JP3966737B2 - Inspection method of cap tightness in bottle and cap assembly - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボトルとその口部に螺子装着されたキャップとから成るボトル・キャップ組立体について、該キャップの締結状態（即ち、巻締状態）を検査する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス製或いは合成樹脂製のボトル形状容器と、一旦開封されたものであることを明示するタンパーエビデント機能を有するキャップから成るボトル・キャップ組立体においては、内容物充填後に、キャップがボトルに完全に密封状態に締結されていることが必須であり、このような検査は、従来は、製品の中からいくつかの試料を抜き取り、これを実際に開栓し、開栓トルク、巻締角度等を測定することによって行っていた。
しかしながら、このような抜き取り検査は製品の一部について行うにすぎず、必ずしも確実な検査結果を得ることは困難であり、また検査の確実性を向上させるために抜き取り試料を多くすればそれだけ生産コストが増加することになる。
また巻締機を最初に設定する際に、基本的な性能を出すための巻締角度に従ってトルクが決定されているため、巻締め角度を容易に測定できることが望まれている。
【０００３】
このような問題を解決するため、キャップの締結状態を容易に確認することが可能なボトル・キャップ組立体も提案されている。
例えば、容器口部に、合成樹脂製キャップを完全に螺着した状態で該キャップ下端より下方の所定位置に１または複数の位置表示を形成し、かつキャップの上記合成樹脂製キャップの筒部に、該キャップを上記容器口部に完全に螺着した状態で上記位置表示に並ぶ閉栓表示を設けたことを特徴とする閉止装置（特開平９−１２０４６号公報）や、容器の外周と、この容器の口部にねじ込まれるスクリューキャップの外面とに、それぞれのネジ部のネジ端に対して一定の位置関係を有する標識を配設し、前記スクリューキャップの装着後に、前記一対の標識の位置関係に基づいて前記スクリューキャップのねじ込み状態の適否を判別することを特徴とする容器口部の密封状態検査方法（特開平１０−２０３５１２号公報）、また、瓶口外周面に形成したネジ部の始端に相当する部位の瓶首と、瓶口を封緘するキャップの内周面に形成したネジ部の終端に相当する部位の該キャップとにそれぞれ、外部から視認できる目安部を設け、前記瓶に液体を充填・封緘後にこれら二つの目安部の位置により瓶口へのキャップの巻締め程度を非破壊検査できるようにしたことを特徴とする瓶の封緘構造（特開平１１−１１５０４号公報）等が提案されている。
【０００４】
また、特開平１２−１１８５１５号公報には、容器本体のキャップ受け口に取り付けられたキャップまたは該キャップに設けたカバー受け部に取り付けられたキャップカバーの何れかのキャップ体取付部をカメラで撮影してその映像情報を記憶し、この映像情報に基づき上記容器本体またはキャップの基準部と上記キャップ体の測定部との位置関係に基づき当該キャップ体の取付状態の良否を判定するようにしたことを特徴とするキャップ体取付検査方法が記載されており、カメラでの撮影は、容器の搬送路に沿って平行に設けられた第一及び第二のカメラで行うことも記載されている。
【０００５】
更に、特開平５−１８０６２１号公報には、ビン口天面シールについてではあるが、ビン口天面にシールされたビン口をビン軸上面から照明しながら撮像装置により撮像し、画像処理装置によりその撮像信号からのシールの貼付ずれによってビン口部に発生する全反射信号を分離し、これを１画面分換算して得た積算値を基準値と比較してシールずれの良否を判断することを特徴とするビン口天面シールの検査装置が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これら従来技術によれば、試料の抜き取り及び実際の開栓という検査方法によらずに、ボトル・キャップ組立体の締結状態を確認することは可能となる。
しかしながら、上記第一の閉止装置では、ボトル及びキャップに設けられた表示が互いに一直線或いは所定の関係となるよう位置することが必要であり、その設定が困難であるという問題がある。
【０００７】
また、上記第二の密封検査方法や第三の瓶の封緘構造では、キャップとボトルの位置関係に一定の基準範囲を設け、その範囲外のボトル・キャップ組立体を除外するものであるため、上記第一の従来技術のような問題は生じないが、第一乃至第四の従来技術に記載された何れのボトル・キャップ組立体においても、キャップに設けられた標識は、ボトルとの関係上、キャップの側面に設けられているため、ボトル及びキャップに設けられた標識が一定の位置関係にあることを確認するためには、ボトル・キャップ組立体の側面から測定する必要がある。しかしながら、内容物が充填され、キャップで密封されたボトル・キャップ組立体は、搬送コンベア上をまちまちにその向きを変えながら生産ライン中を進んでいくため、ボトル及びキャップに設けられた標識が必ずしも検査装置の向きに向いているとは限らず、その場合には、キャップの締結状態に異常があった場合でも見逃してしまうことになり、検査の信頼性が低くなる恐れがある。
このような締結状態に異常のあるボトル・キャップ組立体を見逃さないためには、複数のカメラを周方向に設置したり、また複数のミラーを配置したりする必要があり、このため検査装置が複雑になったり、ボトル・キャップ組立体を連続供給することが困難になる場合もある。
【０００８】
上述した問題を解決するために、本発明者等は、先に、ボトルの巻締角度確認マークと、キャップの巻締角度確認マークとの位置関係を検出することにより、ボトルとキャップとの巻締状態を検出する検査装置において、ボトル・キャップ組立体の上方に配置された光学系レンズと、前記光学系レンズの上方に配置され、前記光学系レンズを介して、ボトルの巻締角度確認マークとキャップの巻締角度確認マークとを同時に写し取る単一のカメラと、前記確認マークを照明するための照明装置と、前記カメラで写し取った画像データに基づく情報処理により、巻締状態の良否を判定する画像処理装置とを備えたボトル・キャップ組立体の検査装置を提案した（特願２００１−１８７１６８号）。
【０００９】
かかる検査装置は、上記従来技術のような不都合がなく、ボトル・キャップ組立体の締結状態がキャップを開栓することなく、容器の軸方向上方から確実に確認することが可能であり、また上方から単一のカメラにより容易に検査することが可能となるという顕著な利点を有している。しかるに、この検査装置においても未だ改善の余地があることが判った。
【００１０】
即ち、上記の検査装置では、上方からのカメラにより、ボトル及びキャップのそれぞれに設けられている巻締角度確認マークを同時に撮像し、写し取られたボトルの巻締角度確認マーク（ボトル確認マーク）及びキャップの巻締角度確認マーク（キャップ確認マーク）の画像データに基づいて、画像処理を行ない、これら確認マークの相対的位置データから締結状態の確認が行なわれる。従って、このような情報処理を確実に行なうためには、ボトル確認マークとキャップ確認マークとが鮮明に撮像されることが必要であり、このために、カメラとボトル・キャップ組立体との間に配置される光学系の周囲に照明装置が設けられており、ボトル確認マーク及びキャップ確認マークを照明しながら、これらマークの撮像が行なわれるように構成されている。
【００１１】
しかしながら、上記のようにしてボトル確認マーク及びキャップ確認マークの撮像を行なった場合、ボトル確認マークやキャップ確認マーク（特にボトル確認マーク）が必ずしも鮮明に撮像されるとはいえず、画像データに基づく画像処理を行なうことが困難になることがあった。また、ボトルの中には、サポートリングなどのボトル確認マークが形成される部分を備えた口部が結晶化されて白色となっているものや、このような口部も含めて全体が透明に形成されているものがあるが、特に、口部が透明なボトルとキャップとの組立体については、ボトル確認マークが鮮明に撮像されない場合が多い。即ち、キャップが巻締められているボトルには、飲料等の内容液が充填されているが、カメラで捕らえた映像には、ボトルの口部が透明であるため、ボトルに充填されている内容液の液面の揺れが反映されてしまい、この結果、ボトル確認マークがぼやけたものとなってしまうものと考えられる。
また、上記検査装置による検査では、ボトル・キャップ組立体を上方に配置されたカメラで撮像してキャップの巻締め位置を検出するため、キャップの巻締めが一回転（３６０度）分不足しているものも良品と誤認する恐れがあり、これを巻締不良品として識別することが困難であるという問題もあった。
【００１２】
従って本発明の目的は、上方から単一のカメラによりボトル確認マークとキャップ確認マークとを撮像してボトルとキャップとの巻締状態を検出する検査方法において、ボトル等の種類によらず、例えば口部が透明となっている透明ボトルについても、ボトル確認マークやキャップ確認マークが鮮明に撮像され、常に確実な画像処理によってボトルとキャップとの巻締状態を検出することが可能な方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、キャップの巻締めが一回転（３６０度）分不足していた場合にも、巻締め不足を認識することが可能な検査方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ボトルにキャップが巻締められたボトル・キャップ組立体について、ボトル巻締角度確認マークと、キャップ巻締角度確認マークとの位置関係を検出することにより、ボトルとキャップとの巻締状態を検出する検査方法において、
