JPH0581697U - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 物品の被検査面を画像センサによって撮像
し、この画像センサの画像情報から得られた被検査面の
明度分布に基づいて、物品の外観不良を検査する外観検
査装置において、透明包装体等の外観検査を内容物表面
に影響を受けないように行なう。 【構成】 光源２３から物品Ｗの透明フィルムの被検査
面Ｗａに所定角度θで入射される光は、被検査面Ｗａを
一様に光らせ、その正反射光は、画像センサ２４に入射
される。画像センサ２４で撮像された画像データはメモ
リ３２に記憶され、明度分布演算手段３４によって、そ
の画像データの明度分布が算出され、この明度分布の分
散が算出される。明度分布および分散が良品の分布パタ
ーンおよび良品範囲内にあれば、この物品の被検査面Ｗ
ａは良品と判定され、分布パターンが異なるか、分散が
良品範囲内にない場合には、被検査面Ｗａに外観不良が
あると判定される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えばライン搬送される物品を画像センサで撮像し、この画像情報 に基づいて、物品の外観不良を検査する外観検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば、工場等の製品ラインでは、製品表面にキズや汚れあるいは欠損や欠品 等の外観上の不良がないか否かを、製品搬送中に自動判別するために従来より図 １４に示す外観検査装置１０が用いられている。

【０００３】 この外観検査装置１０は、コンベア１の両側に対向配置された投光器１１、受 光器１２と、ＣＣＤカメラ等の画像センサ１３と、物品Ｗが投受光器間を通過し て、その被検査面Ｗａが画像センサ１３の前に達するタイミングに、画像センサ １３の画像データを取込んでデータ処理を行なうデータ処理部１４と、データ処 理部１４からの処理結果に基づいて、物品Ｗの被検査面Ｗａに外観不良があるか 否かを判定する判定部１５とを有している。

【０００４】 データ処理部１４は、取込んだ画像データの各画素の２値判定（例えば所定の 明るさより明るい画素には“１”、暗い画素には“０”のデータを割当てる）を 行ない、その“１”のデータ数を処理結果として判定部１５へ出力する。

【０００５】 判定部１５は、この判定結果が、予め記憶されている良品の“１”のデータ数 と等しいか、あるいは良品範囲内にあれば、この物品Ｗを良品と判定し、良品デ ータ数と異なる場合、あるいは良品範囲外の場合には、不良と判定する。

【０００６】 判定部１５で不良と判定された物品は、後続ラインの選別機（図示せず）によ ってライン上から排除される。

【０００７】 ところが、このような各画素の２値判定処理では、外光の変動を受けやすく、 正確な判別が困難である。

【０００８】 このため、データ処理部１４において画素の明度分布とその分散を求め、得ら れた分散値を良品の分散値と比較することによって良否の判定を行なう外観処理 装置（特開平３−２８０１６５）も本願出願人によって提案されている。

【０００９】 この方法は、外光変動（図１５では外光量の低化変動）があっても、画像デー タの明度分布特性Ｇは、図１５に示すように平行にシフトするだけで、その分散 値が変化しないことを利用したものであり、外光変動に左右されない正確な良否 判別を行なうことができる。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような明度分布の分散によって物品の被検査面の外観の良 否を判定する外観検査装置であっても、透明フィルムで包装された物品の透明フ ィルム自身のキズや破れ等を検査することは困難であった。

【００１１】 即ち、従来装置では、透明フィルムに破れや穴等があっても、その内容物表面 の画像データに対する影響が極めて少ないため、明度分布の変化が認められず良 品と判定してしまう。

【００１２】 このため、このような物品に対するフィルム包装の検査は、人手による目視検 査にたよっているのが現状であった。

【００１３】 本考案は、この課題を解決した外観検査装置を提供することを目的としている 。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

前記課題を解決するために、本考案の外観検査装置は、 物品の被検査面を画像センサによって撮像し、該画像センサからの画像情報か ら得られた前記被検査面の明度分布に基づいて、前記物品の外観不良を検査する 外観検査装置において、 前記被検査面に光を所定角度で照射する光源を有し、 前記画像センサを、前記光源による前記被検査面からの正反射光を受ける位置 に配置している。

