JP2023503884A - Ｌｅｄマトリクス照射デバイス - Google Patents

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Abstract

本発明は、均一な強度で照射パターンを照らすためのＬＥＤマトリクス照射デバイス（２０）に関する。ＬＥＤマトリクス照射デバイスは、複数のＬＥＤ（２２）と、各ＬＥＤ（２２）の前方にある、そのＬＥＤ（２２）の光をコリメートするためのコリメートレンズ（２３）と、該複数のＬＥＤ（２２）の少なくとも第１の部分の光を、該複数のＬＥＤ（２２）の少なくとも第２の部分の光とは異なる屈折角で屈折させるように構成された、コリメートレンズ（２３）の前方にある光屈折素子（２４）と、を備える。本発明は、さらに、機械視覚システム、方法、およびコンピュータプログラム製品に関する。【選択図】図３ｂ

Description

（技術分野）
本発明は、監視ターゲットの表面、例えば、連続木部繊維ウェブ上に一様かつ均一な照明パターンを作成するように構成されたＬＥＤマトリクス照射デバイスに関する。本発明はさらに、少なくとも１つのＬＥＤマトリクス照射デバイスを含む機械視覚システム、ＬＥＤマトリクス照射デバイスを利用する方法、およびシステムに方法を実行させるコンピュータプログラム製品に関する。
（背景）
例えば、紙、パルプ、および段ボール機械などの連続的な製造プロセスでは、材料または製品が常に形成され、機械を通って移動している。そのようなプロセスでは、複数台のカメラ、例えば、１０～４０台のカメラが、機械の異なる部分における可能性のあるズレまたはウェブブレイクを検出するようプロセスを監視するために使用される。撮像のためには、連続的な材料ウェブを照らす必要がある。紙ウェブは１２０ｋｍ／時を超えて移動し得るため、カメラは動きを停止するために非常に短いシャッタ速度時間を使用しなくてはならない。したがって、移動するウェブからの画像の品質は、照明に大きく依存する。
現在では、移動するウェブを照らすためにＬＥＤ照射デバイスもしばしば用いられる。このアイデアは、ウェブの表面に一様な照明パターンを提供することである。しかしながら、これは、移動するウェブの上方（または下方）に空間が不足していると照明および監視されるべき紙ウェブに対して垂直にＬＥＤ照射デバイスを取り付けることができないため必ずしも可能ではなく、ウェブは、紙ウェブに対して多くの場合３０～６０度の角度で紙製造機械の側方から照らされる。したがって、照明パターンは一様ではないことがあり、パターンの異なる部分は異なる明るさを有する。
（概要）
現在では、改良された方法およびこの方法を実装する技術機器が発明されている。本発明の様々な態様は、監視ターゲットの表面、例えば、連続木部繊維ウェブ上に一様かつ均一な照明パターンを作成するように構成されたＬＥＤマトリクス照射デバイスを含む。本発明はさらに、少なくとも１つのＬＥＤマトリクス照射デバイスを含む機械視覚システム、ＬＥＤマトリクス照射デバイスを利用および制御する方法、ならびにシステムに方法を実行させ、ＬＥＤマトリクス照射デバイスを制御させるコンピュータプログラム製品に関する。
本発明の第１の態様によれば、均一な強度で照射パターンを照らすためのＬＥＤマトリクス照射デバイスが提供される。ＬＥＤマトリクス照射デバイスは、複数のＬＥＤと、各ＬＥＤの前方の、そのＬＥＤの光をコリメートするためのコリメートレンズと、該複数のＬＥＤの少なくとも第２の部分とは異なる屈折角で複数のＬＥＤの少なくとも第１の部分の光を屈折させるように構成された、コリメートレンズの前方の光屈折素子とを備える。
一実施形態によると、ＬＥＤマトリクス照射デバイスは、複数のＬＥＤへの少なくとも１つの給電回路をさらに備え、該複数のＬＥＤの第１の部分に供給される電流の量は、該複数のＬＥＤの少なくとも第２の部分に供給される電流の量とは異なる。一実施形態によると、該複数のＬＥＤの第１の部分は、１つのＬＥＤ、ＬＥＤマトリクスの複数のＬＥＤの１つの行、またはＬＥＤマトリクスの複数のＬＥＤの１つの列を含む。一実施形態によると、屈折角は、ＬＥＤマトリクス照射デバイスにおけるＬＥＤの位置に基づいて決定される。一実施形態によると、屈折角は、ＬＥＤのコリメート光の光学中心軸と、同じＬＥＤの屈折光の光学中心軸との間の角度である。一実施形態によると、ＬＥＤのコリメート光のＦＷＨＭ視角は、屈折角間の差と少なくとも同じ大きさである。一実施形態によると、少なくとも１つのＬＥＤに供給される電流は調整可能である。一実施形態によると、少なくとも１つのＬＥＤに供給される電流は、捕捉された画像における検出された強度のズレに基づいて調整可能である。
本発明の第２の態様によると、木部繊維ウェブからのズレを検出するための機械視覚システムが提供され、機械視覚システムは、第１の態様およびその実施形態によるＬＥＤマトリクス照射デバイスと、照明領域の画像を捕捉するための少なくとも１つの撮像デバイスと、データ処理デバイスとを含む。
一実施形態によると、データ処理デバイスは、捕捉された画像において強度のズレを検出するために画像データを分析するように構成される。
一実施形態によると、データ処理デバイスは、検出された強度のズレに基づいて少なくとも１つのＬＥＤに対して供給される電流を調整するように構成される。
本発明の第３の態様によると、画像データを取得すること、画像データを分析すること、捕捉された画像における、第１の態様およびその実施形態によるＬＥＤマトリクス照射デバイスによって提供される照明パターンにおける強度のズレを検出すること、およびＬＥＤマトリクス照射デバイスの少なくとも１つのＬＥＤのために供給される電流を調整することを含む方法が提供される。
