JP5895575B2 - 軟質製袋品の品質検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、光透過性の軟質製袋品の品質検査装置に関する。

軟質製袋品は、合成樹脂フィルムの印刷、ラミネーション、スリット、製袋の各工程を経て生産される。食品、医薬品を直接封入する軟包装材として使用する軟質製袋品については、特に安全性・衛生性が重視されており、各工程において衛生管理が十分配慮されるとともに各工程ごとに欠陥検査が行われている。製袋工程は、最終の生産工程であると同時に最終の検査工程でもある。検査対象には、(1)製袋外面の汚れ、印刷不良、キズなど、(2)製袋内面の異物、汚れなど、(3)製袋加工時のズレ、破れ、ラミネートシール不良など、すべてについて最終の確認検査がなされる。

製袋工程においてはラミネーション時の熱板圧着等により材料が伸縮するため、軟質製袋品には反りがあり、しかも近年の多品種少量生産においては様々な製品形状に対応する必要がある。しかし、このような反りや種々の形状があると、検査のための搬送する際の姿勢が安定せず、大きく動いてズレやバタツキが大きくなる。押さえ部材で製袋品の一部を上から押さえ付けながら搬送すれば、ズレやバタツキを防止することもできるが、製品形状に応じて異なる押さえ部材を用意する必要があり、押さえ部材が邪魔になって全面検査もできない。

また、軟質製袋品にはポリエチレン等の透明ないし半透明フィルム製のものがあり、このような光透過性の製品については、例えば背面側から透過照明光を当ててそのシルエット画像から表裏両面及び袋内面の欠陥を効率よく検査する方法も考えられるが、軟質製袋品が大きくズレたりバタついたり押さえ部材があると、そのような効率的な手法も適用できない。また、搬送コンベアの間の隙間で検査する装置も提案されているが（特許文献１参照）、同じくズレやバタつきが生じる虞があるとともに、軟質製袋品の種類によっては当該隙間で大きく撓んで変形してしまい、正確な検査が期待できない。近年、印刷、ラミネーション、及びスリットの各検査の品質検査について自動検査装置の導入が進んでいるが、製袋後の個々の軟質製袋品の検査については上記のような種々の問題があるため、人による目視での検査に頼っているのが現状である。

特開２００４−２４５６９５号公報

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、特に透明ないし半透明の光透過性の軟質製袋品について、高効率で且つ高精度に欠陥の有無を検査できる自動検査装置を提供する点にある。

本発明者は、かかる現況に鑑み鋭意検討した結果、光透過性の軟質製袋品を吸引孔付きベルトにより吸着搬送することで、搬送の際に軟質製袋品が大きくズレたりバタついたりすることなく安定した姿勢を維持できることに着目し、且つ吸引孔付きベルトの影の映り込みによる問題点を回避する工夫を更に施すことで、背面から透過照明光を当てて軟質製袋品の表裏両面及び袋内面の欠陥をカメラで効率良く検査することも可能になることを見い出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、吸引孔付きベルトにより吸着搬送される光透過性の軟質製袋品の被検査部を、前記吸引孔付きベルトと反対側の表面側から撮像する撮像手段と、前記吸引孔付きベルトの裏面側から前記被検査部を照明し、上記撮像手段において透過光となる透過照明光を出射する透過用照明光源と、同じく前記吸引孔付きベルトの裏面側から前記被検査部に対面するベルト領域を照明し、上記撮像手段において吸引孔付きベルトによる散乱光となる散光用照明光を出射する散光用照明光源と、上記撮像手段からの出力をもとに上記被検査部の欠陥の有無を判定する判定手段とを備えた軟質製袋品の品質検査装置を構成した。

