JP7358907B2 - Coin appearance inspection device - Google Patents

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Description

本発明は、硬貨製造ラインの最終工程において、主として硬貨の表裏面や縁部に形成された模様等の外観を検査する外観検査装置に関するものである。 The present invention relates to an appearance inspection device that mainly inspects the appearance of coins, such as patterns formed on the front and back surfaces and edges, in the final process of a coin manufacturing line.

硬貨製造ラインにおいては、様々な原因により不良品が発生する。不良の種類には、例えば、硬貨の欠け、模様の位置ずれや不鮮明、孔の偏心、圧印・刻印の欠け、硬貨の汚れ、異種硬貨の混入等があり、最終工程では、外観検査を行って上記欠陥のない良品硬貨と欠陥を有する不良品硬貨とを確実に判別して仕分けることが求められる。
なお、外観検査の対象には、硬貨の表裏面の模様だけでなく、偽造防止のために縁部に形成される異形ギザ模様の仕上がり状況も含まれている。
In the coin production line, defective products occur due to various reasons. Types of defects include, for example, chipped coins, misaligned or unclear patterns, eccentric holes, chipped coining/stamping, dirt on coins, and mixing of different types of coins.In the final process, a visual inspection is performed. It is required to reliably distinguish and sort the good coins without defects and the defective coins with defects.
The appearance inspection includes not only the patterns on the front and back sides of the coin, but also the finish of the irregularly shaped jagged pattern formed on the edge to prevent counterfeiting.

従来では、硬貨の外観を検査員が目視により検査する目視検査が主流であったが、15年ほど前から、カメラによる撮像画像を処理して外観の良否を判別する外観検査装置が導入されている。初期の外観検査装置は、カメラの感度等に限界があるため硬貨を静止させた状態で露光する必要があることから、硬貨を保持するインデックステーブルを用いて硬貨の加速・減速・停止を繰り返しつつ搬送し、その搬送工程における停止タイミングにて硬貨の表裏面や縁部を撮像している。 In the past, the mainstream was visual inspection, in which inspectors visually inspected the appearance of coins, but about 15 years ago, appearance inspection equipment was introduced that processes images captured by cameras to determine whether the appearance is good or bad. There is. Early visual inspection equipment had to expose the coin while it was stationary due to limitations in camera sensitivity, so an index table that held the coin was used to repeatedly accelerate, decelerate, and stop the coin. The coin is transported, and images of the front and back surfaces and edges of the coin are taken at the stop timing in the transport process.

ここで、図9は従来の外観検査装置(以下、第1の従来技術という)の主要部を示す構成図である。その仕様としては、我が国で流通している硬貨(500円,100円,50円,10円,5円,1円)を検査対象とし、850枚/分の処理能力を有している。この外観検査装置は、例えば、500円硬貨を一定のロットにより連続的に製造する硬貨製造ラインの最終工程に設置されている。
以下、この外観検査装置の構成及び動作について説明する。
Here, FIG. 9 is a configuration diagram showing the main parts of a conventional visual inspection apparatus (hereinafter referred to as the first conventional technique). Its specifications include testing coins circulating in Japan (500 yen, 100 yen, 50 yen, 10 yen, 5 yen, 1 yen), and has a processing capacity of 850 coins/minute. This visual inspection device is installed, for example, in the final process of a coin manufacturing line that continuously manufactures 500 yen coins in fixed lots.
The configuration and operation of this visual inspection device will be explained below.

図9(a)において、未検査硬貨C0は硬貨フィーダ10に投入されて内部の回転機構の遠心力により直立姿勢で整列され、鉛直方向に配置された搬送ガイド20に送出される。搬送ガイド20内の硬貨C0は、二列振り分け器30により第1,第2の搬送ガイド21,22に振り分けられ、自由落下に近い速度で連続的に切り出し部40に供給される。切り出し部40は、互いに逆方向に回転する第1,第2のストッカー41,42を備えており、これらの入口には、各搬送ガイド21,22内の複数の硬貨C0がそれぞれ連続した状態で待機している。 In FIG. 9(a), uninspected coins C0 are put into the coin feeder 10, aligned in an upright position by the centrifugal force of the internal rotation mechanism, and sent to the conveyance guide 20 arranged in the vertical direction. The coins C0 in the conveyance guide 20 are distributed to the first and second conveyance guides 21 and 22 by the two-row sorter 30, and are continuously supplied to the cutting section 40 at a speed close to free fall. The cutout section 40 includes first and second stockers 41 and 42 that rotate in opposite directions, and a plurality of coins C0 in each of the conveyance guides 21 and 22 are placed in a continuous state at the entrances of these stockers. I'm waiting.

第1,第2のストッカー41,42は、互いに逆方向に回転する第1,第2のインデックステーブル51,52とそれぞれ同期して回転し、各インデックステーブル51,52が停止するタイミングでそれぞれのセグメント53,54に硬貨C0がセットされる。ここで、セグメント53,54は、後述する如く、撮像される硬貨C0を保持する機能を有している。 The first and second stockers 41 and 42 rotate in synchronization with the first and second index tables 51 and 52, which rotate in opposite directions, respectively, and the respective index tables 51 and 52 rotate at the timing when each index table 51 and 52 stops. Coin C0 is set in segments 53 and 54. Here, the segments 53 and 54 have a function of holding the coin C0 to be imaged, as will be described later.

例えば、500円硬貨の外径は26.5[mm]であり、850枚/分の処理能力で検査するためには、上記外径の26.5[mm]を60[s]/850で移動(落下)するような搬送速度に設定する必要があるが、自由落下による移動距離は24[mm](=9.8[m]×0.07/2)であるため、二並列構成のストッカー41,42及びインデックステーブル51,52を設置している。 For example, the outer diameter of a 500 yen coin is 26.5 [mm], and in order to inspect it at a processing capacity of 850 coins/minute, the above outer diameter of 26.5 [mm] must be inspected at 60 [s]/850. It is necessary to set the conveyance speed so that it moves (falls), but since the moving distance due to free fall is 24 [mm] (=9.8 [m] x 0.07 2 /2), two parallel configuration Stockers 41, 42 and index tables 51, 52 are installed.

第1,第2のインデックステーブル51,52には、各10枚の硬貨C0をセットするために36°間隔でセグメント53,54が形成されており、各セグメント53,54の間には18°の位相差が保有されている。
インデックステーブル51,52は、例えば36°周期で加速・等速・減速・停止を繰り返して硬貨C0を1面撮像位置P1、2面撮像位置P2に運び、各インデックステーブル51,52が停止したタイミングで、1面用カメラ115、2面用カメラ125(図8(b)を参照)が硬貨C0の1面及び2面(表面及び裏面)をそれぞれ撮像する。撮像時の各インデックステーブル51,52の停止時間は、撮像画像のボケをなくすために、少なくとも数[ms]、後述する各照明部121,122,123の瞬間照明用の露光時間として100~300[μs]に設定されている。
In the first and second index tables 51 and 52, segments 53 and 54 are formed at 36° intervals in order to set each 10 coins C0, and there are 18° between each segment 53 and 54. A phase difference of .
The index tables 51 and 52 repeat acceleration, constant velocity, deceleration, and stop, for example, at a 36° cycle to carry the coin C0 to the first-side imaging position P1 and the second-side imaging position P2, and the timing at which each index table 51 and 52 stops is determined. Then, the first side camera 115 and the second side camera 125 (see FIG. 8(b)) take images of the first side and the second side (front side and back side) of the coin C0, respectively. The stop time of each index table 51, 52 during imaging is at least several [ms] in order to eliminate blurring of the captured image, and the exposure time for instantaneous illumination of each illumination unit 121, 122, 123, which will be described later, is 100 to 300 ms. It is set to [μs].

図9(b)は、第1,第2のインデックステーブル51,52と1面用カメラ115、2面用カメラ125との位置関係を示しており、図9(a)の側面図に相当する。
図9(b)に示すように、1面用カメラ115、2面用カメラ125は、第1,第2のインデックステーブル51,52を挟んでその両側にそれぞれ配置されている。1面用カメラ115は、インデックステーブル51,52のセグメント53,54が図9(a)の1面撮像位置P1で停止した際にセグメント53,54内の硬貨C0の1面(例えば表面)を撮像し、2面用カメラ125は、上記セグメント53,54が図9(a)の2面撮像位置P2で停止した際にセグメント53,54内の硬貨C0の2面(例えば裏面)を撮像する。
FIG. 9(b) shows the positional relationship between the first and second index tables 51, 52, the first-view camera 115, and the second-view camera 125, and corresponds to the side view of FIG. 9(a). .
As shown in FIG. 9B, the first-page camera 115 and the second-page camera 125 are arranged on both sides of the first and second index tables 51 and 52, respectively. The first side camera 115 captures one side (for example, the front side) of the coin C0 in the segments 53 and 54 when the segments 53 and 54 of the index tables 51 and 52 stop at the first side imaging position P1 in FIG. 9(a). The two-sided camera 125 images two sides (for example, the back side) of the coin C0 in the segments 53, 54 when the segments 53, 54 stop at the two-sided imaging position P2 in FIG. 9(a). .

