JP2000180382A

JP2000180382A - 外観検査装置

Info

Publication number: JP2000180382A
Application number: JP10375096A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Yaginuma; 芳隆柳沼
Original assignee: Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd
Priority date: 1998-12-11
Filing date: 1998-12-11
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】方向がランダムな被検査物の表面を高速に検
査する。【解決手段】９０°間隔で配置されたカメラＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄで搬送されるアルミ缶１を撮影する。各画像Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄ検査装置１１，１２，１３，１４において、
無欠陥のアルミ缶１を各撮影画像と同一位置で予め撮影
した標準画像群を記憶する標準画像データ記憶手段１７
から、撮影画像に対応する標準画像を標準画像選択手段
１８で選択する。各標準画像は、標準画像位置評価手段
２０で相互に対応するかどうか評価する。各欠陥判別手
段２３で標準画像を基準として撮影画像の欠陥を検出す
る。各検査装置１１〜１４で検出された各画像の欠陥を
欠陥総合評価判定手段２５で総合評価して、アルミ缶１
の合否判定を行い選別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミ缶等の被検
物の外観を画像処理技術を用いて検査するための外観検
査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばアルミ缶（以下、缶という
ことがある）の製缶工程において、缶の表面に印刷の汚
れやしみが生じたり、缶のつぶれやキズ等が生じること
があり、このような各種の欠陥の有無を検査する方法と
して、缶を回転させつつラインセンサカメラで撮影して
画像処理によって外周面の展開図を製作してその表面を
検査する方法がある。しかしながら、この検査方法では
１個の缶の検査に時間がかかり、高速で検査できないた
めに効率が悪かった。これに代わる検査方法として、特
開平６−３４７４０８号公報に記載のものがある。この
方法は、カラーラインセンサカメラを用いて缶の移動中
に周方向の４方向から缶の全周面を４分割して同時に撮
影し、各画像の歪みを補正して４方向の画像を加算して
絵柄の色や濃淡を合計したヒストグラムを作成して欠陥
を検知するものである。この方法では、最初に無欠陥の
標準となる缶を撮影してその画像から水平方向と垂直方
向の間引きを行って画像補正を行い、単位面積当たりの
画素数を揃えて基準となる色や濃淡のヒストグラムを作
成しておき、検査用の缶を撮影した画像から得られる同
様のヒストグラムとの比較で、欠陥の有無を判断すると
いうものであった。このような方法によれば、製造され
た缶が搬送ライン上を一列に配列されて搬送されてくる
際に、搬送ライン上で高速に検査できて効率がよい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法では画像の歪みを補正した上で色や濃淡のヒス
トグラムで欠陥を検知するために大まかな検査だけしか
できず、局所的な欠陥を検知できないという問題があ
る。また、これらの様な画像展開型の欠陥検査装置での
検査画像は周方向においてすべて均一な明るさで（各缶
を回転させて撮影したときに同じ箇所についてすべて同
じ明るさ及び同じ色合いの画像が得られるように）撮影
されることが不可欠であり、検査画像において周方向で
のこの明るさの差が生じるとすべて誤差要因になる。従
って、この方式では照明が非常に難しいものとなってく
る。特にアルミ缶の様な正反射をしやすい曲面をもち、
絵柄が入り、コーテング加工をした表面ではどの向きで
撮影しても同じ明るさに撮影できるような照明を行うこ
とは特に難しい。カラー画像で判定することになると照
明がより複雑で難しくなってくる。しかも搬送方向に並
ぶ前後の缶が存在するとその照明はより難しくなる。こ
のため厳しい欠陥検査を行うと合格すべき缶まで不合格
となる確率が大きくなるため、欠陥検知精度を落として
合格レベルを低下させ、検査精度を低下させることにな
るという問題が生じる。

【０００４】本発明は、このような課題に鑑みて、絵柄
があったり缶のような曲面を持った被検物でも、画像の
歪みを補正することなく高速に安定して検知できるよう
にした外観検査装置を提供することを目的とする。また
本発明の他の目的は、画像の補正で検知できなくなるよ
うな局所的な欠陥であっても画像の明るさの均一性に阻
害されずに、検知識別できるようにした外観検査装置を
提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による外観検査装
置は、無欠陥の標準被検物について撮影した歪みを含む
標準画像を基準として、この標準画像と同一位置（撮影
手段に対する被検物の向き（周方向位置）を含めて）付
近で撮影した検査すべき被検物の撮影画像を標準画像と
比較して微少ズレを補正して欠陥範囲比較画像データか
ら欠陥を判別するようにしたことを特徴とする。この装
置によれば、例えば円筒体等の無欠陥の標準被検物を撮
影した標準画像は両側面や上下端部等に光学的な歪みが
生じることになるが、この歪みを修正することなく標準
画像とし、同一位置で撮影した検査すべき被検物の撮影
画像にも同様に同一位置に歪みが生じているはずである
から、歪み部分であっても両画像を比較判断することが
でき、被検物に欠陥があれば、標準画像との比較で微少
ズレを補正して、標準画像から不合格としたい欠陥レベ
ルを定めた欠陥範囲比較画像データに基づいて判別する
ことができる。また、検査すべき被検物が正反射しやす
い曲面を有している場合、周方向に同一の明るさで（各
被検物を回転させて撮影したときに同じ箇所についてす
べて同じ明るさ及び同じ色合いの画像が得られるよう
に）照明されていなくても、検査すべき被検物を標準被
検物と同じ照明状態下で撮影することとすれば、画素単
位レベルでの欠陥検知が可能になる。

