JP4695535B2 - Image processing system having illumination device with brightness correction - Google Patents
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Description
本発明は、照明装置で照明が当てられて撮像装置で撮像された検査対象物の撮像データを処理して検査対象物を検査する画像処理システムに関し、特にその輝度補正付き照明装置に関する。 The present invention relates to an image processing system that inspects an inspection object by processing imaging data of the inspection object that is illuminated by an illuminating device and is imaged by the imaging apparatus, and more particularly to the illumination device with brightness correction.
従来から、検査対象物の画像データを処理して検査対象物を検査する画像処理システムが知られているが、このシステムは、図4に示すように、照明装置1により照明を当てられた検査対象物Mを、カメラのような撮像装置2により検査対象物Mの外観や加工状態などを撮像して画像データを取得し、画像処理装置3により画像データを処理して検査対象物Mの良否を判定する。照明装置1は、発光ダイオード(LED)やハロゲンランプなどの発光体1aおよびこの発光体1aに電力を供給する照明用電源1bからなるものであり、通常、画像処理装置3とは別個独立して設けられている。
Conventionally, there is known an image processing system that processes image data of an inspection object and inspects the inspection object. This system, as shown in FIG. The object M is imaged by the imaging device 2 such as a camera to obtain the image data of the inspection object M to obtain image data, and the image data is processed by the
ところで、図5に示すように、例えばLEDは通常、相対輝度が点灯時間の経過とともに低下する傾向がある。輝度が低下すると、照明が暗くなり、画像処理に影響する。この場合、照明装置1の照明用電源1bの電力供給量をボリューム操作によって適宜上げることにより、発光体1aの輝度を増加させて照明を明るくする。
By the way, as shown in FIG. 5, for example, LEDs generally have a tendency that the relative luminance decreases with the passage of lighting time. When the brightness decreases, the illumination becomes dark, which affects image processing. In this case, by appropriately increasing the power supply amount of the
一方、この輝度の低下は、発光体の特性、駆動電流、点灯時間、および周囲温度、湿度などに依存する。また発光体個々のばらつきによっても変化する。発光体1aを駆動する照明用電源1bでは、カウンタなどで点灯時間、駆動電流を把握することができるが、発光体1aの輝度の低下は、周囲温度、湿度によっても大きく変動するため、現在必要とする発光体1aの輝度を正確に計算するのは困難である。他方、画像処理装置3では、撮像した画像から、平均輝度や最大輝度などの輝度分布などが得られるが、例えば検査対象物Mに不良品が混入したり、一時的に外乱光が入ったりすると輝度分布が変化するなど、撮像する検査対象物Mの状態や環境によって変化するため、単に輝度分布だけでは、必要とする正確な照明の輝度を計算することは困難である。
On the other hand, this reduction in luminance depends on the characteristics of the light emitter, drive current, lighting time, ambient temperature, humidity, and the like. It also varies depending on the variation of individual light emitters. In the
このため、従来から光電センサの投光部のLEDの輝度を受光素子で監視し、低下した輝度を回復させるように、LEDへの電流を増やしたり、受光部の感度を上げる方法が知られている(例えば、特許文献1)。また、画像処理システム用の照明装置では、一般に照明の輝度を十分に確保するために多数のLEDを用いることが多い(例えば、特許文献2)。
しかし、従来技術では、画像処理システムに用いられる多数のLED(発光体)に対して、低下した輝度を正確に把握するには多数の監視用受光素子が必要であり、部品実装面積やコストの面から当該輝度補正の実用化が困難であるという問題があった。 However, in the prior art, for a large number of LEDs (light emitters) used in an image processing system, a large number of light-receiving elements for monitoring are required to accurately grasp the reduced luminance, and the component mounting area and cost are reduced. From the surface, there is a problem that it is difficult to put the luminance correction into practical use.
本発明は、前記の問題点を解決して、複数の発光体の輝度低下を正確に把握して適切な輝度補正が容易にできる、輝度補正付き照明装置を有する画像処理システムを提供することを目的としている。 The present invention provides an image processing system having an illumination device with brightness correction, which solves the above-described problems and can accurately grasp brightness reduction of a plurality of light emitters and facilitate appropriate brightness correction. It is aimed.
