JP5559527B2 - 検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、検査対象物を撮像して得られた画像に基づいてその検査対象物を検査する検査装置に関する。

ケーサーのコンベアにて搬送される包装資材としてのシートのフラップが、コンベアの搬送方向に沿って設けられたフラップガイドにて正しく案内されるように折り曲げられているか否かを検査するシートフラップの折り曲げ状態検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び、３が存在する。

特開２００９−１６１２１１号公報 特開２００９−１２６５６４号公報 特開２０００−０６５５４６号公報

上述のようなシートには、フラップがフラップガイドにて折り曲げられることにより、四隅に斜めの面取りが形成された形状の梱包容器として構成されるものが存在する。このような梱包容器の四隅の面取りはフラップが折り曲げられることにより形成されるので、フラップの折り曲げ状態によっては面取り部に隙間が形成される場合がある。また、このような面取り部の隙間を検査する検査装置として、面取り部の隙間を撮像し、得られた画像内の明暗の分布に基づいて面取り部に形成された隙間の面積を測定し、測定した面積の大きさによって成形された包装容器に異常があるか否かを判別する検査装置が存在する。しかし、このような検査装置では、面取り部に形成された隙間の全体の面積が測定され、その全体の面積の大きさに基づいて異常の有無が判別されるため、例えば、隙間の形状が三角形の場合には、実際には異常ありと判別されるべき状態であるにもかかわらず、全体の面積としては小さく測定され、異常なしと判別されてしまう場合がある。そして、面取り部に異常がある梱包容器は、搬送途中等に梱包が崩壊する可能性が高くなってしまう。

そこで、本発明は、検査対象部の異常の判別の精度を向上させることができる検査装置を提供することを目的とする。

本発明の検査装置は、検査対象物の検査対象部を含む所定の撮像範囲を撮像する撮像手段と、前記検査対象部を照明する照明手段と、前記撮像手段が取得した前記所定の撮像範囲の画像に基づいて前記検査対象部が映されている部分を含むように設定された検査領域内の前記検査対象部の面積を取得し、取得した前記検査対象部の面積に基づいて前記検査対象部の異常の有無を判別する判別手段と、を備え、前記判別手段は、前記検査対象部が複数に区分されるように前記検査領域を複数の小領域に分けて前記複数の小領域毎に異常の有無を判別するとともに、前記検査対象部が一端から他端まで延びる特定の一辺を含み、当該特定の一辺の前記一端側から延びるフラップが前記他端側に向かって折り曲げられて前記特定の一辺と前記フラップとの間に形成される隙間が前記検査対象部として検査される場合において、前記特定の一辺を基準に前記検査領域を前記複数の小領域に分けるものである。

本発明によれば、検査対象部が複数に区分された複数の小領域毎に異常の有無が判別されるので、検査対象部の異常を細かく判別することができる。このため、例えば、全体面積としては小さいが、一部に異常と判別すべき部分を含むような形状の検査対象部についても異常有りと判別することができる。これにより、検査対象部の異常の判別の精度を向上させることができる。

判別手段として、所定の撮像範囲の画像から前記検査対象部の面積をどのように測定するものが用いられてもよい。例えば、本発明の検査装置の一態様において、前記判別手段は、前記所定の撮像範囲の画像内の各部の明度に基づいて前記検査領域内の前記検査対象部の面積を取得してもよい。

判別手段が所定の撮像範囲の画像内の各部の明度に基づいて検査対象部の面積を測定する態様において、前記撮像手段によって取得される前記撮像範囲の画像内において前記検査対象部が映される部分以外の部分に前記照明手段の光が映されるように前記照明手段の光を前記撮像手段に導く光学系を、更に備えてもよい。この場合、光学系によって導かれた光によって撮像範囲の明暗が強調されるので、検査対象部の面積をより適切に測定することができる。

