JP2003208593A - 段ボール枚数検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大きさ、厚み、印刷内容等の異なる各種の段ボ
ールに幅広く対応可能で検査精度、検査速度の高い段ボ
ール枚数検査装置を提供する。 【解決手段】レーザー照射手段３０はレーザースリット
光を、積み重ねられた状態で搬送路上を移動中の扁平な
段ボールの縁部に斜めから瞬間的に照射し、それを撮像
手段４０で撮像し、画像解析手段６０は、レーザースリ
ット光によって段ボールの縁部に形成された輝線の形状
を解析することで段ボールの枚数を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、箱に組み立て前の
扁平な段ボールの積み重ねられている枚数を計数する段
ボール枚数検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】段ボール箱を製造する工場では、組み立
て前の扁平な状態の段ボールを複数枚を重ね、これらを
結束紐で束ねたものを単位に出荷するようになってい
る。また各束に規定枚数の段ボールが含まれているか否
か等の出荷検査は、通常、目視で行われている。

【０００３】

【特許文献１】特開２００１−１２４５２８号公報

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した目視検査で
は、検査員の人件費が嵩むとともに、疲労等により人為
的な誤りが生じ得るので、画像処理による枚数の自動検
査が好ましい。画像処理による自動検査を行う場合、出
荷する段ボールのロットが変われば、検査対象となる段
ボールの大きさ、厚み、印刷内容等も変わるので、ロッ
ト変更への柔軟な対応が可能でしかも検査精度や検査速
度の高いものが望まれる。

【０００５】本発明は、このような観点から成されたも
ので、大きさ、厚み、印刷内容等の異なる各種の段ボー
ルに幅広く対応可能で検査精度、検査速度の高い段ボー
ル枚数検査装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存
する。 ［１］箱に組み立て前の扁平な段ボールの積み重ねられ
ている枚数を計数する段ボール枚数検査装置において、
レーザー照射手段（３０）と、撮像手段（４０）と、画
像解析手段（６０）とを備え、前記レーザー照射手段
（３０）は、前記段ボールの積み重ね方向に延びる帯状
の光断面を有するレーザースリット光を、前記積み重ね
られた扁平な段ボールの縁部に所定の検査位置において
斜めから照射するものであり、前記撮像手段（４０）
は、前記検査位置において前記レーザースリット光の照
射された前記縁部を撮像するものであり、前記画像解析
手段（６０）は、前記撮像手段（４０）の撮像した画像
のうち前記レーザースリット光によって前記縁部に形成
された輝線の形状を解析することで積み重ねられている
段ボールの枚数を判定するものであることを特徴とする
段ボール枚数検査装置。

【０００７】［２］箱に組み立て前の扁平な段ボールの
積み重ねられている枚数を計数する段ボール枚数検査装
置において、レーザー照射手段（３０）と、撮像手段
（４０）と、ワーク検出手段（２０）と、制御手段（５
０）と、画像解析手段（６０）とを備え、前記レーザー
照射手段（３０）は、前記段ボールの積み重ね方向に延
びる帯状の光断面を有するレーザースリット光を、積み
重ねられた状態で搬送路上を移動中の前記扁平な段ボー
ルの縁部に所定の検査位置において斜めから瞬間的に照
射するものであり、前記撮像手段（４０）は、前記検査
位置において前記レーザースリット光の照射された前記
縁部を撮像するものであり、前記画像解析手段（６０）
は、前記撮像手段（４０）の撮像した画像のうち前記レ
ーザースリット光によって前記縁部に形成された輝線の
形状を解析することで段ボールの枚数を判定するもので
あり、前記ワーク検出手段（２０）は、前記検査位置に
段ボールが到来したことを検出するものであり、前記制
御手段（５０）は、予め入力された検査対象の段ボール
の形状情報と前記ワーク検出手段（２０）による段ボー
ルの検出情報と段ボールの搬送される速度情報とに基づ
いて前記レーザー照射手段（３０）によるレーザースリ
ット光の照射タイミングと前記撮像手段（４０）による
撮像タイミングとを制御するものであることを特徴とす
る段ボール枚数検査装置。

【０００８】［３］検査対象の段ボールに前記レーザー
スリット光を断続的に複数回照射して複数箇所を撮像
し、これらのうち前記輝線が明瞭な画像に基づいて段ボ
ールの枚数を判定することを特徴とする［２］に記載の
段ボール枚数検査装置。

【０００９】［４］輝度レベルが一定以上ある輝線に基
づいて段ボールの枚数を判定することを特徴とする
［３］に記載の段ボール枚数検査装置。

【００１０】［５］段ボールの折り返し箇所にレーザー
スリット光を照射し当該箇所を撮像することを特徴とす
る［１］〜［４］の何れかに記載の段ボール枚数検査装
置。

【００１１】［６］前記画像解析手段（６０）は、画像
内に存する輝線の端部と波型を成す輝線の頂点とにそれ
ぞれマークを施し、輝線毎のマークの数から１を減算し
た値をその輝線に含まれる段ボールの枚数として計数す
ることを特徴とする［１］〜［５］の何れかに記載の段
ボール枚数検査装置。

【００１２】［７］検査対象の段ボールの厚さに対応す
るサーチ巾を予め入力し、前記輝線に含まれる頂点の位
置を前記サーチ巾毎に検出することを特徴とする［６］
に記載の段ボール枚数検査装置。

【００１３】［８］画像の端部に存在しかつ隣の輝線か
ら一定以上離れた輝線を、段ボールの枚数の計数対象と
なる輝線から除外することを特徴とする［１］〜［７］
の何れかに記載の段ボール枚数検査装置。