ここで、前記散光用照明光源を、前記撮像手段と透過用照明光源とを結ぶ軸に対して搬送方向上流側の位置及び搬送方向下流側の位置にそれぞれ設けたものが好ましい。

また、前記表面側から前記被検査部を照明し、上記撮像手段において反射光となる反射照明光を出射する反射用照明光源を設けたものが好ましい。

さらに、前記判定手段が、前記撮像手段の出力から得られる多階調画像データの濃度レベルを基準濃度レベルと比較して欠陥の有無を判定するものが好ましい。

本発明によれば、光透過性の軟質製袋品を吸引孔付きベルトにより吸着搬送することで、高速で搬送した際にも軟質製袋品が大きくズレたりバタついたりすることなく安定した姿勢を維持するとともに、吸引孔付きベルトで散乱される散光用照明光の光源を吸引孔付きベルト裏面側に設けることで、透過用照明光により形成される吸引孔付きベルトの影を薄くないしは無くし、吸引孔付きベルトの影の部分に隠れてしまう欠陥を浮かび上がらせ、且つ吸引孔付きベルトの影を欠陥であると誤認してしまうことも回避することができ、これにより軟質製袋品の表裏両面及び袋内面の欠陥を高効率且つ高精度に検査することが可能となった。

また、散光用照明光源を、前記撮像手段と透過用照明光源とを結ぶ軸に対して搬送方向上流側の位置及び搬送方向下流側の位置にそれぞれ設けたので、被検査部の全域において吸引孔付きベルトの影を濃淡のムラが生じることなく均一に薄くないし無くすることができ、より高精度に検査できる。

また、表面側から被検査部を照明し、上記撮像手段において反射光となる反射照明光を出射する反射用照明光源を設けたので、表側のカラー印刷の欠陥の有無などもより精度よく行うことができる。

また、判定手段が、前記撮像手段の出力から得られる多階調画像データの濃度レベルを基準濃度レベルと比較して判定するので、高い精度で欠陥の有無を判定できる。

本発明の実施形態にかかる品質検査装置の全体構成を示す概略図。 同じく品質検査装置の判定手段の構成を示すブロック図。 （ａ）は実施例の写真、（ｂ）は比較例の写真。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

本発明の品質検査装置１は、図１に示すように、吸引孔付きベルト６０により吸着搬送される透明又は半透明の光透過性を有する軟質製袋品２の被検査部２０を、吸引孔付きベルトと反対側の表面側から撮像する撮像手段３と、吸引孔付きベルトの裏面側から被検査部２０を照明し、撮像手段３において透過光となる透過照明光を出射する透過用照明光源４０と、同じく吸引孔付きベルトの裏面側から被検査部２０に対面するベルト領域を照明し、上記撮像手段３において吸引孔付きベルト６０による散乱光となる散光用照明光を出射する散光用照明光源４１Ａ，４１Ｂと、上記撮像手段３からの出力をもとに上記被検査部２０の欠陥の有無を判定する判定手段５とを備えている。

検査される軟質製袋品２は、印刷された軟質シートを製袋機により熱溶着（ヒートシール）し、任意の寸法で裁断して個々の袋にする製袋工程において、個々の袋に裁断された後の製袋品２であり、図１に示すように吸引手段６１により吸引孔付きベルト６０上に吸着された安定姿勢で搬送され、その搬送途中で本検査装置により欠陥の有無の検査が為される。本例では、製袋工程に続けて品質検査装置１が設けられているが、個々の袋状態になった後であれば製袋工程中に設けてもよい。また、本例では製袋された個々の軟質製袋品を、一旦集積することなく搬送状態のまま連続的に品質検査装置１で検査する形態であるが、本発明はこれに限定されず、一旦集積させた軟質製袋品を改めて品質検査装置１に搬送して検査する形態でもよい。軟質製袋品の素材は、光透過性を有するものであれば特に限定されず、合成樹脂シートや薄紙その他種々の素材からなるものが対象となる。

検査方法は、主に吸引孔付きベルト６０の裏面側に設けた透過用照明光源４０からの透過光に基づき軟質製袋品の内外面のシルエット画像を捉えるとともに、当該透過光により形成される吸引孔付きベルトの影を、同じく裏面側に設けた散光用照明光源４１Ａ，４１Ｂからの散乱光により薄くないしは無くし、吸引孔付きベルト６０の影の部分に隠れてしまう上記軟質製袋品の内外面の画像を浮かび上がらせ、吸引孔付きベルト６０の影を欠陥と誤認してしまうことも回避することで精度良く検査が行われる。本例では更に、表面側に設けた反射用照明光源４２Ａ，４２Ｂからの反射光に基づき表側のカラー印刷の品質などの検査も精度よく行うことを可能としている。

