JP6119269B2

JP6119269B2 - 異物混入検査装置

Info

Publication number: JP6119269B2
Application number: JP2013011719A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　秀; 秀佐藤
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2033-01-25
Also published as: JP2014141281A

Description

本発明は、封入物を封入封緘した封筒に、想定外の異物が混入されていないか検査する技術に関する。

ダイレクトメールなどの封筒の発送を大量に請け負う印刷会社では、封入封緘機により所定の封入物を封筒に封入封緘する際、封入物の過不足を検査している。

封入物の過不足を検査する手法として、特許文献１では、名寄せする封入物に印刷されたコードを読み取り、予め封筒の宛先に関連付けられている封入物であるかを確認することで、封入物の過不足を判定する発明が開示されている。また、特許文献２では、封入物の厚みを計測して封入物の過不足を判定する発明が開示されている。更に、特許文献３では、封入封緘後の封筒の重量を計測して封入物の過不足を判定する発明が開示されている。

しかしながら、封筒に誤って封入される物は封入物に限らず、封入物ではないネジやナットといった想定外の異物も封筒に混入するケースがあるため、想定外の異物が封筒に混入されていないか検査することが必要とされる。

特許文献１の発明では、名寄せする封入物に印刷されたコードから封入物の過不足を判定するため、封筒への異物混入を検査できない。また、異物が封筒に混入すると封筒の重量が増すため、特許文献３のように、封入封緘後の封筒の重量を計測すれば封筒に異物が混入したか検査できるが、製品をハンドリフトで頻繁に運搬する現場では、製品をハンドリフトで運搬する際の振動ノイズによって誤検出が多発するため、重量による検査は現場では好ましくない。更に、異物が封筒に混入すると封筒の厚みが厚くなるため、特許文献２のように、封入封緘後の封筒の厚みを計測すれば封筒に異物が混入したか検査できるが、特許文献２のように、封筒の一部の厚みしか測定しない場合、異物混入の検査精度が非常に悪くなってしまう。

特開２０１１-１６１４２２号公報特開平７−２１５３２１号公報特開２０１１-９６０３０号公報

そこで、本発明は、封入封緘後に封筒の全範囲の厚みを測定し、封筒に想定外の異物が無いか検査する装置を提案する。

上述した課題を解決する第１の発明は、駆動ローラと従動ローラによって封筒の全幅をニップして搬送するニップローラと、前記ニップローラと対向して平行な平行平面を有し、前記従動ローラの両端を軸支する平行板と、前記平行板に垂設され、前記平行板を支持するダンパーと、前記平行平面の上下方向の変位を計測する変位センサと、前記ニップローラで封筒を搬送した時の前記変位センサの出力波形を所定間隔でサンプリングした検査波形から異物の混入を判定する処理を実行する検査制御部を備え、前記検査制御部は、異物の混入を判定する処理として、異物が混入していない封筒である正常品を前記ニップローラで搬送した時の前記変位センサの出力波形を所定間隔でサンプリングした正常品の出力波形を計測する正常品計測処理と、前記正常品計測処理で計測した前記正常品の出力波形に含まれるサンプリング点毎に所定の閾値をサンプリング点の値に加算した閾値波形を生成して記憶する閾値波形生成処理と、前記検査波形の値と前記閾値波形の値をサンプリング点毎に比較し、前記検査波形の値が前記閾値波形の値よりも大きくなったサンプリング点が一つでもあれば、前記ニップローラで搬送した封筒を不良品と判定する異物混入判定処理を実行することを特徴とする異物混入検査装置である。
第１の発明によれば、封筒の全幅をニップして搬送するニップローラの従動ローラの上下位置は、平行板を支持するダンパーの機能によって、ニップローラにより搬送する封筒の厚みに応じて上下方向に移動し、従動ローラを軸支している平行板も、封筒の厚みに応じて上下方向に移動する。よって、ニップローラにより封筒を搬送した際に、平行板の変位を変位センサで計測すれば、ニップローラにより搬送する封筒の全範囲の厚みを利用して封筒に想定外の異物が無いか検査できるようになる。加えて、第２の発明によれば、閾値だけ嵩上げした閾値波形を用いて異物の混入を判定し、振動ノイズによる誤判定をより低減できる。