前記目的を達成するために、本発明にかかる輝度補正付き照明装置を有する画像処理システムは、検査対象物に照明を当てる複数の発光体および前記発光体に電力を供給する照明用電源を有する照明装置と、照明が当てられた検査対象物を撮像して画像データを取得する撮像装置と、前記画像データを処理して検査対象物を検査する画像処理装置とを備えた画像処理システムであって、
前記画像処理装置は前記発光体の輝度を補正する輝度補正部を備え、前記輝度補正部は、前記照明装置を使用して得られた検査対象物の画像データについて、画像上で輝度分布情報を取得する輝度分布情報取得部を有し、検査対象物の検査時に、前記画像上の輝度分布情報に基づいて、前記照明装置の設置時における照明使用開始時から前記検査時における照明使用時までの間に生じた前記発光体の輝度の低下傾向が正常か否かを判断し、正常と判断したとき、当該低下した輝度を回復させるように、前記照明用電源を制御するものである。
また、前記輝度補正部は、前記発光体の特性、駆動電流、点灯時間および周囲温度、湿度を含む輝度低下条件から求められた前記発光体の時間当たりの輝度低下率に基づき、前記照明使用開始時から前記照明使用時までにおける前記発光体の正常な輝度低下範囲を設定する輝度範囲設定部と、検査対象物の検査時に、前記照明使用時の輝度低下が設定された前記輝度低下範囲内であると判断されるとともに、当該検査対象物が良と判定され、かつ前記照明使用時の輝度分布が予め登録された前記照明使用開始時の輝度分布と相互に類似していると判断されるとき、前記発光体の輝度低下の傾向が正常と判断する輝度低下判断部とを備えている。
In order to achieve the above object, an image processing system having an illumination device with brightness correction according to the present invention includes a plurality of light emitters that illuminate an inspection object, and an illumination power source that supplies power to the light emitters. An image processing system comprising: an apparatus; an imaging apparatus that captures an image of an illuminated inspection object and acquires image data; and an image processing apparatus that processes the image data to inspect the inspection object. ,
The image processing apparatus includes a luminance correction unit that corrects the luminance of the light emitter, and the luminance correction unit displays luminance distribution information on an image for image data of an inspection object obtained using the illumination device. It has a luminance distribution information acquisition unit to acquire, and at the time of inspection of an inspection object, based on the luminance distribution information on the image, from the start of illumination use at the time of installation of the illumination device to the time of illumination use at the time of inspection It is determined whether or not the luminance decreasing tendency of the luminous body generated in the meantime is normal, and when it is determined normal, the illumination power source is controlled so as to recover the decreased luminance.
In addition, the luminance correction unit starts using the illumination based on a luminance reduction rate per hour of the luminous body obtained from luminance degradation conditions including characteristics of the luminous body, driving current, lighting time, ambient temperature, and humidity. A luminance range setting unit that sets a normal luminance reduction range of the light emitter from the time of use to the use of the illumination, and within the luminance reduction range in which the luminance reduction during the use of the illumination is set at the time of inspection of the inspection object When it is determined that the inspection object is good and the luminance distribution at the time of using the illumination is determined to be similar to the previously registered luminance distribution at the start of the use of the illumination. And a luminance decrease determination unit that determines that the luminance decrease tendency of the light emitter is normal.
この構成によれば、検査対象物の検査時に、画像上の輝度分布情報に基づいて、照明装置の設置時における照明使用開始時から前記検査時における照明使用時までの間に生じた複数の発光体の輝度の低下傾向が正常か否かを判断し、正常と判断したとき、当該低下した輝度を回復させるように、照明用電源を制御するので、現在の照明使用時における発光体の輝度低下を正確に把握できるから、複数の発光体の輝度低下を正確に把握して適切な輝度補正が容易にできる。しかも、輝度補正部は、輝度範囲設定部と輝度低下判断部を備えているので、現在の照明使用時における発光体の輝度低下をより正確に把握できる。 According to this configuration, when inspecting the inspection object, based on the luminance distribution information on the image, a plurality of light emissions generated between the start of the use of illumination at the time of installation of the illumination device and the use of illumination at the time of the inspection It is determined whether or not the tendency of the body brightness to decrease is normal, and when it is determined to be normal, the lighting power supply is controlled so that the decreased brightness is restored. Therefore, it is possible to accurately grasp the decrease in luminance of the plurality of light emitters and easily perform appropriate luminance correction. In addition, since the luminance correction unit includes the luminance range setting unit and the luminance reduction determination unit, it is possible to more accurately grasp the luminance reduction of the light emitter when the current illumination is used.
