JP7040972B2 - サポートリング付き容器のサポートリング検査装置及びサポートリング検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、サポートリング付き容器のサポートリングを検査する検査装置及びサポートリング検査方法に関する。

ペットボトル等の多くの容器では、ネック部分にサポートリング又はネックリングと呼ばれる円環状の突出部分を有する。このサポートリングは、容器の製造段階でネック部分を支持するために用いられる。また、サポートリングには、キャップを閉栓する際の巻締位置確認のための目印となる切欠きマークが設けられることがある。さらに、このサポートリングは、容器を持つ、あるいは、開栓する等の場合に、手に触れる箇所であるので、キズや割れ等の検査を行うことが望ましい。

従来、例えば、ネックリングに環状照明１００で均一に光を照射して、ネックリングが基準形状を有しているか判定する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、サポートリング上方からリングフラット照明で照射して、サポートリングの異常を検出する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。さらに、上方からの照明及び撮影で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認識し、巻締状態の良否を判定する技術が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。

特開２００５－３０８４４１号公報 特開２００９－１２１８８８号公報 特許第４２１７３９９号公報

上記従来技術ではサポートリングの破損等の異常は検査できるが、サポートリング上面のキズ等の欠陥が検出できない。また、サポートリング外周に発生するバリ欠陥は、手で触ったときに違和感を生じやすいため、検査することが望ましいが、小さなバリ欠陥を高精度に検出することは難しい。また、サポートリングに存在する切欠きマーク（ネックリングインジケータ）とバリ、キズ等との判別が難しく、検査精度が低下する。

そこで、本発明の目的は、バリ、欠け、キズ等の形状欠陥と、上面の黒点、汚れ及び異物等の欠陥とを同時に検出できると共に、切欠きマークも判別でき、高い検査精度を有するサポートリング付き容器のサポートリング検査装置及びサポートリング検査方法を提供することである。

本発明に係るサポートリング付き容器のサポートリング検査装置は、サポートリング付き容器のサポートリングの上方から第１の光を照射する第１光源と、
前記サポートリングの側方から第２の光を照射する第２光源と、
前記サポートリングからの前記第１の光の反射光による第１検査画像及び前記第２の光の反射光による第２検査画像を取得するカメラと、
前記第１検査画像及び前記第２検査画像に基づいて前記サポートリングの欠陥を検出する検査部と、
を備える。

本発明に係るサポートリング付き容器のサポートリング検査方法は、サポートリング付き容器のサポートリングの上方から第１の光を照射するステップと、
前記サポートリングの側方から第２の光を照射するステップと、
前記サポートリングからの前記第１の光の反射光による第１検査画像及び前記第２の光の反射光による第２検査画像を取得するステップと、
前記第１検査画像及び前記第２検査画像に基づいて前記サポートリングの欠陥を検出するステップと、
を含む。

本発明に係るサポートリング付き容器のサポートリング検査装置及びサポートリング付き容器のサポートリング検査方法によれば、形状欠陥だけでなく、上面の欠陥も検出できると共に、切欠きマークも判別でき、高い検査精度を有する。

実施の形態１に係るサポートリング付き容器のサポートリング検査装置の構成を示す概略図である。 図１のサポートリング検査装置の検査部の物理的な構成の一例を示すブロック図である。 図１のサポートリング検査装置の検査部の機能的な構成の一例を示すブロック図である。 サポートリングからの第１の光の反射光及び第２の光の反射光の合成画像の模式図である。 サポートリングからの第１の光の反射光による第１検査画像の模式図である。 サポートリングからの第２の光の反射光による第２検査画像の模式図である。 サポートリングからの第１の光の反射光による第１検査画像と第２の光の反射光による第２検査画像との差分である第３検査画像の模式図である。 実施の形態１に係るサポートリング検査方法のフローチャートである。 サポートリングからの第１の光の反射光による別例の第１検査画像の模式図である。 サポートリングからの第２の光の反射光による別例の第２検査画像の模式図である。