更に、第２の発明は、第１の発明に記載した異物混入検査装置において、厚みが封筒毎に異なる品目の場合であっても異物の混入を判定できるようにした発明で、前記検査制御部は、封入物が封筒毎に異なる品目の場合、前記正常品計測処理において、厚みが最小の正常品の出力波形である最小出力波形と、厚みが最大の正常品の出力波形である最大出力波形を計測し、前記閾値波形生成処理において、前記最小出力波形と前記最大出力波形の平均値を求め、前記最小出力波形および前記最大出力波形の平均値の間を埋める出力波形の平均値を複数決定し、決定した平均値毎の出力波形を補間により生成した後、前記最小出力波形、前記最大出力波形および補間により生成した出力波形それぞれの前記閾値波形を生成し、前記異物混入判定処理において、前記検査波形の平均値を算出した後、前記検査波形の平均値に平均値が最も近い出力波形の前記閾値波形を選択して利用することを特徴とする。
第２の発明によれば、封筒の厚みに適した閾値波形が利用されるため、厚みが封筒毎に異なる品目の場合であっても異物の混入を判定できるようになる。

本発明によれば、封入封緘後に封筒の全範囲の厚みを測定し、封筒に想定外の異物が無いか検査することができる。

本実施形態にかかる異物混入検査装置の斜視図。本実施形態にかかる異物混入検査装置の側面図。変位センサの出力波形を説明する図。異物混入検査装置の検査制御部の動作を説明する図。封入物が封筒毎に異なる品目における正常品計測処理を説明する図。封入物が封筒毎に異なる品目における閾値波形生成処理を説明する図。封入物が封筒毎に異なる品目における閾値波形を説明する図。封入物が封筒毎に異なる品目における異物混入判定処理を説明する図。

ここから、本発明の好適な実施形態を記載する。なお、以下の記載は本発明の範囲を束縛するものでなく、理解を助けるために記述するものである。

図１は、本実施形態にかかる異物混入検査装置１の斜視図で、図２は、本実施形態にかかる異物混入検査装置１の側面図である。

図１に図示したように、本実施形態にかかる異物混入検査装置１は、駆動ローラ１０ｂと従動ローラ１０ａによって封筒２の全幅をニップして搬送するニップローラ１０と、ニップローラ１０と対向して平行な平行平面１１ａを有し、従動ローラ１０ａの両端を軸支部材１１ｂにより軸支する平行板１１と、平行板１１に垂設され、平行板１１を支持するダンパー１２と、平行平面１１ａの上下方向の変位を計測する変位センサ１３と、封入封緘後の封筒２をニップローラ１０で搬送した時の変位センサ１３の出力波形である検査波形を用いて異物２ａの混入を判定する検査制御部１４を備え、検査制御部１４には、変位センサ１３の出力に加え、封筒２の搬送が開始されることを示すトリガが入力される。

本実施形態にかかる異物混入検査装置１は、封筒２の全範囲の厚みを測定し、封筒２に想定外の異物２ａが無いか検査できるように発案された装置で、封筒２の全範囲の厚みを測定するための要素は、ニップローラ１０、平行板１１、ダンパー１２および変位センサ１３になる。

図２に図示したように、本実施形態の異物混入検査装置１では、ニップローラ１０により封筒２の全幅をニップして搬送できるように、駆動ローラ１０ｂと従動ローラ１０ａのローラ長を封筒２の全幅よりも長くしている。

また、駆動ローラ１０ｂの両軸を、異物混入検査装置１を設置した機械（例えば、封入封緘機）の機械フレーム３ａによって軸支し、従動ローラ１０ａの両軸を、ダンパー１２によって支持される平行板１１の軸支部材１１ｂによって軸支している。なお、本実施形態の異物混入検査装置１では、駆動ローラ１０ｂの片端は回転機構３ｂ（例えば、モータ）に接続し、従動ローラ１０ａの両軸を軸支する平行板１１に垂設されたダンパー１２は支持部材１２ａによって機械フレーム３ａで支持されている。

このように構成することで、封筒２の全幅をニップして搬送するニップローラ１０の駆動ローラ１０ｂの上下位置は固定で、従動ローラ１０ａの上下位置は、平行板１１を支持するダンパー１２の機能によって可動になり、従動ローラ１０ａは、ニップローラ１０によって搬送する封筒２の厚みに応じて上下方向に移動することになる。

従動ローラ１０ａは、ニップローラ１０によって搬送する封筒２の厚みに応じて上下方向に移動するため、ニップローラ１０によって封筒２を搬送した際に、封筒２を搬送していないときからの従動ローラ１０ａの変位を時系列で計測すれば、ニップローラ１０によって搬送する封筒２の全範囲の厚みを計測することができるが、従動ローラ１０ａの断面は円形状になっているため変位の計測誤差が生じ易い。

