(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体充填機用のフィーリングバルブの不良検出方法において、
容器内に充填された液体の液面を撮像し、
該撮像した液面画像から検出した泡の画像に基づいて該フィーリングバルブの良否を判断するものであり、
前記フィーリングバルブの良否の判断が、該撮像した液面画像から検出した泡の画像が所定の測定領域内で占める面積を測定し、測定した面積と基準値とを比較して、測定した面積が基準値を外れたとき該フィーリングバルブが不良であると判断する、ことを特徴とするフィーリングバルブの不良検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載のフィーリングバルブの不良検出方法において、前記泡の面積の測定が、泡の画像と泡以外の画像とを２値化処理することで行われるフィーリングバルブの不良検出方法。
【請求項３】
請求項１に記載のフィーリングバルブの不良検出方法において、該撮像手段で該容器の開口部の少なくとも半分以上を撮像するフィーリングバルブの不良検出方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のフィーリングバルブの不良検出方法において、該液体がビールであるフィーリングバルブの不良検出方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のフィーリングバルブの不良検出方法において、前記液体充填機が複数の充填ヘッドを備えていて各充填ヘッドがそれぞれフィーリングバルブを備え、前記充填機の充填動作と前記撮像手段による撮像動作とが連動されていることによって容器に充填した充填ヘッドを特定できるようになっているフィーリングバルブの不良検出方法。
【請求項６】
請求項５に記載のフィーリングバルブの不良検出方法において、各充填ヘッドのフィーリングバルブについての不良判定の回数をカウントし、該カウント数が所定以上になったとき最終的に不良と判定するフィーリングバルブの不良検出方法。
【請求項７】
液体充填機用のフィーリングバルブの不良検出装置において、
容器内に充填された液体の液面を撮像する撮像手段と、
該撮像した液面画像から検出した泡の画像に基づいて該フィーリングバルブの良否を判断する制御装置であって、所定の測定領域内における液面における泡の面積割合を測定する画像処理装置を備える制御装置と、を備え、
前記制御装置が、基準値を設定する手段と、測定した泡の画像の面積と基準値とを比較する手段と、前記測定した面積が基準値を外れたとき該フィーリングバルブが不良であると判断する判断装置と、を更に備えることを特徴とするフィーリングバルブの不良検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載のフィーリングバルブの不良検出装置において、
前記制御装置が、前記液面画像を二値化処理することで泡の画像を検出することを特徴とするフィーリングバルブの不良検出装置。
【請求項９】
請求項７に記載のフィーリングバルブの不良検出装置において、
前記撮像手段は、容器の開口部の少なくとも半分以上を撮像できるように設定されていることを特徴とするフィーリングバルブの不良検出装置。
【請求項１０】
請求項７ないし９に記載のフィーリングバルブの不良検出装置において、前記液体充填機が複数の充填ヘッドを備えていて各充填ヘッドがそれぞれフィーリングバルブを備え、前記充填機の充填動作と前記撮像手段による撮像動作とが連動されていることによって容器に充填した充填ヘッドを特定できるようになっているフィーリングバルブの不良検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体充填用のフィーリングバルブの不良検出方法及び装置に関し、更に詳細には、ビールのような発泡性を有する液体を缶等の容器に充填する場合においてその充填を制御するフィーリングバルブが不良になっているか否かを検出する方法及び装置に関する。
【０００２】