好ましくは、前記輝度補正部は、さらに、前記発光体の輝度低下傾向が正常と判断された場合に、前記照明使用時における輝度低下に応じて前記発光体の輝度補正係数を更新する輝度補正係数更新部と、前記更新された輝度補正係数に基づき、輝度低下分だけ輝度が増加するように、前記照明用電源を制御して前記発光体の輝度を補正する補正制御部とを備えている。したがって、複数の発光体の輝度低下に対するより適切な補正が容易にできる。 Preferably, the brightness correction unit further updates the brightness correction coefficient of the light emitter according to the brightness decrease when the illumination is used when it is determined that the brightness decrease tendency of the light emitter is normal. An update unit, and a correction control unit that controls the illumination power source to correct the luminance of the light emitter so that the luminance is increased by a luminance decrease based on the updated luminance correction coefficient. Therefore, it is possible to easily perform more appropriate correction with respect to a decrease in luminance of the plurality of light emitters.
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る輝度補正付き照明装置を有する画像処理システムを示すブロック図である。本システムは、検査対象物Mに照明を当てる複数(例えば、100個)のLED1aのような発光体およびLED1aに電力を供給する照明用電源1bを有する照明装置1と、照明が当てられた検査対象物Mを撮像して画像データを取得するCCDカメラなどのような画像処理用カメラである撮像装置2と、画像データを処理して検査対象物Mを検査する画像処理装置3とを備えている。この例では、照明用電源1bが画像処理装置3に内蔵されているが、これを外部に設けて通信手段等により輝度補正部10で制御するようにしてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an image processing system having an illumination device with brightness correction according to an embodiment of the present invention. The system includes a
前記画像処理装置3は、前記照明用電源1bのほかに、LED1aの輝度を補正する輝度補正部10を備えており、さらに、図2に示すように、撮像した画像データが入力する画像入力部8および画像データを処理して検査対象物Mの良否を判定する画像処理判定部9も備えている。
In addition to the
図2の輝度補正部10は、照明装置1を使用して得られた検査対象物Mの画像データについて、画像上で輝度分布情報を取得する輝度分布情報取得部11を有している。この輝度分布情報は、照明装置1の設置時における照明使用開始時から検査時における照明使用時まで同一の検査対象物について取得した輝度分布情報である。この検査対象物Mに照明装置1を当てたときの輝度分布情報に基づき、当該照明使用時のLED1aの輝度が得られる。
The
前記輝度補正部10は、照明装置1を使用して検査対象物Mを検査する時に、前記画像上の輝度分布情報に基づいて、照明装置1の設置時における照明使用開始時(LED1aの使用経過時間が0)から検査時における照明使用時までの間に生じた輝度の低下傾向が正常か否かを判断し、正常と判断したとき、当該低下した輝度を回復させるように、前記照明用電源1bを制御する。この例では、検査対象物Mにおける画像全体の輝度分布に基づいて、複数のLED1aの輝度が全体的に補正される。
When inspecting the inspection object M using the
