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【発明の名称】 板状物品検査装置
【発明者】 【氏名】坂田 英人

【氏名】山本 秀典

【氏名】藤井 康隆
【要約】 【課題】板状物品の反りを検査することができ、しかもキズやヘコミ等の欠陥も検査することができる板状物品検査装置を提供する。

【解決手段】撮像画像に基づいて板状物品を検査する検査装置において、前記撮像画像における画素値について所定の区間を定義したときのその区間に含まれる画素数から前記板状物品の反り量を演算する反り量演算手段と、前記反り量に基づいて前記板状物品の良否判定を行う反り量判定手段とを有する板状物品検査装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】撮像画像に基づいて板状物品を検査する板状物品検査装置において、前記撮像画像における画素値について所定の区間を定義したときのその区間に含まれる画素数から前記板状物品の反り量を演算する反り量演算手段と、前記反り量に基づいて前記板状物品の良否判定を行う反り量判定手段と、を有することを特徴とする板状物品検査装置。
【請求項２】請求項１記載の板状物品検査装置において、前記撮像画像に基づいて前記板状物品の表面における欠陥を検出する欠陥検出手段と、前記検出した欠陥に基づいて板状物品の良否判定を行う欠陥判定手段を有することを特徴とする板状物品検査装置。
【請求項３】請求項２記載の板状物品検査装置において、前記反り量判定手段による前記板状物品の良否判定は、最初の検査項目として行われることを特徴とする板状物品検査装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか記載の板状物品検査装置において、前記反り量判定手段による前記板状物品の良否判定が不良判定である場合に前記板状物品を反り不良品として区別し排出する反り不良排出手段を有することを特徴とする板状物品検査装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか記載の板状物品検査装置において、前記撮像画像は、前記板状物品の表面における照明の光軸と撮像の光軸とが一致する撮像条件において前記板状物品の表面を撮像して得ることを特徴とする板状物品検査装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は板状物品の外観を検査する技術分野に属する。特に、撮像画像に基づいて板状物品の反りを検査する装置に関する。板状物品検査装置において撮像画像に基づいて板状物品の表面におけるキズ（疵）やヘコミ（凹み）等の他の欠陥を検査する前にこの検査を行うことができる。
【０００２】
【従来の技術】板状物品の一例としてプラスチックカードを挙げて説明する。プラスチックカードはキャッシュカード、クレジットカード、会員証、等において使用される。プラスチックカードは、プラスチックシートを積層した構成を有する。たとえば、白色プラスチックシート（白色塩化ビニールシート）の表面に印刷が施された２層のコアと、そのコアの両側の表面に設けられた透明プラスチックシート（透明塩化ビニールシート）の表面層から構成される。プラスチックカードのその表面にキズやヘコミ等の欠陥が存在する場合がある。この欠陥には、素材としての透明プラスチックシートにもともと存在するものや、製造工程において発生するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】また、プラスチックカードには平板であるはずの積層シートが湾曲して反り返る「反り」が存在する場合がある。許容限度を越える程度の大きな反りはキズやヘコミ等の欠陥とともに欠陥として扱われる。従来は、反りはキズやヘコミ等の欠陥とは性質が異なるため別の検査工程（寸法検査工程、等）において検査が行われるのが通例である。そのため検査工程が多重化し検査に係る費用が大きいという問題がある。
