JPS5918428A - 密封容器の内圧検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 に詳しくは光学的方法による密封容器の内圧検査装置に
関する。

ビール，炭酸飲料等の正内圧性（すなわち充填密封後の
室温における内圧が大気圧よりも高い）液体を充填密封
した容器、もしくは通常の飲食品が加圧不活性ガス（例
えば窒素ガス）と共に充填密封された容器の内圧（室温
における）は、正常の場合は大気圧より高いのであるが
、巻締不良部、もしくはヒートシール不良部がある容器
の場合、もしくは取扱中や運搬中に外力により穿孔が生
じた容器の場合、あるいは貯蔵中に腐食等により穿孔が
生じた容器の場合等には内圧がほぼ大気圧まで低下し、
同時に内容物も漏洩，変質して不良容器となる。従って
このような不良容器は内圧を検査することによって判別
することができる。

またホットパックされた密封容器やレトルト殺菌済密封
容器等の内圧は、正常の場合は負圧であるが、前記のよ
うに穿孔等を生じた不良容器の場合は、はぼ大気圧とな
る。また密封不良部や穿孔等がない場合でも、殺菌不完
全で内容品が変敗した場合や、水素膨張缶等の場合は正
内圧となる。

従ってこの場合も不良容器は内圧を検査することによっ
て判別することができる。

従来飲食物等の充填密封された缶詰、壜詰等の密封容器
の内圧検査法又は装置として、（イ）容器の弾性的な壁
面を打撃して、発生した音響の周波数を測定するタイプ
のもの（特開昭４９−３４３７６号公報、特開昭５１−
９９５５４号公報に記載のもの）、（ロ）打音の減衰時
間を測定するタイプのもの（特公昭４９−７１．９２号
公報に記載のもの）、（ハ）　内圧による容器壁面の変
形を光学的凹面鏡作用で光の集光力として測定するタイ
プのもの（特公昭５１．−７０６３号公報に記載のもの
）、およびに）近接距離計で容器壁面の変位量を直接測
定するタイプのもの（特開昭５５−５９３３３号公報に
記載のもの）等が提案されている。

しかし０）のタイプのものは、壁部が弾性を有する金属
よりなるものに限られ、かつ振動波形の歪が少ない良質
の音響特性を有するものでなければならず、また内容品
の壁内面への付着の有無が判別精度に大きく影響し、そ
の−１，内容品が高粘着性のものである場合は適用でき
ないという問題を有する。

また（口）のタイプ０のものは、０）のタイプのものと
同じく、金属壁に限られ、かつ内容品が固形物の場合に
のみ適用でき（内容品が高粘着性のものの場合も適用で
きない）、さらに内容品と壁面の接触状態が、缶内圧に
応じて変化する場合のみに有効であるという問題を有す
る。

（ハ）のタイプのものは、壁面の光反射率が極めて高く
、はぼ鏡面とみなせる光沢を有する場合に適用でき、壁
面に文字、模様などの非光沢性の印刷を施こした場合等
には適用が困難であるという問題を有する。

に）のタイプのものは、壁面を構成する材料の種類によ
って、使用しうる検出器が異なる。すなわち壁面が金属
より々る場合は、渦電流検出器が有効であるが、鉄より
々る壁面とアルミニウム（合金）よりなる壁面への共用
は難かしい。また壁面が非金属よりなる場合は、静電容
量検出器を用いなければならない。すなわち容器壁面材
料の種類に応じて各種の検出器を用意しなければならな
いという問題を有する。

ところが近年容器の多様化が著るしく、同一の内容品に
対しても、様々の形態および材質の密封容器が用いられ
るようになってきた。例えば、アルミニウム箔とプラス
チックフィルムよりなる積層シートの端部（蓋部および
底部）を金属缶胴にヒートシールしてなる密封容器、あ
るいはその逆にプラスチックと紙より主としてなる積層
シートより形成された胴部に金属製端部を巻締めてなる
密封容器、もしくは同様の胴部にアルミニウム箔とグラ
スチックフィルムより積層体シートの端部をヒートシー
ルしてガる密封容器など、種々の材料の組合せよりなる
密封容器が出現してきた。そして表面には多色の美麗な
印刷が施される場合が多く、鏡面作用は期待できなくな
ってきた。

