検査装置及び検査方法
【課題】筒状成形体に生じた傷、歪みその他の異常を、高い精度で、かつ、効率よく検査することのできる検査装置及び検査方法を提供する。
【解決手段】樹脂の成形により成形した筒状成形体に対して検査光を照射する光源と、筒状成形体の内部に配置した第１偏光手段と、筒状成形体の外部であって、検査光の進行方向上に配置した第２偏光手段と、検査光が第１偏光手段及び第２偏光手段を通ることによって生ずる干渉模様を撮像する撮像手段と、干渉模様に基づいて筒状成形体の、歪み、形状及び外観のうち少なくとも一つを解析する解析手段と、を備える。
【解決手段】樹脂の成形により成形した筒状成形体に対して検査光を照射する光源と、筒状成形体の内部に配置した第１偏光手段と、筒状成形体の外部であって、検査光の進行方向上に配置した第２偏光手段と、検査光が第１偏光手段及び第２偏光手段を通ることによって生ずる干渉模様を撮像する撮像手段と、干渉模様に基づいて筒状成形体の、歪み、形状及び外観のうち少なくとも一つを解析する解析手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂を成形してなる筒状成形体を検査する検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料その他の液体を充填する容器として、樹脂を成形してなるものが広く利用されている。このような樹脂製容器では、容器の耐久性、内容物の品質維持、外観その他の観点から、容器の外形形状や容器外周面に装着されるフィルムの装着状態を検査する必要があり、さまざまな検査装置及び検査方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開平９−７２８６１号公報）記載の検査方法においては、白色光源とカラーイメージセンサーの間に２枚の偏光板を設置するとともに、これらの偏光板の間に透明容器を配置している。この透明容器の外周には透明フィルムが装着されており、照射される白色光が透明フィルムの光弾性効果によって呈色する干渉色をカラーイメージセンサーで検知することにより、透明フィルムの有無又は／及びフィルムエッジ位置を計測することができる。
【０００４】
また、特許文献２（特開２００５−２４５４７号公報）記載の機械においては、光源とボトルの間に第１の偏光器を、ボトルとカメラの間に強誘電性の液晶を、さらに、強誘電性の液晶とカメラの間に第２の偏光器を、それぞれ配置している。この機械では、第１及び第２の偏光器の偏光方向、並びに強誘電性の液晶の回転極性の設定により、ボトル内の欠陥をカメラの結像面上に結像させることができる。
【特許文献１】特開平９−７２８６１号公報
【特許文献２】特開２００５−２４５４７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、従来の検査装置や検査方法では、検査精度及び検査効率を高いレベルで実現することが困難であった。例えば、特許文献１記載の検査方法及び特許文献２記載の機械では、有底筒状の容器の中心軸に関して対称な位置（光源側の位置及びカメラ（イメージセンサー）側の位置）にそれぞれ傷や歪みがあった場合、これらに基づく干渉模様が重なり合って撮像されることとなるため、それぞれの干渉模様を正確かつ迅速に確認することが困難となり、検査精度及び検査効率の点で適切とは言い難かった。
【０００６】
そこで本発明は、筒状成形体の中心軸に関して対称な位置に、傷、歪みその他の異常（形状又は外観の異常）がそれぞれ発生している場合であっても、高い精度で、かつ、効率よく検査することのできる検査装置及び検査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】
上記課題を解決するために、本発明の検査装置は、透明又は半透明な筒状成形体の検査装置であって、筒状成形体に対して検査光を照射する光源と、筒状成形体の内部に配置した第１偏光手段と、筒状成形体の外部であって、検査光の進行方向上に配置した第２偏光手段と、検査光が第１偏光手段及び第２偏光手段を通ることによって生ずる干渉模様を撮像する撮像手段と、干渉模様に基づいて筒状成形体の歪み、形状、及び外観のうち少なくとも一つを解析する解析手段と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
本発明の検査装置において、第１偏光手段及び第２偏光手段は、それぞれ、少なくとも１枚の偏光板を備えることが好ましい。
【０００９】
本発明の検査装置において、第１偏光手段に含まれる偏光板の少なくとも１枚が備える偏光方向と、第２偏光手段に含まれる偏光板の少なくとも１枚が備える偏光方向は互いに９０度をなすとよい。さらに、これらの偏光方向は、圧縮成形の成形方向に対して４５度をなすことが好ましい。
【００１０】
本発明の検査装置において、第２偏光手段は、光源と筒状成形体との間、又は、筒状成形体と撮像手段との間に配置することが好ましい。
【００１１】
本発明の検査装置において、筒状成形体と、第１偏光手段に含まれる偏光板の少なくとも１枚との相対位置を変更する偏光板移動手段を備えるのが望ましい。
【００１２】
本発明の検査装置において、筒状成形体は樹脂の圧縮成形により成形することができる。
【００１３】
本発明の検査装置において、筒状成形体は有底とすることができる。
【００１４】
本発明の検査装置において、筒状成形体はポリエステル樹脂の成形により成形されることが好ましい。
【００１５】
本発明の検査装置において、筒状成形体は、ブロー成形容器のプリフォーム（予備成形体）であるとよい。
【００１６】
本発明の検査装置において、撮像手段が筒状成形体の全周を撮像可能とする撮像補助手段を備えることが好ましい。
【００１７】
さらに、撮像補助手段は、筒状成形体をその中心軸の周りに回転させる回転手段を備えるとよい。
【００１８】
本発明の検査装置において、光源は、筒状成形体のうち、少なくとも検査部分に検査光を照射するとよい。
【００１９】
本発明の検査装置において、検査光は３原色を含む白色光であるとよい。
【００２０】
本発明の検査装置において、撮像手段は白黒画像を撮像するＣＣＤであることが好ましい。
【００２１】
本発明の検査方法は、透明又は半透明な筒状成形体を検査する検査方法であって、筒状成形体の内部に第１偏光手段を、筒状成形体の外部であって、検査光の進行方向上に第２偏光手段を、それぞれ配置する偏光手段配置工程と、筒状成形体に対して検査光を照射する検査光照射工程と、検査光が第１偏光手段及び第２偏光手段を通ることによって生ずる干渉模様を撮像する干渉模様撮像工程と、干渉模様に基づいて筒状成形体の歪み、形状、及び外観のうち少なくとも一つを解析する解析工程と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、透明又は半透明な筒状成形体に対して検査光を照射する光源と、筒状成形体の内部に配置した第１偏光手段と、筒状成形体の外部であって、検査光の進行方向上に配置した第２偏光手段と、検査光が第１偏光手段及び第２偏光手段を通ることによって生ずる干渉模様を撮像する撮像手段と、干渉模様に基づいて筒状成形体の歪み、形状、及び外観のうち少なくとも一つを解析する解析手段と、を備えることにより、筒状成形体の中心軸に関してほぼ対称な位置に、傷、歪みその他の異常（形状又は外観の異常）がそれぞれ発生している場合であっても、筒状成形体の、撮像手段側の筒壁のみの干渉模様、または、光源側の筒壁のみの干渉模様を撮像・解析できるので、高い精度で、かつ、効率よく検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態に係る検査装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。本実施形態は、本発明の筒状成形体として、圧縮成形により成形した有底のプリフォーム（予備成形体）を用いた場合の実施形態を示すものである。しかしながら、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、プリフォーム以外の成形品、貫通した筒状成形体、圧縮成形以外の成形方法（例えば射出成形、押出成形）による成形品にも適用することができる。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態に係る検査装置１０は、プリフォームＰへ照射する光源２０、プリフォームＰからの出射光を撮像する白黒カメラ４０、制御ユニット５０、プリフォームＰの内部に配置された第１偏光板３０、及びプリフォームＰの外部側であって光源２０と白黒カメラ４０との間に配置された第２偏光板３５を備える。また、制御ユニット５０は、図２に示すように、入力部５１（例えばタッチパネル）、記憶部５２（例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））、解析部５３、制御部５４、及び、表示部５５（例えば液晶ディスプレイ）を備える。ここで、解析部５３及び制御部５４は、例えば、別個の、又は、共通の集積回路で構成する。制御部５４は、使用者が入力部５１を操作して入力した情報に基づいて、検査装置１０の動作を制御する。入力部５１の操作により入力された情報及び検査結果は、表示部５５に表示されるとともに、記憶部５２に保存される。
