JP5589423B2 - Transparent flat plate detection system - Google Patents

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本発明は、透明平板検出システムに関する。さらに詳しくは、画像処理により透明平板の検出を簡易かつ高精度に実施可能とする透明平板検出システムに関する。   The present invention relates to a transparent flat plate detection system. More specifically, the present invention relates to a transparent flat plate detection system that can easily and accurately detect a transparent flat plate by image processing.

透明なプラスチック成形品(透明体)は、ディスプレイ、光ディスクなど広く光学部品として使用されている。しかしながら、透明体を撮像対象とする場合、透明体は反射率が低く透過率が高く、背景とのコントラストがとれないため、通常の輝度情報のみを利用したカメラを用いて透明体を検出することは、困難であった。   Transparent plastic molded articles (transparent bodies) are widely used as optical components such as displays and optical disks. However, when a transparent object is an object to be imaged, the transparent object has low reflectance and high transmittance and cannot be contrasted with the background. Therefore, the transparent object is detected using a camera that uses only normal luminance information. Was difficult.

このような問題に対し、特許文献1には、図19に示すように、投光側偏光板95で光を特定の方向に偏光して、透明体90を含む所定領域に投光する投光装置91と、その所定領域を透過した光のうち特定の偏光のみを透過させる受光側偏光板96を有する偏光機器92と、受光側偏光板96を透過した光を受光して得られる像を、2次元の画像で撮像するテレビカメラ93と、テレビカメラ93から得られる画像における明暗分布を利用して、透明体90を検出する画像処理装置94とを備え、特定の方向に偏光された光を、透明体90を含む所定領域に投光し、この所定領域を透過した光を、特定の偏光のみを透過させるようにした受光側偏光板96を透過させた上でテレビカメラ93内のCCDに受光させ、このCCDから得られる画像における明暗分布を利用して、透明体90を検出する透明体検出方法が開示されている。   For such a problem, as shown in FIG. 19, Patent Document 1 discloses a light projection in which light is polarized in a specific direction by a light projection side polarizing plate 95 and projected onto a predetermined region including the transparent body 90. An apparatus 91, a polarizing device 92 having a light receiving side polarizing plate 96 that transmits only specific polarized light out of the light transmitted through the predetermined region, and an image obtained by receiving the light transmitted through the light receiving side polarizing plate 96, A television camera 93 that captures a two-dimensional image, and an image processing device 94 that detects a transparent body 90 using a brightness / darkness distribution in the image obtained from the television camera 93, and that is configured to emit light polarized in a specific direction. Then, light is projected onto a predetermined area including the transparent body 90, and the light transmitted through the predetermined area is transmitted through a light-receiving side polarizing plate 96 that transmits only specific polarized light, and then is transmitted to the CCD in the TV camera 93. Received light and obtained from this CCD Using the brightness distribution in the image, the transparent object detection method for detecting a transparent body 90 is disclosed.

しかしながら、特許文献1に記載の技術は、透明体のもつ複屈折を利用して透明体を検出しようとするものであり、ガラス平板などの複屈折を有さない透明平板においては検出が困難であるという問題がある。   However, the technique described in Patent Document 1 attempts to detect a transparent body using the birefringence of the transparent body, and is difficult to detect on a transparent flat plate such as a glass flat plate that does not have birefringence. There is a problem that there is.

これに対し、平板状のものを画像検出する技術として特許文献2には、図20に示すように、鋼板81の表面からの反射光の異なる偏光をラインセンサカメラ82a〜82cで検出して偏光の強度分布を示す画像形成する表面検査装置が開示されている。   On the other hand, as a technique for detecting an image of a flat plate, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228867 discloses that polarized light different in reflected light from the surface of the steel plate 81 is detected by line sensor cameras 82a to 82c as shown in FIG. A surface inspection apparatus for forming an image showing the intensity distribution is disclosed.

(課題1:照明装置の配置)
特許文献1に記載の技術では、透明体90の下側に、照明装置97と、投光側偏光板96を配置する必要がある。しかしながら、実際のライン等では透明平板を洗浄する工程もあり、下側に水滴が落ちる場合があるため、安全面の考慮等により、照明装置97を透明平板の下側に配置することが困難な場合がある。
(Problem 1: Arrangement of lighting device)
In the technique described in Patent Document 1, it is necessary to dispose the illumination device 97 and the light projecting side polarizing plate 96 below the transparent body 90. However, in an actual line or the like, there is a process of cleaning the transparent flat plate, and water drops may fall on the lower side. Therefore, it is difficult to arrange the lighting device 97 below the transparent flat plate due to safety considerations. There is a case.

また、特許文献2に記載の技術では、カメラ82に対して投光部83および偏光子を対向配置する必要がある。したがって、被検対象としている鋼板81を、仮に透明平面体とした場合、透明平面体全体を照明する必要がある。よって、透明平面体が多数あるいは大きなサイズの透明平面体の場合は、発光面積の大きな照明装置もしくは照明装置を離して配置することとなるため、システムの大型化を伴ってしまうという問題がある。   In the technique described in Patent Document 2, it is necessary to dispose the light projecting unit 83 and the polarizer so as to face the camera 82. Therefore, when the steel plate 81 to be examined is a transparent flat body, it is necessary to illuminate the entire transparent flat body. Therefore, in the case where there are a large number of transparent flat bodies or a transparent flat body having a large size, there is a problem in that the size of the system is increased because the lighting device or the lighting device having a large light emitting area is disposed separately.

(課題2:トレーから検出装置への再配置)
また、特許文献1に記載の技術は、トレー、或いは載置台とトレーとを一体で工程を進めていくような場合、一度、透明体検出装置上に載せなおす必要があるという問題があった。
(Problem 2: Relocation from tray to detector)
In addition, the technique described in Patent Document 1 has a problem in that when the process is performed integrally with the tray or the mounting table and the tray, it is necessary to mount the process once on the transparent body detection device.

(課題3:回転機構およびキャリブレーションの必要性)
さらに、特許文献1に記載の技術は、投光側偏光板95と受光側偏光板96との透過偏光方向を一致もしくは直交させる必要があり、そのために受光側偏光板96を所定の回転ピッチで回転させ、その各画像に基づく計測を行う必要があった。これは透明体90の種別変更などに応じて行う場合は、工程ライン上の時間ロスに繋がる。また、このような回転機構を設けることは装置を大型化させる要因となる。さらに、このような回転機構は工場のような振動を伴う機構自体の経時変化(中心位置のズレなど)が生じやすく、可動部の消耗に起因した故障などのメンテナンスが必要となるという問題があった。
(Problem 3: Necessity of rotation mechanism and calibration)
Furthermore, the technique described in Patent Document 1 requires that the transmission polarization directions of the light-projecting side polarizing plate 95 and the light-receiving side polarizing plate 96 coincide with each other or be orthogonal to each other. It was necessary to rotate and measure based on each image. When this is performed according to a change in the type of the transparent body 90, etc., this leads to a time loss on the process line. In addition, providing such a rotation mechanism is a factor in increasing the size of the apparatus. Furthermore, such a rotating mechanism is prone to change over time (center position deviation, etc.) of the mechanism itself with vibration as in a factory, requiring maintenance such as failure due to wear of moving parts. It was.

そこで本発明は、透明平板の検出を簡易かつ高精度に実施可能とする透明平板検出システム、詳しくは、専用の照明装置を配置することなく、また透明平板の載置状態を問わずその検出を可能とし、さらに、キャリブレーション作業や回転機構を伴わない透明平板検出システムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a transparent flat plate detection system that can easily and accurately detect a transparent flat plate, and more specifically, without detecting a dedicated illumination device and detecting the transparent flat plate regardless of the mounting state. It is another object of the present invention to provide a transparent flat plate detection system that does not require calibration work or a rotation mechanism.

かかる目的を達成するため、請求項1に記載の透明平板検出システムは、透明平板を含む領域を、該透明平板の平面部法線方向に対して所定の角度から撮像して、垂直偏光画像および水平偏光画像を撮像する画像撮像手段と、透明平板を載置する載置台と、透明平板と画像撮像手段の光路上、載置台の下側に設置された反射面と、透明平板の平面部法線に対して、画像撮像手段と対向するように配置され、透明平板が照明下に配置されたときの、該照明の透明平板への直接照射光を遮光する遮光部材と、垂直偏光画像および水平偏光画像に基づく縦横偏光度画像の縦横偏光度の分布に基づいて透明平板を検出する画像処理装置とを備えるものである。
In order to achieve such an object, the transparent flat plate detection system according to claim 1, the region including the transparent flat plate is imaged from a predetermined angle with respect to the normal direction of the flat portion of the transparent flat plate, and a vertically polarized image and Image pickup means for picking up a horizontally polarized image, a mounting table on which the transparent plate is mounted, a reflection surface installed on the transparent plate and the optical path of the image pickup means, below the mounting table, and a plane part method of the transparent plate A light-shielding member that is disposed so as to face the image capturing unit with respect to the line and that directly irradiates light to the transparent flat plate when the transparent flat plate is arranged under illumination , a vertically polarized image, and a horizontal And an image processing device that detects a transparent flat plate based on the distribution of the vertical and horizontal polarization degrees of the vertical and horizontal polarization degree images based on the polarization image.

したがって、縦横偏光度画像を取り込めるようにしたので透明平板下地の偏光フィルタの方向に依存せずに透明平板の偏光変化を検出することが可能となり、キャリブレーション作業が不要となる。また、回転機構は不要となる(課題3)。また、画像撮像手段に透明平板からの正反射光が入射しないようにし、透明平板に斜入射する透過光を利用するように構成したものであるため、専用の照明手段を配置する必要がなく、蛍光灯下であっても、透明平板の検出を可能とする(課題1)。さらに、トレー上に載置台を設置し、その上に透明平板を配置したものや、トレー上にそのまま透明平板を配置された状態等、透明平板の載置状態を問わず透明平板の検出を可能とする(課題2)。   Therefore, since the vertical and horizontal polarization degree images can be taken in, it becomes possible to detect the polarization change of the transparent flat plate without depending on the direction of the polarizing filter on the transparent flat plate base, and the calibration work becomes unnecessary. In addition, a rotating mechanism is not required (Problem 3). In addition, since the regular reflection light from the transparent flat plate is not incident on the image pickup means and the transmitted light obliquely incident on the transparent flat plate is used, there is no need to arrange dedicated illumination means. A transparent flat plate can be detected even under a fluorescent lamp (Problem 1). Furthermore, it is possible to detect a transparent flat plate regardless of the mounting state of the transparent flat plate, such as a mounting plate placed on the tray and a transparent flat plate placed on it, or a transparent flat plate placed on the tray as it is. (Problem 2).