本発明は前記のような従来技術の問題点を解消し、多様
化した種々の態様の密封容器に適用できる内圧検査装置
を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は内圧に弾性的に、ま
たは可撓的に応答して変位可能な壁面を束にもとづく該
壁面上の光像を撮像可能に配設された、光電変換スクリ
ーンを有する撮像機、該光像にもとづく該スクリーン上
の二次光像の座標を演算処理して、該二次光像の凹凸率
を算出する画像演算処理装置、および該凹凸率の値を基
準値と比較する内圧判別装置を備えることを特徴とする
密封容器の内圧検査装置を提供するものである。

以下実施例である図面を参照しながら本発明について説
明する。

第１図において、１００は密封容器であって、内圧に弾
性的に、または可撓的に応答して変位（はぼ球面状に凸
出又は四人等の）可能な壁面１０］（図では蓋部）を有
している。ここに弾性的に応答して変位可能な壁面とは
、例えば錫めっキ鋼板（ぶりき）、ティンフリースチー
ル（電解クロム酸処理鋼板）、低炭素薄鋼板（厚さ約０
．１．５〜０４咽の）、アルミニウム（合金）シート（
厚さ約０．１〜０．４ｍ！ＪＩの）等の弾性変形し易い
金属シートより々る壁面をいう。また可撓的に応答して
変位可能な壁面とは、例えばアルミニウム箔（厚さ約７
〜１００μｍ）とプラスチックフィルムよりなる積層シ
ート又はフィルム、もしくは紙とプラスチックフィルム
よりなる積層シート又はフィルム等の比較的塑性的に撓
み易い材料よりなる壁面をいう。

１０２は投光器であって、白熱電球、直線状スリうに構
成されている。１０３は光束１０２ａにより壁面１０１
に結像された光像であって、壁面１０１が平坦のときは
直線であり、凸出又は凹入しているときは曲線状（通常
円弧で近似される）となる。

１０４は撮像機であって、光電変換スクリーン１０５（
以下スクリーンとよぶ）を内蔵しており、光像１０３を
眺望して、スクリーン１０５上に撮像可能に配設されて
いる。そのため投光器１．０２の光軸１−０２　ｂ　、
撮像機１０４の光軸１．０４　ａ　。

および壁面１０１の法線Ｎは同一平面を形成するように
配設される。なお特定の投射角（θ）に対して、光軸］
、　０２　ｂと光軸１０４　ａのなす角度、つまり投射
角（θ）と眺望角（α）の和が直角のとき、光像１０３
の凹凸率が見かけ上最犬になる。

投光器１０２の光軸１０２ｂと、壁面１．０１．　Ｏ法
線Ｎとのなす角、すなわち投射角（θ）は、９０度に近
いほど、壁面１０】の微小な凹凸をも検出できるが、一
方壁面１０１の僅かな上下によって光像］０３の壁面１
０１の中心からのずれが大きくなって、撮像機の撮像可
能範囲から逸脱し易くなる。従って、容器毎の壁面１０
１の上下範囲および内圧による凹凸の変化範囲、ならび
に撮像機１０４の撮像可能範囲等を考慮して、投射角（
θ）は、好ましくは約３０〜６０度の範囲内で適宜選択
される。

撮像機１０４は、内蔵するレンズ系１０４ｂによって、
スクリーン１０５上に光像１０３の二次光像１０６を結
像し、電気的な画像信号】０７を出力する。画像信号１
０７は、ビデオ増幅器１０８を経由して、電圧比較器１
０９で二値化され、二次光像１０６に対応する部分を白
、他の部分はすべて黒、すなわちディジタル的に“１″
およびパＯ′″の画像信号１１３に変換される。”　１
　”および”　ｏ　″とすべき電圧レベルは、壁面１０
１０反射率、印刷模様等に応じて適宜選択され、可変電
圧発生？テンショメータ１１６で手動設定される。

