JP2005227257A - 円筒型容器の外周面検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンベヤ上に搬送されている容器の面の検査を、搬送されている速度を維持したまま自動で検査することができる検査装置を提供する。
【解決手段】容器１４は、コンベヤ２によってラインに沿って搬送される。スターホイール３は、上流側から連続して供給される容器を所定の間隔Ｐに割出してその間隔で容器を亜流側へ送り出す。ヘッド部４は回転ローラ５と受けローラ７を備え、容器を回転させる。同時にヘッド部全体が初期位置から、所定の距離だけ隔てた前進位置へ、コンベアと同速度で移動する。このとき、ラインスキャンカメラ１０も容器の外周面の撮影を開始すると共に、ヘッド部と同速度で、同じ方向へ同じ距離だけ移動する。この間にカメラが撮影した映像は画像処理装置１１に送られ、容器の外周面の画像が得られ、それを基準画像と比較し、良否を判定する。画像処理装置からの情報はモニターに１２に表示される。
【選択図】図１

Description

本発明は、円筒型容器の外周面を検査する検査装置に関する。詳細にいえば、ライン上を搬送されている円筒型容器の外周面を、搬送速度を落とすことなく自動で検査することができる検査装置に関する。

現在、食品・医薬品業界において、ビン・缶等の円筒型容器の面を高速で自動検査する方法が求められている。容器の外周面には、各種のラベルが貼付され、あるいは直接印刷が施されている。ここでラベルや印刷そのものに誤りや汚れなどがあったり、その位置が正規の位置からずれていたり、貼り付けたラベルに歪みや捲れがあれば不良とされる。これらの不良箇所を見つけ出すに当たり、現在は、検査員が目視でおこなう検査が主体となっている。しかし、ライン上を移動する被検査物を目視で検査する場合、検査員の検査能力が対応できるスピードには限界があり、スピードが速くなるとミスを防ぐことは困難である。検査を確実におこなうにはラインの速度を落とさざるを得ない。

このような目視による検査方法に対して、ラインスキャンカメラを用いた検査装置を使用して検査を自動化する方法がある。この検査装置は、被検査物となる円筒型容器を軸中心で回転させて、その面をラインスキャンカメラにより連続撮影をおこなう。そして、撮影した画像を分析して不良箇所を検出する。この方法は目視による検査に比して正確な検査結果を得ることができる。

しかし、この検査装置ではカメラは固定されている。従って円筒型容器を検査位置で回転させる際に所定のタイミングでラインの流れを止めなければならず、検査の処理能力の点で未だ不十分である。

なお、出願人は本願発明に関連する先行技術文献については格別の調査を行っていないので、ここで開示すべき先行技術文献を知らない。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ライン上を搬送されている円筒型容器の面の検査を、搬送されている速度を維持したまま自動で検査することができる検査装置を提供することをその課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る円筒容器外周面検査装置は、搬送装置によりその搬送装置上に載置された状態で所定のラインに沿って搬送される、円筒容器の外周面を、搬送装置を停止、あるいはその速度を落とすことなく、検査する。そのためその検査装置は、割出し装置と、容器保持装置と、ラインカメラと、画像処理装置と、表示装置とを備える。

割出し装置は、ラインに沿った所定の割出し位置に配置され、ラインの上流側から連続的に搬送されてくる前記容器を一定の間隔に割出し、隣合う前記容器が互いに前記一定の間隔でライン下流側へ移動するようにする。

容器保持装置は、ラインに沿って割出し位置より下流側に配置され、初期位置と、前記初期位置より前記ラインに沿って所定の距離だけ下流側に位置する前進位置との間で往復動可能である。そして、この容器保持装置は、ライン上にある容器を保持する保持位置と、容器から離れ、搬送装置上の容器の移動を妨げない退避位置との間で移動可能な容器保持機構を備え、該容器保持機構は、容器を回転させる回転機構を備えている。容器保持装置は、初期位置から前進位置へ移動するときには搬送装置と同じ速度で移動する。

