JP2001242086A - 画像処理による物品の検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】物品のコンベア上におけるインライン検査にお
いて、検査方式の決定、判定値の設定などの初期設定に
おいて、検査における計測方式あるいは判定値の設定に
多くの時間を要するとともに、テストランの回数も多く
なり多くの物品をコンベアに流してみなければならない
という問題があった。本発明は、このようなコンベア上
の物品検査において、初期設定が容易におこなえる物品
検査方式を提供することにある。 【解決手段】複数の検査方法、並びに複数の判定値を事
前に準備し、各手方式、各判定値毎に良否判断を行い不
良率を各々求め、しかも各方式、各判定値で異なる結果
が得られた画像を条件と合わせて退避し目視検査により
その妥当性を確認後修正をおこなう。その後、最適な不
良率に最も近い検査方式とその判定値を選択決定し、初
期値として設定し、検査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に製造ラインに
おける製品の外観形状の計測による検査に係り、特に目
視検査の代替に好適な画像処理による物品の検査方法お
よび装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】物品の外観検査は検査員による目視検査
が多く用いられている。特に、単位時間当たりの生産量
が少ない場合、あるいは物品の外観全体の正常あるいは
異常を検査するような場合は、人間の感性による検査は
有効な検査の一つである。

【０００３】また目視検査による検査の代替方法とし
て、金属缶の巻締め外観を画像処理によっておこなう検
査方法および装置について開示しているものに、特開平
０７−２１８４５３号公報がある。この公報には、飲料
缶の上部の巻締め部に照明をあて、撮像手段により画像
化したデータから巻締め部上端のリング状画像から金属
缶端部の巻締め舌出し不良などをリング幅の寸法を計測
し、良否判定を行なう場合が記述されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の検査員による目
視検査の場合、単位時間当たりの生産量が少ない場合は
よいが、生産量が多い場合は目視が追従出来なくなって
しまう。したがって多量生産には向かないし、また生産
量が少ない場合であっても長時間集中して検査員が目視
検査を続けることは困難である。

【０００５】また上記の画像処理による巻締め部の検査
のような場合には最適な判定値を決めるまでに多くの時
間を費やすとともに、判定値の決定までに多量の製品を
コンベア上に流す必要がある、などの問題点がある。例
えば、品種の違い、飲料缶自体の成形ばらつき、並びに
ライン状況による温度湿度変動に伴う巻締め部の寸法変
動が発生し巻締めの良否判定値は、コンベア上のインラ
イン検査でないと決定できないという問題があった。し
かもコンベア上でインライン検査するにあたって、実コ
ンベア上での良品不良品のばらつきを検証する際、判定
値を変更するたびに大量の飲料缶を実コンベア上に流す
必要があり最適な判定値設定までに膨大な時間がかかる
問題があった。

【０００６】また、計測方式の設定に当たっても、品種
によっては単なる巻締め部の寸法比較では正常検査でき
ない場合があり、計測方式を変更しながら最適計測方式
と判定値を決めなければならない。その場合に、調整に
時間がかかるとともに、そのために多量の製品をコンベ
ア上に流してみなければならない、などの大きな問題も
あった。

【０００７】また目視検査の代替検査としてみた場合、
目視によって判断できる検査と同程度の検査精度が保持
できればいい。したがって寸法検査のような場合、目視
による検査以上の精度で検査する必要もない。検査員の
目視検査の代替として同程度の検査結果が得られればい
い。その検査方式と判定値を、製品のロットの違い、あ
るいは種類などに応じてすばやく決定して対応していく
かが物品検査の課題である。

