(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明なサポートリングを有するボトルにキャップが巻締められたボトル・キャップ組立体の垂直中心軸の上方にこれと光軸が一致するように光学系レンズを配置し、該光学系レンズの光軸上方に配置された単一のカメラにより、該光学系レンズを介して、ボトルに形成された巻締角度確認マークとキャップに形成された巻締角度確認マークとを同時に写し取り、得られた映像を画像処理装置に取り込み、取り込まれた画像データからボトルの巻締角度確認マークとキャップの巻締角度確認マークとをキャップを中心とした極座標に読みとり、必要により展開してそれらの位置を検出し、ボトルの巻締角度確認マークとキャップの巻締角度確認マークとの角度乃至展開距離を算出し、この角度乃至展開距離によりキャップの巻締状態を検出する方法において、
前記ボトルの透明なサポートリング周縁部分の上面に、下記条件：
（ａ）最大周方向幅（ｗ）が３乃至８ｍｍであること、
（ｂ）上方から見て、サポートリング中心側を頂点とする三角形またはサポ
ートリング中心側を上底とする台形状を有していること、
（ｃ）前記三角形状または台形状において、サポートリング周縁からキャッ
プ中心方向に延びている一対の辺が、それぞれ、ボトル中心から延びて
いる径方向直線に対して少なくとも１５度以上の傾斜角（θ）を有して
いること、
を満足する凹部もしくは凸部を形成し、
ボトル・キャップ組立体を上方からみたときに映し出される該凹部または凸部における前記幅（ｗ）及び傾斜角（θ）を用いて、前記一対の辺をボトルの巻締角度確認マークとして認識するように前記画像処理装置にプログラムしておくことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記一対の辺が、それぞれ、少なくとも２ｍｍ以上の長さ（ｄ）を有しており、前記幅（ｗ）、前記傾斜角（θ）及び長さ（ｄ）を用いて前記一対の辺をボトルの巻締角度確認マークとして認識するように前記画像処理装置にプログラムしておく請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明ボトルとその口部に螺子装着されたキャップとから成るボトル・キャップ組立体について、該キャップの締結状態（即ち、巻締状態）を検出する方法に関するものであり、より詳細には、ボトルの透明なサポートリングに形成されたボトルの巻締状態確認マークとキャップに形成されているキャップの巻締状態確認マークとを、ボトル・キャップ組立体の上方に配置された一台のカメラにより同時に撮像し、得られた画像データから両マークの位置関係を検出することにより、キャップの巻締状態を検出する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス製或いは合成樹脂製のボトル形状容器と、一旦開封されたものであることを明示するタンパーエビデント機能を有するキャップから成るボトル・キャップ組立体においては、内容物充填後に、キャップがボトルに完全に密封状態に締結されていることが必須であり、このような検査は、従来は、製品の中からいくつかの試料を抜き取り、これを実際に開栓し、開栓トルク、巻締角度等を測定することによって行っていた。
しかしながら、このような抜き取り検査は製品の一部について行うにすぎず、必ずしも確実な検査結果を得ることは困難であり、また検査の確実性を向上させるために抜き取り試料を多くすればそれだけ生産コストが増加することになる。
また巻締機を最初に設定する際に、基本的な性能を出すための巻締角度に従ってトルクが決定されているため、巻締め角度を容易に測定できることが望まれている。
【０００３】
このような問題を解決するため、キャップの締結状態を容易に確認することが可能なボトル・キャップ組立体も提案されている。
例えば、容器口部に、合成樹脂製キャップを完全に螺着した状態で該キャップ下端より下方の所定位置に１または複数の位置表示を形成し、かつキャップの上記合成樹脂製キャップの筒部に、該キャップを上記容器口部に完全に螺着した状態で上記位置表示に並ぶ閉栓表示を設けたことを特徴とする閉止装置（特開平９−１２０４６号公報）や、容器の外周と、この容器の口部にねじ込まれるスクリューキャップの外面とに、それぞれのネジ部のネジ端に対して一定の位置関係を有する標識を配設し、前記スクリューキャップの装着後に、前記一対の標識の位置関係に基づいて前記スクリューキャップのねじ込み状態の適否を判別することを特徴とする容器口部の密封状態検査方法（特開平１０−２０３５１２号公報）、また、瓶口外周面に形成したネジ部の始端に相当する部位の瓶首と、瓶口を封緘するキャップの内周面に形成したネジ部の終端に相当する部位の該キャップとにそれぞれ、外部から視認できる目安部を設け、前記瓶に液体を充填・封緘後にこれら二つの目安部の位置により瓶口へのキャップの巻締め程度を非破壊検査できるようにしたことを特徴とする瓶の封緘構造（特開平１１−１１５０４号公報）等が提案されている。
