JP2017134032A - 画像検査システム、撮像システム、及び、撮像方法 - Google Patents
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Abstract
Description
撮像対象に向けて照明光を出射するランプと、
第1透過軸を有し、前記ランプから出射された前記照明光を偏光する第1偏光子と、
前記第1透過軸とは異なる方向に延びる第2透過軸を有し、前記第1偏光子により偏光されて前記撮像対象により反射された前記照明光である反射光を偏光する第2偏光子と、
前記撮像対象に対して撮像動作を行うことで、前記第2偏光子により偏光された前記反射光により表される撮像画像を得るカメラと、
前記カメラにより得られた撮像画像に基づいて前記撮像対象に異物が含まれるかを検査する画像検査装置と、
を備える。
撮像対象に向けて照明光を出射するランプと、
第1透過軸を有し、前記ランプから出射された前記照明光を偏光する第1偏光子と、
前記第1透過軸とは異なる方向に延びる第2透過軸を有し、前記第1偏光子により偏光されて前記撮像対象により反射された前記照明光である反射光を偏光する第2偏光子と、
前記撮像対象に対して撮像動作を行うことで、前記第2偏光子により偏光された前記反射光により表される撮像画像を得るカメラと、
を備える。
照明光を第1方向に偏光するステップと、
前記第1方向に偏光されて撮像対象で反射された前記照明光である反射光を前記第1方向とは異なる第2方向に偏光するステップと、
前記第2偏光子により偏光された前記反射光により表される撮像画像を得るステップと、
を有する。
コンテナ500は、金属製の箱体である。例えば、コンテナ500は、SUS(ステンレス鋼)の板を組み立てたものである。コンテナ500は、飲料や調味料が充填される前の空容器200を収容する。なお、空容器200は、合成樹脂製であり、透明である。空容器200を収容したコンテナ500が所定角度まで傾けられることで(図1参照)、コンテナ500から空容器200がベルトコンベア700に落下する(図1の点線で示した空容器200参照)。これにより、コンテナ500から空容器200が取り出される。ベルトコンベア700に落下した空容器200は、ベルトコンベア700により次工程(空容器200に飲料等を充填する工程)に運ばれる。通常、コンテナ500からは全ての空容器200が取り出されるが、希に空容器200がコンテナ500に残留してしまう。このような残留の正確な原因は不明であるが、当該原因として、例えば、静電気が考えられる。なお、以下では、コンテナ500に残留した空容器200を空容器200Zという。空容器200Zは、空となるべきコンテナ500内に残留した異物であり、本実施形態における画像検査で存在の有無が検査される対象物でもある。なお、コンテナ500は蓋を有してもよい。
図1に示すように、画像検査システム100は、照明ランプ110と、第1偏光子120と、第2偏光子130と、カメラ140と、画像検査装置150と、を備える。
画像検査装置150は、例えば、コンテナ500を前記所定角度まで傾けてから所定期間(空容器200が全て落下するのに十分な期間)が経過したときに、図2に示す画像検査処理を実行する。例えば、コンテナ500の傾きを制御する制御装置などが、前記所定期間の終了時に所定の制御信号を出力し、画像検査装置150は、当該所定の制御信号の受信に応答して、画像検査処理を実行する。
仮に第1偏光子120と第2偏光子130とを設置しない場合のカメラ140による撮像画像では、空容器200Zが透明なので、コンテナ500の内面500A上に位置する空容器200Zの存在を検出しにくい(図4(A)参照)。特に、撮像画像に写った空容器200Zとコンテナ500の内面500Aとは、明るさがあまり変わらず(図4(A)参照)、二値化の際に、撮像画像の全領域が明領域になったり暗領域になったりするので、空容器200Zの残留の有無の検査を精度良く行うことができない。これに対して、この実施の形態では、第1偏光子120と第2偏光子130とを設置したので、カメラ140で得られる撮像画像にて、コンテナ500の内面500Aを暗くすることができ、従って、空容器200Zが強調された、空容器200Zの残留の有無の検査に適した画像を得ることができる。そして、このような画像に基づいて、画像検査を行うので、空容器200Zの残留の有無の検査を精度良く行うことができる。なお、上記から分かるように、画像検査システム100は、特に、透明な異物の存在の有無の検査に好適である。
本願発明は、上記実施の形態などに限定されず、上記実施の形態は、適宜変形できる。例えば、本願発明は、上記実施の形態で示した全ての技術的特徴を備えるものでなくてもよく、従来技術における少なくとも1つの課題を解決できるように、上記実施の形態の一部の構成のみを備えたものであってもよい。上記実施の形態の変形例を例示するが、各変形例は適宜組み合わせることができる。
