JP2020503528A - ビジョン検査装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、被認識対象物側に照明の光を透過させるように、一面に透過窓を備えるケースと、前記透過窓の外側に位置した被認識対象物を撮影するカメラモジュールと、前記ケースの一側に設けられ、前記透過窓を通じて前記被認識対象物に光を照射するＬＥＤ照明モジュールと、ケースの内部に設けられ、前記ＬＥＤ照明モジュールから照射される光を前記被認識対象物側に屈折させるハーフミラーと、前記ＬＥＤ照明モジュールと前記ハーフミラーとの間に設けられ、前記ＬＥＤ照明モジュールから照射される散乱光を拡散させる第１拡散板と、前記ケースの内壁に設けられ、前記第１拡散板を通過した散乱光及び前記ハーフミラーを通過するかあるいは前記ハーフミラーで反射された散乱光を第２拡散させる第２拡散板とを含むことを特徴とするビジョン検査装置である。【選択図】図４
Description
本発明は、製品または製品に付着されたバーコードやＯＣＲ文字をカメラで撮影して検査するビジョン検査装置に関する。
ビジョン検査装置は、生産現場や流通の様々な段階で、バーコード、ＯＣＲ文字、製品形状などを認識/検査し、各工程及び流通段階に反映する装置であって、多様な産業分野に広く普及されて活用されている。一般に、ビジョン検査装置は、生産及び流通の段階で、製品の外部包装材に直接印刷あるいは付着されたラベルなどの被認識対象物を認識/確認するようになる。
しかし、一部の医薬品のように、製品の外部をビニールのような透明または半透明包装材で包装する場合、包装材に照明の光が反射されるため、カメラで所望の映像を得ることができなくなる。これにより、被認識対象物に対する良質の映像を得るためには、照明の設置位置、角度、明るさなどを調整しなければならない。しかしながら、このような場合も、被認識対象物の全体領域で均一な照度を得ることが難しく、少々の環境変化でも再び照明を調整しなければならない問題がある。
また、被認識対象物に対する良質の映像を得るために、作業者は、製品の包装材を内容物に密着させた後、被認識対象物を撮影する場合もあるが、これは、作業性が非常に低下するばかりか、被認識対象物の位置を前もって知ることができなく、自動または半自動検査が不可能であった。
このような問題を解決するために、一部メーカーでは、被認識対象物に光反応塗料を印刷して、外部から紫外線または赤外線を照射し、包装材の中で被認識対象物が可視光帯域で自己発光するようにすることにより、所望の映像を得る方法を使用している。しかし、このような検査方法においても、別途の装備と継続的に支出される印刷コストが発生する。
また、上述の問題を解決するために、一部のメーカーでは、ドーム状の拡散照明装置を利用する技術を使用しているが、このようなドーム状の拡散照明装置は、通常、正方形または長方形状の被認識対象領域を有するようになり、被認識対象領域の対角線の長さを直径とする半球状を有する、非常に大きくて重い照明装置を使用しなければならないため、非常に広い領域を占めて、設置に多くの制約があった。
本発明は、上記のような問題点を解消するために発明されたものであって、ビニールのように反射率の高い包装材で包まれている被認識対象物に照明を当てた時、包装材による反射を最小限に抑え、良好な映像を得ることができるビジョン検査装置を提供することを目的とする。
本発明は、被認識対象物側に照明の光を透過させるように、一面に透過窓を備えるケースと、前記透過窓の外側に位置した被認識対象物を撮影するカメラモジュールと、前記ケースの一側に設けられ、前記透過窓を通じて前記被認識対象物に光を照射するＬＥＤ照明モジュールと、ケースの内部に設けられ、前記ＬＥＤ照明モジュールから照射される光を前記被認識対象物側に屈折させるハーフミラーと、前記ＬＥＤ照明モジュールと前記ハーフミラーとの間に設けられ、前記ＬＥＤ照明モジュールから照射される散乱光を拡散させる第１拡散板と、前記ケースの内壁に設けられ、前記第１拡散板を通過した散乱光及び前記ハーフミラーを通過するかあるいは前記ハーフミラーで反射された散乱光を第２拡散させる第２拡散板とを含むことを特徴とする。
