JP6413811B2 - Cylindrical product inspection apparatus and cylindrical product inspection method - Google Patents
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Description
本件は、円筒製品検査装置および円筒製品検査方法に関する。 This case relates to a cylindrical product inspection apparatus and a cylindrical product inspection method.
円筒形の検査対象を回転させ、当該検査対象をカメラで撮影し、カメラの出力を平面展開することで外観検査を行う検査手法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 An inspection method is disclosed in which an appearance inspection is performed by rotating a cylindrical inspection object, photographing the inspection object with a camera, and developing the output of the camera on a plane (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、得られた画像から円筒側面を合成するために所定の時間間隔で円筒側面を順次撮像しようとすると、制御装置の負荷などに起因して、撮像のタイミングが目標タイミングからずれることがある。この場合、得られた画像から円筒側面を高精度で合成できない場合がある。その結果、検査精度が低下することになる。 However, if an attempt is made to sequentially capture the cylindrical side surface at predetermined time intervals in order to synthesize the cylindrical side surface from the obtained image, the imaging timing may deviate from the target timing due to the load of the control device or the like. In this case, the cylindrical side surface may not be synthesized with high accuracy from the obtained image. As a result, the inspection accuracy is lowered.
本件は上記課題に鑑みなされたものであり、検査精度低下を抑制することができる円筒製品検査装置および円筒製品検査方法を提供することを目的とする。 This case is made in view of the said subject, and aims at providing the cylindrical product inspection apparatus and cylindrical product inspection method which can suppress a test | inspection precision fall.
1つの態様では、円筒製品検査装置は、円筒軸を回転軸として回転する円筒製品の側面を順次撮像する撮像装置と、前記撮像装置が取得した複数の画像のうち経時的に連続する2枚の画像を比較することによって得られる前記2枚画像間の移動量がしきい値以上であるか判定する判定部と、前記複数の画像のそれぞれから所定の幅部分を切り出して前記側面の画像を合成する合成部と、前記しきい値以上であると判定された場合に、前記2枚の画像のうち後の画像の回転方向後側の切り出し幅を大きくする補正部と、を備える。 In one aspect, the cylindrical product inspection device includes: an imaging device that sequentially images the side surface of a cylindrical product that rotates about a cylindrical axis; and two continuous images of a plurality of images acquired by the imaging device. A determination unit that determines whether the amount of movement between the two images obtained by comparing the images is equal to or greater than a threshold value, and a predetermined width portion is cut out from each of the plurality of images and the image on the side surface is synthesized And a correction unit that increases a cutout width on the rear side in the rotation direction of the subsequent image of the two images when it is determined that the value is equal to or greater than the threshold value.
1つの態様では、円筒製品検査方法は、円筒軸を回転軸として円筒製品を回転させつつ、前記円筒製品の側面を順次撮像し、得られた複数の画像のそれぞれから所定の幅部分を切り出して前記側面の画像を合成する場合において、経時的に連続する2枚の画像を比較することによって得られる当該2枚の画像間の移動量がしきい値以上であるか判定し、前記しきい値以上である場合に、当該2枚の画像のうち後の画像の回転方向後側の切り出し幅を大きくする。 In one aspect, the cylindrical product inspection method sequentially images the side surfaces of the cylindrical product while rotating the cylindrical product about the cylindrical axis as a rotation axis, and cuts out a predetermined width portion from each of the obtained plurality of images. In the case of synthesizing the side images, it is determined whether the amount of movement between the two images obtained by comparing two images that are continuous over time is equal to or greater than a threshold value, In such a case, the cutout width on the rear side in the rotation direction of the subsequent image of the two images is increased.
検査精度低下を抑制することができる。 A decrease in inspection accuracy can be suppressed.
実施例の説明に先立って、円筒製品の検査の概略について説明する。 Prior to the description of the examples, an outline of inspection of cylindrical products will be described.
