(57)【要約】  容器の封止領域の欠陥を検出および監視するための方法およびシステムを提供する。前記の方法およびシステムは、０．７６μｍ〜１４μｍの範囲の波長で動作するカメラを使用して、充填材料で容器を充填する間、および／または、充填材料で容器を封止する前に、前記容器の封止領域の少なくとも一部を撮像するステップと、前記撮像から得られた少なくとも１つのフレームに基づいて、封止領域の欠陥を識別するステップとを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の封止領域の欠陥を検出し監視する方法であって、
０．０１μｍ〜１４μｍの範囲の波長で動作する少なくとも１つの撮像カメラを使用して、容器の封止領域の少なくとも一部の撮像を、充填材料で容器を充填する前、充填中、および／または充填後であって、かつ、容器の封止が完了する前に行うステップと、
撮像から得られた少なくとも１つのフレームに基づいて、封止領域の少なくとも一部における欠陥を識別するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記撮像が、８μｍ〜１４μｍ（ＬＷＩＲ）、３μｍ〜５．４μｍ（ＭＷＩＲ）、１μｍ〜３μｍ（ＳＷＩＲ）、０．９μｍ〜１．７μｍ（ＮＩＲ）、またはそれらの任意の組み合わせの範囲の赤外線（ＩＲ）波長で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記撮像が、８μｍ〜１４μｍ（ＬＷＩＲ）または３μｍ〜５．４μｍ（ＭＷＩＲ）、１μｍ〜３μｍの範囲の赤外線（ＩＲ）波長で行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
撮像が、８μｍ〜１４μｍ（ＬＷＩＲ）の範囲の赤外線（ＩＲ）波長で行われる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記撮像は、０．４μｍ〜０．７６μｍの範囲の波長で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記欠陥が、汚染、切断、変形、バルク、温度のばらつき、またはそれらの任意の組み合わせである、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記欠陥は、前記充填材料による前記封止領域の少なくとも一部の汚染である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記撮像は、前記容器に充填材料を充填した後に行われる、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記方法は、前記容器の封止が完了した後に、前記封止領域の少なくとも一部を３μｍ〜１４μｍの範囲の波長で第２の撮像を行うことをさらに含む、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の撮像は、８μｍ〜１４μｍの波長で行われる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記封止領域における前記欠陥の識別は、前記封止領域の前記第２の撮像にさらに基づく、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記撮像が、０．０１μｍ〜０．４μｍ（ＵＶ）の範囲の波長で少なくとも封止領域を撮像することをさらに含む、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
容器が、キャニスタ、ブリスターパッケージ、チューブ、ヒートシールバッグ、パウチ、サッシェ、ボトル、またはそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記容器がチューブである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
充填材料が、液体、ペースト、クリーム、発泡体、またはそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記容器の画像形成の前に、前記容器の少なくとも前記封止領域を加熱することによって、前記封止領域と前記充填材料との間の画像コントラストを増加させることをさらに含む、請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記封止領域の加熱は、前記封止領域に熱風を吹き付けることを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記封止領域の加熱は、前記容器に前記充填材料を充填する前、充填中、または充填後に行われる、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
撮像の前に容器の少なくとも封止領域を冷却し、それによって封止領域と充填材料との間の画像コントラストを増加させることをさらに含む、請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記封止領域の冷却は、前記封止領域に冷気を吹き付けることを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記封止領域の冷却は、前記容器に前記充填材料を充填する前、充填中、または充填後に行われる、請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記画像形成の前に前記充填材料を加熱または冷却することをさらに含み、それによって、前記封止領域と前記充填材料との間の画像コントラストを増加させる、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記充填材料の加熱または冷却は、前記容器に前記充填材料を充填する前、充填中、または充填後に行われる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記容器の充填中または充填後に、前記封止領域を照明し、それによって、前記封止領域と前記充填材料との間の画像コントラストを増加させることをさらに含む、請求項１〜２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記容器の封止は、ヒートシールを含む、請求項１〜２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
容器に充填材料を充填するための充填ステーションと、容器を封止するための封止ステーションとを少なくとも含む包装ラインを備えた包装システムであって、
前記充填ステーションは、０．０１μｍ〜１４μｍの範囲の波長で動作する第１の撮像カメラであって、充填材料で容器を充填する前、充填中、および／または充填材料で容器を充填した後、かつ、容器の封止が完了する前に、容器の封止領域の少なくとも一部の撮像を可能にするように配置および構成された第１の撮像カメラを備え、
前記包装システムは、前記第１の撮像カメラから得られた画像に基づいて、封止領域内の欠陥を識別するように構成されたプロセッサをさらに含む、包装システム。
【請求項２７】
前記第１の撮像カメラによる撮像は、８μｍ〜１４μｍ（ＬＷＩＲ）、３μｍ〜５．４μｍ（ＭＷＩＲ）、１μｍ〜３μｍ（ＳＷＩＲ）、０．９μｍ〜１．７μｍ（ＮＩＲ）の範囲の赤外線（ＩＲ）波長、またはそれらの任意の組み合わせで実行される、請求項２６に記載の包装システム。
【請求項２８】
前記第１の撮像カメラによる撮像は、８μｍ〜１４μｍ（ＬＷＩＲ）または３μｍ〜５．４μｍ（ＭＷＩＲ）、１μｍ〜３μｍの範囲の赤外線（ＩＲ）波長で行われる、請求項２７に記載の包装システム。
【請求項２９】
前記第１の撮像カメラによる撮像は、８μｍ〜１４μｍ（ＬＷＩＲ）の範囲の赤外線（ＩＲ）波長で実行される、請求項２８に記載の包装システム。
【請求項３０】
前記第１の撮像カメラによる撮像は、０．４μｍ〜０．７６μｍの範囲の波長で実行される、請求項２６に記載の包装システム。
【請求項３１】
前記第１の撮像カメラによる撮像は、前記容器に充填材料を充填した後に行われる、請求項２６〜３０のいずれかに記載の包装システム。
【請求項３２】
前記欠陥が、汚染、切断、変形、バルク、温度のばらつき、またはそれらの任意の組み合わせである、クレーム２６〜３１のいずれかに記載の包装システム。
【請求項３３】
前記欠陥は、前記充填材料による前記封止領域の少なくとも一部の汚染である、請求項３２に記載の包装システム。
【請求項３４】
前記封止ステーションが第２のカメラを含み、前記第２のカメラによる撮像は、３μｍ〜１４μｍの範囲の波長で実行され、前記第２のカメラは前記容器の封止が完了した後に、前記容器の封止領域の少なくとも部分撮像を可能にするように配置され、構成される、請求項２６〜３３に記載の包装システム。
【請求項３５】
前記第２の撮像カメラによる撮像は、８μｍ〜１４μｍの範囲の波長で実行される、請求項３４に記載の包装システム。
【請求項３６】