【００１４】［９］前記レーザー照射手段（３０）の照
射するレーザー光の光量を補正する光量補正手段（８
０）を有し、前記光量補正手段（８０）は、前記レーザ
ー照射手段（３０）によって一定光量のレーザー光を検
査対象の段ボールに照射し、前記段ボールのうち前記レ
ーザー光の照射された箇所を含む所定範囲を撮像手段
（４０）で撮像し、前記所定範囲内の各画素の光量の合
計を求め、前記合計と前記一定光量との比から求まる前
記段ボールでの反射率の逆数に応じた値で光量を補正す
ることを特徴とする［１］〜［８］の何れかに記載の段
ボール枚数検査装置。

【００１５】［１０］前記撮像手段（４０）の撮像した
画像を２値化する際の閾値を決定する閾値決定手段（９
０）を有し、前記閾値決定手段（９０）は、前記レーザ
ー照射手段（３０）によって一定光量のレーザー光を検
査対象の段ボールに照射し、前記段ボールのうち前記レ
ーザー光の照射された箇所を含む所定範囲を撮像手段
（４０）で撮像し、前記所定範囲内において、同一輝度
の画素が複数ある場合にこれらを複数に数えて、輝度の
高いものから予め定めた順位になる画素の輝度を求め、
当該輝度に対応する値を前記閾値に決定することを特徴
とする［１］〜［８］の何れかに記載の段ボール枚数検
査装置。

【００１６】前記本発明は次のように作用する。本発明
は、いわゆる光切断法を応用したものであり、レーザー
照射手段（３０）は、箱状に組み立て前の扁平な段ボー
ルの積み重ね方向に延びる帯状の光断面を有するレーザ
ースリット光を、積み重ねられた状態で搬送路上を移動
中の扁平な段ボールの縁部に所定の検査位置において斜
めから瞬間的に照射する。斜めからレーザースリット光
を照射すると、照射箇所にはその部分の凹凸に応じた形
の輝線が現れる。たとえば右斜めからレーザースリット
光を照射すると凹部には凸部よりも左側にシフトした輝
線が現れる。箱に組み立てる前の扁平な段ボールを積み
重ねると、縁部には一枚ごとの凹凸が形成されるので、
ここにレーザースリット光を斜めから照射すると、波状
の輝線が現れる。

【００１７】撮像手段（４０）は、検査位置においてレ
ーザースリット光の照射された縁部を撮像し、画像解析
手段（６０）は、撮像手段（４０）の撮像した画像の存
する輝線の形状を解析することで段ボールの枚数を判定
する。

【００１８】このように、積み重ねた状態の組み立て前
の扁平した段ボールの縁部にレーザースリット光を斜め
から照射し、その際に生じる波状の輝線を画像解析して
段ボールの枚数を求めるので、精度良く枚数を判定する
ことができる。

【００１９】レーザースリット光の照射タイミングおよ
び撮像タイミングは、制御手段（５０）によって制御さ
れる。制御手段（５０）には、搬送速度の情報と、検査
対象の段ボールの形状情報を予め入力してある。制御手
段（５０）は、検査位置に段ボールが到来した旨の検出
情報と搬送速度と形状情報とに基づいて、レーザースリ
ット光の照射タイミングおよび撮像タイミングを制御す
る。たとえば、検査対象の段ボールの中心が検査位置に
到来した時点でレーザースリット光を照射する等の制御
を行う。このように、検査対象の段ボールに応じたタイ
ミングでレーザースリット光の照射および撮像を行うの
で、検査対象のロット変更等に柔軟に対応することがで
きる。

【００２０】段ボールの折り返し箇所にレーザースリッ
ト光を照射し当該箇所を撮像するものでは、折り返し部
分の特徴を利用した輝線の解析が可能となるので、印刷
の色の影響等を受け難くなり、検査精度が向上する。す
なわち、折り返しの部分には段ボールの切断面のように
中空箇所が存在しないので、輝線が単純な波状の形にな
り、枚数判定の精度および速度が向上する。

【００２１】検査対象の段ボールにレーザースリット光
を断続的に複数回照射して複数箇所を撮像し、これらの
うち輝線が明瞭な画像に基づいて段ボールの枚数を判定
する。たとえば、輝度レベルが一定以上ある輝線に基づ
いて段ボールの枚数を判定する。これにより印刷マー
ク、段ずれ、検査対象の段ボールの傾きなどによる影響
の少ない箇所の画像に基づいて枚数を判定するので、検
査精度がさらに向上する。

【００２２】画像解析手段（６０）は、画像内に存する
輝線の端部と波型を成す輝線の頂点とにそれぞれマーク
を施し、輝線毎のマークの数から１を減算した値をその
輝線に含まれる段ボールの枚数として計数する。積み重
ねられている段ボールの位置ずれが大きいと輝線の途切
れる場合がある。そこで、輝線の端部と頂点とにマーク
を施し、輝線毎にマーク同士の間の数を計数することで
枚数を検出する。

【００２３】検査対象の段ボールの厚さに対応するサー
チ巾を予め入力し、輝線に含まれる頂点の位置をサーチ
巾毎に検出する。段ボールの折り曲げ具合等によっては
輝線が顕著な波状にならない場合もあるが、予め入力さ
れたサーチ巾毎に頂点を検出することで、顕著でない頂
点も漏らさず検出することができる。さらに画像の端部
に存在しかつ隣の輝線から一定以上離れた輝線を、段ボ
ールの枚数の計数対象となる輝線から除外する。複数枚
の扁平した段ボールを結束する結束紐は、検査対象の段
ボールの縁部から一定以上奥へ離れた箇所に存在するの
で、画像の端部に存在しかつ隣の輝線から一定以上離れ
た輝線を結束紐と判定し、枚数の計数対象から除外す
る。

