JPS5828618B2 - パタ−ン検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、商品又はその包装に貼付された複数枚のラベ
ルを複数台のイメージセンサを使用して同時に検査する
ラベル検査装置に適用して好適なパターン検査装置に関
するものである。

従来、生産ライン上で連続的に移動する物体のパターン
を識別する手法として、予め標準パターンを記憶してお
き、これにイメージセンサで検出した被検査パターンを
重ね合わせることにより被検査図形の良否を検査するパ
ターンマツチングの手法が使用されている。

この手法によるパターン検査装置は、ビンのラベルの良
否検査や商品の外箱の外観検査などに汎用されている。

この種の従来例は、例えば本発明の出願人の出願による
特開昭５３−６９５３８号公報に開示され、また、例え
ば、１９７８年５月１日日刊工業新聞社発行の「電子技
術第２０巻第５号」の第１０７ル１０９の種従来例にお
いては、商品などに貼付された２枚以上のラベルを検査
の対象とする場合、１台のイメージセンサを視野を拡大
して使用するか、又は被検査ラベル対応に複数台のイメ
ージセンサを使用する方法が用いられている。

しかし、前者の方法では視野の拡大に関して分解能など
の点から自ら技術的限界があり、また前者の方法では、
ラベル相互の貼付位置を異にする種々の商品を検査対象
とすることができないので、後者の方法、すなわち２台
以上のイメージセンサを使用する方法が専ら使用されて
いる。

この場合において、各ラベルの検査結果について最終的
には当然論理的組合せがとられ総合判断がされるのであ
るが、個々の論理情報を作成するための各ラベルの検査
は独立に行なわれるものであり、従って各イメージセン
サは独立に動作するものであった。

すなわち従来例は、被検査ラベル対応に独立した複数系
統の検査装置を動作させる構成であった。

ところで、最近は商品の外観について一層高度の規格が
要求されるようになってきており、単にラベルごとの規
格適合性だけでなく、ラベル貼付位置の相対関係につい
ても規格適合性が要求されるようになった。

このような場合（こ、従来技術を単に延長することによ
りラベル間の相対関係を検査しようとすれば、極めて複
雑な演算操作が必要となり、多大なハードウェア費用と
極めて長い処理時間が必要となる。

通常この種の装置は、連続的に移動してくるパターンを
検査の対象とする関係上、種々の要因によるランダム位
置ずれが必然的に発生し、このようなランダム位置ずれ
の補正にも相当の処理時間をあてなければならず、しか
もパターンの移動速度は典型的には毎秒数個というよう
に比較的高速であるため、ラベル相互の件査に更に長時
間をあてることはこの種装置の実現を実質的に不可能と
するものである。

さらに、従来技術を単に延長することによりラベルの相
対関係を検査しようとすれは、各イメージセンサの設置
を極めて高精度で行わなければならず、またこのような
高精度を長期間にわたって維持しなければならないとい
う困難さも伴う。

本発明は上述した種々の問題点を解決するためになされ
たものであり、その目的とするところは安価で、高速動
作が可能で、しかも高信頼の検査結果を得ることができ
るパターン検査装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明によれば、被検査パターン対
応に設置した複数台のイメージセンサのすべてを同期動
作するように制御し、かつすべての被検査パターン信号
を、これらのうちの任意の１個につき検出したパターン
先端出現時点を基準としてメモリへ蓄積する。

このような構成とすれば、複数パターンがメモリに蓄積
されると同時に各パターンの相対位置情報も蓄積される
ことになり、従って蓄積された各パターンについて相対
位置を演算によって求めるための複雑な回路および演算
時間を完全に除去することができる。

以下、本発明の更に詳細を図面によって説明する。

まず本発明の一実施例の概略を第１図により説明する。

図示のように、商品ラベル（被検査パターン）１と２が
貼付された酒類等のビン９がある。

たとえば、ビン９は黒褐色で、商品ラベル１，２は白色
ないし黄色系の台紙上に黒色等の文字、図形、記号等が
印刷されている。

商品ラベル１と２は、それぞれビン９の胴部と肩部に貼
付されるものであるが、パターン分解能などの点から、
２台のテレビカメラ３．４（一般にはイメージセンサ）
で各々のラベルを操体する構成としている。

