(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパウトと該スパウトに螺着されたキャップとからなる口栓の検査装置であって、
搬送手段と、光照明手段と、撮像手段と、画像処理手段と、で構成され、
搬送手段が前記口栓を搬送する手段で、
光照明手段が前記搬送される口栓を照明する手段で、
撮像手段が前記照明された口栓を撮像する手段で、
画像処理手段が前記撮像した画像データに基づいて、
［ａ］前記画像データ中から前記スパウト表面上の環状薄肉部を検出し、
［ｂ］前記環状薄肉部を複数の画素からなる注目領域に分割し、分割された注目領域毎に予め設定された基準パターンと差のある画素数を算出し、
［ｃ］前記基準パターンと差のある前記画素数が予め設定された閾値Ｄ１を超えた場合は、該注目領域を欠陥候補部と判定し、前記画素数が前記閾値を超えなかった場合は、該注目領域を正常部と判定し、
［ｄ］前記［ｂ］から前記［ｃ］の処理を、該注目領域の画素を極座標θ方向に１画素ずつずらしながら、前記環状薄肉部全体に渡って行い、前記欠陥候補部の面積を算出し、更に、
［ｅ］前記面積が予め設定された閾値Ｄ２を超えた場合は該口栓を不良品と判定する、
ことを特徴とする口栓検査装置。
【請求項２】
前記光照明手段の発光スペクトルが単一波長であり、３６０ｎｍ付近に発光ピークを持つことを特徴とする請求項１に記載の口栓検査装置。
【請求項３】
スパウトと該スパウトに螺着されたキャップとからなる口栓の検査方法であって、
前記口栓を搬送するための搬送手段と、
前記口栓のスパウト表面への光照明手段と、
前記スパウト表面からの反射光を得るための撮像手段と、
前記撮像手段から得られた画像データをもとに前記口栓の良否判定を行う画像処理手段によって、
［ａ］前記画像データ中から前記スパウト表面上の環状薄肉部を検出し、
［ｂ］前記環状薄肉部を複数の画素からなる注目領域に分割し、分割された注目領域毎に予め設定された基準パターンと差のある画素数を算出し、
［ｃ］前記基準パターンと差のある前記画素数が予め設定された閾値Ｄ１を超えた場合は、該注目領域を欠陥候補部と判定し、前記画素数が前記閾値を超えなかった場合は、該注目領域を正常部と判定し、
［ｄ］前記［ｂ］から前記［ｃ］の処理を、該注目領域の画素を極座標θ方向に１画素ずつずらしながら、前記環状薄肉部全体に渡って行い、前記欠陥候補部の面積を算出し、更に、
［ｅ］前記面積が予め設定された閾値Ｄ２を超えた場合は該口栓を不良品と判定する、
ことを特徴とする口栓検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器頂部に融着して突設されるスパウトと該スパウトに螺着するキャップとからなる液体用紙容器用口栓の検査装置および検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、食品や非食品の液体内容物に使用される液体用紙容器には、使用時の使いやすさや衛生上の観点から、例えば図１に示すように、胴部１が四角柱状で切妻屋根形の頂部の傾斜板２を有する液体用紙容器４において、スパウトとキャップとからなる口栓３を突設する方法が広く採用されている。口栓は、容器の取り付け孔に内付けで突出するスパウトの注出筒にキャップを螺着したものであるが、流通・保管時の密封性を確保しつつ、使用時の易開封性を実現するために、例えば図２に示すように、スパウト５の注出筒６の内側の下方内面に封鎖板７を設けて封止し、使用時に開口するため、封鎖板の開口所定位置に断面Ｖ字状の環状切り込み８を設けて、下面に環状薄肉部９を形成し、この環状薄肉部の内側近傍の上面の一側に、先端にプルリング１０を持つ支柱１１を立設したものであり、容器を開封するために口栓を開口する時には、キャップ１２を取り外し、抽出筒６の内側に収容されているプルリング１０を指先に掛けて引っ張って、封鎖板７の環状薄肉部９を引き裂いて開口している。符号２６は環状薄肉部に内接したプルリングの支柱を支える台座（支柱台座）である。
【０００３】
口栓は、スパウトおよびキャップを個別に形成したのちに螺着して後工程に出荷され、最終的に液体用紙容器などに融着される。螺着は巻締機などで行われるが、まれに巻締機の動作不良などにより口栓に過大な力が加わり、その結果、スパウトの中で最も荷重に弱い箇所である環状薄肉部にクラックが入り、密封性を損なってしまう場合がある。よって、螺着後の口栓の密封性を保証するために、キャップとスパウトがセットになった口栓単体の状態で、環状薄肉部の状態を検査する必要がある。
【０００４】
