特許 7601327 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】

(24)【登録日】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/88 20060101AFI20241210BHJP

【ＦＩ】

G01N21/88 J

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020188360

(22)【出願日】2020-11-11

(65)【公開番号】P2022077470

(43)【公開日】2022-05-23

【審査請求日】2023-11-07

(73)【特許権者】

【識別番号】597028081

【氏名又は名称】株式会社メガトレード

(73)【特許権者】

【識別番号】592101585

【氏名又は名称】株式会社木田鉄工所

(74)【代理人】

【識別番号】100111349

【弁理士】

【氏名又は名称】久留 徹

(72)【発明者】

【氏名】笹井 昌年

【審査官】井上 徹

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－００２６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－００９９９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／８４－Ｇ０１Ｎ ２１／９５８

Ｇ０６Ｔ ７／００－Ｇ０６Ｔ ７／９０

Ｇ０６Ｖ １０／００－Ｇ０６Ｖ ４０／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

搬送されてきた商品パッケージの画像を取得するカメラと、
当該カメラによって取得された画像から、規定の形状を用いて位置合わせし、位置合わせを行うことのできた同一形状を有する画像を抽出する位置合わせ手段と、
前記同一形状をなす複数種類の商品パッケージごとに、あらかじめ商品パッケージの特徴を示す特徴データを記憶させた第一記憶手段と、
前記同一形状をなす複数種類の商品パッケージごとに、全体画像の基準データを記憶した第二記憶手段と、
位置合わせ手段によって抽出された同一形状を有する画像から商品パッケージの特徴データを取得する特徴データ抽出手段と、
当該特徴データ抽出手段によって取得された特徴データと一致する商品パッケージの種類を前記第一記憶手段から読み出し、当該種類の商品パッケージの基準データを前記第二記憶手段から読み出して、前記カメラで取得された商品パッケージの全体画像に基づくデータと比較して商品パッケージの状態を検査する検査手段と、
を備えたことを特徴とする検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、物品の表面の状態を検査できるようにした検査装置に関するものであって、例えば、混在する複数種類の商品パッケージの印刷状態などを検査できるようにした検査装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般に、商品パッケージには、その商品のイメージ画像や商品説明などの文字・記号などが印刷されている。

【0003】

ところで、このような商品パッケージは、同じ種類の内容物に対して、複数種類の商品パッケージが印刷されるような場合がある。例えば、染毛剤などの商品パッケージを考えた場合、ヘアカラーに応じた商品が数多く存在し、これに伴って商品パッケージの色やデザインも変えて印刷される。また、食品などの商品パッケージを考えた場合、同じ種類の商品に対して、季節限定品や地域限定品などのように味を変えた商品が数多く存在し、これに対応した商品パッケージもそれぞれのイメージを有するように印刷される。

【0004】

このような複数種類の商品パッケージなどの検査対象物の印刷状態を検査する場合、一般的には、その検査対象物ごとに基準データを記憶させておき、カメラで撮影された検査対象物の画像に基づくデータと基準データとを比較し、その検査対象物の印刷状態を検査するようにしている（特許文献１など）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１０－１６００３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、このように複数種類存在している検査対象物について、それぞれの基準データと比較して検査する場合、次のような問題を生ずる。

【0007】

例えば、複数種類存在する検査対象物の印刷状態を検査する場合、それぞれの種類ごとに分別し、その検査対象物から得られた画像に基づくデータと、その検査対象物の種類に対応した基準データとを比較して検査しなければならない。また、検査対象物の種類を変更する場合は、あらかじめ検査の基準となる基準データを変えておかなければならず、数十種類以上存在する検査対象物をそれぞれ検査する場合は、その作業が非常に面倒なものになる。

