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JPH05232030A - カラーラベルの無接触型鑑定・検査装置及び方法 - Google Patents

カラーラベルの無接触型鑑定・検査装置及び方法

Info

Publication number
JPH05232030A
JPH05232030A JP4151969A JP15196992A JPH05232030A JP H05232030 A JPH05232030 A JP H05232030A JP 4151969 A JP4151969 A JP 4151969A JP 15196992 A JP15196992 A JP 15196992A JP H05232030 A JPH05232030 A JP H05232030A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
label
color
colors
signals
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4151969A
Other languages
English (en)
Inventor
Ronald D Wertz
デュアーン ウェルツ ロナルド
Jeffrey P Davies
ポール デーヴィス ジェフリー
Robert H Cormack
エイチ． コルマック ロバート
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ball Corp
Original Assignee
Ball Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ball Corp filed Critical Ball Corp
Publication of JPH05232030A publication Critical patent/JPH05232030A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34—Sorting according to other particular properties
    • B07C5/342—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/90—Investigating the presence of flaws or contamination in a container or its contents
    • G01N21/909—Investigating the presence of flaws or contamination in a container or its contents in opaque containers or opaque container parts, e.g. cans, tins, caps, labels

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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 高速生産ライン上の飲料缶などのラベルの鑑
定および検査を低価格かつ高速に処理する装置と方法を
提供する。 【構成】 本装置は、飲料缶１０の動きを妨げたり影響
を与えたりしない位置に一個の光学ヘッド４０を配置
し、動いている缶の視野の中に入る部分にあるあらかじ
め決められた数の色（赤、青、既、緑など）を感知す
る。光学ヘッド４０は各色の強度に比例したアナログの
電気信号を出す。信号はコンピュータで処理され、決め
られた数の色を基にして２色特性図を多数作る。充分な
数の缶１０が光学ヘッド４０の前を通過し、全ての２色
特性図が完全にできあがった後で、コンピュータはその
後に続く缶１０の色を感知し、それを先に作った色特性
図と比較する。もし感知された色のパターンが色特性図
の外にでているときには、その缶は不合格となり、不合
格信号が出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、カラーラベルの無接触
での鑑定及び検査、特に飲料用の缶などの容器のカラー
ラベルの鑑定及び検査に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記の課題と本発明の趣旨を念頭にお
き、既存の技術特許を調べた。結果は以下のとおりであ
る。 発明者 特許番号 特許年月日 Fickenscher 他 3,676,645 1972. 7.11 Yoshimura 他 3,745,527 1973. 7.10 Trogdon 4,270,863 1981. 6. 2 Christian 他 4,589,141 1986. 5.13 Dennis 4,790,022 1988.12. 6 Tajima 4,797,937 1989. 1.10 Kappner 4,809,342 1989. 2.28 Schrader 他 4,859,863 1989. 8.22 Uchida 他 4,881,268 1989.11.14
【０００３】Ｕｃｈｉｄａに対する１９８９年の特許
は、光ファイバ束を用いて特定の紙幣をその反射光ある
いは透過光の色を検出して鑑定する装置に関するもので
ある。Ｕｃｈｉｄａの方法は、検査すべき紙幣上の決め
られた直線状の経路からの反射光を３色に分けて検出す
るセンサを用いている。この方法では、紙幣の限られた
直線状の部分のみを検査しており、ラベル全体の検査は
行われない。従って紙幣の直線状の検査経路からはずれ
ている欠陥は検出する事ができない。更にＵｃｈｉｄａ
はセンサとして光ファイバを用いており、これは紙幣の
表面のごく近傍に設置しなければならない。紙幣が動く
と時間的に変化する信号が発生する。この信号は各紙幣
ごとに繰り返されるので周期性を持つ。センサに生ずる
時間的に変化する信号は２つの色（例えば、青と赤）に
対応する成分に分けられ、その成分間の比がとられる。
この比を表す信号があらかじめメモリに与えられている
基準信号のパターンと比較される。紙幣は検査される領
域が狭いため向きを正確に設置しなければならない。Ｕ
ｃｈｉｄａの装置は学習能力はなく、基準パターンを用
意しなければならない。
【０００４】Ｄｅｎｎｉｓに対する１９８８年の特許で
はカラーカメラが使われており、このカメラからガンマ
を改善したＲＧＢ出力が得られ、それは緑、赤、青の成
分に分けた３つの画像として保存される。この出力はア
ナログーデジタル変換器を通してマイクロプロセッサに
伝えられる。出力信号は、Ｕｃｈｉｄａの場合と同様時
間的に変化するが、野菜がランダムに送りこまれるので
周期的ではない。Ｄｅｎｎｉｓの方法はコンベヤで運ば
れてくる野菜の色の変化（例えばじゃがいもに見られる
緑色の斑点）を分析するのに適している。この方法で
は、野菜はどのような方向を向いていてもよく、大きさ
や形が違っていてもかまわない。Ｄｅｎｎｉｓは野菜の
欠陥を示すと思われる特定の大きさと色合いをもったパ
ターンの有無を調べている。この装置ではまず、望まし
くない緑色の部分がある不良品のじゃがいもを使って装
置の校正をする。それにより緑色の欠陥部分と周囲のじ
ゃがいもとの間の色の変化が検出できる。Ｄｅｎｎｉｓ
は３次元のメモリ（３個の２次元のルックアップテーブ
ルで構成されている）に記録された２次元あるいは３次
元の色彩パターンを使って、特定の色彩の中にある欠陥
