容器のラベル検査装置
【課題】容器が搬送中に回転し、容器の正面がカメラ方向に向いていない場合であっても、ラベルが正常に取り付けられているか否かを判定できる容器のラベル検査装置を提供する。
【解決手段】前面に偏光フィルタを有し、容器１および容器に取り付けられたラベル２を偏光フィルタを介して照明する第１照明３Ａ，３Ｂと、容器の１つの面を照明する第２照明４と、第１照明および第２照明により照明されて容器１およびラベル２で反射した反射光を撮像するＣＣＤカメラ５と、ＣＣＤカメラで得られた画像を処理する画像処理装置６とを備え、ＣＣＤカメラは前面に偏光フィルタを有し、第１照明とＣＣＤカメラとによって、ラベルの直接反射光を消してラベルの拡散反射光による画像を形成するとともに、第２照明とＣＣＤカメラとによって、容器１の１つの面からの直接反射光による画像を形成した。
【解決手段】前面に偏光フィルタを有し、容器１および容器に取り付けられたラベル２を偏光フィルタを介して照明する第１照明３Ａ，３Ｂと、容器の１つの面を照明する第２照明４と、第１照明および第２照明により照明されて容器１およびラベル２で反射した反射光を撮像するＣＣＤカメラ５と、ＣＣＤカメラで得られた画像を処理する画像処理装置６とを備え、ＣＣＤカメラは前面に偏光フィルタを有し、第１照明とＣＣＤカメラとによって、ラベルの直接反射光を消してラベルの拡散反射光による画像を形成するとともに、第２照明とＣＣＤカメラとによって、容器１の１つの面からの直接反射光による画像を形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器のラベル検査装置に係り、特に角型のペットボトル等の容器に各種の色や文字が印刷されたラベルが正常に取り付けられているか否かを検査する容器のラベル検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、飲料が充填されたペットボトル等の容器に、各種の色や文字が印刷されたラベル（シュリンクラベル等）を取り付けることが行われている。この場合、角型のペットボトルでは、ラベルを取り付けるときに、ラベルが横にずれる横ずれと呼ばれるラベルの取付不良が生ずることがある。そのため、ペットボトルの正面をカメラにより撮像し、ラベルの横ずれの有無を検査し、ラベルの横ずれがひどい場合には、当該ペットボトルをラベルの取付不良として排除している。
【０００３】
ラベルの横ずれ検査は、角型のペットボトルがカメラに対して正面を向いて搬送されていると想定し、想定されたボトルの正面を撮像し、得られた画像からボトルのエッジを検出してボトルの中心を見出し、ラベルの特徴的な部分がボトルの中心から右側もしくは左側にずれていることを検出するための検査エリアを設定することにより行っている。
【０００４】
図６は、カメラにより撮影された画像に検査エリアを設定してラベルの横ずれを検査する従来の検査方法を示す模式図である。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、角型のペットボトルのエッジｅもしくはキャップのエッジｅを検出してボトル中心（検査エリア中心）であるセンターラインＣＬをみつけ、これから小さな長方形のエリアである検査エリアＩＡ１，ＩＡ２を設定する。図６（ａ）および図６（ｂ）に示す画像においては、角型のペットボトルの特徴的な部分Ｋが検査エリアＩＡ１，ＩＡ２にかかるか否かを判定し、かかった時は、ラベルの横ずれがあると判定してラベル取付不良の扱いにする。図６（ａ）に示す画像においては、特徴的な部分Ｋがいずれの検査エリアにもかかっていないため、良品と判定される。図６（ｂ）に示す画像においては、特徴的な部分Ｋが検査エリアＩＡ２にかかっているので、ラベルの横ずれがあると判定される。ところがラベルの横ずれがない正常品でもボトルが回転してしまうと、上記検査エリアは、ボトルの正面の中心を基準としたものではなく、回転後のボトルの中心を基準として設定されてしまう。そうすると、正常なラベル貼り付けであっても、特徴的な部分Ｋが検査エリアＩＡ１又はＩＡ２にかかってしまい、ラベルの横ずれがあると判定されてラベル取付不良の扱いになってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
角型のペットボトルが回転していないで、ボトルの正面がカメラの方向に向いている場合には、図６（ａ）に示すように、従来の方法でも問題が生じない。ところが、ラベルの取付位置が正常であっても、図６（ｂ）に示すように、ボトル自体が回転してしまうと、従来の方法による検査エリアの設定では、ボトルの正面でなく側面をエッジｅとしてとらえてしまうので、ボトルの正面の中心から側面部の範囲だけ中心がずれてしまう。そうすると、正常なラベル貼付であっても、特徴的な部分Ｋが検査エリアＩＡ１又はＩＡ２にかかってしまい、ラベルの横ずれがあると判定されてしまう。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、容器が搬送中に回転してしまい、容器の正面がカメラの方向に向いていない場合であっても、ラベルが正常に取り付けられているか否かを判定できる容器のラベル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】
