(57)【要約】【課題】ワークに照射する照明の明るさを所望の通りに得ることができる検査用カメラ及び検査システムを提供する。【解決手段】検査用カメラ１００は、カメラ筐体１０と、ワーク６を撮像する撮像部１２と、撮像部１２に電力を供給する撮像用電力供給ポート１４と、ワーク６に光を照射する照明装置２の発光態様を制御する照明制御部１６と、照明制御部１６に電力を供給する照明制御用電力供給ポート１８と、を備え、照明制御部１６が、撮像部１２とともにカメラ筐体１０に内蔵されており、撮像用電力供給ポート１４と照明制御用電力供給ポート１８とが、各々独立してカメラ筐体１０に配置されている。検査システム２００は、照明装置２及び画像処理装置４をさらに備える。【選択図】図１
2015230295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラ筐体と、
前記カメラ筐体に内蔵され、検査対象となるワークを撮像する撮像部と、
前記撮像部に電力を供給する撮像用電力供給ポートと、
前記ワークに光を照射する照明装置の発光態様を制御する照明制御部と、
前記照明制御部に電力を供給する照明制御用電力供給ポートと、を具備し、
前記照明制御部が、前記撮像部とともに前記カメラ筐体に内蔵されており、
前記撮像用電力供給ポートと前記照明制御用電力供給ポートとが、各々独立して前記カメラ筐体に配置されていることを特徴とする検査用カメラ。
【請求項２】
前記撮像用電力供給ポートが、ＵＳＢ規格のケーブルを介して前記撮像部に電力を供給するＵＳＢコネクタであることを特徴とする請求項１記載の検査用カメラ。
【請求項３】
前記照明制御用電力供給ポートが、ＡＣ−ＤＣ変換器を介して前記照明制御部にＤＣを供給するＤＣ入力コネクタであることを特徴とする請求項１又は２記載の検査用カメラ。
【請求項４】
前記照明制御部が、所定のＰＷＭ周期で点灯及び消灯を交互に繰り返すＰＷＭ制御により、前記照明装置を所定の明るさに制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の検査用カメラ。
【請求項５】
前記照明制御部が、前記照明装置をストロボ発光させるための駆動信号を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の検査用カメラ。
【請求項６】
前記照明制御部と前記撮像部とが連動し、前記撮像部による露光開始より前に、前記照明装置の点灯が開始されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の検査用カメラ。
【請求項７】
前記請求項１〜６のいずれかに記載の検査用カメラと、
前記照明制御部に電気的に接続され、検査対象となるワークに光を照射する照明装置と、
前記撮像部で撮像された前記ワークの画像を処理する画像処理装置と、を備える検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象となるワークの表面検査等に用いられる検査用カメラ及びその検査用カメラを用いた検査システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワークの表面検査等に用いられる検査用カメラや検査システムには、例えば特許文献１に示すように、被観察物体（ワーク）に光を照射する照明を制御する光量設定回路が撮像カメラの外部に配置され、この照明に電力を供給する照明用電源部と、撮像カメラに必要な電力を供給するカメラ用電源部とをそれぞれ具備したものがある。
【０００３】
