JP2015075583A - Subject imaging system - Google Patents

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内田 敏博
Toshihiro Uchida
敏博 内田
忠幸 山崎
Tadayuki Yamazaki
忠幸 山崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow focusing on a surface of a subject when imaging a product having a curved surface shape by use of a line scan camera in a subject imaging system.SOLUTION: An imaging system 10 includes: a line scan camera 14 that scans a product 12 having a curved surface shape to image a surface of the product 12; and a movement mechanism 16 that moves the line scan camera 14 to the product 12 to set a focal position of the line scan camera 14 on the surface of the product 12.

Description

本発明は、被写体の撮像システムに係り、曲面形状を有する被写体上を走査して、この被写体の表面を撮像する撮像システムに関する。   The present invention relates to an imaging system for a subject, and relates to an imaging system that scans a subject having a curved surface and images the surface of the subject.

生産ライン等において生産される製品には、曲面形状を有するものがある。このような製品を撮像し、これによって取得された撮像データを用いて、被写体である製品が良品であるか否かの判断を行うことがある。   Some products produced on a production line have a curved shape. An image of such a product may be imaged, and it may be determined whether or not the product that is the subject is a non-defective product using the image data acquired thereby.

本発明に関連する技術として、例えば、特許文献1には、被検査面に対して斜めに光を照射し、被検査面からの正反射光を受けて煽り撮像し、この煽り撮像の画像の明度値と予め記憶された明度値とを比較することにより、表面の曲面を検査する表面の曲面検査方法が開示されている。   As a technique related to the present invention, for example, in Patent Document 1, light is obliquely applied to an inspection surface, specular reflection light from the inspection surface is picked up and picked up. A surface curved surface inspection method for inspecting a surface curved surface by comparing a lightness value with a previously stored lightness value is disclosed.

特開2000−9452号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2000-9492

ラインスキャンカメラを用いて、曲面形状を有する製品を撮像する場合、ラインスキャンカメラを走査して製品の全体を撮像する。この場合、走査中にラインスキャンカメラと製品の表面との距離が変わって焦点が合わなくなることがある。   When imaging a product having a curved surface shape using a line scan camera, the line scan camera is scanned to image the entire product. In this case, the distance between the line scan camera and the surface of the product may change during scanning, resulting in out of focus.

本発明の目的は、ラインスキャンカメラを用いて、曲面形状を有する製品を撮像する場合に、製品の表面に焦点を合わせることを可能とする被写体の撮像システムを提供することである。   An object of the present invention is to provide a subject imaging system that can focus on the surface of a product when imaging a product having a curved shape using a line scan camera.

本発明に係る被写体の撮像システムは、曲面形状を有する被写体上を走査して前記被写体の表面を撮像するラインスキャン部と、前記被写体に対して前記ラインスキャン部を移動させて前記被写体の表面に前記ラインスキャン部の焦点位置を合わせる移動機構と、を備えることを特徴とする。   An object imaging system according to the present invention includes a line scan unit that scans a subject having a curved surface to image the surface of the subject, and moves the line scan unit relative to the subject to move the line scan unit to the surface of the subject. And a moving mechanism for adjusting the focal position of the line scan unit.

また、本発明に係る被写体の撮像システムにおいて、前記被写体は、前記ラインスキャン部の長手方向と該長手方向に直交する走査方向とで定まる走査面に平行な基準面上に配置され、前記基準面からの高さが前記ラインスキャン部の長手方向に沿って一定であり前記走査方向に沿って変化する前記曲面形状を有するときに、前記ラインスキャン部は、前記被写体上を前記走査方向に沿って走査することが好ましい。   Further, in the subject imaging system according to the present invention, the subject is disposed on a reference plane parallel to a scanning plane defined by a longitudinal direction of the line scanning unit and a scanning direction orthogonal to the longitudinal direction, and the reference plane When the height of the line scanning unit is constant along the longitudinal direction of the line scanning unit and has the curved surface shape that varies along the scanning direction, the line scanning unit moves on the subject along the scanning direction. Scanning is preferred.

