JP7125699B2

JP7125699B2 - 非接触検査システム

Info

Publication number: JP7125699B2
Application number: JP2017126317A
Authority: JP
Inventors: 恒美杉本; 裕中川; 重弥川井
Original assignee: PROTEC CO., LTD.; Gakko Hojin Toin Gakuen
Current assignee: PROTEC CO., LTD.; Gakko Hojin Toin Gakuen
Priority date: 2017-06-28
Filing date: 2017-06-28
Publication date: 2022-08-25
Anticipated expiration: 2037-06-28
Also published as: JP2019007920A

Description

本発明は、非接触検査システムに関するものである。

内容物が充填された容器を封止した状態で検査する方法が従来から知られている。例えば、金属性の剛性容器である場合、電磁パルスで容器を加振させ、その振動音をマイクロフォンで捕らえ、フーリエ変換を行い、特徴的な共振周波数の選定やエネルギーを導くことにより、非接触で良否を判別することが可能である。

一方で、軟性容器の欠陥検査法は接触式検査法が未だに主流である。
接触式検査方法の一具体例として、特許文献１の検査方法を挙げる。当該検査方法は、紙や合成樹脂等の容器材料を使用して構成した容器の良否を検査するものである。当該検査方法は、容器に押圧部材を押しつけ、この押圧部材の上を振動発生装置で叩き、その時容器に発生する振動を押圧部に取りつけた振動検出器で検出し容器の密閉状態および内容物状態について良否を検査することができる。

また、特許文献２及び特許文献３に記載されている検査方法は、アルミ箔によって蓋をした密閉容器に対して、音波を与えて蓋を振動させるとともに蓋にレーザ光を照射し、蓋の振動により変化する反射光の受光光量の変化に基づいて密封容器の気密性の良否又は密閉容器の真空度を判定することができる。

特開２０００－３２９６３９号公報特開平３－６２７号公報特開平３－８９１３２号公報

特許文献１に記載されている検査方法は接触式であるため、検査対象の容器を破損する虞があり、全数検査には向かない。
特許文献２や特許文献３に記載されている検査方法は非接触式であるものの、フォトダイオード又はラインセンサによって構成されている受光センサでは微細な受光光量の変位を検出することができず、十分な精度で安定的に検査することができない。従って、実用化に足るものではなかった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、内容物が充填された軟性容器に係る良否を非接触に検査可能であり、且つ実用性に優れた非接触検査システムを提供することを目的とする。

本発明者は鋭意検討し、上記課題を解決する方法を見出し、本発明を完成させた。
本発明は次の（i）～（vi）を含む。
（i）内容物が充填された軟性容器に対して送波音波を照射する音響発信源と、前記送波音波によって加振された前記軟性容器の表面の一部である測定点の振動速度を光学的に計測する計測器と、前記計測器によって計測された前記振動速度を所定の周波数帯域の範囲内において解析する解析装置と、を備え、前記解析装置は、良品である前記軟性容器に対する前記計測器の計測結果に基づいて定められる判定基準と、検査対象である前記軟性容器に対する前記計測器の計測結果から求められる前記振動速度に係る特性と、を比較して当該軟性容器又は当該軟性容器に充填された前記内容物に係る良否を判定することを特徴とする非接触検査システム。
（ii）前記解析装置は、前記計測器によって計測された前記振動速度を前記所定の周波数帯域の範囲において積分することによって振動エネルギー値を算出し、良品である前記軟性容器について算出された前記振動エネルギー値を前記判定基準として、検査対象である前記軟性容器について算出された前記振動エネルギー値と比較することによって当該軟性容器又は当該軟性容器に充填された前記内容物に係る良否を判定する（i）に記載の非接触検査システム。
（iii）前記解析装置は、前記計測器によって計測された前記振動速度が所定の周波数帯域の範囲内において極大値となる周波数であるピーク周波数を一又は複数特定し、良品である前記軟性容器について特定された前記ピーク周波数を前記判定基準として、検査対象である前記軟性容器について特定された前記ピーク周波数と比較することによって当該軟性容器又は当該軟性容器に充填された前記内容物に係る良否を判定する（i）に記載の非接触検査システム。
（iv）検査対象となる前記軟性容器は、前記測定点を有する部材の材質又は厚さのうち少なくとも一方が不均一である（ii）又は（iii）に記載の非接触検査システム。
（v）前記解析装置は、良品である前記軟性容器に対する前記計測器の計測結果から、前記所定の周波数帯域の範囲内において前記振動速度が極大値となる周波数であるピーク周波数を特定し、特定した前記ピーク周波数と当該ピーク周波数における前記振動速度と、を関連付けて前記判定基準として定め、検査対象である前記軟性容器に対する前記計測器の計測結果から前記判定基準として定められている前記ピーク周波数における前記振動速度を特定し、特定した前記振動速度と当該ピーク周波数に関連付けた前記振動速度とを比較して前記内容物の粘度について良否を判定する（i）に記載の非接触検査システム。
（vi）前記測定点は前記軟性容器の上面を除く面に含まれており、前記内容物は、比重の異なる複数の物体が分離して構成されており、前記解析装置は、前記内容物のうち比重の大きい物体の粘度について良否を判定する（v）に記載の非接触検査システム。

