JP3668577B2 - ワーク画像取込装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイン等のワークの画像を取り込むワーク画像取込装置に関する。更に詳述すると、本発明はワーク画像取込装置の光学系の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
図8に示すように、コイン等のワーク100の画像を取り込むワーク画像取込装置101では、コンベヤ102により順次に搬送される大きさの異なる複数種類のワーク100が所定の撮像範囲103を通過する際に照明光源104からの照明光をワーク100に照射し、このワーク100からの反射光を撮像手段、例えばCCD105で受光してワーク100の撮像を行っている。得られた画像は、図9に示すように、ワークのエッジ部分106が白くなり、それ以外は真っ黒になる(図中ハッチング部分)。そして、このエッジ部分106の大きさを検出して、ワーク100の種類が判別される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したワーク画像取込装置101では、CCD105及びレンズ107による撮像範囲103は余裕を持ってワーク100よりもかなり広く設定されているので、例えば照明光源104からの照射光が乱反射した時にこれも画像に取り込まれてしまうことがある。このため、画像中でワークのエッジ部分106以外にも白い部分が写し込まれてしまことがあり、この場合はワークの種類の判別が困難となってしまう。
【0004】
そこで、本発明は、ワーク以外の余分なものの写し込みを防止できるワーク画像取込装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、請求項1の発明は、ハウジング内に収容された照明光源からの照明光を、照明光源を支持する取付部材に取り付けられたプリズムを通してガラス板に向けて暗視野照明するように照射すると共に、ガラス板を透過させてハウジング外のワークに照射し、このワークからの反射光をガラス板を透過させてハウジング内の撮像手段に入射させて画像として取り込むように構成して成るワーク画像取込装置において、ガラ ス板と撮像手段との間の撮像範囲内に配置され、ワーク外側の撮像を制限する黒色のシートの絞り板を、取付部材と、プリズムと、ガラス板のうち、いずれかに設けている。
【0006】
したがって、ワークからの反射光が絞り板により絞られてワーク撮像範囲が制限されるので、ワーク及びその近傍を除いて絞り板が直接撮像される。これにより、ワークの周囲で生じた乱反射等が写し込まれることはなく、ワークの周囲部分が全て真っ黒なものとなり、ワークの判別処理が容易になり精度が向上する。
【0007】
また、請求項2のワーク画像取込装置では、ワークは搬送路を搬送されて撮像範囲に位置すると照明光源により照明されるものであると共に、照明光源は環状に配置された多数の光源から成るようにしている。したがって、ワークは全周から照射されることになるので、ワークの輪郭が明確に浮かび上がる。しかも、ワークは暗視野照明されるので、真っ黒の背景中にワークのエッジが白く浮かび上がることになり、ワークの判別の精度がより向上する。
【0008】
さらに、請求項3のワーク画像取込装置では、絞り板は多数の光源を取り付けた取付部材に保持され、絞り板に形成される円形開口によりワーク外側の撮像を制限するものであるようにしている。したがって、絞り板が多数の光源を取り付けた取付部材に保持されているので、照明光源からの光線が絞り板に直接当たることはない。このため、絞り板が明るく撮像されてしまうことはなく、常に真っ黒に撮像される。
【0009】
また、請求項4のワーク画像取込装置では、ワークはコインであるようにしている。したがって、コインの判別を容易に行うことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。図1及び図2に示すように、ワーク画像取込装置1は、照明光源としてのLED2からの照明光をワークとしてのコイン3に照射し、このコイン3からの反射光を撮像手段としてのCCD4により画像として取り込むようにしている。そして、このワーク画像取込装置1では、ガラス板8とCCD4との間の撮像範囲内に配置され、CCD4によってコイン3の外側の撮像を制限する絞り板5を設けている。
【0011】
さらに本実施形態では、ワーク画像取込装置1は、赤外光線を発するLED2と、このLED2からの照射光の光路方向を変更するプリズム7と、コイン3の撮像面を決定するガラス板8と、コイン3からの反射光を絞る絞り板5と、絞られた反射光を集光するレンズ9と、集光された反射光を受光するCCD4とを備えている。
