JP2009156590A - 画像検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、印刷物の外観検査に使用する画像検査システムに関し、その目的は、複数の画像検査装置を有する大規模な画像検査システムを安価にしかも容易に構築することである。
【解決手段】複数台の画像検査装置を有する画像検査システムにおいて、各画像検査装置は、基準信号入力端子と、基準信号出力端子と、検査対象となる画像を撮像手段によって走査して得られる画像信号を基にして基準信号を生成し前記基準信号出力端子に出力する基準信号生成手段とを有しており、各画像検査装置の基準信号入力端子と基準信号出力端子が１本の共通信号線に並列に接続されていることを特徴とする画像検査システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数台の画像検査装置から構成される比較的大規模な画像検査システムに関し、特に印刷物の外観検査工程に用いる画像検査システムにおいて、システムを構成する各画像検査装置の同期化の方法に関するものである。

従来、印刷物の外観検査は、目視によって行われていたが、印刷速度あるいは、被検査物の移動速度の高速化、要求品質の高まりに伴い、画像検査装置による機械検査が一般的に行われるようになってきた。またさらに、印刷工程とは別の検査工程を設ける場合であっても、印刷工程中に、印刷と同時に検査をするいわゆるインライン検査を実施し、印刷不良の発生を未然に防止することが重視されるようになってきた。

検査対象となる製品の要求品質水準が高まることに伴い、製品の外観を検査する画像検査装置の高精細化も要求されている。このため、画像検査装置を単体で使用したのでは、検査分解能、検査有効幅、検査速度等の要求を満たすことができないため、検査対象となる画像を複数の領域に分割し、それぞれの領域を検査する画像検査装置を並列に運転することが必要とされるようになってきた。

画像検査装置はカメラ（ＣＣＤ）、ラインセンサー等の撮像手段から画像情報を受け取り、所定の検査を実行し、その結果を上位装置などに出力するものである。検査内容としては、検査対象となる画像を撮像し、予め記憶させておいた基準画像と比較する方法や、検査対象となる画像が、単位となる画像の繰り返しであるような場合には、１ピッチ前の画像と比較する方法や、任意の数ピッチ前の画像と比較する方法などがある。いずれの方法においても複数台の画像検査装置における、これらの一連の動作を制御するためには、基準となる信号(基準信号)が必要となる。

前記基準信号としては、検査対象となる画像の種類、状況に応じて、いろいろな信号が必要となる。最も代表的なものとしては、画像取込開始信号が挙げられる。この信号に基づいて画像検査装置は画像フレームの取込みを開始する。この取込みのタイミングがずれると各画像検査装置が本来取込むべき画像と異なる画像を取込むこととなり後の検査ができなくなってしまうため、タイミング精度が要求される信号である。

前記画像取込開始信号の与え方として、外部センサなどの信号を入力する場合(外部同期)と、撮像手段から取り込んだ画像情報から生成する場合(内部同期)の2種類があり、それぞれ長所と短所があるため、両者を使い分けることが多かった。

外部同期の場合、そのトリガ信号源としてはセンサやエンコーダなどを使用することが多い。これらの信号は、各画像検査装置に並列に接続するだけで、同時に信号伝達をすることが可能であるため、一般的に用いられてきた。特許文献１には、印刷画像をマークセンサにより撮像し、印刷胴１回転分の画像データの取込開始位置を検出する方法を用いた印刷物の品質検査方法および装置が記載されている。しかしセンサを使用する場合、検査対象となる印刷物の種類によっては、センサで検知できる検知マークを印刷絵柄の中に必ずしも入れることができなかったり、入れられたとしても場所が一定しなかったりして、初期設定に手間がかかるという問題があった。

