JP7429040B2 - 巻締角検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、巻締角検査装置に関する。

下記特許文献１には、ボトル・キャップ組立体におけるキャップ巻締状態の検査方法が開示されている。この検査方法は、ボトル・キャップ組立体の垂直中心軸の上方に光学系レンズとカメラとを配置し、ボトル確認マーク及びキャップ確認マークに光が直接照射されず、キャップのスカート部のキャップ確認マークが形成されていない部分に直接光が照射されるような条件下で照明を行いながら、光学系レンズを介してボトル確認マークとキャップ確認マークとを１台のカメラで同時に撮像し、当該カメラの画像からキャップの巻締状態の良否を判定するものである。

特開２００３－２３７８９０号公報

ところで、上記背景技術では、特殊な形状の光学系レンズ（非球面レンズ）を用いることにより、キャップの上方つまりボトル確認マーク及びキャップ確認マークに正対しない位置に設けられた１台のカメラでボトル確認マーク及びキャップ確認マークを同時に撮像する。すなわち、上記背景技術では、光学系レンズ（非球面レンズ）等の外部光学系に起因する画像歪みが比較的大きいので、ボトル確認マークとキャップ確認マークとの位置関係を正確に検出することが困難である。したがって、上記背景技術は、キャップ巻締状態について十分な検査精度を実現することが困難である。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、カメラ以外の外部光学系を用いない巻締角検査装置の提供を目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では、巻締角検査装置に係る第１の解決手段として、第１物体に第２物体が螺合する検査対象物について、前記第１物体に設けられた第１物体マーク及び前記第２物体に設けられた第２物体マークに基づいて前記第１物体に対する前記第２物体の巻締角を検査する巻締角検査装置であって、前記第１物体マーク及び前記第２物体マークに対向する位置に配置され、前記第１物体マークを含む第１物体画像及び前記第２物体マークを含む第２物体画像を直接撮像する複数のカメラと、前記第１物体画像と前記第２物体画像とに基づいて前記巻締角θを算出すると共に該巻締角θを評価する評価手段と、該評価手段の評価結果を出力する出力手段とを備える、という手段を採用する。

本発明では、巻締角検査装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記第１物体が容器本体であり、前記第１物体マークが前記容器本体の口部に設けられている場合、前記カメラは、前記口部に対向する位置に設けられる、という手段を採用する。

本発明では、巻締角検査装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記カメラは、前記口部の周りに所定の角度割りで分割された複数位置に各々設けられる、という手段を採用する。

本発明では、巻締角検査装置に係る第４の解決手段として、上記第１～第３のいずれかの解決手段において、前記第２物体が蓋であり、前記第２物体マークが前記蓋の天面に設けられている場合、前記カメラは、前記蓋の天面に対向する位置に設けられる、という手段を採用する。

本発明では、巻締角検査装置に係る第５の解決手段として、上記第１～第４のいずれかの解決手段において、前記カメラは、前記第１物体マークを含む第１物体と前記第２物体マークを含む第２物体とが同時に映り込んだ共用画像として撮像する、という手段を採用する。

本発明では、巻締角検査装置に係る第６の解決手段として、上記第１～第５のいずれかの解決手段において、前記評価手段は、前記第１物体画像に基づいて前記第１物体の基準位置に対する前記第１物体マークの相対位置θ１を検出し、前記第２物体画像に基づいて前記第１物体の基準位置に対する前記第２物体マークの相対位置θ２を検出し、前記相対位置θ１と前記相対位置θ２との位置関係に基づいて前記巻締角θを算出する、という手段を採用する。

本発明では、巻締角検査装置に係る第７の解決手段として、上記第１～第６のいずれかの解決手段において、前記検査対象物は、ボトル本体の口部にキャップが螺合するペットボトルである、という手段を採用する。

本発明によれば、カメラ以外の外部光学系を用いない巻締角検査装置を提供することが可能である。

本発明の第１実施形態におけるペットボトルＢの構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る巻締角検査装置Ａの全体構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る巻締角検査装置Ａにおける口部用カメラ１Ａ～１Ｄ及びキャップ用カメラ２の配置を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る巻締角検査装置Ａの動作を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態における角度偏差θ_１及び角度偏差θ_２の検出処理を示す模式図である。 本発明の第２実施形態におけるペットボトルＢ１の構成を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係る巻締角検査装置Ａ１の全体構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る巻締角検査装置Ａ１における共用カメラ５Ａ～５Ｄの配置を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係る巻締角検査装置Ａ１の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態における角度偏差θ１及び角度偏差θ２の検出処理を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
最初に、図１～図５を参照して本発明の第１実施形態について説明する。この第１実施形態に係る巻締角検査装置Ａは、図１に示すペットボトルＢを検査対象物とする検査装置である。

ペットボトルＢは、図１に示すように、ボトル本体Ｘ（容器本体）にキャップＹ（蓋）が装着された略円筒状の物品（商品）である。このペットボトルＢには、所定の内容物（液体）が収容されており、キャップＹの装着によって内部空間が密封されている。このようなペットボトルＢは、図示するように直立姿勢つまり中心軸線が鉛直方向となる姿勢で、所定の検査位置まで搬送されてくる。なお、上記ボトル本体Ｘは、本発明の第１物体に相当し、キャップＹは本発明の第２物体に相当する。

