JP5698608B2 - ボトル缶のねじ部検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボトル缶のねじ部検査装置に関する。

飲料等の内容物が充填される容器として、雄ねじを有する口金部にキャップが螺着されるアルミニウム合金製のボトル形状の缶が知られている。このボトル缶は、アルミニウム合金板を絞り加工およびしごき加工（ＤＩ成形）により底板と円筒状側面とが一体である有底円筒体に成形し、その内外面に塗装を施した後、開口部にいわゆるネックイン加工を施して肩部および口金部を形成し、この口金部にねじ成形加工やカール部形成加工等を施すことにより製造される。

このようなボトル缶に取り付けられるキャップは、ボトル缶に取り付けられる前の状態では周壁がストレートの円筒状に形成されており、ボトル缶の口金部に被せられた後、その口金部に形成されているねじ部を倣うようにして成形されることにより、ねじ加工されながら密封される。したがって、ボトル缶のねじ部の形状は、その後に取り付けられるキャップのねじ部の形状をも規制することになる。

このため、ボトル缶のねじ部は、ねじ始まり部の位置及びねじ終端部の位置が正確であること、ねじ部のリード角が一定であること、ねじ部に曲がり等の変形がなく直線性に優れること等が開栓性を安定させるために重要であるとともに、これらに異常があるボトル缶は、これを検査工程で検出して欠陥品として確実に排除することが求められる。

このようなボトル缶のねじ部を検査する方法として、例えば特許文献１には、ボトル缶を背部からの照明により撮像してボトル缶の輪郭線を補捉し、その輪郭線に基づいてボトル缶の開口部天面を基準計測線として設定し、基準計測線を基準としてボトル缶の各部の寸法を測定する方法が記載されている。
また、特許文献２には、ボトル缶のねじ始まり部の位置を予め着色しておき、そのねじ始まり部を検出することでボトル缶の周方向位置を特定した後に、特許文献１記載のような測定装置によってボトル缶の輪郭画像により各部を測定することが記載されている。
特許文献３には、ボトル缶を回転させながら輪郭画像を撮像し、その回転に伴って変化するねじ山突端の移動に対して計測領域を追従させ、その回転毎に計測領域におけるねじ部のねじ山突端の座標位置をそれぞれ求める方法が記載されている。

特開２００３−２５４７２０号公報 特開２００３−２６２５０７号公報 特開２００３−２６２５１１号公報

ところで、いずれの特許文献記載の技術もボトル缶の輪郭画像（シルエット画像）に基づきねじ部の形状を特定しており、断面の情報を連続的に取得して検査することになるため、処理が複雑で時間がかかる。また、ねじの曲がり等の変形を検出することも難しい。特許文献２記載のようにねじ始まり部に着色しておくのでは、着色のための別工程が必要となって煩雑である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ボトル缶のねじ部を正確かつ短時間で検査することができるボトル缶のねじ部検査装置の提供を目的とする。

本発明のボトル缶のねじ部検査装置は、ライナー付キャップを被嵌するために開口端を外方へ向かってカールさせたカール部と該カール部の下方で前記キャップをねじ嵌合するねじ部とからなる口金部を有するボトル缶を缶軸まわりに回転させながら、前記口金部の一部を含むように設定された撮像エリアを撮像して前記口金部におけるねじ部の形状を検査する装置であって、前記ボトル缶を保持して缶軸まわりに回転させる回転手段と、前記撮像エリア内の前記ボトル缶のねじ部に半径方向外方かつ缶軸方向下方から斜め上向きに照明光を照射するねじ部照明手段と、前記撮像エリアにおける前記照明光の反射光を含む検査画像を連続的に取得する撮像手段と、前記反射光の撮像結果に基づき前記ねじ部のねじ始まり部を検出し、該ねじ始まり部を含む前記ねじ部の検査を行うねじ部検査手段とを備えることを特徴とする。

このねじ部検査装置において、ねじ部に対して斜め下方から照明光を照射することにより、その照明光は主としてねじ条の稜線から下方部分の傾斜面で反射される。ボトル缶のねじ部は上端のねじ始まり部から下端のねじ終端部に向けて加工されるため、ねじ条の稜線を境界とする両側の傾斜面は、稜線より上方部分の傾斜面よりも下方部分の傾斜面の方が缶軸方向に対して大きい角度に形成され、缶軸方向に沿う幅も小さい。したがって、この稜線の下方の傾斜面に対して照射された照明光の反射光により、その傾斜面が強調されて撮像され、その上側縁がねじ条の稜線として鮮明に捉えられる。そして、この上側縁の両端部の一方がねじ始まり部で、他方がねじ終端部である。したがって、ねじ始まり部の位置を正確に検出することができ、そのねじ始まり部を含むねじ部の検査を正確にかつ短時間で行うことができる。