また、請求項2に記載の透明平板検出システムは、透明平板を含む領域を、該透明平板の平面部法線方向に対して所定の角度から撮像して、垂直偏光画像および水平偏光画像を撮像する画像撮像手段と、透明平板の平面部法線に対して、画像撮像手段と対向するように配置され、透明平板が照明下に配置されたときの、該照明の透明平板への直接照射光を遮光するとともに、透明平板の平面部からの正反射光が画像撮像手段に入射するように仰角を有する反射部材と、垂直偏光画像および水平偏光画像に基づく縦横偏光度画像の縦横偏光度の分布に基づいて透明平板を検出する画像処理装置とを備えるものである。
The transparent flat plate detection system according to claim 2 images a region including the transparent flat plate from a predetermined angle with respect to the normal direction of the flat portion of the transparent flat plate, and picks up a vertically polarized image and a horizontally polarized image. When the transparent flat plate is arranged under illumination with respect to the image pickup means and the plane normal of the transparent flat plate, the direct irradiation light to the transparent flat plate when the transparent flat plate is arranged under illumination And a reflection member having an elevation angle so that specularly reflected light from the flat portion of the transparent flat plate enters the image pickup means, and a distribution of the vertical and horizontal polarization degrees of the vertical and horizontal polarization degree images based on the vertical and horizontal polarization images And an image processing device for detecting a transparent flat plate based on the above.

したがって、縦横偏光度画像を取り込めるようにしたので透明平板下地の偏光フィルタの方向に依存せずに透明平板の偏光変化を検出することが可能となり、キャリブレーション作業が不要となる。また、回転機構は不要となる(課題3)。また、画像撮像手段に透明平板からの正反射光が入射するように反射板を撮像手段に対向するように配置したものであるため、専用の照明手段を配置する必要がなく、蛍光灯下であっても、透明平板の検出を可能とする(課題1)。さらに、トレー上に載置台を設置し、その上に透明平板を配置したものや、トレー上にそのまま透明平板を配置された状態等、透明平板の載置状態を問わず透明平板の検出を可能とする(課題2)。   Therefore, since the vertical and horizontal polarization degree images can be taken in, it becomes possible to detect the polarization change of the transparent flat plate without depending on the direction of the polarizing filter on the transparent flat plate base, and the calibration work becomes unnecessary. In addition, a rotating mechanism is not required (Problem 3). In addition, since the reflecting plate is arranged so as to face the imaging unit so that the specularly reflected light from the transparent flat plate enters the image imaging unit, there is no need to arrange a dedicated illumination unit, and under the fluorescent lamp Even if it exists, the detection of a transparent flat plate is enabled (Problem 1). Furthermore, it is possible to detect a transparent flat plate regardless of the mounting state of the transparent flat plate, such as a mounting plate placed on the tray and a transparent flat plate placed on it, or a transparent flat plate placed on the tray as it is. (Problem 2).

また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2のいずれかに記載の透明平板検出システムにおいて、画像処理装置は、検出した透明平板の位置および姿勢を検出するものである。   According to a third aspect of the present invention, in the transparent flat plate detection system according to the first or second aspect, the image processing apparatus detects the position and orientation of the detected transparent flat plate.

また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の透明平板検出システムにおいて、ロボットハンドおよび該ロボットハンドを制御するロボットコントローラを備え、ロボットコントローラは、ロボットハンドを、検出された透明平板の位置に基づいて移動させ、検出された透明平板の姿勢に基づいて透明平板をピックアップさせるものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the transparent flat plate detection system according to the third aspect, the robot hand includes a robot hand and a robot controller that controls the robot hand, and the robot controller detects the robot hand with the detected transparent flat plate. The transparent flat plate is picked up based on the detected attitude of the transparent flat plate.

また、請求項5に記載の発明は、請求項3または4のいずれかに記載の透明平板検出システムにおいて、画像処理装置は、検出した透明平板の位置および姿勢に基づいて透明平板の存在領域を決定し、2以上の透明平板の存在領域を比較して、透明平板の形状的欠陥を検出するものである。   According to a fifth aspect of the present invention, in the transparent flat plate detection system according to any one of the third and fourth aspects, the image processing apparatus determines the presence area of the transparent flat plate based on the detected position and orientation of the transparent flat plate. It determines and compares the existence area | region of two or more transparent flat plates, and detects the shape defect of a transparent flat plate.

また、請求項6に記載の発明は、請求項3から5までのいずれかに記載の透明平板検出システムにおいて、画像処理装置は、検出した透明平板の位置および姿勢に基づいて透明平板の存在領域を決定し、かつ、垂直偏光画像および水平偏光画像に基づくモノクロ輝度画像の輝度分布に基づいて透明平板の外観的欠陥を検出するものである。   According to a sixth aspect of the present invention, in the transparent flat plate detection system according to any one of the third to fifth aspects, the image processing device is configured to detect the presence of the transparent flat plate based on the detected position and orientation of the transparent flat plate. And the appearance defect of the transparent flat plate is detected based on the luminance distribution of the monochrome luminance image based on the vertical polarization image and the horizontal polarization image.

また、請求項7に記載の発明は、請求項3から6までのいずれかに記載の透明平板検出システムにおいて、画像処理装置は、検出した透明平板の位置および姿勢に基づいて透明平板の存在領域を決定し、かつ、垂直偏光画像および水平偏光画像に基づくモノクロ輝度画像の輝度分布に基づいて透明平板表面に記された文字および/または図柄情報を検出するものである。
また、請求項8に記載の発明は、請求項1に記載の透明平板検出システムにおいて、置台は、網目状に構成されているものである。
また、請求項9に記載の発明は、請求項1に記載の透明平板検出システムにおいて、反射面は、透明平板から落ちる水滴を受けるトレーであるものである。
また、請求項10に記載の発明は、請求項1から9までのいずれかに記載の透明平板検出システムにおいて、画像撮像手段は、縦方向の偏光を透過する第1の領域および横方向の偏光を透過する第2の領域を有するフィルタを透過した光を、1つの受光素子で撮像するものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the transparent flat plate detection system according to any one of the third to sixth aspects, the image processing device can detect the presence of the transparent flat plate based on the detected position and orientation of the transparent flat plate. And character and / or symbol information written on the surface of the transparent flat plate is detected based on the luminance distribution of the monochrome luminance image based on the vertical polarization image and the horizontal polarization image.
According to an eighth aspect of the present invention, in the transparent flat plate detection system according to the first aspect, the mounting table is configured in a mesh shape.
According to a ninth aspect of the present invention, in the transparent flat plate detection system according to the first aspect, the reflecting surface is a tray that receives water droplets falling from the transparent flat plate.
The invention according to claim 10 is the transparent flat plate detection system according to any one of claims 1 to 9, wherein the image pickup means includes a first region that transmits vertically polarized light and horizontally polarized light. The light that has passed through the filter having the second region that passes through is picked up by one light receiving element.

本発明によれば、透明平板の検出を簡易かつ高精度に行うことができる。   According to the present invention, it is possible to easily and accurately detect a transparent flat plate.

本発明に係る透明平板検出システムの一実施形態の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a transparent flat plate detection system according to the present invention. 画像撮像手段の構成例(1)である。It is a structural example (1) of an image imaging means. 画像撮像手段の構成例(2)である。It is a structural example (2) of an image imaging means. 画像撮像手段の構成例(3)である。It is a structural example (3) of an image imaging means. 画像撮像手段の構成例(4)である。It is a structural example (4) of an image imaging means. 領域分割型のフィルタの一例である。It is an example of a region division type filter. 透明平板の透過率の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the transmittance | permeability of a transparent flat plate. 透明平板の撮影結果の一例であって、(a)モノクロ輝度画像、(b)縦横偏光度画像である。It is an example of the imaging | photography result of a transparent flat plate, Comprising: (a) Monochrome luminance image, (b) Vertical / horizontal polarization degree image. 画像処理装置が実行する画像処理のフローチャートの一例である。It is an example of the flowchart of the image process which an image processing apparatus performs. 透明平板の領域抽出結果としての画像の一例である。It is an example of the image as a region extraction result of a transparent flat plate. 台形歪補正後の画像の一例である。It is an example of the image after trapezoid distortion correction. 透明平板に欠けがある場合の画像の一例である。It is an example of an image in case a transparent flat plate has a chip. 透明平板にばりがある場合の画像の一例である。It is an example of an image when there is a flash on a transparent flat plate. 透明平板に汚れが無い場合の画像の一例である。It is an example of an image when there is no dirt on a transparent flat plate. 透明平板に汚れがある場合の画像の一例である。It is an example of an image when there is dirt on a transparent flat plate. 本発明に係る透明平板検出システムの他の実施形態の概略構成図である。It is a schematic block diagram of other embodiment of the transparent flat plate detection system which concerns on this invention. 透明平板の反射率の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the reflectance of a transparent flat plate. 透明平板の撮影結果の他の例であって、(a)モノクロ輝度画像、(b)縦横偏光度画像である。It is another example of the imaging | photography result of a transparent flat plate, Comprising: (a) Monochrome luminance image, (b) Vertical / horizontal polarization degree image. 従来の透明体検出システムの例である。It is an example of the conventional transparent body detection system. 従来の表面検査装置の例である。It is an example of the conventional surface inspection apparatus.

以下、本発明に係る構成を図1から図18に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, a configuration according to the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in FIGS.

(透明平板検出システム)
<第一の実施形態>
本実施形態に係る透明平板検出システム1は、透明平板114を含む領域を、該透明平板114の平面部法線方向に対して所定の角度から撮像して、垂直偏光画像および水平偏光画像を撮像する画像撮像手段(カメラ12)と、透明平板114を載置する載置台113と、透明平板114と画像撮像手段の光路上、載置台13の下側に設置された反射面111と、透明平板114の平面部法線に対して、画像撮像手段と対向するように配置され、透明平板114の平面部からの正反射光が画像撮像手段に入射しないように遮光する遮光板102と、垂直偏光画像および水平偏光画像に基づく縦横偏光度画像の縦横偏光度の分布に基づいて透明平板114を検出する画像処理装置13とを備えるものである。
(Transparent flat plate detection system)
<First embodiment>
The transparent flat plate detection system 1 according to the present embodiment images a region including the transparent flat plate 114 from a predetermined angle with respect to the normal direction of the plane portion of the transparent flat plate 114, and picks up a vertically polarized image and a horizontally polarized image. Image pickup means (camera 12), a mounting table 113 on which the transparent flat plate 114 is placed, a reflection surface 111 placed on the optical path of the transparent flat plate 114 and the image pickup means, below the mounting table 13, and a transparent flat plate A light-shielding plate 102 that is disposed so as to face the image capturing unit with respect to the plane normal of 114 and shields regular reflection light from the plane part of the transparent flat plate 114 from entering the image capturing unit; The image processing apparatus 13 detects the transparent flat plate 114 based on the distribution of the vertical and horizontal polarization degrees of the vertical and horizontal polarization degree images based on the image and the horizontal polarization image.

