JP5907051B2 - 検査装置、および検査方法 - Google Patents

Description

この発明は、物品を包装した透明フィルムの皺や破れ等の不良を検査する検査装置、および検査方法に関する。

従来、ペットボトル等の容器の胴部に巻き付けて装着したラベルについて、装着前にこのラベルに付けられていた折り目付近における不良を検査する装置がある（特許文献１参照）。この特許文献１は、拡散光をラベル面の折り目付近に斜めから照射する向きに配置した照明装置と、ラベル面からの正反射光を撮像する向きに配置した撮像装置と、を備えている。そして、照明装置がラベル面の折り目付近を斜めから照射した状態で、撮像装置が撮像した撮像画像を処理し、ラベルの破れを検査している。

特開２００４−１１７１０３号公報

最近では、熱を加えると収縮する透明フィルム（シュリンクフィルム）で物品全体を覆って包装（シュリンクパック）することが行われている。この物品の包装は、一般にシュリンクパックと呼ばれている。店舗において販売されているシュリンクパックされた商品（物品）も多種多様である。店舗において販売されているシュリンクパックされた商品としては、例えば、酒や醤油等の紙パックや、ノートを複数冊（３冊や５冊）重ねて纏めたものがある。

透明フィルムに皺や破れ等の不良が生じている商品（シュリンクパックした商品）が店頭に並ぶと、その商品に対する顧客のイメージが低下し、商品の販売量の低下をまねくことになる。このため、透明フィルムに皺や破れ等の不良が生じている商品が出荷されるのを防止したいという要望がある。すなわち、シュリンクパックした商品における、透明フィルムに生じている皺や破れ等の不良の検査が簡単に行える装置が要望されている。

なお、特許文献１に記載された装置は、ラベルの一部（装着前にこのラベルに付けられていた折り目付近）を検査するものであり、不良の有無を検査する領域（検査領域）が比較的大きいものについては対応していない。

この発明の目的は、シュリンクパックされた物品について、透明フィルムの皺や破れ等の不良の検査が精度よく行える検査装置、および検査方法を提供することにある。

この発明の検査装置は、上記目的を達するために以下のように構成している。

この発明にかかる検査装置は、物品を包装した透明フィルムに皺や、破れ等の不良が生じているかどうかを検査する。この透明フィルムは、例えば熱を加えると収縮するシュリンクフィルムである。この透明フィルムが、物品全体を覆っている。

面光源、およびカメラは、透明フィルムで包装した物品の検査平面を挟んで配置している。ここで言う検査平面とは、透明フィルムの包装面であり、皺や、破れ等の不良が生じているかどうかを検査する面である。また、面光源は、発光面を、検査平面に対して略垂直に配置する構成であるので、この面光源の配置が簡単に行える。

画像処理部は、物品の検査平面を面光源で照射した状態で、カメラが撮像した検査平面の撮像画像を処理し、検査平面における物品を包装した透明フィルムについて、不良個所の有無を検査する。面光源の照射エリアは、透明フィルムで包装した物品全体を照射する大きさである。面光源は、照射エリア内を略均一に照射するため、拡散板を通して照射する構成とするのが好ましい。また、カメラの撮像エリアは、透明フィルムで包装した物品全体を撮像する大きさである。カメラのアングルは、検査平面に対して鋭角にするのが好ましい。これは、検査平面で反射された、面光源が照射した光の正反射光を撮像するのに適しているからである。特に、カメラは、検査平面に対するアングルを、透明フィルムで包装した物品の表面に描かれている商品名等のデザインが撮像されないように、検査平面における透明フィルムにおいて、面光源が照射した照明光の正反射光を撮像する向きに調整するのが好ましい。このような撮像画像得られる検査平面に対するカメラのアングルは、１０°〜２０°の範囲である。

検査平面において、透明フィルムに皺や破れ等の不良が生じている箇所は、不良が生じていない箇所に比べて、面光源により照射した光の反射光量が低下する。

画像処理部は、カメラの撮像画像を処理し、検査平面における物品を包装した透明フィルムについて、皺や、破れ等が生じている不良個所の有無を検査する。画像処理部は、例えば、カメラの撮像画像において、その輝度値が予め定めた値よりも小さい画素を、嫌疑画素として抽出し、ここで抽出した嫌疑画素に基づいて、皺や、破れ等の不良が発生しているかどうかを検査すればよい。

