JP4351818B2

JP4351818B2 - 画像取込装置

Info

Publication number: JP4351818B2
Application number: JP2001377942A
Authority: JP
Inventors: 和男藤田; 弘隆鳥井; 信二寒沢
Original assignee: Prima Meat Packers Ltd
Current assignee: Prima Meat Packers Ltd
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2021-12-11
Also published as: JP2003179796A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速で移動する食品包装フィルムや食品包装体等の被写体にインクジェットプリンタ等で印字された賞味期限等に関する文字等の画像を取り込む際に用いて好適な画像取込装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば飲食品の包装分野においても商品の品質管理が一層厳しく求められており、通常、包装フィルムにインクジェッター等の高速プリンタにより、賞味期限等の文字や記号を直接印字することが行われている。これら印字された文字や記号には、印字もれ、にじみ、二重印刷、インクの汚れ、歪みなどの印字不良が起きる場合があり、このような印字不良の包装製品は再度の包装を余儀なくされていた。このため、高速で移動又は変動する包装フィルム上の文字等の監視若しくは検査を行うシステムが開発され、ビデオカメラなどの撮影機を用いてその物体の画像を取り込み、取り込んだ画像を解析することで、包装フィルム上の文字等の状態の監視や不具合の検知が行われている。しかし、被写体の移動速度が速くなるにつれ、上記の監視又は検査システムに使用される画像取込装置には、センサーの誤認識及びセンサーの検出点からのズレが生じ、確実な検査が安定して継続的に行うことができないという問題があった。また、高速で移動する包装フィルム上の文字等の画像を取り込む必要性から、高速シャッタリング性能が要求されるが、被写体の移動速度やタイミングにばらつきが生じた場合、そのばらつきを補償するために画像取込タイミングの微調整機能も同時に要求されるが、かかる機能を有するビデオカメラなどの撮影機は非常に高価であるため、実用性に乏しいというのが現状である。
【０００３】
従来、物体画像を取り込むタイミングの取り方としては、センサーを用いて移動する物体そのものを検知し、画像を取り込む方法が良く知られている。例えば、本発明者らによる特開２００１−１９５５８５号公報には、包装フィルム上に予め一定間隔で印刷されたアイマークをセンシングしてその検出信号により直接画像を取り込む方法が記載されている。
【０００４】
ところで、ロータリーエンコーダ（以下、エンコーダという。）は回転角度検出器ともいわれ、ＮＣ工作機械や産業用ロボットなどにおいて幅広く用いられており、モータと連結することにより速度制御用あるいは位置決め制御用センサとして使用され、外力によって回転シャフトや歯車が回転すると回転角度に比例したパルスを発生する装置である。通常、エンコーダはＡ相、Ｂ相及びＣ相の３つの信号を出力しており、回転シャフトや歯車の正回転と逆回転でパルスの出方の相違を認識し、正確に距離を計測することができる。これを利用すると、包装フィルムの搬送装置にエンコーダを同期回転させ、事前に設定したパルスカウント数に基づいて、センサーを使用することなく被写体の移動距離により目的の画像を取り込むことが可能となる。
【０００５】
例えば、特開平１１−５３５５２号公報に記載されている印刷物の乱丁検査を行う方法は、エンコーダから出力されるパルスのカウント数が予め設定している最適角度値に一致した時を最適位置タイミングとして検出するものであり、検出されたタイミングに基づいて発光信号及びシャッター信号を出力し、照明光源及びＣＣＤカメラが作動するものであるが、回転シャフトが一回転したときに一検査しか行うことができない単純な機構であることから、例えば加工食品の製造における深絞り包装機に代表されるような、複数個連結された個包装体製品が連続して高速間欠移動する被写体を検査する場合においては不向きである。
