(57)【要約】  【課題】小型化が可能で、光の透過率の高い薄い異物やシワ等を原因とするシール不良の検出も可能な高精度のシール検査装置を提供する。  【解決手段】本実施形態に係るシール検査装置１は、内容物を密封した包装袋７０の袋口シール領域７７のシール不良を検査するシール検査装置１において、シール後の包装袋７０をその袋口シール領域７７が検査場所５０を通過するように案内するガイド部材３０と、検査場所５０にコリメート光を照射するための光源１０と、検査場所５０に位置する袋口シール領域７７の表面に対して略垂直な方向において、光源１０と同じ側に設置された、袋口シール領域７７からの反射光を撮像する撮像装置２０と、撮像装置２０が撮影した撮像画像に基づいて、袋口シール領域７７においてシール不良が発生していないか判定する制御手段４０と、を備える。【選択図】図１
2013028390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内容物を密封した包装袋の袋口シール領域のシール不良を検査するシール検査装置において、
シール後の前記包装袋をその袋口シール領域が検査場所を通過するように案内するガイド部材と、
前記検査場所にコリメート光を照射するための光源と、
前記検査場所に位置する前記袋口シール領域の表面に対して略垂直な方向において、前記光源と同じ側に設置された、前記袋口シール領域からの反射光を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置が撮影した撮像画像に基づいて、前記袋口シール領域においてシール不良が発生していないか判定する制御手段と、
を備えることを特徴とするシール検査装置。
【請求項２】
前記光源は、前記検査場所に照射される前記コリメート光の前記袋口シール領域の表面への入射角が60〜80°となるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のシール検査装置。
【請求項３】
前記撮像装置は、ラインセンサであり、且つ、前記袋口シール領域の表面に対して垂直な位置から前記光源側に3〜15°程度ずらした位置に設置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のシール検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品、医薬品、植物の種、乾燥植物等の内容物を密封状態で包装する包装袋のシール状態を検査するためのシール検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、かつお節等の節類を薄く削って製造した削り節は、一般的に所定の量毎に小さな包装袋に充填し、不活性ガスを封入したうえで袋口をシールした密封状態で包装され、市場に流通している。
【０００３】
ところで、このシール工程において、内容物がシール部に挟まったままシールされるなどのシール不良が発生する場合があり、最悪の場合、不良箇所から不活性ガスが抜けるなどして、中身の品質が劣化した状態で商品が市場に出回る危険がある。
【０００４】
このため、製造現場では、シール工程の直後に、シール部に内容物が挟まる噛み込みなどのシール不良が発生していないか確認するためのシール検査が行われている。そしてシール検査を通って良品と認定されたものが出荷されており、下記特許文献１には、このようなシール検査の方法が開示されている。
【０００５】
そして、特許文献１には、発光源からの光の透過光を、シール部を挟んで反対側に設置されたカメラで撮像し、この撮像画像に基づいてシール不良を検出する、すなわち透過型のシール検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１０５７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の透過型のシール検査装置は、光源と撮像装置とが包装袋を挟んで両側に設置されているため、シール検査装置が大型化してしまっていた。また、透過型の検査装置では、光の透過率の高い薄い異物やシワ等を原因とするシール不良の場合には、光が透過してしまって検出できないケースも多かった。