【０００４】
また、特開平１２−１１８５１５号公報には、容器本体のキャップ受け口に取り付けられたキャップまたは該キャップに設けたカバー受け部に取り付けられたキャップカバーの何れかのキャップ体取付部をカメラで撮影してその映像情報を記憶し、この映像情報に基づき上記容器本体またはキャップの基準部と上記キャップ体の測定部との位置関係に基づき当該キャップ体の取付状態の良否を判定するようにしたことを特徴とするキャップ体取付検査方法が記載されており、カメラでの撮影は、容器の搬送路に沿って平行に設けられた第一及び第二のカメラで行うことも記載されている。
【０００５】
更に、特開平５−１８０６２１号公報には、ビン口天面シールについてではあるが、ビン口天面にシールされたビン口をビン軸上面から照明しながら撮像装置により撮像し、画像処理装置によりその撮像信号からのシールの貼付ずれによってビン口部に発生する全反射信号を分離し、これを１画面分換算して得た積算値を基準値と比較してシールずれの良否を判断することを特徴とするビン口天面シールの検査装置が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これら従来技術によれば、試料の抜き取り及び実際の開栓という検査方法によらずに、ボトル・キャップ組立体の締結状態を確認することは可能となる。
しかしながら、上記第一の閉止装置では、ボトル及びキャップに設けられた表示が互いに一直線或いは所定の関係となるよう位置することが必要であり、その設定が困難であるという問題がある。
【０００７】
また、上記第二の密封検査方法や第三の瓶の封緘構造では、キャップとボトルの位置関係に一定の基準範囲を設け、その範囲外のボトル・キャップ組立体を除外するものであるため、上記第一の従来技術のような問題は生じないが、第一乃至第四の従来技術に記載された何れのボトル・キャップ組立体においても、キャップに設けられた標識は、ボトルとの関係上、キャップの側面に設けられているため、ボトル及びキャップに設けられた標識が一定の位置関係にあることを確認するためには、ボトル・キャップ組立体の側面から測定する必要がある。しかしながら、内容物が充填され、キャップで密封されたボトル・キャップ組立体は、搬送コンベア上をまちまちにその向きを変えながら生産ライン中を進んでいくため、ボトル及びキャップに設けられた標識が必ずしも検査装置の向きに向いているとは限らず、その場合には、キャップの締結状態に異常があった場合でも見逃してしまうことになり、検査の信頼性が低くなる恐れがある。
このような締結状態に異常のあるボトル・キャップ組立体を見逃さないためには、複数のカメラを周方向に設置する必要があり、このため検査装置が複雑になったり、ボトル・キャップ組立体を連続供給することが困難になる場合もある。
【０００８】
上述した問題を解決するために、本発明者等は、先に、ボトルの巻締角度確認マークと、キャップの巻締角度確認マークとの位置関係を検出することにより、ボトルとキャップとの巻締状態を検出する検査装置において、ボトル・キャップ組立体の上方に配置された光学系レンズと、前記光学系レンズの上方に配置され、前記光学系レンズを介して、ボトルの巻締角度確認マークとキャップの巻締角度確認マークとを同時に写し取る単一のカメラと、前記確認マークを照明するための照明装置と、前記カメラで写し取った画像データに基づく情報処理により、巻締状態の良否を判定する画像処理装置とを備えたボトル・キャップ組立体の検査装置を提案した（特願２００１−１８７１６８号）。
【０００９】
かかる検査装置は、上記従来技術のような不都合がなく、ボトル・キャップ組立体の締結状態がキャップを開栓することなく、容器の軸方向上方から確実に確認することが可能であり、また上方から単一のカメラにより容易に検査することが可能となるという顕著な利点を有している。しかるに、この検査装置においても未だ改善の余地があることが判った。
【００１０】
即ち、上記の検査装置では、上方からのカメラにより、ボトル及びキャップのそれぞれに設けられている巻締角度確認マークを同時に撮像し、写し取られたボトルの巻締角度確認マーク（ボトル確認マーク）及びキャップの巻締角度確認マーク（キャップ確認マーク）の画像データに基づいて、画像処理を行ない、これら確認マークの相対的位置データから締結状態の確認が行なわれる。従って、このような情報処理を確実に行なうためには、ボトル確認マークとキャップ確認マークとが確実に認識されなければならない。
【００１１】
