(57)【要約】【課題】同一の筐体内に複数の光源を有し、被検査物から撮像装置に至るまでの光学パス（またはその延長線）上に筐体が配置される構造を特徴とする印刷物検査用の照明装置において、筐体内の密閉性を保ちつつ、長期的に均一な光学パスを確保するための機能を付与すること、またそれによって、粉塵・ゴミ・被検査物の接触といった外乱の影響を受けず、安定的に運用可能な印刷物の検査装置を提供することを課題とする。【解決手段】搬送される印刷物１０の検査装置に用いる照明装置であって、前記印刷物に対して、搬送方向と直交するように延びて配置された複数の光源２１、２２と、前記複数の光源を一箇所に格納する筐体２３と、前記筐体に格納された複数の光源のうちいずれか２個の隣接した光源の間に、前記筐体の周囲環境に対して開放された空洞部分２４と、を有することを特徴とする印刷物検査用照明装置。【選択図】図１
2014190730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送される印刷物の検査装置に用いる照明装置であって、
前記印刷物に対して、搬送方向と直交するように延びて配置された複数の光源と、
前記複数の光源を一箇所に格納する筐体と、
前記筐体に格納された複数の光源のうちいずれか２個の隣接した光源の間に、前記筐体の周囲環境に対して開放された空洞部分と、を有することを特徴とする印刷物検査用照明装置。
【請求項２】
所定の速度で搬送される印刷物の検査装置であって、
前記所定の速度と同期をとって前記印刷物の表面を撮像する撮像手段と、
前記印刷物の表面に光を照射するための反射照明手段と、
前記印刷物の裏面に光を照射するための透過照明手段と、
前記撮像手段により前記印刷物の表面を撮像して得られた画像データを用いて前記印刷物に存在する欠陥を抽出し、自動判定する画像処理・欠陥判定手段とからなり、
前記反射照明手段は請求項１に記載の印刷物検査用照明装置であることを特徴とする印刷物の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続して搬送されるシート状印刷物の検査に用いる照明装置およびその照明装置を用いた検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
グラビア印刷等によるシート状印刷物の一般的な製造工程においては、シート状の原反に所定の絵柄を印刷後、その印刷物を所定の速度で搬送し、検査装置が有するラインセンサカメラ等の撮像手段によって、搬送される印刷物の表面を撮像し、その際に得られる画像データを用いて印刷物上の不良の有無を判定することにより、印刷物の検査を実施している。
【０００３】
このような印刷物の検査においては、所定の明るさを有する画像データを取得するため、被検査物に対して照明光を照射する何らかの照明手段が必要となる。
【０００４】
印刷物の検査に用いられる照明手段は、光源・被検査物・撮像装置の位置関係から透過方式、正反射方式、乱反射方式に大別され、検査項目や被検査物の表面性状など各種の検査条件に従って、複数方式の同時使用を含む最適な照明手段が適用される。光源としては、被検査物の表面を撮像ラインに沿って照明可能なものが適しており、具体的には蛍光灯や伝送ライト、ＬＥＤ等が使用される。前述した複数方式の同時使用、あるいは単に光量確保の観点から、２個以上の光源を並列して配置するケースも多い。
【０００５】
このような特徴を有する印刷物検査用の照明装置として、例えば特許文献１および２に示されるような形態が考えられる。いずれも光源として直管状の蛍光灯を使用しており、装置内に複数の光源を配置した構造となっている。
【０００６】
特許文献１に記載の照明装置では、各光源が個別の筐体内に格納されている。このような構造をとる場合、各光源の配置における自由度は筐体の分だけ制限される。また、光源数が多い場合は装置全体のサイズが大きくなり、製造側の都合等により設置スペースが制約される環境には適さないことも考えられる。さらに、管交換等のメンテナンス時には各筐体に個別にアクセスしなければならず、効率的でない。
【０００７】
一方で、特許文献２に記載の照明装置では、反射方式の各光源が同一の筐体内に格納されている。このような構造をとる場合、光源配置の自由度、装置の小型化、およびメンテナンス性の面おいて、特許文献１の構造に対し優位性を持つといえる。
