TWI795391B

TWI795391B - 偵測裝置

Info

Publication number: TWI795391B
Application number: TW107108347A
Authority: TW
Inventors: 藤岡純; 和氣正典; 中川幸信; 田中貴章; 前田祥平; 加藤剛雄; 日野弘喜; 矢内啓資; 櫻井公人; 田内亮彦
Original assignee: 日商東芝照明技術股份有限公司
Priority date: 2017-09-22
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2023-03-11
Also published as: JP2019056655A; CN208091898U; TW201915478A; JP6705433B2

Abstract

本發明能夠提高對於對象物的偵測精度。實施方式的偵測裝置包括光源、拍攝部、偵測部、框體及冷卻部。光源向被照射體照射出照射光。拍攝部使用從光源照射出的照射光來拍攝被照射體。偵測部從拍攝部所拍攝的被照射體的拍攝圖像中提取與對象物對應的顏色，並提取具有所提取的顏色的圖像區域，藉此來偵測對象物。框體在內部收容光源、拍攝部及偵測部。冷卻部對光源、拍攝部及偵測部進行冷卻。

Description

偵測裝置

本發明是有關於一種偵測裝置。

已知有如下偵測裝置，此偵測裝置藉由拍攝作為被來自光源的光照射的被照射體的物品，偵測物品中所含的異物等對象物的有無。 [現有技術文獻]

[專利文獻] [專利文獻1] 國際專利公開第2007/096953號 [專利文獻2] 日本專利特開2016-45194號公報 [專利文獻3] 日本專利4353766號公報

[發明所要解決的問題] 但是，偵測裝置需要提高對於被照射體中所含的對象物的偵測精度。

本發明所要解決的問題在於提供能夠提高對於被照射體中所含的對象物的偵測精度的偵測裝置。 [解決問題的技術手段]

實施方式的對象物的偵測裝置包括光源、拍攝部、偵測部、框體及冷卻部。光源向被照射體照射出照射光。拍攝部使用從光源照射出的照射光來拍攝被照射體。偵測部從拍攝部所拍攝的被照射體的拍攝圖像中提取與對象物對應的顏色，並提取具有所提取的顏色的圖像區域，藉此來偵測對象物。框體在內部收容光源、拍攝部及偵測部。冷卻部對光源、拍攝部及偵測部進行冷卻。 [發明的效果]

根據本發明，能夠提高對於被照射體中所含的對象物的偵測精度。

以下所說明的實施方式的偵測裝置包括光源、拍攝部、偵測部、框體及冷卻部。光源向被照射體照射出照射光。拍攝部使用從光源照射出的照射光來拍攝被照射體。偵測部從拍攝部所拍攝的被照射體的拍攝圖像中提取與對象物對應的顏色，並提取具有所提取的顏色的圖像區域，藉此來偵測對象物。框體在內部收容光源、拍攝部及偵測部。冷卻部對光源、拍攝部及偵測部進行冷卻。

另外，以下所說明的實施方式的偵測裝置還包括具有透光性的窗部，此具有透光性的窗部配置於框體，位於光源及拍攝部與被照射體之間，用以使照射光透過。

另外，對於以下所說明的實施方式的偵測裝置，光源與對從光源照射出的光進行反射的窗部的表面之間的鉛垂方向的距離為50 mm以下。

第一實施方式（第一實施方式的偵測裝置的結構）圖1是表示第一實施方式的偵測裝置的結構的圖。偵測裝置1包括光源10、拍攝部20、偵測部30、電源部40、冷卻部50。偵測裝置1是如下偵測裝置，其從鉛垂上方側，拍攝在配置於偵測裝置1的鉛垂下方的搬運機構70上移動且被來自光源10的光照射的被照射體80，藉此，偵測被照射體80中所含的或附著於被照射體80的對象物90的有無。

光源10是包含發光二極體（Light Emitting Diode，LED）的可見光照射單元，所述LED利用電源部40所供應的電力，向在配置於光源10下方的搬運機構70上移動的被照射體80及對象物90照射例如波長區域為350 nm～780 nm的光。

