JP2010054421A - 検査方法および検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軟包装材フィルムを袋状に形成したパッケージの、折り目の部分、およびキズについて検査する検査方法および検査装置を提供する。
【解決手段】検査対象物に、それぞれ異なる方向から偏光照明光を照射する複数の照明段階と、検査対象物からの反射光を偏光手段により偏光状態としてから撮像手段により撮像し画像データを取得する撮像段階と、撮像手段が撮像した画像データを記憶し、該画像データに対して各種画像処理を行う画像処理段階と、を備え、撮像段階は、複数の照明段階のそれぞれについて撮像した画像データを順次取得するもので、画像処理段階は、撮像段階にて得られた複数の画像データの差分を計算して差分画像データを生成し、該差分画像データに対して所定の計算処理を行うことにより検査対象物の折り目およびキズを抽出し検査対象物が良品かどうかを判定することを特徴とする検査方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、軟包装材フィルムを袋状に形成したパッケージの、折り目の部分、およびキズについて検査する検査方法および検査装置に関するものであり、より詳細には、軟包装材フィルム上に印刷されている絵柄や照明光を強く反射するぎらつきの影響を低減した状態で検査を行なうための技術である。

各種の商品を包装するパッケージは、素材、形状、配色などを巧みにデザインし、その商品の独自性や付加価値をより明確に消費者に伝えるためのいろいろな工夫がなされている。その結果、非常に多彩なパッケージが誕生しているが、必ずしも生産性が考慮されているわけではないため生産工程においてはいろいろな問題が発生しうる。

一般的に、各種の商品を包装するパッケージには、商品である内容物を保持および保護し、その品質を維持するという機能が必要とされる。従って、例えば軟包装材フィルムを使った袋状のパッケージの場合、袋の内部は密閉性を保つよう要求されることが多い。

これらのパッケージに使われる軟包装材フィルムは、内容物の保持や保護に適したものとなるよう、各種の軟包装材フィルムが設計され製造されている。そして、これらの軟包装材フィルムを袋状のパッケージに形成するためには、軟包装材フィルムを所定箇所で所定形状に折り目をつけたりシールしたりする必要がある。

多くの場合、パッケージは内容物が入っていない状態で製造されることが多い。袋状パッケージの製造時には、内容物が入ることを想定してつけられた折り目等が多数存在する。この折り目とは実際にパッケージに内容物が充填されたときに諸機能を果たすよう、例えばパッケージが安定して立つなどの機能のためにつけられているものである。従って、所定箇所に所定形状の折り目が形成されていないと、その機能を実現できなくなる可能性があるため、この折り目を検査する必要がある。

折り目の形状は、それほど単純ではない形になることも多い。その上、パッケージ表面には説明文や絵柄が印刷されている場合が多く、折り目だけを抽出することは非常に困難である。

また、パッケージにキズがあると、その部分の強度は一般的に下がっていることが多いので、キズは品質管理上重要な管理項目である。しかしこのようなキズも印刷絵柄があると検出しづらく、特に絵柄のデザインと同方向についた傷である場合はほとんど検出できない。

また袋状のパッケージは、しわやひずみができやすく、表面を平らにすることは困難である。このような袋状のパッケージに照明光を照射した場合、しわのある部分には照明光を強く反射するぎらつきが発生することがある。このぎらつきが折り目やキズの周辺に発生していると、画像処理で折り目やキズだけを検出したいときは非常に障害となる。

例えば特許文献１には、平面の放射状の傷・皺検査や折り目検査や凹凸検査を行なう際に、撮像される検査画像に陰影をはっきりつけることができるＬＥＤリング照明及びそれを備えた画像検査装置について記載されている。

しかしながら、検査対象物に印刷された絵柄デザインや照明光が強く反射されるぎらつきの影響を低減しつつ、折り目やキズだけを検出する技術はなかった。

特２００２−３２８０９４号公報

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、軟包装材フィルムを袋状に形成したパッケージの折り目の部分およびキズについて検査する際に、軟包装材フィルム上に印刷されている絵柄や照明光を強く反射するぎらつきの影響を低減した状態で検査をすることが可能な、検査方法および検査装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため本発明の請求項１においては、
検査対象物に、それぞれ異なる方向から偏光照明光を照射する複数の照明段階と、
前記検査対象物からの反射光を偏光手段により偏光状態としてから撮像手段により撮像し画像データを取得する撮像段階と、
撮像手段が撮像した画像データを記憶し、該画像データに対して各種画像処理を行う画像処理段階と、を備え、
前記撮像段階は、複数の照明段階のそれぞれについて撮像した画像データを順次取得するもので、
前記画像処理段階は、前記撮像段階にて得られた複数の画像データの差分を計算して差分画像データを生成し、該差分画像データに対して所定の計算処理を行うことにより検査対象物の折り目およびキズを抽出し前記検査対象物が良品かどうかを判定することを特徴とする検査方法、としたものである。