ところで、上記のようなボトル確認マークは、通常、ボトルの口部に形成されているサポートリングに設けられる。一方、キャップのボトル口部への巻締は、キャッパーを用いてキャップを回転させて行われるが、この際、ボトルのサポートリングの下面を適当な治具で保持することにより、ボトルの共廻りが防止される。したがって、キャップが巻き締められているボトルでは、サポートリングの下面に、上記治具による爪跡が付いてしまう。
しかるに、ボトルのサポートリングが透明な透明ボトルでは、上方に配置されたカメラによりボトル確認マークとキャップ確認マークとを撮像すると、サポートリングの下面に付けられた治具の爪跡までも撮像されてしまい、この爪跡とボトル確認マークとの判別が困難となってしまい、この結果、キャップの巻締状態を正確に検出することができないという問題があった。
【００１２】
従って本発明の目的は、上方から単一のカメラによりボトル確認マークとキャップ確認マークとを撮像してボトルとキャップとの巻締状態を検出する方法において、特に透明なサポートリングに形成されているボトル確認マークを確実に認識することができ、常に確実な画像処理によってキャップの巻締状態を正確に検出することが可能な方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、透明なサポートリングを有するボトルにキャップが巻締められたボトル・キャップ組立体の垂直中心軸の上方にこれと光軸が一致するように光学系レンズを配置し、該光学系レンズの光軸上方に配置された単一のカメラにより、該光学系レンズを介して、ボトルに形成された巻締角度確認マークとキャップに形成された巻締角度確認マークとを同時に写し取り、得られた映像を画像処理装置に取り込み、取り込まれた画像データからボトルの巻締角度確認マークとキャップの巻締角度確認マークとをキャップを中心とした極座標に読みとり、必要により展開してそれらの位置を検出し、ボトルの巻締角度確認マークとキャップの巻締角度確認マークとの角度乃至展開距離を算出し、この角度乃至展開距離によりキャップの巻締状態を検出する方法において、
前記ボトルの透明なサポートリング周縁部分の上面に、下記条件：
（ａ）最大周方向幅（ｗ）が３乃至８ｍｍであること、
（ｂ）上方から見て、サポートリング中心側を頂点とする三角形またはサポ
ートリング中心側を上底とする台形状を有していること、
（ｃ）前記三角形状または台形状において、サポートリング周縁からキャッ
プ中心方向に延びている一対の辺が、それぞれ、ボトル中心から延びて
いる径方向直線に対して少なくとも１５度以上の傾斜角（θ）を有して
いること、
を満足する凹部もしくは凸部を形成し、
ボトル・キャップ組立体を上方からみたときに映し出される該凹部または凸部における前記幅（ｗ）及び傾斜角（θ）を用いて、前記一対の辺をボトルの巻締角度確認マークとして認識するように前記画像処理装置にプログラムしておくことを特徴とする方法が提供される。
【００１４】
ボトルにキャップを巻き締めるときにサポートリング下面に付けられてしまう治具の爪跡は、実質的に一本の直線状であり、サポートリングの周縁からボトルの中心方向に延びている。従って、上方に配置された単一のカメラにより、ボトル・キャップ組立体を撮像すると、サポートリングが透明である場合には、既に述べたように、サポートリングの上面に形成されているボトルの巻締状態確認マーク（ボトル確認マーク）と共に、上記の治具の爪跡も映し出されてしまい、ボトル確認マークと治具の爪跡との判別が困難となってしまう。
本発明においては、このような治具の爪跡とボトル確認マークとを明確に判別するために、透明なサポートリング周縁部分の上面に形成されるボトル確認マーク用の凹部または凸部を、最大周方向幅（ｗ）が３乃至８ｍｍの範囲となる大きさに設定し、且つボトル・キャップ組立体を上方からみたときに映し出される該凹部または凸部のサポートリング周縁からキャップ中心方向に延びている一対の辺を、組み合わせてボトルの巻締角度確認マークとして認識するように前記画像処理装置にプログラムしておく。すなわち、ボトル確認マークとして認識される凹部または凸部の一対の辺のサポートリング周縁部は、前記最大周方向幅（ｗ）に相当する間隔で離れているため、これら一対の辺を組み合わせてボトル確認マークとして認識させることにより、ボトル確認マークを、実質的に一本の直線状の治具の爪跡と確実に判別することができる。
例えば、最大周方向幅（ｗ）が上記範囲よりも小さいと、実質的に一本の直線状の爪跡とボトル確認マーク（前記凹部または凸部の一対の辺）とを判別することが困難となってしまう。また、最大周方向幅（ｗ）が上記範囲よりも大きいと、本来のボトルには不必要な凹部もしくは凸部がサポートリングに大きく形成されるため、ボトルの外観を損ない、その商品価値が損なわれてしまうばかりか、各辺の間隔が大きくなってしまうため、一対の辺として認識することが困難となるおそれも生じる。
