JP5634680B2 - 検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、検査対象物を撮像して得られた画像に基づいてその検査対象物を検査する検査装置に関する。

フィルムに設けられているバーコードの各エレメントを明暗判別し、バーコードに記録されているフィルム識別情報を読み取るカメラ用バーコード読み取り装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。

特開２００４−２１２６９４号公報 特開２００１−２４３４７２号公報 特開平５−１７４４０４号公報

ところで、検査対象物を撮像し、得られた画像内の明暗の分布に基づいてその検査対象物の異常の有無を判別する検査装置が知られている。また、このような検査装置において、検査対象物の撮像後、まず得られた画像において明度が最も高い部分の明度を基準明度に設定し、次に得られた画像の各部の明度がその設定した基準明度より明るいか否かを判別して検査対象物の異常の有無を判別する装置が知られている。周知のように色が異なるものを撮像した場合は、その色に応じた明度となる。例えば黄色のものと青色のものとを撮像した場合、照明などの他の条件が同じであれば黄色のものの方が青色のものよりも明度が高くなる。そのため、画像内において明度が最も高い部分の明度を基準明度に設定する検査装置においては、黄色の検査対象物を検査する場合と青色の検査対象物を検査する場合とで、設定される基準明度が大きく変化し、その変化に応じて検査精度にばらつきが発生するおそれがある。

そこで、本発明は、検査対象物の色の違いに基づく検査精度のばらつきを抑えることが可能な検査装置を提供することを目的とする。

本発明の検査装置（１０）は、シート（３）を折り曲げることにより形成され、天面部（３ａ）及び前記天面部と対向する底面部を有し、かつ前記天面部及び前記底面部のそれぞれは長方形の各角がそれぞれ斜めにカットされて四隅に角部が形成されており、前記シートのフラップ（３ｃ）を前記天面部の角部の形状及び前記底面部の角部の形状のそれぞれに沿って折り曲げることにより前記天面部から前記底面部まで延びるコーナー部（Ｃ）が形成されて四隅が前記天面部から前記底面部まで斜めにカットされた形状となるケース（７）を検査対象物とし、前記コーナー部を検査対象部として、該検査対象部にて前記フラップが折り曲げ不良で突出した異常が発生しているか否か検査する検査装置であって、前記検査対象物（７）の前記検査対象部（Ｃ）を含む所定の撮像範囲を撮像する撮像手段（１１、１１）と、前記検査対象部を照明する照明手段（１４）と、前記撮像手段が取得した前記撮像範囲の画像内において最も明るい部分の明度を基準明度に設定し、設定した基準明度と前記画像内のうち前記検査対象部が映されている部分を含むように設定された検査領域（Ａｄ）内の各部の明度とを比較して前記検査対象部の異常の有無を判別する判別手段（１６）と、前記撮像手段によって取得される前記撮像範囲の画像内において前記検査対象部が映される部分以外の部分に前記照明手段の光が映されるように前記照明手段の光を前記撮像手段に導く光学系（１５）と、を備え、前記検査領域は、長方形状に設定され、かつ長辺方向の一端に前記照明手段の光が映るとともに前記一端側から他端に達しない範囲に前記検査対象部が映るように設定され、前記判別手段は、前記検査領域内の明度を前記他端から前記一端に向かって前記基準明度と比較して最初に明度が前記基準明度に対して予め設定した割合以上になった部分（Ｐｅ）を検出し、その部分から予め設定した基準点（Ｐｓ）までの距離（Ｄ）と所定の判定値とを比較することにより前記検査対象部の異常の有無を判別し、前記撮像範囲は、前記検査領域内の前記一端側から前記他端に達しない範囲に前記天面部の前記角部が入り、残りに前記天面部の外側の領域が入るように設定され、前記光学系は、前記検査領域内において前記天面部が映されるべき前記一端に前記照明手段の光が映されるように前記照明手段の光を導くことにより、上述した課題を解決する。

本発明の検査装置によれば、撮像手段によって撮像された画像内に照明手段の光を必ず映すことができる。この場合、判別手段はこの照明手段の光が映された部分の明度を基準明度に設定するので、検査対象物の色に拘わりなく基準明度が設定される。すなわち、検査領域内の各部の明度を比較する際に基準とする基準明度を検査対象物の色に拘わりなく設定することができる。そのため、検査対象物の色の違いに基づく検査精度のばらつきを抑えることができる。

