(57)【要約】【解決手段】  側面が複数の平面Ｐによって構成された多角形断面形状を有する容器１（物品）の向きを判定する物品方向判定装置１２に関する。  上記容器１の側面に対してライン光Ｌを照射するライン光照射手段４１と、上記容器１の側面に投射されたライン光Ｌを上記ライン光と異なる方向から撮影する撮影手段４２と、上記撮影手段４２が撮影した上記容器１の平面Ｐに投射されたライン光Ｌの傾斜角度から、上記容器１の向きを判定する判定手段４３を備えている。【効果】  非接触により多角形断面形状の物品の向きを判定することができる。【選択図】  図３
2019191014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面が複数の平面によって構成された多角形断面形状を有する物品の向きを判定する物品方向判定装置であって、
上記物品の側面に対してライン光を照射するライン光照射手段と、上記物品の側面に投射されたライン光を、上記ライン光の照射方向とは異なる方向から撮影する撮影手段と、上記撮影手段が撮影した上記物品の側面に投射されたライン光の傾斜角度から、上記物品の向きを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする物品方向判定装置。
【請求項２】
物品を載置する載置テーブルと、当該載置テーブルを回転させる駆動手段と、上記載置テーブルに載置された物品の向きを判定する物品方向判定装置とを備え、
上記物品方向判定装置が判定した物品の向きに応じて、上記駆動手段が載置テーブルを回転させて上記物品を所定の向きに向ける物品搬送装置において、
上記物品方向判定装置として、上記請求項１に記載の物品方向判定装置を備えたことを特徴とする物品搬送装置。
【請求項３】
上記載置テーブルは、回転可能に設けられた回転テーブルの外周に沿って等間隔に設けられ、また各載置テーブルの上方に、上記物品の上部を支持するトップロケータが設けられ、
上記物品を載置テーブルとトップロケータとによって上下から支持した状態で搬送することを特徴とする請求項２に記載の物品搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は物品方向判定装置および物品搬送装置に関し、詳しくは側面が複数の平面によって構成された多角形断面形状を有する物品の方向を判定する物品方向判定装置と、当該物品方向判定装置を備えた物品搬送装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば側面が複数の平面によって構成された多角形断面形状を有する物品として、胴部が角柱状に形成された容器が知られ、このような容器にラベルを貼付する際には、当該ラベルに印刷された商品名等が上記平面に位置するようにしている。
上記角柱状の容器の所定の位置にラベルを貼付するためには、予め容器の向きを認識しなければならず、このため接触子を容器の側面に接触させ、当該接触子の移動量に基づいて容器の方向を判定する物品方向判定装置が用いられていた（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平７−６７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の構成の場合、上記接触子を物品の側面に接触させるため、上記接触子によって物品に傷がつく恐れがあり、また接触子の交換が必要になるなど、メンテナンスが煩雑であるという問題があった。
また上記接触子を接触させて物品の向きを判定する構成では、高速で移動する物品の向きを判定するのが困難であり、当該特許文献１に記載された構成を高速搬送を行う物品搬送装置に適用することはできなかった。
このような問題に鑑み、本発明は非接触により多角形断面形状の物品の向きを判定することが可能な物品方向判定装置を提供するとともに、高速に多角形断面形状の物品の向きを判定しながら搬送することが可能な物品搬送装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち請求項１の発明にかかる物品方向判定装置は、側面が複数の平面によって構成された多角形断面形状を有する物品の向きを判定する物品方向判定装置であって、
上記物品の側面に対してライン光を照射するライン光照射手段と、上記物品の側面に投射されたライン光を、上記ライン光の照射方向とは異なる方向から撮影する撮影手段と、上記撮影手段が撮影した上記物品の側面に投射されたライン光の傾斜角度から、上記物品の向きを判定する判定手段とを備えたことを特徴としている。
