JP2012154830A - 印刷物の検査方法及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送時に得られた画像を基準画像として高速処理を単独カメラユニット毎に実現する通常検査処理と、予め製作してある画像を基準画像として複数カメラユニットの画像を合成処理する版検査処理を併用する検査方法を提供する。
【解決手段】表面、又は裏面、又はその両面に印刷が施され、搬送される印刷物の検査方法であって、印刷物表面または／および印刷物裏面に照明を照射する照明段階と、前記印刷物の搬送と同期を取るかまたは所定時間間隔で、前記印刷物を撮像する撮像段階と、前記撮像段階にて得られた前記印刷物の画像データを用いて、前記印刷物に存在する欠陥を判定する画像処理・欠陥判定段階と、を有し、前記画像処理・欠陥判定段階は、搬送時に得られた画像を基準画像として処理を実現する通常検査段階と、予め製作してある画像を基準画像として処理を実現する版検査処理段階と、を有することを特徴とする印刷物の検査方法。
【選択図】図５

Description

本発明は印刷物の検査方法及び検査装置に関するものであり、特に検査対象である印刷物の版起因の不良を検査する印刷物の検査方法及びその検査装置に関する。

基材への印刷方法としては、例えばグラビア印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷などがある。以下、グラビア印刷機を例に挙げて説明することとする。
一般に、グラビア印刷機では、原反に印刷して得られる帯状の印刷物を搬送し、検査装置が有するラインセンサカメラ等の撮像手段でその印刷物の絵柄を撮像し、その際に得られる画像データに基づいて、検査を実施している。

このような印刷物の検査装置では、撮像手段によって得られる画像を、良否判定するための画像データとして使用する方法などが知られている。
搬送時に得られた画像を基準データとして検査を行う場合、版の製版内容の不備や版にキズ等が発生すると、基準データ自体に不良が入り込むことになる。

ここで、ＣＣＤカメラ等で印刷物を撮像し、画像処理を用いてその印刷物を検査する方法として、例えば特許文献１が従来技術として知られている。この特許文献１に記載の技術により、予め製作してある画像データを用いた検査をすることが可能となっている。

特許第３９４８８６６号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、複数台のカメラユニットを有する検査装置の場合、複数枚の画像データを画像入力時に合成しなければ、予め製作してある基準画像を用いた画像処理を実現することは困難である。また、複数の画像データを合成する、加えてそのような画像データを高速処理するといったことを実現しようとする場合、それだけ大規模な画像処理回路を組む必要があり、検査装置全体の中で画像処理回路の費用負荷が高くなることが考えられる。

本発明は、上記課題を解決するため、搬送時に得られた画像を基準画像として高速処理を単独カメラユニット毎に実現する通常検査処理と、予め製作してある画像を基準画像として複数カメラユニットの画像を合成処理する版検査処理を併用する検査方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため請求項１の発明では、
表面、又は裏面、又はその両面に印刷が施され、搬送される印刷物の検査方法であって、
印刷物表面または／および印刷物裏面に照明を照射する照明段階と、
前記印刷物の搬送と同期を取るかまたは所定時間間隔で、前記印刷物を撮像する撮像段階と、
前記撮像段階にて得られた前記印刷物の画像データを用いて、前記印刷物に存在する欠陥を判定する画像処理・欠陥判定段階と、を有し、
前記画像処理・欠陥判定段階は、搬送時に得られた画像を基準画像として処理を実現する通常検査段階と、予め製作してある画像を基準画像として処理を実現する版検査処理段階と、を有することを特徴とする印刷物の検査方法である。

