JP6860227B2 - キャップの検査方法及び検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、キャップの本体とリングとを繋ぐブリッジの良否を検査する方法等に関する。

飲料容器等の密封に用いられるキャップとして、本体とリングとが幅の細い複数のブリッジにて繋がれ、ブリッジが破断して本体とリングとが相対回転可能か否かによりキャップが開封済か否かを判別できるようにしたキャップが知られている。この種のキャップには、ブリッジが破断する欠陥（ブリッジ切れと呼ばれることがある。）が存在していることがある。そのため、キャップの製造工程あるいはキャップを用いた容器の密封工程等ではブリッジの良否を検査する必要がある。このような検査に用いられる方法としては、上下方向に反転して配置されたキャップを挟んでカメラとバックライト照明器とを配置するとともに、カメラと同一の側でかつ斜め上方からキャップの内周面に照明光を照射する内部用照明器を配置し、バックライト照明器からの照明光によりキャップをシルエットとしてカメラで撮影しつつ、ブリッジ切れで生じた隙間から反射光が漏れ出ている箇所がシルエット中に出現している否かを判別する検査方法及び装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００１−２７６０９号公報

キャップの内周面における反射光を利用してブリッジの良否を検査する場合、キャップ内周面の反射率が不足すると、ブリッジ切れで生じた微小な隙間から漏れる光量が低下し、欠陥の見逃しが生じて検査精度が劣化する。市場には、色味、材質等の属性が異なる種々のキャップが提供され、内周面の反射率も様々であるため、従来の技術では検査可能なキャップが制限されるおそれがある。

そこで、本発明は、キャップのブリッジの良否をその内周面の反射率に応じた適切な手法で検査することが可能なキャップの検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るキャップの検査方法は、キャップ（ＣＰ）を側方から撮影した画像を撮像手段（４）により取得し、得られた画像に基づいて前記キャップの本体（Ｃｍ）とリング（Ｃｒ）とを繋ぐブリッジの良否を検査するキャップの検査方法であって、前記キャップを前記撮像手段による撮影方向（矢印Ｄ方向）に対して反対側から背面照明手段（５）により照明する背面照明手順と、前記撮像手段による撮影方向に対して同一の側から前記キャップの内周面を照明するように配置された第１の内部照明手段（６）、又は前記撮像手段による撮影方向に対して反対側から前記キャップの内周面を照明するように配置された第２の内部照明手段（７）のいずれか一方を前記キャップの反射率に応じて選択し、選択された第１又は第２の内部照明手段により前記キャップの内周面を照明する内部照明手順と、前記背面照明手順及び前記内部照明手順とによって照明されたキャップを側方から撮影した画像を前記撮像手段により取得する撮像手順と、を含むものである。

上記態様の検査方法によれば、キャップ内で十分な量の反射光が得られる場合には第１の内部照明手段による照明を選択し、キャップ内で十分な量の反射光が得られない場合には第２の内部照明手段による照明を選択し、かつ背面側からの照明よりキャップをシルエット化するように照明しつつキャップを側方から撮影することにより検査を実施する。内部照明手段の選択により、キャップの内周面における反射率に関わりなく、ブリッジ切れに伴って生じた微小な隙間から漏れ出る光の像をシルエット化されたキャップの画像中に明部として明瞭に出現させてブリッジ切れを精度よく検出することができる。

上記態様の検査方法において、前記内部照明手順では、前記キャップの反射率が所定の基準値以上の場合には前記第１の内部照明手段による照明を選択し、前記キャップの反射率が前記基準値未満の場合には前記第２の内部照明手段による照明を選択するようにしてもよい。これによれば内部照明手段を基準値に従って適切に使い分けることができる。

上記態様の検査方法において、前記キャップの周方向に位置をずらして複数の撮影範囲（Ｒ）を設定し、各撮影範囲ごとに前記撮像手段、前記背面照明手段、前記第１の内部照明手段及び前記第２の内部照明手段を含んだ検査ユニット（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）を配置し、
前記背面照明手順、前記内部照明手順、及び前記撮像手順を、前記検査ユニットごとに時期をずらして実施してもよい。これによれば、キャップを周方向に分割して撮影することにより、キャップを中心線の廻りに自転させなくともキャップの全周を検査することが可能である。