例えば、飲料を缶に充填する自動充填機においては、上端が開放した缶をコンベア等により所定の経路に沿って移動させると共に、そのコンベアの上方にはその缶と共にその経路に沿って移動する充填ヘッドを多数設け、缶及び充填ヘッドが共に所定の経路に沿って移動する間に、各充填ヘッドを対応する缶の上部に接近させてその充填ヘッドに設けられた充填ノズルから缶内に飲料を予め設定されている量だけ充填するようになっている。そして、その飲料の充填量を各充填ノズル毎に設けられたフィーリングバルブにより制御している。
【０００３】
このような自動充填機による飲料の充填結果を自動的に監視する方法としては、従来から、主に、
（１）缶に充填された液体の液面の高さを、充填が完了し蓋が被された缶にＸ線検査装置によりＸ線を照射して検出し、それによって充填量の過不足を検出する方法、
（２）缶に充填された液体の液面の高さを画像処理による検査機を用いて検出し、更に、それによって検出された充填量の過不足量を数値化した信号を充填機にフィードバックして充填量の過不足をなくす方法（特開平９−２１８０７７号）、
等が行われている。
【０００４】
上記（１）の方法は入味量（缶への飲料の充填量）の良否を検出することによって充填済みの缶の良否を検出し、それに基づいて入味不良の缶を後工程に搬送する途中で排出することを主目的とするものであり、また、上記（２）の方法は検出信号を充填機にフィードバックして入味不良の缶の発生そのものを極力少なくしようとするものであり、いずれの場合も入味不良を課題とするものであり、充填機のフィーリングバルブの不良を検出するものではない。
【０００５】
また、前記のような液面の高さの検出によって入味不良を検出する方法は、例えばビールのように充填時に泡立ちし易い発泡性の飲料の入味不良の検出に際しては、液面が泡で邪魔されて検出が困難であるため、液面の高さが安定する状態、すなわち缶蓋の巻き締め工程完了後、に検査せざるを得ず高速充填に対応するのが困難であるばかりか缶蓋の巻き締め工程完了後の入味不良缶の排出による生産損失をまぬがれない等の問題がある。
【０００６】
本発明者は、ビールのような発泡性飲料の入味不良の検出について鋭意研究を重ねた結果、入味不良の原因の１つがフィーリングバルブの不良にあり、フィーリングバルブの不良を充填に際して充填済みの飲料の液面上方に発生する泡の状態を評価することで検出できるとの知見を得て本発明を完成するに至った。すなわち、本発明によれば、かかる発泡性飲料の充填時の泡の状態を評価しフィーリングバルブの不良を検出することによって、発泡性飲料の入味不良による生産損失を減少させることができる。更に、本発明によれば、かかる発泡性飲料の充填時の泡立ち状態を正確に観察することで飲料の品質管理をも可能にした。
【０００７】
更にまた、本発明によれば、泡の状態の監視に作業者が充填機の前に張り付き、缶に充填された直後の飲料の泡の状態を目で直接監視する場合の、（イ）作業者の負担、（ロ）検査コスト、（ハ）作業者の熟練、（ニ）全数検査、等の問題を解決して精度良くフィーリングバルブの不良を検出することができる。
【０００８】
本発明は、発泡性の液体を充填機により容器に充填した後に発生する泡を自動的に監視しそれによって充填機のフィーリングバルブの不良を検出する方法及び装置を提供することを一つの目的とするものである。
本発明は、更に、充填後に発生する泡の状態を撮像装置で撮像してその画像から所定の測定領域内の泡の面積を測定し、測定した面積を基準値と比較してフィーリングバルブの良否を判定する方法及び装置を提供することを他の目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による液体充填機用のフィーリングバルブの不良検出方法は、容器内への液体の充填後に発生した泡の状態を撮像手段により撮像し、該撮像した泡の状態により該フィーリングバルブの良否を判断するように構成されている。
