(57)【要約】【課題】容器の種類に拘わらず、充填作業の効率の低下を防止し得るとともに、装置のコストアップを抑制し得る充填設備を提供する。【解決手段】搬入コンベヤと、充填機と、容器の口部に蓋をする打栓機と、充填済容器を搬出する搬出コンベヤと、搬入コンベヤにより搬送される容器の把手に基づき容器の方向を検出する方向検出機１６と、搬出コンベヤと充填機との間に設けられてコンベヤ上の容器を保持するとともに方向検出機による検出方向に基づき容器が所定方向となるように回転させて充填機に受け渡すための容器受渡機１７とを有し、且つ搬出コンベヤにて搬出される充填済容器の容器に対する蓋の取付方向のずれ角を検出するずれ角検出機１８と、このずれ角検出機にて検出されたずれ角を入力して当該ずれ角が所定値内となるように容器受渡機での容器の回転量を調整するずれ制御部１９とを具備したものである。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器搬入手段と、容器に液体を充填する充填機と、この充填機にて液体が充填された容器の口部に蓋をする打栓機と、蓋が取り付けられた充填済容器を搬出する容器搬出手段と、上記容器搬入手段により搬送される容器の特徴部に基づき容器の方向を検出する方向検出手段と、上記容器搬入手段と充填機との間に設けられて上記容器搬入手段上の容器を保持するとともに上記方向検出手段による検出方向に基づき容器が所定方向となるように回転させて上記充填機に受け渡すための容器受渡機とを有し、
且つ上記容器搬出手段にて搬出される充填済容器の容器に対する蓋の取付方向のずれ角を検出するずれ角検出手段と、このずれ角検出手段にて検出されたずれ角を入力して当該ずれ角が所定値内となるように上記容器受渡機での容器の回転量を調整する制御手段とを具備したことを特徴とする液充填設備。
【請求項２】
方向検出手段を、容器の撮影手段と、この撮影手段にて撮影された撮影画像を入力するとともに予め求められている容器の基本画像とのパターンマッチングまたはこれら容器の輪郭の相関関係を用いて当該容器の特徴部の方向を検出する方向検出部とから構成したことを特徴とする請求項１に記載の液充填設備。
【請求項３】
方向が揃えられた容器を搬入する容器搬入手段と、容器に液体を充填する充填機と、この充填機にて液体が充填された容器の口部に蓋をする打栓機と、蓋が取り付けられた充填済容器を搬出する容器搬出手段と、上記容器搬入手段と充填機との間に設けられて容器搬入手段上の容器を保持するとともに当該容器が所定方向となるように回転させて上記充填機に受け渡すための容器受渡機とを有し、
且つ上記容器搬出手段にて搬出される充填済容器の容器に対する蓋の取付方向のずれ角を検出するずれ角検出手段と、このずれ角検出手段にて検出されたずれ角を入力して当該ずれ角が所定値内となるように上記容器受渡機での容器の回転量を調整する制御手段とを具備したことを特徴とする液充填設備。
【請求項４】
ずれ角検出手段を、容器の撮影手段と、この撮影手段にて撮影された撮影画像を入力するとともに予め求められている容器および蓋の基本画像とのパターンマッチングまたはこれら容器および蓋の輪郭の相関関係を用いて容器の特徴部に対する蓋の特徴部の方向を検出するずれ角検出部とから構成したことを特徴とする請求項１または３のいずれかに記載の液充填設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器内に液体を充填した後、その口部に蓋を自動的に取り付けるようにした液充填設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、容器内に液体などを自動的に充填するための液充填設備には、容器を受け取るとともに所定の回転移動経路に沿って移動させる間に液体を充填するための充填機、およびこの充填機にて充填された容器の口部に、自動的に蓋を取り付けるための打栓機とが具備されている。
【０００３】