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、小型化が可能で、光の透過率の高い薄い異物やシワ等を原因とするシール不良の検出も可能な高精度のシール検査装置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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係るシール検査装置は、内容物を密封した包装袋の袋口シール領域のシール不良を検査するシール検査装置において、シール後の前記包装袋をその袋口シール領域が検査場所を通過するように案内するガイド部材と、前記検査場所にコリメート光を照射するための光源と、前記検査場所に位置する前記袋口シール領域の表面に対して略垂直な方向において、前記光源と同じ側に設置された、前記袋口シール領域からの反射光を撮像する撮像装置と、前記撮像装置が撮影した撮像画像に基づいて、前記袋口シール領域においてシール不良が発生していないか判定する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るシール検査装置によれば、装置の小型化が可能であり、光の透過率の高い薄い異物やシワ等を原因とするシール不良の検出も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るシール検査装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るガイド部材の斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る包装袋に内容物を充填するラインの流れを概略的に示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る包装袋の構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係るシール検査の原理を説明するための模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る撮像装置による撮影画像を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係る撮像装置による撮影画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るシール検査装置について説明する。図１は、本実施形態に係るシール検査装置の構成を示す図であり、シール検査のための内容物の充填ラインに設置されたシール検査装置を下方から見た図である。本実施形態では、削り節を充填した透明包装フィルムからなる包装袋のシール状態を検査する装置を例に挙げて説明する。
【００１３】
図１に示すように、シール検査装置１は、フレーム５、光源１０、プリズム１５、撮像装置２０、ガイド部材３０、制御装置４０を備えている。なお、包装袋は、ガイド部材３０のところを、図中、右側から左側へと搬送される。フレーム５は、包装袋に削り節を充填する充填ライン側に固定して設置される板状フレームであり、シール検査装置１を構成する各部材はフレーム５に固定設置される。
【００１４】
光源１０は、シール検査用の光を照射する部材であり、ＬＥＤ光源１１、プリズム１５を備えている。ＬＥＤ光源１１は、コリメート光を照射する部材であり、発光素子であるＬＥＤと、ＬＥＤの照射光をコリメート光にするためのレンズ系とを備えている。
【００１５】
プリズム１５は、三角柱状のプリズム本体１６、プリズム本体１６をフレーム５に固定するためのプリズムホルダー１７を備えており、ＬＥＤ光源１１から投射されたコリメート光を後述する検査場所５０へ向けて屈折させるように機能する。本実施形態では、光源１０からのコリメート光が検査対象である包装袋のシール面に対して68°の入射角で入射するように、ＬＥＤ光源１１及びプリズム１５が所定の位置に設置されている。
【００１６】
具体的には、ＬＥＤ光源１１から投射されたコリメート光は、包装袋表面に対して18°の入射角となっているが、プリズム１５における全反射により、入射角が大きくなる方向に50°曲げられ、68°の入射角度でシール面に入射する（入射光とシール面とのなす角は22°）。また、光源１０は、包装袋の搬送方向下流側から上流側に向けてコリメート光を照射し、搬送方向と平行な面内で入射光が透過及び反射するように構成されている。
【００１７】
撮像装置２０は、光源１０から照射された光の包装袋からの反射光を撮像するセンサであり、本実施形態では、包装袋の搬送方向に直交する方向（図１において紙面に垂直な方向）に撮像素子が列べられたラインセンサが用いられている。この撮像装置２０は、検査場所５０に位置する包装袋のシール面に対して垂直な位置から光源１０側へ8°ずらした位置に設置されている。
【００１８】
ガイド部材３０は、包装袋をシール検査が行われる検査場所５０へと案内する。図２は、ガイド部材３０の斜視図である。図１及び図２に示すように、ガイド部材３０は、略平行に対向して設置された、図中上側に位置する第一ガイド部３１と図中下側に位置する第二ガイド板３２とを備えており、包装袋は両者の間の案内路を案内される。包装袋のシール領域にコリメート光が照射される検査場所５０は、ガイド部材３０のほぼ中央に位置している。
【００１９】
包装袋に対して光源１０及び撮像装置２０側に位置する第二ガイド板３２は、光源１０からの光が検査場所５０に位置する包装袋のシール領域に当たるように、図中上側半分の検査場所５０から搬送方向下流側部分がカットされている。ガイド部材３０は、ネジ穴３５に挿通されるネジによってフレーム５の所定の位置に固定される。