本発明のボトル缶のねじ部検査装置において、前記撮像エリア内の前記ボトル缶のカール部に缶軸方向上方から下向きに照明光を照射するカール部照明手段を有し、前記撮像手段は、前記撮像エリアにおける両照明手段からの二つの反射光を含む検査画像を取得するものであり、前記ねじ部検査手段は、前記カール部照明手段の照明光による反射光の撮像結果に基づき前記検査画像の基準位置を特定し、該基準位置に対して前記ねじ部照明手段の照明光による反射光の撮像結果に基づき前記ねじ部のねじ始まり部を検出する機能を有するとよい。
このねじ部検査装置においては、撮像手段は二つの照明手段に対する反射光の両方を撮像しており、その検査画像には、ねじ部照明手段によるねじ部と、カール部照明手段によるカール部の天面とが捉えられている。カール部の天面の位置は、ボトル缶の開口端の位置であってキャップのライナーが当接してシールされる面であり、缶軸方向に対して直角に形成され、ボトル缶を缶軸まわりに回転させても通常の場合は大きな変位はない部分である。したがって、このカール部の天面の位置を基準としてねじ始まり部を検出することにより、ねじ始まり部を正確に検出してねじ部の検査を行うことができる。
検査画像においてカール部からの反射光による天面の位置が大きく変動する場合は、カール部の天面に凹み等が生じているものと判断でき、これにより、カール部の欠陥の有無も検査することができる。

カール部照明手段は、ねじ部照明手段と同時に口金部に照明光を照射してもよいし、次のように交互に明滅させながら照射するようにしてもよい。
すなわち、本発明のボトル缶のねじ部検査装置において、前記ねじ部照明手段と前記カール部照明手段とは照明光を交互に明滅させながら照射するものであり、前記ねじ部検査手段は、前記撮像手段で取得された前記反射光を含む検査画像を、前記照明光の明滅のタイミングに合わせて、前記カール部照明手段の照明光による反射光を含む検査画像と、前記ねじ部照明手段の照明光による反射光を含む検査画像とに分離する機能を有するものとしてもよい。
交互に明滅させて、それぞれの検査画像を分離することにより、二つの反射光の相互干渉が避けられるので、それぞれの反射光による撮像結果を各検査画像に鮮明に捉えることができ、検査精度をより向上させることができる。

本発明のボトル缶のねじ部検査装置において、前記ねじ部照明手段は、缶軸方向に対して１５°〜８０°の傾斜角度で照明光を照射するとよい。
この傾斜角度で照射することにより、ボトル缶のねじ部からの反射光は、ねじ条の稜線から下方の傾斜面を最も強調させることができる。

本発明のボトル缶のねじ部検査装置によれば、ねじ部の斜め下方から照射した照明光の反射光により、ねじ条の稜線の下方の傾斜面が強調されて撮像され、その上側縁がねじ条の稜線として鮮明に捉えられるので、ねじ始まり部の位置を正確にかつ瞬時に検出することができ、ねじ部を短時間で検査することができる。

本発明に係るボトル缶のねじ部検査装置の一実施形態を示す正面図である。 図１のＹ−Ｙ線に沿う一部を省略した側面図である。 図１に示す検査装置において、ボトル缶の口金部と照明光との関係を示す一部を断面にした正面図である。 図１に示す検査装置において撮像された検査画像を示す図である。 本発明に係るボトル缶のねじ部検査装置の他の実施形態を示す一部を省略した正面図であり、（ａ）がねじ部照明手段からの照明光による反射光を撮像している状態、（ｂ）がカール部照明手段からの照明光による反射光を撮像している状態を示す。 図５の実施形態により撮像された検査画像を示しており、（ａ）がねじ部照明手段からの照明光の反射光による画像、（ｂ）がカール部照明手段からの照明光の反射光による画像を示す。

