(57)【要約】【課題】本発明の目的は、画像処理をおこなう際にワークとステージを切り離すことができる撮像処理装置、撮像処理方法、ワーク加工システムおよびワーク加工方法を提供することにある。【解決手段】本発明の撮像処理装置１０は、ワーク１２が配置されるステージ１４、光源１６、光源１６の前に配置された第１偏光フィルタ１８、撮像部２０、撮像部２０の前に配置された第２偏光フィルタ２２、および画像データに対して画像処理をおこなう画像処理部２４を備える。２枚の偏光フィルタ１８、２２を使用することによって、ステージ１４とワーク１２のグレースケール値を異ならせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に凹凸が形成されており、繊維構造物であるワークが配置されるステージと、
前記ステージおよびワークに対して光を照射する光源と、
前記光源の前に配置された第１偏光フィルタと、
前記ステージおよびワークを撮像する撮像部と、
前記撮像部の前に配置された第２偏光フィルタと、
を備えた撮像処理装置。
【請求項２】
前記第１偏光フィルタと第２偏光フィルタにおける光の偏光方向が一致する請求項１の撮像処理装置。
【請求項３】
前記第１偏光フィルタまたは第２偏光フィルタにおける光の偏光方向の角度を変更する回転機構部を備えた請求項１または２の撮像処理装置。
【請求項４】
前記繊維構造物は、天然素材の繊維または化学繊維の少なくとも一方を含む請求項１から３のいずれかの撮像処理装置。
【請求項５】
前記ステージに設けられた吸引穴と、
前記吸引穴を介してワークを吸引する吸引装置と、
を備え、
前記ステージの表面の凹凸が金属溶射で形成された請求項１から４のいずれかの撮像処理装置。
【請求項６】
前記撮像部で撮像された画像データに対して所定の画像処理をおこなう画像処理部を備えた請求項１から５のいずれかの撮像処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の撮像処理装置と、
前記画像処理で得られたワークの被加工部に対して所定の加工をおこなう加工装置と、
を備えたワーク加工システム。
【請求項８】
表面に凹凸が形成されたステージに繊維構造物であるワークを配置するステップと、
前記ステージおよびワークに対して、第１偏光フィルタを介して光源から光を照射するステップと、
前記ステージおよびワークを第２偏光フィルタを介して撮像部で撮像するステップと、
を備えた撮像処理方法。
【請求項９】
前記第１偏光フィルタと第２偏光フィルタにおける光の偏光方向を一致させる請求項８の撮像処理方法。
【請求項１０】
前記撮像された画像に対して画像処理部で所定の画像処理をおこなうステップを含む請求項８または９の撮像処理方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載された撮像処理方法と、
前記画像処理で得られたワークの被加工部に対して加工装置で所定の加工をおこなうステップと、
を含むワーク加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生地などのワークに対する撮像処理装置、撮像処理方法、ワーク加工システムおよびワーク加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生地などのワークに対して加工装置で所定の加工をおこなっている。たとえば、ワークをステージに配置して、ワークの所定箇所に所望の材料を塗布したりする。加工をおこなうためにワークの外形を認識する方法としては、ワークを撮像して、二値化等の画像処理によりワークと背景を切り分ける方法が一般的である。
【０００３】
しかし、ワークの色とステージの色が画像処理できるだけ異なる必要がある。たとえば、ワークの色とステージの色が近いと、ワークと背景とのエッジを抽出して、ワークを背景から切り分けるのは困難である。この場合、ワークの色によってステージの色を異ならせる必要があるが、同一の加工装置で種々の色のワークを取り扱う場合もあり、ステージの交換無しで画像処理できる方法が必要である。
【０００４】
