JP2024031393A - 硬貨外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】硬貨の縁部外周面のギザ模様、位相等を含む硬貨の表裏面及び縁部の画像を正確に撮像して検査精度を向上させる。【解決手段】１面用カメラ、２面用カメラの撮像画像に基づいて硬貨の外観を検査する硬貨外観検査装置において、１面用照明部は、硬貨Ｃ０の１面を照明する落射照明部１１３及び拡散照明部１１２と１面の平坦部模様及び縁部ＣＸを照明する斜方照明部１１１とを備え、２面用照明部は、硬貨Ｃ０の２面を照明する落射照明部１２３及び拡散照明部１２２と２面の平坦部模様及び縁部ＣＸを照明する斜方照明部１２１とを備え、１面用カメラ１１５が硬貨Ｃ０の１面を撮像する際に、斜方照明部１２１による縁部ＣＸの照射光の正反射光を１面用カメラ１１５に受光させ、２面用カメラ１２５が硬貨Ｃ０の２面を撮像する際に、斜方照明部１１１による縁部ＣＸの照射光の正反射光を２面用カメラ１２５に受光させる。【選択図】図４

Description

本発明は、硬貨製造ラインの最終工程において、主として硬貨の表裏面や縁部周辺に形成された模様等の外観を検査する外観検査装置に関し、特に硬貨の縁部外周面のギザ模様等を高精度に検査可能とした硬貨外観検査装置に関するものである。

硬貨製造ラインにおいては、様々な原因により不良品が発生する。不良の種類には、例えば、硬貨の欠け、模様の位置ずれや不鮮明、孔の偏心、圧印・刻印の欠け、硬貨の汚れ、異種硬貨の混入等があり、最終工程では、外観検査を行って上記欠陥のない良品硬貨と欠陥を有する不良品硬貨とを確実に判別して仕分けることが求められる。
なお、外観検査の対象には、硬貨の表裏面の模様だけでなく、偽造防止のために縁部外周面に形成されるギザ模様、各ギザ部分の間隔が不均一である異形ギザ模様の仕上がり状態や、これらのギザ模様と表裏面の文字、模様との位相（ずれ）の状態も含まれている。

従来では、硬貨の外観を検査員が目視により検査する目視検査が主流であったが、２０年ほど前から、カメラによる撮像画像を処理して外観の良否を判別する外観検査装置が導入されている。
初期の外観検査装置は、カメラの感度等に限界があるため硬貨を静止させた状態で露光する必要があることから、硬貨を保持するインデックステーブルを用いて硬貨の加速・減速・停止を繰り返しつつ搬送し、その搬送工程における停止タイミングにて硬貨の表裏面や縁部を撮像していた。

ここで、特許文献１には、自重により移動する硬貨を停止させることなく、その移動中に硬貨の上面、下面、及び外径面を撮像して外観検査を行うようにした外観検査装置が記載されている。
図１５は、この外観検査装置の光学系の主要部構成図である。図１５において、Ｃ０は、傾斜した搬送面１５６を自重により移動する硬貨、１５０は、硬貨Ｃ０の上面側に配置されたリング状のミラー、１５１は、硬貨Ｃ０の上面に光を照射するリング状の第１のＬＥＤ、１５２は、硬貨Ｃ０の上面からの反射光を受光して撮像する第１のカメラ、１５３は、硬貨Ｃ０の下面側に配置された透明板、１５４は、硬貨Ｃ０の下面に光を照射するリング状の第２のＬＥＤ、１５５は、硬貨Ｃ０の下面及び縁部周辺からの反射光を受光して撮像する第２のカメラ、１５７は、硬貨Ｃ０が撮像位置に到達したことを検出する硬貨到達センサである。

この外観検査装置では、第２のカメラ１５５が、硬貨Ｃ０の下面からの反射光だけでなく、ミラー１５０による硬貨Ｃ０の縁部外周面からの反射光も受光可能であるため、硬貨Ｃ０の表裏面の模様及び縁部周辺の模様をほぼ同時に撮像して検査することができる。

しかしながら、搬送面１５６を移動する硬貨Ｃ０の速度はもっぱら硬貨Ｃ０の自重と搬送面１５６の傾斜角度に依存しているので、単位時間当たりの処理速度を向上させることは難しい。
また、ミラー１５０が汚れている場合には、このミラー１５０を介して第２のカメラ１５５に入射する硬貨Ｃ０の縁部外周面からの反射光が少なくなり、縁部外周面のギザ模様等を正確に撮像することが困難であった。
更に、特許文献１に係る外観検査装置は、主として硬貨入金機や硬貨入出金機等の硬貨処理機に組み込むことを想定しており、硬貨製造ラインの最終工程において硬貨の外観を高速に検査するような用途には不向きであった。

