遮光性熱シール包装材のシール不良検査装置及びその方法
【課題】 レトルトパウチのそり曲がりなどによる画像検査の困難を克服する。
【解決手段】 パウチ２のシール不良検出装置１は、充填物が充填されたパウチ２を搬送する搬送部３と、搬送部３の片側に配置されパウチ２を斜め上方から搬送部３を横切るように設定された第１方向Ｘから照明する第１照明部４と、搬送されているパウチ２のシール部２ａが第１照明部４を通過するときにシール部２ａを撮像する第１撮像部５と、第１照明部４の搬送方向の下流側に配置され、かつ、パウチ２を第１方向Ｘと垂直線に対して線対称に設定された第２方向Ｙから照明する第２照明部６と、搬送されているパウチ２のシール部２ａが第２照明部６を通過するときにシール部２ａを撮像する第２撮像部７と、第１撮像部５及び第２撮像部７で撮像される画像を処理し、画像中のシール不良を検出するシール不良検出部８と、該当するパウチを不良品として排出する排出部９と、を備える。
【解決手段】 パウチ２のシール不良検出装置１は、充填物が充填されたパウチ２を搬送する搬送部３と、搬送部３の片側に配置されパウチ２を斜め上方から搬送部３を横切るように設定された第１方向Ｘから照明する第１照明部４と、搬送されているパウチ２のシール部２ａが第１照明部４を通過するときにシール部２ａを撮像する第１撮像部５と、第１照明部４の搬送方向の下流側に配置され、かつ、パウチ２を第１方向Ｘと垂直線に対して線対称に設定された第２方向Ｙから照明する第２照明部６と、搬送されているパウチ２のシール部２ａが第２照明部６を通過するときにシール部２ａを撮像する第２撮像部７と、第１撮像部５及び第２撮像部７で撮像される画像を処理し、画像中のシール不良を検出するシール不良検出部８と、該当するパウチを不良品として排出する排出部９と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱シール包装材において、内容物の充填後に充填口を熱溶着したシール部のシール不良を検出するシール不良検査装置方法及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流動性を有する食品等を密封包装する熱シール包装材においては、３方が密閉（シール）された熱シール包装材内に所要の充填物を充填した後に、充填口を熱溶着によって密閉（シール）している。この密閉工程においては、接着不良によるシール皺、ピンホール、気泡混入、夾雑物噛み込み、充填物蒸気による水滴付着など、熱溶着面（シール面）のシール不良が生じる場合ある。こうしたシール不良は、充填物の腐敗等を引き起こすため、充填工程後にシール不良の有無を確実に判別する必要がある。
【０００３】
まず、熱シール包装材をチャンバ内に入れ、チャンバ内の空気を減圧し、減圧前後の圧力差によってシール不良を検出するリーク・テスタと呼ばれる検査装置がある。これは熱シール包装材を搬送しないで検査する装置である。まず、シャドウグラフ法、シュリーレン法等による光学可視化観測可能な透孔窓を有する機密性としたチャンバ内にガラス製やプラスチック製の密封容器等の被検査体包装体を入れ、チャンバ内を減圧吸引して被検査体包装体の気流噴出状態を光学的に観測して画像検査し減圧前後の状態を比較し不良状態を自動的に検査するものがある（特許文献１）。
【０００４】
つぎに、チャンバの中に、予め内容物を充填した密封体を入れ、密封体内部の圧力とチャンバ内の圧力とに差圧を発生させるとともに、前記内容物又はチャンバー内に含まれる酸素を密封体外部のチャンバ内空間で又は該空間から導いて検出し、その濃度差に基づいて密封体の漏れの有無を判定することを特徴とする密封体の漏れ検査方法がある（特許文献２）。
【０００５】
。
つぎに、熱シール包装材を搬送しながら不良シールを検査する静電式シール不良検査装置がある（特許文献３〜５）。これは、熱溶着が不良の箇所の総厚みを検出することで不良個所を検査するものである。即ち、このシール不良検査装置は、導電性層を含む複数種のシート部材をそれぞれ積層し対向面の導電性層の内側に熱溶着用シート部材がそれぞれ配された熱シール包装材に適用され、熱シール包装材の各導電性層との間の各静電容量から導電性層と各検出用電極との各距離をそれぞれ測定し、これらの距離と２つの検出用電極間の距離とから導電性層間の厚みを算出し、算出された厚みが所定以上であれば、熱シール包装材のシール不良と判定する検出する方法である。
【０００６】
ピンホールチェッカによる不良検査方法がある（特許文献６、７）。これは、赤外線の温度分布差画像によって導電性の食品や医薬品など樹脂材包装製品のピンホールやシール不良を非破壊で検出する電圧印加式の高速ラインセンサである。電子の流れを検出する方式なので、細菌が進入するような微小ピンホールも高速検査できる。
【０００７】
熱シール包装材のシール不良検査装置は、検査対象となるレトルトパウチ２の２値化画像の抽出処理を行い（Ｓ１）、輪郭で囲む部分を不良領域と特定し（Ｓ２）、不良画像を面積を測定し、合計面積Ｓを決定し（Ｓ３）、合計面積Ｓが基準面積Ｓ0を超えるか否かを判定し（Ｓ４）、Ｓ４で肯定判定なら対応する不良排出指令信号を生成し、排出装置１０に出力し（Ｓ５）、不良品を排出する。密着検査装置１４は、搬送通過中の被検体であるレトルトパウチ２の表面を第１電極１１で連続的に接触しながら、被検体に電圧を印加し、その印加電圧を受ける第２電極１２と、これらを構成する回路中の電気的変化を捉えてピンホール他のシール不良を検出検査する発明が提案されている（特許文献８）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−２７３０３１号
【特許文献２】特開平１０−１８５７５２号
【特許文献３】特開平６−３４５０６２号
【特許文献４】特開平７−１２０４２６号
【特許文献５】特開平８−３０１２４１号
【特許文献６】特開２０００−８８７８１
【特許文献７】特開２０００−２２７４０７
【特許文献８】特開２００５−２４１３０２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１、２では気体の圧力制御のため装置が大掛かりになり、また特許文献１では画像検査が複雑化し、簡易な検査が困難である。また、リークテスタ、特許文献１、２、ピンホールチェッカでは検査対象物を搬送しないで検査するので、検査効率が悪い。さらに、静電式熱シール包装材検査装置では、導電性熱シール包装材には適用できるが、絶縁性熱シール包装材（例えば透明プレスチック材）の検査には適用できないという問題がある（特許文献３〜６）。特許文献７は赤外線であるので適用範囲が狭いという問題がある。特許文献８では、検査の効率と精度は良いが、アルミニウムのレトルトパック、ラミネートパウチ等の遮光性熱シール包装材の場合には、アルミニウムの表面は遮光性であり反射光を検出し熱シール不良検査を行っているのであるが、包装材の表面のそり、うねり、凹凸等により反射光の向きが変わり、明度差が生じて上手く撮像できない状況がある。そのため、画像のうち明るい部分は処理できるものの、影の部分が処理できず、検査漏れを克服できないという課題が考えられた。
特に、包装材の具や液の噛み込みが生じると、そこから細菌が伝わって中に入って内容物を腐らせることから、不良シールを有効に排除することが切望されている。
【００１０】
以上の諸点に鑑み、本発明は、アルミニウム製レトルトパックなどの光を反射させる材質の遮光性熱シール包装材の画像検査によるシール不良検査において簡便且つコストを低減した検査方法及び検査装置を実現することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題に鑑み、請求項１に記載の発明は、充填物が充填された遮光性熱シール包装材を搬送する搬送部と、搬送部の片側に配置され前記熱シール包装材を斜め上方から前記搬送部を横切るように設定された第１方向から照明する第１照明部と、前記搬送されている熱シール包装材のシール部が前記第１照明部を通過するときに該シール部を撮像する第１撮像部と、前記第１照明部の搬送方向の下流側に配置され、かつ、前記熱シール包装材を前記第１方向と垂直線に対して線対称に設定された第２方向から照明する第２照明部と、前記搬送されている熱シール包装材のシール部が前記第２照明部を通過するときに該シール部を撮像する第２撮像部と、該撮像部で撮像される画像を処理し、画像中のシール不良を検出するシール不良検出部と、該当する熱シール包装材を不良品として排出する排出部と、を備えることを特徴とする熱シール包装材のシール不良検出装置である。これにより前記課題を好適に解消することができる。
【００１２】
