JP2013250190A - 印刷物の検査方法および印刷物の検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査処理回路のリソースを極力抑えつつ、検査対象である印刷物の基材の伸縮及び蛇行に因る位置ずれがあっても、高精度の検査を行うことが可能な検査方法と検査装置を提供することを課題とする。
【解決手段】ウェブ状の印刷物を受光手段により撮像した画像データを使用する検査方法であって、撮像した画像全体を搬送方向のみに分割する画像分割工程と、前記画像分割工程で分割された複数の分割領域に、前記分割領域単位で位置補正演算を実施し、前記分割領域の座標を補正した分割領域画像データを得る座標補正工程と、前記座標補正工程で得られた前記分割領域画像データと、予め基準となる画像データ（基準画像）を使用してパターンマッチングや差をとる処理などの画像処理を施すことにより欠陥を検出し、不良内容を判定する欠陥検出・判定処理工程と、を備えていることを特徴とする検査方法。
【選択図】図１

Description

本発明は印刷物の検査方法に関する。特に、ウェブ状の印刷物における製造時の基材の伸縮や蛇行等に因る検査位置のずれがあっても検査可能な検査方法および検査装置に関する。

印刷物を製造する際の印刷方式には、例えば活版印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷またはグラビア印刷等を挙げることができる。又、印刷物の搬送方式には、枚葉方式、輪転方式が存在する。印刷原反としては、紙だけでなく、樹脂フィルム、蒸着フィルム、金属箔、及びこれらをラミネートした複合材等が有る。ここでは、例として輪転方式のグラビア（グラビア輪転とも言う。）印刷機を挙げる。

グラビア輪転印刷機は、ウェブ状の原反を巻き出し、印刷し、巻き取る形で原反への印刷が行われるが、印刷部の下流に検査装置を設置し、検査を行っている。一般に、検査装置はラインセンサカメラ等の撮像手段により印刷物を撮像し、その撮像データを用いて検査を行う。撮像データを検査に用いる際に、搬送時の印刷物の基材の伸縮や蛇行に因る位置ずれが起きることがある。

例えば、特許文献１には、撮像データである検査対象画像を小領域に分割し、１つの小領域画像を指定し、その小領域画像と相関の高い類似小領域画像を抽出し、小領域画像と類似小領域画像を更に分割し、分割した領域についてサブピクセル単位で相関係数の高い領域画像を再抽出し、相関係数の高い分割小領域画像の補正量の平均値を用いて、相関係数の低い分割小領域画像の位置補正を行い、補正後の分割小領域画像について、基準となる領域との差異から、欠陥（汚れ、欠け）を抽出する方法が開示されている。

しかし、この方法では位置補正処理が複雑であることから検査処理回路のリソースの大部分を占めており、その為、処理方法の改良の為のデバッグ機能を十分に内蔵出来ず、改良の度にリソースの見直しを行わなければならず、非効率な作業となっている。又、リソースを大部分使用していることで、処理時の電力の消費も大きい為、回路自身の寿命も短くなり長期的な運用には不利であるという問題がある。

特開２００７−２４６６９号公報

本発明は、このような状況に鑑みて考案したものであり、検査処理回路のリソースを極力抑えつつ、検査対象である印刷物の基材の伸縮及び蛇行に因る位置ずれがあっても、高精度の検査を行うことが可能な検査方法と検査装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決する手段として、請求項１に記載の発明は、表面または裏面の少なくとも一方に絵柄または文字が印刷されたウェブ状の印刷物を受光手段により撮像した画像データを使用する印刷画像の検査方法であって、
ウェブ状の印刷物の撮像した画像全体を搬送方向のみに分割する画像分割工程と、
前記画像分割工程で分割された複数の分割領域に、前記分割領域単位で位置補正演算を
実施し、前記分割領域の座標を補正した分割領域画像データを得る座標補正工程と、
前記分割領域画像データと、予め基準となる画像データ（基準画像）を使用して欠陥を検出し、欠陥内容を判定する欠陥検出・判定処理工程とを備えていることを特徴とする印刷物の検査方法である。

