JP2006153633A

JP2006153633A - 被検査物体の欠陥判定装置

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Publication number: JP2006153633A
Application number: JP2004344090A
Authority: JP
Inventors: Shoji Yagi; 章志八木
Original assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】充填物を包含した常温状態にある不透明の被検査物体に関して、充填物や外装体の材質が変動した場合にも、被検査物体の欠陥を判定する。
【解決手段】充填物を包む被検査物体１０の表面から反射する可視光を撮像して、被検査物体１０の外観画像を生成する第一のカメラ３４ａと、被検査物体１０の裏面に対向して設置され、赤外光を発生する赤外線ヒータ２０と、被検査物体１０を透過した透過赤外光２１を撮像して、被検査物体１０の透視画像を生成する第二のカメラ２３ａと、被検査物体１０を第一および第二のカメラ３４ａ，２３ａによる撮像位置に搬入するコンベア１５及びプッシャー１６と、第一のカメラ３４ａによる外観画像と標準サンプル外観画像とを比較し、第二のカメラ２３ａによる透視画像と標準サンプル透視画像とを比較することにより、欠陥有りか否かを判定する画像処理装置５０ａとを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は被検査物体の欠陥判定装置に関し、特に、樹脂製可撓チューブの熱圧着シールの良否の判定を行うための被検査物体の欠陥判定装置に関する。

容器や包装袋における熱シール部の溶着不良やピンホール等の欠陥を検出する検出装置において赤外線を利用する技術は公知である。例えば、従来の検査装置として、プラスチック製包装袋に関して、赤外線撮像装置により撮像して得られる測定熱画像と基本熱画像とを減算処理し、所定の閾値と比較して異常警報信号を出力するようにした熱シール包装検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、他の従来の検査装置として、包装容器に関して同様の検査を行うものも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

一方、従来の検査方法として、流動性を有する内容物がシール包装された包装体の背面に赤外線光を照射して得られる包装体内の内容物の陰影から当該包装体のシールの良否又は／及び内容物の過不足を検出することを特徴とする包装体の検査方法が考案されている（例えば、特許文献３参照。）。

これらの他にも、被検査物体の透過光または反射光を取り込む対物レンズと、前記対物レンズによって取り込まれた透過光または反射光を第１および第２の光波長域に応じて分光する分光手段と、前記分光手段によって分光された第１の光波長域の光量に応じた出力信号を生成する第１光電変換素子と、前記分光手段によって分光された第２の光波長域の光量に応じた出力信号を生成する第２光電変換素子とが具備され、前記被検査物体の同一被写体部分を、２つの異なる波長帯域による出力信号として同時に得るように構成した被検査物体の欠陥判定用カメラに関する技術が提案されていて、上記分光手段としてホットミラーが使用されている（例えば、特許文献４参照。）。

特開２０００−０８８７８１号公報特開２０００−２２７４０７号公報特開平１０−２４６７０７号公報特開２０００−１３１０４２号公報

しかしながら、上記特許文献１および特許文献２による従来の検査装置は、熱シール直後の熱画像を観察する手法が用いられているので、被充填材の材質や容器の表面状態の影響を受けにくい特徴があるが、検査装置の設置場所としては熱シール工程直後の位置に設置する必要があり、熱シール部の温度が低下して熱シールが完了した時点では検査することができないという問題点があった。

また、上記特許文献３による従来の検査方法は、熱シール部の温度が低下した後に検査することができる特徴があるが、被充填材や包装材の多様な材質変化等に応じて正確な判定が行えない問題点があった。

更に、上記特許文献４による欠陥判定装置は、同一被写体部分を２つの異なる波長帯域による透過光又は反射光のいずれかによって観察して欠陥判定を行うものであって、被検査物体が包装容器等によって遮蔽されている状態を想定したものではないため、充填物を含む被検査物体の欠陥を判定できるものではないという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、充填物を包含した常温状態にある不透明の被検査物体に関して、充填物や外装体の材質が変動しても、被検査物体の欠陥を判定することができる被検査物体の欠陥判定装置を得ることを目的としている。

この発明は、充填物を包含した被検査物体の表面又は裏面の少なくとも一方から反射する可視光を撮像することにより、上記被検査物体の外観画像を生成する第一のカメラと、上記被検査物体の表面又は裏面に対向して設置され、赤外光を発生する赤外線ヒータと、上記赤外線ヒータから発生され上記被検査物体を透過した透過赤外光を撮像することにより、上記被検査物体の透視画像を生成する第二のカメラと、上記可視光と上記赤外光とを、それぞれ、上記第一のカメラおよび上記第二のカメラが撮像できる方向に分離するための分光手段と、上記被検査物体を上記第一および第二のカメラによる撮像位置に搬入する可動搬送手段と、上記第一のカメラによる外観画像と上記第二のカメラによる透視画像の撮像座標は同一部位が同一座標となるように予め調整されていて、上記第一のカメラおよび上記第二のカメラによって撮像された標準サンプル品による標準外観画像および標準透視画像と、上記第一のカメラおよび上記第二のカメラによって同時に撮像される上記被検査物体の外観画像および透視画像とを比較して、標準サンプル品と被検査物体との差異を出力する画像処理手段とを備えている被検査物体の欠陥判定装置である。

