特許 5750971 欠陥検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5750971

(24)【登録日】2015年5月29日

(45)【発行日】2015年7月22日

(54)【発明の名称】欠陥検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/90 20060101AFI20150702BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/90 Z

【請求項の数】1

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-67492(P2011-67492)

(22)【出願日】2011年3月25日

(65)【公開番号】特開2012-202810(P2012-202810A)

(43)【公開日】2012年10月22日

【審査請求日】2014年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】凸版印刷株式会社

(72)【発明者】

【氏名】安田 裕一郎

【審査官】 蔵田 真彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０３７４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１６１０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０６−５０７４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２７１２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１６０２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１７１６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２００７７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／８４−２１／９５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口を塞ぐシール部を有する容器の欠陥を検査する検査装置であって、
容器を搬送する手段と、
容器を照明する手段と、
容器を撮像する手段と、
撮像するタイミングを出力する手段と、
撮像した画像から特殊領域を検出する手段と、
特殊領域内の複数の領域に対して異なる閾値で欠陥を検査する検査手段と、を備えており、
前記特殊領域を検出する手段は、被検査領域内の少なくとも３個以上の円周から円周輝度分布を取得する工程と、
その円周輝度分布に対してそれぞれ微分処理を施し最大、最小側でピークとなる画像上の幅方向の座標Ｘ及び高さ方向の座標Ｙを取得して、第一の特殊領域点を検出する工程と、
最大、最小側で検出されたそれぞれの座標から２つの座標を選択し、２つの座標を結ぶ線分とＹ軸とのなす角度を算出する工程と、
全ての組み合わせ座標から２つの座標とＹ軸とのなす角度を求めて、同じ組み合わせの最大、最小側の成す角の差分の絶対値を算出する工程と、
前記成す角の差分の絶対値が最小となる座標を第二の特殊領域点として検出し、前記第二の特殊領域点を結ぶ領域を特殊領域とすることを特徴とする欠陥検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、開口を塞ぐシール部を有する容器の欠陥を検査する検査装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

被検査物を撮像した画像上で特定の領域のみ検出し、検出した領域に適した検査手段や検査パラメータを使用することは検査精度の向上や誤検出の低下といった利点が考えられる。図１０に示すように撮像した画像１１０の被検査物１１１の上に存在する包装容器のシール１１２において、シールエッジ部１１３は内容物の漏れを検出するために検査閾値を厳しく設定する必要がある。一方、シールしわ部１１４はシール貼り付け時にシールと包装容器の壁面との間にできるシールのしわの領域であり、この領域は影が出来てしまうことから検査閾値を緩くして誤検出をなくす必要がある。

【0003】

シールエッジやしわなどの特殊領域を設定することはシールの位置が既知であれば容易である。しかし、製造ラインを連続して搬送される被検査物１１１のような円形状のものは搬送過程で各搬送装置間の乗り移り時や前工程の影響により微小な回転が発生するため、特殊領域の位置は各被検査物において異なるため、各被検査物毎に特殊領域を検査領域から検出する必要がある。

【0004】

従来、特殊領域検出の問題の対策として特許文献１及び２が知られている。特許文献１の手段はあらかじめ基準画像を用意しておき、対象画像と基準画像とを比較することによって特殊領域を検出する手段となっている。また、特許文献２の手段は検出したい特殊領域の回転に対応するため回転角度毎の基準画像を用意し、各画像との比較から回転に対応した特殊領域の検出と判定を行う手段となっている。いずれにせよ、両手段とも基準画像の準備工程を必要とする。また、基準画像との比較処理といった画像処理としては比較的時間を要する処理であり、短時間で連続して検査を行う必要のある製造ラインに適用するためにはマルチコアを用いた並列処理やハードウェアを用いた処理を考慮する必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−００５８１３号公報

【特許文献2】特開２００４−０３７４１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は上記の問題を鑑みてなされたもので、製造ラインを連続して搬送される被検査物に対して、特殊領域検出のために準備工程を必要とせず、検査時間の大幅な短縮が可能な、効率の良い検査装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の請求項１に係る発明は、開口を塞ぐシール部を有する容器の欠陥を検査する検査装置であって、
容器を搬送する手段と、
容器を照明する手段と、
容器を撮像する手段と、
撮像するタイミングを出力する手段と、
撮像した画像から特殊領域を検出する手段と、
特殊領域内の複数の領域に対して異なる閾値で欠陥を検査する検査手段と、を備えており、
前記特殊領域を検出する手段は、被検査領域内の少なくとも３個以上の円周から円周輝度分布を取得する工程と、
その円周輝度分布に対してそれぞれ微分処理を施し最大、最小側でピークとなる画像上の幅方向の座標Ｘ及び高さ方向の座標Ｙを取得して、第一の特殊領域点を検出する工程と、
最大、最小側で検出されたそれぞれの座標から２つの座標を選択し、２つの座標を結ぶ線分とＹ軸とのなす角度を算出する工程と、
全ての組み合わせ座標から２つの座標とＹ軸とのなす角度を求めて、同じ組み合わせの最大、最小側の成す角の差分の絶対値を算出する工程と、
前記成す角の差分の絶対値が最小となる座標を第二の特殊領域点として検出し、前記第二の特殊領域点を結ぶ領域を特殊領域とすることを特徴とする欠陥検査装置である。