ボトル・キャップ組立体の垂直中心軸の上方にこれと光軸が一致するように光学系レンズを配置し、
前記光学系レンズの光軸上方に単一のカメラを配置し、
前記光学系レンズの周囲に照明装置を配置し、
前記照明装置から照射される光の光路を調整し、ボトル巻締角度確認マーク及びキャップ巻締角度確認マークに光が直接照射されず、前記キャップのスカート部のキャップ巻締角度確認マークが形成されていない部分に直接光が照射されるような条件下で照明を行いながら、前記光学系レンズを介して、ボトル巻締角度確認マークとキャップ巻締角度確認マークとを前記カメラにより同時に写し取り、
前記カメラで写し取った画像データからボトル巻締角度確認マーク及びキャップ巻締角度確認マークをキャップを中心とした極座標に読みとり、必要により展開してそれらの位置を検出し、ボトル巻締角度確認マークとキャップ巻締角度確認マークとの角度乃至展開距離を算出し、この角度乃至展開距離により巻締状態の良否を判定することを特徴とするボトル・キャップ組立体の検査方法が提供される。
【００１４】
本発明の検査方法は、ボトルにキャップが巻締められたボトル・キャップ組立体を、上方に配置された単一のカメラで撮像し、得られた映像から、ボトル巻締角度確認マーク（ボトル確認マーク）とキャップ巻締角度確認マーク（キャップ確認マーク）との位置関係を検出することにより、カメラでの撮像に際しての照明を一定条件下で行うことにある。即ち、照明装置から照射される光の光路を、遮光板などにより調整し、ボトル確認マーク及びキャップ確認マークに光が直接照射されないように、キャップのスカート部のキャップ確認マークが形成されていない部分に直接光が照射されるようにして照明を行いながら、カメラによる撮像を行うものであり、このような手段を採用することにより、ボトル確認マーク及びキャップ確認マークを鮮明に映し出すことができ、例えば、サポートリングのようなボトル確認マークが形成される部分を含めて全体が透明に形成されている透明ボトルを用いた場合にも、ボトル確認マークを鮮明に映し出すことができ、カメラで写し取った画像データからボトル確認マーク及びキャップ確認マークの位置検出を正確に行うことができ、確実にキャップの巻締状態の良否を判定することが可能となる。
本発明において、上記のような条件を満足するようにして照明を行うことにより、キャップ確認マークやボトル確認マークが鮮明に写しだされる理由は明確に解明されていないが、これらマークが形成されている部分には、直接光が照射されておらず、スカート部からの反射光によって間接的に照明されているためではないかと考えられる。即ち、このような照明条件下で上方に設置されたカメラでボトル・キャップ組立体を撮像すると、直接光が照射されるスカート部の輝度は高いが、直接光が照射されないキャップ確認マーク形成部分或いはボトル確認マーク形成部分の輝度は低くなる。従って、スカート部とのコントラストが高く、この結果、キャップ確認マークやボトル確認マークが鮮明に映し出され、これらの位置を正確に検出することができるものと思われる。
【００１５】
また、上記のような照明手段によると、口部も含めて全体が透明となっている透明ボトルにおいても、ボトル確認マークを鮮明に映し出すことができる。即ち、カメラでの撮像に際して、直接光が照射される部分はキャップのスカート部であり、他の部分は、スカート部からの反射光により間接的に照明される。従って、ボトル確認マークが形成されているボトル口部のサポートリングを透過してボトルに充填されている内容液の液面に到達し、そこで反射される光は、極めて少なくなる。この結果、ボトル内容液の液面の揺れ等がカメラで映し出される画像にほとんど反映されず、ボトル確認マークが鮮明に映し出されるのである。
【００１６】
また、上方に設置した単一のカメラによりボトル・キャップ組立体を撮像してキャップ確認マーク及びボトル確認マークの位置を検出する場合、通常、両者の高低差を認識することができないという問題がある。即ち、先にも述べた通り、キャップの巻締めが一回転分（３６０度）不足していた場合、キャップ確認マークとボトル確認マークの高低差が認識できないと、このような巻締め不足が正常なものと判定されてしまう。
しかるに、本発明によれば、ボトル確認マークが鮮明に映し出されることを利用して、キャップの巻締めが３６０度不足している場合も正確に判定することができる。即ち、キャップの巻締めが３６０度不足している場合には、正常に巻締められている場合に比して、キャップがボトルから浮いた状態にあるため、キャップの下端とボトルのサポートリングとの隙間が大きく、サポートリングに形成されているボトル確認マークは、サポートリングの周縁からキャップの中心側に位置している部分まで、その全体が鮮明に映し出される。一方、正常に巻締められている場合には、キャップの下端とボトルのサポートリングとの隙間が極めて小さく、ボトル確認マークは、サポートリングの周縁及びその近傍に位置している部分のみが鮮明に映し出されるが、キャップの中心側に位置している部分は映し出されない。
従って、カメラで撮像されたボトル確認マークの長さを測定することにより、キャップの巻締めが３６０度不足している場合も正確に判定することができる。即ち、３６０度不足している場合には、映し出されたボトル確認マークの長さは、正常に巻締められている場合に比して長いからである。
【００１７】
【発明の実施形態】
以下、本発明を添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の検査方法を実施するために用いる検査装置の配置を示す図であり、
図２は、本発明の検査方法の原理を説明するための図であり、
図３は、本発明の検査方法が適用されるボトルにおいて、そのサポートリングに形成されるボトル確認マークの形状の代表例を示す図であり、
図４は、本発明の検査方法の全体のプロセスを示すフローチャートであり、
図５は、本発明の検査方法で必要な照明条件を説明するための図であり、
図６は、正常にキャップが巻締められたボトル・キャップ組立体のカメラ入力画像の要部と、その極座標展開を示す図であり、
図７は、キャップの巻締めが一回転（３６０度）分不足しているボトル・キャップ組立体のカメラ入力画像の要部と、その極座標展開を示す図である。
【００１８】
本発明の検査方法を実施するための検査装置の配置を示す図１において、ボトル・キャップ組立体３０の垂直軸上方に、光学系レンズ４０と、キャップに形成されているキャップ確認マーク及びボトルのサポートリングに形成されているボトル確認マーク（図１において、これらマークは省略されている）を撮像するためのＣＣＤ撮像素子を備えたカメラ５０とが、前記組立体３０の垂直軸と光学系の光軸とが一致するように配置されている。
また、特殊光学系レンズ４０の周囲には、照明装置６０が環状に配置されている。
カメラ５０は、下端部が開口している筒状のフード５１内に収納されており、このフード５１の開口部中心には、上記のレンズ４０が配置され、レンズ４０とカメラ５０との間の光路は、筒状フード５１によって覆われている。
更に、カメラ５０からケーブル５２を介して送られる画像データを処理するための画像処理装置（画像処理コンピュータ）７０および画像データおよび検査結果を表示するためのモニター７５が配置されている。
【００１９】
（キャップ巻締状態の評価の原理）
本発明においては、キャップの旋回によりボトルへの締結が行われたボトル・キャップ組立体３０について、上記カメラ５０により撮像されたキャップ及びボトル確認マークの画像データに基づいてキャップの巻締状態の評価が行われる。即ち、カメラ５０により写し出された映像から、キャップ確認マーク及びボトル確認マークの位置を極座標に読み取り、必要により展開して、巻締め状態を正確に評価することができる。
この評価の原理を説明するための図２（カメラ入力画像および極座標展開）において、ボトル確認マークの二次元極座標上（カメラ入力画像上）の位置Ｐは、中心からの半径ｒ１およびｘ軸からの角度θ１により、
Ｐ（ｒ１、θ１）、ここでｘ＝ｒ１ｃｏｓθ１、ｙ＝ｒ１ｓｉｎθ１
で表される。
また、キャップ確認マークの二次元極座標上（カメラ入力画像上）の位置Ｑは、同様にして中心からの半径ｒ２およびｘ軸からの角度θ２により、
Ｑ（ｒ２、θ２）、ここでｘ＝ｒ２ｃｏｓθ２、ｙ＝ｒ２ｓｉｎθ２
で表される。
【００２０】
ボトル確認マーク基準のキャップ確認マークの巻締角度（θ）は、式（１）：
θ＝θ２−θ１ ‥（１）
で表され、また極座標展開での距離（Ｌ）は、式（２）：
Ｌ＝ｒ１（θ２−θ１） ‥（２）
で表すことができる。
従って、適切な巻締状態になっているボトル・キャップ組立体３０の巻締角度（θ０、このθ０もボトル確認マーク基準のキャップ確認マークの角度で定められる）あるいは展開距離（Ｌ０）を一定の許容範囲のものとして予め設定しておくことにより、上記測定で検出される巻締角度θと設定巻締角度（θ０）とを対比し、あるいは検出された展開距離（Ｌ）と設定展開距離（Ｌ０）とを対比することにより、巻締状態の良否を検出することができる。
