(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略一定の速度で搬送される認識対象を複数の異なる角度から撮像する複数の撮像手段と、
認識対象の位置に応じて各撮像手段の撮像タイミングを決定する手段と、
各撮像手段の撮像時刻を取得するための計時手段と、
各撮像手段から得られた画像群を撮像時刻と関連付けて記憶する手段と、
撮像時刻の時間差をもって同一の認識対象の画像群を収集する手段とを具備する画像取得装置であって、
同一の認識対象の画像群の収集が正常に行われるたびに、撮像時刻の時間差の情報を更新する手段を具備することを特徴とする画像取得装置。
【請求項２】
同一の認識対象の画像群の収集が正常に行われるたびに、撮像時刻の時間差の情報を記録する手段と、記録された撮像時刻の時間差の情報を最新の複数回について平均した値を撮像時刻の時間差の情報として設定する手段を具備することを特徴とする請求項１記載の画像取得装置。
【請求項３】
認識対象が一定時間以上検出されなければ、撮像時刻の時間差の情報を破棄し、次に投入された製品について測定された撮像時刻に基づいて撮像時刻の時間差の情報を再設定する手段を具備することを特徴とする請求項１記載の画像取得装置。
【請求項４】
略一定の速度で搬送される認識対象を複数の異なる角度から撮像する複数の撮像手段と、
認識対象の位置に応じて各撮像手段の撮像タイミングを決定する手段と、
各撮像手段の撮像時刻を取得するための計時手段と、
各撮像手段から得られた画像群を撮像時刻と関連付けて記憶する手段と、
撮像時刻の時間差をもって同一の認識対象の画像群を収集する手段とを具備する画像取得装置であって、
撮像時刻の時間差に基づいて収集された同一の認識対象の画像群のうち、特定の認識対象についての画像群を保存するための２次記憶装置を具備することを特徴とする画像取得装置。
【請求項５】
略一定の速度で搬送される認識対象を複数の異なる角度から撮像する複数の撮像手段と、
認識対象の位置に応じて各撮像手段の撮像タイミングを決定する手段と、
各撮像手段の撮像時刻を取得するための計時手段と、
各撮像手段から得られた画像群を撮像時刻と関連付けて記憶する手段と、
撮像時刻の時間差をもって同一の認識対象の画像群を収集する手段とを具備する画像取得装置であって、
認識対象の位置に応じて各撮像手段の撮像タイミングを決定する手段は、認識対象の１つの位置に対応して複数の撮像手段を同じ撮像タイミングで動作させて複数の異なる角度から同時に認識対象を撮像することを特徴とする画像取得装置。
【請求項６】
略一定の速度で搬送される認識対象を複数の異なる角度から撮像する複数の撮像手段と、
認識対象の位置に応じて各撮像手段の撮像タイミングを決定する手段と、
各撮像手段の撮像時刻を取得するための計時手段と、
各撮像手段から得られた画像群を撮像時刻と関連付けて記憶する手段と、
撮像時刻の時間差をもって同一の認識対象の画像群を収集する手段とを具備する画像取得装置であって、
複数の撮像手段から得られる画像群について、各撮像手段の間のずれ量を補正する手段を具備することを特徴とする画像取得装置。
【請求項７】
略一定の速度で搬送される認識対象を複数の異なる角度から撮像する複数の撮像手段と、
認識対象の位置に応じて各撮像手段の撮像タイミングを決定する手段と、
各撮像手段の撮像時刻を取得するための計時手段と、
各撮像手段から得られた画像群を撮像時刻と関連付けて記憶する手段と、
撮像時刻の時間差をもって同一の認識対象の画像群を収集する手段とを具備する画像取得装置であって、
複数の異なる角度から撮像された同一の認識対象の画像群を、該認識対象の幾何学的位置関係に基づいて展開した画像として保存する手段を具備することを特徴とする画像取得装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台のテレビカメラを用いて多方面の角度から製品を撮像し、その複数枚の画像を１つに合成して画像処理により検査を行うための画像取得装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、撮像装置とセンサ及びタイマーを用いて対象物を撮像する装置としては、特開平９−２９８７４０号の映像判定装置等があった。しかし、この従来例は、１台のテレビカメラを用いて、次々にセンサに入ってくる対象物のセンサに掛かった時刻を映像と共に記憶することはできるが、複数台のテレビカメラを用いて、しかも、同一対象物毎に関連付けて記録することはできなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
