JP2010020628A

JP2010020628A - 円板状物体外観検査装置

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Publication number: JP2010020628A
Application number: JP2008181859A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Hibari; 英幸雲雀
Original assignee: Laurel Precision Machines Co Ltd
Current assignee: Laurel Precision Machines Co Ltd
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2010-01-28
Anticipated expiration: 2028-07-11
Also published as: JP5140510B2

Abstract

【課題】円板状物体の外径面の全体を撮像することができる円板状物体外観検査装置の提供。
【解決手段】搬送経路１２に沿って移動する円板状物体Ｃの厚さ方向の一側に配置される第１の撮像手段３１と、円板状物体Ｃの厚さ方向の逆側に配置されて円板状物体Ｃの外径面Ｃｂの像を第１の撮像手段３１に向け反射させる円錐状反射面３５ａとを有し、第１の撮像手段３１は、円板状物体Ｃの一側の面Ｃａと円錐状反射面３５ａで反射される外径面Ｃｂとを撮像する。
【選択図】図１

Description

本発明は、円板状物体の外観を検査する円板状物体外観検査装置に関する。

硬貨やメダル、ブランクコイン等の円板状物体には、厚さ方向の一側の面および逆側の面と外径面とに模様が形成されたものがある。そして、このような円板状物体のうちの例えば硬貨の外観を検査するための装置として、搬送経路に沿って移動する硬貨の厚さ方向の一側にラインセンサあるいはエリアセンサを配置して、このセンサにより、硬貨の厚さ方向の一側の面と平面ミラーにより反射される外径面の一部とを撮像するもの（例えば、特許文献１，２参照）や、搬送経路に沿って移動する硬貨の径方向外側にエリアＣＣＤを配置し、硬貨の厚さ方向の一側および逆側それぞれに平面ミラーを配置して、平面ミラーにより反射される厚さ方向の一側の面および逆側の面と、外径面の一部とをエリアＣＣＤで撮像するもの（例えば、特許文献３参照）が開示されている。
特開平１０−１１６２９号公報特開平９−３１９９１５号公報特開平１０−２２２７１６号公報

上記したいずれの装置においても、硬貨の外径面の一部を撮像できるものの、外径面の全体を撮像することはできない。

したがって、本発明は、円板状物体の外径面の全体を撮像することにより検査精度を向上できる円板状物体外観検査装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、搬送経路に沿って移動する円板状物体の厚さ方向の一側に配置される第１の撮像手段と、前記円板状物体の厚さ方向の逆側に配置されて該円板状物体の外径面の像を前記第１の撮像手段に向け反射させる円錐状反射面とを有し、前記第１の撮像手段は、前記円板状物体の前記一側の面と前記円錐状反射面で反射される前記外径面とを撮像することを特徴としている。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記円錐状反射面がリングミラーに形成されており、前記円板状物体の前記逆側に、前記リングミラーの内側の空間を介して前記円板状物体の前記逆側の面を撮像する第２の撮像手段を有することを特徴としている。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、前記円錐状反射面の光軸が前記第１の撮像手段の光軸に一致しており、前記搬送経路には、前記円板状物体を案内し該円板状物体の中心を前記光軸上に通過させるガイド手段が設けられていることを特徴としている。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に係る発明において、前記搬送経路は、傾斜により前記円板状物体を自重で移動させることを特徴としている。

請求項１に係る発明によれば、搬送経路に沿って移動する円板状物体の厚さ方向の一側に配置された第１の撮像手段が、円板状物体のこの一側の面と、円板状物体の厚さ方向の逆側に配置された円錐状反射面で反射される外径面とを撮像する。よって、円板状物体の厚さ方向の一側の面とともに外径面の全体を撮像して検査することができ、厚さ方向の一側の面と外径面との位相関係をも検査することができる。したがって、より精度の高い外観検査を行うことができる。

