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(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】
(24)【登録日】2023-04-03
(45)【発行日】2023-04-11
(54)【発明の名称】検査装置
(51)【国際特許分類】
   G01N 21/88 20060101AFI20230404BHJP
   G01N 21/952 20060101ALI20230404BHJP
【FI】
G01N21/88 J
G01N21/952
【請求項の数】 6
(21)【出願番号】P 2019065656
(22)【出願日】2019-03-29
(65)【公開番号】P2020165763
(43)【公開日】2020-10-08
【審査請求日】2022-03-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000220505
【氏名又は名称】日本電産トーソク株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179969
【弁理士】
【氏名又は名称】駒井 慎二
(74)【代理人】
【識別番号】100173532
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 彰文
(74)【代理人】
【識別番号】100138689
【弁理士】
【氏名又は名称】梶原 慶
(72)【発明者】
【氏名】吉川 幸男
(72)【発明者】
【氏名】野村 昭
【審査官】井上 徹
(56)【参考文献】
【文献】特開2004-163425(JP,A)
【文献】特開2006-28209(JP,A)
【文献】特開2015-187581(JP,A)
【文献】特開平5-180621(JP,A)
【文献】特開2018-91874(JP,A)
【文献】特開2005-331302(JP,A)
【文献】独国特許出願公開第102006031906(DE,A1)
【文献】米国特許出願公開第2017/0241916(US,A1)
【文献】特表平3-502138(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
B65G 47/00-B65G 47/20
H04N 23/00
H04N 23/40-H04N 23/76
H04N 23/90-H04N 23/959
JSTPlus/JMEDPlus/JST7580(JDreamIII)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
シートが貼付された状態の検査対象物を、撮像軸に沿って撮像する撮像部と、
前記検査対象物の前記撮像部に対向した第1面を撮像した第1画像と、前記検査対象物の前記撮像軸に沿った第2面を撮像した第2画像と、を一括して撮像可能とする光学部品と、
前記光学部品を通して撮影した前記第1画像および前記第2画像中の前記シートのエッジを検出する検出部と、
前記検出部での検出結果に基づいて、前記シートの貼付状態の良否判断を行う判断部と、を備え
前記光学部品は、1つの凸レンズであり、
前記撮像軸に沿った線を法線とし、上下に一対に設けられ、前記第1画像を得るための平面と、
前記平面の全周にわたって設けられ、一対の前記平面に対して傾斜し、前記平面の一方および他方の間で一対に設けられ、前記第2画像を得るための傾斜面と、を有する検査装置。
【請求項2】
前記判断部は、前記検出部により検出された前記第1画像中の前記シートのエッジと、予め設定された第1基準線との間の乖離が第1閾値以上であることと、前記検出部により検出された前記第2画像中の前記シートのエッジと、予め設定された第2基準線との間の乖離が第2閾値以上であることとのうちの少なくとも一方が満足した場合、前記貼付状態が不良と判断する請求項1に記載の検査装置。
【請求項3】
前記検査対象物は、前記撮像部に向かって開口する口部と、前記口部と反対側の底部とを有する容器であり、
前記検出部は、前記第1画像中の前記シートのエッジとして、前記シートの前記口部側のエッジを検出し、前記第2画像中の前記シートのエッジとして、前記シートの前記底部側のエッジを検出する請求項2に記載の検査装置。
【請求項4】
前記第1画像中の前記シートは、円形であり、前記第2画像中の前記シートは、前記第1画像中の前記シートと同心的な円形であり、
前記検出部は、前記第1画像中の前記シートを直線的に展開して変換された第1変換画像と、前記第2画像中の前記シートを直線的に展開して変換された第2変換画像とを生成してから、前記シートのエッジを検出する請求項1~3のいずれか1項に記載の検査装置
【請求項5】
前記検査対象物を照らす照明部を備える請求項1~のいずれか1項に記載の検査装置。
【請求項6】
前記照明部は、前記撮像軸に沿った線を中心線とするリング照明を有する請求項に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、検査装置に関する。
