JP2019203690A - 印字検査装置および印字検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来は、印字検査を行う際に基準とする印字パターンは実際に印字した画像を登録していた。そのため、その登録作業に多くの時間を費やしてしまうという課題があった。【解決手段】印字検査装置であって、印字イメージをシミュレーションして基準パターンを生成する印字検査処理部と、認識対象を撮像して得られた画像を取り込む画像入力部と、画像入力部で取り込んだ画像から判定対象となる文字の印字イメージを切り出す差分取出し処理部と、差分取出し処理部で得られた判定対象文字の印字イメージと、印字検査処理部で得られた基準パターンとの一致の度合いを算出する数値計算部と、数値計算部で得られた数値と、あらかじめ設定された判定対象文字の印字品質の合否を判定するための閾値とを比較して、印字品質の合否を判定する文字品質判定部を有する構成とする。【選択図】図５

Description

本発明は、印字シミュレーション技術を搭載した印字検査装置および印字検査方法に関する。

食品や薬品の包装容器には、製造年月日や賞味期限、製造ロットなどの表示が法律上義務づけられており、それを実現するのがインクジェットプリンタ等の印字装置である。印字装置は、搬送ライン（包装ラインを含む）に設置され、次々に搬送されてくる包装容器への印字を行う。印字装置による印字が正しく行われているかの検査は、包装容器の印字を読み取る印字検査装置によってなされる。

この印字検査装置の背景技術として、特開２００８−８９３７９号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、不良印字が発生した際に正しく判別できているかを確認するため、印字機の稼働前に不良文字をわざと生成させてこれを印字機で印字させ、この印字画像と検査文字パターンをパターンマッチングさせて不良の度合いを正しく認識できたか否かをチェックする方法が記載されている。

特開２００８−８９３７９号公報

特許文献１では、印字機の稼働前に不良の度合いを正しく認識できたか否かをチェックすることは可能である。しかし、印字機の稼働後に印字検査装置が不良と判断した文字が、ドット抜けや行ずれ等の本当に印字機の不良により発生したものであるのか、または、印字機は正常だが搬送ラインの速度の変化や使用する文字の組み合わせによって印字品質が変化してしまったのかを判別するためには、本来ＯＫとすべき印字イメージとして実際に印字した印字イメージを得て印字検査装置に登録する必要がある。よって、実際に印字イメージを作成するためには印字検査装置だけではなく、印字機や搬送ライン等の設備が必要となる。そのため、本来ＯＫとすべき印字イメージを印字検査装置に登録する作業は、据付け時に行わなければならない場合が多く、顧客から時間を奪ってしまう。その際、あらかじめ印字機が正常な場合の基準文字パターンとして、実際に印字されたイメージから、１つの文字につき数種類の文字パターンを登録する。また、使用する文字数が多い場合や、搬送速度が変化して印字品質が変化する条件である場合、１つの文字につき数種類の文字パターンを登録しなければならならないため、登録する文字の種類が多くなってしまい、その作業に多くの時間を費やしてしまう。

本発明は、上記課題を解決する印字シミュレーション技術を搭載した印字検査装置および印字検査方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、その一例を挙げるならば、ドットパターンからなる印字文字が配列された認識対象を撮像して得られた画像から各印字文字を切り出して印字文字の品質を判定する印字検査装置であって、印字イメージをシミュレーションして基準パターンを生成する印字検査処理部と、認識対象を撮像して得られた画像を取り込む画像入力部と、画像入力部で取り込んだ画像から判定対象となる文字の印字イメージを切り出す差分取出し処理部と、差分取出し処理部で得られた判定対象文字の印字イメージと、印字検査処理部で得られた基準パターンとの一致の度合いを算出する数値計算部と、数値計算部で得られた数値と、あらかじめ設定された判定対象文字の印字品質の合否を判定するための閾値とを比較して、印字品質の合否を判定する文字品質判定部を有する構成とする。

本発明によれば、印字シミュレーション技術を搭載することで、実際に印字した印字イメージを得て印字検査を行う際に基準となる基準文字パターンを登録する必要がなく、良否の判別が可能な印字検査装置および印字検査方法を提供することができる。

実施例における印字検査装置の設置例を示す図である。 実施例における印字検査装置の機能ブロック図である。 実施例における印字検査装置で用いる理想的な印字イメージを表した図である。 実施例におけるシミュレーションされた印字イメージを表した図である。 実施例における印字検査装置の印字検査処理フロー図である。

