JP6207294B2 - 検査方法、検査システムおよび画像処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、ホットメルトが接着された物体に対して赤外線測定を行って熱画像を得る赤外線カメラと、赤外線カメラにより得られた熱画像に基づいてホットメルトの接着状態の良否判定を行う画像処理装置とを備えた検査システムによる検査方法、検査システムおよび画像処理装置に関するものである。

従来から、パッケージ成形ラインにおいて、ホットメルトが接着されたダンボール（物体）に対して、ホットメルトの接着状態の良否判定を行っている。
この良否判定方法としては、例えば、ＣＣＤカメラとＵＶホットメルトを用いた方法がある。この場合、ホットメルトとして、ＵＶ（紫外線）により硬化するタイプのＵＶホットメルトを用い、ダンボールに塗布する。そして、ダンボールの蓋を閉じて接着する前の段階でブラックライトを照らし、ＣＣＤカメラによりＵＶホットメルトの状態を撮影することで、その接着状態の良否を判定している。

また、スポット（放射）温度計を用いた方法もある。この場合、一点の温度だけを測定可能なスポット温度計を、パッケージ成形ライン上の検査領域を通過するダンボールのホットメルト接着部分に対向させてセットする。そして、ダンボールが検査領域を通過した際に、スポット温度計にてホットメルトによる熱を検出できたか否かにより、その接着状態の良否を判定している。
また、ダンボールに対してホットメルトを打ち出すピストンの移動幅を検出することで良否判定を行う方法や、人為的に抜き打ちで良否判定を行う方法もある。

特開２０１１−１０７０２１号公報 特開２００４−２０２４３号公報

ここで、ホットメルトの不良としては図８に示すようなものが挙げられる。
ＣＣＤカメラを用いた方法では、ホットメルトの量を判定することができる。しかしながら、ホットメルトの飛び散り・伸びを判定することは困難であるという課題がある。また、ＣＣＤカメラを用いた方法では、ダンボールの蓋を閉じる前に判定を行う必要があり、カメラの設置が難しいという課題がある。また、ランニングコストがかかることや、反射の影響を受けることがあるという課題がある。

また、スポット温度計を用いた方法では、ホットメルトの有無しか判定できず、ホットメルトの量を判定することができないという課題がある。また、ホットメルトの位置がずれている場合に誤判定を起こす恐れがある。また、環境温度の変化に弱いという課題がある。
ピストンの移動幅による方法についても同様の課題がある。また、人為的な抜き打ちによる方法では、ホットメルトの各種不良を判定することはできるが、煩雑であるという課題がある。

それに対して、赤外線カメラを用いた良否判定方法が知られている（例えば特許文献１，２参照）。この場合、ホットメルトが接着された物体に対して赤外線カメラにより赤外線測定を行って熱画像を得することで、良否判定を行っている。この赤外線カメラを用いた方法では、ＣＣＤカメラによる可視画像では見えない画像を熱画像として捉えることができる。また、ダンボールの蓋を閉じた状態で良否判定が可能なため、カメラの設置可能範囲を広げることができる。
しかしながら、この特許文献１，２では、ホットメルトの量の良否判定は行っているが、その他のホットメルト不良については言及されていない。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ホットメルトの接着状態の良否判定において、ホットメルトの各種不良を検査することができる検査方法、検査システムおよび画像処理装置を提供することを目的としている。

この発明に係る検査方法は、ホットメルトが接着された物体に対して赤外線測定を行って熱画像を得る赤外線カメラと、赤外線カメラにより得られた熱画像に基づいてホットメルトの接着状態の良否判定を行う画像処理装置とを備えた検査システムによる検査方法であって、画像処理装置が、ホットメルトの接着状態の良否判定を行う際の検査範囲を設定する検査範囲設定ステップと、検査範囲設定ステップにおける設定に従い、熱画像に基づいてホットメルトの量・位置を判定する第１の検査ステップと、検査範囲設定ステップにおける設定に従って熱画像上の物体全体を検査範囲として指定し、当該検査範囲内における全てのホットメルト接着部分に対し、当該ホットメルトによる熱を検出しないようにマスクし、当該検出範囲内において物体に対する温度差が所定の閾値を超える箇所を検出することで、ホットメルトの飛び散り・伸びを判定する第２の検査ステップと、第１，２の検査ステップにおける検査結果に基づいて、ホットメルトの接着状態の良否判定を行う良否判定ステップとを実行するものである。