この発明は、充填物を包含した被検査物体の表面又は裏面の少なくとも一方から反射する可視光を撮像することにより、上記被検査物体の外観画像を生成する第一のカメラと、上記被検査物体の表面又は裏面に対向して設置され、赤外光を発生する赤外線ヒータと、上記赤外線ヒータから発生され上記被検査物体を透過した透過赤外光を撮像することにより、上記被検査物体の透視画像を生成する第二のカメラと、上記可視光と上記赤外光とを、それぞれ、上記第一のカメラおよび上記第二のカメラが撮像できる方向に分離するための分光手段と、上記被検査物体を上記第一および第二のカメラによる撮像位置に搬入する可動搬送手段と、上記第一のカメラによる外観画像と上記第二のカメラによる透視画像の撮像座標は同一部位が同一座標となるように予め調整されていて、上記第一のカメラおよび上記第二のカメラによって撮像された標準サンプル品による標準外観画像および標準透視画像と、上記第一のカメラおよび上記第二のカメラによって同時に撮像される上記被検査物体の外観画像および透視画像とを比較して、標準サンプル品と被検査物体との差異を出力する画像処理手段とを備えている被検査物体の欠陥判定装置であるので、充填物を包含した常温状態にある不透明の被検査物体に関して、充填物や外装体の材質が変動しても、被検査物体の欠陥を判定することができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る被検査物体の欠陥判定装置の構成を示す図１と被検査物体の詳細を示す図２に基づいて説明する。本実施の形態に係る欠陥判定装置で欠陥を判定する被検査物体は、例えば、練り歯磨き、化粧品、絵の具、食品等のゲル状物体を充填した樹脂製可撓チューブが例として挙げられ、本実施の形態に係る欠陥判定装置は、当該チューブの熱圧着シールの良否の判定を判定するものである。図１において、被検査物体１０である樹脂製チューブの端末部１１は、検査工程の前工程において熱圧着シールが施されている。被検査物体１０は図２に示すとおり端末部１１に所定寸法の熱圧着代Ｗが設けられ、熱圧着シールの不良部分１３にはゲル状物体である充填物１２が侵入している。図２における撮像領域１４は図１で示す第一のカメラ３４ａと第二のカメラ２３ａによって撮像される画面領域となっている。なお、第一のカメラ３４ａによって撮影される外観画像と第二のカメラ２３ａによって撮影される透視画像との画面座標（撮像座標）は同一部位が同一座標となるように予め調整されているため、同一の撮像領域１４を撮影することになる。図１に戻り、可動搬送手段の一部であるコンベア１５には被検査物体１０が順次搭載され、コンベア１５が動作すると、水平方向（図１の紙面の表面から裏面の方向）に移動するように構成されている。

可動搬送手段の他の一部であるプッシャー１６はコの字型の三方に設けられた左壁１６ａと右壁１６ｂと側壁１６ｃとを備え、図示しないエアシリンダによって矢印１７方向に上下動作したり、矢印１８方向に前後動作（前進：図１の紙面の右方向移動、後退：同左方向移動）するようになっている。プッシャー１６の後退・下降位置でコンベア１５が動作して、被検査物体１０が側壁１６ｃに当接する位置まで移動すると、図示しない光電センサによってこれを検出し、コンベア１５が停止する。続いて、後述の搬入指示があるとプッシャー１６が前進・上昇・後退して被検査物体１０を図１に示す撮像位置に移動させ、プッシャー１６は図１に示す原点位置に復帰する。続いて、後述の後退移送指示があるとプッシャー１６は上昇位置で前進・下降・後退・上昇し、この時点でコンベア１５が動作して被検査物体１０が下流へ移動するとプッシャー１６が下降して次の被検査物体１０の到来を待つ状態となるものである。

被検査物体１０の撮像位置の下部に設けられた赤外線ヒータ２０は例えば波長が５μｍ以上の電磁波である赤外光（遠赤外線光）２１を発生する。赤外光２１は、被検査物体１０を透過して、さらに直進し、赤外光２１の通路に対して４５度の傾斜角をおいて設置された分光手段２２であるコールドミラーは赤外光２１をそのまま直進通過させ、可視光を直交反射する熱線透過鏡となっている。第二のカメラ２３ａはコールドミラー（符号２２）を透過した赤外光２１を撮像して透視画像を得るための光電変換手段となっている。なお、透視画像は、充填物１２とこれを取り巻く樹脂製チューブ（符号１０）との材質の相違に起因して赤外光の透過率が異なることによって生じる充填物１２の陰影を示す画像である。透視画像の一例は、後述する図４（Ｃ），（Ｆ），（Ｈ）に示す。これらの図に示されるように、透視画像においては、充填物１２が存在している部分のみが黒くなって、他の部分（含、樹脂製チューブ部分）は白くなっている。なお、欠陥判定処理における準備完了待ち工程において、赤外線ヒータ２０の定温加熱完了確認が行われるが、その際に、被検査物体１０の品種（樹脂製チューブの材質や、充填物１２の種類等）に対応させて、各種判定閾値データの選択・設定操作などが行われ、それにより、充填物１２の部分だけ赤外光２１が透過しないように設定することができる。

また、被検査物体１０の撮像位置の上部に設けられた環状の照明ランプ３０ａは波長が３８０〜８００ｎｍの電磁波である可視光３１を発生して被検査物体１０の上面を照明し、被検査物体１０の表面で反射した反射可視光３２はコールドミラー２２で直交反射して分光可視光３３となる。第一のカメラ３４ａはコールドミラー２２で反射した分光可視光３３を撮像して外観画像を得るための光電変換手段となっている。外観画像の一例は、後述する図４（Ｂ），（Ｅ），（Ｇ）に示す。これらの図に示されるように、外観画像においては、充填物１２の有無に関わらず、樹脂製チューブが存在している部分は黒くなって、他の部分は白くなっている。なお、欠陥判定処理における準備完了待ち工程において、照明ランプ３０ａの点灯完了確認が行われるが、その際に、被検査物体１０の品種に対応させて、各種判定閾値データの選択・設定操作などが行われ、それにより、樹脂製チューブがある部分は、すべて、反射可視光３２が得られるように設定することができる。なお、第一のカメラ３４ａによる外観画像と第二のカメラ２３ａによる透視画像との画面座標（撮像座標）は同一部位が同一座標となるように予め調整されている。

