JP2018197727A - 検査装置、検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スリーブコーンのような錐状体の内面の検査を簡易に行うことができる検査装置および検査方法等を提供する。【解決手段】検査装置は、スリーブコーン１０の内面の検査を当該内面の撮影画像に基づいて行うものである。検査装置は、撮影画像においてスリーブコーン１０の内面のつなぎ目１１の外側部分に沿ってマスク領域Ｂを設定し、マスク領域Ｂ内の所定位置と、スリーブコーン１０の内面の中心部にある孔１２とを結ぶ線分Ｃに沿ってマスク領域Ｄを設定する。そして、孔１２の周囲のマスク領域Ｏと上記のマスク領域Ｂ、Ｄを除く検査領域の欠陥検査を行う。【選択図】図７

Description

本発明は、錐状体の内面を検査する検査装置および検査方法に関する。

スリーブコーンは、扇形の紙等を円錐状に貼り合わせた容器である。スリーブコーンは、例えばコーン付きのアイスクリームなどの食品の包装に利用されており、スリーブコーンの内面に異物や汚れがあると後の工程で挿入される食品に接触する恐れがある。

そのため、スリーブコーンの製造後にはその内面を検査する必要がある。例えば特許文献１では、製品内面の検査手法として、内面に接合部を有する円筒状のスリーピース缶内をカメラで撮影し、撮影画像に基づき欠陥検査を行う方法が開示されており、接合部を含む領域と他の領域とで異物等の検出方法を変えることで、接合部を異物等として誤検出しないようにしている。

特開2000-155100号公報

特許文献１では、撮影した画像を平面に展開し、その後複数の領域に分割して異物等の検出を行うため、処理が複雑になってしまう。また、特許文献１の検査手法は円筒状のスリーピース缶の内面を検査するものであり、上記したスリーブコーンのような錐状体の内面の検査を行うものではなかった。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、スリーブコーンのような錐状体の内面の検査を簡易に行うことができる検査装置および検査方法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本発明は、錐状体の頂部に対応する前記錐状体の内面の中心部と、前記錐状体の底部に対応する前記錐状体の内面の外縁との間につなぎ目を有する前記錐状体の内面の検査を、前記錐状体の内面の撮影画像に基づいて行う検査装置であって、前記撮影画像において、前記つなぎ目の外側部分に沿ってマスク領域を設定し、前記マスク領域内の所定位置と前記内面の中心部とを結ぶ線分に沿って別のマスク領域を設定するマスク領域設定手段と、前記内面の各マスク領域を除く検査領域の欠陥検査を行う検査手段と、を有することを特徴とする検査装置である。

本発明によれば、錐状体の内面の撮影画像を平面に展開することなく、撮影画像において周囲に比べ暗く写るつなぎ目を自動でマスク領域化し、マスク領域以外の検査領域の欠陥検査を行うことができ、つなぎ目を異物等として誤検出しないようにできる。

特に本発明では、マスク領域を設定する際、つなぎ目の外側部分と内側部分にわけて領域設定を行う。錐状体の場合、内面の撮影画像は中心部に近づくにつれて暗くなり、つなぎ目の内側部分が周囲との輝度差から検出しづらく検出に失敗することがあるが、本発明ではつなぎ目の外側部分と内側部分について別々に領域設定を行い、つなぎ目の内側部分については周囲との輝度差ではなく、内面の中心部とつなぎ目の外側部分との位置関係から領域設定するので、上記の問題を回避することができ、且つつなぎ目の内側部分の検出処理が省略されるので全体の検査処理時間が短縮される。

また、つなぎ目の外側部分と内側部分にわけて領域設定を行うことで、撮影画像におけるつなぎ目の方向が途中で変化してもこれに追従し、的確にマスク領域化することができる。

前記錐状体は、前記内面の中心部に孔を有し、前記検査手段は、前記孔についての検査をさらに行うことも望ましい。
本発明では、スリーブコーンのように頂部（内面の中心部）に孔を有する錐状体の場合、その孔の検査も行うことが可能である。