ビン９は、搬送装置（図示せず）により、毎秒数個程度
の速度でテレビカメラの前を通過していく。

位置検出器７，７′は、ラベル１，２がテレビカメラ３
．４の所定の視野内に入ったことをビン９の位置Ｏこよ
り検知し、識別回路８に信号を送出する。

これを受けた識別回路８は、内蔵のカメラ１駆動制御回
路が次の垂直同期信号を発生した時点で瞬間照明装置５
，６を点灯し、点灯直後の１フイールドのイメージセン
サ出力に基いてラベル１，２のパターンの適否および相
対位置関係の適否を以下に述べる方法により検査する。

第２図は、本発明の一実施例の機能ブ陥ツク図、第３図
は第２図の動作を説明するための波形図である。

テレビカメラ３，４は、共通のカメラ１駆動制御回路３
１から供給される垂直同期信号ａ（第３図参照）で７駆
動されて、同時刻において各操体管面上の同一位置を走
査するよう常時同期走査を行なっている。

以下では説明の便宜上、必要に応じてラベル１を主ラベ
ル、ラベル２を従ラベルと称し、各々の検査を行う回路
部分を必要に応じてそれぞれ主パターン系、従パターン
系と称する。

例えばカメラ３，４についてこのような表現をした場合
、カメラ３は主カメラであり、カメラ４は従カメラであ
る。

主カメラ３、従カメラ４の快偉出力（被検査パターン信
号）は各々アナログ−デジタル（Ａ−Ｄ）変換回路３４
．３５に供給されるが、主カメラ３の出力については、
更に主パタン先端検出回路３６にも供給される。

カメラ３゜４はいずれも、瞬間照明装置５，６の点灯時
を除き、有効な映倫信号を出力することができないよう
（こ感度が調整されており、このためＡ−Ｉ）変換回路
３４．３５、主パターン先端検出回路３６はいづれも、
上記の点灯時を除いて出力機能に関しては実質上非動作
の状態にある。

発光ダイオードとフォト・トランジスタの対などから構
成されている位置検出器７，７′は、被検査ラベル１，
２がカメラ３，４の所定視野内に入ったことを、ビン９
の位置から検知すると、瞬間照明制御装置３２に検知信
号ｂ（第３図参照）を送出する。

第３図に示すように、瞬間照明制御装置３２は、検知信
号すを受けてからｒ時間後に、カメラ駆動制御回路３１
から供給される最初の垂直同期信号ａを受けると、瞬間
照明装置５，６に点灯信号Ｃを送出する。

瞬間照明装置５，６の点灯により、カメラ３，４の信号
出力は後段の処理を可能とするような適正レベルとなる
。

一方、判定制御回路３３は、位置検出器７，７′からの
信号すと、垂直同期信号ａに基いて、ビン９の位置が検
知されてから最初の１フイールドについて、第３図に示
すような有効フィールド期間信号ｄを作成し、これをＡ
−Ｄ変換回路３４，３５、主パターン先端検出回路３６
、メモリ制御回路３７．３８（こ送出することにより、
上記回路３４，３５・・・・・・３８を起動する。

従って、有効フィールド期間が開始されるとカメラ３，
４の映像出力（被検査パターン信号）は、Ａ−Ｄ変換回
路３４，３５で２値又は多値のデジタル映偉信号に変換
されたのち、以下で述べる主パターン先端検出回路３６
からの主パターン先端検出信号ｆの到来をまって、それ
ぞれメモリ制御回路３７．３８に入力される。

主パターン先端検出回路３６は、有効フィールド期間信
号ｄによって起動され、主カメラ３の映像出力である主
パターンについて、１水平走査期間ごとに画像信号レベ
ルの積分を行ない、この積分値が所定レベルを越えたと
きにパターンが開始されたものと判断する回路である。

すなわち、この回路は、パターンと背景との分離を行っ
て、パターンの始点を抽出する機能を有するものである
。

この種パターン先端検出回路の更に詳細は、本発明の出
願人の出願による特開昭５４−２４５４６号公報に開示
されている。

メモリ制御回路３７．３８は、主パターン先端検出信号
ｆを受けると、Ａ−Ｄ変換回路３４．３５から出力され
るデジタル画像信号を、画面分割回路４５の制御のもと
に水平・垂直方向の単位絵素に分割する画面のデジタル
化操作を開始する。

この結果、濃淡的Ｏこも空間的にもデジタル化された主
パターン信号と従パターン信号は、それぞれ被検査パタ
ーンメモリ（正確にはデジタル化被検査パターンメモリ
）４０と４１に蓄積される。