請求項２に係る発明によれば、円錐状反射面をリングミラーに形成し、円板状物体の厚さ方向の逆側に配置された第２の撮像手段によって、リングミラーの内側の空間を介して円板状物体の逆側の面を撮像する。よって、円板状物体の厚さ方向の一側の面、外径面の全体および厚さ方向の逆側の面を撮像して検査することができ、厚さ方向の一側の面、外径面の全体および厚さ方向の逆側の面の各位相関係をも検査することができる。したがって、より一層精度の高い外観検査を行うことができる。

請求項３に係る発明によれば、搬送経路のガイド手段が、円板状物体を案内して、その中心を、円錐状反射面および第１の撮像手段の一致する光軸上に通過させるため、円板状物体の外径面を良好に撮像することができる。

請求項４に係る発明によれば、搬送経路は、傾斜により円板状物体を自重で移動させるため、第１の撮像手段による有効撮像データの減少を防止あるいは抑制することができる。

本発明に係る円板状物体外観検査装置の一実施形態である硬貨識別装置を図面を参照して以下に説明する。

本実施形態の硬貨識別装置は、硬貨入金機や硬貨入出金機等の硬貨処理機に組み込まれるものである。硬貨処理機は、図示は略すが、機外から入金口に金種混合で投入されたバラの硬貨を一枚ずつ分離し搬送して金種別に分類して収納等を行うものであり、図１および図２に示すように、硬貨識別装置１１は、硬貨（円板状物体）Ｃを一枚ずつ間隔をあけて搬送する搬送経路１２を含んでいる。

この搬送経路１２は、傾斜により硬貨を自重で移動させるもので、上面１５ａが平坦であり、幅方向は水平を維持したまま搬送方向下流側ほど下側に位置するように傾斜配置された搬送路１５と、この搬送路１５の上面１５ａの幅方向両側に搬送方向に沿って延在配置された一対のガイド（ガイド手段）１６，１６とを有している。硬貨Ｃは、下面Ｃａが搬送路１５の上面１５ａに接触し外径面Ｃｂが一対のガイド１６，１６で案内されて搬送路１５の上面１５ａ上を傾斜により移動する。一対のガイド１６，１６は、図４に示すスライドガイド１７により搬送路１５の幅方向にスライド可能に設けられており、互いの間隔が可変となっている。

なお、搬送路１５における一対のガイド１６，１６よりも上流側には、搬送路１５で搬送される硬貨Ｃの金種を識別する図３に示す上流側識別センサ１８が設けられている。この上流側識別センサ１８は、例えば硬貨Ｃの直径を検出するラインセンサからなる直径センサと硬貨の材質を検出する材質センサとで構成されている。上流側識別センサ１８の出力が制御部２０に入力されることになり、制御部２０は、上流側識別センサ１８の出力を記憶部２１に記憶されたマスタデータと比較することで硬貨Ｃの金種を識別する。なお、制御部２０は、上流側識別センサ１８で金種識別不能な硬貨Ｃは偽硬貨として、同じく上流側の図示略のリジェクト部で搬送路１５から排除する。

図２に示すように、一対のガイド１６，１６は、互いの間隔が広く互いに平行な導入ガイド面１６ａが上流側に形成され、互いの間隔が狭く互いに平行な導出ガイド面１６ｂが下流側に形成され、導入ガイド面１６ａと導出ガイド面１６ｂとの間に下流側ほど互いの間隔が狭くなるように傾斜する傾斜ガイド面１６ｃが形成されている。そして、各ガイド１６，１６には、図４に示すように、搬送路１５の幅方向に沿うラックギア２２がそれぞれ固定されており、各ラックギア２２が共通のピニオンギア２３に噛み合っている。これにより、一対のガイド１６，１６は、互いの中心を搬送路１５の幅方向の中心に一致させた状態のまま、間隔が可変となる。そして、ピニオンギア２３がステッピングモータ２４の駆動軸２５に固定されており、このステッピングモータ２４の駆動力で一対のガイド１６，１６は間隔が金種に応じて適宜調整される。つまり、制御部２０は、上流側識別センサ１８の識別結果に基づいて、ステッピングモータ２４により、導出ガイド面１６ｂ，１６ｂ間の間隔を、通過させる硬貨Ｃの径より若干広く、この硬貨Ｃを搬送路１５の幅方向の中心位置に案内する間隔に調整する。なお、導入ガイド面１６ａ，１６ａ間の間隔は、最も狭いときでも上流側から流れてきた最大径の硬貨を受け入れ可能な間隔に設定されている。スライドガイド１７、ラックギア２２、ピニオンギア２３およびステッピングモータ２４が、ガイド１６，１６の間隔を可変とする可変機構（ガイド手段）２６を構成している。