【０００６】
また、本発明者らは、以前、エンコーダを利用して、フィルム上の印字文字が所定の位置を通過する瞬間に適正に撮像することが可能かどうかについて検討したが、高速充填包装機械においてはフィルムの送り速度が速く、エンコーダからの出力パルス数が通常毎秒千数百回に達し、また高速で移送中のフィルム上の印字文字を静止画像として撮像するためのカメラのシャッタースピードは対象物によるが普通１／２０００秒以上に設定されることから、シーケンサにおけるコンピュータの処理能力を上回ることになり、フィルム上の印字文字が所定の位置を通過する瞬間に適正に撮像することができないと考えていた（特開２００１−１９５５８５号公報）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、包装フィルム上に予め一定間隔で印刷されているカメラトリガ用アイマークを検出することができるカメラトリガ用アイマークセンサと、包装フィルムに文字を印字することができるプリンタと、該プリンタにより包装フィルムに印字された文字を撮像することができる照明具を備えたカメラと、撮像された文字と予め登録したマスタ文字とを照合することができる画像処理システムとを備えた文字検査装置において、前記カメラトリガ用アイマークセンサから出力されるアイマークの検出信号を画像処理ボードのカメラトリガに直接入力し、包装フィルムに印字された文字がカメラの撮像可能位置を通過する瞬間にカメラトリガを作動させて撮像することができるように構成されている包装フィルムの文字検査装置を開発し（特開２００１−１９５５８５号公報）、既に実用に供しているが、かかる装置は感度的に極めて優れたものであるが、製品変更した場合など、カメラトリガ用アイマークセンサの調整が必要とされていた。本発明の課題は、高速で連続して移送される被写体又は高速で間欠移動する被写体であっても、被写体が高速移動中に被写体上の印字文字が所定の位置を通過する瞬間に適正に撮像することができ、製品変更した場合に調整する必要のない低コスト画像取込装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、個包装スライスハム製品が９個連結し（３×３）たものを１単位として高速で間欠移送される深絞り包装体上の文字検査装置について鋭意研究を行い、エンコーダ利用方式の画像取込装置について再検討した。通常、高速で移送される被写体や高速で間欠移動する被写体はベルトコンベア等の搬送装置によって移送されている。そこで本発明者らは、搬送装置の駆動手段である歯車や回転シャフトにエンコーダを接続することにより、エンコーダを同期回転させ、Ａ相信号及びＢ相信号を出力させることとし、出力させた前記Ａ相信号及びＢ相信号をシーケンサへ入力し、シーケンサに予め設定しておいた任意のパルスカウント数に基づいて、撮像用シャッタタイミング信号を出力させ、画像取込装置により高速間欠移動する被写体の画像を取り込む際の問題点、すなわち、上記本発明者らによる特開２００１−１９５５８５号公報に記載されているように、シーケンサにおけるコンピュータの処理スピードである演算周期が１ｍｓｅｃ程度掛かるため、画像の取り込みのタイミングに誤差が生じ、フィルム上の印字文字が所定の位置を通過する瞬間に適正に撮像することができないという問題点を解決すべく、鋭意検討した。検討の過程で、エンコーダからの出力パルスと、それを認識してシーケンサで演算処理する際の演算周期の遅延に起因する撮像までのタイミングのズレを解決する手段として、割込制御プログラムをソフトウェアに組み込むことを試みた。