JPS6329202B2

JPS6329202B2 -

Info

Publication number: JPS6329202B2
Application number: JP4978478A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Nakajima; Toshio Sato
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1978-04-28
Filing date: 1978-04-28
Publication date: 1988-06-13
Also published as: JPS54143168A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、テレビジヨン撮像により被検査物体
の外観を検査する外観検査装置に関し、特に、検
査項目に応じた検査領域を被検査物体の外形上で
区画する際に生じ易い不所望の検査情報の発生を
防止し得るように改良したものである。

一般に、製品の外観検査、例えば、医薬品や食
品等の包装に多く用いられるPTP（Press
Through Pack）包装を施した製品の外観の検査
を行なうにあたつては、それぞれの検査項目に応
じて製品の外観上検査すべき領域を限定し、その
検査領域について製品の外観を詳細に検査してお
り、かかる検査領域を限定するために、従来は検
査対象領域以外の製品の外形を機械的にマスクす
る方法が考えられる。しかし、被検査物体を搬送
装置、例えばベルトコンベアで移動させながら、
その移動状態のままで被検査物体の外観をテレビ
ジヨンカメラ等の画像センサを用いて撮像し、そ
の撮像出力画像信号を再生表示した画面を見て外
観検査を行なうようにした外観検査装置に機械的
マスク方式を採用すると、その機械的マスクと被
検査物体との位置合わせを高精度に行なう必要が
生じ、そのために搬送装置が極めて複雑かつ高価
な構成となる欠点がある。しかも、かかる高価な
搬送装置を使用しても、なお若干の位置ずれを許
容せざるを得ず、使用する機械的マスクは多少の
余裕をとつて大きめに設定する必要がある。した
がつて、肝腎の検査領域が狭くなり、延いては製
品外観の欠陥検出の精度が劣化することにもな
る。また、機械的マスクにより検査対象の製品を
覆うと、その製品の外形に応じてマスクを製品の
表面に密着させることが極めて困難であるため
に、製品の表面とマスクとの間にはどうしても若
干の隙間が生じ、したがつて、照明の具合とマス
クの形状とによつて検査対象面にマスクの影、特
に半影が生じ、製品外観における微小な欠陥やノ
ンシール等の検出が困難となり、例えば、撮像出
力画像信号をアナログ−デジタル変換して高感度
の欠陥検出を行ない得るようにしてある場合に
は、微少な欠陥までも排除したにせのデジタル欠
陥検出出力が発生し、これが外観検査の精度を著
しく低下させる原因となる。さらに、PTP包装
を施した製品の外観の欠陥には、包装内容の製品
自体に関する欠陥と、それ以外の部分、例えば包
装に関する欠陥とがあり、これら両者をそれぞれ
検出する必要があるが、機械的マスクを用いるこ
とによつては、両欠陥を同時に検出することが困
難であり、製品の外観を撮像するための画像セン
サ等を、これら欠陥の検出にそれぞれ個別に二重
に設ける必要があり、そのために検査装置が一層
高価となり、検査装置の構成が複雑となる欠点が
あつた。

本発明の目的は、従来の機械的マスクに起因す
る上述した種々の欠点を除去し、被検査物体の外
形における検査対象領域以外の部分を被検査物体
撮像出力画像信号中より除去するためのマスク信
号を電子的に発生させて、被検査物体の外観にお
ける欠陥検出を高精度に行ない得るようにした外
観検査装置を提供することにある。

すなわち、本発明外観検査装置は、画像センサ
により形状寸法が予め定められた被検査物体の外
観を検査する外観検査装置において、前記被検査
物体を撮像した前記画像センサの出力画像信号を
所定の基準値で２値化することにより前記被検査
物体の輪郭を表す背景分離信号を検出し、該背景
分離信号を基準として前記形状寸法に応じて前記
被検査物体の検査対象外領域にマスクを施すマス
ク信号を発生させ、該マスク信号によつてゲート
することにより、前記出力画像信号のうち、前記
検査対象外領域からの画像信号を除去して検査対
象信号を取り出すようにしたことを特徴とするも
のである。

まず、本発明によるマスク信号について説明す
る。第１０図は本発明によるマスク信号の説明図
である。第１０図において、被検査物体として
PTP包装の製品Ａを考えた場合には、包装され
ている錠剤（またはカプセル）B₁〜B₄の部分を
検査領域として設定する必要がある。そのため
に、マスク信号としては垂直方向マスク信号Ｃと
水平方向マスク信号Ｄとを発生させればよい。