本発明者による検証により、内容物が充填された軟性容器に対して送波音波を照射して加振し、軟性容器の表面に係る振動速度を光学的に計測して所定の周波数帯域の範囲内において解析すると、良品と不良品とでは振動速度に係る特性について明らかな相違が認められるとの知見に想到した。
本発明は、上記の知見に基づいて軟性容器又は軟性容器に充填された内容物に係る良否を非接触に検査することができる。

本発明によれば、内容物が充填された軟性容器に係る良否を非接触に検査可能であり、且つ実用性に優れた非接触検査システムが提供される。

非接触検査システムの構成を示す説明図である。実施例において用いられる紙パック容器の模式図である。（ａ）は、気泡が無視できる程に小さい紙パック容器に係る振動速度の計測結果を示す説明図であり、（ｂ）は、２ミリリットルの気泡を充填した紙パック容器２３に係る振動速度の計測結果を示す説明図である。計測器による測定点がアルミ箔部である場合における算出結果を示す説明図である。（ａ）は、紙部の下に気泡が存在する場合の解析結果であり、（ｂ）は、アルミ箔部の下に気泡が存在する場合の算出結果である。計測器による測定点が紙部である場合における算出結果を示す説明図である。（ａ）は、紙部の下に気泡が存在する場合の解析結果であり、（ｂ）は、アルミ箔部の下に気泡が存在する場合の算出結果である。各サンプルにおける計測器の測定結果を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。

＜本発明の構成について＞
本発明の構成について説明する。
図１は、本発明の実施形態の非接触検査システム（以下、「検査システム」と略記する場合がある）１０の構成を示す説明図である。はじめに、検査システム１０の概要について説明する。

音響発信源１１は、内容物が充填された軟性容器２０に対して送波音波を照射する。
計測器（測定器）１３は、送波音波によって加振された軟性容器の表面の一部である測定点の振動速度を光学的に計測する。
解析装置１５１は、計測器１３によって計測された振動速度を所定の周波数帯域の範囲内において解析する。解析装置１５１は、良品である軟性容器２０に対する計測器１３の計測結果に基づいて定められる判定基準と、検査対象である軟性容器２０に対する計測器１３の計測結果から求められる振動速度に係る特性と、を比較して検査対象である軟性容器２０又はこれに充填された内容物に係る良否を判定することを特徴とする。
計測器１３は、軟性容器２０の表面の印刷色により可視領域の波長吸収による影響が考慮されうる。よって、計測器１３の光学測定領域は可視領域に留まらず、近赤外領域から遠赤外領域までを対象に含めてよい。

軟性容器２０は、少なくとも一面が可撓性を有するフィルムやシート等によって構成されている容器である。軟性容器２０の例には、磁性体（アルミ箔、アルミ蒸着）を使用している容器、紙容器、プラスチック容器（ポリエチレンテレフタラート、ポリプロピレン）等が含まれる。
本発明に係る検査システム１０は、ライン生産を行う工場等において実用されることを目的とするため、ベルコトンベア等により検査位置に移動してくる多量の軟性容器２０を順次検査することを前提として以下の実施形態を説明する。
なお、本発明に係る検査システム１０は、上記のように動的な軟性容器２０のみを検査対象とするに限られず、静止した軟性容器２０を検査対象とする場合にも適用可能である。また、本発明に係る検査システム１０は、軟性容器２０に該当する容器を検査対象とするのみならず、剛性容器を検査対象にできる場合がある。

以下の説明において、解析装置１５１が判定基準を定めるために用いられる良品サンプルとしての軟性容器２０は良品容器２１と呼称し、検査対象である軟性容器２０は検査対象容器２２と呼称して、互いを区別する。また、単に軟性容器２０と述べる場合には、良品容器２１及び検査対象容器２２の概念を包含する意味合いを持ちうる。

検査システム１０は、温湿度センサ１６１、タイミングセンサ１６２、任意波形発生装置１７及びアンプ１９を更に有している。
コンピュータ１５は、解析装置１５１に加えて制御装置１５２を含んでおり、制御装置１５２によって任意波形発生装置１７を制御して、所望の周波数の音波を音響発信源１１から発生させる。温湿度センサ１６１は、検査位置の温度及び湿度を検知するセンサである。タイミングセンサ１６２は、検査位置に移動してくる軟性容器２０を検知して送波音波１２を送出するタイミングを決定するためのセンサである。
計測器１３は、任意波形発生装置１７が発生するトリガ信号に制御装置１５２を同期させて計測する。