この種の打栓機には蓋の方向決め装置が具備されており、容器の口部に対する蓋の取り付けに際して、互いに方向性を有している。具体的には、一定方向に揃えて送られてくる容器の方向（向き）に合致するまで、蓋を保持して回転させるための機構が具備されており、蓋の保持については、方向性を有する蓋の特徴部の形状に合うようにされた部材で挟むことにより、ランダムに送られてくる蓋の方向決めが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２１５３９９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の構成によると、蓋の形状に方向性がある場合に対処し得るもので、近年、種類の多様化に伴い、また１ライン多品種の充填に伴い、充填される液体、蓋、容器などが数時間で変更されることがあり、その都度、蓋の方向決め装置における蓋保持部を交換する必要が生じ、また容器の形状が変わる場合には、一定方向に揃える手段についても交換が必要となる。したがって、蓋、容器などの形状を変更しようとする場合には、交換に手間が掛かるとともに、その間、機械の運転が停止されるため、容器の充填作業の効率の低下に繋がり、さらに容器の種類ごとに部品を用意する必要があるため、装置のコストアップに繋がるという問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明は、充填すべき容器の種類に拘わらず、充填作業の効率の低下を防止し得るとともに、装置のコストアップを抑制し得る充填設備を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る液充填設備は、容器搬入手段と、容器に液体を充填する充填機と、この充填機にて液体が充填された容器の口部に蓋をする打栓機と、蓋が取り付けられた充填済容器を搬出する容器搬出手段と、上記容器搬入手段により搬送される容器の特徴部に基づき容器の方向を検出する方向検出手段と、上記容器搬入手段と充填機との間に設けられて上記容器搬入手段上の容器を保持するとともに上記方向検出手段による検出方向に基づき容器が所定方向となるように回転させて上記充填機に受け渡すための容器受渡機とを有し、
且つ上記容器搬出手段にて搬出される充填済容器の容器に対する蓋の取付方向のずれ角を検出するずれ角検出手段と、このずれ角検出手段にて検出されたずれ角を入力して当該ずれ角が所定値内となるように上記容器受渡機での容器の回転量を調整する制御手段とを具備したものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る液充填設備は、請求項１における方向検出手段を、容器の撮影手段と、この撮影手段にて撮影された撮影画像を入力するとともに予め求められている容器の基本画像とのパターンマッチングまたはこれら容器の輪郭の相関関係を用いて当該容器の特徴部の方向を検出する方向検出部とから構成したものである。
【０００９】
上記の構成によると、空の容器を方向検出手段にて、例えば撮影画像と参照画像とに基づく画像のパターンマッチングにより、または撮影画像および参照画像に基づく輪郭同士の相関関係により、その特徴部の方向を検出するとともに、この検出方向を容器受渡機に入力させて容器を所定方向に揃えて充填機に渡した後、打栓機に一定の方向でもって供給するようにしたので、容器がランダムに送られてくる場合でも、従来の蓋の方向決め装置のように、容器の口部の形状に合致するまで蓋を保持して回転させる機構を必要とせず、したがって容器ともども蓋が変更になった場合でも、蓋の保持回転機構を交換する作業を不要となし充填作業の効率低下を防止し得るとともに、装置自体のコストダウンを図ることができる。
【００１０】
また、本発明の請求項３に係る液充填設備は、方向が揃えられた容器を搬入する容器搬入手段と、容器に液体を充填する充填機と、この充填機にて液体が充填された容器の口部に蓋をする打栓機と、蓋が取り付けられた充填済容器を搬出する容器搬出手段と、上記容器搬入手段と充填機との間に設けられて容器搬入手段上の容器を保持するとともに当該容器が所定方向となるように回転させて上記充填機に受け渡すための容器受渡機とを有し、
且つ上記容器搬出手段にて搬出される充填済容器の容器に対する蓋の取付方向のずれ角を検出するずれ角検出手段と、このずれ角検出手段にて検出されたずれ角を入力して当該ずれ角が所定値内となるように上記容器受渡機での容器の回転量を調整する制御手段とを具備したものである。
【００１１】
さらに、本発明の請求項４に係る液充填設備は、請求項１または請求項３におけるずれ角検出手段を、容器の撮影手段と、この撮影手段にて撮影された撮影画像を入力するとともに予め求められている容器および蓋の基本画像とのパターンマッチングまたはこれら容器および蓋の輪郭の相関関係を用いて容器の特徴部に対する蓋の特徴部の方向を検出するずれ角検出部とから構成したものである。
【００１２】