【０００４】本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、板状物品の反りを検査することができ、しかもキズやヘコミ等の欠陥も検査することができる板状物品検査装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的は下記の本発明によって達成される。すなわち、本発明の請求項１に係る板状物品検査装置は、撮像画像に基づいて板状物品を検査する検査装置において、前記撮像画像における画素値について所定の区間を定義したときのその区間に含まれる画素数から前記板状物品の反り量を演算する反り量演算手段と、前記反り量に基づいて前記板状物品の良否判定を行う反り量判定手段と、を有するようにしたものである。
【０００６】本発明によれば、反り量演算手段により撮像画像における画素値について所定の区間を定義したときのその区間に含まれる画素数から板状物品の反り量が演算され、反り量判定手段により反り量に基づいて板状物品の良否判定が行われる。すなわち、板状物品の表面における照明光の反射方向は、反りが存在する場合と存在しない場合とで異なるため、前述の区間を適正に設定するとその区間に含まれる画素数と反り量とは強い相関性を有することとなる。したがって、板状物品の反りを検査することができる板状物品検査装置が提供される。
【０００７】また本発明の請求項２に係る板状物品検査装置は、請求項１に係る板状物品検査装置において、前記撮像画像に基づいて前記板状物品の表面における欠陥を検出する表面欠陥検出手段と、前記検出した欠陥に基づいて板状物品の良否判定を行う欠陥判定手段を有するようにしたものである。本発明によれば、欠陥検出手段により撮像画像に基づいて板状物品の表面における欠陥が検出され、欠陥判定手段により検出した欠陥に基づいて板状物品の良否判定が行われる。したがって、板状物品の反りを検査することができ、しかもキズやヘコミ等の欠陥も検査することができる板状物品検査装置が提供される。
【０００８】また本発明の請求項３に係る板状物品検査装置は、請求項２に係る板状物品検査装置において、前記反り量判定手段による前記板状物品の良否判定は、最初の検査項目として行われるようにしたものである。本発明によれば、最初の検査項目として板状物品の反り量が検査され、反り不良の板状物品については他の項目の検査を実施する必要がなくなる。
【０００９】また本発明の請求項４に係る板状物品検査装置は、請求項１〜３のいずれかに係る板状物品検査装置において、前記反り量判定手段による前記板状物品の良否判定が不良判定である場合に前記板状物品を反り不良品として区別し排出する反り不良排出手段を有するようにしたものである。本発明によれば、反り不良排出手段により反り不良品の板状物品は反り不良品として区別され排出される。
【００１０】また本発明の請求項５に係る板状物品検査装置は、請求項１〜４のいずれかに係る板状物品検査装置において、前記撮像画像は、前記板状物品の表面における照明の光軸と撮像の光軸とが一致する撮像条件において前記板状物品の表面を撮像して得るようにしたものである。本発明によれば、板状物品の表面における照明の光軸と撮像の光軸とが一致する撮像条件において板状物品の表面を撮像した撮像画像が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明について実施の形態により説明する。本発明におけるデータ処理の過程の一例を図１に示す。また、本発明の板状物品検査装置における撮像系の構成の一例を図２（Ａ），図２（Ｂ）に示す。図２（Ａ），図２（Ｂ）において、１はエリアセンサカメラ、２は結像レンズ、３はＬＥＤ面光源、４はミラー、５はハーフミラー、６は電源、７は光源、８は光ファイバ、９は集光レンズ、１１は板状物品（たとえばプラスチックカード）である。また、本発明における検査対象である板状物品と撮像画像の一例を図３に示す。図３（Ａ）は反りのない板状物品、図３（Ｂ）は微小な反りのある板状物品、図３（Ｃ）は過度の反りのある板状物品の場合を示している。以下、図１〜図３に基づいて本発明の説明を行う。
【００１２】まず、図１のステップＳ１において、板状物品検査装置は板状物品１１をエリアセンサカメラ１で撮像して得た撮像信号を入力する。撮像信号は板状物品検査装置においてＡ／Ｄ変換（analog-to-digital converting）され、撮像画像（ディジタル画像データ）として記憶部に記憶される。