拍攝部20是例如包括電荷耦合裝置（Charge Coupled Device，CCD）或互補金屬氧化物半導體（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）等拍攝元件的相機。拍攝部20拍攝受到光源10照射的被照射體80。拍攝部20的拍攝元件的像素數例如為500萬像素。但是，也可以根據被照射體80及對象物90的大小或要求的偵測精度，恰當地變更拍攝部20的拍攝元件的像素數。

而且，拍攝部20向偵測部30輸出拍攝所得的被照射體80的圖像。再者，拍攝部20只要處於能夠拍攝受到光源10照射的被照射體80的位置，則也可以任何方式配置。例如，在圖1所示的例子中，拍攝部20也可以配置於光源10的上方或側方。

偵測部30是圖像識別處理裝置，其根據對來自拍攝部20的輸入圖像進行圖像處理所得的結果，偵測被照射體80中所含的或附著於被照射體80的對象物90的有無。例如，偵測部30從來自拍攝部20的輸入圖像中提取與對象物90對應的顏色，並提取具有所提取的顏色的圖像區域，藉此來偵測對象物90的有無。

電源部40對光源10、拍攝部20及偵測部30供應驅動電力。

另外，偵測裝置1包括框體2，此框體2收容光源10、拍攝部20、偵測部30、電源部40。框體2由遮擋外部光線的材料形成。框體2例如能夠設為密閉構造，此密閉構造用以防止水等清洗液從外部進入至內部。另外，框體2也可以包括分隔板2b，此分隔板2b對收容光源10、拍攝部20、偵測部30、電源部40的空間進行分隔。在圖1所示的例子中，框體2內的空間由分隔板2b分隔為收容光源10及拍攝部20的第一空間2b-1、與收容偵測部30及電源部40的第二空間2b-2這兩個收容空間。

再者，框體2也可以如下方式構成，即，不包括分隔板2b，而是將光源10、拍攝部20、偵測部30及電源部40收容於一個收容空間。

而且，框體2在光源10及拍攝部20的搬運機構70側包括具有可見光透射性的窗部2a，以防止光源10及拍攝部20向搬運機構70側下落。窗部2a例如是樹脂製的面板（panel）。

另外，偵測裝置1在框體2的外部包括冷卻部50。冷卻部50是用於具有防水性的戶外裝置用冷卻器（cooler）等的冷卻機構。例如，如圖1所示，冷卻部50安裝於框體2外側的一個面例如側面，並隨著框體2內部的排熱、除濕及冷卻而對框體2內部進行換氣。

被照射體80例如是食品、藥片、農作物等。被照射體80也可以收容於容器或由包裝材料包裝。另外，對象物90例如是有可能在被照射體80的製造步驟中混入或附著於被照射體80的異物。

包含對象物90的被照射體80例如載置於以可沿著水平方向移動的方式構成的輸送機（conveyor）等搬運機構70。也可以採用如下結構，即，搬運機構70例如藉由並排放置複數個被照射體80，能夠使複數個被照射體80連續地移動至光源10及拍攝部20的下方。

再者，雖在圖1中省略了圖示，但偵測裝置1包括用以輸出偵測裝置1的動作狀況等各種信息的輸出部、用以輸入偵測裝置1的動作指示等各種指示的輸入部、記憶與對應於對象物90的顏色的範圍相關的信息、或對偵測裝置1的各部分的動作進行控制的程序（program）或參數（parameter）的記憶部。記憶部包含隨機存取記憶體（Random Access Memory，RAM）等內部記憶裝置、硬碟驅動裝置（Hard Disk Drive，HDD）或固態硬碟（Solid State Disk，SSD）等外部記憶裝置。

（偵測裝置中的各部分的冷卻方式）圖2是表示第一實施方式的偵測裝置中的各部分的冷卻方式的一例的圖。圖3是表示現有技術的偵測裝置中的各部分的冷卻方式的一例的圖。參照圖2及圖3對第一實施方式及現有技術的偵測裝置的各部分的冷卻方式進行比較說明。

如圖2所示，在第一實施方式中，由配置於偵測裝置1的框體2的側面的冷卻部50從外部獲取並經過冷卻的空氣在框體2內部循環。另外，藉由冷卻部50將框體2內部的空氣從框體2的內部向外部排出。

