JP4217399B2 - ボトル・キャップ組立体の検査装置 - Google Patents
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Description
【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るキャップから成るボトル・キャップ組立体の締結状態を検査する装置に関し、より詳細には、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、一方向から容易に確認することが可能なボトル・キャップ組立体の検査装置に関する。
【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、また上方から一台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、ボトルやキャップの種類等によっては、ボトル確認マーク或いはキャップ確認マークの何れかが鮮明に撮像されず、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。
例えば、ボトルの中には、口部が結晶化されて白色となっているものや或いは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、口部が結晶化されて白色となっているボトルでの組立体について、ボトル及びキャップの確認マークが鮮明に撮像されて画像処理が確実に行なわれたとしても、口部が透明なボトルで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ず、確実な画像処理が困難となる場合があった。この逆に、口部が透明なボトルでの組立体について、ボトル及びキャップの確認マークが鮮明に撮像されて画像処理が確実に行なわれた時には、口部が結晶化されて白色となっているボトルでの組立体について、ボトル確認マークが鮮明に撮像されない傾向があった。
【0012】
従って本発明の目的は、上方から一台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装置において、ボトル等の種類によらず、簡単な設定により、ボトル確認マークとキャップ確認マークとの鮮明な撮像が行なわれ、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検査装置を提供することにある。
【0013】
本発明によれば、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・キャップ組立体の垂直中心軸の上方にこれと光軸が一致するように配置された光学系レンズ;
前記光学系レンズの光軸上方に配置され、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;
前記カメラの周囲に環状に配置された、前記ボトルの巻締角度確認マークを照明するための第1の照明装置;
前記光学系レンズの周囲に環状に配置された、前記キャップの巻締角度確認マークを照明するための第2の照明装置;
前記光学系レンズの周囲に環状に配置され且つ第2の照明装置の外側に配置されている、前記ボトルの巻締角度確認マークを照明するための第3の照明装置;及び、
前記カメラで写し取った画像データからボトルの巻締角度確認マーク及びキャップの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画像処理装置;
とから成り、
前記カメラによるボトルの巻締角度確認マーク及びキャップの巻締角度確認マークの撮像は、ボトルの首部或いはその近傍が透明な場合には、第2の照明装置と第3の照明装置とを用いての照明下に行われ、ボトルの首部或いはその近傍が結晶化等により白化している場合には、第1の照明装置と第2の照明装置との組み合わせを選択しての照明下により行なわれることを特徴とするボトル・キャップ組立体の検査装置が提供される。
【0014】
本発明の検査装置は、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)とをカメラで撮像する際に用いる照明装置として、キャップマーク確認用の照明装置(第2の照明装置)とボトル確認マーク専用の照明装置とに分けて配置し、しかもボトル確認専用の照明装置として、異なる位置に配置された第1の照明装置と第3の照明装置とが設けられていることが顕著な特徴である。
即ち、本発明によれば、ボトルの特性に応じて、第1の照明装置と第2の照明装置との組み合わせ、或いは第2の照明装置と第3の照明装置との組み合わせを用いてのボトル及びキャップ確認マークの照明下において、これらマークの撮像が行なわれる。例えば、ボトル確認マークが形成されているボトルの首部或いはその近傍が透明の場合には、第2の照明装置によりキャップ確認マークを照明し、且つ第3の照明装置によりボトル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。また、ボトル確認マークが形成されているボトルの首部或いはその近傍が結晶化等により白色に形成されている場合には、第2の照明装置によりキャップ確認マークを照明し、且つ第1の照明装置によりボトル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。このようにして、ボトルの特性に応じて照明装置を切り替えることにより、常に、ボトル確認マーク及びキャップ確認マークの何れをも明瞭に撮像することができ、撮像された画像データに基づく画像処理により、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。
【0015】
【発明の実施形態】