による色の変化だけを検出している。この方法はラベル
の小さな傷を検出するのには向いていない。
【０００５】Ｙｏｓｈｉｍｕｒａはスキャナを通って出
てくる、向きの決まった切手を扱っている。これもまた
生産ライン上の飲料缶などの向きの定まらない容器には
向かない。Ｙｏｓｈｉｍｕｒａは３色の反射光のみを用
い、すなわち赤と緑と青を使ってルックアップテーブル
に入力し、これら３色の入力の割合によってそれぞれの
場所に色（赤、緑、青または白）を割り当てている。こ
れらの信号は時間的に変化しかつ切手のデザインで正確
に決まるものである。１９８９年のＳｃｈｒａｄｅｒに
対する特許はラベル検査の装置であり、これは３インチ
の間をあけた１分間に１００から６００個の速さでコン
ベヤで運ばれてくる容器のラベルを全体の反射率から検
査するものである。ラベルは６インチの缶のものまで検
査できる。この発明では鉛直線状に１／２インチ間隔で
並べられた光検出器をもちいている。反射率のパーセン
テージはマイクロプロセッサを用いて計算され、それか
ら容器に対する合格判定ラインが決められる。この発明
には学習過程があり、検査すべき容器の標本として十分
な数の容器を使って全体に対する反射率値を求めてい
る。
【０００６】１９８９年のＫａｐｐｎｅｒに対する特許
は、符号の鑑定と読みとり操作に関するものである。こ
の発明では、物体につけられた符号の相対的位置を正確
に読みとることができる。１９８９年のＴａｊｉｍａに
対する特許は切手の鑑定装置に関するものである。この
発明は切手を走査してその上の色を検出し、あらかじめ
決められた領域には何色があるかを調べる。それにより
切手の走査領域の色の分布を表す特性ベクトルが得られ
る。赤と緑と青用のセンサを並べ、電気的アナログ信号
を取り出し、決められた領域内での色の量に基づいてデ
ジタル化される。センサは走査線が１本になるように並
べられており、切手はその走査線の位置がずれないよう
に置かれねばならない。
【０００７】１９８６年のＣｒｉｓｔｉａｎに対する特
許は、コンピュータを使ったラベルの自動検査装置に関
するものである。この装置にはまず学習過程があり、そ
こでラベルが記録される。次に検査過程に入り未検査の
ラベルが調べられる。１９８１年のＴｒｏｇｄｏｎ
（４、２７０、８６３）とそれを譲渡されたＯｗｅｎー
Ｉｌｌｉｎｏｉｓ社に対する特許は、ラベルの表面に光
を当て、フォトダイオード行列により表面の多数の点で
の輝度を調べる。この輝度はあらかじめ記録されていた
最大値と比較され、もしその値と違う時には合格または
不合格の信号が出される。この発明には沢山のラベルを
検査しその情報を貯える学習過程があり、その情報を基
にしてその後の検査を行う。この発明は１２８×１２８
のダイオード行列を持つカメラが使われている。カメラ
からのアナログ信号はＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号
に換えられる。
【０００８】１９７２年のＦｉｃｋｅｎｓｃｈｅｒに対
する特許は回転多面鏡を用いたラベル読み取り器であ
る。Ｕｃｈｉｄａ他、Ｄｅｎｎｉｓ、Ｙｏｓｈｉｍｕｒ
ａ他の特許は、本発明の趣旨に最も関係がある。しか
し、Ｕｃｈｉｄａ他の装置では直線状に並ぶスキャナに
対する切手の位置の正確さが要求される。Ｄｅｎｎｉ
ｓ、Ｕｃｈｉｄａ他、Ｙｏｓｈｉｍｕｒａ他の装置は全
て初めに基準値を与えねばならない。これらの装置は全
て、まず初めにラベル全体に対する色彩特性図を作り、
それを基にして色彩の欠陥を検査するもので、同形の物
体の全表面を調べるものではない。上記のＵｃｈｉｄ
ａ、Ｙｏｓｈｉｍｕｒａ、Ｄｅｎｎｉｓの特許は全て時
間的に変化する信号を貯え、それを処理して位置対色の
変化を表す信号をつくる。この信号が基準値と比較され
る。このような現状のなかで簡単なハードウエアとメモ
リを使って、不規則な方向を向いたものを色別に調べ、
沢山のサンプルについての結果を集積し、走査率に敏感
ではないラベル全体についての色彩特性図を得たいとい
う要求は依然として存在している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】生産ライン上の飲料用
の缶などのラベルの鑑定及び検査のための廉価、高速の
システムが要求されている。しかもそのシステムはラベ
ルの図形に合わせて自動的に図形全体の色彩特性図を作
成し、色彩特性図作成後は自動的に残りの全てのラベル
の検査を始めるものである。そのシステムはラベルの向
きや生産ラインのスピード（１分間に２０００缶もの高
速操作可能）によらずに機能する。そのシステムはラベ
ルに物理的に触れたり、生産ライン上の容器の流れを妨
げてはいけない。さらにそのシステムは、油脂による斑
点、１ｃｍ2 程度の大きさの傷、インクの色や濃度の
微少な変化、インクの汚れによる色調の変化といったよ
うなラベル上の微細な欠陥も検出できねばならない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を、
高速生産ライン上の飲料缶などのラベルの鑑定および検
査をする低価格かつ高速な処理装置によって解決する。
本発明は走査率に無関係に工程の欠陥を検出でき、しか
も分速８００フィートというコンベヤの速度（毎分２０
００缶に相当）にも対応できる。本発明による装置の１
例では、１個の光学ヘッドを用いて次々に通過するラベ
ルを調べ、ラベル全体に対する色彩特性図を作る。特性
図ができ、学習が終わると、装置は自動的にその後の缶
を光学的に検査するようになる。本発明では精度を調節
でき、その最大精度は２８色の次元で最小のデータ拡大
率の時に得られる。しかもラベルが光学ヘッドを通過す
るときの向きは不規則でよく、それでも本発明による装
置では色彩特性図を作り、ラベルの検査を行うことがで
きる。本発明の光学検査装置はラベルに物理的に接触し
たり、生産ライン上の容器の流れを不合格品を取り除く
べく信号を出す以外には絶対に妨げることはない。
【００１１】本発明による装置は、油脂による斑点、１
平方センチメートル程度の傷、色や濃度の微少な変化、
インクの汚れによる色あいの変化といった欠陥を検出で
きる。本発明の方法はＵｃｈｉｄａ、Ｙｏｓｈｉｍｕｒ
ａ、Ｄｅｎｎｉｓらの方法と較べて１つだけ重要な違い
がある。これは特性図の作り方の違いである。彼らの装
置はセンサの前を対象物が通り過ぎる、あるいは対象物
を横切ってセンサの見る位置を走査させる事により生ず
る、１組の時間的に変化する信号を集めている。どの場
合でも集められた信号は対象物のラベルの色配置特性に
関する情報を含んでいる。これらの信号は処理されて位
置による変化を表す信号となる。
【００１２】本発明ではラベルがセンサの前を通るたび
に色彩特性図の１つのサンプルが得られる。多数のラベ
ルが、異なったデータ（一つのラベルの異なった部分、
あるいは同種のラベルで異なった向きのもの、あるいは
これら両方の組み合わせによる）を示しながらセンサの
前を通るならば、その情報を集めればやがてラベル全体
に対する完全な色彩特性図ができる。１個通過する度に
得られる情報はラベルの方向によって異なるが、この方
向性は学習されたデータには入ってこない。従って本発
明によって学習された特性図は、対象物の縦方向に変わ
る特性あるいはセンサに対する対象物の方向に関係する
こともありうる。本発明では位置の違いを表す信号は出
ないので、走査率や遅延特性は性能に影響しない。本発
明は完全停止状態から最高速度までのどの速度にも対応
できる。
【００１３】データを貯えるためのハードウエアとソフ
