JP3980025B2

JP3980025B2 - 成形物検査装置および成形物検査方法

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Publication number: JP3980025B2
Application number: JP2004337502A
Authority: JP
Inventors: 聡司今野
Original assignee: Pigeon Corp
Current assignee: Pigeon Corp
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2024-11-22
Also published as: JP2006145424A

Description

本発明は、透光性を有する材料により作られており開口部を有している成形物、たとえば哺乳びんに取り付ける人工乳首や、ガラスびんなどの各種びん体等のような成形物を検査するための成形物検査装置および成形物検査方法に関するものである。

透光性を有する材料により作られており開口部を有している成形物として、たとえば人工乳首（以下乳首という）を例に挙げると、この乳首はゴム材料、たとえばイソプレンゴムやシリコーンゴム等により作られている。
この種の乳首はゴム材料により成形された後に、乳首に異物が混入していないか等の各種不良を確認するため等に、作業者が目視検査によりこの不良部分の検査を行っている。
このため、例えば透光性容器の検査装置では、容器Ｂの側方に照明装置２を設け、他方にＣＣＤカメラ３と画像処理装置４を設けることで異物を検査し、検査精度を高めるために照明装置２と容器Ｂ間に拡散フィルター５を設けている（例えば、特許文献１）。

特開２００３−２０２２９９号公報（図１等）

ところが、作業者が目視により乳首の不良部分の検査を行う場合には次のような問題がある。すなわち、作業者の体調や、検査する時間あるいは検査の周囲の環境等により乳首に存在する不良部分の検査精度に変動があることが知られている。
一方、照明や画像処理装置等を使用した検査装置では、容器における凹凸があった場合に光が影響を受けてしまい、検出における異物等の識別が困難であり、そのため、特許文献１では、拡散フィルターを使用することで精度を高めているが、成形物によって様々な形状や表面形態等とされているため、透過光が成形物の影響を受けてしまい、検査精度に影響を及ぼす恐れがあるだけでなく、一方向からしか検査をできなかった。
そこで本発明は上記課題を解消し、成形物がどのような形態であっても、常に一定の精度で正確に不良部分の検査をすることができる成形物検査装置および成形物検査方法を提供することを目的としている。

請求項１の発明は、透光性を有する材料により作られており開口部と連通した中空領域を有している成形物を検査するための成形物検査装置であり、照明光を発生する照明部と、前記成形物の前記開口部から前記中空領域に挿入され、前記照明部の前記照明光を導く成形物挿入部と、前記成形物挿入部に保持された前記成形物を通過した前記照明光を受光する受光部と、前記受光部で受光した前記照明光から前記成形物に存在する不良部分を画像情報として検出する検出部と、を備え、前記成形物挿入部は、前記成形物を保持して前記成形物を移動させるための保持部であって、前記成形物の前記中空領域に対応した形状とされており、前記受光部は、前記成形物挿入部に保持された前記成形物の少なくとも側方と上方と斜め上方とに位置するように配置されていることを特徴とする成形物検査装置である。
請求項１では、照明部で発生させた照明光を開口部から挿入した成形物挿入部によって中空領域内に導くようになっている。そして受光部は、成形物挿入部に挿入された成形物を通過した照明光を受光し、検出部は、受光部で受光した照明光から成形物に存在する不良部分を画像情報として検出するようになっている。また、成形物挿入部は、成形物を移動させるための保持部とされている。そして、成形物挿入部は、成形物の中空領域に類似した形状とされている。
これにより、成形物の形態に係らず、成形物内に存在する異物混入や穴等の不良部分を画像情報として確実に常に一定の精度で人手を介さずに検出することができ、また、いずれの方向、角度からでも検査を行うことができる。

そして、成形物が検査装置内で移送されるにあたって、成形物挿入部が成形物を保持して移動させることができる保持部とされており、成形物挿入部が成形物と結合しながら移動するため、確実に検出しつつ、検査を効率的に行うことができる。
また、成形物の中空領域における形状と成形物挿入部の形状が類似した形状とされることで、成形物の形態に伴う影響を光に与えることなく、検査精度を高められる。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、前記成形物挿入部は、中心軸ＣＬを中心として回転可能となっており、前記中心軸ＣＬに沿った光案内部が形成されていることを特徴とする成形物検査装置である。
請求項２では、成形物挿入部は、中心軸ＣＬを中心として回転可能となっており、前記中心軸ＣＬに沿った光案内部が形成されているので、成形物を中心軸ＣＬを中心として回転させることができる構成とされており、様々な角度から検査を行うことができるように構成されている。