本発明の一態様に係る検査装置（１）は、キャップ（ＣＰ）を側方から撮影した画像に基づいて前記キャップの本体（Ｃｍ）とリング（Ｃｒ）とを繋ぐブリッジの良否を検査するキャップの検査装置であって、前記キャップを側方から撮影した画像を取得する撮像手段（４）と、前記キャップを前記撮像手段による撮影方向に対して反対側から照明する背面照明手段（５）と、前記撮像手段による撮影方向に対して同一の側から前記キャップの内周面を照明する第１の内部照明手段（６）と、前記撮像手段による撮影方向に対して反対側から前記キャップの内周面を照明する第２の内部照明手段（７）と、を備え、前記第１の内部照明手段による照明、及び前記第２の内部照明手段による照明が選択可能とされたものである。

上記態様の検査装置によれば、背面照明手段によりキャップを撮影方向に対する反対側から照明しつつ、キャップの反射率に応じて第１又は第２の内部照明手段を選択してキャップの内周面を照明し、それらの照明に同期して撮像手段にてキャップを撮影することにより、上記態様の検査方法における背面照明手順、内部照明手順及び撮像手順を実施してキャップのブリッジの良否を検査することができる。

上記態様の検査装置においては、前記キャップの周方向に位置をずらして設定された複数の撮影範囲（Ｒ）ごとに配置され、前記撮像手段、前記背面照明手段、前記第１の内部照明手段及び前記第２の内部照明手段を含んだ複数の検査ユニット（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）と、前記背面照明手段による照明と、前記第１の内部照明手段又は前記第２の内部照明手段による照明と、それらの照明に同期した前記撮像手段による前記画像の取得とが、前記検査ユニットごとに時期をずらして実施されるように、前記複数の検査ユニットの動作を制御する制御手段（１０）とをさらに備えてもよい。これによれば、キャップを周方向に分割して撮影することにより、キャップを中心線の廻りに自転させなくともキャップの全周を検査することが可能である。

なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明の一形態に係る検査装置の平面図。 図１の検査装置に設けられた検査ユニットの構成例を示す図。 図１の検査装置における検査手順の一例を示すタイミングチャート。 図１の検査装置に設けられた制御ユニットが実行する検査処理の手順の一例を示すフローチャート。 反射率が相対的に高いキャップを検査するときに取得された画像の一例を示す図。 反射率が相対的に低いキャップを検査するときに取得された画像の一例を示す図。

図１及び図２は本発明の一形態に係る検査装置の一例を示している。図１に示すように、検査装置１は、キャップＣＰを搬送するための搬送ライン２上の適宜の位置に設けられる。搬送ライン２は一例としてベルトコンベアである。搬送ライン２は直線状にレイアウトされる例に限らず、適宜にレイアウトされてよい。キャップＣＰは一例として樹脂製である。検査装置１は、３つの検査ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃ（以下、参照符号３で代表することがある。）を含んでいる。

各検査ユニット３は互いに等しい構成を備えている。以下、図２を参照して一つの検査ユニット３を構成を説明する。なお、図２から明らかなように、キャップＣＰは上下に反転された状態で、言い換えれば開口部が鉛直方向上方に向けられた状態で搬送ライン２上に配置されている。キャップＣＰは、本体ＣｍとリングＣｒとがそれらの境界に位置するブリッジ部Ｃｂにて幅の細い複数のブリッジ（不図示）にて繋がれた周知の構成を備えている。

検査ユニット３は、キャップＣＰを側方から撮影した画像を取得する撮像手段の一例としてのカメラ４と、キャップＣＰをカメラ４による撮影方向（図１及び図２の矢印Ｄ方向）と反対側から照明する背面照明手段の一例としてのバックライト照明器５（図１では図示が省略されている。）と、キャップＣＰの内周面を照明する第１の内部照明手段の一例としての第１の内部照明器６と、第２の内部照明手段の一例としての第２の内部照明器７とを備えている。

カメラ４は、ＣＣＤやＣＭＯＳといったイメージセンサを利用して、結像面に結像した光学的な画像を電子的な画像に変換し、その電子的な画像に対応する画像信号を出力する周知の撮影装置である。バックライト照明器５は、カメラ４の視野内において、キャップＣＰよりも大きい発光面５ａを備えた照明装置である。図２では理解の便宜のためにキャップＣＰを拡大して描いており、キャップＣＰとバックライト照明器５との間の実際の大小関係を示すものではない。カメラ４とバックライト照明器５の発光面５ａとはキャップＣＰを挟んで対向するように配置されている。カメラ４にて撮影される画像では、バックライト照明器５による照明光がキャップＣＰにて遮られることにより、キャップＣＰがシルエットとして写し込まれる。キャップＣＰをシルエット化して撮影することにより、ブリッジ部Ｃｂから光が漏れ出る場合のコントラストを増加させ、ブリッジ切れの欠陥の検出精度を高めることができる。