【０００６】また本発明による外観検査装置は、無欠陥
の標準被検物の周面について所定角度毎に予め撮影した
複数の標準画像を記憶しておき、これら標準画像と同一
位置付近で撮影した検査すべき被検物の撮影画像を前記
複数の標準画像から選択した同一位置または近似する位
置の標準画像と比較して被検物の欠陥を判別するように
したことを特徴とする。標準被検物を撮影する場合に
は、撮影位置を固定して標準被検物を所定角度づつ回転
させつつ撮影すれば良く、同一位置で撮影した被検物の
撮影画像と同一または最も近似する標準画像を選択して
両者を比較し、撮影画像の有害なレベルの差異を欠陥と
して検知識別して判定することができる。

【０００７】また本発明による外観検査装置は、その周
方向に所定角度をおいた複数位置でそれぞれ予め撮影し
た無欠陥の標準被検物の周面についての複数位置の各標
準画像群を記憶する標準画像データ記憶手段と、検査す
べき被検物の周面をその周方向に所定角度をおいた標準
画像と同一の複数位置から撮影する撮像手段と、これら
の撮像手段で撮影された撮影画像に一致または近似する
標準画像をそれぞれ割り出す標準画像設定手段と、割り
出された複数の標準画像を基準として撮影画像の欠陥を
検出する欠陥判別手段とを備えてなり、複数の撮影画像
の欠陥から被検物を検査するようにしたことを特徴とす
る。一の被検物を複数の位置で撮影した各撮影画像につ
いて、それぞれ同一位置で（同一照明下で）撮影した標
準画像群から同一または近似した標準画像を選択して各
撮影画像の欠陥を検知し、各撮影画像毎の欠陥を総合し
て被検物の合否を判定する。尚、標準画像設定手段は、
１つの撮影画像に対応する標準画像を標準画像データ記
憶手段から予備的に抽出する標準画像選択手段と、複数
の撮影画像にそれぞれ対応する標準画像選択手段で抽出
された各標準画像を総合的に評価して相互に適切な標準
画像を割り出す標準画像位置評価手段とを備えていても
良い。また、欠陥判別手段は、各撮影画像毎に標準画像
を選択して欠陥を判別する撮影画像欠陥判別手段と、
（境界領域の欠陥評価を含め）複数の撮影画像の欠陥を
総合的に判別して被検物の合否を判定する欠陥総合判定
手段とを備えていてもよい。

【０００８】本発明に係る外観検査装置は、被検物を複
数の方向から撮影した各撮影画像に対応する標準画像を
標準画像データ記憶手段からそれぞれ予備的に抽出する
複数の標準画像選択手段と、これら標準画像選択手段で
それぞれ抽出された各標準画像を総合的に評価して相互
に適切な標準画像を割り出す標準画像位置評価手段と、
各撮影画像毎に割り出された標準画像で前記撮影画像の
欠陥を判別する撮影画像欠陥判別手段と、複数の撮影画
像の欠陥を総合的に判別して被検物の合否を判定する欠
陥総合判定手段とを備えていることを特徴とする。被検
物の周方向に異なる位置に類似する絵柄等がある場合、
単一の標準画像選択手段だけでは誤った標準画像を選択
するおそれがあり、このような場合でも同時に撮影した
複数の標準画像群中の各撮影画像の相互関係を予め設定
しておけば相互評価によって互いにより正しい標準画像
を割り出すことができ、誤検知を防ぐことができる。そ
して、欠陥の判定を各撮影画像毎に行った後、複数の撮
影画像全体で総合的に判定することで正確で適格な合否
の判定が行える。

【０００９】本発明に係る外観検査装置は、検査すべき
被検物の上方に指向性を以て照明する照明手段が配設さ
れ、この照明手段からの照明光を、内面の反射面を最適
に加工した内面反射部材で反射させた照射光によって被
検物周面を均一の明るさに照射するようにしたことを特
徴とする。照明手段からの照明光を内面反射部材で反射
させて被検物の周面を全体に均一に照射することで、隣
接する被検物の陰や反射像、及び曲面からの正反射等で
生じるハレーション等によって撮影画像中の欠陥の識別
に悪影響を与えることがなく、検査の精度をより確保で
きる。尚、これらの内面反射部材は円筒型や円錐台型で
も適用できる。また、撮像手段は被検物の周方向に約９
０°間隔で４方向に配設されていてもよい。被検物が円
筒体や略円筒状容器である場合、その周方向に９０°間
隔で４方向から撮影すれば、円筒体や円筒状容器の全周
を同時に撮影できて検査漏れを防ぐことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図８により説明する。図１は搬送されるアルミ缶と
カメラの位置関係を示す平面図、図２は検査位置にある
アルミ缶と照明手段との関係を示す側面図、図３は実施
の形態による外観検査装置の概略構成を示すブロック
図、図４は外観検査の概略手順を示すフローチャート、
図５は外観検査において各検査装置で行われる撮影画像
毎の欠陥検出手順を示すフローチャート、図６は標準画
像とこれらから選択された撮影画像に対応する標準画像
を示す説明図、図７は検査における各画像を示すもの
で、（ａ）は標準画像、（ｂ）は撮影画像、（ｃ）は撮
影画像中の欠陥を表示する画像、（ｄ）は撮影画像中の
欠陥を表示する別の画像をそれぞれ示す図、図８は標準
画像を説明するための図面である。図１において、被検
物として例えばアルミ缶１が製造されて所定間隔で搬送
ライン２上を例えば直線状に搬送されるようになってお
り、アルミ缶１は図２に示すように有底略円筒状をなし
ていて略円筒状の周面３と底面４とを備えている。図１
において、搬送ライン２上の検査位置Ｘの周囲には４台
の撮像手段としてのカメラＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを備えた外観
検査装置５が設置されている。