ここでいう遮光性熱シール包装材には、気密性と遮光性のあるもの、例えばレトルト食品、医薬品、化学品等のレトルトパウチ等が含まれる。パウチは、一般的に合成樹脂やアルミ箔を積層加工（ラミネート加工）したフィルムで出来ており、ＰＰ／ＡＬ／ＰＥＴ（ポリプロピレンシートとアルミニウムシートと２層のポリエチレンテレフタレートシート）を積層したラミネートフィルムである。空気や水分、光を遮断し、内部の食品等を密閉するための工夫である。
【００１３】
ここでいうシール不良には、底開無し、折れ、位置不良、噛込み、皺などがある。特に、内容物の噛み込みを検出することが好ましい。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、充填物が充填され熱融着により密封された遮光性熱シール包装材の搬送途中において、前記熱シール包装材を斜め上方から前記搬送部を横切るように設定された第１方向から照明しながら該熱シール包装材のシール部を撮像する第１撮像ステップと、前記第１撮像ステップにて撮像され撮像位置から下流に搬送された後、前記熱シール包装材を前記第１方向と垂直線に対して線対称に設定された第２方向から照明しながら該熱シール包装材のシール部を撮像する第２撮像ステップと、前記第１撮像ステップ及び第２撮像ステップにて撮像された画像を処理する処理ステップと、前記処理された画像を参照して、シール不良を検出する判定ステップと、該当する熱シール包装材を不良品として排出する排出ステップと、を備えることを特徴とする遮光性熱シール包装材のシール不良検出方法である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１、２に記載の発明によれば、包装材の表面のそり、凹凸、皺、曲がり等に起因する照明光の反射により生じる明度差を克服し、撮影不良の影響を受けることがなく、検査精度及び検査能率が大幅に改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
遮光性熱シール包装材のシール不良検出装置１（以下、単にシール不良検査装置という。）は、充填物が充填された遮光性熱シール包装材であるレトルト食品用パウチ２（以下、パウチ２という。）を搬送する搬送部３と、搬送部３の片側に配置されパウチ２を斜め上方から搬送部３を横切るように設定された第１方向Ｘから照明する第１照明部４と、搬送されているパウチ２のシール部２ａ（図２参照）が第１照明部４を通過するときにシール部２ａを撮像する第１撮像部５と、第１照明部４の搬送方向の下流側に配置され、かつ、パウチ２を第１方向Ｘと垂直線に対して線対称に設定された第２方向Ｙから照明する第２照明部６と、搬送されているパウチ２のシール部２ａが第２照明部６を通過するときにシール部２ａを撮像する第２撮像部７と、第１撮像部５及び第２撮像部７で撮像される画像を処理し、画像中のシール不良を検出するシール不良検出部８と、該当する熱シール包装材を不良品として排出する排出部９と、を備えることを特徴とする。その他、シール不良検出部８と双方向に通信し電気制御を司る電気制御盤１１、シール不良検出部８と電気制御盤１１とに接続された操作盤１２、パウチ２の通過を検出する光電センサ１３、撮像タイミングの位置を検出する画像処理用エンコーダ１４、排出タイミングの位置を検出する排出位置用エンコーダ１５、パウチ２が連接検出された場合に、排出動作を行う連接パウチ排出ノズル１６、及び具・液漏れ検出センサ１７と、を備えている。以下、各要素について詳細に説明する。
【００１７】
このシール不良検査装置１は被検体としての金属シート（アルミニウム箔等）を構成要素として含む遮光性・気密性の熱シール包装材であるパウチ２の検査を行うものである。シール不良があるか否かが判別されるパウチ２は、所定数の層数のシート部材が積層されて、あらかじめ一方のみを残して気密に貼り合わせられた既成の袋状のものに、内容物を充填した後、残りの一方を、ヒートバー等によって加熱処理を施し、開口部を熱溶着して密閉されたものである。ここでいうパウチ２は主としてレトルトパウチであるが、その他形態も含む。実施形態でいうシール不良には、底開無し、折れ、位置不良、噛込み、皺などがある。またパウチ２は、たとえば、外形寸法がＷ１１０ｍｍ×Ｈ１４０ｍｍなどが挙げられる。検査能力は例えば８０個/分（最大１５０個分）に設定してある。搬送部３で搬送されているパウチ２を斜め上方から第１照明部４及び第２照明部６によりそれぞれ照明し、第１撮像部５及び第２撮像部７で撮像した画像を元にシール検査を行う。コンベア進行方向に対して左斜め上方からの照明による画像と右斜め上方からの照明による画像に基づいて、シール部分の噛み込みや折れを検出して良否を判定し、良否判定結果を出力する。これにより、シール部２ａの反りや曲りに影響されることなく安定した検査を行うことができる。
【００１８】
搬送部３は、図１〜図３に示す通り、パウチ２を搬送する、滑り止め加工がされたベルトコンベア３０と、ベルトコンベアを支持する支持部３１と、駆動モータ３２とを備えたものである。搬送部３で搬送されているパウチ２を毎分８０個（毎秒１．３個）で検査するように搬送速度が設定してある。
【００１９】
なお、搬送部３へは上流側に配置される供給機（図示略）からパウチ２が供給されるようになっている。
【００２０】
図１〜図４（ａ）に示す通り、第１照明部４及び第２照明部６の配置が特徴的な構成の一つであり、この２つの照明部４及び６は搬送部３の搬送方向Ｃに沿って位置を前後に偏倚させてあり、かつ、これらの２基による相補的な左右からの照明を構成している。まず、搬送方向Ｃ下流に向かって搬送部３の側面右側に第１照明部４が設置され、第１方向Ｘに照明する。この第１照明部４は、ＬＥＤ（ハロゲンランプでもよい）から構成される複数の発光体４０と、発光体４０を固定する筒状で搬送部３側に開口部を設けたケーシング４１と、このケーシング４１を取り付ける固定具４２と、から構成される。図４（ａ）に示す通り、発光体４０は体軸が水平を基準として傾斜角度θとなるように取り付けられ、また、ケーシング４１の体軸の取付角度αが水平を基準として（９０°−θ）となるように設定される。
【００２１】
また、第２照明部６が搬送方向Ｃの下流に第１照明部４とは所定距離を隔てて配置され、かつ、搬送方向Ｃ下流に向かって側面左側に設置され、第２方向Ｙに照明する。この第２照明部６は、発光体６０と、発光体６０を固定する円筒形の搬送部３側に開口部が形成されたケーシング６１と、このケーシング６１を取り付ける固定具６２と、から構成される。第１照明部４と同様に、発光体６０は傾斜角度θで取り付けられ、また、ケーシング６１の軸は取付角度αが設けてあり、（９０°−θ）となる。
【００２２】
パウチ２の種類等に応じて、この傾斜角度θは２５〜４５°の範囲で設定することが好ましい。図では傾斜角度θは３０度、αは６０度に設定してある。ケーシング４１、６１の取付角度が夫々変更できるようになっている。
【００２３】
図４（ｂ）に示す変更形態の第１照明部４´及び第２照明部６´も可能である。この変更形態では、発光体４０´，６０´の体軸、ケーシング４１´，６１´の軸方向ともに傾斜角度θとなっている。
【００２４】
第１照明部４及び６の発光体４０，６０は単数でも複数でも良いし、また、面発光でもよいし、点発光でもよい。第１照明部４及び第２照明部６はハロゲンランプ、発光素子（ＬＥＤ）又は赤外線発光素子（ＩＲ−ＬＥＤ）が好ましい。ハロゲンランプの場合は、赤外線分を含むので白黒撮影、赤外線撮影両方に使用可能であり、一方、ＬＥＤの場合、ＩＲ−ＬＥＤでないと赤外光が出ていないものであるので、使い分けが必要である。直接照明が好ましいが、間接照明でもよい。
【００２５】
搬送部３の側方の斜め上方の対称な２方向から照明する理由は、パウチ２のシール部２ａに縦に筋が入ったような噛み込みを検出し易くするためである。なお、図２ではパウチ２の搬送方向Ｃに対して、直交方向に第１照明部４及び第２照明部６から光をパウチ２へ照射することが例示されているが、９０°から角度を設けるなど、条件に合わせてその角度は適宜に設定される。
【００２６】
検査面にカラー印刷が入っていると、明度レベルでの処理が難しくなるので、赤外線撮影で色を消してしまうことが好ましい。すなわち、カラー印刷がないときには白黒撮影、カラー印刷があるときは赤外線照明撮影が好ましい。照明は、ハロゲン又はＬＥＤが好ましいが、赤外線撮影をするときは、ＬＥＤではＩＲ−ＬＥＤが好ましい。
【００２７】
