JP2024003565A - 判別装置及び判別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】緩やかに膨らんだり凹んだりして変形した状態となり易い柔軟なシート状部位において、当該シート状部位に貼着される粘着テープや打痕などの異物であっても、当該異物の有無を正確に判別することが可能な判別装置及び判別方法を提供する。【解決手段】シート状部位（カートンＫの上面Ｋａ）を照射する照明手段２と、前記シート状部位を間に挟んで照明手段２と対向して配置され、前記シート状部位の画像データを撮像する撮像手段３と、前記画像データに基づき異物の有無を判別する制御手段４とを備え、撮像手段３は、照明手段２による光（出射光Ｌ１）が全反射した状態で、前記シート状部位の画像データを撮像し、制御手段４は、前記画像データに発現する陰影によって異物の有無を判別する。【選択図】図１

Description

本発明は、緩やかに膨らんだり凹んだりして変形した状態となり易い柔軟なシート状部位に貼着される粘着テープ等、異物の有無を判別する判別装置及び判別方法に関する。

従来より、例えば厚紙製カートンの一平面のような、緩やかに膨らんだり凹んだりして変形した状態となり易い柔軟なシート状部位に貼着される、粘着テープの有無を判別する判別装置として、カラーセンサを用いた判別装置が知られている。
上記判別装置は、判別対象とするシート状部位の色情報の差をカラーセンサによって検出することで、粘着テープの有無を判別する。
しかしながら、このような従来の判別装置では、例えば、透明な粘着テープやシート状部位と同色の粘着テープ、或いは図柄等がプリントされた粘着テープなどの場合、カラーセンサによって色情報の差を的確に検出することが難しく、粘着テープの有無を正確に判別するのが困難となる虞があった。

一方、このような透明またはシート状部位と同色の粘着テープなどであっても、当該粘着テープの有無をより正確に判別するための手段として、判別対象とするシート状部位の光沢の差を光沢センサによって検出することで、粘着テープの有無を判別する手法が考えられる。
光沢センサを用いれば、シート状部位が均一な平面状態である限り、当該シート状部位と粘着テープとの光沢の差は明確に表れるため、粘着テープの有無をより正確に判別することが可能である。
しかしながら、現実的には、例えば厚紙製カートンの一平面は柔軟なシート状部位であるため、緩やかに膨らんだり凹んだりして変形した状態で粘着テープが貼着されていることが多く、光沢センサによっても両者の間の光沢の差を的確に検出することが難しく、粘着テープの有無を正確に判別するのが困難となる虞があった。

そこで、このような問題点を解決し得る技術の一例として、例えば特許文献１においては、透明体ウェブの位置（より具体的には、透明体ウェブのエッジの位置）を検出する技術が開示されている。これは、透明体ウェブの上方から、当該透明体ウェブと鋭角をなす方向に光を照射する光源（照明手段）設け、当該光源より透明体ウェブのエッジを含む領域に対して光を照射し、透明体ウェブを下方から支持する支持台に投影された領域を、上方からカメラ（撮像手段）によって撮像することで得られる画像データから、透明体ウェブのエッジの影を特定することにより、透明体ウェブの位置を検出するというものである。

特開２０１９－１０９１２７号公報

前記特許文献１における技術を応用し、例えば、支持台をシート状部材に置き換え、また透明体ウェブを粘着テープに置き換えることにより、シート状部位に貼着される粘着テープの有無を、正確に判別することが可能であるとも思われる。

しかしながら、前記特許文献１における技術においては、透明体ウェブ（粘着テープに対応）のエッジの影を、支持台（シート状部位に対応）上により明確に生じさせるために、これらの透明体ウェブと支持台とを離間させておく必要があり、シート状部位に粘着される（即ち、接触させる）粘着テープの有無を判別する技術に適用することは困難である。

