(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの衝突密封体を備えた熱密封装置を使用して密封されたパッケージの密封品質を検査する方法であって、前記パッケージの密封中の前記衝突密封体のアコースティックエミッションまたは振動の監視をすることおよび前記監視に基づいたパッケージの密封品質を決定することを含む方法において、
前記方法は、
（ｉ）前記パッケージの前記密封中に前記衝突密封体のアコースティックエミッションまたは振動に関するデータを取得する工程と、
（ｉｉ）少なくとも前記（ｉ）のデータの選択を利用して前記衝突密封体のアコースティックエミッションまたは振動を特徴付ける少なくとも１つのパラメータの平均及び分布を計算する工程と、
（ｉｉｉ）前記（ｉｉ）で算定された平均及び分布を利用して前記密封体のアコースティックエミッションまたは振動を特徴付ける前記パラメータの、受け入れ可能な最低限の密封品質に関連する基準値を計算する工程と、
（ｉｖ）所与のパッケージの前記密封中に前記衝突密封体のアコースティックエミッションまたは振動に関するデータを収集し、かつ前記パッケージの前記密封中に前記密封体のアコースティックエミッションまたは振動を特徴付ける前記パラメータ値を算定する工程と、
（ｖ）前記パッケージの品質を判定するために前記（ｉｖ）の工程で算定された前記パラメータ値を前記基準値と比較する工程と、
（ｖｉ）前記衝突密封体のアコースティックエミッションまたは振動を特徴とする前記工程（ｉｉ）におけるパラメータの平均および分布におけるデータの進展にしたがって前記工程（ｉｉｉ）において算出された基準値を連続的に更新する工程
を含む方法。
【請求項２】
前記パッケージの密封中に前記衝突密封体のアコースティックエミッションまたは振動を表す前記少なくとも一つのパラメータの前記平均及び分布の前記計算に、前記基準値の範囲内にある前記パラメータの算定値だけが利用される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パッケージの密封中に前記衝突密封体のアコースティックエミッションまたは振動を特徴付ける前記パラメータの前記平均及び分布の前記計算に際して、１つ又は複数の重み係数が所与のパッケージの前記密封中に算定された前記パラメータの値の重みを規定する請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記重み係数は先行のパッケージの前記密封中に算定された前記値の前記重みを前記密封されたパッケージの前記密封中に算定された前記パラメータと比較して低減する請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記基準値の前記計算は、前記平均密封品質からの許容偏差に対応する値を算入する請求項１から４までのいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記平均密封品質からの許容偏差に対応する前記値がプリセットされる請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記平均密封品質からの許容偏差に対応する前記値を、前記密封品質を監視する所望の厳密さに応じて修正可能である請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記密封体の振動に関するデータが前記密封体上に先きを付けるレーザー振動計を使用して収集される請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記密封体の振動に関するデータが密封体上に取り付けられた加速度計を使用して収集される請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記密封体の振動に関するデータは加速度計を使用して収集される請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