好ましくは、前記ケースは、六面体状であって、前記透過窓と隣接した一つの面に前記ＬＥＤ照明モジュールが収容されるＬＥＤ照明モジュール収容部を備え、前記ＬＥＤ照明モジュールから照射される光は、前記ハーフミラーによって屈折され、前記透過窓に透過されることを特徴とする。
ここで、前記ＬＥＤ照明モジュール収容部は、並んで配置された複数の隔壁によって複数の収容空間に区画されて、前記ＬＥＤ照明モジュールは、複数に分割され、前記それぞれの収容空間にスライディング方式で収容されて、複数のＬＥＤ照明モジュールは、個別に明るさが調節されることを特徴とする。
好ましくは、前記ＬＥＤ照明モジュール収容部は、アルミフレームで構成され、前記ＬＥＤ照明モジュールと前記アルミフレームとの間には、シリコン放熱パッドが設けられることを特徴とする。
一方、前記カメラモジュールは、前記透過窓と対面する前記ケースの一つの面から外側に突出したカメラモジュール収容部に設けられて、前記カメラモジュールは、光軸が前記透過窓と垂直方向になるように設けられ、前記カメラモジュール収容部の内部には、前記カメラモジュールの光軸が前記透過窓に向かって９０°転換されるようにする全反射ミラーが設けられることを特徴とする。
本発明によると、被認識対象物から反射される光のうち、透過窓と垂直方向に反射される光を最小化し、カメラモジュールに向かって反射される光を最小化することができる。これにより、カメラモジュールは、被認識対象物を撮影して、良好な品質の映像を得ることができ、被認識対象物の正確な認識及び検査が可能になる。
図１乃至４を参照すると、本発明によるビジョン検査装置は、六面体状のケース１００、ケース１００の後方に備えられたカメラモジュール２００と、ケース１００の上部に備えられたＬＥＤ照明モジュール３００と、ＬＥＤ照明モジュール３００から照射された光を屈折させるハーフミラー４００と、ＬＥＤ照明モジュール３００から照射された光を拡散させる第１拡散板５００と、第１拡散板５００を通じて拡散された散乱光を拡散させる第２拡散板６００とを含む。
ケース１００は、前面に透過窓１１０を備えた六面体状の部材である。ケース１００の透過窓１１０の外側には、被認識対象物、例えばビニール包装材で包まれている医薬品が搬送される搬送コンベア(図示せず)が配置される。後述するＬＥＤ照明モジュール３００の光は、透過窓１１０を通じて被認識対象物に照射される。
カメラモジュール２００は、カメラ２１０とレンズ２２０とで構成され、透過窓１１０の外側に位置した被認識対象物を撮影する。ここで、ケース１００は、背面１２０、すなわち、透過窓１１０の備えられた前面と対面する位置に、後方に突出したカメラモジュール収容部１０１を備え、このカメラモジュール収容部１０１にカメラモジュール２００が収容される。
ＬＥＤ照明モジュール３００は、被認識対象物に光を照射する照明であって、ＬＥＤ照明モジュール３００から照射された光は、透過窓１１０を透過して被認識対象物を照らす。ここで、ケース１００は、透過窓１１０の備えられた前面と隣接した上面１３０側に、上部に突出したＬＥＤ照明モジュール収容部１０２を備え、このＬＥＤ照明モジュール収容部１０２には、ＬＥＤ照明モジュール１３００が設けられ、ケース１００の内部に向かって下方に光を照射する。
ハーフミラー４００は、ケース１００の内部に設けられて、入射される光の約５０％を透過させて、残りは反射させる。このハーフミラー４００は、ＬＥＤ照明モジュール３００から照射された光が透過窓１１０側に屈折されて、被認識対象物に光が到達するようにケース１００の内部に斜めに設けられる。