【００２４】また段ボールに描かれた文字等の印刷色に
よってレーザー光の反射の程度が変動するので、光量補
正手段（８０）を設けて、レーザー照射手段（３０）の
照射するレーザー光の光量を補正する。具体的には、レ
ーザー照射手段（３０）によって一定光量のレーザー光
を段ボールに照射し、照射箇所を含む所定範囲を撮像手
段（４０）で撮像する。前記所定範囲内の各画素の光量
（輝度・階調値）の合計を求め、この合計と照射した元
の一定光量との比から、段ボールでのレーザー光の反射
率を求め、その逆数に応じた値で光量を補正する。光量
の補正は、レーザー照射手段（３０）の出力を制御する
ことで行ってもよいし、撮像手段（４０）のシャッター
速度を変化させて実質的に撮像手段（４０）に入力され
る光量を補正してもよい。この補正作業は、ティーチン
グ時などに行われる。

【００２５】このように、照射した光量と段ボールから
の反射光量との比に基づいて光量を補正するので、印刷
色の異なる各種の段ボールを適切な光量で検査すること
ができ、適切な輝度を有する輝線を用いた枚数検査が可
能になる。

【００２６】また閾値決定手段（９０）は、撮像手段
（４０）の撮像した画像を２値化する際の閾値を以下の
ように決定する。まずレーザー照射手段（３０）によっ
て一定光量のレーザー光を検査対象の段ボールに照射
し、レーザー光の照射された箇所を含む所定範囲を撮像
手段（４０）で撮像し、当該所定範囲内において、同一
輝度の画素が複数ある場合にこれらを複数として数える
数え方で、輝度の高いものから予め定めた順位になる画
素の輝度を求め、当該輝度に対応する値を閾値に決定す
る。

【００２７】通常の照明の場合、段ボールからの反射光
を撮像した画像における輝度の度数分布に、２つの山が
生じる。そのため２つの山の間に閾値を設定することで
画像処理に不都合のない適切な２値化を行うことができ
る。しかしレーザースリット光を照射した場合には、画
面内のほとんどの部分が暗く、レーザー光の照射された
ごく一部分だけが高い輝度になるので、度数分布におい
て輝度の高い側に明確な山が形成されない。このため、
従来の方法では適切な閾値が設定できず、２値化した際
に輝線が途切れてしまう場合がある。これに対し上述し
た手順により閾値を定めることで、レーザー光を光源と
した場合であっても、２値化のための適切な閾値を設定
することができる。特に本発明に係る手順で２値化した
場合には、撮像された輝線の幅がほぼ一定になるように
２値化することができ、２値化する際に輝線に途切れが
生じることを防止することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態にかか
る段ボール枚数検査装置１０の構成を示したものであ
る。図２は、段ボール枚数検査装置１０の配置状態を上
から見た様子を、図３は、段ボール枚数検査装置１０の
検査位置における断面を示している。段ボール枚数検査
装置１０は、ワーク検出手段２０と、第２ワーク検出手
段２２と、レーザー照射手段３０と、撮像手段４０と、
制御手段５０と、画像解析手段６０と、不良品排出手段
７０と、光量補正手段８０と、閾値決定手段９０とを備
えている。

【００２９】箱状に組み立て前の段ボール１００は、所
定枚数を積み重ねた状態で結束機１１０において結束紐
で束ねられる。その後、搬送路１２０上を搬送され、結
束機１１０の下流に設けられた検査位置１３０において
段ボール枚数検査装置１０により枚数検査が行われる。
検査結果が不良の場合には、検査位置１３０のさらに下
流において、不良品排出手段７０（排出コンベア）によ
ってラインアウトされ、良品と不良品が選別されるよう
になっている。

【００３０】レーザー照射手段３０は、図４に示すよう
に段ボール１００の積み重ね方向に延びる帯状の光断面
を有するレーザースリット光１５０を、積み重ねられた
状態で搬送路１２０上を移動中の段ボール１００の縁部
１０５に、検査位置１３０において斜めから瞬間的に照
射するものである。レーザー照射手段３０は、照明用レ
ーザー３１と、照明用ミラー３２と、照明用レーザー３
１を回転させるレーザー光回転機構３３とから構成され
ている。

【００３１】レーザー光回転機構３３は、照明用レーザ
ー３１から照明用ミラー３２に向けてレーザースリット
光１５０を照射する角度を所定範囲で調整するものであ
る。すなわち、検査対象が小さい段ボール１０１（最小
巾のもの）であるか大きな段ボール１０２（最大巾のも
の）であるかにかかわらず、レーザースリット光１５０
が段ボールの縁部に到達する位置が撮像手段４０の光軸
上になるようにレーザー光回転機構３３によって照明用
レーザー３１を回転させて調整する仕組みになってい
る。また後に説明するティーチング操作の際にも照明用
レーザー３１を回転させる役割を果たす。

【００３２】撮像手段４０は、検査用カメラ４１と、カ
メラ用ミラー４２とからなる。図３に示すように、レー
ザー照射範囲およびカメラ視野は、それぞれ検査対象と
なる最も大きな段ボール１０２をカバーするようになっ
ている。

【００３３】ワーク検出手段２０は、搬送路１２０上の
検査位置１３０に段ボールが到来したことを検出するも
のである。ここでは、ワーク検出手段２０は、検査対象
の中で長さ（搬送方向の長さ）が最小の段ボールの当該
長さ方向の中心が検査位置１３０にちょうど到来したと
き、その段ボールの搬送方向下流側端部を捉える位置に
取り付けてある。ワーク検出手段２０としては、反射型
の光センサなどを用いることができる。第２ワーク検出
手段２２は、結束機１１０を出たワークをすぐに検出し
得る位置に取り付けてある。

