(57)【要約】【課題】処理速度が速く、精度がよく、大量生産を行う工場において好適に適用できる、曲面に施された印字の検査方法及び検査装置を提供すること。【解決手段】曲面に施された印字に対しその印字パターンの良否を判別する印字検査方法であって、曲面に施された印字を撮像して画像を取得し、取得した画像をあらかじめ別途入力しておいた辞書画像と比較し、撮像した印字の画像と辞書画像とが所定範囲内で合致しているか否かによって印字パターンの良不良を判定する印字の検査方法において、曲面に施された印字の撮像を、広角レンズを有する撮像取得手段によって行うことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲面に施された印字に対しその印字パターンの良否を判別する印字検査方法であって、曲面に施された印字を撮像して画像を取得し、取得した画像をあらかじめ別途入力しておいた辞書画像と比較し、撮像した印字の画像と辞書画像とが所定範囲内で合致しているか否かによって印字パターンの良不良を判定する印字の検査方法において、曲面に施された印字の撮像を、広角レンズを有する撮像取得手段によって行うことを特徴とする曲面に施された印字の検査方法。
【請求項２】
曲面に施された印字に対しその印字パターンの良否を判別する印字の検査装置であって、曲面に施された印字を広角レンズを介して撮像して画像を取得する撮像取得手段と、取得した画像とあらかじめ入力しておいた辞書画像とを比較する比較手段と、取得した画像と辞書画像とが所定範囲内で合致しているか否かによって印字パターンが適正であるか否かを判断する判断手段と、を備えたことを特徴とする曲面に施された印字の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は印字の検査方法、及び検査装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、曲面を有する物体に対して施された印字の印字パターンが、許容しうるものであるか否かを検査する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飲食料品等においては、製品の種類や製造年月日などを表示するため、特定の文字記号列を包装容器に印字することが行われている。これらの文字記号列は、包装容器の表面にインクジェットプリンターなどの手段によって施されるのが普通である。この場合、印字パターンのなかの文字欠け、カスレ、にじみ、よごれ、二重印刷などの不良印字や、作業員の操作ミスによる誤った文字の印字等が起きる場合があるため、この文字記号列が印字された全ての容器に対して、印字の形状（印字パターン）の良否を検査することが行なわれている。
【０００３】
このような検査の技術としては、従来から、例えば特許文献１に示すような、各種の技術が知られていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１−１９４０７９号公報
【０００５】
一般に、画像処理技術により印字パターンの良否を判別する手順は、例えば、次のとおりのものである。まず最初に、容器に施された印字を撮像する。次に、このように撮像した印字の画像を、必要に応じて所望の画像形式に変換したり、二値化、背景カット、エッジ強調、平滑化、位置修正等の前処理を行った後、あらかじめ入力しておいた辞書画像と比較する。ここに辞書画像とは、良好な印字パターンの画像をあらかじめ登録しておいたものである。このような辞書画像と、実際の印字の画像とを比較し、差の面積を算出する。
【０００６】
例えば、印字の画像が、辞書画像に比べて面積が不足しており、その不足した差の面積が所定のシキイ値よりも大きい場合は、印字の文字の一部が欠落していると判断することができる。また、印字の画像が、辞書画像に比べて面積が大きく、その大きい差の面積が所定のシキイ値よりも大きい場合は、文字が汚れていると判断することができる。
【０００７】
このように、印字の画像が、辞書画像より所定範囲内で合致しているか否かを判断し（例えば、面積の差が、所定のシキイ値よりも大きいか小さいかを判断し）、印字パターンが適正であるか否かを判定するのである。
