JP7161905B2

JP7161905B2 - 缶蓋検査機並びにカメラ位置調整方法

Info

Publication number: JP7161905B2
Application number: JP2018194151A
Authority: JP
Inventors: 利夫小暮
Original assignee: アルテミラ株式会社
Priority date: 2018-10-15
Filing date: 2018-10-15
Publication date: 2022-10-27
Anticipated expiration: 2038-10-15
Also published as: EP3869185A4; CN112654860A; EP3869185A1; US20210285890A1; US11898964B2; JP2020063918A; WO2020079987A1

Description

本発明は飲料や食品用の缶胴に取り付ける缶蓋を検査する缶蓋検査機、およびその関連技術に関する。

上記の缶蓋は、アルミニウムやスチールの薄板を円形に打ち抜いて外周部をカールさせるシェルプレス、カール部に缶胴と気密性を高めるためコンパウンドを塗布する塗布工程、飲み口を加工しタブを取り付けるコンバーションプレスを経て製造される。これらの工程はワークをコンベアで搬送して順次行い、工程の途中および缶蓋完成後の検査も一連の工程中に行われる。缶蓋の検査としては、塗布工程後に内面検査（ＥＩＴ）を行い、コンバーションプレス後にリベット検査（ＲＩＴ）、外面検査（ＥＯＳ）、内面検査（ＥＩＳ）を行う。これらの検査では撮影した画像を解析して缶蓋の良否判定を行っている（特許文献１～３参照）。

特許文献１には、積み重ねられた缶蓋の外周面を撮像して欠陥を検出する検査装置が記載されている。特許文献２および特許文献３には、缶蓋の外周部におけるコンパウンドの塗布不良を検査する装置が記載されている。

特開平１０－２３９２４９号公報特公平３－４５７８５号公報特開昭６３－１５１８０３号公報

特許文献１～３は検査方法を開示しているが、検査精度および検査精度を向上させる方策に関する記載はない。

本発明は、上述した従来技術に鑑み、検査精度の高い缶蓋検査機およびカメラ位置調整方法、ならびにこれに使用するカメラ位置決め治具の提供を目的とする。

即ち、本発明の下記［１］～［４］に記載の構成を有する。

［１］検査台に載置された缶蓋を照らす環状の照明器と、
円筒形のレンズ保持筒を有するカメラと、
中心に円形の覗き穴が形成され、レンズ保持筒がこの覗き穴に臨む位置にカメラが取り付けられる台座ベースと、
下端に前記照明器が固定され、上部に前記台座ベースを支持する支柱と、
外直径が前記台座ベースの覗き穴の直径に対応して該覗き穴に嵌合され、内直径が前記カメラのレンズ保持筒の外直径に対応して該レンズ保持筒が嵌合される環体の外周面に、鍔部が突設されたカメラ位置決め治具と、
前記照明器の下面に着脱自在に取り付けられ、照明器の中心が標示された照明中心校正治具と、
前記カメラで撮影した缶蓋の画像を解析する解析装置と、
を備えることを特徴とする缶蓋検査機。

［２］前記カメラ位置決め治具の環体は完全環体の一部分であり、中心角が９０°～１８０°の部分環体である前項１に記載の缶蓋検査機。

［３］前項１または２に記載の缶蓋検査機において、
台座ベースの覗き穴に嵌合したカメラ位置決め治具にカメラのレンズ保持筒を嵌合して、覗き穴の中心線とレンズ保持筒の中心線を合わせ、
照明器の下端に取り付けた照明中心校正治具を撮影し、撮影された画像において照明器の中心がレンズ保持筒の中心である画像の中心と一致するように台座ベースの傾きを調節することを特徴とするカメラ位置調整方法。

［４］台座ベースに形成された円形の覗き穴の中心線とカメラのレンズ保持筒の中心線と合わせる治具であり、
外直径が前記台座ベースの覗き穴の直径に対応して該覗き穴に嵌合され、内直径が前記カメラのレンズ保持筒の外直径に対応して該レンズ保持筒が嵌合される環体の外周面に鍔部が突設されていることを特徴とするカメラ位置決め治具。

