JP7255289B2

JP7255289B2 - 検査装置

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Publication number: JP7255289B2
Application number: JP2019065656A
Authority: JP
Inventors: 幸男吉川; 昭野村
Original assignee: Nidec Tosok Corp
Current assignee: Nidec Tosok Corp
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2023-04-11
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: JP2020165763A

Description

本発明は、検査装置に関する。

金属缶の外観を検査する検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の検査装置は、検査対象である金属缶を撮像するＣＣＤカメラと、ＣＣＤカメラで撮像された金属缶の画像を処理する画像処理装置と、を備える。特許文献１に記載の検査装置は、画像処理装置での画像処理に基づいて、金属缶の外観の良否を判定する。

特開平０４－１２１６４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の検査装置の場合、１つのＣＣＤカメラでは、一方向からの画像しか取得することができず、例えば金属缶に対して複数の方向から画像を取得したい場合には、撮像したい方向の分だけ、ＣＣＤカメラを配置する必要があり、装置構成が複雑となるという問題があった。
本発明の目的は、簡単な構成で、シートの貼付状態の良否判断を行うことができる検査装置を提供することにある。

本発明の検査装置の一つの態様は、シートが貼付された状態の検査対象物を、撮像軸に沿って撮像する撮像部と、前記検査対象物の前記撮像部に対向した第１面を撮像した第１画像と、前記検査対象物の前記撮像軸に沿った第２面を撮像した第２画像と、を一括して撮像可能とする光学部品と、前記光学部品を通して撮影した前記第１画像および前記第２画像中の前記シートのエッジを検出する検出部と、前記検出部での検出結果に基づいて、前記シートの貼付状態の良否判断を行う判断部と、を備える。

本発明によれば、簡単な構成で、シートの貼付状態の良否判断を行うことができる。

図１は、本発明の検査装置の第１実施形態を示す概略図である。図２は、図１に示す検査装置のブロック図である。図３は、図１に示す検査装置が備える撮像部で撮像された第１画像および第２画像の一例である。図４は、図３中の第１画像を変換した第１変換画像の一例である。図５は、図３中の第２画像を変換した第２変換画像の一例である。図６は、図１に示す検査装置における制御プログラムを示すフローチャートである。図７は、本発明の検査装置の第２実施形態を示す概略図である。

以下、本発明の検査装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の検査装置の第１実施形態を示す概略図である。図２は、図１に示す検査装置のブロック図である。図３は、図１に示す検査装置が備える撮像部で撮像された第１画像および第２画像の一例である。図４は、図３中の第１画像を変換した第１変換画像の一例である。図５は、図３中の第２画像を変換した第２変換画像の一例である。図６は、図１に示す検査装置における制御プログラムを示すフローチャートである。なお、以下では、説明の都合上、図１、図４および図５中の上側を「上（または上方）」、下側を「下（または下方）」と言う。本実施形態では、撮像部の撮像軸に沿った方向を上下方向とし、撮像軸の一方側が「上」、他方側が「下」である。また、「上」、「下」とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。

図１に示す検査装置１は、検査対象物１０の外観を検査する検査工程で用いられる装置である。検査装置１は、検査対象物１０を撮像する撮像部２と、撮像部２の下方に配置された光学部品３と、光学部品３の下方に配置された照明部６と、を備える。
また、図２に示すように、検査装置１は、撮像部２と照明部６とに電気的に接続された制御部７と、制御部７に電気的に接続された報知部８と、を備える。制御部７は、撮像部２、照明部６、報知部８の作動を制御することができる。なお、電気的な接続方法としては、特に限定されず、例えば、有線による方法、無線による方法等が挙げられる。

検査装置１を構成する各部について説明する前に、検査対象物１０について説明する。
図１に示すように、検査対象物１０は、撮像部２側、すなわち、上方に向かって開口する口部１０２と、口部１０２と反対側の底部１０３とを有する有底円筒状の容器１０１であり、本実施形態では、一例として、牛乳瓶である。なお、検査対象物１０としては、牛乳瓶に限定されない。

また、容器１０１は、外径φｄ_１０１が底部１０３側に向かって増大した肩部１０４を有する。そして、容器１０１には、口部１０２側から肩部１０４側に至るまで部分にシート１１が貼付される。シート１１は、例えば検査対象物１０の物品名１１１である「ＭＩＬＫ」が付されたラベルである。