このような背景のもとで、出願人は、特許文献２に示すように、硬貨の搬送、撮像を含む一連の工程の処理能力を向上させ、かつ、硬貨の表裏面及び縁部周辺の模様を一層正確に撮像可能にすると共に、硬貨製造ラインへの適用を容易にした硬貨外観検査装置を既に出願している。
この硬貨外観検査装置では、硬貨に所定の初期速度及び重力を与えて切り出し部に連続的に供給し、一枚ずつ切り出された硬貨を撮像部に導入して硬貨の移動中にその第１面及び第２面（表裏面）と縁部周辺とを１面用カメラ及び２面用カメラにより撮像した後に、仕分け部により良品硬貨と不良品硬貨とを仕分けるように構成されている。

特許第５１４０５１０号公報（図１，図５等） 特開２０２１－６８３５９号公報（図１～図３、[００３６]，[００３７]等）

特許文献２に記載された硬貨外観検査装置によれば、特許文献１に係る外観検査装置に比べて処理能力を向上させることができ、硬貨製造ラインの最終工程への適用も可能になる。
しかし、この硬貨外観検査装置では、リング状の第１の斜方照明部を例えば１面用カメラ側に配置し、第１の斜方照明部による硬貨の縁部からの反射光を第１のリング状プリズムを介して１面用カメラが受光することにより、硬貨の第１面の縁部周辺の模様を撮像している。同様に、硬貨の第２面の縁部周辺の模様については、２面用カメラ側に配置された第２の斜方照明部、第２のリング状プリズムを用いて、２面用カメラが撮像している。

上記のように、硬貨の同一の検査対象面側に配置された斜方照明部とカメラとによって硬貨周辺、特に縁部の外周面からの反射光を撮像する場合、既に市場に出回っている流通硬貨であれば、縁部外周面にある程度の粗さができているのでギザ模様の再現に必要な反射光が得られるが、製造直後の硬貨では縁部がほぼ鏡面になっているため斜方照明部からの光が正反射してしまい、カメラに入射する十分な反射光を得ることができず、縁部外周面のギザ模様を正確に撮像することが困難であった。

ここで、図１６（ａ）は、従来技術(例えば、特許文献２に記載された硬貨外観検査装置）を用いて撮像した５００円硬貨の一方の面の撮像画像であり、図１６（ｂ）は（ａ）において□で囲った部分の拡大画像である。また、図１７（ａ），（ｂ）は、同様に撮像した５００円硬貨の他方の面の撮像画像である。
これらの図からわかるように、従来では硬貨の縁部外周面のギザ模様等を正確に撮像することができず、模様の一部が不鮮明になる等の問題があった。

そこで、本発明の解決課題は、硬貨の検査対象面側に設置された複数の照明部による検査対象面への照射光の反射光を上記検査対象面側のカメラにより撮像すると共に、検査対象面とは反対側に設置された斜方照明部により硬貨の縁部周辺に光を照射し、縁部周辺、特に縁部外周面からの正反射光を上記カメラによって撮像することにより、縁部外周面のギザ模様、位相等を正確に撮像して検査精度を向上させた硬貨外観検査装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の硬貨外観検査装置は、請求項１に記載するように、搬送路上の撮像位置に到達した硬貨の１面を１面用照明部が照明してその反射光を１面用カメラにより撮像すると共に、前記硬貨の２面を２面用照明部が照明してその反射光を２面用カメラにより撮像し、前記１面用カメラ及び前記２面用カメラによる撮像画像をそれぞれ画像処理して前記硬貨の外観を検査する硬貨外観検査装置において、
前記１面用照明部は、前記硬貨の１面を照明する落射照明部及び拡散照明部と、前記硬貨の１面の平坦部模様及び縁部を照明する斜方照明部と、を備え、
前記２面用照明部は、前記硬貨の２面を照明する落射照明部及び拡散照明部と、前記硬貨の２面の平坦部模様及び縁部を照明する斜方照明部と、を備え、
前記１面用カメラが前記硬貨の１面を撮像する際に、前記２面用照明部の斜方照明部による前記縁部の照射光の正反射光を前記１面用カメラに受光させ、かつ、前記２面用カメラが前記硬貨の２面を撮像する際に、前記１面用照明部の斜方照明部による前記縁部の照射光の正反射光を前記２面用カメラに受光させるものである。

