JP3954083B2

JP3954083B2 - 外観検査方法とその装置

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Publication number: JP3954083B2
Application number: JP2006148007A
Authority: JP
Inventors: 真利宇都宮
Original assignee: Lion Engineering Co Ltd
Current assignee: Lion Engineering Co Ltd
Priority date: 2006-05-29
Filing date: 2006-05-29
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2026-05-29
Also published as: JP2007114180A

Description

本発明は、錠剤などの小物品の外観の良否を判定する外観検査方法と、この方法を利用した外観検査装置に関するものである。

従来、錠剤などの小物品（以下「被検査物」という）の外観を検査する方法として、被検査物を垂直落下させ、この落下中の被検査物をＣＣＤカメラなどの撮像手段で撮像し、得られた撮像データに画像処理を施すことにより被検査物の外観の良否（例えば、欠けや割れなど）を判定するようにした外観検査方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１に記載の外観検査方法は、垂直落下する被検査物を水平方向正面位置からＣＣＤカメラなどの撮像手段で撮像し、得られた１枚の撮像画像を基に画像処理によって被検査物の外観の良否を判定するようにしたものである。

また、特許文献２に記載の外観検査方法は、被検査物の落下経路を中に挟んで撮像手段と反対側の位置に断面「く」の字状をした反射板（ミラー）を対向配置し、被検査物がこの反射板の前を通過する際に被検査物を撮影することにより、水平方向正面から直接撮像した正面画像、断面「く」の字状をした反射板から反射されてくる左側背面画像および右側背面画像の計３つの画像を同時に取得し、この３つの画像を基に画像処理によって被検査物の外観の良否を判定するようにしたものである。

特開２００１−３１１６９１号公報（全頁、全図）特開２００５−１７２６０８号公報（全頁、全図）

特許文献１に記載の外観検査方法の場合、水平方向正面から直接撮像した正面画像１枚を基に被検査物の外観の良否を判定している。このため、撮像されていない背面や左右の側面、上下の側面などについては外観検査を行なうことができない。特許文献１に記載の外観検査方法を用いて被検査物の全周面について外観検査を行なうには、不規則に姿勢を変えながら自然落下してくる被検査物をその落下の途中で何回も撮像し、異なる姿勢状態の画像を何枚も撮像するしかないが、そのような方法を採ったとしても、全周面について間違いなく外観検査を行なったという保証がない。

特許文献２に記載の外観検査方法の場合、水平方向正面から直接撮像した正面画像と、断面「く」の字状をした反射板に写し出されて反射してくる左右の側面画像の計３面の画像を基に被検査物の外観の良否を判定しているので、特許文献１に記載の外観検査方法よりは正確な外観検査を行なうことが可能である。しかし、錠剤などの厚みのある立体的な形状をした被検査物について、その全外周面の外観検査を１回の画像処理によって行なうには、正面、裏面、上下の側面、左右の側面の６面の画像が必要であるが、特許文献２に記載の外観検査方法の場合、水平方向正面から直接撮像した正面画像と、断面「く」の字状をした反射板に写し出されて反射してくる左右側面および背面の画像しか得られず、上下の側面については画像を得ることができないため、被検査物の全外周面について１回の撮像で正確な外観検査を行なうことは難しかった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、被検査物についての正面、背面、上下側面、左右側面の計６面の画像を同時に撮像することができ、これら６面の撮像画像を用いることによって被検査物の全周面について１回の撮像で極めて正確で完全な外観検査を行なうことができる外観検査方法と、これを利用した外観検査装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明の外観検査方法は、搬送中の被検査物を撮像手段によって撮像し、得られた撮像画像の画像データに画像処理を施すことにより被検査物の外観の良否を判定するようにした外観検査方法において、搬送経路の途中に被検査物を重力に従って自然落下させる垂直落下部を設け、該垂直落下部に被検査物の撮像ポイントを設定するとともに、該撮像ポイントと正対する水平方向正面位置にエリアセンサからなる撮像手段を配置し、さらに、前記撮像ポイントの周囲には撮像ポイントを囲むように４枚の側面ミラーを撮像ポイントの上下位置と左右位置に直交配置するとともに、撮像ポイントの背面側には断面「く」の字状をした１枚の背面ミラーを配置し、搬送されてくる被検査物を前記垂直落下部において所定の姿勢に矯正して自然落下させ、該落下してくる被検査物が前記撮像ポイントに位置したとき、前記４枚の側面ミラーから反射されてくる被検査物の上下・左右の４つの側面画像と、前記背面ミラーによって正面側へ向けて反射されてくる被検査物の背面画像と、正面位置から直接視認される被検査物の正面画像の計６面の画像を前記エリアセンサからなる撮像手段によって同時に撮像し、
該同時撮像された６面の撮像画像の画像データを用いて被検査物の外観の良否判定を行なうようにしたものである。

