JP2003050208A

JP2003050208A - 紙カップ内面検査方法および装置

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Publication number: JP2003050208A
Application number: JP2001239533A
Authority: JP
Inventors: Naoki Hosoi; 直樹細井; Hiroshi Sato; 博佐藤; Hideto Sakata; 英人坂田; Akizo Kinoshita; 彰三木下
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2003-02-21

Abstract

(57)【要約】【課題】カメラの撮像領域において輝度が極端に高くな
る部位をなくし、適正な輝度範囲での撮像が行えるよう
にし、結果として、紙カップ検査装置の本来の検査性能
が充分に発揮されるようにする。【解決手段】撮像光学系を具備する紙カップ内面検査装
置であって、前記撮像光学系は、撮像手段と、遮光手段
と、照明手段とから成り、前記撮像手段は、紙カップの
開口部（飲み口）を見込む方向からその紙カップの内面
を撮像し撮像信号を出力し、前記遮光手段は、前記撮像
手段による撮像視野を妨げない形状の開口部と、その撮
像視野の外側に遮光部とを有し、前記紙カップと前記撮
像手段との間に位置し、前記照明手段は、前記撮像手段
の撮像軸から外れた照明軸を有し、前記遮光手段の開口
部を通過する光線によって前記紙カップの底面を間接照
明するようにした紙カップ検査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は物品の外観検査をそ
の撮像画像に基づいて自動で行なう技術分野に属する。
特に、紙コップの内面の撮像において障害となる輝度の
高い正反射光を発生させることのない撮像光学系を具備
する紙カップ検査装置に関する。

【０００２】

【従来技術】紙カップの内面を撮像画像に基づいて検査
するときには、検査対象の紙カップの開口部（飲み口）
の斜め上方に照明装置を配置して内面を照明し、真直上
方にカメラを配置して内面を撮像することが一般的に行
われる（図４（Ａ）参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、紙カップの
内面に光沢面があると、正反射光により輝度が極端に高
くなることがある。そのような状況下においては、異
物、汚れ、等の欠陥が紙カップに存在しても、その極端
に高い輝度に邪魔されて欠陥の陰影を明瞭に撮像するこ
とができない。したがって、欠陥を検出することができ
ない（図４（Ｂ）参照）。また、輝度が極端に高い部位
から輝度が通常の部位までの広い輝度範囲において検出
するようにすると、微細な輝度差を検出することができ
なくなる。そのため紙カップ検査装置の本来の検査性能
が充分に発揮されないという問題がある。

【０００４】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものである。その目的は、カメラの撮像領域に
おいて輝度が極端に高くなる部位をなくし、適正な輝度
範囲での撮像が行えるようにし、結果として、紙カップ
検査装置の本来の検査性能が充分に発揮されるようにす
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題は下記の本発明
によって解決される。すなわち、本発明の請求項１に係
る紙カップ検査装置は、撮像光学系を具備する紙カップ
内面検査装置であって、前記撮像光学系は、撮像手段
と、遮光手段と、照明手段とから成り、前記撮像手段
は、紙カップの開口部（飲み口）を見込む方向からその
紙カップの内面を撮像し撮像信号を出力し、前記遮光手
段は、前記撮像手段による所定の撮像視野を妨げない形
状の開口部と、その撮像視野の外側に遮光部とを有し、
前記紙カップと前記撮像手段との間に位置し、前記照明
手段は、前記撮像手段の撮像軸から外れた照明軸を有
し、前記遮光手段の開口部を通過する光線によって前記
紙カップの底面を間接照明するようにしたものである。

【０００６】本発明によれば、撮像手段により紙カップ
の開口部（飲み口）を見込む方向からその紙カップの内
面が撮像され撮像信号が出力され、撮像手段による所定
の撮像視野を妨げない形状の開口部とその撮像視野の外
側に遮光部とを有する遮光手段が紙カップと撮像手段と
の間に位置され、撮像手段の撮像軸から外れた照明軸を
有する照明手段により遮光手段の開口部を通過する光線
によって紙カップの底面が間接照明される。すなわち、
間接照明を主体とする撮像が行なわれる。したがって、
カメラの撮像領域において輝度が極端に高くなる部位を
なくし、適正な輝度範囲での撮像が行える。その結果、
本来の検査性能が充分に発揮される紙カップ検査装置が
提供される。