【０００８】
以上のような検査技術は、大量生産を必要とする現代の食品・医薬品工業においては不可欠の技術となっている。
【０００９】
一方、包装容器が、カップ、丸びん、球体等である場合には、印字を施す場所は、曲率をおびた面、すなわち曲面になることがある。従来は、このように曲面に施された印字に対しても、やはり印字パターンの検査が行われることが多く、例えば、特許文献２では、ビール瓶のラベルに施された印字を検査する技術が開示されている。
【００１０】
【特許文献２】
特開２００２−５３１９８号公報
【００１１】
ところで、このように曲面に施された印字には、次のような特殊な事情があった。図３は、曲面に施された印字の問題点を説明するための概念図である。
【００１２】
図３（ア）において、容器１００は、曲面を有する側面１０１を有しており、この側面１０１に、印字を施す箇所１０２が設けられている。この印字を施す箇所１０２は、容器の側面１０１が湾曲している都合上、紙面の手前がわに膨出するように曲がっており、曲面となっている。
【００１３】
図３（イ）は、図３（ア）のＸ−Ｘ’線における断面図である。図３（イ）において、印字を施す箇所１０２に対しては、インクジェットプリンタ（ＩＪＰ噴射）のノズル１０３より、所定の印字の形状でインクが拭きつけれられ、印字が施される。この場合、図３（イ）においては、容器１００が紙面の左から右へ、矢印Ｙの方向に移動しており、このように矢印Ｙ方向に移動する容器１００に対して、ノズル１０３より順次インクが噴射され、印字が形成されていくことになる。
【００１４】
ところが、印字を施す箇所１０２は曲面となっているため、図３（イ）の中心部ｂでは、印字を施す箇所１０２とノズル１０３との距離は、比較的近い距離となるが、端部ａでは、印字を施す箇所１０２とノズル（図中の点線で表示したノズル１０３ａの位置にある場合）との間の距離は、遠い距離となってしまう。
【００１５】
この結果、図３（ウ）に示すように、施された印字の印字パターンは、中心部ｂでは、インクが近くから吹つけられたため小さな印字となり、端部ａでは、インクが遠くから吹きつけられたため大きな印字となる。
【００１６】
このように、曲面に印字を施す場合には、中心部と端部とで、印字の大きさが異なってしまい、印字パターンが変形したものとなる、という特徴があった。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来、このように変形した印字のパターンを画像処理によって良否を検査しようとすると、端部ａの文字が大きく、中心部ｂの文字が小さいため、同一の文字であっても、異なる大きさの辞書画像を、各々準備する必要がある。
【００１８】
このように辞書画像の個数が多くなると、検査にあたっては、撮像した印字の画像と、準備した全ての辞書画像とを逐一比較する作業を行うことになるため、検査の処理時間が長くなり、単位時間あたりの処理量が低下してしまうという問題があった。また、このように数多くの辞書画像を使用するほど、検査の精度も悪くなるという問題もあった。
【００１９】
この場合、印字の文字の大きい小さいを補正するプログラムを開発する等、ソフトウェア的な手法によって解決することも考えられるが、これには莫大な開発費用が必要となり、現実的ではない。
【００２０】
このように、曲面に施された印字の印字パターンの良否を判別する検査においては、従来は、検査の処理量の低下を甘受せざるをえず、大量生産を必要とする現代社会においては、理想的とはいいがたいものであった。
【００２１】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、曲面に施された印字の検査方法であって、処理速度が速く、精度がよく、大量生産を行う工場において好適に適用できる検査方法を提供すること、である。
【００２２】
