JP6082686B2 - 印字検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、印字検査方法に関する。

食品や薬品の包装容器には、製造年月日や賞味期限、製造ロットなどの表示が法律上義務づけられており、それを実現するのがインクジェットプリンタ等の印字機である。印字機は、搬送ライン（包装ラインを含む）に設置され、次々に搬送されてくる包装容器への印字を行う。印字機による印字が正しく行われているかは、包装容器の印字を読み取る印字検査装置によってなされる。

この印字検査装置の背景技術として、特開平７−１８１１３９号公報（特許文献１）がある。この公報には、「基準登録パターンと印字撮像した被検パターンとの差分パターンを求め、これを塊状成分抽出用フィルタに通して文字欠け部ａ、文字はみ出し部ｂを持つ残存パターンを得る。この残存パターンと登録パターンとのアンドをアンド回路でとることで文字欠け部ａを抽出する。残存パターンと被検パターンとのアンドをアンド回路でとることで文字はみ出し部ｂを抽出する。更にａ及びｂの面積を求めると共に設定可変な重み比重Ｗ1、Ｗ2を乗算して総和Ｓを求める。これは加算回路で行う。ここでＳ＝Ｗ1Ｓ1＋Ｗ2Ｓ2である。Ｗ1とＷ2とを適宜設定することでＳの値が種々変化し、文字欠け、文字はみ出しの比重に応じたＳを得る。そして、この総和Ｓにより、印字品質の良否を視覚の判断に近い状態で判定できる」と記載されている。

特開平７-１８１１３９号公報

前記特許文献１には、基準文字と検査文字との差を検出して、印字品質の良否を判断する装置が記載されている。しかし、特許文献１の印字検査装置は、差の程度が同じであっても差の部分の位置がどこにあるかによって、正しい文字と見える場合と異なる文字と見える場合がある文字に対して、良否の判断を見分けることが難しい。

そこで、本発明は、検査を行う文字パターンと基準として登録された文字パターンとの差が小さくて一致の度合いが高い場合においても、視認性を考慮した印字合否判定が可能な印字検査方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、ドットパターンからなる印字文字の品質を判定する印字検査方法であって、判定対象の文字をカメラで撮影する撮影工程と、前記撮影工程で撮影した画像から判定対象文字のみの画像を抽出する切出し工程と、前記切出し工程で得られた前記判定対象文字のドットパターンの中から特定ドットを選択して、前記特定ドットと隣接ドットとの相対位置を数値化して算出する計算工程と、前記計算工程で得られた数値とあらかじめ設定された印字対象文字と判定するための閾値とを比較して、前記計算工程で得られた数値が前記閾値の範囲内であれば印字対象文字と判定し、前記閾値の範囲外であれば非印字対象文字であると判定する判定工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、視認性を考慮した印字合否判定が可能な印字検査方法を提供することができる。

本発明の印字検査装置による判定方法の例1である。 本発明の印字検査装置の構成図の例である。 本発明の印字検査装置のブロック図の例である。 基準文字と印字文字の一致の度合いが同じでも異なる文字と判断される例である。 本発明の印字検査装置による判定方法の例２である。 本発明の例２による判定結果を示した表である。

以下、実施例を図面を用いて説明する。

本実施例では、本発明になる印字検査装置の一例を説明する。
図２は、本実施例で用いる印字検査装置の構成図の例である。
印字検査装置は、検査する印字物６がカメラ３で読取れるように光を照射する照明装置４、光を照射された印字物６の文字を含む画像を読取るカメラ３、読取った画像を表示したり、検査の条件設定や、検査結果の表示を行うモニタ２、印字検査装置本体１内の処理部に画像処理の各種指示を与える外部装置７、カメラ３で読取った画像から文字を抽出して画像の加工を行い、文字の合否判定を行なう処理部や、照明の光量やタイミング等のコントロールを行う照明コントロール部を搭載している印字検査装置本体１からなる。