密封容器１０１がコンベヤ１１７上に載置搬送されて、
検査位置に達したことを、光電センサ１１０で検知する
と、トリが回路１１１が画像メモリ装置１１４に向けて
データ取込み開始信号１１２を発し、２値化された画像
信号１１３が画像メモリ装置１１４に記憶される。

画像メモリ装置１１４は、例えば縦×横が１９２×２５
６ビツトの容量を有し、各メモリビットの番地は、スク
リーン１０５の位置座標に対応させである。従って画像
メモリ装置１１４に記憶された画像パターンは、壁面１
０１の凹凸形状に対応する。次に画像メモリ装置１１４
の画像・ぐターンに対して、演算処理装置１１５で所定
の演算を行ない、壁面１０１の凹凸に対応する二次光像
の凹凸の程度を数値化し、該数値を予め定められた基準
値と比較して密封容器１００の内圧の正負、大小を判別
する。

次に演算処理装置１１５における演算処理のアルゴリズ
ムについて、第２図を用いて説明する。

画像メモリ装置１１４の番地に対応する座標系２０１に
おいて、記憶されている画像・ぐターン２０２は、はぼ
円弧をなしているが、その曲率半径Ｒの逆数りを求める
。逆数りの大小が密封容器１００の内圧と相関関係にあ
るので、これによって漏洩や変敗等の有無、す々わち密
封容器の良否を判別することができる。

先づ画像・ぐターン２０２上の適当な３点Ｘ、Ｙ　１゜
Ｘ２　Ｙ　２　　ｒ　Ｘ　３　Ｙ　３を選び、これらの
点を通る円の半径Ｒを算出する。すなわち２点Ｘ　Ｉ　
Ｙ　１　ｙ　Ｘ　２　Ｙ２　＋中点Ｍ２を通る当該線分
の法線Ｚ２を求める。次に法線ｚ１とＺ２の交点ＸｏＹ
ｏを求めると、これが画像パターン２０２を円弧とみ々
したときの円の中心座標である。

従ってＸｏＹｏとＸ、ｙｌとの距離が曲率半径Ｒである
。この手順を数式とｌ−て下記に示す。

（１）　　ＭｌおよびＭｌの座標 （２）法線Ｚ１およびＺ２の勾配 （３）　　円の中心座標ＸｏＹ。

（４）　　曲率半径Ｒ ところで座標系２０１（すなわち画像メモリ装置１１４
）上で、通常は画像ノ９ターン２０２に幅があるため、
（光像１０３の線幅が通常約０５〜１咽であるため）、
１つのｘＩＫＹ、ば１つに決まらない。すなわち光像１
０３の光学的ボケや、壁面１０１上に施された印刷模様
の明暗等によって、Ｙｌは数ビットの広がり幅となる。

これを１つの代表値に変換するため、前記（１）　、　
（２）　、　（３）　？　（４）の演算処理に先立って
、次の前処理演算を行なう。

（５）Ｙｌの広がり幅がｎビットであり、各ビットをＹ
ｌｌ　Ｙｌ２・・Ｙｔｎとした場合、その幅の中心を代
表値とする。

ところで、壁面１０１は、一般に内圧Ｏのときに平面状
とカリ、その場合曲率半径Ｒは無限大となり、実際感覚
に合わないので、逆数をとり、（６）　　　　Ｌ　＝　
１／Ｒ として、Ｌを凹凸率として表わせば、密封容器の内圧と
正の相関となり、現実と感覚が一致する。

以」二は、画像・ぐターン２０２の形状を円弧と仮定し
たが、実際は必ずしも真円でなく、壁面１０１の微少な
凹凸むら、および弾性定数や張力等の片寄りなどによっ
て、真円に対し多少歪んだ形となる。それによる誤差を
少なくするため、Ｘｌ、Ｘ２゜Ｘ３は固定化せず、１ビ
ツトづつずらして、それぞれについて凹凸率を算出し、
次のようにその平均値を求める。

