JP2007256076A - Inspection device and method of multilayered transparent body - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、プリフォームに代表される多層透明体を検査する装置および方法に関し、更に詳しくは、多層透明体の中間層を検査する装置および方法に関する The present invention relates to an apparatus and method for inspecting a multilayer transparent body represented by a preform, and more particularly to an apparatus and method for inspecting an intermediate layer of a multilayer transparent body.
PETボトル(PET:polyethylene terephthalateポリエチレンテレフタレート)は、飲料水をはじめとし様々な用途に利用されている。PETボトルは一見すると単層透明体に見受けられるが、酸素や水蒸気の透過を防止するために、中間層としてナイロン樹脂をベースとしたバリア層が設られた多層透明体である。 PET bottles (PET: polyethylene terephthalate) are used for various purposes including drinking water. A PET bottle can be seen as a single-layer transparent body at first glance, but is a multilayer transparent body in which a barrier layer based on a nylon resin is provided as an intermediate layer in order to prevent permeation of oxygen and water vapor.
PETボトルの所定範囲にこのバリア層が存在しないと、わずかな酸素や水蒸気の透過によって、PETボトルの内容物の性質が変化してしまう恐れがあるため、PETボトルの予備成型品であるプリフォームの段階で、このバリア層が所定範囲にあるか検査される。 If this barrier layer does not exist within a predetermined range of the PET bottle, the properties of the contents of the PET bottle may change due to the permeation of slight oxygen or water vapor. At this stage, it is inspected whether the barrier layer is within a predetermined range.
多層透明体であるプリフォームのバリア層を検査する発明として、特許文献1および特許文献2では、レーザ光を用いた検査装置が開示されている。この発明では、プリフォームの斜めからレーザ光を照射し、プリフォームの外周面、バリア層および内周面からの反射光を利用してバリア層を検査する。
しかしながら、上述した発明では、レーザ光の反射光を用いてバリア層を検査するため、高い検査精度を得るために必要なレーザ光源も高価になってしまう問題がある。更に、プリフォームの位置決め精度の要求精度が高く、プリフォームの位置決め精度が低いプリフォームの製造ラインには実施できない問題もあった。 However, in the above-described invention, since the barrier layer is inspected using the reflected light of the laser light, there is a problem that a laser light source necessary for obtaining high inspection accuracy becomes expensive. Furthermore, there is a problem that it cannot be applied to a preform production line that requires a high accuracy of preform positioning accuracy and has a low preform positioning accuracy.
そこで、本発明は、プリフォームに代表される多層透明体を検査する装置および方法において、検査に利用する光源を安価にすることができ、更には、多層透明体の高度精度な位置決め精度を必要としない検査装置および方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can reduce the cost of a light source used for inspection in an apparatus and method for inspecting a multilayer transparent body typified by a preform, and further requires a highly accurate positioning accuracy of the multilayer transparent body. An object of the present invention is to provide an inspection apparatus and method that do not.
上述した課題を解決する第1の発明は、多層透明体の検査装置であって、前記多層透明体の端面に光を照射する光源と、前記多層透明体の端面に照射された光によって生じる前記多層透明体の内部の現象を撮像するカメラと、前記カメラが撮像した画像から前記多層透明体の中間層を検査する検査手段を備えていることを特徴とする。 1st invention which solves the subject mentioned above is an inspection device of a multi-layer transparent body, and the light source which irradiates light to the end face of the multi-layer transparent body, and the light generated by the light irradiated to the end face of the multi-layer transparent body A camera for imaging a phenomenon inside the multilayer transparent body, and an inspection unit for inspecting an intermediate layer of the multilayer transparent body from an image captured by the camera.
