JPS5974030A - 可撓性容器の密封検査方法及びその装置 - 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】 本発明は、袋詰食品等を密封充填する袋状容器の密封検
査方法及びその装置に関する。

煮豆、漬物、ソーセージあるいは各種燻製等の固形食品
を、可撓性を有するプラスチックフィルムあるいはアル
ミニウム箔とプラノチックフィルムとのラミネーシ目ン
等で作った柔軟包装体の袋密封し九袋詰食品等において
は、口部シール不良。

ピンホール、又は内容品の変敗に伴うガス発生、あるい
は充填時に卦ける不完全な脱気を検知して、不良品を排
除する必要がある。

従来、この種の袋詰食品の検査を行なうもので自動化さ
れたことのあるものは非常に少なく、僅かに１シ一ル部
位に内部食品等を噛み込んだ状態を熱伝導度の差異によ
って検知する検査方法等が知られているだけであった。

しかし、この検査方法も、応答性及び信頼性に問題があ
るとともに、単なる異物の噛み込みだけしか検知できな
いため実用化に至らず、上述の種々の検知は相変らず人
間の目視判別によシ行なっているのが実状であった。こ
の目視判別は、機械装置では検知困難な汚れ等の欠陥を
も良好に検知するものの、検査作業員間の判別基準につ
いての個人差、及び作業員の疲労による検知ミスが多く
発生し、製品の品質保証上問題があった。そのため、判
別基準にばらつきのない確実な判別を行なえ、しかも目
視判別に近い非接触式の検知が可能な自動的な検査方法
とその検査方法の実施に用いる装置の出現が望まれてい
た。

一方、袋詰食品等を密封した袋状容器の外観を観察する
と、第１図及び第２図に示すように充分に脱気の行なわ
れている良品は、内容食品等の内容品に袋状容器のフィ
ルムが密着して、容器表面の凹凸がそのまま内容品の微
細な凹凸に対応した状態を示しているのに対し、脱気の
不十分な不良品は、袋状容器内に空隙が生じて、内容品
とフィルムとの密着が少なく、容器表面は内容品の突出
先端の包絡面となシ、微細な凹凸が少なくなっている。

これらの表面状態は手指の触覚によっても十分に感知で
き、これを自動化することも考えられるが、接触子の応
答性に問題があシ実施化は困難である。また、良品では
容器表面の明暗の斑紋が微細で、しか庵コントラストが
強い状態となっているのに対し、不良品では容器表面の
微細な部分が少なく清らかで、コントラストが弱い状態
となっている。これは、上述の手指の触覚判別に対応す
る。したがって、この微細さの程度を判別することで袋
状容器の良否判別が可能と考えられる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、良品と不
良品の容器表面の外観的差異を利用したものである。換
言すれば、本発明は、工業用テレビカメラあるいはテレ
ビカメラの一本の掃査線に相当する直線掃引カメラを用
いて袋状容器の表面を撮影して、表面凹凸の微細さを空
間的周波数からなる明暗信号として検知し、さらにこの
信号を時間的周波数に変換した上層波数スペクトルとし
て表示し、このときの高周波領域及び低周波領域の多少
によって良品と不良品を判別する袋状容器の密封検査方
法及びその装置の提供を目的とする。

これＫよシ本発明は、口部シール不良及びピンホールに
よる漏洩、脱気不十分、あるいは変敗によるガス発生等
を原因として生じる不良品を、前記目視判別を自動化し
たと同様の状態で、光学的且つ非接触に検査可能として
いる。

以下−１本発明を図面、にもとづいて説明する。

先づ、密封検査方法の実施に用する装置を第３図によっ
て説明する。

１０１は、例えばコーヒ豆を密封充填した袋状容器で、
１０２は袋状容器１０１の表面を照明する投光器である
。１０３は直線掃引カメラで、投光器１０２によル照明
された袋状容器１０１の表面を撮影し、表面の凹凸釦応
じて得られる明暗の斑紋の明るさに対応したビデオ信号
１０４を出力する。撮影を行なう場合は、袋状容器１０
１の表面がカメラ１０３の撮影視野全面に広がるように
調整し、図中人の矢印で示した範囲の撮影を行なう。こ
れは、良品。