また、出力部は、画像処理部における、物品を包装した透明フィルムの不良箇所の検査結果（不良個所の有無等）を出力する。

この発明によれば、シュリンクパックされた物品について、透明フィルムの皺や破れ等の不良の検査が精度よく行える。

一般的な酒や醤油等の紙パックを示す図である。 検査装置の主要部の構成を示すブロック図である。 カメラと面光源との配置関係を示す図である。 検査装置の動作を示すフローチャートである。 検査平面の撮像画像を示す図である。 検査平面の撮像画像を示す図である。 検査平面の撮像画像を示す図である。

以下、この発明の実施形態である検査装置について説明する。

この例にかかる検査装置は、物品を包装した透明フィルムの不良（皺や、破れ等）を検査する。この透明フィルムは、例えば熱を加えると収縮するシュリンクフィルムである。この透明フィルムで、物品全体を覆うように包装（シュリンクパック）している。このシュリンクパックされた物品を、ここでは検査対象物と言うこともある。店舗において販売されているシュリンクパックされた商品（物品）としては、例えば、酒や醤油等の紙パックや、ノートを複数冊（３冊や５冊）重ねて纏めたものがある。

また、ここでは、検査対象物として、酒や醤油等の紙パックをシュリンクパックしたものを例にして説明する。

図１は、一般的な酒や醤油等の紙パックを示す図である。図１（Ａ）は、紙パックの正面図であり、図１（Ｂ）は、紙パックの側面図である。この紙パックは、図１に示すように、四角柱形状の胴部と、三角柱形状の頭部とを繋いだ形状である。頭部には、注ぎ口が取り付けられている。

また、以下の説明において、胴部における頭部と反対側の端面を底面と言い、頭部における胴部との反対側の端部を先端部という。

ここで、紙パックをシュリンクパックする手順について、簡単に説明しておく。

シュリンクフィルムは、筒状に成形している。紙パックをシュリンクフィルムに通す。紙パックをシュリンクフィルムに通す向きは、長手方向（図１に示す左右方向）である。紙パックを通したシュリンクフィルムを熱収縮させ、このシュリンクフィルムを紙パックに密着させる。これにより、紙パックは、シュリンクパックされる。また、シュリンクフィルムは、紙パックの先端部側、および底面側に位置する端部が引っついて、繋ぎ目が形成される。

図２は、この検査装置の主要部の構成を示すブロック図である。この例にかかる検査装置１は、シュリンクパックされた物品（ここでは、図１に示す紙パック）の胴部の正面、および胴部の裏面に対して、シュリンクフィルムの不良（皺や、破れ等）を検査する。すなわち、胴部の正面、および裏面が、この発明で言う検査平面に相当する。

検査装置１は、制御部２と、画像処理部３と、２つのカメラ４（４ａ、４ｂ）と、２つの面光源５（５ａ、５ｂ）と、入力部６と、出力部７と、を備えている。

制御部２は、検査装置１本体各部の動作を制御する。

カメラ４ａは、シュリンクパックされた物品の胴部の正面を撮像する。カメラ４ｂは、シュリンクパックされた物品の胴部の裏面を撮像する。

面光源５ａは、シュリンクパックされた物品の胴部の正面を照射する。面光源５ｂは、シュリンクパックされた物品の胴部の裏面を照射する。面光源５ａ、５ｂは、同じ構成であり、拡散板を通して照明光を照射する。

画像処理部３は、カメラ４ａの撮像画像を処理し、物品の胴部の正面におけるシュリンクフィルムの不良（皺や、破れ等）を検査する。また、画像処理部３は、カメラ４ｂの撮像画像を処理し、物品の胴部の裏面におけるシュリンクフィルムの不良（皺や、破れ等）を検査する。

入力部６には、図示していない上位装置からカメラ４の撮像タイミング、および面光源５の発光タイミングの基準として用いる基準信号が入力される。

出力部７は、画像処理部３におけるシュリンクフィルムの不良（皺や、破れ等）の有無にかかる検査結果を上位装置に出力する。

ここで、カメラ４（４ａ、４ｂ）と面光源５（５ａ、５ｂ）との配置関係について説明する。

図３は、カメラと面光源との配置関係を示す図である。図３（Ａ）は、検査対象物を搬送する搬送路の上面図である。図３（Ｂ）は、検査対象物を搬送する搬送路の側面図である。