全体制御盤４０は、コンベア１５の駆動・停止やプッシャー１６の上昇／下降、前進／後退を制御したり、赤外線ヒータ２０の温度を所定値に制御したり、照明ランプ３０ａを点灯する制御装置となっている。画像処理装置５０ａは全体制御盤４０との間で制御信号の交信を行いながら、第一のカメラ３４ａや第二のカメラ２３ａに対する撮像シャッター指令を発生し、撮像画像を受信して被検査物体１０の欠陥判定を行うものであって、画像処理装置５０ａは図示しないマイクロプロセッサを主体にして構成されその詳細動作は図３に示すとおりとなっている。

次に、図３に基づいてこの実施の形態に係る欠陥判定装置の動作について説明する。図３に示すように、工程Ｓ１は、画像処理装置５０ａ内のマイクロプロセッサの動作開始工程であり、続く工程Ｓ２では、全体制御盤４０から準備完了信号を受信したかどうかを判定し、完了信号を受信していなければ動作終了工程Ｓ２０へ移行し、完了信号を受信していれば工程Ｓ３へ移行するようになっている。工程Ｓ３では、全体制御盤４０からワーク投入信号を受信したかどうかを判定し、投入信号を受信していなければ動作終了工程Ｓ２０へ移行し、投入信号を受信すれば工程Ｓ４へ移行するようになっている。なお、工程Ｓ２による準備完了待ち工程では赤外線ヒータ２０の定温加熱完了確認や照明ランプ３０ａの点灯完了確認が行われると共に、被検査物体１０の品種に対応した各種判定閾値データの選択・設定操作などが行われるようになっている。また、工程Ｓ３によるワーク投入待ち工程は被検査物体１０が図１で示す撮像位置に投入されるのを待つ工程となっている。動作終了工程Ｓ２０ではマイクロプロセッサは他の制御動作を行った後に速やかに動作開始工程Ｓ１に復帰して繰り返し動作を行うようになっている。

工程Ｓ４では第一のカメラ３４ａと第二のカメラ２３ａに対して撮像シャッタ指令が送信されると共に、撮像画像信号を受信して図示しないメモリに格納するようになっている。続く工程Ｓ５では全体制御盤４０に対してワーク後退指令が送信され、これを受信した全体制御盤４０はプッシャー１６の前進・下降・後退・上昇を行ってからコンベア１５を駆動し、検査済みの被検査物体１０をコンベア１５の下流へ転送した後にプッシャー１６を下降させて、次の被検査物体１０の到来を待つことになる。ワーク後退指令工程Ｓ５に続いて実行される工程Ｓ６では工程Ｓ４で撮像・格納された第一および第二のカメラ３４ａ，２３ａによる外観画像と透視画像のそれぞれを２値化画像に変換するための濃淡度合いの閾値レベルの設定が行われ、続く工程Ｓ７によって２値化画像である被判定外観画像と被判定透視画像とが得られるようになっている。続く工程Ｓ８では第一のカメラ３４ａによって撮像され、工程Ｓ７で２値化された被判定外観画像の輪郭形状又は特徴部位を観察することによって画面座標上の姿勢を検索し、続く工程Ｓ９では標準外観画像の姿勢との座標偏差を算出するようになっている。

なお、上記標準外観画像は予め被検査物体１０の標準サンプル品に関して第一のカメラ３４ａによる撮像と２値化変換を行って得られた画像であり、標準外観画像を取得するときには同時に第二のカメラ２３ａによる撮像と２値化が行われ、標準透視画像も作成されるようになっている。従って、上記座標偏差は標準サンプル品の搬入位置と対象となった被検査物体１０の搬入位置との誤差に相当した座標変動量に相当していることになる。すなわち、工程Ｓ９では、第一のカメラ３４ｂによる外観画像の輪郭形状又は特徴部位と標準サンプル品に関して予め撮像された標準外観画像の輪郭形状又は特徴部位との座標偏差を検索する。工程Ｓ９に続いて実行される工程Ｓ１０及び工程Ｓ１１では、工程Ｓ４で撮像され、工程Ｓ７で２値化された被判定外観画像と被判定透視画像について、工程Ｓ９で算出された座標変動量による座標補正を行って、補正被判定外観画像と補正被判定透視画像を得る工程であり、この座標補正により標準外観画像の輪郭形状又は特徴部位と補正被判定外観画像の輪郭形状又は特徴部位とは重なり合う状態の座標位置となっている。

工程ブロックＳ３０は工程Ｓ６から工程Ｓ１１によって構成された画像処理手段となるものである。工程Ｓ１１に続いて実行される工程Ｓ１２は、予め準備された標準サンプル品に関する標準外観画像と工程Ｓ１０で作成された補正被判定外観画像との一致度合いを算出する工程であり、例えば両外観画像の重合面積と重合しない部分の面積との比率で一致度合いが算出されるようになっている。工程Ｓ１２に続いて実行される工程Ｓ１３では、工程Ｓ１２で算出された一致度合いと所定の閾値とを比較して、比較一致又は不一致の判定を行って、一致であれば工程Ｓ１４へ移行し、不一致であれば工程Ｓ１８へ移行するようになっている。工程Ｓ１４は、予め準備された標準サンプル品に関する標準透視画像と工程Ｓ１１で作成された補正被判定透視画像との一致度合いを算出する工程であり、例えば両透視画像の重合面積と重合しない部分の面積との比率で一致度合いが算出されるようになっている。工程Ｓ１４に続いて実行される工程Ｓ１５では、工程Ｓ１４で算出された一致度合いと所定の閾値とを比較して、比較一致又は不一致の判定を行って、一致であれば工程Ｓ１６へ移行し、不一致であれば工程Ｓ１８へ移行するようになっている。