【0012】
LED2は取付部材としての支持基板10に支持されて、撮像されるコイン3に対して周囲を囲むように環状に多数配置されている。プリズム7は円環形状で、LED2からの照射光の光路を曲折してガラス板8のほぼ中央部に向けている。プリズム7には、支持基板10の透孔10aに嵌合する突起7aが形成されている。これにより、プリズム7と支持基板10との相対位置、ひいてはプリズム7とLED2との相対位置が維持される。
【0013】
ここで、LED2及びプリズム7はワーク画像取込装置1の下部、すなわちコイン3の周囲部分に近接して配置されている。このため、プリズム7からの照射光はコイン3の表面に対して平行に近い角度で入射する。これにより、コイン3の表面の平面部分による反射光はCCD4に受光されず、コイン3の表面のエッジ部分による反射光のみがCCD4に受光される。すなわち、CCD4により得られた画像は、図3に示すようにコインの表面のうちエッジ部分11のみが反射で白くなり、他の平面部分(図中ハッチング部分)は真っ黒になり、暗視野照明となる。
【0014】
プリズム7の射出面7bとガラス板8との間には、拡散板12がほぼ鉛直に配置されている。拡散板12は円環形状でプリズム7の内側に填め込まれている。拡散板12は半透明の部材から成り、LED2からの照射光を拡散してガラス板8に照射する。このため、多数のLED2からの点光が拡散されて円環状の柔らかな光線としてガラス板8を照射する。これにより、コイン3の全周にほぼ均一な照射光を与えることができるので、得られた画像のコイン3のエッジが均一となりコイン判別の精度を向上させることができる。なお、拡散板12は鉛直に配置されるものに限られず、図2中想像線で示すようにプリズム7の射出面7bに密着させるか、又はプリズムの射出面7bにシボ打ちして拡散しても構わない。
【0015】
ガラス板8は、ワーク画像取込装置1の底板13の透孔13aに填め込まれている。ガラス板8の大きさは、絞り板5により制限されたワーク撮像範囲6よりも僅かに大きいものとされている。そして、ガラス板8にはコイン3が密着される。このため、コイン3の設定位置が一定に維持される。また、コイン3はコンベヤ14により移動され、移動しながら画像の取り込みが行われる。
【0016】
プリズム7のコイン3と向き合った面には、下遮光板15が取り付けられている。下遮光板15は、外形が円形で内周部は絞り板5と一体形成されている。但し、下遮光板15と絞り板5とを別部材として、これらを接合したものとしても構わない。この絞り板5及び下遮光板15は塩化ビニル製のシートから成り炭素粒子を塗装して黒色とされている。このため、赤外線光である反射光は絞り板5により反射されることはない。
【0017】
また、下遮光板15はプリズム7のコイン3と向き合った面に取り付けられているので、プリズム7内部での乱反射光がプリズム7の外部に漏れることが防止される。これにより、乱反射光がコイン3やその周囲を照射することを防止している。
【0018】
そして、絞り板5の円形の開口5aによりコイン3からの反射光が絞られる。すなわち、反射光の外周部分がCCD4に受光されなくなる。これにより、CCD4により得られた画像は、図3に示すようにコイン3の近傍にはガラス板8が写し込まれ、その周囲には絞り板5が直接写し込まれる。但し、コイン3の近傍のガラス板8と直接写し込んだ絞り板5とはいずれも真っ黒なので、画像中で境界を見いだすことはできない。
【0019】
本実施形態では、絞り板5がプリズム7の下面に取り付けられているので、コイン3との距離が小さくなり、反射光の乱反射部分を拡散する前に取り除くことができる。このため、乱反射によるコイン3の周辺部分の明るくなることを確実に防止できる。
【0020】
さらに、支持基板10の上面に上遮光板16が取り付けられている。上遮光板16は環状でプリズム7の突起7aに嵌合される透孔16aを有している。また、プリズム7の内側面には、上遮光板16と一体化され絞り板5に接する横遮光板17が取り付けられている。いずれの遮光板16,17も塩化ビニル製のシートから成り炭素粒子を塗装しているか又は炭素粒子を含有している。このため、赤外線光である反射光はこれら遮光板16,17により反射されることはない。
【0021】
これらの遮光板16,17により、プリズム7からの乱反射光がプリズム7内側に漏れたり、支持基板10を透過して漏れることを防止している。これにより、乱反射光が絞り板5の上面、すなわちCCD4に撮像される面を照射することを防止している。したがって、絞り板5が確実に真っ黒に写し込まれるので、コイン3の判別精度を向上させることができる。
