JP2000105199A - 円筒容器の印刷検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した撮像時間が長く、検査精度の向上し
た円筒容器の印刷検査方法を提供する。 【解決手段】 検査対象の円筒容器を回転させ、任意の
場所から円筒容器の側面の２回転分の画像を取り込み、
１回転分のパターンの画像を切り出して検査画像として
記憶する。次に、検査画像の傾きと回転方向の伸縮を補
正する。次に、補正された検査画像について、検査画像
と基準画像との位置ずれを求め、検査画像と基準画像の
位置を合わせる。補正された検査画像を基準画像と比較
し、印刷品質を判定する。これによって良品の誤検出を
無くし、高精度な検査を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円筒形状を有する
容器の外面の印刷欠陥や印刷汚れなどの付着異物の有無
を検査する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミチューブ、プラスチックチュー
ブ、丸成形ボトル、缶などの円筒形状を有する容器の製
造において、円筒表面上の印刷における微小な欠陥が検
査される。検査項目は、たとえば、印刷文字の欠け、か
すれ、汚れ（にじみ）、詰まり、付着異物である。検出
された不良品は、製造工程から除かれ、その流出が防止
される。円筒形状を有する容器の外面の印刷検査は、従
来は、最終工程での人手による目視検査が主体であっ
た。印刷検査を自動的に行う印刷検査装置は、例えば自
動化された製造ラインの印刷直後や最終の外観検査工程
で使用されるものであるが、機構的に要求検査精度を満
足せず、また高価なものとなっていた。また、従来の印
刷検査装置では、部分的な印刷や付着異物の有無の検査
が多く行われていた。また、円筒容器を回転させて、画
像を取り込み、基準画像と比較することにより、側面を
検査する方法もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、円筒容器の
側面の印刷パターンを、円筒容器を回転させて読み込ん
だ画像には、印刷機での印刷時又は検査時に発生する、
傾き、ずれ、回転方向の伸縮等の誤差が生じる。したが
って、円筒容器を回転させて読み込んだ画像を基に検査
する方法では、読み込んだ画像について、そのまま基準
画像とのパターンマッチングを行った場合、その誤差の
ため良品でも不良品と判断してしまうことがある。特に
円筒容器を回転させることにより発生する誤差が大き
く、高精度の検査ができない。

【０００４】本発明の目的は、検査精度の向上した円筒
容器の印刷検査方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の円筒容器印刷検
査方法では、あらかじめ基準画像を記憶し、テンプレー
トマッチングで使用するテンプレート（たとえば２箇
所）を設定しておく。次に、検査対象の円筒容器を回転
させ、任意の場所から円筒容器の側面の２回転分の画像
を取り込み、取り込んだ画像から、テンプレートマッチ
ングを利用して特徴点を抽出することにより、基準画像
と同じパターンの１回転分のパターンの画像を切り出し
て検査画像として記憶する。次に、基準画像で設定した
テンプレートの座標と、検査画像において抽出された特
徴点の座標との差により、検査画像の傾きと回転方向の
伸縮を補正する。次に、補正された検査画像について、
再びテンプレートマッチングを行い、検査画像と基準画
像との位置ずれを求め、検査画像と基準画像の位置を合
わせる。このように、不良と判断したくない基準画像と
検査画像の位置ずれを、テンプレートマッチングで抽出
した特徴点の座標の差により、回転方向の伸縮，傾き，
平行移動を行うことにより補正し、正確な位置決めを行
う。そして、補正された検査画像を基準画像と比較し、
印刷品質を判定する。これによって良品の誤検出を無く
し、高精度な検査を行うことができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施の形態の円筒容器の印刷検査装置を説明する。
なお、図面において、同じ参照記号は同一または同等の
ものを示す。この印刷検査装置は、自動化された製造ラ
インの印刷直後や最終の外観検査工程で使用され、円筒
容器である被検査物の円筒部表面の印刷の欠陥や異物の
付着の有無を検査する。図１は、印刷検査装置における
検査系の構成を示す。また、図２と図３は、印刷検査装
置における被測定物、搬送コンベア、検査部の配置と移
送経路を示す平面図と側面図である。矢印は、被検査物
の移動方向を示す。図２は、これらの各部の平面的な位
置関係を示し、図３は、検査における被検査物の移送を
示す。

