JP2023042233A - Imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、撮像装置に関する。 The present disclosure relates to imaging devices.
収穫された野菜又は果物(果菜)等の品物は、例えば、トレイに載せられ、包装フィルム等により覆われた状態で、箱詰めされて出荷される。 Items such as harvested vegetables or fruits (fruit vegetables) are placed on a tray, covered with a wrapping film or the like, packed in a box, and shipped.
この種の品物は、箱詰めの前に不良品であるか否かといった種々の検査がされることが望ましい。この検査に撮像装置が用いられることがある。 Such items are desirably subjected to various inspections, such as for defects, prior to packaging. An imaging device may be used for this inspection.
果菜等の品物は、出荷の直前の状態、すなわちトレイに乗せられ、透明な包装フィルムにより覆われた状態で検査されることが望ましい。通常、この種の検査は、外光の影響を除くために暗箱内で光源から光照射を行いつつ、トレイに乗せられた果菜の画像をカメラで収集することで行われる。しかしながら、一般に、果菜を包装している包装フィルムの反射率は、果菜自体の反射率に比べて大きい。また、包装フィルムは果菜と比較してはるかに平滑であり、さらに屈折率も高い。さらには、トレイに乗せられる果菜は自然物であるので、その形状は様々である。したがって、果菜を覆う包装フィルムの形状も果菜の形状に応じた様々な形状を取り得る。このように様々な形状を有する包装フィルムは、当然ながら光源からの光を様々な角度で反射する。これにより、カメラに入射する反射光の光量ばらつきが生じたり、特定の角度からカメラに入射する反射光が大きな光量を有してしまったりして、画像による検査が困難になってしまうことがある。 Items such as fruits and vegetables are preferably inspected immediately prior to shipment, ie, placed on a tray and covered with a transparent packaging film. Normally, this type of inspection is performed by collecting images of fruits and vegetables placed on a tray with a camera while irradiating light from a light source in a dark box to eliminate the influence of external light. However, generally, the reflectance of the packaging film wrapping the fruit vegetables is higher than the reflectance of the fruit vegetables themselves. Also, packaging films are much smoother than fruit vegetables and have a higher refractive index. Furthermore, since the fruit vegetables placed on the tray are natural products, they have various shapes. Therefore, the shape of the packaging film covering the fruit vegetables can also take various shapes according to the shape of the fruit vegetables. Such variously shaped packaging films naturally reflect the light from the light source at various angles. As a result, the amount of reflected light that enters the camera varies, and the amount of reflected light that enters the camera from a specific angle is large, making image inspection difficult. .
本開示は、包装フィルムにより覆われた品物の画像を適切に撮像できる撮像装置を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide an imaging device that can appropriately capture an image of an article covered with a packaging film.
一態様に係る撮像装置は、光源と、拡散板と、カメラとを有する。光源は、トレイに搭載されて透明な包装フィルムで覆われた検査対象物を平面視したときの検査対象物の最輪郭よりも外側に設置され、検査対象物の最輪郭のうちで最も近い辺の長さ以上の長さを有し、光源光を照射する。拡散板は、検査対象物の最輪郭よりも外側に設置され、検査対象物の最輪郭のうちで最も近い辺の長さ以上の長さを有し、光源からの光源光を拡散させる。カメラは、光源から拡散板を介して検査対象物に照射された面均一光の検査対象物からの反射光を撮像する。 An imaging device according to one aspect includes a light source, a diffusion plate, and a camera. The light source is installed outside the outermost contour of the inspection object when the inspection object mounted on a tray and covered with a transparent packaging film is viewed from above, and the closest side of the outermost contour of the inspection object It has a length equal to or longer than the length of , and is irradiated with light from the light source. The diffusion plate is installed outside the outermost contour of the inspection object, has a length equal to or longer than the length of the nearest side of the outermost contour of the inspection object, and diffuses the light source light from the light source. The camera captures an image of reflected light from the inspection object of surface uniform light irradiated from the light source to the inspection object through the diffusion plate.
本開示によれば、包装フィルムにより覆われた品物の画像を適切に撮像できる撮像装置を提供することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present disclosure, it is possible to provide an imaging device that can appropriately capture an image of an article covered with a packaging film.
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、実施形態に係る撮像装置を含む品物の箱詰めシステムの一構成例を概略的に示す図である。ここで、図1においては、互いに直交する3方向としてx方向、y方向及びz方向が規定されている。品物の箱詰めシステムは、品物を、梱包箱B1-B4に箱詰めする。実施形態における品物としては、包装体が想定されている。実施形態における包装体は、果菜等の食品、例えばみょうがをトレイに載せ、食品が載せられたトレイを透明な包装フィルムで包装し、さらに包装フィルムにラベルを付すことによって形成される物品である。ここで、実施形態における透明な包装フィルムは、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン)、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、セルロース等の少なくとも何れかから構成され得る。みょうがをトレイに載せること、トレイを包装フィルムで包装すること、及び包装フィルムにラベルを付すことは、実施形態に係る箱詰めシステムのさらに上流のシステムにおいて自動的に実施されてもよいし、手動で実施されてもよい。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing one configuration example of an article boxing system including an imaging device according to an embodiment. Here, in FIG. 1, x-direction, y-direction and z-direction are defined as three mutually orthogonal directions. The item cartoning system boxes the items into packaging boxes B1-B4. The item in the embodiments is envisioned as a package. The package in the embodiment is an article formed by placing food such as fruit vegetables, for example myoga, on a tray, packaging the tray with the food on it with a transparent packaging film, and attaching a label to the packaging film. Here, the transparent packaging film in the embodiment can be composed of at least one of polyolefin (polyethylene, polypropylene), polyvinyl chloride, polyester, cellulose, and the like. Placing the myoga on the tray, wrapping the tray with the packaging film, and labeling the packaging film may be performed automatically in a system further upstream of the boxing system according to the embodiment, or manually may be implemented.
