特許 6985771 刻印文字の検査装置および検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6985771

(24)【登録日】2021年11月30日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】刻印文字の検査装置および検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/88 20060101AFI20211213BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/88 Z

【請求項の数】9

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2021-80790(P2021-80790)

(22)【出願日】2021年5月12日

【審査請求日】2021年5月12日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】592056687

【氏名又は名称】株式会社マイクロ・テクニカ

(74)【代理人】

【識別番号】100101683

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田 誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100188813

【弁理士】

【氏名又は名称】川喜田 徹

(72)【発明者】

【氏名】千葉 智宏

【審査官】 赤木 貴則

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１９−０１５７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０８８７１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０００−３５７２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１９−００２９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３５７２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１９０８８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／８４−Ｇ０１Ｎ ２１／９５８

Ｇ０１Ｂ １１／００−Ｇ０１Ｂ １１／３０

Ｂ６５Ｂ ５７／００−Ｂ６５Ｂ ５７／２０

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物に刻印された刻印文字を検査する検査装置であって、
前記刻印文字を、それぞれ異なる方向から照明する第１照明装置および第２照明装置を含む複数の照明装置と、
前記刻印文字を撮像する撮像装置と、
前記複数の照明装置、および前記撮像装置を制御し、前記撮像装置によって取得された画像を処理する処理装置と、
を備え、
前記処理装置は、
前記複数の照明装置を順次点灯させ、点灯の都度、前記撮像装置に前記刻印文字を撮像させることによって複数の画像を取得させ、
前記複数の画像のそれぞれに対して、各画素の周囲の画素値の標準偏差または分散を前記画素の画素値として計算する空間フィルタを用いたフィルタリング処理を実行することにより、複数のフィルタリング画像を生成し、
前記複数のフィルタリング画像から、画素ごとに最大の画素値を選択して構成した最大値画像を生成し、
前記最大値画像に基づいて、前記刻印文字の正常性を判定し、判定結果を示す信号を出力する、
検査装置。

【請求項2】

前記空間フィルタは、各画素の周囲の画素値の標準偏差を計算する標準偏差フィルタである、請求項１に記載の検査装置。

【請求項3】

前記複数の照明装置は、前記刻印文字を、前記第１照明装置および前記第２照明装置とは異なる方向から照明する第３照明装置をさらに含む、
請求項１または２に記載の検査装置。

【請求項4】

前記第１照明装置は、前記刻印文字を正面上方から照射するように配置され、
前記第２照明装置は、前記刻印文字を正面左方から照射するように配置され、
前記第３照明装置は、前記刻印文字を正面右方から照射するように配置されている、
請求項３に記載の検査装置。

【請求項5】

前記複数の照明装置は、前記第１照明装置、第２照明装置、および第３照明装置とは異なる方向から前記刻印文字を照明する第４照明装置をさらに含む、
請求項３または４に記載の検査装置。

【請求項6】

前記対象物は、塗布剤を封入したメタルチューブであり、
前記刻印文字は、前記メタルチューブの折込部に刻印されている、
請求項１から５のいずれかに記載の検査装置。

【請求項7】

前記メタルチューブを直立させた状態で保持するホルダを備えたコンベアをさらに備える、請求項６に記載の検査装置。

【請求項8】

対象物に刻印された刻印文字を検査する方法であって、
前記刻印文字を、それぞれ異なる方向から照明する複数の照明装置と、前記刻印文字を撮像する撮像装置とを用いて、
前記複数の照明装置を順次点灯させ、点灯の都度、前記撮像装置に前記刻印文字を撮像させることによって複数の画像を取得させるステップと、
前記複数の画像のそれぞれに対して、各画素の周囲の画素値の標準偏差または分散を前記画素の画素値として計算する空間フィルタを用いたフィルタリング処理を実行することにより、複数のフィルタリング画像を生成するステップと、
前記複数のフィルタリング画像から、画素ごとに最大の画素値を選択して構成した最大値画像を生成するステップと、
前記最大値画像に基づいて、前記刻印文字の正常性を判定し、判定結果を示す信号を出力するステップと、
を含む方法。

【請求項9】

対象物に刻印された刻印文字を検査するための検査装置におけるコンピュータによって実行されるプログラムであって、
前記検査装置は、前記刻印文字を、それぞれ異なる方向から照明する複数の照明装置と、前記刻印文字を撮像する撮像装置とを備え、
前記コンピュータに、
前記複数の照明装置を順次点灯させ、点灯の都度、前記撮像装置に前記刻印文字を撮像させることによって複数の画像を取得させるステップと、
前記複数の画像のそれぞれに対して、各画素の周囲の画素値の標準偏差または分散を前記画素の画素値として計算する空間フィルタを用いたフィルタリング処理を実行することにより、複数のフィルタリング画像を生成するステップと、
前記複数のフィルタリング画像から、画素ごとに最大の画素値を選択して構成した最大値画像を生成するステップと、
前記最大値画像に基づいて、前記刻印文字の正常性を判定し、判定結果を示す信号を出力するステップと、
を実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、刻印文字の検査装置および検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

塗布剤などの容器として用いられるメタルチューブ（例えばアルミチューブ）には、使用期限や製造番号などを示す文字（例えば、数字、アルファベット、またはそれらの組み合わせ）が刻印されることがある。そのような刻印文字は、例えば、メタルチューブのキャップの反対側の先端に位置する折込部などの所定の位置に形成され得る。そのようなチューブを用いた製品の出荷前には、チューブの寸法やデザインなどと共に、刻印文字が正しく刻印されているかが検査される。

【0003】

従来、金属などの表面に刻印された文字を検査する種々の検査装置が知られている。例えば、特許文献１および２は、光を用いて金属表面に刻印された文字を検査する装置を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平８−３１５０７１号公報

