JP2021193348A - ラベル検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラベルの色と、容器の色または容器内の液体の色との多様な組み合わせにおいて、精度よくラベルの欠陥を検出することができるラベル検査装置を提供する。【解決手段】ラベル検査装置１０は、液体５を変色させる可視光を、容器２およびラベル３に照射する照明装置１２と、容器２およびラベル３の画像を生成するカメラ２０と、画像に基づいてラベル３の欠陥を検出する画像処理部４０とを備え、照明装置１２は、可視光の色を変更可能に構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、液体の入った容器に装着されたラベルの欠陥を検出するラベル検査装置に関する。

従来から、飲料が充填されたペットボトル等の容器に、各種の色が印刷されたラベルを装着することが行われており、ラベルに欠陥（ラベルの破れ、ラベルのめくれ、またはラベルの位置不良等）があるかを検査することが行われている。このようなラベルの欠陥を検出する装置として、容器およびラベルに白色光を照射し、容器およびラベルからの反射光を受けて画像を生成し、生成された画像に基づいてラベルの欠陥を検出するラベル検査装置がある（例えば特許文献１）。

特許文献１のラベル検査装置は、予め容器内の液体の色または容器の色を登録しておき、反射光を撮像して得られた画像中のラベルが存在する位置に、予め登録された色が検出されたとき、ラベルに欠陥があると判定する。

特開２００５−１１９７０６号公報

しかしながら、上述の検査方法では、ラベルの色が容器の色または容器内の液体の色と同じ場合や、似ている場合に、ラベルの欠陥を検出することが難しく、ラベルの色と、容器の色または容器内の液体の色との多様な組み合わせに対応することができないという問題があった。

そこで本発明は、ラベルの色が容器の色または容器内の液体の色と同じ場合や、似ている場合であっても、ラベルの欠陥（ラベルの破れ、ラベルのめくれ、またはラベルの位置不良等）を精度よく検出することができ、ラベルの色と、容器の色または容器内の液体の色との多様な組み合わせにおいて、精度よくラベルの欠陥を検出することができるラベル検査装置を提供する。

一態様では、液体の入った容器に装着されたラベルの欠陥を検出するラベル検査装置であって、前記液体を変色させる可視光を、前記容器および前記ラベルに照射する第１照明装置と、前記容器および前記ラベルの画像を生成するカメラと、前記画像に基づいて前記ラベルの欠陥を検出する画像処理部とを備え、前記第１照明装置は、前記可視光の色を変更可能に構成されている、ラベル検査装置が提供される。

一態様では、前記第１照明装置は、前記容器を挟んで前記カメラの反対側に配置されている。
一態様では、前記カメラは、カラー画像を生成するカラーカメラである。
一態様では、前記画像処理部は、前記画像中の所定箇所の色が、予め登録された色と同じであることを検出したときに、前記ラベルに欠陥があることを決定するように構成されている。
一態様では、前記ラベル検査装置は、前記容器および前記ラベルに光を照射する第２照明装置をさらに備え、前記第２照明装置は、前記容器に対して前記カメラと同じ側に配置されている。
一態様では、前記ラベル検査装置は、前記容器を搬送する搬送装置をさらに備え、前記第１照明装置、前記カメラ、および前記第２照明装置は、それぞれ複数の第１照明装置、複数のカメラ、および複数の第２照明装置であり、前記複数の第１照明装置、前記複数のカメラ、および前記複数の第２照明装置によって複数の検査ユニットが構成されており、前記複数の検査ユニットは、互いに異なる方向から前記容器および前記ラベルを撮像可能に構成されている。

ラベル検査装置は、液体を変色させるため、ラベルの色と、ラベルの欠陥を通して見える容器の色または液体の色との差異を明確にすることができる。したがって、ラベルの色が容器の色または容器内の液体の色と同じ場合や、似ている場合であってもラベルの欠陥を精度よく検出することができる。また、第１照明装置は、可視光の色を任意の色に変更可能に構成されているため、ラベルの色と、容器の色または容器内の液体の色との多様な組み合わせにおいて、精度よくラベルの欠陥を検出することができる。