品物の箱詰めシステムは、ベルトコンベア10と、搬送速度検出器20と、撮像装置30と、第1ロボットR1と、第2ロボットR2とを備えている。
The goods boxing system includes a
ベルトコンベア10は、搬送ベルトと一対の回転支持体とを備えている。搬送ベルトは、品物を搬送方向へと搬送するための輪形状のベルトである。搬送方向は、例えば図1のx方向である。回転支持体は、ベルトコンベア10において定められた上流端と下流端とのそれぞれに配設される。一対の回転支持体は、搬送ベルトに内接した円柱形状又は円筒形状の支持体である。回転支持体の回転軸は、搬送ベルトの幅方向である図1のy方向と略平行である。上流端と下流端とにおいて回転支持体が回転すると、搬送ベルトに接触した回転支持体の円柱面により搬送ベルトが搬送方向に送り出される。
The
後で説明するように、撮像装置30は、画像におけるトレイと搬送ベルトとのコントラストによってトレイを識別する。したがって、搬送ベルトは、トレイに対して高いコントラストを有することが望ましい。一般的に果菜等の食品のトレイの色としては黒色が好まれる。この場合、搬送ベルトの色は、白色に近い色であることが望ましい。仮にトレイが色付けられている場合には、搬送ベルトの色は、トレイの色に対して補色の関係を有する色であることが望ましい。
As will be described later, the
搬送速度検出器20は、搬送ベルトによる搬送速度を検出する検出器である。搬送速度は、例えば単位時間において搬送ベルトが搬送方向に送り出される距離から検出される。この距離は、例えばエンコーダによって検出される。搬送速度検出器20は、検出した値を後で説明する第1コントローラCTR1へ送信する。
The
撮像装置30は、ベルトコンベア10の上流端の近傍に設置されている。撮像装置30は、ベルトコンベア10の搬送ベルトに供給された品物の画像を搬送ベルトの上側から撮像する。また、撮像装置30は、撮像により得られた画像から品物のトレイのエッジを検出し、包装フィルムが剥がれているか否かを判定することができる。また、撮像装置30は、包装フィルムにラベルが付されている場合には、撮像により得られた画像からラベルの位置を検出し、予め設定されたラベルに関する情報に基づいて、ラベルの形状に異常があるか否か、ラベルの位置が正しいか否かを判定することができる。さらに、撮像装置30は、撮像により得られた画像から搬送されてくる品物の搬送ベルト上の位置及び向きを検出することができる。撮像装置30の詳細については後で説明する。
The
第1ロボットR1と第2ロボットR2とは同じ構成であってよい。第1ロボットR1と第2ロボットR2とのそれぞれは、台座40と、第1アームA1と、第2アームA2と、第1軸AX1と、第2軸AX2と、第3軸AX3と、第4軸AX4と、ハンド調整部50とを備えている。
The first robot R1 and the second robot R2 may have the same configuration. Each of the first robot R1 and the second robot R2 includes a
台座40は、第1ロボットR1及び第2ロボットR2を固定しておくための台座である。
The
台座40には第1軸AX1が配置されている。第1軸AX1は、z方向に延びた回転軸周りに回転できるように台座40によって支持されている。第1軸AX1は、第1アームA1の一端に接続されている。第1アームA1は、第1軸AX1と第2軸AX2との間を接続するロボットのリンクである。第1アームA1は、x-y平面と略平行に延びている。第1アームA1の位置は、第1軸AX1の回転角度により制御される。
A first axis AX1 is arranged on the
第1アームA1の他端には第2軸AX2が接続されている。第2軸AX2は、z方向に延びた回転軸周りに回転できるように第1アームA1によって支持されている。第2軸AX2は、第2アームA2の一端に接続されている。第2アームA2は、第2軸AX2と第3軸AX3との間、及び、第2軸AX2と第4軸AX4との間を接続するロボットのリンクである。第2アームA2は、x-y平面と略平行に延びて配置されている。第2アームA2の位置は、第1軸AX1及び第2軸AX2の回転角度により制御される。 A second axis AX2 is connected to the other end of the first arm A1. The second axis AX2 is supported by the first arm A1 so as to be rotatable around a rotation axis extending in the z direction. The second axis AX2 is connected to one end of the second arm A2. The second arm A2 is a robot link that connects between the second axis AX2 and the third axis AX3 and between the second axis AX2 and the fourth axis AX4. The second arm A2 is arranged to extend substantially parallel to the xy plane. The position of the second arm A2 is controlled by the rotation angles of the first axis AX1 and the second axis AX2.