トウエアに対する要件は、本発明では１回の通過ごとの
各データチャンネルからの標本点を集めるだけであるの
で考えなくてよい。Ｄｅｎｎｉｓの場合にはカラーテレ
ビカメラ、ビデオやそれに付随する制御回路などを使わ
なければ大幅にハードウエアを節約できる。Ｄｅｎｎｉ
ｓとＹｏｓｈｉｍｕｒａの発明では、本発明では不要な
遅延や加算機能のために相当量のハードウエアが使われ
ている。
【００１４】本発明と上記の従来の方法との間の第２の
基本的な相違点は、色別の信号を作る方法である。これ
までの装置ではセンサにフィルタをかぶせたり、カラー
テレビカメラを使っている。本発明では缶で反射された
光は回折格子を通って成分の色に分けられる。この分光
のためにはどんな回折素子でもよく、プリズムを用いて
もかまわない。本装置のこの部分は他の装置に較べて安
価であり簡単である。回折格子またはプリズムを用いた
ため簡単になり（全装置の中で光学装置は１セットしか
ない）、缶の位置の検出用以外には同期あるいは制御用
の信号は一切必要としない。表面の凸凹や文字や図形
（２列、４２行）を検出できないＹｏｓｈｉｍｕｒａの
装置と較べて、本発明では明確にこれらを検出できる。
Ｙｏｓｈｉｍｕｒａの装置で参照されている３次元のマ
ッピングは、ある場所をセンサからのＲＢＧ入力を基に
して赤、青、緑、または白として特性づけるために使わ
れる。このようにして特性づけられた情報は、適当な色
による特定の同期信号の発生に使用される。本発明では
色の信号は多次元メモリへの入力として使われ、そのメ
モリにデータが学習過程遂行のために書き込まれ、ある
いはそのメモリからデータが検査過程遂行のために読み
出される。
【００１５】このように、本発明の多次元マッピングの
機能はＹｏｓｈｉｍｕｒａのものとは異なる。Ｙｏｓｈ
ｉｍｕｒａは検査すべきラベルの既知の決まった特性、
とりわけスタンプの端と色の境界の関係に大きく依存し
ている。本発明は検査すべきラベルについての予備知識
は不要であり、光学装置の視野内に置くということ以外
の制限はない。Ｙｏｓｈｉｍｕｒａの装置ではラベルの
特定の部分が比較判定されるため、センサに対してラベ
ルを正しい位置に置かねばならない。本発明はどのよう
な方向または方向と面の組み合わせであろうとラベルの
特性を学習することができる。Ｙｏｓｈｉｍｕｒａの走
査で得られた時間的に変化する信号は、遅延回路を通し
て元のリアルタイムの信号から引くことにより、時間的
すなわち位置的な色の差を表す信号となる。この信号は
次に色を基にした同期信号の発生に使われ、さらに評価
の基準を作る。従ってＹｏｓｈｏｍｕｒａの装置が機能
するのはこの走査で得られる特性のおかげである。その
上、Ｙｏｓｈｉｍｕｒａの操作は一部走査率と遅延機能
に依存しているが、本発明ではそのような事はない。
【００１６】Ｕｃｈｉｄａの方法では、２個のカラーセ
ンサから時間的に変化する信号を取り出し、その比をと
り、メモリ内の特性値と比較しているが、本発明では評
価の基準となる特性をあらかじめ決めておく必要はな
い。Ｕｃｈｉｄａの方法では、毎回ラベルの特定の領域
が基準の特性と比較されるように、検査ラベルの位置の
正確さが要求される。本発明ではどのような向きあるい
は向きと部位の組み合わせでもラベルの特性を学習する
事ができる。
【００１７】Ｄｅｎｎｉｓの方法では、２次元のマルチ
ビットテーブルを使用し、その出力をＡＮＤ回路を通し
て全体の評価を行っているが、本発明では２次元の１ビ
ットテーブルのみを使用している。その結果コンピュー
タのメモリが節約でき、色信号のデジタル化に際しては
マルチビットテーブルを使用したときに較べてより多く
のメモリを使用できる。Ｄｅｎｎｉｓの方法では本物の
欠陥または欠陥の図などを使って検出すべき欠陥を装置
に教えねばならない。しかも、機械は特定の地色の中か
らその欠陥を見つけねばならない（例えば、黄色の地色
の中の緑色の斑点）。これがＤｅｎｎｉｓの機械のルッ
クアップテーブルに貯えられる欠陥特性のデータであ
る。本発明では良品の缶のラベルがどのような物である
かを学習しそれからのずれを検出する。従ってラベルの
どのような部位にどのような欠陥があろうと欠陥の種類
や周囲の状況によらずに検出できる。Ｄｅｎｎｉｓの発
明は走査法を使用しており、Ｙｏｓｈｉｍｕｒａと同様
位置による色の違いを信号にしている。この色の違いの
信号は２次元のルックアップテーブルに入力され、欠陥
が検出されたか否かを調べる。従ってテーブルに貯えら
れている具体的な情報は本発明で貯えられているものと
は異なる。Ｄｅｎｎｉｓは位置による色の違いの信号を
貯え、正常な領域と欠陥領域の境界での色の変化を検出
した。本発明では対象物の一部の色の強度を実測してメ
モリに貯え、そのデータからのずれを検出する。
【００１８】本発明の機能で重要な事は、対象物のセン
サに対する向きやセンサで観測される部位によって変わ
る特性を学習できる事である。缶の検査の場合には、缶
の向きが不規則であればその事を利用してラベル全体の
特性を学習する事ができる。しかし必ずしもそうしなく
ともよい。もし缶がいつもセンサに対して同じ部位を見
せて通過すれば、全特性の中のその部分だけを学習する
事になるが、その後の検査時にも同じ部位を見せている
のであるから、検査が満足に行われなくなるという事は
ない。色合いの変化や誤表示などの欠陥も同様に検出で
きる。勿論缶の反対側に物理的な欠陥がある場合には、
いつでも有り得る事であるが、絶対に検出できない。し
かしこれは上記の発明の全てについて同様である。本発
明の光学検査装置は、生産ライン上の飲料缶を運ぶコン
ベヤを使用し、そこでは飲料缶は一般に不規則な方向を
向いている。この光学検査装置には光学ヘッドがあり、
それは生産ライン上を動く飲料缶のそばにあり、飲料缶
の動きを物理的に妨げたり影響を与えたりしない。この
光学ヘッドは各移動中の缶からあらかじめ決められた視
野内に現れる指定数の異なる色を検知する。不規則な方
向を向いた缶は固定された視野内にラベルの異なった部
分を見せる。光学ヘッドは検知された各色の強度に対応
してアナログ電気信号を作る。コンピュータがこの光学
ヘッドからのアナログ電気信号を処理する。コンピュー
タはまず２色特性図を指定数の色を基に作成する。十分
な数の缶が光学ヘッドの前を通り過ぎ、２色特性図の全
てが完成した後で、コンピュータはその後に続く缶の各
々から色を検知し、それを完成した色彩特性図と比較す
る。検出された色彩パターンが色彩特性図の外に出ると
きには、その缶は不合格となり電気信号が出される。
【００１９】
【実施例】
（１）．概要 図１は本発明の光学検出装置の操作の説明図である。飲
料缶などの容器１０がベルトコンベヤ２０の上を矢印の
方向に動いている。１般の飲料缶生産ラインではコンベ
ヤ２０は分速８００フィートもの高速で動き、缶の数で
は毎分２０００缶に相当する。缶（対象物という事もあ
る）の側面にはコーティング、ペインティングなどの方
法で付けられたカラーラベルがある。このラベルは円筒
の側面に貼り付けられた紙のラベルという事もある。本
発明の趣旨は飲料缶や他の類似の円筒形の容器に限られ
ることはなく、平らなラベル、切手、紙幣、包装紙、そ
の他色のついた諸々のものに応用できる。
【００２０】図１では各缶に標識３０がついており、そ
れはどのラベルにも同じ位置に付いているのでコンベヤ
２０の上で缶１０が不規則な方向を向いている（これが
普通の状態である）のが分かる。標識３０は単に図１の
ために使っただけで、実際のラベルには付いていない。
缶が不規則な方向を向いているのは、例えばコンベヤ２
