JP3236995U

JP3236995U - 容器の表面検査装置

Info

Publication number: JP3236995U
Application number: JP2022000332U
Authority: JP
Inventors: 一郎渡邊
Original assignee: 一郎渡邊
Priority date: 2022-02-07
Filing date: 2022-02-07
Publication date: 2022-04-04
Anticipated expiration: 2032-02-07

Abstract

【課題】カメラ画像を用いて、ガラス等の透明または半透明な容器の表面の印刷状態を容易に検査することが可能な容器の表面検査装置を提供する。【解決手段】容器の表面検査装置において、透明または半透明な材質からなる容器１０の印刷面に向かって、カメラ３０が前記容器の表側面から撮影して素の検査画像を生成するにあたり、前記容器の背後に裏側面とその同系色を持つ背景材２０を置いて撮影する。そうして撮影した画像から背景材２０によって背景差分法を用いて裏側面を除去し表側面の画像だけを抜き出して、これを正規の基準画像情報と比較する容器の表面検査装置である。容器の表側の印刷状態を検査するために、裏側からの映り込みを除去する特徴を持つ。【選択図】図１

Description

本考案は、光信号を用いて、ガラス等の透明または半透明な容器の表面を容易に検査することが可能な容器の表面検査装置に関するものである。特に、容器の表面に施された印刷（スクリーン、オフセットなど）、ホットスタンプ、ラベルなどが施されている容器にかかる考案である。

製造・加工された製品には、生産されて表面に印刷その他の加飾をなしたガラス容器が多いが、その表面状態を、精度よく検査するかつ実用的な検査方法及び装置が種々発明考案されている。

特許文献１の発明においては、表面に微細な凹凸（フロスト加工）を施したガラスの表面状態を検査する検査方法を提供する。表面に微細な凹凸を施したガラスにレーザ光を照射して、ガラスを透過した拡散光を撮像装置で捉え、該拡散光像の強度分布の傾きにもとづいてガラス表面の凹凸状態を判定する技術が示されている。

しかし、特許文献１の発明では、ガラス容器を透過した拡散光を一括でとらえているために、容器は周面のため表裏二面のどちらで問題が発生しているかを見極めることは光強度分布をみるだけでは困難であった。

特許文献２の発明は、容器の内側からの検査装置である。そのため、透明な材質からなる被検査部分に対し、容器の外部から均一な光量の照明光を照射する照明体と、容器内部に挿入され被検査部分の内面を撮影して検査画像を生成するカメラを有している。そのため、容器の内面を検査するために内視鏡的なカメラを容器内に構成する必要があるので、開口部形状等に依存して実装は容易ではない。

特開平６－２５８２５２号公報特開平８－０６２１５４号公報

解決しようとする問題点は、中空で透明または半透明な容器表面の印刷状態の検査装置について容易に実現できるようにして、当該不良部位の特定を簡単にすることである。

本考案は、透明または半透明な材質からなる容器の被検査側面に対して、前記容器のある表側面に正対して設置されたカメラと、前記容器の裏側面の背後に裏側面の印刷色と同系色を呈示する背景材とが配置された容器の表面検査装置において、
前記表側面から裏側面および背景材までを見通した画像を撮影する前記カメラと、
前記背景材による色相情報を基準として背景差分法を用いて所定の同系色については無色化して前記表側面の画像だけを抜き出した検査画像を作成する画像処理部と、この検査画像を正規の基準画像情報と比較する画像モニタ部と、を備えることを特徴とする容器の表面検査装置である。そして、本背景材は幕体、光源体または電子ディスプレイである。

本考案の検査装置は、表面の撮影検査時に容器の裏側面にある印刷が映り込むことを防止する効果がある。すなわち、検査対象の正対する表面だけを正確に検査できる、また容器の被検査部分を適宜回転させてカメラの正対位置を移動させることで、容器周囲全体の印刷状態を容易に検査できる利点を持つ。

本考案にかかる検査装置のワーク容器をカメラで撮影する検査状況の俯瞰図である。本考案にかかる画像処理の流れを示す概念図である。本考案にかかる検査装置の全体構成図である。本考案にかかる背景材の構成例を示す上面図である。本考案にかかる検査装置全体の機能ブロック図である。

本考案の原理を説明するために、図１で検査装置の被検査対象をカメラで撮影する検査状況の俯瞰図を示す。以降は被検査対象をワーク容器１０と呼ぶ。まずワーク容器１０は回転台１１の上に載置されて、適宜カメラ３０に正対してセットされる。本例では扁平形状の瓶を例にしており、その側面２面を順次検査する。撮影ライト６は自然光のみでは不十分な場合、ワーク容器１０表側面に一定光を照射するよう設置される。