また、本発明の外観検査装置は、搬送中の被検査物を撮像手段によって撮像し、得られた撮像画像の画像データに画像処理を施すことにより被検査物の外観の良否を判定するようにした外観検査装置において、搬送路の途中に設けられた被検査物の垂直落下手段と、該垂直落下手段の直下所定位置に設定された被検査物の撮像ポイントに位置して配置された反射手段と、垂直落下してくる被検査物が前記撮像ポイントに位置したときに該被検査物を水平方向正面位置から撮像するエリアセンサからなる撮像手段と、前記反射手段の下方側に位置して設けられ、外観の良否判定の結果に従って落下してくる被検査物を良品と不良品に振り分ける良品・不良品選別手段とを備え、前記垂直落下手段は、搬送されてくる被検査物を所定の姿勢に矯正して自然落下させるものであり、前記反射手段は、前記撮像ポイントの周囲を囲むように撮像ポイントの上下位置と左右位置に直交配置され、撮像ポイントに位置した被検査物の外周側面部の上下・左右の４面の画像を前記撮像手段に向けて反射する４枚の側面ミラーと、前記撮像ポイントの背面側に配置され、撮像ポイントに位置した被検査物の背面画像を前記撮像手段に向けて反射させる断面「く」の字状をした１枚の背面ミラーとからなることを特徴とするものである。

本発明の外観検査方法によれば、撮像ポイントの上下・左右位置に直交配置した４枚の側面ミラーと、撮像ポイントの背面側に配置した断面「く」の字状をした１枚のミラーを用いて落下してくる被検査物についての背面、上下側面、左右側面の５面の画像を撮像手段に向けて反射させ、この反射されてくる５面の画像と直接視認される正面画像の計６面の画像を撮像手段で同時に撮像するようにしたので、これら６面の撮像画像の画像データを用いて画像処理することにより、被検査物の全周面について１回の撮像で極めて正確で完全な外観検査を行なうことができる。

また、本発明の外観検査装置によれば、撮像ポイントの上下位置と左右位置に直交配置した４枚のミラーと背面側に配置した断面「く」の字状をした１枚の背面ミラーとからなる反射手段と、撮像ポイントの水平方向正面位置に配置したエリアセンサからなる撮像手段を備えているので、被検査物の正面、背面、上下の側面、左右の側面の計６面の画像を撮像手段によって同時に撮像することができる。このため、これら６面の撮像画像の画像データを用いて画像処理することにより、被検査物の全周面について極めて正確で完全な外観検査を行なうことができ、外観検査の精度を格段に向上させることができる。また、従来１回の撮像では困難であった被検査物の外観検査を１回の撮像で終わらせることができるので、外観検査に要する時間を短縮することができ、錠剤などの小物品の製造効率を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明するが、その前に先ず、本発明を理解するために必要な本発明の参考形態について説明する。

図１〜図３に、本発明の参考形態に係る外観検査装置を示す。図１は装置の全体構成を示す略示側面図、図２は錠剤の落下経路の途中に設けた反射手段とＣＣＤカメラの配置状態を示す略示斜視図、図３（ａ）は図２中の反射手段部分をＣＣＤカメラ側から見た略示正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）中のＩ−Ｉ線位置における略示断面図である。

