外観検査装置およびその画像処理方法
【課題】短い検査時間で被検査物の外観の状態を検査することが可能な外観検査装置およびその画像処理方法を提供する。
【解決手段】ボトルＢの被検査面にあるラベルの状態を検査するラベル検査装置１において、ボトルＢを自転させる検査テーブル５１２と、この検査テーブルを公転させるインデックステーブル５１１と、ボトルＢの１周分以上を順次撮像してそれぞれを走査画像として出力するラインカメラ５２と、ラインカメラ５２により走査画像を１周分より多く結合した画像を元画像とし、この元画像から１周分を切り出した切出画像を被検査面画像とし、被検査面画像に含まれる検査対象画像が分断されているか否かを判定し、検査対象画像が分断されていると判定されると、被検査面画像を前記被検査面の基準位置に対応する位置から２分割し、２分割した被検査面画像のそれぞれの位置を入れ替えて結合して検査画像とする画像処理部を有する制御部５３とを備えた。
【解決手段】ボトルＢの被検査面にあるラベルの状態を検査するラベル検査装置１において、ボトルＢを自転させる検査テーブル５１２と、この検査テーブルを公転させるインデックステーブル５１１と、ボトルＢの１周分以上を順次撮像してそれぞれを走査画像として出力するラインカメラ５２と、ラインカメラ５２により走査画像を１周分より多く結合した画像を元画像とし、この元画像から１周分を切り出した切出画像を被検査面画像とし、被検査面画像に含まれる検査対象画像が分断されているか否かを判定し、検査対象画像が分断されていると判定されると、被検査面画像を前記被検査面の基準位置に対応する位置から２分割し、２分割した被検査面画像のそれぞれの位置を入れ替えて結合して検査画像とする画像処理部を有する制御部５３とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物の周囲面の状態を検査する外観検査装置およびその画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検査物の外観を検査する外観検査装置として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１には、チップ部品を、所定角度の公転移動に連動して所定角度ずつ自転させ、そして、フィーダ上のチップ部品の上面像を第１のカメラにて撮像した後、チップ部品の側面像を第２から第５のカメラにて撮像し、また該チップ部品の下面像を第６のカメラにて撮像して該チップ部品の良否を順次判定する外観検査装置が記載されている。
特許文献１に記載の外観検査装置では、チップ部品の一面を１回で撮像するＣＣＤカメラを使用しているので、被検査物の各面を検査する際には、複数回撮像する必要がある。この外観検査装置では、被検査物を自転させるだけでなく、公転させているので、撮像回数に応じてカメラを複数台ほど設置している。
【０００３】
カメラを複数台設置するのでは、装置規模が大きくなり、装置のコストも増大してしまう。そこで、カメラを撮像素子がライン状に配列されたラインカメラとし、被検査物を回転させて周囲面をラインカメラで走査するように撮像し、その撮像した画像を結合すれば、被検査面全体を１枚の画像として撮像することができるので、１台のラインカメラで被検査物の外観を検査することができる。このような外観検査装置が特許文献２，３に記載されている。
【０００４】
特許文献２には、被検査物を回転軸の回りで回転させつつ、被検査物の表面を、ＣＣＤ等の光電素子が縦方向に１次元的に配列されたラインセンサーにより２回転分ほど撮像し、得られた撮像データからテンプレートマッチング手法を用いて特徴点を抽出することで、基準画像と同じパターンを見つけ出し、一回転分の検査画像を切り出して、被検査物の外面の印刷欠陥の有無を判別する円筒形容器の印刷検査装置が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、コンベア上を移動する容器を、コンベアと共に同速度で移動するヘッド部により回転させ、回転させた容器の外周面をラインスキャンカメラで１．４周分ほど撮像し、カメラが撮影した映像を画像処理部にて基準画像と比較して、良否を判定する円筒形容器の外周囲検査装置が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２０３７１３号公報
【特許文献２】特開２０００−１０３０３９号公報
【特許文献３】特開２００５−２２７２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
検査面を検査するには、被検査物の１周分の画像があればよいが、特許文献２，３では、回転する被検査物の被検査面を２周分や１．４周分ほど撮像することで、検査対象である印刷パターンの画像や、ラベルの画像が途切れてしまうことを防止している。
【０００８】
しかし、検査対象の画像が途切れないように２周分や１．４周分撮像していたのでは、被検査物を余計に回転させる時間が余分なので、検査に時間を要してしまう。また、撮像した画像のサイズが大きくなるため、画像の処理に更に時間を要してしまう。
【０００９】
この時間の増大は、被検査物が少なければ問題とならないが、大量に製造される製品を検査する場合には、大きな問題である。
【００１０】
そこで本発明は、短い検査時間で被検査物の外観の状態を検査することが可能な外観検査装置およびその画像処理方法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】
【００１１】
本発明の外観検査装置は、被検査物の被検査面にある検査対象の状態を検査する外観検査装置において、前記被検査物を回転させる回転台と、少なくとも前記被検査面の１周分を順次撮像してそれぞれを走査画像として出力するラインカメラと、前記走査画像をそれぞれ結合した元画像を被検査面画像とし、前記被検査面画像に含まれる検査対象画像が分断されているか否かを判定し、前記検査対象画像が分断されていると判定されると、前記被検査面画像を前記被検査面の基準位置に対応する位置から２分割し、２分割した被検査面画像のそれぞれの位置を入れ替えて結合して検査画像とする画像処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の外観検査装置の画像処理方法は、被検査物を回転させる回転台と、少なくとも１周分の被検査物の被検査面を順次撮像してそれぞれを走査画像として出力するラインカメラと、前記走査画像をそれぞれ結合した元画像を被検査面画像とし、前記被検査面画像に基づいて前記被検査面にある検査対象の状態を検査するための検査画像を生成する画像処理部とを備えた外観検査装置の画像処理方法であって、前記被検査面画像に含まれる検査対象画像が分断されているか否かを判定する分断判定ステップと、前記検査対象画像が分断されていると判定されると、前記被検査面画像を前記被検査面の基準位置に対応する位置から分割する画像分割ステップと、分割した被検査面画像のそれぞれの位置を入れ替えて結合して検査画像とする画像結合ステップとを含むことを特徴とする。
【００１３】
被検査物が回転台に搭載されて回転することで、ラインカメラによって被検査面である周囲面が順次撮像される。ラインカメラは少なくとも１周分の被検査面を順次撮像した画像を、走査画像として出力する。画像処理部は、まず、この走査画像を結合した元画像を被検査面画像とする。この被検査面画像は、任意の箇所からラインカメラで順次撮影した画像なので、被検査面にある検査対象を撮像した被検査対象画像が、途中から撮像が開始されることで２分割に分断した状態となっていることがある。そこで、画像処理部が、被検査面画像に含まれる検査対象画像が分断されているか否かを判定し、次に、画像処理部が、検査対象画像が分断されていると判定すると、被検査面画像を被検査面の基準位置に対応する位置から分割する。そして、分割した被検査面画像のそれぞれの位置を入れ替えて結合して検査画像とする。そうすることで、被検査物を多く回転させないために、検査対象となる検査対象画像が分断された画像となっていても、検査対象画像を元の連続した画像とすることができる。従って、被検査面の画像が１周分ほど連続して予め元画像内に含まれていなくても、検査を行うことができるので、被検査物を検査するために余計な回転をさせる必要がない。