この特許文献１記載のような検査システムでは、照明が撮像カメラに接続された拡大光学系を収納した筒体に付設され、光量設定回路がこの撮像カメラの外部に配置されている。このように、照明は撮像カメラ近傍に配置されているのに対し、光量設定回路が撮像カメラ外部に配置されると、照明と光量設定回路とが離れて置かれた状態となる。したがって、これらを接続する配線が長くなり、光量設定回路からの駆動信号の波形がなまってしまうなどして、照明の輝度が低下する等照明輝度の制御ができなくなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２３３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、ワークに照射する照明の明るさを所望の通りに得ることができる検査用カメラ及び検査システムを提供することをその主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本発明に係る検査用カメラは、カメラ筐体と、前記カメラ筐体に内蔵され、検査対象となるワークを撮像する撮像部と、前記撮像部に電力を供給する撮像用電力供給ポートと、前記ワークに光を照射する照明装置の発光態様を制御する照明制御部と、前記照明制御部に電力を供給する照明制御用電力供給ポートと、を具備し、前記照明制御部が、前記撮像部とともに前記カメラ筐体に内蔵されており、前記撮像用電力供給ポートと前記照明制御用電力供給ポートとが各々独立して前記カメラ筐体に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
このようなものであれば、ワークに光を照射する照明装置はワークの近くに配置され、検査用カメラはこのワークを撮像するために、ワークの直上等のワークの近くに配置される。すると、照明装置はカメラ筐体の近くに置かれることとなり、そのカメラ筐体に照明制御部が内蔵されていることにより、照明装置と照明制御部との距離が近くなる。したがって、照明制御部と照明装置との電気配線を短くすることができ、照明制御部からの駆動信号の波形がなまることがなく照明装置に伝送され、よって輝度低下の問題が解決され、照明装置において所望の明るさを得ることができる。
【０００８】
また、照明制御部と撮像部とが、ともにカメラ筐体に内蔵されているので、これらを接続する配線を不要とすることができ、省配線化を図ることができる。さらに、照明制御部をカメラ筐体外部に備えるものと比べて、検査用カメラの小型化が可能となる。
【０００９】
さらに、撮像用電力供給ポートと照明制御用電力供給ポートとが各々独立してカメラ筐体に配置されているので、撮像用電力供給ポートから撮像部に、照明制御用電力供給ポートから照明制御部に、それぞれ独立して電力を供給することができる。したがって、照明制御用電力供給ポートから照明装置に十分な電力供給が可能となり、複数の照明を配置した場合や、照明を大型化した場合でも十分な電力が供給できるので、所望の明るさを維持することができる。
【００１０】
撮像部に電力を供給する具体的な一態様としては、撮像用電力供給ポートが、ＵＳＢ規格のケーブルを介して前記撮像部に電力を供給するＵＳＢコネクタであるものが挙げられる。
【００１１】
また、照明装置に十分な電力を供給するためには、前記照明制御用電力供給ポートが、ＡＣ−ＤＣ変換器を介して前記照明制御部にＤＣを供給するＤＣ入力コネクタであることが望ましい。
【００１２】
照射する光量を所望の通りに調光するには、前記照明制御部が、所定のＰＷＭ周期で点灯及び消灯を交互に繰り返すＰＷＭ制御により、前記照明装置を所定の明るさに制御するものであることが望ましい。このＰＷＭ周期の波形はなまることなく、照明装置に伝送される。
【００１３】
照明装置の発光態様のさらなる一態様としては、前記照明制御部が、前記照明装置をストロボ発光させるための駆動信号を出力するものであることが望ましい。この場合もストロボ発光の駆動信号がなまることなく照明装置に伝送される。
【００１４】
ワークへの露光不足を解消してワークの撮像を確実に行うには、前記照明制御部と前記撮像部とが連動し、前記撮像部による露光開始より前に前記照明装置の点灯が開始されることが望ましい。
【００１５】
本発明の検査用カメラと、前記照明制御部に電気的に接続され、検査対象となるワークに光を照射する照明装置と、前記撮像部で撮像された前記ワークの画像を処理する画像処理装置とを備えた検査システムであれば、照明制御部と撮像部とがともにカメラ筐体に内蔵されているので、検査システム全体の小型化が可能となる。また、照明装置において所望の明るさを得て、ワークの撮像及び画像処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