【発明の効果】

【0009】

本発明の検査装置によれば、搬送装置によって連続して搬送される被検査物に対して、欠陥検出のために複雑な処理を必要とせず、誤検査の発生を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る欠陥検査装置の概略構成を示す図。

【図2】本発明に係る被検査物及び被検査物上の特殊領域を示す図。

【図3】本発明に係る輝度を読み出すべき画像データ上の位置座標の集まりである円周の概略を示した図。

【図4】（ａ）は被検査物上の円周輝度分布を示す。（ｂ）は円周輝度分布の微分値を示す。

【図5】（ａ）は本発明に係る輝度を読み出すべき円周上に異物などが存在する場合を示す。（ｂ）は異物などがある場合の円周輝度分布の微分値を示す。

【図6】本発明に係る複数の円周輝度分布を取得するための円周を示す図。

【図7】本発明に係る２つの座標を結ぶ線分とＹ軸とのなす角度を求める方法を示す図。

【図8】本発明に係る全ての組み合わせ座標から２つの座標とＹ軸とのなす角度を求め方法を示す図。

【図9】本発明に係るシールエッジ部から、被検査物内のシール部の位置及び向きを判断することを示す図。

【図10】被検査物及び被検査物上の特殊領域を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。

【0012】

図１は、本発明に係る欠陥検査装置の概略構成を示す図である。欠陥検査装置は、被検査物である容器６０を矢印６７の方向に搬送する手段である搬送部６３と、容器６０を照明する手段である反射光源部６１と、照明された容器６０を撮像する手段である撮像部６２と、撮像するタイミングを出力する手段である容器検出部６４と、撮像した画像から特殊領域を検出する手段である画像処理部６５と、特殊領域内の複数の領域に対して異なる閾値で欠陥を検査する検査手段である検査部６６と、を備えている。

【0013】

反射光源部６１は、例えばＬＥＤやハロゲンランプやキセノンランプ等の光源が用いられる。撮像部６２は、被検査物が視野に収まるものであればＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の受光素子を利用したエリカカメラ、ラインカメラなどが用いられる。撮像された画像は画像データ処理部（図示せず）で例えば２５６階調のデジタルデータに変換される。画像データ処理部で変換されたデジタルデータに基づいて画像処理部６５で特殊領域が検出され、更に特殊領域内の複数の領域に対して異なる閾値で欠陥を検査部６６で検出する。

【0014】

また、搬送装置によって移動する被検査物を対象としているため、被検査物の動きを検
知してタイミング良くシャッターを切るための外部トリガー信号を発生させる容器検出部６４が備えられ、容器検出部には光学センサが用いられる。

【0015】

図２は撮像した画像の一例を示す図である。画像１０において被検査物１１上に各被検査物毎で位置が異なるシール部１２が備わっている。そして、シール部１２のエッジ部１３及びしわ部１４は検査精度を向上させるために検査閾値を厳しくしたい部分、緩くしたい部分といった特殊領域となる。

【0016】

被検査物１１はコンベアなどの搬送装置によって移動するため各搬送装置間の乗り移り時や前工程の影響により回転し、各被検査物でシール部１２の位置が異なってしまう。従って、特殊領域（シールエッジ部１３及びシールしわ部１４）を設定するためには、各被検査物で位置の異なるシール部１２の位置を検出する必要がある。

【0017】

図３は、特殊領域設定のためのシール部１２を検出する際に使用する輝度を読み出すべき画像データ上の位置座標の集まりである円周２０の概略を示した図である。シール部１２の位置検出には、被検査物１１の外周１１Ａから指定の距離だけ内側の円周２０上の各点の輝度を読み出すことにより、１次元輝度分布を作成する。この円周２０上の１次元輝度分布を、ここでは円周輝度分布と呼ぶことにする。この円周輝度分布からシールエッジ部に相当する２１、２２を検出しシール部の位置を検出する。