以下、本発明に係るボトル缶のねじ部検査装置の実施形態について、図を参照して説明する。
一実施形態のねじ部検査装置（以下、「検査装置」）２０は、図１〜図３に示すように、ライナー付キャップ（図示せず）を被嵌するために開口端を外方へ向かってカールさせたカール部１とカール部１の下方でキャップをねじ嵌合するねじ部２とからなる全体として円筒状の口金部３を有するボトル缶４に対して、カール部１及びねじ部２の一部を含むように設定された撮像エリアαを撮像してねじ部２の形状を検査する装置である。ねじ部２には、１本のねじ条５が例えば１．８巻〜２．２巻形成され、その上端部をねじ始まり部６、下端部をねじ終端部７とする。なお、ボトル缶４において口金部３は、カール部１、ねじ部２及びねじ部２の下方でキャップの下端を係止するための顎部８を含む部分を示す。また、そのねじ部２において、半径方向外方に向けて突出している条をねじ条５とする。

ねじ部検査装置２０は、真空吸引等によりボトル缶４を保持して缶軸Ｘまわりに回転させる回転手段２１と、撮像エリアα内のボトル缶４のねじ部２をカバーするように照明光Ａを照射するねじ部照明手段２２と、撮像エリアα内のボトル缶４のカール部１をカバーするように照明光Ｂを照射するカール部照明手段２３と、撮像エリアαにおける両照明手段２２，２３からの照明光Ａ，Ｂによるそれぞれの反射光Ａ´，Ｂ´を含む検査画像を連続的に取得する撮像手段２４と、この撮像手段２４によって得られた検査画像に基づきねじ部２のねじ始まり部６を検出し、このねじ始まり部６を基準としてねじ部２の形状を検査するねじ部検査手段２５とを備える。

この検査装置２０においては、撮像エリアαは後述するようにカール部１の天面１ａの最頂端からねじ部２及び顎部８の下端までの口金部３の全体をカバーする範囲に設定されており、ねじ部照明手段２２は、ねじ部２において撮像エリアαをカバーする範囲に照明光Ａを照射し、一方、カール部照明手段２３は、カール部１の天面１ａにおいて撮像エリアαをカバーする範囲に照明光Ｂを照射する（図２）。

この場合、ねじ部照明手段２２は、ねじ条５の稜線５ａから下方に配置される傾斜面５ｂを照射するように、ねじ部２に対して半径方向外方かつ缶軸Ｘ方向下方に配置され、ねじ条５の稜線５ａより下方の傾斜面５ｂを斜め下方から照射する。具体的には、ねじ部照明手段２２から照射される照明光Ａの光軸が缶軸Ｘに対して１５°〜８０°の傾斜角θとなるように配置される。
カール部照明手段２３は、ボトル缶４のカール部１の缶軸Ｘ方向上方に配置され、カール部１の天面１ａを缶軸Ｘ方向に沿って下向きに照射する。

撮像手段２４は、ラインセンサカメラによってライン状の撮像エリアαを連続的に撮像するものであり、ボトル缶４のカール部１の天面１ａの最頂端からねじ部２及び顎部８の下端までの口金部３の全体を含むように缶軸Ｘ方向に沿ってライン条に撮像エリアαを設定している。検査画像は、両照明手段２２，２３からの照明光の反射光による高輝度部分と、その周辺の低輝度部分とからなる白黒画像として捉えられる。

これら各照明手段２２，２３および撮像手段２４に対して、回転手段２１によってボトル缶４を缶軸Ｘまわりに回転させることにより、口金部３の全周を走査し、撮像エリアαにおける各反射光Ａ´，Ｂ´を含む検査画像を連続的に撮像する。検査画像は、撮像手段２４に接続されたねじ部検査手段２５に入力され、ねじ部形状の検査に用いられる。

このように構成された検査装置２０において、図４に示すように、撮像手段２４により取得された検査画像には、ねじ部照明手段２２からの照明光Ａの反射光Ａ´によるねじ条５の傾斜面５ｂの画像Ｄと、カール部照明手段２３からの照明光Ｂの反射光Ｂ´によるカール部１の天面１ａの画像Ｅとが同時に取得されている。図４では、その上下方向が缶軸Ｘ方向である。
この検査画像からねじ部を検査する場合、まず、両反射光Ａ´、Ｂ´による撮像結果から検査画像の基準位置を特定し、その基準位置からねじ始まり部６を特定する。
カール部１の天面１ａの画像Ｅは、その上縁Ｅａが天面１ａの最頂端を捉えており、その上縁Ｅａを基準位置とする。そして、この基準位置から缶軸Ｘ方向に沿って所定距離Ｌ離れた領域に存在するねじ条５の画像Ｄの端部Ｄａを検出し、この端部Ｄａが検出された場合に、これをねじ始まり部６の位置とする。このねじ条５の端部は、検査画像上では、反射光による高輝度部分と低輝度部分との境界の形状（例えばＬ字かぎ状）により判別することができる。

