JPH08261955A - 画像認識用撮像カメラおよびこれを用いた検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被検査物体に欠陥があるか否かを認識するた
めの一次元データと共に、撮像カメラの設置位置が正規
の位置であるか否かを確認することができる二次元デー
タも同時に取り出すことが可能な画像認識用撮像カメラ
およびこれを用いた検査装置を提供すること。 【構成】 被検査物体に対向するようにレンズユニット
２が配置され、このレンズユニット２の光軸上にハーフ
ミラー３を配置して、第１のＣＣＤ素子４および第２の
ＣＣＤ素子７にそれぞれ画像情報を供給するように構成
される。前記第１のＣＣＤ素子４により被検査物体の欠
陥の有無等を検出する一次元画像情報が得られ、また第
２のＣＣＤ素子７により、撮像カメラ自身の設置位置に
関する二次元画像情報が得られる。従って、前記二次元
画像情報をビデオモニターに供給することで、物体の撮
像位置を容易に確認することができ、撮像カメラの適切
な配置位置を容易に確認することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばベルトコンベア
等の搬送装置によって搬送される製品上に欠陥があるか
否かを認識するための画像認識用撮像カメラおよびこれ
を用いた検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】製品における欠陥の有無等を非接触で認
識するために、画像認識装置が用いられるようになり、
現状の生産システムにおいては、これが多用されるよう
になっている。前記画像認識装置においては、その装置
の“目”として画像認識用撮像カメラが用いられ、被検
査物体である製品の画像を高い解像度で一次元データと
して取り出し、この一次元データに基づいて製品の欠陥
の有無等を検出するようにしている。この場合、被検査
物体の画像情報を一次元データとしてもたらす前記撮像
カメラ自身は、当該カメラの光軸上に投射される光源と
共に所定位置に正しく設置されていることが前提とな
り、一次元データをもたらす撮像カメラ自身の設置位置
および光源位置が正しいか否かをモニターするために、
以下のような幾つかの手段が提案されている。

【０００３】すなわち第１の例として、撮像カメラから
得られる一次元データを利用し、この一次元データをメ
モリーに対して二次元に展開して書き込み、二次元に展
開したメモリーからのデータを読み出して、これをモニ
ターテレビによってモニターする手段が提案されてい
る。

【０００４】また第２の例として、一次元データを得る
カメラに対して光学的なファインダーを直接取り付け、
ファインダーを直接覗いて撮像カメラの位置合わせが行
えるようにしたものも提案されている。

【０００５】さらに第３の例として、二次元方向に数十
画素（３２〜９６画素）を持つ一次元ＣＣＤ素子を使用
し、一次元ＣＣＤ素子から得られる一次元データにより
製品の欠陥の有無等を検出すると共に、二次元方向に配
列された前記数十画素からのＣＣＤ素子出力をメモリー
に書き込むことで、二次元データを取り込むようにした
ものも提案されている。

【０００６】さらにまた第４の例として、一次元データ
を得る例えば一次元ＣＣＤ素子によって得られる信号波
形をオシロスコープ等で観察し、オシロスコープ等に現
れる波形によってカメラ自身の位置合わせが行なうこと
ができるようにしたものも提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した第
１の例においては、一次元データを二次元展開するため
に、同じ場所の画像が二次元表示される。この二次元表
示される画像は実際の被検査対象の画像とは異なるため
に撮像カメラ自身の位置合わせが難しく、また表示のた
めのメモリーや、このメモリーに対する書き込み、およ
び読み出し操作を成すためのコントロール回路等が別に
必要となり、装置全体が複雑かつ高価になることは免れ
ない。

【０００８】また前記した第２の例においては、被検査
対象の画像を直接目で確認し、一次元カメラの位置合わ
せを行うものであり、被検査対象を直接目で視ることが
できるため、撮像カメラの位置合わせには有効である。
しかし物理的に一次元カメラの接眼レンズの位置でしか
観察することが出来ず、狭い場所に設置することが多い
撮像カメラに対する取扱いが容易ではなくなる。