【0022】
一方、レンズ9及びCCD4により画像が取り込まれる範囲は読み取りに余裕を持たせるために絞り板5の開口5aよりも大きく設定されている。本実施形態では、絞り板5の開口5aの縁部は勿論、上遮光板16の内周部分の一部や横遮光板17も読み込まれている。これら絞り板5及び遮光板16,17のCCD4を向いた面には光線が当たらないので、読みとった画像ではコイン3のエッジ部分11以外の部分は真っ黒になる。
【0023】
上述したワーク画像取込装置1によりコイン3の画像の取り込みを行う手順を以下に説明する。コイン3がコンベヤ14上を移動してワーク画像取込装置1のワーク撮像範囲6に近づくとワーク画像取込装置1に組み込まれた位置センサ18が作動する。位置センサ18によりコイン3がワーク撮像範囲6に位置したことが検出されると、LED2が発光される。
【0024】
LED2からの照射光はプリズム7で反射されてガラス板8を透過してコイン3を照射する。コイン3からの反射光はガラス板8を透過して絞り板5で絞られてレンズ9で結像されてCCD4により受光される。CCD4で得られた画像は、例えば図3に示すようにコイン3のエッジ部分11が白く浮き上がったものとなる。そして、この画像に基づいてコイン3の判別を行う。具体的には、例えば円形状のエッジ部分11の大きさを検出して硬貨の種別を判断する。
【0025】
LED2の発光からCCD4による画像の取り込みまでの処理中もコンベヤ14は移動している。そして、多数のコイン3が連続してワーク撮像範囲6を通過し、各コイン3について判別がなされる。
【0026】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態では、ガラス板8の大きさは絞り板5により絞られたワーク撮像範囲6よりも僅かに大きいものとしているが、これに限られず図4に示すようにワーク撮像範囲6よりも十分に大きいものとしても構わない。この場合、ガラス板8でのワーク撮像範囲6の周囲には円環状の遮光シート19を取り付けることが好ましい。これにより、プリズム7の反射面7cや射出面7bから漏れ出す乱反射光がガラス板8やコイン3を照射することを防止できる。なお、この遮光シート19の取付位置としては、反射光の光路方向(図4中での上下方向)においてできるだけワークの表面に近く、かつ照射光が入射しない位置が好ましい。これにより、遮光シート19がワーク撮像範囲6から外れるので、画像中に写し込まれることはなく、真っ黒な部分が明るくなってしまうことはない。
【0027】
また、本実施形態ではプリズム7に取り付けた下遮光板15に絞り板5を一体化しているが、絞り板5の取付位置はこれに限られない。例えば、図5に示すように、支持基板10に取り付けた上遮光板16の内周縁に絞り板5を一体または別体に設けても構わない。この絞り板5の取付位置によれば、絞り板5がLED2を備えた支持基板10の上側に取り付けられるので、LED2からの照射光が絞り板5の上面に当たることはなく、得られた画像中で絞り板5をより確実に真っ黒なものとすることができる。なお、この場合、プリズム7に取り付けた下遮光板15は拡散板12から横遮光板17までの長さがあれば足りる。また、この絞り板5によっても、ワークの外側の撮像を制限し画像のコイン3以外の部分を真っ黒にすることができる。
【0028】
さらに、絞り板5の取付位置は、図5に示すように支持基板10の上面に限られず、支持基板10の下面であっても構わない。この場合も絞り板5がLED2の上側に取り付けられるので、LED2からの照射光が絞り板5の上面に当たることはない。
【0029】
また、絞り板5の取付位置をガラス板8の上面とすることもできる。これにより、コイン3からの反射光のうちワーク撮像範囲6以外の部分はガラス板8よりも上側に達することができない。このため、反射光の乱反射部分を確実に排除することができる。
【0030】
一方、プリズム7の形状は図1及び図2に示したものに限られず、図6及び図7に示すように拡散板12が挿入される固定溝7dや下遮光板15及び横遮光板17が裏当てされる支持部7eを有していても構わない。この場合、拡散板12の上端が固定溝7dに挿入されて位置決めされるので、ずれてしまうことがない。また、支持部7eにより下遮光板15及び横遮光板17の位置が決定されるので、これらの位置が安定しプリズム7からの乱反射光の漏れが確実に防止される。
【0031】
しかも、図6及び図7に示すプリズム7であっても、絞り板5の設置位置を図6に示すように下遮光板15の内縁部の内周側としたり図7に示すように上遮光板16の内縁部の内周側にすることができる。したがって、ワーク画像取込装置1を設計する際は要求される条件によって各種のプリズム7を選択して設計できると共に絞り板5の設置位置も異ならせて設計することができる。
