JP3793217B1 - 画像解析検査用コンベヤ、製品検査用ベルト及び画像解析検査の検査精度向上方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 透明の製品検査用ベルトを用いることによって、画像解析装置による製品検査精度を向上させることを実現する画像解析検査用コンベヤ、製品検査用ベルト及び画像解析検査の検査精度向上方法を提供するものである。
【解決手段】
ベルトコンベヤ１２は、透明の製品検査用ベルト２２を備える。包装体１４を製品検査用ベルト２２に載せて画像解析検査装置１０に搬送する。照明装置３０から製品検査用ベルト２２に光３２を投射すると、光３２は製品検査用ベルト２２を透過し包装体１４に投射される。包装体１４を透過した光３２を受光部１６で受光し、受光部１６が撮影した包装体１４の画像を画像分析部１８で解析して包装体１４の異常を検知する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、食品などを包装した包装体の異常を検知するために用いられる画像解析検査用コンベヤ、製品検査用ベルト及び画像解析検査の検査精度向上方法に関する。

食品の包装は、振動，湿気，酸素，微生物，虫等に起因するその被包装物である食品の物理的、化学的そして生物学的変化を保護するものである。これによって、良好な食品を消費者に提供することができるのである。
図５は、被包装物として４本の棒状菓子４２が包装された包装体１４を示す図である。しかし、この包装体１４は、シール部１４ｂをヒートシールする際に菓子の欠片４４を噛み込んでいるので、シール不良が生じている。さらに、シール部１４ｂをヒートシールする際にシワ４６も生じているので、シール不良が生じている。シール不良がある場合、シール部１４ｂの噛み込み４４又はシワ４６から包装体１４の内部に外気などが入り込み、菓子４２の品質が低下し、消費者に良質の菓子を提供できないという問題が起こる。従って、このようなシール不良の包装体１４は、生産ラインから除去する必要があった。
上記問題を解決するために、従来、画像解析検査装置を用いて包装体１４を検査する検査装置及び検査方法が提供されていた（例えば、特許文献１、特許文献２）。

特開平６−２２２０１４号公報 特開２００４−３８９９号公報

特許文献１の検査装置は、海苔の包装体を検査するものであって、画像解析検査装置を用いて包装体内の海苔の画像を検査し、海苔の外見の異常を検知するものであった。画像解析検査装置は、光源の光を包装体に投射し、光が透過する包装体を受光部（ＣＣＤ）で撮影し、その撮影画像の明暗を分析して外見の異常を検知するものである。
特許文献２の検査装置及び検査方法は、特許文献１と同様、海苔の包装体を検査するものであって、シール不良を検査する位置検査装置（噛み込み検査用コンベヤ）と、被包装物を検査する形状検査装置（被包装物検査用コンベヤ）とからなる検査装置であった。位置検査装置は、複数個の噛み込み検知用センサーを備え、シール部の噛み込みを検知する。形状検査装置は、ＣＣＤカメラを備えた画像解析検査装置を用いて包装体内の海苔の画像を検査し、海苔の外見異常を検知する。海苔に異常がある包装体はエアシューターによって生産ラインから除去される。

特許文献１の検査装置は、図５を例とすれば、被包装物４２自体を検査するものなので、上述の噛み込み４４又はシワ４６に起因するシール不良を検知することができず、このため包装体１４を除去するという目的を実現できないものであった。特許文献２の検査装置は、噛み込み検査用コンベヤと被包装物検査用コンベヤの複数のコンベヤからなる画像解析検査用コンベヤであり、広い設置スペースが必要となるという欠点があった。
一方、ＣＣＤを利用した画像解析検査装置を用いて、シール部１４ｂ及び被包装物４２の異常を同時に検査する場合（即ち、包装体１４全体を検査する場合）、包装体１４の中央部に比べシール部１４ｂは光が透過し難くいためＣＣＤによる撮影画像が暗く、画像解析検査装置がシール不良を検知することは困難であった。特に、色付きの包装体１４は光が透過し難いので、小さな噛み込み４４やシワ４６を検知するためには、高度な画像解析技術とともに、透明性の高いコンベヤベルトが必要であった。さらに、高い透明性が要求されるコンベヤベルトに傷や汚れが生じた場合、この傷や汚れによっても高度な画像の解析が阻害されることから、コンベヤベルトの傷や汚れを防止し、常にベルトの透明度を維持する必要があった。

本発明は、上述の問題を解決するものであって、光が包装体を透過し易いようにして、画像解析検査装置が容易に包装体の異常を検査できるようにした画像解析検査用コンベヤ、画像解析検査用コンベヤのベルト及び画像解析検査の精度向上方法を提供することを目的とするものである。