1面用カメラ115及び2面用カメラ125は、何れもカメラボックス110,120に収容されている。カメラボックス110,120内の構成は同一であり、斜光照明部111,121、散乱照明部112,122、落射照明部113,123により100~300[μs]にわたって硬貨C0に瞬間照明を与え、硬貨C0の表裏面及び縁部からの反射光をレンズ114,124により集光して各カメラ115,125の撮像素子に結像させる。なお、硬貨C0がセグメント53,54内で確実に静止するように、各セグメント53,54の背面から負圧のエアーを与えて硬貨C0を吸引している。
詳述は省略するが、1面用カメラ115及び2面用カメラ125による撮像画像に基づいて硬貨C0の外観の良否を判別した後、図9(a)に示す如く、良品硬貨Cは搬送路71,72及びコンベア80を介して良品回収ボックス90に回収し、不良品硬貨C1,C2は不良品回収ボックス61,62に回収するようになっている。
Both the one-view camera 115 and the two-view camera 125 are housed in camera boxes 110 and 120. The configurations inside the camera boxes 110 and 120 are the same, and instantaneous illumination is applied to the coin C0 for 100 to 300 [μs] by oblique illumination units 111 and 121, scattering illumination units 112 and 122, and epi-illumination units 113 and 123. The reflected light from the front and back surfaces and edges of C0 is collected by lenses 114 and 124, and images are formed on the imaging elements of each camera 115 and 125. In order to ensure that the coin C0 remains stationary within the segments 53, 54, negative pressure air is applied from the back surface of each segment 53, 54 to suck the coin C0.
Although detailed description will be omitted, after determining whether the appearance of the coin C0 is good or bad based on images captured by the first side camera 115 and the second side camera 125, the good coin C is transferred to the transport path as shown in FIG. 9(a). The defective coins C1 and C2 are collected into the defective product collection boxes 61 and 62, while the defective coins C1 and C2 are collected into the defective product collection boxes 61 and 62 via the conveyor 80.

図10は、図9に示した外観検査装置の主要部の機能ブロック図である。
図10において、インデックステーブル51,52及びカメラボックス110,120は、図9(b)を上方から見た状態で描いてある。116,126は照明電源、135は硬貨C0が1面撮像位置P1、2面撮像位置P2に到達したことを検出する硬貨到達センサ、130は、画像取込部131,132とCPU133とDIO(ディジタル入出力部)134とからなる画像処理装置、140は機構制御用のPLC(プログラマブル・ロジック・コントローラ)である。
FIG. 10 is a functional block diagram of the main parts of the visual inspection apparatus shown in FIG. 9.
In FIG. 10, the index tables 51, 52 and camera boxes 110, 120 are shown as seen from above in FIG. 9(b). 116 and 126 are illumination power supplies; 135 is a coin arrival sensor that detects that the coin C0 has reached the first-side imaging position P1 and the second-side imaging position P2; The image processing device includes an input/output section) 134, and 140 is a PLC (programmable logic controller) for controlling the mechanism.

画像処理装置130は、硬貨を1画素当たり80[μm]に量子化し、基準画像との比較処理等により外観の良否を検査してその検査結果信号をPLC140に出力する。なお、画像処理や外観判別の具体的方法については本発明の要旨ではないため、ここでは説明を省略する。
PLC140は、画像処理装置130からの検査結果信号と、各インデックステーブル51,52の回転位置や硬貨の到達位置等のタイミング信号とに基づいて、良品硬貨と不良品硬貨とを仕分けて排出するための各種制御信号やリジェクト信号を生成し、出力する。
The image processing device 130 quantizes the coin to 80 [μm] per pixel, inspects the appearance quality by comparison processing with a reference image, etc., and outputs an inspection result signal to the PLC 140. Note that specific methods of image processing and appearance determination are not the gist of the present invention, and therefore will not be described here.
The PLC 140 sorts and discharges good coins and defective coins based on the inspection result signal from the image processing device 130 and timing signals such as the rotational position of each index table 51, 52 and the arrival position of the coin. generates and outputs various control signals and reject signals.

次に、図11は、インデックステーブル51,52の駆動原理の説明図である。
図11において、サーボモータMの連続回転運動を、タイミングベルト59を介してインデックシングドライバ55により加速・等速・減速・停止からなる一連の繰り返し運動に変換し、出力軸56に伝達する。この出力軸56の回転により、ベベルギア57,58を介して第1,第2のインデックステーブル51,52を互いに逆方向に回転させる。
サーボモータMの容量は例えば5[kw]であり、外径が400[mm]程度のインデックステーブル51,52の加速・等速・減速・停止を7回繰り返し、0.7回転/秒の連続運転を安定的に行うトルクを得ている。
なお、図12はサーボモータMの出力及びインデックシングドライバ55の出力を示すタイミングチャートである。
Next, FIG. 11 is an explanatory diagram of the driving principle of the index tables 51 and 52.
In FIG. 11, the continuous rotational motion of the servo motor M is converted by an indexing driver 55 via a timing belt 59 into a series of repetitive motions consisting of acceleration, constant velocity, deceleration, and stop, and is transmitted to an output shaft 56. This rotation of the output shaft 56 causes the first and second index tables 51 and 52 to rotate in opposite directions via bevel gears 57 and 58.
The capacity of the servo motor M is, for example, 5 [kW], and the index tables 51 and 52 with an outer diameter of about 400 [mm] are accelerated, constant-velocated, decelerated, and stopped seven times, and continuously rotated at 0.7 revolutions/second. It provides torque for stable operation.
Note that FIG. 12 is a timing chart showing the output of the servo motor M and the output of the indexing driver 55.

図13は、各インデックステーブル51,52のセグメント53,54と硬貨受け部53a,54aの説明図である。
インデックステーブル51,52へのセグメント53,54の装着バラツキやインデックステーブル51,52の芯ブレ等を考慮し、また、前記ストッカー41,42からの硬貨C0の受け渡しを安定的に行って硬貨受け部53a,54aに保持させるために、硬貨受け部53a,54aの内径は硬貨C0の直径の1.3倍程度に設定されている。このように、硬貨C0の直径に比べて硬貨受け部53a,54aの内径が大きいことから、硬貨受け部53a,54a内の硬貨C0の位置や角度は安定せず、変動することになる。
FIG. 13 is an explanatory diagram of the segments 53 and 54 of each index table 51 and 52 and the coin receiving parts 53a and 54a.
In consideration of variations in the attachment of the segments 53, 54 to the index tables 51, 52, core wobbling of the index tables 51, 52, etc., the coin receiving section is designed to stably transfer the coin C0 from the stockers 41, 42. In order to hold the coin in the coin receiving parts 53a and 54a, the inner diameter of the coin receiving parts 53a and 54a is set to about 1.3 times the diameter of the coin C0. As described above, since the inner diameters of the coin receiving parts 53a and 54a are larger than the diameter of the coin C0, the position and angle of the coin C0 in the coin receiving parts 53a and 54a are not stable but fluctuate.

ここで、硬貨等の円板状物体の外観を検査する従来技術としては、特許文献1に係る外観検査装置(以下、第2の従来技術という)が知られている。
図14は、特許文献1に記載された外観検査装置の主要部の構成図である。図14において、硬貨C0の表面側にリング状ミラー150、第1のリング状LED151、第1のカメラ152が順次配置され、硬貨C0の裏面側に透明板153、第2のリング状LED154、第2のカメラ155が順次配置されている。また、156は硬貨C0が自重により移動する傾斜した搬送面、157は硬貨C0が撮像位置に到達したことを検出する硬貨到達センサである。
この外観検査装置では、第1のカメラ152により硬貨C0の表面を撮像する一方、第2のカメラ155により硬貨C0の裏面及び縁部を撮像することができるため、硬貨C0の表裏面の模様と縁部の模様を同時に検査することが可能である。
Here, as a conventional technique for inspecting the appearance of a disc-shaped object such as a coin, an appearance inspection apparatus according to Patent Document 1 (hereinafter referred to as a second conventional technique) is known.
FIG. 14 is a configuration diagram of the main parts of the visual inspection device described in Patent Document 1. In FIG. 14, a ring-shaped mirror 150, a first ring-shaped LED 151, and a first camera 152 are sequentially arranged on the front side of the coin C0, and a transparent plate 153, a second ring-shaped LED 154, and a first ring-shaped LED 154 are arranged on the back side of the coin C0. Two cameras 155 are sequentially arranged. Further, 156 is an inclined conveyance surface on which the coin C0 moves due to its own weight, and 157 is a coin arrival sensor that detects that the coin C0 has reached the imaging position.
In this visual inspection device, the first camera 152 can image the front side of the coin C0, while the second camera 155 can image the back side and edge of the coin C0. It is possible to inspect the edge pattern at the same time.

特許第5140510号公報(図1,図5等)Patent No. 5140510 (Figure 1, Figure 5, etc.)

