JP2006129216A - 撮像システムおよび撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 歪みのない画像を撮像できる撮像システムおよび撮像方法の提供を目的とする。
【解決手段】 固定された視界を有し、該ラインを流れる撮像対象を該視界に入る部分だけ全体から分割して撮像するエリアカメラ１２と、エリアカメラ１２の撮像タイミングを制御し、撮像された複数の画像を合成して１枚の画像を形成する制御部１８と、を有する撮像システム。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像対象を撮像するための撮像システムおよび撮像方法に関し、特に、エリアセンサを用いて撮像するための撮像システムおよび撮像方法に関する。

従来から、ワークの品質検査においては、検査箇所が作業者の目視により点検されている。しかし、検査箇所の増加、それに伴う作業ミス、検査もれの発生などが問題となっている。

そこで、急速に技術進歩しつつある視覚センサを用いて、検査の自動化を図る動きが活発化している。視覚センサとしてラインカメラをワークの検査に用いたものがある（たとえば、特許文献１）。ラインカメラとは、視界に入る画像を連続的に撮像するカメラである。

このようなラインカメラは、組立ラインを流れるワークの品質検査にも適用することが期待される。たとえば、ラインを流れるワークをカメラにより撮像して、撮像したワーク全長の画像に基づいて、ワークを検査する検査システムである。

ラインカメラを用いて撮像する場合、ラインを駆動するコンベアにエンコーダを取り付けて、ラインの位置を検出し、ラインの進行速度を測定する。そして、測定したラインの進行速度に、ラインカメラの撮像速度を同期させる。これによって、ラインの進行速度とラインカメラの撮像速度との違いによる撮像画像の間延びや縮みなどの歪みを防止できると考えられる。
特開２０００−３１０６９８号公報 しかし、上記技術を、たとえば、車両のシャシー下面の検査に適用しても、ワークの画像をラインの進行方向に歪ませずに撮像できるとは限らない。なぜなら、車両のシャシー下面の検査では、車両は不安定な状態でコンベアに吊るされており、前後や左右に揺れて、ラインの進行速度よりも速くなったり遅くなったりするからである。

つまり、撮像すべき車両のシャシー下面の現在位置と、エンコーダから得たラインの現在位置との間にズレが発生し、結局、ワークの速度とラインカメラの撮像速度とが同期しない。結果として、撮像した画像に歪みができてしまう。これでは、撮像した画像を、画像認識などによる自動検査に用いられない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、歪みのない画像を撮像できる撮像システムおよび撮像方法の提供を目的とする。

本発明の撮像システムは、固定された視界を有し、該ラインを流れる撮像対象を該視界に入る部分だけ全体から分割して撮像するエリアカメラと、前記エリアカメラの撮像タイミングを制御し、撮像された複数の画像を合成して１枚の画像を形成する制御部と、を有する。

本発明の撮像方法は、固定された視界を有するエリアカメラによって、該ラインを流れる撮像対象の該エリアカメラの視界に入る部分を全体から分割して撮像する工程と、撮像された複数の画像を合成して１枚の画像を形成する工程と、を有する。

本発明の撮像システムによれば、撮像対象を分割してエリアカメラにより撮像し、撮像された複数の画像を合成して１枚の画像を形成する。したがって、分割された個々の画像については、寸法や位置に狂いがなく、合成後の全体としても歪みのない高精度な画像が得られる。

本発明の撮像方法によれば、撮像対象を分割してエリアカメラにより撮像し、撮像された複数の画像を合成して１枚の画像を形成する。したがって、分割された個々の画像については、寸法や位置に狂いがなく、合成後の全体としても歪みのない高精度な画像が得られる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

なお、本実施形態では、車両の組立工程において、車両の底面の画像を撮像する場合について説明する。

図１は車両検査用の撮像システムを車両側方から見た該略図、図２は車両検査用の撮像システムを車両前方から見た該略図、図３は車両の底面図、図４は撮像システムにより撮像した検査用画像を示す図である。