本発明の包画像解析検査用コンベヤは、包装体の異常を検知する画像解析検査装置に前記包装体を載せて搬送するものであって前記画像解析検査装置に包装体の異常部分を透過する光に生じる輝度変化を検知させるための透明の製品検査用ベルトと、前記製品検査用ベルトを掛け渡す２つの段付きローラーであって当該ベルトを回転させる１の駆動用段付きローラー及び当該ベルトに張りを与えるベルト交換手段を有する他の段付きローラーと、前記製品検査用ベルトを前記１の駆動用段付きローラーから前記他の段付きローラーに案内するガイド部材とを備えるようにしたものである。
また、前記ベルト交換手段は、前記他の段付きローラーの軸の位置を前記１の駆動用段付きローラー方向に変化させることにより製品検査用ベルトの張りを低減してベルトの交換を容易にするものであって、前記他の段付きローラーを回転自在に支持する軸受と、前記軸受に一端が固定されている可動部材と、前記可動部材の開放端部を保持する保持部材と、前記保持部材と前記軸受間の可動部材の外周に設けられるバネ部材とからなるようにしたものである。
また、前記製品検査用ベルトが合成樹脂からなるようにしたものである。

本発明の画像解析検査用コンベヤ、製品検査用ベルト及び画像解析検査の検査精度向上方法は、包装体を透明の製品検査用ベルトで搬送することによって、包装体に投射される光を透過し易くし、かつ、包装体全体の画像を撮影し解析し、噛み込み及びシワ等のシール不良並びに被包装物とを同時に検査するものである。これにより、画像解析検査装置の検査精度が高められ、製品検査の精度を向上させることができる。さらに、段付きローラーの採用によりベルトの傷や汚れの発生を防ぎ、また、ベルトの交換を容易にすることで、常にベルトの高い透明度を維持し、ひいては、画像解析の高い検査精度を維持することができる。

本発明は、透明の製品検査用ベルトを用いることによって、画像解析装置による製品の検査精度を向上させることを実現するものである。

本発明を図に基づいて説明する。図１は、本発明の画像分析検査用コンベヤの構成を示す図である。図２は、図１の平面図である。
本発明の画像分析検査用コンベヤは、画像分析により製品を検査する画像分析検査装置１０に製品を供給するベルトコンベヤ１２と、照明装置３０とを有するものである。
画像解析検査装置１０は、包装体１４の画像を撮影する受光部１６と、受光部１６から伝送される製品の撮影画像を分析する画像分析部１８とを備えるものである。受光部１６は、ＣＣＤ（又はＣＣＤカメラ）により包装体１４を透過した光を受光するとともに包装体１４の画像を撮影する。そして、受光部１６は、撮影した画像を電気信号に変換し、画像分析部１８に伝送する。画像分析部１８は、受光部１６から伝送された撮影画像の濃度（ＣＣＤが受光した光の明暗）を解析して、包装体１４の被包装物４２やシール不良を検知する。例えば、図５の包装体１４については、被包装物４２の本数・形状やシール部１４ｂの噛み込み４４及びシワ４６等のシール不良を検知する。また、画像分析部１８は、被包装物４２の異常やシール不良がある包装体１４を検知した場合は、エアシューター部２０を作動させ、その包装体１４に圧縮空気を吹きかけて生産ラインから除去するようになっている。

ベルトコンベヤ１２は、包装体１４を後述の製品検査用ベルト２２に載せて連続的に移動・運搬する装置である。ベルトコンベヤ１２は、製品検査用ベルト２２と、製品検査用ベルト２２を掛け渡す段付きローラー２４，２６と、製品検査用ベルト２２を段付きローラー２４から段付きローラー２６に案内するガイド部材２８とを備える。
製品検査用ベルト２２と段付きローラー２４，２６とは、外れにくい構造をとることが好ましい。たとえば、特開２００２−１４７５３６号のように製品検査用ベルト２２に噛合孔を設け、段付きローラー２４，２６にピンを設けて嵌合させることが好ましい。これにより、製品検査用ベルト２２が段付きローラー２４，２６から外れにくくなるだけでなく、製品検査用ベルト２２の蛇行を防止することができると共に、段付きローラー２４からの駆動を空回りすることなく製品検査用ベルト２２に伝えることができる。
また、ベルトコンベヤ１２には、照明装置３０が備えられている。照明装置３０は、製品検査用ベルト２２が搬送する包装体１４に製品検査用ベルト２２の下方から光３２を投射するものである。

製品検査用ベルト２２は、透明のベルトである。製品検査用ベルト２２の素材は、ポリプロピレンやＰＥＴ（ポリエチレン−テレフタレート）などの合成樹脂（透明なプラスチック）が好ましい。照明装置３０から投射された光３２は、透明の製品検査用ベルト２２を透過し包装体１４に投射される。受光部１６は、包装体１４を透過した光３２を受光する。

