JP6260175B2 - サインパネル検査システム、サインパネル検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、サインパネルの外観検査を行うサインパネル検査システム等に関する。

サインパネルの撮影画像を用いてサインパネルの欠陥検査を行う外観検査方法として、サインパネルに対して斜め方向から検査光を照射した状態で、上方の撮影装置でサインパネルの撮影を行う方法が知られている（例えば、特許文献１〜３）。

例えば、図７に示すように、基材であるカード２のサインパネルを設けた面に、斜め上方のバー照明４５ａ、４５ｂから検査光を照射し、カード２から反射した検査光を上方の撮影装置５により受光して撮影を行う。この撮影画像に基づいて、サインパネルの欠陥を検出することができる。

特開２００４−２８７２９号公報 特開２００２−１８１７１５号公報 特開２０００−２７５１８７号公報

しかしながら、このような方法では、サインパネルと基材の色が類似している場合などで撮影画像におけるサインパネルと周囲の基材のコントラストが低く、エッジ検出等によってサインパネルの領域抽出を安定的に行うことが困難であった。これにより、サインパネルの検査領域を適切に設定できなかったり、欠陥の検出精度が落ちる問題があった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、好適に外観検査が可能なサインパネル検査システム等を提供することにある。

前述した目的を達成するための第１の発明は、基材に設けられたサインパネルの欠陥を検査するサインパネル検査システムであって、前記基材に検査光を照射する照明装置と、前記基材から反射した前記検査光を受光して撮影を行う撮影装置と、前記撮影装置で撮影を行った画像に基づき前記サインパネルの欠陥の検査を行う検査装置と、を備え、前記照明装置は、前記基材に対し、前記撮影装置の方向から検査光を照射する第１の照明と、前記基材に対し、前記撮影装置の方向とは異なる斜め方向から検査光を照射する第２の照明と、を有し、前記検査装置は、前記第１の照明下で前記基材を撮影した撮影画像から、検査対象となる前記サインパネルの領域の抽出を行うことを特徴とするサインパネル検査システムである。

本発明では、撮影装置の方向から基材へ検査光を照射し、検査光の照射方向と基材からの検査光の反射方向が同軸となる同軸落射照明を用いて基材を撮影する。この画像では、サインパネルと基材の色が類似する場合でも、サインパネルと周囲の基材とのコントラストが大きくなるので、サインパネルの領域がエッジ部分までより正確に検出できる。また、本発明では基材に斜め方向から検査光を照射する斜光照明下でも基材を撮影する。この画像では、サインパネルが明るく現れるので、サインパネルの欠陥検査を好適に行える。

前記検査装置は、前記第２の照明下で前記基材を撮影した撮影画像から、前記サインパネルからの色調変化を伴う欠陥の検出を行うことが望ましい。
同軸落射照明下の撮影画像ではサインパネルの領域自体が暗く現れるので、色調変化を伴う欠陥を検出することが難しい。本発明では、前記したように、サインパネルが明るく現れる斜光照明下での撮影画像も用いて欠陥検査を行うので、このような欠陥についても検出可能である。

前記第１の照明は、前記基材に対し、前記撮影装置の方向に設けられるハーフミラーと、前記ハーフミラーを介して前記基材に検査光を照射する光源と、を有し、前記第２の照明は、前記基材に対し、前記撮影装置の方向とは異なる斜め方向に設けられた光源を有し、各光源の点灯、消灯が切り替え可能であることが望ましい。
これにより、１つの装置で前記した２種類の照明下で基材が撮影でき、ハーフミラーやカメラ等の部品を共用することによる省スペース化、コストダウン化ができる。また、基材を搬送してほぼ同じ位置で２種類の照明下で連続して撮影ができるため、欠陥を瞬時に判別して製造工程に早くフィードバックをかけることができ、適切な処置を素早く施すことで不良品を低減できる。

前記第１の照明は、前記検査光として平行光を前記基材に照射することが望ましい。
この場合、基材やサインパネルに絵柄が形成されていても、サインパネルの領域抽出等への影響が小さくなる。

