(57)【要約】【課題】高度精度な位置決め精度を必要とせず、プリフォームを検査することができる検査装置を提供する。【解決手段】プリフォーム１の検査装置には、垂直に保持され搬送されるプリフォーム１の口部の端面に光を照射するリング光源４を備える。プリフォーム１は内部にバリア層を有し、ＰＥＴボトルの母体となる材質とバリア層との屈折率の差によって、プリフォーム１の口部の端面から入射された光はバリア層の境界面で乱反射を起し発光する。この発光の状態を外部に設けられたカメラ３で撮像し、カメラ３が撮像した画像を画像処理装置２は解析しバリア層を検査する。リング光源を用いることで、プリフォーム１の位置精度が多少ずれても端面には光が照射され、プリフォーム１を検査することが可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層透明体の検査装置であって、前記多層透明体の端面に光を照射する光源と、前記多層透明体の端面に照射された光によって生じる前記多層透明体の内部の現象を撮像するカメラと、前記カメラが撮像した画像から前記多層透明体の中間層を検査する検査手段を備えていることを特徴とする多層透明体の検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の多層透明体の検査装置において、前記多層透明体はＰＥＴボトルの予備成型品であるプリフォームであって、前記プリフォームは中間層としてバリア層を備え、前記カメラは、端面に照射された光によって生じる前記現象として、前記プリフォームの端面に照射された光がバリア層で乱反射する状態を撮像し、前記検査手段は、この乱反射の状態から前記バリア層の有無を検査することを特徴とする多層透明体の検査装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の多層透明体の検査装置において、前記光源はリング光源であることを特徴とする多層透明体の検査装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の多層透明体の検査装置におて、前記光源の発光素子はＬＥＤであることを特徴とする多層透明体の検査装置。
【請求項５】
多層透明体の検査方法であって、前記多層透明体の端面に光を入射したときに、前記多層透明体の端面に照射された光によって生じる前記多層透明体の内部の現象を撮像し、撮像した現象から前記多層透明体を検査することを特徴とする多層透明体の検査方法。
【請求項６】
請求項５に記載の多層透明体の検査方法において、前記多層透明体はＰＥＴボトルの予備成型品であるプリフォームであって、前記プリフォームは中間層としてバリア層を備え、前記プリフォームの端面に照射された光がバリア層で乱反射する状態を撮像し、この乱反射の状態から前記バリア層の有無を検査することを特徴とする多層透明体の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プリフォームに代表される多層透明体を検査する装置および方法に関し、更に詳しくは、多層透明体の中間層を検査する装置および方法に関する
【背景技術】
【０００２】
ＰＥＴボトル（ＰＥＴ：polyethylene terephthalateポリエチレンテレフタレート）は、飲料水をはじめとし様々な用途に利用されている。ＰＥＴボトルは一見すると単層透明体に見受けられるが、酸素や水蒸気の透過を防止するために、中間層としてナイロン樹脂をベースとしたバリア層が設られた多層透明体である。
【０００３】
ＰＥＴボトルの所定範囲にこのバリア層が存在しないと、わずかな酸素や水蒸気の透過によって、ＰＥＴボトルの内容物の性質が変化してしまう恐れがあるため、ＰＥＴボトルの予備成型品であるプリフォームの段階で、このバリア層が所定範囲にあるか検査される。
【０００４】
多層透明体であるプリフォームのバリア層を検査する発明として、特許文献１および特許文献２では、レーザ光を用いた検査装置が開示されている。この発明では、プリフォームの斜めからレーザ光を照射し、プリフォームの外周面、バリア層および内周面からの反射光を利用してバリア層を検査する。
【特許文献１】特開２００５−４９２５８号公報