前記プロセッサは、前記第１および第２のカメラから得られた画像の統合分析に基づいて、前記封止領域内の欠陥を識別するように構成される、請求項３４または３５に記載の包装システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージ充填物の撮像に基づいて、パッケージの完全性を決定する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
包装された製品の完全性は、最終使用者に到達するまで製品品質を維持するために重要である。パッケージの気密性に欠陥があると、汚染、水分の侵入などを引き起こし、品質の損失をもたらし、安全上の危険をもたらすことさえある。したがって、包装された製品の完全性を、少なくともそれらの製造プロセスの最後に保証することが重要である。
【０００３】
現在、製造されたパッケージの完全性を検証するための様々な技術が存在する。最も典型的には、物理的検査による散発的なテストに基づく評価がある。
【０００４】
米国特許第５，０２９，４６３号明細書には、パッケージの完全性をインラインで測定するための漏れ検出装置が記載されている。
【０００５】
米国特許第５，１５０，６０５号明細書は、封止パッケージの適切な封止を決定する方法を記載している。
【０００６】
米国特許第７，４３４，３７２号明細書には、特に、パッケージをガスで加圧し、圧力を監視してパッケージの完全性を判定することを含むパッケージ完全性試験が記載されている。
【０００７】
米国特許第７，５６５，８２８号明細書には、パッケージの完全性および／または封止強度を試験するための装置および方法が記載されている。
【０００８】
欧州特許第０３５５６９９号には、封止された容器の漏れを検査する方法が記載されている。この方法は、少なくとも被検査部に導電性材料を有する密閉容器を入れた後、渦電流変位センサを内部に設けた真空チャンバの内圧を常圧から所定の真空度に変化させる工程と、渦電流変位センサにより、密閉容器の膨張量を真空度で時系列に検出する工程と、検出した膨張量が最大値を示した時点以降の膨張量の経時変化を判定することにより、密閉容器に形成されたピンホールを見つける工程とを含む。
【０００９】
国際公開第２０１４／１９５９４３号パンフレットには、製品の完全性を決定するための方法およびシステムが記載されている。この方法は、（ａ）本質的にＩＲ放射に対して透過性を有するハウジングを備える製品を、少なくとも１つの放射線放出体と、少なくとも１つの赤外線センサを備える１つの赤外線感知装置との間に配置するステップと、（ｂ）製品が放射線放出体の温度とは異なる定常状態温度にある間に、少なくとも１つのＩＲセンサによって、放射線放出体から放出される放射線を感知するステップを含む感知セッションを生成するステップであって、放出された放射線の少なくとも一部分が製品のハウジングを透過するステップと、（ｃ）感知された放射線からＩＲデータを生成するステップとを含む。前記ＩＲデータは製品の完全性を示す。前記製品は、少なくとも放射線放出体と接触しないように、少なくとも放射線放出体から離間される。
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、熱画像を利用し、包装された製品の包装の完全性を決定して、熱画像が撮影されている間に包装の適切な封止を保証する。熱画像の撮影は、以下の間に行われる：
１．フェーズＡ：パッケージの充填中または充填後（ただし、封止フェーズ完了前）、
２．フェーズＢ：封止フェーズ完了後、
３．フェーズＡとフェーズＢの両方。
【００１１】
完全で永続的な封止は、包装プロセスのほとんどにおいて、重要なフェーズである。煩わしい漏れ、高価な製品の返品、製品自体の損傷、および／またはブランドの評判が傷つくことを回避するために、封止の完全性は検査／試験される必要がある。包装ラインは、典型的には速いペースで走行し、非常に遅く、非常に高価で、実用的でない、真空または圧力減衰試験、または絞り試験のような従来の漏れ試験を行う。さらに、これらの漏れ試験方法は統計的サンプリングに基づいており、典型的には封止プロセス自体（すなわち、適用される温度）を監視することを可能にするが、ほとんどの場合、これらの試験は、パッケージ充填中のパッケージ内容物による封止領域の汚染などの欠陥によって引き起こされる不適切な封止を検出することはできない。
【００１２】
熱画像（「サーモグラフィ画像」という用語によっても知られている）は、物質から放出された放射線が物質を横切る１つまたは複数の位置での温度および放射率に基づいて検出され（黒体放射法則に従って）、検出された温度および放射率に基づいて赤外線（ＩＲ）画像が生成される、赤外線画像の一種である。典型的には、物質によって放出される放射線の量は、温度と共に増加する。したがって、サーモグラフィは、物質の温度および／または放射率の変化を検出することを可能にする。例えば、サーモグラフィックカメラで見た場合、温かい物体は、より冷たい背景と区別することができる。同様に、放射率の差のために、液体ベースの材料（液体、クリーム、ペースト、発泡体などを含む）は熱画像形成を用いて乾燥製品（例えば、包装材料）と区別することができる。
【００１３】
本発明の発明者らは驚くべきことに、充填フェーズ、すなわち、パッケージのヒートシールの前に、パッケージの封止の欠陥を熱撮像によって検出することができることを見出した。これは、加熱されたときに封止領域の汚染または他の欠陥を識別するのに十分な感度を有さない、熱画像形成特性を有する材料で作られたパッケージにとって特に有利である。
【００１４】
この問題は、ほとんどのヒートシール製品、特に化粧品、練り歯磨き、医薬品、食品などの包装に使用されるチューブ、などのチューブに共通する。これは、高い熱容量を有する材料（例えば、プラスチック、プラスチック−アルミニウム、アルミニウムなど）の２つの厚い層上で封止が行われ、これが、封止領域における汚染または他の欠陥による熱容量の変化を識別することを困難にするからである。
【００１５】
さらに、チューブを充填する材料は、典型的には液体、ペースト、またはクリームの形態であるので、充填フェーズ中に飛散し、封止領域を汚染する傾向がある。これらの飛沫は大部分が透明で、無色であり、またはその容器と同様の色を有するので、標準的な視覚画像化は困難である。
【００１６】
驚くべきことに、本出願の発明者らはこのような非固体材料（例えば、液体、ペースト、発泡体またはクリーム）が、それらの周囲の容器とは異なる放射率および熱特性を有するので、熱撮像によって信頼性のある検出が可能となることを見出した。これは、標準的な視覚画像と比較して、信号コントラストが増加し、反射ノイズが減少するためである。
【００１７】
したがって、本明細書では、包装プロセスの充填フェーズ中に撮像によって封止領域を監視することによって、不適切な封止を識別するためのシステムおよび方法が提供される。いくつかの実施形態によれば、画像形成は、３μｍ〜１４μｍの波長範囲、好ましくは８μｍ〜１４μｍの波長範囲で行われる熱画像形成である。いくつかの実施形態において、本方法は、封止パッケージの完成前に、封止領域内または封止領域上の欠陥を識別する。識別され得る欠陥の非限定的な例としては、汚染、切断、変形、バルク、温度のばらつき、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。いくつかの実施形態によれば、本方法は、パッケージの封止領域の個々の汚染事象を、リアルタイムで識別することを可能にする。いくつかの実施形態によれば、欠陥（例えば、充填材料による封止領域の汚染）の識別は充填フェーズ中に、包装プロセスの封止中の封止完全性を監視する前および／またはそれに加えて行われる。その結果、開示されたシステムおよび方法は、欠陥、例えば汚染された封止領域を有するパッケージが包装プロセスの封止ステーションに進むことを防止することを可能にし、したがって、低品質の封止パッケージが包装ラインから出される危険性を低減する。加えて、または代替として、開示されたシステムおよび方法は、欠陥（例えば、汚染された封止領域）を有するパッケージが包装プロセスの封止ステーションに到達したことの識別を可能にし、不適切に封止されたパッケージが流通することを防止する。
【００１８】
いくつかの実施形態によれば、封止領域は、封止領域材料から放出される放射線と製品（本明細書では「充填材料」とも呼ばれる。例えば化粧用クリーム）によって放出される放射線との間の勾配を増大させるように、充填フェーズの前または後に（例えば、送風機を使用して）加熱または冷却されてもよい。これは、パッケージがヒートシールステーションに入る前に、欠陥（特に封止領域内の汚染）を確実に検出するのに寄与することができる。
【００１９】
充填フェーズの前または最中に充填材料（例えば、歯磨き）を加熱または冷却して、封止領域内のパッケージから放出される放射線と充填材料（例えば、化粧用クリーム）から放出される放射線との間の勾配を増大させると、欠陥、特にパッケージがヒートシールステーションに入る前の封止領域内の汚染、の検出が改善される。
【００２０】
いくつかの実施形態によれば、本明細書で開示されるシステムおよび方法は、結果の信頼性を改善するために、熱撮像および標準視覚（ＶＩＳ）画像化の両方を任意選択で同時に適用し、両方の画像に画像処理を適用することを可能にしても良い。