上記した一対のガイド１６，１６は、図２に示すように、搬送路１５の途中位置で途切れており、搬送路１５におけるガイド１６，１６のない部分は、透明板３０で形成されている。

図１に示すように、この透明板３０の下側（つまり搬送経路１２に沿って移動する硬貨Ｃの厚さ方向の一側）には、透明板３０に直交するように光軸Ｏが配置された第１カメラ（第１の撮像手段）３１が配置されている。この第１カメラ３１は、透明板３０側に配置されたレンズ３２と、透明板３０とは反対側に配置されたＣＣＤ等のエリアセンサからなる受光部３３とから構成されている。ここで、一対のガイド１６，１６で案内される硬貨Ｃの中心が第１カメラ３１の光軸Ｏ上を通るように第１カメラ３１は配置されている。また、最大径の硬貨Ｃの中心が第１カメラ３１の光軸Ｏに一致した状態でこの最大径の硬貨Ｃの全体が透明板３０の内側範囲に入るように透明板３０の大きさが設定されている。第１カメラ３１は、全金種の硬貨Ｃについて、硬貨Ｃの中心が第１カメラ３１の光軸Ｏに一致した状態にあるとき下面Ｃａの全体の像を撮像可能となっている。なお、上記した一対のガイド１６，１６は、硬貨Ｃを案内してその中心を、この第１カメラ３１の光軸Ｏ上に通過させることになる。

透明板３０の上側（つまり搬送経路１２に沿って移動する硬貨Ｃの厚さ方向の逆側）には、透明板３０つまり搬送路１５上を移動する硬貨Ｃの移動を妨げない隙間をあけて、円錐状リングミラー（リングミラー）３５が配置されている。この円錐状リングミラー３５は、透明板３０側の面に透明板３０から離れるほど縮径する円錐状反射面３５ａが形成されている。円錐状リングミラー３５およびその円錐状反射面３５ａは、第１カメラ３１と光軸Ｏを一致させており、第１カメラ３１の光軸Ｏに一致した状態の硬貨Ｃの外径面Ｃｂの全体像を、金種によらず第１カメラ３１に向け反射させ、第１カメラ３１の硬貨Ｃの下面Ｃａの結像範囲の外側に同時に且つ同軸状に結像可能な大きさ及び角度に形成されている。これにより、第１カメラ３１は、全金種の硬貨Ｃについて、硬貨Ｃの中心が第１カメラ３１の光軸Ｏに一致した状態にあるとき、図５に示すイメージのように受光部３３の受光エリアＸ内に下面Ｃａの全体の像ＣａＸおよび外径面Ｃｂの全体の像（縁刻画像）ＣｂＸを同時に撮像可能となっている。なお、下面Ｃａおよび外径面Ｃｂの良好な画像が得られるように、第１カメラ３１のレンズ３２にはテレセントリック系のレンズが採用されている。

