JPH039008B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、袋詰食品等を密封充填する可撓性容
器の口部シール不良等による密封不良の検査を初
め、内容品の変敗によるガス発生、あるいは内容
品の加熱殺菌等の加熱制御等、袋状容器に関する
種々弊害の検査、制御等に使用できる検査方法と
その装置に関する。

［従来の技術とその解決すべき課題］ 煮豆、漬物、ソーセージあるいは各種燻製等の
固形食品を、可撓性を有するプラスチツクフイル
ムあるいはアルミニウム箔とプラスチツクフイル
ムとのラミネーシヨン等で作つた柔軟包装体の袋
状容器に充填し、真空包装法によつて脱気状態で
密閉した袋詰食品等においては、口部シール不
良、ピンホール、内容品の変敗に伴なうガス発
生、あるいは充填時における不完全な脱気を検知
して、不良品を排除する必要がある。

従来、この種の袋詰食品の検査を行なうもので
自動化されたことのあるものは非常に少なく、僅
かに、シール部位に内部食品等を噛み込んだ状態
を熱伝導度の差異によつて検知する検査方法等が
知られているだけであつた。

しかし、この検査方法も、応答性及び信頼性に
問題があるとともに、単なる異物の噛み込みだけ
しか検知できないため実用化に至らず、上述の
種々の検知は相変わらず人間の目視判別により行
なつているのが実状であつた。

この目視判別は、機械装置では検知困難な汚れ
等の欠陥をも良好に検知するものの、検査作業員
間の判別基準についての個人差、及び作業員の疲
労による検知ミスが多く発生し、製品の品質保証
上問題があつた。そのため、判別基準にばらつき
のない確実な判別を行なえ、しかも目視判別に近
い非接触式の検知が可能な自動検査方法とその検
査方法の実施に用いる装置の出現が望まれてい
た。

一方、袋詰食品等を密封した袋状容器の外観を
観察すると、第１図及び第２図に示すように充分
に脱気の行なわれている良品は、食品等の内容品
に袋状容器のフイルムが密着して、容器表面の凹
凸がそのまま内容品の微細な凹凸に対応した状態
を示しているのに対し、脱気の不十分な不良品
は、袋状容器内に空隙が生じて、内容品とフイル
ムとの密着が少なく、容器表面は内容品の突出先
端の包絡面となり、微細な凹凸が少なくなつてい
る。

これらの表面状態は手指の触覚によつても十分
に感知でき、これを自動化することも考えられる
が、接触子の応答性に問題があり実施化は困難で
ある。

また、良品では容器表面の明暗の斑紋が微細
で、しかもコントラストが強い状態となつている
のに対し、不良品では容器表面の微細な部分が少
なく滑らかで、コントラストが弱い状態となつて
いる。これは、上述の手指の触覚判別に対応す
る。したがつて、この微細さの程度を判別するこ
とで袋状容器の良否判別が可能と考えられる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、
良品と不良品の容器表面の外観的差異を利用して
目視判別と同じ状態で、応答性がよく信頼性の高
い検査を自動的に行なえるようにした可撓性容器
の密封検査方法及びその装置の提供を目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明密封検査方法
は、内容品を真空充填した可撓性容器の表面を陰
影が生じるように照明するとともに、この可撓性
容器表面の任意の線に沿つた明暗信号を検知し、
次いで、この明暗信号を空間的周波数スペクトル
に演算分析し、さらに、この空間的周波数スペク
トルの、良品である特徴が存在する範囲における
各スペクトルの強度の和と、不良品である特徴が
存在する範囲における各スペクトルの強度の和と
を求め、かつこれら和の比を求め、この比が、予
め設定してある判別レベルよりも大きいかあるい
は小さいかを比較することによつて、上記可撓性
容器の良品、不良品の判別を行なうようにしてあ
り、 この方法を実施するための本発明密封検査装置
は、内容品を真空充填した可撓性容器の表面を、
陰影が生じるように照明する照明手段と、上記可
撓性容器表面の、任意の線に沿つた明暗信号を検
知するカメラと、上記明暗信号をフーリエ変換し
て空間的周波数スペクトルを求めるフーリエ変換
手段と、上記空間的周波数スペクトルの良品であ
る特徴が存在する範囲における各スペクトルの強
度の和を求める加算手段と、上記空間的周波数ス
ペクトルの不良品である特徴が存在する範囲にお
ける各スペクトルの強度の和を求める加算手段
と、これら和の比を求める割算手段と、求めた比
を、予め設定した判別レベルよりも大きいかある
いは小さいかを比較することによつて、可撓性容
器の良品、不良品の判別を行なう比較手段とから
なる構成としてある。