０の振動、コンベヤ２０の前段階での置き方などのさま
ざまな原因による。その上缶の向きが不規則であるとい
う事は、図１でＤ１とＤ２で示されているように缶が等
間隔で並んでいないという事にもなりうる。このような
缶はセンターラインＣＬに対しても不均等に並んでいる
かも知れない。ただし図１ではコンベヤ２０上の缶１０
の不規則さは誇張してある。本発明はそのような不規則
な方向性にもかかわらず光学的にラベル１２を検査でき
る。本発明は物理的に接触したり、コンベヤ２０の妨げ
になったりせずに缶１０の表面のラベルを光学的に検査
できる。本発明はまた一定の方向、間隔、中心の位置を
持ったものにも対応できる。
【００２１】図１は、本発明の光学ヘッドを示してお
り、コンベヤ２０の上を直線経路１２０に沿って動いて
いる缶１０のそばに取り付けられている。ここで示した
装置では光学ヘッド４０は移動中の缶から約７インチ離
れている。光源５０も備わっている。光源５０は光６０
を発し、その光は通過中の缶１０の側面９０に当たり、
光学ヘッド４０の方向を向いた視野７０の中にあるラベ
ルの領域からの反射光を作る。センサ８０は光源８０ｂ
と光検出器８０ａを備えており、光線８２が遮られたと
き缶１０の存在を検出する。缶に対してヘッド４０の反
対側にある背景１３０はヘッド４０にとって缶の間の一
様で安定な基準となり、増幅器のドリフトを取り除くた
めに使われる。
【００２２】図１に示すように、光学ヘッド４０は色信
号をチャンネル１００に送り出して電子装置１１０に伝
える。電子装置１１０は、ライン８４からの缶の通過を
表す同期信号を基にこの色信号を処理し、欠陥が検出さ
れたときには不合格信号を出す。この不合格信号は、従
来のもので利用できる除去装置に信号を送り、欠陥のあ
る缶をコンベヤ２０から取り除く。オペレータの入力装
置１１５（キーボード、マウス、タッチスクリーン、モ
デムなど）と他の型の出力装置（プリンタ、スクリー
ン、モデムなど）が電子装置１１０に接続されている。
【００２３】本発明の光学的ラベル検査装置は２つの基
本モードで作動する。第一では、装置はある特定の缶の
ラベルの色彩特性図を、コンベヤ２０に沿って動いてい
る多数の缶からデータを集めて決定あるいは学習する。
例えば、１個のラベルの色彩特性図は数百個の缶の通過
で決められるかも知れない。この後で説明するように、
色彩特性図を作り上げるために必要な缶の数はあらかじ
め決められているわけではなく、装置が全ラベルに対し
て使用可能な色彩特性図ができたと判断するのに十分な
缶の数である。いったん色彩特性図の学習が完了する
と、第２のモードの操作が始まり、引き続いて現れる缶
のデータを色彩特性図と比較し、ラベル１２が色彩特性
図と整合するか否かを判断する。
【００２４】本発明には缶のラベルのあらゆる方向につ
いて学習できるという利点があり、学習後に運ばれてく
るラベルについてはどのような方向を向いていても検査
できる。図１では、光学ヘッド４０は容器１０の側面９
０のラベル１２の特定の領域９１の像を送っている視野
７０の中の反射光を受け取るが、この反射光はいろいろ
な成分を含んでいる。缶１０が缶の位置センサ８０で決
められた適切な位置にあるとき、チャンネル１００に視
野７０の中にある色に相当するアナログの電気信号が検
出される。更に缶の間のダークサンプルはドリフトを消
去するために使われる。図１に示すように１個の光学ヘ
ッド４０でラベル１２の領域９１は最大１８０度まで検
査できる。ここで光学ヘッド４０はラベル１２について
１８０度以下を検査するように設計しても良いという事
をよく理解すべきである。図５では複数の光学ヘッド
Ａ、Ｂ、Ｃが使われ、それぞれが１２０度ずつ受け持つ
事により３６０度の検査ができるようになっている。図
５では光源５０と背景１３０は各光学ヘッドの検査領域
をはっきり示すために描かれていない。
【００２５】本発明は、ここで述べた装置では図１に示
すように１個の光学ヘッドが使われているが、光学ヘッ
ド４０の数には制限がない事をはっきりさせておく。更
に図１について次の事もよく理解せねばならない、すな
わち、もしも光学的に検出できない部分に欠陥があるな
らば、その欠陥は見逃されてしまう。検出できる欠陥と
しては、局所的なペンキのシミや汚れ、ラベルの局所的
な欠陥、色合いの変化というような広い領域にわたる欠
陥、色の不足、缶自身の欠陥がある。しかしもしも欠陥
が生産ラインの前段階の工程に問題があって一貫して生
ずるのであれば、缶１０はコンベヤ２０上で不規則な方
向で運ばれてくるので、この一貫した欠陥はやがては光
学ヘッドの視野の中に現れて検出される。一方図５の配
置では、缶１０のラベルの３６０度全部の検査ができる
ので、ラベルに現れる１つ１つの欠陥は全て常に検出さ
れる。
【００２６】（２）光学ヘッド４０ 図２と３は本発明の光学ヘッド４０の部品を示す。光学
ヘッド４０には開口部２００、円筒形のレンズ２１０と
２２０、回折格子２３０、球面レンズ２４０と検出器行
列２５０がある。缶１０からの光７０は開口部２００を
通って光学ヘッド４０に入り、円筒レンズ２１０と２２
０を通り抜ける。後ろの円筒レンズ２２０を出た光２２
２は平行になる。ここで示した装置では２個の円筒レン
ズ２１０と２２０の焦点距離はそれぞれー６．３５ｍｍ
と＋１９ｍｍである。平行になった光２２２はそれから
回折格子２３０に入り、そこで光２２２はそのスペクト
ル成分２３２に分けられる。この装置では、回折格子２
３０は定規で線を引かれた透明な格子（６００本／ｍｍ
である。２５平方ミリメートル）である。回折素子はど
んなものでもよく、プリズムを使う事もできる。成分に
分けられた光２３２はその後球面レンズ２４０を通りフ
ォトダイオード行列２５０の行列の上に焦点を結ぶ。焦
点に集められる光は図２では２４２で示されている。こ
の装置では球面レンズは直径２５ｍｍ、焦点距離は３０
ｍｍである。
【００２７】フォトダイオード行列２５０は２列２６０
と２７０からなり、各列は４個のフォトダイオードから
なる。ここで示した装置では、フォトダイオードは最新
の電子素子である型式Ｎｏ．７０００ＰＯＨ０８Ｍを用
いている。この装置では１個の箱の中に８個のフォトダ
イオードが入っており、各フォトダイオードには積分増
幅器がついている。下の列２７０は缶１０の上部１４か
らの光を検出し、上の列２６０は缶１０の下部１６から
の光を検出する。各列の各ダイオードは回折光の可視ス
ペクトラムのほぼ１／４を検査する。
【００２８】従って、図２に示すように列２６０は左か
ら右へ赤Ｒ、黄Ｙ、緑Ｇ、青Ｂを検出する。フォトダイ
オードからの一組のアナログ電気信号はチャンネル１０
０を通って次へ伝えられる。つまり、図２と３に示すよ
うに本発明の光学ヘッド４０は、缶１０の上半分１４に
対して４個のアナログ色信号を、缶１０の下半分１６に
対しても４個のアナログ色信号を出す。図１について前
にも述べたように、これは公称缶１０の片側側面９０の
１８０度走査に対応する。図５に対応する装置では、３
個の光学ヘッド４０ａ、４０ｂ、４０ｃを組み合わせた
ものが、１個の光学ヘッドについて８個のアナログ色信
号を、従って全部で２４個の信号を出す。図３は図２の
光学ヘッド４０の部品を上からみた図である。ここで重
要なことは回折格子からの１次の像が検出器行列２５０
の上に像を結ぶ事である。缶１０の上部１４は下の列２
７０の上に像を結び、缶１０の下部は上の列２６０の上
に像を結ぶ。図３に示すように検出器２５０は１次の像
２３２の焦点の領域３００に置かれている。球面レンズ
２４０からの０次の像は３１０に、ー１次の像は３２０