図1(a)および図1(b)は、円筒製品の検査を例示する図である。例えば、円筒製品の検査においては、図1(a)で例示するように、円筒軸を回転軸として円筒製品を回転させながら、ラインカメラで円筒製品を撮像する。撮像によって得られたライン画像をつなぎ合わせることによって、円筒側面の画像を合成することができる。しかしながら、この方法では、検査対象の本数分のカメラと照明が必要となり、設備投資が大きくなる。それにより、コスト抑制のニーズに合わなくなる。 FIG. 1A and FIG. 1B are diagrams illustrating an inspection of a cylindrical product. For example, in the inspection of a cylindrical product, as illustrated in FIG. 1A, the cylindrical product is imaged with a line camera while the cylindrical product is rotated about the cylindrical axis. An image of the cylindrical side surface can be synthesized by connecting line images obtained by imaging. However, this method requires as many cameras and illuminations as the number of objects to be inspected, which increases capital investment. As a result, it will not meet the cost control needs.
そこで、エリアカメラ等を用いて検査することが考えられる。例えば図1(b)で例示するように、エリアカメラを用い、円筒軸を回転軸として円筒製品を回転させながら円筒側面を含むエリアを順次撮像し、得られた画像の所定の幅部分(例えば所定幅の頂上部分)を短冊状に切り出し、切り出した短冊状の部分画像をつなぎ合わせる手法が考えられる。この場合においても、円筒側面の画像を合成することができる。 Therefore, it is conceivable to perform inspection using an area camera or the like. For example, as illustrated in FIG. 1B, an area camera is used to sequentially image areas including the cylindrical side surface while rotating the cylindrical product about the cylindrical axis as a rotation axis, and a predetermined width portion (for example, A method is conceivable in which a top portion having a predetermined width is cut out in a strip shape, and the cut-out strip-like partial images are connected. Even in this case, an image of the cylindrical side surface can be synthesized.
しかしながら、例えばPC(パーソナルコンピュータ)などの汎用の制御装置を用いて順次撮像する場合、制御装置の負荷状況に応じて撮影タイミングが目標のタイミングからずれる場合がある。例えば、負荷が大きいと撮像の間隔が大きくなることがある。この場合、短冊状に切り出した画像に絵柄の欠落などが発生し、つなぎ合わせた画像が実際の円筒側面の絵柄と異なり、検査精度が低下するおそれがある。画像専用の取り込み装置を用いることも考えられるが、コストがかかる。以下の実施例では、検査精度を向上させることができる円筒製品検査装置および円筒製品検査方法について説明する。 However, when imaging is performed sequentially using a general-purpose control device such as a PC (personal computer), the shooting timing may deviate from the target timing depending on the load status of the control device. For example, when the load is large, the imaging interval may increase. In this case, a missing pattern or the like occurs in the image cut out in a strip shape, and the joined image is different from the actual pattern on the side surface of the cylinder, and the inspection accuracy may be lowered. Although it is conceivable to use a dedicated image capturing device, it is expensive. In the following embodiments, a cylindrical product inspection apparatus and a cylindrical product inspection method capable of improving inspection accuracy will be described.
