(57)【要約】【課題】検査対象物の形状やサイズが変更された場合の調整作業の簡易化を図り、検査対象物が変更された場合の型替え時間の短縮を図ることができる多面ミラーを備えた撮像装置を提供する。【解決手段】缶１の複数の領域からの光を多角錐ミラー４により反射し、この複数の反射光をＣＣＤカメラ５の単一の結像面に結像させて撮像する撮像装置において、多角錐ミラー４を移動可能とし、缶１から多角錐ミラー４を介してＣＣＤカメラ５に入射する光の光路を変更可能とした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物の複数の領域からの光を多面ミラーにより反射し、この複数の反射光をカメラの単一の結像面に結像させて撮像する撮像装置において、
前記多面ミラーを移動可能とし、検査対象物から多面ミラーを介してカメラに入射する光の光路を変更可能としたことを特徴とする多面ミラーを備えた撮像装置。
【請求項２】
前記多面ミラーの移動方向は上下方向であり、該多面ミラーを上下動機構により上下動させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の多面ミラーを備えた撮像装置。
【請求項３】
前記検査対象物と前記多面ミラーとの間に、前記検査対象物からの光を前記多面ミラーの各ミラー面に導くように各ミラー面に対応して複数のミラーが配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の多面ミラーを備えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器等の検査対象物の外観検査を撮像により行うための多面ミラーを備えた撮像装置に係り、特に、容器等の検査対象物の複数の領域からの光を単一の結像面に結像させるための多面ミラーを備えた撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からガラス壜や缶等の容器の外観を撮像により検査することが行われている。例えば、アルミ缶等の缶の内面に付着した異物やくぼみ等の欠陥を検出する外観検査では、缶底面と缶内周面との境目の領域（角部）や缶の口部等が重点検査部分となる。この場合、缶底面と缶内周面との境目の領域の全周や缶の口部の全周を単一のＣＣＤカメラにより撮像することが好ましい。この外観検査を自動的に行なう装置として、検査部位を照明し、複数の検査部位からの反射光を多面ミラーに導き、多面ミラーで反射した反射光を単一の結像面に結像させ、すなわち単一のＣＣＤカメラで撮像し、得られた画像を画像処理装置によって処理し、缶に欠陥があるか否かを判断することが行われている。
【０００３】
図２は従来の多面ミラーを備えた撮像装置を示す模式図であり、図２（ａ）は大きなサイズの缶を撮像する場合を示す模式図であり、図２（ｂ）は小さなサイズの缶を撮像する場合を示す模式図である。
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、缶１の上方には下部照明２と上部照明３とが配置されている。上部照明３の上方には多角錐ミラー４が配置され、多角錐ミラー４の上方にはＣＣＤカメラ５が配置されている。また、多角錐ミラー４の下方で多角錐ミラー４の半径方向外方には、複数のミラー６が配置されている。ミラー６の個数は多角錐ミラー４のミラー面に対応した個数になっており、例えば、多角錐ミラー４が８角錐ミラーである場合には、ミラー６は所定の円周上に円周方向に間隔をおいて多角錐ミラー４の各ミラー面に対向するように８個配置されている。本例においては、８角錐ミラーを用いている。ＣＣＤカメラ５の光軸は缶１の軸心と一致しており、またＣＣＤカメラ５の光軸は下部照明２、上部照明３および多角錐ミラー４の軸心ともそれぞれ一致している。
【０００４】
図３は下部照明２および上部照明３の照明箇処を示す模式図である。図３に示すように、下部照明２および上部照明３はいずれもリング状の照明からなり、下部照明２は缶１の内周面１ｓに投光し、缶内周面１ｓからの反射光で缶底面１ｂを照明している。上部照明３は、直接、缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域（角部）近傍を照明している。図２（ａ）および図２（ｂ）に示す装置は、缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域、特に缶内周面１ｓの立ち上がり部分に存在する異物、またはその部分にあるくぼみ等を検査対象としているので、いずれの照明も缶底面１ｂを照明している。
【０００５】
上述の構成において、下部照明２および上部照明３により缶底面１ｂを照明する（図３参照）。図２（ａ）に示すように、缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域及びその周辺領域からの光は、下部照明２の中空部を通過した後に上部照明３の外方を通過して、複数のミラー６に入射する。各ミラー６からの反射光は多角錐ミラー４の対応したミラー面ｍ１，ｍ２・・・ｍ８に入射し、多角錐ミラー４の各ミラー面ｍ１，ｍ２・・・ｍ８からの反射光はＣＣＤカメラ５に入射する。すなわち、缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域及びその周辺領域からの光は、ミラー６および多角錐ミラー４を経由する光路ＬＡ１，ＬＡ２・・・をとってＣＣＤカメラ５に入射する。そして、この入射光はＣＣＤカメラ５により撮影される。
