WO2012001766A1 - シガレット検査装置 - Google Patents

Abstract

　軸方向を揃えて複数本のシガレットを横並びに配列したシガレットの束におけるフィルタ端面を撮像し、その検査画像中でのシガレットの束における各シガレットの径をそれぞれ求め、検査画像におけるシガレットの標準径とそれぞれ比較してシガレットの束からの軸方向のずれを判定する（第１の判定手段）と共に、前記各シガレットの端面の重心位置をそれぞれ求め、前記シガレットの束の端部および中央部におけるシガレットの並び方向の隣接シガレット間の重心点間距離の差に従って前記シガレットの束の両端にそれぞれ配置されたシガレットの軸方向のずれを判定する（第２の判定手段）。

Description

シガレット検査装置

　本発明は、向きを揃えて横並びに並べた複数本のフィルタ付きシガレットからなるシガレットの束における、フィルタ付きシガレットの軸方向における並びの不具合を確実に検出することのできるシガレット検査装置に関する。

　フィルタ付きシガレットは、所定本数（例えば２０本）ずつまとめられて特許文献１に開示されるような包装機にて包装され、たばこパックとして製品化される。ちなみに特許文献１に開示される包装機は、向きを揃えて横並びに並べて、更には多段に積み上げてまとめた複数本のフィルタ付きシガレットからなるシガレットの束に対して、その外周に包装材を巻き付けた後、該包装材の開放された両端をそれぞれ内側に折り込むことで封口し、これによって上記シガレットの束を包装する。

特許第３４３７７５３号

　ところで前述した包装機に供給されるシガレットの束の中に、軸方向にずれを有するシガレットが存在すると、つまり他のシガレットのフィルタ端面よりも突出したシガレットが存在すると、該包装機による包装に支障が生じる虞がある。具体的にはシガレットの束の外周に包装材を巻き付けた後、該包装材の開放された両端をそれぞれ内側に折り込んで封口する際、標準的なフィルタ端面よりも突出したシガレットが存在すると、そのシガレットを押し潰して封口したり、またその封口形状がいびつになったり、更には封口すること自体が妨げられる等の不具合が生じる虞がある。従って軸方向に不揃いなシガレットの束については、その包装対象から除外（排除）し、これによってたばこパックとしての製造品質を維持することが重要である。

　シガレットの束に含まれる軸方向に不揃いなシガレット、具体的には標準的なフィルタ端面よりも突出したシガレットを検出するには、例えばシガレットの軸方向に直角な方向から該シガレットの束のフィルタ端面における凹凸の有無を光学的に判定すれば良い。しかしながら前述した包装機における限られた空間に、このような光学装置、具体的にはフィルタ端面を該シガレットの横方向から撮像するカメラや光学センサを組み込むことは困難である。しかもシガレットの束に巻き付けられた包装材の端部、つまり包装材端部の封口領域がシガレットの束の端面から突出しているので、これが邪魔してシガレットの横方向から該シガレットの端面を撮像することができないと言う問題がある。

　本発明はこのような不具合を解消するべくなされたもので、その目的は、軸方向に向きを揃えて横並びに配列されたシガレットの束における軸方向に不揃いなシガレットを、特に標準的なフィルタ端面から軸方向に飛び出したシガレットの有無を、該シガレットの軸方向から確実に検出することのできるシガレット検査装置を提供することにある。

　本発明は、例えば前述した包装機には、シガレットの束の軸方向からシガレット端面を撮像して該シガレット端面の汚れを検出する為の超小型のカメラが組み込まれること、そしてこのカメラにて撮像された検査画像におけるフィルタ径は、基本的にはカメラとフィルタ端面との距離（撮像距離）によって変化することに着目してなされている。

　また包装機に組み込まれるカメラは、いわゆる超小型のカメラであり、この種のカメラにて撮像された検査画像は、一般的には樽型歪みを有している。この為、検査画像における周辺部ではフィルタ端面の画像に歪みが生じ、フィルタ径の計測を阻害することがある。そこで本発明においては、検査画像における歪みの影響を受けることなく、シガレットの束における標準的なフィルタ端面から突出したシガレットの有無を精度良く検出するべく、以下に示すような工夫を施している。

　即ち、本発明に係るシガレット検査装置は、軸方向を揃えて横並びに配列されたフィルタ付きシガレットの束のフィルタ端面を、該シガレットの軸方向からカメラを用いて撮像し、その検査画像を分析して前記シガレットの軸方向における並びの良否を検査するものであって、
　前記検査画像中での前記シガレットの束における各シガレットの径をそれぞれ求め、これらのシガレットの径と、前記シガレットの束におけるシガレットの配列位置に応じて予め定められた前記検査画像におけるシガレットの標準径とそれぞれ比較して前記シガレットの束からのシガレットの飛び出しを判定する判定手段を備えることを特徴としている。

　ちなみに前記判定手段は、前記検査画像におけるシガレットの標準径を基準として設定した閾値よりも、前記検査画像におけるシガレットの径が大なるときに、前記シガレットの束からシガレットが飛び出していると判定するように構成される。

　或いは本発明に係るシガレット検査装置は、前記検査画像中での前記シガレットの束における各シガレットの端面の重心位置をそれぞれ求めると共に、隣接するシガレット間の重心点間距離を求め、これらの重心点間距離の差を調べて前記シガレットの束からのシガレットの飛び出しを判定する判定手段を備えることを特徴としている。

　ちなみに前記前記判定手段は、シガレットの束の両端にそれぞれ配置されたシガレットと該シガレットに隣接して配置されたシガレットとの間の重心点間距離と、前記シガレットの束の前記両端を除く領域に、隣接して配置されたシガレット間の重心点間距離との差が、予め設定した閾値よりも大きいときに、前記シガレットの束からシガレットが飛び出していると判定するように構成される。

　尚、前記フィルタ付きシガレットの束は、例えば軸方向を揃えて横並びに配列したフィルタ付きシガレットを多段に有するものであって、この場合、前記判定手段は、軸方向を揃えてフィルタ付きシガレットを横並びに配列した段毎に前述した判定処理を実行する。

