JP2012083282A - Illumination system for inspection device - Google Patents
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本発明は、あらゆる生産工場などで用いられる、照明装置から発した光を検査物に照射し、その 検査物からの反射光や透過光を用いて検査を行う汎用的な検査装置に用いられる照明装置に関する。 The present invention is used in general-purpose inspection devices that are used in all production factories, etc., to irradiate an inspection object with light emitted from an illuminating device and perform inspection using reflected light or transmitted light from the inspection object. Relates to the device.
照明装置から発した光を検査物に照射し、その検査物からの反射光や透過光を用いて検査を行う検査装置に於いては、検査判断の為に、検査物からの反射光や透過光のセンシングをCCDカメラやセンサ素子などで行う場合が殆どであるが、何れも検査物からの反射光や透過光を用いてセンシングする為、検査物に照射する光がセンシング結果に大きく影響を及ぼす事は明確である。その為、様々な光源、波長、照射距離、照射角度など、多種類の照明装置が存在する。検査装置設計者や検査担当者は検査物や検査内容に合わせて選択した照明装置を使い分け、或いは同一照明装置を用い検査物や検査内容に合わせて都度調整を行い、検査を実施している。
トンネル内監視など、大規模な監視カメラシステムで適正な光量に自動調節する機能に関して画像処理を利用して実現する方法も考案されているが、本特許のような汎用的な検査装置で容易に活用できる物は実現していない。
A method to realize the function of automatically adjusting to the appropriate light quantity with a large-scale surveillance camera system, such as monitoring in a tunnel, has been devised using image processing, but it can be easily done with a general-purpose inspection device such as this patent. Things that can be used have not been realized.
照明装置の調整項目は、発光光量、発光色、照射範囲、照射距離、照射角度などがあり、これらが検査結果に影響する。照明装置を調整しつつ、センサの表示、画像処理装置のモニタ画面などを確認しながらの調整作業が必要となる。例えば、検査物の近似色での色合いの違いを判別したい場合や、微妙な光沢の違い、傷の有無などの検査の場合、判別を可能にする為の照明調整に熟練や経験を必要とし、多くの時間を要する場合がある。 Adjustment items of the illumination device include the amount of emitted light, the emission color, the irradiation range, the irradiation distance, the irradiation angle, and the like, which influence the inspection result. Adjustment work is necessary while checking the display of the sensor, the monitor screen of the image processing device, etc. while adjusting the illumination device. For example, if you want to determine the difference in hue in the approximate color of the inspection object, or in the inspection of subtle differences in gloss, the presence or absence of scratches, etc., skill and experience are required to adjust the lighting to enable discrimination, It can take a lot of time.
検査物の種類変更が頻度多く発生する、食品工場などの場合、検査物の変更毎に様々な段取り替えが必要となり、中でも検査装置の照明セッティング変更に多くの時間を消費する事がある。 In the case of a food factory or the like in which the type of inspection object is frequently changed, various setup changes are required every time the inspection object is changed, and in particular, a lot of time may be consumed for changing the lighting setting of the inspection apparatus.
カメラやセンサを使った検査装置に於いては、照明装置の調整とカメラを使った画像センサや単体センサの調整が検査結果に関連して影響する。また更に、カメラやセンサ、照明装置それぞれに多くの設定項目があり、無数の組み合わせが発生する為、カメラやセンサの中には、過去の設定を呼び出せる物が存在するが、照明装置においては過去の設定、或いは検査物毎に適応した設定(照射距離、角度を含む)を正確に再現する具体的な方策が見当たらない。 In an inspection apparatus using a camera or a sensor, the adjustment of the illumination device and the adjustment of an image sensor or a single sensor using the camera affect the inspection result. In addition, there are many setting items for each camera, sensor, and lighting device, and countless combinations occur, so there are some cameras and sensors that can recall past settings. There is no specific measure to accurately reproduce the setting of the above or the setting (including irradiation distance and angle) adapted to each inspection object.