ボトル本体Ｘは、合成樹脂の一種であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）から形成された略円筒状の容器（樹脂容器）であり、上部にボトル口部ｘ１が設けられている。このボトル口部ｘ１は、ボトル本体Ｘと同心状の略円筒状に形成された開口部であり、周面（口部周面ｘ２）には螺旋突起（図示略）が形成されている。また、この口部周面ｘ２において、上記螺旋突起の下部（ネックリング部）には口部マークｘ３が形成されている。この口部マークｘ３は、例えば特定形状の窪みである。なお、この口部マークｘ３は、本発明の第１物体マークに相当するものである。

キャップＹは、ボトル口部ｘ１を塞ぐ蓋であり、上記ボトル口部ｘ１に螺合する略円筒状の樹脂成型品である。このキャップＹの周面（キャップ周面ｙ１）の内側には、上記螺旋突起と螺合する螺旋突起（図示略）が形成されている。また、キャップ周面ｙ１の上端は閉塞しており、キャップＹの中心軸線に直交する状態で天面（キャップ天面ｙ２）が設けられている。すなわち、このキャップ天面ｙ２は、キャップＹの中心軸線に直交する円形の平面であり、所定の一箇所にキャップマークｙ３が形成されている。

このキャップマークｙ３は、例えば上述した口部マークｘ３とは異なる特定形状の窪みである。このようなキャップＹは、下端部を口部ｘ１に接触させた状態で中心軸線周りに所定方向に回転させることにより自身の螺旋突起がボトル口部ｘ１の螺旋突起に螺合し、以ってボトル本体Ｘに装着される。なお、上記キャップマークｙ３は、本発明の第２物体マークに相当するものである。

第１実施形態に係る巻締角検査装置Ａは、このように口部マークｘ３とキャップマークｙ３とが略９０°異なる向き（姿勢）で設けられているペットボトルＢについて、ボトル本体Ｘ（容器）に螺合するキャップＹ（蓋）の巻締角θを検査する検査装置である。この巻締角検査装置Ａは、図２に示すように、４台の口部用カメラ１Ａ～１Ｄ、１台のキャップ用カメラ２、演算装置３及び表示装置４を備えている。

４台の口部用カメラ１Ａ～１Ｄは、図３に示すように、ボトル本体Ｘのボトル口部ｘ１に対向して設けられたカメラであり、口部マークｘ３を含むボトル口部ｘ１の画像（静止画）を口部画像として撮像する。これら４台の口部用カメラ１Ａ～１Ｄは、ボトルの口部画像を示す画像信号（口部画像信号）を演算装置３に出力する。なお、この口部画像は、本発明の第１物体画像に相当するものである。

さらに説明すると、これら４台の口部用カメラ１Ａ～１Ｄは、図３（ａ）に示すように、ボトル口部ｘ１の中心Ｐ周りに所定の角度割りつまり９０°の角度割りで分割された複数位置（４箇所）に各々設けられている。すなわち、４台の口部用カメラ１Ａ～１Ｄのうち、第１の口部用カメラ１Ａは、ボトル口部ｘ１の周り（３６０°の範囲）において、基準位置つまり角度として０°の位置（基準角）に設けられている。

また、第２の口部用カメラ１Ｂは、ボトル口部ｘ１の中心Ｐ周りにおいて基準角から左方向に＋９０°の位置に設けられている。また、第３の口部用カメラ１Ｃは、ボトル口部ｘ１の中心Ｐ周りにおいて基準角から左方向に＋１８０°の位置に設けられている。さらに、第４の口部用カメラ１Ｄは、ボトル口部ｘ１の中心Ｐ周りにおいて基準角から左方向に＋２７０°（つまり基準角から－９０°）の位置に設けられている。

これら４台の口部用カメラ１Ａ～１Ｄは、ボトル口部ｘ１の中心Ｐ周りにおいて、各々に自らの位置を基準に＋４５°～－４５°の範囲（合計９０°の範囲）を若干超える領域を撮像範囲としている。すなわち、第１の口部用カメラ１Ａは、ボトル口部ｘ１の中心Ｐ周り（３６０°の範囲）において、－４５°～＋４５°の第１範囲Ｒ１を若干超える領域を撮像範囲としている。このような第１の口部用カメラ１Ａは、ボトル口部ｘ１の中心Ｐ周りに－４５°～＋４５°の第１範囲Ｒ１が中心に映り込んだ第１の口部画像を撮像し、当該第１の口部画像を示す第１の口部画像信号を演算装置３に出力する。

第２の口部用カメラ１Ｂは、ボトル口部ｘ１の中心Ｐ周りにおいて、＋４５°～＋１３５°の第２範囲Ｒ２を若干超える領域を撮像範囲としている。このような第２の口部用カメラ１Ｂは、ボトル口部ｘ１の中心Ｐ周りに＋４５°～＋１３５°の第２範囲Ｒ２が中心に映り込んだ第２の口部画像を撮像し、当該第２の口部画像を示す第２の口部画像信号を演算装置３に出力する。

第３の口部用カメラ１Ｃは、ボトル口部ｘ１の中心Ｐ周りにおいて、＋１３５°～＋２２５°の第３範囲Ｒ３を若干超える領域を撮像範囲としている。このような第３の口部用カメラ１Ｃは、ボトル口部ｘ１の中心Ｐ周りに＋１３５°～＋２２５°の第３範囲Ｒ３が中心に映り込んだ第３の口部画像を撮像し、当該第３の口部画像を示す第３の口部画像信号を演算装置３に出力する。

さらに、第４の口部用カメラ１Ｄは、ボトル口部ｘ１の中心Ｐ周りにおいて、＋２２５°～＋３１５°（－４５°）の第４範囲Ｒ４を若干超える領域を撮像範囲としている。このような第４の口部用カメラ１Ｄは、ボトル口部ｘ１の中心Ｐ周りに＋２２５°～＋３１５°（－４５°）の第４範囲Ｒ４が中心に映り込んだ第４の口部画像を撮像し、当該第４の口部画像を示す第４の口部画像信号を演算装置３に出力する。