また請求項２の発明にかかる物品搬送装置は、物品を載置する載置テーブルと、当該載置テーブルを回転させる駆動手段と、上記載置テーブルに載置された物品の向きを判定する物品方向判定装置とを備え、
上記物品方向判定装置が判定した物品の向きに応じて、上記駆動手段が載置テーブルを回転させて上記物品を所定の向きに向ける物品搬送装置において、
上記物品方向判定装置として、上記請求項１に記載の物品方向判定装置を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
上記請求項１の発明によれば、物品の側面にライン光を照射し、これと異なる方向から物品の側面を撮影すると、図３、図４に示すように当該物品の向きに応じて当該物品の平面に投射されるライン光の傾斜角度が異なることから、当該ライン光の傾斜角度に基づいて物品の向きを判定することができる。
その際、容器に接触子を接触させる必要はなく、物品の損傷が防止されるとともに接触子の交換が不要となる。また非接触であることから高速処理をすることができる。
また上記請求項２の発明によれば、容器の向きを請求項１の発明にかかる物品方向判定装置を用いて判定することで、物品の向きを判定しながら高速に搬送することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施例にかかる容器検査装置の平面図
【図２】ラベル検査装置の側面図
【図３】物品方向判定装置の動作を説明する図
【図４】物品方向判定装置の動作を説明する図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下図示実施例について説明すると、図１は物品としての容器１の検査を行う容器検査装置２の平面図を示し、具体的には上記容器１の胴部１ａに貼付されたラベル３の検査を画像処理により行うものとなっている。
上記容器１の胴部１ａは、図３、図４に示すように側面が複数の平面Ｐによって構成された多角形断面形状の柱状を有しており、本実施例では４つ平面Ｐによって構成された略正方形断面形状を有している。なお上記断面形状としては５角形や６角形等の多角形であってもよく、また平面Ｐと平面Ｐとの境界部分にコーナーＲや面取り形状が形成されていてもよい。
そして上記容器１には予め飲料等が充填されて上部にはキャップ１ｂが装着されており、また胴部１ａにはシュリンクラベルなどのラベル３が貼付されている。上記ラベル３には、上記胴部１ａを構成する平面Ｐに合わせて商品名や原材料表示が印刷されている。
そして本実施例の容器検査装置２では、上記容器１に対するラベル３の印刷位置のずれや印字内容、また貼付されたラベル３のしわやめくれを検査するようになっている。
【０００９】
上記容器検査装置２は、上記容器１を搬送する物品搬送装置としての回転テーブル１１と、当該回転テーブル１１による容器１の搬送経路に沿って設けた物品方向判定装置１２と、当該物品方向判定装置１２よりも搬送方向下流側に設けられたラベル検査装置１３と、これらを制御する制御手段１４とを備えている。
図２に示すように、上記回転テーブル１１の外周には、等間隔に上記容器１を載置する載置テーブル１５と、各載置テーブル１５の上方に設けられて上記容器１を上方から支持するトップロケータ１６とを備えている。
上記回転テーブル１１に隣接した位置には、上記回転テーブル１１に容器１を供給する供給ホイール１７と、回転テーブル１１から容器１を取り出す排出ホイール１８とが設けられ、これら供給ホイール１７および排出ホイール１８の外周には図示しないが等間隔にグリッパが設けられ、当該グリッパを介して容器１の供給や取り出しが行われるようになっている。
なお、上記供給ホイール１７および排出ホイール１８を用いた容器１の供給や取り出しについては従来公知であるため、詳細な説明については省略するものとする。
【００１０】
図２は上記容器検査装置２における、上記物品方向判定装置１２による方向判定位置（図１のＢ）での断面図を示している。
上記回転テーブル１１は、図示しない駆動手段によって回転する上下に設けられた第１、第２プレート２１、２２を備え、上記載置テーブル１５は下段の第１プレート２１に、上記トップロケータ１６は上段の第２プレート２２にそれぞれ設けられている。
上記載置テーブル１５は上記第１プレート２１に固定された筒状の保持部材２３に対して回転可能に設けられ、その上面に形成された載置面の中央に上記容器１が載置されるようになっている。
上記載置テーブル１５には、上記保持部材２３の内部を回転可能に設けられた駆動軸２４が連結され、当該駆動軸２４は上記第１プレート２１の下面に突出するとともに、下端部にはプーリ２４ａが設けられている。