また請求項２に記載の発明は、画像分割工程が、搬送方向に等間隔に分割することを特徴とする請求項１に記載の印刷物の検査方法である。

また請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の検査方法を実施する検査装置であって、
表面または裏面の少なくとも一方に絵柄または文字が印刷されたウェブ状の印刷物の搬送と同期を取って前記印刷物を撮像する受光手段と、
前記受光手段から得られる撮像画像を画像処理により搬送方向のみに複数の領域に分割する分割手段と、
前記分割手段により分割された撮像画像及び基準画像の位置から位置補正情報を算出する補正情報演算手段と、
前記位置補正情報から分割された撮像画像の位置を補正して分割領域画像データを得る位置補正手段と、
前記分割領域画像データ及び基準画像から欠陥の有無と欠陥内容を判定する判定手段と、を具備することを特徴とする印刷物の検査装置である。

また請求項４に記載の発明は、予め設定した時間間隔で撮像する受光手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の印刷物の検査装置である。

本発明によれば、検査処理回路のリソースを極力抑えつつ、検査対象である印刷物の基材の伸縮及び蛇行に因る位置ずれの影響が有っても、高精度の検査を行うことが可能である。

本発明の実施の形態１に係る検査方法を適用した印刷機及び印刷物の検査装置一例を示す概略図。 本発明の実施の形態１に係る検査方法を適用した印刷物の検査装置の投光手段及び受光手段の一例を示す断面説明図。 本発明の実施の形態１に係る検査方法を適用した印刷物の検査装置の制御・画像処理部の一例を示す構成図。 撮像画像を複数の分割領域に分割した際の一例を示す説明図。 撮像対象の印刷物が伸縮した際の撮像画像の一例を示す説明図。 複数の分割領域に分割した撮像画像及びその際に各分割領域に対し位置補正演算を実施した結果の一例を示す説明図。 撮像画像を複数の分割領域に分割し各々の分割領域を拡張した際の一例を示す説明図。 本発明の実施の形態１に係る検査方法を適用した印刷物の検査装置の制御・画像処理手段の動作を示すフローチャート。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る検査方法を適用した印刷機及び印刷物の検査装置の一例を示す概略図である。以下に説明する実施の形態１は、本発明の適用物またはその用途を制限することを意図するものではない。図１に示すように、印刷機１０は、原反取付ローラ１１と、版胴１２と、二つの搬送ローラ１３、１４と、原反巻取ローラ１５と、を具備している。印刷物の検査装置５０は、検査対象物である印刷物に光を照射するための投光手段２０と、印刷物を撮像し撮像画像を取得するための受光手段３０と、検査装置５０を制御すると共に、撮像画像などの画像データを演算処理するための制御・画像処理手段４０と、を具備している。

原反取付ローラ１１には、原反６０が取付けられている。版胴１２は、原反取付ローラ１１から搬送される原反６０に対し、絵柄、文字等を印刷するものである。版胴１２、搬送ローラ１３、１４、及び原反巻取ローラ１５が所定方向へ所定速度で回転することで原反６０が、搬送され印刷される。搬送ローラ１３、１４は、原反６０を案内し、且つ搬送する。原反巻取ローラ１５は、原反６０を巻取るものである。

二つの搬送ローラ１３、１４の間には、投光手段２０及び受光手段３０が配置されている。投光手段２０は、原反６０の表面、裏面または其の両面に光を照射する。受光手段３０は、原反６０の搬送速度と同期を取って、原反６０の表面、裏面または其の両面を撮像して画像データを生成する。受光手段３０が原反６０の搬送速度と同期を取って撮像を行う理由は、原反６０の搬送速度変動時に於いても其の影響を受けない撮像を行う為である。制御・画像処理手段４０は、受光手段３０に接続されている。制御・画像処理手段４０は、受光手段３０からの画像データを用いて、欠陥の判定を行う。

図２は、本発明の実施の形態１に係る検査方法を適用した印刷物の検査装置の投光手段及び受光手段の一例を示す断面説明図である。図２に示すように、反射投光手段２１は、原反６０と、撮像手段３０の間に配置されていて、原反６０の表面に光を照射する第二投光手段２４を具備している。