【０００８】本発明の目的は、物品の目視検査の代替と
して目視検査と同程度の検査精度が得られ、しかも物品
の種類、ロットの違いによっても目視に匹敵する検査の
初期設定、すなわち検査のための判定値が短時間で設定
できる画像処理による物品の検査方法および装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、物品の目視検
査を、画像処理によっておこなうものであって、テスト
ランにおいてあらかじめ複数の判定値を用意し、これら
の中から目視に匹敵する判定値を設定して物品の検査を
行なうものである。具体的には検査対象物の画像による
検査するにあたり、対象物の外観画像を撮像手段により
撮像し、該画像をあらかじめ定められた検査方式でかつ
複数の検査判定値により判定し、該複数の判定値に対応
する不良率をそれぞれ演算し、演算された不良率のうち
目視検査による不良率あるいは経験からきまる最適な不
良率に最も近い値を示す判定値を選択設定し、選択設定
された判定値により物品の検査をおこなうことに特徴が
ある。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施例として飲料
缶の巻締め部の検査を例に説明する。テストランでは、
事前に準備した複数の判定値により判定し、そのなかか
ら妥当な判定値を選択設定する場合について説明する。

【００１１】図１に飲料缶巻締め検査装置のブロック構
成例を示す。コンベア1に流れる検査対象品である飲料
缶2の巻締め部２ａに照明装置３から照明が当てられ、
センサー4により画像処理装置６に撮像入力タイミング
が入力され、画像は撮像手段であるカメラ5により撮像
され、画像処理装置6に入力される。

【００１２】画像処理装置６は、ブロック６１ではセン
サ４の信号と同期をとって映像が入力処理され、ブロッ
ク６２では得られた画像から、飲料缶の基準位置である
中心位置を求める。ブロック６３では得られた中心位置
を基準に巻締め部全周の寸法計測を行なう。ブロック６
４では事前に設定された複数の判定値２２（判定値１〜
ｎ）による良否を判定しその判定結果をブロック２４に
一次記憶する。また各判定値における不良率の算出しブ
ロック２６に一次記憶する。そしてブロック６５では良
否判定結果２４で判定値によって異なる判定結果が得ら
れている場合は、その判定結果とそれに対応するブロッ
ク６１における入力映像を判定結果と併せ一次退避する
（ブロック２８）。

【００１３】ブロック６７では各判定値毎の不良率を表
示し、ブロック６８では判定値によって判定の良否に不
一致が発生した場合の退避画像を表示し、検査員が目視
により判定結果の妥当性を判断する。場合によってはそ
の判定結果を修正する。そして判定結果と不良率との関
係から最適な判定値を選択設定し（ブロック６９）その
判定値での良否判定をブロック６６でおこない、判定結
果を出力する。

【００１４】ここで最適な判定値とは、ある定められた
方法で製造された場合の目視判定による不良率や過去の
不良率の平均値、あるいは経験的に決められた値などに
最も近い不良率となる判定値である。すなわち画像処理
によって定量的な判定を行なうが、結果として目視検査
による不良率に最も近い不良率になる判定値を採用し、
あくまでも目視検査の代替をおこなうことがねらいであ
る。これは、画像による定量的な判定をしているが、必
要以上に厳しく判定していないか、あるいはラフな判定
をしていないかを確認し、目視検査の代替としての目標
に近づけることにある。

【００１５】図２の（Ａ）、（Ｂ）は画像処理装置6に
おける処理のフローチャートを、図3、4はその処理例を
説明するための図である。図2のフロー図のステップ番
号は基本的には図1の機能ブロック図に対応している。

