JP2020017163A - 刻印検査装置、刻印検査方法および物品検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】物品の表面に刻印が付された刻印部を含む刻印領域を精度良く検査する。【解決手段】物品の表面のうち物品を特定するための刻印が付された刻印部を含む刻印領域を検査する刻印検査装置であって、刻印および欠陥を有していない物品の画像を参照画像として記憶する参照画像記憶部と、物品を撮像する撮像部と、検査対象となる物品を撮像部により撮像することで取得された物品画像から刻印領域に対応する部分を切り抜いて刻印領域画像を取得し、刻印領域画像に対して刻印部の文字認識を行って刻印が適切に設けられているか否かを判定する刻印判定部と、刻印領域画像から刻印部の画像を取り除いた刻印周辺画像を参照画像と比較して刻印領域のうち刻印部を除く刻印周辺部に欠陥が含まれるか否かを判定する刻印周辺判定部とを備えている。【選択図】図３

Description

この発明は、物品の表面に刻印が付された刻印部を含む刻印領域を検査する刻印検査装置および方法、ならびに当該刻印検査装置を装備して物品を検査する物品検査装置に関するものである。

金属製部品、樹脂製部品やゴム製部品などの立体的な物品を種々の角度から撮像して得られる複数の画像に基づいて物品を検査する装置が知られている。例えば、特許文献１の検査装置では、鍛造や鋳造により形成された金属部品（例えば自動車部品）を検査対象の物品としており、ステージにより保持された物品に対して複数の方向からそれぞれ光を照射する複数の光源部が設けられている。そして、光源部の点灯態様を切り替えながら２種類の画像を取得し、それらの画像から物品の表面に凹状または凸状の欠陥が存在しているか否かを判定している。

特開２０１６−５７０７５号公報

検査対象となる物品を特定あるいは識別するために、文字（本明細書では、英数字、ひながら、カタカナ、漢字、記号などを含む）の刻印が物品に付されることがある。複数種の刻印が付された刻印部では、物品の表面に種々の凹凸が生じているため、特許文献１に記載の装置により刻印部をそのまま検査すると、欠陥と誤認するおそれがある。そのため、物品の表面のうち刻印部を含む一定範囲（以下「刻印領域」という）については検査を行わないなどの対応策が採用されていた。

しかしながら、上記したように刻印は物品の特定機能や識別機能を有しており、刻印が適切に設けられているか否を検査することは重要である。また、刻印領域に欠陥が生じている可能性もあるため、物品の検査精度を高める上で、刻印領域に欠陥が含まれているか否かを検査することも重要である。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、物品の表面に刻印が付された刻印部を含む刻印領域を精度良く検査することができる刻印検査装置および方法、ならびに刻印領域を含めて物品を高精度に検査することができる物品検査装置を提供することを目的とする。

本発明の第１態様は、物品の表面のうち物品を特定するための刻印が付された刻印部を含む刻印領域を検査する刻印検査装置であって、刻印および欠陥を有していない物品の画像を参照画像として記憶する参照画像記憶部と、物品を撮像する撮像部と、検査対象となる物品を撮像部により撮像することで取得された物品画像から刻印領域に対応する部分を切り抜いて刻印領域画像を取得し、刻印領域画像に対して刻印部の文字認識を行って刻印が適切に設けられているか否かを判定する刻印判定部と、刻印領域画像から刻印部の画像を取り除いた刻印周辺画像を参照画像と比較して刻印領域のうち刻印部を除く刻印周辺部に欠陥が含まれるか否かを判定する刻印周辺判定部とを備えることを特徴としている。

また、本発明の第２態様は、物品の表面のうち物品を特定するための刻印が付された刻印部を含む刻印領域を検査する刻印検査方法であって、刻印および欠陥を有していない物品の画像を参照画像として作成し、参照画像記憶部に記憶する工程と、検査対象となる物品を撮像して物品画像を取得する工程と、物品画像から刻印領域に対応する部分を切り抜いて刻印領域画像を取得する工程と、刻印領域画像に対して刻印部の文字認識を行って刻印が適切に設けられているか否かを判定する工程と、刻印領域画像から刻印部の画像を取り除いた刻印周辺画像を参照画像と比較して刻印領域のうち刻印部を除く刻印周辺部に欠陥が含まれるか否かを判定する工程とを備えることを特徴としている。

