JP2008122198A - 視覚センサおよび照明設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】最適な照明パターンを簡単に設定することが可能な視覚センサおよび照明設定方法を提供する。
【解決手段】視覚センサ２０１は、複数個の照明ブロックの点灯の有無および照射光の強度を定めるｍ（ｍは３以上の自然数）種類のパターンで対象物に光を照射する照明部５１と、ｍ種類のパターンに基づいて光の照射された対象物をそれぞれ撮像することによりｍ個の画像を取得する撮像部５２と、ｍ個の画像の各々における複数個の画素の明るさ、および複数個の画素の明るさに基づいて算出したｍ個の評価値の少なくともいずれか一方に基づいて、ｍ個の画像の中からｎ（ｎは２≦ｎ＜ｍを満たす自然数）個の画像を選択する制御部６１と、ｎ個の画像を表示する表示部４と、ｎ個の画像の中からユーザが選択した画像を認識する操作部６とを備え、照明部５１は、ユーザが選択した画像に対応するパターンで対象物に光を照射する。
【選択図】図２

Description

本発明は、視覚センサおよび照明設定方法に関し、特に、複数個の照明パターンの中から最適な照明パターンを選択する視覚センサおよび照明設定方法に関する。

工業製品等の計測対象物をカメラで撮像し、計測対象物の外観を計測する視覚センサが開発されている。たとえば、特許文献１〜４には、視覚センサまたは視覚センサに関連する装置が開示されている。
特開２００６−１９９０１号公報 特開２００１−１０１４１６号公報 特開平１０−１３６２７２号公報 特開平１０−３２０５３８号公報

ところで、正確な計測を行なうためには、計測対象物に応じて適切な照明パターンを設定する必要がある。照明パターンの要素としては、たとえば、計測対象物に照射する光の方向および強度等が考えられる。これらの要素は、計測対象物自体および周囲環境等に応じて適宜調整されるものであり、適切な照明パターンを設定するにはノウハウおよび習熟が必要である。

それゆえに、本発明の目的は、最適な照明パターンを簡単に設定することが可能な視覚センサおよび照明設定方法を提供することである。

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる視覚センサは、複数個の照明ブロックを含み、各照明ブロックの点灯の有無および各照明ブロックの照射光の強度を定めるｍ（ｍは３以上の自然数）種類の照明パターンに基づいて計測対象物に光を照射する照明部と、ｍ種類の照明パターンに基づいて光の照射された計測対象物をそれぞれ撮像することによりｍ個の第１次候補画像を取得する撮像部と、取得したｍ個の第１次候補画像の各々における複数個の画素の明るさ、および取得したｍ個の第１次候補画像の各々における複数個の画素の明るさに基づいて算出したｍ個の評価値の少なくともいずれか一方に基づいて、ｍ個の第１次候補画像の中からｎ（ｎは２≦ｎ＜ｍを満たす自然数）個の第２次候補画像を選択する制御部と、選択したｎ個の第２次候補画像を表示する表示部と、表示されたｎ個の第２次候補画像の中からユーザが選択した画像を認識する操作部とを備え、照明部は、ユーザが選択した画像に対応する照明パターンに基づいて計測対象物に光を照射する。

好ましくは、制御部は、各照明ブロックの点灯の有無を定めるｍ種類の点灯パターンを記憶し、照明部は、ｍ種類の点灯パターンに基づいて計測対象物に光を照射し、撮像部は、ｍ種類の点灯パターンに基づいて光の照射された計測対象物をそれぞれ撮像することによりｍ個の画像を取得し、制御部は、取得したｍ個の画像の各々における複数個の画素の明るさに基づいて、ｍ種類の点灯パターンの各々と各照明ブロックの照射光の強度との組み合わせをｍ種類の照明パターンとして決定する。

好ましくは、制御部は、取得したｍ個の第１次候補画像の各々における複数個の画素の明るさに基づいてｍ個の第１次候補画像の各々のコントラストを評価値として算出する。

より好ましくは、制御部は、取得したｍ個の第１次候補画像の各々における複数個の画素の明るさの分散値をｍ個の第１次候補画像の各々の評価値として算出する。

好ましくは、複数個の照明ブロックは、それぞれ異なる方向から計測対象物に光を照射し、制御部は、ｍ種類の照明パターンにおいてそれぞれ異なる方向から計測対象物に光が照射されるようにｍ種類の照明パターンを決定する。

好ましくは、操作部は、ユーザが画像を選択した後、ユーザが選択した画像に対応する照明パターンに対してユーザが各照明ブロックの点灯の有無または各照明ブロックの照射光の強度を変更した照明パターンを認識し、照明部は、ユーザが変更した照明パターンに基づいて計測対象物に光を照射する。

