JP5499289B1 - キャップ検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャップが容器口部に正しくねじ込まれているか否かを正確に検査することができるキャップ検査装置を提供する。
【解決手段】キャップ検査装置は、キャップ１および容器２の口部の画像を多方向から取得する複数の撮像機５と、複数の撮像機５によって取得された複数の画像を処理する検査処理部７とを備える。検査処理部７は、複数の撮像機５のそれぞれから画像を受け取り、画像から、キャップ１と容器２の口部に形成されたサポートリングとの隙間の大きさを示す複数の隙間指標値を算出し、複数の隙間指標値の合算値を算出し、合算値に基づいて、キャップ１が容器２の口部に正しくねじ込まれているか否かを判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ペットボトル（ＰＥＴボトル）などの容器の口部にキャップが正しくねじ込まれているどうかを検査する装置に関する。

清涼飲料などが充填されるペットボトルなどの容器の口部を塞ぐキャップとしては、ねじ込み式のキャップが広く採用されている。キャップの内周面および容器口部の外周面には、互いに係合するねじ構造が形成されており、キャップを容器口部にねじ込むことによりキャップが容器口部に装着される。

ねじ込み式のキャップが正しく容器口部に装着されているか否かを検査する装置として、特許文献１に記載されているキャップ検査装置が知られている。このキャップ検査装置は、容器にねじ込まれたキャップの画像を取得し、取得した画像から、キャップの両側の下端部と容器口部に形成されているフランジとの距離を測定し、これらの距離の測定結果に基づいてキャップが正しく容器口部にねじ込まれているか否かを判定するように構成されている。

特開平１０−１９５０９号公報

しかしながら、従来のキャップ検査装置は、一方向のみからキャップおよび容器の画像を取得するように構成されているため、キャップの角度によってはキャップとフランジとの距離が変わりうる。例えば、容器の口部自体が曲がっている場合や、キャップ全体が傾いている場合は、ある一方向から取得した画像は、キャップのねじ込み状態を正しく現していないことがある。

特許文献１では、略１２０°の間隔で配置された３台の画像生成手段によってキャップを撮像することが開示されているが、３台の画像生成手段によって得られた３つの画像はそれぞれ個別に処理されるため、結局、一方向のみからキャップの画像を取得する場合と同じ結果となる。このように、従来のキャップ検査装置では、キャップのねじ込み状態を正確に検査することが難しかった。

本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたものであり、キャップが容器口部に正しくねじ込まれているか否かを正確に検査することができるキャップ検査装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、容器の口部へのキャップのねじ込み状態を検査するキャップ検査装置であって、前記キャップおよび前記容器の口部の画像を多方向から取得する複数の撮像機と、前記複数の撮像機によって取得された複数の画像を処理する検査処理部とを備え、前記複数の撮像機は、前記容器の周囲に等間隔に配列された少なくとも３台の撮像機であり、前記検査処理部は、前記複数の撮像機のそれぞれから画像を受け取り、前記画像から、前記キャップと前記容器の口部に形成されたサポートリングとの隙間の大きさを示す複数の隙間指標値を算出し、前記複数の隙間指標値の合算値を算出し、前記合算値に基づいて、前記キャップが前記容器の口部に正しくねじ込まれているか否かを判定することを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記複数の撮像機は、奇数台の撮像機であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記隙間指標値は、前記キャップと前記サポートリングとの隙間の面積または前記キャップと前記サポートリングとの距離であることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記検査処理部は、前記合算値、または前記合算値を前記複数の撮像機の台数で割り算することで得られる平均値が所定の第１しきい値以下の場合は、前記キャップが前記容器の口部に正しくねじ込まれていると判定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記検査処理部は、前記合算値、または前記合算値を前記複数の撮像機の台数で割り算することで得られる平均値が所定の第２しきい値以上の場合は、前記キャップが前記容器の口部に正しくねじ込まれていると判定することを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記検査処理部は、前記合算値、または前記合算値を前記複数の撮像機の台数で割り算することで得られる平均値が所定の範囲内にある場合は、前記キャップが前記容器の口部に正しくねじ込まれていると判定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記キャップを多方向から照らす複数の照明器をさらに備え、前記複数の照明器は、前記複数の撮像機にそれぞれ対向するように配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、少なくとも３つの方向からキャップの画像を取得し、これらの画像から得られたキャップとサポートリングとの隙間指標値の合算値に基づいて、キャップのねじ込み状態が判断される。このように隙間指標値を合算することによって、キャップの周方向に沿って存在する隙間のばらつきが相殺される。したがって、本発明に係るキャップ検査装置は、キャップが正しく容器口部にねじ込まれているか否かを精度よく判断することが可能である。