前記マスク領域設定手段は、前記孔の周囲にさらに別のマスク領域を設定することも望ましい。
このようにスリーブコーン等の孔の周囲をマスク領域化することで、マスク領域以外の検査領域の欠陥検査に孔が影響しないようにできる。

前記検査手段は、前記検査領域の欠陥検査とは別に、各マスク領域の欠陥検査を行うことが望ましい。例えば各マスク領域の欠陥検査は、欠陥を検出する際に前記つなぎ目を検出しないようにする。
このように、マスク領域の欠陥検査については、マスク領域以外の検査領域の欠陥検査とは別に行い、つなぎ目等を誤検出しないように閾値等の設定を行うことができる。

前記所定位置は、前記つなぎ目の外側部分の重心または前記つなぎ目の外側部分の前記内面の中心側の端部であることが望ましい。
これにより、前記の線分に沿ったマスク領域が、つなぎ目の内側部分を確実に含むようにできる。

第２の発明は、錐状体の頂部に対応する前記錐状体の内面の中心部と、前記錐状体の底部に対応する前記錐状体の内面の外縁との間につなぎ目を有する前記錐状体の内面の検査を、前記錐状体の内面の撮影画像に基づいて行う検査方法であって、コンピュータが、前記撮影画像において、前記つなぎ目の外側部分に沿ってマスク領域を設定し、前記マスク領域内の所定位置と前記内面の中心部とを結ぶ線分に沿って別のマスク領域を設定するステップと、前記内面の各マスク領域を除く検査領域の欠陥検査を行うステップと、を実行することを特徴とする検査方法である。

本発明により、スリーブコーンのような錐状体の内面の検査を簡易に行うことができる検査装置および検査方法等を提供することができる。

検査システム１の概略を示す図。 スリーブコーン１０を示す図。 検査装置３のハードウェア構成を示す図。 撮影装置５、照明７、９、およびスリーブコーン１０の配置を示す図。 ガイド２２を示す図。 スリーブコーン１０の検査方法を示すフローチャート。 スリーブコーン１０の検査方法について説明する図。 スリーブコーン１０の検査結果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）
図１は、本発明の実施形態に係る検査システム１の概略を示す図である。この検査システム１は、搬送装置２０によって搬送される円錐状のスリーブコーン１０（錐状体）の内面を検査するものである。なお、図１はスリーブコーン１０を上から見たものとなっている。

図２（ａ）は検査対象であるスリーブコーン１０を示す図である。スリーブコーン１０は、略扇形の紙Ｐの両側辺を円錐状になる様に貼り合わせた容器であり、頂部と底部を結ぶ位置に貼り合せ箇所１４を有する。スリーブコーン１０の底部は開口となっており、頂部には孔１２が形成される。この孔１２は、アイスクリームのコーンなどの納まりを良くするためのものである。

図２（ｂ）はスリーブコーン１０の内面を示す図である。図２（ｂ）に示すように、スリーブコーン１０の内面では、上記した頂部に対応する内面の中心部に孔１２が現れるほか、紙Ｐの貼り合せ箇所１４に対応するつなぎ目１１が、孔１２から内面の外縁まで延びている。この外縁は、スリーブコーン１０の底部に対応する。

上記の搬送装置２０は、スリーブコーン１０の側面を凹部２１で保持し、スリーブコーン１０の底部の開口を撮影装置５側に向けて搬送するものである。搬送装置２０の近傍には後述するガイド２２、２３も設けられる。

図１に示すように、本実施形態の検査システム１は、検査装置３、撮影装置５、照明７、９等を有する。

検査装置３は、検査システム１での検査全体を制御し、後述する手順に沿ってスリーブコーン１０の内面の検査を行うものである。

図３は検査装置３のハードウェア構成を示す図である。図３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、通信制御部３５等をバス３６により接続して構成し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などの記憶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上のワークエリアに呼び出して実行する。ROMは不揮発性メモリであり、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はハードディスクドライブやソリッドステートドライブ、フラッシュメモリ等であり、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実行される。