本発明の第２の態様によると、捕捉された画像において、画像データを取得すること、画像データを分析すること、第１の態様およびその実施形態によるＬＥＤマトリクス照射デバイスによって提供される照明パターンにおける強度のズレを検出すること、およびＬＥＤマトリクス照射デバイスの少なくとも１つのＬＥＤに供給される電流を調整することを含む方法を、少なくとも１つのプロセッサ上で実行したときシステムに実行させるように構成されたコンピュータプログラムコードを含む、非一時的コンピュータ可読媒体上に具体化されたコンピュータプログラム製品が提供される。
以下では、添付の図面を参照して、本発明の様々な実施形態をより詳細に説明する。
上方からおよび側方からの従来技術のＬＥＤマトリクス照射デバイスのＬＥＤの光学軸を示す。 図１ａおよび図１ｂに対応する、ＬＥＤマトリクス照射デバイスのＬＥＤの視角を示す。 例示的な実施形態による、ＬＥＤマトリクス照射デバイスのＬＥＤの光学軸を示す。 図２ａおよび図２ｂに対応する、ＬＥＤマトリクス照射デバイスのＬＥＤの視角を示す。 例示的な実施形態によるＬＥＤマトリクス照射デバイスを示す。 図３ａのＬＥＤマトリクス照射デバイスの分解図を示す。 例示的な実施形態による、ＬＥＤマトリクス照射デバイスを備える機械視覚システムを示す。 例示的な実施形態による、ＬＥＤマトリクス照射デバイスを備える機械視覚システムを示す。
（詳細な説明）
例えば、紙、セルロース、および段ボール製造機械などの連続的な製造プロセスでは、材料または製品が常に形成され、機械を通って移動している。複数台のカメラ、例えば、１０～４０台のカメラを含む機械視覚システムが、プロセスの異なる部分においてプロセスを監視するために使用され得る。監視は、監視ターゲット、例えば、移動するウェブの撮像、画像データの記憶、および画像データの分析を含み得る。カメラ、すなわち、画像センサは、例えば、ＣＭＯＳもしくはＣＣＤカメラ、マトリクスもしくはライン走査カメラ、白黒もしくはカラーカメラ、通常のもしくはスマートカメラ、または任意の好適なカメラであり得る。
監視ターゲットを撮像するためには、監視ターゲットを照らす必要がある。例えば、ウェブ製品を撮像するために、ウェブ製品は、例えば、ウェブ製品の幅に対応する幅を有する照明パターンまたは照明ラインによって照らされる必要がある。「ウェブ製品」、すなわち、「ウェブ」という用語は、この文脈において、紙、セルロースまたは段ボール製造機械によって製造される任意の種類の木部繊維ウェブを指し、「木部繊維」という用語は、この文脈において、任意の好適な木部繊維、例えば、紙、セルロース、または段ボール繊維を指す。使用される光の波長は、監視ターゲットおよび／または監視システムに応じて広いスペクトルにわたって変化し得、波長は、紫外線（ＵＶ）領域から短波赤外線熱領域（ＳＷＩＲ）まで変化し得る。
すでに述べたように、好適な照射は監視ターゲットによるが、監視ターゲット上に照らされるパターン全体にわたって均一な強度を有する一様な照明パターンは、例えば、ウェブ製品内のズレまたはウェブブレイクなどの所定の関心オブジェクトを検出する確率を向上させるため、高品質の撮像のための良好な出発点を提供する。照射デバイスの種類、照射デバイスの数、光の方向、照射デバイスの動作、または使用されている照射デバイスは、撮像されるように配置されたオブジェクトおよび使用されるカメラの種類に依存し得る。監視ターゲット、例えば、ウェブを照らすために使用される照射デバイスは、通常、少なくとも２つ、数個、または多数の光源、例えば、ＬＥＤを含む。ＬＥＤには、少なくとも１つのＬＥＤ回路、ＬＥＤドライバ、または電流源回路が必要であり、これらは、ＬＥＤに電力を供給するように構成された電子回路、すなわち給電回路である。通常、１つの電子回路が数個のまたは多数のＬＥＤに電力を供給する。給電回路は、ＬＥＤが光に必要なまたは所望の強度に達するようにＬＥＤに電流を供給し、かつＬＥＤを損傷するのを防ぐために電流を制限するように構成される。ＬＥＤが本出願全体を通して議論されるが、ＬＥＤの代わりに他の好適な光源が使用されてもよい。
捕捉された画像の画像データは、製造プロセスを撮像するために使用される各カメラ、例えば、スマートカメラのデータ処理デバイスによって記憶および分析されてもよく、ならびに／または捕捉された画像の画像データは、記憶および分析のために外部データ処理デバイスに送信されてもよい。外部データ処理デバイスは、カメラと一体の部分ではないデータ処理デバイスである。データ処理デバイスは、所定の関心オブジェクトを見つけるために、データを監視する。画像データを、上述のシステム、すなわち、一体化されたデータ処理デバイスを有するカメラおよび外部データ処理デバイスを有するカメラの両方を含むシステムにおいて記憶および分析することも可能である。すべてのシステム、一体化されたデータ処理デバイスを有するカメラ、外部データ処理デバイスを有するカメラ、およびそれらの組み合わせは、データベース、ユーザインタフェース、ならびに工場システムおよび製造プロセスへの可能なインタフェースを含むか、またはそれらに接続されている。
連続的な製造プロセスの画像を捕捉するカメラは、ウェブブレイクを監視するウェブモニタリングシステム（ＷＭＳ）の一部であり得る。ウェブモニタリングシステムは、複数のカメラから受信した画像データをコンピュータプログラム製品のメモリに継続的に記憶し得る。この記憶された画像データは、ウェブブレイクが発生した後の紙ウェブブレイクの原因を決定するために使用されてもよい。紙ウェブは１２０ｋｍ／時を超えて移動し得るため、カメラは動きを止めるために非常に短いシャッタ速度時間を使用する必要がある。したがって、それだけ速く移動するウェブから捕捉された画像の品質は、照射の均一な強度、かつ画像領域においてどのように照射が分布されているかに大きく依存する。