ラインカメラは、ラインに沿って割出し位置より下流側に配置され、初期位置と、初期位置よりラインに沿って所定の距離だけ下流側に位置する前進位置との間で往復動可能であり、容器の外周面を撮影する。このラインカメラの移動距離は容器保持装置の移動距離と同じである。そして、ラインカメラは、容器保持装置がその初期位置から前進位置へ移動するときに、容器保持装置と同時に同じ速度で初期位置から前進位置へ移動する。

画像処理装置は、ラインカメラにより撮影された画像データを受取り、該データをもとに円筒容器の外周面の画像を作成し、該作成された画像を基準画像と比較し、作成された画像の良否を判定する。

そして表示装置は、画像処理装置からの情報を表示する。

本発明においては、ヘッド部は、円筒型容器の側面の検査をおこなう間、この円筒型容器を保持したままラインの流れに沿った移動をおこなう。そのため、ラインの流れを止めずに正確な検査を自動でおこなうことができるため、高い検査処理能力を得ることができる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る円筒型容器外周面自動検査装置（以下、単に「検査装置」という）１の構成図で、検査装置１の上から見た平面図として示されている。この検査装置１は、図２に示されるような容器１４をコンベヤ２上に等間隔に整列させるスターホイール３と、容器１４の面の撮影をおこなうヘッド部４とを備えている。さらに、検査装置１は、撮影された画像データの処理をおこなう画像処理装置１１と、これの処理状態とその結果を表示するモニター１２を備えている。（容器のラベルのこと）
本発明の検査装置１はライン、具体的には容器１４をその上に載せて搬送するコンベヤ２に沿って、所定の位置に設置されている。容器１４は、コンベヤ２によりコンベヤ２の上流側（図１中右側）から隣り同士がほぼ接触した状態で検査装置１による検査位置へ搬送される。

スターホイール３は、検査装置１の入口となる上流側所定の位置に、図１において、コンベヤ２に近接して配置される。スターホイール３は、図の紙面に垂直な軸心周りに回転する回転軸３ａと、回転軸３ａに一体に回転するように取り付けられたホイール３ｂとを備えている。ホイール３ｂはコンベア２の上側に位置し、その中心より放射状に伸びた複数の係止爪３ｃが所定の間隔で設けられている。隣り合う係止爪３ｃの間には、容器１４が嵌り込む円弧状のポケット３ｄが、容器１４の外径に対応した寸法で形成されている。スターホイール３は、モータ等の適宜手段により図において時計回りに所定の速度で等速回転を行い、その際順次コンベア２の上側を通過する。従って、この位置で、コンベヤ２により連続的に搬送されてきた容器１４は、１個ずつ順にポケット３ｄに嵌り、一定の間隔Ｐを空けて整列されて以後の下流側への移動を続ける。

ヘッド部４は回転ローラ５と、モータ６と、受けローラ７と、照明装置９と、ラインスキャンカメラ１０とを備え、これらはヘッドフレーム４ａに取り付けられ、スターホイール３の下流に設けられる。回転ローラ５、受けローラ７、モータ６は容器を保持する保持装置４ｂを構する。また装置１は、ヘッド部４をコンベア２に沿って所定の範囲で前後方向移動させる駆動装置（図示せず）を備えている。図１では、コンベヤ２の進行方向右側に上側に設けられた回転ローラ５と、左側に設けられた受けローラ７とが容器１４を挟み込んでいる状態を示している。

図の紙面に垂直な軸心周りに回転可能な回転ローラ５は円板状に形成され、その周面はゴム５ａで構成されている。本発明の実施の形態では、ヘッド部４は、同時に２個の容器１４を検査する。そのため、ヘッド部４は回転ローラ５を２基備え、そのコンベヤ２の幅方向中心から進行方向右側へ同じ距離だけ離れ、コンベア２の長手方向での間隔は、前述したスターホイール３が容器１４を整列させる間隔Ｐに等しい。

