JP6914185B2 - 容器検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、容器検査装置に関する。

容器に充填された商品の製造において、充填および包装がなされた後の容器を、出荷前に検査する場合がある。短時間で全数の検査を行う要請から、容器の搬送経路の途中に設けられた撮像手段によって容器の外観を撮像し、この撮像結果によって容器の状態を判定する検査装置が用いられている。

このような検査装置として、たとえば、特許文献１には、キャップが取り付けられた容器の口部の画像を多方向から取得する複数台の撮像機を備える検査装置が開示されている。この検査装置によれば、得られた画像を解析することで、キャップと、容器の口部に設けられたサポートリングとの間の距離を認識し、当該距離の値に基づいてキャップが容器の口部に正しくねじ込まれているか否かを検査することができる。

特開２０１４−１２６５２７号公報

ところで、特許文献１のような検査装置では、サポートリングが透明である場合に、画像解析において、その輪郭が正しく認識されないおそれがあった。このような認識の失敗が生じると当該製品については正しく検査が行われなかった製品として廃棄をする必要があるため、製品ロスが発生し、単位時間あたりの生産数量が低下するおそれがあった。

そこで、単位時間当たりの生産数量、および、検査精度、を高めることができる容器検査装置の実現が求められる。

本発明に係る容器検査装置は、口部、首部、および、胴部、を備え、前記口部はキャップを有する容器を検査する容器検査装置であって、前記首部を支持する態様で前記容器を支持できる支持手段と、前記支持手段に支持された前記容器の口部の周辺を撮像できる上部撮像手段と、前記上部撮像手段による上部撮像結果に基づいて当該容器の状態を判定する判定手段と、を有する検査部を備え、前記判定手段は、前記支持手段を基準とした前記キャップまでの距離に基づき、前記キャップが正しく装着されているか否かを判定する。

この構成によれば、単位時間当たりの生産数量、および、検査精度、を高めることができる

以下、本発明の好適な態様について説明する。ただし、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定されるわけではない。

本発明に係る容器検査装置は、一態様として、前記検査部は、前記容器の胴部の周辺を撮像できる下部撮像手段をさらに有することが好ましい。

この構成によれば、キャップ部の検査と同時に、たとえばラベルなどの胴部周辺の検査を行うことができる。

本発明に係る容器検査装置は、一態様として、前記検査部を少なくとも二つ備えるとともに、前記容器を前記口部の上方と底部の下方とから挟持できる挟持手段、および、当該容器を当該容器の前記口部と前記底部とを結ぶ軸心のまわりに自転させることができる自転手段、を有する角度変更部をさらに備え、前記角度変更部は第一の検査部から前記容器を受容できるとともに、第二の検査部は前記角度変更部から前記容器を受容できることが好ましい。

この構成によれば、容器は、第一の検査部、角度変更部、第二の検査部、の順で通過するので、第一の検査部における検査結果に基づいて、角度変更部における角度変更を制御することで、第二の検査部における検査対象が適切になるようにすることができる。

本発明に係る容器検査装置は、一態様として、前記キャップの、前記軸心のまわりの全周のいずれの部位も、前記第一の検査部が有する第一上部撮像手段による第一上部撮像結果、および、前記第二の検査部が有する第二上部撮像手段による第二上部撮像結果、の少なくとも一方に含まれること、ならびに、
前記容器の胴部の、前記軸心のまわりの全周のいずれの部位も、前記第一の検査部が有する第一下部撮像手段による第一下部撮像結果、および、前記第二の検査部が有する第二下部撮像手段による第二下部撮像結果、の少なくとも一方に含まれること、
の、少なくとも一方が満たされるように、前記自転手段による自転が実行されることが好ましい。

この構成によれば、容器の周方向の全域にわたって、検査を行うことができる。

本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。

本発明の実施形態のボトル検査装置の全体構成を表す図。 ボトル（容器の例）の側面図。 本発明の実施形態のボトル検査装置の斜視図。 本発明の実施形態のボトル検査装置による撮像結果の例。