本発明に係るキャップ検査装置の一実施形態を示す平面図である。 撮像機によって取得されたキャップの画像を示す図である。 画像に現れたキャップの下端とサポートリングとの隙間を示す拡大図である。 隙間指標値の平均値を示すグラフである。 １台の撮像機によって取得された画像から算出された隙間指標値を示すグラフである。 一対の撮像機および照明器を備えたキャップ検査装置を示す平面図である。 キャップとサポートリングとの隙間の大きさを模式化したグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係るキャップ検査装置の一実施形態を示す平面図である。図１に示すように、キャップ検査装置は、キャップ１および容器２の口部の画像を多方向から取得する複数の撮像機５と、これら撮像機５によって取得された複数の画像を処理する検査処理部７とを備えている。容器２は、その口部にキャップ１がねじ込まれた状態で搬送コンベヤ９によって順次キャップ検査装置に搬送される。容器２が搬送コンベヤ９によって移動されながら、撮像機５は搬送コンベヤ９上の容器２の口部およびこれに装着されているキャップ１の画像を取得するようになっている。容器２は、そのまま搬送コンベヤ９によってキャップ検査装置から搬送される。

図１に示す例では、３台の撮像機５が容器２の周りに等間隔で、すなわち１２０°の間隔で配置されている。これらの撮像機５は、容器２上のキャップ１を向いており、３方向からキャップ１および容器２の口部の画像を取得するように構成されている。各撮像機５には、ＣＣＤまたはＣＭＯＳなどのイメージセンサを備えたカメラが使用される。

キャップ検査装置は、容器２を多方向から照らす複数の照明器１０をさらに備えている。照明器１０は、撮像機５と同じ台数配置される。図１の例では、３台の撮像機５に対応して３台の照明器１０が設けられており、これら３台の照明器１０は３台の撮像機５にそれぞれ対向するように配置されている。容器２およびキャップ１は、対をなす撮像機５と照明器１０との間に位置している。

容器２が所定の撮像位置（図１参照）にまで搬送されたときに、撮像機５は搬送コンベヤ９上の容器２の口部およびこれに装着されているキャップ１を撮像するようになっている。この所定の撮像位置は、キャップ１から複数の撮像機５までの距離が互いに等しくなる位置である。照明器１０がキャップ１および容器２を照らしている状態で、その照明器１０に対向している撮像機５がキャップ１および容器２の口部を撮像する。本実施形態では、３台の撮像機５が同時に多方向からキャップ１および容器２の口部を撮像する。したがって、１つのキャップ１につき３枚の画像が取得される。

撮像機５は検査処理部７に接続されており、撮像機５によって取得された画像は検査処理部７に送られるようになっている。検査処理部７は、取得された画像を解析し、その解析結果からキャップ１が正しく容器２の口部にねじ込まれているか否かを判定する。図２は、撮像機５によって取得されたキャップ１の画像を示す図である。図２から分かるように、キャップ１の裏側から光を照らした状態で取得された画像は、シルエット画像となる。このシルエット画像には、キャップ１と容器２の口部の一部が写されている。

図２に示すように、容器２の口部には半径方向外側に突出するサポートリング（フランジ）３が形成されている。キャップ１はこのサポートリング３の上方に位置している。キャップ１が容器２の口部に正しくねじ込まれていると、キャップ１の下端とサポートリング３との間には適切な隙間が形成される。これに対し、キャップ１が傾いている場合や、キャップ１が十分に容器２の口部にねじ込まれていない場合には、キャップ１の下端とサポートリング３との間の隙間が大きくなる。そこで、検査処理部７は、キャップ１の下端とサポートリング３との間の隙間の大きさに基づいて、容器２の口部へのキャップ１のねじ込み状態を検査する。

図２から分かるように、シルエット画像には、キャップ１の下端とサポートリング３との間の隙間を表す２つの形状（符号４で表される）が現れる。検査処理部７は、シルエット画像上に現れるこれら２つの隙間４の大きさを、次のようにして測定する。図３は、図２に示すキャップ１の下端とサポートリング３との隙間４を示す拡大図である。検査処理部７は、画像上のキャップ１の下端角部Ｐの位置を特定し、その特定された下端角部Ｐから鉛直方向下方に、サポートリング３に達するまで境界線Ｒを引く。この境界線Ｒよりも内側にある光が通過した領域（斜線で示す）が、隙間４を表す領域である。検査処理部７は、このようにして特定された領域の面積を算出する。例えば、検査処理部７は、特定された領域を占める画素数から面積を算出することができる。このようにして得られた面積の値は、キャップ１とサポートリング３との隙間４の大きさを示す隙間指標値である。