【００１６】はじめに図2の（Ａ）について説明する。
先ずステップ６１ｓではカメラ5よりセンサ４からの同
期信号により、飲料缶巻締め部の映像データが入力され
る。例えば図４（ａ），（ｂ）、（ｃ）の画像６１ａ
（正常な場合），６１ｂ（不良の場合）、６１ｃ（不良
の場合）、が取りこまれる。取り込まれる画像は照明3
により巻締め部が光反射された画像として白の画像とし
て得られ他は黒画像として、ニ値画像が取り込まれる。
図２のステップ６２ｓ（あるいは図１のブロック６２、
以下同じ）では図３に示すように、ステップ６１ｓで入
力された画像を水平,垂直方向に輝度加算処理すること
により巻締め部の外形情報に基づいて缶中心の位置ｐ
（ｘｐ、ｙｐ）を求める。ここでｙｐ＝（ｙｓ＋ｙｅ）
／２であり、ｘｐ＝（ｘｓ＋ｘｅ）／２で、この交点が
缶の中心ｐである。次にステップ６３ａでは図４に示す
ように缶の中心位置ｐ（ｘｐ、ｙｐ）より放射線方向に
黒映像（図では格子状）から白映像に変化する箇所を走
査し、例えば白の連続画素数ｄ(図4)を求める。図4の
（ｄ）、（ｅ），（ｆ）にそれぞれ示したように、これ
を計測値ｄｉとしている。このように計測箇所はステッ
プ６３ｂで巻き締め部全周の複数ポイント毎に同様の処
理を全周（３６０度）が終わるまで繰り返す。図4の
（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）では、横軸ｉで示した。

【００１７】ステップ６４ａでは、求まった各ポイント
毎の巻締め部の測定値を予め定められている判定値1と
比較する。判定値より大きいポイントがあった場合は不
良と判断し、全測定点（全周）について測定判断し不良
率を計算する。図4（ｄ）〜（ｆ）では判定値は判定値
１〜３の場合を示している。同様にステップ６４ｂで次
の判定値（判定値２、３）との比較を上記と同様に順次
おこない設定された判定値全て（判定値１〜ｎ、図1の
２２、図4の例では判定値１〜３）について良否の判定
を行い、判定値毎に不良率を計算する。最後にステップ
６５ａではステップ６４ａで求まった良否結果が判定値
によって異なる場合、ステップ６１で取り込まれた画像
を、ステップ６５ｂで、ステップ６４ａの判定結果と合
わせて退避し、ステップ６６ｓで判定結果を出力する。

【００１８】ここでは判定結果が不一致の場合のみ画像
退避を行なうようにしたが、退避画像は必要に応じてそ
の条件を指定しておこなう方法であってもよい。いずれ
にしても全物品について画像の退避をおこなうと、メモ
リ容量が膨大になるのでこの実施例のように不一致の場
合のみ退避させる方法がよい。また予め定めた退避条件
よって退避させる方法では、特定の条件を決め該当する
もののみ退避させる方法でもよい。

【００１９】次に図2の（Ｂ）について説明する。これ
は最適判定値の設定処理フローを示している。ステップ
６７ｓでは、図２（Ａ）のステップ６４ａで求めた不良
率を、ステップ６８ｓでは判定結果の良否が不一致であ
ったステップ６５ｂからの退避画像を検査員が目視で確
認し、従来のように目視で判定したとしたら判定結果が
良になるのか、あるいは否となるのかを判断する。そし
てこの目視による判定結果と、画像処理によって判断し
た結果とが一致している場合は、不一致となった判定値
そのものに問題はないと判断する。また目視による確認
判定を行なった結果画像処理による判定結果と異なる判
定結果が得られたときは、目視判定を優先する。したが
って、不一致が生じた判定値は使用しないで、他の判定
値を選択しなおす。この場合は、目視あるいは過去の目
視による判定結果から得られている平均的な不良率に最
も近い判定値を選ぶ。

【００２０】図５は求まった各判定値毎（図4（ｄ）〜
（ｆ））に得られた良否判定結果が不一致で退避した画
像から、最適判定値を設定する方法を説明した図であ
る。図5で画像１の場合は三つの判定値とも良で一致し
ているので画像の退避の対象にはなっていない。これに
対して画像３の場合は判定値３の場合が、他の判定値の
場合と異なっていて、否と判定し一致していないので、
画像の退避の対象となる。このように一個でも不一致の
ものがあると、画像退避の対象とする。