【００１３】このステップＳ１における撮像について、図２に基づき詳細を説明する。図２（Ａ）において、エリアセンサカメラ１は２次元に配列した受光素子（画素）によって構成されるＣＣＤ（charge coupled device ）等のエリアセンサを有する撮像手段である。エリアセンサカメラ１はハーフミラー５を通過する光線を結像レンズ２によって受光して検査対象である板状物品１１を撮像する。結像レンズ２によりエリアセンサに結像した光学像は時系列の電気信号に変換され、撮像信号として出力される。
【００１４】結像レンズ２としては視野角の狭い（すなわち焦点距離の長い）レンズが用いられる。結像レンズ２の視野角が狭いため、板状物品１１の表面から反射する方向がほぼ一致する条件の揃った光線によって撮像を行うことができる。しかも、その条件を満たす撮像範囲が広い。したがって、板状物品１１の表面の全範囲においてほぼ均一、かつ、欠陥検出に合致する条件で、たとえばキズやヘコミを強調する条件で撮像を行うことができる。
【００１５】光源６には、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、等からの発光光を用いることができる。光源７において、その発光光はコンデンサーレンズ、反射鏡、等により光ファイバ８の一方の端面に集光され、光ファイバ８の内部に入り、そこを伝わって、光ファイバ８の他方の端面から放射される。その放射光は集光レンズ９によって集光されほぼ平行光を形成する。その平行光はミラー４によってハーフミラー５に向けて方向を変える。その平行光はハーフミラー５によって板状物品１１に向けて方向を変え、板状物品１１を照射する。
【００１６】図２（Ａ）に示すように、ミラー４は集光レンズ９によって形成された平行光をハーフミラー５の方向に反射する。ハーフミラー５は光軸変換手段である。ハーフミラー５はエリアセンサカメラ１と平行光の光軸を板状物品１１の側において一致させるとともにその反対側において分離させる。このハーフミラー５により、エリアセンサカメラ１、光源７、等からなる撮像系の設計や設置における制約が少なく、また、板状物品１１の表面における照明の光軸はエリアセンサカメラ１の撮像の光軸と一致させることができる。
【００１７】次に、図２（Ｂ）に示す撮像系について説明する。エリアセンサカメラ１は２次元に配列した受光素子（画素）によって構成されるＣＣＤ（charge coupled device ）等のエリアセンサを有する撮像手段である。エリアセンサカメラ１はハーフミラー５を通過する光線を受光して平らな物品である板状物品１１を撮像する。撮像によりエリアセンサに結像した光学像は時系列の電気信号に変換され、撮像信号として出力される。
【００１８】電源６は発光ダイオード（ＬＥＤ；light emitting diode）を発光させるための電力を供給する。電源６としては、安定した所定の輝度が得られるように、通常は直流安定化電源が用いられる。
【００１９】ＬＥＤ面光源３はその発光ダイオードの複数個を二次元に配置して成る面光源である。発光ダイオードとしては、赤色発光、緑色発光、青色発光、等の発光色を有するものが知られている。本発明においては、発光色について特に限定はない。ＬＥＤ面光源３はそれらのいずれかの単独の発光色またはそれらを組み合わせた発光色の発光ダイオードによって構成することができる。また、半導体のエリアセンサには赤色波長帯において強い感度を有するものが存在する。一般的に、エリアセンサの感度と発光色とを一致させることにより、照明光の利用効率を高めることができる。
【００２０】ＬＥＤ面光源３は、複数個の点光源である発光ダイオードが配置されており、２次元の広がりを有する領域から光が放出される。したがって、ＬＥＤ面光源３の前面に拡散板を有する場合は勿論のこと、拡散板を有しない場合においてもＬＥＤ面光源３は拡散光源として特性を有する。また、一般の発光ダイオードはレンズの作用を有する光放射表面を有し、方向による光放射の強度は設計された所定の指向性を有する。強い指向性を有する発光ダイオードを用いたＬＥＤ面光源３は拡散光源としての性質が弱まり、強い指向性を有する非拡散光源（光ビーム）としての性質が強まる。撮像系全体の構成に適合するように、このような発光ダイオードの指向性を適宜選定することにより、図２（Ｂ）に示す撮像系の構成においてキズやヘコミを強調した撮像信号を得ることができる。