１台のキャップ用カメラ２は、図３に示すように、キャップＹのキャップ天面ｙ２に対向して設けられたカメラであり、キャップマークｙ３を含むキャップＹの画像（静止画）をキャップ画像として撮像する。このキャップ用カメラ２は、上記キャップ画像を示す画像信号（キャップ画像信号）を演算装置３に出力する。なお、上記キャップ画像は、本発明の第２物体画像に相当するものである。

さらに説明すると、このキャップ用カメラ２は、円形なキャップ天面ｙ２の中心つまりボトル本体Ｘ及びキャップＹの中心軸線の直上に位置している。このようなキャップ用カメラ２は、キャップ天面ｙ２が中心に映り込んだキャップ画像を撮像し、当該キャップ画像を示すキャップ画像信号を演算装置３に出力する。

ここで、上述した第１～第４の口部用カメラ１Ａ～１Ｄ及びキャップ用カメラ２は、何れも可視光を撮像波長範囲とするカメラである。すなわち、第１～第４の口部用カメラ１Ａ～１Ｄ及びキャップ用カメラ２は、第１～第４の口部画像及びキャップ画像を可視画像として撮像する撮像装置である。

このような第１～第４の口部用カメラ１Ａ～１Ｄ及びキャップ用カメラ２のうち、第１～第４の口部用カメラ１Ａ～１Ｄは、口部マークｘ３（第１物体マーク）に対向する位置に配置され、外部光学系を介することなく、口部マークｘ３を含む口部画像（第１物体画像）を直接撮像するカメラである。また、キャップ用カメラ２は、外部光学系を介することなく、キャップマークｙ３（第２物体マーク）を含むキャップ画像（第２物体画像）を直接撮像するカメラである。

演算装置３は、第１～第４の口部用カメラ１Ａ～１Ｄ及びキャップ用カメラ２を制御すると共に、第１～第４の口部用カメラ１Ａ～１Ｄから各々入力される第１～第４の口部画像信号、キャップ用カメラ２から入力されるキャップ画像信号及び上位制御装置から入力される外部信号に基づいてボトル本体Ｘ（容器）に対するキャップＹ（蓋）の巻締角θを算出する評価手段である。

この演算装置３は、一種のコンピュータであり、所定の検査プログラム等を記憶する記憶部、第１～第４の口部用カメラ１Ａ～１Ｄ及びキャップ用カメラ２から画像信号を受け入れると共に表示装置４に検査結果を出力する入出力部及び検査プログラム等を実行する演算部等を備えている。

詳細については後述するが、この演算装置３は、外部の搬送装置によって検査位置に順次搬送されてくる複数のペットボトルＢについてキャップ画像信号及び第１～第４の口部画像信号をそれぞれ取得し、これらキャップ画像信号及び第１～第４の口部画像信号に上記検査プログラムに従った情報処理を施すことによって巻締角θを順次算出する。

また、この演算装置３は、上記巻締角θを所定の評価基準と順次比較することによって巻締角θを順次評価する。また、この演算装置３は、上記評価結果つまり各ペットボトルＢの検査結果を検査信号として表示装置４に順次出力する。

表示装置４は、演算装置３から順次入力される検査信号に基づいて検査結果を画像表示する装置である。この表示装置４は、演算装置３から時系列的に順次入力される複数のペットボトルＢの検査結果を時系列順つまり検査順に表示する。なお、このような表示装置４は、本発明の出力手段に相当する。

次に、第1実施形態に係る巻締角検査装置Ａの動作について、図４に示すフローチャートに従って詳しく説明する。

この巻締角検査装置Ａにおいて、ペットボトルＢが検査位置に搬送されてくると、外部の上位制御装置から演算装置３に到着信号（外部信号）が入力される。演算装置３は、この到着信号を受け付けると、第１～第４の口部用カメラ１Ａ～１Ｄ及びキャップ用カメラ２に撮像を指示する。この結果、第１～第４の口部用カメラ１Ａ～１Ｄは第１～第４の口部画像を撮像し、またキャップ用カメラ２はキャップ画像を撮像する（ステップＳ１）。

そして、演算装置３は、上記第１～第４の口部画像を第１～第４の口部画像信号として取得し、またキャップ画像をキャップ画像信号として取得する。そして、演算装置３は、第１～第４の口部画像について、平面座標系への展開処理と相互の結合処理とを施すことにより、図５（ａ）に示すような１枚の結合画像Ｇｋを生成する（ステップＳ２）。

ここで、ボトル口部ｘ１は所定の半径を有する円筒形状なので、第１～第４の口部画像上における位置と実空間の口部周面ｘ２上における位置とがずれる。このずれ量は、ボトル口部ｘ１の形状（大きさや曲率）に依存するものである。したがって、口部周面ｘ２上における口部マークｘ３の位置を正確に評価するためには、ボトル口部ｘ１の形状に起因する口部マークｘ３の位置ずれを補正する必要がある。

上記展開処理は、このような位置ずれを補正するために、所定の曲率で湾曲するボトル口部ｘ１（口部周面ｘ２）の画像（曲座標系の画像）を平面座標系の画像に座標変換することにより、第１～第４の展開口部画像を生成する画像処理である。上記結合処理は、このような第１～第４の展開口部画像をボトル口部ｘ１の中心Ｐ周りの角度順に連結することにより１枚の結合画像Ｇｋを生成する画像処理である。