第1の発明において、前記多層透明体はPETボトルの予備成型品であるプリフォームであることが好適である。プリフォームは中間層としてバリア層を備え、プリフォームの端面に照射された光はプリフォームのバリア層で乱反射するため、この乱反射の状況を前記カメラで撮像すればバリア層の有無を検査することができる。 In the first invention, the multilayer transparent body is preferably a preform which is a preformed product of a PET bottle. The preform has a barrier layer as an intermediate layer, and the light irradiated to the end face of the preform is irregularly reflected by the barrier layer of the preform. Therefore, if the irregular reflection state is imaged by the camera, the presence or absence of the barrier layer is inspected. Can do.
なお、前記多層透明体の端面に光を入射する光源としては、前記多層透明体の端面の全面に光を照射できるリング光源または面光源であることが好適で、更に、指向性のある光を前記多層透明体の端面に照射するために、前記光源はLEDを利用していることが好適である。 The light source that makes light incident on the end face of the multi-layer transparent body is preferably a ring light source or a surface light source that can irradiate light on the entire end face of the multi-layer transparent body. In order to irradiate the end surface of the multilayer transparent body, it is preferable that the light source uses an LED.
更に、第2の発明は、多層透明体の検査方法であって、この検査方法は、前記多層透明体の端面に光を入射したときに、前記多層透明体の端面に照射された光によって生じる前記多層透明体の内部の現象を撮像し、撮像した現象から前記多層透明体を検査することを特徴とする。 Furthermore, the second invention is a method for inspecting a multilayer transparent body, and this inspection method is caused by light applied to the end face of the multilayer transparent body when light is incident on the end face of the multilayer transparent body. The phenomenon inside the multilayer transparent body is imaged, and the multilayer transparent body is inspected from the captured phenomenon.
第2の発明において、前記多層透明体はPETボトルの予備成型品であるプリフォームであることが好適である。プリフォームは中間層としてバリア層を備え、プリフォームの端面に照射された光はプリフォームのバリア層で乱反射するため、この乱反射の状況を前記カメラで撮像すればバリア層の有無を検査することができる。 In the second invention, it is preferable that the multilayer transparent body is a preform which is a preformed product of a PET bottle. The preform has a barrier layer as an intermediate layer, and the light irradiated to the end face of the preform is irregularly reflected by the barrier layer of the preform. Therefore, if the irregular reflection state is imaged by the camera, the presence or absence of the barrier layer is inspected. Can do.
上述した本発明によれば、多層透明体の端面に入射された光によって生じる多層透明体の内部の現象から多層透明体を検査するため、リング光源など安価な光源を利用することができる。更に、光源を面光源とすることで、多層透明体の位置決め精度の低い製造ラインでも実施可能となる。更に、LED光を照射する光源を利用することで、プリフォームの端面から内部に入射する光量を増加させることができ、前記多層透明体の内部の現象をより鮮明にすることができる。 According to the present invention described above, an inexpensive light source such as a ring light source can be used to inspect the multilayer transparent body from the phenomenon inside the multilayer transparent body caused by the light incident on the end face of the multilayer transparent body. Furthermore, by using a surface light source as the light source, it is possible to implement even a production line with low positioning accuracy of the multilayer transparent body. Furthermore, by using a light source that emits LED light, the amount of light incident on the inside from the end face of the preform can be increased, and the phenomenon inside the multilayer transparent body can be made clearer.
ここから、本発明に係る多層透明体であるプリフォーム1を検査する検査装置について、図を参照しながら詳細に説明する。図1は、検査対象となるプリフォーム1を説明する図である。図1で示したプリフォーム1はPETボトルの予備成形品であり、このプリフォーム1を射出ブロー成型することでPETボトルが製造される。 From here, the inspection apparatus which inspects the preform 1 which is the multilayer transparent body which concerns on this invention is demonstrated in detail, referring a figure. FIG. 1 is a diagram for explaining a preform 1 to be inspected. The preform 1 shown in FIG. 1 is a PET bottle preform, and the preform 1 is injection blow molded to produce a PET bottle.