【００２５】
検査装置１０において光源２０から出射した検査光は、プリフォームＰに入射すると、プリフォームＰ内の第１偏光板３０に入射する。第１偏光板３０を通った光は、第１偏光板３０の偏光方向に振動する光であり、さらに、プリフォームＰから出射した光は第２偏光板３５に入射する。第２偏光板３５を通った光は、その偏光方向に振動する光であって、白黒カメラ４０側へ入射する。このように検査光が第１偏光板３０及び第２偏光板３５の順に通ると、第１偏光板３０の偏光方向と第２偏光板３５の偏光方向の関係に応じて干渉模様が発生する。検査装置１０では、このようにして発生する干渉模様を白黒カメラ４０によって撮像し、撮像された干渉模様に基づいて解析部５３においてプリフォームＰの歪み、形状、及び外観のうちの少なくとも一つを解析する。
【００２６】
ここで、検査の対象となるプリフォームＰ（筒状成形体）について説明する。プリフォームＰは、飲料等を充填するための容器の形成に供される有底の筒状成形体である。プリフォームＰは、射出成形よりも低温で実施することのできる圧縮成形により形成することが好ましい。具体的には、プリフォーム形状を形成するためのキャビティを備えた雌型内に、加熱・軟化させた熱可塑性樹脂を挿入した後に、雌型内に導入した雄型と雌型によって熱可塑性樹脂を圧縮加工することによって、プリフォームＰを所望の形状に成形する。本実施形態のプリフォームＰでは、その中心軸Ｃの方向において雄型を移動することによって、熱可塑性樹脂を圧縮して筒状の成形体とする。
【００２７】
こうして成形されるプリフォームＰは、延伸温度に予備加熱された後に、ブロー金型中で中心軸Ｃ方向に引っ張ることにより延伸されるともに、周方向にブロー延伸され、これにより容器（ブロー成形容器）が形成される。
【００２８】
プリフォームＰは、圧縮成形後に透明又は半透明となる物質（例えば樹脂）を用いて形成する。このような物質としては、例えば、ポリエチレンテエレフタレートや、ポリ乳酸などのポリエステル、ポリオレフィンが挙げられる。
【００２９】
ここで、「透明」及び「半透明」は、測定に用いる光、好ましくは波長４００〜７００ｎｍの可視光のうち、検査光に相当する特定波長の光を空のプリフォームＰに入射したときの透過率で定義することができ、透過率が７０％以上である場合を「透明」、１０％以上７０％未満である場合を「半透明」とする。したがって、本実施形態に係るプリフォームＰに対する可視光の透過率は１０％以上となる。なお、プリフォームＰの透過率は、光源２０から出射する検査光の波長、白黒カメラ４０の撮像解像度、ブロー成形容器の種類その他の条件に応じて、任意に設定することができる。
【００３０】
つづいて、検査装置１０の各部分の詳細な構成について説明する。
まず、プリフォームＰに対して検査光を照射する光源２０は、例えば蛍光灯、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ハロゲンランプを用いる。光源２０は、検査光として、３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂの光の３原色）の波長を含む白色光を出射する。光源２０は、プリフォームＰ全体を照射してもよいが、プリフォームＰのうち、検査部分に検査光を照射するようにすると光源２０の照射範囲・出力を絞り込むことができ、不要にエネルギーを使わずに済むので好ましい。
【００３１】
第１偏光板３０（第１偏光手段）は、公知の長板状の偏光板であり、検査光の進行方向上であって、プリフォームＰの内部に配置する。ここで、検査光の進行方向とは、光源２０から白黒カメラ４０に向かう方向であって、光源２０の光軸に沿った方向を意味する。
【００３２】
第２偏光板３５（第２偏光手段）は、第１偏光板３０と同様に公知の長板状の偏光板である。第２偏光板３５は、検査光の進行方向上であって、プリフォームＰと白黒カメラ４０との間に配置する。なお、第２偏光板３５は、プリフォームＰの外部であって、検査光の進行方向上であれば、プリフォームＰと白黒カメラ４０との間以外の位置に配置することもでき、例えば、光源２０とプリフォームＰとの間に配置することができる。
【００３３】
第１偏光板３０及び第２偏光板３５は、いずれも、通った光が直線偏光となる偏光板である。第１偏光板３０及び第２偏光板３５は、偏光方向（偏光板を通った光が振動する方向）が、それぞれ、プリフォームＰの成形方向（射出成形または圧縮成形における、樹脂の流動方向）である中心軸Ｃの方向（図１）に対して４５度をなし、かつ、互いに９０度をなすように配置すると、樹脂に生じた歪みなどの異常を示す干渉模様が顕著に現れ、異常をより検出しやすくなるので好ましい。偏光方向は、異なる偏光方向を備える偏光板に交換することによって変更する。
【００３４】
なお、偏光方向は、プリフォームＰの成形方向に対して一定の角度だけ傾斜し、かつ、互いに一定の角度をなすように配置できれば、任意の角度に設定することができる。また、第１偏光板３０及び第２偏光板３５の一方又は両方を、直線偏光以外の偏光（例えば円偏光）を生じさせる偏光板とすることもできる。
【００３５】
また、プリフォームＰの内部には、第１偏光板３０のほかに、第１偏光手段としての偏光板をさらに配置してもよい。また、プリフォームＰと白黒カメラ４０との間には、第２偏光板３５のほかに、第２偏光手段としての偏光板をさらに配置してもよい。追加配置する偏光板は、第１偏光板３０と第２偏光板３５による干渉効果を阻害しなければ任意の偏光方向を設定することができるが、第１偏光手段として追加する偏光板は第１偏光板３０と、第２偏光手段として追加する偏光板は第２偏光板３５と、それぞれ同一の偏光方向を備えることが好ましい。
【００３６】
上述のように、第１偏光板３０と第２偏光板３５の偏光方向のなす角度を９０度とすると、光源２０からプリフォームＰに検査光を入射すると、プリフォームＰの状態に応じた干渉模様が生じ、公知の白黒カメラ４０（撮像手段）によって撮像することができる。この白黒カメラ４０は、白黒画像を撮像可能なＣＣＤ（電荷結合素子）を備え、このＣＣＤによって干渉模様を撮像する。撮像手段としては、例えば、カラー画像を撮像可能なＣＣＤ、白黒画像又はカラー画像を撮像可能なＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）を用いることもできるが、白黒画像の方が、画像解析上簡便に処理でき好ましいので、あらかじめ白黒ＣＣＤカメラで撮像した方が多色にわたる干渉模様を初めから簡便に白黒模様で取り込めるため、好ましい。
【００３７】
白黒カメラ４０で撮像された干渉模様は、ＣＣＤ及び白黒カメラ４０内の画像処理回路（不図示）によって所定の電気信号に変換され、制御ユニット５０へ出力される。制御ユニット５０においては、制御部５４による制御のもと、解析部５３が干渉模様に基づいてプリフォームＰの歪み、形状、及び外観のうちの少なくとも一つを解析する。解析は、あらかじめ記憶部５２に保存された演算プログラムを制御部５４が読み出して、解析部５３が実行することによって行う。解析の手法としては、例えば形状及び外観に異常のないプリフォームＰについてあらかじめ取得した干渉模様（例えば、円柱状部分については全面黒色の画像）と比較して、画像濃度の相違量が所定値よりも大きく、かつ、所定以上の面積を有する部分を、歪み、形状又は外観に異常がある部分として認識する。ここで、形状の異常としては、例えば、プリフォームＰを構成する壁面の傷、歪みによる外形形状の異常があり、外観の異常としては、例えば、壁面内部の構造の歪み、空洞がある。また、異常部分として認識するための画像濃度の相違量及び面積の所定値（閾値）は、入力部５１の操作によりあらかじめ記憶部５２に記憶してあり、解析の際に制御部５４がこれらの値を参照する。なお、プリフォームＰを一周以上回転させて筒部を撮像し、筒部の側面に異常がないかを、近隣部分と比較することにより解析する方法については後述する。
【００３８】
第１偏光板３０は、偏光板移動機構６０（偏光板移動手段）を用いて、中心軸Ｃの方向（上下方向）に移動することができる。偏光板移動機構６０は、取付ロッド６１及びエアシリンダ６２を備える（図１、図３）。円柱形状を備える取付ロッド６１は、その中心軸が、プリフォームＰの中心軸Ｃの延長線上にあるように、プリフォームＰの上方に配置される。
なお、偏光板移動手段として、エアシリンダ６２の代わりにモーター（好ましくはサーボモーターやステッピングモーターなどの位置制御可能なモーター）やカム機構など、別の駆動源や機構を用いてもよい。
【００３９】
取付ロッド６１の下部には、取付治具（不図示）により、第１偏光板３０の上部が脱着可能に装着される。第１偏光板３０は、プリフォームＰの中心軸Ｃ上に延びるように配置される。一方、取付ロッド６１の上部は、エアシリンダ６２に取り付けられている。エアシリンダ６２は、制御部５４の制御により動作し、取付ロッド６１を中心軸Ｃの方向に上下させる。したがって、エアシリンダ６２の動作によって、取付ロッド６１の下部に装着された第１偏光板３０が中心軸Ｃ方向に上下に移動可能となることから、第１偏光板３０のプリフォームＰへの出し入れが可能となる。
【００４０】
