(57)【要約】走査線に沿って対象物体の流れを提供する選別機のビジョン観察器のための照明装置に関する。照明装置は、その中に複数の光源を有した細長円筒形状の包囲体を有する。複数の光源は、包囲体内に横長に設けられ、また包囲体の内側周囲に沿って角度的に間隔を置いて設けられる。包囲体軸に平行に走る直線状スロットが、対象物体が包囲体に入りそして出るために、包囲体に設けられる。包囲体軸に平行に走る直線状スロットが、受光器が包囲体内を通過する対象物体を観察するために設けられる。シリンダーの内側は、均一であり且つ光反射性になっている。包囲体の代替実施例は、対象物体が通過できるための間に開口を有した二つの個別円弧状包囲体部品からなる。
2006516103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビジョン選別器のための照明光源であり、該照明光源は、
細長状で、全体的に円筒状の包囲体壁を有する包囲体と、
前記包囲体は中心包囲体軸を有し、
前記包囲体壁は内側反射面を有し、
前記包囲体壁内の物体流入スロットと、
前記包囲体壁内の物体流出スロットと、
前記包囲体壁内の少なくとも一つの観察用開口と、
前記包囲体と前記包囲体軸の間に設けられる少なくとも一つの光源と、
を具備することを特徴とする照明光源。
【請求項２】
請求項１に記載の照明光源において、
前記包囲体軸は水平方向に定位されており、
前記物体流入スロット及び前記物体流出スロットはそれぞれ水平方向に横長であり、
前記物体流入スロットは前記包囲体軸の上方に位置しており、
前記物体流出スロットは前記包囲体軸の下方に位置している、
ことを特徴とする照明光源。
【請求項３】
請求項２に記載の照明光源において、
物体の流れが前記包囲体軸の近くを通過するように、前記物体流入スロットは包囲体内に物体を流れ入れ、且つ前記物体流出スロットは包囲体から物体を流れ出させることを特徴とする照明光源。
【請求項４】
請求項２に記載の照明光源において、
物体の流れが前記包囲体軸を貫通するように、前記物体流入スロットと前記物体流出スロットは前記包囲体を通して物体の流れを通過させることを特徴とする照明光源。
【請求項５】
請求項１に記載の照明光源において、
前記光源は複数の細長状光バルブからなり、
前記複数の光バルブのそれぞれは前記包囲体軸に対して平行に位置し、
前記複数の光バルブは前記包囲体軸の周りに角度的に間隔を置いて設けられる、
ことを特徴とする照明光源。
【請求項６】
請求項５に記載の照明の照明光源において、
前記複数の光バルブのそれぞれは前記包囲体壁から間隔があり、
前記複数の光バルブのそれぞれは前記包囲体軸から間隔がある、
ことを特徴とする照明光源。
【請求項７】
請求項５に記載の照明光源において、
前記光源はアレイ状に配置された複数のバルブからなり、
前記各アレイは前記包囲体軸に対して平行であり且つ前記包囲体軸の周りに角度的に間隔を置いて設けられ、
前記各アレイは前記包囲体壁から離れており且つ前記包囲体軸から離れている、
ことを特徴とする照明光源。
【請求項８】
請求項５に記載の照明光源において、
前記光源はアレイ状に配置された複数の光放出半導体からなり、
前記各アレイは前記包囲体軸に対して平行であり且つ前記包囲体軸の周りに角度的に間隔を置いて設けられ、
前記各アレイは前記包囲体壁から離れており且つ前記包囲体軸から離れている、
ことを特徴とする照明光源。
【請求項９】
請求項１に記載の照明光源において、
前記包囲体壁内の前記少なくとも一つの観察用開口は、前記包囲体壁の第１部位に位置しており、
第２開口は前記包囲体壁の第２部位に位置しており、
受光器包囲体は前記第１観察用開口を包囲し、
第１受光器は前記受光器包囲体内に位置し、
バックグラウンド用包囲体は前記対向する第２開口を包囲し、
前記受光器包囲体及び前記バックグラウンド用包囲体はそれぞれ非反射性内側面を有し、
前記第２開口及び前記バックグラウンド用包囲体は前記受光器のための非反射性バックグラウンドを提供する、
ことを特徴とする照明光源。