この参考形態に係る外観検査装置は、図１にその全体構造を示すように、被検査物たる錠剤Ｓを投入するホッパー１１と、ホッパー１１に投入された錠剤を整列させて一定間隔で排出する整列装置１２と、整列装置１２から一定間隔で排出されてくる錠剤を定姿勢に矯正しながら垂直落下用シュート１４に向けて搬送する振動フィーダ１３と、振動フィーダ１３を通じて送られてくる被検査物たる錠剤Ｓを所定の姿勢を保ったまま重力に従って下向きに垂直落下させる垂直落下用シュート（垂直落下手段）１４と、垂直落下用シュート１４の下側に位置して上下方向所定の間隔をおいて配置された回収用シュート１５とを備えている。

前記回収用シュート１５と垂直落下用シュート１４との間には、落下してくる錠剤Ｓの正面画像、背面画像、外周側面４面の計６面の画像を取り出すための反射手段１６が設置され、該反射手段１６の水平方向正面位置には、錠剤Ｓの正面画像を直接撮影するとともに、反射手段１６から送られてくる錠剤Ｓの反射画像を撮像するためのエリアセンサからなるＣＣＤカメラ（撮像手段）１７が設置されている。

また、回収用シュート１５の下側には、良品と不良品をより分けるための良品・不良品選別器（良品・不良品選別手段）１８、選別された良品を次工程へ向けて搬出するベルトコンベア１９、不良品を収容する不良品収容箱２０が設けられている。

前記参考形態における反射手段１６は、図２および図３にその詳細を示すように、平面視四角形状をした４枚の側面ミラー１６ａ〜１６ｄと、断面「く」の字状をした１枚の背面ミラー１６ｅとから構成されている。

これらミラーのうち、４枚の側面ミラー１６ａ〜１６ｄは、錠剤Ｓの垂直落下路の途中に設定された撮像ポイントＰを中心として、右斜め４５度上方、右斜め４５度下方、左斜め４５度上方、左斜め４５度下方の各位置に位置して、その鏡面を撮像ポイントＰに向けて配置するとともに、さらに撮像ポイントＰから出た光線がそれぞれのミラーの鏡面で反射してＣＣＤカメラ１７に向かって入射するように、所定の角度だけＣＣＤカメラ１７側に向けて傾けて配置されている。なお、これら側面ミラー１６ａ〜１６ｄの大きさは、錠剤Ｓの側面全面を写し出してＣＣＤカメラ１７へ向けて反射できる大きさであればよい。

一方、断面「く」の字状をした背面ミラー１６ｅは、撮像ポイントＰを中に挟んでＣＣＤカメラ１７と反対側に対向配置されている。そして、断面「く」の字状をした鏡面の上側鏡面が撮像ポイントＰの真後ろに位置するように配置されているとともに、この上側鏡面に映った錠剤Ｓの背面画像を下側鏡面に向かって反射させ、さらに下側鏡面からＣＣＤカメラ１７に向かって反射されるように、鏡面の折り曲げ角度θが設定されている。なお、この背面ミラー１６ｅの大きさは、錠剤Ｓの背面全面を写し出してＣＣＤカメラ１７へ向けて反射できる大きさであればよい。

反射手段１６を上記構成とした場合、該反射手段１６の部分をエリアセンサからなるＣＣＤカメラ１７によって水平方向正面から撮像すると、ＣＣＤカメラ１７には、図４に示すような錠剤Ｓの６面の画像、すなわち、正面から直接視認される正面画像Ｓ_１、背面ミラー１６ｅから反射してきた背面画像Ｓ_２、側面ミラー１６ａから反射してきた右斜め上方から見た側面画像Ｓ_３、側面ミラー１６ｂから反射してきた右斜め下方から見た側面画像Ｓ_４、側面ミラー１６ｃから反射してきた左斜め上方から見た側面画像Ｓ_５、側面ミラー１６ｄから反射してきた左斜め下方から見た側面画像Ｓ_６の６面の画像が同時に撮像される。したがって、この同時に撮像された６面画像の画像データを用いて画像処理により錠剤Ｓの外観検査を行なえば、１回の撮像によって錠剤Ｓの全周面について正確で確実な外観検査を行なうことが可能となる。

