CN102192913A - 拍摄装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能提高散热性能的拍摄装置。该拍摄装置具有：框体，其由第一材料构成，而且包括开口区域；第一基板，其以堵塞开口区域的方式配置在框体的内部，而且用于照明；第二基板，其与第一基板平行地配置在框体的内部，而且用于拍摄；及散热构件，其由热导率比第一材料高的第二材料构成，而且以包围框体的开口区域的方式安装在框体的侧面上。在框体的侧面上设置有凹部。散热构件具有与凹部相嵌合的凸部。

Description

拍摄装置

技术领域

本发明涉及拍摄装置，特别涉及用于对检查对象物照射光并基于来自该检查对象物的反射光取得图像的拍摄装置。

背景技术

以前，在FA(Factory Automation：工厂自动化)领域等利用各种图像处理技术。例如，日本特开平10-320538号公报(专利文献1)所公开的视觉传感器装置，是以从电子部件等小型的对象物到汽车等大型的对象物这一广泛范围的对象物为目标的检查装置。这种视觉传感器例如通过对拍摄对象物得到的图像数据进行图像识别处理，以此来判断该对象物是良品还是不良品。

在这种视觉传感器中有包括用于对检查对象物发光的LED(LightEmitting Diode：发光二极管)等的多个发光单元的构件。多个发光单元配置在视觉传感器内的照明基板上。

专利文献1：日本特开平10-320538号公报

由于LED等发光单元发出很多热，因此配置有该发光单元的照射基板容易达到高温。但是，在照射基板内置于拍摄装置的框体中的情况下，照射基板不易冷却。例如，为了确保防水性能、防尘性能，在拍摄装置密闭于框体内的情况下，在拍摄装置内产生的热难以散到拍摄装置外。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的在于提高拍摄装置的散热性能。

本发明一种技术方案的拍摄装置，具有：框体，其由第一材料构成，而且包括开口区域；第一基板，其以堵塞开口区域的方式配置在框体的内部，而且用于照明；第二基板，其与第一基板平行地配置在框体的内部，而且用于拍摄；散热构件，其由热导率比第一材料高的第二材料构成，而且以包围框体的开口区域的方式安装在框体的侧面上。在框体的侧面上设置有凹部。散热构件具有与凹部相嵌合的凸部。

凹部设置在框体的侧面上的比第二基板更靠近第一基板的位置。凹部沿着与第一基板平行的方向凹陷。

在第一基板后面，框体的位于凹部前方的壁面的厚度比框体的其他区域的厚度小。

第一基板具有通孔。第一基板具有覆盖第一基板的前表面、通孔的内表面以及第一基板的后表面的金属膜。

拍摄装置还具有散热片，该散热片配置在第一基板的后表面与框体的内表面之间。散热片为弹性体。

第一材料为树脂。第二材料为金属。

如以上那样，根据本发明，将提高拍摄装置的散热性能。

附图说明

图1是表示包括本实施方式图像处理装置的视觉传感器系统的整体结构的概略图。

图2是表示图像处理装置和显示装置的结构的框图。

图3是表示图像处理装置的照明部、拍摄部以及框体的俯视剖面图。

图4是照明基板的前方立体图。

图5是从照明基板的后方观察的图。

图6是照明基板的图5中VI所包围的区域的垂直剖面图。

图7是表示照明基板安装到框体中的方法的前方立体图。

图8是散热片安装到框体中的方法的后方立体图。

图9是散热片安装到框体中的方法的主视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。在以下的说明中，相同的部件标注有相同的附图标记。它们的名称和功能都相同。因此，不重复对它们的详细说明。

<A、系统结构>

以下，作为拍摄装置的一个例子，说明包括用于处理图像的控制部的图像处理装置。但是，拍摄装置并不是限定于如后述的包括控制部的图像处理装置。而且，拍摄装置也不是限定于如后述的利用于视觉传感器系统的拍摄装置。

图1是表示包括本实施方式图像处理装置100的视觉传感器系统1的整体结构的概略图。

参照图1，在本实施方式涉及的视觉传感器系统1中，图像处理装置100和显示装置200能够通过LAN(Local Area Network：局域网)电缆301来连接。更详细而言，能够通过连接器311将LAN电缆301的一端安装在图像处理装置100上。能够通过连接器312将LAN电缆301的另一端安装在显示装置200上。