パウチ、ピローバッグ、スタンドパウチ及びブリスター・パッケージからなる群から選択されたパッケージの密封品質の監視のための、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記パッケージは固体、液体、気体又はそれらの組合せを収納する請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の方法による熱密封装置を使用して密封されたパッケージの密封品質を検査するデバイスであって、該ディバイスが密封ブロックに取付けられた少なくとも２つの衝突密封体および少なくとも１つの加速計を含み、該加速度計がコンピュータ・ユニットに接続されたデバイス。
【請求項１４】
請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の方法による熱密封装置を使用して密封されたパッケージの密封品質を検査するデバイスであって、該ディバイスが密封ブロック上に先きを付けられた少なくとも２つの密封体および少なくとも１つのレーザー振動計を含み、該レーザー振動計がコンピュータ・ユニットに接続されたデバイス。
【請求項１５】
低品質の密封を有するパッケージを排除可能な排除ユニットを備える請求項１３または１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
ポーチ、ピローバッグ、スタンドポーチ及びブリスター・パッケージからなる群から選択されたパッケージの密封品質の監視のための、請求項１３または１４に記載のデバイスの利用。
【請求項１７】
前記パッケージは固体、液体、気体又はそれらの組合せを収納する請求項１３または１４に記載のデバイスの利用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパッケージの密封品質をオンライン監視するための方法及びデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
保存寿命を長くし、品質を保証し、又は無菌状態を保つために、広範囲の製品が気密状態でパッケージ化される。このような製品は食料及び飲料から液体、固体、気体、又はその組合せである医療、電気、及び医薬品目にわたる。密封工程の重要ポイントはパッケージの高い密封品質を確保することにある。密封品質には気密性、介在物、強度及び見た目のような幾つかの項目が含まれる。密封が品質要件を満たさないと、その製品はパッケージの見た目に基づいて消費者によって拒絶されることがあり、又は気密性がないと、パッケージ内の製品の品質が見た目、風味、食感、無菌状態及び微生物の安全性、ひいては消費者の健康に関して急激に劣化することがある。不適格な密封品質は包装産業でしばしば発生する問題である。欠陥のある密封によって、パッケージ製品も消費者によって拒絶されることがよくあるので、パッケージ産業はこの問題に特に敏感である。多くの場合、個々のパッケージの監視は依然として手動的に行われ、これは疲れ、楽しくない職業である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、異なる種類のパッケージ、特に加熱密封工程を使用して処理されるパッケージの密封品質をオンライン監視するための検査デバイスを提供することにある。
加熱密封の工程中、パッケージの（２枚以上の）熱可塑性フィルムが互いに接触状態にされ、フィルムの融解が達成されるように温度が高められる。フィルムが接触状態にされ、互いに押圧される２つ以上の密封体の間にフィルムを配置することによって圧力が加えられる。実際に密封体を移動させるために、回転シャフト又は空気圧／油圧シリンダのような異なる機構が使用される。更に、温度を高めるための方法も装置の種類によって異なることがある。それは特に、回転輪、抵抗素子、誘電体によって、又は超音波振動によって達成可能である。密封工程には常に密封体の少なくとも１つの移動が含まれるので、機械類の磨耗は避けられない。（例えばベアリング内の、又は密封体上の）この磨耗度は密封工程の特性に影響し、機械類の状態は適切に監視される必要がある。密封品質は処理温度、熱可塑性フィルムに加わる圧力、密封体の清浄度、密封体に対するフィルムの位置決め、フィルムの品質及びパッケージ化される材料によっても影響される。これらの要因の他、熱可塑性フィルムの間、又はフィルムと密封体との間に異物があると、明らかに密封品質に影響する。