［作 用］ これにより本発明は、口部シール不良及びピン
ホールによる漏洩、脱気不十分、あるいは変敗に
よるガス発生等を原因として生じる不良品を、前
記目視判別を自動化したと同様の状態で、光学的
且つ非接触に検査可能としている。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明
する。

まず、密封検査方法の実施に用いる装置例を第
３図によつて説明する。

１０１は、例えばコーヒ豆を密封充填した袋状
の可撓性容器で、１０２は可撓性容器１０１の表
面を、陰影が生じるように照明する投光器であ
る。１０３は直線掃引カメラで、投光器１０２に
より照明された可撓性容器１０１の表面を任意の
線に沿つて撮影し、表面の凹凸に応じて得られる
明暗信号を検知するとともに、この明暗信号に対
応したビデオ信号１０４を出力する。撮影を行な
う場合は、可撓性容器１０１の表面がカメラ１０
３の撮影視野全体に広がるように調整し、図中Ａ
の矢印で示した範囲の撮影を行なう。これは、良
品、不良品に関係なく一定の形状及び表面状態を
保つている上端シール部あるいは底部などの撮影
を回避し、内容品により多数の凹凸が生じる部分
のみを撮影して十分高精度のビデオ信号１０４を
得るためである。

なお、この撮影範囲Ａは、可撓性容器１０１の
大きさ及び内容品の質量等に応じ、適宜良好な判
別を行なえる範囲に選択される。例えば、本実施
例のコーヒ豆を充填した可撓性容器１０１が15cm
の高さであるとすると、撮影範囲Ａは８〜12cm程
度が好適である。したがつて、以後の説明は、撮
影範囲Ａを10cmとした場合について行なう。

１０５はカメラ１０３に組み込まれた1024個の
半導体光電池素子からなる直線状の受光器であ
る。この場合のカメラ１０３の分解能は、撮影範
囲Ａが10cmであるので、0.0977mmとなり、コーヒ
豆一粒によつて生ずる可撓性容器１０１表面の凹
凸の大きさよりも十分小さな値であつて十分な精
度を保てる。

１０６は掃引クロツクパルス発生器で、カメラ
１０３内の受光器１０５が検知した明暗の信号
を、クロツクパルスによつて受光器１０５の配列
順に読み出し、ビデオ信号１０４として出力す
る。このときのクロツクパルスの周期を1μSとす
ると、可撓性容器表面の0.0977mmの寸法的長さが
1μSの時間的長さへ、そして10cmの寸法長さが
1024μSの時間的長さに変換される。したがつて、
例えば平均約１cmの明暗繰返しは、平均約100μS
の繰返し周期、すなわち10KHzのビデオ信号１
０４となる。

なお、受光器１０５としては、要求される分解
能に応じて種々の素子数をもつたものを適宜選択
することができる。

１０７はＡ−Ｄ変換回路で、ビデオ信号１０４
をアナログ信号からデイジタル信号に変換し、デ
イジタル式フーリエ変換分析回路１０８に送る。
該分析回路１０８は、デイジタル信号に変換した
ビデオ信号１０４を空間的周波数スペクトルに演
算分析し、かつ内蔵した記憶装置１０９に保持す
る。ここで、空間的周波数スペクトルとは、容器
表面の凹凸より生じる明暗の強度分布のフーリエ
変換をいい、周波数の大きさの順に並べたものを
いう。

１１０及び１１１はそれぞれ加算器であり、こ
のうち第１加算器１１０は、記憶装置１０９のｉ
番地からｊ番地までの良品である特徴のピーク範
囲の各記憶値を読み出して和P₁を求め、出力線
１１２に出力する。一方、第２加算器１１１は、
不良品の特徴である範囲のｋ番地からｌ番地まで
の各記憶値を読み出して和P₃を求め、出力線１
１３に出力する。

１１４は割算器で、出力線１１２及び１１３の
出力P₁及びP₃の両値の比率R₂を算出し出力線１
１５へ出力する。

１１６は減算器で、割算器１１４の出力R₂を
手動設定のデイジタルスイツチ１１７で予め入力
された判別レベル値R₀と比較して、良品か不良
品かの判別を行ない、不良品と判別した際にその
信号を出力線１１８に出力する。