【００３４】制御手段５０は、レーザー照射手段３０に
よるレーザースリット光の照射タイミングと撮像手段４
０による撮像タイミングとを制御するものである。制御
手段５０には、予め検査対象の段ボールの形状情報（搬
送方向の長さ、巾、段ボールの厚みなどの情報）が入力
されており、この形状情報とワーク検出手段２０からの
段ボールの検出情報と搬送路１２０による段ボールの搬
送速度情報とに基づいて、レーザースリット光の照射タ
イミングおよび撮像タイミングを制御するようになって
いる。

【００３５】たとえば、検査対象の段ボールの搬送方向
における中心位置を撮像する場合には、ワーク検出手段
２０によって段ボールが検出されてから、その段ボール
の搬送方向長さから最小の段ボールの搬送方向長さを引
いた残りの長さの半分の距離を搬送速度で除して得た時
間が経過したとき、レーザースリット光の照射と撮像と
を行う。なお、本実施の形態では、搬送路１２０上を一
定速度で移動している段ボール１００に対してレーザー
スリット光の照射と撮像を断続的に５回行うことで、検
査対象の段ボールの搬送方向中心位置の近傍５箇所への
照射と撮像を行うようになっている。

【００３６】画像解析手段６０は、撮像手段４０の撮像
した画像のうち、レーザースリット光によって段ボール
の縁部に形成された輝線の形状を解析することで段ボー
ルの枚数を判定するものである。レーザースリット光を
凹凸のあるものに照射すると照射された部分の凹凸に応
じた形の輝線が現れる。図４に示すように、箱に組み立
てる前の扁平な段ボール１００を積み重ねると、段ボー
ル１００の折り返し部分を成す縁部１０５では、隣接す
る段ボール同士にわずかの隙間が生じて凹凸が形成され
る。ここにレーザースリット光１５０を斜めから照射す
ると、波状の輝線１５１が照射箇所に現れる。画像解析
手段６０は、この輝線１５１を撮像した画像を解析し、
積み重ねられている段ボールの枚数を計数する機能を果
たす。なお、折り返し部分以外の箇所は、図４に示すよ
うに段ボールの切断面であって複雑な形状になってい
る。このため、輝線の形状も複雑なものとなり、枚数の
判定には適当でない。

【００３７】光量補正手段８０は、レーザースリット光
が検査対象の段ボールに適した光量になるように、光量
の補正を行う機能を果たすものである。光量補正は、検
査を開始する前に、検査対象の段ボール（以後、ワーク
とも呼ぶ。）についての各種情報（ワークの幅、長さ、
測定面の明るさ等）を自動入力するティーチング操作に
おいて行われる。

【００３８】閾値決定手段９０は、撮像手段４０の撮像
した多階調の画像を２値化する際に用いる閾値を決定す
るものである。閾値決定手段９０による閾値の決定処理
はティーチング操作時、もしくは実際の検査時に行われ
る。

【００３９】次に段ボール枚数検査装置１０の行う検査
動作の概要について説明する。検査を開始する前に、ま
ずティーチング操作が行われる。この操作は、ワークの
ロット変わり時にも行われる。ティーチング操作終了
後、本来の検査が開始され、検査ワークがワーク検出手
段２０によって検出されたら、長さ方向の所定の読取位
置のタイミングにレーザー照射手段３０でのレーザース
リット光の照射と撮像手段４０による画像の取り込みを
複数回行い、画像解析して段ボールの枚数を測定し、予
め指定された枚数でない場合には、不良排出する。

【００４０】次に、ティーチング時の測定方法について
説明する。ワークの巾は、レーザースリット光を照射す
る角度を３段階に変化させてそれぞれの角度における画
像を取り込み、これらの画像に基づいて判断する。すな
わち、レーザースリット光を照射する角度を３段階程度
に変化させれば、いずれかの角度においてレーザースリ
ット光がワークの測定面に当たるので、レーザースリッ
ト光がワークの測定面を照射している画像内における輝
線の位置とそのときの照射角度とに基づいて概算する。
なおワークの巾とは、搬送方向と直交する方向の長さで
ある。

【００４１】ワークの長さは、第２ワーク検出手段２２
の検出時間に基づいて読み取る。そして、長さの中心付
近を測定位置とする。長さ最短の時にタイミング精度が
要求されるため、最短の場合を基準に、読取位置タイミ
ングを決めている。ワークの搬送速度は、ワークが第２
ワーク検出手段に検出されてから約３００ミリほど搬送
された時点で低下し始め、ワークが検査位置１３０に到
達する際には、当初の３分の１程度に減速される。ワー
ク長さの検出は、ワークが第２ワーク検出手段の下方を
通過している時間の長さを基準に判定するので、減速に
より多少の測定誤差が生じる。しかし、３００ミリまで
は一定速度で搬送されること、ワークの長さが短いとき
に測定位置の精度が要求されることから（ワークの長さ
が長い場合は、測定可能な範囲が広いので、ワークの長
さの方向の中心位置を正確に捉える必要がない）、上述
した測定方法で良好な検査を行うことができる。

【００４２】測定面の明るさは、撮像手段４０の取り込
み画像が飽和しないように明るさを落とし込み、最適レ
ベルを算出、設定する。なお明るさ調整は、検査用カメ
ラ４１のシャッタースピードあるいはレーザーの点灯時
間によって制御するようになっている。

【００４３】ワークである段ボールには、各種の色で文
字等が印刷されており、印刷色の影響により、段ボール
でのレーザースリット光の反射率、すなわち、測定面の
明るさに相違が生じる。特にレーザースリット光が赤色
であるので、その補色である緑色で印刷がなされている
場合には、反射率が低下する。そこで、ティーチング時
に、検査対象の段ボールに応じた適切な光量を調べて設
定する。