【００２１】
いくつかの実施形態によれば、本明細書に開示されるシステムおよび方法は、任意選択で、熱撮像および標準視覚（ＶＩＳ）画像化の両方を適用し、両方の画像に画像処理を適用して、結果（例えば、充填フェーズ後または充填フェーズ中の視覚画像化、および封止フェーズ後の熱撮像）の信頼性を改善することを可能にすることができる。
【００２２】
いくつかの実施形態によれば、容器の封止領域内の欠陥を検出および／または監視するための方法は、０．０１μｍ〜１４μｍの範囲の波長で動作する少なくとも１つの撮像カメラを使用して、容器の封止領域の少なくとも一部を撮像することを含む。撮像は、充填材料で容器を充填する前、充填材料で容器を充填する間、および／または充填材料で容器を封止する前、充填材料で容器を封止する間、および／または充填した後に行われる。撮像から得られた少なくとも１つのフレームに基づいて、封止領域の少なくとも一部の欠陥（存在する場合）が判定される。
【００２３】
いくつかの実施形態によれば、欠陥は、汚染、切断、変形、バルク、温度のばらつき、またはそれらの任意の組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態によれば、欠陥は、充填材料による封止領域の少なくとも一部の汚染である。
【００２４】
いくつかの実施形態によれば、撮像は、８μｍ〜１４μｍ（ＬＷＩＲ）、３μｍ〜５．４μｍ（ＭＷＩＲ）、１μｍ〜３μｍ（ＳＷＩＲ）、０．９μｍ〜１．７μｍ（ＮＩＲ）、またはそれらの任意の組合せの範囲の赤外線（ＩＲ）波長で実行される。いくつかの実施形態によれば、撮像は、８μｍ〜１４μｍ（ＬＷＩＲ）または３μｍ〜５．４μｍ（ＭＷＩＲ）、１μｍ〜３μｍの範囲の赤外線（ＩＲ）波長で行われる。いくつかの実施形態によれば、撮像は、８μｍ〜１４μｍ（ＬＷＩＲ）の範囲の赤外線（ＩＲ）波長で行われる。いくつかの実施形態によれば、撮像は、容器に充填材料を充填した後に行われる。
【００２５】
いくつかの実施形態によれば、本方法は容器の封止が完了した後に、３μｍ〜１４μｍの範囲の波長による、封止領域の少なくとも一部に対する第２の撮像をさらに含む。いくつかの実施形態によれば、第２の撮像は、８μｍ〜１４μｍの波長で実行される。いくつかの実施形態によれば、欠陥（例えば、充填材料による封止領域の汚染）の識別は、封止領域の第２の撮像にさらに基づく。
【００２６】
いくつかの実施形態によれば、撮像は、０．４μｍ〜０．７６μｍの範囲の波長で実行され、その場合、方法は、容器の封止が完了した後に、３μｍ〜１４μｍの範囲の波長で封止領域の少なくとも一部に対して第２の撮像を行うことをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、第２の撮像は、８μｍ〜１４μｍの波長で実行される。いくつかの実施形態によれば、欠陥（例えば、充填材料による封止領域の汚染）の識別は、封止領域の第２の撮像にさらに基づく。いくつかの実施形態によれば、第１の撮像は、容器に充填材料を充填した後に行われる。
【００２７】
いくつかの実施形態によれば、撮像は、０．０１μｍ〜０．４μｍ（ＵＶ）の範囲の波長で少なくとも封止領域を撮像することをさらに含む。
【００２８】
いくつかの実施形態によれば、容器は、キャニスタ、ブリスターパッケージ、チューブ、ヒートシールバッグ、パウチ、サッシェ、ボトル、またはそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。いくつかの実施形態によれば、容器はチューブである。
【００２９】
いくつかの実施形態によれば、充填材料は、液体、ペースト、クリーム、発泡体、またはそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。
【００３０】
いくつかの実施形態によれば、本方法は容器の撮像の前に、容器の少なくとも封止領域を加熱することをさらに含み、それによって、封止領域と充填材料との間の画像コントラストを増大させる。いくつかの実施形態によれば、封止領域を加熱することは、封止領域に熱風を吹き付けることを含む。いくつかの実施形態によれば、封止領域の加熱は、容器に充填材料を充填する前、充填中、または充填後に行われる。
【００３１】
いくつかの実施形態によれば、本方法は、容器の撮像の前に、容器の少なくとも封止領域を冷却することをさらに含み、それによって、封止領域と充填材料との間の画像コントラストを増大させる。いくつかの実施形態によれば、封止領域の冷却は、封止領域に冷気を吹き付けることを含む。いくつかの実施形態によれば、封止領域の冷却は、容器に充填材料を充填する前、充填中、または充填後に行われる。
【００３２】
いくつかの実施形態によれば、本方法は、撮像の前に充填材料を加熱または冷却することをさらに含み、それによって、封止領域と充填材料との間の画像コントラストを増大させる。いくつかの実施形態によれば、充填材料の加熱または冷却は、容器に充填材料を充填する前、充填中、または充填後に行われる。
【００３３】
いくつかの実施形態によれば、本方法は、容器の充填中または充填後に封止領域を照明することをさらに含み、それによって封止領域と充填材料との間の画像コントラストを増大させる。
【００３４】
いくつかの実施形態によれば、容器の封止はヒートシールである。
【００３５】
いくつかの実施形態によれば、容器の封止領域における欠陥を検出、識別および／または監視するための方法であって、０．０１μｍ〜１４μｍの範囲の波長で動作する少なくとも１つの撮像カメラを使用して容器の封止領域の少なくとも一部を撮像するステップと、容器の少なくとも一部を加熱および／または冷却し、それによって封止領域と充填材料との間の画像コントラストを増大させるステップと、画像から得られる少なくとも１つのフレームに基づいて、封止領域の少なくとも一部における欠陥を判定するステップとを含む方法が提供される。
【００３６】
いくつかの実施形態によれば、欠陥は、汚染、切断、変形、バルク、温度のばらつき、またはそれらの任意の組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態によれば、欠陥は、充填材料による封止領域の少なくとも一部の汚染である。
【００３７】
いくつかの実施形態によれば、容器の少なくとも一部を加熱／冷却することは、容器の上および／または中に熱風／冷風を吹き付けることを含む。いくつかの実施形態によれば、封止領域の撮像は、容器の封止の前、封止中、または封止後に行われる。いくつかの実施形態によれば、封止領域の加熱は、容器の封止の前、封止中、または封止後に行われる。
【００３８】
いくつかの実施形態によれば、容器に充填材料を充填するための充填ステーションと、容器を封止するための封止ステーションとを少なくとも備えるパッケージラインを備える包装システムが提供される。充填ステーションは、０．０１μｍ〜１４μｍの範囲の波長で動作する第１の撮像カメラを備え、第１の撮像カメラは充填材料で容器を充填する前、充填中、および／または充填後、および容器の封止が完了する前に、容器の封止領域の少なくとも一部の撮像を可能にするように配置および構成される。包装システムはまた、第１のカメラから得られた画像に基づいて、充填材料による封止領域の汚染などであるが、これに限定されない欠陥を識別するように構成されたプロセッサを含む。
【００３９】
いくつかの実施形態によれば、第１の撮像カメラによる撮像は、８μｍ〜１４μｍ（ＬＷＩＲ）、３μｍ〜５．４μｍ（ＭＷＩＲ）、１μｍ〜３μｍ（ＳＷＩＲ）、０．９μｍ〜１．７μｍ（ＮＩＲ）、またはそれらの任意の組合せの範囲の赤外線（ＩＲ）波長で実行される。いくつかの実施形態によれば、第１の撮像カメラによる撮像は、８μｍ〜１４μｍ（ＬＷＩＲ）または３μｍ〜５．４μｍ（ＭＷＩＲ）、１μｍ〜３μｍの範囲の赤外線（ＩＲ）波長で実行される。いくつかの実施形態によれば、第１の撮像カメラによる撮像は、８μｍ〜１４μｍ（ＬＷＩＲ）の範囲の赤外線（ＩＲ）波長で行われる。いくつかの実施形態によれば、第１の撮像カメラによる撮像は、容器に充填材料を充填した後に実行される。いくつかの実施形態によれば、封止ステーションは第２のカメラを備え、第２のカメラによる撮像は３μｍ〜１４μｍの範囲の波長で行われ、第２のカメラは容器の封止が完了した後に、容器の封止領域の少なくとも一部の撮像を可能にするように配置され、構成される。いくつかの実施形態によれば、第２の撮像カメラによる撮像は、８μｍ〜１４μｍの範囲の波長で行われる。
【００４０】
いくつかの実施形態によれば、第１の撮像カメラによる撮像は、０．４μｍ〜０．７６μｍの範囲の波長で実行され、この場合、封止ステーションは容器の封止が完了した後に、容器の封止領域の少なくとも一部の撮像を可能にするように配置および構成された第２のカメラをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、第２のカメラによる撮像は、３μｍ〜１４μｍの範囲の波長で行われる。いくつかの実施形態によれば、第２の撮像カメラによる撮像は、８μｍ〜１４μｍの範囲の波長で行われる。いくつかの実施形態によれば、第１の撮像カメラによる撮像は、容器に充填材料を充填した後に実行される。
【００４１】