【００２０】
なお、ガイド部材３０には、第一ガイド板３２の光源１０とは反対側の傍に、黒色の表面を有する黒色背面部材を設置しても良い。黒色背面部材を設置しておけば、透明な包装袋を検査対象とする場合に、光源１０からの照射光のうち包装袋７０を透過した透過光の不要な反射による映り込みを抑え、さらに検出精度を向上させることができる。  
【００２１】
制御装置４０は、光源１０及び撮像装置２０と接続されており、光源１０の照射を制御すると共に、撮像装置２０が撮影した撮影画像に基づいて、包装袋のシールが良好に行われているかを判定する機能を有する。
【００２２】
続いて、シール検査装置１の設置場所について、図面を参照しながら説明する。図３は、本実施形態に係る包装袋の内容物を充填するラインの構成を概略的に示す模式図である。同図に示すように、本実施形態に係る充填ラインでは、包装袋７０は、円周上を時計回りに移動させられながら、各工程における処理が施される。
【００２３】
まず、給袋工程（工程１）により、後述する三方製袋である包装袋７０が充填ラインに提供される。続いて、印字工程（工程２）において、包装袋７０に所望の印字が行われ、袋開口工程（工程３）において、包装袋７０の袋口が開かれる。
【００２４】
続いて、充填工程（工程４）においては、包装袋７０内に内容物である削り節が充填され、振動工程（工程５）では、包装袋７０内の内容物の偏りをなくして均一化するために包装袋７０が振動させられる。
【００２５】
内容物の充填後、ヒートシール工程（工程６）において、包装袋７０の袋口がヒートシールによって熱融着され、袋内が密封される。引き続き、冷却工程（工程７）において、シール領域の冷却が行われ、その後、シール検査工程（工程８）において、上述したシール検査装置１によるシール検査が行われる。
【００２６】
つまり、シール検査装置１は、充填ラインにおいて、このシール検査工程が行われる場所に設置されている。シール検査が行われた充填済みの包装袋７０は、製品排出工程（工程９）において、ライン外へ取り出される。
【００２７】
次に、シール検査装置１の検査対象である包装袋の構成について、図面を参照しながら説明する。図４は、包装袋の構成を示す図であり、図４（ａ）は、シール後の包装袋の正面図、図４（ｂ）は、シール前の包装袋の斜視図である。
【００２８】
包装袋７０は、二枚の透明な包装フィルム７１を貼り合わせて構成されている。包装フィルム７１は、例えば、三層構造（内側から、シーラント層、透明層、基材層）の透明フィルムであり、シーラント層としては、低密度ポリエチレン（LDPE）等、透明層としては、ポリエチレンテレフタレート（PET）等、基材層としては、延伸ポリプロピレン（OPP）等が使用される。
【００２９】
内容物を充填する前の包装袋７０は、二枚の包装フィルム７１が、図中左右の側縁部に沿って形成される縦シール領域７５、図中下縁部に沿って形成される横シール領域７６において、予めヒートシールにより溶着されている。そして、図４（ｂ）に示すように、図中上縁部の袋口のみが開いた状態の包装袋（三方製袋）７０が削り節の充填部に提供される。
【００３０】
削り節が充填された包装袋７０をヒートシール工程により密封する際には、図中上縁部に沿って袋口の部分に形成される袋口シール領域７７がヒートシールにより熱溶着される。そして、シール検査装置１によるシール検査は、この袋口シール領域７７に対して実施される。
【００３１】
ここで、図１に示すシール検査装置は、下方から見た図であり、また、包装袋７０は、袋口が上を向いた状態で充填ライン上を搬送されている。したがって、シール検査装置１へと搬送された包装袋７０は、その上部である袋口シール領域７７が第一ガイド部３１と第二ガイド板３２とに挟まれて搬送され、検査場所５０へと案内される。
【００３２】
続いて、シール検査装置１の構成について、さらに図面を参照しながら詳細に説明する。図５は、本実施形態に係るシール検査の原理を説明するための模式図であり、図５（ａ）は、ヒートシールが良好に行われた状態を示す図、図５（ｂ）は、異物の噛み込みによるシール不良が発生した際の状態を示す図である。
【００３３】
図５（ａ）に示すように、ヒートシールが良好に行われている場合、光源１０からの照射光は拡散の少ないコリメート光であるため、検査場所５０に位置する包装袋７０の袋口シール領域７７に照射される入射光の大部分は、透明な包装フィルム７１を透過し、一部が袋口シール領域７７の部分で反射する。なお、図５（ａ）では、透過光を省略し、反射光のみを示している。
【００３４】
袋口シール領域７７での反射光のほとんどは、入射角と同じ角度の反射角の正反射光となって進んで行くが、反射光の一部は、袋口シール領域７７の表面に対して略垂直な方向に進み、撮像装置２０に到達する。
【００３５】