上記の構成によると、充填済容器における容器に対する蓋の取付方向のずれ角を検出するずれ角検出手段を設けるとともに、この検出されたずれ角を入力して当該ずれ角が所定値内となるように容器受渡機での容器の回転量を調整する制御手段を設けたので、容器受渡機にて発生するくせとしてのずれ角を取り除くことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る液充填設備を、図１〜図５に基づき説明する。
【００１４】
まず、この液充填設備にて取り扱われる容器および蓋について、概略的に説明する。
図１に示すように、本発明に係る液体用の容器（例えば、食料油、飲料水、洗剤などの容器）１としては、例えばその頂部に口部２が形成されるとともに、上部に把手３が一体的に設けられたものであり、また口部２に取り付けられる蓋４はヒンジ式にされている。すなわち、容器１および蓋４については、それぞれ方向性を有していることになり、正確に言えば、把手３と蓋４の取付用ヒンジ部５とは同一の方向でもって設けられる。
【００１５】
次に、液充填設備の概略構成を、図２〜図５に基づき説明する。
この液充填設備は、図２に示すように、大きく分けて、容器搬入コンベヤ（容器搬入手段）１１と、空の容器に液体を充填する充填機１２と、この充填機１２にて液体が充填された容器１の口部２に蓋４をする打栓機１３と、蓋４が取り付けられた充填済容器１を搬出する容器搬出コンベヤ（容器搬出手段）１４とから構成されている。
【００１６】
そして、上記容器搬入コンベヤ１１側には、当該コンベヤ１１上の容器１の特徴部である把手３に基づき容器１の方向（方位ともいう）を検出する方向検出機（方向検出手段）１６が設けられるとともに、容器搬入コンベヤ１１と充填機１２との間には、容器搬入コンベヤ１１上の容器１を保持するとともに上記方向検出機１６による検出方向に基づき空の容器１が所定方向となるように調整して充填機１３に受け渡すための容器受渡機１７が設けられている。
【００１７】
上記容器搬出コンベヤ１４側には、当該コンベヤ１４上に載置された充填済容器１に打栓された蓋２の把手３に対する取付方向のずれ角を検出するずれ角検出機（容器検査機ともいう）１８が設けられ、さらに後述するが、このずれ角検出機１８にて検出されたずれ角を入力して、許容値と比較することにより充填済容器１が不良品であるか否かを判断するとともに、当該ずれ角が所定値内となるように上記容器受渡機１７での容器１の回転量（回転くせ角）を制御（調整）するためのずれ制御部（制御手段）（図３参照）１９が具備されている。
【００１８】
また、容器搬出コンベヤ１４側には、上記ずれ制御部１９にて不良品であると判断された場合には、当該コンベヤ１４上の不良品を取り出すための不良品取出機２０が設けられている。
【００１９】
以下、上記構成の内、方向検出機１６、容器受渡機１７、ずれ角検出機１８およびずれ制御部１９について詳しく説明する。
上記方向検出機１６は、図３に示すように、第１容器検出センサ（例えば、光切断式のセンサが用いられる）２１と、容器１に光を照射する例えばリング状の第１照明器２２と、容器１を上方から撮影する第１カメラ装置（撮影手段の一例で、ＣＣＤカメラなどが用いられる）２３と、この第１カメラ装置２３にて撮影された撮影画像を入力して容器１の特徴部である把手３の方向を、例えばパターンマッチングにより検出する第１把手方向検出部（特徴部方向検出部）２４とから構成されている。
【００２０】
ここで、上記第１把手方向検出部２４でのパターンマッチング方法を簡単に説明しておく。
この第１把手方向検出部２４は、少なくとも、２値化処理部、極座標変換部、参照データ記憶部およびパターンマッチング部を具備しており、２値化処理部にて、図５（ａ）に示す直交座標系（ｘ−ｙ）上での撮影画像の２値化処理を行い、容器を、外側輪郭および口部輪郭で分離した後、極座標変換部にて容器１の中心位置を算出するとともにこの中心位置を原点とする極座標系（ｒ−θ）［図５（ｂ）参照］に変換し、そしてパターンマッチング部にて、この極座標に変換された極画像データに対して、基準方位で撮影された参照画像データを角度方向にずらせるとともに半径方向にも若干の調整をしてパターンマッチングを行い、両者の差、すなわちずれ角を検出する。上記参照画像データは、予め基準方位（例えば容器１の把手３が所定の方向に向いている状態）でもって撮影された容器１の画像を極座標系に変換した後、その特徴部周辺を取り出した画像である。なお、図５（ｃ）に、（ｂ）の突出部分の画素数を積算（明度積算）したグラフを示しておく。図５（ｃ）のＥは、特徴部である把手３の接合部（特徴部でもある）を示している。
【００２１】