【請求項１０】
請求項１に記載の照明光源において、前記包囲体壁内の前記少なくとも一つの観察用開口は、
前記包囲体壁の第１部位に第１観察用開口と、
前記包囲体壁の第２部位に第２観察用開口と、
前記第１観察用開口を包囲する第１受光器包囲体と、
前記第２観察用開口を包囲する第２受光器包囲体と、
前記第１受光器包囲体内に位置する第１受光器と、
前記第２受光器包囲体内に位置する第２受光器とを具備し、
前記第１受光器包囲体と前記第２受光器のそれぞれは非反射性内側面を有していることを特徴とする照明光源。
【請求項１１】
請求項１０に記載の照明光源であって、更に、
前記第２包囲体壁部位内に第１バックグラウンド用開口と、
前記第１包囲体壁部位内に第２バックグラウンド用開口とを具備し、
前記第２受光器包囲体は前記第１バックグラウンド用開口を包囲し、
前記第１受光器包囲体は前記第２バックグラウンド用開口を包囲し、
前記第１バックグラウンド用開口と前記第２受光器包囲体は前記第１観察用開口のための非反射性バックグラウンドを提供し、
前記第２バックグラウンド用開口と前記第１受光器包囲体は前記第２観察用開口のための非反射性バックグラウンドを提供する、
ことを特徴とする照明光源。
【請求項１２】
ビジョン選別機のための照明光源であって、該照明光源は、
第１包囲体と第２包囲体と、
前記第１包囲体は、細長状の中空シリンダーのある円弧部分を構成する第１包囲体壁からなり、
前記第１包囲体は第１包囲体軸を有し、
前記第２包囲体は、細長状の中空シリンダーのある円弧部分を構成する第２包囲体壁からなり、
前記第２包囲体は第２包囲体軸を有し、
前記第１包囲体壁及び前記第２包囲体壁のそれぞれは内側反射面を有し、
前記第１包囲体と前記第２包囲体は、その間に、第１開口及び第２開口を有したほぼ円筒形状の包囲体構造を画定するように設けられ、
前記第１包囲体開口は物体流入開口を有し、
前記第２包囲体開口は物体流出開口を有し、
前記第１包囲体壁または前記第２包囲体壁の何れか一つの壁内の少なくとも一つの観察用開口と、
前記第１包囲体と前記第１包囲体軸の間に位置する少なくとも一つの光源と、
前記第２包囲体と前記第２包囲体軸の間に位置する少なくとも一つの光源と、
を具備することを特徴とする照明光源。
【請求項１３】
請求項１２に記載の照明光源において、
前記第１包囲体軸は前記第２包囲体軸に一致し、
前記第１包囲体軸及び第２包囲体軸は水平方向に定位し、
前記物体流入開口と前記物体流出開口はそれぞれ水平方向に定位し、
前記物体流入開口は前記包囲体軸の上方に位置し、
前記物体流出開口は前記包囲体軸の下方に位置し、
ていることを特徴とする照明光源。
【請求項１４】
請求項１２に記載の照明光源において、
物体の流れが前記第１及び第２包囲体軸の近くを通過するように、前記物体流入開口は物体が包囲体内に流れ入ることを、前記物体流出開口は物体が包囲体から流れ出ることを許容することを特徴とする照明光源。
【請求項１５】
請求項１３に記載の照明光源において、
物体の流れが前記第１及び第２包囲体軸を通過するように、前記物体流入開口は物体が包囲体内に流れ入ることを、前記物体流出開口は物体が包囲体から流れ出ることを許容することを特徴とする照明光源。
【請求項１６】
請求項１２に記載の照明光源において、
前記光源は複数の細長状光バルブからなり、
前記複数の光バルブはそれぞれ前記包囲体軸に対して平行に配置され、
前記複数の光バルブは前記包囲体軸の周りに角度的に間隔を置いて設けられる、
ことを特徴とする照明光源。
【請求項１７】
請求項１６に記載の照明光源において、
前記複数の光源のそれぞれは前記包囲体壁から離れており、
前記複数の光源のそれぞれは前記包囲体軸から離れている、
ことを特徴とする照明光源。
【請求項１８】
請求項１２に記載の照明光源において、
前記光源は直線のアレイ状に配置された複数のバルブからなり、
前記各直線状アレイは前記包囲体軸に平行であり且つ前記包囲体軸の周りに角度的に間隔を置いて配置され、