また本発明の請求項２においては、
検査対象物に、それぞれ異なる方向から偏光照明光を照射する複数の照明光源と、
前記検査対象物を撮像し画像データを取得する撮像手段と、
前記検査対象物と前記撮像手段との間に配置される偏光手段と、
撮像手段が撮像した画像データを記憶し、該画像データに対して各種画像処理を行う画像処理手段と、を備え、
前記撮像手段は、複数の照明光源のそれぞれについて、その照明光源のみからの照明光を使って撮像した画像データを順次取得し、
前記画像処理手段は、前記撮像手段によって得られた複数の画像データの差分を計算して差分画像データを生成し、該差分画像データに対して所定の計算処理を行うことにより検査対象物の折り目およびキズを抽出し前記検査対象物が良品かどうかを判定することを特徴とする検査装置、としたものである。

また本発明の請求項３においては、検査対象物の少なくとも検査対象領域上に、透明平板を載置することを特徴とする請求項１記載の検査方法、としたものである。

また本発明の請求項４においては、検査対象物の少なくとも検査対象領域上に、透明平板を載置することを特徴とする請求項２記載の検査装置、としたものである。

以上のように、異なる方向から照明光をあてて画像を取得し、その差分をとった差分画像は、非常に効果的に折り目を検出することができる。またうねりが発生しているパッケージには、透明平板による荷重をかけることにより平坦性を維持することができ、折り目検出が可能な画像を得ることができる。

はじめに本発明の原理を説明する。図２に、軟包装材フィルムを使った袋状のパッケージＡに照明光２１をあてたときの模式図を示す。なるべく平坦な状態にして、平坦な台などの上に袋状パッケージＡを置き、照明光２１を照射する。袋状パッケージＡ表面からの反射光には、正反射光の性質に近い指向性の高い反射光２２と、散乱性の高い光２３の２種類の光が発生している。

反射光２２は、袋状パッケージＡに印刷されている絵柄による影響を受けにくく、また照射光２１が偏光状態であった場合、反射光２２も同じ偏光性が維持されているといった正反射光に近い性質を持つ。

一方、反射光２３は、袋状パッケージＡに印刷されている絵柄の影響を非常に受けやすく、また照射光２１が偏光状態であっても、反射光２３には偏光性がほとんど維持されず、かつ散乱方向が非常に等方的であるという性質を持っている。

以下、本発明の検査装置の実施形態について図１を使って説明する。検査対象物である袋状パッケージＡは、平らな状態にして保持するようにする。袋状パッケージＡが、１枚または数枚がつながった状態で、比較的小さい面積である場合には、適宜の検査ステージに載置するなどすれば良い。また袋状パッケージＡが多数枚つながった状態でロール状に巻かれている場合などは、適宜の巻き出し装置と巻き取り装置およびその間に配置された搬送機構を用い、搬送機構の適宜の箇所で、袋状パッケージＡを平らに保持できるようにすればよい。いずれの場合も撮像時には、撮像手段に対して袋状パッケージＡが静止するようにする。

照明手段１５ａおよび１５ｂは、袋状パッケージＡ表面に、互いに異なる方向から照明光１６ａおよび１６ｂを照射する。照明光１６ａおよび１６ｂはいずれも、袋状パッケージＡ表面に対しては所定の角度をなし、また袋状パッケージＡ表面の同じ領域（後述する撮像手段１１が撮像する領域）に照射されるものとする。

また、照明手段１５ａおよび１５ｂと袋状パッケージＡの間に偏光手段を配置するか、もともと偏光状態の光を発することのできる光源を使用することにより、照明光１６ａおよび１６ｂが偏光状態の光となるようにする。