図9~図13に示した第1の従来技術では、硬貨C0の自由落下運動による移動を基本として撮像位置まで搬送する方式であるため単位時間当たりの処理能力が低い。このため、インデックステーブル51,52やストッカー53,54、ベベルギア57,58等を二並列構成にして処理能力を高めているが、これにより装置全体が大型化して構造が複雑になるという問題があった。
特に、ベベルギア57,58は高価であり、これらのベベルギア57,58の噛み合わせ部が摩耗するとインデックステーブル51,52の位置決めにばらつきが生じる。このような不都合を回避するにはベベルギア57,58の頻繁な調整や交換が不可欠であり、結果として多くの手間や費用を要していた。
また、硬貨C0を保持するセグメント53,54は、軽量化のために樹脂製である場合が多いが、硬貨受け部53a,54a内で硬貨C0が自由に移動すると硬貨受け部53a,54aの内周面が摩耗してその内径が次第に大きくなり、硬貨受け部53a,54aにより保持される硬貨C0の停止位置が一定にならない。このため、硬貨C0の位置が撮像範囲から外れてしまい、撮像画像のばらつきが大きくなって外観上の細かな欠陥を検出することができない。
特に、硬貨C0の中心が1面撮像位置P1や2面撮像位置P2からずれてしまうと、硬貨C0の縁部が見えたり見えなかったりするので、縁部検査を安定的に行うことができないという問題があった。
In the first conventional technique shown in FIGS. 9 to 13, the processing capacity per unit time is low because the coin C0 is basically transported to the imaging position by movement by free falling motion. For this reason, the index tables 51, 52, stockers 53, 54, bevel gears 57, 58, etc. are arranged in two parallel configurations to increase processing capacity, but this increases the size of the entire device and makes the structure complicated. Ta.
In particular, the bevel gears 57 and 58 are expensive, and when the meshing portions of these bevel gears 57 and 58 wear out, variations occur in the positioning of the index tables 51 and 52. To avoid such inconveniences, it is essential to frequently adjust or replace the bevel gears 57, 58, resulting in a lot of effort and expense.
In addition, the segments 53 and 54 that hold the coin C0 are often made of resin to reduce weight, but when the coin C0 moves freely within the coin receiving parts 53a and 54a, the segments 53 and 54 that hold the coin C0 are As the circumferential surface wears and its inner diameter gradually increases, the stopping position of the coin C0 held by the coin receiving parts 53a and 54a becomes unstable. For this reason, the position of the coin C0 is out of the imaging range, and variations in the captured images become large, making it impossible to detect small defects in appearance.
In particular, if the center of the coin C0 deviates from the first side imaging position P1 or the second side imaging position P2, the edge of the coin C0 may or may not be visible, making it impossible to stably perform edge inspection. There was a problem.

図14に示した第2の従来技術に係る外観検査装置では、傾斜した搬送面156上を硬貨C0が自重により移動して撮像位置に到達するので、第1の従来技術と同様に単位時間当たりの処理能力が低い。
更に、この外観検査装置は、主として回収硬貨の真偽鑑別機や硬貨入金機に組み込むことを想定して構成されており(特許文献1の段落[0014]等)、硬貨製造ラインの最終工程において硬貨の外観を高速に検査するような用途には不向きである。
In the visual inspection apparatus according to the second conventional technique shown in FIG. 14, the coin C0 moves by its own weight on the inclined conveyance surface 156 and reaches the imaging position. processing capacity is low.
Furthermore, this visual inspection device is designed to be mainly incorporated into a machine for determining authenticity of recovered coins or a coin depositing machine (paragraph [0014] of Patent Document 1, etc.), and is designed to be installed in the final process of a coin manufacturing line. It is not suitable for applications such as high-speed inspection of the appearance of coins.

そこで、本発明の解決課題は、前述したインデックステーブルやベベルギア等の二並列構成を不要にして装置の大型化や複雑化を防ぎ、硬貨を所定の撮像位置に位置決めして表裏面及び縁部を正確に撮像することにより外観の良否を検査可能にすると共に、処理能力を向上させた硬貨外観検査装置を提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to prevent the device from increasing in size and complexity by eliminating the need for the above-mentioned two-parallel configuration such as the index table and bevel gear, and to position the coin at a predetermined imaging position to capture the front and back surfaces and edges. It is an object of the present invention to provide a coin appearance inspection device that enables inspection of the quality of appearance by accurately capturing images and has improved processing capacity.

上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、未検査状態の多数の硬貨が収容される硬貨フィーダと、前記硬貨フィーダから遠心力と重力とにより連続的に供給された硬貨を切り出す切り出し部と、前記切り出し部から供給されて撮像位置に到達した硬貨の表裏面及び縁部を、硬貨の移動中に撮像する撮像部と、前記撮像部による撮像画像から硬貨の外観の良否を判断した結果に基づいて良品硬貨と不良品硬貨とを仕分ける仕分け部と、前記硬貨フィーダ、前記切り出し部、前記撮像部、及び前記仕分け部の相互間にそれぞれ配置されて硬貨を案内する搬送ガイドと、を備え、前記切り出し部は、前記硬貨フィーダ側から供給された複数の硬貨をそれぞれ分離させて硬貨相互間に一定の隙間を保有させ、かつ、硬貨に所定の初期速度及び重力を与えて前記撮像部方向へ1枚ずつ切り出すものであり、前記切り出し部は、一対の切り出し円盤を互いに逆方向に回転させることにより、前記切り出し円盤の相互間に供給された硬貨を切り出すものである。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 provides a coin feeder that accommodates a large number of uninspected coins, and a cutter that cuts out coins that are continuously supplied from the coin feeder by centrifugal force and gravity. an imaging unit that images the front and back surfaces and edges of the coin supplied from the cutting unit and reached the imaging position while the coin is moving; and judging whether the appearance of the coin is good or bad from the image taken by the imaging unit. a sorting section that sorts good coins and defective coins based on the results; and a conveyance guide that is arranged between the coin feeder, the cutting section, the imaging section, and the sorting section and guides the coins. The cutting section separates each of the plurality of coins supplied from the coin feeder side, maintains a certain gap between the coins, and applies a predetermined initial velocity and gravity to the coins, so as to separate the plurality of coins supplied from the coin feeder side and apply a predetermined initial velocity and gravity to the coins. The coins are cut out one by one in a direction, and the cutout section cuts out the coins supplied between the cutout disks by rotating a pair of cutout disks in opposite directions.

請求項に係る発明は、請求項1に記載した硬貨外観検査装置において、前記撮像部は、前記撮像位置に到達した硬貨の1面、2面をそれぞれ撮像する1面用カメラと2面用カメラとを備え、前記硬貨の縁部からの反射光を、前記2面用カメラに結像させる中空円錐状プリズムをさらに備え、前記1面用カメラによって前記1面を撮像した後に若干の遅延時間をおいて前記2面用カメラによって前記2面をほぼ同時に撮像し、前記1面用カメラ及び前記2面用カメラにより撮像した硬貨の表裏面及び縁部の画像に基づいて硬貨の外観を検査するものである。 The invention according to claim 2 is the coin appearance inspection apparatus according to claim 1 , wherein the imaging unit includes a camera for one side and a camera for two sides, each of which images the first side and the second side of the coin that has reached the imaging position. further comprising a hollow conical prism that images the reflected light from the edge of the coin on the two-sided camera, and a slight delay time after the one side is imaged by the one-sided camera. The two sides are imaged almost simultaneously by the two-side camera, and the appearance of the coin is inspected based on images of the front and back sides and edges of the coin taken by the first-side camera and the two-side camera. It is something.

請求項に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載した硬貨外観検査装置において、前記撮像位置に至る前記搬送ガイドを、ほぼ鉛直方向に配置したものである。
また、請求項に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載した硬貨外観検査装置において、前記撮像位置に至る前記搬送ガイドを、水平方向に対して所定角度傾斜させて配置したものである。
The invention according to claim 3 is the coin visual inspection apparatus according to claim 1 or 2 , in which the conveyance guide that reaches the imaging position is arranged in a substantially vertical direction.
Further, the invention according to claim 4 is the coin visual inspection apparatus according to claim 1 or 2 , in which the conveyance guide leading to the imaging position is arranged to be inclined at a predetermined angle with respect to the horizontal direction. be.

本発明によれば、第1の従来技術のような搬送手段の二並列構成を不要にして装置の大型化や複雑化を防ぐと共に、インデックステーブルの駆動力伝達機構(ギア等)やセグメントの摩耗等に起因する硬貨の位置ずれを抑制して硬貨の表裏面及び縁部の模様や周り角を正確に撮像することができる。
更に、第1,第2の従来技術に対して、搬送、撮像等からなる一連の工程の処理能力を向上させることができる。
According to the present invention, the two-parallel configuration of the conveying means as in the first prior art is not required, thereby preventing the device from becoming larger and more complex, and the drive force transmission mechanism (gears, etc.) and segments of the index table being worn out. It is possible to accurately image the front and back surfaces of the coin, the patterns on the edges, and the surrounding angles by suppressing the misalignment of the coin caused by such factors.
Furthermore, compared to the first and second conventional techniques, the throughput of a series of steps including transportation, imaging, etc. can be improved.