また印刷機の版胴の回転をロータリーエンコーダでとらえ、版胴の位相から前記画像取込開始信号を得る方法も従来から一般的に用いられている。特許文献２に開示された方法
は、輪転印刷機などにおける連続して走行する印刷物の印刷良否を走行状態のままで、検査する方法に関するものである。この方法では、基準となる画像データと検査データを比較して、印刷物の良否を判定するにあたり、絵柄の１画面を一義的に表すアドレスを決めるための手段として、印刷シリンダに取り付けたロータリーエンコーダからの信号を利用して検査開始点と検査終了点を決めている。

しかしながら実際の印刷物は、印刷速度やテンションの変動などによって、印刷ピッチが必ずしも一定ではないため、この信号をそのまま画像取込開始信号として用いる方法には問題が多かった。しかし版胴の1回転を確実に捕捉できるという点では、優れており、次に述べる内部同期において、画像取込開始画像を特定するためのゲート信号などには好適に使用できる。

一方、内部同期の場合には、撮像手段からの画像情報は、通常、各画像検査装置間で異なるものであるので基準信号を生成する画像検査装置を予め決定しておく必要がある。その画像検査装置は、画像情報から基準となる情報を抽出し、それを基準信号として出力し、それ以外の画像検査装置はその基準信号を取り込む構造を採らなければならない。

この方法の問題点として、以下の２点がある。
（１）基準信号を発生する画像検査装置と、発生しない画像検査装置の２種類の画像検査装置が必要となる。画像検査システムの規模が大きくなればなる程、画像検査装置の種類を増やす事による、各画像検査装置の製造やテストに費やす時間と費用が増大する。
（２）基準信号を生成する画像検査装置が予め決まっていて、変更することができないため、印刷物の絵柄によっては、撮像手段の取り付け位置変更が必要となるなどの問題があった。

前記問題の解決策の一つとして、内部信号の生成を特定の画像検査装置で実行させるのではなく、基準信号を生成するための独立したユニットを設け、そこから全ての画像検査装置に基準信号を同時に伝達させる方法が考えられる。該ユニットは画像検査装置とは別個の撮像手段を持ち、その画像情報を元に基準信号を生成するものである。この方法によれば、上記の問題は解決するが、ユニットが増えることによりコストアップするという当然の問題が生じる。
特開平１１−９８７号公報 特公平１−４７８２３号公報

本発明は、上記のそれぞれの問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、複数の画像検査装置を有する大規模な画像検査システムを安価にしかも容易に構築することにある。

前記課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、複数台の画像検査装置を有する画像検査システムにおいて、各画像検査装置は、基準信号入力端子と、基準信号出力端子と、検査対象となる画像を撮像手段によって走査して得られる画像信号を基にして基準信号を生成し前記基準信号出力端子に出力する基準信号生成手段とを有しており、各画像検査装置の基準信号入力端子と基準信号出力端子が１本の共通信号線に並列に接続されていることを特徴とする画像検査システムである。

請求項２に記載の発明は、任意の１台の画像検査装置が基準信号出力端子から基準信号を出力した時、すべての画像検査装置が、それぞれの基準信号入力端子から共通信号線を
経由して該基準信号を取り入れ、該基準信号をもって、すべての画像検査装置が同期して動作することを特徴とする請求項１に記載の画像検査システムである。

また、請求項３に記載の発明は、検査対象となる画像の中から、基準信号生成源となる基準画像を選択するにあたり、各画像検査装置を並行して動作させ、予め設定した基準を満たした基準画像を最初に検出した画像検査装置が、基準信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像検査システムである。

また、請求項４に記載の発明は、共通信号線に、外部トリガ信号源の出力端子が接続されており、該外部トリガ信号源からトリガ信号が出力された時、すべての画像検査装置は、該トリガ信号を基準信号入力端子から共通信号線を経由して取り入れ、該トリガ信号をもって、すべての画像検査装置が同期して動作することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の画像検査システムである。

また、請求項５に記載の発明は、画像検査システムを構成する各画像検査装置が実質的に同一の仕様、構造であることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の画像検査システムである。