通过LAN电缆301和未图示的集线器(hub)，可以在一个显示装置200上连接多个图像处理装置100。并且，用户能够通过显示装置200控制多个图像处理装置100。显示装置200能够显示来自多个图像处理装置100的图像处理结果。

另外，图像处理装置100和PLC(Programmable Logic Controller：可编程逻辑控制器)400能够通过IO电缆302连接。更详细而言，能够通过连接器313将IO电缆302的一端安装在图像处理装置100上。IO电缆302的另一端连接在PLC400上。另外，PLC400通过从其他装置接收信号或向该其他装置发送信号，能够对视觉传感器系统1整体进行控制。另外，图像处理装置100和PLC400也可以通过LAN电缆301和未图示的集线器连接。

另外，通过IO电缆302，从外部的电源对图像处理装置100供电。

视觉传感器系统1例如组装到生产线等中。视觉传感器系统1基于通过拍摄检查对象(图2的“工件500”)得到的图像，执行识别文字或检查瑕疵等处理(以下称为“计测处理”)。

作为一个例子，在本实施方式中，通过未图示的带式传送器等搬送机构在规定方向上搬送工件500。图像处理装置100配置在相对于搬送路径固定的位置。图像处理装置100对所搬送的工件500进行多次拍摄。图像处理装置100所得到的多个图像数据传送至显示装置200。

另外，在本说明书中，所谓的“拍摄”，基本来说，意思是图像处理装置100的拍摄部130接受来自视野内的被拍摄体的光并输出表示被拍摄体的图像(图像信号或图像数据)的处理。但是，在拍摄部130以规定周期反复生成表示视野内的被拍摄体的图像时，所谓的“拍摄”的意思是：将拍摄部130生成的图像中的特定的图像存储在存储部中的处理。即，从某种观点来看，所谓的“拍摄”，在某些希望的时机，意思是拍摄部130取得表示视野内的被拍摄体的内容的图像并使图像达到能够计测处理的状态。

工件500到达拍摄部130的视野内是通过配置在搬送机构两端的未图示的检测传感器等检测出来的。向PLC400发送来自检测传感器的信号(以下称为“触发信号”)。PLC400基于触发信号使图像处理装置100进行工件500的拍摄处理。

<B、图像处理装置100与显示装置200的结构>

接着，说明图像处理装置100和显示装置200的结构。图2是表示图像处理装置100和显示装置200的结构的框图。

参照图2，首先，说明图像处理装置100的结构。图像处理装置100包括照明部110、控制部120及拍摄部130。

照明部110用于对工件500照射光。即，照明部110用于向拍摄部130的拍摄范围内照射光。照明部110包括设置在后述的照明基板114上的多个照明控制单元111。在本实施方式中，在照明基板114上配置有八个照明控制单元111。各个照明控制单元111都包括照明镜头112和LED113。例如，照明控制单元111基于来自控制部120的命令照射光。

控制部120用于控制图像处理装置100。即，控制部120控制照明部110和拍摄部130。控制部120基于来自拍摄部130的图像信号进行图像处理。控制部120与图像处理装置100的外部进行数据的收发。例如，控制部120通过LAN电缆301从PLC400接收命令，或将图像处理后的图像数据(静态图像数据、动态图像数据等)发送至显示装置200。

更详细而言，控制部120包括传感器控制单元121、传感器数据接收单元122、显示灯控制单元123、计测处理单元124、输入输出控制单元125、外部设备通信单元126、输入输出单元127及电源单元129。

传感器控制单元121通过向照明部110的多个照明控制单元111、拍摄部130的拍摄元件132、控制部120的显示灯控制单元123发送指令来对它们进行控制。传感器控制单元121也可以基于来自计测处理单元124的信号进行上述控制。

传感器数据接收单元122接收来自拍摄元件132的信号(图像信号)后，将该图像信号发送至计测处理单元124。

显示灯控制单元123接收来自传感器控制单元121的光信号，使未图示的显示灯点亮或关灯。

计测处理单元124基于来自传感器数据接收单元122的图像信号进行图像处理。计测处理单元124将图像处理后的图像数据发送至输入输出控制单元125。计测处理单元124通过输入输出控制单元125从显示装置200等接收命令。计测处理单元124将来自输入输出控制单元125的命令传递给传感器控制单元121。

输入输出控制单元125通过外部设备通信单元126和LAN电缆301对显示装置200收发数据。反之，接受来自显示装置200的命令。输入输出控制单元125通过其他的输入输出单元127与打印机、无线设备等的其他外部设备进行数据的收发。