演算装置３は、上記結合処理が完了すると、特徴抽出処理を行う（ステップＳ３）。この特徴抽出処理は、結合画像Ｇｋから口部マークｘ３に似た形状の画像部位（口部特徴部位）を抽出する処理である。このような特徴抽出処理によって、結合画像Ｇｋにおける口部特徴部位が口部マーク候補として抽出される。

このような口部マーク候補は１あるいは複数抽出されるが、演算装置３は、複数の口部マーク候補に対して排他処理を施すことにより、口部マーク候補を１つに絞り込む（ステップＳ４）。この排他処理は、例えば口部マーク候補の大きさを条件としたものであり、口部マークｘ３の大きさに対して極端に大きな口部マーク候補は除外される。

そして、演算装置３は、排他処理によって１つに絞り込まれた口部マーク候補について、口部マークｘ３として特定して良いか否かの判断処理を行う（ステップＳ５）。この判断処理では、口部マーク候補の形状及び大きさが再度評価され、口部マーク候補が真に口部マークｘ３であるか否かが判定される。そして、演算装置３は、ステップＳ５の判断が「Ｙｅｓ」の場合、口部マーク候補を口部マークｘ３として特定する。

続いて、演算装置３は、図５（ｂ）に示す円形なキャップ画像Ｇｃについてキャップマークｙ３の検索範囲を設定する（ステップＳ６）。すなわち、キャップ天面ｙ２におけるキャップマークｙ３の半径方向における位置は、キャップＹの仕様によって範囲が予めわかっている。したがって、演算装置３は、キャップ天面ｙ２の半径方向において、キャップマークｙ３の存在し得る範囲を検索範囲に設定する。

そして、演算装置３は、このような検索範囲内において、キャップマークｙ３と似た形状かつ大きさの画像部位（キャップ特徴部位）を抽出する。そして、演算装置３は、このキャップ特徴部位をキャップマークｙ３として特定して良いか否かの判断処理を行う（ステップＳ７）。

このステップＳ７において、演算装置３は、キャップ特徴部位の形状及び大きさを評価することによりキャップマークｙ３を検出する。そして、演算装置３は、ステップＳ７の判断が「Ｙｅｓ」の場合、キャップ特徴部位をキャップマークｙ３として特定する。すなわち、上述したステップＳ２～Ｓ７を経ることにより、結合画像Ｇｋにおける口部マークｘ３及びキャップ画像Ｇｃにおけるキャップマークｙ３が特定される。

演算装置３は、このようにして口部マークｘ３及びキャップマークｙ３を特定すると、巻締角θの計算処理を行う（ステップＳ８）。この計算処理において、演算装置３は、図５（ａ）に示すように、結合画像Ｇｋにおける基準角（０°）に対する口部マークｘ３の角度偏差θ_１を第１の相対位置として計算する。

また、演算装置３は、図５（ｂ）に示すように、上記基準角と一致すると共にキャップＹ（キャップ天面ｙ２）の中心Ｐを通る基準線とキャップマークｙ３及び上記中心Ｐを通る検出線の角度偏差θ_２を第２の相対位置として計算する。そして、演算装置３は、角度偏差θ_１と角度偏差θ_２との差分（θ_１－θ_２）を巻締角θとして計算する。すなわち、演算装置３は、第１の相対位置と第２の相対位置との位置関係に基づいて巻締角θを算出する。

そして、演算装置３は、この巻締角θが所定のしきい値θrefの範囲内か否かを判断する（ステップＳ９）。このステップＳ９の判断が「Ｙｅｓ」の場合、演算装置３は、巻締角θのペットボトルＢを合格と判定する（ステップＳ１０）。また、このステップＳ９の判断が「Ｎｏ」の場合、演算装置３は、巻締角θのペットボトルＢを不合格と判定する（ステップＳ１１）。なお、上述したステップＳ５、Ｓ７の判断が「Ｎｏ」の場合も、巻締角θのペットボトルＢは不合格と判定される（ステップＳ１１）。

このように、本実施形態に係る巻締角検査装置Ａは、口部マークｘ３を撮像する４台の口部用カメラ１Ａ～１Ｄとキャップマークｙ３を撮像するキャップ用カメラ２とを備えている。すなわち、この巻締角検査装置Ａは、向き（姿勢）が略９０°異なる口部マークｘ３とキャップマークｙ３とに対して、撮影方向が９０°異なる向きに設定された４台の口部用カメラ１Ａ～１Ｄとキャップ用カメラ２とを備える。

このような巻締角検査装置Ａによれば、４台の口部用カメラ１Ａ～１Ｄとキャップ用カメラ２とを用いてペットボトルＢの巻締角θを検査するので、従来のような特殊な光学系レンズ（外部光学系）を用いる必要がない。したがって、第１実施形態によれば、カメラ以外の外部光学系を用いない巻締角検査装置Ａを提供することが可能である。

〔第２実施形態〕
続いて、図６～図１０を参照して本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態に係る巻締角検査装置Ａ１は、図６に示すペットボトルＢ１を検査対象物とする検査装置である。なお、これら図６～図１０では、第１実施形態の図１～図５と同一の構成要素には同一符号を付している。

このペットボトルＢ１は、第１実施形態のペットボトルＢにおいてキャップＹをキャップＹ１と入れ替えたものである。すなわち、このペットボトルＢ１は、キャップＹ１の構造だけが第１実施形態のペットボトルＢとは異なっており、第１実施形態のボトル本体ＸとキャップＹ１とから構成されている。

