(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷機で印刷された枚葉紙の表面を撮像する撮像手段と、撮像された画像を２次元のデータ配列として認識する画像認識手段とを備え、この認識された各撮像画像を予め２次元のデータ配列として記憶された枚葉紙表面の規範画像と比較することにより、前記枚葉紙の表面状態の良否を判定する枚葉紙の印刷検査装置において、前記規範画像の画面内に、規範画像の一部を含む所定の広さの２つの異なる基準領域を設定して、これらの各基準領域内にそれぞれ代表点を設定し、これらの２つの代表点を結ぶ第１の線分上に任意の基準点を設定し、前記各基準領域のデータ配列と最も相関の高いデータ配列を有する基準相当領域を前記撮像画像の画面内で検索して、これらの各基準相当領域の部分座標系で、前記各基準領域の部分座標系における前記代表点の座標に相当する座標の各点を代表相当点とし、これらの２つの代表相当点を結ぶ第２の線分上で、前記第１の線分上の基準点に相当する点を基準相当点とし、この基準相当点が前記基準点の位置に来るように前記撮像画像を平行移動し、かつ、前記第１の線分と第２の線分のなす角度が零となるように前記撮像画像を基準相当点の回りに回転移動させ、この移動させた後の前記撮像画像のデータ配列を、前記規範画像のデータ配列と比較するようにしたことを特徴とする枚葉紙の印刷検査装置。
【請求項２】
前記各基準領域を含むその周囲に所定の広さの検索領域を設定し、前記各基準領域のデータ配列と最も相関の高いデータ配列を有する基準相当領域を、前記撮像画像の画面内の前記各検索領域に相当する領域内で検索するようにした請求項１に記載の枚葉紙の印刷検査装置。
【請求項３】
前記基準領域の少なくとも一方を、前記枚葉紙のコーナ部に設定した請求項１または２に記載の枚葉紙の印刷検査装置。
【請求項４】
前記撮像画像のデータ配列を前記規範画像のデータ配列と比較する検査領域を、前記規範画像内の所定の領域に限定するようにした請求項３に記載の枚葉紙の印刷検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、印刷機で印刷された枚葉紙の表面状態の良否を検査する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
印刷機で印刷される段ボールシート等の一枚ずつ裁たれた紙（以下、枚葉紙という）は、コンベア等により搬送されてスタッカに積み重ねられる。印刷された枚葉紙には、印刷機での給紙ずれ等に起因する印刷ずれや、インクの粘度調整不足等に起因する掠れ等、印刷に起因する表面不良の他に、異物による汚れ等に起因する表面不良が発生することがあり、これらの表面不良の検査は、枚葉紙がスタッカに積み重ねられる前に、コンベア上等で行われている。
【０００３】
このような表面不良の検査は、以前は目視観察に頼っていたが、近年、画像処理装置を用いて自動的に行う印刷検査装置が、目視観察に替わって導入されつつある。画像処理装置は、よく知られているように、撮像した画像をディジタル化して、２次元のデータ配列として認識するものであり、この印刷検査装置は、予め良品の枚葉紙の表面を規範画像として記憶しておき、印刷された各枚葉紙の表面を撮像して、その撮像画像のデータ配列を規範画像のデータ配列と比較するものである。両者のデータ配列が所定の判定基準で同等とされた枚葉紙のみが良品と判定され、その他のものは全て不良品と判定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記印刷された枚葉紙の表面不良を検査する箇所では、搬送されて来る枚葉紙が、搬送方向に対して傾いたり、搬送方向と直交方向にずれたりする位置ずれを伴うことがある。
【０００５】
