JP5853768B2 - 容器外観検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動される容器を複数の撮影手段で撮影することによってその外観を検査する容器外観検査装置に関する。

従来、容器を撮影する複数の撮影手段と、各撮影手段によって得られた複数の画像から容器の画像を抽出してそれぞれ平面的に展開し、展開した複数の容器画像を繋いで容器の全周を綱羅する連続した連続画像に処理し、この連続画像に基づいて容器外観の検査を行う画像処理手段とを備えたものが知られている（特許文献１）。
また従来、外周にラベルが貼着された容器を搬送する搬送手段と、搬送される容器を撮影する搬送経路の側方複数箇所に配置された撮影手段とを備え、複数の撮影手段によって容器の全周を撮影するとともに、この複数の撮影手段によって得られた画像のうち、ラベルの端部が写された画像のみを選択して、該ラベルの端部の貼り付け状態を検査するようにした検査装置が知られている（特許文献２）。

特開２００９−１２８２６１号公報 特開平６−１３８０５７号公報

ところで上記特許文献１において、容器を搬送手段によって搬送するようにし、かつ該容器を搬送経路の側方複数箇所に配置した撮影手段によって撮影するようにした場合、良好な連続画像を得ることは困難であった。
すなわちこの場合には、上記容器が所定の検査位置に搬送された瞬間に各撮影手段によって容器を撮影する必要があるが、その撮影のタイミングが微妙にずれることがある。この場合、検査位置から遠ざかって撮影された画像における容器は小さく、検査位置に近づいてその手前で撮影された画像における容器は大きく撮影されるので、これらの画像を１つの画像にまとめてもその精度が悪く、良好な検査精度を得ることができなかった。
本発明はそのような事情に鑑み、上記撮影のタイミングがずれても、良好な検査精度を得ることができる容器外観検査装置を提供するものである。

すなわち本発明は、容器を撮影する複数の撮影手段と、各撮影手段によって得られた複数の画像から容器の画像を抽出してそれぞれ平面的に展開し、展開した複数の容器画像を繋いで容器の全周を綱羅する連続した連続画像に処理し、この連続画像に基づいて容器外観の検査を行う画像処理手段とを備えた容器外観検査装置において、
上記容器を搬送する搬送手段を設けるとともに、この搬送手段によって搬送される容器を撮影する上記複数の撮影手段を該搬送手段の側方複数箇所に配置して、該複数の撮影手段によって容器の全周を撮影できるようにし、
さらに上記画像処理手段に、上記容器が検査位置に位置された際に撮影される容器モデル画像と、該検査位置から搬送方向前後にずれた際に撮影される容器のそれぞれの容器モデル画像と、さらに各容器モデル画像を平面的に展開した展開パターンとを登録し、
上記画像処理手段は、上記各撮影手段によって撮影された画像における容器画像が、上記のどの容器モデル画像に該当するかをそれぞれ選択するとともに、選択した容器モデル画像の展開パターンに基づいて撮影した各容器画像をそれぞれ平面的に展開し、
さらに上記画像処理手段は、各展開された容器画像の高さ方向の寸法が同一高さとなるように補正してから、展開した複数の容器画像を繋いで容器の全周を綱羅する連続した連続画像に処理し、この連続画像に基づいて容器外観の検査を行うようにしたものである。

上記構成によれば、上記画像処理手段には、上記容器が検査位置に位置された際に撮影される容器モデル画像と、該検査位置から搬送方向前後にずれた際に撮影される容器のそれぞれの容器モデル画像と、さらに各容器モデル画像を平面的に展開した展開パターンとが登録されている。
そして１つの撮影手段により、仮に容器が上記検査位置から遠ざかって撮影された場合には、該撮影手段によって撮影された容器は検査位置の容器よりも小さく撮影されることになる。しかるに上記画像処理手段は、上記登録された容器モデル画像から当該小さな容器に該当する容器モデル画像を選択し、この選択した容器モデル画像の展開パターンに基づいて、上記撮影した小さな容器の画像を平面的に展開するようになる。このとき、撮影された小さな容器の画像は、選択した小さな容器の容器モデル画像の展開パターンに基づいて展開されるので、高精度に展開されるようになる。
このようにしてそれぞれ高精度に展開された容器の容器画像が得られたら、上記画像処理手段は、各展開された容器画像の高さ方向の寸法が同一高さとなるように補正してから、展開した複数の容器画像を繋いで容器の全周を綱羅する連続した連続画像に処理するようになる。したがってこの連続画像も高精度に維持されており、該画像処理手段は、高精度な連続画像に基づいて容器外観の検査を行うことができる。