【特許文献2】特開２０１１−２２７００６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

メタルチューブなどに形成される刻印文字は、文字色が背景色と同一であり、コントラストが低いため、従来の検査装置では高い精度で認識することができなかった。このため、従来は、刻印文字の有無を検査装置で検査した後、文字の内容が正しいかを検査員が目視で検査する、という２段階の検査が行われてきた。しかし、そのような２段階の検査は、検査時間の長期化および検査コストの増加を招く。

【0006】

本開示は、メタルチューブなどに形成された刻印文字を、従来よりも高い精度で検出して認識することが可能な検査装置および検査方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係る検査装置は、対象物に刻印された刻印文字を検査する検査装置であって、前記刻印文字を、それぞれ異なる方向から照明する第１照明装置および第２照明装置と、前記刻印文字を撮像する撮像装置と、前記第１照明装置、前記第２照明装置、および前記撮像装置を制御し、前記撮像装置によって取得された画像を処理する処理装置と、を備える。前記処理装置は、前記第１照明装置を点灯させた状態で前記撮像装置に第１画像を取得させ、前記第２照明装置を点灯させた状態で前記撮像装置に第２画像を取得させ、前記第１画像に対して、各画素の周囲の画素値のばらつきの程度を計算する空間フィルタを用いたフィルタリング処理を実行することにより、第１フィルタリング画像を生成し、前記第２画像に対して、前記フィルタリング処理を実行することにより、第２フィルタリング画像を生成し、前記第１フィルタリング画像および前記第２フィルタリング画像に基づいて、前記刻印文字の正常性を判定し、判定結果を示す信号を出力する。

【0008】

本開示の包括的または具体的な態様は、装置、システム、集積回路、コンピュータプログラム、記録媒体、またはこれらの任意の組み合わせによって実現され得る。

【発明の効果】

【0009】

本開示の実施形態によれば、メタルチューブなどに刻印される刻印文字を、従来よりも高い精度で検出して認識することが可能になる。これにより、検査員による検査を省くことが可能になり、検査の迅速化および低コスト化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の例示的な実施形態による検査装置の構成を示すブロック図である。

【図2A】検査の対象物の一例であるメタルチューブを示す図である。

【図2B】チューブの折込部に形成された刻印文字の一例を示す図である。

【図3A】チューブにおける刻印文字が形成された面の裏側から見た３つの照明装置および撮像装置の配置例を示す図である。

【図3B】チューブの側方側から見た３つの照明装置および撮像装置の配置例を示す図である。

【図4】制御回路による動作の例を示すフローチャートである。

【図5】信号処理回路による処理の例を示すフローチャートである。

【図6】フィルタリング処理の一例を説明するための図である。

【図7】信号処理によって生成される画像の例を示す図である。

【図8A】上側から光で照射された刻印部を示す第１画像の例を示す図である。

【図8B】フィルタリング処理を行わずに生成された最大値画像の例を示す図である。

【図8C】フィルタリング処理を行った後に合成された最大値画像の例を示している。

【図9A】第４照明装置をさらに備える検査装置の例を示す図である。

【図9B】第４照明装置をさらに備える検査装置の例を示す他の図である。

【図10】２つの撮像ユニットを備える検査装置の構成例を示す図である。

【図11】検査装置のさらに他の例を示す斜視図である。

【図12】２つの照明装置を備える検査装置の構成例を示すブロック図である。

【図13A】２つの照明装置および撮像装置の配置の例を示す第１の図である。

【図13B】２つの照明装置および撮像装置の配置の例を示す第２の図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

まず、本開示の実施形態の概要を説明する。

【0012】

本開示の一実施形態による検査装置は、対象物に刻印された刻印文字を検査する検査装置であって、前記刻印文字を、それぞれ異なる方向から照明する第１照明装置および第２照明装置と、前記刻印文字を撮像する撮像装置と、前記第１照明装置、前記第２照明装置、および前記撮像装置を制御し、前記撮像装置によって取得された画像を処理する処理装置と、を備える。前記処理装置は、前記第１照明装置を点灯させた状態で前記撮像装置に第１画像を取得させ、前記第２照明装置を点灯させた状態で前記撮像装置に第２画像を取得させ、前記第１画像に対して、各画素の周囲の画素値のばらつきの程度を計算する空間フィルタを用いたフィルタリング処理を実行することにより、第１フィルタリング画像を生成し、前記第２画像に対して、前記フィルタリング処理を実行することにより、第２フィルタリング画像を生成し、前記第１フィルタリング画像および前記第２フィルタリング画像に基づいて、前記刻印文字の正常性を判定し、判定結果を示す信号を出力する。

【0013】

前記空間フィルタは、各画素の周囲の画素値の標準偏差を計算する標準偏差フィルタであり得る。前記空間フィルタは、各画素の周囲の画素値の分散を計算する分散フィルタであってもよい。

【0014】

前記処理装置は、前記第１フィルタリング画像および前記第２フィルタリング画像を合成した合成画像を生成し、前記合成画像に基づいて、前記刻印文字の正常性を判定してもよい。

【0015】

前記処理装置は、前記第１フィルタリング画像および前記第２フィルタリング画像から、画素ごとに最大の画素値を選択して構成した最大値画像を前記合成画像として生成してもよい。

【0016】

前記検査装置は、前記刻印文字を、前記第１照明装置および前記第２照明装置とは異なる方向から照明する第３照明装置をさらに備えていてもよい。前記処理装置は、前記第３照明装置を点灯させた状態で前記撮像装置に第３画像を取得させ、前記第３画像に対して、前記フィルタリング処理を実行することにより、第３フィルタリング画像を生成し、前記第１フィルタリング画像、前記第２フィルタリング画像、および前記第３フィルタリング画像に基づいて、前記刻印文字の正常性を判定してもよい。