そこで、本実施形態では、ニップローラ１０と対向して平行な平行平面１１ａを有し、従動ローラ１０ａの両端を軸支する平行板１１を設け、従動ローラ１０ａではなく、従動ローラ１０ａの動きに追従する平行板１１の平行平面１１ａを変位の計測対象としている。

図１および図２で図示したように、従動ローラ１０ａの動きに追従する平行板１１の平行平面１１ａの上側に、平行板１１の平行平面１１ａの変位を計測する変位センサ１３を設置している。変位センサ１３の出力は、ニップローラ１０で封筒２を搬送していないときの平行平面１１ａの位置が「０」になるように調整され、ニップローラ１０で封筒２を搬送しているときの出力が封筒２の厚みとなる。なお、変位センサ１３は、接触式または非接触式のセンサのいずれでもよく、変位を計測する計測スポットの位置は平行平面１１ａ内であれば任意でよいが、本実施形態では、計測スポットを平行板１１の中心に設定している。

図３は、変位センサ１３の出力波形を説明する図である。なお、封筒２の先頭および末尾は封筒２のみの厚みになるため、本実施形態では、異物混入検査装置１は、規定値以上の厚みを取り扱うようにしている。

図３（ａ）は、異物２ａが混入していない封筒２である正常品の出力波形を説明する図である。図３（ａ）に図示したように、正常品には、異物２ａが混入していないため、正常品の出力波形は概略平らである。

図３（ｂ）は、異物２ａが混入した封筒２である不良品の出力波形を説明する図である。図３（ｂ）に図示したように、不良品をニップローラ１０で搬送すると、異物２ａが混入している箇所では、異物２ａの厚みΔｄに応じて従動ローラ１０ａが上側に移動するため、不良品の出力波形は、異物２ａが混入している箇所が山型に膨らむ。

このように、封筒２に異物２ａが混入した場合、異物２ａが混入した箇所の厚みが厚くなるため、封入封緘した封筒２の全幅の厚みを計測すれば、封筒２に異物２ａが混入したか否か精度よく検査できる。

本実施形態の異物混入検査装置１において、変位センサ１３の出力波形に基づき異物２ａの混入を判定する要素は検査制御部１４になり、検査制御部１４には、変位センサ１３の出力が入力される。

封筒２への異物混入を検査する検査制御部１４は、パーソナルコンピュータやＰＬＣ（Programmable Logic Controller）で実現され、検査制御部１４には、変位センサ１３の出力に基づき異物混入を判定するためのコンピュータプログラムが実装される。

図４は、異物混入検査装置１の検査制御部１４の動作を説明する図である。封筒２への異物混入検査を行う際、まず、異物混入検査装置１のニップローラ１０で正常品を搬送し、異物混入検査装置１の検査制御部１４は、正常品における変位センサ１３の出力波形を計測する正常品計測処理（Ｓ１）を実施する。なお、異物混入検査装置１の検査制御部１４は、変位センサ１３の出力波形を、変位センサ１３の出力を所定間隔でサンプリングした離散データとして取り扱い、ここでは、サンプリング数を１０点としている。

次に、異物混入検査装置１の検査制御部１４は、正常品の出力波形に含まれる各サンプリング点の値に所定の閾値（ここでは、０.５ｍｍ）を加算することで、異物混入の判定に用いる閾値波形を生成し記憶する閾値波形生成処理（Ｓ２）を実施する。

次に、異物混入検査装置１の検査制御部１４は、異物混入検査を行う品目の封筒２毎に実行するループ処理（Ｓ３）を行う。このループ処理（Ｓ３）において、異物混入検査装置１の検査制御部１４は、封筒２の搬送が開始されることを示すトリガが入力されると（Ｓ４）、変位センサ１３の出力波形を所定間隔でサンプリングした検査波形を計測する（Ｓ５）。

封筒２の搬送が開始されることを示すトリガは、ニップローラ１０に搬送される封筒２を検出するセンサや、異物混入検査装置１が設置された機械のエンコーダを利用して発生することができる。

異物混入検査装置１の検査制御部１４は、検査波形を計測すると、計測した検査波形と閾値波形を時系列で比較することで、封筒２への異物混入を判定する異物混入判定処理（Ｓ６）を実行する。具体的に、異物混入検査装置１の検査制御部１４は、サンプリング点毎に検査波形の値と閾値波形の値を比較し、検査波形の値が閾値波形の値よりも大きくなったサンプリング点が一つでもあれば、封筒２を不良品と判定し、該サンプリング点が一つもなければ、封筒２を良品と判定する。