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる照明設定方法は、複数個の照明ブロックの点灯の有無および複数個の照明ブロックの照射光の強度を定めるｍ（ｍは３以上の自然数）種類の照明パターンに基づいて計測対象物に光を照射する第１の照明ステップと、ｍ種類の照明パターンに基づいて光の照射された計測対象物をそれぞれ撮像することによりｍ個の第１次候補画像を取得する撮像ステップと、取得したｍ個の第１次候補画像の各々における複数個の画素の明るさ、および取得したｍ個の第１次候補画像の各々における複数個の画素の明るさに基づいて算出したｍ個の評価値の少なくともいずれか一方に基づいて、ｍ個の第１次候補画像の中からｎ（ｎは２≦ｎ＜ｍを満たす自然数）個の第２次候補画像を選択する画像選択ステップと、選択したｎ個の第２次候補画像を表示する表示ステップと、表示されたｎ個の第２次候補画像の中からユーザが選択した画像を認識する操作ステップと、ユーザが選択した画像に対応する照明パターンに基づいて計測対象物に光を照射する第２の照明ステップとを含む。

本発明によれば、最適な照明パターンを簡単に設定することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［構成および基本動作］
図１は、本発明の実施の形態に係る視覚センサの構成を示す斜視図である。

図１を参照して、視覚センサ２０１は、コントローラ１０１と、カメラ１０２とを備える。カメラ１０２は、照明部５１と、撮像部５２とを含む。照明部５１および撮像部５２は一体化されている。なお、照明部５１は、撮像部５２と一体化されず、カメラ１０２の外部に配置される構成であってもよい。コントローラ１０１は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）タッチパネル４と、カメラ用コネクタ８と、外部入出力用コネクタ１１と、操作部カバー１４とを含む。

コントローラ１０１は、計測対象物の存在を表わす図示しない透過センサから受けた計測タイミング信号に同期して、照明部５１に計測対象物へ光を照射させる制御を行ない、かつ撮像部５２に計測対象物を撮像させる制御を行なう。そして、撮像部５２は、撮像した画像データをコントローラ１０１へ出力する。

コントローラ１０１は、後述する設定ボタン６、ＬＣＤタッチパネル４およびコンソール用コネクタ９を介して、計測パラメータおよび計測タイミング等を入力する。

図２は、本発明の実施の形態に係る視覚センサの構成を示す機能ブロック図である。
図２を参照して、コントローラ１０１は、中央制御回路（制御部）６１と、ＬＣＤコントローラ３と、ＬＣＤタッチパネル（表示部および操作部）４と、タッチパネルコントローラ５と、設定ボタン（操作部）６と、カメラインタフェース回路７と、カメラ用コネクタ８と、コンソール用コネクタ９と、外部入出力インタフェース回路１０と、外部入出力用コネクタ１１と、外部モニタインタフェース回路１２と、外部モニタ用コネクタ１３とを含む。カメラ１０２は、照明部５１と、撮像部５２とを含む。撮像部５２は、撮像素子２１と、カメラ制御回路２２と、コントローラインタフェース回路２３と、コントローラ用コネクタ２４とを含む。

外部モニタ用コネクタ１３には、ＬＣＤタッチパネル４とは別の外部モニタを接続することができる。外部モニタには、ＬＣＤタッチパネル４と同じ画面を表示することができる。コンソール用コネクタ９には、設定ボタン６の代わりにユーザが視覚センサ２０１に対して指示を与えるためのコンソールを接続することができる。カメラ用コネクタ８には、図１に示したカメラ１０２を接続することができる。

照明部５１は、複数個の照明ブロックを含み、計測対象物に光を照射する。撮像部５２は、照明部５１によって光の照射された計測対象物を撮像する。

中央制御回路６１は、たとえば、ＣＰＵ、メモリおよびＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等で実現される。中央制御回路６１は、ＬＣＤタッチパネル４および設定ボタン６から受けた操作情報に基づいて、照明部５１における各照明ブロックの点灯の有無および各照明ブロックの照射光の強度を定める照明パターンを決定する。また、中央制御回路６１は、照明パターンをカメラ１０２へ出力して設定する制御、および撮像部５２が撮像した画像をＬＣＤタッチパネル４に表示する制御等を行なう。

カメラ制御回路２２は、ＰＬＤおよびメモリ等を含み、コントローラ１０１が設定した照明パターンに基づいて照明部５１の照明制御を行ない、また、撮像素子２１を制御して計測対象物の撮像を行なう。そして、カメラ制御回路２２は、撮像した画像をコントローラインタフェース回路２３、コントローラ用コネクタ２４、カメラ用コネクタ８およびカメラインタフェース回路７を介して中央制御回路６１へ出力する。

