JP2012058031A - 異品種混入検査方法及び異品種混入検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異品種の混入に対して高い検知力をもつ異品種混入検査方法及び検査装置を提供する。
【解決手段】被検査対象物のパターンから特徴あるパターンを有する被検査領域を選定し、前記被検査領域の複数の画素の輝度値をマスターデータ輝度値として予め取得し、マスターデータ輝度値と、正規品種もしくは異品種と判定する被検査対象物内の複数の画素の輝度値との正規化相関係数の算出を、被検査対象物の全画像領域にわたって行い、最も正規化相関係数の値が大きい領域がマスターデータを取得した検査領域と一致したと判断し、前記最も大きい正規化相関係数の値が予め設定された閾値以上の場合は前記被検査対象物を正規品種と判定し、閾値以下の場合は前記被検査対象物を異品種と判定することを特徴とする異品種混入検査方法。
【選択図】図２

Description

本発明は異品種の混入検査に関し、被検査対象物の画像を取得しマスターデータとの比較を行い品種の判定を行う異品種混入検査方法及び検査装置に関する。

従来、例えば、円筒容器の生産ラインなどにおいて異品種の混入検査が行われている。ここで、混入検査が行われているのは、円筒容器の大量生産工程において異品種の混入が発生すると、円筒容器に表示されている品名と内容品に不一致が生じ、重大な事故あるいはクレームの発生要因となるからである。

しかし、従来における混入検査は主に人間の目による目視検査で行われる事が多く、人為的なミスによって異品種の混入が発生しやすい。また、一般的に実際に異品種の混入が発生する頻度は極めて低いため、検査員が異品種を見逃してしまうことも少なくない。

このため、目視検査に変わる方法として装置による自動検査方法も複数提案されており、予め登録したマスターデータと被検査対象物との比較を行う方法が一般的である。

特許文献１は、缶の品種識別に関するものであるが、缶のカラー分布を記憶しておき、被検査対象物のカラー分布との比較を行い、品種の識別を行う方法である。

特許文献２も同様に缶の品種識別に関するものであるが、缶の全周画像を登録しておき、被検査対象物から得られる画像が、登録された画像の一部を構成するかどうかの判定で、品種の識別を行う方法である。

特開平２−２４１５８１号公報 特開平５−１６４７０６号公報

しかしながら、上述した特許文献の問題点として、登録したモデルが必ずしも異品種の混入を検知できるとは言えない可能性がある点が挙げられる。なぜならば、特許文献１は缶のカラー分布を比較する方法であるが、例えば絵柄が異なりカラー分布が同じ品種が存在する場合、混入を検知できない。また、特許文献２は被検査対象物から得られる画像が登録画像の一部分を構成するかどうかで品種の判別を行うが、品種の異なる各製品においても絵柄の一致する部分は存在している場合も想定され、その場合は混入を検知できない。

本発明は係る問題に鑑みて、絵柄が異なりカラー分布が同じ品種が存在する場合や、品種の異なる各製品においても絵柄の一致する部分は存在している場合においても、異品種の混入に対して高い検知力をもつ異品種混入検査方法及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の手段として、請求項１に記載の発明は、被検査対象物の画像を取得し、マスターデータとの比較を行うことにより、前記被検査対象物を正規品種も
しくは異品種と判定する異品種混入検査方法であって、
前記被検査対象物のパターンから特徴あるパターンを有する被検査領域を選定し、
前記被検査領域の複数の画素の輝度値をマスターデータ輝度値として予め取得し、
前記マスターデータ輝度値と、正規品種もしくは異品種と判定する被検査対象物内の複数の画素の輝度値との正規化相関係数の算出を、被検査対象物の全画像領域にわたって行い、最も正規化相関係数の値が大きい領域がマスターデータを取得した検査領域と一致したと判断し、
前記最も大きい正規化相関係数の値が予め設定された閾値以上の場合は前記被検査対象物を正規品種と判定し、閾値以下の場合は前記被検査対象物を異品種と判定することを特徴とする異品種混入検査方法である。

請求項２に記載の発明は、該被検査対象物の特徴あるパターンを有する被検査領域は、他の品種と異なるパターンを有することを特徴とする請求項１記載の異品種混入検査方法である。

請求項３に記載の発明は、前記予め取得したマスターデータ輝度値を蓄積し、前記マスターデータ輝度値と、正規品種もしくは異品種と判定する被検査対象物のマスターデータ輝度値との正規化相関係数を算出し、被検査対象物の被検査領域の選定が正しいことを確認することを特徴とする請求項１記載の異品種混入検査方法である。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の異品種混入検査方法を用いて異品種混入検査を行うことを特徴とする異品種混入検査装置である。