図３は、段付きローラー２４，２６を示す図である。段付きローラー２４，２６はコンベヤローラーとして機能し、段付きローラー２４は駆動ローラーで、段付きローラー２６は従動ローラーである。ここで、段付きローラーとは、複数の大きさの回転半径を持つ１つのローラーであり、ローラー端部の回転半径がローラー中央部の回転半径より大きいローラーがより好ましく、両方のローラー端部の回転半径が等しいローラーがさらに好ましい。例えば、電線ドラムやボビンのように回転半径の大きい円柱が回転半径の小さい円柱の両端にあり、かつ、同一回転軸上に存在するように組み合わさった形状のローラーが段付きローラーとして例示できる。この段付きローラーにおいて、回転半径の大きい円柱と回転半径の小さい円柱との接合は、必ずしも段である必要がなく、滑らかな曲線によるものであってもよい。その他、つづみのように２つの円錐の頂点を向かい合わしたような形状のローラーであっても本発明の段付きローラーに含まれる。
製品検査用ベルト２２の外側端部２２ａは段付きローラー２４，２６の胴の両端２４ａ，２６ａと接し、製品検査用ベルト２２の内側２２ｂは段付きローラー２４，２６のくびれた胴の中央部２４ｂ，２６ｂとは接触していない状態にある。包装体１４は、製品検査用ベルト２２の内側２２ｂに載せられ、段付きローラー２４から段付きローラー２６に向けて搬送される。なお、段付きローラー２４は、モーター３４によって回転する。また、段付きローラー２４の回転に伴って製品検査用ベルト２２が移動し、段付きローラー２６も回転する。

ガイド部材２８は、製品検査用ベルト２２に載った包装体１４が搬送時に縦振れするのを防ぐためにベルトコンベヤ２２に取り付けられている。ガイド部材２８は、製品検査用ベルト２２の外側端部２２ａに接して、製品検査用ベルト２２を持ち上げるようにしてその下方からテンションをかける状態で設けられている。これにより、包装体１４が搬送時に縦振れするのを防止することができ、受光部１６がぶれのない鮮明な画像を撮影することにより画像解析の高い検査精度を得ることができる。

次に、図１及び図２を用いて本発明の画像解析検査用コンベヤの作用を説明する。
ベルトコンベヤ１２の段付きローラー２４側には製品供給コンベヤ３６が配置され、製品供給コンベヤ３６からベルトコンベヤ１２に製品である包装体１４が供給される。他方、段付きローラー２６側には製品搬送コンベヤ３８が配置され、検査された包装体１４はベルトコンベヤ１２から製品搬送コンベヤ３８に搬送される。モーター３４を用いて段付きローラー２４を回転させると、包装体１４は、製品検査用ベルト２２の内側２２ｂに載って受光部１６の下方に搬送される。

照明装置３０は、受光部１６の下方に搬送された包装体１４に光３２を投射する。光３２は、製品検査用ベルト２２を透過して包装体１４に投射される。また、光３２は包装体１４を透過するが、包装体１４の被包装物４２並びに噛み込み４４及びシワ４６等のシール不良に当たった光３２は輝度変化を生じる。このとき、受光部１６は、菓子等の被包装物４２やシール不良がある部分は暗い像として、それ以外の部分の包装体１４は明るい像として、撮影する。受光部１６が撮影した撮影画像は、画像解析部１８に伝送され、被包装物４２の形状並びにシール不良が検知される。

検査された包装体１４に異常がある場合は、その包装体１４はエアシューター部２０により製品搬送コンベヤ３８上から除去される。従って、消費者に不良品が提供されることはない。

本発明の画像分析検査用コンベヤは、製品を連続的に移動・運搬することができる。一つのコンベヤからなる検査装置であるため、設置スペースが小さくてすみ構内スペースを有効に利用できる。

本発明の製品検査用ベルト２２は、透明なものであり、すりガラスのような半透明のものを含まない。半透明の製品検査用ベルトでは、画像分析検査装置１０は色付きの包装フィルムやヒート処理したところのシワ４６（図５）を輝度変化が少ないために検知できない。透明の製品検査用ベルト２２は、色々な色彩の包装体１４にも光３２を透過させることができ、画像分析検査装置１０の検査精度を向上させるものである。

本発明の画像解析検査の検査精度向上方法は、上記透明の製品検査用ベルト２２を利用して画像解析検査の精度を向上させるものである。また、製品検査用ベルト２２に包装体１４を載せて搬送するため、包装体１４全体をＣＣＤで撮影し、検査することができる。よって、特許文献２のようにシール部１４ｂと被包装物４２とを別々のコンベヤで検査する必要は無い。
画像解析検査の検査精度向上方法として、ガラスを利用することが考えられるが、ガラスは破損した場合に危険でありまた異物混入の原因となりやすいので、好ましい方法でない。