請求項３の発明は、透光性を有する材料により作られており開口部と連通した中空領域を有している成形物を検査するための成形物検査方法であり、前記成形物を保持して前記成形物を移動させるための保持部であって、前記成形物の前記中空領域に対応した形状とされている成形物挿入部が挿入された、前記成形物の前記中空領域に照明部からの照明光を導く照明光照射ステップと、前記成形物挿入部が挿入された前記成形物を通過した前記照明光を前記成形物挿入部に保持された前記成形部物の少なくとも側方と上方と斜め上方とに位置するように配置されている受光部により受光する受光ステップと、検出部において前記受光部で受光した前記照明光から前記成形物に存在する不良部分を画像情報として検出する検出ステップと、を含むことを特徴とする成形物検査方法である。
請求項３の検査方法によれば、請求項１と同様に、確実な検査を行うことができる。

以上説明したように、本発明によれば、成形物がどのような形態であっても、常に一定の精度で正確に不良部分の検査をすることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

図１は、本発明の成形物検査装置の好ましい実施の形態を示す平面図である。図１に示す成形物検査装置１０は、検査する対象としての成形物であるたとえば図２に示す乳首（人工乳首）１４の不良部分を非接触式に且つ光学式で検査するための装置である。図２に示す乳首１４は、たとえばイソプレンゴムやシリコーンゴム等により成形されていて、透光性もしくは透明性を有する材料により作られている。この乳首１４は哺乳びん１６の開口部１７に対してキャップ１８を用いて着脱可能に取り付けることができるものである。乳首１４の形状は、図３に示すようにリング状の座部２０、胴部２２、頭部２４を有している。座部２０は、図２に示すキャップ１８を用いて哺乳びん１６の開口部１７に対して取り付けられる。頭部２４の頂点には穴２４Ａが形成されている。頭部２４の外径は胴部２２に比べて小さくなっている。胴部２２の外径は座部２０の外径に比べて小さい。乳首１４の下側には、開口部２６を有しており、中空領域２７が形成されて、穴２４Ａに通じている。

図１に戻ると、図１に示す成形物検査装置１０は、概略的には照明部３０，３２，３４、成形物挿入部としての複数の成形物保持部４０、受光部としての胴部カメラ５０、受光部としての座部カメラ５１、そして受光部としての頭部カメラ５３、そして検出部６０、割り出しテーブル６４、乳首の搬入部６６、良品搬出部６８および不良品搬出部７０を有している。割り出しテーブル（インデックステーブル）６４、胴部カメラ５０、座部カメラ５１、頭部カメラ５３、照明部３０，３２，３４は、収容ボックス７２の中に収容されている。収容ボックス７２は、これらの構成要素に対して外部の光が影響しないようにするために外部の光を遮るための箱である。

割り出しテーブル６４は円形状のテーブルであり、等間隔角度をおいて例えば合計８つの成形物保持部４０が円周方向に沿って配置されている。割り出しテーブル６４のギア６５は、モータＭのギア７４に対してたとえばチェーン７６により連結されている。モータＭが作動することにより、割り出しテーブル６４は、Ｒ方向に沿って４５度毎に、８つのポジションＰ１からＰ８までの位置で順次インデックスでき乳首１４の移動手段になっている。このポジションＰ１〜Ｐ８について説明する。ポジションＰ１はワーク取付位置を示しており、ポジションＰ２は胴部検査ポジションであり、ポジションＰ３は座部検査ポジションを示しており、ポジションＰ４は頭部検査ポジションを示している。ポジションＰ５は良品ワーク取出しポジションを示している。ポジションＰ６は、不良品ワーク取出しポジションを示している。ポジションＰ７は、治具としての成形物保持部４０をクリーニングするためのポジションである。ポジションＰ８は、待機ポジションである。乳首１４はワークとも呼んでいる。
搬入部６６、良品搬出部６８および不良品搬出部７０は、たとえばエンドレス型のコンベアを用いることができ、図示しない乳首１４の製造及び包装工程に連接されている。

