JPH10308938A

JPH10308938A - 撮像方法

Info

Publication number: JPH10308938A
Application number: JP9118436A
Authority: JP
Inventors: Shinji Hatazawa; 新治畑澤; Tatsuo Sakai; 龍雄酒井; Kazuo Sawada; 和男澤田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-05-08
Filing date: 1997-05-08
Publication date: 1998-11-17

Abstract

(57)【要約】【課題】コンベア等により移動する被検査物を撮像する
ことが必要な検査において、カメラの１フィールドに複
数の画像を撮像することにより高速な検査速度を実現で
きる撮像方法を提供する。【解決手段】被検査物をＣＣＤカメラの視野内で自転さ
せながら移動させ、ＣＣＤカメラの視野内で被検査物の
画像が重ならないタイミングで間欠的に被検査物に光を
照射して露光せしめることにより、一つの被検査物につ
いて複数の向きから撮像した画像を取り込む。通常のＣ
ＣＤカメラは１フィールド中に電子シャッタの設定時間
だけ露光することで移動物体の静止画像を撮ることがで
きる構造となっているので、この電子シャッタの機能を
用いて、１フィールドの時間内で多重露光を行う。また
は、ストロボ光源を用いて間欠的に露光させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコンベア等により移
動する被検査物を撮像することが必要な検査において、
高速な検査速度を実現できる撮像方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１５は従来の検査装置の概略構成を示
す平面図である。この検査装置は、例えば瓶のような円
筒形状の物体１０の外観をＣＣＤカメラ２０で撮像し、
得られた画像を用いて被検査物の表面や内部の欠陥の有
無を検査するものである。この例では、被検査物１０を
自転させながら公転させる搬送手段４０により複数の被
検査物１０を所定の間隔で搬送し、１回に検査できる回
転角度ωの自転をする毎に撮像し、フィールド転送を繰
り返すものである。検査ステージａ−ｂ間を通過する被
検査物１０は、撮像時には照明手段３０により照明され
る。

【０００３】従来の撮像方法では、被検査物１０の全周
を１回に検査できる回転角度ωで分割した数をｎとし、
フィールド転送時間をｔ（＝１６．５ｍｓｅｃ）とする
と、被検査物１０の全周を撮像するための時間として、
ｎ×ｔの時間が必要ということになる。

【０００４】図１５の例は被検査物１０の搬送をロータ
ーテーブルで行い、被検査物１０の全周分割数がｎ＝６
の場合であり、図１６に示すように、被検査物１０の全
周を検査するには、６フィールド分の画像が必要であ
り、すべての画像を取り込むまでに、ｎ×ｔ＝６×１
６．５≒１００ｍｓｅｃの時間が必要となる。そして、
このｎ×ｔの時間が図１５の検査ステージａ−ｂ間の通
過時間となるので、搬送速度をそれ以上速くすることが
できないという問題があった。検査ステージの時間を短
縮するためにカメラを複数台用いる方法もあるが、それ
は高価になるという問題があった。