【0008】

一方、これらの検査対象物を混在させた状態でコンベアに載せ、その検査対象物をカメラで撮影して基準データと比較する場合、すべての種類の基準データと照らし合わせて検査しなければならず、時間がかかる。また、検査の結果、不良であると判定された場合は、どの基準データによって検査されて不良と判定されたのかが分からず、別の種類の基準データで判断されてしまったのか、あるいは、該当する種類の基準データで判断されて本当に不良であったのかを判断することができなくなってしまう。

【0009】

そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、複数種類の検査対象物が混在している場合であっても、迅速にその検査対象物を検査できるようにした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】

【0010】

すなわち、本発明は上記課題を解決するために、搬送されてきた商品パッケージの画像を取得するカメラと、当該カメラによって取得された画像から、規定の形状を用いて位置合わせし、位置合わせを行うことのできた同一形状を有する画像を抽出する位置合わせ手段と、前記同一形状をなす複数種類の商品パッケージごとに、あらかじめ商品パッケージの特徴を示す特徴データを記憶させた第一記憶手段と、前記同一形状をなす複数種類の商品パッケージごとに、全体画像の基準データを記憶した第二記憶手段と、位置合わせ手段によって抽出された同一形状を有する画像から商品パッケージの特徴データを取得する特徴データ抽出手段と、当該特徴データ抽出手段によって取得された特徴データと一致する商品パッケージの種類を前記第一記憶手段から読み出し、当該種類の商品パッケージの基準データを前記第二記憶手段から読み出して、前記カメラで取得された商品パッケージの全体画像に基づくデータと比較して商品パッケージの状態を検査する検査手段と、を備えるようにしたものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、同一形状の商品パッケージに対して、例えば、色の違いによる複数種類の商品パッケージの印刷状態を検査できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施の形態を示す検査装置の概略図

【図2】同形態における検査装置の機能ブロック図

【図3】同形態における特徴データと基準データを記憶するメモリマップ図

【図4】同形態における検査対象物の特徴データを示す図

【図5】同形態における特徴データを登録する場合のフローを示す図

【図6】同形態における検査処理を示すフローチャート

【図7】別の実施の形態における検査処理を示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

【0014】

この実施の形態における検査装置１は、同一形状の商品パッケージ９ａに封入される商品（例えば、染毛剤）に対して、複数種類（例えば、色の違いによる種類）の商品パッケージ９ａの印刷状態を検査できるようにしたものであって、特徴的に、その商品パッケージ９ａに印刷された商品の文字、図形、記号のうち、他の商品パッケージ９ａと識別可能な一部の特徴データを登録して第一記憶手段５ａに記憶させておくとともに、その特徴データとその商品パッケージ９ａの全体検査のための基準データとを紐づけして第二記憶手段５ｂに記憶させておき、カメラ３で撮影された画像から特徴データを抽出して、どの商品パッケージ９ａであるのかを判断し、その特徴データと紐付けされた基準データを読み出して、商品パッケージ９ａの画像に基づくデータと比較して検査できるようにしたものである。以下、本実施の形態の検査装置１について詳細に説明する。

【0015】

まず、検査対象物９の画像を取得するカメラ３は、ラインセンサやＣＣＤセンサなどで構成されるものであって、図１に示すように、コンベア２によって搬送されてきた検査対象物９からカラー画像を取得する。このカメラ３は、検査対象物９の全体画像を撮影できるように設けられており、また、このカメラ３に対応して、所定位置に照明装置が設けられている。この照明装置は、光の角度によって検査状態が変化するため、複数の角度から光を照射できるようにしておくとともに、照度や色などを調整できるようにしてもよい。

【0016】

このカメラ３で取得された画像は、位置合わせ手段４（図２のブロック図参照）に出力され、そこで回転や平行移動などの処理がされて位置合わせされる。このとき、検査対象物９としては、同一形状を有するものを対象としているため、規定の形状を用いて位置合わせを行う。そして、その画像を一定の方向に向けて、基準データなどと比較できるようにする。なお、ここで位置合わせ手段４を用いて画像の位置合わせをするようにしたが、形状の全く異なる検査対象物９が流れてきた場合や、重なり合った検査対象物９が流れてきた場合は、位置合わせを行うことができないため、エラー表示を行うようにしておいてもよい。