にできる。検出器は３２０に置いても良い。色の分解に
はプリズムを使うこともできることを明記しておく。
【００２９】要約すれば、光学ヘッドの前を通り過ぎる
缶１０に対して、各缶の特定の領域９１が検査され、８
個のアナログ電気信号が１組となってでてくる。すなわ
ち、光学ヘッドに面した側面９０のうち缶１０の上部１
４に対する４チャンネル（赤、黄、緑、青）と缶１０の
下部１６に対する４チャンネル（赤、黄、緑、青）であ
る。各アナログ電気信号は缶１０の側面９０の上部１４
と下部１６にある色に対応する。反射光は光源５０によ
って作られる。光６０は必要とする全ての色にわたるス
ペクトル成分を持っている。缶ラベルの模様は光７０の
いろいろな波長の強度を変え、その光が缶ラベルから反
射されてセンサヘッド４０に入る。ラベルの一つ一つの
模様が色信号を公称レベルから変える量は、ラベルの模
様、視野などによる。例えば、もし缶９０の上半分が全
部赤で下半分が全部青であれば、出力信号の相対的強度
は以下のようになる： ＲT ＝ 大 ＹT ＝ 小 ＧT ＝ 小 ＢT ＝ 小 ＲB ＝ 小 ＹB ＝ 小 ＧB ＝ 小 ＢB ＝ 大 これは極端な例であるが、本発明の趣旨を示す一例であ
る。
【００３０】本発明は缶１０を上下半分ずつに分けなく
ても良い。言い替えれば、Ｒ、Ｙ、Ｇ、Ｂ信号は視野７
０の中にあるラベルの全領域からこれらの色を検出して
作ったものである。先にも述べたように、缶と缶の間に
ダークサンプルがあり、４個の出力色信号二組に対して
基準レベルを与える。このダークサンプルの使用につい
ては後で詳しく述べる。図２と３に示される光学ヘッド
は、本発明の趣旨を実行するとき同様の動作が出来るも
のであればどのような光学素子の組み合わせであっても
よい。例えば、反射光を光線分割器を使って４個の経路
に分け、各経路には違った色のフィルターを配置して置
いても良い。さらに、検出すべき色は４色、あるいは
赤、黄、緑、青に限られない。色の数も色の選択も自由
でよい。
【００３１】（３）．電子部品 図４は本発明の電子部品１１０を示す。信号はチャンネ
ル１００を通って検出器２５０から増幅器４００へ送ら
れる。増幅器はライン４０２を通ってサンプルとホール
ド回路４１０に接続されており、この回路は更にライン
４１２を通って多重アナログ／デジタル変換器４２０に
接続されている。変換器４２０とサンプルとホールド回
路４１０は缶センサ８０からライン８４を通って缶の位
置信号を受け取る。デジタルデータは更に母線４２２を
通ってコンピュータ４３０に送られ、コンピュータは、
もし必要があれば、ライン１２０を通して適当な排除
（不合格）信号を出す。
【００３２】ライン１００上の電気的色信号は増幅され
る。この増幅は増幅器４００で行われ、この増幅器は一
般に光学ヘッド４０の中にある。この信号はその後ケー
ブルを通って離れた所にあるサンプルとホールド回路４
１０に送られる。ここに示した装置では四段増幅回路が
使われている。一段目の増幅はセンサ２５０の積分機能
である。二段目は信号利得が約９０Ｖ／Ｖであり、三段
目は公称約１２Ｖ／Ｖの利得があって基準点と利得は調
節できる。四段目は利得１Ｖ／Ｖである。増幅器は適当
なものを使って良い。サンプルとホールド回路はライン
８４に現れる缶の位置信号で作動し始め、位置信号が出
る度に検出器行列２５０からの電気信号をサンプルし貯
える。従って、走査された各缶にたいし８個（１チャン
ネルから１個）の電気的色信号がサンプルされる。サン
プルは缶と缶の間に対しても行われ、これは”ダーク”
サンプルと呼ばれる。ダークサンプルは温度変化などに
よるドリフトを取り除くために使われる。
【００３３】缶の位置センサ８０はライン８４に信号を
出し、その信号によりサンプルとホールド回路４１０お
よびアナログ／デジタル変換器４２０はチャンネル１０
０の８個の色信号データを集める。缶の位置センサ８０
は、一つの缶が最初に光線８２を遮った時、その缶ある
いはその一つ前の缶がセンサヘッド４０の視野７０の中
に無いように配置されている。光線８２が遮られた時に
は、ライン８４に信号が出てサンプルとホールド回路４
１０及び変換器４２０が色信号データの受信を始める。
背景１３０はセンサによって検査され、このデータはダ
ークサンプルと呼ばれるものとなる。缶は光線８２を過
ぎるとセンサヘッドの視野７０の中央に来る。ここでま
たライン８４の信号はチャンネル１００の色信号をサン
プルさせる。これらのデータは缶ラベルの特性の決定に
使われる。従って、ダークサンプルは缶と缶の間で受信
される。本発明は上記の方法に限られる事はなく、他の
同期装置が使われても良い。
【００３４】多重アナログ／デジタル変換器４２０はア
ナログ電気色信号値を、対応する２進のデジタル値に換
え、この値はライン４２２を通ってコンピュータ４３０
に伝えられる。多重アナログ／デジタル変換器およびサ
ンプルとホールド回路はライン８４の缶の位置信号で活
動を始める。ここで示した装置ではサンプルとホールド
４１０及び変換器４２０は、部品番号ＲＴＩ８６０とい
うアナログ装置の一つの製品の一部である。変換器はア
ナログ信号を１２ビットのデジタル信号に換え、その分
解能は４．８８ｍＶである。従って、８個のサンプル
（缶のサンプルまたはダークサンプル）の各組に対して
９６ビットの信号が生ずる。コンピュータは母線４２２
を通してデジタルデータを受け取り、必要があれば、缶
の排除信号をライン１２０に、あるいは他の適当な検査
情報を入出力装置１１５に出す。ここで示した装置では
コンピュータ４３０は６４０キロバイトのメモリを持っ
たパソコンの８０２８６である。図４の電子装置１１０
はここに述べたような機能を持ち、動作をするものであ
ればどのようなものでも良い。本発明の趣旨は図４に示
された特定のデサインのものに限られない。
【００３５】（４）．操作 図６は本発明のソフトウエアの流れ図である。操作の二
つのモードが示されている。最初のモードでは本発明は
ラベルの色彩特性図を学習して作り上げ、第二のモード
では本発明は個々の缶のラベルを検査する。ステージ６
１０に入る前にこのソフトウエアは処理変数と操作パラ
メータをデフォルト値に設定する。本発明では、オペレ
ータ用のメニューが示され、オペレータが手で操作パラ
メータを設定できる。この初期設定の後でシステムはス
テージ６１０に入る。ステージ６１０ではコンピュータ
４３０は変換器４２０に指令して多数の缶のサンプルを
継続して収集させる。希望するだけのサンプル（約１０
０個）が収集されたとき、コンピュータはステージ６２
０に入り、データを調べて８個のチャンネル各々のＤ．
Ｃ．オフセットと信号の変化の大きさを決める。一度決
められたなら、この情報はコンピュータのメモリに貯え
られ、後の操作で使用される。ステージ６２０が終わる
と、コンピュータは学習／比較操作を始め、ステージ６
３０から６７５までが缶一個の通過に対して一回実行さ
れる。
【００３６】ステージ６３０ではダークサンプルが集め
られる。この段階では、コンピュータ４３０はセンサ８
０の光線８２が缶１０の先端で遮られたとき変換器４３
０に指令を出し、サンプルとホールド回路４１０からデ
ータを取り込ませる。この光線が遮られた時には視野７
０は缶の間に位置しているのでダークサンプルが取り込
まれる。コンピュータ４３０はこの値をメモリに入れ
る。ステージ６４０では、コンピュータは光線８２が再
度信号を出した時（すなわち缶１０の後端が通り過ぎて
光線が再び通過するようになった時）、変換器に指令を
出してサンプルしたデータを伝送させる。この時缶１０