第２の発明は、基材に設けられたサインパネルの欠陥を検査するサインパネル検査方法であって、照明装置により、前記基材に検査光を照射するステップと、撮影装置により、前記基材から反射した前記検査光を受光して撮影を行うステップと、検査装置により、前記撮影装置で撮影を行った画像に基づき前記サインパネルの欠陥の検査を行うステップと、を具備し、前記撮影装置は、前記照明装置の第１の照明によって前記撮影装置の方向から検査光が照射された前記基材の撮影を行うとともに、前記照明装置の第２の照明によって前記撮影装置の方向とは異なる斜め方向から検査光が照射された前記基材の撮影を行い、前記検査装置は、前記第１の照明下で前記基材を撮影した撮影画像から、検査対象となる前記サインパネルの領域の抽出を行うことを特徴とするサインパネル検査方法である。

本発明により、好適に外観検査が可能なサインパネル検査システム等を提供することが可能になる。

サインパネル検査システム１を示す図 カード２の例を示す図 撮影画像の例を示す図 サインパネル検査方法の手順を示すフローチャート サインパネル検査システム１ａを示す図 撮影画像の例を示す図 従来の外観検査方法を示す図

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るサインパネル検査システム１を示す図である。

図に示すように、サインパネル検査システム１は、搬送台３、照明装置４、撮影装置５、検査装置６、制御装置７、トリガ発生装置８、検査情報表示装置９等で構成される。

搬送台３は例えばコンベアであり、サインパネルを設けた基材であるカード２を搬送するものである。

図２はカード２の例を示す図である。このカード２は樹脂等で形成され、カード所有者が氏名等を筆記可能なサインパネル２１が、印刷や貼着等により表面に形成されている。サインパネル２１はインク等による筆記を可能にするため粗面を有しており、カード２のサインパネル２１を除いた周囲の部分は平滑面である。なお、カード２やサインパネル２１には、文字や記号、図形などの絵柄がインク等で形成される場合もある。

図１の説明に戻る。サインパネル検査システム１では、図に示すカード２の検査位置にて、カード２の直上に照明装置４と撮影装置５が配置される。

照明装置４は、同軸落射照明４０（第１の照明）と、１対のバー照明４５ａ、４５ｂ（第２の照明）を有する。

同軸落射照明４０は、撮影装置５の方向から検査光をカード２へと照射するもので、検査光の照射方向と平行（同軸）方向にカード２から反射した検査光が、撮影装置５で受光される。

本実施形態では、同軸落射照明４０は、面光源４１、ハーフミラー４３等を有する。

面光源４１は、例えば、複数のＬＥＤ光源を２次元に配列し、光放射方向の前面に拡散板を設けて構成される。
ハーフミラー４３は、カード２に対して撮影装置５の方向に設けられ、面光源４１からの検査光（矢印ａで示す）を反射して撮影装置５の方向からカード２に照射する。また、カード２から反射して撮影装置５に向かう検査光（矢印ｃで示す）を透過させる。

バー照明４５ａ、４５ｂは、カード２に対して撮影装置５の方向とは異なる斜め方向に設けられ、カード２の両側の斜め上方からカード２に検査光を照射する斜光照明である。

バー照明４５ａ、４５ｂは、例えば、複数のＬＥＤ光源をライン状に配列し、光放射方向の前面に拡散板を設けて構成される。

バー照明４５ａ、４５ｂから照射された検査光（矢印ｂで示す）については、カード２から撮影装置５の方向へと直上に反射する成分のみが矢印ｃに示すようにハーフミラー４３を透過し、撮影装置５に向かう。このバー照明４５ａ、４５ｂおよび前記の同軸落射照明４０の光源は、点灯、消灯が切り替え可能である。

撮影装置５は、カード２を反射した検査光を受光して撮影を行うもので、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ、エリアセンサー、ラインセンサー等が用いられる。ただし、撮影装置５はこれに限らず、カード２の撮影ができればよい。

