JP7296035B2 - 包装用フィルム検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、透明容器などの容器に装着される包装用フィルム（以下フィルム）を検査して、破れ・穴あき（特にめくれを伴う）の不良個所を検出する装置に関する。

従来のフィルム不良個所検査装置は、透明容器に背後から光を照射し、フィルムのシルエットの画像を撮像装置で撮影して電気信号に変換するようになっていた。撮像装置は、たとえばＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子が用いられるもので、フィルム面の検査領域を所定数の画素に分け、画素領域毎に明暗を所定の階調数に分けて認識するようになっている。

撮影されたフィルムの画像は、正常部分は光が遮断されて暗く、不良個所は光が透過して明るくなっており、ある階調段階を閾値として、それ以上を白，それ以下を黒とする２値化処理をすることによって、不良個所のみを白画像、正常部分を黒画像として判別するようになっていた。

しかしこのような照明方式は、不透明のフィルムの場合には有効であるが、透明あるいは半透明のフィルムの場合には、光がフィルムを透過してしまい、不良個所以外の正常部分も光が透過して不良個所と同様に明るくなるために、不良個所か正常部分かの判別がつかなくなる。

この問題は、透明ボトル上にフィルムを水蒸気シュリンク包装する場合にも大きな問題となっている。ボトルの容器とフィルムの間ならびにフィルム上に水滴が残り、フィルムの不良個所検出に悪影響を与えているからである。

そこで、たとえば、特許文献１～２に記載のように、フィルムからの反射光を撮像することが提案されている。

特開平４－１３８３０６号公報 特開２００１－１７４２３６号公報

しかし、フィルム面には透明部分と印刷された不透明部分が混在しているので、撮像したフィルムの正常な部分の中に、不良個所と紛らわしい階調段階の画素が存在し、単純に撮像しただけは、２値化処理により不良個所と正常部分を区別することができない。フィルムデザインが一定であれば、不良個所と紛らわしい階調段階のデザイン部分を無視して判別することも考えられるが、容器の形状やデザインが変わると判別することができなくなってしまう。

本発明は上記した従来の問題点を解決するためになされたもので、容器表面に装着するフィルムの透明度が高い場合でも、デザインに関係なくフィルムの不良個所を精度よく検出することができる容器のフィルム検査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明装置は、容器表面に装着されるフィルムの正常部と不良個所の温度差によって不良個所を検出する前記容器のフィルム検査装置であって、前記容器を測定位置に載置する載置手段と、前記フィルムに温度変化を生じさせる温度変更手段と、前記温度変更手段によって温度変化されたフィルム表面を撮像する撮像手段を備え、前記撮像手段は赤外線カメラであることを特徴とする。

温度変更手段は、例えば、冷却風を送出する空気冷却装置又は温風を送出する空気加熱装置（例えば、ドライヤー）である。

好ましくは、前記冷却装置による冷却温度は、前記冷却手段から冷却風が送出される時点において、－３０℃～－１０℃、好ましくは－２５℃～－１５℃、冷却時間は１５秒～３５秒、好ましくは２５～３０秒、冷却風噴射ノズルと容器フィルムの間の距離は８０ｍｍ～１２０ｍｍである。その時、冷却後のフィルムの温度は、１０～２０℃、好ましくは１５℃～２０℃である。

好ましくは、前記空気加熱装置による加熱は、８００Ｗ～１５００Ｗのドライヤーを使用し、温風が送出される時点において、６０℃～１１０℃、好ましくは７０℃～１００℃、加熱時間は６秒～１５秒、好ましくは８秒～１２秒、温風噴射ノズルと容器フィルムの間の距離は１０ｃｍ～４０ｃｍ、好ましくは２０ｃｍ～３０ｃｍである。その時、加熱後のフィルム温度は、３０℃～４０℃である。

好ましくは、前記載置手段は回転角度の制御が可能な回転テーブルである。

本発明によれば、赤外線カメラによる赤外線を応用しているため、撮像に文字やデザインが映らない。そのため、フィルムの文字やデザインに関係なくフィルムの不良個所を精度よく検出することができる。

また、本発明の検査方法によれば、赤外線カメラによる不良個所とフィルム部の温度差を利用しているので、温度が高いと白く映り、低いとより黒く映る。そのため、透明容器上の透明フィルムの不良個所を精度よく検出することができる。