入力部３３は検査装置３に各種の設定入力を行うものである。
表示部３４は例えば液晶ディスプレイ等である。
通信制御部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、撮影装置５等との間で通信を行う。
バス３６は、検査装置３の各部間の制御信号、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、検査対象のスリーブコーン１０が搬送されてその前方を通過する際に、スリーブコーン１０の内面を撮影する。撮影装置５には、例えばCCD(Charge Coupled Device)カメラ等のエリアカメラが用いられるが、これに限ることはない。また本実施形態ではモノクロカメラを用い、スリーブコーン１０の内面の撮影画像がグレースケール画像のデータとして検査装置３に送信されるものとする。

本実施形態では、スリーブコーン１０の搬送時、図４に示すようにスリーブコーン１０の側面が水平方向に沿って配置されており、スリーブコーン１０の中心軸１３は水平方向に対して傾斜している。上記の撮影装置５は、その光軸が中心軸１３に沿うように傾斜して配置される。また図１に示すガイド２３は、撮影装置５とスリーブコーン１０の開口の距離を一定とするため、スリーブコーン１０の位置を規制するものである。

照明７は、検査対象のスリーブコーン１０の開口側からその内面に青色の照明光を照射するものである。本実施形態では、照明７としてリング照明が用いられるが、これに限ることはない。

照明９は、検査対象のスリーブコーン１０を挟んで撮影装置５、照明７と反対側に設けられる。照明９は、検査対象のスリーブコーン１０の頂部側から青色の照明光を照射する。

検査を終えたスリーブコーン１０は引き続き搬送装置２０によって搬送され、検査結果が合格であったものは図１の矢印ａに示すように搬送装置２０から排出する。この際、検査装置３からの指示によりスリーブコーン１０の開口に向けてエアーノズル３０から水平方向にエアーを吹付ける。一方、検査結果が不合格であったものにはエアーを吹付けず、搬送装置２０によって所定位置まで搬送された後矢印ｂに示すように排出される。

なお、前記した通りスリーブコーン１０の中心軸１３は水平方向に対し傾斜しているが、本実施形態では図５に示すようにスリーブコーン１０の頂部を乗せる傾斜付のガイド２２を配置しており、スリーブコーン１０の搬送時に当該ガイド２２の傾斜にスリーブコーン１０の頂部が乗り上がることで、エアーの吹付位置では中心軸１３が水平方向となってエアーによりスリーブコーン１０を好適に排出できる。

（２．検査方法）
図６は、検査システム１による検査方法を示すフローチャートである。図６の各ステップは検査装置３の制御部３１が実行する処理である。

検査装置３は、スリーブコーン１０の入った搬送装置２０の凹部２１が撮影装置５の前方に来ると、撮影装置５にトリガ信号を出力してスリーブコーン１０の内面を撮影させ（Ｓ１）、その撮影画像を撮影装置５から取得する。

図７（ａ）はスリーブコーン１０の内面の撮影画像の例である。撮影画像では、照明９から照射された照明光がスリーブコーン１０の孔１２を通過し、孔１２の周囲のスリーブコーン１０の内面より輝度の高い部分（白い部分）として現れる。またつなぎ目１１は周囲と比較して暗く写っている。

ただし、凹部２１にスリーブコーン１０が入っておらずＳ１で撮影した撮影画像にスリーブコーン１０が写っていない場合があるので、本実施形態では、検査装置３が撮影画像に基づきスリーブコーン１０が有るか否かを判定し（Ｓ２）、スリーブコーン１０が無い場合（Ｓ２；ＮＯ）には次の凹部２１が来るまで待機し、再びＳ１の処理を繰り返す。

スリーブコーン１０が凹部２１に無い場合には撮影装置５が直接照明９を撮影することになるので、Ｓ２のスリーブコーン１０の有無の判定については、例えば照明９が撮影画像に映り込んでいるかをテンプレートマッチングを行うなどして判定すればよい。