【００１５】

【作用】

このように構成したため、本考案の外観検査装置では、物品の被検査体面に照 射された光源からの正反射光が画像センサで撮像されるため、被検査面が透明体 であっても、その外観の良否を判定することができる。

【００１６】

【実施例】

以下、図面に基づいて本考案の一実施例を説明する。

【００１７】 図１は、一実施例の外観検査装置２０の正面図、図２はその側面図を示してい る。

【００１８】 この外観検査装置２０は、例えば透明フィルムで包装された物品Ｗの上面側を 被検査面Ｗａとし、そのフィルムのキズや破れ等の有無を判別するためのもので あって、コンベア１の側方に筐体２１の前面２１ａが近接するように配置されて いる。

【００１９】 筐体２１の搬入側の側面２１ｂには、物品Ｗの通過を検出するための反射型の 通過センサ２２が取付けられている。

【００２０】 コンベア１の上方へ僅かに突出された上部前面２１ｃには、光源２３と、ＣＣ Ｄカメラ等の画像センサ２４が取付けられている。

【００２１】 光源２３は、コンベア１上を搬送して筐体２１の正面のほぼ中央に達した物品 Ｗの被検査面Ｗａに対し、所定角度θで光を一様に照射する位置に予め固定され ている。

【００２２】 一方、画像センサ２４は、この物品Ｗの被検査面Ｗａから同一角度θで反射す る光（正反射光）を受ける位置に予め固定されている。

【００２３】 したがって、物品Ｗが良品の場合、図３に示すように、被検査面Ｗａに照射さ れる光は、ほぼ均一に反射されるため、画像センサ２４側からみた被検査面Ｗａ は、フィルムの高い反射率によって全体が一様に光った状態となる。また、光源 ２３からの光の照射範囲は、被検査面Ｗａより広い範囲に設定され、画像センサ ２４の撮像範囲も、図４に示すように被検査面Ｗａより広く設定されている。

【００２４】 画像センサ２４の画像信号は、図５に示すように、通過センサ２２の出力とと もにデータ処理部３０へ入力される。

【００２５】 データ処理部３０は、１つの被検査面の画像信号をＡ／Ｄ変換器３１によって ディジタル値に変換して、１画素単位の画像データとして、メモリ３２へ記憶さ せる。このデータの記憶はデータ取込み制御手段３３によって、物品Ｗが通過セ ンサ２２を通過してから筐体前面のほぼ中央位置に達したタイミングになされる 。

【００２６】 明度分布演算手段３４は、メモリ３２に記憶された１画像分のデータのうち、 例えば図４に点線で示した範囲（データ処理範囲）の画像データを読出し、その 明度分布、即ち、各明度レベル毎の画素数を算出する。分散演算手段３５は、算 出された明度分布の分散（標準偏差）σを算出する。

【００２７】 図３に示したように被検査面Ｗａに異常が無い場合、この明度分布Ｇ₀ は、図 ６に示すように、高い明度レベルの位置に集中した分布となり、その分散σ₀ も 小さい。

【００２８】 判定部３６の分布比較手段３７（図５参照）は、明度分布算出手段３４によっ て算出され明度分布データと、予め記憶されている良品明度分布データ（図６） とをパターン比較し、算出された分布データのパターンが良品明度分布データと に対して異なる場合（例えば分布の集中箇所が複数ある場合等）、この物品Ｗと 不良と判定する。

【００２９】 また、分散比較手段３８は、分散演算手段３５で算出された分散σを、予め決 められた上限値σ_U および下限σ_L と比較し、この範囲内にあれば良品と判定し 、範囲外にあれば不良品と判定する（σ_U ＞σ₀ ＞σ_L ）。