本発明の検査装置の一形態においては、前記照明手段及び前記光学系が前記撮像手段に一体に設けられていてもよい。この場合、装置をコンパクトにまとめることができる。

本発明の検査装置の一形態においては、前記光学系として、前記照明手段の光を前記撮像手段に反射する反射部材（１５）が設けられていてもよい。この場合、複雑な光学系が必要ないため、装置のコストを低減することができる。また、本発明の検査装置の一形態において、前記撮像手段は、搬送手段（４）にて搬送されている前記検査対象物を撮像し、前記搬送手段の搬送経路から前記検査対象物を排除可能な排除装置をさらに備え、前記判別手段は、前記検査対象部に異常が有ると判別した場合、その検査対象部に異常が有ると判別した検査対象物が前記搬送経路から排除されるように前記排除装置を制御してもよい。

なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

以上に説明したように、本発明の検査装置によれば、撮像手段によって撮像された画像内に照明手段の光を必ず映すことができるので、検査対象物の色に拘わりなく基準明度が設定される。そのため、検査対象物の色の違いに基づく検査精度のばらつきを抑えることができる。

本発明の一形態に係る検査装置が組み込まれたケーサーの一部を示す図。 天面部側から見たケースを拡大して示す図。 検査装置の斜視図。 カメラをレンズ側から見た図。 図４の矢印Ｖ方向から見たカメラの概略を示す図。 ケースの搬送方向下流側のコーナー部の一例を示す図。 図６のコーナー部を撮像したカメラから判別装置に出力された画像を示す図。

図１は、本発明の一形態に係る検査装置が組み込まれたケーサーの概略構成を示している。図１のケーサー１では、シートマガジン２から平板状の包装資材としてのシート３が一枚ずつ取り出される。シート３は段ボール又は板紙といった包装材料から構成されている。各シート３は、所定の半製品状態（組み立て途中の状態）に折り曲げられて搬送手段としてのシートコンベア４に周期的に載置される。シートマガジン２からのシート３の取り出しは、例えば吸引力を利用してシート３を搬送する吸着型の装置にて行われる。シートコンベア４に載置されたシート３は、シートコンベア４によって所定のピッチで一列に一定速度で直線的に搬送される。シートコンベア４の側方には缶用コンベア５が設けられている。缶用コンベア５は、包装対象物としての飲料缶（内容物が充填された完成品である。）６を搬送するものであって、シートコンベア４と同一方向に同一速度で走行駆動される。缶用コンベア５によって搬送される飲料缶６は、缶用コンベア５とシートコンベア４との間をそれらの搬送方向と直交する方向に往復するプッシャ（不図示）により、シート３上に所定数ずつ一括して押し込まれる。

シート３上に飲料缶６の群Ａが押し込まれた後、シート３は不図示の成形装置により完成状態へと折り曲げられる。この際、シート３は、まず天面部３ａが飲料缶６を覆うように折り曲げられるとともに、その天面部３ａと飲料缶６との間に挿入されるように第１内フラップ３ｂが折り曲げられる。続いて第１内フラップ３ｂに接着剤が供給され、第１内フラップ３ｂの外側に天面部３ａの一部が重ねて貼り付けられる。次に残りの開口部が閉じられるように第２内フラップ３ｃが折り曲げられる。その後、第２内フラップ３ｃに接着剤が供給され、外フラップ３ｄが第２内フラップ３ｃの外側に重ねて貼り付けられる。このようにシート３の各部が折り曲げられて貼り付けられることにより、所定数の飲料缶６を収容した箱詰梱包品（以下、ケースと称することがある。）７が製造される。

このケーサー１では、内容物が異なる複数の種類の飲料缶６が梱包される。そして、梱包すべき飲料缶６の種類が変えられる毎にケーサー１には天面部３ａ等のデザインや色が異なるシート３が供給される。そのため、ケーサー１では、天面部３ａのデザインや色が異なる複数の種類のケース７が成形される。天面部３ａは、例えば黄色や青に着色されている。

