(57)【要約】【課題】  時間効率を下げずに検査／選別性能を従来より向上するための撮像装置と該撮像装置を用いた識別装置を提供する。【解決手段】撮像装置の構成として、落下中の物体を撮像するように物体の落下距離の異なる二箇所以上に配置された複数のラインカメラを設ける。複数のラインカメラから得られた少なくとも２つの画像を基に、重なった物体の有無、不良品の有無、および不良品の重心位置の少なくとも１つを検出する。【選択図】  図１
2008005370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重力により自由落下する物体をラインカメラで撮像する撮像装置において、落下中の物体を撮像するように物体の落下距離の異なる二箇所以上に配置された複数のラインカメラを有し、前記複数のラインカメラから得られた少なくとも２つの画像を用いることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮像装置において、物体を回転がないように落下させることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１記載の撮像装置において、第１ラインカメラを通過する物体の速度と第２ラインカメラを通過する物体の速度との間の割合と、第１ラインカメラのラインレートと第２ラインカメラのラインレートとの間の割合との関係を両ラインカメラで得られた画像が同一の大きさになるように設定されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の撮像装置から得られた画像を基に、重なった物体の有無、不良品の有無、および不良品の重心位置の少なくとも１つを検出することを特徴とする識別装置。
【請求項５】
請求項４記載の識別装置において、画像から重なった物体があると識別した場合で、不良品があると識別したとき、不良品の重心位置を空圧吹き付け制御で打つ位置として用いることを特徴とする識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明及びラインカメラを用いた撮像装置と、該撮像装置を用いた識別装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動いている物体の検査にはラインセンサ（ラインカメラ）が用いられる事が多い。このラインセンサは、撮像素子を一列に配列したものであって、これらの撮像素子で視野が構成されている。このようなラインセンサによる撮像では、線状の撮像領域を時間的に逐次保存する事で二次元画像が得られる。
【０００３】
自由落下する物体は重力加速度により速度が上昇する。空気抵抗が無視できる状況においては、落下物の大きさや重さに関わらず、落下距離により速度が決る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このように物体を自由落下させて撮像する場合、カメラの前を物体が通り過ぎる際に複数の物体が重なって映る場合が生じる。撮像結果を基に検査や選別を行っている場合、複数の製品が重なって映ると、重なって映っている事を判別できないので、検査や選別の性能が劣化する。
【０００５】
製品を落とす量を減らせば重なって映る確率は減るが、単位時間の間に撮像できる製品量も減ることになり、検査や選別の時間効率が落ちることになる。
【０００６】
時間効率と検査／選別性能は相反する関係にあり、従来は、両者のバランスを考えた妥協点で装置を動かしていた。
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするころは、時間効率を下げずに検査／選別性能を従来より向上するための撮像装置と該撮像装置を用いた識別装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の撮像装置は、重力により自由落下する物体をラインカメラで撮像する撮像装置において、落下中の物体を撮像するように物体の落下距離の異なる二箇所以上に配置された複数のラインカメラを有し、前記複数のラインカメラから得られた少なくとも２つの画像を用いることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の識別装置は、撮像装置から得られた画像を基に、重なった物体の有無、不良品の有無、および不良品の重心位置の少なくとも１つを検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
製品を飛ばしながら画像撮像し、色や形の情報を基に空圧吹き付け制御により飛行角度を制御し、選別する技術が既に実用化されている。
【００１１】
本発明によれば、撮像時に製品が重なって映ってしまう状況が発生しても選別性能劣化を最小限に押さえることが可能になる。
【００１２】
例えば、汚れた製品を極力混入させたくない場合、製品が重なりを検知したときは「汚れ部分が重なり部分に隠蔽されているかもしれない」と推定し、不良品へと選別することで良判定品への不良混入率を下げることができる。
【００１３】
空圧吹き付け制御により飛行角度を制御する場合は、製品の重心近くを打つ事が選別率を確保する上で重要である。重心から外れた位置を打つと製品は回転し、十分な軌道変化を得られず、不良判定したにもかかわらず、良品の方へ入ってしまう事態が生じる。この現象は、単位時間辺りの製品処理量を増やした際に顕著となる。
【００１４】
本発明によって、複数の製品の重なりを検知し、また検出した不良品のより真の重心に近い所を打つ事が可能になるので選別率を落とさずに単位時間当たりの処理量を増やす事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