撮像システム１０は、組立ラインを流れる車両２０の底面の画像を撮像し、該画像を品質検査に用いる。

車両２０は、撮像対象として、組立ラインを流れる。撮像される車両２０の底面は、たとえば、図３に示す通りである。該底面は、後述する撮像システムのエリアカメラでは一度に撮像できないので、分割して撮像される。

搬送機構３０は、図１および図２に示すように、チェーン３２と、オーバヘッドコンベア３４と、コンベアモータ３６とを含む。

チェーン３２は、組立工程の全体に亘って配置されており、作業者の上方を進行する。チェーン３２には、オーバヘッドコンベア３４が取り付けられている。オーバヘッドコンベア３４は、下方に延びるフック部３５を有し、該フック部３５により車両を保持し、チェーン３２の進行に従って車両を運搬する。コンベアモータ３６は、チェーン３２に取り付けられており、回転駆動することによりチェーン３２を進行または後退させる。チェーン３２の進行に伴って、オーバヘッドコンベア３４も進行し、車両２０が運搬される。

次に、撮像システム１０について詳細に説明する。

撮像システム１０は、上記搬送機構３０により運搬される車両２０の下方に配置されている。

撮像システム１０は、図１および図２に示すように、複数のエリアカメラ１２、照明１４、同期用カメラ１６、制御部（コンピュータ）１８を含む。エリアカメラ１２および同期用カメラ１６は、制御部１８に接続されている。

エリアカメラ１２は、後工程で品質検査に用いるための検査用画像を撮像する。エリアカメラ１２は、床上に固定され、固定された視界を有する。エリアカメラ１２の視界は、車両の底面よりも小さい。したがって、エリアカメラ１２は、組立ラインを流れる車両を視界に入る部分だけ全体から分割して撮像する。たとえば、図４に一点鎖線で示すような領域４０に分けて撮像する。

エリアカメラ１２は、図２に示すように、ラインの進行方向に対して略直角な方向に４個（複数個）並べて配置されている。これにより、図４にＢ１〜Ｂ４として示すように、エリアカメラ１２一つの視界が狭くても、複数のエリアカメラ１２により車両の全幅を撮像できる。また、各エリアカメラ１２は、それぞれ、複数回撮像を繰り返すことによって、車両の全長を撮像できる。例えば、図４に一点鎖線で示すような検査用画像４０を９回繰り返して、Ａ１〜Ａ９に示すように、分割して撮像することによって、車両の全長をカバーする。

エリアカメラ１２は、制御部１８から送信される所定の撮像タイミングに従って、真上を通る車両の一部を撮像し、最終的に、図４に示すように、複数の検査用画像４０を撮像する。複数の検査用画像４０は、制御部１８により重複部分が重ね合わされて合成される。

照明１４は、エリアカメラ１２の周囲に配置されている。照明１４は、車両の底面を照射し、エリアカメラ１２により撮像される領域を明るく照らす。

同期用カメラ１６は、エリアカメラ１２と同列に床上に固定されている。同期用カメラ１６は、エリアカメラ１２と同等またはそれ以下の視界を有する。同期用カメラ１６の視界は固定されており、組立ラインを流れる撮像対象を該視界に入る部分だけ所定時間毎に繰り返し撮像する。同期用カメラ１６により撮像された画像は、制御部１８に送信される。

制御部１８は、同期用カメラ１６により撮像された同期用画像に基づいて、車両の位置を算出し、エリアカメラ１２により撮像する撮像タイミングを決定する。

同期用カメラ１６により撮像した同期用画像に基づいて、車両の位置を算出する仕組みについて説明する。

図５は同期用カメラにより撮像した同期用画像を時系列に並べた図である。

図５では、同期用カメラ１６で位置を算出する仕組みを、特に、図３において点線で囲む領域を同期用カメラ１６で撮像する様子に従って説明する。

参考用に、図中右側に図３で点線により囲む領域を示している。なお、図５中点線で示すのは、車両がラインを流れることによって、同期用カメラ１６の視界に入る範囲である。

同期用カメラ１６が固定され、車両が図５で見れば紙面上方に向かって搬送される。したがって、同期用カメラ１６により所定時間ごとに繰り返し撮像すると、図中の画像（Ａ）〜（Ｄ）のように、同期用画像４２が撮像される。

