JP6619547B2 - 検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、検査装置に関する。

フィルム包装材などの包材内に食品などの内容物を収容して出荷するような物品の搬送ラインにおいては、不具合（例えば、包材のシール部（封止部）への内容物の噛み込み、包材内での内容物の破損、包材内への異物の混入等）が発生した物品の出荷を防止するために、物品の状態を検査する必要がある。

このような物品の状態を検査するための装置として、例えば、特許文献１には、包材のシール部における内容物の噛み込みの有無を、２値化した画像に基づいて判定するＸ線検査装置が開示されている。

特開２０１０−１０７４５６号公報

物品の不具合には、上述した事象の他に、シール部のシール不良がある。シール部は、シールジョーを有する装置によって形成されることがある。この場合、シール部には、シールジョーによって横皺（襞）が形成されるが、横皺の形成と同時に、シール不良である縦皺も形成されることがある。縦皺は、横皺に交差する方向に延びる皺であり、内容物が収容された領域の密封性を低下させるおそれがあると共に、見栄えが良くないため、包材の外観を損なう。そのため、シール部に形成された縦皺を検出することが求められている。しかしながら、シール部において２種類の皺が形成されている場合、光の透過率や輝度値による従来の検査方法では、シールジョーによって意図的に形成された皺と、シール不良である縦皺とを区別することができず、縦皺を検出することができない。そのため、従来では、シール不良の検査は、作業者による目視検査、若しくは、作業者がシール部を触ることによって検査せざるを得なかった。

本発明は、シール部におけるシール不良を検出できる検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係る検査装置は、内容物が包材に包装された物品に光を照射する光照射部と、物品を透過した光に基づいて、物品の透過画像を生成する画像生成部と、画像生成部により生成された透過画像に基づいて、包材のシール部におけるシール不良の有無を判断する判断部と、を備える検査装置であって、判断部は、シール部において、シール部と内容物を収容した領域との境界線方向に交差する方向に延在するエッジを検出し、又は、境界線方向に交差する方向に画像を縮小して当該交差する方向に延在する成分を検出した場合に、シール不良と判断する。

この検査装置では、判断部は、シール部において、シール部と内容物を収容した領域との境界線方向に交差する方向に延在するエッジを検出し、又は、境界線方向に交差する方向に画像を縮小して当該交差する方向に延在する成分を検出した場合に、シール不良と判断する。通常、シールジョーにより形成される横皺は、上記境界線方向に沿って形成されている。そのため、例えばシール部において、横皺と縦皺とが形成されている場合、縦皺のみから、境界線方向に交差する方向に延在するエッジが検出される。また、境界線方向に交差する方向に画像を縮小させると、境界線方向の成分を除去できるため、縦皺のみから、境界線方向に延在する成分が検出される。したがって、検査装置では、境界線方向に交差する方向に延在するエッジ又は成分を検出することで、シール部における縦皺、すなわちシール不良の有無が判断できる。その結果、検査装置では、縦皺などのシール不良を検出できる。また、検査装置では、物品を透過した光に基づく透過画像でシール不良を検査するため、物品の表面だけでなく裏面も検査できる。

一実施形態においては、透過画像の濃淡に基づきエッジを抽出する抽出部を備えていてもよい。これにより、検査装置では、エッジを良好に抽出できるため、シール不良の有無を適切に判断できる。

一実施形態においては、抽出部は、エッジの抽出にフィルタを用いてもよい。これにより、上記境界線方向に交差する方向に延在するエッジを精度良く抽出することができる。フィルタとしては、ソーベルフィルタやラプラシアンフィルタを好適に用いることができる。これらのフィルタを用いることで、処理を迅速に行うことができる。

一実施形態においては、判断部は、透過画像を２値化処理した画像において色の濃い部分を抽出すると共に、抽出後の画像を境界線方向に交差する方向に縮小して、成分を検出してもよい。２値化後の画像を境界線方向に交差する方向に縮小すると、境界線方向の成分を良好に除去できる。したがって、判断部では、画像を縮小することで、境界線方向に交差する方向に延在する成分のみを検出でき、縦皺などのシール不良を判断できる。