PETボトルのプリフォーム1は、プリフォーム1の母体となる円筒状の胴部10と、端面15を備えPETボトルの飲み口となる口部12と、胴部10と口部12の間に存在し外方に突出するように形成された鍔部13と、胴部10の底面を閉鎖するように湾曲しPETボトルの底になる底部14とが一体的に形成されている。
The preform 1 of the PET bottle is present between the
プリフォーム1の設計上では、胴部10の全長かつ全周囲に中間層として、ナイロンなどをベースとしたバリア層11(酸素バリア層,水蒸気バリア層など)が設けられている。なお、バリア層11は口部12および底部14には設けられていない。
In the design of the preform 1, a barrier layer 11 (oxygen barrier layer, water vapor barrier layer, etc.) based on nylon or the like is provided as an intermediate layer on the entire length and the entire periphery of the
プリフォーム1の胴部10の全長かつ全周囲にバリア層11が存在しないと、当然のことながらPETボトルに成型した後も、プリフォーム1の胴部10の全長かつ全周囲にバリア層11が存在しなくなり内容物が変質してしまう恐れがある。このため、プリフォーム1の段階でバリア層11の欠陥が検査される。
If the
図2は本発明に係るプリフォームの検査装置の構成図である。射出成形で成形されたプリフォーム1は、特許文献1の図2で示されるようなスターホイール5(搬送装置)に鍔部13が掛かった状態で垂直に保持され搬送される。
FIG. 2 is a block diagram of a preform inspection apparatus according to the present invention. The preform 1 formed by injection molding is vertically held and transported in a state in which the
特許文献1または特許文献2では、プリフォーム1の胴部10の外側からレーザ光を照射するが、本発明に係るプリフォームの検査装置は、図2に示したように、リング光源4を用いて、垂直に保持され搬送されるプリフォーム1の口部12の端面15に光を照射する。
In Patent Document 1 or
PETボトルの母体となる材質とバリア層11とには屈折率が異なるため、プリフォーム1の口部12の端面15から入射された光はバリア層11の境界面で乱反射を起し発光する。この発光の状態を外部に設けられたカメラ3で撮像し、カメラ3が撮像した画像を画像処理装置2は解析しバリア層11を検査する。
Since the refractive index is different between the material used as the base of the PET bottle and the
図3は、プリフォームの検査装置のブロック図である。図3に示したように、プリフォームの検査装置は、検査対象であるプリフォーム1の口部12の端面15に指向性のある光を照射するリング光源4と、リング光源4から口部12の端面15に照射された光によって生じる胴部10の現象(ここでは、乱反射による発光)を撮像するカメラ3と、カメラ3が撮像した画像を用いてバリア層11を検査する画像処理装置2とから、少なくとも構成される。
FIG. 3 is a block diagram of the preform inspection apparatus. As shown in FIG. 3, the preform inspection apparatus includes a
まず、プリフォームの検査装置に備えられたリング光源4について説明する。図4はリング光源4を説明する図で、図5はリング光源4とプリフォーム1の相対位置を説明する図である。
First, the
本実施の形態では、プリフォーム1の口部12の端面15に光を照射するため、図4に示したように、光源をリング光源4としている。図5に示したように、垂直に搬送されるプリフォーム1が検査位置で停止したときに、プリフォーム1の口部12の中心点とリング光源4の中心点の位置がほぼ一致するように、リング光源4は配置される。光源としてリング光源4を用いることで、光源の価格を安価にできる。
In the present embodiment, the light source is the
リング光源4は発光素子として複数のLED40を備え、各々のLED40は円状に配置され、プリフォーム1の口部12の端面15に均一に光が照射される。なお、リング光源4の直径は、プリフォーム1の口部12の直径とほぼ同じ径としている。
The
本実施の形態において、複数のLED40が円状に配置されたリング光源4を用いるのは、プリフォーム1の口部12の端面15に照射される光に指向性を持たせるためである。蛍光灯などの拡散性が強い光を用いると、バリア層11の境界面の乱反射で生じる発光が不鮮明になってしまう。これに対し、LED40から照射される指向性の強い光を用いることで、プリフォーム1の口部12の端面15から内部に入射する光量を増加させることができ、バリア層11の境界面の乱反射で生じる発光は鮮明になる。
In the present embodiment, the
なお、本発明に係るプリフォーム1の検査装置で用いられる光源は、複数のLED40が配置されたリング光源4でなくとも、指向性の強い光を端面15の全面に照射できれば、どのような光源を用いても良く、光源の色についても言及はしない。
The light source used in the inspection apparatus for the preform 1 according to the present invention is not limited to the