撮像手段１１は袋状パッケージＡの検査対象領域の真上に配置し、撮像手段１１と袋状パッケージＡの間には偏光手段１２を配置する。偏光手段１２は、その偏光方向を、照明光１６ａおよび１６ｂの偏光方向にあわせて変えられるようなものを選択しておく。

まず、照明手段１５ｂを消灯するかシャッターなどで照明光１６ｂを遮光するかして、照明手段１５ａからの照明光１６ａのみが袋状パッケージＡに照射されるようにする。偏光手段１２を、照明光１６ａの正反射光が通過しない偏光方向に調節する。この状態で撮像手段１１は撮像を行い、画像データ１７ａを取得する。得られた画像データ１７ａは、画像処理手段１３に送られて記憶される。

次に、照明手段１５ａを消灯するかシャッターなどで照明光１６ａを遮光するかして、照明手段１５ｂからの照明光１６ｂのみが袋状パッケージＡに照射されるようにする。偏光手段１２を、照明光１６ｂの正反射光が通過しない偏光方向に調節する。この状態で撮像手段１１は撮像を行い、画像データ１７ｂを取得する。得られた画像データ１７ｂは、画像処理手段１３に送られて記憶される。

照明光の照射方向と垂直な方向に急峻な凹凸の段差１８ａおよび１８ｂがあると、画像上で強調されて写るが、照明光の照射方向と平行な方向に凹凸の段差がある場合は、画像上ではあまり強調されない。照明光１６ａおよび１６ｂの照射方向が互いに垂直（または垂直付近の角度）になるように、照明手段１５ａおよび１５ｂを配置しておけば、検査対象物Ａ上の凹凸の段差１８ａおよび１８ｂがどのような形状であっても、照明光１６ａおよび１６ｂのどちらかで強調した画像データを取得することができる。

検査対象物Ａ表面に絵柄などが印刷されている場合、絵柄パターン１９による画像データ上の明度への寄与分は、照明光の照射方向によらず、ほぼ一定である。従って、図２に模式的に示したように画像データ１７ａと１７ｂの差分を計算して、差分画像データ１７ｃを生成すると、絵柄パターン１９の部分はほとんど消えてしまう。

また、照明光１６ａおよび１６ｂの照射方向が互いに垂直（または垂直付近の角度）になるようにしておけば、得られる画像データ１７ａと１７ｂで、検査対象物Ａのぎらつきによる明度の値もほぼ等しくなり、差分画像データ１７ｃ上では、ぎらつきもほとんど消えてしまう。

このようにして得られた差分画像データ１７ｃに対して適宜の画像処理を行えば、検査対象物Ａの折り目やキズを抽出することができる。折り目やキズを抽出することができれば、折り目が所定箇所にあるかどうかや所定形状になっているかどうかを調べる検査や、キズの有無を調べる検査のための画像データ処理を行なうことができる。

一般的には、袋状パッケージの表面が全く平らになるように載置することは困難で、通常は緩やかに波打つようなうねりが存在する。このうねりが大きいと、照明光１６ａおよび１６ｂにより影ができてしまうが影の出来る方向が異なるので、差分画像データ１７ｃ上でキャンセルすることができない。

このような影による影響を低減するために、検査対象物Ａ上に透明平板を載置してうねりを抑えるようにしてもよい。検査対象物Ａのうねりを、透明平板の自重だけでは抑えられない場合は、透明平板に適宜の荷重をかけてもよい。なお、折り目の凹凸の段差まで平らにしてしまうと折り目を検出できなくなってしまうので、透明平板の重さや荷重が適切な値となるようにする必要がある。また、透明平板としては、ガラス、各種透明樹脂を材料とするものが使用可能である。

図１のような構成の装置により画像データを得た場合の実施例について以下で説明する。本実施例では、照明手段１５ａおよび１５ｂとしてＬＥＤ照明を用い、その前面に偏光板を配置した。また、撮像手段１１としてレンズを備えたＣＣＤカメラを袋状パッケージＡの真上に配置し、そのレンズの前には偏光版１２を配置した。

まず、照明手段１５ａのみを点灯し、照明光１６ａのみが袋状パッケージＡに照射されるようにする。偏光手段１２を、照明光１６ａの正反射光が通過しない偏光方向に調節する。この状態でＣＣＤカメラにより撮像を行って画像データを取得した。このとき得られた画像を図４（ａ）に示す。

