JP4655202B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置に関し、特に、画像処理検査における安定した背景を作る低バックグラウンドの照明装置に関するものである。

図３は従来例のラインＣＣＤカメラと光ファイバ照明の配置図である。図３において、ラインＣＣＤカメラ１は、その視野５が搬送方向とは直角に延び、視野５がベルトコンベア７の表面７ａに垂直が向くように、ベルトコンベア７の上方に配置されている。そして、光ファイバ照明２が、被測定対象物４がラインＣＣＤカメラの視野５に入るとき、被測定対象物４の上面に光ファイバ照明の搬送方向に直角に延びる光束６が当たるようにベルトコンベア７の斜め上方に配置されている。ここで、光ファイバ照明２からの拡散光はシリンドリカル・レンズ３によって平行な光束６に変換される。今、ラインＣＣＤカメラ１の視野５とベルトコンベア７の表面７ａの交差するラインをＰとすると、被測定対象物４が存在しない場合にも、光ファイバ照明２の光束はラインＰを照射することになる。

画像処理においては測定対象物をはっきり認識する必要があるが、図３に示す従来例の照明装置を用いて、測定対象物を撮像しようとした場合、測定対象物を支えている台などが写ってしまい、測定対象物との区別が付きにくくなる問題が生じる場合がある。また、台の汚れや台上のごみが写ってしまい画像処理に悪影響を及ぼすことがある。

したがって、本発明の目的は、撮影場所のカメラ視野内において、被測定対象物にのみ照明光が到達し、背景の台などには光が当たらないことで良好な被測定対象物撮像を実現できる照明装置を提供することにある。

製造ライン上を動いていく製品を撮像するにはラインカメラが速度的、経済的に有効である。ラインカメラは線状の視野を持っているので、その線上以外の場所に照明が当たっていても画像には影響しない。本発明は、この現象を利用するものである。

本発明では、被測定対象物が搬送される方向と直角方向に伸びる視野を持つラインＣＣＤカメラを搬送ライン上に配置し、同じく、搬送される方向と直角方向に伸びる線状に照明光（光束）を発する光ファイバ照明を配置する。

ラインＣＣＤの視野と線状照明は平行関係を保ち、なおかつ、搬送ライン上のある高さにおいて一致しつつ、搬送ライン直上では平行移動したずれた位置関係となるよう配置する。

詳細には、本発明の照明装置は、ある搬送平面の上に載って移動する被測定対象物をラインカメラを用いて撮像するための照明装置であって、搬送方向とは直角に視野を持ち搬送平面に垂直に視野を向けるように搬送平面上方に配置されているラインカメラとともに用いる照明装置において、
所定の高さの被測定対象物が前記ラインカメラの視野に入る位置にきたとき、被測定対象物の上面を照射するように搬送方向とは直角に延びる光束を向け、かつ被測定対象物が前記ラインカメラの視野に入る位置にないとき、搬送平面上の視野の領域を照射しないように搬送方向とは直角に延びる光束を向けるように配置した光ファイバ照明がラインカメラの視野の両側に配置されていることを特徴とする。

本発明により、以下のようにして良好なバックグラウンド画像を得ることができるようになる。

本発明によるラインＣＣＤと線状照明の配置によって、被測定対象物が無い場合（あるいは無い場所）には搬送ライン直上におけるラインＣＣＤの視野に照明光が到達していないのでラインＣＣＤカメラには光が入らず、真っ黒な画像が得られる。

ラインＣＣＤ視野と線状照明が交差している、ある高さの被測定対象物が運ばれてくると、ラインＣＣＤ視野内において照明光が被測定対象物表面に到達しているので、被測定対象物表面に応じた画像がラインＣＣＤカメラによって撮像される。

撮像された画像には被測定対象物しか写っておらず、被測定対象物の周りは真っ黒な背景となる。搬送ラインが黒くなくても黒く写るので、搬送ラインの色や形が写り込まず、画像処理が容易になる。また、搬送ラインの汚れが有ったとしても画像処理に影響が及ばず、安定した画像処理が可能になる。