以下、検査システム１０について更に詳細に説明する。

音響発信源１１から軟性容器２０へ照射される送波音波１２は、測定面に均一に当たる平面波が好ましく、周波数特性としては１～２０ｋＨｚ程度でフラットなものが好ましい。ただし、測定面の特性によっては超音波領域を出力できる高周波用の音源を使用することもある。なお、可聴音領域を使用する場合、音響発信源１１から軟性容器２０の測定面までの距離は任意であるが、４００ミリメートル以上が望ましい。
音響発信源１１として用いるスピーカの設置数は、単一又は複数のいずれでもよい。また、当該スピーカは平面型、コーン型、ドーム型、ホーン型、リボン型等から適宜選択可能である。

送波音波１２の音圧はアンプ１９で選択的に変動させることが可能であり、軟性容器２０に適した音圧レベル（デシベル：ｄＢ）を選択すればよい。後述する実施例で用いたサンプルについては、大凡９０～１００ｄＢの音圧を加えることによって、適切に軟性容器２０を加振させることが可能となる。
送波音波１２に印加される周波数は単一周波数でもよく又は複合周波数でもよく、軟性容器２０に適した周波数を選択すればよい。送波音波１２を出力する時間については、検査速度と検査体移動速度等を考慮に入れた上で、軟性容器２０に適した時間を選択すればよい。

計測器１３（測定器）は、送波音波１２により加振された軟性容器２０の振動を光学的に計測する手段である。本実施形態に用いられる計測器１３は、軟性容器２０の表面の振動速度を非接触で測定できるものであれば特に限定されず、レーザ変位計を用いることができ、レーザドップラ振動計であることが好ましい。計測器１３による計測結果は解析装置１５１で解析するために用いられる。
ここでレーザドップラ振動計とは、ドップラー効果に基づく光学的な振動測定装置であり、対象となる表面（測定点）から反射したレーザに生じる周波数変化を感知して、当該表面における振動速度を高精度に測定することができる。

計測器１３から軟性容器２０までの距離は、計測器１３の焦点が合うように設定されることが望ましい。軟性容器２０の製造によるばらつきで容器の寸法が若干変動するが、レーザドップラ振動計を用いた場合には焦点深度が深い（±３０ｍｍ）ので、レーザドップラ振動計１３の焦点深度以内であれば軟性容器２０の寸法誤差は許容される。また、レーザドップラ振動計において回帰反射率を測定することで、焦点が合わない状態を把握し、回帰反射率に応じた補正を行うことも可能である。

計測器１３には、１回の計測で１点を測定点とする振動計測が可能なシングルレーザタイプのレーザ振動計を用いることも可能であり、スキャニングレーザタイプのレーザ振動計を用いて、或いはシングルレーザタイプのレーザ振動計を用いてラスタスキャン装置（図示せず）を外部に設けて１回の計測で複数点を測定点とすることも可能である。
計測器１３による計測時間は、送波音波１２に印加される周波数の組み合わせ及び送波音波１２を出力する時間等を考慮に入れ、最適なものを選択すればよい。

計測器１３の受光部（図示せず）には、軟性容器２０の表面で反射した観察波１３１のほか、音響発信源１１が発する送波音波１２の一部である直接音波と、軟性容器２０の表面で送波音波１２が反射した反射音波とが入射する。
計測器１３に入射する直接音波および反射音波は、計測器１３を不要に振動させ、軟性容器２０の振動を検出する感度を低下させる要因になりうる。また、直接音波や反射音波が軟性容器２０の周囲に存在する種々の部材において反射することによって生じる多重反射波が計測器１３に到達することも振動検出の感度を低下する要因になりうる。
従って、直接音波、反射音波および多重反射波の影響を低減させる対策（以下、ノイズ対策と称する）を施して、軟性容器２０の振動計測を行うことが好ましい。例えば、音響発信源１１、計測器１３等の配置を適宜選択することによって、ノイズ対策となりうる。また、不図示の遮音カバーを検査位置の周辺に適宜設けることによって、ノイズ対策となりうる。また、ノイズが重畳する周波数帯域やレベルが事前に分かっている場合には、計測器１３の計測結果に重畳しているノイズをソフト的に又はハード的に除去する処理によって、ノイズ対策となりうる。なお、このノイズを除去処理する主体は、計測器１３であってもよく、コンピュータ１５（解析装置１５１）であってもよい。

