JP2019174172A - 検査システム、検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で包装材の欠陥検査を精度良く行うこと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、透光性を有する包装材１０の搬送中に包装材１０を撮影した撮影画像から包装材１０の欠陥検査を行うものである。検査システム１は、包装材１０に照明光として拡散光を照射する面照明７と、包装材１０を透過した照明光を受光して包装材１０の撮影を行うラインカメラ５と、ラインカメラ５で包装材１０を撮影した撮影画像から包装材１０の欠陥検査を行う検査装置３と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、包装材の欠陥検査を行う検査システム等に関する。

透明袋や半透明袋等の包装材は、基材をシール部で貼り合わせて製造されるが、シール部に付着異物や練り込み異物、シール抜け等の欠陥が存在すればシール圧着不足により中身が漏れる恐れがある。そこで、このような欠陥を有する不良品の流出を防ぐため欠陥検査を実施している。

インラインで包装材の欠陥を検査する際、従来はラインカメラとライン照明を用いた光学条件で欠陥の検査を行っていた。例えば特許文献１では、透明袋または半透明袋の製品の欠陥を検査する際、製品の表と裏に配置した５つのライン状光源を使用し、且つ吸引孔付きベルトで製品を吸着搬送させた状態で撮影を行い、その撮影画像から欠陥の検査を行っている。

特開2013-164362号公報

しかしながら、ラインカメラとライン照明を用いた光学条件で欠陥の検査を行う場合、欠陥でないシール部の凹凸やムラ等が撮影画像で目立ち、検査精度が落ちる場合がある。また特許文献１の装置は、カメラ１台に対して５つの光源を使用するため、高価な装置となる。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で包装材の欠陥検査を精度良く行うこと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、透光性を有する包装材の搬送中に前記包装材を撮影した撮影画像から前記包装材の欠陥検査を行う検査システムであって、前記包装材に照明光として拡散光を照射する面照明と、前記包装材を透過した照明光を受光して前記包装材の撮影を行うラインカメラと、前記ラインカメラで前記包装材を撮影した撮影画像から前記包装材の欠陥検査を行う検査装置と、を有することを特徴とする検査システムである。

本発明では拡散光を照射する面照明を用い、包装材を透過した照明光をラインカメラで撮影することで、欠陥でないシール部の凹凸やムラ等が撮影画像中で目立たなくなり、包装材の欠陥検査を精度良く行うことができる。また本発明では１台のラインカメラに対して１基の面照明で済むため、装置構成も簡単であり安価である。

前記包装材は間欠搬送され、前記ラインカメラは、前記包装材を搬送方向に分割した複数の撮影画像を得ることが望ましい。
包装材を間欠搬送してその搬送中にラインカメラによる撮影を行う場合、一回の搬送距離すなわちラインカメラの一回の撮影時の撮影範囲では包装材の製品長の全体をカバーできないことがある。そのため、本発明ではラインカメラが包装材を搬送方向に分割した個々の撮影画像を得るようにすることで、包装材の製品長に関わらず撮影漏れの無い画像を得ることができる。

前記包装材は基材をシール部で貼り合わせたものであり、前記検査装置は、前記撮影画像が前記包装材のどの部分を撮影したものかに応じて、前記シール部の検査領域と前記基材の検査領域の作成を行うことが望ましい。また、前記検査装置は、前記撮影画像における特徴点の検出結果により、前記撮影画像が前記包装材のどの部分を撮影したものかを判別することが望ましい。
本発明では、撮影画像が包装材のどの部分を撮影したものかに応じてシール部と基材部分の検査領域を自動作成し、各検査領域に最適な検査処理を設定することができる。撮影画像が包装材のどの部分を撮影したものかは、撮影画像における特徴点の検出結果から判別できる。

第２の発明は、透光性を有する包装材の搬送中に前記包装材を撮影した撮影画像から前記包装材の欠陥検査を行う検査方法であって、面照明から前記包装材に拡散光として照射され、前記包装材を透過した照明光を、ラインカメラで受光して前記包装材の撮影を行うステップと、検査装置が、前記ラインカメラで前記包装材を撮影した撮影画像から前記包装材の欠陥検査を行うステップと、を有することを特徴とする検査方法である。