【００１４】
前記画像処理部は、前記画像処理部は、前記ラインカメラにより走査画像を１周分より多く結合した画像を元画像とし、前記元画像から１周分を切り出した切出画像を被検査面画像とするのが望ましい。回転台を回転させて被検査物の被検査面全体を撮像する際に、回転台の回転に回転むらがあると、１周分の元画像を２分割して位置を入れ替えて結合しても、繋ぎ目が一致しない場合がある。そこで、画像処理部が、被検査面を１周分より多く撮像した走査画像により元画像を生成し、この元画像から１周分を切り出した切出画像を被検査面画像とすることで、連続した被検査面１周分の画像を確実に得ることができる。
【００１５】
前記回転台には、前記被検査面が回転する方向に沿って等間隔に配置され、前記ラインカメラにより前記被検査面と共に撮像されるマークが設けられ、前記画像処理部は、前記元画像に撮像されたマークの数に基づいて前記被検査面の１周分の長さを検出し、前記元画像から当該長さに基づいて前記被検査面の１周分を切り出しする機能を備えているのが望ましい。
回転台に回転むらがあると、順次撮像される元画像の時間方向の長さが変わってくる。そうなると、被検査面の１周分の長さを予め定め、その定めた長さで、元画像から被検査面の１周分を切り出して、分割した切出画像のそれぞれの位置を入れ替えて結合して検査画像とすると、結合部分が合致しないおそれがある。そこで、回転台に等間隔に配置されたマークがあれば、回転台に回転むらがあっても、回転むらに応じて撮像されたマーク同士の間隔は変わるが、マークの数には変わりがないので、このマークの数から被検査面の１周分の長さを決定することで、正確に切出画像を生成することができる。
【００１６】
前記マークは、前記被検査面が回転する方向に沿って所定幅を有するものであるのが望ましい。切出画像を生成するときには、マークの位置を正確に検出する必要がある。しかし、ラインカメラで被検査面を撮像するときに、回転台の回転にむらがあると、元画像のマークが歪んだり抜けたりする可能性があり、正確にマークの位置を検出できないおそれがある。マークが、被検査面が回転する方向に沿って所定幅を有していると、ラインカメラに撮像される元画像に、マークがしっかりと撮像されるので、マークの位置を正確に検出することができる。
【００１７】
前記回転台の回転に応じて、所定角度ごとに回転情報を出力するロータリエンコーダが設けられ、前記ラインカメラは、前記回転情報に基づいて前記被検査面を撮像するのが望ましい。回転台に回転むらがあっても、ラインカメラがロータリエンコーダから出力される回転情報に基づいて被検査面を撮像するので、回転むらによる元画像の歪みを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、被検査面の画像が１周分ほど連続して予め元画像内に含まれていなくても、検査を行うことができるので、被検査物を検査するために余計な回転をさせる必要がない。よって、本発明は、短い検査時間で被検査物の外観の状態を検査することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態に係る外観検査装置の一例であるラベル検査装置を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るラベル検査装置の概略平面図である。図２は、図１に示すラベル検査装置の概略斜視図である。図３は、図１に示すラベル検査装置の押圧ユニットを説明するための図である。図４は、図１に示すラベル検査装置のロータリエンコーダを説明するための図である。図５は、図１に示すラベル検査装置の検査装置本体の構成を説明するためのブロック図である。
【００２０】
ラベル検査装置は、被検査物である焼酎のボトルの周囲面（被検査面）に貼られたラベルを検査対象として、ラベルの貼り付け状態やラベルへの印刷状態を検査するものである。
図１に示すようにラベル検査装置１は、焼酎が充填されたボトルＢを搬送する搬入部２と、検査されたボトルＢを搬送する搬出部３と、搬出部３により搬送されるボトルＢの中から不良と判定されたボトルＢを抜き出して搬送する不良品搬送部４と、ボトルＢを検査する検査装置本体５とを備えている。
【００２１】
搬入部２は、ボトルＢを搭載して搬送する上流側コンベア２１と、搬送されるボトルＢの前後の間隔を一定に揃えるために、棒状体の周囲面全体に螺旋状の溝が上流から下流に向かうに従って徐々に広がり最終的に一定となるように形成されたタイミングスクリュー２２と、タイミングスクリュー２２により搬送されるボトルＢをガイドするために上流側コンベア２１を挟んでタイミングスクリュー２２の反対側に設けられたガイド板２３と、タイミングスクリュー２２により整列したボトルＢに同期して検査装置本体５へボトルＢを取り込む上流側スターホイール２４とを備えている。
【００２２】
搬出部３は、検査が終了したボトルＢを検査装置本体５から取り出す下流側スターホイール３１と、取り出したボトルＢを搬送する下流側コンベア３２とを備えている。
【００２３】
不良品搬送部４は、下流側コンベア３２上のボトルＢを押し出す選別部４１と、選別部４１により押し出された外観が不良と判定されたボトルＢを搬送する不良品搬送コンベア４２とを備えている。
【００２４】
検査装置本体５は、上流側スターホイール２４からのボトルＢを取り込んで移動させる検査ステージ５１と、検査ステージ５１上のボトルＢの周囲面を被検査面として撮像するラインカメラ５２と、ラインカメラ５２により撮像された画像を処理し、検査の判定を行う制御部５３とを備えている。
【００２５】
検査ステージ５１は、平面視して時計回りにボトルＢを公転させるインデックステーブル５１１と、インデックステーブル５１１上に円描くように配置され、ボトルＢの軸線を中心に水平回転させて、ボトルＢを自転させる検査テーブル５１２と、検査テーブル５１２を回転させる３つのローラ５１３とを備えている。
【００２６】
インデックステーブル５１１の下方には、連続的な回転を発生させるモータ（図示せず）と、モータからの回転を所定角度ごとに停止するような間欠的な回転に変換してインデックステーブル５１１を駆動するインデックスユニット（図示せず）とが設けられている。インデックステーブル５１１の上方には、検査テーブル５１２上で自転しながら公転するボトルＢを上から押さえる押圧ユニット５１４（図３参照）が設けられている。この押圧ユニット５１４は、インデックステーブル５１１の中央部から立設された支柱５１１ａに配置された円形状の支持板５１１ｂに昇降可能に設けられている。
【００２７】
図４に示すように、検査テーブル５１２は、ボトルＢを搭載して回転する回転台である。この検査テーブル５１２の周囲面の上部には、全周に渡って２４個の円形状のマーク５１２ａが等間隔に配置されている。マーク５１２ａは、マーク５１２ａ同士の間隔が狭すぎて、検査テーブル５１２の回転むらによりマーク５１２ａ同士が繋がったような状態で撮像されない程度の間隔とするのが望ましい。
【００２８】
３つのローラ５１３は、摩擦により検査テーブル５１２を回転駆動するために、周囲縁部に環状の弾性部材を設けた円盤状部材であり、駆動軸５１３ａが図示しないモータに接続されている。そして、ラインカメラ５２の前に位置するローラ５１３には、所定角度ごとに回転情報を出力するロータリエンコーダ５１５（図４参照）が取り付けられている。このロータリエンコーダ５１５は、通信部（図示せず）を介して制御部５３に接続されている。
【００２９】
ラインカメラ５２は、撮像素子がライン状に配列されていることで、ボトルＢの検査面を、上下方向のラインごとに撮像して走査画像として制御部５３へ出力するカメラである。
【００３０】
制御部５３は、図５に示すように、ラベル検査装置１全体を統括制御する制御部本体５３１と、検査の状況が表示されＣＲＴやＬＣＤなどで構成される表示部５３２と、キーボードやマウスなどで構成される入力部５３３とを備えている。
【００３１】