エアシリンダ６２は通常、ストローク量を機械的に規制されているだけだが、さらに、エアシリンダ６２の動作を制御することで、プリフォームＰへの第１偏光板３０の挿入量をコントロールすることができる。すなわち、プリフォームＰと第１偏光板３０との上下方向における相対位置を変更することができる。したがって、プリフォームＰの底まで第１偏光板３０を挿入することもできる一方、検査を希望する部分（検査部分）Ｐｔ（図３）に対応する高さまで挿入することもできる。プリフォームＰの第１偏光板３０への挿入量は、使用者が入力部５１を操作して設定する。
【００４１】
なお、本実施形態では、偏光板移動機構６０により第１偏光板３０を上下移動可能としたが、第２偏光板３５についても偏光板移動機構６０と同様の偏光板移動機構によって上下移動可能とすることができる。
【００４２】
一方、上述のように内部に第１偏光板３０が挿入されるプリフォームＰは、プリフォーム回転機構７０（回転手段）によって、中心軸Ｃの周りに回転可能である。プリフォーム回転機構７０は、支持パイプ７１、プーリ７２、チャック部７３、及び吸引バルブ７４を備える（図１、図３）。
【００４３】
支持パイプ７１は、中空の円筒形状をなし、その中心軸がプリフォームＰの中心軸Ｃの延長線上にあるように、プリフォームＰの上方に配置される。さらに、支持パイプ７１には、その内周面７１ａが偏光板移動機構６０の取付ロッド６１の外周面６１ａとの間に隙間Ｇ（図３）を有するように、内部に取付ロッド６１が挿入される。これにより、支持パイプ７１と取付ロッド６１は同心状に配置される。
【００４４】
支持パイプ７１の下部の外周面にはプーリ７２が固定されている。このプーリ７２には、回転ベルト（不図示）が掛け回されている。この回転ベルトは、制御部５４の制御によって駆動する回転駆動部（不図示）からの動力をプーリ７２に伝達し、これにより支持パイプ７１はその中心軸の周りを回転する。支持パイプ７１は、一定の角度（例えば３０度）ずつ順次回動することができ、一度に回動する角度は、入力部５１を操作することによって設定する。
【００４５】
支持パイプ７１の下端にはチャック部７３が、上端には吸引バルブ７４が、それぞれ固定されている。チャック部７３と吸引バルブ７４は、支持パイプ７１の内周面７１ａと取付ロッド６１の外周面６１ａとの間の隙間Ｇを介して互いに連なっている。吸引バルブ７４には、パイプ７５を介して外部のポンプ７６（図３）が接続されている。外部のポンプ７６は、制御部５４の制御により吸引動作を行い、これにより、内周面７１ａと取付ロッド６１の外周面６１ａとの間の隙間Ｇ、及びチャック部７３の内部を負圧とすることができる。なお、上記外部のポンプ７６の制御による吸引動作の代わりに、ポンプ７６を連続吸引作動させ、チャック部７３との間に電磁弁（図示せず）を設けて、この電磁弁の開閉制御により、チャック部７３の内部を適宜負圧にしてもよい。チャック部７３の下端には、吸引口７３ａが設けられており、チャック部７３の内部が負圧の状態で、この吸引口７３ａをプリフォームＰの上端内部に密着配置すると、プリフォームＰをチャック部７３に吸着保持することができる。この吸引動作によって実現する圧力は、入力部５１を操作することによって任意の値に設定することができる。このように有底筒状成形体であるプリフォームＰの場合、簡便な吸引式のチャック部７３を使ってプリフォームＰを吸引保持することができるので好ましい。なお、他にも、機構は複雑になるが公知のグリッパー（機械式の爪でプリフォームを把持、または挟み込む機構）を用いてもよく、底無しの筒状成形体を保持する場合はこちらの方が好ましい。
【００４６】
取付ロッド６１は、支持パイプ７１の上端から支持パイプ７１内に挿入される。取付ロッド６１は、支持パイプ７１の上部及び下部に設けた封止部材により、吸引バルブ７４と外部のポンプ７６によるチャック部７３内の負圧を維持しつつ、チャック部７３内で上下移動可能である。また、取付ロッド６１は、プリフォーム回転機構７０による回転とは独立しており、プリフォーム回転機構７０を回転させたとしてもプリフォーム回転機構７０とともに回転することがない。
【００４７】
プリフォーム回転機構７０を以上のように構成したため、プリフォームＰをチャック部７３に吸引保持した状態で回転駆動部を動作させると、回転ベルトを介してプーリ７２に動力が伝達されてプリフォーム回転機構７０がその中心軸の周りに回転する。これにより、プリフォーム回転機構７０と一体となってプリフォームＰも中心軸Ｃの周りに回転する。この回転の速度及び回転角度は制御部５４によって制御するする。白黒カメラ４０の撮像範囲に合わせてプリフォーム回転機構７０（撮像補助手段）を回転させることによって、プリフォームＰを順次回転させると、複数回の回動によってプリフォームＰの外周面の全周を撮像することができる。
【００４８】
なお、プリフォームＰの保持は、プリフォーム回転機構７０のように上部を吸引保持するもののほか、例えば下部を把持するような機構によって行っても良い。この場合も、把持機構の回転によってプリフォームＰがその中心軸Ｃの周りを回転することが好ましい。
【００４９】
また、上述の説明では、プリフォーム回転機構７０を用いてプリフォームＰを回転させつつ白黒カメラ４０で撮像することによって、プリフォームＰの外周面の全周を撮像していたが、これに代えて、プリフォームＰの周りを白黒カメラ４０が回転する機構を設けて、プリフォームＰの外周面の全周を撮像することとしてもよい。
【００５０】
さらにまた、プリフォームＰの中心軸Ｃの周りに、一定の角度間隔おきに、複数の白黒カメラを配置するとともに、各カメラとプリフォームＰとの間に第２偏光板に相当する偏光板を配置すると、プリフォーム回転機構７０を用いてプリフォームＰを回転させる場合よりも、迅速にプリフォームＰの外周面の全周を撮像することができる。
【００５１】
つづいて、本実施形態の検査装置１０を用いた検査方法について説明する。
まず、光源２０から出射する検査光の進行方向上であって、白黒カメラ４０との間の所定位置に、プリフォーム回転機構に保持された状態のプリフォームＰを配置する。一方、入力部５１を操作して、検査条件（例えば、検査光の種類、第１偏光板３０の高さ位置、１回の撮像ごとのプリフォームＰの回動角度、並びに、干渉模様解析における画像濃度及び面積の閾値）を設定する。
【００５２】
次に、プリフォームＰの内部に第１偏光板３０を、プリフォームＰと白黒カメラ４０との間に第２偏光板３５を、それぞれ配置する（偏光手段配置工程）。
【００５３】
第１偏光板３０は、偏光板移動機構６０に保持された状態で、取付ロッド６１を支持パイプ７１内に挿入し、プリフォームＰ内の所定位置に至ったところで挿入を停止することによって配置する。第１偏光板３０の配置は、入力部５１を操作することにより開始し、予定位置に配置されたところで自動的に終了する。
【００５４】
一方、第２偏光板３５は、使用者による入力部５１の操作により、検査装置１０が備える保持具（不図示）にセットさせる。
以上により、検査光の進行方向上に、プリフォームＰ、第１偏光板３０、及び第２偏光板３５が配置される。
【００５５】
この状態で、入力部５１を操作することにより、光源２０からプリフォームＰに対して検査光を出射する（検査光照射工程）。プリフォームＰに入射した検査光は、光源２０側の筒状壁面を通過し、検査部分Ｐｔ（図３）においては第１偏光板３０に入射し、検査部分以外の部分については第１偏光板３０に入射することなく壁面を通ってプリフォームＰの外部に出射する。第１偏光板３０に入射した光は、第１偏光板３０の偏光方向に沿って振動する光のみが通り抜ける。第１偏光板３０を通り抜けた検査光は、壁面を通ってプリフォームＰの外部へ出射する。
【００５６】
プリフォームＰからの出射光は、第２偏光板３５に入射する。第２偏光板３５に入射した光は、第２偏光板３５の偏光方向に沿って振動する光のみが通り抜ける。第１偏光板３０の偏光方向と第２偏光板３５の偏光方向が互いに９０度をなす場合には、第１偏光板３０と第２偏光板３５との間で第１偏光板３０からの出射光の振動方向に変化がなければ、第２偏光板３５からは光が出射することがない。
【００５７】
これに対して、第１偏光板３０と第２偏光板３５との間で第１偏光板３０からの出射光の振動方向に変化があったときは、変化のあった光が第２偏光板３５を通るため、白黒カメラ４０は、第１偏光板３０と第２偏光板３５による干渉模様を撮像することができる。撮像された干渉模様は、白黒カメラ４０のＣＣＤ及び画像処理回路（不図示）によって所定の電気信号に変換されて制御ユニット５０の解析部５３へ出力される。
【００５８】
干渉模様の撮像は、プリフォーム回転機構７０によってプリフォームＰを中心軸Ｃの周りに一定角度ずつ回動させるたびに行い、撮像された干渉模様は、撮像のたびに電気信号に変換して解析部５３に出力される。プリフォームＰの回動角度は白黒カメラ４０の撮像範囲に対応させており、順次撮像することによってプリフォームＰの外周面の全周を撮像することができる。解析部５３では、入力された電気信号に基づいてプリフォームＰの歪み、形状、及び外観のうち少なくとも一つを解析する（解析工程）。
【００５９】