また、上記キャップＹ１は、第１実施形態のキャップマークｙ３に代えてキャップマークｙ４を備えるものであり、これ以外は第１実施形態のキャップＹと同一である。第１実施形態のキャップマークｙ３はキャップ天面ｙ２に設けられているが、第２実施形態のキャップマークｙ４は、キャップ天面ｙ２ではなく、図６（ｂ）に示すようにキャップ周面ｙ１に設けられている。

このようなキャップマークｙ４は、本発明の第２物体マークに相当する。このようなキャップＹ１を備えるペットボトルＢ１は、第１実施形態のペットボトルＢと同様に直立姿勢で搬送される。また、このようなペットボトルＢ１において、ボトル本体Ｘは本発明の第１物体に相当し、キャップＹ１は本発明の第２物体に相当する。

すなわち、第１実施形態のペットボトルＢ（検査対象物）は、キャップマークｙ３が口部マークｘ３に対して略９０°異なる向き（姿勢）で設けられているが、第２実施形態のペットボトルＢ１（検査対象物）は、口部マークｘ３とキャップマークｙ４とが略同一向き、つまり直立姿勢のペットボトルＢ１の側方から視認可能な状態に設けられている。

第２実施形態に係る巻締角検査装置Ａ１は、このようなペットボトルＢ１について、ボトル本体Ｘに螺合するキャップＹ１の巻締角θを検査する。この巻締角検査装置Ａ１は、図７に示すように、４台の共用カメラ５Ａ～５Ｄ、演算装置３Ａ及び表示装置４を備えている。

４台の共用カメラ５Ａ～５Ｄは、図８に示すように、ボトル本体Ｘのボトル口部ｘ１及びキャップＹ１のキャップ周面ｙ１に対向して設けられたカメラである。これら共用カメラ５Ａ～５Ｄは、口部マークｘ３を含むボトル口部ｘ１とキャップマークｙ４を含むキャップ周面ｙ１とが同時に写り込んだ静止画像を共用画像として撮像する。すなわち、共用画像は、ボトル口部ｘ１の画像部位（口部画像）とキャップ周面ｙ１の画像部位（キャップ画像）とを含む静止画像である。

ここで、このような共用画像において、ボトル口部ｘ１の画像部位は、第２実施形態における口部画像であり、本発明の第１物体画像に相当する。また、キャップ周面ｙ１の画像部位は、第２実施形態におけるキャップ画像であり、本発明の第２物体画像に相当する。

上述した４台の共用カメラ５Ａ～５Ｄは、図８（ａ）に示すように、ボトル口部ｘ１つまりキャップ周面ｙ１の中心Ｐ周りに所定の角度割りつまり９０°の角度割りで分割された複数位置（４箇所）に各々設けられている。すなわち、４台の共用カメラ５Ａ～５Ｄは、ボトル口部ｘ１及びキャップ周面ｙ１の中心Ｐ周りにおける位置が第１実施形態の口部用カメラ１Ａ～１Ｄと同一である。

第１の共用カメラ５Ａは、ボトル口部ｘ１及びキャップ周面ｙ１の周り（３６０°の範囲）において、基準位置つまり角度として０°の位置（基準角）に設けられている。第２の共用カメラ５Ｂは、ボトル口部ｘ１及びキャップ周面ｙ１の中心Ｐ周りにおいて基準角から左方向に＋９０°の位置に設けられている。

第３の共用カメラ５Ｃは、ボトル口部ｘ１及びキャップ周面ｙ１の中心Ｐ周りにおいて基準角から左方向に＋１８０°の位置に設けられている。さらに、第４の共用カメラ５Ｄは、ボトル口部ｘ１及びキャップ周面ｙ１の中心Ｐ周りにおいて基準角から左方向に＋２７０°（つまり基準角から－９０°）の位置に設けられている。

これら４台の共用カメラ５Ａ～５Ｄは、第１実施形態の口部用カメラ１Ａ～１Ｄと同様に、自らの位置を基準に＋４５°～－４５°の範囲（合計９０°の範囲）を若干超える領域を各々の撮像範囲としている。

すなわち、第１の共用カメラ５Ａは、ボトル口部ｘ１及びキャップ周面ｙ１の中心Ｐ周り（３６０°の範囲）において、－４５°～＋４５°の第１範囲Ｒ１を若干超える領域を撮像範囲としている。このような第１の共用カメラ５Ａは、ボトル口部ｘ１及びキャップ周面ｙ１の中心Ｐ周りに－４５°～＋４５°の第１範囲Ｒ１が中心に映り込んだ第１の共用画像を撮像し、当該第１の共用画像を示す第１の共用画像信号を演算装置３Ａに出力する。

第２の共用カメラ５Ｂは、ボトル口部ｘ１及びキャップ周面ｙ１の中心Ｐ周りにおいて、＋４５°～＋１３５°の第２範囲Ｒ２を若干超える領域を撮像範囲としている。このような第２の共用カメラ５Ｂは、ボトル口部ｘ１及びキャップ周面ｙ１の中心Ｐ周りに＋４５°～＋１３５°の第２範囲Ｒ２が中心に映り込んだ第２の共用画像を撮像し、当該第２の共用画像を示す第２の共用画像信号を演算装置３Ａに出力する。

第３の共用カメラ５Ｃは、ボトル口部ｘ１及びキャップ周面ｙ１の中心Ｐ周りにおいて、＋１３５°～＋２２５°の第３範囲Ｒ３を若干超える領域を撮像範囲としている。このような第３の共用カメラ５Ｃは、ボトル口部ｘ１及びキャップ周面ｙ１の中心Ｐ周りに＋１３５°～＋２２５°の第３範囲Ｒ３が中心に映り込んだ第３の共用画像を撮像し、当該第３の共用画像を示す第３の共用画像信号を演算装置３Ａに出力する。

