JPH0763695A - シート状製品の外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シート状製品のムラや異物混入等の検査を光
学的に自動的に正確に検査できるシート状製品の外観検
査装置を提供する。 【構成】 シート状製品２をその裏面から光を当てる光
源装置１と、シート状製品２を透過した光と共にシート
状製品２を撮像する撮像系３と、撮像系３で得た画像情
報を取り込む画像処理装置４と、画像情報の均一な検査
を行うべく上記光源装置１の光の量を調整し、かつ画像
情報からシート状製品２を抽出すると共に表面ムラや異
物の混入を検査するコンピュータ５とを備えたことを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、紙等のシート状製品の
表面ムラ及び製品内に入り込んだ異物の有無を画像処理
技術を利用して検査し、製品としての合否を自動判定す
るシート状製品の外観検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、紙を初めとするシート状製品の外
観・表面検査は、主として目視によるものであった。こ
のシート状製品の表面ムラや異物の混入の目視による外
観検査は、作業者への負担が大きく、しかも個人差があ
り、統一した検査が行えないという問題がある。

【０００３】そこで、シート状製品を光学装置により検
査することが、試みられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光学的
に表面ムラを検査使用としてもムラが生じる原因は、被
検査物の一部が薄い、異物が被検査物の内部に埋まって
いる等の原因によるものであり、単に表面を見ただけで
は検査できない。

【０００５】そこで光源を透過型とし、本出願人が特願
平４−２９４３３４号及び特願平４−２９４３３５号で
提案したように表面ムラや異物の混入を検出すること
で、上述した問題は解消されるが、光源の照度が不安定
だと同じ被検査物を検査しても同一の判定が下せない場
合があり、統一した検査が実施できない問題があり、ま
た検査結果は、人手により記録しなければならない問題
もある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、シート状製品のムラや異物混入等の検査を光学的に
自動的に正確に検査できるシート状製品の外観検査装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、シート状製品をその裏面から光を当てる光
源装置と、シート状製品を透過した光と共にシート状製
品を撮像する撮像系と、撮像系で得た画像情報を取り込
む画像処理装置と、画像情報の均一な検査を行うべく上
記光源装置の光の量を調整し、かつ画像情報からシート
状製品を抽出すると共に表面ムラや異物の混入を検査す
るコンピュータとを備えたものである。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、表面ムラや異物の混入を検
出するに際して、光源装置の光の量を制御し、かつ画像
からシート状製品を抽出することで、自動的に適確な検
査が可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。

【００１０】先ず、図１により本発明のシステム構成を
説明する。

【００１１】照明制御機能を有する光源装置１上にはシ
ート状製品２が配置され、その上部にシート状製品２を
透過した光と共にシート状製品２を撮像する撮像系３
（ＣＣＤカメラ）が配置される。

【００１２】撮像系３で得た画像信号は、画像処理系４
（画像処理装置等）に入力され、コンピュータ５により
検査される。画像処理系４には画像処理系用モニタ７が
接続され、またコンピュータ５にも検査結果を表示する
コンピュータ用モニタ６が接続される。

【００１３】コンピュータ５は、ＲＡＭファイル，ハー
ドディスクなど内装する記憶部９、フロッピーディスク
などの外部記憶部１０、判定用の基準値等を選択・選定
するオペレーションボード１１を有し、また検査結果等
をプリントする出力装置８が接続されている。これら画
像処理系４，コンピュータ５、モニタ６，７、出力装置
８は制御盤１２に収納される。

【００１４】尚、表示方法は両モニタ６，７双方を利用
する必要はなく、ランプ表示により表示してもよい。ま
た検査の開始は人手によってもよいし、他システムから
の接点信号入力としてもよい。

【００１５】図２は本発明の機能構成を示したものであ
り、また図３はそのフローチャートを示したものであ
る。

【００１６】先ず検査における順序は、(1) 〜(5) の順
で行う。

【００１７】(1) センサ部の調整（レンズ絞り調整） 光源装置１上に標準となる被検査物を載せ、後述する図
４に示すように適切な検査ができるように自動或いは手
動にて撮像系３のレンズ絞りを調整する。

【００１８】(2) 検査判定基準値の選択 被検査物の種類に合せて判定基準値を選択，設定する。
判定基準値は予め図１のコンピュータ５の内部の記憶装
置に保存しておくこともできる。