【０００８】
ここで、特に光量確保を意図して複数の光源を配置する際は、被検査物から撮像装置に至るまでの光学パスに干渉しない範囲で、可能な限り各光源を被検査物表面の撮像ラインに近づける配置が最も望ましい。その結果として、特許文献１および特許文献２に記載の照明装置のように、光学パスが反射方式の各光源の間を通過する配置をとる場合がある。言い換えれば、被検査物から撮像装置に至るまでの光学パス上に照明装置が設置される場合がある。
【０００９】
このとき、特許文献２のように各光源が同一の筐体内に格納される構造の装置においては、光学パス確保のため、筐体上の２箇所（パスの入口側と出口側）に所定の透過部を設ける必要が生じる。この透過部は、撮像ライン方向に対して長期的に均一な状態が保たれていなければならない。
【００１０】
前記透過部を設ける第一の手段として、該箇所に透明部材を使用することが考えられる。しかしながら、運用中に製造工程および周囲環境において生じた粉塵や微小なゴミの透明部材への付着、あるいは高速搬送された被検査物の透明部材への接触によるキズの発生等により、光学パスの均一性が経時的に損なわれ、撮像装置にて取得する画像データの劣化、すなわち検査装置の性能低下を招くという問題がある。
【００１１】
第二の手段として、該箇所を周囲環境に対して開放することが考えられる。これにより光学パスの均一性については保つことが可能である。しかしながら、筐体内の密閉性が損なわれるため、上記の粉塵やゴミの進入、被検査物の光源部への接触等により、照明装置の動作不良や故障を引き起こすという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第３８０８９３７号公報
【特許文献２】特許第４５９９４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明は、同一の筐体内に複数の光源を有し、被検査物から撮像装置に至るまでの光学パス（またはその延長線）上に筐体が配置される構造を特徴とする印刷物検査用の照明装置において、筐体内の密閉性を保ちつつ、長期的に均一な光学パスを確保するための機能を付与すること、またそれによって、粉塵・ゴミ・被検査物の接触といった外乱の影響を受けず、安定的に運用可能な印刷物の検査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１の発明は、搬送される印刷物の検査装置に用いる照明装置であって、
前記印刷物に対して、搬送方向と直交するように延びて配置された複数の光源と、
前記複数の光源を一箇所に格納する筐体と、
前記筐体に格納された複数の光源のうちいずれか２個の隣接した光源の間に、前記筐体の周囲環境に対して開放された空洞部分と、を有することを特徴とする印刷物検査用照明装置である。
【００１５】
また、請求項２の発明は、所定の速度で搬送される印刷物の検査装置であって、
前記所定の速度と同期をとって前記印刷物の表面を撮像する撮像手段と、
前記印刷物の表面に光を照射するための反射照明手段と、
前記印刷物の裏面に光を照射するための透過照明手段と、
前記撮像手段により前記印刷物の表面を撮像して得られた画像データを用いて前記印刷物に存在する欠陥を抽出し、自動判定する画像処理・欠陥判定手段とからなり、
前記反射照明手段は請求項１に記載の印刷物検査用照明装置であることを特徴とする印刷物の検査装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、撮像装置が照明装置の筐体に形成された空洞部分を介して被検査物を撮像することにより、光学パスは各種外乱の影響を受けることなく均一な状態に保たれる。また、前記空洞部分の内壁によって筐体内の密閉性が確保されるため、光源部についても各種外乱の影響から排除できる。これにより、粉塵の多く発生する製造工程等、外乱要因の多い環境でも、適切な光学系の状態および動作を長期的に維持し、安定運用可能な検査装置とすることができる。
【００１７】