【０００７】図１に示すように、印刷検査装置は、ワー
ク回転ユニット２、撮像装置３、反射照明４、２台の搬
送機構（搬入コンベア８と搬出コンベア９）、渡しユニ
ット１５および制御部５を備える。図２に示すように、
搬入コンベア８と搬出コンベア９は、並列に配置され、
渡しユニット１５は搬入コンベア８とワーク回転ユニッ
ト２の間に配置される。ワーク回転ユニット２は回転ユ
ニット移動ステージ６に固定されている。この印刷検査
装置は、サーボ駆動の搬入コンベア８で被検査物１を検
査部まで搬送させ、複数の被検査物１をワーク回転ユニ
ット２の回転軸２'に同時に挿入し、サーボモーターに
より高速回転しながら撮像装置３の複数のラインセンサ
ーにて被検査物１を撮像し、撮像データを画像処理部５
へ転送して印刷欠陥を検査する。撮像の後、被測定物
を、搬入コンベア８と同期した搬出コンベア９に戻し、
次工程に進める。複数の被検査物を同時に検査すること
により検査の高速と高精度を両立できる。以下に、印刷
検査装置について詳細に説明する。

【０００８】被検査物１の搬入について説明すると、例
えばスターホイール（図示しない）が搬入コンベア８の
一端（セット部）に設置され、被検査物１を搬入コンベ
ア８上に１個ずつ投入する。被検査物１は、サーボモー
ター１１を駆動源として搬入コンベア８上を移送され
る。搬入コンベア８は、複数の被検査物１を間欠的に搬
送できる。被検査物有無センサー１０により被検査物１
が所定位置まで到達したと判断されると、６個の被検査
物１が、同時に移送機構１４により水平方向に渡しユニ
ット１５上に移動される。次に、渡しユニット１５は上
昇しワーク回転ユニット２と同じ高さで停止する。さら
に、別の移送機構１４'は、６個の被検査物１を同時に
水平方向に移動して、円筒状の被検査物１の開口部をワ
ーク回転ユニット２の円筒状の回転軸２'に挿入する。
そして、被検査物１の内部に回転軸２'が入り込み、被
検査物１が回転軸２'に固定される。こうして、被検査
物１の表面が、撮像可能な位置に設置されたことにな
る。

【０００９】撮像に用いられるワーク回転ユニット２
は、例えばサーボモーター１３を駆動源とし、電磁クラ
ッチ１２にて回転と停止を行うものである。被検査物を
複数同時に搬送するので、２回転以上の安定した撮像時
間が設定できる。そこで、回転ユニット２にて被検査物
１を等速で回転させる。被検査物１の上方に設置された
撮像装置３は、ＣＣＤ等の光電素子が縦方向に１次元的
に配列されたラインセンサーを備え、制御部５に電気的
に接続されている。回転が安定すると、撮像装置３が、
等速で回転される被検査物１に対して、反射照明４から
照射された光による被測定物１からの反射光による像を
２回転の間、撮像する。この例では、６個の被検査物１
に対して、３台の撮像装置が設置され、１個おきに３個
の被検査物１を撮像する。撮像が終了すると、ワーク回
転ユニット２の位置を移動し、隣の被検査物１を撮像す
る。これにより、６個の被検査物１の表面の２回転分の
画像が得られる。制御部５では、得られた画像データに
基づいて印刷欠陥の有無が検出される。被検査物を複数
同時に搬送、検査することにより、２回転以上の安定し
た撮像時間がとれるので、制御部５は、被検査物と回転
軸２'の機械的な位置ずれなどにより生ずる印刷位置ず
れや回転方向の伸縮などの誤差の補正を行うことが可能
となり、検査精度が向上する。