第１撮像部５は、搬送部３の上部に固定された白黒エリアカメラを備え、垂直下方に撮影方向が設定されている。また、この第１撮像部５は、搬送方向Ｃに対して第１照明部４の横隣に固定されている。また、第２撮像部７は、図２に示す通り、第１撮像部５と同じ高さに設置され、かつ、所定距離下流に離れた位置（例えば４ｃｍ〜１５ｃｍ間隔）で搬送部３の上部に固定された白黒エリアカメラを備え、垂直下方に撮影方向が設定されている。この第１撮像部５と第２撮像部７とを結んだ線は搬送方向Ｃと平行である。また、この第２撮像部７は、搬送方向Ｃに対して第２照明部６の横隣に固定されている。第１撮像部５及び第２撮像部７は、プログレッシブ・スキャン方式で、エリアセンサである。カメラは白黒カメラ、カラーカメラのいずれでもよいが、通常は白黒カメラを使用する。カメラの検出分解能力は０．２〜０．２５ｍｍ/画素が挙げられ、６４０×４８０画素でありコンベア上で約１６０ｍｍの視野を観察するが、これに限定されるものではない。カメラ下を約５７ｍ／分で流れるパウチ２を電子シャッタで1／1000秒で撮像して約0.03秒で画像を取込み、約0.3秒以内で外観計測が行われる。２台のカメラは左右別々にIR−LED照明されて約0.5秒間隔で取り付けられ、左右２回の測定が終わったところで撮像された画像を出力する。撮像例を図８、図９に示す。これらの図に示されるように、右側の第１撮像部５で撮像した画像と、左側の第２撮像部７で撮像した画像とは、お互いの暗い部分を補足しあっている。これにより、シール部２ａにうねりやそりなどがあっても適切な撮像が可能となるわけである。
【００２８】
図５に示すシール不良検出部８は第１撮像部５及び第２撮像部７で撮像され作成される画像信号を２値化処理し、２値化処理された画像について検査領域に関し所定の基準を満たさないものをシール不良と判定するものである。シール不良検出部８は、図６の通り、撮像部５及び撮像部７からの画像信号の処理を司るマイクロコンピュータであり、ＣＰＵ８０、ＲＡＭ８１、ＲＯＭ８２、カウンタ８３、タイマ８４、ハードディスク等から構成された記憶装置８５及び入出力インタフェース８６をバス８７により相互に接続したものである。シール不良検出部８は、通常は、撮像部５及び７から白黒画像を入力して２値化するが、撮像部５及び７からＲ・Ｇ・Ｂ（赤・緑・青の輝度）信号を入力し白黒の２値化を行うこともある。そして、所定の判定基準に従ってシール不良の有無を決定し、この決定データを参照して排出部９に不良排出指令信号を送信し、不良品を選別排出するものである。排出部９がシール不良検出部８から不良排出指令信号を受信し、その信号に応答して排出部９が該当するパウチ２を不良排出個所で排出する。
【００２９】
シール不良検出部８は画像取込ボード（図示略）を内蔵している。画像処理部はレトルトパウチの上部にあるシール部分の噛み込みや折れ曲りを検査して良否判定を行う。左右別々の角度からの照明によりシール部分の反りや曲り等による影響を回避することができる。赤外光を使用することによりパウチ２の絵柄に関係なく安定した検査を行うことができる。明確に印刷された黒文字などはマスク処理して検査範囲外とする。
【００３０】
画像解析処理による外観検査を行うための所定の検査基準が設定されている。また、製品別パラメータが任意に設定される。シール検査項目としては「シールの折れ」「シール部の具・異物の噛み込み」「シール位置」「接着部の皺(しわ)」「底の開き不良」の良否判断をする。主に噛み込みを対象とし、他の検査項目を適宜省くこともできる。
【００３１】
(1)底開無し
底開無しは，パウチ２のシール部２ａの側面の凹みの有無を検査する。これはパウチ２の底が十分に開いていない場合は、パウチ２中央付近に内容物が集中し無理やり詰め込まれるため，側面がゆがんでしまうという性質を利用している。左右共に基準値(横括れ幅)以上の凹みが有る場合、及び左右いずれか一方に広範囲に亘る基準値以上の凹みがある場合に底開無しと検知する。基準値(横括れ幅)は補助パラメータとして設定画面で変更が可能である。
【００３２】
(2) 折れ
折れは，パウチ２上部の凹凸が基準となる位置からどれくらい離れているかを調べ、基準値(折れ量)以上の差異が有る場合に検知される。このとき左右両端にはＲ（アール）がついているため，この部分は折れの検査から除外する必要がある。このため左右両端から一定範囲(折範囲オフセット)は検査しない。基準値(折れ量)は基本パラメータとして操作盤１２から、一定範囲(折範囲オフセット)は補助パラメータとして設定画面から変更が可能である。
【００３３】
(3)位置不良
位置不良は，まずシール位置、フック穴位置を計測し，パウチ２上端からシール中央部までの距離，及び穴下端からシール中央部までの距離を検査する。パウチ２上端からシールまでの距離と基準値(シール位置)との差異が、基準誤差(シール位置誤差)を超える場合に位置不良と検知する。また上部の穴が計測できた場合は、穴の下端とシール中央部までの距離も基準値(穴位置)と比較し、基準値(穴位置)未満の場合も位置不良と検知する。さらにシール部２ａが正確に計測できなかった場合も位置不良と検知する。基準値(シール位置)は基本パラメータとして操作盤１２から、基準値(穴位置)及び基準誤差(シール位置誤差)は補助パラメータとして設定画面から変更が可能である。
【００３４】
(4)噛込み
噛込みは位置不良検査において計測したシール位置周辺を計測し、シール部２ａの太さや連続性を検査する。
【００３５】
(5) 皺
皺は位置不良検査において計測したシール位置から上部の濃淡差を識別し、濃淡の斑が，基準値(皺検知サイズ)を超えた場合に検出する。基準値(皺検知サイズ)は基本パラメータとして操作盤から変更が可能である。
【００３６】
シール検査項目のパラメータを説明する。
【００３７】
(1)折れ量
上端の凹凸のひどいものを折れと判断する。この凹凸の許容範囲を折れ量としてmm単位で指定する。折れ量の閾値を下げすぎると、パウチ２の歪みや撮影時のノイズを折れと誤検知する可能性がある。閾値を上げすぎると，本来折れと認識すべき外形異常を見逃す可能性がある。
【００３８】
(2)噛込レベル
シール部分を認識するための濃淡差のレベルを調整する。濃淡差の閾値を下げるとシールの認識が甘くなり、閾値を上げると認識が厳しくなる。
【００３９】
(3) シール位置
シール位置の中央部がパウチ２の上端からどれくらいの位置にあるかをmm単位で設定する。
【００４０】
(4) 皺検知サイズ
皺の検査は濃淡差の斑を検知し、その大きさで可否判定する。閾値を下げると皺の認識が厳しくなり、閾値を下げると認識が甘くなる。
【００４１】
パウチ２のシール部２ａがカラーの場合、撮像部７に可視光線カットフィルタを装着し可視光をカットして赤外線だけで白黒画像にし、それを２値化画像とすることもある。
【００４２】
排出部９は、エアシリンダなどから構成され、不良排斥個所で、不良シールされたパウチ２を排出できるようになっている。
【００４３】
図５に示す電気制御盤１１は、搬送部３、第１照明部４、第１撮像部５、第２照明部６、第２撮像部７、排出部９、光電センサ１３、画像処理用エンコーダ１４、連接パウチ排出ノズル１６、具・液漏れ検出センサ１７と接続され、また、シール不良検出部８と双方向に接続されていて、各種の入力信号と出力信号が入出力されるようになっている。
【００４４】
タッチパネル式の操作盤１２は、検査装置の起動・停止など全般の操作をするものであり、また、検査結果データの保存に使用される。
【００４５】
光電センサ１３はパウチ２の通過を検出するものである。パウチ２の検査数量を検出するなどに用いられる。
【００４６】
画像処理用エンコーダ１４はロータリーエンコーダでありパウチ２の第１撮像部５からの移動距離を測定するものである。
【００４７】
排出位置用エンコーダ１５はロータリーエンコーダであり、パウチ２の第２撮像部７からの移動距離を測定するものである。
【００４８】
連接パウチ排出ノズル１６は、連接されたパウチ２をエアブロー方式で排出するものである。
【００４９】
具・液漏れ検出センサ１７は、具・液漏れしたパウチ１を事前に検出するものであり、搬送部３上流又は装置１の入口に設置するものである。
【００５０】
以上のように、側面左右の２方向からパウチ２を照明し、それぞれについて撮影を行い、２つの画像を得て、総合的にシール不良を判断するように構成されている。
【００５１】
次にシール不良検査装置１の動作を説明する。概略動作は次の通りである。供給機（図示略）からパウチ２が搬送部３へ供給されると、パウチ２が搬送方向Ｃに搬送され、その途中において、パウチ２を第１照明部４で照明しながらパウチ２のシール部２ａを第１撮像部５で撮像する。また、パウチ２を第２照明部６で照明しながらパウチ２のシール部２ａを第２撮像部７で撮像する。このように撮像された画像をシール不良検出部８で２値化処理し、２値化処理された画像中の白黒いずれかの値に該当する領域を特定し、所定の基準に従って、シール不良領域と判定し、不良品と判定されると、不良品として排出部９により排出するものである。