【０００９】さらに前記した第３の例においては、特殊
なＣＣＤ素子の機能をコントロールすることにより、二
次元の画像を取り込むことが可能となるが、前記第１の
例と同様に、表示のためのメモリーや、このメモリーに
対する書き込みおよび読み出し操作を成すためのコント
ロール回路等が別に必要となり、複雑かつ高価になるこ
とは免れず、さらに特種なＣＣＤ素子を用意する必要が
あるため、装置全体が高価となる。

【００１０】さらにまた前記した第４の例においては、
装置に付帯させる機能が少ないため、装置全体を安価に
構成させることができるが、オシロスコープ等の画面上
において、一次元の波形がどの部分に相当するのかを判
断するには、ある程度熟練が必要であり、容易に操作す
ることが困難になる。加えてオシロスコープ等の特殊な
機器を操作するための基礎知識もある程度必要になると
いった技術的課題も有している。

【００１１】本発明は、このような従来のものの課題に
着目して成されたものであり、一次元データをもたらす
前記画像認識用撮像カメラの設置位置が正規の位置であ
るか否かを、簡単な構成により取り出すことが可能な画
像認識用撮像カメラおよびこれを用いた検査装置を提供
することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ために成された本発明に係る画像認識用撮像カメラは、
被写体からの像を結像させるための結像手段としてのレ
ンズユニットと、前記レンズユニットによって結像され
た画像情報を分割する光学的な分割手段としてのハーフ
ミラーと、前記ハーフミラーによって分割された画像情
報をそれぞれ受けて電気的出力に変換する第１撮像手段
および第２撮像手段としての第１のＣＣＤ素子および第
２のＣＣＤ素子とを具備し、第１のＣＣＤ素子によって
得られる電気的出力を一次元画像情報として利用すると
共に、第２のＣＣＤ素子によって得られる電気的出力を
二次元画像情報として利用するようにしたことを特徴と
する。

【００１３】また、前記した目的を達成するために成さ
れた本発明に係る検査装置は、搬送装置によって搬送さ
れる被写体からの像を結像させるための結像手段として
のレンズユニットと、前記レンズユニットによって結像
された画像情報を分割する光学的な分割手段としてのハ
ーフミラーと、前記ハーフミラーによって分割された画
像情報をそれぞれ受けて電気的出力に変換する第１撮像
手段および第２撮像手段としての第１のＣＣＤ素子およ
び第２のＣＣＤ素子とを具備し、第１のＣＣＤ素子によ
って得られる電気的出力を一次元画像情報として被写体
の異常状態を検出するための出力として利用すると共
に、第２のＣＣＤ素子によって得られる電気的出力を二
次元画像情報としてビデオモニターに供給し、被写体の
撮像位置を確認し得るようにしたことを特徴とする。

【００１４】

【作用】前記した構成の画像認識用撮像カメラにおいて
は、被写体に対向して光学レンズユニットが配置され、
この光学レンズユニットの光軸上にハーフミラーを配置
して、第１のＣＣＤ素子および第２のＣＣＤ素子にそれ
ぞれ画像情報を供給するようにしたので、それぞれのＣ
ＣＤ素子より、被写体の欠陥の有無等を検出する一次元
画像情報、および撮像カメラ自身の設置位置に関する二
次元画像情報とを同時に出力させることができる。

【００１５】また前記した構成の検査装置においては、
搬送装置によって搬送される被写体に対向して光学レン
ズユニットが配置され、この光学レンズユニットの光軸
上にハーフミラーを配置して、第１のＣＣＤ素子および
第２のＣＣＤ素子にそれぞれ画像情報を供給するように
したので、第１のＣＣＤ素子により被写体の欠陥の有無
等を検出する一次元画像情報が得られ、また第２のＣＣ
Ｄ素子により、撮像カメラ自身の設置位置に関する二次
元画像情報とを得ることができる。そして、前記二次元
画像情報をビデオモニターに供給することで、被写体の
撮像位置を容易に確認することができ、撮像カメラの適
切な配置位置を決定させることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明に係る画像認識用撮像カメラお
よびこれを用いた検査装置を図に示す実施例に基づいて
説明する。まず図１は画像認識用撮像カメラの一実施例
を示したものである。図において撮像カメラ１の前端部
には、被写体からの像を結像させるための結像手段とし
ての光学的なレンズユニット２が配置されている。そし
て、レンズユニット２の光軸２ａ上には、レンズユニッ
ト２によってもたらされる画像情報を光学的に分割する
分割手段としてのハーフミラー３が、光軸２ａに対して
４５度の角度をもって配置されている。

