JP2017090194A - 検査システムおよび検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易かつ詳細な点字等の検査ができる検査システム等を提供する。【解決手段】検査システム１は点字１１の検査を行うものであり、複数の位置から点字１１に検査光を照射する照明７と、点字１１を反射した検査光を受光して撮影を行う撮影装置５と、各位置の照明を単独で用い点字１１の撮影を行って得られた複数の画像の輝度情報から、点字１１の立体形状を示す形状データを作成し、形状データに基づいて点字１１の検査を行う検査装置３と、を具備する。検査装置３はフォトメトリックステレオ法を用いて形状データを作成し、点字１１の検査として、点字１１の平面形状と高さの検査、および点字１１の読取結果の検査を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、点字等の検査を行う検査システムおよび検査方法に関する。

カードやラベル、パッケージなどの媒体において、必要な情報を点字にて記録することがある。点字が正確でないと誤った情報を伝えることになるので、正しく点字が記録されているか媒体の製造後に点字検査が行われる。

点字検査としては、UV光にて発光する透明インキを点字部に用い、UV波長の光を照射することで点字部を抽出する方法がある（特許文献１、２）。また、複数の波長の光を点字部に当てることで、その写り方の差異から点字部を抽出する方法もある（特許文献３）。

特開2009-282271号公報 特開2010-181388号公報 特開2007-66198号公報

しかしながら、特許文献１、２の方法では特殊なインキを点字部に用いる必要があり、点字検査のためだけにこのようなインキを用いるのは手間やコストの面で課題がある。また、特許文献３の方法も、点字の詳細な形状までは把握できない。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、簡易かつ詳細な点字等の検査ができる検査システム等を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための第１の発明は、複数の位置から突起に検査光を照射する照明と、前記突起を反射した検査光を受光して撮影を行う撮影装置と、各位置の照明を単独で用い前記突起の撮影を行って得られた複数の画像の輝度情報から、前記突起の立体形状を示す形状データを作成し、前記形状データに基づいて前記突起の検査を行う検査装置と、を具備することを特徴とする検査システムである。

本発明では、複数の位置のそれぞれから検査光を照射し点字等の突起を撮影して得られた複数の画像の輝度情報から、突起の立体形状を示す形状データを作成することにより、形状データに基づいて点字等の突起の詳細な検査が可能になる。また検査用に特殊なインキを使用する必要もなく、手間やコストもかからない。

前記検査装置は、フォトメトリックステレオ法を用いて前記形状データを作成することが望ましい。
これにより、媒体の絵柄上にある突起についても、絵柄の反射率の影響を除去して突起の立体形状を好適に作成できる。

前記突起は例えば点字である。
本発明の手法を用いることで、点字が正しく形成されたか詳細な検査ができる。

前記検査装置は、前記検査として、前記突起の平面形状と高さの少なくともいずれかの検査を行うことが望ましい。例えば前記検査として、前記突起の平面形状の実際の面積と前記突起の実際の高さの少なくともいずれかを、画像の解像度を用いて前記形状データから算出し、基準値と比較する。
本発明では、形状データを用いて突起の平面形状や高さの詳細な検査を行うことができる。また解像度を用いて突起の実高さや実面積を算出し、その比較判定を行うことで、より有用な検査とできる。

前記検査装置は、前記検査として、前記突起の読取結果の検査を行うことが望ましい。
本発明では突起の形状データからその読取結果の検査も行うことができ、より詳細な検査が可能である。

第２の発明は、複数の位置から突起に検査光を照射する照明について、各位置の照明を単独で用いて突起に検査光を照射し、前記突起を反射した検査光を撮影装置によって受光して撮影を行うステップと、検査装置が、各位置の照明を単独で用い前記突起の撮影を行って得られた複数の画像の輝度情報から、前記突起の立体形状を示す形状データを作成し、前記形状データに基づいて前記突起の検査を行うステップと、を具備することを特徴とする検査方法である。

本発明により、簡易かつ詳細な点字等の検査ができる検査システム等を提供することができる。

検査システム１を示す図 検査装置３のハードウェア構成を示す図 検査方法のフローチャートを示す図 点字１１の画像の例 フォトメトリックステレオ法について説明する図 点字１１の形状データの例 点字１１の読取について説明する図

