JPS6355655B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、表面に継ぎ目のある紙コツプの如
き、円筒物体の該表面における形状の良否を光学
的手段を用いて検査する円筒物体表面検査装置に
関するものである。

罐、紙コツプ等の円筒容器に於ては、その開放
端側（飲料用のコツプのときは飲み口となる側）
は第１図ａに１２で示すようにカール部と呼ばれ
る断面が薄肉円筒状の端部を形成するように処理
が行なわれ、容器円周上のいずれかの場所に於
て、継ぎ目部が存在する。なお、第１図ａは、例
えば紙コツプの断面図であり、第１図ｂは同側面
図である。そして１３が継ぎ目部、１４はカール
部１２の天頂部であり、１５は同じく首下部であ
る。１１は紙コツプのボデーである。

このような円筒容器のカール部１２に何らかの
要因により形状異常や汚れが発生する。形状異常
の代表例としてはカールの割れ、つぶれ、穴ア
キ、カール巻不良（巻きが不充分である巻き不
良）等がある。これら不良は外観的に不具合であ
るばかりでなく、自動販売機等おいて多数直列に
重ねて収納し、円筒容器を１個ずつ切り出して使
用する場合に、容器の切出し不能と云う重大な欠
陥を引起す。このような不具合を避けるため従来
は円筒容器に対して人間による目視検査を行つて
いた。目視検査では検査費用が高価となるだけで
なく、検査水準が目の疲労により低下したり、個
人差、検査する人のあき、むら気などによつて大
巾に変動する欠点があることは周知の事実であ
り、自動検査装置の開発が望まれていた。

そこで、紙コツプ等のカール部検査装置として
第２図に示すような装置が本発明者等によりすで
に提案されている（同装置については特願昭56−
9638号（特開昭57−125305号公報）参照、その他
関連文献としては特開昭56−26247号公報参照）。
第２図を参照して同装置を説明する。図示せざる
円筒容器供給装置により円筒容器が１個ずつ整列
供給され、容器ホルダー２０にセツトされる。そ
して図示せざる手段によりホルダー２０が回転さ
れるので、その中にセツトされた円筒容器のカー
ル部１２も回転する。一方、円筒容器のカール部
１２を主視野とする反射形光フアイバセンサ２２
が設けられている。該センサは、中央部に受光用
光フアイバを配し、外周部に投光用光フアイバを
配して成り、フアイバ先端と被検査物体との間の
距離に依存して感度の変化する投受光同軸形の反
射形光フアイバセンサである。該センサ２２の他
端では、投光用フアイバと受光用フアイバは、そ
れぞれ２３，２４として分離されている。投光用
フアイバ２３は、コネクタ２７を介して、センサ
ボツクス２９内の投光用ランプ２５に面してお
り、受光用フアイバ２４は、同じくコネクタ２
７′を介し、センサボツクス２９内の光電変換素
子２６に面している。該素子２６からの電気出力
信号はプリアンプ２８において増幅された後、判
定処理装置３０へ送られる。

動作を説明する。センサボツクス２９内のラン
プ２５から発した光は、コネクタ２７、投光フア
イバ２３を介して、光フアイバセンサ２２から、
回転するカール部１２に投射される。カール部１
２からの反射光は、光フアイバセンサ２２内の受
光フアイバ２４からコネクタ２７′を介して光電
変換素子２６に投射され光電変換される。ここで
カール部１２に、凹凸などの変形個所があると、
その部分ではカール部と光フアイバセンサ２２の
端部との間の距離が変化する（凸ならば距離は減
少するし、凹ならば増す）。すると、該センサ２
２の感度が変化し、出力信号のレベルが変化す
る。このレベル変化を、判定処理装置３０におい
て吟味すれば、カール部１２における変形の有無
を判定できる。またカール部１２において、変形
が生じていなくても、汚れがあると、その部分で
は、投光フアイバから投射された光の反射量が減
少し、従つて受光フアイバへの入力光量が減少す
るので変形の場合と同様にして汚れをも検出する
ことができる。しかし、以下の説明は、変形の場
合を主に採り上げて説明する。