上述の目的を達成するため、本発明の容器のラベル検査装置は、四角形断面又は略四角形断面を有する角型の容器を搬送している間に、容器にラベルが正常に取り付けられているか否かを検査する容器のラベル検査装置であって、前面に偏光フィルタを有し、容器および容器に取り付けられたラベルを偏光フィルタを介して照明する第１照明と、容器の１つの面を照明する第２照明と、前記第１照明および第２照明により照明されて容器およびラベルで反射した反射光を撮像するＣＣＤカメラと、前記ＣＣＤカメラで得られた画像を処理する画像処理装置とを備え、前記ＣＣＤカメラは前面に偏光フィルタを有し、前記第１照明と該ＣＣＤカメラとによって、ラベルの直接反射光を消してラベルの拡散反射光による画像を形成するとともに、前記第２照明と前記ＣＣＤカメラとによって、容器の１つの面からの直接反射光による画像を形成したことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、２系統の照明、すなわち、第１照明と第２照明を配置することにより、偏光フィルタを入れた第１照明でラベルを照らし出す。そして、第２照明で、容器およびラベルの下部を照らす。第１照明は偏光フィルタを介して容器を照明するとともに偏光フィルタを有したＣＣＤカメラで受光することによって、ラベルからの直接反射光がなく、ラベルからの拡散反射光がＣＣＤカメラの受光部に入射するようにして、ラベル全体を浮き出させる。一方、第２照明は容器およびラベルの下部に直接入射して、容器およびラベルの下部からの直接反射光がＣＣＤカメラに入射するようになる。容器およびラベルの下部の直接反射光の画像は、第２照明の位置と大きさを適宜設定して容器のカメラ側の面だけが映るようにしているので、この画像の中心を画像処理で割り出して中心線（センターライン）を求めることができる。
【０００９】
本発明の１態様によれば、前記画像処理装置は、前記容器の１つの面からの直接反射光による画像に基づいて容器の１つの面のエッジ（端部）を求め、この求めたエッジ（端部）から容器の１つの面の中心線（センターライン）を求め、この求めた中心線（センターライン）から前記画像中に検査エリアを設定することを特徴とする。
【００１０】
本発明の１態様によれば、前記容器の１つの面は、前記ラベルが他の部分とは識別可能な特徴的な部分を有しているラベルの面に一致していることを特徴とする。
【００１１】
本発明の１態様によれば、前記画像処理装置は、前記ラベルの特徴的な部分が前記検査エリアにかかるか否かを判定し、ラベルの横ずれを判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、容器が搬送中に回転してしまい、容器の正面がカメラの方向に向いていない場合であっても、ラベルが正常に取り付けられているか否かを判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る容器のラベル検査装置の実施の形態を図１乃至図５を参照して説明する。
図１は本発明に係る容器のラベル検査装置の基本構成を示す斜視図である。図１に示すように、ペットボトルからなる容器１の胴部にはラベル２が巻き付けられている。ペットボトルからなる容器１は、概略四角形の断面を有している。また、ラベル２には各種の色（白、黒、茶色等）や文字が印刷されている。
容器のラベル検査装置は、コンベヤ１０によって搬送される容器１の斜め前方および斜め後方に配置された照明３Ａ，３Ｂと、容器１の直前方に配置された照明４と、容器１の前方に配置されたＣＣＤカメラ５と、ＣＣＤカメラ５で得られた画像を処理する画像処理装置６とを備えている。
【００１４】
図１に示すように、本発明の容器のラベル検査装置は、２系統の照明、すなわち、照明３Ａ，３Ｂと照明４と、１台のＣＣＤカメラ５とを備えている。本検査装置においては、カメラは共通の１台のカメラからなるが、２系統の照明はそれぞれ機能が異なるため、図２においては照明３Ａ，３ＢとＣＣＤカメラ５を１つのセットとして図示し、照明４とＣＣＤカメラ５をもう１つのセットとして図示する。
【００１５】
図２（ａ）は搬送される容器１に対する照明３Ａ，３ＢとＣＣＤカメラ５の配置関係を示す平面図であり、図２（ｂ）は搬送される容器１に対する照明３Ａ，３ＢとＣＣＤカメラ５の配置関係を示す立面図である。図２（ａ）に示すように、コンベヤ１０によって搬送される容器１の正面１Ｆを基準として、斜め前方に照明３Ａが配置され、斜め後方に照明３Ｂが配置され、前方にＣＣＤカメラ５が配置されている。図２（ｂ）に示すように、照明３Ａ，３Ｂは、容器１の全体が照明できるように、容器のキャップ部近傍から容器の底部まで延びている。そして、照明３Ａ，３Ｂには、偏光フィルタ７を設けている。
【００１６】
図２（ｃ）は搬送される容器１に対する照明４とＣＣＤカメラ５の配置関係を示す平面図であり、図２（ｄ）は搬送される容器１に対する照明４とＣＣＤカメラ５の配置関係を示す立面図である。図２（ｃ）に示すように、コンベヤ１によって搬送される容器１の正面１Ｆを基準として、直前方に照明４が配置され、照明４より後方にＣＣＤカメラ５が配置されている。図２（ｄ）に示すように、照明４は、容器１の下部を主として照明できるように、容器１の斜め下方に配置されている。
【００１７】
本発明においては、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すように２系統の照明、すなわち、照明３Ａ，３Ｂと照明４を配置することにより、偏光フィルタ７を入れた照明３Ａ，３Ｂでラベル２を照らし出す。ＣＣＤカメラ５のレンズの手前にも偏光フィルタ８を設け、偏光フィルタ７付きの照明３Ａ，３Ｂと偏光フィルタ８付きのＣＣＤカメラ５とにより、ラベル上での照明の直接反射光を消してラベル全体を浮きたたせる画像を形成するようにしている。
そして、もう一つの照明４で、容器１およびラベル２の下部を照らし、容器１およびラベル２からの直接反射光をＣＣＤカメラ５で撮像する。すなわち、照明４は、長方形の拡散板を通した面照明であり、角型の容器１の正面下部を照明し、容器１の正面下部からの直接反射光をＣＣＤカメラ５により撮影するようにしている。この場合、照明４が横に長すぎると、角型の容器１の側面（斜めの部分）に照明が当たり、この容器側面からの直接反射光がＣＣＤカメラ５に入射する場合があるので好ましくない。照明４が短すぎると、少し容器１が回転しただけでも容器１の正面下部からの直接反射光が途切れる場合があるので、照明４の位置と大きさが重要な要素となる。