不良品に関係なく一定の形状及び表面状態を保っている
上端シール部あるいは底部などの撮影を回避し、内容品
によシ多数の凹凸が生じる部分のみを撮影して十分高精
度のビデオ信号１０４を得るためである。

なお、この撮影範囲Ａは、袋状容器１０１の大きさ及び
内容品の質量等に応じ、適宜良好な判別を行なえる範囲
に選択される。例えば、本実施例のコーヒ豆を充填した
袋状容器１０１が１５αの高さであるとすると、撮影範
囲人は８〜１２α程度が好適である。したがって、以後
の説明は、撮影範囲Ａを１０備とした場合について行な
う。

１０５はカメラ１０３の受光素子で、１０２４個の半導
体光電池からなる素子を直線状に配列して用いている。

この場合のカメラ１０３の分解能は、撮影範囲Ａが１０
αであるので０．０９７７　ｖｍとなり、コーヒ豆−粒
によって生ずる袋状容器１０１表面の凹凸の大きさよシ
も十分率、さな値であって十分な精度を保てる。１０６
は撮影クロックパルス発生器で、カメラ１０３内の受光
素子１０５が検知した明暗の信号ヲ、クロックパルスに
よって受光素子１０５の配列順に読み出し、ビデオ信号
１０４として出力する。

このときのクロックパルスの周期を１μｓとすると、袋
状容器表面の０．０９７７　ｍｇの寸法的長さが１μｓ
の時間的長さへ、ギして１０ｃＮＬの寸法的長さが１０
２４μｓの時間的長さに変換される。　したがって、（
例えば平均約１１の明暗繰返しは、平均約１００μｓの
繰返し周期、すなわち１０ＫＨｚ　　のビデオ信号１０
４となシ、空間的周波数が時間的周波数に変換される。

なお、受光素子１０５としては、要求される分解能に応
じて種々の素子数を屯っだものを適宜選択することがで
きる。

１０７はＡ−Ｄ変換回路で、ビデオ信号１０４をアナロ
グ信号からディジタル信号に変換し、ディジタル式フー
リエ変換分析回路１０８に送る。該分析回路１０８は、
ディジタル信号に変換したビデオ信号１０４を周波数ス
ペクトルに演算分析し、且つ内蔵した記憶装置１０９に
保持する。この記憶装置１０９は２５６ワードの記憶素
子群からなシ、周波数の低い方から順に０〜２５５の番
地が割当てられている。１ワ一ド当シＩＫＨｚ％　最大
周波数２５６に１（ｚ　の周波数が表現され、袋状容器
１０１の表面上では最大分解前約０．４肩となっている
。このようにしても、本実施例のコーヒ豆の場合は、−
粒の大きさが１ｍ程度で袋状容器表面の凹凸もこれには
は等しく、十分凹凸を表現できる。また、フーリエ変換
分析回路１０８にかける分解能マルチプライヤを１／１
０に選び、最大周波数を２５．６ＫＨｚとしても、十分
に凹凸を表現できる。

フーリエ変換分析回路１０８で分析されたスペクトルパ
ターンの特徴は、パターンをグラフ化した第４図に示す
ように、脱気の十分な良品（第４図（ａ））の場合には
、６ＫＨｚ　以下の低周波領域では弱く、６〜２５ＫＨ
ｚ　の中高周波数領域に強いスペクトルピークが見られ
、脱気の不十分な不良品（第４図中））の場合には、１
ｏｘｎｚ　以下の低周波数領域でのみスペクトルビーク
が強（、ｌ０ＫＨ２以上の中高周波数領域ではほとんど
スペクトルビークが存在しない。このように、ビデオ信
号１０４のスペクトルパターンによシ、良品と不良品の
判別を十分性なえ・ることが解る。

