JP2760826B2 - 対象物のカラー制御方法及び装置 - Google Patents

対象物のカラー制御方法及び装置

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JP2760826B2 JP63509428A JP50942888A JP2760826B2 JP 2760826 B2 JP2760826 B2 JP 2760826B2 JP 63509428 A JP63509428 A JP 63509428A JP 50942888 A JP50942888 A JP 50942888A JP 2760826 B2 JP2760826 B2 JP 2760826B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は請求の範囲第１項の前段で定義された装置に
関するものである。
産業上のカラー制御或はカラー分類を行う分野におい
て、異なった大きさを有して早い速度で移動しており、
熱いか或は湿っているか、或は他の理由により、カラー
制御装置と接触するのが困難な物体を制御する必要があ
る。そこで、この対象物のカラーは、距離を置いて制御
できることが望ましい。
パルス光源よりの光で対象物（物体）を照射し、その
反射光を検出してカラー制御を行うことが、西ドイツ特
許公開、DE3 244 286により周知である。その反射光は
検知器の複数のセンサの１つの上に、レンズ系を通し
て、直接或は光ファイバを通して結像される。その集光
された光は光源からの基準信号と比較されて、対象物の
色が検知される。ここで対象物は、レンズ系を通して像
が結ばれ、そのレンズ系は、光ファイバの端部で対象物
に焦点を合わし、その光ファイバを通して、レンズによ
り１つ或はそれ以上の、対象物の色を測定するセンサに
焦点を合わしている。このような装置を用いた画像光学
系を使用することは、機構的な影響がレンズ系の焦点ず
れとなって表れるため、その機構の安定性に極端に厳し
い要求が課されることになる。よって、このような画像
光学系を備えた装置は、制御される対象物が均質でない
ような用途、例えば野菜や、魚及び肉類等を含む食料品
などには実用でない。画像光学システムを用いた既知の
カラー制御では、測定対象の対象物の高さの変動が大き
いと不正確な結果をもたらし、その色が変化する対象物
の場合は、再生不可能な測定結果が得られている。
米国特許4,131,540では、画像光学システムを通常無
効にすることにより、これら欠点を克服する試みがなさ
れている。この米国特許4,131,540はトマト分類装置を
開示しており、その画像システムは、拡散板或は地塗り
のガラス板上にトマトの画像を写し、その背後から光検
知ユニットにより、その対象物の色を測定している。し
かしながら、この装置では、対象物は測定エリアから理
想的な距離に規定されているため、依然として距離の変
動に敏感となっている。他の距離に関しては、その測定
への寄与が、対象物での光の分散、陰影、彩度と同様
に、距離、対象物の形状等に、複雑な方法で依存してい
る縁（リム）領域が発生している。理想的な結像距離か
ら逸脱していると、光の一部が前述のガラス板の外側に
漏れてしまうので、対象物の所望の測定エリアからの検
知器への光の照度は、既知の距離の法則に基づく距離に
よる以上に変化してしまう。また前述のガラス板或は拡
散板を用いると、例えば、対応する色分散を有するガラ
ス板上に結像される対象物の測定エリア内の半分が緑で
半分が赤の場合があるため、測定エリアを横切る方向に
変動する色分散を有する対象物の色を測定するには問題
がある。このとき赤色の検知器の場合、光の検知量は、
対象物の赤色の部分がそのガラス板に最も近い箇所にあ
るか、或は最も離れた位置にあるかによって異なる。こ
れは緑色の検知器の場合にも同様である。
本発明の目的は、測定領域における対象物の位置に関
係なく、その対象物の色を再生可能に測定できる装置を
提供することにある。そして、その測定には、接触する
必要が無く、また対象物の色表現は、その厚みの変動と
は無関係でなければならない。
これらの目的は、請求項１に記載の方法により実現さ
れ、測定エリアから離れた位置に検知器を設けることに
より、検知器の全てのセンサが、その測定エリアの全て
の部分からほぼ同量の光を受け取ることができる。これ