制御部本体５３１は、ラインカメラ５２からの走査画像を入力して画像処理を行って、ラベルの画像が分断されていない検査画像を出力する画像処理部５３１ａと、検査画像に基づいて検査して結果を不良品搬送部４の選別部４１へ通知する検査処理部５３１ｂとを備えている。この制御部５３は、検査プログラムを動作させることで、画像処理部５３１ａ、検査処理部５３１ｂとして機能させることができるコンピュータとすることができる。
【００３２】
以上のように構成された本発明の実施の形態に係るラベル検査装置１の動作を、図面に基づいて説明する。
【００３３】
まず、図１に示すように、ボトルＢが上流側コンベア２１より連なった状態で搬送されてくる。ボトルＢは、ガイド板２３に支持されながらタイミングスクリュー２２により前後の間隔が一定に揃えられて上流側スターホイール２４に到達する。次に、上流側スターホイール２４により検査テーブル５１２にボトルＢは移送される。移送されたボトルＢは、インデックステーブル５１１の間欠的な回転により、まず最初のローラ５１３の位置まで移動する。すると最初のローラ５１３が検査テーブル５１２の周囲面に接触することで検査テーブル５１２が回転し始める。そして次のインデックステーブル５１１の間欠的な回転により２番目のローラ５１３の位置まで検査テーブル５１２が移動すると、２番目のローラ５１３と検査テーブル５１２とが接触して、検査テーブル５１２に更に回転が加わる。
【００３４】
検査テーブル５１２には、焼酎が充填されたボトルＢが搭載されていることで、相当な重量が加わっている。従って、ラインカメラ５２に撮像する前に、事前に回転を検査テーブル５１２に付与しておくことで、安定した回転を得ることができる。そして、次のインデックステーブル５１１の間欠的な回転により、３番目のローラ５１３の位置まで検査テーブル５１２が移動することで、３番目のローラ５１３により、更に安定した回転状態となる。
【００３５】
ラインカメラ５２の前に位置するローラ５１３が所定角度となる度にロータリエンコーダ５１５から回転情報が制御部５３へ出力される。制御部５３は、回転情報を受信するとラインカメラ５２にボトルＢの周囲面の撮像を指示する。つまり、ロータリエンコーダ５１５からの回転情報がラインカメラ５２のシャッターを切るタイミングとなっている。従って、検査テーブル５１２の回転に応じて正確にラインカメラ５２の撮像を行うことができる。
【００３６】
ラインカメラ５２は、撮像する度に、撮像した画像をそれぞれ走査画像として制御部５３へ出力する。図５に示す制御部５３の画像処理部５３１ａでは、この走査画像をそれぞれ結合して元画像とし、元画像に基づいて被検査面にあるラベルの状態を検査するための検査画像を生成する。
【００３７】
ここで、画像処理部５３１ａの画像処理方法について、図６および図７に基づいて詳細に説明する。図６は、画像処理部５３１ａの画像処理方法について説明するためのフローチャートである。図７（Ａ）〜同図（Ｅ）は、画像処理部が処理する画像の一例を示す図である。
【００３８】
まず、画像処理部５３１ａは、ラインカメラ５２から出力される走査画像を順次メモリに取り込んで結合することで、図７（Ａ）に示すような１枚の元画像Ｇ１とする（ステップＳ１０）。この場合、検査テーブル５１２が平面視して時計回りに回転するのであれば走査画像が元画像Ｇ１の左端から右端に積み重なるようにして結合される。本実施の形態では、元画像Ｇ１は、ボトルＢの約１．２周分の走査画像に基づいて生成される。
【００３９】
この焼酎のボトルＢには、検査対象である正面ラベルと背面ラベルと肩ラベルとが貼り付けられているので、元画像Ｇ１には、それぞれ検査対象画像として、正面ラベル画像Ｌ１と背面ラベル画像Ｌ２と肩ラベル画像Ｌ３とが含まれている。また、検査テーブル５１２の周囲面に配置されたマーク５１２ａは、検査テーブル５１２が回転する方向に沿って設けられているので、マーク画像Ｍも撮像された時間方向に沿って含まれている。この元画像Ｇ１では、ラインカメラ５２が撮像を開始する位置が、それぞれのボトルＢで定まっていないため、正面ラベル画像Ｌ１と肩ラベル画像Ｌ３とが分断された状態となっている。
【００４０】
次に、画像処理部５３１ａは、この元画像Ｇ１から外周面（被検査面）の１周分を切り出して、図７（Ｂ）に示すような切出画像Ｇ２を生成して被検査面画像とする（画像切出ステップ）。本実施の形態では、ボトルＢの約１．２周分の走査画像を結合して元画像Ｇ１としているが、ボトルＢの１周分の走査画像を結合した元画像を被検査面画像とすることで、画像切出ステップを省略してもよい。しかし、１周分の走査画像のみで元画像Ｇ１を生成すると、検査テーブル５１２と検査テーブル５１２を回転させるローラ５１３とが接触し始めたときや、または接触している最中に、ローラ５１３が滑ることで、検査テーブル５１２の回転むらとなってしまい、検査テーブル５１２の回転角度とロータリエンコーダ５１５が検出するローラ５１３の回転角度とに差ができる。そうなると、ボトルＢの周囲面の１周分に満たないおそれがある。従って、１周分より多く１．２周分の走査画像を取り込んで元画像Ｇ１とし、この元画像Ｇ１からボトルＢの周囲面１周分を切り出して切出画像Ｇ２とすることで、確実にボトルＢの周囲面の１周分を含む元画像Ｇ１とすることができる。
【００４１】
このとき、ボトルＢの周囲面の１周分の長さに対応するドット数で、元画像Ｇ１を切り出して切出画像を生成するようにしてもよいが、前記した回転むらにより、切り出した画像の時間方向の長さが、実際のボトルＢの１周分とは異なる場合がある。そうなると、やはり、ボトルＢの周囲面の１周分に満たないおそれがある。
【００４２】
そこで、画像処理部５３１ａは、マーク画像Ｍを数えることでボトルＢの１周分を検出する。本実施の形態では、検査テーブル５１２の周面に２４個のマーク５１２ａを等間隔に付与しているので、マーク画像Ｍの２４個分の長さでボトルＢの１周分となる（ステップＳ２０）。従って、図７（Ａ）に示すマーク画像Ｍが２８個ほど撮像された元画像Ｇ１の左端から、中心が撮像されたマーク画像Ｍを左端マーク画像Ｍ１とし、左端マーク画像Ｍ１から２４個目となるマーク画像Ｍを右端マーク画像Ｍ２として、左端マーク画像Ｍ１の中心から右端マーク画像Ｍ２までの中心までを元画像Ｇ１から切り出すことで、図７（Ｂ）に示すような切出画像Ｇ２を正確に生成することができる（ステップＳ３０）。つまり、左端マーク画像Ｍ１と右端マーク画像Ｍ２とは、同じマーク５１２ａである。
【００４３】
マーク５１２ａは、円形状に形成されている。しかし、このマーク５１２ａは、三角形状、四角形状、それ以上の多角形状や、星形や異形状や、単なる目盛としてもよい。しかし、目盛のように等間隔に細線が並んでいるだけでは、検査テーブル５１２に前記したような回転むらがあると歪んだり抜けたりするおそれがある。本実施の形態では、マーク５１２ａが被検査面であるボトルＢの周囲面が回転する方向に沿って所定幅を有しているので、検査テーブル５１２に回転むらがあっても、マーク５１２ａがマーク画像Ｍとしてしっかりと元画像Ｇ１に撮像されるので、歪んだり抜けたりすることがない。従って、画像処理部５３１ａは、マーク５１２ａの位置を正確に検出することができる。なお、このマーク５１２ａの歪みや抜けを防止するためには、少なくともラインカメラ５２のライン幅の２つ分以上の幅があればよい。
【００４４】
次に、画像処理部５３１ａは、切出画像Ｇ２に含まれる検査対象画像である正面ラベル画像Ｌ１と背面ラベル画像Ｌ２と肩ラベル画像Ｌ３とが分断されているか否かを判定する（分断判定ステップ）。この検査対象画像が分断されているか否かの判定は、予め定めたボトルＢの基準位置から切出画像Ｇ２の右端、または左端までの距離を割り出すことで行う。図７（Ｃ）に示すように、例えば、正面ラベル画像Ｌ１の左上の角部Ｋ１をパターンマッチングにより検出し、切出画像Ｇ２の右端までの距離を割り出す。また、同様に、背面ラベル画像Ｌ２の右下の角部Ｋ２をパターンマッチングにより検出し、切出画像Ｇ２の左端までの距離を割り出す。そして、割り出した距離が所定距離より短ければ、検査対象画像が分断されていると判定する（ステップＳ４０）。図７（Ｃ）に示す切出画像Ｇ２では、正面ラベル画像Ｌ１または背面ラベル画像Ｌ２のいずれかが分断されていることが判定されるので、この切出画像Ｇ２をそのまま画像処理をせずに検査画像として使用することができないことを認識する。検査対象画像が分断されていないと判定されれば、画像処理部５３１ａは切出画像Ｇ２である被検査面画像をそのまま検査画像とする。