【0017】

次に、このように位置合わせ手段４によって位置合わせされた画像から特徴データを抽出する。この特徴データは、他の種類の検査対象物９（商品パッケージ９ａ）と識別可能な特徴を有するものであって、商品パッケージ９ａのうち、商品の画像や、その商品の説明文字や記号の一部のデータが用いられる。このような特徴データとしては、例えば、回転による影響を受けにくい文字や図形・記号などの一部が用いられ、オペレータによって、その特徴部分の画像と位置が特徴データとして第一記憶手段５ａに記憶される。

【0018】

この特徴データについて詳述すると、図４に示すように、第一種類の商品パッケージ９ａについては、そこに表記された「Ａ」の文字のうち、頂点部分の領域の画像が特徴データとして記憶され、また、第二種類の商品パッケージ９ａについては、そこに表記された「Ｂ」という文字のうち、中央部分の領域の画像が特徴データとして記憶される。また、第三種類の商品パッケージ９ａについては、そこに表記された「Ｃ」という文字のうち、開口部分の上部の書き出し部分の領域の画像が特徴データとして記憶され、また、第四種類の商品パッケージ９ａについては、そこに表記された「Ｄ」の文字のうち、左上のコーナー部分の領域の画像が特徴データとして第一記憶手段５ａに記憶される。

【0019】

一方、第二記憶手段５ｂには、図４に示すように、第一記憶手段５ａに記憶された特徴データに対応した基準データが記憶される。この基準データは、検査対象となる商品パッケージ９ａの全体画像に基づくデータと比較するためのデータであって、あらかじめ良品となる商品パッケージ９ａからの画像データや、商品パッケージ９ａの設計時に作成されたデータなどから生成される。具体的には、基準データとして、文字・図形・記号などの輪郭形状のパターンや、色彩などの情報が用いられ、その種類の商品パッケージ９ａの特徴データと紐付けされて第二記憶手段５ｂに記憶される。なお、このように記憶手段に特徴データと基準データを対にして記憶させておく場合、商品パッケージ９ａの数が非常に多くなると、既に登録されている商品パッケージ９ａの特徴データと偶然に一致してしまう可能性がある。そこで、このような場合、次のような方法を採用することができる。

【0020】

まず、第一の方法としては、図５に示すように、特徴データをオペレータが設定する際（ステップＲ１）、すでに第一記憶手段５ａに記憶されている特徴データと比較し（ステップＲ２）、所定の閾値よりも一致率が高い基準データが存在するか否かを判断する。そして、その結果、所定の閾値よりも一致率が低い場合は、その特徴データを第一記憶手段５ａに記憶させ（ステップＲ３）、また、所定の閾値よりも一致率が高い場合は、その特徴データを登録できないように表示して（ステップＲ４）、他の特徴データを登録するようにオペレータに促す。

【0021】

あるいは、別の方法としては、特徴データが一致しているか否かを問わず、オペレータによって登録された特徴データをそのまま第一記憶手段５ａに記憶させておき、その特徴データと紐付けられて記憶されているすべての基準データを使って検査するようにしてもよい。そして、特徴データに一致するすべての基準データを使って検査した結果、適正であると判断された場合は、「良品」として検査を通すようにする。ただし、このように複数の検査データを使って検査した場合、例えば、複数の検査データを使って検査した旨の表示や、どの種類の検査対象物９の基準データを用いたのかの表示を行うようにしてもよい。

【0022】

特徴データ抽出手段６は、カメラ３で撮影された検査対象物９の画像から特徴データを抽出する。この特徴データを抽出する場合、あらかじめ、特徴データの領域として第一記憶手段５ａに記憶された領域の画像を抽出するとともに、その画像に基づくデータと特徴データとを比較して、所定の閾値よりも一致率の高い特徴データの種類を抽出する。そして、判別手段６１によって、特徴データに類似する検査対象物９の種類を判別し、この種類の特徴データと紐付けされて記憶されている基準データを第二記憶手段５ｂから読み出す。