【００１５】
本発明においては、前記一対の辺が、それぞれ、ボトル中心から延びている径方向直線に対して少なくとも１５度以上の傾斜角（θ）を有するように、前記凹部もしくは凸部が形成されており、前記幅（ｗ）と傾斜角（θ）とから前記一対の辺をボトルの巻締角度確認マークとして認識するように前記画像処理装置にプログラムしておく。即ち、ボトルのサポートリング下面に付けられる治具の爪跡は、通常、サポートリング周縁からボトル中心に向かって直線状に延びている。従って、凹部もしくは凸部の一対の辺を、それぞれ、上記のような傾斜角（θ）を有する斜辺として形成させておくことにより、各辺の近傍に治具の爪跡が位置している場合にも、一方の辺と治具の爪跡との組み合わせをボトルの確認マークとして誤認するという不都合を確実に回避することができる。このように、凹部もしくは凸部の一対の辺を斜辺として形成し、その幅（ｗ）と傾斜角（θ）とからボトルの巻締角度確認マークとして認識させるためには、前記凹部もしくは凸部の上方からみた形状は、一般に三角形状とするのがよいが、台形状とすることもできる。
【００１６】
また、本発明においては、前記一対の辺が、それぞれ、少なくとも２ｍｍ以上の長さ（ｄ）を有するように、前記凹部もしくは凸部を形成することが好ましい。即ち、治具の爪跡は、上記で述べた通り、サポートリング周縁からボトル中心に向かって直線状に延びているが、その長さは、比較的短い。従って、凹部もしくは凸部の一対の辺の長さ（ｄ）を、それぞれ、上記の範囲に設定し、かかる長さ（ｄ）と前記幅（ｗ）と前記傾斜角（θ）とから前記一対の辺をボトルの巻締角度確認マークとして認識させることにより、各辺の近傍に治具の爪跡が位置している場合において、一方の辺と治具の爪跡との組み合わせをボトルの確認マークとして誤認するという不都合を一層確実に回避することができる。また、ボトルの巻締角度確認マークを認識するためのパラメータの一つとして上記の長さ（ｄ）を用いるときには、凹部もしくは凸部の形状は、三角形状及び台形状の何れも好適である。
【００１７】
このように、本発明によれば、透明なサポートリングの下面に付けられた治具の爪跡をボトル確認マークとして誤認することがなく、ボトル確認マークとキャップ確認マークとの相対的位置関係から、常に正確にキャップの巻締状態を検出することが可能となるものである。
【００１８】
【発明の実施形態】
以下、本発明を添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の検出方法を実行してキャップの巻締状態を検出する装置の概略配置を示す図であり、
図２は、本発明の検出方法の原理を説明するための図であり、
図３は、本発明の検出方法の全体のプロセスを示すフローチャートであり、
図４は、本発明の検出方法に適用される照明条件の好適例を説明するための図であり、図１のＡ部を拡大して示す図であり、
図５は、本発明において好適なボトル確認マーク形成用の凹部或いは凸部のカメラ画像と、その極座標展開を示す図である。
【００１９】
本発明の検査方法を実施するための装置の配置を示す図１において、ボトル・キャップ組立体３０の垂直軸上方に、光学系レンズ４０と、キャップに形成されているキャップ確認マーク及びボトルのサポートリングに形成されているボトル確認マーク（図１において、これらマークは省略されている）を撮像するためのＣＣＤ撮像素子を備えたカメラ５０とが、前記組立体３０の垂直軸と光学系の光軸とが一致するように配置されている。
また、光学系レンズ４０の周囲には、照明装置６０が環状に配置されている。
カメラ５０は、下端部が開口している筒状のフード５１内に収納されており、このフード５１の開口部中心には、上記のレンズ４０が配置され、レンズ４０とカメラ５０との間の光路は、筒状フード５１によって覆われている。
更に、カメラ５０からケーブル５２を介して送られる画像データを処理するための画像処理装置（画像処理コンピュータ）７０および画像データおよび検出結果を表示するためのモニター７５が配置されている。
【００２０】
（キャップ巻締状態の検出および評価の原理）
本発明においては、キャップの旋回により透明なサポートリングを備えたボトルへのキャップの締結が行われたボトル・キャップ組立体３０について、上記カメラ５０により撮像されたキャップ及びボトル確認マークの画像データに基づいてキャップの巻締状態の評価が行われる。即ち、カメラ５０により写し出された映像から、キャップ確認マーク及びボトル確認マークの位置を極座標に読み取り、必要により展開して、巻締め状態を正確に検出し、評価することができる。
この原理を説明するための図２（カメラ入力画像および極座標展開）において、ボトル確認マークの二次元極座標上（カメラ入力画像上）の位置Ｐは、中心からの半径ｒ１およびｘ軸からの角度θ１により、