検査装置６は、照明装置４、撮影装置５と接続し、これらの制御を行う。また、カード２の撮影画像に対し既知の画像処理手法を用いて後述するサインパネル２１の欠陥検査を行う。検査装置６は、例えば、制御部、記憶部等を有する一般的なコンピュータで実現できる。

制御装置７は、例えばＰＬＣ(Programmable Logic Controller)であり、検査装置６、トリガ発生装置８、検査情報表示装置９と接続される。制御装置７は、トリガ発生装置８から信号が入力されると、検査装置６に撮影信号を出力する。

トリガ発生装置８は、カード２の撮影を行う旨の信号を制御装置７に出力するもので、例えば搬送台３上の所定位置に設けた、カード２を検知するためのセンサである。この場合、センサでカード２を検知すると制御装置７に信号が出力され、カード２が検査位置へ搬送されるまでの時間を考慮してカード２が検査位置に存在するタイミングで撮影が行われるよう、制御装置７が検査装置６に撮影信号を出力する。

検査情報表示装置９は、カード２の撮影画像やサインパネル２１の検査結果などを表示するものであり、例えば液晶モニターなどが用いられる。

（２．カード２の撮影画像）
前記した同軸落射照明４０下でカード２の撮影を行った撮影画像の例を、図３（ａ）に模式的に示す。図はサインパネル２１とその周囲のカード部分の境界付近を示し、下方がサインパネル２１、上方がサインパネル２１を除くカード部分である。また、左図はカード２が金属色の場合、右図はカード２が白色の場合であり、両方ともサインパネル２１は白色である。

同軸落射照明４０下で撮影を行った場合、サインパネル２１の周囲のカード部分では、平滑面で検査光が正反射して大部分が撮影装置５に入射する。一方、サインパネル２１の粗面では検査光が拡散反射して一部のみ撮影装置５に入射する。従って、撮影装置５で撮影した画像では、サインパネル２１の周囲のカード部分は明るく、サインパネル２１の部分はそれよりも暗く現れ、両部分のコントラストは大きい。

次に、前記したバー照明４５ａ、４５ｂ下でカード２の撮影を行った撮影画像の例を、図３（ｂ）に模式的に示す。前記と同じく、図はサインパネル２１とその周囲のカード部分の境界付近を示し、下方がサインパネル２１、上方がサインパネル２１を除くカード部分である。また、左図はカード２が金属色の場合、右図はカード２が白色の場合であり、両方ともサインパネル２１は白色である。

バー照明４５ａ、４５ｂ下で撮影を行った場合、サインパネル２１の粗面では、検査光が拡散反射して一部が撮影装置５で受光され、撮影画像中で明るく現れる。

一方、サインパネル２１の周囲のカード部分では平滑面で検査光が正反射し、その反射方向が撮影装置５の方向から外れるので、撮影画像中で暗く現れると考えられる。しかし、実際には、カード２が白色の場合にサインパネル２１を除くカード部分が明るく現れ、サインパネル２１とのコントラストが小さくなる。

その理由について、一つには、カード部分も若干の拡散反射性を有し、そのためサインパネル２１とその周囲のカード部分が類似色の場合にコントラストが小さくなることが考えられる。

（３．サインパネル検査方法）
次に、図４を参照しながら、サインパネル検査システム１におけるサインパネル検査方法の手順について説明する。図４はサインパネル検査方法の手順を示すフローチャートであり、図の各ステップは検査装置６が実行する処理である。

本実施形態では、前記したように、トリガ発生装置８が搬送台３上の所定位置にあるカード２を検知すると、制御装置７に信号を出力する。制御装置７はこの信号に応じて検査装置６に撮影信号を出力する。

検査装置６はこの撮影信号に従って、カード２が検査位置に存在するタイミングで、カード２の撮影を同軸落射照明下で行うための制御信号を、照明装置４と撮影装置５に出力する（Ｓ１）。これにより、照明装置４の同軸落射照明４０を点灯して検査光をカード２に照射し、カード２から反射した検査光を撮影装置５で受光し、同軸落射照明４０下でのカード２の撮影を行う。

