WO2021095785A1 - 撮像装置、検査装置及び検査方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an imaging device, an inspection device, and an inspection method.
- Patent Document 1 A device that receives reflected light on the target surface and grasps the state of the target surface is known (for example, Patent Document 1).
- Patent Document 1 includes first, second, and third illumination means for illuminating the sample surface of the measurement sample at different irradiation angles, and a plurality of constants corresponding to the plurality of irradiation angles are stored in the memory.
- the measuring device is described.
- the measuring device described in Patent Document 1 emits light individually by a measurement control means, receives a component of the reflected light from the measurement sample in the normal direction of the sample surface by the light receiving means, and receives an electric signal according to the light intensity. Is output.
- the measuring device described in Patent Document 1 uses this electric signal to obtain the reflection characteristics of the measurement sample corresponding to the irradiation angle by an arithmetic processing means, and uses each reflection characteristic and each constant corresponding to the reflection characteristic. Obtain the synthetic reflection characteristics of the measurement sample.
- Patent Document 1 Since the technique described in Patent Document 1 merely illuminates the sample surface with diffusely reflected light, it is difficult to accurately measure the reflection characteristics of the sample surface. Therefore, in the technique described in Patent Document 1, it is difficult to easily obtain an accurate state even if an attempt is made to grasp the printed state of the sample surface based on the measured value of the reflection characteristic of the sample surface.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and solving the above-mentioned problems is an example of a problem. That is, one example of the subject of the present invention is to easily and accurately grasp the printed state of the target surface.
- the imaging device is an imaging device that images the printed state of the target surface of an object to be inspected, and has a first light source and an inner peripheral surface covered with a diffuse reflector, from the first light source. It includes a diffuser cylinder that diffusely reflects the emitted light and emits diffusely reflected light to the target surface, and a line sensor that receives the light reflected by the diffusely reflected light on the target surface.
- At least a part of the inner peripheral surface of the diffusion cylinder is a curved surface having the central axis of the diffusion cylinder as the center of curvature.
- the imaging device further includes a moving mechanism for moving the target surface relative to the line sensor in a direction intersecting the arrangement direction of the light receiving elements of the line sensor, and the moving mechanism is the target surface.
- a moving mechanism for moving the target surface relative to the line sensor in a direction intersecting the arrangement direction of the light receiving elements of the line sensor, and the moving mechanism is the target surface.
- At least a part of the curved surface is convex toward the diffusion cylinder with the axis along the longitudinal direction of the diffusion cylinder as the center of curvature, and the inspection object can be rotated around the center of curvature of the target surface as the rotation axis. preferable.
- the first light source is arranged on a side farther from the target surface than a plane including the central axis of the diffusion cylinder, orthogonal to the normal of the target surface at a position closest to the diffusion cylinder.
- the optical axis is arranged so as to extend in the direction toward the inner peripheral surface on the side closer to the target surface than the plane.
- the target surface is preferably a surface printed on a base having a metallic luster.
- the other imaging device further includes a second light source in the imaging device, and the second light source reflects the light emitted from the second light source to the line sensor on the target surface.
- the diffuser allows the light emitted from the second light source to pass through the inside of the diffuser without being reflected by the inner peripheral surface of the diffuser and is directly incident on the target surface as light.
- the line sensor receives the light that is specularly reflected by the target surface from the direct light.
- At least a part of the target surface is a curved surface convex toward the diffusion cylinder with an axis along the longitudinal direction of the diffusion cylinder as the center of curvature, and the optical axis of the second light source and the line. It is preferable to arrange the second light source and the line sensor so that the intersection with the optical axis of the sensor is located within a predetermined range on the diffusion cylinder side of the target surface.
- the first light source is arranged so that its optical axis extends from the outside of the diffusion cylinder toward the inner peripheral surface of the diffusion cylinder, and the second light source has its optical axis.
- the line sensor is arranged so as to extend from the outside of the diffusion cylinder to the target surface at a specific angle with respect to the normal line at the position closest to the diffusion cylinder of the target surface, and the line sensor has its optical axis.
- the diffuser is formed in a slit shape extending along the longitudinal direction of the diffuser, and is directed from the first light source toward the inner peripheral surface.
- Light emitted from the second light source toward the target surface formed in a slit shape extending along the longitudinal direction of the diffuser, and a port for a first light source that allows the emitted light to enter the inside of the diffuser.
- a second light source port for incidenting the light inside the diffuser, the diffused reflected light formed in a slit shape extending along the longitudinal direction of the diffuser and diffusely reflected on the inner peripheral surface, and the second.
- the target surface port and the target surface port in which the light incident from the light source port is emitted as direct light to the target surface, and the diffused reflected light and the light reflected by the direct light on the target surface are incident on the inside of the diffusion cylinder.
- a line sensor port is formed which is formed in a slit shape extending along the longitudinal direction of the diffusion cylinder and emits the diffused reflected light and the light reflected by the direct light on the target surface toward the line sensor. Is preferable.
- the length Y1 along the longitudinal direction of the second light source port satisfies the following relationship.
- A is the distance from the target surface to the diffusion cylinder
- D is the diameter of the diffusion cylinder
- ⁇ is the viewing angle of the line sensor with respect to the target surface
- H is the length of the target surface in the arrangement direction of the light receiving elements of the line sensor.
- the length Y2 of the second light source along the longitudinal direction of the diffusion cylinder satisfies the following relationship.
- ⁇ is the viewing angle of the line sensor with respect to the target surface
- H is the length of the target surface in the arrangement direction of the light receiving elements of the line sensor
- L is the distance from the target surface to the second light source.
- the imaging device further includes an operation control unit that controls a first light source, a second light source, and a line sensor, and the operation control unit lights each of the first light source and the second light source in the first embodiment.
- the line sensor receives the diffused reflected light and the light reflected from the direct light on the target surface to control the line sensor to acquire the first image data, and in the second aspect, the first light source is turned on. It is preferable to control so that the second light source is turned off and the diffusely reflected light reflected by the target surface is received by the line sensor to acquire the second image data.
- the operation control unit further controls a moving mechanism that moves the target surface relative to the line sensor in a direction intersecting the arrangement direction of the light receiving elements of the line sensor, and further controls the target.
- At least a part of the surface is a curved surface that is convex toward the diffusion cylinder with the axis along the longitudinal direction of the diffusion cylinder as the center of curvature, and in each of the first aspect and the second aspect, the first light source. It is preferable to operate the moving mechanism so that the target surface rotates a plurality of turns around the inspection target with the center of curvature of the target surface as the rotation axis in synchronization with the operation of the second light source and the line sensor. ..
- the inspection device acquires the first color measurement value of the target surface based on the image pickup device and the first image data, and obtains the second color measurement value of the target surface based on the second image data.
- a color measurement unit for acquiring a value and a determination unit for determining the quality of the printing state based on the first color measurement value and the second color measurement value are provided, and the determination unit corresponds to the target surface.
- the quality of the printed state is determined by whether or not the first color measurement value or the second color measurement value is within a predetermined allowable range.
- the determination unit determines whether or not the second colorimetric value is within a predetermined allowable range for at least a region printed in white on the target surface. As a result, the quality of the print state is determined, and the first color measurement value is applied to the area other than the area of the target surface where the quality of the print state is determined by using the second color measurement value. It is preferable to judge the quality of the printing state by determining whether or not the printing state is within a predetermined allowable range.
- the inspection method according to the present invention is an inspection method for inspecting the printed state of the target surface, in which the target surface is irradiated with diffusely reflected light obtained by diffusely reflecting the light emitted from the first light source in the diffusion cylinder.
- the line sensor receives the reflected light including the positively reflected light and the diffusely reflected light reflected on the target surface to acquire the first image data, and the quality of the printed state is based on the first color measurement value indicated by the first image data. To judge.
- the specularly reflected light is preferably specularly reflected light that is directly reflected from the target surface by the direct light emitted from the second light source.
- the inspection method it is preferable to determine the quality of the printed state based on the first colorimetric value for a region printed with at least a color other than white on the target surface.
- the other inspection method according to the present invention is an inspection method for inspecting the printed state of the target surface, and irradiates the target surface with diffusely reflected light obtained by diffusely reflecting the light emitted from the first light source in the diffusion cylinder. Then, the diffusely reflected light reflected on the target surface is received by the line sensor to acquire the second image data, and the quality of the printed state is based on the second color measurement value indicated by the second image data. To judge.
- the inspection method it is preferable to determine the quality of the printed state based on the second colorimetric value with respect to the region printed in at least white on the target surface.
- the other inspection method is an inspection method for inspecting the printed state of the target surface, and irradiates the target surface with diffusely reflected light obtained by diffusely reflecting the light emitted from the first light source in the diffusion cylinder. Then, the line sensor receives the reflected light including the positively reflected light and the diffusely reflected light reflected on the target surface to acquire the first image data, and the light emitted from the first light source is diffusely reflected and reflected in the diffusion cylinder. The target surface is irradiated with the reflected light, and only the diffusely reflected light reflected by the target surface is received by the line sensor to acquire the second image data, and the first color measurement indicated by the first image data is obtained. The quality of the printing state is determined based on the value and the second color measurement value indicated by the second image data.
- the target surface is a curved surface in which at least a part of the target surface protrudes toward the diffusion cylinder with an axis along the longitudinal direction of the diffusion cylinder as the center of curvature. It is preferable to inspect the printed state of the target surface while rotating the center of curvature as a rotation axis.
- the target surface is a surface printed on a base having a metallic luster.
- the printed state of the target surface can be easily and accurately grasped.
- FIG. It is a top view which shows the structure of the inspection apparatus which concerns on Embodiment 1.
- FIG. It is a perspective view which shows the structure of the inspection apparatus shown in FIG.
- FIG. It is a figure which shows the functional structure of the inspection apparatus shown in FIG.
- FIG. 1 is a top view showing the configuration of the inspection device 1 according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the inspection device 1 shown in FIG.
- FIG. 3 is a diagram showing a functional configuration of the inspection device 1 shown in FIG.
- FIG. 4 is a diagram for explaining the positional relationship between the target surface W1, the diffusion cylinder 10, the first light source 20, the second light source 30, and the line sensor 40, respectively.
- FIG. 1 omits the illustration of the rotation mechanism (movement mechanism) 50 and the control device 60.
- FIG. 2 shows a state in which the diffusion cylinder 10 is broken in the direction along the center line K, and the first light source 20 and the control device 60 are not shown.
- FIG. 3 omits the illustration of the rotation mechanism 50.
- FIG. 4 shows a cross section of the diffusion cylinder 10 cut along a plane orthogonal to the center line K of its inner peripheral surface 11.
- the inspection device 1 is an inspection device that inspects the printed state of the target surface W1 of the inspection object.
- the inspection device 1 includes an image pickup device 5 that acquires image data of the target surface W1 by illuminating the target surface W1 and receiving the reflected light reflected by the target surface W1.
- the target surface W1 is also an imaging target of the imaging device 5.
- the inspection device 1 acquires the color measurement value of the target surface W1 based on the image data of the target surface W1, and inspects the print state of the target surface W1 based on the color measurement value.
- the target surface W1 has at least a part having a curved surface convex toward the diffusion cylinder 10 with the axis along the longitudinal direction of the diffusion cylinder 10 as the center of curvature.
- the portion forming the curved surface of the target surface W1 is a surface drawn by orbiting a generatrix parallel to the center of curvature W2 of the target surface W1 with the center of curvature W2 as the rotation axis.
- the curved surface that is the side surface of the cylinder can be the object surface.
- a cylindrical metal can such as a two-piece can is designated as the inspection target W, and the outer peripheral surface of the metal can printed on a base having a metallic luster is designated as the target surface W1.
- the curvature center line W2 of the target surface W1 according to the first embodiment is the same as the center line of the object W.
- the inspection device 1 includes a diffusion cylinder 10, a first light source 20, a second light source 30, a line sensor 40, a rotation mechanism 50, and a control device 60.
- the diffusion cylinder 10, the first light source 20, the second light source 30, and the line sensor 40 constitute an image pickup device 5 provided in the inspection device 1.
- the image pickup device 5 may include an operation control unit 61, which will be described later, included in the control device 60, and a rotation mechanism 50.
- the diffusion cylinder 10 is a hollow tubular object, and the inner peripheral surface 11 of the diffusion cylinder 10 has at least a part of a curved surface whose curvature center is the central axis of the diffusion cylinder 10.
- a cylinder can be used as the diffusion cylinder 10.
- the inner peripheral surface 11 of the diffusion cylinder 10 is uniformly covered with a diffuse reflector, and functions as a substitute for a so-called integrating sphere.
- the diffuse reflector is generally made of barium sulfate, polytetrafluoroethylene (PTFE) or the like as a raw material, but is not limited to this, and may be composed of a white paint or material having a high diffuse reflectance. ..
- the inner surface side of the bottom surface 12 of the diffusion cylinder 10 is also uniformly covered with the diffuse reflector.
- the diffusion cylinder 10 is arranged so that the longitudinal direction of the diffusion cylinder 10 and the generatrix of the target surface W1 are substantially parallel to each other, and the target surface W1 is illuminated by the diffuse reflection light diffusely reflected by the inner peripheral surface 11.
- the diffusion cylinder 10 is formed with a first light source port 15, a second light source port 16, a line sensor port 17, and a target surface port 18.
- the first light source port 15 is a port that allows the light emitted from the first light source 20 toward the inner peripheral surface 11 to enter the inside of the diffusion cylinder 10.
- the first light source port 15 may be formed in a slit shape extending along the bus line (longitudinal direction of the diffusion cylinder 10) of the target surface W1.
- a generatrix of the generatrix W1 that intersects the normal line W3 of the target surface W1 that intersects the center line K of the inner peripheral surface 11 of the diffusion cylinder 10 is formed.
- the reference bus W4 is used.
- the normal W3 is the normal of the target surface W1 orthogonal to the center line K of the inner peripheral surface 11.
- the reference bus W4 is orthogonal to the normal line W3 orthogonal to the center line K and parallel to the center line K of the inner peripheral surface 11.
- the first light source port 15 is formed at a position where a plane M including a reference bus W4 and forming an angle ⁇ with respect to a normal line W3 intersects the diffusion cylinder 10.
- the angle ⁇ is, for example, 35 °.
- the first light source port 15 is formed on the side farther from the target surface W1 than the plane N including the center line K of the inner peripheral surface 11 of the diffusion cylinder 10 and orthogonal to the normal line W3.
- the first light source port 15 may be formed so that the length along the generatrix of the target surface W1 is longer than the length H of the generatrix of the target surface W1.
- the second light source port 16 is formed in a slit shape extending along the bus line (longitudinal direction of the diffusion cylinder 10) of the target surface W1 and emits light emitted from the second light source 30 toward the target surface W1 of the diffusion cylinder 10. It is a port that is incident inside. As shown in FIG. 4, the second light source port 16 is formed at a position where a plane P including the reference bus W4 and forming an angle ⁇ with respect to the normal line W3 intersects the diffusion cylinder 10. The angle ⁇ may be any angle in the range of 0 ° to 90 ° that does not interfere with the light source or the sensor, and is 8 ° in the present embodiment.
- the configuration related to the dimensions of the second light source port 16 will be described later with reference to FIG.
- the line sensor port 17 is formed in a slit shape extending along the bus line of the target surface W1 (longitudinal direction of the diffusion cylinder 10), and emits diffusely reflected light and specularly reflected light reflected by the target surface W1 toward the line sensor 40. It is a port to let. As shown in FIG. 4, the line sensor port 17 is formed at a position where the plane Q including the reference bus W4 and having a line symmetry with the plane P with the normal W3 as the axis of symmetry intersects the diffusion cylinder 10. Will be done. The plane Q forms an angle ⁇ with the normal W3.
- the line sensor port 17 may be formed so that the length of the target surface W1 along the generatrix is longer than the length H of the generatrix of the target surface W1 as shown in FIG.
- the target surface port 18 is formed in a slit shape extending along the bus line (longitudinal direction of the diffusion cylinder 10) of the target surface W1.
- the target surface required port 18 emits diffusely reflected light incident from the first light source port 15 and diffusely reflected by the inner peripheral surface 11 to the target surface W1. Further, the target surface port 18 passes the light incident from the second light source port 16 through the diffusion cylinder 10 without being reflected by the inner peripheral surface 11 and emits the light directly to the target surface W1.
- the target surface port 18 is a port for incident reflected light including diffusely reflected light, diffusely reflected light and forward reflected light reflected on the target surface W1 into the inside of the diffusion cylinder 10.
- the target surface port 18 is formed at a position facing the reference bus W4 and intersecting the normal line W3 with the diffusion cylinder 10.
- the target surface port 18 may be formed so that the length along the generatrix of the target surface W1 is longer than the length H of the generatrix of the target surface W1 as shown in FIG.
- the light emitted from the first light source 20 is diffusely reflected by the inner peripheral surface 11 of the diffusion cylinder 10 and illuminates the target surface W1 as diffuse reflection light.
- the first light source 20 is arranged outside the diffusion cylinder 10 in a posture facing the inner peripheral surface 11.