本発明は、以上に示した現状の問題点に鑑みてなされたものであり、緩やかに膨らんだり凹んだりして変形した状態となり易い柔軟なシート状部位において、当該シート状部位に貼着される粘着テープや打痕などの異物であっても、当該異物の有無を正確に判別することが可能な判別装置及び判別方法を提供することを課題とする。
なお、本発明者は、このような課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、たとえシート状部材が緩やかに膨らんだり凹んだりして変形した状態であっても、当該シート状部材を全反射させることにより、シート状部材に貼着される粘着テープの形状に沿って、明確な影が生じることを見出し、本発明を想到するに至った。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本発明に係る判別装置は、柔軟なシート状部位上の異物の有無を判別する判別装置であって、前記シート状部位を照射する照明手段と、前記シート状部位を間に挟んで前記照明手段と対向して配置され、前記シート状部位の画像データを撮像する撮像手段と、前記画像データに基づき異物の有無を判別する制御手段とを備え、前記撮像手段は、前記照明手段による光が全反射した状態で、前記シート状部位の画像データを撮像し、前記制御手段は、前記画像データに発現する陰影によって異物の有無を判別することを特徴とする。
また、本発明に係る判別方法は、柔軟なシート状部位上の異物の有無を判別する判別方法であって、照明手段により前記シート状部位を照射し、前記シート状部位を間に挟んで前記照明手段と対向して配置した撮像手段により、前記照明手段による光が全反射した状態で、前記シート状部位の画像データを撮像し、前記画像データに発現する陰影によって異物の有無を判別することを特徴とする。
このように、照明手段による光が全反射した状態で、シート状部位の画像データを撮像することにより、たとえシート状部材が緩やかに膨らんだり凹んだりして変形した状態であっても、当該画像データには、シート状部位上の異物の形状に沿った明確な影が含まれることとなる。
従って、例えば、透明な粘着テープやシート状部位と同色の粘着テープ、或いは図柄等がプリントされた粘着テープなどの異物であっても、制御手段によって画像データに発現する陰影を解析することにより、シート状部位に貼着される粘着テープの有無を、正確に判別することができる。
また、粘着テープと同様に、例えば、シート状部位に微細な打痕や傷、或いは塵等の異物が存在ずる場合であっても、これらの打痕等の異物による明確な影が上記画像データに含まれることから、制御手段によって画像データに発現する陰影を解析することにより、シート状部位における打痕等の有無を、正確に判別することができる。

また、本発明に係る判別装置において、前記照明手段は、面発光型のＬＥＤ照明であることが好ましい。
照明手段による光を全反射させた状態で、シート状部位の画像データを撮像するためには、照明手段から出射される出射光と、シート状部位とのなす角度θ１に対応して、その都度、撮像手段の配置姿勢を調整し、シート状部位に反射して撮像手段に捉えられる反射光と、当該シート状部位とのなす角度θ２を、適宜、設定すれば良い。
本発明においては、配光範囲が広く、且つ出射方向に向かって徐々に出射光が周囲に拡散する（即ち、任意の上記角度θ１である複数の出射光を有する）、面発光型のＬＥＤ照明を用いることから、例えば、出射光が一直線状のビーム型のＬＥＤ照明と比べて、撮像手段の配置姿勢をより容易に調整し、全反射させた状態でのシート状部位の画像データを撮像することができる。

また、本発明に係る判別装置において、前記シート状部位は、厚紙製カートンの一平面であり、前記異物は、透明な樹脂製フィルムの粘着テープであることが好ましい。
このような、緩やかに膨らんだり凹んだりして変形し易い柔軟な厚紙製カートンの一平面に貼着される、透明な樹脂製フィルムである粘着テープに対して、本発明は、より効果的に粘着テープの有無を判別することができる。

また、本発明に係る判別装置において、前記シート状部位は、厚紙製カートンの一平面であり、前記異物は、前記シート状部位と同色の樹脂製フィルムの粘着テープであることが好ましい。
このような、緩やかに膨らんだり凹んだりして変形し易い柔軟な厚紙製カートンの一平面に貼着される、シート状部位（厚紙製カートンの一平面）と同色の樹脂製フィルムである粘着テープに対して、本発明は、より効果的に粘着テープの有無を判別することができる。

また、本発明に係る判別装置において、前記シート状部位は、厚紙製カートンの一平面であり、前記異物は、前記シート状部位上の打痕であることが好ましい。
このような、緩やかに膨らんだり凹んだりして変形し易い柔軟な厚紙製カートンの一平面に存在する、シート状部位（厚紙製カートンの一平面）上の打痕に対して、本発明は、より効果的に打痕の有無を判別することができる。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、本発明に係る判別装置によれば、緩やかに膨らんだり凹んだりして変形した状態となり易い柔軟なシート状部位において、当該シート状部位に貼着される粘着テープや打痕などの異物であっても、当該異物の有無を正確に判別することができる。

本発明の一実施形態に係る判別装置の全体的な構成を示した概略図である。 判別装置の有効性を確認する検証実験を説明するための図であって、（ａ）は図柄が設けられたカートンの一平面を全反射の状態で撮影した画像データであり、（ｂ）は透明な粘着テープが貼着されたカートンの一平面を全反射の状態で撮影した画像データであり、（ｃ）はカートンの一平面と同色の粘着テープが貼着された当該一平面を全反射の状態で撮影した画像データであり、（ｄ）は細かな打痕等が存在するカートンの一平面を全反射の状態で撮影した画像データである。