図2(a)および図2(b)は、実施例1に係る円筒製品検査装置100の全体構成を例示する図である。図2(a)は、円筒製品検査装置100の上面図である。図2(b)は、円筒製品検査装置100の側面図である。
2A and 2B are diagrams illustrating the overall configuration of the cylindrical
図2(a)で例示するように、円筒製品検査装置100は、固定部10、回転装置20、背面照明30、撮像用照明40、撮像装置50、制御装置60などを備える。固定部10には、検査対象の円筒製品70のいずれかの底面が固定されている。円筒製品70として金属製品を用いる場合には、固定部10として磁石などを用いることができる。円筒製品70は、円筒状のものであれば特に限定されるものではない。本実施例においては、円筒製品70は、一例として乾電池である。
As illustrated in FIG. 2A, the cylindrical
回転装置20は、モータなどであり、制御装置60の指示に従って固定部10を回転させる。それにより、円筒製品70は、円筒軸を回転軸として回転する。背面照明30は、円筒製品70を挟んで撮像装置50と反対側に配置され、円筒製品70に対して光を照射する。本実施例においては、背面照明30は、円筒製品70の背面(側面の底部)に対して光が照射されるように配置されている。撮像用照明40は、例えば円筒製品70を挟んで回転装置20と反対側に配置され、円筒製品70に対する撮像装置50の撮像範囲に対して光を照射する。本実施例においては、撮像用照明40は、円筒製品70の側面の頂上部に対して光が照射されるように配置されている。
The
撮像用照明40が円筒製品70の側面の頂上部に対して光を照射することから、撮像装置50は、円筒製品70の側面頂上部を精度良く撮像することができる。また、背面照明30が円筒製品70の背面側から光を照射することから、撮像装置50から見た円筒製品70の側面と背景との境界にコントラストが現れる。それにより、撮像装置50の撮像によって得られた画像において、円筒製品70の外形の認識が容易となる。すなわち、背面照明30と撮像用照明40とを用いることで、撮像装置50は、円筒製品70の外形を精度良く認識しつつ、円筒製品70の側面頂上部を精度良く撮像することができる。
Since the
図3(a)は、背面照明30が備わっていない場合に撮像装置50の撮像によって得られた画像を例示する図である。図3(a)で例示するように、背面照明30が備わっていないと円筒製品70の側面と背景との境界にコントラストが現れにくくなる。これに対して、図3(b)は、背面照明30で円筒製品70の背面に光を照射した状態で撮像装置50の撮像によって得られた画像を例示する図である。図3(b)で例示するように、背面照明30を用いると円筒製品70の側面と背景との境界にコントラストが現れるため、円筒製品70の外形の認識が容易となる。なお、図3(a)および図3(b)では、画像に影となって現れる部分に網掛け等の模様を付してある。
FIG. 3A is a diagram illustrating an image obtained by imaging by the
撮像装置50は、円筒製品70を挟んで背面照明30と反対側に配置されており、円筒製品70の側面頂上部と対向している。撮像装置50は、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)カメラ、CCD(Charge Coupled Device)カメラなどである。撮像装置50は、エリアカメラとして用いられる。撮像装置50は、制御装置60の指示に従って、円筒製品70の側面を頂上側から経時的に順次撮像する。
The
撮像装置50によって得られた画像は、制御装置60に送られる。制御装置60は、撮像装置50によって得られた複数の画像を合成し、得られた合成画像を用いて検査を行う。図4(a)は、制御装置60のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。図4(a)で例示するように、制御装置60は、CPU101、RAM102、記憶装置103、インタフェース104などを備える。これらの各機器は、バスなどによって接続されている。CPU(Central Processing Unit)101は、中央演算処理装置である。CPU101は、1以上のコアを含む。RAM(Random Access Memory)102は、CPU101が実行するプログラム、CPU101が処理するデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置103は、不揮発性記憶装置である。記憶装置103として、例えば、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ(SSD)、ハードディスクドライブに駆動されるハードディスクなどを用いることができる。
The image obtained by the
図4(b)は、制御装置60の機能ブロック図である。CPU101が記憶装置103に記憶されているプログラムを実行することによって、図4(b)で例示するように、制御装置60に、保存部61、切り出し部62、移動量判定部63、補正部64、合成部65、検査部66などが実現される。なお、制御装置60の各部は、専用の回路などのハードウェアであってもよい。
FIG. 4B is a functional block diagram of the