図４は、図１に示す胴部検査ポジションＰ２の詳細な構造例を示しており、図５は、図１に示す座部検査ポジションＰ３の詳細構造例を示しており、図６は、頭部検査ポジションＰ４の詳細構造例を示している。
まず図４に示す胴部検査ポジションＰ２について説明する。割り出しテーブル６４には、成形物保持部４０が中心軸ＣＬを中心として回転可能に取り付けられている。つまり、成形物検査装置１０では、成形物１０を中心軸ＣＬを中心として回転させることができる構成とされることで、様々な角度から検査を行うことができるよう構成されている。成形物保持部４０は、光を均一に分散して通すことができるたとえばプラスチック材料、たとえばポリアミドやポリカーボネート等の表面形態を調整する等によって作られている。

この乳首１４の中空領域２７内に挿入される成形物保持部４０は、乳首１４の頭部２４、胴部２２および座部２０に対応し、類似した形状とされており、略円錐形状であって、胴部２２に対応した下側が通常の円錐形状よりも拡径されている。なお、成形物保持部４０を乳首１４の中空領域と略同形状としてもよい。この成形物保持部４０の突出部４１の外周面に対して乳首１４を挿入するようになっている。この突出部４１の中心には、光を導くための光案内部４３が中心軸ＣＬに沿って形成されている。成形物保持部４０は、台座４０Ｂに対して固定されている。この台座４０Ｂは、割り出しテーブル６４に対してベアリング４０Ｃにより中心軸ＣＬを中心として回転可能である。台座４０Ｂは、ギア４０Ｄを有しており、このギア４０Ｄは、割り出しテーブル６４側のギア４０Ｅとかみ合っている。従って、割り出しテーブル６４が、図１において中心軸ＣＬを中心としてＲ方向に回転する際に、ギア４０Ｅとギア４０Ｄを介して、台座４０Ｂとともに成形物保持部４０が中心軸ＣＬを中心として回転できる。

台座４０Ｂの中央部には大きな開口部である光案内部４３Ｂが設けられている。この光案内部４３Ｂの下部には、照明部３０が配置されている。この照明部３０は胴部検査ポジションＰ２に位置決めされたものであり、照明部３０は、たとえば光ファイバ８０を備えている。この光ファイバ８０は、図１に示すように照明光源１００からの光を図４に示す光案内部４３Ｂ、光案内部４３を通じて、光透過性の成形物保持部４０を介して、乳首１４に対して均一な光で内側から照射できるようになっている。なお、照明部３０を、成形物挿入部である成形物保持部４０内に配置し、光案内部４３，４３Ｂを介さずに成形物挿入部を照らすよう構成してもよい。

図４に示すように成形物保持部４０の側方には、受光部としての胴部カメラ５０が配置されている。この胴部カメラ５０は、検出部６０のコンピュータ６０Ｃに接続されている。胴部カメラ５０で受光した乳首１４からの照明光は、コンピュータ６０Ｃに送られる。コンピュータ６０Ｃは、この受光した照明光から、乳首１４に存在する不要部分を画像情報として、ディスプレイ６０Ｄに表示できる。コンピュータ６０Ｃにはキーボード６０Ｋが接続されている。

次に、図５に示す座部検査ポジションＰ３における構造について説明する。割り出しテーブル６４には、図４の場合と同様にして成形物保持部４０が台座４０Ｂに対して固定されており、図４の場合とほぼ同じ構造であるので、同じ符号を記してその説明を用いる。

図４と異なり、図５においては、座部カメラ５１が、中心軸ＣＬに沿って上方に沿って成形物保持部４０の上方に位置している。座部カメラ５１は、コンピュータ６０Ｃに対して乳首１４側から取り込んだ照明光を情報として取り込むことができる。なお、座部カメラ５１のピントを調整することで、座部２０ではなく、乳首１４の穴２４Ａが設けられた成形物の頂面や、成形物がびん体等においては底面等の、側面からでは確認できない面における透過光を取り込むことができる。