【００５２】
以下、シール不良検出部８による画像処理の詳細について図７に示す画像処理のフローチャートを参照して説明する。本実施形態の画像検査プログラムはＲＯＭ８２に格納されており、ＣＰＵ８０の指令に従い所定の画像検査が実行されるものである。
【００５３】
まず、処理が開始されると、ＣＰＵ８０はカウンタ８３やフラグのリセット等、一連の初期設定を行う。ここでは、各種カウント値、フラグの初期値はいずれも「０」である。以下のフローチャート及びそれらの説明において、「ステップ」を単に「Ｓ」と略す。
【００５４】
パウチ２を斜め上方から搬送部３の搬送方向Ｃを横切るように設定された第１方向Ｘから照明しながらパウチ２のシール部２ａを撮像し、その画像を取り込む（Ｓ１）。
【００５５】
第１撮像ステップ（Ｓ１）にて撮像した撮像位置から下流に進んだ位置Ｌを画像処理用エンコーダ１４に基づいて検出し、所定距離Ｌ0（ここでは１５ｃｍ）の位置までパウチ２が下流に搬送されたか否かを判定する（Ｓ２）。否定判定ならＳ１に戻り、肯定判定ならＳ３に進む。
【００５６】
Ｓ３では、パウチ２を第２方向Ｙから照明しながらシール部２ａを撮像し、その画像を取り込む（Ｓ３）。
【００５７】
前記Ｓ１及びＳ３にて取り込まれた画像について所定の閾値に基づいて２値化処理を行う（Ｓ４）。外形２値化レベルは、背景が必ず白になるので，どれくらいの白度から背景とみなすかの処理をする。外形２値化レベルの閾値を下げると外形認識が狭くなり，閾値を上げると外形認識が広くなる。閾値を下げすぎると，光の回折などで明るくなってしまった部分を外形認識から省いてしまい、良品を折れや位置不良として誤検知しやすくなる。閾値を上げすぎると，外形付近の撮影ノイズを拾いやすくなり，折れとして誤検知しやすくなる。
【００５８】
Ｓ４で処理された画像を参照して、２値化画像の不良画像の特定（抽出処理）を行い、シール不良であるか否かを所定の基準に従って、合否を判定する処理を行う（Ｓ５）。ここでは必ず検査枠（図８、図９の四角形で囲んだ枠）を設けてその中での検査となる。赤外線撮影をしても、赤色部分、緑色部分、青色部分は消せるが、黒色部分は消せない。また、フック穴などがあった部分、文字、模様部分が入った部分は、通常はシールに影響が無いので、その箇所はマスクし、処理範囲から外すことが好ましい。図８、図９で方形の枠はシール個所検査エリア、その他は内容物の充填エリア（非検査エリア）である。図８、図９では優良個所は白（「０」）、不良領域は黒（「１」）である（白黒を逆に設定してもよい）。シール不良検査部８が検査結果を表示し、メモリに保存する。
【００５９】
第１撮像部５及び第２撮像部７による撮像を異なる場所で垂直線に対して線対称からの照明下で２回行う。すなわち、第１照明部４の照明下で第１撮像部５がパウチ２を１回撮像し、更にその下流側で今度は垂直線に対して線対称である側面左側の照明部６の照明下で１回撮像する。つまり、相補的な照明と、相補的な撮像を行うわけである。また、照射方向に水平から上方向に照射の傾斜角度θをつけているので、明度差が増し、より効果的な撮像ができる。
【００６０】
排出部９は不良シール検出部８からの不良排出指令信号を受信すると、不良と判定されたパウチ２を不良排出個所で排出する（Ｓ６）。２つの画像での撮像結果を判定し、第１撮像部５による画像、第１撮像部７による画像のいずれにもシール不良がなかった場合には、パウチ２を通過させる。いずれか一方又は両方にシール不良があった場合には、排出部９の不良品排出シリンダでこれを選択的に不良品としてその都度排出する。エアーシリンダ（図示略）によって搬送部３の一部を折り曲げパウチ２を下方のシール不良品のボックスへ落とすようになっている。
【００６１】
また、連接検出設定がなされ、シール不良検査部８が処理できる間隔以下でパウチ２が検査された時に連接異常として判断する。上記設定の場合、１４０mmのパウチが２００mmピッチ以下で通過した時（パウチ間６０mm）、排出位置検出用エンコーダ１５により、６３０パルス後に、間隔の狭い２つのパウチを連接パウチ排出ノズル１６で排出する。
【００６２】
検査結果表示を行う（Ｓ７）。良品はＯＫ、不良品はその状態毎に底開無し、折れ、位置不良、噛込、皺と表示される。照明の調整不良、検体の回転、連接などで正しく計測できない場合はエラーと表示される。計測数値表示としては、現在表示されている画像の折量、シール位置、最大の皺サイズ等を表示する。底開無しや折れを検知した場合は，その他の計測が困難なためシール位置等が表示されない。
【００６３】
検査結果の一例を図８、図９に示す。サンプル１〜４では、右側方照明により撮像した場合、左側方照明により撮像した場合の２つの画像を示し、上下にカメラの取込画像、画像処理後の異常検出された画像をそれぞれ示している。１パウチを検査する毎に検査結果が表示され、検査処理数と不良数が加算される。検査結果の画面に検査結果ごとの数量が加算される。製品切替を終了する毎に検査結果データを記憶し検査処理番号が１つ加算される。検査結果をメモリに保存する。
【００６４】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではないことは無論であり、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で多くの変更、追加、置換、削除等を施し得ることができることは当業者であれば当然である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によれば、遮光性レトルトパウチ等のシール不良を的確に効率よく検査ができるので、レトルトパウチ等のシール不良の検査に貢献できる。本発明の食品用、菓子用、医薬品等のレトルトパウチへの利用価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明実施形態のシール不良検査装置１の正面図である。
【図２】同じく平面図である。
【図３】同じく右側面である。
【図４】（ａ）（ｂ）は第１照明部及び第２照明部の詳細図である。
【図５】同じくシール不良検査装置１の電気構成を示すブロック図である。
【図６】同じくシール不良検出部８の電気構成を示すブロック図である。
【図７】同じくシール不良検出部８が行う処理のフローチャートである。
【図８】カメラで撮影され画像処理されたレトルトパウチのサンプル１，２を示す画像である。
【図９】カメラで撮影され画像処理されたレトルトパウチのサンプル３，４を示す画像である。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・シール不良検査装置 ２・・・レトルトパウチ ２ａ・・・シール部
３・・・搬送部 ４・・・第１照明部 ５・・・第１撮像部
６・・・第２照明部 ７・・・第２撮像部
８・・・シール不良検出部 ９・・・排出部 １１・・・電気制御盤
１２・・・操作盤 １３・・・光電センサ １４・・・画像処理用エンコーダ
１６・・・連接パウチ排出ノズル １７・・・具・液漏れ検出センサ
Ｃ・・搬送方向 Ｘ・・・第１方向 Ｙ・・・第２方向
８０・・・ＣＰＵ ８１・・・ＲＡＭ ８２・・・ＲＯＭ ８３・・・カウンタ
８４・・・タイマ ８５・・・記憶装置 ８６・・・入出力インタフェース
８７・・・バス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱シール包装材において、内容物の充填後に充填口を熱溶着したシール部のシール不良を検出するシール不良検査装置方法及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流動性を有する食品等を密封包装する熱シール包装材においては、３方が密閉（シール）された熱シール包装材内に所要の充填物を充填した後に、充填口を熱溶着によって密閉（シール）している。この密閉工程においては、接着不良によるシール皺、ピンホール、気泡混入、夾雑物噛み込み、充填物蒸気による水滴付着など、熱溶着面（シール面）のシール不良が生じる場合ある。こうしたシール不良は、充填物の腐敗等を引き起こすため、充填工程後にシール不良の有無を確実に判別する必要がある。
【０００３】
まず、熱シール包装材をチャンバ内に入れ、チャンバ内の空気を減圧し、減圧前後の圧力差によってシール不良を検出するリーク・テスタと呼ばれる検査装置がある。これは熱シール包装材を搬送しないで検査する装置である。まず、シャドウグラフ法、シュリーレン法等による光学可視化観測可能な透孔窓を有する機密性としたチャンバ内にガラス製やプラスチック製の密封容器等の被検査体包装体を入れ、チャンバ内を減圧吸引して被検査体包装体の気流噴出状態を光学的に観測して画像検査し減圧前後の状態を比較し不良状態を自動的に検査するものがある（特許文献１）。