そして、異物混入検査を行う品目の封筒２全てについてループ処理（Ｓ３）を実行すると、この手順は終了する。

異物混入検査を行う品目は、封筒２に封入する封入物が封筒２毎に同一の品目と、封入物が封筒２毎に異なる品目があるため、正常品計測処理（Ｓ１）、閾値波形生成処理（Ｓ２）および異物混入判定処理（Ｓ６）の内容は、異物混入検査を行う品目で異なることになる。

封筒２に封入する封入物が封筒２毎に同一の品目の場合、封筒２毎に厚みは同一になるため、正常品計測処理（Ｓ１）で計測する正常品の出力波形は一つで済み、閾値波形生成処理（Ｓ２）では、異物混入検査装置１の検査制御部１４は一つの閾値波形を生成し記憶する。また、異物混入判定処理（Ｓ６）では、封筒２にかかわらず、同一の閾値波形を利用して、異物混入の判定が実施される。

これに対し、封入物が封筒２毎に異なる品目の場合、封筒２毎に封筒２の厚みが変わるため、正常品形計測処理（Ｓ１）と、閾値波形生成処理（Ｓ２）と、異物混入判定処理（Ｓ６）の内容は、封入物が封筒２毎に同一の品目とは異なる。

図５は、封入物が封筒２毎に異なる品目における正常品計測処理（Ｓ１）を説明する図である。封入物が封筒２毎に異なる品目の場合、厚みが最小の正常品がニップローラ１０で搬送されて、異物混入検査装置１の検査制御部１４は、厚みが最小の正常品の出力波形を最小出力波形として計測し（Ｓ１０）、更に、厚みが最大の正常品がニップローラ１０で搬送されて、異物混入検査装置１の検査制御部１４は、厚みが最大の正常品の出力波形を最大出力波形として計測して（Ｓ１１）、図５の手順は終了する。

図６は、封入物が封筒２毎に異なる品目における閾値波形生成処理（Ｓ２）を説明する図である。封入物が封筒２毎に異なる品目の場合、異物混入検査装置１の検査制御部１４は、まず、最小出力波形の平均値と、最大出力波形の平均値をそれぞれ算出する（Ｓ２０）。

次に、異物混入検査装置１の検査制御部１４は、最小出力波形と最大出力波形の間を埋める出力波形の平均値を複数決定する（Ｓ２１）。該平均値を決定するアルゴリズムは任意であるが、ここでは、最小出力波形と最大出力波形の平均値の区間を定められた数に分割し（ここでは、５分割）し、最小出力波形の平均値と最大出力波形の平均値を除く平均値を、最小出力波形と最大出力波形の間を埋める出力波形の平均値として決定している。

次に、異物混入検査装置１の検査制御部１４は、正常品計測処理（Ｓ１）で得た出力波形を利用して、最小出力波形と最大出力波形の間を埋める出力波形の平均値毎に出力波形を補間により生成する（Ｓ２２）。最小出力波形と最大出力波形の間を埋める出力波形の値は、（最小出力波形の平均値、最小出力波形の値）と（最大出力波形の平均値、最大出力波形の値）の２点から線形補間で求めることができる。

次に、異物混入検査装置１の検査制御部１４は、最小出力波形、最大出力波形および補間により生成した出力波形毎に、平均値に対応する出力波形に含まれる各サンプリング点の値に所定の閾値（ここでは、０.５ｍｍ）を加算することで、異物混入の判定に用いる閾値波形を生成し、生成した閾値波形を記憶して（Ｓ２３）、図６の手順を終了する。

なお、封入物が封筒２毎に異なる品目の場合、閾値波形生成処理（Ｓ２）において、封筒２に封入する封入物のパターン毎に出力波形を計測することも考えられるが、数多くの出力波形を計測する作業が面倒になるため、本実施形態では、最小出力波形と最大出力波形の２つを計測し、この間の厚みに関してはこれらの出力波形から求めるようにしている。

図７は、封入物が封筒２毎に異なる品目の閾値波形を説明する図である。図７（ａ）では、最小出力波形、最大出力波形、最小出力波形の平均値および最大出力波形の平均値を図示している。図７（ａ）において、最小出力波形の平均値は０．５ｍｍで、最大出力波形の平均値は２．５ｍｍである。

図７（ｂ）では、補間により生成した出力波形とその平均値を図示している。図７（ｂ）では、最小出力波形の平均値（０．５ｍｍ）と最大出力波形の平均値（２．５ｍｍ）の間を５分割し、分割することで得た新たな平均値（ここでは、平均値が「１．０ｍｍ」、「１．５ｍｍ」および「２．０ｍｍ」）それぞれに対応する出力波形が補間により生成されている。