上述のような従来の検査装置において、光フア
イバセンサ２２よりの出力信号は、カール部にお
ける継ぎ目、カール部の形状不良（変形）等に依
存して種々な波形の信号となる。カール部は回転
しているので、センサ２２よりの出力信号も周期
的に変化する。今、継ぎ目により或る波形出力が
得られたとすると、該波形を１波長とする周波数
は幾らであるかという周波数情報を考えることが
できる。同様にして、変形の場合には、継ぎ目の
場合とは異なつた波形に対応した別の周波数情報
が得られる。そこで従来は、光フアイバセンサの
出力を光電変換して得られた電気信号につき、継
ぎ目とか変形とかに対応した周波数帯成分を、帯
域フイルタを用いることによりそれぞれ強調して
取り出し、得られた信号を２値化し、その結果か
ら継ぎ目や形状不良の有無を検査していた。

ところが、継ぎ目に対応する周波数帯と形状不
良に対応する周波数帯がオーバラツプすることが
あり、この場合は、得られた２値化信号は、「継
ぎ目と形状不良の混合」を表わすものとなる。し
かし、継ぎ目に対応する信号は、きれいな周期性
をもつているので、その性質を利用して継ぎ目に
対応する信号を除去し、形状不良に対応する信号
のみを抽出することにより、サンプル（被検査円
筒体）の良否を判定することができる。所が円筒
体における継ぎ目形状が極めて良質に、すなわち
凹凸が少なく平担に形成されていた場合、光フア
イバセンサの出力によつて継ぎ目を検出できない
ことがある。しかもその場合に、形状不良の個所
が１個所発生した場合、その形状不良に基づく光
フアイバセンサの出力の２値化信号にも周期性が
あるので、これを継ぎ目によるものと誤認し、不
良個所を見落とすという欠点が従来の検査装置に
はあつた。

この発明は、上述の如き、従来の検査装置にお
ける欠点を除去するためになされたものであり、
従つてこの発明の目的は、継ぎ目が検出できない
円筒体であつても、少なくとも重欠陥を継ぎ目と
誤認して見逃すことなく、また継ぎ目が比較的不
出来ではあるが許容できる程度のもので、他に欠
陥のない円筒体の場合、その程度の継ぎ目の不出
来を欠陥と誤認して良品の円筒体を排除すること
のない検査装置を提供することにある。

この発明は、重欠陥となる形状不良部において
は、センサからの出力信号のレベル変化が非常に
大きく、しかもそのレベル変化の続く領域も大き
いことに着目して、次のような考え方により構成
されている。

先ずセンサよりの出力信号から、複数の周波数
帯成分を抽出し、抽出された各成分につき、高感
度および低感度の各レベルを用いてそれぞれに２
値化する。そして或る周波数帯成分の２値化信号
のうち、低感度２値化回路で検出された信号のあ
るとき、他の周波数成分の高感度２値化信号につ
いて、その信号出力のパルス幅を、前記低感度２
値化信号の立上り点を基準点として計測する。そ
してこのパルス幅が所定値より大きいとき、その
ときの被検査円筒体を不良品として識別する。こ
の識別方式は、継ぎ目検出の有無に関係なく、そ
れに優先して実施される。この識別方式によれ
ば、継ぎ目が検出できず、不良個所が１個所しか
存在しない場合でも、中乃至重欠陥確実に検出で
き、また継ぎ目が検出された場合でも、継ぎ目と
不良個所は充分に識別でき、良品を不良品と誤つ
て無駄に排除することはなくなる。

以下、図を参照してこの発明の実施例を説明す
る。

先ず第３図は、光フアイバセンサの出力波形の
幾つかの例を示した波形図である。第３図ａは、
被検査物体である紙コツプのカール部において、
欠陥（形状不良）がなく、しかも継ぎ目が良好な
場合のセンサ出力波形図である。第３図ｂは、同
じくカール部において、欠陥はないが、継ぎ目が
不出来である場合のセンサ出力波形図である。第
３図ｃは、カール部における欠陥（主として凹状
の変形）を示すセンサ出力波形図であり、第３図
ｄは他の欠陥（主として凸状の変形）を示す出力
波形図である。