により、測定対象物の厚み或は高さの変動に対する、装
置の感度を小さく抑えることができる。これは、例えば
肉片や、搬送ベルト上の連続した砂糖粒等の測定に便利
である。
種々のサイズや不規則な形状（例えば小えび）の対象
物は、背景が黒の上に置かれるか、或は対象物に当たら
ない光が検知器に到達されるのが防止されている状態で
測定されなければならない。この時に測定エリアの全て
の部分が、検知器により形成される色表現に対して同等
に貢献しているので、これらの測定は再生可能であり、
対象物の測定エリア内の位置とは無関係になる。
この測定エリアはどのような形式（例えば搬送ベルト
を横切る方向の縞状）で形成されても良く、またその大
きさは非常に大きい範囲で変動しても良い。この測定エ
リアの大きさは、光源の視野絞り（開き）を調整するこ
とにより、単独で調整でき、検知器の位置及び角度は厳
密でないので、簡単で安価な光学システムが得られ、そ
こでは新たな対象物への切り換えは、単に光源の開きを
変えるだけで実現できる。こうして視覚検査において、
測定エリアの大きさを変更し、その測定エリアが照射さ
れた領域に対応しているかどうかを普通にチェックする
ことが容易になる。
光源と対象物との間で、その系で使用されるレンズや
絞りは、照射領域のサイズを変更するためにだけ使用さ
れる。この絞りは、イメージの質を向上させるために、
従来より使用されている絞りと対照的な可視フイールド
の絞りである。それからセンサにより記録されたカラー
は、照射された領域の平均的な色を表わしている。結像
レンズシステム或はそのようなものは、対象物と検知器
の間に組込まれていないので、その装置は、測定領域内
での対象物の位置の変化に敏感でない。光学的な境界面
の数が限定されているので、そのシステムにおける損失
も同様に限定される。対象物と検知器との間の伝達損失
がほとんどないので、対象物と測定装置との間を長くし
て測定することができる。
更に、この装置は、カラーパターンが大きく変化して
いる対象物に対しても、平均値で測定するのに適してい
る。
請求項の第２項の前段で述べたように、光源が、ほぼ
点形状のキセノン・ストロボランプと、凸レンズである
時、この請求項で特徴的部分で規定された構成は、照明
が、任意の、所望の形式で正に所望の測定に限定できる
ことを表わしている。
周囲よりの信号をフィルタリングするための手段が第
３項に記載されている。
この発明はまた、ある方向で、対象物の大きさを測定
する記述された装置の使用に関連している。本願発明に
従って、そのように使用する特徴的な態様が第４項の特
徴的な部分に記載されている。この特性により、検出さ
れた反射光強度は、そのビーム方向に対象物の大きさ、
例えばその幅の測定となる。
請求項の第５項に記載されたように、寸法測定が複数
の特定の位置で実行されるとき、その対象物の形状が決
定される。対象物は、例えばコンベア・ベルト上に置か
れてもよく、個々の測定はこのベルトの所定の位置で行
われる。
その色が決定されるべき対象物の後ろに置かれた鏡の
ような背景よりの照射光を除去する手段が、請求項の第
６項に記述されている。これは、偏向した光が鏡により
反射された後も偏向したままであり、鏡のようでない表
面により、拡散した光として広がるという事実を利用し
たものである。
この発明の装置の実施例は、図面に図式的に示されて
おり、この図面を参照して以下に詳しく説明する。
図面において、10はカラー制御される対象物11が搬送
されるコンベアベルトである。対象物が照射ユニット12
と検知ユニット13がある制御位置に到着すると、制御ユ
ニット14は測定が行われることを知らされる。この情報
は検知ユニット13に送られ、これを介して照射ユニット
12に送られる。この照射ユニット12は、キセノン・フラ
ッシュランプ16を起動するためのトリガを備えた電源ユ
ニット15を備えている。このランプ16は、ほぼ点光源を
形成しており、制御ユニットよりの信号を受取ると、２
〜６μｓの間隔で強力な光パルスを発生する。この光
は、そのカラーが制御される対象物11の領域に対応した
形状を有する可視フイールド絞り17と、対象物11に向か
ってほぼ平行な光線19のビームを送出する凸レンズ18を
通って送られる。
対象物が鏡のようでない場合、それは光を散乱させ
る。この光の一部は検知ユニット13にぶつかる。このユ
ニット13は、異なる分光感度を有する３つのセンサ22に