シート１１は、熱収縮性を有する樹脂フィルムである。これにより、シート１１を貼付する際には、収縮前の帯状のシート１１を容器１０１の所定箇所に、容器１０１の全周にわたって巻き付けた状態として、シート１１を加熱することにより、シート１１が容器１０１の外形形状に沿って収縮する。シート１１の収縮により、当該シート１１が容器１０１に貼付される。

なお、容器１０１に対するシート１１の貼付方法としては、熱収縮による方法に限定されず、シート１１の構成材料によっては、他の方法を用いることができる。例えばシート１１が紙材である場合には、貼付方法として、接着材または粘着剤を用いた方法を採ることができる。また、シート１１を構成する樹脂材料の種類によっては、貼付方法として、融着による方法を採ることができる。

次に、検査装置１を構成する各部について説明する。前述したように、検査装置１は、撮像部２と、光学部品３と、照明部６と、報知部８と、制御部７と、を備える。
図１に示すように、検査対象物１０の上方には、撮像部２が配置、固定される。撮像部２は、撮像方向が下方を向く。これにより、撮像部２は、シート１１が貼付された状態の検査対象物１０を、撮像軸Ｏ_２に沿って撮像することができる。撮像部２で撮像される画像には、本実施形態では、図３に示す第１画像ＩＭ１と第２画像ＩＭ２とがある。
撮像部２としては、特に限定されず、例えば、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)カメラ、ＣＭＯＳ(Complementary metal-oxide-semiconductor)カメラ等が挙げられる。

撮像部２と検査対象物１０の間には、光学部品３が配置される。光学部品３は、検査対象物１０で反射した反射光ＲＬの撮像部２への入射角度を調整するレンズ３Ａである。これにより、検査対象物１０の撮像部２に対向した第１面ＳＦ１を撮像した第１画像ＩＭ１と、検査対象物１０の撮像軸Ｏ_２に沿った第２面ＳＦ２を撮像した第２画像ＩＭ２と、を一括して撮像することができる。なお、第１面ＳＦ１および第２面ＳＦ２は、いずれも仮想面であり、第１面ＳＦ１は、検査対象物１０の上方に臨む投影面となり、第２面ＳＦ２は、検査対象物１０の側方、すなわち、径方向外側に臨む投影面となる。

レンズ３Ａは、撮像軸Ｏ_２に沿った線を法線Ｏ_３１とする平面３１と、平面３１の全周にわたって設けられ、平面３１に対して傾斜した傾斜面３２とを有する凸レンズを備える。本実施形態では、平面３１は、上下に一対設けられ、傾斜面３２も上下に一対設けられる。
そして、反射光ＲＬのうち、第１面ＳＦ１を経る反射光ＲＬ１は、各平面３１を順に透過して、撮像部２で受光される。これにより、平面視画像としての第１画像ＩＭ１が得られる。図３に示すように、第１画像ＩＭ１中のシート１１は、円形である。

また、反射光ＲＬのうち、第２面ＳＦ２を経る反射光ＲＬ２は、各傾斜面３２で順に屈折して、撮像部２で受光される。これにより、側面視画像としての第２画像ＩＭ２が得られる。図３に示すように、第２画像ＩＭ２中のシート１１は、第１画像ＩＭ１中のシート１１の外側に位置し、当該第１画像ＩＭ１中のシート１１と同心的な円形である。
このように、凸レンズという簡単な構成のレンズ３Ａを用いることにより、検査対象物１０に対する撮像方向が異なる２種類の画像、すなわち、第１画像ＩＭ１と第２画像ＩＭ２とを一括して撮像部２に撮像させることができる。

光学部品３と検査対象物１０の間には、撮像部２による撮像時に検査対象物１０を照らす照明部６が配置される。これにより、第１画像ＩＭ１と第２画像ＩＭ２とを鮮明に撮像することができる。
本実施形態では、照明部６は、撮像軸Ｏ_２に沿った線を中心線Ｏ_６とする円環状のリング照明６１を有する。これにより、照明部６を簡単な構成とすることができる。また、第１画像ＩＭ１および第２画像ＩＭ２を鮮明に撮像するのに十分な程度に、検査対象物１０を照らすことができる。なお、リング照明６１の内径φｄ_６１は、検査対象物１０の最大となる外径φｄ_１０１よりも大きいのが好ましい。