上述した画像処理装置を用いた印刷検査装置は、目視観察による検査のバラツキをなくして、安定した検査精度を確保できるが、撮像される枚葉紙の位置ずれによって撮像される印刷面もずれることになるため、この撮像画像のデータ配列は位置ずれのないものと異なることになり、正常に印刷されている場合であっても、枚葉紙の位置ずれが原因で不良品と判定する問題がある。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、印刷された枚葉紙が位置ずれを伴っても、的確にその表面状態の良否を検査できる枚葉紙の印刷検査装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、印刷機で印刷された枚葉紙の表面を撮像する撮像手段と、撮像された画像を２次元のデータ配列として認識する画像認識手段とを備え、この認識された各撮像画像を予め２次元のデータ配列として記憶された枚葉紙表面の規範画像と比較することにより、前記枚葉紙の表面状態の良否を判定する枚葉紙の印刷検査装置において、前記規範画像の画面内に、規範画像の一部を含む所定の広さの２つの異なる基準領域を設定して、これらの各基準領域内にそれぞれ代表点を設定し、これらの２つの代表点を結ぶ第１の線分上に任意の基準点を設定し、前記各基準領域のデータ配列と最も相関の高いデータ配列を有する基準相当領域を前記撮像画像の画面内で検索して、これらの各基準相当領域の部分座標系で、前記各基準領域の部分座標系における前記代表点の座標に相当する座標の各点を代表相当点とし、これらの２つの代表相当点を結ぶ第２の線分上で、前記第１の線分上の基準点に相当する点を基準相当点とし、この基準相当点が前記基準点の位置に来るように前記撮像画像を平行移動し、かつ、前記第１の線分と第２の線分のなす角度が零となるように前記撮像画像を基準相当点の回りに回転移動させ、この移動させた後の前記撮像画像のデータ配列を、前記規範画像のデータ配列と比較する構成を採用したものである。
【０００８】
すなわち、検査される枚葉紙表面の撮像画像の規範とする規範画像について、所定の広さの２つの異なる基準領域を設定して、各基準領域内に代表点を設定し、各基準領域のデータ配列と最も相関の高いデータ配列を有する基準相当領域を撮像画像の画面内で検索して、検索された各基準相当領域の部分座標系で、各基準領域の部分座標系における代表点の座標に相当する座標の各点を代表相当点とし、これらの各代表相当点の位置がそれぞれの相当する各代表点の位置に来るように、撮像画像を座標移動させることにより、検査される枚葉紙の位置ずれに伴う撮像画像のずれを補正し、この座標移動により補正した撮像画像のデータ配列を、規範画像のデータ配列と比較して、印刷された枚葉紙が位置ずれを伴っても、的確にその表面状態の良否を検査できるようにした。
【０００９】
なお、基準領域の広さは、そのデータ配列が他の領域のデータ配列と混同されないように、識別可能な特徴を有すればよく、顕著な特徴を有する領域を選定すれば、基準領域をより狭く設定することができる。例えば、規範画像の中に、他の部分にはないデータ（データ配列）の特徴点がある場合は、この特徴点を基準領域とすることにより、その代表点は基準領域と合致することになる。
【００１０】
前記各基準領域を含むその周囲に所定の広さの検索領域を設定し、前記各基準領域のデータ配列と最も相関の高いデータ配列を有する基準相当領域を、前記撮像画像の画面内の前記各検索領域に相当する領域内で検索することにより、検索領域を狭い範囲に限定して、短時間で効率よく基準相当領域を検索することができる。なお、前記検査箇所での枚葉紙の位置ずれの度合いは、経験的に容易に把握できるので、この位置ずれの度合いに応じて、各基準相当領域が移動する領域を包含するように各検索領域を設定すればよい。
【００１１】
前記基準領域の少なくとも一方を、前記枚葉紙のコーナ部に設定することにより、コーナ部は明確な輪郭を有するのでそのデータ配列が特徴のあるものとなり、基準領域を狭く設定して、基準相当領域の検索をより短時間で行うことができる。
【００１２】
さらに、前記基準領域の少なくとも一方を、前記枚葉紙のコーナ部に設定する場合は、前記撮像画像のデータ配列を前記規範画像のデータ配列と比較する検査領域を、前記規範画像内の所定の領域に限定することにより、両画像のデータ配列の比較検査時間を短縮することができる。
【００１３】