第１の態様に係るサポートリング付き容器のサポートリング検査装置は、サポートリング付き容器のサポートリングの上方から第１の光を照射する第１光源と、
前記サポートリングの側方から第２の光を照射する第２光源と、
前記サポートリングからの前記第１の光の反射光による第１検査画像及び前記第２の光の反射光による第２検査画像を取得するカメラと、
前記第１検査画像及び前記第２検査画像に基づいて前記サポートリングの欠陥を検出する検査部と、
を備える。

第２の態様に係るサポートリング付き容器のサポートリング検査装置は、上記第１の態様において、前記第１の光と前記第２の光とは互いに異なる波長を有してもよい。

第３の態様に係るサポートリング付き容器のサポートリング検査装置は、上記第１又は第２の態様において、前記検査部は、前記第１検査画像と前記第２検査画像とを差分した第３検査画像に基づいて前記サポートリングの検査領域を設定してもよい。

第４の態様に係るサポートリング付き容器のサポートリング検査装置は、上記第１から第３のいずれかの態様において、前記検査部は、前記第１検査画像又は前記第１検査画像と前記第２検査画像とを差分処理した第３検査画像に基づいて前記サポートリングの切欠きマーク領域を検出してもよい。

第５の態様に係るサポートリング付き容器のサポートリング検査装置は、上記第４の態様において、前記検査部は、前記第１検査画像及び前記第２検査画像について、検出された前記切欠きマーク領域をマスクしてそれ以外の領域について前記サポートリングの欠陥を検出してもよい。

第６の態様に係るサポートリング付き容器のサポートリング検査方法は、サポートリング付き容器のサポートリングの上方から第１の光を照射するステップと、
前記サポートリングの側方から第２の光を照射するステップと、
前記サポートリングからの前記第１の光の反射光による第１検査画像及び前記第２の光の反射光による第２検査画像を取得するステップと、
前記第１検査画像及び前記第２検査画像に基づいて前記サポートリングの欠陥を検出するステップと、
を含む。

以下、実施の形態に係るサポートリング付き容器のサポートリング検査装置及びサポートリング検査方法について、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係るサポートリング付き容器１０のサポートリング検査装置２０の構成を示す概略図である。なお、便宜上、サポートリング付き容器１０のサポートリング４に沿った方向をｘ方向とし、サポートリング４に垂直な方向をｙ方向とし、紙面に垂直な方向をｚ方向としている。
このサポートリング検査装置２０は、第１光源１２と、第２光源１４と、カメラ１６と、検査部１８と、を備える。第１光源１２によって、サポートリング付き容器１０のサポートリング４の上方から第１の光１３（－ｙ方向）を照射する。第２光源１４によって、サポートリング４の側方から第２の光１５を照射する。カメラ１６によって、サポートリング４からの第１の光１３の反射光による第１検査画像及び第２の光１５の反射光による第２検査画像を取得する。検査部１８によって、第１検査画像（図４、図８）及び第２検査画像（図５、図９）に基づいてサポートリング４の欠陥４２～４４及び４７～４８を検出する。
このサポートリング検査装置２０によれば、バリ、欠け、異物等の形状欠陥だけでなく、上面のキズ、黒点等の欠陥も検出できると共に、切欠きマークも判別でき、高い検査精度を有する。

以下に、このサポートリング付き容器のサポートリング検査装置２０を構成する部材について説明する。

＜サポートリング付き容器＞
検査の対象となるサポートリング付き容器１０としては、例えば、サポートリングを有するペットボトル等の容器、及び、該容器のプリフォーム等が挙げられる。なお、上記容器としては、例えば飲料用容器を含むが、これに限られない。