いくつかの実施形態によれば、プロセッサは、第１および第２のカメラから取得された画像の統合分析に基づいて、欠陥（例えば、充填材料による封止領域の汚染）を識別するように構成される。
【００４２】
本開示の特定の実施形態は、上記の利点のいくつか、全て、またはいずれも含み得る。１つまたは複数の技術的利点は、本明細書に含まれる図面、説明、および特許請求の範囲から当業者には容易に明らかになるのであろう。さらに、特定の利点が上に列挙されたが、様々な実施形態は列挙された利点のすべて、いくつかを含んでも良いし、または全く含まなくても良い。
【００４３】
上記の例示的な態様および実施形態に加えて、さらなる態様および実施形態は図面を参照し、以下の詳細な説明を検討することによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
以下に、実施形態の例を、本明細書に添付された図面を参照して記載する。図において、２つ以上の図に現れる同一の構造、要素、または部品は、それらが現れるすべての図において、一般に同じ数字でラベル付けされる。あるいは、２つ以上の図に現れる要素または部分がそれらが現れる異なる図において異なる数字でラベル付けされてもよい。図面に示される構成要素および特徴の寸法は、概して、提示の便宜および明確さのために選択され、必ずしも縮尺通りに示されていない。図面を以下に列挙する。
【図１】サーモグラフィ撮像を適用することによってチューブの封止効率を監視するためのプロセスおよびシステムを概略的に示す。いくつかの実施形態によれば、サーモグラフィカメラは、包装プロセスのファイリングステーションに配置される。
【図２】サーモグラフィ撮像を使用する間、チューブの封止効率を監視するためのプロセスを概略的に示す。いくつかの実施形態によれば、サーモグラフィカメラは、包装プロセスの熱風加熱ステーションに配置される。
【図３】サーモグラフィ撮像を使用する間、チューブの封止効率を監視するためのプロセスを概略的に示す。いくつかの実施形態によれば、サーモグラフィカメラは、包装プロセスの封止ステーションに配置される。
【図４】サーモグラフィ撮像を使用する間にチューブの封止効率を監視するためのプロセスを概略的に示す。いくつかの実施形態によれば、サーモグラフィカメラは、包装プロセスの封止ステーションの後に配置される。
【図５】サーモグラフィック撮像の使用中にチューブの封止効率を監視するためのプロセスを概略的に示す。いくつかの実施形態によれば、第１のサーモグラフィックカメラが充填ステーションに配置され、第２のサーモグラフィックカメラが包装プロセスの封止ステーションの後に配置される。
【図６】視覚画像化と熱撮像との組み合わせを使用する間にチューブの封止効率を監視するための処理を概略的に示す。いくつかの実施形態によれば、第１の視覚カメラが充填ステーションに配置され、第２のサーモグラフィックカメラが包装プロセスの封止ステーションの後に配置される。
【図７Ａ】容器の封止の前に、ランチミート包装のために実施されるような、容器のサーモグラフィ撮像（熱撮像）のための本開示システムを示す。
【図７Ｂ】容器の封止の後に、ランチミート包装のために実施されるような、容器のサーモグラフィ撮像（熱撮像）のための本開示システムを示す。
【図８Ａ】容器（冷たい物体を表す黒色画素および熱い物体を表す白色画素）の封止前に得られた代表的な熱画像（上側パネル）と、画像内の画素強度の変化を示すグラフ（下側パネル）とを示す。
【図８Ｂ】容器（赤色チャネル）の封止前に得られた代表的な視覚画像（上側パネル）と、画像中の画素強度の変化を示すグラフ（下側パネル）とを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下の説明では、本開示の様々な態様が説明される。説明の目的のために、本開示の異なる態様の完全な理解を提供するために、特定の構成および詳細が記載される。しかし、本明細書に特定の詳細を提示することなく、本開示を実施することができることも当業者には明らかであろう。さらに、本開示を曖昧にしないために、周知の特徴は省略または簡略化されている可能性がある。
【００４６】
いくつかの実施形態によれば、容器の封止領域内の欠陥を検出、識別および／または監視するための方法であって、容器を充填材料で充填する間および／または充填材料で充填した後で容器の封止が完了する前に、カメラを使用して、容器の少なくとも封止領域を撮像するステップ（本明細書では「封止前撮像」とも呼ばれる）と、撮像に基づいて欠陥（例えば、充填材料による封止領域の汚染）を決定、識別および／または監視するステップとを含む方法が提供される。いくつかの実施形態によれば、カメラは、０．０１μｍ〜１４μｍの範囲の波長で動作する。いくつかの実施形態によれば、カメラは、３μｍ〜５．４μｍの範囲の波長で動作する中波赤外線（ＭＷＩＲ）または８μｍ〜１４μｍの範囲の波長で動作する長波赤外線（ＬＷＩＲ）などであるが、これらに限定されず、熱撮像を可能にする任意のカメラであってもよい。
【００４７】
いくつかの実施形態によれば、識別される欠陥は、汚染、切断、変形、バルク、温度のばらつき、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。各可能性は、別個の実施形態である。いくつかの実施形態によれば、欠陥は、充填材料による封止領域の少なくとも一部の汚染である。
【００４８】
いくつかの実施形態によれば、本方法は、容器の封止前に封止効率を予測／推定することを可能にする。いくつかの実施形態によれば、この方法は、封止が完了する前に、ヒートシールされた容器の封止効率を予測および／または推定するためのものである。
【００４９】
いくつかの実施形態によれば、この方法は、溶接された部品から形成された物体の溶接効率を決定するために適用可能であり得る。溶接部品から形成される物体の非限定的な例としては、熱成形パッケージ（例えば、プラスチックブリスター）、一緒に溶接された２つ以上のチューブ要素を含むチューブ（例えば、フィルタなどを含む呼気サンプルチューブ）が挙げられる。いくつかの実施形態によれば、溶接は、高温ガス溶接、レーザ溶接、および／または超音波溶接を含むことができる。各可能性は、別個の実施形態である。いくつかの実施形態によれば、溶接は、接着剤を塗布または溶融すること、または伝導、誘導加熱、または超音波溶接方法を使用して、包装材料を一緒に溶融することを含んでもよい。各可能性は、別個の実施形態である。いくつかの実施形態によれば、物体の溶接効率を決定することは、溶接の品質に関連する少なくとも１つのパラメータを決定することを含む。
【００５０】
本明細書で使用されるとき、用語「容器」および「包装（パッケージ）」は交換可能に使用されてもよく、充填材料を収容するのに適切であり、包装ライン上での充填および封止を可能にするようなサイズおよび形状であることを意味する任意のパッケージを指す。いくつかの実施形態によれば、容器は一次容器、すなわち、最初に製品を包み、それを保持するパッケージであってもよい。適切な容器の非限定的な例としてはキャニスター（ヨーグルトキャニスター、化粧品を含むキャニスターなどであるが、これらに限定されない）、ブリスターパッケージ（医療機器、薬剤、バッテリーなどの包装に使用されるブリスターなどであるが、これらに限定されない）、チューブ（練り歯磨きチューブまたは化粧チューブなどであるが、これらに限定されない）、ヒートシールバッグまたはサッシェ（食品包装、医療機器の包装に使用されるヒートシールバッグなどであるが、これらに限定されない）、またはこれらの任意の組み合わせが挙げられる。各可能性は、別個の実施形態である。
【００５１】
本明細書で使用されるとき、用語「封止領域」はパッケージの充填後に、その封止を確実にするように構成される、容器の一部を指す。いくつかの実施形態によれば、パッケージの封止は、封止領域の両側が一緒に押圧された後、加熱後、または加熱中に完了すると考えられる。いくつかの実施形態によれば、封止は、ヒートシールであってもよい。
【００５２】
本明細書で使用されるとき、用語「汚染」は、パッケージの封止を損なう、少なくともパッケージの封止領域または部分上の充填材料または他の材料のこぼれ／はねを指す。いくつかの実施形態によれば、汚染は、充填材料で容器を充填する間に引き起こされる封止領域の不清浄さを指すことができる。
【００５３】
本明細書で使用される「充填材料」という用語は、容器内に充填／収容された製品を指す。いくつかの実施形態によれば、充填材料は、液体、ペースト、クリーム、発泡体、またはそれらの任意の組み合わせであってもよい。各可能性は、別個の実施形態である。いくつかの実施形態によれば、充填材料は、無色、透明、白色、クリーム色、明ピンク色、または容器の少なくとも封止領域の色と同様の色を有する可能性がある。各可能性は、別個の実施形態である。
【００５４】
いくつかの実施形態によれば、充填材料は、ランチミート（ｌｕｎｃｈ  ｍｅａｔｓ）、チーズ、スプレッド、ヨーグルトなどの食品であってもよいが、これらに限定されない。各可能性は、別個の実施形態である