反射投光手段２１は、画像処理が可能である画像データが得られる光量を確保出来れば、どの様な手段を用いても良いが、受光手段３０にラインセンサカメラを用いる際は、ライン状に照射可能な照明系が適している。例えば、反射投光手段２１として、蛍光灯、伝送ライト及びＬＥＤ照明等を選択して使用する。又、反射投光手段２１は、乱反射、正反射、またはその両方、という構成が考えられ、印刷方式や原反によってどの構成を選択しても良い。

又、受光手段３０に最適な光量を受光させるため、第一投光手段２３を２個以上配置しても良い。又、反射投光手段２１に蛍光灯を採用した際には、反射照明部２０の周辺に反射部材を配置させ、光量を増加させても良い。反射投光手段２１には、受光用スリット３１が設けられている。具体的には、受光手段３０に受光する光量に影響が無ければ、スリット３１は、空間またはガラスやアクリル等の透明部材であっても良い。

透過投光手段２２は、受光手段３０との間に原反６０が位置するように配置されている。透過投光手段２２は、原反６０の裏面に光を照射する第一投光手段２３を具備している。透過投光手段２２は、画像処理が可能である画像データが得られる光量を確保出来れば、何を使用しても良いが、受光手段３０にラインセンサカメラを採用する際は、ライン状に照射可能な照明系が適している。例えば、透過投光手段２２として、蛍光灯や伝送ライト、ＬＥＤ照明等を選択することができる。

又、印刷方式や原反によって、特に光の透過性が低い原反を使用する際は、透過投光手段２２を配置しなくても良い。但し、どの原反が搬送されるか未確定な印刷機に取り付ける際には、透過投光手段２２を必要な場合は使用できる形態であることが好ましい。又、受光手段３０に最適な光量を受光させるため、白色光を照射する第一投光手段２３を２個以上配置しても良い。又、透過投光手段２２に蛍光灯を採用した際には、透過投光手段２２の周辺に反射部材を配置し、光量を増加させても良い。

図３は、本発明の実施の形態１に係る検査方法を適用した印刷物の検査装置の制御・画像処理手段の一例を示す構成図である。図３に示すように、制御・画像処理手段４０は、少なくとも、分割処理部４１、補正情報演算部４２、位置補正部４３、欠陥判定部４４、及び記憶処理部４５を有する。４１〜４５の各部は各々個別のユニットとし、これらを組み合わせて、全体として制御・画像処理手段４０を構成することが一般的である。例えば、４１〜４５の各部を各々ボードコンピュータ化し、それらを１つのケースに収めて接続して制御・画像処理手段４０としたり、４１〜４５の各部を各々一つの装置とし、それらを一つのラックに収めて接続して制御・画像処理手段４０とすることができる。但し、処理時間を速くすることが第一優先ではなく、ある程度の時間がかかっても良い場合には、制御・画像処理手段４０として、パーソナルコンピュータなどを使用しても良い。

分割処理部４１は、受光手段３０が取得した撮像画像などの画像データを搬送方向に分割する。等間隔に分割することが好ましい。
補正情報演算部４２は、補正情報を演算する。その補正情報演算では、画像データを分割した部分の情報を参照して位置補正情報を演算する。算出手法については、例えばパターンマッチングや正規化相関等、適する手法を適用すればよい。

図４は、撮像画像を複数の分割領域に分割した際の一例を示す説明図である。図４に示すように、受光手段３０によって撮像された画像全体（図４（ａ））を搬送方向（Ｙ方向）に八等分している状態（図４（ｂ））を示している。このように、分割領域は画像の入力状態である矩形に分割する手法が望ましい。又、演算の都合を考慮すると、分割領域の画像サイズが一定となるように等分割が望ましい。又、何等分するかについては、入力される画像サイズ及び、印刷物の基材の搬送過程における伸縮及び蛇行や、撮像手段による画像取得の微小なタイミングずれの限度、即ち位置補正を実施する範囲によって状況が異なるため、状況に応じて具体的な数値を設定すれば良い。又、搬送方向（Ｙ方向）には、搬送する為に伸縮が発生するが、幅方向（Ｘ方向）には蛇行のみであり、伸縮は発生しない。このように、搬送方向と直交する方向である幅方向への分割を行わないことで、検査処理回路のリソースを軽減している。