工程Ｓ１３と工程Ｓ１５による比較が共に一致したときに実行される工程Ｓ１６では、工程Ｓ６で設定された２値化閾値レベルが妥当なレベルであったと判断してこれを記憶し、次回の工程Ｓ６における設定値として使用するようになっている。工程Ｓ１６又は後述の工程Ｓ１９に続いて実行される工程Ｓ１７では、全体制御盤４０に対して次回の被検査物体１０の搬入指令を送信してから動作終了工程Ｓ２０へ移行する。なお、搬入指令を受信した全体制御盤４０は既にプッシャー１６の側壁１６ｃの位置で停止している次回の被検査物体１０を押し出して撮像位置へ移動させるようになっている。工程Ｓ１３と工程Ｓ１５の判定が比較不一致であったときに実行される工程Ｓ１８では、その不一致が初回の不一致であったかどうかを図示しないフラグの動作状態で判定し、初回の不一致であれば工程Ｓ６に復帰して、２値化閾値レベルを変更設定して再度工程Ｓ７から工程Ｓ１３又はＳ１５に至る画像処理と比較判定を実行する。工程Ｓ６による閾値レベルの変更設定を行っても依然として比較不一致となる場合には工程Ｓ１９が実行され、既にプッシャー１６の側壁１６ｃの背面に移動していた被検査物体１０を欠陥品であるとして図示しない排出プッシャーによってコンベア１５から排出する異常処理指令信号が送信されるようになっている。

以下、図４を用いて、図３に示したこの実施の形態に係る欠陥判定装置の動作について、さらに、詳細に説明する。図４（Ａ）はゲル状物体である充填物１２を包含した被検査物体１０の端末部１１を中心とした標準サンプル品の仮想図１４ａを示したものである。図４（Ｂ）は被検査物体１０の端末部１１を中心とした標準サンプル品の標準外観画像１４ｂを示したものであり、一点鎖線は便宜上で追記したものである。図４（Ｃ）は被検査物体１０の端末部１１を中心とした標準サンプル品の標準透視画像１４ｃを示したものであり、一点鎖線は便宜上で追記したものである。図４（Ｄ）はゲル状物体である充填物１２を包含し、不良部分１３を有する被検査物体１０の端末部１１を中心とした被判定品の仮想図１４ｄを示したものである。図４（Ｅ）は被検査物体１０の端末部１１を中心とした被判定品の被判定外観画像１４ｅを示したものであり、一点鎖線は便宜上で追記したものである。図４（Ｆ）は被検査物体１０の端末部１１を中心とした被判定品の被判定透視画像１４ｆを示したものであり、一点鎖線は便宜上で追記したものである。

図４（Ｇ）は図４（Ｅ）における特徴点Ｐ・Ｑを抽出して、この特徴点Ｐ・Ｑが図４（Ｂ）の同じ特徴点位置に重なるように座標変換を行って得られる補正被判定外観画像１４ｇを示したものである。図４（Ｈ）は図４（Ｆ）に対する補正被判定透視画像１４ｈであり、座標変換の補正量は図４（Ｅ）から図４（Ｇ）への座標変換と同一となっている。

図３の工程Ｓ１２における外観画像の比較は、図４（Ｂ）と図４（Ｇ）との間で比較されるものである。なお、両画像の比較においては、濃淡が黒白で２値化されている各外観画像の各座標点毎に黒白が一致した座標点と不一致であった座標点の個数比率を算出することによって一致度合いが算出されるものである。

同様に、図３の工程Ｓ１４における透視画像の比較は、図４（Ｃ）と図４（Ｈ）との間で比較されるものである。

以上の説明で明らかなとおり、この発明の実施の形態１に係る被検査物体の欠陥判定装置は、充填物１２を包含した被検査物体１０の表面から反射する可視光３２を撮像する第一のカメラ３４ａと、上記被検査物体１０の裏面位置に設置された赤外線ヒータ２０による透過赤外光２１を撮像する第二のカメラ２３ａと、上記可視光３２と赤外光２１を、それぞれ、第一のカメラ３４ａおよび第二のカメラ２３ａが撮像できる方向に分離する分光手段２２と、上記被検査物体１０を上記第一及び第二のカメラ３４ａ，２３ａによる撮像位置に搬入するコンベア１５およびプッシャー１６とを備えている。第一のカメラ３４ａによる外観画像と第二のカメラ２３ａによる透視画像の画面座標は同一部位が同一座標となるように予め調整されていて、第一および第二のカメラ３４ａ，２３ａによって同時に撮像された標準外観画像１４ｂおよび標準透視画像１４ｃに対して、第一および第二のカメラ３４ａ，２３ａによって同時に撮像された被判定外観画像１４ｅおよび被判定透視画像１４ｆを、それぞれ、比較して標準サンプル品と被検査物体との差異を判定する画像処理装置５０ａとを備えている。これにより、外観画像と透視画像をともに標準画像と比較するようにしたので、充填物を包含した常温状態にある不透明の被検査物体に関して、充填物や外装体の材質が変動しても、被検査物体の欠陥を確実に判定することができる。

また、分光手段２２には、可視光３２を反射し赤外光２１を透過するコールドミラーが使用されている。従って、簡単な構成で手軽に可視光３２と赤外光２１を分光し、外観画像と透視画像を得ることができると共に、第一及び第二のカメラ３４ａ，２３ａの位置が異なっていても視差が発生しない特徴がある。

