JP5451560B2 - 樹脂製キャップ内部品の検査装置および樹脂製キャップ内部品の検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、ボトル容器の注ぎ口先端面に溶着する内蓋等の部品を、ボトル容器の注ぎ口に脱着可能に取り付けられる樹脂製キャップの内部に収容し、樹脂製キャップをボトル容器に装着することにより部品をボトル容器の注ぎ口に位置決めするに際し、樹脂製キャップ内部に収容されている部品を検査する樹脂製キャップ内部品の検査装置および樹脂製キャップ内部品の検査方法に関する。

従来より、樹脂製キャップ内部に収容されているキャップ内部品を非接触検査する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
図６に示すように、特許文献１に記載の検査方法では、樹脂製容器１００に収容物を充填し、アルミシール１０１の中蓋を入れた外蓋１０２を装着し、高周波シーラー下を通過させる。このとき、アルミシール１０１を非接触加熱して、容器開口部上縁１０３に融着させた際の、アルミシール１０１の融着状態の良否を検査する。

すなわち、高周波誘導加熱処理に引き続いて外蓋１０２上面１０４を赤外線熱画像カメラで撮影し、得られた赤外線画像の形状または熱画像を処理して得られたヒストグラムに基づいてアルミシール１０１の融着状態の良否を判断する。

特開平１０−３１８９５５号公報（第２図）

ところで、図７に示すように、所定形状の注ぎ穴が切り抜き形成された内蓋２１とアルミシール２２を重ねて樹脂製キャップ２０内部に収容し、内蓋２１を樹脂製容器の注ぎ口に溶着する際の、樹脂製キャップ２０内における内蓋２１の収容状態を検査する際には、前述した特許文献１に記載の検査方法のように、アルミシール側からでは検査できない。
このため、図７に示すように、樹脂製キャップ２０の開口２０１側からリングライトのような照明装置１１２で照明し、カメラ３１で樹脂製キャップ２０内部を撮像して、画像処理により内蓋２１の形状を判断しているのが一般的である。

しかしながら、樹脂製キャップ２０の開口２０１側から照明して、開口２０１側からカメラ３１で撮像すると、図８に示すように、内蓋２１の注ぎ穴２１１を通った光や、内蓋２１を透過する光がアルミシール２２で反射する。従来、アルミシール２２はハレーションを起こさないように調整されているが、この場合においても、ハレーションを起こしてポリとアルミとの判別ができない角度が存在する。この角度でポリが取れた場合、アルミが反射して，白い面積が大きくなり，ポリがないのにポリがある面積と区別できなくなる。
このため、図８に示すように、内蓋２１の注ぎ穴２１１の形状や注ぎ口の位置或いは欠落を検査するのが困難であるという問題がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであって、内蓋の注ぎ穴の形状や注ぎ口の位置或いは欠落を検査できる樹脂製キャップ内部品の検査装置および樹脂製キャップ内部品の検査方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の樹脂製キャップ内部品の検査装置は、所定形状の注ぎ穴が切り抜き形成されボトル容器の注ぎ口先端面に溶着される内蓋と、前記内蓋を覆うアルミシールとを樹脂製キャップ内部に積層収容し、前記樹脂製キャップを前記ボトル容器の注ぎ口に装着して前記内蓋を前記注ぎ口先端面に圧接し、非接触溶着手段により前記内蓋を前記注ぎ口先端面に溶着する工程において、装着前の前記樹脂製キャップ内部における前記内蓋の形状を検査する樹脂製キャップ内部品の検査装置であって、前記樹脂製キャップの開口部側から樹脂製キャップ内部の画像を取り込むカメラと、前記カメラの撮像方向とは異なる方向から前記キャップの外面に光を照射する照明手段と、前記カメラにより取り込まれた画像を２値化して前記内蓋の外形および前記注ぎ穴の形状を検出する画像処理手段と、を備え、前記画像をカラーで取り込むとともに、カラー画像を２値化処理する構成を有している。