さらに、本発明の第３態様は、表面の一部に刻印が付された物品を検査する物品検査装置であって、刻印および欠陥を有していない物品の画像を参照画像として記憶する参照画像記憶部と、物品を撮像する撮像部と、検査対象となる物品を撮像部により撮像することで取得された物品画像から刻印が付された刻印部を含む刻印領域に対応する部分を切り抜いて刻印領域画像を取得し、刻印領域画像に対して刻印部の文字認識を行って刻印が適切に設けられているか否かを判定する刻印判定部と、刻印領域画像から刻印部の画像を取り除いた刻印周辺画像を参照画像と比較して刻印領域のうち刻印部を除く刻印周辺部に欠陥が含まれるか否かを判定する刻印周辺判定部と、物品のうち刻印領域を除く非刻印領域に対応する非刻印領域画像を物品画像から取得し、非刻印領域画像と参照画像とを比較して非刻印領域に欠陥が含まれるか否かを判定する非刻印領域判定部とを備えることを特徴としている。

このように構成された発明では、検査対象となる物品を撮像して取得された物品画像から刻印領域に対応する部分が切り抜かれて刻印領域画像が取得される。そして、刻印領域画像に対して刻印部の文字認識を行って刻印が適切に設けられているか否かが判定される。また、刻印および欠陥を有していない物品の画像を参照画像として予め参照画像記憶部に記憶しておく一方、刻印領域画像から刻印部の画像を取り除いた刻印周辺画像が参照画像と比較される。その比較によって、刻印領域のうち刻印部を除く刻印周辺部に欠陥が含まれるか否かが判定される。

以上のように、本発明によれば、刻印が付された刻印部を含む刻印領域に対応する刻印領域画像が取得され、当該刻印領域画像に基づいて刻印および刻印周辺部の検査がそれぞれ実行される。このため、物品の表面に刻印が付された刻印部を含む刻印領域を精度良く検査することができる。

本発明に係る刻印検査装置の第１実施形態を装備する物品検査装置の構成を示す図である。 図１に示す物品検査装置の本体を示す平面図である。 物品検査装置における検査処理の流れを示すフローチャートである。 参照画像の作成処理を示すフローチャートである。 参照画像の作成処理における表示部への表示内容の一例を示す図である。 刻印領域の検査感度の設定における表示部への表示内容の一例を示す図である。 参照画像の作成処理の概要を示す模式図である。 刻印領域の検査手順を示すフローチャートである。 刻印領域の検査内容を模式的に示す図である。

図１は本発明に係る刻印検査装置の第１実施形態を装備する物品検査装置の構成を示す図である。図２は図１に示す物品検査装置の本体を示す平面図である。物品検査装置１は、例えば鍛造や鋳造などにより製造された金属製の物品Ｗを撮像して得られる物品画像から３種類の検査（刻印検査、刻印周辺検査、非刻印領域検査）を行う装置である。

図１に示すように、物品検査装置１は、本体１１と、コンピュータにより構成される制御ユニット１２と、各種データや指令などを制御ユニット１２に与えるためのキーボードやマウスなどを有する入力部１３と、後述するように物品画像や刻印領域を指示するための枠線などを表示する表示部１４とを備えている。この物品検査装置１では、本体１１は、ステージ２と、撮像ユニット３と、光源ユニット４とを備える。そして、物品Ｗはステージ２上に載置される。また、本体１１には、外部の光がステージ２上に到達することを防止する図示省略の遮光カバーが設けられ、ステージ２、撮像ユニット３および光源ユニット４は、遮光カバー内に設けられている。

図１および図２に示すように、撮像ユニット３は、１個の上方撮像部３１と、８個の斜方撮像部３２と、８個の側方撮像部３３とを備えている。図２では、上方撮像部３１の図示を省略している（後述の上方光源部４１についても同様）。上方撮像部３１は、図１に示すようにステージ２の上方にてステージ２の中心から鉛直上方に延びる中心軸Ｊ１上に配置され、上方撮像部３１によりステージ２上の物品Ｗの上面を真上から撮像した原画像を制御ユニット１２に出力する。

図２に示すように、上側から下方を向いて本体１１を見た場合に（すなわち、本体１１を平面視した場合に）、８個の斜方撮像部３２はステージ２の周囲に配置されている。８個の斜方撮像部３２は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に４５°の角度間隔（ピッチ）にて配列されている。各斜方撮像部３２の撮像光軸Ｋ２と中心軸Ｊ１とを含む面において（図１参照）、撮像光軸Ｋ２と中心軸Ｊ１とがなす角度θ２は、およそ４５°である。各斜方撮像部３２によりステージ２上の物品Ｗを斜め上から撮像した原画像が取得可能である。

本体１１を平面視した場合に、８個の側方撮像部３３も、８個の斜方撮像部３２と同様にステージ２の周囲に配置されている。８個の側方撮像部３３は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に４５°の角度間隔にて配列されている。各側方撮像部３３の撮像光軸Ｋ３と中心軸Ｊ１とを含む面において、撮像光軸Ｋ３と中心軸Ｊ１とがなす角度θ３は、およそ９０°である。各側方撮像部３３によりステージ２上の物品Ｗを横から撮像した原画像が取得可能である。上方撮像部３１、斜方撮像部３２および側方撮像部３３は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary
Metal-Oxide Semiconductor）等を有し、多階調の画像が取得される。上方撮像部３１、斜方撮像部３２および側方撮像部３３は、図示省略の支持部により支持されている。