本発明に係る容器検査装置の実施形態について、図１〜４を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係る容器検査装置を、樹脂製のボトル２（容器の例）を検査するためのボトル検査装置１に適用した例について説明する。

〔ボトル検査装置１およびボトル２の基本構成〕
ボトル検査装置１は、図１に示すように、第一の検査部１１ａ、第二の検査部１１ｂ、および、角度変更部１２、を有する。また、第一の検査部１１ａから角度変更部１２へ、および、角度変更部１２から第二の検査部１１ｂへ、それぞれボトル２を受け渡せるように、受渡部１３ａ、１３ｂが設けられている。ボトル２は、まず、インフィードホイール（不図示）から第一の検査部１１ａへと受け渡されることでボトル検査装置１に受け入れられる。その後、ボトル２は、ボトル検査装置１の内部において、第一の検査部１１ａ、角度変更部１２、第二の検査部１１ｂの順序で順次受け渡される。続いて、ボトル２は、第二の検査部１１ｂから、ボトル検査装置１よりも下流の工程に排出される。

ボトル検査装置１が検査対象とするボトル２は、図２に示すように、液体の注ぎ口としての口部２１と、口部２１と連続する首部２２と、首部２２と連続し、底面方向に向かうにつれて徐々に拡径する肩部２３と、肩部２３と連続する円筒状の胴部２４と、ボトル２の底となる底部２５と、から構成されている。なお、口部２１には、キャップ２１１が螺合されている。また、首部２２には、半径方向外側に突出するサポートリング２２１が設けられている。さらに、胴部２４の外側には、ラベル２４１が貼付されている。ただし、サポートリング２２１およびラベル２４１の少なくとも一方が省略されていてもよい。

ボトル２は、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂を主材料とするものである。また、ボトル２の内容量は特に限定されず、一般的に流通している２８０ｍＬ、３５０ｍＬ、５００ｍＬ、２Ｌなど、２００ｍＬ〜３Ｌ程度とすることができる。また、ボトル２に充填する液体は特に限定されず、例えば、飲料水、茶、果汁、コーヒー、ココア、清涼飲料水、アルコール飲料、乳飲料、スープなどの飲料や、ソースや醤油などの液体調味料などが挙げられる。

〔検査部１１の基本構成〕
検査部１１（第一の検査部１１ａ、第二の検査部１１ｂ）は、図１、３に示すように、支持部材１１１（支持手段の例）と、検査ホイール１１２と、上部カメラ群１１３（上部撮像手段の例）と、下部カメラ群１１４（下部撮像手段の例）と、判定部（判定手段の例、不図示）と、を有する。なお、以下の説明の中で、検査部１１の各構成要素のうち、第一の検査部１１ａおよび第二の検査部１１ｂのいずれか一方に属するものについて特に言及する場合は、対応する符号に「ａ」または「ｂ」を付して表す。

検査部１１は、支持部材１１１がボトル２のサポートリング２２１の下面を支持する態様で、ボトル２を受容する。支持部材１１１は、検査ホイール１１２の外周部に複数箇所設けられており、支持部材１１１により支持されたボトル２は検査ホイール１１２が軸心周りに回転するのに従って、当該軸心周りに公転する。

上部カメラ群１１３および下部カメラ群１１４は、検査ホイール１１２の半径方向外側に離間した位置に、検査ホイール１１２の側を向いて固定されており、検査ホイール１１２により搬送されるボトル２を撮像できる。上部カメラ群１１３は口部２１を撮像範囲に含み、下部カメラ群１１４は胴部２４を撮像範囲に含む。上部カメラ群１１３および下部カメラ群１１４は、それぞれ３台のカメラからなり、一度の撮像において、口部２１および胴部２４をそれぞれ３方向から撮像する。

第一の検査部１１ａは、上記の構成要素に加え、印字機１１６ａを有する。印字機１１６ａは、上部カメラ群１１３ａより上流側に設けられている。印字機１１６ａは、ボトル２に螺合されたキャップ２１１に対して印字を施すことができる。