また、請求項２の発明では、
表面、又は裏面、又はその両面に印刷が施された印刷物の検査装置であって、
前記印刷物表面に照明を照射する第１の照明手段と、
前記印刷物裏面に照明を照射する第２の照明手段と、
前記印刷物の搬送と同期を取るかまたは所定時間間隔で、前記印刷物表面を撮像する撮像手段と、
前記撮像段階にて得られた前記印刷物の表面の画像データを用いて、前記印刷物に存在する欠陥を判定する画像処理・欠陥判定手段と、を有し、
前記画像処理・欠陥判定手段は、
搬送時に得られた画像を基準画像として処理を実現する通常検査手段と、
予め製作してある画像を基準画像として処理を実現する版検査処理手段と、
を有することを特徴とする印刷物の検査装置である。

本発明によれば、搬送時に得られた画像を基準画像として高速処理を単独カメラユニット毎に実現する通常検査処理と、予め製作してある画像を基準画像として複数カメラユニットの画像を合成処理する版検査処理を併用することで、複数台のカメラユニットを有する検査装置の印刷物の検査と版起因の不良とを同時に検査することが可能となる。

本発明に係る印刷物の検査装置を示す概略構成図である。 本発明に係る撮像部、反射照明部、及び投下照明部の構成例を示す図である。 本発明に係る複数台のカメラユニットを有する撮像部の一例である。 印刷物のイメージ、印刷物を複数台の撮像部で取得した画像例である。 本発明に係る撮像部から出力される画像の転送経路を示した模式図である。 本発明に係る合成演算部４３の全体動作を示したフローチャートである。

以下、図面を参照しながらこの発明に係る印刷物の検査方法及び装置の実施形態を説明する。

図１は、本実施形態の印刷物の検査装置１の一例を示す概略構成図である。図１は印刷物の一方の面に印刷された印刷物を検査する場合を例として示すものである。図１に示すように図示しない印刷機が印刷物１０を所定速度で移動させており、検査装置１は印刷機の速度と同期を取り、且つ印刷物１０の表面を撮像する撮像部３０と、印刷物１０の表面に光を照射する反射照明部２０と、印刷物１０の裏面に光を照射する透過照明部２１と、撮像部３０により印刷物１０の表面を撮像して得られた画像データ（撮像画像）を用いて、印刷物１０に存在する欠陥部を抽出し、自動判定する画像処理・制御部４０と、を有する。

ここで、印刷物１０は所定速度で移動するので、撮像部３０の被撮像領域を通過するときに撮像部３０により撮像される。この際、印刷機に取り付けた印刷物１０の移動量を高精度に計測するユニットから単位距離毎の信号を得て、その信号を場合によっては、分周分配して画像処理・制御部４０に送ることによって、印刷機の速度変動の影響を受けないように撮像部３０により走査撮像を行う。撮像部３０の分解能の範囲内で印刷機の搬送速度を一定とみなすことができる場合は、トリガー信号による撮像開始、及び予め設定した
一定時間間隔の撮像のみで画像を得る方法も考えられるが、前述のように常に印刷機の搬送速度と同期を取った撮像の方が確実である。

また、印刷物１０の原反の材質として、プラスチックフィルムなどの伸縮が発生しやすい原反を使用することも多い。印刷物１０の原反に伸縮が発生した場合、印刷機の速度と同期をとった撮像を実施しても、撮像した画像に影響を与えてしまう可能性がある。よって、印刷機の搬送速度以外にも、印刷物１０の伸縮の影響を考慮した計測が必要となる。例えば、印刷物１０にその一部を接触させた計測方法を採用することで、伸縮などの影響を軽減させることもできる。

図２は、撮像部３０、反射照明部２０、及び透過照明部２１の構成例を示す図である。撮像部３０には撮像用のレンズ３２が取り付けられており、その垂直方向に撮像対象である印刷物１０が配置されている。グラビア印刷機では、印刷物１０はロール状に巻き取られて製造されるため、搬送速度は一定速度の場合が多い。その場合には撮像対象が、常に撮像部３０の下を通過することになるので、撮像部３０としてラインセンサカメラを用いる。しかし、印刷機の種類、特に間欠搬送といった搬送の形態によっては撮像部３０としてエリアセンサカメラを用いることもできる。