このように本発明は、照明制御部がカメラ筐体に内蔵されていることにより、照明制御部と照明装置とが近くに置かれるので、照明制御部からの駆動信号の波形がなまることなく照明装置に伝送され、輝度が低下することがなく、照明装置において所望の明るさを得ることができる。
また、照明制御部と撮像部とがともにカメラ筐体に内蔵されているので、これらを接続する配線が不要となり、省配線化を図ることができる。さらに、照明制御部をカメラ筐体外部に備えるものと比べて、検査用カメラや検査システムの小型化が可能となる。
【００１７】
また、撮像用電力供給ポートと照明制御用電力供給ポートとが、各々独立してカメラ筐体に配置されているので、撮像用電力供給ポートから撮像部に、照明制御用電力供給ポートから照明制御部にそれぞれ独立して電力を供給することができる。したがって、照明制御用電力供給ポートから照明装置に十分な電力供給が可能となり、複数の照明を配置した場合や、照明を大型化した場合でも十分な電力が供給できるので、所望の明るさを維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る検査用カメラ及び検査システムを示す模式図。
【図２】同実施形態に係る検査用カメラ及び検査システムを示す機能ブロック図。
【図３】同実施形態における照明制御部及び照明装置の概略回路構成図。
【図４】同実施形態における点灯周期と露光周期との関係を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態について各図を参照しながら説明する。
【００２０】
本実施形態の検査システム２００は、図１に示すように検査用カメラ１００と、前記検査用カメラ１００に電気的に接続されたリング状の照明装置２及び画像処理装置４と、を備えたものである。
この検査システム２００は、検査対象となる製品等であるワーク６に照明装置２から光を照射して検査用カメラ１００でワーク６の表面を撮像し、その撮像データを画像処理装置４で所定の処理をして、ワーク６の傷やひび割れ、不良等の有無を検出するための表面検査等を行うものである。
【００２１】
前記検査用カメラ１００は、図１及び図２に示すように、カメラ筐体１０と、前記カメラ筐体１０に内蔵され、前記ワーク６を撮像する撮像部１２と、前記撮像部１２に電力を供給する撮像用電力供給ポート１４と、前記ワーク６に光を照射する照明装置２の発光態様を制御する照明制御部１６と、前記照明制御部１６に電力を供給する照明制御用電力供給ポート１８と、前記照明装置２から前記ワーク６に照射され反射した光を前記撮像部１２に入射させる光学素子２０とを備えたものである。
【００２２】
前記カメラ筐体１０は、樹脂又は金属から形成された箱体であり、このカメラ筐体１０に前記撮像部１２と前記照明制御部１６とがともに内蔵されている。また、カメラ筐体１０には、レンズ等の光学素子２０を備えた筒体２２が着脱可能に取付けられるようにマウント部が設けられており、このマウント部に筒体２２が取付けられている。
このカメラ筐体１０は、図示しないカメラ支持台によって、前記ワーク６上の所定の位置に固定されており、前記ワーク６をその上方から撮像できるように前記光学素子２０をワーク６に向けて設置されている。
【００２３】
前記撮像部１２は、前記ワーク６からの反射光を受光して、ワーク６を撮像するものであり、カラーもしくはモノクロのＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子２４を備えたものである。また、撮像部１２は、前記光学素子２０から入射される光を撮像素子２４で受光する際の露光時間、露光周期等を制御するシャッターを備えた露光装置２６を備えている。このシャッターは機械式でも電子式のものでもよく、あるいは機械式と電子式の両方を備えたものであってもよく、所望の露光時間、露光周期等を得られるものであればよい。
