(57)【要約】【課題】軟包装材フィルムを使ったパッケージ等のシール部，非シール部を精度良く判別または検査する装置を提供する。【解決手段】被検査物にレーザー光を照射するレーザー光源と、被検査物からの反射光を撮像する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した画像を記憶する記憶手段と、前記記憶手段により記憶された画像に対して画像処理を行い被検査物の表面状態を判定する判定手段と、前記レーザー光源および前記撮像手段の相対的な位置関係は変えずに、被検査物上のレーザー光照射位置のみを変更する移動手段と、を備えることを特徴とする包装体のシール不良検査装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物にレーザー光を照射するレーザー光源と、
被検査物からの反射光を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した画像を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段により記憶された画像に対して画像処理を行い被検査物の表面状態を判定する判定手段と、
前記レーザー光源および前記撮像手段の相対的な位置関係は変えずに、被検査物上のレーザー光照射位置のみを変更する移動手段と、
を備えることを特徴とする包装体のシール不良検査装置。
【請求項２】
被検査物にレーザー光を照射するレーザー光源と、
被検査物からの反射光を受光するスクリーンと、
前記スクリーン上の像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した画像を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段により記憶された画像に対して画像処理を行い被検査物の表面状態を判定する判定手段と、
前記レーザー光源および前記スクリーンおよび前記撮像手段の相対的な位置関係は変えずに、被検査物上のレーザー光照射位置のみを変更する移動手段と、
を備えることを特徴とする包装体のシール不良検査装置。
【請求項３】
被検査物にレーザー光を照射するためのレーザー光源と、
回転軸を有し、前記レーザー光源より照射されたレーザー光を反射しながら回転することにより、被検査物上のレーザー光照射位置を変更する回転軸付き反射手段と、
被検査物からの反射光を受光するスクリーンと、
前記スクリーン上の像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した画像を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段により記憶された画像に対して画像処理を行い被検査物の表面状態を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする包装体のシール不良検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟包装材フィルムを使ったパッケージ等のシール部，非シール部を精度良く判別または検査するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の商品を包装するパッケージは、素材、形状、配色などを巧みにデザインし、その商品の独自性や付加価値をより明確に消費者に伝えるためのいろいろな工夫がなされている。その結果、非常に多彩なパッケージが誕生しているが、必ずしも生産性が考慮されているわけではないため生産工程においてはいろいろな問題が発生しうる。
【０００３】
一般的に、各種の商品を包装するパッケージには、商品である内容物を保持および保護し、その品質を維持するという機能が必要とされる。従って、例えば軟包装材フィルムを使った袋状のパッケージの場合、袋の内部は密閉性を保つよう要求されることが多い。
【０００４】
これらのパッケージに使われる軟包装材フィルムは、内容物の保持や保護に適したものとなるよう、各種の軟包装材フィルムが設計および製造されている。
【０００５】
さらに、これらの軟包装材フィルムを袋状に形成するためには、軟包装材フィルムの所定箇所をシールする必要があり、このシール部にも所定の密閉性が求められる。すなわちシール部がきちんとシールされていない状態は、袋に穴があいているのと同じ状態であるため、そのようなシール部はシール不良箇所として検出する必要がある。また、シール部は所定の幅で形成されていないとシール強度などの性能が設定値より悪くなるため、シール部の幅が所定値より狭い場合も、シール幅不良箇所として検出する必要がある。
【０００６】