【０００５】また、ラインイメージセンサを用いて円筒
面の全周を撮像する方法もあるが、被検査物が移動中に
全周を撮像するためには、ミラー等によるスキャンニン
グが必要となっており、複雑な機構が必要であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述のような
点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、コンベア等により移動する被検査物を撮像すること
が必要な検査において、カメラの１フィールドに複数の
画像を撮像することにより高速な検査速度を実現できる
撮像方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の撮像方法によれ
ば、移動する被検査物の画像をＣＣＤカメラで取り込ん
で画像処理する検査において、ＣＣＤカメラの１フィー
ルドに複数の画像を撮像することを特徴とするものであ
る。例えば、図１５に示すように、被検査物１０をＣＣ
Ｄカメラ２０の視野内で自転させながら移動させ、ＣＣ
Ｄカメラ２０の視野内で被検査物１０の画像が重ならな
いタイミングで間欠的に被検査物１０に光を照射して露
光せしめることにより、図１に示すように、一つの被検
査物１０について複数の向きから撮像した画像を取り込
むものである。これにより、ＣＣＤカメラ２０の１フィ
ールドの時間内に被検査物１０を複数の向きから撮像し
た複数の画像を転送でき、高速な検査が実現できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施例の説明
図である。本実施例では、移動する被検査物の画像をＣ
ＣＤカメラで取込み画像処理する検査において、複数回
露光することにより、ＣＣＤカメラの１フィールドに複
数の画像を撮像するものである。通常のＣＣＤカメラは
１フィールド中に電子シャッタの設定時間だけ露光する
方式で移動物体の静止画像を撮ることができる構造とな
っている。そこで、この電子シャッタの機能を用いて、
１フィールドの時間内で多重露光を行うことにより、複
数フィールド分の画像を１フィールド分の画像として重
ね撮りした画像を取り込むことができる。図１の例で
は、従来例の図１６に示した６フィールド分の画像を重
ね合わせて、１フィールド分の画像として撮像してい
る。

【０００９】この方法を用いると、上述のように、一つ
の被検査物に対して複数の向きからの画像が必要な場合
に、ＣＣＤカメラの１フィールド転送時間に複数の画像
を転送でき、高速な検査が実現できる。本実施例の用途
は上記の場合に限定されるものではなく、例えば、一つ
の被検査物に対して複数の照明条件での撮像が必要な場
合、あるいは、一度に撮像できない位置関係にある複数
の被検査物を高速に検査する場合等においても、同様
に、ＣＣＤカメラの１フィールド転送時間に複数の画像
を転送でき、高速な検査が実現できるものである。

【００１０】なお、ＣＣＤカメラは各画素毎に光電変換
部（フォトダイオード）と電荷蓄積部（コンデンサ）と
電荷転送部（ＣＣＤ：電荷結合素子によるシフトレジス
タ）を備えており、電荷蓄積部から電荷転送部への電荷
像の受け渡しは１フィールドについて１回行えば良い。
電荷蓄積部から電荷転送部への電荷像の受け渡しが済む
と、電荷蓄積部は初期化される。そして、電荷転送部が
１フィールドの時間をかけて電荷像を映像信号としてダ
ンプしている間に、光電変換部と電荷蓄積部の間のスイ
ッチ（つまり電子シャッタ）を複数回に分けてオンさせ
ることにより、電荷蓄積部には、１フィールドの時間の
間に複数回の露光を行うことが可能となっている。以上
のように、１フィールド分の多重露光による撮像と１フ
ィールド分の映像信号のダンプは並行して行うことがで
きる。

【００１１】図２は本発明の第２実施例の説明図であ
る。本実施例では、瓶のような円筒形状の物体１０の外
観をＣＣＤカメラ２０で撮像した画像を用いて検査する
際に、移動する被検査物１０を自転させながら、１回に
検査できる外観分の回転角度ω毎に露光を行う。この露
光を１フィールドの転送時間内に複数回行う。ただし、
１フィールド中に複数回露光しても画像が重ならない位
置に被検査物１０が搬送されたときに、被検査物１０の
みが照明されるように、光源３１〜３６により間欠的に
光を照射する。被検査物１０は、例えば、図１５に示し
たようなローターテーブルで搬送する。

【００１２】この方法を用いて適当な自転及び搬送速度
を与えると、全周を撮像するために必要な転送フィール
ド数を減らすことができ、検査時間を短縮することがで
きる。これにより、従来の撮像方法に比ベて搬送速度を
上げることができる。また、間欠的に被検査物が存在す
る部分だけ照明され、露光されるので、明瞭な複数の画
像が得られる。この間欠照明をストロボ光源で構成する
と、適切なタイミングで強い光量を容易に得ることがで
きる。

【００１３】なお、被検査物の自転方向は公転方向と一
致させることが好ましく、これにより、１フィールド時
間内に撮像できる回転角度分を増やし、少ない回数で全
周を撮像することが可能となる。