上記［１］に記載の缶蓋検査機によれば、台座ベースの中心に形成した覗き穴に嵌合したカメラ位置決め治具にカメラのレンズ保持筒を嵌合させることによってレンズ保持筒の保持筒の中心線を覗き穴の中心線に合わせ、さらにレンズ保持筒の中心線を照明中心校正治具に標示された照明器の中心に合わせることにより、カメラで撮影した画像の中心を照明器の中心に合わせることができる。従って、缶蓋の中心が画像の中心に一致した時点で撮影すると、缶蓋が周方向の全方向から均等に照明された画像が得られる。このような画像に基づいた画像解析においては、照明むらによる検査精度の低下を排除し、検査精度を高めることができる。

上記［２］に記載の缶蓋検査機によれば、カメラ位置決め治具の中心角が９０°～１８０°の部分環体であるから、台座ベースの覗き穴への着脱が容易である。

上記［３］に記載のカメラ位置調整方法によれば、台座ベースの中心に形成した覗き穴に嵌合したカメラ位置決め治具にカメラのレンズ保持筒を嵌合させることによってレンズ保持筒の保持筒の中心線を覗き穴の中心線に合わせ、さらにレンズ保持筒の中心線を照明中心校正治具に標示された照明器の中心に合わせることにより、カメラで撮影した画像の中心が照明器の中心に合わせることができる。

上記［４］に記載のカメラ位置決め治具によれば、台座ベースの中心に形成した覗き穴に嵌合したカメラ位置決め治具にカメラのレンズ保持筒を嵌合させることによってレンズ保持筒の保持筒の中心線を覗き穴の中心線に合わせることができる。

本発明にかかる缶蓋検査機の正面図である。図１の缶蓋検査機に取り付けられた第１台座ベースの斜視図である。カメラを取り付けた第１台座ベースの平面図である。カメラを取り付けた第１台座ベースの側面図である。カメラ位置決め治具の斜視図である。照明中心校正治具の斜視図である。カメラ位置を調整する前の缶蓋検査機の正面図である。カメラ位置を調整する前の缶蓋検査機の第１台座ベースの平面図である。カメラ位置決め治具を装着した缶蓋検査機の正面図である。カメラ位置決め治具を装着した缶蓋検査機の第１台座ベースの平面図である。照明中心校正治具を取り付けた缶蓋検査機の正面図である。図８Ａの缶蓋検査機において照明中心校正治具を撮影した画像である。レンズ保持筒の中心線が照明器の中心線が一致した缶蓋検査機の正面図である。図９Ａの缶蓋検査機において照明中心校正治具を撮影した画像である。

図１～図９Ｂに本発明の缶蓋検査機の一実施形態を示す。

缶蓋検査機１は、缶蓋Ｗを搬送するコンベア２の上方にコンベア２を跨いでコンベア２の載置面から離れ、かつ下面が載置面と平行に設置されている。そして、前記缶蓋検査機１の直下に搬送されてきた缶蓋Ｗを順次撮影し、画像解析によって検査する。前記コンベア２は本発明における検査台に対応する。前記缶蓋検査機１の使用時は全体を覆うカバーを装着して外光の影響を排除するが、図１、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａおよび図９Ａはカバーを外した状態を示している。

前記缶蓋検査機１は、主たる構成部材として、３本の支柱１０、照明器２０、第１台座ベース３０、第２台座ベース４０、カメラ５０、カメラ位置決め治具１００、照明中心校正治具１１０を備え、さらに図示されない画像解析装置を備えている。なお、図１、図６Ｂ、図７Ａ、図８Ａおよび図９Ａにおいて、支柱１０は図面の手前側の２本のみを表示し、奥側の１本の表示を省略している。