なお、図２の座標の説明では、角度の方向は反時計方向に正としているが、実際のキャップの締結では、時計方向に旋回による締結が行われるので、座標を裏返しにして考慮すればよい。
【００２１】
従って、図１に示すように、光学レンズ４０およびカメラ５０の光軸を、ボトル・キャップ組立体３０の垂直軸と一致させて、ボトルの巻締角度確認マーク（ボトル確認マーク）Ｐとキャップの巻締角度確認マーク（キャップ確認マーク）Ｑとを、単一のカメラ５０により二次元画像内に同時に取り込むことにより、面倒で複雑な処理を施すことなしに、しかも簡便な画像処理により、ボトル確認マークＰとキャップ確認マークＱとの相対的位置関係を検出し、ボトルとキャップとの巻締状態の良否を検出することができる。
【００２２】
本発明の検査方法においては、ボトル・キャップ組立体３０の上方に配置されたカメラ５０を用いて、キャップ確認マークＱとボトル確認マークＰとを同時に撮像するため、キャップ確認マークＰは、キャップの頂板部の周縁部、頂板部とスカート部とのコーナー部、或いはスカート部の外面に形成され、且つボトル確認マークは、ボトルのサポートリングに形成される。
また、キャップ確認マークＱとボトル確認マークＰは、カメラ５０による撮像および画像処理により明確で鮮明な像となるようにサイズおよび形状を定める。
例えば、キャップ確認マークＱは、一般に径が０．５乃至１．５ｍｍ程度の円形の凹部として設けるのがマークの認識の点で好ましい。
また、ボトル確認マークＰは、その代表的な例を示す図３を参照して、幅Ｗ（周方向長さ）が１．０乃至４．５ｍｍの溝或いは凸部１として、ボトルのサポートリング５に設けることが好ましい。即ち、上記凸部１において、周方向両端の辺１ａ，１ｂの少なくとも一方がボトル確認マークＰとして認識される。また、上記のような幅Ｗを有する溝或いは凸部１の上方からみた形状は、特に制限されるものではなく、例えば、全体として三角形状、台形状であってもよいし、また、周方向両端の辺１ａ，１ｂが互いに平行となっている矩形状であってもよい。図３の例では、溝或いは凸部１は、台形状で示されている。
【００２３】
尚、キャップは一般に不透明であるのでマークの認識が容易であり、また、ボトルの場合も、サポートリング５等を有するボトル口部が白化したものでは、光反射量が大きく、マークの検出が、透明なものに比して容易である。しかるに、透明なボトル首部の場合には、光反射量が少ないため、その検出が困難となることもある。従って、このようなときには、ボトル確認マークＰを鮮明に示すために、上記の溝或いは凸部１の表面を粗面化する等の手段を採用することができる。
【００２４】
また、上述したボトル確認マークＰとキャップ確認マークＱとの相対的位置関係を検出するためには、キャップの頂板部の中心（図２において、ｘ軸とｙ軸との交点に相当する部分）或いは、キャップ確認マークＱに対して対称位置に補助マークを設けることもできる。即ち、この補助マークとキャップ確認マークＱとを結ぶ線分と、キャップの頂板部の中心とボトル確認マークＰとを結ぶ線分とがなす角度、或いはその展開距離を算出することにより、図２に関して説明したのと同様な方法で、ボトル確認マークＰとキャップ確認マークＱとの相対的位置関係を検出することができる。
【００２５】
再び図１に戻って、レンズ４０としては、キャップの径よりも大きな径を有する平凸レンズ或いはメニスカス凸レンズを用いることが、キャップ確認マークＱのみならず、ボトル確認マークＰをも鮮明に写し取るために好ましい。
ボトル確認マークＰは、このマークを設けるサポートリングのサイズ（径）により、（ａ）キャップの最外周部よりも径方向外側に位置する場合、（ｂ）キャップの最外周部に重なっている場合、（ｃ）キャップの最外周部よりも径方向内側に位置する場合等の様々な場合があり得る。これらのボトル確認マークＰにおいて、上記（ｂ）および（ｃ）の場合には、幾何学的には軸上方からはボトル巻締角度確認マークを検出することは不可能に近い。
しかるに、キャップの径よりも大きな径を有する平凸レンズ或いはメニスカス凸レンズを用いることにより、上記（ｂ）および（ｃ）の場合であっても、ボトル確認マークＰから斜め上方且つ外方にでる光をレンズ内に取り込み、屈折させることにより、明確なボトル確認マークＰの像を形成させることが可能となる。また、ボトル確認マークＰから取り込む光線の面積を広げることができるので、ボトル確認マークの像の濃度およびコントラストを高める上で有利である。
例えば、レンズ４０はキャップの径よりも大きい径を有する平凸レンズであり、キャップの径の約３倍程度の径を有しており、平凸レンズの平らな面がボトル・キャップ組立体３０の側に面していいる。平凸レンズの径はキャップの径の約２乃至４倍の径を有しているのが適当である。平凸レンズの代わりにメニスカス凸レンズを用いて、ボトル確認マークＰからの集光力をより高めることもできる。
【００２６】
上述した検査方法において、キャップ確認マークＱとボトル確認マークＰとを、これらが共にレンズ４０の被写界深度（焦点深度とも呼ぶ）内にある条件で撮像することが好ましい。
レンズには、焦点を合わせる距離を次第に遠方にしていくと、ある距離になると無限遠まで焦点が合うようになり、この距離を過焦点距離と呼び、過焦点距離（ｆｈ）は、レンズの焦点距離をｆ、レンズのＦナンバー（絞り）をＦ、許容ぼけをＡとして表して、下記式（３）：
【００２７】
ボトル・キャップ組立体の巻締角度の検査は、画像処理装置（画像処理コンピュータ）７０とカメラ５０との間で、図４に示すフローチャートに基づいて行われる。
まず、検査装置の運転信号を検出し、この運転信号を検出した後、カメラ５０からのボトル・キャップ組立体の検出信号を待つ。この検出信号があり次第、カメラ５０による画像データが画像処理装置（画像処理コンピュータ）７０に取り入れられる。この画像データに基づいて、ボトル・キャップ組立体の中心が検出される。この中心の検出は、先に述べたように、キャップ頂板部の中心に補助マークを設けて行ってもよいし、キャップ頂板部の円周から芯出しを行ってもよい。
中心の検出が行われた後、二次元座標上の画像データを図２に関して説明したような極座標に展開し、キャップ確認マークＱとボトル確認マークＰとを検出する。
極座標上で検出されたキャップ確認マークＱの位置とボトル確認マークＰの位置とから、直ちに両者の角度（θ）あるいは距離（Ｌ）が算出され、測定で検出される巻締角度θと設定巻締角度（θ０）とを対比し、あるいは検出された距離（Ｌ）と設定距離（Ｌ０）とを対比することにより、巻締状態の良否を検出する。すなわち、角度あるいは距離が範囲外であれば、不良を表示し、範囲内であれば、次の測定に戻る。
【００２８】
ところで、上記の様にして検査を行う場合、カメラ５０での撮像により、ボトル確認マークＰと、キャップ確認マークＱとを鮮明に映し出すことが必須であり、このために、図１の検査装置において、レンズ４０の周辺には、環状の照明装置６０が配置され、照明を行いながら、カメラ５０による撮像を行う。
本発明によれば、かかる照明を、一定条件を満足するように行うことが重要である。
即ち、この照明条件を説明するための図５において、フード５１の下端開口部の内側には、レンズ４０が設けられており、その外側には、適当な取付板６５を介してビス止め等により、照明装置６０が環状に設けられている。
また、レンズ４０の下部には、図１にも示されているように、ボトル・キャップ組立体３０が配置されている。
このボトル・キャップ組立体３０において、キャップ１０は、頂板部１１、スカート部１２を有しており、スカート部１２の下端には、ＴＥバンド１３が破断可能なブリッジ等を介して設けられている。この図５の例においては、キャップ確認マークＱは、頂板部１１の周縁部に設けられている。更にボトル１５の口部には、ボトル確認マークＰを備えたサポートリング５を有している。
【００２９】
図５に示されている通り、本発明では、上記照明装置６０には、遮光板６８が取り付けられており、照明装置６０からの光Ｌは、遮光板６８によって光路調整され、キャップ１０のスカート部１２に直接照射されるようになっている。従って、キャップ確認マークＱ及びボトル確認マークＰの何れにも光は直接照射されない。
本発明によれば、上記のように、キャップ確認マークＱ及びボトル確認マークＱの何れにも光が直接照射されないように、キャップ１０のスカート部１２に直接光を照射しての照明により、カメラ５０による撮像を行うことにより、キャップ確認マークＱ及びボトル確認マークＰの何れをも鮮明な映像として捕らえることができる。例えば、キャップ確認マークＱやボトル確認マークＰに直接光が照射されるようにして照明を行うと、光が直接照射されたマークはコントラストが著しく高い映像として捕らえられてしまい、その判別が難しくなり、前述した画像処理を正確に行うことが困難となってしまう。
【００３０】
尚、上述した本発明において、照明装置６０は、ＬＥＤ、蛍光灯、ハロゲンランプ等、公知のものであってよいが、キャップ確認マークＱやボトル確認マークＰに直接光が照射されないようにスカート部１２に選択的に光が照射されるように光路調整できるという点では、ＬＥＤが最も好適である。
また、図５の例では、キャップ確認マークＱは、キャップ１０の頂板部１１に形成されているが、既に述べた通り、このマークＱは、スカート部１２の外面に設けることもできる。このような場合には、当然のことながら、直接光が照射される部分を、キャップ確認マークＱが形成されている部分からずらしてスカート部１２に直接光を照射することが必要となる。
