(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物に照明を当てる複数の発光体および前記発光体に電力を供給する照明用電源を有する照明装置と、照明が当てられた検査対象物を撮像して画像データを取得する撮像装置と、前記画像データを処理して検査対象物を検査する画像処理装置とを備えた画像処理システムであって、
前記画像処理装置は前記発光体の輝度を補正する輝度補正部を備え、
前記輝度補正部は、
前記照明装置を使用して得られた検査対象物の画像データについて、画像上で輝度分布情報を取得する輝度分布情報取得部を有し、
検査対象物の検査時に、前記画像上の輝度分布情報に基づいて、前記照明装置の設置時における照明使用開始時から前記検査時における照明使用時までの間に生じた前記発光体の輝度の低下傾向が正常か否かを判断し、正常と判断したとき、当該低下した輝度を回復させるように、前記照明用電源を制御するものであり、
前記発光体の特性、駆動電流、点灯時間および周囲温度、湿度を含む輝度低下条件から求められた前記発光体の時間当たりの輝度低下率に基づき、前記照明使用開始時から前記照明使用時までにおける前記発光体の正常な輝度低下範囲を設定する輝度範囲設定部と、
検査対象物の検査時に、前記照明使用時の輝度低下が設定された前記輝度低下範囲内であると判断されるとともに、当該検査対象物が良と判定され、かつ前記照明使用時の輝度分布が予め登録された前記照明使用開始時の輝度分布と相互に類似していると判断されるとき、前記発光体の輝度低下の傾向が正常と判断する輝度低下判断部とを備えている、
輝度補正付き照明装置を有する画像処理システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記輝度補正部は、さらに、
前記発光体の輝度低下傾向が正常と判断された場合に、前記照明使用時における輝度低下に応じて前記発光体の輝度補正係数を更新する輝度補正係数更新部と、
前記更新された輝度補正係数に基づき、輝度低下分だけ輝度が増加するように、前記照明用電源を制御して前記発光体の輝度を補正する補正制御部と、
を備えた輝度補正付き照明装置を有する画像処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置で照明が当てられて撮像装置で撮像された検査対象物の撮像データを処理して検査対象物を検査する画像処理システムに関し、特にその輝度補正付き照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、検査対象物の画像データを処理して検査対象物を検査する画像処理システムが知られているが、このシステムは、図４に示すように、照明装置１により照明を当てられた検査対象物Ｍを、カメラのような撮像装置２により検査対象物Ｍの外観や加工状態などを撮像して画像データを取得し、画像処理装置３により画像データを処理して検査対象物Ｍの良否を判定する。照明装置１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）やハロゲンランプなどの発光体１ａおよびこの発光体１ａに電力を供給する照明用電源１ｂからなるものであり、通常、画像処理装置３とは別個独立して設けられている。
【０００３】
ところで、図５に示すように、例えばＬＥＤは通常、相対輝度が点灯時間の経過とともに低下する傾向がある。輝度が低下すると、照明が暗くなり、画像処理に影響する。この場合、照明装置１の照明用電源１ｂの電力供給量をボリューム操作によって適宜上げることにより、発光体１ａの輝度を増加させて照明を明るくする。
【０００４】