- the first light source 20 is arranged so that its optical axis 21 extends from the outside of the diffusion cylinder 10 toward the inner peripheral surface 11.
- the first light source 20 is arranged on the side farther from the target surface W1 than the plane N, and its optical axis 21 is closer to the target surface W1 than the plane N. It is arranged so as to extend in the direction toward the inner peripheral surface 11 on the side.
- the light emitted from the first light source 20 may enter the target surface W1 after passing through the first light source port 15 and being diffusely reflected by the inner peripheral surface 11 a plurality of times. That is, the first light source 20 suppresses the illumination of the target surface W1 with the light that is not diffusely reflected on the inner peripheral surface 11 or the light that is diffusely reflected only once on the inner peripheral surface 11, and the inner peripheral surface 11 is used.
- the target surface W1 can be illuminated with a homogeneous diffusely reflected light that has been diffusely reflected multiple times.
- the light emitted from the second light source 30 passes through the inside of the diffusion cylinder 10 without being reflected by the inner peripheral surface 11 of the diffusion cylinder 10 and illuminates the target surface W1 as direct light.
- the second light source 30 is arranged outside the diffusion cylinder 10 in a posture facing the target surface W1.
- the second light source 30 is arranged so that its optical axis 31 extends in the direction from the outside of the diffusion cylinder 10 toward the target surface W1.
- the second light source 30 is arranged so that its optical axis 31 is included in the plane P and extends to the target surface W1. That is, the second light source 30 is arranged so that its optical axis 31 extends from the outside of the diffusion cylinder 10 to the target surface W1 at a specific angle ⁇ with respect to the normal line W3.
- the light emitted from the second light source 30 can pass through the second light source port 16 and enter the target surface W1 at an angle ⁇ without being reflected by the inner peripheral surface 11.
- the second light source 30 can illuminate the target surface W1 with the direct light that has passed through the inside of the diffusion cylinder 10 without being reflected by the inner peripheral surface 11.
- the configuration related to the dimensions of the second light source 30 will be described later with reference to FIG.
- the first light source 20 and the second light source 30 use illumination that emits light in the visible light region.
- the spectral waveform of the illumination a general one can be used to correct the white balance on the camera side.
- the line sensor 40 receives diffusely reflected light reflected diffusely reflected light on the target surface W1 and positively reflected light directly reflected from the second light source 30 on the target surface W1.
- the line sensor 40 is arranged so that the arrangement direction of the light receiving elements extends along the generatrix of the target surface W1, that is, along the curvature center line W2 and the reference bus W4 (along the longitudinal direction of the diffusion cylinder 10).
- the line sensor 40 converts the received light into an electric signal, acquires the image data of the target surface W1, and outputs the image data to the control device 60.
- the means for acquiring the image data of the target surface W1 is not limited to the line sensor 40, and may be composed of various sensors such as an area sensor or a camera that can acquire the image data.
- the line sensor 40 is arranged so that its optical axis 41 is included in the plane Q and extends to the target surface W1. That is, the line sensor 40 is arranged so that its optical axis 41 extends from the outside of the diffusion cylinder 10 to the target surface W1 at an angle ⁇ with respect to the normal line W3.
- the diffusely reflected light emitted from the first light source 20 and diffusely reflected by the diffusion cylinder 10 is reflected by the target surface W1 and passes through the line sensor port 17 and is incident on the line sensor 40.
- the specularly reflected light emitted from the second light source 30 and specularly reflected at the target surface W1 at an angle ⁇ can pass through the line sensor port 17 and enter the line sensor 40. That is, the line sensor 40 can receive the diffusely reflected light reflected by the target surface W1 and the specularly reflected light reflected by the target surface W1.
- the configuration related to the arrangement of the line sensor 40 will be described later with reference to FIG.
- the light emitted from the first light source 20 can be obtained.
- the port for the second light source is in a position where it is specularly reflected with respect to the line sensor, so diffuse reflection is not performed in this part, and the diffusely reflected light contains a specular reflection component at an angle that is specularly reflected with respect to the line sensor.
- the light emitted from the second light source 30 is diffusely reflected and specularly reflected on the target surface W1, and mainly only the specularly reflected light is received by the line sensor 40. Therefore, the first light source 20 mainly functions as a light source for diffusely reflected light on the target surface W1 received by the line sensor 40, and the second light source 30 is a light source for specularly reflected light on the target surface W1 mainly received by the line sensor 40. Functions as.
- the ambient temperature of the place where the first light source 20, the second light source 30, and the line sensor 40 are installed affects the light receiving sensitivity of the line sensor 40 and the amount of light emitted from each light source. Therefore, it is desirable that the change in ambient temperature be within ⁇ 2 ° C.
- the rotation mechanism 50 moves the target surface W1 relative to the line sensor in a direction intersecting the arrangement direction of the light receiving elements of the line sensor.
- the rotation mechanism 50 rotates the inspection object with the center of curvature of the object surface W1 as the rotation axis.
- the rotation mechanism 50 includes a holding unit 51 for holding the object W and a driving unit 52 for rotating the holding unit 51.
- the holding portion 51 is composed of a mandrel, a table, or the like.
- the drive unit 52 is composed of a motor or the like.
- the control device 60 is a device that comprehensively controls each component of the inspection device 1.
- the control device 60 includes a processor and a storage device, and is composed of a computer or the like including a program that implements the functions of the inspection device 1.
- the control device 60 controls the operation of the first light source 20, the second light source 30, the line sensor 40, and the rotation mechanism 50, and acquires the image data of the target surface W1. Further, the control device 60 acquires the color measurement value of the target surface W1 based on the acquired image data, and inspects the print state of the target surface W1 based on the acquired color measurement value.
- the process of controlling the operation of the first light source 20, the second light source 30, the line sensor 40, and the rotation mechanism 50 to acquire the image data of the target surface W1 is also referred to as "image data acquisition process".
- the process of acquiring the color measurement value of the target surface W1 based on the image data acquired by the image data acquisition process and inspecting the print state of the target surface W1 is also referred to as "inspection process”. ..
- a method of inspecting the printed state of the target surface W1 by performing an inspection process is also referred to as an "inspection method”. Details of each of the image data acquisition process and the inspection process will be described later with reference to FIGS. 9 and 10.
- control device 60 includes an operation control unit 61 and an image data processing unit 62.
- the operation control unit 61 controls the operation of the first light source 20, the second light source 30, the line sensor 40, and the rotation mechanism 50 in order to perform the image data acquisition process.
- the operation control unit 61 can illuminate the target surface W1 and acquire image data of the target surface W1 in the first or second aspect, which is two different modes, so that the first light source 20, the second light source 30, and the second light source 30 can be obtained. Operate the line sensor 40.
- the first aspect is an embodiment in which each of the first light source 20 and the second light source 30 is turned on to illuminate the target surface W1, and the line sensor 40 receives the diffusely reflected light and the specularly reflected light reflected by the target surface W1.
- the target surface W1 is illuminated by the diffusely reflected light that is diffusely reflected and incident on the target surface W1
- the target surface W1 is illuminated by the direct light that is incident on the target surface W1 without being diffusely reflected.
- the diffusely reflected light and the normally reflected light reflected by the target surface W1 are received.
- the first light source 20 is turned on and the second light source 30 is turned off to illuminate the target surface W1, and the diffusely reflected light reflected by the target surface W1 is received by the line sensor 40.
- the second aspect is an aspect in which the target surface W1 is illuminated with diffusely reflected light that is diffusely reflected and incident on the target surface W1, and the diffusely reflected light reflected by the target surface W1 is received.
- the second light source port 16 of the diffuser cylinder 10 remains open, the diffusely reflected light that illuminates the target surface W1 does not contain a specular reflection component that is specularly reflected by the line sensor.
- the line sensor 40 receives only diffusely reflected light that does not include specularly reflected light.
- switching between the first mode and the second mode is performed by turning on / off the second light source 30, but the present invention is not limited to this, and the reflective material is applied without using the second light source 30.
- a method of opening and closing the second light source port 16 with a lid may also be used.
- a diffusion cylinder without the second light source port 16 may be used.
- the diffusely reflected light can include a specular reflection component that is specularly reflected by the line sensor.
- a diffuser cylinder having a port for allowing light to escape to a position where specular reflection occurs with respect to the line sensor without using the second light source. 10 may be used, or a diffuser cylinder 10 without a diffuse reflector may be used at a position where specular reflection is caused with respect to the line sensor.
- the operation control unit 61 controls the operation of the rotation mechanism 50 in synchronization with the operation of the first light source 20, the second light source 30, and the line sensor 40.
- the operation control unit 61 operates the rotation mechanism 50 so that the target surface W1 rotates a plurality of times in the circumferential direction in each of the first aspect and the second aspect. The details of the operation contents of the rotation mechanism 50 will be described later with reference to FIG.
- the image data processing unit 62 performs inspection processing based on the image data acquired by the image data acquisition processing.
- the image data processing unit 62 is acquired by the color measurement unit 63 and the color measurement unit 63 that acquire the color measurement value of the target surface W1 based on the image data of the target surface W1 according to the light received by the line sensor 40. It includes a determination unit 64 that determines whether the print state of the target surface W1 is good or bad based on the colorimetric value.
- the color measuring unit 63 converts the image data of the RGB color space of the target surface W1 acquired by the line sensor 40 into the XYZ space, further converts it into the CIELAB space, and L * a * b * L * in the color system. Acquires device-independent color measurement values such as values, a * values, and b * values. By converting to the CIELAB space, it is possible to obtain changes in brightness and color differences that are close to human sensibilities.
- the color measurement unit 63 acquires a color measurement value for each predetermined area of image data. This predetermined area may be an area of one pixel or an area occupied by a plurality of pixels.
- the color measurement unit 63 outputs the acquired color measurement value to the determination unit 64.
- the color difference ( ⁇ L * value, ⁇ a * value, ⁇ b * value, ⁇ E * value, ⁇ E00 value, etc.) between the color measurement value acquired by the color measurement unit 63 and the color measurement value of the reference image data is determined.
- the permissible range of colorimetric values differs for each color.
- the permissible range of the colorimetric value is predetermined for each predetermined area of the image data acquired by the line sensor 40. This predetermined area is the same as the above-mentioned predetermined area, which is a unit for the color measurement unit 63 to acquire the color measurement value.
- the permissible range of the colorimetric value may be determined from the upper limit value and the lower limit value of the colorimetric value acquired when the print state of the target surface W1 is good.
- FIG. 5 is a diagram for explaining a detailed configuration of the second light source port 16 and the second light source 30.
- FIG. 5A is an enlarged view of a part of FIG.
- FIG. 5B is a diagram schematically showing FIG. 5A as viewed from the side surface.
- H the length of the target surface W1 in the arrangement direction of the light receiving elements of the line sensor.
- the length H of the generatrix of the object surface W1 indicates the height dimension of the metal can which is the object W.
- A the distance from the target surface W1 to the diffusion cylinder 10.
- L the distance from the target surface W1 to the second light source 30.
- D the diameter of the diffusion tube 10.
- ⁇ the viewing angle of the line sensor 40 with respect to the target surface W1. Assuming that the field of view 42 of the line sensor 40 with respect to the target surface W1 is specularly reflected by the target surface W1, the virtual field of view extending toward the second light source port 16 and the second light source 30 is defined as 42'.
- the field of view 42 of the line sensor 40 is formed on the target surface W1 so as to extend along the generatrix of the target surface W1. Further, it is preferable that the length of the field of view 42 of the line sensor 40 along the generatrix on the target surface W1 is equal to or greater than the length H of the generatrix of the target surface W1. If the length of the target surface W1 along the generatrix of the visual field 42 is shorter than the length H of the generatrix, the inspection device 1 obtains an image of the target surface W1 in the direction along the generatrix of the target surface W1. This is because it is necessary to scan the line sensor 40 or the target surface W1.
- the line sensor 40 is provided so that the length along the generatrix of the visual field 42 on the target surface W1 is equal to or greater than the length H of the generatrix.
- the field of view 42 may be the length H or less of the generatrix.
- the field of view 42 of the line sensor 40 with respect to the target surface W1 is specularly reflected by the target surface W1 and reaches the second light source port 16.
- the length along the bus line of the virtual field of view 42'at the position of the second light source port 16 is defined as the first predetermined length Y1.
- X1 be the half value of the dimension of the portion where the first predetermined length Y1 is longer than the length H of the bus.
- X1 and Y1 are represented by the following equations (1) and (2).
- X1 (A + D) tan ( ⁇ / 2) ...
- the first light source 20 When the length along the bus of the second light source port 16 is equal to or less than the first predetermined length Y1, the first light source 20 is turned on and the second light source 30 is turned off to illuminate the target surface W1.
- the following events may occur. That is, when a part of the light emitted from the first light source 20 and diffusely reflected by the diffusion cylinder 10 is reflected by the inner peripheral surface 11 near the second light source port 16, the target surface W1 is illuminated and the line sensor 40 is positive. There is a possibility that an event may occur in which the light is incident as reflected light.
- the length of the second light source port 16 along the longitudinal direction is formed to be longer than the first predetermined length Y1.
- the distance A from the target surface W1 to the diffusion cylinder 10 is close to the target surface within a range that does not come into contact with the target surface. It is preferable that the setting range of A is 5 mm or less, and the variation of A for each object is within ⁇ 0.5 mm.
- the following events may occur. That is, a part of the light emitted from the first light source 20 and diffusely reflected by the diffusion cylinder 10 is reflected by the light emitting surface of the second light source 30 to illuminate the target surface W1 and is incident on the line sensor 40 as specularly reflected light. There is a possibility that an event will occur. Such an event deviates from the intention of the second aspect that only the diffusely reflected light on the target surface W1 is received by the line sensor 40, and may hinder the accuracy of the inspection result relating to the printing state of the target surface W1. There is.
- the inspection device 1 can accurately inspect the printed state of the target surface W1 even if the diffusion cylinder 10 does not have an optical trap.
- the distance from the second light source port 16 to the second light source 30 (L- (A + D) shown in FIG. 5 (b)) is set to 50 mm or more as this predetermined distance. Further, if the second light source 30 is too far from the second light source port 16, the light that illuminates the target surface W1 becomes weak, so the upper limit of this predetermined distance is set to 90 mm. However, the upper limit value of this predetermined distance is appropriately set according to the strength of the second light source 30.
- the field of view 42 of the line sensor 40 with respect to the target surface W1 is specularly reflected by the target surface W1 and reaches the second light source 30.
- the length along the generatrix of the virtual field of view 42'at the position of the second light source 30 is defined as the second predetermined length Y2.
- X2 be the half value of the dimension of the portion where the second predetermined length Y2 is longer than the length H of the bus.
- X2 and Y2 are represented by the following equations (3) and (4).
- X2 Ltan ( ⁇ / 2) ...
- the second light source 30 is provided so that the length along the bus is equal to or greater than the second predetermined length Y2.
- the intersection of the optical axis of the second light source 30 and the optical axis of the line sensor 40 is at the apex of the target surface W1 as shown in FIG.
- the distance between the second light source 30 and the line sensor 40 and the object W may deviate due to the variation in the position of the object W. If this distance deviates, the colorimetric value of the captured image data changes, so it is desirable that this deviation be within ⁇ 0.5 mm.
- FIG. 6 is a diagram showing the results of confirming the responsiveness of the colorimetric value to the film thickness of the ink using the inspection device 1.
- FIG. 7 is a diagram showing a change in the colorimetric value with respect to a change in the film thickness of the red ink.
- FIG. 8 is a diagram showing a change in the colorimetric value with respect to a change in the film thickness of the white ink.
- the column of "ink type” shows typical inks used for printing on the target surface W1 for each color.
- the column of "illumination” indicates whether both the first light source 20 and the second light source 30 were turned on to confirm the responsiveness, or only the first light source 20 was turned on to confirm the responsiveness.
- the column of "without diffuser cylinder” shows the result of confirming the responsiveness by using the specular reflection illumination and the illumination directly irradiated from an angle different from the specular reflection without using the diffuser cylinder 10.
- the column of "with diffusion cylinder” shows the result of confirming the responsiveness using the diffusion cylinder 10.
- the "x” symbol indicates that the responsiveness could not be confirmed.
- the symbol “ ⁇ ” indicates that the responsiveness was sufficiently confirmed.
- the “ ⁇ ” symbol indicates that the responsiveness could be confirmed but was insufficient.
- the solid line in FIG. 7 shows the result of confirming the change in the L * value with respect to the change in the film thickness of the red ink using the diffusion cylinder 10.
- the broken line in FIG. 7 shows the result of confirming the change in the L * value with respect to the change in the film thickness of the red ink without using the diffusion cylinder 10.
- the solid line in FIG. 7 shows the relationship that the L * value decreases as the film thickness of the red ink increases, and when the diffusion cylinder 10 is used for inks other than white, the colorimetric value with respect to the ink film thickness. It can be seen that the responsiveness of is sufficiently confirmed.