次に、図６を参照して、頭部検査ポジションＰ４について説明する。割り出しテーブル６４には、図４と図５の場合と同様にして成形物保持部４０が台座４０Ｂに取り付けられており、図４と図５に示すものとほぼ構成が同様であり、その説明を用いることにする。

成形物保持部４０の斜め上方には、頭部カメラ５３が設けられている。この頭部カメラ５３は、支柱５３Ａにより支持されている。頭部カメラ５３は、中心軸ＣＬに対して角度θ分傾いており、頭部カメラ５３は乳首１４の頭部２４を中心としてその頭部２４を通過した照明光を受光できるようになっている。同様にして図５の座部カメラ５１は、乳首１４の座部２０を通った光を受光できるようになっている。図４の胴部カメラ５０は、主に乳首１４の胴部２２を通った照明光を受光できるようになっている。

図７（Ａ）は、図４に示す胴部検査ポジションＰ２において、ディスプレイ６０Ｄに表示された照明光から得られる画像情報Ｇを示しており、図７（Ｂ）は乳首１４の胴部２２に存在する不良部分ＮＧ１の例を示している。

図４に示す胴部カメラ５０は、図７（Ｂ）に示す乳首１４の胴部２２の範囲Ｈ１を通る照明光を検知できるようなたとえばラインセンサを用いることができる。

図４に示すラインセンサカメラは、たとえば次のような構成のものである。ラインセンサカメラは、乳首１４が図４における中心軸ＣＬを中心として回転する際に、乳首１４からの照射光を捉えて、図７に示すディスプレイ６０Ｄに画像表示するようになっている。図４に示すラインセンサ形態の胴部カメラ５０は、ＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサ素子を有している。
図５に示す上方から撮影できる異物を検知するための座部カメラ５１や、図６に示す角度がついた部位を撮影できる異物を検知するための頭部カメラ５３についても、図４に示す側部からの胴部カメラ５０と同様の構成とされて、図７に示すような画像を撮影することができる。

次に、図８は、図１の搬入部６６と良品搬出部６８および割り出しテーブル６４等を示している。搬入部６６で運ばれてくる乳首１４は、移載機６６Ａによって保持されて、ワーク取付ポジションＰ１に位置している成形物保持部４０に対して移載するようになっている。また良品搬出部６８は、移載機６８Ａを有しており、この移載機６８Ａは、良品ワーク取出しポジションＰ５に位置している良品の乳首１４を保持して良品搬出部６８のコンベア６８Ｃに移すことができる。

また、割り出しテーブル６４の不良品ワーク取り外しポジションＰ６の乳首１４は、良品ワークポジションＰ５と同様に、不良品搬出部７０のコンベアに移すことができる。
この後、成形物保持部４０は治具クリーニングポジションＰ７に移動し、図示しない清掃具に当接させた状態で、回転させられることで、検査中に異物等が成形物保持部４０に付着した場合でも異物が除去されて、ワーク取付位置Ｐ１に戻ることとなる。

次に、上述した成形物検査装置１０を用いて成形物である乳首１４の良品不良品検査について説明する。
図１において、搬入部６６から検査しようとする乳首１４が搬送されてくると、この乳首１４がワーク取付ポジションＰ１の成形物保持部４０に取り付けられる。このようにワーク取付ポジションＰ１にインデックスされてくる成形物保持部４０には、順次検査しようとする乳首１４が装着される。

割り出しテーブル６４が４５度ずつＲ方向に沿って回転してインデックスされると、検査しようとする乳首１４が胴部検査ポジションＰ２、座部検査ポジションＰ３および頭部検査ポジションＰ４に順次インデックスされていく。
まず検査しようとする乳首１４が胴部検査ポジションＰ２に位置決めされると、図４に示すように照明部３０の光ファイバ８０から、光案内部４３Ｂ、光案内部４３を通じて成形物保持部４０に光が照射される。この光は、成形物保持部４０を透過して乳首１４の内面側から照射される。照射された光は乳首１４の座部２０、胴部２２、および頭部２４を通じて外側に通り抜ける。図４の胴部検査ポジションＰ２では、胴部２２を通った照明光が胴部カメラ５０により受光される。