図２は、天面部３ａ側から見たケース７を拡大して示している。この図に示したようにケース７は、長方形の各角がそれぞれ切り取られたような変形８角形に成形されている。ケース７の各コーナー部Ｃは、第２内フラップ３ｃが折り曲げられることにより成形される。この際、第２内フラップ３ｃが天面部３ａよりも外側に膨らんだ状態でこの第２内フラップ３ｃに外フラップ３ｄが貼り付けられると、図２の領域Ａに示したようにコーナー部Ｃを形成する第２内フラップ３ｃのライナー部３ｅが天面部３ａよりも外側に突出する。このようにライナー部３ｅが外側に突出すると外観上好ましくなく、また搬送時などに周囲にあるものに引っ掛かるおそれがある。

そこで、図１に示したようにケーサー１には、製造したケース７の異常の有無を検査する検査装置１０が設けられている。図３は、検査装置１０の斜視図を示している。図１及び図３に示したように検査装置１０は、撮像手段としての２台のカメラ１１、１１と、カメラ１１、１１が取り付けられるベース１２と、ケース７がシートコンベア４の中央に移動するようにケース７の位置を調整する不図示のガイドレールとを備えている。カメラ１１としては、例えばＣＣＤカメラなどが用いられる。ベース１２は、シートコンベア４の上方を横切るように設けられている。そのため、カメラ１１、１１はケース７を天面部３ａ側から撮像する。また、カメラ１１、１１は、ガイドレールによってシートコンベア４の中央に移動したケース７のコーナー部Ｃが通過する検査範囲を撮像するようにベース１２に取り付けられている。

各カメラ１１、１１は、この検査範囲内をケース７の搬送方向下流側の各コーナー部Ｃ、すなわち図２において領域Ａで囲んだ各コーナー部Ｃが通過したときにその検査範囲を撮像するように制御される。この搬送方向下流側の各コーナー部Ｃでは、第２内フラップ３ｃを搬送方向下流側から搬送方向上流側に向かって折り曲げる必要がある。そのため、第２内フラップ３ｃを折り曲げる際に第２内フラップ３ｃに力が作用し難く、異常が発生し易い。一方、搬送方向上流側の各コーナー部Ｃは搬送方向と逆方向に折り曲げるので、殆ど異常が発生しない。そこで、検査装置１０では、ケース７の搬送方向下流側の各コーナー部Ｃの異常の有無を検査する。そのため、ケース７が本発明の検査対象物に対応し、コーナー部Ｃが本発明の検査対象部に対応する。各カメラ１１、１１の制御は、例えばシートコンベア４上に検査範囲内にコーナー部Ｃが有るか否か検出するセンサを設けて行えばよい。また、例えばシートコンベア４にロータリーエンコーダを設け、シートコンベア４上にシート３が載置されてからそのシート３が組み立てられたケース７のコーナー部Ｃが検査範囲内を通過するまでにシートコンベア４が動く距離をロータリーエンコーダで予め計測しておく。そして、シートコンベア４上にシート３が載置されてからロータリーエンコーダが計測した距離が予め計測した距離になったときにカメラ１１によって検査範囲を撮像させてもよい。

図４は、カメラ１１をシートコンベア４側から、すなわちレンズ側から見た図である。この図に示したようにカメラ１１は、レンズ１３と、照明手段としての照明器１４とを備えている。レンズ１３は、カメラ１１のほぼ中央に配置されている。照明器１４は、レンズ１３を囲むように複数（図４では８個）設けられている。また、照明器１４は、カメラ１１に一体に設けられている。一部の照明器１４の前には、反射部材としての反射テープ１５が設けられている。図５は、図４の矢印Ｖ方向から見たカメラ１１の概略を示している。この図に示したように反射テープ１５は、その反射テープ１５で隠されている照明器１４から照射された光の一部がレンズ１３の撮像範囲θ内に設定された所定の領域αに反射されるようにカメラ１１に設けられている。また、反射テープ１５は、カメラ１１が撮像する撮像範囲のうちケース７の天面部３ａが撮像される範囲の一部にその所定の領域αが重なるようにカメラ１１に設けられている。

また、図１及び図３に示したように検査装置１０は、判別手段としての判別装置１６を備えている。各カメラ１１、１１はこの判別装置１６とそれぞれ接続されており、各カメラ１１で撮像した画像は判別装置１６に入力される。なお、各カメラ１１、１１からは、白黒の画像データが判別装置１６に入力される。判別装置１６は、例えばマイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットによって実現される。判別装置１６は、各カメラ１１からの出力画像に基づいてケース７の各コーナー部Ｃに異常が有るか否か判別する。