上記容器受渡機１７は、図２〜図４に示すように、水平面内で第１回転駆動機（図示しないが、例えば電動機が用いられる）により所定方向（矢印ａ）に回転される回転体（ロータともいう）２６と、この回転体２６に所定角度おきに且つそれぞれ第２回転駆動機（例えば中空軸ステッピングモータが用いられる）２７を介して鉛直軸心周りに回転（自転）自在に設けられて容器１を保持する容器保持具２８と、上記第１把手方向検出部２４からの検出方向およびずれ制御部１９からの補正量を入力するとともに上記第２回転駆動機２７をすなわち容器保持具２８を回転させて容器１の方向を制御する方向制御部２９とから構成されている。
【００２２】
なお、上記容器保持具２８を概略的に説明すると、図４に示すように、容器１の口部２を上方から覆い得る空間部３１が形成され且つ上記第２回転駆動機２７が上面に取り付けられた口部２の筒状案内部材３２と、この筒状案内部材３２の空間部３１の内周面に沿って設けられた環状の空気チューブ３３と、この空気チューブ３３に対して空気の給排出を行うためのエア配管３４とから構成されている。この構成において、容器搬入コンベヤ１１により方向（向き）はランダムであるが整列状態（等間隔）で搬送されてきた容器１が第１容器検出センサ２１により検出されると、後段の容器受渡機１７において容器保持具２８が所定のタイミングで下降されるとともに空気チューブ３３に空気が供給されて、当該空気チューブ３３の膨張により上記検出された容器１の口部２が締め付けられて、容器１が保持される。
【００２３】
また、上記ずれ角検出機１８は、図３に示すように、第２容器検出センサ（例えば、光切断式のセンサが用いられる）４１と、容器１の被撮影部に蓋４を避けて光を照射するリング状の第２照明器４２と、蓋４および容器１を上方から撮影する第２カメラ装置（撮影手段の一例で、ＣＣＤカメラなどが用いられる）４３と、この第２カメラ装置４３にて撮影された撮影画像を入力して容器１の特徴部である把手３（具体的には、接合部Ｅ）の方向および蓋４の特徴部であるヒンジ部５の方向を、それぞれパターンマッチングにより検出する第２把手方向検出部（特徴部方向検出部）４４および蓋方向検出部（特徴部方向検出部）４５と、これら両検出部４４，４５にて検出された方向を入力して両者のずれ角を検出するずれ角検出部４６とから構成されており、このずれ角検出部４６にて検出されたずれ角がずれ制御部１９に入力される。なお、第２把手方向検出部４４および蓋方向検出部４５にて行われるパターンマッチングの方法は、第１把手方向検出部２４にて説明したものと同一の方法が用いられ、したがってこれら各検出部４４，４５にも、第１把手方向検出部２４と同一の機能を発揮し得る構成が具備されている。
【００２４】
なお、その理解に際し、蓋方向検出部４５では、第１把手方向検出部２４において２値化し抽出した対象を、容器１から蓋４に読み替えるものとし、その参照画像データは予め基準方位でもって撮影された蓋４の撮影画像を極座標系に変換されたものである。具体的には、蓋４における特徴部であるヒンジ部５を含んだ画像データが記憶されている。
【００２５】
ところで、このずれ制御部１９においては、予め、ずれ許容値が設定されており、上記ずれ角検出部４６にて検出されたずれ角とこの許容値とが比較されて、ずれ角が許容値を超えている場合には、不良品である旨の信号が不良品取出機２０に出力される。一方、不良品であるか否かに拘わらず、ずれ角が生じている場合、より正確にはずれ角が所定値（本来は、ゼロとすべきであるが、ある程度のずれ角を許容する方が制御効率上好ましい）を超えている場合には、容器受渡機１７における各容器保持具２８により容器１を保持して充填機１２に受け渡すまでの間で発生するそれぞれ固有のずれ角（以下、くせ角ともいう）であると判断され、このくせ角を打ち消すための回転量（回転くせ角）が容器受渡機１７の方向制御部２９に出力（フィードバック）され、ずれ角を検出した容器を充填機に受け渡していた容器保持具２８に対する補正量とされる。
【００２６】
このように、充填済容器についてずれ角を検出するとともに、このずれ角に基づき容器受渡機１７におけるずれ角を検出した容器を受け渡した容器保持具２８の回転量を調整するため、このずれ制御部１９には、ずれ角検出機１８における検出対象の容器１と、この容器１を保持した容器受渡機１７における容器保持具２８とを対応付けるための容器履歴管理用メモリ（容器履歴管理手段）１９ａが具備されている。この対応付けを具体的に説明すると、等間隔で整列し搬入される容器１を保持する容器保持具２８の識別番号を、把持の有無と関連づけて記憶するとともに、容器保持具２８が容器１を保持する位置からずれ角検出機１８に到達するまでの時間を考慮することにより、ずれ角検出機１８にてずれ角が検出された充填済容器１を保持した容器保持具２８を特定することができる。