【0017】

前記処理装置は、前記第１フィルタリング画像、前記第２フィルタリング画像、および前記第３フィルタリング画像を合成した合成画像を生成し、前記合成画像に基づいて、前記刻印文字の正常性を判定してもよい。

【0018】

前記処理装置は、前記第１フィルタリング画像、前記第２フィルタリング画像、および前記第３フィルタリング画像から、画素ごとに最大の画素値を選択して構成した最大値画像を前記合成画像として生成してもよい。

【0019】

前記第１照明装置は、前記刻印文字を正面上方から照射するように配置され得る。前記第２照明装置は、前記刻印文字を正面左方から照射するように配置され得る。前記第３照明装置は、前記刻印文字を正面右方から照射するように配置され得る。

【0020】

前記検査装置は、前記第１照明装置、第２照明装置、および第３照明装置とは異なる方向から前記刻印文字を照明する第４照明装置をさらに備えていてもよい。前記処理装置は、前記第４照明装置を点灯させた状態で前記撮像装置に第４画像を取得させ、前記第４画像に対して、前記フィルタリング処理を適用することにより、第４フィルタリング画像を生成し、前記第１フィルタリング画像、第２フィルタリング画像、第３フィルタリング画像、および第４フィルタリング画像に基づいて、前記刻印文字の正常性を判定してもよい。

【0021】

前記対象物は、塗布剤を封入したメタルチューブであり得る。前記刻印文字は、前記メタルチューブの折込部に刻印されていてもよい。

【0022】

前記検査装置は、前記メタルチューブを直立させた状態で保持するホルダを備えたコンベアをさらに備えていてもよい。

【0023】

本開示の他の実施形態による方法は、対象物に刻印された刻印文字を検査する方法である。前記方法は、前記刻印文字を、それぞれ異なる方向から照明する第１照明装置および第２照明装置と、前記刻印文字を撮像する撮像装置とを用いる。前記方法は、前記第１照明装置を点灯させた状態で前記撮像装置に第１画像を取得させるステップと、前記第２照明装置を点灯させた状態で前記撮像装置に第２画像を取得させるステップと、前記第１画像に対して、各画素の周囲の画素値のばらつきの程度を計算する空間フィルタを用いたフィルタリング処理を実行することにより、第１フィルタリング画像を生成するステップと、前記第２画像に対して、前記フィルタリング処理を実行することにより、第２フィルタリング画像を生成するステップと、前記第１フィルタリング画像および前記第２フィルタリング画像に基づいて、前記刻印文字の正常性を判定し、判定結果を示す信号を出力するステップと、
を含む。

【0024】

本開示のさらに他の実施形態による方法は、対象物に刻印された刻印文字を検査するための検査装置におけるコンピュータによって実行されるプログラムである。前記検査装置は、前記刻印文字を、それぞれ異なる方向から照明する第１照明装置および第２照明装置と、前記刻印文字を撮像する撮像装置とを備える。前記プログラムは、前記コンピュータに、前記第１照明装置を点灯させた状態で前記撮像装置に第１画像を取得させるステップと、前記第２照明装置を点灯させた状態で前記撮像装置に第２画像を取得させるステップと、前記第１画像に対して、各画素の周囲の画素値のばらつきの程度を計算する空間フィルタを用いたフィルタリング処理を実行することにより、第１フィルタリング画像を生成するステップと、前記第２画像に対して、前記フィルタリング処理を実行することにより、第２フィルタリング画像を生成するステップと、前記第１フィルタリング画像および前記第２フィルタリング画像に基づいて、前記刻印文字の正常性を判定し、判定結果を示す信号を出力するステップと、を実行させる。

【0025】

以下、本開示の実施形態をより具体的に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略することがある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略することがある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。本明細書においては、同一または類似の構成要素には、同一の参照符号を付している。なお、本願の図面に示される構造物の全体または一部分の形状および大きさは、現実の形状および大きさを制限するものではない。また、以下に説明する実施形態の構成を適宜組み合わせて、他の実施形態を構成してもよい。

【0026】

（実施形態）
図１は、本開示の例示的な実施形態による検査装置の構成を示すブロック図である。検査装置は、例えば塗布剤または接着剤などの半固形物の容器として用いられるメタルチューブなどの対象物に刻印された刻印文字を検査する用途で使用される。検査装置は、撮像ユニット１００と、処理装置２００と、表示装置３００とを備える。撮像ユニット１００は、第１照明装置１１１と、第２照明装置１１２と、第３照明装置１１３と、撮像装置１２０とを含む。処理装置２００は、制御回路２１０と、信号処理回路２２０と、記憶装置２３０とを含む。制御回路２１０は、第１照明装置１１１、第２照明装置１１２、前記第３照明装置１１３、および撮像装置１２０に接続され、これらを制御する。信号処理回路２２０は、撮像装置１２０、制御回路２１０、記憶装置２３０、および表示装置３００に接続されている。信号処理回路２２０は、制御回路２１０からの指示に応答して、撮像装置１２０から出力された画像信号（以下、単に「画像」と称することがある。）に基づく処理を行い、検査結果を示す信号を出力する。

【0027】

第１照明装置１１１、第２照明装置１１２、および第３照明装置１１３の各々は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）または蛍光灯などの任意の光源を有する照明装置である。各照明装置１１１、１１２、１１３は、例えば白色光を出射する。各照明装置１１１、１１２、１１３から出射される光は白色光以外の光であってもよい。検査の目的に応じて、紫外線または赤外線を出射する照明装置を使用してもよい。照明装置１１１、１１２、１１３は、対象物を異なる方向から照射するように配置される。各照明装置１１１、１１２、１１３は、対象物での光の反射の影響を抑制するために、偏光板を備えていてもよい。各照明装置１１１、１１２、１１３は、制御回路２１０から入力される制御信号に応答して動作する。

【0028】

なお、本実施形態では３つの照明装置が用いられるが、照明装置の数は３つに限らず、２つ、または４つ以上であってもよい。照明装置の数が３つとは異なる例については後述する。