カメラは、可能性のあるウェブズレを監視するイベント捕捉カメラシステムであるウェブ検査システム（ＷＩＳ）の一部でもあり得る。この文脈における用語「ウェブズレ」は、ウェブ製品から検出可能な任意のズレ、例えば、ウェブ製品内の欠陥、穴、シミ、明らかな変化、灰色または暗色の斑点、縞、しわ、気泡、またはパターンを含む。ウェブ検査システムでは、紙ウェブの交差方向のウェブ幅全体を捕捉し、捕捉した画像データを記憶するためにカメラが搭載されている。使用される照明は、例えば、反射光であってもよく、またはウェブは、ウェブを透かして照らされてもよい。反射光の角度もまた、探していると仮定される紙ウェブの欠陥に応じて、幅広く変化してもよい。ここでも、画像の品質は照射の品質に依存する。
以上のことから、照射が品質プロセス監視の重要な部分であることは明らかである。したがって、本発明のアイデアは、捕捉された画像から所定のオブジェクトを検出することができるだけ効率的であるような条件を提供する照射デバイスを提供することである。
本発明の例示的な実施形態による照射デバイスは、マトリクス型発光ＬＥＤ照射デバイス、すなわち、監視ターゲットの表面上、例えばウェブ製品上に、パターン全体にわたって均一な光度、すなわち明るさ、を有する一様な照明パターンを作成するように構成されたＬＥＤマトリクス照射デバイスである。本ＬＥＤマトリクス照射デバイスは、ベース、ＬＥＤ、ＬＥＤ用の少なくとも１つの給電回路、コリメートレンズ、および光屈折素子を含み得る。ＬＥＤは、例えば、ＬＥＤが取り付けられた回路基板または他の表面または基板をベースの表面上に取り付けることによって、ベースの表面上にマトリクスの形態で配置される。
給電回路は、複数のＬＥＤに電流を供給し、該複数のＬＥＤが必要または所望の強度で照明を施すように構成される。複数のＬＥＤの一部分は、該複数のＬＥＤの少なくとも１つの他の部分とは異なるように制御されてもよく、すなわち、給電回路は、該複数のＬＥＤの少なくとも１つの他の部分とは異なる量の電流を該複数のＬＥＤの一部分に供給してもよい。また、各ＬＥＤが他のＬＥＤと異なるように制御されるか、ＬＥＤマトリクスのＬＥＤの列がＬＥＤマトリクスの少なくとも１つの他のＬＥＤの列と異なるように制御されるか、またはＬＥＤマトリクスのＬＥＤの行がＬＥＤマトリクスの少なくとも１つの他のＬＥＤの行と異なるように制御されることも可能である。供給される電流の量は、例えば、マトリクス内のＬＥＤの位置に、すなわち、どこに該ＬＥＤの光ビームが方向付けられるか、つまり光屈折素子によって屈折されるように配置されるかに、すなわち、他のＬＥＤの光位置によって照らされる表面の部分を考慮に入れつつ、該ＬＥＤの光が表面のどの部分を照らすように配置されるかに、依存し得る。例えば、複数のＬＥＤの第１の部分（例えば、ＬＥＤの列）の距離が、照明表面に関して、該複数のＬＥＤの少なくとも１つの他の部分（他の列）よりも長い場合、第１の部分のＬＥＤは、ＬＥＤの光ビーム（屈折素子により光ビームが屈折する前）の光学中心軸と屈折されたＬＥＤの光ビームの光学中心軸との間でより大きな屈折角が形成されるように屈折され、ＬＥＤの第１の部分のために供給される電流の量は、ＬＥＤの該少なくとも１つの他の部分のために供給される電流よりも高くなり得、そして電流がより高ければこれらのＬＥＤをより明るくするので、表面への距離がより長いにもかかわらず、ＬＥＤの第１の部分は、表面に近くてより低い電流によって制御されるＬＥＤの該少なくとも１つの他の部分と同様に、表面を照らし得る。供給される電流の量は、ＬＥＤマトリクス照射デバイスに一体化されたデータ処理デバイス、もしくは外部データ処理デバイス、例えば、捕捉された画像の画像データの解析も行うデータ処理デバイスによって制御されてもよく、またはユーザが、ＬＥＤの電流量を設定することによって供給される電流の量を制御してもよい。
コリメータは、ＬＥＤからの光線を集め、屈折させて平行な光線にする光学素子である。コリメータは、放物線ミラーまたはレンズによって構築され得、ＬＥＤは、その焦点に位置決めされ得る。コリメートレンズは、各ＬＥＤの前に配置されてもよく、すなわち、ＬＥＤマトリクスのＬＥＤからの出力光をコリメートするために、ＬＥＤマトリクス上に取り付けられたコリメートレンズ、コリメータのマトリクスが存在する。しかしながら、コリメートレンズがＬＥＤの一体構造である可能性があり、その場合はＬＥＤ上に別個のコリメートレンズは必要ない。１つのＬＥＤおよび１つのコリメートレンズは一緒に、ＬＥＤの視角、すなわち、１つのＬＥＤ光源から発せられる使用可能な光を示すＬＥＤの光ビーム角を定義する。視角は、半値全幅（ＦＷＨＭ）法を用いて定義されてもよく、度によって示されてもよい。ＦＷＨＭは、ピーク強度の５０％に達する角度を定義する。例えば、ＬＥＤが４０°の角度で５０％の強度を有すると測定された場合、ＬＥＤの視角（ＦＷＨＭ）は４０°となる。
