(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の辺とそれらが交差する角からなり、上部が平坦な表面のフランジによって形成された開口部を有する角型紙カップの前記フランジにおける外観を検査する角型紙カップ外観検査装置であって、反射鏡とエリアセンサカメラと処理部とを具備し、
前記反射鏡は、前記フランジの角の表面を前記エリアセンサカメラに対し映し出すように配置され、
前記エリアセンサカメラは、前記フランジを水平方向から撮像するとともに、その撮像領域を区分して同時に前記反射鏡に映し出された前記角の表面を撮像し撮像信号を出力し、
前記処理部は、前記撮像信号に基づいて、前記フランジにおける水平方向との一致の程度である水平性と、前記角におけるひび割れの有無とを同時に検査する処理を行なう、
ことを特徴とする角型紙カップ外観検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の角型紙カップ外観検査装置において、前記エリアセンサカメラは、前記フランジの角の各々に１台づつ設けられることを特徴とする角型紙カップ外観検査装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の角型紙カップ外観検査装置において、前記反射鏡は凹面鏡であることを特徴とする角型紙カップ外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は角型紙カップの外観検査を自動で行なう技術分野に属する。特に、複数の辺とそれらが交差する角からなり、上部が平坦な表面のフランジによって形成された開口部を有する角型紙カップのフランジにおける水平方向との一致の程度である水平性と、その角におけるひび割れの有無とを検査する角型紙カップ外観検査装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
角型紙カップにおける主要な欠陥としては、角型紙カップの内面における汚れや異物の付着、底面における底紙と胴紙の貼合不良、フランジにおける形状不良、ひび割れ、等が存在する。特に、角型紙カップにおいてはフランジの成型が難しく、その成型時に発生する欠陥の検査は不可欠となっている。
【０００３】
従来の角型紙カップ外観検査装置においては、それらの欠陥を、それぞれの欠陥の検出に適合する複数の検査ステーションに分けて検査することが行なわれる。たとえば、図６に示すように、（Ａ）水平性検査ステーション、（Ｂ）ひび割れ検査ステーション、（Ｃ）内面、外面検査ステーションの３つの検査ステーションが設けられる。角型紙カップのフランジにおける形状不良は、（Ａ）水平性検査ステーションで行なわれ、フランジにおけるひび割れは、（Ｂ）ひび割れ検査ステーションで行なわれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように複数の検査ステーションを設けることは、角型紙カップ外観検査装置の装置コストを高くするだけでなく、それらが良好に動作するように、角型紙カップに合わせて調整し維持するための負担が大きくなる。また、それらを角型紙カップ成型装置に組み込むときに、スペースを確保することが不可能であったり、困難となることが多い。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものである。その目的は、角型紙カップのフランジにおける形状不良とひび割れの検査を、１つの検査ステーションで検査できるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は下記の本発明によって解決される。すなわち、本発明の請求項１に係る角型紙カップ外観検査装置は、複数の辺とそれらが交差する角からなり、上部が平坦な表面のフランジによって形成された開口部を有する角型紙カップの前記フランジにおける外観を検査する角型紙カップ外観検査装置であって、反射鏡とエリアセンサカメラと処理部とを具備し、前記反射鏡は前記フランジの角の表面を前記エリアセンサカメラに対し映し出すように配置され、前記エリアセンサカメラは前記フランジを水平方向から撮像するとともにその撮像領域を区分して同時に前記反射鏡に映し出された前記角の表面を撮像し撮像信号を出力し、前記処理部は前記撮像信号に基づいて前記フランジにおける水平方向との一致の程度である水平性と前記角におけるひび割れの有無とを同時に検査する処理を行なうようにしたものである。
【０００７】
本発明によれば、反射鏡によりフランジの角の表面がエリアセンサカメラに対し映し出すように配置され、エリアセンサカメラによりフランジが水平方向から撮像されるとともにその撮像領域を区分して同時に反射鏡に映し出された角の表面が撮像され撮像信号が出力され、処理部により撮像信号に基づいてフランジにおける水平性と前記角におけるひび割れの有無とを同時に検査する処理が行なわれる。したがって、角型紙カップのフランジにおける形状不良とひび割れの検査を、１つの検査ステーションで行なうことができる。
【０００８】
また本発明の請求項２に係る角型紙カップ外観検査装置は、請求項１に係る角型紙カップ外観検査装置において、前記エリアセンサカメラは、前記フランジの角の各々に１台づつ設けられるようにしたものである。本発明によれば、角型紙カップを回転して複数回の撮像を行なうような機構を必要とせず、機構が簡略化されるとともに、全範囲の撮像を１回の撮像で済ますことができ撮像時間を短縮することができる。
【０００９】