ここでカメラ３０に向く方を表側面、その反対側を裏側面と呼ぶ。その裏側面のさらに背後に背景材２０が設置される。本例では、瓶は「メープルシロップ」をあげており、表側面には「楓マーク」が、裏側面には「商品名 Canadian Maple Syrup」とその他製造日付が印刷されている。本考案の前提条件として、表側面の印刷色と裏側面の印刷色は同系色ではないことが必要である。

背景材２０は裏側面の「商品名」等の印刷色と同系色の画像を表す幕体すなわちスクリーン等である。ここで、同系色とは色相環でいうと隣り合う色の意味であって、これに基づいて背景差分法を用いる。裏側面の画像が背景材２０と同系色の範囲内と見做されるとその画素の色相値は背景材２０の値と同じに書き換えられ裏側面の画像が消去される。

そうして、表側面にある「楓マーク」の画像のみが残された側面画像を検査画像として、正規の基準画像と比べて、正常かどうかが判断されることになる。その一連のプロセスが終了すると、回転台１１が１８０度回転してワーク容器１０が回転して、表裏側面が逆転し、次に裏側面の印刷状況が検査されるのである。

本考案にかかる画像処理プロセスを図２の画像処理の流れで説明する。さて、図２の１．画像に示すワーク容器１０を撮影した素の画像は、ワーク容器１０の表側面に印刷されたものと裏側面に印刷されたものと背景材２０の画像が重なり合って撮影される。なお裏側面については左右逆さ文字になっている。

次に、図２の２．画像では、背景材２０の色相（RGB）値とこの画像全体の色相値を比較した結果、背景差分法により所定の同系色の範囲内にあるものを背景材２０の色相と同じとみなす。そうして裏側面にかかる画素の色相は当該範囲内として背景材２０の色相に置き換えられて、裏側面の画像は消える。なお、色相環はPCCS色相環の赤黄緑青を主要とした２４色を基本とすれば、２４分類された色相環において相隣り合う色相を同系色と見なす。なお、１２色の色相環を用いることも可能ではあるが同系色の範囲が大きくなると実際の印刷の不良（傷、剥がれ）をも見逃すこともあるので要注意である。

次に、図２の３．画像で、背景材２０にかかる背景画像部分は無色（白色）化される。そこでは裏側面および背景材２０にかかる画素はノイズとして除去されている。こうして背景の除去された表側面の画像のみの画像が検査画像として得られる。

次に、図３は本考案にかかる検査装置１００の全体構成を模式的に示すものである。複数の容器を検査装置のところに運んでくるコンベア１と運ばれてきた容器を順次検査ステージまで配置するローダー２で構成される。それらは、室内床上に立設される。

ローダー２の右端に検査ステージがある。ワーク容器１０が回転台１１に載置されると、関係する背景材２０が所定の位置に調整される。ワーク容器１０のある一方の表面の表側面に正対位置するようカメラ３０がポール３１に固定されている。カメラ３０はマトリックスカメラまたはCCDカメラが用いられる。その受光光線は図中、カメラ３０とワーク容器１０の表裏側面および背景材２０までを透過するように結んだ線で示されている。

なお、回転台１１は３６０度以上回転し、所定のタイミングで撮影トリガー信号をカメラ３０に送り撮影動作と連動する。こうして所定のスキャニング周期で容器全周撮影を行い検査画像が処理される。

検査環境においては照明５が天井などに設置されている。室内自然光が撮影上確保されていればよい。必要に応じて用いられる撮影ライト６はカメラ３０の近傍に設置される。また、画像処理装置５０とモニタ５１は検査ステージ周辺に置く。それらと検査装置各部位との通信線は有線で図中W1,W2などで配線されるが、無線通信も可能である。

次に、図４で本考案にかかる背景材２０の構成例を上面図で例示する。図４のI.．配置では２面ワークと２面スクリーンの場合を示す。ワーク容器１０に向かってカメラ３０があり、その反対側に背景材２０のロールスクリーンがセットされる。ロールスクリーンには駆動機構２１がロールスクリーンを巻取り、ワーク容器１０の２面A/Bの回転に応じてスクリーンC/Dが切り替えられる。本ロールスクリーンの位置決めにセンサ２２が機能する。