【００４５】
本実施の形態では、正面ラベル画像Ｌ１の左上の角部Ｋ１と、背面ラベル画像Ｌ２の右下の角部Ｋ２とをパターンマッチングの基準パターンとしているが、検査対象画像が分断されていないボトルＢの周囲面全体の画像を予め準備し、この画像を基準パターンとして比較することで、判定してもよい。しかし、ボトルＢの周囲面全体の画像を基準パターンとすると、メモリを大量に必要とするだけでなく、画像処理に時間を要するので、部分的なパターンを基準パターンとするのが望ましい。
【００４６】
次に、検査対象画像が分断されていると判定された場合には、切出画像Ｇ２を分割する（画像分割ステップ）。本実施の形態では、正面ラベルと背面ラベルとの中間位置を基準位置としているので、図７（Ｄ）に示すように正面ラベル画像Ｌ１の左上の角部Ｋ１と、背面ラベル画像Ｌ２の右下の角部Ｋ２との中間位置を基準位置に対応する位置として分割して分割画像Ｄ１，Ｄ２とする（ステップＳ５０）。この基準位置は、検査対象画像を分断しない位置であれば任意の位置とすることができるが、検査対象画像の分断を判定する際に、角部Ｋ１と角部Ｋ２の位置が判別できているので、その中間位置を基準位置とすることで、より早い実行速度を実現することができる。
【００４７】
最後に、画像処理部５３１ａは、図７（Ｅ）に示すように、角部Ｋ１と角部Ｋ２の中間位置から分割した分割画像Ｄ１，Ｄ２のそれぞれ位置を入れ替えて検査画像Ｔを生成する（画像結合ステップ）。このようにして、画像処理部５３１ａは、ボトルＢの周囲面の１周分の画像を生成することができる（ステップＳ６０）。
【００４８】
次に、画像処理部５３１ａが生成した検査画像Ｔに基づいて、検査処理部５３１ｂが検査を行う。検査は、正面ラベル画像Ｌ１、背面ラベル画像Ｌ２や、肩ラベル画像Ｌ３の傾きが許容範囲か、正面ラベル画像Ｌ１、背面ラベル画像Ｌ２、肩ラベル画像Ｌ３のそれぞれの位置関係がずれているか、また、正しく貼られたときの正面ラベル画像、背面ラベル画像や、肩ラベル画像と比較して、めくれや汚れの発生や、間違ったラベルを貼っているか、正しいバーコードであるか、製造年月日が印刷されているかなどの検査を行う。
【００４９】
本実施の形態では、ロータリエンコーダ５１５から出力される角度情報は、ラインカメラ５２が撮像するタイミングとしているだけだが、角度情報が出力されるそれぞれの時間間隔を測定して標準時間からのずれに基づいて検査画像Ｔの時間方向のずれを補正するようにしてもよい。そうすることで、正面ラベル画像Ｌ１、背面ラベル画像Ｌ２、または肩ラベル画像Ｌ３の時間方向の長さのずれを修正することができる。
【００５０】
もし、検査処理部５３１ｂが不良を検出した場合には、不良品搬送部４の選別部４１へ通知することで、順次下流側へ移動するボトルＢを不良品搬送コンベア４２へ移送して良品と選別する。
【００５１】
このように、元画像Ｇ１に含まれる正面ラベル画像Ｌ１、背面ラベル画像Ｌ２や、肩ラベル画像Ｌ３が分断された画像となっていても、検査対象画像を元の連続した画像とすることができるので、ボトルＢの周囲面の画像が連続して１周分ほど予め元画像内に含まれていなくても、検査を行うことができる。従って、ボトルＢを検査するために余計に回転をさせる必要がないので、短い検査時間でボトルＢの外観の状態を検査することが可能である。
【００５２】
なお、本実施の形態では、被検査物として被検査面が円筒形状のボトルＢを例に説明したが、被検査物が円筒形に限らず直方体状でも異形状でも、被検査物を回転させ、ラインカメラで撮像することで、周囲面を平坦面に展開した画像とすることができれば、同様に少ない回転数で検査することが可能である。
【００５３】
また、本実施の形態に係るラベル検査装置１では、ボトルＢがインデックステーブル５１１により公転しながら検査テーブル５１２により自転していたが、被検査物が直線状のコンベアで搬送されている途中で回転を付与されることで、被検査物の周囲面である検査面の状態を検査する、例えば特許文献３に記載の外周面検査装置のようなものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、被検査物の周囲面に付与されたラベルを検査するラベル検査装置だけでなく、商品名や内容物の表示、製造年月日などが、被検査面に直接印刷されているような被検査物の外観を検査する外観検査装置およびその画像処理方法に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態に係るラベル検査装置の概略平面図である。
【図２】図１に示すラベル検査装置の概略斜視図である。
【図３】図１に示すラベル検査装置の押圧ユニットを説明するための図である。
【図４】図１に示すラベル検査装置のロータリエンコーダを説明するための図である。
【図５】図１に示すラベル検査装置の検査装置本体の構成を説明するためのブロック図である。
【図６】画像処理部の画像処理方法について説明するためのフローチャートである。
【図７】（Ａ）〜（Ｅ）は、画像処理部が処理する画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ラベル検査装置
２ 搬入部
２１ 上流側コンベア
２２ タイミングスクリュー
２３ ガイド板
２４ 上流側スターホイール
３ 搬出部
３１ 下流側スターホイール
３２ 下流側コンベア
４ 不良品搬送部
４１ 選別部
４２ 不良品搬送コンベア
５ 検査装置本体
５１ 検査ステージ
５１１ インデックステーブル
５１１ａ 支柱
５１１ｂ 支持板
５１２ 検査テーブル
５１２ａ マーク
５１３ ローラ
５１３ａ 駆動軸
５１４ 押圧ユニット
５１５ ロータリエンコーダ
５２ ラインカメラ
５３ 制御部
５３１ 制御部本体
５３１ａ 画像処理部
５３１ｂ 検査処理部
５３２ 表示部
５３３ 入力部
Ｇ１ 元画像
Ｇ２ 切出画像
Ｌ１ 正面ラベル画像
Ｌ２ 背面ラベル画像
Ｌ３ 肩ラベル画像
Ｍ マーク画像
Ｍ１ 左端マーク画像
Ｍ２ 右端マーク画像
Ｔ 検査画像
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物の周囲面の状態を検査する外観検査装置およびその画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検査物の外観を検査する外観検査装置として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１には、チップ部品を、所定角度の公転移動に連動して所定角度ずつ自転させ、そして、フィーダ上のチップ部品の上面像を第１のカメラにて撮像した後、チップ部品の側面像を第２から第５のカメラにて撮像し、また該チップ部品の下面像を第６のカメラにて撮像して該チップ部品の良否を順次判定する外観検査装置が記載されている。
特許文献１に記載の外観検査装置では、チップ部品の一面を１回で撮像するＣＣＤカメラを使用しているので、被検査物の各面を検査する際には、複数回撮像する必要がある。この外観検査装置では、被検査物を自転させるだけでなく、公転させているので、撮像回数に応じてカメラを複数台ほど設置している。
【０００３】
カメラを複数台設置するのでは、装置規模が大きくなり、装置のコストも増大してしまう。そこで、カメラを撮像素子がライン状に配列されたラインカメラとし、被検査物を回転させて周囲面をラインカメラで走査するように撮像し、その撮像した画像を結合すれば、被検査面全体を１枚の画像として撮像することができるので、１台のラインカメラで被検査物の外観を検査することができる。このような外観検査装置が特許文献２，３に記載されている。
【０００４】