１１０及び１１１はそれぞれ加算器であシ、このうち第
１加算器１１０は、記憶装ｆ　１０９の五番地からｊ番
地までの良品である特徴のピーク範囲の各記憶値を読み
出して和Ｐｌ　を求め出力線１１２に出力する。一方、
第２加算器１１１は、不良品の特徴である範囲のに番地
からｔ番地までの各記憶値を読み出して和Ｐ８を求め出
力線１１３に出力する。１１４は割算器で、出力線１１
２及び１１３の出力ＰＩ及びＰ３の両値の比率Ｒ２を算
出し出力線１１５へ出力する。１１６は減算器で、割算
器１１４の出力Ｒ２を手動設定のディジタルスイッチ１
１７で予め入力された判別レベル値Ｒｏと比較して、良
品か不良品かの判別を行ない、不良と判定した際にその
信号を出力線１１８に出力する。

、と−こでスペクトルパターン分析法について考察する
。

０　スペクトルパターン分析法　（その１）最も単純な
分析方法として、記憶装置内の各番地に記憶されている
スペクトル成分の高さをＭｎとしたとき、良品の特徴で
あるピーク群の存在する範囲ｌからｊ番地の各スペクト
ル成分の和Ｐ１を取り、この値Ｐを予め設定した判別レ
ベルＰ。

と比較して良品、不良品の判別を行なう。

ＰＩ　　ＰＧ≧０ならば良品 Ｐｓ−Ｐａ＜０ならば不良品 とする。

ただし、この分析法は、照明の明るさ、袋状容器表面の
反射率等の周囲条件を一定に保持する必要があυ、これ
が一定でないと判別精度の低下を招くといった欠点があ
る。

Ｏスペクトルパターン分析法　（その２）この分析法は
、照明の明るさを補償して上記分析法（そのｌ）の欠点
を排除したもので、スペクトル全領域の総和Ｐ２に対す
る、良品である特徴のピーク群が存在する範囲ｉからｊ
番地の利Ｐ１の比率Ｒを求め、この値Ｒを予め設定した
判別レベルＲｅ　と比較して良品、不良品の判別を行な
う。

すなわち、Ｒ−Ｐ外２＝Σ励／Σ　励 ｎ寓１ｎ−Ｏ Ｒ−Ｒｏ≧０ならば良品 Ｒ−Ｒｏ（Ｏならば不良品 とする。

ただし、この分析法は、袋状容器の良、否、すなわち良
品、不良品に関係のない、はぼ同じパターンを示すスペ
クトル領域をも含めて計算処理しているので、その分だ
け精度が低下するといった欠点がある。

０　スペクトルパターン分析法（ソの３）この方法は、
上記分析法（その２）の欠点を排除したもので、良品、
不良品の判別に関係のないスペクトル領域を排除し、良
品としての特徴のピーク群が存在する範囲ｌからｊ番地
の利Ｐ１　と、不良品としての特徴の存在する範囲ｋか
らｔ番地の利Ｐ８　との比率Ｒ２を求め、この値Ｒ２を
予め設定した判別レベルＲｏと比較して良品、不良品の
判別を行なう。

Ｒ２−Ｒｏ≧０ならば良品 Ｒ２−ＲＯ＜０ならば不良品 とする。

上記本実施例の説明は、スペクトルパターン分析法（そ
の３）を採用した場合について行なっている。

このｔｌか、スペクトルパターン分析法としては種々の
変形例が考えられるが、袋状容器に充填された内容品に
応じて様々のスペクトルパターンが得られ、また、場合
によっては袋状容器表面に施された印刷模様や文字が障
害となることもあシ得る。したがって、このような場合
忙は、障害となる特有なスペクトル範囲を除外してから
前記（１）〜（３）の方法を適用する等、演算処理に用
いるスペクトル範囲を適宜選択するとともに１種々条件
に応　　−じて分析法も選択する必要がある。