　また本発明に係るシガレット検査装置は、前記検査画像中での前記シガレットの束における端部を除く領域にそれぞれ配置された各シガレットの径をそれぞれ求め、これらのシガレットの径と、予め配列位置に応じて定められた前記検査画像におけるシガレットの標準径とをそれぞれ比較して前記端部を除く領域にそれぞれ配置されたシガレットの前記シガレットの束からの飛び出しを判定する第１の判定手段と、
　前記検査画像中での前記シガレットの束における前記各シガレットの端面の重心位置をそれぞれ求め、前記シガレットの束における両端部にそれぞれ配置されたシガレットと該シガレットに隣接して配置されたシガレットとの間の重心点間距離と、前記シガレットの束における前記端部を除く領域に、隣接して配置されたシガレット間の重心点間距離との差を調べて前記シガレットの束における両端部にそれぞれ配置されたシガレットの前記シガレットの束からの飛び出しを判定する第２の判定手段と
を備えることを特徴としている。

　好ましくは、前記第１の判定手段は、前記検査画像中での前記シガレットの標準径を基準として設定した閾値よりも、前記検査画像中でのシガレットの径が大なるときにシガレットが飛び出していると判定するように構成される。

　また前記第２の判定手段は、前記シガレットの束における両端部にそれぞれ配置されたシガレットと該シガレットに隣接して配置されたシガレットとの間の重心点間距離と、前記シガレットの束の前記両端部を除く領域に隣接して配置されたシガレット間の重心点間距離との差が、予め設定した閾値よりも大きいときにシガレットが前記シガレットの束から飛び出していると判定するように構成される。

　また前記フィルタ付きシガレットの束が、軸方向を揃えて横並びに配列したフィルタ付きシガレットを多段に有するものであるとき、前記第１および第２の判定手段は、軸方向を揃えてフィルタ付きシガレットを横並びに配列した段毎に判定処理を実行するように構成することが好ましい。

　また前記第１および第２の判定手段においては、前記検査画像中における前記シガレットの束の位置ずれを検出し、前記検査画像中におけるシガレット端面の位置ずれ補正した後に、各シガレットの端面領域をそれぞれ解析して前記シガレットの束からのシガレットの飛び出しを判定することが望ましい。尚、前記検査画像については、包装機において前記シガレットの束におけるフィルタ側の端部が包装材にて封口される前に、前記シガレットの束におけるフィルタ端面を撮像して求めることが好ましい。

　尚、前記シガレットの束における各シガレットの端面の重心位置については、例えば前記検査画像に縮退処理を施して各シガレットの端面領域をそれぞれ縮退させ、縮退により隣接シガレット間で分離された各シガレットの端面画像を予め設定された標準パターンと比較して、前記端面画像が前記標準パターンに含まれるときの該標準パターンの位置としてそれぞれ求めるようにすれば良い。

　この際、前記検査画像に対する縮退処理を、例えば前記検査画像中の、前記シガレットの束における複数段のシガレットの並びの列にそれぞれ対応付けて設定したサーチ領域毎に行うことが望ましい。

　上記構成のシガレット検査装置によれば、シガレットの束におけるシガレットの配列位置に応じて、例えばシガレットの束における両端部を除く領域に配置された各シガレットについてはその径を評価し、また両端部に配置されたシガレットについては、当該シガレット隣接するシガレットとの重心点間距離を評価するので、例えば広角の超小型のカメラにてフィルタ端面を撮像した樽型歪みを有する検査画像を解析する場合であっても、シガレットの束のフィルタ端面からの個々のシガレットの突出を精度良く判定することができる。

　特にシガレットの束における両端部を除く領域に配置された各シガレットについては、その配列位置に応じて設定された判定閾値の下で検査画像中でのフィルタ径を絶対的に判定し、またシガレットの束における両端部に配置されたシガレットについては、該シガレットに隣接するシガレットとの重心点間距離と、中央部分に配置された隣接するシガレット間の重心点間距離とをそれぞれ求め、これらの重心点間距離の差として、シガレットの飛び出しを相対的に判定するので、検査画像の歪みに拘わりなくその検査精度を十分に高くし、シガレット端面からのシガレットの飛び出しを確実に検出することができる。

本発明に係るシガレット検査装置が組み付けられる、たばこパック用包装機の概略構成を示す図。 たばこパック用包装機に供給されたフィルタ付きシガレットの束の様子と、そのフィルタ端面を撮像するカメラとの関係を示す図。 本発明の一実施形態に係るシガレット検査装置の概略構成図。 本発明の一実施形態に係るシガレット検査装置におけるシガレット位置の検出処理の概念を示す図。 図４に示すパターン画像と検査画像におけるサーチ領域との関係、およびシガレットの位置検出の概念を示す図。 本発明の一実施形態に係るシガレット検査装置における第１の判定手段によるシガレットの飛び出し判定の処理概念を示す図。 本発明の一実施形態に係るシガレット検査装置における第２の判定手段によるシガレットの飛び出し判定の処理概念を示す図。 本発明の別の実施形態に係るシガレット検査装置におけるシガレット位置の検出処理のためのサーチ領域を示す図。 本発明の別の実施形態に係るシガレット検査装置におけるシガレット位置の検出処理での縮退処理を説明する為の図。 本発明の別の実施形態に係るシガレット検査装置において縮退処理されたシガレット端面画像の例を示す図。 本発明の別の実施形態に係るシガレット検査装置において縮退処理されたシガレット端面画像に対するパターンマッチング処理の概念を示す図。

　以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るシガレット検査装置の詳細について説明する。
　このシガレット検査装置は、例えば所定本数のフィルタ付きシガレットを横並びに整列させて包装機に供給されて包装されるシガレットのフィルタ端面を、上記包装機において所定の包装材にて包装し、該包装材を封口する前に撮像し、該フィルタ端面を含んで撮像した検査画像を分析して前記フィルタ端面の品質を検査するものである。具体的にはこのシガレット検査装置は、軸方向を揃えて複数本のシガレットを横並びに整列させたシガレットの束におけるシガレットの軸方向のずれ、換言すれば基準となるフィルタ端面からのシガレットの飛び出しの有無を検査するものである。

　尚、ここでは包装機に組み込まれるシガレット検査装置を例に説明するが、巻き上げ機からチップマウンタを介して連続的に製造されたフィルタ付きシガレットを、所定本数ずつ束にしてまとめて次工程に送り出す製造ラインに、本シガレット検査装置を組み込むことも可能である。