は光学ヘッドの視野の中にある。コンピュータはその缶
の特性図の部分に相当する値をチャンネル１００からメ
モリに入れる。前にも述べたように缶の間の距離は変化
しても良い。しかし本発明の装置がダークサンプルを得
るための最低限の距離は必要である。
【００３７】次にステージ６５０に入り、ドリフトを修
正する。各チャンネルに対して缶のサンプル値からダー
クサンプル値が引かれる。これにより増幅器のドリフ
ト、ランプ強度の長期的変化、その他の可変の要素な
ど、色の読み取りの有効性に影響を与えかねない要因が
取り除かれる。これは各缶について行われるので、高度
に安定なデータが得られる。本発明はダークサンプルの
使用によりデータの解析により大きい精度が得られる。
しかし、本発明の趣旨はそのようなダークサンプルを使
わなくても実現できる。次にステージ６６０に入る。ス
テージ６２０で決めた各チャンネルのオフセットを除去
し、ステージ６２０で信号の動きから決定した目盛りを
採用する。これらの操作によりラベルの特性による信号
の変化がはっきり表れるようになる。オフセットの除去
と目盛り設定の機能は学習／検査モードの実行中は固定
されている。ステージ６７０では次にどのモードに入る
べきかを決定する。これはコンピュータによる決定でも
よいし、本発明の使用者が手動装置で行ってもよい。し
かし一般にはコンピュータが決定する。
【００３８】Ａ．学習モード ステージ６８０では、８個のチャンネルから一度に２個
ずつ値を取り、メモリの対応する場所にしまう。このよ
うにして、２次元のルックアップテーブルが作られる。
２個のデータチャンネルの組み合わせ一組に対して１個
のテーブルがメモリ上に存在する。データの２次元のマ
ッピングは８個のデータチャンネル１００の中の異なっ
た２個の組み合わせから作られる。８個のデータチャン
ネルから全部で２８個のルックアップテーブルができ
る。したがって、本発明の趣旨のもとでは、データテー
ブルの数は最大２８個である。使用するテーブルの数が
多ければ検査の精度が上がり、２８テーブル全部を使え
ば最大の精度が得られる。この２８テーブルを以下に示
す：
【００３９】（テーブル） テーブル番号 色の組合せ １ ＲT ＲB ２ ＲT ＹB ３ ＲT ＹT ４ ＲT ＧB ５ ＲT ＧT ６ ＲT ＢT ７ ＲT ＢB ８ ＲB ＹB ９ ＲB ＹT １０ ＲB ＧB １１ ＲB ＧT １２ ＲB ＢB １３ ＲB ＢT １４ ＹT ＹB １５ ＹT ＧB １６ ＹT ＧT １７ ＹT ＢB １８ ＹT ＢT １９ ＹB ＧB ２０ ＹB ＧT ２１ ＹB ＢB ２２ ＹB ＢT ２３ ＧB ＧT ２４ ＧB ＢB ２５ ＧB ＢT ２６ ＧT ＢB ２７ ＧT ＢT ２８ ＢB ＢT ここで： Ｒ＝赤、 Ｂ＝青、 Ｇ＝緑、 Ｙ＝黄 添え字 Ｂ＝下部 添え字 Ｔ＝上部 色は４色より多くても少なくてもかまわないが、その時
にはできるテーブルの数が変わってくる。例えば、缶の
上下各半分に５色を使えば（チャンネル１０個）最大４
５個のルックアップテーブルができる。
【００４０】ここで挙げた装置では２次元のテーブルを
用いたが、多次元テーブルを使う事もできる。また、本
発明では缶１０を上部と下部に分けて信号を作ったが、
光学部品の設計を変えれば二つより多くまたは少なく分
けて解析できる。２色対用のテーブル内のアドレスはメ
モリの１ビットに対応する。これを図７及び図８に示
す。図７は色の組み合わせＲTＲBに対応する表１を示
す。ステージ６８０で缶１０の領域９１の走査が始まっ
たと仮定する。その結果得られたＲTとＲBの値がテーブ
ル１の位置（ｊ、ｂ）にマッピングするために使われ
る。ここで、ｊは缶の上部からの赤色信号をＶ単位で表
したデジタル値であり、ｂは缶の下部からの赤色信号の
Ｖ単位のデジタル値である。図７に示すように、値１が
テーブル１に書き込まれる。これは、全色彩特性図の一
部を構成し、全色彩特性図は影のついた場所７００で示
されている。
【００４１】学習モードでは、位置（ｊ、ｂ）に入力さ
れ、メモリ内のそのビットは論理値１に設定される。拡
大率の大きさ（操作パラメータの一つで指定される）に
よって、中央のビットの周りにさらに多数のビットが１
に設定される。拡大率”１”では、隣接する８個のビッ
トが１に設定される。拡大率”２”では２４個の隣接ビ
ットが１に設定される。拡大操作は色彩特性曲線７００
の不十分な部分を補う処理技術として使われる。これに
よって学習過程が短縮されるが、これについては図を使
って更に詳しく議論する。図８では、図７で書き込まれ
た”１”が拡大率１すなわちＤ１で示されている。拡大
率１の時には、（ｊ、ｂ）ビットの周囲の８個の隣接ビ
ットがステージ６８０で自動的に”１”に設定される。
【００４２】図８から分かるように、上述の場所（ｊ，
ｂ）の２個の隣接地はまた特性曲線７００の上でもあ
る。この２つの位置は７０２と７０４の番号がついてい
る。明らかに、もし中央のビット（ｊ、ｂ）に書き込む
時に拡大操作を行わなければシステムは７０２と７０４
を取り込む為に更に余分の走査をしなければならない。
もしテーブルに書き込むときに拡大操作を行えば、隣接
のビットも書き込まれ、特性テーブルを作るために必要
な走査の回数をかなり減らす事ができる。次の検査段階
でも拡大操作の効果は図８から見てとれる。隣接のビッ
トを繋げるだけでなく、拡大操作は得られた特性曲線を
広げる。ラベルの検査では、もし得られたデータの点が
公称特性曲線７００の近くにあって、且つ拡大操作が行
われていなかったとすると、検査結果は不合格となる。
もし特性曲線に拡大操作が行われていたならば、検査は
合格したかもしれない。このように本発明の精度は拡大
の程度でも調節できる。次にステージ６９０に入る。
【００４３】各走査の結果がテーブルに書き込まれる
と、色彩特性図制作過程はステージ６９０で監視される
このステージの目的は学習過程の評価である。次にステ
ージ６０５に入る。このステージではステージ６９０の
結果をもとに操作パラメータが調整される。もし、それ
以上新しい書き込みが起きなくなった時までの走査の回
数が、あらかじめ決められた回数に等しければ、学習過
程は完了したとみなされ、モード６７０は検査モードに
切り替えられる。これについては後で議論し説明する。
言うまでもなく、学習モードで一連のデータが得られ、
テーブルに新しい情報が何も加えられなくなったときに
は（すなわち、規定回数に達した時）実際にラベルの色
彩特性図は完全にできあがっている。最後に、視野から
の信号が上部と下部に分かれているので、全部が同じ色
の缶の場合は次の各組の比較だけでよい：ＲTＲB、ＧT
ＧB、ＹTＹB、ＢTＢB。この時には独特の色彩特性図が
できあがる。また、上部の色を下部の色と比較（Ｒ
TＧB、ＲTＢB、ＲTＹBなど）しても独特な色彩特性図が
できる。この斬新な方法は欠陥に対する精度を上げる。
すなわち、ラベルの一領域からの色信号を他の領域の色
信号と高精度で比較している。
【００４４】Ｂ．検査モード 色彩特性図の作成が終わってからステージ６１５にはい
る。新しい缶が次々に走査されチャンネル１００のアナ
ログ出力信号となり、デジタル値に変換され、テーブル
の中の色彩特性図と比較される。８個のチャンネル１０
０の値が一度に２個ずつ取られ、対応するテーブルの指
定の位置に入力される。コンピュータはこのようにして
全てのテーブルを調べ、どのビットに対応するかをきめ
る。次にステージ６２５に入る。テーブルの比較の結果
を使って、走査された缶が合格か不合格かを決める。始
めに決めた操作パラメータは、走査された缶のデータ