特に、本発明は、前記縁部の照射光の正反射光が、前記縁部の外周面に形成されたギザ模様への照射光の正反射光であることを特徴とする。

本発明によれば、硬貨の縁部外周面のギザ模様を含む縁部周辺の模様を表裏面の模様と共に高精度に撮像することができ、模様の欠け、乱れ、汚れや模様相互間の位相等を含む硬貨の外観を正確に検査することができる。
特に、製造直後で縁部外周面が鏡面状態である硬貨に対しても、縁部外周面からの正反射光を確実に捉えて正確な画像を得ることにより、従来技術に比べて外観検査精度を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る硬貨外観検査装置の構成図である。 図１における切り出し部及びその制御装置の構成図である。 硬貨の撮像位置付近における搬送ガイドの開口部の説明図である。 図１におけるカメラボックスの内部構造を照明光の光路と共に示した断面図である。 図４におけるリング状プリズムの説明図である。 本発明の他の実施形態におけるカメラボックスの内部構造を示した断面図である。 図６における拡散プリズムの説明図である。 図７の拡散プリズムの作用を説明するための断面図である。 本発明の実施形態の全体的な回路構成図である。 図９における主要部の回路構成図である。 図１０の各電源部によって駆動される斜方照明部の点灯時間及び光強度の説明図である。 本発明の実施形態の動作を示すタイミングチャートである。 （ａ）は本発明の実施形態により撮像した５００円硬貨の一方の面の撮像画像、（ｂ）は（ａ）において□で囲った部分の拡大画像である。 （ａ）は本発明の実施形態により撮像した５００円硬貨の他方の面の撮像画像、（ｂ）は（ａ）において□で囲った部分の拡大画像である。 特許文献１に記載された外観検査装置の光学系の構成図である。 （ａ）は従来技術により撮像した５００円硬貨の一方の面の撮像画像、（ｂ）は（ａ）において□で囲った部分の拡大画像である。 （ａ）は、従来技術により撮像した５００円硬貨の他方の面の撮像画像、（ｂ）は（ａ）において□で囲った部分の拡大画像である。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１（ａ）は、この実施形態に係る硬貨外観検査装置の概略的な全体構成図、図１（ｂ）は図１（ａ）における撮像部の側面図、図１（ｃ）は搬送ガイド内の未検査硬貨に作用する力の説明図である。なお、本実施形態の構成は、後述する撮像部２５０を除けば、特許文献２に記載された外観検査装置とほぼ同様である。
以下では、硬貨の搬送手段を中心にして概略的な構成を説明する。

図１（ａ）において、硬貨製造ラインの前工程（圧印工程）から投入された未検査硬貨（以下、単に硬貨ともいう）Ｃ０は、硬貨フィーダ１０によって直立状態で整列され、鉛直方向に配置された搬送ガイド２０を経由して切り出し部２００に供給される。
硬貨フィーダ１０の整列出力能力は、後述する撮像部２５０の処理能力より高くし、切り出し部２００の入口に複数の硬貨Ｃ０が連続して滞留するように供給量が制御される。
硬貨フィーダ１０は切り出し部２００と非同期で硬貨Ｃ０を供給するため、切り出し部２００の入口に硬貨Ｃ０が到達していない状態で切り出し動作を行うと、噛み込みが発生して硬貨Ｃ０の破損や装置の停止を招く。そこで、切り出し部２００の上流側及び切り出し部２００内に硬貨到達センサ３０１，３０２を配置し、これらのセンサ３０１，３０２により硬貨Ｃ０が検出されない場合には、切り出し動作を行わないようにしている。

切り出し部２００は、一対の切り出し円盤２１０，２２０を互いに逆方向に回転させ、搬送ガイド２０内に滞留している硬貨Ｃ０を所定の時間間隔をおいて１枚ずつ分離しながら搬送ガイド２１方向に送出する。この実施形態では、硬貨Ｃ０を重力のみによって送出する（落下させる）のではなく、切り出し円盤２１０，２２０の回転力により硬貨Ｃ０に一定の初期速度を与えながら送出する。
切り出し部２００が硬貨Ｃ０を１枚ずつ分離して送出すると、撮像部２５０に供給される硬貨Ｃ０の相互間に隙間ができるため、硬貨Ｃ０の縁部には照明光が十分に照射されることになり、縁部からの反射光は後述のレンズ１１４，１２４を介して１面用カメラ１１５、２面用カメラ１２５に確実に入射する。

切り出し部２００では、例えば、５００円硬貨を６０［ｍｓ］おきに切り出せば１系統で１０００枚／分を処理することができ、特許文献１の従来技術に比べて、硬貨Ｃ０を撮像位置まで搬送する機構を大幅に簡略化することができる。この外観検査装置の上流側に設けられた圧印機（図示せず）の処理能力は８５０枚／分程度であるから、切り出し部２００としては上述した処理能力があれば十分である。
切り出し部２００の入口では、硬貨Ｃ０の自由落下速度が大きくなり過ぎないように、搬送ガイド２０の鉛直部を短くすることが望ましい。