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

（１．検査システム１）
図１（ａ）は本発明の実施形態に係る検査システム１を示す図である。検査システム１は媒体１０に形成された点字１１の検査を行うものであり、検査装置３、撮影装置５、照明７等を有する。

図１（ａ）には媒体１０の側方から見た場合の撮影装置５や照明７の配置が示されている。また図１（ｂ）は媒体１０の上方から見た場合の撮影装置５や照明７の配置を示す図である。

本実施形態では、媒体１０が樹脂製のカードであり矩形状の平面を有するものとする。しかしながら、媒体１０は特に限定されず、例えば各種のラベル、パッケージなどであってもよい。また材質や形状等も特に限定されない。

点字１１は、媒体１０上に形成された表面の滑らかな略半球状の突起である。点字１１は例えば媒体１０にエンボス加工を施すことにより形成されるが、その形成方法や材質等は特に限定されない。例えば印刷等の手法により樹脂等で点字１１を形成することも可能である。

検査装置３は、撮影装置５や照明７等を制御して媒体１０の点字１１の撮影を行い、その画像から点字検査を行うものである。本実施形態では、点字検査として点字１１の平面形状や高さ、読取結果の検査を行う。

図２は検査装置３のハードウェア構成を示す図である。図２に示すように、検査装置３は、例えば制御部３１、記憶部３２、入力部３３、表示部３４、通信部３５等をバス３６により接続して構成されたコンピュータにより実現できる。但しこれに限ることなく、適宜様々な構成をとることができる。

制御部３１は、CPU、ROM、RAMなどから構成される。CPUは、記憶部３２、ROMなどの記録媒体に格納された検査装置３の処理に係るプログラムをRAM上のワークメモリ領域に呼び出して実行する。ROMは不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやBIOSなどのプログラム、データなどを恒久的に保持している。RAMは揮発性メモリであり、記憶部３２、ROMなどからロードしたプログラムやデータを一時的に保持するとともに、制御部３１が各種処理を行うために使用するワークエリアを備える。

記憶部３２はフラッシュメモリやハードディスクドライブ等の記録媒体であり、制御部３１が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、OSなどが格納される。これらのプログラムやデータは、制御部３１により必要に応じて読み出され、RAMに移して実行される。

入力部３３はデータの入力を行い、例えばキーボード、マウスなどのポインティングデバイス、テンキーなどの入力装置を有する。
表示部３４は、液晶パネルなどのディスプレイ装置等を有する。
通信部３５は、ネットワーク等を介した通信を媒介する通信インタフェースであり、他の装置との間で通信を行う。
バス３６は、各部間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。

撮影装置５は、検査装置３による制御のもと媒体１０の点字１１の撮影を行うものであり、媒体１０の上方で、媒体１０の中央部に当たる位置に配置される。撮影装置５は例えばエリアカメラやレンズから構成され、照明７から照射され点字１１を反射した検査光を受光して撮影を行う。しかしながら、撮影装置５はこれに限ることはなく、例えばラインカメラを用いて媒体１０を搬送しつつ撮影を行うことも可能である。

照明７は点字１１に検査光を照射するものであり、本実施形態では異なる複数の位置に設けられる。すなわち、本実施形態では、４つの照明７ａ〜７ｄが、媒体１０の上方で、媒体１０の四辺に対応する位置にそれぞれ設けられる。照明７の光源は特に限定されないが、例えば各照明７ａ〜７ｄの光源として同じ波長の検査光を照射するLED（Light Emitting Diode）を用いることができる。

なお、特に図示しないが撮影装置５や照明７等は暗室内に配置されており、外光を遮断した状態で点字１１の撮影が行われる。

（２．検査方法）
次に、図３等を参照しながら検査システム１による点字の検査方法について説明する。図３は検査方法について示すフローチャートである。

本実施形態では、検査装置３による制御のもと、各位置の照明７ａ〜７ｄを単独で用いて点字１１に検査光を照射し、点字１１を反射した検査光を撮影装置５によって受光することで、各照明７ａ〜７ｄ下で媒体１０の点字１１の撮影を行う（Ｓ１）。