特許文献２には、被検査物を回転軸の回りで回転させつつ、被検査物の表面を、ＣＣＤ等の光電素子が縦方向に１次元的に配列されたラインセンサーにより２回転分ほど撮像し、得られた撮像データからテンプレートマッチング手法を用いて特徴点を抽出することで、基準画像と同じパターンを見つけ出し、一回転分の検査画像を切り出して、被検査物の外面の印刷欠陥の有無を判別する円筒形容器の印刷検査装置が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、コンベア上を移動する容器を、コンベアと共に同速度で移動するヘッド部により回転させ、回転させた容器の外周面をラインスキャンカメラで１．４周分ほど撮像し、カメラが撮影した映像を画像処理部にて基準画像と比較して、良否を判定する円筒形容器の外周囲検査装置が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２０３７１３号公報
【特許文献２】特開２０００−１０３０３９号公報
【特許文献３】特開２００５−２２７２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
検査面を検査するには、被検査物の１周分の画像があればよいが、特許文献２，３では、回転する被検査物の被検査面を２周分や１．４周分ほど撮像することで、検査対象である印刷パターンの画像や、ラベルの画像が途切れてしまうことを防止している。
【０００８】
しかし、検査対象の画像が途切れないように２周分や１．４周分撮像していたのでは、被検査物を余計に回転させる時間が余分なので、検査に時間を要してしまう。また、撮像した画像のサイズが大きくなるため、画像の処理に更に時間を要してしまう。
【０００９】
この時間の増大は、被検査物が少なければ問題とならないが、大量に製造される製品を検査する場合には、大きな問題である。
【００１０】
そこで本発明は、短い検査時間で被検査物の外観の状態を検査することが可能な外観検査装置およびその画像処理方法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】
【００１１】
本発明の外観検査装置は、被検査物の被検査面にある検査対象の状態を検査する外観検査装置において、前記被検査物を回転させる回転台と、少なくとも前記被検査面の１周分を順次撮像してそれぞれを走査画像として出力するラインカメラと、前記走査画像をそれぞれ結合した元画像を被検査面画像とし、前記被検査面画像に含まれる検査対象画像が分断されているか否かを判定し、前記検査対象画像が分断されていると判定されると、前記被検査面画像を前記被検査面の基準位置に対応する位置から２分割し、２分割した被検査面画像のそれぞれの位置を入れ替えて結合して検査画像とする画像処理部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の外観検査装置の画像処理方法は、被検査物を回転させる回転台と、少なくとも１周分の被検査物の被検査面を順次撮像してそれぞれを走査画像として出力するラインカメラと、前記走査画像をそれぞれ結合した元画像を被検査面画像とし、前記被検査面画像に基づいて前記被検査面にある検査対象の状態を検査するための検査画像を生成する画像処理部とを備えた外観検査装置の画像処理方法であって、前記被検査面画像に含まれる検査対象画像が分断されているか否かを判定する分断判定ステップと、前記検査対象画像が分断されていると判定されると、前記被検査面画像を前記被検査面の基準位置に対応する位置から分割する画像分割ステップと、分割した被検査面画像のそれぞれの位置を入れ替えて結合して検査画像とする画像結合ステップとを含むことを特徴とする。
【００１３】
被検査物が回転台に搭載されて回転することで、ラインカメラによって被検査面である周囲面が順次撮像される。ラインカメラは少なくとも１周分の被検査面を順次撮像した画像を、走査画像として出力する。画像処理部は、まず、この走査画像を結合した元画像を被検査面画像とする。この被検査面画像は、任意の箇所からラインカメラで順次撮影した画像なので、被検査面にある検査対象を撮像した被検査対象画像が、途中から撮像が開始されることで２分割に分断した状態となっていることがある。そこで、画像処理部が、被検査面画像に含まれる検査対象画像が分断されているか否かを判定し、次に、画像処理部が、検査対象画像が分断されていると判定すると、被検査面画像を被検査面の基準位置に対応する位置から分割する。そして、分割した被検査面画像のそれぞれの位置を入れ替えて結合して検査画像とする。そうすることで、被検査物を多く回転させないために、検査対象となる検査対象画像が分断された画像となっていても、検査対象画像を元の連続した画像とすることができる。従って、被検査面の画像が１周分ほど連続して予め元画像内に含まれていなくても、検査を行うことができるので、被検査物を検査するために余計な回転をさせる必要がない。
【００１４】
前記画像処理部は、前記画像処理部は、前記ラインカメラにより走査画像を１周分より多く結合した画像を元画像とし、前記元画像から１周分を切り出した切出画像を被検査面画像とするのが望ましい。回転台を回転させて被検査物の被検査面全体を撮像する際に、回転台の回転に回転むらがあると、１周分の元画像を２分割して位置を入れ替えて結合しても、繋ぎ目が一致しない場合がある。そこで、画像処理部が、被検査面を１周分より多く撮像した走査画像により元画像を生成し、この元画像から１周分を切り出した切出画像を被検査面画像とすることで、連続した被検査面１周分の画像を確実に得ることができる。
【００１５】
前記回転台には、前記被検査面が回転する方向に沿って等間隔に配置され、前記ラインカメラにより前記被検査面と共に撮像されるマークが設けられ、前記画像処理部は、前記元画像に撮像されたマークの数に基づいて前記被検査面の１周分の長さを検出し、前記元画像から当該長さに基づいて前記被検査面の１周分を切り出しする機能を備えているのが望ましい。
回転台に回転むらがあると、順次撮像される元画像の時間方向の長さが変わってくる。そうなると、被検査面の１周分の長さを予め定め、その定めた長さで、元画像から被検査面の１周分を切り出して、分割した切出画像のそれぞれの位置を入れ替えて結合して検査画像とすると、結合部分が合致しないおそれがある。そこで、回転台に等間隔に配置されたマークがあれば、回転台に回転むらがあっても、回転むらに応じて撮像されたマーク同士の間隔は変わるが、マークの数には変わりがないので、このマークの数から被検査面の１周分の長さを決定することで、正確に切出画像を生成することができる。
【００１６】
前記マークは、前記被検査面が回転する方向に沿って所定幅を有するものであるのが望ましい。切出画像を生成するときには、マークの位置を正確に検出する必要がある。しかし、ラインカメラで被検査面を撮像するときに、回転台の回転にむらがあると、元画像のマークが歪んだり抜けたりする可能性があり、正確にマークの位置を検出できないおそれがある。マークが、被検査面が回転する方向に沿って所定幅を有していると、ラインカメラに撮像される元画像に、マークがしっかりと撮像されるので、マークの位置を正確に検出することができる。
【００１７】
前記回転台の回転に応じて、所定角度ごとに回転情報を出力するロータリエンコーダが設けられ、前記ラインカメラは、前記回転情報に基づいて前記被検査面を撮像するのが望ましい。回転台に回転むらがあっても、ラインカメラがロータリエンコーダから出力される回転情報に基づいて被検査面を撮像するので、回転むらによる元画像の歪みを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、被検査面の画像が１周分ほど連続して予め元画像内に含まれていなくても、検査を行うことができるので、被検査物を検査するために余計な回転をさせる必要がない。よって、本発明は、短い検査時間で被検査物の外観の状態を検査することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態に係る外観検査装置の一例であるラベル検査装置を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るラベル検査装置の概略平面図である。図２は、図１に示すラベル検査装置の概略斜視図である。図３は、図１に示すラベル検査装置の押圧ユニットを説明するための図である。図４は、図１に示すラベル検査装置のロータリエンコーダを説明するための図である。図５は、図１に示すラベル検査装置の検査装置本体の構成を説明するためのブロック図である。
【００２０】