第１拡散板５００は、ＬＥＤ照明モジュール３００とハーフミラー４００との間に設けられる。具体的には、第１拡散板５００は、アクリル系の光透過性素材で形成されて、ケース１００の上面１３０と並んで設けられ、ＬＥＤ照明モジュール３００から出る光を１次的に拡散させて、散乱光を生成する役割をする。そして、第１拡散板５００を通じて散乱される光は、ハーフミラー４００によって屈折され、透過窓１１０を通じてケース１００の外部に透過される。
第２拡散板６００は、ケース１００の内壁に設けられる。具体的に、第２拡散板６００は、透過窓１１０が備えられたケース１００の前面と、ＬＥＤ照明モジュール３００が設けられたケース１００の上面１３０とを除いて、ケース１００内部の左右側面、底面及び背面に設けられる。この第２拡散板６００は、反射率の高い素材、例えばフッ素樹脂(PTFE)、二重輝度向上フィルム(DBEF)、高輝度液晶複合(CLC)フィルムなどの素材で形成することができる。そして、第１拡散板５００を通じて生成された散乱光は、第２拡散板６００によって、複数方向に拡散されて、透過窓１１０を通じてケース１００の外部に照射される。
このような構成により、ＬＥＤ照明モジュール３００から出る光の一部は、第１拡散板５００によって散乱されて、第１拡散板５００による散乱光の一部は、直接透過窓１１０に向かうか、ハーフミラー４００によって反射されて透過窓１１０に向かうか、あるいはケース１００の内壁に設けられた第２拡散板６００によって２次的に散乱され、透過窓１１０に向かうようになる。また、第１拡散板１１０による散乱光のうち、ハーフミラー４００を通過した光も、第２拡散板に６００によって散乱されて、ハーフミラー４００を通じて透過窓１１０に向かうようになる。
このように、本発明によるビジョン検査装置は、ＬＥＤ照明モジュール３００から発生する光が第１拡散板５００、ハーフミラー４００及び第２拡散板６００によって数多い方向に散乱される。これによって、透過窓１１０を通過する光は、大部分透過窓１１０と垂直な方向に対して所定の角度で透過され、被認識対象物に到達するようになる。したがって、被認識対象物から反射される光のうち、透過窓１１０と垂直な方向に反射される光を最小化し、カメラモジュール２００に向かって反射される光を最小化することができる。これにより、カメラモジュール３００は、被認識対象物を撮影して、良好な品質の映像を得ることができるため、本発明によるビジョン検査装置は、被認識対象物の正確な認識及び検査が可能である。
ここで、図５ａ乃至５ｃを参照すると、従来のビジョン検査装置を用いて被認識対象物(中身がビニールで包装されている)を撮影した映像と、本発明によるビジョン検査装置を用いて被認識対象物を撮影した映像との品質の違いを確認することができる。
図５ａと５ｂを見ると、従来のビジョン検査装置を用いて、被認識対象物を撮影した映像は、ビニール包装材の曲げによって、照明の光が部分的に反射されることで認識不可能な部分を含む。一方、図５ｃを見ると、本発明によるビジョン検査装置を用いて被認識対象物を撮影した映像には、包装材の屈曲がかすかに見えるだけで、被認識対象物全体にわたって認識不可能な部分が存在しない。従って、本発明によるビジョン検査装置は、被認識対象物の良好な映像を得ることができる。
好ましくは、ＬＥＤ照明モジュール収容部１０２は、互いに並んで配置された複数の隔壁１０３により、複数の収容空間に区画される。そして、ＬＥＤ照明モジュール３００は、複数に分割され、それぞれの収容空間にスライディング方式で挿入されて収容される。したがって、ＬＥＤ照明モジュール３００を容易に交換することができる。
さらに、それぞれのＬＥＤ照明モジュール３００に備えられる複数のＬＥＤ素子は、適切な間隔の格子パターンで配列される。そして、それぞれのＬＥＤ照明モジュール３００は、個別に明るさの調節が可能に構成される。このようなＬＥＤ照明モジュール３００によって、被認識対象物全体に均一な照度を提供することができる。
また、ＬＥＤ照明モジュール収容部１０２は、ケース１００の外側に露出されたアルミフレームで構成され、ＬＥＤ照明モジュール３００とアルミフレームとの間には、シリコン放熱パッド(図示せず)が備えられる。これにより、ＬＥＤ照明モジュール３００から発生した熱は、シリコン放熱パッドを通じてアルミフレーム側に速やかに伝達できる。