第１及び第２の内部照明器６、７のそれぞれは、ＬＥＤ等を光源として比較的絞られたビーム状の照明光を照射する照明装置である。第１の内部照明器６は、図中に実線で示すように、カメラ４による撮影方向に対して同一の側からキャップＣＰの内周面を照明するように照明光Ｌ１を照射する。一方、第２の内部照明器７は、図中に破線で示すように、カメラ４による撮影方向に対して反対側からキャップＣＰの内周面を照明するように照明光Ｌ２を照射する。キャップＣＰの内部に照明光Ｌ１、Ｌ２を入射させるため、内部照明器６、７のそれぞれは、キャップＣＰの斜め上方からキャップＣＰの内周面のブリッジ部Ｃｂを中心とした範囲に向かって照明光Ｌ１、Ｌ２を照射するように配置されている。言い換えれば、内部照明器６、７は、水平面に対して斜め下方に照明光Ｌ１、Ｌ２を照射するように傾けられている。照明光Ｌ１、Ｌ２の水平面に対する傾斜角は、照明光Ｌ１、Ｌ２がキャップＣＰにケラれることなく、ブリッジ部Ｃｂ付近の内周面に入射する程度に調整されていればよい。

図１に戻って、検査装置１を搬送ライン２の上方から見たとき、検査ユニット３Ａ〜３Ｃのそれぞれは、３台のカメラ４にてキャップＣＰの全周を分割して撮影することができるように、各カメラ４による撮影範囲ＲをキャップＣＰの周方向に互いにずらした状態で配置されている。言い換えれば、キャップＣＰの周方向に位置をずらして複数の撮影範囲Ｒが設定され、撮影範囲Ｒごとに検査ユニット３が配置されている。各カメラ４の撮影範囲Ｒは互いに部分的に重複する。なお、図１から明らかなように、各検査ユニット３を鉛直方向から見たとき、各検査ユニット３の内部照明器６、７は同一の検査ユニット３のカメラ４と一直線状に並ぶように配置されている。

検査装置１にはさらに制御手段の一例としての制御ユニット１０が設けられている。制御ユニット１０は、キャップＣＰの検査に必要な画像が取得されるように各検査ユニット３のカメラ４、バックライト照明器５、第１及び第２の内部照明器６、７の動作を制御し、かつカメラ４が取得した画像に基づいてキャップＣＰにブリッジ切れの欠陥が生じているか否かを判別する。制御ユニット１０には、入力ユニット１１及び出力ユニット１２が接続されている。入力ユニット１１は、検査装置１のオペレータ等が制御ユニット１０に対して各種の指示を与えるために使用される。出力ユニット１２は、制御ユニット１０によるブリッジ切れの検査結果を出力するために使用される。出力ユニット１２には例えばモニタ、プリンタ等の出力装置が適宜に用いられてよい。

次に、図３及び図４を参照して、検査装置１によるブリッジ切れの検査方法の一例を説明する。図３は制御ユニット１０による検査ユニット３の動作制御の一例を示している。なお、図３においては検査ユニット３Ａ〜３ＣをユニットＡ〜Ｃと表記し、検査ユニット３が動作している状態をオン、動作していない状態をオフと表記している。制御ユニット１０は、キャップＣＰが搬送ライン２上に設定された検査区間に搬入されると、検査ユニット３Ａ〜３Ｃを順に動作させてキャップＣＰを撮影する。つまり、カメラ４によるキャップＣＰの撮影は、検査ユニット３ごとに時期をずらして実施される。複数の検査ユニット３が同時に動作することはない。したがって、一つの検査ユニット３の照明が他の検査ユニット３におけるキャップＣＰの撮影に影響を与えるおそれはない。なお、検査区間は、各カメラ４にてキャップＣＰを撮影することが可能な区間として定められてよい。一例として、全てのカメラ４の視野内にキャップＣＰが位置する区間として検査区間が定められてよい。

一つの検査ユニット３の動作時には、その検査ユニット３に含まれるバックライト照明器５が点灯し（背面照明手順）、かつ内部照明器６、７のいずれか一方が選択的に点灯する（内部照明手順）。また、それらの照明に同期してカメラ４による撮影が行われる（撮像手順）。内部照明器６、７のいずれを点灯するかは、キャップＣＰの内周面の反射率に基づいて決定される。キャップＣＰの内周面における反射率が相対的に高い場合には第１の内部照明器６が点灯し、反射率が相対的に低い場合には第２の内部照明器７が点灯するように、点灯対象の内部照明器６、７が選択される。その理由は次の通りである。