- the broken line in FIG. 7 shows that the L * value does not change much even if the film thickness of the red ink increases, and the ink film thickness is relative to the ink film thickness of the ink other than white when the diffusion cylinder 10 is not used. It can be seen that the responsiveness of the colorimetric value cannot always be sufficiently confirmed.
- the solid line in FIG. 8 shows the result of confirming the change in the L * value with respect to the change in the film thickness of the white ink by using the diffusion cylinder 10 and turning on only the first light source 20.
- the broken line in FIG. 8 shows the result of confirming the change in the L * value with respect to the change in the film thickness of the white ink by turning on the first light source 20 and the second light source 30 using the diffusion cylinder 10.
- white ink as the film thickness of the ink increases, the wavelength component reflected by the ink in the illuminated white light may increase, and the wavelength component absorbed by the ink may decrease, so that the L * value increases.
- the solid line in FIG. 8 shows the relationship that the L * value increases as the film thickness of the white ink increases.
- the diffusion cylinder 10 is used and only the first light source 20 is turned on in the white ink, It can be seen that the responsiveness of the color measurement value to the ink film thickness can be sufficiently confirmed.
- the broken line in FIG. 8 changes so that when the film thickness of the white ink decreases, the L * value decreases once and then increases again. It can be seen that when both of the two light sources 30 are turned on, the responsiveness of the colorimetric value to the ink film thickness cannot be confirmed. This is because the base of the target surface W1 is made of a base of a glossy metal such as an aluminum base having a high specular reflectance.
- the L * value decreases once, but when the film thickness of white ink decreases further, the influence of the aluminum base with high specular reflectance increases, and the specular reflected light on the aluminum base is the line sensor 40. This is because the rate of receiving light is increased.
- the operation control unit 61 of the control device 60 lights each of the first light source 20 and the second light source 30 to illuminate the target surface W1, and diffuse reflection reflected by the target surface W1.
- the line sensor 40 receives light and specularly reflected light.
- the operation control unit 61 of the control device 60 turns on the first light source 20 and turns off the second light source 30 to illuminate the target surface W1 with diffuse reflected light, and the diffusely reflected light reflected by the target surface W1. Is received by the line sensor 40.
- the line sensor 40 stores the image data corresponding to the diffusely reflected light and the positively reflected light as the first image data acquired in the first aspect, and the image data corresponding to the diffusely reflected light is acquired in the second aspect. 2 Store as image data.
- the color measurement unit 63 acquires the color measurement value indicated by the diffusely reflected light and the specular reflection light based on the first image data, and acquires the color measurement value indicated by the diffusely reflected light based on the second image data.
- the determination unit 64 determines whether the print state is good or bad based on the second colorimetric value acquired based on the second image data for the region of the target surface W1 printed in white.
- the determination unit 64 refers to the area of the target surface W1 printed in a color other than white (the area other than the area in which the quality of the printing state is determined using the second colorimetric value) is the first image.
- the quality of the printing state is determined based on the first colorimetric value acquired based on the data.
- the inspection device 1 can accurately acquire the color measurement value of the target surface W1 even if inks of various colors are printed on the target surface W1 with various film thicknesses, so that the inspection device 1 can accurately obtain the color measurement value of the target surface W1.
- the print condition can be inspected accurately.
- the quality of the printed state is judged based on the second image data for white, but it is not limited to white and shows good responsiveness in the second aspect as shown by the solid line in FIG.
- This technology can be applied if it is a color.
- the target surface W1 is the outer peripheral surface of the cylindrical metal can, but the target surface W1 is not limited to the cylindrical surface, and the present technology can be applied to a flat surface or an arbitrary curved surface.
- FIG. 9 is a diagram showing a flow of image data acquisition processing.
- the inspection device 1 can be installed in a production line equipped with a printing machine for printing on the inspection object W.
- the control device 60 of the inspection device 1 performs an image data acquisition process when the inspection target object W is conveyed from the printing machine to the target surface port 18.
- step S901 the control device 60 lights each of the first light source 20 and the second light source 30 to illuminate the target surface W1.
- step S902 the control device 60 starts receiving light from the line sensor 40 and starts acquiring image data of the target surface W1.
- the light received by the line sensor 40 is diffusely reflected light and specularly reflected light reflected by the target surface W1. That is, the control device 60 operates the first light source 20, the second light source 30, and the line sensor 40 in the first mode in steps S901 and S902.
- step S903 the control device 60 starts driving the rotation mechanism 50 and rotates the target surface W1.
- step S904 the control device 60 determines whether or not the target surface W1 has rotated a plurality of times in its circumferential direction.
- the control device 60 determines whether or not the target surface W1 has rotated a plurality of turns by referring to the detection value of the rotary encoder provided in the rotation mechanism 50, the count value of the timer counter provided in the control device 60, and the like. You can judge.
- the control device 60 waits until the target surface W1 rotates a plurality of turns.
- the control device 60 shifts to step S905.
- step S905 the control device 60 stops receiving light from the line sensor 40.
- the control device 60 finishes acquiring the image data of the target surface W1.
- step S906 the control device 60 stores the acquired image data as the first image data acquired in the first aspect.
- step S907 the control device 60 turns off the second light source 30.
- step S908 the control device 60 starts receiving light from the line sensor 40 and starts acquiring image data of the target surface W1.
- the first light source 20 is in the lit state, but the second light source 30 is in the off state.
- the light received by the line sensor 40 is diffusely reflected light reflected by the target surface W1. That is, in step S907 and step S908, the control device 60 operates the first light source 20, the second light source 30, and the line sensor 40 in the second mode.
- step S909 the control device 60 determines whether or not the target surface W1 has rotated a plurality of turns in its circumferential direction, as in step S904.
- the control device 60 waits until the target surface W1 rotates a plurality of turns.
- the control device 60 shifts to step S910.
- step S910 the control device 60 stops receiving light from the line sensor 40, as in step S905.
- step S911 the control device 60 stores the acquired image data as the second image data acquired in the second aspect.
- step S912 the control device 60 stops driving the rotation mechanism 50. After that, the control device 60 ends this process.
- the control device 60 performs the inspection process shown in FIG.
- the object W which is the target of this processing, is transported to the next process.
- the control device 60 performs this processing on the new object W.
- the image data is acquired in the order of the first image data and the second image data, but the order is not limited and either image data may be acquired first. Further, when the inspection can be performed only in the first aspect or only the second aspect, only one of the image data may be acquired.
- the control device 60 continues to acquire the image data of the target surface W1 while the target surface W1 rotates a plurality of times in its circumferential direction. Therefore, in the image data acquisition process shown in FIG. 9, the control device 60 can acquire image data such that the target surface W1 appears a plurality of times in duplicate.
- the end of printing may be located at the center of the image data depending on the acquisition start position of the image data, and the image data is divided at a halfway position. Therefore, the control device 60 acquires the image data for at least two rotations, and even if the acquisition start position of the image data is different for each object W in the circumferential direction of the object surface W1, the target surface.
- FIG. 10 is a diagram showing a flow of inspection processing.
- step S1001 the control device 60 specifies an effective range in the first image data acquired in the first aspect.
- the control device 60 rotates the target surface W1 a plurality of times in the circumferential direction in each of the first aspect and the second aspect, so that the target surface is rotated. It is possible to acquire image data in which W1 appears a plurality of times in duplicate.
- the control device 60 excludes the range in which the target surface W1 appears in duplicate from the image data in which the target surface W1 appears multiple times, and sets the range in which the target surface W1 for one lap appears as the effective range of the inspection. Specify in.
- step S1002 the control device 60 acquires the colorimetric value for each predetermined area within the designated effective range.
- This predetermined area may be an area of one pixel or an area occupied by a plurality of pixels. This predetermined area is predetermined according to the image printed on the target surface W1.
- step S1003 the control device 60 determines whether or not the acquired colorimetric value is within the permissible range of a color other than white.
- This permissible range is predetermined for each predetermined area of the first image data acquired in the first aspect. This permissible range is predetermined for each color other than white. This predetermined area is the same as the above-mentioned predetermined area which is a unit for acquiring the color measurement value in step S1002. If the acquired colorimetric value is not within the permissible range, the control device 60 proceeds to step S1005. On the other hand, when the acquired colorimetric value is within the permissible range, the control device 60 proceeds to step S1004.
- the control device 60 measures the region of the target surface W1 printed in a color other than white in steps S1001 to S1003 based on the first image data acquired in the first aspect. Based on the color value, the quality of the printed state of the target surface W1 is determined. In other words, the control device 60 refers to the region of the target surface W1 printed in a color other than white based on the colorimetric values indicated by the diffusely reflected light and the specularly reflected light reflected by the target surface W1. Judge the quality of the printing state of W1.
- step S1004 the control device 60 determines that the printing state of a color other than white is good on the target surface W1. After that, the control device 60 shifts to step S1007.
- step S1005 the control device 60 determines that the printing state of a color other than white is defective on the target surface W1.
- step S1006 the control device 60 identifies a defective portion.
- the control device 60 identifies the defective portion by specifying the region from which the colorimetric value that was not within the permissible range has been acquired from the effective range specified in step S1001. After that, the control device 60 shifts to step S1007.
- step S1007 the control device 60 specifies an effective range in the image data acquired in the second aspect, as in step S1001.
- step S1008 the control device 60 acquires the colorimetric value for each predetermined area within the designated effective range, as in step S1002.
- step S1009 the control device 60 determines whether or not the acquired colorimetric value is within the permissible range of white.
- This permissible range is predetermined for each predetermined area of the second image data acquired in the second aspect. This predetermined area is the same as the above-mentioned predetermined area which is a unit for acquiring the color measurement value in step S1008. If the acquired colorimetric value is not within the permissible range, the control device 60 proceeds to step S1011. On the other hand, when the acquired colorimetric value is within the permissible range, the control device 60 proceeds to step S1010.
- the control device 60 applies the colorimetric value acquired based on the second image data acquired in the second aspect to the region of the target surface W1 printed in white. Based on this, the quality of the printed state of the target surface W1 is determined. In other words, the control device 60 determines whether the print state of the target surface W1 is good or bad based on the colorimetric value indicated by the diffusely reflected light reflected by the target surface W1 with respect to the white printed region of the target surface W1. to decide.
- step S1010 the control device 60 determines that the white print state is good on the target surface W1. After that, the control device 60 shifts to step S1013.
- step S1011 the control device 60 determines that the white print state is defective on the target surface W1.
- step S1012 the control device 60 identifies a defective portion in the same manner as in step S1006. After that, the control device 60 shifts to step S1013.
- step S1013 the control device 60 notifies the inspection result.
- the control device 60 displays the results of steps S1004 to S1006 and / or the results of steps S1010 to S1012 on a display or transmits the results of steps S1010 to S1012 to an external production control device.
- the production control device is a device that centrally manages the operating state of the production line in which the inspection device 1 is incorporated at a place away from the inspection device 1. Further, the control device 60 may issue an alarm with a speaker and / or a lamp or the like when it is determined that the printing state is defective. After that, the control device 60 ends this process.
- the inspection processing is performed in the order of the first image data and the second image data, but the inspection processing is not limited to this order, and either image data may be inspected first. Further, when the inspection can be performed only in the first aspect or only the second aspect, only one of the image data may be inspected.
- the inspection device 1 includes an image pickup device 5.
- the image pickup apparatus 5 is covered with a first light source 20, a second light source 30, and a diffuse reflector, and has a curved surface having a curved surface centered on the central axis of the diffuser 10 on at least a part of the inner peripheral surface 11.
- the light emitted from the first light source is diffusely reflected on the inner peripheral surface 11 of the diffusion cylinder 10 to illuminate the target surface W1, and the light emitted from the second light source is the inner circumference.
- the target surface W1 is illuminated as direct light by passing through the inside of the diffusion cylinder 10 without being reflected by the surface 11.
- the image pickup device 5 includes a line sensor 40 that receives diffusely reflected light reflected by the diffuse reflected light on the target surface W1 and specularly reflected light directly reflected by the target surface W1.
- the image pickup device 5 can illuminate the curved target surface W1 with diffused light relatively uniformly without using a large integrating sphere. It is possible to acquire clear image data of the target surface W1 according to the diffusely reflected light and the specularly reflected light reflected by the target surface W1. Therefore, in the inspection device 1 according to the first embodiment, the image pickup device 5 can easily and accurately grasp the printing state of the target surface W1.
- the target surface W1 has at least a part having a curved surface convex on the diffusion cylinder 10 side with the axis along the longitudinal direction of the diffusion cylinder 10 as the center of curvature, and diffuses.
- the inner peripheral surface 11 of the cylinder 10 has at least a part of a curved surface whose curvature center is the central axis of the diffusion cylinder 10. Then, in the inspection device 1 according to the first embodiment, the image pickup device 5 rotates the inspection target object with the center of curvature of the target surface W1 as the rotation axis, so that the target surface W1 receives light from the line sensor with respect to the line sensor.
- a rotation mechanism 50 for relatively moving in a direction intersecting the arrangement direction of the elements is provided.
- the image pickup device 5 diffuses and reflects the target surface W1 by the light diffusely reflected by the inner peripheral surface 11 of the diffusion cylinder 10 formed in a shape conforming to the curved surface shape of the target surface W1. Illuminate while rotating. Therefore, in the inspection device 1 according to the first embodiment, the image pickup device 5 more uniformly illuminates the diffused light on the cylindrical target surface W1 without using a large integrating sphere, while the target surface W1. Image data can be acquired smoothly. As a result, in the inspection device 1 according to the first embodiment, even if the image pickup device 5 has a simple configuration, the printed state of the target surface W1 having a curved surface can be accurately grasped. Therefore, in the inspection device 1 according to the first embodiment, the image pickup device 5 can more easily and accurately grasp the printing state of the target surface W1.
- the first light source 20 is arranged so that its optical axis 21 extends from the outside of the diffusion cylinder 10 toward the inner peripheral surface 11 of the diffusion cylinder 10.
- the second light source 30 is arranged so that its optical axis 31 extends from the outside of the diffusion cylinder 10 to the target surface W1 at a specific angle ⁇ with respect to the normal line W3.
- the line sensor 40 is arranged so that its optical axis 41 extends from the outside of the diffusion cylinder 10 to the target surface W1 at an angle ⁇ with respect to the normal line W3, and the arrangement direction of the light receiving elements is the target. It is arranged so as to extend along the generatrix of the surface W1.
- the first light source port 15, the second light source port 16, and the line sensor correspond to the positional relationship between the first light source 20, the second light source 30, the line sensor 40, and the target surface W1.
- a port 17 and a target surface port 18 are formed.
- the image pickup device 5 diffuses the first light source 20 and the second light source 30 with respect to the cylindrical target surface W1 without arranging the first light source 20 and the second light source 30 inside the diffusion cylinder 10.
- the light can be illuminated uniformly.
- the image pickup apparatus 5 since the line sensor 40 can secure the field of view 42 corresponding to the cylindrical target surface W1, the diffusely reflected light and the specularly reflected light reflected by the target surface W1 are suitable for the line sensor 40. Can receive light.
- the image pickup device 5 can accurately grasp the printing state of the target surface W1 while simplifying the structure of the diffusion cylinder 10. Therefore, in the inspection device 1 according to the first embodiment, the image pickup device 5 can more easily and accurately grasp the printing state of the target surface W1.
- the second light source port 16 is formed so that the length along the generatrix of the target surface W1 is longer than the first predetermined length Y1. Therefore, in the image pickup apparatus 5, when only the first light source 20 illuminates the target surface W1, the light emitted from the first light source 20 is reflected by the inner peripheral surface 11 near the second light source port 16 and is reflected on the target surface 11. It is possible to illuminate W1 and prevent it from being unexpectedly incident on the line sensor 40 as specularly reflected light. As a result, in the image pickup apparatus 5, it is possible to suppress the line sensor 40 from receiving stray light, so that the printing state of the target surface W1 can be grasped more accurately even with a simple configuration. Therefore, in the inspection device 1 according to the first embodiment, the image pickup device 5 can more easily and accurately grasp the printing state of the target surface W1.
- the second light source 30 is formed so that the length along the longitudinal direction of the diffusion cylinder is the second predetermined length Y2 or more. Therefore, in the image pickup apparatus 5, when the second light source 30 illuminates the target surface W1, it is possible to prevent the light amount from being insufficient near the end portion in the longitudinal direction of the target surface W1. As a result, in the inspection device 1 according to the first embodiment, the image pickup device 5 can accurately grasp the printing state even in the vicinity of the longitudinal end portion of the target surface W1. Therefore, in the inspection device 1 according to the first embodiment, the image pickup device 5 can more easily and accurately grasp the printing state of the target surface W1.
- the first light source 20 is arranged on the side farther from the target surface W1 than the plane N including the center line K of the inner peripheral surface 11 and orthogonal to the normal line W3. Moreover, the first light source 20 is arranged so that its optical axis 21 extends in the direction toward the inner peripheral surface 11 on the side closer to the target surface W1 than the plane N. Therefore, in the image pickup apparatus 5, the first light source 20 suppresses the illumination of the target surface W1 with the light that is not diffusely reflected on the inner peripheral surface 11 or the light that is diffusely reflected only once on the inner peripheral surface 11. be able to.