【００３１】
本発明においては、上述したように、キャップ確認マークＱ及びボトル確認マークＰの何れをも鮮明な映像として捕らえることができるが、かかる利点は、サポートリングが透明に形成されている透明ボトルに適用した場合にも損なわれることはない。
即ち、サポートリングが透明なボトルでは、ボトル内に充填された内容液の液面の揺れがボトル確認マークＰの映像に反映されてしまい、この結果、ボトル確認マークＰの映像がぼやけて不鮮明になってしまう等の問題がある。しかるに、本発明では、照明装置６０からの直接光は、キャップ１０のスカート部１２に照射され、サポートリングなどのボトルの部分には照射されない。従って、ボトル内容液の液面に到達する光の量が少なく、該液面での光反射が有効に抑制されている。従って、ボトル内容液の液面の揺れがボトル確認マークＰの映像に反映することがなく、このような透明ボトルにおいても、ボトル確認マークＰを鮮明に映し出すことができ、該マークＰを確実に判別することが可能となる。
【００３２】
本発明においては、キャップ確認マークＱ及びボトル確認マークＰの映像が常に鮮明であることから、上方からの単一のカメラによってこれらマークを撮像するという手段を採用しているにもかかわらず、キャップの３６０度（一回転）巻締め不足も確実に判定し得るという顕著な利点を有する。
即ち、図６及び図７には、それぞれ、ボトル・キャップ組立体のカメラ入力画像の要部とその極座標展開が示されており、図６は、正常にキャップが巻締められているボトル・キャップ組立体についてのものであり、図７は、キャップの巻締めが一回転（３６０度）分不足しているボトル・キャップ組立体についての図である。図６及び図７において、１がボトルのサポートリングに形成されている溝であり、その周方向両端部の一方の辺がボトルマークＰとなっている。
【００３３】
正常にキャップが巻締められている場合には、ボトルのサポートリングとキャップの下端（例えばＴＥバンドの下端）との間の隙間は極めて小さく、このため、図６に示されているように、溝１のキャップ中心部分は映っておらず、サポートリングの周縁側の部分のみが鮮明に映っている。従って、極座標展開で示されているボトルマークＰの長さＬ１は短い。
一方、キャップの巻締めが３６０度不足している場合には、正常に巻締められている場合に比して、キャップがボトルに対して浮いた状態にあり、ボトルのサポートリングとキャップの下端との間には、大きな隙間が形成される。
従って、溝１の全体が鮮明に映し出されており、極座標展開で示されているボトルマークＰの長さＬ２は長い。即ち、Ｌ１＜Ｌ２の関係となっている。
【００３４】
従って、本発明によれば、予め正常に巻締められたときのボトルマークＰの長さＬ１を画像処理装置に記憶させておくことにより、この長さＬ１との関係から、３６０度巻締め不足をも確実に判定することが可能となる。
【００３５】
上述した本発明の検査方法は、種々のボトル及びキャップに用いることができる。
例えば、ボトルとしては、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂から成る延伸ブローボトルや、射出成形等によるボトル等に好適に用いることができるが、勿論、ガラス製ボトルにも適用することができる。また、サポートリングを備えた口部が透明な透明ボトルにも有効に適用し得ることは既に述べた通りである。
キャップとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂や、塩化ビニル樹脂等の合成樹脂を圧縮成形、射出成形等して得られるキャップの他、アルミニウム等の金属製のキャップでもよい。
更に、キャップ下端には、ＴＥバンドが弱化部を介して一体に設けられているキャップであることが好ましいが、巻締め後シュリンクフィルムで覆うような場合には、ＴＥバンドのないキャップにも適用することが可能である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明では、キャップ確認マーク及びボトル確認マークの何れにも光が直接照射されないように、キャップスカート部に直接光を照射しての照明により、上方に配置された単一のカメラによってキャップ確認マーク及びボトル確認マークの何れをも鮮明な映像として捕らえることができる。
従って、ボトル確認マークが形成されるサポートリングを有する口部が透明に形成されている透明ボトルについても、両者の位置関係の検出が正確にしかも容易に行われ、キャップの巻締め状態を正確に判定することができる。また、上方に配置された単一のカメラによる映像を利用しているにもかかわらず、キャップの３６０度巻締め不足をも確実に判定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検査方法を実施するために用いる検査装置の配置を示す図。
【図２】本発明の検査方法の原理を説明するための図。
【図３】本発明の検査方法が適用されるボトルにおいて、そのサポートリングに形成されるボトル確認マークの形状の代表例を示す図。
【図４】本発明の検査方法の全体のプロセスを示すフローチャート。
【図５】本発明の検査方法で必要な照明条件を説明するための図。
【図６】正常にキャップが巻締められたボトル・キャップ組立体のカメラ入力画像の要部と、その極座標展開を示す図。
【図７】キャップの巻締めが一回転（３６０度）分不足しているボトル・キャップ組立体のカメラ入力画像の要部と、その極座標展開を示す図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for inspecting a fastening state (that is, a winding state) of a bottle and cap assembly including a bottle and a cap screwed into a mouth of the bottle.
[0002]
[Prior art]
In a bottle and cap assembly consisting of a glass or synthetic resin bottle-shaped container and a cap with a tamper-evident function that clearly indicates that the bottle has been opened, the cap is completely attached to the bottle after filling the contents. In such an inspection, conventionally, several samples are extracted from the product, and the sample is actually opened, and the opening torque, winding angle, etc. Was done by measuring.
However, such a sampling inspection is only performed on a part of the product, and it is not always possible to obtain a reliable inspection result, and if the number of sampling samples is increased in order to improve the reliability of the inspection, the production cost is increased accordingly. Will increase.
Further, when the winding machine is initially set, the torque is determined according to the winding angle for obtaining basic performance, and therefore it is desired that the winding angle can be easily measured.
[0003]
In order to solve such a problem, a bottle cap assembly that can easily check the fastening state of the cap has also been proposed.