以下に図面により本発明を詳細に説明する。

本発明外観検査装置の１実施例を第１図に示
し、その各部信号波形を第２図ＡないしＧに示
す。

第１図においては、ベルトコンベア等の搬送装
置１により移動しつつあるPTP包装の製品等の
被検査物体２を、例えばテレビジヨンカメラなど
により構成した画像センサ３により撮像し、その
撮像出力の画像信号を、所要個数配設したアナロ
グ−デジタル変換器（２値化回路）４−１，４−
２，４−３，…に並列に供給して、各検査項目毎
の欠陥の検出にそれぞれ適した形態のデジタル画
像信号にそれぞれ変換する。変換器４−１におい
ては、背景と被検査物体２とを分離して被検査物
体の輪郭を表わす背景分離信号５（第２図Ａ参
照）を形成する。被検査物体としてPTP包装の
製品Ａを考えた場合、この製品は第８図に示すよ
うにアルミ箔８１、プラスチツクシート成形材８
２、錠剤（またはカプセル）８３から構成されて
いるので、第１図に示すように撮像した場合には
被検査物体の部分からはアルミ箔８１のために背
景に対して明るい部分としての信号を得ることが
できる。また、このような条件となるようにベル
トコンベア等の搬送装置１は、その表面が黒また
はそれに近い状態にしておく。このように構成し
た場合に、被検査物体を撮像したときの撮像信号
ａは第９図に示すようになる。なお、第９図にお
いて、９１は被検査物体、９２はシール部の欠陥
であり、その部分の画像信号ａは大きく減少して
いる。したがつて、第１図のアナログ−デジタル
変換器４−１の２値化レベルを第９図のｂのよう
に設定することにより背景分離信号５を得ること
ができる。この背景分離信号５の発生により、
PTP包装の製品など被検査物体２がセンサ３の
視野中に入つたことを検出するとともに、この背
景分離信号５により被検査物体２としての例えば
PTP包装製品の輪郭の垂直走査方向の始端およ
び水平走査方向における始端または終端を検出
し、それら始端および終端を検出した信号を垂直
（Ｖ）方向マスク信号発生回路６および水平(H)方
向マスク信号発生回路７にそれぞれ供給して、そ
れぞれ垂直方向マスク信号８（第２図Ｂ参照）お
よび水平方向マスク信号９（第２図Ｃ参照）を取
り出す。これら垂直方向および水平方向のマスク
信号８および９をマスク信号発生回路１０に導い
て合成し、再生表示する画像を被検査物体２の外
観など各種検査項目に適した検査領域のみに制限
するに必要なマスク信号１１，１２，…（第２図
ＤおよびＥ参照）を発生させる。なお、マスク信
号１１は製品部検査のために包装部をマスクした
場合、およびマスク信号１２は包装部検査のため
に製品部をマスクした場合の各マスク信号であ
る。マスク信号発生回路１０からのマスク信号１
１，１２，…と他のアナログ−デジタル変換器４
−１，４−２，４−３，…からの各検査項目に応
じた形態のデジタル信号に変換されたデジタル画
像信号とをそれぞれアンドゲート１３，１４，…
に供給し、これらアンドゲート１３，１４，…の
出力として得られる各検査対象信号１５，１６，
…により画像センサ３からの撮像出力画像信号を
ゲートすることにより、従来、被検査物体を機械
的マスクにより覆つた際に発生していた前述した
ような種々の不所望偽欠陥情報の発生を阻止し
て、被検査物体の所要検査領域のみの外観を忠実
に表わした画像を再生表示することができる。な
お、第２図ＦおよびＧはそれぞれ垂直同期信号４
２および水平同期信号５５を示す。

次に、上述のように背景分離信号５に基づいて
マスク信号を発生させる回路の具体的構成の一例
を第３図に示す。なお、第１図においては垂直方
向マスク信号発生回路６と水平方向マスク信号発
生回路７とが並列接続されており、マスク信号発
生回路１０において両マスク信号を合成すること
によりマスク信号が形成されているが、第３図の
一例では垂直方向マスク信号発生回路６と水平方
向マスク信号発生回路６とが直列接続されてい
る。しかし、第３図では垂直方向マスク信号発生
回路６において検査領域を通過する水平走査線を
抽出し、該水平走査線に対して水平方向マスク信
号発生回路７において検査領域を抽出するように
構成されており、直列接続により第１図における
マスク信号発生回路１０における合成機能を行わ
せているのである。