また、この発明に係る検査システムは、ホットメルトが接着された物体に対して赤外線測定を行って熱画像を得る赤外線カメラと、赤外線カメラにより得られた熱画像に基づいてホットメルトの接着状態の良否判定を行う画像処理装置とを備えた検査システムであって、画像処理装置は、ホットメルトの接着状態の良否判定を行う際の検査範囲を設定する検査範囲設定部と、検査範囲設定部による設定に従い、熱画像に基づいてホットメルトの量・位置を判定する第１の検査部と、検査範囲設定部による設定に従って熱画像上の物体全体を検査範囲として指定し、当該検査範囲内における全てのホットメルト接着部分に対し、当該ホットメルトによる熱を検出しないようにマスクし、当該検査範囲内において物体に対する温度差が所定の閾値を超える箇所を検出することで、ホットメルトの飛び散り・伸びを判定する第２の検査部と、第１，２の検査部による検査結果に基づいて、ホットメルトの接着状態の良否判定を行う良否判定部とを備えたものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、ホットメルトの接着状態の良否判定において、ホットメルトの各種不良を検査することができる。

この発明の実施の形態１に係る検査システムの構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る画像処理装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る検査システムの動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る検査システムが設置されたパッケージ成形ラインを示す図である。 この発明の実施の形態１に係る検査システムが良否判定を行うダンボール側面に接着されたホットメルトを示す図である。 この発明の実施の形態１における第１の検査部によるホットメルトの量・位置の良否判定方法を説明する図である。 この発明の実施の形態１における第２の検査部によるホットメルトの飛び散り・伸びの良否判定方法を説明する図である。 ホットメルト不良の種類を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る検査システム１の構成を示す図である。
検査システム１は、物体に接着されたホットメルト３の接着状態の良否判定を行うものである。なお以下では、上記物体は、パッケージ成形ラインを一定方向に流れ、ホットメルト３が接着されるダンボール２であるとする（図４参照）。この検査システム１は、図１に示すように、光電センサ１１、サーモグラフィカメラ（赤外線カメラ）１２、画像処理装置１３、入力装置１４および出力装置１５から構成されている。

光電センサ１１は、パッケージ成形ラインの所定箇所に設けられ、ライン上の検査領域を通過するダンボール２を検出するものである。ここで、ライン上の検査領域は、ダンボール２にホットメルト３が塗布され、蓋が閉じられて圧着された後に通過する所定の領域であるとする。

サーモグラフィカメラ１２は、パッケージ成形ラインの上記検査領域に設けられ、光電センサ１１によるダンボール２の検出をトリガとして、当該ダンボール２に対して赤外線測定を行い、その測定結果を温度分布情報に変換して色成分で表した熱画像を得るものである。このサーモグラフィカメラ１２は、ダンボール２に接着されたホットメルト３による熱が観測可能なよう位置・向きが予め調整されているものとする。

画像処理装置１３は、サーモグラフィカメラ１２により得られた熱画像に基づいて、ダンボール２に接着されたホットメルト３の接着状態の良否判定を行うものである。この画像処理装置１３の構成については後述する。

入力装置１４は、画像処理装置１３に対する各種設定（後述する検査範囲や検査項目の設定）を行うものである。
出力装置１５は、画像処理装置１３による判定結果を画面上に出力するものである。

次に、画像処理装置１３の構成について、図２を参照しながら説明する。
画像処理装置１３は、図２に示すように、初期化部１３１、検査範囲設定部１３２、検査項目設定部１３３、第１の検査部１３４、第２の検査部１３５、良否判定部１３６および検査結果出力部１３７から構成されている。

初期化部１３１は、画面処理装置１３（検査範囲設定部１３２、検査項目設定部１３３）の設定を初期化するものである。
検査範囲設定部１３２は、入力装置１４を介したユーザ操作に従い、ホットメルト３の接着状態の良否判定を行う際の検査範囲を設定するものである。ここで検査範囲の形状としては矩形や楕円、多角形などが挙げられ、また、ラベリング（トレース）により形状を指定する方法もある。

検査項目設定部１３３は、入力装置１４を介したユーザ操作に従い、ホットメルト３の飛び散り・伸びを判定する際の検査項目を設定するものである。ここで、検査項目設定部１３３は、温度の最大値、最小値、平均値、差分値のうち少なくとも１つ以上を検査項目として設定する。

