JP2013190386A - 欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造ラインを連続して搬送される被検査物に対して、特殊領域検出のための画像特徴量抽出対象にキズや異物など想定外のものがある環境でもよりロバストであり、さらに準備工程を必要としない、検査性能に優れた検査装置を提供する。
【解決手段】開口を塞ぐシール部を有する容器の欠陥を検査する検査装置であって、容器を搬送する手段と、容器を照明する手段と、撮像するタイミング信号を出力する手段と、容器を撮像する手段と、特殊領域を検出する手段と、検査手段とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、開口を塞ぐシール部を有する容器の欠陥を検査する検査装置に関するものである。

被検査物を撮像した画像上で特定の領域のみ検出し、検出した領域に適した検査手段や検査パラメータを使用することは検査精度の向上や誤検出の低下といった利点が考えられる。図１は開口を塞ぐシール部を有する容器の上面を撮像した画像を模式的に表した図で、撮像した画像２０の被検査物２１の上に存在する包装容器のシール２２のシールエッジ部２３は内容物の漏れを検出するために検査閾値を厳しく設定する必要がある。一方、シールしわ部２４はシール貼り付け時にシールと包装容器の壁面との間にできるシールのしわの領域であり、この領域は影が出来てしまうことから検査閾値を緩くして誤検出をなくす必要がある。

シールエッジやしわなどの特殊領域を設定することはシールの位置が既知であれば容易である。しかし、製造ラインを連続して搬送される被検査物２１のような円形状のものは搬送過程で各搬送装置間の乗り移り時や前工程の影響により微小な回転が発生するため、特殊領域の位置は各被検査物において異なる。そのため、各被検査物毎に特殊領域を検査領域から検出する必要がある。

従来、特殊領域検出の問題の対策として特許文献１、２及び３が知られている。特許文献１の手段は検査領域内の濃淡情報および特殊領域として設定したい対象物のサイズなどの情報から特殊領域を検出する手段となっている。特許文献２の手段も同様に濃淡情報を利用して特殊領域を検出する手段となっている。また、特許文献３の手段はあらかじめ参照画像を用意しておき、検査画像と参照画像から画像特徴量を算出し、各領域に適した特殊領域を設定する手段となっている。

しかしながら、特許文献１及び２の手段のように画像の濃淡情報を使用する場合、取得した濃度分布上にキズや異物など想定外のものがあった場合、その影響で特殊領域の検出を誤る恐れがあるため、キズや異物などが存在した場合の対策が必要となる。また、特許文献３の手段は参照画像の準備工程を必要とする。

特開２０１０−００８３８０号公報 特開２００６−３０８４０６号公報 特開２００９−１２２０４６号公報

本発明は上記の問題を鑑みてなされたもので、製造ラインを連続して搬送される被検査物に対して、特殊領域検出のための画像特徴量抽出対象にキズや異物など想定外のものがある環境でもよりロバスト（外乱を受けにくい）であり、さらに準備工程を必要としない、検査性能に優れた検査装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係わる発明は、
開口を塞ぐシール部を有する容器の欠陥を検査する検査装置であって、
容器を搬送する手段と、容器を照明する手段と、撮像するタイミング信号を出力する手段と、容器を撮像する手段と、特殊領域を検出する手段と、検査手段とを備え、
前記照明手段が、搬送手段によって搬送される容器を照明する手段であり、
撮像するタイミング信号を出力する前記手段が、搬送された容器を検出して前記信号を出力する手段であり、
容器を撮像する前記手段が、出力されたタイミング信号に基づいて容器を撮像する手段であり、
特殊領域を検出する前記手段が、撮像した画像から複数の特殊領域を検出する手段であり、
前記検査手段が、検出された複数の特殊領域に対して、異なる閾値で欠陥を検査する手段であることを特徴とする欠陥検査装置である。

本発明の請求項２に係わる発明は、前記特殊領域を検出する手段は、シール部の直線部を検出することによって特殊領域を特定することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置である。

本発明の請求項３に係わる発明は、前記特殊領域を検出する手段は、撮像した画像の一部を非投票領域とすることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置である。

本発明の欠陥検査装置によれば、搬送装置によって連続して搬送される被検査物に対して、検査したい特殊領域を複雑な処理をしないで特定することが出来る。その結果、誤検査の発生を抑制することが可能で、しかも検査速度を向上することが出来る。