本発明の第1実施形態に係る外観検査装置の構成図である。1 is a configuration diagram of a visual inspection device according to a first embodiment of the present invention. 図1における切り出し部及びその制御装置の具体的な構成図である。FIG. 2 is a specific configuration diagram of a cutting section and its control device in FIG. 1; 図1における撮像部の主要部の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of main parts of an imaging section in FIG. 1. FIG. 搬送ガイドの硬貨撮像位置付近における開口部の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of an opening in the vicinity of the coin imaging position of the conveyance guide. 第1実施形態における硬貨到達検出信号、1面側露光信号、2面側露光信号を示すタイミングチャートである。It is a timing chart showing a coin arrival detection signal, a first side exposure signal, and a second side exposure signal in the first embodiment. 本発明の第2実施形態に係る外観検査装置の構成図である。It is a block diagram of the external appearance inspection apparatus based on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る外観検査装置の構成図である。It is a block diagram of the external appearance inspection apparatus based on 3rd Embodiment of this invention. 撮像位置と撮像画像のボケとの関係を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the imaging position and the blur of the captured image. 第1の従来技術としての外観検査装置の主要部を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing the main parts of a visual inspection device as a first conventional technique. 図9に示した外観検査装置の主要部の機能ブロック図である。10 is a functional block diagram of main parts of the visual inspection device shown in FIG. 9. FIG. 図9におけるインデックステーブルの駆動原理の説明図である。10 is an explanatory diagram of the driving principle of the index table in FIG. 9. FIG. 図11におけるサーボモータの出力及びインデックシングドライバの出力を示すタイミングチャートである。12 is a timing chart showing the output of the servo motor and the output of the indexing driver in FIG. 11. 図9におけるセグメント及び硬貨受け部の説明図である。10 is an explanatory diagram of the segment and coin receiving section in FIG. 9. FIG. 第2の従来技術としての特許文献1に記載された外観検査装置の主要部の構成図である。It is a block diagram of the principal part of the visual inspection apparatus described in patent document 1 as a second prior art.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図1(a)は、第1実施形態に係る外観検査装置の概略的な全体構成図、図1(b)は図1(a)における撮像部の側面図、図1(c)は搬送ガイド内の未検査硬貨に作用する力の説明図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1(a) is a schematic overall configuration diagram of the visual inspection apparatus according to the first embodiment, FIG. 1(b) is a side view of the imaging section in FIG. 1(a), and FIG. 1(c) is a conveyance guide It is an explanatory view of the force acting on the uninspected coin inside.

図1(a)において、硬貨製造ラインの前工程(圧印工程)から投入された未検査硬貨(以下、単に硬貨ともいう)C0は、図9と同様に硬貨フィーダ10によって直立状態で整列され、鉛直方向に配置された搬送ガイド20を経由して切り出し部200に供給される。
硬貨フィーダ10の整列出力能力は、後述する撮像部250の処理能力より高くし、切り出し部200の入口に複数の硬貨C0が連続して滞留するように供給量が制御される。
硬貨フィーダ10は切り出し部200と非同期で硬貨C0を供給しており、切り出し部200の入口に硬貨C0が到達していない状態で切り出し動作を行うと、噛み込みが発生して硬貨C0の破損や装置の停止を招いてしまう。そこで、切り出し部200の上流側に硬貨到達センサ301を配置し、このセンサ301により硬貨C0が検出されない場合には、切り出し動作を行わないようにしている。
In FIG. 1(a), uninspected coins (hereinafter also simply referred to as coins) C0 inputted from the previous process (coining process) of the coin production line are aligned in an upright state by the coin feeder 10 as in FIG. It is supplied to the cutting section 200 via a conveyance guide 20 arranged in the vertical direction.
The alignment output capability of the coin feeder 10 is set higher than the processing capability of the imaging section 250, which will be described later, and the supply amount is controlled so that a plurality of coins C0 are continuously retained at the entrance of the cutting section 200.
The coin feeder 10 supplies the coin C0 asynchronously with the cutting unit 200, and if the coin C0 is cut out before it reaches the entrance of the cutting unit 200, the coin C0 may be jammed and damaged. This will cause the equipment to stop. Therefore, a coin arrival sensor 301 is arranged upstream of the cutting section 200, and when the coin C0 is not detected by this sensor 301, the cutting operation is not performed.

切り出し部200は、一対の切り出し円盤210,220を互いに逆方向に回転させることにより、搬送ガイド20内に滞留している硬貨C0を、所定の時間間隔をおいて1枚ずつ分離しながら搬送ガイド23方向に送出する。この実施形態では、硬貨C0を単に重力のみによって送出する(落下させる)のではなく、切り出し円盤210,220の回転力により硬貨C0に一定の初期速度を与えながら送出する。
切り出し部200が硬貨C0を1枚ずつ分離して送出することにより、撮像部250に供給される硬貨C0の相互間に隙間ができるので、硬貨C0の縁部には照明光が十分に照射されることになり、この縁部からの反射光は後述のレンズ114,124を介してカメラ115,125に確実に入射する。
The cutting unit 200 rotates a pair of cutting disks 210 and 220 in opposite directions to separate the coins C0 staying in the transport guide 20 one by one at predetermined time intervals while moving the coins C0 through the transport guide. Sends in 23 directions. In this embodiment, the coin C0 is not simply sent out (dropped) by gravity, but is sent out while giving a constant initial speed to the coin C0 by the rotational force of the cutting disks 210 and 220.
When the cutting unit 200 separates and sends out the coins C0 one by one, a gap is created between the coins C0 supplied to the imaging unit 250, so that the edges of the coins C0 are sufficiently illuminated with illumination light. Therefore, the reflected light from this edge is reliably incident on cameras 115 and 125 via lenses 114 and 124, which will be described later.

切り出し部200では、例えば、500円硬貨を60[ms]おきに切り出せば1系統で1000枚/分を処理することができ、第1の従来技術のようにインデックステーブル等を二並列構成とする場合に比べて、硬貨C0を撮像位置まで搬送する機構を大幅に簡略化することができる。この外観検査装置の上流側に設置されている圧印機(図示せず)の処理能力は850枚/分程度であるから、切り出し部200としては上述した処理能力があれば十分である。
なお、切り出し部200の入口では、硬貨C0の自由落下速度が大きくなり過ぎないように、搬送ガイド20の鉛直部を短くすることが望ましい。
In the cutting unit 200, for example, if 500 yen coins are cut out every 60 [ms], one system can process 1000 coins/minute, and the index table etc. are configured in two parallel configurations as in the first prior art. The mechanism for transporting the coin C0 to the imaging position can be significantly simplified compared to the case where the coin C0 is transported to the imaging position. Since the throughput of a coining machine (not shown) installed upstream of this visual inspection device is approximately 850 sheets/min, the above-mentioned throughput is sufficient for the cutting section 200.
Note that at the entrance of the cutting section 200, it is desirable to shorten the vertical portion of the conveyance guide 20 so that the free falling speed of the coin C0 does not become too high.

図2は、切り出し部200及びその制御装置の具体的な構成図である。
図2(a)に示すように、切り出し部200は、互いに逆方向に回転する切り出し円盤210,220を備え、これらの切り出し円盤210,220の外周面には、相互間に硬貨C0が1枚入る間隔をおいて複数の切り出し凸部210a,220aがそれぞれ形成されている。なお、P1,P2は、後述する撮像部250による撮像位置を示す。
検査対象となる硬貨C0の種類が変更されて硬貨の外径が変わった場合には、搬送ガイド20,23及び切り出し円盤210,220を交換して対応すればよい。
FIG. 2 is a specific configuration diagram of the cutting section 200 and its control device.
As shown in FIG. 2(a), the cutting section 200 includes cutting disks 210 and 220 that rotate in opposite directions, and one coin C0 is placed between the outer peripheral surfaces of these cutting disks 210 and 220. A plurality of cutout protrusions 210a and 220a are formed at intervals. Note that P1 and P2 indicate imaging positions by an imaging unit 250, which will be described later.
If the type of coin C0 to be inspected is changed and the outer diameter of the coin is changed, the conveyance guides 20, 23 and cutting disks 210, 220 may be replaced.