【0029】

撮像装置１２０は、ＣＭＯＳまたはＣＣＤなどのイメージセンサと、イメージセンサに像を形成する１つ以上のレンズを含む光学系とを備え得る。光学系は、対象物での光の反射の影響を抑制するために、偏光板を含んでいてもよい。撮像装置１２０は、制御回路２１０から入力された制御信号に応答して、撮像を行い、画像信号を出力する。本実施形態における撮像装置１２０は、モノクロ画像を取得するように構成されている。撮像装置１２０は、Ｒ、Ｇ、Ｂなどのカラー画像を取得するように構成されていてもよい。

【0030】

制御回路２１０は、各照明装置１１１、１１２、１１３、撮像装置１２０、および信号処理回路２２０を制御するコントローラである。制御回路２１０は、例えばＭＣＵ（Micro Controller Unit）などの、プロセッサとメモリとを含む集積回路であり得る。制御回路２１０は、記憶装置２３０に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、後述する制御動作を実行する。

【0031】

信号処理回路２２０は、撮像装置１２０から出力された画像信号に基づく画像処理により、対象物に刻印された刻印文字の正常性を検査する回路である。信号処理回路２２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing nit）、またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのプロセッサを備え得る。信号処理回路２２０のプロセッサは、図５を参照して後述する画像処理により、刻印文字を鮮明に示す合成画像を生成し、合成画像に基づき、刻印文字が正しく刻印されているかを判定する。そして、刻印文字が正しく刻印されているかを示す信号を表示装置３００に出力する。

【0032】

なお、制御回路２１０および信号処理回路２２０は、１つの回路として統合されていてもよい。また、制御回路２１０および信号処理回路２２０の各々が、複数の回路の集合体であってもよい。制御回路２１０および信号処理回路２２０が実行する動作の一部が、処理装置２００の外部に設けられた他の処理装置によって実行されてもよい。そのような他の処理装置は、ネットワークを介して処理装置２００に接続されたサーバなどのコンピュータであってもよい。

【0033】

記憶装置２３０は、半導体記憶媒体、磁気記憶媒体、または光学記憶媒体などの、１つ以上の記憶媒体を含む装置である。記憶装置２３０は、制御回路２１０および信号処理回路２２０によって実行されるコンピュータプログラム、および信号処理回路２２０が処理の過程で生成する画像データなどの各種のデータを記憶する。

【0034】

表示装置３００は、例えば液晶またはＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）などの任意のディスプレイである。表示装置３００は、信号処理回路２２０から出力された検査結果を示す信号に基づく画像を表示する。なお、表示装置３００は検査装置の外部に設けられていてもよい。

【0035】

図２Ａは、検査の対象物の一例であるメタルチューブ５０を示す図である。メタルチューブ５０は、例えば塗布剤（軟膏）または接着剤などの半固体物を封入する容器として用いられる。メタルチューブ５０の典型例はアルミチューブであるが、材料はアルミニウムに限定されない。図２Ａに示すチューブ５０は、キャップ５１の反対側の先端に折込部５２を有する。折込部５２は、チューブ５０の先端の折り畳まれた部分であり、先端の開口部から内容物が出てしまうことを防止する。折込部５２には、例えば使用期限などを示す刻印文字５３が形成されている。

【0036】

図２Ｂは、折込部５２に形成された刻印文字５３の一例を示す図である。この例では、チューブ５０の折込部５２の中央部に、使用期限を示す「２０２２．１１」という文字（この例では数字）が刻印されている。使用期限に限らず、例えば製造番号などの、他の種類の文字が刻印されることもある。なお、刻印文字は、折込部５２以外の位置に形成されていてもよい。本実施形態では、メタルチューブ５０を対象物とするが、本開示の実施形態による検査装置は、メタルチューブ５０以外の金属または非金属に刻印された文字の検査にも使用できる。

【0037】

第１照明装置１１１、第２照明装置１１２、および第３照明装置１１３は、対象物における刻印文字を、それぞれ異なる方向から照明するように配置される。例えば、第１照明装置１１１、第２照明装置１１２、および第３照明装置１１３は、それぞれ、刻印文字を、正面上方、正面左方、正面右方から照射するように配置され得る。

【0038】

図３Ａおよび図３Ｂは、第１照明装置１１１、第２照明装置１１２、第３照明装置１１３、および撮像装置１２０の配置の例を示している。図３Ａは、チューブ５０における刻印文字が形成された面の裏側から見た照明装置１１１、１１２、１１３および撮像装置１２０の配置を示している。図３Ｂは、チューブ５０の側方側から見た照明装置１１１、１１２、１１３および撮像装置１２０の配置を示している。

【0039】

この例における検査装置は、チューブ５０を倒立した状態で支持するホルダ６０を備えている。ホルダ６０は、凹部または開口部を有する。チューブ５０のキャップの部分をホルダ６０の凹部または開口部に差し込むことにより、チューブ５０が倒立した状態で保持される。ホルダ６０は、静止していてもよいし、コンベアなどの駆動装置によってホルダ６０が移動するように構成されていてもよい。そのようなコンベアは、複数のホルダを備えていてもよい。複数のホルダを備えるコンベアを用いることにより、複数のチューブ５０を連続して検査することができる。

