JP6046485B2

JP6046485B2 - 検査装置及び検査方法

Info

Publication number: JP6046485B2
Application number: JP2012283583A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　大輔; 大輔鈴木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2032-12-26
Also published as: JP2014126464A

Description

本発明は、検査装置及び検査方法に関するものである。

従来、スキャナなどの画像読取装置やプリンタなどの画像形成装置では、読み取り又は書き込み対象の媒体である用紙等を精度よく搬送することが重要である。このため、工場出荷時などにおいては、用紙の端（エッジ）を検出し、予め設定された搬送位置と実際の搬送位置とのずれが許容範囲内であるか否かを検査している。この用紙の搬送位置の検査では、検査位置において搬送される用紙に白色光を照射してカメラで撮像し、撮像した画像を２値化して用紙のエッジを検出している。

特開２００２−２３６９２８号公報

しかしながら、上述した従来技術では、用紙の色と背景の色とが同じ色の場合等において２値化した画像からのエッジの検出が困難な場合があり、検出精度が低下することがあった。また、用紙の搬送速度が速い場合は、カメラの露光時間を短くする必要があり、より強い光を照射する白色光源が必要となるため、容易に検査を行うことが困難であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、移動体の搬送位置の検出精度を高め、容易に検査を可能とする検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る検査装置は、検査対象である移動体のエッジを検出する領域にレーザ光を照射する照射手段と、前記レーザ光を照射した領域に現れるスペックル画像を所定の時間間隔で撮像する撮像手段と、前記所定の時間間隔で撮像された２つのスペックル画像の画像相関に基いて、前記スペックル画像内の位置ごとに、当該スペックル画像に含まれる被写体の移動量を算出する算出手段と、前記スペックル画像内の位置ごとに算出された被写体の移動量に基いて、前記レーザ光を照射した領域における前記移動体のエッジ位置を検出するエッジ検出手段と、前記検出されたエッジ位置に基いて前記移動体の搬送位置の良否を出力する出力手段と、を備える。

また、本発明に係る検査方法は、検査対象である移動体の搬送位置の良否を検査する検査装置における検査方法であって、検査対象である移動体のエッジを検出する領域にレーザ光を照射する照射工程と、前記レーザ光を照射した領域に現れるスペックル画像を所定の時間間隔で撮像する撮像工程と、前記所定の時間間隔で撮像された２つのスペックル画像の画像相関に基いて、前記スペックル画像内の位置ごとに、当該スペックル画像に含まれる被写体の移動量を算出する算出工程と、前記算出された被写体の移動量に基いて、前記レーザ光を照射した領域における前記移動体のエッジ位置を検出するエッジ検出工程と、前記検出されたエッジ位置に基いて前記移動体の搬送位置の良否を出力する出力工程と、を含む。

本発明によれば、移動体の搬送位置の検出精度を高め、容易に検査を可能とする、という効果を奏する。

図１は、自動原稿搬送装置における用紙の搬送検査を本実施形態にかかる検査装置を用いて行う場合を例示する概念図である。図２は、本実施形態にかかる検査装置の構成を例示するブロック図である。図３は、検査装置で撮像された撮像画像を例示する概念図である。図４は、２つのスペックル画像の画像相関に基づいた移動量算出を例示する概念図である。図５は、画像領域ごとの移動量の算出と、用紙のエッジ検出とを例示する概念図である。図６は、変形例にかかる検査装置の構成を例示するブロック図である。図７は、用紙の表面に印字されたマーク画像を例示する概念図である。

以下に添付図面を参照して、検査装置及び検査方法の一実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態では、検査対象である移動体が用紙であり、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）の読み取り位置における用紙の搬送位置を検査する検査装置及び検査方法を一例として説明する。

ただし、検査対象である移動体や、その移動体の検査位置については特に限定しない。例えば、タンデム方式で用紙にカラー画像を形成する画像形成装置における中間転写ベルトを検査対象である移動体としてもよい。また、移動体の検査位置についても、給紙位置や画像形成を行う際の画像形成位置など、読み取り位置以外であってよい。

図１は、自動原稿搬送装置１２０における用紙の搬送検査を本実施形態にかかる検査装置１を用いて行う場合を例示する概念図である。図１では、自動原稿搬送装置１２０の給紙搬送機構の機械的構造を断面で例示している。

図１に示すように、自動原稿搬送装置１２０において、給紙トレイ１２１に積載された複数枚の用紙は、読み取り開始とともにピックアップローラ１２２よって給紙され、搬送ローラ１２３を介して搬送された後、排紙ローラ１２６によって排紙トレイ１２７上に排紙される。この搬送過程において、用紙は、背景板１２４の読み取り位置に達したところで、ＡＤＦ原稿ガラス１２５を介して読み取りが行われる。したがって、自動原稿搬送装置１２０では、読み取り位置における用紙の搬送速度が予め設計された速度であることが、読み取り精度において重要である。