【００１４】図３は本発明の第３実施例の説明図であ
る。図中、４１はローターテーブルの公転軸であり、４
２はローターテーブルのアームである。さらに、４３は
被検査物１０を自転させるための自転軸である。３Ａは
間欠照明のための光源であり、照射した光が被検査物１
０で反射されてＣＣＤカメラ２０に取り込まれるように
配置されている。このように、本実施例は、上述の第２
実施例において、間欠照明を反射光で構成したものであ
り、この照明方法によって、被検査物表面の欠陥を明瞭
に撮像することができる。

【００１５】図４は本発明の第４実施例の説明図であ
る。図中、３Ｂは間欠照明のための光源であり、被検査
物１０が透明体である場合に、照射した光が被検査物１
０を透過してＣＣＤカメラ２０に取り込まれるように配
置されている。このように、本実施例では、上述の第２
実施例において、間欠照明を透過光で構成したものであ
り、この照明方法によって、被検査物表面での反射の影
響を受けずに検査を行うことができ、内部の欠陥を明瞭
に検出できる。

【００１６】図５は本発明の第５実施例の説明図であ
る。本実施例は、反射光による検査のための光源３Ａ
と、透過光による検査のための光源３Ｂを併用するもの
であり、被検査物１０が透明の場合に、まず、全周を透
過光で撮像し、次に、全周を反射光で撮像する。この場
合、被検査物が２回自転したときに撮像が完了する。そ
して、撮像した２つの画像を比較処理し、検査を行う。
この方法によると、２つの画像を比較するため、より厳
密に表面と内部の欠陥を区別できるなど、精度の高い検
査が可能となる。

【００１７】なお、請求項６の発明では、１回の露光の
たびに透過光による撮像と反射光による撮像を交互に行
うようにしても良い。この場合、透過光による画像と反
射光による画像を比較処理する際には、被検査物の移動
と自転の影響を考慮して、被検査物の同じ部分を撮像し
た画像領域を選択して比較するための処理が必要になる
が、その代わり、被検査物が１回自転したときに撮像が
完了するという利点がある。一方、上述のように、全周
を透過光で多重露光により撮像し、次に、全周を反射光
で多重露光により撮像する方式では、被検査物を２回自
転させる必要があるが、その代わり、画像の比較処理は
非常に簡単に行えるという利点がある。

【００１８】図６は本発明の第６実施例の説明図であ
る。本実施例では、瓶のような円筒形状の物体の外観を
ＣＣＤカメラで撮像し、得られた画像を用いて画像処理
により検査を行う場合において、例えば図２に示すよう
に、被検査物１０を自転させながら公転移動させて、１
回に検査できる外観分の回転角度ωの自転を行う毎に露
光する。この露光を１フィールド転送時間内に複数回行
う。このとき、間欠照明のための光源３１〜３６とし
て、赤色、緑色、青色という異なる色の照明を順に発光
させて、同色の照明で露光した画像が、１フィールド中
で重ならないように撮像する。ただし、撮像にはカラー
カメラを用いる。この方法を用いると、図６のように、
異なる色の画像が重なるタイミングで撮像しても、それ
らを分離することができ、検査速度を上げることができ
る。図中、Ｒ画像は赤色の光源（例えば図２の光源３１
又は３４）が発光したときの画像、Ｇ画像は緑色の光源
（例えば図２の光源３２又は３５）が発光したときの画
像、Ｂ画像は青色の光源（例えば図２の光源３３又は３
６）が発光したときの画像である。

【００１９】図７は本発明の第７実施例の説明図であ
る。本実施例では、被検査物１０が透明の場合に、反射
光と透過光とで異なる色の光源３ａ，３ｂを用いて同時
に照明し、カラーカメラ２０で撮像する。この方法によ
ると、透過光画像と反射光画像を分離することができる
ため、被検査物１０の全周を１回撮像するだけで、透過
光と反射光の二つの画像を用いた精度の高い検査が可能
になる。