【００１７】このハーフミラー３は周知のように、光透
過性の例えばガラス基材の表面に反射材としての例えば
アルミ素材を蒸着等の手段により形成させたものであ
り、前記レンズユニット２によってもたらされる画像情
報の一部を透過させると共に、その一部を反射させて光
軸を９０度折り曲げる作用を有している。

【００１８】前記ハーフミラー３を透過するレンズユニ
ット２の焦点上には、第１撮像手段としての第１のＣＣ
Ｄ素子４が配置されている。この第１のＣＣＤ素子４か
らは、一次元画像情報としての高解像度の一次元データ
がもたらされ、この一次元データはデータアンプ５供給
される。データアンプ５においては一次元データが所定
のレベルに増幅されると共に、増幅された一次元データ
は、必要に応じて２値化処理が成され、出力端子６より
出力されるように構成されている。

【００１９】一方、前記ハーフミラー３によって反射さ
れて、光軸が９０度折り曲げられた前記レンズユニット
１による焦点上には、第２撮像手段としての第２のＣＣ
Ｄ素子７が配置されている。この第２のＣＣＤ素子７か
らは、二次元画像情報としての二次元のエリアデータが
もたらされ、この二次元データは二次元ＣＣＤユニット
８に供給される。この二次元ＣＣＤユニット８において
は、所定の垂直および水平同期信号が加えられて例えば
ＮＴＳＣ方式におけるコンポジットビデオ信号としての
生成処理が成され、出力端子９より出力されるように構
成されている。

【００２０】この出力端子９には、コンポジットビデオ
ケーブル１０を介してビデオモニター１１が接続され、
このビデオモニター１１によって前記第２のＣＣＤ素子
７によって撮像された二次元のエリアデータが再生され
る。なお図１における符号１２は撮像カメラ１に対して
駆動電源およびコントロール信号を供給するための入力
端子を示している。

【００２１】図２は以上のように構成された図１に示す
画像認識用撮像カメラ１を用いて製品の検査装置を構成
した場合の実施例を示したものである。図２に示す例は
被検査物体（被写体）としてのビン２１の開口部天面２
１ａを検査位置として捕らえるようにしたものである。
被検査物体としてのビン２１はベルトコンベア等の搬送
装置２２に載置されて、図中矢印２３方向に搬送され
る。そして撮像カメラ１における前記レンズユニット２
の光軸２ａは、斜め４５度下方に向けられており、被検
査物体としてのビン２１の開口部天面２１ａには、前記
レンズユニット２の光軸２ａに対して、光投射軸２４ａ
が反射角で対向するように、光源２４が配置されてい
る。

【００２２】ここで、被検査物体としてのビン２１は搬
送装置２２によって搬送され、図２に示す位置で一端停
止される。そしてビン２１は図２に示す位置で、矢印２
５方向に一回転される。この時、ビン２１の開口部天面
２１ａには、光源２４からの投射光が当てられ、また当
該部分が撮像カメラ１によって撮像される。撮像カメラ
１による前記一次元データは、必要に応じて２値化処理
が施されて出力端子６より出力され、ビン２１の開口部
天面２１ａにおいて、ひび割れによる傷または欠け等の
欠陥が有った場合には、前記一次元画像情報に異常が生
じ、欠陥品であると判定される。