【００４４】光量補正手段８０は、レーザー照射手段３
０によって一定光量Ｐのレーザー光を検査対象の段ボー
ルに照射するとともに、段ボールのうちレーザー光の照
射された箇所を含む所定範囲を撮像手段４０で撮像す
る。そして先の所定範囲内の各画素の光量（輝度）の合
計Ｑを求める。この合計Ｑで一定光量Ｐを除して得た値
に所定の係数Ｋを乗じた値によりレーザー照射手段３０
の照射光量を補正する。なお、レーザー光は、実際の検
査で撮像する段ボールの縁部に照射し、当該部分を撮像
した画像に基づいて光量の合計Ｑを求めている。

【００４５】Ｐ／Ｑは、段ボール面での反射率に対応す
るので、光量の合計Ｑで元々の照射光量である一定光量
Ｐを除することによりレーザー光の段ボール面での反射
率の逆数に相当する値を求めたことになる。したがっ
て、かかる値で光量を補正すれば、段ボール面での反射
率の相違による影響を打ち消して一定の受光量とするこ
とができる。

【００４６】たとえば、撮像手段４０の撮像した画像の
各画素が０〜２５５までの２５６階調（２５５を最高輝
度とする）で表されている場合、所定範囲内に存する各
画素の階調値を合計し、その値を所定範囲内の画素数で
除した値をＱとして求める。そして、元々の照査光量Ｐ
の値を２５５としてＰ／Ｑを求め、これに係数Ｋを乗じ
て光量の補正値を求める。なお、実際の光量補正は、先
に説明したように、検査用カメラ４１のシャッタースピ
ードあるいはレーザーの点灯時間によって制御するよう
になっている。

【００４７】レーザー光量を補正する代わりに、もしく
は光量の補正と共に、撮像手段４０の撮像した画像を２
値化するための閾値を段ボール面の反射率に対応して選
定するようにしてもよい。レーザー光ではなく、通常の
ランプで照明するような場合、図８に示すように、撮像
した画像における、輝度（階調値）を変量とする度数分
布のグラフ３０１に、低輝度側と高輝度側に分かれた明
確な２つの山が生じる。したがって、これら２つの山の
中間にあたる階調を閾値として容易に設定することがで
きる。

【００４８】しかしながら、レーザー光を照明として用
いた場合には、図９に示すように、輝度（階調値）を変
量とする度数分布のグラフ３０２において高輝度側に明
確な山が存在せず、わずかな変化部分３０３が現れるだ
けになる。これはレーザースリット光を照射した場合、
画像内のほとんどの部分は暗く、極一部だけが明るい箇
所になるからである。このためレーザースリット光を照
射する場合には、２つの山の中間に閾値を設定するとい
う従来の手法を適用することは難しい。

【００４９】そこで、本実施の形態では、以下のように
して閾値の選定を行う。まず、段ボールの縁部にレーザ
ースリット光を照射し、当該箇所を撮像手段４０によっ
て撮像し、撮像した画像の中の一部領域（輝線部分３１
０の１つの山を含む領域）を、図１０に示すように輝度
検出エリア３１１に設定する。次に、輝度検出エリア３
１１の各画素の輝度（階調値）を調べ、輝度を変量とす
るヒストグラムを作成する。そして、同一の輝度の画素
が複数存在する場合にはそれらをその画素数分の複数に
数える数え方で数えて、最高輝度の側から一定順位にあ
る画素の輝度（階調値）を閾値に選定する。たとえば、
階調値の大きいものから画素を並べた際に、２５５、２
５４、２５４、２５２、２５１…のようになる場合、階
調数２５２の画素は、上から４位として数えることにな
る。

【００５０】このような数え方で、たとえば、最高輝度
の画素から１００番目にあたる画素の輝度を閾値として
設定する。当該方法によれば、閾値を選定する際の順位
を試験により適当に設定すれば、図１１に示すように、
高輝度側に生じるわずかな変化部分３０３の中に閾値３
２１を設定することが可能になる。このように高輝度側
に生じるわずかな変化部分３０３の途中に閾値を設定す
ることで、２値化後における輝線の線幅をほぼ一定にす
ることができるとともに、２値化の際に、１本の輝線で
あったものが途中で途切れて複数の輝線に分かれてしま
うような事態を防止することができ、以後の画像解析を
円滑に行うことができる。

【００５１】なお、閾値を定める際の順位を何番目に設
定するかは、輝度検出エリア３１１の大きさに依存して
変更される。本実施の形態では、検査対象となる段ボー
ルの厚みに応じて輝度検出エリア３１１の大きさを変更
するとともに、輝度検出エリア３１１の大きさに応じ
て、閾値を選定する際に用いる順位を変更するようにな
っている。

【００５２】次に、画像解析手段６０における画像処理
について説明する。図５は、検査位置１３０において検
査対象の段ボールの結束機１１０に、レーザースリット
光を照射した状態を撮像したものに所定の閾値で２値化
処理した後の画像を示している。なお図５は、検査用カ
メラ４１を９０°横に傾けて撮像した画像であり、画面
左が下（搬送路１２０のコンベア面側）になっている。
また図中の太い黒線の部分が輝線１５１に該当し、白の
画素部分を表現している。すなわち、輝度が閾値以上の
白点を図５では黒で、閾値以下の黒点を白で表してい
る。また図中縦軸方向をＹ方向、横軸方向をＸ方向とす
る。

【００５３】まず、画像解析手段６０は、２値化後の画
像に対して、原点から＋Ｘ方向に向けて、Ｙ方向の１ラ
イン毎の投影面積（輝度が閾値以上の白面積（図中では
黒色））を算出し、投影面積が基準値以下から基準値以
上に変化するまでの距離Ｂ（ワークの巾用データ）を求
める。さらに＋Ｘ方向に向けて、Ｙ方向の１ライン毎の
投影面積の算出を行い、投影面積が基準値以上から基準
値以下に低下したラインであって、それ以後、投影面積
が基準値以上にならなかったラインを検出し、Ｘ方向サ
ーチ範囲（図中のＸＷ）を決定する。