〔角度変更部１２の基本構成〕
角度変更部１２は、図３に示すように、挟持部材１２１（挟持手段の例）と、自転モータ１２２（自転手段の例）と、回転支持台１２３と、を有する。

角度変更部１２は、挟持部材１２１がボトル２を口部２１の上方と底部２５の下方とから挟持する態様で、ボトル２を受容する。挟持部材１２１は、回転支持台１２３の外周部に複数箇所設けられており、挟持部材１２１により挟持されたボトル２は回転支持台１２３が軸心周りに回転するのに従って、当該軸心周りに公転する。

自転モータ１２２は、回転支持台１２３に設けられた全ての挟持部材１２１に対応して設けられている。自転モータ１２２が回転することで、挟持部材１２１により挟持されたボトル２を、その口部２１と底部２５とを結ぶ軸心のまわりに自転させることができる。

〔受渡部１３の基本構成〕
受渡部１３では、角度変更部１２の挟持部材１２１の、口部２１を受容する部分と、底部２５を受容する部分と、の間の空間を、検査部１１の支持部材１１１が通過するように構成されている。また、受渡部１３において、検査ホイール１１２および回転支持台１２３の周速度が一致するように運転されている。受渡部１３ａでは、ボトル２は、支持部材１１１ａに支持された状態で受渡部１３ａに進入したのち、挟持部材１２１によって挟持され、その後、支持部材１１１による支持が解除されることで、第一の検査部１１ａから角度変更部１２へと受け渡される。同様に、受渡部１３ｂでは、ボトル２は、挟持部材１２１によって挟持された状態で受渡部１３ｂに進入した後、支持部材１１１ｂによって支持され、その後、挟持部材１２１による挟持が解除されることで、角度変更部１２から第二の検査部１１ｂへと受け渡される。

〔ボトル検査装置１の検査動作〕
次に、ボトル検査装置１によるボトル２の検査動作について説明する。なお、以下では、ボトル検査装置１によって、ボトル２の、キャップ２１１の螺合状態、キャップ２１１に対する賞味期限の印字状態、および、ラベル２４１の貼付状態、が正常か否かを検査する場合を例として説明する。また、以下の例では、ラベル２４１は、いわゆるシュリンクラベルであるものとする。シュリンクラベルは、筒状に成形したラベル２４１の内側にボトル２を配置した状態でラベル２４１を熱収縮させることによりボトル２に取り付けるものであって、その検査においては、設計通りに収縮しているか否かを、ボトル２の周方向の全周にわたって確認する必要がある。

ボトル検査装置１は、内容物が充填され、キャップ２１１が螺合され、かつ、ラベル２４１が貼付された状態のボトル２を受容する。インフィードホイール（不図示）から第一の検査部１１ａに受容されたボトル２は、支持部材１１１ａによって支持された状態で、検査ホイール１１２ａによって搬送される。搬送されるボトル２が印字機１１６ａに対向する位置に到達すると、印字機１１６ａによってキャップ２１１に賞味期限が印字される。賞味期限が印字されたボトル２は、次に上部カメラ群１１３ａおよび下部カメラ群１１４ａに対向する位置に到達し、ここで撮像が行われる。これによって、口部２１および胴部２４の、ボトル２の周方向にわたっておよそ半分の領域について、撮像が行われることになる。なお、図１において、説明のため、当該半分の領域に斜線を付して示した。口部２１（キャップ２１１）を撮像した第一口部画像群（上部撮像結果、あるいは、第一上部撮像結果、の例）、および、胴部２４（ラベル２４１）を撮影した第一胴部画像群（第一下部撮像結果の例）は、第一判定部（不図示）に送信される。