解析装置１５１は、本発明に係る解析処理を行うことができるものであれば特に限定されず、本実施形態の検査システム１０を実現するプログラムが格納された汎用コンピュータを用いることができる。
検査対象となる軟性容器２０は、検査位置周辺の温度又は気圧によって状態が変化する為、解析装置１５１は、温湿度センサ１６１の検知結果に基づいて温度補正係数を計測器１３の測定結果に乗じて解析してもよい。

本実施形態における解析装置１５１が実行する解析処理は、検査対象容器２２の種別や良否を判定する内容によって異なりうる。例えば、以下の３通りの解析処理を解析装置１５１は実行可能である。

第１の解析処理において、解析装置１５１は、計測器１３によって計測された振動速度を所定の周波数帯域の範囲において積分することによって振動エネルギー値を算出する。そして、解析装置１５１は、良品容器２１について算出された振動エネルギー値を判定基準として、検査対象容器２２について算出された振動エネルギー値と比較することによって検査対象容器２２又は検査対象容器２２に充填された内容物に係る良否を判定する。
当該解析処理については、後述する第１の実施例において詳細に説明する。

第２の解析処理において、解析装置１５１は、計測器１３によって計測された振動速度が所定の周波数帯域の範囲内において極大値となる周波数であるピーク周波数を一又は複数特定する。そして、解析装置１５１は、良品容器２１について特定されたピーク周波数を判定基準として、検査対象容器２２について特定されたピーク周波数と比較することによって検査対象容器２２又は検査対象容器２２に充填された内容物に係る良否を判定する。
当該解析処理については、後述する第２の実施例において詳細に説明する。

第３の解析処理において、解析装置１５１は、良品容器２１に対する計測器１３の計測結果から、所定の周波数帯域の範囲内において振動速度が極大値となる周波数であるピーク周波数を特定し、特定したピーク周波数と当該ピーク周波数における振動速度と、を関連付けて判定基準として定める。そして、解析装置１５１は、検査対象容器２２に対する計測器の計測結果から判定基準として定められているピーク周波数における振動速度を特定し、特定した振動速度と当該ピーク周波数に関連付けた振動速度とを比較して検査対象容器２２の内容物の粘度について良否を判定する。
当該解析処理については、後述する第３の実施例において詳細に説明する。

後述する実施例に即していえば、検査位置に軟性容器２０が移動してから解析装置１５１による解析結果が出力されるまでの時間を、３０ミリ秒以内とすることが可能であり、極めて高速に検査を進行することができる。

任意波形発生装置１７は、タイミングセンサ１６２による検知を受けた制御装置１５２からの指令によって所定の波形の送波音波１２を音響発信源１１から発生させる装置である。また、制御装置１５２は、アンプ１９を制御し、音響発信源１１から出力される送波音波１２の音圧を適宜調整する。言い換えると、制御装置１５２は、音響発信源１１から出力される送波音波１２の出力タイミング、音圧及び周波数を制御する手段である。
任意波形発生装置１７には、バースト波を発生可能な市販のファンクションジェネレータ、およびチップＣＰＵ制御、パーソナルコンピュータによるソフト制御出力等を用いることができる。アンプ１９に用いられる機器は特に限定されず、例えば、市販のオーディオアンプを用いることができる。

＜第１の実施例＞
続いて、検査システム１０を用いた第１の実施例について説明する。
まず、本実施例において軟性容器の一具体例として用いられる紙パック容器２３の模式図を図２に示す。紙パック容器２３は、主に紙製の軟性容器２０であり、その形状は略六面体である。紙パック容器２３の上面は、紙製の紙部２３１と、紙部２３１に空けられた円孔をアルミ箔で封止したアルミ箔部２３２と、を含む。

その内部を内容物で充満させた紙パック容器２３（気泡が無視できる程に小さい）に対して、５００Ｈｚから１００００Ｈｚまでを印加周波数とする送波音波１２を照射して加振し、アルミ箔部２３２にレーザ光を照射して振動速度を計測した結果を図３（ａ）に示す。
また、上記と同様の内容物と２ミリリットルの気泡を充填した紙パック容器２３（気泡が２ミリリットル）に対して、５００Ｈｚから１００００Ｈｚまでを印加周波数とする送波音波１２を照射して加振し、アルミ箔部２３２にレーザ光を照射して振動速度を計測した結果を図３（ｂ）に示す。

図３（ａ）と図３（ｂ）とを比較すると、双方の間には明らかな振動速度差があることがわかる。これにより、内容物を充填して封止する際に、紙パック容器２３の内部に想定外の気泡が混入する、又は紙パック容器２３の封止後に内容物の状態が変化することによってガスが発生する等の不良発生を、検査システム１０によって検査することができることが分かる。或いは、内容物の状態が変化することによって当該内容物の粘度が変化することにより生じる不良発生も振動速度差に表れることが想定されるため、検査システム１０はこのような不良発生についても検査できる。
一方、図３（ａ）と図３（ｂ）から、振動速度の極大値を示すピーク周波数が複数検出されることから、紙パック容器２３を製造する際における成形のばらつきや内容物のばらつき等を考慮すると、検出されたピーク周波数のみに基づいて良品不良品の差異を導くことは困難であるとも考えられる。