通常、カラーのラインセンサ（以下カラーカメラ）による撮像では、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に画像が出力されるため、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に検出処理をすることが多い。当然、画像入力段階でこれらを合成し、処理することも可能であるが、合成手法によっては欠陥部の変化が平均化されることもあり、高精度な検出には不向きである。本実施形態では、これらの課題を解決する合成手法を採用するのであれば、必ずしもＲ、Ｇ、Ｂ毎の検出処理を行わなくても良い。図４ではＲ、Ｇ、Ｂのうち何れか一種類の画像に注目した処理例を示している。

図５は、撮像対象の印刷物が伸縮した際の撮像画像の一例を示す説明図である。図５に示すように、伸縮前の画像（図５（ａ）、基準画像）と伸縮後の画像（図５（ｂ））とで座標がどのように変化しているかを、二点の座標値で示している。図５（ａ）から図５（ｂ）への変化から、伸縮が起こった際には各点において基準となる点からの座標の変化の仕方が異なることが分かる。よって、一度に画像全体を移動させる移動量を規定するような位置補正を実施する際、全ての位置を正確に合わせることは難しいと言える。

図６は、複数の分割領域に分割した撮像画像及びその際に各分割領域に対し位置補正演算を実施した結果の一例を示す説明図である。図６に示すように、分割領域が各々独立して演算処理出来るように、分割領域（０、０）（分割領域のＸ座標が“０”、Ｙ座標が“０”を意味する。）といったように全体位置に対する分割領域の位置を記載することで、分割領域を弁別している。よって、分割領域単位で独立して位置補正演算を実施した結果は、分割領域の数と一致する。ここで、全体位置に対する分割領域の位置による弁別手法は、位置に応じて弁別して処理出来れば、どのような方法であっても良く、特に拘らない。補正情報演算部４２は表に示す補正量のような位置補正演算を行う。

図６のように、分割領域単位で位置補正演算を実施することで、図５のような伸縮が起こった際においても、伸縮の影響が異なる画像の各部で補正量を独立に演算出来る為、誤検出・誤判定のリスクを軽減出来る。

分割領域の各部における位置補正演算の手法に関しては、分割領域の画像のパターンマッチングや微分処理によるエッジ抽出をベースとした補正処理、または特徴的な階調値若しくは数画素（ピクセル）を基準単位とした特徴パターンを抽出し、その座標の変動を基に補正量を決定させる特徴パターンによる補正等、様々な手法が考えられる。本実施形態では、位置ずれを出来る限り正確に補正出来れば、その何れを選択するかは特に拘らない。また、補正量の算出に際し、一つの画素（ピクセル）を更に細分化するサブピクセル処理を実施し、補正量の単位が一画素（ピクセル）以下となっても良い。

図７は、撮像画像を複数の分割領域に分割し各々の分割領域を拡張した際の一例を示す説明図である。図４（ｂ）のように分割領域を重複無く分割すると、位置補正情報の演算及びその後の処理において、基準画像または撮像画像を補正する場合に、分割領域のサイズが基準画像と撮像画像で異なるか、または分割領域のサイズが異なった状態で、誤検出・誤判定を回避するために非検査処理などを実行すると、画像全体での検査が実行できなくなる可能性がある。そこで、図７のように分割領域の範囲を等分割した状態から、幅方向(Ｘ方向）及び搬送方向（Ｙ方向）に、予め設定した値だけ画素（ピクセル）を大きくする、即ちオーバーラップ処理を実施しても良い。当然、画像全体を記憶し、分割領域単位での演算結果を正しく反映出来るのであれば、位置補正処理に係わる演算単位を等分割分割領域丁度の範囲で実行しても良い。

（動作、作用等）
図８は、本発明の実施の形態１に係る検査方法を適用した印刷物の検査装置の制御・画像処理手段の動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１で、原反６０が所定の搬送速度にて移動し、印刷機の搬送速度及び原反６０の伸縮と同期をとり、原反６０の表面を受光手段３０により撮像する。