すなわち、基準領域の少なくとも一方を枚葉紙のコーナ部に設定することにより、撮像される枚葉紙の２つの異なる辺縁を含むコーナ部が規範画像のコーナ部に合わせられるので、撮像画像を全領域で規範画像と比較しなくても、給紙ずれ等に起因する印刷ずれを任意の印刷領域で検査することができる。したがって、枚葉紙全面に対する印刷領域の割合が比較的少なく、印刷に起因する表面不良をメインに検査する場合は、このように基準領域と検査領域を設定することにより、検査効率を高めることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図６に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る枚葉紙の印刷検査装置１を採用した段ボールシート２の印刷ラインを示す。この印刷ラインは、給紙部３に積層されて供給される枚葉紙としての段ボールシート２を、給紙ロール４により直列に配置された３台の印刷ユニット５に送り込み、印刷されて検査部６に送り出される段ボールシート２を、搬送コンベア７で搬送しながら、その表面状態を印刷検査装置１で検査したのち、排出コンベア８によりスタッカ（図示省略）に積み重ねるものである。
【００１５】
前記各印刷ユニット５は、段ボールシート２の上面側に印刷を施すように、版胴９が上面側、圧胴１０が下面側に配置され、インクロール１１とドクタロール１２間の上部に供給されるインクが、これらのロール１１、１２の矢印方向への回転によってインクロール１１の外周面に付着され、さらに版胴９の版面に転移されるようになっている。また、インクロール１１とドクタロール１２の下方にはインク受け皿１３が設けてある。各印刷ユニットのインクロール１１とドクタロール１２間の上部には、異なる色のインクが供給されており、段ボールシート２には３色刷りの印刷が施される。
【００１６】
図１乃至図３に示すように、前記検査部６の搬送コンベア７のベルト１４には多数の小孔１４ａが開けられており、ベルト１４上を搬送される段ボールシート２を、ベルト１４の下面側に設置した吸引装置１５により吸引して、表面状態を検査される段ボールシート２が浮き上がらないようにしている。検査部６の出口には、排出コンベア８に送り出される段ボールシート２のフライングを防止するために、ブロア１６から供給される圧縮エアを下方へ噴射するフード状のエア噴射口１７が設けられている。
【００１７】
また、検査部６の入口には、検査部６に送り込まれる段ボールシート２の先端と後端を検出する光電センサ１８が設けられ、モータ１９が連結された搬送コンベア７の駆動軸には、ベルト１４の搬送速度を検出するエンコーダ２０が取り付けられている。
【００１８】
前記印刷検査装置１は、ラインを跨ぐ門形フレーム２１に取り付けられた、撮像手段としてのＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）リニアイメージセンサ２２と、イメージセンサ２２の作動を制御するコントローラ２３と、イメージセンサ２２で撮像した段ボールシート２表面の撮像画像を画像処理して、予め撮像して記憶された良品の段ボールシート２表面の規範画像と比較する画像処理装置２４とから成る。コントローラ２３は画像処理装置２４の作動も行う。
【００１９】
前記イメージセンサ２２はラインの幅方向に３台設置され、直下を搬送される段ボールシート２の表面を幅方向にスキャンしながら、その先端から後端までを撮像する。なお、ラインの両側には、イメージセンサ２２直下の段ボールシート２の表面を照明するランプ２５が設置されている。
【００２０】
前記コントローラ２３には光電センサ１８とエンコーダ２０の検出出力が入力されており、コントローラ２３は、これらの検出出力に基づいて、段ボールシート２の先端と後端がイメージセンサ２２の直下を通過するタイミングと、段ボールシート２の通過速度を把握し、段ボールシート２がイメージセンサ２２の直下を通過する間に、段ボールシート２の長手方向に等間隔で所定回数のスキャンが行われるように、イメージセンサ２２の作動を制御する。なお、イメージセンサ２２のライン幅方向のスキャン領域と、段ボールシート２毎の所定のスキャン回数は、後述する画面２６内に段ボールシート２の撮像画像がある程度の余裕代をもって納まるように設定されている。
【００２１】
前記画像処理装置２４は、イメージセンサ２２で撮像した段ボールシート２表面の撮像画像の濃度分布をディジタル化して、２次元のデータ配列として認識し、後述する処理手順で認識した撮像画像の位置ずれを補正して、予め記憶された規範画像の同じく２次元のデータ配列と比較し、段ボールシート２の表面状態の良否を検査する。なお、撮像画像の濃度は、真黒が０、真白が２５５として、２５６段階にディジタル化される。
【００２２】