図２は、切り出し部２００及びその制御装置の具体的な構成図である。
図２（ａ）に示すように、切り出し部２００は、互いに逆方向に回転する切り出し円盤２１０，２２０を備え、これらの切り出し円盤２１０，２２０の外周面には、相互間に硬貨Ｃ０が１枚入る間隔をおいて複数の切り出し凸部２１０ａ，２２０ａがそれぞれ形成されている。Ｐ１，Ｐ２は、後述する撮像部２５０による撮像位置であり、３０３は、硬貨Ｃ０が撮像位置Ｐ１，Ｐ２に到達したことを検出する硬貨到達センサである。
検査対象となる硬貨Ｃ０の種類が変更されて硬貨の外径が変わった場合には、搬送ガイド２０，２１及び切り出し円盤２１０，２２０を交換して対応すればよい。

図２（ｂ），（ｃ）は切り出し部２００の制御装置の構成例を示している。
図２（ｂ）は、例えば出力が０．１［ｋＷ］の同期サーボモータ２３１，２３２により切り出し円盤２１０，２２０を高速に回転させる例であり、図２（ｃ）は１台の同期サーボモータ２３３と駆動ギア２３４とを用いて切り出し円盤２１０，２２０を回転させる例である。これらの図において、２３０は同期サーボ制御器である。
切り出し円盤２１０，２２０を同一速度で同期させて回転させると、硬貨Ｃ０を回転させずに切り出すことができる。硬貨Ｃ０を回転させないことは、硬貨Ｃ０の撮像時に表裏面の模様に基づいて周り角検査（硬貨Ｃ０の表裏の周方向に沿った圧印模様のずれ角（位相角）の検査）を行うために重要である。
硬貨Ｃ０の若干の回転が許容されるのであれば、一つの切り出し円盤を用いて硬貨Ｃ０を切り出してもよい。

切り出し部２００によって切り出された硬貨Ｃ０は、前述した図１（ａ）におけるｘ方向（水平方向）のずれやｚ方向（紙面の手前に向かう方向）の浮きをなくすことが望ましい。切り出し部２００から撮像部２５０に至る搬送ガイド２１の搬送面は、摩擦係数を小さくするのは勿論のこと、特にｚ方向の硬貨Ｃ０の浮きをなくすために、硬貨Ｃ０の搬送方向を、図１（ａ）のｙ方向（鉛直方向、つまり重力が作用する方向）に対して若干傾斜させることが有効である。
図１（ｂ），（ｃ）は、搬送ガイド２１における硬貨Ｃ０の搬送方向２１ａすなわち搬送面を、鉛直方向に対して角度θだけ傾斜させた状態を示している。これにより、硬貨Ｃ０の質量をｍとし、重力加速度をＧとすると、図１（ｃ）に示す押し付け力Ｆ（＝ｍＧｃｏｓθ）が硬貨Ｃ０から搬送面に加わるので、硬貨Ｃ０の浮きを抑制することができる。

図３は、硬貨Ｃ０の撮像位置付近における搬送ガイド２１の開口部２１Ｂの説明図である。
搬送ガイド２１の途中に形成された開口部２１Ｂの、硬貨搬送方向に沿った長さはＬ１＝Ｌ２であり、１面用カメラ１１５及び２面用カメラ１２５が若干の時間差をおいてほぼ同時に硬貨Ｃ０の表裏面及び縁部ＣＸを撮像可能となっている。開口部２１Ｂの形状は、下記の複数の照明部からの照明光が遮られるおそれがなければ、円形、楕円形など、任意の形状で良い。

硬貨Ｃ０が撮像位置に到達したことは、前記硬貨到達センサ３０３により検出される。この硬貨到達センサ３０３は、外径が異なる複数種類の硬貨に対応させることを考慮して、外径が最小の硬貨が撮像位置に到達したことを検出する位置に設置しておき、外径が大きい硬貨に対しては、外径の差分の移動時間に相当する遅延時間を切り替えて対応すれば良い。例えば、５円硬貨の外径は２２．２［ｍｍ］、５００円硬貨の外径は２６．５［ｍｍ］であり、両者には４．３［ｍｍ］の差がある（半径の差は約２．２［ｍｍ］）。従って、撮像位置における硬貨Ｃ０の搬送速度を１．０［ｍ／ｓ］とすると、上記の半径の差に応じて約２．２［ｍｓ］の遅延時間を設定すれば良い。

次に、撮像部２５０は、図１（ｂ）に示すように、搬送ガイド２１の両側に配置されたカメラボックス１１０，１２０と、これらの内部にそれぞれ収容された斜方照明部１１１，１２１、拡散照明部１１２，１２２、落射照明部１１３，１２３、レンズ１１４，１２４、１面用カメラ１１５，２面用カメラ１２５を備えている。
ここで、斜方照明部１１１、拡散照明部１１２、落射照明部１１３は、請求項における１面側照明部を構成し、斜方照明部１２１、拡散照明部１２２、落射照明部１２３は、請求項における２面側照明部を構成している。