この構成により、本発明の樹脂製キャップ内部品の検査装置は、所定形状の注ぎ穴が切り抜き形成されボトル容器の注ぎ口先端面に溶着される内蓋と、内蓋を覆うアルミシールとを樹脂製キャップ内部に積層収容し、樹脂製キャップをボトル容器の注ぎ口に装着する前の樹脂製キャップ内部における内蓋の形状を検査する。この際、照明手段は、カメラの撮像方向とは異なる方向からキャップの外面に光を照射し、カメラが樹脂製キャップの開口部側から樹脂製キャップ内部の画像をカラーで取り込むので、アルミシールからの反射光をカメラが取り込むのを回避でき、明確な画像を得ることができる。そして、画像処理手段が、カメラにより明確に取り込まれたカラー画像を２値化して内蓋の外形および注ぎ穴の形状を検出するので、樹脂製キャップに収容された部品の位置や形状を明確に把握することができる。
なお、カラー画像の２値化には、特定の色を抽出して、その画像を２値化するものを含む。

また、本発明の樹脂製キャップ内部品の検査装置は、前記照明手段が前記樹脂製キャップの側方から投光し、前記カメラが前記樹脂製キャップを透過する光によって間接照明された画像を取り込む構成を有している。

この構成により、照明手段が樹脂製キャップの側方から投光し、カメラが樹脂製キャップを透過する光によって間接照明された樹脂製キャップ内部の画像を取り込むので、アルミシールに直接投光した場合に生じる反射ムラ（ハレーション）を防止して、正確な画像を読み込むことができる。

また、本発明の樹脂製キャップ内部品の検査方法は、所定形状の注ぎ穴が切り抜き形成されボトル容器の注ぎ口先端面に溶着される内蓋と、前記内蓋を覆うアルミシールとを樹脂製キャップ内部に積層収容し、前記樹脂製キャップを前記ボトル容器の注ぎ口に装着して前記内蓋を前記注ぎ口先端面に圧接し、非接触溶着手段により前記内蓋を前記注ぎ口先端面に溶着する工程において、装着前の前記樹脂製キャップ内部における前記内蓋の形状を検査する樹脂製キャップ内部品の検査方法であって、カメラにより前記樹脂製キャップの開口部側から樹脂製キャップ内部の画像を取り込む画像取り込み工程と、前記画像取り込み工程において、前記カメラの撮像方向とは異なる方向から前記キャップの外面に光を照射する照明工程と、前記カメラにより取り込まれた画像を２値化して前記内蓋の外形および前記注ぎ穴の形状を検出する画像処理工程と、を有し、前記画像をカラーで取り込むとともに、取り込まれたカラー画像を２値化処理する構成を有している。

この構成により、本発明の樹脂製キャップ内部品の検査方法では、所定形状の注ぎ穴が切り抜き形成されボトル容器の注ぎ口先端面に溶着される内蓋と、内蓋を覆うアルミシールとを樹脂製キャップ内部に積層収容し、樹脂製キャップをボトル容器の注ぎ口に装着する前の樹脂製キャップ内部における内蓋の形状を検査する。この際、照明工程では、カメラの撮像方向とは異なる方向からキャップの外面に光を照射し、画像取り込み工程においてカメラが樹脂製キャップの開口部側から樹脂製キャップ内部の画像をカラーで取り込むので、アルミシールからの反射光をカメラが取り込むのを回避でき、明確な画像を得ることができる。そして、画像処理工程では、カメラにより明確に取り込まれたカラー画像を２値化して内蓋の外形および注ぎ穴の形状を検出するので、樹脂製キャップに収容された部品の位置や形状を明確に把握することができる。
なお、カラー画像の２値化には、特定の色を抽出して、その画像を２値化するものを含む。

さらに、本発明の樹脂製キャップ内部品の検査方法は、前記照明工程において前記樹脂製キャップの側方から投光し、前記画像取り込み工程において前記カメラが前記樹脂製キャップを透過する光によって間接照明された画像を取り込む構成を有している。

この構成により、照明工程において、樹脂製キャップの側方から投光して樹脂製キャップを透過する光によって樹脂製キャップ内部を間接照明し、画像取り込み工程において、カメラが間接照明された樹脂製キャップ内部の画像を取り込むので、アルミシールに直接投光した場合に生じる反射ムラ（ハレーション）を防止して、正確な画像を読み込むことができる。