　さて本発明に係るシガレット検査装置が組み込まれるシガレット用の包装機は、例えば前述した特許文献１に詳しく紹介されるものからなる。この包装機は、概略的には図１に示すように所定の包装材を有底角筒状に加工する成形用ターレット１と、この成形用ターレット１と同軸に並べて設けられて上記成形用ターレット１にて成形された有底角筒状の包装材の内部に、予め横並びに整列した複数本（例えば２０本）のシガレットの束を収納し、上記包装材の開口端を折り込んで該包装材を封口する封口用ターレット２とを備える。

　ちなみにシガレットの束は、フィルタの向きを揃えてホッパ３に供給されるフィルタ付きシガレットを、横並びに７本、６本、７本とそれぞれ整列させて３段に積み重ねる整列機４により形成され、搬送ポケット５に収納されてチェーンコンベア６により前記成形用ターレット１まで搬送される。そしてシガレットの束Ｃは、図示しないプランジャにより搬送ポケット５から押し出されて前記上記成形用ターレット１にて成形された有底角筒状の包装材Ｐの内部に収納され、更にこの状態で前記シガレットの束Ｃは有底角筒状の包装材Ｐと共に前記封口用ターレット２の、例えば図２に示すようなマンドレル７内に移送される。

　そして封口用ターレット２は、回転により前記マンドレル７を周回させて前記シガレットの束Ｃを収納した前記有底角筒状の包装材Ｐの開放端部を内側に向けて折り込み、これによって包装材Ｐを封口して前記シガレットの束Ｃを包装する。尚、シガレットの束Ｃを包装したたばこパックは、前記封口用ターレット２から移送ターレット８を介して乾燥ターレット９に導かれ、この乾燥ターレット９にて乾燥処理が施された後に製品として送り出される。

　尚、図１における符号１ａ,１ｂは、前記成形用ターレット１の周回軌道に沿って設けられて該成形用ターレット１の包装用マンドレルにアルミ蒸着シート等からなる内包材Ｐａと紙シート等からなる外包材Ｐｂとをそれぞれ供給する包装材供給装置である。これらの内包材Ｐａおよび外包材Ｐｂは、互いに重ね合わせられて前記包装用マンドレルに巻き付けられて前述した有底角筒状の包装材Ｐを形成する。

　さて基本的には上述した如く構成されるシガレット用の包装機に対して、本発明に係るシガレット検査装置の前記シガレットの束Ｃのフィルタ端面を撮像するカメラ１０は、前記封口用ターレット２の周回軌道の側部に設けられる。特にカメラ１０は、いわゆる超小型の広角カメラであって、前記マンドレル７が前記包装材Ｐと共にシガレットの束Ｃの受け取る位置から僅かに下流側に設けられて、前記包装材Ｐの開放端部が内側に折り込まれる前に、つまり包装材Ｐによる封口前に前記シガレットの束Ｃのフィルタ端面を撮像するものとなっている。

　具体的には前記カメラ１０は、例えば図２に示すようにカメラ本体１１の前面に装着されたプリズム等の光学系１２を介して該カメラ本体１１の横側方向を撮像する、いわゆるサイドビュー型の奥行き長さの薄いものからなる。特にカメラ本体１１としては、例えばレンズ径が１２ｍｍ程度の、いわゆる広角レンズを備え、シガレットの束Ｃのフィルタ端面に近接した位置から該フィルタ端面の全てを一括して撮像可能なものが用いられる。

　またカメラ本体１１の上下には、その撮像方向を照明するストロボ１３,１３が設けられている。これらのストロボ１３,１３は、例えばＬＥＤを発光体として用いた小型のものである。このような小型（超小型）のカメラ１０を用いることで、該カメラ１０を前述した封口用ターレット２の側部に近接させて設置することが可能となる。そして前記封口用ターレット２のマンドレル７に供給されたシガレットの束Ｃにおけるフィルタ端面の全体が、前記包装材Ｐによる封口前に前記カメラ１０にて撮像されるようなっている。

　図３は本発明の一実施形態に係るシガレット検査装置の概略構成を示している。このシガレット検査装置は、前述したカメラ１０にて撮像された前記シガレットの束Ｃのフィルタ端面を含む検査画像を記憶する検査画像メモリ１４と、この検査画像メモリ１４に記憶された検査画像（シガレットの束Ｃのフィルタ端面の像）を分析する画像処理装置２０を備える。この画像処理装置２０は、例えば予め設定されたプログラムに従って前記検査画像を分析するマイクロプロセッサからなる。ちなみにカメラ１０により撮像された前記シガレットの束Ｃの検査画像における各シガレットのフィルタ端面は、前述したストロボ１３,１３により照明された明るい画像領域をなし、またシガレット間の隙間やシガレットの側部は、照明光を反射しないので暗い画像領域を形成する。

　このような検査画像に対して前記画像処理装置２０は、例えば以下に説明するように、予め設定されてパターン画像メモリ１５に登録されたパターン画像を用いて前記検査画像中における個々のシガレットの位置（フィルタ端面の位置）を検出する。そして画像処理装置２０は、シガレットの検出位置毎にそのフィルタ端面の画像を選択的に切り出してその大きさ（フィルタ径）およびフィルタ端面の重心位置等を検査する。

　尚、パターン画像は、シガレットの束Ｃを形成する複数本のシガレットの各配列位置に応じて定められるものであって、シガレットの束Ｃが２０本のシガレットからなる場合には、例えば図４に示すように設定される。

　具体的には７本，６本，７本として３段に亘って積み重ねた２０本のシガレット[１]～[２０]の中の左端の２本のシガレット[１],[１４]に対しては、その左側に隣接するシガレットが存在しないことから該シガレットの左端部を縦長に短冊状に切り取ったときの円弧状の画像部分をシガレット領域（フィルタ領域）とし、その残部（左側部）を背景（暗部）としたパターン画像Ａ１が設定される。同様に右端の２本のシガレット[７],[２０]に対しては、その右側に隣接するシガレットが存在しないことから該シガレットの右端部を縦長に短冊状に切り取ったときの円弧状の画像部分をシガレット領域とし、その残部（右側部）を背景（暗部）としたパターン画像Ａ２が設定される。