たとえば、検査対象物をコンベヤ等の搬送装置により移動させながら全周囲から撮像する場合、撮像時に多方向から照明を当てるため、同時に全周を撮像することはできない。また、テレビカメラの物理的大きさのため、テレビカメラを配置できない場合がある等の理由により、複数台の照明装置と複数台のテレビカメラを用いて、各テレビカメラの撮像位置をずらし、各照明装置による照明が互いに影響し合わないように複数回の撮像を行うことになる。そのため、各撮像位置にセンサを設けて、製品が撮像に適した位置に達した瞬間に照明装置を作動させ、同時にテレビカメラのシャッターを切り、撮像した複数枚の画像を同一の製品毎に一つに合成するものであるが、センサが正常に動作しなかったために本来撮像するはずの画像が得られなかったり、あるいは逆にセンサの誤動作のため本来不要な画像が撮像されてしまう等の場合が１回でも発生すれば、同一製品についての撮像結果がずれてしまうという問題がある。
【０００４】
さらに、製品が投入される時間間隔が一定でない場合には、一定間隔での撮像ができない等の理由により、更に複雑な合成処理が必要となる。このため、各テレビカメラで撮像した順番に画像を合成すると別々の製品の画像が誤って合成された画像を生じてしまうことがある。
【０００５】
また、１台のＣＰＵを持った画像取得装置により複数台のテレビカメラの撮像タイミングを個別に制御して画像取得処理を行うと、テレビカメラの台数が増えた場合、制御が複雑になり、処理速度が遅くなるという問題が生じる。
【０００６】
本発明は以上のような問題に鑑みてなされたものであり、搬送装置上を移動する製品を多方面の角度から複数台のテレビカメラで撮像し、製品の投入間隔が一定でなくとも同一製品毎に画像を取得できる装置を提案するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明にあっては、略一定の速度で搬送される認識対象を複数の異なる角度から撮像する複数の撮像手段と、認識対象の位置に応じて各撮像手段の撮像タイミングを決定する手段と、各撮像手段の撮像時刻を取得するための計時手段と、各撮像手段から得られた画像群を撮像時刻と関連付けて記憶する手段と、撮像時刻の時間差をもって同一の認識対象の画像群を収集する手段とを具備する画像取得装置であって、同一の認識対象の画像群の収集が正常に行われるたびに、撮像時刻の時間差の情報を更新する手段を具備することを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は本発明の画像取得装置の一実施例を示す図である。図中、１〜３はテレビカメラ、１１〜１３は照明装置、２１〜２３はセンサである。円筒状の製品Ｂは検査対象物であり、複数の検査対象物がコンベアＣにより矢印に示す方向に搬送されている。各検査対象物の投入間隔は一定ではないが、コンベアＣの搬送速度は略一定とする。
【０００９】
検査対象物をコンベアにより運搬させつつ、通過センサ２１〜２３によって検査対象物を検知し、これをトリガーとして、照明装置１１〜１３、タイマー及びテレビカメラ１〜３のシャッターを作動させ撮像する。テレビカメラ１〜３からの信号は量子化装置によってデジタル画像に変換され、記憶装置に格納される。同時にタイマーにより得られた時間情報はデジタル画像に関連付けられたデータとして記憶装置に格納される。また、記憶装置に格納された画像は、以下の各実施例において説明する合成処理を施され、合成後の画像として記憶装置に格納される。
【００１０】