いくつかの実施形態によれば、容器の封止領域の欠陥の決定および／または識別は、充填中に得られた画像の処理を含む。いくつかの実施形態によれば、撮像は、容器の充填中および／または充填後に容器の少なくとも２つの画像を取得することを含むことができる。本明細書で使用されるように、用語「少なくとも２つ」は、撮像中に得られる画像を指す場合、２、３、４、５またはそれ以上の画像を指すことができる。各可能性は、別個の実施形態である。
【００５５】
いくつかの実施形態によれば、２つ以上の画像を、例えば間隔をおいて取得することにより、封止領域からの放射線によって引き起こされる信号と、包装材料自体によって引き起こされる反射とを区別することができる。これは封止領域が冷却されるにつれて放射が徐々に減少するが、反射は変化しないという事実による。すなわち、いくつかの実施形態によれば、物体の品質に関連する少なくとも１つのパラメータの決定は、経時的な封止領域の冷却および撮影された画像フレーム間の間隔を考慮に入れた画像の統合分析に基づくことができる。
【００５６】
いくつかの実施形態によれば、画像処理は、画像処理アルゴリズムを適用することを含むことができる。いくつかの実施形態によれば、画像処理は画像コントラスト分析、エッジ検出、画像算術、画像間の相互相関、画像間の畳み込み、画像と所定のカーネルとの間の畳み込み、空間周波数変換および／または空間フィルタリング方法、時間周波数変換および時間フィルタリング方法、フーリエ変換、離散フーリエ変換、離散コサイン変換、形態学的画像処理、ピークおよび谷（低強度領域および高強度領域）の発見、画像輪郭認識、境界トレーシング、線検出、テクスチャ分析、ヒストグラム等化、画像ぼけ除去、クラスタ分析、または当技術分野で知られている任意の他の適切な画像処理、またはそれらの組合せを含むことができる。各可能性は、別個の実施形態である。いくつかの実施形態によれば、画像処理は、深層学習を含むことができる。いくつかの実施形態によれば、画像処理は、オープンＣＶを含むことができる。いくつかの実施形態によれば、欠陥容器（例えば、汚染された封止領域を有する容器）の決定／識別は、包装ラインからの容器の排出、包装プロセスの停止、または、不適切に封止された容器が流通へ出されることを防止するために必要とされる任意の他の適切な動作、に帰結し得る。
【００５７】
いくつかの実施形態によれば、システム／方法は、不正確なノズル位置、充填ラインの移動速度、充填材料の熱、粘度など（これらに限定されない）のような、容器の非効率的な充填を示す、および／またはその原因となる傾向を識別するようにさらに構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、傾向の識別は、ビッグデータ分析および／または機械学習技術を含むことができる。いくつかの実施形態によれば、欠陥傾向が識別されると、検査、較正、および／または同様のもののために包装ラインを停止することができ、それによって、複数の容器内の欠陥のある封止が防止される。
【００５８】
いくつかの実施形態によれば、システム／方法は、ターゲット容器の充填前に、包装／封止パラメータを識別するように構成されてもよい。非限定的な例として、システム／方法は容器の充填前に、容器の封止領域の欠陥を識別／検出するように構成されてもよい。別の非限定的な例として、システム／方法は、充填前に容器の不適切な向きを識別するようにさらに構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、容器の正しい／不適切な向きは、容器上に印刷されたテキスト、および／または封止領域の向き、および／または容器（例えば、非対称容器）の形状に基づいて定義されてもよい。
【００５９】
いくつかの実施形態によれば、システム／方法は、充填後であるが、ターゲット容器の封止領域の加熱前に、包装／封止パラメータを識別するように構成されてもよい。非限定的な例として、システム／方法は充填後であるが加熱前に、欠陥（例えば、容器の封止領域の汚染）を識別／検出するように構成されてもよい。別の非限定的な例として、システム／方法は、充填後であるが加熱前の容器の不適切な向きを識別するようにさらに構成されてもよい。別の非限定的な例として、システム／方法は充填後であるが加熱前に、正しい量／数の充填材料が容器に入ったか否かを判定するように構成されてもよい。
【００６０】
いくつかの実施形態によれば、システム／方法は加熱後であるが、ターゲット容器の封止領域の封止前に、包装／封止パラメータを識別するように構成されてもよい。非限定的な例として、システム／方法は加熱後であるが、その封止前に、欠陥（例えば、容器の封止領域の汚染）を識別／検出するように構成されてもよい。別の非限定的な例として、システム／方法は加熱後であるが、容器を封止する前に、容器の不適切な向きを識別するように構成されてもよい。別の非限定的な例として、システム／方法は、加熱後であるが容器の封止前に、正しい量／数の充填材料が容器に入ったか否かを決定するように構成されてもよい。別の非限定的な例として、システム／方法は、容器の封止前に、封止領域の正しい／十分な加熱レベルに達したか否かを判定するように構成されてもよい。別の非限定的な例として、システム／方法は、封止領域の正しい幅、位置、および位置合わせを決定するように構成されてもよい。
【００６１】
いくつかの実施形態によれば、システム／方法は、ターゲット容器の封止後に、包装／封止パラメータを識別するように構成されてもよい。非限定的な例として、システム／方法は、封止中に十分なレベルの加熱がなされたか否かを判定するように構成されてもよい。別の非限定的な例として、システム／方法は、封止線の位置合わせおよび幅を決定するように構成されてもよい。別の非限定的な例として、システム／方法は、封止ラインの封止されていないおよび／または不適切に封止された部分／領域を検出するように構成されてもよい。非限定的な例として、システム／方法は、封止中に十分なレベルの圧力に達したか否かを判定するように構成されてもよい。非限定的な例として、システム／方法は、封止中に十分な時間が経過したか否かを判定するように構成されてもよい。
【００６２】
いくつかの実施形態によれば、撮像は赤外線（ＩＲ）撮像であってもよい。いくつかの実施形態によれば、撮像は熱撮像であってもよい。いくつかの実施形態によれば、撮像は、ＭＷＩＲ撮像であってもよい。いくつかの実施形態によれば、撮像は、ＬＷＩＲ撮像であってもよい。いくつかの実施形態によれば、撮像は、０．７６μｍ〜１４μｍの範囲の波長で行われる。いくつかの実施形態によれば、ＩＲ撮像は、短波撮像、中波撮像、長波撮像、またはそれらの組み合わせであってもよい。各可能性は、別個の実施形態である。非限定的な例として、撮像は、短波スペクトルの画像（１つまたは複数）、中波スペクトルの画像（１つまたは複数）、および／または同じ容器の長波スペクトル（１つまたは複数）の画像（１つまたは複数）を取得することを含むことができる。いくつかの実施形態によれば、ＩＲ撮像は、８μｍ〜１４μｍ、３μｍ〜５．４μｍ、１μｍ〜３μｍ、０．９μｍ〜１．７μｍ、またはそれらの任意の組み合わせの範囲の波長で実行されてもよい。各可能性は、別個の実施形態である。非限定的な例として、容器の撮像は、前述の波長範囲のそれぞれまたはいくつかにおいてフレームを取得することを含むことができる。
【００６３】
いくつかの実施形態によれば、撮像はＵＶ撮像であってもよい。いくつかの実施形態によれば、撮像は、０．０１μｍ〜０．４μｍの範囲の波長で実行されてもよい。いくつかの実施形態によれば、ＵＶ撮像はＩＲ撮像の代わりに、またはＩＲ撮像と組み合わせて行われてもよい。
【００６４】
いくつかの実施形態によれば、撮像は、可視光撮像であってもよい。いくつかの実施形態によれば、撮像は、０．４μｍ〜０．７６μｍの範囲の波長で実行されてもよい。いくつかの実施形態によれば、可視光撮像は、ＩＲ撮像および／またはＵＶ撮像と組み合わせて行われてもよい。例えば、可視画像化は、熱変化および色の変化の両方に基づいて欠陥の検出を可能にするＩＲ撮像と組み合わせて使用されてもよい。
【００６５】
いくつかの実施形態によれば、本方法は、容器の撮像の前に、少なくとも容器の封止領域を加熱することを含んでもよく、それによって、封止領域と充填材料との間の画像コントラストを増大させる。いくつかの実施形態によれば、容器を加熱することは、摂氏３０度を超える温度、摂氏３５度を超える温度、摂氏４０度を超える温度、または摂氏５０度を超える温度まで容器を加熱することを含む。各可能性は、別個の実施形態である。いくつかの実施形態によれば、封止領域の加熱は、封止領域上、容器内、および／または容器の外側に熱風を吹き付けることを含む。いくつかの実施形態によれば、封止領域の加熱は、容器に充填材料を充填する前、充填中、または充填後に行うことができる。各可能性は、別個の実施形態である。
【００６６】
いくつかの実施形態によれば、本方法はパッケージの撮像の前にパッケージの少なくとも封止領域を冷却することを含むことができ、それによって、封止領域と充填材料との間の画像コントラストを増大させる。いくつかの実施形態によれば、容器を冷却することは、摂氏２０度未満、摂氏１５度未満、摂氏１０度未満、または摂氏５度未満まで容器を冷却することを含む。各可能性は、別個の実施形態である。いくつかの実施形態によれば、封止領域の冷却は、封止領域上、容器内、および／または容器の外側に冷気を吹き付けることを含む。いくつかの実施形態によれば、封止領域の冷却は、容器に充填材料を充填する前、充填中、または充填後に行うことができる。各可能性は、別個の実施形態である。
