(57)【要約】【課題】異物検出装置を小型にするとともに角柱状容器の照明された内底部を適正に撮影できるようにし、異物の検出の精度を高める。【解決手段】有底で上部が開放された状態の角柱状容器Ａの内底部Ｅにおける異物の検出を行なう異物検出装置１を、角柱状容器Ａの対向する側面板Ｄの間で反射して内底部Ｅを間接照明する四つの面光源体８を配した照明部４と、照明部４による間接照明時に角柱状容器Ａの内底部Ｅ側を撮影する撮影部６と、照明部４の間接照明を行なわせ、撮影部６が撮影した内底部撮影画像と基準画像との対比を行なう制御部７とを備えるものとした。【選択図】図１
2008039644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底で上部が開放された状態の角柱状容器の内底部における異物の検出を行なう異物検出装置であって、
前記角柱状容器の対向する側面板の間で反射して内底部に達する光により内底部を間接照明する四つの面光源体を角柱状容器の四方の側面板それぞれの上部に位置させ、面光源体の発光面が角柱状容器の側面板に平行にして配置されている照明部と、
前記照明部による間接照明時に角柱状容器の内底部側をＣＣＤカメラなどの撮影手段で撮影して内底部撮影画像を記録する撮影部と、
前記照明部の間接照明を行なわせ、前記撮影部が記録した内底部撮影画像と清浄な内底部を事前に撮影記録した画像などからなる基準画像との対比を行なう制御部とを備えていることを特徴とする異物検出装置。
【請求項２】
上記照明部の四つの面光源体それぞれは単独で点消灯可能に設けられ、上記制御部は、前記四つの面光源体それぞれの点灯と消灯とを組み合せた互いに異なる点灯パターンを切り換えて照明部の間接照明を行なわせ、点灯パターンが異なる間接照明時ごとに上記内底部撮影画像と上記基準画像との対比を行なうものである請求項１に記載の異物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は紙製の角柱状容器にジュース、ワイン、日本酒などを充填する前に角柱状容器の内底部の上に異物が存在するどうかを検査するための異物検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から紙を主体とする積層材よりなる紙容器が食品を収容する容器として利用されており、例えばヨーグルトなどを収容するに適したカップ状容器がある。食品などを収容する前記カップ状容器では、充填機上で内容物が充填される前に清浄であることの検査が行なわれており、充填機の充填部に入る手前の部分に異物検出装置を配置し、容器内に異物があるかどうかの検査を行なっている。
上記異物検出装置では、検査位置に達するカップ状容器ごとに上方から光を当てながらＣＣＤカメラなどの撮影部で容器内部を撮影し、さらに前記撮影画像と基準の画像（清浄な容器内部の画像などの事前に得られている画像）との対比を行なって異物の有無が判定されるようにしているものであって、カップ状容器に対して上方から照明するために環形状の光源を用いて全方位から照明したり、また多くの光ファイバの光出射端を環状配置して全方位から照明するようにしているものが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２７７４０２号公報
【特許文献２】特開平０９−２４３５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、紙容器には上記カップ状容器の他に牛乳やジュース、日本酒などの飲料を収容する角柱状容器もあり、カップ状容器と同じように飲料を充填する前に異物があるかどうかの検査を行なっている。この角柱状容器の成形から充填までを説明すれば、紙を主体とする積層材を打ち抜いてなるブランクを胴貼りして扁平なスリーブ形状にしてこの状態で充填機に供給され、その充填機の始めの段階で前記偏平なスリーブ形状のものを角柱状に組み起こしてから底部形成部分を折り込み、ヒートシールして底部閉鎖を行なっている。そして、起立した状態で上部開放状態となっている角柱状容器が充填部へと順次送り込まれ、内容物を充填部で充填した後に上部形成部分を折り込み、ヒートシールして上部閉鎖をしており、充填部に送り込まれる手前の部分に異物検出装置を配置し、上方から光を当てて上述したと同様に撮影画像と基準画像との対比を行なって異物の有無を判定するようにしている。