また、上記によって、同一の筐体内に複数の光源を有する構造の照明装置に対する運用面での課題が解消され、光源配置の自由度や小型化の容易さ、およびメンテナンス性の高さを活かした、様々な印刷物の検査ニーズに対する照明装置および検査装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の印刷物検査用の照明装置の構成の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の印刷物検査用の照明装置の構成の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明における印刷物の検査装置の構成の一例を示す概略図である。
【図４】本発明の検査装置における撮像部４０、反射照明部２０、及び透過照明部３０の配置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明における印刷物検査用の照明装置及び検査装置の実施形態を説明する。
【００２０】
図１および図２は、本発明の印刷物検査用の照明装置の構成の一例を示す概略断面図である。
本発明の印刷物検査用の照明装置は、搬送される被検査物である印刷物１０に対してその搬送方向と直交するように延びて配置された第１反射照明光源２１および第２反射照明光源２２と、第１反射照明光源２１および第２反射照明光源２２を一箇所に格納する反射照明筐体２３と、第１反射照明光源２１および第２反射照明光源２２の間において反射照明筐体２３の周囲環境に対して開放された反射照明筐体の空洞部分２４とから構成される。反射照明筐体の空洞部分２４について、反射照明光源が３個以上の場合は、いずれか隣接した２個の光源の間に、周囲環境に対して開放された反射照明筐体の空洞部分とすることができる。
【００２１】
第１反射照明光源２１および第２反射照明光源２２は、印刷物１０の表面をライン状に照明可能な光源を使用する。本発明の実施形態では、構造が単純であるため配置の自由度が高く、かつ安価な直管状の蛍光灯を想定しているが、ライン状に照射可能であればＬＥＤなど他の光源を使用しても構わない。また、光源の数および配置についても、本実施形態の第１照明光源２１と第２照明光源２２のように２個の対称配置に限定される必要はなく、検査に必要な光量や、印刷物１０に対する照射角等の条件に従って、２個以上の光源を様々な位置関係で配置可能である。ただし、反射照明筐体２３に反射照明筐体の空洞部分２４が形成される構造上、各光源は反射照明筐体２３の内部であって、かつ反射照明筐体の空洞部分２４を除いた部分に配置される必要がある。また、光源以外に、例えば印刷物１０への集光効率を高めるための反射鏡といった構造物を、必要に応じて適宜配置して構わない。
【００２２】
反射照明筐体２３は、内部の光源を様々な外乱から保護するため、原則として金属材料を使用した頑強な構造体とし、さらに黒アルマイト処理等によって余計な反射光や散乱光を発生させない処置を施すことが望ましい。また、印刷物１０に対して第１反射照明光源２１および第２反射照明光源２２からの光を照射するため、印刷物１０と対面する側に所定の反射照明筐体の透明部分２５を設ける。
【００２３】
反射照明筐体の透明部分２５の構成部材としては、アクリル、ポリカーボネートといった樹脂もしくはガラス等、概ね透過率８０％以上の透明性の高い材料を用いることが望ましい。また、反射照明筐体の透明部分２５と印刷物１０の表面との距離については、通常検査中に両者の過度な接触が起きない範囲で適切な距離を設定する。
【００２４】
反射照明筐体の空洞部分２４は、被検査物である印刷物１０と撮像カメラとを結ぶ光学パス上、またはその延長線上に照明装置が配置されることを前提とし、光学パスを照明装置の内部に確保することを目的としている。本実施形態においては、照明装置の真上に撮像カメラが配置される場合を想定し、第１反射照明光源２１および第２反射照明光源２２の間を上下に貫くように反射照明筐体の空洞部分２４が形成されているが、光学系の構成によってはこの限りではない。すなわち、被検査物である印刷物１０に対する照明装置および撮像カメラの配置を決定し、光学パスの経路が確定した段階で、その経路が確保されるように反射照明筐体の空洞部分２４の位置を決定する必要がある。
【００２５】