そして上記第１プレート２１の下面には各載置テーブル１５ごとにそれぞれサーボモータ２５が設けられており、ベルト２６を介して上記駆動軸２４に設けられたプーリ２４ａに接続されている。
上記サーボモータ２５は上記制御手段１４によって制御されるようになっており、上記載置テーブル１５を回転させて容器１を任意の向きに向けることが可能となっている。
【００１１】
上記トップロケータ１６は、上記第２プレート２２に固定された筒状の保持部材３１によって当該第２プレート２２の下方に保持され、昇降手段３２によって昇降可能に設けられている。
上記トップロケータ１６の下面には上記容器１のキャップ１ｂと嵌合する凹部が形成されており、トップロケータ１６を上記昇降手段３２によって下降位置に位置させると、上記凹部がキャップ１ｂに嵌合して、容器１の中心軸をトップロケータ１６の回転中心に一致させるようになっている。
上記昇降手段３２は、上記トップロケータ１６に連結されるとともに上記保持部材３１の内部に回転可能に収容されたた昇降ロッド３３と、上記昇降ロッド３３の上端部に保持部材３４を介して設けられたカムフォロア３５と、上記カムフォロア３５を上下に移動させるカム３６とから構成されている。
上記昇降ロッド３３は上記トップロケータ１６に連結された第１管状部材３３ａと、上記カムフォロア３５の保持部材３４に連結された第２管状部材３３ｂとによって構成され、上記第１管状部材３３ａと上記第２管状部材３３ｂとの間には段差形状が形成されている。
そして上記第１、第２管状部材３３ａ、３３ｂに形成された段差形状と上記保持部材３１の内部に形成された段差形状との間にはばね３７が弾装され、当該ばね３７によって上記昇降ロッド３３を常時下方に向けて付勢するようになっている。
上記カムフォロア３５は上記カム３６に対して下方から当接するようになっており、上記ばね３７の付勢力に抗してカムフォロア３５がカム３６によって下方に移動することで、上記トップロケータ１６が下方に移動するようになっている。
また上記昇降ロッド３３は保持部材３１の内部で回転可能に設けられており、上記トップロケータ１６が容器１のキャップ１ｂに嵌合した状態で、当該容器１の載置された載置テーブル１５が回転すると、摩擦力によってトップロケータ１６の回転が許容されるようになっている。
【００１２】
上記物品方向判定装置１２は、上記容器１の胴部１ａの側面にライン状のライン光Ｌを照射するライン光照射手段４１と、上記容器１の平面Ｐに投射されたライン光Ｌを撮影するＣＣＤカメラ等からなる撮影手段４２と、上記撮影手段４２が撮影した画像から、上記容器１の平面Ｐに投射されたライン光Ｌの傾斜角度を認識して上記容器１の向きを判定する判定手段４３とから構成されている。
上記ライン光照射手段４１および撮影手段４２は上記回転テーブル１１の外周に設けられており、図１に示す平面視では、ライン光照射手段４１の照射方向および撮影手段４２の撮影方向はともに当該回転テーブル１１の中心を向くように設けられている。
一方、図２に示す側面視では、上記ライン光照射手段４１は載置テーブル１５に載置された容器１に対して斜め４５°上方からライン光Ｌを照射するように設定され、上記撮影手段４２は上記容器１とほぼ同じ高さから水平方向に撮影するようになっている。
換言すると、上記ライン光照射手段４１によるライン光Ｌの照射方向と、上記撮影手段４２による撮影方向とは相互に異なっており、上記容器１の平面Ｐの近傍において交差するように設定されている。
【００１３】
そして上記ライン光照射手段４１は、水平方向を向いた直線状のライン光Ｌを斜め下方に位置する容器１の胴部１ａに向けて照射することで、当該胴部１ａを構成する平面Ｐに当該ライン光Ｌが投射されるようになっている。
このとき平面Ｐに投射されるライン光Ｌは、上記載置テーブル１５上に載置された容器１の向きに応じて、上記撮影手段４２によって異なる傾斜角度で投射されることとなる。
そして撮影手段４２が撮影した画像は、上記判定手段４３によって画像処理され、判定手段４３では平面Ｐに投射されたライン光Ｌの傾斜角度から、上記容器１の向きを判定するようになっている。
そのために、予め容器１の向きを徐々に回転させながら、当該容器１にライン光Ｌを照射し、その際に容器１の平面Ｐに投射されたライン光Ｌの傾斜角度を測定して、容器１の向きと上記傾斜角度とを関連付けて記憶手段に記憶させておく。
これにより、判定手段４３は、撮影手段４２が撮影した画像からライン光Ｌの傾斜角度を認識すると、上記記憶手段からこれに対応する容器１の向きを読み出して、これを当該容器１の向きとして判定するようになっている。
【００１４】