另一方面，如圖3所示，在現有技術中，外部氣體經由配置於偵測裝置1Z的框體2Z的一個側面的進氣口2c，被獲取至框體2Z內部。另外，框體2Z內部的空氣經由配置於偵測裝置1Z的框體2Z的另一個側面的排氣口2d，向框體2Z外部排出。進氣口2c及排氣口2d包括促進空氣流動的螺旋槳式風扇（propeller fan）。

此處，在如圖3所示的現有技術中，偵測裝置1Z的框體2Z內部的空氣的溫度不僅依賴於由光源10、拍攝部20、偵測部30、電源部40的驅動引起的溫度上升的影響，而且還依賴於外部氣體的溫度變動，因此，光源10的照度不穩定，其會變動而不處於規定範圍內。因此，拍攝部20對受到光源10照射的被照射體80進行拍攝所得的拍攝圖像的明度及色度也不穩定，結果是偵測部30對於對象物90的檢測精度下降。

即，對第一實施方式的偵測裝置1與現有技術的偵測裝置1Z進行比較後，因為偵測裝置1Z包括進氣口2c及排氣口2d，所以無法將框體2Z設為密閉構造，存在如下情況：在對偵測裝置1Z的外表面進行清洗時，水會侵入至框體2Z內部，產生收容機器類的故障。另外，對於偵測裝置1Z來說，存在如下情況：由於偵測裝置1Z的外部氣體的高濕，光源10所包括的LED內的Ag離子化而發生遷移（migration），導致短路。另外，對於偵測裝置1Z來說，隨著偵測裝置1Z的外部氣體溫度的變動，光源10的照度因外部氣體的溫度變動而不穩定，對於對象物90的檢測精度下降。

另一方面，第一實施方式的偵測裝置1包括光源10、拍攝部20、偵測部30、框體2及冷卻部50。光源10向包含對象物90的被照射體80照射出照射光。拍攝部20使用從光源10照射出的照射光來拍攝被照射體80。偵測部30從拍攝部20所拍攝的被照射體80的拍攝圖像中提取與對象物90對應的顏色，並提取具有所提取的顏色的圖像區域，藉此來偵測對象物90。框體2在內部收容光源10、拍攝部20及偵測部30。冷卻部50對光源10、拍攝部20及偵測部30進行冷卻。第一實施方式的偵測裝置1未配置進氣口2c及排氣口2d，藉由冷卻部50對框體2內部的溫度及濕度進行管理，因此，能夠將框體2設為密閉構造，從而能夠防止在對偵測裝置1的外表面進行清洗時，水侵入至框體2內部。另外，偵測裝置1藉由冷卻部50對框體2內部的溫度及濕度進行管理，因此，能夠避免由偵測裝置1的外部氣體的溫度或濕度引起的光源10的故障，並且無論外部氣體的溫度是否變動，均能夠使光源10的照度穩定，能夠抑制對於對象物90的檢測精度的下降，並實現穩定化。

再者，在所述第一實施方式中，偵測部30對於對象物90的偵測是基於可見光的顏色提取，但並不限定於此，例如也可以採用如下結構，即，基於紫外光或紅外光的偵測來偵測對象物90。

另外，例如在所述第一實施方式中，在框體2內部收容光源10、拍攝部20、偵測部30、電源部40，但並不限定於此，也可以採用如下結構，即，在框體2內部至少收容光源10及拍攝部20，偵測部30、電源部40及其他機器配置於框體2的外部，並經由電纜（cable）與光源10及拍攝部20連接。

第二實施方式（偵測裝置的光源與拍攝部之間的位置關係）存在如下情況：從光源10向被照射體80照射的光由窗部2a反射，在由拍攝部20的拍攝元件獲得的拍攝圖像中產生光暈（halation）。拍攝部20對被照射體80進行拍攝所得的拍攝圖像的明度及色度會因光暈而發生變化，結果是存在檢測精度下降的情況，例如產生偵測部30對於對象物90的誤偵測。第二實施方式的偵測裝置1A是不會產生所述光暈，並抑制偵測部30對於對象物90的檢測精度的下降的偵測裝置。

在以下的第二實施方式的說明中，省略與第一實施方式相同的結構及處理的圖示及說明。圖4是表示第二實施方式的偵測裝置的光源與拍攝部之間的位置關係的一例的圖。圖5是表示現有技術的偵測裝置的光源與拍攝部之間的位置關係的一例的圖。