【背景技術】
【0002】
金属缶の外観を検査する検査装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の検査装置は、検査対象である金属缶を撮像するCCDカメラと、CCDカメラで撮像された金属缶の画像を処理する画像処理装置と、を備える。特許文献1に記載の検査装置は、画像処理装置での画像処理に基づいて、金属缶の外観の良否を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平04-121647号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載の検査装置の場合、1つのCCDカメラでは、一方向からの画像しか取得することができず、例えば金属缶に対して複数の方向から画像を取得したい場合には、撮像したい方向の分だけ、CCDカメラを配置する必要があり、装置構成が複雑となるという問題があった。
本発明の目的は、簡単な構成で、シートの貼付状態の良否判断を行うことができる検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の検査装置の一つの態様は、シートが貼付された状態の検査対象物を、撮像軸に沿って撮像する撮像部と、前記検査対象物の前記撮像部に対向した第1面を撮像した第1画像と、前記検査対象物の前記撮像軸に沿った第2面を撮像した第2画像と、を一括して撮像可能とする光学部品と、前記光学部品を通して撮影した前記第1画像および前記第2画像中の前記シートのエッジを検出する検出部と、前記検出部での検出結果に基づいて、前記シートの貼付状態の良否判断を行う判断部と、を備える。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、簡単な構成で、シートの貼付状態の良否判断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1図1は、本発明の検査装置の第1実施形態を示す概略図である。
図2図2は、図1に示す検査装置のブロック図である。
図3図3は、図1に示す検査装置が備える撮像部で撮像された第1画像および第2画像の一例である。
図4図4は、図3中の第1画像を変換した第1変換画像の一例である。
図5図5は、図3中の第2画像を変換した第2変換画像の一例である。
図6図6は、図1に示す検査装置における制御プログラムを示すフローチャートである。
図7図7は、本発明の検査装置の第2実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の検査装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の検査装置の第1実施形態を示す概略図である。図2は、図1に示す検査装置のブロック図である。図3は、図1に示す検査装置が備える撮像部で撮像された第1画像および第2画像の一例である。図4は、図3中の第1画像を変換した第1変換画像の一例である。図5は、図3中の第2画像を変換した第2変換画像の一例である。図6は、図1に示す検査装置における制御プログラムを示すフローチャートである。なお、以下では、説明の都合上、図1図4および図5中の上側を「上(または上方)」、下側を「下(または下方)」と言う。本実施形態では、撮像部の撮像軸に沿った方向を上下方向とし、撮像軸の一方側が「上」、他方側が「下」である。また、「上」、「下」とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。
【0009】
図1に示す検査装置1は、検査対象物10の外観を検査する検査工程で用いられる装置である。検査装置1は、検査対象物10を撮像する撮像部2と、撮像部2の下方に配置された光学部品3と、光学部品3の下方に配置された照明部6と、を備える。
また、図2に示すように、検査装置1は、撮像部2と照明部6とに電気的に接続された制御部7と、制御部7に電気的に接続された報知部8と、を備える。制御部7は、撮像部2、照明部6、報知部8の作動を制御することができる。なお、電気的な接続方法としては、特に限定されず、例えば、有線による方法、無線による方法等が挙げられる。
【0010】
検査装置1を構成する各部について説明する前に、検査対象物10について説明する。
図1に示すように、検査対象物10は、撮像部2側、すなわち、上方に向かって開口する口部102と、口部102と反対側の底部103とを有する有底円筒状の容器101であり、本実施形態では、一例として、牛乳瓶である。なお、検査対象物10としては、牛乳瓶に限定されない。
【0011】
また、容器101は、外径φd101が底部103側に向かって増大した肩部104を有する。そして、容器101には、口部102側から肩部104側に至るまで部分にシート11が貼付される。シート11は、例えば検査対象物10の物品名111である「MILK」が付されたラベルである。
【0012】