さらに、第４の共用カメラ５Ｄは、ボトル口部ｘ１及びキャップ周面ｙ１の中心Ｐ周りにおいて、＋２２５°～＋３１５°（－４５°）の第４範囲Ｒ４を若干超える領域を撮像範囲としている。このような第４の共用カメラ５Ｄは、ボトル口部ｘ１及びキャップ周面ｙ１の中心Ｐ周りに＋２２５°～＋３１５°（－４５°）の第４範囲Ｒ４が中心に映り込んだ第４の共用画像を撮像し、当該第４の共用画像を示す第４の共用画像信号を演算装置３Ａに出力する。

ここで、上述した第１～第４の共用カメラ５Ａ～５Ｄは、第１実施形態の第１～第４の口部用カメラ１Ａ～１Ｄ及びキャップ用カメラ２と同様に、何れも可視光を撮像波長範囲とするカメラである。すなわち、第１～第４の共用カメラ５Ａ～５Ｄは、第１～第４の共用画像を可視画像として撮像する撮像装置である。

また、このような第１～第４の共用カメラ５Ａ～５Ｄは、口部マークｘ３（第１物体マーク）及びキャップマークｙ３（第２物体マーク）に対向する位置に配置され、外部光学系を介することなく、口部マークｘ３を含む口部画像（第１物体画像）及びキャップマークｙ３を含むキャップ画像（第２物体画像）を直接撮像するカメラである。

演算装置３Ａは、第１～第４の共用カメラ５Ａ～５Ｄを制御すると共に、第１～第４の共用カメラ５Ａ～５Ｄから各々入力される第１～第４の共用画像信号及び上位制御装置から入力される外部信号に基づいてボトル本体Ｘ（容器）に対するキャップＹ（蓋）の巻締角θを算出する評価手段である。

この演算装置３Ａは、第１実施形態の演算装置３と同様に一種のコンピュータであり、所定の検査プログラム等を記憶する記憶部、第１～第４の共用カメラ５Ａ～５Ｄから第１～第４の共用画像信号を受け入れると共に表示装置４に検査結果を出力する入出力部及び検査プログラム等を実行する演算部等を備えている。

この演算装置３Ａは、外部の搬送装置によって所定の検査位置に順次搬送されてくる複数のペットボトルＢ１について第１～第４の共用画像信号をそれぞれ取得し、これら第１～第４の共用画像信号に上記検査プログラムに従った情報処理を施すことによって巻締角θを順次算出する。

また、この演算装置３Ａは、上記巻締角θを所定の評価基準と順次比較することによって巻締角θを順次評価する。さらに、演算装置３Ａは、上記評価結果つまり各ペットボトルＢ１の検査結果を検査信号として表示装置４に順次出力する。表示装置４は、演算装置３Ａから順次入力される検査信号に基づいて検査結果を画像表示する装置である。この表示装置４は、第１実施形態と同様な装置であり、本発明の出力手段に相当する。

次に、第２実施形態に係る巻締角検査装置Ａ１の動作について、図９に示すフローチャートに沿って詳しく説明する。

この巻締角検査装置Ａ１では、ペットボトルＢが検査位置に搬送されてくると、外部の上位制御装置から演算装置３Ａに到着信号（外部信号）が入力される。演算装置３Ａは、この到着信号を受け付けると、第１～第４の共用カメラ５Ａ～５Ｄに撮像を指示する。この結果、第１～第４の共用カメラ５Ａ～５Ｄは第１～第４の共用画像を撮像（ステップＳ１ａ）。

そして、演算装置３Ａは、上記第１～第４の共用画像を第１～第４の共用画像信号として取得する。そして、演算装置３Ａは、第１～第４の共用画像について、平面座標系への展開処理と相互の結合処理とを施すことにより、図１０に示すような１枚の合成画像Ｇｓを生成する（ステップＳ２ａ）。

ここで、ボトル口部ｘ１及びキャップ周面ｙ１は、中心Ｐから所定の半径を有する円筒形状なので、第１～第４の共用画像上における位置と実空間の口部周面ｘ２及びキャップ周面ｙ１上における位置とがずれる。このずれ量は、ボトル口部ｘ１及びキャップ周面ｙ１の形状（大きさや曲率）に依存するものである。

したがって、口部周面ｘ２上における口部マークｘ３及びキャップ周面ｙ１上におけるキャップマークｙ４の基準角（０°）に対する相対位置を正確に評価するためには、ボトル口部ｘ１の形状に起因する口部マークｘ３及びキャップ周面ｙ１の形状に起因するキャップマークｙ４の位置ずれを補正する必要がある。

上記展開処理は、このような位置ずれを補正するために、所定の曲率で湾曲するボトル口部ｘ１（口部周面ｘ２）の画像（曲座標系の画像）及びキャップ周面ｙ１の画像（曲座標系の画像）を平面座標系の画像に座標変換することにより、第１～第４の展開共用画像を生成する画像処理である。上記結合処理は、このような第１～第４の展開共用画像をボトル口部ｘ１及びキャップ周面ｙ１の中心Ｐ周りの角度順に連結することにより１枚の合成画像Ｇｓを生成する画像処理である。

演算装置３Ａは、上記結合処理が完了すると、口部画像に関する特徴抽出処理を行う（ステップＳ３ａ）。この特徴抽出処理は、上記合成画像Ｇｓから口部マークｘ３に似た形状の画像部位（口部特徴部位）を抽出する処理である。演算装置３Ａは、このような特徴抽出処理に基づいて合成画像Ｇｓにおける口部特徴部位を口部マーク候補として抽出する。