たとえば、ステージの表面に光を照射して、ステージ表面で光を正反射させて、ステージをワークよりも明るくする方法が考えられる。しかし、ワークの位置ずれを防止するために、ステージ表面に微細な凹凸を設けると、光は正反射しない。
【０００５】
下記の特許文献１は、被縫製物を画像処理で認識する方法が開示されている。ステージの下から光を照射し、下生地とラベルとの透過光量の差でラベルの位置を認識している。
【０００６】
しかし、ステージが金属などで構成されれば光を透過させることはできない。ワークの位置ずれを防ぐために、ステージの下に吸引装置を配置したりするため、光源の配置も難しい。
【０００７】
下記の特許文献２は、画像データのＣＭＹＫ（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）各色の信号に対して二値化をおこない、二値化した画像データを合成処理する装置が開示されている。
【０００８】
しかし、カラーカメラを用いても、ワークの色とステージの色が近ければ、ワークとステージの切り分けは困難になる。カラーカメラを用いた装置はモノクロカメラを用いた装置よりもコストアップになり、画像処理も複雑になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−３１７５４５号公報
【特許文献２】特開２００２−１４２１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、画像処理をおこなう際にワークとステージを切り離すことができる撮像処理装置および撮像処理方法を提供することにある。また、撮像処理装置および撮像処理方法によって得られたデータを利用したワーク加工システムおよびワーク加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の撮像処理装置は、表面に凹凸が形成されており、ワークが配置されるステージと、前記ステージおよびワークに対して光を照射する光源と、前記光源の前に配置された第１偏光フィルタと、前記ステージおよびワークを撮像する撮像部と、前記撮像部の前に配置された第２偏光フィルタとを備える。
【００１２】
表面に凹凸が形成されたステージにワークを配置し、ステージおよびワークに対して、第１偏光フィルタを介して光源から光を照射し、ステージおよびワークを第２偏光フィルタを介して撮像部で撮像する。
【００１３】
第１偏光フィルタと第２偏光フィルタにおける光の偏光方向を一致させる。また、加工対象となるワークは、繊維構造物であることが好ましい。繊維構造物は、天然素材の繊維または化学繊維の少なくとも一方を含む。さらに、撮像部で撮像された画像データに対して所定の画像処理をおこなう画像処理部を備える。撮像された画像に対して画像処理部で所定の画像処理をおこなう。
【００１４】
本発明のワーク加工システムは、前記画像処理で得られたワークの被加工部に対して所定の加工をおこなう加工装置を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、２枚の偏光フィルタを使用することによって、ステージとワークのグレースケール値を異ならせることが可能である。二値化などの画像処理によってステージとワークを切り分けることが可能になる。ワークを認識することができ、加工装置で所定の加工をおこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の撮像処理装置の構成を示す正面図である。
【図２】本発明の撮像処理装置の構成を示す平面図である。
【図３】画像データの違いを示す図であり、（ａ）は両偏光フィルタが無い場合であり、（ｂ）は両偏光フィルタの偏光方向が一致する場合であり、（ｃ）は両偏光フィルタの偏光方向が直交する場合の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明について図面を使用して説明する。撮像およぶ画像処理されるワークは生地や不織布などの繊維構造物であることが好ましい。生地としては、綿等の天然素材の繊維やポリエステルなどの化学繊維などからなる編物や織物が例示できる。