【０００６】
また、図２（ｂ）に示すように、缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域及びその周辺領域からの光は、下部照明２の中空部を通過した後に上部照明３の外方を通過して、複数のミラー６に入射する。各ミラー６からの反射光は多角錐ミラー４の対応したミラー面ｍ１，ｍ２・・・ｍ８に入射し、多角錐ミラー４の各ミラー面ｍ１，ｍ２・・・ｍ８からの反射光はＣＣＤカメラ５に入射する。すなわち、缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域及びその周辺領域からの光は、ミラー６および多角錐ミラー４を経由する光路ＬＢ１，ＬＢ２・・・をとってＣＣＤカメラ５に入射する。そして、この入射光はＣＣＤカメラ５により撮影される。このように、図２（ａ）に示す光路ＬＡ１，ＬＡ２・・・と図２（ｂ）に示す光路ＬＢ１，ＬＢ２・・・とは異なっている。
【０００７】
上述したように、本例においては、多角錐ミラー４は８角錐ミラーからなるため、缶１の８個の領域からの光は、ＣＣＤカメラ５における単一結像面であるＣＣＤイメージセンサに合成画像として結像する。なお、缶の８個の領域における相隣接する２つの領域は、ＣＣＤカメラ５で得られた画像中では互いに隣接して重複した領域の画像が得られるように設定されている。したがって、缶底面と缶内周面の境目の領域の全周が１つの合成画像中に撮像されることになる。ＣＣＤカメラ５で得られた画像は、ＣＣＤカメラ５に接続された画像処理装置（図示せず）により処理され、缶内面に付着した異物や缶内面のくぼみ等の欠陥の有無が判断される。
【０００８】
図４はＣＣＤカメラ５で得られた画像を示す図であり、図４（ａ）は図２（ａ）に示す装置により大きいサイズの缶を撮像した場合の画像である。図４（ａ）に示すように、缶内面の８つの領域から得られた画像が合成画像として撮像されている。図４（ａ）から明らかなように、缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域及びその周辺領域は、８個の画像中のいずれにも撮像されている。すなわち、缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域（角部）は、８個の画像中のいずれにも円弧状の部分１０として明瞭に現れている。
【０００９】
図２（ａ）に示す装置により小さなサイズの缶を撮像した場合の画像を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）に示すように、缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域１０が撮像されていない４つの箇処Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄがある。そのため、図２（ｂ）に示すように、８個のミラー６を二点鎖線の位置Ｐ１から実線の位置Ｐ２に移動させる。すなわち、８個のミラー６をＣＣＤカメラ５の光軸から半径方向外方に平行移動させる。これにより、ＣＣＤカメラ５の焦点を缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域及びその周辺領域に合わせることができ、この結果、図５に示すように、缶１が小さいサイズの缶であっても、缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域及びその周辺領域が８個の画像中のいずれにも撮像されるようになる。すなわち、缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域（角部）は、８個の画像中のいずれにも円弧状の部分１０として明瞭に現れている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の多面ミラーを備えた撮像装置においては、大きなサイズの検査対象物と小さなサイズの検査対象物の複数の検査対象領域を単一の結像面に結像させるためには、検査対象物の複数の領域からの光を反射させて多角錐ミラーの各ミラー面に導く複数のミラーの全てについて位置調整を行わなければならないという問題点がある。すなわち、検査対象物の形状又はサイズに応じて多角錐ミラーのミラー面に対応した個数のミラーを個別に最適な位置に調整する必要があり、この調整作業を検査対象物の形状又はサイズが変更されるたびに行うため、調整作業に時間がかかるという問題点がある。また、この調整作業を人手によって行っているため、熟練を要するという問題点がある。
【００１１】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、検査対象物の形状やサイズが変更された場合の調整作業の簡易化を図り、検査対象物が変更された場合の型替え時間の短縮を図ることができる多面ミラーを備えた撮像装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明は、検査対象物の複数の領域からの光を多面ミラーにより反射し、この複数の反射光をカメラの単一の結像面に結像させて撮像する撮像装置において、前記多面ミラーを移動可能とし、検査対象物から多面ミラーを介してカメラに入射する光の光路を変更可能としたことを特徴とするものである。
