JP4907330B2 - 円筒体外観検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理によって円筒体の検査を行う円筒体外観検査方法に関する。

従来、缶ジュース等の側面には、印刷が施されており、この印刷状態を検査することによって異品種検査や上下反転検査や異物検査を行えるように構成されている。

このような円筒体の外観を検査する際には、円筒体を側面から撮像した際に歪みの少ない中心付近の画像を貼り合わせて合成し、円筒体側面全周の基準画像を作成する。

そして、検査時においては、検査対象物をカメラで撮像し、円筒体中心付近の歪みの少ない部分を前記基準画像とパターンマッチングして、異品種検査や上下反転検査等を行っていた。

また、他の方法としては、円筒体を回転させながらラインセンサーカメラで撮像して歪みのない画像を取得する方法もある。

しかしながら、このうような検査方法において、円筒体の中心付近の画像を貼り合わせる前者の検査方法にあっては、円筒体の側面画像に歪みが残存するため、正確な検査を行うことが難しかった。

また、ラインセンサーカメラを用いた後者の検査方法にあっては、円筒体を回転させる為の機械構造が必要となり、高価となるとともに検査に時間を要してしまう。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、円筒体を回転させること無く、より正確な検査を行うことができる円筒体外観検査方法を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために本発明の円筒体外観検査方法にあっては、円筒体の外観を検査する円筒体外観検査方法において、基準となる円筒体の側面画像を円筒展開して曲面部分が平坦に展開された変換画像として取得する工程を、前記円筒体を回転して複数回繰り返し、当該円筒体全周の合成画像を基準画像として取得する基準画像取得工程と、検査対象となる円筒体の側面画像を円筒展開して円筒展開画像を取得し、該円筒展開画像を前記基準画像とパターンマッチングして、その結果に基づいて検査を行う検査工程と、を備えるとともに、検査対象となる前記円筒体の外観を撮影するカメラを当該円筒体の側面より斜め上方へ向けた傾斜角をもって配置し、前記円筒体の側面を照らす照明手段を、中央部が没入しかつ上方に向けて開口した溝形状であって前記円筒体の側面より外径方向へ延在する発光部を有した照明で構成し、前記溝の一端側に前記カメラを配置した。

すなわち、検査を開始する前段階において、基準となる円筒体の側面画像を円筒展開することによって、曲面部分が平坦に展開された変換画像を取得する。そして、この工程を、前記円筒体を回転して複数回繰り返すことで、当該円筒体全周の合成画像を基準画像として取得する。これにより、検査時に比較対照となる前記基準画像がラインセンサーカメラを用いること無く得られる。

また、検査時においては、検査対象となる円筒体の側面画像を円筒展開することで、円筒展開画像を取得する。そして、この円筒展開画像を前記基準画像とパターンマッチングして、その結果を取得し、このときのマッチングの度合い等に基づいて検査が行われる。

また、前記円筒体を照らす照明は、中央部が没入した溝形状の発光部を備えており、平坦な発光部を備えた照明で円筒体を照らす場合と比較して、正面から側方へ回り込んだ部分も前記照明によって照らされる。

以上説明したように本発明の円筒体外観検査方法にあっては、検査時に比較対照となる歪みのない基準画像を、高価なラインセンサーカメラを用いること無く取得することができる。

また、検査時にも、検査対象となる円筒体の側面画像を円筒展開することによって歪みのない円筒展開画像を取得することができる。これにより、より正確な検査を行うことができる。

そして、この円筒展開画像を前記基準画像とパターンマッチングし、その結果に基づいて検査を行うため、ラインセンサーカメラを用いる場合と比較して、検査対象となる円筒体を回転する為の機械構造が不要となり、低コスト化を図ることができるとともに、検査時間も短縮することができる。

したがって、円筒体を回転させること無く、より正確な検査を高速で行うことができる。

また、前記円筒体を照らす照明は、中央部が没入した溝形状の発光部を備えており、平坦な発光部を備えた照明で円筒体を照らす場合と比較して、正面から側方へ回り込んだ部分も、前記照明によって均一に照らすことができる。