また本発明の請求項３に係る角型紙カップ外観検査装置は、請求項１または２に係る角型紙カップ外観検査装置において、前記反射鏡は凹面鏡であるようにしたものである。本発明によれば、ひび割れの発生し易い部分を拡大して撮像することができ、検査精度を高めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について実施の形態を説明する。本発明の角型紙カップ外観検査装置における撮像部（検査ステーション）の構成の一例を斜視図として図１に示す。図１において、１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄはカメラ、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは鏡、１００は角型紙カップ、１０１はフランジである。
【００１１】
カメラ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、２次元の撮像領域を有するエリアセンサカメラである。たとえば、カメラ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、受光素子（画素）を２次元配列したＣＣＤ（charge coupled device）センサと、その駆動回路、結像光学系（レンズ）、等から構成されたカメラである。結像光学系を介して撮像対象の映像をセンサに結像すると、受光素子の各々の受光面には明暗が生じる。その明暗に応じて受光素子に蓄積される電荷量が変化する。カメラ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、受光素子を走査してその電荷量によって決まる時系列の電圧波形（撮像信号）を生成し出力する。
【００１２】
図１に一例を示すように、角型紙カップ１００は、４つの角を有する４角形状の紙カップである。４つのカメラ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの各々は、その角型紙カップ１００における４つのフランジの角の各々に対向して配置されている。カメラ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの各々は、フランジを水平方向から撮像する。また、カメラ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの各々は、フランジの角の各々を中心とするフランジの周辺部分を撮像し、その周辺部分には鏡２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの各々が撮像領域に含まれるように配置されている。
【００１３】
その鏡２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの各々は、その角型紙カップ１００における４つのフランジの角の表面の各々を、カメラ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの各々に対し映し出すように反射面の角度が設定されている。したがって、カメラ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの各々は、フランジを水平方向から撮像するとともに、その撮像領域を区分して同時に、鏡２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに映し出されたフランジの角の表面を撮像することができる。
【００１４】
鏡２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとしては、通常は平面鏡を使用するが、凸面鏡、凹面鏡であってもよい。凸面鏡を使用すると、小さい鏡でも広い範囲を映し出すことができる。凹面鏡を使用すると、狭い範囲を拡大して映し出すことができる。特に、角型紙カップ１００における４つのフランジの角を拡大して、微細なひび割れを映し出すためには凹面鏡が適合することが多い。
【００１５】
上述の撮像部の構成は、図１に示すように、角型紙カップ１００を４方向から撮像する構成となっている。この４方向における構成の各々は同様の構成を有している。ここで、判り易いようにその１つを図２に側面図として示してさらに説明する。図２において、１ａはカメラ、１ｂは鏡、５０は撮像画像、６０は鏡像、１００は角型紙カップ、１０１，１０１ａ，１０１ｂはフランジ、１１０はひび割れである。図２に示す撮像画像５０については、その拡大図を図４に示す。
【００１６】
角型紙カップ１００の上部はフランジ１０１となっている。紙カップ１００は、その上部において蓋をするため、フランジ１０１の表面は、その蓋の平らな表面と合致するように平であること、すなわち、１つの平面内に存在することが必要である。カメラ１ａの目的の１つは、そのフランジ１０１が平であるか否かを検査するための画像を撮像することにある。図２に示すように、カメラ１ａは、フランジ１０１を水平方向から撮像する。したがって、フランジ１０１が平であるときには、フランジ１０１は、ほぼ直線状に撮像される。図２、図４において、撮像画像５０のフランジ１０１ａがそのことを示している。
【００１７】
また、角型紙カップ１００におけるフランジ１０１の４つの角は、欠陥の１つである「ひび割れ」が発生し易い個所である。カメラ１ａの目的の１つは、そのフランジ１０１の４つの角において、ひび割れの有無を検査するための画像を撮像することにある。鏡２ａは、フランジ１０１の角の表面をカメラ１ａに対し映し出すような反射角度で配置されている。カメラ１ａの撮像領域には、その鏡２ａが存在している。したがって、カメラ１ａは、鏡２ａに映し出されたフランジ１０１の角の表面を撮像する。図２、図４において、撮像画像５０における鏡像６０は、鏡２ａの輪郭と、映し出されたフランジ１０１ｂとそこに存在するひび割れ１１０とを示している。