図４（ａ），（ｂ）は、上記カメラボックス１１０，１２０の内部構造を照明光の光路と共に示した断面図であり、図４（ａ）は２面用カメラ１２５による撮像時の光路を重ねて示し、図４（ｂ）は１面用カメラ１１５による撮像時の光路を重ねて示してある。
以下、斜方照明部１１１，１２１、拡散照明部１１２，１２２、落射照明部１１３，１２３等の構造を、図４（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。

斜方照明部１１１，１２１は、全体がリング状に形成されてその内周面に多数のＬＥＤが配置されており、これらのＬＥＤから指向性の強い光が、硬貨Ｃ０の各面の平坦部模様及び縁部ＣＸ付近に低角度で照射される。
斜方照明部１１１，１２１にそれぞれ隣接している拡散照明部１１２，１２２も、全体がリング状に形成されてその内周面に多数のＬＥＤが配置されており、これらのＬＥＤからの照射光は、透明アクリルまたは光学ガラス製のリング状プリズム１１６，１２６を介し、指向性の弱い拡散光となって硬貨Ｃ０の表裏面全体を照射する。なお、図５（ａ）はリング状プリズム１１６，１２６の正面図、（ｂ）はＡ－Ａ断面図であり、その全体は中空の円錐を軸に直交する面で切断した構造を有する。
拡散照明部１１２，１２２にそれぞれ隣接している落射照明部１１３，１２３は、内部底面に配置された多数のＬＥＤによる照射光が、拡散板１１３ａ，１２３ａ及びハーフミラー１１３ｂ，１２３ｂを介し平行光となって硬貨Ｃ０の表裏面を照射する。

次いで、各照明部による光路を説明する。
図４（ａ）のように２面用カメラ１２５による撮像時には、硬貨Ｃ０の１面側の斜方照明部１１１からの照射光が硬貨Ｃ０の縁部外周面により正反射し、その反射光が硬貨Ｃ０の２面側のリング状プリズム１２６に入射して複数回の反射を繰り返し、その後、レンズ１２４を介して２面用カメラ１２５に入射する。また、硬貨Ｃ０の２面側の拡散照明部１２２からの照射光は、リング状プリズム１２６を介し拡散光となって硬貨Ｃ０の２面全体を照射し、その反射光がレンズ１２４を介して２面用カメラ１２５に入射する。更に、硬貨Ｃ０の２面側の落射照明部１２３からの照射光は、拡散板１２３ａ及びハーフミラー１２３ｂを介して硬貨Ｃ０の２面全体を照射し、その反射光がレンズ１２４を介して２面用カメラ１２５に入射する。

一方、図４（ｂ）のように１面用カメラ１１５による撮像時の光路は、上述した２面用カメラ１２５による撮像時と対称になり、２面側の斜方照明部１２１から照射されて硬貨Ｃ０の縁部外周面により正反射し、リング状プリズム１１６を経て来た光と、拡散照明部１１２及びリング状プリズム１１６による硬貨Ｃ０の１面全体からの反射光と、落射照明部１１３による硬貨Ｃ０の１面全体からの反射光とが、レンズ１１４を介して１面用カメラ１１５に入射する。
なお、図４（ａ），（ｂ）では、落射照明部１１３，１２３のハウジングが光路と干渉しているように描かれているが、上記ハウジングに開口部を設けるか、あるいはハウジング自体を透明材料によって形成することにより、光路と干渉しない構造になっていることは言うまでもない。

次に、図６は、本発明の他の実施形態におけるカメラボックス１１０，１２０の内部構造を示した断面図である。
この実施形態では、リング状プリズム１１６，１２６の内面に、同じくリング状の透明アクリルまたは光学ガラスからなる拡散プリズム１１７，１２７が配置されている。図７（ａ）は拡散プリズム１１７，１２７の正面図、（ｂ）はＢ－Ｂ断面図であり、その全体は、リング状プリズム１１６，１２６と同様に中空の円錐を軸に直交する面で切断した構造を有する。

図８は、一例として拡散プリズム１２７の作用（拡散プリズム１１７についても同じ）を説明するための断面図である。
拡散照明部１２２による照射光はリング状プリズム１２６を通り、透明接着剤等からなる透過面１２７ａを介して拡散プリズム１２７の拡散反射面１２７ｂにより拡散反射する。この拡散反射光は拡散プリズム１２７の内部を通って拡散反射面１２７ｃに達し、再び反射して透過面１２７ｄから出射することにより、拡散反射光（間接照明光）として硬貨Ｃ０の２面全体を照射する。
また、硬貨Ｃ０の１面側の斜方照明部１１１から照射されて硬貨Ｃ０の縁部ＣＸの外周面で正反射した反射光は、リング状プリズム１２６の内部底面で反射し、更に拡散反射面１２７ｃで反射してリング状プリズム１２６の内部を通過し、図示されていないレンズ１２４を介して２面用カメラ１２５に到達するようになっている。