密封装置の動作と効果に影響する動的変数がこのように多数あるによって、密封時の密封デバイスの動作状態の監視に基づいて密封品質を予測することが不可能であった。実際は、市販の様々な密封検査システムはパッケージの特性の監視に基づいて密封品質を評価する。このような検査デバイスは３種類に区別することができる。（１）パッケージに非破壊的な圧力を加え、その測定を２つの異なる時点で繰り返すことに基づく密封検査システム。パッケージが気密ではない場合は、空気がパッケージから漏れ出すので、これらの２つの時点での測定値の差が報知される。［パッケージング・テクノロジー＆インスペクションｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｔｉｐａｃｋｔｅｃｈ．ｃｏｍ／ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ／ｆｏｏｄｐａｃｋａｇｅｓ／ｐｒｅｓｓｕｒｅｔｅｓｔｉｎｇ．ｃｆｍ］（２）パッケージ又は密封の画像が撮影され、分析されるカメラ・ビジョン検査システム。［パーセプティックス、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｅｒｃｅｐｔｉｃｓ．ｃｏｍ／ｓｅａｌｓａｆｅ＿ｐｏｕｃｈ．ｈｔｍｌ］（３）密封のフィンガープリントを作成する超音波検査システム［パッケージング・テクノロジー＆インスペクションｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｔｉｐａｃｋｔｅｃｈ．ｃｏｍ／ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ／ｆｏｏｄｐａｃｋａｇｅｓ／ｓｅａｌｉｎｔｅｇｒｉｔｙｔｅｓｔｉｎｇ．ｃｆｍ］
【０００４】
上記のシステムの他に、日本特許第２００１２４００２４号は製袋充填機の密封部材の間でのパッケージ化される商品の圧搾を検知するシステムを記載している。パッケージ化される製品の圧搾は、密封の時点で密封される製品によって発される音響信号を分析することによって検知される。より具体的には、音響信号の指定周波数内の音圧レベルが固定基準値と比較される。測定された音圧値が固定基準値を超えると、デバイスは製品の圧搾が密封工程中に生じたものと見なす。基本的に、日本特許第２００１２４００２４号のデバイスは密封デバイスの正常な動作に伴う音響信号と、密封部材間での製品の圧搾に伴う音響信号とを区別するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は密封工程中の密封体の動作状態の観察に基づいてパッケージの密封品質をオンライン監視するためのシステムを提供する。このシステムは異なる種類の加熱密封装置に容易に利用可能であり、また装置の磨耗、パッケージ品質の変動、密封デバイス内でのパッケージの位置の変動などに関する密封体の動作状態の変動を考慮に入れるという利点を備えている。更に、本発明のシステムのフレキシビリティ及び感度によって、密封工程中の些細な異常のシステム化され、かつ一貫性がある検知が可能になる。密封工程で検知された異常を密封品質の予測に向けて外挿して推定可能である。次にこの情報は所与のパッケージの密封品質によってこのパッケージを更に処理し、配送可能であるか否かを決定するために利用される。
【０００６】
本発明は加熱密封装置のような少なくとも２つの衝突する密封体を備えた密封装置を使用して処理されるパッケージの密封品質をオンライン検査する方法を提供する。密封品質の査定は密封の観察、特にパッケージ密封中の密封体の動作状態の観察に基づいて行われる。好適な実施例では、密封の動作状態は密封体の振動を特徴付けるパラメータを利用して示される。密封体の振動に関するデータはマイクロフォン、加速度計、又はレーザー振動計を使用して収集可能である。
【０００７】
第２の目的では、本発明は本発明の方法によって密封品質を監視するために使用可能なデバイスを提供する。このデバイスはパッケージの密封中の密封体の動作状態に関するデータを収集可能なセンサを備えており、このセンサは前記パッケージの密封品質を予測するために収集されたデータを処理するコンピュータ・ユニットに接続される。好適な実施例では、センサはマイクロフォン、レーザー振動計又は加速度計である。