図３、図４は、載置テーブル１５に載置された容器１に対して上記ライン光照射手段４１がライン光Ｌを照射した場合に、ライン光Ｌがどのように容器１の側面に投射され、その際の当該ライン光Ｌの傾斜角度がどのように変化するかを説明する図となっている。
図３、図４において、（ａ）は撮影手段４２が撮影した画像を、（ｂ）は上記容器１を上方から見た図を、（ｃ）は上記容器１を側方から見た図を示している。
図３は、容器１の側面を構成する一つの平面Ｐがライン光照射手段４１に正対している状態を示している。この場合、図３（ｃ）に示すようにこの容器１に対して斜め上方からライン光Ｌを照射すると、図３（ｂ）に示すようにライン光Ｌは上記一つの平面Ｐにのみ投射される。
その結果、図３（ａ）に示すように、上記一つの平面Ｐに投射されるライン光Ｌは略水平方向を向いた一本の直線として上記撮影手段４２によって撮影されることとなる。
そして上記判定手段４３は、撮影手段４２が撮影した画像を画像処理して当該ライン光Ｌの傾斜角度が０°であることを認識し、上記記憶手段からライン光Ｌの傾斜角度が０°であるときの容器１の向きが、当該容器１の平面Ｐがライン光照射手段４１に正対した０°であると判定するようになっている。
【００１５】
これに対し図４は、容器１が上記図３に対して水平に４５°回転した状態を示しており、容器１の胴部１ａの断面を構成する一つの頂点が撮影手段４２を向いた状態を示している。
この容器１に対して斜め上方からライン光Ｌを照射すると、図４（ｂ）に示すように２つの平面Ｐに対してライン光Ｌが投射され、また図４（ｃ）に示すようにライン光照射手段４１の照射方向と同じ斜め下方を向いた直線になって投射されることとなる。
これを撮影手段４２によって撮影すると、図４（ａ）に示すように、ライン光Ｌは略への字形を有した２つの直線となって撮影され、判定手段４３は、上記２つの直線状のライン光Ｌのうち、いずれか一方のライン光Ｌの傾斜角度を認識して、上記記憶手段からこれに対応する容器１の向きが４５°であると判定する。
【００１６】
上記ラベル検査装置１３は、上記回転テーブル１１における物品方向判定装置１２よりも下流側となる位置に設けられた４台の第１〜第４カメラ４４Ａ〜４４Ｄと、当該第１〜第４カメラ４４Ａ〜４４Ｄに接続された判定手段４５とによって構成されている。
図１において、上記第１〜第４カメラ４４Ａ〜４４Ｄの設けられた検査範囲Ｄでは、それぞれ上記容器１の胴部１ａを構成する４つの平面Ｐを順次撮影するようになっており、このため各平面Ｐが順次第１〜第４カメラ４４Ａ〜４４Ｄに正対するよう、上記載置テーブル１５を回転させるようになっている。
また、上記検査範囲Ｄの上流側に隣接した方向修正区間Ｃでは、容器１の一つの平面Ｐが上記第１カメラ４４Ａを正対するよう、上記物品方向判定装置１２が判定した容器１の向きに応じて、当該容器１の平面Ｐが上記第１カメラ４４Ａに正対するよう、制御手段１４が上記載置テーブル１５を回転させるようになっている。
その後、容器１が第１カメラ４４Ａから第２カメラ４４Ｂに移動する間に、制御手段１４は載置テーブル１５を９０°回転させて別の平面Ｐを第２カメラ４４Ｂに正対させ、その後順次載置テーブル１５を９０°ずつ回転させることで、その他の平面Ｐを第３、第４カメラ４４Ｃ、４４Ｄに正対させるようになっている。
そして第１〜第４カメラ４４Ａ〜４４Ｄが撮影した容器１の画像は、上記判定手段４５に送信され、判定手段４５では従来公知の画像認識技術を用いることにより、容器１に装着されたラベル３の印字位置や、ラベル３のしわやまくれを検査するようになっている。
判定手段４５は、上記４つの平面Ｐのうちのひとつでも異常が見つかった場合には、当該容器１が不良であると判断し、図示しない後工程において当該不良と判断された容器１をリジェクトするようになっている。
なお、上記回転テーブル１１の搬送経路に沿って、上記ラベル検査装置１３の他に、キャップ１ｂの装着状態や充填された飲料の内容量を検査する手段を設けてもよい。
また、本実施例では容器１の胴部１ａを構成する４つの平面Ｐを撮影して検査を行うが、例えば１２０°ずつ容器１を回転させ、３台のカメラによって容器１の胴部１ａを撮影することによっても、容器１の胴部１ａの全周を検査することができる。
【００１７】
上記構成を有するラベル検査装置１３の動作について説明すると、最初に、上記容器１は供給ホイール１７によって搬送されるが、この時当該供給ホイール１７では容器１をランダムな向きで容器１を保持している。
そして上記回転テーブル１１と供給ホイール１７とが隣接した受取位置Ａでは、上記供給ホイール１７に保持された容器１が上記載置テーブル１５に載置され、その後直ちに上記トップロケータ１６が下降して当該容器１に上方から当接する。
