JP5991463B2 - 検査装置 - Google Patents

Description

本発明は検査装置に関し、詳しくは撮影した物品の処理画像から物品の変形や物品に混在する異物などの異常部分を検出する検査装置に関する。

従来、物品に光を照射する照明手段と、上記物品を撮影する撮影手段と、該撮影手段が撮影した画像を２値化して複数の画素からなる処理画像へと変換する画像処理手段と、上記処理画像から物品の変形や物品に混在する異物などの異常部分を検出する判定手段とを備えた検査装置が知られている。
このような検査装置として、空き缶の内部を検査する検査装置が知られており、この検査装置では、空き缶の各部の形状に応じてリング状の反射光が撮影されるため、この反射光の形成される位置にリング状のマスクを設定し、各マスクのそれぞれにおいて異なるしきい値を用いて異常部分の検出を行うようになっている（特許文献１）。
また他の検査装置として、ビンの口部を検査する検査装置が知られており、この検査装置では、照明手段によってビンの口部に２重のリング状の反射光を発生させ、当該２重のリング状の画像に対し、画像の中心から半径方向に向けて反射光が検出された画素の数を計測し、これをリング状の反射光全周に対して行い、計測した反射光の画素の数に応じて異常部分を検出するようになっている（特許文献２）。

特公平７−６９２７６号公報 特公平３−４５７８４号公報

しかしながら、上記特許文献１、２のように途切れの無いリング状の反射光を得るには、照明手段と撮影手段と物品との位置あわせが必要であり、照明手段および撮影手段に対して物品の位置がずれてしまうと、一部の反射光が撮影手段へと入射せず、一部が途切れた円弧状の反射光が撮影されることとなる。特に粉ミルク用の容器のように、有底円筒状の胴部にリング状の凹凸部が設けられていると、該リング状の凹凸部が円弧状の反射光を反射させ易くなっていた。
その結果、上記特許文献１、２の検査装置では、上記一部が途切れてしまった反射光の部分を、異物や変形などの異常部分として判定することとなり、誤判定が生じる恐れがあった。
このような問題に鑑み、本発明は円弧状の反射光が撮影されても物品の良否を判定することが可能な検査装置を提供するものである。

すなわち請求項１の発明にかかる検査装置は、有底円筒状の胴部を有する物品の内部に光を照射する照明手段と、上記物品の内部を撮影する撮影手段と、該撮影手段が撮影した画像を２値化して複数の画素からなる処理画像へと変換する画像処理手段と、上記処理画像から異物や変形などの異常部分を検出する判定手段とを備えた検査装置において、
上記物品は上記胴部に、上記照明手段によって該物品の内部に光が照射されると円弧状の反射光を反射させるリング状の凹凸部を有し、
上記判定手段は、上記処理画像における物品の中心を求めるとともに、当該処理画像から異常部分の可能性がある領域を認識し、
さらに１つの領域を構成する複数の画素について、それぞれ上記物品の中心までの距離を測定し、上記距離に所定範囲以上のばらつきが無い場合には、上記領域が上記円弧状の反射光であるとして当該領域が異常部分ではないと判定し、上記距離に所定範囲以上のばらつきがある場合には、上記領域が異常部分であると判定することを特徴としている。

上記発明によれば、撮影手段が一部が途切れた円弧状の反射光を撮影しても、この反射光に基づく領域を物品の形状に基づくものであるとして異常部分ではないと判定することから、撮影手段と物品との位置あわせが正確でなくても、異常部分を検出することが可能となる。

本実施例にかかる検査装置の構成図。 画像処理手段による処理画像および判定手段による判定手順を説明する図。 第２実施例における判定手順を説明する図。

以下、図示実施例について説明すると、図１は物品としての粉ミルク用の容器１の内部を検査する検査装置２を示し、容器１の内部に付着した塗料片などの異物や容器１の変形などの異常部分を検出するものとなっている。
上記容器１は有底円筒状を有しており、円筒状の胴部１ａと、該胴部１ａに隣接して形成された円形の底部１ｂとを備え、また上記胴部１ａには内周面に突出するとともに無端状に形成したリング状の凹凸部１ｃが形成されている。
上記検査装置２は、上記容器１を搬送する搬送手段３と、上記容器１に光を照射する照明手段４と、上記容器１で反射した反射光を撮影する撮影手段５とを備えている。
また上記検査装置２は制御手段６によって制御され、またこの制御手段６には、上記撮影手段５が撮影した画像を２値化して複数の画素からなる処理画像へと変換する画像処理手段７と、上記処理画像から上記異常部分を検出する判定手段８とが備えられている。