シート11は、熱収縮性を有する樹脂フィルムである。これにより、シート11を貼付する際には、収縮前の帯状のシート11を容器101の所定箇所に、容器101の全周にわたって巻き付けた状態として、シート11を加熱することにより、シート11が容器101の外形形状に沿って収縮する。シート11の収縮により、当該シート11が容器101に貼付される。
【0013】
なお、容器101に対するシート11の貼付方法としては、熱収縮による方法に限定されず、シート11の構成材料によっては、他の方法を用いることができる。例えばシート11が紙材である場合には、貼付方法として、接着材または粘着剤を用いた方法を採ることができる。また、シート11を構成する樹脂材料の種類によっては、貼付方法として、融着による方法を採ることができる。
【0014】
次に、検査装置1を構成する各部について説明する。前述したように、検査装置1は、撮像部2と、光学部品3と、照明部6と、報知部8と、制御部7と、を備える。
図1に示すように、検査対象物10の上方には、撮像部2が配置、固定される。撮像部2は、撮像方向が下方を向く。これにより、撮像部2は、シート11が貼付された状態の検査対象物10を、撮像軸Oに沿って撮像することができる。撮像部2で撮像される画像には、本実施形態では、図3に示す第1画像IM1と第2画像IM2とがある。
撮像部2としては、特に限定されず、例えば、CCD(Charge Coupled Device)カメラ、CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor)カメラ等が挙げられる。
【0015】
撮像部2と検査対象物10の間には、光学部品3が配置される。光学部品3は、検査対象物10で反射した反射光RLの撮像部2への入射角度を調整するレンズ3Aである。これにより、検査対象物10の撮像部2に対向した第1面SF1を撮像した第1画像IM1と、検査対象物10の撮像軸Oに沿った第2面SF2を撮像した第2画像IM2と、を一括して撮像することができる。なお、第1面SF1および第2面SF2は、いずれも仮想面であり、第1面SF1は、検査対象物10の上方に臨む投影面となり、第2面SF2は、検査対象物10の側方、すなわち、径方向外側に臨む投影面となる。
【0016】
レンズ3Aは、撮像軸Oに沿った線を法線O31とする平面31と、平面31の全周にわたって設けられ、平面31に対して傾斜した傾斜面32とを有する凸レンズを備える。本実施形態では、平面31は、上下に一対設けられ、傾斜面32も上下に一対設けられる。
そして、反射光RLのうち、第1面SF1を経る反射光RL1は、各平面31を順に透過して、撮像部2で受光される。これにより、平面視画像としての第1画像IM1が得られる。図3に示すように、第1画像IM1中のシート11は、円形である。
【0017】
また、反射光RLのうち、第2面SF2を経る反射光RL2は、各傾斜面32で順に屈折して、撮像部2で受光される。これにより、側面視画像としての第2画像IM2が得られる。図3に示すように、第2画像IM2中のシート11は、第1画像IM1中のシート11の外側に位置し、当該第1画像IM1中のシート11と同心的な円形である。
このように、凸レンズという簡単な構成のレンズ3Aを用いることにより、検査対象物10に対する撮像方向が異なる2種類の画像、すなわち、第1画像IM1と第2画像IM2とを一括して撮像部2に撮像させることができる。
【0018】
光学部品3と検査対象物10の間には、撮像部2による撮像時に検査対象物10を照らす照明部6が配置される。これにより、第1画像IM1と第2画像IM2とを鮮明に撮像することができる。
本実施形態では、照明部6は、撮像軸Oに沿った線を中心線Oとする円環状のリング照明61を有する。これにより、照明部6を簡単な構成とすることができる。また、第1画像IM1および第2画像IM2を鮮明に撮像するのに十分な程度に、検査対象物10を照らすことができる。なお、リング照明61の内径φd61は、検査対象物10の最大となる外径φd101よりも大きいのが好ましい。
【0019】
また、照明部6は、リング照明61を有する構成であるが、これに限定されず、検査対象物10の種類、検査対象物10の配置箇所によっては、例えば、ローアングル照明、水平対向照明、バー照明、面発光照明、ライン照明、また集光装置等を有する構成となっていてもよい。
また、例えば検査装置1が設置された室内の照明器具からの光または自然光で照明可能である場合には、照明部6を省略することもできる。
【0020】
前述したように、検査対象物10は、熱収縮によりシート11が貼付される。シート11の貼付は、検査工程よりも前の貼付工程で行われる。貼付工程では、例えば、加熱前のシート11の状態、シート11の加熱温度、シート11の加熱時間等の加熱条件等の諸条件によっては、貼付されたシート11にしわ等のような、外観品質上好ましくない変形(以下単に「変形」ということがある)が生じる場合がある。シート11の変形は、検査対象物10を商品として販売する際、検査対象物10の見栄えを損なわせるおそれがある。
【0021】