前記輝度補正部10は、前記した画像入力部8および画像処理判定部9を用いるほかに、輝度範囲設定部12、輝度低下判断部14、輝度補正係数更新部19、および補正制御部20を有する。
In addition to using the
前記輝度範囲設定部12は、周囲環境(温度、湿度)、およびLED1aの機種に基づく特性を設定する設定部21、LED1aの点灯時間を積算し、駆動電流の計算を行う発光体駆動計算部22、およびLED1aの積算された点灯時間、計算された駆動電流を記憶する発光体駆動メモリ23を備えている。前記輝度範囲設定部12は、LED1aの特性、駆動電流、点灯時間および周囲温度、湿度を含む輝度低下条件から求められたLED1aの時間当たりの輝度低下率に基づき、照明使用開始時から現在の照明使用時までの間における正常な輝度低下範囲を設定する。前記周囲温度、湿度は時々刻々変化するものであるが、LED1aの輝度低下は年単位で進行するから、この例では年間の平均値を設定する。図3は設定された正常な輝度低下範囲の一例を示す。この例では、正常な輝度低下範囲Rが時間の経過とともに若干の広がりを示している。これは時間経過とともに輝度低下のばらつきも次第に大きくなることに対応させたものである。
The brightness range setting unit 12 is a
前記輝度低下判断部14は、輝度低下範囲判断部15、使用開始時輝度分布記憶部16、類似分布判断部17および正常判断部18を備えている。画像処理システムでは、通常、システム設置時における照明装置1の照明使用開始(導入)時に、まず良品の検査対象物Mを登録する必要があるが、使用開始時輝度分布記憶部16は、その登録と同時に、前記輝度分布情報取得部11により取得された当該良品についての照明使用開始(導入)時における輝度分布を記憶(保存)する。
The luminance reduction determination unit 14 includes a luminance reduction
前記輝度低下範囲判断部15は、前記画像処理判定部9により検査対象物Mが判定される時に、前記輝度分布情報取得部11からの画像上の輝度分布情報に基づいて、現在の照明使用時における輝度が、前記輝度範囲設定部12で設定された輝度低下範囲内であるか否かを判断する。この輝度低下範囲は、例えば、周囲温度や湿度が低いと、輝度の低下が小さい範囲となる。また、LED1aは、その駆動電流を大きくすると、寿命が短くなって輝度の低下も大きくなる特性があるので、それに応じて、その輝度低下範囲もより大きな輝度の低下となる範囲に設定される。前記類似分布判断部17は、現在の照明使用時における輝度分布が、使用開始時輝度分布記憶部16で予め登録された照明使用開始時の輝度分布と相互に類似している、つまり、両全体画像の各エリアについての輝度の分布状態に共通点が多く見られるか否かを判断する。
When the inspection target M is determined by the image
前記輝度低下判断部14では、(a)前記輝度低下範囲判断部15により現在の照明使用時における輝度が前記輝度低下範囲内と判断されるとともに、(b)前記画像処理判定部9により当該検査対象物Mが良(OK)と判定され、かつ(c)前記類似分布判断部17により現在の照明使用時の輝度分布が照明使用開始時の輝度分布と相互に類似していると判断されたときに、前記正常判断部(AND論理部)18によりLED1aの輝度低下の傾向が正常と判断される。上記(a)〜(c)の3つの条件をすべて満たしたときにLED1aの輝度低下傾向が正常と判断され、1つの条件でも満たさないときには、異常と判断される。画像処理装置3により検査対象物Mが良と判定されたことを条件としたのは、輝度分布が大きく変化する場合として検査対象物Mに不良品が混入したり、一時的に外乱光が入ったりすることが考えられ、この場合通常、不良と判定されることから、この良判定を条件としたものである。
In the luminance reduction determination unit 14, (a) the luminance reduction
前記輝度補正係数更新部19は、LED1aの輝度低下の傾向が正常と判断された場合に、現在の照明使用時における輝度低下に応じてLED1aの輝度補正係数を更新する。例えば、照明装置1の照明使用開始時から現在の照明使用時までの間で輝度低下が1/(1.1)の場合、これに応じて輝度補正係数が1.1に更新される。LED1aの輝度低下傾向が異常と判断された場合、輝度補正係数を更新しない。
The brightness correction