前記各直線状アレイは前記包囲体壁から離れており且つ前記包囲体軸から離れている、
ことを特徴とする照明光源。
【請求項１９】
請求項１２に記載の照明光源において、
前記光源は直線のアレイ状に配置された複数の光放出半導体からなり、
前記各直線状アレイは前記包囲体軸に平行であり且つ前記包囲体軸の周りに角度的に間隔を置いて配置され、
前記各直線状アレイは前記包囲体壁から離れており且つ前記包囲体軸から離れている、
ことを特徴とする照明光源。
【請求項２０】
請求項１２に記載の照明光源において、前記第１包囲体壁及び第２包囲体壁の一つの壁内の前記少なくとも一つの観察用開口は、
前記第１包囲体壁内の第１観察用開口と、
前記第２包囲体壁内の第２観察用開口と、
前記第１観察用開口を包囲する第１受光器包囲体と、
前記第２観察用開口を包囲する第２受光器包囲体と、
前記第１受光器包囲体内に位置する第１受光器と、
前記第２受光器包囲体内に位置する第２受光器とを具備し、
前記第１受光器包囲体及び第２受光器包囲体はそれぞれ非反射性内側面を有していることを特徴とする照明光源。
【請求項２１】
請求項２０に記載の照明光源であって、更に、
前記第２包囲体壁内の第１バックグラウンド用開口と、
前記第１包囲体壁内の第２バックグラウンド用開口とを具備し、
前記第２受光器包囲体は前記第１バックグラウンド用開口を包囲し、
前記第１受光器包囲体は前記第２バックグラウンド用開口を包囲し、
前記第１バックグラウンド用開口は前記第１受光器のための非反射性バックグラウンドを提供し、
前記第２バックグラウンド用開口は前記第２受光器のための非反射性バックグラウンドを提供する、
ことを特徴とする照明光源。
【請求項２２】
請求項１２に記載の照明光源であって、更に、
前記第１包囲体壁及び前記第２包囲体壁のうちの一方の壁内に少なくとも一つのバックグラウンド用開口と、
前記少なくとも一つのバックグラウンド用開口のそれぞれを包囲する少なくとも一つのバックグラウンド包囲体と、
前記包囲体壁の外側の受光器とを具備し、
前記バックグラウンド包囲体は非反射性内側面を有し、
前記少なくとも一つのバックグラウンド用開口は前記少なくとも一つの観察用開口のための非反射性バックグラウンドを提供する、
ことを特徴とする照明光源。
【請求項２３】
請求項１２に記載の照明光源であって、更に、
前記物体流入開口と前記物体流出開口との間にわたって延在し、物体を好適な位置に支持するための透明パネルを具備することを特徴とする照明光源。
【請求項２４】
ビジョン選別機であって、該選別機は、
ホッパーと、
コンベアと、
ビジョンシステムと、
セレクタと、
前記ビジョンシステムは包囲体と受光器を有し、
前記包囲体は細長状、全体が円筒形状の包囲体壁からなり、
前記包囲体は中心包囲体軸を有し、
前記包囲体は水平方向に定位され、
前記包囲体壁は内側反射面を有し、
前記包囲体壁内の物体流入スロットと、
前記包囲体壁内の物体流出スロットと、
前記包囲体壁内の少なくとも一つの観察用開口と、
前記包囲体壁と前記包囲体軸の間に配設される少なくとも一つの光源と、
を具備することを特徴とする選別機。
【請求項２５】
請求項２４に記載の選別機であって、更に、
前記コンベアと前記ビジョンシステムの間に重力滑走板を具備することを特徴とする選別機。
【請求項２６】
請求項２４に記載の選別機において、
前記物体流入スロットと前記物体流出スロットはそれぞれ水平方向に細長であり、
前記コンベア、前記物体流入スロット及び前記物体流出スロットは、物体を前記包囲体軸の近くに通過させるように配置され、
前記受光器及び前記観察用開口は、前記包囲体軸の近くの物体の流れを走査するように配設される、
ことを特徴とする選別機。
【請求項２７】
請求項２４に記載の選別機において、
前記物体流入スロットと前記物体流出スロットはそれぞれ水平方向に細長であり、
前記コンベア、前記物体流入スロット及び前記物体流出スロットは、物体を前記包囲体軸の所を通過させるように配置され、
前記受光器及び前記観察用開口は、前記包囲体軸の所の物体の流れを走査するように配設される、