【0040】

図３Ａおよび図３Ｂに示す例において、撮像装置１２０は、チューブ５０における刻印文字が形成された面に正対するように配置されている。この例における照明装置１１１、１１２、１１３は、バー照明である。各照明装置は、バー照明に限らず、例えばリング照明などの他の種類の照明装置であってもよい。第１照明装置１１１は、刻印文字を正面上方から照射する位置に配置されている。第２照明装置１１２は、刻印文字を正面左方（図３Ａでは右側）から照射する位置に配置されている。第３照明装置１１３は、刻印文字を正面右方（図３Ａでは左側）から照射する位置に配置されている。このような配置により、刻印文字を異なる方向から照明した３種類の画像を取得し、それらの画像に基づいて高い精度で刻印文字を明瞭に示す合成画像を生成することができる。なお、照明装置１１１、１１２、１１３の配置は図示される配置に限定されない。例えば、照明装置１１１が、刻印文字を正面下方から照明するように配置されていてもよい。あるいは、斜め上方または斜め下方から刻印文字を照明する照明装置を用いてもよい。

【0041】

チューブ５０に刻印された文字の色は背景色と同一であるため、コントラストが低く、従来の検査装置では刻印文字を正しく認識することが難しかった。そこで、本実施形態では、３つの照明装置を異なる位置に配置し、それらの照明装置の点灯を切り替えながら刻印文字を撮像することにより、３つの画像を取得する。それらの３つの画像のそれぞれに対して、各画素の周囲の画素領域のばらつきの度合いを計算するフィルタを用いたフィルタリング処理を行うことにより、３つのフィルタリング画像を生成する。それらの３つのフィルタリング画像から、刻印文字５３を明瞭に示す合成画像を生成することができる。

【0042】

以下、本実施形態における処理装置２００の動作をより詳細に説明する。

【0043】

本実施形態における制御回路２１０は、概略的には以下の動作を行う。
・第１照明装置１１１を点灯させ、撮像装置１２０に撮像を実行させて第１画像を出力させる。
・第２照明装置１１２を点灯させ、撮像装置１２０に撮像を実行させて第２画像を出力させる。
・第３照明装置１１３を点灯させ、撮像装置１２０に撮像を実行させて第３画像を出力させる。

【0044】

上記の動作の後、信号処理回路２２０が、以下の処理を行う。
・第１画像に対して、各画素の周囲の画素値のばらつきの程度を計算する空間フィルタを用いたフィルタリング処理を実行することにより、第１フィルタリング画像を生成する。
・第２画像に対して、上記フィルタリング処理を実行することにより、第２フィルタリング画像を生成する。
・第３画像に対して、上記フィルタリング処理を実行することにより、第３フィルタリング画像を生成する。
・第１フィルタリング画像、第２フィルタリング画像、および第３フィルタリング画像に基づいて、刻印文字の正常性を判定し、判定結果を示す信号を出力する。

【0045】

このような動作により、対象物に刻印文字が正しく形成されているかを高い精度で判定することができる。以下、制御回路２１０および信号処理回路２２０の動作をより具体的に説明する。

【0046】

図４は、制御回路２１０による動作を示すフローチャートである。本実施形態における制御回路２１０は、対象物の検査を行うとき、図４に示すステップＳ１１０からＳ１６０の動作を実行する。図４に示す動作は、図３Ａに示すようにメタルチューブ５０の刻印文字が撮像装置１２０の正面に位置する状態で実行される。メタルチューブ５０がコンベアによって移動する場合は、メタルチューブ５０の刻印文字が撮像装置１２０の正面に位置するタイミングで、図４に示す動作が実行される。図４に示す動作の実行に許容される時間は、コンベアの移動速度に依存する。ある例において、図４に示す動作は、０．５秒以内に実行される。コンベアが速い場合、図４に示す動作は、例えば０．１秒以内に実行され得る。

【0047】

図４の例において、制御回路２１０は、まず、第１照明装置１１１を点灯させる（ステップＳ１１０）。次に、第１照明装置１１１が点灯している状態で、撮像装置１２０に撮像を実行させ、第１画像を生成させる（ステップＳ１２０）。第１画像は、記憶装置２３０に記録される。続いて、制御回路２１０は、第１照明装置１１１を消灯させ、第２照明装置１１２を点灯させる（ステップＳ１３０）。次に、第２照明装置１１２が点灯している状態で、撮像装置１２０に撮像を実行させ、第２画像を生成させる（ステップＳ１４０）。第２画像は、記憶装置２３０に記録される。続いて、制御回路２１０は、第２照明装置１１２を消灯させ、第３照明装置１１３を点灯させる（ステップＳ１５０）。次に、第３照明装置１１３が点灯している状態で、撮像装置１２０に撮像を実行させ、第３画像を生成させる（ステップＳ１６０）。第３画像は、記憶装置２３０に記録される。

【0048】

なお、第１照明装置１１１を用いた撮像（ステップＳ１１０およびＳ１２０）、第２照明装置１１２を用いた撮像（ステップＳ１３０およびＳ１４０）、および第３照明装置１１３を用いた撮像（ステップＳ１５０およびＳ１６０）の順序は、図４に示す例に限定されない。これらの順序は、互いに入れ替わっていてもよい。

【0049】

図５は、信号処理回路２２０による処理の例を示すフローチャートである。図４に示す動作が終了すると、制御回路２１０は、信号処理回路２２０に図５に示すステップＳ２１０からＳ２７０の動作を実行させる。なお、図５に示す動作は、図４に示す動作の直後に行われてもよいし、複数の対象物の撮像が完了した後で行ってもよい。また、図４に示す動作が終了する前であっても、図５に示す処理のうち、撮像が完了した一部の画像についての処理を先行して行ってもよい。例えば、第２画像および第３画像の撮像が終了する前に、ステップＳ２２０における第１画像についてのフィルタリング処理を開始してもよい。

【0050】

図５の例において、信号処理回路２２０は、まず、図４に示す動作によって記録された第１画像、第２画像、および第３画像を記憶装置２３０から取得する（ステップＳ２１０）。次に、第１、第２、第３画像に、標準偏差フィルタをそれぞれ適用することにより、第１、第２、第３フィルタリング画像を生成する（ステップＳ２２０）。このフィルタリング処理の前に、第１画像、第２画像、および第３画像のそれぞれから、刻印文字を含む領域のみを抽出する処理を行ってもよい。そのようにして抽出された領域の画像を、第１画像、第２画像、および第３画像として扱ってもよい。