しかしパッケージのデザインによっては、シール部の形状が非常に複雑になったり、表面が滑らかですべりやすい軟包装材フィルムが用いられたりすることがある。シール部の形状が複雑な場合はシール位置の位置合わせが難しいため位置ずれが生じやすい。またすべりやすい軟包装材フィルムが用いられている場合は、搬送量がずれたり、複数枚の軟包装材フィルムの間で相対的な位置ずれを起こしたりしやすく、シール位置のずれが生じやすい。したがってどちらの場合も、シール不良やシール幅不良が発生しやすい。
【０００７】
シール不良が発生した場合、所定の密閉性を保つことができず、内容物が外部へ漏れる、内容物が外気に触れて劣化する、などのトラブルが発生する。
【０００８】
従来、このようなシール不良を検査する技術として、特許文献１に記載の検査装置などが提案されている。しかし特許文献１記載の技術は、絶縁性素材のパッケージに導電性内容物が充填されている場合にしか適用できない。すなわち、内容物を入れてからでないと検査できないし、さらに内容物が伝導性でないと検査ができない。またパッケージの材質が絶縁性素材でなければならないので、アルミ蒸着層などを有するフィルムを使ったパッケージを検査することはできない。
【０００９】
その他に、パッケージを撮像した画像から画像処理によってシール部の幅を算出する方法もあるが、パッケージの材質やデザインにより適用しづらいことがある。すなわち、例えばパッケージ全体に絵柄が印刷されているとシール部と非シール部を判別しにくい場合がある。また、各パッケージはその品種の仕様によって表面の反射率が全く異なるので、反射率によっては暗すぎて判定ができない、あるいは逆に明るすぎて判定できないことがあると考えられる。このため、各パッケージの品種の表面反射率に合わせて、撮像カメラの感度と光源強度をそのつど調整しなければならない。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−２８２０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は以上の課題を解決するためになされたものであり、軟包装材フィルムを袋状パッケージにする際に形成されるシール部の、シール不良やシール幅不良を精度良く検査するための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】
【００１２】
上記の課題を解決するため本発明の請求項１においては、
被検査物にレーザー光を照射するレーザー光源と、
被検査物からの反射光を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した画像を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段により記憶された画像に対して画像処理を行い被検査物の表面状態を判定する判定手段と、
前記レーザー光源および前記撮像手段の相対的な位置関係は変えずに、被検査物上のレーザー光照射位置のみを変更する移動手段と、
を備えることを特徴とする包装体のシール不良検査装置、としたものである。
【００１３】
上記の課題を解決するため本発明の請求項２においては、
被検査物にレーザー光を照射するレーザー光源と、
被検査物からの反射光を受光するスクリーンと、
前記スクリーン上の像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した画像を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段により記憶された画像に対して画像処理を行い被検査物の表面状態を判定する判定手段と、
前記レーザー光源および前記スクリーンおよび前記撮像手段の相対的な位置関係は変えずに、被検査物上のレーザー光照射位置のみを変更する移動手段と、
を備えることを特徴とする包装体のシール不良検査装置、としたものである。
【００１４】
上記の課題を解決するため本発明の請求項３においては、
被検査物にレーザー光を照射するためのレーザー光源と、
回転軸を有し、前記レーザー光源より照射されたレーザー光を反射しながら回転することにより、被検査物上のレーザー光照射位置を変更する回転軸付き反射手段と、
被検査物からの反射光を受光するスクリーンと、
前記スクリーン上の像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した画像を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段により記憶された画像に対して画像処理を行い被検査物の表面状態を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする包装体のシール不良検査装置、としたものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１，２のシール不良検査装置においては、光源，撮像手段およびスクリーンの相対位置関係を保ちながら、これらを被検査物に対して移動させることにより、被検査物である軟包装材フィルムのパッケージの表面状態を高感度で検査することができ、シール不良やシール幅不良のある箇所を精度良く検出することが可能となる。