【００１８】
図１と図２に示す本発明の撮像処理装置１０は、ワーク１２が配置されるステージ１４、光源１６、光源１６の前に配置された第１偏光フィルタ１８、撮像部２０、撮像部２０の前に配置された第２偏光フィルタ２２、および画像データに対して画像処理をおこなう画像処理部２４を備える。
【００１９】
ステージ１４は、ワーク１２の位置がずれないように載置面の表面に微細でランダムな凹凸が設けられている。ステージ１４の表面粗さＲａは、２〜５０μｍが好ましく、５〜２０μｍがさらに好ましい。ワーク１２を滑りにくくするために表面粗さＲａを２μｍ以上にするのが好ましい。また、ステージ１４の色が暗くならないように表面粗さＲａを５０μｍ以下にするのが好ましい。上記の表面粗さＲａにするために、ステージ１４の表面に金属溶射をおこなったり、ブラスト処理などをおこなったりする。ステージ１４の厚みが薄い場合、ブラスト処理により片側のみを荒らすと反りが発生しやすい。そのため、ステージ１４に吸引穴をパンチング加工で形成するなど、ステージ１４を薄くしたい場合は、金属溶射で加工するのが好ましい。凹凸形成後に、アルマイト処理などの被覆処理を行っても良い。ワーク１２の滑りやすさに合わせて適宜表面粗さを変えても良い。ステージ１４の色は、ワーク１２と切り分けるために、白色など反射光の明度が大きい色が望ましい。
【００２０】
ステージ１４は、光源１６や撮像部２０に対して相対的に移動できるようにする。たとえば、ステージ１４の下方にレール２６およびモータ（図示せず）などの駆動機構によって、ステージ１４がレール２６に沿って移動する。図２の場合、Ｙ方向にワーク１２を移動させながら撮像する。
【００２１】
光源１６はステージ１４およびワーク１２に対して光を照射する。光源１６は発光ダイオードを直線状に並べた光源が挙げられる。ステージ１４の幅方向（Ｘ方向）に発光ダイオードが並べられており、撮像領域に光が照射される。光は可視光領域の光であり、たとえば白色光である。撮像領域に対して均一に光が照射できることが好ましい。発光ダイオードの代わりに、蛍光灯や電灯などの他の光源を使用してもよい。
【００２２】
光源１６の前には第１偏光フィルタ１８が配置される。第１偏光フィルタ１８は直線偏光、円偏光、または楕円偏光をおこなうフィルタである。第１偏光フィルタ１８に光を透過させることにより、偏光された光がステージ１４およびワーク１２に照射される。第１偏光フィルタ１８は直接光源１６に取り付けられなくても、光源１６とステージ１４の間に配置され、偏光された光がステージ１４とワーク１２に照射されても良い。
【００２３】
撮像部２０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの受光素子を直線状に並べたラインセンサカメラが挙げられる。ステージ１４が撮像部２０に対して相対的に移動するときに撮像部２０で撮像することによって、二次元データを取得することができる。撮像部２０で取得されるデータは、モノクロデータでも良い。カラーデータを取得するよりも画像処理が容易で、装置価格も安くなる。またエリアセンサカメラを用いて撮像してもよい。ステージ１４と撮像部２０を相対的に移動させて撮像せずに、二次元の画像データを取得できる。
【００２４】
撮像部２０の前に第２偏光フィルタ２２が配置される。第２偏光フィルタ２２は直線偏光、円偏光、または楕円偏光をおこなうフィルタである。第２偏光フィルタ２２に光を透過させることにより、偏光された光が撮像部２０で受光される。第２偏光フィルタ２２は直接撮像部２０に取り付けられなくても、ステージ１４と撮像部２０の間に配置され、偏光された光が撮像部２０で受光されればよい。
【００２５】
第１偏光フィルタ１８と第２偏光フィルタ２２における光の偏光方向を一致させる。第１偏光フィルタ１８で偏光された光が照射され、反射されたときに偏光方向が変化しなかった光（光線）が第２偏光フィルタ２２を通過する。ステージ１４とワーク１２は、偏光された光を反射したときに、偏光方向の変化が異なるものである。偏光方向の変化は、光線の偏光面が種々の方向に変化する場合（自然光の状態と同じになる場合）やステージ１４とワーク１２ごとに同一方向に変化する場合を含むと考えられる。