次に、照明手段１５ｂのみを点灯し、照明光１６ｂのみが袋状パッケージＡに照射されるようにする。偏光手段１２を、照明光１６ｂの正反射光が通過しない偏光方向に調節する。この状態でＣＣＤカメラにより撮像を行って画像データを取得した。このとき、図４（ａ）と同様な画像が得られた。

得られた２つの画像データを画像処理手段に取り込み、差分画像データを生成した。この差分画像を図４（ｂ）に示す。

図４（ａ）および（ｂ）においては、折り目が矢印Ｔおよび矢印Ｔ’の位置にある。

図４（ａ）では印刷された絵柄が、矢印Ｓの指している箇所にあるのがはっきりわかる。また、折り目の付近にはぎらつきが発生しており、このままでは画像処理で折り目部分を抽出するのは難しい。

しかし差分画像の図４（ｂ）では、矢印Ｓ’の指している箇所には印刷絵柄の影響がほとんどなくなっていることがわかる。また折り目の付近にあったぎらつきも消えており、折り目だけを抽出できている。

以上のように、異なる照射方向から照明光をあて、その差分画像をとる方法はパッケージの折り目形状観察に非常に有効である。本実施例では、照明光の照射方向を２つとした場合を示したが、これに限るものではなく、適宜に照明光の照射方向を増やして取得画像の数を増やし、折り目やキズを最もよく抽出できる画像データの組み合わせを選ぶようにするのも有効なことがある。

本発明の検査装置の実施形態の模式図。 本発明で得られる画像と、画像処理により得られる差分画像の模式図。 袋状のパッケージに照明光をあてたときの模式図。 （ａ）撮像手段により得られた画像の１例、（ｂ）差分画像の１例。

符号の説明

Ａ・・・検査対象物（袋状パッケージ）
１１・・・撮像手段
１２・・・偏光手段
１３・・・画像処理手段
１５ａ、１５ｂ・・・照明手段
１６ａ、１６ｂ・・・偏光状態の照明光
１７ａ、１７ｂ・・・画像データ
１７ｃ・・・差分画像データ
１８ａ、１８ｂ・・・検査対象物Ａ上の急峻な凹凸
１９・・・検査対象物Ａ上の絵柄部分
Ｓ、Ｓ’・・・印刷絵柄
Ｔ、Ｔ’・・・折り目
２１・・・照明光
２２・・・検査対象物からの反射光
２３・・・検査対象物からの反射光

Claims (4)

1. 検査対象物に、それぞれ異なる方向から偏光照明光を照射する複数の照明段階と、
   前記検査対象物からの反射光を偏光手段により偏光状態としてから撮像手段により撮像し画像データを取得する撮像段階と、
   撮像手段が撮像した画像データを記憶し、該画像データに対して各種画像処理を行う画像処理段階と、を備え、
   前記撮像段階は、複数の照明段階のそれぞれについて撮像した画像データを順次取得するもので、
   前記画像処理段階は、前記撮像段階にて得られた複数の画像データの差分を計算して差分画像データを生成し、該差分画像データに対して所定の計算処理を行うことにより検査対象物の折り目およびキズを抽出し前記検査対象物が良品かどうかを判定することを特徴とする検査方法。
2. 検査対象物に、それぞれ異なる方向から偏光照明光を照射する複数の照明光源と、
   前記検査対象物を撮像し画像データを取得する撮像手段と、
   前記検査対象物と前記撮像手段との間に配置される偏光手段と、
   撮像手段が撮像した画像データを記憶し、該画像データに対して各種画像処理を行う画像処理手段と、を備え、
   前記撮像手段は、複数の照明光源のそれぞれについて、その照明光源のみからの照明光を使って撮像した画像データを順次取得し、
   前記画像処理手段は、前記撮像手段によって得られた複数の画像データの差分を計算して差分画像データを生成し、該差分画像データに対して所定の計算処理を行うことにより検査対象物の折り目およびキズを抽出し前記検査対象物が良品かどうかを判定することを特徴とする検査装置。
3. 検査対象物の少なくとも検査対象領域上に、透明平板を載置することを特徴とする請求項１記載の検査方法。
4. 検査対象物の少なくとも検査対象領域上に、透明平板を載置することを特徴とする請求項２記載の検査装置。