本発明によれば、照明手段がカメラの撮像方向とは異なる方向からキャップの外面に光を照射し、カメラが樹脂製キャップの開口部側から樹脂製キャップ内部の画像をカラーで取り込むので、アルミシールからの反射光をカメラが取り込むのを回避でき、明確な画像を得ることができる。そして、画像処理手段が、カメラにより明確に取り込まれたカラー画像を２値化して内蓋の外形および注ぎ穴の形状を検出するので、樹脂製キャップに収容された部品の位置や形状を明確に把握することができるという効果を有する樹脂製キャップ内部品の検査装置および樹脂製キャップ内部品の検査方法を提供することができるものである。

ボトル容器および樹脂製キャップに収容する内蓋およびアルミシールを示す斜視図である。 樹脂製キャップに収容される内蓋およびアルミシールの断面図である。 樹脂製キャップ内部品の検査装置の構成図である。 樹脂製キャップ内部品の検査装置の機能を示すブロック図である。 本発明に係る樹脂製キャップ内部品の検査装置により取り込まれた樹脂製キャップ内部品のカラー画像である。 （Ａ）は従来の高周波アルミシールの非接触検査法によるアルミシール加熱時のキャップの平面図、（Ｂ）は（Ａ）中Ｂ−Ｂ位置の断面図である。 従来の樹脂製キャップ内部品の検査装置の構成図である。 従来の樹脂製キャップ内部品の検査装置によって取り込まれた樹脂製キャップ内部品の画像である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

図１および図２に示すように、本発明に係る実施形態の樹脂製キャップ内部品の検査装置（以後、「本検査装置」という。）および樹脂製キャップ内部品の検査方法（以後、「本検査方法」という。）による検査の対象は、樹脂製のボトル容器１０の注ぎ口１１に着脱可能に装着される樹脂製キャップ２０の、内部最上部の収容空間２０３に収容されている樹脂製キャップ内部品である内蓋２１およびアルミシール２２である。

樹脂製キャップ２０は、内部に設けられているネジ部２０２を、ボトル容器１０の注ぎ口１１の外周面に設けられているネジ部１２に螺合させて着脱可能に装着される。内蓋２１は樹脂製で、例えば星形状の注ぎ穴２１１が切り抜き形成されており、ボトル容器１０の注ぎ口１１の先端面１３に溶着される。アルミシール２２は、内蓋２１を覆うシート状のアルミである。

すなわち、ボトル容器１０内部に例えば調味料等の流動体を収容し、樹脂製キャップ２０をボトル容器１０の注ぎ口１１に装着することにより、樹脂製キャップ２０の収容空間２０３に収容されている内蓋２１を注ぎ口１１先端面１３に圧接するとともに内蓋２１の上をアルミ−シール２２で覆う。そして、非接触溶着手段である高周波誘導加熱装置（図示省略）を通過させることによりアルミシール２２を非接触加熱して、その熱で内蓋２１を注ぎ口１１先端面１３に溶着する。

この際に、内蓋２１およびアルミシール２２が注ぎ口１１の先端面１３における適正な位置に位置決めされていない場合には、内蓋２１が正常に取り付けられないため、内蓋２１およびアルミシール２２の位置や形状を検査する。
従って、検査は、内蓋２１等が収容された樹脂製キャップ２０を、ボトル容器１０の注ぎ口１１に装着する直前の、短時間で行われる。

図３に示すように、本検査装置３０は、樹脂製キャップ２０の開口部２０１側から樹脂製キャップ２０内部の画像を取り込むカメラであるＣＣＤカメラ（Charge-Coupled Device）３１と、ＣＣＤカメラ３１の撮像方向とは異なる方向例えば側方から樹脂製キャップ２０の外面に光を照射する照明手段３２と、ＣＣＤカメラ３１により取り込まれた画像を２値化して内蓋２１の外形および注ぎ穴の形状等を検出する画像処理手段としてのパソコン３３とを有する。