本発明の検査装置では、ボトルの巻締角度確認マーク(ボトル確認マーク)と、キャップの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、ボトルとキャップとの巻締状態の良否が判定されるものであるが、このために、ボトル・キャップ組立体の軸上方に光学系レンズと前記確認マーク撮像のためのカメラとを、前記組立体の垂直中心軸と光学系の光軸とが一致するように配置すると共に、前記確認マークを照明するための照明装置(第1〜第3の照明装置)が配置されている。これにより、ボトル確認マークと、キャップ確認マークとを単一のカメラにしかも同時に写し取ることが可能となり、更にはキャップ外周縁よりも径方向で内方に位置するボトル確認マークであっても同様に写し取ることが可能となる。
【0016】
キャップの旋回によりボトルへの締結が行われるボトル・キャップ組立体において、上記カメラにより、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くキャップの巻締状態の評価は、この画像データから、この巻締状態を極座標に読み取り、必要により展開して、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1(極座標および極座標展開)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。
【0017】
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。
かくして、本発明によれば、適切な巻締状態になっているボトル・キャップ組立体の巻締角度(θ0、このθ0もボトルの巻締角度確認マーク基準のキャップの巻締角度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1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。
【0018】
以上の例で説明したとおり、本発明によれば、光学レンズおよびカメラの光軸を、ボトル・キャップ組立体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)とキャップの巻締角度確認マーク(キャップ確認マーク)とを単一カメラ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精度よく検出することができる。
【0019】
本発明の検査装置においては、キャップ確認マークは、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ており且つボトルの確認マークがボトルのサポートリングに形成されていることが、両巻締角度確認マークを確実に撮像し、両巻締角度確認マークの相対的位置関係を正確に検出する上で好ましい。
すなわち、本発明の検査装置では、ボトル・キャップ組立体の垂直軸上方からの巻締角度確認マークの撮影であるため、キャップの頂板部にキャップ確認マークおよびボトルのサポートリングにボトル確認マークを設けることにより、マークの撮像が容易に行われることになる。また、キャップ確認マークとボトル確認マークとは、径方向の距離の差が小さい方が角度の検出が正確に行われるが、本発明ではキャップの確認マークを頂板部の周縁部、頂板部とスカート部とのコーナー部或いはスカート部外面に形成し且つボトル確認マークをボトルのサポートリングに形成することにより、両マーク間の径方向の距離差を小さくして、精度の高い角度の検出が可能となる。
【0020】
本発明の検査装置においては、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のみならず、ボトル確認マークをも鮮明に写し取るために好ましい。
ボトル確認マークは、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の状態の内、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。
【0021】
本発明では、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。
【0022】
また、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間には、キャップハイトに相当する高さの違いがあるが、本発明によれば、ボトル確認マークも、キャップ確認マークも、共に二次元の画像内に写し取ることができるので、両者の位置関係の検出が正確にしかも容易に行われるという利点がある。
【0023】
本発明ではまた、キャップ確認マークとボトル確認マークとを、これらが共にレンズの被写界深度(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):
で表される。許容ぼけ(A)としては一般に0.033の値が採用されている。一方、被写界深度とはある距離に焦点を合わせたときその距離にある被写体が鮮明に写るだけではなく、被写体の前後もある範囲は鮮明に写る範囲をいい、被写界深度の近い限界(近点、d1)および被写界深度の遠い限界(遠点、d2)は、焦点を合わせた距離(d0)および過焦点距離(fh)に関して、下記式(4)および(5)で与えられる。
かくして、本発明によれば、レンズの焦点距離f、レンズのFナンバー(絞り)Fを選択し、且つ焦点を合わせる距離d0 を選ぶことにより、キャップ確認マークとボトル確認マークとをレンズの被写界深度内に入るようにすることができる。
【0024】
本発明では、照明装置として、ボトル確認マークを照明する第1及び第3の照明装置が、それぞれ、カメラ及び光学レンズの周囲に、光学系と同軸に環状に配置し、キャップ確認マークを照明する第2の照明装置が、光学レンズの周囲に光学系と同軸に環状に配置される。照明装置をこのように配置することにより、ボトル特性に応じて、第1又は第3の照明装置の切替を行なうことができ、光学レンズ、したがってカメラに入射する光量を容易に調整することができ、常にコントラストのあるボトルおよびキャップ確認マーク像を鮮明に撮像することが可能となる。