これにより、回り込み部分の画像も鮮明に取得することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。図１は、本実施の形態にかかる円筒体外観検査方法を実施する為の円筒外観検査装置１を示す図である。この円筒外観検査装置１は、缶ジュース等の円筒体の外観検査、具体的には側面の印刷部分の画像を処理することで異品種検査や上下反転検査や異物検査を行う装置であり、例えば工場の搬送ラインに設置されている。

すなわち、円筒体としてのワーク１１が搬送されるコンベア１２の側部には、所定位置を通過する検査対象となるワーク１１に光を当てる照明手段が設けられており、この照明手段は、図１の（ｂ）にも示すように、前記ワーク１１を側方から照らす主照明１３と、前記ワーク１１を真上から照らす補助照明１４とによって構成されている。

前記主照明１３は、前記コンベア１２上を搬送されるワーク１１の側部に設けられた反射板２１と、該反射板２１に沿って設けられた一対の灯体２２，２２とによって構成されている。前記反射板２１は、図２に示すように、湾曲面で構成された底面部２３と、該底面部２３の両側縁に起立した起立部２４，２４とによって構成されており、上方に開口した断面Ｕ字状に形成されている。

これにより、この反射板２１は、図１の（ａ）に示したように、上部に設けられた前記灯体２２，２２からの光３１，３１を、その内側面で反射するように構成されており、当該反射板２１の内側面は、図２に示したように、中央部が没入した溝形状の発光部３２を構成している。このとき、前記底面部２３で反射した光は、前記ワーク１１の正面を照らすように構成されており、左右の起立部２４，２４で反射した光３１，３１は、図１の（ａ）に示したように、前記ワーク１１の正面より側方へ回り込んだ部分を照らすように構成されている。

この主照明１３の手前側には、図１の（ｂ）に示したように、斜め上方にカメラ４１が設けられており、前記コンベア１２で搬送される前記ワーク１１の側面の画像を取得できるように構成されている。このカメラ４１は、コンピュータ装置で構成された制御部４２に接続されており、該制御部４２が記憶手段に記憶されたプログラムに従って動作することで、前記カメラ４１より入力した前記ワーク１１の側面の画像を解析して、当該ワーク１１の検査を行うように構成されている。

以上の構成からなる本実施の形態において、前記ワーク１１の検査を行う際には、その前段階において、基準となる円筒体としてのワーク１１の側面からの側面画像をカメラ４１で取得するとともに、この側面画像におけるワーク正面部分を、座標変換して円筒展開することで、曲面部分が平坦に展開された変換画像を取得する。

そして、前記ワーク１１を軸中心に所定角回転する回転工程と、前述した側面画像を取得して前記変換画像に変換する変換工程とを複数回繰り返すことによって、当該ワーク１１周面の前記変換画像を全周に渡って取得した後、各変換画像を合成することで、前記ワーク１１の周面を全周に渡って展開した基準画像を形成する。

これにより、検査時に比較対照となる歪みのない前記基準画像を、高価なラインセンサーカメラを用いること無く取得し、この基準画像を前記制御部４２に保存する。

次に、前記コンベア１２で搬送されるワーク１１を検査する際の前記円筒外観検査装置１の前記制御部４２での動作を、図３に示すフローチャートに従って説明する。

すなわち、所定位置を通過するワーク１１の側面からの画像を前記カメラ４１で撮像した際には、この撮像した側面画像を前記カメラ４１から入力し（Ｓ１）、当該側面画像より前記ワーク１１の位置を求める（Ｓ２）。このとき、当該制御部４２は、図４に示すように、接続されたモニタの画面５１に前記側面画像５２を表示する。

そして、この側面画像５２に表示された前記ワーク１１のワーク像６１の正面部分を、座標変換して円筒展開することで、曲面部分６２が平坦に展開された円筒展開画像としての正面展開画像６３を生成する（Ｓ３）。これにより、前記ワーク１１の９０度以上の範囲で円筒歪みが除去された前記正面展開画像６３を取得することができる。