上記容器１をトップロケータ１６と載置テーブル１５とによって上下から支持することで、上記回転テーブル１１を高速で回転させても上記容器１を載置テーブル１５上に保持することが可能となり、ラベル検査装置１３における処理を高速に行うことができる。
また上記受取位置Ａにおいて載置テーブル１５に載置される容器１の向きもランダムとなっている。
【００１８】
上記受取位置Ａの下流側には物品方向判定装置１２による方向判定位置Ｂが設定され、上記ライン光照射手段４１が斜め上方より容器１に対してライン光Ｌを照射し、上記撮影手段４２が上記容器１の胴部１ａに投射されたライン光Ｌを撮影する。
すると、上記判定手段４３は撮影手段４２が撮影した画像から上記ライン光Ｌの傾斜角度を認識し、記憶手段に記憶されている当該傾斜角度に対応する容器１の向きを読み出して、これを上記載置テーブル１５に載置された容器１の向きとして判定する。
【００１９】
このようにして容器１の向きが判定されると、上記方向判定位置Ｂの下流側に位置する方向修正区間Ｃにおいて、判定した容器１の向きに応じて上記載置テーブル１５を回転させ、上記容器１の側面を構成する４つの平面Ｐのうち、いずれか一つの平面Ｐを回転テーブル１１の外周に向ける。
具体的には、上記物品方向判定装置１２において判定した容器１の向きは０°から４５°の範囲となっており、上記制御手段１４は容器１の向きが０°となるように上記サーボモータ２５を制御して載置テーブル１５を回転させ、いずれかの平面Ｐが回転テーブル１１の外方を向くようにする。
【００２０】
上記方向修正区間Ｃにおいて容器１の一つの平面Ｐが外方を向くと、その後当該容器１は検査区間Ｄを通過し、上記ラベル検査装置１３によって当該容器１に貼付されたラベル３の検査が行われる。
この検査区間Ｄでは、上記容器１はラベル検査装置１３を構成する第１〜第４カメラ４４Ａ〜４４Ｄを通過し、各カメラとカメラとの間では上記載置テーブル１５が９０°ずつ回転することで、容器１の胴部１ａを構成する４つの平面Ｐが撮影される。
そして第１〜第４カメラ４４Ａ〜４４Ｄに接続された判定手段４５では、第１〜第４カメラ４４Ａ〜４４Ｄが撮影した画像に基づいてラベル３の検査を行い、４つのすべての平面Ｐにおいてラベル３に異常が見つからなかった容器１だけを良品と判断する。
その後、上記容器１が上記回転テーブル１１と排出ホイール１８とが隣接した受渡位置Ｅに位置すると、上記トップロケータ１６が上方に退避して、容器１が回転テーブル１１の載置テーブル１５から上記排出ホイール１８へと受け渡されるようになっている。
【００２１】
上記実施例にかかる上記物品方向判定装置１２を用いることで、ランダムな向きで搬送される容器１の側面にライン光Ｌを照射すれば、当該容器１の向きを非接触で判定することができる。
このため、容器１に装着されたラベル３を損傷させることなく、また非接触であることから高速に処理することができ、接触子の交換といったメンテナンスも不要となる。
また本実施例では物品搬送装置として回転テーブル１１を用いているため、容器１を高速に搬送しつつ、上記物品方向判定装置１２による高速処理が可能となっている。具体的には、容器１を載置テーブル１５とトップロケータ１６とによって上下から支持することで、高速で容器１を搬送することができる。
ここで、物品の方向を判定する方法として、当該物品を真上から撮影する方法が考えられるが、このような構成では物品を十分に保持することができず、物品を高速に搬送することができないため、物品を高速に処理することができない。
【００２２】
なお、上記実施例では物品として正方形断面形状の胴部１ａを有した容器１に付したラベル３の検査を行っているが、側面が多角形断面形状の物品であれば、上述したようにその向きを判定することが可能である。
例えば、多角形断面形状の容器にノズルが付いたキャップを装着するキャッパに適用した場合、当該容器１の平面Ｐの向きと上記ノズルの向きとを一致させる際に、上記容器１の向きを判定する技術を適用することが考えられる。
【符号の説明】
【００２３】
１  容器                          １ａ  胴部
２  容器検査装置                  １１  回転テーブル（物品搬送装置）
１２  物品方向判定装置            ４１  ライン光照射手段
４２  撮影手段                    ４３  判定手段
Ｌ  ライン光                      Ｐ  平面  
【図１】
2019191014.tif 000003
【図２】
2019191014.tif 000004
【図３】
2019191014.tif 000005
【図４】
2019191014.tif 000006