画像検査システムを構成する複数台の画像検査装置の基準信号入力端子と基準信号出力端子が、１本の共通信号線に並列に接続されているだけなので、全体の構造が極めて単純である。また基準信号を生成するための専用ユニットを設けなくとも、各画像検査装置が基準信号生成手段を有しているため、どの画像検査装置も、基準信号を発生することができる。

１台の画像検査装置が、基準信号を発生すると、この信号は共通信号線を経由して、自分自身も含め他のすべての画像検査装置に同時に伝達されるので、すべての画像検査装置が同期して動作することができる。

検査対象となる画像の中から、基準信号生成源となる基準画像を選択するにあたり、この部分が全体の画像のどの位置にあろうとも、複数の画像検査装置のうちのいずれかの画像検査装置の検査範囲に入っていさえすれば、最も基準信号源として適した画像を容易に選択することが可能となる。また予め一定の水準を決めておくことにより、その基準に該当する基準画像を最も早く検出した画像検査装置が自動的に基準信号発生装置となることにより、画像検査システムの初期設定が極めて容易になり、準備時間の短縮に貢献する
また外部のトリガ信号源を用いる場合であっても、単に外部トリガ信号出力端子をこの共通信号線に接続するだけで、すべての画像検査装置の同期が容易にとれる。

画像検査システムを構成する各画像検査装置の仕様、構造を同一にすることが可能となるため、画像検査装置の製作コストが下がり、画像検査システムのテストに要する時間も短縮できる。

図１を用いて本発明を詳細に説明する。図１は本発明の構成の一例を示す模式図であり、画像処理装置３台から構成されている画像検査システムを示している。各画像処理装置は、カメラ（ＣＣＤ）、ラインセンサ等から画像情報を取り込み、その検査結果を出力する完結した機能を持つものであり、通常、架台(ラック)におけるサブラックサイズである金属筐体を想定すればよい。各画像検査装置は、検査対象となる画像を３等分して分担する形になっている。

各画像検査装置は、信号入出力コネクタ１０、２０、３０を備えており、その中には、同期をとるための信号線のペア(入力と出力)が少なくとも１組以上割り当てられている。信号入出力コネクタ１０、２０、３０は、１本の共通信号線７に並列に接続されている。コネクタ内の入出力は、短絡された形で接続されることになる。

以上の構成において、外部同期を使用する場合について説明する。外部トリガ信号源6から外部トリガ信号出力端子ＯＵＴを介して出力された外部トリガ信号は、各画像検査装置の基準信号入力ポートＩＮ１７、ＩＮ２７、ＩＮ３７からそれぞれ信号入力バッファ１１、２１、３１を経由し、基準信号となる。この時、基準信号出力ポートＯＵＴ１８、ＯＵＴ２８、ＯＵＴ３８は信号出力バッファ１２、２２、３２がオープンコレクタ型であるため常時ハイインピーダンス状態になっており、接続されていないことと同じになっている。このため、ＩＮ１７、ＩＮ２７、ＩＮ３７には外部トリガ信号源の信号しか伝わらない。この基準信号は画像検査装置1、２、３の同期をとるために使用する。

次に内部同期を使用する場合について説明する。例えば画像検査装置２により基準信号２５が生成され、画像検査装置１，および画像検査置３が基準信号を受け取る場合を例に取って説明する。外部トリガ信号源６を使用しない場合には、該機器の出力をハイインピーダンス状態にしておく。また、基準信号出力端子ＯＵＴ１８、ＯＵＴ２８、ＯＵＴ３８は、前述したように信号出力バッファ１２、２２、３２がオープンコレクタ型であるため、通常はハイインピーダンス状態になっている。画像検査装置２で得られた画像情報から生成された画像信号２６から、基準信号生成器２４によって基準信号２５が生成されると、その信号は出力バッファ２２から基準信号出力端子ＯＵＴ２８を経由して出力され、画像検査装置１、２および３の基準信号入力端子ＩＮ１７、ＩＮ２７、ＩＮ３７を介してこの３台の画像検査装置に同時に基準信号として入力される。