図2(b),(c)は切り出し部200の制御装置の構成例を示している。
図2(b)は、例えば出力が0.1[kW]の同期サーボモータ231,232により切り出し円盤210,220を高速に回転させる例であり、図2(c)は1台の同期サーボモータ233と駆動ギア234とを用いて切り出し円盤210,220を回転させる例である。これらの図において、230は同期サーボ制御器である。
切り出し円盤210,220を同一速度で同期させて回転させることにより、硬貨C0を回転させずに切り出すことができる。硬貨C0を回転させないことは、硬貨C0の撮像時に表裏面の模様に基づいて周り角検査(硬貨C0の表裏の周方向に沿った圧印模様のずれ角(位相角)の検査)を行うために重要である。
なお、硬貨C0の若干の回転が許容されるのであれば、一つの切り出し円盤を用いて硬貨C0を切り出してもよい。
FIGS. 2(b) and 2(c) show an example of the configuration of a control device for the cutting section 200. FIG.
FIG. 2(b) shows an example in which the cutting disks 210, 220 are rotated at high speed by synchronous servo motors 231, 232 with an output of 0.1 [kW], and FIG. 2(c) shows an example in which one synchronous servo motor This is an example in which the cutting disks 210 and 220 are rotated using the drive gear 233 and the drive gear 234. In these figures, 230 is a synchronous servo controller.
By rotating the cutting discs 210 and 220 synchronously at the same speed, the coin C0 can be cut out without rotating. The purpose of not rotating the coin C0 is to perform circumferential angle inspection (inspection of the shift angle (phase angle) of the coined pattern along the circumferential direction of the front and back sides of the coin C0) based on the patterns on the front and back sides when imaging the coin C0. is important.
Incidentally, as long as a slight rotation of the coin C0 is allowed, the coin C0 may be cut out using one cutting disk.

切り出し部200によって切り出された硬貨C0は、前述した図1(a)におけるx方向(水平方向)のずれやz方向(紙面の手前に向かう方向)の浮きをなくすことが望ましい。切り出し部200から撮像部250に至る搬送ガイド23の搬送面は、摩擦係数を小さくするのは勿論のこと、特にz方向の硬貨C0の浮きをなくすために、硬貨C0の搬送方向を、図1(a)のy方向(鉛直方向、つまり重力が作用する方向)に対して若干傾斜させることが有効である。
図1(b),(c)は、搬送ガイド23における硬貨C0の搬送方向23aすなわち搬送面を、鉛直方向に対して角度θだけ傾斜させた状態を示している。これにより、硬貨C0の質量をmとし、重力加速度をGとすると、図1(c)に示す押し付け力F(=mGcosθ)が硬貨C0から搬送面に加わるので、硬貨C0の浮きを抑制することができる。
It is desirable that the coin C0 cut out by the cutting unit 200 be free from deviation in the x direction (horizontal direction) and floating in the z direction (direction toward the front of the page) in FIG. 1(a) described above. The conveyance surface of the conveyance guide 23 from the cutout section 200 to the imaging section 250 is designed to reduce the coefficient of friction, and especially to eliminate floating of the coin C0 in the z direction. It is effective to make it slightly tilted with respect to the y direction (the vertical direction, that is, the direction in which gravity acts) in (a).
FIGS. 1(b) and 1(c) show a state in which the conveyance direction 23a of the coin C0 in the conveyance guide 23, that is, the conveyance surface, is inclined by an angle θ with respect to the vertical direction. As a result, when the mass of the coin C0 is m and the gravitational acceleration is G, a pressing force F (=mG cos θ) shown in FIG. 1(c) is applied from the coin C0 to the conveyance surface, so that floating of the coin C0 can be suppressed. I can do it.

前述した如く、切り出し部200では、硬貨C0に対して重力による速度と初期速度との合計速度を与えて撮像部250方向に切り出している。前述した第1の従来技術では、インデックステーブルのセグメントにより硬貨C0を分離しつつ搬送していたが、この実施形態ではインデックステーブルやセグメント等の二並列構成からなる複雑な機構をなくし、一対の切り出し円盤210,220によって硬貨C0を1枚ずつ搬送する簡易な構造を採用している。
これにより、第1の従来技術のようにセグメントの硬貨受け部の内周面の摩耗等に起因して撮像位置における硬貨C0の位置ずれが発生するおそれはなく、撮像位置では硬貨C0を高精度に位置決めすることができる。
As described above, the cutting unit 200 cuts out the coin C0 in the direction of the imaging unit 250 while giving the coin C0 a total speed of the speed due to gravity and the initial speed. In the first conventional technique described above, the coin C0 is separated and transported by the segments of the index table, but in this embodiment, the complicated mechanism consisting of two parallel configurations such as the index table and segments is eliminated, and the coin C0 is separated and transported by the segment of the index table. A simple structure is adopted in which the coins C0 are conveyed one by one by disks 210 and 220.
As a result, unlike the first conventional technology, there is no risk of misalignment of the coin C0 at the imaging position due to wear on the inner circumferential surface of the coin receiving portion of the segment, and the coin C0 can be held at the imaging position with high accuracy. can be positioned.

次いで、図1(a),(b)における撮像部250の構成について説明する。
撮像部250は、図9(b)と同様に、斜光照明部111,121、散乱照明部112,122、落射照明部113,123、レンズ114,124、1面用カメラ115,2面用カメラ125、及びカメラボックス110,120を備えている。図9(b)との相違点を挙げると、本実施形態では1面用カメラ115と2面用カメラ125とが同一の光軸上に配置されている点である。なお、カメラ115,125による撮像画像を処理する画像処理装置や機構制御用のPLC、照明電源等の構成は図10と同様である。
Next, the configuration of the imaging section 250 in FIGS. 1(a) and 1(b) will be described.
The imaging section 250 includes oblique illumination sections 111 and 121, scattering illumination sections 112 and 122, epi-illumination sections 113 and 123, lenses 114 and 124, a camera for one surface 115, and a camera for two surfaces, as in FIG. 9B. 125, and camera boxes 110 and 120. The difference from FIG. 9B is that in this embodiment, the single-screen camera 115 and the dual-screen camera 125 are arranged on the same optical axis. Note that the configurations of an image processing device for processing images captured by the cameras 115 and 125, a PLC for mechanism control, a lighting power source, and the like are the same as those in FIG. 10.

次に、撮像部250の主要部の構成を図3に基づいて説明する。
図3(a)は、例えばカメラボックス120側の構成を示している。
2面用カメラ125は、硬貨C0の2面を撮像すると共に、硬貨C0の縁部をローアングルのリング状の斜光照明部121により照明してその反射光を中央部が開口された中空円錐状プリズム127により受光する。そして、図3(b)に示す如く、硬貨C0の縁部CXからの反射光を中空円錐状プリズム127内で2度反射させてレンズ124方向に誘導し、2面用カメラ125の撮像素子に結像させる。
これにより、硬貨C0の表面または裏面の模様G0、及び、縁部CXの模様GXを同時に撮像することができる。
Next, the configuration of the main parts of the imaging section 250 will be explained based on FIG. 3.
FIG. 3A shows, for example, the configuration of the camera box 120 side.
The two-sided camera 125 captures images of two sides of the coin C0, illuminates the edge of the coin C0 with a low-angle ring-shaped oblique light illumination unit 121, and directs the reflected light to a hollow conical shape with an opening in the center. The light is received by the prism 127. Then, as shown in FIG. 3(b), the reflected light from the edge CX of the coin C0 is reflected twice within the hollow conical prism 127 and guided toward the lens 124, and is directed to the image pickup element of the two-sided camera 125. form an image.
Thereby, the pattern G0 on the front or back surface of the coin C0 and the pattern GX on the edge CX can be imaged at the same time.

図4は、硬貨C0の撮像位置付近における搬送ガイド23の開口部の説明図である。
図1の第1実施形態では、図4(b)に示すように、搬送ガイド23の表裏両側に開口した開口部23Bを備えている。開口部23Bの表裏の搬送方向に沿った長さはL1=L2であり、1面用カメラ115及び2面用カメラ125がほぼ同時に硬貨C0の表裏面及び縁部を撮像する。硬貨C0は円形なので、開口部形状は円形、楕円でもよい。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the opening of the conveyance guide 23 near the imaging position of the coin C0.
In the first embodiment shown in FIG. 1, as shown in FIG. 4(b), openings 23B are provided on both the front and back sides of the conveyance guide 23. The length of the front and back sides of the opening 23B along the transport direction is L1=L2, and the first side camera 115 and the second side camera 125 capture images of the front and back sides and edges of the coin C0 almost simultaneously. Since the coin C0 is circular, the opening shape may be circular or oval.

ここで、図5は、撮像位置への硬貨到達検出信号、1面側露光信号、2面側露光信号を示している。
図5において、硬貨到達検出信号は図1(a)の硬貨到達センサ303によって得られるものである。また、1面側露光信号による露光時間T1、2面側露光信号による露光時間T2は、それぞれ図1(b)のカメラボックス110,120内の各照明部による露光時間である。露光時間T1,T2の間には、照明光相互の干渉を防止するために若干の遅延時間TDが保有されているが、撮像部250では硬貨C0の表裏面の回り角検査も行うため、遅延時間TDをごく短くすることにより1面側と2面側とをほぼ同時に露光・撮像する。なお、図5における時間Txは硬貨C0のサイズに応じてカメラの中心で撮像するために、撮像位置を調整するための時間である。
Here, FIG. 5 shows a coin arrival detection signal at the imaging position, a first side exposure signal, and a second side exposure signal.
In FIG. 5, the coin arrival detection signal is obtained by the coin arrival sensor 303 of FIG. 1(a). Further, the exposure time T1 based on the first side exposure signal and the exposure time T2 based on the second side exposure signal are the exposure times by each illumination unit in the camera boxes 110 and 120 in FIG. 1(b), respectively. A slight delay time TD is provided between the exposure times T1 and T2 in order to prevent mutual interference between the illumination lights, but since the imaging unit 250 also inspects the rotation angle of the front and back surfaces of the coin C0, the delay time TD is maintained between the exposure times T1 and T2. By making the time TD very short, the first side and the second side are exposed and imaged almost simultaneously. Note that the time Tx in FIG. 5 is a time for adjusting the imaging position in order to take an image at the center of the camera according to the size of the coin C0.