第2アームA2の他端には第3軸AX3及び第4軸AX4が接続されている。第3軸AX3は、例えばx-y平面と略平行な方向に延びた円柱状の軸を備え、第2アームA2の他端に保持されているシャフトSFTに接触することにより、シャフトSFTをz方向に移動させる。第4軸AX4は、例えばz方向に延びた円柱状の軸を備え、第2アームA2の他端に保持されているシャフトSFTに接触することによりシャフトSFTをz方向に延びた回転軸周りに回転させる。 A third axis AX3 and a fourth axis AX4 are connected to the other end of the second arm A2. The third axis AX3 has, for example, a columnar axis extending in a direction substantially parallel to the xy plane, and contacts the shaft SFT held at the other end of the second arm A2 to move the shaft SFT to the z direction. move in the direction The fourth axis AX4 has, for example, a cylindrical axis extending in the z-direction, and by contacting the shaft SFT held at the other end of the second arm A2, rotates the shaft SFT around the rotation axis extending in the z-direction. rotate.
ハンド調整部50は、第3軸AX3によりz方向に移動可能であり、第4軸AX4によりz方向に延びた回転軸周りに回転可能であるシャフトSFTと、シャフトSFTの一端に固定されたハンド部HNDとを備えている。
The
第1アームA1、第2アームA2及びハンド調整部50は、第1軸AX1、第2軸AX2、第3軸、第4軸AX4及びシャフトSFTの位置及び回転角を調整することにより、ハンド部HNDの3次元の位置及び搬送方向に対する傾きを制御する。ハンド部HNDは、吸着部を有している。ハンド部HNDは、吸着部によって品物を吸着することにより品物を保持する。そして、ハンド部HNDは、梱包箱B1-B4の位置において吸着を解除することによって品物を梱包箱B1-B4に箱詰めする。
The first arm A1, the second arm A2, and the
次に、撮像装置30について説明する。図2A及び図2Bは、撮像装置30の第1の構成例を概略的に示す図である。ここで、図2Aは第1の構成例の撮像装置30をz方向の正側である上面から見た図であり、図2Bは第1の構成例の撮像装置30をy方向の負側である右側面から見た断面図である。撮像装置30は、遮光筐体301と、光源302と、拡散板303と、カメラ304と、ビジョンシステムVSと、偏光子305とを備えている。ビジョンシステムVSについては後で説明する。
Next, the
遮光筐体301は、撮像装置30の検査対象物Oとしての品物に対する外光の進入を防止するために、ベルトコンベア10による品物の搬送を妨げない程度に可能な限り搬送ベルトに近づけて配置されている。遮光筐体301は、遮光性の部材で構成され、その内部に光源302と、拡散板303と、カメラ304と、ビジョンシステムVSと、偏光子305とを収納している。遮光筐体301は、大きさの異なる2つの箱がz方向に重ねられて構成されている。下段の箱には、光源302と、拡散板303とが収納される。また、上段の箱にはカメラ304と、ビジョンシステムVSと、偏光子305とが収容される。下段の箱の天井には空孔が空けられており、この空孔からの入光をカメラ304で受光できるようにカメラ304及び偏光子305が配置されている。本実施形態において、遮光筐体301の少なくとも下段の箱の内壁は白色である。遮光筐体301の内壁が白色であることにより、遮光筐体301の内壁での光源光の散乱及び反射が生じやすくなる。これにより、検査対象物Oに照射される光の光量の向上が期待される。ここで、内壁の色を含む遮光筐体301の構成に関する説明は好適な一例を示すにすぎず必ずしもこれに拘るものではない。
The light-shielding
ここで、実施形態では、カメラ304と、ビジョンシステムVSと、偏光子305とを収容するために、遮光筐体301が2段の箱によって構成されるとされている。これに対し、例えばカメラ304にビジョンシステムVSが内蔵される場合又はビジョンシステムVSが撮像装置30とは別体で設けられる場合等では上段の箱は省略され得る。
Here, in the embodiment, in order to accommodate the
また、遮光筐体301の形状は、検査対象物Oの形状に応じて決定されてもよい。例えば、検査対象物Oが食品用のトレイを含む品物であれば、平面視したときの外形が略矩形である。したがって、遮光筐体301も平面視したときの外形が略矩形の箱型に形成されている。これに対し、検査対象物Oの形状によっては、遮光筐体301の平面視したときの外形が矩形以外の形であってよい。
Also, the shape of the
光源302は、検査対象物Oとしての品物の搬送を妨げず、かつ、検査対象物Oに対して均等に光を照射できる位置、より詳しくは平面方向で見たときに検査対象物Oの最輪郭よりも外側の位置に設置されている。最輪郭は、検査対象物Oを平面視したときの検査対象物Oの最も外側の輪郭である。例えば第1の構成例では、光源302は、図2Aに示すように、搬送方向であるx方向と平行な遮光筐体301の2つの壁面のそれぞれに搬送方向であるx方向に沿って延びるように設置された線光源である。一方、光源302の設置高さは、品物の搬送を妨げない位置であればよく、例えば図2Bに示すように遮光筐体301の壁面の中央付近の位置であってよい。
The
光源302の発光色、すなわち発光波長は、検査対象物Oとしての品物の色相に合わせて適宜選択され得る。例えば、検査対象物Oが食品用のトレイを含む品物であれば、入手のし易さと包装フィルムの反射波長が均一なこと、また、トレイの色として黒色が好まれやすいことから、光源302としては、白色光源が用いられ得る。白色光源としては、設置方式の制約及び消費電力の制約等に応じて白熱灯、冷陰極管、発光ダイオード(LED)等の中から適宜に選択され得る。ただし、本実施形態では検査対象物Oとしての品物に食品が想定されていることから、より好ましくは、白色光源として発熱の少ない白色LEDが選択されることが望ましい。この場合、光源302は、複数の白色LEDをx方向に並べることで構成され得る。
The emission color of the
ここで、実施形態における光源302は、検査対象物Oの最輪郭のうちの最も近い辺の長さに対して十分な長さを持っている。具体的には、第1の構成例では、光源302のx方向に沿った長さは、検査対象物Oとしての最輪郭としての略矩形を有するトレイのx方向の長さよりも十分に長い。