光学系を備える態様において、光学系としてどのようなものが用いられてもよい。例えば、本発明の検査装置に一態様において、前記光学系として、前記照明手段の光を前記撮像手段に反射する反射板が用いられてもよい。

判別手段として、検査対象部の異常の有無の判別のために、複数の小領域毎の判別結果をどのように利用するものが用いられてもよい。例えば、本発明の検査装置の一態様において、前記判別手段は、前記複数の小領域の少なくとも一つにおいて異常ありと判別された場合に前記検査対象部に対して異常ありと判別してもよい。この場合、一部に異常と判別すべき部分を含むような形状の検査対象部をより確実に異常ありと判別することができるので、検査対象部の異常の判別の精度をより向上させることができる。

複数の小領域として、どのように検査対象部を区分するものが適用されてもよい。例えば、本発明の検査装置に一態様において、前記判別手段は、前記複数の小領域として、前記特定の一辺の中央を境界に含み、前記一端と前記他端とが互いに別の小領域に含まれるように前記検査領域を二つの小領域に分けることにより、前記特定の一辺を基準に前記検査領域を前記複数の小領域に分けてもよい。また、例えば、本発明の検査装置の一態様において、前記判別手段は、前記境界として、前記特定の一辺と直交する直線を用いて前記検査領域を二つの小領域に分けることにより、前記特定の一辺を基準に前記検査領域を前記複数の小領域に分けてもよい。この場合、検査対象部としての隙間が広がる領域は、フラップの折り曲げ状態により変化する。このため、隙間の形成に対して寄与が少ない特定の一辺を二等分するように直交する直線を境界として用いることにより、隙間が変化する領域を２つの小領域に適切に割り振ることができる。これにより、例えば、三角型に形成された隙間等、領域の広がりに偏りがある隙間の異常を簡易、かつ、適切に判別することができる。

以上、説明したように、本発明によれば、検査対象部の異常の判別の精度を向上させることができる。

本発明の一形態に係る検査装置の全体図。 ケースの構造の一例を示す図。 ケースの隅の画像の一例であって、隅に四角型の隙間が形成されている場合の画像を示す図。 ケースの隅の画像の一例であって、隅に三角型の隙間が形成されている場合の画像を示す図。 モニタに出力された判別状況を模式的に示す図であって、３ｍｍ幅を有する四角型の隙間を示す図。 モニタに出力された判別状況を模式的に示す図であって、３ｍｍ幅を有する三角型の隙間を示す図。

図１は、本発明の一形態に係る検査装置の全体図である。図１の検査装置１は、飲料用の缶を梱包するケーサー（不図示）にて缶が梱包されたケース２の検査に用いられている。図２は、ケース２の構造の一例を示す図である。図２に示すように、ケース２は、複数本（一例として２４本）の缶３を縦横に並んだ状態で収容する胴部４と、胴部４の両端を閉じるように折り込まれて相互に貼り合わされる内フラップ５及び外フラップ６と、を備えている。図２では、内フラップ５が折り込まれ、外フラップ６はまだ折り込まれてない状態を示している。図２に示すように、胴部４は、缶３の底側及び天面をそれぞれ覆う底板４ａ及び、天板４ｂと、それらの底板４ａ及び、天板４ｂの間に配置される一対の側板４ｃとを有している。内フラップ５は側板４ｃの両端に連なり、外フラップ６は底板４ａ及び、天板４ｂのそれぞれの両端に連なっている。底板４ａ及び、天板４ｂの四隅Ｃは斜めにカットされて面取り部４ｄが形成されている。各内フラップ５は、２本の罫線（折り目線）５ａ、５ｂを曲げの軸として、面取り部４ｄに沿うように二段に折り込まれている。従って、内フラップ５及び外フラップ６を貼り合わせることにより、ケース２は直方体の４つの角部にコーナー面７が形成された形状の梱包容器として構成される。