このように、主パターン始点を示す主パターン先端検出
信号ｆ（こよってメモリ制御回路３７．３８を起動する
構成としているので、被検査パターンメモ１Ｊ４０，４
２には、それぞれ主パターンの始点を基準とする主パタ
ーンと従パターンの被検査パターンが蓄積される。

この様子を図式的に表現したものが第４図である。

位置検出器７，７′が動作した瞬間の主カメラ３の映像
出力３′（こは図示のように主ラベル１の映像出力１′
が含まれ、従カメラ４の映像出力４′には図示のように
従ラベル２の映像出力２が含まれている。

なお、図中の矢印はラベルの移動方向を表示している。

被検査パターンメモＩＪ ４０ 、４１内への画体信号
３’、４’の蓄積は、位置検出器７．Ｔの動作後生パタ
ーン先端検出信号ｆの発生を待って行われるもので、上
記被検査パターンメモリ４０．４１に蓄積された内容４
０’、４１’は、ある時間経過後の画像出力３’、４’
ｌど対応したものとなり、ラベル１“とγの各々は４σ
、４１′内において左寄りの図形となる。

図中ＡとＢの組合せは、主ラベル１と従ラベル２間の相
対位置が適正である場合、ＡとＣの組合せは主、従のラ
ベル間の相対位置が離間しすぎて不適正な場合である。

いづれにしても、被検査パターンメモリ４１内への従う
ベルハターンの蓄積は、主ラベルについてのパターン先
端検出信号ｆの発生を待って開始される構成となってい
る。

さて、第２図において、標準パターンメモリ３９と４２
内には、それぞれ単独にも適正でありかつ相対位置関係
においても適正である主、従のデジタル化された標準パ
ターンが蓄積されている。

このような適正パターンの蓄積は適宜な方法で行うこと
ができるが、一例として、スイッチ４６をメモリ３９側
へ切替え、スイッチ４７をメモリ４２側へ切替えた状態
で、適切な主、従パターンを有する良品をカメラ３，４
で撮影することによってもこれを行うことができる。

標準パターン（正確にはデジタル化標準パターン）の蓄
積後はスイッチ４６，４７をそれぞれ被検査パターンメ
モ１１４０．４１側に切替え、上述した方法により被検
査ラベルについて被検査パターンの蓄積を行う。

判定制御回路３３は、上記被検査パターンの蓄積が完了
すると、照合判定回路４３．４４に判定タイミング制御
信号ｅ（第２図参照）を送出する。

これを受けた照合判定回路４３は、メモリ３９．４０か
ら主パターンについて標準パターンと被検査パターンを
読出して両者の照合判定を行い、一致したときは論理の
′１″を、不一致のときは論理の“′Ｏ″をアンドゲー
ト４８の一方の入力端子に出力する。

これと並行して照合判定回路４４は、メモ１Ｊ４Ｌ４２
から従パターンについて標準パターンと被検査パターン
を読出して両者の照合判定を行い、一致したときは論理
の“１゛を、不一致のときは論理の１１０１１をアンド
ゲート４８の他方の入力端子に出力する。

従ってアンドゲート４８の出力には、主従の両パターン
が独山こ適正でありかつ主従の相対位置も適正である場
合にのみ、良品であることを通知する論理の“１゛信号
が出力される。

なお、照合判定回路４３．４４はパターン相互をつき合
せて比較照合を行う論理回路でありさえすれば適宜な形
式のものでよく、例えば、メモリの全画面の濃淡情報を
つき合わせることにより所定の濃淡差を有する絵素を計
数する形式のもの、１ないし２以上の所定のメモリ領域
について所定濃淡差の絵素を計数する形式のものなどで
よい。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、主パ
ターンと従パターンをつき合わせるための手段を全く用
いることなく、主パターン独自、従パターン独自及び主
、従パターンの相互関係についての適合性を検査するこ
とができる。

またスイッチ４６，４７を切替えて良品を撮影すること
により標準パターンの蓄積を行う上述の一実施例によれ
ば、カメラ３，４の設置誤差が多少あったとしても、良
品と被検査品との照合時にカメラの設置誤差が相殺され
るので、カメラ設置に対して相当の誤差が許容でき、カ
メラの据付機構や調整が簡単でそのための経費も少くて
すむという利点がある。