【0025】
また、本発明のボトル・キャップ組立体の検査装置では、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をキャップの垂直中心軸を中心とした極座標に展開してそれらの位置を検出し、ボトル確認マークとキャップ確認マークとの角度乃至距離を算出し、この角度乃至距離により巻締状態の良否を判定することが好ましい。
この検出手段を用いることにより、図1に説明した原理により巻締状態の検出が精度よくしかも容易に行われることになる。
【0026】
【実施例】
本発明を添付図面に示す次の例により説明する。
図2は本発明に用いるキャップの一例を、右半分を側面図で、左半分を側断面図で示す図であり、
図3は図2のキャップの上面図であり、
図4は図2のキャップが締結されるボトル首部の一例の部分側面図であり、
図5はボトル・キャップ組立体の一例の配置を上方から見た部分拡大図であり、
図6はボトル・キャップ組立体の他の一例の配置を上方から見た部分拡大図であり、
図7は本発明の検出装置の配置図であり、
図8は本発明の検出装置を用いての検査方法のフローチャートである。
【0027】
本発明の検査装置に適用されるボトル・キャップ組立体の一例を、図2、図3および図4に基づいて説明するが、本発明は勿論これらの例に限定されるものではない。
全体を1で表すキャップは、頂板部2及び頂板部2の周縁に位置するコーナー部3を介して垂下するスカート部4から成っており、スカート部4の下端には、タンパーエビデント(TE)バンド5が弱化部6を介して設けられている。
キャップ頂板部2の内面には、ライナー材7が形成され、ライナー材の外周凸部がボトル口部外面と接触し、容器の密封性を高めるように設けられている。また、スカート部4の外面には把持しやすいようにローレット溝8が設けられ、内面にはボトル口部に設けられたネジと螺合するネジ部9が形成されている。
更に、TEバンド5の内面には、後述するボトル部のビードと係合してTEバンドを固定するためのフラップ片10が設けられている。
【0028】
一方、本発明に用いるボトルは、図4に示すとおり、ボトル首部20を備えており、図示していないが、通常のボトルと同様に、肩部、胴部、および底部に一体に接続されている。
首部20の外面側には、キャップと螺合してボトルを密封するためのネジ部21が形成されており、ネジ部21の下方にはキャップのTEバンド5のフラップ片10と係合する段差部22が形成されている。また段差部22の下側には充填や密封の際ボトルを保持するためのサポートリング23が形成されている。
このサポートリング23は、キャップ1或いはTEバンドの下端の最も大きい外径部分にほぼ匹敵するか或いはそれよりも大きい外径を有している。
【0029】
図3に示すように、キャップの頂板部2の周縁部に巻締角度確認マーク(キャップ確認マーク)11が設けられており、また、図4に示す示すとおり、ボトルのサポートリング23の上面或いは外周部に巻締角度確認マーク(ボトル確認マーク)24が設けられている。
これらの巻締角度確認マーク11、24は、巻締角度の検出が容易になるように、種々の位置に配置することができる。
例えば、図2および3に示す例では、スカート部4内面に設けられたネジ部の始端位置、すなわちボトルとの螺合開始位置12に対応する、キャップ頂板部周縁部に巻締角度確認位置11が設けられている。また、後述する上方に配置されているカメラによって、これら確認マーク11、24の撮像が行なわれることから、キャップ確認マーク11は、頂板部2の周縁部とスカート部4とのコーナー部3に設けることもできるし、更にスカート部4の外面において、その下方部分でローレット8を切り欠いて凹部を形成することにより、キャップ確認マーク11とすることもできる。
一方、ボトル首部20に設けられたネジ部21の始端位置、すなわちキャップとの螺合開始位置25に対応する、サポートリング23の外周部に巻締め角度確認マーク24を設けることができる。
更に、キャップ及びボトルに、それぞれ設けられた巻締角度確認マーク11及び24によって形成される巻締角度を容易に測定するために、必ずしも必要でないが、図5に示すように、キャップ頂板部2中心に中心検出用の補助マーク13を設けてもよい。これにより、ボトル・キャップ組立体の巻締角度は巻締角度確認マーク11,補助マーク13,巻締角度確認マーク24によって容易に測定することができる。
【0030】
図5は、本発明のボトル・キャップ組立体の一例において、キャップ及びボトルが組み合わされた状態を上方から見た部分拡大平面図である。キャップ1は、図の矢印Xの方向に回転することにより巻き締められる。この態様においては、ボトルのサポートリング23に設けられたボトル確認マーク24は、キャップの確実な巻締めを保証し得る最低限の位置であり、キャップの頂板部2の周縁部に設けられた巻締角度確認マーク11がこの巻締角度確認マーク24を超えて所定の範囲内に巻締められていれば、ボトル・キャップ組立体の締結状態は何ら問題がないことを示している。この態様においては、既に指摘したとおり、キャップ頂板部中央に補助マーク13が設けられており、ボトル確認マーク24,補助マーク13,キャップの確認マーク11で形成される角度αによって巻締状態の確認ができる。
【0031】
本発明のボトル・キャップ組立体において、キャップ及びボトルに設けられる巻締角度確認マークの関係が示す正常巻締め位置は、前述した態様に限定されず、種々の態様を採用することができる。