上記搬送手段３はモータ１１によって駆動されるベルトコンベヤ１２となっており、上記モータ１１にはエンコーダ１３が設けられ、上記制御手段６に対してパルス信号を送信するようになっている。
上記ベルトコンベヤ１２には、上記照明手段４および撮影手段５の上流側にセンサ１４が設けられており、該センサ１４が容器１を検出すると、その検出信号を上記制御手段６に送信するようになっている。
上記制御手段６は、上記センサ１４がベルトコンベヤ１２上を搬送された容器１を検出すると、上記エンコーダ１３からのパルス信号に基づいてベルトコンベヤ１２上の容器１の位置を認識するようになっている。

上記照明手段４はリング照明となっており、リング状の光を上記容器１の胴部１ａの内周面および底部１ｂに向けて照射し、また上記撮影手段５は上記照明手段４の上方に上記照明手段４の中心と撮影中心とが一致するように設けられ、容器１の内部で反射した反射光を撮影するようになっている。
上記照明手段４および撮影手段５の照射タイミングおよび撮影タイミングは上記制御手段６によって制御され、上記センサ１４によって容器１を認識した制御手段６は、容器１が照明手段４および撮影手段５の下方に位置すると、これらを作動させるようになっている。
上記撮影手段５は魚眼レンズを備えており、上記容器１の胴部１ａの内周面および底部１ｂを撮影可能となっている。

次に、図２を用いて上記制御手段６に設けられた画像処理手段７および判定手段８について説明する。
本実施例では、まず容器１の中心が位置する中心座標Ｃを求める。上記撮影手段５が撮影した画像は例えば５００万の画素からなるデジタル画像となっており、上記画像処理手段７は、この撮影された画像を構成する各画素を容器１の外縁を判別するためのしきい値に基づいて２値化した白黒の処理画像へと変換し、この処理画像で求められる容器１の外縁から、容器１の中心座標Ｃを算出する。
続いて、上記画像処理手段７は、撮影された画像を異常部分を検出するためのしきい値に基づいて２値化した白黒の処理画像Ｇへと変換する（図２（ａ））。
なお図２では、説明のため反射光の検出された画素と反射光の検出されない画素との境界を滑らかに記載し、また反射光の検出されていない画素の黒色を省略している。
そして、上記反射光を示す白色の画素は、それぞれその面積に応じてそれぞれ複数の画素からなる領域を形成しており、図２（ａ）に示す処理画像Ｇには、無端状の円弧形状からなるリング状の反射光を示す第１領域Ａ１と、一部が途切れた円弧状の反射光を示す第２領域Ａ２と、略台形状の反射光を示す第３領域Ａ３とが示されており、これら第１〜第３領域Ａ１〜Ａ３が異常部分の可能性がある領域となる。

ここで、上記第１〜第３領域Ａ１〜Ａ３について説明すると、上記容器１は胴部１ａが円筒状に、底部１ｂが円形にそれぞれ形成されていることから、上記照明手段４が照射した光の一部は胴部１ａや底部１ｂで反射すると、リング状もしくは円弧状の反射光となって撮影手段５に撮影されることとなる。
本実施例における第１領域Ａ１は、上記胴部１ａの上端部に形成されたリング状の開口部で反射したリング状の反射光を示しているが、第２領域Ａ２は上記胴部１ａに形成されたリング状の凹凸部１ｃで反射した反射光を示すものの、一部が途切れた円弧状の反射光となっている。
これは、例えば容器１が上記ベルトコンベヤ１２における搬送方向に対して直交する方向にずれて載置されていた場合や上記ベルトコンベヤの振動によって撮影時にわずかに傾いた場合など、撮影手段５の中心と容器１の中心とが一致しない場合に、上記凹凸部１ｃで反射した反射光の一部が胴部１ａによって阻止され、反射光の全てが撮影手段５に入射せず、図２（ａ）に示すような円弧状の反射光となって撮影されたものである。
一方、これら第１、第２領域Ａ１、Ａ２は、それぞれ円筒状や円形などの容器１自体が有する形状に基づいて形成された反射光であり、これらは容器１の中心を中心とするリング状または円弧状の領域を形成している。
そして上記第３領域Ａ３は、ここでは例えば胴部１ａの内周面に付着した塗料片などの異常部分で反射した反射光であり、このような異常部分は容器１の形状に基づくものではないことから、容器１の中心を中心とする円弧状の領域を形成しないこととなる。

