JP5067322B2 - 包装体におけるシールの異常を検査する検査方法及び検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、チューブ状包装材料を横断状にシールしてなる包装体の被包装物のシール噛み等のシール異常の検査方法及び検査装置、すなわち、充填後のチューブ状包装材料の端部を熱溶着等によってシール密封する包装体においてシールの際に発生する被包装物のシール噛み等を検査する検査方法及び検査装置に関する。

シール部の一部に内容物が入り込む、いわゆる半パンク状態で密閉されたチューブ容器は、容器本体に外部から圧力が加わると内容物がシール部の半パンク部からはみ出してくる可能性があるため、予め不良品として排除しなければならない。この観点から、従来のシール部の検査方法としては、透明又は半透明な容器本体の端部がシールされたチューブ容器のシール部を検査するチューブ容器のシール部検査方法において、前記チューブ容器のシール部を遮蔽しながら、照明光源により前記チューブ容器の容器本体を照明し、前記チューブ容器のシール部を、前記照明光源と反対側から撮像し、前記チューブ容器の容器本体とシール部との境界形状からシール不良を検出することを特徴とするチューブ容器のシール部検査方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

従来の他のシール部の検査方法として、熱接着部により密封された包装袋内に油を含んだ被包装物を収納してなる密封包装体の熱接着部の良否を短時間で精度良く検査できるようにすることを課題として、油を発光させる紫外線を前記熱接着部に照射し、前記紫外線により発光した部分またはその内側の領域の大きさに基づいて前記熱接着部の良否を判定することを特徴とする密封包装体の熱接着部の検査方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平６−２７０４５号公報 特開２００３−７５３５２号公報

引用文献１に開示されたチューブ容器のシール部の検査方法においては、シール不良の検出は正確に行うことができる。しかし、本体とシール部との境界より、シール部に内容物が入り込む場合を検査するものであり、シール部が熱変形した場合等には、高精度のシール不良の検出を行うことができない場合があるという問題がある。

引用文献２に開示された熱接着部により密封された包装袋内に油を含んだ被包装物を収納してなる密封包装体の熱接着部の検査方法であって、前記油を発光させる紫外線を前記熱接着部に照射し、前記紫外線により発光した部分またはその内側の領域の大きさに基づいて前記熱接着部の良否を判定することを特徴とする密封包装体の熱接着部の検査方法であって、熱接着部により密封された包装袋内に油を含んだ被包装物を収納してなる密封包装体の熱接着部の良否を短時間で精度良く検査することができる。しかし、油を発光させた部分とシール部の面積比較等により検査を行うものであり、シール部が熱変形した場合等には、高精度のシール不良の検出を行うことができない場合があるという問題がある。

（発明の目的）
本発明は、従来のチューブ容器のシール部の検査方法の上述した問題点に鑑みてなされたものであって、シール部の検査領域が一定であり、シール部が熱変形した場合等であっても、検査領域を検査対象上に適正に設定し、検査領域に検査すべきでない範囲が入り込むことがなく、高精度のシール異常の検出を行うことができる包装体におけるシールの異常を検査する検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。

また、端部を熱溶着によって密封する包装体におけるシール部に関し、被包装物が食品等では、殺菌のためにチューブ容器に被包装物を充填密閉後に加熱殺菌処理を行う場合がある。この加熱殺菌処理によって、シール部が熱変形する場合がある。一方、このような熱変形があった包装体においても、シール部の被包装物のシール噛みが無い限り、被包装体に充填された被包装体の品質は良品であり、製品として合格と判定されなければならない。しかし、上記の包装体のシール部上に、熱変形したシール部の外縁の変形量に合せて内縁を変形させて設定し、該外縁及び内縁の間に検査領域を設定して検査すると、熱変形で内側に凹んだシール部内縁が検査領域に入り、異常と検出してしまう問題が生じる。本発明は、このような不都合を排除した被包装物のシール異常の検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。

第１発明は、被包装物を収納して端部をシールする包装体におけるシール部の異常を検査する検査方法であって、前記シール部を撮像し、得られた画像からシール部の外縁を検出し、外縁と異なる変形量で内縁を変形させて設定し、該外縁と内縁の間の領域を検査領域として設定して、検査領域内の画像データを用いて、被包装物のシール異常の存否を検査することを特徴とする包装体におけるシール部の異常を検査する検査方法である。