【００１９】(3) 検査 図１の撮像系３から入力した画像から後述する図５に示
す方法で、シート状製品のみを抽出し、表面ムラ、異物
混入を検査して、製品としての合否を表示，保存する。

【００２０】(4) 結果出力（日報） 検査結果を図１のモニタ６、出力装置８で確認する。

【００２１】(5) バックアップ 検査結果を必要に応じて図１の記憶装置１０にバックア
ップを取る。

【００２２】通常は(1) 〜(5) の順に操作を行うが、種
々のシート状製品を繰返し検査する場合には、(1) を終
えた後、(2) と(3) を繰り返し行い、検査が全て終了し
た後、(4) ，(5) を行ってもよい。

【００２３】次にレンズ絞り調整方法を説明する。

【００２４】自動絞り調整は、撮像系（ＣＣＤカメラ）
３より入力した画像からシート状製品部のみを抽出し
（抽出方法は後述する）、シート状製品部分の平均濃淡
値が特定範囲内に入るように絞りを開閉制御することに
よって行う。

【００２５】絞り開閉制御方法の一例を図４（ａ），
（ｂ）を用いて説明する。

【００２６】撮像系より入力した画像信号は濃淡値８ビ
ット階調で表現されているものとする。このとき黒（透
過光無し）を０のレベル、白（１００％透過）を２５５
のレベルで表す。

【００２７】平均濃度値とは、撮像系から得た図４
（ａ）に示す画像ａにシート部抽出処理を施して抽出し
た領域ｂの各画素の濃淡値の平均値を指す。

【００２８】検査に適切な平均濃淡値は、０から２５５
の間に設定し、これを目標値と呼ぶ。先ず図４（ｂ）に
示すようにレンズ絞りを全閉ｌｃ、全開ｌｏの状態で画
像の平均濃淡値ｙを求め、目標値ｃが全開、全閉の平均
濃淡値の間にあることを確認する。

【００２９】レンズ絞りの開度と平均濃淡値の関係は、
単調増加関数ｆで表されると仮定する。定義域を全開ｌ
ｏと全閉ｌｃの間のレンズ絞り開度ｌ、域値ｙを０から
２５５の濃淡値として、単調増加関数ｙ＝ｆ（ｌ）に対
して２分法を適用することにより絞りを調整する。

【００３０】目標値ｃを一つの値とすると調整時の周囲
環境の影響により調整が円滑に行かなくなる場合がある
ので、目標値にある程度の範囲ｅを持たせて調整を行っ
てもよい。

【００３１】シート状製品部の抽出方法：シート状製品
部の抽出法を図５，図６により説明する。

【００３２】図５（ａ）に示すように撮像系より画像ｇ
を入力すると画像内には、光源部ｈとシート状製品部ｉ
が混在する。ここで画像ｇの信号値は上述したレンズ絞
り方法と同様であるとする。

【００３３】線ｊ−ｊの濃淡値は、図５（ｂ）に示すグ
ラフｋのように光源部ｈについては、撮像部が直接、光
を受光するので２５５に近い値を取り、シート部ｉにつ
いては光源部に比して低い値を取る。

【００３４】この性質を用いてシート部を抽出する。以
下にその方法を説明する。

【００３５】(a) 図５（ｂ）に示すように光源部ｈが取
る濃淡値とシート部ｉが取る濃淡値との間にしきい値ｍ
を設け、図５（ｃ）に示すように、しきい値ｍよりも濃
淡値が低い部分、すなわちシート部ｉには濃淡値２５
５、しきい値ｍよりも濃淡値が高い部分、すなわち光源
部ｈにはそれを０とする２値化画像ｎを作成する。

【００３６】(b) 図５（ａ）の画像ｇと図５（ｃ）の画
像ｎの論理積を取ることにより、光源部ｈの濃淡値は０
となるが、シート部ｉのそれは撮像時の濃淡値を持つ図
５（ｄ）に示す画像ｏを得ることができる。

【００３７】(c) 次に図５（ｃ）の画像ｎの濃淡値２５
５に外接する四角形ｐを求める。図５（ｄ）の画像ｏ上
で、この領域ｐに対応した部分がシート状製品部であ
り、今後の検査対象領域となる。