本発明の異品種混入検査方法および異品種混入検査装置により、絵柄が異なりカラー分布が同じ品種が存在する場合や、品種の異なる各製品においても絵柄の一致する部分は存在している場合に混入を検知できないといった問題が解決され、異品種の混入に対して高い検知力をもつ異品種混入検査が可能となる。

本発明に係る混入検査装置の模式図（ａ）装置全体を上方から見た模式図（ｂ）装置全体を側面から見た模式図で被検査対象物と撮像手段、光照射手段の位置関係を示す模式図 被検査対象物の全周画像とマスターデータの設定例 誤判定を起こす場合のマスターデータと被検査対象物の全周画像例

以下、本発明の実施形態について図面を参照して、具体的に説明する。

図1は本発明の混入検査装置を模式的に表す図である。図１（ａ）は上方から見た図、図１（ｂ）は側面から見た図である。被検査対象物１は円筒型の紙カップであり、周囲に品種固有の絵柄や品名が印字されている。上流装置にて製造された被検査対象物１はシューター２内を空圧で矢印１２で示される方向に移動し、下流装置へと搬送される。本発明の混入検査装置は撮像手段３、光照射手段４、画像判定手段５からなり、撮像手段３にて得られた被検査対象物１の画像データを画像判定手段５に伝送し、被検査対象物１が正規品種もしくは異品種かを判定する。

本発明では、コストおよび簡便性を考慮して、装置固有の搬送機構を設けず上流、下流
の装置間での搬送経路（シューター２）に装置を設置している。被検査対象物１の全周画像を必要とするため、撮像手段３および光照射手段４は複数配置する必要がある。本実施例では、撮像手段３および光照射手段４を被検査対象物１の周囲に４つ配置した例を示しているが、特にこの配置に限定されるものではなく、被検査対象物１の全周画像を得られる配置であればどのような配置でも良い。

撮像手段３には電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いているが、これに限定されるものではない。光照射手段４にはＬＥＤ光源のストロボ発光を使用し短時間露光を可能としている。これにより、被検査対象物１が搬送中であっても静止状態の画像を得ることが可能であるが、これに限定されるものではない。

撮像手段３において得られた被検査対象物１からの反射光を電気信号に変換し、画像判定手段５に伝送する。画像判定手段５にて、以下で示すようなデータ処理を行い、被検査対象物１の品種判定を行う。

品種判定は、予め登録しておいたマスターデータが被検査対象物１の全周画像中のパターンに存在するかどうかの判定で行う。マスターデータが存在する場合は被検査対象物１を正規品種と判定し、マスターデータが存在しない場合は異品種混入と判定する。図２に被検査対象物１の全周画像及びマスターデータ設定領域の例を２例挙げている。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、マスターデータは被検査対象物１の全周画像全領域６を設定する必要はなく、被検査対象物の特徴あるパターンを含む絵柄領域８をマスターデータ設定領域として選定すればよい。これにより処理負荷が軽減される。

前記被検査対象物の特徴あるパターンを有する被検査領域は、他の品種と異なるパターンを含む領域を被検査領域とすることによって異品種の検出が可能となる。

前記選定された被検査領域の複数の画素の輝度値をマスターデータ輝度値として予め取得し、前記マスターデータ輝度値と、正規品種もしくは異品種と判定する被検査対象物内の複数の画素の輝度値との正規化相関係数を算出する。

正規化相関係数は、数１で表される係数であり、マスターデータと検査領域の輝度分布関数間の距離を表している。正規化相関係数の算出を被検査対象物１の全領域の画像にわたって行い、正規相関係数の値が最も大きい領域がマスターデータと一致したと判断する。

ここで、
ｒ・・・正規化相関係数
Ｍ・・・マスターデータ輝度
Ｉ・・・検査画像輝度
Ｎ・・・画像サイズ（画素数）である。

前記正規相関係数の値が最も大きい領域の相関係数が予め設定された閾値以上の場合は前記被検査対象物を正規品種と判定し、閾値以下の場合は前記被検査対象物を異品種と判定する。