ここで、第１偏光板３０と第２偏光板３５との間で検査光の振動方向に変化が生じる主な要因としては、通過するプリフォームＰの壁面の内部歪み、外形形状、及び、壁面内部の構造がある。これらの壁面の内部歪み、外形形状、及び、壁面内部の構造は、プリフォームＰの設計上設けられたものと、成形の不具合によって生じたものと、がある。なお、プリフォームＰの外形形状については、検査光の入射面が入射方向と、出射面が出射方向と、それぞれ直交する場合には検査光の振動方向に変化は生じない。
【００６０】
解析部５３における解析は、成形に不具合のなかったプリフォームＰによる干渉模様と、検査対象とするプリフォームＰによる干渉模様と、を比較することにより行う。成形に不具合のなかったプリフォームＰによる干渉模様は、あらかじめ撮像して記憶部５２に保存しておき、解析を行うときに制御部５４が読み出す。なお、成形に不具合のなかった場合のプリフォームＰによる干渉模様は、実際に成形及び撮像を行うことなく、演算手段（例えばコンピュータ）を用いたシミュレーションによって取得することもできる。
解析部５３における干渉模様の比較の結果、画像濃度の相違量が所定値よりも大きく、かつ、所定以上の面積を有する部分があった場合には、その部分に歪みがあり、又は形状若しくは外観に異常があるものとして認識し、異常通知信号を制御部５４へ出力する。異常通知信号を受けた制御部５４は、表示部５５に、異常があった旨及び異常があった位置を表示させる。
【００６１】
なお、画像解析は、他にも、プリフォームＰを一周以上回転させて筒部を撮像し、筒部の側面に異常がないかを、近隣部分と比較することにより解析する方法もある。図４はプリフォームＰを前述の検査装置１０を用いて一周回転させ、撮像した図とその輝度値をグラフ化した図であるが、例えばこの撮像した図を記憶部５２に保存し、検査位置の画像データから、プリフォームＰの周角度における明るさ（輝度値）を読みとって数値化し、その値を検査角度位置についてデータ化、表化、あるいは、グラフ化し、その単位周角度（幅）あたりの輝度値の増減値（傾き）を計算等から割り出し、その増減値が所定の閾値内であれば良品（；周方向について干渉模様に差がほとんどなくほぼ一様な出来）、閾値外であれば不良品（；周方向について干渉模様に差があるため、歪みなどの異常かある）と識別する。
【００６２】
以上のように構成されたことから、上記実施形態によれば、次の効果を奏する。
（１）光源２０として３原色を含む白色光源を用い、かつ、偏光板を、プリフォームＰの内部、及び、プリフォームＰの外側に１枚ずつ配置する、という簡易な構成により、プリフォームＰの壁面についての干渉模様を撮像することができ、これに基づいた検査が可能になる。
（２）ポリエステル樹脂製のブロー成形容器の予備成形品（プリフォームＰ）に本発明を用いることにより、低温成形可能な圧縮成形品の検査が容易となるため、産業上極めて有用である。
（３）第１偏光板３０をプリフォームＰの内部に配置するとともに、第２偏光板３５をプリフォームＰの外部であってプリフォームＰと白黒カメラ４０との間に配置したことにより、第１偏光板３０を通った光はプリフォームＰの壁面を一度通るのみで第２偏光板３５に至ることになる。これにより、従来のように、検査光が二枚の偏光板の間で検査対象物に複数回入射することに起因して、複数箇所の干渉模様が重なることにより撮像する干渉模様が薄くなってしまうという問題が発生することがなくなる。すなわち、検査対象となる壁面のみについての干渉模様を鮮明に撮像することができるため、干渉模様の解析に長時間を要することがなくなり、かつ、高い精度で対象部分の異常の有無及び種類を把握して、必要な対策を迅速にとることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明に係る検査装置及び検査方法は、透明又は半透明な筒状成形体の検査に有用であり、特に、樹脂を圧縮成形により成形した透明又は半透明のブロー成形容器のプリフォームに適している。他にも、射出成形によって成形したプリフォームに用いてもよいし、また、略筒状であれば、プリフォームをブロー成形後のボトル（容器）に適用してもよいし、透明または半透明であれば筒状のスパウトやストローなどに適用してもよい。さらには樹脂製に限らず、例えばガラス瓶に用いてもよい。さらにまた、測定に用いる光と撮像手段も、必要に応じて紫外、赤外などの不可視域の波長の光と、その光の輝度（強度）を検出できる手段とを組合せて用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に係る検査装置の構成を示す正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図１のＩＩＩ部分の要部拡大図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施形態に係る検査装置を用いてプリフォームＰを一周回転させて撮像した図であり、（ｂ）は、（ａ）に対応した周角度を横軸にとり、各周角度におけるプリフォームＰの輝度値を縦軸にとったグラフである。
【符号の説明】
【００６５】
１０ 検査装置
２０ 光源
３０ 第１偏光板（第１偏光手段）
３５ 第２偏光板（第２偏光手段）
４０ 白黒カメラ（撮像手段）
５０ 制御ユニット
５１ 入力ユニット
５２ 記憶部
５３ 解析部（解析手段）
５４ 制御部
６０ 偏光板移動機構（偏光板移動手段）
６１ 取付ロッド
６２ エアシリンダ
７０ プリフォーム回転機構（撮像補助手段、回転手段）
７１ 支持パイプ
７２ プーリ
７３ チャック部
７４ 吸引バルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂を成形してなる筒状成形体を検査する検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料その他の液体を充填する容器として、樹脂を成形してなるものが広く利用されている。このような樹脂製容器では、容器の耐久性、内容物の品質維持、外観その他の観点から、容器の外形形状や容器外周面に装着されるフィルムの装着状態を検査する必要があり、さまざまな検査装置及び検査方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開平９−７２８６１号公報）記載の検査方法においては、白色光源とカラーイメージセンサーの間に２枚の偏光板を設置するとともに、これらの偏光板の間に透明容器を配置している。この透明容器の外周には透明フィルムが装着されており、照射される白色光が透明フィルムの光弾性効果によって呈色する干渉色をカラーイメージセンサーで検知することにより、透明フィルムの有無又は／及びフィルムエッジ位置を計測することができる。
【０００４】
また、特許文献２（特開２００５−２４５４７号公報）記載の機械においては、光源とボトルの間に第１の偏光器を、ボトルとカメラの間に強誘電性の液晶を、さらに、強誘電性の液晶とカメラの間に第２の偏光器を、それぞれ配置している。この機械では、第１及び第２の偏光器の偏光方向、並びに強誘電性の液晶の回転極性の設定により、ボトル内の欠陥をカメラの結像面上に結像させることができる。
【特許文献１】特開平９−７２８６１号公報
【特許文献２】特開２００５−２４５４７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、従来の検査装置や検査方法では、検査精度及び検査効率を高いレベルで実現することが困難であった。例えば、特許文献１記載の検査方法及び特許文献２記載の機械では、有底筒状の容器の中心軸に関して対称な位置（光源側の位置及びカメラ（イメージセンサー）側の位置）にそれぞれ傷や歪みがあった場合、これらに基づく干渉模様が重なり合って撮像されることとなるため、それぞれの干渉模様を正確かつ迅速に確認することが困難となり、検査精度及び検査効率の点で適切とは言い難かった。
【０００６】
そこで本発明は、筒状成形体の中心軸に関して対称な位置に、傷、歪みその他の異常（形状又は外観の異常）がそれぞれ発生している場合であっても、高い精度で、かつ、効率よく検査することのできる検査装置及び検査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】
上記課題を解決するために、本発明の検査装置は、透明又は半透明な筒状成形体の検査装置であって、筒状成形体に対して検査光を照射する光源と、筒状成形体の内部に配置した第１偏光手段と、筒状成形体の外部であって、検査光の進行方向上に配置した第２偏光手段と、検査光が第１偏光手段及び第２偏光手段を通ることによって生ずる干渉模様を撮像する撮像手段と、干渉模様に基づいて筒状成形体の歪み、形状、及び外観のうち少なくとも一つを解析する解析手段と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
本発明の検査装置において、第１偏光手段及び第２偏光手段は、それぞれ、少なくとも１枚の偏光板を備えることが好ましい。
【０００９】
本発明の検査装置において、第１偏光手段に含まれる偏光板の少なくとも１枚が備える偏光方向と、第２偏光手段に含まれる偏光板の少なくとも１枚が備える偏光方向は互いに９０度をなすとよい。さらに、これらの偏光方向は、圧縮成形の成形方向に対して４５度をなすことが好ましい。
【００１０】
本発明の検査装置において、第２偏光手段は、光源と筒状成形体との間、又は、筒状成形体と撮像手段との間に配置することが好ましい。