モータ６は、回転ローラ５を回転させるために設けられ、適宜手段によりモータ６の回転を回転ローラ５へ伝達する。本発明の実施の形態では、モータ６は、２基の回転ローラ５を同じ条件で駆動している。

受けローラ７は円柱状に形成され、その軸心周りに自由に回転できるように設けられている。本発明の実施の形態では１基の回転ローラ５に対し、４基の受けローラ７を使用する。これらの受けローラは２基ずつを１組とし、一方の１組が容器１４を回転ローラ５より上側の位置で、他方の１組が下側の位置でサポートする。１組を構成している２基の受けローラ７は、回転ローラ５の中心からコンベヤ２に直交する線より等間隔に離れた位置に、コンベア２の幅方向中心から同じ距離だけ離れて、それぞれ設置される。本発明の実施の形態では、ヘッド部４は、２基の回転ローラ５に対応する８基の受けローラ７を備えている。

回転ローラ５と受けローラ７とは、前述のヘッド部４用の駆動装置による、図においてコンベア２の長手方向に沿った前後方向移動と、別のローラ用駆動装置（図示せず）による、コンベヤ２上の容器１４をそれぞれで挟み込むための、ヘッドフレーム４ａに対する、コンベア２の幅方向での左右方向移動とをおこなう。これらの移動は、常に回転ローラ５と受けローラ７とがコンベア２を挟んで向かい合った位置関係を維持しておこなわれる。検査過程におけるヘッド部４の回転ローラ５と受けローラ７との移動の詳細は後述する。

ラインスキャンカメラ１０はＣＣＤカメラで構成され、後述するように容器１４が回転させられるときに容器１４の面を連続撮影する。ラインスキャンカメラ１０としては公知のものを使用可能であり、詳細な説明は省略する。このラインスキャンカメラ１０は、図においてコンベヤ２の進行方向左側に受けローラ７より離れた位置で、回転ローラ５の中心を通ってコンベヤ２に直交する線上に配置され、その撮影方向は容器１４の中心軸に向けられ、容器の外周面のうち図中点Ｓの位置にある部分を上下ライン上に撮影する。照明装置９はコンベア２に関してラインスキャンカメラ１０と同じ側に、ラインスキャンカメラ１０の撮影方向に対して斜め方向を向いて配置され、大略点Ｓにその中心を向けて容器１４の面の撮影面に光を照射する。本発明の実施の形態では、同時に２個の容器１４を検査するため、ヘッド部４は、ラインスキャンカメラ１０と照明装置９とをそれぞれ２基ずつ備えている。

ラインスキャンカメラ１０と照明装置９とは、ヘッドフレーム４ａ上において固定されており、回転ローラ５と受けローラ７と一緒に前後方向の移動を行う。そして前進移動の間に、ラインスキャンカメラ１０は、容器１４の側面を連続撮影してこの画像データを得る。この詳細は後述する。

画像処理装置１１は、画像解析ソフトを組み込んでおりラインスキャンカメラ１０からの画像データの処理をおこなう。使用者は、この画像処理装置１１がおこなう処理とその結果をモニター１２により確認することができる。

これらの画像処理装置１１とモニター１２はライン近辺に設置する必要はなく、使用者の都合に合わせて他の場所に設置することができる。画像処理装置１１に取り込まれる容器１４の画像データの詳細は後述する。

次に、検査過程におけるヘッド部４の動作について説明する。図２の（イ）〜（ニ）のそれぞれは、検査過程におけるヘッド部４の状態を示している。尚、図において斜線が施された容器１５は、ラインスキャンカメラ１０による撮影が完了していることを示す。容器１４の検査は、図２の（イ）〜（ニ）のヘッド部４の状態をこの順に順次経ておこなわれ、これが検査における１サイクルとなる。前述の通り、本発明の実施の形態では、同時に２個の容器１４の検査をおこなう。従って、この検査の１サイクルは、コンベヤ２が前述の容器１４の間隔Ｐの２倍（２×Ｐ）の距離を移動する間に行われる。