光屈折素子は、各ＬＥＤが、コリメートレンズおよび屈折レンズを有するように、ＬＥＤマトリクスに取り付けられた屈折レンズのマトリクスの形態で、または、ＬＥＤマトリクスのすべてのＬＥＤに取り付けられた単一の屈折レンズとして、各コリメートレンズの前に配置される。屈折レンズのマトリクスのレンズは、例えば、プリズム、例えば、フレネルプリズムであってもよく、単一の屈折レンズは、例えば、フレネル型レンズまたはプリズムを形成する膜またはフィルムであってもよい。光屈折素子は、各コリメートされたＬＥＤ光ビームの中心光学軸を、コリメートされたＬＥＤ光の光学中心軸から徐々に外向きに方向付ける、すなわち、屈折させるように構成される。屈折素子は、光が監視ターゲットの表面上の同じ領域に方向付けられないように、または表面上の照明領域がほとんど重ならないように、ＬＥＤの光ビームをより広い領域に方向付けるように構成される。非重複光ビーム、すなわち屈折された光ビームは、ＬＥＤに供給される電流が制御され、かつ電流制御が照らされた領域の強度に影響を与えるため、監視ターゲットの表面上のパターンにわたって、均一な光度、すなわち明るさを有する一様な照明パターンの形成を可能にする。光ビームが重なっている場合、ＬＥＤの電流制御は、照明パターンに何ら影響を与えないか、または、同じ領域がいくつかのＬＥＤによって照らされるため、少なくとも、各ＬＥＤが照明パターン内の自身の領域を照らすときほど効率的ではない。
図１ａは、上方からの従来技術のＬＥＤマトリクス照射デバイス１０のＬＥＤ１２の光学軸１４を示し、すなわち、ＬＥＤマトリクス照射デバイス１０の水平光学軸を示す。ＬＥＤマトリクス照射デバイス１０は、ベース１１と、ＬＥＤマトリクスと、コリメータマトリクスと、を備える。ＬＥＤマトリクスは、９×４のサイズを有し、すなわち、ＬＥＤマトリクス照射デバイス１０のＬＥＤマトリクスには、３６個のＬＥＤ１２がある。ベース１１には、マトリクス照射デバイスのＬＥＤ１２の電子回路が配置されている。コリメータマトリクスは、ＬＥＤ１２上に配置され、９×４のサイズも有する。コリメータマトリクスの各コリメータレンズ１３は、ＬＥＤ１２から光線を集め、それらを光学軸１４として示す平行光線に屈折させる光学素子である。図１ｂは、側方からの従来技術のＬＥＤマトリクス１０のＬＥＤ１２の光学軸１４を示し、すなわち、ＬＥＤ１２の垂直光学軸を示す。図１ａおよび図１ｂから分かるように、各光学軸１４は、ＬＥＤ１２から真っすぐに続き、すなわち、屈折されない。
図１ｃは、上方からの図１ａのＬＥＤマトリクス照射デバイス１０のＬＥＤ１２の視角を示し、図１ｄは、側方からの図１ｂのＬＥＤマトリクス照射デバイス１０のＬＥＤ１２の視角を示す。ＬＥＤ１２の視角１５は、円錐形状；最初はＬＥＤ１２から光が遠ざかるにつれて広がる狭い形状を有する。ＬＥＤ１２の半値全幅（ＦＷＨＭ）視角は４０度である。ウェブの側方からウェブ全体に一様な照明パターンを達成するためには、照射デバイスの各ＬＥＤのＦＷＨＭ（半値全幅）視角は、例えば、２０～６０度と広くなくてはならない。
中央ＬＥＤ１２の視角１５はラインパターンで示される。ＬＥＤの光学軸１４は直線で平行に延びているため、ＬＥＤから一定の距離が達成されるとＬＥＤ１２の視角が重なり、したがって、表面１６上に形成される照明パターンは不均一な光度を有し、照明パターンの中心領域は、本実施形態のすべてのＬＥＤであるいくつかのＬＥＤ１２で照らされ、パターンの最外部は、１つのＬＥＤで生成された光のみで照らされる。したがって、照らされたラインまたはパターンの中心領域は、エッジ領域よりも明るく、例えば、照明パターンの中心からの部分の距離に応じて、紙ウェブの異なる部分が異なる強度で照らされる；つまり照明パターンの中心付近には明るい光があるが、照明パターンのエッジ領域では光量が少なくなる。さらに、この従来技術の照射デバイス１０のＬＥＤ電流が調整されたとしても、この場合ではないが、ＬＥＤの電力を制御することは、同じ領域がいくつかのＬＥＤによって照らされるため、形成されたパターンにあまり影響を及ぼさない。
図２ａは、上方からの、本発明の例示的な実施形態による、ＬＥＤ２２の光がコリメートレンズ２３および光屈折素子２４を通過した後の、ＬＥＤマトリクス照射デバイス２０のＬＥＤ２２の光ビームの光学中心軸２５、すなわち、コリメートされ、屈折されたＬＥＤ光ビームの水平光学中心軸２５を示す。図２ｂは、側方からみた、それらの光学中心軸２５、すなわち、ＬＥＤ２２の、コリメートされ、屈折されたＬＥＤ光ビームの垂直光学中心軸２３を示す。ＬＥＤマトリクス照射デバイス２０は、ベース２１と、ＬＥＤ２２と、コリメートレンズ２３と、光屈折素子２４と、を備える。ＬＥＤマトリクスのサイズは、本実施形態では９＊４（列＊行）であるが、より小さくても、より大きくてもよい。いくつかの実施形態では、列の数は、例えば、１～２５であってもよく、行の数は、例えば、１～２５であってもよく、または任意の他の好適な数であってもよい。最小のマトリクスでは、その数は２であってもよく、すなわち、マトリクスは２＊１である。ＬＥＤ２２は、例えば、回路基板（複数可）またはベース２１上に取り付けられているなにか他の基板（複数可）上に取り付けられてもよい。
ベース２１および他の可能な電子回路の内部に、ＬＥＤ２２の給電回路が少なくとも１つあってもよく、またはＬＥＤ２２の少なくとも１つの給電回路は、ＬＥＤ２２に電気的に接続されたＬＥＤ２２の外部給電回路であってもよい。少なくとも１つの給電回路は、各ＬＥＤ２２が、それに対して定義された必要または所望の強度で照らすようＬＥＤ２２に給電するように構成される。少なくとも１つの給電回路によって供給される電流の量は、ＬＥＤマトリクス照射デバイス２０に一体化されたデータ処理デバイスによって、または外部データ処理デバイス（図示せず）によって制御および／または決定され得る。
コリメートレンズ２３は、各ＬＥＤ２２の前に配置され、すなわち、ＬＥＤの出力光をコリメートするために、ＬＥＤマトリクス上に取り付けられたコリメータ、コリメートレンズ２３のマトリクスが存在する。ＬＥＤおよびコリメートレンズは一緒に、ＬＥＤのＦＷＨＭ視角、すなわち、各ＬＥＤ２２によって提供される光のビームを定義し、視角は、上記で説明されるように、度によって示され得る。なお、コリメートされたＬＥＤ光ビームの中心軸は、コリメートレンズをまだ通過していないＬＥＤ光の中心軸に対応することに留意されたい。