【００１０】撮像が終わった複数の被測定物１は、移送
機構１４’により、挿入位置から抜き出され、上に持ち
上げられたあとで、搬入コンベア８と同期し動作する搬
出コンベア９に戻される。また、渡しユニット１５は下
降し、搬入コンベア８と同じ高さで停止する。印刷不良
が検出されない場合は、被検査物１をそのまま搬出コン
ベア９より排出する。また、欠陥と判定された被検査物
（不良品）を、たとえばエアブロー１７により搬出コン
ベア９から除いて系外へ排出し、次の工程にまで搬送し
ないようにする。以上に説明した印刷検査装置は、回転
軸が少ないため、コンパクトで低価格な装置が提供でき
る。

【００１１】なお、複数の回転軸２'を有するワーク回
転ユニット２を固定した回転ユニット移動ステージ６
は、例えばサーボモーター７を駆動源として、図２にお
いて左右方向に精度良く移動する。たとえば、被検査物
１の種類(外径)が変わった際に、段取り位置１６に移動
する。この印刷検査装置では、複数の被検査物を同時に
検査するため、回転軸２'の心ぶれ、回転むらなどは所
定の高精度に維持されねばならない。そこで、段取り位
置１６では、被検査物の種類(外径)が変更されるとき、
ワーク回転ユニット２における回転軸(治具）の交換作
業や、回転軸の振れ、回転軸の径、円筒容器の径の測定
作業が容易に実行できる。また、搬入コンベア８上に検
査部の直前に搬出コンベア９への移送機構を設ける。こ
れにより、検査が出来ない時や検査をせず次工程に搬送
する場合には、搬入コンベア８より搬出コンベア９に被
検査物１を直接に搬送して（図２の右下側参照）、製造
ラインの稼動を確保する。

【００１２】制御部５は、モーター制御部５１、シーケ
ンサー５２、画像処理ユニット５３、ＲＯＭ５４、ＲＡ
Ｍ５５、インターフェース５６、表示部５７およびＣＰ
Ｕ５８を備えており、各部５１〜５７は、それぞれＣＰ
Ｕ５８に電気的に接続されている。ＣＰＵ５８は、ＲＯ
Ｍ５４に記憶された印刷検査装置の制御プログラムに従
って、データーなどを一時的に記録するＲＡＭ４４を用
いて、印刷検査装置を制御する。モーター制御部５１
は、サーボモーター７、１１、１３に供給する駆動電流
を制御する。シーケンサー５２は、被検査物有無センサ
ー１０などの信号のＯＮ／ＯＦＦを制御し、インターフ
ェース５６は、シーケンサー５２とＣＰＵ５８との入出
力を行う。表示部５７は、液晶表示パネルなどからな
り、検査結果などを表示する。

【００１３】ＣＰＵ５８は、以下の（１）〜（３）に示
す機能を有する。 （１）モーター制御部５１を介してサーボモーター１７
の動作を制御してワーク回転ユニット２の回転を制御す
る機能。サーボモーター１１、１３の動作をそれぞれ制
御して搬入コンベア８と回転ユニット移動ステージ６を
制御する機能。 （２）画像処理ユニット５３からの信号に基づいて、印
刷検査欠陥の有無を検査し、不良品を系外へ移出する機
能。 （３）検査結果に基づいて表示部５７の表示内容を制御
する機能。

【００１４】次に、図４に示すＣＰＵ５８の制御のフロ
ーチャートに従って、この印刷検査装置の検査手順につ
いて説明する。検査が開始されると、搬入コンベア８が
作動され（ステップＳ１０）、ワーク回転ユニット２が
作動され（ステップＳ１２）、回転ユニット移動ステー
ジ６が作動され（ステップＳ１４）、反射照明４が点灯
される（ステップＳ１６）。これらの初期設定が終わる
と、被検査物（ワーク）１の搬入が開始される（ステッ
プＳ１８）。次に、被検査物が所定の検査位置に到達し
たことを示すワーク信号が入力されたか否かが判断され
る（ステップＳ２０）。入力されていない場合、待機し
た後で（ステップＳ２２）、ステップＳ２０に戻り、再
び判断する。