ラベル検査装置の一実施形態を示す模式図である。 図１の検査ユニットを横から見たときの模式図である。 ラベルの色と、容器の色または液体の色とが似ている検査対象物の一例を示す模式図である。 可視光が照射された検査対象物を示す模式図である。 カメラによって生成された画像に検査エリアを追加した画像を模式的に示す図である。 ラベルに記載された文字の色と、容器の色または液体の色が似ている検査対象物の一例を示す模式図である。 可視光が照射された検査対象物を示す模式図である。 カメラによって生成された画像に検査エリアを追加した画像を模式的に示す図である。 容器または液体が可視光を透過せず、かつラベルの色と、容器の色または液体の色とが異なる検査対象物の一例を示す模式図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１はラベル検査装置の一実施形態を示す模式図であり、図２は、図１の検査ユニット１０Ａを横から見たときの模式図である。図１および図２に示すように、ラベル検査装置１０は、検査ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄと、検査対象物１を搬送する搬送装置３０と、画像処理部４０とを備えている。本実施形態では、搬送装置３０はコンベアである。

検査対象物１は、ペットボトル等の容器２および容器２に装着されたラベル３を備えている。容器２の内部には飲料等の液体５が入っている。本実施形態では、ラベル３は容器２の胴部に巻き付けられている。ラベル３の一例としてシュリンクラベルが挙げられる。検査対象物１は、搬送装置３０によって図１に示す矢印の方向に搬送される。

検査ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、同一の構成を有しているが、互いに異なる方向を向いて配置されている。特に説明しない検査ユニット１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの構成は、検査ユニット１０Ａと同じであるのでその重複する説明を省略し、以下、主に検査ユニット１０Ａについて説明する。

図２に示すように、検査ユニット１０Ａは、可視光を、容器２およびラベル３に照射する照明装置１２（第１照明装置１２）と、光を容器２およびラベル３に照射する照明装置１７（第２照明装置１７）と、容器２およびラベル３の画像を生成するカメラ２０を備えている。本実施形態のカメラ２０はカラー画像を生成するカラーカメラである。照明装置１７が発する光の一例として白色光が挙げられる。

言い換えれば、複数の照明装置１２、複数のカメラ２０、および複数の照明装置１７によって複数の検査ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄが構成されている。複数の照明装置１２のうちの１つ、複数のカメラ２０のうちの１つ、および複数の照明装置１７のうちの２つは、各検査ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを構成している。

図２に示すように、照明装置１２、照明装置１７、およびカメラ２０は、それぞれ検査対象物１を向いて配置されている。照明装置１２は、検査対象物１を挟んでカメラ２０の反対側に配置されている。照明装置１７は、検査対象物１に対してカメラ２０と同じ側に配置されている。

容器２および液体５が可視光を透過させる物質で構成されている場合、照明装置１２から発せられた可視光は、容器２および液体５を透過する。可視光を透過させる容器２の例として透明容器や有色半透明容器が挙げられ、可視光を透過させる液体５の例として、スポーツドリンクなどの白濁した液体や有色半透明な液体が挙げられる。

容器２および液体５を透過した光（透過光）は、カメラ２０に受けられる。照明装置１７から発せられた光は検査対象物１で反射し、検査対象物１で反射した反射光はカメラ２０に受けられる。カメラ２０は、上記透過光または上記反射光を受けて検査対象物１を撮像し、検査対象物１の画像を生成する。

各カメラ２０は、画像処理部４０に接続されている。カメラ２０で生成された画像は、画像処理部４０に送られる。画像処理部４０は、カメラ２０で生成された画像に基づいてラベル３の欠陥を検出する。

画像処理部４０は、少なくとも１台のコンピュータから構成される。画像処理部４０は、プログラムが格納された記憶装置４０ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置４０ｂを備えている。演算装置４０ｂは、記憶装置４０ａに格納されているプログラムに含まれている命令に従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）またはＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）などを含む。記憶装置４０ａは、演算装置４０ｂがアクセス可能な主記憶装置（例えばランダムアクセスメモリ）と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置（例えば、ハードディスクドライブまたはソリッドステートドライブ）を備えている。

照明装置１２は、発光する可視光の色を変更可能に構成されている。具体的には、照明装置１２は、赤色の光を発する赤色光源１２ａ、緑色の光を発する緑色光源１２ｂ，青色の光を発する青色光源１２ｃを備えている。赤色光源１２ａの例として赤色ＬＥＤが挙げられ、緑色光源１２ｂの例として緑色ＬＥＤが挙げられ、青色光源１２ｃの例として青色ＬＥＤが挙げられる。一実施形態では、赤色光源１２ａは複数の赤色ＬＥＤを備え、緑色光源１２ｂは複数の緑色ＬＥＤを備え、青色光源１２ｃは、複数の青色ＬＥＤを備えている。

光源１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、それぞれ独立して点灯および消灯可能に構成されている。さらに、光源１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、独立して光源１２ａ，１２ｂ，１２ｃから発せられる光の光量（輝度）を調整可能に構成されている。照明装置１２は、光源１２ａ，１２ｂ，１２ｃの輝度をそれぞれ調整することにより、所望の色の可視光を発することができる。このような照明装置１２として市場で入手可能なＲＧＢ照明を用いることができる。一実施形態では、照明装置１７として市場で入手可能な白色光源を用いることができる。