このような口部マーク候補は１あるいは複数抽出されるが、演算装置３Ａは、複数の口部マーク候補に対して排他処理を施すことにより、口部マーク候補を１つに絞り込む（ステップＳ４ａ）。この排他処理は、例えば口部マーク候補の大きさを条件としたものであり、口部マークｘ３の大きさに対して極端に大きな口部マーク候補は除外される。

そして、演算装置３Ａは、排他処理によって１つに絞り込まれた口部マーク候補について、口部マークｘ３として特定して良いか否かの判断処理を行う（ステップＳ５ａ）。この判断処理では、口部マーク候補の形状及び大きさが再度評価され、口部マーク候補が真に口部マークｘ３であるか否かが判定される。そして、演算装置３Ａは、ステップＳ５ａの判断が「Ｙｅｓ」の場合、口部マーク候補を口部マークｘ３として特定する。

続いて、演算装置３Ａは、ステップＳ５ａの判断処理の結果が「Ｙｅｓ」となると、キャップ画像に関する特徴抽出処理を行う（ステップＳ６ａ）。この特徴抽出処理は、上記合成画像Ｇｓからキャップマークｙ４に似た形状の画像部位（キャップ特徴部位）を抽出する処理である。演算装置３Ａは、このような特徴抽出処理に基づいて合成画像Ｇｓにおけるキャップ特徴部位をキャップマーク候補として抽出する。

このようなキャップマーク候補は１あるいは複数抽出されるが、演算装置３Ａは、複数のキャップマーク候補に対して排他処理を施すことにより、キャップマーク候補を１つに絞り込む（ステップＳ７ａ）。この排他処理は、例えばキャップマーク候補の大きさを条件としたものであり、キャップマークｙ４の大きさに対して極端に大きなキャップマーク候補は除外される。

そして、演算装置３Ａは、排他処理によって１つに絞り込まれたキャップマーク候補について、キャップマークｙ４として特定して良いか否かの判断処理を行う（ステップＳ８ａ）。この判断処理では、キャップマーク候補の形状及び大きさが再度評価され、キャップマーク候補が真にキャップマークｙ４であるか否かが判定される。そして、演算装置３Ａは、ステップＳ８ａの判断が「Ｙｅｓ」の場合、キャップマーク候補をキャップマークｙ４として特定する。

演算装置３Ａは、このようにして口部マークｘ３及びキャップマークｙ４を特定すると、巻締角θの計算処理を行う（ステップＳ９ａ）。この計算処理において、演算装置３は、図１０に示すように、合成画像Ｇｓにおける基準角（０°）に対する口部マークｘ３の角度偏差θ_１を第１の相対位置として計算する。

また、演算装置３Ａは、同じく図１０に示すように、合成画像Ｇｓにおける基準角（０°）に対するキャップマークｙ４の角度偏差θ_２を第２の相対位置として計算する。そして、演算装置３Ａは、角度偏差θ_１と角度偏差θ_２との差分（θ_１－θ_２）を巻締角θとして計算する。すなわち、演算装置３Ａは、第１の相対位置と第２の相対位置との位置関係に基づいて巻締角θを算出する。

そして、演算装置３Ａは、この巻締角θが所定のしきい値θrefの範囲内か否かを判断する（ステップＳ１０ａ）。このステップＳ１０ａの判断が「Ｙｅｓ」の場合、演算装置３Ａは、巻締角θのペットボトルＢ１を合格と判定する（ステップＳ１１ａ）。また、このステップＳ１０ａの判断が「Ｎｏ」の場合、演算装置３Ａは、巻締角θのペットボトルＢ１を不合格と判定する（ステップＳ１２ａ）。なお、上述したステップＳ５ａ、Ｓ８ａの判断が「Ｎｏ」の場合も、巻締角θのペットボトルＢ１は不合格と判定される（ステップＳ１２ａ）。

このように、第２実施形態に係る巻締角検査装置Ａ１は、ペットボトルＢ１の側方に所定間隔で配置された４台の共用カメラ５Ａ～５Ｄを用いて口部画像（第１の物体画像）及びキャップ画像（第２の物体画像）を撮像する。すなわち、この巻締角検査装置Ａ１は、ペットボトルＢ１の側方から視認可能な口部マークｘ３及びキャップマークｙ４に対して、同じく側方に所定の間隔で設けられた４台の共用カメラ５Ａ～５Ｄを備える。

このような巻締角検査装置Ａ１によれば、４台の共用カメラ５Ａ～５Ｄを用いてペットボトルＢ１の巻締角θを検査するので、従来のような特殊な光学系レンズ（外部光学系）を用いる必要がない。したがって、第２実施形態によれば、カメラ以外の外部光学系を用いない巻締角検査装置Ａ１を提供することが可能である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記第１、第２実施形態では、ペットボトルＢ、Ｂ１を検査対象物としたが、本発明はこれに限定されない。本発明は、第１マークが設けられた第１物体に第２マークが設けられた第２物体が螺合する様々な検査対象物に適用することができる。

（２）上記第１実施形態では、４台の口部用カメラ１Ａ～１Ｄを設けることによって第１～第４の口部画像（第１物体画像）を取得したが、本発明はこれに限定されない。口部用カメラの個数つまり第１物体画像の枚数は、４以外でも良い。

例えば、ボトル口部ｘ１の周りにおける角度割りを、１２０°に設定することにより３台の口部用カメラで第１物体を撮像してもよい。また、巻締角θの取りうる値が比較的狭い角度範囲に限定される場合には、１台の口部用カメラで第１物体を撮像してもよい。