ペットボトル入り飲料や缶詰などの製造工場では、出荷前の製品のボトルや缶の表面に、専用のインクジェットプリンタ等により消費期限や製造番号などを印字している。インクジェットプリンタ等により印字が行われた出荷前製品は、コンベア５等により搬送され、カメラ３によって印字文字が確認できる位置まで搬送されると、ＬＥＤ照明等の照明装置４による光の照射を行い、カメラ３で印字文字を認識できるようになる。カメラ３は検査する文字を含む画像を読取り、印字検査装置にデータが送られる。

印字検査装置には、あらかじめ認識対象の文字や記号（以下、記号も文字に含め、単に「文字」という。）について、印字状態が良好なドットパターンが基準パターンとして登録されている。印字検査装置では、まず読取った画像から個々の文字を切り出す処理を行った後、切り出された各文字のドットパターンを、それぞれ対応する基準パターンと照合することによって、各文字の印字状態の適否を判別する。ここで印刷状態が不良と判断されると、出荷の対象から除外されることとなる。

図３に本発明を適用した印字検査装置のブロック図の一例を示す。印字検査装置本体１内の処理部１１からの指示により、照明コントロール部１７は、カメラ３の読取りタイミングに合せて照明装置４の光量や発光タイミング等をコントロールする。カメラ３によって読取られた画像は、画像入力部１４より印字検査装置本体１に入力され、一旦、画像記憶部１５に蓄積される。処理部１１では、画像記憶部１５に蓄積された画像から、各々の文字切り出し処理、切出された文字の各々に対する文字認識処理を行なう。

ＲＯＭ１２にはドット文字列の認識処理や良否判定処理のためのプログラムが格納されている。また、ＲＡＭ１３には、検査対象の文字列の各構成文字の基準パターンや、外部装置７から入力された設定データなどが格納されている。文字認識処理の後、処理部１１では、ＲＡＭ１３に格納された条件に基づいて、読取られた文字のドットパターンとＲＡＭ１３に格納されている基準パターンとの比較・判定処理を、ＲＯＭ１２に格納されているプログラムに従って行う。以上の一連の処理において、処理画像、検査条件、検査結果等は、入出力部１６からモニタ２に表示される。

図４にドットパターンの一例を示す。図４（１）は「Ｂ」の基準パターンである。図４（２）は実際に「Ｂ」の文字として印字された一例であり、黒く塗り潰されたドットは、基準パターンにおける隣接ドット間の距離を１とすると、基準パターンの位置に比べ、マイナスのｘ方向に0.5の距離だけずれている。図４（３）も実際に「Ｂ」の文字として印字された一例である。黒く塗り潰されたドットは、基準パターンにおける隣接ドット間の距離を１とすると、基準パターンの位置に比べ、プラスのｘ方向に0.5の距離だけずれている。

図４（２）と図４（３）はともに、1ドットが、基準パターンに対して、距離0.5ずれているのであるが、図４（２）は「Ｂ」と読めるが、図４（３）は「８」と判断される文字となる。この違いは、同じずれ量であっても、ずれを発生したドットとそのずれの方向が、判読できる文字に影響を与えているからである。

図１は本発明に関わる判定方法の一例を示したものである。図１（１）は文字「Ｂ」の基準パターンであり、図１（２）は文字「８」の基準パターンである。図１（３）、図１（４）は、文字「Ｂ」と設定して印字を行った検査文字の一例である。まず、図１（３）の印字良否の判定方法について説明する。

印字検査装置本体１内には、全ての文字が基準パターンとしてＲＡＭ１３に登録されている。カメラ３によって読取った画像から、処理部１１により、図１（３）のドットパターンを検査文字として検出される。そして、ＲＯＭ１２に格納されたプログラムに従って処理部１１内の比較手段により、その検出文字のドットパターンと登録されている基準パターンのドット位置を比較し、図１（３）と一致度の高い文字として、図１（１）の文字「Ｂ」と図１（２）の文字「８」が候補文字として選択される。