　また上段の左右端を除く５本のシガレット[２],[３],[４],[５],[６]に対しては、その上側に隣接するシガレットが存在しないことから該シガレットの上端部を横長に短冊状に切り取ったときの円弧状の画像部分をシガレット領域とし、その残部（上部）を背景としたパターン画像Ａ３が設定される。同様に下段の左右端を除く５本のシガレット[１４],[１５],[１６],[１７],[１８]に対しては、その下側に隣接するシガレットが存在しないことから該シガレットの下端部を横長に短冊状に切り取ったときの円弧状の画像部分をシガレット領域とし、その残部（下部）を背景としたパターン画像Ａ４が設定される。

　そして中段のシガレット[８]～[１３]については上下に隣接するシガレットが存在するので、その左端のシガレット[８]に対しては、シガレットの中心を左側にずらして円形に切り取ったときの長円状の画像部分をシガレット領域（フィルタ領域）とし、その残部（左側部）を背景としたパターン画像Ａ５が設定される。同様にして右端のシガレット[１３]に対しては、シガレットの中心を右側にずらして円形に切り取ったときの長円状の画像部分をシガレット領域（フィルタ領域）とし、その残部（右側部）を背景としたパターン画像Ａ６が設定される。

　また上下左右に隣接するシガレットが存在する中央部の４本のシガレット[９],[１０],[１１],[１２]に対しては、シガレットの中心を合わせて円形に切り取ったときの円形の画像部分をシガレット領域（フィルタ領域）としたパターン画像Ａ７が設定される。
　このように前記検査画像中における個々のシガレットの位置（フィルタ端面の位置）を検出する為のパターン画像は、シガレットの配列位置に応じたパターン画像Ａ１,Ａ２～Ａ７として予め設定されてパターン画像メモリ１５に登録される。

　ここで画像処理装置２０について簡単に説明すると、この画像処理装置２０は、パラメータ制御部２１を備える。このパラメータ制御部２１は、制御パラメータｎを制御することによって、シガレットの束Ｃを形成する複数本のシガレットの各フィルタ端面の大きさ（フィルタ径）およびフィルタ端面の重心位置を個々に検査する役割を担う。前記制御パラメータｎは、前記シガレットの束Ｃにおける個々のシガレットの配列位置を特定するものであり、その最大値はシガレットの束Ｃを形成するシガレットの本数Ｎとして設定される。そして前記制御パラメータｎは、前記パラメータ制御部２１により［ｎ＝１］から［ｎ＝Ｎ］まで順次更新（インクリメント）され、この結果、該制御パラメータｎにより特定される配列位置のシガレットが順次検査される。

　即ち、パラメータ制御部２１により制御パラメータｎが特定されると、この制御パラメータｎに従って前記パターン画像メモリ１５から、シガレットの配列位置毎に予め設定されたパターン画像Ａ（Ａ１～Ａ７）が選択的に読み出される。またサーチ領域設定部２２は、前記制御パラメータｎに従って検出対象とするシガレットの配列位置を特定し、前記検査画像メモリ１４に記録された検査画像に対するサーチ領域Ｓを部分的に設定する。即ち、検査画像に対するサーチ領域Ｓは、後述するように予め前記シガレットの配列位置毎に予め設定されており、前述した制御パラメータｎに応じて前記検査画像メモリ１４に対するサーチ領域Ｓが決定される。

　さてマッチング処理部２３は、上述した制御パラメータｎに従って前記パターン画像メモリ１５から選択的に読み出したパターン画像Ａを、シフト処理部２４を介して入力する。このマッチング処理部２３は、前記シフト処理部２４と協働して前記検査画像中の前記制御パラメータｎにより特定された前記サーチ領域Ｓ内において前記パターン画像Ａが一致する画像部分とその位置を求める役割を担う。

　即ち、前記シフト処理部２４は、前記パターン画像Ａを前記サーチ領域Ｓに亘って順次移動（シフト）しながら、前記マッチング処理部２３による前記サーチ領域Ｓの画像Ｂとの照合に供している。そしてマッチング処理部２３は、前記サーチ領域Ｓの画像Ｂ内において前記パターン画像Ａに一致する画像部分を検出したとき、前記シフト処理部２４において前記パターン画像Ａを予め定められた初期位置から移動させたシフト量Δｘ,Δｙを求め、このシフト量Δｘ,Δｙによって示される前記サーチ領域Ｓ上の位置をシガレットの位置として検出している。

　具体的には、例えば制御パラメータｎによってシガレットの束Ｃにおける上段左側のシガレット[１]が指定されたとき、パターン画像メモリ１５からは図５に示すようにシガレットの左側円弧部分の画像を切り出したパターン画像Ａ１が選択される。また前記検査画像に対しては、図５に示すように上段左側のシガレット[１]の正規の配列位置を中心としたサーチ領域Ｓが、例えば矩形状に設定される。

　このようにして設定されるサーチ領域Ｓに対して前記パターン画像Ａ１の照合基準位置は、シガレット[１]が予め定められた正規の配列位置（ずれのない位置）に存在するときに該パターン画像Ａ１が検査画像（上段左側のシガレット[１]の端面画像）に一致する位置として定められている。そしてこの基準位置において前記パターン画像Ａ１が検査画像に一致しないとき、つまりパターン画像Ａ１がシガレット（フィルタ端面）の像に対してずれているとき、前記サーチ領域Ｓ内において前記パターン画像Ａがシフト（移動）される。そしてパターン画像Ａ１と検査画像（シガレットの端面画像）とが一致したとき、前記パターン画像Ａ１の前述した照合基準位置からのずれ量（シフト量）Δｘ,Δｙが、検査画像中におけるシガレット[１]の存在位置として検出される。

　このようにして検出されたシガレットの位置（Δｘ,Δｙ）は、検査領域設定部２５に与えられる。そして検査領域設定部２５は、上述した如く検出されたシガレットの位置とそのサーチ領域Ｓの位置とに従って、前記検査画像メモリ１４から該当位置を中心として定まるシガレット[１]のフィルタ端面画像部分を検査領域画像Ｄとして選択的に切り出し、この検査領域画像Ｄをフィルタ端面の大きさ（フィルタ径）の検出処理およびフィルタ端面の重心位置の検出処理に供している。

