JP2020020650A

JP2020020650A - 物品検査装置

Info

Publication number: JP2020020650A
Application number: JP2018144224A
Authority: JP
Inventors: 賢木戸口; Masaru Kidoguchi; 圭太郎中川; Keitaro Nakagawa
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2020-02-06
Anticipated expiration: 2038-07-31
Also published as: JP7189417B2

Abstract

【解決手段】コンベヤ３（搬送手段）で搬送される容器１（物品）を撮影した画像を二値化処理し、二値化処理された画像に基づいて容器１の検査を行う容器検査装置２（物品検査装置）に関する。対向照明４ｂ（照明手段）と撮影手段５とを、搬送される容器１を挟んで対向した位置に配置し、これら対向照明４ｂと撮影手段５との間に上記容器１の検査位置Ｉを設定する。上記撮影手段５のシャッタースピードとして、物品検査モードと、当該物品検査モードよりもシャッタースピードの速い照明検査モードとが設定され、上記検査位置Ｉに容器１が位置していない時、撮影手段５は照明検査モードで対向照明４ｂを撮影し、撮影された画像から上記対向照明４ｂの検査光Ｌｂの輝度を測定する。【効果】物品を挟んで照明手段と撮影手段とを対向させた構成であっても、照明手段の劣化を確認することができる。【選択図】図１

Description

本発明は物品検査装置に関し、詳しくは撮影手段によって撮影した画像を二値化処理し、当該二値化処理された画像に基づいて物品の検査を行う物品検査装置に関する。

従来、物品を搬送する搬送手段と、上記物品に検査光を照射する照明手段と、上記搬送される物品を撮影する撮影手段とを備え、撮影された画像に基づいて物品の検査を行う物品検査装置が知られている（特許文献１、２）
ここで、上記照明手段が長時間の使用により劣化すると、検査光の輝度が低下し、検査精度が低下する。特に所定のしきい値に基づいて二値化処理を行う場合は、僅かな輝度の低下によっても誤判定が生じる恐れがある。
そこで上記特許文献１、２では、上記撮影手段によって上記照明手段が照射した検査光の散乱光や反射光を受光し、これに基づいて上記照明手段の劣化を検出するようになっている。

特公平３−３１２２０号公報特開平８−４３０４８号公報

上記特許文献１、２では、標準散乱板やテストピースに検査光を照射し、これら標準散乱板やテストピースで反射した散乱光や反射光を受光するようになっているが、この様な標準散乱板やテストピースを準備しなければならず、また物品の検査中にこれらの散乱光や反射光を受光しなければならない。
さらに上記検査方法は、物品を挟んで照明手段と撮影手段とを対向させて、物品の背後から照明を行い、物品の輪郭を把握するような検査には採用することがでなかった。
このような問題に鑑み、本発明は物品を挟んで照明手段と撮影手段とを対向させた構成であっても、照明手段の劣化を確認することが可能な物品検査装置を提供するものである。

すなわち本発明にかかる物品検査装置は、物品を搬送する搬送手段と、上記物品に検査光を照射する照明手段と、上記搬送される物品を撮影する撮影手段とを備え、撮影された画像における各画素の輝度に基づいて当該画像を二値化処理し、二値化処理された画像に基づいて物品の検査を行う物品検査装置において、
上記照明手段と撮影手段とを、上記搬送手段によって搬送される物品を挟んで対向した位置に配置し、これら照明手段と撮影手段との間に上記物品の検査位置を設定するとともに、当該照明手段と撮影手段の作動を制御する制御手段と、上記物品が上記検査位置に位置することを検知する検知手段とを備え、
上記制御手段には、上記撮影手段のシャッタースピードについて、物品の検査に適した物品検査モードと、当該物品検査モードよりもシャッタースピードの速い照明検査モードとが設定されており、
上記制御手段は、上記検査位置に物品が位置していない時に、上記照明手段を点灯させて、上記撮影手段により上記照明検査モードで上記照明手段を撮影して、撮影された画像から上記照明手段の検査光の輝度を測定することを特徴としている。

上記発明によれば、上記照明手段と撮影手段とを、上記搬送手段によって搬送される物品を挟んで対向した位置に配置した構成であっても、上記照明手段が照射した検査光の輝度を上記撮影手段を用いて測定することが可能となっている。
その際、物品の検査時よりもシャッタースピードの速い照明検査モードで撮影することにより、撮影手段に受光される検査光の光量を抑え、検査光の輝度を適切に認識することができる。