【００１５】ワーク信号が入力されると、６個の被検査
物１を移送し、ワーク回転ユニット２の回転軸２'に挿
入する（ステップＳ２４）。そして、回転クラッチ１２
を作動する（ステップＳ２６）。これにより被検査物１
が回転されるので、撮像部３により被検査物１の円筒表
面の画像を取り込み、得られた画像データにより印刷欠
陥の検査を開始する（ステップＳ２８）。検査の内容に
ついては後で説明する。画像の取り込みが終わると、回
転クラッチ１２を停止する（ステップＳ３０）。そし
て、被検査物１を回転軸２'より取り外し（ステップＳ
３２）、被検査物１を搬出コンベア９上に置き、次工程
に搬送する（ステップＳ３４）。印刷不良が検出されて
いると（ステップＳ３６でＹＥＳ）、たとえばエアーブ
ローを用いて、該当する被検査物１を搬出コンベア９上
から系外に排出し、不良品の流出を防止する（ステップ
Ｓ３８）。印刷不良が検出されない場合は、被検査物１
をそのまま搬出コンベア９より次工程に排出する（ステ
ップＳ４０）。

【００１６】次に、画像処理ユニット５３における円筒
容器の側面の印刷欠陥の検査のための画像処理について
説明する。図５は、画像処理の基本的流れを示す。最初
に、あらかじめＲＡＭ５５に記憶しておいた基準画像に
おいて、テンプレートマッチングに使用するテンプレー
トを２箇所設定しておく。図５の（ａ）に示すように、
ワーク回転ユニット２の回転軸２'を中心に回転する被
検査物１の印刷パターンを撮像して、被検査物表面の任
意の場所からの２回転分の画像（被検査物の映像信号）
を取り込む。

【００１７】次に、（ｂ）に示すように、２回転分の画
像から１回転分の検査画像を切り出してＲＡＭ５５に記
憶する。この例では、２ヶ所のテンプレート２１とテン
プレート２２を用いて、テンプレートマッチング手法を
用いて特徴点を抽出することにより、基準画像と同じパ
ターンを見つけ出し、１回転分の検査画像を切り出され
る。１回転分の検査画像を切り出すためには、少なくと
も２回転分の画像が必要である。そして、切り出した画
像(検査画像)を、あらかじめ記憶しておいた基準画像と
比較して、基準画像で設定したテンプレート座標と、検
査画像においてテンプレートマッチングで抽出された特
徴点の座標との差により、検査画像の傾き、回転方向の
伸縮等の誤差を算出する。そして、誤差のデータを用い
て、検査画像について回転方向の伸縮補正と傾き補正を
行い、ＲＡＭ５５に記憶する。次に、サイズの変わった
補正後の検査画像でふたたびテンプレートマッチングを
行い、特徴点を抽出する。そして、特徴点の座標と、基
準画像で設定したテンプレート座標との差により、位置
ずれを検出し、補正後の検査画像を平行移動し、位置合
わせを行って、良品の画像データと一致させる。以上の
処理により、印刷時に発生する印刷位置ずれや検査時に
発生する回転による誤差が補正できる。

【００１８】次に、（ｃ）に示すように、得られた検査
画像と基準画像との差分を求め、さらに、差分に対し、
濃淡２値化とノイズ除去を行う。最後に、（ｄ）に示す
ように、得られた結果をしきい値とを比較して、品質を
判定する。この例では、２箇所が不良であると判定され
た。これにより、このワークは不良品であると評価（判
定）される。印刷時に発生する印刷位置ずれや検査時に
発生する回転による誤差を補正して評価をするので、高
精度の検査が可能になる。

【００１９】図６は、上述の画像処理のフローチャート
を示す。撮像装置３から２回転分の画像を入力する（ス
テップＳ１００）。次に、基準画像の入力であるか否か
を判定する（ステップＳ１０２）。基準画像であれば、
テンプレート２１、２２を設定して（ステップＳ１３
０）、基準画像(マスター画像）をＲＡＭ５５に格納す
る（ステップＳ１３２）。そして、画像処理の終了が指
示されると（ステップＳ１３４でＹＥＳ）、処理を終了
する。画像処理終了でなければ（ステップＳ１３４でＮ
Ｏ）、ステップＳ１００に戻り、処理を続ける。