【００３０】 総合判定手段３９は、分布比較手段３７と分散比較手段３８の両方で良品と判 定されたとき、物品Ｗを良品と判定し、いずれか一方または両方が不良と判定さ れたとき、物品Ｗを不良と判定し、不良品を選別するための選別信号を後続ライ ンの選別機（図示せず）へ出力する。

【００３１】 次に、この外観検査装置２０の動作について説明する。

【００３２】 透明フィルムＦで包装された物品Ｗが、通過センサ２２を通過して、筐体２１ の中央正面に達したとき、被検査面Ｗａで透明フィルムＦによって反射された光 は、画像センサ２４で撮像され、その１画像分のデータがメモリ３２に記憶され る。

【００３３】 この物品Ｗの被検査面Ｗａに異常がなければ、データ処理範囲の明度分布は、 前述の図６に示した良品明度分布Ｇ₀ とほぼ一致し、分散σも上限値σ_U と下限 値σ_L の範囲に入いるため、その物品Ｗは良品と判定されそのまま後続ラインへ 送られる。

【００３４】 ところが、図７の（ａ）および（ｂ）に示すように、透明フィルムＦに穴４０ があったり、汚れ４１があると、被検査面Ｗａからの反射光は、一様でなくなる 。

【００３５】 例えば穴４０から露出している物品Ｗの表面や汚れの（不良箇所）の反射率が 比較的低く一様であるとすると、その明度分布Ｇ₁ は、図８に示すように、透明 フィルムＦの反射による高い明度レベルの位置と不良箇所の反射による低い明度 レベルの位置にピークのある分布となる。

【００３６】 このため、この物品は、たとえ分布Ｇ₁ の分散σ₁ が良品範囲内であっても、 判定部３６の分布比較手段３７によって不良品と判定される。

【００３７】 また、不良箇所の反射率が透明フィルムＦの反射率に比較的近い場合の明度分 布Ｇ₂ は、図９に示すように、不良箇所の反射光の明度のバラツキの分拡がるた め、たとえ分布パターン比較で良品と同一パターンと判定されても、分散比較に よって不良品と判定される。

【００３８】 このようにして、コンベア１上を通過する物品Ｗの包装に異常がないか否かが 次々と正確に判定され、不良品と判定された物品はライン上から排除される。

【００３９】 なお、前記説明は、透明フィルムＦで包装された物品の包装不良を検出する場 合について説明したが、不透明なフィルムは勿論、ガラス表面や金属表面等のよ うに、比較的反射率の高い被検査面に対しても同様の検査を行なうことができる 。

【００４０】 例えば、図１０に示すようなアンプルビン５０の頭部５０ａの欠損の有無を検 査する場合、光源２３から頭部５０ａの綾線Ｐに対して入射角θで光を照射し、 その正反射光を画像センサ２４で受けるように構成する。

【００４１】 頭部５０ａが欠損していない場合、その綾線Ｐ部分のみが明るくなり、他の部 分は曲面に応じて暗くなるため、その明度分布Ｇ₃ は、そのデータ処理範囲を図 １１に点線で囲んだ範囲に限定した場合、図１２の（ａ）に示すように、非常に 広い分散σ₃ をもつ。

【００４２】 逆に頭部５０ａが欠損していると、ほぼ反射率が一様な搬送面等の反射光が画 像センサ２４に入射されるため、その明度分布Ｇ₄ の分散σ₄ は、図１２の（ｂ ）に示すように小さくなる。

【００４３】 したがって、分散比較によって頭部５０ａの欠損の有無を正確に判定すること ができる。

【００４４】 また、頭部５０ａにキズがあって異常に明るい部分が生じると、その明度分布 Ｇ₅ は、図１２の（ｃ）に示すように、良品の分布パターンＧ₃ と異なるため、 欠損だけでなくキズの有無も判定できる。

【００４５】

【他の実施例】

なお、前記実施例では、画像センサ２４を、光源２３の正反射光を受ける位置 のみに配置していたが、図１３に示すように、この正反射光を受けない位置に別 の画像センサ５４を配置し、前述したようにフィルム包装の外観不良を検査する 場合には、正反射位置の画像センサ２４を用い、他の物品あるいは内容物の検査 には正反射位置にない画像センサ５４を用いるようにしてもよい。