その結果、かかる割込制御プログラムとエンコーダを組み合わせた画像取込装置に構成すると、シーケンサの演算周期の影響を受けることなく、誤差のない適正な位置での撮像が可能となり、被写体を的確に画像に取り込むことができることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち本発明は、文字等が印刷されている被写体を移送する搬送手段に設けられたエンコーダと、一定間隔を保ちながら移動する被写体上の文字等を撮像することができるカメラと、前記搬送手段と同期回転するエンコーダから出力されたパルスを認識し、高速シャッタタイミング信号を出力し、この信号を他の演算処理に優先して認識しカメラトリガを作動させる割込制御プログラムを有するシーケンサとを備え、一定間隔を保ちながら移動する被写体上の文字等がカメラの撮像可能位置を通過する瞬間にカメラトリガを作動させて撮像することができるように構成されていることを特徴とする画像取込装置（請求項１）や、被写体を移送する搬送手段が、被写体を高速間欠移送する搬送手段であることを特徴とする請求項１記載の包装体の画像取込装置（請求項２）や、被写体が、一定間隔で文字が印刷された包装フィルムであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像取込装置（請求項３）や、被写体が、個包装体に印刷されている文字が一定間隔となるように搬送方向に連結された連結個包装体であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像取込装置（請求項４）に関する。
【００１０】
また本発明は、請求項１〜４のいずれか記載の画像取込装置により撮像された文字を、予め登録したマスタ文字とを照合することができる画像処理システムを備えた文字検査装置（請求項５）に関する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の画像取込装置としては、文字等が印刷されている被写体を移送する搬送手段に設けられたエンコーダと、一定間隔を保ちながら移動する被写体上の文字等を撮像することができるカメラと、前記搬送手段と同期回転するエンコーダから出力されたパルスを認識し、高速シャッタタイミング信号を出力し、カメラトリガを作動させる割込制御プログラムを有するシーケンサとを備え、一定間隔を保ちながら移動する被写体上の文字等がカメラの撮像可能位置を通過する瞬間にカメラトリガを作動させて撮像することができるように構成されている装置であれば特に制限されるものでなく、上記被写体としては、一定間隔で文字等が印刷されたものであれば特に制限されるものではなく、包装用フィルム、フィルム包装体、カートン、缶、瓶等に文字等が一定間隔で印刷されているものを例示することができ、ここで文字等とは文字の他、記号、図形などを意味する。上記一定間隔を保ちながら移動する被写体である、文字等が印刷されている包装用フィルムとしては、一定間隔で文字が印刷されたウェブ状又はチューブ状の包装フィルムを、またフィルム包装体としては、所定の位置に文字等が印字されている個包装体が連結されており、結果的に文字等が一定間隔で印刷されている、例えば深絞り包装された９連（３×３）のスライスハムパック等を挙げることができる。
【００１２】
本発明における上記被写体を移送する搬送手段としては、被写体を高速で連続移送させるものや、被写体を高速で間欠移送させるものであれば特に制限されるものではなく、例えば、被写体が包装用フィルムの場合はフィルム移送用ローラやその回転シャフトを、被写体が連結個包装体の場合は駆動手段である歯車や回転シャフトを備えたベルトコンベア等を挙げることができる。
【００１３】
本発明におけるエンコーダとしては、上記フィルム移送用ローラの回転シャフトや、あるいは、ベルトコンベア等の搬送手段の駆動部である回転シャフト、歯車等と直接連結され、外力によって回転シャフト等が回転するとこれと同期回転し、回転角度に比例したＡ相信号及びＢ相信号からなるパルスを出力し、該パルスをシーケンサに入力させ、搬送距離を正確に計測することができるものであればどのようなものでも用いることができ、通常市販のものを使用することができる。
【００１４】
本発明における被写体を撮像することができるカメラとしては、一定間隔を保ちながら移動する被写体上の文字等を撮像することができるものであればどのようなものでもよく、例えば、いわゆるカメラの他、ビデオカメラあるいはＣＣＤカメラ等を挙げることができるが、画像取り込み用の高速シャッタタイミング信号が入力されると瞬時に作動するカメラトリガと照明具を備えたカメラが好ましい。カメラの設置位置としては、移送される被写体上に印刷されている文字を撮像することができる位置であれば特に制限されるものでなく、例えば、印字されている深絞り包装された９連（３×３）のスライスハムパックを撮像する場合、該印字部分が通過する搬送ベルトコンベア上方又は下方の位置に３台のＣＣＤカメラが搬送方向と直交する方向に並べられる。