Here, the
拡散板303は、光源302からの射出される光源光を拡散させることできる位置、より詳しくは平面方向で見たときに検査対象物Oの最輪郭よりも外側の位置であって、かつ光源302からの光源光が入射する位置に設置されている。例えば第1の構成例では、拡散板303は、図2Aに示すように、光源302と平行に、例えば光源302の光射出部に配置されている。この拡散板303は、光源光を面均一光に変換するために配置される。
The
拡散板303は、光源302からの光源光を十分に拡散できる必要がある。このため、拡散板303は、光源302との組み合わせに応じて適宜に選定され得るが、散乱度の大きい拡散板であることが望ましい。
The
また、実施形態における拡散板303も、検査対象物Oの最輪郭のうちの最も近い辺の長さに対して十分な長さを持っている。具体的には、第1の構成例では、拡散板303のx方向に沿った長さは、検査対象物Oとしてのトレイのx方向の長さよりも十分に長い。より好ましくは、図2A及び図2Bに示すように、拡散板303のx方向に沿った長さは、光源302のx方向に沿った長さよりも十分に長い。これにより、光源302からの光源光は漏れなく拡散板303に入射し得る。
Moreover, the
カメラ304は、レンズと、撮像素子とを有する。カメラ304のレンズは、遮光筐体301の下段の箱の上面に空けられた空孔に配置され、光源302から拡散板303を介して照射された光の検査対象物Oからの反射光を撮像素子に結像させる。撮像素子は、レンズを介して受光された光を電気信号に変換することで画像のデータを生成する。そして、撮像素子は、生成した画像のデータをビジョンシステムVSに出力する。実施形態における撮像素子は、画像上でトレイを識別できる程度の解像度、すなわち画素の数を有する撮像素子であってよい。また、撮像素子は、カラーフィルタを備えてカラー画像を生成できる撮像素子であってもよいし、カラーフィルタを備えておらずにモノクロ画像を生成できる撮像素子であってもよい。
偏光子305は、カメラ304のレンズの光路上に設置される。例えば、図2Aでは、偏光子305は、カメラ304のレンズの直前に設置される。偏光子305は、カメラ304のレンズに装着されるように構成されていてもよい。偏光子305としては、偏光フィルム等の種々の偏光子が用いられ得る。
A
ここで、偏光子305の偏光方向は、包装フィルムからの正反射光のカメラ304への入射が低減されるように調整される。出願人による検討では、検査対象物Oが長尺の品物を含む場合で品物の長尺方向が搬送方向に平行なx方向を向くように検査対象物Oが搬送される場合、偏光子305の偏光方向を搬送方向に対して平行な方向とすることで包装フィルムからの正反射光のカメラ304への入射が低減されることが確認されている。つまり、長尺の品物の場合、品物の長尺方向からの反射光の影響が大きいので、偏光子305の偏光方向は、品物の長尺方向からの反射光の入射が低減される方向、すなわち品物の長尺方向と平行な方向に設定されることが望ましい。なお、矩形のトレイに長尺の品物が載せられる場合、通常、矩形のトレイの長辺の方向が長尺方向となるように品物が載せられ、矩形のトレイの長辺方向が搬送方向に平行なx方向となるように搬送されることが多い。この場合、偏光子305の偏光方向は、搬送方向に平行なx方向であるということもできる。
Here, the polarization direction of the
図2Cは、偏光子305が吸収型偏光子であるときの品物の長尺方向と吸収軸との関係を示した図である。図2Cに示すように、品物の長尺方向がx方向となるように搬送されるとき、偏光子305の吸収軸Aはx方向であるように偏光子305は調整される。なお、図2Cでは、偏光子305の透過軸Tも示されている。吸収軸Aがx方向であるので、透過軸Tの方向はy方向である。
FIG. 2C is a diagram showing the relationship between the longitudinal direction of the article and the absorption axis when the
偏光子305は、反射型偏光子であってもよい。この場合、品物の長尺方向がx方向となるように搬送されるとき、偏光子305の反射軸はx方向であるように偏光子305は調整される。
以上のような撮像装置30により、検査対象物Oには、面均一光が照射される。果菜等の食品が搭載され、包装フィルムで包装されたトレイを画像認識によって識別する場合、包装フィルムからの反射光が認識の際に悪影響を及ぼす。この反射光は、点光源及び線光源といった範囲が限定された光源からの光源光が果菜の形状に応じて変形した包装フィルムの表面において特定の角度でもって反射されることで生じる。実施形態では、光源光が拡散板303によって面均一光に変換されるために、特定の角度だけからの光源光の入光は緩和される。これにより、カメラ304への反射光の光量ばらつきは低減される。また、実施形態では、光源光が拡散板303によって面均一光に変換されるために、光源302として線光源が用いられた場合であっても、光源302の包装フィルムへの映りこみは発生しない。
The
さらに、包装フィルムは果菜よりも高い反射率を有している。したがって、包装フィルムに正入射した光源光は大きな光量の反射光としてカメラ304に入射し得る。これに対し、実施形態では、偏光子305の偏光方向が調整されることによって、包装フィルムからの大きな光量の反射光のカメラ304への入射が低減される。実際には、偏光子305は、トレイに載せられた食品からの反射光も吸収し得る。しかしながら、一般に包装フィルムの反射率は食品の反射率よりも高いために、包装フィルムからの反射光の光量のほうが食品からの反射光からの光量よりも大きい。このため、偏光子305による吸収量は、包装フィルムの反射光のほうが食品からの反射光より大きくなる。したがって、包装フィルムからの反射光は偏光子305において多くが吸収されるのに対して、食品からの反射光は偏光子305による影響を殆ど受けない。
Furthermore, packaging films have a higher reflectance than fruit vegetables. Therefore, the light source light incident on the packaging film can enter the
このようにして、実施形態の撮像装置では、果菜等の食品が搭載され、包装フィルムで包装された品物の画像が適切に撮像され得る。 In this manner, the imaging device of the embodiment can appropriately capture an image of an item loaded with food such as fruits and vegetables and wrapped with a packaging film.