前記照明器２０はＰ１を中心線とする環形であり、３本の支柱１０の下端に、全ての支柱１０が中心線Ｐ１に平行する態様で固定されている。前記照明器２０は、環形ケース２１の内周面が光透過性の保護カバー２２で形成され、環形ケース２１の内側が照明領域となる。前記環形ケース２１の上面に複数個のＬＥＤ電球２３が周方向に所定間隔で取り付けられ、環状のＬＥＤ電球２３列の内周側に設置されたデフューザー２４によって照明領域が周方向に均等に照明される。前記照明器２０は検査対象である缶蓋Ｗ、および缶蓋Ｗを載置するコンベア２に対する主照明器である。

前記支柱１０の上部に第１台座ベース３０が取り付けられ、第１台座ベース３０と照明器２０との間のほぼ中間位置に第２台座ベース４０が取り付けられている。前記第１台座ベース３０にはカメラ５０が取り付けられ、第２台座ベース４０には後述する副照明器が取り付けられている。

前記第１台座ベース３０は、図２に示すように、中心に円形の撮影用の覗き穴３１が形成された円形板であり、外周縁の３箇所に半径方向外側に突出する係合部３２が延設され、その中心に係合孔３３が穿設されている。前記覗き穴３１の中心線をＰ２とする。また、前記覗き穴３１の傍らに２つの座板取付穴３４が穿設されている。前記第１台座ベース３０は、３箇所の係合部３２の係合孔３３のそれぞれに支柱１０を貫入し、係合部３２の上下に配置したＣ字形のカーラー３５をボルト３６で締め付けることによって支柱１０の所定の高さに取り付けられている。３つのカーラー３５はそれぞれ支柱１０上の任意の位置に取り付けることができ、カーラー３５の取付位置によって第１台座ベース３０の取付高さが設定される。

前記カメラ５０は直方体の本体部５１と本体部５１の一つの面から突出する円柱形のレンズ保持筒５２からなり、長方形の座板６０とＬ字形のブラケット６４を介して第１台座ベース３０に取り付けられている。前記レンズ保持筒５２の中心線Ｐ３とする（図３Ｂ参照）。前記カメラ５０で撮影すると、前記中心線Ｐ３の位置が画像の中心となる。

前記座板６０は、長手方向に沿って形成された長孔６１を第１台座ベース３０の座板取付穴３４に合わせ、長孔６１および座板取付穴３４にボルト６２を挿入して締めることによって第１台座ベース３０に固定されている。また、挿入したボルト６２を緩めると、第１台座ベース３０に係合された座板６０を長孔６１の長手方向に沿ってスライドさせることができる。ここで、第１台座ベース３０上の座板６０のスライド方向をＸ方向とする（図３Ａ参照）。前記ブラケット６４は、垂直部６５にカメラ５０の本体部５１がボルト６６で固定され、水平部６７が前記座板６０に係合される。前記垂直部６５には上下２段に各２個のボルト穴が設けられており、カメラ５０の取付高さを選択できる。図３Ｂは上段のボルト穴を用いて本体部５１を取り付けた例を示している。前記水平部６７には垂直部６５に直交する方向に２つの長孔６８が設けられている。前記ブラケット６４は、水平部６７の長孔６８が座板６０の長孔６１と直交するように座板６０上に配置し、ボルト６９を座板６０の長孔６１に挿入して締めることにより座板６０に固定されている。また、挿入したボルト６９を緩めると、座板６０に係合された水平部６７を長孔６８の長手方向に沿ってスライドさせることができる。ここで、座板６０に係合された水平部６７の長孔６８の長手方向を、Ｘ方向に直交するＹ方向とする（図３Ａ参照）。

以上より、前記ブラケット６４は、座板６０とともにＸ方向にスライドし、座板６０上でＹ方向にスライドする。そして、カメラ５０は、座板６０およびブラケット６４を介して第１台座ベース３０上をＸ方向およびＹ方向にスライドし、スライド範囲内の任意の位置に固定することができる。