次に、図１（３）が、候補文字のどちらに読取ることができるかの判定を行なう。候補文字として文字「Ｂ」と文字「８」が選択された場合、両者の区別を行うためにポイントとなるドットは、ｙ方向で中央部、ｘ方向で左端に位置する黒く塗潰したドット（ａ）であり、このドットを相対位置判定ドットと呼ぶことにする。（以降、ドットを示す記号は、（a）と（）でかこって示す。）
このドット（ａ）は、文字左端の縦線のドットパターンとして認識できる位置にある場合は検査文字を「Ｂ」と判断できるが、文字左端の縦線のドットパターンに対して右に位置するドットと認識される位置にある場合は検査文字を「８」と判断する。つまり、ドット（ａ）と周囲のドットとの位置関係で読取り文字が変わることになる。

図１では、相対位置判定ドットの位置関係を確認するのに用いるドットを、位置比較用ドットとしてハッチングをしたドットで示している。ＲＡＭ１３には、候補文字に対して、相対位置判定ドットと位置比較用ドットの位置が格納されている。文字「８」と文字「Ｂ」では、図１に示すドット（ｂ）、ドット（ｃ）、ドット（ｄ）の３ドットが相対位置判定ドットに該当する。

これらの位置比較用ドットと相対位置判定ドットとの位置関係を数値化し、その数値が、候補文字の許容数値内にあるものを読取り文字と判断する。その読取り文字と、実際に設定した文字が一致すれば、印字品質の判定は合格となって出荷され、異なれば不合格と判断されて出荷の対象から除外される。

次ぎに数値の求め方について説明する。位置ずれの方向はｘ方向とｙ方向があるが、図１に記載の判定フローの中で、ここではｘ方向について記述する。基準文字の隣接ドット間の距離を１とする。

各ドットの位置は、ＲＡＭ１３内に保存されており、相対位置判定ドットについて、各位置比較用ドットを基準にした相対位置を処理部１１内の計算手段により計算する。得られた各相対位置について処理部１１内の計算手段により総和を求めて、これを相対位置度とする。

例えば、図１(１)の文字「Ｂ」の基準パターンでは、ドット（ｂ）に対してドット(a)はx方向に関し同じ位置なので相対位置は０である。同様に、ドット（ｃ）に対しても相対位置は０である。ドット（ｄ）に対しては、x方向に関し、−１の位置にあるので、相対位置は−１である。これらの総和を求めると、０＋０−１＝−１となり、図１（１）の相対位置度は−１となる。

本実施例では、文字「Ｂ」の許容範囲は、図１（１）の基準パターンに対して、相対位置判定ドットが±0.3のずれまで許容することとした。ｘ方向ついて−０．３ずれた状態は図１（１−１）になる。これについて相対位置度を求めると、ドット（ｂ）に対しての相対位置は−０．３、ドット（ｃ）に対しては−０．３、ドット（ｄ）に対しては−１．３であり、総和である相対位置度は、−１．９となる。

ｘ方向について＋０．３ずれた状態が図１（１−２）である。同様に相対位置度を求めると、ドット（ｂ）に対しての相対位置は＋０．３、ドット（ｃ）に対しては＋０．３、ドット（ｄ）に対しては−０．７であり、相対位置度は、−０．１となる。よって、文字「Ｂ」の相対位置度許容範囲は、図１の表に示すように、−１．９〜−０．１である。

同様に、文字「８」の許容範囲は、図１（２）の基準パターンに対して、相対位置判定ドットが±0.3のずれまで許容することとした。ｘ方向について−０．３ずれた状態は図１（２−１）になる。これについて相対位置度を求めると、ドット（ｂ）に対しての相対位置は＋０．７、ドット（ｃ）に対しても＋０．７、ドット（ｄ）に対しては−１．３であり、相対位置度は、＋０．１となる。

ｘ方向について＋０．３にずれた状態図が１（２−２）である。同様に相対位置度を求めると、ドット（ｂ）に対しての相対位置は＋１．３、ドット（ｃ）に対しても＋１．３、ドット（ｄ）に対しては−０．７であり、相対位置度は、＋１．９となる。よって、文字「８」の相対位置度許容範囲は、図１の表に示すように、＋０．１〜＋１．９である。