- the image pickup device 5 can illuminate the target surface W1 with homogeneous light diffusely reflected by the inner peripheral surface 11 a plurality of times, so that even if the configuration is simple.
- the printing state of the target surface W1 can be grasped more accurately. Therefore, in the inspection device 1 according to the first embodiment, the image pickup device 5 can more easily and accurately grasp the printing state of the target surface W1.
- the image pickup device 5 lights each of the first light source 20 and the second light source 30, and causes the line sensor 40 to receive the diffusely reflected light and the normally reflected light.
- the first light source 20, the second light source 30, and the line sensor 40 are operated according to the second aspect in which the first light source 20 is turned on and the second light source 30 is turned off and the diffusely reflected light is received by the line sensor 40. Therefore, in the image pickup apparatus 5, even if the diffuser cylinder 10 does not have an optical trap, it is possible to freely switch whether the line sensor 40 receives diffusely reflected light and specularly reflected light or only diffusely reflected light.
- the image pickup device 5 can accurately grasp various printing states of the target surface W1 even with a simple configuration. Therefore, in the inspection device 1 according to the first embodiment, the image pickup device 5 can more easily and accurately grasp the printing state of the target surface W1.
- the image pickup device 5 controls the rotation mechanism 50 in synchronization with the operation of the first light source 20, the second light source 30, and the line sensor 40, and the first and second aspects.
- the rotation mechanism 50 is operated so that the target surface W1 rotates a plurality of times in the circumferential direction in each of the above. Therefore, in the inspection device 1 according to the first embodiment, the image pickup device 5 can acquire image data such that the target surface W1 appears a plurality of times in duplicate.
- the image pickup apparatus 5 even if the acquisition start position of the image data is different for each object W in the circumferential direction of the target surface W1, it is necessary to rotate the object W in the circumferential direction for alignment. There is no such thing, and the alignment of the object W becomes easy. Therefore, in the inspection device 1 according to the first embodiment, the image pickup device 5 can more easily and accurately grasp the printing state of the target surface W1.
- the inspection device 1 includes a color measurement unit 63 that acquires a color measurement value of the target surface W1 based on image data of the target surface W1 according to the light received by the line sensor 40, and a color measurement unit 63.
- a determination unit 64 for determining whether the printing state of the surface to be inspected W1 is good or bad based on the colorimetric value acquired by the unit 63 is provided. Then, in the inspection device 1 according to the first embodiment, the determination unit 64 determines the printed state of the target surface W1 based on the color measurement value indicated by the diffusely reflected light for the region printed in white of the target surface W1.
- the diffusely reflected light and the positive The quality of the printed state of the target surface W1 is determined based on the color measurement value indicated by the reflected light.
- the inspection device 1 according to the first embodiment can acquire the color measurement value of the target surface W1 without using an expensive device such as a so-called spectrophotometer.
- the inspection device 1 according to the first embodiment can accurately acquire the color measurement value of the target surface W1 even if inks of various colors are printed on the target surface W1 with various film thicknesses.
- the printing state of the target surface W1 can be accurately grasped. Therefore, the inspection device 1 according to the first embodiment can more easily and accurately grasp and inspect the printed state of the target surface W1.
- the target surface W1 is a surface on which a base having a metallic luster is printed. That is, in the inspection device 1 according to the first embodiment, even if the base of the target surface W1 is made of a material having a high specular reflectance, sufficient responsiveness to the ink film thickness can be sufficiently ensured, and the printed state of the target surface W1. Can be grasped. Therefore, the inspection device 1 according to the first embodiment can more easily and accurately grasp and inspect the printed state of the target surface W1 even if the base of the target surface W1 is made of a material having a high specular reflectance. ..
- FIG. 11 is a diagram for explaining an image pickup device 5 provided in the inspection device 1 according to the second embodiment.
- the second light source 30 is located on the reference bus W4 so that the intersection of the optical axis 31 of the second light source 30 and the optical axis 41 of the line sensor 40 is located on the reference bus W4.
- the light source 30 and the line sensor 40 are arranged.
- the specularly reflected light that is specularly reflected by the target surface W1 from the direct light emitted from the second light source 30 can be appropriately received by the line sensor 40. It is possible to accurately acquire the colorimetric value and accurately grasp the printing state of the target surface W1.
- the intersection of the optical axis 31 of the second light source 30 and the optical axis 41 of the line sensor 40 is located within a predetermined range on the diffusion cylinder 10 side of the target surface W1.
- the second light source 30 and the line sensor 40 are arranged. More specifically, as shown in FIG. 11, the intersection of the optical axis 31 of the second light source 30 and the optical axis 41 of the line sensor 40 is separated not on the reference bus W4 but by a pair of bus W5.
- the second light source 30 and the line sensor 40 are arranged so as to be located within the range of the target surface W1.
- the pair of generatrix W5 has a predetermined angle ⁇ 1 from the reference bus W4 to the second light source 30 side and a predetermined angle to the first light source 20 side along the circumferential direction of the target surface W1 with the curvature center line W2 of the target surface W1 as the rotation axis. It is a generatrix at a position rotated forward and reverse by ⁇ 2.
- the predetermined angle ⁇ 1 is the same value as the angle ⁇ related to the specularly reflected light. This is because when the predetermined angle ⁇ 1 is equal to or larger than the angle ⁇ , the light that is specularly reflected by the target surface W1 may interfere with the second light source 30 and may not be properly received by the line sensor 40.
- the predetermined angle ⁇ 2 is preferably ( ⁇ + ⁇ ) / 2. This is because when the predetermined angle ⁇ 2 is ( ⁇ + ⁇ ) / 2 or more, the light that is specularly reflected by the target surface W1 may interfere with the first light source 20 and may not be properly received by the line sensor 40.
- the line The sensor 40 can be placed at an appropriate position.
- the degree of freedom in the installation position of the image pickup apparatus 5 is increased, and the printing state of the target surface W1 can be grasped more easily.
- FIG. 12 is a diagram for explaining an image pickup device 5 provided in the inspection device 1 according to the third embodiment.
- the object W is a metal can, and the target surface W1 is an outer peripheral surface of a metal can having a metallic luster.
- the object W is a film-like object or a sheet-like object, and the object surface W1 is the surface of the film-like object or the sheet-like object. It may be there.
- the object W according to the third embodiment is a sheet-like material having a metallic luster on the surface and used for a pouch or the like, or a film-like material having a metallic luster on the surface and used for a label of a PET bottle or the like. It may be a thing.
- a means for obtaining metallic luster a means for laminating an aluminum vapor deposition layer or a metal foil layer on a film-like material or a sheet-like material can be adopted.
- the rotation mechanism 50 may include a roller 53 and a drive unit 54 instead of the holding unit 51 and the drive unit 52.
- the roller 53 has a columnar shape, and a film-like object or a sheet-like object W to be inspected is wound around the outer peripheral surface thereof.
- the surface of the portion of the inspection target W wound around the roller 53 constitutes the target surface W1.
- the center line of curvature W2 of the target surface W1 coincides with the rotation axis of the roller 53.
- the drive unit 54 is a drive unit that rotates the roller 53, and is composed of a motor or the like.
- the inspection target object W is a film-like object or a sheet-like object
- the printing state of the target surface W1 can be accurately grasped as in the first embodiment. can do.