ことを特徴とする選別機。
【請求項２８】
請求項２４に記載の選別機において、
前記物体流入スロットと前記物体流出スロットはそれぞれ水平方向に細長であり、
前記物体流入スロットと前記物体流出スロットはそれぞれ、包囲体壁が二つの分離される包囲体壁片からなるように、前記包囲体壁の全長にわたって延在しており、
前記コンベア、前記物体流入スロット及び前記物体流出スロットは、物体を前記包囲体軸の近くに通過させるように配置され、
前記受光器及び前記観察用開口は、前記包囲体軸の近くの物体の流れを走査するように配設される、
ことを特徴とする選別機。
【請求項２９】
請求項２４に記載の選別器において、
前記物体流入スロットと前記物体流出スロットはそれぞれ水平方向に細長であり、
前記物体流入スロットと前記物体流出スロットはそれぞれ、包囲体壁が二つの分離される包囲体壁片からなるように、前記包囲体壁の全長にわたって延在しており、
前記コンベア、前記物体流入スロット及び前記物体流出スロットは、物体を前記包囲体軸の所を通過させるように配置され、
前記受光器及び前記観察用開口は、前記包囲体軸の所の物体の流れを走査するように配設される、
ことを特徴とする選別機。
【請求項３０】
請求項２４に記載の選別機において、
前記光源は複数の細長状光バルブからなり、
前記複数の光バルブのそれぞれは前記包囲体軸に対して平行であり、
前記複数の光バルブは前記包囲体軸の周りに角度的に間隔を置いて配置され、
前記複数の光バルブのそれぞれは前記包囲体壁から離れており、
前記複数の光バルブのそれぞれは前記包囲体軸から離れている、
ことを特徴とする選別機。
【請求項３１】
請求項２４に記載の選別機において、
前記光源は直線アレイ状に配置された複数の光源と、
前記直線アレイのそれぞれは前記包囲体軸に平行であり且つ前記包囲体軸の周りに角度的に間隔を置いて配置され、
前記直線アレイのそれぞれは前記包囲体壁から離れており且つ前記包囲体軸から離れている、
ことを特徴とする選別機。
【請求項３２】
請求項２４に記載の選別機において、
前記包囲体壁内の前記少なくとも一つの観察用開口は、第１包囲体壁部位内の第１観察用開口と、第２包囲体壁部位内の第２観察用開口からなり、
前記第１観察用開口を包囲する第１観察用カバーと、
前記第１観察用カバー内の第１受光器と、
前記第２観察用開口を包囲する第２観察用カバーと、
前記第２観察用カバー内の第２受光器とを有し、
前記第１観察用カバーと前記第２観察用カバーはそれぞれ非反射性内側面を有することを特徴とする選別機。
【請求項３３】
請求項２４に記載の選別機であって、更に、
前記第２包囲体壁部位内の第１バックグラウンド用開口と、
前記第１包囲体壁部位内の第２バックグラウンド用開口と、
前記第２観察用カバーは前記第１バックグラウンド用開口を包囲し、
前記第１観察用カバーは前記第２バックグラウンド用開口を包囲し、
前記第１バックグラウンド用開口と前記第２観察用カバーは、前記第１受光器のための非反射性バックグラウンドを提供し、
前記第２バックグラウンド用開口と前記第１観察用カバーは、前記第２受光器のための非反射性バックグラウンドを提供する、
ことを特徴とする選別機。
【請求項３４】
請求項２４に記載の選別機であって、更に、
前記包囲体壁内の少なくとも一つのバックグラウンド用開口と、
前記少なくとも一つのバックグラウンド用開口のそれぞれを包囲する少なくとも一つの、非反射性内側面を有したバックグラウンドカバーと、
少なくとも一つの受光器とを具備し、
前記観察用開口は、前記受光器と前記バックグラウンド用開口の間に位置し、
前記少なくとも一つのバックグラウンド用開口と前記バックグラウンドカバー非反射性内側面は、前記少なくとも一つの受光器のための非反射性バックグラウンドを提供する、
ことを特徴とする選別機。
【請求項３５】
粒状物体を選別する方法であって、該方法は、
検査されるべき物体の流れを確立する過程と、
前記物体を、細長状、水平方向に配置された円筒形状包囲体の中心軸の近くに流下させる過程と、