【0018】

図４（ａ）は実際に取得した円周輝度分布を示しており、円周２０上のある所定の点を起点として所定の方向に隣接する順に各点を並べた場合の番号を横軸とし、各点の輝度を縦軸とするグラフで表したものである。シール部は被検査物の他の領域とは異なる材質や色をしていることから、円周２０上から得られる円周輝度分布上にシールエッジ部２１、２２の位置に相当する輝度段差３０、３１が発生する。

【0019】

更に、この円周輝度分布に対して微分処理を施すと図４（ｂ）のような最大、最小側の輝度段差にピーク３２、３３を示す分布を取得することが可能となる。よって、図４（ｂ）に示す最大、最小側の輝度段差のピーク３２、３３を検出すれば、各被検査物で異なるシール位置を検出することが可能となり、特殊領域（シールエッジ部１３及びシールしわ部１４）を設定することが可能となる。

【0020】

図５（ａ）は輝度を読み出すべき円周上に異物や汚れなどが付着していた場合を示した図である。図５（ａ）に示すように実際には輝度を読み出すべき円周上に異物や汚れなどが付着することがあり、異物や汚れによる輝度段差がシールエッジ部よりも大きい場合、円周輝度分布の最大、最小側のピークを利用した手段ではシール部検出の判断を誤ってしまうことがある。

【0021】

図５（ｂ）は円周輝度分布上に異物や汚れなどが付着した場合の円周輝度分布を示している。図５（ｂ）の円周輝度分布のピーク４１及び４２は異物や汚れによって発生した輝度分布のピークである。この輝度分布において実際のシール部のピーク３２、３３よりも異物や汚れによって発生したピーク４１、４２の方が大きいため、最大、最小側のピークをシール部と判断するとシール部の位置を誤って検出してしまうことになる。

【0022】

上記問題を解決するためにシール部の幅をあらかじめ設定し、輝度分布の最大、最小側のピークの間隔がシール部の幅に最も近くなるピークの組み合わせをシール部と判断する手段も考えられる。しかし、輝度を読み出すべき円周上に複数の異物や汚れが付着し、それらの間隔がシール幅に近い場合、やはりシール部検出の判断を誤ってしまう。

【0023】

そこで、上記問題を解決する手段である特殊領域検出手段を図６を用いて説明する。図
６は、被検査物１１の外周１１Ａから互いに異なる所定の距離だけ内側にある、複数の円周５０、５１、５２上の１次元輝度分布を取得する方法を説明する図である。

【0024】

図６に示す３本の被検査物の外周からの距離が異なる円周（上の点の集まり）５０、５１、５２から得られた円周輝度分布に対してそれぞれ微分処理を施し最大、最小側でピークとなる画像上の幅方向の座標Ｘ及び高さ方向の座標Ｙを取得する。取得した座標点を第一の特殊領域点とし、取得した座標をそれぞれ、（Ｘ５０ｍａｘ，Ｙ５０ｍａｘ）及び（Ｘ５０ｍｉｎ，Ｙ５０ｍｉｎ）、（Ｘ５１ｍａｘ，Ｙ５１ｍａｘ）及び（Ｘ５１ｍｉｎ，Ｙ５１ｍｉｎ）、（Ｘ５２ｍａｘ，Ｙ５２ｍａｘ）及び（Ｘ５２ｍｉｎ，Ｙ５２ｍｉｎ）とする。各円周輝度分布でシール部と判断された最大、最小側の座標の組み合わせを調べることによって正確なシール部の位置を検出する。図６で示す最大側、最小側の座標の組み合わせはそれぞれ３個となる。

【0025】

まず、最大、最小側で検出されたそれぞれの座標から２つの座標を選択し、２つの座標を結ぶ線分とＹ軸とのなす角度を算出する。図７は２つの座標を結ぶ線分とＹ軸とのなす角度を算出する方法を説明する図である。２つの座標として５０ｍａｘ（Ｘ５０ｍａｘ，Ｙ５０ｍａｘ）と５１ｍａｘ（Ｘ５１ｍａｘ，Ｙ５１ｍａｘ）を例に説明する。

【0026】

図７に示される、（Ｘ５０ｍａｘ，Ｙ５０ｍａｘ）と（Ｘ５１ｍａｘ，Ｙ５１ｍａｘ）を結ぶ線分とＹ軸とのなす角度、即ち∠Ａは
∠Ａ＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｘ５１ｍａｘ−Ｘ５０ｍａｘ）／（Ｙ５１ｍａｘ−Ｙ５０ｍａｘ）｝となる。