いま、センサ２１により製品Ｂの通過が検出されると、タイマーの時間情報（ｔ＝ｔ１）がテレビカメラ１による撮像時刻情報として記憶される。次に、同じ製品Ｂの通過がセンサ２２により検出されると、タイマーの時間情報（ｔ＝ｔ２）がテレビカメラ２による撮像時刻情報として記憶される。コンベアＣの搬送速度をＶ、センサ２１と２２の設置間隔をＬ１２とすると、同じ製品Ｂがセンサ２１を通過してから次のセンサ２２を通過するまでの時間間隔は、ｔ２−ｔ１＝Ｌ１２／Ｖとなる。次に、製品Ｂがさらに移動して、センサ２３により同じ製品Ｂの通過が検出されると、タイマーの時間情報（ｔ＝ｔ３）がテレビカメラ３による撮像時刻情報として記憶される。コンベアＣの搬送速度をＶ、センサ２２と２３の設置間隔をＬ２３とすると、同じ製品Ｂがセンサ２２を通過してから次のセンサ２３を通過するまでの時間間隔は、ｔ３−ｔ２＝Ｌ２３／Ｖとなる。
【００１１】
そこで、この時間間隔が一定値になるものを集めて同一製品の画像群であることを判定する。すなわち、複数台のテレビカメラ１，２，３を用いて撮像した画像から製品Ｂを検査する検査装置で、製品Ｂの投入時間間隔が一定ではない構成において、各テレビカメラ１，２，３の撮像の時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３を記録し、その時間間隔ｔ２−ｔ１，ｔ３−ｔ２が一定値になるものを集めて同一製品の画像群であることを判定する。時間間隔ｔ２−ｔ１，ｔ３−ｔ２については、最初の製品が通過したときに記録する。あるいは予めコンベアＣの速度Ｖとセンサー２１，２２，２３の設置間隔Ｌ１２，Ｌ２３から算出する。
【００１２】
以下の条件式１は、テレビカメラ３台の構成において同一製品を同定するために用いる条件式である。（以下特に記さない場合、テレビカメラの台数は３とする。）
条件式１：
（ｔ２−ｔ１）−△ｔ≦Ｐ１２≦（ｔ２−ｔ１）＋△ｔ
且つ
（ｔ３−ｔ２）−△ｔ≦Ｐ２３≦（ｔ３−ｔ２）＋△ｔ
【００１３】
ただし、ｔ１，ｔ２，ｔ３はテレビカメラ１，２，３の各々の撮像時刻、Ｐ１２，Ｐ２３はテレビカメラ１−２間、テレビカメラ２−３間の撮像時刻の差を示すパラメータ、△ｔは同一製品と判断するための誤差許容値である。
【００１４】
（実施例２）
上記実施例１において、各テレビカメラ１，２，３のタイマーの経時的誤差によって、撮像時間間隔パラメータと時間データの差が次第に大きくなってしまう。仮に１時間経過した時の各テレビカメラ１，２のタイマーの誤差が各々＋Ｔ１，−Ｔ２とすれば、１０時間経過後には１０×（Ｔ１＋Ｔ２）となる。そこで同一製品と同定される度にこの時に得られた時間データの差を撮像時間間隔パラメータとしてリセットすることにより、経時的誤差の問題を解決するものである。上述の例では条件式１が満たされる度にＰ１２に（ｔ２−ｔ１）を入力し、かつＰ２３に（ｔ３−ｔ２）を入力する。このように、毎回の撮影時に撮像時間間隔パラメータＰ１２，Ｐ２３をリセットすることにより、各テレビカメラ１，２，３に取り付けられたタイマーの経時的誤差を修正することができる。また、コンベアＣの速度が変動した場合にも対応できる。
【００１５】
（実施例３）
上記実施例１において、各テレビカメラのセンサの精度やタイマーの精度によって、撮像時間間隔の値にばらつきが生じる。そこで同一製品と同定される度に得られた時間データの差を撮像時間間隔パラメータとして、複数回記憶し、この値の平均値を算出し、当該平均値をもって撮像時間間隔パラメータＰ１２，Ｐ２３をリセットすることにより、時間精度の問題を解決することができる。仮にＮを２以上の整数とし、正常な撮像間隔で撮像されたときの、最も新しいものからｉ番目の時間間隔パラメータを各々Ｐ（ｉ）１２，Ｐ（ｉ）２３とすると、
Ｐ１２＝ΣＰ（ｉ）１２／Ｎ
Ｐ２３＝ΣＰ（ｉ）２３／Ｎ
となる。
【００１６】
（実施例４）
図２は本発明の実施例４の説明図である。本実施例では、生産が一時停止した時等、比較的長い時間にわたりセンサの入力が無い場合、例えば生産が停止して１０分以上経過したときは、撮像時間間隔パラメータＰ１２，Ｐ２３を破棄する。次に生産が再開された際の最初の製品が通過する際の時間を計測し、新たに撮像時間間隔パラメータＰ１２，Ｐ２３とする。図中、灰色で示した製品は、製造再開時に最初に投入された製品である。この製品がテレビカメラ１，２，３のセンサーにより検出され撮像されたタイミングをｔ＝ｔ１，ｔ２，ｔ３とすると、Ｐ１２＝ｔ２−ｔ１、Ｐ２３＝ｔ３−ｔ２としてリセットされる。これにより生産が一時停止された場合のタイマーの経時的誤差の問題を解決できる。また、生産再開後のコンベアＣの速度が以前とは異なる場合にも対応できる。