ＣＣＤカメラ３１は、ボトル容器１０の注ぎ口１１に装着する直前でボトル容器１０の真上にある樹脂製キャップ２０の内部を撮像するため、ボトル容器１０を避けた位置に設置される。ＣＣＤカメラ３１は、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の３原色を受光可能な一般的なカラーＣＣＤを使用したカメラである。また、ＣＣＤカメラ３１は、撮影した画像の信号を、内部に搭載している波長分離部４２を介して画像処理系４１（図４参照）であるパソコン３３に出力するように接続されている。
なお、ＣＣＤカメラ３１のＲＧＢの各受光素子の感度は、Ｒは５５０〜７００ｎｍ、Ｇは４６０〜６３０ｎｍ、Ｂは４００〜５２０ｎｍとなっている。また、波長分離部４２は、ＣＣＤカメラ３１とは別体に設けられる場合もある。

波長分離部４２は、ＣＣＤカメラ３１から出力された信号が入力され、内蓋２１の例えば星形の注ぎ穴２１１の波長成分を出力する回路である。この回路は、公知の波長分離回路を使用することができる。なお、本検査装置３０では、内蓋２１の打ち抜かれた星型により、撮影した画像が星型として受像されるので、ＣＣＤカメラ３１内のＲＧＢの各ＣＣＤが検出した信号の内、電気的に分離して出力する。

画像処理系４１は、記憶手段、演算手段等からなるコンピュータ３３であり、入力された画像を２値化して、内蓋２１の注ぎ穴２１１の星形を認識する公知のシステムである。

次に、図４に示す機能ブロックを参照して、各構成の機能について説明する。
光学系４３は、照明手段３２およびＣＣＤカメラ３１のレンズ等の光学系に相当する。例えば、照明手段３２は、ハロゲンや高輝度のＬＥＤを並べて配置してもよい。
受光素子４４は、光学系４３から取り込まれた光を受光する素子であり、ＣＣＤカメラ３１のＣＣＤ素子に相当する。ＣＣＤカメラ３１から出力された信号は波長分離部４２に伝達される。

波長分離部４２は、アンプ４５および波長分離回路４６を有する。
アンプ４５は、受光素子４４から入力された信号を増幅して、波長分離回路４６へ出力する電気回路である。
波長分離回路４６は、アンプ４５から入力された信号を、ＲＧＢの各色の波長に分離して、画像処理系４１に出力する電気回路である。ここでは、各ＲＧＢのＣＣＤ素子が、増幅された信号をそのままＲＧＢの各色の強度として出力している。Ｒ出力４７Ｒ、Ｇ出力４７Ｇ、Ｂ出力４７Ｂは、それぞれ波長分離回路４６から出力された分離後の信号の出力部である。

なお、波長の分離は、必ずしも原色のＲＧＢに分離する必要はなく、適宜の波長に分離してもよい。例えば、デジタル化した画像信号をコンピュータ３３に入力して、回路的なバンドパスフィルタを用いることで選択波長領域を抽出してもよい。

次に、前述した本検査装置３０を用いた本検査方法について説明する。
本検査方法は、ＣＣＤカメラ３１により樹脂製キャップ２０の開口部２０１側から樹脂製キャップ２０内部の画像を取り込む画像取り込み工程と、画像取り込み工程において、ＣＣＤカメラ３１の撮像方向とは異なる方向から樹脂製キャップ２０の外面に光を照射する照明工程と、ＣＣＤカメラ３１により取り込まれた画像を２値化して内蓋２１の外形および注ぎ穴２１１の形状を検出する画像処理工程と、を有する。画像処理工程では、画像をカラーで取り込むとともに、取り込まれたカラー画像を２値化処理する。

以下に、さらに詳述する。
照明工程において大事なことは、光量になる。現状の光量は、ハロゲンの光量がＬＥＤの光量よりも大きく、光量が多い方が望ましいので、ハロゲンを用いるのが望ましい。ただし、ＬＥＤの光量でコントラストが認識できれば，ＬＥＤを用いても良い。照明手段３２により樹脂製キャップ２０の側面に光を当てると、内蓋２１の樹脂が光を受けて乱反射して、比較的明るく反射する。これにより、打ち抜かれた星型の注ぎ穴２１１は、その周辺と明度差が付いて高いコントラストの画像が得られる（図５参照）。
その結果、画像処理系４１で２値化後、ハレーションによる影響（図８参照）を除くことができるので、読取エラーの発生する可能性が低下する。