検査対象物は、図３（Ａ）においてハッチングで示す搬送ベルトに載置され、この図３において矢示する搬送方向に搬送される。搬送ベルトは、図３（Ａ）に示すように、中央部に、搬送方向に延びる隙間を形成している。

検査対象物は、シュリンクフィルムの不良を検査する裏面を搬送ベルトに載置する。したがって、検査対象物は、搬送ベルトの載置面に対向する面がシュリンクフィルムの不良を検査する正面になる。

また、図３に示す先端検知センサ１１は、搬送されている検査対象物の先端を検知する。この先端検知センサ１１は、反射型や、透過型の光電センサであり、検査対象物の先端を非接触で検知する。この先端検知センサ１１の検知出力は、上位装置に入力している。上位装置は、この先端検知センサ１１の検知出力に応じて、基準信号を検査装置１に入力する。

カメラ４ａ、および面光源５ａは、搬送される検査対象物の正面上方に対向させて配置している。また、カメラ４ｂ、および面光源５ｂは、検査対象物の裏面下方に対向させて配置している。

面光源５ａは、その発光面を搬送ベルトに対して略垂直に立設させており、拡散板を通してカメラ４ａ側に位置する検査対象物全体を略均一に照射する。また、面光源５ｂは、その発光面を搬送ベルトに対して略垂直に立設させており、拡散板を通してカメラ４ａ側に位置する検査対象物全体を略均一に照射する。いうまでもなく、面光源５ａ、および面光源５ａの照射エリアは、検査対象物全体を照射できる大きさである。

カメラ４ａは、搬送ベルトに載置して搬送している検査対象物の正面のシュリンクフィルムで反射された照明光（正反射光）を撮像する向きに取り付けている。具体的には、カメラ４ａのアングルαは、搬送ベルトに載置して搬送している検査対象物の正面に対して鋭角である。より具体的には、検査対象物の正面に対するカメラ４ａのアングルαは、シュリンクフィルムで包装した物品（ここでは、紙パック）の表面に描かれている商品名等のデザインが撮像されないように、シュリンクフィルムにおいて、面光源５ａが照射した照明光の正反射光が強くなる角度に調整している。

このカメラ４ａのアングルαは、４５°よりも小さくするのが好ましく、より好ましくは１０°〜２０°の範囲にするのが好ましい。

同様に、カメラ４ｂは、搬送ベルトに載置して搬送している検査対象物の裏面のシュリンクフィルムで反射された照明光（正反射光）を撮像する向きに取り付けている。カメラ４ｂのアングルβは、カメラ４ａのアングルαと同様に、搬送ベルトに載置し搬送している検査対象物の裏面に対して鋭角である。このカメラ４ｂのアングルβも、上述したカメラ４ａのアングルαと同様に、４５°よりも小さくするのが好ましく、より好ましくは１０°〜２０°の範囲にするのが好ましい。

また、カメラ４ａ、４ｂの撮像エリアは、検査対象物全体を撮像できる大きさである。

カメラ４ａの撮像エリアと、面光源５ａの照射エリアとは重なっており、この重なっている領域は、検査対象物全体が収まる大きさである。同様に、カメラ４ｂの撮像エリアと、面光源５ｂの照射エリアとは重なっており、この重なっている領域も、検査対象物全体が収まる大きさである。ただし、カメラ４ｂの撮像エリア、および面光源５ｂの照射エリアは、搬送ベルトにより検査対象物の一部（検査対象物の搬送方向に直交する両側）が隠されている。
上述の配置により、カメラ４ａは、面光源５ａが検査対象物全体を略均一に照射している状態で、この検査対象物全体を撮像することができる。また、カメラ４ｂは、面光源５ｂが検査対象物全体を略均一に照射している状態で、この検査対象物全体を撮像することができる。

また、カメラ４ａ、４ｂの撮像画像における外乱光の影響を抑えるため、搬送路における、カメラ４ａ、４ｂと、面光源５ａ、５ｂとの間を遮光部材で形成したカバー１２で覆っている。図３では、このカバー１２を、破線で示している。

以下、この検査装置１の動作について説明する。

図４は、検査装置の動作を示すフローチャートである。

検査装置１は、入力部６において、上位装置からの基準信号の入力を待っている（ｓ１）。上位装置は、先端検知センサ１１が搬送ベルトに載置し搬送している検査対象物の先端を検知すると、基準信号を検査装置１に入力する。

