JP2007003389A - 検査装置、検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】反射率が大きい検査対象に対する検査能力を向上させることを可能とする検査装置等を提供する。
【解決手段】検査装置１は、拡散シート７を検査対象の鏡面印刷物１７の表面に装着して検査を行う。拡散シート７は、印刷物１７の反射光を乱反射させてラインカメラ３へ進行する光量を増加させる。鏡面印刷物の場合、拡散シートを用いて鏡面印刷物の検査を行うと、検査画像の輝度が大きくなり鏡面印刷物の画像情報が増加するので、検査能力を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、印刷物等の不良（欠け欠陥、汚れ欠陥、カスレ、色調不良等）を検出する検査装置、検査方法等に関する。より詳細には、鏡面の印刷物等の不良を検出する検査装置、検査方法等に関する。

従来、印刷物の良否を判定する検査は、印刷オペレータが正しいと判断した印刷物から得られた画像（基準画像）を基準として、検査対象の印刷物から得られた画像（検査画像）と比較することにより行われる。
この場合、比較処理において、基準画像と検査画像との位置合わせを行い、各画素毎に輝度の差を算出するが、インキたれや絵柄抜け等の不良部分ではその差が大きくなるため、適当な閾値で２値化することにより不良部分のみを抽出することができる（例えば、［特許文献１］参照。）。

特開平８−３２３９６３号公報

しかしながら、検査対象が反射率が大きいものである場合、例えば、鏡面印刷物である場合、入射光の大半が鏡面印刷物の表面で正反射（入射角と反射角が等しい反射）するので、撮像装置へ向かう反射光が少なくなり、撮像装置により撮像した検査画像の輝度が小さく（暗く）なるという問題点がある。
検査画像の輝度が小さい場合、欠け欠陥や汚れ欠陥等の不良を検出することが困難となって検査能力が低下するという問題点がある。また、絵柄の判別が困難となってパターンマッチング等の比較処理を行うことできないという問題点がある。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、反射率が大きい検査対象に対する検査能力を向上させることを可能とする検査装置等を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために第１の発明は、検査対象物を撮像して取得した検査画像に対して画像処理を行い前記検査対象物の良否を検査する検査装置であって、前記検査対象物に光を照射する光源と、前記検査対象物の撮像を行う撮像装置と、検査時に前記検査対象物の表面に装着され、光拡散性及び光透過性を有する拡散シートと、を具備することを特徴とする検査装置である。

検査装置は、検査対象物に光を照射し、検査対象物からの反射光を撮像して検査画像を取得し、当該検査画像に対して画像処理を行い、検査対象物の良否を判定する。検査対象物の表面が光反射性を有する場合、検査時に検査対象物の表面に光拡散性及び光透過性を有する拡散シートが装着される。

検査対象物は、検査対象面が平面状であれば特に限定されない。検査対象物は、例えば、印刷物、金属面である。印刷用紙や金属面に貼付物（シール等）や塗布物（印字等）や蒸着物が付されたものも検査対象物とすることができる。

光反射性は、光を効率よく反射する特性であり、平滑度が大きいほど反射率が大きい。光反射性を有する対象物は、例えば、光沢を有する鏡面印刷物、金や銀や白色の金属である。印刷絵柄や印刷字句や貼付物自体が光反射性を有する場合にも拡散シートを装着して検査することが望ましい。

拡散シートは、光拡散性及び光透過性を有する。拡散シートは、検査対象物からの反射光を乱反射させて撮像装置に進行させる。拡散シートは、半透明、無模様、無色であることが望ましい。拡散シートの材質としては、例えば、ポリプロピレンを用いることができる。

第１の発明の検査装置では、検査対象物に装着される拡散シートは、検査対象物からの反射光を乱反射させて撮像装置へ進行する光量を増加させる。この効果は、光反射性を有する検査対象物の場合に顕著である。拡散シートを用いて光反射性を有する検査対象物の検査を行うと、検査画像の輝度が大きくなり画像情報が増加するので、検査能力を向上させることができる。

第２の発明は、検査対象物を撮像して取得した検査画像に対して画像処理を行い前記検査対象物の良否を検査する検査方法であって、前記検査対象物に光を照射する光照射ステップと、前記検査対象物の撮像を行う撮像ステップと、検査時に前記検査対象物の表面に光拡散性及び光透過性を有する拡散シートを装着するステップと、を具備することを特徴とする検査方法である。
第２の発明は、第１の発明の検査装置が実行する検査方法に関する発明である。