For example, one or a plurality of position indications are formed at predetermined positions below the lower end of the cap in a state where the synthetic resin cap is completely screwed to the container mouth, and the cylindrical portion of the synthetic resin cap of the cap is formed. A closure device (Japanese Patent Laid-Open No. 9-12046) characterized by providing a closure display aligned with the position display in a state where the cap is completely screwed into the container mouth, A sign having a fixed positional relationship with respect to the screw end of each screw part is disposed on the outer surface of the screw cap screwed into the mouth of the container, and the positional relation between the pair of marks after the screw cap is mounted. And determining whether or not the screw cap is screwed in on the basis of the sealing state of the container mouth (Japanese Patent Laid-Open No. 10-203512), A guide portion that can be visually recognized from the outside, on the bottle neck at the site corresponding to the starting end of the formed screw portion and the cap at the site corresponding to the end of the screw portion formed on the inner peripheral surface of the cap that seals the bottle mouth, respectively. The bottle sealing structure is characterized in that after the liquid is filled and sealed in the bottle, the degree of tightening of the cap around the bottle mouth can be nondestructively inspected by the positions of these two reference portions 11504 gazette) etc. are proposed.
[0004]
In JP-A-12-118515, a cap body attachment portion of a cap attached to a cap receiving opening of a container body or a cap cover attached to a cover receiving portion provided on the cap is photographed with a camera. And storing the video information, and determining whether the cap body is attached or not based on the positional relationship between the reference portion of the container body or the cap and the measurement section of the cap body based on the video information. A characteristic cap body attachment inspection method is described, and it is also described that photographing with a camera is performed by first and second cameras provided in parallel along the conveyance path of the container.
[0005]
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 5-180621 discloses a bin mouth top surface seal, but the bin mouth sealed on the bin mouth top surface is imaged by an imaging device while illuminating from the top surface of the bin shaft, Separating the total reflection signal generated at the bin mouth due to the sticking deviation of the seal from the imaging signal, and comparing the integrated value obtained by converting this signal for one screen with the reference value to determine whether the seal deviation is good or bad An inspection device for a bottle mouth top surface seal is described.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
According to these conventional techniques, it is possible to confirm the fastening state of the bottle and cap assembly without using the inspection method of sampling and actual opening.
However, the first closing device needs to be positioned so that the indications provided on the bottle and the cap are in a straight line or a predetermined relationship with each other, and there is a problem that the setting is difficult.
[0007]
In the second sealing inspection method and the third bottle sealing structure, a fixed reference range is provided for the positional relationship between the cap and the bottle, and the bottle cap assembly outside the range is excluded. Although the problem as in the first prior art does not occur, in any of the bottle cap assemblies described in the first to fourth prior arts, the mark provided on the cap is related to the bottle. Since it is provided on the side of the cap, it is necessary to measure from the side of the bottle and cap assembly in order to confirm that the marks provided on the bottle and the cap are in a certain positional relationship. However, since the bottle-cap assembly filled with the contents and sealed with the cap proceeds through the production line while changing its direction on the conveyor, the signs provided on the bottle and the cap are not necessarily The direction of the inspection device is not necessarily oriented, and in that case, even if there is an abnormality in the fastening state of the cap, it may be overlooked, and the reliability of the inspection may be lowered.