【０００４】
上記角柱状容器の場合、ブランクの状態や扁平なスリーブ状態で容器内方となる部分に異物が入り込むことがなくても、スリーブを組み起こしてから底部閉鎖までの段階で容器内部に異物が入り込み内底部に落下する可能性を考慮する必要があり、よって充填部の手前の部分で異物検出装置を設置していた。
しかしながら、従来の異物検出装置では、上述したように検査位置にある容器の上方に環状の光源体を配置したり光ファイバの光出射端を環状に配置するなどして全方位から一斉に光照射を行なえるように環状の照明部を有したものであるため、横方向に広がりを必要とした装置形状のものとなる。また、検査対象の角柱状容器は深さが２０ｃｍ以上のものであって上記カップ状容器よりは形状が格段に大きく、そのため容器の深い位置にある内底部を直接光で照らし出すことができるように光照射量の多い大型の照明部を構成していて、このことから異物検出装置が大型のものになるという問題があった。
【０００５】
さらに角柱状容器には容器内面側にアルミ箔層が面する包装材料を用いるものもあり、反射度合いの高い内底部に向けて直接光を照射した照明状態で撮影を行なっても、小さく平たいものであって同じ程度に光を反射するような異物、例えば小型の平ワッシャなどが内底部の上に乗っている場合に影が生じ難く、色合いにも差が出難いため、ＣＣＤカメラを用いて解像度を高く撮影してもそれらの異物を検出する可能性が低くなって精度の高い検査とならないという問題があった。
そこで本発明は上記事情に鑑み、異物検出装置を小型にするとともに角柱状容器の照明された内底部を適正に撮影できるようにすることを課題とし、異物の検出の精度を高めることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を考慮してなされたもので、有底で上部が開放された状態の角柱状容器の内底部における異物の検出を行なう異物検出装置であって、前記角柱状容器の対向する側面板の間で反射して内底部に達する光により内底部を間接照明する四つの面光源体を角柱状容器の四方の側面板それぞれの上部に位置させ、面光源体の発光面が角柱状容器の側面板に平行にして配置されている照明部と、前記照明部による間接照明時に角柱状容器の内底部側をＣＣＤカメラなどの撮影手段で撮影して内底部撮影画像を記録する撮影部と、前記照明部の間接照明を行なわせ、前記撮影部が記録した内底部撮影画像と清浄な内底部を事前に撮影記録した画像などからなる基準画像との対比を行なう制御部とを備えていることを特徴とする異物検出装置を提供して、上記課題を解消するものである。
【０００７】
そして、本発明において、上記照明部の四つの面光源体それぞれは単独で点消灯可能に設けられ、上記制御部は、前記四つの面光源体それぞれの点灯と消灯とを組み合せた互いに異なる点灯パターンを切り換えて照明部の間接照明を行なわせ、点灯パターンが異なる間接照明時ごとに上記内底部撮影画像と上記基準画像との対比を行なうものとすることが可能である。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明により、角柱状容器の側面板の上部に位置する面光源体それぞれがその発光面が側面板と平行となるようにしてそれぞれが容器高さ方向に配置されているので、これらの面光源体からなる照明部は平面方向に広がりのある形状とはならず、この照明部を備える異物検出装置が大型のものとならない。
また、面光源体から出た光が対向する側面板の間を反射して内底部に対して斜めの状態で内底部に達する間接照明であるため、仮に内底部の上に小さなワッシャーなどの異物があったとしてもその異物にも斜めの方向から光があたって影を生じさせることとなり、異物を検出し易くなる。
請求項２の発明により、角柱状容器の内底部に達する間接照明の光の方向が変化することになり、仮に内底部の上に異物が在った場合、その異物に光が当たることで形成される影が点灯パターンごとに異なることになるため、異物の検出がより精度よく行なえるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