一方、図５（ｂ）に示すように、シール時に二枚の包装フィルム７１の間に異物が挟み込まれてシール不良が発生している場合、この異物へと到達した入射光は、異物の粗い表面で広い範囲に拡散反射する散乱光となる。この散乱光のうち、撮像装置２０の方向へ進んだ光が撮像装置２０によって撮影される。
【００３６】
よって、本実施形態のように、包装袋７０に対して光源１０と撮像装置２０が同じ側に位置する反射型のシール検査装置１においては、シールが良好に行われた包装袋７０を検査する際には、撮像装置２０に届く反射光が少なく、撮影画像が暗くなる。一方、異物の噛み込みによるシール不良が発生した包装袋７０を検査する際には、異物からの散乱光が撮像装置２０に届き、撮影画像の異物が存在する部分が明るくなる。
【００３７】
したがって、制御装置４０は、撮像装置２０による撮影画像に所定値以上の明るい領域がある場合には、異物が挟まることによるシール不良が発生しているとして、シール不良発生の判定を行うことができる。なお、シール検査装置１は、異物噛み込み以外の原因によるシール不良についても判定可能である。
【００３８】
本実施形態のように反射型の検査装置とすることで、従来の透過型と比較して、シール不良画像とシール良好画像とのコントラストを大きくして、より高精度な検出が可能となる。すなわち、透明の包装袋７０を想定した場合、透過型の検査装置においては、シールが良好に行われた場合に、例えば、入射光のうち98％の光が透過したとすると、異物の噛み込みが発生したときには、例えば、90％の光が透過する。
【００３９】
そうすると、透過型の検査装置の場合には、シール良好の場合とシール不良の場合との光量の違いは1割程度に過ぎない。一方、本実施形態のような反射型の検査装置においては、シールが良好に行われた場合に、例えば、入射光のうち2％の光が反射したとすると、反射光のうち撮像装置２０に到達する光は入射光の0.5％程度となる。
【００４０】
そして、異物の噛み込みが発生したときには、撮像装置２０に到達する光は、散乱光を加えて、例えば、入射光の1％程度となる。そうすると、反射型の場合には、シール良好の場合とシール不良の場合との光量の違いは2倍にもなり、シール不良の検出感度を大幅に向上させることができる。
【００４１】
続いて、図６及び図７を参照しながら、制御装置４０におけるシール不良発生の判定処理について説明する。図６及び図７は、本実施形態に係る撮像装置による撮影画像を示す図である。なお、図６及び図７の撮影画像は、全体が透明な包装袋ではなく、一部に金属層を有する遮光包装袋についての撮影画像である。
【００４２】
図６（ａ）は、ヒートシールが良好に行われた際の撮影画像であり、この場合には、袋口シール領域７７への入射光の大部分が透過するため、袋口シール領域７７全体が暗くなっている。このように、撮影画像の袋口シール領域７７に対応する領域全体が暗い場合には、制御装置４０は、ヒートシールが良好に行われたと判定することができる。
【００４３】
図６（ｂ）は、異物の噛み込みによるシール不良が発生した際の撮影画像であり、異物からの散乱光により、異物が存在する部分が明るくなっている。図６（ｃ）は、シワ（皺）によるシール不良が発生した際の撮影画像であり、シワからの散乱光により、シワが存在する部分が明るくなっている。
【００４４】
また、制御装置４０は、包装袋７０の斜行、包装袋７０の折れ、ヒートシール場所のずれによるシール不良も判定することができる。図７（ａ）は、包装袋７０の斜行により、包装袋７０に対してヒートシールが斜めに行われてしまった際の撮影画像である。図７（ｂ）は、包装袋８０の折れたままヒートシールが行われてしまった際の撮影画像である。図７（ｃ）は、包装袋７０の搬送方向において、ヒートシールの位置が袋口シール領域７７からずれてしまった際の撮影画像である。
【００４５】
以上、シール検査装置１の構成について詳細に説明したが、本実施形態によれば、袋口シール領域７７のシールが良好に行われたか否かを高精度に判定することが可能となる。
【００４６】
特に、シール検査装置１は、反射型の検査装置であり、包装袋７０に対して光源１０と撮像装置２０が同じ側に位置するため、シール検査装置１を小型化することができる。また、反射型の装置としたことで、透明な包装袋７０だけでなく、金属層等の遮光層を有して、透過型のシール検査装置では検査できないような包装袋であってもシール検査を行うことが可能となる。なお、遮光包装袋の検査を行う場合には、シール検査領域において貼り合わせられる包装フィルムの一方が透明フィルムであれば、良好なシール検査を行うことができる。
【００４７】
また、透過型の検査装置の場合には、通常、包装袋の表面に対して略垂直に照射光を当てるため、入射角を大きくすることは困難であるが、本実施形態では、反射型とすることで、入射光を包装袋７０の表面に対して寝かせて入射角を大きくし、検出精度を向上させることができた。
【００４８】