続いて、検査装置６は、カード２の撮影をバー照明下で行うための制御信号を照明装置４と撮影装置５に出力する（Ｓ２）。これにより、照明装置４の同軸落射照明４０を消灯してバー照明４５ａ、４５ｂを点灯し、検査光をカード２に照射してカード２から反射した検査光を撮影装置５で受光し、バー照明４５ａ、４５ｂ下でのカード２の撮影を行う。

続いて、検査装置６は、サインパネル２１とその周囲のカード部分とのコントラストが明確な、同軸落射照明４０下での撮影画像（図３（ａ）参照）から、検査領域としてサインパネル２１の領域を抽出する（Ｓ３）。ここでは、例えば撮影画像を所定の閾値で二値化するなどして領域抽出が可能である。

次に、検査装置６は、同軸落射照明４０下の撮影画像から抽出されたサインパネル２１の領域に関し、位置ずれ・サイズ不良・抜け（サインパネルの領域内でサインパネルが形成されない部分）・欠け（サインパネルが側方から欠けている部分）、キズの検出を行う（Ｓ４）。

本発明における欠陥とは、サインパネル２１の位置ずれ、サイズ不良、抜け、欠け、キズや、後述するサインパネル２１からの色調変化を伴う欠陥を意味し、位置ずれやサイズの不良については、例えば予め定めた正常位置および正常サイズとの比較を行い、これと異なっていれば不良と判定することができる。また、抜けや欠けについては、地のカード部分が露出されることによりサインパネル２１の暗領域内で明るく現れるので、例えば閾値による二値化を行い明領域として検出可能である。なお、抜けや欠けと同じくサインパネル２１のキズなども検出可能である。

続いて、検査装置６は、Ｓ３の領域検出で抽出されたサインパネル２１の領域の位置情報を用いて、サインパネル２１が明るく現れたバー照明４５ａ、４５ｂ下での撮影画像（図３（ｂ）参照）において、既知の画像処理手法を用いてサインパネル２１からの色調変化を伴う欠陥の検査を行う（Ｓ５）。サインパネル２１からの色調変化を伴う欠陥としては、例えば、汚れ、変色、インキ付着、異物付着、繊維付着等がある。

バー照明４５ａ、４５ｂ下での撮影画像では、サインパネル２１の領域が明るく現れるので、例えば、サインパネル２１と色調が異なり反射率の低くなる汚れ等の部分が暗領域として現れる。従って、この部分は、例えば基準画像との比較により、反射率の違いに伴う所定の階調値の差が生じた部分として検出可能である。その他、この撮影画像では、サインパネル２１に反射率の低い絵柄等が形成されている場合に、その絵柄の種類や向きなどの検査も可能である。この検査も上記と同様、基準画像との比較により行うことができる。また、サインパネル２１からの色調変化を伴う欠陥は、サインパネル２１との色の違い（例えばカラー画像を検査に用いる場合のＲＧＢ階調値などの違い）により検出することも可能である。このような検査は、サインパネル２１の領域自体が暗く現れる前記の同軸落射照明４０下の撮影画像では困難であるので、こうしてバー照明４５ａ、４５ｂ下の撮影画像を用いて検査を行う。

以上のように、本実施形態では、撮影装置５の方向からカード２へ検査光を照射し、この照射方向とカード２からの検査光の反射方向が同軸上となる同軸落射照明を用いてカード２を撮影する。この撮影画像では、前記したように、サインパネル２１とカード２の色が類似する場合でも、サインパネル２１と周囲のカード部分とのコントラストが大きくなるので、サインパネル２１の領域がエッジ部分までより正確に検出できる。また、本実施形態ではカード２に斜め方向から検査光を照射するバー照明４５ａ、４５ｂ下でもカード２を撮影する。この撮影画像では、サインパネル２１が明るく現れるので、サインパネル２１の汚れ等、サインパネルからの色調変化を伴う欠陥の検査が好適に行える。