一方、この輝度の低下は、発光体の特性、駆動電流、点灯時間、および周囲温度、湿度などに依存する。また発光体個々のばらつきによっても変化する。発光体１ａを駆動する照明用電源１ｂでは、カウンタなどで点灯時間、駆動電流を把握することができるが、発光体１ａの輝度の低下は、周囲温度、湿度によっても大きく変動するため、現在必要とする発光体１ａの輝度を正確に計算するのは困難である。他方、画像処理装置３では、撮像した画像から、平均輝度や最大輝度などの輝度分布などが得られるが、例えば検査対象物Ｍに不良品が混入したり、一時的に外乱光が入ったりすると輝度分布が変化するなど、撮像する検査対象物Ｍの状態や環境によって変化するため、単に輝度分布だけでは、必要とする正確な照明の輝度を計算することは困難である。
【０００５】
このため、従来から光電センサの投光部のＬＥＤの輝度を受光素子で監視し、低下した輝度を回復させるように、ＬＥＤへの電流を増やしたり、受光部の感度を上げる方法が知られている（例えば、特許文献１）。また、画像処理システム用の照明装置では、一般に照明の輝度を十分に確保するために多数のＬＥＤを用いることが多い（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特公平６−１５１２２１号公報
【特許文献２】特開２００２−２０７９９４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、従来技術では、画像処理システムに用いられる多数のＬＥＤ（発光体）に対して、低下した輝度を正確に把握するには多数の監視用受光素子が必要であり、部品実装面積やコストの面から当該輝度補正の実用化が困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記の問題点を解決して、複数の発光体の輝度低下を正確に把握して適切な輝度補正が容易にできる、輝度補正付き照明装置を有する画像処理システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明にかかる輝度補正付き照明装置を有する画像処理システムは、検査対象物に照明を当てる複数の発光体および前記発光体に電力を供給する照明用電源を有する照明装置と、照明が当てられた検査対象物を撮像して画像データを取得する撮像装置と、前記画像データを処理して検査対象物を検査する画像処理装置とを備えた画像処理システムであって、
前記画像処理装置は前記発光体の輝度を補正する輝度補正部を備え、前記輝度補正部は、前記照明装置を使用して得られた検査対象物の画像データについて、画像上で輝度分布情報を取得する輝度分布情報取得部を有し、検査対象物の検査時に、前記画像上の輝度分布情報に基づいて、前記照明装置の設置時における照明使用開始時から前記検査時における照明使用時までの間に生じた前記発光体の輝度の低下傾向が正常か否かを判断し、正常と判断したとき、当該低下した輝度を回復させるように、前記照明用電源を制御するものである。
また、前記輝度補正部は、前記発光体の特性、駆動電流、点灯時間および周囲温度、湿度を含む輝度低下条件から求められた前記発光体の時間当たりの輝度低下率に基づき、前記照明使用開始時から前記照明使用時までにおける前記発光体の正常な輝度低下範囲を設定する輝度範囲設定部と、検査対象物の検査時に、前記照明使用時の輝度低下が設定された前記輝度低下範囲内であると判断されるとともに、当該検査対象物が良と判定され、かつ前記照明使用時の輝度分布が予め登録された前記照明使用開始時の輝度分布と相互に類似していると判断されるとき、前記発光体の輝度低下の傾向が正常と判断する輝度低下判断部とを備えている。
【０００９】
この構成によれば、検査対象物の検査時に、画像上の輝度分布情報に基づいて、照明装置の設置時における照明使用開始時から前記検査時における照明使用時までの間に生じた複数の発光体の輝度の低下傾向が正常か否かを判断し、正常と判断したとき、当該低下した輝度を回復させるように、照明用電源を制御するので、現在の照明使用時における発光体の輝度低下を正確に把握できるから、複数の発光体の輝度低下を正確に把握して適切な輝度補正が容易にできる。しかも、輝度補正部は、輝度範囲設定部と輝度低下判断部を備えているので、現在の照明使用時における発光体の輝度低下をより正確に把握できる。