また、撮像部３０の配置は、印刷物１０の面に対して垂直に配置しているが、ラインセンサカメラの場合、適切な画像が得られる照明系を実現でき、且つラインセンサカメラの横並び方向において各画素間で同じ距離にある印刷物１０を撮像可能であれば、図２に示す角度Θに傾けて（９０°以外に）配置しても構わない。反射照明部２０は、印刷物１０と撮像部３０の間に配置されており、印刷物１０の表面に光を照射する第１照明部２２を備える。

反射照明部２０には、適切な処理を行なえる画像が得られる光量を確保できるのであれば何を使用しても構わないが、撮像部３０にラインセンサカメラを採用する場合、ライン状に照射可能な照明系が適している。具体的には、反射照明部２０として、蛍光灯や伝送ライト、ＬＥＤ照明等を選択使用する。また、反射照明部２０は、乱反射、正反射、又はその両方を配置させつつ印刷物１０の原反によってそのうちいずれかを選択する、という配置が考えられるが、印刷機の種類（印刷方式）や原反によってどの配置を選択しても構わない。

また、撮像部３０に最適な光量を受光させるため、第１照明部２２を２個以上配置しても構わない。また、反射照明部２０に蛍光灯を採用した場合には、反射照明部２０の周辺に反射部材を配置させ、光量を増加させても構わない。反射照明部２０には撮像用のスリット３１が設けられている。具体的には、撮像部３０に受光する光量に影響が無ければ、スリット３１は空間であってもガラスや透明アクリルのような透明部材であっても構わない。

透過照明部２１は、撮像部３０と該透過照明部２１の間に印刷物１０が位置されるように配置されている。透過照明部２１は、印刷物１０の裏面に光を照射する第２照明部２３を備える。透過照明部２１には、適切な処理を行なえる画像が得られる光量を確保できるのであれば何を使用しても構わないが、撮像部３０にラインセンサカメラを採用する場合、ライン状に照射可能な照明系が適している。具体的には、透過照明部２１として、蛍光灯や伝送ライト、ＬＥＤ照明等を選択使用する。

また、透過照明部２１は、最大の光量が確保できる方法として、撮像部３０に対して直線的（撮像部３０の光軸の延長線上）に配置させる方法が考えられるが、欠陥の検出に支障が出ない光量が確保できるのであれば、直線的な配置である必要はない。また、印刷機
の種類（印刷方式）や原反によって、特に透過性が低い原反を使用する場合などは、透過照明部２１を配置しなくても構わない。但し、どの原反が搬送されるか未確定な印刷機に取り付ける場合などには、透過照明部２１をＯＮとＯＦＦを切り替え可能な形態であることが適している。

また、撮像部３０に最適な光量を受光させるため、白色光を照射する第２照明部２３をそれぞれ２個以上配置しても構わない。また、反射照明部２０に蛍光灯を採用した場合には、反射照明部２０の周辺に反射部材を配置させ、光量を増加させても構わない。

図３は、複数台のカメラユニットを有する撮像部の一例である。図３は２台のカメラユニットの例であるが、カメラユニットの台数については特にこだわらない。図３の左側設置の撮像部３００をカメラＡ、右側設置の撮像部３０１をカメラＢ、とする。一般的に複数台のカメラユニットによって画像を取得する場合、図３に示すように双方の撮像領域を重複させて設置することが多い。重複領域が存在しない場合、その境界で発生した不良の大きさが半減されるなどの不都合を生じることがあるためである。

図４は印刷物のイメージ（図４（ａ））と、その印刷物を複数台のカメラユニットを有する撮像部で取得した画像例（図４（ｂ））である。図４では、図３のような２台のカメラユニットにて画像を取得した例を示している。尚、カメラＡによる取得画像の左端部分とカメラＢによる取得画像の右端部分はそれぞれ印刷物領域外Ａ，及びＢの画像を示している。