また、本実施形態に係る照明装置４は、前記した光源やハーフミラーなどの構成により、同軸落射照明４０とバー照明４５の両方を備え、１つの撮影装置５により、同軸落射照明４０下及びバー照明４５ａ、４５ｂ下で順次撮影を行うことが可能である。従って、ハーフミラーやカメラ等の部品を共用することによる省スペース化、コストダウン化ができる。また、カード２を搬送してほぼ同じ位置で２種類の照明下で連続して撮影ができるため、欠陥を瞬時に判別して製造工程に早くフィードバックをかけることができ、例えば抜け・欠けならば印刷工程の条件調整、汚れならばラインの清掃など、適切な処置を素早く施すことができ不良品を低減できる。

また、本実施形態では、同軸落射照明４０下での撮影画像から抜けや欠け、キズなどの検出を行い、バー照明４５ａ、４５ｂ下の撮影画像から汚れ等、サインパネル２１からの色調変化を伴う欠陥の検出を行っているので、これら２種類の撮影画像のサインパネル２１の部分を検査情報表示装置９で切り替えて表示すれば、抜け・欠け、キズの画像と、サインパネル２１からの色調変化を伴う欠陥の画像が瞬時に切り替えて表示され、欠陥箇所があたかも点滅するような映像が得られ、オペレータの視認性が向上し検査の質が向上するという効果もある。

しかしながら、本発明が上記の実施形態に限ることはない。例えば本実施形態ではカード２を連続搬送しながら撮影を行う例を示したが、カード２の搬送と停止を繰り返し、間欠的に搬送を行ってもよい。この場合では搬送停止時にカード２を撮影するものとし、トリガ発生装置８を省略することも可能である。

また、本実施形態では同軸落射照明４０下での撮影画像から抜けや欠け、キズの検出を行っているが、カード２とサインパネル２１の色が非類似の場合であれば、これらの欠陥の検出は、バー照明４５ａ、４５ｂ下の撮影画像でも可能である。例えばカード２の反射率がサインパネル２１より低い場合（図３（ｂ）左図参照）、汚れ等の他に抜けや欠け、キズの欠陥箇所が、サインパネル２１の明領域内の暗領域として現れる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は第１の実施形態と異なる点について主に説明し、同様の点については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。

図５は第２の実施形態に係るサインパネル検査システム１ａを示す図である。このサインパネル検査システム１ａは、同軸落射照明４０ａの構成において第１の実施形態と異なる。

同軸落射照明４０ａは、光源４８、ミラー４６、フレネルレンズ４７、ハーフミラー４３等で構成される。

光源４８は、例えば、複数のＬＥＤ光源を配列し、光放射方向の前面に拡散板を設けて構成される。
ミラー４６は、光源４８からの検査光（矢印ａで示す）をハーフミラー４３に向けて反射する。
フレネルレンズ４７は、ミラー４６とハーフミラー４３の間に設けられ、透過する検査光を平行光に変換する。

本実施形態の同軸落射照明４０ａでは、フレネルレンズ４７によって平行光に変換された検査光を、前記と同様にハーフミラー４３で反射させカード２に照射する。撮影装置５は、前記と同様、カード２から反射した検査光を受光して撮影を行う。

図６（ａ）は、この同軸落射照明４０ａ下でカード２の撮影を行った撮影画像の例を模式的に示したものである。また、図６（ｂ）に、第１の実施形態の同軸落射照明４０下での撮影画像の例を比較のため模式的に示した。図６（ａ）、（ｂ）はサインパネル２１とその周囲のカード部分を示し、カード２は金属色、サインパネル２１は白色である。また、カード２の一部分には、反射率の低い絵柄として文字２３が形成されている。

図に示すように、第２の実施形態に係る同軸落射照明４０ａ下での撮影画像では、前記の同軸落射照明４０下での撮影画像に比べ、カード部分の文字２３のコントラストが低下し、より目立たなくなる。