開口を塞ぐシール部を有する容器の上面を撮像した画像を模式的に表した図。 本発明の欠陥検査装置の概略構成を示す図。 本発明に係る被検査物及び被検査物上の特殊領域を示す図。 （ａ）は本発明に係わる二値画像におけるシールエッジ部を示す図。（ｂ）は本発明に係わる二値画像におけるシールエッジ部上に異物などが存在する場合を示す図。 （ａ）は本発明に係わる二値化閾値を厳しくした場合の二値画像を示す図。（ｂ）は本発明に係わる二値化閾値を厳しくした場合の二値画像においてハフ変換の非投票領域を設定した場合を示す図。

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２は、本発明の欠陥検査装置の概略構成を示す図である。欠陥検査装置は、被検査物である容器１０を矢印１１の方向に搬送する手段である搬送部１５と、容器１０を照明する手段である反射光源部１３と、照明された容器１０を撮像する手段である撮像部１２と、撮像するタイミングを出力する手段である容器検出部１４と、撮像した画像から特殊領域を検出する手段である画像処理部１６と、特殊領域内の複数の領域に対して異なる閾値で欠陥を検査する検査手段である検査部１７と、を備えている。

反射光源部１３は、例えばＬＥＤやハロゲンランプやキセノンランプ等の光源を用いることが出来る。撮像部１２は、被検査物が視野に収まるものであればＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の受光素子を利用したエリアカメラやラインカメラなどが用いられる。撮像された画像は画像データ処理部（図示せず）で例えば２５６階調のデジタルデータに変換される。画像
データ処理部で変換されたデジタルデータに基づいて画像処理部１６で特殊領域が検出され、更に複数の特殊領域に対して異なる閾値で欠陥を検査部１７で検出する。

また、搬送部によって移動する被検査物を対象としているため、被検査物の動きを検知してタイミング良くシャッターを切るための外部トリガー信号（撮像するタイミング信号）を発生させる容器検出部１４が備えられ、容器検出部には光学センサを用いることが出来る。

図３は撮像した画像の一例を示す模式図である。撮像した画像５において被検査物１上に各被検査物毎で位置が異なるシール部２が備わっている。そして、シール部２のエッジ部３及びしわ部４は検査精度を向上させるために検査閾値を厳しくしたい部分、緩くしたい部分といった特殊領域となる。

被検査物１はコンベアなどの搬送装置によって移動するため各搬送装置間の乗り移り時や前工程の影響により回転し、各被検査物でシール部２の位置が異なってしまう。従って、特殊領域（シールエッジ部３及びシールしわ部４）を設定するためには、各被検査物で位置の異なるシール部２の位置を検出する必要がある。

図４（ａ）は特殊領域設定のためのシール部２を検出する際に使用する二値画像を表した図である。シール部２の検出にはシール部の特徴として挙げられる両端の直線部３０ａ及び３０ｂを使用する。これらの直線部の位置を特定できれば、被検査物１上のどこにシール部があるかを特定でき特殊領域を設定することが可能となる。画像上の直線部を検出するためには直線検出の代表的な手法であるハフ変換を使用する。ハフ変換とは直線などの方程式で表される図形を検出するための手法であり、二値画像におけるｘ−ｙ直交座標系の各点をρ-θ極座標系に変換し、ρ-θ極座標系での曲線が最も重なり合うところを画像上の線分として検出するものである。

図４（ａ）におけるシールエッジ部３０が破線となっているのは、シールの貼り合せ具合や反射光源部１３による照射むらによってシールのエッジが同一閾値による二値化では直線部を均一に抽出することは困難であることを示している。また、図４（ｂ）はシールエッジ部３０上に異物３１があった場合を示している。

また、シールの色によりシール部とシール部以外との差異が少ない場合や、シールの材質がアルミニウムであった場合、シール部のたわみに応じた明暗模様が強く発生することがある。図５（ａ）はこのような状態でシールエッジ部を抽出するように二値化を行った場合を示しており、シールエッジ部３０以外にも二値化によって抽出された部分４０が発生していることを示している。

