面の垂直方向から出射する拡散光による撮像画像を得る（Ｓ０２）。具体的には、ｘｙ平面内でプリフォーム１０を中心としてほぼ等距離に円形を描くように配置された３台のカメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃによって、拡散光による撮像画像を得る。
（３）拡散光による撮像画像に基づいて、プリフォーム１０の側壁２における欠陥（透明体）５を検出する（Ｓ０３）。具体的には、カメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び光源１２と接続された検査部において、拡散光による撮像画像において、輝度の高い箇所を検出することによって透明体５の箇所を検出する。
以上によって、拡散光による撮像画像に基づいて、プリフォーム１０の側壁２における欠陥（透明体）５を検出することができる。

（実施の形態２）
＜プリフォームの胴部検査装置＞
図６は、実施の形態２に係るプリフォームの胴部検査装置２０ａの構成を示す概略斜視図である。図７は、図６のプリフォームの胴部検査装置２０ａのｚ軸正方向から見た平面図である。
このプリフォームの胴部検査装置２０ａは、実施の形態１に係るプリフォームの胴部検査装置と対比すると、プリフォーム１０の側壁２の面に対して垂直方向から光を照射する第２光源１８を備えている点で相違している。また、カメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃによって、プリフォームの側壁の面の垂直方向から出射する透過光による撮像画像を得る点においても相違している。さらに、検査部１６において、透過光による撮像画像に基づいてプリフォーム１０の側壁２における欠陥を検出する点においても相違している。

このプリフォームの胴部検査装置２０では、従来の透過光（例えば、赤色ＬＥＤ）に加え樹脂異物検出用の光学構成を追加したことを特徴とする。具体的には、底部３又は口部１の上面（天面）から拡散光（例えば、青色ＬＥＤ）を照射して、樹脂異物等の透明体５が明るく撮像可能な光学条件を考案したものである。

つまり、このプリフォームの胴部検査装置２０ａによれば、従来と同様に透過光（バックライト）による撮像画像を用いた欠陥検査も合わせて行うことができる。そこで、樹脂異物等の透明体だけでなく、例えば、黒点（コゲ）、白化（変性）、われ、キズ、気泡等の欠陥も検出できる。また、透過光による撮像画像に基づいて、前記拡散光による撮像画像の検査領域を補正してもよい。具体的には、透過光による画像から検査領域（例えば胴部２の領域）を抽出し、抽出した検査領域に対して拡散光による画像から樹脂異物等を検出する。さらに、透過光による撮像画像に基づいて検出された欠陥と、拡散光による撮像画像によって検出された欠陥と、を対比して、欠陥の種別を特定してもよい。

以下に、このプリフォームの胴部検査装置２０ａを構成する追加の構成部材について説明する。

＜第２光源＞
第２光源１８によって、プリフォーム１０の側壁２の面に対して垂直方向から光を照射する。この第２光源１８は、各カメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃとプリフォーム１０を挟んで互いに対向するように配置されている。なお、第２光源１８は、各カメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃと少なくとも一部において対向していればよい。これによって、第２光源１８からの光がプリフォーム１０を透過して、各カメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃに達する。

また、第１光源１２からプリフォーム１０の側壁２の面に対して平行方向から第１の波長（例えば、青色照明）の光を照射すると共に、第２光源１８からプリフォーム１０の側壁２の面に対して垂直方向から第１の波長とは異なる第２の波長の光（例えば、赤色照明）を同時に照射してもよい。これによって、多種類の欠陥を同時に検出できる。
あるいは、第１光源１２からのプリフォーム１０の側壁２の面に対して平行方向からの光の照射と、第２光源１８からのプリフォーム１０の側壁２の面に対して垂直方向からの光の照射と、を時間分割して切り替えて行ってもよい。この場合には、第１光源１２の光と第２光源１８の光とを同じ波長とすることができる。
なお、時間分割して切り替えて照射した場合には時間がかかるので、効率性を考慮すれば同時に照射するほうが好ましい。

＜カメラ＞
カメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃによって、プリフォーム１０の側壁２の面の垂直方向から出射する透過光による撮像画像を得る。この場合、カメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、拡散光による撮像画像を得ると共に、透過光による撮像画像を得る。なお、透過光による撮像画像を得るためのカメラは、拡散光による撮像画像を得るためのカメラと別々に設けてもよい。カメラの配置及び効率を考慮すれば一組のカメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃによって、拡散光による撮像画像を得ると共に、透過光による撮像画像を得ることが好ましい。なお、拡散光による撮像画像と透過光による撮像画像とを一つのカメラで同時に得る場合には、第１の波長の拡散光による撮像画像と、第２の波長の透過光による撮像画像と、を一つの画像から波長分離によって得ることができる。