【００１８】
コンベヤ１０によって搬送される容器１が図２（ａ）および図２（ｃ）に示す位置に到達したときに、照明３Ａ，３Ｂ，４により容器１に投光し、容器１およびラベル２からの反射光をＣＣＤカメラ５で撮像する。照明３Ａ，３Ｂは偏光フィルタ７を介して容器１を照明するとともにＣＣＤカメラ５は偏光フィルタ８を介して受光することによって、ラベル２からの直接反射光がなく、ラベル２からの拡散反射光がＣＣＤカメラ５の受光部に入射するようにして、ラベル全体を浮き出させる画像が形成される。
次に、ラベル全体を浮き出させる画像について説明する。ＣＣＤカメラ側から照明を当ててラベル２を撮像すると手前のラベル面からは、側面もしくは斜めの面に較べると多量の光がＣＣＤカメラ側に返ってくるため、手前のラベル面の画像を映すことができる。しかし、そのままではラベル面に直接映った照明像すなわち直接反射光が最も強く返ってくるため、均一なラベルの画像は得られない。そこで、照明３Ａ，３Ｂに偏光フィルタ７を入れて、光の振動方向をある方向に絞ると、直接反射光は偏光面がちょうど９０度ずれてレンズ側に入ってくる。同様にＣＣＤカメラ５のレンズの前面に偏光フィルタ８を入れて、この振動方向の光だけを遮ると、ラベル面に直接映る照明像を消すことができる。
これとは別に、偏光された光がラベル面に当たって光が拡散すると偏光面が乱されるため、いろいろな方向に振動する光がレンズ側に入ってくるので、その一部がＣＣＤカメラ５のレンズの前面の偏光フィルタ８を通過することができる。これはラベル面のどこでも同じ条件であるため、ラベル面全体を均一に撮像することができる。
【００１９】
一方、照明４は容器１およびラベル２の下部に直接入射して、容器１およびラベル２の下部からの直接反射光がＣＣＤカメラ５に入射するようになる。第２照明である照明４の直接反射光は、照明４に偏光フィルタを入れていないので、容器１およびラベル２の下部からの直接反射光はいろいろな振動方向を持った光であるため、ＣＣＤカメラ５のレンズの前面においた偏光フィルタ８を通過し、その直接反射光の画像が撮れる。
容器１およびラベル２の下部の直接反射光の画像は、照明４の位置と大きさを適宜設定して容器１のカメラ側の面すなわち正面だけが映るようにしているので、この画像の中心を画像処理で割り出してセンターラインを求める。この場合、多少容器が回転しても、センターラインは、容器のカメラ側の面の中心に位置しているので、このセンターラインを基準にラベルの横ずれを検査する検査エリアを設定する。
【００２０】
ラベルの横ずれを検査する検査エリアは、ラベルが正常に位置していると暗くなっているところに明るいところがあったり、その逆であったりした場合に検出するようにしている。本実施形態では、本来暗いところに検査エリアを設定し、この検査エリアに明るいところがあるとラベルの横ずれがあるとしてラベルの横ずれを検出するようにしている。
【００２１】
図３は、角型の容器１の四隅が面取されたコーナー部１Ｃを有する場合に、照明４から長方形の拡散板を通して容器１に面照明を行って容器１からの直接反射光がＣＣＤカメラ５に入射する状態を示す模式的な平面図である。
角型の容器１の四隅が面取りされたコーナー部１Ｃを有する場合、容器１の回転がない場合には、図３（ａ）に示すように、コーナー部１Ｃを除いた容器正面１Ｆのみからの直接反射光がＣＣＤカメラ５に入射する。コーナー部１Ｃは略４５度に面取りされているので、直接反射光は横方向に反射してしまうためである。これにより、容器正面１Ｆの両端を見つけて、その中心を割り出す方法と、容器正面１Ｆの一端から所定の距離を加算して中心を割り出す方法とが可能となる。
容器正面１Ｆの幅を検知するために使用している照明４は、容器自体が多少回転しても検査でラベル取付不良と判定しないように、容器正面１Ｆの幅よりも若干広い幅となるように、その位置、大きさ等が調整されている。
【００２２】
図３（ｂ）に示すように、容器自体が若干回転したとすると、ＣＣＤカメラ５には回転後の容器正面１Ｆの直接反射光が入射するので、回転していない場合の容器の正面１Ｆの幅と比較して、その幅は若干短くなる。図３（ｂ）に示すように、容器正面１Ｆの幅をＬ、回転角度をθとすると、回転後のボトルの容器正面１Ｆの幅はＬcosθとなる。θ＝０°（回転なし）であれば、ＣＣＤカメラ５で認識される容器正面１Ｆの幅は、正規の容器正面１Ｆと同じ幅（Ｌ）であるが、θ＝１０°であれば、Ｌcos１０°＝０．９８５Ｌとなり、その分中心がずれることになる。
【００２３】
図３（ｃ）に示すように、容器１が回転しすぎた場合（例えば４５度）、ＣＣＤカメラ５には面取りされたコーナー部１Ｃからの直接反射光が入射するので、ＣＣＤカメラ５で認識される容器の幅は、容器正面１Ｆの幅と比較して極端に小さいので、容器の回転しすぎが検知できる。したがって、図３（ｃ）に示す場合には、容器の回転しすぎとしてラベルの横ずれが検知できない対象物として排除することもできる。
実験の結果、容器の回転角度が１０度以内であれば、容器正面１Ｆの中心のずれは１．５％以内の誤差であり、検査に関して全く問題はない。また角型のペットボトル等の角型容器をストレート型のトップチェーンコンベヤで搬送する際に、容器の回転角度が１０度を超えることは殆どないので、搬送される容器のほぼ全品について、ラベルの横ずれの有無を検査できる。
【００２４】