如圖4所示，第二實施方式的偵測裝置1A所包括的光源10是以使光源10與窗部2a之間的鉛垂方向的距離達到Y1的方式，在鉛垂方向上更靠近窗部2a地配置。Y1例如為50 mm以下。因此，如圖4所示，光源10所照射出的光由窗部2a的表面進行正反射而成的反射光不會到達拍攝部20，拍攝部20所拍攝的拍攝圖像不會產生光暈。

相對於此，如圖5所示，對於現有技術的偵測裝置1Z所包括的光源10來說，光源10與窗部2a之間的鉛垂方向的距離為Y。因此，如圖5所示，光源10所照射出的光由窗部2a的表面進行正反射而成的反射光會到達拍攝部20，拍攝部20所拍攝的拍攝圖像會產生光暈。再者，Y與所述Y1之間，存在Y1＜Y的大小關係。

（第二實施方式的偵測裝置的光源與拍攝部之間的位置關係的詳情）其次，說明在第二實施方式中，將偵測裝置1A所包括的光源10與窗部2a之間的鉛垂方向的距離Y1設為50 mm以下的根據。圖6是用以對第二實施方式的偵測裝置的光源與拍攝部之間的位置關係的詳情的一例進行說明的圖。圖7是用以對第二實施方式的偵測裝置的光源的傾斜角度的一例進行說明的圖。

再者，圖6所示的X表示偵測裝置1A所包括的光源10與拍攝部20之間的水平方向的距離。另外，圖6所示的Y1表示偵測裝置1A所包括的光源10與窗部2a之間的鉛垂方向的距離。另外，圖6所示的Y2表示偵測裝置1A所包括的拍攝部20與窗部2a之間的鉛垂方向的距離。另外，圖7所示的θ表示偵測裝置1A所包括的光源10相對於鉛垂方向下方向逆時針旋轉的傾斜角度。

此處，Y1及Y2滿足以下的條件1及條件2的各條件。條件1是比條件2優先的條件。

條件1：Y1＜Y2 …（1）若Y1≧Y2，則表示從光源10照射出的光由窗部2a反射而產生光暈的情況，因此，不產生光暈的條件設為所述（1）式。

條件2：50 mm≦X≦150 mm …（2） 50 mm≦Y2≦150 mm …（3） -5°≦θ≦45°…（4）但是，偵測裝置1A所包括的拍攝部20相對於鉛垂方向下方向逆時針旋轉的傾斜角度固定於0°。

此處，根據所述（1）式的條件來研究所述（2）式。當X＜50 mm時，光源10會進入至拍攝部20的拍攝範圍，並成為拍攝部20的影子。另外，根據所述（1）式的條件，當150 mm＜X時，光源10的照射區域外也會被照亮，導致拍攝部20偵測由窗部2a產生的光源10的反射光。

另外，根據所述（1）式的條件來研究所述（3）式。當Y2＜50 mm時，拍攝部20會進入至光源10的照射範圍，拍攝部20成為光源10的影子。另外，當150 mm＜Y2時，光源10會映入至拍攝部20，有可能會引起誤偵測。

另外，根據所述（1）式的條件來研究所述（4）式。當θ＜-5°時，光源10會將照射區域外照亮。另外，當45°＜θ時，光源10也會將照射區域外照亮。

根據以上內容，下述的（5）式成為從光源10照射出的光不會由窗部2a反射且不會產生光暈的Y1的條件。 Y1≦50 mm …（5）另一方面，若Y1＞50 mm，則從光源10照射出的光會由窗部2a反射而產生光暈。

（光源及窗部中的反射光的光譜分佈）使用圖8說明從第二實施方式的偵測裝置1A的光源10照射出的光及從光源10照射出的光在窗部2a處反射而成的反射光的光譜分佈。圖8是表示第二實施方式的光源的光譜分佈的一例的圖。

如圖8所示，光源10例如照射出波長區域約為430 nm～800 nm的光，此光在波長450 nm附近具有第一峰值波長，在波長540 nm附近具有第二峰值波長。即，拍攝部20接受由被照射體80的表面反射而成的反射光。