キャップＣＰの反射率が高い場合には、カメラ４側の第１の内部照明器６からの照明光Ｌ１をキャップＣＰ内で反射させ、その反射光をブリッジ部Ｃｂに導くことにより、ブリッジ切れが生じているキャップＣＰのブリッジ部Ｃｂから十分な光量の光Ｌ３（図２参照）を出射させることができる。一方、キャップＣＰの反射率が低い場合には、第１の内部照明器６からキャップＣＰの内周面を照明してもカメラ４側のブリッジ部Ｃｂに十分な光量の光が到達せず、ブリッジ切れを見逃すおそれが生じる。そこで、キャップＣＰの反射率が低い場合には、第２の内部照明器７からカメラ４側のブリッジ部Ｃｂの内周側に照明光Ｌ２を直接的に照射して、ブリッジ切れが生じているブリッジ部Ｃｂから十分な光量で光Ｌ３を出射させる。

キャップＣＰの内周面における反射率に関わりなく第２の内部照明器７にてキャップＣＰの内周面を照明した場合には、キャップＣＰに入射した光がキャップＣＰ内で拡散し、その拡散光の一部がキャップＣＰの全体から外部に漏れ出てカメラ４に入射するおそれがある。その場合、バックライト照明器５からの照明光によってキャップＣＰをシルエット化する効果が損なわれてブリッジ切れの検出に支障が生じる。例えば、キャップＣＰが白色、又は比較的薄い色味で着色され、あるいはキャップＣＰが半透明の素材で形成されている場合には、キャップＣＰの内周面の反射率が比較的高い一方で、キャップＣＰ内で光が拡散してその一部が外側に透過し易い。このような場合には第１の内部照明器６による照明が検査に適している。一方、キャップＣＰが黒色、あるいは比較的濃い色味で着色されているような場合には、キャップＣＰの内周面における反射率が比較的低い一方で、照明光がキャップＣＰを透過してシルエット化の効果が損なわれるおそれも低い。このような場合には、第２の内部照明器７による照明が検査に適している。そのため、キャップＣＰの内周面の照明に関して第１及び第２の内部反射器６、７を設け、キャップＣＰの反射率に応じていずれか一方を点灯対象として選択することにより、キャップＣＰをその内周面の反射率に応じて適切に照明することができる。

内部照明器６、７の選択に関しては、検査対象のキャップＣＰの反射率に関して適宜に基準値を設定し、反射率が基準値以上のキャップＣＰを検査する場合は第１の内部照明器６による照明を選択し、反射率が基準値未満のキャップＣＰを検査する場合は第２の内部照明器７による照明を選択するようにしてもよい。また、内部照明器６、７の選択は、入力ユニット１１を介して予め制御ユニット１０に指示されてもよい。その指示は、例えば検査装置１のオペレータが入力ユニット１１を介して手作業で入力してもよい。搬送ライン２上にキャップＣＰの内周面における反射率を検出する計測手段を配置し、その計測手段が計測した反射率と基準値との比較に基づいて制御ユニット１０が点灯対象を選択してもよい。

図４は、キャップＣＰが検査区間に搬入されるごとに制御ユニット１０が実行する検査処理の手順の一例を示している。制御ユニット１０は、検査処理を開始するとまず各検査ユニット３を図３に例示したように順次動作させて３台のカメラ４のそれぞれが撮影したキャップＣＰの画像を取得する（ステップＳ１）。次に、制御ユニット１０は、得られた画像に対して、キャップＣＰの位置を補正する処理、二値化処理といった画像処理を施して、検査に適した画像を生成する（ステップＳ２）。その後、制御ユニット１０は、ステップＳ２で生成した各画像にて、ブリッジ部Ｃｂから漏れ出た光による明部が存在するか否かによりキャップＣＰのブリッジの良否を判定し（ステップＳ３）、その判定結果を出力ユニット１２に出力する（ステップＳ４）。以上により、制御ユニット１０は一つのキャップＣＰに対する検査処理を終了する。