【０００８】
本発明のシステムによってパッケージの密封工程中の異常の発生をオンライン検知することが可能になる。密封工程中に検知された異常は密封品質の予測に向けて外挿して推定可能である。好適な実施例では、このシステムは少なくとも一方が可動式であり、密封の時点で互いに押圧され、密封されるパッケージの少なくとも一部が間に配置される２つの密封体を備えた密封機構を使用したパッケージの密封中に密封の異常を検知するために利用される。密封体を駆動するための回転軸、又は空気圧／油圧シリンダのような異なるシステムが存在する。より好適な実施例では、本発明の検査システムは加熱密封工程で密封されるパッケージの密封品質を監視するために使用される。加熱密封装置メーカーの特定の例にはロベマ（ＶＰＫ連続動作袋詰め機）、ロバート・ボッシュ（ＳＶＥ２５１０  ＡＢ）、東洋自動機（ＴＴ−９ＣＷ）、シグパック・システム（ＳＩＧ  ＢＺｘ）、シャープ（ＳＸ袋詰め機）及び三菱がある。
【０００９】
密封工程中の異常を検知するため、検査システムは密封時の密封体の動作状態に関するデータを利用する。典型的には、密封体の動作状態は密封体によって発される音響信号、又は密封期間中の密封体の振動を測定することによって監視される。発された音響信号はマイクロフォンを使用して捉えることができ、一方、密封体の振動は加速度計及び／又はレーザー振動計を使用して監視することができる。音響信号又は振動の測定はデータ収集工程と呼ばれる。コンピュータ・ユニットがデータ収集工程中に収集されたデータを解析し、密封体の動作状態を特徴付ける少なくとも１つの物理的パラメータの１つ又は複数の数値を提供する。所与のパッケージについて判定された値を基準値のセットと比較することで、前記パッケージの密封品質を予測することができる。判定された値が基準値の範囲外に低下した場合は、密封品質は所望の品質よりも劣るものと見なされる。本発明の主要な利点は、ユーザーが所望の密封品質に関連する基準値をあらかじめ規定する必要がなく、どのようなパッケージ・デバイス又はパッケージ材料が使用されても、またどのような製品がパッケージ化されても自習アルゴリズムがこれらの値を作成することにある。自習アルゴリズムはある期間にわたって密封体の動作状態の変動を監視し、密封体の動作状態を表すパラメータの平均及びこの平均値の周辺の分布を提供する。好適な実施例では、密封体の動作状態の監視は、密封体の動作状態を表すパラメータの平均及び分布の動的な更新を可能にする動的な工程である。密封工程の特質を評価するための上記の基準値は、密封体の動作状態を表すパラメータの平均及び分布に関するデータを利用して計算される。好適には、基準値は密封体の動作状態を表すパラメータの平均及び分布に関するデータの進展に基づいて継続的に更新される。好適な実施例では、検査デバイスのユーザーは最適な密封品質からの最大許容偏差に相当する値をコンピュータ・ユニットに入力する。その後、コンピュータ・ユニットは密封体の動作状態に変動に関するデータを利用してこの値を１つ又は複数の基準値へと変換し、その後、密封体の動作状態の変動の時間的進展に応じてこれらの基準値を動的に更新する。
【００１０】
好適な実施例では、データ収集工程はパッケージの密封開始を示す外部又は内部の信号によってトリガされる。好適な実施例では、信号はパッケージ・デバイスによって発生される。
【００１１】
好適な実施例では、本発明のシステムはコンピュータ・ユニットがパッケージの品質が所望の密封品質よりも劣っていると判定すると、そのパッケージの排除を可能にするデバイスを備えている。それは、前記パッケージの密封時に密封体の動作状態を表すパラメータの値が基準値の範囲内にない場合である。
【００１２】