検査しうる欠陥は、製袋外面の汚れ、印刷不良、キズ、製袋内面の異物、汚れ、製袋加工時のズレ、破れ、ラミネートシール不良、切り込み位置ズレ、外形ズレなどが可能である。吸引孔付きベルト６０及び吸引手段６１からなる吸着搬送手段６は、従来から公知の装置を採用することができる。本例の吸着搬送手段６は、ベルト６０下側の透過用照明光源、散光用照明光源を含めた筐体６２内部を吸引手段６１で吸引して負圧を与え、吸引孔付きベルト６０の反対側に軟質製袋品２を吸着搬送するように構成されている。吸引孔付きベルト６０はメッシュベルトやパンチ孔を有するベルトなどを使用することができ、特にメッシュベルトが強度を有し且つ光を散光させやすく影を薄く乃至無くすることが比較的容易である点で好ましく、更には、上記散乱光を発生しやすい白色または乳白色とすることが好ましい。

撮像手段３は、ＣＣＤ撮像素子を搬送方向に直交する横方向に複数並設したラインセンサカメラとし、軟質製袋品の全幅にわたって撮像することができる。カメラの数や配置は被検査部２０を撮像できるものであれば特に限定されず、被検査部２０も軟質製袋品の全幅である必要はなく一部でもよい。またラインセンサカメラ以外にＣＣＤ撮像素子を縦横方向に複数並設したエリアセンサカメラを単又は複数設けたものも好ましい。本例では被検査部２０から入射する光軸が吸引孔付きベルト６０に対して垂直となるように被検査部２０の真上に配置しているが搬送方向にオフセットした位置から傾斜させて配置してもよい。この場合、透過用照明光源４０も当該傾斜した光軸の延長線上に斜めに配置すればよい。

透過用照明光源４０、散光用照明光源４１Ａ，４１Ｂ及び反射用照明光源４２Ａ，４２Ｂは、いずれも被検査部２０をその横方向全幅に亘ってほぼ均一な照度で照明することができるように設けられており、複数個のランプを横方向に列設したものや、横方向に長い直管状のランプを設けたものが好ましい。本例では横方向にＬＥＤランプを複数並設したものであるが、その他の光源でもよい。ＬＥＤランプは吸引手段６１による風で筐体６２内部の温度が変化しても光量の変動が少なく、安定した透過照明光を供給できる点で好ましい。

散光用照明光源４１Ａ，４１Ｂは、前記撮像手段３と透過用照明光源４０を結ぶ軸（撮像手段３の光軸）よりも搬送方向上流側の位置及び搬送方向下流側の位置にそれぞれ設けられ、これにより吸引孔付きベルト６０の影を濃淡のムラが生じることなく全体的に均一に薄く乃至は無くすることができるように構成されている。ただし、散光用照明光源の数や配置は本例になんら限定されない。散光用照明光源４１Ａ，４１Ｂは、蛍光灯、特に部分楕円形状の反射鏡（例えば特願２００３−４２６６４７号に記載の部分楕円形状の反射鏡）を有するランプを使用し、これにより元々散乱された光を吸引孔付きベルト６０に供給し、更にその光を散乱させることで吸引孔付きベルト６０の影をより確実に薄くないし無くする工夫がなされているが、その他の光源でも勿論よい。

透過用照明光源４０、散光用照明光源４１Ａ，４１Ｂの各照明の光量は、軟質製袋品や吸引孔付きベルト６０の種類に応じて適宜調整され、吸引孔付きベルト６０による影が薄くなり、透過光により欠陥を効率良く検知できるように調整したうえで検査される。吸引孔付きベルト６０の影による誤検知を防止するために欠陥判定レベルを濃くする（後述の許容値を高める）と、検知したい欠陥も検知できずに無視されてしまい、欠陥が吸引孔付きベルトの影に隠れてしまう結果となる。本発明では、少なくとも欠陥判定レベルの濃さよりもベルトの影が薄くなるように調整される。

反射用照明光源４２Ａ，４２Ｂは、表面側から被検査部２０を照明し、撮像手段３において反射光となる反射照明光を出射するものであり、本例では横方向にＬＥＤランプを複数並設したものであり、それぞれ撮像手段３で暗視野光となるように配置されている。暗視野光とすれば軟質製袋品２表面の印刷のカラーインク等の色成分を識別しやすいので好ましい。反射用照明光源４２Ａ，４２ＢについてもＬＥＤランプ以外に他の光源でもよい。