本実施例にかかる容器検査装置の構成図容器の側面図照明手段の照射回数と輝度の劣化とに関するグラフ

以下図示実施例について説明すると、図１は物品としての容器１の検査を行う容器検査装置２を示し、容器１を搬送する搬送手段としてベルトや樹脂チェーンの上に容器１を載置して搬送するコンベヤ３と、当該コンベヤ３により搬送される容器１に検査光Ｌを照射する照明手段４と、コンベヤ３により搬送される容器１を撮影する撮影手段５とを備え、これらの作動は制御手段６によって制御されるようになっている。
図２に示すように、上記容器１の本体部１ａの側面にはラベル７が貼付されており、また本体部１ａの上部に設けられた口部にはキャップ８が装着されている。さらに上記容器１におけるキャップ８の下方に隣接した位置にはフランジ１ｂが設けられている。
そして本実施例の容器検査装置２は、上記本体部１ａに貼付されたラベル７のずれと、上記キャップ８の傾きを検査するようになっている。

上記コンベヤ３は、図示左方から右方へと容器１を搬送するように設けられ、搬送経路中に検査位置Ｉが設定されて、この検査位置Ｉに向けて上記照明手段４と撮影手段５とが設けられるとともに、当該検査位置Ｉの上流側には、検査位置Ｉに位置する容器１を検出する検知手段１１が設けられている。
コンベヤ３の搬送方向上流側には、図示しない整列装置が設けられており、上記ラベル７が上記撮影手段５に正対するよう、容器１の向きを揃えて搬送するようになっている。
上記検知手段１１は投光部１１ａと受光部１１ｂとを備え、投光部１１ａと受光部１１ｂとの間を上記容器１が通過して遮光することで、上記受光部１１ｂに接続された上記制御手段６が容器１を認識し、その後上記制御手段６はコンベヤ３が備えるエンコーダのパルス信号をカウントすることで、容器１が検査位置Ｉに位置することを検知するようになっている。

上記照明手段４は、上記ラベル７のずれを検査するために用いる反射照明４ａと、上記キャップ８の傾きを検査するために用いる対向照明４ｂとを備えている。
上記反射照明４ａおよび対向照明４ｂには従来公知のＬＥＤ照明を用いることができ、このようなＬＥＤ照明はその他のハロゲンランプ等に比べて長寿命であるという特徴を有しているが、目視では判別できない程度に徐々に輝度が低下していくことが分っている。
上記反射照明４ａは、上記コンベヤ３に対して上記撮影手段５と同じ側に設けられており、また図１に示すように撮影手段５を挟んで斜め側方から容器１に対して検査光Ｌを照射するよう、２つの照明によって構成されている。
一方上記対向照明４ｂは、上記コンベヤ３に対して上記撮影手段５とは反対側に対向して設けられており、対向照明４ｂが照射する検査光Ｌは上記撮影手段５に向けられている。

上記撮影手段５には従来公知のＣＣＤカメラを使用することができ、撮影した画像は上記制御手段６に設けられた画像処理部６ａへと送信されるようになっている。
ここで、上記撮影手段５は上記対向照明４ｂに対して上記コンベヤ３を挟んで対向するように配置されており、これら撮影手段５と対向照明４ｂとの間を上記容器１の検査位置Ｉとして設定している。
当該検査位置Ｉにおいてラベル７のずれを検査するためには、上記反射照明４ａが撮影手段５と同じ側から検査光Ｌａを照射し、当該検査光Ｌａが照射された容器１のラベル７を撮影手段５が撮影するようになっている。換言すると、撮影手段５は上記容器１の本体部１ａで反射した反射光Ｒを受光するようになっている。
これに対し、検査位置Ｉにおいてキャップ８の傾きを検査するためには、上記対向照明４ｂが上記容器１を挟んで撮影手段５に対向した位置、すなわち容器１の背後から検査光Ｌｂを照射し、これにより撮影手段５は容器１やキャップ８を検査光Ｌｂを遮る影の像として撮影するようになっている。換言すると、撮影手段５は、容器１やキャップ８の周囲において、上記対向照明４ｂが照射した検査光Ｌｂを直接受光するようになっている。

上記制御手段６は、検査位置Ｉに容器１が位置している間に、反射照明４ａと対向照明４ｂとを順次点灯させ、それぞれが点灯したタイミングで撮影手段５のシャッタを作動させるようになっている。
そして、上記撮影手段５が容器１を撮影すると、上記制御手段６に設けられた画像処理部６ａによって、上記ラベル７のずれおよびキャップ８の傾きを判定するようになっている。
図２は上記撮影手段５が撮影した画像の一例を示し、まず画像処理部６ａは当該撮影された画像に対し、ラベル７のずれを判定するためのラベル検査範囲ＦＡと、キャップ８の傾きを判定するためのキャップ検査範囲ＦＢとを設定する。
なお、実際には、反射照明４ａを点灯したタイミングと、対向照明４ｂを点灯したタイミングとで、撮影手段５がそれぞれ異なる画像を撮影しているが、図２ではこれを１つの画像として表現している。
また撮影手段５が撮影した画像は、格子状に整列した多数の画素によって構成されており、各画素は撮影した各部分の明るさに基づいて２５６階調の輝度を有している。
そして画像処理部６ａでは、上記ラベル検査範囲ＦＡおよびキャップ検査範囲ＦＢを構成する各画素に対し、予め定めたしきい値に基づいて白または黒に変換する二値化処理を行う。この処理によりラベル７およびキャップ８の輪郭を明確に規定することができる。このとき、キャップ検査範囲ＦＢとラベル検査範囲ＦＡに対し、異なるしきい値を用いて二値化処理を行ってもよい。