＜プリフォーム＞
プリフォーム１０は、例えば、ペットボトル等の容器の前駆体であるプリフォームである。このプリフォーム１０は、例えば、樹脂材料を射出成形等によって成形される。図１に示すように、プリフォーム１０は、口部１、胴部（側壁）２、底部３、及び、サポートリング４を有する。口部１及びサポートリング４は、その後の高圧流体を吹き込んで延伸する場合にもそのまま維持され、ペットボトル等の口部及びサポートリングとなる。図３の模式図では、サポートリング４の上面の黒点４２、内部又は上面のキズ４３、４４等が存在している様子を示している。なお、欠陥としては、例えば、バリ４７、４８、欠け等の形状欠陥と、上面の黒点４２、キズ４３、４４、汚れ、異物等の欠陥とを含む。バリ４７、４８、欠けキズ等の欠陥は、サポートリング４の側方からの第２の光１５の反射光による第２検査画像（図５、図９）によって主に検出できる。また、上面の黒点４２、汚れ、異物等の欠陥は、サポートリング４の上方からの第１の光１３の反射光による第１検査画像（図４、図８）によって主に検出できる。なお、サポートリング４の傾斜等の条件によって第１検査画像及び第２検査画像から検出できる欠陥は異なる場合がある。

＜第１光源＞
第１光源１２は、プリフォーム１０の上方から第１の光１３を照射するように配置される。第１光源１２は、プリフォーム１０の口部１及びサポートリング４を含む上部全体を照射できるフラット形状の光源、例えば、面光源であってもよい。なお、カメラ１６をプリフォーム１０の上方に配置しているので、プリフォーム１０の鉛直上方部分には開口を設けておく。第１光源１２のサポートリング４への照射角度は、鉛直方向（図１のｙ軸方向）について３０度以内であることが好ましい。また、第１光源１２には、例えば、ランプ、ＬＥＤ等の通常の光源であれば使用できる。好ましくは拡散光を照射する拡散照明がよい。具体的には、フラット照明（ＣＣＳ製ＴＨ２－１５０Ｘ１５０ＲＤ－ＣＲ３５：幅１６２ｍｍ×奥行き１６２ｍｍ×高さ１５ｍｍ）等を用いることができる。このフラット照明１２とプリフォーム１０の口部１の頂部との間隔ｄ１は約５０ｍｍである。また、第１の光１３は、例えば、赤色光であってもよい。なお、サポートリング４の上面は僅かな傾斜を有する場合があるため、正反射光成分の強い同軸落射照明よりは、均一な拡散反射光を得られる面照明の方が好ましい。

＜第２光源＞
第２光源１４によって、サポートリング４の側方上部から第２の光１５を照射する。この第２光源１４は、サポートリング４の側方からその全周にわたって照射するので、環状形状を有することが好ましい。第２光源１４のサポートリング４への照射角度は、鉛直方向（図１のｙ軸方向）について４５度以上の角度をなすローアングルであることが好ましい。また、第２光源１４には、第１光源と同様に、例えば、ランプ、ＬＥＤ等の通常の光源であれば使用できる。具体的には、リング照明（ＣＣＳ製ＬＤＲ２－２０８ＢＬ２－ＬＡ：外径φ２０８ｍｍ、内径φ１７４ｍｍ、高さ２２ｍｍ）等を用いることができる。このリング照明１４とプリフォーム１０の口部１の頂部との間隔ｄ２は約１０ｍｍである。また、第２の光１５は、第１の光と異なる波長であればよく、例えば、青色光であってもよい。なお、第１の光１３の波長と第２の光１５の波長とは互いに入れ替えてもよい。