第１の検査部１３４は、検査範囲設定部１３２による設定に従い、サーモグラフィカメラ１２により得られた熱画像に基づいて、ホットメルト３の量・位置を判定するものである。
第２の検査部１３５は、検査範囲設定部１３２および検査項目設定部１３３による設定に従い、サーモグラフィカメラ１２により得られた熱画像に基づいて、ホットメルト３の飛び散り・伸びを判定するものである。

良否判定部１３６は、第１，２の検査部１３４，１３５による検査結果に基づいて、ホットメルト３の接着状態の良否判定を行うものである。ここで、良否判定部１３６は、第１，２の検査部１３４，１３５による検査結果のうち１つでも不良がある場合には、対象のダンボール２のホットメルト３は不良であると判定する。
検査結果出力部１３７は、良否判定部１３６による判定結果を出力装置１５に出力するものである。

次に、上記のように構成された検査システム１の動作について、図３〜７を参照しながら説明する。なお、パッケージ成形ラインでは、図４に示すように、まず、ダンボール２の上面側の糊代部分にホットメルト３が塗布され、その後、上面の蓋が閉じられて圧着（トップフラップ圧着）される。次いで、ダンボール２の側面側の糊代部分にもホットメルト３が塗布され、その後、側面の蓋が閉じられて圧着（サイドフラップ圧着）されることで、パッケージ成形が行われている。そして、検査システム１のサーモグラフィカメラ１２は、図４のように、トップフラップ圧着後のホットメルト３の熱を観察可能な位置、およびサイドフラップ圧着後のホットメルト３の熱を観察可能な位置に所定台数設置されている。なお、図示はしていないが光電センサ１１についても同様に設置されている。

そして、検査システム１では、図３に示すように、まず、画像処理装置１３の初期化部１３１は、画面処理装置１３（検査範囲設定部１３２、検査項目設定部１３３）の設定を初期化する（ステップＳＴ１）。

次いで、検査範囲設定部１３２は、入力装置１４を介したユーザ操作に従い、ホットメルト３の接着状態の良否判定を行う際の検査範囲を設定する（ステップＳＴ２、検査範囲設定ステップ）。なお以下では、検査範囲の形状としては矩形を用いるものとする。

次いで、検査項目設定部１３３は、入力装置１４を介したユーザ操作に従い、ホットメルト３の飛び散り・伸びを判定する際の検査項目を設定する（ステップＳＴ３、検査項目設定ステップ）。なお以下では、検査項目として温度の差分を設定するものとする。
その後、検査システム１は自動検査を開始する（ステップＳＴ４）。

自動検査では、まず、光電センサ１１は、パッケージ成形ライン上の検査領域を通過するダンボール２の検出を行う（ステップＳＴ５）。このステップＳＴ５において、検査領域を通過するダンボール２がない場合には、シーケンスは再びステップＳＴ５に戻り待機状態となる。

一方、ステップＳＴ５において、光電センサ１１が検査領域を通過するダンボール２を検出した場合には、サーモグラフィカメラ１２は、当該ダンボール２に対して赤外線測定を行って熱画像を得る（ステップＳＴ６）。そして、画像処理装置１３は以下のステップにおいて、サーモグラフィカメラ１２により得られた熱画像に基づいて、ダンボール２に接着されたホットメルト３の接着状態の良否判定を行う。以下では、図５に示すように、ダンボール２の側面に接着された４点のホットメルト３に対する良否判定について説明する。

画像処理装置１３による良否判定では、まず、第１の検査部１３４は、検査範囲設定部１３２による設定に従い、サーモグラフィカメラ１２により得られた熱画像に基づいて、ホットメルト３の量・位置を判定する（ステップＳＴ７、第１の検査ステップ）。この際、第１の検査部１３４では、まず、図６（ａ）に示すように、熱画像上のダンボール２の４点のホットメルト接着部分それぞれに対して、検査範囲設定部１３２による検査範囲を指定する。図では、検査範囲設定部１３２により検査範囲の形状として矩形が設定されているため、矩形で範囲指定を行っている。次に、図６（ｂ）に示すように、検査範囲内において、所定の温度以上（例えば４０℃以上）である部分の面積を求めることで、ホットメルト３の面積を求める。次に、得られたホットメルト３の面積の基準面積に対する比率を求める。そして、得られた比率が所定の閾値内（例えば±５０％以内）であればそのホットメルト３は良品と判定し、閾値外であれば不良と判定する（図６（ｃ））。以上により、ホットメルト３の量に関する不良（図８に示すのり不足、のり欠け、のり過多、異物混入、圧着不足／温度不足、のり切れ）と、ホットメルト３の位置に関する不良（図８に示すのり位置不良）を検査することができる。例えば図６（ｃ）の場合、第１の検査部１３４は、ダンボール２上の４点のホットメルト３のうち、右下のホットメルト３のみ良品と判定し、その他を不良と判定する。なお、この判定では、ホットメルト３の形状は考慮しておらず、面積の大きさで良・不良判定を行う。