かかる構成の第３図において、垂直方向マスク
信号発生回路６は縦続接続された複数段の単安定
マルチバイブレータ２１，２２，２３，２４，２
５，…と、これら単安定マルチバイブレータのう
ち所望のマスクについての該当部分に対応する単
安定マルチバイブレータ（例えば２２および２
４）の出力信号と背景分離信号５とを受信するノ
アゲート２６および２７と、これらのノアゲート
２６および２７の出力のノア出力を得るノアゲー
ト２８とから構成されている。水平方向マスク信
号発生回路７は、縦続接続された複数段の単安定
マルチバイブレータ２９，３０，３１，３２，３
３，…と、これら単安定マルチバイブレータのう
ち所望のマスクについての該当部分に対応する単
安定マルチバイブレータ（例えば３０，３２，
…）の出力信号を順次の水平方向マスク信号とし
て取り出すノアゲート３４とから構成されてい
る。このように構成される垂直方向マスク信号発
生回路６と水平方向マスク信号発生回路７の動作
を第４図ＡないしＯの各部信号波形を示す信号波
形図を用いて詳細に説明する。なお、第４図にお
いてＡとＢはそれぞれ垂直同期信号、水平同期信
号を示している。

まず、背景分離信号５（第４図Ｃ参照）が単安
定マルチバイブレータ２１に加えられると、その
立下りにより単安定マルチバイブレータ２１（第
４図Ｄ参照）はトリガされ、その出力Ｑが“１”
となる。この単安定マルチバイブレータ２１の時
定数は第１０図に示されている時間t₁に設定され
ている。単安定マルチバイブレータ２１の出力Ｑ
が“１”である期間は、単安定マルチバイブレー
タ２２と２４（第４図Ｅ，Ｇ参照）の出力は
“１”であるので、ノアゲート２６，２７（第４
図Ｈ，Ｉ参照）の出力はともに“０”であり、ノ
アゲート２８（第４図Ｊ参照）の出力は“１”の
ままである。したがつて、単安定マルチバイブレ
ータ２９〜３２（第４図Ｋ〜Ｎ参照）の出力Ｑは
いずれも“０”であり、ノアゲート３４（第４図
Ｏ参照）の出力、すなわちマスク信号１１は
“１”である。このマスク信号１１が“１”であ
るときには画像信号は除去される。

単安定マルチバイブレータ２１の出力Ｑの立下
りにより単安定マルチバイブレータ２２はトリガ
される。この単安定マルチバイブレータ２２の時
定数は第１０図に示されている時間t₂に設定され
ている。単安定マルチバイブレータ２２のトリガ
により、その出力が“０”になると、ノアゲー
ト２６の出力は背景分離信号５が“０”である期
間のみ“１”となる。ノアゲート２６の出力が１
となることにより、ノアゲート２８の出力、すな
わちトリガ信号１７が“０”となる。

このトリガ信号１７の立下りにより単安定マル
チバイブレータ２９はトリガされる。この単安定
マルチバイブレータ２９の時定数は第１０図に示
されている時間t₁₁に設定されている。この単安
定マルチバイブレータ２９の出力Ｑが“１”であ
る期間は単安定マルチバイブレータ３０，３２の
出力Ｑは“０”であるので、マスク信号１１は
“１”のままである。

単安定マルチバイブレータ２９の出力Ｑが時間
t₁₁後に立下ると、単安定マルチバイブレータ３
０はトリガされる。この単安定マルチバイブレー
タ３０の時定数は第１０図に示されている時間
t₁₂に設定されている。この単安定マルチバイブ
レータ３０の出力Ｑが“１”である期間はマスク
信号１１は“０”となる。このマスク信号１１が
“０”となることにより画像信号が取り出される。
以後、単安定マルチバイブレータ３０，３１，３
２，…の立下りにより、単安定マルチバイブレー
タ３１，３２，３３，…は順次トリガされ、各単
安定マルチバイブレータ３１，３２，３３，…の
時定数を第１０図に示されている時間t₁₃，t₁₄，
t₁₅，…に設定することにより、単安定マルチバ
イブレータ３０，３２の出力Ｑが“１”である期
間だけマスク信号１１は“０”となる。

単安定マルチバイブレータ２９〜３３の以上の
ような動作は、単安定マルチバイブレータ２２の
出力Ｑが“１”である期間の各水平走査線に対し
て繰り返し行われる。これにより、第１０図に示
す錠剤B₁，B₂の部分が検査領域として設定され
る。

次に単安定マルチバイブレータ２２の出力Ｑの
立下りにより単安定マルチバイブレータ２３（第
４図Ｆ参照）はトリガされる。この単安定マルチ
バイブレータ２３の時定数は第１０図に示されて
いる時間t₃に設定されている。単安定マルチバイ
ブレータ２３の出力Ｑが“１”である期間は、単
安定マルチバイブレータ２２と２４の出力は
“１”であるので、ノアゲート２６と２７の出力
はともに“０”であり、ノアゲート２８の出力は
“１”である。したがつて、単安定マルチバイブ
レータ２９〜３３の出力Ｑはいずれも“０”であ
り、マスク信号１１は“１”である。