【００１１】この外観検査装置５において、カメラＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄはラインセンサカメラではなく撮影によって
二次元画像を得られるカラーエリアカメラであり、検査
位置にあるアルミ缶１の周囲に互いに約９０°間隔で配
設されてアルミ缶１の周面３の約１／４程度以上で約１
／２未満の領域をそれぞれ撮影できることで、全体でア
ルミ缶１の周面３全周を撮影できる。しかも搬送ライン
２の進行方向前方側に位置する２台のカメラＡ，Ｂはそ
の光軸Ｏが搬送ライン２を挟んでそれぞれ搬送ライン２
と約４５°の角度を以て位置し、搬送ライン２の後方側
に位置する２台のカメラＣ，Ｄはその光軸Ｏが搬送ライ
ン２を挟んでそれぞれ搬送ライン２と約４５°の角度を
以て位置している。しかも各カメラＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは光
軸Ｏが検査位置Ｘで交差するように配設されている。こ
のように構成することによって、各カメラＡ，Ｂ，Ｃ，
Ｄの撮影光路Ｌは検査位置Ｘにあるアルミ缶１の前後を
所定間隔で搬送される隣接するアルミ缶１，１（ここで
は符号１ａ，１ｂを用いて区別する）に妨げられないよ
うに構成されている。また検査位置Ｘに到達したアルミ
缶１を検出する検知センサー１０が設けられ、更に検査
位置Ｘの前方には搬送ライン２上の不合格とされたアル
ミ缶１を搬送ライン２から排除する不合格品選別手段２
６が設けられている。

【００１２】また図２において、検査位置Ｘの上方には
例えば丸い指向性のある照射光口を持つストロボ光源７
が配設されていると共に、このストロボ光源７と検査位
置のアルミ缶１との間には円筒型の内面反射鏡８（内面
反射部材）が配設されて照明手段を構成しており、この
内面反射筒８の内面をなす円筒状の反射面８ａはその内
径がアルミ缶１の外径より大きく、ストロボ光源７と内
面反射鏡８とアルミ缶１とは同軸上に配設されている。
そのため、ストロボ発光でアルミ缶１を照射する照明光
は反射面８ａで反射してアルミ缶１を間接的に照射し、
その際、缶１の周面３の像全体をより均一な明るさで撮
影できるようにするために、反射面８ａでの反射が最適
になるように各カメラ位置に対応する領域の反射面８ａ
の仕上げ面精度を変えてある。この照射光によってアル
ミ缶１の周面３は全体に均一に照射されるようになって
いる。これによって隣接する前後のアルミ缶１ａ，１ｂ
の陰が写ることもなく、隣接する缶１ａ及び１ｂの表面
は照明されないのでこの隣接する缶の画像が缶１の表面
に写ることもなくなる。また、缶１の上蓋での光源の正
反射によるハレーションをさけるための遮光板８ｂが反
射筒８の上部に設けられ、欠陥検知の障害が発生しにく
い各撮影画像が得られることになる。

【００１３】次に図３に示すブロック図を参照して外観
検査装置の主要部の構成を説明する。カメラＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄとストロボ光源７はそれぞれ検知センサー１０に
接続されており、搬送ライン２上を搬送されるアルミ缶
１が検査位置Ｘに到達した時点で検知センサー１０に検
知されると、カメラＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとストロボ光源７と
が同期して撮影と発光を行うことになる。各カメラＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄは同一構成の画像Ａ検査装置１１、画像Ｂ検
査装置１２、画像Ｃ検査装置１３、画像Ｄ検査装置１４
にそれぞれ接続され、各カメラで撮影されたアルミ缶１
の撮影画像の欠陥の有無がそれぞれ検査されるようにな
っている。図中、画像Ａ検査装置１１の構成のみが開示
され、他の検査装置１２，１３，１４の構成は省略され
ている。各検査装置１１，１２，１３，１４の構成を画
像Ａ検査装置１１で代表して説明する。

【００１４】画像Ａ検査装置１１において、カメラＡで
撮影されたアルミ缶１の撮影画像Ａは入力手段１６を介
して取り込まれる。標準画像データ記憶手段１７では、
検査位置Ｘに標準被検物として無欠陥の標準アルミ缶を
配置して図１に示す位置で予めカメラＡで撮影した画像
を標準画像群として記憶しており、この標準画像群のデ
ータは、無欠陥のアルミ缶を所定角度毎、例えば２°毎
に回転させつつカメラＡで撮影することで得られた、２
°間隔の１８０枚の無欠陥画像である。しかも他の３台
のカメラＢ，Ｃ，Ｄで無欠陥の標準アルミ缶をそれぞれ
２°間隔で同期して撮影した標準画像群についても各検
査装置１２〜１４に記憶するものとする。そして４種の
標準画像データ記憶手段１７において記憶した各１８０
枚の標準画像について、それぞれNo.１〜１８０の符号
をふっておくことで、同一ナンバーの４種の標準画像が
基本的に同一停止位置におけるアルミ缶１を同時に撮影
した対応する同期画像になる。これらの各標準画像から
各画像検査装置独自に、バーコード表示やリサイクルマ
ークなどの目印となるデータとその位置とを周位置確定
用特性データとしてそれぞれ取り込み、周位置確定用特
性データ記憶手段１７ａに記憶しておく。また各標準画
像に対応したキズや汚れなどの欠陥データに関して欠陥
として認める範囲を設定して、欠陥範囲比較画像データ
を生成して欠陥範囲比較画像データ記憶手段２１に記憶
しておく。そして標準画像選択手段１８では、入力手段
１６から得られた撮影画像Ａに対して周位置確定用特性
データを抽出し、このデータから周位置確定用データ記
憶手段１７から対応する特性データを有する例えばNo.
ｎ（ｎ＝１，２，…，１８０）の標準画像ａを標準画像
データ記憶手段１７から抽出するようになっている。そ
して同時に他のカメラＢ，Ｃ，Ｄで得られた撮影画像
Ｂ，Ｃ，Ｄについて各画像Ｂ，Ｃ，Ｄ検査装置１２，１
３，１４で同様にして確定された各標準画像ｂ，ｃ，ｄ
のナンバーが撮影画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対してそれぞれ
合理的なものかどうかが標準画像位置評価手段２０によ
って相互に評価されるようになっている。