【００６７】
いくつかの実施形態によれば、本方法は撮像の前に充填材料を加熱または冷却することを含み、それによって、封止領域と充填材料との間の画像コントラストを増大させることができる。いくつかの実施形態によれば、充填材料を加熱することは、充填材料を摂氏３０度を超える温度、摂氏３５度を超える温度、摂氏４０度を超える温度、または摂氏５０度を超える温度に加熱することを含む。各可能性は、別個の実施形態である。いくつかの実施形態によれば、充填材料を冷却することは、充填材料を摂氏２０度未満、摂氏１５度未満、摂氏１０度未満、または摂氏５度未満に冷却することを含む。各可能性は、別個の実施形態である。いくつかの実施形態によれば、充填材料の加熱または冷却は、容器に充填材料を充填する前、充填中、または充填後に行うことができる。各可能性は、別個の実施形態である。
【００６８】
いくつかの実施形態によれば、本方法は容器の充填前、充填中、または充填後に、容器の少なくとも封止領域を照明することを含むことができ、それによって、封止領域と充填材料との間の画像コントラストを増大させる。いくつかの実施形態によれば、照明は、ＩＲ照明、可視光照明、ＵＶ照明、マイクロ波放射、またはそれらの組み合わせであってもよい。各可能性は、別個の実施形態である。
【００６９】
いくつかの実施形態によれば、本方法は、第２のカメラを使用して、容器の封止後に容器の少なくとも封止領域を撮像するステップ（封止後撮像）をさらに含むことができる。いくつかの実施形態によれば、第２のカメラは、０．０１μｍ〜１４μｍの範囲の波長で動作することができる。いくつかの実施形態によれば、封止後撮像は、封止前撮像について本質的に説明したように、赤外線（ＩＲ）撮像であってもよい。いくつかの実施形態によれば、封止後撮像は封止前撮像について本質的に記載されているように、ＵＶ撮像であってもよい。いくつかの実施形態によれば、封止後撮像は本質的に封止前撮像について説明したように、可視光撮像であってもよい。
【００７０】
いくつかの実施形態によれば、封止前および封止後の撮像は、同じであっても異なっていてもよい。非限定的な例として、封止前撮像は視覚画像化を使用して行われてもよく、封止後撮像はＩＲ熱撮像を使用して行われる。別の非限定的な例として、封止前撮像は短波ＩＲ撮像を使用して行われてもよく、封止後撮像はＭＷＩＲおよびＬＷＩＲ熱撮像を含む長波ＩＲ熱撮像を使用して行われる。別の非限定的な例として、封止前撮像はＩＲ撮像と可視画像化との組み合わせを使用して行われてもよく、封止後撮像はＩＲ撮像のみを使用して行われる。
【００７１】
いくつかの実施形態によれば、撮像は、可視光撮像であってもよい。いくつかの実施形態によれば、撮像は、０．４μｍ〜０．７６μｍの範囲の波長で実行されてもよい。いくつかの実施形態によれば、可視光撮像は、ＩＲ撮像および／またはＵＶ撮像と組み合わせて行われてもよい。
【００７２】
いくつかの実施形態によれば、この方法は、封止前および封止後の撮像の統合分析に基づいて、封止の完全性を評価することをさらに含む。本明細書で使用されるように、「統合分析」という用語は、処理アルゴリズムを封止前画像および封止後画像に適用することと、少なくとも１つの封止前画像および少なくとも１つの封止後画像から推定される画像パラメータに基づいて不適切な封止を識別することとを含む画像処理を指すことができる。
【００７３】
いくつかの実施形態によれば、この方法は封止後の撮像の前に、容器を圧搾するか、あるいは容器に圧力を加えることをさらに含む。容器を圧搾すると、封止が不完全な場合は、少量の充填材料が容器から漏れることになる。有利には、容器の熱撮像がそのような漏れを検出することを可能にし、したがって、製品の放射率の差に対するその高い感度および反射に対するその低い感度のために、容器の不適切な封止。
【００７４】
いくつかの実施形態によれば、少なくとも、容器に充填材料を充填するための充填ステーションと、容器を封止するための封止ステーションとを備える包装ラインを備える包装システムが提供される。包装ラインの充填ステーションは、０．０１μｍ〜１４μｍの範囲の波長で動作するカメラを含む。カメラは充填材料で容器を充填する間および／または充填材料で容器を充填した後、および容器の封止が完了する前に、容器の封止領域の少なくとも一部の撮像を可能にするように配置され、構成される。いくつかの実施形態によれば、包装ラインはカメラから得られた画像に基づいて、欠陥（例えば、充填材料による封止領域の汚染）を識別するように構成されたプロセッサをさらに含む。
【００７５】
本明細書で使用されるように、用語「包装（ｐａｃｋａｇｉｎｇ）ライン」および「包装（ｐａｃｋａｇｅ）ライン」は、互換的に使用されてもよく、容器または任意の種類の包装内に製品を封入する自動プロセスを指す。いくつかの実施形態によれば、この用語は、ヒートシールされた容器内に製品を自動的に封入することを指す。いくつかの実施形態によれば、包装ラインは、少なくとも充填ステーションおよび封止ステーションを含む。本明細書で使用されるとき、用語「充填ステーション」は、充填材料が容器に注がれ、噴霧され、あるいは分配される、包装ラインの部分を指す。本明細書で使用されるとき、用語「封止ステーション」は、充填材料を保持する容器が加熱フェーズ後または加熱フェーズ中に容器の封止領域の縁（ｓｈｏｒｅｓ）を一緒に押圧することによって封止される、包装ラインの部分を指す。いくつかの実施形態によれば、包装ラインは、封止ステーションの前に配置された加熱ステーションをさらに含む。本明細書で使用されるとき、用語「加熱ステーション」は、封止に備えて封止領域が加熱される包装ラインの部分を指す。いくつかの実施形態によれば、封止は縁が一緒に押圧される前に、縁に接着剤を塗布することをさらに含む。いくつかの実施形態によれば、包装ラインは、排出ステーションをさらに含む。本明細書で使用されるとき、用語「排出ステーション」は、二次包装のような（ただし、これに限定されない）さらなる処理のために、封止された容器が送り出される包装ラインの部分を指す。
【００７６】
いくつかの実施形態によれば、カメラは、プロセスラインの充填ステーションに配置される。いくつかの実施形態によれば、カメラは、プロセスラインの加熱ステーションに配置される。いくつかの実施形態によれば、カメラは、プロセスラインの封止ステーションに配置される。
【００７７】
いくつかの実施形態によれば、カメラは本質的に本明細書に記載されるようなＩＲ撮像を可能にするように構成されたＩＲカメラ（例えば、ＮＩＲ、ＳＷＩＲ）および／またはＩＲサーモグラフィ（熱撮像）カメラ（例えば、ＭＷＩＲ、ＬＷＩＲ）である。さらに、または代替として、カメラは本質的に本明細書に記載されるように、可視および／またはＵＶスペクトルでの撮像を可能にすることができる。
【００７８】
いくつかの実施形態によれば、プロセッサユニットは、包装ラインの一体部分であってもよい。いくつかの実施形態によれば、プロセッサは、モバイル、スマートフォン、タブレット、ｐｃ、または任意の専用コンピューティングデバイスなどであるが、これらに限定されない、コンピューティングデバイスの外部および／または付属物であってもよい。各可能性は、別個の実施形態である。いくつかの実施形態によれば、プロセッサはインターネット対応デバイス（すなわち、クラウドコンピューティング）などの仮想プロセッサとすることができる。いくつかの実施形態によれば、プロセッサは本質的に本明細書で説明されるように、カメラから取得された画像に対して画像処理、例えば、画像処理アルゴリズムを適用することによって、封止領域内の欠陥を識別するように構成されてもよい。
【００７９】
いくつかの実施形態によれば、封止ステーションは、０．０１μｍ〜１４μｍの範囲の波長で動作する第２のカメラ（オンラインまたはオフライン）を備え、第２のカメラは容器の封止が完了した後に、少なくとも容器の封止領域の撮像を可能にするように配置および構成される。いくつかの実施形態によれば、第２のカメラは、包装ラインの排出ステーションに配置されてもよい。いくつかの実施形態によれば、第１および／または第２のカメラは、サーモグラフィックカメラである。いくつかの実施形態によれば、第１および／または第２のカメラは、０．７６μｍ〜１４μｍの範囲の波長で動作するように構成される。いくつかの実施形態によれば、第１および／または第２の撮像は、８μｍ〜１４μｍ、３μｍ〜５．４μｍ、１μｍ〜３μｍ、０．９μｍ〜１．７μｍ、またはそれらの任意の組合せの範囲の波長で実行される。各可能性は、別個の実施形態である。例えば、撮像は本質的に本明細書に記載されるように、前述の波長範囲の各々またはいくつかにおいてフレームを取得することを含んでもよい。
【００８０】
いくつかの実施形態によれば、包装ラインは、３、４、５またはそれ以上のカメラのような、２つ以上のカメラを含むことができる。これらのカメラは、包装ラインのステーションに沿って（例えば、各ステーションに１つずつ）分配されてもよい。いくつかの実施形態によれば、特定のステーションは２つ以上のカメラを含むことができ、一方、他のステーションは、１つのみを含むか、またはカメラを含まなくてもよい。