ＬＣＤコントローラ３は、中央制御回路６１から受けたデータに基づいてＬＣＤタッチパネル４に画像を表示する。

タッチパネルコントローラ５は、ＬＣＤタッチパネル４から受けた操作情報すなわちＬＣＤタッチパネル４におけるどの位置をユーザが操作したかを表わすデータを中央制御回路６１へ出力する。

設定ボタン６は、そのオン状態およびオフ状態を表わす操作信号を中央制御回路６１へ出力する。

外部入出力インタフェース回路１０は、たとえばＵＳＢ（Universal Serial Bus）インタフェース回路およびＲＳ−２３２Ｃ／４２２インタフェース回路等のシリアルインタフェース回路、またはパラレルインタフェース回路もしくはイーサネット（登録商標）（Ethernet（登録商標））インタフェース回路である。外部入出力インタフェース回路１０は、中央制御回路６１と外部に接続されたパソコンおよびＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等との間の信号の入出力を外部入出力用コネクタ１１経由で行なう。

カメラインタフェース回路７およびコントローラインタフェース回路２３は、たとえばＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）回路であり、中央制御回路６１と撮像部５２との間で、画像データおよび制御データの入出力をカメラ用コネクタ８およびコントローラ用コネクタ２４経由で行なう。

図３は、本発明の実施の形態に係る視覚センサにおけるカメラ１０２の構成を示す断面図である。

図４は、図３におけるＩＶの方向から見た照明部５１の構成を示す図である。
図３および図４を参照して、照明部５１は、ハーフミラー３１と、照明ブロック３２Ｅ〜３２Ｉと、照明ブロック３３Ａ〜３３Ｄとを含む。撮像部５２は、撮像素子２１と、コントローラ用コネクタ２４と、マニュアルズームバー２５と、レンズ２６とを含む。

照明ブロック３２Ｅ〜３２Ｉは、それぞれ複数個の白色ＬＥＤを含み、同軸照明部３２を構成する。照明ブロック３３Ａ〜３３Ｄは、それぞれ複数個の白色ＬＥＤを含み、無影照明部３３を構成する。

同軸照明部３２は、撮像部５２の撮像光学軸と略平行な光を計測対象物に照射する。照明ブロック３２Ｉから照射された光はハーフミラー３１において反射し、反射光は撮像部５２の撮像光学軸と略平行になって計測対象物に照射される。無影照明部３３は、複数の方向から計測対象物に光を照射することにより、計測対象物の影が形成されることを防ぐ。なお、照明部５１は、同軸照明部３２または無影照明部３３の代わりに、あるいはこれらに加えてローアングル照明部を含む構成であってもよい。

図３に示すＩＶの方向すなわち撮像部５２の撮像光学軸と略平行な方向から見て、無影照明部３３は、同軸照明部３２の外側に配置される。また、無影照明部３３は、無影照明部３３の照射光と撮像部５２の撮像光学軸とが平行にならない位置に設けられる。計測対象物において反射した光の一部または全部がハーフミラー３１およびレンズ２６を介して撮像素子２１に照射される。

撮像素子２１は、複数個の受光素子を含む。受光素子は、受けた光を電気信号に変換し、カメラ制御回路２２へ出力する。

マニュアルズームバー２５は、ユーザの操作に基づいてレンズ２６の倍率を変更する。
図５は、本発明の実施の形態に係る視覚センサにおけるコントローラ１０１の正面図である。

図５を参照して、コントローラ１０１は、操作部カバー１４と、ＬＣＤタッチパネル４と、設定ボタン６と、カメラ用コネクタ８と、外部入出力用コネクタ１１とを含む。

設定ボタン６は、ＡＵＴＯボタン１６Ａと、ＥＳＣボタン１６Ｅと、ＳＥＴボタン１６Ｓと、上ボタン１６Ｕと、下ボタン１６Ｄと、左ボタン１６Ｌと、右ボタン１６Ｒとを含む。

コントローラ１０１には、操作部カバー１４を開いた状態において、設定ボタン６と、ＵＳＢケーブルおよびＳＤカード等が接続される外部入出力用コネクタ１１とがユーザによって操作できるように設けられている。

ここで、図５に示すＬＣＤタッチパネル４の表示画面を第１設定画面と称する。第１設定画面において、画面の上段左には、照明部５１の模式図が表示される。画面の下段には、照明部５１における各照明ブロックの照明強度が表示される。画面の上段右には、画面の上段左および下段に表示されている照明パターンに基づいてカメラ１０２が撮像した計測対象物の画像が表示される。