また、本発明に係る被写体の撮像システムにおいて、前記ラインスキャン部は、走査されたデータを用いて前記被写体の表面の二次元画像を形成することが好ましい。   In the subject imaging system according to the present invention, it is preferable that the line scan unit forms a two-dimensional image of the surface of the subject using scanned data.

本発明によれば、移動機構によって、被写体に対してラインスキャン部を移動させて被写体の表面にラインスキャン部の焦点位置を合わせる。これにより、被写体の全体を撮像する際に常に焦点を合わせることができる。   According to the present invention, the line scanning unit is moved with respect to the subject by the moving mechanism, and the focal position of the line scanning unit is adjusted to the surface of the subject. Thereby, it is possible to always focus when imaging the entire subject.

本発明に係る実施形態の撮像システムを示す図である。It is a figure showing an imaging system of an embodiment concerning the present invention. 本発明に係る実施形態において、製品とラインスキャンカメラとの位置関係を示す図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure which shows the positional relationship of a product and a line scan camera.

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。また、以下では、全ての図面において対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Also, in the following, corresponding elements in all drawings are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1は、撮像システム10を示す図である。図2の上図は、製品12とラインスキャンカメラ14との位置関係を示す側面図である。図2の下図は、図2の上図の平面図である。撮像システム10は、曲面形状を有する製品12上を走査して、製品12の表面を撮像するラインスキャンカメラ14と、製品12に対してラインスキャンカメラ14を移動させて製品12の表面にラインスキャンカメラ14の焦点位置を合わせる移動機構16とを備える。   FIG. 1 is a diagram illustrating an imaging system 10. 2 is a side view showing the positional relationship between the product 12 and the line scan camera 14. The lower view of FIG. 2 is a plan view of the upper view of FIG. The imaging system 10 scans a product 12 having a curved shape and images the surface of the product 12, and moves the line scan camera 14 relative to the product 12 to scan the surface of the product 12. And a moving mechanism 16 for adjusting the focal position of the camera 14.

製品12は、ベルトコンベア18の上面20に載せられた状態で運ばれる。ベルトコンベア18は、制御部22の制御によって駆動する2つの回転駆動部19に架けられた無端状の幅広のベルトを移動させる装置である。ベルトコンベア18の上面20は、ラインスキャンカメラ14の長手方向と、この長手方向に直交する走査方向とで定まる走査面に平行な基準面である。製品12は、図1に示されるように、基準面20からの高さがラインスキャンカメラ14の長手方向に沿って一定であり、走査方向に沿って変化する曲面形状を有する。なお、ベルトコンベア18の移動方向と、ラインスキャンカメラ14の走査方向は、図1,2に示されるように反対方向である。   The product 12 is carried in a state where it is placed on the upper surface 20 of the belt conveyor 18. The belt conveyor 18 is a device that moves an endless wide belt that is spanned by two rotation driving units 19 that are driven by the control of the control unit 22. The upper surface 20 of the belt conveyor 18 is a reference surface parallel to a scanning surface determined by a longitudinal direction of the line scan camera 14 and a scanning direction orthogonal to the longitudinal direction. As shown in FIG. 1, the product 12 has a curved surface shape in which the height from the reference surface 20 is constant along the longitudinal direction of the line scan camera 14 and changes along the scanning direction. The moving direction of the belt conveyor 18 and the scanning direction of the line scan camera 14 are opposite to each other as shown in FIGS.