【００２７】
また、上記不良品取出機２０は、図２に示すように、容器搬出コンベヤ１４の途中に接続された円弧状の取出経路５１と、この容器搬出コンベヤ１４の上記取出経路５１の接続部に配置されるとともに揺動駆動機（例えば、電動機が用いられる）５２により水平面内で揺動自在に設けられて充填済容器１を取出経路５１側に案内し得るガイド板（リジェクト板ともいう）５３と、取出経路５１に取り出された充填済容器１を保持して所定の排出位置に導く取出用回転体（ロータともいう）５４とから構成されている。この構成において、上記ずれ制御部１９にて不良品であると判断されると信号が当該不良品取出機２０に出力されて、ガイド板５３が容器搬出コンベヤ１４上に揺動される。なお、充填機１２と打栓機１３との間、および打栓機１３と容器搬出コンベヤ１４との間には、それぞれ容器１を受け渡すための第１受渡用回転体（スターホイールともいう）５６および第２受渡用回転体（スターホイールともいう）５７が設けられている。
【００２８】
次に、上記構成における作用について説明する。
容器搬入コンベヤ１１にて空の容器１が整列状態で搬送されてくると、まず方向検出機１６における第１把手方向検出部２４にてその把手３の方向が検出されるとともに、この検出方向が容器受渡機１７の方向制御部２９に入力される。
【００２９】
容器受渡機１７では、容器１は容器保持具２８にて保持されて回転体２６の回転により充填機１２側に移動されることになるが、この回転移動中に、方向制御部２９にて現在の把手方向と所定方向との差が求められるとともに、その差にずれ角制御部１９からの補正量を考慮した分だけ容器保持具２８を回転させるように第２回転駆動機２７に制御指令が出力されて、容器１が所定方向に揃えられる。なお、この時、容器１の保持の有無と容器保持具２８の識別番号が容器履歴用管理メモリに登録される。
【００３０】
所定方向に揃えられた容器１は、充填機１２に受け渡されて回転している間に液体の充填が行われ、液体が充填された容器１は第１受渡用回転体５６を介して打栓機１３側に受け渡され、ここで蓋４が一定方向でもってその口部２に取り付けられる。
【００３１】
打栓機１３にて蓋４が取り付けられた充填済容器１は、第２受渡用回転体５７を介して容器搬出コンベヤ１４側に受け渡されて、ずれ角検出機１８に到る。
そして、このずれ角検出機１８のずれ角検出部４６にて、容器１の把手３と蓋４との方向のずれ角が検出され、このずれ角がずれ制御部１９に入力される。
【００３２】
このずれ制御部１９において、ずれ角と許容値とが比較されて、許容値を超えている場合には、不良品取出機２０の揺動駆動機５２に不良品である旨が出力されてガイド板５３を揺動させ、当該不良品である充填済容器１が取出用回転体５４を介して取り出される。
【００３３】
一方、このずれ角が許容値を超えているか否かに拘わらず、予め設定された所定値と比較されて、所定値を超えていると判断された場合には、そのずれ角が所定値以下となるように、容器受渡機１７の方向制御部２９に回転くせ角を取り除くための補正量が出力される。
【００３４】
再度、この補正について説明しておく。
容器受渡機１７においては、本来、容器１の把手３が所定方向となるように回転されるのであるが、容器１を容器保持具２８にて保持するとともに充填機１２に受け渡すまでの間に、容器保持具２８自身のくせにより、所定方向に対して少しずれる場合が生じる。
【００３５】
このため、容器１の口部２に蓋３を取り付けた後、くせにより発生したくせ角を容器受渡機１７にフィードバックさせて、そのくせの分を取り除き、常時、容器１に対する蓋３の取付方向が正しくなるようにしている。
【００３６】
上述したように、空の容器１を方向検出機１６に設けられた第１把手方向検出部２４にて、画像処理を用いたパターンマッチングによりその把手方向を検出するとともに、その検出方向を容器受渡機１７における容器保持具２８の方向制御部２９に入力させて容器を所定方向に揃えて充填機１２に受け渡した後、打栓機１３に一定の方向でもって供給するようにしたので、容器がランダムに送られてくる場合でも、従来における蓋の方向決め装置のように、容器の口部の形状に合致するまで蓋を保持して回転させる機構を必要とせず、したがって容器ともども蓋が変更になった場合でも、蓋の保持回転機構を交換する作業を不要となし充填作業の効率低下を防止し得るとともに、装置自体のコストダウンを図ることができる。