Ｐ（ｒ１、θ１）、ここでｘ＝ｒ１ｃｏｓθ１、ｙ＝ｒ１ｓｉｎθ１
で表される。
また、キャップ確認マークの二次元極座標上（カメラ入力画像上）の位置Ｑは、同様にして中心からの半径ｒ２およびｘ軸からの角度θ２により、
Ｑ（ｒ２、θ２）、ここでｘ＝ｒ２ｃｏｓθ２、ｙ＝ｒ２ｓｉｎθ２
で表される。
【００２１】
ボトル確認マーク基準のキャップ確認マークの巻締角度（θ）は、式（１）：
θ＝θ２−θ１          ‥（１）
で表され、また極座標展開での距離（Ｌ）は、式（２）：
Ｌ＝ｒ１（θ２−θ１）    ‥（２）
で表すことができる。
従って、適切な巻締状態になっているボトル・キャップ組立体３０の巻締角度（θ０、このθ０もボトル確認マーク基準のキャップ確認マークの角度で定められる）あるいは展開距離（Ｌ０）を一定の許容範囲のものとして予め設定しておくことにより、上記測定で検出される巻締角度θと設定巻締角度（θ０）とを対比し、あるいは検出された展開距離（Ｌ）と設定展開距離（Ｌ０）とを対比することにより、巻締状態の良否を検出することができる。
なお、図２の座標の説明では、角度の方向は反時計方向に正としているが、実際のキャップの締結では、時計方向に旋回による締結が行われるので、座標を裏返しにして考慮すればよい。
【００２２】
従って、図１に示すように、光学レンズ４０およびカメラ５０の光軸を、ボトル・キャップ組立体３０の垂直軸と一致させて、ボトルの巻締角度確認マーク（ボトル確認マーク）Ｐとキャップの巻締角度確認マーク（キャップ確認マーク）Ｑとを、単一のカメラ５０により二次元画像内に同時に取り込むことにより、面倒で複雑な処理を施すことなしに、しかも簡便な画像処理により、ボトル確認マークＰとキャップ確認マークＱとの相対的位置関係を検出し、ボトルとキャップとの巻締状態の良否を検出することができる。
【００２３】
本発明の検出方法においては、ボトル・キャップ組立体３０の上方に配置されたカメラ５０を用いて、キャップ確認マークＱとボトル確認マークＰとを同時に撮像するため、キャップ確認マークＰは、キャップの頂板部の周縁部、頂板部とスカート部とのコーナー部、或いはスカート部の外面に形成され、且つボトル確認マークは、ボトルの透明なサポートリングの上面に形成される。
【００２４】
また、上述したボトル確認マークＰとキャップ確認マークＱとの相対的位置関係を検出するためには、キャップの頂板部の中心（図２において、ｘ軸とｙ軸との交点に相当する部分）或いは、キャップ確認マークＱに対して対称位置に補助マークを設けることもできる。即ち、この補助マークとキャップ確認マークＱとを結ぶ線分と、キャップの頂板部の中心とボトル確認マークＰとを結ぶ線分とがなす角度、或いはその展開距離を算出することにより、図２に関して説明したのと同様な方法で、ボトル確認マークＰとキャップ確認マークＱとの相対的位置関係を検出することができる。
【００２５】
レンズ４０としては、キャップの径よりも大きな径を有する平凸レンズ或いはメニスカス凸レンズを用いることが、キャップ確認マークＱのみならず、ボトル確認マークＰをも鮮明に写し取るために好ましい。
ボトル確認マークＰは、このマークを設けるサポートリングのサイズ（径）により、（ａ）キャップの最外周部よりも径方向外側に位置する場合、（ｂ）キャップの最外周部に重なっている場合、（ｃ）キャップの最外周部よりも径方向内側に位置する場合等の様々な場合があり得る。これらのボトル確認マークＰにおいて、上記（ｂ）および（ｃ）の場合には、幾何学的には軸上方からはボトル巻締角度確認マークを検出することは不可能に近い。
しかるに、キャップの径よりも大きな径を有する平凸レンズ或いはメニスカス凸レンズを用いることにより、上記（ｂ）および（ｃ）の場合であっても、ボトル確認マークＰから斜め上方且つ外方にでる光をレンズ内に取り込み、屈折させることにより、明確なボトル確認マークＰの像を形成させることが可能となる。また、ボトル確認マークＰから取り込む光線の面積を広げることができるので、ボトル確認マークの像の濃度およびコントラストを高める上で有利である。
例えば、レンズ４０はキャップの径よりも大きい径を有する平凸レンズであり、キャップの径の約３倍程度の径を有しており、平凸レンズの平らな面がボトル・キャップ組立体３０の側に面している。平凸レンズの径はキャップの径の約２乃至４倍の径を有しているのが適当である。平凸レンズの代わりにメニスカス凸レンズを用いて、ボトル確認マークＰからの集光力をより高めることもできる。
【００２６】
本発明において、キャップ確認マークＱとボトル確認マークＰとを、これらが共にレンズ４０の被写界深度（焦点深度とも呼ぶ）内にある条件で撮像することが好ましい。