【００３８】なお、撮像時には図６（ａ）に示す画像ｑ
のようにごみ等のほこりｄ1 ，ｄ2が入る恐れがある。
このときは、上記処理(a) においてほこりの部分ｄ1 ，
ｄ2の濃淡値も２５５となる。シート状製品の面積より
も小さい面積しきい値ｓを設け、画像ｑに対して上記処
理(a) を施した画像内の濃淡値が２５５でも面積がしき
い値ｓよりも小さい場合には、ノイズとみなし除去する
ことにより（濃淡値を０とする）(b) (c) の処理を適確
に実施できる。

【００３９】また、上述の抽出法により、図６（ｂ）に
示すようにシート部（ｉ1 ，ｉ2 ，ｉ3 ）が水平垂直方
向に平行に位置すれば、画像内のどこであっても確実に
シート部を抽出できる。

【００４０】処理(a) においてシート部ｉの濃淡値すべ
てが、しきい値ｍ以下である必要はなく、光源部ｈとシ
ート部ｉの境界部のそれがしきい値ｍ以下であれば、本
抽出処理はシート部ｉを抽出できる。

【００４１】更に、図６（ｃ）に示す画像ｔのようにシ
ート部ｉ、光源部ｈ以外の領域ｒがある場合には、図６
（ｄ）に示すように、その部分にマスク画像ｕを設け、
図６（ｄ）に示すように画像ｔと画像ｕの論理和をとっ
た結果画像ｖに対して上述処理(a) 〜(c) を適用すれ
ば、シート部ｉを抽出できる。

【００４２】次にこの様にシート部ｉを抽出したなら
ば、表面ムラ，異物混入検査を行う。これを図７，図８
により説明する。

【００４３】先ず図７により表面ムラの検出を説明す
る。

【００４４】上述のようにして抽出された一画面の画像
２０は（ａ）で示すように縦横数百画素で構成されてお
り、これらの画素の信号は０〜２５５のレベルまで可変
であり、各画素信号を高いしきい値レベルＬＨ（例えば
２２０）で２値化した画像は（ｂ）で示した２値化画像
２１となり、図中黒で示した部分２２が高いしきい値レ
ベルＬＨより高い部分、すなわち白っぽい部分を示して
いる。また同様に低いしきい値レベルＬＬ（例えば１８
０）で２値化すると、その画像は（ｃ）で示した２値化
画像２３となり、低いしきい値レベルＬＬより高い部分
２４が斜線で示したように現れる。

【００４５】そこで両画像２１，２３を合成して共にし
きい値を越えた部分２６は、画像２１，２３の双方に現
れており、これを表面ムラがある部分と認識しその評価
を行う。すなわち、画像２０のＡL −ＡR 線の位置の各
画素のレベルを示すと（ｅ）に示した状態にある。そし
て画像２５で現れた表面ムラがある部分２６は、高いし
きい値レベルＬＨと低いしきい値レベルＬＬを越えた最
大変化を示すピークＰ1 となり、また低いしきい値レベ
ルＬＬのみ越えたピークＰ2 は比較的小変化を示すピー
クとなる。従ってレベル変化の大きい部分が表面ムラが
ある部分として認識でき、さらに縦線で示した部分２６
の各位置、面積、サイズなどの画像統計量を用いてムラ
の有無の判定を行う。またしきい値レベルＬは、多数の
しきい値レベルでの２値化と画像統計量とを用いるとよ
り完全な表面ムラが検査できる。

【００４６】次に図８により異物混入検査を説明する。

【００４７】先ず異物の混入は、図７で説明した表面ム
ラ検査と違い、異物混入があると透過光が遮られるた
め、異物部分がある設定レベルよりも黒くなる点にあ
る。図８（ａ）は、画像３０上でこの黒く写った部分３
１ａ，３１ｂ，３２ｃ〜ｅを斜線で示している。

【００４８】この各部分３１ａ，３１ｂ，３２ｃ〜ｅの
異物は、各面積が面積しきい値Ｓ1以下ならば濃淡モフ
ォロジーによって、面積しきい値Ｓ2 以上ならば画像統
計量の利用により抽出できる。