本発明の第１実施例を示す平面図 図１の要部の側面図 容器モデル画像Ｍ０を示す図 容器モデル画像Ｍ０とその展開パターンＤ０とを示す図 撮影された容器１と検査範囲Ｓとの関係を示す図 ４枚の容器画像が連結された連結画像を示す図 本発明の第２実施例における容器モデル画像Ｍ０とその展開パターンＤ０とを示す図

以下図示実施例に基づいて本発明を説明すると、図１、図２において、多数の容器１は搬送手段２によって相互に所要の間隔をあけた状態で一列で搬送されるようになっている。
上記搬送手段２の所要位置を容器１の撮影を行う検査位置Ａとして設定してあり、この検査位置Ａを中心として搬送方向の斜め前方および斜め後方の等間隔対称位置に、かつ搬送方向に対してそれぞれ４５度の角度位置となるように４台のＣＣＤカメラ等の撮影手段３を配置してある。そしてこれら４台の撮影手段３により、容器１の全周を撮影することができるようにしてある。
本実施例では容器１の外周に検査対象としてのラベル４を貼着してあり、撮影した４枚の画像を処理することによって１枚のラベル４の全体を平面的に展開した展開画像を得ることができるようにしてある。
また上記検査位置Ａの上方には容器１を照明するための照明手段５（図２）を設けてある。

上記検査位置Ａには、容器１が該検査位置Ａに搬送されてきたことを検出する検出器７を設けてあり、この検出器７からの信号は制御装置８に入力されるようになっている。
この制御装置８は、上記検出器７からの信号を入力すると上記各撮影手段３を一斉に作動させて、検査位置Ａにある容器１を各撮影手段３によって同時に撮影することができるようにしてある。
そして各撮影手段３からの画像は、制御装置８の画像処理手段９に入力されるようになっており、この画像処理手段９によって１枚のラベル４の全体を平面的に展開した展開画像を得ることができるようにしてある。

上記画像処理手段９の登録部１１には、複数の容器モデル画像と各容器モデル画像を展開した展開パターンとを登録してある。
図３に示すように、上記登録部１１に登録された容器モデル画像Ｍ０は、上記検査位置Ａに容器を位置させて上記撮影手段３によって当該容器を撮影した際に得られる画像であって、この容器モデル画像Ｍ０は製品としてのラベル４の代わりに縦横の寸法を同一とした格子縞のラベル４’が容器の全周に無端状に貼着してある。
また上記登録部１１には、図４に示すように、上記容器モデル画像Ｍ０のラベル４’部分のみを平面的に展開した展開パターンＤ０を登録してある。この展開パターンＤ０は、容器モデル画像Ｍ０における格子縞の各点と、これを展開した際の展開パターンＤ０における格子縞の各点とのそれぞれの関連を示すことができるようになっている。
この関連としては、容器モデル画像Ｍ０における格子縞の各点と展開パターンＤ０における格子縞の各点との位置の関連を示すものであってもよく、或いは容器モデル画像Ｍ０における格子縞の各点と展開パターンＤ０における格子縞の各点との位置を示す計算式であっても良い。
これにより画像処理手段９は、上記容器モデル画像Ｍ０が得られた際には、当該容器モデル画像Ｍ０の展開パターンＤ０を参照して、該容器モデル画像Ｍ０のラベル４’部分を高精度で平面的に展開することができるようになる。

さらに上記登録部１１には、上記検査位置Ａから容器をずらした状態で、上記撮影手段３によって容器を撮影した際に得られる多数の容器モデル画像を登録してある。例えば、図４の符号Ｍ＋１で示すように、検査位置Ａから容器を搬送方向前方に１ｍｍ遠ざけた状態で撮影した容器モデル画像Ｍ＋１を登録してある。
この容器モデル画像Ｍ＋１は、上記検査位置Ａよりも搬送方向後方側（上流側）に位置する撮影手段３によって撮影された画像であって、容器は検査位置Ａよりも搬送方向前方に１ｍｍだけ撮影手段３から遠ざかっているので、上記検査位置Ａに容器を位置させて撮影した容器モデル画像Ｍ０に対して、より小さな容器モデル画像Ｍ＋１が得られることになる（図４では容器モデル画像Ｍ０と容器モデル画像Ｍ＋１とを同一の画像として示してあるが、実際には容器モデル画像Ｍ０と、これよりも小さな容器モデル画像Ｍ＋１が登録部１１に登録されている）。
同様に、上記登録部１１には、上記検査位置Ａよりも搬送方向前方に順次１ｍｍずつ遠ざけた多数の容器モデル画像Ｍ＋２、Ｍ＋３、‥‥‥‥‥Ｍ＋ｎを登録してある。
さらに上記登録部１１には、それぞれの容器モデル画像Ｍ＋１、Ｍ＋２、Ｍ＋３、‥‥‥‥‥Ｍ＋ｎについて、各容器モデル画像のラベル４’部分を平面的に展開した展開パターンＤ＋１、Ｄ＋２、Ｄ＋３、‥‥‥‥‥Ｄ＋ｎを登録してある。