【００２３】この様にして図２に示す検査装置において
は、連続して同種類のビン２１の開口部天面２１ａの全
周を検査することが可能である。そして被検査物体のロ
ットが変わり、例えば開口部天面２１ａの高さが異なっ
た場合には、開口部天面２１ａの位置も変化するため、
前記撮像カメラ１においては、正常な検査結果が期待で
きなくなる。この場合には、撮像カメラ１および光源２
４の位置を変える必要があり、図１に示すように二次元
画像情報として得られるコンポジットビデオ信号をビデ
オモニター１１に供給することで、被写体の撮像位置を
容易に確認することができ、従って撮像カメラ１の適切
な配置位置（焦点位置）を決定させることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなとおり、本発明の
画像認識用撮像カメラによれば、結像手段としての例え
ば光学レンズユニットの光軸上に光学的な分割手段とし
てのハーフミラーを配置し、第１撮像手段および第２撮
像手段にそれぞれ画像情報を供給するようにしたので、
それぞれの撮像手段より、被写体の欠陥の有無等を検出
する一次元画像情報、および撮像カメラ自身の設置位置
に関する二次元画像情報とを同時に出力させることがで
きる。従って、前記した従来のものに比較して一次元デ
ータをもたらす撮像カメラの設置位置が正規の位置であ
るか否かについての情報を、簡単な構成により取り出す
ことが可能となる。

【００２５】また、本発明による検査装置によれば、前
記した画像認識用撮像カメラを用い、搬送手段によって
搬送される製品を撮像するようにしたので、第１撮像手
段により被写体の欠陥の有無等を検出する一次元画像情
報が得られ、また第２撮像手段により、撮像カメラ自身
の設置位置に関する二次元画像情報とを得ることができ
る。そして、前記二次元画像情報をビデオモニターに供
給することで、被写体の撮像位置を確認することがで
き、搬送手段によって搬送される製品に応じて撮像カメ
ラの適切な配置位置の決定を容易にすることができる。

【００２６】この場合、二次元画像情報をコンポジット
ビデオ信号に変換する素子としては比較的安価な汎用素
子を用いることが可能であり、従って前記した従来のも
のに比較して検査装置全体を比較的ローコストに構成さ
せることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像認識用撮像カメラの実施例を
示した構成図である。

【図２】図１に示す撮像カメラを用いた検査装置の実施
例を示した構成図である。

【符号の説明】

１ 撮像カメラ ２ レンズユニット（結像手段） ２ａ 光軸 ３ ハーフミラー（光学的な分割手段） ４ 第１のＣＣＤ素子（第１撮像手段） ５ 一次元データアンプ ６ 一次元データ出力端子 ７ 第２のＣＣＤ素子（第２撮像手段） ８ 二次元ＣＣＤユニット ９ 二次元データ出力端子 １０ コンポジットビデオケーブル １１ ビデオモニター １２ 入力端子 ２１ ビン（被検査物体） ２２ ベルトコンベア ２４ 光源 ２４ａ 光投射軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体からの像を結像させるための結像
   手段と、前記結像手段によって結像された画像情報を分
   割する光学的な分割手段と、前記光学的な分割手段によ
   って分割された画像情報をそれぞれ受けて電気的出力に
   変換する第１撮像手段および第２撮像手段とを具備し、 前記第１撮像手段によって得られる電気的出力を一次元
   画像情報として利用すると共に、前記第２撮像手段によ
   って得られる電気的出力を二次元画像情報として利用す
   るようにしたことを特徴とする画像認識用撮像カメラ。
2. 【請求項２】 搬送装置によって搬送される被写体から
   の像を結像させるための結像手段と、前記結像手段によ
   って結像された画像情報を分割する光学的な分割手段
   と、前記光学的な分割手段によって分割された画像情報
   をそれぞれ受けて電気的出力に変換する第１撮像手段お
   よび第２撮像手段とを具備し、 前記第１撮像手段によって得られる電気的出力を一次元
   画像情報として被写体の異常状態を検出するための出力
   として利用すると共に、前記第２撮像手段によって得ら
   れる電気的出力を二次元画像情報としてビデオモニター
   に供給し、被写体の撮像位置を確認し得るようにしたこ
   とを特徴とする検査装置。
3. 【請求項３】 前記結像手段は光学的なレンズユニット
   であり、また前記光学的な分割手段はハーフミラーであ
   り、さらに前記第１撮像手段および第２撮像手段はそれ
   ぞれＣＣＤ素子であることを特徴とする請求項１または
   ２記載の画像認識用撮像カメラまたはこれを用いた検査
   装置。