次に、本発明を具現化した判別装置１の一実施形態について、図１及び図２を用いて説明する。

［判別装置１の構成］
先ず、本実施形態における判別装置１の構成について、図１を用いて説明する。
判別装置１は、緩やかに膨らんだり凹んだりして変形した状態となり易い「柔軟」なシート状部位に、異物の一例として、貼着される粘着テープＴの有無を判別する装置であって、例えば本実施形態においては、厚紙製の立方体形状であるカートンＫの一平面（より具体的には、カートンＫの上面Ｋａ）に貼着される、粘着テープＴの有無を判別する装置である。

なお、上記シート状部位については、粘着テープＴが貼着された状態で、緩やかに膨らんだり凹んだりして変形した状態となり易い柔軟な部材であれば、何れのもので構成されていてもよく、例えば、薄厚のプラスチック製カートンの一平面や、ビニル製袋体の一平面などによって構成されていてもよい。

また、本実施形態における異物の一例としての粘着テープＴは、透明な樹脂製フィルムによって形成されるが、これに限定されるものではなく、例えば、粘着テープＴは、カートンＫの上面Ｋａ（シート状部位）と同色の樹脂製フィルムによって形成されていてもよく、或いは図柄等がプリントされた樹脂製フィルムによって形成されていてもよい。

さらに、判別装置１によって有無を判別する異物の他の一例として、例えば、カートンＫの上面Ｋａ（シート状部位）に存在する微細な打痕や傷、或いは塵等であってもよい。

判別装置１は、照明手段２、撮像手段３、及び制御手段４を備える。

照明手段２は、カートンＫの上面Ｋａ（シート状部位）を照射するものであり、本実施形態においては、面発光型のＬＥＤ照明によって構成されている。
照明手段２は、カートンＫの一側方、且つやや上方側において、発光面２ａをカートンＫの上面Ｋａに向けた状態で、略直立の姿勢（より具体的には、発光面２ａをカートンＫの上面Ｋａに向けて、やや斜め下方に傾けた姿勢）で配置されている。

そして、照明手段２の発光面２ａから出射される複数の出射光Ｌ１・Ｌ１・・・は、出射方向に向かって徐々に周囲に拡散するように、カートンＫの上面Ｋａに対して、各々任意の角度θ１を有して出射される。
また、これら複数の出射光Ｌ１・Ｌ１・・・の何れかは、カートンＫの上面Ｋａを照らして全反射した後、撮像手段３に入射する。

撮像手段３は、カートンＫの上面Ｋａ（シート状部位）の画像データを撮像するものである。
撮像手段３としては、例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子による、いわゆるデジタルカメラを用いることができる。
また、撮像手段３によって撮像する画像データについては、カラーまたはモノクロの何れであってもよい。

撮像手段３は、カートンＫの他方側において、当該カートンＫの上面Ｋａ（シート状部位）を間に挟んで、照明手段２と対向して配置される。

そして、撮像手段３は、図示せぬ角度調整機構によって、カートンＫの上面Ｋａ（シート状部位）に対して、光軸の角度θ２が略水平な鋭角（例えば、θ２＝２０°）となるように調整される。
これにより、撮像手段２は、照明手段２から出射される複数の出射光Ｌ１・Ｌ１・・・のうち、カートンＫの上面Ｋａ（シート状部位）と上記角度θ２によって反射する反射光Ｌ２を効果的に捉え、照明手段２による出射光Ｌ１が全反射した状態で、当該上面Ｋａ（シート状部位）の画像データを撮像する。

制御手段４は、判別装置１全体の動作を制御するとともに、撮像手段３によって撮像した画像データに基づき、粘着テープＴの有無を判別するものである。
制御手段４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）により構成される演算処理部や、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）・ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）・ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等により構成される記憶部などを備え、当該記憶部には、撮像手段３によって撮像された画像データを処理し、粘着テープＴの有無を判別するプログラムなどが予め格納されている。
また、制御手段４には、例えばタッチパネルなどにより構成される入力手段が備えられるとともに、モニターなどにより構成される出力手段が備えられていても良い。

なお、粘着テープＴの有無を判別するプログラムとしては、例えば、撮像手段３によって撮像された画像データを二値化処理し、その後、予め記憶しておいた粘着テープＴを示す数値データと照合して、当該粘着テープＴの有無を判別するなど、何れのようなプログラムを採用することとしてもよい。