- the inspection target W of the film-like object or the sheet-like object is wound around the roller 53 to perform the image pickup, but the image pickup is performed on a plane such as between a plurality of rollers. You may go.
- the diffusion cylinder 10 is a cylinder
- the inner peripheral surface 11 of the diffusion cylinder 10 may diffuse the light emitted from the first light source 20, and is inside the diffusion cylinder 10.
- the cross-sectional shape of the peripheral surface 11 may be formed into an ellipse, a semicircle, or a semicircular shape.
- the line sensor 40 acquires the image data of the target surface W1, and the color measuring unit 63 acquires the color measurement value of the target surface W1 based on the image data. It was, but it is not limited to this.
- the inspection device 1 may be configured such that the line sensor 40 includes the function of the color measuring unit 63 and functions as a color measuring meter. In this case, in the inspection device 1, the line sensor 40 does not acquire the image data of the target surface W1, but directly acquires the color measurement value of the target surface W1 by using the stimulus value direct reading method or the spectrophotometric method, and the determination unit 1 It may be output to 64.
- Imaging device 5 Imaging device 10 Diffusion tube 11 Inner peripheral surface 12 Bottom surface 15 1st light source port 16 2nd light source port 17 Line sensor port 18 Target surface port 20 1st light source 21 Optical axis 30 2nd light source 31 Light Axis 40 Line sensor 41 Optical axis 42 Field of view 42'Virtual field of view 50 Rotation mechanism (movement mechanism) 51 Holding unit 52 Drive unit 53 Roller 54 Drive unit 60 Control device 61 Operation control unit 62 Image data processing unit 63 Color measurement unit 64 Judgment unit K Center line M plane N plane P plane Q plane W Object W1 Target surface W2 Curvature center Line W3 Normal W4 Reference bus W5 Pair of bus ⁇ Angle ⁇ Angle ⁇ Angle ⁇ 1 Predetermined angle ⁇ 2 Predetermined angle
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Abstract
検査対象物における対象面の印刷状態を簡易且つ正確に把握する。 検査対象物の対象面W1の印刷状態を撮像する撮像装置5であって、第1光源20と、拡散反射剤で覆われた内周面11を有し、前記第1光源から出射した光を拡散反射させて拡散反射光を前記対象面に出射する拡散筒10と、前記拡散反射光を前記対象面で反射した光を受光するラインセンサ40と、を備える撮像装置を提供する。
Description
本発明は、撮像装置、検査装置及び検査方法に関する。
対象面における反射光を受光して、対象面の状態を把握する装置が知られている(例えば、特許文献1)。
特許文献1には、測定試料の試料面を互いに異なる照射角度で照明する第1、第2、第3の照明手段を備え、複数の照射角度にそれぞれ対応する複数の定数がメモリに格納されている測定装置が記載されている。特許文献1に記載の測定装置は、測定制御手段により個別に発光させ、受光手段により測定試料からの反射光のうち試料面の法線方向の成分を受光してその光強度に応じた電気信号を出力する。特許文献1に記載の測定装置は、この電気信号を用いて、演算処理手段により、照射角度に対応する測定試料の反射特性を求め、各反射特性と、これに対応する各定数とを用いて測定試料の合成反射特性を求める。
特許文献1に記載の技術は、拡散反射した光で試料面を照明するに過ぎないため、試料面の反射特性を正確に測定することが難しい。このため、特許文献1に記載の技術では、試料面の反射特性の測定値に基づいて試料面の印刷状態を把握しようとしても、正確な状態を簡易に取得することが難しい。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、上述のような問題点を解決することを課題の一例とする。すなわち、本発明の課題の一例は、対象面の印刷状態を簡易且つ正確に把握することである。
本発明に係る撮像装置は、検査対象物の対象面の印刷状態を撮像する撮像装置であって、第1光源と、拡散反射剤で覆われた内周面を有し、前記第1光源から出射した光を拡散反射させて拡散反射光を前記対象面に出射する拡散筒と、前記拡散反射光を前記対象面で反射した光を受光するラインセンサと、を備える。
前記撮像装置において、前記拡散筒の前記内周面の少なくとも一部は、前記拡散筒の中心軸を曲率中心とする曲面であることが好ましい。
前記撮像装置において、前記対象面を前記ラインセンサに対して、前記ラインセンサの受光素子の配列方向に交差する方向に相対的に移動させる移動機構を更に備え、前記移動機構は、前記対象面の少なくとも一部が、前記拡散筒の長手方向に沿った軸線を曲率中心として前記拡散筒側に凸状の曲面であり、前記対象面の曲率中心を回転軸として前記検査対象物を回転させることが好ましい。
前記撮像装置において、前記第1光源は、前記対象面の前記拡散筒に最も近接した位置における法線に直交し前記拡散筒の中心軸を含む平面よりも前記対象面から遠い側に配置されると共に、その光軸が、前記平面よりも前記対象面に近い側の前記内周面へ向かう方向に延びるように配置されることが好ましい。
前記撮像装置において、前記対象面は、金属光沢を有する下地に印刷が施された面であることが好ましい。
本発明に係る他の撮像装置は、前記撮像装置において、第2光源をさらに備え、前記第2光源は、前記第2光源から出射した光が前記ラインセンサに対して前記対象面で正反射する位置に配置され、前記拡散筒は、前記第2光源から出射した光を、前記拡散筒の前記内周面で反射させずに前記拡散筒の内部を通過させて直接光として前記対象面に入射させ、前記ラインセンサは、前記直接光を前記対象面で正反射した光を受光する。
前記撮像装置において、前記対象面の少なくとも一部が、前記拡散筒の長手方向に沿った軸線を曲率中心として前記拡散筒側に凸状の曲面であり、前記第2光源の光軸と前記ラインセンサの光軸との交点が、前記対象面の前記拡散筒側の所定範囲内に位置するように、前記第2光源及び前記ラインセンサを配置することが好ましい。
前記撮像装置において、前記第1光源は、その光軸が、前記拡散筒の外部から前記拡散筒の前記内周面へ向かう方向に延びるように配置され、前記第2光源は、その光軸が、前記対象面の前記拡散筒に最も近接した位置における法線に対して特定の角度を成して前記拡散筒の外部から前記対象面へ延びるように配置され、前記ラインセンサは、その光軸が、前記対象面の前記法線に対して前記特定の角度と同じ大きさの角度を成して前記拡散筒の外部から前記対象面へ延びるように配置されると共に、その受光素子の配列方向が、前記拡散筒の長手方向に沿って延びるように配置され、前記拡散筒には、前記拡散筒の長手方向に沿って延びるスリット状に形成され、前記第1光源から前記内周面に向けて出射した光を前記拡散筒の内部に入射させる第1光源用ポートと、前記拡散筒の長手方向に沿って延びるスリット状に形成され、前記第2光源から前記対象面に向けて出射した光を前記拡散筒の内部に入射させる第2光源用ポートと、前記拡散筒の長手方向に沿って延びるスリット状に形成され、前記内周面で拡散反射した前記拡散反射光、及び、前記第2光源用ポートから入射した光を直接光として前記対象面へ出射させると共に、前記拡散反射光及び前記直接光を前記対象面で反射した光を前記拡散筒の内部へ入射させる対象面用ポートと前記拡散筒の長手方向に沿って延びるスリット状に形成され、前記拡散反射光及び前記直接光を前記対象面で反射した光を前記ラインセンサに向けて出射させるラインセンサ用ポートと、が形成されることが好ましい。
前記撮像装置において、前記第2光源用ポートの長手方向に沿う長さY1が、以下の関係を満たすことが好ましい。
Y1≧2(A+D)tan(θ/2)+H
ただし、Aは対象面から拡散筒までの距離、Dは拡散筒の径、θは対象面に対するラインセンサの視野角、Hはラインセンサの受光素子の配列方向における対象面の長さである。
Y1≧2(A+D)tan(θ/2)+H
ただし、Aは対象面から拡散筒までの距離、Dは拡散筒の径、θは対象面に対するラインセンサの視野角、Hはラインセンサの受光素子の配列方向における対象面の長さである。
前記撮像装置において、前記第2光源の前記拡散筒の長手方向に沿う長さY2が、以下の関係を満たすことが好ましい。
Y2≧2Ltan(θ/2)+H
ただし、θは対象面に対するラインセンサの視野角、Hはラインセンサの受光素子の配列方向における対象面の長さ、Lは対象面から第2光源までの距離である。
Y2≧2Ltan(θ/2)+H
ただし、θは対象面に対するラインセンサの視野角、Hはラインセンサの受光素子の配列方向における対象面の長さ、Lは対象面から第2光源までの距離である。
前記撮像装置は、第1光源、第2光源、及びラインセンサを制御する作動制御部を更に備え、前記作動制御部は、第1態様において、前記第1光源及び前記第2光源のそれぞれを点灯させて、前記拡散反射光及び前記直接光を前記対象面で反射した光を前記ラインセンサに受光させて第1画像データを取得するように制御し、第2態様において、前記第1光源を点灯させると共に前記第2光源を消灯させて、前記拡散反射光を前記対象面で反射した乱反射光を前記ラインセンサに受光させて第2画像データを取得するように制御することが好ましい。
前記撮像装置において、前記作動制御部は、前記対象面を前記ラインセンサに対して、前記ラインセンサの受光素子の配列方向に交差する方向に相対的に移動させる移動機構を更に制御し、前記対象面の少なくとも一部が、前記拡散筒の長手方向に沿った軸線を曲率中心として前記拡散筒側に凸状の曲面であり、前記第1態様及び前記第2態様のそれぞれにおいて、前記第1光源、前記第2光源及び前記ラインセンサの作動に同期して、前記対象面が当該対象面の曲率中心を回転軸として前記検査対象物を複数周回転するように前記移動機構を作動させることが好ましい。
本発明に係る検査装置は、前記撮像装置と、前記第1画像データに基づいて前記対象面の第1測色値を取得し、前記第2画像データに基づいて前記対象面の第2測色値を取得する測色部と、前記第1測色値及び前記第2測色値に基づいて前記印刷状態の良否を判断する判断部とを備え、前記判断部は、前記対象面に応じて、前記第1測色値又は前記第2測色値が予め定められた許容範囲内に有るか否かによって、前記印刷状態の良否を判断する。
前記検査装置において、前記判断部は、前記対象面のうち少なくとも白色で印刷された領域に対しては、前記第2測色値が、予め定められた許容範囲内に有るか否かを判断することによって、前記印刷状態の良否を判断し、前記対象面のうち前記第2測色値を用いて前記印刷状態の良否を判断した領域以外の領域に対しては、前記第1測色値が、予め定められた許容範囲内に有るか否かを判断することによって、前記印刷状態の良否を判断することが好ましい。
本発明に係る検査方法は、対象面の印刷状態を検査する検査方法であって、第1光源から出射した光を拡散筒内で拡散反射させた拡散反射光を前記対象面に照射し、前記対象面で反射した正反射光及び乱反射光を含む反射光をラインセンサで受光して第1画像データを取得し、前記第1画像データが示す第1測色値に基づいて前記印刷状態の良否を判断する。
前記検査方法において、前記正反射光は、第2光源から出射した直接光が前記対象面で反射した正反射光であることが好ましい。
前記検査方法において、前記対象面のうち少なくとも白色以外の色で印刷された領域に対して、前記第1測色値に基づいて前記印刷状態の良否を判断することが好ましい。
本発明に係る他の前記検査方法は、対象面の印刷状態を検査する検査方法であって、第1光源から出射した光を拡散筒内で拡散反射させた拡散反射光を前記対象面に照射し、前記拡散反射光を前記対象面で反射した乱反射光をラインセンサで受光して第2画像データを取得し、前記第2画像データが示す第2測色値に基づいて前記印刷状態の良否を判断する。
前記検査方法において、前記対象面のうち少なくとも白色で印刷された領域に対して、前記第2測色値に基づいて前記印刷状態の良否を判断することが好ましい。
本発明に係る他の前記検査方法は、対象面の印刷状態を検査する検査方法であって、第1光源から出射した光を拡散筒内で拡散反射させた拡散反射光を前記対象面に照射し、前記対象面で反射した正反射光及び乱反射光を含む反射光をラインセンサで受光して第1画像データを取得し、第1光源から出射した光を拡散筒内で拡散反射させた拡散反射光を前記対象面に照射し、前記拡散反射光を前記対象面で反射した乱反射光のみをラインセンサで受光して第2画像データを取得し、前記第1画像データが示す第1測色値および前記第2画像データが示す第2測色値に基づいて前記印刷状態の良否を判断する。
前記検査方法において、前記対象面は、前記対象面の少なくとも一部が、前記拡散筒の長手方向に沿った軸線を曲率中心として、前記拡散筒側に突出した曲面であり、前記対象面を、前記曲率中心を回転軸として回転させながら前記対象面の前記印刷状態を検査することが好ましい。
前記検査方法において、前記対象面は、金属光沢を有する下地に印刷が施された面であることを特徴とする。
本発明によれば、対象面の印刷状態を簡易且つ正確に把握することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明される実施形態は、本発明のいくつかの例を示すものであって、本発明の内容を限定するものではない。また、実施形態で説明される構成及び動作の全てが本発明の構成及び動作として必須であるとは限らない。
[実施形態1:検査装置の構成]
図1は、実施形態1に係る検査装置1の構成を示す上面図である。図2は、図1に示された検査装置1の構成を示す斜視図である。図3は、図1に示された検査装置1の機能的構成を示す図である。図4は、対象面W1、拡散筒10、第1光源20、第2光源30及びラインセンサ40のそれぞれの位置関係を説明するための図である。
図1は、実施形態1に係る検査装置1の構成を示す上面図である。図2は、図1に示された検査装置1の構成を示す斜視図である。図3は、図1に示された検査装置1の機能的構成を示す図である。図4は、対象面W1、拡散筒10、第1光源20、第2光源30及びラインセンサ40のそれぞれの位置関係を説明するための図である。
なお、図1は、回転機構(移動機構)50及び制御装置60の図示を省略している。図2は、拡散筒10を中心線Kに沿った方向で破断させた状態を示すと共に、第1光源20及び制御装置60の図示を省略している。図3は、回転機構50の図示を省略している。図4は、拡散筒10をその内周面11の中心線Kに直交する平面で切断した断面を示している。
検査装置1は、検査対象物の対象面W1の印刷状態を検査する検査装置である。検査装置1は、対象面W1を照明し、対象面W1で反射された反射光を受光することによって、対象面W1の画像データを取得する撮像装置5を備える。対象面W1は、撮像装置5の撮像対象でもある。検査装置1は、対象面W1の画像データに基づいて、対象面W1の測色値を取得し、測色値に基づいて対象面W1の印刷状態を検査する。
対象面W1は、少なくとも一部に、拡散筒10の長手方向に沿った軸線を曲率中心として拡散筒10側に凸状の曲面を有している。対象面W1の曲面を成す部分は、対象面W1の曲率中心W2と平行な母線を、曲率中心線W2を回転軸として周回させることによって描かれる面である。例えば、検査対象物が円筒である場合、円筒の側面である曲面を対象面とすることができる。実施形態1では、2ピース缶等の円筒状を成す金属缶を検査対象物Wとし、金属光沢を有する下地に印刷が施された金属缶の外周面を対象面W1とする。実施形態1に係る対象面W1の曲率中心線W2は、対象物Wの中心線と同一である。
検査装置1は、図1~図3に示されるように、拡散筒10と、第1光源20と、第2光源30と、ラインセンサ40と、回転機構50と、制御装置60とを備える。拡散筒10と、第1光源20と、第2光源30と、ラインセンサ40とが、検査装置1に備えられた撮像装置5を構成する。撮像装置5は、これらの構成要素に加えて、制御装置60に含まれる後述の作動制御部61と、回転機構50とを含んで構成されてよい。
拡散筒10は、中空の筒状物であり、拡散筒10の内周面11は、少なくとも一部に、拡散筒10の中心軸を曲率中心とする曲面を有している。拡散筒10として、例えば、円筒を用いることができる。
拡散筒10は、その内周面11が拡散反射材で一様に覆われており、いわゆる積分球の代替物として機能する。拡散反射材は、硫酸バリウム又はポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等を原料とする事が一般的であるが、それに限定されず、拡散反射率の高い白色の塗料や材料で構成されていれば良い。拡散筒10の底面12の内面側も拡散反射材で一様に覆われていることが好ましい。拡散筒10は、拡散筒10の長手方向と対象面W1の母線とが略平行になるように配置され、内周面11で拡散反射した拡散反射光で対象面W1を照明する。
拡散筒10は、その内周面11が拡散反射材で一様に覆われており、いわゆる積分球の代替物として機能する。拡散反射材は、硫酸バリウム又はポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等を原料とする事が一般的であるが、それに限定されず、拡散反射率の高い白色の塗料や材料で構成されていれば良い。拡散筒10の底面12の内面側も拡散反射材で一様に覆われていることが好ましい。拡散筒10は、拡散筒10の長手方向と対象面W1の母線とが略平行になるように配置され、内周面11で拡散反射した拡散反射光で対象面W1を照明する。
拡散筒10には、第1光源用ポート15と、第2光源用ポート16と、ラインセンサ用ポート17と、対象面用ポート18とが形成される。
第1光源用ポート15は、第1光源20から内周面11に向けて出射した光を拡散筒10の内部に入射させるポートである。第1光源用ポート15は、対象面W1の母線(拡散筒10の長手方向)に沿って延びるスリット状に形成されてよい。
ここで、図4に示されるように、対象面W1の母線であって、拡散筒10の内周面11の中心線Kに交差する対象面W1の法線W3と交差するような母線を、基準母線W4とする。好適には、法線W3は、内周面11の中心線Kに直交する対象面W1の法線である。好適には、基準母線W4は、中心線Kに直交する法線W3と直交し、且つ、内周面11の中心線Kと平行である。
第1光源用ポート15は、図4に示されるように、基準母線W4を含み法線W3に対して角度αを成す平面Mが、拡散筒10と交差する位置に形成される。角度αは、例えば35°である。第1光源用ポート15は、拡散筒10の内周面11の中心線Kを含み法線W3に直交する平面Nよりも、対象面W1から遠い側に形成される。第1光源用ポート15は、対象面W1の母線に沿った長さが、対象面W1の母線の長さHよりも長くなるように形成されてよい。