また、照明部６は、リング照明６１を有する構成であるが、これに限定されず、検査対象物１０の種類、検査対象物１０の配置箇所によっては、例えば、ローアングル照明、水平対向照明、バー照明、面発光照明、ライン照明、また集光装置等を有する構成となっていてもよい。
また、例えば検査装置１が設置された室内の照明器具からの光または自然光で照明可能である場合には、照明部６を省略することもできる。

前述したように、検査対象物１０は、熱収縮によりシート１１が貼付される。シート１１の貼付は、検査工程よりも前の貼付工程で行われる。貼付工程では、例えば、加熱前のシート１１の状態、シート１１の加熱温度、シート１１の加熱時間等の加熱条件等の諸条件によっては、貼付されたシート１１にしわ等のような、外観品質上好ましくない変形（以下単に「変形」ということがある）が生じる場合がある。シート１１の変形は、検査対象物１０を商品として販売する際、検査対象物１０の見栄えを損なわせるおそれがある。

そこで、検査工程では、検査装置１が、シート１１の貼付状態の良否判断（以下単に「良否判断」という）を行うよう構成される。以下、良否判断を行うための構成および作用について説明する。
図２に示すように、制御部７は、検出部４と、判断部５とを有する。制御部７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と各種メモリとが内蔵されており、これらが検出部４および判断部５の機能を担う。

検出部４は、光学部品３を通して撮影した第１画像ＩＭ１および第２画像ＩＭ２中のシート１１のエッジ（エッジＥＧ１、エッジＥＧ２）を、画像処理により検出する。なお、エッジ検出法としては、特に限定されず、例えば、キャニー法、閾値処理を用いる方法、エッジ連結処理を用いる方法、微分エッジ検出を用いる方法等が挙げられる。

検出部４は、まず、第１画像ＩＭ１中の円形のシート１１を、直線的に展開して変換された第１変換画像ＩＭ１’を生成する（図４参照）。画像の変換には、例えば、１次変換を用いることができる。なお、図４中の上側が検査対象物１０の口部１０２側となり、下側が検査対象物１０の底部１０３側となる。そして、検出部４は、第１変換画像ＩＭ１’中のシート１１の口部１０２側のエッジＥＧ１’を、良否判断に用いる際の、第１画像ＩＭ１中のシート１１のエッジＥＧ１として検出する。エッジＥＧ１’は、エッジＥＧ１を展開して得られたエッジであり、本実施形態のように良否判断に用いる第１基準線ＳＬ１が直線状をなす場合、後述する第１基準線ＳＬ１との乖離（第１乖離α）の演算を迅速に行うことができる。

また、検出部４は、第２画像ＩＭ２中の円形のシート１１を、直線的に展開して変換された第２変換画像ＩＭ２’を生成する（図５参照）。画像の変換には、第１変換画像ＩＭ１’を生成するときと同様に、例えば、１次変換を用いることができる。なお、図５中の上側が検査対象物１０の口部１０２側となり、下側が検査対象物１０の底部１０３側となる。そして、検出部４は、第２変換画像ＩＭ２’中のシート１１の底部１０３側のエッジＥＧ２’を、良否判断に用いる際の、第２画像ＩＭ２中のシート１１のエッジＥＧ２として、検出する。エッジＥＧ２’は、エッジＥＧ２を展開して得られたエッジであり、本実施形態のように良否判断に用いる第２基準線ＳＬ２が直線状をなす場合、後述する第２基準線ＳＬ２との乖離（第２乖離β）の演算を迅速に行うことができる。

判断部５は、検出部４での検出結果に基づいて、シート１１の貼付状態の良否判断を行う。検査対象物１０上のシート１１に変形が生じた際には、シート１１の変形分だけ、エッジＥＧ１’（エッジＥＧ１）が第１基準線ＳＬ１からズレたり、エッジＥＧ２’（エッジＥＧ２）が第２基準線ＳＬ２からズレたりする。そして、ズレ量（第１乖離α、第２乖離β）の大小に応じて、判断部５が良否判断をする。

そして、判断方法は、本実施形態では、下記の２つ条件のうちの少なくとも一方の条件が満足した場合、検査対象物１０上のシート１１にしわ等の変形が生じたとみなして、貼付状態が不良と判断する方法である。
１つ目の条件は、検出部４により検出された第１変換画像ＩＭ１’中のエッジＥＧ１’と、第１基準線ＳＬ１との間の第１乖離α（図５参照）が、第１閾値α０以上であることである。
２つ目の条件は、検出部４により検出された第２変換画像ＩＭ２’中のエッジＥＧ２’と、第２基準線ＳＬ２との間の第２乖離β（図６参照）が、第２閾値β０以上であることである。