一実施形態においては、シール不良は縦皺であってもよい。上記エッジを抽出することにより、シール部に生じた縦皺を検査することができる。

一実施形態においては、包材が着色されていてもよい。このように、着色された包材においては、シール不良を良好に検査することができる。

本発明によれば、シール部におけるシール不良を検出できる。

一実施形態に係る近赤外線検査装置の側面図である。 図１の近赤外線検査装置が設置された搬送ラインの平面図である。 図１の近赤外線検査装置が備えている制御コンピュータの構成を示す制御ブロック図である。 画像生成部により生成された透過画像を示す図である。 エッジ抽出部により抽出されたエッジを含む画像を示す図である。 シール不良の判断を行うための画像を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

（１）全体構成
図１及び図２に示される近赤外線検査装置１は、樹脂フィルムからなる包材、及び当該樹脂フィルム内に収容された内容物を有する物品Ｇを検査する装置である。物品Ｇは、例えば、食品などの搬送ラインにおいて搬送される袋入り菓子などである。本実施形態の包材は、光透過性を有する材料からなり、その材料自体が色彩を有している（着色されている）。なお、包材は、透明な材料、半透明な材料などであってもよいし、印刷等によってパッケージに色彩が施されていてもよい。

近赤外線検査装置（検査装置）１は、光照射部２と、光検出部３と、制御コンピュータ４と、振分機構５と、を備えている。光照射部２は、搬送コンベア１１，１２の下方に配置されている。光検出部３は、搬送コンベア１１，１２の上方に配置されている。光照射部２及び光検出部３は、搬送コンベア１１，１２間に設けられた間隙を介して互いに対向している。

光照射部２は、搬送コンベア１１，１２間の間隙の下方において当該間隙に沿って延在する近赤外線照射器１３を有している。光照射部２は、搬送コンベア１１，１２によって搬送される物品Ｇが搬送コンベア１１，１２間の間隙上を通過する際に、近赤外線照射器１３から物品Ｇに近赤外線を照射する。なお、近赤外線の波長は、７８０ｎｍ〜１４００ｎｍである。

光検出部３は、搬送コンベア１１，１２間の間隙の上方において当該間隙に沿って延在する近赤外線ラインセンサ１４を有している。光検出部３は、搬送コンベア１１，１２によって搬送される物品Ｇが搬送コンベア１１，１２間の間隙上を通過する際に物品Ｇに照射された近赤外線の透過光を近赤外線ラインセンサ１４で検出し、検出信号を出力する。

近赤外線ラインセンサ１４は、物品Ｇを透過した近赤外線を検出する。近赤外線ラインセンサ１４は、搬送コンベア１１，１２による物品Ｇの搬送方向に直交する水平方向に一列に配列された複数の検出素子１４ａ（図３参照）を有している。

光照射部２及び光検出部３は、光照射部２から光検出部３に至る近赤外線の光路が周囲雰囲気に露出した状態で、台座６に立設された支柱７に片持ち支持されている。なお、物品Ｇの検査領域がシールドボックスなどによって覆われる構成としてもよい。

制御コンピュータ４は、支柱７内に収容されており、近赤外線検査装置１の動作制御及び各種の信号処理を行う。支柱７には、制御コンピュータ４の他、ディスプレイなどの表示部及びタッチボタンなどの操作部が設けられている。ただし、制御コンピュータ４、表示部及び操作部は、台座６及び支柱７とは別に用意された制御ボックスなどに設けられていてもよい。

図２に示されるように、振分機構５は、近赤外線検査装置１の下流側に配置されている。振分機構５は、搬送コンベア１１，１２によって近赤外線検査装置１に対して連続的に搬送される物品Ｇを振り分ける。振分機構５は、物品Ｇに不具合が有る場合には、アーム５ａを動作させて、正規のラインコンベア８０から外れた回収箱９０に物品Ｇを送る。