上述した見知に基づき、本実施例に係る解析装置１５１は、所定の周波数帯域における振動エネルギー値（VE: Vibration Energy）を算出し、その算出結果から検査対象容器２２である紙パック容器２３に係る良否を解析する方式を採用する。
振動エネルギー値は、以下の式（１）により算出することができる。なお、式（１）においてＰＳＤとは、パワースペクトル密度（Power Spectral Density）を意味し、解析装置１５１によって解析される周波数帯域の最小単位（バンド幅）における振動速度に比例する。

図４と図５に、５００Ｈｚから１００００Ｈｚまでにおける振動エネルギー値を算出した結果を示す。
図４は、計測器１３による測定点がアルミ箔部２３２である場合における解析装置１５１の算出結果を示すものである。図４（ａ）は、紙部２３１の下に気泡が存在する場合の算出結果であり、図４（ｂ）は、アルミ箔部２３２の下に気泡が存在する場合の算出結果である。図５は、計測器１３による測定点が紙部２３１である場合における解析装置１５１の算出結果を示すものである。図５（ａ）は、紙部２３１の下に気泡が存在する場合の算出結果であり、図５（ｂ）は、アルミ箔部２３２の下に気泡が存在する場合の算出結果である。
サンプルＡ～Ｃは、いずれも気泡が無視できる程に小さい紙パック容器２３に対する算出結果を示している。また、サンプルＤは、気泡が０．５ミリリットルの紙パック容器２３に対する算出結果を示しており、サンプルＥは、気泡が２ミリリットルの紙パック容器２３に対する算出結果を示している。
なお、図４と図５の説明において、サンプルＡ～Ｃは良品サンプルとして扱い、サンプルＤとサンプルＥは不良品サンプルとして扱う。また、図４と図５に図示される破線は、良品サンプル（サンプルＡ～Ｃ）に係る振動エネルギー値の平均値を示している。

また、図４（ａ）にプロットしている算出結果を表１に、図４（ｂ）にプロットしている算出結果を表２に、図５（ａ）にプロットしている算出結果を表３に、図５（ｂ）にプロットしている算出結果を表４に、それぞれ示す。

図４と図５又は表１～表４に示した算出結果により、薄膜で揺れやすいアルミ箔部２３２の下に気泡があるときは、計測器１３の測定点が紙部２３１又はアルミ箔部２３２のいずれであっても、良品サンプルに係る振動エネルギー値と不良品サンプルに係る振動エネルギー値との差分が比較的大きくなることがわかる。更に、気泡が紙部２３１の下にある場合であっても、良品サンプルに係る振動エネルギー値と不良品サンプルに係る振動エネルギー値との間には有意な差があり、互いを区別して検出が可能であることがわかる。

以上のことより、検査対象容器２２が紙パック容器２３である場合には、以下のことが言える。
（i）紙パック容器２３の表面において、所定の周波数帯域の範囲内で振動速度を測定して振動エネルギー値を算出し、その算出結果に着目することによって紙パック容器２３に封入されている気泡（内容物から発生するガスを含む）の量や内容物の粘度変化に関する良否を判定することができる。
（ii）紙パック容器２３の上面を構成する容器壁（計測器１３の測定点を有する部材）の材質又は厚さのうち少なくとも一方が不均一（本実施例では紙部２３１とアルミ箔部２３２）であったとしても良否を判定可能である。
（iii）紙パック容器２３に含まれる気泡の量が多いほど、紙パック容器２３の測定結果から算出される振動エネルギー値が上昇する。

続いて、検査対象容器２２として他の種類の軟性容器を用いて、検査システム１０による解析を行った実施例について述べる。
なお、本実施例では、サンプルＦとして水を充填したＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）ボトルを、サンプルＧとして炭酸飲料を充填したＰＥＴボトルを、サンプルＨ及びサンプルＩとしてヨーグルトを充填したプラスチックカップ容器を、サンプルＪとしてポテトチップスを充填したプラスチックカップ容器を、検査対象容器２２として用いた。

上記に列挙した各サンプルの詳細と解析結果を、以下の表５に示す。
表５は、各サンプルが初期状態（未開封の状態）において計測した結果から算出された振動エネルギー値を「良品の振動エネルギー値」として示し、各サンプルを開封した状態（ＰＥＴボトルについては開封した後に再度密封した状態）において計測した結果から算出された振動エネルギー値を「不良品の振動エネルギー値」として示している。