図４（ａ）乃至図４（ｃ）は、図１および図２に示すように構成された容器のラベル検査装置によりペットボトルからなる容器１を撮像した画像に基づいて模式化した図である。図４（ａ）乃至図４（ｃ）において、下側の図は、撮像の際の容器１の回転状態を示すために、容器１を底部から見た図である。
図４（ａ）乃至図４（ｃ）に示すように、容器の画像中には、下部に帯状に白く光った部分がある。この部分の画像は、照明４により容器下部を照明して容器下部からの直接反射光をＣＣＤカメラ５に撮影することにより得られたものである。画像処理装置６では、この部分の画像に基づいて容器正面１Ｆの両端を見つけて、その中心を割り出してセンターラインＣＬを求めることができる。図４（ａ）に示す例においては、容器１は回転していないため、センターラインＣＬは容器正面１Ｆの幅の中心と一致する。図４（ｂ）に示す例においては、容器１が若干回転しているため、センターラインＣＬは容器正面１Ｆの幅の中心から少しずれることになる。図４（ｃ）に示す例においては、画像において認識される容器の幅が極端に小さいので、容器の回転しすぎと判定され、ラベルの横ずれを判定するためのセンターラインＣＬは設定しない。
【００２５】
画像処理装置６では、上述のようにして求めたセンターラインＣＬを基準にラベルの横ずれを検査する検査エリアＩＡ１，ＩＡ２を設定する。本実施形態においては、検査エリアＩＡ１，ＩＡ２は、本来、暗い画像の部分であるところに設定されている。したがって、画像処理装置６により、検査エリアＩＡ１，ＩＡ２に明るいところがあると、ラベルの横ずれがあると判定する。図４（ａ）乃至図４（ｃ）においては、「黒烏龍茶」として図示されている部分の周囲が明るい画像の部分ＢＩになっている。この明るい画像の部分ＢＩが検査エリアＩＡ１又はＩＡ２にかかるか否かを判定し、かかった場合に、ラベルの横ずれがあると判定する。
【００２６】
図５（ａ）乃至図５（ｄ）は、図１および図２に示すように構成された容器のラベル検査装置により角型のペットボトルからなる容器１を実際に撮像した画像である。図５（ａ）乃至図５（ｄ）に示すように、容器の画像中には、下部に帯状に白く光った部分がある。この部分の画像は、照明４により容器下部を照明して容器下部からの直接反射光をＣＣＤカメラ５に撮影することにより得られたものである。図５（ａ）乃至図５（ｄ）においては、「黒烏龍茶」として図示されている部分の周囲が明るい画像の部分になっている。この明るい画像の部分が四角い検査エリア１又は２にかかるか否かを判定し、かかった場合に、ラベルの横ずれがあると判定する。図５（ａ）に示す例においては、容器は回転しておらず、ラベルは正常で良品と判定された。図５（ｂ）に示す例においては、「黒烏龍茶」として図示されている部分の周囲が四角い検査エリア１にかかっているため、ラベルの横ずれがあり不良品と判定された。図５（ｃ）に示す例においては、容器が右側に約１０°回転しているが、センターラインの設定がうまくできて、ラベルは正常で良品と判定された。図５（ｄ）に示す例においては、容器が左側に約１０°回転しているが、センターラインの設定がうまくできて、ラベルは正常で良品と判定された。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は本発明に係る容器のラベル検査装置の基本構成を示す斜視図である。
【図２】図２は搬送される容器に対する照明とＣＣＤカメラの配置関係を示す図である。
【図３】図３は、角型の容器の四隅が面取されたコーナー部を有する場合に、照明から長方形の拡散板を通して容器に面照明を行って容器からの直接反射光がＣＣＤカメラに入射する状態を示す模式的な平面図である。
【図４】図４（ａ）乃至図４（ｃ）は、図１および図２に示すように構成された容器のラベル検査装置によりペットボトルからなる容器を撮像した画像に基づいて模式化した図である。
【図５】図５（ａ）乃至図５（ｄ）は、図１および図２に示すように構成された容器のラベル検査装置により角型のペットボトルからなる容器を実際に撮像した画像である。
【図６】図６は、カメラにより撮影された画像に検査エリアを設定してラベルの横ずれを検査する従来の検査方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 容器
１Ｃ コーナー部
１Ｆ 容器正面
２ ラベル
３Ａ，３Ｂ 照明
４ 照明
５ ＣＣＤカメラ
６ 画像処理装置
７，８ 偏光フィルタ
１０ コンベヤ
ｅ エッジ
ＣＬ センターライン
ＩＡ１，ＩＡ２ 検査エリア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器のラベル検査装置に係り、特に角型のペットボトル等の容器に各種の色や文字が印刷されたラベルが正常に取り付けられているか否かを検査する容器のラベル検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、飲料が充填されたペットボトル等の容器に、各種の色や文字が印刷されたラベル（シュリンクラベル等）を取り付けることが行われている。この場合、角型のペットボトルでは、ラベルを取り付けるときに、ラベルが横にずれる横ずれと呼ばれるラベルの取付不良が生ずることがある。そのため、ペットボトルの正面をカメラにより撮像し、ラベルの横ずれの有無を検査し、ラベルの横ずれがひどい場合には、当該ペットボトルをラベルの取付不良として排除している。
【０００３】
ラベルの横ずれ検査は、角型のペットボトルがカメラに対して正面を向いて搬送されていると想定し、想定されたボトルの正面を撮像し、得られた画像からボトルのエッジを検出してボトルの中心を見出し、ラベルの特徴的な部分がボトルの中心から右側もしくは左側にずれていることを検出するための検査エリアを設定することにより行っている。
【０００４】