上述したように、１つの画像には２つの隙間４が現れているので、１つの画像につき２つの隙間指標値が得られる。検査処理部７は、３台の撮像機５によって取得された３枚の画像を受け取り、３枚の画像のそれぞれについて２つの隙間指標値を算出し、合計６つの隙間指標値を取得する。さらに、検査処理部７は、これら６つの隙間指標値の合算値を算出し、この得られた合算値に基づいてキャップ１が容器２の口部に正しくねじ込まれているか否かを決定する。より具体的には、検査処理部７は、合算値が第１しきい値以下の場合はキャップ１が容器２の口部に正しくねじ込まれていると判定し、合算値が第１しきい値よりも大きい場合はキャップ１が容器２の口部に正しくねじ込まれていないと判定する。第１しきい値は、キャップ１が容器２の口部に正しくねじ込まれている状態を示す上限値に相当するものであり、予め設定されている。

合算値に代えて、１つの画像当たりの隙間指標値の平均値を用いてもよい。より具体的には、検査処理部７は、得られた合算値を、撮像機５の台数である３で割り算することで平均値を算出し、この平均値が所定の第１しきい値以下の場合はキャップ１が容器２の口部に正しくねじ込まれていると判定し、平均値が第１しきい値よりも大きい場合はキャップ１が容器２の口部に正しくねじ込まれていないと判定する。

以下、上述した平均値に基づいたキャップ１の検査方法の一例について説明する。図４は、隙間指標値の平均値を示すグラフである。図４において、縦軸は隙間指標値の平均値を表し、横軸はキャップ１の周方向の角度（０°〜３６０°）を表している。図４には、４つのキャップ１ａ〜１ｄについてそれぞれ算出された４つ平均値が示されている。なお、図４に示すグラフは、試験の目的でキャップ１および容器２をその軸心まわりに１回転させながら、ある時間間隔でキャップ１および容器２の口部を複数回撮像した結果を表している。図１のキャップ検査装置では、キャップ１および容器２を回転させずにキャップ１および容器２の口部の画像が取得される。

図５は、比較例として、１台の撮像機５によって取得された画像から算出された隙間指標値を示すグラフである。図５に示すグラフは、図６に示すキャップ検査装置によって取得されたものである。図６に示すキャップ検査装置は、一対の撮像機５および照明器１０から構成される。

図４のグラフと図５のグラフとの対比から分かるように、図４に示す隙間指標値（隙間面積）の平均値の変動は、全角度範囲に亘って図５に比べて小さい。これに対して、図５では、隙間指標値は大きく変動している。このため、図５の例では、第１しきい値と隙間指標値との比較結果はキャップ１の角度に依存して変わりうる。例えば、第１しきい値が４０００に設定されている場合、画像が取得されたときの角度によっては、キャップ１ｂのねじ込み状態が良好または不良と判断される。図４に示すグラフでは、第１しきい値が４０００に設置されている場合は、全角度範囲に亘ってキャップ１ｂのねじ込み状態は不良と判断され、キャップ１ｃのねじ込み状態は良好と判断される。

一般に、キャップ１とサポートリング３との隙間の大きさは、図５に示すように、概ね正弦波を描いて変動する。図７はキャップ１とサポートリング３との隙間の大きさを模式化したグラフである。なお、図７に示すグラフは、説明のためのグラフであり、その縦軸の値は隙間の大きさを正確に反映していない。図７において、角度０°、１２０°、２４０°での縦軸の値を合算すると、０となる。同様の理由から、本発明に係るキャップ検査装置は、１２０°の間隔で配列された３台の撮像機５を用いて３枚の画像を取得し、これら画像からキャップ１とサポートリング３との隙間の大きさを正確に決定することができる。すなわち、隙間指標値を合算することによって、キャップ１の周方向に沿って存在する隙間のばらつきが相殺される。したがって、キャップ検査装置は、キャップ１が容器２の口部に正しくねじ込まれているか否かを精度よく判定することができる。

撮像機５の台数は、この実施形態に限定されず、より多くの撮像機５を用いてもよい。奇数台の撮像機５を容器２の周りに等間隔で配置することが好ましい。これは、奇数台の撮像機５を容器２の周囲に等間隔で配置することでキャップ１の異なる箇所での隙間の画像を取得することができるのに対して、偶数台の撮像機５を容器２の周囲に等間隔で配置すると、対称的に配置された２台の撮像機５はキャップ１の実質的に同じ箇所での隙間の画像を取得することになるからである。