経験的に、硬貨C0の80[μm]角領域を1画素によって処理すれば、検査員による外観検査と同等な検査精度が得られることがわかっている。この実施形態における露光時間T1,T2は20~40[μs]程度であり、硬貨C0の移動速度を1.0[m/s]とすると20~40[μs]の間の硬貨C0の移動は撮像画像のボケの原因となるが、上述した80[μm]角に対して無視できるレベルであると言える。 Experience has shown that if an 80 [μm] corner area of the coin C0 is processed by one pixel, an inspection accuracy equivalent to that of a visual inspection by an inspector can be obtained. The exposure times T1 and T2 in this embodiment are about 20 to 40 [μs], and if the moving speed of the coin C0 is 1.0 [m/s], the movement of the coin C0 between 20 and 40 [μs] is Although this causes blurring of the captured image, it can be said to be at a negligible level compared to the above-mentioned 80 [μm] square.

図5における硬貨到達検出信号は、図1(a)の硬貨到達センサ303から図10の画像取込部131,132に入力される。
硬貨到達センサ303は、外径が異なる複数種類の硬貨に対応することを考慮して、外径が最小の硬貨が撮像位置に到達したことを検出する位置に設置しておき、外径が大きい硬貨に対しては、外径の差分の移動時間に相当する遅延時間を切り替えて対応すればよい。例えば、5円硬貨の外径は22.2[mm]、500円硬貨の外径は26.5[mm]であり、両者には4.3[mm]の差がある(半径の差は約2.2[mm])。従って、撮像位置における硬貨C0の搬送速度を1.0[m/s]とすると、上記の半径の差に応じて約2.2[ms]の遅延時間を設定すればよい。
The coin arrival detection signal in FIG. 5 is input from the coin arrival sensor 303 in FIG. 1(a) to the image capturing units 131 and 132 in FIG.
The coin arrival sensor 303 is installed at a position to detect that the coin with the smallest outer diameter has reached the imaging position, considering that it can handle multiple types of coins with different outer diameters, and the coin with the larger outer diameter Coins may be dealt with by switching the delay time corresponding to the travel time of the difference in outer diameter. For example, the outer diameter of a 5 yen coin is 22.2 [mm], and the outer diameter of a 500 yen coin is 26.5 [mm], and there is a difference of 4.3 [mm] between the two (the difference in radius is Approximately 2.2 [mm]). Therefore, assuming that the conveyance speed of the coin C0 at the imaging position is 1.0 [m/s], a delay time of approximately 2.2 [ms] may be set according to the above-mentioned difference in radius.

次に、図6は、本発明の第2実施形態に係る外観検査装置の構成図である。この第2実施形態では、図1の第1実施形態における2面用のカメラボックス120の代わりに、周り角用カメラ155を備えたカメラボックス150を配置し、1面撮像位置P1の下流側に、前記切り出し部200と同様に構成された第2の切り出し部260を追加すると共に、この切り出し部260の下流側に2面用カメラ125を備えたカメラボックス120を配置してある。硬貨フィーダ10や切り出し部200、仕分け部400、不良品回収ボックス61、良品回収ボックス90等の構成は図1(a)とほぼ同様である。
図6では、便宜的に各カメラボックス110,120,150を搬送ガイド23の左右に描いてあるが、実際には、カメラボックス110,120が紙面(硬貨C0)に直交する方向の表側と裏側とにそれぞれ配置され、カメラボックス150はカメラボックス110の反対側(カメラボックス120と同じ側)に配置されている。
図6において、303a,303b,304,305は硬貨到達センサ、250aは撮像部(カメラボックス110,150)、250bは撮像部(カメラボックス120)である。
Next, FIG. 6 is a configuration diagram of a visual inspection apparatus according to a second embodiment of the present invention. In this second embodiment, a camera box 150 equipped with a peripheral angle camera 155 is arranged in place of the two-plane camera box 120 in the first embodiment of FIG. , a second cutout section 260 configured similarly to the cutout section 200 is added, and a camera box 120 equipped with a two-view camera 125 is arranged downstream of this cutout section 260. The configurations of the coin feeder 10, the cutting section 200, the sorting section 400, the defective product collection box 61, the good product collection box 90, etc. are almost the same as in FIG. 1(a).
In FIG. 6, the camera boxes 110, 120, 150 are drawn on the left and right sides of the conveyance guide 23 for convenience, but in reality, the camera boxes 110, 120 are on the front side and the back side in the direction perpendicular to the page (coin C0). The camera box 150 is located on the opposite side of the camera box 110 (on the same side as the camera box 120).
In FIG. 6, 303a, 303b, 304, and 305 are coin arrival sensors, 250a is an imaging section (camera box 110, 150), and 250b is an imaging section (camera box 120).

この第2実施形態では、1面用カメラ115と周り角用カメラ155とによって硬貨C0の表裏面が撮像されるが、その撮像位置付近の搬送ガイド23の開口部は図4(c)のようになる。すなわち、1面用カメラ115側の開口部23C1の長さL1は周り角用カメラ155側の開口部23C2の内径L2よりも大きくなっており、1面用カメラ115によって硬貨C0の例えば表面全体及び縁部の模様を撮像し、周り角用カメラ155によって硬貨C0の裏面の中心部の模様を撮像する。この場合の撮像時の露光時間についても、照明相互の干渉を防止するために若干の遅延時間が設けられている。ここで、開口部23C2の内径L2は硬貨C0の外径よりやや小さくし、開口部23C2の形状は円形または縦長の楕円形であればよい。 In this second embodiment, the front and back sides of the coin C0 are imaged by the first side camera 115 and the circumferential angle camera 155, and the opening of the conveyance guide 23 near the image pickup position is as shown in FIG. 4(c). become. That is, the length L1 of the opening 23C1 on the side of the camera 115 for one side is larger than the inner diameter L2 of the opening 23C2 on the side of the camera 155 for circumference, and the first side camera 115 can capture, for example, the entire surface of the coin C0 and The pattern at the edge is imaged, and the pattern at the center of the back side of the coin C0 is imaged by the peripheral angle camera 155. Regarding the exposure time during imaging in this case, a slight delay time is provided to prevent mutual interference between the illumination lights. Here, the inner diameter L2 of the opening 23C2 may be made slightly smaller than the outer diameter of the coin C0, and the shape of the opening 23C2 may be a circle or a vertically elongated oval.

上記のようにして1面用カメラ115による撮像画像と周り角用カメラ155による撮像画像とを得ることにより、硬貨C0の表裏面の模様の周り角を検出することができる。
この実施形態においても、硬貨C0の搬送方向つまり搬送面を鉛直方向に対して角度θだけ傾斜させることにより、搬送面に対する硬貨C0の押し付け力F(=mGcosθ)を発生させて搬送面からの硬貨C0の浮きを抑制することができる。
図6における切り出し部260は、切り出し部200と同様に、硬貨C0に所定の初期速度を与えながら1枚ずつ分離して切り出すものであるが、撮像部250a,250bでの撮像画像のボケの程度を同じにするために、切り出し部200,260が硬貨C0に与える初期速度を等しくすることが望ましい。
By obtaining the captured image by the first side camera 115 and the captured image by the circumferential angle camera 155 as described above, the circumferential angles of the pattern on the front and back surfaces of the coin C0 can be detected.
In this embodiment as well, by inclining the conveying direction of the coin C0, that is, the conveying surface by an angle θ with respect to the vertical direction, a pressing force F (=mG cos θ) of the coin C0 against the conveying surface is generated, and the coin is pushed from the conveying surface. It is possible to suppress the floating of C0.
Similar to the cutting unit 200, the cutting unit 260 in FIG. 6 separates and cuts out coins C0 one by one while applying a predetermined initial speed to the coin C0. In order to make them the same, it is desirable that the initial velocities given to the coin C0 by the cutting units 200 and 260 be equal.