【００８１】
いくつかの実施形態によれば、プロセッサは、第１および第２のカメラから取得された画像の統合分析に基づいて、不適切な封止を識別するようにさらに構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、統合分析は、両方のカメラから取得された画像に処理アルゴリズムを適用することと、カメラのそれぞれから取得された少なくとも１つの画像から推定／外挿された画像パラメータに基づいて不適切な封止を識別することとを含むことができる。
【００８２】
いくつかの実施形態によれば、包装ラインは、容器が圧搾されるか、あるいは容器に圧力が加えられる「品質管理（ＱＣ）ステーション」をさらに備える。いくつかの実施形態によれば、ＱＣステーションは封止ステーションの後であるが、第２のカメラの前に配置される。
【００８３】
ここで図１を参照すると、図１は、サーモグラフィ撮像（サーマル撮像）を使用してチューブ１１０の封止効率を監視するためのシステム１００を概略的に示している。システム１００は、フェーズＡとして示される予備封止フェーズと、フェーズＢとして示されるポスト封止フェーズとを含む。フェーズＡは、充填ステーション１２０と、加熱ステーション１３０と、封止ステーション１４０とを含む。フェーズＢは、排出ステーション１５０を含む。ここで、チューブ１１０は、封止されて、さらなる処理のために前進され得る。システム１００は、充填ステーション１２０に配置され、チューブ１１０を充填材料１２２で充填する間にチューブ１１０の封止領域１１２を撮像するように構成された熱撮像ＩＲカメラ１２５を含む。熱撮像ＩＲカメラ１２５による撮像は、３μｍ〜１４μｍ、好ましくは８μｍ〜１４μｍの範囲の波長で行うことができる。システム１００はさらに、熱撮像ＩＲカメラ１２５から１つ以上の画像フレームを取得し、画像を処理し、チューブ１１０の封止領域１１２上の汚染１２４などの欠陥を識別するように構成されたプロセッサ（図示せず）を含む。いくつかの実施形態によれば、一旦欠陥が識別されると、チューブ１１０は次のステーションに到達する前に、ここでは加熱ステーション１３０に到達する前に、処理ラインから排出されてもよい。あるいは、欠陥チューブ１１０は、排出ステーション１５０で排出されてもよい。いくつかの実施形態によれば、プロセッサは本質的に本明細書に記載されるように、包装ラインを通過する１つまたは複数のチューブの画像に基づいて、充填ステーションの状況および／または動作ミスチューニングを識別するように、さらに構成されてもよい。
【００８４】
次に、サーモグラフィ画像を使用してチューブ２１０の封止効率を監視するシステム２００を概略的に示す図２を参照する。システム２００は、フェーズＡとして示される予備封止フェーズと、フェーズＢとして示されるポスト封止フェーズとを含み、フェーズＡは、充填ステーション２２０と、加熱ステーション２３０と、封止ステーション２４０とを含む。フェーズＢは排出ステーション２５０を含み、ここで、チューブ２１０は封止されて、さらなる処理のために前進され得る。システム２００は、加熱ステーション２３０に配置され、高温空気２３２による封止領域２１２の加熱中にチューブ２１０の封止領域２１２を撮像するように構成された熱撮像ＩＲカメラ２３５を含む。熱撮像ＩＲカメラ２３５による撮像は、３μｍ〜１４μｍ、好ましくは８μｍ〜１４μｍの範囲の波長で行うことができる。システム２００はさらに、熱撮像ＩＲカメラ２３５から１つ以上の画像フレームを取得し、画像を処理し、チューブ２１０の封止領域２１２上の汚染２２４などの欠陥を識別するように構成されたプロセッサ（図示せず）を含む。いくつかの実施形態によれば、一旦欠陥が識別されると、チューブ２１０は次のステーションに到達する前に、ここでは封止ステーション２４０に到達する前に、処理ラインから排出されてもよい。あるいは、欠陥チューブ２１０は、排出ステーション２５０で排出されてもよい。いくつかの実施形態によれば、プロセッサは本質的に本明細書で説明されるように、包装ラインを通過する１つまたは複数のチューブの画像に基づいて、熱風加熱ステーションの状況および／または動作ミスチューニングを識別するように、さらに構成されてもよい。
【００８５】
次に、サーモグラフィ画像を使用してチューブ３１０の封止効率を監視するシステム３００を概略的に示す図３を参照する。システム３００はフェーズＡとして示される予備封止フェーズと、フェーズＢとして示されるポスト封止フェーズとを含み、フェーズＡは、充填ステーション３２０と、加熱ステーション３３０と、封止ステーション３４０とを含む。フェーズＢは排出ステーション３５０を含み、ここで、チューブ３１０は封止されて、さらなる処理のために前進され得る。システム３００は、封止ステーション３３０に配置され、プレート３４２を押すことによって封止領域３１２を封止する間にチューブ３１０の封止領域３１２を撮像するように構成された熱撮像ＩＲカメラ３４５を含む。熱撮像ＩＲカメラ３４５による撮像は、３μｍ〜１４μｍ、好ましくは８μｍ〜１４μｍの範囲の波長で行うことができる。システム３００は熱撮像ＩＲカメラ３４５から１つ以上の画像フレームを取得し、画像を処理し、チューブ３１０の封止領域３１２上の汚染３２４などの欠陥を識別するように構成されたプロセッサ（図示せず）をさらに含む。いくつかの実施形態によれば、一旦欠陥が識別されると、チューブ３１０は次のステーションに到達する前に、ここでは排出ステーション３５０に到達する前に、処理ラインから排出されてもよい。あるいは、欠陥チューブ３１０は、排出ステーション３５０で排出されてもよい。いくつかの実施形態によれば、プロセッサは本質的に本明細書で説明されるように、包装ラインを通過する１つまたは複数のチューブの画像に基づいて、封止ステーションの状況および／または動作ミスチューニングを識別するようにさらに構成されてもよい。
【００８６】
次に図４を参照し、これは、サーモグラフィック撮像を使用して、チューブ４１０の封止効率を監視するためのシステム４００を概略的に示す。システム４００はフェーズＡとして示される予備封止フェーズと、フェーズＢとして示されるポスト封止フェーズとを含み、フェーズＡは、充填ステーション４２０と、加熱ステーション４３０と、封止ステーション４４０とを含む。フェーズＢは、排出ステーション４５０を含み、ここで、チューブ４１０は封止されて、さらなる処理のために前進され得る。システム４００は、排出ステーション４５０に配置され、押圧プレート４４２によって封止領域４１２を封止した後にチューブ４１０の封止領域４１２を撮像するように構成された熱撮像ＩＲカメラ４５５を含む。熱撮像ＩＲカメラ４５５による撮像は、３μｍ〜１４μｍ、好ましくは８μｍ〜１４μｍの範囲の波長で行うことができる。システム４００は熱撮像ＩＲカメラ４５５から１つ以上の画像フレームを取得し、画像を処理し、チューブ４１０の封止領域４１２上の汚染４２４などの欠陥を識別するように構成されたプロセッサ（図示せず）をさらに含む。いくつかの実施形態によれば、欠陥チューブ４１０は、排出ステーション４５０で排出されてもよい。
【００８７】
次に、サーモグラフィ画像を使用してチューブ５１０の封止効率を監視するシステム５００を概略的に示す図５を参照する。システム５００はフェーズＡとして示される予備封止フェーズと、フェーズＢとして示されるポスト封止フェーズとを含み、フェーズＡは、充填ステーション５２０と、加熱ステーション５３０と、封止ステーション５４０とを含む。フェーズＢは排出ステーション５５０を含み、ここで、チューブ５１０は封止され、さらなる処理のために前進され得る。システム５００は、充填ステーション５２０に配置され、チューブ５１０を充填材料５２２で充填する間にチューブ５１０の封止領域５１２を撮像するように構成された第１の熱撮像ＩＲカメラ５２５を含む。システム５００はさらに、排出ステーション５５０に配置され、プレート５４２を押すことによって封止領域５１２を封止した後にチューブ５１０の封止領域５１２を撮像するように構成された第２の熱撮像ＩＲカメラ５５５を含む。第１の熱撮像ＩＲカメラ５３５および第２の熱撮像ＩＲカメラ５５５による撮像は、３μｍ〜１４μｍ、好ましくは８μｍ〜１４μｍの範囲の波長で行うことができる。システム５００は第１の熱撮像ＩＲカメラ５３５および第２の熱撮像ＩＲカメラ５５５から１つまたは複数の画像フレームを取得し、取得された画像を処理して、チューブ５１０の封止領域５１２上の汚染５２４などの欠陥を識別し、封止の完全性を評価するように構成されたプロセッサ（図示せず）をさらに含む。いくつかの実施形態によれば、欠陥チューブ５１０は、排出ステーション５５０で排出されてもよい。第１の熱撮像ＩＲカメラ５２５および第２の熱撮像ＩＲカメラ５５５は、ここではそれぞれ、充填ステーションおよび排出ステーションに配置されるように示されている。しかしながら、他の位置も同様に適用可能であり、本開示の範囲内であることが理解される。さらに、本明細書に本質的に記載されるように、システム５００は、２つ以上のカメラを含み得ることが理解される。
【００８８】