検査装置１は、基準信号が入力部６に入力されると、この基準信号の入力タイミングを基準にした第１の撮像タイミングにおいて、面光源５ａで搬送されている検査対象物全体を照射するとともに、カメラ４ａで検査対象物全体を撮像する（ｓ２）。この第１のタイミングは、検査対象物全体がカメラ４ａの撮像エリアと、面光源５ａの照射エリアとは重なっている領域内に位置しているタイミングである。

また、検査装置１は、入力部６に入力された基準信号の入力タイミングを基準にした第２の撮像タイミングにおいて、面光源５ｂで搬送されている検査対象物全体を照射するとともに、カメラ４ｂで検査対象物全体を撮像する（ｓ３）。この第２のタイミングは、検査対象物全体がカメラ４ｂの撮像エリアと、面光源５ｂの照射エリアとは重なっている領域内に位置しているタイミングである。

上記第１のタイミングと、上記第２のタイミングとは、同じタイミングであってもよいが、この例では、カメラ４ａの撮像画像における面光源５ｂの照射光の影響を防止するとともに、カメラ４ｂの撮像画像における面光源５ａの照射光の影響を防止するために、第１の撮像タイミングと、第２の撮像タイミングとは、異なるタイミングにしている。また、第１の撮像タイミング、第２の撮像タイミングは、時間的にどちらがはやいタイミングであってもよい。

画像処理部３には、カメラ４ａの撮像画像、およびカメラ４ｂの撮像画像が入力される。

画像処理部３は、カメラ４ａの撮像画像を処理して検査対象物正面におけるシュリンクフィルムの不良を検査するとともに、カメラ４ｂの撮像画像を処理して検査対象物裏面におけるシュリンクフィルムの不良を検査する（ｓ４）。

画像処理部３における検査対象物正面におけるシュリンクフィルムの不良検査と、検査対象物裏面におけるシュリンクフィルムの不良検査と、は同じ処理である。ここでは、検査対象物正面におけるシュリンクフィルムの不良検査を例にして説明する。

図５（Ａ）に示すように、検査対象物正面に位置するシュリンクフィルムに皺や破れが生じていなければ、ｓ２におけるカメラ４ａの撮像画像は、図５（Ｂ）に示すような撮像画像になる。また、図６（Ａ）に示すように、検査対象物正面に位置するシュリンクフィルムに皺が生じていれば、ｓ２におけるカメラ４ａの撮像画像は、図６（Ｂ）に示すような撮像画像になる。また、図７（Ａ）に示すように、検査対象物正面に位置するシュリンクフィルムに破れが生じていれば、ｓ２におけるカメラ４ａの撮像画像は、図７（Ｂ）に示すような撮像画像になる。

検査対象物正面に位置するシュリンクフィルムに皺や破れが生じていない場合には、検査対象物正面全体において面光源５ａによる照射光が正反射されるので、カメラ４ａによる撮像画像の検査対象物正面に対応する各画素の輝度が略均一になる。また、各画素の輝度値は、比較的高い値を示す。

また、検査対象物正面に位置するシュリンクフィルムに皺が生じている場合には、検査対象物正面の皺が生じている部分において乱反射が生じ、カメラ４ａによる撮像画像において検査対象物正面の皺が生じている部分に対応する画素の輝度が低下する。

また、検査対象物正面に位置するシュリンクフィルムに破れが生じている場合には、検査対象物正面の破れ生じている部分においてはシュリンクパックしている物品の表面で、面光源５ａによる照射光が反射されるので、カメラ４ａによる撮像画像において検査対象物正面の破れが生じている部分に対応する画素の輝度が低下する。

すなわち、皺や破れにかかる不良が生じている箇所では、対応する画素の輝度値が小さくなる。

画像処理部３は、カメラ４ａの撮像画像から、検査対象物正面に対応する領域を切り出す。画像処理部３は、ここで切り出した領域内から、その画素の輝度が予め定めた輝度閾値よりも小さい画素（以下、嫌疑画素と言う。）を抽出する。画像処理部３は、ここで抽出した嫌疑画素の総数が、予め定めた個数よりも多ければ、検査対象物正面に位置するシュリンクフィルムに皺や破れ等の不良が生じていると判定する。