図3A及び図3Bは、撮像装置30の第2の構成例を概略的に示す図である。ここで、図3Aは第2の構成例の撮像装置30をz方向の正側である上面から見た図であり、図3Bは第2の構成例の撮像装置30をy方向の正側である右側面から見た断面図である。ここで、第2の構成例において第1の構成例と同様の構成についての説明は省略又は簡略化される。具体的には、光源302及び拡散板303以外の構成についての説明は省略される。
3A and 3B are diagrams schematically showing a second configuration example of the
第2の構成例においては、光源302は、図3Aに示すように、搬送方向であるx方向と直交する遮光筐体301の2つの壁面のそれぞれに搬送方向と直交する方向であるy方向に沿って延びるように設置された線光源である。一方、光源302の設置高さは、品物の搬送を妨げない位置であればよく、例えば図3Bに示すように遮光筐体301の壁面の中央位置付近の位置であってよい。
In the second configuration example, as shown in FIG. 3A, the
また、第2の構成例では、光源302のy方向に沿った長さは、検査対象物Oとしてのトレイのy方向の長さよりも十分に長い。
Further, in the second configuration example, the length of the
また、第2の構成例では、拡散板303は、図3Aに示すように、光源302と平行に、すなわち第1の構成例の配置方向に対して直交する方向に配置されている。そして、第2の構成例では、拡散板303のy方向に沿った長さは、検査対象物Oとしてのトレイのy方向の長さよりも十分に長い。より好ましくは、図3Aに示すように、拡散板303のy方向に沿った長さは、光源302のy方向に沿った長さよりも十分に長い。これにより、光源302からの光源光は漏れなく拡散板303に入射し得る。
In the second configuration example, the
第2の構成例であっても第1の構成例と同様の効果が期待される。さらに、第1の構成例と第2の構成例とが組み合わせて用いられてもよい。つまり、光源302は搬送方向であるx方向と平行な及び直交する遮光筐体301の4つの壁面のそれぞれに設置されてもよく、拡散板303はそれぞれの光源302に平行に設置されてもよい。
Even in the second configuration example, the same effect as in the first configuration example is expected. Furthermore, the first configuration example and the second configuration example may be used in combination. That is, the
図4は、品物の箱詰めシステムの制御系の一構成例を概略的に示すブロック図である。本実施形態の品物の箱詰めシステムは、第1コントローラCTR1と、第2コントローラCTR2と、ビジョンシステムVSと、ネットワークハブHUBとを備えている。 FIG. 4 is a block diagram schematically showing one configuration example of the control system of the goods boxing system. The goods cartoning system of this embodiment comprises a first controller CTR1, a second controller CTR2, a vision system VS, and a network hub HUB.
第1コントローラCTR1は、搬送速度検出器20から得られる搬送速度の情報及び撮像装置30のビジョンシステムVSから得られる情報を用いて、第1ロボットR1及び第2ロボットR2を制御するための種々の演算を行う、マスターコントローラである。第1コントローラCTR1は、例えば、CPU(central processing unit)又はMPU(micro processing unit)等の少なくとも1つのプロセッサと、プロセッサにより実行されるプログラムが記録されたメモリとを備えている。
The first controller CTR1 uses the transport speed information obtained from the
第2コントローラCTR2は、第1コントローラCTR1から得た情報に従って、第2ロボットR2を制御するスレーブコントローラである。第2コントローラCTR2は、例えば、CPU又はMPU等の少なくとも1つのプロセッサと、プロセッサにより実行されるプログラムが記録されたメモリとを備えている。 The second controller CTR2 is a slave controller that controls the second robot R2 according to information obtained from the first controller CTR1. The second controller CTR2 includes, for example, at least one processor such as a CPU or MPU, and a memory in which programs executed by the processor are recorded.
