JP2009236855A - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧着処理されたシール部を有する液体または気体を封入する袋状の包装容器の材質、形状、色にとらわれる事無く、内容物の漏れなどにつながるようなシール不良をシール幅を検査することによって行い、シール強度を保障する検査方法及び装置を提供する。
【解決手段】圧着処理されたシール部を有する袋状の包装容器を移動させる移動手段とガイド手段と、光照射手段と、撮像手段と、画像データを処理する画像処理手段と、シール部の寸法データを表示する表示手段と、シール部の寸法を測定するする手段と、該測定結果をシール部の基準寸法とし、さらに、シール部の寸法から測定した結果を検査寸法として、前記基準寸法と検査寸法を比較することによって、シール部の良否を判定する手段と、該判定結果を上記表示手段に表示することを特徴とする検査方法及び装置
【選択図】図３

Description

本発明は、圧着処理されたシール部を有する液体または気体を封入する包装容器の材質、形状、色にとらわれる事無く、内容物の漏れなどにつながるようなシール不良をシール幅を検査をすることによって、シール強度を保障する検査方法及び装置を提供する。

圧着処理されたシール部を有する液体または気体を封入する包装容器としては食品包装用やシャンプー等の詰め替え用容器がある。

これらの圧着処理されたシール部を有する液体または気体を封入する包装容器はフィルム部材を使用し、端部を圧着処理して形成するものが多く、圧着処理が不十分であると搬送の際の圧力等によりシール部の剥離や破損が起こり、内容物の漏れや内容物自体が劣化してしまう等の問題が生じてしまう。

このため包装容器の製造段階での検査が必要不可欠であるが、従来からこの検査は目視検査が行われているが、目視によって検出すること自体が難しいことや検査員の個人能力差等問題点も多く、このため検査装置による検査を行う必要性が有った。

この課題解決のために、カメラ等により取得した画像から検査を行う自動検査では特許文献１のような多くの照明方法が提案されている。しかしながら、透過照明においては透明容器であれば可能であるが、包装容器は意匠性を持たせるためにカラー印刷を施す事が多く、検査を装置に置き換えることが出来なかった。また包装容器には内容物を水分や酸素から保護する目的から、アルミ蒸着やアルミ箔といったバリア層を有しているものが多く、このため正反射照明においては上記アルミ蒸着やアルミ箔の反射率が非常に高いために、シール部とシール部以外での反射率の差が大きく、シール部の細かい凹凸を検査するための解決策には至っていない。

また特許文献２ではレーザによる暗視野照明が行われているが、圧着処理されたシール部を有する液体または気体を封入する包装容器においては、レーザでは視野が狭いため検出までの時間を有するという問題があり、全品検査をするには至っていない。
特開2007-327761 特開2007-218830

本発明はこの様な状況を鑑みてなされたものであり、圧着処理されたシール部を有する液体または気体を封入する包装容器の材質、形状、色にとらわれる事無く、内容物の漏れなどにつながるようなシール不良をシール幅を検査を行うことによって行い、シール強度を保障する検査方法及び装置を提供することを課題とする。

このため本発明での請求項１に関わる発明は、圧着処理されたシール部を有する袋状の包装容器を移動させる移動手段と、前記包装容器に対し光を照射する光照射手段と、前記包装容器からの反射光を撮像する撮像手段と、前記包装容器を凸面状に変形させるためのガイド手段と、前記撮像手段により撮像された画像データを処理する画像処理手段と、前記画像処理手段で処理されたシール部の寸法データを表示する表示手段と、前記画像処理手段から得られた寸法データからシール部の寸法を測定するする手段と、該測定結果をシー
ル部の基準寸法とし、さらに、前記画像処理手段から得られたシール部の寸法から測定した結果を検査寸法として、前記基準寸法と検査寸法を比較することによって、シール部の良否を判定を判定する手段と、該判定結果を上記表示手段に表示することを特徴とする検査方法及び装置を提供するものである。

また、請求項２に係る発明は、前記包装容器のシール部に、気体を吹き付ける為の気体噴出機能を有することを特徴とする請求項1に記載の包装容器の検査装置を提供するものである。

また、請求項３に係る発明は、前記光照射手段は、紫外域の光を用いることを特徴とする請求項1記載の包装容器の検査装置を提供するものである。
また、請求項４に係る発明は、前記光源が前記移動手段により移動する包装容器の流れ方向と直交して配置され、かつ、包装容器と水平に配置されて前記シール部を照射することを特徴とする請求項１記載の包装容器の検査装置を提供するものである。