第2光源用ポート16は、対象面W1の母線(拡散筒10の長手方向)に沿って延びるスリット状に形成され、第2光源30から対象面W1に向けて出射した光を拡散筒10の内部に入射させるポートである。第2光源用ポート16は、図4に示されるように、基準母線W4を含み法線W3に対して角度βを成す平面Pが、拡散筒10と交差する位置に形成される。角度βは、0°~90°の範囲で光源やセンサが干渉しない角度であれば良く、本実施形態では、8°である。なお、第2光源用ポート16の寸法に係る構成については、図5を用いて後述する。
ラインセンサ用ポート17は、対象面W1の母線(拡散筒10の長手方向)に沿って延びるスリット状に形成され、対象面W1で反射した乱反射光及び正反射光をラインセンサ40に向けて出射させるポートである。ラインセンサ用ポート17は、図4に示されるように、基準母線W4を含み、法線W3を対称軸として平面Pと線対称の関係にある平面Qが、拡散筒10と交差する位置に形成される。平面Qは、法線W3と角度βを成す。ラインセンサ用ポート17は、対象面W1の母線に沿った長さが、図2に示されるように、対象面W1の母線の長さHよりも長くなるように形成されてよい。
対象面用ポート18は、対象面W1の母線(拡散筒10の長手方向)に沿って延びるスリット状に形成されている。対象面要ポート18は、第1光源用ポート15から入射し内周面11で拡散反射した拡散反射光を対象面W1へ出射させる。また、対象面用ポート18は、第2光源用ポート16から入射した光を、内周面11で反射させずに拡散筒10内を通過させて対象面W1へ直接光として出射させる。対象面用ポート18は、対象面W1で拡散反射光及び直接光を反射した乱反射光及び正反射光を含む反射光を拡散筒10の内部へ入射させるポートである。対象面用ポート18は、基準母線W4と対向し、法線W3が拡散筒10と交差する位置に形成される。対象面用ポート18は、対象面W1の母線に沿った長さが、図2に示されるように、対象面W1の母線の長さHよりも長くなるように形成されてよい。
第1光源20から出射した光は、拡散筒10の内周面11で拡散反射して拡散反射光として対象面W1を照明する。第1光源20は、内周面11を向く姿勢で拡散筒10の外部に配置される。第1光源20は、その光軸21が、拡散筒10の外部から内周面11へ向かう方向に延びるように配置される。
具体的には、第1光源20は、図4に示されるように、平面Nよりも対象面W1から遠い側に配置されると共に、その光軸21が、平面Nよりも対象面W1に近い側の内周面11へ向かう方向に延びるように配置される。それにより、第1光源20から出射した光は、第1光源用ポート15を通過して内周面11で複数回拡散反射した後に、対象面W1に入射し得る。すなわち、第1光源20は、内周面11で拡散反射しなかった光や、内周面11で1回だけ拡散反射した光で対象面W1を照明することを抑制し、内周面11で複数回拡散反射した均質な拡散反射光で対象面W1を照明することができる。
第2光源30から出射した光は、拡散筒10の内周面11で反射せずに拡散筒10の内部を通過して直接光として対象面W1を照明する。第2光源30は、対象面W1を向く姿勢で拡散筒10の外部に配置される。第2光源30は、その光軸31が、拡散筒10の外部から対象面W1へ向かう方向に延びるように配置される。
具体的には、第2光源30は、図4に示されるように、その光軸31が、平面Pに含まれて対象面W1へ延びるように配置される。すなわち、第2光源30は、その光軸31が、法線W3に対して特定の角度βを成して拡散筒10の外部から対象面W1へ延びるように配置される。それにより、第2光源30から出射した光は、第2光源用ポート16を通過して内周面11で反射せずに、角度βで対象面W1に入射し得る。すなわち、第2光源30は、内周面11で反射せずに拡散筒10の内部を通過した直接光で対象面W1を照明することができる。なお、第2光源30の寸法に係る構成については、図5を用いて後述する。
第1光源20および第2光源30は可視光領域を発光する照明を用いる。照明の分光波形については、カメラ側でホワイトバランスを補正するため一般的なものを用いることができる。しかし、後述する第1様態、第2様態で別々のホワイトバランス補正を行うのが難しいため、第1光源20および第2光源30の分光波形は同一または近いものを用いるのが望ましい。
ラインセンサ40は、対象面W1で拡散反射光を反射した乱反射光と第2光源30から出射した直接光を対象面W1で正反射した正反射光とを受光する。ラインセンサ40は、その受光素子の配列方向が、対象面W1の母線、すなわち、曲率中心線W2及び基準母線W4に沿って(拡散筒10の長手方向に沿って)延びるように配置される。ラインセンサ40は、受光された光を電気信号に変換して対象面W1の画像データを取得し、制御装置60へ出力する。なお、対象面W1の画像データを取得する手段としては、ラインセンサ40に限定されず、エリアセンサ又はカメラ等の、画像データを取得可能な各種センサで構成されてよい。
具体的には、ラインセンサ40は、図4に示されるように、その光軸41が、平面Qに含まれて対象面W1へ延びるように配置される。すなわち、ラインセンサ40は、その光軸41が、法線W3に対して角度βを成して拡散筒10の外部から対象面W1へ延びるように配置される。それにより、第1光源20から出射して拡散筒10で拡散反射した拡散反射光が対象面W1で反射した乱反射光は、ラインセンサ用ポート17を通過してラインセンサ40に入射する。加えて、第2光源30から出射して対象面W1にて角度βで正反射した正反射光は、ラインセンサ用ポート17を通過してラインセンサ40に入射し得る。すなわち、ラインセンサ40は、対象面W1で反射した乱反射光と、対象面W1で反射した正反射光とを受光することができる。なお、ラインセンサ40の配置に係る構成については、図5を用いて後述する。
対象面W1、拡散筒10の各ポート15~18、第1光源20、第2光源30、ラインセンサ40を、図4のような位置関係とすることで、第1光源20から出射した光は、拡散筒10で拡散反射し拡散反射光となり対象面W1で乱反射および正反射し、ラインセンサ40において主に乱反射光のみが受光される。これは第2光源用ポートがラインセンサに対して正反射となる位置にあるためこの部分では拡散反射せず、拡散反射光にはラインセンサに対して正反射となる角度の正反射成分が含まれないためである。一方、第2光源30から出射した光は、対象面W1で乱反射および正反射し、ラインセンサ40において主に正反射光のみが受光される。このため、第1光源20は、主としてラインセンサ40が受光する対象面W1の乱反射光の光源として機能し、第2光源30は、主としてラインセンサ40が受光する対象面W1の正反射光の光源として機能する。
第1光源20、第2光源30、ラインセンサ40が設置される場所の雰囲気温度は、ラインセンサ40の受光感度や各光源の発光量に影響を与える。そのため、雰囲気温度の変化は±2℃以内にすることが望ましい。
回転機構50(移動機構)は、対象面W1をラインセンサに対して、ラインセンサの受光素子の配列方向に交差する方向に相対的に移動させる。本実施形態においては、回転機構50は、対象面W1の曲率中心を回転軸として検査対象物を回転させる。回転機構50は、図2に示されるように、対象物Wを保持する保持部51と、保持部51を回転させる駆動部52とを含む。保持部51は、マンドレル又はテーブル等により構成される。駆動部52は、モータ等により構成される。
制御装置60は、検査装置1の各構成要素を統括的に制御する装置である。制御装置60は、プロセッサ及び記憶装置を含むと共に、検査装置1の機能を実装したプログラムを含むコンピュータ等により構成される。
制御装置60は、第1光源20、第2光源30、ラインセンサ40、回転機構50の作動を制御して、対象面W1の画像データを取得する。更に、制御装置60は、取得された画像データに基づいて対象面W1の測色値を取得し、取得された測色値に基づいて、対象面W1の印刷状態を検査する。本実施形態では、第1光源20、第2光源30、ラインセンサ40、回転機構50の作動を制御して、対象面W1の画像データを取得する処理を、「画像データ取得処理」とも称する。また、本実施形態では、画像データ取得処理によって取得された画像データに基づいて、対象面W1の測色値を取得し、対象面W1の印刷状態を検査する処理を、「検査処理」とも称する。また、本実施形態では、検査処理を行うことによって、対象面W1の印刷状態を検査する方法を、「検査方法」とも称する。画像データ取得処理及び検査処理のそれぞれの詳細については、図9及び図10を用いて後述する。
制御装置60は、図3に示されるように、作動制御部61と、画像データ処理部62とを備える。
作動制御部61は、画像データ取得処理を行うために第1光源20、第2光源30、ラインセンサ40及び回転機構50の作動を制御する。作動制御部61は、異なる2つの態様である第1態様又は第2態様で、対象面W1を照明して対象面W1の画像データを取得し得るよう、第1光源20、第2光源30及びラインセンサ40を作動させる。
第1態様は、第1光源20及び第2光源30のそれぞれを点灯させて対象面W1を照明し、対象面W1で反射した乱反射光及び正反射光をラインセンサ40に受光させる態様である。言い換えると、第1態様は、拡散反射して対象面W1に入射する拡散反射光で対象面W1を照明すると共に、拡散反射せずに対象面W1に入射する直接光で対象面W1を照明して、対象面W1で反射した乱反射光及び正反射光を受光する態様である。
第2態様は、第1光源20を点灯させると共に第2光源30を消灯させて対象面W1を照明し、対象面W1で反射した乱反射光をラインセンサ40に受光させる態様である。言い換えると、第2態様は、拡散反射して対象面W1に入射する拡散反射光で対象面W1を照明して、対象面W1で反射した乱反射光を受光する態様である。この際、拡散筒10の第2光源用ポート16は開口したままとなっているため、対象面W1を照明する拡散反射光にはラインセンサに対して正反射となる正反射成分が含まれず、ラインセンサ40は、正反射光を含まない乱反射光のみを受光する。
なお、本実施例では第1態様、第2態様の切り替えを第2光源30の点灯・消灯で行っているが、これに限定されず、第2光源30は用いずに反射材が塗布された蓋で第2光源用ポート16を開閉する方法でも良い。
また、第1態様、第2態様の切り替えを行わずに第1態様のみ用いる場合は、第2光源用ポート16の無い拡散筒を用いても良い。これにより拡散反射光に、ラインセンサに対して正反射となる正反射成分を含めることが出来る。
また、第1態様、第2態様の切り替えを行わずに第2態様のみ用いる場合は、第2光源は用いずに、ラインセンサに対して正反射となる位置に光を逃がすポートを有する拡散筒10を用いたり、ラインセンサに対して正反射となる位置に拡散反射材の無い拡散筒10を用いたりしても良い。第1態様又は第2態様で取得された画像データと印刷状態の検査と関係については、図6~図8を用いて後述する。
また、第1態様、第2態様の切り替えを行わずに第2態様のみ用いる場合は、第2光源は用いずに、ラインセンサに対して正反射となる位置に光を逃がすポートを有する拡散筒10を用いたり、ラインセンサに対して正反射となる位置に拡散反射材の無い拡散筒10を用いたりしても良い。第1態様又は第2態様で取得された画像データと印刷状態の検査と関係については、図6~図8を用いて後述する。
作動制御部61は、第1光源20、第2光源30及びラインセンサ40の作動に同期して、回転機構50の作動を制御する。作動制御部61は、第1態様及び第2態様のそれぞれにおいて、対象面W1がその円周方向に複数周回転するよう回転機構50を作動させる。回転機構50の作動内容の詳細については、図9を用いて後述する。
画像データ処理部62は、画像データ取得処理によって取得された画像データに基づいて検査処理を行う。画像データ処理部62は、ラインセンサ40で受光された光に応じた対象面W1の画像データに基づいて対象面W1の測色値を取得する測色部63と、測色部63により取得された測色値に基づいて対象面W1の印刷状態の良否を判断する判断部64とを含む。
測色部63は、ラインセンサ40により取得された対象面W1のRGB色空間の画像データをXYZ空間へ変換を行い、さらにCIELAB空間へ変換し、L*a*b*表色系におけるL*値、a*値及びb*値等の、機器に依存しない測色値を取得する。CIELAB空間へ変換することで、明るさの変化や、人の感性に近い色差を取得することが可能となる。測色部63は、画像データの所定領域毎に測色値を取得する。この所定領域は、1つの画素の領域であってもよし、複数の画素が占める領域であってもよい。測色部63は、取得された測色値を判断部64へ出力する。
判断部64は、測色部63により取得された測色値と基準画像データの測色値との色差(ΔL*値、Δa*値、Δb*値、ΔE*値、ΔE00値など)が、許容範囲以内に有るか否かを判断することによって、対象面W1の印刷状態の良否を判断する。測色値の許容範囲は、色毎に異なる。測色値の許容範囲は、ラインセンサ40により取得された画像データの所定領域毎に予め定められる。この所定領域は、測色部63が測色値を取得する単位となる上述の所定領域と同一である。測色値の許容範囲は、対象面W1の印刷状態が良好な状態において取得される測色値の上限値及び下限値から定められてよい。
[実施形態1:ラインセンサ、第2光源用ポート及び第2光源の詳細]
図5は、第2光源用ポート16及び第2光源30の詳細構成を説明するための図である。図5(a)は、図2の一部を拡大した図である。図5(b)は、図5(a)を側面から視て模式的に示す図である。
図5は、第2光源用ポート16及び第2光源30の詳細構成を説明するための図である。図5(a)は、図2の一部を拡大した図である。図5(b)は、図5(a)を側面から視て模式的に示す図である。
図5(b)において、ラインセンサの受光素子の配列方向における対象面W1の長さをHとする。対象面W1の母線の長さHは、対象物Wである金属缶のハイト寸法を示す。対象面W1から拡散筒10までの距離をAとする。対象面W1から第2光源30までの距離をLとする。拡散筒10の直径をDとする。対象面W1に対するラインセンサ40の視野角をθとする。対象面W1に対するラインセンサ40の視野42が、対象面W1で正反射したと仮定した場合に、第2光源用ポート16及び第2光源30へ向かって延びる仮想視野を42’とする。
ラインセンサ40の視野42は、対象面W1において、対象面W1の母線に沿って延びるように形成される。また、ラインセンサ40の視野42は、対象面W1における母線に沿った長さが、対象面W1の母線の長さH以上であると、好適である。対象面W1において、視野42の母線に沿った長さが母線の長さHより短いと、検査装置1では、対象面W1の画像を取得する際に、対象面W1の母線に沿った方向に対してラインセンサ40又は対象面W1を走査する必要が生じるからである。よって、ラインセンサ40は、対象面W1における視野42の母線に沿った長さが、母線の長さH以上となるように設けられる。ただし、対象面の一部の範囲を検査する場合は、視野42は母線の長さH以下でもよい。
また、対象面W1に対するラインセンサ40の視野42が、対象面W1で正反射し、第2光源用ポート16に到達すると仮定する。第2光源用ポート16の位置における仮想視野42’の母線に沿った長さ(拡散筒の長手方向に沿う長さ)を、第1所定長Y1とする。第1所定長Y1が母線の長さHより長くなる部分の寸法の半値をX1とする。すると、X1及びY1は、次のような式(1)及び式(2)で表される。
X1=(A+D)tan(θ/2)・・・(1)
Y1=2×X1+H=2(A+D)tan(θ/2)+H・・・(2)
X1=(A+D)tan(θ/2)・・・(1)
Y1=2×X1+H=2(A+D)tan(θ/2)+H・・・(2)
第2光源用ポート16の母線に沿った長さが第1所定長Y1以下であると、第1光源20を点灯させると共に第2光源30を消灯させて対象面W1を照明する上述の第2態様において、次のような事象が発生する可能性が有る。すなわち、第1光源20から出射し拡散筒10で拡散反射した光の一部が、第2光源用ポート16付近の内周面11で反射すると、対象面W1を照明し、ラインセンサ40に正反射光として入射してしまう事象が発生する可能性が有る。このような事象は、対象面W1における乱反射光のみをラインセンサ40に受光させるという第2態様の意図から外れており、対象面W1の印刷状態に係る検査結果の正確性に支障を来たす可能性が有る。よって、第2光源用ポート16の長手方向に沿う長さが、第1所定長Y1よりも長くなるように形成される。
対象面W1から拡散筒10までの距離Aについては、対象面と接触しない範囲で近づけることが好ましい。Aの設定範囲としては5mm以下とし、対象物毎のAのバラツキは±0.5mm以内とすることが好ましい。
また、第1光源20を点灯させると共に第2光源30を消灯させて対象面W1を照明する上述の第2態様において、次のような事象が発生する可能性が有る。すなわち、第1光源20から出射し拡散筒10で拡散反射した光の一部が、第2光源30の発光面で反射して対象面W1を照明し、ラインセンサ40に正反射光として入射してしまう事象が発生する可能性が有る。このような事象は、対象面W1における乱反射光のみをラインセンサ40に受光させるという第2態様の意図から外れており、対象面W1の印刷状態に係る検査結果の正確性に支障を来たす可能性が有る。よって、第2光源30は、第1光源20から出射した光の一部が第2光源30の発光面で反射しても、第2光源用ポート16から拡散筒10の内部へ再入射し難くなるよう、第2光源用ポート16から所定距離だけ離間して配置される。それにより、検査装置1は、拡散筒10に光トラップが無くても、対象面W1の印刷状態を正確に検査することができる。
本実施形態では、この所定距離として、第2光源用ポート16から第2光源30までの距離(図5(b)に示されたL-(A+D))が、50mm以上に設定される。また、第2光源30が第2光源用ポート16から離れすぎると対象面W1を照明する光が弱くなるため、この所定距離の上限値は、90mmに設定される。但し、この所定距離の上限値は、第2光源30の強さに応じて適宜設定される。
また、対象面W1に対するラインセンサ40の視野42が、対象面W1で正反射し、第2光源30に到達すると仮定する。第2光源30の位置における仮想視野42’の母線に沿った長さ(拡散筒の長手方向に沿う長さ)を、第2所定長Y2とする。第2所定長Y2が母線の長さHより長くなる部分の寸法の半値をX2とする。すると、X2及びY2は、次のような式(3)及び式(4)で表される。
X2=Ltan(θ/2)・・・(3)
Y2=2×X2+H=2Ltan(θ/2)+H・・・(4)
X2=Ltan(θ/2)・・・(3)
Y2=2×X2+H=2Ltan(θ/2)+H・・・(4)
第2光源30の母線に沿った長さが第2所定長Y2より短いと、第2光源30が対象面W1を照明する際に、対象面W1の母線端部付近において光量が不足する事象が発生する可能性が有る。このような事象は、対象面W1の印刷状態に係る検査結果の正確性に支障を来たす可能性が有る。よって、第2光源30は、母線に沿った長さが、第2所定長Y2以上となるように設けられる。
また、第2光源30の光軸とラインセンサ40の光軸の交点は、図4に示すように対象面W1の頂点にあるのが望ましい。しかし、対象物Wの位置のバラツキにより第2光源30およびラインセンサ40と対象物Wの距離がズレる場合がある。この距離がズレると、撮像した画像データの測色値が変化するため、このズレは±0.5mm以内とするのが望ましい。
[実施形態1:インキの種類毎の測色性能]
図6は、検査装置1を用いてインキの膜厚に対する測色値の応答性を確認した結果を示した図である。図7は、赤色インキの膜厚の変化に対する測色値の変化を示す図である。図8は、白色インキの膜厚の変化に対する測色値の変化を示す図である。
図6は、検査装置1を用いてインキの膜厚に対する測色値の応答性を確認した結果を示した図である。図7は、赤色インキの膜厚の変化に対する測色値の変化を示す図である。図8は、白色インキの膜厚の変化に対する測色値の変化を示す図である。
図6において、「インキの種類」の列は、対象面W1の印刷に用いられる代表的なインキを色毎に示している。「照明」の列は、第1光源20及び第2光源30の両方を点灯して応答性を確認したのか、第1光源20のみを点灯して応答性を確認したのかを示す。「拡散筒無し」の列は、拡散筒10を使用せずに、正反射照明及び正反射と異なる角度から直接照射した照明を使用して応答性を確認した結果を示す。「拡散筒有り」の列は、拡散筒10を使用して応答性を確認した結果を示す。「×」の記号は、応答性を確認できなかったことを示す。「○」の記号は、応答性を十分に確認できたことを示す。「△」の記号は、応答性を確認できたが不十分だったことを示す。
図6に示されるように、拡散筒10を使用しない場合には、インキの膜厚に対する測色値の応答性を確認できるインキと確認できないインキとが混在することが分かる。これに対し、拡散筒10を使用した場合には、対象面W1の印刷に用いられる代表的なインキにおいて、インキの膜厚に対する測色値の応答性を概ね確認できることが分かる。