ラベル検査装置は、被検査物である焼酎のボトルの周囲面（被検査面）に貼られたラベルを検査対象として、ラベルの貼り付け状態やラベルへの印刷状態を検査するものである。
図１に示すようにラベル検査装置１は、焼酎が充填されたボトルＢを搬送する搬入部２と、検査されたボトルＢを搬送する搬出部３と、搬出部３により搬送されるボトルＢの中から不良と判定されたボトルＢを抜き出して搬送する不良品搬送部４と、ボトルＢを検査する検査装置本体５とを備えている。
【００２１】
搬入部２は、ボトルＢを搭載して搬送する上流側コンベア２１と、搬送されるボトルＢの前後の間隔を一定に揃えるために、棒状体の周囲面全体に螺旋状の溝が上流から下流に向かうに従って徐々に広がり最終的に一定となるように形成されたタイミングスクリュー２２と、タイミングスクリュー２２により搬送されるボトルＢをガイドするために上流側コンベア２１を挟んでタイミングスクリュー２２の反対側に設けられたガイド板２３と、タイミングスクリュー２２により整列したボトルＢに同期して検査装置本体５へボトルＢを取り込む上流側スターホイール２４とを備えている。
【００２２】
搬出部３は、検査が終了したボトルＢを検査装置本体５から取り出す下流側スターホイール３１と、取り出したボトルＢを搬送する下流側コンベア３２とを備えている。
【００２３】
不良品搬送部４は、下流側コンベア３２上のボトルＢを押し出す選別部４１と、選別部４１により押し出された外観が不良と判定されたボトルＢを搬送する不良品搬送コンベア４２とを備えている。
【００２４】
検査装置本体５は、上流側スターホイール２４からのボトルＢを取り込んで移動させる検査ステージ５１と、検査ステージ５１上のボトルＢの周囲面を被検査面として撮像するラインカメラ５２と、ラインカメラ５２により撮像された画像を処理し、検査の判定を行う制御部５３とを備えている。
【００２５】
検査ステージ５１は、平面視して時計回りにボトルＢを公転させるインデックステーブル５１１と、インデックステーブル５１１上に円描くように配置され、ボトルＢの軸線を中心に水平回転させて、ボトルＢを自転させる検査テーブル５１２と、検査テーブル５１２を回転させる３つのローラ５１３とを備えている。
【００２６】
インデックステーブル５１１の下方には、連続的な回転を発生させるモータ（図示せず）と、モータからの回転を所定角度ごとに停止するような間欠的な回転に変換してインデックステーブル５１１を駆動するインデックスユニット（図示せず）とが設けられている。インデックステーブル５１１の上方には、検査テーブル５１２上で自転しながら公転するボトルＢを上から押さえる押圧ユニット５１４（図３参照）が設けられている。この押圧ユニット５１４は、インデックステーブル５１１の中央部から立設された支柱５１１ａに配置された円形状の支持板５１１ｂに昇降可能に設けられている。
【００２７】
図４に示すように、検査テーブル５１２は、ボトルＢを搭載して回転する回転台である。この検査テーブル５１２の周囲面の上部には、全周に渡って２４個の円形状のマーク５１２ａが等間隔に配置されている。マーク５１２ａは、マーク５１２ａ同士の間隔が狭すぎて、検査テーブル５１２の回転むらによりマーク５１２ａ同士が繋がったような状態で撮像されない程度の間隔とするのが望ましい。
【００２８】
３つのローラ５１３は、摩擦により検査テーブル５１２を回転駆動するために、周囲縁部に環状の弾性部材を設けた円盤状部材であり、駆動軸５１３ａが図示しないモータに接続されている。そして、ラインカメラ５２の前に位置するローラ５１３には、所定角度ごとに回転情報を出力するロータリエンコーダ５１５（図４参照）が取り付けられている。このロータリエンコーダ５１５は、通信部（図示せず）を介して制御部５３に接続されている。
【００２９】
ラインカメラ５２は、撮像素子がライン状に配列されていることで、ボトルＢの検査面を、上下方向のラインごとに撮像して走査画像として制御部５３へ出力するカメラである。
【００３０】
制御部５３は、図５に示すように、ラベル検査装置１全体を統括制御する制御部本体５３１と、検査の状況が表示されＣＲＴやＬＣＤなどで構成される表示部５３２と、キーボードやマウスなどで構成される入力部５３３とを備えている。
【００３１】
制御部本体５３１は、ラインカメラ５２からの走査画像を入力して画像処理を行って、ラベルの画像が分断されていない検査画像を出力する画像処理部５３１ａと、検査画像に基づいて検査して結果を不良品搬送部４の選別部４１へ通知する検査処理部５３１ｂとを備えている。この制御部５３は、検査プログラムを動作させることで、画像処理部５３１ａ、検査処理部５３１ｂとして機能させることができるコンピュータとすることができる。
【００３２】
以上のように構成された本発明の実施の形態に係るラベル検査装置１の動作を、図面に基づいて説明する。
【００３３】
まず、図１に示すように、ボトルＢが上流側コンベア２１より連なった状態で搬送されてくる。ボトルＢは、ガイド板２３に支持されながらタイミングスクリュー２２により前後の間隔が一定に揃えられて上流側スターホイール２４に到達する。次に、上流側スターホイール２４により検査テーブル５１２にボトルＢは移送される。移送されたボトルＢは、インデックステーブル５１１の間欠的な回転により、まず最初のローラ５１３の位置まで移動する。すると最初のローラ５１３が検査テーブル５１２の周囲面に接触することで検査テーブル５１２が回転し始める。そして次のインデックステーブル５１１の間欠的な回転により２番目のローラ５１３の位置まで検査テーブル５１２が移動すると、２番目のローラ５１３と検査テーブル５１２とが接触して、検査テーブル５１２に更に回転が加わる。
【００３４】
検査テーブル５１２には、焼酎が充填されたボトルＢが搭載されていることで、相当な重量が加わっている。従って、ラインカメラ５２に撮像する前に、事前に回転を検査テーブル５１２に付与しておくことで、安定した回転を得ることができる。そして、次のインデックステーブル５１１の間欠的な回転により、３番目のローラ５１３の位置まで検査テーブル５１２が移動することで、３番目のローラ５１３により、更に安定した回転状態となる。
【００３５】
ラインカメラ５２の前に位置するローラ５１３が所定角度となる度にロータリエンコーダ５１５から回転情報が制御部５３へ出力される。制御部５３は、回転情報を受信するとラインカメラ５２にボトルＢの周囲面の撮像を指示する。つまり、ロータリエンコーダ５１５からの回転情報がラインカメラ５２のシャッターを切るタイミングとなっている。従って、検査テーブル５１２の回転に応じて正確にラインカメラ５２の撮像を行うことができる。
【００３６】
ラインカメラ５２は、撮像する度に、撮像した画像をそれぞれ走査画像として制御部５３へ出力する。図５に示す制御部５３の画像処理部５３１ａでは、この走査画像をそれぞれ結合して元画像とし、元画像に基づいて被検査面にあるラベルの状態を検査するための検査画像を生成する。
【００３７】
ここで、画像処理部５３１ａの画像処理方法について、図６および図７に基づいて詳細に説明する。図６は、画像処理部５３１ａの画像処理方法について説明するためのフローチャートである。図７（Ａ）〜同図（Ｅ）は、画像処理部が処理する画像の一例を示す図である。
【００３８】
まず、画像処理部５３１ａは、ラインカメラ５２から出力される走査画像を順次メモリに取り込んで結合することで、図７（Ａ）に示すような１枚の元画像Ｇ１とする（ステップＳ１０）。この場合、検査テーブル５１２が平面視して時計回りに回転するのであれば走査画像が元画像Ｇ１の左端から右端に積み重なるようにして結合される。本実施の形態では、元画像Ｇ１は、ボトルＢの約１．２周分の走査画像に基づいて生成される。
【００３９】
この焼酎のボトルＢには、検査対象である正面ラベルと背面ラベルと肩ラベルとが貼り付けられているので、元画像Ｇ１には、それぞれ検査対象画像として、正面ラベル画像Ｌ１と背面ラベル画像Ｌ２と肩ラベル画像Ｌ３とが含まれている。また、検査テーブル５１２の周囲面に配置されたマーク５１２ａは、検査テーブル５１２が回転する方向に沿って設けられているので、マーク画像Ｍも撮像された時間方向に沿って含まれている。この元画像Ｇ１では、ラインカメラ５２が撮像を開始する位置が、それぞれのボトルＢで定まっていないため、正面ラベル画像Ｌ１と肩ラベル画像Ｌ３とが分断された状態となっている。