本発明により、簡易な構成で包装材の欠陥検査を精度良く行うこと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の概略を示す図。 包装材１０を示す図。 検査装置３のハードウェア構成を示す図。 ラインカメラ５と面照明７の配置を示す図。 ラインカメラ５とライン照明Ｌを示す図。 包装材１０の検査方法を示すフローチャート。 包装材１０の撮影画像１００の例。 検査領域１０３、１０４、マスク領域１０５、１０６を示す図。 検査領域１０３、１０４の作成について示す図。

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、搬送中の包装材１０を撮影し、その撮影画像から検査対象である包装材１０の欠陥検査を行うものである。本実施形態では包装材１０が間欠搬送されるものとし、一定距離の搬送と搬送の一時停止を繰り返すが、これに限ることはない。

本実施形態では透光性を有する包装材１０が複数連続した状態でテンションをかけて搬送され、検査後に切断を行うことで最終的に個々の製品に分離する構成となっている。図１の矢印Ａは包装材１０の搬送方向を示す。包装材１０は例えばバッグインボックス(BIB)の内装容器であるが、これに限ることはなく、その他の透明袋や半透明袋などであってもよい。

図２は包装材１０を上から見た図である。包装材１０は、透明または半透明の２枚の基材を縦シール部１２、横シール部１３、底シール部１４で圧着し貼り合わせて袋状に形成される。包装材１０は全体として矩形状平面を有し、基材上には口金１１が設けられる。また包装材１０には製品ID１５が印刷等により形成される。本実施形態において基材は無地で透光性を有するものとするが、絵柄等が印刷されていてもよい。

口金１１は内容物の注ぎ口であり、本実施形態では包装材１０から突出する樹脂製の筒状体である。口金１１は包装材１０の縦方向の一方の端部（図２の上側の端部）に設けられる。包装材１０の縦方向は図２の上下方向に対応し、本実施形態では包装材１０の搬送方向に一致する。

縦シール部１２は包装材１０の縦方向に形成される線状のシール部であり、包装材１０の横方向の両端部に設けられる。包装材１０の横方向は図２の左右方向であり、包装材１０の縦方向と平面上直交する。

横シール部１３は包装材１０の横方向に形成される線状のシール部であり、包装材１０の縦方向の両端部に設けられる。横シール部１３の両端部は、縦シール部１２の両端部とそれぞれ交差する。

底シール部１４は、包装材１０の縦方向の他方の端部（図２の下側の端部）において、縦シール部１２、横シール部１３の交差箇所の内側に設けられる。本実施形態では底シール部１４が直角三角形状であるが、これに限ることはない。

製品ID１５は、個々の包装材１０を識別する識別情報である。

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、ラインカメラ５、面照明７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、後述するフローに沿って包装材１０の欠陥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、ラインカメラ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。

図４はラインカメラ５と面照明７の配置を示す図であり、包装材１０の側方からラインカメラ５と面照明７を見たものである。図４に示すように、ラインカメラ５と面照明７は包装材１０を挟んだ両側に設けられる。

ラインカメラ５は搬送中の包装材１０を撮影する撮影装置である。ラインカメラ５は、包装材１０の横方向の所定の撮影ライン（図１のＢ参照）を包装材１０の搬送中に継時的に撮影することで包装材１０の撮影画像を得る。この撮影画像はラインカメラ５から検査装置３に送信される。ラインカメラ５は、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の受光素子を複数有し、これらの受光素子が包装材１０の横方向（図４の紙面法線方向に対応する）に沿って一列に並べられる。

面照明７は、包装材１０に照明光として拡散光を照射する照明装置である。面照明７は、例えばLED等の光源を縦横に並べ、これを光拡散板で覆って構成される。

ラインカメラ５は、面照明７から照射され包装材１０を透過した照明光を受光することで包装材１０の撮影を行う。前記したように、包装材１０の欠陥検査では従来ラインカメラとライン照明の組合せを用いるのが一般的であるが、図５に示すようにライン照明Ｌは照明光ａの照射範囲が局所的でありまたある程度の異方性ないし指向性も有するので、欠陥でないシール部の凹凸での照明光ａの屈折等やムラ等による陰影が目立ち、欠陥検査が難しくなることがある。