第一判定部は、送信された第一口部画像群および第一胴部画像群と、あらかじめ設定された基準画像と、を比較し、搬送中のボトル２について、賞味期限の印字状態、および、ラベル２４１の貼付状態、が、あらかじめ設定された良品基準を満たしているか否かを判断する。上記の手順により、口部２１および胴部２４について、それぞれ３方向からの撮像が行われているので、ボトル２の周方向の全周のうち、検査ホイール１１２ａの半径方向外側を向く半周部分に印字またはラベル２４１の不具合がある場合は、精度よく検出することができる。賞味期限の印字状態、および、ラベル２４１の貼付状態の、少なくとも一方の基準を満たしていないボトル２を検出した場合は、ボトル検査装置１より下流の工程（不図示）において、当該ボトル２を良品群から排除する。

また、第一判定部は、送信された第一口部画像群の中から、キャップ２１１の天面部と、支持部材１１１ａの天面部と、を認識する。続いて、図４に示すように、キャップ２１１の天面部と、支持部材１１１ａの天面部と、の間の距離を算出し、これをあらかじめ設定された基準距離と比較する。キャップ２１１の天面部と、支持部材１１１ａの天面部と、の間の距離が、あらかじめ設定された基準距離よりも大きい場合は、キャップ２１１が正常に螺合されていないと判断する。ここで、支持部材１１１ａは金属製であって、不透明の部材であるので、良好に画像認識される。また、キャップ２１１も、一般的に不透明の材料からなるため、良好に画像認識される。このような構成によって、キャップ２１１の天面部および支持部材１１１ａの天面部が、いずれも良好に画像認識されるため、その距離を精度よく算出でき、キャップ２１１が正常に螺合されているか否かを判定する精度を高めることができる。

第一の検査部１１ａによる検査を終えたボトル２は、続いて角度変更部１２に受け渡される。ボトル２が角度変更部１２に受け渡されてから第二の検査部１１ｂに受け渡されるまでの間に、自転モータ１２２はボトル２を１８０°自転させる。

第二の検査部１１ｂに受容されたボトル２は、第一の検査部１１ａにおける場合と同様に、搬送および撮像される。ただし、第二の検査部１１ｂは印字機１１６ａを有さないため、印字は行われない。ここで、図１に示すように、上部カメラ群１１３ｂにより撮像される第二口部画像群（第二上部撮像結果の例）は、口部２１のボトル２の周方向にわたっておよそ半分の領域であって、第一口部画像群に含まれない領域（図１において、斜線が付されていない領域）についてのものになる。これによって、口部２１の、ボトル２の周方向にわたるすべての領域が、第一口部画像群および第二口部画像群の少なくとも一方に含まれる。同様に、下部カメラ群１１４ｂによる第二胴部画像群（第二下部撮像結果の例）は、胴部２４の、ボトル２の周方向にわたるすべての領域が、第一胴部画像群および第二胴部画像群の少なくとも一方に含まれるように撮像される。撮像された口部２１（キャップ２１１）の第二口部画像群、および、胴部２４（ラベル２４１）の第二胴部画像群は、第二判定部（不図示）に送信される。

第二判定部は、第一判定部と同様に、第二口部画像群および第二胴部画像群と、あらかじめ設定された基準画像と、に基づいて、賞味期限の印字状態、および、ラベル２４１の貼付状態、の判定を行う。また、同時に、第二口部画像群に基づいてキャップ２１１の螺合状態の判定を行う。そして、判定が行われた上記３つの状態のうち、少なくとも１つの状態に関して不具合があるボトル２を、良品群から排除する。上記の手順により、キャップ２１１およびラベル２４１の、ボトル２の周方向にわたるすべての領域が、第一判定部および第二判定部の少なくとも一方による判定を受けることになるので、全周にわたって不具合が無いボトル２のみを良品群として選出することができる。

〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係る容器検査装置のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

上記の実施形態では、検査対象である容器が樹脂製のボトル２である構成を例として説明した。しかし、検査対象である容器は樹脂製のボトルに限定されることなく、たとえば缶や瓶などであってもよい。

上記の実施形態では、第一の検査部１１ａが、上部カメラ群１１３ａおよび下部カメラ群１１４ａに加えて、印字機１１６ａを備える構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、検査部が、たとえば、キャッパ、ラベラー、などの、撮像手段以外の任意の装置を備えると、容器に対する作業を行う機能と、容器の検査を行う機能とを、一台の装置で実現でき、省スペース化につながるため好適である。