次に、撮像を使用してチューブ６１０の封止効率を監視するためのシステム６００を概略的に示す図６を参照する。システム６００はフェーズＡとして示される予備封止フェーズと、フェーズＢとして示されるポスト封止フェーズとを含み、フェーズＡは、充填ステーション６２０と、加熱ステーション６３０と、封止ステーション６４０とを含む。フェーズＢは排出ステーション６５０を含み、ここで、チューブ６１０は封止されて、さらなる処理のために前進され得る。システム６００は、充填ステーション６２０に配置され、チューブ６１０を充填材料６２２で充填する間にチューブ６１０の封止領域６１２を撮像するように構成された第１の視覚撮像カメラ６２５を含む。第１の視覚撮像カメラ６２５による撮像は０．４μｍ〜０．７６μｍの可視スペクトル範囲内の波長で実行され、チューブ６１０上の視覚的変化（例えば、色汚れ）に基づいて欠陥を識別するように構成されてもよい。システム６００はさらに、排出ステーション６５０に配置され、プレート６４２を押すことによって封止領域６１２を封止した後にチューブ６１０の封止領域６１２を撮像するように構成された第２の熱撮像ＩＲカメラ６５５を含む。第２の熱撮像ＩＲカメラ６５５による撮像は、３μｍ〜１４μｍ、好ましくは８μｍ〜１４μｍの範囲の波長で行われる。システム６００は第１の視覚撮像カメラ６３５および第２の熱撮像ＩＲカメラ６５５から１つまたは複数の画像フレームを取得し、画像を処理して、チューブ６１０の封止領域６１２上の汚染６２４などの欠陥を識別し、封止の完全性を評価するように構成されたプロセッサ（図示せず）をさらに含む。可視スペクトル単独での撮像も、封止の完了後の熱撮像も、チューブ６１０の完全性の信頼性のある評価には不十分ではないが、封止前の可視画像化と封止後の熱撮像との組み合わせは信頼性のある測定を提供し得ることが理解される。いくつかの実施形態によれば、欠陥チューブ６１０は、排出ステーション６５０で排出されてもよい。第１の視覚撮像カメラ６３５および第２の熱撮像ＩＲカメラ６５５は、ここではそれぞれ、充填ステーションおよび排出ステーションに配置されるように示されている。しかしながら、他の位置も同様に適用可能であり、本開示の範囲内であることが理解される。さらに、システム６００は本明細書に本質的に記載されるように、２つ以上のカメラを含み得ることが理解される。
【００８９】
上記の図面を参照すると、カメラは図示のように、容器に直接焦点を合わせるように、またはミラー、ビームスプリッタ、レンズ、または容器の間接撮像を可能にする任意の他の光学要素を使用して、間接的に配置されてもよいことが理解される。
【実施例】
【００９０】
実施例１：ランチミート包装の熱撮像
熱画像ＩＲカメラを用いて、サーモグラフィック撮像（熱撮像）を予め封止するために、密閉されたシステムを用いてランチミート包装を評価した。容器の封止の前後のシステムの構成は、それぞれ図７Ａおよび図７Ｂに示されている。カメラ７１０は、容器７２０の封止前（図７Ａに示されるように）および容器７２０の封止中（図７Ｂに示されるように）に容器７２０を撮影するように、充填ステーションに配置されている。特に、カメラは、シール７２４で容器７２０を封止する前および封止する間に、ランチミート７３０による容器の封止領域７２２の汚染を識別するように構成された。撮影は、視覚スペクトル撮像のために構成されたカメラ（ここでは工業用ＳＯＮＹ４メガピクセルカラーカメラ）またはＬＷＩＲ撮像のために構成されたサーマルカメラ（ここではＦＬＩＲ６４０ｘ５１２ピクセル非冷却ボロメータ）のいずれかを使用して行った。取得された画像は、本質的に本明細書に開示されるように、１つ以上の画像フレームを検索し、画像処理のための適切な機械学習アルゴリズムを使用して汚染を識別するために画像を処理するように構成されたプロセッサに送信された。図８Ａに示すように、本明細書で開示された熱撮像システムは、容器７２０と内容物（ここではランチミート７３０）との間の明確な区別を可能にした。これは、室温（摂氏約１０度〜１５度）と、対照的に冷たいランチミート（摂氏約０度〜４度）との間の温度差によるものであり、熱撮像のための強い対比を保証する。これにより、封止領域７２２の汚染を、明確かつ確実に識別することが可能となった。一方、視覚画像化（図８Ｂ）は、はるかにぼやけた画像を提供し、容器７２０とランチミート７３０とを区別することは困難であった。
【００９１】
本明細書で使用される用語は特定の実施形態を説明するためだけのものであり、限定することを意図するものではない。本明細書で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は文脈が別段の明確な指示をしない限り、複数形も含むことを意図する。さらに、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は本明細書で使用される場合、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、または構成要素の存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、またはそれらのグループの存在または追加を排除または除外しないことを理解されたい。
【００９２】
特に明記しない限り、以下の説明から明らかなように、「処理する」、「計算する（ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）」、「計算する（ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ）」、「決定する」、「推定する」などの用語を利用する本明細書の説明全体にわたって、コンピューティングシステムのレジスタおよび／またはメモリ内の物理量などの、物理量として表されるデータを、コンピューティングシステムのメモリ、レジスタ、または他のそのような情報記憶、送信、または表示デバイス内の物理量として同様に表される他のデータに操作および／または変換する、コンピュータまたはコンピューティングシステム、または同様の電子コンピューティングデバイスの動作および／またはプロセスを指すことが理解される。
【００９３】
本発明の実施形態は、本明細書の動作を実行するための装置を含むことができる。この装置は、所望の目的のために特別に構成されてもよく、またはコンピュータに記憶されたコンピュータプログラムによって選択的に起動または再構成される汎用コンピュータを含んでもよい。そのようなコンピュータプログラムはフロッピー（登録商標）ディスク、光ディスク、ＣＤＲＯＭ、光磁気ディスク、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、電気的にプログラム可能な読取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能かつプログラム可能な読取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、磁気または光カード、または電子命令を記憶するのに適し、コンピュータシステムバスに結合されることが可能な任意の他のタイプの媒体を含むが、これらに限定されない、任意のタイプのディスクなどのコンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよい。
【００９４】
本明細書で提示されるプロセスおよびディスプレイは本質的に、任意の特定のコンピュータまたは他の装置に関連するものではない。様々な汎用システムが本明細書の教示によるプログラムと共に使用されてもよく、または、所望の方法を実行するために、より特殊化された装置を構築することが便利であることが判明してもよい。様々なこれらのシステムのための所望の構造は、以下の説明から明らかになるのであろう。さらに、本発明の実施形態は、任意の特定のプログラミング言語を参照して説明されない。様々なプログラミング言語を使用して、本明細書で説明する本発明の教示を実施することができることを理解されたい。
【００９５】
本発明は、コンピュータによって実行されるプログラムモジュールなどのコンピュータ実行可能命令の一般的な文脈で説明することができる。一般に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行するか、または特定の抽象データ型を実装するルーチン、プログラム、オブジェクト、部品、データ構造などを含む。本発明はまた、タスクが、通信ネットワークを通してリンクされた分散型理装置によって実行される、分散型計算環境において実行されてもよい。分散コンピューティング環境では、プログラムモジュールがメモリ記憶装置を含むローカルおよびリモートコンピュータ記憶媒体の両方に配置することができる。
【００９６】
いくつかの例示的な態様および実施形態が上述されてきたが、当業者はそれらの特定の修正、追加、およびサブコンビネーションを認識できるであろう。したがって、以下の添付の特許請求の範囲および以下に導入される特許請求の範囲は、それらの真の精神および範囲内にあるようなすべてのそのような修正、追加、およびサブコンビネーションを含むと解釈されることが意図される。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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