【0051】

ここで、図６を参照しながら、ステップＳ２２０の処理の具体例を説明する。図６は、ステップＳ２２０におけるフィルタリング処理の一例を説明するための図である。図６には、画像３０と、標準偏差フィルタ３２とが模式的に示されている。画像３０は、上記の第１画像、第２画像、第３画像のいずれかであり、複数の画素を有する。画像３０は、例えば１０万から１０００万程度の画素を有する。画像３０の画素数はこの範囲に限定されず、任意に設定され得る。

【0052】

フィルタ３２は、ｎ行ｍ列の線形フィルタである。ｎおよびｍのそれぞれは、例えば３以上の奇数であり得る。図６には、ｎ＝５、ｍ＝５の計２５個の要素を含むフィルタ３２が例示されている。フィルタ３２の行数および列数は、図示される例に限定されない。例えば、ｎ＝３、ｍ＝３の計９個の要素を含むフィルタ、またはｎ＝３、ｍ＝５の計１５個の要素を含むフィルタが用いられてもよい。フィルタ３２のサイズ（ｎおよびｍ）をユーザが設定できるようにしてもよい。例えば、信号処理回路２２０が、ｎおよびｍをユーザが設定可能なユーザインターフェース（ＵＩ）を表示装置３００に表示させてもよい。

【0053】

フィルタ３２は、画像３０におけるｎ行ｍ列の画素領域内の標準偏差を計算し、計算した標準偏差の値を、その領域の中心画素の画素値に設定する演算を表す。ここで、図６に示すように、フィルタ３２が適用されるｎ×ｍ個の画素領域におけるｉ番目（ｉ＝１，２，・・・，）の画素値をＰｉとする。当該画素領域内の標準偏差σは、例えば以下の数１に従って計算される。

【数1】

【0054】

ここで、Ｐａは、当該画素領域内の画素値の平均値であり、以下の数２に従って計算される。

【数2】

【0055】

信号処理回路２２０は、上記の標準偏差σを計算し、その値を、当該画素領域内の中心画素（図６の例ではＰ１３）の画素値として設定する処理を行う。この処理を、画像３０中の例えば左上の端から右方向にフィルタ３２を走査しながら実行する。右端まで到達すると、次のｎ行に移動し、同様の動作を実行する。以後、ｎ行ずつ改行しながら画像３０の右下の端に到達するまで同様の動作を繰り返す。これにより、各画素が、その周囲のｎ行ｍ列の領域の標準偏差の値を有する標準偏差画像を生成することができる。このような処理によって第１画像、第２画像、第３画像からそれぞれ生成した標準偏差画像を、上記の第１フィルタリング画像、第２フィルタリング画像、第３フィルタリング画像として用いることができる。

【0056】

なお、標準偏差フィルタに代えて、分散フィルタなどの他の種類の空間フィルタを用いて各フィルタリング画像を生成してもよい。各画素の周囲の画素値のばらつきの程度を計算する任意の空間フィルタを標準偏差フィルタの代わりに用いることができる。

【0057】

再び図５を参照する。

【0058】

ステップＳ２２０の後、信号処理回路２２０は、第１、第２、第３フィルタリング画像から合成画像を生成する（ステップＳ２３０）。例えば、信号処理回路２２０は、第１、第２、第３フィルタリング画像における対応する画素の画素値から最大の画素値を選択する処理を画素ごとに実行することによって得られる最大値画像を合成画像として生成する。

【0059】

続いて、信号処理回路２２０は、合成画像から刻印文字を認識する（ステップＳ２４０）。刻印文字の認識には、例えばテンプレートマッチングなどのマッチング技術、またはニューラルネットワークを利用した機械学習などの任意の方法が用いられ得る。信号処理回路２２０は、認識した刻印文字が正しいか否かを判定する（ステップＳ２５０）。例えば、予め記憶装置２３０に記録された、正しい刻印文字を示す参照データと、認識した刻印文字とを照合し、刻印文字が正しく形成されているかを判定する。

【0060】

刻印文字が正しく形成されている場合、信号処理回路２２０は、刻印文字の検査が合格であることを示す信号を出力する（ステップＳ２６０）。例えば、信号処理回路２２０は、検査が合格であることを示す画像を表示装置３００に表示させる制御信号を出力してもよい。あるいは、信号処理回路２２０は、光または音を発する装置に、検査が合格であることを示す光または音を発出させる制御信号を出力してもよい。

【0061】

刻印文字が正しく形成されていない場合、信号処理回路２２０は、刻印文字の検査が不合格であることを示す信号を出力する（ステップＳ２７０）。例えば、信号処理回路２２０は、検査が不合格であることを示す画像を表示装置に表示させる制御信号を出力してもよい。あるいは、信号処理回路２２０は、光または音を発する装置に、検査が不合格であることを示す光または音を発出させる制御信号を出力してもよい。対象物を移動させるコンベアが用いられる場合、信号処理回路２２０は、コンベアを停止させる制御信号を出力してもよい。

【0062】

以上の動作により、対象物に刻印文字が正常に形成されているか否かを高い精度で判定することができる。なお、複数の対象物について連続して刻印文字の検査が行われる場合、図４および図５に示す動作が対象物ごとに繰り返される。