そして、制御手段４は、撮像手段３によって撮像された画像データに基づき、当該画像データに発現する陰影によって、粘着テープＴの有無を判別する。

このように、本実施形態における判別装置１は、緩やかに膨らんだり凹んだりして変形した状態となり易い柔軟なシート状部位上の異物（本実施形態においては、カートンＫの上面Ｋａに貼着される粘着テープＴ）の有無を判別する判別装置であって、カートンＫの上面Ｋａ（シート状部位）を照射する照明手段２と、カートンＫの上面Ｋａ（シート状部位）を間に挟んで照明手段２と対向して配置され、当該カートンＫの上面Ｋａ（シート状部位）の画像データを撮像する撮像手段３と、当該画像データに基づき粘着テープＴの有無を判別する制御手段４とを備える。

そして、撮像手段３は、照明手段２による出射光（光）Ｌ１が全反射した状態で、カートンＫの上面Ｋａ（シート状部位）の画像データを撮像することを特徴とする。
また、制御手段４は、上記画像データに発現する陰影によって粘着テープＴの有無を判別することを特徴とする。

このように、照明手段２による出射光Ｌ１が全反射した状態で、カートンＫの上面Ｋａ（シート状部位）の画像データを撮像することにより、当該上面Ｋａが、たとえ緩やかに膨らんだり凹んだりして変形した状態であっても、当該画像データには、上面Ｋａ上の異物の形状に沿った明確な影が含まれることとなる。

従って、例えば、透明な粘着テープＴやカートンＫの上面Ｋａ（シート状部位）と同色の粘着テープＴ、或いは図柄等がプリントされた粘着テープＴなどの異物であっても、制御手段４によって画像データに発現する陰影を解析することにより、上面Ｋａ（シート状部位）に貼着される粘着テープの有無を、正確に判別することができる。
また、粘着テープＴと同様に、例えば、カートンＫの上面Ｋａ（シート状部位）に微細な打痕や傷、或いは塵等が存在ずる場合であっても、これらの打痕等の異物による明確な影が上記画像データに含まれることから、制御手段４によって画像データに発現する陰影を解析することにより、上面Ｋａにおける打痕等の有無を、正確に判別することができる。

また、本実施形態における判別装置１において、照明手段２は、面発光型のＬＥＤ照明であることが好ましい。

ここで、照明手段２による出射光Ｌ１を全反射させた状態で、カートンＫの上面Ｋａ（シート状部位）の画像データを撮像するためには、照明手段２から出射される出射光Ｌ１と、当該上面Ｋａとのなす角度θ１に対応して、その都度、撮像手段３の配置姿勢を調整し、カートンＫの上面Ｋａに反射して撮像手段３に捉えられる反射光Ｌ２と、当該上面Ｋａとのなす角度θ２を、適宜、設定すれば良い。

本実施形態においては、配光範囲が広く、且つ出射方向に向かって徐々に出射光Ｌ１が周囲に拡散する（即ち、任意の上記角度θ１である複数の出射光Ｌ１・Ｌ１・・・を有する）、面発光型のＬＥＤ照明を用いることから、例えば、出射光が一直線状のビーム型のＬＥＤ照明と比べて、撮像手段３の配置姿勢をより容易に調整し、全反射させた状態でのカートンＫの上面Ｋａ（シート状部位）の画像データを撮像することができる。

また、本実施形態における判別装置１において、シート状部位は、厚紙製のカートンＫの一平面（より具体的には、上面Ｋａ）であり、上記異物は、透明な樹脂製フィルムの粘着テープＴであることが好ましい。

このような、緩やかに膨らんだり凹んだりして変形し易い柔軟な厚紙製のカートンＫの上面Ｋａに貼着される、透明な樹脂製フィルムである粘着テープＴに対して、本実施形態の判別装置１によれば、より効果的に粘着テープＴの有無を判別することができる。

また、本実施形態における判別装置１において、シート状部位は、厚紙製のカートンＫの一平面（より具体的には、上面Ｋａ）であり、上記前記異物は、カートンＫの上面Ｋａと同色の樹脂製フィルムの粘着テープＴであることが好ましい。

このような、緩やかに膨らんだり凹んだりして変形し易い柔軟な厚紙製のカートンＫの上面Ｋａに貼着される、当該上面Ｋａと同色の樹脂製フィルムである粘着テープＴに対して、本実施形態における判別装置１によれば、より効果的に粘着テープＴの有無を判別することができる。