In order not to overlook the bottle cap assembly that is abnormal in such a fastening state, it is necessary to install a plurality of cameras in the circumferential direction and to arrange a plurality of mirrors. It may be complicated or it may be difficult to continuously supply the bottle cap assembly.
[0008]
In order to solve the above-mentioned problem, the present inventors first detected the positional relationship between the bottle tightening angle confirmation mark and the cap tightening angle confirmation mark so as to wind the bottle and the cap. In an inspection apparatus for detecting a tightening state, an optical system lens disposed above a bottle cap assembly, and a bottle winding angle confirmation mark disposed above the optical system lens via the optical lens. The quality of the tightening state is determined by a single camera that simultaneously records the cap and the tightening angle confirmation mark of the cap, an illuminating device for illuminating the confirmation mark, and information processing based on image data captured by the camera. Proposed an inspection apparatus for a bottle cap assembly including an image processing apparatus (Japanese Patent Application No. 2001-187168).
[0009]
Such an inspection apparatus is free from the disadvantages of the prior art described above, and the fastening state of the bottle and cap assembly can be reliably confirmed from above in the axial direction of the container without opening the cap. Therefore, it has a remarkable advantage that it can be easily inspected by a single camera. However, it has been found that there is still room for improvement in this inspection apparatus.
[0010]
That is, in the above inspection apparatus, the wrapping angle confirmation mark provided on each of the bottle and the cap is simultaneously imaged by the camera from above, and the copied wrapping angle confirmation mark (bottle confirmation mark) of the bottle is copied. In addition, image processing is performed based on the image data of the cap tightening angle confirmation mark (cap confirmation mark), and the fastening state is confirmed from the relative position data of these confirmation marks. Therefore, in order to reliably perform such information processing, it is necessary that the bottle confirmation mark and the cap confirmation mark be clearly imaged. For this reason, between the camera and the bottle cap assembly, An illuminating device is provided around the arranged optical system, and the marks are captured while illuminating the bottle confirmation mark and the cap confirmation mark.
[0011]
However, when the bottle confirmation mark and the cap confirmation mark are imaged as described above, the bottle confirmation mark and the cap confirmation mark (particularly the bottle confirmation mark) are not necessarily clearly imaged, and are based on image data. It may be difficult to perform image processing. In addition, in the bottle, the mouth part with a part where a bottle confirmation mark such as a support ring is formed is crystallized white, and the whole part including such a mouth part is transparent. Although there are some formed, particularly in the case of an assembly of a bottle and a cap with a transparent mouth, the bottle confirmation mark is often not clearly imaged. In other words, the bottle with the cap tightened is filled with a content liquid such as a beverage, but the content of the bottle is transparent because the mouth of the bottle is transparent in the image captured by the camera. It is considered that the fluctuation of the liquid level of the liquid is reflected, and as a result, the bottle confirmation mark becomes blurred.
Further, in the inspection by the inspection apparatus, since the bottle cap assembly is imaged by a camera disposed above to detect the cap tightening position, the cap tightening is insufficient for one rotation (360 degrees). There is also a problem that it may be misidentified as a non-defective product, and it is difficult to identify this as a poorly tightened product.
[0012]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an inspection method for detecting a tightening state of a bottle and a cap by imaging a bottle confirmation mark and a cap confirmation mark with a single camera from above. For transparent bottles with transparent mouths, the bottle confirmation mark and cap confirmation mark are clearly imaged, and a method that can detect the tightness between the bottle and the cap by always performing reliable image processing is provided. There is to do.
Another object of the present invention is to provide an inspection method capable of recognizing insufficient tightening even when the tightening of the cap is insufficient for one rotation (360 degrees).
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, by detecting the positional relationship between the bottle tightening angle confirmation mark and the cap winding angle confirmation mark for the bottle and cap assembly in which the cap is wound around the bottle, In the inspection method for detecting the tightening state,
Place the optical system lens above the vertical center axis of the bottle cap assembly so that the optical axis matches this,
A single camera is disposed above the optical axis of the optical system lens;
An illumination device is arranged around the optical lens,
The optical path of the light emitted from the illumination device is adjusted so that light is not directly applied to the bottle winding angle confirmation mark and the cap winding angle confirmation mark, and a cap winding angle confirmation mark is formed on the skirt portion of the cap. While illuminating under the condition that light is directly irradiated to the part that is not, the bottle winding angle confirmation mark and the cap winding angle confirmation mark are simultaneously copied by the camera via the optical lens,
The bottle tightening angle confirmation mark and the cap tightening angle confirmation mark are read into polar coordinates centered on the cap from the image data copied by the camera, and are developed if necessary to detect their positions. An inspection method for a bottle and cap assembly is provided, wherein an angle or a development distance with a cap winding angle confirmation mark is calculated, and the quality of the winding state is determined based on the angle or the development distance.
[0014]
According to the inspection method of the present invention, a bottle cap assembly, in which a cap is wound around a bottle, is imaged with a single camera disposed above, and a bottle tightening angle confirmation mark (bottle confirmation) is obtained from the obtained image. By detecting the positional relationship between the mark) and the cap winding angle confirmation mark (cap confirmation mark), illumination at the time of imaging with the camera is performed under a certain condition. In other words, the optical path of the light emitted from the lighting device is adjusted with a light shielding plate or the like, and the cap confirmation mark is not formed on the cap skirt so that the bottle confirmation mark and the cap confirmation mark are not directly irradiated with light. The image is taken by the camera while illuminating so that the light is directly irradiated to the bottle, and by adopting such means, the bottle confirmation mark and the cap confirmation mark can be projected clearly, for example, Even when using a transparent bottle that is entirely transparent, including the part where the bottle confirmation mark is formed, such as a support ring, the bottle confirmation mark can be projected clearly, and the image taken with the camera The position of the bottle confirmation mark and cap confirmation mark can be accurately detected from the data, and the cap It is possible to determine the quality of the fastening state.
In the present invention, the reason why the cap confirmation mark and the bottle confirmation mark are clearly copied by performing illumination so as to satisfy the above conditions is not clearly clarified, but these marks are formed. It is considered that the portion is not directly irradiated with light and is indirectly illuminated by the reflected light from the skirt portion. That is, when the bottle cap assembly is imaged with a camera installed above under such illumination conditions, the brightness of the skirt portion that is directly irradiated with light is high, but the cap confirmation mark forming portion that is not directly irradiated with light or The brightness of the bottle confirmation mark forming portion is lowered. Therefore, the contrast with the skirt portion is high, and as a result, the cap confirmation mark and the bottle confirmation mark are clearly displayed, and it is considered that these positions can be accurately detected.
[0015]
Moreover, according to the illumination means as described above, the bottle confirmation mark can be clearly projected even in a transparent bottle that is transparent as a whole including the mouth. That is, when the image is taken by the camera, the portion directly irradiated with light is the skirt portion of the cap, and the other portion is indirectly illuminated by the reflected light from the skirt portion. Accordingly, the amount of light that passes through the support ring of the bottle mouth portion where the bottle confirmation mark is formed and reaches the liquid level of the content liquid filled in the bottle and is reflected there is extremely small. As a result, the liquid level fluctuation of the bottle content liquid is hardly reflected in the image projected by the camera, and the bottle confirmation mark is clearly projected.