このため、検査装置１は、自動原稿搬送装置１２０の読み取り位置において、照射光２による反射光３を読み取って（撮像して）、搬送される所定形状（例えばＡ４サイズ）の用紙のエッジ位置を検出する。そして、検査装置１は、検出したエッジ位置が予め設定された位置（例えばＡ４サイズの用紙に対応したエッジ位置）であるか否かを判定することで、用紙の搬送位置の良否を検査する。

図２は、検査装置１の構成を例示するブロック図である。図２に示すように、検査装置１は、レーザ光源１１と、カメラ１２と、カメラ画像メモリ１３と、画像読出部１４と、移動量算出部１５と、移動量記憶部１６と、エッジ検出部１７と、出力部１８とを備える。

具体的には、検査装置１のレーザ光源１１、カメラ１２、カメラ画像メモリ１３は、用紙Ｐの表面にレーザ光である照射光２を照射し、用紙Ｐからの反射光３を撮像するための光学系機器などであってよい。また、検査装置１の画像読出部１４、移動量算出部１５、移動量記憶部１６、エッジ検出部１７、出力部１８は、カメラ１２で撮像された画像を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）がＲＡＭ（Random Access Memory）に展開されたプログラムを実行することで処理するＰＣ（Personal Computer）等の情報処理機器であってよい。

レーザ光源１１は、自動原稿搬送装置１２０の読み取り位置において、用紙Ｐのエッジを検出する領域（例えば、Ａ４サイズの用紙Ｐのエッジ位置となる設計上の位置を中心とした直径４〜５ｍｍ程度の範囲）にレーザ光である照射光２を照射する。カメラ１２は、照射光２を照射した領域の被写体、すなわち用紙Ｐと背景板１２４とに現れるスペックル画像の反射光３を所定の時間間隔（フレームレート）で撮像する。

図３は、検査装置１で撮像された撮像画像Ｇを例示する概念図である。図３に示すように、撮像画像Ｇには、レーザ光などのコヒーレント光を照射した領域で、その領域の被写体表面における凹凸構造によって散乱光（反射光３）に生じる明暗の斑点模様であるスペックル画像Ｇ１、Ｇ２が含まれる。

撮像画像Ｇにおいて、搬送される用紙Ｐがある部分のスペックル画像Ｇ１は、フレームレート間隔で移動する用紙Ｐの移動量分変位したものとなる。また、搬送される用紙Ｐがない背景板１２４に対応した部分のスペックル画像Ｇ２は、静止したものとなる。したがって、検査装置１は、撮像画像Ｇのスペックル画像Ｇ１、スペックル画像Ｇ２を検出することで、用紙Ｐのエッジ位置が設計上の位置近傍で搬送されていることを検出できる。

カメラ画像メモリ１３は、カメラ１２により所定のフレームレートで撮像された撮像画像Ｇを逐次記憶（スタック）する。画像読出部１４は、カメラ画像メモリ１３に逐次記憶された撮像画像Ｇ（スペックル画像Ｇ１、Ｇ２）を順次読み出して移動量算出部１５へ出力する。具体的には、ｔ番目の撮像画像の読み出し（１４１）と、その次のフレーム画像であるｔ＋１番目の撮像画像の読み出し（１４２）とを行って移動量算出部１５へ出力する。

移動量算出部１５は、ｔ番目の撮像画像、ｔ＋１番目の撮像画像の画像相関に基づいて、撮像画像の位置ごとに、フレームレート間隔における被写体（用紙Ｐ、背景板１２４）の移動量を算出する。移動量記憶部１６は、移動量算出部１５が算出した撮像画像の位置ごとの移動量を記憶する。

図４は、２つのスペックル画像（ｔ番目の撮像画像、ｔ＋１番目の撮像画像）の画像相関に基づいた移動量算出を例示する概念図である。図４に示すように、移動量算出部１５は、２つのスペックル画像の相関演算（例えば位相限定相関）を行って相関のピークを求め、その相関のピークに対応した被写体の移動量（ベクトル量）を算出する。

なお、移動量算出部１５は、２つのスペックル画像の相関演算を所定幅で区分した画像領域ごとに行い、その画像領域に対応した位置ごとに、被写体の移動量を算出する。

図５は、画像領域ごとの移動量の算出と、用紙のエッジ検出とを例示する概念図である。図５に示すように、移動量算出部１５は、高さがｇｈ、幅がｇｗであり、間隔がｎｗで搬送方向と直交する方向に並ぶ画像領域Ｒ１〜Ｒｎを２つのスペックル画像同士で相関演算することで、画像領域Ｒ１〜Ｒｎに対応した位置における被写体の移動量を算出する。なお、画像領域Ｒ１〜Ｒｎの区分については、演算能力や、必要となる位置精度に応じて適宜変更してよい。