　ここで前記カメラ１０にて撮像されたシガレットの束Ｃのフィルタ端面画像（検査画像）に着目すると、前述した如くカメラ１０はレンズ径が１２ｍｍ程度の広角レンズを備えたものであり、一般的には樽型歪みを有することが否めない。これ故、レンズ中心部を通して撮像された検査画像の中央領域と、レンズ周辺部を通して撮像された検査画像周辺部とでフィルタ端面の画像の大きさと形状に違いが生じる。具体的には検査画像の中央領域においては、歪みが殆どない画像が得られるが、検査画像の周辺領域においては形状的歪みを伴った画像となる。特にシガレットの束Ｃの端部に配置されたシガレットは、検査画像の周辺領域に写し込まれるので画像の歪みが顕著である。

　そこで本発明に係るシガレット検査装置においては、検査画像中のシガレットの束Ｃにおける各シガレットの配列位置に着目し、シガレットの束Ｃにおける中央部分、具体的には端部を除く領域に配置されたシガレットについては、検査画像中でのフィルタ径に基づいて該シガレットの軸方向のずれ、つまり基準となるフィルタ端面位置からの飛び出しを判定している（第１の判定手段）。またシガレットの束における両端部に配置され、検査画像の周辺領域に移し込まれたシガレットについては、そのフィルタ端面の重心位置に着目し、該シガレットの軸方向のずれ、つまり基準となるフィルタ端面位置からの飛び出しを判定するものとなっている（第２の判定手段）。

　具体的には前記フィルタ径に着目した第１の判定手段は、図３に示すようにフィルタ径検出部３１と、フィルタ径判定部３３とを備える。そしてフィルタ径判定部３３においては、前記フィルタ径検出部３１にて検出されたフィルタ径ｄを、予め閾値メモリ３２に登録された判定閾値ＴＨと比較して当該シガレットの基準となるフィルタ端面位置からの飛び出しの有無を判定している。

　ちなみに前記フィルタ径検出部３１は、予め基準となる位置に位置付けられたシガレットのフィルタ端面を撮像したときに、前述した検査領域画像Ｄにおいてフィルタ端面の外郭（輪郭）から求められる標準的なフィルタ径ｄを基準スケール値［ｓ＝１.００］として、前記検査領域画像Ｄにおけるシガレットのそれぞれについて計測されるフィルタ端面の径ｄを、上記基準スケール値との相対関係を示す正規化されたスケール値ｓとして求めるように構成される。

　これに対して前記閾値メモリ３２に予め登録される判定閾値ＴＨは、前述した如くカメラ１０により撮像されるシガレットのフィルタ端面が、該シガレットが基準となるフィルタ端面よりも突出して前記カメラ１０に近付いている場合には大きく写り込み、前記検査領域画像Ｄ上におけるフィルタ径ｄが大きくなることから、その突出量を許容しうる限界値として設定される。特にシガレットの束Ｃにおけるシガレットの配列位置に応じて、前述した画像歪みの影響を受けて各シガレットのフィルタ端面の写り込みの大きさの程度が異なることから、上記判定閾値ＴＨは図６に例示するようにシガレットの配列位置に応じて各別に設定される。尚、この判定閾値ＴＨもまた前述したスケール値として設定される。

　具体的には前述した如く横並びに７本、６本、７本としてシガレットを配列し、これらを３段に積み重ねたシガレットの束Ｃについては、図６に示すように中央領域に配置された１０本のシガレット（図４における上段の[３],[４],[５]、中段の[９],[１０],[１１],[１２]、下段の[１６],[１７],[１８]）に対する閾値ＴＨ１として、例えば前述したスケール値で［１.０５５］が設定される。またこれらの中央領域に隣接するが、周辺部（端部）には位置しない６本のシガレット（図４における上段の[２],[６]、中段の[８],[１３]、下段の[１５],[１９]）に対する閾値ＴＨ２については、例えば若干の画像歪みを配慮して前述したスケール値で［１.０３５］が設定される。尚、周辺部（端部）には位置する４本のシガレット（図４における上段の[１],[７]、および下段の[１４],[２０]）については、ここではフィルタ径に基づく判定の対象としてないので、閾値は設定されない。

　そして前述したフィルタ径判定部３３においては、検査画像中のシガレットの束Ｃにおける中央部分に配置されたシガレットのそれぞれについて求めたフィルタ径ｄ（スケール値ｓ）を、その配列位置に応じて前記閾値メモリ３２に登録された判定閾値ＴＨと比較し、フィルタ径ｄ（スケール値ｓ）が判定閾値ＴＨを上回るとき、これをシガレットが基準となるフィルタ端面位置よりも飛び出していると判定している。このようにして検出されたシガレットの突出の情報（検出情報）は、突出検出部３４に与えられ、この突出検出部３４から当該シガレットを含むシガレットの束Ｃを包装対象から除外するべくイジェクト指令が発せられる。

　一方、前述したフィルタ端面の重心位置に着目した第２の判定手段は、図３に示すようにシガレットの束Ｃにおける個々のシガレットのフィルタ端面の、前記検査画像上での重心位置を検出する重心位置検出部３５と、この重心位置検出部３５にて検出された重心位置を、シガレットの束Ｃにおける各シガレットの配列位置に対応付けてそれぞれ一時記憶する重心位置メモリ３６を備える。この重心位置の検出は、シガレットの束Ｃにおいて端部に配置されたシガレットのみならず、前記シガレットの束Ｃにおける端部を除く領域（中央部）に配置されたシガレットについても実行する。

　そしてこの第２の判定手段においては、例えば前記重心位置メモリ３６にシガレットの束Ｃにおける各シガレットの端面の重心位置が求められたとき、重心位置間距離算出部３７を起動し、先ず端部に配置されたシガレットと、該シガレットに隣接するシガレットとの間のフィルタ端面の重心位置間の距離をそれぞれ求める。また更に前記重心位置間距離算出部３７は、シガレットの束Ｃにおける上述した中央部に隣接して配置されたシガレット間のフィルタ端面の重心位置間の距離をそれぞれ求める。特に端部に配置されたシガレットと、このシガレットに隣接する、端部から２番目のシガレットとの間の重心点間距離、更に端部から２番目のシガレットとこのシガレットに隣接する、端部から３番目のシガレットとの間の重心点間距離を求める。これらのフィルタ端面の重心位置間の距離の算出は、横並びに配列されたシガレットに対して、前述した如く３段に重ねられた段毎に実行される。