【００５４】次に原点から＋Ｙ方向に向けて、Ｘ方向の
１ライン毎の投影面積を算出し、投影面積が基準値以下
から基準値以上に変化するまでの距離と、投影面積が基
準値以上から基準値以下に低下したラインであって、そ
れ以後、投影面積が基準値以上にならなかったラインを
検出し、Ｙ方向サーチ範囲（図中のＹＷ）を決定する。

【００５５】こうして求めたＹＷ、ＸＷの矩形サーチ範
囲について、すなわちＸ座標がＢからＸＷまでの範囲に
ついてＹ方向の１ライン毎に、矩形サーチ範囲の上端か
ら輝度が閾値以上の白点（図中は黒）までの長さＵと、
矩形サーチ範囲の下端から輝度が閾値以上の白点までの
長さＤとを求める。そして、Ｙ＝Ｕ＋（ＹＷ−Ｄ）を求
め、これに基づいて図６に示すグラフを描画する。この
ようにＵとＤを求め、上記の式によってＹを求める操作
は、輝線１５１の波状の凹凸が輝線の上側（Ｕの側）に
現われやすい場合と下側（Ｄの側）に現われやすい場合
があるので、波状の凹凸が上下いずれに現われてもそれ
を捕らえることができるようにしたものである。

【００５６】次に、図６のグラフのそれぞれの線分２０
１、２０２、２０３について、そのエッジと頂点とを検
出し、検出した箇所のＸ座標を登録する。図６では、登
録したＸ座標の箇所に三角のマークを付してある。また
図６では、下方を＋Ｙ方向にとってあるので、頂点は、
谷のように見える部分である。

【００５７】なお、ワークとなる段ボールの厚みが５ミ
リ以上の場合には、線分が途切れているとき、新たな頂
点ができないように線分同士の隙間を繋ぐ処理が行われ
る。段ボールに印刷が施されている場合には、特に折り
返し部分から少し外れた部分でレーザースリット光の反
射率が低下し、輝線の明るさが十分でなく、２値化した
際に、線分が途切れることがある。この場合、そのまま
にすれば段ボールの枚数を多く誤カウントしてしまうの
で、途切れた線分を繋ぐ処理を行っている。厚みが３ミ
リ以下の段ボールでは、輝線がはっきりとした山形にな
らないことがあるので、線分を繋ぐと見分けがつかなく
なる。また、薄い段ボールの場合は、線分が途切れるこ
とも少ないので、上記の処理は施さない。

【００５８】頂点の検出は、図７に示すように、サーチ
巾にてＸ方向１ライン単位で行う。たとえば、サーチ巾
が７ラインの場合には、Ｙｃ＝サーチ巾７ラインの中心
ラインの長さ、Ｙｍｉｎ＝Ｙｃを除く６ラインの最小値
とし（Ｙｃ−Ｙｍｉｎ）を求める。これをＸ方向に１ラ
インずらして繰り返す。そしてサーチ巾分実行した段階
で、それらの中で（Ｙｃ−Ｙｍｉｎ）の最大値をサーチ
し、（Ｙｃ−Ｙｍｉｎ）が最大値となった場合の中心ラ
インの位置を頂点Ｙｃとし、そのＸ座標をＸｅとする。

【００５９】なお、サーチ巾は、ワークの厚さが３ミリ
のもの（最小厚さ時）を７ラインとしているが、ワーク
の厚さが５ミリ、８ミリ等の場合には、そのワークの厚
さに応じたライン数をサーチ巾とする。また、サーチ巾
のライン数は検査用カメラ４１の解像度にも依存し、こ
れらに応じて適宜設定する。

【００６０】次に結束紐の影響を除外する操作を行う。
図６に示すようにＸＴ，ＹＴの大きさに基づいて結束紐
か否かを判定し、結束紐の場合は、その線分を段ボール
の枚数カウントの対象から除外する。すなわち、画像の
端部にある輝線であって、隣の輝線から一定以上離れて
存する輝線を、段ボールの枚数の計数対象となる輝線か
ら除外する。たとえば図６の場合には、線分２０３は、
結束紐と判定し、枚数の判定対象から除外される。

【００６１】結束紐は、ワークの輝線１５１から一定以
上奥に位置しており、ＹＴは、１番上のワーク端面から
結束紐までの長さに相当するものである。このＹＴの大
きさが予め設定した境界値以上の場合には、輝線の分離
が段ずれによるものではなく、結束紐であると判定す
る。なお、枚数が多い場合またはワーク巾が広い場合
は、結束紐が写らないように照明の高さを設定するとよ
い。

【００６２】次に、結束紐として除外されなかった線分
を対象として、段ボールの枚数を計数する。除外されて
いない線分について、線分毎のマークの数から１を減算
した値をその線分に含まれる段ボールの枚数として計数
し、これを合計することで、全体の枚数を求める。図６
の場合、線分２０１について１枚、線分２０２について
５枚となり、合計６枚と判定される。

【００６３】なお、撮像は１つのワークに対して複数回
（ここでは５回）行っており、５回分の画像の中で、枚
数の判定に最適なものを選択し、その画像について枚数
の判定を行うようになっている。たとえば、ワークに印
刷模様がある場合には、画像内における輝線に対応する
部分の明るさが低くなる。そこで、輝線の明るさが一定
以上ある画像を採用して、枚数の判定を行う。また輝線
の途切れが多いものや、図５に示した投影面積が少ない
ものを判定対象の画像から排除するとよい。

【００６４】以上説明した実施の形態では、レーザース
リット光を用いたが、スリット状の略平行光が得られる
ならばレーザー光に限定されるものではない。

【００６５】また実施の形態では、ワークが搬送路１２
０上を移動中に検査を行ったが、停止した状態で行って
もよい。移動していない場合には、レーザースリット光
は、瞬間的に照射しなくても、連続照射でもよい。また
移動中の場合であっても、シャッタースピードが速く、
判定に影響を及ぼさない場合には、レーザースリット光
を連続的に照射してもよい。