なお、第１基準線ＳＬ１および第２基準線ＳＬ２は、予め設定されており、制御部７が有するメモリに予め記憶される。
第１閾値α０および第２閾値β０も予め設定されており、制御部７が有するメモリに予め記憶される。なお、第１閾値α０および第２閾値β０は、適宜変更可能、すなわち、書き換え可能である。

また、制御部７は、報知部８と電気的に接続される。報知部８は、判断部５での判断結果を報知する。報知方法としては、特に限定されず、例えば、音声による報知、発光による報知、音声と発光とを組み合わせることによる報知等が挙げられる。

次に、シート１１の貼付状態の良否判断を行い、当該良否判断の結果を報知するまでの制御プログラムについて、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。制御プログラムは、制御部７が有するメモリに予め記憶されており、制御部７で実行される。
まず、照明部６を作動させて、検査対象物１０を照らす（ステップＳ１０１）。そして、照明部６により検査対象物１０を照らした状態のまま、撮像部２を作動させて、検査対象物１０を撮像する（ステップＳ１０２）。これにより、第１画像ＩＭ１と第２画像ＩＭ２とが得られる。

次いで、前述したように、検出部４により、第１画像ＩＭ１を変換して、第１変換画像ＩＭ１’を生成するとともに、第２画像ＩＭ２を変換して、第２変換画像ＩＭ２’を生成する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３後、検出部４により、第１変換画像ＩＭ１’中のエッジＥＧ１’と、第２変換画像ＩＭ２’中のエッジＥＧ２’とを検出する（ステップＳ１０４）。

次いで、エッジＥＧ１’と第１基準線ＳＬ１との間の第１乖離αの平均値を演算する（ステップＳ１０５）とともに、エッジＥＧ２’と第２基準線ＳＬ２との間の第２乖離βの平均値を演算する（ステップＳ１０５）。なお、各演算結果は、例えば、画素数で得られる。

次いで、第１乖離αが第１閾値α０以上であるか否かを判断するとともに（ステップＳ１０７）、第２乖離βが第２閾値β０以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。
ステップＳ１０７での判断の結果、第１乖離αが第１閾値α０以上ではなく、ステップＳ１０８での判断の結果も、第２乖離βが第２閾値β０以上ではない場合には、シート１１の貼付状態の良否判断を「良」とする（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０９の後、報知部８により、良否判断が「良」である旨を報知する（ステップＳ１１０）。

一方、ステップＳ１０７での判断の結果、第１乖離αが第１閾値α０以上である場合には、シート１１の貼付状態の良否判断を「否」とする（ステップＳ１１１）。ステップＳ１１１の後、報知部８により、良否判断が「否」である旨を報知する（ステップＳ１１２）。
これと同様に、ステップＳ１０８での判断の結果、第２乖離βが第２閾値β０以上である場合にも、シート１１の貼付状態の良否判断を「否」とする（ステップＳ１１１）。ステップＳ１１１の後、報知部８により、良否判断が「否」である旨を報知する（ステップＳ１１２）。

なお、ステップＳ１０５とステップＳ１０６とは、実行順番が逆転してもよい。また、ステップＳ１０７とステップＳ１０８とは、実行順番が逆転してもよい。
以上のように、例えば検査対象物１０が牛乳瓶であり、シート１１が牛乳瓶に貼付されたラベルの場合、制御部７で実行される制御プログラムにより、ラベルの貼付状態の良否判断を迅速かつ正確に行うことができる。そして、良否判断が「良」の場合には、検査対象物１０を商品として流通させることができる。一方、良否判断が「否」の場合には、検査対象物１０を再検査したり、または、シート１１の貼り直しをすることができる。

＜第２実施形態＞
図７は、本発明の検査装置の第２実施形態を示す概略図である。
以下、図７を参照して本発明の検査装置の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については省略する。
本実施形態は、光学部品の構成状が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。

図７に示すように、光学部品３は、撮像部２と照明部６との間に配置されたミラー３Ｂを有する。ミラー３Ｂは、撮像軸Ｏ_２に沿った線を中心線Ｏ_３Ｂとする円筒状であり、内周面に鏡面３３を有する。なお、ミラー３Ｂの内径φｄ_３Ｂは、ミラー３Ｂと検査対象物１０との位置関係にもよるが、例えば、検査対象物１０の最大となる外径φｄ_１０１よりも大きいのが好ましい。