　具体的には、端部に配置されたシガレット（図４における上段の[１],[７]、中段の[８],[１３]、下段の[１４],[２０]）と、これらの各シガレットにそれぞれ隣接するシガレット（図４における上段の[２],[６]、中段の[９],[１２]、下段の[１５],[１９]）との間のフィルタ端面の重心位置間の距離Ｌ１,Ｌ２がそれぞれ求められる。また中央部分に隣接して配列されたシガレットについては、そのシガレット間（図４における上段の[２],[３]間および[５],[６]間、中段の[９],[１０]間および[１１],[１２]間、下段の[１５],[１６]間および[１８],[１９]間）の重心位置間距離Ｌ３,Ｌ４がそれぞれ求められる。

　このようにしてシガレット間の重心点距離Ｌ１,Ｌ２,Ｌ３,Ｌ４が求められたならば、次に距離差判定部３８は、端部に配置されたシガレットと該シガレットに隣接するシガレットとの重心位置間距離Ｌ１,Ｌ２と、その並びにおける中央部分に互いに隣接して配列されたシガレット間の重心位置間距離Ｌ３,Ｌ４と差（距離差；［Ｌ１－Ｌ３］,［Ｌ２－Ｌ４］）をそれぞれ求める。そして前記距離差判定部３８は、これらの距離差［Ｌ１－Ｌ３］,［Ｌ２－Ｌ４］を、閾値メモリ３９に予め登録された距離差閾値Ｘ,Ｙとそれぞれ比較することで、端部に配置されたシガレットの基準となるフィルタ端面位置からの飛び出しを判定している。

　即ち、シガレットの束Ｃにおける各シガレットの端面が基準となる位置に揃っているならば、カメラ１０により撮像された検査画像における各シガレットの横並び方向における重心点間距離Ｌ１,Ｌ２,Ｌ３,Ｌ４は、その配列位置に応じた一定のスケール値を示すことになる。しかしシガレットの束Ｃの端部に配置されたシガレットが、基準となるフィルタ端面位置よりも飛び出している場合には、該シガレットのフィルタ端面は検査画像中において本来の位置よりも外側に写し込まれる。従ってこの場合には、端部に位置するシガレットの重心位置と、該シガレットに隣接するシガレットの重心位置との距離は、本来の重心点間距離よりも長くなる。

　従って簡易的には上述した端部に位置するシガレットの重心位置と、該シガレットに隣接するシガレットの重心位置との距離Ｌ１,Ｌ２を、予め設定した判定閾値と比較すれば、容易にその突出の有無を判定することができる。しかしながら端部に位置するシガレットに隣接するシガレットが、基準となるフィルタ端面位置に位置付けられているとの保証はない。

　そこで本装置における第２の判定手段においては、前述した如く端部に配置されたシガレットについて求めた隣接するシガレットとの重心点間距離Ｌ１,Ｌ２と、シガレットの束Ｃの中央部分に隣接して配置されたシガレット間の重心点間距離Ｌ３,Ｌ４との差に着目し、その距離差［Ｌ１－Ｌ３］,［Ｌ２－Ｌ４］が所定の閾値を越えるとき、これを配置されたシガレットが基準となるフィルタ端面位置から突出しているとして判定するものとなっている。尚、シガレットの束Ｃにおける中央部分に配置されたシガレットについては、前述した第１の判定手段により基準となるフィルタ端面位置に位置付けられていること、つまり基準となるフィルタ端面位置から突出していないことを確認しておけば十分である。

　ちなみに前述した距離差の判定閾値としては、例えば端部のシガレットが基準となるフィルタ端面位置よりも５ｍｍ以上飛び出したとき、これを異常として判定するような場合には、例えば上段および下段のシガレットの並びに対してはスケール値で［０.５０］程度に設定しておけば良く、また中段のシガレットの並びに対してはスケール値で［０.８０］程度に設定しておけば良い。

　このようにしてフィルタ端面の重心位置に基づいてシガレットの束Ｃにおける端部のシガレットの突出を判定する第２の判定手段によれば、カメラ１０により撮像された画像の周辺部が大きく歪んでいても、その歪みの影響を受けることなく、端部に配置されたシガレットの軸方向のずれ、つまり基準となるフィルタ端面位置からの突出の有無を正確に判定することができる。そして前記距離差判定部３８にて端部におけるシガレットの突出が判定された場合、その突出情報を前記突出検出部３４に与えることで、中央部分におけるシガレットの突出が検出された場合と同様に、当該シガレットを含むシガレットの束Ｃを包装対象から除外するイジェクト指令を発することが可能となる。

　従って本発明に係るシガレット検査装置によれば、前述した第１及び第２の判定手段によりシガレットの束Ｃにおけるシガレットの不本意な突出を確実に検出することができるので、包装機にて包装される前に、軸方向にずれを有するシガレットの束Ｃを、その包装対象から確実に除外することが可能となる。従って包装不良（封口不良）を招来することがなくなり、包装機にてシガレットの束Ｃを包装したたばこパッケージの製品品質を向上させることができる。また前述した画像処理は、フィルタ端面の輪郭に基づくフィルタ径の算出と、フィルタ端面領域の重心位置を求める処理を基本とするので、比較的簡単に実行することができ、さほどその処理負担が大きくなることがない。従って包装機によるシガレットの束Ｃの包装タクト時間が短い場合であっても、十分に対処可能である。

　ところでシガレットの束Ｃにおけるフィルタ端面の重心位置の検出を次のようにして実施することもできる。即ち、前述した検査画像から、先ず図８(Ａ)に示すように上段・中段・下段の各シガレットの並びに沿って設定した矩形状のサーチ領域Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３毎に、そのフィルタ端面画像を部分的に切り出す。これらのサーチ領域Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３は、横並びに配列された７本・６本・７本のシガレットの各フィルタ端面をそれぞれ一括して切り出すように設定される。