【００１５】
また、包装フィルム上の印字文字の撮像位置についても制限されるものではないが、フィルムのガイドローラ上とすることが好ましい。この場合、ガイドローラは不透明のため、透明のフィルム上の印字文字を認識しやすくなる。また、特に包装機に近いガイドローラ上を印字文字の撮像位置とすると、複数のガイドローラにガイドされて包装機に移送されるフィルムの中でも、包装機に近いフィルムほど張りがあり、フィルムの緩みによる位置のずれが少なく、一層精度の高い撮像が可能となる。なお、印字文字の撮像位置を上記のようにガイドローラ上とすると、被写体である印字文字がローラ上で湾曲しているので、湾曲した文字を合格文字として照合するように画像処理装置に記憶させておく必要があるが、照合の対象となるマスタ文字として予め湾曲している文字を登録することによりこの問題は簡単に解決することができる。
【００１６】
次に、カメラに備えられる照明具としては、カメラが印字文字を正確に撮像しうる照明具であれば、例えば従来から用いられているハロゲンファイバーなどを光源とする照明具等どのようなものでもよいが、撮像時の照度を１６００カンデラ以上に維持し、かつ輝度を均一にすることができる照明具が好ましい。かかる照明具の光源として蛍光灯（高周波）を使用し、常時点灯させておくことができる。その他、照度の変化が少なくかつ立ち上がりの早い多数の発光ダイオードの集合体を用い、特に輝度を均一化するための超高分子ポリエチレン（ＵＭＰＥ）を素材とする白濁板で被覆した多数の発光ダイオードの集合体を用いることもできる。
【００１７】
本発明において用いられるシーケンサとしては、エンコーダから出力されたＡ相信号及びＢ相信号パルスに基づいて、画像取り込み用の高速シャッタタイミング信号を出力し、カメラトリガを作動させるための割込制御プログラムを有するものであればどのようなものでもよく、高速シャッタタイミング信号に同期させてカメラトリガを作動させカメラのシャッタを開くシャッタ制御手段を有するものが好ましい。また、常時点灯の前記蛍光灯（高周波）を使用しない場合は、上記シャッタ制御手段に加えて、高速シャッタタイミング信号に対して所定時間遅延した遅延信号を発生する遅延信号発生手段と、シャッタが開いている時間内に、該シャッタが開いている時間よりも短い時間、前記遅延信号発生手段の出力に同期させて発光手段を発光させる発光制御手段を備えているものを用いることができる。
【００１８】
上記割込制御プログラムとしては、図１に示すように、割込という命令コマンド（ＨＳＣＳコマンド等）をソフトウェアに組み込んだものであれば特に制限されず、エンコーダから出力され、シーケンサに入力されたＡ相信号及びＢ相信号パルスを他の演算処理に優先して認識し、予め設定されたパルスカウント数に基づいて、画像取込み用高速シャッタタイミング信号をカメラに出力することにより、シーケンサの演算周期の影響を受けず、誤差のない画像の取込が可能となる。また、エンコーダの１回当たりの送り総パルス数を６０００とし、パルス数が所定の値に達した時に印字文字が撮像位置にくるように予めタイミングを測定し、シーケンサに設定しておくことにより、例えば、間欠移送における１回の送りで複数回の画像取込が可能となる。より具体的には、例えば、深絞り包装された９連（３×３）のスライスハムパックについて、１回の間欠動作で３列の包装フィルムが移動する場合、３回画像を取り込み、全ての印字を検査できるようにするには、例えば、エンコーダの１回の間欠動作での送り総パルス数を６０００とした場合、１５００、３５００、５５００のパルス数の時に高速シャッタタイミング信号を出力するように設定しておき、１回の間欠動作の終了時にパルスのカウンタリセットが入るように設定しておくことができる。このように設定しすれば、１サイクルで回転軸が何回転しても正確にタイミングを取ることができる。なお、この取り込みパルス数の設定は容易にプログラム変更することができるので、後の調整も容易になすことができる。