【0027】

図８は図６で示された最大、最小側で検出されたそれぞれの座標から２つの座標の組み合わせを選択し、全ての組み合わせ座標から２つの座標とＹ軸とのなす角度を求める方法を示す図である。図６で示された最大、最小側で検出されたそれぞれの座標、即ち最大側の３つの座標５０ｍａｘ（Ｘ５０ｍａｘ，Ｙ５０ｍａｘ）、５１ｍａｘ（Ｘ５１ｍａｘ，Ｙ５１ｍａｘ）、５２ｍａｘ（Ｘ５２ｍａｘ，Ｙ５２ｍａｘ）及び最小側の３つの座標５０ｍｉｎ（Ｘ５０ｍｉｎ，Ｙ５０ｍｉｎ）、５１ｍｉｎ（Ｘ５１ｍｉｎ，Ｙ５１ｍｉｎ）、５２ｍｉｎ（Ｘ５２ｍｉｎ，Ｙ５２ｍｉｎ）から最大側の３つの角度∠Ａｍａｘ、∠Ｂｍａｘ、∠Ｃｍａｘと最小側の３つの角度∠Ａｍｉｎ、∠Ｂｍｉｎ、∠Ｃｍｉｎを求める。

【0028】

次に同じ組み合わせの最大、最小側の成す角の差分の絶対値を算出する。即ち、
Ｓ５０５１＝｜∠Ａｍａｘ−∠Ａｍｉｎ｜
Ｓ５１５２＝｜∠Ｂｍａｘ−∠Ｂｍｉｎ｜
Ｓ５０５２＝｜∠Ｃｍａｘ−∠Ｃｍｉｎ｜を算出する。

【0029】

以上の手段によって算出されたＳ５０５１、Ｓ５０５２、Ｓ５１５２が最も小さくなる座標の組み合わせは正確なシール部のエッジと判断することが可能となる。なぜならば、対象としているシール部のエッジは最大、最小側で平行であることから、最大、最小側で正しいシール部のエッジを検出すれば、それらの位置座標の組み合わせから算出される成す角の差分値は非常に小さくなる。図８の例では、Ｓ５０５２＝｜∠Ｃｍａｘ−∠Ｃｍｉｎ｜が他の差分角度より小さく、この場合の５０ｍａｘ、５２ｍａｘ、５０ｍｉｎ、５２ｍｉｎを第二の特殊領域点として、５０ｍａｘと５２ｍａｘを結ぶ線分と５０ｍｉｎと５２ｍｉｎを結ぶ線分がシールエッジ部として検出される。これは、５１ｍａｘと５１ｍｉｎの座標が大きく外れたことが原因となっていることから５０ｍａｘと５２ｍａｘを結ぶ線分と５０ｍｉｎと５２ｍｉｎを結ぶ線分がシールエッジ部として検出される。

【0030】

このように同じ組み合わせの最大、最小側の成す角の差分の絶対値は３個以上であるこ
とが必要で、したがって少なくとも３個以上円周輝度分布を取得することになる。

【0031】

図９は上記手段によって特定されたシールエッジ部から、被検査物内のシール部の位置及び向きを判断することを示す図である。座標５０ｍａｘから５２ｍａｘの延長上にＬ１の長さのエッジと、座標５０ｍｉｎから５２ｍｉｎの延長上にＬ２の長さのエッジと、これら２つのエッジの点を結ぶ既知の長さＬ３のエッジを求めることによってシール部１３が検出される。また、シールしわ部１４の位置は、Ｌ１とＬ２の外周方向に延長した方向に特定することが出来る。しかもその大きさが既知であるため、位置と大きさが特定できる。

【0032】

このようにして求められたシールエッジ部及びシールしわ部を設定し、各領域毎に異なる閾値を設けた検査手段によって欠陥の検査を行う。

【0033】

このように本発明の欠陥検査装置によれば、搬送装置によって連続して搬送される被検査物に対して、欠陥検出のために複雑な処理を必要とせず、誤検査の発生を抑制することが可能となる。

【符号の説明】

【0034】

１０・・・撮像した画像
１１・・・被検査物
１１Ａ・・・被検査物の外周
１２・・・シール部
１３・・・シールエッジ部
１４・・・シールしわ部
２０・・・画像データ上で輝度を読み出すべき円周（上の点の集まり）
２１、２２・・・シール検出位置
３０、３１・・・輝度段差
３２、３３・・・輝度段差ピーク
４０・・・異物または汚れなど
４１、４２・・・異物または汚れなどによる輝度段差ピーク
５０、５１、５２・・・被検査物の外周からの距離が異なる円周（上の点の集まり）
６０・・・容器
６１・・・反射光源部
６２・・・撮像部
６３・・・搬送部
６４・・・容器検出部
６５・・・画像処理部
６６・・・検査部
６７・・・容器を搬送する方向を示す矢印

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】