これらの各基準パターンの相対位置度許容範囲が、ＲＡＭ１３に保存されている。例えば、図１（３）の「Ｂ」を印字した検査文字について相対位置度を測定する。ドット（ｂ）に対しての相対位置は＋０．２、ドット（ｃ）に対しても＋０．２、ドット（ｄ）に対しては−０．８であり、相対位置度は、−０．４となる。

この数値に対して、ＲＡＭ１３に保存されている相対位置度許容範囲を比較し、候補文字のうち、文字「Ｂ」が選択される。選択された文字と設定文字を比較し、図1（３）の場合、同じ「Ｂ」と判断されたので、印字品質は合格となる。

同様に、図１（４）の検査文字について相対位置度を測定すると、ドット（ｂ）に対しての相対位置は＋０．６、ドット（ｃ）に対しても＋０．６、ドット（ｄ）に対しては−０．４であり、相対位置度は、＋０．８となる。この数値は候補文字「８」に該当し、設定文字「８」と異なると判断され、印字品質は不合格となる。

以上のように、文字判断のポイントとなるドットについて、そのドットの隣接ドットとの相対位置を求めて、その数値が許容範囲にあるかどうかで、合否を判断することにより、基準パターンと一致の度合いは同じでも、合格と判断できる文字と不合格と判断される文字を区別することができる。

よって、本発明によれば、検査を行う文字パターンと、基準として登録された文字パターンとの差が小さく一致の度合いが高い場合においても、視認性を考慮した印字合否判定が可能な印字検査装置を提供することができる。

本実施例では、相対位置度により判別する場合において、その判別の厳しさの程度を任意に設定可能とする装置の一例を示す。

図５は印字文字「Ｖ」の例である。図５（１）は文字「Ｖ」の基準パターンであり、図５（２）は文字「Ｕ」の基準パターンである。また、図５（３）、図５（４）、図５（５）は、文字「Ｖ」として設定して印字を行った検査文字の一例である。ここでは、ｙ方向を例にして、一致度の高い文字として、文字「Ｖ」と文字「Ｕ」が候補文字となった場合を説明する。

ここで、厳密度を新しく設定する。厳密度は、本実施例では基準パターンからのずれ量を何分の一にするかを示し、厳密度が大きいほど、相対位置度の許容範囲が小さくなる。本実施例では、厳密度１の場合は、ＲＡＭ１３に、許容範囲を基準パターンからのずれ量±０．４以内と格納されている。この厳密度は外部装置７による設定が可能であり、外部装置７での厳密度設定時に、数値「２」を入力すると厳密度２に設定され処理部１１内の計算手段により、厳密度１のずれ量を２で除算し、判定に用いるずれ量を±０．２以内としてＲＡＭ１３に記憶される。

文字「Ｖ」についてみると、図５（１）の基準パターンに対し、相対位置判定ドット（ａ）がｙ方向でプラス０．４ずれた場合が図５（１−１）、マイナス０．４ずれた場合が図５（１−２）であり、ずれ量が許容限度の位置にある場合に相当する。

これについて相対位置度を求めると、図５（１−１）では、ドット（ｂ）に対しての相対位置は−０．６、ドット（ｃ）に対しても−０．６、よって、相対位置度は、−１．２となる。

図５（１−２）では、ドット（ｂ）に対しての相対位置は−１．４、ドット（ｃ）に対しても−１．４となり、相対位置度は、−２．８となる。よって、文字「Ｖ」の厳密度１の場合には、ＲＡＭ１３に相対位置度許容範囲が、図５の表の厳密度１に示すように、−２．８〜−１．２と記憶される。同様に、厳密度２に設定された場合は、ずれ量±０．２での相対位置度として、図５の表の厳密度２に示すように、ＲＡＭ１３に相対位置度許容範囲が、−２．４〜−１．６と記憶される。

同様に、文字「Ｕ」についてみると、図５（２）の基準パターンに対し、相対位置判定ドット（ａ）がｙ方向でプラス０．４ずれた場合が図５（２−１）、マイナス０．４ずれた場合が図５（４−２）であり、ずれ量が許容限度の位置にある場合に相当する。これについて相対位置度を求めると、図５（２−１）では、ドット（ｂ）に対しての相対位置は＋０．４、ドット（ｃ）に対しても＋０．４、よって、相対位置度は、＋０．８となる。