つぎに本発明を図１から図５に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１では有底で上部が開放された形態とした角柱状容器Ａが搬送される充填機内を概略的に示している。この図１に示すように充填機において角柱状容器Ａが充填部Ｃに達する手前の部分を検査位置Ｂとし、その検査位置Ｂに到達した角柱状容器Ａに対して異物検出が行なえるように検査位置の上方に前記異物検出装置１が配置されている。図１においてＦはカートンクリーナ（後述）を示し、Ｇはトップブレーカ（後述）を示している。なお、図１では説明を容易にするために角柱状容器Ａは上方から見た状態で表され、充填部Ｃ、カートンクリーナＦ、トップブレーカＧは充填機での配置を概略的に表している。
【００１０】
上記異物検出装置１は、角柱状容器Ａが検査位置Ｂに達する毎にこの角柱状容器Ａに対する異物検出を行なうものであり、図２に示すように位置固定のケース２の下端側にあって検査位置Ｂにある角柱状容器Ａの上部に近接する位置を下限として昇降可能な昇降ケース３の内部下端に設けられた照明部４と、位置固定である前記ケース２の内部に配された昇降手段５に支持されて検査位置Ｂの角柱状容器Ａに向けて降下できるように昇降可能とされた撮影部６と、前記照明部４と前記撮影部６との動作を制御する制御部７とを備えている。
この異物検出装置１における照明部４は、図３に示すように角筒状の上記昇降ケース３における四方の板部の下端内面それぞれに略板状の面光源体８を取り付けてなるものであり、面光源体８それぞれの発光面ａを下方の検査位置Ｂにある角柱状容器Ａの側面板Ｄに平行として、側面板Ｄそれぞれの上部に面光源体８が位置するように設けられている。そして、四つの面光源体８それぞれは単独で点消灯可能に設けられていて、点灯した面光源体８は容器高さ方向に広がりのある範囲で光を出射するが、上方に向う光は昇降ケース３や上記ケース２に遮られ、前方に向う光も対向する面光源体８や昇降ケース３に遮られ、斜め下方に向う光が角柱状容器Ａの内部側に及ぶことになる。よって、点灯した面光源体８からは斜め下方に光が出射されるため、図４に示されているようにその光は直接、角柱状容器Ａの内底部Ｅに達することはなく、まず、角柱状容器Ａの対向する側面板Ｄの間で反射し、そして内底部Ｅに斜めにして達するようになり、この光により前記内底部Ｅの表面を間接照明する。
【００１１】
上記撮影部６はＣＣＤカメラからなる撮影手段９を最下部に備え、上記照明部４での間接照明が行なわれる事前の段階で、上記昇降ケース３の内側において面光源体８からの光が直接入らない位置で、かつ、角柱状容器Ａの内底部Ｅを撮影するために予め設定された高さ位置となるように設けられている。そして、この撮影部６では照明部４の間接照明時に前記内底部Ｅを撮影範囲とする撮影を行ない、この間接照明が行なわれるごとに内底部撮影画像を記録するように設けられているものである。
【００１２】
上記制御部７は上述したように検査位置に到達した角柱状容器Ａの検査に際して、前記照明部４と前記撮影部６との動作を制御するものである。まず、上記照明部４において面光源体８それぞれの点消灯動作を制御していて、この四つの面光源体８それぞれの点灯と消灯とを組み合せた互いに異なる点灯パターンを切り換えて間接照明を行なわせていて、点灯パターンが切り換わるごとに角柱状容器Ａの内部に対する光出射の方向や照明部の光量が異なる間接照明となるようにしている。
例えば、本実施例では、図５に示すように角柱状容器Ａの充填機での搬送方向後方側となる位置の面光源体を８ａ、この面光源体８ａに隣り合う一方の面光源体を８ｂ、面光源体８ａに対向する位置であって角柱状容器の搬送方向前方側となる位置の面光源体を８ｃ、面光源体８ａに隣り合うもう一方の面光源体を８ｄとし、以下の五つの点灯パターンを構成している。
【００１３】
・第一の点灯パターン（ａ）
この第一の点灯パターン（ａ）では、面光源体８ａと面光源体８ｂとを点灯させ、面光源体８ａにより上記搬送方向に対向する角柱状容器Ａの二つの側面板の間で反射して斜めに内底部Ｅに達する光と、面光源体８ｂにより搬送方向に直交する方向に対向する角柱状容器Ａの二つの側面板の間で反射して斜めに内底部Ｅに達する光とで、内底部Ｅを間接照明する。
・第二の点灯パターン（ｂ）