【００２６】
なお、光源１６や撮像部２０をステージ１４の上方に配置するために、任意の架台２８を利用する。光源１６および撮像部２０と架台２８との間に、モータやレールなどの駆動機構を設けて、光源１６および撮像部２０が架台２８に対して移動できるようにしても良い。
【００２７】
画像処理部２４は、撮像部２０で得られた画像データに対して所定の画像処理をおこなうコンピュータである。画像処理は、ワーク１２に対して所定の処理をおこなうための部分を決定する処理である。具体的には、画像データにおけるステージ１４とワーク１２とのグレースケール値の違いから、グレースケール値の所定の値を閾値として画像データを二値化し、ステージ１４とワーク１２を切り分ける。さらに切り分けられたワーク１２に対して、所定の画像処理をおこない、ワーク１２の被加工部を決定する。
【００２８】
ワーク１２に対して所定の加工をおこなう加工装置を撮像処理装置１０に追加することにより、ワークの撮像、画像処理および加工をおこなうワーク加工システムを構成することができる。加工装置がおこなう加工としては、接着剤などの塗布材料の塗布、マーカーなどを用いたライン形成、またはカット処理などが挙げられる。加工をおこなう部分は、上記のように画像処理部２４によって得られた被加工部である。たとえば加工装置は、ワーク１２の外縁の一部または全部に対して加工をおこなう。なお、利用する画像処理によっては、ワーク１２の外縁ではなく、ワーク１２の内部に加工をおこなうこともできる。
【００２９】
撮像処理装置１０を用いた撮像処理方法について説明する。（１）所定形状に成形されたワークを準備し、ステージ１４の上にワーク１２を配置する。生地などのワークであれば、裁断などによってワークを成形する。ワーク１２の配置はロボットアームで自動的におこなっても良い。
【００３０】
（２）ステージ１４およびワーク１２に対して、第１偏光フィルタ１８を介して光源１６から光を照射する。第１偏光フィルタ１８を介したことによって、ステージ１４およびワーク１２に照射される光は偏光されている。
【００３１】
（３）ステージ１４およびワーク１２を、第２偏光フィルタ２２を介して撮像部２０で撮像する。撮像部２０で受光される光は第２偏光フィルタ２２を通過しているため、偏光された光である。
【００３２】
（４）撮像部２０で撮像された画像データを画像処理部２４で画像処理する。画像処理は、画像データを二値化し、ステージ１４とワーク１２とを切り分ける。切り分けられたワーク１２の画像データに対し、さらにマッチング処理などの画像処理や座標データの演算を行い、加工をおこなう位置を決定する。
【００３３】
（５）撮像処理装置１０に加工装置を追加している場合、上述した撮像と画像処理が終了した後、画像処理結果に合わせてワーク１２に対して所定の加工をおこなうことができる。具体的には、接着剤などの塗布材料の塗布やマーカーなどを用いたライン形成などの加工をおこなう。
【００３４】
第１偏光フィルタ１８によって偏光された光がステージ１４およびワーク１２に照射される。この偏光された光が反射した際、ステージ１４とワーク１２で偏光方向の変化が異なり、第２偏光フィルタ２２を透過する光量が異なる。図３（ａ）のようにステージ１４とワーク１２の色が同じまたは近い場合でも、撮像部２０での受光量が変化し、グレースケール値が異なるようになる（図３（ｂ））。ステージ１４とワーク１２の受光量の違いから、画像処理で切り分けることができる。グレースケール値の違いは、画像処理によって二値化する際、ステージ１４のグレースケール値とワーク１２のグレースケール値が閾値を境に分かれればよい。
【実施例１】
【００３５】
グレースケール値の違いについて説明する。アルミ板にブラスト処理をおこない、白アルマイト処理をしたステージ１４と、ステンレス板にアルミ溶射したステージ１４のそれぞれに綿製の白色生地（ワーク１２）を配置して撮像をおこない、画像データから８ビットのグレースケール値を求めた。撮像部（ラインカメラ）２０はTL-7450UCL（竹中システム機器（株））、カメラレンズはAF NIKKOR 35mm 1:2D（（株）ニコン）、光源１６はLNSP-800SW（シーシーエス（株））であり、撮像部２０と光源１６の前にそれぞれ偏光フィルタ１８、２２を配置し、偏光方向を同一に揃えた。