図1は透明平板検出システム1の概略構成図である。透明平板検出システム1は、透明平板載置部11と、モノクロ輝度画像と縦横偏光度画像が撮像可能なカメラ12と、画像処理装置13と、モニタ14と、ロボットコントローラ15と、ロボットハンド16から構成されている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a transparent flat plate detection system 1. The transparent flat plate detection system 1 includes a transparent flat plate placement unit 11, a camera 12 capable of capturing a monochrome luminance image and a vertical / horizontal polarization degree image, an image processing device 13, a monitor 14, a robot controller 15, and a robot hand 16. It is configured.

透明平板検出システム1は、例えば、工場等の屋内に設置されるものであり、蛍光灯101等の室内照明下に配置される。また、透明平板載置部11の載置台113と地面とが平行となるように配置され、カメラ12は載置台113の法線方向から後述する所定角度の仰角を有して透明平板114を撮像するように配置されている。さらに、透明平板114への室内照明が直接照射されないようにカメラ12と室内照明(蛍光灯101)との間には遮光板102が配置されている。但し、真上の蛍光灯101については部分遮光で良い。なお、遮光板102としては、例えば、黒布などをプラスチック板などに貼り付けたものを用いればよいが、遮光性を有していればこれに限られるものでない。   The transparent flat plate detection system 1 is installed indoors, for example, in a factory or the like, and is arranged under room illumination such as a fluorescent lamp 101. In addition, the mounting table 113 of the transparent flat plate mounting unit 11 and the ground are arranged in parallel, and the camera 12 images the transparent flat plate 114 with an elevation angle of a predetermined angle described later from the normal direction of the mounting table 113. Are arranged to be. Further, a light shielding plate 102 is disposed between the camera 12 and the room lighting (fluorescent lamp 101) so that the room lighting on the transparent flat plate 114 is not directly irradiated. However, partial light shielding is sufficient for the fluorescent lamp 101 directly above. As the light shielding plate 102, for example, a black cloth or the like attached to a plastic plate may be used. However, the light shielding plate 102 is not limited to this as long as it has a light shielding property.

遮光板102を配置することにより、透明平板114の表面での不要反射光が除去され、載置台113の下側から入射する透明平板透過光をカメラ12は撮像することとなり、透過する際に生じる偏光状態の変化を正反射光に埋もれることなく検出できるため、透明平板114の検出精度が向上する。   By disposing the light shielding plate 102, unnecessary reflected light on the surface of the transparent flat plate 114 is removed, and the camera 12 picks up the transparent flat plate transmitted light incident from the lower side of the mounting table 113 and is generated when it is transmitted. Since the change in the polarization state can be detected without being buried in the regular reflection light, the detection accuracy of the transparent flat plate 114 is improved.

透明平板載置部11は、透明平板114を載置する載置台113とカメラ12側から見て載置台113の向こう側に反射面111を有する。反射面111は、トレーなどであってもよく、例えば洗浄工程などを経た透明平板114からの雫などを受ける役目を有するものであってもよい。   The transparent flat plate mounting part 11 has a mounting surface 113 on which the transparent flat plate 114 is mounted and a reflective surface 111 on the other side of the mounting table 113 when viewed from the camera 12 side. The reflection surface 111 may be a tray or the like, and may have a role of receiving wrinkles from the transparent flat plate 114 that has undergone a cleaning process or the like.

また、載置台113は、網目状の構成となっており、反射面111で反射された光が、透明平板114を十分に透過するだけの網目占有率を有するものである。具体的には、透明平板領域の5%程度の占有率が望ましい。また、一本一本の網目も細いほうが望ましく、透明平板114の大きさに対して5%以下の細さが望ましい。このようなサイズとすることにより、偏光した光が通過する透明平板114の領域が増えるとともに、背景領域も増えるため、透明平板114のエッジ検出精度が向上する。   Further, the mounting table 113 has a mesh structure, and has a mesh occupation ratio that allows the light reflected by the reflecting surface 111 to sufficiently pass through the transparent flat plate 114. Specifically, an occupation ratio of about 5% of the transparent flat plate region is desirable. In addition, it is desirable that each mesh is thin, and it is desirable that the mesh be 5% or less with respect to the size of the transparent flat plate 114. With such a size, the area of the transparent flat plate 114 through which polarized light passes increases and the background area also increases, so that the edge detection accuracy of the transparent flat plate 114 is improved.

カメラ12は、輝度モノクロ画像と縦横偏光度画像が撮影可能なカメラである。それぞれの2次元の画像を形成する各画素信号はカメラ12内のセンサ側から画像処理装置13に出力される。   The camera 12 is a camera that can capture a luminance monochrome image and a vertical / horizontal polarization degree image. Each pixel signal forming each two-dimensional image is output from the sensor side in the camera 12 to the image processing device 13.

画像処理装置13は、カメラ12からの各画素信号をA/D変換して2値化または多値化するA/D変換部131と、このA/D変換部131でデジタルに変換されて2値化または多値化されたデータを記憶するメモリ132と、モニタ14の表示制御用の表示制御部133と、ロボットコントローラ15に対する制御信号の通信制御を行う不図示の通信制御部と、CPU135等とにより構成されている。このCPU135は、図示しないROMなどに格納されたプログラムに従って種々の画像処理および演算を行う。   The image processing apparatus 13 converts each pixel signal from the camera 12 into A / D conversion by binarizing or multileveling the A / D converter 131, and digitally converting the A / D converter 131 into 2 Memory 132 for storing data that has been digitized or multi-valued, a display control unit 133 for display control of the monitor 14, a communication control unit (not shown) that performs communication control of control signals to the robot controller 15, a CPU 135, etc. It is comprised by. The CPU 135 performs various image processing and calculations according to a program stored in a ROM (not shown) or the like.

また、画像処理装置13は、カメラ12から得られる画像、つまりメモリ132に記憶されたデータの画像における明暗分布を利用して、透明平板114の位置、姿勢および大きさ(存在領域)などを検出する処理を行う。   In addition, the image processing device 13 detects the position, orientation, size (existing region), and the like of the transparent flat plate 114 using the light / dark distribution in the image obtained from the camera 12, that is, the image of the data stored in the memory 132. Perform the process.

また、得られた透明平板114の位置および姿勢などの結果を、表示制御部133を通してモニ14に表示する処理を行う。さらに、透明平板114の位置および姿勢などの結果から得られる制御信号を、ロボットコントローラ15に送信する処理を行う。   In addition, a process of displaying results such as the position and orientation of the obtained transparent flat plate 114 on the monitor 14 through the display control unit 133 is performed. Further, a process of transmitting a control signal obtained from the result of the position and posture of the transparent flat plate 114 to the robot controller 15 is performed.

モニタ14は、例えばLCDまたはCRTなどの表示装置であり、ロボットコントローラ15は、画像処理装置13からの制御信号に従って、ロボットハンド16の駆動制御を行うものである。ロボットハンド16は、ロボットコントローラ15の駆動制御に従って、載置台113の上面に載置された透明平板114をピックアップし、不図示のトレー等の収納部に整列して収納していくものである。   The monitor 14 is a display device such as an LCD or a CRT, and the robot controller 15 performs drive control of the robot hand 16 in accordance with a control signal from the image processing device 13. The robot hand 16 picks up the transparent flat plate 114 placed on the upper surface of the mounting table 113 according to the drive control of the robot controller 15 and stores it in a storage unit such as a tray (not shown).

(画像撮像手段)
次に、縦横偏光度画像を撮像する画像撮像手段としてのカメラの構成について説明する。カメラ12は、受光素子としてCCD(charge-coupled device)やCMOS(complementary metal oxide semiconductor)等の撮像素子により、例えばメガピクセルサイズの画素を有する透明平板114を含む周囲画像を取得する。本実施形態にかかる透明平板検出システム1におけるカメラ12は、輝度画像に加えて、偏光画像を取得できるものである。この偏光画像を形成するためのカメラ12について以下に述べる。
(Image capturing means)
Next, a configuration of a camera as an image capturing unit that captures a vertical / horizontal polarization degree image will be described. The camera 12 acquires an ambient image including a transparent flat plate 114 having, for example, megapixel-sized pixels, using an imaging device such as a charge-coupled device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) as a light receiving device. The camera 12 in the transparent flat plate detection system 1 according to the present embodiment can acquire a polarization image in addition to a luminance image. The camera 12 for forming this polarized image will be described below.

<画像撮像手段の第一実施形態>
カメラ12は、図2に示すように、縦方向の偏光を透過する位置に偏光フィルタ20aを配置し縦偏光画像を撮影するカメラと、横方向の偏光を透過する位置に偏光フィルタ20bを配置し横偏光画像を撮影するカメラとを備えたものである。このカメラ12によれば、従来のカメラのように、偏光フィルタを回転させる時間のズレはなく、縦偏光画像と横偏光画像が同時に撮影することが可能となる。
<First Embodiment of Image Imaging Unit>
As shown in FIG. 2, the camera 12 has a polarizing filter 20a disposed at a position where the vertically polarized light is transmitted and takes a vertically polarized image, and a polarizing filter 20b disposed at a position where the horizontally polarized light is transmitted. And a camera for taking a horizontally polarized image. According to this camera 12, there is no time lag for rotating the polarization filter as in the conventional camera, and a vertically polarized image and a horizontally polarized image can be taken simultaneously.

また、ステレオ方式とは異なり、2台のカメラは近接配置可能である。近年、機器の小型化のニーズが高いため、図2に示したカメラ12をさらに小型化する構成として、図3に示すようにレンズアレイ、偏光子のフィルタアレイを介して、一つの受光素子で撮像する構成を有するカメラ12を用いることも好ましい。   In addition, unlike the stereo system, two cameras can be arranged close to each other. In recent years, there is a high need for miniaturization of equipment, so that the camera 12 shown in FIG. 2 is further reduced in size by using a single light receiving element via a lens array and a polarizer filter array as shown in FIG. It is also preferable to use a camera 12 having a configuration for imaging.

図3は、カメラ12の光学系21の概略構成図を示している。この光学系21は、垂直偏光画像と水平偏光画像を撮影する2系統の光学系を有するものであり、レンズアレイ22と遮光スペーサ23と偏光フィルタ24とスペーサ25及び固体撮像ユニット26が積層されて形成されている。   FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of the optical system 21 of the camera 12. The optical system 21 has two optical systems for capturing a vertically polarized image and a horizontally polarized image. A lens array 22, a light shielding spacer 23, a polarizing filter 24, a spacer 25, and a solid-state imaging unit 26 are laminated. Is formed.