［動作］
次に、本発明の実施の形態に係る視覚センサが照明パターンを決定する際の動作について説明する。

図６は、本発明の実施の形態に係る視覚センサにおけるコントローラの正面図である。以下、図６に示すＬＣＤタッチパネル４の表示画面を第２設定画面と称する。

図７は、本発明の実施の形態に係る視覚センサが照明パターンを決定する際の動作手順を定めたフローチャートである。

図７を参照して、まず、ユーザが視覚センサ２０１の電源を入れ、ＬＣＤタッチパネル４等を操作して照明調整メニューを選択すると、第１設定画面が表示される。

中央制御回路６１は、照明部５１および撮像部５２を制御して、予め記憶している照明パターンの初期設定に基づいて計測対象物に光を照射し、計測対象物を撮像する。そして、中央制御回路６１は、撮像部５２が撮像した画像を取得し、ＬＣＤコントローラ３を制御して、取得した画像をＬＣＤタッチパネル４に表示する（ステップＳ１）。

中央制御回路６１は、ユーザが設定ボタン６を押下するまで待機する（ステップＳ２でＮＯ）。一方、中央制御回路６１は、ユーザが設定ボタン６を押下したことを表わす操作信号を設定ボタン６から受けた場合であって（ステップＳ２でＹＥＳ）、操作信号が上ボタン１６Ｕの押下を表わすときには（ステップＳ３およびＳ４でＮＯ、ステップＳ５でＹＥＳ）、照明部５１を制御して、照明強度を１段階上げる（ステップＳ１１）。

また、中央制御回路６１は、操作信号が下ボタン１６Ｄの押下を表わすときには（ステップＳ３〜Ｓ５でＮＯ、ステップＳ６でＹＥＳ）、照明部５１を制御して、照明強度を１段階下げる（ステップＳ１２）。

中央制御回路６１は、照明強度を変更した後、撮像部５２を制御して新たに計測対象物を撮像する（ステップＳ１３）。そして、中央制御回路６１は、ＬＣＤコントローラ３を制御して、ＬＣＤタッチパネル４の表示内容を更新する、すなわち新たに撮像した画像をＬＣＤタッチパネル４に表示する（ステップＳ１５）。

また、中央制御回路６１は、操作信号が左ボタン１６Ｌまたは右ボタン１６Ｒの押下を表わすときには（ステップＳ３〜Ｓ６でＮＯ、ステップＳ７でＹＥＳ）、ＬＣＤコントローラ３を制御して、ＬＣＤタッチパネル４において現在フォーカス表示されている照明ブロックとは別の照明ブロックにフォーカス表示を移動する（ステップＳ１４およびＳ１５）。

また、中央制御回路６１は、操作信号が「ＡＵＴＯ」ボタンの押下を表わすときには（ステップＳ３〜Ｓ７でＮＯ、ステップＳ８でＹＥＳ）、後述する候補選択ＨＭＩ（Human Machine Interface）ルーチンを実行する（ステップＳ１６）。

また、中央制御回路６１は、操作信号がＳＥＴボタン１６Ｓの押下を表わすときには（ステップＳ３でＹＥＳ）、現在設定されている照明部５１の照明パターンを確定して処理を終了する（ステップＳ９）。

また、中央制御回路６１は、操作信号がＥＳＣボタン１６Ｅの押下を表わすときには（ステップＳ３でＮＯ、Ｓ４でＹＥＳ）、現在設定されている照明部５１の照明パターンを破棄して処理を終了する（ステップＳ１０）。

図８は、本発明の実施の形態に係る視覚センサが候補選択ＨＭＩルーチンを実行する際の動作手順を定めたフローチャートである。以下では、説明を簡単にするために、Ｎ＝２０であり、Ｍ＝９であると仮定して説明する。

図９は、本発明の実施の形態に係る視覚センサが有する点灯パターンの内容を示す図である。

図９を参照して、中央制御回路６１は、たとえば２０種類の点灯パターンを記憶している。図９において、Ａ〜Ｉは、それぞれ照明ブロック３３Ａ〜３３Ｄ、および照明ブロック３２Ｅ〜３２Ｉに対応する。

図８を参照して、まず、中央制御回路６１は、ＬＣＤタッチパネル４の表示内容を第１設定画面から第２設定画面に変更する（ステップＳ２１）。

中央制御回路６１は、点灯パターン１〜２０について、それぞれ照明強度決定ルーチンを実行し、計測対象物の画像の明るさに基づいて、点灯パターン１〜２０に対応する照明部５１の各照明ブロック照射光の強度をそれぞれ決定する。すなわち、中央制御回路６１は、２０種類の点灯パターンの各々と各照明ブロックの照射光の強度との組み合わせである２０種類の照明パターンを決定する（ステップＳ２２〜Ｓ２４）。

そして、中央制御回路６１は、候補画像選出ルーチンを実行する。すなわち、中央制御回路６１は、２０種類の照明パターンに基づいてカメラ１０２が撮像した２０個の第１次候補画像のコントラストに基づいて、２０個の第１次候補画像の中から９個の第２次候補画像を選出する（ステップＳ２５）。