但是，在現有技術的偵測裝置1Z使用了具有相同光譜分佈的光源10的情況下，光源10的光會與由窗部2a的表面反射而成的反射光混合，藉此，可見光的大致整個波長區域會受到反射光的影響，在藉由拍攝部20來拍攝被照射體80時，會產生光暈。若將產生了光暈的被照射體80的拍攝圖像用於異物偵測，則會導致對於對象物90的誤偵測。

另一方面，第二實施方式的偵測裝置1A包括光源10、拍攝部20、偵測部30、框體2及窗部2a。窗部2a配置於框體2，位於光源10及拍攝部20與被照射體80之間，且具有用以使照射光透過的透光性。在第二實施方式的偵測裝置1A中，將光源10與窗部2a之間的距離設為50 mm以下，因此，拍攝部20對被照射體80進行拍攝所得的拍攝圖像不會產生光暈，不會誤偵測對象物90，能夠進行穩定的異物偵測。藉此，根據第二實施方式的偵測裝置1A，能夠提高對於對象物90的偵測精度。

雖對本發明的若干實施方式進行了說明，但這些實施方式是作為例子而提示的實施方式，並不意圖對發明的範圍進行限定。這些實施方式能夠以其他各種方式實施，能夠在不脫離發明宗旨的範圍內，進行各種省略、替換、變更。這些實施方式或其變形包含於發明的範圍或宗旨，同樣包含於權利要求書所記載的發明及其均等的範圍。

1、1A、1Z‧‧‧偵測裝置2、2Z‧‧‧框體2a‧‧‧窗部2b‧‧‧分隔板2b-1‧‧‧第一空間2b-2‧‧‧第二空間2c‧‧‧進氣口2d‧‧‧排氣口10‧‧‧光源20‧‧‧拍攝部30‧‧‧偵測部40‧‧‧電源部50‧‧‧冷卻部70‧‧‧搬運機構80‧‧‧被照射體90‧‧‧對象物X、Y、Y1、Y2‧‧‧距離θ‧‧‧傾斜角度

圖1是表示第一實施方式的偵測裝置的結構的圖。圖2是表示第一實施方式的偵測裝置中的各部分的冷卻方式的一例的圖。圖3是表示現有技術的偵測裝置中的各部分的冷卻方式的一例的圖。圖4是表示第二實施方式的偵測裝置的光源與拍攝部之間的位置關係的一例的圖。圖5是表示現有技術的偵測裝置的光源與拍攝部之間的位置關係的一例的圖。圖6是用以對第二實施方式的偵測裝置的光源與拍攝部之間的位置關係的詳情的一例進行說明的圖。圖7是用以對第二實施方式的偵測裝置的光源的傾斜角度的一例進行說明的圖。圖8是表示第二實施方式的光源的光譜分佈的一例的圖。

1‧‧‧偵測裝置

2‧‧‧框體

2a‧‧‧窗部

2b‧‧‧分隔板

2b-1‧‧‧第一空間

2b-2‧‧‧第二空間

10‧‧‧光源

20‧‧‧拍攝部

30‧‧‧偵測部

40‧‧‧電源部

50‧‧‧冷卻部

70‧‧‧搬運機構

80‧‧‧被照射體

90‧‧‧對象物

Claims

一種偵測裝置，其為使食品作為被照射體的偵測裝置，其特徵在於包括：光源，其為單一光源，用以向所述被照射體照射出照射光；搬運機構，具有傳送所述被照射體的傳送帶，用以將所述傳送帶以單一方向傳送；拍攝部，相對於所述光源配置在所述被照射體的運送方向的下游側，用以使用從所述光源照射出的照射光來拍攝正下方的所述被照射體；偵測部，用以從所述拍攝部所拍攝的所述被照射體的拍攝圖像中提取與混入或附著於所述被照射體的異物對應的顏色，並提取具有所提取的顏色的圖像區域，藉此來偵測所述異物；框體，用以在內部收容所述光源、所述拍攝部及所述偵測部；以及窗部，所述窗部配置於所述框體，位於所述光源及所述拍攝部與所述被照射體之間，且具有用以使所述照射光透過的透光性，所述光源與對從所述光源照射出的光進行反射的所述窗部的表面之間的鉛垂方向的距離為50mm以下。