JP2019197030A - 検査装置、検査方法、および、検査装置用のプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象のバタツキや伸縮の影響に対して頑健に、検査対象を検査できる検査装置、検査方法、検査装置用のプログラムを提供する。【解決手段】検査装置１０が、検査対象Ｐを撮影した画像データを取得し（Ｓ１）、画像データから輪郭画像３１を生成し（Ｓ２）、輪郭画像から検査対象Ｐの部分の外周ｃを抽出し（Ｓ３）、外周ｃから検査領域ｒを生成し（Ｓ４）、検査領域ｒにおいて、画像データを検査する（Ｓ５）。【選択図】図４

Description

本発明は、検査装置、検査方法、および、検査装置用のプログラムに関する。

従来、液体等を充填するための紙容器は、製函する前のブランクに対して検査が行われている。例えば、特許文献１には、搬送部から供給されるブランクの片面又は両面を撮像し、撮像された被検査画像と検査対象のブランクのマスタ画像とを比較し、比較値が予め設定された許容値以上のときには当該許容値以上の箇所を欠陥箇所として検出する製函装置が開示されている。

特開２００８−１２７０２９号公報

ところで、ブランク等の検査対象のバタツキやコンベアの速度差による検査対象のブレ、傾き、伸縮といった現象が都度発生し、検査対象の撮像毎にズレが生じる。しかし、上記従来技術では、検査に一般的に使用される基準画像との比較検査では基準とのズレを欠陥として検出する方法のため、実際には欠陥がないにも関わらず欠陥として誤検出することがあった。

そこで、本発明は上記の問題点等に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、検査対象のバタツキや伸縮の影響に対して頑健に、検査対象を検査できる検査装置等を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、検査対象を撮影した画像データを取得する取得手段と、前記画像データから輪郭画像を生成する輪郭画像生成手段と、前記輪郭画像から前記検査対象の部分の外周を抽出する外周抽出手段と、前記外周から検査領域を生成する検査領域生成手段と、前記検査領域において、前記画像データを検査する検査手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の検査装置において、前記検査手段が、画素の明るさが閾値以下である領域の大きさが、所定の大きさ以上の場合、前記検査対象が不良品であると判定することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の検査装置において、前記検査手段が、前記外周が、直線を含む所定の曲線から、逸脱している場合、前記検査対象が不良品であると判定することを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検査装置において、前記検査手段が、前記検査領域の大きさが、所定の大きさ外の場合、前記検査対象が不良品であると判定することを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、取得手段が、検査対象を撮影した画像データを取得する取得ステップと、輪郭画像生成手段が、前記画像データから輪郭画像を生成する輪郭画像生成ステップと、外周抽出手段が、前記輪郭画像から前記検査対象の部分の外周を抽出する外周抽出ステップと、検査領域生成手段が、前記外周から検査領域を生成する検査領域生成ステップと、検査手段が、前記検査領域において、前記画像データを検査する検査ステップと、を含むことを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、コンピュータを、検査対象を撮影した画像データを取得する取得手段、前記画像データから輪郭画像を生成する輪郭画像生成手段、前記輪郭画像から前記検査対象の部分の外周を抽出する外周抽出手段、前記外周から検査領域を生成する検査領域生成手段、および、前記検査領域において、前記画像データを検査する検査手段として機能させることを特徴とする。

本発明によれば、検査対象の画像データから検査対象の輪郭画像を生成し、輪郭画像から検査対象の部分の外周を抽出し、検査対象の部分の外周から検査領域を生成することにより、検査対象のバタツキや伸縮しても、画像データにおける検査対象の部分を特定して、検査対象に合わせて検査領域を生成しているので、検査対象のバタツキや伸縮の影響に対して頑健に、検査対象を検査することができる。

本発明の実施形態に係る検査システムの概要構成例を示す模式図である。 検査対象の一例を示す模式図である。 図１の検査装置の概要構成例を示す模式図である。 検査装置の動作例を示すフローチャートである。 検査対象を撮影した画像の一例を示す模式図である。 検査対象を撮影した画像の一例を示す模式図である。 輪郭画像の一例を示す模式図である。 輪郭画像の一例を示す模式図である。 外周の一例を示す模式図である。 外周の一例を示す模式図である。 検査領域の一例を示す模式図である。 検査領域の一例を示す模式図である。 検査領域における検査対象の画像の一例を示す模式図である。 検査領域における検査対象の画像の一例を示す模式図である。 検査方法の一例を示す模式図である。 検査方法の一例を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、検査システムに対して本発明を適用した場合の実施形態である。