図示されていないが、図6における周り角検査用のカメラボックス150を除去し、カメラボックス110,120をそのまま残す構成としてもよい。この場合の搬送ガイド23の開口部は、図4(a)に示すように、1面用カメラ115による撮像位置P1では1面用カメラ115側だけに開口部23A1を形成し、2面用カメラ125による撮像位置P2では2面用カメラ125側だけに開口部23A2を形成すればよい。ここで、開口部23A1,23A2の長さは、L1=L2である。
上記のように構成することにより、撮像位置P1,P2により硬貨C0の表裏面の模様及び縁部の模様を撮像することができる。
Although not shown, the camera box 150 for circumferential angle inspection in FIG. 6 may be removed and the camera boxes 110 and 120 may be left as they are. In this case, as shown in FIG. 4A, the opening 23A1 of the conveyance guide 23 is formed only on the side of the first side camera 115 at the imaging position P1 by the first side camera 115, and the second side camera 115 has an opening 23A1. 125, it is sufficient to form the opening 23A2 only on the two-view camera 125 side. Here, the lengths of the openings 23A1 and 23A2 are L1=L2.
By configuring as described above, the patterns on the front and back surfaces and the pattern on the edge of the coin C0 can be imaged at the imaging positions P1 and P2.

図7は、本発明の第3実施形態に係る外観検査装置の構成図である。
前述した第1,第2実施形態はほぼ鉛直方向の搬送ガイドにより硬貨C0を撮像位置に搬送しているが、この第3実施形態は、傾斜した搬送ガイドを用いて硬貨C0を撮像位置に搬送する例である。
第1,第2実施形態では、切り出した後の硬貨C0は初期速度+重力加速度による自由落下運動となり、搬送路が長くなると硬貨C0の搬送速度が大きくなる。照明部による露光時間と硬貨C0の搬送速度が撮像画像のボケの量を左右するので、搬送速度が大きくなるほど撮像画像のボケも大きくなる。従って、ボケを少なくするには撮像部の位置が限られることになり、これが設計上・構造上の制約となる。
上記の点にかんがみ、第3実施形態は、撮像画像のボケを少なくし、かつ、撮像部の配置上の自由度を大きくしたものである。
FIG. 7 is a configuration diagram of a visual inspection apparatus according to a third embodiment of the present invention.
In the first and second embodiments described above, the coin C0 is conveyed to the imaging position using a substantially vertical conveyance guide, but in this third embodiment, the coin C0 is conveyed to the imaging position using an inclined conveyance guide. This is an example.
In the first and second embodiments, the coin C0 after being cut out has a free falling motion due to the initial velocity + gravitational acceleration, and the longer the conveyance path becomes, the greater the conveyance speed of the coin C0 becomes. Since the exposure time by the illumination unit and the conveyance speed of the coin C0 affect the amount of blur in the captured image, the higher the conveyance speed, the greater the blur in the captured image. Therefore, in order to reduce blur, the position of the imaging section is limited, and this becomes a design and structural constraint.
In view of the above points, the third embodiment reduces the blur of the captured image and increases the degree of freedom in the arrangement of the imaging unit.

第3実施形態を示す図7(a)は全体構成図、(b)は撮像部の構成図、(c)はA-A断面図、(d)はB-B断面図、(e)は撮像部250の上流の搬送ガイド23における硬貨C0の搬送速度の説明図である。
図7(a)において、硬貨フィーダ10、切り出し部200、撮像部250、仕分け部400等の構成は図1とほぼ同様であるが、本実施形態では、搬送ガイド20,23,24等が傾斜して配置されており、硬貨C0が斜め下方に搬送される。
図7(b)に示した撮像部250は、第1実施形態と同様に、1面用カメラ115と2面用カメラ125とによって硬貨C0の表裏面の模様及び縁部の模様をほぼ同時に撮像する。
また、図7(c)に示すように、搬送ガイド23上では、第1実施形態と同様に硬貨C0の搬送方向を鉛直方向に対して角度θだけ傾斜させている。更に、図7(d)は仕分け部400の一例であり、搬送ガイド91,63により硬貨C0を良品硬貨Cと不良品硬貨C1とに仕分けて良品回収ボックス90と不良品回収ボックス61とにそれぞれ回収する。
7(a) showing the third embodiment is an overall configuration diagram, (b) is a configuration diagram of an imaging unit, (c) is an AA sectional view, (d) is a BB sectional view, and (e) is an FIG. 3 is an explanatory diagram of the conveyance speed of the coin C0 in the conveyance guide 23 upstream of the imaging unit 250. FIG.
In FIG. 7A, the configurations of the coin feeder 10, cutting section 200, imaging section 250, sorting section 400, etc. are almost the same as in FIG. 1, but in this embodiment, the conveyance guides 20, 23, 24, etc. are inclined. The coin C0 is conveyed diagonally downward.
Similar to the first embodiment, the imaging unit 250 shown in FIG. 7B captures images of the patterns on the front and back sides and the pattern on the edge of the coin C0 almost simultaneously using the camera 115 for the first side and the camera 125 for the second side. do.
Further, as shown in FIG. 7C, on the conveyance guide 23, the conveyance direction of the coin C0 is inclined by an angle θ with respect to the vertical direction, similarly to the first embodiment. Furthermore, FIG. 7D shows an example of the sorting section 400, in which the conveyance guides 91 and 63 sort the coins C0 into good coins C and defective coins C1, and store them in the good coin collection box 90 and the defective coin collection box 61, respectively. to recover.

図7(e)は、搬送ガイド23における硬貨C0の搬送速度Vを説明するためのものであり、この実施形態では、搬送ガイド23つまり硬貨C0の搬送面を水平面に対して角度Φだけ下方に傾斜させている。このため、重力加速度Gによる搬送速度の増加をG・cosΦに緩和することができ、切り出し部200によって硬貨C0に与えられる初期速度をVとすると、搬送ガイド23における硬貨C0の搬送速度Vは、V=V+G・cosΦとなる。
上記のように、硬貨C0の搬送面を水平面に対して所定角度Φだけ下方に傾斜させることにより、硬貨C0をほぼ鉛直方向に搬送する場合に比べて撮像位置における硬貨C0の搬送速度を低下させ、撮像画像のボケを抑制すると共に、装置全体を鉛直方向に低く構成可能として装置の小型化に寄与することができる。
FIG. 7E is for explaining the conveyance speed V of the coin C0 in the conveyance guide 23. In this embodiment, the conveyance guide 23, that is, the conveyance surface of the coin C0 is moved downward by an angle Φ with respect to the horizontal plane. It is tilted. Therefore, the increase in the conveying speed due to the gravitational acceleration G can be reduced to G·cosΦ, and if the initial speed given to the coin C0 by the cutting unit 200 is V0 , the conveying speed V of the coin C0 in the conveying guide 23 is , V=V 0 +G·cosΦ.
As described above, by tilting the conveyance surface of the coin C0 downward by a predetermined angle Φ with respect to the horizontal plane, the conveyance speed of the coin C0 at the imaging position is reduced compared to the case where the coin C0 is conveyed in a substantially vertical direction. In addition to suppressing blur in the captured image, the entire device can be configured to be low in the vertical direction, contributing to miniaturization of the device.

次に、図1のように硬貨C0をほぼ鉛直方向に搬送する場合と図7のように傾斜させて搬送する場合とについて、撮像画像のボケを許容範囲に収めるための搬送路の長さを図8に基づいて考察する。
図8は、撮像位置と撮像画像のボケとの関係を説明するための図である。
本実施形態では、硬貨C0を1画素当たり80[μm]に量子化した撮像画像を用いて外観検査を行っている。仮に、撮像位置における硬貨C0の搬送速度Vを1.0[m/s]とし、露光時間を20[μs]とすると、撮像画像には20[μm](上記分解能80[μm]の25%)のボケが生じるが、実用上、この程度のボケは許容できるものとする。
Next, we will calculate the length of the transport path to keep the blurring of the captured image within the allowable range for the case where the coin C0 is transported almost vertically as shown in Figure 1 and the case where the coin C0 is transported at an angle as shown in Figure 7. Consider this based on FIG.
FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between the imaging position and the blur of the captured image.
In this embodiment, the appearance inspection is performed using a captured image in which the coin C0 is quantized to 80 [μm] per pixel. If the transport speed V of the coin C0 at the imaging position is 1.0 [m/s] and the exposure time is 20 [μs], the captured image will have a resolution of 20 [μm] (25% of the above resolution of 80 [μm]). ), but this level of blur is considered acceptable in practice.