光源ユニット４は、１個の上方光源部４１と、８個の斜方光源部４２と、８個の側方光源部４３とを備える。上方光源部４１は、中心軸Ｊ１を中心とするリング状に複数のＬＥＤ（発光ダイオード）が配列された光源部である。リング状の上方光源部４１は上方撮像部３１の周囲を囲むように、上方撮像部３１に固定されている。上方光源部４１によりステージ２上の物品Ｗに対して真上から中心軸Ｊ１に平行な方向に沿って照明光が照射可能となっている。

本体１１を平面視した場合に、８個の斜方光源部４２はステージ２の周囲に配置されている。８個の斜方光源部４２は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に４５°の角度間隔にて配列されている。各斜方光源部４２は、中心軸Ｊ１を中心とする円周の接線方向に伸びるバー状に複数のＬＥＤが配列された光源部である。各斜方光源部４２の出射面の中央と物品Ｗ（の中心）とを結ぶ線を「斜方照明軸」と呼ぶと、当該斜方光源部４２の斜方照明軸と中心軸Ｊ１とを含む面において、当該斜方照明軸と中心軸Ｊ１とがなす角度は、およそ４５°である。各斜方光源部４２では、ステージ２上の物品Ｗに対して斜め上から当該斜方照明軸に沿って照明光が照射可能となっている。物品検査装置１では、斜方光源部４２は斜方撮像部３２にそれぞれ固定されている。

本体１１を平面視した場合に、８個の側方光源部４３はステージ２の周囲に配置されている。８個の側方光源部４３は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に４５°の角度間隔にて配列されている。各側方光源部４３は、中心軸Ｊ１を中心とする円周の接線方向に伸びるバー状に複数のＬＥＤが配列された光源部である。斜方光源部４２と同様に、各側方光源部４３の出射面の中央と物品Ｗとを結ぶ線を「側方照明軸」と呼ぶと、当該側方光源部４３の側方照明軸と中心軸Ｊ１とを含む面において、当該側方照明軸と中心軸Ｊ１とがなす角度は、およそ９０°である。各側方光源部４３では、ステージ２上の物品Ｗに対して横から当該側方照明軸に沿って照明光が照射可能となっている。物品検査装置１では、側方光源部４３は側方撮像部３３にそれぞれ固定されている。

このように本実施形態では、１７個の光源部（＝１個の上方光源部４１＋８個の斜方光源部４２＋８個の側方光源部４３）がステージ２の周囲をドーム状に取り囲むように配設され、互いに異なる１７個の照明方向の全部または一部から照明光を物品Ｗに照射可能となっている。例えば、上方撮像部３１および上方光源部４１と物品Ｗとの間の距離は、約５５ｃｍ（センチメートル）である。また、斜方撮像部３２および斜方光源部４２と物品Ｗとの間の距離は約５０ｃｍであり、側方撮像部３３および側方光源部４３と物品Ｗとの間の距離は約４０ｃｍである。上方光源部４１、斜方光源部４２および側方光源部４３では、ＬＥＤ以外の種類の光源が用いられてよい。

本実施形態では、本体１１の各部を制御するとともに後で説明するように物品Ｗの物品画像を参照画像と比較して物品Ｗの検査を行うために制御ユニット１２が設けられている。制御ユニット１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成される演算処理部５と、参照画像データ６１、物品画像データ６２、刻印領域画像データ６３、刻印周辺画像データ６４および指令範囲データ６５などの各種データやプログラムなどを記憶する記憶部６を備えている。演算処理部５は、上記プログラムにしたがって装置各部を制御することで、物品Ｗへの照明光を多段階に切り替えながら複数の物品画像を取得する。また、演算処理部５は物品画像に対して種々の画像処理を施し、刻印が適切に設けられているか否かを判定する刻印判定処理、刻印周辺部に欠陥が含まれるか否かを判定する刻印周辺判定処理、ならびに刻印領域を除く非刻印領域に欠陥が含まれるか否かを判定する非刻印領域判定処理を実行する。これら３種類の判定処理を行って物品Ｗを総合的に検査する。また、上記判定を行う際に用いる参照画像を演算処理部５が作成する。このように、演算処理部５は、参照画像作成部５１、刻印判定部５２、刻印周辺判定部５３および非刻印領域判定部５４として機能する。