次に、内蓋２１の位置ずれの検出方法について説明する。
検査領域を限定することにより、内蓋２１に形成された注ぎ穴２１１の位置ずれを検出する。すなわち、閾値決定処理、２値化処理、ラベリング処理、特徴抽出処理および欠陥識別処理により行う。

閾値決定処理では、例えば、画像全体の輝度ヒストグラムの相似性に基づく判別分析法や、画像全体に示すオブジェクトの面積率に基づくｐ−タイル法を用いて２値化処理の閾値を決定する。この閾値は、フレーム毎に計算することが好ましい。
これにより、照明の照度変化等の外乱に対して頑健性が向上する。なお、室内等の安定環境下では固定の閾値でもよい。

２値化処理では、閾値決定処理で決定した閾値に基づいて、２次元画像を２値化する。２値化画像は、輝度ヒストグラムを閾値決定処理で決定した閾値で分離することにより得ることができる。

ラベリング処理では、２値化画像の黒背景中の白領域をラベリングする。また、２値化画像の白背景中の黒領域をラベリングする。

特徴抽出処理では、白領域および／または黒領域の面積、フェレ径等を算出する。また、算出した面積、フェレ径が微小なものは、ノイズと見なして除外する。

欠陥識別処理では、特徴抽出処理にて算出された面積やフェレ径に基づいて、点状欠陥や、いわゆるクニック、原反スジ等の欠陥を識別する。例えば、面積が指定値よりも大きい白領域を照明像として除外し、また、面積が指定地よりも大きな黒領域を背景であるとして除外し、残った領域を欠陥領域として識別する。
このように２次元画像を２値化することにより、欠陥領域を高精度で検出することができる。

以上、説明した実施形態の樹脂製キャップ内部品の検査装置３０では、所定形状の注ぎ穴２１１が切り抜き形成されボトル容器１０の注ぎ口１１先端面１３に溶着される内蓋２１と、内蓋２１を覆うアルミシール２２とを樹脂製キャップ２０内部に積層収容し、樹脂製キャップ２０をボトル容器１０の注ぎ口１１に装着する前の樹脂製キャップ２０内部における内蓋２１の形状を検査する。
この際、照明手段３２は、ＣＣＤカメラ３１の撮像方向とは異なる方向から樹脂製キャップ２０の外面に光を照射し、ＣＣＤカメラ３１が樹脂製キャップ２０の開口部２０１側から樹脂製キャップ２０内部の画像をカラーで取り込むので、アルミシール２２からの反射光をＣＣＤカメラ３１が取り込むのを回避でき、明確な画像を得ることができる。
そして、画像処理手段であるパソコン３３が、ＣＣＤカメラ３１により明確に取り込まれたカラー画像を２値化して内蓋２１の外形および注ぎ穴２１１の形状を検出するので、樹脂製キャップ２０に収容された部品の位置や形状を明確に把握することができる。

また、照明手段３２が樹脂製キャップ２０の側方から投光し、ＣＣＤカメラ３１が樹脂製キャップ２０を透過する光によって間接照明された画像（図５参照）を取り込むので、アルミシール２２に直接投光した場合に生じる反射ムラ（ハレーション）を防止して、正確な画像を読み込むことができる。

また、樹脂製キャップ内部品の検査方法では、所定形状の注ぎ穴２１１が切り抜き形成されボトル容器１０の注ぎ口１１先端面１３に溶着される内蓋２１と、内蓋２１を覆うアルミシール２２とを樹脂製キャップ２０内部に積層収容し、樹脂製キャップ２０をボトル容器１０の注ぎ口１１に装着する前の樹脂製キャップ２０内部における内蓋２１の形状を検査する。
この際、照明工程では、ＣＣＤカメラ３１の撮像方向とは異なる方向から樹脂製キャップ２０の外面に光を照射し、画像取り込み工程においてＣＣＤカメラ３１が樹脂製キャップ２０の開口部２０１側から樹脂製キャップ２０内部の画像をカラーで取り込むので、アルミシール２２からの反射光をＣＣＤカメラ３１が取り込むのを回避でき、明確な画像を得ることができる。
そして、画像処理工程では、ＣＣＤカメラ３１により明確に取り込まれたカラー画像を２値化して内蓋２１の外形および注ぎ穴２１１の形状を検出するので、樹脂製キャップ２０に収容された部品の位置や形状を明確に把握することができる。