以下、本発明の実施例につき図面を用いて説明する。

図１は、本実施例における印字検査装置の設置例を示す図である。図１において、印字検査装置は、印字検査装置本体１と、印字物６の検査対象となる文字列を含む画像を読取る撮像手段であるカメラ３、印字物６に対してカメラ３の印字文字の読み取りに十分な光量の光を照射する照明装置４、読取った画像を表示したり、検査の条件設定や、検査結果の表示を行うモニタ２等からなる。
印字物６は、インクジェットプリンタ２１等の印字装置によって食品や薬品の包装容器に印字が行なわれる。

印字検査装置本体１は、カメラ３で読取った画像から印字画像を抽出する等の加工を行い、検査対象文字の合否判定を行なう印字検査処理部や、照明装置４の光量やタイミング等のコントロールを行う照明コントロール部を搭載している。また、印字検査装置本体１内の印字検査処理部に画像処理等の各種指示を与える外部装置（図示せず）を備えている。

ペットボトル入り飲料や缶詰などの製造工場では、主にコンベア５に設置されたエンコーダー１０によって、コンベアの移動量に応じた信号をインクジェットプリンタ２１へ送信し、印字物６を検出する印字対象物センサ８からの信号に応じて、出荷前の製品のボトルや缶の表面に、専用のインクジェットプリンタ２１のプリントヘッド２２より液滴９を吐出させて、消費期限や製造番号などを印字している。インクジェットプリンタ２１により印字が行われた出荷前製品は、コンベア５等により搬送され、カメラ３が検査対象文字を確認できる位置まで搬送されると、ＬＥＤ照明等の照明装置４による光の照射を行い、カメラ３で検査対象文字を含む画像を読取り、印字検査装置本体１に印字画像が送られる。

印字検査装置本体１には、あらかじめ認識対象の文字について、印字状態が良好なドットパターンが基準文字パターンとして登録されている。印字検査装置本体１では、まず読取った画像から個々の文字を切り出す処理を行い、切り出された各文字の印字画像と、それぞれ対応する基準文字パターンとを照合することによって、各判定対象文字の印字状態の適否を判別する。ここで印刷状態が不良と判断されると、出荷の対象から除外されることとなる。

図２に本実施例における印字検査装置の機能ブロック図の一例を示す。図２において、印字検査装置本体１内の印字検査処理部１１では、１文字印字毎の撮像タイミング算出部１１１、画像の差分取出し処理部１１２、画像改善処理部１１３、数値計算部１１４、文字品質判定部１１５といった印字検査に関わる各種の処理を行っている。なお、この印字検査処理部１１は、ＣＰＵによるソフトウェア処理で行なうが、専用のハードウェアで行なっても良い。

まず、インクジェットプリンタ２１から、液滴の吐出タイミングの信号を印字検査装置本体１内の印字検査処理部１１で受け取ると、印字検査処理部１１内の１文字印字毎の撮像タイミング算出部１１１で印字画像の入力タイミングを算出し、印字検査処理部１１からの指示により画像入力信号発生部１６からカメラ３へ画像取り込みタイミングを知らせるとともに、印字検査処理部１１のからの指示により、照明コントロール部１８は、照明装置４の光量をコントロールし、かつ、カメラ３の画像読取りタイミングに合せて照明装置４の発光タイミングをコントロールする。

カメラ３によって読取られた画像は、印字検査装置本体１内の画像入力部１４に入力され、一旦、画像記憶部１５に蓄積される。印字検査処理部１１内の画像の差分取出し処理部１１２では、画像記憶部１５に蓄積された撮像画像から、本実施例における各々の検査対象文字を取り出す切り出し処理を行い、切り出された文字画像のノイズ除去等の画像改善を画像改善処理部１１３で行う。なお、画像の差分取出し処理部１１２と画像改善処理部１１３をまとめて、判定対象となる文字の印字画像として抽出する画像抽出処理部としてもよい。

ＲＯＭ１２には印字文字列の認識処理や印字品質の合否判定のためのプログラム、そして印字イメージをシミュレーションするプログラムが格納されている。また、ＲＡＭ１３には、検査対象となる文字列の各構成文字の基準文字パターンや、外部装置７から入力された設定データなどが格納されている。

本実施例では、ＲＡＭ１３に格納する検査対象となる文字列の各構成文字の印字状態が良好な状態の基準文字パターンを、設定データに基づきＲＯＭ１２に格納されているプログラムに従って印字検査処理部１１でシミュレーションする。すなわち、図３のような理想的な印字イメージに対して、シミュレーションされた印字イメージは、例えば図４のように理想的な印字イメージからずれを生じた印字イメージが生成される。