【００１１】
好ましくは、前記輝度補正部は、さらに、前記発光体の輝度低下傾向が正常と判断された場合に、前記照明使用時における輝度低下に応じて前記発光体の輝度補正係数を更新する輝度補正係数更新部と、前記更新された輝度補正係数に基づき、輝度低下分だけ輝度が増加するように、前記照明用電源を制御して前記発光体の輝度を補正する補正制御部とを備えている。したがって、複数の発光体の輝度低下に対するより適切な補正が容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る輝度補正付き照明装置を有する画像処理システムを示すブロック図である。本システムは、検査対象物Ｍに照明を当てる複数（例えば、１００個）のＬＥＤ１ａのような発光体およびＬＥＤ１ａに電力を供給する照明用電源１ｂを有する照明装置１と、照明が当てられた検査対象物Ｍを撮像して画像データを取得するＣＣＤカメラなどのような画像処理用カメラである撮像装置２と、画像データを処理して検査対象物Ｍを検査する画像処理装置３とを備えている。この例では、照明用電源１ｂが画像処理装置３に内蔵されているが、これを外部に設けて通信手段等により輝度補正部１０で制御するようにしてもよい。
【００１３】
前記画像処理装置３は、前記照明用電源１ｂのほかに、ＬＥＤ１ａの輝度を補正する輝度補正部１０を備えており、さらに、図２に示すように、撮像した画像データが入力する画像入力部８および画像データを処理して検査対象物Ｍの良否を判定する画像処理判定部９も備えている。
【００１４】
図２の輝度補正部１０は、照明装置１を使用して得られた検査対象物Ｍの画像データについて、画像上で輝度分布情報を取得する輝度分布情報取得部１１を有している。この輝度分布情報は、照明装置１の設置時における照明使用開始時から検査時における照明使用時まで同一の検査対象物について取得した輝度分布情報である。この検査対象物Ｍに照明装置１を当てたときの輝度分布情報に基づき、当該照明使用時のＬＥＤ１ａの輝度が得られる。
【００１５】
前記輝度補正部１０は、照明装置１を使用して検査対象物Ｍを検査する時に、前記画像上の輝度分布情報に基づいて、照明装置１の設置時における照明使用開始時（ＬＥＤ１ａの使用経過時間が０）から検査時における照明使用時までの間に生じた輝度の低下傾向が正常か否かを判断し、正常と判断したとき、当該低下した輝度を回復させるように、前記照明用電源１ｂを制御する。この例では、検査対象物Ｍにおける画像全体の輝度分布に基づいて、複数のＬＥＤ１ａの輝度が全体的に補正される。
【００１６】
前記輝度補正部１０は、前記した画像入力部８および画像処理判定部９を用いるほかに、輝度範囲設定部１２、輝度低下判断部１４、輝度補正係数更新部１９、および補正制御部２０を有する。
【００１７】
前記輝度範囲設定部１２は、周囲環境（温度、湿度）、およびＬＥＤ１ａの機種に基づく特性を設定する設定部２１、ＬＥＤ１ａの点灯時間を積算し、駆動電流の計算を行う発光体駆動計算部２２、およびＬＥＤ１ａの積算された点灯時間、計算された駆動電流を記憶する発光体駆動メモリ２３を備えている。前記輝度範囲設定部１２は、ＬＥＤ１ａの特性、駆動電流、点灯時間および周囲温度、湿度を含む輝度低下条件から求められたＬＥＤ１ａの時間当たりの輝度低下率に基づき、照明使用開始時から現在の照明使用時までの間における正常な輝度低下範囲を設定する。前記周囲温度、湿度は時々刻々変化するものであるが、ＬＥＤ１ａの輝度低下は年単位で進行するから、この例では年間の平均値を設定する。図３は設定された正常な輝度低下範囲の一例を示す。この例では、正常な輝度低下範囲Ｒが時間の経過とともに若干の広がりを示している。これは時間経過とともに輝度低下のばらつきも次第に大きくなることに対応させたものである。
【００１８】