図１に戻り、検査装置１は、斜めにカットされた四隅Ｃの精度を検査するために用いられている。図１に示すように、検査装置１は、ケース２が載置され、載置されたケース２を搬送する搬送手段としてのコンベア９の搬送経路上に配置されている。検査装置１は、撮像手段としての２つのカメラ１０と、照明手段としての２つの照明器１１と、光学系としての２つ反射板１２と、判別手段としての判別装置１３と、を備えている。

２つのカメラ１０は、コンベア９の上方に各軸線Ａｘが傾けられて配置されている。各カメラ１０の軸線Ａｘは、各軸線ＡＸの延長上にコンベア９にて搬送中のケース２の四隅Ｃが位置するように傾けられている。つまり、２つのカメラ１０は、一方がケース２の一端側２ａに位置する２つの隅Ｃ１を、他方がケース２の他端側２ｂに位置する２つの隅Ｃ２を、それぞれ上方から撮像可能なように配置されている。各カメラ１０は、判別装置１３に接続されており、各カメラ１０で撮像した画像は判別装置１３に入力される。

２つの照明器１１は、ケース２及び反射板１２に光を照射するように、各カメラ１０の下方であって、ケース２の上方にそれぞれ配置されている。また、２つの反射板１２は、各照明器１１の下方であって、ケース２の一端側２ａと他端側２ｂとにそれぞれ配置されている。各反射板１２は、それぞれの上方に配置された照明器１１から照射された光を反射して、各コーナー面７に光を導くことが可能なように、各反射面１２ａが湾曲状に形成されている。

判別装置１３は、例えば、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットによって実現される。判別装置１３は、各カメラ１０から出力された画像に基づいてケース２の四隅Ｃに異常があるか否かの判別を実行する。

図３及び、図４を参照して判別装置１３が実行する四隅Ｃの異常の有無の判別方法について説明する。カメラ１０は、隅Ｃを含むような範囲を撮像する。カメラ１０による隅Ｃを含む範囲の撮像は、例えば、ケース２のコンベア９上の所定位置の通過を検出可能に設けられた不図示のセンサに基づいて行われることにより実現できる。各カメラ１０は、ケース２の所定位置の通過に合わせて、ケース２の一端側２ａの隅Ｃ１を含む所定の撮像範囲と、ケース２の他端２ｂの隅Ｃ２を含む所定の撮像範囲と、をそれぞれ撮像する。図３及び、図４は、いずれもカメラ１０が撮像し、判別装置１３に入力されたケース２の隅Ｃの画像の一例を示す図である。ケース２には、内フラップ５の折り曲げ状態や、内フラップ５及び外フラップ６の貼り合わせ状態によって、隅Ｃの面取り部４ｄとコーナー面７との間に検査対象部としての隙間Ｄが形成される場合がある。図３で示す例では、隅Ｃの面取り部４ｄとコーナー面７との間に斜線で示す四角型の隙間Ｄが形成されている。図３に示すように、カメラ１０が撮像した画像内には隅Ｃが含まれるように検査領域Ｔが設定されている。検査領域Ｔの設定は、例えば、画像内の一定の位置を予め設定することにより実現される。ケース２の所定位置の通過を検出するセンサに基づいて画像が撮像されていれば、隅Ｃが常に一定の位置に配置される画像となるため、この一定の位置に検査領域Ｔが設定されていれば、検査領域Ｔに隅Ｃが含まれる。また、検査領域Ｔの設定は、画像内の明暗に基づいて、エッジや隅Ｃ、或いは隙間Ｄを判別することにより実現されてもよい。検査領域Ｔは、天板４ｂにより形成される隙間Ｄの底辺Ｄａを二等分するように、底辺Ｄａと中央で直交する直線Ｓによって、外フラップ６側に位置する第１小領域Ｔ１及び、側板４ｃ側に位置する第２小領域の２つの小領域Ｔ１、Ｔ２に等分されている。