保存部61は、撮像装置50が所定の撮像間隔(標準フレームレートから求まる撮像間隔)で順次取得する画像(フレーム)を受け取り、円筒製品70の側面全周に相当する枚数の画像を時刻データと関連付けて保存する。この側面全周に相当する枚数は、回転装置20の回転速度と撮像装置50の撮像間隔とから算出することができる。本実施例においては、一例として、30枚の画像(フレーム0〜フレーム29)が保存部61に保存される。
The
切り出し部62は、保存部61に保存された画像のそれぞれから所定の幅部分を短冊状に切り出す。図5で例示するように、円筒製品70が円筒の形状を有しているため、反射光量を均一にすることは困難である。例えば、円筒側面のいずれかの箇所にピントを合わせると、円筒製品70の高低差に起因してピントが合わなくなる箇所が現れる。そこで、本実施例においては、切り出し部62は、画像における高低差を抑制するために、円筒側面の頂上付近の所定幅部分を切り出す。
The
保存部61には30枚の画像が保存されているため、図5で例示するように、切り出し部62は、円筒製品70の側面の頂上から回転方向前側に6度、回転方向後側に6度の合計12度の領域を切り出す。この12度の回転角度に相当する幅は、回転装置20の回転角度、撮像装置50の解像度などから算出することができる。なお、切り出し部62は、保存部61に保存された画像から、短冊状の画像の他に、円筒製品70の外形に沿って画像を切り出す。この外形画像については、移動量判定部63の判定に用いられる。また、外形画像の切り出しについては、輝度値などに基づいて行うことができる。
Since 30 images are stored in the
移動量判定部63は、保存部61に保存された経時的に連続する各2枚の画像を比較することによって得られる当該2枚の画像の移動量がしきい値以上であるか否かを判定する。図6(a)〜図6(c)は、移動量判定部63による判定について説明するための図である。図6(a)は、経時的に連続する前後2枚のフレームの外形画像を例示する図である。一例として、図6(a)の左図はフレーム0の外形画像であり、右図はフレーム1の外形画像である。なお、本実施例においては、円筒製品70のマイナス極側(底面側)から見て左回りに回転する。また、フレーム0とフレーム1との重なりの比較を容易とするためにフレーム1では文字を白抜きで表しているが、実際にはフレーム0とフレーム1とで、文字の書体は同じである。
The movement
移動量判定部63は、フレーム0の外形画像をテンプレート画像として用いる。この場合において、図6(a)で例示するように、移動量判定部63は、回転方向側端の所定幅をカットする。図6(b)の左図は、カット後のテンプレート画像である。所定幅をカットするのは、フレーム1の外形画像において比較対象が無いからである。次に、移動量判定部63は、フレーム1の外形画像をマッチング対象の画像(マッチング画像)として用い、テンプレートマッチングによりテンプレート画像とマッチング画像との類似度が最大となる位置を探す。次に、図6(c)で例示するように、移動量判定部63は、マッチング画像において類似度が最大となる位置から、テンプレート画像の初期位置を差し引いた値を移動量aとして抽出する。
The movement
ここで、目標の移動量bは、例えばb=Δt×Aで表すことができる。係数Aは、予め、撮像装置50の解像度、回転装置20の回転速度等から求めた係数(ピクセル/ms)である。Δtは、標準フレームレートから求まる撮像間隔時間(ms)である。移動量aが目標の移動量bよりも大きいと、フレーム1の撮像タイミングが遅れていることになる。そこで、移動量判定部63は、移動量aがしきい値以上であるか否かを判定する。この場合のしきい値として、目標移動量bより大きい値を用いることができる。
Here, the target movement amount b can be represented by b = Δt × A, for example. The coefficient A is a coefficient (pixel / ms) obtained in advance from the resolution of the
移動量aがしきい値以上であると判定された場合、補正部64は、切り出し部62による切り出し幅を目標の切り出し幅(設定値)よりも大きくする。例えば、図7で例示するように、補正部64は、円筒製品70の中心より左側(回転方向前側)の切り出し位置については補正せず、円筒製品70の中心より右側(回転方向後側)の切り出し位置については、(a―b)だけ右側(回転方向後側)に補正する。それにより、切り出し幅は、目標移動量bから実際の移動量aに広がることになる。
When it is determined that the movement amount a is equal to or larger than the threshold value, the
合成部65は、各フレームに対して切り出し部62が切り出した画像を時系列に沿ってつなぎ合わせることによって、円筒製品70の側面の画像を合成する。例えば、合成部65は、円筒製品70の側面全体の画像を合成する。次に、検査部66は、合成画像に対して検査を行う。例えば、検査部66は、合成画像と予め作成された基準画像とを照合し、両者の類似度がしきい値以上となっていれば当該円筒製品70の検査を合格と判定する。
The synthesizing
図8は、円筒製品検査装置100が円筒製品70を検査する際に実行するフローチャートの一例である。図8で例示するように、保存部61は、撮像装置50が順次取得する画像を受け取り、円筒製品70の側面全周に相当する枚数(一例として30枚)の画像を時刻データと関連付けて保存する(ステップS1)。次に、合成部65は、合成画像を生成するための合成画像領域を確保する(ステップS2)。具体的には、合成部65は、円筒製品70の側面全周に相当する枚数の画像(フレーム0〜フレーム29)を得るために経過した時間に、回転装置20の回転の時間あたりの撮像装置50におけるピクセル数を掛け合わせる。