レンズアレイ22は、2つのレンズ28a,28bを有する。この2つのレンズ28a,28bは互いに独立した同一形状の例えば非球面レンズ等からなる単レンズで形成され、光軸27a,27bを平行にして同一平面上に配置している。ここでレンズ28a,28bの光軸27a,27bと平行な方向をZ軸、Z軸に垂直な一方向をX軸、Z軸とX軸に垂直な方向をY軸とすると、レンズ28a,28bは、同一のXY平面上に配置されている。   The lens array 22 has two lenses 28a and 28b. The two lenses 28a and 28b are formed of a single lens made of, for example, an aspheric lens having the same shape independent from each other, and are arranged on the same plane with the optical axes 27a and 27b being parallel. Here, assuming that the direction parallel to the optical axes 27a and 27b of the lenses 28a and 28b is the Z axis, the direction perpendicular to the Z axis is the X axis, and the direction perpendicular to the Z axis and the X axis is the Y axis, the lenses 28a and 28b. Are arranged on the same XY plane.

遮光スペーサ23は、2つの開口部29a,29bを有し、レンズアレイ22に対して被写体側とは反対側に設けられている。2つの開口部29a,29bは光軸27a,27bをそれぞれ中心として所定の大きさで貫通され、内壁面には黒塗りや粗面やつや消しなどにより光の反射防止処理がされている。   The light-shielding spacer 23 has two openings 29a and 29b, and is provided on the side opposite to the subject side with respect to the lens array 22. The two openings 29a and 29b are penetrated with a predetermined size centering on the optical axes 27a and 27b, respectively, and the inner wall surface is subjected to antireflection treatment of light by blacking, roughing or matting.

偏光フィルタ24は、偏光面が90度異なる2つの偏光子領域30a,30bを有し、遮光スペーサ23に対してレンズアレイ22とは反対側に設けられている。2つの偏光子領域30a,30bはそれぞれ光軸27a,27bを中心としてXY平面と平行に設けられている。この偏光子領域30a,30bは、不特定の方向に電磁界が振動する無偏光を、偏光面に沿った方向の振動成分だけを透過させて直線偏光にする。   The polarizing filter 24 includes two polarizer regions 30a and 30b having different polarization planes by 90 degrees, and is provided on the side opposite to the lens array 22 with respect to the light shielding spacer 23. The two polarizer regions 30a and 30b are provided in parallel with the XY plane around the optical axes 27a and 27b, respectively. The polarizer regions 30a and 30b convert non-polarized light whose electromagnetic field vibrates in an unspecified direction into linearly polarized light by transmitting only vibration components in the direction along the polarization plane.

スペーサ25は、偏光フィルタ24の偏光子領域30a,30bに対応する領域が貫通した開口部31を有する矩形枠状に形成され、偏光フィルタ24に対して遮光スペース23とは反対側に設けられている。   The spacer 25 is formed in a rectangular frame shape having an opening 31 through which regions corresponding to the polarizer regions 30 a and 30 b of the polarizing filter 24 pass, and is provided on the opposite side of the light shielding space 23 with respect to the polarizing filter 24. Yes.

固体撮像ユニット26は、信号処理部を有する基板32上に搭載された2つの固体撮像素子33a,33bを有し、スペーサ25に対して偏光フィルタ24とは反対側に設けられている。2つの固体撮像素子33a,33bの実際に被写体像が結像する撮像領域はそれぞれ光軸27a,27bを中心としてXY平面と平行な同一平面上に設けられている。この固体撮像素子33a,33bは白黒のセンシングを行う場合は内部にカラーフィルタを有しなく、カラー画像のセンシングを行う場合は、カラーフィルタを前段に配置してやれば良い。   The solid-state image pickup unit 26 has two solid-state image pickup elements 33 a and 33 b mounted on a substrate 32 having a signal processing unit, and is provided on the opposite side of the polarization filter 24 with respect to the spacer 25. The imaging areas where the subject images are actually formed by the two solid-state imaging devices 33a and 33b are provided on the same plane parallel to the XY plane with the optical axes 27a and 27b as the centers. The solid-state imaging devices 33a and 33b do not have a color filter when performing monochrome sensing, and may be disposed at the previous stage when sensing a color image.

<画像撮像手段の第二実施形態>
また、図4に示すように、一つの撮像レンズ(レンズは同軸に複数枚でもよい)で画像を撮像し、レンズ後段で垂直偏光画像と水平偏光画像を分離し、それぞれの画像から縦横偏光度画像を形成する構成を有するカメラ12を用いることも好ましい。
<Second Embodiment of Image Imaging Unit>
In addition, as shown in FIG. 4, an image is picked up by one imaging lens (a plurality of lenses may be coaxially arranged), and a vertical polarization image and a horizontal polarization image are separated at the rear stage of the lens, and the degree of vertical and horizontal polarization from each image. It is also preferable to use a camera 12 having a configuration for forming an image.

このカメラ12は、縦偏光画像および横偏光画像を撮像するために、図4に示すように、1:1の透過性を備えるハーフミラーボックス34と、ミラー35と、垂直偏光フィルタ36と、水平偏光フィルタ37と、垂直偏光フィルタ36を介して視野像を撮像するCCD38と、水平偏光フィルタ37を介して視野像を撮像するCCD39を有するものである。上記第一実施形態のカメラ12では、縦偏光画像と横偏光画像の同時撮影が可能であるが、視差が生じる。一方、第二実施形態のカメラ12は、同一の撮像光学系(レンズ)を介して撮影するために視差が生じない。よって、検出領域が小さくてすみ、また視差ずれ補正などの処理が不要となる。   This camera 12, as shown in FIG. 4, captures a vertically polarized image and a horizontally polarized image, as shown in FIG. 4, a half mirror box 34 having 1: 1 transparency, a mirror 35, a vertical polarization filter 36, and a horizontal A CCD 38 that captures a field image through a polarizing filter 37, a vertical polarization filter 36, and a CCD 39 that captures a field image through a horizontal polarization filter 37 are provided. In the camera 12 of the first embodiment, it is possible to simultaneously capture a vertically polarized image and a horizontally polarized image, but parallax occurs. On the other hand, since the camera 12 according to the second embodiment captures images through the same imaging optical system (lens), no parallax occurs. Therefore, the detection area can be small, and processing such as parallax deviation correction is not necessary.

なお、ハーフミラーに替えて、横偏光を反射し、縦偏光を透過するプリズムである偏光ビームスプリッタを用いても良い。偏光ビームスプリッタを用いた場合は、垂直偏光フィルタ36および水平偏光フィルタ37が不要となるため、光学系の簡素化が図れるとともに、光利用効率も向上させることができる。   Instead of the half mirror, a polarization beam splitter that is a prism that reflects laterally polarized light and transmits longitudinally polarized light may be used. When the polarizing beam splitter is used, the vertical polarizing filter 36 and the horizontal polarizing filter 37 are not necessary, so that the optical system can be simplified and the light utilization efficiency can be improved.

<画像撮像手段の第三実施形態>
また、図5に示すように、一つの撮像レンズ(レンズは同軸に複数枚でもよい)で撮像し、レンズ後段に縦偏光のみを通す偏光子領域と横偏光の光のみを通す偏光子領域を有する領域分割型のフィルタ24を配置した構成を有するカメラ12を用いることも好ましい。ここで、偏光子領域としては、金属の微細凹凸形状で形成されたワイヤグリッド方式や、オートクローニング型のフォトニック結晶方式により境界部が明瞭な領域分割型の偏光子フィルタを形成できる。
<Third embodiment of image pickup means>
In addition, as shown in FIG. 5, a single imaging lens (a plurality of lenses may be coaxially arranged) is used, and a polarizer region that passes only vertically polarized light and a polarizer region that allows only horizontally polarized light to pass through the rear of the lens. It is also preferable to use the camera 12 having a configuration in which the region-divided filter 24 is disposed. Here, as the polarizer region, a region-divided polarizer filter with a clear boundary can be formed by a wire grid method formed with a metal fine concavo-convex shape or an auto-cloning photonic crystal method.

上記第二実施形態のカメラ12では、縦偏光画像と横偏光画像をプリズム分岐するために光学系が大型化し、2つの受光素子が必要である。一方、第三実施形態のカメラ12は、撮像レンズの同軸上の光学系で横偏光画像と縦偏光画像の取得が可能である。   In the camera 12 of the second embodiment, the optical system is enlarged in order to split the vertically polarized image and the horizontally polarized image into prisms, and two light receiving elements are required. On the other hand, the camera 12 of the third embodiment can acquire a laterally polarized image and a longitudinally polarized image with an optical system coaxial with the imaging lens.

ここで、領域分割型のフィルタの構成としては、受光素子の画素に1:1対応させるものに限られず、例えば、図6に示すような構成であることも好ましい。図6において、縦横に並ぶ正方形が各受光素子の受光部(受光素子アレイ40)を示しており、2種類の斜めの帯が縦横方向2種類の偏光フィルタ領域41,42を示す。各フィルタ領域41,42は、幅1画素、つまり横方向に受光素子一個分の幅を持ち、領域の境界線の傾きは2、つまり横方向に1画素分進む間に縦方向に2画素分変化する角度を持つ斜めの帯の形状をとなっている。   Here, the configuration of the area division type filter is not limited to the one corresponding to the pixels of the light receiving element, and for example, a configuration as shown in FIG. 6 is also preferable. In FIG. 6, squares arranged in the vertical and horizontal directions indicate the light receiving portions (light receiving element array 40) of the respective light receiving elements, and two types of diagonal bands indicate two types of polarizing filter regions 41 and 42 in the vertical and horizontal directions. Each of the filter regions 41 and 42 has a width of one pixel, that is, a width of one light receiving element in the horizontal direction, and the inclination of the boundary line of the region is 2, that is, two pixels in the vertical direction while proceeding by one pixel in the horizontal direction. It has the shape of an oblique band with a changing angle.

このような特殊なフィルタ配置パターンと信号処理を組み合わせることによって、撮像素子配列と領域分割フィルタを接合する際の位置合せの精度が十分でなくとも画面全体で各フィルタ透過画像を再現することを可能とし、低コストにこのような画像撮像装置を実現できる。   By combining such a special filter arrangement pattern and signal processing, it is possible to reproduce each filter transmission image on the entire screen even if the alignment accuracy when joining the image sensor array and the area division filter is not sufficient Such an image pickup apparatus can be realized at low cost.