前記包囲体の内側に反射性面を提供する過程と、
前記円筒形状包囲体の内側で前記包囲体軸の所に、拡散・高強度の光照射野を提供する過程と、
前記物体が前記包囲体軸の近くを通過するとき、前記円筒形状包囲体を通過する物体を走査する過程と、
前記物体の流れから分離されるべき物体を判定する過程と、
前記決定された物体の流下方向を変更させる過程と、
を具備することを特徴とする選別方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載の方法において、
前記確立過程は、前記物体を所定の位置に搬送し、そして前記物体を自由落下させること、
前記走査過程は、前記物体から反射光を受光すること、
前記判定過程は、前記反射された光波からのデータを処理し、方向変更機構に対して分離指示を発信すること、
前記方向変更過程は、前記判定された物体に対して空気を噴き当てること、
であることを特徴とする選別方法。
【請求項３７】
請求項３５に記載の選別方法において、
前記拡散・高強度光照射野を提供する過程は、前記円筒形状包囲体から離れ且つ前記包囲体軸から離れた、複数の高光強度・拡散光源を提供することであることを特徴とする選別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の表示）
本願は、２００２年５月２８日付で出願された米国仮出願第６０／３８３，７２７号による利益を享受する。
（国からの補助等に関する表示）
該当せず。
（技術分野）
本発明は選別機に関し、特にビジョンシステムの照明光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビジョンシステムを組込んだ選別機は、典型的には、反射エネルギー波によって物体を識別及び選別する。ビジョンシステムの主要部品の一つは、照明光源である。照明光源は、ビジョンシステムでの光量受光の品質のスタートポイントを提供するものである。典型的には、照明光源は、ビジョンシステムの物体点（時々は走査線とも言われる）の所で、均一であり且つ高い光強度を有することが要求される。大抵の検査装置は何らかの光源を有する。従来の光源には、白熱及び蛍光灯、及び発光ダイオードが含まれる。より良い照明のために、リング状のランプ、フォーカスされたフィラメント投光機、オプティカルファイバー発光器等の各種光学装置が過去に設計されている。従来の照明源における不均一な照明は、陰の部分を不良品として検出することがあった。一般的に測定される特性には、人間の可視光源を含む光源によるものもあるが、ビジョンシステムは、人間の可視光領域以外のエネルギー波を測定するものであっても構わない。
【０００３】
ボークに付与された米国特許第６，３５５，８９７号は、透明ペレット搬送トラック上に設けられた光検出器とトラックの反対側に設けられた光源とを有する、粒状物選別装置及び選別方法を開示する。検出器はチャンバーの一方端にあり、光源とトラックはその他方端にある。チャンバーは均一に照明され、反射層を有していても良い。光源はまた、トラックの上方から又はその周囲からペレットを照明する。不良品は、検出器において、低い光強度エネルギーとして示される。
【０００４】
スクイレスに付与された米国特許第５，２０１，５７６号は、反射性内側面によって覆われ、その中に光源を有した球面チャンバーを開示する。チャンバーの軸を通って透明チューブが延存する。検査対象の物体は、チューブを通して搬送される。チャンバーには少なくとも二つの観察用開口が設けられ、そして検査カメラの視線がその観察用開口を通過するように指向されている。この特許は、クリロン社の製造によるアクリル系白色塗料の使用と、９０％以上の反射率を提供する能力を開示している。この特許は更に、光学積分球においては、従来技術として、チタン酸化物コーティングが用いられていることを開示している。
【０００５】