検査装置に用いられる 照明装置は、周囲温度、使用周囲湿度や、周囲明るさなどの外的要因の変化や発光体、発光素子の経時変化などにより、発光品質そのものに影響を受ける事は避けられない。同じ検査物でも検査時期により、照明の調整を取り直す場合がある。 Lighting equipment used in inspection equipment is not affected by the light emission quality itself due to changes in external factors such as ambient temperature, ambient humidity, and ambient brightness, and changes over time of light emitters and light emitting elements. Absent. The lighting may be adjusted again depending on the inspection time even for the same inspection object.
解決しようとする課題は、検査装置における照明装置の煩雑・且つ経験や勘に頼る非効率、不確実な調整作業の改善である。本発明は、上記 照明装置調整作業を軽減し、論理的に最適化し、検査における生産性を向上させ、結果として不良率を下げ、稼働率を上げる効果を狙った発明である。 The problem to be solved is to improve the inefficiency and uncertain adjustment work depending on the complexity of the illumination device in the inspection apparatus and experience and intuition. The present invention aims to reduce the above-mentioned lighting device adjustment work, logically optimize it, improve the productivity in inspection, and consequently lower the defect rate and increase the operating rate.
検査物の中の良品と不良品を安定して判別する為に、判別したい検査物毎に、照明装置が能動的に様々な照明光や照明の位置、角度の組み合わせを高速で変更、再現し、そのそれぞれの状態に於ける、カメラ、センサからの情報を収集し、それらを記憶、比較し演算する事により、当該検出物に最も適した照明の設定を導き出す機能。
変更できるパラメータと範囲例
To stably discriminate between non-defective and defective products in the inspection object, the lighting device actively changes and reproduces various combinations of illumination light, illumination position and angle for each inspection object to be identified. A function that collects information from the camera and sensor in each state, and stores, compares, and calculates the information to derive the most suitable illumination setting for the detected object.
Examples of parameters and ranges that can be changed
上項で導き出した検査物毎の適切な設定値は検査物独自の名称などの括りで記憶させ、呼び出し、照明装置で再現できる機能。検査物が頻繁に変更、繰り返される検査などに対応する。 Appropriate setting values for each inspection object derived in the above section are stored in the inspection object's unique name, etc., and can be recalled and reproduced by the lighting device. Corresponds to inspections that are frequently changed and repeated.
上項にて記憶し、再現した設定値に於いて、当該検査物の良品(基準品)を検査位置にセットし、記憶しているR,G,Bの設定値との差分を自動で照明側を補正する機能。主に、光源の経時劣化などの補正に対応する。 With the setting values memorized and reproduced in the above item, the non-defective product (reference product) of the inspection object is set at the inspection position, and the difference from the stored R, G, B setting values is automatically illuminated. Function to correct the side. Mainly corresponds to correction of light source deterioration over time.
連続して長時間稼動する検査ラインなどに於いて、ラインを止めずに設定値の補正を行う機能。例えば特定可能なマークやバーコードを付した当該検査物良品(基準品、初期設定に用いた基準検査物)を稼動中のラインに定期的に流し、初期のR,G,Bの入光量と比較し照明側で補正する。 A function that corrects the set value without stopping the inspection line that operates continuously for a long time. For example, the non-defective product (reference product, standard test product used for initial setting) with an identifiable mark or bar code is periodically flowed to the line in operation, and the initial R, G, B incident light amount Compare and correct on the illumination side.
照明装置の設定項目とパラメータを任意で選択し、手動調整できる機能。
例えば、G(緑)の光源に関し、自動的にゆっくり明暗を繰り返す事を可能とし、設定者は、連続した明暗状態でセンサの数値や画像処理画面の状態変化を見ながら、最も最適な設定でストップ、確定できる。複数の担当者がいない場合などに対応する。また、光量パラメータの数値は実際の光量(カウント値)と手動設定時にも感覚的に一致する直線性を確保する。
A function that allows you to select and set manually the setting items and parameters of the lighting device.