以上のようにして、撮像部２５０により硬貨Ｃ０の表裏面及び縁部ＣＸを１面用カメラ１１５及び２面用カメラ１２５によって撮像した画像に基づいて、後述する画像処理ＰＣ５００内のＣＰＵ５１０が硬貨Ｃ０の欠けや模様の位相ずれ、位置ずれ、圧印・刻印の欠け、硬貨の汚れ、縁部ＣＸのギザ模様等を検査して外観の良否を判断し、前述した図１（ａ）における仕分け部４００方向に搬送する。そして、硬貨Ｃ０が仕分け部４００に搬入されたことを硬貨到達センサ３０４が検出したら、良品硬貨Ｃを搬送ガイド９１から良品回収ボックス９０に回収し、不良品硬貨Ｃ１を搬送ガイド６１から不良品回収ボックス６０に回収する。

次に、図９は、本発明の実施形態の全体的な回路構成図である。
図９において、画像処理ＰＣ５００は、装置全体を統括的に制御するＣＰＵ５１０と、硬貨到達センサ３０３からの硬貨到着信号をトリガとして１面用カメラ１１５による１面画像信号と２面用カメラ２１５による２面画像信号をそれぞれ処理し、かつ、１面照明用電源部７１０、２面照明用電源部７２０，縁部斜方照明用電源部７３０に対する制御信号を生成する画像処理部５０１，５０２と、ＣＰＵ５１０による硬貨Ｃ０の外観検査結果を検査結果信号として機構制御用のＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）６００に出力し、かつ、各電源部７１０，７２０，７３０に対して各照明部の点灯時間及び照明光の強度設定値をディジタル出力するＤＩＯ（ディジタル入出力）ボード５０３と、を備えている。
また、上記ＰＬＣ６００は、検査結果信号及びタイミング信号に基づいて制御リジェクト信号を生成し、装置内の各部に出力するように構成されている。

更に、１面照明用電源部７１０は、出力ポート「斜方１」、「拡散１」、「落射１」から斜方照明部１１１、拡散照明部１１２、落射照明部１１３にそれぞれ電源電圧を供給すると共に、２面照明用電源部７２０は、出力ポート「斜方２」、「拡散２」、「落射２」から斜方照明部１２１、拡散照明部１２２、落射照明部１２３にそれぞれ電源電圧を供給する。
また、縁部斜方照明用電源部７３０は、楕円で囲んだように、１面照明用電源部７１０の出力ポート「斜方１」にワイヤード・オア接続された出力ポート「斜方２２」と、２面照明用電源部７２０の出力ポート「斜方２」にワイヤード・オア接続された出力ポート「斜方１２」と、を有する。

図１０は、上述した出力ポート「斜方１」と「斜方２２」との接続関係を示す回路であり、図中の１面斜方照明用電源部７１０１が出力ポート「斜方１」に相当し、縁部斜方照明用電源部７３０１が出力ポート「斜方２２」に相当する。これらの１面斜方照明用電源部７１０１（斜方１）と縁部斜方照明用電源部７３０１（斜方２２）との出力合計値が、１面側の斜方照明部１１１に与えられるようになっている。
なお、出力ポート「斜方２」と「斜方１２」との出力合計値を２面側の斜方照明部１２１に与えるための接続関係も同様であるため、図示を省略する。

図１０において、１面斜方照明用電源部７１０１は、図９のＤＩＯボード５０３から入力される強度設定値に応じて出力電圧を可変とする可変電源部７１０１ａと、この可変電源部７１０１ａに接続されたスイッチング素子７１０１ｂ及び逆流防止ダイオード７１０１ｃとを備え、これらの直列回路の両端が斜方照明部１１１内の直並列ＬＥＤ群に接続されている。上記スイッチング素子７１０１ｂは、図９のＤＩＯボード５０３から入力される点灯時間設定値に応じてオン／オフ時間が制御される。
縁部斜方照明用電源部７３０１についても同様に、可変電源部７３０１ａと、この可変電源部７３０１ａに接続されたスイッチング素子７３０１ｂ及び逆流防止ダイオード７３０１ｃとを備え、これらの直列回路の両端が斜方照明部１１１内の直並列ＬＥＤ群に接続されている。
上記構成により、斜方照明部１１１内の直並列ＬＥＤ群には、１面斜方照明用電源部７１０１及び縁部斜方照明用電源部７３０１から電源電圧が供給され、所定の光強度と点灯時間によって発光するように制御される。

図１１は、斜方照明部１１１の点灯時間及び光強度の一例を示しており、（ａ）は１面斜方照明用電源部７１０１からの供給電力による動作、（ｂ）は縁部斜方照明用電源部７３０１からの供給電力による動作である。なお、点灯時間及び光強度については任意に設定可能である。