前記フィーリングバルブの不良検出方法において、前記泡の状態によるフィーリングバルブの良否の判断が、該撮像した泡の画像が所定の測定領域内で占める面積を測定し、測定した面積と基準値とを比較して、測定した面積が基準値を外れたとき該フィーリングバルブが不良であると判断してもよい。また、泡の面積の測定を、泡の画像と泡以外の画像とを２値化処理することで行ってもよい。また、該撮像手段は充填直後に設けるのが好ましく、この場合、該撮像手段を水平に関して所定の角度で傾斜させて該撮像手段で該容器の開口部の少なくとも半分以上を撮像するのが好ましい。ここで、充填直後において飲料の液面上方に発生する泡の状態は、少なくとも容器の開口部半分の像を検出することにより全体を推定することが可能である。更にまた、前記液体充填機が複数の充填ヘッドを備えていて各充填ヘッドがそれぞれフィーリングバルブを備え、前記充填機の充填動作と前記撮像手段による撮像動作とが連動されていることによって容器に充填した充填ヘッドを特定できるようにしてもよく、その場合に、各充填ヘッドのフィーリングバルブについての不良判定の回数をカウントし、該カウント数が所定以上になったとき最終的に不良と判定してもよい。
【００１０】
本願の別の発明による液体充填機用のフィーリングバルブの不良検出装置は、容器内への液体の充填後に発生した泡の状態を撮像する撮像手段と、該撮像した泡の画像に基づいて該フィーリングバルブの良否を判断する制御装置と、を備えて構成されている。上記装置において、前記制御装置が、泡の画像を２値化処理する手段と、基準値を設定する手段と、所定の測定領域内の２値化処理した泡の画像の面積を測定する手段と、測定した面積と基準値とを比較する手段と、前記比較に基づいて該フィーリングバルブの良否を判断する判断手段とを備えていてもよい。更に、前記液体充填機が複数の充填ヘッドを備えていて各充填ヘッドがそれぞれフィーリングバルブを備え、前記充填機の充填動作と前記撮像手段による撮像動作とが連動されていることによって容器に充填した充填ヘッドを特定できるようにしてもよい。
【００１１】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を、発泡性液体としてのビールを缶に充填する充填機のフィーリングバルブの不良検出について説明する。
まず、充填機により缶にビールが充填されたときにビールの液面上に発生する泡とフィーリングバルブの良否との関係について説明する。
図１において、缶ａ内へのビールｂの充填が完了した直後にはビールの液面ｓの上には泡ｆが発生する。この泡の発生量及び泡の状態について様々な実験を行った結果、次のようなことが分かった。すなわち、充填雰囲気温度及び気圧、充填される液体の温度及び圧力、缶の送り速度、及びビールの種類等が同一の場合には、フィーリングバルブが正常に動作している限りほぼ同じであり、缶ａの開口部に関して図１［Ｂ］に示されるように適度に泡が発生している（正常な状態）が、フィーリングバルブに不良が発生すると、図１［Ａ］に示されるように上記正常な状態に比べて過小に泡が発生したり、或いは図１［Ｃ］に示されるように上記正常な状態に比べて過大に泡が発生したりする。そこでこれらの泡の状態を以下で説明する装置により撮像してその画像をつくり、それに基づいてフィーリングバルブの良否を判定する基準値を予め求めておく。
【００１２】
図２及び図３において、本実施例によるフィーリングバルブの不良検出装置（以下、単に検出装置）１が示されている。この検出装置１は、充填機でビールが充填された缶ａの搬送経路に隣接して配置された撮像手段としての、例えば、ＣＣＤカメラ２を備えている。このＣＣＤカメラ２自体の構造及び機能は公知のものであり、缶に充填されたビールｂの液面ｓの上に発生した泡ｆの状態を確実に検出できるように、缶ａの搬送方向に対してほぼ直角でかつ図３に実線で示されるように缶ａに向けて角度θ（水平線に関して）で傾けて配置されている。ＣＣＤカメラ２は画像処理機能を有する制御装置３に接続されている。泡ｆの照明が必要な場合には、照明装置６を缶ａの搬送経路の真上に配置し、照明領域が缶の上開口部分とほぼ一致するようにしてもよい。上記傾斜角θは、該撮像手段によって所定の測定領域内に該容器の開口部の少なくとも半分以上を撮像できるように設定すればよい。
【００１３】