なお、図１中、符号２１ａ、２１ｂは錠剤の撮像ポイントＰを照らす照明装置、２２はＣＣＤカメラ１７の撮像タイミングを取るためのカメラ用トリガーセンサ、２３はＣＣＤカメラ１７と照明装置２１ａ，２１ｂの全体を覆う遮光ケース、２４は操作パネル、２５は液晶ディスプレイなどのモニタ装置である。

次に、上記参考形態に係る外観検査装置の動作を説明する。
供給ホッパー１１に所定量の錠剤Ｓを投入した後、操作パネル２４を操作して処理を開始する。投入された錠剤Ｓは整列装置１２によって所定間隔をおいて整列されながら順次排出され、振動フィーダ１３によって垂直落下用シュート１４に向けて送り出されていく
。

垂直落下用シュート１４に達した錠剤Ｓは、垂直落下用シュート１４の案内溝１４ａとこれに続く案内穴１４ｂ（図２、図３参照）によってその姿勢を所定の姿勢（図示例では円形をした表裏面側がＣＣＤカメラ１７と正対する向き）に矯正されながら滑り落ちていき、シュート下端の開口部から垂直下方へ排出され、重力に従って垂直落下を開始する。

錠剤Ｓの垂直落下が開始されると、垂直落下用シュート１４の下端開口部近傍に設置したカメラ用トリガーセンサ２２がこの錠剤Ｓの落下開始を検出し、図示しない制御装置にその検出信号を送る。制御装置は、この検出信号に基づいてタイミングをとり、垂直落下する錠剤Ｓがちょうど撮像ポイントＰの位置に達した時点でＣＣＤカメラ１７の電子シャッターを作動させ、撮像ポイントＰに位置する錠剤Ｓを撮像する。

これにより、ＣＣＤカメラ１７には図４に示すような錠剤Ｓについての６面画像Ｓ_１〜Ｓ_６が同時に撮像される。そして、図示を略した画像処理装置は、図４に例示した錠剤Ｓについての６面画像Ｓ_１〜Ｓ_６の画像データを基に所定の画像処理を行ない、当該撮像された錠剤Ｓの外観の良否を判定する。

錠剤Ｓの外観に異常がないと判定された場合には、良品・不良品選別器１８の選別フラップ１８ａは図１中に実線で示す左側位置へ回動される。これにより、回収用シュート１５に案内されて良品・不良品選別器１８まで導かれてきた錠剤Ｓは良品搬出用コンベア１９側へと滑り落ちていき、良品搬出用コンベア１９によって次工程へと搬出される。

一方、当該錠剤Ｓに外観異常があると判定された場合には、良品・不良品選別器１８の選別フラップ１８ａは図１中の二点鎖線で示す右側位置へ回動される。これにより、外観異常のある錠剤Ｓは不良品収容箱２０側へ向けて滑り落ちていき、不良品収容箱２０に収容される。このようにして、外観異常のない錠剤だけを選別することができる。なお、上記各処理状況は、必要に応じてモニタ装置２５に表示される。

以上説明したように、上記参考形態に係る外観検査装置によれば、垂直落下してくる錠剤Ｓの６面の画像、すなわち正面画像Ｓ_１、背面画像Ｓ２、右斜め上方から見た側面画像Ｓ_３、右斜め下方から見た側面画像Ｓ_４、左斜め上方から見た側面画像Ｓ_５、左斜め下方から見た側面画像Ｓ_６の６面画像を同時に得ることができ、１回の撮像によって錠剤Ｓの全周面について外観検査を行なうことができる。このため、１回の撮像で６面画像を同時に得ることができなかった従来の外観検査装置に比べ、より正確でより完全な外観検査を行なうことが可能となる。

次に、上記参考形態を前提として、本発明に係る外観検査装置の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、この実施の形態が前記参考形態と異なる点は、反射手段を構成するミラーの配置の点だけであるので、以下においては反射手段とその周辺部分のみを図示し、その他の部分については図示を省略する。