判別装置１３は、カメラ１０が撮像した画像に基づいて、検査領域Ｔに含まれる隙間Ｄの面積を取得する。この隙間Ｄの面積の取得は、第１小領域Ｔ１に含まれる第１隙間Ｄ１及び、第２小領域Ｔ２に含まれる第２隙間Ｄ２のそれぞれ毎に実行される。各隙間Ｄ１、Ｄ２の面積の取得には、周知の技術を適用可能である。例えば、各面積の取得は、基準となる明度を設け、基準値を超える明度と、基準値以下の明度とに検査領域Ｔ内を２値化したうえで、明暗を反転することにより各隙間Ｄ１、Ｄ２を特定し、その各隙間Ｄ１、Ｄ２の面積を測定あるいは算出することにより実現できる。天板４ｂには照明器１１から光が照射され、各コーナー面７には、反射板１２により光が導かれている。このため、隙間Ｄとそれ以外との明度の差は強調されているので、より適切に各隙間Ｄ１、Ｄ２の面積を取得することができる。

次に、判別装置１３は、取得した隙間Ｄの面積に基づいて異常の有無を判別する。この異常の有無の判別は、各小領域Ｔ１、Ｔ２毎に実行される。具体的には、各小領域Ｔ１、Ｔ２毎に異常と判断可能な異常値が設定され、各隙間Ｄ１、Ｄ２のそれぞれと各異常値との間で大小が比較される。なお、各異常値は、互いに同じ値でもよいし、互いに異なる値でもよい。そして、判別装置１３は、各小領域Ｔ１、Ｔ２の判別結果が、いずれの小領域Ｔ１、Ｔ２においても異常なしの場合には検査領域Ｔについて異常なしと判別し、各小領域Ｔ１、Ｔ２のいずれかにおいて異常有りの場合には検査領域Ｔについて異常有りと判別する。

この形態によれば、検査対象領域Ｔが２つの小領域Ｔ１、Ｔ２に分けられ、各小領域Ｔ１、Ｔ２毎に異常の有無が判別されるので、隙間Ｄの異常について細かく判別することができる。また、検査対象領域Ｔは、隙間Ｄの領域の形成に寄与する可能性が低い底辺Ｄａ、つまり、一定値と判断可能な底辺Ｄａの中央を境界に含むような２つの小領域Ｔ１、Ｔ２に等分されているので、隙間Ｄの形状が変化する領域を各小領域Ｔ１、Ｔ２に比較的適切に割り振ることができる。このため、四角型以外の形状、つまり、隙間Ｄを形成する面積の分布が均等でなく偏りがあるような形状であって、全体の面積が小さい形状についても適切な判別をすることができる。図４は、隅Ｃに三角型の隙Ｄ間が形成されている場合の画像を示している。図４の例では、隙間Ｄの形状が三角型に形成されているので、隙間Ｄ全体の面積を算出した場合、この面積は小さい値となる。このため、検査領域Ｔに含まれる隙間Ｄ全体の面積と所定値との間の大小の比較のみで隙間Ｄに対する異常の有無が判別される場合には、異常と判別されるべき隙間であるにもかかわらず、異常なしと判別される可能性がある。即ち、隙間Ｄ全体の面積と所定値との間の大小の比較のみで異常の有無を判別する形態において、四角型の隙間Ｄを対象として所定値が設定された場合には、三角型の隙間Ｄに対して異常の検出が適切に行われず、逆に三角型の隙間Ｄを対象として所定値が設定された場合には、四角型の隙間Ｄに対して異常のないものまで検出されてしまう可能性がある。しかし、この形態によれば、面積の比較的小さい隙間Ｄ１を含む第１小領域Ｔ１で異常なしと判別された場合でも、面積の比較的大きい隙間Ｄ２を含む第２小領域Ｔ２で異常有りと判別することができるので、隙間Ｄの形状が三角型であっても異常の有無を適切に判別することができる。このため、隙間Ｄの全体面積に基づいて異常の有無を判別する場合に比べて、隙間Ｄの全体の面積が小さいが異常有りと判別すべき隙間Ｄを適切に検出することができる。これにより、隅Ｃの異常の判別の精度を向上させることができる。