スリーブコーン１０が有る場合（Ｓ２；ＹＥＳ）には、以下の手順によりスリーブコーン１０の内面の検査を行う。

本実施形態では、まず適切な閾値を設定して撮影画像の二値化を行い、輝度の高い領域を抽出することによって内面の中心部にある孔１２を検出する。そして、その周囲の領域を図７（ａ）に示すようにマスク領域Ｏとして設定する（Ｓ３；マスク領域設定手段）。

次に、検査装置３は孔１２についての検査を行う（Ｓ４；検査手段）。Ｓ４では、孔１２自体が撮影画像中に存在するか（Ｓ３で孔１２が検出できたか）の検査や、孔１２が存在する場合には、その孔径が基準範囲にあるかの検査が行われる。

Ｓ４では、例えば図８（ａ）に示すように孔１２が存在しその孔径が基準範囲内であれば正常（ＯＫ）と判定され、図８（ｂ）に示すように孔１２がつぶれて検出されなかったり、図８（ｃ）に示すように孔径が基準範囲外のものは異常（ＮＧ）と判定される。

検査装置３は、次に、図７（ｂ）に示すようにつなぎ目１１の外側部分に沿ってマスク領域Ｂを設定する（Ｓ５；マスク領域設定手段）。

Ｓ５では、スリーブコーン１０の内面の外周部に所定幅の領域Ａを設定し、その領域Ａ内にあるつなぎ目１１の外側部分を検出する。そして、当該外側部分を含む矩形状の領域Ｂをマスク領域として設定する。マスク領域Ｂの幅等の必要なパラメータは予め設定する。

なお、つなぎ目１１の外側部分の検出は、例えば領域Ａにおいて隣接画素の輝度の差分をとり、その差分値を閾値によって二値化するなどして行うことができる。また上記のマスク領域Ｂは、例えばつなぎ目１１の外側の端部１１１が領域Ｂの１辺の中央上に位置し、当該辺と対向する辺上に、つなぎ目１１の外側部分の孔１２側の端部１１２（つなぎ目１１と領域Ａの内縁の交点）が来るように定めることができるが、これに限ることはない。

次に、検査装置３は、つなぎ目１１の内側部分に沿ってマスク領域を設定する（Ｓ６；マスク領域設定手段）。

Ｓ６では、図７（ｃ）に示すように、マスク領域Ｂ内の所定位置１１３とＳ３で検出した内面の中心部の孔１２を直線状に結ぶ線分Ｃを座標計算から求め、図７（ｄ）に示すようにこの線分Ｃに沿ったマスク領域Ｄを設定する。マスク領域Ｄは、線分Ｃを孔１２から所定長さだけ含む矩形状の領域とする。

上記の所定位置１１３や所定長さ、マスク領域Ｄの幅等の必要なパラメータは予め設定し、マスク領域Ｄがつなぎ目１１の内側部分を確実に含むようにする。

例えば上記の所定位置１１３をつなぎ目１１の外側部分の重心とし、当該重心と孔１２の重心１１４とを結ぶように線分Ｃを設定して、孔１２の重心１１４がマスク領域Ｄの１辺の中央上に位置し、マスク領域Ｄの向きと線分Ｃの方向が一致するようにする。しかしながらこれに限ることは無く、例えば上記の所定位置１１３を前記した端部１１２としてもよい。この場合もマスク領域Ｄがつなぎ目１１の内側部分を確実に含むようにできる。

このように、つなぎ目１１を外側部分と内側部分の２つに分けてマスク領域化することで、スリーブコーン１０の搬送の乱れ等によって図７に示すように撮影画像におけるつなぎ目１１の方向が途中で変わり完全な直線とならない場合でも、これに追従することができる。

また、Ｓ６においてＳ５のようにつなぎ目１１の内側部分を検出しないのは、スリーブコーン１０は奥行きがあるため、内面の中心部（スリーブコーン１０の頂部）にゆくほど画像が暗くなり、つなぎ目１１の内側部分を検出しづらく検出に失敗することがあるためである。本実施形態では上記の手法によってつなぎ目１１の内側部分を検出することなく内側部分に沿ったマスク領域Ｄを設定することで、上記の問題を回避している。