[0016]
In addition, when a bottle and cap assembly is imaged by a single camera installed above to detect the position of the cap confirmation mark and the bottle confirmation mark, there is usually a problem that the height difference between the two cannot be recognized. . That is, as described above, when the cap is tightened by one turn (360 degrees), if the height difference between the cap confirmation mark and the bottle confirmation mark cannot be recognized, such insufficient tightening is normal. It will be judged as a bad thing.
However, according to the present invention, it is possible to accurately determine the case where the cap tightening is insufficient by 360 degrees by utilizing the fact that the bottle confirmation mark is clearly displayed. In other words, when the cap is not tightly tightened by 360 degrees, the cap is in a state of being lifted from the bottle as compared with the case where the cap is normally tightened. The bottle confirmation mark formed on the support ring is clearly displayed as a whole from the periphery of the support ring to the portion located on the center side of the cap. On the other hand, when it is normally tightened, the gap between the lower end of the cap and the support ring of the bottle is extremely small, and the bottle confirmation mark is clear only at the periphery of the support ring and in the vicinity thereof. Although it is projected, the part located on the center side of the cap is not projected.
Therefore, by measuring the length of the bottle confirmation mark imaged by the camera, it is possible to accurately determine the case where the cap is not tightly tightened by 360 degrees. That is, when 360 degrees is insufficient, the length of the displayed bottle confirmation mark is longer than that when normally wound.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on specific examples shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an arrangement of an inspection apparatus used for carrying out the inspection method of the present invention,
FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the inspection method of the present invention,
FIG. 3 is a diagram showing a representative example of the shape of a bottle confirmation mark formed on the support ring in a bottle to which the inspection method of the present invention is applied.
FIG. 4 is a flowchart showing the entire process of the inspection method of the present invention,
FIG. 5 is a diagram for explaining illumination conditions necessary for the inspection method of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a main part of a camera input image of a bottle and cap assembly in which a cap is normally tightened, and a polar coordinate development thereof.
FIG. 7 is a diagram showing a main part of a camera input image of a bottle and cap assembly in which the cap tightening is insufficient for one rotation (360 degrees) and its polar coordinate development.
[0018]
In FIG. 1 showing the arrangement of an inspection apparatus for carrying out the inspection method of the present invention, an
An
The
Further, an image processing apparatus (image processing computer) 70 for processing image data sent from the
[0019]
(Principle of evaluation of cap tightening condition)
In the present invention, the
In FIG. 2 (camera input image and polar coordinate development) for explaining the principle of this evaluation, the position P on the two-dimensional polar coordinate (on the camera input image) of the bottle confirmation mark is from the radius r 1 from the center and the x axis. By the angle θ 1 of
P (r 1 , θ 1 ), where x = r 1 cos θ 1 , y = r 1 sin θ 1
It is represented by
Similarly, the position Q of the cap confirmation mark on the two-dimensional polar coordinates (on the camera input image) is determined by the radius r 2 from the center and the angle θ 2 from the x-axis.
Q (r 2 , θ 2 ), where x = r 2 cos θ 2 , y = r 2 sin θ 2
It is represented by
[0020]
The tightening angle (θ) of the cap confirmation mark based on the bottle confirmation mark is expressed by the following formula (1):
θ = θ 2 −θ 1 (1)
The distance (L) in the polar coordinate expansion is expressed by equation (2):
L = r 1 (θ 2 −θ 1 ) (2)
It can be expressed as
Therefore, the winding angle (θ 0 , this θ 0 is also determined by the angle of the cap confirmation mark based on the bottle confirmation mark) or the deployment distance (L 0 ) of the
In the description of the coordinates in FIG. 2, the direction of the angle is positive in the counterclockwise direction. However, in the actual fastening of the cap, the fastening is performed by turning in the clockwise direction. .
[0021]
Accordingly, as shown in FIG. 1, the
[0022]
In the inspection method of the present invention, the cap confirmation mark Q and the bottle confirmation mark P are simultaneously imaged using the
Further, the cap confirmation mark Q and the bottle confirmation mark P are determined in size and shape so that a clear and clear image is obtained by imaging and image processing by the
For example, the cap confirmation mark Q is generally preferably provided as a circular recess having a diameter of about 0.5 to 1.5 mm from the viewpoint of mark recognition.
Further, referring to FIG. 3 showing a representative example of the bottle confirmation mark P, the bottle support ring is formed as a groove or protrusion 1 having a width W (circumferential length) of 1.0 to 4.5 mm. 5 is preferable. That is, in the convex portion 1, at least one of the
[0023]
In addition, since the cap is generally opaque, it is easy to recognize the mark. Also, in the case of a bottle, if the bottle mouth portion having the
[0024]
Further, in order to detect the relative positional relationship between the bottle confirmation mark P and the cap confirmation mark Q described above, the center of the top plate portion of the cap (the portion corresponding to the intersection of the x axis and the y axis in FIG. 2). Alternatively, an auxiliary mark can be provided at a symmetrical position with respect to the cap confirmation mark Q. That is, by calculating the angle formed by the line segment connecting the auxiliary mark and the cap confirmation mark Q and the line segment connecting the center of the top plate portion of the cap and the bottle confirmation mark P, or its development distance, FIG. The relative positional relationship between the bottle confirmation mark P and the cap confirmation mark Q can be detected by the same method as described above.
[0025]
Returning to FIG. 1 again, it is possible to use not only the cap confirmation mark Q but also the bottle confirmation mark P by using a plano-convex lens or a meniscus convex lens having a diameter larger than the diameter of the cap as the
When the bottle confirmation mark P is located on the outer side in the radial direction from the outermost peripheral part of the cap, depending on the size (diameter) of the support ring on which the mark is provided, and (b) when it overlaps the outermost peripheral part of the cap (C) There may be various cases such as a case where the cap is located radially inward of the outermost peripheral portion of the cap. In these bottle confirmation marks P, in the cases (b) and (c), it is almost impossible to detect the bottle winding angle confirmation mark geometrically from above the shaft.
However, by using a plano-convex lens or a meniscus convex lens having a diameter larger than the diameter of the cap, even in the cases (b) and (c), the light emitted obliquely upward and outward from the bottle confirmation mark P can be obtained. A clear image of the bottle confirmation mark P can be formed by taking it into the lens and making it refracted. Moreover, since the area of the light beam taken in from the bottle confirmation mark P can be expanded, it is advantageous in increasing the density and contrast of the image of the bottle confirmation mark.
For example, the
[0026]
In the inspection method described above, it is preferable to image the cap confirmation mark Q and the bottle confirmation mark P under the condition that they are both within the depth of field (also referred to as the depth of focus) of the
When the distance to focus on the lens is gradually increased, the lens will focus to infinity at a certain distance. This distance is called the hyperfocal distance, and the hyperfocal distance (f h ) Expressing the focal length as f, the F number (aperture) of the lens as F, and the allowable blur as A, the following formula (3):
[0027]
The inspection of the tightening angle of the bottle cap assembly is performed between the image processing apparatus (image processing computer) 70 and the
First, an operation signal of the inspection device is detected, and after this operation signal is detected, a detection signal of the bottle cap assembly from the
After the center is detected, the image data on the two-dimensional coordinates is developed into polar coordinates as described with reference to FIG. 2, and the cap confirmation mark Q and the bottle confirmation mark P are detected.