【特許文献２】特開２００５−４９２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した発明では、レーザ光の反射光を用いてバリア層を検査するため、高い検査精度を得るために必要なレーザ光源も高価になってしまう問題がある。更に、プリフォームの位置決め精度の要求精度が高く、プリフォームの位置決め精度が低いプリフォームの製造ラインには実施できない問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明は、プリフォームに代表される多層透明体を検査する装置および方法において、検査に利用する光源を安価にすることができ、更には、多層透明体の高度精度な位置決め精度を必要としない検査装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決する第１の発明は、多層透明体の検査装置であって、前記多層透明体の端面に光を照射する光源と、前記多層透明体の端面に照射された光によって生じる前記多層透明体の内部の現象を撮像するカメラと、前記カメラが撮像した画像から前記多層透明体の中間層を検査する検査手段を備えていることを特徴とする。
【０００８】
第１の発明において、前記多層透明体はＰＥＴボトルの予備成型品であるプリフォームであることが好適である。プリフォームは中間層としてバリア層を備え、プリフォームの端面に照射された光はプリフォームのバリア層で乱反射するため、この乱反射の状況を前記カメラで撮像すればバリア層の有無を検査することができる。
【０００９】
なお、前記多層透明体の端面に光を入射する光源としては、前記多層透明体の端面の全面に光を照射できるリング光源または面光源であることが好適で、更に、指向性のある光を前記多層透明体の端面に照射するために、前記光源はＬＥＤを利用していることが好適である。
【００１０】
更に、第２の発明は、多層透明体の検査方法であって、この検査方法は、前記多層透明体の端面に光を入射したときに、前記多層透明体の端面に照射された光によって生じる前記多層透明体の内部の現象を撮像し、撮像した現象から前記多層透明体を検査することを特徴とする。
【００１１】
第２の発明において、前記多層透明体はＰＥＴボトルの予備成型品であるプリフォームであることが好適である。プリフォームは中間層としてバリア層を備え、プリフォームの端面に照射された光はプリフォームのバリア層で乱反射するため、この乱反射の状況を前記カメラで撮像すればバリア層の有無を検査することができる。
【発明の効果】
【００１２】
上述した本発明によれば、多層透明体の端面に入射された光によって生じる多層透明体の内部の現象から多層透明体を検査するため、リング光源など安価な光源を利用することができる。更に、光源を面光源とすることで、多層透明体の位置決め精度の低い製造ラインでも実施可能となる。更に、ＬＥＤ光を照射する光源を利用することで、プリフォームの端面から内部に入射する光量を増加させることができ、前記多層透明体の内部の現象をより鮮明にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
ここから、本発明に係る多層透明体であるプリフォーム１を検査する検査装置について、図を参照しながら詳細に説明する。図１は、検査対象となるプリフォーム１を説明する図である。図１で示したプリフォーム１はＰＥＴボトルの予備成形品であり、このプリフォーム１を射出ブロー成型することでＰＥＴボトルが製造される。
【００１４】
ＰＥＴボトルのプリフォーム１は、プリフォーム１の母体となる円筒状の胴部１０と、端面１５を備えＰＥＴボトルの飲み口となる口部１２と、胴部１０と口部１２の間に存在し外方に突出するように形成された鍔部１３と、胴部１０の底面を閉鎖するように湾曲しＰＥＴボトルの底になる底部１４とが一体的に形成されている。
【００１５】
プリフォーム１の設計上では、胴部１０の全長かつ全周囲に中間層として、ナイロンなどをベースとしたバリア層１１（酸素バリア層，水蒸気バリア層など）が設けられている。なお、バリア層１１は口部１２および底部１４には設けられていない。
【００１６】
プリフォーム１の胴部１０の全長かつ全周囲にバリア層１１が存在しないと、当然のことながらＰＥＴボトルに成型した後も、プリフォーム１の胴部１０の全長かつ全周囲にバリア層１１が存在しなくなり内容物が変質してしまう恐れがある。このため、プリフォーム１の段階でバリア層１１の欠陥が検査される。
【００１７】
図２は本発明に係るプリフォームの検査装置の構成図である。射出成形で成形されたプリフォーム１は、特許文献１の図２で示されるようなスターホイール５（搬送装置）に鍔部１３が掛かった状態で垂直に保持され搬送される。
【００１８】