本発明のほかの目的は、そのような検査方法を実施できる簡便で安価な検査装置を提供すること、である。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の第一の発明は、曲面に施された印字に対しその印字パターンの良否を判別する印字検査方法であって、曲面に施された印字を撮像して画像を取得し、取得した画像をあらかじめ別途入力しておいた辞書画像と比較し、撮像した印字の画像と辞書画像とが所定範囲内で合致しているか否かによって印字パターンの良不良を判定する印字の検査方法において、曲面に施された印字の撮像を、広角レンズを有する撮像取得手段によって行うことを特徴とする曲面に施された印字の検査方法、である。
【００２４】
前記課題を解決する本発明の第二の発明は、曲面に施された印字に対しその印字パターンの良否を判別する印字の検査装置であって、曲面に施された印字を広角レンズを介して撮像して画像を取得する撮像取得手段と、取得した画像とあらかじめ入力しておいた辞書画像とを比較する比較手段と、取得した画像と辞書画像とが所定範囲内で合致しているか否かによって印字パターンが適正であるか否かを判断する判断手段と、を備えたことを特徴とする曲面に施された印字の検査装置、である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の方法は、印字検査方法である。本発明の方法は、基本的な工程は従来公知の方法とほぼ同様である。
【００２６】
即ち、まず、曲面に施された印字を撮像し、画像を取得する。この場合、印字は、曲面を有する物体（容器、包装等）に施されているものであれば好適に適用できる。
【００２７】
印字を撮像して画像を取得する工程は、公知の撮像取得手段、例えば、ＣＣＤカメラを用いて行う。この際、照度の調整と、しぼりの調整は常法どおり行えばよく、特段の制約はない。本発明には、白黒画像のカメラ、カラー画像のカメラのいずれも使用することができるが、解像度が高い点で、白黒画像のカメラが好ましい。
【００２８】
撮像のタイミングを決定する方法も、従来公知の方法でよく、例えば、手動でシャッターをきってもよく、また、別途、物体を検知する光電管等のセンサーを備えておき、物体を検知して自動的にトリガーをひくようにしても良い。特に連続的に検査する場合は、このように物体を検知するセンサーからの信号が入力された際に自動的に撮像を開始する態様が好ましい。
【００２９】
撮像して取得した画像は、必要により、各種の前処理を行ってもよい。例えば、処理速度を向上させるために、適度なシキイ値によって二値化しても良い。ただし、二値化すると照明の照度変化の影響を受けやすい等という別な問題もあるので考慮が必要である。その他、背景カット、エッジ強調、平滑化、位置修正等、適切な前処理の方法を選択して実施することができる。
【００３０】
また、このような画像の前処理は、前記撮像取得手段に結線された演算手段（パーソナルコンピューター、シーケンサー、コントローラー等）によって行うことも可能である。通常は、撮像するとほぼ同時に、撮像された画像は演算手段に入力されることになる。
【００３１】
次いで、このようにして取得し、また必要に応じて前処理した画像は、あらかじめ入力しておいた辞書画像と比較する。辞書画像とは、印字パターンが理想的であった場合の画像を、あらかじめ取得しておいたものである。
【００３２】
入力された印字の画像とこの辞書画像とを比較し、印字の画像と辞書画像とが所定範囲内で合致しているか否かによって印字パターンの良不良を判定する手順は、前記した従来技術と同様である。
【００３３】
以上のような手順において、本発明は、曲面に施された印字を撮像する工程を、広角レンズを有する撮像取得手段によって行うことを特徴とする。広角レンズとは、焦点距離が、標準レンズよりも短いレンズである。
【００３４】
例えばＣＣＤカメラであれば、焦点距離１０〜５０ｍｍのレンズが標準レンズと呼ばれているが、本発明では、そのような標準レンズよりも焦点距離が短いレンズ、即ち焦点距離１０ｍｍ未満の広角レンズを使用するのである。このような広角レンズは、印字が施された曲面の曲率に応じて、適宜、最適な焦点距離のものを選択することができるが、本発明では焦点距離が６ｍｍ以下のものが特に好ましい。
【００３５】
このような広角レンズは、焦点距離が短いため、視野角が広くなり、撮像する対象との距離が短い状態で撮像することができるという特徴がある。また、画像において、視野の中心部から端部の方向に離れるほど画像がゆがむ傾向にある。