図６は、カメラにより撮影された画像に検査エリアを設定してラベルの横ずれを検査する従来の検査方法を示す模式図である。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、角型のペットボトルのエッジｅもしくはキャップのエッジｅを検出してボトル中心（検査エリア中心）であるセンターラインＣＬをみつけ、これから小さな長方形のエリアである検査エリアＩＡ１，ＩＡ２を設定する。図６（ａ）および図６（ｂ）に示す画像においては、角型のペットボトルの特徴的な部分Ｋが検査エリアＩＡ１，ＩＡ２にかかるか否かを判定し、かかった時は、ラベルの横ずれがあると判定してラベル取付不良の扱いにする。図６（ａ）に示す画像においては、特徴的な部分Ｋがいずれの検査エリアにもかかっていないため、良品と判定される。図６（ｂ）に示す画像においては、特徴的な部分Ｋが検査エリアＩＡ２にかかっているので、ラベルの横ずれがあると判定される。ところがラベルの横ずれがない正常品でもボトルが回転してしまうと、上記検査エリアは、ボトルの正面の中心を基準としたものではなく、回転後のボトルの中心を基準として設定されてしまう。そうすると、正常なラベル貼り付けであっても、特徴的な部分Ｋが検査エリアＩＡ１又はＩＡ２にかかってしまい、ラベルの横ずれがあると判定されてラベル取付不良の扱いになってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
角型のペットボトルが回転していないで、ボトルの正面がカメラの方向に向いている場合には、図６（ａ）に示すように、従来の方法でも問題が生じない。ところが、ラベルの取付位置が正常であっても、図６（ｂ）に示すように、ボトル自体が回転してしまうと、従来の方法による検査エリアの設定では、ボトルの正面でなく側面をエッジｅとしてとらえてしまうので、ボトルの正面の中心から側面部の範囲だけ中心がずれてしまう。そうすると、正常なラベル貼付であっても、特徴的な部分Ｋが検査エリアＩＡ１又はＩＡ２にかかってしまい、ラベルの横ずれがあると判定されてしまう。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、容器が搬送中に回転してしまい、容器の正面がカメラの方向に向いていない場合であっても、ラベルが正常に取り付けられているか否かを判定できる容器のラベル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】
上述の目的を達成するため、本発明の容器のラベル検査装置は、四角形断面又は略四角形断面を有する角型の容器を搬送している間に、容器にラベルが正常に取り付けられているか否かを検査する容器のラベル検査装置であって、前面に偏光フィルタを有し、容器および容器に取り付けられたラベルを偏光フィルタを介して照明する第１照明と、容器の１つの面を照明する第２照明と、前記第１照明および第２照明により照明されて容器およびラベルで反射した反射光を撮像するＣＣＤカメラと、前記ＣＣＤカメラで得られた画像を処理する画像処理装置とを備え、前記ＣＣＤカメラは前面に偏光フィルタを有し、前記第１照明と該ＣＣＤカメラとによって、ラベルの直接反射光を消してラベルの拡散反射光による画像を形成するとともに、前記第２照明と前記ＣＣＤカメラとによって、容器の１つの面からの直接反射光による画像を形成したことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、２系統の照明、すなわち、第１照明と第２照明を配置することにより、偏光フィルタを入れた第１照明でラベルを照らし出す。そして、第２照明で、容器およびラベルの下部を照らす。第１照明は偏光フィルタを介して容器を照明するとともに偏光フィルタを有したＣＣＤカメラで受光することによって、ラベルからの直接反射光がなく、ラベルからの拡散反射光がＣＣＤカメラの受光部に入射するようにして、ラベル全体を浮き出させる。一方、第２照明は容器およびラベルの下部に直接入射して、容器およびラベルの下部からの直接反射光がＣＣＤカメラに入射するようになる。容器およびラベルの下部の直接反射光の画像は、第２照明の位置と大きさを適宜設定して容器のカメラ側の面だけが映るようにしているので、この画像の中心を画像処理で割り出して中心線（センターライン）を求めることができる。
【０００９】
本発明の１態様によれば、前記画像処理装置は、前記容器の１つの面からの直接反射光による画像に基づいて容器の１つの面のエッジ（端部）を求め、この求めたエッジ（端部）から容器の１つの面の中心線（センターライン）を求め、この求めた中心線（センターライン）から前記画像中に検査エリアを設定することを特徴とする。
【００１０】
本発明の１態様によれば、前記容器の１つの面は、前記ラベルが他の部分とは識別可能な特徴的な部分を有しているラベルの面に一致していることを特徴とする。
【００１１】
本発明の１態様によれば、前記画像処理装置は、前記ラベルの特徴的な部分が前記検査エリアにかかるか否かを判定し、ラベルの横ずれを判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、容器が搬送中に回転してしまい、容器の正面がカメラの方向に向いていない場合であっても、ラベルが正常に取り付けられているか否かを判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る容器のラベル検査装置の実施の形態を図１乃至図５を参照して説明する。
図１は本発明に係る容器のラベル検査装置の基本構成を示す斜視図である。図１に示すように、ペットボトルからなる容器１の胴部にはラベル２が巻き付けられている。ペットボトルからなる容器１は、概略四角形の断面を有している。また、ラベル２には各種の色（白、黒、茶色等）や文字が印刷されている。