この第二の点灯パターン（ｂ）では、面光源体８ｂと面光源体８ｃとを点灯させ、面光源体８ｂにより搬送方向に直交する方向に対向する角柱状容器Ａの二つの側面板の間で反射して斜めに内底部Ｅに達する光と、面光源体８ｃにより上記搬送方向に対向する角柱状容器Ａの二つの側面板の間で反射して斜めに内底部Ｅに達する光（面光源体８ａによる光と逆方向の光）とで、内底部Ｅを間接照明する。
・第三の点灯パターン（ｃ）
この第三の点灯パターン（ｃ）では、面光源体８ｃと面光源体８ｄとを点灯させ、面光源体８ｃにより上記搬送方向に対向する角柱状容器Ａの二つの側面板の間で反射して斜めに内底部Ｅに達する光と、面光源体８ｄにより搬送方向に直交する方向に対向する角柱状容器Ａの二つの側面板の間で反射して斜めに内底部Ｅに達する光（面光源体８ｂによる光と逆方向の光）とで、内底部Ｅを間接照明する。
・第四の点灯パターン（ｄ）
この第四の点灯パターン（ｄ）では、面光源体８ｄと面光源体８ａとを点灯させ、面光源体８ｄにより搬送方向に直交する方向に対向する角柱状容器Ａの二つの側面板の間で反射して斜めに内底部Ｅに達する光と、面光源体８ａにより上記搬送方向に対向する角柱状容器Ａの二つの側面板の間で反射して斜めに内底部Ｅに達する光とで、内底部Ｅを間接照明する。
・第五の点灯パターン
この第五の点灯パターン（ｅ）では、四つ全ての面光源体８ａ〜８ｄを点灯させ、面光源体８ａ、８ｃにより上記搬送方向に対向する角柱状容器Ａの二つの側面板の間で反射して斜めに内底部Ｅに達する光と、面光源体８ｂ、８ｄにより搬送方向に直交する方向に対向する角柱状容器Ａの二つの側面板の間で反射して斜めに内底部Ｅに達する光とで、内底部Ｅを間接照明する。
【００１４】
このように角柱状容器Ａに対して四方の内の少なくとも一方向からの光出射する点灯動作が、四方に位置する面光源体８ａ〜８ｄのいずれでも少なくとも一回行なうようにしており、この条件を満たすように複数の点灯パターンが設定され、点灯パターンを切り換えながら間接照明を行なうように制御部７が制御している。
照明部４において、四方に位置する面光源体８ａ〜８ｄのいずれもが少なくとも一回の点灯動作を行なうようにしていることから、上述したような隣り合う面光源体が組になって点灯する動作と全光源体が点灯する動作との組み合せは必ずしも必要とされるものではない。
【００１５】
また、制御部７は一つの角柱状容器Ａでの上記照明部４の上記各間接照明時毎に上記撮影部６にて内底部Ｅを撮影して、内底部撮影画像を記録するように制御している。そして、制御部７では、各点灯パターンの間接照明時に撮影部６から得られた内底部撮影画像と、清浄な内底部を事前に撮影記録した画像などからなる基準画像との対比を行ない、内底部撮影画像と基準画像とで差異が生じた部分について事前に設定された以上の差異であったときには、その角柱状容器Ａが検査後に充填部下に位置しても充填部の充填動作を行なわせないようにし、さらに充填機において充填部位置より角柱状容器搬送方向の下流側に位置するトップシーラに対して通常動作として充填後の上部閉鎖を行なわせ、トップシーラより下流側の所定位置に対応して設けられている排除装置に対してその角柱状容器が達した時に充填ラインから排除する動作を行なうように制御する。
【００１６】
上述のように内底部撮影画像と基準画像とを対比して排除装置などを動作させる信号送出ための差異の判定については、例えば以下のようにして行なわれる。
まず、上述の基準画像（デジタルデータ）を事前に２５６段階の濃淡データを有したものとして制御部７に記録させる。一画像データ量は６４０×４８０ピクセルとする。
一方、上記撮影部６で間接照明時毎に得られた内底部撮影画像も上記一画像データ量の下で２５６段階の濃淡データとして処理する。そして、各内底部撮影画像それぞれと基準画像とを対比し、差異としての濃淡差が１５段階数以上のピクセル面積が２５以上、もしくは前記濃淡差が３５段階数以上のピクセル面積が５以上となる部位があるかの判定処理をし、該当する差異が認められたときには差異が生じている部分に異物が存在していると見做し、上述した充填部の動作停止や排除装置の動作を行なわせるための信号送出を行なうように設定されている。
上記実施の例では各点灯パターンでの間接照明時で内底部撮影画像が得られる毎に対比が行なわれるものであって、五回の撮影であることから一つの角柱状容器Ａに対して五回の対比が行なわれる。