【００１１】
本発明の検査装置において、筒状成形体と、第１偏光手段に含まれる偏光板の少なくとも１枚との相対位置を変更する偏光板移動手段を備えるのが望ましい。
【００１２】
本発明の検査装置において、筒状成形体は樹脂の圧縮成形により成形することができる。
【００１３】
本発明の検査装置において、筒状成形体は有底とすることができる。
【００１４】
本発明の検査装置において、筒状成形体はポリエステル樹脂の成形により成形されることが好ましい。
【００１５】
本発明の検査装置において、筒状成形体は、ブロー成形容器のプリフォーム（予備成形体）であるとよい。
【００１６】
本発明の検査装置において、撮像手段が筒状成形体の全周を撮像可能とする撮像補助手段を備えることが好ましい。
【００１７】
さらに、撮像補助手段は、筒状成形体をその中心軸の周りに回転させる回転手段を備えるとよい。
【００１８】
本発明の検査装置において、光源は、筒状成形体のうち、少なくとも検査部分に検査光を照射するとよい。
【００１９】
本発明の検査装置において、検査光は３原色を含む白色光であるとよい。
【００２０】
本発明の検査装置において、撮像手段は白黒画像を撮像するＣＣＤであることが好ましい。
【００２１】
本発明の検査方法は、透明又は半透明な筒状成形体を検査する検査方法であって、筒状成形体の内部に第１偏光手段を、筒状成形体の外部であって、検査光の進行方向上に第２偏光手段を、それぞれ配置する偏光手段配置工程と、筒状成形体に対して検査光を照射する検査光照射工程と、検査光が第１偏光手段及び第２偏光手段を通ることによって生ずる干渉模様を撮像する干渉模様撮像工程と、干渉模様に基づいて筒状成形体の歪み、形状、及び外観のうち少なくとも一つを解析する解析工程と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、透明又は半透明な筒状成形体に対して検査光を照射する光源と、筒状成形体の内部に配置した第１偏光手段と、筒状成形体の外部であって、検査光の進行方向上に配置した第２偏光手段と、検査光が第１偏光手段及び第２偏光手段を通ることによって生ずる干渉模様を撮像する撮像手段と、干渉模様に基づいて筒状成形体の歪み、形状、及び外観のうち少なくとも一つを解析する解析手段と、を備えることにより、筒状成形体の中心軸に関してほぼ対称な位置に、傷、歪みその他の異常（形状又は外観の異常）がそれぞれ発生している場合であっても、筒状成形体の、撮像手段側の筒壁のみの干渉模様、または、光源側の筒壁のみの干渉模様を撮像・解析できるので、高い精度で、かつ、効率よく検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態に係る検査装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。本実施形態は、本発明の筒状成形体として、圧縮成形により成形した有底のプリフォーム（予備成形体）を用いた場合の実施形態を示すものである。しかしながら、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、プリフォーム以外の成形品、貫通した筒状成形体、圧縮成形以外の成形方法（例えば射出成形、押出成形）による成形品にも適用することができる。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態に係る検査装置１０は、プリフォームＰへ照射する光源２０、プリフォームＰからの出射光を撮像する白黒カメラ４０、制御ユニット５０、プリフォームＰの内部に配置された第１偏光板３０、及びプリフォームＰの外部側であって光源２０と白黒カメラ４０との間に配置された第２偏光板３５を備える。また、制御ユニット５０は、図２に示すように、入力部５１（例えばタッチパネル）、記憶部５２（例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））、解析部５３、制御部５４、及び、表示部５５（例えば液晶ディスプレイ）を備える。ここで、解析部５３及び制御部５４は、例えば、別個の、又は、共通の集積回路で構成する。制御部５４は、使用者が入力部５１を操作して入力した情報に基づいて、検査装置１０の動作を制御する。入力部５１の操作により入力された情報及び検査結果は、表示部５５に表示されるとともに、記憶部５２に保存される。
【００２５】
検査装置１０において光源２０から出射した検査光は、プリフォームＰに入射すると、プリフォームＰ内の第１偏光板３０に入射する。第１偏光板３０を通った光は、第１偏光板３０の偏光方向に振動する光であり、さらに、プリフォームＰから出射した光は第２偏光板３５に入射する。第２偏光板３５を通った光は、その偏光方向に振動する光であって、白黒カメラ４０側へ入射する。このように検査光が第１偏光板３０及び第２偏光板３５の順に通ると、第１偏光板３０の偏光方向と第２偏光板３５の偏光方向の関係に応じて干渉模様が発生する。検査装置１０では、このようにして発生する干渉模様を白黒カメラ４０によって撮像し、撮像された干渉模様に基づいて解析部５３においてプリフォームＰの歪み、形状、及び外観のうちの少なくとも一つを解析する。
【００２６】
ここで、検査の対象となるプリフォームＰ（筒状成形体）について説明する。プリフォームＰは、飲料等を充填するための容器の形成に供される有底の筒状成形体である。プリフォームＰは、射出成形よりも低温で実施することのできる圧縮成形により形成することが好ましい。具体的には、プリフォーム形状を形成するためのキャビティを備えた雌型内に、加熱・軟化させた熱可塑性樹脂を挿入した後に、雌型内に導入した雄型と雌型によって熱可塑性樹脂を圧縮加工することによって、プリフォームＰを所望の形状に成形する。本実施形態のプリフォームＰでは、その中心軸Ｃの方向において雄型を移動することによって、熱可塑性樹脂を圧縮して筒状の成形体とする。
【００２７】
こうして成形されるプリフォームＰは、延伸温度に予備加熱された後に、ブロー金型中で中心軸Ｃ方向に引っ張ることにより延伸されるともに、周方向にブロー延伸され、これにより容器（ブロー成形容器）が形成される。
【００２８】
プリフォームＰは、圧縮成形後に透明又は半透明となる物質（例えば樹脂）を用いて形成する。このような物質としては、例えば、ポリエチレンテエレフタレートや、ポリ乳酸などのポリエステル、ポリオレフィンが挙げられる。
【００２９】
ここで、「透明」及び「半透明」は、測定に用いる光、好ましくは波長４００〜７００ｎｍの可視光のうち、検査光に相当する特定波長の光を空のプリフォームＰに入射したときの透過率で定義することができ、透過率が７０％以上である場合を「透明」、１０％以上７０％未満である場合を「半透明」とする。したがって、本実施形態に係るプリフォームＰに対する可視光の透過率は１０％以上となる。なお、プリフォームＰの透過率は、光源２０から出射する検査光の波長、白黒カメラ４０の撮像解像度、ブロー成形容器の種類その他の条件に応じて、任意に設定することができる。
【００３０】
つづいて、検査装置１０の各部分の詳細な構成について説明する。
まず、プリフォームＰに対して検査光を照射する光源２０は、例えば蛍光灯、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ハロゲンランプを用いる。光源２０は、検査光として、３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂの光の３原色）の波長を含む白色光を出射する。光源２０は、プリフォームＰ全体を照射してもよいが、プリフォームＰのうち、検査部分に検査光を照射するようにすると光源２０の照射範囲・出力を絞り込むことができ、不要にエネルギーを使わずに済むので好ましい。
【００３１】
第１偏光板３０（第１偏光手段）は、公知の長板状の偏光板であり、検査光の進行方向上であって、プリフォームＰの内部に配置する。ここで、検査光の進行方向とは、光源２０から白黒カメラ４０に向かう方向であって、光源２０の光軸に沿った方向を意味する。
【００３２】
第２偏光板３５（第２偏光手段）は、第１偏光板３０と同様に公知の長板状の偏光板である。第２偏光板３５は、検査光の進行方向上であって、プリフォームＰと白黒カメラ４０との間に配置する。なお、第２偏光板３５は、プリフォームＰの外部であって、検査光の進行方向上であれば、プリフォームＰと白黒カメラ４０との間以外の位置に配置することもでき、例えば、光源２０とプリフォームＰとの間に配置することができる。
【００３３】
第１偏光板３０及び第２偏光板３５は、いずれも、通った光が直線偏光となる偏光板である。第１偏光板３０及び第２偏光板３５は、偏光方向（偏光板を通った光が振動する方向）が、それぞれ、プリフォームＰの成形方向（射出成形または圧縮成形における、樹脂の流動方向）である中心軸Ｃの方向（図１）に対して４５度をなし、かつ、互いに９０度をなすように配置すると、樹脂に生じた歪みなどの異常を示す干渉模様が顕著に現れ、異常をより検出しやすくなるので好ましい。偏光方向は、異なる偏光方向を備える偏光板に交換することによって変更する。
【００３４】