以上説明したように、本実施形態にかかる透明平板検出システム1におけるカメラ12は、偏光画像を取得可能である。また、カメラ12は、好ましくはリアルタイムに透明平板画像を取得し、取得された透明平板画像は、画像処理装置13に供給される。   As described above, the camera 12 in the transparent flat plate detection system 1 according to the present embodiment can acquire a polarization image. The camera 12 preferably acquires a transparent flat plate image in real time, and the acquired transparent flat plate image is supplied to the image processing device 13.

(透明平板検出)
本実施形態にかかる透明平板検出システム1におけるカメラ12は、特に、透明平板114を斜めに透過する光の偏光状態の変化を利用するものである。平行な平板に入射した光は垂直成分(P成分)と水平成分(S成分)で透過率に差異が生じる。
(Transparent flat plate detection)
In particular, the camera 12 in the transparent flat plate detection system 1 according to the present embodiment uses a change in the polarization state of light obliquely transmitted through the transparent flat plate 114. The light incident on the parallel flat plate has a difference in transmittance between the vertical component (P component) and the horizontal component (S component).

具体的には、図7に示すように、S成分は単調に減少するのに対して、P成分は一度増加した後に減少する特性を有する。なお、図7に示す例は、屈折率1.5のガラス平板に入射角θで入射した光の透過率特性を示したものである。   Specifically, as shown in FIG. 7, the S component monotonously decreases, whereas the P component has a characteristic of decreasing after increasing once. The example shown in FIG. 7 shows the transmittance characteristics of light incident on a glass plate having a refractive index of 1.5 at an incident angle θ.

透明平板検出システム1は、このようなP成分とS成分の透過率変化を利用するものである。ここで、図7からわかるとおり、約70度の仰角を有するときにPとSの差が大きくなるとともに、P成分の透過率が十分に高い(90%以上)ことから、仰角θは、例えば50〜70度の範囲に設定することが好適である。   The transparent flat plate detection system 1 uses such a change in transmittance of the P component and the S component. Here, as can be seen from FIG. 7, the difference between P and S becomes large when the elevation angle is about 70 degrees, and the transmittance of the P component is sufficiently high (90% or more). It is preferable to set in the range of 50 to 70 degrees.

上述のようにカメラ12は、縦横偏光度画像が撮影可能であり、水平成分(S成分)から垂直成分(P成分)の偏光方向に対して階調を有するものである(例えば、256階調)。すなわち、P成分の光が入射した場合は暗部、S成分の光が入射した場合は明部というように表示される。   As described above, the camera 12 can shoot a vertical / horizontal polarization degree image, and has gradation in the polarization direction from the horizontal component (S component) to the vertical component (P component) (for example, 256 gradations). ). In other words, a dark portion is displayed when P component light is incident, and a bright portion is displayed when S component light is incident.

カメラ12による撮影結果の一例を図8に示す。なお、図8(a)はモノクロ輝度画像で、図8(b)は縦横偏光度画像の例である。   An example of the result of photographing by the camera 12 is shown in FIG. FIG. 8A shows an example of a monochrome luminance image, and FIG. 8B shows an example of a vertical and horizontal polarization degree image.

図8(b)に示すように、透明平板114を通過しない背景部分の縦横偏光度は明部となる。これに対して透明平板114を通過した領域の縦横偏光度は、S成分は透明平板下側に反射されて減衰するのに対して、P成分はそのまま透過するため、結果的にP成分の光が強調され、透明平板の部分は暗部の方向にずれる。一方、図8(a)に示すように、モノクロ輝度画像では透明平板114のエッジ部だけがわずかに白くなり、画像処理上、載置台113との切り分けが難しい。   As shown in FIG. 8B, the vertical and horizontal polarization degrees of the background portion that does not pass through the transparent flat plate 114 are bright portions. On the other hand, the vertical and horizontal polarization degrees of the region that has passed through the transparent flat plate 114 are attenuated because the S component is reflected and attenuated on the lower side of the transparent flat plate, whereas the P component is transmitted as it is. Is emphasized, and the portion of the transparent flat plate is shifted toward the dark portion. On the other hand, as shown in FIG. 8A, in the monochrome luminance image, only the edge portion of the transparent flat plate 114 is slightly white, and it is difficult to separate from the mounting table 113 in image processing.

このように、縦横偏光度画像を用いると、透明平板領域とその他の部分とのコントラストが明瞭にとれるため、以下に述べる画像処理フローによって透明平板領域の抽出が可能となる。   As described above, when the longitudinal / horizontal polarization degree image is used, the contrast between the transparent flat plate region and other portions can be clearly obtained, so that the transparent flat plate region can be extracted by the image processing flow described below.

(透明平板領域抽出フローの第一実施形態)
図9に、図8に示したような透明平板透過光を検出する場合に、透明平板検出システム1の画像処理装置14が実行する処理フローを示す。
(First embodiment of transparent flat plate region extraction flow)
FIG. 9 shows a processing flow executed by the image processing apparatus 14 of the transparent flat plate detection system 1 when detecting the transparent flat plate transmitted light as shown in FIG.

先ず、カメラ12により縦横偏光度撮像が行われ(ステップS101)、撮像で得られた各画素の縦横偏光度信号がA/D変換部141によりA/D変換されてデジタル化される(ステップS102)。   First, the vertical and horizontal polarization degree imaging is performed by the camera 12 (step S101), and the vertical and horizontal polarization degree signals of each pixel obtained by the imaging are A / D converted and digitized by the A / D conversion unit 141 (step S102). ).

次に、カメラ仰角に応じて2値化処理の閾値設定を行い(ステップS103a)、2値化される(ステップS103b)。この2値化された各画素値が画像データとしてメモリ132に記憶される(ステップS104)。   Next, a threshold value for binarization processing is set according to the camera elevation angle (step S103a), and binarization is performed (step S103b). Each binarized pixel value is stored as image data in the memory 132 (step S104).

次に、各暗部の識別のために明部の塊(図10に抽出結果の一例を示す)についてラベリングを行い(ステップS105)、所定の面積以上の明部の塊を検出する。さらに、所定の面積以上の明部の塊について、重心および2次モーメントを計算し、得られた明部の塊の重心を透明平板114の位置として求め、2次モーメントの方向を透明平板114の姿勢として求める処理がCPU135により実行される(ステップS106)。   Next, in order to identify each dark part, a bright part lump (an example of the extraction result is shown in FIG. 10) is labeled (step S105), and a bright part lump having a predetermined area or more is detected. Further, the center of gravity and the second moment are calculated for the bright part block having a predetermined area or more, and the center of gravity of the obtained bright part block is obtained as the position of the transparent flat plate 114. The CPU 135 executes processing for obtaining the posture (step S106).

このように、先ず、所定の面積以上の明部の塊を検出することで、透明平板114を画像処理において検出することができる。さらに、検出した所定の面積以上の明部の塊について、重心および2次モーメントを計算することにより、位置および姿勢を求めることができる。   Thus, first, the transparent flat plate 114 can be detected in the image processing by detecting a cluster of bright portions having a predetermined area or more. Further, the position and orientation can be obtained by calculating the center of gravity and the second moment for the cluster of bright portions having a predetermined area or more.

以上の検出処理の後、透明平板114の位置および姿勢のデータから得られる制御信号をロボットコントローラ15に送信する処理がCPU135により実行され、ロボットコントローラ15が駆動制御されることにより、透明平板114が、上記姿勢に合わせてロボットハンド16によりピックアップされて、不図示のトレーに整列して詰め込まれる(ステップS107)。この詰込みは検出された各透明平板114の全てについて終了するまで繰り返される(ステップS108及びS109)。   After the above detection process, the CPU 135 executes a process of transmitting a control signal obtained from the position and orientation data of the transparent flat plate 114 to the robot controller 15, and the robot controller 15 is driven and controlled, whereby the transparent flat plate 114 is controlled. Then, it is picked up by the robot hand 16 in conformity with the above-mentioned posture, and aligned and packed in a tray (not shown) (step S107). This clogging is repeated until completion for all the detected transparent flat plates 114 (steps S108 and S109).

なお、上記の処理における縦横偏光度の算出は以下のとおり行われる。カメラ12にて垂直偏光成分(P)と水平偏光成分(S)、およびこれを包含した偏光RAW画像データを取得する。縦横偏光度情報処理部は取得された縦偏光成分(P偏光成分、P成分とも呼ぶ)と横偏光成分(S偏光成分、S成分とよぶ)を用いて、縦横偏光度画像の作成および縦横偏光度の算出を行う。ここで、縦横偏光度画像データは、次式(1)により得られる。
縦横偏光度=(P偏光成分−S偏光成分)/(P偏光成分+S偏光成分) …(1)
Note that the vertical and horizontal polarization degrees in the above processing are calculated as follows. The camera 12 acquires the vertical polarization component (P), the horizontal polarization component (S), and polarized RAW image data including the vertical polarization component (P) and horizontal polarization component (S). The vertical / horizontal polarization degree information processing unit uses the acquired vertical polarization component (also referred to as P polarization component or P component) and the horizontal polarization component (referred to as S polarization component or S component) to create a vertical / horizontal polarization degree image and vertical / horizontal polarization. Calculate the degree. Here, the vertical and horizontal polarization degree image data is obtained by the following equation (1).
Vertical / horizontal polarization degree = (P-polarized component−S-polarized component) / (P-polarized component + S-polarized component) (1)

また、ロボットハンド16でピックアップをする際に、図10のような斜めの画像(台形画像)では中心位置などの判別が難しい場合もあるため、例えば、アフィン変換などの台形歪補正処理を行うようにすることも好ましい。これにより、図10に示したような画像を図11に示すような真上から見た画像に変換することで重心位置の抽出精度を向上することができる。   Further, when picking up with the robot hand 16, it may be difficult to determine the center position or the like in an oblique image (trapezoidal image) as shown in FIG. 10, so that for example, trapezoidal distortion correction processing such as affine transformation is performed. It is also preferable to make it. Thereby, the accuracy as shown in FIG. 10 can be improved by converting the image shown in FIG. 10 into an image seen from directly above as shown in FIG.

また、位置および姿勢を算出する際、あらかじめテンプレートを用意しておき、そのテンプレートに基づいて位置および姿勢を算出するようにしても良い。例えば、透明平板は図8に示したような長方形状のものに限定されるものではなく、あらかじめ、例えば1度おきに回転した画像を予めテンプレートとして用意しておき、そのテンプレートに基づいて回転状態に応じた姿勢を算出するものであってもよい。   Further, when calculating the position and orientation, a template may be prepared in advance, and the position and orientation may be calculated based on the template. For example, the transparent flat plate is not limited to the rectangular shape as shown in FIG. 8, and for example, an image rotated every other degree is prepared in advance as a template, and the rotation state based on the template is prepared. An attitude corresponding to the above may be calculated.