容器のラベル検査装置は、コンベヤ１０によって搬送される容器１の斜め前方および斜め後方に配置された照明３Ａ，３Ｂと、容器１の直前方に配置された照明４と、容器１の前方に配置されたＣＣＤカメラ５と、ＣＣＤカメラ５で得られた画像を処理する画像処理装置６とを備えている。
【００１４】
図１に示すように、本発明の容器のラベル検査装置は、２系統の照明、すなわち、照明３Ａ，３Ｂと照明４と、１台のＣＣＤカメラ５とを備えている。本検査装置においては、カメラは共通の１台のカメラからなるが、２系統の照明はそれぞれ機能が異なるため、図２においては照明３Ａ，３ＢとＣＣＤカメラ５を１つのセットとして図示し、照明４とＣＣＤカメラ５をもう１つのセットとして図示する。
【００１５】
図２（ａ）は搬送される容器１に対する照明３Ａ，３ＢとＣＣＤカメラ５の配置関係を示す平面図であり、図２（ｂ）は搬送される容器１に対する照明３Ａ，３ＢとＣＣＤカメラ５の配置関係を示す立面図である。図２（ａ）に示すように、コンベヤ１０によって搬送される容器１の正面１Ｆを基準として、斜め前方に照明３Ａが配置され、斜め後方に照明３Ｂが配置され、前方にＣＣＤカメラ５が配置されている。図２（ｂ）に示すように、照明３Ａ，３Ｂは、容器１の全体が照明できるように、容器のキャップ部近傍から容器の底部まで延びている。そして、照明３Ａ，３Ｂには、偏光フィルタ７を設けている。
【００１６】
図２（ｃ）は搬送される容器１に対する照明４とＣＣＤカメラ５の配置関係を示す平面図であり、図２（ｄ）は搬送される容器１に対する照明４とＣＣＤカメラ５の配置関係を示す立面図である。図２（ｃ）に示すように、コンベヤ１によって搬送される容器１の正面１Ｆを基準として、直前方に照明４が配置され、照明４より後方にＣＣＤカメラ５が配置されている。図２（ｄ）に示すように、照明４は、容器１の下部を主として照明できるように、容器１の斜め下方に配置されている。
【００１７】
本発明においては、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すように２系統の照明、すなわち、照明３Ａ，３Ｂと照明４を配置することにより、偏光フィルタ７を入れた照明３Ａ，３Ｂでラベル２を照らし出す。ＣＣＤカメラ５のレンズの手前にも偏光フィルタ８を設け、偏光フィルタ７付きの照明３Ａ，３Ｂと偏光フィルタ８付きのＣＣＤカメラ５とにより、ラベル上での照明の直接反射光を消してラベル全体を浮きたたせる画像を形成するようにしている。
そして、もう一つの照明４で、容器１およびラベル２の下部を照らし、容器１およびラベル２からの直接反射光をＣＣＤカメラ５で撮像する。すなわち、照明４は、長方形の拡散板を通した面照明であり、角型の容器１の正面下部を照明し、容器１の正面下部からの直接反射光をＣＣＤカメラ５により撮影するようにしている。この場合、照明４が横に長すぎると、角型の容器１の側面（斜めの部分）に照明が当たり、この容器側面からの直接反射光がＣＣＤカメラ５に入射する場合があるので好ましくない。照明４が短すぎると、少し容器１が回転しただけでも容器１の正面下部からの直接反射光が途切れる場合があるので、照明４の位置と大きさが重要な要素となる。
【００１８】
コンベヤ１０によって搬送される容器１が図２（ａ）および図２（ｃ）に示す位置に到達したときに、照明３Ａ，３Ｂ，４により容器１に投光し、容器１およびラベル２からの反射光をＣＣＤカメラ５で撮像する。照明３Ａ，３Ｂは偏光フィルタ７を介して容器１を照明するとともにＣＣＤカメラ５は偏光フィルタ８を介して受光することによって、ラベル２からの直接反射光がなく、ラベル２からの拡散反射光がＣＣＤカメラ５の受光部に入射するようにして、ラベル全体を浮き出させる画像が形成される。
次に、ラベル全体を浮き出させる画像について説明する。ＣＣＤカメラ側から照明を当ててラベル２を撮像すると手前のラベル面からは、側面もしくは斜めの面に較べると多量の光がＣＣＤカメラ側に返ってくるため、手前のラベル面の画像を映すことができる。しかし、そのままではラベル面に直接映った照明像すなわち直接反射光が最も強く返ってくるため、均一なラベルの画像は得られない。そこで、照明３Ａ，３Ｂに偏光フィルタ７を入れて、光の振動方向をある方向に絞ると、直接反射光は偏光面がちょうど９０度ずれてレンズ側に入ってくる。同様にＣＣＤカメラ５のレンズの前面に偏光フィルタ８を入れて、この振動方向の光だけを遮ると、ラベル面に直接映る照明像を消すことができる。
これとは別に、偏光された光がラベル面に当たって光が拡散すると偏光面が乱されるため、いろいろな方向に振動する光がレンズ側に入ってくるので、その一部がＣＣＤカメラ５のレンズの前面の偏光フィルタ８を通過することができる。これはラベル面のどこでも同じ条件であるため、ラベル面全体を均一に撮像することができる。
【００１９】
一方、照明４は容器１およびラベル２の下部に直接入射して、容器１およびラベル２の下部からの直接反射光がＣＣＤカメラ５に入射するようになる。第２照明である照明４の直接反射光は、照明４に偏光フィルタを入れていないので、容器１およびラベル２の下部からの直接反射光はいろいろな振動方向を持った光であるため、ＣＣＤカメラ５のレンズの前面においた偏光フィルタ８を通過し、その直接反射光の画像が撮れる。
容器１およびラベル２の下部の直接反射光の画像は、照明４の位置と大きさを適宜設定して容器１のカメラ側の面すなわち正面だけが映るようにしているので、この画像の中心を画像処理で割り出してセンターラインを求める。この場合、多少容器が回転しても、センターラインは、容器のカメラ側の面の中心に位置しているので、このセンターラインを基準にラベルの横ずれを検査する検査エリアを設定する。