【００１６】
一方、請求項３のシール不良検査装置では、を被検査物に対して光源，撮像手段、スクリーンの相対的に移動させることは行わず、代わりに回転軸付きの反射手段でレーザー光の光軸制御を行って被検査物上のレーザー光照射位置のみを変更している。これにより、被検査物である軟包装材フィルムのパッケージの表面状態を高感度で検査することができ、シール不良やシール幅不良のある箇所を精度良く検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
軟包装材フィルムを使った袋状のパッケージのシール部は、非シール部と表面状態が異なっていることが多い。すなわち、非シール部は、ほとんど凹凸がない滑らかな表面状態であるのに対し、シール部は網状やスジ状の凹凸のある表面状態となっていることが多い。これはシール工程において、シール箇所に効率的に熱や力をかけるために、網状やスジ状の凹凸のある面を持つシールバーでシール箇所を挟み込んでシールしているためである。
【００１８】
またシール部と非シール部の境界部分も、若干ながら状態が異なっており、盛り上がりやうねりのある状態となっている。
【００１９】
レーザーに代表されるコヒーレント光は、このような表面の凹凸に非常に感度が良く、反射光の状態に著しい変化が生じる。この反射光の変化を検出することによりシール部の特定を行う。
【００２０】
本発明の第１の実施形態である検査装置の概略構成を図１に示す。図１では、軟包装材フィルムの所定箇所をシールして形成された袋状パッケージである被検査物３は、ｘｙ面内に配置され、シール部４は細長い長方形状でその長い辺がｙ軸に平行で、被検査物３の表面の法線方向がｚ軸に平行になっているものとする。
【００２１】
被検査物３表面の所定箇所（レーザー光照射箇所１３）に、レーザー光源１からのレーザー光１１を所定の角度を持って照射する。レーザー光照射箇所１３から反射した反射光１２を受光可能な位置に撮像手段であるカメラ２が配置され、反射光１２を画像として撮像し、該画像は図示せぬ記憶手段に送られ更に判定手段によって画像処理が行われて表面状態が判定される。
【００２２】
撮像手段であるカメラ２はＣＣＤやＣＭＯＳなど各種の受光素子を用いたエリアセンサカメラを用いることができる。また、カメラ２には必要に応じてレンズを取り付けて使用する。カメラ２の位置は、レーザー光１１の被検査物３の表面からの正反射光が、その受光素子の中央付近に入射するようにあらかじめ配置しておく。
【００２３】
次に、レーザー光源１とカメラ２および反射光１２の相対的な位置関係は変えずに、被検査物３上のレーザー光照射箇所１３の位置のみ変わるように、被検査物３の表面に対して平行にレーザー光源１とカメラ２を移動するか、あるいは、レーザー光源１とカメラ２は静止させて被検査物３をその面内で移動する。
【００２４】
図１では、レーザー光源１とカメラ２を、被検査物３の表面に対して平行（矢印Ａ方向）に移動させる場合を示しているが、被検査物３をｘ軸の方向に平行移動させてもかまわない。ここで矢印Ａの方向はｘ軸に平行であるものとする。
【００２５】
このように、被検査物３上でレーザー光照射箇所１３を所定距離ずつ移動させながら、カメラ２によって反射光２の画像を撮像していき、画像群を作る。このときレーザー光照射箇所は、被検査物３の非シール部からシール部４へ（あるいはシール部４から非シール部へ）移動していくものとする。
【００２６】
撮像された画像群は、順次、図示せぬ記憶手段に送られ、更に判定手段によって画像処理が行われて表面状態が判定される。この繰り返しにより、シール部の位置を特定しさらにシール部の幅の計測を行なう。
【００２７】
本発明の第２の実施形態である検査装置の概略構成を図２に示す。図２においても、軟包装材フィルムの所定箇所をシールして形成された袋状パッケージである被検査物３は、ｘｙ面内に配置され、シール部４は細長い長方形状でその長い辺がｙ軸に平行で、被検査物３の表面の法線方向がｚ軸に平行になっているものとする。
【００２８】
被検査物３表面の所定箇所（レーザー光照射箇所１３）に、レーザー光源１からのレーザー光１１を所定の角度を持って照射する。レーザー光照射箇所１３から反射した反射光１２を受光可能な位置にスクリーン５を配置し、スクリーン５上に映し出された反射光１２の像を、カメラ２によって撮像する。