【０００４】
つぎに、チャンバの中に、予め内容物を充填した密封体を入れ、密封体内部の圧力とチャンバ内の圧力とに差圧を発生させるとともに、前記内容物又はチャンバー内に含まれる酸素を密封体外部のチャンバ内空間で又は該空間から導いて検出し、その濃度差に基づいて密封体の漏れの有無を判定することを特徴とする密封体の漏れ検査方法がある（特許文献２）。
【０００５】
。
つぎに、熱シール包装材を搬送しながら不良シールを検査する静電式シール不良検査装置がある（特許文献３〜５）。これは、熱溶着が不良の箇所の総厚みを検出することで不良個所を検査するものである。即ち、このシール不良検査装置は、導電性層を含む複数種のシート部材をそれぞれ積層し対向面の導電性層の内側に熱溶着用シート部材がそれぞれ配された熱シール包装材に適用され、熱シール包装材の各導電性層との間の各静電容量から導電性層と各検出用電極との各距離をそれぞれ測定し、これらの距離と２つの検出用電極間の距離とから導電性層間の厚みを算出し、算出された厚みが所定以上であれば、熱シール包装材のシール不良と判定する検出する方法である。
【０００６】
ピンホールチェッカによる不良検査方法がある（特許文献６、７）。これは、赤外線の温度分布差画像によって導電性の食品や医薬品など樹脂材包装製品のピンホールやシール不良を非破壊で検出する電圧印加式の高速ラインセンサである。電子の流れを検出する方式なので、細菌が進入するような微小ピンホールも高速検査できる。
【０００７】
熱シール包装材のシール不良検査装置は、検査対象となるレトルトパウチ２の２値化画像の抽出処理を行い（Ｓ１）、輪郭で囲む部分を不良領域と特定し（Ｓ２）、不良画像を面積を測定し、合計面積Ｓを決定し（Ｓ３）、合計面積Ｓが基準面積Ｓ0を超えるか否かを判定し（Ｓ４）、Ｓ４で肯定判定なら対応する不良排出指令信号を生成し、排出装置１０に出力し（Ｓ５）、不良品を排出する。密着検査装置１４は、搬送通過中の被検体であるレトルトパウチ２の表面を第１電極１１で連続的に接触しながら、被検体に電圧を印加し、その印加電圧を受ける第２電極１２と、これらを構成する回路中の電気的変化を捉えてピンホール他のシール不良を検出検査する発明が提案されている（特許文献８）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−２７３０３１号
【特許文献２】特開平１０−１８５７５２号
【特許文献３】特開平６−３４５０６２号
【特許文献４】特開平７−１２０４２６号
【特許文献５】特開平８−３０１２４１号
【特許文献６】特開２０００−８８７８１
【特許文献７】特開２０００−２２７４０７
【特許文献８】特開２００５−２４１３０２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１、２では気体の圧力制御のため装置が大掛かりになり、また特許文献１では画像検査が複雑化し、簡易な検査が困難である。また、リークテスタ、特許文献１、２、ピンホールチェッカでは検査対象物を搬送しないで検査するので、検査効率が悪い。さらに、静電式熱シール包装材検査装置では、導電性熱シール包装材には適用できるが、絶縁性熱シール包装材（例えば透明プレスチック材）の検査には適用できないという問題がある（特許文献３〜６）。特許文献７は赤外線であるので適用範囲が狭いという問題がある。特許文献８では、検査の効率と精度は良いが、アルミニウムのレトルトパック、ラミネートパウチ等の遮光性熱シール包装材の場合には、アルミニウムの表面は遮光性であり反射光を検出し熱シール不良検査を行っているのであるが、包装材の表面のそり、うねり、凹凸等により反射光の向きが変わり、明度差が生じて上手く撮像できない状況がある。そのため、画像のうち明るい部分は処理できるものの、影の部分が処理できず、検査漏れを克服できないという課題が考えられた。
特に、包装材の具や液の噛み込みが生じると、そこから細菌が伝わって中に入って内容物を腐らせることから、不良シールを有効に排除することが切望されている。
【００１０】
以上の諸点に鑑み、本発明は、アルミニウム製レトルトパックなどの光を反射させる材質の遮光性熱シール包装材の画像検査によるシール不良検査において簡便且つコストを低減した検査方法及び検査装置を実現することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題に鑑み、請求項１に記載の発明は、充填物が充填された遮光性熱シール包装材を搬送する搬送部と、搬送部の片側に配置され前記熱シール包装材を斜め上方から前記搬送部を横切るように設定された第１方向から照明する第１照明部と、前記搬送されている熱シール包装材のシール部が前記第１照明部を通過するときに該シール部を撮像する第１撮像部と、前記第１照明部の搬送方向の下流側に配置され、かつ、前記熱シール包装材を前記第１方向と垂直線に対して線対称に設定された第２方向から照明する第２照明部と、前記搬送されている熱シール包装材のシール部が前記第２照明部を通過するときに該シール部を撮像する第２撮像部と、該撮像部で撮像される画像を処理し、画像中のシール不良を検出するシール不良検出部と、該当する熱シール包装材を不良品として排出する排出部と、を備えることを特徴とする熱シール包装材のシール不良検出装置である。これにより前記課題を好適に解消することができる。
【００１２】
ここでいう遮光性熱シール包装材には、気密性と遮光性のあるもの、例えばレトルト食品、医薬品、化学品等のレトルトパウチ等が含まれる。パウチは、一般的に合成樹脂やアルミ箔を積層加工（ラミネート加工）したフィルムで出来ており、ＰＰ／ＡＬ／ＰＥＴ（ポリプロピレンシートとアルミニウムシートと２層のポリエチレンテレフタレートシート）を積層したラミネートフィルムである。空気や水分、光を遮断し、内部の食品等を密閉するための工夫である。
【００１３】
ここでいうシール不良には、底開無し、折れ、位置不良、噛込み、皺などがある。特に、内容物の噛み込みを検出することが好ましい。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、充填物が充填され熱融着により密封された遮光性熱シール包装材の搬送途中において、前記熱シール包装材を斜め上方から前記搬送部を横切るように設定された第１方向から照明しながら該熱シール包装材のシール部を撮像する第１撮像ステップと、前記第１撮像ステップにて撮像され撮像位置から下流に搬送された後、前記熱シール包装材を前記第１方向と垂直線に対して線対称に設定された第２方向から照明しながら該熱シール包装材のシール部を撮像する第２撮像ステップと、前記第１撮像ステップ及び第２撮像ステップにて撮像された画像を処理する処理ステップと、前記処理された画像を参照して、シール不良を検出する判定ステップと、該当する熱シール包装材を不良品として排出する排出ステップと、を備えることを特徴とする遮光性熱シール包装材のシール不良検出方法である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１、２に記載の発明によれば、包装材の表面のそり、凹凸、皺、曲がり等に起因する照明光の反射により生じる明度差を克服し、撮影不良の影響を受けることがなく、検査精度及び検査能率が大幅に改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
遮光性熱シール包装材のシール不良検出装置１（以下、単にシール不良検査装置という。）は、充填物が充填された遮光性熱シール包装材であるレトルト食品用パウチ２（以下、パウチ２という。）を搬送する搬送部３と、搬送部３の片側に配置されパウチ２を斜め上方から搬送部３を横切るように設定された第１方向Ｘから照明する第１照明部４と、搬送されているパウチ２のシール部２ａ（図２参照）が第１照明部４を通過するときにシール部２ａを撮像する第１撮像部５と、第１照明部４の搬送方向の下流側に配置され、かつ、パウチ２を第１方向Ｘと垂直線に対して線対称に設定された第２方向Ｙから照明する第２照明部６と、搬送されているパウチ２のシール部２ａが第２照明部６を通過するときにシール部２ａを撮像する第２撮像部７と、第１撮像部５及び第２撮像部７で撮像される画像を処理し、画像中のシール不良を検出するシール不良検出部８と、該当する熱シール包装材を不良品として排出する排出部９と、を備えることを特徴とする。その他、シール不良検出部８と双方向に通信し電気制御を司る電気制御盤１１、シール不良検出部８と電気制御盤１１とに接続された操作盤１２、パウチ２の通過を検出する光電センサ１３、撮像タイミングの位置を検出する画像処理用エンコーダ１４、排出タイミングの位置を検出する排出位置用エンコーダ１５、パウチ２が連接検出された場合に、排出動作を行う連接パウチ排出ノズル１６、及び具・液漏れ検出センサ１７と、を備えている。以下、各要素について詳細に説明する。