【００６６】またＹ方向サーチ範囲（図５のＹＷ）を次
のように決定してもよい。２値化前の多階調の画像にお
いて、図１２に示すように、原点から＋Ｙ方向に向け
て、Ｘ方向の１ライン毎に、当該ラインに登場する画素
の平均輝度を求める。図中のグラフ３３１はＹ座標毎の
平均輝度の分布を示している。そして平均輝度が最も高
いピークとなるＹ座標を求め、当該Ｙ座標を中心に予め
定めた一定幅の範囲をＹＷとして設定するようにしても
よい。

【００６７】

【発明の効果】本発明にかかる段ボール枚数検査装置に
よれば、積み重ねた状態の組み立て前の扁平した段ボー
ルの縁部にレーザースリット光を斜めから照射し、その
際に生じる波状の輝線を画像解析して段ボールの枚数を
求めるので、精度良く枚数を判定することができる。

【００６８】また、予め入力された検査対象の段ボール
の形状情報と検査位置に段ボールが到来した旨の検出情
報と搬送速度とに基づいてレーザースリット光の照射タ
イミングおよび撮像タイミングを制御するものでは、検
査対象のロット変更等に柔軟に対応しつつ枚数判定に好
適な箇所の画像取り込みを行うことができる。

【００６９】段ボールの折り返し箇所にレーザースリッ
ト光を照射し当該箇所を撮像するものでは、折り返し部
分の特徴を利用した輝線の解析が可能となるので、印刷
の色の影響等を受け難くなり、検査精度が向上する。検
査対象の段ボールにレーザースリット光を断続的に複数
回照射して複数箇所を撮像し、これらの中で輝線が明瞭
な画像に基づいて段ボールの枚数を判定するものでは、
印刷マーク、段ずれ、検査対象の段ボールの傾きなどに
よる影響の少ない画像に基づいて枚数を判定することが
でき、検査精度が向上する。

【００７０】画像内に存する輝線の端部と波型を成す輝
線の頂点とにそれぞれマークを施し、輝線毎のマークの
数から１を減算した値をその輝線に含まれる段ボールの
枚数として計数するものでは、高速かつ正確な枚数検査
が可能になる。また積み重ねられている段ボールの位置
ずれが大きくて輝線が途切れた場合でも、的確な枚数判
定を行うことができる。

【００７１】検査対象の段ボールの厚さに対応するサー
チ巾を予め入力し、輝線に含まれる頂点の位置をサーチ
巾毎に検出するものでは、段ボールの折り曲げ具合等に
よっては輝線が顕著な波状にならない場合があっても、
頂点を漏らさず検出することができ、枚数の判定精度が
向上する。

【００７２】さらに画像の端部に存在しかつ隣の輝線か
ら一定以上離れた輝線を、段ボールの枚数の計数対象と
なる輝線から除外するものでは、段ボールの縁部から一
定以上奥へ離れた箇所に存在する結束紐の影響を受けず
に、的確な枚数判定を行うことができる。

【００７３】また照射した光量と段ボールからの反射光
量との比に基づいて光量を補正するものでは、印刷色の
違い等による反射率の違いを相殺し、適切な輝度を有す
る輝線を用いて枚数検査を行うことができる。

【００７４】またレーザー光の照射された所定範囲内
で、同一輝度の画素が複数ある場合にこれらを複数とし
て数える数え方で、輝度の高いものから予め定めた順位
になる画素の輝度を求め、当該輝度に対応する値を２値
化の際の閾値に選定するものでは、レーザー光を光源と
する画像に適した閾値を選定することができる。その結
果、２値化の際に輝線に途切れが生じることを防止でき
るとともに、２値化後の輝線の幅をほぼ一定にすること
ができ、画像解析に適した２値化画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る段ボール枚数検査装
置を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る段ボール枚数検査装
置の配置状態を示す平面図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る段ボール枚数検査装
置の配置状態の検査位置における断面図である。

【図４】積み重ねられた段ボールの縁部にレーザースリ
ット光を照射した状態を示す説明図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る段ボール枚数検査装
置の撮像手段が取り込んだ画像に２値化処理を施した後
の画像を示す説明図である。

【図６】本発明の実施の形態に係る段ボール枚数検査装
置が画像解析した結果のグラフを示す説明図である。

【図７】本発明の実施の形態に係る段ボール枚数検査装
置がサーチ巾を単位に頂点を検出する際の各種値を示す
説明図である。

【図８】通常の照明を光源に用いて撮像した画像におけ
る輝度の度数分布を示す説明図である。

【図９】レーザー光を光源に用いて撮像した画像におけ
る輝度の度数分布を示す説明図である。

【図１０】本発明の実施の形態に係る段ボール枚数検査
装置が閾値を選定する際に用いる輝度検出エリアの一例
を示す説明図である。

【図１１】本発明の実施の形態に係る段ボール枚数検査
装置が選定した閾値の一例を示す説明図である。

【図１２】本発明の実施の形態に係る段ボール枚数検査
装置において平均輝度がピークとなるＹ座標を中心にＹ
方向サーチ範囲を決定する際の一例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１０…段ボール枚数検査装置 ２０…ワーク検出手段 ２２…第２ワーク検出手段 ３０…レーザー照射手段 ３１…照明用レーザー ３２…照明用ミラー ３３…レーザー光回転機構 ４０…撮像手段 ４１…検査用カメラ ４２…カメラ用ミラー ５０…制御手段 ６０…画像解析手段 ７０…不良品排出手段 ８０…光量補正手段 ９０…閾値決定手段 １００…段ボール １０１…小さい段ボール １０２…大きな段ボール １０５…縁部 １１０…結束機 １２０…搬送路 １３０…検査位置 １５０…レーザースリット光 １５１…輝線 ２０１、２０２、２０３…線分 ３０１、３０２、３０３…グラフ ３０３…高輝度側に現れるわずかな変化部分 ３１０…輝線部分 ３１１…輝度検出エリア ３２１…閾値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA00 AA51 CC00 FF04 GG04 HH05 HH12 JJ03 JJ26 MM15 NN01 NN12 QQ08 TT03 3E078 AA20 CE03X 5B057 AA02 BA02 CA11 CA16 DA13 DB01 DC16