前述のように、検査デバイスは２つの密封体を備えた装置を使用して、特に加熱密封装置を使用して密封されるパッケージの密封品質を監視するのに特に適している。このような製品は食料及び飲料から液体、固体、気体、又はその組合せである医療、電気、及び医薬品目にわたる。密封工程の重要ポイントはパッケージの適切な密封品質を確保することにある。密封品質には気密性、封入、強度及び見た目のような幾つかの項目が含まれる。パッケージ化される製品の性質に応じて、密封品質は多かれ少なかれ重要である。例えば、パッケージ内にも含まれている環境ガス内で保持される必要がある製品には確実に気密密封が必要であり、その結果、密封を厳密に監視する必要がある。その他のパッケージ製品には極めて高いパッケージ密封品質は必要ない。本発明の検査デバイスは、パッケージ化される製品の性質に応じて程度の差はあっても密封品質の厳格な監視を可能にするため、容易に、かつ必要以上の実験なしで調整可能である。同様に、密封品質監視の厳密さもパッケージ材料の品質に応じて調整可能である。例えば、より高品質のパッケージ材料がパッケージ・ユニットに導入される場合は、密封検査の監視の厳密さを高めることができ、その結果、拒絶されるパッケージ数を同レベルに保ちつつ密封品質が全体的に高まる。
【００１３】
密封される異なる種類のパッケージを本発明により検査可能である。食料及び飲料の場合、最も一般的な密封パッケージは特にレトルト・パウチ、ピローバッグ、スタンドパウチなどである。医療目的用には、最も広範に利用されている加熱密封袋のメーカーはバクスターである。医薬産業では、最も一般的な種類はブリスター・パッケージである。
【００１４】
本発明のシステムは、液体、固体又は気体製品、或いはこのような製品の組合せのパッケージ化を監視するために使用可能である。更に、このシステムは異なる性質を有する製品の組合せを含むパッケージの密封を監視することに適している。特定の実施例では、本発明のデバイスは液体を含むパッケージの密封を監視するために使用される。密封されるパッケージのフィルムの間に一定量の液体が存在すると、密封体の振動が減衰されることが観察された。密封体のこのような動作状態の変化は上記のシステムを利用して監視され、密封品質の結果に関連付けることが可能である。
【００１５】
本発明のシステムは、密封動作状態を監視するためにも使用可能である。このシステムは密封体の動作状態を特徴付けるパラメータの平均及び範囲を継続的に更新するので、これらの値は動作状態全体に関する表示を与えることができる。例えば、密封システムの長期の動作期間後は、密封体の磨耗により動作状態は最適ではなくなることがある。この磨耗によって密封体の動作状態を示すパラメータの平均及び範囲が変化する。このような変化に基づいて、密封体の磨耗度を評価することが可能である。しかし、密封体の動作状態は密封デバイスの外部要因によっても影響されることがある。密封デバイスの環境の変化が密封体の動作状態に影響を及ぼすと、それらの動作状態を特徴付けるパラメータの平均及び範囲も影響される。そこでこのような変化は、例えばコンピュータ・ユニットのディスプレーを利用して密封デバイスのオペレータの注意を喚起することができる。
【００１６】
以下に記載する実施例は本発明を更に例示するものであり、本発明の説明の一部である。
【実施例】
【００１７】
説明のための実施例
本発明による密封検査を備える密封デバイスが構成された（図１）。この構成は下記の要素からなっている。
【００１８】
１．密封デバイス
密封機構（ロベマ、ＶＰＫ連続動作袋詰め機  ３６０型）は密封時に互いに接触し、密封されるパッケージが間に配置される２つの密封体を備えている。所与のパッケージの密封品質を評価するため、密封期間、すなわち移動する２つの密封体が衝突する期間中に密封体の動作状態が監視された。この特定の実施例では、密封体の動作状態を監視するために、密封期間中に発される音響信号が利用された。しかし、密封体によって発される音響信号は密封体の振動を反映することが当業者には理解されよう。したがって、音響信号を測定することの代替は、例えば加速度計又はレーザー振動計を使用して密封体の振動を測定することである。
【００１９】
２．センサ設置及びデータ収集ハードウエア
センサが密封デバイスの密封体の近傍に設置され（マイクロフォンの場合）、密封体に取付けられ（加速度計の場合）、又は密封体に向けられた（レーザー振動計の場合）。上記のように、この特定の実施例ではマイクロフォンが使用された。
【００２０】
信号収集のタイミングを計るため、外部トリガ信号が利用された。このトリガリングによって、他の信号又は妨害ではなく、密封工程から発される信号が随時確実に分析される。ロベマ社のデバイスの、密封工程を開始する内部トリガ信号が利用された。