前記輝度低下判断部１４は、輝度低下範囲判断部１５、使用開始時輝度分布記憶部１６、類似分布判断部１７および正常判断部１８を備えている。画像処理システムでは、通常、システム設置時における照明装置１の照明使用開始（導入）時に、まず良品の検査対象物Ｍを登録する必要があるが、使用開始時輝度分布記憶部１６は、その登録と同時に、前記輝度分布情報取得部１１により取得された当該良品についての照明使用開始（導入）時における輝度分布を記憶（保存）する。
【００１９】
前記輝度低下範囲判断部１５は、前記画像処理判定部９により検査対象物Ｍが判定される時に、前記輝度分布情報取得部１１からの画像上の輝度分布情報に基づいて、現在の照明使用時における輝度が、前記輝度範囲設定部１２で設定された輝度低下範囲内であるか否かを判断する。この輝度低下範囲は、例えば、周囲温度や湿度が低いと、輝度の低下が小さい範囲となる。また、ＬＥＤ１ａは、その駆動電流を大きくすると、寿命が短くなって輝度の低下も大きくなる特性があるので、それに応じて、その輝度低下範囲もより大きな輝度の低下となる範囲に設定される。前記類似分布判断部１７は、現在の照明使用時における輝度分布が、使用開始時輝度分布記憶部１６で予め登録された照明使用開始時の輝度分布と相互に類似している、つまり、両全体画像の各エリアについての輝度の分布状態に共通点が多く見られるか否かを判断する。
【００２０】
前記輝度低下判断部１４では、（ａ）前記輝度低下範囲判断部１５により現在の照明使用時における輝度が前記輝度低下範囲内と判断されるとともに、（ｂ）前記画像処理判定部９により当該検査対象物Mが良（ＯＫ）と判定され、かつ（ｃ）前記類似分布判断部１７により現在の照明使用時の輝度分布が照明使用開始時の輝度分布と相互に類似していると判断されたときに、前記正常判断部（ＡＮＤ論理部）１８によりＬＥＤ１ａの輝度低下の傾向が正常と判断される。上記（ａ）〜（ｃ）の３つの条件をすべて満たしたときにＬＥＤ１ａの輝度低下傾向が正常と判断され、１つの条件でも満たさないときには、異常と判断される。画像処理装置３により検査対象物Mが良と判定されたことを条件としたのは、輝度分布が大きく変化する場合として検査対象物Ｍに不良品が混入したり、一時的に外乱光が入ったりすることが考えられ、この場合通常、不良と判定されることから、この良判定を条件としたものである。
【００２１】
前記輝度補正係数更新部１９は、ＬＥＤ１ａの輝度低下の傾向が正常と判断された場合に、現在の照明使用時における輝度低下に応じてＬＥＤ１ａの輝度補正係数を更新する。例えば、照明装置１の照明使用開始時から現在の照明使用時までの間で輝度低下が１／（１．１）の場合、これに応じて輝度補正係数が１．１に更新される。ＬＥＤ１ａの輝度低下傾向が異常と判断された場合、輝度補正係数を更新しない。
【００２２】
前記補正制御部２０は、照明の輝度の指定値を与える輝度指定部２４、輝度指定値に前記輝度補正係数を加味する補正係数加味部２５、前記輝度補正係数が加味された輝度指定値に基づいて照明用電源１ｂの駆動電流を計算する駆動電流計算部２６、および計算された駆動電流の定格をチェックする駆動電流上限チェック部２７を備えている。この補正制御部２０は、前記輝度補正係数更新部１９により更新された輝度補正係数に基づき、ＬＥＤ１ａの輝度低下分だけ輝度を高くするために、照明用電源１ｂの駆動電流を増加させるように制御してＬＥＤ１ａの輝度を補正する。前記駆動電流上限チェック部２７では、補正後のＬＥＤ１ａの駆動電流が定格を超えるような場合、例えば警告を発生させて新品のＬＥＤ１ａとの交換を報知する。
【００２３】