ここでスペクトルパターン分析法について考察
する。

◎スペクトルパターン分折法（その１） 最も単純な分析方法として、記憶装置内の各番
地に記憶されているスペクトル成分の高さをM_o
としたとき、良品の特徴あるピーク群の存在する
範囲ｉからｊ番地の各スペクトル成分の和P₁を
取り、この値Ｐを予め設定した判別レベルP₀と
比較して良品、不良品の判別を行なう。

すなわち、P₁＝_j 〓ⁿ⁼¹ Mn P₁−P₀≧０ならば良品 P₁−P₀＜０ならば不良品 とする。

ただし、この分析法は、照明の明るさ、可撓性
容器表面の反射率等の周囲条件を一定に保持する
必要があり、これが一定でないと判別精度の低下
をまねくといつた欠点がある。

◎スペクトルパターン分析法（その２） この分析法は、照明の明るさを補償して上記分
析法（その１）の欠点を排除したもので、スペク
トル全領域の総和P₂に対する、良品である特徴
のピーク群が存在する範囲ｉさらｊ番地の和P₁
の比率Ｒを求め、この値Ｒを予め設定した判別レ
ベルR₀と比較して良品、不良品の判別を行なう。

すなわち、 Ｒ＝P₁／P₂＝_j 〓ⁿ⁼¹ Mn／_o 〓ⁿ⁼⁰ Mn Ｒ−R₀≧０ならば良品 Ｒ−R₀＜０ならば不良品 とする。

ただし、この分析法は、可撓性容器の良、否、
すなわち良品、不良品に関係のない、ほぼ同じパ
ターンを示すスペクトル領域をも含めて計算処理
しているので、その分だけ精度が低下するといつ
た欠点がある。

◎スペクトルパターン分析法（その３） この方法は、上記分析法（その２）の欠点を排
除したもので、良品、不良品の判別に関係のない
スペクトル領域を排除し、良品としての特徴のピ
ーク群が存在する範囲ｉからｊ番地の和P₁と、
不良品としての特徴の存在する範囲ｋからｌ番地
の和P₃との比率R₂を求め、この値R₂を予め設定
した判別レベルR₀と比較して良品、不良品の判
別を行なう。

すなわち Ｒ＝P₁／P₃＝_j 〓ⁿ⁼¹ Mn／_l 〓ⁿ⁼⁰ Mn R₂−R₀≧０ならば良品 R₂−R₀＜０ならば不良品 とする。

上記本実施例の説明は、スペクトルパターン分
析法（その３）を採用した場合について行なつて
いる。

このほか、スペクトルパターン分析法としては
種々の変形例が考えられるが、可撓性容器に充填
された内容品に応じて様々のスペクトルパターン
が得られ、また、場合によつては可撓性容器表面
に施される印刷模様や文字が障害となることもあ
り得る。したがつて、このような場合には、障害
となる特有なスペクトル範囲を除外してから前記
(1)〜(3)の方法を適用する等、演算処理に用いるス
ペクトル範囲を適宜選択するとともに、種々条件
に応じて分析法も選択する必要がある。

なお、上記演算処理器は、通常のTTL
（Transistor−Transistor Logic）によるハード
ワイヤードのデイジタル演算回路によつて構成し
た例を示したが、マイクロコンピユータ等によつ
てもフーリエ変換分析回路及びその後段の各回路
の処理を行わせることができる。

また、コンピユータへのデータの入出力、すな
わちデイジタル化されたビデオ信号及び良否判定
信号はデイジタル入出力インターフエイスを介し
て行われる。

１２０はトリガ・タイミング回路で、各演算処
理ブロツクを前述の各ステツプ順に制御する。す
なわち、可撓性容器１０１がカメラ１０３の視野
内に入り、適正なビデオ信号１０４の得られる位
置にきたことを光電式もしくは渦電流式等の位置
センサ１２１で検知して撮影動作を開始するか、
あるいは、カメラ１０３を自由に作動させてお
き、ビデオ信号の最初の立上りを検知して次の回
路の動作を開始させる。ただし、後者の場合は可
撓性容器１０１の背影を暗視野としておく必要が
ある。