図５（ｂ）はハフ変換における投票処理の負荷を軽減するために設定した非投票領域４１ａ、４１ｂを示している。シールエッジ部の直線部３０ａ、３０ｂを検出するためにハフ変換によって二値化された部分に対して投票処理を施すが、被検査物１においては検査領域の中心からシールエッジ部に重ならない距離の半径をもつ円内（４１ａで示す円内）は、被検査物１上のシールの位置関係から直線部が存在しないことは明らかであるため、この領域内は投票処理をする必要がない。また、シールエッジ部３０ａや３０ｂの直線部は適当な長さの線分が抽出できればハフ変換によって検出することが可能であるため、直線部の全線分に対して投票処理を施す必要はない。そこで、被検査物１の外周付近の円周上の二値化された部分（４１ｂで示す部分）も非投票領域とし、ハフ変換の負荷を軽減することが可能となる。その結果、検査速度を向上することが出来る。

また、二値化によって抽出されたシールエッジ部３（図３）は数画素の幅をもってしま
うため、この状態でハフ変換を施すと一方の直線部を複数の直線と認識してしまう。そこで、最も投票された直線部を検出した場合、その直線付近の直線候補点は消し込んでおく必要がある。そして、被検査物１上で検出された直線同士の平行度と直線数を２本と定義することによって、図４（ａ）のような破線状態、図４（ｂ）のような直線部に異物がある状態、図５（ａ）のような直線部以外に二値化された部分がある状態でも、直線部を検出することが可能となり、被検査物上のシールの位置を特定することが可能となる。このようにしてシールエッジ部の直線３０ａ、３０ｂを抽出することによってシールエッジ部の直線３０ａ、３０ｂ以外の曲線部３０ｃをも求めることが出来、シールエッジ部３全体が求められる。

このようにして求められたシールエッジ部３及びシールしわ部４（図３）を設定し、各領域に異なる閾値を設けた検査手段によって欠陥の検査を行う。この場合はシールエッジ部３の検査閾値は内容物の漏れを検出するために厳しく設定して検査を行う。また、しわ部４の検査閾値はシール貼り付け時にシールと包装容器の壁面との間にできるシールのしわがあるため緩くして誤検出をなくす必要がある。

このように本発明の欠陥検査装置によれば、搬送装置によって連続して搬送される被検査物に対して、欠陥検出のために複雑な処理を必要とせず、誤検出の発生を抑制することが可能となる。

１・・・被検査物
２・・・シール部
３・・・シールエッジ部
４・・・シールしわ部
５・・・撮像した画像
１０・・・容器
１１・・・容器を搬送する方向を示す矢印
１２・・・撮像部
１３・・・反射光源部
１４・・・容器検出部
１５・・・搬送部
１６・・・画像処理部
１７・・・検査部
２０・・・撮像した画像
２１・・・被検査物
２２・・・シール部
２３・・・シールエッジ部
２４・・・シールしわ部
３０・・・二値画像におけるシールエッジ部
３０ａ、３０ｂ・・・シールエッジ部の直線部
３０ｃ・・・シールエッジ部の曲線部
３１・・・二値画像における異物
４０・・・二値画像におけるシールエッジ部以外の二値化箇所
４１ａ、４１ｂ・・・非投票領域

Claims (3)

1. 開口を塞ぐシール部を有する容器の欠陥を検査する検査装置であって、
   容器を搬送する手段と、容器を照明する手段と、撮像するタイミング信号を出力する手段と、容器を撮像する手段と、特殊領域を検出する手段と、検査手段とを備え、
   前記照明手段が、搬送手段によって搬送される容器を照明する手段であり、
   撮像するタイミング信号を出力する前記手段が、搬送された容器を検出して前記信号を出力する手段であり、
   容器を撮像する前記手段が、出力されたタイミング信号に基づいて容器を撮像する手段であり、
   特殊領域を検出する前記手段が、撮像した画像から複数の特殊領域を検出する手段であり、
   前記検査手段が、検出された複数の特殊領域に対して、異なる閾値で欠陥を検査する手段であることを特徴とする欠陥検査装置。
2. 前記特殊領域を検出する手段は、シール部の直線部を検出することによって特殊領域を特定することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
3. 前記特殊領域を検出する手段は、撮像した画像の一部を非投票領域とすることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。