ビジョンシステムVSは、カメラ304によって得られた画像のデータを用いて、品物のエッジやラベルの形状を検出するとともに、品物のベルトコンベア10上での位置と傾きとを演算する。ビジョンシステムVSは、例えば、CPU又はMPU等の少なくとも1つのプロセッサと、プロセッサにより実行されるプログラムが記録されたメモリとを備えている。
The vision system VS uses the data of the image obtained by the
ネットワークハブHUBは、例えばイーサネット(登録商標)ケーブル等のネットワークケーブルを介して、第1コントローラCTR1と、第2コントローラCTR2と、ビジョンシステムVSとに接続されている。第1コントローラCTR1、第2コントローラCTR2、及び、ビジョンシステムVSは、ネットワークハブHUBを介して通信を行うことが可能である。 The network hub HUB is connected to the first controller CTR1, the second controller CTR2, and the vision system VS via a network cable such as an Ethernet (registered trademark) cable. The first controller CTR1, the second controller CTR2, and the vision system VS can communicate via the network hub HUB.
本実施形態の品物の箱詰めシステムの制御ブロックは、図4に示した構成に限定されるものではない。例えば、第1コントローラCTR1、第2コントローラCTR2及びビジョンシステムVSは、ネットワークハブHUBを介することなく通信可能に接続されていてもよい。第1コントローラCTR1、第2コントローラCTR2及びビジョンシステムVSが、無線による通信を行うことが可能な場合には、ネットワークケーブルは省略され得る。 The control block of the item cartoning system of the present embodiment is not limited to the configuration shown in FIG. For example, the first controller CTR1, the second controller CTR2 and the vision system VS may be communicatively connected without going through the network hub HUB. If the first controller CTR1, the second controller CTR2 and the vision system VS are capable of communicating wirelessly, the network cables may be omitted.
また、第1コントローラCTR1と第2コントローラCTR2とは、マスターとスレーブの関係でなく、同等の関係であっても構わない。例えば、品物の箱詰めシステムはシステム全体を協調制御するシステムコントローラを備え、システムコントローラにより第1コントローラCTR1、第2コントローラCTR2及びビジョンシステムVSの動作を制御するようにも構成され得る。 Also, the first controller CTR1 and the second controller CTR2 may have an equivalent relationship instead of a master-slave relationship. For example, an item cartoning system may include a system controller that coordinates the overall system and may also be configured to control the operation of the first controller CTR1, the second controller CTR2 and the vision system VS by the system controller.
次に、実施形態に係る撮像装置の動作の一例について説明する。図5は、撮像装置の動作の一例を説明するための図である。ベルトコンベア10の上流端に品物が供給されると、ベルトコンベア10の動作により搬送方向であるx方向に品物が搬送される。品物が搬送される際、撮像装置30のカメラ304により品物の画像が撮像される。カメラ304の撮像のフレームレートは、搬送速度に同期したフレームレートである。
Next, an example of the operation of the imaging device according to the embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the operation of the imaging device. When an article is supplied to the upstream end of the
ステップS1において、ビジョンシステムVSは、カメラ304により入力された画像のデータを取得する。
At step S 1 , the vision system VS acquires data of an image input by the
ステップS2において、ビジョンシステムVSは、画像のデータから、品物のトレイのエッジとラベルの形状とを検出する画像処理を行う。前述したように、光源302及び拡散板303によって検査対象物Oとしての品物には面均一光が照射され、かつ、偏光子305によって包装フィルムからのカメラ304に入射する反射光が低減されている。したがって、ビジョンシステムVSは、包装フィルムの影響を受けずに画像処理を行うことができる。
In step S2, the vision system VS performs image processing to detect the edge of the product tray and the shape of the label from the image data. As described above, the
ステップS3において、ビジョンシステムVSは、検出したトレイのエッジからトレイ部分の画像を抽出し、この抽出したトレイ部分の画像と予め記憶されている基準のトレイ部分の画像とを比較することで、包装フィルムが剥がれているか否か判定する。ステップS3において、包装フィルムが剥がれていると判定したときには、ビジョンシステムVSは、現在処理中の品物を不良品として箱詰めの対象としない。この場合、ビジョンシステムVSは、第1コントローラCTR1へのデータ転送を実施せずに、処理をステップS7に移行させる。データが転送されなかった場合、第1コントローラCTR1及び第2コントローラCTR2は処理を待機する。または、データが転送されなかった場合、第1コントローラCTR1及び第2コントローラCTR2は第1ロボットR1と第2ロボットR2とを待機させる。ステップS3において、包装フィルムが剥がれていないと判定したときには、ビジョンシステムVSは、処理をステップS4に移行させる。 In step S3, the vision system VS extracts an image of the tray portion from the detected edge of the tray, and compares the extracted image of the tray portion with a pre-stored reference image of the tray portion to perform packaging. Determine whether the film is peeled off. When it is determined in step S3 that the packaging film is peeled off, the vision system VS regards the product currently being processed as a defective product and does not pack it into a box. In this case, the vision system VS shifts the process to step S7 without transferring data to the first controller CTR1. If no data has been transferred, the first controller CTR1 and the second controller CTR2 wait for processing. Alternatively, if the data has not been transferred, the first controller CTR1 and the second controller CTR2 make the first robot R1 and the second robot R2 wait. When it is determined in step S3 that the packaging film has not been peeled off, the vision system VS shifts the process to step S4.