切り出し部200による処理能力を1000枚/分とすると、切り出し部200は60[ms]ごとに硬貨C0を切り出すことになる。いま、硬貨C0が500円硬貨であると、その直径は26.5[mm]であるから、切り出された硬貨C0の初期速度Vは、V=26.5[mm]/60[ms]=0.442[m/s]となる。
図1のように硬貨C0をほぼ鉛直方向に搬送する場合、初期速度V(=0.442[m/s])で切り出された硬貨C0が撮像位置において搬送速度V(=1.0[m/s])となるまでの時間t1は、t1=(V-V)/G=(1.0-0.442)/9.8=0.057[s]となる。従って、切り出し部200から撮像位置までの硬貨C0の移動距離LX(図8を参照)は、LX=V・t1+(1/2)G・t1=0.0252+0.0159=0.0411[m]=41[mm]となる。
一方、硬貨C0をΦ=45°の傾斜面にて搬送する場合、重力加速度Gは見かけ上、1/2になるので、硬貨C0が撮像位置において搬送速度V(=1.0[m/s])となるまでの時間t2は、t2=(1.0-0.442)/4.9=0.114[s]となる。従って、切り出し部200から撮像位置までの硬貨C0の移動距離LXは、LX=0.0822[m]=82[mm]となる。
If the processing capacity of the cutting unit 200 is 1000 coins/minute, the cutting unit 200 will cut out a coin C0 every 60 [ms]. Now, if the coin C0 is a 500 yen coin, its diameter is 26.5 [mm], so the initial velocity V 0 of the cut coin C0 is V 0 =26.5 [mm]/60 [ms]. ]=0.442 [m/s].
When the coin C0 is conveyed in a substantially vertical direction as shown in FIG. m/s]) is t1=(V-V 0 )/G=(1.0-0.442)/9.8=0.057 [s]. Therefore, the movement distance LX of the coin C0 from the cutting section 200 to the imaging position (see FIG. 8) is: LX=V 0 · t1 + (1/2) G · t1 2 = 0.0252 + 0.0159 = 0.0411 [ m]=41 [mm].
On the other hand, when the coin C0 is transported on an inclined surface of Φ=45°, the gravitational acceleration G is apparently 1/2, so the coin C0 is transported at the transport speed V (=1.0 [m/s ]) is t2=(1.0-0.442)/4.9=0.114 [s]. Therefore, the moving distance LX of the coin C0 from the cutting section 200 to the imaging position is LX=0.0822 [m]=82 [mm].

つまり、撮像画像のボケを20[μm]程度に抑える条件の下で、硬貨C0をほぼ鉛直方向に搬送する場合には、切り出し部200から撮像位置までの距離LXを41[mm]にしなければならないが、硬貨C0をΦ=45°の傾斜面にて搬送する場合には上記の距離LXが82[mm]となり、撮像部250の配置に自由度を持たせることができる。
なお、傾斜面の傾斜角度Φは45°だけでなく任意に選択可能であるから、この傾斜角度Φに応じた距離LXによって撮像部250を所望の位置に配置することができ、結果として装置の設計上または製造上の制約が少なくなる。
In other words, if the coin C0 is to be conveyed in an almost vertical direction under the conditions of suppressing the blur of the captured image to about 20 [μm], the distance LX from the cutting section 200 to the imaging position must be set to 41 [mm]. However, when the coin C0 is conveyed on an inclined surface of Φ=45°, the above-mentioned distance LX becomes 82 [mm], and the arrangement of the imaging section 250 can be provided with a degree of freedom.
Note that since the inclination angle Φ of the inclined surface can be arbitrarily selected in addition to 45°, the imaging unit 250 can be placed at a desired position by a distance LX corresponding to this inclination angle Φ, and as a result, the image pickup unit 250 can be placed at a desired position. Fewer design or manufacturing constraints.

C0:未検査硬貨
C1:不良品硬貨
C:良品硬貨
CX:縁部
P1,P2:撮像位置
G0,GX:模様
10:硬貨フィーダ
20,23,24,63,91:搬送ガイド
23a:搬送方向
23A1,23A2,23B,23C1,23C2:開口部
61:不良品回収ボックス
90:良品回収ボックス
110,120,150:カメラボックス
111,121:斜光照明部
112,122:散乱照明部
113,123:落射照明部
114,124:レンズ
115:1面用カメラ
116,126:照明電源
125:2面用カメラ
127:中空円錐形プリズム
130:画像処理装置
140:PLC
155:周り角用カメラ
200,260:切り出し部
210,220,270,280:切り出し円盤
210a,220a:切り出し凸部
230:同期サーボ制御器
231,232,233:同期サーボモータ
234:駆動ギア
250,250a,250b:撮像部
301,302,303,303a,303b,304,305:硬貨到達センサ
400:仕分け部
C0: Uninspected coin C1: Defective coin C: Good coin CX: Edges P1, P2: Imaging positions G0, GX: Pattern 10: Coin feeder 20, 23, 24, 63, 91: Conveying guide 23a: Conveying direction 23A1 , 23A2, 23B, 23C1, 23C2: Opening 61: Defective product collection box 90: Good product collection box 110, 120, 150: Camera box 111, 121: Oblique lighting section 112, 122: Scattered lighting section 113, 123: Epi-illumination Parts 114, 124: Lens 115: Camera for one surface 116, 126: Illumination power source 125: Camera for two surfaces 127: Hollow conical prism 130: Image processing device 140: PLC
155: Surrounding angle cameras 200, 260: Cutting parts 210, 220, 270, 280: Cutting out discs 210a, 220a: Cutting out protrusions 230: Synchronous servo controllers 231, 232, 233: Synchronous servo motor 234: Drive gear 250, 250a, 250b: Imaging section 301, 302, 303, 303a, 303b, 304, 305: Coin arrival sensor 400: Sorting section

Claims (4)

未検査状態の多数の硬貨が収容される硬貨フィーダと、
前記硬貨フィーダから遠心力と重力とにより連続的に供給された硬貨を切り出す切り出し部と、
前記切り出し部から供給されて撮像位置に到達した硬貨の表裏面及び縁部を、硬貨の移動中に撮像する撮像部と、
前記撮像部による撮像画像から硬貨の外観の良否を判断した結果に基づいて良品硬貨と不良品硬貨とを仕分ける仕分け部と、
前記硬貨フィーダ、前記切り出し部、前記撮像部、及び前記仕分け部の相互間にそれぞれ配置されて硬貨を案内する搬送ガイドと、
を備え、
前記切り出し部は、前記硬貨フィーダ側から供給された複数の硬貨をそれぞれ分離させて硬貨相互間に一定の隙間を保有させ、かつ、硬貨に所定の初期速度及び重力を与えて前記撮像部方向へ1枚ずつ切り出すものであり、
前記切り出し部は、一対の切り出し円盤を互いに逆方向に回転させることにより、前記切り出し円盤の相互間に供給された硬貨を切り出すことを特徴とした硬貨外観検査装置。
a coin feeder that accommodates a large number of uninspected coins;
a cutting unit that cuts out coins continuously supplied from the coin feeder by centrifugal force and gravity;
an imaging unit that images the front and back surfaces and edges of the coin supplied from the cutting unit and reached the imaging position while the coin is moving;
a sorting unit that sorts good coins and defective coins based on a result of determining whether the appearance of the coin is good or bad from the image taken by the imaging unit;
a conveyance guide that is arranged between the coin feeder, the cutting section, the imaging section, and the sorting section and guides the coins;
Equipped with
The cutting section separates the plurality of coins supplied from the coin feeder side, maintains a certain gap between the coins, and applies a predetermined initial velocity and gravity to the coins so as to move the coins toward the imaging section. It is cut out one by one,
A coin appearance inspection device, wherein the cutting section rotates a pair of cutting disks in opposite directions to cut out the coins supplied between the cutting disks.
請求項1に記載した硬貨外観検査装置において、
前記撮像部は、前記撮像位置に到達した硬貨の1面、2面をそれぞれ撮像する1面用カメラと2面用カメラとを備え、
前記硬貨の縁部からの反射光を、前記2面用カメラに結像させる中空円錐状プリズムをさらに備え、
前記1面用カメラによって前記1面を撮像した後に若干の遅延時間をおいて前記2面用カメラによって前記2面をほぼ同時に撮像し、前記1面用カメラ及び前記2面用カメラにより撮像した硬貨の表裏面及び縁部の画像に基づいて硬貨の外観を検査することを特徴とした硬貨外観検査装置。
In the coin appearance inspection device according to claim 1 ,
The imaging unit includes a first-side camera and a second-side camera that respectively take images of the first side and the second side of the coin that has reached the imaging position,
further comprising a hollow conical prism that images the reflected light from the edge of the coin on the two-sided camera,
A coin whose two sides are imaged almost simultaneously by the two-side camera after a slight delay after the first side is imaged by the first-side camera, and which are imaged by the first-side camera and the second-side camera. A coin appearance inspection device characterized by inspecting the appearance of a coin based on images of the front and back sides and edges of the coin.
請求項1又は請求項2に記載した硬貨外観検査装置において、
前記撮像位置に至る前記搬送ガイドを、ほぼ鉛直方向に配置したことを特徴とする硬貨外観検査装置。
In the coin appearance inspection device according to claim 1 or claim 2 ,
A coin appearance inspection device characterized in that the conveyance guide leading to the imaging position is arranged substantially vertically.
請求項1又は請求項2に記載した硬貨外観検査装置において、
前記撮像位置に至る前記搬送ガイドを、水平方向に対して所定角度傾斜させて配置したことを特徴とする硬貨外観検査装置。
In the coin appearance inspection device according to claim 1 or claim 2 ,
A coin visual inspection device, wherein the conveyance guide leading to the imaging position is arranged at a predetermined angle with respect to the horizontal direction.
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