中央制御回路６１は、選出した９個の第２次候補画像をＬＣＤタッチパネル４に表示する（ステップＳ２６）。

中央制御回路６１は、ユーザが設定ボタン６を押下するまで待機する（ステップＳ２７でＮＯ）。そして、中央制御回路６１は、ユーザが設定ボタン６を押下したことを表わす操作信号を設定ボタン６から受けた場合であって（ステップＳ２７でＹＥＳ）、操作信号がＳＥＴボタン１６Ｓの押下を表わすときには（ステップＳ２８でＹＥＳ）、フォーカス表示された候補画像がユーザによって選択されたことを認識する（ステップＳ２９）。そして、中央制御回路６１は、ＬＣＤタッチパネル４の表示内容を第２設定画面から第１設定画面に変更する（ステップＳ３０）。すなわち、中央制御回路６１は、ユーザによって選択された画像と、ユーザによって選択された画像に対応する照明パターンとをＬＣＤタッチパネル４に表示する。

また、中央制御回路６１は、ユーザが設定ボタン６を押下したことを表わす操作信号を設定ボタン６から受けた場合であって（ステップＳ２７でＹＥＳ）、操作信号が上ボタン１６Ｕ、下ボタン１６Ｄ、左ボタン１６Ｌまたは右ボタン１６Ｒの押下を表わすときには（ステップＳ２８でＮＯ、ステップＳ３１でＹＥＳ）、押下されたボタンの種類に応じて現在フォーカス表示されている候補画像から他の候補画像へフォーカス表示を移動する（ステップＳ３２およびＳ３３）。

図１０は、本発明の実施の形態に係る視覚センサが照明強度決定ルーチンを実行する際の動作手順を定めたフローチャートである。ここでは、中央制御回路６１が、点灯パターン１に対応する照明強度を決定する場合について代表的に説明する。

図１０を参照して、中央制御回路６１は、照明部５１に点灯パターン１を設定し、かつ照明部５１に照明強度の初期値、たとえば最小の照明強度を設定する（ステップＳ４１）。

中央制御回路６１は、撮像部５２を制御して計測対象物を撮像し、撮像した画像を取得する（ステップＳ４２）。

中央制御回路６１は、取得した画像について画像評価判定ルーチンを実行する（ステップＳ４３）。中央制御回路６１は、終了条件が成立した場合には（ステップＳ４３でＹＥＳ）、現在設定している照明強度を点灯パターン１に対応する照明強度として決定する（ステップＳ４５）。

一方、中央制御回路６１は、終了条件が未成立である場合には（ステップＳ４３でＮＯ）、照明部５１の照明強度を１段階上げて（ステップＳ４４）、計測対象物の撮像および画像評価判定ルーチンの実行を再び行なう（ステップＳ４２およびＳ４３）。

図１１は、本発明の実施の形態に係る視覚センサが画像評価判定ルーチンを実行する際の動作手順を定めたフローチャートである。

図１１を参照して、中央制御回路６１は、取得した画像における画素の明るさの平均値を算出する（ステップＳ５１）。

図１２（ａ）および（ｂ）は、取得した画像の一例を示す図である。
図１２（ａ）を参照して、中央制御回路６１は、たとえば取得した画像全体すなわち画像における全画素の明るさの平均値を算出する。

また、中央制御回路６１は、図１２（ｂ）の枠線Ａ１で囲まれた領域すなわち画像における全画素の一部の明るさの平均値を算出する構成であってもよい。

ここで、画像における画素は撮像素子２１が含む受光素子に対応し、画素の明るさとは受光素子の受光量を意味する。受光素子が受ける光は、ほとんどが照明部５１からの照射光が計測対象物において反射した光である。したがって、計測対象物における光の反射が起こらない部分からは反射光が受光素子に対して照射されないため、このような部分に対応する受光素子の受光量は限りなく０に近くなる。

図１３は、計測対象物の一例を示す平面図である。
図１３を参照して、計測対象物は穴の空いた金属板である。このように、穴の空いた部分からは反射光が受光素子に対して照射されないため、穴の空いた部分に対応する受光素子の受光量は限りなく０に近くなる。

そこで、中央制御回路６１は、取得した画像における複数個の画素のうち、明るさが所定値以上である画素を選択し、選択した画素の明るさの平均値を算出する構成であってもよい。このような構成により、画像評価を適切に行なうことができる。

図１４は、計測対象物の画像における各画素の明るさの分布を示すグラフ図である。
図１４を参照して、画素の明るさが最大である分布が存在する点が飽和点すなわち撮像素子２１における受光素子の出力する電気信号が飽和する点である。