容器２および液体５の色が可視光を透過させる色で構成されている場合、照明装置１２から発せられた可視光は容器２を透過し、液体５を拡散しながら透過する。したがって、照明装置１２から発せられた可視光によって、液体５が変色する。液体５が変色することにより、容器２の色（容器２の液体５が入っている箇所を、容器２の外側から見たときの容器２の見た目の色）が変色する。言い換えれば、容器２を介して液体５を見たときの色が変色する。ラベル検査装置１０は、照明装置１２から発せられる可視光の色と、液体５の色および容器２の色との任意の組み合わせによって、液体５の色および容器２の色を所望の色に変色させることができる。

一実施形態では、照明装置１２は、検査対象物１を挟んでカメラ２０の反対側に配置されていなくてもよい。照明装置１２からの可視光によって変色された検査対象物１をカメラ２０で撮像することが可能であれば、照明装置１２は、検査対象物１に対してカメラ２０と同じ側に配置されていてもよく、カメラ２０の上方に配置されていてもよい。この場合、カメラ２０は、容器２および液体５を透過した光を直接受けずに、検査対象物１の画像を生成する。

図１に示すように、検査ユニット１０Ａの２つの照明装置１７は、カメラ２０の光軸に関して互いに反対側に配置されている。図２では、１つの照明装置１７のみが図示されている。２つの照明装置１７をカメラ２０の光軸に関して互いに反対側に配置することにより、カメラ２０で撮像可能な検査対象物１の面全体を照明することができる。カメラ２０で撮像可能な検査対象物１の面全体を照明することができれば照明装置１７の数は２つに限定されない。一実施形態では、各検査ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは１つの照明装置１７を備えていてもよく、３つ以上の照明装置１７を備えていてもよい。

検査ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、互いに異なる方向を向いて配置されている。すなわち検査ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、互いに異なる方向から容器２およびラベル３を撮像可能に構成されている。具体的には、図１に示すように、検査ユニット１０Ａと検査ユニット１０Ｄとは、搬送装置３０に関して対称に配置されており、検査ユニット１０Ｂと検査ユニット１０Ｃとは、搬送装置３０に関して対称に配置されている。検査ユニット１０Ａと検査ユニット１０Ｂとは、検査対象物１の搬送方向に垂直な直線Ｌに関して対称に配置されており、検査ユニット１０Ｃと検査ユニット１０Ｄとは、上記直線Ｌに関して対称に配置されている。検査ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄをこのように配置することにより、容器２およびラベル３の全周を撮像することができる。

次に、容器２および液体５が可視光を透過させる物質で構成されている場合のラベル３の検査方法の一例について説明する。図３は、ラベル３の色と、容器２の色または液体５の色とが似ている検査対象物１の一例を示す模式図である。本方法では、ラベル３の色と、容器２の色または液体５の色とが似ている場合（または同じ場合）であって、ラベル３が検査対象物１に照射された可視光を透過させない場合（またはラベル３の可視光の透過率が、容器２および液体５の可視光の透過率よりも低い場合）における、ラベル３の欠陥の検出方法の一例について説明する。図３に示すラベル３は、複数の欠陥７（穴７）を有している。欠陥７が存在する部分は、ラベル３が存在しないため、欠陥７を通して容器２を視認することができるが、ラベル３の色と容器２の色または液体５の色が似ているため、この状態では、明確に欠陥７を認識することができない。

まず、予め任意の色を画像処理部４０に登録する。そして、搬送装置３０によって検査対象物１を図１に示す矢印の方向に搬送する。そして、各照明装置１２から発せられる可視光の色を任意の色に調整し、各照明装置１２から可視光を検査対象物１に照射する。一実施形態では、照明装置１２から可視光を発した後、検査対象物１の搬送を開始してもよい。可視光は、容器２を透過し、液体５を変色させる。液体５が変色することで、容器２の色（容器２の液体５が入っている箇所を、容器２の外側から見たときの容器２の見た目の色）が変色する。このとき、各照明装置１２から発せられる可視光の色は、画像処理部４０に登録された任意の色に基づいて決定される。