【００２１】
トリガの後、マイクロフォンによって捉えられた信号は増幅され、更に分析されるためにパーソナル・コンピュータのようなデジタル処理ユニットに接続されたデータ収集ボードに送られた。密封体から発されたノイズの全範囲を捉えることができるように選択されたサンプリング周波数でデータが収集された。この範囲は調査中の密封体に左右される。この特定の実施例では、この用途の設定用に５０ｋＨｚのサンプリング周波数が選択された。密封体によって発される音響信号は一般に可聴範囲内にあるので、サンプリング周波数は少なくとも１００Ｈｚであるべきであるが、好ましくは、充分に広範囲の可聴スペクトルを捉えるには１０ｋＨｚ以上であるべきである。
【００２２】
３．収集された信号の分析及び解釈を行うコンピュータ・ユニット
【００２３】
３．ａ．信号分析
マイクロフォンによって捉えられた信号がパーソナル・コンピュータのようなデジタル処理ユニットで分析された。データ分析には下記の工程が含まれた。
【００２４】
１．信号対ノイズ比を向上させるための、収集された信号のフィルタリングする工程。フィルタ特性は密封されるパッケージの種類、使用されるセンサの種類、及び密封デバイス自体によって左右される。
【００２５】
２．密封工程自体に関する情報を保持する信号の部分を判定する工程。この判定は収集された信号と共に密封機構を分析することによって行われた。最適な記録長さが、対応する最適なデータ・ポイント数と共に規定された。この特定の実施例では、観察された密封工程の継続期間は１５０ｍｓであった。
【００２６】
３．データ圧縮工程：密封体の動作状態を特徴付ける少なくとも１つの物理的パラメータの計算。最も簡単な形態では、フィルタリングによって設定された事前規定の周波数範囲内の信号のエネルギ含量が利用された。
【００２７】
３．ｂ．信号の解釈
次に、密封体の動作状態を特徴付ける物理的パラメータがニューラル・ネットワーク、再帰最小二乗法などのような自習アルゴリズムに送られる。所与の密封デバイス及び密封されるパッケージについて、パラメータの事前確率が一旦入力される。この事前確率は密封ブロックの動作状態に関する事前知識に基づくものであってよい。第１のパッケージの密封品質の査定用に事前確率が利用される。それ以降は学習が開始され、事前確率が更新される。自習システムは密封体の実際の動作状態を継続的の監視し、密封が良好である場合はこのような良好な密封の平均の物理的パラメータを更新することによって、この動作状態を、またこれらの値が平均値の周辺にいかに分散しているかを「学習」する。このアルゴリズムは実際の密封品質が良好な密封からどの程度隔たっているかを示す１セットの数値を作成する。オペレータは等級を落とす必要がある欠陥の重大さに関する閾値ｌをコンピュータ・ユニットに入力するだけでよい。
【００２８】
好適な実施例では、収集された各信号は上述のように、密封体の動作状態を表す少数の関連する物理的パラメータへと圧縮された。これは特徴ベクトルと呼ばれる。これらのパラメータは次に、以下のように適応的な、オンラインの自習アルゴリズムで利用された。
【００２９】
１．平均特徴ベクトルを初期化する。この初期化工程は従前の知識に基づくものでよく、所定の種類の密封デバイスについて予期される数値に関する極めて大雑把な推量を与えるだけでよい。これは一度設定されるだけでよい。
【００３０】
２．特徴ベクトル逆共分散行列を初期化する。この初期化工程は従前の知識に基づくものでよく、所定の種類の密封デバイスについて予期される数値に関する極めて大雑把な推量を与えるだけでよい。これは一度設定されるだけでよい。
【００３１】
３．パッケージの密封に対応する新規の特徴ベクトルを提示する。
【００３２】
４．下記のようにマハラノビス距離Ｍを計算する。
【００３３】
Ｍ＝（ｘ−ｍ）ＴＣ（ｘ−ｍ）
【００３４】
ただし、Ｍ＝マハラノビス距離、ｘ＝新規の特徴ベクトル、ｍ＝平均特徴ベクトル、Ｃ＝逆共分散行列
【００３５】
５．マハラノビス距離が閾値ｌを超える場合は、調査中のパッケージの密封品質は「低品質」であると見なされる。この場合は、逆共分散行列も平均特徴ベクトルも更新されない。マハラノビス距離の実際値は欠陥の重大さを表している。境界ｌは特徴ベクトル内の要素の数に等しい自由度で、Ｃｈｉ二乗分布であるマハラノビス距離の理論的分布を利用して判定される。