第４図は、この発明の一実施例を示すブロツク
図である。同図において、３１は光フアイバセン
サであり、３２は高周波成分強調回路、３３は中
間周波成分強調回路、３４，３５はそれぞれ高感
度設定比較回路、３６，３７はそれぞれ低感度設
定比較回路、３８は低周波成分強調回路、３９は
比較回路、４０は判定処理部であつて間隔判定処
理部４１と重欠陥判定処理部４２から成るもので
ある。

すなわち光フアイバセンサ３１の出力信号は、
遮断周波数の異なる帯域フイルタで構成される複
数個の周波数帯強調回路３２，３３に入力され
る。回路３２は高周波成分を、回路３３は中間周
波成分をそれぞれセンサ３１の出力信号から抽出
し、カール部の継ぎ目や形状不良を表わす信号を
検出し易く、他方背景ノイズは排除するように周
波数領域を設定されている。従つて各周波数強調
回路は、カール部における各種の不良を表わす信
号をフアイバセンサ出力から確実に抽出すると同
時に、サンプル（被検査物体）の外径や歪等に起
因する低周波のうねり信号を排除することができ
る。周波数強調回路３２，３３の各出力は、異る
比較レベルをもつそれぞれ二つの比較回路３４，
３６と３５，３７において２値化される。このと
き比較回路３４と３５は、その比較レベルとし
て、カール部における軽度の欠陥や比較的良質の
継ぎ目（何れもセンサ出力信号のレベルが相対的
に低い）を検出できるように、高感度設定のレベ
ルを採用しており、比較回路３６，３７は中程度
または重程度の欠陥や、出来の悪い継ぎ目を検出
できるように、その比較レベルとして低感度設定
レベルを採用している。

さて、先にも説明したが、第３図ａは、加工精
度の良質な継ぎ目を表わす波形であり、第３図ｂ
は加工精度が著しく悪い継ぎ目を表わす波形であ
るが、これらの継ぎ目をもつカール部は、製品と
しては何れも良品と判定されるべきものである。
一方、重欠陥を表わす波形としては、第３図ｃお
よびｄに示す如きものがある。第３図ｂに示すよ
うな、出来の悪い継ぎ目を表わす出力波形が入力
された場合、第４図における周波数強調回路の出
力は、第３図ｃやｄに示す重欠陥を表わす出力波
形が入力された場合と類似の出力となる。かかる
不都合な点を解消するために、中間周波成分強調
回路３３よりも更に低い周波数帯域の成分を抽出
する帯域フイルタで構成される低周波成分強調回
路３８と比較回路３９を備える。回路３８の低域
側遮断周波数は、欠陥（不良品）を表わす周波数
成分における最低周波数と、欠陥がない場合（良
品）の緩慢なうねり周波数成分（欠陥がなく良品
の場合には、フアイバセンサ出力としてこのよう
なうねり周波数成分のみを出力する）のうちの最
高周波数との間に設定される。

さらに高周波成分強調回路３２の出力に対して
は、基準比較電圧が低い高感度比較回路３４と、
基準比較電圧が高い低感度比較回路３６が設けら
れ、中間周波成分強調回路３３の出力に対して
は、同様に高感度比較回路３５と低感度比較回路
３７が設けられる。重欠陥を表わす出力信号のレ
ベル変化は大きいのが普通であるから、低感度比
較回路の出力は大部分がこの種欠陥を表わす信号
となる。所が欠陥のない良品であつても、継ぎ目
の加工精度が悪い場合には、低感度比較回路３
６，３７がこれを検出し、出力を発生してしま
う。そのため比較回路３４〜３７および３９の出
力を判定処理部４０に入力し、その相関をチエツ
クすることにより、欠陥と不出来な継ぎ目を区別
する。