多層透明体の検査装置に備えられ、バリア層11の境界面の乱反射で生じる発光を撮像するカメラ3はCCDカメラである。なお、バリア層11の境界面の乱反射で生じる発光をコントラストよく撮像するためのフィルターなどをカメラ3は備えていてもよい。
The camera 3 that is provided in the inspection device for a multilayer transparent body and captures light emitted by irregular reflection on the boundary surface of the
プリフォーム1のの検査装置の画像処理装置2は、CPUやメモリを備えたコンピュータで実現され、画像処理装置2は、カメラ3が撮像した画像を解析する手段である画像処理手段21と、画像を表示するモニター22と、検査を開始するトリガーを発生させるトリガー発生手段23と、画像処理手段21が処理した画像からバリア層11を検査する機能を有し、画像処理装置2を制御する制御手段20とを備える。
The
画像処理装置2に備えられた画像処理手段21は、カメラ3が撮像したプリフォーム1の画像を多階調(例えば、256階調)の白黒画像に変換する手段で、画像処理ボードや画像処理装置2にインストールされる画像処理ソフトなどで実現することができる。
The image processing means 21 provided in the
画像処理装置2のトリガ発生手段23は、画像処理装置2が1本のプリフォーム1を検査開始するトリガーを発生させるための手段で、スターホイール5の駆動装置の電力を監視するトランスデューサや、検査位置に至ったプリフォーム1を検出する光電検出装置等で実現され、プリフォーム1が検査位置に到達すると、トリガ発生手段32はプリフォーム1を検査開始するトリガーを制御手段20に入力する。
The trigger generating means 23 of the
画像処理装置2の制御手段20は、コンピュータのCPUを動作させるためのコンピュータプログラムで実現され、この制御手段20は、画像処理手段21が処理した画像からバリア層11を検査する機能を有する。
The control means 20 of the
ここから制御手段20の動作手順について説明する。図6は、画像処理装置2の動作手順を示したフロー図である。この手順の最初のステップS1は、トリガ発生手段23からトリガーを受信するステップである。トリガ発生手段23からトリガーを受信することで、制御手段20はプリフォーム1が検査位置に至ったことを認識し、検査位置に至ったプリフォーム1のバリア層11の検査を開始する。
From here, the operation procedure of the control means 20 will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the operation procedure of the
次のステップS2は、プリフォーム1の画像を処理するステップである。トリガ発生手段23からトリガーを制御手段23が受信したときには、プリフォーム1は検査位置に至っており、プリフォーム1の口部12の端面15にはリング光源4によって光が照射されている。
The next step S2 is a step of processing the image of the preform 1. When the control means 23 receives a trigger from the trigger generating means 23, the preform 1 has reached the inspection position, and the
この状態で制御手段20は画像処理手段21を作動させ、カメラ3が撮像しているプリフォーム1の画像を取り込み、プリフォーム1の画像(ここでは、多階調の白黒画像)を処理する。また、制御手段20は、カメラ3が撮像した画像、または、画像処理手段21が処理した画像をモニター22に表示する。
In this state, the
次のステップS3は、プリフォーム1のバリア層11の正常/異常を判定するステップである。制御手段20には、バリア層11を正常とみなす閾値(ここではある階調)が予め設定されている。画像処理手段21から得られる多階調のプリフォーム1の画像において、プリフォーム1の胴部10に対応する画像の画素の階調と閾値とを、制御手段20は比較する。
The next step S3 is a step of determining normality / abnormality of the
一般的に、光源色を白色とした場合、バリア層11の境界面の乱反射で生じる発光は白色となる。よって、制御手段20は、閾値以下の階調の画素、すなわち白色に近い画素に対応する箇所にはバリア層11が存在するものとし、閾値を超えている階調の画素、すなわち黒色に近い画素に対応する箇所にはバリア層11が存在しないと判断する。
In general, when the light source color is white, light emission generated by irregular reflection on the boundary surface of the
図7は、画像処理されたプリフォーム1の画像の一例である。図7に示したように、プリフォーム1の胴部10の下方にはバリア層11が存在しないことを示す黒領域が広がっている。制御手段20は、この黒領域からこのプリフォーム1のバリア層11には欠陥があると検査し、プリフォーム1をリジェクトする。
FIG. 7 is an example of an image of the preform 1 subjected to image processing. As shown in FIG. 7, a black region indicating that the