ラインスキャンカメラ14は、複数の撮像素子が長手方向に沿って一列に並んで構成される撮像部を有し、この撮像部を走査することにより取得する撮像データを用いて製品12の表面の二次元画像を形成する撮像装置である。ラインスキャンカメラ14は、制御部22の作動制御により、図1に示される走査方向に沿って走査する。ラインスキャンカメラ14で撮像された撮像データは、図示しない記憶装置に記憶される。ラインスキャンカメラ14は、照明器17から照射されて製品12によって反射された反射光との関係に基づいて、製品12が所望の表示方法で撮像されるように、撮像方向Vの向きが設定される。ラインスキャンカメラ14が形成した二次元画像は、制御部22に伝送された後、必要に応じて液晶モニタ23等に表示することができる。   The line scan camera 14 has an image pickup unit in which a plurality of image pickup devices are arranged in a line along the longitudinal direction, and the image data obtained by scanning the image pickup unit is used to detect two images on the surface of the product 12. An imaging apparatus for forming a dimensional image. The line scan camera 14 scans along the scanning direction shown in FIG. Image data captured by the line scan camera 14 is stored in a storage device (not shown). In the line scan camera 14, the direction of the imaging direction V is set so that the product 12 is imaged by a desired display method based on the relationship with the reflected light irradiated from the illuminator 17 and reflected by the product 12. The The two-dimensional image formed by the line scan camera 14 can be displayed on the liquid crystal monitor 23 or the like as needed after being transmitted to the control unit 22.

距離計測器15は、ラインスキャンカメラ14と製品12と間の距離を計測する装置である。距離計測器15は、制御部22の制御により、センサ内部の光源から製品12の表面に向けて光が照射された時刻から、製品12の表面にあたって反射され、センサの受光素子で受光する時刻までの時間、及び距離計測器15の光の照射方向Lとラインスキャンカメラ14の撮像方向Vとがなす角度θ等に基づいて、ラインスキャンカメラ14と製品12と間の距離に換算する。換算された距離情報は、制御部22に伝送される。   The distance measuring device 15 is a device that measures the distance between the line scan camera 14 and the product 12. The distance measuring device 15 is controlled by the control unit 22 from the time when the light is irradiated from the light source inside the sensor toward the surface of the product 12 to the time when the light is reflected by the surface of the product 12 and received by the light receiving element of the sensor. Is converted into a distance between the line scan camera 14 and the product 12 based on an angle θ formed by the light irradiation direction L of the distance measuring device 15 and the imaging direction V of the line scan camera 14. The converted distance information is transmitted to the control unit 22.

照明器17は、ラインスキャンカメラ14が製品12を撮像する際に、製品12が所望の表示方法で撮像されるように照射する装置である。照明器17は、制御部22によって作動制御される。   The illuminator 17 is an apparatus that emits light so that the product 12 is imaged by a desired display method when the line scan camera 14 images the product 12. The operation of the illuminator 17 is controlled by the control unit 22.

ラインスキャンカメラ14、距離計測器15及び照明器17は、板状の保持部材24に保持される。板状の保持部材24は、移動機構16のナット部28に接合して取り付けられる。   The line scan camera 14, the distance measuring device 15, and the illuminator 17 are held by a plate-like holding member 24. The plate-like holding member 24 is attached by being joined to the nut portion 28 of the moving mechanism 16.

移動機構16は、制御部22の制御により、保持部材24を上昇または下降させる装置である。移動機構16は、ねじ軸26とナット部28との間に図示しないボール等とを含んで構成されるボールねじと、ねじ軸26を回転させる電動モータ30とを備えるボールねじアクチュエータである。   The moving mechanism 16 is a device that raises or lowers the holding member 24 under the control of the control unit 22. The moving mechanism 16 is a ball screw actuator including a ball screw configured to include a ball or the like (not shown) between the screw shaft 26 and the nut portion 28, and an electric motor 30 that rotates the screw shaft 26.

ねじ軸26は、略コの字形状を有する支持部材27の上部25と下部29の間に取り付けられる。ねじ軸26の上部側端部は、支持部材27の上部25を貫通して電動モータ30に接続される。ナット部28は、中央部に貫通孔を有し、この貫通孔にはボール等を介してねじ軸26が挿入される。   The screw shaft 26 is attached between an upper portion 25 and a lower portion 29 of a support member 27 having a substantially U-shape. The upper end portion of the screw shaft 26 passes through the upper portion 25 of the support member 27 and is connected to the electric motor 30. The nut portion 28 has a through hole at the center, and the screw shaft 26 is inserted into the through hole via a ball or the like.