レンズには、焦点を合わせる距離を次第に遠方にしていくと、ある距離になると無限遠まで焦点が合うようになり、この距離を過焦点距離と呼び、過焦点距離（ｆｈ）は、レンズの焦点距離をｆ、レンズのＦナンバー（絞り）をＦ、許容ぼけをＡとして表して、下記式（３）：
0003910869.tif 000002
で表される。許容ぼけ（Ａ）としては一般に０．０３３の値が採用されている。一方、被写界深度とはある距離に焦点を合わせたときその距離にある被写体が鮮明に写るだけではなく、被写体の前後もある範囲は鮮明に写る範囲をいい、被写界深度の近い限界（近点、ｄ１）および被写界深度の遠い限界（遠点、ｄ２）は、焦点を合わせた距離（ｄ０）および過焦点距離（ｆｈ）に関して、下記式（４）および（５）で与えられる。
0003910869.tif 000003
かくして、本発明によれば、レンズの焦点距離ｆ、レンズのＦナンバー（絞り）Ｆを選択し、且つ焦点を合わせる距離ｄ０  を選ぶことにより、キャップ確認マークＱとボトル確認マークＰとをレンズの被写界深度内に入るようにすることができる。
【００２７】
ボトル・キャップ組立体におけるキャップ巻締角度の検出は、画像処理装置（画像処理コンピュータ）７０とカメラ５０との間で、図３に示すフローチャートに基づいて行われる。
まず、検出装置の運転信号を検出し、この運転信号を検出した後、カメラ５０からのボトル・キャップ組立体の検出信号を待つ。この検出信号があり次第、カメラ５０による画像データが画像処理装置（画像処理コンピュータ）７０に取り入れられる。この画像データに基づいて、ボトル・キャップ組立体の中心が検出される。この中心の検出は、先に述べたように、キャップ頂板部の中心に補助マークを設けて行ってもよいし、キャップ頂板部の円周から芯出しを行ってもよい。
中心の検出が行われた後、二次元座標上の画像データを図２に関して説明したような極座標に展開し、キャップ確認マークＱとボトル確認マークＰとを検出する。
極座標上で検出されたキャップ確認マークＱの位置とボトル確認マークＰの位置とから、直ちに両者の角度（θ）あるいは距離（Ｌ）が算出され、測定で検出される巻締角度θと設定巻締角度（θ０）とを対比し、あるいは検出された距離（Ｌ）と設定距離（Ｌ０）とを対比することにより、巻締状態を検出し、その検出結果により、キャップの巻締状態の良否を判定する。すなわち、角度あるいは距離が範囲外であれば、不良を表示し、範囲内であれば、次の測定に戻る。
【００２８】
ところで、カメラ５０での撮像により、ボトル確認マークＰと、キャップ確認マークＱとを鮮明に映し出すために、図１の装置において、レンズ４０の周辺に配置された環状の照明装置６０により照明を行いながら、カメラ５０による撮像が行われる。
本発明においては、ボトル確認マークＰがボトルの透明なサポートリング表面に形成されているため、かかる照明装置６０を用いての照明を、一定条件を満足するように行うことが、このようなボトル確認マークＰを鮮明に映し出すために好適である。
即ち、この照明条件を説明するための図４において、フード５１の下端開口部の内側には、レンズ４０が設けられており、その外側には、適当な取付板６５を介してビス止め等により、照明装置６０が環状に設けられている。
また、レンズ４０の下部には、図１にも示されているように、ボトル・キャップ組立体３０が配置されている。
このボトル・キャップ組立体３０において、キャップ１０は、頂板部１１、スカート部１２を有しており、スカート部１２の下端には、ＴＥバンド１３が破断可能なブリッジ等を介して設けられている。この図４の例においては、キャップ確認マークＱは、頂板部１１の周縁部に設けられている。更にボトル１５の口部には、ボトル確認マークＰを備えた透明なサポートリング５がある。
【００２９】
図１のＡ部を拡大して示す図４に示されている通り、上記照明装置６０には、遮光板６８が取り付けられており、照明装置６０からの光Ｌは、遮光板６８によって光路調整され、キャップ１０のスカート部１２に直接照射されるようになっている。従って、キャップ確認マークＱ及びボトル確認マークＰの何れにも光は直接照射されない。
すなわち、キャップ確認マークＱ及びボトル確認マークＰの何れにも光が直接照射されないように、キャップ１０のスカート部１２に直接光を照射しての照明により、カメラ５０による撮像を行うことによって、キャップ確認マークＱのみならず、透明なサポートリング５の上面に形成されているボトル確認マークＰをも鮮明な映像として捕らえることができる。例えば、キャップ確認マークＱやボトル確認マークＰに直接光が照射されるようにして照明を行うと、光が直接照射されたマークはコントラストが著しく低い映像として捕らえられてしまい、その判別が難しくなり、前述した画像処理を正確に行うことが困難となるおそれがある。