【００２０】
ラベルの横ずれを検査する検査エリアは、ラベルが正常に位置していると暗くなっているところに明るいところがあったり、その逆であったりした場合に検出するようにしている。本実施形態では、本来暗いところに検査エリアを設定し、この検査エリアに明るいところがあるとラベルの横ずれがあるとしてラベルの横ずれを検出するようにしている。
【００２１】
図３は、角型の容器１の四隅が面取されたコーナー部１Ｃを有する場合に、照明４から長方形の拡散板を通して容器１に面照明を行って容器１からの直接反射光がＣＣＤカメラ５に入射する状態を示す模式的な平面図である。
角型の容器１の四隅が面取りされたコーナー部１Ｃを有する場合、容器１の回転がない場合には、図３（ａ）に示すように、コーナー部１Ｃを除いた容器正面１Ｆのみからの直接反射光がＣＣＤカメラ５に入射する。コーナー部１Ｃは略４５度に面取りされているので、直接反射光は横方向に反射してしまうためである。これにより、容器正面１Ｆの両端を見つけて、その中心を割り出す方法と、容器正面１Ｆの一端から所定の距離を加算して中心を割り出す方法とが可能となる。
容器正面１Ｆの幅を検知するために使用している照明４は、容器自体が多少回転しても検査でラベル取付不良と判定しないように、容器正面１Ｆの幅よりも若干広い幅となるように、その位置、大きさ等が調整されている。
【００２２】
図３（ｂ）に示すように、容器自体が若干回転したとすると、ＣＣＤカメラ５には回転後の容器正面１Ｆの直接反射光が入射するので、回転していない場合の容器の正面１Ｆの幅と比較して、その幅は若干短くなる。図３（ｂ）に示すように、容器正面１Ｆの幅をＬ、回転角度をθとすると、回転後のボトルの容器正面１Ｆの幅はＬcosθとなる。θ＝０°（回転なし）であれば、ＣＣＤカメラ５で認識される容器正面１Ｆの幅は、正規の容器正面１Ｆと同じ幅（Ｌ）であるが、θ＝１０°であれば、Ｌcos１０°＝０．９８５Ｌとなり、その分中心がずれることになる。
【００２３】
図３（ｃ）に示すように、容器１が回転しすぎた場合（例えば４５度）、ＣＣＤカメラ５には面取りされたコーナー部１Ｃからの直接反射光が入射するので、ＣＣＤカメラ５で認識される容器の幅は、容器正面１Ｆの幅と比較して極端に小さいので、容器の回転しすぎが検知できる。したがって、図３（ｃ）に示す場合には、容器の回転しすぎとしてラベルの横ずれが検知できない対象物として排除することもできる。
実験の結果、容器の回転角度が１０度以内であれば、容器正面１Ｆの中心のずれは１．５％以内の誤差であり、検査に関して全く問題はない。また角型のペットボトル等の角型容器をストレート型のトップチェーンコンベヤで搬送する際に、容器の回転角度が１０度を超えることは殆どないので、搬送される容器のほぼ全品について、ラベルの横ずれの有無を検査できる。
【００２４】
図４（ａ）乃至図４（ｃ）は、図１および図２に示すように構成された容器のラベル検査装置によりペットボトルからなる容器１を撮像した画像に基づいて模式化した図である。図４（ａ）乃至図４（ｃ）において、下側の図は、撮像の際の容器１の回転状態を示すために、容器１を底部から見た図である。
図４（ａ）乃至図４（ｃ）に示すように、容器の画像中には、下部に帯状に白く光った部分がある。この部分の画像は、照明４により容器下部を照明して容器下部からの直接反射光をＣＣＤカメラ５に撮影することにより得られたものである。画像処理装置６では、この部分の画像に基づいて容器正面１Ｆの両端を見つけて、その中心を割り出してセンターラインＣＬを求めることができる。図４（ａ）に示す例においては、容器１は回転していないため、センターラインＣＬは容器正面１Ｆの幅の中心と一致する。図４（ｂ）に示す例においては、容器１が若干回転しているため、センターラインＣＬは容器正面１Ｆの幅の中心から少しずれることになる。図４（ｃ）に示す例においては、画像において認識される容器の幅が極端に小さいので、容器の回転しすぎと判定され、ラベルの横ずれを判定するためのセンターラインＣＬは設定しない。
【００２５】
画像処理装置６では、上述のようにして求めたセンターラインＣＬを基準にラベルの横ずれを検査する検査エリアＩＡ１，ＩＡ２を設定する。本実施形態においては、検査エリアＩＡ１，ＩＡ２は、本来、暗い画像の部分であるところに設定されている。したがって、画像処理装置６により、検査エリアＩＡ１，ＩＡ２に明るいところがあると、ラベルの横ずれがあると判定する。図４（ａ）乃至図４（ｃ）においては、「黒烏龍茶」として図示されている部分の周囲が明るい画像の部分ＢＩになっている。この明るい画像の部分ＢＩが検査エリアＩＡ１又はＩＡ２にかかるか否かを判定し、かかった場合に、ラベルの横ずれがあると判定する。
【００２６】
図５（ａ）乃至図５（ｄ）は、図１および図２に示すように構成された容器のラベル検査装置により角型のペットボトルからなる容器１を実際に撮像した画像である。図５（ａ）乃至図５（ｄ）に示すように、容器の画像中には、下部に帯状に白く光った部分がある。この部分の画像は、照明４により容器下部を照明して容器下部からの直接反射光をＣＣＤカメラ５に撮影することにより得られたものである。図５（ａ）乃至図５（ｄ）においては、「黒烏龍茶」として図示されている部分の周囲が明るい画像の部分になっている。この明るい画像の部分が四角い検査エリア１又は２にかかるか否かを判定し、かかった場合に、ラベルの横ずれがあると判定する。図５（ａ）に示す例においては、容器は回転しておらず、ラベルは正常で良品と判定された。図５（ｂ）に示す例においては、「黒烏龍茶」として図示されている部分の周囲が四角い検査エリア１にかかっているため、ラベルの横ずれがあり不良品と判定された。図５（ｃ）に示す例においては、容器が右側に約１０°回転しているが、センターラインの設定がうまくできて、ラベルは正常で良品と判定された。図５（ｄ）に示す例においては、容器が左側に約１０°回転しているが、センターラインの設定がうまくできて、ラベルは正常で良品と判定された。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は本発明に係る容器のラベル検査装置の基本構成を示す斜視図である。