また、照明工程において、樹脂製キャップ２０の側方から投光して樹脂製キャップ２０を透過する光によって樹脂製キャップ２０内部を間接照明し、画像取り込み工程において、ＣＣＤカメラ３１が間接照明された樹脂製キャップ２０内部の画像を取り込むので、アルミシール２２に直接投光した場合に生じる反射ムラ（ハレーション）を防止して、正確な画像を読み込むことができる。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ ボトル容器
１１ 注ぎ口
１３ 先端面
２０ 樹脂製キャップ
２１ 内蓋
２１１ 注ぎ穴
２２ アルミシール
３０ 樹脂製キャップ内部品の検査装置
３１ ＣＣＤカメラ（カメラ）
３２ 照明手段
３３ パソコン（画像処理手段）

Claims (4)

1. 所定形状の注ぎ穴が切り抜き形成されボトル容器の注ぎ口先端面に溶着される内蓋と、前記内蓋を覆うアルミシールとを樹脂製キャップ内部に積層収容し、
   前記樹脂製キャップを前記ボトル容器の注ぎ口に装着して前記内蓋を前記注ぎ口先端面に圧接し、非接触溶着手段により前記内蓋を前記注ぎ口先端面に溶着する工程において、装着前の前記樹脂製キャップ内部における前記内蓋の形状を検査する樹脂製キャップ内部品の検査装置であって、
   前記樹脂製キャップの開口部側から樹脂製キャップ内部の画像を取り込むカメラと、
   前記カメラの撮像方向とは異なる方向から前記樹脂製キャップの外面に光を照射する照明手段と、
   前記カメラにより取り込まれた画像を２値化して前記内蓋の外形および前記注ぎ穴の形状を検出する画像処理手段と、を備え、
   前記画像をカラーで取り込むとともに、カラー画像を２値化処理することを特徴とする樹脂製キャップ内部品の検査装置。
2. 前記照明手段が前記樹脂製キャップの側方から投光し、
   前記カメラが前記樹脂製キャップを透過する光によって間接照明された画像を取り込むことを特徴とする請求項１記載の樹脂製キャップ内部品の検査装置。
3. 所定形状の注ぎ穴が切り抜き形成されボトル容器の注ぎ口先端面に溶着される内蓋と、前記内蓋を覆うアルミシールとを樹脂製キャップ内部に積層収容し、
   前記樹脂製キャップを前記ボトル容器の注ぎ口に装着して前記内蓋を前記注ぎ口先端面に圧接し、非接触溶着手段により前記内蓋を前記注ぎ口先端面に溶着する工程において、装着前の前記樹脂製キャップ内部における前記内蓋の形状を検査する樹脂製キャップ内部品の検査方法であって、
   カメラにより前記樹脂製キャップの開口部側から樹脂製キャップ内部の画像を取り込む画像取り込み工程と、
   前記画像取り込み工程において、前記カメラの撮像方向とは異なる方向から前記樹脂製キャップの外面に光を照射する照明工程と、
   前記カメラにより取り込まれた画像を２値化して前記内蓋の外形および前記注ぎ穴の形状を検出する画像処理工程と、を有し、
   前記画像をカラーで取り込むとともに、取り込まれたカラー画像を２値化処理することを特徴とする樹脂製キャップ内部品の検査方法。
4. 前記照明工程において前記樹脂製キャップの側方から投光し、
   前記画像取り込み工程において前記カメラが前記樹脂製キャップを透過する光によって間接照明された画像を取り込むことを特徴とする請求項３記載の樹脂製キャップ内部品の検査方法。