非刻印領域判定部５４は特許文献１に記載の装置と同様にして非刻印領域（刻印領域以外の領域）の検査を行う。その検査概要は以下の通りである。複数の光源部のうちの一の光源部からの光の照射により撮像部にて第１物品画像が取得され、複数の光源部からの光の照射により撮像部にて第２物品画像が取得される。また、第１物品画像と当該第１物品画像に対応する第１参照画像とを比較することにより第１欠陥候補領域が検出され、第２物品画像と当該第２物品画像に対応する第２参照画像とを比較することにより第２欠陥候補領域が検出される。そして、第１欠陥候補領域および第２欠陥候補領域において重複する領域が、対象領域における欠陥領域として特定される。これにより、物品Ｗの表面における微小な凹凸に起因する第１および第２欠陥候補領域における偽欠陥領域を適切に除去して、物品Ｗの表面における欠陥（真欠陥）を精度よく検出する。

ここで、第１参照画像および第２参照画像を事前に作成して記憶部６に記憶させておく必要がある。また、後で詳述するように、刻印周辺判定処理では第１参照画像および第２参照画像が用いられる。そこで、本実施形態では、図３に示すように、演算処理部５は物品Ｗの検査を行う前に欠陥を含まない刻印付きの物品、つまり良品物品を用いて第１参照画像および第２参照画像を作成した後で、検査対象となる物品Ｗの検査を行う。

図３は物品検査装置における検査処理の流れを示すフローチャートである。また、図４は参照画像の作成処理を示すフローチャートである。演算処理部５はプログラムにしたがって以下の処理を実行する。まず、検査対象となる物品Ｗを物品検査装置１にローディングして検査する前に、参照画像を作成する（ステップＳ１）。つまり、図４に示すように複数の良品物品（本実施形態ではｉ個の良品物品）を用いた参照画像が作成される（ステップＳ１）。なお、ここでは、第１参照画像および第２参照画像はそれぞれ第１物品画像および第２物品画像と同じ撮像条件で取得されるため、以下では第１物品画像に対応する第１参照画像の作成について説明し、第２物品画像に対応する第２参照画像の作成については省略する。また、第１参照画像および第２参照画像を区別せずに説明する際には、単に「参照画像」と称する。なお、参照画像は、検査処理とは別にあらかじめ作成されていても良い。

第１参照画像の作成においては、互いに異なるｉ個の良品物品Ｗ０（図１参照）毎に一連の工程（ステップＳ１１〜１５）が実行される。すなわち、良品物品Ｗ０をステージ２上にローディングする（ステップＳ１１）。ステージ２上には、良品物品Ｗ０や検査対象となる物品Ｗの形状や大きさなどに適合する保持部（図示省略）が設けられており、物品Ｗ０の主面を鉛直上方に向けた状態でステージ２上の所定位置に物品Ｗ０を保持する。続いて、入力部１３を介した操作者による入力等に基づいてステージ２上の良品物品Ｗ０を第１物品画像と同じ撮像条件で撮像する。これによって、所定の撮像条件で良品物品Ｗ０の画像、つまり良品物品画像Ｇ０が取得される（ステップＳ１２）。

こうして取得された良品物品画像Ｇ０は例えば図５に示すように表示部１４の中央部に表示されており、同図から良品物品Ｗ０の中央上部に「１」が刻印されていることがわかる。また、表示部１４の左上部には、良品物品画像Ｇ０に対して範囲指定や加工などを施すためのアイコンが表示されている。例えば矩形枠が示されたアイコン（ドットが付されているアイコン）を操作者がクリックすると、同図に示すように、刻印領域を指定するための点線枠Ｂが良品物品画像Ｇ０に追加表示される。また、操作者の操作により点線枠Ｂの位置やサイズを変更することで刻印領域Ｒ１（図２）を任意に調整することが可能となっている。この刻印領域Ｒ１は、刻印が付された刻印部Ｒ１１（図２）の画像Ｇ１１を含むように設定される。このため、刻印領域Ｒ１は、図２に示すように、刻印部Ｒ１１と刻印部Ｒ１１を取り囲む刻印周辺部Ｒ１２とを有し、また図５に示すように刻印領域Ｒ１に対応する画像（以下「刻印領域画像Ｇ１」という）には、刻印部Ｒ１１の画像Ｇ１１と、刻印周辺部Ｒ１２の画像（以下「刻印周辺画像Ｇ１２」という）とが含まれている。

刻印領域Ｒ１の調整指定が完了し、操作者により決定ボタンがクリックされると、図６に示す画面に切り替わる。つまり、良品物品画像Ｇ０と刻印領域Ｒ１を示す点線枠Ｂとを残したまま、アイコンを消去する一方で領域の属性などを指定するためのボックスを表示部１４に表示する。当該ボックスでは、点線枠Ｂと指定した領域が、検査を禁止する禁止領域であるのか、欠陥検査を行う検査領域であるのか、刻印が付された刻印部Ｒ１１を含む刻印領域Ｒ１であるのかを選択可能となっており、刻印領域Ｒ１を指定する際には同図に示すように領域属性として「刻印」のチェックボックスにチェックを入れておけばよい。また、検査により検出する欠陥のタイプを選択可能となっている。さらに、欠陥には比較的暗く表現されるものや比較的明るく表現されるものが幅広く存在するため、検出対象となる欠陥を効果的に見つけ出すために検査感度を設定可能となっている。