容器のフィルム包装によく使用される水蒸気シュリンクの場合でも、水滴の影響を受けることなくフィルム部の不良個所の検出をすることが可能である。

また本発明によれば、検査対象ワークからの赤外線の強弱（温度差）を赤外線カメラで検出しているので、照明を別途設置する必要がない。

本発明装置の実施例１に係るシステム構成図である。 同実施例における検査装置の要部を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 同実施例における評価結果を示す写真であり、（ａ）は生画像、（ｂ）は２値化した画像である。 本発明装置の実施例２における検査装置の要部を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 同実施例における評価結果を示す写真であり、（ａ）は生画像、（ｂ）は２値化した画像である。

以下、添付の図面に基づいて、本発明の実施態様を説明する。

図１、図２に示すように、容器１は、透明樹脂製のボトル形状の容器本体２と、この容器本体２の胴部の全外周面にシュリンク包装された透明樹脂製フィルム３からなる。フィルム３としては、ＯＰＳ（二軸延伸ポリスチレン）、ポリ塩化ビニルフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルムを例示することができる。

容器本体２の外面にフィルム３がシュリンク包装された容器１は、起立姿勢の状態で、シュリンク処理部（図示せず）からベルトコンベア等の搬送装置（図示せず）の上に移され、検査部に搬送される。検査部において次記する検査装置により容器１に対し、フィルム３が正常な状態か否かの検査が実施される。

検査部における所定位置には、回転テーブル４が設けられ、この上で容器１の良否が判定される。回転テーブル４は、３０°又は６０°刻みに回転制御が可能である。

搬送装置によって搬送される容器１が回転テーブル４に位置するときに、冷却風によるフィルム部分の冷却と、赤外線カメラによる容器１の撮影が実行される。

フィルム部分の冷却は、図１に図示するような空気冷却装置５の噴射ノズル５１から冷却風を吹付けることにより行われる。本実施例１で使用した冷却装置５はオリオン機械株式会社製「ＡＰＸ－８Ａ－２５０」である。

空気冷却装置５の噴射ノズル５１と容器１のフィルムの間の距離Ｌ１は８０ｍｍ～１２０ｍｍ。空気冷却装置５による冷却温度は、この冷却装置５から冷却風が送出される時点において、－３０℃～－１０℃、好ましくは－２５℃～－１５℃、であり、冷却時間は１５秒～３５秒、好ましくは２５秒～３０秒、である。その時、冷却後のフィルム温度は１０℃～２０℃、好ましくは１５℃～２０℃である。

この装置５は、ヒートレスエアードライヤー５２で低露点まで除湿された常温の空気を低温まで冷却する回路と、冷却器をバイパスする回路を有し、ミキシングする空気割合を制御することにより、温度制御している。温度制御方式は、冷却器をバイパスする常温空気量を、温度制御バルブ５３（比例制御弁）で制御する。比例制御弁は、設定温度になるように温度コントローラ５４の信号により作動する。

本実施例で使用した赤外線カメラ６は、「長波カメラ」と称されるもので、米国ＦＬＩＲ ＳＹＳＴＥＭＳ社製型式「ＴＡＵ２ ６４０」赤外線カメラモジュ－ル（３０万画素、焦点距離１９ｍｍ、３２°レンズ、フレームレ一ト６０ｆｐｓ仕様、カメラレンズ１９ｍｍ）である。

赤外線カメラ６から出力された画像信号はコンピュータ７に入力され、コンピュータ７により容器１の画像として画像処理される。コンピュータ７は、画像処理して得られた画像について、コンピュータ７に予め設定しておいた２値面積の上下限設定と照合する。容器１のフィルム３が正常な状態（破れや穴が存在しない）と判定した場合に、容器１を良品と判定し、容器１のフィルム３が正常な状態でない（破れや穴が存在する）と判定した場合に、容器１を不良品と判定する。

本実施例１では、冷却風によってフィルムの表面温度が下げられているので、赤外線カメラ６ではフィルム３がより黒く見える。しかし、フィルム３に穴や破れなどの不良個所がある場合、その個所は直接液体の入った容器部分の表面温度を検出することになるため、フィルムの温度に比べてより暖かく、赤外線カメラ６では白く見える。これにより、これまで検出が困難であった透明容器１上の透明フィルム３の不良個所を検出することが可能となる。

また、透明ボトルの水蒸気シュリンク包装の場合、ボトル１の容器とフィルム３の間ならびにフィルム３上に水滴が残り、フィルム３の不良個所検出に悪影響を及ぼす恐れがある。水蒸気シュリンク包装の際にフィルム３を温めると、温まりやすいフィルム３は赤外線カメラ６では白く見え、温まりにくいフィルム３の穴や破れはより黒く見える。しかし、水滴も同様に温まりにくいため、赤外線カメラ６では黒く見えてしまい、水滴なのか不良個所なのかの判断が困難になるからである。しかし、フィルム３を急速冷却することで、この水滴の影響を排除することができる。