図１は、本発明によるラインＣＣＤカメラと光ファイバ照明の配置図である。図２は、図１における光ファイバ照明とシリンドリカル・レンズの記述を省略した斜視図である。
図１および図２において、ラインＣＣＤカメラ１は、その視野５が搬送方向とは直角に延び、視野５がベルトコンベア７の表面７ａに垂直が向くように、ベルトコンベア７の上方に配置されている。そして、視野２に対して対称的に配置された２つの光ファイバ照明２が、被測定対象物４がラインＣＣＤカメラの視野５に入るとき、被測定対象物４の上面に光ファイバ照明の搬送方向に直角に延びる光束６が当たるようにベルトコンベア７の斜め上方に配置されている。

ここで、光ファイバ照明２からの拡散光はシリンドリカル・レンズ３によって平行な光束６に変換される。今、ラインＣＣＤカメラ１の視野５とベルトコンベア７の表面７ａの交差するラインをＰとすると、被測定対象物４が存在しない場合には、光ファイバ照明２の光束はラインＰの領域を照射しない。すなわち、搬送ライン平面上のラインＰにおいて、ＣＣＤカメラの視野内に照明光が当たらないように、照明の角度、照明光の幅、照明光の広がり角が調整される。

ある製品（被測定対象物）の高さは２０〜７０ｍｍの範囲に入っていた。製品はベルトコンベア上を搬送される。

製品搬送方向と直角方向の視野となるようにラインＣＣＤカメラをベルトコンベアの垂直上に配置した。

ラインＣＣＤの視野と平行な形の線状に照明光を発する光ファイバ照明を搬送方向の前後方向２箇所に配置し、照明は水平より４５度傾けた。

照明光は光ファイバ照明にシリンドリカル・レンズを使用して平行光となるように調整した。また、製品の高さ変化範囲５０ｍｍと照明の角度４５度を考慮し、５０ｃｏｓ（４５度）＝３５ｍｍを少し上回る幅の照明となるような光学設計をした。

幅を持った２つの照明の下側の交差高さを２０ｍｍよりも若干少なくなる様に照明の角度と高さ調整し、その交差位置がラインＣＣＤカメラの視野上となるように配置した。

平行光を採用することで、照明の下側の交差高さを最小製品高さ以下にしつつベルトコンベア上のＣＣＤカメラ視野を照明しないことが容易になるメリットがある。

ベルトコンベアの前後方向２箇所に照明を配置することで、製品表面の凹凸によって生じる影の影響を少なくすることができ、画像処理が容易になるメリットがある。

本発明により、製品が無い場合には真っ黒な画像が写るので、製品が無いにも関わらず、ベルトコンベアの汚れを画像処理してしまう問題が無くなった。

製品の画像処理を行う際に、ベルトコンベアの汚れが写らなくなったため安定した画像が得られ検査精度が向上した。

製品表面の凹凸によって生じる影の影響を少なくなり、安定した検査が実現できた。

従来は安定した背景を用意するために均質で清浄な平ベルトのベルトコンベアしか使用できなかったが、本発明により、搬送台、搬送方法の自由度が得られ、画像処理の適用範囲を広げることが可能になった。

図１は本発明によるラインＣＣＤカメラと光ファイバ照明の配置図である。 図２は図１における光ファイバ照明とシリンドリカル・レンズの記述を省略した斜視図である。 図３は従来例のラインＣＣＤカメラと光ファイバ照明の配置図である。

符号の説明

１ ラインＣＣＤカメラ
２ 光ファイバ照明
３ シリンドリカル・レンズ
４ 被測定対象物
５ ラインＣＣＤカメラの視野
６ 光ファイバ照明の光束
７ ベルトコンベア
８ ベルトコンベア上に落射した光ファイバ照明の光束

Claims (2)

1. ある搬送平面の上に載って移動する被測定対象物をラインカメラを用いて撮像するための照明装置であって、搬送方向とは直角に視野を持ち搬送平面に垂直に視野を向けるように搬送平面上方に配置されているラインカメラとともに用いる照明装置において、
   所定の高さの被測定対象物が前記ラインカメラの視野に入る位置にきたとき、被測定対象物の上面を照射するように搬送方向とは直角に延びる光束を向け、かつ被測定対象物が前記ラインカメラの視野に入る位置にないとき、搬送平面上の視野の領域を照射しないように搬送方向とは直角に延びる光束を向けるように配置した光ファイバ照明がラインカメラの視野の両側に配置されていることを特徴とする照明装置。
2. 請求項１記載の照明装置において、前記光ファイバ照明は平行光を発生するものであることを特徴とする照明装置。