また上記登録部１１には、上記検査位置Ａから容器を搬送方向後方に順次１ｍｍずらした状態で撮影した容器モデル画像Ｍ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、‥‥‥‥‥Ｍ−ｎと、それぞれの容器モデル画像のラベル４’部分を平面的に展開した展開パターンＤ−１、Ｄ−２、Ｄ−３、‥‥‥‥‥Ｄ−ｎとを登録してある。これらの容器モデル画像は、検査位置Ａで得られた容器モデル画像Ｍ０の容器画像よりも、順次大きく撮影されることになる。
なお、上述したように容器モデル画像Ｍ＋１は、上記検査位置Ａよりも搬送方向後方側（上流側）に位置する撮影手段３によって撮影された画像であって、容器は検査位置Ａよりも搬送方向前方に１ｍｍだけ撮影手段３から遠ざかっているので、上記検査位置Ａに容器を位置させて撮影した容器モデル画像Ｍ０に対して、小さな容器モデル画像Ｍ＋１が得られている。

このとき、上記検査位置Ａよりも搬送方向前方側（下流側）に位置する２台の撮影手段３においては、上記検査位置Ａよりも搬送方向前方に１ｍｍだけずれた容器は、この２台の撮影手段３に対しては１ｍｍだけ近づいて撮影されるので大きく撮影されるようになり、このとき得られる容器画像は上記容器モデル画像Ｍ−１に相当することになる。
このように本実施例では各撮影手段３の配置位置を上述したように設定することにより、上述した多数の容器モデル画像を各撮影手段３で共通して利用できるようにしてある。但しこれに限定されるものではなく、各撮影手段３毎に専用の容器モデル画像を登録するようにしても良い。

次に、上記画像処理手段９は画像抽出部１２を備えており、この画像抽出部１２は、図５に示すように、各撮影手段３から入力された画像から、検査すべき検査範囲Ｓとなる容器１におけるラベル４が貼着された胴部のみを抽出するようになっている。
そして画像抽出部１２によって抽出された各容器画像は、次に比較選択部１３に入力されるようになっている。

上記比較選択部１３では、入力された４枚の容器画像におけるそれぞれの容器の大きさと、上記各容器モデル画像における容器画像の大きさとを比較して、撮影された容器と同一の大きさの容器が撮影されている画像の容器モデル画像が選択される。
同一の大きさの容器モデル画像を選択する際には、図３に示すように、撮影された容器画像の胴部の幅を、水平線Ｘ方向に沿ってその幅内における画素数をカウントし、このカウント数と一致若しくは近似する胴部を有する容器モデル画像を選択すればよい。或いは、撮影された容器の垂直線Ｙ方向の画素数をカウントして容器の高さを検出し、これにより同一高さを有する容器モデル画像を選択してもよい。

上記比較選択部１３は、各撮影手段３によって得られた４枚の容器画像のそれぞれについて最適な容器モデル画像を選択し、各容器モデル画像を次の展開部１４に入力する。
この展開部１４は、上記記録部１２に記録されている展開パターンを参照して、例えば選択された容器モデル画像が容器モデル画像Ｍ＋２である場合には、当該容器モデル画像Ｍ＋２の展開パターンＤ＋２に基づいて撮影した画像のラベル４を平面的に展開する。
そして上記展開部１４は、それぞれ平面的に展開した４枚の展開された容器画像を、次の高さ補正部１５に入力する。

上記高さ補正部１５は、例えば得られた容器画像が上記展開パターンＤ＋２に基づいたものである場合には、当該容器画像のラベル高さは検査位置Ａで得られる展開パターンＤ０に基づいて展開された容器画像のラベル高さよりも小さくなっているので、該展開パターンＤ＋２に基づいて展開された容器画像のラベル高さを、上記検査位置Ａの展開パターンＤ０に基づいて展開された容器画像のラベル高さとなるように補正する。
このようにして高さ補正部１５は、上記４枚の展開された容器画像におけるラベル高さを、すべて基準となる展開パターンＤ０に基づいて展開された容器画像のラベル高さと同一となるように補正したら、各容器画像を次の連続画像処理部１６に入力する。

上記連続画像処理部１６は、マップマッチング法などの従来公知の方法により展開した４枚の容器画像における一致点を検出し、図６に示すように、これら４枚の容器画像を繋いでラベル４の全周を綱羅する連続した連続画像１７を作成する。
そして上記連続画像処理部１６によって得られた連続画像１７は判定部１８に入力され、該判定部１８では正常なラベル４の連続画像と上記検出された連続画像１７とを比較して、当該検出された連続画像１７が正常であるか否かが検出される。
なお、不良と判定された容器１は、図示しないリジェクト装置によって上記搬送手段２から外部に排出されるようになっている。