反射照明筐体の空洞部分２４の寸法（内寸）は、撮像カメラの持つ視野内に反射照明筐体２３が干渉しないことを必要条件とし、撮像カメラ側の仕様に基づいてその下限値が決定される。即ち、印刷物の搬送方向およびその直交方向（撮像ライン方向）について、それぞれ反射照明筐体２３上における撮像範囲を求め、それらの値に対して装置運用中の振動といった外乱による各方向への変位を加味し、撮像範囲に対してある程度余裕のある寸法を設定することが望ましい。例えば、撮像範囲１ｍｍ×１２００ｍｍに対し、各方向に数ｍｍ程度の変位が考えられる場合、反射照明筐体の空洞部分２４の内寸は１０ｍｍ×１２１０ｍｍ以上を確保、等とする。
【００２６】
反射照明筐体の空洞部分２４の反射照明筐体の内壁２６の構成部材には、反射照明筐体２３と同種の金属材料を用いることも、反射照明筐体の透明部分２５と同種の透明材料を用いることも、あるいは他の材料を用いることも可能である。図１は反射照明筐体の内壁２６に金属材料を用いた例、図２は反射照明筐体の内壁２６に透明材料を用いた例である。図２の構成は、図１の構成に対して反射照明筐体の透明部分２５の占める割合が大きく、印刷物１０に対する照射角の範囲が広くなるため、光量確保の点で優れている。一方で、印刷物１０の表面の凹凸を際立たせる必要がある場合は、図１の構成をとることで照射角の範囲を狭くし、指向性を持たせた方が効果的である。このように、検査項目や印刷物１０の表面性状を鑑み、より適した構造を選択可能である。
【００２７】
なお、図２の構成を選択した場合、図１の構成よりも反射照明筐体の透明部分２５の構造が複雑化するため、製作の難易度やコストは増加する。さらに、透明材料として樹脂系の材料を用いた場合は、主に光源からの熱影響によって反射照明筐体の内壁２６の寸法精度が低下するため、光学パスが確実に確保されるよう、他材料を用いる場合よりも反射照明筐体の空洞部分２４の内寸に余裕を持たせた構造とすることが望ましい。
【００２８】
図３は、本発明における印刷物の検査装置の構成の一例を示す概略図である。
その構成を説明する。不図示の印刷機が印刷物１０を所定速度で搬送させており、その所定の速度と同期を取って、印刷物１０の表面を撮像する撮像部４０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３０と、撮像部４０により印刷物１０の表面を撮像して得られた画像データを用いて、印刷物１０に存在する欠陥を抽出し、自動判定する画像処理・欠陥判定部５０とにより構成される。
【００２９】
ここで、印刷物１０は所定速度で撮像視野内を搬送され、移動している。速度は製造ラインによって様々であるが、グラビア印刷等によるシート状印刷物の一般的な製造工程では、概ね毎分３００ｍ以下となる。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・欠陥判定部５０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走査撮像を行う。
【００３０】
撮像部４０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、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。
【００３１】
図４は、本発明の検査装置における撮像部４０、反射照明部２０、及び透過照明部３０の配置の一例を示す概略図である。
【００３２】
撮像部４０は撮像カメラ４１および撮像レンズ４２により構成され、撮像対象である印刷物１０の真上に配置されている。このとき、印刷物１０は常に撮像部４０の下を所定速度で通過するため、撮像カメラ４１としてラインセンサカメラを用いることが適している。ただし、印刷機の種類、特に搬送の形態によってはエリアセンサカメラを用いることも可能である。一般的な印刷物の絵柄検査では、０.１〜０.５ｍｍ程度の撮像分解能が求められており、印刷物１０の移動速度、撮像幅、ワーキングディスタンス等の要求項目に基づいて、最適な撮像カメラ４１と撮像レンズ４２の組み合わせおよびそれらの撮像ライン方向（印刷物１０と平行な平面内で且つ搬送方向と直交する方向）の配置数を選定することが望ましい。
【００３３】
本発明では、撮像部４０を印刷物１０の表面に対して垂直に配置しているが、撮像カメラ４１としてラインセンサカメラを使用する場合、適切な照明系を実現でき、且つ撮像ライン方向の各画素間で印刷物１０を同じ距離から撮像可能であれば、設置環境などの状況に応じて図４に示す角度θを傾けて配置しても構わない。