第１発明の実施態様は、以下のとおりである。
被包装物を収納して端部をシールする包装体におけるシール部の異常を検査する検査方法であって、
（1）前記シール部を撮像し、得られた画像からシール部の外縁Ａ−Ａの変形後外縁の中間部Ａ’を検出し、
（2）変形前外縁の中間部Ａと、検出された変形後外縁の中間部Ａ’までの内側方向への距離を求め、外縁及び内縁の変形量の比率を変形係数Ｃとし、上記の距離に変形係数Ｃを乗じた距離を、変形前内縁の中間部Ｂから設けることによって変形後内縁の中間部Ｂ’を設定し、
（3）前記シール部の変形後外縁Ａ−Ａ’−Ａと変形後内縁Ｂ−Ｂ’−Ｂとの間の領域を検査領域として設定し、
（4）前記検査領域内の画像データを用いて、被包装物のシール異常の存否を検査することを特徴とする包装体におけるシール部の異常を検査することを特徴とする。

シール部の幅方向における複数の位置で、前記（1）の変形後外縁の中間部Ａ’を検出すると共に、前記（2）の変形後内縁の中間部Ｂ’を設定することを特徴とする。
前記（3）のシール部の変形後外縁Ａ−Ａ’−Ａと変形後内縁Ｂ−Ｂ’−Ｂとの間の領域に複数の検査領域を設定することを特徴とする。
前記包装体が、チューブ容器であることを特徴とする。

第２発明は、被包装物を収納して端部をシールする包装体におけるシール部の異常を検査する検査装置であって、前記シール部を撮像する撮像装置と、該撮像装置からの撮像信号から検査領域を特定する検査領域特定部及び前記検査領域特定部によって特定された検査領域のシール異常を検査するシール異常検査部を含む画像処理装置とを有し、前記シール異常検査部が、前記検査領域特定部によって特定された検査領域の画像を解析してシール異常を検査することを特徴とする検査装置である。

第２発明の実施態様は、以下のとおりである。
前記包装体が、チューブ容器であることを特徴とする。

本発明によれば、シール部が熱変形した場合等に、検査領域を補正して、適正な位置・大きさの検査領域を確保すると共に、検査すべきでない範囲が検査領域に入り込むことがなく、高精度のシール異常の検出を行うことができる包装体におけるシール部の異常の検査方法及び検査装置を構成することができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態の包装体のシール異常の検査方法及び検査装置を説明する。
（包装体の変形の解析）
チューブである包装体１は、図１に示すように、チューブ部材１０の一方の端部にキャップ１２付きの押出し口１３を設け、他方の端部は開放のままで充填装置（図示せず）へ搬送される。充填装置においては、開放の端部から被包装物を所定量充填後、開放の端部を溶着によってシール部１４を形成して、包装体１を密封する。この溶着の際、チューブ部材１０のシール部１４となる部分の内部に被包装物が残存し、溶着によってこの被包装物がシール部１４に取り込まれ、いわゆる「シール噛み」がなされるという問題が発生する場合がある。シール噛みがなされた被包装物を、以下で「残留被包装物」という。

シール部１４は、図１に示すように、外縁Ａ−Ａ−Ａと内縁Ｂ−Ｂ−Ｂがある。画像処理によってシール部１４のシール噛みを検査する場合には、撮像装置（図示せず）によって撮影された画像から検出した外縁Ａ−Ａ−Ａと、これに基づいて画像上に設定した内縁Ｂ−Ｂ−Ｂの間に検査領域を設定して、検査領域内の画像データを用いて、被包装物のシール異常の存否を検査する。この場合に、シール部１４の幅方向（図１における左右方向）において複数の被検査領域２１，２２，２３，・・・・を形成することが望ましく、画像処理によって各被検査領域２１，２２，２３，・・・・に残留被包装物が有るか否かの判別が行われる。ここで、外側は、図１における上下方向において、チューブ部材１０のキャップ１２付きの押出し口１３ある側と反対の側を示す。内側は、チューブ部材１０のキャップ１２付きの押出し口１３ある側を示す。