次に、このねじ始まり部に相当する端部Ｄａに対して所定のリード角で所定の長さ位置の領域にあるねじ条５の画像Ｄの端部Ｄｂをねじ終端部７の位置とする。これらねじ始まり部６及びねじ終端部７の特定は、ねじ条５の画像Ｄが稜線５ａから下方の傾斜面５ｂでの反射光により得られたものであるので、画像Ｄの上側縁Ｄｃはねじ条５の稜線５ａを捉えている。したがって、この画像Ｄの上側縁Ｄｃの両端部Ｄａ，Ｄｂの位置を検出することにより、ねじ条５の稜線５ａ上でのねじ始まり部６とねじ終端部７の位置を特定することができる。
また、ねじ始まり部６とねじ終端部７とに相当する両端部Ｄａ，Ｄｂの位置を結ぶ直線Ｑに対して、画像Ｄにおけるねじ条５の上側縁Ｄｃの変位を追跡してねじ条５の曲がりを検出する（図４では、中央部の画像Ｄは曲がりを強調して示しており、最も大きい変位を符号Ｇで示している）。また、隣接するねじ条（ボトル缶の回転によりねじ条が複数本捉えられる）の画像Ｄにおける缶軸方向の離間間隔Ｈ、例えば一つの端部Ｄｂからその上方に捉えられるねじ条の画像Ｄの上側縁Ｄｃまでの缶軸方向に沿う離間間隔Ｈからねじピッチを算出する。

このように、このねじ部検査装置２０は、カール部１の天面１ａを照射するカール部照射手段２３からの照射光Ｂの反射光Ｂ´により検査画像の基準位置を特定し、その基準位置からねじ部２のねじ始まり部６の位置を特定した後、ねじ部２の形状（ねじピッチ、ねじの曲がり等）を検査しているため、正確なねじ始まり部６の位置の特定によりねじ部２の形状を正確に検査することができる。

また、ボトル缶４を缶軸Ｘまわりに回転させながら撮像しているので、カール部照明手段２３からの照明光Ｂの反射光Ｂ´により、カール部１を全周にわたって走査できる。通常はカール部１の天面１ａの画像Ｅは図４に示すように直線状に把握できるが、カール部１の天面１ａに凹みがあると、その天面１ａの画像Ｅが図の上下に変位する。したがって、この天面１ａの画像Ｅを追跡して、その変位が所定値を超える場合は、カール部１の異常として判別することができる。
なお、図４において符号Ｆは顎部８を捉えた画像である。

以上の一実施形態では、ねじ部照明手段２２とカール部照明手段２３とで、ねじ部２とカール部１の天面１ａとに対して同時に照射して、これらの反射光Ａ´，Ｂ´を同時に撮像するようにしたが、これらねじ部照明手段２２とカール部照明手段２３とを交互に明滅しながら、これらの反射光Ａ´，Ｂ´を交互に連続的に撮像するようにしてもよい。
すなわち、図５に示す他の実施形態のねじ部検査装置３０では、その（ａ）（ｂ）に分けて示したように、両照明手段２２，２３を例えば６０Ｈｚの周波数で交互に明滅させ、その照明光Ａ，Ｂによる反射光Ａ´，Ｂ´をラインセンサカメラによる撮像手段２４で交互に連続的に撮像することにより、ねじ部照明手段２２からの照明光Ａによる反射光Ａ´とカール部照明手段２３からの照明光Ｂによる反射光Ｂ´とが交互に並んだ画像が得られる。これをコンピュータ処理して明滅のタイミングに合わせて二つの画像に分離することにより、ねじ部照明手段２２からの照明光Ａによる反射光Ａ´とカール部照明手段２３からの照明光Ｂによる反射光Ｂ´とを別々に抽出することができる。