以上説明した実施例では、パターンの濃淡情報について
標準パターンと被検査パターンとの照合を行う構成とし
たが、パターンの特徴情報について標準パターンと被検
査パターンとの照合を行う構成とした場合にも、本発明
の効果が奏されることは明らかである。

第５図は、そのような一実施例の機能ブロック図である
。

第５図と第２図の相異点は、Ａ−Ｄ変換回路３４とメモ
リ制御回路３７問およびＡ−Ｄ変換回路３５とメモリ制
御回路３８間にそれぞれ特徴抽出回路５１．５２が挿入
されるか否かの点だけであり、他の部分は全て共通であ
るから、当該他の部分については重複した説明を要しな
いであろう。

第５図において、特徴抽出回路５１．５２は、Ａ−Ｄ変
換回路３４．３５の出力と画面分割回路４５からの画面
分割信号に基づき濃淡的にも空間的にもデジタル化され
た信号を作成し、これから所定の特徴を抽出し、その座
標清報をメモリ制御回路３７．３８を介して、被検査パ
ターンメモＩＪ ４０ 、４１に転送するものである。

上記の特徴抽出項目としては、例えば、所定の大きさを
もつ円や矩形等の図形、文字または所定傾斜の直線など
とする。

このようにして特徴パターンの座標精報をメモリするが
、その基準座標として従パターンについても主パターン
の先端検出信号を使用するものである。

以上の説明では説明の便宜上、主パターンと従パターン
という表現を用いたが、いずれを主としていずれを従と
するかは場合に応じて個々に決定すればよい。

また、２個のパターンについて説明したが、一般には３
個以上のパターンにも適用できることは明らかである。

また、センサとしてテレビカメラで説明したが、一般（
こは二次元固体カメラその他の二次元電子走査形光電変
換装置を用いてよいことは明らかである。

またメモリ容量節減のため、被検査パターンの一部分に
つき、メモリへの蓄積、照合判定などを行ってもよいこ
とは明らかである。

以上詳細に説明したように、本発明のパターン検査装置
は、主、従の被検査パターン対応に設置した主、従のイ
メージセンサを同期動作させ、かつ主パターン先端検出
時点を基準として主、従各パターンをメモリに蓄積する
構成であるから、蓄積された主、従パターン間の相対位
置を検出するための複雑な演算回路が一切不要となり、
しかも高速のパターン検査が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略を示す概念図、第２図
、第５図は本発明の一実施例の機能ブロック図、第３図
、第４図は第２図、第５図の動作を説明する概念図であ
る。 １．２・・・・・・ラベル、３，４・・・・・・イメー
ジセンサ、８・・・・・・識別回路、３１・・・・・・
カメラ１駆動制御回路、３６・・・・・・パターン先端
検出回路、４０ 、４１・・・・・・被検査パターンメ
モリ、３９．４２・・・・・・標準パターンメモリ、４
３，４４・・・・・・照合判定回路、４８・・・・・・
アンドゲート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個の被検査パターン対応に設置した複数台のイ
   メージセンサと、該複数台のイメージセンサを同期走査
   させる手段と、各々のイメージセンサから出力される被
   検査パターン信号をデジタル化処理してデジタル化被検
   査パターン信号を作成する手段と、前記複数個の被検査
   パターン信号のうち任意の１個についてパターン信号の
   開始点を検出してパターン先端検出信号を発生する手段
   と、該パターン先端検出信号を受けて前記デジタル化被
   検査パターン信号の各々を対応のデジタル化被検査パタ
   ーン信号メモリに蓄積する手段と、該各各のデジタル化
   被検査パターン信号対応にデジタル化標準パターン信号
   を蓄積するデジタル化標準パターン信号メモリと、該デ
   ジタル化被検査パターン信号メモリの内容と該デジタル
   化標準パターン信号メモリの内容を照合判定して該判定
   結果を出力する照合判定手段と、該各々の判定結果を論
   理的に組合せてパターン検査結果を発生する論理手段と
   を備えたことを特徴とするパターン検査装置。 ２ 前記デジタル化標準パターン信号メモリは、前記パ
   ターン検査結果を良好とすべき被検査パターンについて
   前記デジタル化被検査パターン信号の各々を蓄積する手
   段を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のパターン検査装置。 ３ 前記デジタル化被検査パターン信号とデジタル化標
   準パターン信号の双方は、被検査パターンの一部分につ
   いてのみ作成されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のパターン検査装置。