時間効率を下げずに検査／選別性能を向上するために、図１に示すように、落下距離の異なる位置に撮像カメラを二台設置し、同一対象物に対し、二回撮像できるようにした。
製品の速度は、高い位置の第一カメラで撮像した時よりも、低い位置に設置した第二カメラで撮像するときの方が、重力加速度により落下速度が上がっているので、撮像した画像の縦横比が第一カメラの画像と第二カメラの画像で同一となるように、第二カメラの撮像繰り返し速度であるラインレートを高速にしてある。これによって、撮像後の二つの製品画像を比較しやすくしている。
【００１６】
第一カメラで撮像した時、二つの製品が重なって映ったとする。二つの製品の重心の高さ方向の位置が全く一致する確率は、二つの製品が重なって映る確率よりも更に低い。二つの製品の重心の高さ方向の位置がずれているということは、落下開始時期が僅かながらもずれていることを意味している。落下速度は重力加速度を受けて落下開始からの時間に比例し、落下距離は落下開始からの時間の二乗に比例する。従って、落下開始時期が僅かながらもずれていると、時間と共に落下距離の差が開いていくことになる。
【００１７】
重力加速度をｇ、製品１と製品２の落下開始からの時間と落下距離を、それぞれｔ１，ｔ２、ｈ１，ｈ２とし、ｔ１後における二つの製品重心の、高さ方向のずれをΔｈ＝ｈ２−ｈ１とすると、以下の関係となる。（なお、ｔ１＜ｔ２とする。）  
Δｈ＝ｇ（ｔ２２−ｔ１２）／２                                  ・・・・（１）
Δｔ＝ｔ２−ｔ１とすると、
Δｈ＝ｇ（Δｔ２＋２ｔ１Δｔ）／２                      ・・・・（２）
つまり、一度は重なって映った二つの製品画像は、ｔ１に比例してずれ量が拡大していく。従って、第二カメラで撮像した画像では、二つの製品が、よりずれて見えることになる。
【００１８】
このずれ量の異なる２つの画像を比較することで、重なった画像であっても２つの製品が「重なっている」という事実を認識できる。また、製品の形の範囲が予め解っている場合は、画像比較時に一致しなかった画像の形から、２つの製品の大凡の位置を割り出すことが可能となる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図示した実施例に基づき説明する。
実施例
図１は本発明に係る撮像装置の第一実施例の基本構成を示す正面図である。図中、１は装置本体に取り付けられていて撮像レンズ３と図示していない照明を備えた撮像手段としての第一ラインカメラ、２は第一カメラよりも下部に設置された、第一カメラと同様な撮像レンズ４と図示していない照明を備えた撮像手段としての第二カメラである。
不良品を電磁弁で制御された空気で打ち、軌道を変えて選別する装置の一部である。
【００２０】
第一カメラの中心は、製品が自由落下を開始する所から２０４ｍｍ下に位置し、カメラの焦点位置を製品が通過する際の速度は２ｍ／ｓである。第ニカメラの中心は、製品が自由落下を開始する所から８１６ｍｍ下に位置し、カメラの焦点位置を製品が通過する際の速度は４ｍ／ｓである。
【００２１】
第一カメラのラインレートは１ＫＨｚ、第ニカメラのラインレートは２ＫＨｚに設定し、画像分解能はどちらのカメラも２ｍｍ／画素となった。
【００２２】
図２は、第一ラインカメラにおける撮像結果で良品の前に不良品が重なっている状態を示している。
【００２３】
黒い四角の中の白い部分が不良部分を示している。  
二つの四角が重なった、黒い島の重心を電磁弁で制御された空気で打っても不良品の重心からは外れるため、軌道変更が中途半端になり、従来、このような状況の場合は不良品を除外する選別は不十分にしかできなかった。
【００２４】
図３は、第ニラインカメラにおける撮像結果で良品の前に不良品が重なっている状態を示している。
【００２５】
図２と図３の情報の差分情報を図４に示す。
【００２６】
図４には、以下に示す３種類の情報が含まれている。
１．図２と図３で一致した所であって、図２で黒の場所
２．図２と図３で一致した所であって、図２で白の場所
３．図２と図３で一致しなかった所であって、図２で黒−図３では白の場所
４．図２と図３で一致しなかった所であって、図２で白−図３では黒の場所
３と４に挟まれた１の場所であって、１＋４の形が第二カメラ通過時の不良品の位置である。
【００２７】
以上のことから、撮像装置で得られた２つの画像に基づいて、物体の重なりの有無、不良品の有無、不良品の重心位置（空気で打つ際用いる位置）が識別、検出できる。
【００２８】
なお、第一カメラの場所において重心の違いが大きい場合は、不良品の１の場所が消失してしまう場合があるが、４の場所が第二カメラ通過時の不良品の位置である。
本発明を適用することで、ある流量において、従来、選別不良率が４％であったのを、２％に低減させることができた。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る撮像装置の第一実施例の基本構成を示す正面図である。
【図２】第一ラインカメラにおける撮像結果を示す図である。
【図３】第ニラインカメラにおける撮像結果を示す図である。
【図４】第一ラインカメラで得られた画像と第二ラインカメラで得られた画像の差分情報を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  第一ラインカメラ
２  第二ラインカメラ
３  第一撮像レンズ
４  第二撮像レンズ
５  時刻ｔ１における不良製品の位置
６  時刻ｔ２における不良製品の位置
７  時刻ｔ１における良製品の位置
８  時刻ｔ２における良製品の位置
９  不良製品の落下軌跡
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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