Ｓ１では、例えば照明７ａのみを点灯させて点字１１の撮影を行った後、照明７ａを消灯して照明７ｂのみを点灯させ、点字１１の撮影を行う。これを照明７ａ〜７ｄについて繰り返し、各照明７ａ〜７ｄ下で点字１１を撮影した４枚の画像が得られる。図４（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、照明７ａ〜７ｄを単独で用い点字１１の撮影を行って得られた画像の一部分を示した例である。図に示すように、異なる方向から検査光の照射を行う各照明７ａ〜７ｄ下で点字１１を撮影すると、点字１１の陰影が異なるものとなる。

検査装置３の制御部３１は、各照明７ａ〜７ｄ下で点字１１を撮影した画像を撮影装置５から取得し、これらの画像の輝度情報（画像の階調値）から、点字１１の立体形状を示す形状データを作成する（Ｓ２）。この時、必要に応じて各画像に対し照明７ａ〜７ｄの照度ムラの影響を除去するための補正を行ってもよい。

形状データの作成方法については既知の様々なものが考えられるが、本実施形態では、図４のような複数枚の画像の輝度情報を基に、フォトメトリックステレオ法を用いて点字１１の立体形状を示す形状データを作成する。フォトメトリックステレオ法については既知である（例えば、水永雄介、大西洋、徳島尚生、原重臣、堂園臣、野口義夫：フォトメトリックステレオ法による物体形状の再構築、佐賀大学、2004年）が、図５を参照して簡単に説明する。

すなわち、照明７から照射され対象物上の点Ｐから反射した検査光を撮影装置５で受光する場合、撮影装置５での受光量は、照明７から照射される検査光の光量、照明７と撮影装置５の位置、点Ｐでの対象物の反射率ρと表面の傾斜（α、β）（＝（dz/dx、dz/dy））で表される。このうち検査光の光量および照明７と撮影装置５の位置を既知とすると、上記の受光量はρ、α、βを未知数とする方程式で表すことができる。

従って、異なる位置にある少なくとも３つの照明７を個々に用い、撮影装置５で撮影を行うことで、各撮影画像上の点Ｐの輝度から、撮影装置５の受光量を示す少なくとも３つの方程式を立てることができる。これらの方程式を解くことでρ、α、βを算出することができ、α、βから点Ｐの表面形状が判る。画像上の各点について同様に表面形状を算出することで、対象物の反射率ρに影響されることなく対象物の立体形状が作成できる。必要に応じて形状を滑らかにするための補間を行ってもよい。また、別途の計算が必要になるが、異なる位置の２つの照明下で得られた２枚の画像から点Ｐの立体形状を算出することも可能である（例えば、揚駿、大西昇、杉江昇：２枚の画像を用いたフォトメトリック・ステレオ、情報処理学会論文誌、Vol.34 No.10、Oct.1993）。

図６は、こうして得られた点字１１の形状データを示す図であり、図６（ａ）は点字１１の立体形状を可視化した画像である。また図６（ｂ）は点字１１の高さ方向の傾斜を示す画像であり、傾斜の大きい箇所が高輝度（白）で表されている。

検査装置３の制御部３１は、Ｓ２で作成した点字１１の形状データに基づき、点字１１の平面形状、高さおよび読取結果の検査を行う（Ｓ３）。

Ｓ３では、点字１１の平面形状の検査として、例えば図６（ｂ）の画像から点字１１の輪郭を抽出し、点字１１の平面形状の画像上の面積を解像度を用いて実空間上の実際の面積に変換し、所定の基準値と比較して良不良の判定を行う。解像度は、撮影装置５の高さや向きなどから算出される点字１１の撮影範囲の実際の大きさと画像の画素数の関係により求めることができる。点字１１の平面形状については、径の長さなど輪郭のサイズを上記と同様実際の値に変換して基準値と比較したり、真円度や楕円率など円への近似度合いを算出し基準値と比較して良不良の判定を行うことも可能である。また図６（ａ）で可視化したような形状データにおける点字１１の高さについて、解像度を用いて実空間における実際の高さに変換し所定の基準値と比較して、同じく良不良の判定を行うことができる。例えば前記の形状データから点字１１の平面形状の径と点字１１の高さの比が判るので、解像度を用いて点字１１の径を実際の長さに変換して上記の比から点字１１の実際の高さが算出可能である。上記の各基準値は、例えばＪＩＳ（日本工業規格）などによって定められた点字規格に合わせたものとすることができる。