ステップS4において、ビジョンシステムVSは、トレイ部分の画像からラベルを検出し、検出したラベルの形状に基づいて、ラベルに異常があるか否か判定する。例えば、ビジョンシステムVSは、検出したラベルの形状が予め設定された形状か否か、ラベルが貼られた位置が予め設定された位置であるか否かを判定する。ビジョンシステムVSは、ラベルの形状が予め設定された形状でないとき又はラベルが貼られた位置が予め設定された位置ではないときに、ラベルに異常があるものと判定する。ステップS4において、ラベルに異常があると判定したときに、ビジョンシステムVSは、第1コントローラCTR1へのデータ転送を実施せずに、処理をステップS7に移行させる。ステップS4において、ラベルに異常がないと判定したときには、ビジョンシステムVSは、処理をステップS5に移行させる。 In step S4, the vision system VS detects the label from the image of the tray portion, and determines whether or not the label has an abnormality based on the shape of the detected label. For example, the vision system VS determines whether the shape of the detected label is a preset shape, and whether the position where the label is pasted is a preset position. The vision system VS determines that the label is abnormal when the shape of the label is not the preset shape or when the position where the label is pasted is not the preset position. When it is determined in step S4 that there is an abnormality in the label, the vision system VS shifts the process to step S7 without transferring data to the first controller CTR1. When it is determined in step S4 that there is no abnormality in the label, the vision system VS shifts the process to step S5.
ステップS5において、ビジョンシステムVSは、画像におけるトレイのエッジの傾き等から、搬送ベルト上の品物の位置と傾きとを検出する。 In step S5, the vision system VS detects the position and tilt of the item on the conveyor belt from the tilt of the edge of the tray in the image.
ステップS6において、ビジョンシステムVSは、検出した品物の位置と傾きのデータを第1コントローラCTR1へ転送する。その後、ビジョンシステムVSは、処理をステップS7に移行させる。第1コントローラCTR1は、品物の位置と傾きのデータとに基づいて、第1アームA1、第2アームA2及びハンド調整部50を制御し、ハンド部HNDによって品物を箱詰めする。また、第1コントローラCTR1は、必要に応じて品物の位置と傾きのデータを第2コントローラCTR2へ転送する。第2コントローラCTR2は、品物の位置と傾きのデータとに基づいて、第1アームA1、第2アームA2及びハンド調整部50を制御し、ハンド部HNDによって品物を箱詰めする。
In step S6, the vision system VS transfers the detected item position and tilt data to the first controller CTR1. After that, the vision system VS shifts the processing to step S7. The first controller CTR1 controls the first arm A1, the second arm A2, and the
ステップS7において、ビジョンシステムVSは、処理を終了するか否かを判定する。ビジョンシステムVSは、例えば第1コントローラCTR1から供給される運転継続指令により箱詰めシステムが運転中であると判定したときには、処理を終了しないと判定する。この場合、ビジョンシステムVSは、処理をステップS1に戻す。ステップS7において、例えば第1コントローラCTR1から供給される運転中断指令により箱詰めシステムが運転中でないと判定したときには、処理を終了すると判定する。この場合、ビジョンシステムVSは、図5の処理を終了させる。 At step S7, the vision system VS determines whether or not to end the process. The vision system VS determines not to end the processing when it determines that the packing system is in operation according to the operation continuation command supplied from the first controller CTR1, for example. In this case, the vision system VS returns the process to step S1. In step S7, when it is determined that the packing system is not in operation due to an operation interruption command supplied from the first controller CTR1, for example, it is determined to end the processing. In this case, the vision system VS terminates the processing of FIG.
以上説明したように実施形態によれば、トレイに搭載されて包装フィルムで覆われた果菜等の品物の画像が適切に撮像され得る。したがって、画像を用いた品物の検査が適正に実施され、また、トレイに搭載された品物の正確な把持、吸着及び箱詰めも可能である。 As described above, according to the embodiment, an image of an item such as fruit and vegetables mounted on a tray and covered with a packaging film can be captured appropriately. Therefore, the inspection of the article using the image can be performed properly, and the article mounted on the tray can be accurately grasped, sucked, and boxed.
また、実施形態の撮像装置は、面均一光を照射する光源と、カメラのレンズに配置される偏光子とによって包装フィルムからの反射光の影響を低減できる。このように、実施形態の撮像装置は簡易な構造を有するため、省スペースで設置され得る。また、撮像装置のメンテナンスも簡易に実施され得る。 In addition, the imaging device of the embodiment can reduce the influence of the reflected light from the packaging film by using the light source that irradiates surface uniform light and the polarizer arranged on the lens of the camera. As described above, the imaging apparatus of the embodiment has a simple structure, and can be installed in a small space. Also, maintenance of the imaging device can be easily performed.
[変形例]
以下、実施形態の変形例を説明する。実施形態では、光源は、遮光筐体の側面に配置されている。これに対し、光源は、例えばハーフミラー等を用いた同軸落射構造によって遮光筐体の上面に配置することもできる。このように、実施形態の光源の構成は、検査対象物の最輪郭よりも広い面均一光を照射できれば特定の構成に限定されない。
[Modification]
Modifications of the embodiment will be described below. In embodiments, the light source is located on the side of the light-tight enclosure. On the other hand, the light source can also be arranged on the upper surface of the light shielding housing by a coaxial epi-illumination structure using a half mirror or the like. As described above, the configuration of the light source of the embodiment is not limited to a specific configuration as long as it can irradiate uniform light wider than the outermost contour of the object to be inspected.