特許文献１または特許文献２では、プリフォーム１の胴部１０の外側からレーザ光を照射するが、本発明に係るプリフォームの検査装置は、図２に示したように、リング光源４を用いて、垂直に保持され搬送されるプリフォーム１の口部１２の端面１５に光を照射する。
【００１９】
ＰＥＴボトルの母体となる材質とバリア層１１とには屈折率が異なるため、プリフォーム１の口部１２の端面１５から入射された光はバリア層１１の境界面で乱反射を起し発光する。この発光の状態を外部に設けられたカメラ３で撮像し、カメラ３が撮像した画像を画像処理装置２は解析しバリア層１１を検査する。
【００２０】
図３は、プリフォームの検査装置のブロック図である。図３に示したように、プリフォームの検査装置は、検査対象であるプリフォーム１の口部１２の端面１５に指向性のある光を照射するリング光源４と、リング光源４から口部１２の端面１５に照射された光によって生じる胴部１０の現象（ここでは、乱反射による発光）を撮像するカメラ３と、カメラ３が撮像した画像を用いてバリア層１１を検査する画像処理装置２とから、少なくとも構成される。
【００２１】
まず、プリフォームの検査装置に備えられたリング光源４について説明する。図４はリング光源４を説明する図で、図５はリング光源４とプリフォーム１の相対位置を説明する図である。
【００２２】
本実施の形態では、プリフォーム１の口部１２の端面１５に光を照射するため、図４に示したように、光源をリング光源４としている。図５に示したように、垂直に搬送されるプリフォーム１が検査位置で停止したときに、プリフォーム１の口部１２の中心点とリング光源４の中心点の位置がほぼ一致するように、リング光源４は配置される。光源としてリング光源４を用いることで、光源の価格を安価にできる。
【００２３】
リング光源４は発光素子として複数のＬＥＤ４０を備え、各々のＬＥＤ４０は円状に配置され、プリフォーム１の口部１２の端面１５に均一に光が照射される。なお、リング光源４の直径は、プリフォーム１の口部１２の直径とほぼ同じ径としている。
【００２４】
本実施の形態において、複数のＬＥＤ４０が円状に配置されたリング光源４を用いるのは、プリフォーム１の口部１２の端面１５に照射される光に指向性を持たせるためである。蛍光灯などの拡散性が強い光を用いると、バリア層１１の境界面の乱反射で生じる発光が不鮮明になってしまう。これに対し、ＬＥＤ４０から照射される指向性の強い光を用いることで、プリフォーム１の口部１２の端面１５から内部に入射する光量を増加させることができ、バリア層１１の境界面の乱反射で生じる発光は鮮明になる。
【００２５】
なお、本発明に係るプリフォーム１の検査装置で用いられる光源は、複数のＬＥＤ４０が配置されたリング光源４でなくとも、指向性の強い光を端面１５の全面に照射できれば、どのような光源を用いても良く、光源の色についても言及はしない。
【００２６】
多層透明体の検査装置に備えられ、バリア層１１の境界面の乱反射で生じる発光を撮像するカメラ３はＣＣＤカメラである。なお、バリア層１１の境界面の乱反射で生じる発光をコントラストよく撮像するためのフィルターなどをカメラ３は備えていてもよい。
【００２７】
プリフォーム１のの検査装置の画像処理装置２は、ＣＰＵやメモリを備えたコンピュータで実現され、画像処理装置２は、カメラ３が撮像した画像を解析する手段である画像処理手段２１と、画像を表示するモニター２２と、検査を開始するトリガーを発生させるトリガー発生手段２３と、画像処理手段２１が処理した画像からバリア層１１を検査する機能を有し、画像処理装置２を制御する制御手段２０とを備える。
【００２８】
画像処理装置２に備えられた画像処理手段２１は、カメラ３が撮像したプリフォーム１の画像を多階調（例えば、２５６階調）の白黒画像に変換する手段で、画像処理ボードや画像処理装置２にインストールされる画像処理ソフトなどで実現することができる。
【００２９】
画像処理装置２のトリガ発生手段２３は、画像処理装置２が１本のプリフォーム１を検査開始するトリガーを発生させるための手段で、スターホイール５の駆動装置の電力を監視するトランスデューサや、検査位置に至ったプリフォーム１を検出する光電検出装置等で実現され、プリフォーム１が検査位置に到達すると、トリガ発生手段３２はプリフォーム１を検査開始するトリガーを制御手段２０に入力する。
【００３０】
画像処理装置２の制御手段２０は、コンピュータのＣＰＵを動作させるためのコンピュータプログラムで実現され、この制御手段２０は、画像処理手段２１が処理した画像からバリア層１１を検査する機能を有する。
【００３１】