また、画像処理装置５０ａは更に、被検査物体１０の姿勢判定手段（Ｓ８）と透視画像座標変換手段（Ｓ１１）と透視画像比較手段（Ｓ１４）とを備えている。姿勢判定手段（Ｓ８）は第一のカメラ３４ａによる被判定外観画像１４ｅの輪郭形状又は特徴部位と、第一のカメラ３４ａによる標準サンプル品に関する標準外観画像１４ｂの輪郭形状又は特徴部位とを比較して、被判定外観画像１４ｅにおける被検査物体１０の画面座標位置と標準外観画像１４ｂにおける被検査物体１０の画面座標位置との座標変動量を算出する手段となっている。透視画像座標変換手段（Ｓ１１）は第二のカメラ２３ａによる被判定透視画像１４ｆの座標位置を上記座標変動量によって補正した補正被判定透視画像１４ｈを得る手段となっている。透視画像比較手段（Ｓ１４）は第二のカメラ２３ａによる標準サンプル品に関する標準透視画像１４ｃと上記補正被判定透視画像１４ｈとの一致度合いにより欠陥の有無を判定する透視画像比較手段となっている。従って、被検査物体１０の搬入位置が個々に異なっていても、特徴判定の行いやすい外観形状や角部又はポジションマーク等の特徴点を抽出して容易に姿勢判定を行うことができ、透視画像の座標補正を行って正確に標準サンプル画像との比較判定を行うことができる特徴がある。

また、画像処理装置５０ａは更に、外観画像座標変換手段と外観画像比較手段とを備えていて、外観画像座標変換手段（Ｓ１０）は被判定外観画像１４ｅの座標位置を上記座標変動量によって補正した補正被判定外観画像１４ｇを得る手段となっている。外観画像比較手段（Ｓ１２）は上記標準サンプル品に関する標準外観画像１４ｂと補正被判定外観画像１４ｇとの一致度合いを判定する手段であり、外観画像比較手段（Ｓ１２）と透視画像比較手段（Ｓ１４）による比較結果が共に一致している時に被検査物体１０が良品であると判定するようになっている。従って、被検査物体１０の表面の汚れや傷の有無などを含めて、外観画像の一致判定も合わせて行うことができる特徴がある。

上記外観画像比較手段および上記透視画像比較手段（Ｓ１２，Ｓ１４）は上記標準サンプル画像と上記補正被判定画像との濃淡度合いを第一および第二のカメラ３４ａ，２３ａ毎に設定された所定の閾値レベルで弁別して得られる２値化画像によって一致度合いの判定を行うものであって、上記所定の各閾値レベルは閾値設定手段（Ｓ６）（第１および第２の閾値設定手段）によって可変設定されるようになっている。従って、被検査物体１０の材質や表面の光沢度合等の変化や、充填物１２の材質の変化に対して、赤外線ヒータの温度や照明ランプの照度は一定に維持したままで正確な一致判定を行うことができる特徴がある。

被検査物体１０はゲル状物体である充填物１２が充填された樹脂製チューブ（符号１０）であって、上記画像処理装置５０ａは上記樹脂製チューブ（符号１０）の端末部１１に施された熱圧着シールの良否を判定するものとなっている。従って、透視画像と外観画像を併用したことにより、確実に熱圧着シールの良否と熱圧着代の過不足を検出することができる特徴がある。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係る被検査物体の欠陥判定装置の構成を示した図である。以下、図５について、図１のものとの相違点を中心にして説明する。図５において、被検査物体１０は、コンベア１５とプッシャー１６によって、図１のものと同様に搬入・搬出されるようになっているが、照明ランプ３０ｂは被検査物体１０の裏面側に設けられている。照明ランプ３０ａは、図１の照明ランプ３０ａと同様に、環状で、波長が３８０〜８００ｎｍの電磁波である可視光３１を発生する。可視光３１は、被検査物体１０の下面を照明し、被検査物体１０の下面で反射して反射可視光３２となる。反射可視光３２は赤外光が透過するコールドミラーである分光手段２２ａで直交反射して、第一のカメラ３４ｂで撮像されるようになっている。なお、分光手段２２ａは、図５に示すように、照明ランプ３０ｂの下方に設けられている。また、赤外線ヒータ２０によって発生され、被検査物体１０を透過した赤外光２１は、赤外光を反射するホットミラーである分光手段２２ｂによって直交反射して第二のカメラ２３ｂで撮像されるようになっている。画像処理装置５０ｂは全体制御盤４０との間で制御信号の交信を行いながら、第一のカメラ３４ｂや第二のカメラ２３ｂに対する撮像シャッター指令を発生し、撮像画像を受信して被検査物体１０の欠陥判定を行うものであって、画像処理装置５０ｂは図示しないマイクロプロセッサを主体にして構成されその詳細動作は図６に示すとおりとなっている。

次に、図５の欠陥判定装置の動作について図６に基づいて説明する。図６において、工程Ｓ４１は画像処理装置５０ｂ内のマイクロプロセッサの動作開始工程であり、続く工程Ｓ４２では全体制御盤４０から準備完了信号を受信したかどうかを判定し、完了信号を受信していなければ動作終了工程Ｓ５７へ移行し、完了信号を受信しておれば工程Ｓ４３へ移行するようになっている。工程Ｓ４３では全体制御盤４０からワーク投入信号を受信したかどうかを判定し、投入信号を受信していなければ動作終了工程Ｓ５７へ移行し、投入信号を受信すれば工程Ｓ４４へ移行するようになっている。なお、工程Ｓ４２による準備完了待ち工程では赤外線ヒータ２０の定温加熱完了確認や照明ランプ３０ｂの点灯完了確認が行われると共に、被検査物体１０の品種に対応した各種判定閾値データの選択・設定操作などが行われるようになっている。また、工程Ｓ４３によるワーク投入待ち工程は被検査物体１０が図５で示す撮像位置に投入されるのを待つ工程となっている。動作終了工程Ｓ５７ではマイクロプロセッサは他の制御動作を行った後に速やかに動作開始工程Ｓ４１に復帰して繰り返し動作を行うようになっている。