その理由について、一つには、同軸落射照明からの反射光には凹凸の可視化に適した正反射光と色調の可視化に適した拡散反射光が含まれるが、第１の実施形態のような同軸落射照明４０を用いた場合には検査光の若干の拡散があるため、正反射光に対する拡散反射光の反射比率が高まり、文字２３とカード部分にある程度のコントラストが生じる。一方、第２の実施形態のように平行光を用いた場合では拡散がなく、正反射光に対する拡散反射光の比率が低下するため、コントラストが減弱されることが考えられる。なお、上記の説明はカード２の文字の例であるが、サインパネル２１に絵柄が有る場合も同様である。

この第２の実施形態のサインパネル検査システム１ａによるサインパネル検査方法は、第１の実施形態と同様であり、前記と同様の効果が得られる。また上記したように絵柄等の影響が低減されるので、サインパネル２１の領域抽出時や欠陥検出時に絵柄等の影響が少なく、正確性が増すという利点がある。ただし、第２の実施形態ではカード２の反りが撮影画像に影響を及ぼすのでカード反りの矯正機構が必要である。一方、第１の実施形態では、同軸落射照明４０の構成が安価で省スペースとなり、カード２の反り等に関わらず正確な検査が可能であるという利点がある。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１．１ａ………サインパネル検査システム
２………カード
３………搬送台
４………照明装置
５………撮影装置
６………検査装置
７………制御装置（ＰＬＣ）
８………トリガ発生装置
９………検査情報表示装置
２１………サインパネル
４０、４０ａ………同軸落射照明
４３………ハーフミラー
４６………ミラー
４７………フレネルレンズ
４５ａ、４５ｂ………バー照明

Claims (5)

1. 基材に設けられたサインパネルの欠陥を検査するサインパネル検査システムであって、
   前記基材に検査光を照射する照明装置と、
   前記基材から反射した前記検査光を受光して撮影を行う撮影装置と、
   前記撮影装置で撮影を行った画像に基づき前記サインパネルの欠陥の検査を行う検査装置と、
   を備え、
   前記照明装置は、
   前記基材に対し、前記撮影装置の方向から検査光を照射する第１の照明と、
   前記基材に対し、前記撮影装置の方向とは異なる斜め方向から検査光を照射する第２の照明と、
   を有し、
   前記検査装置は、
   前記第１の照明下で前記基材を撮影した撮影画像から、検査対象となる前記サインパネルの領域の抽出を行うことを特徴とするサインパネル検査システム。
2. 前記検査装置は、
   前記第２の照明下で前記基材を撮影した撮影画像から、前記サインパネルからの色調変化を伴う欠陥の検出を行うことを特徴とする請求項１記載のサインパネル検査システム。
3. 前記第１の照明は、
   前記基材に対し、前記撮影装置の方向に設けられるハーフミラーと、
   前記ハーフミラーを介して前記基材に検査光を照射する光源と、
   を有し、
   前記第２の照明は、前記基材に対し、前記撮影装置の方向とは異なる斜め方向に設けられた光源を有し、
   各光源の点灯、消灯が切り替え可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサインパネル検査システム。
4. 前記第１の照明は、前記検査光として平行光を前記基材に照射することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のサインパネル検査システム。
5. 基材に設けられたサインパネルの欠陥を検査するサインパネル検査方法であって、
   照明装置により、前記基材に検査光を照射するステップと、
   撮影装置により、前記基材から反射した前記検査光を受光して撮影を行うステップと、
   検査装置により、前記撮影装置で撮影を行った画像に基づき前記サインパネルの欠陥の検査を行うステップと、
   を具備し、
   前記撮影装置は、
   前記照明装置の第１の照明によって前記撮影装置の方向から検査光が照射された前記基材の撮影を行うとともに、
   前記照明装置の第２の照明によって前記撮影装置の方向とは異なる斜め方向から検査光が照射された前記基材の撮影を行い、
   前記検査装置は、
   前記第１の照明下で前記基材を撮影した撮影画像から、検査対象となる前記サインパネルの領域の抽出を行うことを特徴とするサインパネル検査方法。