　しかる後、上記各サーチ領域Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３の画像に対して、縮退処理を施し、各シガレットの端面画像を個々に縮退させる。この縮退処理は前記各サーチ領域Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３のそれぞれについて１画素ずつ順にサーチし、図８(Ｂ)に示すように、サーチ位置の画素と、この画素を囲む周囲の画素について、具体的には［３×３］画素についてその画素の値（画像成分として輝度）を調べ、［３×３］画素中の最も値の低い画素値（輝度の低い値）を前記サーチ位置の画素の値に置き換える。但し、ここで画像情報が明るい（白い）程、その画素値が大きくなり、画像情報が暗い（黒い）程、その画素値が小さくなるものとして説明している。換言すればサーチ領域を１画素ずつ順にサーチしながら、注目画素の値をその周囲の画素中の最も値の低い画素の値に置き換えることで、注目画素を背景に馴染ませ、これによってサーチ領域の画像を縮退させる。

　例えば画像の階調が、白を画素値［９］、黒を画素値［０］とする１０段階で表され、図８(Ｂ)に示すように注目画素とその周囲の画素からなる［３×３］画素の値が左上から順に［２,１,９,３,５,８,０,７,９］であるならば、注目画素の値［５］を、その周囲の最小画素値［０］にて置き換える。このようにして注目画素値を、その周囲の最も輝度の低い値にて順次置き換えることによって、輝度の高いフィルタ部分の画像の周辺部が、その背景部の輝度に徐々に置き換えられるので、サーチ領域の画像（フィルタ画像）が縮退されることになる。ちなみに注目画素を、その周囲の最小画素値に代えて最大画素値で置き換えた場合には、サーチ領域の画像（フィルタ画像）は膨張処理されることになる。

　上述した縮退処理は、前述した検査画像におけるフィルタ端面の画像部分Ｆが、所定の大きさに縮退されるまで前述したサーチ領域Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３毎に繰り返し実行される。この結果、サーチ領域Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３におけるフィルタ端面の画像部分Ｆは、図８(Ｃ)に示すように縮退されて、縮退処理されたフィルタ端面画像（輝度の高い領域）Ｆａは、隣接するシガレットのフィルタ端面画像Ｆａから個々に切り離される。尚、この縮退処理は、輝度の高い領域の周辺部だけをその背景の輝度に合わせて低くするだけなので、サーチ領域Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３におけるフィルタ端面を表す画像Ｆとしての位置（重心位置）自体は変化することはない。

　しかる後、上述した如く縮退処理した前記各サーチ領域Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３におけるフィルタ端面画像Ｆａに対して、例えば図８(Ｄ)に示すように所定の大きさのマスクパターン（標準パターン）ＭＰを用いてパターンマッチング処理を施す。このパターンマッチングに用いるマスクパターンＭＰは、例えば上述した如く縮退処理を施して求められるフィルタ端面画像Ｆａよりも若干大きい画像として設定される。そして前記各サーチ領域Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３を上記マスクパターンＭＰにて走査し、該マスクパターンＭＰ中に前記フィルタ端面画像Ｆａが含まれたときの上記マスクパターンＭＰの走査位置を、前記フィルタ端面画像Ｆａの重心位置［ｘ,ｙ］として求める。

　尚、前記各サーチ領域Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３におけるフィルタ端面画像Ｆａの位置は、その検査画像自体が前述した如く整列させて束にしたシガレットの端面を撮像したものであるから、或る程度その存在位置は定まっている。従ってマッチング処理によって検出されたフィルタ端面画像Ｆａの重心位置［ｘ,ｙ］が、本来検出されるべき位置から大きくずれている場合には、これを異常として、つまりフィルタ端面が本来の位置から大きくずれている（突出している）として、即時、判定すれば良い。

　ちなみにフィルタ端面画像Ｆａの本来検出されるべき位置については、予め前記サーチ領域Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３毎に、フィルタ端面位置が揃った標準的なシガレットの端面画像をマスター画像として準備しておき、これらの各マスター画像における複数のシガレットの配列位置（位置座標）として与えるようにすれば良い。このようにすることで、前述したサーチ領域Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３毎に、個々のシガレットの配列位置のずれを、ひいては基準位置からのずれ量を簡易に判定することが可能となる。

　そして上述した異常が認められず、前記各サーチ領域Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３におけるフィルタ端面画像Ｆａの位置がそれぞれ求められたならば、前述したように各フィルタ間の重心位置の差をそれぞれ求め、その重心点間距離からフィルタ端面の軸方向のずれを判定すれば良い。この際、各フィルタ端面Ｆａの重心位置と、予め前記各サーチ領域Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３毎にマスター画像として設定した標準的な前記各フィルタ端面Ｆａの重心位置とを相互に比較し、各重心位置とのずれが許容範囲を外れた場合、これを異常として判定することも可能である。また各サーチ領域Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３毎に、フィルタ端面画像Ｆａの検出位置をずれ補正した後、上述したマスター画像とのマッチング処理に供することも可能である。

　このようにして検査画像から前述したサーチ領域Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３毎にフィルタ端面画像を切り出し、これを縮退処理した後、各フィルタ端面の重心位置を検出するようにすれば、個々のフィルタ端面の画像を個別に切り出してその重心位置を求めることができる。従って先の実施形態よりも簡易に、且つ高速に、しかも精度良くフィルタの飛び出し検査を実行することができる等の効果が奏せられる。

　尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば前述した実施形態においては、シガレットの束Ｃが２０本のシガレットにより形成される場合を例に説明したが、その本数は特に限定されない。具体的には、例えば５本組や１０本組のシガレットの束Ｃに対しても同様に実施することができる。更には使用するカメラ１０等についても種々のタイプのものを採用可能である。また前記カメラ１０については、フィルタ端面の汚れの有無を画像検査する為のカメラと共用することも勿論可能である。

　またここではシガレット検査装置を包装機に組み込んだ例について示したが、前述したようにフィルタ付きシガレットの製造ラインに適宜組み込むことができる。更には前述した第１の判定手段だけを備えたシガレット検査装置、或いは第２の判定手段だけを備えたシガレット検査装置としても実現可能なことは言うまでもない。また前述したサーチ領域Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３毎の縮退処理と、フィルタ端面の重心位置の検出処理については、検査画像から上記各サーチ領域Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３の画像をそれぞれ切り出した後、これらの各画像に対して並列的に実施することが可能である。従ってこの場合には、その検査処理時間を大幅に短縮することができる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