以上の形態の検査装置１にて実際にキャップＣＰを撮影した画像の一例を図５及び図６に示す。図５は第１の内部照明器６を用いてキャップＣＰの内周面を照明した場合の画像を示し、図６は第２の内部照明器７を用いてキャップＣＰの内周面を照明した場合の画像を示している。図５の画像のキャップＣＰは半透明白色であり、図６の画像のキャップＣＰは黒色である。各図において、上段はキャップ切れが生じているキャップＣＰを撮影した画像の例、下段はキャップ切れが生じていないキャップＣＰを撮影した画像の例である。図５の例、図６の例のいずれにおいても、ブリッジ切れが生じているキャップＣＰを撮影した場合には、図中に白色の矩形で囲んで示したように、ブリッジ部Ｃｂから漏れ出た光の像が出現している。一方、ブリッジ切れがないキャップの画像ではそのような像が見られない。これらの結果によれば、内部照明器６、７をキャップＣＰの反射率に応じて適宜に使い分けることにより、反射率が異なる種々のキャップＣＰにおけるブリッジの良否を適切に検査し得ることが確認できる。

本発明は上述した形態に限定されることなく、種々の変形又は変更を施した形態にて実施することが可能である。例えば、上記の形態では、３組の検査ユニット３を設置して３台のカメラ４によりキャップＣＰを周方向に分割して撮影したが、検査ユニット３の個数は３に限らず、適宜に変更されてよい。キャップＣＰをその中心線の廻りに自転させ、単一の検査ユニット３によりキャップＣＰの全周を検査してもよい。ただし、上記形態のように、複数台のカメラ４にてキャップＣＰを周方向に分割して撮影する場合には、キャップＣＰを中心線の廻りに自転させなくともキャップＣＰの全周の画像を取得できるため、キャップＣＰを自転させることが困難又は不可能な環境でもキャップＣＰの全周を検査できる利点がある。

検査ユニット３には、照明光Ｌ１、Ｌ２を整えるためのレンズ、拡散板といった各種の光学部品が設けられてもよい。カメラ４はキャップＣＰの側方に配置されることを必ずしも要しない。ミラーその他の各種の光学部品を用いてキャップＣＰを側方から見た画像をカメラ４に導くことができる限り、カメラ４の位置は適宜に変更可能である。

１ 検査装置
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ 検査ユニット
４ カメラ（撮像手段）
５ バックライト照明器（背面照明手段）
６ 第１の内部反射器（第１の内部照明手段）
７ 第２の内部照明器（第２の内部照明手段）
１０ 制御ユニット（制御手段）

Claims (4)

1. キャップを側方から撮影した画像を撮像手段により取得し、得られた画像に基づいて前記キャップの本体とリングとを繋ぐブリッジの良否を検査するキャップの検査方法であって、
   前記キャップを前記撮像手段による撮影方向に対して反対側から背面照明手段により照明する背面照明手順と、
   前記撮像手段による撮影方向に対して同一の側から前記キャップの内周面を照明するように配置された第１の内部照明手段、又は前記撮像手段による撮影方向に対して反対側から前記キャップの内周面を照明するように配置された第２の内部照明手段のいずれか一方を前記キャップの反射率に応じて選択し、選択された第１又は第２の内部照明手段により前記キャップの内周面を照明する内部照明手順と、
   前記背面照明手順及び前記内部照明手順とによって照明されたキャップを前記撮像手段により撮影した画像を取得する撮像手順と、
   を含むキャップの検査方法。
2. 前記内部照明手順では、前記キャップの反射率が所定の基準値以上の場合には前記第１の内部照明手段による照明を選択し、前記キャップの反射率が前記基準値未満の場合には前記第２の内部照明手段による照明を選択する請求項１に記載のキャップの検査方法。
3. 前記キャップの周方向に位置をずらして複数の撮影範囲を設定し、
   各撮影範囲ごとに前記撮像手段、前記背面照明手段、前記第１の内部照明手段及び前記第２の内部照明手段を含んだ検査ユニットを配置し、
   前記背面照明手順、前記内部照明手順、及び前記撮像手順を、前記検査ユニットごとに時期をずらして実施する請求項１又は２に記載のキャップの検査方法。
4. キャップを側方から撮影した画像に基づいて前記キャップの本体とリングとを繋ぐブリッジの良否を検査するキャップの検査装置であって、
   前記キャップを側方から撮影した画像を取得する撮像手段と、
   前記キャップを前記撮像手段による撮影方向に対して反対側から照明する背面照明手段と、
   前記撮像手段による撮影方向に対して同一の側から前記キャップの内周面を照明する第１の内部照明手段と、
   前記撮像手段による撮影方向に対して反対側から前記キャップの内周面を照明する第２の内部照明手段と、
   を備え、
   前記第１の内部照明手段による照明、及び前記第２の内部照明手段による照明が選択可能とされたキャップの検査装置。

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