被包装物が食品等の場合は、上述したように、殺菌の目的でチューブ容器に被包装物を充填密閉後に加熱殺菌処理を行うことがある。この加熱によって、シール部１４は変形し、図２に示すように、変形後外縁Ａ−Ａ’−Ａの中間部が凹み、変形後内縁Ｂ−Ｂ’−Ｂも中間部が凹む。
前述の検査方法において、変形後内縁Ｂ−Ｂ’−Ｂの位置を、変形後外縁Ａ−Ａ’−Ａを基準として、これより内側に一定の距離をとって設定すると、変形後内縁Ｂ−Ｂ’−Ｂのように中間部が凹んだ場合（外縁よりも内縁の凹みが小さい場合）、図２に二点鎖線で示すように、検査領域Ｘは、シール部１４以外の領域（変形後内縁Ｂ−Ｂ’−Ｂ）を含み、残留被包装物の存否すなわちシール噛みが存在するか否かの判別が正確に行われなくなる。

シール部１４が加熱によって変形する場合、図２に示すように、変形前外縁Ａ−Ａ−Ａがその中間部Ａ’を内側へ凹となるように変形する。内縁Ｂについても同じであり、変形前内縁Ｂ−Ｂ−Ｂがその中間部を内側へ凹となるように変形する。この場合、図３に示すように、外縁Ａ−Ａの中間部Ａ’が内側へ凹となる変位量ＡＣｎは、内縁Ｂ−Ｂの中間部Ｂ’が内側へ凹となる変位量ＢＣｎより大きいことが判明した。

図３に示すように、変形前外縁Ａ−Ａ−Ａ及び変形前内縁Ｂ−Ｂ−Ｂが、変形後外縁Ａ−Ａ’−Ａ及び変形後内縁Ｂ−Ｂ’−Ｂに変位し、８個の検査領域Ｘｎ（Ｘ１,Ｘ２，・・・・）を設けるとする。
また、変形前外縁Ａ−Ａ−Ａから変形後外縁Ａ−Ａ’−Ａへの任意中間部の変位量ＡＣｎに対する、変形前内縁Ｂ−Ｂ−Ｂから変形後内縁Ｂ−Ｂ’−Ｂへの任意中間部の変位量ＢＣｎの比を、「変位係数」とする。上記「変位係数」は、中間部の任意の位置において算定しても、包装体に応じて殆ど一定の値となることが判明した。

本発明の検査方法では、シール部１４を撮像し、得られた画像からシール部１４の変形後外縁Ａ−Ａ’−Ａを検出し、前記変位係数により外縁と異なる変形量で内縁を変形させて変形後内縁Ｂ−Ｂ’−Ｂを設定し、これらの間の領域を検査領域として設定して、検査領域内の画像データを用いて、被包装物のシール異常の存否を検査する。勿論、シール部１４が変形していない場合には、外縁Ａ−Ａ−Ａを検出し、これより内側に一定の距離をとって内縁Ｂ−Ｂ−Ｂを設定し、これらの間の領域を検査領域として設定すればよい。
次に、本発明の検査方法について、工程に沿ってより具体的に説明する。
（１）画像処理によって、シール部の外縁Ａ−Ａの変形後外縁の中間部Ａ’を検出する。
（２）変形前外縁の中間部Ａと、検出された変形後外縁の中間部Ａ’までの内側方向への距離ＡＣｎを求める。
前記の外縁及び内縁の変形量の比率である変形係数が、例えば１／４とする。上記の距離ＡＣｎに、変形係数Ｃ＝１／４を乗じた距離ＢＣｎを求める。さらに、上記の距離ＢＣｎを、変形前内縁の中間部Ｂから設けることによって変形後内縁の中間部Ｂ’を設定する。
（３）以上で検出した変形後外縁の中間部Ａ’、及び設定した変形後内縁の中間部Ｂ’を基にして、シール部の変形後外縁Ａ−Ａ’−Ａと変形後内縁Ｂ−Ｂ’−Ｂとの間の範囲を定めて、この範囲内に検査領域を設定する。つまり、図におけるＡ−Ａ’−Ａ−Ｂ−Ｂ’−Ｂで囲まれた範囲の内側に検査領域を設定する。
また、前記（１）（２）の工程において、変形後外縁の複数の位置で中間部Ａ’を検出し、各々について、変形前の中間部Ａとの距離ＡＣｎを求めることもできる。幅方向に均一な位置において、上記の操作を行うとよい。この場合は、（３）の工程において、変形後外縁Ａ−Ａ’（１〜Ｎの複数）−Ａと変形後内縁Ｂ−Ｂ’（１〜Ｎの複数）−Ｂとの間の範囲を定めて、この範囲内に検査領域を設定する。
また、前記（３）の工程において、Ａ−Ａ’−Ａ−Ｂ−Ｂ’−Ｂで囲まれた範囲の内側に、複数の検査領域を設定することもできる。例えば図３における検査領域Ｘ１〜Ｘ８の如くである。複数の検査領域を設定することにより、各々の画像データを用いて、シール部の残留被包装物の存否をより詳細に検査することが可能となる。どの検査領域で異常があるか等を検査できる。
Ａ−Ａ’−Ａ−Ｂ−Ｂ’−Ｂで囲まれた範囲の内側に、複数の検査領域を設定する場合には、上記範囲の内側で、適宜検査領域Ｘｎの縦横方向（図３における上下方向及び左右方向）の位置・寸法を変形させればよい。
（４）このように設定した検査領域ついて画像データを用いて、残留被包装物の存否を検査する。