このＣＣＤカメラ２は、図４に示されるように、缶ａにビールを充填する充填機１０の排出側１３の近くに配置されている。この充填機１０の構造及び動作自体は公知のものであり、回転中心Ｏを中心として旋回する多数の充填ヘッド１１を備え、各充填ヘッドには図示しないがそれぞれ充填ノズルが設けられている。この充填機１０は、その供給側１２に空の缶ａが供給コンベア２１により供給されるとその缶を充填ヘッドと同期して矢印の時計回り方向に旋回移動するコンベア（図示せず）上に載せて排出側１３に向かって移動させる。そして缶が排出側に向かって移動する間に、充填ヘッドが缶の上開口部に接近して充填ノズルからフィーリングバルブ（図示せず）による制御の下で所定量のビールを缶内に充填する。充填が完了した缶ａは排出側１３で中継コンベア２２（図２及び図３）に渡され、その中継コンベアにより検出装置１による検出位置を通して次の缶蓋巻き締め工程（図示せず）に送られる。そして、複数個の充填ヘッドの各々にはアドレス（例えば充填ヘッドの数がＮ個の場合には１からＮのアドレス）が付けられていて、どのアドレス（例えばアドレスｘ（１≦ｘ≦Ｎ））の充填ヘッドにより充填された缶ａが、今検出装置１のＣＣＤカメラ２によって撮像されているかを、充填機１０の動作と検査装置１の動作とを連動させることによって、制御装置３によって認識できるようになっている。図４においては、このために、充填機の制御装置１５と検査装置１の制御装置３とが電気的に接続されている。したがって、検出装置により缶の泡の状態を検出することにより、その缶へのビールの充填を行った充填ヘッドのアドレスを特定でき、フィーリングバルブも特定できることになる。ＣＣＤカメラ２により泡の画像を撮像するタイミングは、充填雰囲気温度及び気圧、充填される液体の温度及び圧力、缶の送り速度、ビールの種類等によって異なるが、充填機１０による缶ａへのビールの充填が完了した後おおよそ１秒後が好ましい。したがって、ＣＣＤカメラの位置は上記タイミング及び中継コンベアの送り速度等を考慮して決定される。
【００１４】
制御装置３は、図３に示されるように、撮像手段としてのＣＣＤカメラ２に接続された、泡の画像を２値化処理しその面積を測定する画像処理装置３１と、基準値を設定する設定器３２と、画像処理装置によって処理されて得られたデータと設定器３２に設定された基準値とを比較する比較器３３と、比較されたデータに基づいてフィーリングバルブの良否を判断する判断装置３４と、フィーリングバルブから送られた判断信号を記録してカウントする記憶装置３５とを備えている。カウント数によりフィーリングバルブの不良を最終的に判断する第２の判断装置３６とを備えていてもよい。
【００１５】
次に、制御装置による本実施例の検出操作の動作フローについて図５及び図６を参照して説明する。まず、ＣＣＤカメラ２により缶の泡の状態を撮像してその画像データを得る（ステップＳ１）。ＣＣＤカメラからの画像データは、ＣＣＤカメラ２の向きが例えば図３で実線で図示の傾斜状態（水平線に関して角度θ）で撮像した場合、画像は図６［Ａ］に示されるようになる。この場合缶ａの上開口部ｃは楕円形になっている。このような画像データは画像処理装置３１により、２値化処理されてこれにより図６［Ｂ］に示されるように、泡の部分を白（この部分をｗで示す）に変換しその他の部分は黒に変換する（ステップＳ２）。次に、画像処理装置３１により、測定する領域（以下測定領域）を、例えば、図６［Ｃ］に示されるように楕円形の開口部ｃの領域ｄとして決定し、この測定領域内の泡の白い部分ｗの面積割合Ａを測定する（ステップＳ３）。一方、フィーリングバルブの良否の判断基準となる正常な泡の状態の画像を処理して面積割合Ａの上限基準値Ａｈを求め、設定器３２に設定しておく（ステップＳ４）。次に、比較器３３により、測定された面積割合Ａと、上限基準値Ａｈとを比較する（ステップ５）。その後、判断装置３４により面積割合Ａが上限基準値Ａｈの範囲内にあるか否かが判断される（ステップＳ６）。そして、Ａ≦Ａｈのときフィーリングバルブの状態は良好と判断してイエスの信号（例えば２進信号の０）が出力され、Ａｈ＜Ａのときフィーリングバルブの状態は不良と判断してノーの信号（例えば、２進信号の１）が出力される。この出力信号は制御装置の記憶部３５に記録される。また、面積割合Ａの下限基準値Ａｌを設定し、Ａ＜Ａｌを検知することで、フィーリングバルブの不良以外の不良状態、例えば充填される液体の温度及び圧力の少なくとも一方の設定不良を検知することも可能である。
【００１６】