ここで、制御部１８は、画像（Ａ）の略中央から、画像（Ａ）よりも小さい検知領域４４を切り出し、該検知領域４４の画像パターンを登録する。画像（Ａ）の中では、たとえば、特徴的な太い横線が画像パターンとして登録される。

制御部１８は、次に撮像された同期用画像４２（Ｂ）内において、画像（Ａ）で登録された画像パターンを検索する。そして、前の同期用画像４２（Ａ）内における画像パターンの位置から、今回の同期用画像４２（Ｂ）内における画像パターンの位置までの距離を算出する。算出した距離を、これまでの車両の移動量に加算して、車両の位置を算出する。その次に、さらに同期画像（Ｂ）の略中央に一点鎖線で示すように、検知領域４４を切り出し、新たな画像パターンを登録する。そして、同期画像（Ｃ）を撮像して、画像パターンをマッチングする。これを繰り返し、画像パターンの移動量を足していくことによって、車両の移動量が算出される。

なお、同期用カメラ１６により撮像を繰り返す所定時間とは、たとえば、１０ｍｓである。組立ラインの進行速度、すなわち、車両の進行速度が５０ｍｍ／ｓとすると、５０ｍｍ／ｓ×１０ｍｓ＝０．５ｍｍとなり、これが画像の移動量として認識可能な分解能となる。

また、図５においては、わかりやすいように、スケールを大きく表現している。しかし、実際には、図５において、同期画像（Ａ）から（Ｂ）が撮像されるまでは、時間にして１０ｍｓ、移動量にして０．５ｍｍである。パターンマッチングすべき画像パターンの移動範囲は１ｍｍ以下なので、画像パターンが、次に撮像される同期画像の視野から逸脱しない。

次に、上述の撮像システムによる撮像方法の流れを説明する。

図６は車両を撮像する流れを示すフローチャートである。

まず、制御部１８は、撮像開始か否かを判断する（ステップＳ１）。制御部１８は、たとえば、車両が運搬されて同期用カメラ１６の視界内に入るような位置まで到達したことが光電管により検出されたときに撮像開始と判断する。

撮像開始でない場合（ステップＳ１：ＮＯ）、制御部１８は、撮像開始と判断するまで待機する。

撮像開始の場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御部１８は、同期用カメラ１６により、図５に示すような、同期用画像４２を撮像する（ステップＳ２）。そして、同期用画像４２の略中央の検知領域４４における画像パターンが登録される（ステップＳ３）。

そして、制御部１８は、所定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ４）。所定時間が経過しない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、制御部１８は、所定時間が経過するまで待機する。

所定時間が経過した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、制御部１８は、さらに、同期用カメラ１６により同期用画像４２を撮像する（ステップＳ５）。

そして、制御部１８は、撮像した同期用画像４２の中から、登録した画像パターンが検索し、マッチングする（ステップＳ６）。マッチングした画像パターンが、前回撮像した同期用画像４２における画像パターンの位置から移動した移動量を、これまでの車両の移動量に加算して、車両の移動量が算出される（ステップＳ７）。

制御部１８は、算出した移動量が所定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ８）。ここで所定値とは、組立ライン進行方向のエリアカメラ１２の視界の幅と同じ長さである。図４でいえば、幅Ｗの長さが所定値となる。

移動量が所定値以上でない場合（ステップＳ８：ＮＯ）、ステップＳ３の処理に戻って、ステップＳ５で撮像した同期用画像４２の中から、画像パターンが登録される。

移動量が所定値以上である場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、制御部１８から各エリアカメラ１２に撮像するタイミングを知らせる撮像トリガーが出力される。該撮像トリガーに基づいて、各エリアカメラ１２は、検査画像を撮像する（ステップＳ９）。そして、車両の移動量が一旦リセットされる（ステップＳ１０）。

そして、検査用画像４０が所定枚数撮像されたか否かが判断される（ステップＳ１１）。ここで、所定枚数とは、車両の全長をカバーするだけの検査用画像４０の枚数であり、図４に示す例では１１枚である。