（２）制御コンピュータの構成
制御コンピュータ４は、近赤外線検査装置１における各種動作を制御する部分であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read OnlyMemory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成される。制御コンピュータ４は、光検出部３から出力された検出信号に基づいて、物品Ｇの近赤外線透過像を取得し、当該赤外線透過像における１画素当たりの濃淡値に基づいて、シール部のシール不良、包材における内容物以外の異物の混入の有無、内容物の割れの有無、シール部への内容物の噛み込みの有無、シール部の折れ曲がりの有無などを判断する。本実施形態では、制御コンピュータ４がシール部のシール不良の有無を判断する場合について説明する。以下の説明では、シール部のシール不良として、縦皺６８（図４参照）を一例に説明する。

図３に示されるように、制御コンピュータ４は、近赤外線検査装置１における各種制御処理を実行する概念的な部分として、画像生成部４１と、エッジ抽出部４３と、判断部４５と、を有している。このような概念的な部分は、例えばＲＯＭに格納されているプログラムがＲＡＭ上にロードされてＣＰＵで実行されるソフトウェアとして構成することができる。なお、制御コンピュータ４は、電子回路などによるハードウェアとして構成されてもよい。

（２−１）画像生成部
画像生成部４１は、物品を透過した光に基づいて、物品の透過画像を生成する部分である。具体的には、画像生成部４１は、近赤外線ラインセンサ１４から連続的に送信されてくる検出信号に基づいて、図４に示されるような、物品Ｇを含む透過画像５０を生成する。画像生成部４１は、検出信号に基づく画像の明度が低い場合には、透過画像５０の明るさを調整する。画像生成部４１は、生成した透過画像５０をエッジ抽出部４３及び判断部４５に出力する。

ここで、図４に示されるように、物品Ｇは、内容物６２が包材６０に包装されてなる。包材６０には、互いに対向する位置に一対のシール部６５（横シール部）が形成されていると共に、一対のシール部６５の対向方向に沿ってシール部６４（縦シール部）が形成されている。シール部６５は、シールジョーを有する装置により形成されており、シール部６５には、シールジョーの跡である横皺６６がシール部６５の延在方向に沿って形成されている。図４に示される物品Ｇにおいては、図示左側のシール部６５に、シール不良である縦皺６８が形成されている。縦皺６８は、シール部６５と内容物６２を収容した領域Ｓとの境界線６７に沿った方向（以下、境界線方向）に交差する方向に延在している。

（２−２）エッジ抽出部
エッジ抽出部４３は、透過画像５０の濃淡に基づきエッジを抽出する。エッジ抽出部４３は、画像生成部４１により生成された透過画像５０を２値化処理し、２値化した画像においてエッジ抽出処理を行う。具体的には、エッジ抽出部４３は、シール部６５と内容物６２を収容した領域Ｓとの境界線方向に交差する方向に延在するエッジを抽出する。特定方向のエッジ抽出方法としては、既知の方法を用いることができる。本実施形態では、エッジ抽出部４３は、フィルタを用いて、境界線方向に交差する方向に延在するエッジを抽出する。フィルタとしては、ソーベルフィルタ、ラプラシアンフィルタなどを好適に用いることができる。

図５は、エッジ抽出部４３により抽出されたエッジを含む画像を示す図である。図５に示されるように、エッジ抽出部４３は、上記境界線方向（図５における上下方向）に交差する方向のエッジＥを抽出する。つまり、エッジ抽出部４３は、境界線方向に沿って形成されている横皺６６のエッジは抽出しない。エッジ抽出部４３は、エッジ抽出処理を行った画像５０Ａを判断部４５に出力する。

（２−３）判断部
判断部４５は、包材６０のシール部６５におけるシール不良の有無を判断する。判断部４５は、包材６０において内容物６２が収容された領域Ｓをマスク領域に設定する。詳細には、判断部４５は、物品Ｇに対応する物品領域に重複するマスク作成領域を作成し、マスク作成領域をシール部６５の幅の分だけ縮小させて、内容物６２が収容された領域Ｓをマスク領域として設定する。また、判断部４５は、包材６０の外縁（外枠）、及び、シール部６４とシール部６５とが重なる部分をマスク領域として設定する。