【００２９】
被検査物３の表面の状態によっては反射光１２が広がってしまうことがあり、第１の実施形態のようにカメラ２で直接撮像しようとすると、反射光１２がレンズに入りきらない場合がある。そこで本実施形態のように、受光面積の大きなスクリーン５上に反射光１２をいったん映し、カメラ２はスクリーン５上の反射光１２の像を撮像するようにする。これでシール部の位置を特定するのに適した、反射光１２の全体像を撮像することができるので、シール部の位置検出精度を高くすることができる。
【００３０】
また被検査物３は軟包装材フィルムからなっているため、表面が若干うねっていることがよくある。そのようなうねりのある箇所では反射光１２の正反射方向が変動するが、受光面積の大きなスクリーン５であれば反射光１２の全体像を受光することができ、カメラ２による撮像を支障なく行なうことができる。
【００３１】
撮像された画像は、第１の実施形態同様、図示せぬ記憶手段に送られ更に判定手段によって画像処理が行われて表面状態が判定される。
【００３２】
次に、レーザー光源１とスクリーン５とカメラ２および反射光１２の相対的な位置関係は変えずに、被検査物３上のレーザー光照射箇所１３の位置のみ変わるように、被検査物３の表面に対して平行にレーザー光源１とスクリーン５とカメラ２を移動するか、あるいは、レーザー光源１とスクリーン５とカメラ２は静止させて被検査物３をその面内で移動する。
【００３３】
図２では、レーザー光源１とスクリーン５とカメラ２を、被検査物３の表面に対して平行（矢印Ｂ方向）に移動させる場合を示しているが、被検査物３をｘ軸の方向に平行移動させてもかまわない。ここで矢印Ｂの方向はｘ軸に平行であるものとする。
【００３４】
このように、被検査物３上でレーザー光照射箇所１３を所定距離ずつ移動させながら、カメラ２によって反射光２の画像を撮像していき、画像群を作る。このときレーザー光照射箇所は、被検査物３の非シール部からシール部４へ（あるいはシール部４から非シール部へ）移動していくものとする。
【００３５】
撮像された画像群は、順次、図示せぬ記憶手段に送られ、更に判定手段によって画像処理が行われて表面状態が判定される。この繰り返しにより、シール部の位置を特定しさらにシール部の幅の計測を行なう。
【００３６】
本発明の第３の実施形態である検査装置の概略構成を図３に示す。図３においても、軟包装材フィルムの所定箇所をシールして形成された袋状パッケージである被検査物３は、ｘｙ面内に配置され、シール部４は細長い長方形状でその長い辺がｙ軸に平行で、被検査物３の表面の法線方向がｚ軸に平行になっているものとする。
【００３７】
本実施形態では、レーザー光源１からのレーザー光は、回転軸を有する反射手段であるポリゴンミラー１４の反射面でいったん反射されたのち、被検査物３表面の所定箇所（レーザー光照射箇所１３）に所定の角度を持って照射される。レーザー光照射箇所１３から反射した反射光１２を受光可能な位置にスクリーン５を配置し、スクリーン５上に映し出された反射光１２の像を、カメラ２によって撮像する。
【００３８】
撮像された画像は、第１および第２の実施形態同様、図示せぬ記憶手段に送られ更に判定手段によって画像処理が行われて表面状態が判定される。
【００３９】
次に、ポリゴンミラー１４を、その回転軸１５を中心に回転させるとレーザー光１１の光軸が変化し、それによって被検査物３上でレーザー光照射箇所１３を移動させることができる。
【００４０】
図３にはポリゴンミラー１４の反射面および回転軸１５をｙ軸に対して平行とした場合を示している。ポリゴンミラー１４の回転により、被検査物３上でレーザー光照射箇所１３を所定距離ずつ移動させながら、カメラ２によって反射光２の画像を撮像していき、画像群を作る。このときレーザー光照射箇所は、被検査物３の非シール部からシール部４へ（あるいはシール部４から非シール部へ）移動していくものとする。
【００４１】
撮像された画像群は、順次、図示せぬ記憶手段に送られ、更に判定手段によって画像処理が行われて表面状態が判定される。この繰り返しにより、シール部の位置を特定しさらにシール部の幅の計測を行なう。
【００４２】
本実施形態では、回転軸を有する反射手段としてポリゴンミラーを使用した場合を示しているが、これに限るものではない。またレーザー光１１の光軸を制御するために、回転軸を有する反射手段以外の手段を使用することも可能である。
【００４３】
以上で説明した実施形態において、判定手段による画像処理および判定処理としては、例えば、各画像の特徴的なパラメータとして、画像の輝度値の標準偏差（または分散）を計算し、その標準偏差（または分散）の値と所定の閾値とを比較して、シール部と非シール部の位置の検出をするという方法が挙げられる。