所定枚数撮像されていない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ３の処理に戻り、ステップＳ５で撮像した同期用画像４２から画像パターンが登録される。

所定枚数撮像された場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、車両全体をカバーする分の検査用画像４０が揃ったので、検査用画像４０を合成し、１枚の検査用画像を作成する。合成後には、図３に示すような検査用画像が形成される。

合成した検査用画像を用いて、品質検査が実行される（ステップＳ１３）。品質検査は、検査用画像内の要検査部位が所望の状態になっているかを基準として判断される。基準について説明する。

図７は締め付け確認の基準を示す図、図８は結線検査の基準を示す図、図９は締め付け寸法検査の基準を示す図である。

車両の底面にネジ止め部があり、所定の締め付けトルクが得られていることが確認されている場合には、先工程でネジ止め部の先端が着色されている。したがって、検査用画像からネジ止め部を特定し、図７に示すように、ネジ止め部の先端に着色があるか否かが判断される。着色がある場合には品質良好（ＯＫ）と判断され、着色がない場合には品質不良（ＮＧ）と判断される。

コネクタの結線検査では、図８上側に示すように結線が良好な場合のＯＫ画像が登録されており、検査用画像の結線部がＯＫ画像と一致するか否かが判断される。一致する場合には品質良好と判断される。図８下側に示すように、ＯＫ画像と一致しない場合には品質不良と判断される。

締め付け寸法検査では、図９左側に示すように、締め付けが良好な場合のＯＫ画像が登録されており、検査用画像の締め付け部がＯＫ画像と一致するか否かが判断される。図９右側に示すように、ＯＫ画像と一致しない場合には、品質不良と判断される。

上記実施形態の効果について説明する。

以上のように、本実施形態の撮像システムによれば、撮像対象となる車両の底面を分割してエリアカメラ１２により撮像し、撮像された複数の検査用画像４０を合成して１枚の検査用画像を形成する。したがって、分割された個々の検査用画像４０については、寸法や位置に狂いがなく、合成後にも高精度な検査用画像が得られる。

また、同期用カメラ１６を用いて所定時間ごとに同期用画像４２の撮像を繰り返し、同期用画像４２内の画像パターンの位置に基づいて、車両の移動量を算出し、移動量がエリアカメラ１２の組立ライン進行方向の視界の幅と同じ長さになったときを撮像タイミングとしている。この撮像タイミングに従ってエリアカメラ１２により撮像すれば、組立ラインの進行方向については、過不足なく検査用画像４０を撮像できる。すなわち、ライン進行方向に検査用画像４０を隙間なく撮像でき、結果として、図４に示すように継ぎ目のない１枚の検査用が得られる。

さらに、制御部１８には、要検査部位の良好な状態の見本画像が予め登録されており、合成された検査用画像を該見本画像と比較することにより、車両の品質の良否が判断される。したがって、検査工程を自動化できる。特に、本実施形態では、エリアカメラ１２で撮像した検査画像を合成しているので、車両が揺れている状態でラインカメラで撮像したときのような画像の歪みが発生しない。したがって、物理的寸法精度が高く、誤判定なく、確実に良品判定できる。

また、エリアカメラ１２は、組立ラインの進行方向に対して略直角な方向に複数個並べて配置されている。そして、隣り合うエリアカメラ１２の視界が一部重複しているので、検査用画像４０を容易に合成できる。また、エリアカメラ１２同士の向きを精密に合わせる必要がなく、設備の設置が容易となる。

なお、上記実施形態では、分割されて撮像される同期用画像４２が、組立ラインの進行方向において過不足なく撮像されている。しかし、これに限定されない。進行方向においても、一部同期用画像４２が重複するように、エリアカメラ１２により同期用画像４２を撮像できる。これにより、画像の合成が容易になる。