【００３６】
６．マハラノビス距離が境界ｌ以下である場合は、逆共分散行列と平均特徴
ベクトルとが更新される。平均特徴ベクトルは、
【００３７】
Ｍ＝（（ｎ−ｌ）ｍ＋ｘ）／ｎ
【００３８】
として更新され、ただし、ｎはこれまでは＋１であると見なされていた良好な密封数を表す。忘却因子の役割を果たすｎの上限を判定する因子を導入することができる。ｍの計算で各サンプルの重要性を設定する特別因子を利用することができる。逆共分散行列は行列反転の補助定理を利用して更新され、その結果、下記のようになる。
【００３９】
Ｐ＝Ｐ−Ｐｘ（ｌ＋ｘＴＰｘ）−１ｘＴＰ
【００４０】
Ｐは中間行列であり、そこから下記となる。
【００４１】
Ｃ＝Ｐｎ
【００４２】
４．パッケージ排除ユニット
パッケージの保護された密封品質が所望の品質以下であるという信号を分類ユニットが発信すると、空気圧バルブのような排除デバイスに結合された遅延ユニットに信号が送られる。この遅延ユニットはプリセットされた秒数だけ排除信号を遅延させることで、不良パッケージがバルブの前にきた時点でバルブを開く。バルブの開放時間はパッケージが生産ラインから除去されるように調整可能である。
【００４３】
「実施例１」：ポテトチップ様のスナックをパッケージ化するために使用される密封デバイスで処理されるパッケージの密封を監視する場合の検査デバイスの性能
【００４４】
密封デバイス（ロベマ、ＶＰＫ連続動作袋詰め機  ３６０型）から発される収集された信号の典型的な例が、パッケージの密封が「良好な」場合について図２に示されている。信号は収集された後、不要な寄与を排除するためにフィルタにかけられた。明確に異なる２つのノイズ・パターンが観察された。
【００４５】
信号の第１の部分は２つの密封体（図１のパート２）が互いに接触した時点での密封工程の開始に伴う部分である。信号の第２の部分は密封体が開くことによるものであり、密封工程の終了後にしか発生しない。このように、第２の部分はそれ以上の分析及び予測用には利用されなかった。図３は良好な密封に伴う典型的なパターンを表し、一方、図４は低品質の密封に伴うパターンを表している。
【００４６】
この残りの部分から、（実際の用途に応じて１つ又は複数の）特徴（単数又は複数）が計算され、更新された平均ベクトル及び共分散行列からマハラノビス距離が測定された。この特定の実施例で利用された特徴は、周波数分析を利用して評価された、可聴範囲内の３つの特定の周波数帯域内のエネルギ含量である。
【００４７】
図５はサンプル数の関数として自習アルゴリズムによって与えられた平均ベクトルの変化を示している。アルゴリズムと共に共分散行列も更新される。マハラノビス距離の実際値は密封品質を高感度で表示する。この値が高いほど、密封は「良好な」密封であると学習した状態からより大きく逸れているものと見なされる。その後の図面は実際の生産工程での異なる２つの時点を示している。図６は粉塵の妨害が限定されている生産工程の開始時に関するものであり、一方、図７は環境、及び密封デバイスの粉塵量が大幅に増加した生産工程の終了時に関するものである。
【００４８】
図６のサンプル「Ａ」は（密封時に密封部材の間にあった異物粒子による密封漏れによる）重大な品質欠陥を有していた。サンプルＢは密封領域内の小サイズの粒子を有していた。Ｃ及びＤはわずかな品質欠陥、すなわちフォイルの位置決め不良と密封内の粉塵の存在をそれぞれ有していた。これらの欠陥は気密性を即座に損なうものではないが、その後の取扱いと出荷中にその確率を高める。これらの４例の密封は良好な密封とは明確に異なるパターンを生ずる。
【００４９】