具体的には、カメラ２０によって生成される画像中の所定箇所における容器２の色が画像処理部４０に登録された色と同じ色になるように上記可視光の色を決定する。また、画像処理部４０に登録する色は、ラベル３の色と異なる色とする。すなわち、検査装置１０は、容器２の色が、ラベル３の色と異なる色となるように、かつ予め画像処理部４０に登録された任意の色と同じ色になるように、液体５を変色させる。ラベル３は、可視光を透過させない（または、ラベル３の可視光の透過率は、容器２および液体５の可視光の透過率よりも低い）ため、ラベル３の色は変色しない（または、容器２の色と同様の色には変色しない）。結果として、ラベル３の色と、欠陥７を通して見える容器２の色との差異が明確になる。可視光が照射された検査対象物１を図４に示す。図４に示すように、容器２および液体５をラベル３の色と異なる色に変色させたことによって、欠陥７を明確に認識することができる。

そして、各カメラ２０によって検査対象物１を撮像し、検査対象物１の画像を生成する。カメラ２０は生成した画像を画像処理部４０に送信する。画像処理部４０は、カメラ２０によって生成された画像に基づいてラベル３の欠陥を検出する。画像処理部４０は、上記画像中の所定箇所の色が、予め登録された色と同じであることを検出したときに、ラベル３に欠陥（ラベル３の破れ、ラベル３のめくれ、またはラベル３の位置不良等）があることを決定する。具体的には、画像処理装置４０は、上記画像中の本来ラベル３が存在する位置に予め登録された色を検出したときに、ラベル３に欠陥があることを決定する。

上述のように、ラベル検査装置１０は、液体５を変色させるため、ラベル３の色と、欠陥７を通して見える容器２の色または液体５の色との差異を明確にすることができる。したがって、ラベル３の色が、容器２の色または容器２内の液体５の色と同じ場合や、似ている場合であってもラベル３の欠陥（ラベル３の破れ、ラベル３のめくれ、またはラベル３の位置不良等）を精度よく検出することができる。また、照明装置１２は、可視光の色を任意の色に変更可能に構成されているため、ラベル３の色と、容器２の色または容器２内の液体５の色との多様な組み合わせにおいて、精度よくラベル３の欠陥を検出することができる。

図５は、カメラ２０によって生成された画像に検査エリア２１を追加した画像を模式的に示す図である。一実施形態では、図５に示すように、画像処理部４０は、上記画像中のラベル３の位置に検査エリア２１を設定し、検査エリア２１内に予め登録された色を検出したときに、ラベル３に欠陥があることを決定する。さらに一実施形態では、検査エリア２１は、複数の検査エリア２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉに（以下総称して単に検査エリア２２と呼ぶことがある）区分けしてもよく、各検査エリア２２毎に異なる色を登録してもよい。

検査対象物１全体に可視光を照射しても、光の当たり方や、場所による容器２の部分的な形状の違いにより、変色後の容器２の色または液体５の色が場所によって微妙に異なることある。このような場合でも、複数の検査エリア２２毎に異なる色を登録することによって、より精度よくラベル３の欠陥を検出することができる。本実施形態では、９つの検査エリア２２が設定されているが、一実施形態では、９つよりも多い検査エリア２２、または９つよりも少ない検査エリア２２を設定してもよい。

図６はラベル３に記載された文字８の色と、容器２の色または液体５の色が似ている検査対象物１の一例を示す模式図である。図６に示すラベル３は、複数の欠陥７を有している。この場合でも、図７に示すように、容器２の色または液体５の色が、文字８の色と異なる色となるように、液体５を変色させることによって、欠陥７を精度よく検出することができる。本実施形態においても、図８に示すように、図５を参照して説明した実施形態と同様に、各検査エリア２２毎に異なる色を登録してもよい。

次に、容器２または液体５が可視光を透過しない場合であって、ラベル３の色と、容器２の色または液体５の色とが異なる場合のラベル３の検査方法の一例について説明する。図９は、容器２または液体５が可視光を透過せず、かつラベル３の色と、容器２の色または液体５の色とが異なる検査対象物１の一例を示す模式図である。図９に示すラベル３は、複数の欠陥７（穴７）を有している。

まず、予め任意の色を画像処理部４０に登録する。このとき、画像処理部４０に登録する色は、容器２の色または液体５の色である。そして、搬送装置３０によって検査対象物１を図１に示す矢印の方向に搬送する。そして、各照明装置１７から検査対象物１に光を照射する。一実施形態では、照明装置１７から光を発した後、検査対象物１の搬送を開始してもよい。カメラ２０は、検査対象物１からの反射光を受けて、検査対象物１を撮像し、検査対象物１の画像を生成する。