単安定マルチバイブレータ２３の出力Ｑの立下
りにより単安定マルチバイブレータ２４はトリガ
される。この単安定マルチバイブレータ２４の時
定数は第１０図に示されている時間t₄に設定され
ている。単安定マルチバイブレータ２４の出力
が“０”になると、ノアゲート２７の出力は背景
分離信号５が“０”である期間のみ“１”とな
る。ノアゲート２７の出力が“１”となることに
よりトリガ信号１７が“０”となる。

このトリガ信号１７の立下りにより単安定マル
チバイブレータ２９はトリガされ、単安定マルチ
バイブレータ２９〜３３は単安定マルチバイブレ
ータ２２の出力Ｑが“１”の場合と同様の動作
を、単安定マルチバイブレータ２４の出力Ｑが
“１”である期間中に行う。これにより、第１０
図に示す錠剤B₃，B₄の部分が検査領域として設
定される。

使用される単安定マルチバイブレータの数は検
査領域の設定数に応じて決定される。各単安定マ
ルチバイブレータの時定数は標準のテレビ信号と
した場合には垂直方向については1/60sec以下、
水平方向については15.7μs以下であり、どの程度
の値に設定するかは撮像カメラの走査速度および
被検査物体を撮像する大きさにより異なり、対象
物に合わせて選定される。なお、垂直方向のマス
ク信号を発生させるための単安定マルチバイブレ
ータは１垂直走査期間に１回だけトリガされるも
のでなければならないので、リトリガの周期が１
垂直走査時間よりも僅かに短いものが使用され
る。

本発明外観検査装置におけるマスク信号形成用
回路の他の構成例を第５図に示す。第５図示の回
路構成も前例と同様に画像センサからの出力信号
を画素に分割してマスク信号を形成するものであ
り、上述したクロツク信号４１および背景分離信
号５をアンドゲート７１を介して、リードオンリ
メモリー（ROM）またはランダムアクセスメモ
リー（RAM）等からなる記憶装置７２に印加し
て、その記憶装置７２にあらかじめ記憶させてお
いた被検査物体としてのPTPシートの所定の輪
郭に相当したパターンを画素の形態で表わすパタ
ーン信号を読み出し、そのパターン信号を所要の
マスク信号とする。本例においても、第１図示の
構成例におけると同様に、背景分離信号５により
駆動したアナログ−デジタル変換器７３−１，７
３−２，…からの各検査項目に応じた形態の上記
デジタル画像信号と上記マスク信号とをアンドゲ
ート７４，７５，…に加えてマスクの施された製
品部信号７６，７７，…を得る。第５図の例で
は、記憶装置７２から読み出したマスク信号と変
換器７３−１のデジタル区画信号とをアンドゲー
ト７４に加え、このアンドゲート７４からシート
部分がマスクされた検査対象信号７６が得られ、
マスク信号をインバータ７８で反転した信号と変
換器７３−２からの区画信号とをアンドゲート７
５に加え、このアンドゲート７５から製品部がマ
スクされシート部を検査対象とする検査対象信号
７７が取り出される。

なお、本発明検査装置を適用する被検査物体
は、例えばPTP包装製品のようにその形状寸法
があらかじめ定められているので、画像センサの
視野を決定すれば、その輪郭に相当したパターン
を表わすパターン信号を記憶装置７２にあらかじ
め記憶させておくことは容易である。これに加え
て、薬品等のPTP包装製品については、その
PTP包装におけるシートサイズおよび製品収納
ポケツトの形状をパターン信号として記憶装置に
記憶させれば足り、複雑な形状を表わすパターン
信号を記憶させる必要は全く存しない。

以上に説明したような回路構成による本発明外
観検査装置により再生表示した検査出力デジタル
画像の１例を、同一の被検査対象製品について、
従来の機械的マスクを用いた場合の検査出力デジ
タル画像の例と対比して第６図ＡおよびＢに示
す。第６図ＡおよびＢの対比から明らかなよう
に、本発明検査装置を用いれば、第６図Ａに示す
ように、機械的マスクの使用によつて検査領域が
狭くなり、かつマスク縁部の半影によるにせ欠陥
画像を排除するために高感度のアナログ−デイジ
タル変換を行なうので微少な欠陥まで除去される
のに対して、第６図Ｂに示すように検査対象の製
品の外観に現われた本来の欠陥のみを忠実に検出
して表示することができる。