判定処理部４０は、高感度比較回路の出力を処
理する間隔判定処理部４１と低感度比較回路の出
力を主に処理する重欠陥判定処理部４２とから成
つている。処理部４１，４２は共に、先ず比較回
路の出力のうち論理１信号の立上り座標および立
下り座標を検知し、記憶しそれを情報として処理
するものである。

重欠陥判定処理部４２における信号処理方法の
フローチヤートを第５図に示す。同図に示すよう
に、判定処理部４２においては、重欠陥の有無判
定を行なう主たる情報入力として低感度比較回路
からの出力を用いる。そこで低感度比較回路の出
力が論理１であるか否かをチエツクする。次に論
理１であるならば、それを重欠陥をもつ不良品の
候補とする。次に低感度比較回路のパルス立上り
座標（または近傍座標）を基準として、参照入力
である比較回路３９の出力が論理１を継続する期
間、すなわちパルス幅τ_cを演算（計測）する。こ
のパルス幅τ_cと所定値αの大小を比較し、τ_c＞α
のとき、重欠陥有と判定する。この操作を低感度
比較回路３６，３７の両者について行ない、何れ
かの系で重欠陥有と判定されれば、結論は不良品
と判定される。

なお比較回路３６，３７および３９の出力とし
て、出来の悪い継ぎ目を検出することがあるが、
この場合のパルス幅は、重欠陥が存在する場合の
それに比し小さいので、継ぎ目であることを識別
できるので、良品を欠陥品として無駄に排除する
ことはない。また比較回路３９の出力は、重欠
陥、不出来な継ぎ目、以外にも、正常部位であつ
ても悪条件が重なると出力されることがあるが、
正常部位ならば比較回路３６，３７から出力が発
生することはないので誤動作は生じない。

第６図は、光フアイバセンサの出力として不出
来な継ぎ目を表わす信号を入力されたときの本発
明の一実施例における動作波形を示す波形図であ
る。同図において、第６図ａは第４図におけるフ
アイバセンサ３１の出力波形を示し、第６図ｂは
低感度比較回路３６の出力波形（高周波成分強調
回路３２は微分回路と考えてよいから、第６図ａ
の波形における急峻な立下り、立上りの微分出力
が得られる）を示し、第６図ｃは低感度比較回路
３７の出力波形を示し、第６図ｄは比較回路３９
の出力波形を示す。この場合、良品と判定したい
のであるから、重欠陥判定処理部４２では、第６
図ｄにおけるパルス幅τ_cを演算し、τ_c＜αとなる
ように、所定値αを設定しておく。その結果、重
欠陥判定処理部４２では、不出来な継ぎ目を誤つ
て重欠陥と判定することはない。

第７図は、フアイバセンサの出力として、凹状
の重欠陥を表わす信号を入力されたときの第６図
と同様な波形図である。この場合は、重欠陥判定
処理部４２では、第７図ｄに示すパルス幅τ_cを演
算した後、τ_c＞αとなるようにαを設定されてい
る筈であるから、第７図ａの波形を重欠陥による
ものと判定することになる。

第８図は、光フアイバセンサの出力として、不
良継ぎ目を表わす幅の広いパルスが入力されたと
きの、第６図、第７図と同様な波形図である。継
ぎ目不良の場合、時として第８図ａに示すような
パルス幅の大きい出力信号が得られることがあ
る。このとき比較回路３９の出力パルスは、第８
図ｄに示すように同じく幅広となり、単純にその
パルス幅を演算すると、所定数αを超え、欠陥と
誤判定することになりかねないが、本発明では第
８図ｄに示すパルス幅の演算の基点は、比較回路
３６また３７の出力の立上り付近であるから実際
に演算されたパルス幅τ_cは、およそその判分位と
なり、αを超えることはないので、欠陥と誤判定
されることはない。