同様に、図４のII．配置は２面ワークと4面プレートの例である。ロールスクリーンに変えてプレートで構成したものである。ワーク容器１０の２面A/Bの回転に応じてプレートが回転し（CとE）/（FとD）が各々対応する。さらに、III．配置では４面ワークと４面スクリーンを示す。このように基本的には、N角柱形状のワーク容器には対応するN面のスクリーン又はプレートがあればよい。同様に円筒形状の容器には背景材も同じ円筒にし、ワーク容器と同速回転させればよい。

次に、図５にある検査装置１００全体の機能ブロック図について説明する。図示の通り各機能ブロックがMPU１０１で実行管理される。MPUとはMicro Processing Unit の略である。次に各機能ブロックを説明する。コンベア／ローダー駆動部１０２は検査の開始から終了まで当該装置を動作させる。ワーク載置回転部１１０はワーク容器１０を回転台１１に載せ適宜カメラ撮影に合わせて回転させる。背景材調整部１２０は背景材２０について裏側面と同系色のものを調整し、ワーク容器１０の背景にセットし、さらにワーク容器１０の回転に同期してその背景を切り替える。カメラ制御部１３０はカメラ３０を適時動作させてスキャン画像を撮る。このスキャン画像は画像処理・モニタ部１５０へ転送される。そこで所定の画像処理がされて求められた検査画像を予め設定された基準画像と比較判断を行い、さらにその結果を適宜モニタに表示する機能を実行する。なお、各機能ブロックは各部位に分散して実装され、また機能モジュール間連携は通信で行われる。さらに記憶部１４０にて各種ファイルの保存が行われる。

なお、検査画像にタイムスタンプ、容器ロット番号、ワーク容器回転位置などの情報を付加して検査画像情報とする。画像処理装置５０は、こうして作成したワーク容器１０全周の検査画像情報を予め撮影した正規の基準画像情報と比較する。画像認識技術上の所定の処理が行われて比較がされて、規定の閾値を超える場合に当該の印刷部に異常ありと判断する。その結果をモニタ５１に表示してオペレータに知らせる。なお、画像の比較はオペレータ目視によることも可能である。

［他の実施例］
その他の実施例は、背景材に何を用いるかの違いである。これまで、背景材２０を幕体にして実施例を説明したが、幕体に代えて光源体すなわち自ら光を発するものを適用する。基本的に、物体の色を見る場合、物体を照らしている光源の色と物体そのものの色が関係することが知られている。すなわち、物体の色は物体を照らす光源が違うと色が違って見えるのである。本例では光源から特定の光が発せられ、この光が裏側面にある印刷部に照射される。すると光源自体の光の色相に裏側面の色相が近づきいっそう同系色化できる。なお、光源には、裏側面の任意の色に切り替えられるRGB可変色機能があるLED素子が望ましい。

次の他の実施例は、背景材２０を実際の幕体などを使わなくても最新の技術を用いれば同じく所定の色相を呈示できる電子ディスプレイを用いる。これはLED、有機ELなどの薄型ディスプレイ、あるいはタブレット端末を検査ステージに設置すればよい。以上の他の実施例では、何面もスクリーン等を用意することは必要なくなり、またその駆動手段２１なども不要となる。

光信号を用いて、ガラス等の透明または半透明な容器の表面を確実に検査することが可能な容器の表面検査装置を提供する。このような容器は、プラスチックなど材質を選ばず、また形状も円筒、非円筒にも適用できる。

１コンベア
２ローダー
５照明
６撮影ライト
１０ワーク容器
１１回転台
２０背景材
２１駆動手段
２２センサ
３０カメラ
３１ポール
５０画像処理装置
５１モニタ
１００検査装置全体

Claims

透明または半透明な材質からなる容器の被検査側面に対して、
前記容器のある表側面に正対して設置されたカメラと、前記容器の裏側面の背後に裏側面の印刷色と同系色を呈示する背景材とが配置された容器の表面検査装置において、
前記表側面から裏側面および背景材までを見通した画像を撮影する前記カメラと、
前記背景材による色相情報を基準として背景差分法を用いて所定の同系色については無色化して前記表側面の画像だけを抜き出した検査画像を作成する画像処理部と、
前記の検査画像を正規の基準画像情報と比較する画像モニタ部と、を備えることを特徴とする容器の表面検査装置
前記背景材は幕体であることを特徴とする請求項1に記載の容器の表面検査装置
前記背景材は光源体であることを特徴とする請求項１に記載の容器の表面検査装置
前記背景材は電子ディスプレイであることを特徴とする請求項１に記載の容器の表面検査装置