本発明によれば、反射率が大きい検査対象に対する検査能力を向上させることを可能とする検査装置等を提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る検査装置等の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。

（１．検査装置１の構成）
最初に、図１を参照しながら、本発明の実施の形態に係る検査装置１の構成について説明する。
図１は、検査装置１の概略構成図である。

検査装置１は、ラインカメラ３、照明器５、拡散シート７、画像処理部９、表示部１１、画像記憶部１３、操作部１５等から構成される。ラインカメラ３、照明器５、拡散シート７、画像処理部９、表示部１１、画像記憶部１３、操作部１５等は、互いに、バスあるいはケーブル等の接続線を介して接続される。

検査装置１は、基準画像２６及び検査画像２８（図２、図７等参照。）に基づいて比較処理等の画像処理を行って検査対象の印刷物１７の良否を判定し、検査結果を表示部１１に表示する。
印刷物１７は、通常の印刷物のみならず、鏡面印刷物（光沢用紙、光沢絵柄、光沢文字等）を含む。

基準画像２６は、良品であり基準となる印刷物１７を撮像して得られた画像データである。
検査画像２８は、検査対象の印刷物１７を撮像して得られた画像データである。
検査装置１は、ラインカメラ３による撮像により基準画像２６及び検査画像２８を取得することができる。検査装置１は、印刷物１７を移動方向１９の方向に搬送させつつラインカメラ３により印刷物１７の撮像を行う。
尚、基準画像２６については、刷版出力用のデジタルデータ等から取得するようにしてもよい。

ラインカメラ３は、印刷物１７を撮像する装置である。ラインカメラ３は、例えば、受光素子（画素）を１次元に配列したＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）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。
照明器５は、印刷物１７に光を照射する光源である。照明器５は、例えば、複数のＬＥＤが面状に配置された照明器である。また、照明器５として、蛍光灯等を用いることもできる。

拡散シート７は、印刷物１７からの反射光を拡散させるものである。拡散シート７は、印刷物１７のラインカメラ３側の表面に密着させられる。拡散シート７は、光拡散性及び光透過性を共に有する。拡散シート７は、半透明かつ無色無模様であることが望ましく、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）製の板である。拡散シート７の厚さに関しては、無色無模様のポリプロピレン製の場合、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであることが望ましい。０．１ｍｍより薄い場合には、本発明の効果が生じない。０．５ｍｍより厚い場合には、ぼやけて不明瞭あるいは不鮮明となり、検査能力が低下してしまう。また、拡散シート７の材質に関しては、ポリプロピレン（ＰＰ）の他、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリセーム、ポリエステル等の半透明（クリア）の材料を用いることができる。

画像処理部９は、印刷物１７の画像データに対して画像処理を施し、欠け、汚れ等の不良の検出を行う。画像処理部９は、例えば、コンピュータ及び当該コンピュータを検査装置１の画像処理部９として動作させるプログラム等により構成することができる。
尚、画像処理部９の構成及び動作については、後述する。

表示部１１は、画像処理部９における不良検出結果等を表示する。表示部１１は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。
画像記憶部１３は、画像データ等を記憶する装置である。画像記憶部１３は、例えば、ハードディスク、記憶媒体ドライブである。
操作部１５は、オペレータからの操作指示を受け付ける装置である。操作部１５は、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイスである。

（２．画像処理部９のハードウェア構成）
次に、図２を参照しながら、画像処理部９のハードウェア構成について説明する。
図２は、画像処理部９のハードウェア構成を示す図である。

図２に示す画像処理部９は、ＣＰＵ２１、メモリ２３等がシステムバス（図示しない。）を介して互いに接続されて構成される。
また、画像処理部９は、ネットワークインタフェース（図示しない。）等を介してラインカメラ３と接続され、ビデオアダプタ（図示しない。）等を介して表示部１１と接続される。
尚、図２のハードウェア構成は一例であり、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。

ＣＰＵ２１（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）は、記憶装置、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、記録媒体等に格納される実行プログラム、ＯＳ（オペレーションシステム）のプログラム、アプリケーションプログラム等をＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、演算処理（四則演算や比較演算等）、ハードウェアやソフトウェアの動作制御等を行い、後述する各種機能（図７等参照。）を実現する。
メモリ２３は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶装置である。ＲＡＭには、基準画像メモリ２５、検査画像メモリ２７、表示メモリ２９、処理プログラム実行用のワークメモリ等が割り当てられる。