そして、図６に示すように刻印領域Ｒ１の範囲が指定されるとともに領域属性として「刻印」が選択された状態で操作者により決定ボタンがクリックされると、演算処理部５はその時点での点線枠Ｂを刻印領域Ｒ１の指定範囲として受け付ける（ステップＳ１３）。そして、当該範囲を示す指定範囲データを記憶部６に記憶する。

次に、刻印領域Ｒ１に対応する刻印領域画像Ｇ１を構成する画素の画素値を平均化し、参照候補画像とする。また、当該参照候補画像のデータ、つまり参照候補画像データを記憶部６に記憶する（ステップＳ１４）。上記平均化処理によって刻印部Ｒ１１の画像が刻印周辺部Ｒ１２に対応する刻印周辺画像Ｇ１２に基づいて消し込まれ、刻印および欠陥を有していない物品の画像と実質的に同じものとなる。なお、本実施形態では、平均化処理により参照候補画像を作成しているが、その他のフィルタ処理などによって参照候補画像を作成してもよい。また、こうして参照候補画像が得られると、ステージ上の良品物品Ｗ０をアンローディングする（ステップＳ１５）。

このような一連の処理を良品物品Ｗ０の数だけ繰り返す。これによって、例えば図７に示すように３つの良品物品Ｗ０（それぞれ「１」、「１０」、「６」の刻印が付されているが、ともに欠陥は含まれていない）について、第１物品画像を取得するための撮像条件に対して３つの参照候補画像ＧＲ（１）、ＧＲ（１０）、ＧＲ（６）が得られる。本実施形態では、これらを平均化して参照画像ＧＲを作成し、当該参照画像ＧＲのデータ、つまり第１物品画像に対応する参照画像データを記憶部６に記憶する（ステップＳ１６）。さらに、刻印領域Ｒ１の指定範囲を示すデータ、つまり指定範囲データを記憶部６に記憶する（ステップＳ１７）。なお、これらの処理は上記したように第２参照画像を作成するために実行される。

次に参照画像の作成が完了すると、演算処理部５は検査すべき物品Ｗ毎に以下の処理（ステップＳ２〜Ｓ８）を実行する。まず、検査対象となる物品Ｗをステージ２上にローディングする（ステップＳ２）。それに続いて、ステージ２上の良品物品Ｗ０を第１物品画像の取得に適した撮像条件で撮像し、また第２物品画像の取得に適した撮像条件で撮像する。これによって、撮像条件毎に物品画像が取得され、その画像データ、つまり物品画像データが記憶部６に記憶される（ステップＳ３）。

次のステップＳ４では、刻印領域Ｒ１の指定範囲データを記憶部６から読み出し（ステップＳ４）、当該指定範囲データにしたがって物品画像から刻印領域Ｒ１の刻印領域画像Ｇ１と非刻印領域Ｒ２の非刻印領域画像Ｇ２とを抽出し、刻印領域画像Ｇ１の画像データ（刻印領域画像データ）および非刻印領域画像Ｇ２の画像データ（非刻印領域画像データ）を記憶部６に記憶する（ステップＳ５）。なお、刻印領域画像Ｇ１は物品画像Ｇ０から操作者による指定範囲（図５、６中の点線枠Ｂの部分）だけ抜き取ったものであり、非刻印領域画像Ｇ２は図５や図６に示すように物品画像Ｇ０から刻印領域Ｒ１を抜き取った後に残るものである。

そして、刻印領域画像Ｇ１に基づく刻印領域Ｒ１の検査（ステップＳ６）と、非刻印領域画像Ｇ２に基づく非刻印領域Ｒ２の検査（ステップＳ７）とを並行して実行する。これらの検査がともに完了すると、ステージ２上の検査対象の物品Ｗをアンローディングする（ステップＳ８）。このような一連の処理（ステップＳ２〜Ｓ８）は、検査対象となる物品Ｗが存在している（ステップＳ９で「ＹＥＳ」）の間、繰り返される。

上記した検査のうち非刻印領域Ｒ２の検査（ステップＳ７）は特許文献１に記載の装置と同様にして実行されるため、ここでは当該検査の詳細については省略する。一方、刻印領域Ｒ１の検査（ステップＳ６）は従来にはない独自なものであるため、図８および図９を参照しつつ詳述する。