次いで、第２の検査部１３５は、検査範囲設定部１３２および検査項目設定部１３３による設定に従い、サーモグラフィカメラ１２により得られた熱画像に基づいて、ホットメルト３の飛び散り・伸びを判定する（ステップＳＴ８、第２の検査ステップ）。この際、第２の検査部１３５では、まず、図７（ａ）に示すように、熱画像上のダンボール２全体を検査範囲として指定する。図では、検査範囲設定部１３２により検査範囲として矩形が設定されているため、矩形で範囲指定を行っている。次に、図７（ｂ）に示すように、検査範囲内（すなわちダンボール２全体）における全てのホットメルト接着部分に対し、ホットメルト３による熱を検出しないようマスクする。次に、検査範囲内において、所定の閾値を超える箇所を検出する。図では、検査項目設定部１３３により検査項目として温度差が設定され、ダンボール２に対する温度差が所定の閾値を超える箇所の検出を行っている。そして、閾値を超える箇所がない場合には良品と判定し、あれば不良と判定する（図７（ｃ））。以上により、ホットメルト３の飛び散り・伸びに関する不良（図８に示すのり飛び）を検査することができる。例えば図７（ｃ）の場合、第２の検査部１３５は、左下のホットメルト３の伸びおよび右上側のホットメルト３の飛び散りを検出し、不良と判定する。

次いで、良否判定部１３６は、第１，２の検査部１３４，１３５による検査結果に基づいて、ホットメルト３の接着状態の良否判定を行う（ステップＳＴ９、良否判定ステップ）。ここで、良否判定部１３６は、第１，２の検査部１３４，１３５による検査結果のうち１つでも不良がある場合には、対象のダンボール２のホットメルト３の接着状態は不良であると判定する。図６（ｃ），７（ｃ）の場合では、良否判定部１３６はいずれも不良と判定する。

次いで、検査結果出力部１３７は、良否判定部１３６による判定結果を出力装置１５に出力し、出力装置１５は、その判定結果を画面上に出力する（ステップＳＴ１０）。そして、ユーザは、出力装置１５に表示された判定結果に基づき、不良と判定されたダンボール２を除外する。
その後、自動検査を継続する場合（ステップＳＴ１１‘ＹＥＳ’）には、シーケンスはステップＳＴ５に戻り、同様の動作を繰り返す。

以上のように、この実施の形態１によれば、ホットメルト３が接着されたダンボール２に対して赤外線測定を行い熱画像を得るサーモグラフィカメラ１２と、サーモグラフィカメラ１２により得られた熱画像に基づいてホットメルト３の接着状態の良否判定を行う画像処理装置１３とを備え、画像処理装置１３は、ホットメルト３の接着状態の良否判定を行う際の検査範囲を設定し、ホットメルト３の飛び散り・伸びを判定する際の検査項目を設定し、設定した検査範囲に従い、熱画像に基づいてホットメルト３の量・位置を判定し、設定した検査範囲および検査項目に従い、熱画像に基づいてホットメルト３の飛び散り・伸びを判定し、検査結果に基づいて、ホットメルト３の接着状態の良否判定を行うように構成したので、ホットメルト３の接着状態の良否判定において、ホットメルト３の各種不良を検査することができる。

また、画像処理装置１３により熱画像に対してエッチ抽出を行うことで、温度ムラの判別も可能となる。
また、ダンボール２とホットメルト接着部分との温度差を用いて良否判定を行うことで、環境温度に左右されにくくなり、判定精度を向上させることができる。