【図２】図２は搬送される容器に対する照明とＣＣＤカメラの配置関係を示す図である。
【図３】図３は、角型の容器の四隅が面取されたコーナー部を有する場合に、照明から長方形の拡散板を通して容器に面照明を行って容器からの直接反射光がＣＣＤカメラに入射する状態を示す模式的な平面図である。
【図４】図４（ａ）乃至図４（ｃ）は、図１および図２に示すように構成された容器のラベル検査装置によりペットボトルからなる容器を撮像した画像に基づいて模式化した図である。
【図５】図５（ａ）乃至図５（ｄ）は、図１および図２に示すように構成された容器のラベル検査装置により角型のペットボトルからなる容器を実際に撮像した画像である。
【図６】図６は、カメラにより撮影された画像に検査エリアを設定してラベルの横ずれを検査する従来の検査方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 容器
１Ｃ コーナー部
１Ｆ 容器正面
２ ラベル
３Ａ，３Ｂ 照明
４ 照明
５ ＣＣＤカメラ
６ 画像処理装置
７，８ 偏光フィルタ
１０ コンベヤ
ｅ エッジ
ＣＬ センターライン
ＩＡ１，ＩＡ２ 検査エリア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
四角形断面又は略四角形断面を有する角型の容器を搬送している間に、容器にラベルが正常に取り付けられているか否かを検査する容器のラベル検査装置であって、
前面に偏光フィルタを有し、容器および容器に取り付けられたラベルを偏光フィルタを介して照明する第１照明と、
容器の１つの面を照明する第２照明と、
前記第１照明および第２照明により照明されて容器およびラベルで反射した反射光を撮像するＣＣＤカメラと、
前記ＣＣＤカメラで得られた画像を処理する画像処理装置とを備え、
前記ＣＣＤカメラは前面に偏光フィルタを有し、前記第１照明と該ＣＣＤカメラとによって、ラベルの直接反射光を消してラベルの拡散反射光による画像を形成するとともに、前記第２照明と前記ＣＣＤカメラとによって、容器の１つの面からの直接反射光による画像を形成したことを特徴とする容器のラベル検査装置。
【請求項２】
前記画像処理装置は、前記容器の１つの面からの直接反射光による画像に基づいて容器の１つの面のエッジを求め、この求めたエッジから容器の１つの面の中心線を求め、この求めた中心線から前記画像中に検査エリアを設定することを特徴とする請求項１記載の容器のラベル検査装置。
【請求項３】
前記容器の１つの面は、前記ラベルが他の部分とは識別可能な特徴的な部分を有しているラベルの面に一致していることを特徴とする請求項２記載の容器のラベル検査装置。
【請求項４】
前記画像処理装置は、前記ラベルの特徴的な部分が前記検査エリアにかかるか否かを判定し、ラベルの横ずれを判定することを特徴とする請求項３記載の容器のラベル検査装置。
【請求項１】
四角形断面又は略四角形断面を有する角型の容器を搬送している間に、容器にラベルが正常に取り付けられているか否かを検査する容器のラベル検査装置であって、
前面に偏光フィルタを有し、容器および容器に取り付けられたラベルを偏光フィルタを介して照明する第１照明と、
容器の１つの面を照明する第２照明と、
前記第１照明および第２照明により照明されて容器およびラベルで反射した反射光を撮像するＣＣＤカメラと、
前記ＣＣＤカメラで得られた画像を処理する画像処理装置とを備え、
前記ＣＣＤカメラは前面に偏光フィルタを有し、前記第１照明と該ＣＣＤカメラとによって、ラベルの直接反射光を消してラベルの拡散反射光による画像を形成するとともに、前記第２照明と前記ＣＣＤカメラとによって、容器の１つの面からの直接反射光による画像を形成したことを特徴とする容器のラベル検査装置。
【請求項２】
前記画像処理装置は、前記容器の１つの面からの直接反射光による画像に基づいて容器の１つの面のエッジを求め、この求めたエッジから容器の１つの面の中心線を求め、この求めた中心線から前記画像中に検査エリアを設定することを特徴とする請求項１記載の容器のラベル検査装置。
【請求項３】
前記容器の１つの面は、前記ラベルが他の部分とは識別可能な特徴的な部分を有しているラベルの面に一致していることを特徴とする請求項２記載の容器のラベル検査装置。
【請求項４】
前記画像処理装置は、前記ラベルの特徴的な部分が前記検査エリアにかかるか否かを判定し、ラベルの横ずれを判定することを特徴とする請求項３記載の容器のラベル検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１５１４５７（Ｐ２０１０−１５１４５７Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２７０５５（Ｐ２００８−３２７０５５）
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（３９００１４６６１）キリンテクノシステム株式会社 (126)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（３９００１４６６１）キリンテクノシステム株式会社 (126)
【Ｆターム（参考）】
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