なお、偏光方向は、プリフォームＰの成形方向に対して一定の角度だけ傾斜し、かつ、互いに一定の角度をなすように配置できれば、任意の角度に設定することができる。また、第１偏光板３０及び第２偏光板３５の一方又は両方を、直線偏光以外の偏光（例えば円偏光）を生じさせる偏光板とすることもできる。
【００３５】
また、プリフォームＰの内部には、第１偏光板３０のほかに、第１偏光手段としての偏光板をさらに配置してもよい。また、プリフォームＰと白黒カメラ４０との間には、第２偏光板３５のほかに、第２偏光手段としての偏光板をさらに配置してもよい。追加配置する偏光板は、第１偏光板３０と第２偏光板３５による干渉効果を阻害しなければ任意の偏光方向を設定することができるが、第１偏光手段として追加する偏光板は第１偏光板３０と、第２偏光手段として追加する偏光板は第２偏光板３５と、それぞれ同一の偏光方向を備えることが好ましい。
【００３６】
上述のように、第１偏光板３０と第２偏光板３５の偏光方向のなす角度を９０度とすると、光源２０からプリフォームＰに検査光を入射すると、プリフォームＰの状態に応じた干渉模様が生じ、公知の白黒カメラ４０（撮像手段）によって撮像することができる。この白黒カメラ４０は、白黒画像を撮像可能なＣＣＤ（電荷結合素子）を備え、このＣＣＤによって干渉模様を撮像する。撮像手段としては、例えば、カラー画像を撮像可能なＣＣＤ、白黒画像又はカラー画像を撮像可能なＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）を用いることもできるが、白黒画像の方が、画像解析上簡便に処理でき好ましいので、あらかじめ白黒ＣＣＤカメラで撮像した方が多色にわたる干渉模様を初めから簡便に白黒模様で取り込めるため、好ましい。
【００３７】
白黒カメラ４０で撮像された干渉模様は、ＣＣＤ及び白黒カメラ４０内の画像処理回路（不図示）によって所定の電気信号に変換され、制御ユニット５０へ出力される。制御ユニット５０においては、制御部５４による制御のもと、解析部５３が干渉模様に基づいてプリフォームＰの歪み、形状、及び外観のうちの少なくとも一つを解析する。解析は、あらかじめ記憶部５２に保存された演算プログラムを制御部５４が読み出して、解析部５３が実行することによって行う。解析の手法としては、例えば形状及び外観に異常のないプリフォームＰについてあらかじめ取得した干渉模様（例えば、円柱状部分については全面黒色の画像）と比較して、画像濃度の相違量が所定値よりも大きく、かつ、所定以上の面積を有する部分を、歪み、形状又は外観に異常がある部分として認識する。ここで、形状の異常としては、例えば、プリフォームＰを構成する壁面の傷、歪みによる外形形状の異常があり、外観の異常としては、例えば、壁面内部の構造の歪み、空洞がある。また、異常部分として認識するための画像濃度の相違量及び面積の所定値（閾値）は、入力部５１の操作によりあらかじめ記憶部５２に記憶してあり、解析の際に制御部５４がこれらの値を参照する。なお、プリフォームＰを一周以上回転させて筒部を撮像し、筒部の側面に異常がないかを、近隣部分と比較することにより解析する方法については後述する。
【００３８】
第１偏光板３０は、偏光板移動機構６０（偏光板移動手段）を用いて、中心軸Ｃの方向（上下方向）に移動することができる。偏光板移動機構６０は、取付ロッド６１及びエアシリンダ６２を備える（図１、図３）。円柱形状を備える取付ロッド６１は、その中心軸が、プリフォームＰの中心軸Ｃの延長線上にあるように、プリフォームＰの上方に配置される。
なお、偏光板移動手段として、エアシリンダ６２の代わりにモーター（好ましくはサーボモーターやステッピングモーターなどの位置制御可能なモーター）やカム機構など、別の駆動源や機構を用いてもよい。
【００３９】
取付ロッド６１の下部には、取付治具（不図示）により、第１偏光板３０の上部が脱着可能に装着される。第１偏光板３０は、プリフォームＰの中心軸Ｃ上に延びるように配置される。一方、取付ロッド６１の上部は、エアシリンダ６２に取り付けられている。エアシリンダ６２は、制御部５４の制御により動作し、取付ロッド６１を中心軸Ｃの方向に上下させる。したがって、エアシリンダ６２の動作によって、取付ロッド６１の下部に装着された第１偏光板３０が中心軸Ｃ方向に上下に移動可能となることから、第１偏光板３０のプリフォームＰへの出し入れが可能となる。
【００４０】
エアシリンダ６２は通常、ストローク量を機械的に規制されているだけだが、さらに、エアシリンダ６２の動作を制御することで、プリフォームＰへの第１偏光板３０の挿入量をコントロールすることができる。すなわち、プリフォームＰと第１偏光板３０との上下方向における相対位置を変更することができる。したがって、プリフォームＰの底まで第１偏光板３０を挿入することもできる一方、検査を希望する部分（検査部分）Ｐｔ（図３）に対応する高さまで挿入することもできる。プリフォームＰの第１偏光板３０への挿入量は、使用者が入力部５１を操作して設定する。
【００４１】
なお、本実施形態では、偏光板移動機構６０により第１偏光板３０を上下移動可能としたが、第２偏光板３５についても偏光板移動機構６０と同様の偏光板移動機構によって上下移動可能とすることができる。
【００４２】
一方、上述のように内部に第１偏光板３０が挿入されるプリフォームＰは、プリフォーム回転機構７０（回転手段）によって、中心軸Ｃの周りに回転可能である。プリフォーム回転機構７０は、支持パイプ７１、プーリ７２、チャック部７３、及び吸引バルブ７４を備える（図１、図３）。
【００４３】
支持パイプ７１は、中空の円筒形状をなし、その中心軸がプリフォームＰの中心軸Ｃの延長線上にあるように、プリフォームＰの上方に配置される。さらに、支持パイプ７１には、その内周面７１ａが偏光板移動機構６０の取付ロッド６１の外周面６１ａとの間に隙間Ｇ（図３）を有するように、内部に取付ロッド６１が挿入される。これにより、支持パイプ７１と取付ロッド６１は同心状に配置される。
【００４４】
支持パイプ７１の下部の外周面にはプーリ７２が固定されている。このプーリ７２には、回転ベルト（不図示）が掛け回されている。この回転ベルトは、制御部５４の制御によって駆動する回転駆動部（不図示）からの動力をプーリ７２に伝達し、これにより支持パイプ７１はその中心軸の周りを回転する。支持パイプ７１は、一定の角度（例えば３０度）ずつ順次回動することができ、一度に回動する角度は、入力部５１を操作することによって設定する。
【００４５】
支持パイプ７１の下端にはチャック部７３が、上端には吸引バルブ７４が、それぞれ固定されている。チャック部７３と吸引バルブ７４は、支持パイプ７１の内周面７１ａと取付ロッド６１の外周面６１ａとの間の隙間Ｇを介して互いに連なっている。吸引バルブ７４には、パイプ７５を介して外部のポンプ７６（図３）が接続されている。外部のポンプ７６は、制御部５４の制御により吸引動作を行い、これにより、内周面７１ａと取付ロッド６１の外周面６１ａとの間の隙間Ｇ、及びチャック部７３の内部を負圧とすることができる。なお、上記外部のポンプ７６の制御による吸引動作の代わりに、ポンプ７６を連続吸引作動させ、チャック部７３との間に電磁弁（図示せず）を設けて、この電磁弁の開閉制御により、チャック部７３の内部を適宜負圧にしてもよい。チャック部７３の下端には、吸引口７３ａが設けられており、チャック部７３の内部が負圧の状態で、この吸引口７３ａをプリフォームＰの上端内部に密着配置すると、プリフォームＰをチャック部７３に吸着保持することができる。この吸引動作によって実現する圧力は、入力部５１を操作することによって任意の値に設定することができる。このように有底筒状成形体であるプリフォームＰの場合、簡便な吸引式のチャック部７３を使ってプリフォームＰを吸引保持することができるので好ましい。なお、他にも、機構は複雑になるが公知のグリッパー（機械式の爪でプリフォームを把持、または挟み込む機構）を用いてもよく、底無しの筒状成形体を保持する場合はこちらの方が好ましい。
【００４６】
取付ロッド６１は、支持パイプ７１の上端から支持パイプ７１内に挿入される。取付ロッド６１は、支持パイプ７１の上部及び下部に設けた封止部材により、吸引バルブ７４と外部のポンプ７６によるチャック部７３内の負圧を維持しつつ、チャック部７３内で上下移動可能である。また、取付ロッド６１は、プリフォーム回転機構７０による回転とは独立しており、プリフォーム回転機構７０を回転させたとしてもプリフォーム回転機構７０とともに回転することがない。
【００４７】
プリフォーム回転機構７０を以上のように構成したため、プリフォームＰをチャック部７３に吸引保持した状態で回転駆動部を動作させると、回転ベルトを介してプーリ７２に動力が伝達されてプリフォーム回転機構７０がその中心軸の周りに回転する。これにより、プリフォーム回転機構７０と一体となってプリフォームＰも中心軸Ｃの周りに回転する。この回転の速度及び回転角度は制御部５４によって制御するする。白黒カメラ４０の撮像範囲に合わせてプリフォーム回転機構７０（撮像補助手段）を回転させることによって、プリフォームＰを順次回転させると、複数回の回動によってプリフォームＰの外周面の全周を撮像することができる。
【００４８】
なお、プリフォームＰの保持は、プリフォーム回転機構７０のように上部を吸引保持するもののほか、例えば下部を把持するような機構によって行っても良い。この場合も、把持機構の回転によってプリフォームＰがその中心軸Ｃの周りを回転することが好ましい。