【００３６】
白アルマイト処理をおこなったステージ１４のグレースケール値が６５、アルミ溶射したステージ１４のグレースケール値が８０、白色生地（ワーク１２）のグレースケール値が６０であった。
【００３７】
いずれのステージ１４でも、白色の生地（ワーク１２）よりも高いグレースケール値となった。白色の生地は、その他の色の生地（ワーク１２）と比較して最もグレースケール値が高い。すなわち、白色から黒色まで全ての色の生地（ワーク１２）においてグレースケール値はステージ１４より低くなり、切り分けが可能となる。
【００３８】
本実施例の条件では、白アルマイト処理をおこなったステージ１４と生地（ワーク１２）とのグレースケール値の差が小さいため、ノイズ成分との切り分けの精度が低くなる。しかし、第１偏光フィルタ１８と第２偏光フィルタ２２との偏光面が直交するようにした場合、ステージ１４のグレースケール値がワーク１２のグレースケール値よりも小さくなった。このため、いずれかの偏光フィルタ１８、２２を回転させて両偏光フィルタ１８、２２の偏光方向を直交させることによって、白アルマイト処理のステージ１４であっても、ステージ１４とワーク１２の切り分けが可能である。
【００３９】
ブラスト処理の後に白アルマイト処理をおこなったステージ１４であっても、生地（ワーク１２）のグレースケール値が小さい色であれば、画像処理が可能になる。
【００４０】
以上のように、２枚の偏光フィルタ１８、２２を使用することによって、ステージ１４とワーク１２のグレースケール値を異ならせることが可能である。画像処理によってステージ１４とワーク１２を切り分けることが可能になる。
【実施例２】
【００４１】
ステージ１４に複数の吸引穴を設けて、吸引穴からポンプなどの吸引装置でワーク１２を吸引するようにしても良い。ステージ１４に対するワーク１２の位置ずれを防ぐことができる。ステージ１４におけるワーク１２の加工をおこなう位置にのみ吸引穴を設けても良い。上記のように、吸引穴を形成するためにステージ１４を薄くする場合、ステージ１４の表面を金属溶射で加工するのが好ましい。
【実施例３】
【００４２】
ステージ１４のグレースケール値とワーク１２のグレースケール値の差が小さい場合に、第１偏光フィルタ１８または第２偏光フィルタ２２における光の偏光方向をモータなどで９０°まで角度を変更できる回転機構部を設けても良い。両フィルタ１８、２２の偏光方向が直交し、ステージ１４のグレースケール値がワーク１２のグレースケール値よりも小さくなる（図３（ｃ））。ステージ１４とワーク１２のグレースケール値の差が大きくなり、画像処理によってステージ１４とワーク１２を切り分けることができる。回転機構部は、上述した画像処理でワーク１２とステージ１４の切り分けがおこなえなかったとき、画像処理部２４からの指令で自動的に駆動するようにしても良い。
【実施例４】
【００４３】
また、モノクロデータを画像処理したが、カラーデータを取得して、カラーデータに対して画像処理することも可能である。カラーデータをモノクロデータに変換してから、上述した画像処理をおこなっても良い。
【実施例５】
【００４４】
上記実施例は加工装置を撮像処理装置１０に追加していたが、加工装置を追加せず、ワーク１２の撮像および画像処理のみをおこなう構成であっても良い。
【００４５】
その他、ステージ１４の材質（表面処理を含む）や凹凸形状、およびワーク１２の材質などにより適当な組合せは異なるが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【符号の説明】
【００４６】
１０：撮像処理装置
１２：ワーク
１４：ステージ
１６：光源
１８：第１偏光フィルタ
２０：撮像部
２２：第２偏光フィルタ
２４：画像処理部
２６：レール
２８：架台
【図１】
2014035733.tif 000003
【図２】
2014035733.tif 000004
【図３】
2014035733.tif 000005