【００２４】
前記撮像用電力供給ポート１４は、ＵＳＢ規格に準拠するケーブル２８を介して前記撮像部１２に電力を供給するＵＳＢコネクタであり、このＵＳＢコネクタは、前記カメラ筐体１０の前記光学素子２０とは反対の面に設けられている。前記ケーブル２８は、その先端部が前記画像処理装置４に接続され、その基端部が前記ＵＳＢコネクタに接続され、さらに前記ＵＳＢコネクタと前記撮像部１２が配線３０を介して電気的に接続されている。したがって、前記ＵＳＢコネクタを介して画像処理装置４と撮像部１２とが電気的に接続されているので、画像処理装置４から電力がＵＳＢケーブル２８によってＵＳＢコネクタに伝送され、このＵＳＢコネクタを介して前記撮像部１２に電力が供給される。この撮像用電力供給ポート１４から前記撮像部１２に供給される電力は、例えば、ＵＳＢ２．０規格の場合、電圧５Ｖ、電流５００ｍＡ程度であり、ＵＳＢ３．０規格の場合は、電圧５Ｖ、電流９００ｍＡ程度である。
【００２５】
前記照明制御部１６は、前記照明装置２から前記ワーク６に照射される光の点灯及び消灯を制御するものであり、図２に示すように、前記撮像部１２とともに前記カメラ筐体１０に内蔵されており、照明制御部１６と撮像部１２とはコネクタ４２を介して電気的に接続され、照明制御部１６と撮像部１２との間で信号のやり取りが可能な構成にしてある。照明制御部１６は、照明装置２を電気的に接続する接続コネクタ３８を備えており、この接続コネクタ３８を介して照明制御部１６と照明装置２とが電気ケーブルで接続されている。なお、接続コネクタ３８は、前記カメラ筐体１０の前記光学素子２０とは反対の面に設けられている。
【００２６】
この照明制御部１６は、図３に示すように、スイッチング素子４４を主体として構成されており、このスイッチング素子４４にスイッチング素子制御回路４５からの制御信号が入力されることによって、スイッチング素子４４のオンオフがコントロールされ、照明装置２への電力が高速でオンオフできるように構成してある。
具体的には、照明装置２をストロボ発光させる場合は、スイッチング素子制御回路４５にコネクタ３４を介して外部からストロボ発光のための信号が入力され、このスイッチング素子制御回路４５から前記スイッチング素子４４に所定のストロボ発光制御信号が入力され、スイッチング素子４４から照明装置２をストロボ発光するための駆動信号が出力されて照明装置２のストロボ発光が行われる。なお、コネクタ３４からの外部信号とは、例えば、前記ワーク６が、後述する撮像領域４０にきたことを知らせる等の信号をいい、図示しない回路等により出力されるものである。
【００２７】
また、照明装置２をＰＷＭ制御によって調光する場合は、コネクタ３４からＰＷＭ調光のための信号が前記スイッチング素子制御回路４５に入力され、このスイッチング素子制御回路４５から前記スイッチング素子４４に所定のＰＷＭ制御信号が入力され、スイッチング素子４４から照明装置２をＰＷＭ調光するための駆動信号が出力されて照明装置２が所定の明るさに調光される。
【００２８】
前記照明制御用電力供給ポート１８は、ＡＣ−ＤＣ変換器３６を介して前記照明制御部１６にＤＣ（直流）を供給するＤＣ入力コネクタであり、このＤＣ入力コネクタは、前記カメラ筐体１０の前記光学素子２０とは反対の面に設けられている。このＡＣ−ＤＣ変換器３６によって、図示しない商用電源からのＡＣ（交流）が、２４Ｖ程度のＤＣ（直流）に変換され、このＤＣが前記ＤＣ入力コネクタを介して前記照明制御部１６に供給される。これにより、照明制御部１６が駆動され、所定のＰＷＭ調光やストロボ発光のための駆動信号が生成され、照明装置２に出力されて、所定の発光が行われる。
【００２９】
前記照明装置２は、リング照明であり、図１及び図２に示すように、中央部に貫通孔４６を有した円環状の保持体４８と、その保持体４８に取付けられて円環状に複数列に並べてある複数のＬＥＤ５０と、そのＬＥＤ５０の前方に配置してあり、ＬＥＤ５０からの光を平行光にする凸レンズ等の光学素子５２とから構成してある。このリング照明の光が照射される中心にワーク６が配置され、ワーク６からの反射光や散乱光が前記貫通孔４６を通って、撮像素子２４に入射される。