なお、上記各演算処理器は、通常のＴＴＬＫよるハード
ワイヤードのディジタル演算回路によって構成した例を
示したが、・マイクロコンピュータ等によって、フーリ
エ変換分析回路及びその後段の各回路の処理を行なわせ
ることができる。この場合の各演算処理のアルゴリズム
は、そのコンピュータのもつシステムプログラムに応じ
てアツセンプラ、フォートラン、ベーシック等のコンピ
ュータ言語が用いられる。オた、コンピュータへのデー
タの入出力、すなわちディジタル化されたビデオ信号及
び良否判定信号はディジタル入出力インターフェイスを
介して行なわれる。

１２０はトリガ・タイミング回路で、各演算処理ブロッ
クを前述の各ステップ順に制御する。すなわち、袋状容
器］（１１がカメラ１０３の視野内にムシ、適正なビデ
オ信号１０４の得られる位置にきたことを光電式もしく
は渦電流式等の位置センサ１２１で検知して撮影動作を
開始するか、あるいは、カメラ１０３を自由に作動させ
てかき、ビデオ信号の最初の立上シを検知して次の回路
の動作を開始させる。ただし、後者の場合は袋状容器１
０１の背影を暗視野として卦〈必要がある。なお、いず
れの方式を選択するかは、袋状容器１０１の形状、内容
品の形状による袋状容器表面の状態ある込は背影の明る
さなどの周囲状況によって決められ、その切換えは、切
換スイッチ１２２をａ端子又はｂ端子へ接続することＫ
よって行なう。

上記の如く構成からなる検査装置の不良品判定信号１１
８によシ、種々態様の手段で不良品を排除する。なり、
１１９は袋状容器１０１を移送するためのベルトコンベ
アである。

次に１袋状容器の密封検査方法の一実施例について説明
する。

直線掃引カメラ１０３は、箱詰工程などへ送られるため
ベルトコンベア１０９上を移動中の袋状容器１０１０表
面を、移動方向と直角の方向１０ＣＩ＋の範囲にわたっ
て撮影する。このとき、掃引クロックパルス発生器１０
６よシ連続して掃引クロックパルスをカメラ３に与える
と、袋状容器１０１の移動に伴い、その表面の移動方向
全幅Ｃにわたシ掃引を繰返してデータ数を多く取れるの
で、測定判別の精度向上が行なえる。これは、カメラ１
０３を通常の面掃引を行なう工業用テレビカメラとし、
袋状容器ｌｏｔを静止または、掃引速度よりも十分微速
で移動させた状態で撮影したものと等価である。

このようにしてカメラ１０３によって撮影した袋状容器
表面の凹凸を、受光素子１０５によ多空間的周波数の明
暗信号として検知し、上記掃引クロックパルス発生器１
０５からのクロックパルスにヨツて受光素子１０５の配
列順に読み出し、約１０　ＫＨｚの時間的周波数のビデ
オ信号１０４としてＡ−Ｄ変換回路１０７へ出力する。

Ａ−Ｄ変換回路１０７はビデオ信号１０４をアナログ信
号からディジタル信号に変換してディジタル式フーリエ
変換分析回路ｉｏｓに出力する。該分析回路１０８は、
ビデオ信号１０４を周波数スペクトルに演算分析した上
、記憶装置１０９に記憶する。

次いで、第１加算器１１０が、記憶装置１０９の１から
ｊ番地までの良品である特徴のピーク範囲の各記憶値を
読み出してその和ＰＩ　を求め、第２加算器１１１が、
記憶装置１０９０ｋからｔ番地までの不良品の特徴であ
る各記憶値を読み出してその和Ｐ３を求め、それぞれの
出力線１１２と１１３を介して計算器１１４に出力する
。割算器１１４は出力Ｐ１とＰ３の比率Ｒ２を算出し、
出力線１１５を介して減算器１１６に出力する。減算器
１１６は、予めディジタルスイッチ１１７によシ設定さ
れている判別レベル値Ｒｏと出力Ｒ２とを比較し、それ
Ｋよって良品か不良品の判別、すなわち撮影された袋状
容器の密封性の良否を判別する。判別の結果密封性が悪
く脱気が不十分とされた不良品は、所定の不良品排除装
置によってベルトコンベア１１９上かう取除かれる。こ
のようにして、袋状容器１０１の密封検査が行なわれる
。