を、全てのテーブルと比較するか、いくつかのテーブル
だけにするか、あるいは合格させるために特定の組み合
わせのテーブルだけにするかを指定する。本発明の特徴
の一つは欠陥検出の精度を変えられることである。ステ
ージ６３５でもし欠陥が見つかれば、ステージ６４５に
入り、排除信号、警報、あるいは他の適当な指示が出さ
れる。ステージ６２５はまた、あらかじめ決められた数
の連続した走査から必要な合格／不合格の統計をとる事
が出来る。これは工程の中に故障があるか否かを判断す
る資料として使う事が出きる。次にステージ６５５に入
る。ビデオ表示装置が設備されており、学習または検査
結果をオペレータが見る事ができる。最後にステージ６
６５に入る。ここではオペレータが入力装置１１５を使
ってシステムを止める事もできる。そうでなければ、シ
ステムはステージ６７５へ進む。
【００４５】Ｃ．缶の実際のデータ 図９から図１２は、ドクター・ペッパー缶の特性データ
の一部である曲線４本を示す。この缶はセンサの視野７
０の中に置かれ、色彩特性図を作るためデータサンプル
を集める間に７２０度回転させた。これらの図は２個の
データチャンネルのアナログ出力を示す。一番上の曲線
８００は缶の下部１６の赤色の値ＲBに対応する。その
下の曲線８１０は、缶１０の上半分１４の赤色信号に対
応するチャンネルの色信号ＲTである。図１０は、図９
と同じデータでステージ６６０でオフセットを除いた後
尺度を変えたものである。図９では水平軸は３０００サ
ンプルを表し、垂直軸の目盛りは０から１０Ｖである。
図１０では、垂直軸の最大目盛りは３０００サンプルの
最大の振れの０．８３３Ｖとなっており、明らかに色の
変化を強調している。図１１は、ＲBＲTに対する拡大操
作のない２次元のメモリテーブルを示す。色彩特性曲線
８３０のかなりの部分は隣合う点との間の空白で、もし
このテーブルが缶の検査に使われたなら良品の缶の相当
な部分が不合格になってしまうだろう。図８を見れば分
かるように、この条件下では３０００サンプルでは学習
過程には不十分であり、図１１の特性図は完全には出来
上がっていない。実際、学習中の曲線８３０が完全に出
来上がるまでには更に何万個かのサンプルが必要になる
であろう。
【００４６】図１２は、拡大率５で作ったテーブルであ
る。拡大率５の時には各測定点と共に隣接する８０ビッ
トが書き込まれる。見れば分かるように、図１２には空
隙はなく、ドクター・ペッパー缶を使ったこの例では、
拡大率５を使えば３０００サンプルの後には学習過程は
完了する。ここで、図９と図１０の０から９までの番号
を打たれた点について議論する。図１０では、点０から
９はドクター・ペッパー缶の１回転３６０度に対応する
点の集合である。これらの点は回転（すなわち、缶の周
囲３６０度）による別々の点を表している。したがっ
て、これらの点は図１１では色彩特性曲線８３０上の別
々の点として示されている。これらの点は全部で３００
０点ある中の部分集合にすぎない。この例では、缶が回
転した時（あるいは缶がコンベヤに乗って光学ヘッド４
０の前を通り過ぎた時）新しいデータが特性曲線８３０
に加えられる。新しいデータは一個の点または拡大操作
が行われた時には多数の点となる。新しい点がもはや検
出されなくなった時（すなわち生産ラインにおいて例え
ば２０００缶が光学ヘッドの前を通過した時）、学習過
程が完了する。拡大操作に加えて、何か他の形態論的操
作、例えばエロージョン、ポイント／エッジ結合などが
学習過程の高速化に使用できる。学習過程の高速化に加
えて、このような操作は、学習されたデータを人為的に
拡大または縮小してその後の検査の精度を変えるために
使うことが出来る。
【００４７】図６はコンピュータが行うデータ処理のブ
ロック図である。８個のチャンネル１００のデジタル信
号は光学ヘッドによって各缶に対して収集される。図６
に示すように処理は自動化されており、システムはまず
缶ラベルの色彩特性図を学習し、学習過程が終了すると
自動的に切り替わって検査を始める。一般には全ての機
能が自動化されているので、オペレータは学習過程を起
動させるだけでよい。しかし、このような処理方法を変
えて、オペレータが手動で学習過程を起動し、更に手動
でシステムに検査を始めさせる事もできる。更に、コン
ピュータを使って学習データを貯える方法は、学習デー
タの数を無制限に出来るという利点がある。各テーブル
は、各チャンネルからのデータ値の取りうる範囲を収納
できる大きさがあればよい。このようにして、学習され
たデータは全てデータ数に無関係に各テーブルに取り込
まれる。更に、学習と検査過程でのデータ処理の簡単さ
は、学習と検査操作の高速化を招き、毎分２０００缶も
の処理を可能にする。
【００４８】上記の事から、本発明のシステムは、一連
の缶の検査をするプロセスモニタとしても、また、一個
の缶の検査装置としても使える事が分かる。本発明をプ
ロセスモニタとして使う時には、システムの精度は最大
に調整し、故障判断のしきい値は多数の缶にわたってラ
ベルの特性のずれが検出されたときに警報指示器が作動
するように決める。個々の缶の検査に使う時には、本発
明の装置は欠陥検出感度を、一個のラベルの色彩特性図
が学習されたものから著しくずれている時に排除信号を
出すように調整する。このような使用法では、コンピュ
ータが必要な信号を出し、缶の排除機構を駆動し、生産
ラインから缶を排除する。本発明は、信号が時間的に変
化する特性を持つものばかりでなく、不変な特性をもつ
ものも検査できる。この場合には、学習は極端に速く、
２、３回の走査で間に合う。皮膜付き金属のような材料
の連続シートの検査はその例である。缶用の位置センサ
を一連の時間信号あるいはシャフトエンコーダの出力に
変え、周期的あるいは２、３インチ毎に検査をすればよ
い。
【００４９】本発明のセンサの解像度は、被検査物体の
細部、視野の広さ、学習過程で使用された缶の数、テー
ブルに記入する際の拡大操作の程度に依存する。本発明
がいくつかある検出素子の一つの視野を一瞬塞ぐような
欠陥は検出するだろうという事は言えても、検出可能な
欠陥の最小の大きさを言う事は不可能である。研究所で
の実験では、本発明は各通過毎に缶の周囲の約１８０度
を観測し、１平方センチメートルのテープを缶に貼って
作った欠陥は高い確率で検出された。もし、個々の視野
をより小さくすれば、似たような形のより小さな欠陥が
検出されるだろうと言う事はできる。本発明はここで述
べた装置に限られる事はなく、発明の本質を持つ限りそ
の変形装置と改造装置を含むものである。
【００５０】
【発明の効果】本発明は以上のように、飲料缶などのラ
ベルの鑑定、検査を高速度で達成できるので、生産性を
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】生産ライン上のランダムな方向を向いた飲料缶
の学習および検査用光学ヘッドの使用説明図。
【図２】本発明の光学ヘッド内部の部品の分解透視図。
【図３】図２の部品の側面図。ラベルの１次の実像を作
る検出器の焦点の配置を示す。
【図４】本発明の電子工学的構成要素のブロック図。
【図５】本発明のもう１つの実例における３個の光学ヘ
ッド使用説明図。
【図６】本発明におけるコンピュータの作業の流れ図。
初めに学習を次いで自動的にラベルの検査を行う。
【図７】本発明のルックアップテーブルの説明図。
【図８】本発明のルックアップテーブルの説明図。
【図９】本発明により得られたデータの実例。
【図１０】本発明により得られたデータの実例。
【図１１】本発明により得られたデータの実例。