次に図６及び図７を参照して判別装置１６において行われているコーナー部Ｃの異常の有無の判別方法について説明する。図６は、ケーサー１で製造されたケース７の搬送方向下流側のコーナー部Ｃの一例を示している。また、この図に示したようにこのケース７のコーナー部Ｃは、第２内フラップ３ｃのライナー部３ｅが外側に突出している。図７は、図６に示したコーナー部Ｃを撮像したカメラ１１から判別装置１６に出力された画像を示している。上述したように反射テープ１５は、カメラ１１の撮像範囲のうちの天面部３ａが撮像される範囲に照明器１４の光を反射する。そのため、この図に示したようにカメラ１１からの出力画像には、天面部３ａが撮像されている部分の最も下側の部分に反射テープ１５によって反射された照明器１４の光Ｌが映されている。

判別装置１６は、カメラ１１からコーナー部Ｃの画像が入力されると、まずその画像内において最も明るい箇所の明度を基準明度に設定する。図７に示した画像においては照明器１４の光Ｌが映されている下端の部分の明度が基準明度に設定される。具体的には、この光Ｌの箇所の明度が１００％に設定される。

次に判別装置１６は、図７に四角で示した領域Ａｄ内の明度を図７の上から下に向かって基準明度と比較する。図７に示したように領域Ａｄは、ライナー部３ｅが映されている部分を含むように設定されている。そして、この図に示したようにライナー部３ｅは、領域Ａｄの上端からライナー部３ｅに到達するまでの部分よりも白く映されている。すなわち、ライナー部３ｅの明度は、領域Ａｄの上端からライナー部３ｅに到達するまでの部分の明度よりも高い。そのため、領域Ａｄ内の明度を基準明度と上から順に比較し、比較した明度が基準明度に対して予め設定した割合、例えば６０％以上の場合はその部分にライナー部３ｅが映されていると判断できる。判別装置１６は、このように領域Ａｄ内の明度を上から順に基準明度と比較し、ライナー部３ｅの位置を検出する。なお、図７においては、矢印Ｅで示した位置においてライナー部３ｅが検出される。このようにライナー部３ｅを検出すると、判別装置１６はその位置をエッジ検出点Ｐｅとして取得する。

その後、判別装置１６は、エッジ検出点Ｐｅから領域Ａｄ内において天面部３ａが映る部分に予め設定した基準点Ｐｓまでの距離Ｄを取得する。上述したようにカメラ１１は、ガイドレールによってシートコンベア４の中央に動かされたケース７を撮像している。そのため、カメラ１１が撮像する画像内において天面部３ａが映される部分はほぼ同じになる。従って、領域Ａｄ内において天面部３ａの端が映される部分はほぼ同じ位置になる。そこで、その天面部３ａの端から天面部３ａ側に所定の距離だけ離した位置を基準点Ｐｓに予め設定する。なお、基準点Ｐｓは、この位置に限定されない。天面部３ａの端を基準点Ｐｓに設定してもよい。

エッジ検出点Ｐｅから基準点Ｐｓまでの距離Ｄを取得した後、判別装置１６は予め設定した判定値と取得した距離とを比較した取得した距離Ｄが判定値より大きい場合にケース７に異常が有ると判断する。この場合、判別装置１６は、所定の異常対応処理を実行する。異常対応処理としては、例えばケーサー１のオペレータに警告を発したり、ケーサー１を停止させたりする処理が行われる。また、ケース７をシートコンベア４の搬送経路から排除可能な排除装置が設けられている場合は、異常の有るケース７が排除装置に到達したときに排除装置を制御してそのケース７を搬送経路から排除してもよい。

この検査装置１０によれば、カメラ１１に反射テープ１５を取り付け、照明器１４の光の一部をレンズ１３に向けて反射するので、カメラ１１が取得する画像内にその光Ｌを映すことができる。そのため、判別装置１６は、ケース７の異常の有無を判別する際、その光Ｌが映った部分の明度を基準明度に設定することができる。この場合、ケース７の天面部３ａが青色や黄色などで着色されていても、エッジ検出点Ｐｅの位置を判定する際の基準明度を統一できるので、エッジ検出点Ｐｅが誤って検出されることを抑制できる。従って、ケース７の色の違いに基づく検査精度のばらつきを抑えることができる。

また、この検査装置１０では、カメラ１１をカラーの画像を出力可能なカメラに変更する必要がなく、反射テープ１５をカメラ１１に取り付けるのみで検査精度のばらつきを抑えることができる。そのため、検査装置１０のコストを十分に低く抑えることができる。