【0063】

図７は、本実施形態における信号処理によって生成される画像の例を示す図である。図７における（ａ１）は、第１照明装置１１１が点灯している状態で取得された第１画像の例を示している。（ａ２）は、第２照明装置１１２が点灯している状態で取得された第２画像の例を示している。（ａ３）は、第３照明装置１１３が点灯している状態で取得された第３画像の例を示している。（ｂ１）は、第１画像に標準偏差フィルタを適用することによって生成された第１フィルタリング画像の例を示している。（ｂ２）は、第２画像に標準偏差フィルタを適用することによって生成された第２フィルタリング画像の例を示している。（ｂ３）は、第３画像に標準偏差フィルタを適用することによって生成された第３フィルタリング画像の例を示している。（ｃ）は、第１フィルタリング画像、第２フィルタリング画像、および第３フィルタリング画像から、画素ごとに最大の画素値を選択することによって生成された合成画像の例を示している。なお、図７において、（ａ１）、（ａ２）、（ａ３）と、（ｂ１）、（ｂ２）、（ｂ３）、（ｃ）とで、上下が逆転して示されている。

【0064】

図７の（ａ１）から（ａ３）に示すように、メタルチューブに刻印される文字は溝が浅く、一方向から刻印文字を照射した状態で取得される画像だけでは刻印文字を明瞭に識別することは難しい。（ｂ１）から（ｂ３）に示すように、本実施形態におけるフィルタリング処理により、刻印文字の輪郭が強調された画像が得られるが、それでも単独のフィルタリング画像だけでは、刻印文字を正しく認識することが難しい。そこで、本実施形態では、３つのフィルタリング画像から、画素ごとに最大画素値を選択する処理を行うことによって得られる最大値画像を合成画像として生成する。この処理により、図７に示すように、それぞれのフィルタリング画像において途切れていた部分が繋がり、文字の認識が可能な明瞭な合成画像を生成することができる。

【0065】

信号処理回路２２０は、第１画像、第２画像、第３画像から、上記のフィルタリング処理を行わずに最大値画像を生成し、その最大値画像を検査に利用してもよい。実際のチューブの検査においては、刻印文字だけでなく、チューブの幅、特定のデザイン（文字、図形、記号など）の位置、および折込部の寸法なども同時に検査され得る。それらの検査においては、上記のフィルタリング処理を経ずに生成される画像を利用できる。

【0066】

図８Ａから図８Ｃは、それぞれ、上側から光で照射された刻印部を示す第１画像、上記のフィルタリング処理を伴わずに生成された最大値画像、および上記のフィルタリング処理を行った後に合成された最大値画像の例を示している。図８Ｂに示す最大値画像は、図７の（ａ１）から（ａ３）に示す３つの画像から、画素ごとに最大画素値を選択して生成された合成画像である。図８Ｃに示す最大値画像は、図７の（ｃ）に示す画像が縮小された画像を示している。図８Ａおよび図８Ｂに示す画像は、刻印文字の検査には適さないが、他の検査項目の検査には利用できる場合がある。例えば、チューブの幅、デザインの位置（例えば「製造番号」の文字の位置など）、および折込部の寸法は、図８Ａまたは図８Ｂに示す画像から明瞭に認識され得る。したがって、信号処理回路２２０は、刻印文字以外の検査のために、図８Ａまたは図８Ｂに示すような画像を併せて生成してもよい。

【0067】

図８Ａまたは図８Ｂに示すような画像のみに基づいて検査を行う従来の検査装置においては、チューブの幅、デザインの位置、および折込部の寸法は高い精度で検査できるが、刻印文字の検査の精度は低い。これは、刻印文字の色が背景色と同一であり、コントラストが低いからである。このため、従来は、刻印文字の有無を図８Ａまたは図８Ｂに示すような画像に基づいて検査し、刻印文字が正しいか否かは検査員が目視で検査していた。これに対し、本実施形態におけるフィルタリング処理および合成処理によって生成された図８Ｃのような画像を用いることにより、刻印文字の正常性の検査を自動で行うことが可能になる。これにより、目視による検査を省略でき、他の検査項目と同時に刻印文字を検査することが可能になる。結果として、検査時間の短縮、人件費の削減、および目視による検査ミスの可能性を低減することができる。

【0068】

（変形例）
本開示は上記の実施形態に限定されず、多様な変形が可能である。以下、上記の実施形態のいくつかの変形例を説明する。

【0069】

図９Ａおよび図９Ｂは、図３Ａおよび図３Ｂに示す構成に加えて、第４照明装置１１４をさらに備える検査装置の例を示す図である。第４照明装置１１４は、第１照明装置１１１、第２照明装置１１２、および第３照明装置１１３とは異なる方向から刻印文字を照明する。この例における処理装置２００の制御回路２１０は、第４照明装置１１４を点灯させた状態で撮像装置１２０に第４画像を取得させる。信号処理回路２２０は、第４画像に対して、上記のフィルタリング処理を適用することにより、第４フィルタリング画像を生成する。信号処理回路２２０は、第１から第４フィルタリング画像に基づいて、刻印文字の正常性を判定する。このように、検査装置は４つ以上の照明装置を備えていてもよい。照明装置の数が多いほど、上記のフィルタリング処理および合成処理によって生成される合成画像がより鮮明になり、刻印文字の検査の精度を向上させることができる。

【0070】

検査装置は、第１照明装置１１１、第２照明装置１１２、第３照明装置１１３、および撮像装置１２０を含む撮像ユニットを２つ以上備えていてもよい。そのような構成は、例えばメタルチューブなどの対象物の前面側と背面側とを同時に検査する用途で採用され得る。

【0071】

図１０は、２つの撮像ユニット１００を備える検査装置の構成例を示す図である。各撮像ユニット１００は、第１照明装置１１１、第２照明装置１１２、第３照明装置１１３、および撮像装置１２０を備える。２つの撮像ユニット１００の一方は対象物７０の正面側に配置され、他方は対象物の背面側に配置されている。各撮像ユニット１００の構成は、図３Ａおよび図３Ｂに示す構成と同様である。各撮像ユニット１００における照明装置１１１、１１２、１１３、および撮像装置１２０は、処理装置２００に接続されている。処理装置２００は、２つの撮像ユニット１００を用いて前述の実施形態と同様の処理を実行し、対象物７０の正面側と背面側の両方に形成された刻印文字を同時に検査することができる。