上記のように良否の判断基準となる基準値を予め求める方法は、上記の検査装置１を使用して正常なフィーリングバルブを介して液体すなわちビールを充填した缶の泡の状態及び正常でない（不良の）フィーリングバルブを介してビールを充填した缶の泡の状態について前記ステップ（Ｓ１ないしＳ３）を行うことによって、多数回試験を行うことでよい。この基準値は充填される発泡性の液体の種類、温度及び圧力、充填雰囲気温度及び圧力、缶の送り速度等の充填条件によって異なるが、このような基準値は、種類の異なる充填条件についてそれぞれ求めておく。このようにして求められた基準値を使用して、前述の検査を充填機１０により充填された缶について順次行っていく。
【００１７】
上記のような泡の検査は、前述のように充填機１０の動作と検査装置１の動作とが連動されているため、各充填ヘッドのフィーリングバルブについて、そのフィーリングバルブを介してビールが充填された缶について連続して行なわれることになる。そして、上記「０」又は「１」の信号が記憶装置３５に送られてそこで各フィーリングバルブ毎にカウントされる。信号「１」が連続して（或いは不連続でも）積算されて所定の回数（例えば１０回）カウントされたとき、判定装置３６で最終的にフィーリングバルブの状態が不良であると判定する。このような判定がくだされたとき、充填機の動作は停止されて不良と判定されたフィーリングバルブは交換又は修理される。
【００１８】
上記のように記憶装置３５における信号「１」のカウント数が所定の回数になったとき（この判断は判定装置３６が行う）、制御装置３から、例えばポケベルのような警報装置４に警報信号を送って作業者に知らせるようにしてもよい。このようにすることによって、常時検査の状態を監視している必要はなくなり、作業者が別の作業をしていても容易にフィーリングバルブの不良を検知できる。また、上記とは別に或いはそれと併せて、記憶装置におけるカウント数の状態をパソコンのディスプレイ装置５により、図７に示すように充填ヘッド毎の不良信号「１」のカウント数を表すようにしておき、作業者が定期的にパソコンを操作して目視的に不良を確認できるようにしてもよい。図７においてヘッドＮｏ．は充填ヘッドのアドレスＮｏ．であり、回数の欄に表された数字は不良信号「１」のカウント数である。
なお、上記実施例はビールを缶に充填する場合について説明したが、他の発泡性液体にも本発明を適用することは可能である。
【００１９】
【効果】
本発明によれば、次のような効果を奏することが可能である。
（イ）検査精度ひいては製品品質の向上を図ることができる。
（ロ）充填ライン下流側での入味不足による充填済み缶の排出を消滅することが可能であり、製造コストを削減できる。
（ニ）不良のフィーリングバルブを確実に特定できることによって交換又は修理に要する液体の充填ラインの停止時間を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  フィーリングバルブの状態とそのフィーリングバルブを介して充填されたビールの泡との関係を示す図である。
【図２】  本発明によるフィーリングバルブの不良検査装置の概略斜視図である。
【図３】  図２の線Ａ−Ａに沿って見た図である。
【図４】  ビールの充填機１０と検査装置との関係を示す図である。
【図５】  検査装置による検出動作のフローチャートを示す図である。
【図６】  画像処理の動作を説明する図である。
【図７】  検査結果のモニター表示の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  フィーリングバルブの不良検査装置
２  ＣＣＤカメラ
３  制御装置
３１  画像処理装置                ３２  設定器
３３  比較器                      ３４  判断装置
３５  記憶装置
１０  充填機                      １１  充填ヘッド
Ｓ１−Ｓ６  ステップ
【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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