【0023】

検査手段７は、このように読み出された基準データをもとに、検査対象物９から取得された全体画像に基づくデータと比較し、検査対象物９の良否を判定する。具体的には、取得された全体画像から文字・図形・記号などのデータを抽出し、このデータと基準データとが一致するか否かを検査する方法や、特定領域についてＲＧＢの輝度値を抽出し、基準データのＲＧＢ輝度値と比較することによって色合いなどを検査する方法を用いることができる。もちろん、これ以外の方法によって検査を行ってもよく、印刷のかすれ、紙の剥がれなどを検査してもよい。

【0024】

出力手段８は、このように検査された結果をオペレータに報知する。もしくは、自動で不良商品を振り分ける機能が備わっている場合は、振り分け装置に「不良」である旨の情報を出力し、不良品を分別回収する。

【0025】

次に、このように構成された検査装置１を用いて検査対象物９を検査する場合のフローチャートについて、図６を用いて説明する。なお、前提として、同一商品に対して複数種類存在する商品パッケージ９ａの印刷状態を検査する場合を想定し、コンベア上に同一面を上にしてランダムに載置されてきた状態で、その商品パッケージ９ａをカメラ３で撮影して検査するものとする。

【0026】

まず、コンベア２上に商品パッケージ９ａが載せられて流れてくると、カメラ３によってその商品パッケージ９ａの全体画像が取得される（ステップＳ１）。そして、その画像が位置合わせ手段４に出力され、回転や平行移動などによって位置合わせされ、一定方向を向く画像に補正される（ステップＳ２）。

【0027】

次に、このように位置合わせによって補正された画像から、特徴データ抽出手段６を用いて、その画像の一部の特徴データを抽出する（ステップＳ３）。このとき、あらかじめ特徴データとして第一記憶手段５ａに記憶されている領域の画像を取得し、その画像に基づくデータが第一記憶手段５ａに記憶されている特徴データと一致しているか否かを判断する（ステップＳ４）。そして、所定値よりも一致率が高いものであって、最も一致率の高い特徴データの商品パッケージ９ａの種類を判別し、その特徴データと紐付けされた第二記憶手段５ｂの基準データを読み出す（ステップＳ５）。一方、全ての特徴データと比較した結果（ステップＳ６）、所定の閾値よりも一致率の高い特徴データが存在しない場合は、裏向けに商品パッケージ９ａが載せられているか、あるいは、商品パッケージ９ａが重なって搬送されている可能性があるため、エラーである旨の出力を行う（ステップＳ７）。

【0028】

そして、このように基準データが読み出された場合（ステップＳ５）、ステップＳ１で取得された全体画像に基づくデータと基準データとを比較し、検査対象物９の状態を検査する（ステップＳ８）。そして、一致率が所定の閾値を超えている場合は、「良品」とし（ステップＳ９）、逆に、一致率が所定の閾値以下である場合は、「不良」として（ステップＳ１０）、その旨を出力手段８を介して出力する。

【0029】

次に、第二の実施の形態として、同じ特徴データが無条件に登録されている場合の検査方法について、図７のフローチャートを用いて説明する。

【0030】

図６と同様に、コンベア上に商品パッケージ９ａが載せられて流れてくると、カメラ３によってその商品パッケージ９ａの全体画像が取得され（ステップＴ１）、回転や平行移動などによって位置合わせされ、一定方向を向く画像に補正される（ステップＴ２）。