本発明では、製品検査用ベルト２２の透明度を保つ必要がある。即ち、製品検査用ベルト２２の内側２２ｂ（包装体１４が載る部分）にキズや汚れが生じると、包装体１４のヒートシールによるシワ４６（図５）や噛み込み４４等のシール不良を発見できないおそれがある。段付きローラー２４，２６は製品検査用ベルト２２の内側２２ｂと触れないため、当該内側２２ｂに段付きローラー２４，２６と擦れることによるキズや汚れが生じることはない。また、製品検査用ベルト２２の内側２２ｂには静電気が発生しないため、包装体１４が載る部分にゴミが付くおそれもない。従って、製品検査用ベルト２２の包装体１４が載る部分は常に高い透明度を有することになる。言い換えると、段付きローラー２４，２６を採用することにより、製品検査用ベルト２２の透明度を保つことができ、ひいては、画像分析検査装置１０の検査精度を向上させることができる。

ガイド部材２８は、製品検査用ベルト２２の縦振れを防止し、画像分析検査装置１０の受光部１６に縦振れのない包装体１４を供給することができる。ガイド部材２８により、包装体１４を上下方向に静止させることで、画像分析検査装置１０の検査精度を向上させることができる。

図４は、ベルトコンベヤ１２のベルト交換手段の一例を示す図である。ここで、ベルト交換手段とは、ベルトの張りを低減して、ベルトを交換する手段であり、段付きローラーの軸の位置を変化させることによりベルトの張りを低減する手段が好ましい。すなわち、段付きローラーの軸が弾性体により、特にばねによってベルトに張りを与えている構造がベルト交換手段として例示できる。また、この手段によって簡単にベルトを交換することができる。特に、ベルト２２が合成樹脂でできている場合、包装体１４を搬送することにより傷や汚れが発生してもすぐにベルト２２を交換することができる。
段付きローラー２６は、ベルト交換手段４０を備える。図４に示すベルト交換手段４０は、段付きローラー２６を回転自在に支持する軸受４１と、軸受４１に一端が固定されている可動部材４０ａと、可動部材４０ａの開放端部を保持する保持部材４０ｂと、保持部材４０ｂと軸受４１間でかつ可動部材４０ａの外周に設けられるバネ部材４０ｃとからなるものである。
段付きローラー２６を段付きローラー２４の方向に押すと（図４（ａ）の矢印Ｂの方向）、製品検査用ベルト２２は、段付きローラー２６から外れる（同図（ｂ））。図４（ｂ）の状態で、段付きローラー２４，２６に新しい製品検査用ベルト２２を取り付ける。取り付けた後、段付きローラー２６を元に戻すと（同図（ａ）の矢印Ａの方向）、バネ部材４０ｃの戻ろうとする力によって、製品検査用ベルト２２が段付きローラー２４，２６に装着される。
なお、図４において、保持部材４０ｂの固定端４０ｄは、画像分析検査用コンベヤ本体に固定されている。

本発明の画像分析検査用コンベヤの構成を示す図である。 図１の平面図である。 段付きローラーを示す図である。 ベルト交換手段の一例を示す図である。 被包装物として棒状菓子が包装された包装体を示す図である。

符号の説明

１０ 画像分析検査装置
１２ ベルトコンベヤ
１４ 包装体
２２ 製品検査用ベルト
２４，２６ 段付きローラー
２８ ガイド部材
４０ ベルト交換手段

Claims (3)

1. 包装体の異常を検知する画像解析検査装置に前記包装体を載せて搬送するものであって前記画像解析検査装置に包装体の異常部分を透過する光に生じる輝度変化を検知させるための透明の製品検査用ベルトと、前記製品検査用ベルトを掛け渡す２つの段付きローラーであって当該ベルトを回転させる１の駆動用段付きローラー及び当該ベルトに張りを与えるベルト交換手段を有する他の段付きローラーと、前記製品検査用ベルトを前記１の駆動用段付きローラーから前記他の段付きローラーに案内するガイド部材とを備えることを特徴とする画像解析検査用コンベヤ。
2. 前記ベルト交換手段は、前記他の段付きローラーの軸の位置を前記１の駆動用段付きローラー方向に変化させることにより製品検査用ベルトの張りを低減してベルトの交換を容易にするものであって、前記他の段付きローラーを回転自在に支持する軸受と、前記軸受に一端が固定されている可動部材と、前記可動部材の開放端部を保持する保持部材と、前記保持部材と前記軸受間の可動部材の外周に設けられるバネ部材とからなることを特徴とする請求項１記載の画像解析検査用コンベヤ。
3. 前記製品検査用ベルトが合成樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至請求項２記載の画像解析検査用コンベヤ。

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