チャンバーには、円形環状ランプ、二台のビデオカメラ、及び二つの開放端を有した透明円筒状チューブが設けられている。物体は、チューブによって搬送され、ランプによって照明され、そしてカメラによって検査される。この解決手段により起こり得る一つの問題は、チャンバー内における光の配光に影響を与えることなくカメラを調節することが困難なことである。これは、米国特許第５，２０１，５７６号に記載されている通り、ランプからの光の強度が、チャンバー内で変化する、即ち、ランプに接近した所はランプからある距離を置いた所よりも光の強度が高いという事実による。もう一つの問題は、チューブが反射の形態で光の屈折に影響する、例えば、レンズのミラーイメージが現れるかも知れないということである。さらに、この解決手段は、一時期、連続状の物体を一方向側から検査することに限定されるものである。
【０００６】
ボーンに付与された米国特許第６，２３８，０６０号は、物体が検査される所のスポットに陰を生じさせない、フォーカスされた均一な光を提供するための、多数の発光ダイオード又は類似の点光源によるリング状光源を開示する。特許は多数の変形例を示しているが、何れの例も長い走査線上での検査には適していないと思われる。
【０００７】
ソマーに付与された米国特許第６，２３４，３１７号は、時々拭かれるか又は空気で洗浄される光透過シリンダー内にそれぞれがある多数の光源を開示する。検査処理の間、物体は、光透過シリンダーの間を通過する。
【０００８】
レベンズに付与された米国特許第５，７４５，７１６号は、直線アレイ状のライトを有した光源と、検査される物体上にフォーカスされた光を生じさせるための、光源と物体の間のフォーカス部材とを開示する。光源は、フォーカスされた光と干渉し、光源からの光強度に変化を生じさせる内部反射を防止するためのバックグラウンドを有する。検査される物体は、移動物体ではない。
【０００９】
グラウデジャスに付与されば米国特許第５，５８６，６６３号は、清浄状態に維持される回転式のバックグラウンドを開示する。しかしながら、検査物体の通路を包囲するのはシリンダーではない。
【００１０】
直線状又は幅広の走査線に沿って検査・観察される多数の物体を、強力な光で均一に照明することができるビジョンシステム用の照明システムの提供は、従来技術に対して改良になる。その結果、選択された特性に対して一貫性のある識別を可能とし、そして、陰によって生じていた不良箇所を有するものとして物体を誤って認識することを大幅に減少させることができる。
【特許文献１】米国特許第６，３５５，８９７号
【特許文献２】米国特許第５，２０１，５７６号
【特許文献３】米国特許第６，２３８，０６０号
【特許文献４】米国特許第６，２３４，３１７号
【特許文献５】米国特許第５，７４５，７１６号
【特許文献６】米国特許第５，５８６，６６３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、走査線に沿った物体の流れを提供する選別機のビジョンシステムのための照明光源に関する。本発明は、細長円筒包囲体構造を有し、光源は包囲体の内部に装着される。照明光源は、蛍光灯、アーク灯、ガス放電灯、フィラメント光源のアレイ、又は半導体光源が含まれる。複数の光源は、包囲体の中でその長手方向に、そして包囲体の内周面に沿って角度的に間隔を持って設けられる。
【００１２】
検査対象物が包囲体内に入るための直線状開口が、包囲体の軸に平行に設けられる。もう一つの第２直線状開口が、対象物を包囲体外に出させるために、包囲体の軸に平行に設けられる。検出器が包囲体を通過する検査対象物を観察するために、直線状観察用開口が包囲体の軸に対して平行に設けられる。シリンダー内部は、その他の箇所では均一であり、且つ光反射特性となっている。
【００１３】
シリンダーの直径は、走査線の所で照明光強度が最大となり、且つ選別された物体をより正確に排除するために、可能な限りエジェクタの設置位置が走査線に接近できるような、最小寸法に制限される。しかしながら、シリンダーの直径は、複数の開口のための領域として除去されたシリンダー表面による望ましくない影響を減らせるだけの十分な大きさはなくてはならない。
【００１４】