シミュレーションに用いられる、設定データとしては、エンコーダー１０から送信されるコンベア５の移動量に応じて変化する信号からＲＯＭ１２に格納されているプログラムに従って計算された搬送速度や、外部装置７から入力された日付や時間を印字するカレンダー設定や、印字回数を数えるカウント設定や、印字イメージの文字の高さを変更する機能を有する印字装置の高さ設定値、及び、印字が行われる際の印字装置と被印字物との距離等のデータが挙げられる。

そして、印字検査処理部１１内の画像改善処理部１１３での画像改善処理の後、印字検査処理部１１内の数値計算部１１４で、印字画像から取り込んだ印字イメージとシミュレーションした基準文字パターンとの一致の度合いをＲＯＭ１２に格納されたプログラムに従って計算を実施する。そして、印字検査処理部１１内の文字品質判定部１１５で、印字イメージとシミュレーションした基準文字パターンとの比較・判定処理を、ＲＯＭ１２に格納されているプログラムに従って行う。

以上の一連の処理を図５のフロー図で説明する。図５において、まず、ステップＳ１０の判定対象の印字イメージの作成において、ステップＳ１１でカメラ３から画像入力部１４に画像を読み取り、ステップＳ１２で画像の差分取出し処理部１１２により切り出し処理を行う。そして、ステップＳ１３で画像改善処理部１１３により画像改善処理を行い、ステップＳ１４で判定対象の印字イメージが完成する。一方、ステップＳ２０のシミュレーションによる印字イメージの作成において、ステップＳ２１でシミュレーションに用いられる設定データとして、計算された搬送速度（Ｓ２１１）、日付や時間情報（Ｓ２１２）、印字回数情報（Ｓ２１３）、文字の高さ設定値・被印字物との距離情報（Ｓ２１４）、の取得を行う。次に、ステップＳ２２で、それらの設定データをもとに印字検査処理部１１でシミュレーションを実施し、ステップＳ２３でシミュレーションされた印字イメージが完成する。そして、ステップＳ３０で、数値計算部１１４により判定対象の印字イメージとシミュレーションされた印字イメージであるシミュレーションした基準文字パターンとの一致の度合いを計算し、ステップＳ３１で、文字品質判定部１１５により比較・判定処理を行う。

シミュレーションされた印字イメージは、例えば図４において、印字パターン“３”や“７”において、最上ラインの左端のドットは、印字は下から縦方向に印字するので直前のドットである下のドットがないため、空気抵抗が大きく、偏向が大きくなり理想の位置よりも上側にずれる。また、印字パターン“５”の左端縦ラインはドットが３つ並んでいるので、文字を小さくするとドット間の距離がより小さくなりクーロン反発力が働きドット間が離れる。このように、印字パターンのドット構成やドットの間隔によって印字されるパターンは変化する。例えば、シミュレーションに用いられる設定データである、搬送速度が速くなると横に延びた印字パターンとなり、文字の高さ設定値や被印字物との距離情報が大きくなると文字の大きさが大きい印字パターンとなる。また、検査対象文字の印字文字が日付や時間とともに変化する場合、その印字される印字パターンに沿って、すなわち、印字される内容に同期してシミュレーションされる印字イメージを変化させることで、判定対象の印字イメージに対応したシミュレーションを実行できる。また、検査対象文字の印字文字が印字した回数とともに変化する場合、印字される内容に同期してシミュレーションされる印字イメージを変化させることで、判定対象の印字イメージに対応したシミュレーションを実行できる。

なお、以上の一連の処理において、印字文字、検査条件、検査結果等は、入出力部１７からモニタ２に表示される。

また、上記実施例では、シミュレーションは印字検査装置側で行なったが、インクジェットプリンタ側で行っても良い。その場合は、シミュレーションを行うためのプログラムと、印字検査装置とのデータを通信可能は通信手段をインクジェットプリンタ側に設ければ良い。

また、上記実施例では、シミュレーションに用いる、印字文字情報、文字の大きさ情報等は、外部装置から入力されるとして説明したが、インクジェットプリンタから受信しても良い。

以上説明したように、従来は、印字検査を行う際に基準とする印字パターンは実際に印字した画像を登録していたが、本実施例によれば、印字パターンをシミュレーションするため、実際に印字した画像は不要であり登録作業の手間を省ける。また、あらかじめ基準文字パターンとして実際に印字されたイメージから１つの文字につき数種類の文字パターンを登録する必要もない。

言い換えれば、本実施例によれば、印字シミュレーション技術を搭載することで、実際に印字した印字イメージを得て印字検査を行う際に基準となる基準文字パターンを登録する必要がなく、読み取られた印字イメージの良否の判別が可能な印字検査装置を提供することができる。