判断部４５は、マスク領域を設定すると、そのマスク領域とエッジ抽出部４３によりエッジ抽出が行われた画像５０Ａとに基づいて、シール部６５におけるシール不良の有無を判断する。具体的には、判断部４５は、マスク領域と画像５０Ａとの論理積を求める。これにより、図６に示されるように、画像５０Ｂにおいて縦皺６８に対応するエッジＥのみが残る。判断部４５は、論理演算の結果、画像５０ＢにおいてエッジＥが存在する場合には、シール部６５にシール不良が有ると判断する。すなわち、判断部４５は、シール部６５と内容物６２を収容した領域Ｓとの境界線方向に交差する方向に延在するエッジＥをシール部６５において検出した場合に、シール不良と判断する。判断部４５は、判断結果を振分機構５に出力する。

振分機構５は、判断部４５から出力された判断結果においてシール部６５にシール不良が有ることを示している場合には、アーム５ａを動作させることで、正規のラインコンベア８０から外れた回収箱９０に、シール不良であると判断された物品Ｇを送る。振分機構５は、判断部４５から出力された判断結果においてシール不良以外の不具合の有ることを示している場合にも同様に、物品Ｇを振り分ける。言い換えれば、振分機構５は、シール部６５のシール不良がなく、内容物６２以外の異物の混入がなく、内容物６２の割れがなく、シール部６５への内容物６２の噛み込みがなく、かつシール部６５の折れ曲がりのない、良品と判定された物品Ｇについては、正規のラインコンベア８０に当該物品Ｇを送る。

以上説明したように、本実施形態の近赤外線検査装置１では、判断部４５は、シール部６５と内容物６２を収容した領域Ｓとの境界線方向に交差する方向に延在するエッジＥをシール部６５において抽出した場合に、シール部６５にシール不良が有ると判断する。通常、シールジョーにより形成される横皺６６は、境界線方向に沿って形成されている。そのため、例えばシール部６５において、横皺６６と縦皺６８とが形成されている場合、縦皺６８のみから、境界線方向に交差する方向に延在するエッジＥが抽出される。したがって、判断部４５では、境界線方向に交差する方向に延在するエッジＥを抽出することで、シール部６５における縦皺６８、すなわちシール不良の有無が判断できる。その結果、近赤外線検査装置１では、縦皺６８などのシール不良を検出できる。また、近赤外線検査装置１では、物品Ｇを透過した光に基づく透過画像５０で検査するため、物品Ｇの表面だけでなく裏面も検査できる。

本実施形態では、エッジ抽出部４３は、エッジＥの検出にフィルタを用いている。これにより、境界線方向に交差する方向に延在するエッジＥを精度良く検出することができる。特に、フィルタとしてソーベルフィルタやラプラシアンフィルタを用いることで、処理の迅速化を図ることができる。

本実施形態では、包材６０が着色されている物品Ｇを検査対象としている。シール部６５に形成される縦皺６８は、包材６０が重なって形成されていることがある。この場合、包材６０が着色されていると、縦皺６８の透過率が他のシール部６５よりも特に低くなる。そのため、縦皺６８のエッジを抽出し易いため、シール不良を良好に検出することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、シール不良として縦皺を一例に説明したが、シール不良は、縦皺に限定されない。境界線方向に交差する方向に延在するエッジがシール部において抽出されれば、その部分をシール不良として検査できる。エッジは、透過画像において、境界線方向に交差する方向に延在する部分が例えば３画素程度含んでいれば抽出することができる。すなわち、透過画像において３画素程度含む部分が境界線方向に交差する方向に延在していれば、シール不良として判断できる。

上記実施形態では、包材６０のシール部６５に横皺６６が形成されている構成を一例に説明したが、シール部６５には横皺が形成されていなくてもよい。

上記実施形態では、検査対象となる物品Ｇとして、シール部６４及びシール部６５を有する包材６０を一例に説明した。包材としては、包材の外枠の３辺に沿ってシール部が形成されたいわゆる３方シールであってもよいし、外枠の４辺に沿ってシール部が形成されたいわゆる４方シールであってもよい。