なお、画像処理装置13によるその他の画像処理、すなわち、2値化処理、ラベリング処理、重心および2次モーメント算出処理等の各画像処理は、公知または新規のアルゴリズムによれば良く、特に限られるものではないため、詳細な説明は省略する。また、各画像処理に用いる閾値は、カメラ仰角θや透明平板114の大きさ、形状等に応じて設定するものであれば良い。   Note that other image processing by the image processing device 13, that is, each image processing such as binarization processing, labeling processing, center of gravity and second moment calculation processing, may be based on a known or new algorithm, and is particularly limited. Therefore, detailed description is omitted. The threshold used for each image process may be set according to the camera elevation angle θ and the size and shape of the transparent flat plate 114.

以上説明したように、本実施形態に係る透明平板検出システム1によれば、反射面111から透明平板114に斜入射する透過光の偏光状態の変化を利用するとともに、正反射光による不要光を遮断した構成であるため、透明平板114の存在する部分のコントラストを上げることができ、透明平板を検出することができる。これにより、縦横偏光度画像を取り込めるようにしたので透明平板下地の偏光フィルタの方向に依存せずに透明平板114の偏光変化を検出することが可能となり、キャリブレーション作業が不要となる。また、回転機構は不要となる(課題3)。また、画像撮像手段に透明平板からの正反射光が入射しないようにし、透明平板114の透過光を利用するように構成したものであるため、専用の照明手段を配置する必要がなく、蛍光灯101下であっても、透明平板114の検出が可能となる(課題1)。さらに、トレー上に載置台113を設置し、その上に透明平板114を配置したものや、トレー上にそのまま透明平板を配置された状態で透明平板114の検出が可能となる(課題2)。   As described above, according to the transparent flat plate detection system 1 according to the present embodiment, a change in the polarization state of transmitted light that is obliquely incident on the transparent flat plate 114 from the reflection surface 111 is used, and unnecessary light due to specular reflection light is used. Since the structure is cut off, the contrast of the portion where the transparent flat plate 114 exists can be increased, and the transparent flat plate can be detected. Thereby, since the vertical and horizontal polarization degree images can be taken in, it becomes possible to detect the polarization change of the transparent flat plate 114 without depending on the direction of the polarizing filter on the transparent flat plate base, and the calibration work becomes unnecessary. In addition, a rotating mechanism is not required (Problem 3). Further, since the regular reflection light from the transparent flat plate is not incident on the image pickup means and the transmitted light of the transparent flat plate 114 is used, there is no need to arrange a dedicated illumination means, and a fluorescent lamp Even under 101, the transparent flat plate 114 can be detected (Problem 1). Further, it is possible to detect the transparent flat plate 114 in a state where the mounting table 113 is installed on the tray and the transparent flat plate 114 is arranged thereon, or the transparent flat plate is arranged on the tray as it is (Problem 2).

また、画像処理により検出した透明平板114の位置および姿勢を簡易かつ精度良く求めることができる。さらに、求めた透明平板114の位置および姿勢に基づいて、ロボットハンド16により精度よく透明平板114のピックアップが可能となる。   Further, the position and orientation of the transparent flat plate 114 detected by image processing can be easily and accurately obtained. Furthermore, the transparent flat plate 114 can be accurately picked up by the robot hand 16 based on the obtained position and posture of the transparent flat plate 114.

(欠陥検査)
また、透明平板検出システム1は、透明平板114の位置および姿勢の検出と合わせて、欠け、ばりなどの欠陥の有無を検査することも好ましい。
(Defect inspection)
Moreover, it is also preferable that the transparent flat plate detection system 1 inspects for the presence or absence of defects such as chipping and flashing in conjunction with the detection of the position and orientation of the transparent flat plate 114.

先ず、上記同様、透明平板114の存在領域を特定する。ここで、透明平板114に欠け43の欠陥があると、図12に示すように、得られた(2値の)縦横偏光度画像における明部は、良品の場合の透明平板の存在領域よりも小さくなる。また、透明平板114にばり44の欠陥があると、図13に示すように、透明平板の存在領域をはみ出す。   First, similarly to the above, the existence area of the transparent flat plate 114 is specified. Here, when the transparent flat plate 114 has a defect of a chip 43, as shown in FIG. 12, the bright portion in the obtained (binary) vertical and horizontal polarization degree image is larger than the region where the transparent flat plate exists in the case of a non-defective product. Get smaller. Further, if there is a defect of the flash 44 on the transparent flat plate 114, as shown in FIG.

そこで、良品の場合の透明平板114の存在領域の画素数は既知であるから、その画素数から欠陥の有無を判別するための基準として、画素数の上限値および下限値で規定される正常範囲を設定し、透明平板114の存在領域を特定した後、透明平板114の明部の画素数をカウントし、このカウント値が正常範囲内であれば、欠陥無しと判定し、カウント値が正常範囲の上限値より大きければ、ばり44欠陥有りと判定し、カウント値が正常範囲の下限値より小さければ、欠け43欠陥有りと判定することができる。これにより、透明平板114に生じうる欠け、ばりなどの形状的欠陥の検出が可能となり、良品/不良品の判別等が可能となる。   Therefore, since the number of pixels in the existing region of the transparent flat plate 114 in the case of a non-defective product is known, the normal range defined by the upper limit value and the lower limit value of the number of pixels is used as a reference for determining the presence / absence of a defect from the number of pixels. After specifying the existence area of the transparent flat plate 114, the number of pixels in the bright part of the transparent flat plate 114 is counted. If the count value is within the normal range, it is determined that there is no defect, and the count value is within the normal range. If the count value is smaller than the lower limit value of the normal range, it can be determined that there is a defect 43 defect. As a result, it is possible to detect a shape defect such as chipping or flashing that may occur in the transparent flat plate 114, and to determine whether the product is good or defective.

(透明体異物検査)
また、透明平板検出システム1は、透光性の瓶の内部における透明異物の有無を検査する瓶内の透明異物検査に用いることも好ましい。すなわち、透明異物が存在すると、縦横偏光度画像は、透明異物が暗いもしくは明るい塊となって映ったものとなる。よって、画像に塊となって映る部分の有無に応じて、透明異物の有無を判定することができる。これにより、空瓶または透明な液体の入った瓶中に残った透明異物の検出が可能となる。
(Transparent object inspection)
The transparent flat plate detection system 1 is also preferably used for inspecting a transparent foreign substance in a bottle for inspecting the presence or absence of a transparent foreign substance inside the translucent bottle. That is, when there is a transparent foreign matter, the vertical and horizontal polarization degree image is a dark or bright block of the transparent foreign matter. Therefore, the presence / absence of a transparent foreign object can be determined according to the presence / absence of a portion that appears as a lump in the image. This makes it possible to detect transparent foreign matters remaining in an empty bottle or a bottle containing a transparent liquid.

(透明平板領域抽出フローの第二実施形態)
透明平板検出システム1の画像処理装置14が実行する他の処理フローについて説明する。透明平板領域抽出フローの第二実施形態は、第一実施形態と異なり、縦横偏光度画像に加えて、輝度画像を用いて、汚れ、傷、クラックなどの欠陥や、ロゴやマークなどの文字情報、画像情報を検出して詰め込み時の分類方法を増やすものである。
(Second embodiment of transparent flat plate region extraction flow)
Another processing flow executed by the image processing apparatus 14 of the transparent flat plate detection system 1 will be described. Unlike the first embodiment, the second embodiment of the transparent flat plate region extraction flow uses a luminance image in addition to the vertical and horizontal polarization degree images to detect defects such as dirt, scratches and cracks, and character information such as logos and marks. The image information is detected and the classification method at the time of packing is increased.

カメラ12からの偏光情報を用いたモノクロ輝度情報の生成について説明する。モノクロ輝度処理部は、取得されたP成分とS成分を用い、モノクロ画像の作成と輝度情報の算出を行う。また、モノクロ輝度は、次式(2)により、輝度情報画像データも生成し、出力することにより得られる。
モノクロ輝度=P偏光成分+S偏光成分 …(2)
Generation of monochrome luminance information using polarization information from the camera 12 will be described. The monochrome luminance processing unit creates a monochrome image and calculates luminance information using the acquired P component and S component. Further, the monochrome luminance is obtained by generating and outputting luminance information image data according to the following equation (2).
Monochrome brightness = P polarization component + S polarization component (2)

透明平板114に生じる汚れ、傷、クラックなどの欠陥の有無を検査する場合、上記処理フロー1により、透明平板114の位置および姿勢を求め、透明平板114の存在領域を特定する。   When inspecting the transparent flat plate 114 for defects such as dirt, scratches, and cracks, the processing flow 1 determines the position and orientation of the transparent flat plate 114 and specifies the region where the transparent flat plate 114 exists.

ここで、透明平板114に欠陥が無い場合、モノクロ輝度画像で得られた画像上の上記存在領域内は、図14に示すように、コントラストの低い画像になる。これに対し、透明平板に欠陥(例えば、汚れ45)があると、図15に示すように、その汚れ45に対応する部分が周囲よりも暗くなり、汚れ部分に対応する領域内は、一部コントラストの高い画像になる。   Here, when there is no defect in the transparent flat plate 114, the existing area on the image obtained by the monochrome luminance image is an image having a low contrast as shown in FIG. On the other hand, if there is a defect (for example, dirt 45) on the transparent flat plate, the part corresponding to the dirt 45 becomes darker than the surroundings as shown in FIG. High contrast image.

そこで、輝度画像上のその存在領域内において、モノクロ輝度画像の輝度分布の変化部分の大きさや変化の程度が正常な範囲内であるかを判定する、すなわち、所定の明るさ以下の画素数の計測を行い、この計測結果に応じて欠陥の有無を判定すればよく、例えば、計測結果の画素数が所定の検査しきい値以上であれば欠陥有りと判定し、そうでなければ欠陥無しと判定することができる。これにより、透明平板上に生じうる汚れ、傷、クラックなどの外観上の欠陥の検出が可能となり、良品/不良品の判別等が可能となる。   Therefore, in the existence area on the luminance image, it is determined whether the size and degree of change of the luminance distribution of the monochrome luminance image are within a normal range, that is, the number of pixels equal to or less than a predetermined brightness. Measurement may be performed, and the presence or absence of a defect may be determined according to the measurement result.For example, if the number of pixels of the measurement result is equal to or greater than a predetermined inspection threshold, it is determined that there is a defect; Can be determined. As a result, it is possible to detect defects in appearance such as dirt, scratches, and cracks that can occur on the transparent flat plate, and it is possible to discriminate between non-defective products and defective products.