口栓検査については、例えば、回転ターレットを使用して口栓を間欠送りで搬送し、カメラを用いて口栓の内面および外面を含む画像を取得し、外観検査を行う手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３８１７２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の発明では口栓がスパウト単体の状態で検査を行うため、キャップとの螺着を行った際のスパウトに生じうる欠陥については保証することが出来ない。そのため、密封性について機能保証するためには、機能を最も左右する部位である環状薄肉部に特化した検査手法が必要である。
【０００７】
そこで本発明は、密封性について最も左右する部位である環状薄肉部に特化した検査を可能とする口栓検査装置および口栓検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、スパウトと該スパウトに螺着されたキャップとからなる口栓の検査装置であって、
搬送手段と、光照明手段と、撮像手段と、画像処理手段と、で構成され、
搬送手段が前記口栓を搬送する手段で、
光照明手段が前記搬送される口栓を照明する手段で、
撮像手段が前記照明された口栓を撮像する手段で、
画像処理手段が前記撮像した画像データに基づいて、
［ａ］前記画像データ中から前記スパウト表面上の環状薄肉部を検出し、
［ｂ］前記環状薄肉部を複数の画素からなる注目領域に分割し、分割された注目領域毎に予め設定された基準パターンと差のある画素数を算出し、
［ｃ］前記基準パターンと差のある前記画素数が予め設定された閾値Ｄ１を超えた場合は、該注目領域を欠陥候補部と判定し、前記画素数が前記閾値を超えなかった場合は、該注目領域を正常部と判定し、
［ｄ］前記［ｂ］から前記［ｃ］の処理を、該注目領域の画素を極座標θ方向に１画素ずつずらしながら、前記環状薄肉部全体に渡って行い、前記欠陥候補部の面積を算出し、更に、
［ｅ］前記面積が予め設定された閾値Ｄ２を超えた場合は該口栓を不良品と判定する、
ことを特徴とする口栓検査装置である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記光照明手段の発光スペクトルが単一波長であり、３６０ｎｍ付近に発光ピークを持つことを特徴とする請求項１に記載の口栓検査装置である。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、
スパウトと該スパウトに螺着されたキャップとからなる口栓の検査方法であって、
前記口栓を搬送するための搬送手段と、
前記口栓のスパウト表面への光照明手段と、
前記スパウト表面からの反射光を得るための撮像手段と、
前記撮像手段から得られた画像データをもとに前記口栓の良否判定を行う画像処理手段によって、
［ａ］前記画像データ中から前記スパウト表面上の環状薄肉部を検出し、
［ｂ］前記環状薄肉部を複数の画素からなる注目領域に分割し、分割された注目領域毎に予め設定された基準パターンと差のある画素数を算出し、
［ｃ］前記基準パターンと差のある前記画素数が予め設定された閾値Ｄ１を超えた場合は、該注目領域を欠陥候補部と判定し、前記画素数が前記閾値を超えなかった場合は、該注目領域を正常部と判定し、
［ｄ］前記［ｂ］から前記［ｃ］の処理を、該注目領域の画素を極座標θ方向に１画素ずつずらしながら、前記環状薄肉部全体に渡って行い、前記欠陥候補部の面積を算出し、更に、
［ｅ］前記面積が予め設定された閾値Ｄ２を超えた場合は該口栓を不良品と判定する、
ことを特徴とする口栓検査方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の口栓検査装置と口栓検査方法によれば、スパウトとキャップが一体となった状態で撮像し、撮像した画像データから環状薄肉部を検出し処理することによって、キャップとスパウトが一体となった状態であっても、スパウト面の環状薄肉部の検査を効果的に行うことができ、従来問題となっていた密封性についての不良を検査することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】液体用紙容器の模式図である。
【図２】スパウトとキャップからなる口栓の模式図である。
【図３】口栓の検査装置の模式図であり、（ａ）は、装置全体を上方から見た模式図であり、（ｂ）は、装置全体を側面から見た模式図で、被検査対象物と撮像手段、光照明手段の位置関係を示す模式図である。
【図４】スパウト面の画像データの模式図であり、（ａ）は、良品を示す模式図であり、（ｂ）は、不良品を示す模式図である。
【図５】良否判定のフローチャートである。
【図６】フローチャートを補足説明するための模式図であり、（ａ）は、環状薄肉部の中心座標を探索するための模式図であり、（ｂ）は、支柱台座部を探索するための模式図である。
【図７】フローチャートを補足説明するための模式図であり、（ｃ）は、環状薄肉部を検査領域として設定する際の模式図であり、（ｄ）は、座標変換後の検査領域の模式図である。