　１０　カメラ
　１３　ストロボ
　１４　検査画像メモリ
　１５　パターン画像メモリ
　２０　画像処理装置
　３１　フィルタ径検出部
　３２　フィルタ径閾値メモリ
　３３　フィルタ径判定部
　３４　突出検出部
　３５　重心位置検出部
　３６　重心位置メモリ
　３７　重心位置間距離算出部
　３８　距離差判定部
　３９　距離差閾値メモリ

Claims (12)

1. 　軸方向を揃えて横並びに配列されたフィルタ付きシガレットの束のフィルタ端面を、該シガレットの軸方向からカメラを用いて撮像し、その検査画像を分析して前記シガレットの軸方向における並びの良否を検査するシガレット検査装置であって、
   　前記検査画像中での前記シガレットの束における各シガレットの径をそれぞれ求め、これらのシガレットの径と、前記シガレットの束におけるシガレットの配列位置に応じて予め定められた前記検査画像における各シガレットの標準径とそれぞれ比較して前記シガレットの束からのシガレットの飛び出しを判定する判定手段を備えることを特徴とするシガレット検査装置。
2. 　前記判定手段は、前記検査画像におけるシガレットの標準径を基準として設定した閾値よりも、前記検査画像におけるシガレットの径が大なるときに、前記シガレットの束からシガレットが飛び出していると判定するものである請求項１に記載のシガレット検査装置。
3. 　軸方向を揃えて横並びに配列されたフィルタ付きシガレットの束のフィルタ端面を、該シガレットの軸方向からカメラを用いて撮像し、その検査画像を分析して前記シガレットの軸方向における並びの良否を検査するシガレット検査装置であって、
   　前記検査画像中での前記シガレットの束における各シガレットの端面の重心位置をそれぞれ求めると共に、隣接するシガレット間の重心点間距離を求め、これらの重心点間距離の差を調べて前記シガレットの束からのシガレットの飛び出しを判定する判定手段を備えることを特徴とするシガレット検査装置。
4. 　前記判定手段は、シガレットの束の両端にそれぞれ配置されたシガレットと該シガレットに隣接して配置されたシガレットとの間の重心点間距離と、前記シガレットの束の前記両端を除く領域に、隣接して配置されたシガレット間の重心点間距離との差が、予め設定した閾値よりも大きいときに、前記シガレットの束からシガレットが飛び出していると判定するものである請求項３に記載のシガレット検査装置。
5. 　前記フィルタ付きシガレットの束は、軸方向を揃えて横並びに配列したフィルタ付きシガレットを多段に有するものであって、
   　前記判定手段は、軸方向を揃えてフィルタ付きシガレットを横並びに配列した段毎に判定処理を実行するものである請求項１～４のいずれかに記載のシガレット検査装置。
6. 　軸方向を揃えて横並びに配列されたフィルタ付きシガレットの束のフィルタ端面を、該シガレットの軸方向からカメラを用いて撮像し、その検査画像を分析して前記シガレットの軸方向における並びの良否を検査するシガレット検査装置であって、
   　前記検査画像中での前記シガレットの束における端部を除く領域にそれぞれ配置された各シガレットの径をそれぞれ求め、これらのシガレットの径と、予め配列位置に応じて定められた前記検査画像におけるシガレットの標準径とをそれぞれ比較して前記端部を除く領域にそれぞれ配置されたシガレットの前記シガレットの束からの飛び出しを判定する第１の判定手段と、
   　前記検査画像中での前記シガレットの束における前記各シガレットの端面の重心位置をそれぞれ求め、前記シガレットの束における両端部にそれぞれ配置されたシガレットと該シガレットに隣接して配置されたシガレットとの間の重心点間距離と、前記シガレットの束における前記端部を除く領域に、隣接して配置されたシガレット間の重心点間距離との差を調べて前記シガレットの束における両端部にそれぞれ配置されたシガレットの前記シガレットの束からの飛び出しを判定する第２の判定手段と
   を備えることを特徴とするシガレット検査装置。
7. 　前記第１の判定手段は、前記検査画像中での前記シガレットの標準径を基準として設定した閾値よりも、前記検査画像中でのシガレットの径が大なるときにシガレットが前記シガレットの束から飛び出していると判定し、
   　前記第２の判定手段は、前記シガレットの束における両端部にそれぞれ配置されたシガレットと該シガレットに隣接して配置されたシガレットとの間の重心点間距離と、前記シガレットの束の前記両端を除く領域に、隣接して配置されたシガレット間の重心点間距離との差が、予め設定した閾値よりも大きいときにシガレットが前記シガレットの束から飛び出していると判定するものである請求項６に記載のシガレット検査装置。
8. 　前記フィルタ付きシガレットの束は、軸方向を揃えて横並びに配列したフィルタ付きシガレットを多段に有するものであって、
   　前記第１および第２の判定手段は、軸方向を揃えてフィルタ付きシガレットを横並びに配列した段毎に判定処理を実行するものである請求項６または７に記載のシガレット検査装置。
9. 　前記第１および第２の判定手段は、前記検査画像中における前記シガレットの束の位置ずれを検出し、位置ずれ補正して求められる各シガレットの端面領域をそれぞれ解析して前記シガレットの束からのシガレットの飛び出しを判定するものである請求項６または７に記載のシガレット検査装置。
10. 　前記検査画像は、包装機において前記シガレットの束におけるフィルタ側の端部が包装材にて封口される前に、前記シガレットの束におけるフィルタ端面を撮像して求められるものである請求項１,３,６のいずれかに記載のシガレット検査装置。
11. 　前記シガレットの束における各シガレットの端面の重心位置は、前記検査画像に縮退処理を施して各シガレットの端面領域をそれぞれ縮退させ、縮退により隣接シガレット間で分離された各シガレットの端面画像を予め設定された標準パターンと比較して、前記端面画像が前記標準パターンに含まれるときの該標準パターンのサーチ位置としてそれぞれ求められるものである請求項３または６に記載のシガレット検査装置。
12. 　前記検査画像に対する縮退処理は、前記検査画像中の、前記シガレットの束における複数段のシガレットの並びの列にそれぞれ対応付けて設定したサーチ領域毎に行われるものである請求項１１に記載のシガレット検査装置。

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