【００２１】図２（Ｂ）に示すように、ミラー４はＬＥＤ面光源３の放射光線をハーフミラー５の方向に反射する。ハーフミラー５は光軸変換手段である。ハーフミラー５はエリアセンサカメラ１とＬＥＤ面光源３の光軸を板状物品１１の側において一致させるとともにその反対側において分離させる。このハーフミラー５により、エリアセンサカメラ１とＬＥＤ面光源３の設計や設置における制約が少なく、また、板状物品１１の表面における照明の光軸はエリアセンサカメラ１の撮像の光軸と一致させることができる。
【００２２】図２に基づいたステップＳ１の撮像についての説明を終え、次に、図１に戻ってデータ処理の過程の続きを説明する。ステップＳ１において得られた撮像画像に対して、ステップＳ２において反り検査前処理が行われる。すなわち、反り検査前処理として、撮像画像における画素値について所定の区間を定義し、その区間に含まれる撮像画像の画素と含まれない撮像画像の画素とに区分する。たとえば、所定の閾値において２値化を行う。
【００２３】このステップＳ２における反り検査前処理について、図３に基づき詳細を説明する。図３においては、反りの程度の異なる３つの板状物品が示されており、各々の板状物品にはヘコミ（凹み）という欠陥が存在する。図３（Ａ）に示す反りのない板状物品（Ａ−１）を撮像して撮像画像（Ａ−２）が得られ、図３（Ｂ）に示す微小な反りのある板状物品（Ｂ−１）を撮像して撮像画像（Ｂ−２）が得られ、図３（Ｃ）に示す過度の反りのある板状物品（Ｃ−１）を撮像して撮像画像（Ｃ−２）が得られる。
【００２４】図３に示すように、撮像画像（Ａ−２）においては、ヘコミ欠陥の部分が暗く（画素値が小さく）撮像されている以外は全体が明るく（画素値が大きく）撮像されている。すなわち、撮像画像（Ａ−２）においては、明るく撮像されている部分は欠陥の存在しない正常な表面である。また、撮像画像（Ｂ−２）においては、ヘコミ欠陥の部分だけでなく板状物品の左右の辺付近の小さな部分が暗く撮像されており、それ以外は全体が明るく撮像されている。また、撮像画像（Ｃ−２）においては、ヘコミ欠陥の部分だけでなく板状物品の左右の辺付近の大きな部分が暗く撮像されており、それ以外は全体が明るく撮像されている。
【００２５】このように、板状物品が反りを有する場合には、その板状物品の左右の辺付近において、反りの程度によって決まる暗い部分が生じる。その理由は、反りを有するため照明によって板状物品１１に光を照射し、その板状物品１１によってその光が反射されるとき、反射光の方向がエリアセンサカメラ１の結像レンズ２に向かわず外れるためである（図２参照）。したがって、この暗い部分の面積を計測することにより反りの程度を検出することができる。たとえば、暗い部分について、所定の閾値よりも画素値が小さい部分であると定義する。この所定の閾値により撮像画像を２値化することにより、暗い部分とそれ以外の部分（明るい部分）とを区分することができる。
【００２６】図３に示す撮像画像（Ａ−２）を所定の閾値で２値化することにより２値化画像（Ａ−３）が得られ、撮像画像（Ｂ−２）を所定の閾値で２値化することにより２値化画像（Ｂ−３）が得られ、撮像画像（Ｃ−２）を所定の閾値で２値化することにより２値化画像（Ｃ−３）が得られる。この２値化により暗い部分と明るい部分との区分が明確となる。なお、２値化により区分する一例を説明したが、たとえば、ヘコミ欠陥の部分の画素値の範囲と、反りにより影響を受ける部分の画素値の範囲が区別できるような場合においては、画素値について所定の（複数の）区間を定義して、反りにより影響を受ける部分だけを区分するようにすることができる。
【００２７】図３に基づいたステップＳ２の反り検査前処理についての説明を終え、次に、図１に戻ってデータ処理の過程の続きを説明する。ステップＳ２において得られた２値化画像に対して、ステップＳ３において黒画素数を計数する処理が行われる。すなわち、図３に一例を示す２値化画像（Ａ−３），（Ｂ−３），（Ｃ−３）において、黒い部分の面積の値、または面積と比例関係を有する数値を得る。
【００２８】この数値化により、ステップＳ１において入力した撮像画像について、１つの特徴パラメータを得たことになる。すなわち、この数値（黒画素数）が大きい場合にはその撮像画像の撮像対象であった板状物品における反りは大きいこととなる。反対に、この数値（黒画素数）が小さい場合にはその撮像画像の撮像対象であった板状物品における反りは小さいこととなる。したがって、この数値（黒画素数）のことを「反り量」と呼ぶことができる。なお、このステップＳ２とステップＳ３とによって「反り量」を得る過程は、反り量演算手段（請求項１参照）によって行われる。