光を送るレンズ21を備えている。この検知ユニットは対
象物から大きく離れており、各センサは対象物の照射さ
れた領域の種々の部分からほぼ同じ量の光を受取る。レ
ンズ21は増幅要素としての役割のみを果していて、結像
要素としての役割を実行していないので、省略しても良
い。検知器13はイメージング（結像）の平衡状態を満足
していないが、結像点よりも、そのレンズに接近して置
かれている。センサのそれぞれは、随意にカラーフィル
タ（図示せず）を有していてもよい。センサよりの信号
はあ、光源と同じ時間に関する変数を有する信号のみを
通過させるために設けられている増幅器23により増幅さ
れ、その増幅された信号はA/Dコンバータと計算ユニッ
ト24により、デジタル信号に変換される。計算ユニット
24は３つの信号の強度に基づいて、光の色と強度とを計
算する。そして、その計算結果は、問題の対象物に対し
て許容、或は拒絶されるのに応じた、記憶されている値
と比較される。分類時、測定結果は複数の記憶された限
界値と比較され、それに従って対象物が分類される。
この対象物は蛍光性であっても、カラーフィルタを通
した特定の波長を持つ励起による光で照射されてもよ
い。
この装置は少なくとも対象物と同じサイズを有する照
射領域により、サイズの判定に使用されてもよい。対象
物の色とともに測定された光の強度は、その対象物のサ
イズ（領域）を示している。もし対象物がその対象物と
異なる色と背景として置かれているときは、サイズ判定
の信頼性は特に高くなるであろう。また、対象物の色と
背景の色の両方で、光の強度を判定することができる。
この手順は、対象物から対象物への色が全く一様でない
場合に、特に重要である。
そのシステムを、幅を決定するのに使用するときは、
対象物はその対象物に対して横軸方向の狭い光線で照射
される。その対象物の色を有する光の測定された強度
は、その対象物の幅を表わしている。
形状判定は、上述したように、コンベアベルト上に幅
を判定するように対象物をセットアップして、通過させ
ることにより行われる。対象物の幅の測定と、コンベア
ベルトの位置の測定を比較することにより、その対象物
の形状が指示される。このようにして、例えば、アイス
クリームコーンがコンベアベルト上で、その先端を前方
に向けているか、或は後向きであるかを判定できる。こ
れは、自動包装手順では重要なことである。
照射ユニットと検知ユニットのそれぞれに、１組の横
切る偏向フィルタを用いると、反射光は偏向により完全
に抑止され、散乱光の75％だけが消失するので、この装
置は鏡を背景として置いた対象物のカラー判定に使用で
きる。同様に、湿った印画紙或は他の鏡のような表面か
らの望ましくない反射光も抑制される。
また、このセットアップにより、鏡のような表面に不
純物があるかどうか、及びその不純物の色を判定するの
に使用できる。ここで注目すべきことは、ステンレスの
容器にある卵白が卵黄あるいは他の何かで汚れているか
を判定できることである。この装置のカラー制御特性を
使用すると、不純物が卵黄、血液或は卵黄のすじからな
っているかどうかも判定することができるであろう。
ここに示され、説明された装置は、本発明の趣旨の範
囲で種々変更することができるであろう。例えば、変調
されたランプは、キセノンランプであってもよく、スト
ロボランプに代わる光源が使用されてもよい。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01J 3/46

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光源（12）により対象物（11）を照射し、
    それぞれ異なる分光感度を有する複数のセンサ（22）に
    より前記対象物（11）から反射された光を検知し、その
    検知された結果に基づいて前記対象物を測定する方法で
    あって、 前記光源（12）はパルス状の光を照射し、前記対象物
    （11）と前記光源との間に設けられた絞り（17）により
    前記対象物の測定エリアを所望の領域に限定して前記測
    定エリアをほぼ均等に照射するように配置され、 前記複数のセンサ（22）は前記対象物（11）の測定エリ
    アから大きく離れて位置して前記対象物（11）からの反
    射光を直接平行光として入射することにより、前記複数