【図８】画素の差の算出を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図３は本発明の口栓検査装置を模式的に表す図である。図３（ａ）は上方から見た図、図３（ｂ）は側面から見た図である。被検査対象物である口栓（以下、ワーク）１３は、搬送手段である上流側コンベヤ１４と、回転ターレット１５と、下流側コンベヤ２０で搬送される。ワーク１３は上流側コンベヤ１４に載置され、回転ターレット１５へ搬送される。回転ターレット１５へ搬送された口栓１３は、ワーク保持板１６上を回転ターレット１５の回転方向に沿って間欠送りされる。ワークが撮像位置１７に達したら、光照明手段である照明光源２１が発光しワーク１３が照明され、撮像手段である撮像カメラ２２によって、スパウト表面からの反射光が画像データ（画像データは撮像カメラで撮像したカメラの画素毎の画素データからなる）として得られる。
【００１４】
本実施形態では、ワーク保持板１６は撮像位置１７において、スパウトの環状薄肉部からの反射光を得られるように適度なサイズで穴あけ加工が施されているが、環状薄肉部からの反射光が得られる機構であれば、これに限定されるものではない。
【００１５】
照明光源２１にはＬＥＤ発光素子で構成される中央部が開いたドーナッツ状のリング照明が使用され、ＬＥＤ発光素子には紫外領域（３６５ｎｍ付近）に発光ピークを持つ素子を採用する。これは、キャップからの反射光を出来るだけ低減し、スパウト表面からのみの反射光を得られるようにするためであるが、これに限定されるものではない。また撮像カメラ２２には電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）が用いられているが、これに限定されるものではない。
【００１６】
撮像カメラ２２より得られた画像データは画像処理手段２３に伝送され、ワークの良否判定が行われる。良否判定の結果は直ちに搬送装置に通知され、不良品判定の場合は、排出手段１９により搬送ラインから排出される、本実施形態においては、排出手段１９にはエアノズルが採用され、不良品はエアノズルからの空力によってワーク排出が行われるが、これに限定されるものではない。良品については回転ターレット１５により、下流側コンベヤ２０との接続位置まで搬送され、そこで下流側コンベヤ２０側に乗り移り、下流装置に搬送される。以上、本実施形態の搬送手法についての説明を行ったが、これに限定されるものではなく、口栓のスパウト表面の、特に環状薄肉部からの反射光を得られる機構であれば、これに限定されるものではない。
【００１７】
検査画像の特徴について説明する。図４（ａ）にワーク撮像画像の模式図を示す。スパウト表面２４に環状薄肉部２５が暗線として現れるのが特徴的である。これは、環状薄肉部２５が断面Ｖ字状の切り込みで形成されており、カメラに入射するスパウト表面からの反射光のうち、環状薄肉部２５からの反射光が他の領域より少なく、暗線となって現れるためである。また、環状薄肉部２５に内接したプルリングの支柱を支える台座（支柱台座
）２６も他と異なる明暗をもって現れる。このような特徴を持つ画像について、環状薄肉部２５を有効に検査するために、破線２７ａ、２７ｂで囲まれた領域２７のみが検査領域として設定される。環状薄肉部２５に破れなどの欠陥があった場合は、表面形状が荒れるため入射光に対して乱反射を起こし、図４（ｂ）で示すように、白欠陥２８として現れる。
【００１８】
次に、フローチャート（図５）および、フローチャートの各ステップを説明するための模式図（図６）（図７）を用いて、良否判定方法を説明する。
【００１９】
まず初めに、環状薄肉部２５を形成する円の中心座標を探索する（Ｓ１）。図６（ａ）に示すように、中心座標の探索領域２９内にある注目座標３０が設定され、注目座標３０を中心とした半径Ｒ１の円３１が仮想的に設定される。この円３１の円周上の輝度データが複数抽出され、抽出されたデータを加算処理する。この際、抽出点は円周上を均等に並ぶように選択される。この処理が探索領域２９内の全ての座標に渡って行われ、最も加算値が低かった座標が環状薄肉部の中心座標３２と決定される。探索領域２９、半径Ｒ１、円周上の輝度データ抽出数は予め設定されている。半径Ｒ１については設計値のみに限られる必要はなく、スパウト形成時の歪みなどを考慮して、多少の幅を持たせても良い。また、円周上の輝度データ抽出については、抽出数が多いほど外乱の影響を受けにくくなるが、比例して計算量も増大するので処理負荷を見極めて設定する。
【００２０】
次に、環状薄肉部２５に内接する支柱台座２６が探索される（Ｓ２）。図６（ｂ）に示すように、ステップ（Ｓ１）にて決定された環状薄肉部２５の中心座標３２をもとに、半径Ｒ２で形成される円３３が仮想的に設定される。円３３の円周上の輝度データが全て抽出され、円周方向のラインプロファイルが作成される。支柱台座の部分は他と明暗が異なるので、例えば、ラインプロファイルの微分処理を行い、ピーク検出を行うことなどにより容易に支柱台座２６の中心座標が決定される。
