JP6439525B2 - 検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、容器の内容量を検査する装置に関する。

飲料や缶詰などの内容量を検査する方法としては、Ｘ線照射による検査が一般的であり、商品を透過したＸ線の強度の変化の差に基づいて内容物の入味量が測定される。特許文献１は、Ｘ線を用いた内容量検査装置の一例を記載している。

特開２００５−４３３２２号公報

特許文献１のようなＸ線を利用した検査装置では、内容物が均一性に乏しいものである場合、例えば内容物が大粒の固体や不均一な液体などである場合、Ｘ線強度の変化が特定できず、内容量を正確に計測することができない。

本発明は、内容物の性質に影響されることなく、内容量を迅速かつ正確に検査することが可能な検査装置を提供することを主な目的とする。

本発明の１つの観点では、検査装置は、トランジスタによりアクティブ駆動される複数の圧力センサを有し、検査対象物との接触領域における圧力を検出するセンサシートと、前記接触領域において検出された圧力に基づいて、前記検査対象物の重量を算出する算出手段と、算出された重量が予め決められた基準を具備するか否かに基づいて、前記検査対象物の良否を判定する判定手段と、を備える。

上記の検査装置は、検査対象物の内容量を検査する。トランジスタによりアクティブ駆動される複数の圧力センサを有するセンサシート上に検査対象物が配置され、センサシートは検査対象物との接触領域における圧力を検出する。接触領域において検出された圧力に基づいて検査対象物の重量が算出される。算出された重量が予め決められた基準を具備する場合に当該検査対象物が良品と判定され、具備しない場合には不良品と判定される。センサシートにより検出される圧力に基づいて検査対象物の重量が測定されるので、内容物の形態、例えば個体、液体、流動体、粉末などを問わず、正しく重量を測定して検査を行うことができる。

上記の検査装置の一態様では、前記センサシートは、複数の検査対象物との接触領域における圧力を同時に検出する。これにより、複数の検査対象物が同時にセンサシート上に配置された状態で、個々の検査対象物の検査を行うことができる。

上記の検査装置の他の一態様では、前記判定手段は、さらに前記接触領域の形状に基づいて前記検査対象物の良否を判定する。この態様では、重量による判定に加えて、検査対象物の接触領域の形状に基づいて良否の判定が行われる。これにより、内容量が基準を具備しているものの、容器が変形したり破損したりしているため不良品とすべき検査対象物を検出して排除することができる。好適な例では、前記形状は前記接触領域の輪郭形状とする。

好適な例では、前記センサシートは、前記トランジスタ及び前記圧力センサを含む圧力センサ層と、前記圧力センサ層を挟む一対の保護層と、を備える。

実施形態に係る検査装置を模式的に示す図である。 検査装置の機能構成を示すブロック図である。 センサシートの層構成を示す図である。 検査対象物の接触領域の例を示す。 検査結果の例を示す。 検査処理のフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。

（構成）
図１は、実施形態に係る検査装置を模式的に示す。検査装置１は、検査対象物の重量に基づいて当該検査対象物の良否を判定する装置であり、例えば製品の製造ラインにおける検査工程に使用される。

図示のように、検査装置１は、センサシート２０と、センサシート２０に接続された端末装置３０とを備える。なお、図１においては説明の便宜上、センサシート２０と端末装置３０とをケーブルで接続しているが、無線通信により両者間でデータを送受信してもよい。

センサシート２０は、平坦なシートであり、図示しないベルトコンベアなどの上に設置され、矢印５０の方向に移動する。センサシート２０上には、複数の検査対象物Ａが配置される。なお、センサシート２０はベルトコンベア上の平坦な箇所に配置されるため、センサシート２０自体が移動しても検査対象物Ａはセンサシート２０上で移動することはなく、同じ位置にとどまる。

センサシート２０は、矩形のシートであり、ＴＦＴを利用した圧力センサが縦横に配置されている。センサシート２０には、図示のようにＸ／Ｙ座標が規定され、検査対象物Ａのセンサシート２０上の位置はこのＸ／Ｙ座標により示される。

検査対象物Ａは、ある製品であり、その容器内には内容物が封入されている。本例では、検査対象物Ａの容器は円筒形状の缶であるものとする。製品の製造上、内容物の量には一定の基準がある。即ち、容器内には、予め決められた一定量（以下、これを「基準量」と呼ぶ。）の内容物が封入されなければならない。

図２は、検査装置１の機能構成を示す。検査装置１は、センサシート２０と端末装置３０とを備える。端末装置３０は、例えばＰＣなどのコンピュータ装置であり、表示部３１と、制御部３２と、記憶部３３とを備える。表示部３１は例えば液晶ディスプレイなどの表示装置である。制御部３２は、ＣＰＵなどのコンピュータにより実現される。記憶部３３は、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置により構成され、検査対象物Ａである製品の基準量を予め記憶している。なお、上記の構成において、制御部３２は本発明の算出手段及び判定手段の一例であり、記憶部３３は記憶手段の一例である。