上記の実施形態では、検査部１１が上部カメラ群１１３および下部カメラ群１１４が、それぞれ３台のカメラからなる構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、任意の台数の撮像手段を備えてよい。また、口部および胴部以外の箇所を撮像するように撮像手段を設けてもよい。ただし、上記の例のように、容器の検査対象箇所（たとえば口部周辺）ごとに、少なくとも３台の撮像手段を備えると、多方向から同時に撮像できるため、撮像範囲に含まれないことによる不具合の見落としを防ぎやすい。また、撮像装置が使用する光源としては、可視光、紫外光、赤外光、Ｘ線などの公知のものであってもよい。

上記の実施形態では、検査部１１および角度変更部１２において、ボトル２が軸心周りの円形軌道上を公転する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、角度変更部における容器の搬送経路は、たとえば、直線状、楕円状、角丸長方形状などの任意の形状であってもよい。また、検査部および角度変更部において、必ずしも容器が搬送されなくてもよい。

上記の実施形態では、キャップ２１１が正常に螺合しているか否かを判定するため、キャップ２１１の天面部と、支持部材１１１ａの天面部と、の間の距離を算出する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、支持部材を基準とする方法としては、たとえば、支持部材に判定部が認識可能なマークをあらかじめ付けておき、該マークを基準点としてキャップ天面との距離を測定する構成であってもよい。

その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。

本発明は、たとえば、樹脂製のボトルを検査するためのボトル検査装置に利用することができる。

１ ：ボトル検査装置
１１ ：検査部
１１１ ：支持部材
１１２ ：検査ホイール
１１３ ：上部カメラ群
１１４ ：下部カメラ群
１１６ａ ：印字機
１２ ：角度変更部
１２１ ：挟持部材
１２２ ：自転モータ
１２３ ：回転支持台
１３ ：受渡部
２ ：ボトル
２１ ：口部
２１１ ：キャップ
２２ ：首部
２２１ ：サポートリング
２３ ：肩部
２４ ：胴部
２４１ ：ラベル
２５ ：底部

Claims (4)

1. 口部、首部、および、胴部、を備え、前記口部はキャップを有する容器を検査する容器検査装置であって、
   前記首部を保持する態様で前記容器を支持できる支持手段と、
   前記支持手段に支持された前記容器の口部の周辺を撮像できる上部撮像手段と、
   前記上部撮像手段による上部撮像結果に基づいて当該容器の状態を判定する判定手段と、を有する検査部を備え、
   前記判定手段は、前記支持手段を基準とした前記キャップまでの距離に基づき、前記キャップが正しく装着されているか否かを判定する容器検査装置。
2. 前記検査部は、前記容器の胴部の周辺を撮像できる下部撮像手段をさらに有する請求項１に記載の容器検査装置。
3. 前記検査部を少なくとも二つ備えるとともに、
   前記容器を前記口部の上方と底部の下方とから挟持できる挟持手段、および、当該容器を当該容器の前記口部と前記底部とを結ぶ軸心のまわりに自転させることができる自転手段、を有する角度変更部をさらに備え、
   前記角度変更部は第一の検査部から前記容器を受容できるとともに、第二の検査部は前記角度変更部から前記容器を受容できる請求項１または２に記載の容器検査装置。
4. 前記キャップの、前記軸心のまわりの全周のいずれの部位も、前記第一の検査部が有する第一上部撮像手段による第一上部撮像結果、および、前記第二の検査部が有する第二上部撮像手段による第二上部撮像結果、の少なくとも一方に含まれること、ならびに、
   前記容器の胴部の、前記軸心のまわりの全周のいずれの部位も、前記第一の検査部が有する第一下部撮像手段による第一下部撮像結果、および、前記第二の検査部が有する第二下部撮像手段による第二下部撮像結果、の少なくとも一方に含まれること、
   の、少なくとも一方が満たされるように、前記自転手段による自転が実行される請求項３に記載の容器検査装置。
   

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