【００１７】
（実施例５）
図３は本発明の実施例５の説明図である。テレビカメラ１〜３により撮像された画像は、画像処理による検査装置を用いて良品・不良品の判定をされる。この判定の結果、不良品と判定された製品は排出装置Ｅにより排出されなければならないが、排出信号の制御を正確に行わないと、排出ができない、あるいは別の製品を排出するなどの問題が生ずる。そこで、前述のテレビカメラ３での撮像時刻（ｔ＝ｔ３）から排出までの時間がＴであるとき、センサ２３により制御されるタイマーを排出装置の起動タイミングの制御に流用する。すなわち、検査装置により不良と判定された製品（図中の灰色で示された製品）を撮像したときのタイマーが示した撮像時刻（ｔ＝ｔ３）を排出装置に転送し、排出装置Ｅは製品が所定の位置に来るべき時間（ｔ＝ｔ３＋Ｔ）まで待ち、しかる後に排出動作を開始し、当該製品の排出を行う。
【００１８】
（実施例６）
図４は本発明の実施例６の説明図である。テレビカメラ１，２，３で撮像された画像は、画像メモリに転送されて、短期記憶のためのメモリユニットに一時蓄積されると共に、画像処理装置に画像転送されて、画像処理により検査される。検査の結果、ｔ＝ｔ１，ｔ２，ｔ３のタイミングで撮像された製品が不良と判定されると、その撮像時刻の情報が画像保存信号としてメモリーユニットに与えられる。メモリーユニットでは、画像処理装置から与えられた画像保存信号に対応するタイミング：ｔ＝ｔｘ（ｘ＝１，２，３）の画像をサーチすることにより、メモリーユニットに短期記憶された画像群のうち、図中の灰色で示された製品の画像のみが抽出されて、ハードディスク等の磁気記憶装置にデータ保存される。
【００１９】
例えば、不良製品画像のみを後の工程改善等の検討のため長期に保存することが望ましい。しかし、一般にメモリーと呼ばれる記憶装置は高速ではあるが、電源の供給が無ければ記憶が消去される、記憶容量も比較的少ない等の欠点がある。また、一般に磁気記憶装置と呼ばれるものは、記憶が半永久的に続くこと、容量が大きい等の特徴があるが、書き込み速度が遅いという欠点がある。そこで、検査の段階でメモリー上にあった画像データの中から不良製品画像データのみをハードディスク等の磁気記憶装置に転送する。撮像の際、記憶された時間パラメータは当該画像データに固有のものであるから、前述のメモリーからハードディスクへの転送の際、当該時間パラメータと一致する画像データをメモリー内からサーチし、ハードディスクに転送する。
【００２０】
（実施例７）
図５は本発明の実施例７の説明図である。本実施例では、センサにより製品の通過を検出したときに発生するトリガーによって、複数台のテレビカメラを同時に制御し、同じタイミングで複数の方向から撮像することを特徴とするものである。例えば、製品の側面と上面を同時に撮像し、側面画像と上面画像を別の画像処理により検査する際に、センサによるトリガーの信号を元に側面と上面のテレビカメラのシャッターを制御し、同時に撮像する。図示された例では、まず、１つのセンサーにより発生されたトリガーにより、側面カメラ１ａと上面カメラ１ｂを同時に制御し、同じタイミングで側面の方向と上面の方向から製品を撮像する。次に、もう１つのセンサーにより発生されたトリガーにより、側面カメラ２ａと上面カメラ２ｂを同時に制御し、同じタイミングで別の角度から側面の方向と上面の方向から同じ製品を撮像する。側面カメラ１ａと２ａにより撮像された画像は側面カメラの画像として合成され、画像処理により検査される。また、上面カメラ１ｂと２ｂにより撮像された画像は上面カメラの画像として合成され、別の画像処理により検査される。
【００２１】
（実施例８）