本発明によれば、検査対象物の形状やサイズが変更された場合に、多面ミラーを移動させて検査対象物から多面ミラーを経由してカメラに入射する光の光路を変更することにより、カメラの焦点を検査対象物の検査領域に合わせることができる。すなわち、検査対象物の形状やサイズが変更されたときに、多面ミラーを移動させて多面ミラーの位置調整を行なうだけで調整作業が完了するため、調整作業の簡易化を図ることができる。
【００１３】
本発明の１態様によれば、前記多面ミラーの移動方向は上下方向であり、該多面ミラーを上下動機構により上下動させるようにしている。本発明によれば、多面ミラーを上下動機構で上下動させることにより、検査対象物から多面ミラーを経由してカメラに入射する光の光路を変更することができる。
本発明の１態様によれば、前記検査対象物と前記多面ミラーとの間に、前記検査対象物からの光を前記多面ミラーの各ミラー面に導くように各ミラー面に対応して複数のミラーが配置されている。本発明によれば、検査対象物からの光を複数のミラーを介して多面ミラーの各ミラー面に導くことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る多面ミラーを備えた撮像装置の実施形態を図１を参照して説明する。
図１は、本発明の多面ミラーを備えた撮像装置を示す模式図であり、図１（ａ）は大きなサイズの缶を撮像する場合を示す模式図であり、図１（ｂ）は小さなサイズの缶を撮像する場合を示す模式図である。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、缶１の上方には下部照明２と上部照明３とが配置されている。上部照明３の上方には多面ミラーを構成する多角錐ミラー４が配置され、多角錐ミラー４の上方にはＣＣＤカメラ５が配置されている。また、多角錐ミラー４の下方で多角錐ミラー４の半径方向外方には、複数のミラー６が配置されている。ミラー６の個数は多角錐ミラー４のミラー面に対応した個数になっており、例えば、多角錐ミラー４が８角錐ミラーである場合には、ミラー６は所定の円周上に円周方向に間隔をおいて多角錐ミラー４の各ミラー面に対向するように８個配置されている。本実施形態においては、８角錐ミラーを用いている。ＣＣＤカメラ５の光軸は缶１の軸心と一致しており、またＣＣＤカメラ５の光軸は下部照明２、上部照明３および多角錐ミラー４の軸心ともそれぞれ一致している。
【００１５】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、前記多角錐ミラー４は上下動機構７に連結されており、多角錐ミラー４は上下動機構７により上下動可能になっている。上下動機構７は、例えば、エアシリンダを用いたエアシリンダ機構や、ラックとピニオンとサーボモータを用いた歯車機構や、ナットとネジとサーボモータを用いたネジ機構からなり、多角錐ミラー４を上下方向に直線移動させることができるようになっている。
【００１６】
上述の構成において、図３に示すように、下部照明２および上部照明３により缶底面１ｂを照明する。図１（ａ）に示すように、缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域（角部）及びその周辺領域からの光は、下部照明２の中空部を通過した後に上部照明３の外方を通過して、複数のミラー６に入射する。各ミラー６からの反射光は多角錐ミラー４の対応したミラー面ｍ１，ｍ２・・・ｍ８に入射し、多角錐ミラー４の各ミラー面ｍ１，ｍ２・・・ｍ８からの反射光はＣＣＤカメラ５に入射する。すなわち、缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域及びその周辺領域からの光は、ミラー６および多角錐ミラー４を経由して光路ＬＡ１，ＬＡ２・・・をとってＣＣＤカメラ５に入射する。そして、この入射光はＣＣＤカメラ５により撮影される。
【００１７】
本実施形態においては、多角錐ミラー４は８角錐ミラーからなるため、缶１の８個の領域からの光は、ＣＣＤカメラ５における単一結像面であるＣＣＤイメージセンサに合成画像として結像される。なお、缶の８個の領域における相隣接する２つの領域は、ＣＣＤカメラ５で得られた画像中では互いに隣接して重複した領域の画像が得られるように設定されている。したがって、缶底面と缶内周面の境目の領域の全周が１つの合成画像中に撮像されることになる。ＣＣＤカメラ５で得られた合成画像は、ＣＣＤカメラ５に接続された画像処理装置（図示せず）により処理され、缶内面に付着した異物や缶内面のくぼみ等の欠陥の有無が判断される。
図１（ａ）に示す装置により大きいサイズの缶を撮像した場合には、得られる画像は図４（ａ）に示した画像と同様な画像が得られ、缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域及びその周辺領域は、８個の画像中のいずれにも撮像される。すなわち、缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域（角部）は、８個の画像中のいずれにも円弧状の部分１０として明瞭に現れる。