以上、実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１：印字検査装置本体、２：モニタ、３：カメラ、４：照明装置、５：コンベア、６：印字物、７：外部装置、８：印字対象物センサ、９：液滴、１０：エンコーダー、１１：印字検査処理部、１１１：撮像タイミング算出部、１１２：画像の差分取出し処理部、１１３：画像改善処理部、１１４：数値計算部、１１５：文字品質判定部、１２：ＲＯＭ、１３：ＲＡＭ、１４：画像入力部、１５：画像記憶部、１６：画像入力信号発生部、１７：入出力部、１８：照明コントロール部、２１：インクジェットプリンタ、２２：プリントヘッド

Claims (10)

1. ドットパターンからなる印字文字が配列された認識対象を撮像して得られた画像から各印字文字を切り出して印字文字の品質を判定する印字検査装置であって、
   印字イメージをシミュレーションして基準パターンを生成する印字検査処理部と、
   前記認識対象を撮像して得られた画像を取り込む画像入力部と、
   前記画像入力部で取り込んだ画像から判定対象となる文字の印字イメージを切り出す差分取出し処理部と、
   前記差分取出し処理部で得られた判定対象文字の印字イメージと、前記印字検査処理部で得られた基準パターンとの一致の度合いを算出する数値計算部と、
   前記数値計算部で得られた数値と、あらかじめ設定された判定対象文字の印字品質の合否を判定するための閾値とを比較して、印字品質の合否を判定する文字品質判定部と、
   を有することを特徴とする印字検査装置。
2. 請求項１に記載の印字検査装置であって、
   前記印字検査処理部で生成される基準パターンは、前記画像入力部で取り込んだ前記認識対象の印字文字の印字速度によって変化することを特徴とする印字検査装置。
3. 請求項１に記載の印字検査装置であって、
   前記印字検査処理部で生成される基準パターンは、前記画像入力部で取り込んだ前記認識対象の印字文字の高さを変更する機能を有する印字装置の高さ設定値及び、印字が行われる際の印字装置と被印字物との距離の設定値に同期して変化することを特徴とする印字検査装置。
4. 請求項１に記載の印字検査装置であって、
   前記印字検査処理部で生成される基準パターンは、前記画像入力部で取り込んだ前記認識対象の印字文字が日付や時間とともに変化する場合、該印字文字の内容に同期して変化することを特徴とする印字検査装置。
5. 請求項１に記載の印字検査装置であって、
   前記印字検査処理部で生成される基準パターンは、前記画像入力部で取り込んだ前記認識対象の印字文字が印字した回数とともに変化する場合、該印字文字の内容に同期して変化することを特徴とする印字検査装置。
6. ドットパターンからなる印字文字が配列された認識対象を撮像して得られた画像から各印字文字を切り出して印字文字の品質を判定する印字検査方法であって、
   印字イメージをシミュレーションして基準パターンを生成するシミュレーション工程と、
   前記認識対象の撮像を行う撮像工程と、
   前記撮像工程で撮像した画像から判定対象となる文字の印字イメージを切り出す画像抽出処理工程と、
   前記画像抽出処理工程で得られた判定対象文字の印字イメージと、前記シミュレーション工程で得られた基準パターンとの一致の度合いを算出する数値計算工程と、
   前記数値計算工程で得られた数値と、あらかじめ設定された検査対象文字の印字品質の合否を判定するための閾値とを比較して、印字品質の合否を判定する判定工程と、
   を有することを特徴とする印字検査方法。
7. 請求項６に記載の検査方法であって、
   前記シミュレーション工程で生成される基準パターンは、前記撮像工程で得られる前記認識対象の印字文字の印字速度によって変化することを特徴とする印字検査方法。
8. 請求項６に記載の検査方法であって、
   前記シミュレーション工程で生成される基準パターンは、前記撮像工程で得られる前記認識対象の印字文字が印字される際の印字文字の高さを変更する機能を有する印字装置の高さ設定値及び、印字が行われる際の印字装置と被印字物との距離の設定値に同期して変化することを特徴とする印字検査方法。
9. 請求項６に記載の検査方法であって、
   前記シミュレーション工程で生成される基準パターンは、前記撮像工程で得られる前記認識対象の印字文字が日付や時間とともに変化する場合、該印字文字の内容に同期して変化することを特徴とする印字検査方法。
10. 請求項６に記載の検査方法であって、
    前記シミュレーション工程で生成される基準パターンは、前記撮像工程で得られる前記認識対象の印字文字が印字した回数とともに変化する場合、該印字文字の内容に同期して変化することを特徴とする印字検査方法。

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