【００１９】
次に、本発明の文字検査装置としては、上述の画像取込装置により、撮像された文字と予め登録したマスタ文字とを照合することができる画像処理システムとを備えたものであれば特に制限されるものではなく、上記画像処理システムとしては、撮像された文字と予め登録したマスタ文字とを照合し合否を判定することができる機能やＮＧ（不良品）発生時にＮＧ信号を出力することができる画像処理装置と、該画像処理装置から伝送されてくる画像処理の判定結果データに基づき、ＮＧ発生時にはブザー回転灯の動作開始と包装機の停止など、包装機と画像処理装置とカメラの照明具とを連動して制御する機能を有するシーケンサとを備えたものを例示することができ、例えば(１)マスタ文字として１文字につき５パターン登録が可能で、乱光や照明の劣化に影響を受けにくく、人が判断して合格となるＮＧ画面の登録が可能である等の人の判断に近い検査が可能であり、(２)１画像に対して２００ｍｓｅｃで３００回／分で検査が行えるなど全数検査が可能であり、(３)内部カレンダーにより製品別に自動的に賞味期限を認識することができる製品登録機能を有し、(４)ＮＧ発生時には包装機に停止信号を出力し、ＮＧ製品が包装機から排出される前後で包装機を停止させることができる判定データを伝送する機能を有し、また(５)照合の対象となるマスタ文字の作成が、被検包装フィルムの印字文字を画像データとして取り込むのと同じ方法で、すなわち合格検査品の画像データをあらかじめ取り込むことによって行なうことのできる純粋なパターンマッチング機能を有し、検査すべき文字パターンが変更になった場合、あるいは文字の形状自体が変更になった場合でも、画像処理装置としては何等変更作業を必要とせず、所望の合格検査品を改めて基準データとして読み込ませるだけでよい等の装置が好ましい。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の画像取込装置等の実施例を、図２及び３を参照してさらに説明するが、本発明の技術的範囲は、かかる実施例によって何ら制限されるものではない。なお、図２は本発明の画像取込装置を含む９連深絞りスライスハム包装体の生産ラインの上面図、図３は本発明の画像取込装置を含む９連深絞りスライスハム包装体の生産ラインの側面図であり、図２及び図３中、１はエンコーダ、２は画像処理装置、３はカメラ、４はベルトコンベア、５は包装前のスライスハム、６は９連深絞りスライスハム包装体、７は深絞り包装機、８は駆動用歯車、９は表示用モニタをそれぞれ示す。
【００２１】
本発明の画像取込装置は、搬送手段に設けられたエンコーダ１（ＯＭＲＯＮ社製「Ｅ６Ａ２−ＣＷ５Ｃ」）と、文字等を撮像することができる照明具を備えた３台のＣＣＤカメラ３（東京電子工業社製「ＣＳ８５３０」）と、割込制御プログラム（三菱社製「ＨＳＣＳ」）が組み込まれたシーケンサ（三菱社製「ＦＸ−１Ｓ−１０ＭＴ」）を有する画像処理装置２（ＭＡＲＯＸ社製「４ＳＨＩＧＨＴII」）を備えており、本発明の文字検査装置は、搬送手段に設けられたエンコーダ１と、文字等を撮像することができる、照明具を備えた３台のＣＣＤカメラ３と、割込制御プログラムが組み込まれたシーケンサ及び画像処理システムを有する画像処理装置２とを備えている。以下、本発明の画像取込装置や文字検査装置の動作について説明する。
【００２２】
まず、検査する製品種を表示用モニタ９（デジタル社製「ＦＰ７９０Ｔ」）上で選択し、画像処理装置２からシーケンサにあらかじめ登録しておいたエンコーダカウント数のデータをシリアル通信（ＲＳ２３２Ｃ形式）で転送する。駆動用歯車８により間欠駆動されているベルトコンベア４上を間欠移送（移送速度４８ｃｍ／秒で１秒、停止５秒）されている、包装前のスライスハム５が収納された９連の深絞り開放容器は、深絞り包装機７（独ムルチ社製Ｒ７０００包装機）の包装ステーションでヒートシール包装された後、９連深絞りスライスハム包装体６として、３台の並設されたカメラ３の上方を通ってベルトコンベア４上を間欠的に搬出されていく。上記ベルトコンベア４の駆動用歯車８と連結され、同期回転するエンコーダ１はＡ相信号及びＢ相信号を出力し、出力された信号は画像処理装置２内にあるシーケンサに入力される。