図５は、撮像部３０から出力される画像の転送経路を示した模式図である。図５のようにそれぞれのカメラユニットで取得した画像は、画像処理制御部４０へ送られる。画像処理制御部４０は、画像演算部（カメラＡ用）４１と画像演算部（カメラＢ用）４２と合成演算部４３から構成される。２台以上のカメラユニットで構成される場合にはその数に応じて画像演算部を構成する。各カメラユニットで撮像された画像は、単独処理用の画像演算部と合成処理用の合成演算部４３に同一画像を送ることが可能な構成をとっている。

単独処理用の画像演算部においては、搬送時に得られた画像を基準画像とし、検査処理を実行する。搬送時に得られた画像を基準画像とする場合、検査対象との画像上の差異が非常に小さい為、高精度な検査をすることが可能となる。画像上の差異とは、版胴を設置する際に発生する機械的な設置誤差による基準画像と検査画像の位置ズレ影響、照明の発光波長とカメラの撮像素子感度の影響による画増階調値の違い、製品のバラつきによる画像階調値の違いなどが挙げられる。

それらの差異を画像処理により補正する場合、補正の為の処理回路を余分に備えなければならない無駄と、処理量増加による高速化対応への不安などが考えられる。また、補正処理回路においては、補正処理によりノイズやバラつきの影響を受けやすくなる傾向になる為、本来の不良を検出する為の能力が高められないといった本質的な問題も抱えている。よって、単独処理用の画像演算部においては搬送時に得られた画像を基準画像とし、検査処理を行うことで、高精度な検査を実現する。単独処理用の画像演算については、基準画像と検査画像の差分処理をベースに、パターンマッチングや正規化相関などによる位置合わせ処理や、平均化や最大化などのフィルタリング処理、などによる処理をすることで検出すべき不良を顕在化させることが可能であれば、いずれの処理手法を採用しようとも特にこだわらない。

しかしながら、搬送時に得られた画像を基準画像とする場合、版の製版内容の不備や版にキズなどが発生すると、基準とすべき画像自体が既に不良状態のため、またその不良は検査画像においても同様に発生するため、基準画像と検査画像との差異が得られず不良を
検知出来ない。

そこで、図５のように、単独処理用の画像演算部と並列化した合成処理用の合成演算部４３を配置している。合成演算部４３では、予め製作してある画像を基準画像とすることで基準とすべき画像自体に不良が入り込むこと防ぐものとする。

予め製作してある画像とは、製版時に作成されるデータや、同品を再印刷するなどの場合においては前回印刷し版起因の不良が無いということが既知である前提の前回印刷時のカメラユニットによる撮像画像などが考えられる。版起因の不良を検出することが可能であれば、いずれの画像を用いても特にこだわらない。品種の情報管理が可能であれば、初回時は製版時に作成されるデータ、２回目以降の印刷においては前回印刷時の撮像画像などを使い分けるといった手法を用いると、より精度や信頼性を向上させることができる。

前回印刷時のカメラユニットによる撮像画像は、版胴を設置する際に発生する機械的な設置誤差による位置ズレ影響、照明の発光波長とカメラの撮像素子感度の影響による画増階調値の違い、などの影響が小さいため、精度や信頼性を向上させるために有用である。

（動作、作用等）
図６は、合成演算部４３の全体動作を示したフローチャートである。カメラＡ、カメラＢから入力された画像は、既知の重複領域を除去する（ステップＳ１）。

除去後に得られた２枚の画像データを、境界部が一致するように合成する（ステップＳ２）。このステップ２では、複数台のカメラユニットによって得られる画像を、一つの画像として再構成する処理が行われる。

合成画像と予め製作してある基準画像の位置補正を実施する（ステップＳ３）。このステップ３では、版胴を設置する際に発生する機械的な設置誤差による位置ズレや撮像タイミングの違いによる搬送方向の位置ズレなどを吸収するための補正処理が行われる。

版の製版内容の不備や版キズなどの不良情報を検出、良否を判定する（ステップＳ４）。主に基準画像との比較処理により、不良の検出処理が行われる。このとき、ステップ４では最終的に得られた画像に対して二値化、多値化処理を施して不良部位を抽出する。