【００３６】
このような原理を、図１によって説明する。図１は、本発明の原理を説明するための概略図である。図１（ア）は従来の標準レンズの場合を示す図であり、図１（イ）は、広角レンズの場合を示す図である。なお、図１において、図３と共通する要素には図３と同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３７】
図１（ア）において、容器１００の側面１０１に設けられた印字を施す箇所１０２に対し、撮像取得手段１０が向けられている。撮像取得手段１０には、従来の標準レンズ１１が用いられている。この場合、印字を施す箇所１０２を、全体的にカバーして撮像するためには、視野角は（θ１）の角度が必要とされる。即ち、視野角（θ１）によって、撮像取得手段１０と容器１００との距離（アｂｃ）は、一義的に決定されることになる。
【００３８】
これに対して、本発明である図１（イ）においては、撮像取得手段１０に広角レンズ１２を装着している。広角レンズ１２の視野角（θ２）は、標準レンズ１１の視野角（θ１）よりも大きいため、撮像取得手段１０と容器１００との距離（イｂｃ）は、短い距離となる。
【００３９】
換言すれば、撮像取得手段１０と容器１００との距離（アｂｃ）と（イｂｃ）とは、各々のレンズ１１、１２の焦点距離の長短によって決定されることになる。
【００４０】
このような図１（ア）及び（イ）を対比すれば明らかであるが、従来例である図１（ア）の場合は、印字を施す箇所１０２の中心部ｂと端部ａに着目すると、中心部ｂから標準レンズ１１までの距離（アｂｃ）と、端部ａから標準レンズ１１までの距離（アａｃ）との差は、さほど大きな差とはならない。
【００４１】
これに対して、本発明である図１（イ）の場合は、中心部ｂから広角レンズ１２までの距離（イｂｃ）と、端部ａから広角レンズ１２までの距離（イａｃ）との差は、非常に大きな差となる。
【００４２】
即ち、図１（ア）の場合は、カメラ１０から、中心部ｂまでの距離と、端部ａまでの距離との比が小さい比であるのに対し、図１（イ）の場合は、カメラ１０から、中心部ｂまでの距離と、端部ａまでの距離との比が大きい比となる。単純にいえば、
（アａｃ）／（アｂｃ）  ＜＜  （イａｃ）／（イｂｃ）
となる。
【００４３】
印字の画像を取得した場合には、の図１（ア）では、中心部ｂにおける印字の画像と、端部ａにおける印字の画像とは、ほぼ等しい大きさで撮像されることになるが、本発明の図１（イ）においては、中心部ｂにおける印字の画像が大きく撮像され、端部ａにおける印字の画像は、小さく撮像されることになる。
【００４４】
この結果、例えば、前記の図３（ウ）のような変形した印字を撮像した場合には、中心部ｂにおける印字の画像が大きく撮像され、端部ａにおける印字の画像は、小さく撮像されるため、結果として、撮像された画像は、図１（ウ）のように、各印字の大きさが均等に修正された画像として取得することができるのである。
【００４５】
従って、図１（イ）のように広角レンズ１２を使用した本発明においては、端部ａの文字が小さく、中心部ｂの文字が大きく撮像され、修正された印字の画像を取得することができるため、比較するべき辞書画像の数は少なくて済む。即ち、同一の文字で異なる大きさの辞書画像を準備する必要はない。
【００４６】
この結果、検査の処理時間が短くなり、単位時間あたりの処理量が増加し、検査の精度も向上するのである。
【００４７】
次に、このような方法を実施するために好適な、本発明の装置の発明における実施の形態について説明する。
図２は本発明の検査装置の一実施形態の全体の構成を示す模式図である。図２において、検査するべき物体として、容器１００は、搬送手段２００によって矢印Ａの方向に連続的に搬送されている。
【００４８】
搬送手段２００には、インクジェットプリンター１０３が設置されている。インクジェットプリンター１０３は、搬送手段２００によって搬送される容器１００に対し、インクを吹つけて印字を施す装置である。インクジェットプリンター１０３のかたわらには、光電スイッチ１０３ａが配置されている。容器１００が搬送されて、インクジェットプリンター１０３の前にきたとき、光電スイッチ１０３ａによりこれを認識して、インクジェットプリンター１０３が稼動するのである。なお、これらのインクジェットプリンター１０３、光電スイッチ１０３ａの動作をつかさどるコントローラーも備えられているが、図２では図示を省略している。