なお、上記各演算処理はトリガ・タイミング回路１２０
の指令にしたがって行なわれる。

本発明は、真空包装法によって袋詰食品等を密封充填し
た袋状容器の口部シール不良あるいはインホール等によ
る密封不良の検査のほか、内容品の変敗によるガス発生
、あるいは内容品充填時の不完全な脱気を本検知するこ
とができる。。また、本発明は、袋詰食品を加熱殺菌す
る工程において、袋状容器の内部圧力発生による膨張を
検知して加熱の制御を行なう場合、あるいは均一な温度
分布での加熱を行なわせるために用いることも可能であ
る。すなわち、例えばマイクロ波で加熱する際、マイク
ロ波の照射によって袋状容器内の食品に部分的か集中加
熱が発生した場合に、そのままマイクロ波の照射を続行
すると、水蒸気の発生によって袋状容器内の圧力が異常
に高くなシ袋状容器の破裂をきたすことがある。そこで
、本発明によシ、袋状容器の膨張を検知してマイクロ波
の照射を中断し、異常発熱部位の温度を降下させた後に
、再度断続的にマイクロ波の照射を繰返すことにより、
加熱制御を行なうとともに１均一な温度分布での加熱を
行なう。

以上の如く本発明によれば、袋状容器表面における単位
長さ当シの凹凸変化数をカメラで撮影し、これを周波数
のスペクトルとして表示し、このときの高周波領域及び
低周波領域の多少によって密封検査を行なうことができ
るので、袋状容器に触れることのない目視判別と同じ状
態で応答性がよく、シかも信頼性の高い検査を自動的に
行なうこ不良等による密封不良の検査を初め、内容品の
変敗によるガス発生あるいは内容品の加熱殺菌時の加熱
制御等、袋状容′器に関する種々弊害の検査。

制御等に使用できる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は内容品を袋状容器に充填した良品の状態を示す
斜視図、第２図は内容品を袋状容器に充填した不良品の
状態を示す斜視図、第３図は本発明の装置及び検査状態
を示すブロック図、第４図（ａ）は良品のスペクトルパ
ターンのグラフ、第４図中）は不良品のスペクトルパタ
ーンのグラフである。 １０１・・・袋状容器　　　　ｉ０３・・・カメラ１０
４・・・　ビデオ信号　　１０５・・・受光素子１０６
・・・掃引クロックパルス発生器１０７・・・Ａ−Ｄ変
換器 １０８・・・ディジタル式フーリエ変換分析回路１０９
　用記憶装置　　　　１１０．１１１・・・加算器１１
４・・・割算器　　　　　１１６・・・減算器１１７川
デイジタルスイツチ １２０・・・トリガ・タイミング回路 出願人　　岸　本　　　昭

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　内容品を充填した袋状容器の表面凹凸を所定
   範囲撮影して、その表面凹凸を空間的周波数からなる明
   暗信号として検知し、この明暗信号を時間的周波数に変
   換した上層波数スペクトルに演算分析し、さらに１この
   スペクトルパターンＫ＞ける良品である特徴の存在する
   範囲の和と不良品である特徴の存在する範囲の和とを求
   めて比較し、この比較した値が予め設定しである判別レ
   ベルよル大きいかあるいは小さいかを比較し良品、不良
   品の判別を行なう袋状容器の密封検査方法。
2. （２）内容品を充填した袋状容器の表面を撮影し、その
   表面凹凸を空間的周波数からなる明暗信時間的周波数に
   変換してカメラからのビデオ信号として出力する掃引ク
   ロックパルス発生器と、上記ビデオ信号を周波数スペク
   トルに演算分析し、且つ、スペクトルパターンにおける
   良品である特徴の存在する範囲の和と不良品である特徴
   の存在する範囲の和を求めて比較するとともに、この比
   較値を予め設定した判別レベルと比較して良品、不良品
   の判別を行なう演算処理器とからなる袋状容器の密封検
   査装置。