FIG. 8 is an example of a flowchart executed when the cylindrical
次に、切り出し部62は、保存部61に保存されたそれぞれの画像における目標の切り出し位置(設定値)を計算する(ステップS3)。次に、移動量判定部63は、所定枚数(円筒製品70の側面全周に相当する枚数)分の処理が完了しているか否かを判定する(ステップS4)。ステップS4の実行によって、画像の切り出しが完了したか判定することができる。
Next, the
ステップS4で「No」と判定された場合、移動量判定部63は、1フレーム前の画像(例えばフレーム0)の外形画像から得られたテンプレート画像と、次のフレームの画像(例えばフレーム1)の外形画像(マッチング画像)とのマッチング処理を行う。それにより、フレーム0からのフレーム1の移動量を抽出する(ステップS5)。次に、移動量判定部63は、ステップS5で抽出された移動量がしきい値以上であるか否かを判定する(ステップS6)。この場合のしきい値として、目標移動量の所定倍などの、目標移動量よりも大きい値を用いることができる。なお、フレーム0については1つ前のフレームが存在しないため、移動量はしきい値未満となる。
When it is determined “No” in step S4, the movement
ステップS6で「No」と判定された場合、補正部64は、切り出し幅を補正しない。それにより、切り出し部62は、フレーム1において、目標の切り出し位置で、目標の切り出し幅の部分を切り出す(ステップS7)。ステップS6で「Yes」と判定された場合、補正部64は、切り出し幅を大きくする補正を行う。それにより、切り出し部62は、フレーム1において目標の切り出し幅よりも広い幅の部分を切り出す(ステップS8)。ステップS7またはステップS8の実行後、合成部65は、切り出した部分(短冊)を合成画像領域に貼り付ける(ステップS9)。その後、ステップS4から再度実行される。なお、この場合、前回よりも経時的に次の2枚のフレームを用いて、マッチング処理が行われることになる。また、ステップS9では、経時的に連続する切り出し部分が順に貼り付けられることになる。
When it is determined “No” in step S6, the
ステップS4で「Yes」と判定された場合、合成部65は合成画像を完成させることになる(ステップS10)。次に、検査部66は、合成画像と基準画像とを比較する(ステップS11)。例えば、検査部66は、両画像の類似度を算出する。次に、検査部66は、両者に差異があるか否かを判定する(ステップS12)。例えば、両画像の類似度がしきい値以下であるか否かを判定する。ステップS12で「Yes」と判定された場合、検査部66は、検査不合格であると判定する。ステップS12で「No」と判定された場合、検査部66は、検査合格であると判定する。
If “Yes” is determined in step S4, the synthesizing
本実施例によれば、経時的に連続する2枚の画像間の移動量がしきい値以上である場合に当該2枚の画像のうち後の画像の切り出し幅が大きくなることから、円筒製品の側面の欠落が抑制される。それにより、制御装置60の負荷等に起因して撮像装置50の撮像タイミングにズレが生じても、円筒製品の検査精度の低下が抑制される。
According to this embodiment, when the amount of movement between two images that are continuous over time is equal to or greater than a threshold value, the cutout width of the subsequent image of the two images increases, so that the cylindrical product The omission of the side surface of the is suppressed. Thereby, even if the imaging timing of the
また、背面照明30が円筒製品70を挟んで撮像装置50と反対側から円筒製品70に光を照射することから、撮像装置50が取得する画像において円筒製品70の外形の切り出しが容易となる。それにより、経時的に連続する2枚の画像間の移動量の判定精度が向上する。さらに、撮像用照明40が、撮像装置50の撮像範囲に対して光を照射することから、撮像装置50による円筒製品70の撮像精度が向上する。また、経時的に連続する2枚の画像間の類似度を算出する際に、前の画像において円筒製品70の回転方向側端の所定幅がカットされることから、当該類似度の算出精度が向上する。
Further, since the