（検査装置）
検査装置１００は、図４に示すように、包装体１の載置台１０４の下方に、包装体１を後方照明するためのＬＥＤ照明装置１０６、及び包装体１の位置を検出するための位置センサー１１０を有する。載置台１０４の上方には、包装体１のシール部１４を撮像するカメラ１１４が配置されている。位置センサー１１０及びカメラ１１４の出力は画像処理装置１２０に接続されている。画像処理装置１２０は、モニター１２２を有し、またカメラ１１４からの撮像信号から検査領域を特定する検査領域特定部（図示せず）、検査領域特定部によって特定された検査領域のシール異常を検査するシール異常検査部（図示せず）において、シール部１４が不良の包装体１を排除するためのソレノイドバルブ１２４に接続されている。

検査装置１００を用いて本発明を実施する場合には、位置センサー１１０で検出した検査位置において、カメラ１１４で撮像した画像信号を画像処理装置１２０に送る。検査領域特定部において、例えば、変形後外縁Ａ−Ａ’−Ａの画像信号を得、外縁の中間部Ａ−Ａ’の変形距離ＡＣｎ及び内縁の中間部Ｂ−Ｂ’の変形距離ＢＣｎを求めて、変形後内縁Ｂ−Ｂ’−Ｂを設定し、これらに基づいて検査領域を特定する。シール異常検査部において、検査領域特定部によって特定された検査領域の画像を解析してシール異常を検査する。そして、シール異常検査部で異常が検出された場合は、ソレノイドバルブ１２４に信号を送り不良の包装体１を排除する。検査中の包装体１のシール部１４の画像、検査領域の状態は順次モニター１２２に表示される。

（実験例）
本発明の被包装物のシール噛みの検査方法及び検査装置の精度を確認するため、厚み約３００μｍのポリエチレン製で、胴径２４ｍｍ、５．５ｍｍ×３８ｍｍのヒートシールによるシール部１４を設けて食品を収納したチューブを形成し、加熱殺菌処理を施した後に、前記第１検査方法によって以下の実験測定をした。
（１）変形前外縁の中間部Ａと、変形後外縁の中間部Ａ’までの内側方向への距離ＡＣｎ（実験値）
（２）変形前内縁の中間部Ｂと、変形後内縁の中間部Ｂ’までの内側方向への距離ＢＣｎ（実験値）
（３）変形前内縁の中間部Ｂと、変形後内縁の中間部Ｂ’までの内側方向への距離ＢＣｎ（本発明による演算値）

つまり、シール部１４が変形したもの１０００個について、シール部１４の幅方向に均等な８カ所の位置（図３の８カ所の検査領域Ｘ１〜Ｘ８の位置に相当するＰ１〜Ｐ８、第１表に示す）において、前記（１）で外縁の中間部Ａ−Ａ’の変形距離ＡＣｎを実測し（画像処理によって求めたＡＣｎも同じ値になる）、（２）で内縁の中間部Ｂ−Ｂ’の変形距離ＢＣｎを実測した。さらに、上記の変形したもの１０００個について、本発明の検査方法を実施した場合のＢＣｎの演算値を求めた。それぞれ１０００個の測定結果の平均値を第１表に示す。第１表の数値の単位は、μｍである。