例えば、図6に示すように、ボトル確認マーク24がネジ部の螺合開始位置(図4に示す25の部位)に対応した位置に設けられ、キャップ確認マーク11もネジ部の始端位置(図2に示す12の部位)に対応する位置に設けられる。また、キャップの中心に対して、キャップ確認マーク11と反対側の対称位置に補助マーク13を設ける。この巻締角度確認マーク24を基準に、キャップ確認マーク11と補助マーク13とを結ぶ直線の位置によって、キャップがどれだけ巻締められたか一目でわかるようにしたものでもよい。すなわち図6では、矢印Y−Yの範囲における角βが巻締角度であり、巻締め状態において、この角度βが何度の範囲であれば巻締角度が適正であるかを予め定めておくことにより、ボトル・キャップ組立体の締結状態がわかる。
また図5及び図6に示した以外にも、ボトル・キャップ組立体が巻締められた状態で、キャップとボトルの巻締角度確認マークがほぼ同じ位置にくるように設定しても勿論よい。
【0032】
本発明の検査装置に適用されるボトル・キャップ組立体は、上述した特徴を有する限り、種々のボトル及びキャップに用いることができる。
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。
【0033】
本発明の検査装置の配置を示す図7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、前記確認マーク11、24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、カメラ50の周囲には、ボトル確認マーク24を照明するための第1の照明装置61が、環状に配置されており、一方、光学系レンズ40の周囲には、キャップ確認マーク11を照明するための第2の照明装置62が環状に配置され、その外周側には、ボトル確認マーク24を照明するための第3の照明装置63が配置されている。
これら第1の照明装置61及び以下に述べる第2、第3の照明装置62、63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、ボトル或いはキャップ確認マーク24,11を選択的に照明するという点では、LEDが最も好適である。
【0034】
また、カメラ50及びその周囲の第1の照明装置61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及び環状の第2,第3の照明装置62,63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。
【0035】
図に示した具体例において、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、ボトル巻締角度確認マークからの集光力をより高めることもできる。
【0036】
既に述べたように、本発明の装置では、ボトル確認マーク24を照明するための照明装置が、カメラ50の周囲に配置されている環状の第1の照明装置61と、光学系レンズ40の周囲に環状に配置されている、キャップ確認マーク11を照明するための第2の照明装置62、及び第2の照明装置62の外周側に環状に配置された、ボトル確認マーク24を照明するための第3の照明装置63とからなっている。
即ち、カメラ50によるボトル及びキャップ確認マーク24,11の撮像に際しては、第2の照明装置62によるキャップ確認マーク11の照明と、第1の照明装置61又は第3の照明装置63によるボトル確認マーク24の照明が行なわれる。
例えば、ボトルのサポートリング23等の首部が透明な場合には、ボトル確認マーク24の照明は、レンズ40の周囲に配置されている第3の照明装置63により行なわれ、キャップ確認マーク11の照明は、第2の照明装置62により行なわれる。これにより、キャップ確認マーク11及びボトル確認マーク24の何れもが鮮明に高コントラストで撮像される。
一方、ボトルのサポートリング23等の首部が結晶化等により白化している場合には、上記と同じ条件での照明により撮像を行なうと、サポートリング23等での光反射が大きく、このため、ボトル確認マーク24の像が不鮮明となり、場合によっては、キャップ確認マーク11の像も不鮮明となってしまうことがある。従って、このようなボトルについては、キャップ確認マーク11の照明は、上記と同様、第2の照明装置62により行なうとしても、ボトル確認マーク24の照明は、カメラ50の周囲に配置されている第1の照明装置61により行なう。即ち、第3の照明装置63を第1の照明装置61に切り替えてボトル確認マーク24の照明を行なうことにより、白化したサポートリング23等の部分での光反射が低減されるため、キャップ確認マーク11の像は勿論のこと、ボトル確認マーク24の像も鮮明とすることが可能となる。
【0037】
上述した第2の照明装置62と第3の照明装置63とにより、或いは第2の照明装置62と第1の照明装置61とにより、照明されたキャップ確認マーク11およびボトルの確認マーク24は、レンズ40により、カメラ50のCCD素子上に結像する。すなわち、既に指摘したとおり、ボトル・キャップ組立体30、レンズ40およびカメラ50は、相対的に上方に位置するキャップ確認マーク11も相対的に下方に位置するボトル確認マーク24も共に、被写界深度内にあるため、カメラ50のCCD素子上には、ボトルの巻締角度確認マークの像と、キャップの巻締角度確認マークの像とが鮮明に形成されることになる。
【0038】
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8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、キャップ頂板部2中心に設けられた補助マーク13(図5)によって行ってもよいし、また補助マークがない場合にはキャップ頂板部2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1に関して説明したような極座標に展開し、キャップ巻締角度確認マークとボトル巻締角度確認マークとを検出する。
極座標上で検出されたキャップ巻締角度確認マーク位置とボトル巻締角度確認マーク位置とから、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。