キャップ１が容器２の口部に過度にきつくねじ込まれている場合は、キャップ１とサポートリング３との隙間は過度に小さくなる。そこで、検査処理部７は、第２しきい値を用いてキャップ１の過度のねじ込みを判定してもよい。具体的には、検査処理部７は、隙間指標値の平均値が第２しきい値以上である場合には、キャップ１が容器２の口部に正しくねじ込まれていると判定し、隙間指標値の平均値が第２しきい値よりも小さい場合には、キャップ１が容器２の口部に過度にきつくねじ込まれている、すなわちキャップ１が容器２の口部に正しくねじ込まれていないと判定する。第２しきい値は、キャップ１が容器２の口部に正しくねじ込まれている状態を示す下限値に相当するものであり、予め設定されている。

また、検査処理部７は、隙間指標値の平均値の許容される範囲を用いてキャップ１のねじ込み不足およびキャップ１の過度のねじ込みの両方を判定してもよい。具体的には、検査処理部７は、隙間指標値の平均値が許容範囲として予め設定された範囲内にあるときは、キャップ１が容器２の口部に正しくねじ込まれていると判定し、隙間指標値の平均値が上記範囲内にないときは、キャップ１が容器２の口部に正しくねじ込まれていないと判定する。

なお、図４および図５では、隙間指標値の平均値を用いてねじ込み状態を判定する例について説明したが、隙間指標値の合算値をそのまま用いてねじ込み状態を判定してもよい。どちらの場合でも、同様にキャップ１のねじ込み状態の検査の精度を向上させることが可能である。さらに、隙間指標値として、隙間の面積に代えて、キャップ１の下端とサポートリング３との距離を用いてもよい。この場合でも同様の効果が得られる。

本発明に係るキャップ検査装置は、ペットボトル（ＰＥＴボトル）に装着されるねじ込み式のキャップの検査に好適に使用することができる。しかしながら、本発明はペットボトル以外の他の容器に装着されたねじ込み式キャップの検査にも適用可能である。さらに、本発明に係るキャップ検査装置によって取得された画像は、キャップの外形の異常を判断する別の検査装置にも共通して使用することが可能である。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。

１ キャップ
２ 容器
３ サポートリング
４ 隙間
５ 撮像機
７ 検査処理部
９ 搬送コンベヤ
１０ 照明器

Claims (7)

1. 容器の口部へのキャップのねじ込み状態を検査するキャップ検査装置であって、
   前記キャップおよび前記容器の口部の画像を多方向から取得する複数の撮像機と、
   前記複数の撮像機によって取得された複数の画像を処理する検査処理部とを備え、
   前記複数の撮像機は、前記容器の周囲に等間隔に配列された少なくとも３台の撮像機であり、
   前記検査処理部は、
   前記複数の撮像機のそれぞれから画像を受け取り、
   前記画像から、前記キャップと前記容器の口部に形成されたサポートリングとの隙間の大きさを示す複数の隙間指標値を算出し、
   前記複数の隙間指標値の合算値を算出し、
   前記合算値に基づいて、前記キャップが前記容器の口部に正しくねじ込まれているか否かを判定することを特徴とするキャップ検査装置。
2. 前記複数の撮像機は、奇数台の撮像機であることを特徴とする請求項１に記載のキャップ検査装置。
3. 前記隙間指標値は、前記キャップと前記サポートリングとの隙間の面積または前記キャップと前記サポートリングとの距離であることを特徴とする請求項１または２に記載のキャップ検査装置。
4. 前記検査処理部は、前記合算値、または前記合算値を前記複数の撮像機の台数で割り算することで得られる平均値が所定の第１しきい値以下の場合は、前記キャップが前記容器の口部に正しくねじ込まれていると判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のキャップ検査装置。
5. 前記検査処理部は、前記合算値、または前記合算値を前記複数の撮像機の台数で割り算することで得られる平均値が所定の第２しきい値以上の場合は、前記キャップが前記容器の口部に正しくねじ込まれていると判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のキャップ検査装置。
6. 前記検査処理部は、前記合算値、または前記合算値を前記複数の撮像機の台数で割り算することで得られる平均値が所定の範囲内にある場合は、前記キャップが前記容器の口部に正しくねじ込まれていると判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のキャップ検査装置。
7. 前記キャップを多方向から照らす複数の照明器をさらに備え、
   前記複数の照明器は、前記複数の撮像機にそれぞれ対向するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のキャップ検査装置。

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