(57)【要約】【課題】半透明フィルムの貼付位置および形状認識を、確実かつ高精度に光学カメラにて自動検査する半透明フィルムの位置検出および形状認識装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】青色ＬＥＤ２でなる照射光源と、円錐状あるいはドーム形状で乳白色の拡散板３を有し、半透明フィルム１０を有する被測定体９に対し照射光を照射するための照明体１でなる照明部、光学カメラ５、光学レンズ６および光学フィルター７（青色フィルター）でなり、照明光に照射された被測定体９の画像を撮影するための撮像部、撮像部より取り込んだ画像情報を演算あるいは処理して判別する画像処理部８、および駆動用の電源部４にて構成してなる。【選択図】図１
2006170880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半透明フィルムを有する被測定体に対し照射光を照射するための照射光源を有する照明部、光学カメラ、光学レンズおよび光学フィルターでなり、前記照射光に照射された前記被測定体の画像を撮影するための撮像部、前記撮像部より取り込んだ画像情報を演算あるいは処理して判別する画像処理部にて構成してなる半透明フィルムの位置検出および形状認識装置。
【請求項２】
撮像部から取り込んだ半透明フィルムの画像情報により輝度の変化が大きい部分のみを抽出して半透明フィルムの輪郭情報となし、半透明フィルムの貼付位置の検出あるいは形状判定を画像処理部において行う請求項１に記載の半透明フィルムの位置検出および形状認識装置。
【請求項３】
半透明フィルムの端部に近接した低い位置となるよう照射光源を配置し、かつ拡散光を照射する構成の照明部としてなる請求項１あるいは２に記載の半透明フィルムの位置検出および形状認識装置。
【請求項４】
複数個でなる照射光源を周端に配設し、照射光を拡散させる乳白色の拡散板を被測定体との間に配置した照明部としてなる請求項１〜３のいずれかに記載の半透明フィルムの位置検出および形状認識装置。
【請求項５】
半透明フィルムを透過しにくい波長の色の照射光源を使用した照明部としてなる請求項１〜４のいずれかに記載の半透明フィルムの位置検出および形状認識装置。
【請求項６】
ピーク波長が４６０ｎｍである複数の青色ＬＥＤでなる照射光源と、波長が３６０ｎｍ〜５３０ｎｍの帯域通過特性を有する青色フィルターでなる光学フィルターを使用してなる請求項１〜５のいずれかに記載の半透明フィルムの位置検出および形状認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチなど各種小型電子部品に組付ける半透明フィルムの貼付位置や形状を認識判定する半透明フィルムの位置検出および形状認識装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半透明フィルムの貼付位置や形状などを認識判定するには、作業者の目視検査が主な手段とされており、拡大鏡などにより作業者が半透明フィルムを目視確認することにより、半透明フィルムの貼付位置や形状が所定どおりかを判定するものであった。
【０００３】
また、光学カメラなどを用いた自動検査では、着色されたフィルムが持っている色や照明による輝度の情報などから、貼付位置や形状を画像処理部にて演算して検査すなわち位置検出および形状認識を行うものである。
【０００４】
被測定体すなわち検査の対象としてのフィルム自体が半透明や着色されており、背景色とのコントラストがとれる場合には本手段が有効である。
【０００５】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００２−３４０５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の作業者による目視検査では、作業者の個人差あるいは習熟度などによる判定のバラツキが発生した。
【０００７】
また、電子部品である小型スイッチにおける操作感触を向上させるため、フィルムの薄膜化が進み、明確なフィルムへの着色が困難となっており、そのため、背景色となる部分とのコントラストが充分とれなくなってきており、光学カメラによる自動検査すなわちフィルムの位置検出および形状認識が困難となっている。
【０００８】
本発明は前記従来の課題を解決しようとするものであり、半透明フィルムの貼付位置および形状認識を、確実かつ高精度に光学カメラ（撮像機構）にて自動検査する半透明フィルムの位置検出および形状認識装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
【００１０】