本発明は上述の形態に限定されず、適宜の形態にて実施することができる。上述の形態では、底辺Ｄａの中央を境界に含むように検査領域Ｔが２等分されているが、このような形態に限定されるものではない。例えば、隙間を形成する一辺の中央を境界に含むように検査領域Ｔが底面Ｄａと並行する方向に２分割されていてもよい。また、隙間を形成する一辺の中央を境界に含むように検査領域Ｔが２つに分けられる形態に限定されるものでもなく、検査領域が検査対象部を区分するような３つ以上の小領域に分けられていてもよい。この場合、より細かく検査領域の異常の有無を判別することができる。また、上述の形態では、２つの小領域のいずれか一つの異常ありとの判別をもって、検査対象領域について異常有りと判別されているが、検査対象領域が検査対象部を区分するような複数の小領域に分けられる形態においてはこのような形態に限定されるものではない。例えば、複数の小領域の２つ以上において異常有りと判別された場合に検査領域について異常有りと判別される形態でもよい。また、上述の形態では、光学系として反射板が用いられているが、このような形態に限定されるものではない。例えば、光学系として、別途、照明手段を設けてもよい。また、光学系は省略されてもよい。また、上述のような検査装置が適用されたケーサーには、検査装置にて異常有りと判別されたケースを搬送路から排出する排出装置が設けられていてもよい。

上述の実施の形態を用いて、ケース２の隅Ｃの異常の有無の判別を実施した。各カメラ１０が撮像した画像及び、判別装置１３の判別状況を不図示のモニタに出力して判別結果を確認した。

（実施例１）
隅Ｃに許容限界値となる３ｍｍ幅Ｄｓを有する四角型の隙間Ｄが形成されているケース２について検査を実施した。図５は、３ｍｍ幅Ｄｓを有する四角型の隙間Ｄについて、モニタに出力された判別状況を模式的に示した図である。この実施例では、第１小領域Ｔ１に含まれる隙間Ｄ１に対する異常値としての上限値に８００が、第２小領域Ｔ２に含まれる隙間Ｄ２に対する異常値としての上限値に７００が、それぞれ設定されている。測定の結果、第１隙間Ｄ１の面積が８４４と、第２隙間Ｄ２の面積が７６１と、それぞれ測定された。第１小領域Ｔ１及び、第２小領域Ｔ２のいずれの測定値も上限値を超えているため、第１小領域Ｔ１及び、第２小領域Ｔ２のいずれに対しても異常有り（図５では、“ＮＧ”と表示）と判別され、結果として検査対象が不良と判定されている。

（実施例２）
隅Ｃに許容限界値となる３ｍｍ幅Ｄｓを有する三角型の隙間Ｄが形成されているケース２について検査を実施した。図６は、３ｍｍ幅Ｄｓを有する三角型の隙間Ｄについて、モニタに出力された判別状況を模式的に示した図である。この実施例では、第１小領域Ｔ１に含まれる隙間Ｄ１に対する異常値としての上限値に８００が、第２小領域Ｔ２に含まれる隙間Ｄ２に対する異常値としての上限値に７００が、それぞれ設定されている。測定の結果、第１隙間Ｄ１の面積が１７２と、第２隙間Ｄ２の面積が７７０と、それぞれ測定された。第１小領域Ｔ１では測定された第１隙間Ｄ１の面積が上限値内に収まっているため異常なし（図６では、“ＯＫ”と表示）と判別され、第２小領域Ｔ２では測定された第２隙間Ｄ２の面積が上限を超えているため異常有り（図６では、“ＮＧ”と表示）と判別されている。そして、これらの第１小領域Ｔ１及び、第２小領域Ｔ２の判別結果に基づいて、検査対象が不良と判定されている。