シーケンサには、設定してあるパルスカウント数に基づいてＣＣＤカメラ用高速シャッタタイミング信号を出力するよう割込制御プログラムが入力されており、シーケンサがカウントを開始し、予め設定しておいたパルスカウント数に入力パルス数が達したときに、ＣＣＤカメラ用高速シャッタタイミング信号が出力され、所定の回数の信号を出力し終わった後に、文字検査開始の信号をシリアル通信で画像処理装置２に転送するようになっている。例えば、１回の間欠動作で搬送方向３列の９連深絞りスライスハム包装体６が移送されたときに、３回画像を取り込み、全ての印字を取り込むことができるように、エンコーダ１の１間欠動作時の総出力パルス数を６０００、パルス数が１５００、３５００、５５００の各パルス数の時に高速シャッタタイミング信号を出力し、９連深絞りスライスハム包装体６の１回の移送終了時にパルスのカウンタリセットが入るように設定されている。このように設定しておくことにより、１サイクルでエンコーダの回転軸が何回転しても正確にタイミングを取ることができる。出力されたカメラ用高速シャッタタイミング信号により３台のＣＣＤカメラ３が高速シャッタ速度（１／５０００秒程度）で作動し、被写体であるスライスハム包装体６上の文字が撮像され、画像として取り込まれる。他方、画像取込み完了時にシリアル通信で転送された検査開始の信号により画像処理装置２で文字検査が開始される。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の画像取込装置によると、センサーなどのような別個の装置によって供給される外部からの取込タイミング信号を必要とせずに、同期回転するエンコーダからの直接的な取込タイミング信号による高速撮像が可能となり、確実な検査を安定して継続的に行うことができる。また、該装置の構造上、安定して「センサーの誤認識」及び「センサーの検出点からのズレ」という問題を確実に解決し、高速シャッタ速度（１／５０００秒程度）であっても、従来撮像されていた画像と等価の画像を得ることができる。更に、上記取込タイミング信号出力のパルスカウント数を適宜自動調整することにより、画像の取込タイミングの微調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】割込制御プログラムの機能と動作の説明図である。
【図２】本発明の画像取込装置を含む９連深絞りスライスハム包装体の生産ラインの上面図である。
【図３】本発明の画像取込装置を含む９連深絞りスライスハム包装体の生産ラインの側面図を示す図である。
【符号の説明】
１エンコーダ
２画像処理装置
３カメラ
４ベルトコンベア
５包装前のスライスハム
６９連深絞りスライスハム包装体
７包装機
８駆動用歯車
９表示モニタ

Claims

文字等が印刷されている被写体を移送する搬送手段に設けられたエンコーダと、一定間隔を保ちながら移動する被写体上の文字等を撮像することができるカメラと、前記搬送手段と同期回転するエンコーダから出力されたパルスを認識し、高速シャッタタイミング信号を出力し、この信号を他の演算処理に優先して認識しカメラトリガを作動させる割込制御プログラムを有するシーケンサとを備え、一定間隔を保ちながら移動する被写体上の文字等がカメラの撮像可能位置を通過する瞬間にカメラトリガを作動させて撮像することができるように構成されていることを特徴とする画像取込装置。
被写体を移送する搬送手段が、被写体を高速間欠移送する搬送手段であることを特徴とする請求項１記載の画像取込装置。
被写体が、一定間隔で文字が印刷された包装フィルムであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像取込装置。
被写体が、個包装体に印刷されている文字が一定間隔となるように搬送方向に連結された連結個包装体であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像取込装置。
請求項１〜４のいずれか記載の画像取込装置により撮像された文字を、予め登録したマスタ文字とを照合することができる画像処理システムを備えた文字検査装置。