光屈折素子２４は、各コリメートレンズ２３（およびＬＥＤ２２）の前に配置される。この実施形態では、光屈折素子２４は、ＬＥＤマトリクスのすべてのＬＥＤ２２およびコリメートレンズ２３のマトリクスのコリメートレンズ２３の前に取り付けられた単一の屈折膜である。光屈折素子２４は、コリメートレンズ２３のマトリクス上に取り付けられた屈折レンズ／膜のマトリクスであってもよい。光屈折素子２４は、コリメートされたＬＥＤの光ビームの中心光学軸と屈折されたＬＥＤの光ビームの中心軸２５との間に屈折角が形成されるように、コリメートされたＬＥＤの光ビームの中心光学軸を、コリメートされたＬＥＤ光の中心軸（およびＬＥＤマトリクス照射デバイス２０の中心）から徐々に外側に方向付けるように配置される。屈折角は、ＬＥＤマトリクス照射デバイス２０のＬＥＤ２２の位置に基づいて決定される。例えば、ＬＥＤ２２が、より遠い領域を照らすように構成されている場合、その屈折角は、より近い領域を照らすように構成されているＬＥＤの屈折角よりも大きく、それにより、より遠い領域を照らすことができる。この屈折は、図２ａおよび図２ｂのＬＥＤ２２の屈折されたＬＥＤ光ビームの光学軸２５を、図１ａおよび図１ｂに示されるＬＥＤ１２の屈折されていないＬＥＤ光ビームの光学軸１４と比較すると、図２ａおよび図２ｂから見ることができる。光屈折素子２４は容易に変化するように構成されている。これは、光屈折素子２４によって生じる必要な屈折角の大きさが、照らされるべき表面からのＬＥＤの距離、すなわち監視ターゲットの表面からの距離に依存し、その距離は、ＬＥＤマトリクス照射デバイスの位置が目標表面２７に対して変化した場合に変化し得るからである。異なる種類の光屈折素子によって、異なる屈折角を実現することができる。屈折角は、例えば、５～１０°であり得る。
図２ｃは、図２ａのＬＥＤマトリクス照射デバイス２０のＬＥＤ２２の視角２６を示し、図２ｄは、図２ｂのＬＥＤマトリクス照射デバイス２０のＬＥＤ２２の視角２６を示す。ＬＥＤ２２の視角２６は、円錐形状；最初はＬＥＤの近くで狭い形状を有し、ＬＥＤ２２から光が遠ざかるにつれて広がる形状を有する。屈折されたＬＥＤ光ビームの１つの中心軸２５は、図２ｃおよび図２ｄの両方に示される。
図２ｃおよび図２ｄの各ＬＥＤ２２の視角２６は、異なるチェックパターンによって示される。ＬＥＤ２２の光ビームの中心光学軸２５は、真っ直ぐで、かつ光屈折素子２４によって外側に屈折されるため、ＬＥＤ２２の視角２６は、目標表面２７に達するときに重複せず、したがって照明パターンの各部分は、１つのＬＥＤ２２のみによって照らされ、かつ各ＬＥＤ、ＬＥＤの各列またはＬＥＤの各行は、個別に給電されて所望の強度を提供し得るため、表面２７上の形成された照明パターンは、均一な光度を有し得る。さらに、ＬＥＤ２２の視角２６は、目標面２７に到達するときに重複せず、したがって照明パターンの各部分は１つのＬＥＤ２２によって照らされるので、１つのＬＥＤの電力、ＬＥＤの列、ＬＥＤの行の電力を制御することは目標面２７上の形成されたパターンの強度に明確な影響を及ぼすことになる。
この例示的な実施形態では、各ＬＥＤ２２のＦＷＨＭ視角は、垂直方向および水平方向の両方で１０度である。一般に、本発明の実施形態に係るＬＥＤマトリクス照射デバイスでは、ＬＥＤの光ビームのＦＷＨＭ視角は、２つの隣接するＬＥＤの光学軸の屈折角の差と少なくとも同じ大きさであると定義される。隣接するＬＥＤの光学軸の屈折角には差があるが、これは、各ＬＥＤが照明パターンの異なる部分を照らすように、すなわち、視角が重複しないように、ＬＥＤマトリクス内のＬＥＤの位置に応じて、したがって監視ターゲットからの距離に応じて、光屈折素子が、コリメートされたＬＥＤ光ビームの中心光学軸を、側方に、例えばコリメートされたＬＥＤ光の光学中心軸から徐々に外側に、および照射デバイスの中心から異なるように方向付けるからである。しかしながら、ＬＥＤの光ビームのＦＷＨＭ視角がより大きい、例えば、２０度以上である場合、照明パターンの調整精度は低下し得る、すなわち、ＬＥＤの電力制御によって行われる強度調整はそれほど正確ではない場合がある。
図３ａは、例示的な実施形態によるＬＥＤマトリクス照射デバイス３０を示す。ＬＥＤマトリクス照射デバイス３０は、本体３１、ＬＥＤ３２のマトリクス、コリメートレンズ３３のマトリクス、および光屈折素子３４のマトリクスを備える。ＬＥＤ３２は、例えば、それ自体で、または本体３１に取り付けられるように配置された別個の表面を使用することによって、本体３１上に配置される。本体３１は、ＬＥＤを給電するように構成された電子回路３５をさらに含むが、また、少なくとも１つのプロセッサと、１つ以上のプログラムユニットのためのコンピュータプログラムコードを含む少なくとも１つのメモリと、機械視覚システムのデータ処理デバイスまたは他の外部データ処理デバイスからどのようにしてＬＥＤに電力を供給するかの構成情報を、無線でまたは有線接続を介して、例えば受信機もしくはトランシーバから受信する手段とを含む、データ処理デバイスを含んでいてもよい。ＬＥＤマトリクスの各ＬＥＤ３２の前には、コリメートレンズマトリクスのコリメートレンズ３３が配置されている。光屈折素子マトリクスの光屈折素子３４は、ＬＥＤ３２のコリメートされたＬＥＤ光３７の光学中心軸から横方向にＬＥＤ３２のコリメート光を屈折させるために、ＬＥＤ３２よりもコリメートレンズ３３の反対側で、各コリメートレンズ３３の前に配置される。屈折光の光学中心軸を図３ｂに参照番号３８で示す。ＬＥＤマトリクス光素子３０は、電源に接続される。１つ以上の光屈折素子３４は、他の光屈折素子３４と異なる屈折特性を有してもよく、すなわち、１つ以上の光屈折素子３４は、他の光屈折素子と比較して異なる屈折特性を有してもよく、これは、コリメート光３７の光学中心軸を屈折させる必要性が、照らされるように配置される表面のターゲット／領域からのＬＥＤ３２（および光屈折素子３４）の距離に依存するためである。光屈折素子３４のマトリクスの代わりに光屈折素子３４が１つしかない場合、素子内の屈折特性はさまざまに変化し得る。