判定手段５は、図２に示すように、演算部５１と記憶手段５０を備える制御コンピュータであり、演算部５１はマイクロプロセッサなどのＣＰＵを主体に構成され、入出力部、バスラインを通じて撮像手段３の出力信号が入力される。記憶手段５０はＲＡＭ、ＲＯＭなどの記憶メモリや装置内外のハードディスク等より構成され、演算部５１における各種処理動作の手順を規定するプログラムや処理データが記憶される。判定手段５は、品質検査装置１専用の制御コンピュータとして個別に設けてもよいし、製袋工程を担う製袋機の動作を制御している制御コンピュータの一部として構成してもよい。

演算部５１は機能的に、撮像画像処理部５１ａと、欠陥判定部５１ｂとを少なくとも備えており、これら機能は上記プログラムにより実現される。記憶手段５０は、基準となる画像データを記憶する基準画像データ記憶部５０ａと、撮像手段３で撮像され、判定手段５に入力される撮像画像データを記憶する撮像画像データ記憶部５０ｂと、判定結果記憶部５０ｃとを少なくとも備えている。

基準画像データ記憶部５０ａに記憶される基準画像データは、あらかじめ製袋された数個の軟質製袋品の中から、目視検査で欠陥が無く、合格と判定したものを用意し、これを同じ照明条件、すなわち上記透過用照明光源４０、散光用照明光源４１Ａ，４１Ｂ及び反射用照明光源４２Ａ，４２Ｂの存在する同じ条件下で、且つ吸引孔付きベルト６０の代わりに透明なシート又はプレートを用いて比較的遅いスピードで安定した姿勢を維持したまま搬送して撮像し、これをマスタ画像とした良品基準となる画像データである。その他、ＤＴＰ（Desk Top Publishing）やＣＴＰ（Computer To Plate）で作成された製袋品のデザインデータを、光源の条件や撮像手段の条件で補正し、これを基準画像データとして用いることも好ましい。

撮像画像処理部５１ａは、撮像手段３で取得された撮像画像データを受信して、記憶手段５０の撮像画像データ記憶部５０ｂに記憶する。ここで、受信される撮像画像データはラインセンサカメラからの画像データであるので、撮像画像処理部５１ａはさらにこれを各軟質製袋品２ごとの撮像画像データに合成処理して撮像画像データ記憶部５０ｂに記憶する。

欠陥判定部５１ｂは、撮像画像データ記憶部５０ｂの撮像画像データと、基準画像データ記憶部５０ａに記憶されている基準画像データとを対比し、各種欠陥の有無を判定し、判定結果記憶部５０ｃに記憶する。本例では、撮像画像データと基準画像データはモノクロ又はカラーの同種の多階調画像データであり、欠陥の有無の判定は、撮像画像データの各部の濃度レベルと対応する基準画像データの各部の濃度レベルとをそれぞれ比較対照し、各部について両画像の濃度レベルの差が予め設定した所定の許容値を超えなければ欠陥なしと判定し、許容値を超える部分があれば、当該部分を欠陥箇所と判定し、さらに当該欠陥箇所の形状及び面積を解析して、重欠陥もしくは軽欠陥であるかを判定する。

ここで、撮像画像データにおける製袋品の各部位の重要度に応じて判定レベルを異なるものとすることが好ましい。例えば、重要ではない部位の検査精度は低くし、当該部位に僅かな小さなシミ等があったときでも良品と判定し、重要な部位については、検査精度を高くして僅かなシミ等があったときに欠陥と判定してもよい。具体的には上記許容値を重要度に応じて変動させたり、重欠陥と判定する欠陥の形状、面積を変動させることができる。また、ある部位を検査範囲外として無検査にすることも可能である。

また、判定手法はこれに何ら限定されず、例えば、撮像によって得られた画像信号を微分して被検査部の濃度変化を検出し、この微分波形を二値化処理して得られる信号パターンをあらかじめ作成しておいたマスターパターンと比較対照することにより、被検査部の欠陥の有無を検出するようにしてもよい。また透過光と散乱光のみでの検査の場合などには、受光量を基準値と比較して欠陥の有無を検出するようにすることも可能である。