表５において「良品の振動エネルギー値」及び「不良品の振動エネルギー値」に係る単位は「（ｍ／ｓ）^２」であり、「解析対象の周波数範囲」の単位は「Ｈｚ」である。

表５に挙げた５つのサンプルにおいて、良品の振動エネルギー値と不良品の振動エネルギー値との間には有意な差があり、互いを区別して検出が可能であることがわかる。
なお、他のサンプルについては良品の振動エネルギー値が不良品の振動エネルギー値より大きい値になるのに対して、サンプルＧについては良品の振動エネルギー値が不良品の振動エネルギー値より小さい値となる。これは、初期状態における内圧が影響しているものと考えられる。

プラスチックカップ容器を検査対象とするサンプルＨ～サンプルＪについては、上面に設けられたシール部に計測器１３の測定点を定めて計測及び解析を行った。ここでシール部とは、プラスチックカップ容器の表面の一部（本実施例では上面）を覆うように張り付いている部材であり、プラスチックカップ容器の内部に内容物を封止するものである。シール部の具体例としては、表５に例示したアルミ箔や蒸着フィルムの他に、プラスチックシールや紙シール等も挙げられる。
サンプルＨ～サンプルＪに対する計測及び解析によって、シール部の接着状態やシール部の裏面に付着した内容物の状態が、測定結果に影響することが分かった。また、サンプルＨは、サンプルＩやサンプルＪと比べて、初期状態が陰圧であるためにシール部に張りがあり、算出された振動エネルギー値も小さくなった。

＜第２の実施例＞
続いて、検査システム１０を用いた第２の実施例について説明する。
本実施例では、サンプルＫとしてお茶を充填したＰＥＴボトルを、サンプルＬとして調味料を充填したプラスチックボトルを、サンプルＭとしてコーヒーを充填したアルミ缶を、サンプルＮとしてコーヒーを充填したスチール缶を、検査対象容器２２として用いた。
なお、サンプルＭとサンプルＮとは共に金属缶（剛性容器）であるという点において共通しているものの、容器を構成する材質が相違する。ここで剛性容器とは、実質的に全面が金属材料によって構成されているものをいう。

上記に列挙した各サンプルの詳細と解析結果を、以下の表６に示す。
表６は、各サンプルが初期状態（未開封の状態）において計測した結果におけるピーク周波数を「良品のピーク周波数」として示し、各サンプルを開封した状態（ＰＥＴボトルについては開封した後に再度密封した状態）において計測した結果におけるピーク周波数を「不良品のピーク周波数」として示している。
なお、サンプルＫについては、不良品のピーク周波数が２通り（５８８０Ｈｚと５７２０Ｈｚ）検出されたので、表６の該当欄には互いを併記している。

表６において「良品のピーク周波数」、「不良品のピーク周波数」及び「解析対象の周波数範囲」の単位は、いずれも「Ｈｚ」である。

表６に挙げた４つのサンプルにおいて、良品のピーク周波数と不良品のピーク周波数との間には有意な差があり、互いを区別して検出が可能であることがわかる。
即ち、これらのサンプルについては、良品を用いて特定されたピーク周波数を判定基準として定め、検査対象容器２２の計測結果から特定されたピーク周波数と当該判定基準と比較して検査対象容器２２の内圧が正常であるか否かを判定する解析手法を実現できる。

なお、本実施例は、表６に挙げた４つのサンプルに対して第１の実施例で説明した解析手法（所定の周波数帯域について振動速度を積分して振動エネルギー値を算出し解析する手法）を適用することを否定するものではない。
即ち、第１の実施例に述べた振動エネルギー値に基づく解析手法と、第２の実施例に述べたピーク周波数に基づく解析手法とは、併用可能な場合がありうる。

＜第３の実施例＞
続いて、検査システム１０を用いた第３の実施例について説明する。
本実施例で述べる解析方法は、音響発信源１１は検査対象容器２２の側面（上面を除く面）に対して送波音波１２による加振を与え、同じ側面に測定点を定めた計測器１３によってその振動速度を測定する。検査対象容器２２の側面に測定点を定めることにより、検査対象容器２２の上部に溜まっている気泡の影響を取り除き、検査対象容器２２に充填された流体の粘性変化のみとらえるものである。即ち、本実施例における検査対象容器２２の内容物は、気泡と流体のように比重の異なる複数の物体が分離して構成されており、解析装置１５１は、内容物のうち比重の大きい物体の粘度について良否を判定することができる。

本実施例において、音響発信源１１から検査対象容器２２までの距離を２４ｃｍ、計測器１３から検査対象容器２２までの距離を６２．５ｃｍとした。解析装置１５１において解析対象となる周波数帯域は１００Ｈｚから１００００Ｈｚである。また、測定点を定めた検査対象容器２２の側面における最大音圧は約９５ｄＢである。
また、本実施例において、検査対象容器２２として、解析装置１５１の解析対象である流体（検査対象容器２２の内容物）の粘度が互いに相違する５通りのサンプルＯ～サンプルＳを用意した。