また、実施形態では、偏光子305の偏光方向は、品物の長尺方向に応じて調整されている。これは、出願人の検討による結果に基づいて調整されたものである。このような偏光方向の調整が品物の箱詰め前に逐次に実施できるように偏光子305が構成されていてもよい。例えば、偏光子305がカメラ304のレンズに配置されるとき、ビジョンシステムVSの制御によって偏光子305をレンズの光軸周りに回転させることで偏光方向を調整できるように偏光子305が構成されていてもよい。
Also, in the embodiment, the polarization direction of the
図6は、偏光方向の調整の動作を示すフローチャートである。図6の動作は、図5の動作の前に行われる。図6の動作は、図5の動作のたびに行われてもよいし、最初の図5の動作の前にだけ行われてもよい。 FIG. 6 is a flow chart showing the operation of adjusting the polarization direction. The operations of FIG. 6 are performed before the operations of FIG. The operations of FIG. 6 may be performed every time the operations of FIG. 5 are performed, or may be performed only before the first operation of FIG.
偏光方向の調整の動作に際しては、搬送ベルトに載せられた偏光方向の調整用の品物が撮像装置30によって撮像される。偏光方向の調整用の品物は、通常の品物と同様に、果菜等の食品、例えばみょうがをトレイに載せ、果菜が載せられたトレイを包装フィルムで包装し、さらに包装フィルムにラベルを付すことによって形成される物品であってよい。
During the operation of adjusting the polarization direction, the
ステップS11において、ビジョンシステムVSは、カメラ304により入力された画像のデータを取得する。
In step S 11 , the vision system VS acquires image data input by the
ステップS12において、ビジョンシステムVSは、画像のデータから、画像におけるフレアが小さいか否かを判定する。ビジョンシステムVSは、例えば画像における飽和輝度の画素の数が閾値以下であるときに画像におけるフレアが小さいと判定する。ステップS12において、フレアが小さくないと判定したときには、偏光子305の調整が適切に行われておらず、包装フィルムからの反射光の影響が大きくなっていることを意味している。この場合、ビジョンシステムVSは、処理をステップS13に移行させる。一方、ステップS12において、フレアが小さいと判定したときには、偏光子305の調整が適切に行われていることを意味している。この場合、ビジョンシステムVSは、図6の処理を終了させる。なお、ステップS12の判定は、人の目視によって行われてもよい。この場合、ビジョンシステムVSは、カメラ304で得られた画像を表示装置に表示させる。この画像を見て、人は、フレアが小さいか否かを判定する。
In step S12, the vision system VS determines from the data of the image whether the flare in the image is small. The vision system VS determines that the flare in the image is small, for example, when the number of saturated luminance pixels in the image is equal to or less than a threshold. When it is determined in step S12 that the flare is not small, it means that the
ステップS13において、ビジョンシステムVSは、偏光子305を予め定められた所定の微小角度だけ回転させる。その後、ビジョンシステムVSは、処理をステップS11に戻す。なお、偏光子305の偏光方向の調整は、人によって行われてもよい。
In step S13, the vision system VS rotates the
以上説明した変形例により、偏光子の偏光方向の調整がより適切に行われ得る。偏光子の偏光方向の調整が適切に行われることにより、より確実に包装フィルムからの反射光が低減され得る。 According to the modification described above, the polarization direction of the polarizer can be adjusted more appropriately. By appropriately adjusting the polarization direction of the polarizer, the reflected light from the packaging film can be reduced more reliably.
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various ways without departing from the scope of the present invention at the implementation stage. Further, each embodiment may be implemented in combination as appropriate, in which case the combined effect can be obtained. Furthermore, various inventions are included in the above embodiments, and various inventions can be extracted by combinations selected from a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in the embodiments, if the problem can be solved and effects can be obtained, the configuration with the constituent elements deleted can be extracted as an invention.
10 ベルトコンベア、20 搬送速度検出器、30 撮像装置、40 台座、50 ハンド調整部、301 遮光筐体、302 光源、303 拡散板、304 カメラ、305 偏光子。
10 belt conveyor, 20 conveying speed detector, 30 imaging device, 40 pedestal, 50 hand adjustment unit, 301 light shielding housing, 302 light source, 303 diffusion plate, 304 camera, 305 polarizer.
Claims (9)
前記検査対象物の最輪郭よりも外側に設置され、前記検査対象物の最輪郭のうちで最も近い辺の長さ以上の長さを有し、前記光源からの光源光を拡散させる拡散板と、
前記光源から前記拡散板を介して前記検査対象物に照射された面均一光の前記検査対象物からの反射光を撮像するカメラと、
を具備する撮像装置。 When the inspection object mounted on a tray and covered with a transparent packaging film is viewed from above, it is installed outside the outermost contour of the inspection object, and is the closest side of the outermost contour of the inspection object. a light source having a length equal to or greater than the length and emitting light source light;
a diffusion plate installed outside the outermost contour of the inspection object, having a length equal to or longer than the length of the nearest side of the outermost contour of the inspection object, and diffusing the light source light from the light source; ,
a camera that captures the reflected light from the inspection object of the surface uniform light irradiated from the light source to the inspection object through the diffusion plate;
An imaging device comprising:
前記偏光子の偏光方向は、前記品物の長尺方向に対して平行な方向に設定されている請求項3に記載の撮像装置。 The inspection object includes a long item,
4. The imaging device according to claim 3, wherein the polarization direction of said polarizer is set parallel to the longitudinal direction of said article.
前記カメラは前記遮光筐体に空けられた空孔に配置されている請求項1乃至5の何れか1項に記載の撮像装置。 The light source and the diffusion plate are arranged in a light shielding housing,
6. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the camera is arranged in a hole formed in the light shielding housing.
9. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the light source emits white light from the light source.
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