【００２０】図８〜図１０は本発明の第８実施例の説明
図である。本実施例では、瓶のような円筒形状の物体１
０の外観をＣＣＤカメラ２０で撮像し、得られた画像を
用いて画像処理により検査を行う場合において、被検査
物１０を自転させながら公転移動させて、必要な回転角
度分の露光を１フィールド転送時間内に連続的に行うも
のである。このとき、連続光照明としては、被検査物１
０と同期して搬送されるライン光源３Ｌでの連続光を用
いる。光源３Ｌと被検査物１０との同期した搬送は、被
検査物１０がセットされているローターテーブルの公転
軸４１からのアーム４２にライン光源３Ｌを取り付けれ
ば容易に実現できる。この方法によると、図１０に示し
たように、被検査物１０の自転方向への展開像が得られ
る。

【００２１】図１１及び図１２は本発明の第９実施例の
説明図である。本実施例では、上述の第８実施例におい
て、ライン光源３Ｌの代わりに、スリット３９を有する
遮光板３８を被検査物１０と同期して搬送し、光源３７
は固定とする。この方法によると、被検査物１０が移動
しても、光源３７は固定されているため、電源配線等の
光源の構成が簡単になる。また、アーム４２に加わる荷
重も軽減できる。

【００２２】図１３は本発明の第１０実施例の説明図で
ある。本実施例では、上述の第８又は第９実施例におい
て、被検査物の外周のうち検査を細かくしなければなら
ない領域（領域Ａ）と、そうでない領域（領域Ｂ）があ
る場合に、領域Ａの撮像では自転速度を遅くし、領域Ｂ
の撮像では自転速度を速くするものである。撮像される
領域が領域Ａであるか領域Ｂであるかは、被検査物の向
きを一定にして搬送路へ搭載し、自転速度と搬送速度と
から何時その領域が撮像されるかを予め計算しておく等
の手段により、容易に判断できる。その結果、得られる
画像は図１３に示すように領域Ａが拡大されるようにな
る。この方法によると、検査精度を求められる領域で分
解能の高い展開像が得られる。

【００２３】同様に、領域Ａの撮像では被検査物の搬送
速度を速くし、領域Ｂの撮像では搬送速度を遅くするよ
うにしても良い。この場合においても、得られる画像は
図１３に示すように領域Ａが拡大されるようになり、検
査精度を求められる領域で分解能の高い展開像が得られ
る。

【００２４】図１４は本発明の第１１実施例の説明図で
ある。本実施例では、上述の第８又は第９実施例の照明
として、ライン光源又はスリット光源に代えて、被検査
物の検査箇所全体が照明される連続光を用いる。また、
自転速度は可変とする。この撮像方法によると、図１４
に示すように、１フィールド中に回転する被検査物が連
続的にずれながら重畳した画像が得られる。これは、図
１０に示した横方向への展開像とは異なり、横方向に長
い光量変化は強調して観察され、横方向に短い光量変化
は抑制されて観察されることになる。実際の検査におい
ては、瓶内部に液が充填されている場合には液面レベル
を検査したり、横方向の傷を強調して抽出する用途に利
用することができる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、移動する被検
査物の画像をＣＣＤカメラで取り込んで画像処理する検
査において、ＣＣＤカメラの１フィールドに複数の画像
を撮像するものであるから、高速な検査を実現できると
いう効果がある。請求項２の発明によれば、被検査物を
ＣＣＤカメラの視野内で自転させながら移動させること
により、一つの被検査物について複数の向きからの画像
をＣＣＤカメラの１フィールドに撮像するので、全周の
検査に必要な時間を短縮できるという効果がある。