【図１２】本発明により得られたデータの実例。
【符号の説明】
１０ 缶 ２０ コンベヤ ３０ 標識 ４０ 光学ヘッド ５０ 光源 ６０ 光 ７０ 視野 １１０ 電子装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー ポール デーヴィス アメリカ合衆国 コロラド州 80027 ル ウイスヴィル ウエスト アスペン コー ト 603 (72)発明者 ロバート エイチ． コルマック アメリカ合衆国 コロラド州 80304 ボ ールダーグレープ アベニュー 1010

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 不規則な方向を向いたラベルを乗せて運
    ぶ搬送装置と、ラベルの近傍に位置し搬送装置の速度と
    は無関係に各ラベルの中の前もって決定された視野に現
    れる指定数の色（Ｒ、Ｂ、Ｙ、Ｇ）の存在を検査し検出
    された各色に対して一組のアナログ電気信号を出す装置
    と、検出装置に接続されアナログ電気信号を処理し且つ
    次の装置を有する処理装置： （ａ）十分な数の不規則な方向を向いたラベルが検出装
    置の前を通過しラベルの全領域が検査された時指定数の
    色を基にラベルの全領域に対する多次元色彩特性図を作
    成する装置、 （ｂ）アナログ電気信号を先に作成した多次元色彩特性
    図と比較しアナログ電気信号の対応する多色の組み合わ
    せが多次元色彩特性図と整合しない時不合格信号を出す
    装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の光学検査装置であって、
    該検出装置からのアナログ電気信号の集合を保持するた
    め検出装置に接続される装置と、指定数の色の各々に対
    して保持されているアナログ電気信号の集合を対応する
    デジタル信号の集合に変換するため保持装置に接続され
    た装置を備えた装置。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の光学検査装置であって、
    該検出手段が、あらかじめ決められた視野内の特定の領
    域から来る光を制限する開口部（２００）と、開口部か
    らの制限された光を受けそれを平行にするための一対の
    円筒レンズ（２１０、２２０）と、一対の円筒レンズか
    らの平行光線を受けてそれを回折するための回折格子
    （２３０）と、回折格子から一次の像を受けてそれを焦
    点に集束させるための球面レンズ（２４０）と、一次の
    像の焦点領域にある検出器行列（２５０）を備えた装
    置。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の光学検査装置であって、
    該検出手段が、不規則な方向を向いたラベルに当てる光
    を発生する装置（５０）と、その装置から出た光で不規
    則な方向を向いたラベルから反射されてくる光を受ける
    センサ（４０）と、検出装置の反対側にあり且つ不規則
    な方向を向いたラベルの後ろにあって一様な暗い背景を
    あたえる手段（１３０）を備えた装置。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の光学検査装置であって、
    制御信号を出すために各ラベルの存在を検出する装置
    （８０）と、この検出装置に接続され不規則な方向を向
    いたラベルの一個一個があらかじめ決められた視野の中
    にコンベヤで運ばれてきた時指定数の色の各々に対する
    アナログ電気信号の最初の一組をそして不規則な方向を
    向いた各缶の間隙があらかじめ決められた視野の中にあ
    る時には一様な暗い背景に対応するアナログ電気信号の
    基準となる一組を作るように指定数の色の各々に対する
    アナログ電気信号の第二の組を作るためこの制御信号を
    うけとる装置を備えた装置。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の光学検査装置であって、
    該アナログ電気信号の集合が空間領域の第一の部分領域
    からの色信号の第一の部分集合とその空間領域の第二の
    部分領域からの色信号の第二の部分集合とからなる装
    置。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の光学検査装置であって、
    該色の第一の部分集合は緑、黄、青、赤からなり色の第
    二の部分集合は緑、黄、青、赤からなる装置。
  8. 【請求項８】 請求項６記載の光学検査装置であって、
    該色彩特性図の第一と第二の部分集合から別の２次元の
    色彩特性図を作る装置。
  9. 【請求項９】 円筒形の飲料缶の側面に付けられたカラ
    ーラベル（１２）の欠陥の光学的検査法であって、次の
    工程を備えた方法：不規則な方向（３０）を向き不均等
    な間隔（Ｄ１、Ｄ２）をもち直線経路（１２）のセンタ
    ーライン（ＣＬ）に関しても不均等に置かれている飲料
    缶を経路（１２０）に沿って運ぶ工程と、飲料缶の各々
    のカラーラベルからの反射光の中に缶が経路の中を動く
    ときあらかじめ決められた視野に中に指定数の色（Ｒ、
    Ｂ、Ｙ、Ｇ）の存在を検知する工程と、反射光の中の指
    定数の色の各々に対して第一の信号を作る工程と、視野
    が飲料缶の間隙にある時には指定数の色の各々に対して
    第二の信号を作る工程と、第二の信号の集合を基に第一
    の信号の集合をドリフトに対して修正する工程と、指定
    数の色の修正済みの信号を基にして十分な数の飲料缶を
    検査装置の前を通過させラベルの全領域を検査してでき
    る２色彩特性図（８３０）を多数つくる工程と、アナロ
    グ電気信号を出来上がった多数の２色彩特性図と比較
    （６１５、６２５、６３５）する工程と、アナログ電気
    信号の２色の組み合わせが対応する２色の組み合わせの
    特性図と整合しないときには不合格信号を出力する工
    程。
  10. 【請求項１０】 カラーラベルの欠陥の光学的検査法で
    あって、次の工程を備えた方法：経路（１２０）に沿っ
    て不規則な方向を向いたラベルを運ぶ（２０）工程と、
    ラベルが経路を通過するときあらかじめ決められた視野
    に現れる指定数の色（Ｒ、Ｂ、Ｙ、Ｇ）の存在をカラー
    ラベルの反射光から検知する工程と、あらかじめ決めら
    れた視野の第一の部分からの反射光の中の指定数の色の
    各々に対する信号の第一の集合を作る工程と、あらかじ
    め決められた視野の第二の部分からの反射光の中の指定
    数の色の各々に対する信号の第二の集合を作る工程と、
    十分な数のラベルが検査装置の前を通過しラベルの全領
    域が検査されたとき完成する多色彩特性図（８３０）を
    第一と第二の集合から指定数の信号を基に多数作る工程
    と、信号の第一と第二の集合を出来上がった多数の多色
    彩特性図と比較し（６１５、６２５、６３５）、アナロ
    グ電気信号の多色の組み合わせが対応する多色の組み合
    わせの特性図と整合しない時不合格信号（１２０）を出
    力する工程。
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