工程Ｓ４４では第一のカメラ３４ｂと第二のカメラ２３ｂに対して撮像シャッター指令が送信されると共に、撮像画像信号を受信して図示しないメモリに格納するようになっている。続く工程Ｓ４５では全体制御盤４０に対してワーク後退指令が送信され、これを受信した全体制御盤４０はプッシャー１６の前進・下降・後退・上昇を行ってからコンベア１５を駆動し、検査済みの被検査物体１０をコンベア１５の下流へ転送した後にプッシャー１６を下降させて、次の被検査物体１０の到来を待つことになる。ワーク後退指令工程Ｓ４５に続いて実行される工程Ｓ４６では工程Ｓ４４で撮像・格納された第一および第二のカメラ３４ｂ，２３ｂによる外観画像と透視画像のそれぞれを２値化画像に変換するための濃淡度合いの閾値レベルの設定が行われ、続く工程Ｓ４７によって２値化画像である被判定外観画像と被判定透視画像とが得られるようになっている。続く工程Ｓ４８は工程Ｓ４７で得られた被判定外観画像と被判定透視画像との偏差画像を生成する工程であり、この工程Ｓ４８では画像の濃淡が黒白で２値化されている両画像の各座標点の黒白が不一致となる部分のみの画像を生成するようになっている。なお、第一のカメラ３４ｂによる外観画像と第二のカメラ２３ｂによる透視画像との画面座標（撮像座標）は同一部位が同一座標となるように予め調整されているため、偏差画像を生成する際に座標の補正を行う必要はない。続く工程Ｓ４９は工程Ｓ４８によって生成された偏差画像の姿勢を判定する工程であり、この工程Ｓ４９では偏差画像の輪郭形状又は特徴部位と標準サンプル品に関して予め撮像された標準偏差画像の輪郭形状又は特徴部位との座標偏差を検索するようになっている。なお、工程Ｓ４９において、第一のカメラ３４ｂによる外観画像の輪郭形状又は特徴部位と標準サンプル品に関して予め撮像された標準外観画像の輪郭形状又は特徴部位との座標偏差を検索するようにしてもよい。

なお、上記標準偏差画像は予め被検査物体１０の標準サンプル品に関して第一および第二のカメラ３４ｂ，２３ｂによる撮像と２値化変換を行って得られた第一のカメラ３４ｂによる外観画像と第二のカメラ２３ｂによる透視画像との偏差画像である。従って、上記座標偏差は標準サンプル品の搬入位置と対象となった被検査物体１０の搬入位置との誤差に相当した座標変動量に相当していることになる。工程Ｓ４９に続いて実行される工程Ｓ５０は、工程Ｓ４８で得られた偏差画像を工程Ｓ４９で算出された座標変動量によって座標補正を行って、補正被判定偏差画像を得る工程であり、この座標補正により標準サンプル品に関する偏差画像の輪郭形状又は特徴部位と補正被判定偏差画像の輪郭形状又は特徴部位とは重なり合う状態の座標位置となっている。

工程ブロックＳ６０は工程Ｓ４６から工程Ｓ５０によって構成された画像処理手段となるものである。工程Ｓ５０に続いて実行される工程Ｓ５１は、予め準備された標準サンプル品に関する標準偏差画像と工程Ｓ５０で得られた補正被判定偏差画像との一致度合いを算出する工程であり、例えば両偏差画像の重合面積と重合しない部分の面積との比率で一致度合いが算出されるようになっている。工程Ｓ５１に続いて実行される工程Ｓ５２では、工程Ｓ５１で算出された一致度合いと所定の閾値とを比較して、比較一致又は不一致の判定を行って、一致であれば工程Ｓ５３へ移行し、不一致であれば工程Ｓ５５へ移行するようになっている。

工程Ｓ５３では、工程Ｓ４６で設定された２値化閾値レベルが妥当なレベルであったと判断してこれを記憶し、次回の工程Ｓ４６における設定値として使用するようになっている。工程Ｓ５３又は後述の工程Ｓ５６に続いて実行される工程Ｓ５４では、全体制御盤４０に対して次回の被検査物体１０の搬入指令を送信してから動作終了工程Ｓ５７へ移行する。なお、搬入指令を受信した全体制御盤４０は既にプッシャー１６の側壁１６ｃの位置で停止している次回の被検査物体１０を押し出して撮像位置へ移動させるようになっている。工程Ｓ５２の判定が比較不一致であったときに実行される工程Ｓ５５では、その不一致が初回の不一致であったかどうかを図示しないフラグの動作状態で判定し、初回の不一致であれば工程Ｓ４６に復帰して、２値化閾値レベルを変更設定して再度工程Ｓ４７から工程Ｓ５２に至る画像処理と比較判定を実行する。工程Ｓ４６による閾値レベルの変更設定を行っても依然として比較不一致となる場合には工程Ｓ５６が実行され、既にプッシャー１６の側壁１６ｃの背面に移動していた被検査物体１０を欠陥品であるとして図示しない排出プッシャーによってコンベア１５から排出する異常処理指令信号が送信されるようになっている。