コリメートレンズ３３と屈折素子３４とにより、ＬＥＤマトリクス照射デバイス３０は、光が撮像ターゲットを一様に照らすように、撮像ターゲットを照らす。しかしながら、撮像のためには、照らされたパターンの強度も均一でなければならないため、電子回路３５によってＬＥＤの第１の部分に供給される電流の量は、ＬＥＤの少なくとも第２の部分に供給される電流の量とは異なる。供給される電流の量は、例えば、照射デバイスのＬＥＤマトリクス内のＬＥＤの配置、したがってＬＥＤの光学中心軸（屈折前）と屈折されたＬＥＤ光ビームの光学中心軸との間の角度にも依存するが、照射角度、すなわち、どの程度撮像ターゲットから離れて照射デバイスが位置決めされるかにも依存する。
図３ｂは、図３ａのＬＥＤマトリクス照射デバイス３０の分解図を示す。図３２には、ＬＥＤからの光線３６、コリメートされたＬＥＤ光３７の光学軸、ならびに屈折されたＬＥＤ光３８の光学中心軸が示されている。また、コリメートされたＬＥＤ光３７の光学中心軸と屈折されたＬＥＤ光３８の光学中心軸との間の屈折角３９が示される。
図４は、一実施形態による、ターゲットオブジェクトとしての移動する紙ウェブ４３と併せて開示されたＷＭＳまたはＷＩＳ機械視覚システム４０を示す。ウェブ４３の移動方向は、画像のビューアから離れて、画像に向かっている。機械視覚システム４０は、カメラ４１、本発明の実施形態によるＬＥＤマトリクス照射デバイス４４、およびデータ処理デバイス４２を含む。カメラ４１は、照らされた紙ウェブ４３から画像を捕捉し、各画像のデータをデータ処理デバイス４２に送信するように構成される。ＬＥＤマトリクス照射デバイス４４は、別個の照射デバイスであるが、照射デバイス４４は、カメラ４１の一体部分であってもよい。
データ処理デバイス４２は、ウェブ４３内のズレを検出するために、カメラ４１によって捕捉され送信された受信画像データを分析するように構成されている。データ処理デバイス４２は、画像内の照明パターン４６をさらに分析してもよい。データ処理デバイス４２が、パターン４６がパターン全体を通して均一な光度を有しないことを画像データから検出すると、１つ以上のＬＥＤに供給される電流の量が変化し、照明パターンの強度がパターン全体を通して一定になるので、ウェブ４３内のズレがウェブの幅全体にわたってより正確に検出され得るように、ＬＥＤマトリクス照射デバイス４４の電子回路を再構成してもよい。
データ処理デバイス４２は、例えば、ＬＥＤの第１の部分に供給される電流の量が、ＬＥＤの少なくとも第２の部分に供給される電流の量と異なるように、ＬＥＤの電力を制御してもよい。供給される電流の量は、ここでも、例えば、照射デバイス４４のＬＥＤマトリクス内のＬＥＤの配置に、すなわち屈折角に依存してもよく、したがって、ＬＥＤが照らすように構成されている紙ウェブ４３の部分からのＬＥＤの距離にも依存してもよい。そのため、本発明の一実施形態による、電源が個別にまたはグループとして調整されるＬＥＤを備える、ＬＥＤマトリクス照射デバイス４４は、一様な強度を有する照明パターン４６、例えば一様な強度を有する照明ラインによって、撮像のために紙ウェブ４３（または他の材料ウェブ）を照らすように配置される。
照射角度は、ＬＥＤマトリクス照射デバイス４４の水平中心軸とウェブ４３の表面との間の角度である。この実施形態では、角度は４５度（４５°）であるが、角度はまた、より大きくてもより小さくてもよく、照射デバイス４４のために構成された空間、または例えば、照らされるように構成された照明パターンの幅に依存し得る。
データ処理デバイス４２は、少なくとも１つのプロセッサと、１つ以上のプログラムユニットのためのコンピュータプログラムコードを含む少なくとも１つのメモリと、無線でまたは有線接続を介してカメラ４１から画像データを受信するための手段、例えば、受信機またはトランシーバと、無線でまたは有線接続を介してトリガ信号を送信するための手段、例えば、送信機またはトランシーバと、を備える。例えば、汎用プロセッサおよびグラフィックスプロセッサ、ならびにＤＳＰプロセッサおよび／または多数の異なるメモリ、例えば、実行時にデータおよびプログラムを記憶するための揮発性メモリ、ならびにデータおよびプログラムを永久的に記憶するためのハードディスクなどの不揮発性メモリなどの、多数のプロセッサが存在し得る。データ処理デバイス４２は、外部データ処理デバイスであり、画像データを取り扱うことに、また場合によってはＬＥＤに供給される電流を決定または制御することに適した任意のコンピューティングデバイス、例えばコンピュータなどであってもよい。データ処理デバイス４２は、信号線を介して、または無線で、カメラ４１および照射デバイス４４と電子通信している。カメラ４１はまた、コンピュータアクセサリでユーザのために生成することができる信号を生成するためのビデオコントローラおよびオーディオコントローラを含んでもよい。カメラ４１は、出力手段を介してユーザに出力を生成してもよい。ビデオコントローラは、ディスプレイに接続されてもよい。ディスプレイは、例えば、フラットパネルディスプレイまたはより大きな画像を生成するためのプロジェクタであり得る。オーディオコントローラは、ラウドスピーカーまたはイヤホンなどの音源に接続されてもよい。カメラ４４はまた、マイクロホンなどの音響センサを含み得る。
