JPH1062135A - 物品識別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 載置面上に載置された物品の輪郭を、特殊な
載置面を用いることなく精度良く抽出でき、適用範囲を
限らずに正確な識別を可能とする。 【解決手段】 載置面となる載置ベルト２の上面に載置
された物品１を、この物品１の周囲に配した照明装置
４，４から発せられ、載置面と略平行をなす光を照射す
る。載置ベルト２の上方に視覚センサ３を載置面に対向
配置し、照明装置４，４から照射され、物品１の表面に
て反射された反射光と、物品１の表面及び載置ベルト２
の上面にて反射された多重反射光とを視覚センサ３に捉
える構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、物品の製
造工程において、製造された物品の良否判定を自動的に
行うべく用いられる物品識別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の産業分野においては、物品の製造
工程の各段階において不良品を排除するための検査が行
われる。この種の検査の内、物品の外観により良否判定
を行う外観検査においては、例えば、工程間の搬送の中
途にある物品をその載置面に対向配置された撮像手段に
より撮像し、この撮像結果から前記物品の輪郭を抽出し
て外観形状を識別し、その良否を判定する物品識別装置
を用いることにより、その自動化が進められている。

【０００３】以上の如く用いられる物品識別装置におい
て、物品の識別精度を向上させ、良否の判定を正確に行
わせるには、撮像手段の撮像結果から対象となる物品の
輪郭を正確に抽出する必要がある。輪郭の抽出は、画像
処理分野において一般的に行われているように、撮像手
段の撮像結果をその明暗に応じて２値化し、得られた２
値化画像において明部と暗部との境界を抽出することに
より行われるが、この処理が正確に行われるためには、
識別対象となる物品と、背景となる前記載置面との間に
大なる明度差が存在する必要がある。

【０００４】このことは、対象となる物品が単一である
場合には、該物品に対して大なる明度差を有する載置面
を用いることにより容易に解決し得るが、対象となる物
品の種類が複数であり、夫々の明度が異なる場合、これ
らに対して十分な明度差を有する載置面を用いることが
難しく、識別精度の低下が避けられないという問題があ
った。

【０００５】図８は、このような問題の解消を図った物
品識別装置の一例を示す斜視図である。この装置は、工
程間の搬送を行う搬送ベルト10，10の中途において、こ
れらの動作により図中に矢符にて示す向きに搬送される
物品11を識別対象として構成されたものであり、上流側
の搬送ベルト10と下流側の搬送ベルト10との間に架設さ
れ、光透過可能な材料からなる透光ベルト12と、該透光
ベルト12の上方に配された視覚センサ13と、前記透光ベ
ルト12の下側に配された照明装置14とを備えてなる。

【０００６】撮像手段としての前記視覚センサ13は、透
光ベルト12の上面の一部を撮像視野内に含めて配設され
ており、この撮像視野内を通過する物品11を、載置面と
なる透光ベルト12の上面を背景として撮像するようにな
してある。また、透光ベルト12の下側に配された照明装
置14は、上方に向けて光を発する複数の線状光源を有し
ており、これらの発光は、透光ベルト12を透過して視覚
センサ13に達するようになしてある。

【０００７】このように構成された物品識別装置におい
ては、透光ベルト12の動作により搬送される物品11を照
明装置14による間接照明下に視覚センサ13により撮像す
る。このとき、物品11が存在する部位においては照明装
置14からの発光が遮断され、他の部位においては照明装
置14からの発光が透光ベルト12を透過する結果、視覚セ
ンサ13の撮像結果には、対象となる物品11の存在部位が
暗く、背景となる他の部位が明るい明確なコントラスト
が生じ、明暗に応じた２値化が確実になされ、前記物品
11の輪郭の抽出が精度良く行われ、高い識別精度が得ら
れる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上の如き
間接照明式の物品識別装置においては、対象となる物品
11の載置台として、前記透光ベルト12の如く、光の透過
が可能な特殊な材料からなる載置台を用いる必要があ
り、また図８に示す如く、物品11の搬送系の中途での識
別を可能とする場合、搬送のための動作をなす前記透光
ベルト12の内部に前記照明装置14を配置するための構成
が複雑となり、既存の搬送系への適用が難しい上、透光
性材料からなる透光ベルト12に十分な強度を確保するこ
とが難しく、搬送装置としての信頼性が低下する等の問
題があり、その適用範囲に限界があるという不都合があ
った。

【０００９】更に、前記透光ベルト12の表面等、物品11
の載置面に汚れが付着し、光の透過性が局所的に損なわ
れた場合、視覚センサ13による撮像結果に物品11の対応
部分以外の暗部が現出し、この撮像結果に基づく物品11
の識別が誤ってなされる虞れがあった。

【００１０】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、載置面上に載置された物品の輪郭を、特殊な載
置面を用いることなく精度良く抽出でき、搬送系の中途
等、適用範囲を限らず、正確な識別が可能となる物品識
別装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る物品識別装
置は、載置面上に載置された物品を、前記載置面に対向
配置された撮像手段により撮像し、この撮像結果から前
記物品の輪郭を抽出して、該物品を識別するようになし
た物品識別装置において、前記物品の周囲の複数か所に
前記載置面と略平行をなす光を発する発光源を備え、該
発光源から前記物品に照射され、該物品の表面にて反射
された反射光と、前記表面及び前記載置面にて反射され
た多重反射光とを前記撮像手段に捉える構成としてある
ことを特徴とする。