【００２１】退避画像は目視検査によりその良否を確認
し、判定結果の修正をおこなう。そこで各判定値毎に得
られた妥当な不良率に基づき、適正な不良率（過去の経
験から妥当な不良率）に最も近い判定値を選定する。図
4の（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）のような場合であったとす
ると、判定値１の方が不良率は小さくなり、判定値３で
は不良率は大きくなる。いま、図5で妥当な不良率が
０．５％だったとすると判定値２が選ばれることにな
る。すなわち、あらかじめ複数の判定値を用意し、それ
ぞれについて判定するとともに不良率を演算し、目視検
査の代替ができる判定値はどれかを決めることにある。
最適な判定値を決めるために用意する判定値が多い方が
妥当な不良率により近い判定値を選択することができ
る。

【００２２】次に複数の計測方式、それぞれ複数の判定
値を有する場合の、本発明の実施例について説明する。
図４、５の例では判定方式は巻き締め部の径方向の長さ
をみる方式が一つで、判定値が三つの場合であった。こ
れに対して図6は、判定方式も複数用意しておいて、最
初に製品を流したあとは複数方式でかつ複数判定値から
最も妥当な判定値を決める場合についての実施例であ
る。図6の場合の方がより適切な判定値を決めることが
出来る特徴がある。

【００２３】図6は、本発明による飲料缶巻締め検査装
置の他の実施例を説明するための図である。これは、図
１のブロック構成例において、複数の判定方式、複数の
判定値を用いた場合である。図6では判定方式１、２の
２方式、判定値はそれぞれ３っつ判定値がある場合の例
である。したがって、画像処理装置6においてブロック
６１、６２の処理は図1の場合と同じであり説明を省略
する。ブロック６３ｍはまず判定方式１について巻締め
部全周について寸法を計測する。そして方式１について
の判定値１〜ｎ（この実施例ではｎ＝３）について寸法
の良否を判定（６４ｍ）し一次記憶し（２４ｍ）、それ
ぞれ不良率を算出し一次記憶（２６ｍ）する。そして良
否の判定が不一致の場合は画像を一次退避させる（２８
ｍ）。

【００２４】次に、ブロック６５ｍ、６６ｍでは方式２
について、方式１の処理についてブロック６３ｍ、６４
ｍと同様の処理をし、良否結果を２４ｍに、不良率を２
６ｍに良否の判定が不一致の場合は画像の退避（ブロッ
ク６７、２８ｍ）は方式１の場合と同じである。

【００２５】テスト検査終了後、各方式、各判定値毎に
得られた不良率に基づき、適正な不良率になっている方
式と判定値を選定し、選定した方式、判定値にともなう
退避画像を目視で確認し問題がないか確認し、問題があ
れば、他の不良率になっている方式、判定値を選定し、
選定した方式、判定値にともなう退避画像を目視で確認
しながら最適な計測方式、判定値を再選定する。

【００２６】図7は、画像処理装置6における処理のフロ
ーチャートで図8はその処理例を示す図である。図7でス
テップ６１ｓ、６２ｓは図2の場合と同じである。図8
（ａ），（ｂ）、（ｃ）の画像が取り込まれる（図4に
対応）。取り込み画像は照明3により巻締め部が光反射
された画像として白映像として得られ他は黒映像（図で
は格子状）としてニ値画像として得られる。次にステッ
プ６３ａでは図8に示す通り缶中心位置ｐ（ｘｐ、ｙ
ｐ）より放射線方向に黒映像（図では格子状）から白映
像に変化する箇所を走査し白の連続画素数ｄを求める。
計測箇所は巻き締め部全周を任意のポイント毎に同様の
処理を繰り返す（ステップ６３ｂ）。ステップ７２で
は、求まった各ポイント毎の巻締め部の測定値を予め規
定した判定値1と比較する。判定値1より大きいポイント
が一つでもあった場合不良として検出され、不良率を逐
次計算する。同様にステップ７４で次の判定値との比較
を順次行い設定された判定値全てに正常不良の判定を行
い、判定値毎に不良率を逐次計算する。そして設定され
た方式１について全判定値による判定が終了したらステ
ップ７６で設定されている方式について全て終了したか
どうかを判定し、終了していなければステップ６３ａに
戻り、次の方式について、同様のことを繰り返す。この
例では方式１、２の場合で、方式２は方式１の計測値を
利用しておこなう方式であったためにステップ６３ａに
戻るが、方式が異なりかつ方式１による計測データが使
用できない場合は、改めて画像から計測しなければなら
ない。そして缶の中心位置を使用しない場合はステップ
６２ｓに戻り、方式に合った計測をしなければならな
い。