［１．検査システム１の構成および機能概要］
まず、本発明の一実施形態に係る検査システムの構成および概要機能について、図１および図２を用いて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る検査システムの概要構成例を示す模式図である。図２は、検査対象の一例を示す模式図である。

図１に示すように、検査システム１は、搬送装置（図示せず）に搬送された検査対象Ｐを検査する検査装置１０と、検査対象Ｐの表面を照明する照明装置（図示せず）により照明された検査対象Ｐを撮影する撮影装置２０と、を備えている。

検査対象Ｐは、例えば、液体カートンのように液体を充填するための紙容器等の成形前の状態のブランクと呼ばれる対象である。紙容器の内側になる紙の表面にポリエチレン等のプラスチックが施されている。紙容器の外側に当たる面には、印刷が行われる。なお、検査対象は、液体用に表面加工されていないお菓子や薬等の紙容器でもよい。また、紙製に限らず、可撓性の素材でもよい。

検査装置１０と、撮影装置２０と、搬送装置と、照明装置とは、データを送受信したり、指令を送信したりするためのケーブルにより接続されていて、撮影装置２０等は、検査装置１０により制御される。

検査装置１０は、コントローラ（例えば、プログラマブルロジックコントローラ）として、照明装置の照明、および、撮影装置２０による撮影を制御する。また、検査装置１０は、撮影装置２０からの画像データを画像処理する。

撮影装置２０は、例えば、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撮影素子を有するカラーまたは白黒のデジタルカメラである。撮影装置２０は、検査対象Ｐの撮影範囲をカバーしやすいように、複数設定されていてもよい。撮影装置２０は、検査対象の裏面と表面とを検査できるように、複数のカメラを備えてもよい。例えば、一方のカメラが、内面になる側における異物や欠陥等を撮影し、他方のカメラが印刷の具合等を撮影する。

照明装置は、例えば、蛍光灯、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子等の発光体が好ましい。照明装置は、検査装置１０によりＯＮ−ＯＦＦや照度が制御される。照明装置が、斜めから光を照らして、検査対象Ｐ上の埃や紙くずの陰が生じて目立つようにしてもよい。また、照明装置が、複数の方向から照明して、検査対象Ｐの折り目が写りにくくなるように照明をしてもよい。

図１に示すように、搬送装置のコンベアに搬送されながら、ロール紙等の原反が、印刷され、金型等で外枠を打抜いたブランクと呼ばれるシート状の検査対象Ｐになる。次に、図２に示すように、検査対象Ｐに折り目が施される。次に、製函機と呼ばれる装置（図示せず）により検査対象Ｐの端面を、接着のため炙って加熱する。折り目に沿って曲げられて、検査対象Ｐの接着部分を貼り合わせて接着して、容器が成形される。検査装置１０は、主に、加熱後の接着前に検査対象Ｐを検査する。検査により欠陥が見つかった検査対象Ｐは、容器が形成された後に、はじかれる。

（１．２ 検査装置１０の構成および機能）
次に、検査装置１０の構成および機能について、図３を用いて説明する。
図３は、検査装置１０の概要構成例を示すブロック図である。

図３に示すように、検査装置１０は、例えば、パーソナルコンピュータやプログラマブルロジックコントローラ等である。検査装置１０は、記憶部１１と、表示部１２と、操作部１３と、入出力インターフェース部１４と、システム制御部１５とを備えている。そして、システム制御部１５と入出力インターフェース部１４とは、システムバス１６を介して接続されている。また、入出力インターフェース部１４は、撮影装置２０等に接続されている。

記憶部１１は、例えば、ハードディスクドライブ、シリコンディスクドライブ等からなり、オペレーティングシステム、制御用のプログラム、検査用のプログラム等を記憶する。

表示部１２は、例えば、液晶表示素子または有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子等によって構成されている。表示部１２には、検査システム１を制御するための入力情報や検査結果等が表示される。

操作部１３は、例えば、キーボードおよびマウス等によって構成されている。ユーザは、操作部１３を使用して、検査システム１の制御するための入力情報を入力する。

入出力インターフェース部１４は、記憶部１１等とシステム制御部１５とのインターフェースである。

システム制御部１５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１５ａと、ＲＯＭ（Read Only Memory）１５ｂと、ＲＡＭ（Random Access Memory）１５ｃとを有する。システム制御部１５は、ＣＰＵ１５ａが、ＲＯＭ１５ｂや、ＲＡＭ１５ｃや、記憶部１１に記憶された各種プログラムを読み出して実行する。なお、これらのプログラムを記憶した記録媒体等をシステム制御部１５が読み出し実行してもよい。