For example, with regard to the G (green) light source, it is possible to automatically and slowly repeat the light and darkness, and the setter can set the most optimal setting while observing the numerical values of the sensor and the state of the image processing screen in a continuous light and dark state. Stop and confirm. Corresponding to cases where there are no multiple persons in charge. The numerical value of the light quantity parameter ensures linearity that sensuously coincides with the actual light quantity (count value) even during manual setting.
照明装置の自動設定変更などで対応不可能な状況を外部に知らせる機能。
検査物無し状態の入光量などを比較的長時間モニタし、入光量が連続的に下がる傾向になった場合や、自動補正で光量を増加させていき、光源の定格値を超えそうになった場合、また、温度センサなどからの照明装置の温度異常などを検出し電気接点としてアラームを出力する機能。原因がホコリなどの場合は上記電気接点をエアパージなどに活用し温度異常の場合は送風装置などの制御に使用できる機能。
A function that informs the outside of the situation that cannot be handled by changing the automatic setting of the lighting device.
The incident light level in the absence of an inspection object is monitored for a relatively long time, and when the incident light intensity tends to decrease continuously, or the light intensity is increased by automatic correction, it is likely to exceed the rated value of the light source. In addition, the function of detecting an abnormal temperature of the lighting device from a temperature sensor or the like and outputting an alarm as an electrical contact. A function that can be used to control the air blower and other devices when the cause is dust, etc.
自動照明調整時の設定時間短縮機能。
本機能に於いては、設定項目とパラメータの莫大な組み合わせの中から、検査が安定して実施可能な設定をサーチする事がポイントとなるので、最適、或いは必要十分な解に如何に速く到達できるかが重要となる。その為、何も事前情報を与えない完全自動モードと、例えば何色と何色の判別である。などの情報を予め入力する事により、最短なサーチを実現するモード、また、照明の原点や可動範囲を定める事や、パラメータ変更の優先順位を設定できるなど、検査現場での実用的なカスタマイズ機能を提供する。
Setting time reduction function for automatic lighting adjustment.
In this function, it is important to search for a setting that can be carried out in a stable manner from among the enormous combinations of setting items and parameters, so that the optimal or necessary and sufficient solution can be reached quickly. Whether it can be done is important. Therefore, there is a fully automatic mode in which no prior information is given, for example, what color and what color discrimination. By entering information such as in advance, a mode for realizing the shortest search, setting the illumination origin and movable range, and setting parameter change priorities, etc., for practical customization at the inspection site I will provide a.
上記のように、本発明の照明装置は、検査装置の中で唯一論理的に制御されていない事の多い照明装置の調整や補正を能動的光源部と可動部とそれを統括的に制御するコントローラ、ユーザが検査に応じた設定の行えるPC上ソフトウエアにより、論理的な調整や補正が実現する。現実的には、経験的に実施されることが殆どである検査用照明装置調整の大幅な工数削減効果が期待できる。 As described above, the illuminating device of the present invention controls the active light source unit and the movable unit in an integrated manner for adjustment and correction of the illuminating device that is often not logically controlled in the inspection device. Logical adjustment and correction are realized by the controller and software on the PC that allows the user to make settings according to the inspection. Actually, a significant man-hour reduction effect can be expected by adjusting the inspection illumination device, which is almost empirically performed.
検査装置用照明装置の種別のうち、光源の選択という観点では、現在、多種の光源を一つの筐体に纏めたタイプが存在する。これは例えば、光源の色が赤、青、緑、白といった発光源が同一筐体内に設置されているものであるが、本発明の照明装置にこの様な複数光源タイプを用いた場合、照明装置そのものを変更することなく、照明装置の設定を変えることで様々な検査物で本発明の効果を享受できる。 Among the types of illumination devices for inspection devices, from the viewpoint of selecting a light source, there is currently a type in which various light sources are combined in one housing. For example, light sources such as red, blue, green, and white light sources are installed in the same housing. However, when such a multiple light source type is used for the illumination device of the present invention, illumination is performed. The effect of the present invention can be enjoyed with various inspection objects by changing the setting of the illumination device without changing the device itself.