この照明装置２はコネクタ５２を備え、前記照明制御部１６の接続前記接続コネクタ３８及びコネクタ５２を介して前記照明制御部１６と電気的に接続されており、これにより、前記ＬＥＤ５０が、照明制御部１６からの駆動信号によって、所定の通りに発光する。
【００３０】
この照明装置２は、前記ワーク６の撮像の際に前記ワーク６に十分な光が照射されるように、図示しない支持台によって、前記光学素子２０とワーク６の間であって、光学素子２０と同軸上に、光学素子２０の直下に配置されている。したがって、照明装置２は、カメラ筐体１０の近くに置かれた状態となっている。なお、照明装置２は、前記支持台を用いず、検査用カメラ１００に直接取付けられるようなものであってもよい。例えば、光学素子２０を収容した筒体２２と照明装置２とが接続部材によって接続されている場合や、カメラ筐体１０が照明装置２の貫通孔４６に通されてカメラ筐体１０と照明装置２とが一体的になっているような場合であってもよい。
【００３１】
前記画像処理装置４は、前記撮像部１２で得られた前記ワーク６の撮像データから、所望の画像が得られるようにデータ処理を行うものである。この画像処理装置４は、上述したように前記ケーブル２８、前記ＵＳＢコネクタ１４及び前記配線３０を介して撮像部１２と電気的に接続されているので、撮像部１２によって、ワーク６の撮像データが送信され、画像処理装置４がこの撮像データを受信して、所定の画像処理を行う。
さらに、前記画像処理装置４には、図示しないコンピュータ、モニタ等が接続されており、このモニタによって、画像処理された前記ワーク６の画像を目視できるようになっている。また、前記コンピュータでは、例えば、画像処理されたワーク６の画像から、ワーク６の不良を発見、報知等する処理が行われる。
【００３２】
次に、この検査システム２００を用いた検査方法について説明する。検査システム２００では、複数の前記ワーク６を連続して検査可能とするために、前記ワーク６が順に前記検査用カメラ１００の撮像領域４０に移動するように構成されている。具体的には、移動可能なスライドステージ８の上に、その進行方向（図１において右から左方向のことである。）に向かって所定の間隔を空けて複数の前記ワーク６が列状に並べて載せられ、このスライドステージ８が図示しないモータ等によって駆動され、前記ワーク６が前記検査用カメラ１００の撮像領域４０に運ばれる。
【００３３】
次に前記照明制御部１６が作動して所定の駆動信号を前記照明装置２に出力し、これによって前記ワーク６に所定の光が照射され、前記撮像部１２によってワーク６の撮像が行われる。この撮像は、複数のワーク６が、スライドステージ８の移動に伴い、順次撮像領域４０に運ばれてきたときに、ストロボ発光が行われ、その瞬間にワーク６の撮像が行われる。
【００３４】
このストロボ発光は、図４に示すように、前記照明装置２が所定間隔で点灯（点灯周期オン）と消灯（点灯周期オフ）を繰り返すように前記照明制御部１６から所定の駆動信号が出力されて行われる。このとき、前記露光装置２６によって、露光開始するためにシャッターが開けられる（露光周期オン）直前に、前記照明装置２が点灯状態となり、露光終了するためにシャッターが閉じられる（露光周期オフ）直後に、前記照明装置２が消灯状態となるように露光が制御される。照明制御装置１６は、マイクロ秒単位の任意の時間で、露光開始より早めに駆動信号を出力することが可能である。このように、前記照明制御部１６と前記撮像部１２の露光装置２６とが連動することによって、前記ワーク６に十分光が照射されるようにして撮像が繰り返し行われる。
【００３５】
前記検査用カメラ１００が上述したように構成されているので、前記カメラ筐体１０に内蔵された前記照明制御部１６と前記照明装置２との距離が近くなり、これによって照明制御部１６と照明装置２との配線を短くすることができる。したがって、照明制御部１６からのＰＷＭ周期やストロボ発光の駆動信号の波形がなまることなく照明装置２に伝送されるので、照明装置２の明るさや発光タイミングを所望の通りに得ることができる。