【００１２】本発明においては、載置面上に載置された
物品に、該物品の周囲に配した発光源が発する載置面と
略平行をなす光を照射し、載置面の対向配置された撮像
手段により撮像する。発光源からの発光は、物品の表面
にて乱反射し、その一部が撮像手段に向かい該撮像手段
に捉えられ、また物品の表面での乱反射光の一部は載置
面にて乱反射し、その一部が撮像手段に向かい該撮像手
段に捉えられ、更に載置面での乱反射光の一部は再度物
品の表面にて乱反射し、その一部が撮像手段に捉えられ
る。このように発光源からの発光は、物品の表面とこれ
の載置面とにより一回又は多数回反射して撮像手段に捉
えられ、撮像手段の撮像結果には、物品の表面を縁取る
態様に他部よりも明るい明部が現出し、この明部の内側
輪郭を抽出することにより前記物品の輪郭を精度良く抽
出することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る物品識
別装置の構成を示す斜視図である。

【００１４】本発明に係る物品識別装置は、図８に示す
従来の装置と同様に、工程間の搬送を行う搬送ベルト1
0，10の中途において、これらの動作により図中に矢符
にて示す向きに搬送される物品１を識別対象として構成
されたものであり、上流側の搬送ベルト10と下流側の搬
送ベルト10との間に架設され、両者間での搬送手段を兼
ねる載置ベルト２と、該載置ベルト２の上方に対向配置
された視覚センサ３と、前記載置ベルト２の幅方向両側
に配された照明装置４，４とを備えてなる。

【００１５】撮像手段としての視覚センサ３は、物品１
の載置面となる載置ベルト２の上面の一部をその撮像視
野内に含めて配設されており、この撮像視野内を通過す
る物品１を、前記載置ベルト２の上面を背景として撮像
するようになしてある。

【００１６】本発明に係る物品識別装置の特徴は、載置
ベルト２の幅方向両側に配された照明装置４，４の構成
にある。図２は、図１のII−II線による一側の照明装置
４近傍の拡大横断面図、図３は、照明装置４の一部破断
平面図である。

【００１７】これらに示す如く照明装置４は、載置ベル
ト２の側縁にその長手方向を沿わせて固設され、載置ベ
ルト２との対面側に開口を有する箱形のケーシング40
と、これの内部に長手方向の所定間隔毎に並設された複
数の発光源41，41…とを備えてなる。これらの発光源4
1，41…は、高い直進性（指向性）を有する光を発する
ものであり、ケーシング40の開口から出射される夫々の
発光の方向が、図３に示す如く相互に略平行をなし、ま
た図２に示す如く、載置ベルト２の上面と略平行をなす
ように位置決めしてある。

【００１８】発光源41，41…としては、ＬＥＤ等、自身
が発光体である光源を用いることができ、また光源から
の発光を光ファイバ等の導光手段により導き、前述した
発光を行わせる構成としてもよい。

【００１９】発光源41，41…からの発光の出射口となる
ケーシング40の開口には、図示の如く、集光レンズ42が
嵌め込み固定してある。該集光レンズ42は、発光源41，
41…からの発光が有するわずかな拡がりを補正し、指向
性を高める作用をなすものであり、発光源41，41…の発
光自体の指向性が十分に高い場合には不要である。この
場合、ケーシング40の開口は、内部への塵埃の侵入を防
ぐべく、集光レンズ42に換えて透光性を有するカバー板
により覆うのが望ましい。

【００２０】なお、発光源41，41…の発光は、載置ベル
ト２の上面と平行をなす面内においては、適宜な拡がり
を有するのが望ましい。従って前記集光レンズ42として
は、載置ベルト２の上面と平行な面内での集光作用を行
わず、同じく直交する面内での集光作用のみを行うレン
ズを用いるのが良い。

【００２１】以上の如く構成された本発明に係る物品識
別装置においては、載置ベルト２の動作により搬送され
る物品１を照明装置４による照明下に視覚センサ３によ
り撮像する。照明装置４の発光源41，41…からの発光
は、載置ベルト２の上面と略平行をなして進行し、この
進行経路の中途に存在する物品１に照射され、該物品１
の表面にて反射される。

【００２２】図４及び図５は、この反射態様の説明図で
ある。物品１の表面1aは、厳密な意味での平面ではない
から、前述の如く進行して物品１の表面1aに当たる光
は、図４に示す如く、あらゆる方向に乱反射され、この
乱反射光の内、上方に向かう光成分が載置面２の上方に
配した視覚センサ３に捉えられる。

【００２３】また、前記乱反射光の内、下方に向かう光
は、物品１の載置面となる載置ベルト２の上面2aに達
し、該表面2aが厳密な平面でないことから、表面1aにお
けると同様に乱反射され、この乱反射光の内、上方に向
かう光成分もまた前記視覚センサ３に捉えられる。