【００１７】
このシール不良検査装置１は被検体としての金属シート（アルミニウム箔等）を構成要素として含む遮光性・気密性の熱シール包装材であるパウチ２の検査を行うものである。シール不良があるか否かが判別されるパウチ２は、所定数の層数のシート部材が積層されて、あらかじめ一方のみを残して気密に貼り合わせられた既成の袋状のものに、内容物を充填した後、残りの一方を、ヒートバー等によって加熱処理を施し、開口部を熱溶着して密閉されたものである。ここでいうパウチ２は主としてレトルトパウチであるが、その他形態も含む。実施形態でいうシール不良には、底開無し、折れ、位置不良、噛込み、皺などがある。またパウチ２は、たとえば、外形寸法がＷ１１０ｍｍ×Ｈ１４０ｍｍなどが挙げられる。検査能力は例えば８０個/分（最大１５０個分）に設定してある。搬送部３で搬送されているパウチ２を斜め上方から第１照明部４及び第２照明部６によりそれぞれ照明し、第１撮像部５及び第２撮像部７で撮像した画像を元にシール検査を行う。コンベア進行方向に対して左斜め上方からの照明による画像と右斜め上方からの照明による画像に基づいて、シール部分の噛み込みや折れを検出して良否を判定し、良否判定結果を出力する。これにより、シール部２ａの反りや曲りに影響されることなく安定した検査を行うことができる。
【００１８】
搬送部３は、図１〜図３に示す通り、パウチ２を搬送する、滑り止め加工がされたベルトコンベア３０と、ベルトコンベアを支持する支持部３１と、駆動モータ３２とを備えたものである。搬送部３で搬送されているパウチ２を毎分８０個（毎秒１．３個）で検査するように搬送速度が設定してある。
【００１９】
なお、搬送部３へは上流側に配置される供給機（図示略）からパウチ２が供給されるようになっている。
【００２０】
図１〜図４（ａ）に示す通り、第１照明部４及び第２照明部６の配置が特徴的な構成の一つであり、この２つの照明部４及び６は搬送部３の搬送方向Ｃに沿って位置を前後に偏倚させてあり、かつ、これらの２基による相補的な左右からの照明を構成している。まず、搬送方向Ｃ下流に向かって搬送部３の側面右側に第１照明部４が設置され、第１方向Ｘに照明する。この第１照明部４は、ＬＥＤ（ハロゲンランプでもよい）から構成される複数の発光体４０と、発光体４０を固定する筒状で搬送部３側に開口部を設けたケーシング４１と、このケーシング４１を取り付ける固定具４２と、から構成される。図４（ａ）に示す通り、発光体４０は体軸が水平を基準として傾斜角度θとなるように取り付けられ、また、ケーシング４１の体軸の取付角度αが水平を基準として（９０°−θ）となるように設定される。
【００２１】
また、第２照明部６が搬送方向Ｃの下流に第１照明部４とは所定距離を隔てて配置され、かつ、搬送方向Ｃ下流に向かって側面左側に設置され、第２方向Ｙに照明する。この第２照明部６は、発光体６０と、発光体６０を固定する円筒形の搬送部３側に開口部が形成されたケーシング６１と、このケーシング６１を取り付ける固定具６２と、から構成される。第１照明部４と同様に、発光体６０は傾斜角度θで取り付けられ、また、ケーシング６１の軸は取付角度αが設けてあり、（９０°−θ）となる。
【００２２】
パウチ２の種類等に応じて、この傾斜角度θは２５〜４５°の範囲で設定することが好ましい。図では傾斜角度θは３０度、αは６０度に設定してある。ケーシング４１、６１の取付角度が夫々変更できるようになっている。
【００２３】
図４（ｂ）に示す変更形態の第１照明部４´及び第２照明部６´も可能である。この変更形態では、発光体４０´，６０´の体軸、ケーシング４１´，６１´の軸方向ともに傾斜角度θとなっている。
【００２４】
第１照明部４及び６の発光体４０，６０は単数でも複数でも良いし、また、面発光でもよいし、点発光でもよい。第１照明部４及び第２照明部６はハロゲンランプ、発光素子（ＬＥＤ）又は赤外線発光素子（ＩＲ−ＬＥＤ）が好ましい。ハロゲンランプの場合は、赤外線分を含むので白黒撮影、赤外線撮影両方に使用可能であり、一方、ＬＥＤの場合、ＩＲ−ＬＥＤでないと赤外光が出ていないものであるので、使い分けが必要である。直接照明が好ましいが、間接照明でもよい。
【００２５】
搬送部３の側方の斜め上方の対称な２方向から照明する理由は、パウチ２のシール部２ａに縦に筋が入ったような噛み込みを検出し易くするためである。なお、図２ではパウチ２の搬送方向Ｃに対して、直交方向に第１照明部４及び第２照明部６から光をパウチ２へ照射することが例示されているが、９０°から角度を設けるなど、条件に合わせてその角度は適宜に設定される。
【００２６】
検査面にカラー印刷が入っていると、明度レベルでの処理が難しくなるので、赤外線撮影で色を消してしまうことが好ましい。すなわち、カラー印刷がないときには白黒撮影、カラー印刷があるときは赤外線照明撮影が好ましい。照明は、ハロゲン又はＬＥＤが好ましいが、赤外線撮影をするときは、ＬＥＤではＩＲ−ＬＥＤが好ましい。
【００２７】
第１撮像部５は、搬送部３の上部に固定された白黒エリアカメラを備え、垂直下方に撮影方向が設定されている。また、この第１撮像部５は、搬送方向Ｃに対して第１照明部４の横隣に固定されている。また、第２撮像部７は、図２に示す通り、第１撮像部５と同じ高さに設置され、かつ、所定距離下流に離れた位置（例えば４ｃｍ〜１５ｃｍ間隔）で搬送部３の上部に固定された白黒エリアカメラを備え、垂直下方に撮影方向が設定されている。この第１撮像部５と第２撮像部７とを結んだ線は搬送方向Ｃと平行である。また、この第２撮像部７は、搬送方向Ｃに対して第２照明部６の横隣に固定されている。第１撮像部５及び第２撮像部７は、プログレッシブ・スキャン方式で、エリアセンサである。カメラは白黒カメラ、カラーカメラのいずれでもよいが、通常は白黒カメラを使用する。カメラの検出分解能力は０．２〜０．２５ｍｍ/画素が挙げられ、６４０×４８０画素でありコンベア上で約１６０ｍｍの視野を観察するが、これに限定されるものではない。カメラ下を約５７ｍ／分で流れるパウチ２を電子シャッタで1／1000秒で撮像して約0.03秒で画像を取込み、約0.3秒以内で外観計測が行われる。２台のカメラは左右別々にIR−LED照明されて約0.5秒間隔で取り付けられ、左右２回の測定が終わったところで撮像された画像を出力する。撮像例を図８、図９に示す。これらの図に示されるように、右側の第１撮像部５で撮像した画像と、左側の第２撮像部７で撮像した画像とは、お互いの暗い部分を補足しあっている。これにより、シール部２ａにうねりやそりなどがあっても適切な撮像が可能となるわけである。
【００２８】
図５に示すシール不良検出部８は第１撮像部５及び第２撮像部７で撮像され作成される画像信号を２値化処理し、２値化処理された画像について検査領域に関し所定の基準を満たさないものをシール不良と判定するものである。シール不良検出部８は、図６の通り、撮像部５及び撮像部７からの画像信号の処理を司るマイクロコンピュータであり、ＣＰＵ８０、ＲＡＭ８１、ＲＯＭ８２、カウンタ８３、タイマ８４、ハードディスク等から構成された記憶装置８５及び入出力インタフェース８６をバス８７により相互に接続したものである。シール不良検出部８は、通常は、撮像部５及び７から白黒画像を入力して２値化するが、撮像部５及び７からＲ・Ｇ・Ｂ（赤・緑・青の輝度）信号を入力し白黒の２値化を行うこともある。そして、所定の判定基準に従ってシール不良の有無を決定し、この決定データを参照して排出部９に不良排出指令信号を送信し、不良品を選別排出するものである。排出部９がシール不良検出部８から不良排出指令信号を受信し、その信号に応答して排出部９が該当するパウチ２を不良排出個所で排出する。
【００２９】
シール不良検出部８は画像取込ボード（図示略）を内蔵している。画像処理部はレトルトパウチの上部にあるシール部分の噛み込みや折れ曲りを検査して良否判定を行う。左右別々の角度からの照明によりシール部分の反りや曲り等による影響を回避することができる。赤外光を使用することによりパウチ２の絵柄に関係なく安定した検査を行うことができる。明確に印刷された黒文字などはマスク処理して検査範囲外とする。
【００３０】
画像解析処理による外観検査を行うための所定の検査基準が設定されている。また、製品別パラメータが任意に設定される。シール検査項目としては「シールの折れ」「シール部の具・異物の噛み込み」「シール位置」「接着部の皺(しわ)」「底の開き不良」の良否判断をする。主に噛み込みを対象とし、他の検査項目を適宜省くこともできる。
【００３１】
(1)底開無し