中央制御回路６１は、画素の明るさの平均値が判定下限値より大きい場合であっても、飽和点に達している画素の割合が大きい場合には、反射光が強すぎるため、現在設定している照明強度は不適切であると判断する。

すなわち、再び図１１を参照して、中央制御回路６１は、算出した平均値が判定下限値以上であり（ステップＳ５２でＹＥＳ）、判定上限値以下であり（ステップＳ５３でＹＥＳ）、飽和点に達している画素の割合が所定値以下であり（ステップＳ５４でＹＥＳ）、かつ前回撮像した画像すなわち現在の照明強度の設定より１段階低い照明強度で撮像した画像よりも、現在の照明強度の設定で撮像した画像における各画素の明るさの平均値の方が大きい場合には（ステップＳ５５でＹＥＳ）、終了条件未成立と判断する（ステップＳ５７）。

また、中央制御回路６１は、算出した平均値が判定下限値未満である場合には（ステップＳ５２でＮＯ）、終了条件未成立と判断する（ステップＳ５７）。

一方、中央制御回路６１は、飽和点に達している画素の割合が所定値より大きいか（ステップＳ５４でＮＯ）、あるいは前回撮像した画像すなわち現在の照明強度の設定より１段階低い照明強度で撮像した画像よりも、現在の照明強度の設定で撮像した画像における各画素の明るさの平均値の方が小さい場合には（ステップＳ５５でＮＯ）、現在の照明強度の設定より１段階低い照明強度の設定が適切であると判断し、照明部５１の照明強度を１段階下げる（ステップＳ５６）。そして、中央制御回路６１は、終了条件成立と判断する（ステップＳ５８）。

また、中央制御回路６１は、算出した平均値が判定下限値以上であり（ステップＳ５２でＹＥＳ）、かつ判定上限値を超える（ステップＳ５３でＮＯ）場合には、現在の照明強度の設定より１段階低い照明強度の設定が適切であると判断し、照明部５１の照明強度を１段階下げる（ステップＳ５６）。そして、中央制御回路６１は、終了条件成立と判断する（ステップＳ５８）。

図１５は、本発明の実施の形態に係る視覚センサが候補画像選出ルーチンを実行する際の動作手順を定めたフローチャートである。ここでは、候補画像選出ルーチンによって決定された２０種類の照明パターンに対応する２０個の第１次候補画像を第１次候補画像１〜２０と称する。

図１５を参照して、中央制御回路６１は、変数Ｋ＝１に設定する（ステップＳ６１）。
中央制御回路６１は、第１次候補画像Ｋにおける各画素の明るさのばらつきを算出する（ステップＳ６２）。より詳細には、中央制御回路６１は、第１次候補画像Ｋにおける各画素の明るさの分散値を算出する。たとえば、中央制御回路６１は、候補画像全体すなわち候補画像におけるすべての画素について分散値を算出する（以下、方法Ａと称する。）。

図１６は、取得した画像の明るさの平均値を算出する方法を示す図である。
図１６を参照して、中央制御回路６１は、ステップＳ６２において、枠線Ａ２で分割された複数個の領域における明るさの平均値をそれぞれ算出し、算出した複数個の平均値の分散値を算出する構成であってもよい（方法Ｂ）。

さらに、中央制御回路６１は、方法Ａまたは方法Ｂを行なう前に、候補画像Ｋにおける複数個の画素のうち、明るさが所定値以上である画素を選択し、選択した画素について方法Ａまたは方法Ｂを行なう構成であってもよい。

中央制御回路６１は、第１次候補画像１〜Ｋを明るさのばらつきの大きい順にソーティングする（ステップＳ６３）。

中央制御回路６１は、変数Ｋに１を加える（ステップＳ６４）。
中央制御回路６１は、変数Ｋが最大候補数である２０未満である場合には（ステップＳ６５でＮＯ）、第１次候補画像Ｋについて明るさのばらつきの算出を行なう（ステップＳ６２）。

一方、中央制御回路６１は、変数Ｋが最大候補数である２０以上である場合には（ステップＳ６５でＹＥＳ）、第１次候補画像１〜Ｋの中から、明るさのばらつきの大きい順に９個の画像を第２次候補画像として選択する（ステップＳ６６）。これは、明るさのばらつきが大きいほどコントラストが高く、良好な画像であると考えられるためである。