［２．検査システムの動作］
次に、本発明の１実施形態に係る検査システムの動作について図４から図１０を用いて説明する。

図４は、検査装置１０の動作例を示すフローチャートである。図５Ａおよび図５Ｂは、検査対象Ｐを撮影した画像の一例を示す模式図である。図６Ａおよび図６Ｂは、輪郭画像の一例を示す模式図である。図７Ａおよび図７Ｂは、外周の一例を示す模式図である。図８Ａおよび図８Ｂは、検査領域の一例を示す模式図である。図９Ａおよび図９Ｂは、検査領域における検査対象の画像の一例を示す模式図である。図１０Ａおよび図１０Ｂは、検査方法の一例を示す模式図である。

まず、折り目が施された検査対象Ｐの接着面が加熱された後、検査対象Ｐが撮影装置２０の撮影領域に向けて搬送されてくる。ここで、検査対象Ｐには、搬送順や撮影順等によりそれぞれ検査対象ＩＤが割り振られる。

次に、検査装置１０が、検査対象Ｐが搬送されたことを搬送装置からの信号を受信し、検査装置１０からの指令により、撮影装置２０は、照明装置により照明された検査対象Ｐを、所定の撮影領域で撮影する。

次に、図４に示すように、検査装置１０は、検査対象の画像データを取得する（ステップＳ１）。具体的には、検査装置１０のシステム制御部１５が、撮影装置２０から検査対象の画像データを取得する。図５Ａおよび図５Ｂに示すように、システム制御部１５が、画像データを取得する。

ここで、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、黒い背景で検査対象Ｐが撮影されていて、検査対象部分ｐが写っている。なお、背景は、検査対象Ｐが写ればよいので、必ずしも暗くする必要はない。

図５Ａに示すように、撮影領域の撮像画像３０には、欠陥がない検査対象Ｐの検査対象部分ｐが写っている。また、撮像画像３０の枠において、検査対象部分ｐが傾いていてもよい。図５Ｂの画像例は、検査対象部分ｐの内部にある欠陥部分ｄ１と、検査対象部分ｐの端にある欠陥部分ｄ２と、が存在するケースである。

なお、欠陥は、紙の切れ端や、機械の油、剥がれたインク片等である。また、欠陥は、円形であるとは限らない。

このように、検査装置１０は、検査対象を撮影した画像データを取得する取得手段の一例として機能する。

次に、検査装置１０は、画像データから輪郭画像を生成する（ステップＳ２）。具体的には、システム制御部１５が、撮像画像３０に対してソーベル、ラプラシアン等の輪郭抽出の微分フィルタを使用して、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、ブランク等の検査対象Ｐの輪郭、欠陥の輪郭等を含む輪郭画像３１を生成する。なお、システム制御部１５が、前処理として、フィルタによりノイズを除去してもよいし、膨張、収縮によるクロージング処理によりノイズ処理をしてもよい。

このように、検査装置１０は、前記画像データから輪郭画像を生成する輪郭画像生成手段の一例として機能する。

次に、検査装置１０は、輪郭画像から検査対象部分ｐの外周を抽出する（ステップＳ３）。具体的には、システム制御部１５が、輪郭画像３１において、輪郭画像３１をｘ方向にスキャンして、輪郭画像３１の外枠から近く、閾値以上の明るい画素を求める。システム制御部１５が、右または左周りに、求めた画素に隣接または近傍の閾値以上の明るい画素で探索する。システム制御部１５が、複数の画素があった場合、例えば、検査対象部分ｐの輪郭と欠陥部分ｄ２の輪郭とが交わる点の場合、輪郭画像３１の外枠から近い画素を選択する。出発の画素に戻った場合、システム制御部１５が、画素の探索を終了する。探索先の画素がなくなった場合も、システム制御部１５が、画素の探索を終了する。

なお、システム制御部１５が、輪郭画像３１の外枠の各位置から、内部に探索して、最初の閾値以上の明るい画素を、輪郭画像３１の最外周である検査対象部分ｐの外周としてもよい。

図７Ａに示すように、画像３２において、検査対象部分ｐの外周ｃが抽出される。また、図７Ｂに示すように、画像３２において、欠陥部分ｄ２を含む検査対象部分ｐの外周ｃが抽出される。