エッジ検出部１７は、スペックル画像内の画像領域Ｒ１〜Ｒｎに対応した位置ごとに算出された被写体の移動量を移動量記憶部１６より読み出して、レーザ光を照射した領域における用紙Ｐのエッジ位置を検出する。具体的には、エッジ検出部１７は、搬送方向と直交する方向において、画像領域Ｒ１〜Ｒｎに対応した位置ごとに離散的に算出された移動量を直線補間し、ＲＯＭ（Read Only Memory）等に予め設定された閾値ｔｈと比較する。

ここで、用紙Ｐがある部分については、搬送速度に対応した移動量が検出される。また、用紙Ｐがない部分については、静止していることから移動量は小さい値となる。したがって、エッジ検出部１７は、閾値ｔｈを下回る境界を用紙Ｐのエッジ位置（端位置）として検出する。なお、用紙Ｐのエッジ位置については、撮像画像Ｇの所定位置に対するオフセット量として検出してもよい。

出力部１８は、エッジ検出部１７により検出された用紙Ｐのエッジ位置に基いて、用紙Ｐの搬送位置の良否をディスプレイ表示や音声出力などでユーザに対して出力する。例えば、出力部１８は、検出された用紙Ｐのエッジ位置（オフセット量）が所定の範囲（１ｍｍ程度）内である場合に、用紙Ｐの搬送位置の検査結果は良好なものであるとして出力する。また、検出された用紙Ｐのエッジ位置（オフセット量）が所定の範囲（１ｍｍ程度）を超えた場合に、用紙Ｐの搬送位置の検査結果は不良なものであるとして出力する。

以上のように、検査装置１は、検査対象である用紙Ｐのエッジを検出する領域にレーザ光を照射するレーザ光源１１と、レーザ光を照射した領域の被写体に現れるスペックル画像を所定の時間間隔で撮像するカメラ１２と、所定の時間間隔で撮像された２つのスペックル画像の画像相関に基いて、スペックル画像内の位置ごとに、被写体の移動量を算出する移動量算出部１５と、スペックル画像内の位置ごとに算出された被写体の移動量に基いて、レーザ光を照射した領域における用紙Ｐのエッジ位置を検出するエッジ検出部１７と、検出されたエッジ位置に基いて用紙Ｐの搬送位置の良否を出力する出力部１８とを備える。

したがって、検査装置１は、所定の時間間隔で撮像された２つのスペックル画像の画像相関に基いて用紙Ｐのエッジ位置を検出することから、用紙Ｐの色と背景板１２４の色とが同じ色の場合等においても、用紙Ｐのエッジを精度よく行うことができる。また、検査装置１は、白色光源と比較して輝度の高いレーザ光源１１を用いるためにカメラ１２における露光時間を短くでき、用紙Ｐの搬送速度が速い場合に容易に対応できる。

（変形例）
上述した実施形態の変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。図６は、変形例にかかる検査装置１ａの構成を例示するブロック図である。

図６に示すように、検査装置１ａは、白色光源などの光源１９と、レジスト検出部２０とを更に備える。また、カメラ１２は、用紙Ｐのエッジを検出する領域だけでなく、用紙Ｐの表面（全体又は一部）を撮像するものとする。すなわち、カメラ１２は、照射光２によるスペックル画像を含む用紙Ｐの表面を撮像する。

なお、カメラ１２は、同一のカメラで撮像してもよいし、照射光２によるスペックル画像を撮像するカメラと、用紙Ｐの表面を撮像するカメラとを分けてもよい。ただし、同一のカメラで撮像する場合は、光源１９による用紙Ｐの輝度に合わせた露光時間で撮像するフレームと、照射光２によるスペックル画像に合わせた露光時間で撮像するフレームとを交互に撮像し、用紙Ｐの表面及びスペックル画像を所定の時間間隔で交互に撮像するものとする。

レジスト検出部２０は、用紙Ｐの表面の撮像画像から、基準となる位置（図７の点線）に対する用紙Ｐの端の位置を検出し、その検出結果を出力部１８へ出力する。具体的には、レジスト検出部２０は、カメラ画像メモリ１３より撮像画像Ｇを読み出して２値化することで撮像画像Ｇ中の用紙Ｐの端を認識し、その認識した用紙Ｐの端と基準となる位置との搬送方向と直交する方向における距離を検出する。なお、基準となる位置は、撮像画像における画素位置などにより、所定位置として予めメモリなどで設定された位置であってよい。