前記カメラ５０で撮影した画像は図外の画像解析装置に送られる。

前記第２台座ベース４０は第１台座ベース３０と同形であり、中心に覗き穴が形成された円形板の外周縁に、円形の係合孔が形成された係合部４２が延設されている。前記第２台座ベース４０は、Ｃ形のカーラー３５とボルト３６によって３本の支柱１０に取り付けられていることも第１台座ベース３０と同じである。

前記第２台座ベース４０の上面に、ビームスプリッター７０が第２台座ベース４０に対して４５°に傾斜して設置されている。前記ビームスプリッター７０の上端側側方に光源７１が設置され、この光源７１に対向する下端側側方に遮蔽板７２が設置されている。また、前記ビームスプリッター７０の上端側側方および下端側側方を除く二側方にカバー７３が設置されている。前記光源７１から放射されビームスプリッター７０に対して４５°で入射した光は、透過光と反射角４５°の反射光に分けられる。前記透過光は遮蔽板７２に吸収され、反射光はフンネル８０の上端開口部８２を通ってコンベア２を照明する。前記光源７１およびビームスプリッター７０は検査対象である缶蓋Ｗ、および缶蓋Ｗを載置するコンベア２に対する副照明器を構成している。

さらに、前記照明器２０と第２台座ベース４０と間に、下方に向かって直径が拡大されたフンネル８０が設置されている。前記フンネル８０の下端開口部８１と照明器２０の間に円筒形のスペーサー８３が設置されている。

前記缶蓋検査機１は、検査開始前の調整治具として、図４のカメラ位置決め治具１００および図５の照明中心校正治具１１０を備えている。

前記カメラ位置決め治具１００は、完全な環状体１０１のうちの中心角１８０°の部分で構成された半環体１０２と、この半環体１０２の外周面の突設された鍔部１０３とを備えている。前記環体１０１の外周面と内周面は同心であり、外直径Ｒ１は第１台座ベース３０の覗き穴３１の直径に対応し、かつ覗き穴３１に嵌合できるように僅かに縮径され、内直径Ｒ２はカメラ５０のレンズ保持筒５２の外直径に対応し、かつレンズ保持筒５２を嵌合できるように僅かに拡径されている。前記鍔部１０３は、半環体１０２の高さ方向の中間よりもやや下方において周方向の全体に突設されている。前記カメラ位置決め治具１００の半環体１０２を第１台座ベース３０の覗き穴３１に嵌合すると、半環体１０２が鍔部１０３によって第１台座ベース３０に支持される。

前記照明中心校正治具１１０は正方形の樹脂板に２本の対角線１１１を標示したものである。前記照明中心校正治具１１０は照明器２０の下端面に、照明器２０の中心線Ｐ１の位置が対角線１１１の交点１１２と一致するように取り付けられ、交点１１２が照明器２０の中心を標示している。照明器２０における照明中心校正治具１１０の取付位置はあらかじめ設定されている。

［缶蓋検査機の調整手順］
図６Ａ～図９Ｂを参照しつつ、カメラ５０のレンズ保持筒５２の中心線Ｐ３を照明器２０の中心線Ｐ１に合わせる手順について説明する。

（１）図６Ａおよび図６Ｂは調整前の状態を示している。カメラ５０は座板６０およびブラケット６４を介して第１台座ベース３０に仮付けされているが、レンズ保持筒５２の中心線Ｐ３は、照明器２０の中心線Ｐ１からずれ（図６Ａ参照）、第１台座ベース３０の覗き穴３１の中心線Ｐ２ともずれている（図６Ｂ参照）。

（２）ブラケット６４におけるカメラ５０の取付位置を調整する。スコヤ等を用いてレンズ保持筒５２の中心線Ｐ３がブラケット６４の水平部６７に対して正確に直角になるように、垂直部６５におけるカメラ本体５１の取付角度を調整する。