但１．　ｎは通常５〜３０程度内で、壁面１０１の状態
に応じて適宜選択する。ｎが多いほど高精度となるが、
演算時間が長く々るからである。

壁面１０１が凸形状であるか、凹形状であるかの違いは
、座標系２０１上の画像パターン２０２が、撮像機１０
４のレンズ系］、　０４　ｂで倒立像となるため、凹凸
が逆転し、そのため夫々下に凸か、上に凸かで判断され
る。

すなわち、 と定義し、Ｒ〉０を上に凸、Ｒ＜Ｏを下に凸の画像・母
ターンと表現することができる。従って負の圧力すなわ
ち真空充填の場合にＬ≧０となる。

たた゛し画像メモリの番地は、第２図において、上左端
から右に向ってＸが、下に向ってＹが増加すると定義す
る。

上記の定義に従って、撮像機１０４の配設姿勢は、画像
・ぐターン２０２の長手方向をＸ方向に合わせる。さら
に前記演算処理を都合よく行々うために、第２図に示す
ように、Ｘｌ　、Ｘ２　、Ｘ３は等間隔で、しかもＸ２
を画像パターン２０２の中央附近に選び、ＸＩｙＸ３を
その両端附近に選ぶこ々が好ましい。

前記一連の計算処理で求めたＬに対して、予め設定され
プを基準値Ｌｏと比較し、密封容器１−００の内圧の良
否判別を行なう。

例えば正常晶が負の内圧を有する密封容器の場合は、 また逆に正常晶が正の内圧を有する密封容器の場合は、
良否の判定を逆に置き換える。なおしは二次光像１０６
の凹凸率を表示するが、光像１０３の凹凸率は、所定の
入射角（θ）と眺望角（α）の場合、前者の凹凸率ＬＫ
所定の係数を掛けることにコニって求めることができる
。

演算処理装置１１５ば、例えばマイクロコンピュータで
あって、前記一連の演算処理アルゴリズムは、内蔵する
モニタープログラムに応じて、アセンブラ−又はベーシ
ック等のコンピュータ用言語で７０ログラムされる。

画像メモリ装ｆｔ１ｆｆ　］−１４Ｈ−、、マイクロコ
ン”　ｊ−一タ１１５のデータバスおよびアドレスバス
に直結されており、高速度の演算処理が可能になってい
る。

演算処理の最終的な良否判定に対して、マイクロコンピ
ータの入出力装置１１８を介Ｉ〜て、外部への出力信号
１２０を出すと同時に、ディスプレイ装置１１９に結果
を表示する。

否の判定（で対する不良製品の排除は、コンベヤー１１
７による搬送との同期を含めて、従来技術によって行々
うことかできる。

前記演算処理アルゴリズムは、多回数の除算および開平
演算を含むため、高速度の判別に不都合を生ずる場合が
ある。そこで毎分数百側の密封容器を高速で検査判別す
る場合は、次のような簡易演算処理を行なってもよい。

第２図において、画像パターン２０２の形状を単純な数
値で表現するため、上記・ぐターンの両端附近の２点Ｘ
　Ｉ　ＹＩ　　ｒ　Ｘ　３　Ｙ　３を結ぶ線分の中点Ｍ
６と、」−記・母ターンの中点Ｘ２Ｙ２　との距離を求
め、これを壁面］、　０１の凹凸率とする。

上記手順を数式で示すと、 （２−１）　　Ｍｏの座標 （２−２）　　ＭｏとＸ２Ｙ２間の距離ところで画像・
ぐターン２０２が座標系２０１の座標軸に対して、大き
な傾きをなくし、（２−３）　　　Ｙ、キＹ３ とみなせるように、投光器１０２．壁面１０１および撮
像機１０４が配設されている場合は、Ｘ、、ｘ２　、ｘ
３を予め固定して等間隔に設定することにより、前記（
２−１）の演算でＸＭｏの計算を省略でき、従って高速
度の検査が可能となる。

ただし、上記簡易法においても、・ぐターンの広がり幅
に対して、前記（５）の計算処理は行なう。

本発明は以上の実施例によって限定されるものでなく、
例えば投光器は、レーザ光線を回転ミラー等によって直
線状に掃引するタイプのものであってもよい。また壁面
が円形でない場合は、各容器の壁面の端辺を光束に対し
揃える必要がある。