また、このことは第２実施形態についても同様である。すなわち、４台の共用カメラ５Ａ～５Ｄに代えて、４台以外の台数の共用カメラを用いて共用画像（第１、第２物体画像）を取得してもよい。

（３）上記第１、第２実施形態では、口部画像、キャップ画像及び共用画像を可視画像として撮像する第１～第４の口部用カメラ１Ａ～１Ｄ、キャップ用カメラ２及び共用カメラ５Ａ～５Ｄを採用したが、本発明はこれに限定されない。

すなわち、検査対象物によっては口部マークｘ３（第１物体マーク）及び／またはキャップマークｙ３、ｙ４（第２物体マーク）を不可視マークとして設けられることが考えられる。この不可視マークとしては、不可視な波長帯、例えば紫外線の波長帯に感応する紫外線カメラによって撮像可能なものが考えられる。このような不可視マークについては、例えば紫外線カメラのように不可視マークを撮像可能なカメラを採用すればよい。

（４）上記第１、第２実施形態では、出力手段として表示装置４を採用したが、本発明はこれに限定されない。例えば記憶装置や通信装置あるいは警報装置を出力手段として採用してもよい。

（５）上記第１、第２実施形態では、巻締角θがしきい値θrefの範囲内にある場合にペットボトルＢ、Ｂ１を合格判定したが、本発明はこれに限定されない。本実施形態における合格／不合格の判定手法では、巻締角θが３６０°以上多いあるいは少ない場合つまりキャップＹの巻締回転数が１回転以上多いあるいは少ない場合に合格判定することになる。

このような問題に対して、図３（ｂ）に示す寸法Ｌxy（上下方向におけるボトル本体ＸとキャップＹとの位置関係を示す距離）を測定し、この寸法Ｌxyが所定の評価値の範囲内にある場合に合格判定することが考えられる。巻締角θが３６０°以上多いあるいは少ない場合、寸法Ｌxyは、本来の値に対して大幅にずれた値となる。なお、寸法Ｌxyは、例えばキャップ天面ｙ２から口部マークｘ３が設けられたネックリング部の下端までの距離、あるいはキャップＹの底面部から上記ネックリング部の下端までの距離である。

（６）上記第１、第２実施形態では、円筒状のペットボトルＢ、Ｂ１を検査対象物をしたが、本発明はこれに限定されない。本発明は、円筒状以外の形状の検査対象物、例えば多角形の検査対象物にも適用可能である。

Ａ、Ａ１ 巻締角検査装置
Ｂ、Ｂ１ ペットボトル（検査対象物）
Ｇｃ キャップ画像
Ｇｋ 結合画像
Ｇｓ 合成画像
Ｒ１ 第１範囲
Ｒ２ 第２範囲
Ｒ３ 第３範囲
Ｒ４ 第４範囲
Ｘ ボトル本体（第１物体、容器本体）
ｘ１ ボトル口部
ｘ２ 口部周面
ｘ３ 口部マーク（第１物体マーク）
Ｙ、Ｙ１ キャップ（第２物体、蓋）
ｙ１ キャップ周面
ｙ２ キャップ天面
ｙ３、ｙ４ キャップマーク（第２物体マーク）
１Ａ～１Ｄ 口部用カメラ（カメラ）
２ キャップ用カメラ（カメラ）
３、３Ａ 演算装置（評価手段）
４ 表示装置（出力手段）
５Ａ～５Ｄ 共用カメラ（カメラ）

Claims (7)

1. 第１物体に第２物体が螺合する検査対象物について、前記第１物体に設けられた第１物体マーク及び前記第２物体に設けられた第２物体マークに基づいて前記第１物体に対する前記第２物体の巻締角を検査する巻締角検査装置であって、
   前記第１物体マーク及び前記第２物体マークに対向する位置に配置され、前記第１物体マークを含む第１物体画像及び前記第２物体マークを含む第２物体画像を直接撮像する複数のカメラと、
   前記第１物体画像と前記第２物体画像とに基づいて前記巻締角θを算出すると共に該巻締角θを評価する評価手段と、
   該評価手段の評価結果を出力する出力手段とを備え、
   前記評価手段は、前記第１物体画像から第１物体マーク候補を複数抽出すると、当該第１物体マーク候補の大きさに基づいて前記第１物体マークを特定することを特徴とする巻締角検査装置。
2. 前記第１物体が容器本体であり、前記第１物体マークが前記容器本体の口部に設けられている場合、
   前記カメラは、前記口部に対向する位置に設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の巻締角検査装置。
3. 前記カメラは、前記口部の周りに所定の角度割りで分割された複数位置に各々設けられることを特徴とする請求項２に記載の巻締角検査装置。
4. 前記第２物体が蓋であり、前記第２物体マークが前記蓋の天面に設けられている場合、 前記カメラは、前記蓋の天面に対向する位置に設けられることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の巻締角検査装置。
5. 前記カメラは、前記第１物体マークを含む第１物体と前記第２物体マークを含む第２物体とが同時に映り込んだ共用画像として撮像することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の巻締角検査装置。
6. 前記評価手段は、
   前記第１物体画像に基づいて前記第１物体の基準位置に対する前記第１物体マークの相対位置θ１を検出し、
   前記第２物体画像に基づいて前記第１物体の基準位置に対する前記第２物体マークの相対位置θ２を検出し、
   前記相対位置θ１と前記相対位置θ２との位置関係に基づいて前記巻締角θを算出する ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の巻締角検査装置。
7. 前記検査対象物は、ボトル本体の口部にキャップが螺合するペットボトルであることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の巻締角検査装置。

Images