＜カメラ＞
図３は、サポートリング４からの第１の光１３の反射光及び第２の光１５の反射光の合成画像の模式図である。図４は、サポートリング４からの第１の光１３の反射光による第１検査画像の模式図である。図５は、サポートリング４からの第２の光１５の反射光による第２検査画像の模式図である。図６は、サポートリング４からの第１の光１３の反射光による第１検査画像と第２の光の反射光による第２検査画像との差分である第３検査画像の模式図である。図８は、サポートリング４からの第１の光１３の反射光による別例の第１検査画像の模式図である。図９は、サポートリング４からの第２の光の反射光による別例の第２検査画像の模式図である。
カメラ１６は、図１に示すように、サポートリング４に対して第１光源１２と同じ上方に配置される。また、カメラ１６は、サポートリング４に対して環状形状の第２光源１４の中心軸の鉛直上方に配置される。カメラ１６によって、サポートリング４からの第１の光１３の反射光による第１検査画像（図３、図８）と、第２の光１５の反射光による第２検査画像（図４、図９）とを得る。具体的には、第１の光１３の反射光と第２の光１５の反射光とを同時に撮像する場合には、第１の光１３と第２の光１５をサポートリング４に同時に照射して１回の撮像を行い１枚の撮像画像を取得する。得られた撮像画像（図３）から波長分離によってそれぞれの検査画像を得る。つまり、第１の光１３の反射光から第１検査画像（図３、図８）を取得し、第２の光１５の反射光から第２検査画像（図４、図９）を取得する。
カメラ１６は、エリアカメラであって、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子と、撮像素子を制御する撮像制御手段とを含んでもよい。また、第１の光１３の反射光と、第２の光１５の反射光とを切り替えてそれぞれ別々のタイミングで撮像してもよい。この場合には、第１の光１３と第２の光１５とは、同一波長の光であってもよい。

＜検査部＞
図２Ａは、図１のサポートリング検査装置２０の検査部１８の物理的な構成の一例を示すブロック図である。図２Ｂは、図１のサポートリング検査装置２０の検査部１８の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
検査部１８は、第１光源１２、第２光源１４及びカメラ１６と接続されている。また、検査部１８は、第１検査画像及び第２検査画像に基づいてサポートリング４の欠陥を検出するサポートリング欠陥検出部３１を有する。このサポートリング欠陥検出部３１は、さらに、第１検査画像に基づいてサポートリング４の上面の黒点４２、汚れ又は異物を検出する第１検査画像検査部３２を含む。また、第２検査画像に基づいてサポートリング４のバリ４７，４８、欠け及びキズ欠陥のうち少なくとも１種類の欠陥を検出する第２検査画像検査部を含む。

また、検査部１８は、第１検査画像（図４）から第２検査画像（図５）を差分した第３検査画像（図６）を生成する第３検査画像生成部３４を有してもよい。差分は、第１検査画像（図４）の各画素の輝度値から第２検査画像（図５）の各画素の輝度値を差し引いてもよい。あるいは、第１検査画像の各画素の輝度値と第２検査画像の各画素の輝度値との差の絶対値を第３検査画像の各画素の輝度値としてもよい。さらに、第３検査画像（図６）に基づいてサポートリング４の切欠きマーク領域４１を検出する切欠きマーク領域検出部３５を含んでもよい。切欠きマーク領域検出部３５では、あらかじめ切欠きマーク領域４１の形状を設定しておき、設定された切欠きマーク領域４１の形状とのマッチングによって切欠きマーク領域４１を検出してもよい。またさらに、第１検査画像（図４）及び第２検査画像（図５）について、検出された切欠きマーク領域４１をマスクする切欠きマーク領域マスク部３６を含んでもよい。これによって切欠きマーク領域を欠陥として誤認識することを抑制できる。
この検査部１８は、例えば、電気回路によって物理的な構成として実現してもよい。あるいは、コンピュータ上で動作するコンピュータソフトウエアによって実現してもよい。コンピュータは、通常の構成要素であるＣＰＵ２１、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ２２、ハードディスク等の記憶部２３、表示部２４、入力部２５、インタフェース２６等のうち上記動作を実行できる必要最小限の機能を有していればよい。

＜第１検査画像＞
図４及び図８の第１検査画像は、サポートリング４の上方からの第１の光１３の反射光による画像である。この場合、サポートリング４の上方からの第１の光１３は、サポートリング４の上面で反射され、その反射光が上方に配置されたカメラ１６によって撮像される。第１の光１３の反射光による第１検査画像では、サポートリング４の上面の情報が主に得られる。図４に示すように、サポートリング４及び口部１が反射して反射光によってほぼ白色となっている。また、図４では、上面の切欠きマーク４１と、黒点４２と、切れ目４５、４６が黒い点又は黒い線として現れる。
なお、切欠きマーク４１はサポートリング４の上面にある場合が多いので、第１検査画像において、切欠きマーク４１が識別できる。この場合、あらかじめ切欠きマーク４１の形状はわかっているので、パターンマッチングによって切欠きマーク４１を特定できる。