【００２４】物品１の表面1aと載置ベルト２の上面2aと
においては、前述の如き反射が複数回繰り返され、各回
の反射光の内、上方に向かう光成分が前記視覚センサ３
に捉えられる。一方、照明装置４の各発光源41，41…か
らの出射光は、載置ベルト２の上面と略平行をなし、高
い指向性を有する光であるから、物品１への到達前の光
は、そのわずかな光成分が視覚センサ３に捉えられるに
過ぎない。

【００２５】図６は、視覚センサ３の撮像結果の一例を
示している。視覚センサ３に到達する光は、前述した如
く、物品１の表面1aにて反射された反射光と、前記表面
1aと載置ベルト２の上面2aとによる多重反射光との一部
であり、これらは前記表面1aの近傍に集中するから、視
覚センサ３による撮像結果には、図示の如く、物品１の
外郭形状をその内縁とする明部3aが現出し、明暗に応じ
た２値化画像から前記明部3aを抽出することにより、前
記物品１の輪郭を正確に知ることができ、高い精度にて
物品１の識別が行える。

【００２６】以上の如き本発明に係る物品識別装置にお
いては、載置ベルト２の上面2aからの反射光を視覚セン
サ３により捉えるから、物品１の載置面となる載置ベル
ト２は、図８に示す従来の物品識別装置における透光ベ
ルト12とは異なり、光透過性を有する必要はなく、上流
側及び下流側の搬送ベルト10，10と同じく一般的なベル
ト材料を用いることができ、搬送系の信頼性を損なう虞
れがない。

【００２７】また、以上の実施の形態においては、物品
１の識別のための専用の載置面として載置ベルト２を用
いているが、搬送ベルト10の中途を載置面として利用す
ることも可能であり、更に、発光源41，41…を備える照
明装置４は、載置ベルト２の幅方向両側に配すればよい
ことから、既存の搬送系への適用が容易である。

【００２８】照明装置４は、以上の実施の形態に示す如
く、載置ベルト２の両側の一対に限らず、載置ベルト２
上の物品１の周囲に複数配設してあればよく、光の出射
方向の異なる３つ以上の照明装置４，４…を配設するこ
とも可能である。但し、図１に示す如き搬送系の中途へ
の適用においては、搬送方向の上流側及び下流側での配
設位置の確保が難しいことから、照明装置４の配設数は
２つとするのが望ましい。

【００２９】図７は、本発明に係る物品識別装置の他の
実施の形態を示す斜視図であり、この物品識別装置は、
載置ベルト２と、これの上方の視覚センサ３、及び両側
の照明装置４，４の周囲を遮光カバー５により覆い、視
覚センサ３による前述した撮像を、前記遮光カバー５に
より外光の大部分を遮った状態で行わせる構成となって
いる。この構成によれば、図６に示す撮像結果におい
て、前述した反射光により現出する明部3aと、これの周
辺の暗部とのコントラストが強調され、２値化画像から
の明部3aの抽出がより容易に行える。

【００３０】なお以上の実施の形態においては、識別対
象となる物品１が箱状の物品である場合について述べた
が、本発明に係る物品識別装置は、対象物品の形状の如
何に係わらす識別可能であることは言うまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る物品識別
装置においては、載置面上に載置された物品に、該物品
の周囲に配した発光源から載置面と略平行をなす光を照
射し、前記物品の表面にて反射された反射光と、前記表
面及び前記載置面にて反射された多重反射光とを載置面
の対向配置された撮像手段に捉えるから、撮像手段の撮
像結果には、前記反射光の受光により物品の表面を縁取
る態様に他部よりも明るい明部が現出し、この明部の内
側輪郭を抽出することにより前記物品の輪郭を精度良く
抽出することができ、また前記載置面を選ばず、発光源
の配設も容易であることから、適用範囲を限ることなく
対象物品の正確な識別が可能となる等、本発明は優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る物品識別装置の構成を示す斜視図
である。

【図２】図１のII−II線による照明装置近傍の拡大横断
面図である。

【図３】照明装置の一部破断平面図である。

【図４】照明装置からの発光の反射態様の説明図であ
る。

【図５】照明装置からの発光の反射態様の説明図であ
る。

【図６】視覚センサの撮像結果の一例である。

【図７】本発明に係る物品識別装置の他の実施の形態を
示す斜視図である。

【図８】従来の物品識別装置の一例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 物品 ２ 載置ベルト ３ 視覚センサ ４ 照明装置 ５ 遮光カバー 10 搬送ベルト 41 発光源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 載置面上に載置された物品を、前記載置
   面に対向配置された撮像手段により撮像し、この撮像結
   果から前記物品の輪郭を抽出して、該物品を識別するよ
   うになした物品識別装置において、前記物品の周囲の複
   数か所に前記載置面と略平行をなす光を発する発光源を
   備え、該発光源から前記物品に照射され、該物品の表面
   にて反射された反射光と、前記表面及び前記載置面にて
   反射された多重反射光とを前記撮像手段に捉える構成と
   してあることを特徴とする物品識別装置。