具体例を挙げて説明する。図7の実線は、拡散筒10を使用して、赤色インキの膜厚の変化に対するL*値の変化を確認した結果を示す。図7の破線は、拡散筒10を使用せずに、赤色インキの膜厚の変化に対するL*値の変化を確認した結果を示す。白色以外のインキでは、インキの膜厚が増加すると、照明される白色光のうちインキで吸収される波長成分が増加し、インキで反射される波長成分が減少する得るため、L*値は低下する。
図7の実線は、赤色インキの膜厚が増加するとL*値が低下する関係を示しており、白色以外のインキにおいて、拡散筒10を使用した場合には、インキの膜厚に対する測色値の応答性を十分に確認できることが分かる。一方、図7の破線は、赤色インキの膜厚が増加してもL*値が余り変化しておらず、白色以外のインキにおいて、拡散筒10を使用しない場合には、インキの膜厚に対する測色値の応答性を十分に確認できるとは限らないことが分かる。
但し、図6に示されるように、拡散筒10を使用した場合でも、白色インキでは、第1光源20及び第2光源30の両方を点灯すると、インキの膜厚に対する測色値の応答性を十分に確認できないが、第1光源20のみを点灯すると、この応答性を十分に確認できる。
具体例を挙げて説明する。図8の実線は、拡散筒10を使用し、第1光源20のみを点灯させて、白色インキの膜厚の変化に対するL*値の変化を確認した結果を示す。図8の破線は、拡散筒10を使用し、第1光源20及び第2光源30を点灯させて、白色インキの膜厚の変化に対するL*値の変化を確認した結果を示す。白色インキでは、インキの膜厚が増加すると、照明される白色光のうちインキで反射される波長成分が増加し、インキで吸収される波長成分が減少する得るため、L*値は増加する。
図8の実線は、白色インキの膜厚が増加するとL*値が増加する関係を示しており、白色インキにおいて、拡散筒10を使用し、第1光源20のみを点灯させた場合には、インキの膜厚に対する測色値の応答性を十分に確認できることが分かる。一方、図8の破線は、白色インキの膜厚が減少すると、L*値が一旦減少した後に再び増加するように変化しており、拡散筒10を使用しても、第1光源20及び第2光源30の両方を点灯した場合には、インキの膜厚に対する測色値の応答性を確認できないことが分かる。これは、対象面W1の下地が、正反射率の高いアルミ地等の、光沢を有する金属の下地で構成されていることが原因である。白色インキは膜厚が減少するとL*値が一旦減少するが、更に白色インキの膜厚が減少すると、正反射率の高いアルミ地の影響が大きくなり、アルミ地における正反射光がラインセンサ40に受光される割合が大きくなるためである。
このようなことから、制御装置60の作動制御部61は、第1態様として、第1光源20及び第2光源30のそれぞれを点灯させて対象面W1を照明し、対象面W1で反射した乱反射光及び正反射光をラインセンサ40に受光させる。制御装置60の作動制御部61は、第2態様として、第1光源20を点灯させると共に第2光源30を消灯させて対象面W1を拡散反射光により照明し、対象面W1で反射した乱反射光をラインセンサ40に受光させる。ラインセンサ40は、乱反射光及び正反射光に応じた画像データを、第1態様で取得された第1画像データとして記憶し、乱反射光に応じた画像データを、第2態様で取得された第2画像データとして記憶する。
測色部63は、第1画像データに基づいて、乱反射光及び正反射光が示す測色値を取得すると共に、第2画像データに基づいて、乱反射光が示す測色値を取得する。判断部64は、対象面W1のうち白色で印刷された領域に対しては、第2画像データに基づき取得された第2測色値に基づいて印刷状態の良否を判断する。判断部64は、対象面W1のうち白色以外の色で印刷された領域(前記第2測色値を用いて前記印刷状態の良否を判断した領域以外の領域)に対しては、第1画像データに基づき取得された第1測色値に基づいて印刷状態の良否を判断する。
それにより、検査装置1は、様々な色のインキが様々な膜厚で対象面W1に印刷されていても、対象面W1の測色値を正確に取得することができるため、対象面W1の印刷状態を正確に検査することができる。
なお、本実施形態では、白色については、第2画像データによって印刷状態の良否判断を行っているが、白色に限定されず、図8の実線のように第2態様で良好な応答性を示す色であれば本技術を適用可能である。また、本実施形態では、対象面W1を円柱面状の金属缶の外周面としているが、対象面W1は円柱面状に限定されず、平面や任意の曲面でも本技術が適用可能である。
[実施形態1:画像データ取得処理]
図9は、画像データ取得処理の流れを示す図である。
図9は、画像データ取得処理の流れを示す図である。
検査対象物Wが金属缶である場合、検査装置1は、検査対象物Wに印刷を施す印刷機を備えた製造ラインに組み込まれて設けられ得る。検査装置1の制御装置60は、検査対象物Wが、印刷機から対象面用ポート18に搬送されると、画像データ取得処理を行う。
ステップS901において、制御装置60は、第1光源20及び第2光源30のそれぞれを点灯させ、対象面W1を照明する。
ステップS902において、制御装置60は、ラインセンサ40の受光を開始させ、対象面W1の画像データを取得し始める。ラインセンサ40で受光される光は、対象面W1で反射した乱反射光及び正反射光である。すなわち、制御装置60は、ステップS901及びステップS902において、第1光源20、第2光源30及びラインセンサ40を第1態様で作動させる。
ステップS903において、制御装置60は、回転機構50の駆動を開始させ、対象面W1を回転させる。
ステップS904において、制御装置60は、対象面W1がその円周方向に複数周回転したか否かを判断する。制御装置60は、回転機構50に設けられたロータリエンコーダの検出値や、制御装置60に設けられたタイマカウンタの計数値等を参照することによって、対象面W1が複数周回転したか否かを判断することができる。制御装置60は、対象面W1が複数周回転していない場合、対象面W1が複数周回転するまで待機する。一方、制御装置60は、対象面W1が複数周回転した場合、ステップS905へ移行する。
ステップS905において、制御装置60は、ラインセンサ40の受光を停止する。制御装置60は、対象面W1の画像データを取得し終わる。
ステップS906において、制御装置60は、取得された画像データを、第1態様で取得された第1画像データとして記憶する。
ステップS907において、制御装置60は、第2光源30を消灯させる。
ステップS908において、制御装置60は、ラインセンサ40の受光を開始させ、対象面W1の画像データを取得し始める。第1光源20は点灯した状態であるが、第2光源30は消灯した状態である。ラインセンサ40で受光される光は、対象面W1で反射した乱反射光である。すなわち、制御装置60は、ステップS907及びステップS908において、第1光源20、第2光源30及びラインセンサ40を第2態様で作動させる。
ステップS909において、制御装置60は、ステップS904と同様に、対象面W1がその円周方向に複数周回転したか否かを判断する。制御装置60は、対象面W1が複数周回転していない場合、対象面W1が複数周回転するまで待機する。一方、制御装置60は、対象面W1が複数周回転した場合、ステップS910へ移行する。
ステップS910において、制御装置60は、ステップS905と同様に、ラインセンサ40の受光を停止する。
ステップS911において、制御装置60は、取得された画像データを、第2態様で取得された第2画像データとして記憶する。
ステップS912において、制御装置60は、回転機構50の駆動を停止する。その後、制御装置60は、本処理を終了する。本処理が終了すると、制御装置60は、図10に示された検査処理を行う。本処理の対象となった対象物Wは、次工程に搬送される。制御装置60は、印刷機から新たな対象物Wが搬送されると、新たな対象物Wに対して本処理を行う。
なお、本実施形態では第1画像データ、第2画像データの順に画像データを取得しているが、この順番に限定されずどちらの画像データを先に取得しても良い。また、第1態様のみ又は第2態様のみで検査が可能な場合は、どちらか一方の画像データのみを取得しても良い。
図9に示された画像データ取得処理では、制御装置60は、対象面W1がその円周方向に複数周回転している間、対象面W1の画像データを取得し続けている。このため、図9に示された画像データ取得処理では、制御装置60は、対象面W1が複数回重複して出現するような画像データを取得し得る。1周回転分の画像データの場合では、画像データの取得開始位置によっては印刷の端部が画像データの中央部に位置する可能性があり、中途半端な位置で分断された画像データとなる。このため、制御装置60は、少なくとも2周回転分以上の画像データを取得することによって、画像データの取得開始位置が対象面W1の円周方向で対象物W毎に異なっていても、対象面W1の全周が分断されずに常に出現するような画像データを取得することができる。それにより、検査装置1では、対象物Wが印刷機から対象面用ポート18に搬送された際に、対象物Wを円周方向に回転させて位置合わせを行う必要がなく、対象物Wの位置合わせが容易になる。
[実施形態1:検査処理]
図10は、検査処理の流れを示す図である。
図10は、検査処理の流れを示す図である。
ステップS1001において、制御装置60は、第1態様で取得された第1画像データにおいて、有効範囲を指定する。上述のように、図9に示された画像データ取得処理では、制御装置60は、第1態様及び第2態様のそれぞれにおいて、対象面W1をその円周方向に複数周回転させるため、対象面W1が複数回重複して出現するような画像データを取得し得る。制御装置60は、対象面W1が複数回重複して出現するような画像データのうちから重複して出現した範囲を除外し、1周分の対象面W1が出現した範囲を、検査の有効範囲に指定する。
ステップS1002において、制御装置60は、指定された有効範囲内の所定領域毎に測色値を取得する。この所定領域は、1つの画素の領域であってもよし、複数の画素が占める領域であってもよい。この所定領域は、対象面W1に印刷される画像に応じて予め定められる。
ステップS1003において、制御装置60は、取得された測色値が、白色以外の色の許容範囲以内にあるか否かを判断する。この許容範囲は、第1態様で取得された第1画像データの所定領域毎に予め定められる。この許容範囲は、白色以外の色毎に予め定められる。この所定領域は、ステップS1002において測色値を取得する単位となる上述の所定領域と同一である。制御装置60は、取得された測色値が許容範囲以内に無い場合、ステップS1005へ移行する。一方、制御装置60は、取得された測色値が許容範囲以内に有る場合、ステップS1004へ移行する。
すなわち、制御装置60は、ステップS1001~ステップS1003において、対象面W1のうち白色以外の色で印刷された領域に対しては、第1態様で取得された第1画像データに基づき取得された測色値に基づいて、対象面W1の印刷状態の良否を判断する。言い換えると、制御装置60は、対象面W1のうち白色以外の色で印刷された領域に対しては、対象面W1で反射した乱反射光及び正反射光が示す測色値に基づいて、対象面W1の印刷状態の良否を判断する。
ステップS1004において、制御装置60は、対象面W1において、白色以外の色の印刷状態が良好であると判断する。その後、制御装置60は、ステップS1007へ移行する。
ステップS1005において、制御装置60は、対象面W1において、白色以外の色の印刷状態が不良である判断する。
ステップS1006において、制御装置60は、不良箇所を特定する。制御装置60は、ステップS1001で指定された有効範囲内のうちから、許容範囲以内に無かった測色値を取得した領域を特定することによって、不良箇所を特定する。その後、制御装置60は、ステップS1007へ移行する。
ステップS1007において、制御装置60は、ステップS1001と同様に、第2態様で取得された画像データにおいて、有効範囲を指定する。
ステップS1008において、制御装置60は、ステップS1002と同様に、指定された有効範囲内の所定領域毎に測色値を取得する。
ステップS1009において、制御装置60は、取得された測色値が、白色の許容範囲以内にあるか否かを判断する。この許容範囲は、第2態様で取得された第2画像データの所定領域毎に予め定められる。この所定領域は、ステップS1008において測色値を取得する単位となる上述の所定領域と同一である。制御装置60は、取得された測色値が許容範囲以内に無い場合、ステップS1011へ移行する。一方、制御装置60は、取得された測色値が許容範囲以内に有る場合、ステップS1010へ移行する。
すなわち、制御装置60は、ステップS1007~ステップS1009において、対象面W1のうち白色で印刷された領域に対しては、第2態様で取得された第2画像データに基づき取得された測色値に基づいて、対象面W1の印刷状態の良否を判断する。言い換えると、制御装置60は、対象面W1のうち白色で印刷された領域に対しては、対象面W1で反射した乱反射光が示す測色値に基づいて、対象面W1の印刷状態の良否を判断する。
ステップS1010において、制御装置60は、対象面W1において、白色の印刷状態が良好であると判断する。その後、制御装置60は、ステップS1013へ移行する。
ステップS1011において、制御装置60は、対象面W1において、白色の印刷状態が不良である判断する。
ステップS1012において、制御装置60は、ステップS1006と同様に、不良箇所を特定する。その後、制御装置60は、ステップS1013へ移行する。
ステップS1013において、制御装置60は、検査結果を報知する。例えば、制御装置60は、ステップS1004~ステップS1006の結果、及び/又は、ステップS1010~ステップS1012の結果を、ディスプレイに表示したり、外部の生産管理装置へ送信したりする。生産管理装置は、検査装置1とは離れた場所で、検査装置1が組み込まれた製造ラインの稼動状態を集中的に管理する装置である。また、制御装置60は、印刷状態が不良と判断された場合には、スピーカ及び/又はランプ等にて警報を発報してもよい。その後、制御装置60は、本処理を終了する。
なお、本実施形態では、第1画像データ、第2画像データの順で検査処理を行っているが、この順番に限定されずどちらの画像データを先に検査処理しても良い。また、第1態様のみ又は第2態様のみで検査が可能な場合は、どちらか一方の画像データのみ検査処理しても良い。
[実施形態1:作用効果]
以上のように、実施形態1に係る検査装置1は、撮像装置5を備える。撮像装置5は、第1光源20と、第2光源30と、拡散反射材で覆われ、内周面11の少なくとも一部に、拡散筒10の中心軸を曲率中心とする曲面を有する拡散筒10と、を備え、第1光源から出射した光が、拡散筒10の内周面11で拡散反射した拡散反射光が対象面W1を照明するとともに、第2光源から出射した光が、内周面11で反射せずに拡散筒10の内部を通過して直接光として対象面W1を照明する。そして、撮像装置5は、拡散反射光が対象面W1で反射した乱反射光と、直接光が対象面W1で反射した正反射光とを受光するラインセンサ40を備える。
以上のように、実施形態1に係る検査装置1は、撮像装置5を備える。撮像装置5は、第1光源20と、第2光源30と、拡散反射材で覆われ、内周面11の少なくとも一部に、拡散筒10の中心軸を曲率中心とする曲面を有する拡散筒10と、を備え、第1光源から出射した光が、拡散筒10の内周面11で拡散反射した拡散反射光が対象面W1を照明するとともに、第2光源から出射した光が、内周面11で反射せずに拡散筒10の内部を通過して直接光として対象面W1を照明する。そして、撮像装置5は、拡散反射光が対象面W1で反射した乱反射光と、直接光が対象面W1で反射した正反射光とを受光するラインセンサ40を備える。
このため、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、大型の積分球を用いなくても、曲面状の対象面W1に対して拡散光を比較的均一に照明することができると共に、対象面W1で反射した乱反射光及び正反射光に応じて、対象面W1の鮮明な画像データを取得することができる。よって、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、対象面W1の印刷状態を簡易且つ正確に把握することができる。
更に、実施形態1に係る検査装置1では、対象面W1は、少なくとも一部に、拡散筒10の長手方向に沿った軸線を曲率中心として拡散筒10側に凸状の曲面を有し、拡散筒10の内周面11は、少なくとも一部に、拡散筒10の中心軸を曲率中心とする曲面を有している。そして、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、対象面W1の曲率中心を回転軸として検査対象物を回転させることにより、対象面W1をラインセンサに対して、ラインセンサの受光素子の配列方向に交差する方向に相対的に移動させる回転機構50を備える。
すなわち、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、対象面W1の曲面形状に即した形状に形成された拡散筒10の内周面11で拡散反射した光によって、対象面W1を回転させながら照明する。このため、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、大型の積分球を用いなくても円柱面状の対象面W1に対して拡散光を更に均一に照明しながら、対象面W1の画像データを円滑に取得することができる。それにより、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、簡易な構成であっても、曲面を有する対象面W1の印刷状態を正確に把握することができる。よって、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、対象面W1の印刷状態を更に簡易且つ正確に把握することができる。
更に、実施形態1に係る検査装置1において、第1光源20は、その光軸21が、拡散筒10の外部から拡散筒10の内周面11へ向かう方向に延びるように配置される。第2光源30は、その光軸31が、法線W3に対して特定の角度βを成して拡散筒10の外部から対象面W1へ延びるように配置される。ラインセンサ40は、その光軸41が、法線W3に対して角度βを成して拡散筒10の外部から対象面W1へ延びるように配置されると共に、その受光素子の配列方向が、対象面W1の母線に沿って延びるように配置される。そして、拡散筒10には、第1光源20、第2光源30、ラインセンサ40及び対象面W1の位置関係に対応して、第1光源用ポート15、第2光源用ポート16、ラインセンサ用ポート17及び対象面用ポート18が形成される。
このため、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、第1光源20及び第2光源30を拡散筒10の内部に配置せずに、円柱面状の対象面W1に対して拡散光を均一に照明することができる。加えて、撮像装置5では、ラインセンサ40が円柱面状の対象面W1に即した視野42を確保することができるため、対象面W1で反射した乱反射光及び正反射光をラインセンサ40に適切に受光させることができる。それにより、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、拡散筒10の構造の簡素化を図りつつも、対象面W1の印刷状態を正確に把握することができる。よって、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、対象面W1の印刷状態をより簡易且つ正確に把握することができる。
更に、実施形態1に係る検査装置1では、第2光源用ポート16は、対象面W1の母線に沿った長さが、第1所定長Y1よりも長くなるように形成される。このため、撮像装置5では、第1光源20のみが対象面W1を照明する際、第1光源20から出射した光が、第2光源用ポート16付近の内周面11で反射して対象面W1を照明し、ラインセンサ40に正反射光として不意に入射することを抑制することができる。それにより、撮像装置5では、ラインセンサ40が迷光を受光することを抑制することができるため、簡易な構成であっても対象面W1の印刷状態をより正確に把握することができる。よって、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、対象面W1の印刷状態をより簡易且つ正確に把握することができる。
更に、実施形態1に係る検査装置1では、第2光源30は、拡散筒の長手方向に沿う長さが、第2所定長Y2以上となるように形成される。このため、撮像装置5では、第2光源30が対象面W1を照明する際に、対象面W1の長手方向端部付近において光量が不足することを抑制することができる。それにより、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、対象面W1の長手方向端部付近においても印刷状態を正確に把握することができる。よって、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、対象面W1の印刷状態をより簡易且つ正確に把握することができる。