検査領域Ｔを分けずに隙間Ｄ全体の面積に基づいて異常の有無が判別される場合には、同じ３ｍｍ幅Ｄｓを有する隙間Ｄでも隙間Ｄの形によって、面積値が異なるため、不良と判別すべき上限値の設定が難しく、検査結果が安定しなかった。一方、２つの検査領域Ｔ１、Ｔ２に分けて、検査領域Ｔ１、Ｔ２毎に検査が行われることにより、隙間Ｄの形の違いによる面積値の変動が少なくなり、不良と判別すべき上限値の設定が容易で検査が安定した。結果として、設定、調整が容易となり、かつ、異常の有無の判断精度が向上し品質向上につながった。また、この検査装置１を適用したケーサーに検査装置１にて異常あり（不良）と判別されたケース２を搬送路から排出するための排出装置（不図示）を設けることにより、作業者の作業低減を実現することができた。

１ 検査装置
２ ケース（検査対象物）
１０ カメラ（撮像手段）
１１ 照明器（照明手段）
１２ 反射板（光学系）
１３ 判別装置（判別手段）
Ｔ 検査領域
Ｔ１ 第１小領域（複数の小領域）
Ｔ２ 第２小領域（複数の小領域）
Ｄ 隙間（検査対象部）
Ｄａ 底辺（特定の一辺）
Ｓ 直線
Ａｘ 軸線

Claims (7)

1. 検査対象物の検査対象部を含む所定の撮像範囲を撮像する撮像手段と、
   前記検査対象部を照明する照明手段と、
   前記撮像手段が取得した前記所定の撮像範囲の画像に基づいて前記検査対象部が映されている部分を含むように設定された検査領域内の前記検査対象部の面積を取得し、取得した前記検査対象部の面積に基づいて前記検査対象部の異常の有無を判別する判別手段と、
   を備え、
   前記判別手段は、前記検査対象部が複数に区分されるように前記検査領域を複数の小領域に分けて前記複数の小領域毎に異常の有無を判別するとともに、前記検査対象部が一端から他端まで延びる特定の一辺を含み、当該特定の一辺の前記一端側から延びるフラップが前記他端側に向かって折り曲げられて前記特定の一辺と前記フラップとの間に形成される隙間が前記検査対象部として検査される場合において、前記特定の一辺を基準に前記検査領域を前記複数の小領域に分ける、
   ことを特徴とする検査装置。
2. 前記判別手段は、前記所定の撮像範囲の画像内の各部の明度に基づいて前記検査領域内の前記検査対象部の面積を取得する請求項１に記載の検査装置。
3. 前記撮像手段によって取得される前記撮像範囲の画像内において前記検査対象部が映される部分以外の部分に前記照明手段の光が映されるように前記照明手段の光を前記撮像手段に導く光学系を、更に備える請求項２に記載の検査装置。
4. 前記光学系として、前記照明手段の光を前記撮像手段に反射する反射板が用いられる請求項３に記載の検査装置。
5. 前記判別手段は、前記複数の小領域の少なくとも一つにおいて異常ありと判別された場合に前記検査対象部に対して異常ありと判別する請求項１〜４のいずれか一項に記載の検査装置。
6. 前記判別手段は、前記複数の小領域として、前記特定の一辺の中央を境界に含み、前記一端と前記他端とが互いに別の小領域に含まれるように前記検査領域を二つの小領域に分けることにより、前記特定の一辺を基準に前記検査領域を前記複数の小領域に分ける、請求項１〜５のいずれか一項に記載の検査装置。
7. 前記判別手段は、前記境界として、前記特定の一辺と直交する直線を用いて前記検査領域を二つの小領域に分けることにより、前記特定の一辺を基準に前記検査領域を前記複数の小領域に分ける、請求項６に記載の検査装置。

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