【００２６】請求項３の発明によれば、ＣＣＤカメラの
視野内で被検査物の画像が重ならないタイミングで間欠
的に被検査物に光を照射して露光せしめる間欠照明手段
を設けたことにより、露光される像が明瞭になるという
効果がある。請求項４の発明によれば、光源からの光が
被検査物で反射されてＣＣＤカメラに取り込まれるよう
に間欠照明手段を構成したので、被検査物の表面の欠陥
を明瞭にする検査が可能になるという効果がある。

【００２７】請求項５の発明によれば、被検査物が透明
体である場合に、光源からの光が被検査物を透過してＣ
ＣＤカメラに取り込まれるように間欠照明手段を構成し
たので、被検査物の内部の欠陥を表面での反射の影響を
受けずに検査できるという効果がある。請求項６の発明
によれば、透過光による間欠照明と反射光による間欠照
明を交互に動作させ、透過光による画像と反射光による
画像を画像処理による検査で比較するようにしたので、
被検査物の表面の欠陥と内部の欠陥を区別することがで
きるという効果がある。

【００２８】請求項７の発明によれば、間欠照明手段の
光源をストロボで構成したので、強い光量が間欠的に得
られるという効果がある。請求項８の発明によれば、光
の三原色を独立して撮像できるカラーカメラで撮像する
と共に、同じ色の被検査物の画像が重ならないタイミン
グで間欠的に被検査物に光の三原色のいずれか一色を選
択的に照射するようにしたので、画像が重なるタイミン
グで撮像しても、色が異なることにより分離することが
できるという効果がある。

【００２９】請求項９の発明によれば、被検査物が透明
体である場合に、透過光による間欠照明と反射光による
間欠照明を光の三原色の異なる色で行うようにしたの
で、透過光と反射光を同時に照射して同時に撮像して
も、色が異なることにより透過光画像と反射光画像とを
分離できるという効果がある。請求項１０の発明によれ
ば、自転しながら移動する被検査物の被検査箇所にのみ
選択的に連続光を照射できる光源を有するので、間欠照
明を用いる場合に比べると、撮像時に被検査物と同期を
取る必要がなくなるという効果がある。

【００３０】請求項１１の発明によれば、被検査物に移
動方向と略垂直な方向にライン状に連続光を照射するよ
うにしたので、被検査物の自転方向への展開像を得るこ
とができるという効果がある。請求項１２の発明によれ
ば、被検査物と共に移動する遮光板に形成されたスリッ
トと、被検査物との間に前記遮光板が位置するように固
定された一様な光源とにより、ライン状の連続光を構成
するものであるから、光源の構成が簡単になるという効
果がある。

【００３１】請求項１３又は１４の発明によれば、被検
査物の自転速度又は移動速度を可変としたことにより、
必要な領域の検査精度を上げることができ、また、不必
要な領域については検査速度を上げることができるとい
う効果がある。請求項１５の発明によれば、自転しなが
ら移動する被検査物の検査箇所全体に連続光を照射でき
る光源を有することにより、移動方向に長い光量変化を
強調して検査することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１乃至３の撮像方法により得られる画像
を示す説明図である。