【００３７】
また、充填済容器における容器１に対する蓋４の取付方向のずれ角を検出するずれ角検出機１８を設けるとともに、この検出されたずれ角を容器受渡機１７の方向制御部２９に補正量としてフィードバックさせるようにしたので、容器受渡機１７における各容器保持具２８自体で発生するくせとしてのずれ角を取り除くことができる。なお、不良品取出機２０において、揺動駆動機５２およびガイド板５３の替わりに、容器搬送コンベヤ１４を横断して取出用回転体５４側へ不良品を押し出すように設置された伸縮自在な押出部を有する押出機を具備させてもよい。
【００３８】
ところで、上記実施の形態にて述べた各制御部については、本発明の要旨に係る部分を機能に着目して説明したものであり、勿論、液充填設備全体を制御するための制御装置が設けられており、通常、上記各制御部はこの制御装置に含まれるとともに、必要に応じて、制御部同士が統合されるものである。
【００３９】
また、第１把手方向検出部２４、第２把手方向検出部４４および蓋方向検出部４５を別個に設けたが、この場合も、例えば画像処理などの部分を、１個の画像処理部として共用することもできる。
【００４０】
また、上記実施の形態においては、容器搬入コンベヤにて搬入される容器の方向が不揃いである場合に対処するために方向検出機を設けたが、例えば容器搬入コンベヤにて搬入される容器の方向が一定方向に揃えられている場合には、当該方向検出機を設ける必要はない。
【００４１】
さらに、上記実施の形態においては、容器１の特徴部である把手３と蓋４の特徴部であるヒンジ部５の基準方位に対するずれ角を、参照画像を用いたパターンマッチングにて求めたが、例えばその輪郭を抽出するとともにこれら輪郭同士の相関関係から互いのずれ角を求めるようにしてもよい。
【００４２】
すなわち、撮影画像における容器１および蓋４の輪郭（外側）をフーリエ級数により近似し、参照画像における同近似式との相関係数が最も高くなる位相差を求め、この位相差を撮影画像の基準方位に対するずれ角として検出するものである。
【００４３】
以下、この輪郭に基づく相関関係を用いる方法を簡単に説明しておく。
なお、この場合、上述したような特徴部のパターンマッチングとは異なり輪郭全体を対象とするもので、例えば図３を参照する場合には、第１および第２の把手方向検出部２４，４４を、それぞれ容器方向検出部と見なせばよい。
【００４４】
すなわち、第１および第２の容器方向検出部並びに蓋方向検出部には、少なくとも、それぞれ２値化処理部、極座標変換部、輪郭抽出部、曲線近似部、ずれ角検出部および参照データ記憶部が具備されている。なお、容器１および蓋４については２値化処理する対象が異なるだけで、処理手順は同じであるため、一方についてだけ説明する。
【００４５】
また、上記それぞれの２値化手段と極画像変換手段については、上述したパターンマッチングをする実施の形態における２値化手段と極画像変換手段と同じ処理を行うため、その説明を省略する。
【００４６】
すなわち、撮影画像に２値化処理が施された後、座標変換手段にて極座標データに変換が行われ、この変換された極座標データは輪郭抽出手段に入力されて、ここで画素明度積算処理［図５（ｃ）に示す］が施されて輪郭が求められる。
【００４７】
そして、この抽出された輪郭が曲線近似手段に入力され、ここで、画像の輪郭が多次の正弦関数および余弦関数よりなるフーリエ級数にて曲線近似される（離散フーリエ級数展開処理が行われて、曲線近似式化がされる）。すなわち、図５（ａ）に示す画像の輪郭を、基準方位から所定の角度方向θにＮ個に分割した際の各画素における半径方向での座標値（極座標変換に用いた中心位置からの距離）をｒｊ（ｊ＝１〜Ｎ）で表すと、下記の（１）式に示されるようなフーリエ級数にて近似することができる。
【００４８】
【数１】
2004256164.tif 000003
なお、ｉ＝１，・・・，ｎ（次）としているのは、ｉ＝０（ゼロ次）である直流成分を除き、輪郭が半径方向で変化している波打ち成分だけを考慮しているからである。
【００４９】
このように、ｎ次のフーリエ級数（曲線近似式）を用いて画像の輪郭が近似される。
ところで、上記（１）式における波打ち成分である右辺の第２項を、ａｉおよびｂｉで表すと、曲線近似式の振幅Ａｉと位相φｉは、下記の（２）式および（３）式にて表され、これらを用いると、曲線近似式ｒ（θ）は、下記の（４）式にて表される。