検査装置１０では、カメラ１１に照明器１４及び反射テープ１５を一体に設けたので、装置自体をコンパクトにすることができる。

なお、ケース７の４つのコーナー部Ｃのうち異常の有無を検査するコーナー部Ｃは、搬送方向下流側のコーナー部Ｃに限定されない。これらに加えて搬送方向上流側の各コーナー部Ｃを検査してもよい。

本発明は上述した形態に限定されることなく種々の形態にて実施してよい。

上述した形態では、反射テープを用いてレンズに照明器の光を導いたが、カメラに一体に設けられた照明器とは異なる照明器を設け、その照明からレンズに向けて光を照射することによってカメラに照明器の光を映させてもよい。照明器の光をレンズに反射させるものは反射テープに限定されない。光を反射する種々の部材を照明器の前に配置し、これらの部材により照明器の光をレンズに反射させてよい。

また、上述した形態では、カメラに照明器が一体に設けられているが、カメラと照明器とを別々に設けてもよい。この場合も照明器から照射された光の一部を反射テープなどでカメラのレンズの適切な位置に導くことにより、上述した形態と同様にカメラが撮像する画像内にこの照明器の光を映すことができる。

７ 箱詰梱包品（検査対象物）
１０ 検査装置
１１ カメラ（撮像手段）
１４ 照明器（照明手段）
１５ 反射テープ（反射部材、光学系）
１６ 判別装置（判別手段）
Ｃ コーナー部（検査対象部）

Claims (4)

1. シートを折り曲げることにより形成され、天面部及び前記天面部と対向する底面部を有し、かつ前記天面部及び前記底面部のそれぞれは長方形の各角がそれぞれ斜めにカットされて四隅に角部が形成されており、前記シートのフラップを前記天面部の角部の形状及び前記底面部の角部の形状のそれぞれに沿って折り曲げることにより前記天面部から前記底面部まで延びるコーナー部が形成されて四隅が前記天面部から前記底面部まで斜めにカットされた形状となるケースを検査対象物とし、
   前記コーナー部を検査対象部として、該検査対象部にて前記フラップが折り曲げ不良で突出した異常が発生しているか否か検査する検査装置であって、
   前記検査対象物の前記検査対象部を含む所定の撮像範囲を撮像する撮像手段と、前記検査対象部を照明する照明手段と、前記撮像手段が取得した前記撮像範囲の画像内において最も明るい部分の明度を基準明度に設定し、設定した基準明度と前記画像内のうち前記検査対象部が映されている部分を含むように設定された検査領域内の各部の明度とを比較して前記検査対象部の異常の有無を判別する判別手段と、前記撮像手段によって取得される前記撮像範囲の画像内において前記検査対象部が映される部分以外の部分に前記照明手段の光が映されるように前記照明手段の光を前記撮像手段に導く光学系と、を備え、
   前記検査領域は、長方形状に設定され、かつ長辺方向の一端に前記照明手段の光が映るとともに前記一端側から他端に達しない範囲に前記検査対象部が映るように設定され、
   前記判別手段は、前記検査領域内の明度を前記他端から前記一端に向かって前記基準明度と比較して最初に明度が前記基準明度に対して予め設定した割合以上になった部分を検出し、その部分から予め設定した基準点までの距離と所定の判定値とを比較することにより前記検査対象部の異常の有無を判別し、
   前記撮像範囲は、前記検査領域内の前記一端側から前記他端に達しない範囲に前記天面部の前記角部が入り、残りに前記天面部の外側の領域が入るように設定され、
   前記光学系は、前記検査領域内において前記天面部が映されるべき前記一端に前記照明手段の光が映されるように前記照明手段の光を導くことを特徴とする検査装置。
2. 前記照明手段及び前記光学系が前記撮像手段に一体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記光学系として、前記照明手段の光を前記撮像手段に反射する反射部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
4. 前記撮像手段は、搬送手段にて搬送されている前記検査対象物を撮像し、
   前記搬送手段の搬送経路から前記検査対象物を排除可能な排除装置をさらに備え、
   前記判別手段は、前記検査対象部に異常が有ると判別した場合、その検査対象部に異常が有ると判別した検査対象物が前記搬送経路から排除されるように前記排除装置を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の検査装置。