また、請求項５に係る発明は、前記光源と直交して、かつ前記移動手段により移動する包装容器の流れ方向と直交して前記撮像手段が配置されている事を特徴とする請求項１記載の包装容器の検査装置を提供するものである。

また、請求項６に係る発明は、前記シール部に、前記光源から光を照射し、前記包装容器表面での散乱された光を撮像することを特徴とする請求項１記載の包装容器の検査装置を提供するものである。
また、請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の検査装置をもちいて、シール部の良否を判定することを特徴とする検査方法。

本発明に係わる検査方法および装置によれば、圧着処理されたシール部を有する袋状の包装容器を移動させる移動手段と、前記包装容器を凸面状に変形させるためのガイド手段と、前記包装容器に対し光を照射する光照射手段と、前記包装容器からの反射光を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像データを処理する画像処理手段と、前記画像処理手段で処理されたシール部の寸法データを表示する表示手段と、前記画像処理手段から得られた寸法データからシール部の寸法を測定するする手段と、該測定結果をシール部の基準寸法とし、さらに、前記画像処理手段から得られたシール部の寸法から測定した結果を検査寸法として、前記基準寸法と検査寸法を比較することによって、シール部の幅寸法の良否を判定し、圧着処理されたシール部を有する液体または気体を封入する包装容器の材質、形状、色にとらわれる事無く、内容物の漏れなどにつながるようなシール不良を検出することが出来る。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本実施形態における検査対象物である包装容器の概略を示す。検査対象物である包装容器１０１の両端には圧着処理されたシール部１０２がある。検査対象物は図１のように巻き取り形状のものであるが、枚葉形状のものでも良く形状を限定するものではない。本実施形態における包装容器はフィルム素材を用い、端部を熱圧着処理によりシールしている包装容器を用いたが、シール部を有する包装容器であれば、素材、シール処理の種類に限定されるものではない。また包装容器は、内容物を水分、酸素から保護する等の目的からからアルミ蒸着やアルミ箔などの機能層を設けていることが多いが、シール部を有する包装容器であれば、機能層の種類、有無に限定されるものではない。
図２は本発明の検査装置の概略を示している。包装容器１０１は矢印方向にステージ１
０３上を連続的に移動する。この際、包装容器は巻き出し、巻き取りロールによってテンションをかけられながら移動する。ステージにはガイド部１０４がある。光源１１０は前記移動手段により移動する包装容器の流れ方向と直交して配置され、かつ、包装容器と水平に配置される。前記光源と直交して、かつ前記移動手段により移動する包装容器の流れ方向と直交して前記撮像カメラ１０６が配置されている。撮像エリア１０５は撮像カメラによって撮像される。撮像エリアはエアーコンプレッサ１０７から噴出口１０９を介してエアーが吹きつけられる。撮像カメラで撮像した画像は制御部１０８からの画像データ読み込み信号をトリガーにして画像処理部１１１に読み込まれる。制御部から出力される画像データ読み込み信号の周期は、包装容器の移動速度、撮像カメラのクロック周波数、画素数によって決められる。画像データは画像処理部１１１で処理される。画像処理手段で処理された結果は表示部１１２に表示される。この際包装容器１０１は巻き取り形状に限定するものではなく枚葉形状でも良い。この場合の搬送方法は巻き出しロール、巻き取りロールに代えて包装容器の移動方向の先端、及び後端の左右両端をグリップで咥えて間欠移動する。

ステージ１０３上を移動してきた包装容器１０１はステージ上に設置してあるガイド部１０４によって凸形状に変形する。この際ガイド部の頂点部は包装容器１０１を傷つけないよう曲面にしておくことが好ましい。巻き取り形態の包装容器の検査方法では、包装容器が進行方向に連なっている為、ガイド部が斜形状となっているが、枚葉形態の包装容器の際のガイド部は凸形状になれば良い。

包装容器１０１のシール部１０２上に埃やゴミが付着している場合、該埃やゴミの影響を受けてシール部の画像データは真のシール部の画像データとは異なってしまう。このため撮像中は常にコンプレッサー１０７を介してエアー噴出口１０９からエアーを噴出することにより、包装容器のシール部上に付着した埃やゴミを取り除く。コンプレッサーにはフィルターを設置し埃やゴミを含まないエアーを噴出すことが好ましい。また本実施形態ではエアーを使用したが、気体であれば良く、エアーに限定するものではない。

光源１１０には紫外域の光源を用いる。これにより包装容器１０１のシール部１０２が同一素材、同一色であっても検査が可能となる。この際光源の波長領域は紫外域ならばどの波長域でも良いが、近紫外域を用いることに事が好ましい。