【0039】
本発明において、ボトルおよびキャップに設ける巻締角度確認マークは、カメラ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。
キャップ確認マーク11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く、また、ボトル確認マーク24は、幅が1.0乃至4.5mmの溝として設けるのがマークの認識の点で好ましい。ボトルのマーク形状は平行な幅の溝、三角形の溝、台形の溝などの任意の形状であってよい。
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、ボトル首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、ボトルのマークとしての溝の表面を粗面化する等の手段を採用することができる。
【0040】
【発明の効果】
本発明では、ボトル・キャップ組立体の軸上方に光学系レンズと前記確認マーク撮像のためのカメラとを前記組立体の軸を光軸として配置すると共に、前記確認マークを照明するための照明装置として、キャップ確認マークを照明するもの(第2の照明装置)とボトル確認マークを照明するものとに分けて配置し、更には、ボトル確認マークを照明する装置としては、カメラの周囲に配置した第1の照明装置と光学系レンズの周囲に配置した第3の照明装置とを設けた。これにより、ボトルの首部が透明な場合でも或いは結晶化により白化している場合でも、前記カメラによる撮像に際して、第1の照明装置と第3の照明装置とを切り換えて用いることができ、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、単一のカメラにしかも同時に、常に鮮明に写し取ることが可能となる。
また、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間には、キャップハイトに相当する高さの違いがあるが、本発明によれば、ボトルの巻締角度確認マークも、キャップの巻締角度確認マークも、共に二次元の画像内に写し取ることができるので、両者の位置関係の検出が正確にしかも容易に行われるという利点がある。
特に、光学レンズとして、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、ボトルの巻締角度確認マークが、(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は勿論のこと、(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にも、明確なボトル巻締角度確認マークの像を形成させることが可能となり、ボトル巻締角度確認マークの像の濃度およびコントラストを高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】巻締角度の検出の原理を説明するための説明図である。
【図2】本発明に用いるキャップの一例を、右半分を側面図で、左半分を側断面図で示す図である。
【図3】図2のキャップの上面図である。
【図4】図2のキャップが締結されるボトル首部の一例の部分側面図である。
【図5】ボトル・キャップ組立体の一例の配置を上方から見た部分拡大図である。
【図6】ボトル・キャップ組立体の他の一例の配置を上方から見た部分拡大図である。
【図7】本発明の検査装置の配置図である。
【図8】本発明の検査装置により行なわれる検査方法のフローチャートである。
Claims (4)
- 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・キャップ組立体の垂直中心軸の上方にこれと光軸が一致するように配置された光学系レンズ;
前記光学系レンズの光軸上方に配置され、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;
前記カメラの周囲に環状に配置された、前記ボトルの巻締角度確認マークを照明するための第1の照明装置;
前記光学系レンズの周囲に環状に配置された、前記キャップの巻締角度確認マークを照明するための第2の照明装置;
前記光学系レンズの周囲に環状に配置され且つ第2の照明装置の外側に配置されている、前記ボトルの巻締角度確認マークを照明するための第3の照明装置;及び、
前記カメラで写し取った画像データからボトルの巻締角度確認マーク及びキャップの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画像処理装置;
とから成り、
前記カメラによるボトルの巻締角度確認マーク及びキャップの巻締角度確認マークの撮像は、ボトルの首部或いはその近傍が透明な場合には、第2の照明装置と第3の照明装置とを用いての照明下に行われ、ボトルの首部或いはその近傍が結晶化等により白化している場合には、第1の照明装置と第2の照明装置との組み合わせを選択しての照明下により行なわれることを特徴とするボトル・キャップ組立体の検査装置。 - 光学系レンズが、キャップの径よりも大きな径を有する平凸レンズである請求項1に記載の検査装置。
- キャップの巻締角度確認マークは、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ており、且つボトルの巻締角度確認マークがボトルのサポートリングに形成されている請求項1に記載の検査装置。
- 前記カメラは、下端部が開口した筒状フード内に収容され、且つ前記光学系レンズは、該筒状フードの下端開口部に配置されており、光学系レンズとカメラとの間の光路が該筒状フードで覆われている請求項1に記載の検査装置。
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