【０００７】また本発明の請求項２に係る紙カップ内面
検査装置は、請求項１に係る紙カップ内面検査装置にお
いて、前記遮光手段は、前記紙カップの側の表面が光拡
散反射面であるようにしたものである。本発明によれ
ば、紙カップの内面において反射した光線の内で、遮光
手段の光拡散反射面で再反射して紙カップの撮像領域に
戻る光線の比率が高くなる。その結果、光の利用効率が
高くなり、部位による輝度の差異が小さくなる。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明について実施の形態
を説明する。本発明の紙カップ検査装置における撮像系
の構成の一例を図１に示す。図１において、１はエリア
センサカメラ、２ａ，２ｂは照明、３は遮光板、１００
は紙カップである。

【０００９】エリアセンサカメラ１は、受光素子（画
素）を２次元に配列したＣＣＤ（charge coupled devic
e）等の光センサ、駆動回路、結像光学系、等からなる
カメラ（撮像装置）である。エリアセンサカメラ１は、
図１に示すように、紙カップ１００の上方に配置されて
おり、紙カップ１００の真上方向からその底面を覗き込
むようにして紙カップ１００の底面を撮像し、撮像信号
を出力する。エリアセンサカメラ１と紙カップ１００と
の間には遮光板３が設けられており、遮光板３の中央に
設けられた開口部を通して撮像が行なわれる。

【００１０】照明２ａ，２ｂは、反射光によってエリア
センサカメラ１が撮像を行うための光源である。照明２
ａ，２ｂの照明軸は、エリアセンサカメラ１の撮像軸か
ら外れており、紙カップ１００の斜め方向から照明を行
う。斜め方向から照明を行うことによって、エリアセン
サカメラ１が正反射光を撮像しないようにすることがで
きる。

【００１１】また、照明２ａと照明２ｂの２つの照明
は、紙カップ１００の左右上方に対向配置されている。
その理由は、紙カップ１００の底面において均一な照度
が得られるようにするためである。照明２ａ，２ｂは、
たとえば、発光体としてＬＥＤを使用し、そのＬＥＤの
複数個（多数個）を配置して面状の照明器としたものを
使用することができる。図１に一例を示す２つの照明に
代えて、１つのリング形状の照明を用いることで均一な
照度を得るようにしてもよい。

【００１２】遮光板３は、照明２ａ，２ｂと紙カップ１
００との間に設けられている。遮光板３は、照明２ａ，
２ｂから照射される光線を制限する。紙カップ１００の
底面の照明は、遮光板３の中央に設けられた開口部を通
過した光線だけによって行なわれる。ところが、本発明
においては、遮光板３の開口部を通過した光線のほとん
どは、紙カップ１００の底面を直接的には照射せず、紙
カップ１００の胴面を直接的に照射する。紙カップ１０
０の胴面は光を拡散する反射面であり、その胴面から反
射した光線によって、紙カップの底面が間接照明され
る。

【００１３】遮光板３としては、完全に光を遮光する層
と、光を拡散する層とから成る２層構造の遮光板を使用
すると好適である。２層構造の遮光板３の一例を図３に
示す。エリアセンサカメラ１と照明２ａ，２ｂの側に向
ける遮光板３の上層は、完全に光を遮光する層である。
この層は、黒つや消し塗装板、金属板、黒色樹脂、等に
よって形成する。この上層は黒色であり、光をほとんど
反射しないから、エリアセンサカメラ１に迷光が入り込
むのを良好に抑制する。したがって、コントラストの高
い撮像画像を得ることができる。

【００１４】紙カップ１００の側に向ける遮光板３の下
層は、光を拡散する層である。この層は、乳白色の樹
脂、すりガラス、等によって形成する。この遮光板３の
下層は、紙カップ１００の内面において反射した光線を
再反射し紙カップ１００の底面に戻す役割を果たす。し
たがって、このような２層の遮光板を使用することによ
り、光の利用効率が高くなり部位による輝度の差異を小
さくすることができる。