【0032】
さらに、上述した実施形態ではプリズム7を設けているが、これはなくても構わない。例えば、LEDによりコイン3を直接照射するようにしても構わない。
【0033】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、請求項1のワーク画像取込装置は、ガラス板と撮像手段との間の撮像範囲内に配置され、ワーク外側の撮像を制限する黒色のシートの絞り板を、取付部材と、プリズムと、ガラス板のうち、いずれかに設けているので、ワーク及びその近傍を除いて絞り板が直接撮像される。このため、ワークの周囲で生じた乱反射等が写し込まれることはなく、ワークの周囲部分が全て真っ黒なものとなり、画像処理におけるワーク判別が容易になって精度を向上させることができる。
【0034】
また、請求項2のワーク画像取込装置では、ワークは搬送路を搬送されて撮像範囲に位置すると照明光源により照明されるものであると共に、照明光源は環状に配置された多数の光源から成るものとしているので、ワークは全周から照射されることになりワークの輪郭を明確に浮き上がらせることができる。しかも、ワークは暗視野照明されるので、真っ黒の背景中にワークのエッジが白く浮かび上がることになり、ワークの判別の精度をより向上させることができる。
【0035】
さらに、請求項3のワーク画像取込装置では、絞り板は多数の光源を取り付けた取付部材に保持され、絞り板に形成される円形開口によりワーク外側の撮像を制限するものであるようにしているので、照明光源からの照明光が絞り板を直接照射することはない。このため、絞り板が明るく撮像されてしまうことはなく、ワークの周囲部分が全て常に真っ黒に撮像される。したがって、ワーク判別の精度を向上させることができる。
【0036】
また、請求項4のワーク画像取込装置では、ワークはコインであるようにしているので、コインの種類の判別を容易に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のワーク画像取込装置の全体を示す縦断面図である。
【図2】 ワーク画像取込装置のプリズム周辺を示す拡大断面図である。
【図3】 ワーク画像取込装置により取り込んだコインの画像を示す概略図である。
【図4】 ワーク画像取込装置の他の実施形態を示すプリズム周辺の拡大断面図である。
【図4】 ワーク画像取込装置の他の実施形態を示すプリズム周辺の拡大断面図である。
【図5】 ワーク画像取込装置の更に他の実施形態を示すプリズム周辺の拡大断面図である。
【図6】 ワーク画像取込装置の別の実施形態を示すプリズム周辺の拡大断面図である。
【図7】 ワーク画像取込装置の更に別の実施形態を示すプリズム周辺の拡大断面図である。
【図8】 従来のワーク画像取込装置の全体を示す縦断面図である。
【図9】 従来のワーク画像取込装置により取り込んだコインの画像を示す概略図である。
【符号の説明】
1 ワーク画像取込装置
2 LED(照明光源)
3 コイン(ワーク)
4 CCD(撮像手段)
5 絞り板
6 ワーク撮像範囲
10 支持基板(取付部材)
Claims (4)
- ハウジング内に収容された照明光源からの照明光を、前記照明光源を支持する取付部材に取り付けられたプリズムを通してガラス板に向けて暗視野照明するように照射すると共に、前記ガラス板を透過させて前記ハウジング外のワークに照射し、このワークからの反射光を前記ガラス板を透過させて前記ハウジング内の撮像手段に入射させて画像として取り込むように構成して成るワーク画像取込装置において、前記ガラス板と前記撮像手段との間の撮像範囲内に配置され、前記ワーク外側の撮像を制限する黒色のシートの絞り板を、前記取付部材と、前記プリズムと、前記ガラス板のうち、いずれかに設けたことを特徴とするワーク画像取込装置。
- 前記ワークは搬送路を搬送されて撮像範囲に位置すると前記照明光源により照明されるものであると共に、前記照明光源は環状に配置された多数の光源から成ることを特徴とする請求項1記載のワーク画像取込装置。
- 前記絞り板は前記多数の光源を取り付けた取付部材に保持され、前記絞り板に形成される円形開口により前記ワーク外側の撮像を制限するものであることを特徴とする請求項2記載のワーク画像取込装置。
- 前記ワークはコインであることを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載のワーク画像取込装置。
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