【００４９】
また、上述の説明では、プリフォーム回転機構７０を用いてプリフォームＰを回転させつつ白黒カメラ４０で撮像することによって、プリフォームＰの外周面の全周を撮像していたが、これに代えて、プリフォームＰの周りを白黒カメラ４０が回転する機構を設けて、プリフォームＰの外周面の全周を撮像することとしてもよい。
【００５０】
さらにまた、プリフォームＰの中心軸Ｃの周りに、一定の角度間隔おきに、複数の白黒カメラを配置するとともに、各カメラとプリフォームＰとの間に第２偏光板に相当する偏光板を配置すると、プリフォーム回転機構７０を用いてプリフォームＰを回転させる場合よりも、迅速にプリフォームＰの外周面の全周を撮像することができる。
【００５１】
つづいて、本実施形態の検査装置１０を用いた検査方法について説明する。
まず、光源２０から出射する検査光の進行方向上であって、白黒カメラ４０との間の所定位置に、プリフォーム回転機構に保持された状態のプリフォームＰを配置する。一方、入力部５１を操作して、検査条件（例えば、検査光の種類、第１偏光板３０の高さ位置、１回の撮像ごとのプリフォームＰの回動角度、並びに、干渉模様解析における画像濃度及び面積の閾値）を設定する。
【００５２】
次に、プリフォームＰの内部に第１偏光板３０を、プリフォームＰと白黒カメラ４０との間に第２偏光板３５を、それぞれ配置する（偏光手段配置工程）。
【００５３】
第１偏光板３０は、偏光板移動機構６０に保持された状態で、取付ロッド６１を支持パイプ７１内に挿入し、プリフォームＰ内の所定位置に至ったところで挿入を停止することによって配置する。第１偏光板３０の配置は、入力部５１を操作することにより開始し、予定位置に配置されたところで自動的に終了する。
【００５４】
一方、第２偏光板３５は、使用者による入力部５１の操作により、検査装置１０が備える保持具（不図示）にセットさせる。
以上により、検査光の進行方向上に、プリフォームＰ、第１偏光板３０、及び第２偏光板３５が配置される。
【００５５】
この状態で、入力部５１を操作することにより、光源２０からプリフォームＰに対して検査光を出射する（検査光照射工程）。プリフォームＰに入射した検査光は、光源２０側の筒状壁面を通過し、検査部分Ｐｔ（図３）においては第１偏光板３０に入射し、検査部分以外の部分については第１偏光板３０に入射することなく壁面を通ってプリフォームＰの外部に出射する。第１偏光板３０に入射した光は、第１偏光板３０の偏光方向に沿って振動する光のみが通り抜ける。第１偏光板３０を通り抜けた検査光は、壁面を通ってプリフォームＰの外部へ出射する。
【００５６】
プリフォームＰからの出射光は、第２偏光板３５に入射する。第２偏光板３５に入射した光は、第２偏光板３５の偏光方向に沿って振動する光のみが通り抜ける。第１偏光板３０の偏光方向と第２偏光板３５の偏光方向が互いに９０度をなす場合には、第１偏光板３０と第２偏光板３５との間で第１偏光板３０からの出射光の振動方向に変化がなければ、第２偏光板３５からは光が出射することがない。
【００５７】
これに対して、第１偏光板３０と第２偏光板３５との間で第１偏光板３０からの出射光の振動方向に変化があったときは、変化のあった光が第２偏光板３５を通るため、白黒カメラ４０は、第１偏光板３０と第２偏光板３５による干渉模様を撮像することができる。撮像された干渉模様は、白黒カメラ４０のＣＣＤ及び画像処理回路（不図示）によって所定の電気信号に変換されて制御ユニット５０の解析部５３へ出力される。
【００５８】
干渉模様の撮像は、プリフォーム回転機構７０によってプリフォームＰを中心軸Ｃの周りに一定角度ずつ回動させるたびに行い、撮像された干渉模様は、撮像のたびに電気信号に変換して解析部５３に出力される。プリフォームＰの回動角度は白黒カメラ４０の撮像範囲に対応させており、順次撮像することによってプリフォームＰの外周面の全周を撮像することができる。解析部５３では、入力された電気信号に基づいてプリフォームＰの歪み、形状、及び外観のうち少なくとも一つを解析する（解析工程）。
【００５９】
ここで、第１偏光板３０と第２偏光板３５との間で検査光の振動方向に変化が生じる主な要因としては、通過するプリフォームＰの壁面の内部歪み、外形形状、及び、壁面内部の構造がある。これらの壁面の内部歪み、外形形状、及び、壁面内部の構造は、プリフォームＰの設計上設けられたものと、成形の不具合によって生じたものと、がある。なお、プリフォームＰの外形形状については、検査光の入射面が入射方向と、出射面が出射方向と、それぞれ直交する場合には検査光の振動方向に変化は生じない。
【００６０】
解析部５３における解析は、成形に不具合のなかったプリフォームＰによる干渉模様と、検査対象とするプリフォームＰによる干渉模様と、を比較することにより行う。成形に不具合のなかったプリフォームＰによる干渉模様は、あらかじめ撮像して記憶部５２に保存しておき、解析を行うときに制御部５４が読み出す。なお、成形に不具合のなかった場合のプリフォームＰによる干渉模様は、実際に成形及び撮像を行うことなく、演算手段（例えばコンピュータ）を用いたシミュレーションによって取得することもできる。
解析部５３における干渉模様の比較の結果、画像濃度の相違量が所定値よりも大きく、かつ、所定以上の面積を有する部分があった場合には、その部分に歪みがあり、又は形状若しくは外観に異常があるものとして認識し、異常通知信号を制御部５４へ出力する。異常通知信号を受けた制御部５４は、表示部５５に、異常があった旨及び異常があった位置を表示させる。
【００６１】
なお、画像解析は、他にも、プリフォームＰを一周以上回転させて筒部を撮像し、筒部の側面に異常がないかを、近隣部分と比較することにより解析する方法もある。図４はプリフォームＰを前述の検査装置１０を用いて一周回転させ、撮像した図とその輝度値をグラフ化した図であるが、例えばこの撮像した図を記憶部５２に保存し、検査位置の画像データから、プリフォームＰの周角度における明るさ（輝度値）を読みとって数値化し、その値を検査角度位置についてデータ化、表化、あるいは、グラフ化し、その単位周角度（幅）あたりの輝度値の増減値（傾き）を計算等から割り出し、その増減値が所定の閾値内であれば良品（；周方向について干渉模様に差がほとんどなくほぼ一様な出来）、閾値外であれば不良品（；周方向について干渉模様に差があるため、歪みなどの異常かある）と識別する。
【００６２】
以上のように構成されたことから、上記実施形態によれば、次の効果を奏する。
（１）光源２０として３原色を含む白色光源を用い、かつ、偏光板を、プリフォームＰの内部、及び、プリフォームＰの外側に１枚ずつ配置する、という簡易な構成により、プリフォームＰの壁面についての干渉模様を撮像することができ、これに基づいた検査が可能になる。
（２）ポリエステル樹脂製のブロー成形容器の予備成形品（プリフォームＰ）に本発明を用いることにより、低温成形可能な圧縮成形品の検査が容易となるため、産業上極めて有用である。
（３）第１偏光板３０をプリフォームＰの内部に配置するとともに、第２偏光板３５をプリフォームＰの外部であってプリフォームＰと白黒カメラ４０との間に配置したことにより、第１偏光板３０を通った光はプリフォームＰの壁面を一度通るのみで第２偏光板３５に至ることになる。これにより、従来のように、検査光が二枚の偏光板の間で検査対象物に複数回入射することに起因して、複数箇所の干渉模様が重なることにより撮像する干渉模様が薄くなってしまうという問題が発生することがなくなる。すなわち、検査対象となる壁面のみについての干渉模様を鮮明に撮像することができるため、干渉模様の解析に長時間を要することがなくなり、かつ、高い精度で対象部分の異常の有無及び種類を把握して、必要な対策を迅速にとることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明に係る検査装置及び検査方法は、透明又は半透明な筒状成形体の検査に有用であり、特に、樹脂を圧縮成形により成形した透明又は半透明のブロー成形容器のプリフォームに適している。他にも、射出成形によって成形したプリフォームに用いてもよいし、また、略筒状であれば、プリフォームをブロー成形後のボトル（容器）に適用してもよいし、透明または半透明であれば筒状のスパウトやストローなどに適用してもよい。さらには樹脂製に限らず、例えばガラス瓶に用いてもよい。さらにまた、測定に用いる光と撮像手段も、必要に応じて紫外、赤外などの不可視域の波長の光と、その光の輝度（強度）を検出できる手段とを組合せて用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に係る検査装置の構成を示す正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図１のＩＩＩ部分の要部拡大図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施形態に係る検査装置を用いてプリフォームＰを一周回転させて撮像した図であり、（ｂ）は、（ａ）に対応した周角度を横軸にとり、各周角度におけるプリフォームＰの輝度値を縦軸にとったグラフである。