＜第２検査画像＞
図５及び図９の第２検査画像は、サポートリング４の側方からの第２の光１５の反射光による画像である。この場合、サポートリング４の側方からの第２の光１５は、サポートリングや口部の側壁面で拡散反射された光が上方に配置されたカメラ１６によって撮像される。第２の光１５の反射光による第２検査画像では、サポートリング４のバリ４７，４８、欠け及びキズ等の形状欠陥の情報が得られる。拡散反射光は、サポートリング４の側方から内部に入り、上方に反射された光を含む。このため、図５では、図４よりもサポートリング４の上面部分は暗くなる。一方、口部１は、サポートリング４よりさらに上方にあるため、照射角度がより浅く、ローアングルとなり、サポートリング４よりも明るくなっている。このことから、第２検査画像において、サポートリング４と口部１とを区別することができる。また、図５では、サポートリング４の内部のキズ４３，４４による反射で明るくなった線状の欠陥が現れている。また、サポートリング４の側方に突出するバリ４７、４８があると、側方からの第２の光１５がバリ４７、４８で反射された白色の突出部が観測される。図９では、バリ４７、４８が、サポートリング４の外縁から突出する白色の突出部として現れている。
なお、切欠きマーク４１はサポートリング４の上面にある場合が多いので、第２検査画像では、切欠きマーク４１を明瞭に識別できない場合がある。

＜第３検査画像＞
図６の第３検査画像は、図４の第１検査画像と図５の第２検査画像とを差分処理した画像である。具体的には、第３検査画像は、第１検査画像（図４）の輝度から第２検査画像（図５）の輝度を差し引いて得られる。図６に示すように、第１検査画像（図４）と第２検査画像（図５）との間でその輝度が異なるサポートリング４の上面にあたる領域のみが明るくなっている。そこで、第３検査画像によってサポートリング４の検査領域を特定できる。
また、第３検査画像は、第１検査画像に比べて切欠きマーク４１のエッジ部分が強調されており、切欠きマーク４１を比較的明瞭に識別できる。この場合、あらかじめ切欠きマーク４１の形状はわかっているので、パターンマッチングによって切欠きマーク４１を特定できる。そこで、第３検査画像（図６）に基づいて切欠きマーク４１を検出し、第１検査画像及び第２検査画像において、その領域をマスクすることで、切欠きマーク４１を欠陥として誤検出することを抑制できる。
なお、サポートリング４の切欠きマーク４１の検出は、第１検査画像又は第３検査画像のいずれで行ってもよい。

＜サポートリングの検査方法＞
図７は、実施の形態１に係るサポートリング付き容器１０のサポートリング４の検査方法のフローチャートである。
（１）サポートリング付き容器１０のサポートリング４の上方から第１光源１２によって第１の光１３を照射する（Ｓ０１）。具体的には、サポートリング４の鉛直上方に設けられたフラット形状の第１光源１２から第１の光１３、例えば赤色光を照射する。
（２）サポートリング４の側方から第２光源１４によって第２の光１５を照射する（Ｓ０２）。具体的には、サポートリング４の側方上部に設けられた環状形状の第２光源１４から第２の光１５、例えば青色光を照射する。
（３）サポートリング４からの第１の光１３の反射光による第１検査画像及び第２の光１５の反射光による第２検査画像をカメラ１６によって取得する（Ｓ０３）。具体的には、カメラ１６において、第１の光１３の反射光と第２の光１５の反射光とを同時に撮像する場合には、第１の光１３の反射光と第２の光１５の反射光とを波長分離によってそれぞれの撮像画像を得る。つまり、第１の光１３の反射光から第１検査画像を取得し、第２の光１５の反射光から第２検査画像を取得する。なお、時分割撮像の場合は、第１の光１３の反射光と、第２の光１５の反射光とを切り替えてそれぞれ別々のタイミングで撮像して、第１の光１３の反射光による第１検査画像及び第２の光１５の反射光による第２検査画像を取得する。
（４）第１検査画像及び第２検査画像に基づいてサポートリング４の欠陥を検出する（Ｓ０４）。具体的には、第１検査画像に基づいてサポートリング４の上面の黒点４２又は汚れ、異物欠陥を検出する。また、第２検査画像に基づいてサポートリング４のバリ４７，４８、欠け及びキズのうち少なくとも１種類の欠陥を検出する。
以上によって、サポートリング付き容器１０のサポートリング４の欠陥４２～４８を検出することができる。

なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び／又は実施例のうちの任意の実施の形態及び／又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び／又は実施例が有する効果を奏することができる。

本発明に係るサポートリング検査装置及びサポートリング検査方法によれば、バリ、欠け、キズ等の形状欠陥と、上面の黒点、異物、汚れ等の欠陥とを同時に検出できると共に、切欠きマークも判別でき、高い検査精度を有する。

１ 口部
２ 胴部（側壁）
３ 底部
４ サポートリング
１０ サポートリング付き容器（プリフォーム）
１２ 第１光源
１３ 第１の光
１４ 第２光源
１５ 第２の光
１６ カメラ
１８ 検査部
２０ サポートリング検査装置
２１ ＣＰＵ
２２ メモリ
２３ 記憶部
２４ 表示部
２５ 入力部
２６ インタフェース
３１ サポートリング欠陥検出部
３２ 第１検査画像検査部
３３ 第２検査画像検査部
３４ 第３検査画像生成部
３５ 切欠きマーク領域検出部
３６ 切欠きマーク領域マスク部
４１ 切欠きマーク
４２ 黒点
４３ キズ１
４４ キズ２
４５、４６ 切れ目（われ目）
４７、４８ バリ

Claims (6)

1. 円環状の突出部分であるサポートリングをネック部分に有するサポートリング付き容器のサポートリング検査装置であって、
   前記サポートリングの上方から第１の光を照射する第１光源と、
   前記サポートリングの側方から第２の光を照射する第２光源と、
   前記サポートリングからの前記第１の光の反射光による第１検査画像及び前記第２の光の反射光による第２検査画像を波長分離又は時分割撮像によって取得するカメラと、
   前記第１検査画像及び前記第２検査画像に基づいて前記サポートリングの欠陥を検出する検査部と、
   を備えた、サポートリング付き容器のサポートリング検査装置。
2. 前記第１の光と前記第２の光とは互いに異なる波長を有する、請求項１に記載のサポートリング検査装置。
3. 前記検査部は、前記第１検査画像と前記第２検査画像とを差分処理した第３検査画像に基づいて前記サポートリングの検査領域を設定する、請求項１又は２に記載のサポートリング検査装置。
4. 前記検査部は、前記第１検査画像又は前記第１検査画像と前記第２検査画像とを差分処理した第３検査画像に基づいて前記サポートリングの切欠きマーク領域を検出する、請求項１から３のいずれか一項に記載のサポートリング検査装置。
5. 前記検査部は、前記第１検査画像及び前記第２検査画像について、検出された前記切欠きマーク領域をマスクしてそれ以外の領域について前記サポートリングの欠陥を検出する、請求項４に記載のサポートリング検査装置。
6. 円環状の突出部分であるサポートリングをネック部分に有するサポートリング付き容器のサポートリング検査方法であって、
   前記サポートリングの上方から第１の光を照射するステップと、
   前記サポートリングの側方から第２の光を照射するステップと、
   前記サポートリングからの前記第１の光の反射光による第１検査画像及び前記第２の光の反射光による第２検査画像を波長分離又は時分割撮像によって取得するステップと、
   前記第１検査画像及び前記第２検査画像に基づいて前記サポートリングの欠陥を検出するステップと、
   を含む、サポートリング付き容器のサポートリング検査方法。

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