上記実施形態では、コンテナ500の内部を撮像対象とし、空容器200Zを当該撮像対象(コンテナ500の内部)に含まれる異物としているが、本発明に係る画像検査システムの撮像対象及び異物(つまり、使用対象や使用方法)はどのようなものとしてもよい。例えば、撮像対象は、コンテナ500の内部に限らない。異物は、透明な合成樹脂製の他の物品(フィルムなど)でもよい。例えば、異物は、第1偏光子120により偏光された照明光を、偏光状態を変化させて反射するガラス製の透明な空容器などであってもよい。また、異物は、表面に合成樹脂などが塗られた物であってもよい。また、異物が金属(例えば、表面が滑らかな金属)で、撮像対象における異物以外の部分(以下、「その他部分」という。)が合成樹脂製などであってもよい(この場合、明領域と暗領域とが逆になる)。なお、異物は、その他部分との対比(明領域と暗領域との対比)で検出できるので、その他部分は、異物の周囲の領域であればよく、撮像対象全体にわたっていなくてもよい。例えば、カメラ140によって得られる撮像画像には、コンテナ500の外部が写り込んでいてもよい。また、撮像対象は、コンテナ500の底面とし、側面はカメラ140で写さないようにしてもよい。また、画像検査では、カメラ140で得た撮像画像から必要な部分を切り出してもよい。
ステップS102の二値化処理の代わりに、カメラ140を、空容器200Zを白(明領域)として写し、コンテナ500の内面500Aを黒(暗領域)として写すモノクロ画像を得るモノクロカメラとしてもよい。カメラ140は、動画を撮影するビデオカメラなどであってもよい。なお、白にするか黒にするかの輝度値の閾値は、例えば、上記二値化処理のときと同様の閾値とする。
画像検査システム100において使用される画像検査の方法は、上記方法に限らず、パターンマッチングを用いた方法などであってもよい。また、二値化処理を行わず、カラー画像に基づいて、画像を検査してもよい。この場合、例えば、輝度値が予め定められた閾値(上記輝度値の閾値と同じでもよい。)以上の画素が繋がった領域を、モノクロ画像(二値化後の画像)と同様に、明領域(白の領域)として扱い、輝度値が予め定められた前記値未満の画素が繋がった領域を、モノクロ画像と同様に、暗領域(黒の領域)として扱えばよい。また、異物の有無の検査は、カメラ140により得られる撮像画像に基づいて人が目視で行ってもよい。このような場合、画像検査装置150は不要となる。
上記実施の形態では、コンテナ500の内部は、実質的に照明ランプ110により照明されているが、他の光(自然光又は照明ランプ110以外の照明光などの外光)がコンテナ500の内部に進入してもよい。例えば、画像検査に用いられる画像(二値化後の画像、モノクロカメラで撮影した画像、カラー画像)において、撮像対象における異物以外の部分(例えば、撮像画像に写ったコンテナ500の内面500A)が写った領域を暗領域とし、異物(例えば、空容器200Z)が写った領域を明領域とすることができる程度の他の光がコンテナ500の内部に進入してもよい。外光の影響を避けるため、少なくとも撮影時において、コンテナ500の内部(撮像対象)は所定基準よりも暗い方がよい。
第1偏光子120の第1透過軸が伸びる第1方向と、第2偏光子130の第2透過軸が伸びる第2方向とは、直交してなくてもよく、異なる方向であればよい。これにより、第2偏光子130を透過する前の空容器反射光(異物からの反射光)とコンテナ反射光(異物以外の部分からの反射光)との光の強度の差よりも(又は、第1偏光子及び第2偏光子を省略したときにカメラ140に到達する前記2つの反射光の強度の差よりも)、第2偏光子130を透過した後の空容器反射光とコンテナ反射光との光の強度の差の方が大きくなり、画像検査に適した撮像画像を得ることができる。例えば、第1方向と第2方向との間の角度は、45度〜135度の範囲内であるとよく、さらに好ましくは、略90度(90度を含む。上記画像検査において、90度と同様の作用効果が得られる範囲(画像検査による異物の検出の精度に影響がない範囲)である。)であるとよい。例えば、第1方向と、第2方向とは、画像検査に用いられる画像(二値化後の画像、モノクロカメラで撮影した画像、カラー画像)において、撮像対象における異物以外の部分が写った領域を暗領域とし、異物が写った領域を明領域とすることができる角度で異なっているとよい。なお、第1方向と、第2方向と、上記輝度値に関する各閾値などと、を調整することで、撮像対象における異物以外の部分が写った領域と、異物が写った領域と、のうちの一方を明領域とし、他方を暗領域とすることができる。
図4に示すように、カメラ140により得られる撮像画像における、コンテナ500の内面500Aなどの金属部分(偏光状態を変化させない部分)の明るさは、第1偏光子120及び第2偏光子130の有無に応じて変化する。このため、例えば、第1偏光子120及び第2偏光子130を可動とし、第1偏光子120及び第2偏光子130を介在させてカメラ140で撮像して得られる第1画像と、第1偏光子120及び第2偏光子130を介在させないでカメラ140で撮像して得られる第2画像と、を比較して、両画像において明るさの異なる部分を異物として検出してもよい。
上記実施形態や変形例を含む構成を以下に例示する。なお、各構成における説明は、矛盾が無い限り、他の構成にも適用できる。