上記構成を有する輝度補正部１０の動作の一例について、以下、図２を用いて説明する。まず、画像処理判定部９により検査対象物Ｍの良否が判定される時に、輝度低下判断部１４では、輝度分布情報取得部１１からの画像上の輝度分布情報に基づいて、輝度低下範囲判断部１５により、現在の照明使用時における輝度が、前記輝度範囲設定部１２で設定された輝度低下範囲内と判断されるとともに、画像処理判定部９により当該検査対象物Mが良と判定され、かつ類似分布判断部１７により、現在の照明使用時における輝度分布が、使用開始時輝度分布記憶部１６で予め登録された照明使用開始時の輝度分布と相互に類似していると判断されたときに、正常判断部１８によりＬＥＤ１ａの輝度低下の傾向が正常と判断される。輝度低下傾向が正常と判断されると、つぎに、輝度補正係数更新部１９により、現在の照明使用時における輝度低下に応じてＬＥＤ１ａの輝度補正係数が例えば１．１に更新される。
【００２４】
前記輝度低下判断部１４でＬＥＤ１ａの輝度低下傾向が異常と判断された場合、輝度補正係数が更新されない。例えば、外乱光により強い光沢が画像の一部に映りこんだ場合、画像処理判定部９で不良、輝度分布が崩れることにより輝度低下範囲判断部１５で輝度低下範囲外、類似分布判断部１７で輝度分布が非類似の少なくとも１つ以上に該当すると判断されて輝度低下傾向が異常と判断されるので、輝度補正係数が更新されない。また、画像処理判定部９の判定結果が良でない場合は検査対象物Ｍと違うものが撮像された可能性があるため、この場合も輝度補正係数が更新されない。さらに、輝度分布が使用開始時と比較して逆に明るくなっている場合、これは外乱光により一時的に明るくなったか、またはＬＥＤ１ａを新品と交換したなどが考えられる。このような場合も輝度補正係数が更新されない。
【００２５】
前記補正制御部２０では、輝度補正係数更新部１９により更新された輝度補正係数に基づき、輝度低下分だけ輝度を高くするために、前記照明用電源１ｂの駆動電流が増加するように制御してＬＥＤ１ａの輝度を補正する。上記した輝度補正係数が１．１に更新された場合、照明用電源１ｂからＬＥＤ１ａへ供給する駆動電流を１．１倍にして、ＬＥＤ１ａの輝度を増加させる。そして、次回の検査では、この補正した輝度でＬＥＤ１ａが検査対象物Ｍに照明を当てるので、十分な明るさが確保される。
【００２６】
こうして、検査対象物の良否の判定時に、画像上の輝度分布情報に基づいて、照明装置１の設置時における照明使用開始時から判定時における照明使用時までの間に生じた複数のＬＥＤ１ａの輝度の低下傾向が正常か否かを判断し、正常と判断したとき、当該低下した輝度を回復させるように、照明用電源１bを制御するので、現在の照明使用時におけるＬＥＤ１ａの輝度低下を正確に把握できるから、複数のＬＥＤ１ａの輝度低下を正確に把握して適切な輝度補正が容易にできる。
【００２７】
なお、この実施形態では、発光体として、ＬＥＤ（発光ダイオード）１ａを用いているが、これに限定されるものではなく、ハロゲンランプや高圧放電ランプなどを用いてもよい。
【００２８】
なお、この実施形態では、検査対象物Ｍにおける画像全体の輝度分布に基づいて、複数のＬＥＤ１ａの輝度を全体的に補正しているが、画像の各エリアごとの輝度分布に基づいて、各エリアごとに複数のＬＥＤ１ａの輝度を部分的に補正するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像処理システムを示すブロック図である。
【図２】図１の輝度補正部を示すブロック図である。
【図３】正常な輝度低下範囲の一例を示す特性図である。
【図４】従来の画像処理システムを示すブロック図である。
【図５】ＬＥＤの輝度特性の一例を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：照明装置
１ａ：発光体（ＬＥＤ）
１ｂ：照明用電源
２：撮像装置
３：画像処理装置
９：画像処理判定部
１０：輝度補正部
１２：輝度範囲設定部
１４：輝度低下判断部
１９：輝度補正係数更新部
２０：補正制御部
Ｍ：検査対象物
【図１】
0004695535.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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