构成如上所述的控制部120的各单元通过配置在未图示的控制基板上的构件来实现。

在控制部120(或者控制基板)上配置有作为运算处理部的CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)150、作为存储部(存储器149)的非易失性存储器和易失性存储器、各种接口及数据阅读器、记录器。这些各部通过总线能够进行数据通信地相连接。CPU150将非易失性存储器所存储的程序(编码)在易失性存储器展开，并按照规定顺序执行这些程序。这样，CPU150通过执行各种运算来实现上述的各单元。

典型的易失性存储器是DRAM(Dynamic Random Access Memory：动态随机存储器)等。易失性存储器除了保存从非易失性存储器读出的程序以外，还保存拍摄部130所取得的图像数据、表示图像数据的处理结果的数据及工件数据等。

另外，非易失性存储器可以是磁性存储装置。非易失性存储器除了存储有CPU150执行的程序以外，还存储有在图案搜索(pattern search)中作为基准的图像数据(以下成为“模型图像”)。进而，非易失性存储器中也可以存储有各种设定值等。

这样，控制部120的传感器控制单元121、传感器数据接收单元122、显示灯控制单元123、计测处理单元124、输入输出控制单元125、外部设备通信单元126及输入输出单元127中的全部或者一部分可以是通过CPU150执行程序来实现的功能块。但是，上述的功能块的全部或者一部也可以通过硬件来实现。

换言之，控制部120是用于通过执行预先安装的程序来提供如后所述的各种功能的计算机。控制部120中除了安装用于提供本实施方式的功能的应用程序之外，也可以安装用于提供计算机的基本功能的OS(OperatingSystem：操作系统)。

在这种情况下，本实施方式的程序可以以规定的排列在规定的时机调出作为OS的一部分提供的程序模块中的必要的模块来执行处理的程序。即，本实施方式的程序本身不包括如上所述的模块，而是与OS协同来执行处理。就本实施方式的程序而言，也可以是不包括这种模块中的一部分的方式。进而，本实施方式的程序也可以是组合到其他的应用程序的一部中而提供的程序。

另外，也可以通过专用的硬件电路来实现执行程序所提供的功能的一部分或者全部，即功能块中的一个或者全部。

拍摄部130接受照明部110所照射的光的反射光并输出图像信号。作为一个例子，拍摄部130除了包括拍摄镜头131等光学系统以外，还包括CCD(Coupled Charged Device：电荷耦合元件)、CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)传感器等划分为多个像素的拍摄元件132。

接着，说明显示装置200的结构。显示装置200包括LCD(Liquid CrystalDisplay：液晶显示器)201、LCD控制部202、显示图像控制部203、图像控制部204、图像保存部205、现场总线(field bus)控制部206、通信部207、208、209、操作部210及电源部211。通信部207、208、209与利用以太网(注册商标)的通信相对应。

LCD201基于来自LCD控制部202的信号，显示来自图像处理装置100的图像。LCD控制部202基于来自显示图像控制部203的命令，控制LCD201的显示处理。

操作部210通过设置在显示装置200的框体外侧的开关、覆盖LCD201表面的未图示的感应板等来实现。另外，LCD201和感应板构成触摸屏。用户通过开关、触摸屏在显示装置200上输入命令。

显示图像控制部203基于来自操作部210的命令，或者基于来自图像控制部204的图像，向LCD控制部202发送显示命令。显示图像控制部203通过通信部208、209或者直接与图像控制部204进行数据交互。例如，显示图像控制部203使LCD201显示来自图像控制部204的图像。

图像控制部204将从图像处理装置100接收的图像存储在图像保存部205中。图像控制部204将图像保存部205所存储的图像发送至显示图像控制部203。

现场总线控制部206通过通信部207将从图像处理装置100接收的图像交接至图像控制部204。反之，通过通信部207，向图像处理装置100发送与通过操作部210所输入的图像处理装置100相对应的命令。

<C、图像处理装置100的硬件结构>

接着，说明图像处理装置100的硬件结构。图3是表示图像处理装置100的照明部110、拍摄部130及框体101的俯视剖面图。

参照图3，图像处理装置100包括框体101。图像处理装置100在框体101的内部包括照明部110、拍摄部130及控制部120(参照图2)。换言之，框体101支撑照明基板114、拍摄基板133及未图示的控制基板。另外，控制部120配置在控制基板上。以下，以从拍摄基板133到照明基板114的方向(图3的右方向)作为前方向。