図３は、センサシート２０の層構成を示す。センサシート２０は、図中の上側から、保護層２１、圧力センサ層２２、保護層２３を備える。センサシート２０は、図示しないベルトコンベア上に配置され、保護層２３はベルトコンベアの上面と接する。

圧力センサ層２２は、複数の圧力センサをセンサシート２０の全面に配置し、それらをＯＴＦＴ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）によりアクティブ駆動するものである。ＯＴＦＴを用いたアクティブ駆動とすることにより、センサシート２０の全面に渡って多数のセンサを配置することができるとともに、多数のセンサを高速で駆動することにより高速センシングが可能となる。

保護層２１は、センサシート２０の表面を保護するための層であり、ガラス、アクリルなどにより形成される。保護層２３は、センサシート２０の裏面を保護するための層であり、保護層２１と同様にガラス、アクリルなどにより形成される。

センサシート２０上に検査対象物Ａが配置された状態で、センサシート２０はセンサシート２０上の各点の圧力を検出し、その圧力分布を示すデータ（以下、「圧力分布データ」と呼ぶ。）を端末装置３０へ送信する。端末装置３０の制御部３２は、センサシート２０から受け取った圧力分布データに基づいて、検査対象物Ａのセンサシート２０上における位置（即ち、Ｘ／Ｙ座標）、及び、検査対象物Ａがセンサシート２０に接触している領域（以下、「接触領域」と呼ぶ。）を検出する。なお、接触領域は、検査対象物Ａの容器の底面形状となり、図１の例では円筒形状の容器の底面形状である円となる。

（検査方法）
次に、検査装置１による検査方法について説明する。検査装置１は、重量と形状に基づいて検査対象物Ａの良否を判定する。即ち、重量が基準量の範囲内であり、かつ、容器の形状が正しい検査対象物Ａが良品と判定される。なお、容器の形状が正しくない場合とは、実際にはその製造ラインに流すべき製品とは異なる製品が混入している場合、又は、容器が変形、破損している場合などである。

検査装置１の制御部３２は、センサシート２０から出力された圧力分布データに基づいて、各検査対象物Ａの接触領域を検出する。具体的には、センサシート２０の面上で、検出された圧力が一定値以上である領域は、センサシート２０上に検査対象物Ａが乗っている領域であると判定される。

次に、制御部３２は、検査対象物Ａの重量を判定する。具体的には、制御部３２は、１つの検査対象物Ａについて検出された接触領域内に属する全ての点（１つの点の面積を１ｃｍ^２とする）における圧力値の総和を算出し、以下の式により検査対象物の重量を算出する。

体重［ｋｇ］＝圧力値の総和［Ｎ=ｋｇ・ｍ/ｓ^２］／９．８［ｍ/ｓ^２］ （１）
こうして、制御部３２は、センサシート２０上にある検査対象物Ａの重量を算出する。そして、制御部３２は、算出した検査対象物Ａの重量を、予め記憶部３３に記憶されている基準量と比較し、範囲外であれば不良品と判定する。

次に、制御部３２は、検査対象物Ａの形状を判定する。記憶部３３には、正しい検査対象物Ａをセンサシート２０上に置いたときに得られる接触領域の輪郭形状及び面積が、基準輪郭形状及び基準面積として予め記憶されている。制御部３２は、１つの検査対象物Ａに対応する接触領域の輪郭形状及び面積を、基準輪郭形状及び基準面積とそれぞれ比較する。そして、制御部３２は、接触領域の輪郭形状及び面積が、それぞれ基準輪郭形状及び基準面積と合致しない場合にその検査対象物Ａを不良品と判定する。

こうして、制御部３２は、重量と形状の両方が正しい検査対象物Ａを良品と判定する。なお、形状の判定においては、接触領域の輪郭形状のみを用いて形状を判定しても良い。

次に、検査の具体例について説明する。図４は、センサシート２０の圧力分布に基づいて検出された接触領域を模式的に示す平面図である。本例では、センサシート２０上に９個の検査対象物Ａ１〜Ａ９が配置されており、それらに対応する９個の接触領域が検出されている。センサシート２０上における検査対象物Ａの位置は、センサシート２０のＸ／Ｙ座標により示される。図示のように、この例では各検査対象物Ａの位置は、その検査対象物Ａの接触領域の中心点の座標により示されている。検査対象物Ａの位置座標は、各検査対象物Ａの識別情報として使用することができる。

いま、図４の例において、検査対象物Ａ２は他の製造ラインの製品が混入したものであり、容器の形状が正しくなく、それゆえ重量も基準量の範囲外であるとする。検査対象物Ａ６は容器の形状は正しいが、内容量が不足しており、重量が基準量の範囲外であるとする。また、検査対象物Ａ８は、重量は基準量の範囲内であるが、容器がつぶれて変形しており、形状が正しくないものとする。以上３つの検査対象物Ａは図４において斜線で示されている。なお、これら以外の検査対象物は重量、形状とも正しいものとする。

この場合、制御部３２は、各検査対象物Ａ１〜Ａ９の位置座標を識別情報として使用し、重量の判定結果、形状の判定結果及び最終的な良否を判定して記憶部３３に記憶する。記憶部３３に記憶される判定結果の例を図５に示す。