図３に撮像エリア付近の拡大図を示す。包装容器１０１が凸形状になった状態で撮像カメラ１０６による撮像エリア１０５に包装容器のシール部１０２が入るようにする。なるべく撮像エリア中央に包装容器のシール部が通過する状態が好ましいが、撮像エリア内に包装容器のシール部が入っていればよい。

光源１１０は撮像カメラ１０６と直交し、包装容器１０１のシール部１０２を照らす位置に置かれている。また、撮像カメラ１０６に包装容器の散乱光が入るようにする為には、図３に示すように光源からの反射光を直接撮像カメラ１０５に入り込まないよう設置する事が好ましい。

包装容器１０１は巻き出し、巻き取りロールによってテンションをかけられながら移動する。このため図３に示すようにシール部１０２はステージ１０３から浮き上がることなく、一方シール部以外はガイド部１０４によってステージから浮き上がった状態となる。

以上の状態で撮像カメラ１０５により包装容器１０１のシール部の画像を取得する。この際撮像カメラはセンサアレイが平面状に規則的に並べられたエリア記録型撮像部でも、センサアレイが一列に配置されたライン記録型撮像部でもよく、撮像することが出来ればよくこれらに限定されるものではない。

撮像エリア１０５を撮像する撮像カメラ１０６は包装容器１０１とステージ１０３を写し込むが、画像処理部での処理を考えステージは黒色で光沢の無いものが好ましい。

撮像カメラ１０６により取得した画像データは画像処理部１１０に送られ、画像データ処理を行った後、検査結果を表示部１１２に出力する。

上述までの装置を用い撮像された画像を画像データ処理を行って検査する方法を説明する。

図４は、本実施形態の装置で撮像された画像の画像処理フローチャート図である。このフローチャートのステップに従い以下に説明する。

画像データを画像処理部１１１に読み込ませる事によりデータ読み込みを行う。

画像処理部１１１により読み込まれたデータは画像処理部で画像処理を行うことによりシール部の幅を算出する。画像処理部では平滑化処理の後エッジ抽出を行うが、この際公知の技術として、ソーベルやロバーツによるエッジ抽出技術があるが、エッジ検出が出来る手法ならばこれに限定するものではない。

次にエッジ抽出後細線化処理を行う。これも公知の技術であるがエッジ抽出ではエッジ部分が強調され過ぎ、シール幅算出の際に誤差の要因となるため細線化処理を行う。

細線化処理後プロジェクション処理を行うが、この際撮像カメラ１０６により撮像されたデータの向きによりプロジェクション処理を行う方向を決定する。すなわちシールの幅方向にプロジェクション処理の方向を決定する。例えば撮像カメラのスキャニングの水平方向が包装容器の幅方向であった場合は撮像カメラの水平方向のデータをプロジェクション処理の方向とする。

プロジェクション処理後、エッジ間画素数算出を行う。プロジェクション処理後の計測地を図５に示す。シールエッジ検出図を図５に示す。ピーク値（ a ）と（ b ）との間の画素数が撮像カメラにより撮像された包装容器１０１のシール部の幅に相当する。 従って、その画素数を計測し前もって入力された１画素あたりの包装容器上の寸法値を画像処理部で自動的に乗算し、シール幅を算出する。

上述までの算出を画像処理部１１１で行い、算出結果を表示部１１２に送ることにより、包装容器１０１のシール幅をセンサアレイ１個の単位で表示部１１１に示す事が出来る。算出結果は上述のようにセンサアレイの画素数で表示されるが、さらにはセンサアレイ１画素当たりのシール部の寸法を前もって入力しておくことによって、シール幅の実寸法を換算して測定、表示することが出来る。

包装容器のシール幅の良否判定は前もって設定されたシール幅寸法または撮像カメラの画素数を基準値とし、上記算出結果が上記基準値より小さい場合はシール不良として表示部に不良表示される。

次に本発明の実施例について説明する。本実施例では包装容器として、フィルム素材を用い、端部を熱圧着処理によりシールしている包装容器を用いた。包装容器の全幅１００mm、シール部の幅は１０mmの巻取り形状のものである。
包装容器は巻き出し、巻き取りロールによってテンションをかけられながらステージ１０
３上を矢印方向に移動する。移動速度は毎秒１ｍとした。撮像カメラは５１２画素のライン記録型撮像カメラを用い、クロック周波数は１メガヘルツのものを用いた。撮像カメラはラインこの際撮像カメラはライン記録型撮像カメラに限らず、エリア記録型撮像カメラでもよい。