図５および図６に、本発明の実施の形態に係る外観検査装置で用いる反射手段２６の構成を示す。この反射手段２６は、前記参考形態で用いた反射手段１６と同様に、平面視四角形状をした４枚の側面ミラー２６ａ〜２６ｄと、断面「く」の字状をした１枚の背面ミラー２６ｅとから構成されているが、側面画像を取り出すための４枚の側面ミラー２６ａ〜２６ｄの配置を前記反射手段１６とは異ならせたものである。

すなわち、本発明で用いる反射手段２６は、４枚の側面ミラーのうち、側面ミラー２６ａ，２６ｂについては、撮像ポイントＰの水平方向の左右側面に位置して配置するとともに、側面ミラー２６ｃ，２６ｄについては、撮像ポイントＰの垂直方向の上下側面に位置して配置したものである。

なお、これら４つの側面ミラーのうち、撮像ポイントＰの左右の側面に配置した側面ミラー２６ａ，２６ｂについては、撮像ポイントＰの真横、すなわち撮影ポイントＰに位置する錠剤Ｓの真横に位置して配置することができるが、撮像ポイントＰの上下の側面位置に配置した側面ミラー２６ｃ，２６ｄについては、垂直落下してくる錠剤Ｓとぶつかることがないようにするため、図６（ｂ）に示すように錠剤Ｓの落下経路よりも前側（または二点鎖線で示した後側）にずらして配置する必要がある。

一方、断面「く」の字状をした背面ミラー２６ｅについては、前記参考形態で用いた背面ミラー１６ｅと同じく、撮像ポイントＰを中に挟んでＣＣＤカメラ１７と反対側に位置して対向配置され、錠剤Ｓの背面画像を「く」の字状をした鏡面で２回反射させて前方側へ導き、ＣＣＤカメラ１７に入射させるように配置されている。

図７に、前記反射手段２６を用いた場合のＣＣＤカメラ１７による錠剤Ｓの撮像画像を示す。前記ミラー配置からなる反射手段２６を用いた場合には、図示するように、正面から直接視認される正面画像Ｓ_１１、背面ミラー２６ｅから反射してきた背面画像Ｓ_１２、側面ミラー２６ａから反射してきた右側面画像Ｓ_１３、側面ミラー２６ｂから反射してきた左側面画像Ｓ_１４、側面ミラー２６ｃから反射してきた上側面画像Ｓ_１５、側面ミラー２６ｄから反射してきた下側面画像Ｓ_１６の６面画像を同時に得ることができる。このため、前記反射手段１６を用いた場合と同様に、１回の撮像によって錠剤Ｓの全周面について外観検査を行なうことができる。

なお、垂直方向に配置した側面ミラー２６ｃ、２６ｄは、図６（ｂ）に示したように、落下してくる錠剤Ｓとぶつかることがないように落下経路の前側（または後側）へずらして配置されているため、上方側から見た上側面画像Ｓ_１５と下側から見た下側面画像Ｓ_１６は、図７に示すようにやや斜め方向から見た斜視画像となり、錠剤の上下の側面だけでなく錠剤の表裏面も写り込んだ画像となるが、側面自体は写し出されているので６面画像を用いた画像処理には何ら問題はない。

以上説明した参考形態および実施の形態では、背面ミラー１６ｅ（２６ｅ）について、断面「く」の字状になる鏡体の上側鏡面を撮像ポイントＰの真後ろに位置させ、この上側鏡面に映った錠剤の背面画像を下側鏡面に向けて反射させ、下側鏡面からＣＣＤカメラ１７に向けて反射させるようにしたが、これとは逆に、下側鏡面を撮像ポイントＰの真後ろに位置させ、下側鏡面に映った錠剤の背面画像を上側鏡面に向けて反射させ、上側鏡面からＣＣＤカメラ１７に向けて反射させるようにしてもよい。また、図示例では、断面「く」の字状をした背面ミラー１６ｅ（２６ｅ）を上下方向に沿った縦置きとしたが、これを９０度まわして横置きとすることもできる。