なお、上記実施例においては、撮像装置50は1本の円筒製品70を撮像しているが、同期して回転する複数の円筒製品70を同時に撮像してもよい。この場合、撮像装置50の台数を抑制することができることから、コストを低減することができる。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施例においては、経時的に連続する2枚の画像間の移動量がしきい値以上の場合に当該移動量に相当する幅の画像が切り出されているが、設定値よりも大きい幅の画像が切り出されればよい。この場合においても、合成画像において円筒側面の欠落が抑制される。 In the above embodiment, when the movement amount between two images that are continuous over time is equal to or larger than the threshold value, an image having a width corresponding to the movement amount is cut out, but is larger than the set value. An image having a width may be cut out. Even in this case, the lack of the cylindrical side surface in the composite image is suppressed.
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
10 固定部
20 回転装置
30 背面照明
40 撮像用照明
50 撮像装置
60 制御装置
61 保存部
62 切り出し部
63 移動量判定部
64 補正部
65 合成部
66 検査部
70 円筒製品
100 円筒製品検査装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記撮像装置が取得した複数の画像のうち経時的に連続する2枚の画像を比較することによって得られる前記2枚の画像間の移動量がしきい値以上であるか判定する判定部と、
前記複数の画像のそれぞれから所定の幅部分を切り出して前記側面の画像を合成する合成部と、
前記しきい値以上であると判定された場合に、前記2枚の画像のうち後の画像の回転方向後側の切り出し幅を大きくする補正部と、を備えることを特徴とする円筒製品検査装置。 An imaging device that sequentially images the side surfaces of a cylindrical product that rotates about a cylindrical axis;
A determination unit that determines whether or not a movement amount between the two images obtained by comparing two images that are continuous over time among the plurality of images acquired by the imaging device is equal to or greater than a threshold;
A combining unit that cuts out a predetermined width portion from each of the plurality of images and combines the side images;
A cylindrical product inspection device comprising: a correction unit that increases a cut-out width on the rear side in the rotation direction of the subsequent image of the two images when it is determined that the threshold value is equal to or greater than the threshold value. .
得られた複数の画像のそれぞれから所定の幅部分を切り出して前記側面の画像を合成する場合において、経時的に連続する2枚の画像を比較することによって得られる当該2枚の画像間の移動量がしきい値以上であるか判定し、前記しきい値以上である場合に、当該2枚の画像のうち後の画像の回転方向後側の切り出し幅を大きくする、ことを特徴とする円筒製品検査方法。 While rotating the cylindrical product about the cylindrical axis as a rotation axis, sequentially image the side surface of the cylindrical product,
When a predetermined width portion is cut out from each of a plurality of obtained images and the side image is synthesized, movement between the two images obtained by comparing two images that are continuous over time It is determined whether the amount is equal to or greater than a threshold value, and when the amount is equal to or greater than the threshold value, a cutout width on the rear side in the rotation direction of the subsequent image of the two images is increased. Product inspection method.
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