また、本発明においては、上記サポートリング５が透明であるため、ボトル内に充填された内容液の液面の揺れがボトル確認マークＰの映像に反映されてしまい、この結果、ボトル確認マークＰの映像がぼやけて不鮮明になってしまうおそれがある。しかるに、上記のようにして照明を行うと、照明装置６０からの直接光は、キャップ１０のスカート部１２に照射され、サポートリングなどのボトルの部分には照射されない。従って、ボトル内容液の液面に到達する光の量が少なく、該液面での光反射が有効に抑制される。この結果、ボトル内容液の液面の揺れがボトル確認マークＰの映像に反映することがなく、ボトル確認マークＰを鮮明に映し出すことができる。
【００３０】
尚、図１の装置において、照明装置６０は、ＬＥＤ、蛍光灯、ハロゲンランプ等、公知のものであってよいが、キャップ確認マークＱやボトル確認マークＰに直接光が照射されないようにスカート部１２に選択的に光が照射されるように光路調整できるという点では、ＬＥＤが最も好適である。
また、図４の例では、キャップ確認マークＱは、キャップ１０の頂板部１１に形成されているが、既に述べた通り、このマークＱは、スカート部１２の外面に設けることもできる。このような場合には、当然のことながら、直接光が照射される部分を、キャップ確認マークＱが形成されている部分からずらしてスカート部１２に直接光を照射するのがよい。
【００３１】
本発明において、キャップ確認マークＱとボトル確認マークＰは、カメラ５０による撮像および画像処理により明確で鮮明な像となるようにサイズおよび形状を定める。
例えば、キャップ確認マークＱは、一般に径が０．５乃至１．５ｍｍ程度の円形の凹部として設けるのがマークの認識の点で好ましい。
ところで、ボトル確認マークＰは、ボトルの透明なサポートリング上面に設けられた凹部または凸部を利用して認識されるが、本発明では、以下に述べる方法により、その認識を行う。
【００３２】
まず、ボトル確認マークＰの認識に利用される凹部もしくは凸部のカメラ映像および極座標展開図を示す図５（ａ）或いは図５（ｂ）を参照して、全体として１で示す凹部もしくは凸部は、透明なサポートリング５の上面に設けられており、図５（ａ）においては、その上方からみての形状は、サポートリング５の周縁部５ａを底辺とする三角形となっており、図５（ｂ）では、サポートリング５の周縁部５ａを下底とする台形となっている。
【００３３】
図５（ａ）及び図５（ｂ）において、本発明では、凹部または凸部１の最大周方向幅ｗを３乃至８ｍｍとし、サポートリング５の周縁からボトル内方に延びている辺１ａ、１ｂを対として、ボトル確認マークＰと認識するように、前述した画像処理装置７０にプログラムしておく。
すなわち、キャップを旋回してボトルにキャップを巻き締める際には、ボトルの供回りを防止するためには、治具を用いてボトルが回転しないように保持する必要があり、このような治具の爪跡９０がサポートリング５の下面についてしまい、サポートリング５が透明であるため、このような爪跡９０も映像として捕らえられてしまう。この爪跡９０は、図５（ａ）及び（ｂ）に示されているように、実質的に一本の直線状であり、サポートリング５の周縁５ａからボトルの中心方向に延びているものが多い。
しかるに、上記のような最大周方向幅ｗを有する凹部或いは凸部１において、一対の辺１ａ，１ｂを組み合わせてボトル確認マークＰとして認識させることにより、このようなボトル確認マークＰと爪跡９０とを確実に判別することができ、ボトル確認マークＰとキャップ確認マークＱとの相対的位置を正確に検出でき、正確なキャップ巻締状態の検出が可能となるものである。
【００３４】
かかる方法において、凹部または凸部１の最大周方向幅ｗが上記範囲よりも小さいと、ボトル確認マークＰとして認識される一対の辺１ａ，１ｂの間隔が狭く、爪跡９０との判別が困難となってしまう。また、この最大周方向幅ｗは、上記範囲よりも大きくしても意味がなく、かえって、これらの辺１ａ，１ｂの対として認識されるボトル認識マークの位置の誤差が大きくなったり、また、ボトルの概観を損ねる等の不都合を生じてしまう。従って、最大周方向幅ｗは、前述した範囲とすべきである。
【００３５】
また、本発明においては、図５（ａ）に示すように、辺１ａ及び１ｂの傾斜角θ（ボトル中心から径方向に延びている直線Ｚ、即ち、サポートリング５の周縁での法線Ｚとなす角に相当）を１５度以上とし、前述した最大幅ｗとこのような傾斜角θとを有する辺１ａ及び１ｂの対をボトル確認マークＰとして認識するように、前述した画像処理装置７０にプログラムしておくことが好ましい。
即ち、爪跡９０が、辺１ａ或いは１ｂの何れか一方の近傍に位置していた場合（例えば、何れか一方の辺と爪跡９０との間隔が前記最大幅ｗ以内のとき）、この爪跡９０と辺１ａ或いは１ｂとの対をボトル確認マークＰと誤認するおそれがある。しかるに、爪跡９０は、上記直線Ｚとの傾斜角が実質上ゼロに等しいため、上記のような辺１ａ、１ｂの傾斜角θを、ボトル確認マークＰを認識するためのパラメータの一つとして設定しておくことにより、爪跡９０と辺１ａ或いは１ｂとの対をボトル確認マークＰと認識するという不都合を確実に防止することが可能となる。