（３）図７Ａおよび図７Ｂに示すように、第１台座ベース３０の覗き穴３１にカメラ位置決め治具１００を嵌合し、カメラ位置決め治具１００にレンズ保持筒５２を嵌合する。この操作のために、ボルト６２、６９を緩めてブラケット６４をＸＹ方向に適宜スライドさせ覗き穴６１とレンズ保持筒５２との間にカメラ位置決め治具１００を差し入れるスペースを作り、覗き穴３１にカメラ位置決め治具１００を嵌合し、かつカメラ位置決め治具１００にレンズ保持筒５２を嵌合させた姿勢でボルト６２、６９を締めてカメラ５０を第１台座ベース３０に固定する。前記覗き穴３１と、カメラ位置決め治具１００の外周面および内周面は同心であるから、カメラ位置決め治具１００にレンズ保持筒５２を嵌合させると、レンズ保持筒５２の中心線Ｐ３は覗き穴３１の中心線Ｐ２と一致する。

（４）照明器２０の下端に照明中心校正治具１１０を取り付けて照明器２０の中心線Ｐ１の位置を照明中心校正治具１１０の対角線１１１の交点１１２で表示する。前記照明中心校正治具１１０を取り付けて撮影すると、画像に照明器２０の中心線Ｐ１の位置が対角線１１１の交点１１２として映り込む。そして、撮影した画像の中心、即ちレンズ保持筒５２の中心線Ｐ３が照明器２０の中心線Ｐ１と一致しているときは対角線１１１の交点１１２が画像の中心Ｐ３と一致し（図９Ａ、図９Ｂ参照）、一致していないときは対角線１１１の交点１１２が画像の中心Ｐ３からずれている（図８Ａ、図８Ｂ参照）。画像の中心Ｐ３と交点１１２とのずれの有無は画像解析装置において判断する。

（５）上記（４）で撮影した画像において、対角線１１１の交点１１２（照明器２０の中心線Ｐ１）が画像中心Ｐ３からずれている場合（図８Ｂ）は第１台座ベース３０が照明器２０に対して傾いているので、第１台座ベース３０の３箇所の係合部３２の支柱１０における上下方向の取付位置を調整して対角線の交点１１２を画像の中心に位置するように第１台座ベース３０の傾きを調整する。図８Ａは図面右側の係合部３２の取付位置を高くする例を示している。このとき、上側のカーラー３５を上げて固定してから第１台座ベース３０を上げ、さらに下側のカーラー３５を上げて固定すると、第１台座ベース３０の不本意なずり落ちを防ぐことができる。

以上の方法でカメラ５０の位置を設定した缶蓋検査機１においては、照明器２０の中心線Ｐ１とレンズ保持筒５２の中心線Ｐ３が一致し、照明器２０の中心が画像の中心と一致している。従って、缶蓋検査機１に運ばれてきた缶蓋Ｗの中心が画像の中心に一致した時点で撮影すると、缶蓋Ｗが周方向の全方向から均等に照明された画像が得られる。このような画像に基づいた画像解析においては、照明むらによる検査精度の低下を排除し、検査精度を高めることができる。また、本発明は缶蓋Ｗに対する照明むらのない画像が得られる缶蓋検査機１であるから、検査の内容は限定されず、コンパウンド塗布後の内面検査（ＥＩＴ）、コンバージョンプレス後のリベット検査（ＲＩＴ）、外面検査（ＥＯＳ）、内面検査（ＥＩＳ）のいずれの検査にも適用できる。