これにより取得した前記正面展開画像６３を前記モニタの画面５１に表示するとともに、この正面展開画像６３が適合する適合領域７１を、当該画面５１に表示された前記基準画像６４から抽出し、該基準画像６４の前記適合領域７１と前記正面展開画像６３とをパターンマッチングする（Ｓ４）。

前記正面展開画像６３と前記基準画像６４とパターンマッチングにおいて、そのマッチングの度合いや、濃度差の大きな部分の有無などに基づいて、検査対象のワーク１１が前記基準画像６４が示す基準のワーク１１と同品種か、周面の印刷方向が正しいか、異なるワーク１１の混入が無いか等を検査する（Ｓ５）。その結果、正常であれば、モニタに正常である旨を表示する等して（Ｓ６）、メインルーチンへ戻る一方、異常の場合いは、モニタに異常である旨を表示して当該ワーク１１を下流側にてコンベア１２から排除する等して（Ｓ７）、メインルーチンへ戻る。

このように、本実施の形態にあっては、基準となるワーク１１の側面画像も検査対象となるワーク１１の側面画像５２も円筒展開することによって、歪みのない前記基準画像６４及び前記正面展開画像６３を取得することができる。これにより、より正確な検査を行うことができる。

そして、この正面展開画像６３を前記基準画像６４とパターンマッチングし、その結果に基づいて検査を行うため、ラインセンサーカメラを用いる場合と比較して、検査対象となるワーク１１を検査時に回転する為の機械構造が不要となり、低コスト化を図ることができるとともに、検査時間も短縮することができる。

したがって、前記ワーク１１を回転させること無く、より正確な検査を高速で行うことができるとともに、当該ワーク１１をコンベア１２で搬送する過程での検査が可能となる。

一方、検査対象となる前記ワーク１１を照らす前記主照明１３は、断面Ｕ字状の反射板２１を備えており、該反射板２１によって中央部が没入した溝形状の発光部３２が形成されている。このため、平坦な発光部を備えた照明で前記ワーク１１を照らす場合と比較して、ワーク１１正面から側方へ回り込んだ部分も、当該主照明１３によって均一に照らすことができる。

これにより、回り込み部分の画像も鮮明に取得することができ、正確な検査を実施することができる。

なお、本実施の形態では、断面Ｕ字状の反射板２１を利用して中央部が没入した溝形状の発光部３２を構成した場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものでは無く、例えば断面Ｕ字状の面発光体を使用することによって、中央部が没入した溝形状の発光部３２を構成しても良い。

また、その形状は、断面Ｕ字状の限らず、例えば断面Ｖ字状であっても良い。

本発明の一実施の形態を示す模式図で、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。 同実施の形態の反射板を示す斜視図である。 同実施の形態の動作を示すフローチャートである。 同実施の形態の画面の表示例を示す図である。

符号の説明

１ 円筒体外観検査装置
１１ ワーク（円筒体）
１３ 主照明
２１ 反射板
３２ 発光部
４１ カメラ
４２ 制御部
５２ 側面画像
６２ 曲面部分
６３ 正面展開画像（円筒展開画像）
６４ 基準画像

Claims (1)

1. 円筒体の外観を検査する円筒体外観検査方法において、
   基準となる円筒体の側面画像を円筒展開して曲面部分が平坦に展開された変換画像として取得する工程を、前記円筒体を回転して複数回繰り返し、当該円筒体全周の合成画像を基準画像として取得する基準画像取得工程と、
   検査対象となる円筒体の側面画像を円筒展開して円筒展開画像を取得し、該円筒展開画像を前記基準画像とパターンマッチングして、その結果に基づいて検査を行う検査工程と、
   を備えるとともに、
   検査対象となる前記円筒体の外観を撮影するカメラを当該円筒体の側面より斜め上方へ向けた傾斜角をもって配置し、
   前記円筒体の側面を照らす照明手段を、中央部が没入しかつ上方に向けて開口した溝形状であって前記円筒体の側面より外径方向へ延在する発光部を有した照明で構成し、前記溝の一端側に前記カメラを配置したことを特徴とする円筒体外観検査方法。

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