このように、検査装置１０は、前記輪郭画像から前記検査対象の部分の外周を抽出する外周抽出手段の一例として機能する。

次に、検査装置１０は、外周から検査領域を生成する（ステップＳ４）。具体的には、システム制御部１５が、輪郭画像３１の最外周を基準として、外周ｃの内部を塗りつぶすことにより、検査領域ｒを生成する。

また、システム制御部１５が、外周の画像３２において、スキャンをして、外周ｃの画素に出会って次の外周ｃの画素に出会うまで、画素にラベリングをして検査領域ｒを生成してもよい。１のスキャンにおいて、奇数番目で外周ｃの画素に出会って次の外周ｃの画素に出会うまで、画素にラベリングをする。なお、スキャンする方向は、ｙ方向でもよい。ｘ方向および−ｘ方向、ｘ方向とｙ方向のように、複数のスキャン方向でもよい。

図５Ａに示すように、欠陥がない場合、図８Ａに示すように、撮像画像３０の検査対象部分ｐが、画像３３の検査領域ｒとなる。図５Ｂに示すように、検査対象部分ｐの内部に欠陥部分ｄ１がある場合、欠陥部分ｄ１は検査対象部分ｐに含まれるため消える。図５Ｂに示すように、端に欠陥部分ｄ２がある場合、欠陥部分ｄ２は検査対象部分ｐから一部はみ出るので、図８Ｂに示すように、検査対象部分ｐと、検査対象部分ｐからはみ出した欠陥部分ｄ２の部分とが合わさった検査領域ｒとなる。図８Ｂに示すように、検査対象部分ｐの端にある欠陥部分ｄ２がある可能性がある部分を取り込んだ検査領域ｒが生成される。

なお、システム制御部１５が、欠陥の影響で多少輪郭が欠けていても輪郭抽出や、塗りつぶす際に、膨張、収縮によるクロージング処理を入れておくことで、画像を補正してもよい。

このように、検査装置１０は、前記外周から検査領域を生成する検査領域生成手段の一例として機能する。

次に、検査装置１０は、検査領域において画像データを検査する（ステップＳ５）。具体的には、システム制御部１５が、撮像画像３０において、検査領域ｒのみをスキャンして、欠陥があるか否かを精査して検査対象Ｐを検査する。

より具体的には、システム制御部１５が、検査領域ｒのみをスキャンして、画素の明るさが閾値以下である画素を集めた領域の大きさが、所定の大きさ以上の場合、検査対象Ｐが不良品であると判定し、検査対象Ｐの検査対象ＩＤに関連づけて、記憶部１１に判定結果を記憶する。なお、検査システム１は、容器を成形する工程の前に検査対象Ｐが不良品であると判定された検査対象Ｐを取り除いてもよい。また、画素の明るさに関して、明るさは、輝度、明度でもよく、カラーの場合、ＲＧＢ等の色の成分の色毎の値でもよい。

図９Ａに示すように、画像３４の検査領域ｒのみにおいて、欠陥があるか否かを精査して検査対象Ｐを検査する。これにより、検査対象部分ｐの部分が詳細に検査される。図９Ｂに示すように、画像３４の検査領域ｒのみをスキャンして、欠陥があるか否かを精査して検査対象Ｐを検査する。これにより、検査対象部分ｐの欠陥部分ｄ１や、検査対象部分ｐからはみ出した部分にもある欠陥部分ｄ２が検出される。

このように、検査装置１０は、前記検査領域において、前記画像データを検査する検査手段の一例として機能する。検査装置１０は、画素の明るさが閾値以下である領域の大きさが、所定の大きさ以上の場合、前記検査対象が不良品であると判定する検査手段の一例として機能する。

図１０Ａに示すように、外周ｃが、直線ｙ’を含む所定の曲線から、逸脱している場合、システム制御部１５が、検査対象Ｐが不良品であると判定してもよい。検査対象Ｐが円形の場合、所定の曲線は円となる。また、システム制御部１５が、検査領域ｒからはみ出している部分の大きさが所定以上の場合、検査対象Ｐが不良品であると判定してもよい。

このように、検査装置１０は、前記外周が、直線を含む所定の曲線から、逸脱している場合、前記検査対象が不良品であると判定する検査手段の一例として機能する。

検査領域ｒの大きさが、所定の大きさ外の場合、システム制御部１５が、検査対象Ｐが不良品であると判定してもよい。図１０Ｂに示すように、金型等で外枠を打抜き際に、大きな欠陥ｄ３が発生した場合、検査領域ｒの面積が小さくなる。また、打抜き際に切れ端がのこり、検査領域ｒの面積が大きくなる。