電動モータ30は、支持部材27の上部25に取り付けられ、制御部22の制御によって、ねじ軸26を回転させる回転駆動機構を有する。電動モータ30は、例えば、ステッピングモータを用いて構成することができる。   The electric motor 30 is attached to the upper portion 25 of the support member 27 and has a rotation drive mechanism that rotates the screw shaft 26 under the control of the control unit 22. The electric motor 30 can be configured using, for example, a stepping motor.

制御部22は、外部起動信号に応じて、ベルトコンベア18を作動させる。制御部22は、ベルトコンベア18の作動に伴って、ラインスキャンカメラ14が製品12を撮像するとともに、照明器17が製品12を照らすように、ラインスキャンカメラ14及び照明器17を制御する。   The controller 22 operates the belt conveyor 18 in response to the external activation signal. The control unit 22 controls the line scan camera 14 and the illuminator 17 so that the line scan camera 14 images the product 12 and the illuminator 17 illuminates the product 12 with the operation of the belt conveyor 18.

制御部22は、距離計測器15から伝送される距離情報に基づいて、製品12の表面がラインスキャンカメラ14の焦点位置Fに合うように、保持部材24の上昇または下降距離を算出する。この算出された距離に基づいて、制御部22は、保持部材24が上昇または下降するように移動機構16の電動モータ30の回転を制御する。   Based on the distance information transmitted from the distance measuring device 15, the control unit 22 calculates the ascending or descending distance of the holding member 24 so that the surface of the product 12 matches the focal position F of the line scan camera 14. Based on the calculated distance, the control unit 22 controls the rotation of the electric motor 30 of the moving mechanism 16 so that the holding member 24 moves up or down.

続いて、上記構成の撮像システム10の作用について説明する。製品12のA方向をラインスキャンカメラ14の長手方向に一致させ、製品12のB方向をラインスキャンカメラ14の走査方向に一致させた状態で製品12をベルトコンベア18の基準面20に配置する。その後、外部起動信号に応じて、ベルトコンベア18が作動すると、ラインスキャンカメラ14は、走査方向に沿って製品12上を走査して、製品12の表面を撮像する。   Next, the operation of the imaging system 10 having the above configuration will be described. The product 12 is arranged on the reference surface 20 of the belt conveyor 18 with the A direction of the product 12 aligned with the longitudinal direction of the line scan camera 14 and the B direction of the product 12 aligned with the scanning direction of the line scan camera 14. Thereafter, when the belt conveyor 18 operates in accordance with the external activation signal, the line scan camera 14 scans the product 12 along the scanning direction and images the surface of the product 12.

図2の上図に示されるように、製品12の表面は曲面を有しているが、撮像システム10によれば、距離計測器15が計測した距離に基づいて、製品12の表面がラインスキャンカメラ14の焦点位置Fに合うにように、保持部材24の上昇または下降距離が算出される。そして、移動機構16によって、上記算出された距離分だけ、保持部材24が上昇または下降する。   As shown in the upper diagram of FIG. 2, the surface of the product 12 has a curved surface. However, according to the imaging system 10, the surface of the product 12 is line-scanned based on the distance measured by the distance measuring device 15. The ascending or descending distance of the holding member 24 is calculated so as to match the focal position F of the camera 14. Then, the holding member 24 is raised or lowered by the calculated distance by the moving mechanism 16.

これにより、ラインスキャンカメラ14の走査中に、ラインスキャンカメラ14と製品12との距離が変化した場合であっても、製品12の表面がラインスキャンカメラ14の焦点位置Fに合うようにラインスキャンカメラ14が上昇または下降するため、常に焦点が合った撮像を行うことができる。   As a result, even when the distance between the line scan camera 14 and the product 12 changes during the scan of the line scan camera 14, the line scan is performed so that the surface of the product 12 matches the focal position F of the line scan camera 14. Since the camera 14 is raised or lowered, it is possible to always perform imaging with focus.