上記ラベル検査範囲ＦＡの画像からラベル７のずれを検査するためには、上記画像処理部６ａにおいて、二値化処理した画像に所要のマスクを重ね合わせ、ラベル７に相当する画素が上記マスクからはみ出しているか否かにより、ラベル７のずれを判定するようになっている。
一方、上記キャップ検査範囲ＦＢの画像からキャップ８の傾きを検査するためには、上記画像処理部６ａにおいて、二値化処理した画像で規定されるキャップ８の天面に相当する画素を認識し、当該キャップ８の天面の高さを左右で比較して、キャップ８の傾きを判定するようになっている。なお、これら二値化処理を利用した検査手法については、これらに限定されるものではなく、物品の特性に応じて様々な手法を採用することができる。

上述したように、本実施例では照明手段４にＬＥＤ照明を用いているが、当該ＬＥＤ照明は長寿命であるものの、使用により徐々に劣化し、僅かながら照射する検査光Ｌの輝度は低下している。
図３は照明手段４による検査光の照射回数と、検査光の輝度との関係を示したグラフであり、長時間の使用により照射される検査光の輝度が徐々に低下することが理解できる。
このように照明手段４の劣化に伴って検査光の輝度が低下すると、撮影手段５によって撮影された画像においても、全体的に当該画像を構成する各画素の輝度が低下することとなる。
このため、上記画像処理部６ａに設定されたしきい値の近傍の輝度を有する画素では、照明手段４の劣化の度合によって、二値化処理による判定が異なってしまう。
これにより、上記ラベル７のずれやキャップ８の傾きを検査する際に、検査をする時期によって判定が異なり誤判定をする可能性が生じてしまう。
そこで本実施例では、上記容器１の検査を行いながら、上記照明手段４の検査光Ｌａ、Ｌｂの輝度の低下を認識して、上述したような誤判定を防止するようになっている。

まず、上記照明手段４の反射照明４ａに対する検査について説明すると、当該反射照明４ａについての検査は、上記容器１のラベル７のずれの検査と同時に行うことができる。
図２に示す上記撮影手段５が撮影した画像のうち、上記ラベル検査範囲ＦＡにおいて、上記画像処理部６ａにおいて当該ラベル検査範囲ＦＡの各画素を二値化処理をする前に、ラベル検査範囲ＦＡの内側に設定した所要の判定位置Ｐの画素の輝度を認識する。
ここで、認識される画素の輝度は、上記反射照明４ａが照射した検査光Ｌａが容器１で反射した反射光Ｒに基づくものとなっている。
上記判定位置Ｐは複数の画素によって構成され、上記ラベル７における余白部分、すなわち文字やイラストの描かれていない部分等、照明の検査に適した部分に設定されている。なお判定位置Ｐを複数個所設定してもよい。
制御手段６には、照明の検査を行う照明検査部６ｂが設けられており、この照明検査部６ｂにおいて、上記判定位置Ｐを構成する複数の画素の輝度の平均値を算出し、これを、図３のグラフに示しているしきい値補正の値Ｎａおよび警報出力の値Ｎｂと比較する。
判定位置Ｐの画素の輝度が上記しきい値補正の値Ｎａを上回っている場合は、反射照明４ａの劣化が検査に影響しない程度と判断して、上記容器１に対する検査を続行する。
一方、判定位置Ｐの画素の輝度が上記しきい値補正の値Ｎａを下回る場合は、照明検査部６ｂから画像処理部６ａに変更指令を出力し、容器１の検査に用いる二値化処理するためのしきい値を変更する。
具体的には、当初より設定されていたしきい値よりも低い、補正用のしきい値を予め設定してあり、この補正用のしきい値に切換えることで、それ以降の誤判定の発生を防止するようにしている。
さらに、判定位置Ｐの画素の輝度が上記警報出力の値Ｎｂを下回った場合には、照明検査部６ｂから直ちにその旨の警告を発生させ、容器検査装置２を停止させて容器１の検査を中断させる。