図６は本発明の実施例８の説明図である。本実施例では、製品を撮像するテレビカメラの画像について、撮像時の定常的なずれ量（平行移動、拡大縮小、回転等）を正規化等の手段で補正することを特徴とするものである。製品を撮像する複数のテレビカメラは、視野に占める位置、拡大率、回転（傾き）等の条件を一定に保つことが理想であるが、現実にはテレビカメラの位置調整が完全には出来ないために、得られる画像には定常的なずれが生じてしまう。そこで、得られた画像に対して補正計算を施した後、記憶装置に格納する。図示された例では、隣り合うテレビカメラ１とテレビカメラ２が定常的に平行移動した画像を撮像している場合、テレビカメラ１，２から転送されるデータの一方あるいは両方の画像に平行移動処理を施した後、記憶装置に格納する。
【００２２】
（実施例９）
図７は本発明の実施例９の説明図である。本実施例では、テレビカメラの撮像の位置関係を考慮して、必要に応じて画像データを複写することにより、画像メモリ上で仮想の展開図を作成し、より広く正確な検査を行うものである。図中、数字１〜３は各テレビカメラ（この例では３台）の視野を示す。画像メモリ上でテレビカメラ１の視野をコピーすることで、テレビカメラ３とテレビカメラ１の境界上の検査も可能となる。
【００２３】
図８は本実施例により検査される製品を上から見た図である。図示された例では、円筒状の製品の全周を３台のテレビカメラで異なる角度から撮像して得られた３枚の画像を合成して欠陥の有無を検査するものであるが、テレビカメラ１とテレビカメラ３の視野の間に欠陥が存在する場合、欠陥の画像が分断されるため、後段の画像処理を用いた検査装置による不良検出精度が低下する。そこで、幾何学的位置関係に基づき、図７のようにテレビカメラ１の画像を画像メモリに２回書き込む。このようにすることで、テレビカメラ３とテレビカメラ１の視野の境界部分の画像を連続的に処理することが可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１〜７の発明によれば、複数の撮像手段により異なるタイミングで複数の異なる角度から撮像された画像群から、撮像時刻の時間差をもって同一の認識対象の画像群を収集するようにしたので、略一定の速度で搬送されていれば、投入される間隔が不規則であっても、同一の認識対象毎に画像群を収集することができる。
請求項１〜３の発明によれば、撮像時刻の時間差の情報を適宜更新することにより、計時手段の経時的誤差を解消することができ、また、搬送速度の変動にも対応できる。
【００２５】
請求項４の発明によれば、収集された同一の認識対象の画像群を保存するための２次記憶装置を具備するので、例えば不良製品画像のみを後の工程改善等の検討のため長期に保存することが可能となる。
【００２６】
請求項５の発明によれば、認識対象の１つの位置に対応して複数の撮像手段を同じ撮像タイミングで動作させて複数の異なる角度から同時に認識対象を撮像するようにしたので、認識対象の位置を検出するセンサの個数を節約できる。
請求項６の発明によれば、複数の撮像手段から得られる画像群について、各撮像手段の間のずれ量を補正する手段を具備するので、撮像手段の位置決め精度が低くても良く、設置時の調整作業が容易になる。
請求項７の発明によれば、撮像手段の視野の境界部分の画像を連続的に処理することが可能となるので、欠陥の存在する場所によって不良検出精度が悪くなることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像取得装置の一実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例４の説明図である。
【図３】本発明の実施例５の説明図である。
【図４】本発明の実施例６の説明図である。
【図５】本発明の実施例７の説明図である。
【図６】本発明の実施例８の説明図である。
【図７】本発明の実施例９の説明図である。
【図８】本発明の実施例９により撮像される製品を上面から見た平面図である。
【符号の説明】
１，  ２，  ３    テレビカメラ
１１，１２，１３    照明装置
２１，２２，２３    センサー
Ｃ    コンベア
Ｂ    製品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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