本発明の請求項１に記載の発明は、特に、半透明フィルムを有する被測定体に対し照射光を照射するための照射光源を有する照明部、光学カメラ、光学レンズおよび光学フィルターでなり、前記照射光に照射された前記被測定体の画像を撮影するための撮像部、前記撮像部より取り込んだ画像情報を演算あるいは処理して判別する画像処理部にて構成しているのであり、これにより、半透明フィルムの位置や形状認識を自動化でき、判定基準と比較判定でき、個人差のない判別が可能になるという作用効果を有する。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、撮像部から取り込んだ半透明フィルムの画像情報により輝度の変化が大きい部分のみを抽出して半透明フィルムの輪郭情報となし、半透明フィルムの貼付位置の検出あるいは形状判定を画像処理部において行うという構成を有しており、これにより、半透明フィルムの形状情報を安定かつ確実に得て、高精度な認識判別が出来るという作用効果を有する。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、半透明フィルムの端部に近接した低い位置となるよう照射光源を配置し、かつ拡散光を照射する構成の照明部としてなるという構成を有しており、これにより、照射光を半透明フィルムの側面部により多く照射でき、被測定体の照射面に対する照射光の強弱を抑制し、かつ照射光の進行方向を多方向に屈折あるいは透過させることが可能となり、半透明フィルムの端面と他部分との境界を確実に検出でき、半透明フィルムの色に影響されずに形状情報を得ることができるという作用効果を有する。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、複数個でなる照射光源を周端に配設し、照射光を拡散させる乳白色の拡散板を被測定体との間に配置した照明部としてなるという構成を有しており、これにより、被測定体の照射面に対する照射光を均一化し、かつ照射光の進行方向を多方向とすることができ、半透明フィルムなどの端面部で影を出来にくくするという作用効果を有する。
【００１４】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、半透明フィルムを透過しにくい波長の色の照射光源を使用した照明部としてなるという構成を有しており、これにより、半透明フィルムの側面部の反射光による画像を、より多く撮像部に取込み、かつ背景の画像情報を最小限に抑えることができ、半透明フィルムの形状情報を安定かつ確実に得ることができるという作用効果を有する。
【００１５】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、ピーク波長が４６０ｎｍである複数の青色ＬＥＤでなる照射光源と、波長が３６０ｎｍ〜５３０ｎｍの帯域通過特性を有する青色フィルターでなる光学フィルターを使用してなるという構成を有しており、これにより、請求項５に記載の作用効果に加えて、より使用している半透明フィルムの輪郭を確実に検出および認識判別できるという作用効果を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の半透明フィルムの位置検出および形状認識装置は、半透明フィルムの本体色や背景色の影響を受けることなく、フィルムの端面情報などを確実かつ強調して検出し取出すことが可能であり、貼付位置および形状の良否判定すなわち位置検出および形状認識が画像処理部で確実、高精度かつ安定して行えるという効果を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を用いて、本発明の請求項１〜６に記載の発明について説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態における半透明フィルムの位置検出および形状認識装置の概要構成図、図２は同被測定体である半透明フィルムを貼付した小型スイッチの要部平面図、図３は同図２におけるＡ−Ａの断面図、図４は同照射光源に使用する青色ＬＥＤの相対発光強度−波長特性図、図５は同被測定体である小型スイッチの半透明フィルムにおける照射光の反射拡散方向概念図、図６は本発明の認識装置で画像処理された図２の被測定体である小型スイッチの要部画像図、図７は被測定体である小型スイッチにおける半透明フィルム位置ずれ状態の概要平面図、図８は同半透明フィルム自体の切断ミスあるいは折れ込み発生状態の概要平面図、図９は同半透明フィルムの破損状態の概要平面図そして図１０は同半透明フィルムの穴発生状態の概要平面図である。
【００１９】
図１において、９は半透明フィルム１０を貼付けた電子部品である小型スイッチなどの被測定体、照明部である照明体１は、照射光源として複数の青色ＬＥＤ２を側周端に配設しており、これを発光源として被測定体９にいずれの方向からでも照射することができるように配置している。
【００２０】