図５は、一実施形態によるＷＭＳまたはＷＩＳ機械視覚システム５０が、移動するウェブ５７を監視するように配置される、本発明の実施形態を示す。機械視覚システム５０は、本発明の実施形態による２つのＬＥＤマトリクス照射デバイス５８、５９と、画像センサ５２、５５およびデータ処理デバイス５３、５６を含む２つのスマートカメラ５１、５４とを含む。ＬＥＤマトリクス照射デバイス５８、５９はまた、スマートカメラ５１、５４の一体部分であってもよい。ＬＥＤマトリクス照射デバイス５８、５９は、移動可能なウェブ５７を４０度の照射角度で照らし、ＬＥＤマトリクス照射デバイス５９は、移動可能なウェブ５７を５０度の照射角度で照らす。ＬＥＤマトリクス照射デバイス５８、５９は、図５からははっきりとみてとれないが、側部に位置しており、すなわち、それらは、照らされたパターンの対称軸から離れて位置するようにパターンを照らす。画像センサ５２、５５は、移動可能なウェブ５７から画像を捕捉し、スマートカメラ５１、５４のデータ処理デバイス５３、５６に画像データを送信するように構成される。
データ処理デバイス５３、５６は、データ処理デバイス４２と同様の構造および機能性を備えてもよい。
画像センサ５２、５５は、ウェブ５７の画像を捕捉するように構成され、ＬＥＤマトリクス照射デバイス５８、５９は、ウェブ５７の表面上の照明パターン５８ａ、５９ａによってウェブ５７を照明している。パターン５８ａ、５９ａは、ウェブ５７の全幅に及んでいる。しかしながら、パターンを狭くして、ウェブ５７の全幅に及ぼすことも可能である。
本発明の様々な実施形態は、メモリに備わり、装置に本発明を実行させるコンピュータプログラムコードの助けを借りて実施され得る。例えば、コンピューティングデバイスである装置、例えば、データ処理デバイスは、データを分析、受信、および送信するための回路および電子機器、メモリ内のコンピュータプログラムコード、およびコンピュータプログラムコードを実行するとき、装置に実施形態の特徴を実行させるプロセッサを含み得る。
本発明は、既存のＬＥＤマトリクス照射デバイスまたは少なくともＬＥＤマトリクス照射デバイスを備える機械視覚システムの方法およびシステムと比較したときに、かなりの利点を達成する。本発明による配置によると、ＬＥＤマトリクス照射デバイスが、ＬＥＤによって照らされる領域が重複しないかまたはわずかにしか重複しないような方向にＬＥＤの光ビームの光学中心軸を屈折させる光屈折素子を、コリメートレンズの前方（すなわち、ＬＥＤと反対側のコリメートレンズ上に）およびＬＥＤの前方に有しているため、かつ、ＬＥＤの電力が、各ＬＥＤが同じかまたは本質的に同じ強度でターゲットを照らすように個別にまたはグループとして制御され得るため、ＬＥＤマトリクス照射デバイスを照らされるべきウェブまたは他のターゲットの側部に配置しても依然として一様な強度でパターン全体を照らすことが可能である。
本発明は、上記の実施形態のみに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内で変更することができることは明らかである。

Claims (11)

  1. 均一な強度で照射パターンを照らすためのＬＥＤマトリクス照射デバイス（２０）であって、複数のＬＥＤ（２２）と、各ＬＥＤ（２２）の前方にある、そのＬＥＤ（２２）の光をコリメートするためのコリメートレンズ（２３）と、前記複数のＬＥＤ（２２）の少なくとも第１の部分の光を、前記複数のＬＥＤ（２２）の少なくとも第２の部分の光とは異なる屈折角（３９）で屈折させるように構成された、コリメートレンズ（２３）の前方にある光屈折素子（２４）と、を備え、少なくとも１つのＬＥＤ（２２）に供給される電流は、捕捉された画像において検出された強度のズレに基づいて調整可能である、前記ＬＥＤマトリクス照射デバイス（２０）。
  2. 前記ＬＥＤマトリクス照射デバイス（２０）が、複数のＬＥＤ（２２）への少なくとも１つの給電回路（３５）をさらに備え、前記複数のＬＥＤ（２２）の前記第１の部分に供給される電流の量が、前記複数のＬＥＤ（２２）の少なくとも前記第２の部分に供給される電流の量と異なる、請求項１に記載のＬＥＤマトリクス照射デバイス（２０）。
  3. 複数のＬＥＤ（２２）の前記第１の部分が、１つのＬＥＤ（２２）、前記ＬＥＤマトリクスの複数のＬＥＤ（２２）の１つの行、または前記ＬＥＤマトリクスの複数のＬＥＤ（２２）の１つの列を含む、請求項１または２に記載のＬＥＤマトリクス照射デバイス（２０）。
  4. 前記屈折角（３９）が、前記ＬＥＤマトリクス照射デバイス（２０）内のＬＥＤ（２２）の位置に基づいて判定される、請求項１～３のいずれか一項に記載のＬＥＤマトリクス照射デバイス（２０）。
  5. 屈折角（３９）が、ＬＥＤ（３７）のコリメート光の光学中心軸と、同じＬＥＤ（２２）の屈折光（３８）の光学中心軸との間の角度である、請求項１～４のいずれか一項に記載のＬＥＤマトリクス照射デバイス（２０）。
  6. ＬＥＤ（３７）の前記コリメート光のＦＷＨＭ視角（２６）が、前記屈折角（３９）間の差と少なくとも同じ大きさである、請求項１～５のいずれか一項に記載のＬＥＤマトリクス照射デバイス（２０）。
  7. 少なくとも１つのＬＥＤに供給される電流が調整可能である、請求項１～６のいずれか一項に記載のＬＥＤマトリクス照射デバイス（２０）。
  8. 木部繊維ウェブからズレを検出するための機械視覚システム（４０）であって、
    請求項１～７のいずれか一項に記載のＬＥＤマトリクス照射デバイス（２０）と、照らされた領域の画像を捕捉するための少なくとも１つの撮像デバイス（４１）と、