長期にわたる生産工程の後、及びそれに伴う相当量の粉塵の存在によって、不良の（又は低品質の）サンプルの出現が増加することがある。このような例は図７に示されている。この特定の設定では、サンプルＡには重大な品質欠陥、すなわち密封時点で密封部材間にあった異物粒子による密封漏れがあり、一方、サンプルＢには小さい介在物及び粉塵の組合せにより気密ではない密封があった。サンプルＣ及びＤにはわずかな品質欠陥しかなく、それらは気密であったが、密封内に所定量の粉塵があることにより強度が弱かった。これらの密封の他、密封品質は低いが、密封領域内の粉塵量はＣ及びＤよりも少ないＥやＦのような多数のサンプルがある。この特定のケースは、本発明の検査デバイスをパッケージ化工程の状態を追跡するために使用可能であることを示している。特定の実施例では、検査システムは、平均から偏たっている数に伴う密封数が増加しているという観察に基づいて、動作状態が最適ではなくなっていることをオペレータに警告する。このような次善最適状態は密封装置の磨耗のような密封デバイス内部の要因に関連することもあり、又は例えば粉塵の存在のように密封デバイスの外部の要因であることもある。
【００５０】
「実施例２」：密封体の動作状態を特徴付けるために１つのパラメータだけが利用される場合の解釈のためのアルゴリズム
【００５１】
関連する１つのパラメータだけが利用される場合は、上記の方法を下記のように更に簡略化することが可能である。
【００５２】
収集された各信号は前述のようにエネルギ含量数へと圧縮される。このエネルギ含量数は次に、下記のような適応性自習分類アルゴリズムで利用される。
【００５３】
１．履歴数ｎの選択：この数は記憶されるべき、及び、将来のエネルギ含有と比較するために利用される過去のエネルギ含量数を規定する。
２．新規の信号ｙｎｅｗを収集し、エネルギ含量ｅｎｅｗを計算する。このエネルギ含量は例えば信号の変数として定義可能である。
【００５４】
フィルタにかけられたノイズ信号のエネルギ含量はｓ２として定義された。
【００５５】
【数１】
0004437133.tif 000002
【００５６】
ｍは信号中の分析されたポイント数であり、ｍｅａｎ（ｙ）は信号の平均値である。
【００５７】
３．ｎ個の以前のサンプルに基づいてエネルギ含量のｘ％の極値限界ｌｘ（ｔ）を計算する。指数ｔは極値限界が処理時間の関数であることを強調するために用いられた。このように、極値限界は工程中に自己適応し、工程の変化に対してアルゴリズムを強化する。この極値限界の計算はｎのエネルギ含有数の統計的分布に基づくものである。ｘは予測される偽の排除の理論的出現を制御／定義するために利用可能である。用途に応じて、これは上限、若しくは下限、又は双方でもよい。
【００５８】
４．ｅｎｅｗをｌｘ（ｔ）と比較する。
【００５９】
用途に応じてｅｎｅｗ＜ｌｘ（ｔ）又はｅｎｅｗ＞ｌｘ（ｔ）である場合は新規のパッケージを低品質の密封であるものと分類する。それ以外の場合は、パッケージを「適正に密封された」ものとして受け入れる。ここに概略を示した実施例では、下限が採用された。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】密封されたパッケージ（１）、密封体（２）、マイクロフォン（３）、及びコンピュータ・ユニット（４）を示した密封装置及び検査デバイスの図である。この図は更に、低品質の密封を有するパッケージを生産ラインから除去する排除デバイス（５）の一例をも示している。
【図２】密封動作中及び後のタイム信号の例を示す図面である。
【図３】良好な品質の密封に伴う特性タイム信号を示す図面である。
【図４】品質不良の密封に伴う特性タイム信号を示す図面である。
【図５】自習システムにより捉えられる密封工程の動力学を示す図面である。本図は良好な密封の平均特性が工程中にいかに展開かを示す。共分散の更新についても同様のパターンが見られる。
【図６】現在の密封品質が良好な品質といかに隔たっているかを示すマハラノビス距離を示す図面である。最適状態の工程での値である。
【図７】現在の密封品質が良好な品質といかに隔たっているかを示すマハラノビス距離を示す図面である。次善最適状態の工程での値である。
【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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【図６】
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【図７】
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