第1透過軸を有し、前記ランプから出射された前記照明光を偏光する第1偏光子(例えば、第1偏光子120)と、
前記第1透過軸とは異なる方向に延びる第2透過軸を有し、前記第1偏光子により偏光されて前記撮像対象により反射された前記照明光である反射光を偏光する第2偏光子(例えば、第2偏光子130)と、
前記撮像対象に対して撮像動作を行うことで、前記第2偏光子により偏光された前記反射光により表される撮像画像を得るカメラ(例えば、カメラ140)と、
前記カメラにより得られた撮像画像に基づいて前記撮像対象に異物(例えば、空容器200Z)が含まれるかを検査する画像検査装置(例えば、画像検査装置150)と、
を備える画像検査システム。
前記第1反射光と前記第2反射光とは、その偏光状態が異なることで前記第2偏光子を透過したときの光の強度(明るさ、輝度など)が異なる(例えば、前記第1反射光と前記第2反射光とは、偏光状態が異なることで前記第2偏光子を透過する前よりも透過した後の方が(又は、第1偏光子及び第2偏光子を省略したときに比べて)光の強度の差が大きくなる)、
ようにしてもよい。
前記異物は、前記金属領域上に存在し得るものであり、透明で樹脂製又は透明でガラス製である、
ようにしてもよい。
ようにしてもよい。
前記ランプと前記カメラは、前記箱体が傾けられて前記被収容物が取り出されるときに前記ランプによる前記箱体の内部に対する照明と前記カメラによる前記箱体の内部に対する前記撮像動作とを行う向きに配置されている、
ようにしてもよい。
第1透過軸を有し、前記ランプから出射された前記照明光を偏光する第1偏光子と、
前記第1透過軸とは異なる方向に延びる第2透過軸を有し、前記第1偏光子により偏光されて前記撮像対象により反射された前記照明光である反射光を偏光する第2偏光子と、
前記撮像対象に対して撮像動作を行うことで、前記第2偏光子により偏光された前記反射光により表される撮像画像を得るカメラと、
を備える撮像システム。
前記第1方向に偏光されて撮像対象で反射された前記照明光である反射光を前記第1方向とは異なる第2方向に偏光するステップと、
前記第2偏光子により偏光された前記反射光により表される撮像画像を得るステップと、
を有する撮像方法。
Claims (7)
- 撮像対象に向けて照明光を出射するランプと、
第1透過軸を有し、前記ランプから出射された前記照明光を偏光する第1偏光子と、
前記第1透過軸とは異なる方向に延びる第2透過軸を有し、前記第1偏光子により偏光されて前記撮像対象により反射された前記照明光である反射光を偏光する第2偏光子と、
前記撮像対象に対して撮像動作を行うことで、前記第2偏光子により偏光された前記反射光により表される撮像画像を得るカメラと、
前記カメラにより得られた撮像画像に基づいて前記撮像対象に異物が含まれるかを検査する画像検査装置と、
を備える画像検査システム。 - 前記撮像対象に前記異物が含まれる場合に、前記異物は、前記第1偏光子により偏光された前記照明光のうちの一部を第1反射光として反射し、前記撮像対象のうち前記異物以外の領域は、前記第1偏光子により偏光された前記照明光のうちの他の一部を第2反射光として反射し、
前記第1反射光と前記第2反射光とは、その偏光状態が異なることで前記第2偏光子を透過したときの光の強度が異なる、
請求項1に記載の画像検査システム。 - 前記撮像対象は、金属領域を含み、
前記異物は、前記金属領域上に存在し得るものであり、透明で樹脂製又は透明でガラス製である、
請求項1又は2に記載の画像検査システム。 - 前記画像検査装置は、前記撮像画像に含まれる、周辺領域と明るさが異なる特定領域の面積が予め定められた閾値以上である場合に前記撮像対象に前記異物が含まれると判別する、
請求項1〜3のいずれかに記載の画像検査システム。 - 前記撮像対象は、被収容物を収容する非透明の箱体の内部であり、
前記ランプと前記カメラは、前記箱体が傾けられて前記被収容物が取り出されるときに前記ランプによる前記箱体の内部に対する照明と前記カメラによる前記箱体の内部に対する前記撮像動作とを行う向きに配置されている、
請求項1〜4のいずれかに記載の画像検査システム。 - 撮像対象に向けて照明光を出射するランプと、
第1透過軸を有し、前記ランプから出射された前記照明光を偏光する第1偏光子と、
前記第1透過軸とは異なる方向に延びる第2透過軸を有し、前記第1偏光子により偏光されて前記撮像対象により反射された前記照明光である反射光を偏光する第2偏光子と、
前記撮像対象に対して撮像動作を行うことで、前記第2偏光子により偏光された前記反射光により表される撮像画像を得るカメラと、
を備える撮像システム。 - 照明光を第1方向に偏光するステップと、
前記第1方向に偏光されて撮像対象で反射された前記照明光である反射光を前記第1方向とは異なる第2方向に偏光するステップと、
前記第2偏光子により偏光された前記反射光により表される撮像画像を得るステップと、
を有する撮像方法。
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