表７に、解析装置１５１の解析対象である流体の粘度と、計測器１３によって測定された判定基準のピーク周波数（２２８０Ｈｚ）における振動速度と、をサンプル毎に示す。なお、本実施例において粘度の単位はセンチポアズ（ｃＰ）であり、振動速度の単位はマイクロメートル毎秒（μｍ／ｓ）である。

また、図６に、各サンプルにおける計測器１３の測定結果（振動速度スペクトル）を示す。なお、図６の縦軸は振動速度（０～３μｍ／ｓ）であり、横軸は周波数（０～１００００Ｈｚ）である。

表７及び図６に示すように、粘度が最も低いサンプルＯの振動速度スペクトルにおけるピーク周波数（２２８０Ｈｚ）は、他のサンプルＰ～サンプルＳにおいて振動速度のピーク値にならないことが分かる。また、解析対象となる流体の粘度が低いほど２２８０Ｈｚにおける振動速度が大きくなり、流体の粘度が高いほど２２８０Ｈｚにおける振動速度が小さくなる傾向がある（粘度コントロールが一部出来ていない状態があり、検査結果にバラツキ、容器表面の凹凸状態に影響がある）。
なお、検査対象容器２２の側面（測定点を定めた面）はフラットであることが望ましい。その表面状態にしわや凹みがある場合、測定誤差が生じるからである。また、検査対象容器２２の下部の測定は容器自体の剛性の影響により、内容物の特性を得ることが出来ない場合もある。

上記のような見知に基づいて、解析装置１５１は、良品サンプルから特定されたピーク周波数と当該ピーク周波数における振動速度とを関連付けて判定基準として定めて予め記憶しておき、解析処理を行う際には検査対象容器２２の測定結果から判定基準のピーク周波数における振動速度を特定し、特定した振動速度と判定基準の振動速度とを比較して検査対象容器２２の内容物の粘度について良否を判定することができる。

なお、本実施例は、第１の実施例や第２の実施例で説明した各サンプルに対して上記の解析手法（予め定めたピーク周波数における振動速度を判定基準と比較することによって解析する手法）を適用することを否定するものではない。
即ち、第１の実施例で述べた解析手法と、第２の実施例で述べた解析手法と、第３の実施例で述べた解析手法とは、併用可能な場合がありうる。

＜本発明の変形例について＞
ここまで図１から図６及び表１から表７を用いて説明される実施例に即して本発明を説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の態様も含む。

上述の実施例において、本発明の非接触検査システムに係る構成の一具体例として図１に示すシステム構成を述べた。しかしながら、本発明の実施において、図１に示すシステム構成に含まれる全ての構成要素が必ずしも含まれる必要はなく、一部の構成要素が省かれたり、一の構成要素と他の構成要素とが統合されたりしてもよい。また、本発明の実施において、図１に示すシステム構成とは別の構成要素が追加されてもよい。

上述の実施例において、本発明の非接触検査システムの検査対象となる軟性容器の具体例をサンプルＡ～サンプルＳまで示したが、本発明の実施はこれに限られない。

上述の実施例において、本発明の非接触検査システムが実行可能な解析方法の例を複数挙げて説明したが、本発明の実施において実行可能な解析手法はこれらに限られない。即ち、良品容器２１に関する計測結果に基づいて定められる判定基準と、検査対象容器２２に関する計測結果から求められる振動速度に係る特性と、を比較して実行可能な解析手法であれば、いずれを採用してもよい。

第１の実施例において、気泡が無視できる程に小さい紙パック容器２３を良品サンプルとしたが、所定量の気泡（気体）が封入されている軟性容器を良品サンプルに代えてもよい。この場合、計測器１３の測定点を有する軟性容器の上面が複数の材料で構成される又は厚みが不均一である場合、測定点の位置がばらつくことによって良品／不良品を判定する基準となる振動エネルギー値が有意に相違することが想定される。このような場合には、解析装置１５１は、測定点ごとに異なる判定基準を定めてもよく、且つ複数の判定基準のいずれを満足する場合にも良品と判定する解析手法を採用してもよい。
換言するならば、解析装置１５１は、部材の材質又は厚さが異なる複数の測定点のそれぞれについて、良品容器２１に対する計測器１３の計測結果に基づいて判定基準を定めてもよく、検査対象容器２２に対する計測器１３の計測結果が、複数の測定点に係る判定基準のいずれか一つを満足する場合に、検査対象容器２２又は検査対象容器２２に充填された内容物を良品と判定してもよい。