【００２０】基準画像入力でないなら（ステップＳ１０
２でＮＯ）、テンプレートマッチング手法を用いて入力
画像においてテンプレート２１、２２をサーチし（ステ
ップＳ１０４）、１回転分の検査画像を切り出す（ステ
ップＳ１０６）。つぎに、得られた検査画像に対して、
回転方向伸縮補正（ステップＳ１０８）と傾き補正（ス
テップＳ１１０）をする。さらに、補正された検査画像
において、テンプレートマッチング手法を用いてテンプ
レート２１、２２をサーチし（ステップＳ１１２）、検
査画像の位置ずれを補正する（ステップＳ１１４）。そ
して、補正された検査画像をＲＡＭ５５に格納する（ス
テップＳ１１６）。

【００２１】次に、ステップＳ１３２で格納された基準
画像と比較するため、検査画像と基準画像との絶対値差
分を計算する（ステップＳ１１８）。得られた結果に対
して、しきい値を用いた濃淡２値化（ステップＳ１２
０）とノイズ除去（ステップＳ１２２）をする。そし
て、印刷欠陥の有無を判定し（ステップＳ１２４）、そ
の結果を出力する（ステップＳ１２６）。次に、検査が
終了でないと判断されると（ステップＳ１３４でＮ
Ｏ）、ステップＳ１００に戻り、次の被検査物について
印刷欠陥検査を続ける。

【００２２】

【発明の効果】チューブ等の円筒容器の側面に印刷され
たパターンの検査において、特に円筒容器を回転させる
ことにより発生する伸縮等の誤差を補正することによ
り、検査を高速，高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る円筒容器の印刷検査
装置の構成を示す図

【図２】 印刷検査装置の平面図

【図３】 印刷検査装置の側面図

【図４】 搬送、検査手順のフローチャート

【図５】 画像処理の基本的流れを示す図

【図６】 画像処理のフローチャート

【符号の説明】

１ 被検査物、 ２ ワーク回転ユニット、 ３
撮像装置、 ４反射照明、 ５ 制御部、 ６
回転ユニット移動ステージ、 ８ 搬入コンベア、
９ 搬出コンベア、 １２ 電磁クラッチ、 １
４，１４’移送機構、 １５ 渡しユニット、 ５
１ モーター制御部、 ５３画像処理ユニット、
５８ ＣＰＵ。

フロントページの続き (72)発明者 川合 彰 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2G051 AA11 AA90 AB01 AB02 AB11 BA01 CA03 CA07 CB05 DA02 DA06 DA08 DA13 EA08 EA11 EA14 EB01 EB09 ED04 ED12 ED15 ED22 5B057 AA01 AA12 BA02 BA19 BA21 CD02 CD03 CD12 CE09 DA03 DA07 DC33

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 あらかじめ基準画像を記憶し、テンプレ
   ートマッチングで使用するテンプレートを設定してお
   き、 次に、検査対象の円筒容器を回転させ、任意の場所から
   円筒容器の側面の画像を取り込み、 取り込んだ画像から、テンプレートマッチングを利用し
   て特徴点を抽出することにより、基準画像と同じパター
   ンの１回転分のパターンの画像を切り出して検査画像と
   して記憶し、 基準画像で設定したテンプレートの座標と、検査画像に
   おいて抽出された特徴点の座標との差により、検査画像
   の傾きと回転方向の伸縮を補正し、 補正された検査画像について、再びテンプレートマッチ
   ングを行い、検査画像と基準画像との位置ずれを求め、
   検査画像と基準画像の位置を合わせ、 補正された検査画像を基準画像と比較し、印刷品質を判
   定することを特徴とする円筒容器印刷検査方法。
2. 【請求項２】 円筒容器の側面の２回転分の画像が取り
   込まれることを特徴とする請求項１に記載された円筒容
   器印刷検査方法。