照明体１の内部には、拡散板３として乳白色の樹脂板を配置しており、青色ＬＥＤ２より発光された光（照射光）を全方向に照射するように多方向に屈折あるいは透過させる。また、拡散板３は青色ＬＥＤ２よりの光（照射光）が均等に拡散するように円錐状あるいはドーム形状に配設されている。
【００２１】
撮像部は光学カメラ５と光学レンズ６および光学フィルターである青色フィルター７により構成されており、青色フィルター７は二つの異なる波長間の光を通過させ、その他の波長の光は減衰させるバンドパスフィルターの特性を有している。
【００２２】
本実施の形態で使用する青色フィルター７は、照明体１の青色ＬＥＤ２より発光する照射光と同一の波長帯を通過させる能力（特性）を有している。すなわち、可視光の青色帯である３６０ｎｍから５３０ｎｍの波長帯域の範囲外は、青色フィルター７により光量を減衰させる。
【００２３】
青色フィルター７におけるバンドパスフィルター特性の減衰率については、青色ＬＥＤ２自体の発光する光の波長のみを通過させ、その他の波長の光は大きく減衰させる特性を有するものを使用するのが好ましい。
【００２４】
青色ＬＥＤ２で発光した照射光の一部は半透明フィルム１０を透過し、背景で反射されたときの屈折により波長が変化するものがあり、それが外乱要因となりまた、照明体１や被測定体９の周囲より入ってくる照明体１以外の光も外乱要因として半透明フィルム１０の画像を乱すことになる。
【００２５】
従って、青色フィルター７でこれら前記の外乱要因である光を減衰させることにより、半透明フィルム１０の必要とする表面反射光を安定して光学カメラ５で撮像することができる。
【００２６】
そして、８は撮像部からの画像情報の信号を処理、演算あるいは判定する画像処理部、４は照明体１や画像処理部８などを駆動するための電源部である。
【００２７】
照明体１における照射開口部の幅は、被測定体９の幅に対して１０倍程度以上のサイズとするのであり、被測定体９の幅の大きさに対する比率には特に制限は無いが、照射光が被測定体９を確実に包み込んで十分に照射する事が出来れば良いのである。
【００２８】
照明体１の照射開口下面と被測定体９との間には、被測定体９を支障無く搬送供給するための余裕（出入空間）として、１ｍｍ程度の間隔すなわちクリアランスを設けて、構成し配置するのである。
【００２９】
被測定体９の検査測定毎に照明体１を移動させるか、撮像部とは反対方向より被測定体９を搬入あるいは搬出（取出し）する場合には、完全に被測定体９を照明体１の照射開口下面が覆いかぶさる状態に構成し配置しても良い。
【００３０】
このように、照明体１を低い位置、すなわち被測定体９と近接した配置とすることにより、画像に映し出したい被測定体９および被測定体９に貼付した半透明フィルム１０の側面より照射光を充分照射することができるのである。
【００３１】
図２に示すように、小型スイッチである被測定体９には電気的絶縁性で化学的、物理的に優れかつ柔軟性を有する樹脂材でなる半透明フィルム１０が上面に貼付されているのであり、図３に示すように半透明フィルム１０の下には小型スイッチである被測定体９自体の凹凸以外に、人が操作する可動接点１１および固定接点１２が配設されており、これらは半透明フィルム１０を透かして背景としての色や形状が見える（認識できる）状態となっているのである。
【００３２】
青色ＬＥＤ２は図４に示すように、発光のピークを波長４６０ｎｍ付近に有しており、本発明の実施の形態においては半透明フィルム１０の光学的特性である反射率は、波長５５０ｎｍ付近より長い波長帯域で低下する特性となっている。
【００３３】
したがって、これより短い波長帯域では表面反射（拡散）が大きく、反面、これより長い波長帯域では半透明フィルム１０を透過する光量が増すことになる。
【００３４】
例えば、赤色ＬＥＤの場合、波長６６０ｎｍ付近にピークを有するものが有り、この波長帯域では半透明フィルム１０の反射率が低下しているため、半透明フィルム１０を透過して背景が確実に写し出されることになり、また、半透明フィルム１０の輪郭も写し出されるため、背景画像と輪郭画像の区別が困難に成るのである。
【００３５】
使用する照射光源の波長帯は半透明フィルム１０の反射特性を考慮して選択するのであり、本実施の形態の特性を有する半透明フィルム１０の場合には、紫色や紫外線発光源（ライト）などの選択肢も存在することになる。
【００３６】
さて、図５に示すとおり、低い位置すなわち被測定体９に近接して配置された照明体１より、被測定体９や半透明フィルム１０に青色ＬＥＤ２による青色光の照射光１８を照射する。
【００３７】
すると、端面などの形状変化を有する部分では照射光１８の乱反射による拡散光１９が発生することになり、これにより、光学カメラ５では形状の変化部分で他より明るい光が撮像されることになる。
【００３８】