【図２】請求項１乃至３の撮像方法の説明図である。

【図３】請求項４の撮像方法で用いる照明手段の構成を
示す正面図である。

【図４】請求項５の撮像方法で用いる照明手段の構成を
示す正面図である。

【図５】請求項６の撮像方法で用いる照明手段の構成を
示す正面図である。

【図６】請求項８の撮像方法により得られる画像を示す
説明図である。

【図７】請求項９の撮像方法で用いる照明手段の構成を
示す正面図である。

【図８】請求項１０又は１１の撮像方法におけるライン
光源の構成を示す正面図である。

【図９】請求項１０又は１１の撮像方法におけるライン
光源の構成を示す平面図である。

【図１０】請求項１０又は１１の撮像方法により得られ
る画像を示す説明図である。

【図１１】請求項１２の撮像方法におけるスリットを用
いた照明手段の構成を示す斜視図である。

【図１２】請求項１２の撮像方法におけるスリットを用
いた照明手段の構成を示す平面図である。

【図１３】請求項１３又は１４の撮像方法により得られ
る画像を示す説明図である。

【図１４】請求項１５の撮像方法により得られる画像を
示す説明図である。

【図１５】従来の撮像方法による検査装置の平面図であ
る。

【図１６】従来の撮像方法の説明図である。

【符号の説明】

１０被検査物２０ＣＣＤカメラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動する被検査物の画像をＣＣＤカメ
ラで取り込んで画像処理する検査において、ＣＣＤカメ
ラの１フィールドに複数の画像を撮像することを特徴と
する撮像方法。
【請求項２】被検査物をＣＣＤカメラの視野内で自
転させながら移動させることにより、一つの被検査物に
ついて複数の向きからの画像をＣＣＤカメラの１フィー
ルドに撮像することを特徴とする請求項１記載の撮像方
法。
【請求項３】ＣＣＤカメラの視野内で被検査物の画
像が重ならないタイミングで間欠的に被検査物に光を照
射して露光せしめる間欠照明手段を有することを特徴と
する請求項２記載の撮像方法。
【請求項４】間欠照明手段は、光源からの光が被検
査物で反射されてＣＣＤカメラに取り込まれるように構
成されることを特徴とする請求項３記載の撮像方法。
【請求項５】被検査物が透明体である場合に、間欠
照明手段は、光源からの光が被検査物を透過してＣＣＤ
カメラに取り込まれるように構成されることを特徴とす
る請求項３記載の撮像方法。
【請求項６】被検査物が透明体である場合に、間欠
照明手段は、光源からの光が被検査物を透過してＣＣＤ
カメラに取り込まれるように構成された第１の照明手段
と、光源からの光が被検査物で反射されてＣＣＤカメラ
に取り込まれるように構成された第２の照明手段とを交
互に動作させるように構成され、透過光による画像と反
射光による画像を画像処理による検査で比較することを
特徴とする請求項５記載の撮像方法。
【請求項７】間欠照明手段の光源はストロボで構成
されることを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記
載の撮像方法。
【請求項８】ＣＣＤカメラは光の三原色を独立して
撮像できるカラーカメラであり、該カラーカメラの視野
内で同じ色の被検査物の画像が重ならないタイミングで
間欠的に被検査物に光の三原色のいずれか一色を選択的
に照射して露光せしめる間欠照明手段を有することを特
徴とする請求項１又は２に記載の撮像方法。
【請求項９】被検査物が透明体である場合に、間欠
照明手段は、光の三原色のいずれか一色の光が被検査物
を透過してＣＣＤカメラに取り込まれるように構成され
た第１の照明手段と、光の三原色のいずれか別の一色の
光が被検査物で反射されてＣＣＤカメラに取り込まれる
ように構成された第２の照明手段とを同時に動作させる
ように構成され、透過光による画像と反射光による画像
を画像処理による検査で比較することを特徴とする請求
項８記載の撮像方法。
【請求項１０】自転しながら移動する被検査物の被
検査箇所にのみ選択的に連続光を照射できる光源を備え
ることを特徴とする請求項２記載の撮像方法。
【請求項１１】前記連続光は被検査物の移動方向と
略垂直な方向にライン状に照射されることを特徴とする
請求項１０記載の撮像方法。
【請求項１２】前記ライン状の連続光は、被検査物
と共に移動する遮光板に形成されたスリットと、被検査
物との間に前記遮光板が位置するように固定された一様
な光源とから構成されることを特徴とする請求項１１記
載の撮像方法。
【請求項１３】被検査物の自転速度を可変としたこ
とを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の
撮像方法。
【請求項１４】被検査物の移動速度を可変としたこ
とを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の
撮像方法。
【請求項１５】自転しながら移動する被検査物の検
査箇所全体に連続光を照射できる光源を有することを特
徴とする請求項２記載の撮像方法。