前記補正制御部20は、照明の輝度の指定値を与える輝度指定部24、輝度指定値に前記輝度補正係数を加味する補正係数加味部25、前記輝度補正係数が加味された輝度指定値に基づいて照明用電源1bの駆動電流を計算する駆動電流計算部26、および計算された駆動電流の定格をチェックする駆動電流上限チェック部27を備えている。この補正制御部20は、前記輝度補正係数更新部19により更新された輝度補正係数に基づき、LED1aの輝度低下分だけ輝度を高くするために、照明用電源1bの駆動電流を増加させるように制御してLED1aの輝度を補正する。前記駆動電流上限チェック部27では、補正後のLED1aの駆動電流が定格を超えるような場合、例えば警告を発生させて新品のLED1aとの交換を報知する。
The
上記構成を有する輝度補正部10の動作の一例について、以下、図2を用いて説明する。まず、画像処理判定部9により検査対象物Mの良否が判定される時に、輝度低下判断部14では、輝度分布情報取得部11からの画像上の輝度分布情報に基づいて、輝度低下範囲判断部15により、現在の照明使用時における輝度が、前記輝度範囲設定部12で設定された輝度低下範囲内と判断されるとともに、画像処理判定部9により当該検査対象物Mが良と判定され、かつ類似分布判断部17により、現在の照明使用時における輝度分布が、使用開始時輝度分布記憶部16で予め登録された照明使用開始時の輝度分布と相互に類似していると判断されたときに、正常判断部18によりLED1aの輝度低下の傾向が正常と判断される。輝度低下傾向が正常と判断されると、つぎに、輝度補正係数更新部19により、現在の照明使用時における輝度低下に応じてLED1aの輝度補正係数が例えば1.1に更新される。
An example of the operation of the
前記輝度低下判断部14でLED1aの輝度低下傾向が異常と判断された場合、輝度補正係数が更新されない。例えば、外乱光により強い光沢が画像の一部に映りこんだ場合、画像処理判定部9で不良、輝度分布が崩れることにより輝度低下範囲判断部15で輝度低下範囲外、類似分布判断部17で輝度分布が非類似の少なくとも1つ以上に該当すると判断されて輝度低下傾向が異常と判断されるので、輝度補正係数が更新されない。また、画像処理判定部9の判定結果が良でない場合は検査対象物Mと違うものが撮像された可能性があるため、この場合も輝度補正係数が更新されない。さらに、輝度分布が使用開始時と比較して逆に明るくなっている場合、これは外乱光により一時的に明るくなったか、またはLED1aを新品と交換したなどが考えられる。このような場合も輝度補正係数が更新されない。
When the luminance reduction determination unit 14 determines that the luminance reduction tendency of the
前記補正制御部20では、輝度補正係数更新部19により更新された輝度補正係数に基づき、輝度低下分だけ輝度を高くするために、前記照明用電源1bの駆動電流が増加するように制御してLED1aの輝度を補正する。上記した輝度補正係数が1.1に更新された場合、照明用電源1bからLED1aへ供給する駆動電流を1.1倍にして、LED1aの輝度を増加させる。そして、次回の検査では、この補正した輝度でLED1aが検査対象物Mに照明を当てるので、十分な明るさが確保される。
Based on the brightness correction coefficient updated by the brightness correction
こうして、検査対象物の良否の判定時に、画像上の輝度分布情報に基づいて、照明装置1の設置時における照明使用開始時から判定時における照明使用時までの間に生じた複数のLED1aの輝度の低下傾向が正常か否かを判断し、正常と判断したとき、当該低下した輝度を回復させるように、照明用電源1bを制御するので、現在の照明使用時におけるLED1aの輝度低下を正確に把握できるから、複数のLED1aの輝度低下を正確に把握して適切な輝度補正が容易にできる。
Thus, when determining the quality of the inspection object, the luminance of the plurality of
なお、この実施形態では、発光体として、LED(発光ダイオード)1aを用いているが、これに限定されるものではなく、ハロゲンランプや高圧放電ランプなどを用いてもよい。 In this embodiment, the LED (light emitting diode) 1a is used as the light emitter, but the present invention is not limited to this, and a halogen lamp, a high pressure discharge lamp, or the like may be used.