これに対し、本実施形態では包装材１０の検査を行うために拡散光を照射する面照明７を用いることで、上記の陰影を低減し、欠陥検査を精度良く行うことができる。また、包装材１０のテンション搬送によるシワ等の陰影を低減するため、ラインカメラ５を包装材１０から適宜の遠距離に離して配置することも好ましい。その距離は例えば2m程度であるが、ラインカメラ５を上下動可能とし、包装材１０からの距離を調整できるようにしてもよい。

（２．包装材１０の検査方法）
図６は、包装材１０の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。

前記したように、本実施形態では包装材１０が間欠搬送されており、検査装置３は、包装材１０の搬送制御部（不図示）から所定のタイミングでトリガー信号を受信すると、ラインカメラ５に制御信号を出力し、包装材１０の搬送を開始して一時停止するまでの一定時間の間包装材１０の撮影を行う（Ｓ１）。

図７（ａ）〜（ｃ）は包装材１０の撮影画像１００の例である。本実施形態では、間欠搬送の一回の搬送距離すなわちラインカメラ５の一回の撮影時の撮影範囲では包装材１０の製品長の全体をカバーできない場合もあるため、撮影は１つの包装材１０に対して数度行い、その各々で包装材１０を搬送方向（包装材１０の縦方向）に複数分割したうちの一範囲の撮影画像１００を得る。これにより包装材１０を搬送方向に分割した複数の撮影画像１００を得ることで、包装材１０の製品長に関わらず、撮影漏れのない画像を得ることが可能となる。

例えば図７（ａ）の撮影画像１００では包装材１０の縦方向の一方の端部が撮影されており、口金１１、包装材１０の横方向の両端部の縦シール部１２の一部、および、包装材１０の縦方向の一方の端部の横シール部１３が映り込んでいる。

また図７（ｂ）の撮影画像１００では包装材１０の縦方向の中間部が撮影されており、包装材１０の横方向の両端部の縦シール部１２の一部が映り込んでいる。

図７（ｃ）の撮影画像１００では、包装材１０の縦方向の他方の端部が撮影されており、包装材１０の横方向の両端部の縦シール部１２の一部、包装材１０の縦方向の他方の端部の横シール部１３、底シール部１４、製品ID１５が映り込んでいる。

以上の口金１１、縦シール部１２、横シール部１３、底シール部１４、製品ID１５はその他の基材部分に比べて透明度が低く、図７（ａ）〜（ｂ）の撮影画像１００において基材部分よりも低輝度の領域として現れる。なお、これらの撮影画像１００は１枚の包装材１０を撮影したものとして紐付けが行われる。

本実施形態において、検査装置３は、各撮影画像１００から口金１１の有無の検出（Ｓ２）と底シール部１４の有無の検出（Ｓ３）を行う。これらの検出は例えばテンプレートマッチング等により行うことができる。

続いて、検査装置３は製品ID１５の読取を行う（Ｓ４）。本実施形態では製品ID１５が図２に示すように包装材１０の横方向の一方の端部の縦シール部１２の外側にあるので、検査装置３は撮影画像１００の当該縦シール部１２の外側の領域から製品ID１５をOCR(Optical Character Recognition)により読取る。ここでは図７（ａ）〜（ｃ）の撮影画像１００のうち図７（ｃ）の撮影画像１００から製品ID１５が読み取られるが、読取った製品ID１５はこれらの撮影画像１００に対応する包装材１０の製品ID１５として記録される。

次に、検査装置３は検査領域の作成を行う（Ｓ５）。検査領域は撮影画像１００が包装材１０のどの部分を撮影したものか（すなわち、撮影画像１００が図７（ａ）〜図７（ｃ）のどの画像か）に応じて異なり、本実施形態ではこれがＳ２、Ｓ３における口金１１と底シール部１４（特徴点）の検出結果により判別されるので、以下これを説明する。

（１）Ｓ２、Ｓ３において口金１１が検出され、底シール部１４が検出されなかった場合
この場合、撮影画像１００は図７（ａ）の撮影画像１００に該当すると判別され、図８（ａ）に示すように、縦シール部１２、横シール部１３の検査領域１０３と、縦シール部１２、横シール部１３の内側に囲まれた基材部分の検査領域１０４が作成される。

縦シール部１２、横シール部１３の検査領域１０３の作成時には、まず図９（ａ）に示すように、縦シール部１２、横シール部１３が確実に含まれる太幅の帯状領域１０１を撮影画像１００上に設定し、この帯状領域１０１内の画像処理により縦シール部１２、横シール部１３のエッジ１０２の検出を行う。この帯状領域１０１は、図７（ａ）の撮影画像１００について予め定められたものが用いられる。