そこで、検査工程では、検査装置1が、シート11の貼付状態の良否判断(以下単に「良否判断」という)を行うよう構成される。以下、良否判断を行うための構成および作用について説明する。
図2に示すように、制御部7は、検出部4と、判断部5とを有する。制御部7は、CPU(Central Processing Unit)と各種メモリとが内蔵されており、これらが検出部4および判断部5の機能を担う。
【0022】
検出部4は、光学部品3を通して撮影した第1画像IM1および第2画像IM2中のシート11のエッジ(エッジEG1、エッジEG2)を、画像処理により検出する。なお、エッジ検出法としては、特に限定されず、例えば、キャニー法、閾値処理を用いる方法、エッジ連結処理を用いる方法、微分エッジ検出を用いる方法等が挙げられる。
【0023】
検出部4は、まず、第1画像IM1中の円形のシート11を、直線的に展開して変換された第1変換画像IM1’を生成する(図4参照)。画像の変換には、例えば、1次変換を用いることができる。なお、図4中の上側が検査対象物10の口部102側となり、下側が検査対象物10の底部103側となる。そして、検出部4は、第1変換画像IM1’中のシート11の口部102側のエッジEG1’を、良否判断に用いる際の、第1画像IM1中のシート11のエッジEG1として検出する。エッジEG1’は、エッジEG1を展開して得られたエッジであり、本実施形態のように良否判断に用いる第1基準線SL1が直線状をなす場合、後述する第1基準線SL1との乖離(第1乖離α)の演算を迅速に行うことができる。
【0024】
また、検出部4は、第2画像IM2中の円形のシート11を、直線的に展開して変換された第2変換画像IM2’を生成する(図5参照)。画像の変換には、第1変換画像IM1’を生成するときと同様に、例えば、1次変換を用いることができる。なお、図5中の上側が検査対象物10の口部102側となり、下側が検査対象物10の底部103側となる。そして、検出部4は、第2変換画像IM2’中のシート11の底部103側のエッジEG2’を、良否判断に用いる際の、第2画像IM2中のシート11のエッジEG2として、検出する。エッジEG2’は、エッジEG2を展開して得られたエッジであり、本実施形態のように良否判断に用いる第2基準線SL2が直線状をなす場合、後述する第2基準線SL2との乖離(第2乖離β)の演算を迅速に行うことができる。
【0025】
判断部5は、検出部4での検出結果に基づいて、シート11の貼付状態の良否判断を行う。検査対象物10上のシート11に変形が生じた際には、シート11の変形分だけ、エッジEG1’(エッジEG1)が第1基準線SL1からズレたり、エッジEG2’(エッジEG2)が第2基準線SL2からズレたりする。そして、ズレ量(第1乖離α、第2乖離β)の大小に応じて、判断部5が良否判断をする。
【0026】
そして、判断方法は、本実施形態では、下記の2つ条件のうちの少なくとも一方の条件が満足した場合、検査対象物10上のシート11にしわ等の変形が生じたとみなして、貼付状態が不良と判断する方法である。
1つ目の条件は、検出部4により検出された第1変換画像IM1’中のエッジEG1’と、第1基準線SL1との間の第1乖離α(図5参照)が、第1閾値α0以上であることである。
2つ目の条件は、検出部4により検出された第2変換画像IM2’中のエッジEG2’と、第2基準線SL2との間の第2乖離β(図6参照)が、第2閾値β0以上であることである。
【0027】
なお、第1基準線SL1および第2基準線SL2は、予め設定されており、制御部7が有するメモリに予め記憶される。
第1閾値α0および第2閾値β0も予め設定されており、制御部7が有するメモリに予め記憶される。なお、第1閾値α0および第2閾値β0は、適宜変更可能、すなわち、書き換え可能である。
【0028】
また、制御部7は、報知部8と電気的に接続される。報知部8は、判断部5での判断結果を報知する。報知方法としては、特に限定されず、例えば、音声による報知、発光による報知、音声と発光とを組み合わせることによる報知等が挙げられる。
【0029】
次に、シート11の貼付状態の良否判断を行い、当該良否判断の結果を報知するまでの制御プログラムについて、図6に示すフローチャートに基づいて説明する。制御プログラムは、制御部7が有するメモリに予め記憶されており、制御部7で実行される。
まず、照明部6を作動させて、検査対象物10を照らす(ステップS101)。そして、照明部6により検査対象物10を照らした状態のまま、撮像部2を作動させて、検査対象物10を撮像する(ステップS102)。これにより、第1画像IM1と第2画像IM2とが得られる。
【0030】
次いで、前述したように、検出部4により、第1画像IM1を変換して、第1変換画像IM1’を生成するとともに、第2画像IM2を変換して、第2変換画像IM2’を生成する(ステップS103)。ステップS103後、検出部4により、第1変換画像IM1’中のエッジEG1’と、第2変換画像IM2’中のエッジEG2’とを検出する(ステップS104)。
【0031】