撮像カメラの視野は横方向５１．２ｍｍとした。また撮像カメラには１ミリ秒毎に制御部から画像を取得するタイミングが入力され、画像が取得される。これによって撮像カメラからは包装容器が１ｍｍ進む毎に包装容器進み方向１ｍｍ＊幅方向０．１ｍｍの画像が５１２個得られる。特にシールの幅を検査する目的のため、幅方向を１画素当たり０．１ｍｍと細かくした。

本実施例では包装容器のシール幅は１０ｍｍであるので、基準値を９．７ｍｍとして設定し、それ以下のシール幅のものをシール不良とした。

また、０．１秒毎に画像処理スタート信号が制御部１０８から画像処理部１１１に送られ、包装容器が１００ｍｍ分の画像データの処理が行えるようにした。

撮像エリアはエアーコンプレッサ１０７から噴出口１０９を介してエアーを吹きつけた。検査中は常にコンプレッサーを介してエアー噴出口からエアーを噴出することにより、包装容器のシール部上に付着した埃やゴミを取り除いた。コンプレッサーにはフィルターを設置し埃やゴミを含まないエアーを噴出させた。撮像エリアは紫外域波長の光を発する光源１１０で照明した。

光源１１０は撮像カメラ１０６と直交し包装容器１０１のシール部１０２を照らす位置に置き、撮像カメラ１０６に包装容器の散乱光が入るようにする為に、図３に示すように光源からの反射光を直接撮像カメラ１０５に入り込まないよう設置した。

撮像エリアは包装容器移動方向のガイド部４の付近で包装容器１０１が凸形状になった状態で包装容器のシール部１０２が入るようにした。

包装容器１０１は巻き出し、巻き取りロールによってテンションをかけられながら移動する。このため図３に示すようにシール部１０２はステージ１０３から浮き上がることなく、一方シール部以外はガイド部１０４によってステージから浮き上がった状態となり、この状態で撮像カメラ１０５により包装容器１０１のシール部の画像を取得した。

画像処理部１１１により読み込まれたデータは画像処理部で平滑化処理、エッジ抽出、細線化処理、プロジェクション処理が行われ、その後シール幅の画素数算出、シール幅算出が行われ良否の判定が行われる。

表示部１１２では、包装容器１０１のシール幅の良否、シール幅の実寸法、シール幅に相当するセンサアレイ画素数が表示される。

こうして、熱圧着処理された包装容器のシール部を検査したところ、軽異物である埃やゴミなどによるシール幅測定に誤測定はなく、シール幅の良否を誤検査することなしに正確に検査することが出来た。

本実施形態における検査対象物である包装容器の概略図 本発明の検査装置の概略図 撮像エリア付近の拡大図 画像処理フローチャート図 シールエッジ検出図

符号の説明

１０１ 包装容器
１０２ ステージ
１０３ ガイド部
１０４ 撮像エリア
１０５ 撮像カメラ
１０６ エアーコンプレッサ
１０７ 制御部
１０８ エアー噴出口
１０９ 光源
１１０ 画像処理部
１１１ 表示部

Claims (7)

1. 圧着処理されたシール部を有する袋状の包装容器を移動させる移動手段と、前記包装容器を凸面状に変形させるためのガイド手段と、前記凸面状に変形した包装容器に対し光を照射する光照射手段と、前記包装容器からの反射光を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像データを処理する画像処理手段と、前記画像処理手段で処理されたシール部の寸法データを表示する表示手段と、前記画像処理手段から得られた寸法データからシール部の寸法を測定するする手段と、該測定結果をシール部の基準寸法とし、さらに、前記画像処理手段から得られたシール部の寸法から測定した結果を検査寸法として、前記基準寸法と検査寸法を比較することによって、シール部の良否を判定を判定する手段と、該判定結果を上記表示手段に表示することを特徴とする検査装置。
2. 前記包装容器のシール部に、気体を吹き付ける為の気体噴出機能を有することを特徴とする請求項1に記載の包装容器の検査装置。
3. 前記光照射手段は、紫外域の光を用いることを特徴とする請求項1記載の包装容器の検査装置。
4. 前記光を照射するための光源が前記移動手段により移動する包装容器の流れ方向と直交して配置され、かつ、包装容器と水平に配置されて前記シール部を照射することを特徴とする請求項１記載の包装容器の検査装置。
5. 前記光を照射するための光源と直交して、かつ前記移動手段により移動する包装容器の流れ方向と直交して前記撮像手段が配置されている事を特徴とする請求項１記載の包装容器の検査装置。
6. 前記シール部に、前記光を照射するための光源から光を照射し、前記包装容器表面での散乱された光を撮像することを特徴とする請求項１記載の包装容器の検査装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の検査装置をもちいて、シール部の良否を判定することを特徴とする検査方法。