基準画像自体は、角柱状容器の包装材料の材質や容量などの容器条件が異なる毎に事前に登録し、充填部に送り込まれる角柱状容器に応じる画像を基準画像として制御部７に設定する。
【００１７】
（検討）
図１に示すように上記異物検出装置１を、充填機速度３０００ｃｐｈの充填部を備えている充填機に配置して検討を行なった。この充填機では一容器当たり１．２秒タクトで間欠動作となる。角柱状容器Ａの搬送動作の停止時間は約０．６秒であり、この間で異物検出装置１による異物検出を行なうように以下の構成とした。
異物検出装置１の配置位置は、底部閉鎖済みの角柱状容器Ａの内部に高圧の所定ガスを吹き込んで容器内のクリーニングするカートンクリーナＦが配置されている部分と、充填前に角柱状容器Ａの上部閉鎖部分を仮折りするトップブレーカＧ（折り癖のみを付ける機械）が配置されている部分との間とした。
異物検出装置１では上記昇降ケース３を１００ｍｍ×１００ｍｍ角の角柱状のものとし、その昇降ケース３の下端内面の四面それぞれに面光源体８を固定し、この昇降ケース３が角柱状容器Ａの上部に近接する状態まで降りるようにし、面光源体８の下端と前記角柱状容器Ａの上端との間が約１０ｍｍとなる状態で照明部４での間接照明を行ない、角柱状容器Ａの内底部を撮影するに適した高さ位置までに降下させた撮影部６のＣＣＤカメラにより撮影を行なうものとした。照明部４の点灯パターンは上述の五つのパターンとし、一点灯パターン当たり０．０５秒で間接照明と内底部の撮影を行なうようにした。面光源体は青色ＬＥＤ面発光体を用いた。
【００１８】
基準画像は充填機に流す角柱状容器中、清浄状態であることが確認されている角柱状容器を上記撮影部６で撮影し、得られた内底部撮影画像を基準画像として設定した。また、異物検出動作での内底部撮影画像と基準画像との対比で生じる差異に関して、その差異の大きさに基づく異物の有無の判定については上述の通りとした。
【００１９】
（結果）
上記充填機を稼動させて検討した結果、角柱状容器Ａが内面側にアルミ箔層がある容器とアルミ箔層がない容器とのいずれにおいても、また、８５ｍｍ角容器と９５ｍｍ角容器とのいずれのタイプの容器においても、事前に角柱状容器の底部に置いたＭ３以上のボルト、Ｍ３以上のナット、Ｍ３以上の平ワッシャ、口栓のいずれのものも異物として確実に検出することが確認できた。
さらに上記判定基準の調整により、髪の毛、樹脂カスなども異物として検出することができる点が確認できた。加えて内底部上の印刷汚れについてもこれを異物として検出できる点が確認できた。
【００２０】
角柱状容器の底部成形により内底部の特定個所にシワ付きが生じて特定方向からの光出射による間接照明時に濃淡差の大きく撮影される部位が存在する場合、必要ならば、その特定方向からの光出射による間接照明時での内底部撮影画像に対して対応部位の画像データを消去するマスク処理を行ない、非検査領域を有した内底部撮影画像と基準画像とを対比するようにしてもよい。
また、異物が検出された角柱状容器の処理について上述したものは空パックとなるように充填機の充填動作の停止（警報の出力を伴なう動作）、トップシール、ウェイトチェッカー（排除装置）での排除であるが、トップシール後のものをオペレータが手作業で抜き取ったりしてもよく、また、充填部位置に達する前の部分に排除機構を設けるようにしてもよいものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る異物検査装置の一例を配した充填機を示す説明図である。
【図２】異物検査装置の一例の構成を概略的に示す説明図である。
【図３】一例における照明部を示す説明図である。
【図４】間接照明の形態を示す説明図である。
【図５】点灯パターンを示す説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…異物検出装置
４…照明部
５…昇降手段
６…撮影部
７…制御部
８…面光源体
９…撮影手段
Ａ…角柱状容器
Ｂ…検査位置
Ｃ…充填部
Ｄ…側面板
Ｅ…内底部
【図１】
2008039644.tif 000003
【図２】
2008039644.tif 000004
【図３】
2008039644.tif 000005
【図４】
2008039644.tif 000006
【図５】
2008039644.tif 000007