From the position of the cap confirmation mark Q and the position of the bottle confirmation mark P detected on the polar coordinates, the angle (θ) or distance (L) of both is immediately calculated, and the winding tightening angle θ detected by measurement and the set winding By comparing the tightening angle (θ 0 ) or by comparing the detected distance (L) and the set distance (L 0 ), the quality of the tightened state is detected. That is, if the angle or distance is out of the range, the failure is displayed, and if it is within the range, the process returns to the next measurement.
[0028]
By the way, when the inspection is performed as described above, it is essential to clearly display the bottle confirmation mark P and the cap confirmation mark Q by imaging with the
According to the present invention, it is important to perform such illumination so as to satisfy certain conditions.
That is, in FIG. 5 for explaining the illumination condition, a
Further, as shown in FIG. 1, a
In this bottle /
[0029]
As shown in FIG. 5, in the present invention, a
According to the present invention, as described above, the camera is illuminated by irradiating light directly onto the
[0030]
In the above-described present invention, the
In the example of FIG. 5, the cap confirmation mark Q is formed on the
[0031]
In the present invention, as described above, both the cap confirmation mark Q and the bottle confirmation mark P can be captured as a clear image. However, this advantage is applied to a transparent bottle in which the support ring is formed transparently. If it does, it will not be damaged.
That is, in a bottle with a transparent support ring, the fluctuation of the liquid level of the content liquid filled in the bottle is reflected in the image of the bottle confirmation mark P. As a result, the image of the bottle confirmation mark P is blurred and unclear. There are problems such as becoming. However, in the present invention, the direct light from the
[0032]
In the present invention, since the images of the cap confirmation mark Q and the bottle confirmation mark P are always clear, the cap is used even though the means for capturing these marks with a single camera from above is employed. This has the remarkable advantage that it is possible to reliably determine the lack of tightening of 360 degrees (one rotation).
That is, FIG. 6 and FIG. 7 show the main part of the camera input image of the bottle cap assembly and its polar coordinate development, respectively, and FIG. 6 shows the bottle cap in which the cap is normally tightened. FIG. 7 is a diagram of a bottle and cap assembly in which the cap is not fully tightened by one rotation (360 degrees). 6 and 7, reference numeral 1 denotes a groove formed in the support ring of the bottle, and one side of both ends in the circumferential direction is a bottle mark P.
[0033]
When the cap is normally tightened, the gap between the bottle support ring and the lower end of the cap (e.g., the lower end of the TE band) is very small, so as shown in FIG. The cap center portion of the groove 1 is not reflected, and only the peripheral portion of the support ring is clearly visible. Accordingly, the length L 1 of the bottle mark P shown in polar coordinates deployment is short.
On the other hand, when the tightening of the cap is insufficient 360 degrees, the cap is in a state of floating with respect to the bottle as compared with the case where the cap is normally tightened. A large gap is formed between the two.
Therefore, the whole of the groove 1 has been displayed clearly, the length L 2 of the bottle mark P shown in polar coordinates deployment long. That is, the relationship is L 1 <L 2 .
[0034]
Therefore, according to the present invention, the length L 1 of the bottle mark P when it is normally tightened in advance is stored in the image processing apparatus, so that the 360 degree winding is performed from the relationship with the length L 1. It is possible to reliably determine whether tightening is insufficient.
[0035]
The inspection method of the present invention described above can be used for various bottles and caps.
For example, the bottle can be suitably used for a stretch blow bottle made of a synthetic resin such as polyethylene terephthalate, a bottle by injection molding, or the like, but of course can also be applied to a glass bottle. In addition, as described above, the mouth provided with the support ring can be effectively applied to a transparent bottle.
The cap may be a cap made of a metal such as aluminum in addition to a cap obtained by compression molding, injection molding or the like of an olefin resin such as polyethylene or polypropylene, or a synthetic resin such as vinyl chloride resin.
Furthermore, it is preferable that a TE band is integrally provided at the lower end of the cap via a weakened portion. However, in the case where the cap is covered with a shrink film after winding, it is also applied to a cap without a TE band. Is possible.
[0036]
【The invention's effect】
In the present invention, the cap confirmation mark is formed by a single camera disposed above by illumination by directly irradiating the cap skirt portion with light so that neither the cap confirmation mark nor the bottle confirmation mark is directly irradiated with light. Both the bottle confirmation mark and the bottle confirmation mark can be captured as a clear image.
Therefore, even for a transparent bottle having a transparent mouth part having a support ring on which a bottle confirmation mark is formed, the positional relationship between the two can be detected accurately and easily, and the tightening state of the cap can be accurately determined. Can be determined. In addition, it is possible to reliably determine the lack of 360-degree tightening of the cap in spite of using an image from a single camera disposed above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an arrangement of inspection apparatuses used for carrying out an inspection method of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining the principle of the inspection method of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a representative example of the shape of a bottle confirmation mark formed on the support ring in a bottle to which the inspection method of the present invention is applied.
FIG. 4 is a flowchart showing the entire process of the inspection method of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining illumination conditions necessary for the inspection method of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a main part of a camera input image of a bottle and cap assembly in which a cap is normally tightened and a polar coordinate development thereof.
FIG. 7 is a view showing a main part of a camera input image of a bottle and cap assembly in which the cap is tightened by one rotation (360 degrees) and its polar coordinate development.
Claims (3)
ボトル・キャップ組立体の垂直中心軸の上方にこれと光軸が一致するように光学系レンズを配置し、
前記光学系レンズの光軸上方に単一のカメラを配置し、
前記光学系レンズの周囲に照明装置を配置し、
前記照明装置から照射される光の光路を調整し、ボトル巻締角度確認マーク及びキャップ巻締角度確認マークに光が直接照射されず、前記キャップのスカート部のキャップ巻締角度確認マークが形成されていない部分に直接光が照射されるような条件下で照明を行いながら、前記光学系レンズを介して、ボトル巻締角度確認マークとキャップ巻締角度確認マークとを前記カメラにより同時に写し取り、
前記カメラで写し取った画像データからボトル巻締角度確認マーク及びキャップ巻締角度確認マークをキャップを中心とした極座標に読みとり、必要により展開してそれらの位置を検出し、ボトル巻締角度確認マークとキャップ巻締角度確認マークとの角度乃至展開距離を算出し、この角度乃至展開距離により巻締状態の良否を判定することを特徴とするボトル・キャップ組立体の検査方法。By detecting the positional relationship between the bottle tightening angle confirmation mark and the cap tightening angle confirmation mark for the bottle and cap assembly in which the cap is wound around the bottle, the tightening state between the bottle and the cap is detected. In the inspection method,
Place the optical system lens above the vertical center axis of the bottle cap assembly so that the optical axis matches this,
A single camera is disposed above the optical axis of the optical system lens;
An illumination device is arranged around the optical lens,
The optical path of the light emitted from the illumination device is adjusted so that light is not directly applied to the bottle winding angle confirmation mark and the cap winding angle confirmation mark, and a cap winding angle confirmation mark is formed on the skirt portion of the cap. While illuminating under the condition that light is directly irradiated to the part that is not, the bottle winding angle confirmation mark and the cap winding angle confirmation mark are simultaneously copied by the camera via the optical lens,
The bottle tightening angle confirmation mark and the cap tightening angle confirmation mark are read into polar coordinates centered on the cap from the image data copied by the camera, and are developed if necessary to detect their positions. An inspection method for a bottle and cap assembly, characterized in that an angle or a development distance with a cap winding angle confirmation mark is calculated, and the quality of the tightening state is determined based on the angle or the development distance.
Priority Applications (5)
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