【００１５】この場合、標準画像位置評価手段２０にお
ける各検査装置１１，１２，１３，１４で抽出された標
準画像ａ，ｂ，ｃ，ｄのナンバーが合理的かどうかとい
う評価は、９０°間隔をおいた異なる位置で同時に撮影
されたものか否かによって判断するものである。そのた
め、各標準画像ａ，ｂ，ｃ，ｄのナンバーが互いに同一
であるか、或いは±１番程度ずれたナンバーであれば合
理的であると判断する。また４種の標準画像ａ，ｂ，
ｃ，ｄのうち、３種の標準画像のナンバーが同一か±１
番違いであり、残りの１枚の画像が大きくナンバーが異
なれば、この１枚の標準画像のナンバーが誤りと判断し
て３種の画像のナンバーとほぼ同一のナンバーを候補と
して挙げ、当該検査装置の標準画像選択手段１８で再度
比較判断して抽出すべき標準画像を再度選択する。２枚
の標準画像のナンバーが同一または±１番違いであり、
他の２枚の標準画像のナンバーがこれらとずれている場
合には、各撮影画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの像中で特徴となる
部分、例えばアルミ缶のバーコードの表示記号やエコマ
ーク等の画像中の位置が一致する標準画像を基準にして
他の標準画像について同一のナンバーのものを候補とし
て挙げる。このようにして４枚の撮影画像に対応する４
種の各標準画像をそれぞれ設定し、合理的な画像を選択
できない場合でもナンバーが一致するものをとりあえず
対応する標準画像として抽出するようになっている。

【００１６】また標準画像データ記憶手段１７に関連し
て各標準画像データに対応する、後述の検査の際に合否
の範囲を設定する欠陥範囲比較画像データ記憶手段２１
が設けられている。この欠陥範囲比較画像データとは、
抽出された標準画像に対して各画素毎に明るさや色のズ
レや濃度差等の各種欠陥の判別要素の許容範囲を設定し
たものであり、撮影画像と標準画像との比較の際、両者
の明るさや色ズレ等の判別要素が欠陥範囲比較画像デー
タで設定した範囲を外れる場合には欠陥と認定し、範囲
内であれば欠陥なしと認定するようになっている。尚、
この欠陥範囲比較画像データは、処理時間に余裕がある
場合には標準画像毎に予め設定しなくても良く、その都
度欠陥として認定する範囲を設定してもよい。また一律
に設定できる様な単純な欠陥評価範囲で済むものは各標
準画像に対して一率に設定しても良い。しかしながら、
好ましくは、複数の欠陥サンプルのデータを採取すると
共に評価基準を考慮し、検査員の評価基準に近いレベル
になる欠陥範囲比較画像データを画像毎にそれぞれ製作
して使うことになる。このため標準画像毎にあらかじめ
対応する欠陥範囲比較画像データｊｎ（ｎ＝１，…，１
８０）を製作しておく（図６参照）。そして撮影画像欠
陥判別手段２３では、入力手段１６から入力される撮影
画像Ａと、標準画像選択手段１８と標準画像位置評価手
段２０で抽出された対応する標準画像ａとを比較し、両
画像Ａ，ａの微少な位置ズレを検知し、欠陥範囲比較画
像データ記憶手段２１の欠陥範囲比較画像データから、
欠陥の有無と欠陥の種類を検出するようになっている。
ここで、標準画像ａが２°間隔で設けられているために
撮影画像Ａと周方向に最大±１°ズレを生じることがあ
り、また、印刷の位置ズレで軸方向にズレを生じている
こともある。また、撮像のタイミングの応答誤差が左右
の微少ズレ要因ともなる。これらの微少の位置ズレを吸
収するために相互に一致するように調整して欠陥範囲比
較画像データによって欠陥の有無と種類と大きさなどを
判断するようになっている。

【００１７】上述の説明は画像Ａ検査装置１１に関する
ものであるが、他の画像Ｂ，Ｃ，Ｄ検査装置１２，１
３，１４においても同様な構成を備えている。次に欠陥
総合判定手段２５で、各画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ検査装置１
１，１２，１３，１４から得られた４種類の各撮影画像
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ毎の欠陥データが入力され、相互に重な
る各画像の境界領域の欠陥の合成評価を行うとともに、
全周すべての欠陥の評価が行われ、総合的に被検物であ
るアルミ缶１の合否が決定される。合否の判断基準は適
宜設定すればよいが、例えば、欠陥サイズが大きい場合
等には重大な欠陥ありということで、１つの重大欠陥で
不合格とし、欠陥サイズが小さかったり濃度差等小さい
欠陥の場合には全画像で３個以上存在する場合には不合
格とする等として判定されることになる。合否の決定信
号が送られる不合格品選別手段２６で搬送ライン２から
の不合格品の排除が行われるようになっている。