基準画像メモリ２５は、良品であって基準となる印刷物１７の画像データ（基準画像２６）を保持するメモリである。
検査画像メモリ２７は、検査対象の印刷物１７の画像データ（検査画像２８）を保持するメモリである。
表示メモリ２９は、表示部１１に表示するための表示データを保持するメモリであり、例えば、検査結果や不良部分を示す画像データ等を保持する。
尚、基準画像メモリ２５、検査画像メモリ２７、表示メモリ２９は、画像処理部９に独立して設けるようにしてもよいし、ＲＡＭ上に適宜領域を割り当てるようにしてもよい。

ラインカメラ３は、撮像により取得した基準画像２６及び検査画像２８を画像処理部９に入力すると、基準画像２６及び検査画像２８は、それぞれ、基準画像メモリ２５及び検査画像メモリ２７に格納される。
ＣＰＵ２１は、基準画像２６及び検査画像２８に基づいて、検査対象の印刷物における良否を判定し、検査結果を表示メモリ２９に出力する。
表示メモリ２９の内容は、表示部１１に入力されて表示される。

（３．拡散シート７）
次に、図３〜図６を参照しながら、拡散シート７と印刷物１７からの反射光について説明する。
尚、印刷物１７は、鏡面印刷物であるとして説明する。

（３−１．拡散シート７を用いた場合）
図３は、拡散シート７を用いた場合における、印刷物１７からの反射光を示す図である。

入射光３１は、照明器５から印刷物１７に照射される光である。入射光３１は、拡散シート７の上面から進入し、印刷物１７の表面３３で反射する。
表面反射光は、拡散シート７の内部あるいは上面及び下面の境界面において、乱反射して乱反射光３５としてラインカメラ３に進行する。乱反射せずに正反射した表面反射光は、正反射光３７として進行する。
このように拡散シート７を用いる場合の乱反射光３５（図３）は、後述する拡散シート７を用いない場合の乱反射光４３（図４）より光量が大きい。

（３−２．拡散シート７を用いない場合）
図４は、拡散シート７を用いない場合における、印刷物１７からの反射光を示す図である。

入射光３９は、照明器５から印刷物１７に照射される光である。入射光３９は、拡散シート７の上面から進入し、印刷物１７の表面４１で反射する。
印刷物１７は、鏡面印刷物であるので反射率が大きく、入射光３９の大半は、印刷物１７の表面４１で正反射して正反射光４５として進行する。正反射光４５は、ラインカメラ３に捉えられない。入射光３９の極一部は、印刷物１７の表面４１で乱反射して乱反射光４３としてラインカメラ３に進行する。
このように拡散シート７を用いない場合の乱反射光４３（図４）は、先述した拡散シート７を用いる場合の乱反射光３５（図３）より光量が小さい。

（３−３．拡散シート７の有無による比較）
図５は、拡散シート７が装着された印刷物１７を示す図である。
図６は、拡散シート７が装着されない印刷物１７を示す図である。
図７は、図５に示す印刷物１７（拡散シート７有り）の検査画像４９を示す図である。
図８は、図６に示す印刷物１７（拡散シート７無し）の検査画像５７を示す図である。

尚、図５及び図６に示す印刷物１７は、同一のものである。また、印刷物１７は、絵柄・文字４７が付され、印刷物１７の表面は、絵柄・文字４７の領域を含め鏡面であるものとして説明する。

検査画像４９は、図５に示す印刷物１７（拡散シート７有り）をラインカメラ３により撮像して取得した画像データである。領域５１は、検査画像４９の絵柄・文字４７部分の領域である。領域５３は、検査画像４９の絵柄・文字４７部分以外の領域である。

検査画像５７は、図６に示す印刷物１７（拡散シート７無し）をラインカメラ３により撮像して取得した画像データである。領域５９は、検査画像５７の絵柄・文字４７部分の領域である。領域６１は、検査画像５７の絵柄・文字４７部分以外の領域である。

検査画像４９と検査画像５７とを比較すると、検査画像４９は、輝度が大きく明るい画像であり、検査画像５７は、輝度が小さく暗い画像である。
これは、図３及び図４を用いて先述したように、拡散シート７を用いる場合、ラインカメラ３へ進行する乱反射光３５の光量が大きくなり、拡散シート７を用いない場合、印刷物１７の反射率が大きいためラインカメラ３へ進行する乱反射光４３の光量が小さくなるからである。