【００４６】 また、このように２つの画像センサ２４、５４を設けておけば、良品表面と不 良箇所の反射率の差に応じた使い分けも可能となる。

【００４７】 例えば、鏡面のように極めて反射率の高い被検査面の極く小さなキズを検査す る場合、正反射位置の画像センサ２４では、センサレンズの収差等によって、小 さなキズによる不良箇所の明度レベルが極端に明るい正常箇所からの反射光にマ スクされてしまい、不良箇所による明度分布をほとんど識別できなくなることが ある。

【００４８】 このような物品の場合、正反射位置にない画像センサ５４を用いれば、正常箇 所から画像センサ５４への入射される光の明度レベルは大きく低下するため、キ ズによる不良箇所の明度分布を識別でき、不良判定を行なうことができる。

【００４９】 また、このような明度の比較的高いキズだけでなく、明度が低い汚れ等の外観 をともに検査する場合には、２つの画像センサ２４、５４の画像情報をともに用 いるようにすればよい。

【００５０】 また、前記実施例では、被検査面の明度分布の判定のみによって物品の外観検 査を行なう場合について説明したが、例えば前記した２つの画像センサを用いて 、従来の２値判定（面積判定）や重心判定等を同時に行なって、物品のフィルム 包装だけでなく、内容物の表面を検査するようにしてもよい。

【００５１】 また、コンベア１の間欠駆動によって、物品が停止している状態で外観検査を 行なえる場合には、画像センサ２４を正反射位置から非正反射位置へ移動できる ように移動機構を設け、包装や内容物の外観検査１つの画像センサ２４によって 行なうようにしてもよく、逆に光源側を移動機構によって移動させてもよい。

【００５２】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の外観検査装置は、光源から所定角度で被検査面 に照射された光をその正反射位置に配置した画像センサで受け、この画像情報の 明度分布に基づいて、物品の外観に不良があるか否かを判定している。

【００５３】 このため、フィルム包装された物品の包装不良等を内容物表面に左右されず正 確に検査することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の正面図である。

【図２】一実施例の側面図である。

【図３】良品に対する一実施例の光の反射状態を示す図
である。

【図４】一実施例の撮像範囲と、データ処理領域の関係
を示す図である。

【図５】一実施例のデータ処理部および判定部の構成を
示すブロック図である。

【図６】正常な検査面の明度分布を示す分布図である。

【図７】不良品に対する光の反射状態を示す図である。

【図８】不良品の明度分布を示す分布図である。

【図９】不良品の明度分布を示す分布図である。

【図１０】他の物品を検査するときの光源と画像センサ
の位置関係を示す図である。

【図１１】他の物品の被検査面と、データ処理範囲との
関係を示す図である。

【図１２】他の物品の被検査面の良否に応じた明度分布
を示す分布図である。

【図１３】本考案の他の実施例の概略図である。

【図１４】従来装置の構成を示す図である。

【図１５】従来装置の動作を説明するための分布図であ
る。

【符号の説明】

１ コンベア ２０ 外観検査装置 ２１ 筐体 ２２ 通過センサ ２３ 光源 ３０ データ処理部 ３２ メモリ ３４ 明度分布演算手段 ３５ 分散演算手段 ３６ 判定部 ３７ 分布比較手段 ３８ 分散比較手段 ３９ 総合判定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｆ 15/62 ４００ 9287−5Ｌ 15/64 Ｊ 9073−5Ｌ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】物品の被検査面を画像センサによって撮像
   し、該画像センサからの画像情報から得られた前記被検
   査面の明度分布に基づいて、前記物品の外観不良を検査
   する外観検査装置において、 前記被検査面に光を所定角度で照射する光源を有し、 前記画像センサを、前記光源による前記被検査面からの
   正反射光を受ける位置に配置したことを特徴とする外観
   検査装置。