そして、図９（ｂ）に示すように、縦シール部１２、横シール部１３の両側のエッジ１０２間の範囲より内に若干距離ｄ１だけ狭めた範囲を縦シール部１２、横シール部１３の検査領域１０３とし、その検査領域１０３から包装材１０の内側に所定距離ｄ２離隔した位置を基材部分の検査領域１０４の縦シール部１２、横シール部１３側の端部とする。

また、基材部分の検査領域１０４には口金１１が存在するので、Ｓ２で検出した口金１１を囲む領域をマスク領域１０５として設定する。

（２）Ｓ２、Ｓ３において口金１１も底シール部１４も検出されなかった場合
この場合、撮影画像１００は図７（ｂ）の撮影画像１００に該当すると判別され、図８（ｂ）に示すように、縦シール部１２の検査領域１０３と、その間の基材部分の検査領域１０４が作成される。検査領域１０３、１０４の作成方法については前記と略同様であるが、前記の帯状領域１０１としては図７（ｂ）の撮影画像１００について予め定められたものが用いられる。

（３）Ｓ２、Ｓ３において口金１１が検出されず、底シール部１４が検出された場合
この場合、撮影画像１００は図７（ｃ）の撮影画像１００に該当すると判別され、図８（ｃ）に示すように、縦シール部１２、横シール部１３の検査領域１０３と、縦シール部１２、横シール部１３の内側に囲まれた基材部分の検査領域１０４が作成される。

検査領域１０３、１０４の作成方法については前記と略同様であるが、前記の帯状領域１０１としては図７（ｃ）の撮影画像１００について予め定められたものが用いられる。また、基材部分の検査領域１０４には底シール部１４が存在するので、Ｓ３で検出した底シール部１４を囲む領域をマスク領域１０６として設定する。

検査装置３は、こうして各撮影画像１００で検査領域１０３、１０４を作成した後、各撮影画像１００の（マスク領域１０５、１０６を除く）検査領域１０３、１０４で欠陥検査を行う（Ｓ６）。

欠陥検査の方法は特に限定されないが、縦シール部１２と横シール部１３の検査領域１０３と、基材部分の検査領域１０４とでは検出すべき欠陥と最適な検査感度が異なるので、これらの検査領域１０３、１０４の個々で異なる最適な検査処理を設定することができる。例えば検査領域１０３、１０４の双方で周囲との輝度差が閾値より大きい箇所を欠陥として検出するが、その閾値を検査領域１０３、１０４で異ならせておく。欠陥は例えば異物等であり、縦シール部１２や横シール部１３であればシールの抜け等も含まれるが、これに限ることはない。なお、本実施形態では前記のマスク領域１０６でも別途縦シール部１２、横シール部１３の検査領域１０３と同様に欠陥検査を行うものとする。

欠陥が検出されなかった場合（Ｓ７；ＮＯ）はそのまま処理を終了するが、欠陥が検出された場合（Ｓ７；ＹＥＳ）は、欠陥が検出された撮影画像１００や欠陥の画像等とその包装材１０の製品ID１５を紐付けて記憶部３２に欠陥履歴として記録し（Ｓ８）、後で表示部３４等での表示や不良品の特定ができるようにしておく。

本実施形態では、こうして各包装材１０に対する欠陥検査を実施する。検出された欠陥の数はカウントしておき、その数が多ければ製袋装置のメンテナンス等を実行するようにしておく。

以上説明したように、本実施形態では拡散光を照射する面照明７を用い、包装材１０を透過した照明光をラインカメラ５で撮影することで、包装材１０のシール部の凹凸やムラ等が撮影画像１００中で目立たなくなり、包装材１０の欠陥検査を精度良く行うことができる。また１台のラインカメラ５に対して１基の面照明７で済むため、装置構成も簡単であり安価である。

また、仮に間欠搬送される包装材１０を一時停止中にエリアカメラで撮影する場合、エリアカメラでの撮影範囲と包装材１０の一時停止位置の調整不足等により撮影漏れが発生する恐れがあるが、本実施形態ではラインカメラ５によって搬送中の包装材１０が漏れなく撮影されるのでそのような恐れも無い。