【００４０】
次に、画像処理部５３１ａは、この元画像Ｇ１から外周面（被検査面）の１周分を切り出して、図７（Ｂ）に示すような切出画像Ｇ２を生成して被検査面画像とする（画像切出ステップ）。本実施の形態では、ボトルＢの約１．２周分の走査画像を結合して元画像Ｇ１としているが、ボトルＢの１周分の走査画像を結合した元画像を被検査面画像とすることで、画像切出ステップを省略してもよい。しかし、１周分の走査画像のみで元画像Ｇ１を生成すると、検査テーブル５１２と検査テーブル５１２を回転させるローラ５１３とが接触し始めたときや、または接触している最中に、ローラ５１３が滑ることで、検査テーブル５１２の回転むらとなってしまい、検査テーブル５１２の回転角度とロータリエンコーダ５１５が検出するローラ５１３の回転角度とに差ができる。そうなると、ボトルＢの周囲面の１周分に満たないおそれがある。従って、１周分より多く１．２周分の走査画像を取り込んで元画像Ｇ１とし、この元画像Ｇ１からボトルＢの周囲面１周分を切り出して切出画像Ｇ２とすることで、確実にボトルＢの周囲面の１周分を含む元画像Ｇ１とすることができる。
【００４１】
このとき、ボトルＢの周囲面の１周分の長さに対応するドット数で、元画像Ｇ１を切り出して切出画像を生成するようにしてもよいが、前記した回転むらにより、切り出した画像の時間方向の長さが、実際のボトルＢの１周分とは異なる場合がある。そうなると、やはり、ボトルＢの周囲面の１周分に満たないおそれがある。
【００４２】
そこで、画像処理部５３１ａは、マーク画像Ｍを数えることでボトルＢの１周分を検出する。本実施の形態では、検査テーブル５１２の周面に２４個のマーク５１２ａを等間隔に付与しているので、マーク画像Ｍの２４個分の長さでボトルＢの１周分となる（ステップＳ２０）。従って、図７（Ａ）に示すマーク画像Ｍが２８個ほど撮像された元画像Ｇ１の左端から、中心が撮像されたマーク画像Ｍを左端マーク画像Ｍ１とし、左端マーク画像Ｍ１から２４個目となるマーク画像Ｍを右端マーク画像Ｍ２として、左端マーク画像Ｍ１の中心から右端マーク画像Ｍ２までの中心までを元画像Ｇ１から切り出すことで、図７（Ｂ）に示すような切出画像Ｇ２を正確に生成することができる（ステップＳ３０）。つまり、左端マーク画像Ｍ１と右端マーク画像Ｍ２とは、同じマーク５１２ａである。
【００４３】
マーク５１２ａは、円形状に形成されている。しかし、このマーク５１２ａは、三角形状、四角形状、それ以上の多角形状や、星形や異形状や、単なる目盛としてもよい。しかし、目盛のように等間隔に細線が並んでいるだけでは、検査テーブル５１２に前記したような回転むらがあると歪んだり抜けたりするおそれがある。本実施の形態では、マーク５１２ａが被検査面であるボトルＢの周囲面が回転する方向に沿って所定幅を有しているので、検査テーブル５１２に回転むらがあっても、マーク５１２ａがマーク画像Ｍとしてしっかりと元画像Ｇ１に撮像されるので、歪んだり抜けたりすることがない。従って、画像処理部５３１ａは、マーク５１２ａの位置を正確に検出することができる。なお、このマーク５１２ａの歪みや抜けを防止するためには、少なくともラインカメラ５２のライン幅の２つ分以上の幅があればよい。
【００４４】
次に、画像処理部５３１ａは、切出画像Ｇ２に含まれる検査対象画像である正面ラベル画像Ｌ１と背面ラベル画像Ｌ２と肩ラベル画像Ｌ３とが分断されているか否かを判定する（分断判定ステップ）。この検査対象画像が分断されているか否かの判定は、予め定めたボトルＢの基準位置から切出画像Ｇ２の右端、または左端までの距離を割り出すことで行う。図７（Ｃ）に示すように、例えば、正面ラベル画像Ｌ１の左上の角部Ｋ１をパターンマッチングにより検出し、切出画像Ｇ２の右端までの距離を割り出す。また、同様に、背面ラベル画像Ｌ２の右下の角部Ｋ２をパターンマッチングにより検出し、切出画像Ｇ２の左端までの距離を割り出す。そして、割り出した距離が所定距離より短ければ、検査対象画像が分断されていると判定する（ステップＳ４０）。図７（Ｃ）に示す切出画像Ｇ２では、正面ラベル画像Ｌ１または背面ラベル画像Ｌ２のいずれかが分断されていることが判定されるので、この切出画像Ｇ２をそのまま画像処理をせずに検査画像として使用することができないことを認識する。検査対象画像が分断されていないと判定されれば、画像処理部５３１ａは切出画像Ｇ２である被検査面画像をそのまま検査画像とする。
【００４５】
本実施の形態では、正面ラベル画像Ｌ１の左上の角部Ｋ１と、背面ラベル画像Ｌ２の右下の角部Ｋ２とをパターンマッチングの基準パターンとしているが、検査対象画像が分断されていないボトルＢの周囲面全体の画像を予め準備し、この画像を基準パターンとして比較することで、判定してもよい。しかし、ボトルＢの周囲面全体の画像を基準パターンとすると、メモリを大量に必要とするだけでなく、画像処理に時間を要するので、部分的なパターンを基準パターンとするのが望ましい。
【００４６】
次に、検査対象画像が分断されていると判定された場合には、切出画像Ｇ２を分割する（画像分割ステップ）。本実施の形態では、正面ラベルと背面ラベルとの中間位置を基準位置としているので、図７（Ｄ）に示すように正面ラベル画像Ｌ１の左上の角部Ｋ１と、背面ラベル画像Ｌ２の右下の角部Ｋ２との中間位置を基準位置に対応する位置として分割して分割画像Ｄ１，Ｄ２とする（ステップＳ５０）。この基準位置は、検査対象画像を分断しない位置であれば任意の位置とすることができるが、検査対象画像の分断を判定する際に、角部Ｋ１と角部Ｋ２の位置が判別できているので、その中間位置を基準位置とすることで、より早い実行速度を実現することができる。
【００４７】
最後に、画像処理部５３１ａは、図７（Ｅ）に示すように、角部Ｋ１と角部Ｋ２の中間位置から分割した分割画像Ｄ１，Ｄ２のそれぞれ位置を入れ替えて検査画像Ｔを生成する（画像結合ステップ）。このようにして、画像処理部５３１ａは、ボトルＢの周囲面の１周分の画像を生成することができる（ステップＳ６０）。
【００４８】
次に、画像処理部５３１ａが生成した検査画像Ｔに基づいて、検査処理部５３１ｂが検査を行う。検査は、正面ラベル画像Ｌ１、背面ラベル画像Ｌ２や、肩ラベル画像Ｌ３の傾きが許容範囲か、正面ラベル画像Ｌ１、背面ラベル画像Ｌ２、肩ラベル画像Ｌ３のそれぞれの位置関係がずれているか、また、正しく貼られたときの正面ラベル画像、背面ラベル画像や、肩ラベル画像と比較して、めくれや汚れの発生や、間違ったラベルを貼っているか、正しいバーコードであるか、製造年月日が印刷されているかなどの検査を行う。
【００４９】
本実施の形態では、ロータリエンコーダ５１５から出力される角度情報は、ラインカメラ５２が撮像するタイミングとしているだけだが、角度情報が出力されるそれぞれの時間間隔を測定して標準時間からのずれに基づいて検査画像Ｔの時間方向のずれを補正するようにしてもよい。そうすることで、正面ラベル画像Ｌ１、背面ラベル画像Ｌ２、または肩ラベル画像Ｌ３の時間方向の長さのずれを修正することができる。
【００５０】
もし、検査処理部５３１ｂが不良を検出した場合には、不良品搬送部４の選別部４１へ通知することで、順次下流側へ移動するボトルＢを不良品搬送コンベア４２へ移送して良品と選別する。
【００５１】
このように、元画像Ｇ１に含まれる正面ラベル画像Ｌ１、背面ラベル画像Ｌ２や、肩ラベル画像Ｌ３が分断された画像となっていても、検査対象画像を元の連続した画像とすることができるので、ボトルＢの周囲面の画像が連続して１周分ほど予め元画像内に含まれていなくても、検査を行うことができる。従って、ボトルＢを検査するために余計に回転をさせる必要がないので、短い検査時間でボトルＢの外観の状態を検査することが可能である。
【００５２】
なお、本実施の形態では、被検査物として被検査面が円筒形状のボトルＢを例に説明したが、被検査物が円筒形に限らず直方体状でも異形状でも、被検査物を回転させ、ラインカメラで撮像することで、周囲面を平坦面に展開した画像とすることができれば、同様に少ない回転数で検査することが可能である。
【００５３】