【００３６】
また、前記照明制御部１６と前記撮像部１２とが、ともにカメラ筐体１０に内蔵され、コネクタによって接続されているので、これらを接続する配線を不要とすることができ、省配線化を図ることができる。さらに、照明制御部１６がカメラ筐体１０の外部に配置されている場合と比べて、検査用カメラ１００を小型化することができ、検査システム２００全体の小型化も可能となる。
なお、本実施形態では、前記照明制御部１６と前記撮像部１２とがコネクタによって接続されているが、これに限らず、一つの基板上にこれら照明制御部１６と撮像部１２とが電気的に接続されて形成されるものであってもよい。このようなものであっても省配線化を図ることができる。
【００３７】
さらに、前記撮像用電力供給ポート１４と前記照明制御用電力供給ポート１８とが、各々独立してカメラ筐体１０に配置されているので、撮像用電力供給ポート１４から撮像部１２に、照明制御用電力供給ポート１８から照明制御部１６にそれぞれ独立して電力を供給することができる。したがって、照明制御用電力供給ポート１８から照明装置２に十分な電力供給が可能となる。この照明制御用電力供給ポート１８は、ＡＣ−ＤＣ変換器を介して前記照明制御部１６にＤＣを供給するＤＣ入力コネクタであるので、例えば、照明制御用電力が、撮像部あるいは外部機器からＵＳＢ規格に準拠したＵＳＢケーブルを介して供給される場合と比べて、より大きな電力を供給することができる。このように独立して電力を供給することができるので、多くの照明を配置したり、照明を大型化した場合でも所望の明るさを得ることができる。
【００３８】
また、前記撮像部１２と前記照明制御部１６とが連動して、前記ワーク６の撮像の際に、露光開始直前に前記照明装置２による発光が行われるので、ストロボ発光による撮像の際に、露光不足にならずに確実に前記ワーク６の撮像を行うことができる。
【００３９】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。例えば、前記ＵＳＢコネクタ、ＤＣ入力コネクタ、接続コネクタ３８は、前記カメラ筐体１０の前記光学素子２０とは反対の面に設けているが、これに限らず、カメラ筐体１０のいずれの面に設けてもよく、それぞれ画像処理装置４、ＡＣ−ＤＣ変換器３６、照明装置２に接続可能な位置に設けられていればよい。
【００４０】
また、照明装置２は一つだけでなく、２以上設けられるようにしてもよい。複数の照明装置を設けても、照明制御部１６には照明制御用電力供給ポート１８から電力が供給されるので、十分な電力を供給でき、所望の明るさを得ることができる。なお、リング照明でなく、筒状の筐体を有し、その筐体内部にＬＥＤを備え、その先端部から光照射を行うような照明装置であってもよい。
【００４１】
また、前記ワーク６を撮像する際には、ストロボ発光だけでなく、照明装置２が常時点灯した状態であってもよく、ワーク６に撮像に必要な光が照射されていればよい。
さらに、前記スライドステージ８は、図１において右から左方向への一方向だけでなく、逆方向に動くように設けられる場合もあり、その場合、検査用カメラ１００及び照明装置２もスライドステージ８上を移動可能なように構成されていてもよい。このようなものであれば、前記ワーク６を様々な角度から撮像して表面検査を行うことができる。
【符号の説明】
【００４２】
１００・・・検査用カメラ
２００・・・検査システム
２・・・照明装置
４・・・画像処理装置
６・・・ワーク
１０・・・カメラ筐体
１２・・・撮像部
１４・・・撮像用電力供給ポート
１６・・・照明制御部
１８・・・照明制御用電力供給ポート
【図１】
2015230295.tif 000003
【図２】
2015230295.tif 000004
【図３】
2015230295.tif 000005
【図４】
2015230295.tif 000006