【００１５】上述の撮像系の構成において、次に、紙カ
ップ１００の撮像画像と、その撮像画像から欠陥を抽出
する処理について説明する。撮像画像と欠陥を抽出する
処理について説明図を図２に示す。図２（Ａ）は撮像画
像の一例を模式図として示したものである。撮像画像に
は、遮光板３の中央部分と、紙カップ１００の底面と、
黒欠陥１１が含まれている。図２（Ｂ）は撮像画像にお
けるＡ−Ａ’のラインのプロファイルデータをグラフと
して示したものである。

【００１６】紙カップ検査装置の処理部（図示せず）
は、エリアセンサカメラ１が出力する撮像信号をＡ／Ｄ
（analog-to-digital）変換して撮像画像を生成する。
図２（Ａ）に一例を示すように、遮光板３の中央部分
と、紙カップ１００の底面とが含まれている。遮光板３
の中央部分は、遮光板３の上層が黒色であり、光をほと
んど反射しないから黒く撮像される。

【００１７】紙カップ１００の底面は、遮光板３の中央
部分に設けられた開口部分から覗くように撮像が行なわ
れる。図２（Ａ）に示す一例においては、紙カップ１０
０の底面だけでなく、胴部との境界部分、胴部の一部も
撮像される。また、紙カップ１００の底面に存在する黒
欠陥１１も撮像される。この紙カップ１００の内面の撮
像画像は、前述の図１に示した撮像光学系により撮像が
行なわれたものである。したがって、この撮像画像にお
いては、正反射光により輝度が極端に高くなるような箇
所は存在しない（図４参照）。

【００１８】したがって、図２（Ｂ）のプロファイルデ
ータにおいては、遮光板３の上層が暗いことを示す小さ
な画素値の範囲と、紙カップ１００の底面は明るいこと
を示す大きな画素値の範囲とに分けられる。また、紙カ
ップ１００の底面に存在する黒欠陥１１は、プロファイ
ルデータにおいては、大きな画素値の範囲（明るい範
囲）に現れる小さな画素値の微少範囲となる。したがっ
て、明るい範囲に対して所定のしきい値で２値化を行え
ば、黒欠陥１１を抽出することができる。本発明の紙カ
ップ検査装置においては、明るい範囲における輝度の差
異が小さいから、その所定のしきい値としては固定しき
い値を適用することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上のとおりであるから、本発明の請求
項１に係る紙カップ検査装置によれば、カメラの撮像領
域において輝度が極端に高くなる部位をなくし、適正な
輝度範囲での撮像が行える。その結果、本来の検査性能
が充分に発揮される紙カップ検査装置が提供される。ま
た本発明の請求項２に係る紙カップ内面検査装置によれ
ば、光の利用効率が高くなり、部位による輝度の差異が
小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の紙カップ検査装置における撮像系の構
成の一例を示す図である。

【図２】本発明の紙カップ検査装置における撮像画像と
欠陥を抽出する処理に関する説明図である。

【図３】２層構造の遮光板の一例を示す図である。

【図４】本発明の紙カップ検査装置における撮像系の構
成と欠陥を抽出する処理に関する図である。

【符号の説明】

１エリアセンサカメラ２ａ，２ｂ照明３遮光板１１黒欠陥１００紙カップである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂田英人東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号大日本印刷株式会社内 (72)発明者木下彰三東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号大日本印刷株式会社内Ｆターム(参考） 2G051 AA11 AA90 AB02 BA01 BB01 BB07 CA04 CA06 CB05 EA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像光学系を具備する紙カップ内面検査装
置であって、前記撮像光学系は、撮像手段と、遮光手段
と、照明手段とから成り、前記撮像手段は、紙カップの開口部（飲み口）を見込む
方向からその紙カップの内面を撮像し撮像信号を出力
し、前記遮光手段は、前記撮像手段による所定の撮像視野を
妨げない形状の開口部と、その撮像視野の外側に遮光部
とを有し、前記紙カップと前記撮像手段との間に位置
し、前記照明手段は、前記撮像手段の撮像軸から外れた照明
軸を有し、前記遮光手段の開口部を通過する光線によっ
て前記紙カップの底面を間接照明する、ことを特徴とする紙カップ内面検査装置。
【請求項２】請求項１記載の紙カップ検査装置におい
て、前記遮光手段は、前記紙カップの側の表面が光拡散
反射面であることを特徴とする紙カップ内面検査装置。