框体101的前部开口。即，框体101的前部具有开口区域102。照明基板114通过固定设定在框体101前上部的内壁上而支撑于框体101内部。更详细而言，照明基板114以堵塞开口区域102的方式固定在框体101上。拍摄基板133通过固定设置在未图示的内部机架(chassis)或框体101上而支撑于框体101内部。这样，照明基板114与拍摄基板133平行地配置。另外，未图示的控制基板支撑于框体101的下部。

在本实施方式的图像处理装置100中，为了确保防水性能和防尘性能，框体101由树脂成型。换言之，通过用树脂制成框体101，能够易于防止水或尘埃侵入框体101的内部。另外，由于与金属相比，树脂制的框体101内部的电子部件难以受到框体101外部的静电的影响，因此能够使图像处理装置100小型化。另外，由于树脂制的框体比金属制的框体轻，因此能够使图像处理装置100轻量化。

(照明基板114的结构)

这里，详细阐述照明基板114的结构。图4是照明基板114的前方立体图。图5是从照明基板114的后方观察的图。图6是照明基板114的图5中VI所包围的区域的垂直剖面图。

参照图4至图6，在照明基板114的前表面上，多个LED113配置成矩阵状。各个LED113分别被照明镜头112覆盖。在本实施方式中，在照明基板114的中心部形成有孔114A，该孔114A是拍摄镜头131和拍摄元件132所用的孔。在本实施方式中，在照明基板114上，在孔114A的周围配置有八个LED113与照明镜头112的组合(照明控制单元111)。

在照明基板114上形成有多个通孔116。并且，在照明基板114的前表面和后表面上设置有铜箔图案115。照明基板114前表面的铜箔图案115和后表面的铜箔图案115通过通孔116而导通。换言之，照明基板114前表面的铜箔图案115和后表面的铜箔图案115通过通孔116而达到物理上的一体化或者物理上的连接。

由此，在本实施方式中，配置在照明基板114前表面的LED113所产生的热，易于通过前表面的铜箔图案、通孔116及后表面的铜箔图案，向照明基板114的后方传递。

返回图3，在例如在照明基板114的前方配置有保护玻璃118，或者照明基板114前表面的电路结构复杂，或者从照明基板114的前表面散热困难时，本实施方式的照明基板114的技术将特别有效。

图7是表示照明基板114安装到框体101中的方法的前方立体图。图8是散热片151、153安装到框体中的方法的后方立体图。图9是散热片151、152、153安装到框体中的方法的主视图。

以下，将图3的纸面的从左向右的方向称为“前方向”，将图3的纸面的上方向称为“左方向”，将图3的纸面的下方向称为“右方向”。即，将图9的纸面的上方向称为“上方向”，将图9的纸面的左方向称为“右方向”，将图9的纸面的右方向称为“左方向”。

参照图3及图7，照明基板114后表面的周缘部安装于框体101的内壁面上。在本实施方式中，通过螺钉等，将照明基板114经由散热片117安装在框体101上。主视图中，散热片117的形状与铜箔图案115的形状大致相同。

这样，在本实施方式的图像处理装置100中，从前方开始依次为照明基板114前表面的铜箔图案115、照明基板114的主体、照明基板114后表面的铜箔图案115、散热片117及框体101的壁面。

参照图3、图8及图9，框体101的前部附近的侧面上形成有凹部101A、101B及101C。左凹部101A形成在框体101的左侧侧面上。更详细而言，左凹部101A形成于框体101所安装的照明基板114的紧后方。更详细而言，左凹部101A与框体101所安装的照明基板114平行地延伸(凹陷)至照明基板114的紧后方。

右凹部101B形成在框体101的右侧侧面上。更详细而言，右凹部101B形成在框体101所安装的照明基板114的紧后方。更详细而言，右凹部101A与框体101所安装的照明基板114平行地延伸(凹陷)至照明基板114的紧后方。

上凹部101C形成在框体101的上侧侧面上。更详细而言，上凹部101C形成在框体101所安装的照明基板114的紧后方。更详细而言，凹部101A与框体101所安装的照明基板114平行地延伸(凹陷)至照明基板114的紧后方。

此时，优选地，各凹部101A、101B、101C与照明基板114或散热片117之间的距离进一步变短。换言之，优选地，框体101中的位于各凹部101A、101B、101C前方的壁面的厚度(图3中的W)比其他部分的壁面的厚度薄。即，通过照明基板114所产生的热通过导热性低的框体101(传递)的距离变短，能够使框体101内部容易冷却。