    データ処理デバイス（４２）と、を備える、前記機械視覚システム（４０）。
  9. 前記データ処理デバイス（４２）が、前記捕捉された画像において強度のズレを検出するために画像データを分析するように構成されている、請求項８に記載の機械視覚システム（４０）。
  10. 画像データを取得することと、
    画像データを分析することと、
    前記捕捉された画像において、請求項１～７のいずれか一項に記載のＬＥＤマトリクス照射デバイス（２０）によって提供される照明パターンにおける強度のズレを検出することと、
    捕捉された画像において検出された強度のズレに基づいて、前記ＬＥＤマトリクス照射デバイス（２０）の少なくとも１つのＬＥＤ（２２）に供給される電流を調整することと、を含む、方法。
  11. 非一時的なコンピュータ可読媒体上で具体化されたコンピュータプログラム製品であって、コンピュータプログラムコードを含み、前記コンピュータプログラムコードが、少なくとも１つのプロセッサ上で実行されると、システムに、
    画像データを取得することと、
    画像データを分析することと、
    捕捉された画像において、請求項１～７のいずれか一項に記載のＬＥＤマトリクス照射デバイス（２０）によって提供される照明パターンにおける強度のズレを検出することと、
    捕捉された画像において検出された強度のズレに基づいて、前記ＬＥＤマトリクス照射デバイス（２０）の少なくとも１つのＬＥＤ（２２）に供給される電流を調整することと、を含む方法を実施させるように構成されている、前記コンピュータプログラム製品。
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Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5172005A (en) * 1991-02-20 1992-12-15 Pressco Technology, Inc. Engineered lighting system for tdi inspection comprising means for controlling lighting elements in accordance with specimen displacement
US5936353A (en) * 1996-04-03 1999-08-10 Pressco Technology Inc. High-density solid-state lighting array for machine vision applications
US6207946B1 (en) * 1998-09-03 2001-03-27 Semiconductor Technologies & Instruments, Inc. Adaptive lighting system and method for machine vision apparatus
JP2008535407A (ja) * 2005-03-30 2008-08-28 デルタ・デザイン・インコーポレイテッド ライン走査カメラによる多元データ・マトリクス・スキャナのためのｌｅｄ照明システム
CA2854834A1 (en) 2008-07-02 2010-01-07 Evolucia Inc. Light unit with light output pattern synthesized from multiple light sources
FI20106053A0 (fi) 2010-10-13 2010-10-13 Metso Automation Oy Järjestelmä rainan tarkkailemiseksi ja vastaava menetelmä rainan tarkkailemiseksi
DE202011107377U1 (de) * 2011-10-31 2011-11-30 Move & Traffic Controls Gmbh Beleuchtungseinrichtung für Unterbodenscanner
WO2014011665A1 (en) 2012-07-09 2014-01-16 Evolucia Lighting, Inc. Light unit with light output pattern synthesized from multiple light sources and modular refractors
WO2014085896A1 (en) * 2012-12-07 2014-06-12 Robert Bosch Gmbh Multiple beam shaping illumination system
JP2018527711A (ja) * 2015-09-02 2018-09-20 ルミレッズ ホールディング ベーフェー Ｌｅｄモジュール及び照明モジュール
FI20155643A (fi) * 2015-09-08 2017-03-09 Procemex Oy Ltd Fluoresoivan nesteen optinen havainnointi puukuiturainasta
US10276764B2 (en) * 2016-12-21 2019-04-30 Glo Ab Micro-lensed light emitting device
FI129663B (en) * 2019-11-20 2022-06-15 Procemex Oy Ltd LED matrix lighting device

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