また、本実施の形態に係るラベル検査装置１では、ボトルＢがインデックステーブル５１１により公転しながら検査テーブル５１２により自転していたが、被検査物が直線状のコンベアで搬送されている途中で回転を付与されることで、被検査物の周囲面である検査面の状態を検査する、例えば特許文献３に記載の外周面検査装置のようなものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、被検査物の周囲面に付与されたラベルを検査するラベル検査装置だけでなく、商品名や内容物の表示、製造年月日などが、被検査面に直接印刷されているような被検査物の外観を検査する外観検査装置およびその画像処理方法に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態に係るラベル検査装置の概略平面図である。
【図２】図１に示すラベル検査装置の概略斜視図である。
【図３】図１に示すラベル検査装置の押圧ユニットを説明するための図である。
【図４】図１に示すラベル検査装置のロータリエンコーダを説明するための図である。
【図５】図１に示すラベル検査装置の検査装置本体の構成を説明するためのブロック図である。
【図６】画像処理部の画像処理方法について説明するためのフローチャートである。
【図７】（Ａ）〜（Ｅ）は、画像処理部が処理する画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ラベル検査装置
２ 搬入部
２１ 上流側コンベア
２２ タイミングスクリュー
２３ ガイド板
２４ 上流側スターホイール
３ 搬出部
３１ 下流側スターホイール
３２ 下流側コンベア
４ 不良品搬送部
４１ 選別部
４２ 不良品搬送コンベア
５ 検査装置本体
５１ 検査ステージ
５１１ インデックステーブル
５１１ａ 支柱
５１１ｂ 支持板
５１２ 検査テーブル
５１２ａ マーク
５１３ ローラ
５１３ａ 駆動軸
５１４ 押圧ユニット
５１５ ロータリエンコーダ
５２ ラインカメラ
５３ 制御部
５３１ 制御部本体
５３１ａ 画像処理部
５３１ｂ 検査処理部
５３２ 表示部
５３３ 入力部
Ｇ１ 元画像
Ｇ２ 切出画像
Ｌ１ 正面ラベル画像
Ｌ２ 背面ラベル画像
Ｌ３ 肩ラベル画像
Ｍ マーク画像
Ｍ１ 左端マーク画像
Ｍ２ 右端マーク画像
Ｔ 検査画像
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の被検査面にある検査対象の状態を検査する外観検査装置において、
前記被検査物を回転させる回転台と、
少なくとも前記被検査面の１周分を順次撮像してそれぞれを走査画像として出力するラインカメラと、
前記走査画像をそれぞれ結合した元画像を被検査面画像とし、前記被検査面画像に含まれる検査対象画像が分断されているか否かを判定し、前記検査対象画像が分断されていると判定されると、前記被検査面画像を前記被検査面の基準位置に対応する位置から２分割し、２分割した被検査面画像のそれぞれの位置を入れ替えて結合して検査画像とする画像処理部と
を備えた外観検査装置。
【請求項２】
前記画像処理部は、前記ラインカメラにより走査画像を１周分より多く結合した画像を元画像とし、前記元画像から１周分を切り出した切出画像を被検査面画像とする請求項１記載の外観検査装置。
【請求項３】
前記回転台には、前記被検査面が回転する方向に沿って等間隔に配置され、前記ラインカメラにより前記被検査面と共に撮像されるマークが設けられ、
前記画像処理部は、前記元画像に撮像されたマークの数に基づいて前記被検査面の１周分の長さを検出し、前記元画像から当該長さに基づいて前記被検査面の１周分を切り出して前記切出画像とする機能を備えた請求項２記載の外観検査装置。
【請求項４】
前記マークは、前記被検査面が回転する方向に沿って所定幅を有するものである請求項３記載の外観検査装置。
【請求項５】
前記回転台の回転に応じて、所定角度ごとに回転情報を出力するロータリエンコーダが設けられ、
前記ラインカメラは、前記回転情報に基づいて前記被検査面を撮像するものである請求項１から４のいずれかの項に記載の外観検査装置。
【請求項６】
被検査物を回転させる回転台と、少なくとも１周分の被検査物の被検査面を順次撮像してそれぞれを走査画像として出力するラインカメラと、前記走査画像をそれぞれ結合した元画像を被検査面画像とし、前記被検査面画像に基づいて前記被検査面にある検査対象の状態を検査するための検査画像を生成する画像処理部とを備えた外観検査装置の画像処理方法であって、
前記被検査面画像に含まれる検査対象画像が分断されているか否かを判定する分断判定ステップと、
前記検査対象画像が分断されていると判定されると、前記被検査面画像を前記被検査面の基準位置に対応する位置から分割する画像分割ステップと、
分割した被検査面画像のそれぞれの位置を入れ替えて結合して検査画像とする画像結合ステップと
を含む外観検査装置の画像処理方法。
【請求項１】
被検査物の被検査面にある検査対象の状態を検査する外観検査装置において、
前記被検査物を回転させる回転台と、
少なくとも前記被検査面の１周分を順次撮像してそれぞれを走査画像として出力するラインカメラと、
前記走査画像をそれぞれ結合した元画像を被検査面画像とし、前記被検査面画像に含まれる検査対象画像が分断されているか否かを判定し、前記検査対象画像が分断されていると判定されると、前記被検査面画像を前記被検査面の基準位置に対応する位置から２分割し、２分割した被検査面画像のそれぞれの位置を入れ替えて結合して検査画像とする画像処理部と
を備えた外観検査装置。
【請求項２】
前記画像処理部は、前記ラインカメラにより走査画像を１周分より多く結合した画像を元画像とし、前記元画像から１周分を切り出した切出画像を被検査面画像とする請求項１記載の外観検査装置。
【請求項３】
前記回転台には、前記被検査面が回転する方向に沿って等間隔に配置され、前記ラインカメラにより前記被検査面と共に撮像されるマークが設けられ、
前記画像処理部は、前記元画像に撮像されたマークの数に基づいて前記被検査面の１周分の長さを検出し、前記元画像から当該長さに基づいて前記被検査面の１周分を切り出して前記切出画像とする機能を備えた請求項２記載の外観検査装置。
【請求項４】
前記マークは、前記被検査面が回転する方向に沿って所定幅を有するものである請求項３記載の外観検査装置。
【請求項５】
前記回転台の回転に応じて、所定角度ごとに回転情報を出力するロータリエンコーダが設けられ、
前記ラインカメラは、前記回転情報に基づいて前記被検査面を撮像するものである請求項１から４のいずれかの項に記載の外観検査装置。
【請求項６】
被検査物を回転させる回転台と、少なくとも１周分の被検査物の被検査面を順次撮像してそれぞれを走査画像として出力するラインカメラと、前記走査画像をそれぞれ結合した元画像を被検査面画像とし、前記被検査面画像に基づいて前記被検査面にある検査対象の状態を検査するための検査画像を生成する画像処理部とを備えた外観検査装置の画像処理方法であって、
前記被検査面画像に含まれる検査対象画像が分断されているか否かを判定する分断判定ステップと、
前記検査対象画像が分断されていると判定されると、前記被検査面画像を前記被検査面の基準位置に対応する位置から分割する画像分割ステップと、
分割した被検査面画像のそれぞれの位置を入れ替えて結合して検査画像とする画像結合ステップと
を含む外観検査装置の画像処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−３１０６０（Ｐ２００９−３１０６０Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９３６８７（Ｐ２００７−１９３６８７）
【出願日】平成１９年７月２５日（２００７．７．２５）
【出願人】（５０７２５１２９５）アロン電機株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２５日（２００７．７．２５）
【出願人】（５０７２５１２９５）アロン電機株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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