次のステップS4は、検査を終了するか確認するステップである。予定数量のプリフォーム1を検査したときや、検査終了ボタンが押されたときに、制御手段20は検査終了とし、この手順を終了する。なお、検査を終了しないときは次のプリフォーム1を検査するために、ステップS1に戻る。 The next step S4 is a step for confirming whether or not to end the inspection. When the planned quantity of the preform 1 is inspected or when the inspection end button is pressed, the control means 20 ends the inspection and ends this procedure. When the inspection is not finished, the process returns to step S1 in order to inspect the next preform 1.
なお、本実施の形態においては、本発明を分かり易くするためにカメラ3を1台とした。プリフォーム1は円筒状をしているため、実際には、プリフォーム1のすべての周面を撮像するために複数のカメラ3を必要とする。複数のカメラ3を設置したときは、それぞれのカメラ3が撮像したプリフォーム1の画像が検査に使用され、すべてのプリフォーム1の画像でバリア層11の欠陥が発見されなかったときそのプリフォーム1は正常と判定される。
In the present embodiment, a single camera 3 is used for easy understanding of the present invention. Since the preform 1 has a cylindrical shape, a plurality of cameras 3 are actually required to image all the peripheral surfaces of the preform 1. When a plurality of cameras 3 are installed, the images of the preforms 1 captured by the respective cameras 3 are used for inspection, and when the defects of the
加えて、本実施の形態においては光源をリング光源としているが、プリフォーム1の位置決め精度が悪い製造ラインの場合は、光源を超高輝度のLED面光源とするとよい。プリフォーム1の位置決め精度が悪い場合でも、プリフォーム1の位置決め精度をカバーするだけの発光面積を有するLED面光源を用いれば、プリフォーム1の位置決め精度が悪い場合でも、プリフォーム1の口部12の端面15から内部に光を入射し検査できる。 In addition, in the present embodiment, the light source is a ring light source. However, in the case of a production line with poor positioning accuracy of the preform 1, the light source may be an ultra-bright LED surface light source. Even when the positioning accuracy of the preform 1 is poor, if the LED surface light source having a light emitting area sufficient to cover the positioning accuracy of the preform 1 is used, the mouth portion of the preform 1 can be used even when the positioning accuracy of the preform 1 is poor. The light can be inspected from the 12 end faces 15 to the inside.
1 プリフォーム
10 プリフォームの胴部
11 プリフォームのバリア層
12 プリフォームの口部
15 プリフォームの端面
2 画像処理装置
20 制御手段
21 画像処理手段
22 モニタ
23 トリガー発生手段
3 カメラ
4 リング光源
40 LED
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
6. The inspection method for a multilayer transparent body according to claim 5, wherein the multilayer transparent body is a preform that is a preformed product of a PET bottle, and the preform includes a barrier layer as an intermediate layer, and an end face of the preform. A method for inspecting a multi-layer transparent body, comprising: imaging a state where light irradiated on the barrier layer is irregularly reflected by the barrier layer, and inspecting the presence or absence of the barrier layer from the irregular reflection state.
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