図７に示すように乳首１４の胴部２２に不良部分ＮＧ１が存在していたとすると、この不良部分ＮＧ１は、Ｈ１範囲に入っているので、胴部カメラ５０はこの不良部分ＮＧ１を画像情報として得ることができる。たとえば図７（Ａ）に示すようにディスプレイ６０Ｄでは、画像情報Ｇ１において、不良部分ＮＧ１をその他の画像情報Ｇ１の部分に比べてたとえば黒色で表示することができる。ディスプレイ６０Ｄの画面の水平方向Ｌ１は、図４における中心軸ＣＬ方向であり、ディスプレイ６０ＤのＬ２方向は、図４における中心軸ＣＬを中心として、乳首１４の全周方向である。図４において、胴部検査ポジションＰ２では、成形物保持部４０と乳首１４は、図４の中心軸ＣＬを中心としてギア４０Ｅ，ギア４０を介してたとえば９０度あるいは３６０度回転される。これによって図７（Ａ）に示すような画像情報Ｇ１を得ることもできる。

次に、図１の割り出しテーブル６４がさらに４５度インデックスされると、すでに胴部を検査した乳首１４とその成形物保持部４０は、座部検査ポジションＰ３にインデックスされる。この座部検査ポジションＰ３においては、図５に示すように座部カメラ５１が乳首１４の座部２０を通った照明光を直接受光する。これによってコンピュータ６０Ｃはディスプレイ６０Ｄに対して図７と同様に、座部２０における画像情報を表示し、異物の存在に関する画像情報を取り込むことができる。なお、座部２０の検出の場合は、成形物保持部４０を回転させずに使用してもよい。

次に、図１の割り出しテーブル６４がさらに４５度インデックスされると、すでに胴部と座部が検査済みの乳首１４と成形物保持部４０が頭部検査ポジションＰ４にインデックスされる。図６に示すように頭部検査ポジションＰ４では、照明部３４の光ファイバ８０が光案内部４３Ｂ、光案内部４３を通じて成形物保持部４０を透過し乳首１４を内側から照明している。これによって頭部カメラ５３は頭部２４からの照明光を受光し、図７と同様に、頭部２４における画像情報を表示し、異物の存在に関する画像情報を取り込むことができる。

図７における画像情報Ｇ１で表示する不良部分ＮＧ１は、その他の部分の領域に対して黒色で表示しているが、画像情報における他の部分に対して白色や、網掛け等、注意を喚起できるよう選択的に表示してもよい。

いずれにしても不良部分とその他の乳首の部分とは、いわゆる２値化することで、不良部分ＮＧ１を、画像情報Ｇ１の他の部分に比べて明確に表示することができる。また、不良部分ＮＧ１を、他の部分に比べて明確に表示するために、図１のキーボード６０Ｋを用いて、その画像情報Ｇ１を２値化するための閾値を作業者が適宜設定することができる。
また、検出部６０では、ディスプレイ６０Ｄに表示するだけではなく、コンピュータ６０Ｃに、あらかじめ不良部分の大きさ等を２値化して、不良を判断する閾値を設定しておくことで、各受光部５０，５１，５３で撮影した画像情報をコンピュータ６０Ｃ内で取り込み、閾値を超えたかをコンピュータ６０Ｃが判断する。そして、良品と判断した場合には、良品ワーク取り外しポジションＰ５を作動させて乳首１４を良品搬出部６８に送り、不良と判断した場合には、不良品ワーク取り外しポジションＰ６を作動させて乳首１４を不良品搬出部７０に送る。

上述したように図１の胴部検査ポジションＰ２、座部検査ポジションＰ３および頭部検査ポジションＰ４のいずれにおいても、図９に示すように照明光照射ステップＳＴ１、受光ステップＳＴ２および検出ステップＳＴ３を行うのである。すなわち照明光照射ステップＳＴ１では、成形物挿入部である成形物保持部４０に保持された乳首１４の開口部に照射部からの照射光を導く。そして受光ステップＳＴ２では、成形物保持部４０に保持された乳首１４を通過した照明光をカメラにより受光する。
そして検出ステップＳＴ３では、検出部６０において受光部であるカメラで受光した照明光から乳首に存在する不良部分を画像情報として検出するのである。