図８は刻印領域の検査手順を示すフローチャートである。また、図９は刻印領域の検査内容を模式的に示す図である。本実施形態では、検査対象となる物品Ｗは図示を省略するロボットによりステージ２上に載置される。このため、ロボットが物品Ｗをピックアップしたときのアーム姿勢や物品Ｗの向きに応じて物品Ｗに付された刻印が標準の向き（本実施形態では、図５や図６に示すように物品画像Ｇ０において刻印が正対する向きを標準としている）と異なることがある。そこで、後で説明する光学式文字認識（Optical Character Recognition）を良好に行うために、ステップＳ６０１で刻印の向きが標準、つまり刻印が正対しているか否かを判定している。そして、正対していないと判定した（ステップＳ６０１で「ＮＯ」）際には、ステップＳ５で抽出された刻印領域画像Ｇ１を回転させ、例えば図９に示すように刻印が正対する向きとなるように刻印領域画像Ｇ１を補正した（ステップＳ６０２）上で、次のステップＳ６０３に進む。一方、刻印が正対している（ステップＳ６０１で「ＹＥＳ」）場合、そのままステップＳ６０３に進む。

このステップＳ６０３では、刻印が正対した向きとなっている刻印領域画像Ｇ１に対してエッジ強調処理を施した後で所定のしきい値で二値化する。こうした画像処理を受けた刻印領域画像Ｇ１においては刻印部Ｒ１１と刻印周辺部Ｒ１２との境界がより明確となり、刻印がはっきりと現れる。そして、このように二値化処理された刻印領域画像Ｇ１に対して光学式文字認識を実行して刻印判定を行う（ステップＳ６０４）。より具体的には、光学式文字認識により刻印部Ｒ１１と判定された部位に含まれる画素の総数が一定値（例えば２００画素）以上であり、しかも線分に相当する部位の幅が一定幅（例えば４５画素）以下であるという判定条件を満足した場合に刻印が適切に設けられていると判定する。一方、上記判定条件が満足されない場合には刻印が適切に設けられていないと判定する。

上記のように物品Ｗに対して適切に刻印されていると判定する（ステップＳ６０５で「ＹＥＳ」）と、演算処理部５は以下のようにして刻印周辺部Ｒ１２の検査を行う（ステップＳ６０６〜Ｓ６１０）。すなわち、図９中の「刻印周辺部の検査」の行に示すように、刻印領域画像Ｇ１から刻印部Ｒ１１の画像Ｇ１１を取り除いて刻印周辺部Ｒ１２の刻印周辺画像Ｇ１２を特定する（ステップＳ６０６）。そして、刻印部Ｒ１１に相当する箇所を除いて、刻印周辺画像Ｇ１２を参照画像ＧＲと比較して画像の同一性を検査する（ステップＳ６０７）。というのも、検査対象の物品Ｗの刻印周辺部Ｒ１２に欠陥が含まれない場合には、刻印領域Ｒ１に対応する範囲においては、参照画像ＧＲのうち刻印部Ｒ１１に相当する画像ＧＲ１（点線部分）を除いた画像ＧＲ２と刻印周辺画像Ｇ１２とは一致あるいはほぼ一致するからである。逆に、検査対象の物品Ｗの刻印周辺部Ｒ１２に欠陥が含まれている場合には、欠陥に相当する箇所で大きく相違する。そこで、本実施形態では、各画像を構成する画素毎に画素値の差分を求め、それらの差分の累積値が所定の閾値以下となっているときには両画像は一致しており、例えば図９の「良品の一例」の列に示すように、刻印周辺部Ｒ１２に欠陥は含まれていないと結論付けることができる。逆に、閾値を超えるときには、例えば図９の「不良品の一例」の列に示すように、刻印周辺部Ｒ１２に欠陥は含まれていると結論付けることができる。したがって、本実施形態では、ステップＳ６０８で刻印周辺画像Ｇ１２が参照画像ＧＲにおいて刻印周辺画像Ｇ１２に対応する画像（参照画像ＧＲから点線部分の画像ＧＲ２を除去した画像）と実質的に同一であるか否かを判定する。そして、同一である場合にはステージ２上の物品Ｗは良品であると判定し（ステップＳ６０９）、同一でない場合には上記物品Ｗは不良品であると判定する（ステップＳ６１０）。

一方、ステップＳ６０５で物品Ｗに対して適切に刻印されていないと判定した場合に、演算処理部５は刻印周辺部Ｒ１２の検査を行うことなく、直ちにステージ２上の物品Ｗは不良品であると判定する（ステップＳ６１０）。