また、画像処理部３は、抽出した嫌疑画素がかたまっている領域（以下、不良領域と言う。）があるかどうかを検査する。この不良領域は、予め定めたｎ画素×ｍ画素の大きさの検査領域内に、ｐ画素（ｎ×ｍ＞ｐ）を超える嫌疑画素が存在する領域である。ｐは、ｎ×ｍの半分以上に設定するのが好ましい。検査領域は、カメラ４ａの撮像画像から切り出した検査対象物正面に対応する領域の数％〜十数％の大きさにすればよい。画像処理部３は、不良領域があれば、検査対象物正面に位置するシュリンクフィルムに皺や破れ等の不良が生じていると判定する。

なお、画像処理部３における、検査対象物正面に位置するシュリンクフィルムに皺や破れ等の不良が生じているかどうかを検査する手法は、上述した例に限らず、他の手法で行ってもよい。

また、上述したように、カメラ４ａは、検査対象物正面に位置するシュリンクフィルムで正反射された照射光を撮像するので、シュリンクパックされている物品の正面に描かれているデザイン等の影響をほとんど受けることなく、検査対象物正面に位置するシュリンクフィルムに皺や破れ等の不良が生じているかどうかの検査が行える。

検査装置１は、出力部７において、画像処理部３における検査結果を上位装置に出力し（ｓ５）、本処理を終了する。

上位装置は、例えばこの検査結果に応じて、搬送している検査対象物の搬送先（良品搬送先、不良品搬送先）を切り替える。

このように、この例にかかる検査装置１では、シュリンクパックされた物品について、シュリンクフィルムの皺や破れ等の不良の検査が簡単に行える。また、シュリンクパックされた物品の正面に描かれているデザイン等の影響をほとんどうけないので、検査精度を十分に確保できる。

また、上記の例では、紙パックを例にして説明したが、数冊ノート等、他の物品をシュリンクパックした検査対象物であってもよい。また、上記の例では、シュリンクフィルムの皺や破れ等の不良を検査する面を、検査対象物の正面、および裏面の２面としたが、この検査を行う面は１面であってもよいし、３面以上であってもよい。この検査を行う検査対象平面毎に、カメラ４、および面光源５を設ければよい。

１…検査装置
２…制御部
３…画像処理部
４（４ａ、４ｂ）…カメラ
５（５ａ、５ｂ）…面光源
６…入力部
７…出力部

Claims (7)

1. 物品を包装した透明フィルムの不良を検査する検査装置であって、
   前記透明フィルムで包装した物品の検査平面を挟んで配置した面光源、およびカメラと、
   前記物品の前記検査平面を前記面光源で照射した状態で、前記カメラが撮像した前記検査平面の撮像画像を処理し、前記検査平面における物品を包装した透明フィルムについて、不良個所の有無を検査する画像処理部と、
   前記画像処理部における、物品を包装した透明フィルムの不良箇所の検査結果を出力する出力部と、を備え、
   前記面光源は、発光面を、前記検査平面に対して略垂直に配置している、検査装置。
2. 前記カメラは、前記検査平面に対するアングルが鋭角である、請求項１に記載の検査装置。
3. 前記カメラは、前記検査平面に対するアングルを、前記透明フィルムで包装した物品の表面に描かれている模様が撮像されないように、前記検査平面における前記透明フィルムにおいて、前記面光源が照射した照明光の正反射光を撮像する向きに調整している、請求項２に記載の検査装置。
4. 前記カメラは、前記検査平面に対するアングルが１０°〜２０°の範囲である、請求項２に記載の検査装置。
5. 前記面光源は、拡散板を通して前記検査平面を照射する、請求項１〜４のいずれかに記載の検査装置。
6. 前記画像処理部は、前記カメラが撮像した前記検査平面の撮像画像における各画素の輝度値から、前記検査平面における前記透明フィルムの不良個所の有無を検査する、請求項１〜５のいずれかに記載の検査装置。
7. 物品を包装した透明フィルムの不良を検査する検査方法であって、
   前記透明フィルムで包装した物品の検査平面を挟んで面光源、およびカメラを配置するとともに、前記面光源の発光面を、前記検査平面に対して略垂直に配置し、
   前記物品の前記検査平面を前記面光源で照射した状態で、前記カメラが撮像した前記検査平面の撮像画像を画像処理部で処理し、この検査平面における物品を包装した透明フィルムについて、不良個所の有無を検査する画像処理部と、
   前記画像処理部における、物品を包装した透明フィルムの不良箇所の検査結果を出力部から出力する、検査方法。