また、上記実施形態では、同期用カメラ１６とエリアカメラ１２とを別個に用意している。しかし、同期用カメラ１６の機能をエリアカメラ１２に持たせることもできる。この場合、複数のエリアカメラ１２のうち一つは、所定時間ごとに撮像を繰り返し、同期用画像４２を撮像する。そして、上記と同様の方法により、撮像タイミングが計られ、撮像タイミングにのみ全てのエリアカメラ１２により検査画像が撮像される。同期用カメラ１６の機能を一つのエリアカメラ１２に持たせることによって、設備を簡略化できる。

車両検査用の撮像システムを車両側方から見た該略図である。 車両検査用の撮像システムを車両前方から見た該略図である。 車両の底面図である。 撮像システムにより撮像した検査用画像を示す図である。 同期用カメラにより撮像した同期用画像を時系列に並べた図である。 車両を撮像する流れを示すフローチャートである。 締め付け確認の基準を示す図である。 結線検査の基準を示す図である。 締め付け寸法検査の基準を示す図である。

符号の説明

１０…撮像システム、
１２…エリアカメラ、
１４…照明、
１６…同期用カメラ、
１８…制御部、
２０…車両、
３０…搬送機構、
３２…チェーン、
３４…オーバヘッドコンベア、
３５…フック部、
３６…コンベアモータ、
４０…検査用画像、
４２…同期用画像、
４４…検知領域。

Claims (9)

1. 固定された視界を有し、該ラインを流れる撮像対象を該視界に入る部分だけ全体から分割して撮像するエリアカメラと、
   前記エリアカメラの撮像タイミングを制御し、撮像された複数の画像を合成して１枚の画像を形成する制御部と、
   を有する撮像システム。
2. 固定された視界を有し、該ラインを流れる撮像対象を該視界に入る部分だけ所定時間毎に繰り返し撮像する同期用カメラをさらに有し、
   前記制御部は、前記同期用カメラにより撮像された同期用画像に基づいて、前記撮像対象の位置を算出して、前記エリアカメラにより撮像する前記撮像タイミングを決定する請求項１に記載の撮像システム。
3. 前記制御部は、前記同期用画像内において該同期用画像よりも小さい範囲の画像パターンを登録し、登録された該画像パターンの位置に基づいて前記撮像対象の移動量を算出し、該移動量がライン進行方向の前記エリアカメラの視界の幅と同じ長さになったときを前記撮像タイミングとする請求項２に記載の撮像システム。
4. 前記制御部は、前記撮像対象のうち要検査部位の良好な状態の見本画像が予め登録されており、撮像されて１枚に合成された画像を該見本画像と比較することにより前記撮像対象の良否を判断する請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像システム。
5. 前記エリアカメラは、前記ラインの進行方向に対して略直角な方向に複数個並べて配置され、隣り合う前記エリアカメラと一部重複する視界により画像を撮像し、
   前記制御部は、画像の重複部分が重なるように、撮像された画像を合成する請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像システム。
6. 固定された視界を有するエリアカメラによって、該ラインを流れる撮像対象の該エリアカメラの視界に入る部分を全体から分割して撮像する工程と、
   撮像された複数の画像を合成して１枚の画像を形成する工程と、
   を有する撮像方法。
7. 固定された視界を有する同期用カメラによって、該ラインを流れる撮像対象の該同期用カメラの視界に入る部分を所定時間毎に繰り返し撮像する工程と、
   前記同期用カメラにより撮像された同期用画像に基づいて、前記撮像対象の位置を算出して、前記エリアカメラにより撮像する前記撮像タイミングを決定する工程と、
   をさらに有する請求項６に記載の撮像方法。
8. 前記同期用画像内において該同期用画像よりも小さい範囲の画像パターンを登録する工程と、
   登録された該画像パターンの位置に基づいて前記撮像対象の移動量を算出する工程と、
   前記移動量が前記エリアカメラのライン進行方向の視界の幅と同じ長さになったときを前記撮像タイミングとして決定する工程と、
   を有する請求項７に記載の撮像方法。
9. 前記撮像対象のうち検査対象となる部分の良好な状態の見本画像を、撮像されて１枚に合成された画像と比較することにより前記撮像対象の良否を判断する請求項６〜８のいずれか一項に記載の撮像方法。

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