【0072】

図１１は、検査装置のさらに他の例を示す斜視図である。この例における検査装置は、４つの撮像ユニット１００と、検査の対象物であるメタルチューブを搬送するコンベア４００とを備える。コンベア４００は、同時に複数のメタルチューブを図の太い矢印の方向に搬送することができる。４つの撮像ユニット１００のうちの２つは、１つのメタルチューブの前面側と背面側に配置され、残りの２つは、他のメタルチューブの前面側と背面側に配置される。

【0073】

コンベア４００は、複数のホルダ６０を備える。各ホルダ６０は、メタルチューブのキャップを差し込むための開口部を有し、メタルチューブを直立（例えば倒立）した状態に保持する。コンベア４０は、ホルダ６０の開口部にキャップが差し込まれた複数のメタルチューブを、図１１における太い矢印の方向に搬送する。コンベア４０は、搬送するための機構として、例えば１つ以上の電動モータを備え得る。

【0074】

この例における各撮像ユニット１００における撮像装置１２０は、対象物であるメタルチューブに正対せず、ミラー１３０を介してメタルチューブからの反射光を受光する。第１照明装置１１１、第２照明装置１１２、第３照明装置１１３は、前述の実施形態と同様、メタルチューブに形成された刻印文字を、正面上方、正面左方、正面右方からそれぞれ照明する。

【0075】

図１１の例においても、各照明装置１１１、１１２、１１３、および各撮像装置１２０は、処理装置２００（図１または図１０参照）によって制御される。これらの装置の制御方法については、前述の各実施形態における制御方法と同様である。処理装置２００は、各撮像装置１２０によって取得された画像に基づいて、各メタルチューブの形状、寸法、デザインの位置などと共に、刻印文字を検査することができる。

【0076】

図１１に示す構成によれば、同時に２つのメタルチューブの前面側と背面側とを検査することができる。このため、前述した高精度の刻印文字検査を含む検査を効率的に実施することができる。

【0077】

なお、検査の対象物は、塗布剤用のメタルチューブに限定されない。刻印文字が形成され得る任意の物品の検査に、上記の各実施形態における検査装置を適用することができる。

【0078】

以上の各実施形態では、検査装置が３つ以上の照明装置を備えるが、刻印された文字列によっては、照明装置が２つであってもよい。文字列の長さや縦横比、溝の深さ等によっては、２つの照明装置を用いた場合でも、上記のフィルタリング処理および合成処理により、刻印文字を鮮明に示す合成画像を生成することができる。以下、そのような構成の例を説明する。

【0079】

図１２は、２つの照明装置（第１照明装置１１１および第２照明装置１１２）を備える検査装置の構成例を示す図である。図１３Ａおよび図１３Ｂは、２つの照明装置１１１、１１２および撮像装置１２０の配置例を示す図である。本実施形態の構成は、第３照明装置１１３が設けられていない点を除けば、図１、図３Ａ、および図３Ｂに示す構成と同様である。第１照明装置１１１は、チューブ５０の正面上方から刻印文字を照明する。第２照明装置１１２は、チューブ５０の正面左方から刻印文字を照明する。このような配置に限定されず、照明装置１１１、１１２のそれぞれは、正面下方、正面左方、正面斜め上方、または正面斜め下方から刻印文字を照明するように配置されていてもよい。照明装置１１１、１１２の好ましい配置は、刻印文字の特性によって異なる。

【0080】

本実施形態のように、照明装置の数が２つである場合には、図４および図５における第３画像に関する処理は省略される。本実施形態では、制御回路２１０は、第１照明装置１１１を点灯させた状態で撮像装置１２０に第１画像を取得させ、第２照明装置１１２を点灯させた状態で撮像装置１２０に第２画像を取得させる。信号処理回路２２０は、第１画像および第２画像に対して、各画素の周囲の画素値のばらつきの程度を計算する空間フィルタ（例えば標準偏差フィルタ）を用いたフィルタリング処理をそれぞれ実行することにより、第１フィルタリング画像および第２フィルタリング画像をそれぞれ生成する。そして、第１フィルタリング画像および第２フィルタリング画像に基づいて、合成画像を生成する。本実施形態においても、前述したフィルタリング処理により、刻印文字を鮮明に示す合成画像を生成することができる。そのような鮮明な合成画像に基づき、刻印文字の正常性を高い精度で判定することができる。

【産業上の利用可能性】

【0081】

本開示の技術は、例えば、金属などの表面に刻印される文字を検査する用途に適用できる。

【符号の説明】

【0082】

３０ 画像
５０ メタルチューブ
５１ キャップ
５２ 折込部
５３ 刻印文字
６０ ホルダー
７０ 対象物
１００ 撮像ユニット
１１１ 第１照明装置
１１２ 第２照明装置
１１３ 第３照明装置
１２０ 撮像装置
１３０ ミラー
２００ 処理装置
２１０ 制御回路
２２０ 信号処理回路
２３０ 記憶装置
３００ 表示装置
４００ コンベア

【要約】

【課題】刻印文字を高い精度で検査する。
【解決手段】検査装置は、対象物に刻印された刻印文字をそれぞれ異なる方向から照明する第１および第２の照明装置と、撮像装置と、処理装置とを備える。前記処理装置は、前記第１および第２の照明装置をそれぞれ点灯させた状態で前記撮像装置に第１および第２の画像を取得させ、前記第１および第２の画像に対して、各画素の周囲の画素値のばらつきの程度を計算する空間フィルタを用いたフィルタリング処理を実行することにより、第１および第２のフィルタリング画像をそれぞれ生成し、前記第１および第２のフィルタリング画像に基づいて、前記刻印文字の正常性を判定し、判定結果を示す信号を出力する。
【選択図】図１２

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】