正規化相関係数を使用した判定処理は文字や特定の物体を認識するわけではなく、あくまでも輝度分布関数間の距離に着目しているだけなので、どのような絵柄及び色分布をもつ画像にも対応でき、汎用性が高い。しかしその反面、目視では全く異なる絵柄であって
も、相関係数がかなり高くなってしまう事も想定される。例えば、図３で示すようなマスターデータ９を使用した検査に対して異品種の全周画像１０が得られた場合、領域１１が最も相関係数が高くなる。正規品種か異品種かの判定は正規化相関係数が予め設定した閾値を超えるかどうかで判断するが、この場合はマスターデータと一致する領域が相当領域あるため、場合によっては正規化相関係数が閾値を超えて正規品種と判定されることが想定される。

また、多品種が生産される生産ラインでは、過去に設定したマスターデータが新品種に対して高い正規化相関係数を示してしまい、誤った判定を行ってしまうことも想定される。

そのため、本発明の混入検査装置では、作成したマスターデータが他の品種に対して十分な距離を持つことを確認する手順を加えている。即ち、予め取得したマスターデータ輝度値を蓄積し、新規品種に関するマスターデータを作成する際は、混入可能性のある品種、すなわち検査装置が設置されている生産ラインで製造されうる全ての品種の画像データを予め蓄積しておき、作成したマスターデータとの比較処理を行い、正規化相関係数がどの品種に対しても十分に低いことを確認する。もしマスターデータに対して高い正規化相関係数を記録する品種が存在する場合、該マスターデータは該品種に対する混入検知力が非常に低いといえるので、マスターデータの設定領域を見直す作業を行う。

本発明の混入検査装置では被検査対象物１が高速に移動しており姿勢が不安定なため、品種ごとの画像データは数十〜数百枚程度蓄積しておくのが望ましい。蓄積した画像データが多いほど、被検査対象物１の姿勢が様々に変化して絵柄の見え方が変わろうとも、その変化量を考慮したマスターデータの混入検知力の検証を行うことが出来る。

品種ごとのマスターデータの確認作業は新品種が生産されるたびに行う必要がある。この確認作業を行うことにより、過去に作成されたマスターデータも新品種の混入に対して十分な品種混入検知力を有する。

上記実施の形態では、被検査対象物は円筒型の紙カップであり、周囲に品種固有の絵柄や品名が印字されている場合を例示したが、被検査対象物はこれに限定されるものではなく、広く印刷物の異品種混入の検査に適用することが出来る。

本発明の異品種混入検査方法および装置により、絵柄が異なりカラー分布が同じ品種が存在する場合や、品種の異なる各製品においても絵柄の一致する部分は存在している場合に混入を検知できないといった問題が解決され、異品種の混入に対して高い検知力をもつ混入検査が可能となる。

１・・・被検査対象物
２・・・シューター
３・・・撮像手段
４・・・光照射手段
５・・・画像判定手段
６・・・全周画像例１
７・・・全周画像例２
８・・・マスターデータ設定領域
９・・・マスターデータ
１０・・・異品種の全周画像
１１・・・最も正規化相関係数が高い領域
１２・・・被検査対象物が移動される方向を示す矢印

Claims (4)

1. 被検査対象物の画像を取得し、マスターデータとの比較を行うことにより、前記被検査対象物を正規品種もしくは異品種と判定する異品種混入検査方法であって、
   前記被検査対象物のパターンから特徴あるパターンを有する被検査領域を選定し、
   前記被検査領域の複数の画素の輝度値をマスターデータ輝度値として予め取得し、
   前記マスターデータ輝度値と、正規品種もしくは異品種と判定する被検査対象物内の複数の画素の輝度値との正規化相関係数の算出を、被検査対象物の全画像領域にわたって行い、最も正規化相関係数の値が大きい領域がマスターデータを取得した検査領域と一致したと判断し、
   前記最も大きい正規化相関係数の値が予め設定された閾値以上の場合は前記被検査対象物を正規品種と判定し、閾値以下の場合は前記被検査対象物を異品種と判定することを特徴とする異品種混入検査方法。
2. 該被検査対象物の特徴あるパターンを有する被検査領域は、他の品種と異なるパターンを有することを特徴とする請求項１記載の異品種混入検査方法。
3. 前記予め取得したマスターデータ輝度値を蓄積し、前記マスターデータ輝度値と、正規品種もしくは異品種と判定する被検査対象物のマスターデータ輝度値との正規化相関係数を算出し、被検査対象物の被検査領域の選定が正しいことを確認する特徴とする請求項１記載の異品種混入検査方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の異品種混入検査方法を用いて異品種混入検査を行うことを特徴とする異品種混入検査装置。

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