本発明の参考形態に係る外観検査装置の全体構成を示す略示側面図である。図１中の反射手段とＣＣＤカメラ部分の略示斜視図である。（ａ）は図２の反射手段をＣＣＤカメラ側から見た略示正面図、（ｂ）は（ａ）中のＩ−Ｉ線位置における略示断面図である。図２の反射手段によって得られるＣＣＤカメラの撮像画像を示す図である。本発明に係る外観検査装置で用いる反射手段の構成を示す略示斜視図である。（ａ）は図５の反射手段をＣＣＤカメラ側から見た略示正面図、（ｂ）は（ａ）中のII−II線位置における略示断面図である。図５の反射手段によって得られるＣＣＤカメラの撮像画像を示す図である。

符号の説明

１１供給ホッパー
１２整列装置
１３振動フィーダ
１４垂直落下用シュート（垂直落下手段）
１５回収用シュート
１６、２６反射手段
１６ａ〜１６ｄ、２６ａ〜２６ｄ側面ミラー
１６ｅ、２６ｅ背面ミラー
１７ＣＣＤカメラ（撮像手段）
１８良品・不良品選別器（良品・不良品選別手段）
１９良品搬出用コンベア
２０不良品収容箱
２１ａ，２１ｂ照明装置
２２カメラ用トリガーセンサ
２３遮光ケース
２４操作パネル
２５モニタ装置
Ｓ錠剤（被検査物）
Ｐ撮像ポイント
Ｓ_１〜Ｓ_６、Ｓ_１１〜Ｓ_１６撮像画像（６面画像）

Claims

搬送中の被検査物を撮像手段によって撮像し、得られた撮像画像の画像データに画像処理を施すことにより被検査物の外観の良否を判定するようにした外観検査方法において、
搬送経路の途中に被検査物を重力に従って自然落下させる垂直落下部を設け、
該垂直落下部に被検査物の撮像ポイントを設定するとともに、該撮像ポイントと正対する水平方向正面位置にエリアセンサからなる撮像手段を配置し、
さらに、前記撮像ポイントの周囲には撮像ポイントを囲むように４枚の側面ミラーを撮像ポイントの上下位置と左右位置に直交配置するとともに、撮像ポイントの背面側には断面「く」の字状をした１枚の背面ミラーを配置し、
搬送されてくる被検査物を前記垂直落下部において所定の姿勢に矯正して自然落下させ、
該落下してくる被検査物が前記撮像ポイントに位置したとき、前記４枚の側面ミラーから反射されてくる被検査物の上下・左右の４つの側面画像と、前記背面ミラーによって正面側へ向けて反射されてくる被検査物の背面画像と、正面位置から直接視認される被検査物の正面画像の計６面の画像を前記エリアセンサからなる撮像手段によって同時に撮像し、
該同時撮像された６面の撮像画像の画像データを用いて被検査物の外観の良否判定を行なうことを特徴とする外観検査方法。
搬送中の被検査物を撮像手段によって撮像し、得られた撮像画像の画像データに画像処理を施すことにより被検査物の外観の良否を判定するようにした外観検査装置において、
搬送路の途中に設けられた被検査物の垂直落下手段と、
該垂直落下手段の直下所定位置に設定された被検査物の撮像ポイントに位置して配置された反射手段と、
垂直落下してくる被検査物が前記撮像ポイントに位置したときに該被検査物を水平方向正面位置から撮像するエリアセンサからなる撮像手段と、
前記反射手段の下方側に位置して設けられ、外観の良否判定の結果に従って落下してくる被検査物を良品と不良品に振り分ける良品・不良品選別手段とを備え、
前記垂直落下手段は、搬送されてくる被検査物を所定の姿勢に矯正して自然落下させるものであり、
前記反射手段は、前記撮像ポイントの周囲を囲むように撮像ポイントの上下位置と左右位置に直交配置され、撮像ポイントに位置した被検査物の外周側面部の上下・左右の４面の画像を前記撮像手段に向けて反射する４枚の側面ミラーと、前記撮像ポイントの背面側に配置され、撮像ポイントに位置した被検査物の背面画像を前記撮像手段に向けて反射させる断面「く」の字状をした１枚の背面ミラーとからなることを特徴とする外観検査装置。