照射する光すなわち照射光源は、前記で説明したように照明体１の青色ＬＥＤ２の発光による拡散光であるため、各端面部分での高さ変化に伴う影の影響を少なくできるが、反面、半透明フィルム１０の表面では、下部に有る被測定体９の可動接点１１の形状に伴いなだらかな変化があるのであり、この部分に照射された照射光１８の多くは正反射され、そして拡散光１９の一部は光学カメラ５へ反射して入力されるが、多くはその他の方向に拡散して逃げることになる。
【００３９】
その結果として、光学カメラ５にて撮像される被測定体９の映像では端面部分が明るく強調され、フィルム部分（平坦あるいはなだらかな部分）では暗く写し出されて撮像されることになるのである。
【００４０】
以上の結果、図６に示すように、半透明フィルム１０の背景を写し出すことなく、半透明フィルム１０と小型スイッチである被測定体９の外形を線情報（画像情報）として画像に映し出して取り込み、各種の処理をすることが出来るのである。
【００４１】
画像処理部８において、図７に示す小型スイッチである被測定体９の中心位置１３と、半透明フィルム１０の中心位置１４をそれぞれ求め、前記２つの座標位置の差（相違）を演算することで、半透明フィルム１０の貼付位置の誤差や位置を判別あるいは検出する。
【００４２】
また画像処理部８において、図８に示す半透明フィルム１０の切断ミスあるいは折れ込み１５による形状の異常を、本来の正規形状（基準形状）との比較により判別する。
【００４３】
さらにまた画像処理部８において、図９に示す半透明フィルム１０の破損１６による形状異常や、図１０に示す半透明フィルム１０の発生穴１７による形状異常を、照射光１８の変化点や線が有ってはならない領域にこれらが存在するか、否かを検出あるいは演算して判別する。
【００４４】
なお、小型スイッチである被測定体９や半透明フィルム１０に対して、不要な付着物などが有った場合にも、図９あるいは図１０と同一の画像情報として検出あるいは演算できるため、不要な付着物などの有無の判別を行う事が出来る。
【００４５】
本発明においては、表面が均一な半透明フィルム１０の貼付位置や形状を認識し判別しているが、均一で無くてもなだらかな変化をしている状態であれば同等の認識判別が可能である。
【００４６】
さらに、半透明フィルム１０に対する自動認識判別を実施の形態（例）としているが、フィルムの表明における反射の特性が類似であれば、フィルム自体の色、彩色あるいは着色に影響されることなく認識判別が可能である。
【００４７】
作業員による目視検査に比較して、光学カメラによる自動認識判別が可能となり、明確な各種の評価基準を得ることができて、均一な品質保証が行えるようになる。また、自動化に伴い、作業員では限界の有った生産性についても大幅な時間短縮につながることになる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明にかかる半透明フィルムの位置検出および形状認識装置は、半透明フィルムの本体色や背景色の影響を受けず、フィルム端面情報を確実に強調して取り出せ、貼付位置や形状判定すなわち位置検出および形状認識が画像処理部で確実、高精度かつ安定して行えるという効果を有し、半透明を含む各種フィルムの貼付された電子部品の検査や認識判別などの用途として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態における半透明フィルムの位置検出および形状認識装置の概要構成図
【図２】同被測定体である半透明フィルムを貼付した小型スイッチの要部平面図
【図３】同図２におけるＡ−Ａの断面図
【図４】同照射光源に使用する青色ＬＥＤの相対発光強度−波長特性図
【図５】同被測定体である小型スイッチの半透明フィルムにおける照射光の反射拡散方向概念図
【図６】本発明の認識装置で画像処理された図２の被測定体である小型スイッチの要部画像図
【図７】被測定体である小型スイッチにおける半透明フィルム位置ずれ状態の概要平面図
【図８】同半透明フィルム自体の切断ミスあるいは折れ込み発生状態の概要平面図
【図９】同半透明フィルムの破損状態の概要平面図
【図１０】同半透明フィルムの穴発生状態の概要平面図
【符号の説明】
【００５０】
１  照明体
２  青色ＬＥＤ（照射光源）
３  拡散板
４  電源部
５  光学カメラ
６  光学レンズ
７  青色フィルター（光学フィルター）
８  画像処理部
９  被測定体
１０  半透明フィルム
１１  可動接点
１２  固定接点
１３  中心位置
１４  中心位置
１５  切断ミスあるいは折れ込み
１６  破損
１７  発生穴
１８  照射光
１９  拡散光
【図１】
2006170880.tif 000003
【図２】
2006170880.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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