また、撮像画像データと基準画像データの相対的な縦横方向のズレ及び回転方向のズレを補正することが好ましい。この補正処理は、撮像画像データと基準画像データとの特徴点を単又は複数検出し、一方の画像の特徴点と一致する他方の特徴点を検出し、当該２つの特徴点を一致させるための上下方向（ｘ軸方向）、左右方向（ｙ軸方向）、回転方向（θ方向）の変化量を演算し、撮像画像データ又は基準画像データを当該変化量ずつ移動させる。したがって、双方の位置ずれの誤差を解消し、各部を照らし合わせて濃度レベルの差から欠陥の有無を判定することができる。

判定結果記憶部５０ｃに記憶される各判定結果は、どのように用いることも可能である。例えば、製袋機に不良品排出機構を設け、判定結果に応じて排出するように制御してもよい。また、判定結果、欠陥の種別をディスプレイに表示させるようにしてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

図３（ａ）は、図１に示す本例の品質検査装置１において、透過用照明光源４０と散光用照明光源４１Ａ，４１Ｂを点灯させ、反射用照明光源４２Ａ，４２Ｂは消灯させた状態で撮像した画像であり、図３（ｂ）は、同じく図１に示す本例の品質検査装置１において、透過用照明光源４０のみ点灯させ、散光用照明光源４１Ａ，４１Ｂ、反射用照明光源４２Ａ，４２Ｂを消灯させた状態で撮像した画像である。

図３（ａ），（ｂ）から分かるように、透過用照明光源４０のみ点灯させた図３（ｂ）の比較例の画像では、吸引孔付きベルト（メッシュベルト）の影が濃く、左側の濃い汚れはとりあえず確認できるものの、右側の薄い汚れは認識しにくいことが分かる。これに対し、透過用照明光源４０に加えて散光用照明光源４１Ａ，４１Ｂを点灯させた図３（ａ）の実施例の画像では、吸引孔付きベルト（メッシュベルト）の影が薄くなり、左側の濃い汚れが更に明確に且つ周囲の薄い部分まで認識でき、右側の薄い汚れも容易に認識できることが分かる。

１ 品質検査装置
２ 軟質製袋品
３ 撮像手段
５ 判定手段
６ 吸着搬送手段
２０ 被検査部
４０ 透過用照明光源
４１Ａ，４１Ｂ 散光用照明光源
４２Ａ，４２Ｂ 反射用照明光源
５０ 記憶手段
５０ａ 基準画像データ記憶部
５０ｂ 撮像画像データ記憶部
５０ｃ 判定結果記憶部
５１ 演算部
５１ａ 撮像画像処理部
５１ｂ 欠陥判定部
６０ 吸引孔付きベルト
６１ 吸引手段
６２ 筐体

Claims (4)

1. 吸引孔付きベルトにより吸着搬送される光透過性の軟質製袋品の被検査部を、前記吸引孔付きベルトと反対側の表面側から撮像する撮像手段と、
   前記吸引孔付きベルトの裏面側から前記被検査部を照明し、上記撮像手段において透過光となる透過照明光を出射する透過用照明光源と、
   同じく前記吸引孔付きベルトの裏面側から前記被検査部に対面するベルト領域を照明し、上記撮像手段において吸引孔付きベルトによる散乱光となる散光用照明光を出射する散光用照明光源と、
   上記撮像手段からの出力をもとに上記被検査部の欠陥の有無を判定する判定手段とを備え、
   前記吸引孔付きベルトが、白色又は乳白色のメッシュベルトである、
   軟質製袋品の品質検査装置。
2. 前記散光用照明光源を、前記撮像手段と透過用照明光源とを結ぶ軸に対して搬送方向上流側の位置及び搬送方向下流側の位置にそれぞれ設けた請求項１記載の品質検査装置。
3. 前記表面側から前記被検査部を照明し、上記撮像手段において反射光となる反射照明光を出射する反射用照明光源を設けた請求項１又は２記載の品質検査装置。
4. 前記判定手段が、前記撮像手段の出力から得られる多階調画像データの濃度レベルを基準濃度レベルと比較して欠陥の有無を判定する請求項１〜３の何れか１項に記載の品質検査装置。