上記画像処理手段７が上記処理画像Ｇを生成し、異常部分の可能性がある領域として上記第１〜第３領域Ａ１〜Ａ３を認識すると、次に判定手段８は、上記第１〜第３領域Ａ１〜Ａ３のそれぞれの領域において、各領域の外縁に位置する全ての画素の座標を算出し、さらに先に求めた容器１の中心座標Ｃから第１〜第３領域Ａ１〜Ａ３の各領域の外縁に位置する全ての画素の座標までの距離Ｌを測定する（図２（ｂ））。
続いて、判定手段８は、第１〜第３領域Ａ１〜Ａ３の各領域で求めた複数の距離Ｌについて、所定範囲以上のばらつきがあるか否かを判定する。
リング状または円弧状の反射光によって形成される第１、第２領域Ａ１、Ａ２は容器１の中心座標Ｃから各領域の外縁に位置する複数の画素の座標までの距離Ｌは略一定となるため、当該距離Ｌにほとんどばらつきは発生しないこととなる。したがって、判定手段８は第１領域Ａ１および第２領域Ａ２は異常部分ではないと判定する。
一方、略台形状の反射光によって形成される第３領域Ａ３は、容器１の中心座標Ｃと第３領域Ａ３の外縁に位置する複数の画素との距離Ｌを比較すると、所定範囲以上のばらつきが発生するため、判定手段８は当該第３領域Ａ３は異常部分であると判定する。
上記ばらつきの具体的な算出方法として、判定手段８は各領域において測定した中心座標Ｃから外縁の画素までの距離Ｌの全てから上記距離Ｌの平均を算出し、さらに各距離Ｌと算出した平均距離Ｌの差を２乗して、上記距離Ｌについての標準偏差を算出する。
そして、算出した標準偏差が予め設定した値よりも小さい、第１、第２領域Ａ１、Ａ２については、判定手段８は上記距離Ｌのばらつきが小さいものとして、その領域が円弧状の反射光を示す領域であるとして異常部分には該当しないと判定し、上記値よりも大きい第３領域Ａ３については、上記距離Ｌのばらつきが大きいものとして、その領域が異常部分での反射光を示す領域であると判定する。
そして上記第３領域Ａ３のような異常部分での反射光を示す領域が検出されると、判定手段８は当該容器１を不良と判定し、ベルトコンベヤ１２の下流側でリジェクト等の処理を行うようになっている。
なお、上記実施例では容器１の中心座標Ｃから第１〜第３領域Ａ１〜Ａ３の各領域を構成する複数の画素のうち、各領域の外縁に位置する画素までの距離を測定しているが、各領域を構成する全ての画素について距離を測定しても良いし、各領域を構成する任意の数の画素について距離を測定するようにしても良く、異常部分の可能性のある１つの領域を構成する複数の画素について中心座標Ｃまでの距離を測定するのであれば、どのような形態でも良い。
また簡易的な方法としては、各領域における外縁の画素から中心座標Ｃまでの距離のうち、最も短い距離Ｌと最も長い距離Ｌとの差を算出して、当該差の大小によって当該領域が異常部分での反射光の領域か否かを判定することも可能である。

上記実施例によれば、容器１で反射した反射光が撮影手段５によって撮影された場合に、これを容器１の形状に基づく反射光であるか、異常部分での反射光であるかを判定することができ、容器１の正確な良否判定を行うことが可能となっている。
その際、反射光が完全なリング状ではない、一部が途切れた円弧状の反射光であったとしても、これを容器１の形状に基づく反射光であると認識できることから、容器１の形状に基づく反射光がリング状となるように、上記搬送手段３による容器１と撮影手段５および照明手段４との位置あわせを精密に行う必要がなくなる。