【００５０】
【数２】
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そして、ずれ角検出部では、参照データ記憶部に記憶されている容器１および蓋４それぞれの参照画像を処理した輪郭の曲線近似式と、曲線近似手段より入力された容器１および蓋４の曲線近似式との容器対容器および蓋対蓋の相互相関関数値（相関係数）が求められて、それぞれ基準方位に対するずれ角が検出される。
【００５１】
ここで、両曲線近似式同士の相互相関関数値の求め方について説明する。
例えば、参照画像に基づく曲線近似式ｒ１（θ）および検出対象の撮影画像の輪郭を表す曲線近似式ｒ２（θ）を、（３）式と同様の正弦曲線近似式にて表すと、下記（５）式および（６）式のようになる。
【００５２】
【数３】
2004256164.tif 000005
次に、両曲線の位相差をτとして、相互相関関数の式を求めると、下記の（７）式のようになる。
【００５３】
【数４】
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そして、上記（７）式において、位相角τを０〜２πの範囲で変化させた場合の最大値を求め、そのときのτの値が参照画像の曲線近似式に対する撮影画像の輪郭の曲線近似式との位相差（ずれ角）となる。
【００５４】
すなわち、容器輪郭同士および蓋同士の相関関係から互いのずれ角を求めることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１または請求項２に係る液充填設備の構成によると、空の容器を方向検出手段にて、例えば撮影画像と参照画像とに基づく画像のパターンマッチングにより、または撮影画像および参照画像に基づく輪郭同士の相関関係により、その特徴部の方向を検出するとともに、この検出方向を容器受渡機に入力させて容器を所定方向に揃えて充填機に渡した後、打栓機に一定の方向でもって供給するようにしたので、容器がランダムに送られてくる場合でも、従来の蓋の方向決め装置のように、容器の口部の形状に合致するまで蓋を保持して回転させる機構を必要とせず、したがって容器ともども蓋が変更になった場合でも、蓋の保持回転機構を交換する作業を不要となし充填作業の効率低下を防止し得るとともに、装置自体のコストダウンを図ることができる。
【００５６】
また、本発明の請求項３または請求項４に係る液充填設備の構成によると、充填済容器における容器に対する蓋の取付方向のずれ角を検出するずれ角検出手段を設けるとともに、この検出されたずれ角を入力して当該ずれ角が所定値内となるように容器受渡機での容器の回転量を調整する制御手段を設けたので、容器受渡機にて発生するくせとしてのずれ角を取り除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る液充填設備での充填対象となる容器の外観を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】同液充填設備の概略構成を示す全体平面図である。
【図３】同液充填設備における主要構成部分のブロック図である。
【図４】同液充填設備における容器受渡機の要部構成を示す断面図である。
【図５】同液充填設備における方位検出機でのパターンマッチングの方法を説明するための容器の画像データである。
【符号の説明】
１      容器
２      口部
３      把手
４      蓋
５      ヒンジ部
１１      容器搬入コンベヤ
１２      充填機
１３      打栓機
１４      容器搬出コンベヤ
１６      方向検出機
１７      容器受渡機
１８      ずれ角検出機
１９      ずれ制御部
２１      第１容器検出センサ
２２      第１照明器
２３      第１カメラ装置
２４      第１把手方向検出部
２６      回転体
２７      第２回転駆動機
２８      容器保持具
２９      方向制御部
４１      第２容器検出センサ
４２      第２照明器
４３      第２カメラ装置
４４      第２把手方向検出部
４５      蓋方向検出部
４６      ずれ角検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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