検査部を通過した容器１は、さらに搬送装置により排出部（図示せず）に搬送され、検査装置による検査の結果、不良品と判定された容器はこの排出部で排出装置（図示せず）により搬送装置から排除され、次工程処理部（図示せず）に流れない。そして、検査装置による検査の結果、良品と判定された容器のみが、搬送装置によって排出部を通過して次工程処理部に搬送される。
［評価テスト］

図３は、次のような条件下に行った評価試験の結果を示す写真で、（ａ）生画像、（ｂ）２値化画像である。
条件 :

フィルム３付き容器１としては、Ｋ社の市販飲料容器を使用した。フィルムとしては、ＰＥＴとＯＰＳ（二軸延伸ポリスチレン）からなるハイブリッド型のものを使用した。フィルム３には、ミシン針加工及び熱湯かけによって穴疑似欠陥を作成した。

冷却装置としては、オリオン機械株式会社製「ＡＰＸ－８Ａ－２５０」（前述）を使用した。

温度は、冷却前は常温（約２５℃）であったが、３０秒程度冷却することにより、冷却後は約１８℃（ボトルは約２０℃）となった。

赤外線カメラとしては、ＦＬＩＲ ＳＹＳＴＥＭＳ社製型式「ＴＡＵ２ ６４０」赤外線カメラモジュ－ル（前述）を使用した。シュリンク密着部の分割撮像条件は、視野６０×４５ｍｍ、分解能９４ｕｍ／画素であった。ノイズ除去のため、メディアンフィルタ及びソーベルフィルタを適用した後にエッジ検出して２値化した。

図３では、（ａ）の葉の模様が（ｂ）にも一部残っているが、ミシン目穴が検出されている。（ｂ）において、画像の左右端部の穴が消えているのは、冷やし方にムラがあったためと思われる。

この評価テストの結果によれば、めくれ部分がある破れや穴に関しては、容器１の色、容器１内の液体の色、フィルムの柄に関係なく、フィルム３の破れや穴が検査可能であることが確認された。

図４は実施例２に係るシステム構成図である。この実施例２が実施例１と異なるのは、実施例１における空気冷却装置を空気加熱装置に置き換えていることである。その他の部分は両者ともほぼ共通なので、実施例２では、実施例１の符号の後に「Ａ」を付して詳細な説明を省略している。

空気加熱装置５Ａは、一般にドライヤーと呼ばれ、用途に合わせ各種性能のものが市販されている。この実施例で使用したのは、日立製作所製の「ｉＯＮＣＡＲＥＨＤ－ＮＤ４０」１２００Ｗドライヤーである。

空気加熱装置５Ａの噴射ノズル５１Ａと容器１Ａのフィルムの間の距離Ｌ２は１０ｃｍ～４０ｃｍ、好ましくは２０ｃｍ～３０ｃｍ、である。空気加熱装置５Ａによる加熱温度は、温風が送出される時点において６０℃～１１０℃、好ましくは７０℃～１００℃、加熱時間は６秒～１５秒、好ましくは８秒～１２秒である。その時、加熱後のフィルム温度は３０℃～４０℃である。温風の送出角度θは、フィルム表面に対して３５°～５５°、好ましくは３５°～４５°である。

［評価テスト］
図５は、次のような条件下に行った評価試験の結果を示す写真で、（ａ）生画像、（ｂ）２値化画像である。
条件 :

フィルム３付き容器１としては、Ｙ社の市販飲料容器を使用した。フィルムとしては、ＯＰＳ（二軸延伸ポリスチレン）を採用した。フィルム３Ａには、ピン加工及び熱湯かけによって穴疑似欠陥を作成した。

空気加熱装置としては、日立製作所製の「ｉＯＮＣＡＲＥＨＤ－ＮＤ４０」１２００Ｗドライヤー（前述）を使用した。

温度は、加熱前のフィルム３Ａは１７．８℃であったが、１０秒程度加熱することにより、加熱後は約３５．７℃となった。

赤外線カメラとしては、ＦＬＩＲ ＳＹＳＴＥＭＳ社製型式「ＴＡＵ２ ６４０」赤外線カメラモジュ－ル（前述）を使用した。シュリンク密着部の分割撮像条件は、視野６０×４５ｍｍ、分解能９４ｕｍ／画素であった。ノイズ除去のため、ソーベルフィルタを適用した後にエッジ検出して２値化した。

図５の２値化画像（ｂ）では、ピン穴が正しく検出されているのが分かる。この評価テストの結果によれば、めくれ部分がある破れや穴に関しては、容器１Ａの色、容器１Ａ内の液体の色、フィルムの柄に関係なく、フィルム３Ａの破れや穴が検査可能であることが確認された。