円錐状リングミラー３５の上側（つまり搬送経路１２に沿って移動する硬貨Ｃの厚さ方向の逆側）には、第２カメラ（第２の撮像手段）３８が第１カメラ３１および円錐状リングミラー３５と光軸Ｏを一致させて配置されている。この第２カメラ３８は、円錐状リングミラー３５側に配置されたレンズ３９と、円錐状リングミラー３５とは反対側に配置されたＣＣＤ等のエリアセンサからなる受光部４０とから構成されている。第２カメラ３８は、全金種の硬貨Ｃについて、硬貨Ｃの中心が第２カメラ３８の光軸Ｏに一致した状態にあるとき上面Ｃｃの全体の像を、円錐状リングミラー３５の内側の空間を介して撮像可能となっている。

透明板３０のすぐ下側には、リング状ＬＥＤ４２が、第１カメラ３１の光軸Ｏに中心を一致させて配置されている。このリング状ＬＥＤ４２は、全金種の硬貨Ｃについて、硬貨Ｃの中心が第１カメラ３１の光軸Ｏに一致した状態にあるとき下面Ｃａの全体および外径面Ｃｂの全体に光を照射可能となっている。なお、リング状ＬＥＤ４２は、第１カメラ３１の撮像の邪魔にならない大きさとなっている。

円錐状リングミラー３５のすぐ上側にも、リング状ＬＥＤ４４が、円錐状リングミラー３５の光軸Ｏに中心を一致させて配置されている。このリング状ＬＥＤ４４は、全金種の硬貨Ｃについて、硬貨Ｃの中心が第１カメラ３１の光軸Ｏに一致した状態にあるとき上面Ｃｃの全体に光を照射可能となっている。なお、リング状ＬＥＤ４４は、第２カメラ３８の撮像の邪魔にならない大きさに設定されている。

透明板３０を挟んで上下には、硬貨Ｃの中心が第１カメラ３１の光軸Ｏに一致する撮像タイミングを計る複数の金種毎の図３に示すタイミングセンサ４６ａ〜４６ｆが設けられている。ここで、タイミングセンサ４６ａは最小径の１円硬貨用、タイミングセンサ４６ｂは５０円硬貨用、タイミングセンサ４６ｃは５円硬貨用、タイミングセンサ４６ｄは１００円硬貨用、タイミングセンサ４６ｅは１０円硬貨用、タイミングセンサ４６ｆは最大径の５００円硬貨用となっている（図１ではタイミングセンサ４６ｆのみを、図２ではタイミングセンサ４６ａ，４６ｆのみを図示）。これらのタイミングセンサ４６ａ〜４６ｆは、図１に示すように発光素子４７と受光素子４８とからなる光学式のもので、発光素子４７の発光が硬貨Ｃの下流端で遮光されて受光素子４８で受光不可となるタイミングが対応金種の硬貨Ｃの撮像タイミングとなる位置にそれぞれ配置されている。なお、最小径の硬貨Ｃの中心が第１カメラ３１の光軸Ｏに一致するとこの硬貨Ｃの下流端で遮光される一つのタイミングセンサのみを設け、このタイミングセンサで検出した時点から硬貨の外径に応じた遅延時間を待って撮像タイミングを得るようにしても良い。

以上のような構成の本実施形態の硬貨識別装置１１では、搬送経路１２に沿って硬貨Ｃが搬送路１５の傾斜により一枚ずつ移動すると、硬貨Ｃは、まず、上流側識別センサ１８を通過する。このとき、制御部２０は、上流側識別センサ１８で検出される硬貨Ｃの直径および材質を記憶部２１に記憶されたマスタデータと比較し、直径および材質の組み合わせで金種を識別することになる。制御部２０は、上流側識別センサ１８で金種識別不能な硬貨は偽硬貨として、同じく上流側の図示略のリジェクト部で搬送路１５から排除して所定の排除場所に案内する。