領域５１は、輝度が大きく明るい画像領域である。従って、印刷物１７に関する画像情報が多く、不良５５（欠け欠陥、汚れ欠陥等）の検出能力が向上する。絵柄・文字４７以外の領域５３でも同様である。
一方、領域５９は、輝度が小さく暗い画像領域である。従って、印刷物１７に関する画像情報が少なく、不良５５を検出することが困難である。絵柄・文字４７以外の領域６１でも同様である。

例えば、所定の拡散シート７を用いる場合の領域５１のＲＧＢ濃度値は（１２７，１３９，１７４）であるのに対し、当該所定の拡散シート７を用いない場合の領域５９のＲＧＢ濃度値は（２８，２５，４６）である。
この場合、領域５１における明るさの指標（％）を算出すると、（１２７／２５５，１３９／２５５，１７４／２５５）×１００（％）＝（４９％，５４％，６８％）、である。一方、領域５９における明るさの指標（％）を算出すると、（２８／２５５，２５／２５５，４６／２５５）×１００（％）＝（１０％，９％，１８％）、である。
従って、拡散シート７を用いると、明るさの指標（％）は、（４９％，５４％，６８％）−（１０％，９％，１８％）＝（３９％，４５％，５０％）、向上する。

（３−４．拡散シート７の設置位置）
拡散シート７の設置位置は、印刷物１７の表面に密着させることが望ましい。拡散シート７を印刷物１７の表面に密着させることにより、印刷物１７の光沢面の正反射光を乱反射させて印刷絵柄あるいは印刷文字等に関する鮮明な画像情報を取得することができる。
拡散シート７を印刷物１７から離れた位置に設ける場合、拡散シート７と印刷物１７との間に空気層が入り反射率に変化及びムラが生じ、印刷絵柄あるいは印刷文字等のエッジがぼやけて不明瞭あるいは不鮮明となり、検査能力が低下してしまう。

（４．検査装置１の動作）
次に、図９を参照しながら、不良検出処理における検査装置１の動作について説明する。
図９は、不良検出処理における検査装置１の動作の流れを示す図である。

検査装置１は、ラインカメラ３により撮像されたＲＧＢ表色系の基準画像２６が入力されると、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分に分割する。
検査装置１は、ラインカメラ３により撮像されたＲＧＢ表色系の検査画像２８が入力されると、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分に分割する。尚、検査画像２８には、汚れ６３及び欠け６５が存在するものとして説明する。

検査装置１は、ＲＧＢ成分毎に、基準画像２６から検査画像２８を差分処理し、ＲＧＢ成分を合成してＭＡＸ処理を行い、汚れ候補画像６７を作成する（ステップ１００１）。
検査装置１は、ＲＧＢ成分毎に、検査画像２８から基準画像２６を差分処理し、ＲＧＢ成分を合成してＭＡＸ処理を行い、欠け候補画像６９を作成する（ステップ２００１）。
尚、ステップ１００１、ステップ２００１における差分処理は、飽和モードで行い、差分結果が負（マイナス）の場合は、０クリップする。

検査装置１は、汚れ候補画像６７に対して所定の汚れ用閾値により２値化処理を行い、汚れ不良画素を抽出する（ステップ１００２）。
検査装置１は、欠け候補画像６９に対して所定の欠け用閾値により２値化処理を行い、欠け不良画素を抽出する（ステップ２００２）。

検査装置１は、ステップ１００２の処理で抽出した汚れ不良画素数が所定の汚れ用画素数を超える領域を汚れ不良として検出する。検査装置１は、汚れ検出画像７１を作成し、検出した汚れ不良を検出汚れ７５として表示する（ステップ１００３）。
検査装置１は、ステップ２００２の処理で抽出した欠け不良画素数が所定の欠け用画素数を超える領域を欠け不良として検出する。検査装置１は、欠け検出画像７３を作成し、検出した欠け不良を検出欠け７７として表示する（ステップ２００３）。

尚、カメラ等による撮像あるいはスキャン等により基準画像２６及び検査画像２８の画像データを取得してもよいし、これに限らず、ＣＴＰ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｔｏ Ｐｌａｔｅ）により印刷を行う場合、基準画像２６については、刷版等に出力するためのデジタルデータを基準画像２６の画像データとして用いるようにしてもよい。