次に、上記照明手段４の対向照明４ｂに対する検査について説明すると、当該対向照明４ｂについての検査は、上記容器１が上記検査位置Ｉを通過し、次の容器１が検査位置Ｉに到達するまでの間に行う。これにより、対向照明４ｂに対する検査についても、容器検査装置２による容器１の検査中に行うことが可能となっている。
上述したように、上記コンベヤ３を搬送される容器１の位置は、上記検知手段１１により制御手段６において認識されており、上記制御手段６は、上記容器１が検査位置Ｉに位置していない時に、上記撮影手段５によって上記対向照明４ｂを撮影させる。
この時、制御手段６は対向照明４ｂを点灯させて、撮影手段５に検査光Ｌｂを直接照射した状態で、当該対向照明４ｂを撮影するようになっている。

そして、上記撮影手段５が対向照明４ｂを撮影する際には、上記制御手段６は撮影手段５のシャッタースピードについて、上記容器１の検査に適した物品検査モードから、当該物品検査モードよりもシャッタースピードの速い照明検査モードに変更する。
すなわち、点灯した対向照明４ｂを容器１の検査に適したシャッタースピードで撮影すると、全ての画素が２５６階調の最高輝度を超えてしまい、照明の劣化に伴なう微妙な輝度の低下を認識することはできない。
そこで、撮影手段５のシャッタースピードを５〜１０倍速くして露光時間を１／５〜１／１０に短くすることで、撮影手段５に受光される光量を抑え、２５６階調の範囲に収まるようにして過剰な光量による飽和を防止して各画素の輝度を適切に認識することができるようにしている。
これにより、照明検査部６ｂにおいて、撮影した画像を構成する各画素の輝度の平均値を算出し、これを図３のグラフに示しているしきい値補正の値Ｎａおよび警報出力の値Ｎｂと比較する。このとき、撮影したすべての範囲の画素の輝度を測定せず、特定の範囲の画素の輝度の平均を求めてもよい。
そして、上記反射照明４ａの検査と同様、輝度の平均値が上記しきい値補正の値Ｎａを下回った場合は、容器１の検査に用いる二値化処理するためのしきい値を変更するよう、画像処理部６ａに変更指令を出力する。
一方、輝度の平均値が上記警報出力の値Ｎｂを下回った場合は、直ちにその旨の警告を発生させるとともに、容器検査装置２を停止させて容器１の検査を中断させる。
また、この時に用いるしきい値補正の値Ｎａおよび警報出力の値Ｎｂについては、上記反射照明４ａの検査に用いたしきい値補正の値Ｎａおよび警報出力の値Ｎｂと異ならせてもよい。

なお、上記実施例では搬送手段としてベルトや樹脂チェーン上に容器１を載置して搬送するタイプのコンベヤ３を用いているが、容器１を保持して搬送するものでもよく、また図示した直線式のものに限らず、例えば回転テーブル上に等間隔に載置台やグリッパを設けて、当該載置台やグリッパに容器１を支持させた状態で搬送する回転式であってもよい。この場合であっても、搬送経路を挟んで対向した位置に、上記対向照明４ｂと撮影手段５とを設ければよい。
また上記物品としては上記容器１に限らず、撮影手段５によって撮影した画像を二値化処理して判定することが可能であれば、物品の種類や検査内容は限定されるものではない。

１容器２容器検査装置
３コンベヤ（搬送手段）４照明手段
４ａ反射照明４ｂ対向照明（照明手段）
５撮影手段６制御手段
６ａ判定手段７ラベル
８キャップ１１検知手段
Ｌａ、Ｌｂ検査光Ｉ検査位置

Claims

物品を搬送する搬送手段と、上記物品に検査光を照射する照明手段と、上記搬送される物品を撮影する撮影手段とを備え、撮影された画像における各画素の輝度に基づいて当該画像を二値化処理し、二値化処理された画像に基づいて物品の検査を行う物品検査装置において、
上記照明手段と撮影手段とを、上記搬送手段によって搬送される物品を挟んで対向した位置に配置し、これら照明手段と撮影手段との間に上記物品の検査位置を設定するとともに、当該照明手段と撮影手段の作動を制御する制御手段と、上記物品が上記検査位置に位置することを検知する検知手段とを備え、
上記制御手段には、上記撮影手段のシャッタースピードについて、物品の検査に適した物品検査モードと、当該物品検査モードよりもシャッタースピードの速い照明検査モードとが設定されており、
上記制御手段は、上記検査位置に物品が位置していない時に、上記照明手段を点灯させて、上記撮影手段により上記照明検査モードで上記照明手段を撮影して、撮影された画像から上記照明手段の検査光の輝度を測定することを特徴とする物品検査装置。
上記制御手段は、上記検査位置に物品が位置している時は、上記撮影手段により上記物品検査モードで上記物品を撮影して、撮影された画像により当該物品の検査を行うことを特徴とする請求項１に記載の物品検査装置。