【００３４】
反射照明部２０は、印刷物１０と撮像部４０の間に配置されており、図１および図２に示した照明装置により構成される。図４に示すように印刷物１０、反射照明部２０、撮像部４０を一直線上に配置することで、撮像部４０は反射照明部２０の反射照明筐体の空洞部分２４を介して印刷物１０を撮像することが可能となる。なお、撮像部４０を図４に示す角度θを傾けて配置した場合は、光学パスを確保するため反射照明部２０についても同様に角度θを傾けて配置して構わない。
以上、図１および図２に示した２個の光源が１つの筐体に格納された照明装置の構成を示したが、筐体が光学パス上に干渉しない範囲であれば、適宜、光源および筐体を追加した構成にすることができる。
【００３５】
透過照明部３０は、撮像部４０と該透過照明部３０の間に印刷物１０が位置するように配置されており、印刷物１０の裏面に光を照射する透過照明光源３１、透過照明光源３１を格納する透過照明筐体３２により構成される。透過照明光源３１には反射照明部２０と同様、印刷物１０をライン状に照明可能な光源を使用する。透過照明筐体３２の印刷物１０と対面する側には、透過照明光源３１からの光を照射するため所定の透過照明筐体の透明部分３３を設ける。
【００３６】
本発明では、単独の光源で最大の光量を得ることを目的とし、撮像部４０の垂直方向に透過照明部３０を配置しているが、欠陥の検出に支障のない光量を確保可能であれば、光源の数および配置については必要に応じて適宜変更して構わない。また、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３０を配置しなくても構わない。ただし、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には、透過照明部３０の使用／不使用を切り替え可能な形態であることが適している。
【００３７】
なお、図４では透過照明部３０に図１および図２に示した照明装置を用いない構成を示したが、図１および図２に示した照明装置を用いた構成をとることも可能である。具体的には、図３の構成において透過照明筐体の透明部分３３上に発生した粉塵、ゴミ、キズによる画像データの劣化が顕著である場合、図１および図２の照明装置を上下逆向きに配置することでその影響を排除できる。ただし、こうした状況は印刷物１０の透過性が特に高く、画像データにおいて透過照明部３０の寄与が支配的となる場合に限られており、従っ
てその効果も限定的であるといえる。
【００３８】
撮像部４０にて取得した画像データは、画像処理・欠陥判定部５０へ送られる。撮像部４０が複数台の撮像カメラで構成される場合には、その数に応じて画像処理・制御部５０を並列配置させるような手法が簡便であるが、その手法には特にこだわらない。
【００３９】
画像処理・欠陥判定部５０では、全数を高精度に検査する為に、搬送時に得られた画像を基準画像とし、比較処理を実行する。一般的には、印刷物１０を形成する為の版の一周分を画像の単位として処理する。
【００４０】
検査処理の具体的な手法については、搬送時に得られた基準画像と検査対象である検査画像の差分処理を中心に、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、途中過程で得られた二値情報から不良情報を抽出するためのラベリング処理、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ても良い。
【符号の説明】
【００４１】
１０・・印刷物
２０・・反射照明部
２１・・第１反射照明光源
２２・・第２反射照明光源
２３・・反射照明筐体
２４・・反射照明筐体の空洞部分
２５・・反射照明筐体の透明部分
２６・・反射照明筐体の内壁
３０・・透過照明部
３１・・透過照明光源
３２・・透過照明筐体
３３・・透過照明筐体の透明部分
４０・・撮像部
４１・・撮像カメラ
４２・・撮像レンズ
５０・・画像処理・欠陥判定部
【図１】
2014190730.tif 000003
【図２】
2014190730.tif 000004
【図３】
2014190730.tif 000005
【図４】
2014190730.tif 000006