高感度比較回路３４，３５の出力は、間隔判定
処理部４１に入力される。処理部４１では、高周
波系３４、中間周波系３５の各々及び両者の論理
和出力の三つの２値化パルス列について、そのパ
ルス間隔を演算する。このパルス間隔が検査サン
プルの継ぎ目周期と等しいか否かで良否を検出す
る。従つて継ぎ目が検出できるサンプルであれ
ば、これを利用して良否を識別できる。尚論理和
出力系では、高周波系と中間周波系の回路動作遅
れ等を補正するとよい。

また、補正後であれば各２値化パルス列につい
て、その最小値を演算して良否識別の評価値とす
ることもできる。

尚以上の実施例では比較回路３６，３７に対し
て異なる周波数系の比較回路３９の状態チエツク
を行つたが、比較回路３６，３７相互間や回路３
６−３５、回路３７−３４等の組合せでも同様に
欠陥の有無判定を行なうことができる。

以上説明した如き本発明を採用することによ
り、継ぎ目が検出できないケースでも、中〜重欠
陥を検出でき、かつ、加工精度が悪い継ぎ目をも
つ良品に対してもこれを良品と確実に識別でき
る。

尚、実施例で若干ふれた様に、本発明の重欠陥
検出処理部に、間隔判定処理部を組合せると実質
的に全ての不良を確実に検出し、かつ、良品は確
実に良品と識別でき、更に、高信頼性の検査装置
を作成しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは紙コツプの如き円筒容器の断面図、
第１図ｂは同側面図、第２図は紙コツプ等のカー
ル部検査装置の構成を示す概要図、第３図は光フ
アイバセンサの出力波形の幾つかの例を示す波形
図、第４図はこの発明の一実施例を示すブロツク
図、第５図は重欠陥判定処理部４２における信号
処理方法のフローチヤート、第６〜８図はそれぞ
れ本発明の一実施例における動作波形を示す波形
図、である。 符号説明 １１……ボデー、１２……カール
部、１３……継ぎ目、１４……天頂部、１５……
首下部、２０……容器ホルダー、２２……反射形
光フアイバセンサ、２３……投光フアイバ、２４
……受光フアイバ、２５……投光用ランプ、２６
……光電変換素子、２７，２７′……光コネクタ、
２８……プリアンプ、２９……センサボツクス、
３０……判定処理装置、３１……光フアイバセン
サ、３２……高周波成分強調回路、３３……中間
周波成分強調回路、３４，３５……高感度設定比
較回路、３６，３７……低感度設定比較回路、３
８……低周波成分強調回路、３９……比較回路、
４０……判定処理部、４１……間隔判定処理部、
４２……重欠陥判定処理部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ その端面が回転円筒物体の被検査面に対向
   し、その両面間の距離の関数として感度の変化す
   る反射形光フアイバセンサと、前記被検査面の凹
   凸状況に応じて前記センサから強度が変調されて
   出力される光信号を入力され振幅変調された電気
   信号として出力する光電変換装置と、前記光電変
   換装置からの電気信号を処理してその結果から前
   記回転円筒物体の表面における形状不良の有無を
   判定する判定処理回路と、から成る円筒物体表面
   検査装置において、 前記判定処理回路を、 前記光電変換装置からの電気信号をそれぞれ入
   力され、その信号波形に含まれる高周波成分、中
   間周波成分および低周波成分をそれぞれ強調して
   出力する第１、第２および第３の周波数強調回路
   ３２，３３，３８と、前記第１、第２および第３
   の周波数強調回路からの各強調出力をそれぞれ入
   力され２値化して出力する第１、第２および第３
   の２値化回路３６，３７，３９と、前記第１の２
   値化回路３６の出力が立ち上がつた時点から、該
   第１の２値化回路３６の出力が立ち上がらなけれ
   ば前記第２の２値化回路３７の出力が立ち上がつ
   た時点から、前記第３の２値化回路３９の出力が
   立ち下がるまでの時間長（パルス幅）を演算し、
   その演算されたパルス幅が或る一定値に比較して
   大きいとき形状不良有りと判定する判定処理部４
   ２と、により構成したことを特徴とする円筒物体
   表面検査装置。