（５．効果）
以上説明したように、本発明の実施の形態では、検査装置は、拡散シートを検査対象の印刷物の表面に装着して検査を行う。拡散シートは、印刷物の反射光を乱反射させて検査画像の撮像装置（ラインカメラ等）へ進行する光量を増加させる。
この効果は、鏡面印刷物の場合に顕著である。拡散シートを用いて鏡面印刷物の検査を行うと、検査画像の輝度が大きくなり鏡面印刷物の画像情報が増加するので、検査能力を向上させることができる。

（６．その他）
尚、上述の実施の形態では、検査画像等の取得に関しては、ラインカメラを用いるものとして説明したが、これに限られず、スキャナ装置等を用いてもよい。
図１０は、本発明の他の実施の形態に係る検査装置７９を示す概略斜視図である。
検査装置７９は、スキャンにより印刷物１７の検査画像を取得する検査装置である。検査装置７９は、スキャナ面８１の上面に拡散シート７が設けられる。印刷物１７は、検査時に表面をスキャナ面８１に向けて拡散シート７の上面に載置される。

また、上述の実施の形態では、検査対象は、印刷物であるものとして説明したが、これに限られない。表面反射率が大きい検査対象物、例えば、金属板に絵柄・文字等が付されたものの検査等においても、拡散シートを用いることにより検査能力を向上させることができる。

また、拡散シートの検査対象物（印刷物等）への装着に関しては、拡散シートと検査対象物とを密着させることが望ましい。尚、印刷絵柄あるいは印刷文字等のエッジが検査可能な程度に明確かつ明瞭に撮像可能であれば、拡散シートと検査対象物とを直接密着させなくてもよい。例えば、所定の精度で検査可能な程度に明確かつ明瞭に撮像可能な範囲内であれば、拡散シートと検査対象物との間に距離があってもよいし、押さえ用の透明シートで検査対象物の上面を覆い当該透明シートの上面に拡散シートを密着させるようにしてもよい。

以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかる検査装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

検査装置１の概略構成図 画像処理部９のハードウェア構成を示す図 拡散シート７を用いた場合における、印刷物１７からの反射光を示す図 拡散シート７を用いない場合における、印刷物１７からの反射光を示す図 拡散シート７が装着された印刷物１７を示す図 拡散シート７が装着されない印刷物１７を示す図 印刷物１７（拡散シート７有り）の検査画像４９を示す図である。 印刷物１７（拡散シート７無し）の検査画像５７を示す図である。 不良検出処理における検査装置１の動作の流れを示す図 検査装置７９を示す概略斜視図

符号の説明

１………検査装置
３………ラインカメラ
５………照明器
７………拡散シート
９………画像処理部
１１………表示部
１３………記憶部
１５………操作部
１７………印刷物
２６………基準画像
２８………検査画像
３１………入射光
３３、４１………表面（反射面）
３５、４３………乱反射光
３７、４５………正反射光
４７………絵柄
４９………検査画像（拡散シート７有りで撮像）
５５………不良
５７………検査画像（拡散シート７無しで撮像）
６３………汚れ
６５………欠け
６７………汚れ候補画像
６９………欠け候補画像
７１………汚れ検出画像
７３………欠け検出画像
７５………検出汚れ
７７………検出欠け
７９………検査装置（スキャナ）
８１………スキャナ面

Claims (6)

1. 検査対象物を撮像して取得した検査画像に対して画像処理を行い前記検査対象物の良否を検査する検査装置であって、
   前記検査対象物に光を照射する光源と、
   前記検査対象物の撮像を行う撮像装置と、
   検査時に前記検査対象物の表面に装着され、光拡散性及び光透過性を有する拡散シートと、
   を具備することを特徴とする検査装置。
2. 前記拡散シートは、前記検査対象物の表面が光反射性を有する場合に装着されることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記拡散シートは、半透明であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の検査装置。
4. 前記拡散シートは、無模様かつ無色であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の検査装置。
5. 前記拡散シートは、ポリプロピレン製であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の検査装置。
6. 検査対象物を撮像して取得した検査画像に対して画像処理を行い前記検査対象物の良否を検査する検査方法であって、
   前記検査対象物に光を照射する光照射ステップと、
   前記検査対象物の撮像を行う撮像ステップと、
   検査時に前記検査対象物の表面に光拡散性及び光透過性を有する拡散シートを装着するステップと、
   を具備することを特徴とする検査方法。

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