底開無しは，パウチ２のシール部２ａの側面の凹みの有無を検査する。これはパウチ２の底が十分に開いていない場合は、パウチ２中央付近に内容物が集中し無理やり詰め込まれるため，側面がゆがんでしまうという性質を利用している。左右共に基準値(横括れ幅)以上の凹みが有る場合、及び左右いずれか一方に広範囲に亘る基準値以上の凹みがある場合に底開無しと検知する。基準値(横括れ幅)は補助パラメータとして設定画面で変更が可能である。
【００３２】
(2) 折れ
折れは，パウチ２上部の凹凸が基準となる位置からどれくらい離れているかを調べ、基準値(折れ量)以上の差異が有る場合に検知される。このとき左右両端にはＲ（アール）がついているため，この部分は折れの検査から除外する必要がある。このため左右両端から一定範囲(折範囲オフセット)は検査しない。基準値(折れ量)は基本パラメータとして操作盤１２から、一定範囲(折範囲オフセット)は補助パラメータとして設定画面から変更が可能である。
【００３３】
(3)位置不良
位置不良は，まずシール位置、フック穴位置を計測し，パウチ２上端からシール中央部までの距離，及び穴下端からシール中央部までの距離を検査する。パウチ２上端からシールまでの距離と基準値(シール位置)との差異が、基準誤差(シール位置誤差)を超える場合に位置不良と検知する。また上部の穴が計測できた場合は、穴の下端とシール中央部までの距離も基準値(穴位置)と比較し、基準値(穴位置)未満の場合も位置不良と検知する。さらにシール部２ａが正確に計測できなかった場合も位置不良と検知する。基準値(シール位置)は基本パラメータとして操作盤１２から、基準値(穴位置)及び基準誤差(シール位置誤差)は補助パラメータとして設定画面から変更が可能である。
【００３４】
(4)噛込み
噛込みは位置不良検査において計測したシール位置周辺を計測し、シール部２ａの太さや連続性を検査する。
【００３５】
(5) 皺
皺は位置不良検査において計測したシール位置から上部の濃淡差を識別し、濃淡の斑が，基準値(皺検知サイズ)を超えた場合に検出する。基準値(皺検知サイズ)は基本パラメータとして操作盤から変更が可能である。
【００３６】
シール検査項目のパラメータを説明する。
【００３７】
(1)折れ量
上端の凹凸のひどいものを折れと判断する。この凹凸の許容範囲を折れ量としてmm単位で指定する。折れ量の閾値を下げすぎると、パウチ２の歪みや撮影時のノイズを折れと誤検知する可能性がある。閾値を上げすぎると，本来折れと認識すべき外形異常を見逃す可能性がある。
【００３８】
(2)噛込レベル
シール部分を認識するための濃淡差のレベルを調整する。濃淡差の閾値を下げるとシールの認識が甘くなり、閾値を上げると認識が厳しくなる。
【００３９】
(3) シール位置
シール位置の中央部がパウチ２の上端からどれくらいの位置にあるかをmm単位で設定する。
【００４０】
(4) 皺検知サイズ
皺の検査は濃淡差の斑を検知し、その大きさで可否判定する。閾値を下げると皺の認識が厳しくなり、閾値を下げると認識が甘くなる。
【００４１】
パウチ２のシール部２ａがカラーの場合、撮像部７に可視光線カットフィルタを装着し可視光をカットして赤外線だけで白黒画像にし、それを２値化画像とすることもある。
【００４２】
排出部９は、エアシリンダなどから構成され、不良排斥個所で、不良シールされたパウチ２を排出できるようになっている。
【００４３】
図５に示す電気制御盤１１は、搬送部３、第１照明部４、第１撮像部５、第２照明部６、第２撮像部７、排出部９、光電センサ１３、画像処理用エンコーダ１４、連接パウチ排出ノズル１６、具・液漏れ検出センサ１７と接続され、また、シール不良検出部８と双方向に接続されていて、各種の入力信号と出力信号が入出力されるようになっている。
【００４４】
タッチパネル式の操作盤１２は、検査装置の起動・停止など全般の操作をするものであり、また、検査結果データの保存に使用される。
【００４５】
光電センサ１３はパウチ２の通過を検出するものである。パウチ２の検査数量を検出するなどに用いられる。
【００４６】
画像処理用エンコーダ１４はロータリーエンコーダでありパウチ２の第１撮像部５からの移動距離を測定するものである。
【００４７】
排出位置用エンコーダ１５はロータリーエンコーダであり、パウチ２の第２撮像部７からの移動距離を測定するものである。
【００４８】
連接パウチ排出ノズル１６は、連接されたパウチ２をエアブロー方式で排出するものである。
【００４９】
具・液漏れ検出センサ１７は、具・液漏れしたパウチ１を事前に検出するものであり、搬送部３上流又は装置１の入口に設置するものである。
【００５０】
以上のように、側面左右の２方向からパウチ２を照明し、それぞれについて撮影を行い、２つの画像を得て、総合的にシール不良を判断するように構成されている。
【００５１】
次にシール不良検査装置１の動作を説明する。概略動作は次の通りである。供給機（図示略）からパウチ２が搬送部３へ供給されると、パウチ２が搬送方向Ｃに搬送され、その途中において、パウチ２を第１照明部４で照明しながらパウチ２のシール部２ａを第１撮像部５で撮像する。また、パウチ２を第２照明部６で照明しながらパウチ２のシール部２ａを第２撮像部７で撮像する。このように撮像された画像をシール不良検出部８で２値化処理し、２値化処理された画像中の白黒いずれかの値に該当する領域を特定し、所定の基準に従って、シール不良領域と判定し、不良品と判定されると、不良品として排出部９により排出するものである。
【００５２】
以下、シール不良検出部８による画像処理の詳細について図７に示す画像処理のフローチャートを参照して説明する。本実施形態の画像検査プログラムはＲＯＭ８２に格納されており、ＣＰＵ８０の指令に従い所定の画像検査が実行されるものである。
【００５３】
まず、処理が開始されると、ＣＰＵ８０はカウンタ８３やフラグのリセット等、一連の初期設定を行う。ここでは、各種カウント値、フラグの初期値はいずれも「０」である。以下のフローチャート及びそれらの説明において、「ステップ」を単に「Ｓ」と略す。
【００５４】
パウチ２を斜め上方から搬送部３の搬送方向Ｃを横切るように設定された第１方向Ｘから照明しながらパウチ２のシール部２ａを撮像し、その画像を取り込む（Ｓ１）。
【００５５】
第１撮像ステップ（Ｓ１）にて撮像した撮像位置から下流に進んだ位置Ｌを画像処理用エンコーダ１４に基づいて検出し、所定距離Ｌ0（ここでは１５ｃｍ）の位置までパウチ２が下流に搬送されたか否かを判定する（Ｓ２）。否定判定ならＳ１に戻り、肯定判定ならＳ３に進む。
【００５６】
Ｓ３では、パウチ２を第２方向Ｙから照明しながらシール部２ａを撮像し、その画像を取り込む（Ｓ３）。
【００５７】
前記Ｓ１及びＳ３にて取り込まれた画像について所定の閾値に基づいて２値化処理を行う（Ｓ４）。外形２値化レベルは、背景が必ず白になるので，どれくらいの白度から背景とみなすかの処理をする。外形２値化レベルの閾値を下げると外形認識が狭くなり，閾値を上げると外形認識が広くなる。閾値を下げすぎると，光の回折などで明るくなってしまった部分を外形認識から省いてしまい、良品を折れや位置不良として誤検知しやすくなる。閾値を上げすぎると，外形付近の撮影ノイズを拾いやすくなり，折れとして誤検知しやすくなる。
【００５８】
Ｓ４で処理された画像を参照して、２値化画像の不良画像の特定（抽出処理）を行い、シール不良であるか否かを所定の基準に従って、合否を判定する処理を行う（Ｓ５）。ここでは必ず検査枠（図８、図９の四角形で囲んだ枠）を設けてその中での検査となる。赤外線撮影をしても、赤色部分、緑色部分、青色部分は消せるが、黒色部分は消せない。また、フック穴などがあった部分、文字、模様部分が入った部分は、通常はシールに影響が無いので、その箇所はマスクし、処理範囲から外すことが好ましい。図８、図９で方形の枠はシール個所検査エリア、その他は内容物の充填エリア（非検査エリア）である。図８、図９では優良個所は白（「０」）、不良領域は黒（「１」）である（白黒を逆に設定してもよい）。シール不良検査部８が検査結果を表示し、メモリに保存する。
【００５９】
第１撮像部５及び第２撮像部７による撮像を異なる場所で垂直線に対して線対称からの照明下で２回行う。すなわち、第１照明部４の照明下で第１撮像部５がパウチ２を１回撮像し、更にその下流側で今度は垂直線に対して線対称である側面左側の照明部６の照明下で１回撮像する。つまり、相補的な照明と、相補的な撮像を行うわけである。また、照射方向に水平から上方向に照射の傾斜角度θをつけているので、明度差が増し、より効果的な撮像ができる。
【００６０】