基準信号が画像取込開始信号である場合には、３台の画像検査装置が一斉に画像取込みを開始し、所定の検査動作を実施する。実際の検査動作としては、印刷物の場合であれば、前述したように１ピッチ前の画像と比較して、異なる部分がある場合に異常と判定する方法や、予め設定した基準となる画像と比較して、判定する方法などがある。これらのアルゴリズムは、目的とする検査対象物の性質に応じて、任意に選択される。

検査対象物である画像そのものを基準信号の生成源とする場合、印刷の絵柄は、製品の品種によって、さまざまであるから、生成源となりうる基準画像の存在する位置は、必ずしも一定ではない。しかし、本発明の方法によれば、生成源となる基準画像がどこにあろうと、検査対象範囲の中でさえあれば、任意に選定することができる。

ここで、基準信号の生成源に適した基準画像とは、一般的にある程度の印刷濃度があり、輪郭がはっきりしていて、撮像手段によって走査した時の信号の立ち上がりが急峻なものが望ましい。この基準画像の選定は、印刷機の操作者が行ってもよいし、予め基準を決めておいて、画像検査装置自身に自動的に検出させてもよい。これは、主として検査対象となる印刷絵柄によって決定される。

本発明の画像検査システムでは、システムを構成する各画像検査装置の仕様、構造を共通にすることができるが、以上説明したような仕様を満たしていれば、必ずしも全く同一である必要はない。しかし新規に製作する場合には、仕様を同一にすることにより、開発費用が節約されるため、安価に大規模な画像検査システムを構築することが可能となる。

本発明の画像検査システムの構成の一例を示す模式図である。

符号の説明

１・・・画像検査装置１
２・・・画像検査装置２
３・・・画像検査装置３
６・・・外部トリガ信号源
ＯＵＴ・・・外部トリガ信号出力端子
７・・・共通信号線
１０、２０、３０・・・信号入出力コネクタ
１１、２１、３１・・・信号入力バッファ
１２、２２、３２・・・信号出力バッファ
１４、２４、３４・・・基準信号生成器
１５、２５、３５・・・基準信号
１６、２６、３６・・・画像信号
ＩＮ１７、ＩＮ２７、ＩＮ３７・・・基準信号入力端子
ＯＵＴ１８、ＯＵＴ２８、ＯＵＴ３８・・・基準信号出力端子

Claims (5)

1. 複数台の画像検査装置を有する画像検査システムにおいて、各画像検査装置は、基準信号入力端子と、基準信号出力端子と、検査対象となる画像を撮像手段によって走査して得られる画像信号を基にして基準信号を生成し前記基準信号出力端子に出力する基準信号生成手段とを有しており、各画像検査装置の基準信号入力端子と基準信号出力端子が１本の共通信号線に並列に接続されていることを特徴とする画像検査システム。
2. 任意の１台の画像検査装置が基準信号出力端子から基準信号を出力した時、すべての画像検査装置が、それぞれの基準信号入力端子から共通信号線を経由して該基準信号を取り入れ、該基準信号をもって、すべての画像検査装置が同期して動作することを特徴とする請求項１に記載の画像検査システム。
3. 検査対象となる画像の中から、基準信号生成源となる基準画像を選択するにあたり、各画像検査装置を並行して動作させ、予め設定した基準を満たした基準画像を最初に検出した画像検査装置が、基準信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像検査システム。
4. 共通信号線に、外部トリガ信号源の出力端子が接続されており、該外部トリガ信号源からトリガ信号が出力された時、すべての画像検査装置は、該トリガ信号を基準信号入力端子から共通信号線を経由して取り入れ、該トリガ信号をもって、すべての画像検査装置が同期して動作することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の画像検査システム。
5. 画像検査システムを構成する各画像検査装置が実質的に同一の仕様、構造であることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の画像検査システム。