出力部１８は、エッジ検出部１７により検出された用紙Ｐのエッジ位置と、レジスト検出部２０により検出された基準となる位置との相対位置に基いて、用紙Ｐの搬送位置の良否をディスプレイ表示や音声出力などでユーザに対して出力する。

図７は、用紙Ｐの端と基準となる位置とを例示する概念図である。図７に示すように、検査を行う際の用紙Ｐの端と、基準となる線（点線）との間の搬送方向と直交する方向における距離Ｍを検出するものとする。

出力部１８は、上述した距離Ｘを検出し、その検出値が予め設定された値であるか否かを判定することで、用紙Ｐの搬送位置の良否を出力する。例えば、上端部分、中間部分、下端部分における距離Ｘと、エッジ位置とを検出することで、用紙Ｐの搬送時のスキューを検出してもよい。このように、検査装置１ａは、スペックル画像による用紙Ｐのエッジ検出と、用紙Ｐの表面を撮像した画像をもとに、用紙Ｐの端と基準となる位置と相対位置とを組み合わせた搬送検査を行うものであってよい。

なお、上記実施形態及び変形例では、本発明を用紙搬送の検査装置に適用した例について説明したが、本発明は、用紙搬送の検査装置に限らず、移動体の搬送検査するあらゆる検査装置に対して広く適用することができる。また、上記実施形態及び変形例として開示した技術事項は、本発明の好ましい適用例を例示したものであり、本発明の技術的範囲が上記実施形態及び変形例として開示した技術事項に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態及び変形例として開示した具体的な技術事項に加え、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において容易に想到し得る様々な変形例、代替技術を含むものである。

１、１ａ…検査装置、２…照射光、３…反射光、１１…レーザ光源、１２…カメラ、１３…カメラ画像メモリ、１４…画像読出部、１５…移動量算出部、１６…移動量記憶部、１７…エッジ検出部、１８…出力部、１９…光源、２０…レジスト検出部、２１…出力部、１２０…自動原稿搬送装置、１２４…背景板、Ｇ…撮像画像、Ｇ１、Ｇ２…スペックル画像、Ｍ…マーク画像、Ｐ…用紙、Ｒ１〜Ｒｎ…画像領域、ｔｈ…閾値

Claims

検査対象である移動体のエッジを検出する領域にレーザ光を照射する照射手段と、
前記レーザ光を照射した領域の被写体に現れるスペックル画像を所定の時間間隔で撮像する撮像手段と、
前記所定の時間間隔で撮像された２つのスペックル画像の画像相関に基いて、前記スペックル画像内の位置ごとに、前記被写体の移動量を算出する算出手段と、
前記スペックル画像内の位置ごとに算出された被写体の移動量に基いて、前記レーザ光を照射した領域における前記移動体のエッジ位置を検出するエッジ検出手段と、
前記検出されたエッジ位置に基いて前記移動体の搬送位置の良否を出力する出力手段と、
を備える検査装置。
前記算出手段は、前記スペックル画像を所定幅で区分した画像領域ごとの、前記２つのスペックル画像の画像相関に基いて、前記画像領域に対応した位置における前記被写体の移動量を算出する、
請求項１に記載の検査装置。
前記エッジ検出手段は、前記レーザ光を照射した領域において、前記スペックル画像内の位置ごとに算出された被写体の移動量が予め設定された閾値を下回る境界を前記移動体のエッジ位置とする、
請求項１又は２に記載の検査装置。
前記撮像手段は、前記スペックル画像を含む前記移動体の表面を撮像し、
前記撮像手段により撮像された画像に基いて前記移動体の端の位置と、所定位置との相対位置を検出する検出手段を更に備え、
前記出力手段は、前記検出された相対位置と、前記検出されたエッジ位置とに基いて前記移動体の搬送位置の良否を出力する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の検査装置。
検査対象である移動体の搬送位置の良否を検査する検査装置における検査方法であって、
検査対象である移動体のエッジを検出する領域にレーザ光を照射する照射工程と、
前記レーザ光を照射した領域に現れるスペックル画像を所定の時間間隔で撮像する撮像工程と、
前記所定の時間間隔で撮像された２つのスペックル画像の画像相関に基いて、前記スペックル画像内の位置ごとに、当該スペックル画像に含まれる被写体の移動量を算出する算出工程と、
前記算出された被写体の移動量に基いて、前記レーザ光を照射した領域における前記移動体のエッジ位置を検出するエッジ検出工程と、
前記検出されたエッジ位置に基いて前記移動体の搬送位置の良否を出力する出力工程と、
を含む検査方法。