＜検査部＞
検査部１６によって、透過光による撮像画像に基づいてプリフォーム１０の側壁２における欠陥を検出する。この場合、検査部１６は、拡散光による撮像画像に基づいてプリフォーム１０の側壁２における欠陥（透明体）５を検出すると共に、透過光による撮像画像に基づいてプリフォーム１０の側壁２における欠陥を検出する。なお、透過光による撮像画像に基づいてプリフォーム１０の側壁２における欠陥を検出する検査部は、拡散光による撮像画像に基づいてプリフォーム１０の側壁２における欠陥（透明体）５を検出する検査部と別々に設けてもよい（第１検査部と第２検査部）。検査部１６の配置及び効率を考慮すれば、同じ検査部によって拡散光による撮像画像及び透過光による撮像画像に基づいてプリフォーム１０の側壁２における欠陥（透明体を含む）を検出することが好ましい。

＜プリフォームの胴部検査方法＞
図８は、実施の形態２に係るプリフォームの胴部検査方法のフローチャートである。なお、このプリフォームの胴部検査方法では、上記図５に記載のフローチャートも合わせて行う。
（１）プリフォーム１０の側壁２の面に対して垂直方向から光を照射する（Ｓ１１）。具体的には、各カメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃとプリフォーム１０を挟んで互いに対向するように配置された第２光源１８からプリフォーム１０に光を照射する。
（２）プリフォーム１０の側壁２の面の垂直方向から出射する透過光による撮像画像を得る（Ｓ１２）。具体的には、カメラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃによって、プリフォーム１０の側壁２の面の垂直方向から出射する透過光による撮像画像を得る。この透過光による撮像画像によって、プリフォーム１０の領域を特定できるので、実施の形態１における拡散光による撮像画像において、プリフォーム１０の領域を補正できる。
（３）透過光による撮像画像に基づいてプリフォーム１０の側壁２における欠陥を検出する（Ｓ１３）。具体的には、透過光による撮像画像において、透過率の異なる箇所を欠陥として検出する。
以上によって、実施の形態１における拡散光による撮像画像に基づく樹脂異物等の透明体の検出に加えて、透過光による撮像画像に基づいてプリフォーム１０の側壁２における欠陥、例えば、黒点（コゲ）、白化（変性）、われ、キズ等を検出することができる。

上記光学系の採用により、透過光による異物の検査感度と、樹脂異物等の透明体の検査感度と、についてそれぞれ独立した設定が可能である。また、複数の光学条件について同時に撮像することでプリフォームの胴部検査装置の設置スペースの縮小化についても効果がある。

なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び／又は実施例のうちの任意の実施の形態及び／又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び／又は実施例が有する効果を奏することができる。

本発明に係るプリフォームの胴部検査装置によれば、側壁に付着した樹脂異物等の透明体を検出できる。そこで、プリフォームの胴部検査装置として有用である。

１ 口部
２ 胴部（側壁）
３ 底部
５ 透明体
１０ プリフォーム
１２ 光源（第１光源）
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ カメラ
１６ 検査部
１８ 第２光源
２０、２０ａ プリフォームの胴部検査装置
２２ 入射光
２４ 拡散光

Claims (8)

1. プリフォームの側壁の面に対して平行方向から光を照射する光源と、
   前記プリフォームを側方から撮像して撮像画像を得るカメラと、
   前記撮像画像に基づいて、前記プリフォームの側壁における透明性の異物による欠陥を検出する検査部と、
   を備えた、プリフォームの胴部検査装置。
2. 前記光源を第１光源とし、前記カメラを第１カメラとすると共に、前記検査部を第１検査部として、さらに、前記プリフォームの側壁の面に対して垂直方向から光を照射する第２光源と、
   前記プリフォームの側壁から出射する透過光による撮像画像を得る第２カメラと、
   前記透過光による撮像画像に基づいて前記プリフォームの側壁における欠陥を検出する第２検査部と、
   を備える、請求項１に記載のプリフォームの胴部検査装置。
3. 前記第１検査部は、前記第２カメラによる撮像画像に基づいて検査領域を設定する、請求項２に記載のプリフォームの胴部検査装置。
4. 前記第２検査部によって検出された欠陥と、前記第１検査部によって検出された欠陥と、を対比して、前記欠陥の種別を特定する、請求項２に記載のプリフォームの胴部検査装置。
5. プリフォームの側壁の面に対して平行方向から光を照射するステップと、
   前記プリフォームを側方から撮像した撮像画像を得るステップと、
   前記撮像画像に基づいて、前記プリフォームの側壁における透明性の異物による欠陥を検出するステップと、
   を含む、プリフォームの胴部検査方法。
6. さらに、前記プリフォームの側壁の面に対して垂直方向から光を照射するステップと、
   前記プリフォームの側壁から出射する透過光による撮像画像を得るステップと、
   前記透過光による撮像画像に基づいて前記プリフォームの側壁における欠陥を検出するステップと、
   を含む、請求項５に記載のプリフォームの胴部検査方法。
7. 前記透明性の異物による欠陥を検出するステップにおいて、前記透過光による撮像画像に基づいて検査領域を設定する、請求項６に記載のプリフォームの胴部検査方法。
8. さらに、前記透過光による撮像画像に基づいて検出された欠陥と、前記透明性の異物による欠陥と、を対比して、前記欠陥の種別を特定するステップを含む、請求項６に記載のプリフォームの胴部検査方法。

Images