カメラ２０は生成した画像を画像処理部４０に送信する。画像処理部４０は、カメラ２０によって生成された画像に基づいてラベル３の欠陥を検出する。画像処理部４０は、上記画像中の所定箇所の色が、予め登録された色と同じであることを検出したときに、ラベル３に欠陥（ラベル３の破れ、ラベル３のめくれ、またはラベル３の位置不良等）があることを決定する。具体的には、画像処理装置４０は、上記画像中の本来ラベル３が存在する位置に予め登録された色を検出したときに、ラベル３に欠陥があることを決定する。本実施形態においても、図５を参照して説明した実施形態と同様に、検査エリア２１（図５参照）を設定し、各検査エリア２２（図５参照）毎に異なる色を登録してもよい。

容器２または液体５が可視光を透過しない場合であっても、上述のように、検査対象物１からの反射光を受けて検査対象物１を撮像し、検査対象物１の画像を生成することによって、精度よくラベル３の欠陥を検出することができる。

したがって、ラベル検査装置１０は、容器２または液体５が可視光を透過させるか否かにかかわらず、容器２または液体５の状態に合わせて、適切な検査方法を選択することで、ラベル３の色と、容器２の色または容器２内の液体５の色とのより多様な組み合わせにおいて、精度よくラベル３の欠陥を検出することができる。

図１に示す実施形態では、ラベル検査装置１０は、４つの検査ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを備えているが、本発明はこの実施形態に限定されず、１つの検査ユニットのみが設けられていてもよい。１つの検査ユニットのみが設けられる場合の、検査ユニットが配置される方向は、図１の実施形態に限定されない。１つの検査ユニットのみが設けられる場合でも上述の検査方法により、精度よくラベル３の欠陥を検出することができるが、複数の検査ユニットを設けることにより、互いに異なる方向から検査対象物１を撮像することができるため、より確実にラベル３の欠陥を検出することができる。

一実施形態では、容器２および液体５が可視光を透過させる物質で構成されている場合は、カメラ２０として白黒画像を生成する白黒カメラを用いてもよい。白黒カメラを用いた場合でも上述した検査方法により、精度よくラベル３の欠陥を検出することができる。白黒カメラを用いることにより、画像を処理する時間が短縮され、コストを削減することができる。

一方、カメラ２０としてカラーカメラを用いることにより、容器２または液体５が可視光を透過しない場合でも、ラベル３の色と容器２の色または液体５の色とが異なる場合は、上述の照明装置１７を利用したラベル３の検査方法が可能となる。したがって、カラーカメラを用いることにより、ラベル３の色と、容器２の色または容器２内の液体５の色とのより多様な組み合わせに対応することができる。また、カラーカメラを用いる場合は、照明装置１２から発する可視光の色がわかりやすくなるため、簡単にラベル３の検査を行うことができる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ 検査対象物
２ 容器
３ ラベル
５ 液体
７ 欠陥
８ 文字
１０ ラベル検査装置
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 検査ユニット
１２ 照明装置
１２ａ 赤色光源
１２ｂ 緑色光源
１２ｃ 青色光源
１７ 照明装置
２０ カメラ
２１ 検査エリア
２２ 検査エリア
３０ 搬送装置
４０ 画像処理部

Claims (6)

1. 液体の入った容器に装着されたラベルの欠陥を検出するラベル検査装置であって、
   前記液体を変色させる可視光を、前記容器および前記ラベルに照射する第１照明装置と、
   前記容器および前記ラベルの画像を生成するカメラと、
   前記画像に基づいて前記ラベルの欠陥を検出する画像処理部とを備え、
   前記第１照明装置は、前記可視光の色を変更可能に構成されている、ラベル検査装置。
2. 前記第１照明装置は、前記容器を挟んで前記カメラの反対側に配置されている、請求項１に記載のラベル検査装置。
3. 前記カメラは、カラー画像を生成するカラーカメラである、請求項１または２に記載のラベル検査装置。
4. 前記画像処理部は、前記画像中の所定箇所の色が、予め登録された色と同じであることを検出したときに、前記ラベルに欠陥があることを決定するように構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のラベル検査装置。
5. 前記容器および前記ラベルに光を照射する第２照明装置をさらに備え、
   前記第２照明装置は、前記容器に対して前記カメラと同じ側に配置されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のラベル検査装置。
6. 前記容器を搬送する搬送装置をさらに備え、
   前記第１照明装置、前記カメラ、および前記第２照明装置は、それぞれ複数の第１照明装置、複数のカメラ、および複数の第２照明装置であり、
   前記複数の第１照明装置、前記複数のカメラ、および前記複数の第２照明装置によって複数の検査ユニットが構成されており、
   前記複数の検査ユニットは、互いに異なる方向から前記容器および前記ラベルを撮像可能に構成されている、請求項５に記載のラベル検査装置。

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