図６（ａ）はねじ部照明手段２２からの照明光Ａによる反射光Ａ´を主として捉えた検査画像であり、同図（ｂ）はカール部照明手段２３からの照明光Ｂによる反射光Ｂ´を主として捉えた検査画像である。これら検査画像は、同じ座標位置を示している。一実施形態の図４及びその説明では簡潔にするため明示しなかったが、ねじ部照明手段２２からの照明光Ａとカール部照明手段２３からの照明光Ｂとを同時に照射すると、これら図６（ａ）と図６（ｂ）とを合成した検査画像が得られ、ねじ部２に照射されるねじ部照明手段２２からの照明光Ａにカール部照明手段２３からの照明光Ｂが干渉し、これらの両方の反射光Ａ´，Ｂ´が混在した画像となることから、全体としてねじ条５の外縁がぼけた画像となるおそれがある。これに対して、ねじ部照明手段２２からの照明光Ａによる反射光Ａ´のみを捉えれば、カール部照明手段２３からの照明光Ｂの影響を受けないので、ねじ条５の傾斜面５ｂを鮮明に捉えた画像となる。

撮像手段２４からの検査画像に対して、ねじ部検査手段３１のコンピュータ処理により、次のようにしてねじ始まり部６が検出される。図６（ａ）及び同図（ｂ）に示す二つの検査画像に分離した後、図６（ｂ）に示す検査画像において、カール部照明手段２３からの照明光Ｂによる反射光Ｂ´の撮像結果からカール部１の画像Ｅを認識し、その天面１ａの最頂端の座標を検出し、この最頂端の座標位置に対応する図６（ａ）の検査画像における座標位置を割り出す。そして、この座標位置を基準としてねじ部照明手段２２からの照明光Ａによる反射光Ａ´の撮像結果から缶軸Ｘ方向に沿って所定距離Ｌ離れた領域に存在するねじ条５の画像Ｄの端部Ｄａを検出し、この端部Ｄａが検出された場合に、これをねじ始まり部６の位置とする。
その他、ねじ終端部７の特定、ねじ条５の曲がり検出等は前述した実施形態と同様の方法で行うことができる。

なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

１ カール部
１ａ 天面
２ ねじ部
３ 口金部
４ ボトル缶
５ ねじ条
５ａ 稜線
５ｂ 傾斜面
６ ねじ始まり部
７ ねじ終端部
２０ ねじ部検査装置
２１ 回転手段
２２ ねじ部照明手段
２３ カール部照明手段
２４ 撮像手段
２５ ねじ部検査手段
３０ ねじ部検査装置
３１ ねじ部検査手段
α 撮像エリア
Ａ，Ｂ 照明光
Ａ´，Ｂ´ 反射光

Claims (4)

1. ライナー付キャップを被嵌するために開口端を外方へ向かってカールさせたカール部と該カール部の下方で前記キャップをねじ嵌合するねじ部とからなる口金部を有するボトル缶を缶軸まわりに回転させながら、前記口金部の一部を含むように設定された撮像エリアを撮像して前記口金部におけるねじ部の形状を検査する装置であって、前記ボトル缶を保持して缶軸まわりに回転させる回転手段と、前記撮像エリア内の前記ボトル缶のねじ部に半径方向外方かつ缶軸方向下方から斜め上向きに照明光を照射するねじ部照明手段と、前記撮像エリアにおける前記照明光の反射光を含む検査画像を連続的に取得する撮像手段と、前記反射光の撮像結果に基づき前記ねじ部のねじ始まり部を検出し、該ねじ始まり部を含む前記ねじ部の検査を行うねじ部検査手段とを備えることを特徴とするボトル缶のねじ部検査装置。
2. 前記撮像エリア内の前記ボトル缶のカール部に缶軸方向上方から下向きに照明光を照射するカール部照明手段を有し、前記撮像手段は、前記撮像エリアにおける両照明手段からの二つの反射光を含む検査画像を取得するものであり、前記ねじ部検査手段は、前記カール部照明手段の照明光による反射光の撮像結果に基づき前記検査画像の基準位置を特定し、該基準位置に対して前記ねじ部照明手段の照明光による反射光の撮像結果に基づき前記ねじ部のねじ始まり部を検出する機能を有することを特徴とする請求項１記載のボトル缶のねじ部検査装置。
3. 前記ねじ部照明手段と前記カール部照明手段とは照明光を交互に明滅させながら照射するものであり、前記ねじ部検査手段は、前記撮像手段で取得された前記反射光を含む検査画像を、前記照明光の明滅のタイミングに合わせて、前記カール部照明手段の照明光による反射光を含む検査画像と、前記ねじ部照明手段の照明光による反射光を含む検査画像とに分離する機能を有することを特徴とする請求項２記載のボトル缶のねじ部検査装置。
4. 前記ねじ部照明手段は、缶軸方向に対して１５°〜８０°の傾斜角度で照明光を照射することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載のボトル缶のねじ部検査装置。

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