次に、図１２は、本発明の実施形態の動作を示すタイミングチャートである。
まず、搬送されてきた硬貨Ｃ０が撮像部２５０内の撮像位置に到達したことを硬貨到達センサ３０３が検出すると、硬貨到達信号が図９の画像処理部５０１，５０２に入力される。なお、硬貨Ｃ０は少なくとも６０［ｍｓ］の間隔で撮像位置に到達するように設定されている。

画像処理ＰＣ５００では、適宜な長さの１面側撮像調整時間を経て、画像処理部５０１により１面用カメラ１１５を例えば７５［μｓ］、露光させる。また、これと同時に、ＤＩＯボード５０３からの制御信号により、１面照明用電源部７１０を駆動して出力ポート「斜方１」、「拡散１」、「落射１」から電源電圧を供給し、１面側照明部（斜方照明部１１１、拡散照明部１１２、落射照明部１１３）を例えば５０［μｓ］、点灯させると共に、斜方照明用電源部７３０の出力ポート「斜方１２」を介して２面照明用電源部７２０の出力ポート「斜方２」から電源電圧を供給し、２面側照明部（斜方照明部１２１）を点灯させる。
「斜方１」、「拡散１」、「落射１」、「斜方２」の点灯時間及び光強度は、検査しやすい画像になるように、各々最適値に設定することができる。
これにより、前述した図４（ｂ）に示す点灯状態が得られ、１面側の斜方照明部１１１、拡散照明部１１２、落射照明部１１３からの照明光により硬貨Ｃ０の１面側の全体的な模様が撮像されると同時に、２面側の斜方照明部１２１からの照明光により硬貨Ｃ０の縁部外周面のギザ模様等も１面用カメラ１１５によって正確に撮像することができる。

その後、１面用カメラ１１５による撮像画像を例えば３３［ｍｓ］にわたって画像処理部５０１に転送し、硬貨Ｃ０の１面の模様やその位相、異形ギザ模様等が正確に形成されているか否かの画像検査処理を行う。そして、１面側の最終処理として、検査結果をＰＬＣ６００に通知する。

硬貨Ｃ０の２面側の撮像処理については、１面側の撮像調整時間が経過してから例えば１００［μｓ］を経過してから、２面用カメラ１２５の露光を開始する。
ここで、１面用カメラ１１５と２面用カメラ１２５との露光開始時間が１００［μｓ］ずれた場合、搬送中の硬貨Ｃ０の移動速度を１［ｍ／ｓ］とすると、１００［μｓ］の間に硬貨Ｃ０は鉛直方向に１００［μｍ］ほど移動することになる。しかし、この硬貨Ｃ０の位置ずれは画像処理部５０１，５０２による演算処理によって補正可能であるため、実質的に、同時刻における硬貨Ｃ０の１面、２面、及び縁部周辺の模様を撮像することができる。上記位置ずれに対応する硬貨Ｃ０の回転量については、無視しても差し支えない。

２面用カメラ１２５の露光と同時に、ＤＩＯボード５０３からの制御信号により、２面照明用電源部７２０を駆動して出力ポート「斜方２」、「拡散２」、「落射２」から電源電圧を供給し、２面側照明部（斜方照明部１２１、拡散照明部１２２、落射照明部１２３）を例えば５０［μｓ］、点灯させると共に、斜方照明用電源部７３０の出力ポート「斜方２２」を介して１面照明用電源部７１０の出力ポート「斜方１」から電源電圧を供給し、１面側照明部（斜方照明部１１１）を点灯させる。
「斜方２」、「拡散２」、「落射２」、「斜方１」の点灯時間及び光強度は、検査しやすい画像になるように、各々最適値に設定することができる。
これにより、前述した図４（ａ）に示す点灯状態が得られ、２面側の斜方照明部１２１、拡散照明部１２２、落射照明部１２３からの照明光により硬貨Ｃ０の２面側の全体的な模様が撮像されると同時に、１面側の斜方照明部１１１からの照明光により硬貨Ｃ０の縁部外周面のギザ模様等も２面用カメラ１１５によって正確に撮像することができる。

２面用カメラ１１５による撮像画像の転送処理、画像検査処理、検査結果通知処理は前述した１面側と同様である。
そして、全体的な最終処理として、ＰＬＣ６００は１面側の検査結果と２面側の検査結果とを合わせて総合判定を行い、硬貨Ｃ０の全体的な外観検査による良否判定を行う。この良否判定の結果に基づいて、図１における仕分け部４００を動作させ、良品硬貨Ｃと不良品硬貨Ｃ１とを仕分けるものである。
なお、図１２中に示した各処理に要する時間はあくまで例示的な値であり、何ら限定的なものではない。