座標（ｘ２、ｙ２）で特定される検査対象物Ａ２は、重量と形状の両方がＮＧであり、不良品と判断されている。座標（ｘ６、ｙ６）で特定される検査対象物Ａ６は、重量がＮＧであるため不良品と判断されている。また、座標（ｘ８、ｙ８）で特定される検査対象物Ａ８は、形状がＮＧであるため不良品とされている。これら以外の検査対象物は良品と判断されている。

なお、こうして不良品と判定された検査対象物は、製造ラインから排除される。具体的には、人間の手で排除してもよいし、センサシート２０上の位置座標に基づいて、ロボットアームなどにより排除してもよい。

（検査処理）
図６は本実施形態の検査処理のフローチャートである。この処理は、端末装置３０の制御部３２がセンサシート２０を制御することにより実施される。

まず、制御部３２は、まずセンサシート２０の圧力分布データを取得し（ステップＳ１０）、取得した圧力分布データから、センサシート２０上にある複数の検査対象物Ａの接触領域を抽出する（ステップＳ１１）。

次に、制御部３２は、複数の検査対象物の接触領域から１つの検査対象物の接触領域を選択し（ステップＳ１２）、接触領域の圧力値に基づいて、その検査対象物Ａの重量を算出し、基準量の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。重量が基準量の範囲外である場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、制御部３２はその検査対象物Ａを不良品と判定し（ステップＳ１６）、ステップＳ１７へ進む。

一方、重量が基準量の範囲内である場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、制御部３２は、接触領域の形状が基準の形状に合致しているか否かを判定する（ステップＳ１４）。形状が基準の形状に合致していない場合（ステップＳ１４；Ｎｏ）、制御部３２はその検査対象物Ａを不良品と判定し（ステップＳ１６）、ステップＳ１７へ進む。

一方、形状が基準の形状に合致している場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、制御部３２はその検査対象物Ａを良品と判定し（ステップＳ１５）、ステップＳ１１で抽出された全ての検査対象物Ａについて検査が終わったか否かを判定する（ステップＳ１７）。全ての検査対象物Ａについて検査が終わっていない場合（ステップＳ１７；Ｎｏ）、処理はステップＳ１２へ戻り、別の検査対象物ＡについてステップＳ１２〜Ｓ１５を繰り返す。一方、全ての検査対象物Ａについて処理が終わった場合（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、処理は終了する。

以上のように、本実施形態では、トランジスタを用いた圧力センサを有するセンサシート２０から得られた圧力分布に基づいて検査対象物の重量を測定して検査するので、内容物の性質を問わない。即ち、内容物が液体、固体、流動体、粉末など、どのような物体であっても重量を正しく測定して良否を判定することができる。また、圧力分布に基づいて同時に検査対象物の形状をチェックすることができるので、内容量は正しいが容器自体が変形、破損しているような検査対象物を検出することができる。

また、重量測定のために検査対象物を計測位置に配置するなどの位置合わせ作業を必要とせず、複数の検査対象物が製造ラインなどを流れていく間にそれらを同時に測定、検査することができるので、生産速度を低下させることなく検査を行うことが可能となる。

［変形例］
上記の実施形態では、重量の検査と形状の検査とを行っているが、重量の検査判定のみを行い、その結果に基づいて検査対象物Ａの良否を判定することとしてもよい。

上記の実施形態では、検査対象物Ａとして円筒形状の容器を挙げているが、本発明の適用はこれには限られない。例えば、立方体、直方体、円錐、角錐などの様々な形状の容器を有する検査対象物に本発明を適用することができる。

なお、検査対象物Ａの容器が立方体である場合、その立方体の１つの面に対応する基準形状（基準輪郭形状及び／又は基準面積）を用いて形状の判定を行えばよい。また、検査対象物Ａの容器が直方体である場合には、その直方体を構成する３種類の面に対応する３種類の基準形状を用いて形状の判定を行えばよい。即ち、検出された接触領域の形状が３種類の面の基準形状のいずれか１種類に合致する場合には、形状が正しいと判定すればよい。これにより、製造ラインを移動する間に直方体の容器を有する検査対象物Ａが倒れたりころがったりして接地面が変わった場合でも、正しく形状を判定することができる。

１ 検査装置
２０ センサシート
２１、２３ 保護層
２２ 圧力センサ層
３０ 端末装置
３１ 表示部
３２ 制御部
３３ 記憶部

Claims (4)

1. トランジスタによりアクティブ駆動される複数の圧力センサを有し、検査対象物との接触領域における圧力を検出するセンサシートと、
   前記接触領域において検出された圧力に基づいて、前記検査対象物の重量を算出する算出手段と、
   算出された重量が予め決められた基準を具備するか否かに基づいて、前記検査対象物の良否を判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする検査装置。
2. 前記センサシートは、複数の検査対象物との接触領域における圧力を同時に検出することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記判定手段は、さらに前記接触領域の形状に基づいて前記検査対象物の良否を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
4. 前記センサシートは、前記トランジスタ及び前記圧力センサを含む圧力センサ層と、前記圧力センサ層を挟む一対の保護層と、を備え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検査装置。