すなわち、本実施形態では、検査場所５０に位置する袋口シール領域７７の表面へのコリメート光の入射角が68°となるように構成されている。このように、包装袋７０の表面に対して入射光を寝かせることで、異物やシワ等の検査感度を大きく向上させることができる。
【００４９】
これは、入射光を寝かせることで、包装フィルム７１内を通過する入射光の光路長が長くなり、通常であれば入射光が透過するような薄い異物や小さなシワによっても入射光が反射するようになるからである。
【００５０】
もちろん、コリメート光の包装袋７０への入射角は適宜変更可能であるが、所定の検査感度を維持するためには、60°よりも大きくすることが望ましい。また、入射角が大きすぎてもコリメート光が包装袋７０へと入射し難くなってしまうので、80°よりも小さくすることが望ましい。すなわち、コリメート光の入射角は、60〜80°に設定することが望ましい。
【００５１】
なお、上述したように、包装袋７０は、充填ラインにおいて円周上を搬送されているため、検査場所５０を通過する際にも光源１０や撮像装置２０に対して若干の角度変化があるが、本明細書における検査場所に位置する包装袋７０に対する角度は、包装袋７０の幅方向中心部分が検査場所５０に位置し、包装袋７０がガイド部材３０の案内路と平行になったときの角度のことを意味している。
【００５２】
また、本実施形態では、撮像装置２０としてラインセンサを採用しており、エリアカメラを使用する場合と比較して、シール検査装置１を小型化することが可能である。撮影領域の広いエリアカメラであれば、撮影対象である包装袋からある程度距離をおく必要があるが、ラインセンサであれば包装袋に近づけて配置することができる。
【００５３】
また、ラインセンサであれば、シール領域が横長であって搬送方向における検査領域が長い場合であっても、撮影エリアを広げるために撮像装置２０を包装袋から離す必要が無く、画像分解能を下げることなく検査を行うことができる。
【００５４】
また、ラインセンサであれば、撮影の際の縦横倍率を任意に設定することが可能であり、種々の大きさの包装袋に対して容易に対応可能である。また、ラインセンサであれば、撮影画像の収差が小さく、検出精度を向上させることができる。
【００５５】
また、上述したように、包装袋７０は、検査場所５０を通過する際にも撮像装置２０に対して若干の角度変化（本実施形態では、基準となる撮像装置２０に対して垂直位置から±8°）があるが、ラインセンサであれば、撮影画像の焦点がずれることなく、検査感度を維持することが可能である。
【００５６】
また、本実施形態では、撮像装置２０が、検査場所５０に位置する包装袋のシール面に対して垂直な位置から光源１０側へ8°ずらした位置に設置されているため、上述したように検査場所５０において包装袋７０の角度が変化しても撮像装置２０への不要な正反射光成分の入射を抑えて、検査感度を維持することができる。
【００５７】
もちろん、撮像装置２０を光源１０にずらす角度は適宜変更可能であるが、大きくずらすと、異物からの散乱光も少なくなってしまう。したがって、不要な正反射光成分を抑えつつ、異物からの散乱光も取り込むためには、3〜15°程度ずらずことが望ましい。
【００５８】
また、本実施形態では、ＬＥＤ光源１１の光をプリズム１５によって曲げることで、検査場所５０への入射光の入射角度を大きくしているので、入射角を大きくするためにＬＥＤ光源１１を撮像装置２０から離れた場所に設置する必要がなく、シール検査装置１を小型に構成することができる。
【００５９】
また、シール検査環境に応じて入射角を微調整する必要がある場合にも、大きなＬＥＤ光源１１を移動させることなく、プリズム１５の位置を調整するだけで入射角度を調整することができ、操作性も向上させることができる。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、光源としては、ＬＥＤ光源に限らず、レーザ光源等、種々の光源を用いることができる。また、シール検査装置の検査対象も、種々の材料や形状の包装袋に対応可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１        シール検査装置
５        フレーム
１０      光源
１１      ＬＥＤ光源
１５      プリズム
１６      プリズム本体
１７      プリズムホルダー
２０      撮像装置
３０      ガイド部材
３１      第一ガイド部
３２      第二ガイド板
４０      制御装置
５０      検査場所
７０      包装袋
【図１】
2013028390.tif 000003
【図２】
2013028390.tif 000004
【図３】
2013028390.tif 000005
【図４】
2013028390.tif 000006
【図５】
2013028390.tif 000007
【図６】
2013028390.tif 000008
【図７】
2013028390.tif 000009