なお上記では、光電センサ１１を用いて、検査領域を通過するダンボール２を検出する場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、例えば、検査領域の温度に対してダンボール２の温度が違う場合、その温度差を利用してダンボール２を検出するようにしてもよい。すなわち、サーモグラフィカメラ１２による赤外線測定を常時行い、所定の幅の所定の温度差の物体が検出された場合にダンボール２が通過したと判定し、ホットメルト３良否判定に移行する。なおこの場合、サーモグラフィカメラ１２による熱画像において、所定の幅の所定の温度差の物体を検出した位置に良否判定を行う際の検査範囲を移動させることで、検査範囲の位置補正を行うことが可能となる

また、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ 検査システム
２ ダンボール（物体）
３ ホットメルト
１１ 光電センサ
１２ サーモグラフィカメラ（赤外線カメラ）
１３ 画像処理装置
１４ 入力装置
１５ 出力装置
１３１ 初期化部
１３２ 検査範囲設定部
１３３ 検査項目設定部
１３４ 第１の検査部
１３５ 第２の検査部
１３６ 良否判定部
１３７ 検査結果出力部

Claims (3)

1. ホットメルトが接着された物体に対して赤外線測定を行って熱画像を得る赤外線カメラと、前記赤外線カメラにより得られた熱画像に基づいて前記ホットメルトの接着状態の良否判定を行う画像処理装置とを備えた検査システムによる検査方法であって、
   前記画像処理装置が、
   前記ホットメルトの接着状態の良否判定を行う際の検査範囲を設定する検査範囲設定ステップと、
   前記検査範囲設定ステップにおける設定に従い、前記熱画像に基づいて前記ホットメルトの量・位置を判定する第１の検査ステップと、
   前記検査範囲設定ステップにおける設定に従って前記熱画像上の前記物体全体を検査範囲として指定し、当該検査範囲内における全てのホットメルト接着部分に対し、当該ホットメルトによる熱を検出しないようにマスクし、当該検査範囲内において前記物体に対する温度差が所定の閾値を超える箇所を検出することで、前記ホットメルトの飛び散り・伸びを判定する第２の検査ステップと、
   前記第１，２の検査ステップにおける検査結果に基づいて、前記ホットメルトの接着状態の良否判定を行う良否判定ステップと
   を実行することを特徴とする検査方法。
2. ホットメルトが接着された物体に対して赤外線測定を行って熱画像を得る赤外線カメラと、前記赤外線カメラにより得られた熱画像に基づいて前記ホットメルトの接着状態の良否判定を行う画像処理装置とを備えた検査システムであって、
   前記画像処理装置は、
   前記ホットメルトの接着状態の良否判定を行う際の検査範囲を設定する検査範囲設定部と、
   前記検査範囲設定部による設定に従い、前記熱画像に基づいて前記ホットメルトの量・位置を判定する第１の検査部と、
   前記検査範囲設定部による設定に従って前記熱画像上の前記物体全体を検査範囲として指定し、当該検査範囲内における全てのホットメルト接着部分に対し、当該ホットメルトによる熱を検出しないようにマスクし、当該検査範囲内において前記物体に対する温度差が所定の閾値を超える箇所を検出することで、前記ホットメルトの飛び散り・伸びを判定する第２の検査部と、
   前記第１，２の検査部による検査結果に基づいて、前記ホットメルトの接着状態の良否判定を行う良否判定部と
   を備えたことを特徴とする検査システム。
3. ホットメルトが接着された物体に対して赤外線測定を行って熱画像を得る赤外線カメラにより得られた熱画像に基づいて前記ホットメルトの接着状態の良否判定を行う画像処理装置であって、
   前記ホットメルトの接着状態の良否判定を行う際の検査範囲を設定する検査範囲設定部と、
   前記検査範囲設定部による設定に従い、前記熱画像に基づいて前記ホットメルトの量・位置を判定する第１の検査部と、
   前記検査範囲設定部による設定に従って前記熱画像上の前記物体全体を検査範囲として指定し、当該検査範囲内における全てのホットメルト接着部分に対し、当該ホットメルトによる熱を検出しないようにマスクし、当該検査範囲内において前記物体に対する温度差が所定の閾値を超える箇所を検出することで、前記ホットメルトの飛び散り・伸びを判定する第２の検査部と、
   前記第１，２の検査部による検査結果に基づいて、前記ホットメルトの接着状態の良否判定を行う良否判定部とを備えた
   ことを特徴とする画像処理装置。

Images