次にステップＳ２で、撮像により得た画像データは、制御・画像処理手段４０に送出され、画像データから原反６０の情報を抽出する。ステップＳ２では、画像データを分割して得られた各分割領域について位置補正演算を行ったり、各分割領域についての位置補正演算結果が正しいか否かを評価したりする処理が行われる。具体的には、分割処理部４１、補正情報演算部４２および位置補正部４３による演算処理が行われる。

更に欠陥検出・判定処理であるステップＳ３で、各分割領域の位置補正演算処理後のデータを用いて欠陥検出・判定処理が実行される。これは、原反６０全てに対して実行され、ステップＳ４でＹＥＳの場合、この後全体動作は完了する。このとき、欠陥検出・判定処理（ステップＳ３）では、得られた画像に対して二値化、多値化処理を施して欠陥部分を抽出するか、予め基準となる画像（基準画像）をマスターデータとして記憶処理部４５に記憶しておき、得られた画像データとのパターンマッチングや差をとる処理などの画像処理を施すことで各種の原反６０の欠陥を欠陥判定部４４が検出する。

なお、本実施形態では、光を照射する手段として反射投光手段２１（または第二投光手段２４）、透過投光手段２２（または第一投光手段２３）を備えている。また、印刷物を撮像する手段として受光手段３０を用いている。また、欠陥を判定する手段として欠陥判定部４４を用いている。また、補正用情報算出手段として補正情報演算部４２を用いている。また、補正手段として位置補正部４３を備えている。

（本実施形態の効果）
本実施形態では、補正情報を基に、判定における撮像画像と基準画像との位置ずれを補正している。この結果、印刷物の基材の搬送時の伸縮及び蛇行や、撮像手段による画像取得の微小なタイミングずれによらず、原反６０の状態を高い精度で判定することが出来る。又、幅方向には伸縮が殆ど無いことから、幅方向に分割領域の分割を行わないことにより、検査処理回路のリソースを極力抑え、デバッグ機能を十分に内蔵出来、開発を効率良くすること、処理時の電力の消費が小さい為、回路自身の寿命も長くすることも可能となる。

１０…印刷機
１１…原反取付ローラ
１２…版胴
１３、１４…搬送ローラ
１５…原反巻取ローラ
２０…投光手段
２１…反射投光手段
２２…透過投光手段
２３…第一投光手段
２４…第二投光手段
３０…受光手段
３１…受光用スリット
３２…受光用レンズ
４０…制御・画像処理手段
４１…分割処理部
４２…補正情報演算部
４３…位置補正部
４４…欠陥判定部
４５…記憶処理部
５０…印刷物の検査装置
６０…原反

Claims (4)

1. 表面または裏面の少なくとも一方に絵柄または文字が印刷されたウェブ状の印刷物を受光手段により撮像した画像データを使用する印刷画像の検査方法であって、
   ウェブ状の印刷物の撮像した画像全体を搬送方向のみに分割する画像分割工程と、
   前記画像分割工程で分割された複数の分割領域に、前記分割領域単位で位置補正演算を実施し、前記分割領域の座標を補正した分割領域画像データを得る座標補正工程と、
   前記分割領域画像データと、予め基準となる画像データ（基準画像）を使用して欠陥を検出し、欠陥内容を判定する欠陥検出・判定処理工程とを備えていることを特徴とする印刷物の検査方法。
2. 画像分割工程が、搬送方向に等間隔に分割することを特徴とする請求項１に記載の印刷物の検査方法。
3. 請求項１または２に記載の検査方法を実施する検査装置であって、
   表面または裏面の少なくとも一方に絵柄または文字が印刷されたウェブ状の印刷物の搬送と同期を取って前記印刷物を撮像する受光手段と、
   前記受光手段から得られる撮像画像を画像処理により搬送方向のみに複数の領域に分割する分割手段と、
   前記分割手段により分割された撮像画像及び基準画像の位置から位置補正情報を算出する補正情報演算手段と、
   前記位置補正情報から分割された撮像画像の位置を補正して分割領域画像データを得る位置補正手段と、
   前記分割領域画像データ及び基準画像から欠陥の有無と欠陥内容を判定する判定手段と、を具備することを特徴とする印刷物の検査装置。
4. 予め設定した時間間隔で撮像する受光手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の印刷物の検査装置。

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