【００４９】
インクジェットプリンター１０３によって印字が施された容器１００は、次いで、本発明の検査装置１の位置に搬送される。
【００５０】
本発明の検査装置１は、前記した撮像取得手段１０を備えており、この撮像取得手段１０は、広角レンズ１２が装着され、容器１００に施された印字を撮像する。
【００５１】
撮像取得手段１０の両隣には、照明２２ａ及び２２ｂが配置されており、撮像するべき容器１００を照らす。この照明２２ａと２２ｂの照度は、撮像取得手段１０のしぼりに合致した照度となっており、逆にいえば、照度に合致するように、撮像取得手段１０のしぼりが、あらかじめ調整されているのである。
【００５２】
撮像取得手段１０は、装置本体２０に結線されている。装置本体２０は、光電スイッチ２１を備えている。光電スイッチ２１は、撮像取得手段１０の撮像範囲に容器１００が入ったことを検知する装置であり、容器１００が光をさえぎった瞬間を検知して装置本体２０に出力し、装置本体２０は、その出力があった時点、又はそれから所定のタイムラグを経て時点で、撮像取得手段１０を稼動し、画像を取得するのである。
【００５３】
装置本体２０は、パーソナルコンピュータと同様の機能を有しており、撮像取得手段１０より画像が入力されるとその画像を取得する。
【００５４】
装置本体２０には、必要に応じて、画像を、所望の画像形式に変換したり前処理する機能を備え、実行することもできる。例えば、背景カット、エッジ強調、平滑化、印字検査位置の位置や角度の修正、検査領域の設定等を例示することができる。
【００５５】
装置本体２０は、取得した画像とあらかじめ入力しておいた辞書画像とを比較する比較手段、及び、取得した画像と辞書画像とが所定範囲内で合致しているか否かによって印字パターンが適正であるか否かを判断し、結果を出力線２３を介して出力する判断手段の機能を各々備えている。
【００５６】
図２の装置においては、このような画像処理手段、比較手段、判断手段は、全て装置本体２０の中に一体的に組み込まれているが、これらは、各々別体であっても良いことはいうまでもない。
【００５７】
装置本体２０の出力線２３の末端は、図示しない警報装置に結線することができ、印字の不良品を検出した場合に、作業員に警報を発することが可能である。また、出力線２３の末端は、搬送手段２００の下流（矢印Ａ方向の図示しない末端側）に配置される不良品排除装置（図示せず。）に結線しておき、装置本体２０が不良品を検知した場合に、不良品排除装置によって自動的に搬送手段２００から当該不良品を排除することも可能である。
【００５８】
また、装置本体２０は、モニター３０を備え、装置本体２０の判断の結果を、工程管理の情報として表示することが可能である。その他、判断の結果を、プリンターにより印刷したり、保存しておき、統計的な解析を行うことも可能である。
【００５９】
このような検査装置１において、撮像取得手段１０には、広角レンズ１２が設置されている。このため、図１に示すように、曲面を有する容器１００に施された印字に対して、撮像という最も初期の段階で、印字のゆがみを補正した状態の画像を撮像することができる。
【００６０】
従って、装置本体２０にて、特別なプログラム上の改変を行う必要がなく、きわめて簡便に本発明を実施することが可能である。また、広角レンズ１２に交換するだけで実施できるため、印字検査装置１を、他の容器、例えば、直方体の容器に対して使用する場合は、レンズの交換と、撮像取得手段の位置の変更だけで対応することができる。
【００６１】
以上説明したように、本発明の方法及び装置は、もっぱら曲面に施された印字に対してその印字パターンの良否を判別することができ、また、飲食品、医薬品等の容器に限られることなく、曲面に施された印字であれば、いかなる物体に施された印字であっても本発明を安価にかつ簡便に適用することが可能である。
【００６２】
次に実施例によって本発明を説明する。
【実施例】