以上によりマスク領域Ｏ、Ｂ、Ｄが設定される。検査装置３は、スリーブコーン１０の内面において、これらのマスク領域Ｏ、Ｂ、Ｄを除く検査領域の欠陥検査を行う（Ｓ７；検査手段）。

Ｓ７における欠陥検査の方法は特に限定されず、例えば検査領域内の画素の輝度値を所定の閾値で二値化して内面上の異物や汚れを暗領域などとして検出し、その面積による判定を行う（面積が所定値を超えれば欠陥とする）ことが可能である。その他、紙のしわ等の欠陥も周囲の正常部分に対して明るくなるので、二値化した際の明領域等として別途検出することも可能である。さらに、Ｓ７ではスリーブコーン１０の内面の外縁が円周状でなければ内面に歪みがあり異常とすることなども可能である。

異物や汚れ等の欠陥の検出に際しては、上記の他、隣接画素の輝度の差分をとり、差分値を所定の閾値で二値化してもよい。また、スリーブコーン１０の頂部（奥）と底部（手前）では撮影装置５からの距離が異なり、スリーブコーン１０の内面の外側と内側とで１ピクセルあたりの実面積が異なるので、欠陥とみなす暗領域等の面積を内面の外側と内側とで変えてもよい。

続いて、検査装置３はマスク領域Ｏ、Ｂ、Ｄにおける欠陥検査を行う（Ｓ８；検査手段）。

Ｓ８における欠陥検査の方法も特に限定されず、Ｓ７と同様の手法で異物や汚れ等を欠陥として検出することが可能である。Ｓ８では、特につなぎ目１１を異物等の欠陥として誤検出しないように、Ｓ７と異なる閾値を用いて検出感度を緩めたりすることができる。

Ｓ７、８では、例えば図８（ａ）に示すように異物や汚れ等が無く内面に歪み等も無ければ正常（ＯＫ）と判定されるが、図８（ｄ）に示すように内面に異物や汚れがあるものはその位置によってＳ７あるいはＳ８で異常（ＮＧ）と判定される。また図８（ｅ）に示すようにスリーブコーン１０の内面の外縁が円周状となっておらず歪みがある場合にもＳ７で異常（ＮＧ）と判定することができる。

検査装置３は、前記のＳ４、７、８のいずれの検査においても異常と判定されない場合（Ｓ９；ＮＯ）、検査結果を合格とし（Ｓ１０）、処理を終了する。

一方、検査装置３は、前記のＳ４、７、８のいずれかの検査において異常ありと判定された場合（Ｓ９；ＹＥＳ）、検査結果を不合格とし（Ｓ１１）、処理を終了する。不合格時の撮影画像等を記憶部３２等に保存し、別途設けたディスプレイ等に履歴として表示させることも可能である。また一連の検査中に不合格と判定されたスリーブコーン１０の数をカウントしておき、所定数を超えればスリーブコーン１０の製造工程を検査するといったことも可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、スリーブコーン１０の内面の撮影画像を平面に展開することなく、撮影画像において周囲に比べ暗く写るつなぎ目１１を自動でマスク領域化し、マスク領域以外の検査領域の欠陥検査を行うことができ、つなぎ目を異物等として誤検出しないようにできる。

特に本実施形態では、マスク領域を設定する際、つなぎ目１１の外側部分と内側部分にわけて領域設定を行う。スリーブコーン１０の場合、内面の撮影画像は中心部に近づくにつれて暗くなり、つなぎ目１１の内側部分が周囲との輝度差から検出しづらく検出に失敗することがあるが、本実施形態ではつなぎ目１１の外側部分と内側部分について別々に領域設定を行い、つなぎ目１１の内側部分については周囲との輝度差ではなく、内面の中心部の孔１２とつなぎ目１１の外側部分との位置関係から領域設定するので上記の問題を回避することができ、且つつなぎ目１１の内側部分の検出処理が省略されるので全体の検査処理時間が短縮される。