また、縦横偏光度画像で透明平板114の位置や姿勢を特定した後に、モノクロ輝度画像の輝度分布の変化部分の大きさや変化の程度に基づいて、透明平板表面に記入されたロゴやマークなどの文字情報や図柄情報も検知することも好ましい。これにより、文字情報や図柄情報に基づく透明平板114のピッキングなども可能となる。   In addition, after specifying the position and orientation of the transparent flat plate 114 in the vertical and horizontal polarization degree images, based on the size and degree of change of the luminance distribution changing portion of the monochrome luminance image, a logo or a mark written on the transparent flat plate surface, etc. It is also preferable to detect character information and symbol information. Thereby, picking of the transparent flat plate 114 based on character information or symbol information is also possible.

(透明平板検出システム)
<第二の実施形態>
以下、本発明に係る透明平板検出システムの他の実施形態に係る透明平板検出システムについて説明する。本実施形態に係る透明平板検出システム1は、透明平板114を含む領域を、該透明平板114の平面部法線方向に対して所定の角度から撮像して、垂直偏光画像および水平偏光画像を撮像する画像撮像手段(カメラ12)と、透明平板114の平面部法線に対して、画像撮像手段と対向するように配置され、透明平板114の平面部からの正反射光が画像撮像手段に入射するように仰角を有する反射板103と、垂直偏光画像および水平偏光画像に基づく縦横偏光度画像の縦横偏光度の分布に基づいて透明平板114を検出する画像処理装置13とを備えるものである。
(Transparent flat plate detection system)
<Second Embodiment>
Hereinafter, a transparent flat plate detection system according to another embodiment of the transparent flat plate detection system according to the present invention will be described. The transparent flat plate detection system 1 according to the present embodiment images a region including the transparent flat plate 114 from a predetermined angle with respect to the normal direction of the plane portion of the transparent flat plate 114, and picks up a vertically polarized image and a horizontally polarized image. The image pickup means (camera 12) to be arranged is opposed to the image pickup means with respect to the plane normal of the transparent flat plate 114, and the specularly reflected light from the flat portion of the transparent flat plate 114 enters the image pickup means. Thus, the reflection plate 103 having an elevation angle and the image processing device 13 for detecting the transparent flat plate 114 based on the distribution of the vertical and horizontal polarization degrees of the vertical and horizontal polarization degree images based on the vertical polarization image and the horizontal polarization image are provided.

図16は透明平板検出システム1の概略構成図である。透明平板検出システム1は、透明平板載置部11と、カメラ12と、画像処理装置13と、モニタ14と、ロボットコントローラ15と、ロボットハンド16から構成されている。第二の実施形態に係る透明平板検出システム1は、遮光板102の代わりに反射板103を具備している。なお、以下、第一の実施形態と同様の点についての説明は適宜省略する。   FIG. 16 is a schematic configuration diagram of the transparent flat plate detection system 1. The transparent flat plate detection system 1 includes a transparent flat plate placement unit 11, a camera 12, an image processing device 13, a monitor 14, a robot controller 15, and a robot hand 16. The transparent flat plate detection system 1 according to the second embodiment includes a reflection plate 103 instead of the light shielding plate 102. Hereinafter, description of the same points as in the first embodiment will be omitted as appropriate.

透明平板検出システム1は、例えば、工場等の屋内に設置されるものであり、蛍光灯101等の室内照明下に配置される。また、透明平板載置部11の載置台113と地面とが平行となるように配置され、カメラ12は載置台113の法線方向から後述する所定角度の仰角を有して透明平板114を撮像するように配置されている。さらに、透明平板114への室内照明が直接照射されないようにする一方、蛍光灯101からの直接光ではなく周辺からの光を透明平板114に入射させて、その反射光がカメラ12に入射される位置に配置された反射板103を備えている。但し、真上の蛍光灯101については部分遮光で良い。なお、反射板103としては、例えば、プラスチック板などを用いればよい。   The transparent flat plate detection system 1 is installed indoors, for example, in a factory or the like, and is arranged under room illumination such as a fluorescent lamp 101. In addition, the mounting table 113 of the transparent flat plate mounting unit 11 and the ground are arranged in parallel, and the camera 12 images the transparent flat plate 114 with an elevation angle of a predetermined angle described later from the normal direction of the mounting table 113. Are arranged to be. Further, while preventing the indoor lighting from being directly applied to the transparent flat plate 114, light from the periphery, not direct light from the fluorescent lamp 101, is incident on the transparent flat plate 114, and the reflected light is incident on the camera 12. A reflecting plate 103 is provided at the position. However, partial light shielding is sufficient for the fluorescent lamp 101 directly above. For example, a plastic plate may be used as the reflecting plate 103.

反射板103を配置することにより、蛍光灯101からの直接反射光としての不要反射光が除去され、反射板103から入射する透明平板反射光をカメラ12は撮像することとなり、反射する際に生じる偏光状態の変化を蛍光灯101などの外乱光に乱されることなく検出できるため、透明平板114の検出精度が向上する。   By disposing the reflecting plate 103, unnecessary reflected light as direct reflected light from the fluorescent lamp 101 is removed, and the camera 12 images the transparent flat plate reflected light incident from the reflecting plate 103, and is generated when the reflected light is reflected. Since the change in the polarization state can be detected without being disturbed by disturbance light such as the fluorescent lamp 101, the detection accuracy of the transparent flat plate 114 is improved.

本実施形態のように、透明平板反射光を用いる場合は、透明平板114の下側の状態は特に限られるものではないが、P成分を特に反射するような材質を用いるのが好ましい。P成分を反射するような材質としては、例えば、プラスチックなどの内部散乱する材質が挙げられる。そのため、例えば、透明平板114の下側にプラスチックのトレーなどを配置すると透明平板114と背景との明暗が明瞭となる。   When using transparent flat plate reflected light as in this embodiment, the state of the lower side of the transparent flat plate 114 is not particularly limited, but it is preferable to use a material that particularly reflects the P component. Examples of the material that reflects the P component include a material that internally scatters, such as plastic. Therefore, for example, when a plastic tray or the like is disposed below the transparent flat plate 114, the contrast between the transparent flat plate 114 and the background becomes clear.

(透明平板検出)
本実施形態にかかる透明平板検出システム1におけるカメラ12は、特に、透明平板114を斜めに入射し反射する光の偏光状態の変化を利用するものである。平行な平板に入射した光は垂直成分(P成分)と水平成分(S成分)で反射率に差異が生じる。
(Transparent flat plate detection)
In particular, the camera 12 in the transparent flat plate detection system 1 according to the present embodiment uses a change in the polarization state of light that is incident and reflected obliquely on the transparent flat plate 114. The light incident on the parallel plate has a difference in reflectance between the vertical component (P component) and the horizontal component (S component).

具体的には、図17に示すように、S成分は単調に増加するのに対して、P成分は一度減少した後に増加する特性を有する。なお、図17に示す例は、屈折率1.5のガラス平板に入射角θで入射した光の透過率特性を示したものである。   Specifically, as shown in FIG. 17, the S component monotonously increases, whereas the P component has a characteristic of increasing once decreasing. Note that the example shown in FIG. 17 shows the transmittance characteristics of light incident on a glass plate having a refractive index of 1.5 at an incident angle θ.

透明平板検出システム1は、このようなP成分とS成分の反射率変化を利用するものである。ここで、図17からわかるとおり、約70度の仰角を有するときにPとSの差が大きくなるとともに、S成分の反射率が高い(20%以上)ことから、仰角θは、例えば50〜70度の範囲に設定することが好適である。   The transparent flat plate detection system 1 utilizes such reflectance changes of the P component and the S component. Here, as can be seen from FIG. 17, the difference between P and S is large when the elevation angle is about 70 degrees, and the reflectance of the S component is high (20% or more). It is preferable to set a range of 70 degrees.

上述のようにカメラ12は、縦横偏光度画像が撮影可能であり、水平成分(S成分)から垂直成分(P成分)の偏光方向に対して階調を有するものである(例えば、256階調)。すなわち、S成分の光が入射した場合は暗部、P成分の光が入射した場合は明部というように表示される。   As described above, the camera 12 can shoot a vertical / horizontal polarization degree image, and has gradation in the polarization direction from the horizontal component (S component) to the vertical component (P component) (for example, 256 gradations). ). That is, a dark portion is displayed when S component light is incident, and a bright portion is displayed when P component light is incident.

カメラ12による撮影結果の一例を図18に示す。なお、図18(a)はモノクロ輝度画像で、図18(b)は縦横偏光度画像の例である。   An example of the result of photographing by the camera 12 is shown in FIG. FIG. 18A shows an example of a monochrome luminance image, and FIG. 18B shows an example of a vertical / horizontal polarization degree image.

図18(b)に示すように、透明平板114を通過しない背景部分の縦横偏光度は暗部となるような下地を選択した場合、これに対して透明平板114を反射した領域の縦横偏光度は、明部にずれる。一方、図18(a)に示すように、モノクロ輝度画像では透明平板114のエッジ部だけがわずかに白くなり、画像処理上、載置台113との切り分けが難しい。   As shown in FIG. 18B, when a background is selected such that the vertical and horizontal polarization degrees of the background portion that does not pass through the transparent flat plate 114 are dark portions, the vertical and horizontal polarization degrees of the region that reflects the transparent flat plate 114 is , Shift to the bright part. On the other hand, as shown in FIG. 18A, in the monochrome luminance image, only the edge portion of the transparent flat plate 114 becomes slightly white, and it is difficult to separate from the mounting table 113 in the image processing.

このように、縦横偏光度画像を用いると、撮像で得られる画像における透明平板114の存在領域に対応する部分が、明部または暗部となって背景とのコントラストが高くなるため、上述した画像処理フローによって透明平板領域の検出、さらに、透明平板の位置、姿勢および大きさなどを検出することが可能となる。   As described above, when the vertical / horizontal polarization degree image is used, a portion corresponding to the region where the transparent flat plate 114 exists in the image obtained by imaging becomes a bright portion or a dark portion, and the contrast with the background becomes high. The flow can detect the transparent flat plate region, and further detect the position, posture, size, and the like of the transparent flat plate.