【００２９】次に、ステップＳ４において、この反り量に基づいて、板状物品の良否判定が反り量判定手段（請求項１参照）によって行われる。この判定は、たとえば、所定の反り量判定閾値に黒画素数（すなわち、反り量）が達していない場合にはその板状物品は良品であると判定し、所定の反り量判定閾値に達していればその板状物品は不良品であると判定する。不良品であると判定された場合にはステップＳ５に進む。ステップＳ５において、その板状物品は反り不良品として区別され排出される。このステップＳ５における排出処理は反り不良排出手段（請求項４参照）によって行われる。
【００３０】一方、ステップＳ４において、良品であると判定された場合にはステップＳ６に進む。ステップＳ４までが板状物品の反り不良品を検出する過程であったのに対して、ステップＳ６以降の過程は（ステップＳ８までは）板状物品の表面における欠陥を検出する過程である。このステップＳ６からステップＳ８の過程は、欠陥検出手段（請求項２参照）によって行われる。まず、ステップＳ６において、表面状態検査前処理が行われる。この表面状態検査前処理は撮像画像から欠陥を抽出するための一連の処理である。たとえば、シェーディング等の撮像系に特有の誤差を補正する補正処理、孤立欠点等のノイズを除去するためのノイズ除去処理、小さな欠陥を強調するための微分処理、等の処理を行った後に、所定の閾値によって２値化処理が行われる。この２値化処理によって欠陥部分を示す画素（欠陥画素）と、それ以外の部分の画素との区別が行われる。たとえば、欠陥部分を示す画素（欠陥画素）の画素値は“１”、それ以外の部分の画素の画素値は“０”となる。
【００３１】次に、ステップＳ７において、欠陥画素の数を計数する処理、すなわち欠陥画素計数処理が行われる。この欠陥画素計数値が大きい場合には、大きな欠陥が存在するか、小さな欠陥であったも多数存在することとなる。次に、ステップＳ８において、この欠陥画素計数値と所定の欠陥判定閾値とを比較する。すなわち、欠陥判定閾値に達していなければ、その撮像画像の撮像対象であった板状物品は良品である。一方、欠陥判定閾値に達していれば、その撮像画像の撮像対象であった板状物品は不良品である。ステップＳ８において不良品と判定された場合には、ステップＳ９に進み不良品として区分して排出する。ステップＳ８において良品と判定された場合には、ステップＳ１０に進み良品として区分して排出する。
【００３２】上述のステップＳ１〜ステップＳ１０において一連の検査の過程を説明した。検査対象の板状物品が複数存在する場合には、上述の処理を繰り返して行うようにする。処理を繰り返す場合には、ステップＳ５、またはステップＳ９、またはステップＳ１０の後は、ステップＳ１に戻って上述の処理を繰り返す。
【００３３】
【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１に係る板状物品検査装置によれば、板状物品の反りを検査することができる板状物品検査装置が提供される。また本発明の請求項２に係る板状物品検査装置によれば、板状物品の反りを検査することができ、しかもキズやヘコミ等の欠陥も検査することができる板状物品検査装置が提供される。また本発明の請求項３に係る板状物品検査装置によれば、反り不良の板状物品については他の項目の検査を実施する必要がなくなる。また本発明の請求項４に係る板状物品検査装置によれば、反り不良排出手段により反り不良品の板状物品は反り不良品として区別され排出される。また本発明の請求項５に係る板状物品検査装置によれば、板状物品の表面における照明の光軸と撮像の光軸とが一致する撮像条件において板状物品の表面を撮像した撮像画像が得られる。
【出願人】 【識別番号】０００００２８９７
【氏名又は名称】大日本印刷株式会社
【出願日】 平成１１年６月２８日（１９９９．６．２８）
【代理人】 【識別番号】１００１１１６５９
【弁理士】
【氏名又は名称】金山 聡
【公開番号】 特開２００１−１２９２８（Ｐ２００１−１２９２８Ａ）
【公開日】 平成１３年１月１９日（２００１．１．１９）
【出願番号】 特願平１１−１８１００８