基準位置でのヘッド部４の状態が図３（イ）に示されている。回転ローラ５と受けローラ７とはそれぞれ後退位置にあり、コンベヤ２上の容器１４から離れていて、容器１４の移動をさまたげない位置で待機している。図３（イ）では、前進してきた２個の容器１４がそれぞれ対応するラインスキャンカメラ１０と回転ローラ５とを結ぶ線上の位置すなわち検査開始位置まで進んだ状態を示している。

２個の容器がそれぞれ検査開始位置に到達すると、前述のローラ用駆動装置が作動し、回転ローラ５と受けローラ７とをそれぞれ、コンベア２上の容器１４に向かって所定の距離だけ移動させ、図３（ロ）に示されるようにこの容器１４を挟み込む。ローラ用駆動装置は、スターホイール３が容器１４を送り出す個数を基にタイミングが計られ、あるいは適宜なセンサーを設けて２つの容器が検査開始位置に到達したのを検出することにより、動作するようになっている。

回転ローラ５と受けローラ７とが容器を挟持すると、所定のタイミングでモータ６が起動し、回転ローラ５を等速回転させる。この回転は外周に備えたゴム５ａの摩擦により容器１４に伝達され、回転ローラ５と受けローラ７で挟み込まれた容器１４はその軸を中心として回転をおこなう。同時にラインスキャンカメラ１０が撮影を開始する。

ローラ用駆動装置の起動と同時に、前述のヘッド部用駆動装置も起動し、ヘッド部４全体が容器１４を回転させながらコンベヤ２と同じ速度でコンベア２と同じ方向へ移動して、図における検査終了位置（ハ）に達する。この間に、前述のラインスキャンカメラ１０による容器１４の面の連続撮影がおこなわれる。ヘッド部４の検査開始位置（ロ）から検査終了位置（ハ）までの移動の距離は、スターホイール３により整列された容器１４の間隔Ｐの２倍（２×Ｐ）の距離よりも短い距離となる。本実施の形態では、その間に、容器１４を１．４回転させるようになっている。

検査終了位置に到達すると、ヘッド用駆動装置は停止してヘッドの移動を停止させる。一方、ラインスキャンカメラ１０も撮影を停止する。それと同時にローラ用駆動装置が回転ローラと受けローラとを先と反対方向に所定の距離だけ移動させ、容器を解放する。ｌ解放位置でのヘッド部４の状態が図２（ニ）に示されている。検査後の容器１４は、コンベヤ２により下流側へそのまま移動を続ける。一方、ヘッド部４は、ヘッド用駆動装置が先と逆方向に作動し、新たに送られてくる容器１４の検査に備えるために基準位置（ハ）へ移動する。この復帰の移動は先の前進動作に比べて高速で行われ、次の２個の容器１４が検査開始位置へ到達する前にヘッド部４は基準位置へ復帰するようになっている。検査装置１は、以上の動作を１サイクルとしてこれを繰り返して、連続的に容器１４の全数検査をおこなう。

次に、画像処理装置１１による画像データの分析について説明する。前述の通り、ラインスキャンカメラ１０は、回転している容器１４の外周面のうちのラインスキャンカメラ１０が対向している部分を軸方向の線状の映像として連続的に撮影し、これを画像データとして順次画像処理装置１１に送る。これにより、容器１４の側面全体の映像を各線状の画像データの集積として得ることができる。すなわち、連続して送られてくる線状の画像データを繋ぎ合わせて容器１４の側面全体を展開した画像データとして得ることができる。

画像処理装置１１には画像解析ソフトが組み込まれている。画像解析ソフトは、事前に取り込まれた正常な被検査物のデータと、検査で得た側面の画像データとの比較をおこない、これの不良箇所を自動検出することができる。また、使用者は、この画像処理装置１１がおこなう検査の処理とその結果をモニター１２で確認ができる。