【００２７】実施例での方式２は、巻き締め部計測値の
周方向の変化でみる。したがって、ステップ６３ａでの
処理は、巻き締め部の寸法測定値は使用するがその処理
が異なる。ポイントi毎の巻締め部の測定値diを隣同士
の変化量の絶対値|d_i―d_i-1|で算出する。計測箇所はス
テップ６３ｂで巻き締め部全周を任意のポイント毎に同
様の処理を繰り返す。ステップ７２で、求まった各ポイ
ント毎の巻締め部の変化量測定値を予め規定した変化量
判定値１との比較を行い、変化量判定値１より大きいポ
イントが一つでもあった場合不良として検出され、不良
率を逐次計算する。同様にステップ７４で次の変化量判
定値との比較を順次行い設定された判定値全てに正常不
良の判定を行い、変化量判定値毎に不良率を逐次計算す
る。最後にステップ７８でステップ７２で求まった良否
結果が一つでも異なる場合、ステップ６１ｓで取り込ま
れた画像をステップ６５ｂで、ステップ７２の判定結果
と合わせて退避する。退避画像は必要に応じて良否結果
の条件を事前に指定して、適合した場合のみ退避しても
良い。

【００２８】図８の（ｄ）、（ｅ）は正常な場合の計測
例で、（ｄ）は図４の場合と同じように缶の巻き締め部
寸法の場合であるが、（ｅ）は周方向の隣りの計測値と
の変化分をみた場合である。すなわち図８の（ｄ）、
（ｆ）、（ｈ）は缶の巻き締め部の厚み寸法、（ｅ），
（ｇ）、（ｉ）は周方向の微分値をみていることにな
る。厚みそのものは判定値以下であっても、変化分が大
きいときは異常ありと判断する方位式である。したがっ
て方式２の場合には、例えば図８（ｃ）に示したように
巻き締め部の寸法自体は判定値以下であってもその変化
分が大きい時、すなわち（ｉ）のときは否と判断するも
のである。また図8の（ｇ）は変化分としては小さい
が、厚みそのものは判定値を超えていることを示してい
る。もちろん変化分の判定値は、厚みとは別個に設定さ
れる。

【００２９】図9は、求まった各方式、各判定値毎に得
られた不良率と良否結果が不一致時退避された画像か
ら、最適計測方式と最適判定値を設定する方法を説明し
た図である。画像１の場合（物品１ということもでき
る）方式１、２とも良と判定されて、しかも各方式の判
定値１〜３においても良と判定されたので、画像の退避
もない。また画像２の場合は方式１、２とそれぞれの判
定値において否、と判定され判定結果が一致しているの
で画像の退避はない。画像３の場合、方式２では判定結
果に相違はないが、方式１では判定値３が否と判定され
他の判定値は良と判定されている。この場合は画像の退
避があるので、その画像により目視により判定する。判
定結果が一致すれば判定値３は妥当な判定値であるとし
て判定値の修正はおこなわない。もし、目視検査の結
果、良と判定された場合は判定値は採用の対象にしない
か、あるいは良となるような判定値に修正し良否の判定
をやりなおす。また修正された値が、他の画像の判定に
影響がないと判断できる場合は判定をやりなおす必要は
ない。しかし、一般的には複数の物品に影響を与えるの
で、修正された判定値で再判定し、不良率も再度計算す
る。また判定値をきめ細かく用意しておいてその中から
選択し、再評価や不良率の再計算はしないほうが効率が
良い。