照明の均一性を更に改善するためには、シリンダーは、必要とされる通過領域よりも長くしても良く、そして包囲体の両端部は閉鎖されても構わない。シリンダー部及び包囲体端部の内側全表面は、シリンダー部内の照射エネルギーが最大反射となる光スペクトル特性を有し、且つ選別される対象物に対して最大コントラストを提供する材料を用いて最終処理される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図示例と共に説明する。最初に図１を参照すると、本発明の照明システム１０を有したビジョン観察選別装置１００が示されている。ビジョン観察選別装置１００は、ホッパー１１０、コンベア１２０、照明システム１０、セレクタ１３０、分離された物体のための容器１４０、及びビン１５０を有する。
【００１６】
本装置のビジョン観察選別システム１００によって観察され且つ選別される物体はホッパー１１０に貯留され、コンベア１２０上に放出される。コンベア１２０は、観察選別される個々の物体（図示せず）を分離するために、振動装置（図示せず）を有していても構わない。コンベア１２０は、物体を分離するための振動装置に加えて、又はそれに代わるものとして、トラック又はチャンネル（図示せず）を更に有していても良い。
【００１７】
例示のビジョン観察選別システム１００では、選別される物体は、コンベア１２０の片部１２２まで搬送される。コンベア１２０は、コンベア１２０から放出される物体が照明システム１０を均一に通過するような速度を持った、物体の流れを提供するように構成される。照明システム１０を通過する物体の流下路は、物体の軌跡１０２で示されている。図１及び図２に示される実施例のビジョン観察選別装置１００は、コンベア１２０から物体が放出された後、物体を自然落下させる。そのような物体の流れは、物体の軌跡１０２を画定する。
【００１８】
図３に示されるビジョン観察選別装置１００の実施例は、重力滑走板２０１を具備している。そのような実施例では、重力滑走板２０１は、振動フィーダ（図３には示されていない）とビジョンシステム１０との間に配置される。そのような例では、重力滑走板２０１からの物体の自然流下は、物体の軌跡２０２を画定する。
【００１９】
ここで言う物体とは、例えば穀物類、ナッツ類、プラスチックペレット等の有機物又は無機物の何れであっても構わない。物体は、観察され、そして大きさ、色、欠陥及びその他の特徴を含むユーザによって決められる各種の判断基準に基づいて選別される。
【００２０】
図２を参照すると、本発明の照明システム１０は、横長円筒状包囲体１６を有する。円筒状包囲体１６は、内側反射面２０を有した包囲体壁１８と包囲体軸２２を有する。垂直軸２４と水平軸２６を表す線が図示されている。そのような軸２４及び２６は、包囲体軸２２に対して直角な関係にある。
【００２１】
本発明の例示的実施例では、コンベア１２０と包囲体１６は、物体の軌跡１０２が包囲体１６を貫通して通過するように構成され、且つ動作する。物体の軌跡１０２は、該軌跡１０２上の如何なる位置においても、包囲体軸２２に対して基本的に平行な関係にある。
【００２２】
物体流入スロット３０及び物体流出スロット３２が、包囲体１６に設けられる。実施例では、流入スロット３０及び流出スロット３２は、それぞれが包囲体軸２２に対して平行に延在する、包囲体壁１８内に設けられた横長開口である。スロット３０及び３２は、物体の軌跡１０２の横方向両端部（図示せず）を超えて延在する。
【００２３】
図１に示される実施例では、流入スロット３０は水平軸２６の上方に位置している。流出スロット３２は、流入スロット３０から、垂直軸２４によって分割される包囲体１６の反対側の水平軸２６の下方に位置している。包囲体１６上のスロット３０と３２の位置は、観察される物体の比重によって調節を要するかも知れない。そのような調節は、包囲体軸２２を中心に包囲体１６を回転させることにより、またはスロット３０及び３２の位置自体を変更することによって実施することができる。スロット３０及び３２の幅は、反射面２０の反射表面領域が最大となるように維持しつつ、物体の流れを妨げないような最小幅に維持される。