排出部９は不良シール検出部８からの不良排出指令信号を受信すると、不良と判定されたパウチ２を不良排出個所で排出する（Ｓ６）。２つの画像での撮像結果を判定し、第１撮像部５による画像、第１撮像部７による画像のいずれにもシール不良がなかった場合には、パウチ２を通過させる。いずれか一方又は両方にシール不良があった場合には、排出部９の不良品排出シリンダでこれを選択的に不良品としてその都度排出する。エアーシリンダ（図示略）によって搬送部３の一部を折り曲げパウチ２を下方のシール不良品のボックスへ落とすようになっている。
【００６１】
また、連接検出設定がなされ、シール不良検査部８が処理できる間隔以下でパウチ２が検査された時に連接異常として判断する。上記設定の場合、１４０mmのパウチが２００mmピッチ以下で通過した時（パウチ間６０mm）、排出位置検出用エンコーダ１５により、６３０パルス後に、間隔の狭い２つのパウチを連接パウチ排出ノズル１６で排出する。
【００６２】
検査結果表示を行う（Ｓ７）。良品はＯＫ、不良品はその状態毎に底開無し、折れ、位置不良、噛込、皺と表示される。照明の調整不良、検体の回転、連接などで正しく計測できない場合はエラーと表示される。計測数値表示としては、現在表示されている画像の折量、シール位置、最大の皺サイズ等を表示する。底開無しや折れを検知した場合は，その他の計測が困難なためシール位置等が表示されない。
【００６３】
検査結果の一例を図８、図９に示す。サンプル１〜４では、右側方照明により撮像した場合、左側方照明により撮像した場合の２つの画像を示し、上下にカメラの取込画像、画像処理後の異常検出された画像をそれぞれ示している。１パウチを検査する毎に検査結果が表示され、検査処理数と不良数が加算される。検査結果の画面に検査結果ごとの数量が加算される。製品切替を終了する毎に検査結果データを記憶し検査処理番号が１つ加算される。検査結果をメモリに保存する。
【００６４】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではないことは無論であり、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で多くの変更、追加、置換、削除等を施し得ることができることは当業者であれば当然である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によれば、遮光性レトルトパウチ等のシール不良を的確に効率よく検査ができるので、レトルトパウチ等のシール不良の検査に貢献できる。本発明の食品用、菓子用、医薬品等のレトルトパウチへの利用価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明実施形態のシール不良検査装置１の正面図である。
【図２】同じく平面図である。
【図３】同じく右側面である。
【図４】（ａ）（ｂ）は第１照明部及び第２照明部の詳細図である。
【図５】同じくシール不良検査装置１の電気構成を示すブロック図である。
【図６】同じくシール不良検出部８の電気構成を示すブロック図である。
【図７】同じくシール不良検出部８が行う処理のフローチャートである。
【図８】カメラで撮影され画像処理されたレトルトパウチのサンプル１，２を示す画像である。
【図９】カメラで撮影され画像処理されたレトルトパウチのサンプル３，４を示す画像である。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・シール不良検査装置 ２・・・レトルトパウチ ２ａ・・・シール部
３・・・搬送部 ４・・・第１照明部 ５・・・第１撮像部
６・・・第２照明部 ７・・・第２撮像部
８・・・シール不良検出部 ９・・・排出部 １１・・・電気制御盤
１２・・・操作盤 １３・・・光電センサ １４・・・画像処理用エンコーダ
１６・・・連接パウチ排出ノズル １７・・・具・液漏れ検出センサ
Ｃ・・搬送方向 Ｘ・・・第１方向 Ｙ・・・第２方向
８０・・・ＣＰＵ ８１・・・ＲＡＭ ８２・・・ＲＯＭ ８３・・・カウンタ
８４・・・タイマ ８５・・・記憶装置 ８６・・・入出力インタフェース
８７・・・バス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填物が充填された遮光性熱シール包装材を搬送する搬送部と、
搬送部の片側に配置され前記熱シール包装材を斜め上方から前記搬送部を横切るように設定された第１方向から照明する第１照明部と、
前記搬送されている熱シール包装材のシール部が前記第１照明部を通過するときに該シール部を撮像する第１撮像部と、
前記第１照明部の搬送方向の下流側に配置され、かつ、前記熱シール包装材を前記第１方向と垂直線に対して線対称の方向に設定された第２方向から照明する第２照明部と、
前記搬送されている熱シール包装材のシール部が前記第２照明部を通過するときに該シール部を撮像する第２撮像部と、
該撮像部で撮像される画像を処理し、画像中のシール不良を検出するシール不良検出部と、
該当する熱シール包装材を不良品として排出する排出部と、
を備えることを特徴とする遮光性熱シール包装材のシール不良検出装置。
【請求項２】
充填物が充填され熱融着により密封された遮光性熱シール包装材の搬送途中において、前記熱シール包装材を斜め上方から前記搬送部を横切るように設定された第１方向から照明しながら該熱シール包装材のシール部を撮像する第１撮像ステップと、
前記第１撮像ステップにて撮像され撮像位置から下流に搬送された後、前記熱シール包装材を前記第１方向と垂直線に対して線対称に設定された第２方向から照明しながら該熱シール包装材のシール部を撮像する第２撮像ステップと、
前記第１撮像ステップ及び第２撮像ステップにて撮像された画像を処理する処理ステップと、
前記処理された画像を参照して、シール不良を検出する判定ステップと、
該当する熱シール包装材を不良品として排出する排出ステップと、
を備えることを特徴とする遮光性熱シール包装材のシール不良検出方法。
【請求項１】
充填物が充填された遮光性熱シール包装材を搬送する搬送部と、
搬送部の片側に配置され前記熱シール包装材を斜め上方から前記搬送部を横切るように設定された第１方向から照明する第１照明部と、
前記搬送されている熱シール包装材のシール部が前記第１照明部を通過するときに該シール部を撮像する第１撮像部と、
前記第１照明部の搬送方向の下流側に配置され、かつ、前記熱シール包装材を前記第１方向と垂直線に対して線対称の方向に設定された第２方向から照明する第２照明部と、
前記搬送されている熱シール包装材のシール部が前記第２照明部を通過するときに該シール部を撮像する第２撮像部と、
該撮像部で撮像される画像を処理し、画像中のシール不良を検出するシール不良検出部と、
該当する熱シール包装材を不良品として排出する排出部と、
を備えることを特徴とする遮光性熱シール包装材のシール不良検出装置。
【請求項２】
充填物が充填され熱融着により密封された遮光性熱シール包装材の搬送途中において、前記熱シール包装材を斜め上方から前記搬送部を横切るように設定された第１方向から照明しながら該熱シール包装材のシール部を撮像する第１撮像ステップと、
前記第１撮像ステップにて撮像され撮像位置から下流に搬送された後、前記熱シール包装材を前記第１方向と垂直線に対して線対称に設定された第２方向から照明しながら該熱シール包装材のシール部を撮像する第２撮像ステップと、
前記第１撮像ステップ及び第２撮像ステップにて撮像された画像を処理する処理ステップと、
前記処理された画像を参照して、シール不良を検出する判定ステップと、
該当する熱シール包装材を不良品として排出する排出ステップと、
を備えることを特徴とする遮光性熱シール包装材のシール不良検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２５６３１３（Ｐ２０１０−２５６３１３Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１０１００（Ｐ２００９−１１０１００）
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【出願人】（５００１２５８８１）有限会社新選技研 (3)
【出願人】（３０００３６５８９）有限会社ランデック (2)
【出願人】（３０２０４０４７８）株式会社ソプロ (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【出願人】（５００１２５８８１）有限会社新選技研 (3)
【出願人】（３０００３６５８９）有限会社ランデック (2)
【出願人】（３０２０４０４７８）株式会社ソプロ (2)
【Ｆターム（参考）】
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