【００３０】次にどの方式、どの判定値を採用するかで
あるが、いまテストランをおこなった物品の妥当な（あ
るいは最適な）不良率（過去の平均値、あるいは経験的
にきまる妥当な不良率）が０．５％であったとする。そ
の場合は方式１の判定値２が選択設定される。もし、両
方式で不良率が同じだった場合は、経験からいずれか一
方を選択する。

【００３１】このようにあらかじめ複数の計測方式、複
数の判定値を用意しテストランで何個かの物品を流して
みることによって、そのロット、その物品の種類に合っ
た検査方式、判定値を決めることができる。そうでない
と、方式、判定値を設定する毎にテストランを繰り返し
行なわなければならず、調整設定までに多くの時間を要
し、また多くの物品を流してみなければならなくなる。

【００３２】確認結果によっては、複数の計測方式の、
組合せで最終の良否を判断する方式であってもよい。例
えば方式１の判定値２と方式２の判定値１の、両者の論
理積によって判断する、などの方法も考えられる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、あらかじめ定められた複数の
検査方式、複数の判定値についてテストラン時に計測
し、良否判定を行ない、妥当な不良率に基づいて、検査
方式、判定値を設定するので、 コンベアのインライン
検査時の初期設定を容易におこなうことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の一実施例の構成例を示すブロック図で
ある。

【図２】図1における画像処理のフローチャートの例を
示す図である。

【図３】本発明の画像処理による基準位置計測実施例を
示す図である。

【図４】本発明による正常、異常の場合の計測画像例を
示す図である。

【図５】本発明による判定結果の例を説明する図であ
る。

【図６】本発明の他の実施例を説明するためのブロック
図である。

【図７】図6の画像処理を説明するための図である。

【図８】図7における画像処理、判定結果を説明するた
めの図である。

【図９】図6による計測、判定結果を説明するための図
である。

【符号の説明】

１…コンベア、２…ペットボトル、３…照明、４…セン
サー、５…撮像手段、６…画像処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA22 AA51 BB08 BB15 CC00 DD00 EE00 FF42 HH12 HH14 JJ03 JJ09 NN11 PP15 QQ00 QQ03 QQ21 QQ23 QQ25 QQ27 QQ28 QQ42 QQ45 RR05 RR08 2G051 AA21 AB05 BB01 CA04 CB01 EA11 ED23 5B057 AA02 BA02 BA30 CA02 CA06 CA12 CA16 CB02 CB06 CB12 CB16 CH08 CH11 CH18 DA03 DA04 DB02 DB05 DB08 DC03 DC07 DC09

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検査対象物の画像による検査において、検
   査対象物の外観画像を撮像手段により撮像し、該画像を
   あらかじめ定められた検査方式により複数の検査判定値
   により判定して判定値ごとに不良率を演算し、該演算さ
   れた不良率のうち目視検査による不良率あるいは経験か
   ら決まる最適な不良率に最も近い値を示す判定値を選択
   設定し、選択設定された判定値により物品の検査をおこ
   なうことを特徴とする画像処理による物品の検査方法。
2. 【請求項２】請求項１において、それぞれ複数の判定値
   を有する複数の検査方式により判定して不良率を演算
   し、該判定結果の中から選択設定された検査方式と判定
   値により物品の検査をおこなうことを特徴とする画像処
   理による物品の検査方法。
3. 【請求項３】検査対象物を画像により検査するにあた
   り、撮像手段により得られた画像を入力する手段と、入
   力画像から検査対象物品の基準位置を求める手段と、基
   準位置に基づいて特定箇所の寸法を求める計測手段と、
   計測値から良否を判定する良否判定手段と、から構成さ
   れる画像処理装置において、該良否判定手段は複数の判
   定値により判定しその不良率を演算する不良率演算手段
   と、該不良率のうち目視検査による不良率あるいは経験
   からきまる最適な不良率に最も近い判定値を選択設定す
   る手段とを具備し、選択設定された判定値により物品の
   検査をおこなうことを特徴とする画像処理による物品の
   検査装置。