図５（２−２）では、ドット（ｂ）に対しての相対位置は−０．４、ドット（ｃ）に対しても−０．４、よって、相対位置度は、−０．８となる。よって、ＲＡＭ１３に、文字「Ｕ」の相対位置度許容範囲として、図５の表の厳密度１に示すように、−０．８〜＋０．８が記憶される。同様に、厳密度２に設定された場合は、ＲＡＭ１３に、図５の表の厳密度２に示すように、−０．４〜＋０．４と記憶される。

次に、検査文字の相対位置度を求める。図５（３）の検査文字について、相対位置判定ドット（ａ）の相対位置度を求めると、ドット（ｂ）に対しての相対位置は０、ドット（ｃ）に対しても０となり、相対位置度は０となる。同様にして、図５（４）の検査文字についての相対位置度は−１．４、図５（５）の検査文字についての相対位置度は−２．６となる。

得られた検査文字の相対位置度と、ＲＡＭ１３に記憶されている相対位置度許容範囲を、処理部１１内の比較手段により比較することで、図５（３）、図５（４）、図５（５）の検査文字に対する判定結果は図６に示すようになる。

厳密度１の場合は、文字「Ｖ」と読取れるのは、相対位置度−２．８〜−１．２なので、設定文字と同じ文字と読取って判定が合格となるのは、図５（４）、図５（５）である。厳密度２の場合は、文字「Ｖ」と読取れるのは、相対位置度−２．４〜−１．６なので、図５（３）、図５（４）、図５（５）のすべてが、判定で不合格となる。

このように、厳密度を設定できるようにすることで、目的や用途に応じて、印字品質の判定の度合いを任意に変えることができる。

なお、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形が含まれる。例えば、上記の実施例では、印字されたドットについて基準パターンとの位置関係を比較するようにしたが、印字パターンを所定のエリアに分割して、ポイントとなるエリアと所定の隣接エリアに関して印字の有無を評価するなど、種々の方法が可能である。

また、相対位置度や厳密度は、本実施例の定義に限定されるものではなく、基準パターンとの位置ずれを量のみでなく、視認性を考慮した位置関係で示し、その許容位置ずれ量を任意に設定できる方法であれば、本実施例と同等の構成とみなすことができる。

１ 印字検査装置本体
２ モニタ
３ カメラ
４ 照明装置
５ コンベア
６ 印字物
７ 外部装置
１１ 処理部
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ 画像入力部
１５ 画像記憶部
１６ 入出力部
１７ 照明コントロール部

Claims (4)

1. ドットパターンからなる印字文字の品質を判定する印字検査方法であって、
   判定対象の文字をカメラで撮影する撮影工程と、
   前記撮影工程で撮影した画像から判定対象文字のみの画像を抽出する切出し工程と、
   前記判定対象文字のドットパターンとあらかじめ登録されたドットパターンとを比較して一致の度合いが高いドットパターンを読取り候補文字として選定する選定工程と、
   前記切出し工程で得られた前記判定対象文字のドットパターンの中から特定ドットを選択して、前記特定ドットと隣接ドットとの相対位置を数値化して算出する計算工程と、
   前記計算工程で得られた数値とあらかじめ設定された印字対象文字と判定するための閾値とを比較して、前記計算工程で得られた数値が前記閾値の範囲内であれば印字対象文字と判定し、前記閾値の範囲外であれば非印字対象文字であると判定する判定工程と、を有することを特徴とする印字検査方法。
2. 請求項１に記載の印字検査方法であって、
   前記閾値の数値範囲幅を設定する閾値設定工程を有することを特徴とする印字検査方法。
3. 請求項１に記載の印字検査方法であって、
   前記閾値設定工程で、外部より入力された数値に応じた閾値の数値範囲幅を設定することを特徴とする印字検査方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の印字検査方法であって、
   各工程において得られた情報を表示装置に表示する工程を有することを特徴とする印字検査方法。

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