［カメラ位置決め治具の他の形態］
前記カメラ位置決め治具１００は完全環体１０１の１／２の半環体１０２であり、完全環体１０１の一部分である部分環体である。このような部分環体は座板６０およびブラケット６４の反対側から覗き穴３１に近づけることでこれらに干渉することなく覗き穴３１に嵌合させ、カメラ５０をＸＹ方向にスライドさせることができる。また、所定位置にカメラ５０を固定した後、中心角が１８０°以下の部分環体は、カメラ位置決め治具１００を第１台座ベース３０の上面よりも上方にスライドさせることが可能である場合はカメラ位置決め治具１００を覗き穴３１から取り外すことができる。部分環体の中心角に下限値に制限はないが、覗き穴３１への嵌合状態が安定しかつ覗き穴３１からの落下を防ぐためには中心角が９０°以上の部分環体であることが好ましい。部分環体の好ましい中心角は９０°～１８０°であり、１５０°～１８０°であればさらに望ましい。また、カメラ位置決め治具をカメラ固定後に取り外し可能な形状にすることで、１つのカメラ位置決め治具を他の缶蓋検査機と共有できる。

但し、本発明は完全環体のカメラ位置決め治具を排除するものではない。完全環体の治具にレンズ保持筒を嵌合させるにはレンズ保持筒を一旦治具よりも高い位置に持ち上げる必要があるが、取付可能である。また、レンズ保持筒を嵌合させた後にカメラ位置決め治具を取り外すことはできないが、カメラ位置決め治具は撮影の邪魔にならないので検査の障害にはならない。

また、前記鍔部の位置は部分環体または完全環体の高さ方向の中間部に限定されない。鍔部は覗き穴に嵌合した部分環体または完全環体を台座ベースの上面で支持できればよいので、部分環体または完全環体の上端部に鍔部を形成することもできる。また、図４のカメラ位置決め治具１００のように、鍔部１０３が環体の高さ方向の中心からずれた位置に形成されている場合は、台座ベースの厚みやカメラの取付高さに応じて上下を逆転させて使用することもできる。

［照明中心校正治具の他の形態］
照明中心校正治具の形態や中心の表示方法は限定されない。図示例の照明中心校正治具１１０は正方形の対角線１１１の交点１１２で中心表示しているので、対角線１１１を第１台座ベース３０の傾斜の方向と傾斜の程度の目安として利用できる。

本発明は画像解析による缶蓋の検査機に利用できる。

１…缶蓋検査機
１０…支柱
２０…照明器
３０…第１台座ベース
３１…覗き穴
５０…カメラ
５１…本体部
５２…レンズ保持筒
６０…座板
６４…ブラケット
１００…カメラ位置決め治具
１０１…完全環体
１０２…部分環体
１０３…鍔部
１１０…照明中心校正治具
１１２…交点（照明器の中心）
Ｐ１…照明器の中心線
Ｐ２…覗き穴の中心線
Ｐ３…レンズ保持筒の中心線

Claims

検査台に載置された缶蓋を照らす環状の照明器と、
円筒形のレンズ保持筒を有するカメラと、
中心に円形の覗き穴が形成され、レンズ保持筒がこの覗き穴に臨む位置にカメラが取り付けられる台座ベースと、
下端に前記照明器が固定され、上部に前記台座ベースを支持する支柱と、
外直径が前記台座ベースの覗き穴の直径に対応して該覗き穴に嵌合され、内直径が前記カメラのレンズ保持筒の外直径に対応して該レンズ保持筒が嵌合される環体の外周面に、
鍔部が突設されたカメラ位置決め治具と、
前記照明器の下面に着脱自在に取り付けられ、照明器の中心が標示された照明中心校正治具と、
前記カメラで撮影した缶蓋の画像を解析する解析装置と、
を備えることを特徴とする缶蓋検査機。
前記カメラ位置決め治具の環体は完全環体の一部分であり、中心角が９０°～１８０°の部分環体である請求項１に記載の缶蓋検査機。
請求項１または２に記載の缶蓋検査機において、
台座ベースの覗き穴に嵌合したカメラ位置決め治具にカメラのレンズ保持筒を嵌合して、覗き穴の中心線とレンズ保持筒の中心線を合わせ、
照明器の下端に取り付けた照明中心校正治具を撮影し、撮影された画像において照明器の中心がレンズ保持筒の中心である画像の中心と一致するように台座ベースの傾きを調節することを特徴とするカメラ位置調整方法。