なお、いずれの方式を選択するかは、可撓性容
器１０１の形状、内容品の形状による可撓性容器
表面の状態あるいは背影の明るさなどの周囲状況
によつて決められ、その切換えは、切換えスイツ
チ１２２をａ端子またはｂ端子へ接続することに
よつて行なう。

上記の如く構成からなる検査装置の不良品判別
信号１１８により、種々態様の手段で不良品を排
除する。なお、１１９は可撓性容器１０１を移送
するためのベルトコンベアである。

次に、可撓性容器の密封検査方法の一実施例に
ついて説明する。

箱詰工程などへ送られるためベルトコンベア１
０９上を移動中の可撓性容器１０１の表面を、照
明手段によつて陰影を生じるように照明する。直
線掃引カメラ１０３は可撓性容器１０１の表面の
任意の線、例えば移動方向と直角の方向10cmの範
囲にわたつて撮影する。このとき、掃引クロツク
パルス発生器１０６より連続して掃引クロツクパ
ルスをカメラ１０３に与えると、可撓性容器１０
１の移動にともない、その表面の移動方向全幅Ｃ
にわたり掃引を繰返してデータ数を多く取れるの
で、測定判別の精度向上が行なえる。これは、カ
メラ１０３を通常の面掃引を行なう工業用テレビ
カメラとし、可撓性容器１０１を静止または、掃
引速度よりも十分微速で移動させた状態で撮影し
たものと等価である。

このようにしてカメラ１０３によつて撮影した
可撓性容器表面の凹凸を、受光器１０５により明
暗信号として検知し、上記掃引クロツクパルス発
生器１０５からのクロツクパルスによつて受光器
１０５の配列順に読み出し、ビデオ信号１０４と
してＡ−Ｄ変換回路１０７へ出力する。Ａ−Ｄ変
換回路１０７はビデオ信号１０４をアナログ信号
からデイジタル信号に変換してデイジタル式フー
リエ変換分析回路１０８に出力する。該分析回路
１０８は、ビデオ信号１０４を空間的周波数スペ
クトルに演算分析した上、記憶装置１０９に記憶
する。

なお、ここでは空間を時間的に掃引しているの
で、時間的周波数をそのまま空間周波数として置
き換えても差し支えがない。したがつて、以下の
説明は時間的周波数によつて行なう。

この記憶装置１０９は256ワードの記憶素子群
からなり、周波数の低い方から順に０〜255の番
地が割り当られている。１ワード当り1HHz、最
大周波数256KHzの周波数が表現され、可撓性容
器１０１の表面上では最大分解能約0.4mmとなつ
ている。このようにしても、本実施例のコーヒ豆
の場合は、一粒の大きさが１cm程度で可撓性容器
表面の凹凸もこれにほぼ等しく、十分凹凸を表現
できる。また、フーリエ変換分析回路１０８にお
ける分解能マルチプライヤを１／10に選び、最大
周波数を25.6KHzとしても、十分に凹凸を表現で
きる。

フーリエ変換分析回路１０８で分析されたスペ
クトルパターンの特徴は、パターンをグラフ化し
た第４図に示すように、脱気の十分な良品（第４
図ａ）の場合には、6KHz以下の低周波領域では
弱く、６〜25KHzの中高周波数領域に強いスペ
クトルピークが見られ、脱気の不十分な不良品
（第４図ｂ）の場合には、10KHz以下の低周波数
領域でのみスペクトルピークが強く、10KHz以
上の中高周波数領域ではほとんどスペクトルピー
クが存在しない。

次いで、第１加算器１１０が、記憶装置１０９
のｉからｊ番地までの良品である特徴のピーク範
囲の各記憶値を読み出してその和P₁を求め、第
２加算器１１１が、記憶装置１０９のｋからｌ番
地までの不良品の特徴のピーク範囲である各記憶
値を読み出してその和P₃を求め、それぞれの出
力線１１２と１１３を介して計算器１１４に出力
する。

割算器１１４は出力P₁とP₃の比率R₂を算出し、
出力線１１５を介して減算器１１６に出力する。
減算器１１６は、予めデイジタルスイツチ１１７
により設定されている判別レベル値R₀と出力R₂
とを比較し、それによつて良品か不良品の判別、
すなわち撮影された可撓性容器の密封性の良否を
判別する。判別の結果、密着性が悪く脱気が不十
分とされた不良品は、例えば、所定の不良品排除
装置によつてベルトコンベア１１９上から取り除
かれる。このようにして、可撓性容器１０１の密
封検査が行なわれる。