さらに壁面は密封容器の胴部壁面であってもよい。

撮像機の光電変換スクリーン上に二次光像として結像さ
せ、二次光像の凹凸率にもとづいて内圧を検査するので
あるから、壁面を構成する材料の音響特性２表面の光反
射率、内容物の種類、粘度等にかかわら−ず、高い検査
精度で広く適用されることができるという効果を奏する
ことができる。

以下に具体例について説明する。

具体例１ 厚さ０．２２ｍｍの錫めっき鋼板よりなる蓋部が２重巻
締された外径５３胴の果汁飲料金属缶詰の該蓋面につい
て、第１図の装置を用いて、投射角（θ）および眺望角
（α）を共に４５度として測定した凹凸率（Ｌ）と缶内
真空度との関係を第３図に示す。

上記缶詰は、内圧ＯｃｔｎＨｇの場合に蓋面がほぼ平面
であり、正常な良品の内圧は約４０　ｃｒｎＴ（ｇの負
圧であって、蓋面ば中心部で、軸線方向に約０６馴の四
人となっている。

果汁飲料缶詰の場合、良、否の判別基準は一般に、２０
　ｃｍＨｇ附近に設定されるが、第３図に明らかのよう
に、１５ｃｒｎＨｇ以下の低貞空品は確実に排除され、
３０ｃＴｎＨｇ以−ヒの良品は誤判定で排除されるおそ
れが々いことが分る。

具体例２ 直径４５ｍｍの口部を有する金属缶の口部を、厚に立 さ１０μｍの飽傘ポリエステルフィルム、厚さ１０μｍ
のアルミニウム箔および厚さ１０μｍのポリエチレンフ
ィルムよりなる積層フィルムより形成された蓋部のと一
トシールによって密封してなる密封缶の内圧と、第１図
の装置を用いて、投射角（θ）および眺望角（α）を共
に４５度として、測定された該蓋部の凹凸率（Ｌ）との
関係を第４図に示す。

（１９） ・・・画像メモリ装置、１１５・・・演算処理装置。

Ｍ　部１ｄ：　、フィルムをヒートシールによって口部
に接着されているため、若干のクルミを有していること
によると思われるが、内圧が極めて低いＯＣｒｎＨｇ附
近では測定値は不安定となっている。しかし内圧が±０
．５　ｃｎ１Ｈｇ以」−の場合は、蓋部は安定した球面
状となって、実用上全く問題がないことが分る。

なお本具体例の場合、蓋面に商品名等の多色印刷模様が
施されていたが、装置周辺を簡１１な暗室化することで
、全く問題は生じなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例である装置の構成を示すため
のブロック図、第２図は第１図の装置の画像メモリ装置
」二の画像パターンの凹凸率を計算する方法を説明する
ための線図、第３図および第４図は第１図の装置を用い
て測定された凹凸率と密封容器の内圧の関係の例を示す
線図である。 １００・・・密封容器、１０１・・・壁面、１０２・・
投光器、、　１．０３・・・光像、１０４・・撮像機、
１ｏ５・・・光電変換スクリーン、１０６・・・２次光
像、１１４（２０） 特許出願人　岸　本　　　昭 〒 回［（］＋Ｈトε ε

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　内圧に弾性的に、または可撓的に応答してす
   る投光器、該光束にもとづく該壁面上の光像を撮像可能
   に配設された、光電変換スクリーンを有する撮像機、該
   光像にもとづく該スクリーン上の二次光像の座標を演算
   処理して、該二次元像の凹凸率を算出する画像演算処理
   装置、および該凹凸率の値を基準値と比較する内圧判別
   装置を備えることを特徴とする密封容器の内圧検査装置
   。
2. （２）凹凸率が二次光像の平均曲率半径の逆数で表示さ
   れる特許請求の範囲第１項記載の密封容器の内圧検査装
   置。
3. （３）　　凹凸率が、二次光像の両端部近傍の所定の２
   点を結ぶ線分の中点と、該二次光像の該所定の２点間の
   中点との間の距離で表示される特許請求（１） の範囲第１項記載の密封容器の内圧検査装置。