【００１８】本実施の形態による外観検査装置５は上述
のような構成を備えており、次に本実施の形態による外
観検査方法について図４及び図５に示すフローチャート
により説明する。搬送ライン２上を所定間隔で送られて
くるアルミ缶１の周面３について欠陥の有無による合否
を順次外観検査装置５で検査する。例えば図１で検査位
置Ｘに到達したアルミ缶１について外観検査する。この
場合、アルミ缶１が検査位置Ｘに至ると検知センサー１
０で検知され（図４のステップ１０１）、ストロボ光源
７と各カメラＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに信号が伝達され、同期し
てストロボ光源７が発光すると同時にカメラＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄで検査位置Ｘにあるアルミ缶１が搬送状態下で撮
影される（ステップ１０２）。ストロボ光源７の発光に
よって図２に示すように内面反射鏡８の内部空間を通し
てアルミ缶１は反射面８ａで反射された反射光によって
間接的に照射される。このようにして側方からアルミ缶
１を照明することができ、前後のアルミ缶１ａ，１ｂの
陰や反射像がアルミ缶１に生じることを防止でき、ま
た、ハレーションがアルミ缶１に生じることを遮光板８
ｂにより防止できる。

【００１９】そして各カメラＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄによってア
ルミ缶１の周面３を約９０°間隔で同時に高速で撮影す
ることでおのおの１８０°近い周面画像が得られ、各画
像の両側が重複する状態で全周を撮影できる。得られた
４枚の画像を各カメラ毎に撮影画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとし
て、各画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ検査装置１１，１２，１３，
１４によってそれぞれ１／４周分の欠陥を検査すること
になる（ステップ１０３）。次に画像Ａ検査装置１１で
の検査処理を図５に示すフローチャートで代表して説明
する。画像Ａ検査装置１１においてカメラＡで撮影され
たアルミ缶１の撮影画像Ａが入力手段１６に取り込まれ
ると、この撮影画像Ａの信号は標準画像選択手段１８に
入力され、この画像Ａの撮影位置が検知されて、例えば
画像中のバーコードとバーコード位置がその周位置デー
タとしてピックアップされ、周位置確定用特性データ記
憶手段１７ａで検知された周位置データに対応する周位
置確定用特性データを有する標準画像ａのナンバー（例
えばNo.ｎ）が選択される。そして標準画像選択手段１
８では図６に示すように標準画像データ記憶手段１７に
記憶されたNo.１〜１８０までの標準画像の中から画像
Ａに対応するNo.ｎの無欠陥の標準画像ａを抽出して確
定する（ステップ２０２）。ここで、撮影画像Ａと無欠
陥の標準画像No.１〜１８０は、いずれも同一のカメラ
Ａを用いて同一の位置から同一の検査位置Ｘにある同一
形状同一絵柄のアルミ缶１を撮影したものであり、しか
も標準画像は２°間隔で撮影したものであるから、搬送
されるアルミ缶１が任意の角度を向いているといっても
撮影画像Ａと同一の標準画像または最大ズレ幅が±１°
以下の極く近似した標準画像ａを抽出できることにな
る。

【００２０】このようにして抽出されたNo.ｎの標準画
像ａのナンバー及びバーコード等の特徴的な絵柄の有無
及びその位置等の情報は画像Ａ検査装置１１の外部の標
準画像位置評価手段２０に入力される。この標準画像位
置評価手段２０では、他の画像Ｂ，Ｃ，Ｄ検査装置１
２，１３，１４でそれぞれ抽出された各撮影画像Ｂ，
Ｃ，Ｄに対応する標準画像ｂ，ｃ，ｄのナンバー及びバ
ーコード等の特徴的な絵の有無及びその位置等の情報が
同様に入力される。そして、予備的に抽出された４種の
標準画像ａ，ｂ，ｃ，ｄの妥当性の評価が行われる（ス
テップ２０３）。即ち、標準画像ａ，ｂ，ｃ，ｄのナン
バーがいずれもｎで同一である場合、或いはナンバーの
ずれが（ｎ±１）程度である場合には、相互に正しい標
準画像が抽出されたと認定して選択した標準画像ａ，
ｂ，ｃ，ｄを正しい標準画像と確定する（ステップ２０
４）。また４種の標準画像ａ，ｂ，ｃ，ｄのうち、１種
のナンバーが他のナンバーと大きく相違する場合には、
３種の標準画像を確定すると共に相違する１種のナンバ
ーの標準画像を不適切と判断して、他の３種の標準画像
と一致するナンバーまたは他の３種のナンバーの平均値
のナンバーを選択して正しいナンバーの候補とする。正
しいナンバーの候補とした標準画像を仮りにNo.ｎ′の
標準画像ａ′として、標準画像選択手段１８で再度撮影
画像Ａと比較して撮影画像Ａに対応する画像であること
を確認する。