次いで、エッジEG1’と第1基準線SL1との間の第1乖離αの平均値を演算する(ステップS105)とともに、エッジEG2’と第2基準線SL2との間の第2乖離βの平均値を演算する(ステップS105)。なお、各演算結果は、例えば、画素数で得られる。
【0032】
次いで、第1乖離αが第1閾値α0以上であるか否かを判断するとともに(ステップS107)、第2乖離βが第2閾値β0以上であるか否かを判断する(ステップS108)。
ステップS107での判断の結果、第1乖離αが第1閾値α0以上ではなく、ステップS108での判断の結果も、第2乖離βが第2閾値β0以上ではない場合には、シート11の貼付状態の良否判断を「良」とする(ステップS109)。ステップS109の後、報知部8により、良否判断が「良」である旨を報知する(ステップS110)。
【0033】
一方、ステップS107での判断の結果、第1乖離αが第1閾値α0以上である場合には、シート11の貼付状態の良否判断を「否」とする(ステップS111)。ステップS111の後、報知部8により、良否判断が「否」である旨を報知する(ステップS112)。
これと同様に、ステップS108での判断の結果、第2乖離βが第2閾値β0以上である場合にも、シート11の貼付状態の良否判断を「否」とする(ステップS111)。ステップS111の後、報知部8により、良否判断が「否」である旨を報知する(ステップS112)。
【0034】
なお、ステップS105とステップS106とは、実行順番が逆転してもよい。また、ステップS107とステップS108とは、実行順番が逆転してもよい。
以上のように、例えば検査対象物10が牛乳瓶であり、シート11が牛乳瓶に貼付されたラベルの場合、制御部7で実行される制御プログラムにより、ラベルの貼付状態の良否判断を迅速かつ正確に行うことができる。そして、良否判断が「良」の場合には、検査対象物10を商品として流通させることができる。一方、良否判断が「否」の場合には、検査対象物10を再検査したり、または、シート11の貼り直しをすることができる。
【0035】
<第2実施形態>
図7は、本発明の検査装置の第2実施形態を示す概略図である。
以下、図7を参照して本発明の検査装置の第2実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については省略する。
本実施形態は、光学部品の構成状が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
【0036】
図7に示すように、光学部品3は、撮像部2と照明部6との間に配置されたミラー3Bを有する。ミラー3Bは、撮像軸Oに沿った線を中心線O3Bとする円筒状であり、内周面に鏡面33を有する。なお、ミラー3Bの内径φd3Bは、ミラー3Bと検査対象物10との位置関係にもよるが、例えば、検査対象物10の最大となる外径φd101よりも大きいのが好ましい。
【0037】
反射光RL1は、ミラー3Bの内側を通過して、撮像部2で受光される。これにより、平面視画像としての第1画像IM1が得られる。また、反射光RL2は、ミラー3Bで順に反射して(屈折して)、撮像部2で受光される。これにより、側面視画像としての第2画像IM2が得られる。
以上のように、ミラー3Bという簡単な構成の光学部品3を用いても、撮像部2に第1画像IM1と第2画像IM2とを一括して撮像させることができる。
【0038】
以上、本発明の検査装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されず、検査装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成と置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明の検査装置は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせてもよい。
【0039】
また、エッジ検出を行う際には、変換画像を用いたが、これに限定されず、撮像部で撮像された画像を変換せずに用いてもよい。
【符号の説明】
【0040】
1…検査装置、2…撮像部、3…光学部品、3A…レンズ、3B…ミラー、31…平面、32…傾斜面、33…鏡面、4…検出部、5…判断部、6…照明部、61…リング照明、7…制御部、8…報知部、10…検査対象物、101…容器、102…口部、103…底部、104…肩部、11…シート、111…物品名、EG1…第1エッジ、EG1’…第1エッジ、EG2…第2エッジ、EG2’…第2エッジ、IM1…第1画像、IM1’…第1変換画像、IM2…第2画像、IM2’…第2変換画像、O…撮像軸、O31…法線、O3B…中心線、O…中心軸、RL…反射光、RL1…反射光、RL2…反射光、S101~S112…ステップ、SF1…第1面、SF2…第2面、SL1…第1基準線、SL2…第2基準線、α…第1乖離、α0…第1閾値、β…第2乖離、β0…第2閾値、φd3B…内径、φd61…内径、φd101…外径

図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7