点字１１の読取結果の検査は、例えば図６（ｂ）の画像から点字１１を読取ってその結果が正しいか判定することができる。図７は図６（ｂ）から点字の読取（デコード）を行う例であり、実線で示すような画像上の各所定領域内で点字１１の有無を判定することにより、判定結果から点字１１の読取が可能になる。図の例では、点字１１の位置から「ひ」「た」「の」「と」「ち」「あ」「え」と読取ることができ、これを正の値と比較することで読取結果の検査を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態では、複数の位置のそれぞれから検査光を照射し点字１１を撮影して得られた複数の画像の輝度情報から、点字１１の立体形状を示す形状データを作成することにより、形状データに基づいて点字１１が正しく形成されたか詳細な検査が可能になる。また検査用に特殊なインキを点字に使用する必要もなく、手間やコストもかからない。

また、フォトメトリックステレオ法を用いて形状データを作成することにより、文字や図形など媒体１０の絵柄上にある点字１１についても、絵柄の反射率ρの影響を除去して点字１１の立体形状を好適に作成できる。

また本実施形態では形状データを用いて点字１１の平面形状や高さ、点字１１の読取結果の検査を行うことができ、詳細な点字１１の検査が可能である。また解像度を用いて点字１１の実高さや実面積を算出し、その比較判定を行うことで、より有用な検査とできる。なお、これらの検査のうち必要なもののみを行うことも可能である。

しかしながら、本発明は上記の実施形態で説明したものに限らない。例えば本実施形態では点字１１の検査を行ったが、点字以外の識別情報等として用いる突起や滑り止め用の突起など、点字１１と同様の媒体上の突起であれば、本実施形態と同様の検査が可能であり同様の効果が得られる。

さらに、照明７は媒体１０の四辺に当たる位置に設けたが、これに限らず、例えば四隅に対応する位置に設けることも可能である。また照明７は４つ設けたが、これはどの画像でも影となるような部分が生じないようにするためであり、そのような条件を満たせば３つ以下の照明を用いることが可能である。

また本実施形態では複数の照明７ａ〜７ｄを設けたが、これに限ることはなく、例えば一つの可動式の照明を前記の照明７ａ〜７ｄに当たる位置のそれぞれに移動させて用いることもできる。

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１；検査システム
３；検査装置
５；撮影装置
７、７ａ〜７ｄ；照明
１０；媒体
１１；点字

Claims (7)

1. 複数の位置から突起に検査光を照射する照明と、
   前記突起を反射した検査光を受光して撮影を行う撮影装置と、
   各位置の照明を単独で用い前記突起の撮影を行って得られた複数の画像の輝度情報から、前記突起の立体形状を示す形状データを作成し、前記形状データに基づいて前記突起の検査を行う検査装置と、
   を具備することを特徴とする検査システム。
2. 前記検査装置は、フォトメトリックステレオ法を用いて前記形状データを作成することを特徴とする請求項１記載の検査システム。
3. 前記突起は点字であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の検査システム。
4. 前記検査装置は、前記検査として、前記突起の平面形状と高さの少なくともいずれかの検査を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の検査システム。
5. 前記検査装置は、前記検査として、前記突起の平面形状の実際の面積と前記突起の実際の高さの少なくともいずれかを、画像の解像度を用いて前記形状データから算出し、基準値と比較することを特徴とする請求項４記載の検査システム。
6. 前記検査装置は、前記検査として、前記突起の読取結果の検査を行うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の検査システム。
7. 複数の位置から突起に検査光を照射する照明について、各位置の照明を単独で用いて突起に検査光を照射し、前記突起を反射した検査光を撮影装置によって受光して撮影を行うステップと、
   検査装置が、各位置の照明を単独で用い前記突起の撮影を行って得られた複数の画像の輝度情報から、前記突起の立体形状を示す形状データを作成し、前記形状データに基づいて前記突起の検査を行うステップと、
   を具備することを特徴とする検査方法。