以下、図７を用いて、図６に示したこの実施の形態に係る欠陥判定装置の動作について、さらに、詳細に説明する。図７（Ａ）はゲル状物体である充填物１２を包含した被検査物体１０の端末部１１を中心とした標準サンプル品の仮想図１９ａを示したものである。図７（Ｂ）は被検査物体１０の端末部１１を中心とした標準サンプル品の標準外観画像１９ｂを示したものであり、一点鎖線は便宜上で追記したものである。なお、外観画像においては、樹脂製チューブが存在している部分が黒く、他の部分は白くなっている。図７（Ｃ）は被検査物体１０の端末部１１を中心とした標準サンプル品の標準透視画像１９ｃを示したものであり、一点鎖線は便宜上で追記したものである。なお、透視画像においては、充填物１２が存在している部分が黒くなっており、他の部分（含、樹脂製チューブが存在している部分）は白くなっている。図７（Ｄ）は図７（Ｂ）と図７（Ｃ）との相違部分である標準偏差画像１９ｄを示したものである。

図７（Ｅ）はゲル状物体である充填物１２を包含し、不良部分１３を有する被検査物体１０の端末部１１を中心とした被判定品の仮想図１９ｅを示したものである。図７（Ｆ）は被検査物体１０の端末部１１を中心とした被判定品の被判定外観画像１９ｆを示したものであり、一点鎖線は便宜上で追記したものである。図７（Ｇ）は被検査物体１０の端末部１１を中心とした被判定品の被判定透視画像１９ｇを示したものであり、一点鎖線は便宜上で追記したものである。図７（Ｈ）は図７（Ｆ）と図７（Ｇ）との相違部分である被判定偏差画像１９ｈを示したものである。図７（Ｉ）は図７（Ｈ）における特徴点Ｐ，Ｑを抽出して、この特徴点Ｐ，Ｑが図７（Ｄ）の同じ特徴点位置に重なるように座標変換を行って得られる補正被判定偏差画像１９ｉを示したものである。図６の工程Ｓ５１における偏差画像の比較は図７（Ｄ）と図７（Ｉ）との間で比較されるものである。なお、両画像の比較においては、濃淡が黒白で２値化されている各偏差画像の各座標点毎に黒白が一致した座標点と不一致であった座標点の個数比率を算出することによって一致度合いが算出されるものである。

以上の説明で明らかなとおり、この発明の実施の形態２による被検査物体の欠陥判定装置は、充填物１２を包含した被検査物体１０の裏面から反射する可視光３２を撮像する第一のカメラ３４ｂと、上記被検査物体１０の裏面位置に設置された赤外線ヒータ２０による透過赤外光２１を撮像する第二のカメラ２３ｂと、上記可視光３２と赤外光２１を分離する分光手段２２ａ，２２ｂと、上記被検査物体１０を上記第一及び第二のカメラ３４ｂ，２３ｂによる撮像位置に搬入するコンベア１５およびプッシャー１６とを備えている。上記第一のカメラ３４ｂによる外観画像と第二のカメラ２３ｂによる透視画像の画面座標は同一部位が同一座標となるように予め調整されていて、上記第一および第二のカメラ３４ｂ，２３ｂによって同時に撮像された標準外観画像１９ｂおよび標準透視画像１９ｃと、上記第一および第二のカメラ３４ｂ，２３ｂによって同時に撮像された被判定外観画像１９ｆおよび被判定透視画像１９ｇとを相互に比較して標準サンプル品と被検査物体１０との差異を判定する画像処理装置５０ｂとを備えている。これにより、充填物を包含した常温状態にある不透明の被検査物体に関して、充填物や外装体の材質が変動しても、被検査物体の欠陥を確実に判定することができる。

上記分光手段には、可視光を透過し赤外光を反射するホットミラー（符号２２ｂ）と、可視光を反射し赤外光を透過するコールドミラー（符号２２ａ）が使用されている。従って、簡単な構成で手軽に可視光３２と赤外光２１を分光し、外観画像と透視画像を得ることができると共に、第一及び第二のカメラ３４ｂ，２３ｂの位置が異なっていても視差が発生しない特徴がある。

上記画像処理装置５０ｂは更に、偏差画像生成手段（Ｓ４８）と偏差画像姿勢判定手段（Ｓ４９）と偏差画像座標変換手段（Ｓ５０）と偏差画像比較手段（Ｓ５１）とを備えている。上記偏差画像生成手段（Ｓ４８）は上記第一及び第二のカメラ３４ｂ，２３ｂによって撮像された画像の濃淡度合いを第一及び第二のカメラ３４ｂ，２３ｂ毎に設定された所定の閾値レベルで弁別して得られる２値化画像に変換して、両２値化画像の相違部分の画像を得る手段となっている。上記偏差画像姿勢判定手段（Ｓ４９）は上記偏差画像生成手段（Ｓ４８）によって生成された被判定偏差画像１９ｈの輪郭形状又は特徴部位と、上記偏差画像生成手段（Ｓ４８）によって生成された標準サンプル品に関する標準偏差画像１９ｄの輪郭形状又は特徴部位とを比較して、両偏差画像間の座標変動量を算出する手段となっている。上記座標変換手段（Ｓ５０）は上記被判定偏差画像１９ｈの座標位置を上記座標変動量によって補正した補正被判定偏差画像１９ｉを得る手段となっている。上記偏差画像比較手段（Ｓ５１）は上記標準偏差画像１９ｄと補正被判定偏差画像１９ｉとの一致度合いにより欠陥の有無を判定する手段となっている。従って、充填物を包含した容器の欠陥を判定する場合には、比較対象画像を偏差画像に限定して効率的に比較判定を行うことができる特徴がある。

この発明の実施の形態１に係る被検査物体の欠陥判定装置の構成を示した構成図である。この発明の実施の形態１に係る被検査物体の欠陥判定装置で欠陥を判定される被検査物体の一例を示した説明図である。この発明の実施の形態１に係る被検査物体の欠陥判定装置の処理の流れを示した流れ図である。この発明の実施の形態１に係る被検査物体の欠陥判定装置の動作を示した説明図である。この発明の実施の形態２に係る被検査物体の欠陥判定装置の構成を示した構成図である。この発明の実施の形態２に係る被検査物体の欠陥判定装置の処理の流れを示した流れ図である。この発明の実施の形態２に係る被検査物体の欠陥判定装置の動作を示した説明図である。