以上説明したように、本実施形態に係る透明平板検出システム1によれば、反射面111から透明平板114に斜入射する透過光の偏光状態の変化を利用するとともに、正反射光による不要光を遮断した構成であるため、透明平板114の存在する部分のコントラストを上げることができ、透明平板114を検出することができる。これにより、縦横偏光度画像を取り込めるようにしたので透明平板下地の偏光フィルタの方向に依存せずに透明平板114の偏光変化を検出することが可能となり、キャリブレーション作業が不要となる。また、回転機構は不要となる(課題3)。また、画像撮像手段に透明平板からの正反射光が入射しないようにし、透明平板114の透過光を利用するように構成したものであるため、専用の照明手段を配置する必要がなく、蛍光灯101下であっても、透明平板114の検出が可能となる(課題1)。さらに、トレー上に載置台113を設置し、その上に透明平板114を配置したものや、トレー上にそのまま透明平板を配置された状態で透明平板114の検出が可能となる(課題2)。   As described above, according to the transparent flat plate detection system 1 according to the present embodiment, a change in the polarization state of transmitted light that is obliquely incident on the transparent flat plate 114 from the reflection surface 111 is used, and unnecessary light due to specular reflection light is used. Since the structure is cut off, the contrast of the portion where the transparent flat plate 114 exists can be increased, and the transparent flat plate 114 can be detected. Thereby, since the vertical and horizontal polarization degree images can be taken in, it becomes possible to detect the polarization change of the transparent flat plate 114 without depending on the direction of the polarizing filter on the transparent flat plate base, and the calibration work becomes unnecessary. In addition, a rotating mechanism is not required (Problem 3). Further, since the regular reflection light from the transparent flat plate is not incident on the image pickup means and the transmitted light of the transparent flat plate 114 is used, there is no need to arrange a dedicated illumination means, and a fluorescent lamp Even under 101, the transparent flat plate 114 can be detected (Problem 1). Further, it is possible to detect the transparent flat plate 114 in a state where the mounting table 113 is installed on the tray and the transparent flat plate 114 is arranged thereon, or the transparent flat plate is arranged on the tray as it is (Problem 2).

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の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、本発明に係る透明平板検出システムによる検出対象は、上述の処理により検出可能なものであればよく、透明平板に限られず他の透明体に適用可能である。また、透明体の材質は、プラスチック、ガラス等に限られるものではなく、他の材質であっても良い。   The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the detection target by the transparent flat plate detection system according to the present invention is not limited to the transparent flat plate as long as it can be detected by the above-described processing, and can be applied to other transparent bodies. The material of the transparent body is not limited to plastic, glass, etc., but may be other materials.

1 透明平板検出システム
11 透明平板載置部
12 カメラ(画像撮像手段)
13 画像処理装置
14 モニタ
15 ロボットコントローラ
16 ロボットハンド
20a,20b 偏光フィルタ
21 光学系
22 レンズアレイ
23 遮光スペーサ
24 偏光フィルタ
25 スペーサ
26 固体撮像ユニット
27a,27b 光軸
28a,28b レンズ
29a,29b 開口部
30a,30b 偏光子領域
31 開口部
32 基板
33a,33b 固体撮像素子
34 ハーフミラーボックス
35 ミラー
36 垂直偏光フィルタ
37 水平偏光フィルタ
38,39 CCD
40 受光素子アレイ
41 偏光フィルタ領域(縦)
42 偏光フィルタ領域(横)
43 欠け
44 ばり
45 汚れ
101 蛍光灯
102 遮光板
103 反射板
111 反射面
113 載置台
114 透明平板
131 A/D変換部
132 メモリ
133 表示制御部
135 CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent flat plate detection system 11 Transparent flat plate mounting part 12 Camera (image pick-up means)
13 Image processing device 14 Monitor 15 Robot controller 16 Robot hand 20a, 20b Polarizing filter 21 Optical system 22 Lens array 23 Light blocking spacer 24 Polarizing filter 25 Spacer 26 Solid imaging unit 27a, 27b Optical axis 28a, 28b Lens 29a, 29b Opening 30a , 30b Polarizer region 31 Opening 32 Substrate 33a, 33b Solid-state imaging device 34 Half mirror box 35 Mirror 36 Vertical polarization filter 37 Horizontal polarization filter 38, 39 CCD
40 Light-receiving element array 41 Polarizing filter region (vertical)
42 Polarizing filter area (horizontal)
43 chip 44 beam 45 dirt 101 fluorescent lamp 102 light-shielding plate 103 reflecting plate 111 reflecting surface 113 mounting table 114 transparent plate 131 A / D conversion unit 132 memory 133 display control unit 135 CPU

特開2002− 98650号公報JP 2002-98650 A 特開平9−166552号公報JP-A-9-166552

Claims (10)

透明平板を含む領域を、該透明平板の平面部法線方向に対して所定の角度から撮像して、垂直偏光画像および水平偏光画像を撮像する画像撮像手段と、
前記透明平板を載置する載置台と、
前記透明平板と前記画像撮像手段の光路上、前記載置台の下側に設置された反射面と、
前記透明平板の平面部法線に対して、前記画像撮像手段と対向するように配置され、前記透明平板が照明下に配置されたときの、該照明の前記透明平板への直接照射光を遮光する遮光部材と、
前記垂直偏光画像および水平偏光画像に基づく縦横偏光度画像の縦横偏光度の分布に基づいて前記透明平板を検出する画像処理装置と
を備えることを特徴とする透明平板検出システム。
An image capturing unit that captures an image of a region including the transparent flat plate from a predetermined angle with respect to a plane normal direction of the transparent flat plate, and picks up a vertically polarized image and a horizontally polarized image;
A mounting table on which the transparent flat plate is mounted;
On the optical path of the transparent plate and the image pickup means, a reflective surface installed on the lower side of the mounting table,
It is arranged so as to face the image pickup means with respect to the plane normal of the transparent flat plate , and when the transparent flat plate is placed under illumination, direct illumination light to the transparent flat plate is shielded A shading member to be
A transparent flat plate detection system comprising: an image processing device that detects the transparent flat plate based on a vertical and horizontal polarization degree distribution of a vertical and horizontal polarization degree image based on the vertical polarization image and the horizontal polarization image.
透明平板を含む領域を、該透明平板の平面部法線方向に対して所定の角度から撮像して、垂直偏光画像および水平偏光画像を撮像する画像撮像手段と、
前記透明平板の平面部法線に対して、前記画像撮像手段と対向するように配置され、前記透明平板が照明下に配置されたときの、該照明の前記透明平板への直接照射光を遮光するとともに、前記透明平板の平面部からの正反射光が前記画像撮像手段に入射するように仰角を有する反射部材と、
前記垂直偏光画像および水平偏光画像に基づく縦横偏光度画像の縦横偏光度の分布に基づいて前記透明平板を検出する画像処理装置と
を備えることを特徴とする透明平板検出システム。
An image capturing unit that captures an image of a region including the transparent flat plate from a predetermined angle with respect to a plane normal direction of the transparent flat plate, and picks up a vertically polarized image and a horizontally polarized image;
It is arranged so as to face the image pickup means with respect to the plane normal of the transparent flat plate, and when the transparent flat plate is placed under illumination, direct illumination light to the transparent flat plate is shielded And a reflection member having an elevation angle so that specularly reflected light from the flat portion of the transparent flat plate is incident on the image pickup means,
A transparent flat plate detection system comprising: an image processing device that detects the transparent flat plate based on a vertical and horizontal polarization degree distribution of a vertical and horizontal polarization degree image based on the vertical polarization image and the horizontal polarization image.
前記画像処理装置は、検出した前記透明平板の位置および姿勢を検出することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の透明平板検出システム。   3. The transparent flat plate detection system according to claim 1, wherein the image processing device detects the position and orientation of the detected transparent flat plate. ロボットハンドおよび該ロボットハンドを制御するロボットコントローラを備え、
前記ロボットコントローラは、前記ロボットハンドを、検出された前記透明平板の位置に基づいて移動させ、検出された前記透明平板の姿勢に基づいて前記透明平板をピックアップさせることを特徴とする請求項3に記載の透明平板検出システム。
A robot hand and a robot controller for controlling the robot hand;
The robot controller moves the robot hand based on the detected position of the transparent flat plate and picks up the transparent flat plate based on the detected posture of the transparent flat plate. The transparent flat plate detection system described.
前記画像処理装置は、検出した前記透明平板の位置および姿勢に基づいて前記透明平板の存在領域を決定し、
2以上の前記透明平板の存在領域を比較して、前記透明平板の形状的欠陥を検出することを特徴とする請求項3または4のいずれかに記載の透明平板検出システム。
The image processing device determines the presence area of the transparent flat plate based on the detected position and posture of the transparent flat plate,
The transparent flat plate detection system according to claim 3, wherein a shape defect of the transparent flat plate is detected by comparing existing regions of the two or more transparent flat plates.
前記画像処理装置は、検出した前記透明平板の位置および姿勢に基づいて前記透明平板の存在領域を決定し、
かつ、前記垂直偏光画像および水平偏光画像に基づくモノクロ輝度画像の輝度分布に基づいて前記透明平板の外観的欠陥を検出することを特徴とする請求項3から5までのいずれかに記載の透明平板検出システム。
The image processing device determines the presence area of the transparent flat plate based on the detected position and posture of the transparent flat plate,
6. The transparent flat plate according to claim 3, wherein an appearance defect of the transparent flat plate is detected based on a luminance distribution of a monochrome luminance image based on the vertical polarization image and the horizontal polarization image. Detection system.
前記画像処理装置は、検出した前記透明平板の位置および姿勢に基づいて前記透明平板の存在領域を決定し、
かつ、前記垂直偏光画像および水平偏光画像に基づくモノクロ輝度画像の輝度分布に基づいて前記透明平板表面に記された文字および/または図柄情報を検出することを特徴とする請求項3から6までのいずれかに記載の透明平板検出システム。
The image processing device determines the presence area of the transparent flat plate based on the detected position and posture of the transparent flat plate,
The character and / or symbol information written on the surface of the transparent flat plate is detected based on a luminance distribution of a monochrome luminance image based on the vertical polarization image and the horizontal polarization image. The transparent flat plate detection system according to any one of the above.
前記載置台は、網目状に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の透明平板検出システム。The transparent flat plate detection system according to claim 1, wherein the mounting table is configured in a mesh shape. 前記反射面は、前記透明平板から落ちる水滴を受けるトレーであることを特徴とする請求項1に記載の透明平板検出システム。The transparent flat plate detection system according to claim 1, wherein the reflection surface is a tray that receives water drops falling from the transparent flat plate. 前記画像撮像手段は、縦方向の偏光を透過する第1の領域および横方向の偏光を透過する第2の領域を有するフィルタを透過した光を、1つの受光素子で撮像することを特徴とする請求項1から9までのいずれかに記載の透明平板検出システム。The image pickup means picks up light that has passed through a filter having a first region that transmits vertically polarized light and a second region that transmits horizontally polarized light with a single light receiving element. The transparent flat plate detection system according to any one of claims 1 to 9.
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