なお、上記各演算処理はトリガ・タイミング回
路１２０の指令にしたがつて行なわれる。

本発明は、真空包装法によつて袋詰食品等を密
封充填した可撓性容器、特に袋状容器の可撓性に
おける口部シール不良またはピンホール等による
密閉不良の検査のほか、内容品の変敗によるガス
発生、あるいは内容品充填時の不完全な脱気をも
検知することができる。

また、本発明は、袋詰食品を加熱殺菌する工程
において、可撓性容器の内部圧力発生による膨張
を検知して加熱の制御を行なう場合、あるいは均
一な温度分布での加熱を行なわせるために用いる
ことも可能である。すなわち、例えばマイクロ波
で加熱する際、マイクロ波の照射によつて可撓性
容器内の食品に部分的な集中加熱が発生した場合
に、そのままマイクロ波の照射を続行すると、水
蒸気の発生によつて可撓性容器内の圧力が異常に
高くなり可撓性容器の破裂をきたすことがある。
そこで、本発明により、可撓性容器の膨張を検知
してマイクロ波の照射を中断し、異常発熱部位の
温度を降下させた後に、再度断続的にマイクロ波
の照射を繰返すことにより、加熱制御を行なうと
ともに、均一な温度分布での加熱を行なう。

したがつて、本明細書において「密封検査」と
は、種々原因による可撓性容器の膨張検査等を含
めた意味である。

［発明の効果］ 以上のごとき本発明によれば、可撓性容器表面
における単位長さ当たりの凹凸変化数をカメラで
撮影し、これを空間的周波数スペクトルとして表
示し、このときの高周波領域及び低周波領域の多
少によつて密封検査を行なうことができるので、
可撓性容器に触れることのない目視判別と同じ状
態で、応答性がよくしかも信頼性の高い検査を自
動的に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は内容品を可撓性容器に充填した良品の
状態を示す斜視図、第２図は内容品を可撓性容器
に充填した不良品の状態を示す斜視図、第３図は
本発明の装置及び検査状態を示すブロツク図、第
４図ａは良品のスペクトルパターンのグラフ、第
４図ｂは不良品のスペクトルパターンのグラフで
ある。 １０１：可撓性容器、１０３：カメラ、１０
４：ビデオ信号、１０５：受光器、１０６：掃引
クロツクパルス発生器、１０７：Ａ−Ｄ変換器、
１０８：デイジタル式フーリエ変換分析回路、１
０９：記憶装置、１１０，１１１：加算器、１１
４：割算器、１１６：減算器、１１７：デイジタ
ルスイツチ、１２０：トリガ：タイミング回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内容品を真空充填した可撓性容器の表面を陰
   影が生じるように照明するとともに、この可撓性
   容器表面の任意の線に沿つた明暗信号を検知し、 次いで、この明暗信号を空間的周波数スペクト
   ルに演算分析し、 さらに、この空間的周波数スペクトルの、良品
   である特徴が存在する範囲における各スペクトル
   の強度の和と、不良品である特徴が存在する範囲
   における各スペクトルの強度の和とを求め、かつ
   これら和の比を求め、 この比が、予め設定してある判別レベルよりも
   大きいかあるいは小さいかを比較することによつ
   て、上記可撓性容器の良品、不良品の判別を行な
   うことを特徴とした可撓性容器の密封検査方法。 ２ 内容品を真空充填した可撓性容器の表面を、
   陰影が生じるように照明する照明手段と、 上記可撓性容器表面の、任意の線に沿つた明暗
   信号を検知するカメラと、 上記明暗信号をフーリエ変換して空間的周波数
   スペクトルを求めるフーリエ変換手段と、 上記空間的周波数スペクトルの良品である特徴
   が存在する範囲における各スペクトルの強度の和
   を求める加算手段と、 上記空間的周波数スペクトルの不良品である特
   徴が存在する範囲における各スペクトルの強度の
   和を求める加算手段と、 これら和の比を求める割算手段と、 求めた比を、予め設定した判別レベルよりも大
   きいかあるいは小さいかを比較することによつ
   て、可撓性容器の良品、不良品の判別を行なう比
   較手段とからなることを特徴とした可撓性容器の
   密封検査装置。