以上のように、本実施形態では、検査対象となる物品Ｗを撮像して得られた物品画像Ｇ０から刻印領域Ｒ１に対応する刻印領域画像Ｇ１を取得する。そして、刻印領域画像Ｇ１に対して刻印部Ｒ１１の文字認識を行うことで刻印が適切に設けられているか否かを判定している。また、こうした刻印検査のみならず、刻印領域画像Ｇ１から刻印部Ｒ１１の画像Ｇ１１を取り除いた刻印周辺画像Ｇ１２を参照画像ＧＲ中の画像ＧＲ２と比較し、その比較結果によって刻印周辺部Ｒ１２に欠陥が含まれるか否かを判定している。したがって、物品Ｗの表面に刻印が付された刻印部Ｒ１１を含む刻印領域Ｒ１を精度良く検査することができる。

また、上記実施形態では、刻印が適切に行われていないと判定すると、刻印周辺部Ｒ１２の検査を省略し、直ちに検査対象となっている物品Ｗを不良品と認定している。このため、無駄な検査処理（ステップＳ６０６〜Ｓ６０９）を省略することができる。

また、上記実施形態では、刻印領域Ｒ１の検査（ステップＳ６）と非刻印領域Ｒ２の検査（ステップＳ７）とを並行して行っているため、刻印領域Ｒ１を含めた物品Ｗの検査を短時間で行うことができる。なお、上記検査については完全に並行して行ってもよいし、部分的に並行するように実行してもよい。つまり、非刻印領域Ｒ２の検査は、刻印部Ｒ１１の文字認識による刻印判定および刻印周辺画像Ｇ１２に基づく刻印周辺部Ｒ１２での欠陥の有無判定の少なくとも一方と並行して実行してもよい。

また、上記実施形態では、表示部１４に映し出された物品画像Ｇ０を見ながら操作者により刻印領域Ｒ１を指摘することができる。したがって、刻印の種類や大きさなどに応じて刻印領域Ｒ１を設定することができ、物品Ｗの検査を精度良く行うことができる。

このように上記実施形態においては、良品物品Ｗ０が本発明の「欠陥を有さない物品」の一例に相当し、物品Ｗが本発明の「検査対象となる物品」の一例に相当している。また、上方撮像部３１、斜方撮像部３２および側方撮像部３３が本発明の「撮像部」の一例に相当し、記憶部６が本発明の「参照画像記憶部」の一例に相当している。また、これらの構成と、刻印判定部５２および刻印周辺判定部５３として機能する演算処理部５とが協働して本発明の「刻印検査装置」として機能している。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば本実施形態では、光学式文字認識により刻印部Ｒ１１と判定された部位の画素情報に基づいて刻印が適切に設けられているか否かを判定しているが、それ以外の判定条件に基づいて刻印が適切に設けられているか否かを判定してもよい。例えば従来より多用されている光学式文字認識方法では文字認識結果をスコアで示すものであり、当該スコアが一定以上となったときに刻印が適切に設けられていると判定する一方、一定未満となったときに刻印が適切に行われていないと判定してもよい。また、上記画素情報とスコアとを組み合わせて刻印の適正度を判定してもよい。

また、光学式文字認識では、スコアとともに複数の文字候補を認識結果として示すことがある。このような文字認識を採用する場合、最もスコアが高い文字候補（つまり最も近似する文字候補）が物品Ｗに刻印されていると認定してもよい。そして、図９中の白抜き矢印で示すように、画素情報に基づく判定において刻印が適正に設けられていないと判定される場合であっても、最も近似する文字候補が刻印されたと判定し、さらに刻印周辺部Ｒ１２の検査（ステップＳ６０６〜Ｓ６１０）を行ってもよい（第２実施形態）。この第２実施形態によれば、次のような作用効果が得られる。刻印部Ｒ１１に比較的小さく、実使用上問題とならない程度の微小な欠陥が隣接して存在する場合であっても、画素情報に基づく判定において刻印が適正に行われないと判定されることがある。これに対し、第２実施形態によれば、微小な欠陥が存在しても文字認識を行うことができ、実使用に適合した検査を行うことができる。

また、上記した実施形態では、複数の良品物品Ｗ０を用いて刻印および欠陥を有していない物品の画像、つまり参照画像ＧＲを作成しているが、１つの良品物品Ｗ０のみで参照画像ＧＲを作成してもよい。また、良品物品Ｗ０の代わりに刻印および欠陥を有していない物品を用いて参照画像ＧＲを作成してもよく、この場合、当該物品を撮像することで参照画像ＧＲを直ちに取得することができる。