【００２１】また４種の標準画像ａ，ｂ，ｃ，ｄのう
ち、２種のナンバーが他の２種のナンバーと大きく相違
する場合には、４種の撮影画像ａ，ｂ，ｃ，ｄのうち例
えばバーコード表示やリサイクルマーク等、特徴的絵柄
部分を有する撮影画像に着目して特徴的絵柄部分が一致
する標準画像を正しいものとして、他の２種の標準画像
について上述したように正しい標準画像のナンバーに対
応するナンバーの標準画像を選択して、上述した手順と
同一の手順で確定する。尚、選択し直した候補の標準画
像が、標準画像選択手段１８で正しいと判断されない場
合等でも他の正しいと認定された標準画像のナンバーに
対応するナンバーの標準画像が暫定的に選択されて確定
することになる。同時に４種の標準画像によって、抽出
された標準画像の適否を相互に判断することで、各単独
の撮影画像と標準画像とを比較抽出する場合と比較し
て、誤抽出の可能性が大幅に減少しより確かな検査が行
えることになる。特に同じ様な絵柄が周方向に複数存在
するアルミ缶１の検査ではその効果が顕著である。

【００２２】さて、このようにして４種の対応する標準
画像ａ，ｂ，ｃ，ｄが確定した後、画像Ａ検査装置１１
では、撮影画像欠陥判別手段２３では、標準画像データ
記憶手段１７から確定した標準画像ａが入力され、欠陥
範囲比較画像データ記憶手段２１から標準画像ａに関す
る許容範囲の欠陥範囲比較画像データが入力され、また
入力手段１６から撮影画像Ａの情報が入力されて、欠陥
の比較判断が行われる。図７に示すように、（ａ）に示
す標準画像ａと（ｂ）に示す撮影画像Ａにおいて、撮影
画像Ａには例えば欠陥ｋとして印刷の汚れが存在するも
のとする。ここでは、まず標準画像ａと撮影画像Ａとを
比較するに際して、標準画像ａは２°間隔で撮影されて
いるために撮影画像Ａとの間で最大±１°の角度範囲で
像の微細なズレが生ずる。また、印刷絵柄の軸方向ズレ
と撮影するときのタイミングズレが多少生じる場合があ
る。このような場合にも対処できるように互いの画像
Ａ，ａの位置の微少ズレを検知する（ステップ２０
５）。

【００２３】ところで、図１及び図７（ａ），（ｂ）に
示すように略円筒状のアルミ缶１の周面３をカメラで撮
影した場合、例えば図８に示す標準画像ａで説明する
と、撮影画像ａは円筒状の周面を側面方向から撮影した
ために、周面３の像の中央部５０は大きく鮮明に映るが
収差や遠近の影響で両側の側部５１，５１に近づくにつ
れて漸次像の歪みが大きくなる。また上端部５２と下端
部５３も円弧状に湾曲した歪んだ像になる。従来の検査
装置ではこのような歪みを補正して検査データを作成し
ていたが、本実施の形態では、対応する撮影画像と標準
画像を同一のカメラで同一の位置から同一条件で撮影し
ているために、各部の歪みはそれぞれ同一に表れること
になる。そのため、画像上の歪みを補正することなくそ
のまま比較検査に用いることができる。しかも比較検査
に際して画素を単位として比較判断するから精密な判定
ができる。

【００２４】次に標準画像ａと撮影画像Ａとの微少ズレ
を吸収して欠陥範囲比較画像データと比較して、欠陥範
囲比較画像データで設定した色や明るさ等の判定要素が
許容範囲内であれば、その画像は欠陥ありとは認定され
ず、許容範囲を超えるものであれば欠陥ｋありと認定さ
れて検知し、図（ｃ）に示すように表示マークＭによっ
て表示して撮影画面Ａ上で抽出できる（ステップ２０
６）。或いは、図（ｃ）で示す撮影画像Ａに代えて、図
（ｄ）に示すようにアルミ缶１の像を画像処理で削除し
て欠陥ｋのみを表示するようにしてもよい。このように
して画像Ａ検査装置１１において撮影画像Ａの欠陥が判
別される。同様にして各画像Ｂ，Ｃ，Ｄ検査装置１２，
１３，１４においても各撮影画像Ｂ，Ｃ，Ｄの欠陥が判
別される。このようにして各画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ検査装
置１１，１２，１３，１４で判別されたそれぞれの欠陥
は欠陥総合判定手段２５に入力され、アルミ缶１の欠陥
について４種の撮影画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの検査領域が互
いに重なる境界領域に存在する欠陥を合併して再評価す
ると共に全周の欠陥データを総合して合否判別する（ス
テップ１０４）。

【００２５】欠陥総合判定手段２５では、アルミ缶１の
合否を判断するに際して４種の撮影画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
の欠陥データから例えば次のように判定される。即ち、
重大な欠陥がいずれかの撮影画像の欠陥データに１個以
上含まれている場合には他の撮影画像の欠陥の有無に関
わらず不合格と判定し、軽微な欠陥のみを有する場合に
は全体で例えば３個以上欠陥が存在する場合に不合格と
判定する。軽微な欠陥が全体で３個未満の場合には合格
品とする。ここで、重大な欠陥とは、例えば欠陥範囲比
較画像データの許容範囲を越える程度が大きい欠陥やサ
イズの大きい欠陥をいい、また軽微な欠陥とは、例えば
欠陥範囲比較画像データの許容範囲を越える程度が少な
い欠陥でサイズの小さい欠陥などをいう。そして、不合
格品と認定されたアルミ缶１について不合格品選別手段
２６で搬送ライン２から除去される（ステップ１０
５）。このようにして、搬送ライン２を順次搬送される
アルミ缶１について外観検査装置５によって瞬時に被検
物であるアルミ缶１の合否が判定される。この外観検査
装置５によれば例えば１秒間に３０個のアルミ缶１の外
観検査を行うことができる。