【００１８】
一方、小さなサイズの缶を撮影する場合には、図１（ｂ）に示すように、上下動機構７を作動させて多角錐ミラー４を下降させる。すなわち、図１（ｂ）に示すように、多角錐ミラー４を図１（ａ）に示す多角錐ミラー４の位置から距離ｈだけ下降させる。これにより、ＣＣＤカメラ５の焦点を缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域及びその周辺領域に合わせることができる。この結果、図１（ｂ）に示すように、缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域及びその周辺領域からの光は、下部照明２の中空部を通過した後に上部照明３の外方を通過して、複数のミラー６に入射する。各ミラー６からの反射光は多角錐ミラー４の対応したミラー面ｍ１，ｍ２・・・ｍ８に入射し、多角錐ミラー４の各ミラー面ｍ１，ｍ２・・・ｍ８からの反射光はＣＣＤカメラ５に入射する。すなわち、缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域及びその周辺領域からの光は、ミラー６および多角錐ミラー４を経由して光路ＬＢ１，ＬＢ２・・・をとってＣＣＤカメラ５に入射する。そして、この入射光はＣＣＤカメラ５により撮影される。このように、図１（ａ）に示す光路ＬＡ１，ＬＡ２・・・と図１（ｂ）に示す光路ＬＢ１，ＬＢ２・・・とは異なっている。したがって、図１（ｂ）に示す装置により、小さなサイズの缶を撮影した場合に、図５に示す画像と同様の画像が得られ、缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域（角部）は、８個の画像中のいずれにも円弧状の部分１０として明瞭に現れる。すなわち、缶１が小さいサイズの缶であっても、缶底面１ｂと缶内周面１ｓとの境目の領域及びその周辺領域が８個の画像中のいずれの画像にも撮像されるようになる。
【００１９】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示す実施形態においては、多角錐ミラー４を上下動機構７を用いて上下動させるようにしている。本発明は、多角錐ミラー４を上下動可能とし、缶１から多角錐ミラー４を介してＣＣＤカメラ５に入射する光の光路を変更可能とすればよいので、多角錐ミラー４を上下動機構７に連結することなく、操作者が多角錐ミラー４を手動で上下動させてもよい。このように、多角錐ミラー４を上下動させて多角錐ミラー４の位置決めをすることで、多角錐ミラーの位置調整を行うようにしてもよい。この場合においても、多角錐ミラーの上下方向の位置調整のみを行えばよいので、従来の装置に比較して飛躍的に調整作業が簡易化される。
【００２０】
本実施形態においては、検査対象物として缶を説明し、缶の内面を検査対象とした場合を説明したが、本発明の検査対象物にはガラス壜やペットボトル等の各種容器が含まれ、また容器以外にも各種円柱体や円筒体が含まれるものである。また本実施形態においては、検査対象物から反射してきた反射光を多面ミラーにより反射させ、この反射光をＣＣＤカメラで撮像する場合を説明したが、検査対象物からの透過光を多角錐ミラーで反射させ、この反射光をＣＣＤカメラにより撮像するようにしてもよい。さらに本実施形態においては、検査対象物からの反射光を多角錐ミラーに入射させるようにしたが、多面ミラーは多角錐ミラーに限ることなく多面体であればよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、検査対象物の形状やサイズが変更された場合に、多面ミラーを移動させて多面ミラーの位置調整を行なうだけで調整作業が完了するため、調整作業の簡易化を図ることができる。したがって、検査対象物が変更される場合の型替え時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多面ミラーを備えた撮像装置を示す模式図であり、図１（ａ）は大きなサイズの缶を撮像する場合を示す模式図であり、図１（ｂ）は小さなサイズの缶を撮像する場合を示す模式図である。
【図２】従来の多面ミラーを備えた撮像装置を示す模式図であり、図２（ａ）は大きなサイズの缶を撮像する場合を示す模式図であり、図２（ｂ）は小さなサイズの缶を撮像する場合を示す模式図である。
【図３】下部照明および上部照明の照明箇処を示す模式図である。
【図４】ＣＣＤカメラで得られた画像を示す図であり、図４（ａ）は図２（ａ）に示す装置により大きいサイズの缶を撮像した場合の画像であり、図４（ｂ）は図２（ａ）に示す装置により小さなサイズの缶を撮像した場合の画像である。
【図５】光路を変更した後にＣＣＤカメラで得られた画像を示す図である。
【符号の説明】
１    缶
１ｂ    缶底面
１ｓ    缶内周面
２    下部照明
３    上部照明
４    多角錐ミラー
５    ＣＣＤカメラ
６    ミラー
７    上下動機構
ｍ１，ｍ２・・・ｍ８    ミラー面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004212122.tif 000006
【図５】
2004212122.tif 000007