以上説明した動作により、５００円硬貨の１面、２面、及び縁部周辺を撮像した画像を、図１３及び図１４に示す。
図１３（ａ）は、図６～図８に示した拡散プリズム１１７，１２７を併用して撮像した５００円硬貨の一方の面の撮像画像であり、図１３（ｂ）は（ａ）において□で囲った部分の拡大画像である。また、図１４（ａ），（ｂ）は、同様に撮像した５００円硬貨の他方の面の撮像画像である。
これらの図からわかるように、本発明の硬貨外観検査装置によれば、硬貨の縁部の模様や縁部外周面における各ギザ部分の間隔が不均一である異形ギザ模様、これらの模様と表裏面の文字との間の位相等についても鮮明に撮像できている。このため、本発明は外観検査精度の向上に寄与することができる。

Ｃ０：未検査硬貨
Ｃ１：不良品硬貨
Ｃ：良品硬貨
ＣＸ：縁部
Ｐ１，Ｐ２：撮像位置
Ｇ０，ＧＸ：模様
１０：硬貨フィーダ
２０，２１，６１，９１：搬送ガイド
２１ａ：搬送方向（搬送面）
２１Ｂ：開口部
６０：不良品回収ボックス
９０：良品回収ボックス
１１０，１２０：カメラボックス
１１１，１２１：斜方照明部
１１２，１２２：拡散照明部
１１３，１２３：落射照明部
１１３ａ，１２３ａ：拡散板
１１３ｂ，１２３ｂ：ハーフミラー
１１４，１２４：レンズ
１１５：１面用カメラ
１１６，１２６：リング状プリズム
１１７，１２７：拡散プリズム
１２５：２面用カメラ
１２７ａ，１２７ｄ：透過面
１２７ｂ，１２７ｃ：拡散反射面
２００：切り出し部
２１０，２２０：切り出し円盤
２１０ａ，２２０ａ：切り出し凸部
２３０：同期サーボ制御器
２３１，２３２，２３３：同期サーボモータ
２３４：駆動ギア
２５０：撮像部
３０１，３０２，３０３，３０４：硬貨到達センサ
４００：仕分け部
５００：画像処理ＰＣ
５１０：ＣＰＵ
５０１，５０２：画像処理部
５０３：ＤＩＯボード
６００：ＰＬＣ
７１０：１面照明用電源部
７１０１：１面斜方照明用電源部（斜方１）
７１０１ａ，７３０１ａ：可変電源
７１０１ｂ，７３０１ｂ：スイッチング素子
７１０１ｃ，７３０１ｃ：逆流防止ダイオード
７２０：２面照明用電源部
７３０：縁部斜方照明用電源部
７３０１：縁部斜方照明用電源部（斜方２２）

Claims (5)

1. 搬送路上の撮像位置に到達した硬貨の１面を１面用照明部が照明してその反射光を１面用カメラにより撮像すると共に、前記硬貨の２面を２面用照明部が照明してその反射光を２面用カメラにより撮像し、前記１面用カメラ及び前記２面用カメラによる撮像画像をそれぞれ画像処理して前記硬貨の外観を検査する硬貨外観検査装置において、
   前記１面用照明部は、前記硬貨の１面を照明する落射照明部及び拡散照明部と、前記硬貨の１面の平坦部模様及び縁部を照明する斜方照明部と、を備え、
   前記２面用照明部は、前記硬貨の２面を照明する落射照明部及び拡散照明部と、前記硬貨の２面の平坦部模様及び縁部を照明する斜方照明部と、を備え、
   前記１面用カメラが前記硬貨の１面を撮像する際に、前記２面用照明部の斜方照明部による前記縁部の照射光の正反射光を前記１面用カメラに受光させ、かつ、前記２面用カメラが前記硬貨の２面を撮像する際に、前記１面用照明部の斜方照明部による前記縁部の照射光の正反射光を前記２面用カメラに受光させることを特徴とする硬貨外観検査装置。
2. 請求項１に記載した硬貨外観検査装置において、
   前記１面用照明部を構成する拡散照明部及び斜方照明部、並びに、前記２面用照明部を構成する拡散照明部及び斜方照明部が、前記硬貨の中心軸を包囲するリング状に形成されていることを特徴とする硬貨外観検査装置。
3. 請求項１または２に記載した硬貨外観検査装置において、
   前記１面用照明部を構成する拡散照明部からの照射光を拡散させて前記硬貨の１面に照射するリング状プリズムと、前記２面用照明部を構成する拡散照明部からの照射光を拡散させて前記硬貨の２面に照射するリング状プリズムと、をそれぞれ備えたことを特徴とする硬貨外観検査装置。
4. 請求項３に記載した硬貨外観検査装置において、
   前記リング状プリズムの内面に、当該リング状プリズムへの入射光を拡散して前記硬貨側に照射するためのリング状の拡散プリズムをそれぞれ配置したことを特徴とする硬貨外観検査装置。
5. 請求項１または２に記載した硬貨外観検査装置において、
   前記縁部の照射光の正反射光が、前記縁部の外周面に形成されたギザ模様への照射光の正反射光であることを特徴とする硬貨外観検査装置。

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