（第１表）
位置 Ｐ１ Ｐ２ Ｐ３ Ｐ４ Ｐ５ Ｐ６ Ｐ７ Ｐ８
ＡＣｎ（実験値） 500 1000 1500 2500 3500 4000 4000 3000
ＢＣｎ（実験値） 125 250 375 625 875 1000 1000 750
ＢＣｎ（演算値） 138 275 413 688 963 1100 1100 825
第１表において、本発明における外縁及び内縁の変形量の比率である変形係数を基に算定したＢＣｎ（演算値）がＢＣｎ（実験値）に近似していることは、本発明において検査領域が適正に決定されていることを示す。

本発明は、チューブの他に、２枚のシートを重ねて四方の端部を接合したもの、シートを折って三方の端部を接合したもの、スタンディングパウチとして収納部に被包装物を収納した包装体についても、シール部の外縁及び内縁が異なる大きさで内側方向へ変形する場合に、有効に実施可能である。各々の包装体の端縁を外縁Ａ、内縁Ｂとして、同様に検査することができる。検査の対象は、シール噛みに限らず、検査領域内における異物、変色、傷、エアー噛み、厚みの均一等、種々の異常状態も含む。本発明は、実施形態のように、特に樹脂製チューブのシール部が加熱によって変形する場合に好適に実施し得る。

本発明による検査の対象である包装体の平面図である。 本発明による検査の対象である熱変形後の包装体の平面図である。 本発明の実施態様の被包装物のシール噛みの検査方法の説明図である。 本発明の実施態様の検査装置の説明図である。

符号の説明

Ａ 外縁
Ｂ 内縁
Ｘ（Ｘ１，Ｘ２・・） 検査領域
１ 包装体
１０ チューブ部材
１２ キャップ
１４ シール部
２１、２２・・ 被検査領域
１００ 検査装置
１０４ 載置台
１０６ ＬＥＤ照明装置
１１０ 位置センサー

Claims (6)

1. 被包装物を収納して端部をシールする包装体におけるシール部の異常を検査する検査方法であって、
   （1）前記シール部を撮像し、得られた画像からシール部の外縁Ａ−Ａの変形後外縁の中間部Ａ’を検出し、
   （2）変形前外縁の中間部Ａと、検出された変形後外縁の中間部Ａ’までの内側方向への距離を求め、外縁及び内縁の変形量の比率を変形係数Ｃとし、上記の距離に変形係数Ｃを乗じた距離を、変形前内縁の中間部Ｂから設けることによって変形後内縁の中間部Ｂ’を設定し、
   （3）前記シール部の変形後外縁Ａ−Ａ’−Ａと変形後内縁Ｂ−Ｂ’−Ｂとの間の領域を検査領域として設定し、
   （4）前記検査領域内の画像データを用いて、被包装物のシール異常の存否を検査することを特徴とする包装体におけるシール部の異常を検査する検査方法。
2. シール部の幅方向における複数の位置で、前記（1）の変形後外縁の中間部Ａ’を検出すると共に、前記（2）の変形後内縁の中間部Ｂ’を設定することを特徴とする請求項１記載の検査方法。
3. 前記（3）のシール部の変形後外縁Ａ−Ａ’−Ａと変形後内縁Ｂ−Ｂ’−Ｂとの間の領域に複数の検査領域を設定することを特徴とする請求項１又は２記載の検査方法。
4. 前記包装体が、チューブ容器であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の検査方法。
5. 以下の装置を有する被包装物を収納して端部をシールする包装体におけるシール部の異常を検査する検査装置。
   （1）前記シール部を撮像する撮像装置。
   （2）以下の検査領域特定部及びシール異常検査部を含む画像処理装置。
   （2）-1 前記撮像装置からの撮像信号からシール部の外縁Ａ−Ａの変形後外縁の中間部Ａ’を検出し、変形前外縁の中間部Ａと、検出された変形後外縁の中間部Ａ’までの内側方向への距離を算出し、この距離に外縁及び内縁の変形量の比率である変形係数Ｃを乗じた距離ＢＣｎを算出して、変形前内縁の中間部Ｂから上記の距離ＢＣｎを設けることによって変形後内縁の中間部Ｂ’を設定し、前記シール部の変形後外縁Ａ−Ａ’−Ａと変形後内縁Ｂ−Ｂ’−Ｂとの間の領域を検査領域として特定する検査領域特定部。
   （2）-2 前記検査領域特定部によって特定された検査領域内の前記撮像装置からの撮像信号を用いて、被包装物のシール異常の存否を検査するシール異常検査部。
6. 前記包装体が、チューブ容器であることを特徴とする請求項５記載の検査装置。

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