なお、この実施形態では、検査対象物Mにおける画像全体の輝度分布に基づいて、複数のLED1aの輝度を全体的に補正しているが、画像の各エリアごとの輝度分布に基づいて、各エリアごとに複数のLED1aの輝度を部分的に補正するようにしてもよい。
In this embodiment, the brightness of the plurality of
1:照明装置
1a:発光体(LED)
1b:照明用電源
2:撮像装置
3:画像処理装置
9:画像処理判定部
10:輝度補正部
12:輝度範囲設定部
14:輝度低下判断部
19:輝度補正係数更新部
20:補正制御部
M:検査対象物
1:
1b: power supply for illumination 2: imaging device 3: image processing device 9: image processing determination unit 10: luminance correction unit 12: luminance range setting unit 14: luminance reduction determination unit 19: luminance correction coefficient update unit 20: correction control unit M : Inspection object
Claims (2)
前記画像処理装置は前記発光体の輝度を補正する輝度補正部を備え、
前記輝度補正部は、
前記照明装置を使用して得られた検査対象物の画像データについて、画像上で輝度分布情報を取得する輝度分布情報取得部を有し、
検査対象物の検査時に、前記画像上の輝度分布情報に基づいて、前記照明装置の設置時における照明使用開始時から前記検査時における照明使用時までの間に生じた前記発光体の輝度の低下傾向が正常か否かを判断し、正常と判断したとき、当該低下した輝度を回復させるように、前記照明用電源を制御するものであり、
前記発光体の特性、駆動電流、点灯時間および周囲温度、湿度を含む輝度低下条件から求められた前記発光体の時間当たりの輝度低下率に基づき、前記照明使用開始時から前記照明使用時までにおける前記発光体の正常な輝度低下範囲を設定する輝度範囲設定部と、
検査対象物の検査時に、前記照明使用時の輝度低下が設定された前記輝度低下範囲内であると判断されるとともに、当該検査対象物が良と判定され、かつ前記照明使用時の輝度分布が予め登録された前記照明使用開始時の輝度分布と相互に類似していると判断されるとき、前記発光体の輝度低下の傾向が正常と判断する輝度低下判断部とを備えている、
輝度補正付き照明装置を有する画像処理システム。 An illumination device having a plurality of light emitters that illuminate an inspection object and an illumination power source that supplies electric power to the light emitter; an imaging device that images the inspection object illuminated and obtains image data; An image processing system comprising an image processing device that processes the image data and inspects an inspection object,
The image processing apparatus includes a luminance correction unit that corrects the luminance of the light emitter.
The brightness correction unit
For the image data of the inspection object obtained using the illumination device, it has a luminance distribution information acquisition unit for acquiring luminance distribution information on the image,
When the inspection object is inspected, based on the luminance distribution information on the image, a decrease in luminance of the illuminant that occurs between the start of illumination use at the time of installation of the illumination device and the use of illumination at the time of inspection. tendency to determine normal or not, when it is determined to be normal, so to restore the brightness and the decrease, which controls the lighting power source,
Based on the luminance reduction rate per hour of the luminous body obtained from the luminance reduction conditions including the characteristics of the luminous body, driving current, lighting time and ambient temperature, and humidity, from the start of use of the illumination to the time of use of the illumination. A luminance range setting unit for setting a normal luminance reduction range of the luminous body;
At the time of inspection of the inspection object, it is determined that the luminance reduction when using the illumination is within the set luminance reduction range, the inspection object is determined to be good, and the luminance distribution when using the illumination is A luminance decrease determination unit that determines that the luminance decrease tendency of the light emitter is normal when it is determined that the luminance distribution at the start of use of the illumination registered in advance is similar to the luminance distribution;
An image processing system having an illumination device with brightness correction.
前記輝度補正部は、さらに、
前記発光体の輝度低下傾向が正常と判断された場合に、前記照明使用時における輝度低下に応じて前記発光体の輝度補正係数を更新する輝度補正係数更新部と、
前記更新された輝度補正係数に基づき、輝度低下分だけ輝度が増加するように、前記照明用電源を制御して前記発光体の輝度を補正する補正制御部と、
を備えた輝度補正付き照明装置を有する画像処理システム。 In claim 1 ,
The brightness correction unit further includes:
A brightness correction coefficient updating unit that updates the brightness correction coefficient of the light emitter in accordance with the brightness decrease when the illumination is used when it is determined that the brightness decrease tendency of the light emitter is normal;
Based on the updated luminance correction coefficient, a correction control unit that controls the illumination power source and corrects the luminance of the light emitter so that the luminance is increased by a luminance decrease, and
An image processing system having an illumination device with brightness correction.
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