更に、実施形態1に係る検査装置1では、第1光源20が、内周面11の中心線Kを含み法線W3に直交する平面Nよりも対象面W1から遠い側に配置される。しかも、第1光源20は、その光軸21が、平面Nよりも対象面W1に近い側の内周面11へ向かう方向に延びるように配置される。このため、撮像装置5では、第1光源20が、内周面11で拡散反射しなかった光や、内周面11で1回だけ拡散反射した光で対象面W1を照明することを抑制することができる。それにより、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、内周面11で複数回拡散反射した均質な光で対象面W1を照明することができるため、簡易な構成であっても対象面W1の印刷状態をより正確に把握することができる。よって、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、対象面W1の印刷状態をより簡易且つ正確に把握することができる。
更に、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、第1光源20及び第2光源30のそれぞれを点灯させて、乱反射光及び正反射光をラインセンサ40に受光させる第1態様と、第1光源20を点灯させると共に第2光源30を消灯させて、乱反射光をラインセンサ40に受光させる第2態様とによって、第1光源20、第2光源30及びラインセンサ40を作動させる。このため、撮像装置5では、拡散筒10に光トラップが無くても、ラインセンサ40に乱反射光及び正反射光を受光させるのか、乱反射光のみを受光させるのかを自在に切り替えることができる。それにより、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、簡易な構成であっても対象面W1の様々な印刷状態を正確に把握することができる。よって、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、対象面W1の印刷状態をより簡易且つ正確に把握することができる。
更に、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、第1光源20、第2光源30及びラインセンサ40の作動に同期して回転機構50を制御し、第1態様及び第2態様のそれぞれにおいて対象面W1が円周方向に複数周回転するよう回転機構50を作動させる。このため、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、対象面W1が複数回重複して出現するような画像データを取得し得る。それにより、撮像装置5では、画像データの取得開始位置が、対象面W1の円周方向で対象物W毎に異なっていても、対象物Wを円周方向に回転させて位置合わせを行う必要がなく、対象物Wの位置合わせが容易になる。よって、実施形態1に係る検査装置1では、撮像装置5が、対象面W1の印刷状態をより簡易且つ正確に把握することができる。
更に、実施形態1に係る検査装置1は、ラインセンサ40で受光された光に応じた対象面W1の画像データに基づいて対象面W1の測色値を取得する測色部63と、測色部63にて取得された測色値に基づいて被検査面W1の印刷状態の良否を判断する判断部64とを備える。そして、実施形態1に係る検査装置1では、判断部64が、対象面W1のうち白色で印刷された領域に対しては、乱反射光が示す測色値に基づいて対象面W1の印刷状態の良否を判断し、白色以外の色で印刷された領域(乱反射光が示す測色値に基づいて対象面W1の印刷状態の良否を判断した領域以外の領域)に対しては、乱反射光及び正反射光が示す測色値に基づいて対象面W1の印刷状態の良否を判断する。
このため、実施形態1に係る検査装置1は、いわゆる分光測色計のような高価な装置を用いなくても、対象面W1の測色値を取得することができる。加えて、実施形態1に係る検査装置1は、様々な色のインキが様々な膜厚で対象面W1に印刷されていても、対象面W1の測色値を正確に取得することができるため、対象面W1の印刷状態を正確に把握することができる。よって、実施形態1に係る検査装置1は、対象面W1の印刷状態をより簡易且つ正確に把握し、検査することができる。
更に、実施形態1に係る検査装置1は、対象面W1が、金属光沢を有する下地に印刷が施された面である。すなわち、実施形態1に係る検査装置1では、対象面W1の下地が、正反射率の高い材料で構成されても、インキの膜厚に対する応答性を十分に確保でき、対象面W1の印刷状態を把握することができる。よって、実施形態1に係る検査装置1は、対象面W1の下地が正反射率の高い材料で構成されても、対象面W1の印刷状態をより簡易且つ正確に把握し、検査することができる。
[他の実施形態]
実施形態2及び3に係る検査装置1について説明する。実施形態2及び3に係る検査装置1の説明において、実施形態1に係る検査装置1と同様の構成及び動作に係る説明については、重複する説明となるため省略する。
実施形態2及び3に係る検査装置1について説明する。実施形態2及び3に係る検査装置1の説明において、実施形態1に係る検査装置1と同様の構成及び動作に係る説明については、重複する説明となるため省略する。
図11は、実施形態2に係る検査装置1に備えられた撮像装置5を説明するための図である。
実施形態1に係る撮像装置5では、図4に示されるように、第2光源30の光軸31とラインセンサ40の光軸41との交点が基準母線W4上に位置するように、第2光源30及びラインセンサ40が配置される。それにより、実施形態1に係る撮像装置5では、第2光源30から出射された直接光を対象面W1で正反射した正反射光がラインセンサ40に適切に受光され得るため、対象面W1の測色値を正確に取得し、対象面W1の印刷状態を正確に把握することができる。
これに対し、実施形態2に係る撮像装置5では、第2光源30の光軸31とラインセンサ40の光軸41との交点が、対象面W1の拡散筒10側の所定範囲内に位置するように、第2光源30及びラインセンサ40を配置する。より具体的には、図11に示されるように、第2光源30の光軸31とラインセンサ40の光軸41との交点が、基準母線W4上ではなく、一対の母線W5で区切られた対象面W1の範囲内に位置するように、第2光源30及びラインセンサ40を配置する。一対の母線W5は、対象面W1の曲率中心線W2を回転軸として対象面W1の円周方向に沿って基準母線W4から第2光源30側に所定角度φ1、第1光源20側に所定角度φ2だけ正逆回転させた位置にある母線である。
所定角度φ1は、正反射光に係る角度βと同値であると好適である。所定角度φ1が角度β以上となると、対象面W1で正反射した光が第2光源30と干渉し、ラインセンサ40で適切に受光されない可能性が生じ得るからである。また、所定角度φ2は、(α+β)/2であると好適である。所定角度φ2が(α+β)/2以上となると、対象面W1で正反射した光が第1光源20と干渉し、ラインセンサ40で適切に受光されない可能性が生じ得るからである。
このような構成により、実施形態2に係る撮像装置5では、第2光源30の光軸31とラインセンサ40の光軸41との交点を基準母線W4上と異なる位置に設定しても、ラインセンサ40を適切な位置に配置することができる。それにより、実施形態2に係る撮像装置5では、撮像装置5の設置位置の自由度が増し、対象面W1の印刷状態をより簡易に把握することができる。
図12は、実施形態3に係る検査装置1に備えられた撮像装置5を説明するための図である。
実施形態1に係る検査装置1撮像装置5では、対象物Wが金属缶であり、対象面W1が金属光沢を有する金属缶の外周面である。これに対し、実施形態3に係る撮像装置5では、図12に示されるように、対象物Wがフィルム状物又はシート状物であり、対象面W1がフィルム状物又はシート状物の表面であってよい。特に、実施形態3に係る対象物Wは、表面に金属光沢を有しパウチ等に使用されるシート状物であったり、表面に金属光沢を有しペットボトル等のラベルに使用されるフィルム状物であったりしてよい。金属光沢を得る手段としては、フィルム状物又はシート状物にアルミ蒸着層や金属箔層を積層する手段を採用することができる。
また、実施形態3に係る撮像装置5では、回転機構50が、保持部51及び駆動部52の代わりに、ローラ53及び駆動部54を含んでよい。ローラ53は、円柱状を成し、その外周面にフィルム状物又はシート状物の検査対象物Wが巻き掛けられる。検査対象物Wのローラ53に巻き掛けられた部分の表面が、対象面W1を構成する。対象面W1の曲率中心線W2は、ローラ53の回転軸と一致する。駆動部54は、ローラ53を回転させる駆動部であり、モータ等により構成される。
このような構成により、実施形態3に係る撮像装置5では、検査対象物Wがフィルム状物又はシート状物であっても、実施形態1と同様に、対象面W1の印刷状態を正確に把握することができる。なお、実施形態3に係る撮像装置5では、フィルム状物又はシート状物の検査対象物Wをローラ53に巻き掛けて撮像を行っているが、複数のローラの間などの平面上で撮像を行ってもよい。
上述の実施形態1~3において、拡散筒10を円筒とした例について説明したが、拡散筒10の内周面11は第1光源20から出射した光が拡散すればよく、拡散筒10の内周面11における断面形状を楕円や、半円、蒲鉾型形状に形成してもよい。
また、上述の実施形態1~3において、検査装置1では、ラインセンサ40が対象面W1の画像データを取得し、測色部63が画像データに基づいて対象面W1の測色値を取得していたが、これに限定されない。検査装置1は、ラインセンサ40が、測色部63の機能を含み、測色計として機能するように構成されてよい。この場合、検査装置1は、ラインセンサ40が、対象面W1の画像データを取得せず、刺激値直読法又は分光測色法を用いて対象面W1の測色値を直接取得し、判断部64へ出力してよい。
[その他]
上述の実施形態は、変形例を含めて各実施形態同士で互いの技術を適用することができる。上述の実施形態は、本発明の内容を限定するものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない程度に変更を加えることができる。
上述の実施形態は、変形例を含めて各実施形態同士で互いの技術を適用することができる。上述の実施形態は、本発明の内容を限定するものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない程度に変更を加えることができる。
上述の実施形態及び特許請求の範囲で使用される用語は、限定的でない用語として解釈されるべきである。例えば、「含む」という用語は、「含むものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「含有する」という用語は、「含有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「備える」という用語は、「備えるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。
1 検査装置
5 撮像装置
10 拡散筒
11 内周面
12 底面
15 第1光源用ポート
16 第2光源用ポート
17 ラインセンサ用ポート
18 対象面用ポート
20 第1光源
21 光軸
30 第2光源
31 光軸
40 ラインセンサ
41 光軸
42 視野
42’ 仮想視野
50 回転機構(移動機構)
51 保持部
52 駆動部
53 ローラ
54 駆動部
60 制御装置
61 作動制御部
62 画像データ処理部
63 測色部
64 判断部
K 中心線
M 平面
N 平面
P 平面
Q 平面
W 対象物
W1 対象面
W2 曲率中心線
W3 法線
W4 基準母線
W5 一対の母線
α 角度
β 角度
γ 角度
φ1 所定角度
φ2 所定角度
5 撮像装置
10 拡散筒
11 内周面
12 底面
15 第1光源用ポート
16 第2光源用ポート
17 ラインセンサ用ポート
18 対象面用ポート
20 第1光源
21 光軸
30 第2光源
31 光軸
40 ラインセンサ
41 光軸
42 視野
42’ 仮想視野
50 回転機構(移動機構)
51 保持部
52 駆動部
53 ローラ
54 駆動部
60 制御装置
61 作動制御部
62 画像データ処理部
63 測色部
64 判断部
K 中心線
M 平面
N 平面
P 平面
Q 平面
W 対象物
W1 対象面
W2 曲率中心線
W3 法線
W4 基準母線
W5 一対の母線
α 角度
β 角度
γ 角度
φ1 所定角度
φ2 所定角度
Claims (22)
- 検査対象物の対象面の印刷状態を撮像する撮像装置であって、
第1光源と、
拡散反射剤で覆われた内周面を有し、前記第1光源から出射した光を拡散反射させて拡散反射光を前記対象面に出射する拡散筒と、
前記拡散反射光を前記対象面で反射した光を受光するラインセンサと、
を備える、撮像装置。 - 前記拡散筒の前記内周面の少なくとも一部は、前記拡散筒の中心軸を曲率中心とする曲面である、請求項1記載の撮像装置。
- 前記対象面を前記ラインセンサに対して、前記ラインセンサの受光素子の配列方向に交差する方向に相対的に移動させる移動機構を更に備え、
前記移動機構は、
前記対象面の少なくとも一部が、前記拡散筒の長手方向に沿った軸線を曲率中心として前記拡散筒側に凸状の曲面であり、前記対象面の曲率中心を回転軸として前記検査対象物を回転させる、請求項1又は請求項2記載の撮像装置。 - 前記第1光源は、前記対象面の前記拡散筒に最も近接した位置における法線に直交し前記拡散筒の中心軸を含む平面よりも前記対象面から遠い側に配置されると共に、その光軸が、前記平面よりも前記対象面に近い側の前記内周面へ向かう方向に延びるように配置される、請求項1~3の何れか1項記載の撮像装置。
- 前記対象面は、金属光沢を有する下地に印刷が施された面である、請求項1~4の何れか1項記載の撮像装置。
- 第2光源をさらに備え、
前記第2光源は、前記第2光源から出射した光が前記ラインセンサに対して前記対象面で正反射する位置に配置され、
前記拡散筒は、前記第2光源から出射した光を、前記拡散筒の前記内周面で反射させずに前記拡散筒の内部を通過させて直接光として前記対象面に入射させ、
前記ラインセンサは、前記直接光を前記対象面で正反射した光を受光する、請求項1~5の何れか1項記載の撮像装置。 - 前記対象面の少なくとも一部が、前記拡散筒の長手方向に沿った軸線を曲率中心として前記拡散筒側に凸状の曲面であり、
前記第2光源の光軸と前記ラインセンサの光軸との交点が、前記対象面の前記拡散筒側の所定範囲内に位置するように、前記第2光源及び前記ラインセンサを配置する、請求項6項記載の撮像装置。 - 前記第1光源は、その光軸が、前記拡散筒の外部から前記拡散筒の前記内周面へ向かう方向に延びるように配置され、
前記第2光源は、その光軸が、前記対象面の前記拡散筒に最も近接した位置における法線に対して特定の角度を成して前記拡散筒の外部から前記対象面へ延びるように配置され、
前記ラインセンサは、その光軸が、前記対象面の前記法線に対して前記特定の角度と同じ大きさの角度を成して前記拡散筒の外部から前記対象面へ延びるように配置されると共に、その受光素子の配列方向が、前記拡散筒の長手方向に沿って延びるように配置され、
前記拡散筒には、
前記拡散筒の長手方向に沿って延びるスリット状に形成され、前記第1光源から前記内周面に向けて出射した光を前記拡散筒の内部に入射させる第1光源用ポートと、
前記拡散筒の長手方向に沿って延びるスリット状に形成され、前記第2光源から前記対象面に向けて出射した光を前記拡散筒の内部に入射させる第2光源用ポートと、
前記拡散筒の長手方向に沿って延びるスリット状に形成され、前記内周面で拡散反射した前記拡散反射光、及び、前記第2光源用ポートから入射した光を直接光として前記対象面へ出射させると共に、前記拡散反射光及び前記直接光を前記対象面で反射した光を前記拡散筒の内部へ入射させる対象面用ポートと
前記拡散筒の長手方向に沿って延びるスリット状に形成され、前記拡散反射光及び前記直接光を前記対象面で反射した光を前記ラインセンサに向けて出射させるラインセンサ用ポートと、
が形成される
ことを特徴とする、請求項6又は請求項7記載の撮像装置。 - 前記第2光源用ポートの長手方向に沿う長さY1が、以下の関係を満たす、請求項8記載の撮像装置。
Y1≧2(A+D)tan(θ/2)+H
ただし、Aは対象面から拡散筒までの距離、Dは拡散筒の径、θは対象面に対するラインセンサの視野角、Hはラインセンサの受光素子の配列方向における対象面の長さである。 - 前記第2光源の前記拡散筒の長手方向に沿う長さY2が、以下の関係を満たす、請求項8又は請求項9記載の撮像装置。
Y2≧2Ltan(θ/2)+H
ただし、θは対象面に対するラインセンサの視野角、Hはラインセンサの受光素子の配列方向における対象面の長さ、Lは対象面から第2光源までの距離である。 - 第1光源、第2光源、及びラインセンサを制御する作動制御部を更に備え、
前記作動制御部は、
第1態様において、前記第1光源及び前記第2光源のそれぞれを点灯させて、拡散反射光及び直接光を前記対象面で反射した光を前記ラインセンサに受光させて第1画像データを取得するように制御し、
第2態様において、前記第1光源を点灯させると共に前記第2光源を消灯させて、前記拡散反射光を前記対象面で反射した乱反射光を前記ラインセンサに受光させて第2画像データを取得するように制御する、請求項6~10の何れか1項記載の撮像装置。 - 前記作動制御部は、前記対象面を前記ラインセンサに対して、前記ラインセンサの受光素子の配列方向に交差する方向に相対的に移動させる移動機構を更に制御し、
前記対象面の少なくとも一部が、前記拡散筒の長手方向に沿った軸線を曲率中心として前記拡散筒側に凸状の曲面であり、
前記第1態様及び前記第2態様のそれぞれにおいて、前記第1光源、前記第2光源及び前記ラインセンサの作動に同期して、前記対象面が当該対象面の曲率中心を回転軸として前記検査対象物を複数周回転するように前記移動機構を作動させる、請求項11記載の撮像装置。 - 請求項11又は請求項12に記載された撮像装置と、
前記第1画像データに基づいて前記対象面の第1測色値を取得し、前記第2画像データに基づいて前記対象面の第2測色値を取得する測色部と、
前記第1測色値及び前記第2測色値に基づいて前記印刷状態の良否を判断する判断部と
を備え、
前記判断部は、
前記対象面に応じて、前記第1測色値又は前記第2測色値が予め定められた許容範囲内に有るか否かによって、前記印刷状態の良否を判断する、検査装置。 - 前記判断部は、
前記対象面のうち少なくとも白色で印刷された領域に対しては、前記第2測色値が、予め定められた許容範囲内に有るか否かを判断することによって、前記印刷状態の良否を判断し、
前記対象面のうち前記第2測色値を用いて前記印刷状態の良否を判断した領域以外の領域に対しては、前記第1測色値が、予め定められた許容範囲内に有るか否かを判断することによって、前記印刷状態の良否を判断する、請求項13記載の検査装置。 - 対象面の印刷状態を検査する検査方法であって、
第1光源から出射した光を拡散筒内で拡散反射させた拡散反射光を前記対象面に照射し、
前記対象面で反射した正反射光及び乱反射光を含む反射光をラインセンサで受光して第1画像データを取得し、
前記第1画像データが示す第1測色値に基づいて前記印刷状態の良否を判断する、検査方法。 - 前記正反射光は、第2光源から出射した直接光が前記対象面で反射した正反射光である請求項15記載の検査方法。
- 前記対象面のうち少なくとも白色以外の色で印刷された領域に対して、前記第1測色値に基づいて前記印刷状態の良否を判断する請求項15又は請求項16記載の検査方法。
- 対象面の印刷状態を検査する検査方法であって、
第1光源から出射した光を拡散筒内で拡散反射させた拡散反射光を前記対象面に照射し、
前記拡散反射光を前記対象面で反射した乱反射光をラインセンサで受光して第2画像データを取得し、
前記第2画像データが示す第2測色値に基づいて前記印刷状態の良否を判断する、検査方法。 - 前記対象面のうち少なくとも白色で印刷された領域に対して、前記第2測色値に基づいて前記印刷状態の良否を判断する、請求項18記載の検査方法。
- 対象面の印刷状態を検査する検査方法であって、
第1光源から出射した光を拡散筒内で拡散反射させた拡散反射光を前記対象面に照射し、
前記対象面で反射した正反射光及び乱反射光を含む反射光をラインセンサで受光して第1画像データを取得し、
第1光源から出射した光を拡散筒内で拡散反射させた拡散反射光を前記対象面に照射し、
前記拡散反射光を前記対象面で反射した乱反射光のみをラインセンサで受光して第2画像データを取得し、
前記第1画像データが示す第1測色値および前記第2画像データが示す第2測色値に基づいて前記印刷状態の良否を判断する、検査方法。 - 前記対象面は、前記対象面の少なくとも一部が、前記拡散筒の長手方向に沿った軸線を曲率中心として、前記拡散筒側に突出した曲面であり、
前記対象面を、前記曲率中心を回転軸として回転させながら前記対象面の前記印刷状態を検査する、請求項15~20のいずれか1項記載の検査方法。 - 前記対象面は、金属光沢を有する下地に印刷が施された面である
ことを特徴とする、請求項15~21の何れか1項記載の検査方法。
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---|---|---|---|
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