【００４９】この濃淡モフォロジーによる異物検査につ
いて説明する。

【００５０】面積しきい値Ｓ1 に合わせてフィルタのサ
イズを決定し、フィルタサイズに合わせて画像３０に対
して最大値フィルタを施した結果に、引き続き最小値フ
ィルタを施すと、しきい値面積Ｓ1 よりも大きな部分３
１ａ，３２ｄのみを残した画像３４が得られる。この結
果、画像３０のＡ−Ａ線の位置の各画素のレベルが
（ｄ）の曲線３６で表されていたものが、画像３４では
Ａ−Ａ線の位置の各画素のレベルは（ｄ）の曲線３５で
表わされる。（ｄ）の曲線３５から曲線３６を減算し、
（ｅ）に示すように濃淡差を求める。同様に各縦方向を
すべてに対して上述のように濃淡差を求めて、つまり画
像３４から画像３０を減算して各画素の濃淡差を求め、
設定したしきい値Ｔ1 と比較し、しきい値Ｔ1 を越えた
部分のみを画素値レベル２５５、それ以外を画素レベル
０として残すと、（ｆ）に示したように、面積が面積し
きい値Ｓ1 以下で、かつ周囲との濃淡差がしきい値Ｔ1
よりも大きい部分３２ｃ，３２ｅを２値化した画像３７
が得られる。

【００５１】次に画像統計量による異物検出について説
明する。

【００５２】検査前に、予め良品の画像を入力し、画像
の平均濃淡値ｍ及び標準偏差σを求めた後、平均濃淡値
ｍと標準偏差σから２値化用しきい値Ｔ2 （＝ｍ＋ｋ＊
σ＋ｂ、ｋ：任意係数、ｂ：バイアス値）を決定してお
く。画像３０に対してしきい値Ｔ2 で２値化をし、面積
しきい値Ｓ2 以上の部分を残すと、（ｂ）に示したよう
に、画像レベルが特に低く、かつ面積が面積しきい値Ｓ
2 以上の部分３１ａを含んだ画像３３が得られる。

【００５３】濃淡モフォロジー処理により求めた画像３
７と画像統計量処理により求めた画像３３とを合成して
（ｇ）に示すように異物画像３８を求める。そしてこの
異物として認識された部分３１ａ，３２ｃ，３２ｅの個
数を求めると共にその面積も求め、これらから製品の良
否を判断する。

【００５４】以上のようにして、表面ムラ検査と異物混
入検査を終えた後は、図３に示すようにそれぞれの結果
表示出力を行うと共にその結果を保存する。

【００５５】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次の用に
効果を発揮する。

【００５６】(1) シート状製品の裏面から光を当てその
透過光を撮像し、得た画像に対して多段階のしきい値処
理や濃淡画像処理等の画像処理、統計量処理を行うこと
により、表面ムラや異物混入の有無を容易に判定でき
る。

【００５７】(2) 一定した照度下で画像を入力できるの
で、目視に代って安定した自動検査が実施できる。

【００５８】(3) 検査結果は、コンピュータ内部の記憶
装置やフロッピディスクに保存したり、プリンタに出力
できるので人手による結果の記録は不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステム構成の一例を示す図である。

【図２】本発明の機能構成の一例を示す図である。

【図３】本発明のフローチャートを示す図である。

【図４】本発明において、レンズ絞りの調整方法を説明
する図である。

【図５】本発明において、撮像した画像からシート状製
品を抽出するための説明図である。

【図６】同じく本発明において、撮像した画像からシー
ト状製品を抽出するための説明図である。

【図７】本発明において、表面ムラを検出するための説
明図である。

【図８】本発明において、異物混入を検出するための説
明図である。

【符号の説明】

１ 光源装置 ２ シート状製品 ３ 撮像系 ４ 画像処理装置 ５ コンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｔ 1/00 (72)発明者 矢ヶ部 政宏 東京都江東区豊洲二丁目１番１号 石川島 播磨重工業株式会社東京第一工場内 (72)発明者 伊藤 順一 東京都江東区豊洲二丁目１番１号 石川島 播磨重工業株式会社東京第一工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート状製品をその裏面から光を当てる
   光源装置と、シート状製品を透過した光と共にシート状
   製品を撮像する撮像系と、撮像系で得た画像情報を取り
   込む画像処理装置と、画像情報の均一な検査を行うべく
   上記光源装置の光の量を調整し、かつ画像情報からシー
   ト状製品を抽出すると共に表面ムラや異物の混入を検査
   するコンピュータとを備えたことを特徴とするシート状
   製品の外観検査装置。