図３は、第２実施例にかかる検査装置２により、薬品を収容する容器としてのバイアルの口部２１を検査する場合について説明した図であって、検査装置２の構成は上記第１実施例と同様であるため、詳細な説明は省略する。
また図３は、第１実施例における図２（ｂ）の手順に該当し、上記画像処理手段７がバイアルの口部２１の中心座標Ｃを求めた後、バイアルの口部２１の表面で反射した反射光に基づく処理画像を生成し、その後判定手段８が所定面積以下の領域の有無を判定した後の状態を示している。
ここで、バイアルの口部２１で反射した反射光は、当該バイアルの開口部が形成された内側の縁部および外側の縁部で反射して、２重のリング状の反射光となって撮影手段５に撮影されるようになっている。また口部２１に欠けなどの異常部分が有る場合には、この異常部分も反射光となって撮影されることとなる。
図３では、上述した内側の縁部で反射したリング状の反射光を第４領域Ａ４、外側の縁部で反射したリング状の反射光と上記異常部分の反射光とが重複している反射光を第５領域Ａ５とする。
なお図５は、上記異常部分を拡大表示するため、処理画像の一部を省略した図となっている。

そしてこのようなバイアルの口部２１の検査においても、上記第１実施例と同様、判定手段８はバイアルの中心座標Ｃを求めた後、この中心座標Ｃから第４、第５領域Ａ４、Ａ５における外縁の画素までの距離Ｌを測定する。
そして各領域において、それぞれ上記中心座標Ｃから外縁の画素までの距離Ｌのばらつきを標準偏差によって算出し、この標準偏差に基づいて、各領域がバイアルの有する形状に基づく円弧状の反射光であるのか、異常部分での反射光であるのかを判定する。
まず第４領域Ａ４については、その内側の縁部と外側の縁部がそれぞれ中心座標Ｃからの距離Ｌが略一定であるため、判定手段８はこの第４領域Ａ４をバイアルの有する形状に基づく円弧状の反射光が連続したリング状の反射光として認識する。
一方第５領域Ａ５については、上記異常部分において中心座標Ｃからの距離Ｌにばらつきが存在するため、標準偏差が所定の値を超えるようになっており、このため判定手段８は、この第５領域Ａ５を異常部分の反射光として認識するようになっている。
なお、本実施例においても、上記第４領域Ａ４または第５領域Ａ５における口部２１の外縁で反射した反射光を示す部分については、第１実施例同様、一部が途切れた円弧状の反射光を示すものであっても、これをバイアルの有する形状に基づくものであるとして判定することが可能である。

なお、本発明にかかる検査装置２によれば、物品の形状に基づいて円弧状の反射光が形成されるような物品であれば、その良否を判定することが可能であり、第１、第２実施例に示すような容器１やバイアル以外の物品についても検査が可能となっている。

１ 容器 １ａ 胴部
１ｃ 凹凸部 ２ 検査装置
４ 照明手段 ５ 撮影手段
６ 制御手段 ７ 画像処理手段
８ 判定手段 Ａ１〜Ａ５ 第１〜第５領域
Ｃ 中心座標 Ｌ 距離

Claims (2)

1. 有底円筒状の胴部を有する物品の内部に光を照射する照明手段と、上記物品の内部を撮影する撮影手段と、該撮影手段が撮影した画像を２値化して複数の画素からなる処理画像へと変換する画像処理手段と、上記処理画像から異物や変形などの異常部分を検出する判定手段とを備えた検査装置において、
   上記物品は上記胴部に、上記照明手段によって該物品の内部に光が照射されると円弧状の反射光を反射させるリング状の凹凸部を有し、
   上記判定手段は、上記処理画像における物品の中心を求めるとともに、当該処理画像から異常部分の可能性がある領域を認識し、
   さらに１つの領域を構成する複数の画素について、それぞれ上記物品の中心までの距離を測定し、上記距離に所定範囲以上のばらつきが無い場合には、上記領域が上記円弧状の反射光であるとして当該領域が異常部分ではないと判定し、上記距離に所定範囲以上のばらつきがある場合には、上記領域が異常部分であると判定することを特徴とする検査装置。
2. 上記判定手段は、上記物品の中心から上記領域を構成する画素までの距離のばらつきを、標準偏差によって求めることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。

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