また、つなぎ目１１の外側部分と内側部分にわけて領域設定を行うことで、撮影画像におけるつなぎ目１１の方向が途中で変化してもこれに追従し、的確にマスク領域化することができる。

また本実施形態では、内面の中心部に孔１２を有するスリーブコーン１０について、その孔１２の検査を行うことできる。また孔１２の周囲をマスク領域化することで、マスク領域以外の検査領域の欠陥検査に孔１２が影響しないようにできる。

またマスク領域Ｏ、Ｂ、Ｄの欠陥検査については、マスク領域以外の検査領域の欠陥検査とは別に行い、つなぎ目１１等を誤検出しないように閾値等の設定を行うことができる。

また、つなぎ目１１の外側部分の重心またはつなぎ目１１の外側部分の孔１２側の端部１１２と、孔１２とを結ぶ線分Ｃに沿ってマスク領域Ｄを設定することにより、マスク領域Ｄがつなぎ目１１の内側部分を確実に含むようにできる。

しかしながら、本発明は上記の実施形態に限らない。例えば本実施形態ではモノクロカメラと青色光による照明７、９を用いて低コストとしているが、RGB等のカラー画像のデータを検査装置３に送信するカラーカメラを用いてもよく、他の色による照明７、９を用いてもよい。

また、本実施形態では円錐状のスリーブコーン１０の内面の検査を行ったが、これに限ることなく、錐状体の内面を検査するものであればよい。例えば角錐状の製品でもよいし、頂部に孔１２の無いものでもよい。孔１２の無い検査対象の場合では、先程とは逆に、撮影画像において内面に孔１２があれば異常と判定することができる。

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、９：照明
１０：スリーブコーン
１１：つなぎ目
１２：孔
１３：中心軸
１４：貼り合せ箇所
２０：搬送装置
２１：凹部
２２、２３：ガイド
３０：エアーノズル

Claims (7)

1. 錐状体の頂部に対応する前記錐状体の内面の中心部と、前記錐状体の底部に対応する前記錐状体の内面の外縁との間につなぎ目を有する前記錐状体の内面の検査を、前記錐状体の内面の撮影画像に基づいて行う検査装置であって、
   前記撮影画像において、前記つなぎ目の外側部分に沿ってマスク領域を設定し、前記マスク領域内の所定位置と前記内面の中心部とを結ぶ線分に沿って別のマスク領域を設定するマスク領域設定手段と、
   前記内面の各マスク領域を除く検査領域の欠陥検査を行う検査手段と、
   を有することを特徴とする検査装置。
2. 前記錐状体は、前記内面の中心部に孔を有し、
   前記検査手段は、前記孔についての検査をさらに行うことを特徴とする請求項１記載の検査装置。
3. 前記マスク領域設定手段は、前記孔の周囲にさらに別のマスク領域を設定することを特徴とする請求項２記載の検査装置。
4. 前記検査手段は、前記検査領域の欠陥検査とは別に、各マスク領域の欠陥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装置。
5. 各マスク領域の欠陥検査は、欠陥を検出する際に前記つなぎ目を検出しないようにするものであることを特徴とする請求項４記載の検査装置。
6. 前記所定位置は、前記つなぎ目の外側部分の重心または前記つなぎ目の外側部分の前記内面の中心側の端部である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装置。
7. 錐状体の頂部に対応する前記錐状体の内面の中心部と、前記錐状体の底部に対応する前記錐状体の内面の外縁との間につなぎ目を有する前記錐状体の内面の検査を、前記錐状体の内面の撮影画像に基づいて行う検査方法であって、
   コンピュータが、
   前記撮影画像において、前記つなぎ目の外側部分に沿ってマスク領域を設定し、前記マスク領域内の所定位置と前記内面の中心部とを結ぶ線分に沿って別のマスク領域を設定するステップと、
   前記内面の各マスク領域を除く検査領域の欠陥検査を行うステップと、
   を実行することを特徴とする検査方法。