【００２１】
次に、検査対象となる領域の抽出が行われる（Ｓ３）。図７（ｃ）に示すように、検査対象となる領域は環状薄肉部２５を含む破線３４ａ、３４ｂで囲まれた領域３４である。検査領域が円形である場合、通常の直交座標系（Ｘ、Ｙ）では取り扱いが煩雑なので、中心座標３２を原点とした半径ｒ・角度θで表現する極座標系（ｒ、θ）を採用することによって、図７（ｄ）に示すように、検査領域３４が極座標系（ｒ、θ）に座標変換され、矩形でのデータ取り扱いが可能となっている。また、支柱台座部がある領域については、環状薄肉部の形状が他と異なるので、特別検査領域３５として設定される。この場合のθ＝０度の位置は予め決めておき、３６０度までのデータを取り扱う。
【００２２】
上記のように座標変換された検査領域３４について、図８に示すように基準パターン３６と同サイズの注目領域３７が複数設定され、基準パターン３６との差のある画素数が算出される（Ｓ４）。基準パターン３６については、予め良品と分かっているワークの環状薄肉部の画像から作成されるか、もしくは検査対象画像中から作成されるなど、各種方法を採用することが出来、特に限定されるものではなく、適宜定めれば良い。検査領域３４に対して、この処理を、注目画素が極座標θ方向に１画素ずつずらしながら、全領域に渡って行われ、基準パターン３６との差のある画素数Ｃ１〜Ｃｎを算出する。また、特別検査領域３５についても別途基準パターンが予め用意されており、それとの差のある画素数が算出されるが、図８では省略している。以上、本実施形態では基準パターンとの差のある画素数を算出する方法が採用されているが、本方法に限定されるものではなく、差異を検出出来る方法を適宜採用すればよい。
【００２３】
ステップ（Ｓ４）より基準パターンとの差のある画素数についてのラインプロファイルデータが作成されるので、このデータを元に、予め設定された閾値Ｄ１を下回る画素数を
持つものが２値化対象とされる（Ｓ５）。この場合の閾値Ｄ１は例えば注目領域３７の１５画素のうち基準パターンと差がない画素を１０画素として閾値とする。２値化されたものに対して、ラベリングが行われ（Ｓ６）、ラベリングされた欠陥候補群について予め設定された閾値Ｄ２である良否判定基準が適用され、被検査対象物を良品もしくは不良品と判断する。この場合のラベリングの一例として欠陥候補群が２つ以上連続した場合を不良の塊とすることが出来る。良否判定基準としては、ラベリングした際の上記塊の数などが挙げられるが、これに限定されるものではない。尚、閾値Ｄ２は例えばラベリングした上記不良の塊が３つとし、それを越えた場合は不良と判断する。
【００２４】
また、本実施形態では環状薄肉部が完全円であることを前提に処理を構築しているが、楕円形状であっても環状薄肉部の探索処理や、基準パターンとの差のある画素数の算出処理において、多少の変更を加えれることによってば検査することが出来ることは明白である。
【００２５】
以上のように本発明による口栓検査装置と口栓検査方法によれば、キャップとスパウトが一体となった状態であっても、スパウト面の環状薄肉部の検査を効果的に行うことができ、従来問題となっていた密封性についての不良を検査することが可能となる。
【符号の説明】
【００２６】
１・・・胴部
２・・・傾斜板
３・・・口栓
４・・・液体用紙容器
５・・・スパウト
６・・・注出筒
７・・・封鎖板
８・・・環状切り込み
９・・・環状薄肉部
１０・・・プルリング
１１・・・支柱
１２・・・キャップ
１３・・・口栓
１４・・・上流側コンベヤ
１５・・・回転ターレット
１６・・・ワーク保持板
１７・・・撮像位置
１８・・・排出位置
１９・・・排出手段
２０・・・下流側コンベヤ
２１・・・光照明光源
２２・・・撮像カメラ
２３・・・画像処理手段
２４・・・スパウト表面
２５・・・環状薄肉部
２６・・・支柱台座部
２７・・・検査領域
２７ａ、２７ｂ・・・検査領域として設定される部分を示す破線
２８・・・破れ欠陥
２９・・・環状薄肉部・中心座標探索範囲
３０・・・注目画素
３１・・・注目画素３０を中心とした半径Ｒ１の円
３２・・・環状薄肉部の中心座標
３３・・・座標３２を中心とした半径Ｒ２の円
３４・・・検査領域
３４ａ、３４ｂ・・・検査領域として設定される部分を示す破線
３５・・・特別検査領域
３６・・・基準パターン
３７・・・注目領域
【図１】
0005974575.tif 000002
【図２】
0005974575.tif 000003
【図３】
0005974575.tif 000004
【図４】
0005974575.tif 000005
【図５】
0005974575.tif 000006
【図６】
0005974575.tif 000007
【図７】
0005974575.tif 000008
【図８】
0005974575.tif 000009