図７（ｃ）では、閾値波形を図示している。図７（ｃ）で図示した閾値波形は、図７（ｂ）で図示した出力波形の値に所定の閾値（０．５ｍｍ）を加算することで生成している。

図８は、封入物が封筒２毎に異なる品目における異物混入判定処理（Ｓ６）を説明する図である。封入物が封筒２毎に異なる品目の場合、まず、異物混入検査装置１の検査制御部１４は、検査波形に含まれる各サンプリング点の値の平均値を求める（Ｓ３０）。

次に、異物混入検査装置１の検査制御部１４は、算出した平均値に平均値が最も近い閾値波形を選択する（Ｓ３１）。

次に、異物混入検査装置１の検査制御部１４は、サンプリング点毎に検査波形の値と選択した閾値波形の値を比較し、検査波形の値が選択した閾値波形の値よりも大きくなったサンプリング点が一つでもあれば、封筒２を不良品と判定し、該サンプリング点が一つもなければ、封筒２を良品と判定する（Ｓ３２）。

このように、本実施形態の異物混入検査装置１によれば、封筒２の全幅をニップして搬送するニップローラ１０の従動ローラ１０aの上下位置は、平行板１１を支持するダンパー１２の機能によって、ニップローラ１０により搬送する封筒の厚みに応じて上下方向に移動し、従動ローラ１０aを軸支している平行板１１も、封筒２の厚みに応じて上下方向に移動する。よって、ニップローラ１０により封筒２を搬送した際に、平行板１１の変位を変位センサ１３で計測すれば、ニップローラ１０により搬送する封筒２の全範囲の厚みを利用して封筒に想定外の異物が無いか検査できるようになる。また、本実施形態の異物混入検査装置１では、ニップローラ１０によりニップして封筒２を搬送するため、振動ノイズの影響を低減できるが、閾値だけ嵩上げした閾値波形を用いて異物の混入を判定すれば、振動ノイズによる誤判定をより低減できる。更に、本実施形態の異物混入検査装置１によれば、封筒２の厚みに適した閾値波形が利用されるため、厚みが封筒２毎に異なる品目の場合であっても異物の混入を判定できるようになる。

１異物混入検査装置
１０ニップローラ
１０ａ従動ローラ
１０ｂ駆動ローラ
１１平面板
１１ａ平行平面
１１ｂ軸支部材
１２ダンパー
１３変位センサ
１４検査制御部

Claims

駆動ローラと従動ローラによって封筒の全幅をニップして搬送するニップローラと、前記ニップローラと対向して平行な平行平面を有し、前記従動ローラの両端を軸支する平行板と、前記平行板に垂設され、前記平行板を支持するダンパーと、前記平行平面の上下方向の変位を計測する変位センサと、前記ニップローラで封筒を搬送した時の前記変位センサの出力波形を所定間隔でサンプリングした検査波形から異物の混入を判定する処理を実行する検査制御部を備え、
前記検査制御部は、異物の混入を判定する処理として、異物が混入していない封筒である正常品を前記ニップローラで搬送した時の前記変位センサの出力波形を所定間隔でサンプリングした正常品の出力波形を計測する正常品計測処理と、前記正常品計測処理で計測した前記正常品の出力波形に含まれるサンプリング点毎に所定の閾値をサンプリング点の値に加算した閾値波形を生成して記憶する閾値波形生成処理と、前記検査波形の値と前記閾値波形の値をサンプリング点毎に比較し、前記検査波形の値が前記閾値波形の値よりも大きくなったサンプリング点が一つでもあれば、前記ニップローラで搬送した封筒を不良品と判定する異物混入判定処理を実行することを特徴とする異物混入検査装置。
前記検査制御部は、封入物が封筒毎に異なる品目の場合、前記正常品計測処理において、厚みが最小の正常品の出力波形である最小出力波形と、厚みが最大の正常品の出力波形である最大出力波形を計測し、前記閾値波形生成処理において、前記最小出力波形と前記最大出力波形の平均値を求め、前記最小出力波形および前記最大出力波形の平均値の間を埋める平均値を複数決定し、決定した平均値毎の出力波形を補間により生成した後、前記最小出力波形、前記最大出力波形および補間により生成した出力波形それぞれの前記閾値波形を生成し、前記異物混入判定処理において、前記検査波形の平均値を算出した後、前記検査波形の平均値に平均値が最も近い出力波形の前記閾値波形を選択して利用することを特徴とする、請求項１に記載した異物混入検査装置。