以下に、図４のフローチャートに基づいて、上記画像処理装置２４による検査の処理手順を説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、この手順の説明に引用するために、それぞれ規範画像｛Ｐｏ｝と撮像画像｛Ｐｎ｝を、前記画面２６を平面座標とする座標系に表示した概念図である。両者を表示する画面２６の座標系は、上述したように、イメージセンサ２２の幅方向スキャン領域と所定のスキャン回数で決定され、互いにライン上の同じ領域を表示するものであり、絶対座標系として位置づけされる。なお、｛  ｝付きの各パラメータは、それぞれの画像をディジタル化した２次元のデータ配列である。
【００２３】
まず、検査の前の準備処理の手順を述べる。最初に、予め記憶された規範画像｛Ｐｏ｝について、２つの互いに離れた基準領域Ａ、Ｂを設定し、これらの基準領域Ａ、Ｂのデータ配列｛Ａ｝、｛Ｂ｝を登録する（準備ステップＪ１）。
【００２４】
つぎに、各基準領域Ａ、Ｂ内に、それぞれ代表点ａ（ＸＡ  、ＹＡ  ）、ｂ（ＸＢ  、ＹＢ  ）を設定するとともに、線分ａｂの中点を座標移動用の基準点ｐとして決定する（Ｊ２）。ここに、（ＸＡ  、ＹＡ  ）、（ＸＢ  、ＹＢ  ）は、各基準領域Ａ、Ｂにおける部分座標である。なお、基準点ｐは、規範画像｛Ｐｏ｝内の直線ａｂ上で任意に設定することができ、代表点ａまたはｂに合致させてもよい。
【００２５】
さらに、各基準領域Ａ、Ｂを含むその周囲に、それぞれ所定の広さの検索領域ＡＡ、ＢＢを設定する（Ｊ３）。各検索領域ＡＡ、ＢＢは、前記絶対座標系としての画面２６に設定されるものであり、図５（ｂ）の撮像画像｛Ｐｎ｝の画面２６にも共通の領域として設定される。
【００２６】
つぎに、検査処理の手順を述べる。最初に、認識された撮像画像｛Ｐｎ｝について、各検索領域ＡＡ、ＢＢ内で、それぞれ規範画像｛Ｐｏ｝における各基準領域Ａ、Ｂのデータ配列｛Ａ｝、｛Ｂ｝と最も相関の高いデータ配列｛Ａ’｝、｛Ｂ’｝を有する基準相当領域Ａ’、Ｂ’を検索する（ステップＳ１）。
【００２７】
つぎに、検索された各基準相当領域Ａ’、Ｂ’内で、各基準領域Ａ、Ｂ内の代表点ａ（ＸＡ  、ＹＡ  ）、ｂ（ＸＢ  、ＹＢ  ）の座標にそれぞれ相当する座標の代表相当点ａ’（ＸＡ’、ＹＡ’）、ｂ’（ＸＢ’、ＹＢ’）を決定する。この決定に伴って、線分ａ’ｂ’の中点が、前記基準点ｐに相当する基準相当点ｐ’として決まる（Ｓ２）。なお、  （ＸＡ’、ＹＡ’）、  （ＸＢ’、ＹＢ’）は、各基準相当領域Ａ’、Ｂ’における部分座標である。
【００２８】
こののち、基準相当点ｐ’が基準点ｐの位置に来るように、撮像画像｛Ｐｎ｝を平行移動するとともに、線分ａｂと線分ａ’ｂ’のなす角度θが零となるように、撮像画像｛Ｐｎ｝を点ｐ’の回りに回転移動させる。これらの座標移動により、図５（ｂ）に一点鎖線で示すように、各基準相当領域Ａ’、Ｂ’が規範画像｛Ｐｏ｝の各基準領域Ａ、Ｂと重なる位置となる補正撮像画像｛Ｐｎ’｝が得られる（Ｓ３）。
【００２９】
最後に、従来通り、座標移動で得られた補正撮像画像｛Ｐｎ’｝を規範画像｛Ｐｏ｝と比較して、これらのデータ配列が所定の判定基準内で合致するか否かにより、段ボールシート２表面の印刷状態の良否を判定する（Ｓ４）。
【００３０】
前記判定基準は、規範画像｛Ｐｏ｝の各点毎および縦横方向の配列に対して、それぞれ予め濃度差のランクが定められており、段ボールシート２表面の印刷種類別にこれらの判定基準のランクを使い分けできるようになっている。なお、撮像画像｛Ｐｎ｝に近傍処理等のフィルタリングを施して、比較される画像の平滑化や局部の強調を行ってもよい。
【００３１】
図６（ａ）、（ｂ）は、図５（ａ）、（ｂ）に示した規範画像｛Ｐｏ｝と撮像画像｛Ｐｎ｝の変形例を示す。この変形例では、一方の基準領域Ａが段ボールシート２のコーナ部に、さらに、その代表点ａ（ＸＡ  、ＹＡ  ）がコーナ位置に設定され、前記座標移動用の基準点ｐは代表点ａ（ＸＡ  、ＹＡ  ）に合致している。また、この変形例では、座標移動で得られた補正撮像画像｛Ｐｎ’｝を規範画像｛Ｐｏ｝と比較する検査領域Ｃが規範画像｛Ｐｏ｝内に設定されている。
【００３２】
前記基準領域Ａは、画面２６内で規範画像｛Ｐｏ｝の外側にも設定されており、これに伴って、その周囲の検索領域ＡＡも規範画像｛Ｐｏ｝の外側に拡張されている。基準領域Ａを規範画像｛Ｐｏ｝の外側にも設定したのは、顕著に撮像される段ボールシート２の辺縁境界を基準領域Ａ内に含ませるためである。