本発明の実施の形態では、容器１４にはその正面側に正面ラベル１８が、裏面側に裏面ラベル１９が貼り付けられており、これらを検査対象としている。ところで、ラインスキャンカメラ１０が容器１４の１回転分だけ外周面の撮影をした場合、図４（イ）に示されるように、得られた画像データにおいて一方のラベルの映像が途切れることがある。これは、コンベア２上の容器１４は、その外周方向での向きが一定しておらず、撮影開始の位置が定まらないからである。そのため、本発明の実施の形態では、図４（ロ）に示されるように、ラインスキャンカメラ１０が容器１４の１．４回転分の連続した側面を撮影することで、画像処理装置１１が正面ラベル１８と裏面ラベル１９との両方との両方が途切れていない画像データを得るようにしている．何回転分の撮影をするかは、ラベルの寸法などを考慮して、適宜決定すればよい。

本発明において必須ではないが、コンベヤ２の上方にエリアカメラと照明装置を備えることで、円筒型容器の側面の検査と同時に、これの上面の検査をおこなうことができる。これにより、例えば、円筒型容器が蓋を備えている場合、間違って取り付けられた蓋、傾いて取り付けられた蓋、蓋の汚れといった事項も同時に自動検査することができる。

本発明の実施の形態では、ヘッド部４は、２個の容器１４の検査を行なうが、この個数に限定はされない。ヘッド部４が備える検査に必要な構成機器をさらに追加して、同時に撮影する容器１４の個数を増やすことができる。

また、本発明の実施の形態では、容器１４に貼り付けられたラベルの検査について述べたがこれに限定はされない。例えば、缶などの容器１４の外周面に直接印刷された文字、記号等の検査もおこなうこともできる。

本発明の実施形態に係る検査装置の概略構成図である。 被測定物となる容器の実施例を示す斜視図である。 検査過程におけるヘッド部の状態を示す構成図である。 画像処理装置が得た容器の側面の画像データの概略図である。

符号の説明

１ 円筒型容器外周面自動検査装置
３ スターホイール
４ ヘッド部
５ 回転ローラ
６ モータ
７ 受けローラ
９ 照明装置
１０ ラインスキャンカメラ
１１ 画像処理装置
１２ モニター
１４ 容器

Claims (1)

1. 搬送装置により前記搬送装置上に載置された状態で所定のラインに沿って搬送される、円筒容器の外周面を検査する円筒容器外周面検査装置において、前記ラインに沿った所定の割出し位置に配置され、ラインの上流側から連続的に搬送されてくる前記容器を一定の間隔に割出し、隣合う前記容器が互いに前記一定の間隔でライン下流側へ移動するようにする割出し装置と、前記ラインに沿って前記割出し位置より下流側に配置され、初期位置と、前記初期位置より前記ラインに沿って所定の距離だけ下流側に位置する前進位置との間で往復動可能な容器保持装置と、前記ラインに沿って前記割出し位置より下流側に配置され、初期位置と、前記初期位置より前記ラインに沿って所定の距離だけ下流側に位置する前進位置との間で往復動可能であり、前記容器の外周面を撮影するなラインカメラと、前記ラインカメラにより撮影された画像データを受取り、該データをもとに前記円筒容器の外周面の画像を作成し、該作成された画像を基準画像と比較し、前記作成された画像の良否を判定する画像処理装置と、画像処理装置からの情報を表示する表示装置とを備え、前記容器保持装置は、前記ライン上にある前記容器を保持する保持位置と、前記容器から離れ、前記搬送装置上の容器の移動を妨げない退避位置との間で移動可能な容器保持機構を備え、該容器保持機構は、前記容器を回転させる回転機構を備え、前記容器保持装置は、前記初期位置から前記前進位置へ移動するときには前記搬送装置と同じ速度で移動し、前記ラインカメラの移動距離は前記容器保持装置の移動距離と同じであり、前記ラインカメラは、前記容器保持装置が前記初期位置から前記前進位置へ移動するときに、前記容器保持装置と同時に同じ速度で前記初期位置から前記前進位置へ移動することを特徴とする、円筒容器外周面検査装置。

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