ここから制御手段２０の動作手順について説明する。図６は、画像処理装置２の動作手順を示したフロー図である。この手順の最初のステップＳ１は、トリガ発生手段２３からトリガーを受信するステップである。トリガ発生手段２３からトリガーを受信することで、制御手段２０はプリフォーム１が検査位置に至ったことを認識し、検査位置に至ったプリフォーム１のバリア層１１の検査を開始する。
【００３２】
次のステップＳ２は、プリフォーム１の画像を処理するステップである。トリガ発生手段２３からトリガーを制御手段２３が受信したときには、プリフォーム１は検査位置に至っており、プリフォーム１の口部１２の端面１５にはリング光源４によって光が照射されている。
【００３３】
この状態で制御手段２０は画像処理手段２１を作動させ、カメラ３が撮像しているプリフォーム１の画像を取り込み、プリフォーム１の画像（ここでは、多階調の白黒画像）を処理する。また、制御手段２０は、カメラ３が撮像した画像、または、画像処理手段２１が処理した画像をモニター２２に表示する。
【００３４】
次のステップＳ３は、プリフォーム１のバリア層１１の正常／異常を判定するステップである。制御手段２０には、バリア層１１を正常とみなす閾値（ここではある階調）が予め設定されている。画像処理手段２１から得られる多階調のプリフォーム１の画像において、プリフォーム１の胴部１０に対応する画像の画素の階調と閾値とを、制御手段２０は比較する。
【００３５】
一般的に、光源色を白色とした場合、バリア層１１の境界面の乱反射で生じる発光は白色となる。よって、制御手段２０は、閾値以下の階調の画素、すなわち白色に近い画素に対応する箇所にはバリア層１１が存在するものとし、閾値を超えている階調の画素、すなわち黒色に近い画素に対応する箇所にはバリア層１１が存在しないと判断する。
【００３６】
図７は、画像処理されたプリフォーム１の画像の一例である。図７に示したように、プリフォーム１の胴部１０の下方にはバリア層１１が存在しないことを示す黒領域が広がっている。制御手段２０は、この黒領域からこのプリフォーム１のバリア層１１には欠陥があると検査し、プリフォーム１をリジェクトする。
【００３７】
次のステップＳ４は、検査を終了するか確認するステップである。予定数量のプリフォーム１を検査したときや、検査終了ボタンが押されたときに、制御手段２０は検査終了とし、この手順を終了する。なお、検査を終了しないときは次のプリフォーム１を検査するために、ステップＳ１に戻る。
【００３８】
なお、本実施の形態においては、本発明を分かり易くするためにカメラ３を１台とした。プリフォーム１は円筒状をしているため、実際には、プリフォーム１のすべての周面を撮像するために複数のカメラ３を必要とする。複数のカメラ３を設置したときは、それぞれのカメラ３が撮像したプリフォーム１の画像が検査に使用され、すべてのプリフォーム１の画像でバリア層１１の欠陥が発見されなかったときそのプリフォーム１は正常と判定される。
【００３９】
加えて、本実施の形態においては光源をリング光源としているが、プリフォーム１の位置決め精度が悪い製造ラインの場合は、光源を超高輝度のＬＥＤ面光源とするとよい。プリフォーム１の位置決め精度が悪い場合でも、プリフォーム１の位置決め精度をカバーするだけの発光面積を有するＬＥＤ面光源を用いれば、プリフォーム１の位置決め精度が悪い場合でも、プリフォーム１の口部１２の端面１５から内部に光を入射し検査できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】検査対象となるプリフォームを説明する図。
【図２】プリフォームの検査装置の構成図。
【図３】プリフォームの検査装置のブロック図。
【図４】リング光源を説明する図。
【図５】リング光源とプリフォームの相対位置を説明する図。
【図６】画像処理装置の動作手順を示したフロー図。
【図７】画像処理されたプリフォーム１の画像の一例を示した図。
【符号の説明】
【００４１】
１  プリフォーム
１０  プリフォームの胴部
１１  プリフォームのバリア層
１２  プリフォームの口部
１５  プリフォームの端面
２  画像処理装置
２０  制御手段
２１  画像処理手段
２２  モニタ
２３  トリガー発生手段
３  カメラ
４  リング光源
４０  ＬＥＤ
【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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