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】箱に組み立て前の扁平な段ボールの積み重
   ねられている枚数を計数する段ボール枚数検査装置にお
   いて、 レーザー照射手段と、撮像手段と、画像解析手段とを備
   え、 前記レーザー照射手段は、前記段ボールの積み重ね方向
   に延びる帯状の光断面を有するレーザースリット光を、
   前記積み重ねられた扁平な段ボールの縁部に所定の検査
   位置において斜めから照射するものであり、 前記撮像手段は、前記検査位置において前記レーザース
   リット光の照射された前記縁部を撮像するものであり、 前記画像解析手段は、前記撮像手段の撮像した画像のう
   ち前記レーザースリット光によって前記縁部に形成され
   た輝線の形状を解析することで積み重ねられている段ボ
   ールの枚数を判定するものであることを特徴とする段ボ
   ール枚数検査装置。
2. 【請求項２】箱に組み立て前の扁平な段ボールの積み重
   ねられている枚数を計数する段ボール枚数検査装置にお
   いて、 レーザー照射手段と、撮像手段と、ワーク検出手段と、
   制御手段と、画像解析手段とを備え、 前記レーザー照射手段は、前記段ボールの積み重ね方向
   に延びる帯状の光断面を有するレーザースリット光を、
   積み重ねられた状態で搬送路上を移動中の前記扁平な段
   ボールの縁部に所定の検査位置において斜めから瞬間的
   に照射するものであり、 前記撮像手段は、前記検査位置において前記レーザース
   リット光の照射された前記縁部を撮像するものであり、 前記画像解析手段は、前記撮像手段の撮像した画像のう
   ち前記レーザースリット光によって前記縁部に形成され
   た輝線の形状を解析することで段ボールの枚数を判定す
   るものであり、 前記ワーク検出手段は、前記検査位置に段ボールが到来
   したことを検出するものであり、 前記制御手段は、予め入力された検査対象の段ボールの
   形状情報と前記ワーク検出手段による段ボールの検出情
   報と段ボールの搬送される速度情報とに基づいて前記レ
   ーザー照射手段によるレーザースリット光の照射タイミ
   ングと前記撮像手段による撮像タイミングとを制御する
   ものであることを特徴とする段ボール枚数検査装置。
3. 【請求項３】検査対象の段ボールに前記レーザースリッ
   ト光を断続的に複数回照射して複数箇所を撮像し、これ
   らのうち前記輝線が明瞭な画像に基づいて段ボールの枚
   数を判定することを特徴とする請求項２に記載の段ボー
   ル枚数検査装置。
4. 【請求項４】輝度レベルが一定以上ある輝線に基づいて
   段ボールの枚数を判定することを特徴とする請求項３に
   記載の段ボール枚数検査装置。
5. 【請求項５】段ボールの折り返し箇所にレーザースリッ
   ト光を照射し当該箇所を撮像することを特徴とする請求
   項１〜４の何れかに記載の段ボール枚数検査装置。
6. 【請求項６】前記画像解析手段は、画像内に存する輝線
   の端部と波型を成す輝線の頂点とにそれぞれマークを施
   し、輝線毎のマークの数から１を減算した値をその輝線
   に含まれる段ボールの枚数として計数することを特徴と
   する請求項１〜５の何れかに記載の段ボール枚数検査装
   置。
7. 【請求項７】検査対象の段ボールの厚さに対応するサー
   チ巾を予め入力し、前記輝線に含まれる頂点の位置を前
   記サーチ巾毎に検出することを特徴とする請求項６に記
   載の段ボール枚数検査装置。
8. 【請求項８】画像の端部に存在しかつ隣の輝線から一定
   以上離れた輝線を、段ボールの枚数の計数対象となる輝
   線から除外することを特徴とする請求項１〜７の何れか
   に記載の段ボール枚数検査装置。
9. 【請求項９】前記レーザー照射手段の照射するレーザー
   光の光量を補正する光量補正手段を有し、 前記光量補正手段は、 前記レーザー照射手段によって一定光量のレーザー光を
   検査対象の段ボールに照射し、 前記段ボールのうち前記レーザー光の照射された箇所を
   含む所定範囲を撮像手段で撮像し、 前記所定範囲内の各画素の光量の合計を求め、 前記合計と前記一定光量との比から求まる前記段ボール
   での反射率の逆数に応じた値で光量を補正することを特
   徴とする請求項１〜８の何れかに記載の段ボール枚数検
   査装置。
10. 【請求項１０】前記撮像手段の撮像した画像を２値化す
    る際の閾値を決定する閾値決定手段を有し、 前記閾値決定手段は、 前記レーザー照射手段によって一定光量のレーザー光を
    検査対象の段ボールに照射し、 前記段ボールのうち前記レーザー光の照射された箇所を
    含む所定範囲を撮像手段で撮像し、 前記所定範囲内において、同一輝度の画素が複数ある場
    合にこれらを複数に数えて、輝度の高いものから予め定
    めた順位になる画素の輝度を求め、当該輝度に対応する
    値を前記閾値に決定することを特徴とする請求項１〜８
    の何れかに記載の段ボール枚数検査装置。