このように、検査装置１０は、前記検査領域の大きさが、所定の大きさ外の場合、前記検査対象が不良品であると判定する検査手段の一例として機能する。

なお、検査領域の周囲の近傍に検査領域を拡大してもよい。システム制御部１５が、例えば、検査領域の画素の４近傍または８近傍に対して、所定回数、膨張処理を行う。

以上、本実施形態によれば、検査対象Ｐの画像データから検査対象Ｐの輪郭画像３１を生成し、輪郭画像３１から検査対象Ｐの部分の外周を抽出し、検査対象Ｐの部分の外周ｃから検査領域ｒを生成することにより、検査対象Ｐのバタツキや伸縮しても、画像データにおける検査対象部分ｐを特定して、検査対象Ｐに合わせて検査領域ｒを生成しているので、検査対象Ｐのバタツキや伸縮の影響に対して頑健に、検査対象Ｐを検査することができる。

ところで、可能な限り出荷直前の工程で検査するため、検査対象であるブランクを貼り合せる直前に検査することが望ましいが、ブランクを炙っているため高温になっていることや、製品全体を漏れなく検査する必要があるため、コンベア間に設けた隙間などから検査することが一般的である。しかし、従来技術では、カメラで撮像した際にブランクのバタツキやコンベアの速度差によるブランクのブレ、傾き、伸縮といった現象が都度発生し撮像毎にズレが生じていた。

従来技術のような基準画像との比較検査ではなく、本願は、撮像した検査対象Ｐの画像データをもとに検査領域ｒを作成し、検査領域ｒの内側に対して検査処理を実行することで、ブランクのバタツキ、伸縮の影響を抑えて、特に、検査対象Ｐの端の欠陥を検査することができる。また、検査領域ｒに対して、傾きを修正すれば、検査装置１０は、検査領域ｒを比較検査の基準画像として使用することもできる。

画素の明るさが閾値以下である領域の大きさが、所定の大きさ以上のとき、検査対象Ｐが不良品であると判定する場合、検査領域ｒにおいて改めて、画素の明るさが閾値以下の領域の欠陥候補を抽出し、所定の大きさ以上とすることにより、欠陥候補を検出のしやすさを調整でき、かつ、誤って不良品とすることを防止できる。

外周ｃが、直線ｙ’を含む所定の曲線から、逸脱している場合、検査対象Ｐが不良品であると判定する場合、特に、端部分の欠陥を検出できる。

検査領域ｒの大きさが、所定の大きさ外のとき、検査対象Ｐが不良品であると判定する場合、ブランクの破れや捲れなどによってブランクの外周が大きく欠けた欠陥を検出できる。

１：検査システム
１０：検査装置
Ｐ：検査対象
ｃ：外周
ｒ：検査領域

Claims (6)

1. 検査対象を撮影した画像データを取得する取得手段と、
   前記画像データから輪郭画像を生成する輪郭画像生成手段と、
   前記輪郭画像から前記検査対象の部分の外周を抽出する外周抽出手段と、
   前記外周から検査領域を生成する検査領域生成手段と、
   前記検査領域において、前記画像データを検査する検査手段と、
   を備えることを特徴とする検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置において、
   前記検査手段が、画素の明るさが閾値以下である領域の大きさが、所定の大きさ以上の場合、前記検査対象が不良品であると判定することを特徴とする検査装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の検査装置において、
   前記検査手段が、前記外周が、直線を含む所定の曲線から、逸脱している場合、前記検査対象が不良品であると判定することを特徴とする検査装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検査装置において、
   前記検査手段が、前記検査領域の大きさが、所定の大きさ外の場合、前記検査対象が不良品であると判定することを特徴とする検査装置。
5. 取得手段が、検査対象を撮影した画像データを取得する取得ステップと、
   輪郭画像生成手段が、前記画像データから輪郭画像を生成する輪郭画像生成ステップと、
   外周抽出手段が、前記輪郭画像から前記検査対象の部分の外周を抽出する外周抽出ステップと、
   検査領域生成手段が、前記外周から検査領域を生成する検査領域生成ステップと、
   検査手段が、前記検査領域において、前記画像データを検査する検査ステップと、
   を含むことを特徴とする検査方法。
6. コンピュータを、
   検査対象を撮影した画像データを取得する取得手段、
   前記画像データから輪郭画像を生成する輪郭画像生成手段、
   前記輪郭画像から前記検査対象の部分の外周を抽出する外周抽出手段、
   前記外周から検査領域を生成する検査領域生成手段、および、
   前記検査領域において、前記画像データを検査する検査手段として機能させることを特徴とする検査装置用のプログラム。