なお、辺１ａ及び１ｂの傾斜角θの上限値は、通常は、７５度以下であることが好適である。即ち、この傾斜角θが９０度に近いと、辺１ａ、１ｂとサポートリング５の周縁５ａとの判別が困難となるおそれがあるからである。
また、辺１ａ、１ｂの傾斜角θを、ボトル確認マークＰを認識するためのパラメータの一つとする場合、凹部または凸部１の上面からみての形状は、最大幅ｗ及び傾斜角θが前記範囲内にある限り、特に制限されるものではないが、一般的には、図５（ａ）に示されているような三角形状とすることが好適である。
【００３６】
更に、本発明によれば、辺１ａ、１ｂの傾斜角θと共に、その長さｄを、ボトル確認マークＰを認識するためのパラメータの一つとすることもできる。即ち、図５(ｂ)に示すように、辺１ａ及び１ｂの長さｄを２ｍｍ以上とし、前述した最大幅ｗと傾斜角θとこのような長さｄとを有する辺１ａ及び１ｂの対をボトル確認マークＰとして認識するように、前述した画像処理装置７０にプログラムしておくことができる。即ち、爪跡９０は、ボトルの回転阻止のための治具によるものであることから、その長さＤは、比較的短く、一定の値を示す。従って、辺１ａ、１ｂの長さｄを、ボトル確認マークＰを認識するためのパラメータの一つとして設定しておくことによっても、爪跡９０と辺１ａ或いは１ｂとの対をボトル確認マークＰと認識するという不都合を確実に防止することができる。辺１ａ及び１ｂの長さｄの上限値は、通常は、４ｍｍ以下とするのがよい。即ち、この長さｄを必要以上に大きく設定しても、サポートリング５に形成される凹部または凸部１が不必要に大きくなるだけだからである。また、辺１ａ、１ｂの長さｄを、ボトル確認マークＰを認識するためのパラメータの一つとする場合、凹部または凸部１の上面からみての形状は、図５（ｂ）に示されているような台形とすることも好適である。
【００３７】
尚、キャップは一般に不透明であるのでマークの認識が容易であるが、透明なサポートリング５の上面に設けられるボトル確認マークＰでは、光反射量が少ないため、その検出が困難となることもある。従って、このようなときには、ボトル確認マークＰを鮮明に示すために、上記の凹部或いは凸部１の表面を粗面化する等の手段を採用することができる。
【００３８】
上述した本発明の検出方法は、種々のキャップ及び透明ボトルに用いることができる。
例えば、ボトルとしては、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂から成る延伸ブローボトルや、射出成形等によるボトル等に好適に用いることができるが、勿論、ガラス製ボトルにも適用することができる。
キャップとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂や、塩化ビニル樹脂等の合成樹脂を圧縮成形、射出成形等して得られるキャップの他、アルミニウム等の金属製のキャップでもよい。
更に、キャップ下端には、ＴＥバンドが弱化部を介して一体に設けられているキャップであることが好ましいが、巻締め後シュリンクフィルムで覆うような場合には、ＴＥバンドのないキャップにも適用することが可能である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明では、透明なサポートリングの上面に形成される凹部或いは凸部に関して、その最大周方向幅を一定値以上とし且つ該凹部または凸部を上方からみたときの一対の辺を組み合わせてボトル確認マークとして認識させることにより、サポートリングの下面に付けられる治具の爪跡とボトル確認マークとの判別を確実に行うことが可能となり、上方に配置された単一のカメラによって撮像されたキャップ確認マーク及びボトル確認マークの相対的位置を正確に検出し、キャップの巻締め状態を正確に判定することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検出方法を実行してキャップの巻締状態を検出する装置の概略配置を示す図。
【図２】本発明の検出方法の原理を説明するための図。
【図３】本発明の検出方法の全体のプロセスを示すフローチャート。
【図４】本発明の検出方法に適用される照明条件の好適例を説明するための図。
【図５】本発明において好適なボトル確認マーク形成用の凹部或いは凸部のカメラ画像と、その極座標展開を示す図。
【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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