上流側識別センサ１８で硬貨Ｃの金種が識別されると、制御部２０は、ステッピングモータ２４を駆動して一対のガイド１６，１６を識別された金種に合わせる。すると、搬送路１５の傾斜で移動するこの硬貨Ｃが、導入ガイド面１６ａ，１６ａ間に入り、傾斜ガイド面１６ｃ，１６ｃ間を通過し、さらに導出ガイド面１６ｂ，１６ｂ間を通過して、透明板３０上に繰り出される。このとき、この硬貨Ｃは、その中心の搬送路１５の幅方向の位置が、搬送路１５の幅方向における、第１カメラ３１、第２カメラ３８および円錐状反射面３５ａの光軸Ｏの位置と一致することになり、そのままの状態でさらに移動する。なお、制御部２０は、上流側識別センサ１８で硬貨が検出されるとリング状ＬＥＤ４２，４４を照射状態としており、タイミングセンサ４６ａ〜４６ｆのうち、上流側識別センサ１８で識別されたこの硬貨Ｃの金種用のものが遮光され撮像タイミングになると、第１カメラ３１および第２カメラ３８による撮像を同時に行う。

すると、制御部２０には、図５にイメージで示すように、第１カメラ３１による硬貨Ｃの下面Ｃａの全体の画像ＣａＸと外径面Ｃｂの全体の画像ＣｂＸが入力されることになり、図示は略すが、第２カメラ３８による硬貨Ｃの上面Ｃｃの全体の画像も入力される。制御部２０は、これらの撮像結果を記憶部２１に記憶されたマスタデータ（辞書画像）と比較することで、硬貨Ｃを識別する。

マスタデータは、例えば、硬貨Ｃの表面が下面Ｃａとなったときの、下面Ｃａおよび外径面Ｃｂを同時に撮像したデータと上面Ｃｃのデータとが位相関係を合わせて表面基準マスタデータとして記憶されており、同様に、硬貨Ｃの裏面が下面Ｃａとなったときの、下面Ｃａおよび外径面Ｃｂを同時に撮像したデータと上面Ｃｃのデータとが位相関係を合わせて裏面基準マスタデータとして記憶されている。そして、制御部２０は、第１カメラ３１で撮像した硬貨Ｃの下面Ｃａおよび外径面Ｃｂの画像データを回転させるとともに同期して第２カメラ３８で撮像した上面Ｃｃの画像データを回転させ、表面基準マスタデータとの一致度が最も高くなる位相を求め、このときの下面Ｃａの一致度、外径面Ｃｂの一致度および上面Ｃｃの一致度がそれぞれ所定割合以上であると、上流側識別センサ１８の識別結果の金種を確定する。いずれかの一致度が所定割合未満であった場合は、上記と同様にして、裏面基準マスタデータとの一致度が最も高くなる位相を求め、このときの下面Ｃａの一致度、外径面Ｃｂの一致度および上面Ｃｃの一致度がそれぞれ所定割合以上であると、上流側識別センサ１８の識別結果の金種を確定する。表面基準マスタデータおよび裏面基準マスタデータの両方について、下面Ｃａ、外径面Ｃｂおよび上面Ｃｃのいずれかの一致度が所定割合未満であった場合、制御部２０は、この硬貨Ｃは偽硬貨と識別して、下流側の図示略のリジェクト部で搬送路１５から排除して所定の排除場所に案内する。

以上に述べた本実施形態の硬貨識別装置１１によれば、搬送経路１２に沿って移動する硬貨Ｃの厚さ方向の一側に配置された第１カメラ３１が、硬貨Ｃのこの一側の下面Ｃａと、硬貨Ｃの厚さ方向の逆側に配置された円錐状反射面３５ａで反射される外径面Ｃｂとを同時に撮像する。よって、硬貨Ｃの下面Ｃａの全体の模様とともに外径面Ｃｂの全体の縁刻模様をも撮像して検査することができ、下面Ｃａの模様と外径面Ｃｂの模様との位相関係をも検査することができる。したがって、より精度の高い外観検査を行うことができる。