合成演算部４３では、複数台のカメラユニットを有する撮像部より画像データを受領し処理を実現するため、１台のカメラユニットでの単独処理用の画像演算部よりも大規模な処理が必要と考えられる。大規模回路による処理は、費用面でも負担が高く、また次々に印刷される印刷物１０を常時処理すると共に、高速搬送を実施された場合、処理時間に制約を受ける場合が多い。

しかしながら、検出すべき不良を版の製版内容の不備や版キズなどの不良によるものと特化させることで、合成演算部４３の負荷を軽減させることが可能となる。検出すべき不良が版の製版内容の不備や版キズの場合、不良の有無に係らず一回の印刷で検査すべき対象は、一版分で良いということが言える。

よって合成演算部４３は常時連続で検査処理を実行するのでは無く、印刷の開始から終了までの間で一度だけ処理を実行すれば良いという構成が望ましい。この構成により処理時間の制約について考慮する必要が無くなり、加えて、例えば大容量の画像データを細分化して処理することで回路規模を小さくすることなども可能となる。また処理時間の制約が無い場合は、時間に影響を及ぼすような処理を何度も実行できる余力があるため、より高精度な検出処理を実現することが出来るようになる。

（本実施形態の効果）
本実施形態では、搬送時に得られた画像を基準画像として高速処理を単独カメラユニット毎に実現する通常検査処理と、予め製作してある画像を基準画像として複数カメラユニットの画像を合成処理する版検査処理を併用している。

このように本発明による印刷物の検査方法及び検査装置によれば、複数台のカメラユニットを有する、検査装置の印刷物の検査と版起因の不良とを同時に検査することが可能となり、この結果、印刷物１０の検査を高い精度で判定することに加えて、版起因の不良を高い精度で判定することが可能となる。

１・・印刷物の検査装置
１０・・印刷物
２０・・反射照明部
２１・・透過照明部
２２・・第１照明部
２３・・第２照明部
３０・・撮像部
３１・・撮像用のスリット
３２・・撮像用のレンズ
４０・・画像処理・制御部
４１・・画像演算部（カメラＡ用）
４２・・画像演算部（カメラＢ用）
４３・・合成演算部
３００・・左側設置の撮像部（カメラＡ）
３０１・・右側設置の撮像部（カメラＢ）

Claims (2)

1. 表面、又は裏面、又はその両面に印刷が施され、搬送される印刷物の検査方法であって、
   印刷物表面または／および印刷物裏面に照明を照射する照明段階と、
   前記印刷物の搬送と同期を取るかまたは所定時間間隔で、前記印刷物を撮像する撮像段階と、
   前記撮像段階にて得られた前記印刷物の画像データを用いて、前記印刷物に存在する欠陥を判定する画像処理・欠陥判定段階と、を有し、
   前記画像処理・欠陥判定段階は、搬送時に得られた画像を基準画像として処理を実現する通常検査段階と、予め製作してある画像を基準画像として処理を実現する版検査処理段階と、を有することを特徴とする印刷物の検査方法。
2. 表面、又は裏面、又はその両面に印刷が施され、搬送される印刷物の検査装置であって、
   前記印刷物表面に照明を照射する第１の照明手段と、
   前記印刷物裏面に照明を照射する第２の照明手段と、
   前記印刷物の搬送と同期を取るかまたは所定時間間隔で、前記印刷物表面を撮像する撮像手段と、
   前記撮像段階にて得られた前記印刷物の表面の画像データを用いて、前記印刷物に存在する欠陥を判定する画像処理・欠陥判定手段と、を有し、
   前記画像処理・欠陥判定手段は、
   搬送時に得られた画像を基準画像として処理を実現する通常検査手段と、
   予め製作してある画像を基準画像として処理を実現する版検査処理手段と、
   を有することを特徴とする印刷物の検査装置。