使壁面的哪部分的厚度变薄并不限定。根据框体101的形状、照明基板114及拍摄基板133在框体101的配置位置、框体101的强度等，有时也不能使位于凹部101A、101B、101C前方的壁面的厚度薄。

参照图1、图3、图8及图9，在框体101的侧面上安装有散热片151、152、153。散热片151是由导热性比构成框体101的树脂高的材料(例如金属等)构成。

在左散热片151上形成有凸形状的安装筋151A。通过安装筋151A嵌入到左凹部101A中，使得左散热片151安装在框体101的左侧面上。例如，左散热片151通过粘接剂固定设置在框体101上。这样，左散热片151位于框体101所安装的照明基板114或散热片117附近。

在右散热片152上形成有安装筋152A。通过安装筋152A嵌入到右凹部101B中，使得右散热片152安装在框体101的右侧面上。例如，右散热片152通过粘接剂固定设置在框体101上。这样，右散热片152位于框体101所安装的照明基板114或散热片117附近。

在上散热片153上形成有安装筋153A。通过安装筋153A嵌入到上凹部101C中，使得上散热片153安装在框体101的上表面上。例如，上散热片153通过粘接剂固定设置在框体101上。这样，上散热片153位于框体101所安装的照明基板114或散热片117附近。

在本实施方式的图像处理装置100中，在照明基板114到散热片151、152、153的距离短。代之以，照明基板114产生的热通过导热性高的各散热片151、152、153的距离长。其结果，框体101内部的热快速地传到框体101的外部，框体101内部易于冷却。

另外，在本实施方式中，各凹部101A、101B、101C形成在框体101的前部附近的侧面。即，各凹部101A、101B、101C形成在比拍摄基板133更靠近照明基板114的位置。但是，也可以是各凹部101A、101B、101C与拍摄基板133之间的距离比各凹部101A、101B、101C与照明基板114之间的距离短或者相同。

详细而言，优选地，凹部101A、101B、101C形成在发热量大的构件附近。换言之，优选地，散热片151、152、153位于发热量大构件的附近。

另外，本实施方式的照明基板114具有多个通孔116和铜箔图案115。但是，照明基板114也可以没有其中一个或两个。例如，在照明基板114本身导热性高的情况下，即使没有通孔116和铜箔图案115，也能够有效地使热从照明基板114的前方向后方散出。

另外，本实施方式的图像处理装置100，在框体101与照明基板114之间配置有散热片117。但是，例如根据照明基板114、框体101本身的柔软度(硬度)，即使不配置散热片117，热也易于从照明基板114向框体101传递。

本次公开的实施方式在所有方面应视为例示，而不可视为限定。本发明的范围不是由上述说明所示出，而是由权利要求书来示出，意在包括在与权利要求书等同的含义及其范围内的所有变更。

Claims (6)

1.一种拍摄装置，其特征在于，

具有：

框体，其由第一材料构成，而且包括开口区域，

第一基板，其以堵塞所述开口区域的方式配置在所述框体的内部，而且用于照明，

第二基板，其与所述第一基板平行地配置在所述框体的内部，而且用于拍摄，

散热构件，其由热导率比所述第一材料高的第二材料构成，而且以包围所述框体的所述开口区域的方式安装在所述框体的侧面上；

在所述框体的侧面上设置有凹部；

所述散热构件具有与所述凹部相嵌合的凸部。

2.根据权利要求1所述的拍摄装置，其特征在于，

所述凹部设置在所述框体的侧面上的比所述第二基板更靠近所述第一基板的位置，

所述凹部沿着与所述第一基板平行的方向凹陷。

3.根据权利要求2所述的拍摄装置，其特征在于，

位于所述第一基板与所述凹部之间的所述框体的壁面的特定厚度比所述框体的其他区域的厚度薄，所述特定厚度是指垂直于所述第一基板的方向上的厚度。

4.根据权利要求3所述的拍摄装置，其特征在于，

所述第一基板具有通孔；

所述第一基板具有覆盖所述第一基板的前表面、所述通孔的内表面以及所述第一基板的后表面的金属膜。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的拍摄装置，其特征在于，

还具有散热片，该散热片配置在所述第一基板的后表面与所述框体的内表面之间；

所述散热片为弹性体。

6.根据权利要求1所述的拍摄装置，其特征在于，

所述第一材料为树脂；

所述第二材料为金属。

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