また、円錐状反射面３５ａを円錐状リングミラー３５に形成し、硬貨Ｃの厚さ方向の逆側に配置された第２カメラ３８によって、円錐状リングミラー３５の内側の空間を介して硬貨Ｃの逆側の上面Ｃｃの全体を撮像する。よって、硬貨Ｃの下面Ｃａの全体の模様、外径面Ｃｂの全体の模様および上面Ｃｃの全体の模様を同時に撮像して検査することができ、これらの下面Ｃａの模様、外径面Ｃｂの模様、上面Ｃｃの模様の各位相関係をも検査することができる。したがって、より一層精度の高い外観検査を行うことができる。

また、搬送経路１２の一対のガイド１６，１６が、硬貨Ｃを案内して、円錐状反射面３５ａおよび第１カメラ３１の光軸Ｏ上に、硬貨Ｃの中心を通過させるため、硬貨Ｃの外径面Ｃｂを良好に撮像することができる。

また、搬送経路１２が、傾斜により硬貨Ｃを自重で移動させるものであるため、第１カメラ３１および第２カメラ３８による有効撮像データの減少を防止することができる。

なお、搬送路１５を水平とし、その上側且つ円錐状リングミラー３５の下側に配設された搬送ベルトで硬貨を搬送路１５に押し付けて搬送するようにしても良い。この場合、第１カメラ３１および第２カメラ３８の撮像データに搬送ベルトが含まれてしまうことから、制御部２０は、撮像データとマスタデータとの比較時に、これらデータの搬送ベルト部分をマスクして比較を行うことになる。また、この場合、タイミングセンサとして反射型のセンサを用いることになる。

また、図６に示すように、搬送路１５の幅方向に移動可能なガイド１６を一方のみ設けても良い。この場合、ガイド１６の反対側にガイド１６に硬貨Ｃを押し付ける板バネ等の押付部材５１を設け、ガイド５０から硬貨Ｃが離れる前に、この押付部材５１による押し付けを解除することになる。
また、リング状ＬＥＤ４２，４４等のリング照明以外に、ドーム照明、落射照明等を用いても良い。

本発明に係る円板状物体外観検査装置の一実施形態である硬貨識別装置の断面図である。同硬貨識別装置を示す図１のＡ矢視図である。同硬貨識別装置を示すブロック図である。同硬貨識別装置のガイドの可変機構を示す図である。同硬貨識別装置の第１カメラの撮像のイメージを示す図である。同硬貨識別装置の可変機構の変形例を示す図である。

符号の説明

１１硬貨識別装置（円板状物体外観検査装置）
１２搬送経路
１６ガイド（ガイド手段）
２６可変機構（ガイド手段）
３１第１カメラ（第１の撮像手段）
３５円錐状リングミラー（リングミラー）
３５ａ円錐状反射面
３８第２カメラ（第２の撮像手段）
Ｃ硬貨（円板状物体）
Ｏ光軸

Claims

搬送経路に沿って移動する円板状物体の厚さ方向の一側に配置される第１の撮像手段と、
前記円板状物体の厚さ方向の逆側に配置されて該円板状物体の外径面の像を前記第１の撮像手段に向け反射させる円錐状反射面とを有し、
前記第１の撮像手段は、前記円板状物体の前記一側の面と前記円錐状反射面で反射される前記外径面とを撮像することを特徴とする円板状物体外観検査装置。
前記円錐状反射面がリングミラーに形成されており、
前記円板状物体の前記逆側に、前記リングミラーの内側の空間を介して前記円板状物体の前記逆側の面を撮像する第２の撮像手段を有することを特徴とする請求項１に記載の円板状物体外観検査装置。
前記円錐状反射面の光軸が前記第１の撮像手段の光軸に一致しており、
前記搬送経路には、前記円板状物体を案内し該円板状物体の中心を前記光軸上に通過させるガイド手段が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の円板状物体外観検査装置。
前記搬送経路は、傾斜により前記円板状物体を自重で移動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の円板状物体外観検査装置。