【００２６】上述のように本実施の形態によれば、被検
物であるアルミ缶１の撮影画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと標準画
像ａ，ｂ，ｃ，ｄをそのいずれについても像の歪みなど
を補正することなく画素単位でそのまま比較判断できる
から、微細欠陥等についても精密に検知して欠陥の判別
ができる。しかも搬送されるアルミ缶１を停止させるこ
となく展開画像を制作することもなく周方向の４箇所か
ら同時に撮影した撮影画像を瞬時に検査できるので高速
検査ができる。被検体であるアルミ缶１の撮影に際して
は所定間隔で搬送されるアルミ缶１について搬送ライン
２に対して撮影光軸Ｏが各４５°の角度をなすように各
カメラＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを配設したから前後のアルミ缶１
ａ，１ｂが撮影の邪魔になることもなくそのまま撮影と
欠陥検査が行われる。また比較の基準となる標準画像の
選択については対応する単一の撮影画像だけでなく４種
全ての標準画像ａ，ｂ，ｃ，ｄに基づいて相互に選択す
るので、誤った標準画像を抽出するおそれがほとんどな
く、より一層精度の良い欠陥検査ができる。しかも撮影
画像と標準画像との比較判断は画素を単位として行われ
るので精密な比較判定ができる。またストロボ光源７と
内面反射鏡８を用いてカメラ撮影と同期して照明でき、
隣接するアルミ缶の陰やハレーション等を抑えて均一な
照明ができるから、検査に悪影響を与えることのない全
体に鮮明な画像が得られる。

【００２７】尚、上述の実施の形態では、被検物をアル
ミ缶１にしたがアルミ缶に限定されることなく各種の容
器やその他の物体等の周面について欠陥検査ができる。
例えば、印刷をした四角錐の製品でも欠陥検査ができ
る。またカメラＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄをアルミ缶１の側方に配
設したが、斜め上方に配設して各撮影光路が開口を通し
て缶内面に到達するようにすればアルミ缶１の内面の欠
陥検査を行うこともできる。また、上方にカメラを一台
追加すれば蓋に絵柄のある缶でも周面と上面を同時に検
査できる。裏返せば底面と周面を同時に検査できる。こ
の上面または周面の絵柄が周面の絵柄と対応して連続ま
たは関連する位置関係にあるときは上面または上面の絵
柄の向きから周面の標準画像のナンバーを確定する事も
できる。また、欠陥検査に際してカメラは必ずしも４台
配設する必要はなく、搬送ライン２上のアルミ缶１の前
後間隔を更に大きくして検査位置Ｘを中心として周方向
に１２０°間隔にカメラを配設すれば３台であっても周
面３の全周を撮影できて、上述の実施の形態に示す欠陥
検査が行える。

【００２８】また、アルミ缶１を搬送状態で撮像するこ
ととしたが、停止状態で撮像してももちろんよい。ま
た、照明手段としてストロボ光源７と円筒型の内面反射
鏡８を用いたが、光源はストロボ以外でもよく、或いは
光源自体をアルミ缶などの被検物の外周面より径の大き
いものを備えて内面反射鏡８を省略してもよい。また、
明るさが安定しているならば照明手段は必ずしも備えて
なくてもよい。尚、カメラＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは撮像手段を
構成し、標準画像選択手段１８と標準画像位置評価手段
２０は標準画像設定手段を構成する。

【００２９】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る外観検査装
置は、無欠陥の標準被検物について撮影した歪みを含む
標準画像を基準として、この標準画像と同一位置付近で
撮影した検査すべき被検物の撮影画像を標準画像と比較
し、微少ズレを補正して欠陥範囲比較データから欠陥を
判別するようにしたので、無欠陥の標準被検物を撮影し
た標準画像は両側面や上下端部等に歪みが生じることに
なるが、この歪みを修正することなく標準画像として採
用し、同一位置付近で撮影した被検物の撮影画像にも同
様に同一位置に歪みが生じているはずであるので、歪み
部分であってもその歪みを補正することなく両画像を比
較判断することができ、標準画像との比較で被検物の欠
陥を判別できる。また、従来の検査装置と違って本発明
では照明は均一である必要はなく基本的に安定していれ
ばよく、照明の均一性に変化があっても欠陥検知にはほ
とんど影響しないので、安定した欠陥検知ができる。

【００３０】また本発明による外観検査装置は、無欠陥
の標準被検物の周面について所定角度毎に予め撮影した
複数の標準画像を記憶しておき、標準画像と同一位置で
撮影した検査すべき被検物の撮影画像を前記複数の標準
画像から選択した同一位置または近似する位置の標準画
像と比較して被検物の欠陥を判別するようにしたから、
被検物の周面がどの方向で撮影されてもその面の欠陥が
検知されて判定することができる。

【００３１】また本発明による外観検査装置は、その周
方向に所定角度をおいた複数位置でそれぞれ予め撮影し
た無欠陥の標準被検物の周面についての複数位置の各標
準画像群を記憶する標準画像データ記憶手段と、検査す
べき被検物の周面をその周方向に所定角度をおいた標準
画像と同一の複数位置から撮影する撮像手段と、これら
の撮像手段で撮影された撮影画像に一致または近似する
標準画像を各標準画像群からそれぞれ割り出す標準画像
設定手段と、割り出された複数の標準画像を基準として
撮影画像の欠陥を検出する欠陥判別手段とを備えてな
り、複数の撮影画像の欠陥から被検物を検査するように
したから、被検物を複数の位置で撮影した各撮影画像に
よって、それぞれ同一位置で予め撮影した対応する標準
画像によって各撮影画像の欠陥を検知し、各撮影画像毎
の欠陥を総合して高精度に被検物の合否を判定できる。