【００３３】
したがって、この変形例では、撮像画像｛Ｐｎ｝の座標移動が、基準相当領域Ａ’の代表相当点ａ’（ＸＡ’、ＹＡ’）を、代表点ａ（ＸＡ  、ＹＡ  ）の位置に合致させる平行移動と、線分ａｂと線分ａ’ｂ’のなす角度θを零とする回転移動で行われ、規範画像｛Ｐｏ｝内に設定された検査領域Ｃのデータ配列｛Ｃ｝と、座標移動で得られた補正撮像画像｛Ｐｎ’｝の検査相当領域Ｃ’のデータ配列｛Ｃ’｝とが比較検査される。その他の処理は、上記実施形態と同じである。
【００３４】
上述した実施形態では、段ボールシート表面の撮像手段に、ラインセンサとしてのＣＣＤリニアイメージセンサを用い、搬送される段ボールシートを刻々搬送方向に撮像して、二次元の撮像画像を得るようにしたが、ＣＣＤカメラ等のエリアセンサを用いて、直接二次元の撮像画像を得ることもできる。
【００３５】
また、規範画像の基準領域と検索領域をそれぞれ矩形な領域としたが、これらの各領域は円形等、任意の形状に設定することができる。検査対象の枚葉紙も矩形状に限定されるものではなく、任意の形状で切り込みや孔が設けられたものでもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、この発明の枚葉紙の印刷検査装置は、検査される枚葉紙表面の撮像画像の規範とする規範画像について、２つの基準領域を離れた位置に設定して、各基準領域内に代表点を設定し、各基準領域のデータ配列と最も相関の高いデータ配列を有する基準相当領域を撮像画像の画面内で検索して、検索された各基準相当領域の部分座標系で、各基準領域の部分座標系における代表点の座標に相当する座標の各点を代表相当点とし、これらの各代表相当点の位置がそれぞれの相当する各代表点の位置に来るように、撮像画像を座標移動させて、検査される枚葉紙の位置ずれに伴う撮像画像のずれを補正し、この座標移動により補正した撮像画像のデータ配列を、規範画像のデータ配列と比較するようにしたので、印刷された枚葉紙が位置ずれを伴っても、的確にその表面状態の良否を検査することができる。
【００３７】
また、前記各基準領域を含むその周囲に所定の広さの検索領域を設定し、各基準領域のデータ配列と最も相関の高いデータ配列を有する基準相当領域を、撮像画像の画面内の各検索領域に相当する領域内で検索することにより、検索領域を狭い範囲に限定して、短時間で効率よく基準相当領域を検索することができる。
【００３８】
さらに、前記基準領域の少なくとも一方を、前記枚葉紙のコーナ部に設定することにより、コーナ部は明確な輪郭を有するのでそのデータ配列が特徴のあるものとなり、基準領域を狭く設定して、基準相当領域の検索をより短時間で行うことができ、この場合は、撮像画像と規範画像のデータ配列を比較する検査領域も所定の領域に限定して検査効率をさらに高めることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る印刷検査装置を採用した段ボールシートの印刷ラインを示す概略正面図
【図２】図１の印刷ラインの検査部を示す平面図
【図３】図２のＩＩＩ  −ＩＩＩ  線に沿った断面図
【図４】図１の印刷検査装置による段ボールシートの表面状態検査の処理手順を示すフローチャート
【図５】ａ、ｂは、それぞれ規範画像と撮像画像の概念図
【図６】ａ、ｂは、それぞれ図５の規範画像と撮像画像の変形例を示す概念図
【符号の説明】
１  印刷検査装置
２  段ボールシート
３  給紙部
４  給紙ロール
５  印刷ユニット
６  検査部
７  搬送コンベア
８  排出コンベア
９  版胴
１０  圧胴
１１  インクロール
１２  ドクタロール
１３  インク受け皿
１４  ベルト
１４ａ  小孔
１５  吸引装置
１６  ブロア
１７  エア噴射口
１８  光電センサ
１９  モータ
２０  エンコーダ
２１  フレーム
２２  イメージセンサ
２３  コントローラ
２４  画像処理装置
２５  ランプ
２６  画面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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