反射光ＲＬ１は、ミラー３Ｂの内側を通過して、撮像部２で受光される。これにより、平面視画像としての第１画像ＩＭ１が得られる。また、反射光ＲＬ２は、ミラー３Ｂで順に反射して（屈折して）、撮像部２で受光される。これにより、側面視画像としての第２画像ＩＭ２が得られる。
以上のように、ミラー３Ｂという簡単な構成の光学部品３を用いても、撮像部２に第１画像ＩＭ１と第２画像ＩＭ２とを一括して撮像させることができる。

以上、本発明の検査装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されず、検査装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成と置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明の検査装置は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせてもよい。

また、エッジ検出を行う際には、変換画像を用いたが、これに限定されず、撮像部で撮像された画像を変換せずに用いてもよい。

１…検査装置、２…撮像部、３…光学部品、３Ａ…レンズ、３Ｂ…ミラー、３１…平面、３２…傾斜面、３３…鏡面、４…検出部、５…判断部、６…照明部、６１…リング照明、７…制御部、８…報知部、１０…検査対象物、１０１…容器、１０２…口部、１０３…底部、１０４…肩部、１１…シート、１１１…物品名、ＥＧ１…第１エッジ、ＥＧ１’…第１エッジ、ＥＧ２…第２エッジ、ＥＧ２’…第２エッジ、ＩＭ１…第１画像、ＩＭ１’…第１変換画像、ＩＭ２…第２画像、ＩＭ２’…第２変換画像、Ｏ_２…撮像軸、Ｏ_３１…法線、Ｏ_３Ｂ…中心線、Ｏ_６…中心軸、ＲＬ…反射光、ＲＬ１…反射光、ＲＬ２…反射光、Ｓ１０１～Ｓ１１２…ステップ、ＳＦ１…第１面、ＳＦ２…第２面、ＳＬ１…第１基準線、ＳＬ２…第２基準線、α…第１乖離、α０…第１閾値、β…第２乖離、β０…第２閾値、φｄ_３Ｂ…内径、φｄ_６１…内径、φｄ_１０１…外径

Claims

シートが貼付された状態の検査対象物を、撮像軸に沿って撮像する撮像部と、
前記検査対象物の前記撮像部に対向した第１面を撮像した第１画像と、前記検査対象物の前記撮像軸に沿った第２面を撮像した第２画像と、を一括して撮像可能とする光学部品と、
前記光学部品を通して撮影した前記第１画像および前記第２画像中の前記シートのエッジを検出する検出部と、
前記検出部での検出結果に基づいて、前記シートの貼付状態の良否判断を行う判断部と、を備え、
前記光学部品は、１つの凸レンズであり、
前記撮像軸に沿った線を法線とし、上下に一対に設けられ、前記第１画像を得るための平面と、
前記平面の全周にわたって設けられ、一対の前記平面に対して傾斜し、前記平面の一方および他方の間で一対に設けられ、前記第２画像を得るための傾斜面と、を有する検査装置。
前記判断部は、前記検出部により検出された前記第１画像中の前記シートのエッジと、予め設定された第１基準線との間の乖離が第１閾値以上であることと、前記検出部により検出された前記第２画像中の前記シートのエッジと、予め設定された第２基準線との間の乖離が第２閾値以上であることとのうちの少なくとも一方が満足した場合、前記貼付状態が不良と判断する請求項１に記載の検査装置。
前記検査対象物は、前記撮像部に向かって開口する口部と、前記口部と反対側の底部とを有する容器であり、
前記検出部は、前記第１画像中の前記シートのエッジとして、前記シートの前記口部側のエッジを検出し、前記第２画像中の前記シートのエッジとして、前記シートの前記底部側のエッジを検出する請求項２に記載の検査装置。
前記第１画像中の前記シートは、円形であり、前記第２画像中の前記シートは、前記第１画像中の前記シートと同心的な円形であり、
前記検出部は、前記第１画像中の前記シートを直線的に展開して変換された第１変換画像と、前記第２画像中の前記シートを直線的に展開して変換された第２変換画像とを生成してから、前記シートのエッジを検出する請求項１～３のいずれか１項に記載の検査装置
前記検査対象物を照らす照明部を備える請求項１～４のいずれか１項に記載の検査装置。
前記照明部は、前記撮像軸に沿った線を中心線とするリング照明を有する請求項５に記載の検査装置。