ところで、正確な計測を行なうためには、計測対象物に応じて適切な照明パターンを設定する必要があり、適切な照明パターンを設定するにはノウハウおよび習熟が必要である。しかしながら、本発明の実施の形態に係る視覚センサでは、照明部５１が、２０種類の照明パターンに基づいて計測対象物に光を照射する。撮像部５２が、２０種類の照明パターンに基づいて光の照射された計測対象物をそれぞれ撮像することにより２０個の第１次候補画像を取得する。中央制御回路６１は、２０個の第１次候補画像の各々における複数個の画素の明るさに基づいて算出したコントラストに基づいて、２０個の第１次候補画像の中から９個の第２次候補画像を選択する。ＬＣＤタッチパネル４が、９個の第２次候補画像を表示し、かつ９個の第２次候補画像の中からユーザが選択した画像を認識する。そして、照明部５１は、ユーザが選択した画像に対応する照明パターンに基づいて計測対象物に光を照射する。このような構成により、ノウハウおよび習熟を必要とすることなく、計測対象物に応じて適切な照明パターンを簡単に設定することができる。

なお、本発明の実施の形態に係る視覚センサでは、中央制御回路６１は、計測対象物の画像の明るさに基づいて、２０種類の点灯パターンに対応する照射強度をそれぞれ決定し、点灯パターンと照射光の強度との組み合わせである２０種類の照明パターンを決定する構成であるとしたが、これに限定するものではない。中央制御回路６１が、計測対象物の画像の明るさから算出したコントラストに基づいて、複数種類の点灯パターンに対応する照射強度をそれぞれ決定する構成とすることができる。また、中央制御回路６１が、予め定められた複数種類の照明パターンを記憶する構成とすることもできる。

また、本発明の実施の形態に係る視覚センサでは、中央制御回路６１は、２０種類の照明パターンに基づいて撮像された２０個の第１次候補画像のコントラストに基づいて、２０個の第１次候補画像の中から９個の第２次候補画像を選出する構成であるとしたが、これに限定するものではない。中央制御回路６１は、コントラストに限らず、第１次候補画像における複数個の画素の明るさに基づいて算出した他の評価値に基づいて、第２次候補画像を選出する構成とすることができる。

たとえば、中央制御回路６１は、第１次候補画像に対して一般的なエッジ抽出を行ない、抽出したエッジ部分の明るさの変化の大きさを算出する。より詳細には、中央制御回路６１は、抽出したエッジ部分に対応するすべての画素の明るさの平均値を算出する。あるいは、中央制御回路６１は、抽出したエッジ部分に対応する複数個の画素のうち、明るさが所定値以上である画素を選択し、選択した画素の明るさの平均値を算出する構成であってもよい。これは、抽出したエッジ部分の明るさの変化が大きいほどコントラストが高く、良好な画像であると考えられるためである。

また、中央制御回路６１が、２０種類の照明パターンに基づいてカメラ１０２が撮像した２０個の第１次候補画像の明るさに基づいて、たとえば各画素の明るさの平均値が所定範囲内であるか否かに基づいて、２０個の第１次候補画像の中から９個の第２次候補画像を選出する構成とすることができる。このような構成では、第２次候補画像が９個ではなく１０個以上選出される可能性がコントラストを用いる場合と比べて高くなるが、このような場合には、２画面で１０個以上の第２次候補画像を表示して対応してもよいし、第２次候補画像を縮小して１画面で表示して対応してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る視覚センサの構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る視覚センサの構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る視覚センサにおけるカメラ１０２の構成を示す断面図である。 図３におけるＩＶの方向から見た照明部５１の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る視覚センサにおけるコントローラ１０１の正面図である。 本発明の実施の形態に係る視覚センサにおけるコントローラの正面図である。 本発明の実施の形態に係る視覚センサが照明パターンを決定する際の動作手順を定めたフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る視覚センサが候補選択ＨＭＩルーチンを実行する際の動作手順を定めたフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る視覚センサが有する点灯パターンの内容を示す図である。 本発明の実施の形態に係る視覚センサが照明強度決定ルーチンを実行する際の動作手順を定めたフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る視覚センサが画像評価判定ルーチンを実行する際の動作手順を定めたフローチャートである。 （ａ）および（ｂ）は、取得した画像の一例を示す図である。 計測対象物の一例を示す平面図である。 計測対象物の画像における各画素の明るさの分布を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る視覚センサが候補画像選出ルーチンを実行する際の動作手順を定めたフローチャートである。 取得した画像の明るさの平均値を算出する方法を示す図である。

符号の説明

３ ＬＣＤコントローラ、４ ＬＣＤタッチパネル（表示部および操作部）、５ タッチパネルコントローラ、６ 設定ボタン（操作部）、７ カメラインタフェース回路、８ カメラ用コネクタ、９ コンソール用コネクタ、１０ 外部入出力インタフェース回路、１１ 外部入出力用コネクタ、１２ 外部モニタインタフェース回路、１３ 外部モニタ用コネクタ、１４ 操作部カバー、１６Ａ ＡＵＴＯボタン、１６Ｅ ＥＳＣボタン、１６Ｕ 上ボタン、１６Ｄ 下ボタン、１６Ｌ 左ボタン、１６Ｒ 右ボタン、１６Ｓ ＳＥＴボタン、２１ 撮像素子、２２ カメラ制御回路、２３ コントローラインタフェース回路、２４ コントローラ用コネクタ、２５ マニュアルズームバー、２６ レンズ、３１ ハーフミラー、３２ 同軸照明部、３３ 無影照明部、３２Ｅ〜３２Ｉ，３３Ａ〜３３Ｄ 照明ブロック、５１ 照明部、５２ 撮像部、６１ 中央制御回路（制御部）、１０１ コントローラ、１０２ カメラ、２０１ 視覚センサ。