上述した成形物検査装置および成形物検査方法を用いることにより、次のようなメリットがある。
これにより、照明部からの照明光を、成形物挿入部である成形物保持部に保持された成形物の開口部から、中空領域に導いた後に、その導いた照明光を、成形物を通過させて受光部で受光させるようになっている。このことから、成形物内に存在する異物混入や穴等の不良部分を画像情報として確実に常に一定の精度で人手を介さずに検出することができる。このように、全ての検査工程を自動化でき、成形物に対して、均等な光を付与しつつ、透過光を受光して異物等を検知できるため、成形物の形状等の影響を受けることなく、確実に均質な検査を行うことができる。
しかも、一つの光源であっても、各カメラの設置角度や、成形物を回転等によって動かすことで、成形物の形状に応じて、全ての面から検出することができる。

ところで本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
上述した実施の形態では、成形物の一例として、透光性を有する材料により作られており開口部を有している人工乳首を例に挙げている。しかしこれに限らず比較的複雑な形状を有する成形物であっても、開口部や中空領域を有している他の種類の成形品であっても勿論構わない。
つまり、成形物がびん体等の場合は、上方から成形物挿入部を挿入し、成形物を透過した光を、側面や底面から撮影することによって検知してもよく、また、成形物の側方から成形物挿入部を挿入するよう構成してもよい。

本発明の成形物検査装置の好ましい実施の形態を示す平面図。乳首が装着されている哺乳びんを示す図。乳首の形状例を示す図。図１における胴部検査ポジションの構造例を示す図。図１の座部検査ポジションの構造例を示す図。図１の頭部検査ポジションの構造例を示す図。図４の胴部検査ポジションにおける乳首が不良部分を有している場合の画像情報例を示す図。搬入部と良品搬出部等を示す図。成形物検査方法例を示す図。

符号の説明

１０・・・成形物検査装置、１４・・・乳首（成形物）、２０・・・乳首の座部、２２・・・乳首の胴部、２４・・・乳首の頭部、２６・・・開口部、３０，３２，３４・・・照明部、４０・・・成形物保持部（成形物挿入部）、５０・・・胴部カメラ（受光部）、５１・・・座部カメラ（受光部）、５３・・・頭部カメラ（受光部）、６０・・・検出部、６４・・・割り出しテーブル

Claims

透光性を有する材料により作られており開口部と連通した中空領域を有している成形物を検査するための成形物検査装置であり、
照明光を発生する照明部と、
前記成形物の前記開口部から前記中空領域に挿入され、前記照明部の前記照明光を導く成形物挿入部と、
前記成形物挿入部に保持された前記成形物を通過した前記照明光を受光する受光部と、
前記受光部で受光した前記照明光から前記成形物に存在する不良部分を画像情報として検出する検出部と、を備え、
前記成形物挿入部は、前記成形物を保持して前記成形物を移動させるための保持部であって、前記成形物の前記中空領域に対応した形状とされており、
前記受光部は、前記成形物挿入部に保持された前記成形物の少なくとも側方と上方と斜め上方とに位置するように配置されている
ことを特徴とする成形物検査装置。
前記成形物挿入部は、中心軸ＣＬを中心として回転可能となっており、前記中心軸ＣＬに沿った光案内部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成形物検査装置。
透光性を有する材料により作られており開口部と連通した中空領域を有している成形物を検査するための成形物検査方法であり、
前記成形物を保持して前記成形物を移動させるための保持部であって、前記成形物の前記中空領域に対応した形状とされている成形物挿入部が挿入された、前記成形物の前記中空領域に照明部からの照明光を導く照明光照射ステップと、
前記成形物挿入部が挿入された前記成形物を通過した前記照明光を前記成形物挿入部に保持された前記成形部物の少なくとも側方と上方と斜め上方とに位置するように配置されている受光部により受光する受光ステップと、
検出部において前記受光部で受光した前記照明光から前記成形物に存在する不良部分を画像情報として検出する検出ステップと、を含むことを特徴とする成形物検査方法。