食品の異品種(色違いパッケージ)混入検査の例(以下 図1参照)
1. 良品(基準品)500を検査位置にセットする。
2. 照明光源100はコントローラ101からの指令でR,G,Bそれぞれの光源の設定値を順次個別に0~2047に上げていき、カメラ/センサ200、201、本照明システム専用受光センサ107などから得られる入光量202がR,G,B,それぞれで飽和する(最大値になる)設定の最小値を記憶する。
3. 不良品501を検査位置にセットする。
4. コントローラ101、或いはPC106にインストールされた専用ソフトウエア105は 手順2.における良品500についてのR,G,B入光量を予め記憶している。これと不良品501でのR,G,B入光量とを比較し、R,G,Bそれぞれの値において予め設定しておいた、判別可能な入光量の絶対値差があるか否かを確認し、確認できれば手順2.で記憶した設定値に確定する。
5. 手順4.で十分な値差が得られない場合は、照明光源100と検査位置にある検査物500との距離600や照明光源100と検査位置にある検査物500との相対角度などを優先順位をつけて能動的に変更し、1,2,3,の手順を繰り返す。
Example of inspection for mixing different varieties of food (different color packages) (see Figure 1 below)
1. Place a non-defective product (reference product) 500 at the inspection position.
2. The
3. Set the defective product 501 to the inspection position.
4. The
5. If a sufficient value difference cannot be obtained in step 4, check the
カメラ、画像センサを用いての検査工程を必要とするあらゆる製造現場にて、検査の段り替え工数の短縮と、検査の確実性向上に寄与できる可能性を有する。 In any manufacturing site that requires an inspection process using a camera and an image sensor, it has the potential to contribute to shortening the number of inspection steps and improving the reliability of inspection.
100:照明光源(主に複数の、或いは単一の光源を有する)
101:照明コントローラ(電源、制御)
102:照明光源可動軸(図例では対検査物距離方向)
103:照明光源可動モータ1(図例では対検査物距離方向)
104:照明光源可動用モータ2(図では照射角度方向)
105:本照明システム専用PCソフトウエア
106:パソコン
107:本照明システム専用受光センサ
200:検査用カメラ/センサ用コントローラ
201:検査用カメラ/センサ
202:検査用カメラ/センサ判定用データ、本照明システム専用受光センサデータ
203:検査物到来タイミング信号
204:FA用タッチパネル
300:検査物搬送用コンベア
500:検査物(良品基準)
501:検査物(不良品)
502:検査物
600:照明用光源と検査定位置にある検査物との距離
601:照明用光源と検査定位置にある検査物との距離設定可能範囲
602:照明用光源下面と検査定位置にある検査物との角度(照射角度)
100: Illumination light source (mainly having multiple or single light sources)
101: Lighting controller (power supply, control)
102: Illumination light source movable axis (in the direction of the object to be measured in the example)
103: Illumination light source movable motor 1 (in the direction of the object to be measured in the example)
104: Illumination light source moving motor 2 (in the irradiation angle direction in the figure)
105: PC software for this illumination system 106: Personal computer 107: Light reception sensor for this illumination system 200: Inspection camera / sensor controller 201: Inspection camera / sensor 202: Inspection camera / sensor determination data, this illumination system Dedicated light receiving sensor data 203: Inspection object arrival timing signal 204: FA touch panel 300: Inspection object conveyor 500: Inspection object (non-defective product standard)
501: Inspection item (defective product)
502: Inspection object 600: Distance between the illumination light source and the inspection object at the inspection fixed position 601: Distance settable range between the illumination light source and the inspection object at the inspection fixed position 602: On the lower surface of the illumination light source and the inspection fixed position Angle with an inspection object (irradiation angle)
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