符号の説明

１０被検査物体、１１端末部、１５コンベア、１６プッシャー、２０赤外線ヒータ、２１赤外光、２２，２２ａ，２２ｂ分光手段、２３ａ，２３ｂ第二のカメラ、３０ａ，３０ｂ照明ランプ、３２反射可視光、３４ａ，３４ｂ第一のカメラ、５０ａ，５０ｂ画像処理装置。

Claims

充填物を包含した被検査物体の表面又は裏面の少なくとも一方から反射する可視光を撮像することにより、上記被検査物体の外観画像を生成する第一のカメラと、
上記被検査物体の表面又は裏面に対向して設置され、赤外光を発生する赤外線ヒータと、
上記赤外線ヒータから発生され上記被検査物体を透過した透過赤外光を撮像することにより、上記被検査物体の透視画像を生成する第二のカメラと、
上記可視光と上記赤外光とを、それぞれ、上記第一のカメラおよび上記第二のカメラが撮像できる方向に分離するための分光手段と、
上記被検査物体を上記第一および第二のカメラによる撮像位置に搬入する可動搬送手段と、
上記第一のカメラによる外観画像と上記第二のカメラによる透視画像の撮像座標は同一部位が同一座標となるように予め調整されていて、上記第一のカメラおよび上記第二のカメラによって撮像された標準サンプル品による標準外観画像および標準透視画像と、上記第一のカメラおよび上記第二のカメラによって同時に撮像される上記被検査物体の外観画像および透視画像とを比較して、標準サンプル品と被検査物体との差異を出力する画像処理手段と
を備えていることを特徴とする被検査物体の欠陥判定装置。
上記分光手段は、可視光を反射し赤外光を透過するコールドミラーを有していることを特徴とする請求項１に記載の被検査物体の欠陥判定装置。
上記分光手段は、可視光を透過し赤外光を反射するホットミラーを有していることを特徴とする請求項１または２に記載の被検査物体の欠陥判定装置。
上記画像処理手段は、
上記第一のカメラによる被検査物体の外観画像の輪郭形状又は特徴部位と、標準サンプル品による標準外観画像の輪郭形状又は特徴部位とを比較して、上記外観画像における上記被検査物体の画面座標位置と標準外観画像における標準サンプル品の画面座標位置との座標変動量を算出する姿勢判定手段と、
上記第二のカメラによる被検査物体の透視画像の座標位置を上記座標変動量によって補正した補正被判定透視画像を得る透視画像座標変換手段と、
上記標準サンプル品による標準透視画像と上記補正被判定透視画像との一致度合いにより欠陥の有無を判定する透視画像比較手段と
を有していることを特徴とする請求項１ないし３に記載の被検査物体の欠陥判定装置。
上記画像処理手段は、
上記第一のカメラによる被検査物体の上記外観画像の座標位置を上記座標変動量によって補正した補正被判定外観画像を得る外観画像座標変換手段と、
上記標準サンプル品による上記標準外観画像と上記補正被判定外観画像との一致度合いを判定する外観画像比較手段と
をさらに有し、
上記透視画像比較手段と上記外観画像比較手段とによる比較結果が共に一致している時に被検査物体が良品であると判定することを特徴とする請求項４に記載の被検査物体の欠陥判定装置。
上記第一のカメラに、２値化画像を生成するための所定の閾値レベルを設定する第１の閾値設定手段をさらに備え、
上記外観画像比較手段は、上記標準外観画像と上記補正被判定外観画像との濃淡度合いを上記第一のカメラに設定された所定の閾値レベルで弁別して得られる２値化画像によって一致度合いの判定を行うことを特徴とする請求項４または５に記載の被検査物体の欠陥判定装置。
上記第二のカメラに、２値化画像を生成するための所定の閾値レベルを設定する第２の閾値設定手段をさらに備え、
上記透視画像比較手段は、上記標準透視画像と上記補正被判定透視画像との濃淡度合いを上記第二のカメラに設定された所定の閾値レベルで弁別して得られる２値化画像によって一致度合いの判定を行うことを特徴とする請求項５に記載の被検査物体の欠陥判定装置。
上記画像処理手段は、さらに、
上記第一および第二のカメラによって撮像された画像の濃淡度合いを第一および第二のカメラ毎に設定された上記所定の閾値レベルで弁別して得られる２値化画像に変換して、両２値化画像の相違部分の画像である被判定偏差画像を得る偏差画像生成手段と、
上記偏差画像生成手段によって生成された被判定偏差画像の輪郭形状又は特徴部位と、標準サンプル品による標準偏差画像の輪郭形状又は特徴部位とを比較して、上記被判定偏差画像における上記被検査物体の画面座標位置と標準偏差画像における標準サンプル品の画面座標位置との座標変動量を算出する偏差画像姿勢判定手段と、
上記被判定偏差画像の座標位置を上記偏差画像姿勢判定手段による上記座標変動量によって補正した補正被判定偏差画像を得る偏差画像座標変換手段と、
上記標準偏差画像と補正被判定偏差画像との一致度合いにより欠陥の有無を判定する偏差画像比較手段と
を備えていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の被検査物体の欠陥判定装置。
上記被検査物体はゲル状物体が充填された樹脂製チューブであって、上記画像処理手段は上記樹脂製チューブの端末部に施された熱圧着シールの欠陥の有無を判定することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の被検査物体の欠陥判定装置。