なお、本発明の適用対象は、特許文献１に記載の装置に限定されるものでなく、表面の一部に刻印が付された物品を検査する物品検査装置全般に適用することができる。

この発明は、物品の表面に刻印が付された刻印部を含む刻印領域を検査する刻印検査技術ならびに物品を検査する物品検査装置全般に適用することができる。

１…物品検査装置
５…演算処理部
６…記憶部
３１…上方撮像部
３２…斜方撮像部
３３…側方撮像部
５１…参照画像作成部
５２…刻印判定部
５３…刻印周辺判定部
５４…非刻印領域判定部
Ｇ０…物品画像
Ｇ１…刻印領域画像
Ｇ２…非刻印領域画像
Ｇ１１…（刻印部の）画像
Ｇ１２…刻印周辺画像
ＧＲ…参照画像
Ｒ１１…刻印部
Ｒ１２…刻印周辺部
Ｗ…（検査対象となる）物品
Ｗ０…良品物品

Claims (8)

1. 物品の表面のうち前記物品を特定するための刻印が付された刻印部を含む刻印領域を検査する刻印検査装置であって、
   前記刻印および欠陥を有していない物品の画像を参照画像として記憶する参照画像記憶部と、
   前記物品を撮像する撮像部と、
   検査対象となる前記物品を前記撮像部により撮像することで取得された物品画像から前記刻印領域に対応する部分を切り抜いて刻印領域画像を取得し、前記刻印領域画像に対して前記刻印部の文字認識を行って前記刻印が適切に設けられているか否かを判定する刻印判定部と、
   前記刻印領域画像から前記刻印部の画像を取り除いた刻印周辺画像を前記参照画像と比較して前記刻印領域のうち前記刻印部を除く刻印周辺部に欠陥が含まれるか否かを判定する刻印周辺判定部と
   を備えることを特徴とする刻印検査装置。
2. 請求項１に記載の刻印検査装置であって、
   前記刻印周辺判定部は、前記刻印判定部により前記刻印が適切に行われていないと判定されたときには、前記欠陥が含まれるか否かの判定を行わない刻印検査装置。
3. 請求項１に記載の刻印検査装置であって、
   前記刻印判定部は前記文字認識によって前記刻印部に最も近似する文字候補を取得し、
   前記刻印周辺判定部は前記刻印判定部により取得された文字候補の画像を前記刻印部の画像として用いて前記欠陥が含まれるか否かの判定を行う刻印検査装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の刻印検査装置であって、
   前記刻印判定部は、前記刻印領域画像に対して前記刻印部を強調する強調処理を施し、さらに二値化処理を施した上で前記文字認識を行う刻印検査装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の刻印検査装置であって、
   欠陥を有さない物品を前記撮像部により撮像して得られる良品物品画像のうち前記刻印部の画像を前記刻印周辺画像に基づいて消し込んで前記参照画像を作成する参照画像作成部を備える刻印検査装置。
6. 物品の表面のうち前記物品を特定するための刻印が付された刻印部を含む刻印領域を検査する刻印検査方法であって、
   前記刻印および欠陥を有していない物品の画像を参照画像として作成し、参照画像記憶部に記憶する工程と、
   検査対象となる前記物品を撮像して物品画像を取得する工程と、
   前記物品画像から前記刻印領域に対応する部分を切り抜いて刻印領域画像を取得する工程と、
   前記刻印領域画像に対して前記刻印部の文字認識を行って前記刻印が適切に設けられているか否かを判定する工程と、
   前記刻印領域画像から前記刻印部の画像を取り除いた刻印周辺画像を前記参照画像と比較して前記刻印領域のうち前記刻印部を除く刻印周辺部に欠陥が含まれるか否かを判定する工程と
   を備えることを特徴とする刻印検査方法。
7. 表面の一部に刻印が付された物品を検査する物品検査装置であって、
   前記刻印および欠陥を有していない物品の画像を参照画像として記憶する参照画像記憶部と、
   前記物品を撮像する撮像部と、
   検査対象となる前記物品を前記撮像部により撮像することで取得された物品画像から前記刻印が付された刻印部を含む刻印領域に対応する部分を切り抜いて刻印領域画像を取得し、前記刻印領域画像に対して前記刻印部の文字認識を行って前記刻印が適切に設けられているか否かを判定する刻印判定部と、
   前記刻印領域画像から前記刻印部の画像を取り除いた刻印周辺画像を前記参照画像と比較して前記刻印領域のうち前記刻印部を除く刻印周辺部に欠陥が含まれるか否かを判定する刻印周辺判定部と、
   前記物品のうち前記刻印領域を除く非刻印領域に対応する非刻印領域画像を前記物品画像から取得し、前記非刻印領域画像と前記参照画像とを比較して前記非刻印領域に欠陥が含まれるか否かを判定する非刻印領域判定部と
   を備えることを特徴とする物品検査装置。
8. 請求項７に記載の物品検査装置であって、
   前記非刻印領域判定部は、前記刻印判定部による判定および前記刻印周辺判定部による判定の少なくとも一方と並行して前記非刻印領域に欠陥が含まれるか否かを判定する物品検査装置。

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