Claims (7)

1. 複数個の照明ブロックを含み、前記各照明ブロックの点灯の有無および前記各照明ブロックの照射光の強度を定めるｍ（ｍは３以上の自然数）種類の照明パターンに基づいて計測対象物に光を照射する照明部と、
   前記ｍ種類の照明パターンに基づいて光の照射された前記計測対象物をそれぞれ撮像することによりｍ個の第１次候補画像を取得する撮像部と、
   前記取得したｍ個の第１次候補画像の各々における複数個の画素の明るさ、および前記取得したｍ個の第１次候補画像の各々における複数個の画素の明るさに基づいて算出したｍ個の評価値の少なくともいずれか一方に基づいて、前記ｍ個の第１次候補画像の中からｎ（ｎは２≦ｎ＜ｍを満たす自然数）個の第２次候補画像を選択する制御部と、
   前記選択したｎ個の第２次候補画像を表示する表示部と、
   前記表示されたｎ個の第２次候補画像の中からユーザが選択した画像を認識する操作部とを備え、
   前記照明部は、前記ユーザが選択した画像に対応する前記照明パターンに基づいて前記計測対象物に光を照射する視覚センサ。
2. 前記制御部は、前記各照明ブロックの点灯の有無を定めるｍ種類の点灯パターンを記憶し、
   前記照明部は、前記ｍ種類の点灯パターンに基づいて計測対象物に光を照射し、
   前記撮像部は、前記ｍ種類の点灯パターンに基づいて光の照射された前記計測対象物をそれぞれ撮像することによりｍ個の画像を取得し、
   前記制御部は、前記取得したｍ個の画像の各々における複数個の画素の明るさに基づいて、前記ｍ種類の点灯パターンの各々と前記各照明ブロックの照射光の強度との組み合わせを前記ｍ種類の照明パターンとして決定する請求項１記載の視覚センサ。
3. 前記制御部は、前記取得したｍ個の第１次候補画像の各々における複数個の画素の明るさに基づいて前記ｍ個の第１次候補画像の各々のコントラストを前記評価値として算出する請求項１記載の視覚センサ。
4. 前記制御部は、前記取得したｍ個の第１次候補画像の各々における複数個の画素の明るさの分散値を前記ｍ個の第１次候補画像の各々の前記評価値として算出する請求項３記載の視覚センサ。
5. 前記複数個の照明ブロックは、それぞれ異なる方向から前記計測対象物に光を照射し、
   前記制御部は、前記ｍ種類の照明パターンにおいてそれぞれ異なる方向から前記計測対象物に光が照射されるように前記ｍ種類の照明パターンを決定する請求項１記載の視覚センサ。
6. 前記操作部は、前記ユーザが画像を選択した後、前記ユーザが選択した画像に対応する照明パターンに対して前記ユーザが前記各照明ブロックの点灯の有無または前記各照明ブロックの照射光の強度を変更した照明パターンを認識し、
   前記照明部は、前記ユーザが変更した照明パターンに基づいて前記計測対象物に光を照射する請求項１記載の視覚センサ。
7. 複数個の照明ブロックの点灯の有無および前記複数個の照明ブロックの照射光の強度を定めるｍ（ｍは３以上の自然数）種類の照明パターンに基づいて計測対象物に光を照射する第１の照明ステップと、
   前記ｍ種類の照明パターンに基づいて光の照射された前記計測対象物をそれぞれ撮像することによりｍ個の第１次候補画像を取得する撮像ステップと、
   前記取得したｍ個の第１次候補画像の各々における複数個の画素の明るさ、および前記取得したｍ個の第１次候補画像の各々における複数個の画素の明るさに基づいて算出したｍ個の評価値の少なくともいずれか一方に基づいて、前記ｍ個の第１次候補画像の中からｎ（ｎは２≦ｎ＜ｍを満たす自然数）個の第２次候補画像を選択する画像選択ステップと、
   前記選択したｎ個の第２次候補画像を表示する表示ステップと、
   前記表示されたｎ個の第２次候補画像の中からユーザが選択した画像を認識する操作ステップと、
   前記ユーザが選択した画像に対応する前記照明パターンに基づいて前記計測対象物に光を照射する第２の照明ステップとを含む照明設定方法。