一方、カメラモジュール２００は、透過窓１１０と対面するケース１００の背面１２０から外側に突出したカメラモジュール収容部１０１内に設けられる。また、カメラモジュール２００は、光軸が透過窓１１０と垂直方向になるように、レンズ２２０が下方に向かって設けられる。なお、カメラモジュール２００の下には、全反射ミラー２３０が設けられ、この全反射ミラー２３０は、カメラモジュール２００の光軸が９０°転換されて、透過窓１１０を向くようにする役割をする。
このようなカメラモジュール２００の配置により、カメラモジュール収容部１０１がケース１００の後方側に突出する大きさを最小化し、ビジョン検査装置全体の大きさを減らすことができる。
Claims (5)
- 被認識対象物側に照明の光を透過させるように、一面に透過窓を備えるケースと、
前記透過窓の外側に位置した被認識対象物を撮影するカメラモジュールと、
前記ケースの一側に設けられ、前記透過窓を通じて前記被認識対象物に光を照射するＬＥＤ照明モジュールと、
ケースの内部に設けられ、前記ＬＥＤ照明モジュールから照射される光を前記被認識対象物側に屈折させるハーフミラーと、
前記ＬＥＤ照明モジュールと前記ハーフミラーとの間に設けられ、前記ＬＥＤ照明モジュールから照射される散乱光を拡散させる第１拡散板と、
前記ケースの内壁に設けられ、前記第１拡散板を通過した散乱光及び前記ハーフミラーを通過するかあるいは前記ハーフミラーで反射された散乱光を第２拡散させる第２拡散板と、を含むことを特徴とするビジョン検査装置。 - 前記ケースは、六面体状であって、前記透過窓と隣接した一つの面に前記ＬＥＤ照明モジュールが収容されるＬＥＤ照明モジュール収容部を備え、前記ＬＥＤ照明モジュールから照射される光は、前記ハーフミラーによって屈折され、前記透過窓に透過されることを特徴とする、請求項１に記載のビジョン検査装置。
- 前記ＬＥＤ照明モジュール収容部は、並んで配置された複数の隔壁によって複数の収容空間に区画されて、前記ＬＥＤ照明モジュールは、複数に分割され、前記それぞれの収容空間にスライディング方式で収容されて、複数のＬＥＤ照明モジュールは、個別に明るさが調節されることを特徴とする、請求項２に記載のビジョン検査装置。
- 前記ＬＥＤ照明モジュール収容部は、アルミフレームで構成され、前記ＬＥＤ照明モジュールと前記アルミフレームとの間には、シリコン放熱パッドが設けられることを特徴とする、請求項２に記載のビジョン検査装置。
- 前記カメラモジュールは、前記透過窓と対面する前記ケースの一つの面から外側に突出したカメラモジュール収容部に設けられて、前記カメラモジュールは、光軸が前記透過窓と垂直方向になるように設けられ、前記カメラモジュール収容部の内部には、前記カメラモジュールの光軸が前記透過窓に向かって９０°転換されるようにする全反射ミラーが設けられることを特徴とする、請求項２に記載のビジョン検査装置。
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- 2017-04-05 WO PCT/KR2017/003745 patent/WO2018079955A1/ko active Application Filing
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7560149B2 (ja) | 2022-12-13 | 2024-10-02 | 株式会社 東京ウエルズ | 照明装置及び撮像システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| WO2018079955A1 (ko) | 2018-05-03 |
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