図７は本発明の第２実施例を示したもので、上記第１実施例ではラベル４のみを検査しているが、本実施例では容器２１の汚れや傷などの外観全てを検査できるようにしている。
そのために本実施例における容器モデル画像Ｍ０は、容器２１の円錐状の肩部２１ａを含む全体に格子縞を設けてある。図７では、説明の都合上、容器２１の胴部２１ｂとキャップ２１ｃの格子縞は、第１実施例におけるラベル４部分の格子縞と同一なので、省略してある。
上記円錐状の肩部２１ａに形成された格子縞のうち、縦方向の線は、肩部の下端部を円周方向に等間隔に分割するように形成してあり、また肩部の上端部も円周方向に等間隔に、かつ肩部の下端部と同数で分割するように形成してある。したがって格子縞の縦方向の線は、上端部側の間隔が下端部側より狭まった円錐状に形成されている。
また横方向の線は、肩部に沿った縦方向の線を等間隔に分割するように形成してあり、したがって横方向から見たとき、格子縞の縦方向の線は、上端部側の間隔が下端部側より狭まるように撮影されることになる。

そして上記容器モデル画像Ｍ０の肩部２１ａを平面的に展開した展開パターンＤ０は、容器モデル画像Ｍ０の肩部２１ａが台形状になるのに対して、四角形状となるように展開してある。
この場合においても、上記第１実施例と同様に、上記展開パターンＤ０は、容器モデル画像Ｍ０における肩部２１ａの格子縞の各点と、これを展開した際の展開パターンＤ０における格子縞の各点とのそれぞれの関連を示すようになっている。
本実施例における上記容器モデル画像Ｍ０の格子縞は、肩部２１ａだけではなく容器の全体に形成してあり、したがってその展開パターンＤ０も容器全体を含むものである。
さらに本実施例においても、上記容器モデル画像Ｍ０だけではなく、上述した容器モデル画像Ｍ＋１、Ｍ＋２、Ｍ＋３、‥‥‥‥‥Ｍ＋ｎ；Ｍ−１、Ｍ−２、Ｍ−３、‥‥‥‥‥Ｍ−ｎと、各容器モデル画像を平面的に展開した展開パターンＤ＋１、Ｄ＋２、Ｄ＋３、‥‥‥‥‥Ｄ＋ｎ；Ｄ−１、Ｄ−２、Ｄ−３、‥‥‥‥‥Ｄ−ｎとを上記記録部１１に登録してある。

その他の構成は上記第１実施例と同様に構成してあり、したがって本実施例においても、容器２１の外観全体を高精度に検査することができることは明らかである。

１、２１ 容器 ２ 搬送手段
３ 撮影手段 ４ ラベル
８ 制御装置 ９ 画像処理手段
１１ 登録部 １２ 画像抽出部
１３ 比較選択部 １４ 展開部
１５ 高さ補正部 １６ 連続画像処理部
１７ 連続画像 １８ 判定部

Claims (3)

1. 容器を撮影する複数の撮影手段と、各撮影手段によって得られた複数の画像から容器の画像を抽出してそれぞれ平面的に展開し、展開した複数の容器画像を繋いで容器の全周を綱羅する連続した連続画像に処理し、この連続画像に基づいて容器外観の検査を行う画像処理手段とを備えた容器外観検査装置において、
   上記容器を搬送する搬送手段を設けるとともに、この搬送手段によって搬送される容器を撮影する上記複数の撮影手段を該搬送手段の側方複数箇所に配置して、該複数の撮影手段によって容器の全周を撮影できるようにし、
   さらに上記画像処理手段に、上記容器が検査位置に位置された際に撮影される容器モデル画像と、該検査位置から搬送方向前後にずれた際に撮影される容器のそれぞれの容器モデル画像と、さらに各容器モデル画像を平面的に展開した展開パターンとを登録し、
   上記画像処理手段は、上記各撮影手段によって撮影された画像における容器画像が、上記のどの容器モデル画像に該当するかをそれぞれ選択するとともに、選択した容器モデル画像の展開パターンに基づいて撮影した各容器画像をそれぞれ平面的に展開し、
   さらに上記画像処理手段は、各展開された容器画像の高さ方向の寸法が同一高さとなるように補正してから、展開した複数の容器画像を繋いで容器の全周を綱羅する連続した連続画像に処理し、この連続画像に基づいて容器外観の検査を行うことを特徴とする容器外観検査装置。
2. 上記複数の撮影手段は、容器の搬送経路上に設定した上記検査位置を取り囲む、搬送方向斜め前方および斜め後方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の容器外観検査装置。
3. 検査対象が容器の外周面に設けられたラベルであって、撮影した画像を処理することによって、ラベルの展開画像を得ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の容器外観検査装置。

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