【0031】

次に、このように位置合わせされた画像から、特徴データ抽出手段６を用いて、その画像の一部の特徴データを抽出する（ステップＴ３）。このとき、あらかじめ特徴データとして第一記憶手段５ａに記憶されている領域の画像を取得し、その画像に基づくデータと第一記憶手段５ａに記憶されている特徴データと一致しているか否かを判断する（ステップＴ４）。そして、所定の閾値よりも一致率の高い特徴データの種類をすべて抽出し、その特徴データと紐付けされたすべての基準データを第二記憶手段５ｂから読み出す（ステップＴ５）。このとき、抽出された特徴データが複数存在している場合、その特徴データに対応する複数の基準データを読み出す。一方、すべての特徴データと比較した結果（ステップＴ６）、所定の閾値よりも一致率の高い特徴データが存在しない場合は、裏向けに商品パッケージ９ａが載せられているか、あるいは、商品パッケージ９ａが重なって搬送されている可能性があるため、エラーである旨の出力を行う（ステップＴ７）。

【0032】

そして、このように複数の基準データが読み出された場合（ステップＴ５）、ステップＴ１で取得された全体画像に基づくデータとそれぞれの基準データとを比較し、検査対象物９の状態を検査する（ステップＴ８）。そして、一致率が所定の閾値を超えている基準データに対して、その種類とともに「良品」である旨を出力し（ステップＴ９）、それ以外の場合は、「不良」である旨の出力を行う（ステップＴ１０）。

【0033】

このように上記実施の形態によれば、搬送されてきた商品パッケージ９ａの画像を取得するカメラ３と、当該カメラ３によって取得された画像から、規定の形状を用いて位置合わせし、位置合わせを行うことのできた同一形状を有する画像を抽出する位置合わせ手段４と、前記同一形状をなす複数種類の商品パッケージ９ａごとに、あらかじめ商品パッケージ９ａの特徴を示す特徴データを記憶させた第一記憶手段５ａと、前記同一形状をなす複数種類の商品パッケージ９ａごとに、全体画像の基準データを記憶した第二記憶手段５ｂと、位置合わせ手段４によって抽出された同一形状を有する画像から商品パッケージ９ａの特徴データを取得する特徴データ抽出手段６と、当該特徴データ抽出手段６によって取得された特徴データと一致する商品パッケージ９ａの種類を前記第一記憶手段５ａから読み出し、当該種類の商品パッケージ９ａの基準データを前記第二記憶手段５ｂから読み出して、前記カメラ３で取得された商品パッケージ９ａの全体画像に基づくデータと比較して商品パッケージ９ａの状態を検査する検査手段７と、を備えるようにしたので、同一形状の商品パッケージに対して、例えば、色の違いによる複数種類の商品パッケージの印刷状態を検査できるようになる。

【0034】

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。

【0035】

例えば、上記実施の形態では、商品パッケージ９ａの印刷状態を検査する場合を例に挙げて説明したが、書籍やチラシなどの印刷状態を検査する場合や、商品自体の形状や表面状態などを検査する場合についても適用することができる。ただし、これらの検査対象物９を検査する場合は、すべて同一形状であることが好ましい。

【0036】

また、上記実施の形態では、一部の特徴データを用いて検査対象物９の種類を特定し、それに紐付けされた基準データを抽出するようにしたが、膨大な種類の検査対象物９を検査する場合、特徴データを複数種類設定しておいてもよい。あるいは、特徴データを抽出する前に、粗い状態で商品群を選別し、例えば、取得された全体画像の平均輝度値などから一定の商品群に振り分け、その商品群の中から特徴データを絞り込むように抽出していってもよい。

【0037】

さらに、上記実施の形態では、第一記憶手段５ａに特徴データを記憶させるとともに、第二記憶手段５ｂに基準データを記憶させたが、これらを同一の記憶手段に記憶させておいてもよい。

【符号の説明】

【0038】

１・・・検査装置
３・・・カメラ
４・・・位置合わせ手段
５ａ、５ｂ・・・記憶手段
６・・・特徴データ抽出手段
６１・・・判別手段
７・・・検査手段
９・・・検査対象物（９ａ商品パッケージ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】