【００４４】
他にも、各画像の特徴的なパラメータを、画像の輝度値の平均値、メディアン、エントロピなどとして計算し、所定の閾値とを比較して、シール部と非シール部の位置を検出してもよい。シール部の位置特定を行うのに最も適したパラメータは、被検査物３の表面状態、入射角、レーザー光の有効径などによっても異なってくるため、適宜選択する。
【００４５】
また上記では、レーザー光照射箇所１３の移動はｘ軸方向に１次元的に移動させた場合を説明しているが、ｘ軸方向への一連の移動と撮像と判定の後、ｙ軸方向に所定距離を移動させて、レーザー光照射箇所１３のｘ座標を初期値に戻して、またｘ軸方向への一連の移動と撮像と判定を行なうという動作を繰り返すことにより、シール部の位置特定や幅計測を２次元的に行なうことも可能である。
【００４６】
ノイズ光の少ない画像を得るため、カメラ２にはバンドパスフィルターを取り付けてレーザー光１１の波長以外の光を遮るようにしてもよい。また、装置全体を覆うカバーを取り付けるなどして、ノイズとなるような光を遮るようにしてもよい。
【００４７】
さらに被検査物３上のレーザー光照射箇所１３のレーザー光が照射されている部分の面積を絞るために、レーザー光源１と被検査物３との間の適宜箇所にレンズなどの光学素子を配置してもよい。
【実施例】
【００４８】
図４および図５に、被検査物（パッケージ）を、本発明の第２の実施形態の検査装置で撮像した画像を示す。図４は入射レーザー光照射箇所がシール部の場合の画像で、図５は入射レーザー光照射箇所が非シール部の場合の画像である。
【００４９】
図４は反射光が広い領域に広がった画像であることから、入射レーザー光照射箇所の表面に細かい凹凸のある箇所であることがわかる。図５は図４に比べて反射光が狭い領域に集中している画像であることから、入射レーザー光照射箇所の表面が滑らかであることがわかる。
【００５０】
被検査物（パッケージ）のシール部から非シール部にかけて、１ｍｍおきにレーザー光照射箇所をずらして図４および図５のような画像を取得し、各画像ごとに輝度の標準偏差を算出しプロットしたものを図６に示す。
【００５１】
図６に示すとおり画像の輝度の標準偏差は、シール部では大きい（図６の符号２１付近）が次第に下がっていき、非シール部では小さくなって（図６の符号２２付近）いる。この符号２１と符号２２の間を所定の閾値で切って、その位置をシール部と非シール部の境界とするようにしてもよい。
【００５２】
あるいは、横軸の４５〜５０ｍｍあたりにある小さなピーク（図６の符号２３付近）の位置は目視観察したシール部と非シール部の境界部分と一致しており、ある種の被検査物（軟包装材パッケージ）ではほとんどの場合においてこのような小さなピークが出現するので、この小さなピークの位置をシール部と非シール部の境界とするようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上、本発明のシール部の検査装置は、軟包装材フィルムによるパッケージのシール部分の検査に非常に有効であり、軟包装材フィルムによるパッケージ製造において不良箇所の検出に力を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施形態の検査装置の概略構成を示した模式図。
【図２】本発明の第２の実施形態の検査装置の概略構成を示した模式図。
【図３】本発明の第３の実施形態の検査装置の概略構成を示した模式図。
【図４】シール部に入射光が照射されているときの画像の例。
【図５】非シール部に入射光が照射されているときの画像の例。
【図６】レーザー光源・カメラの移動量と、各画像の輝度値標準偏差のグラフ。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・レーザー光源
１１・・入射レーザー光
１２・・被検査物からの反射光
１３・・レーザー光照射箇所
１４・・ポリゴンミラー
１５・・ポリゴンミラーの回転軸
２・・・カメラ
３・・・被検査物
４・・・シール部
５・・・スクリーン
２１・・シール部における画像の輝度の標準偏差
２２・・非シール部における画像の輝度の標準偏差
２３・・シール部と非シール部の境界部分における画像の輝度の標準偏差
【図１】
2009168717.tif 000003
【図２】
2009168717.tif 000004
【図３】
2009168717.tif 000005
【図６】
2009168717.tif 000006
【図４】
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【図５】
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