以下に説明する実施例おいては、実施例の各部材に対しては、前記の好ましい実施の形態で説明した要素と同一の符号を付して説明することがある。これは、本発明の理解を容易にするためであって、本発明の範囲が、以下の実施例に限定されることを意味するわけではない。
【００６３】
実施例１
図２において、撮像取得手段１０として、ＣＣＤカメラ１０（オムロン社製Ｆ３００−Ｓ２Ｒ）を採用した。装置本体２０としては、オムロン社製Ｆ３８１画像処理装置を使用した。
【００６４】
図３（ウ）において、印字のゆがみの度合いを計測すると、印字を施す箇所１０２の中央部ｂに印字された文字「１」「０」の上下方向の幅は３．５ｍｍであり、端部ａに印字された文字「Ｈ」「９」は、上下方向の幅が４．０ｍｍであった。従って、端部ａの文字は、中央部ｂよりも１４％ほど大きな文字で印字されている、ということになる。
【００６５】
ＣＣＤカメラ１０について、仮に、焦点距離１６ｍｍの標準レンズ１１が装着されていた場合を検討すると（図１（ア）参照。）、標準レンズ１１から中央部ｂまでの距離（アｂｃ）は、１８０ｍｍであった。このとき、標準レンズ１１から端部ａまでの距離（アａｃ）は、１９０ｍｍであった。即ち、
（アａｃ）／（アｂｃ）  ＝  １．０５５
であることになり、結局、標準レンズ１１であれば、端部ａは、中央部ｂに比して、約５．５％ほど小さく撮像されることになる。
【００６６】
これに対し、本発明では、ＣＣＤカメラ１０に焦点距離６ｍｍの広角レンズ１２を装着した（図１（イ）参照。）。この結果、広角レンズ１２から中央部ｂまでの距離（イｂｃ）は、７３ｍｍとなった。このとき、広角レンズ１２から端部ａまでの距離（イａｃ）は、８３ｍｍであった。即ち、
（イａｃ）／（イｂｃ）  ＝  １．１３７
となり、結局、端部ａは、中央部ｂに比して、約１３．７％ほど小さく撮像されることになった。
【００６７】
前記したように、図３（ウ）のように、印字のゆがみの度合いは、端部ａの文字の高さは、中央部ｂよりも１４％ほど大きな文字で印字されているのであるから、本発明では、図１（イ）のように焦点距離６ｍｍの広角レンズ１２を採用することにより、図３（ウ）のように、きれいに補正された画像を取得することができた。
【００６８】
実施例２
前記実施例１（図２）の装置においては、コーヒー入りカップ容器１００（森永乳業社製カフェラッテ）を、ベルトコンベアー２００によって、１分間に１５０個のスピードで搬送した。
【００６９】
このような搬送ラインにおいて、前記広角レンズ１２を設置した本発明の印字検査装置１を使用して、印字の全数検査を行った。
【００７０】
印字の画像において文字のサイズが補正され同程度の大きさとなっていたため、標準レンズ１１を使用した場合に比して、あらかじめ入力しておくべき辞書画像の個数を６０％減少させることが可能となった。即ち、従来の標準レンズ１１の場合は一文字に対して９個の辞書を登録する必要があったが、本発明の広角レンズ１２では一文字に対して３個の辞書を登録するだけで済み、検査時間は一検体あたり１２０ｍｓほど短縮することができた。
【００７１】
この結果、搬送手段２００の搬送スピードを、１分間に４００個のスピードまで増加させたが、なんの問題もなく全数検査を実施することができた。なお、不良品をみおとす率も少なくなった。
【００７２】
【発明の効果】
本発明の方法又は装置は、曲面に施された印字を検査するに際し、処理速度が速く、精度がよいため、大量生産を行う工場において好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の原理を説明するための概略図である。
【図２】図２は本発明の検査装置の一実施形態の全体の構成を示す模式図である。
【図３】図３は、曲面に施された印字の問題点を説明するための概念図である。
【符号の説明】
１  印字検査装置
１０  撮像取得手段（ＣＣＤカメラ）
１１  標準レンズ
１２  広角レンズ
２０  装置本体
１００  容器（コーヒー入りカップ容器）
２００  搬送手段（ベルトコンベアー）
【図１】
2004192229.tif 000003
【図２】
2004192229.tif 000004
【図３】
2004192229.tif 000005