また、本実施形態における判別装置１において、シート状部位は、厚紙製カートンＫの一平面（より具体的には、上面Ｋａ）であり、上記異物は、カートンＫの上面Ｋａ上の打痕であることが好ましい。
このような、緩やかに膨らんだり凹んだりして変形し易い柔軟な厚紙製カートンに存在する、上面Ｋａ上の打痕に対して、本実施形態における判別装置１によれば、より効果的に打痕の有無を判別することができる。

［検証実験］
次に、本実施形態における判別装置１の有効性を確認するための検証実験について、図２を用いて説明する。

先ず始めに、文字「お」の図柄５０がプリントされた、カートンＫの上面Ｋａに対して、撮像手段３の光軸の角度θ２を約２０°に設定し（θ２＝２０°）、当該撮像手段３によって撮像した画像データを図２（ａ）に示す。
本図に示すように、カートンＫの上面Ｋａにプリントされた図柄５０は、略完全に画像データ上に現れておらず、当該画像データは、照明手段２による出射光Ｌ１が全反射した状態で撮像されていることが確認できた。

次に、異物の一例として、透明の粘着テープＴ１が貼着されたカートンＫの上面Ｋａに対して、撮像手段３の光軸の角度θ２を約２０°に設定し（θ２＝２０°）、当該撮像手段３によって撮像した画像データを図２（ｂ）に示す。
本図に示すように、照明手段２による出射光Ｌ１が全反射した状態で、カートンＫの上面Ｋａを撮像することにより、透明の粘着テープＴ１は、エッジの影によって、画像データ上に明確に表れることが確認できた。

次に、異物の一例として、カートンＫの上面Ｋａと同色の粘着テープＴ２が貼着された当該上面Ｋａに対して、撮像手段３の光軸の角度θ２を約２０°に設定し（θ２＝２０°）、当該撮像手段３によって撮像した画像データを図２（ｃ）に示す。
本図に示すように、カートンＫの上面Ｋａと同色の粘着テープＴ２であっても、上記粘着テープＴ１と同様に、照明手段２による出射光Ｌ１が全反射した状態で、カートンＫの上面Ｋａを撮像することにより、エッジの影によって、画像データ上に明確に表れることが確認できた。

次に、異物の一例として、打痕５１等を有するカートンＫの上面Ｋａが対して、撮像手段３の光軸の角度θ２を約２０°に設定し（θ２＝２０°）、当該撮像手段３によって撮像した画像データを図２（ｄ）に示す。
本図に示すように、カートンＫの上面Ｋａに細かな打痕５１が存在する場合、当該打痕５１も、上記粘着テープＴ１や粘着テープＴ２と同様に、照明手段２による出射光Ｌ１が全反射した状態で、カートンＫの上面Ｋａを撮像することにより、エッジの影によって、画像データ上に明確に表れることが確認できた。

以上、本発明を具現化する一実施形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、及び範囲内の全ての変更を含む。

１ 判別装置
２ 照明手段
３ 撮像手段
４ 制御手段
Ｋ カートン（シート状部位）
Ｋａ 上面
Ｌ１ 出射光（光）
Ｌ２ 反射光（光）
Ｔ 粘着テープ

Claims (6)

1. 柔軟なシート状部位上の異物の有無を判別する判別装置であって、
   前記シート状部位を照射する照明手段と、
   前記シート状部位を間に挟んで前記照明手段と対向して配置され、前記シート状部位の画像データを撮像する撮像手段と、
   前記画像データに基づき異物の有無を判別する制御手段とを備え、
   前記撮像手段は、
   前記照明手段による光が全反射した状態で、前記シート状部位の画像データを撮像し、
   前記制御手段は、
   前記画像データに発現する陰影によって異物の有無を判別する、
   ことを特徴とする判別装置。
2. 前記照明手段は、面発光型のＬＥＤ照明である、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の判別装置。
3. 前記シート状部位は、厚紙製カートンの一平面であり、
   前記異物は、透明な樹脂製フィルムの粘着テープである、
   ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の判別装置。
4. 前記シート状部位は、厚紙製カートンの一平面であり、
   前記異物は、前記シート状部位と同色の樹脂製フィルムの粘着テープである、
   ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の判別装置。
5. 前記シート状部位は、厚紙製カートンの一平面であり、
   前記異物は、前記シート状部位上の打痕である、
   ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の判別装置。
6. 柔軟なシート状部位上の異物の有無を判別する判別方法であって、
   照明手段により前記シート状部位を照射し、
   前記シート状部位を間に挟んで前記照明手段と対向して配置した撮像手段により、前記照明手段による光が全反射した状態で、前記シート状部位の画像データを撮像し、
   前記画像データに発現する陰影によって異物の有無を判別する、
   ことを特徴とする判別方法。
   

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