また、本発明装置を用いて10種類の製品につき
外観検査を行なつた結果の欠陥面積の計数量を、
従来の機械的マスクを用いた場合の検査結果と対
比して第７図に示す。ここで、×印のついている
計数量は従来の機械式マスクによるものであり、
〇印のついている計数量は本発明によるマスクの
場合を示す。これらの検査結果からも、本発明検
査装置によれば製品の外観における本来の欠陥の
みを選択的に検出し得ることが判る。ここで、第
７図の横軸に示すサンプルのうち第１ないし第５
番目までが良品、第６ないし第10番目のものが不
良品であり、各サンプルについて20回ずつ計測し
たそれぞれの平均値に偏差を加減した形できず面
積の計数量を縦軸にとつて示す。

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、製品の外観検査にあたつて電子的にマスク信
号を発生させるので、機械的マスクに起因する半
影等の偽の欠陥を生ずることがなく、したがつ
て、上述したように、良品と不良品との欠陥計数
量の差を大きくとることができ、また、良品につ
いても定量分誤差を少なくすることができるとと
もに、計測誤差を少なくすることができる。さら
に、本発明では、PTP包装製品等の被検査物体
の輪郭そのものから得た背景分離信号に基づいて
所要のマスク信号を形成しているので、従来のよ
うにマスクと被検査物体との位置合わせを行なう
必要がなくなり、被検査物体を搬送するベルトコ
ンベア等の搬送装置を高精度とする必要もなく、
従つて検査装置の価格を低廉とすることができ
る。また、本発明では電子的マスク信号を用いる
ので、PTP包装における製品部およびシール部
の双方に対して単一の検査回路を用いて所要の各
種マスク信号を発生させることができ、画像セン
サやマスク等をそれぞれの検査に備えて個別に設
ける必要がなく、従来に比較して検査装置の構成
が著しく簡単かつ低廉となる。

なお、本発明外観検査装置は、PTP包装製品
の外観検査に好適であるのみならず、一般の被検
査物体についても背景分離信号を用いて検査対象
域以外の不要部分を電子的にマスクすることで所
要部分についてのみその外観を検査する場合に広
く適用してその欠陥検出精度を向上させることが
でき、例えば異箱チエツカとしても使用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の構成の１例を示すブロツ
ク線図、第２図ＡないしＧは同じくその各部信号
波形を示す信号波形図、第３図は本発明装置にお
けるパターン発生用回路の構成の１例を示すブロ
ツク線図、第４図ＡないしＯは同じくその各部信
号波形を示す信号波形図、第５図は同じく第２の
構成例を示すブロツク図、第６図ＡおよびＢはそ
れぞれ本発明装置および従来装置による検査出力
画像の例をそれぞれ示す説明図、第７図は同じく
その調査結果を対比して示す説明図、第８図は
PTP包装製品の説明図、第９図は背景分離信号
の説明図、第１０図はマスク信号の説明図であ
る。１……搬送装置、２……PTPシート、３……
画像センサ、４−１，４−２，４−３、……アナ
ログ−デジタル変換器、５……背景分離信号、６
……垂直方向マスク信号発生回路、７……水平方
向マスク信号発生回路、８……垂直方向マスク信
号、９……水平方向マスク信号、１０……マスク
信号発生回路、１１，１２……マスク信号、１
３，１４，７１，７４，７５……アンドゲート、
１５，１６，７６，７７……検査対象信号、１７
……水平方向マスク用トリガ信号、２１，２２，
２３，２４，２５，２９，３０，３１，３２，３
３……単安定マルチバイブレータ、２６，２７，
２８，３４……ノアゲート、４１……クロツク信
号、４２……垂直同期信号、４３，５６……カウ
ンタ、４４，５７……カウンタ出力、４５，４
６，４７，５８，５９，６０……デジタル比較
器、４８，４９，５０，６１，６２，６３……デ
ジタル設定値、５１，５２，５３，５４，６４，
６５，６６，６７……オアゲート、５５……水平
同期信号。

Claims

【特許請求の範囲】

１画像センサにより形状寸法が予め定められた
被検査物体の外観を検査する外観検査装置におい
て、前記被検査物体を撮像した前記画像センサの
出力画像信号を所定の基準値で２値化することに
より前記被検査物体の輪郭を表す背景分離信号を
検出し、該背景分離信号を基準として前記形状寸
法に応じて前記被検査物体の検査対象外領域にマ
スクを施すマスク信号を発生させ、該マスク信号
によつてゲートすることにより、前記出力画像信
号のうち、前記検査対象外領域からの画像信号を
除去して検査対象信号を取り出すようにしたこと
を特徴とする外観検査装置。