また、包装材１０を間欠搬送してその搬送中にラインカメラ５による撮影を行う場合、一回の搬送距離すなわちラインカメラ５の一回の撮影時の撮影範囲では包装材１０の製品長の全体をカバーできないことがあるが、本実施形態ではラインカメラ５が包装材１０を搬送方向に分割した個々の撮影画像１００を得るようにすることで、包装材１０の製品長に関わらず撮影漏れの無い画像を得ることができ、欠陥の検出漏れを防ぐことができる。

また本実施形態では撮影画像１００が包装材１０のどの部分を撮影したものかに応じて検査領域１０３、１０４を自動作成し、各検査領域１０３、１０４に最適な検査処理を設定することができる。撮影画像１００が包装材１０のどの部分を撮影したものかは、撮影画像１００における口金１１や底シール部１４の検出結果から判別できる。

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基材部分の検査領域１０４を縦シール部１２、横シール部１３の内側に設定しているが、必要に応じて、基材部分の検査領域１０４は縦シール部１２、横シール部１３の外側の製品端まで拡大することが可能である。

また、本実施形態では口金１１や底シール部１４を特徴点として図７（ａ）〜図７（ｃ）のいずれの撮影画像１００か判別しているが、特徴点はこれに限らず、例えば縦シール部１２、横シール部１３の交差箇所を特徴点として判別に用いることもできる。

また、本実施形態では包装材１０の異物やシール抜け等の欠陥検出を行っているが、縦シール部１２や横シール部１３の幅や基準位置からのはみ出し幅も検出し、これが所定範囲に無い場合に欠陥とすることもできる。これらの幅は画像上のピクセル数として求めるだけでなく、ラインカメラ５の分解能を考慮した補正により現実空間での値として算出することもできる。また前記のエッジ１０２（図９（ａ）参照）が検出できなかった場合などでは、縦シール部１２や横シール部１３が無いとしてこれを欠陥とすることも可能である。

また、本実施形態では前記のマスク領域１０６で欠陥検査を行い、マスク領域１０５では欠陥検査を行わないが、前記と同様欠陥検査を行うことも可能であり、マスク領域１０５およびマスク領域１０６について検査領域１０３、１０４と異なる最適な検査処理を設定することも可能である。

また本実施形態では包装材１０が１列で搬送されており１台のラインカメラ５を用いているが、例えば包装材１０が複数列で搬送される場合などでは、複数台のラインカメラ５を包装材１０の横方向に並べて用いることも可能である。

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：ラインカメラ
７：面照明
１０：包装材
１１：口金
１２：縦シール部
１３：横シール部
１４：底シール部
１５：製品ID
１００：撮影画像
１０１：帯状領域
１０２：エッジ
１０３、１０４：検査領域
１０５、１０６：マスク領域

Claims (5)

1. 透光性を有する包装材の搬送中に前記包装材を撮影した撮影画像から前記包装材の欠陥検査を行う検査システムであって、
   前記包装材に照明光として拡散光を照射する面照明と、
   前記包装材を透過した照明光を受光して前記包装材の撮影を行うラインカメラと、
   前記ラインカメラで前記包装材を撮影した撮影画像から前記包装材の欠陥検査を行う検査装置と、
   を有することを特徴とする検査システム。
2. 前記包装材は間欠搬送され、
   前記ラインカメラは、前記包装材を搬送方向に分割した複数の撮影画像を得ることを特徴とする請求項１記載の検査システム。
3. 前記包装材は基材をシール部で貼り合わせたものであり、
   前記検査装置は、前記撮影画像が前記包装材のどの部分を撮影したものかに応じて、前記シール部の検査領域と前記基材の検査領域の作成を行うことを特徴とする請求項２記載の検査システム。
4. 前記検査装置は、前記撮影画像における特徴点の検出結果により、前記撮影画像が前記包装材のどの部分を撮影したものかを判別することを特徴とする請求項３記載の検査システム。
5. 透光性を有する包装材の搬送中に前記包装材を撮影した撮影画像から前記包装材の欠陥検査を行う検査方法であって、
   面照明から前記包装材に拡散光として照射され、前記包装材を透過した照明光を、ラインカメラで受光して前記包装材の撮影を行うステップと、
   検査装置が、前記ラインカメラで前記包装材を撮影した撮影画像から前記包装材の欠陥検査を行うステップと、
   を有することを特徴とする検査方法。