【００３２】本発明に係る外観検査装置は、被検物を複
数の方向から撮影した各撮影画像に対応する標準画像を
標準画像データ記憶手段からそれぞれ予備的に抽出する
複数の標準画像選択手段と、これら標準画像選択手段で
それぞれ抽出された各標準画像を総合的に評価して相互
に適切な標準画像を割り出す標準画像位置評価手段と、
各撮影画像毎に割り出された標準画像で前記撮影画像の
欠陥を判別する撮影画像欠陥判別手段と、複数の撮影画
像の欠陥を総合的に判別して被検物の合否を判定する欠
陥総合判定手段とを備えているので、被検物の周方向に
異なる位置に類似する絵柄等がある場合、単一の標準画
像選択手段だけでは誤った標準画像を選択するおそれが
あり、このような場合でも同時に撮影した複数の標準画
像群中の各撮影画像の相互関係を予め設定しておけば相
互評価によって互いにより正しい標準画像を割り出すこ
とができ、誤検知を防ぐことができる。そして、欠陥の
判定を各撮影画像毎に行った後、撮影画像全体で総合的
に判定するすることで正確で適格な合否の判定が行え
る。

【００３３】本発明に係る外観検査装置は、検査すべき
被検物の上方に指向性を以て照明する照明手段が配設さ
れ、この照明手段からの照明光を、内面の反射面を最適
に加工した内面反射部材で反射させた照射光によって被
検物周面を均一の明るさに照射するようにしたから、照
明手段で被検物の周面を全体に照射することで、隣接す
る被検物の陰や反射像、曲面での正反射等で生じるハレ
ーション等を防止できて撮影画像中の欠陥の識別に悪影
響を与えることがなく、検査の精度を確保できる。これ
らの内面の反射面の反射特性を適宜最適に変えて表面加
工を行うことでより均一性の高い照明をできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による外観検査装置にお
ける、搬送されるアルミ缶とカメラの位置関係を示す平
面図である。

【図２】外観検査装置においてアルミ缶と照明手段と
の関係を示す側面図である。

【図３】外観検査装置の概略構成を示す機能ブロック
図である。

【図４】外観検査の概略のフローチャートである。

【図５】外観検査装置における各検査装置で行われる
撮影画像毎の欠陥検査のためのフローチャートである。

【図６】標準画像とこれらから選択された撮影画像に
対応する標準画像を示す説明図である。

【図７】検査における各画像を示すもので、（ａ）は
標準画像、（ｂ）は撮影画像、（ｃ）は査定画像の欠陥
を表示する画像、（ｄ）は査定画像の欠陥を表示する別
の画像である。

【図８】標準画像を説明するための図面である。

【符号の説明】

１アルミ缶５外観検査装置８内面反射鏡１１画像Ａ検査装置１２画像Ｂ検査装置１３画像Ｃ検査装置１４画像Ｄ検査装置１７標準画像データ記憶手段１８標準画像選択手段２０標準画像位置評価手段２３撮影画像欠陥判別手段２５欠陥総合判別手段２６不合格品選別手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無欠陥の標準被検物について撮影した歪
みを含む標準画像を基準として、この標準画像と同一位
置付近で撮影した検査すべき被検物の撮影画像を前記標
準画像と比較し、微少ズレを補正して欠陥範囲比較デー
タから欠陥を判別するようにした外観検査装置。
【請求項２】無欠陥の標準被検物の周面について所定
角度毎に予め撮影した複数の標準画像を記憶しておき、
これら標準画像と同一位置付近で撮影した検査すべき被
検物の撮影画像を前記複数の標準画像から選択した同一
位置または近似する位置の標準画像と比較して被検物の
欠陥を判別するようにした外観検査装置。
【請求項３】その周方向に所定角度をおいた複数位置
でそれぞれ予め撮影した無欠陥の標準被検物の周面につ
いての複数位置の各標準画像群を記憶する標準画像デー
タ記憶手段と、検査すべき被検物の周面をその周方向に
所定角度をおいた標準画像と同一の複数位置から撮影す
る撮像手段と、これらの撮像手段で撮影された撮影画像
に一致または近似する標準画像を前記各標準画像群から
それぞれ割り出す標準画像設定手段と、前記割り出され
た複数の標準画像を基準として撮影画像の欠陥を検出す
る欠陥判別手段とを備えてなり、複数の撮影画像の欠陥
から被検物を検査するようにした外観検査装置。
【請求項４】被検物を複数の方向から撮影した各撮影
画像に対応する標準画像を標準画像データ記憶手段から
それぞれ予備的に抽出する複数の標準画像選択手段と、
これら標準画像選択手段でそれぞれ抽出された各標準画
像を総合的に評価して相互に適切な標準画像を割り出す
標準画像位置評価手段と、各撮影画像毎に割り出された
標準画像で前記撮影画像の欠陥を判別する撮影画像欠陥
判別手段と、複数の撮影画像の欠陥を総合的に判別して
被検物の合否を判定する欠陥総合判定手段とを備えてい
ることを特徴とする外観検査装置。
【請求項５】検査すべき被検物の上方に指向性を以て
照明する照明手段が配設され、この照明手段からの照明
光を、内面の反射面を最適に加工した内面反射部材で反
射させた照射光によって被検物周面を均一の明るさに照
射するようにしたことを特徴とする外観検査装置。