【００１８】
次に、本発明の角型紙カップ外観検査装置における処理部の構成の一例をブロック図として図３に示す。図３において、１ａはカメラ、１ｂは鏡、２０は処理部、２１は画像入力部、２２は検査処理部、２３は結果出力部である。
処理部２０は、画像処理装置、パーソナルコンピュータ、等のデータ処理装置のハードウェアとソフトウェアによって構成することができる。処理部２０は、撮像信号に基づいて、角型紙カップ１００のフランジ１０１における水平性と、フランジ１０１の角におけるひび割れの有無とを同時に検査する処理を行なう。
【００１９】
処理部２０における画像入力部２１は、カメラ１ａが出力する。撮像信号を入力し、Ａ／Ｄ（analog-to-digital）変換して撮像画像５０（図２、図４参照）を生成する処理を行なう。
【００２０】
処理部２０における検査処理部２２は、その撮像画像に基づいて欠陥を抽出する処理を行なう。また、抽出した欠陥の種類、数量、寸法、等に基づいて許容できる範囲であるか否かを判定する処理、すなわち、角型紙カップ１００が良品であるか不良品であるかを判定する処理を行なう。
【００２１】
処理部２０における結果出力部２３は、検査処理部２２における判定対象の角型紙カップ１００が、良品「ＯＫ」であるか、不良品「ＮＧ（no good）」であるかを区別する出力を行なう。結果出力部２３の出力に基づいて、たとえば、警報装置、不良除去装置、出来高計数装置、等を動作させる。結果出力部２３は、それらの装置とのインタフェースとしての役割を果たす。
【００２２】
上述した撮像部と処理部の構成において、次に、本発明の角型紙カップ外観検査装置における検査処理部２２の動作について、一例を図４と図５を参照して説明する。検査処理部２２は、図４に示す撮像画像５０において、検査領域１と検査領域２を設定する。この設定には撮像画像５０そのものを用いることができる。たとえば、撮像画像５０の適当な個所（複数個所）において垂直方向の微分を行い水平方向の線分を抽出することでフランジ１０１ａ，１０１ｂの輪郭を抽出する。その輪郭に基づいて、所定の範囲を検査領域１と検査領域２に設定する。
【００２３】
検査領域１におけるフランジ１０１ａの水平性を検出する処理と、検査領域２におけるフランジ１０１ｂの角におけるひび割れを検出する処理とは、同一の処理方法を適用することができる。その処理の過程を図５に示す。
まず、図５のステップＳ１において、検査領域１または検査領域２に対して水平方向の微分を行ない水平微分画像を得る。水平微分画像においては、水平方向の線分は消去され、それ以外の方向の線分においても水平方向の成分比率だけ薄くなる。言い換えると、垂直方向の線分が抽出される。
【００２４】
次に、ステップＳ２において、その水平微分画像を所定の閾値で２値化し２値化画像を得る。２値化画像においては、水平方向から外れている度合いの大きな線分だけが残される。その度合いは、閾値によって調節することができる。これにより、フランジ１０１ｂにおける水平性から外れた部分が抽出される。また、フランジ１０１ａにおけるひび割れた部分が抽出される。
【００２５】
次に、ステップＳ３において、２値化画像において残された線分の画素数を計数し、その画素数を所定の閾値と比較し、大小判定を行なう。そして、所定の閾値よりもその画素数が少ないときには、その判定対象の角型紙カップ１００を良品と判定する。一方、所定の閾値よりもその画素数が多いときには、その判定対象の角型紙カップ１００を不良品と判定する。
【００２６】
【発明の効果】
以上のとおりであるから、本発明の請求項１に係る角型紙カップ外観検査装置によれば、角型紙カップのフランジにおける形状不良とひび割れの検査を、１つの検査ステーションで行なうことができる。
また本発明の請求項２に係る角型紙カップ外観検査装置によれば、機構が簡略化されるとともに、全範囲の撮像を１回の撮像で済ますことができ撮像時間を短縮することができる。
また本発明の請求項３に係る角型紙カップ外観検査装置によれば、ひび割れの発生し易い部分を拡大して撮像することができ、検査精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の角型紙カップ外観検査装置における撮像部（検査ステーション）の構成の一例を斜視図として示す図である。
【図２】本発明の角型紙カップ外観検査装置における撮像部（４つの撮像方向の１つ）の構成の一例を側面図として示す図である。
【図３】本発明の角型紙カップ外観検査装置における処理部の構成の一例をブロック図として示す図である。
【図４】撮像画像の拡大図を示す図である。
【図５】フランジの水平性を検出する処理とひび割れを検出する処理共通のの過程を示す図である。
【図６】従来の角型紙カップ外観検査装置にける複数の検査ステーションを示す図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  カメラ
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  鏡
５０  撮像画像
６０  鏡像
１００  角型紙カップ
１０１，１０１ａ，１０１ｂ  フランジ
【図１】
0004641120.tif 000002
【図２】
0004641120.tif 000003
【図３】
0004641120.tif 000004
【図４】
0004641120.tif 000005
【図５】
0004641120.tif 000006
【図６】
0004641120.tif 000007