なお、上記では、製品12の曲面形状であるとして説明したが、ここで言う曲面形状は、例えば、波型形状や折曲形状も含まれる。   In the above description, the curved shape of the product 12 has been described. However, the curved shape referred to here includes, for example, a corrugated shape and a bent shape.

また、撮像システム10では、ラインスキャンカメラ14が製品12を撮像する場合に、ベルトコンベア18を作動させることにより走査するものとして説明したが、ラインスキャンカメラ14自体を移動させて走査してもよい。   Further, in the imaging system 10, the line scan camera 14 has been described as scanning by operating the belt conveyor 18 when imaging the product 12. However, the line scan camera 14 itself may be moved for scanning. .

撮像システム10では、ラインスキャンカメラ14の焦点位置に製品12の表面を合わせるために、ラインスキャンカメラ14を保持する保持部材24を上昇または下降させるものとして説明したが、製品12側を上昇または下降させてもよい。   In the imaging system 10, the holding member 24 that holds the line scan camera 14 is raised or lowered in order to align the surface of the product 12 with the focal position of the line scan camera 14, but the product 12 side is raised or lowered. You may let them.

10 撮像システム、12 製品、14 ラインスキャンカメラ、15 距離計測器、16 移動機構、17 照明器、18 ベルトコンベア、19 回転駆動部、20 基準面、22 制御部、23 液晶モニタ、24 保持部材、25 上部、26 ねじ軸、27 支持部材、28 ナット部、29 下部、30 電動モータ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Imaging system, 12 products, 14 Line scan camera, 15 Distance measuring device, 16 Movement mechanism, 17 Illuminator, 18 Belt conveyor, 19 Rotation drive part, 20 Reference plane, 22 Control part, 23 Liquid crystal monitor, 24 Holding member, 25 Upper part, 26 Screw shaft, 27 Support member, 28 Nut part, 29 Lower part, 30 Electric motor.

Claims (3)

曲面形状を有する被写体上を走査して前記被写体の表面を撮像するラインスキャン部と、
前記被写体に対して前記ラインスキャン部を移動させて前記被写体の表面に前記ラインスキャン部の焦点位置を合わせる移動機構と、
を備えることを特徴とする被写体の撮像システム。
A line scan unit that scans on a subject having a curved surface and images the surface of the subject;
A moving mechanism that moves the line scan unit relative to the subject to adjust the focal position of the line scan unit to the surface of the subject;
An imaging system for a subject characterized by comprising:
請求項1に記載の被写体の撮像システムにおいて、
前記被写体は、前記ラインスキャン部の長手方向と該長手方向に直交する走査方向とで定まる走査面に平行な基準面上に配置され、前記基準面からの高さが前記ラインスキャン部の長手方向に沿って一定であり前記走査方向に沿って変化する前記曲面形状を有するときに、
前記ラインスキャン部は、前記被写体上を前記走査方向に沿って走査することを特徴とする被写体の撮像システム。
The subject imaging system according to claim 1,
The subject is disposed on a reference plane parallel to a scanning plane defined by a longitudinal direction of the line scanning unit and a scanning direction orthogonal to the longitudinal direction, and a height from the reference plane is a longitudinal direction of the line scanning unit. Having the curved surface shape that is constant along the scanning direction and varies along the scanning direction,
The line scan unit scans the subject along the scanning direction.
請求項1または請求項2に記載の被写体の撮像システムにおいて、
前記ラインスキャン部は、走査されたデータを用いて前記被写体の表面の二次元画像を形成することを特徴とする被写体の撮像システム。
In the imaging system of the subject according to claim 1 or 2,
The line scan unit forms a two-dimensional image of the surface of the subject using the scanned data.
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