本実施形態は以下の技術思想を包含するものである。
（i）内容物が充填された軟性容器に対して送波音波を照射する音響発信源と、前記送波音波によって加振された前記軟性容器の表面の一部である測定点の振動速度を光学的に計測する計測器と、前記計測器によって計測された前記振動速度を所定の周波数帯域の範囲内において解析する解析装置と、を備え、前記解析装置は、良品である前記軟性容器に対する前記計測器の計測結果に基づいて定められる判定基準と、検査対象である前記軟性容器に対する前記計測器の計測結果から求められる前記振動速度に係る特性と、を比較して当該軟性容器又は当該軟性容器に充填された前記内容物に係る良否を判定することを特徴とする非接触検査システム。
（ii）前記解析装置は、前記計測器によって計測された前記振動速度を前記所定の周波数帯域の範囲において積分することによって振動エネルギー値を算出し、良品である前記軟性容器について算出された前記振動エネルギー値を前記判定基準として、検査対象である前記軟性容器について算出された前記振動エネルギー値と比較することによって当該軟性容器又は当該軟性容器に充填された前記内容物に係る良否を判定する（i）に記載の非接触検査システム。
（iii）前記解析装置は、前記計測器によって計測された前記振動速度が所定の周波数帯域の範囲内において極大値となる周波数であるピーク周波数を一又は複数特定し、良品である前記軟性容器について特定された前記ピーク周波数を前記判定基準として、検査対象である前記軟性容器について特定された前記ピーク周波数と比較することによって当該軟性容器又は当該軟性容器に充填された前記内容物に係る良否を判定する（i）に記載の非接触検査システム。
（iv）検査対象となる前記軟性容器は、前記測定点を有する部材の材質又は厚さのうち少なくとも一方が不均一である（ii）又は（iii）に記載の非接触検査システム。
（a）前記解析装置は、前記部材の材質又は厚さが異なる複数の前記測定点のそれぞれについて、良品である前記軟性容器に対する前記計測器の計測結果に基づいて前記判定基準を定めており、検査対象である前記軟性容器に対する前記計測器の計測結果が、前記複数の測定点に係る前記判定基準のいずれか一つを満足する場合に、当該軟性容器又は当該軟性容器に充填された前記内容物を良品と判定する（iv）に記載の非接触検査システム。
（v）前記解析装置は、良品である前記軟性容器に対する前記計測器の計測結果から、前記所定の周波数帯域の範囲内において前記振動速度が極大値となる周波数であるピーク周波数を特定し、特定した前記ピーク周波数と当該ピーク周波数における前記振動速度と、を関連付けて前記判定基準として定め、検査対象である前記軟性容器に対する前記計測器の計測結果から前記判定基準として定められている前記ピーク周波数における前記振動速度を特定し、特定した前記振動速度と当該ピーク周波数に関連付けた前記振動速度とを比較して前記内容物の粘度について良否を判定する（i）に記載の非接触検査システム。
（vi）前記測定点は前記軟性容器の上面を除く平面に含まれており、前記内容物は、比重の異なる複数の物体が分離して構成されており、前記解析装置は、前記内容物のうち比重の大きい物体の粘度について良否を判定する（v）に記載の非接触検査システム。

１０検査システム
１１音響発信源
１２送波音波
１３計測器
１３１観察波
１５コンピュータ
１５１解析装置
１５２制御装置
１６１温湿度センサ
１６２タイミングセンサ
１７任意波形発生装置
１９アンプ
２０軟性容器
２１良品容器
２２検査対象容器
２３紙パック容器
２３１紙部
２３２アルミ箔部

Claims

内容物が充填された軟性容器に対して送波音波を照射する音響発信源と、
前記送波音波によって加振された前記軟性容器の表面の一部である測定点の振動速度を計測するレーザドップラ振動計と、
前記レーザドップラ振動計によって計測された前記振動速度を所定の周波数帯域の範囲内において解析する解析装置と、を備え、
前記解析装置は、
前記レーザドップラ振動計によって計測された前記振動速度を前記所定の周波数帯域の範囲において積分することによって振動エネルギー値を算出し、
良品である前記軟性容器について算出された前記振動エネルギー値を判定基準として、検査対象である前記軟性容器について算出された前記振動エネルギー値と比較することによって当該軟性容器に充填された前記内容物から発生した気泡の有無について、前記軟性容器を封止した状態で判定することを特徴とする非接触検査システム。
検査対象となる前記軟性容器は、紙パック容器であり、
前記紙パック容器は、紙製の紙部と、前記紙部に空けられた孔をアルミ箔で封止したアルミ箔部と、を含み、
前記解析装置は、前記レーザドップラ振動計による前記測定点が前記紙部及び前記アルミ箔部のいずれであっても、前記紙パック容器に充填された前記内容物から発生した気泡の有無について判定できる、
請求項１に記載の非接触検査システム。