【符号の説明】
【００６５】
１０ 検査装置
２０ 光源
３０ 第１偏光板（第１偏光手段）
３５ 第２偏光板（第２偏光手段）
４０ 白黒カメラ（撮像手段）
５０ 制御ユニット
５１ 入力ユニット
５２ 記憶部
５３ 解析部（解析手段）
５４ 制御部
６０ 偏光板移動機構（偏光板移動手段）
６１ 取付ロッド
６２ エアシリンダ
７０ プリフォーム回転機構（撮像補助手段、回転手段）
７１ 支持パイプ
７２ プーリ
７３ チャック部
７４ 吸引バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明又は半透明な筒状成形体の検査装置であって、
前記筒状成形体に対して検査光を照射する光源と、
前記筒状成形体の内部に配置した第１偏光手段と、
前記筒状成形体の外部であって、前記検査光の進行方向上に配置した第２偏光手段と、
前記検査光が前記第１偏光手段及び前記第２偏光手段を通ることによって生ずる干渉模様を撮像する撮像手段と、
前記干渉模様に基づいて前記筒状成形体の歪み、形状、及び外観のうち少なくとも一つを解析する解析手段と、
を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記第１偏光手段及び前記第２偏光手段は、それぞれ、少なくとも１枚の偏光板を備える請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記第１偏光手段に含まれる偏光板の少なくとも１枚が備える偏光方向と、前記第２偏光手段に含まれる偏光板の少なくとも１枚が備える偏光方向は互いに９０度をなす請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記第２偏光手段は、前記光源と前記筒状成形体との間、又は、前記筒状成形体と前記撮像手段との間に配置されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記筒状成形体と、前記第１偏光手段に含まれる偏光板の少なくとも１枚との相対位置を変更する偏光板移動手段を備える請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項６】
前記筒状成形体は樹脂の圧縮成形により成形する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項７】
前記偏光方向は、前記圧縮成形の成形方向に対して４５度をなす請求項６に記載の検査装置。
【請求項８】
前記筒状成形体は有底である請求項６又は請求項７に記載の検査装置。
【請求項９】
前記筒状成形体はポリエステル樹脂の成形により成形される請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１０】
前記筒状成形体は、ブロー成形容器のプリフォームである請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１１】
前記撮像手段が前記筒状成形体の全周を撮像可能とする撮像補助手段を備える請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１２】
前記撮像補助手段は、前記筒状成形体をその中心軸の周りに回転させる回転手段を備える請求項１１に記載の検査装置。
【請求項１３】
前記光源は、前記筒状成形体のうち、少なくとも検査部分に前記検査光を照射する請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１４】
前記検査光は３原色を含む白色光である請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１５】
前記撮像手段は白黒画像を撮像するＣＣＤである請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１６】
透明又は半透明な筒状成形体を検査する検査方法であって、
前記筒状成形体の内部に第１偏光手段を、前記筒状成形体の外部であって、前記検査光の進行方向上に第２偏光手段を、それぞれ配置する偏光手段配置工程と、
前記筒状成形体に対して検査光を照射する検査光照射工程と、
前記検査光が前記第１偏光手段及び前記第２偏光手段を通ることによって生ずる干渉模様を撮像する干渉模様撮像工程と、
前記干渉模様に基づいて前記筒状成形体の歪み、形状、及び外観のうち少なくとも一つを解析する解析工程と、
を備えることを特徴とする検査方法。
【請求項１】
透明又は半透明な筒状成形体の検査装置であって、
前記筒状成形体に対して検査光を照射する光源と、
前記筒状成形体の内部に配置した第１偏光手段と、
前記筒状成形体の外部であって、前記検査光の進行方向上に配置した第２偏光手段と、
前記検査光が前記第１偏光手段及び前記第２偏光手段を通ることによって生ずる干渉模様を撮像する撮像手段と、
前記干渉模様に基づいて前記筒状成形体の歪み、形状、及び外観のうち少なくとも一つを解析する解析手段と、
を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記第１偏光手段及び前記第２偏光手段は、それぞれ、少なくとも１枚の偏光板を備える請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記第１偏光手段に含まれる偏光板の少なくとも１枚が備える偏光方向と、前記第２偏光手段に含まれる偏光板の少なくとも１枚が備える偏光方向は互いに９０度をなす請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記第２偏光手段は、前記光源と前記筒状成形体との間、又は、前記筒状成形体と前記撮像手段との間に配置されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記筒状成形体と、前記第１偏光手段に含まれる偏光板の少なくとも１枚との相対位置を変更する偏光板移動手段を備える請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項６】
前記筒状成形体は樹脂の圧縮成形により成形する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項７】
前記偏光方向は、前記圧縮成形の成形方向に対して４５度をなす請求項６に記載の検査装置。
【請求項８】
前記筒状成形体は有底である請求項６又は請求項７に記載の検査装置。
【請求項９】
前記筒状成形体はポリエステル樹脂の成形により成形される請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１０】
前記筒状成形体は、ブロー成形容器のプリフォームである請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１１】
前記撮像手段が前記筒状成形体の全周を撮像可能とする撮像補助手段を備える請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１２】
前記撮像補助手段は、前記筒状成形体をその中心軸の周りに回転させる回転手段を備える請求項１１に記載の検査装置。
【請求項１３】
前記光源は、前記筒状成形体のうち、少なくとも検査部分に前記検査光を照射する請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１４】
前記検査光は３原色を含む白色光である請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１５】
前記撮像手段は白黒画像を撮像するＣＣＤである請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１６】
透明又は半透明な筒状成形体を検査する検査方法であって、
前記筒状成形体の内部に第１偏光手段を、前記筒状成形体の外部であって、前記検査光の進行方向上に第２偏光手段を、それぞれ配置する偏光手段配置工程と、
前記筒状成形体に対して検査光を照射する検査光照射工程と、
前記検査光が前記第１偏光手段及び前記第２偏光手段を通ることによって生ずる干渉模様を撮像する干渉模様撮像工程と、
前記干渉模様に基づいて前記筒状成形体の歪み、形状、及び外観のうち少なくとも一つを解析する解析工程と、
を備えることを特徴とする検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−８５５９７（Ｐ２００９−８５５９７Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５１６１７（Ｐ２００７−２５１６１７）
【出願日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【出願人】（０００００３７６８）東洋製罐株式会社 (1,150)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【出願人】（０００００３７６８）東洋製罐株式会社 (1,150)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]