    のセンサ（22）のそれぞれは照射された前記測定エリア
    の全ての部分からほぼ均一に光を受取って、それぞれ前
    記測定エリアから反射された光に応じた信号を出力し、 前記複数のセンサ（22）のそれぞれにより検知された光
    を表す電気信号を増幅するための増幅器（23）を使用
    し、前記増幅器（23）は前記光源（12）による照射パル
    スの時間的変動とは別の変動を有する光から生じる信号
    をフィルタし、 前記増幅器（23）により増幅された信号をA/D変換し、
    そのA/D変換された信号に基づいて前記複数のセンサ（2
    2）のそれぞれで検出された光の色と強度とを計算する
    ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】前記光源（12）は、発光源としてキセノン
    ・ストロボ・ランプを使用することを特徴とする請求項
    １に記載の方法。
  3. 【請求項３】特定の方向での前記対象物（11）の大きさ
    を測定するために、前記光源（12）により、前記対象物
    （11）が測定される方向にすじ状に照射されることを特
    徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記複数のセンサ（22）により検知可能な
    領域を通過する搬送ベルト（10）上に前記対象物（11）
    を位置させ、前記対象物（11）の複数の特定の位置にお
    ける前記対象物（11）の幅の測定と、その時の搬送ベル
    ト（10）の位置の測定との比較により前記対象物（11）
    の形状が判定されることを特徴とする請求項１〜３のい
    ずれか１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記対象物（11）が鏡のような測定領域に
    置かれているとき、光源（12）と前記対象物（11）との
    間に第１の偏向方向を有する第１の偏向フィルタを配置
    し、前記第１の偏向方向にほぼ直交する第２の偏向方向
    を有する第２の偏向フィルタを前記対象物（11）と前記
    複数のセンサ（22）との間に配置したことを特徴とする
    請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】対象物（11）を測定する装置であって、 光パルスにより対象物（11）を照射する光源（12）と、 前記光源（12）と前記対象物（11）との間に設けられ、
    前記光源よりの照射を前記対象物の所望の測定領域に均
    一に限定させるための絞り（17）と、 それぞれが互いに異なるスペクトル感度を有する複数の
    センサ（22）であって、前記対象物の測定エリアから大
    きく離れて位置付けられ、各センサは前記対象物から直
    接ほぼ同じ量の光を受光し、前記複数のセンサ（22）の
    それぞれは前記測定エリアに反射された光に対応する信
    号を出力する複数のセンサと、 前記複数のセンサにより検知された光を表す電気信号を
    増幅する増幅手段（23）であって、前記光源からの照射
    パルス以外の時間的変動を有する光により発生される電
    気信号をフィルタする増幅手段（23）と、 前記増幅手段（23）により増幅された電気信号をデジタ
    ル信号に変換する変換手段と、 前記変換手段により変換されたデジタル信号に基づい
    て、前記複数のセンサのそれぞれで検知された光の強度
    及び色を計算する計算手段と、 を有することを特徴とする装置。
  7. 【請求項７】前記光源（12）は発光源としてキセノン・
    ストロボ・ランプを使用することを特徴とする請求項６
    に記載の装置。
  8. 【請求項８】特定の方向に前記対象物（11）の形状を測
    定するために、前記特定の方向にすじ状に前記対象物
    （11）を照射する照射手段をさらに有することを特徴と
    する請求項６に記載の装置。
JP63509428A 1987-11-10 1988-11-09 対象物のカラー制御方法及び装置 Expired - Lifetime JP2760826B2 (ja)

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