上記実施形態では、光検出部３が近赤外線ラインセンサ１４を有していたが、光検出部は、近赤外線ラインセンサ１４に代えて近赤外線エリアセンサを有していてもよい。また、光検出部は、近赤外線を通過させ且つ可視光を遮断するフィルタを有していてもよい。これにより、光照射部から光検出部に至る近赤外線の光路が周囲雰囲気に露出している場合に、周囲雰囲気から近赤外線ラインセンサ又は近赤外線エリアセンサに可視光が入射し、当該可視光が外乱光となるのを防止することができる。

上記実施形態では、光照射部から照射する光として近赤外線を一例に説明したが、光は、可視光、近赤外線、Ｘ線、紫外線、テラヘルツ波などであってもよい。光は、検査対象となる物品Ｇに応じて適宜設定されればよい。

上記実施形態では、シール部６５と内容物６２を収容した領域Ｓとの境界線方向に交差する方向に延在するエッジの抽出方法として、特定方向のエッジを抽出するフィルタを用いる方法を一例に説明したが、エッジの抽出方法はこれに限定されない。例えば、透過画像５０において境界線方向に画像を暈す処理を行い、処理後の画像においてエッジ抽出を行ってもよい。このように、境界線方向に画像を暈すと、境界線方向に沿ったエッジが抽出されなくなるので、境界線方向に交差する方向に延在するエッジのみを抽出できる。画像を暈す方法としては、ガウシアンフィルタを用いる方法、画像を縮小する方法などを用いることができる。また、例えば、透過画像全体のエッジを抽出すると共に、境界線方向のエッジのみを抽出して、その差分をとってもよい。これにより、境界線方向に交差する方向に延在するエッジを抽出できる。

上記実施形態では、境界線方向に延在するエッジを検出した場合に、シール不良と判断する形態を一例に説明したが、シール不良の判断方法はこれに限定されない。例えば、透過画像５０において２値化処理を行い、処理後の画像において色の濃い部分（暗い部分）を抽出すると共に、境界線方向に交差する方向に画像を縮小して、縮小後の画像においてマスク処理を行った結果、シール部６５において境界線方向に交差する方向に延在する成分を検出した場合に、シール不良と判断してもよい。このように、２値化処理後の画像を境界線方向に直交する方向に縮小すると、境界線方向の成分を除去できる。そのため、境界線方向に交差する方向に延在する成分のみを検出でき、縦皺などのシール不良を判断できる。

１…近赤外線検査装置（検査装置）、２…光照射部、４１…画像生成部、４３…エッジ抽出部（抽出部）、４５…判断部、５０…透過画像、６０…包材、６２…内容物、６５…シール部、６８…縦皺、Ｅ…エッジ、Ｇ…物品。

Claims (5)

1. 内容物が包材に包装された物品に光を照射する光照射部と、前記物品を透過した前記光に基づいて、前記物品の透過画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部により生成された前記透過画像に基づいて前記包材のシール部におけるシール不良の有無を判断する判断部と、を備える検査装置であって、
   前記判断部は、前記透過画像に基づく画像において、前記シール部と前記内容物を収容した領域との境界線方向に沿って形成されているエッジを抽出せずに、前記境界線方向に交差する方向に延在するエッジを抽出、又は、前記境界線方向に交差する方向に前記画像を縮小して前記境界線方向の成分を除去し、当該交差する方向に延在する成分を抽出する抽出部によって抽出処理が行われた前記画像の前記シール部において、当該エッジ又は当該成分を検出した場合に、シール不良と判断する、検査装置。
2. 前記抽出部は、前記透過画像の画素の濃淡値に基づき前記エッジを抽出する、請求項１記載の検査装置。
3. 前記抽出部は、前記エッジの抽出にフィルタを用いる、請求項２記載の検査装置。
4. 前記抽出部は、前記透過画像を２値化処理した画像において色の濃い部分を抽出すると共に、抽出後の画像を前記境界線方向に交差する方向に縮小して、前記成分を抽出する、請求項１記載の検査装置。
5. 前記包材が着色されており、
   前記光照射部は、前記包材の着色部分を透過する前記光を照射する、請求項１〜４のいずれか一項記載の検査装置。