実施例１と実施例２の使い分けは次のとおりである。実施例１の空気冷却装置５を使用する条件は、容器内容物の温度が比較的高く、かつフィルム表面やフィルムと容器の間に水滴が残りやすい水蒸気シュリンクの場合で、実施例２の空気加熱装置５Ａを使用する条件は、容器内容物の温度が比較的低く、かつフィルム表面やフィルムと容器の間に水滴が残りにくい水蒸気シュリンクの場合である。

すなわち、実施例1で使用したＫ社の市販飲料のように容器の温度が比較的高いときには空気冷却装置５を使用するのが好ましい。しかし、実施例２で使用したＹ社の市販飲料のように、容器内の温度が７℃～８℃という低温であり、かつまた、フィルム表面やフィルムと容器の間に水滴が残りにくい場合は、空気加熱装置５Ａによりフィルム表面を急速加熱させることで効率よくフィルムの検査ができる。

１，１Ａ 透明容器
２，２Ａ 容器本体
３，３Ａ フィルム
４，４Ａ 回転テーブル
５ 空気冷却装置
５Ａ 空気加熱装置
５１，５１Ａ 噴射ノズル
５２ ヒートレスエアードライヤー
５３ 温度制御バルブ
５４ 温度コントローラ
６，６Ａ 赤外線カメラ
７ コンピュータ

Claims (5)

1. 透明樹脂製であってボトル形状の飲料容器（１）表面に装着される水蒸気シュリンク包装用フィルム（３）の正常部と不良個所の温度差によって不良個所を検出する前記飲料容器の水蒸気シュリンク包装用フィルム検査装置であって、
   前記飲料容器（１）を測定位置に載置する載置手段（４）と、
   前記水蒸気シュリンク包装用フィルムに温度変化を生じさせ、除湿された常温の空気を冷却する回路を有する温度変更手段（５）と、
   前記温度変更手段（５）によって温度変化された水蒸気シュリンク包装用フィルム表面を撮像する撮像手段（６）、
   を備え、
   前記撮像手段（６）は赤外線カメラであることを特徴とする飲料容器の水蒸気シュリンク包装用フィルム検査装置。
2. 前記冷却手段（５）による冷却温度が、前記冷却手段（５）から冷却風が送出される時点において、－３０℃～－１０℃であり、冷却時間は１５秒～３５秒、冷却風噴射ノズル（５１）と容器フィルム（３）の間の距離（Ｌ１）が８０ｍｍ～１２０ｍｍである請求項１記載の装置。
3. 透明樹脂製であってボトル形状の飲料容器（１Ａ）表面に装着される水蒸気シュリンク包装用フィルム（３Ａ）の正常部と不良個所の温度差によって不良個所を検出する前記飲料容器の水蒸気シュリンク包装用フィルム検査装置であって、
   前記飲料容器（１Ａ）を測定位置に載置する載置手段（４Ａ）と、
   前記水蒸気シュリンク包装用フィルムに温度変化を生じさせ、除湿された常温の空気を加熱する回路を有する温度変更手段（５Ａ）と、
   前記温度変更手段（５Ａ）によって温度変化された水蒸気シュリンク包装用フィルム表面を撮像する撮像手段（６Ａ）、
   を備え、
   前記撮像手段（６Ａ）は赤外線カメラであることを特徴とする飲料容器の水蒸気シュリンク包装用フィルム検査装置。
4. 前記加熱手段（５Ａ）による加熱温度が、前記加熱手段（５Ａ）から温風が送出される時点において、６０℃～１１０℃であり、加熱時間が６秒～１５秒、温風噴射ノズル（５１Ａ）と容器フィルム（３Ａ）の間の距離（Ｌ２）が２０ｃｍ～３０ｃｍである請求項３記載の装置。
5. 容器（１，１Ａ）表面に装着される包装用フィルム（３，３Ａ）の正常部と不良個所の温度差によって不良個所を検出する前記容器の包装用フィルム検査装置であって、
   前記容器（１，１Ａ）を測定位置に載置する載置手段（４，４Ａ）と、
   前記包装用フィルムに温度変化を生じさせる温度変更手段（５，５Ａ）と、
   前記温度変更手段（５，５Ａ）によって温度変化された包装用フィルム表面を撮像する撮像手段（６，６Ａ）、
   を備え、
   前記撮像手段（６，６Ａ）は赤外線カメラである容器の包装用フィルム検査装置において、
   前記載置手段（４，４Ａ）が、回転角度の制御が可能な回転テーブルであることを特徴とする包装用フィルム検査装置。

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