【００２４】
本発明の好適実施例では、流入スロット３０、流出スロット３２及び物体の軌跡１０２は、物体の流下軌跡１０２が包囲体軸２２に一致するように配置される。
【００２５】
走査用スロット３０４が、包囲体壁１８内に設けられる。例示の実施例では、走査用スロット３４は、包囲体軸２２に平行な直線状又は細長開口である。走査用スロット３４は、走査受光器が、走査され選別される物体の所定の特性を識別できることを許容するように構成される。受光器５０は、単一の受光器又は複数の受光器の何れで構成されても構わない。
【００２６】
図２を参照すると、受光器５９は走査用スロット３４から離れて設けられている。受光器５０は、走査軸３８に沿ってフォーカスされている。走査軸３８と軌跡の１０２の交点は、検査されるべき物体の走査線２３を決める。走査線２３は、包囲体軸２２と一致するか又は非常に接近している。好適実施例では、複数の受光器５０が、物体の軌跡１０２の横方向長さに沿って、走査用スロット３４に対して平行に配設されている。
【００２７】
受光器包囲体３５は、包囲体壁１８と受光器５０の間に延在している。受光器包囲体３５は、受光器５０と走査用スロット３４の間の外来光の進入を規制するために、走査用スロット３４と受光器５０の間に閉鎖環境を提供する。受光器包囲体３５は、非反射内側面３３となっていることが好ましい。
【００２８】
複数の光源１２が包囲体１６の内側に設けられる。図示実施例では、光源１２は、包囲体軸２２に対して平行に揃えられた四つの細長バルブからなる。如何なる数の光源１２が、流路１０２又は走査軸３８を妨げないという物理的制限に沿う限り、ハウジングを占有しても構わない。
【００２９】
反射面２０が、包囲体壁１８の内側面上に設けられる。反射面２０は、包囲体１６内の照射エネルギーが最高反射率となるのに適した光スペクトル特性を有した反射コーティングからなる。反射面２０は、更に、選別される物体の、受光器５０によって観察されるバックグラウンドからなる。如何なる適用例においても、塗布される反射表面２０のコーティングは、光源１２が発する波長を考慮に入れて、そのようなバックグラウンドと観察される物質の特性との間にスペクトルコントラストを提供するように最適化される。
【００３０】
図２−図４に示される複数の細長光源１２は、包囲体軸２２に対して平行に配設されている。光源１２のそれぞれは、包囲体軸２２から離れた位置の各光源１２によって発生した光が、シリンダーの反射面２０によって反射されるように、包囲体壁１８に近いとは言っても、さらに包囲体壁１８からは十分に離れているような位置に設けられる。複数の光源１２は、包囲体１６の包囲体壁１８の内側に沿って、互いに間隔を置いて設けられる。
【００３１】
例示的実施例では、複数の光源１２はそれぞれ、包囲体軸２２から等しい距離離れて設けられる。光源１２は、それ自体はある方向に向かってフォーカスされてはなく、その代わりに、強い光の拡散光源となっている。拡散光は、包囲体内１６内に強い光を形成させるために、反射面２０によって反射される。光源１２は光を放射状に発し、又光源１２が円筒状の壁１８内に収容されているため、複数の光源１２によって発せられた光は、シリンダー内で連続的に反射されることになる。包囲体軸２２に近接した走査線２３は、複数の光源１２からの光、そして反射面２０から反射された光を含む、あらゆる方向からの強烈な光を受けることになる。
【００３２】
光源１２は、蛍光灯管、フィラメント灯のアレイ、アーク灯、ガス放電灯、又は発光ダイオード等の発光半導体のアレイを含むことができる。他の光源１２を採用した他の実施例では、光源１２を、走査線２３の所に、光源１２からの直接の光と反射面２０からの反射光を含む強力な光を漸増・累積的に提供するために、包囲体壁１８の近くではあるが、それから離れて、且つ包囲体軸２２からは離れて設けるようにしても良い。
【００３３】
円筒状包囲体１６の直径は、走査線の所で照明強度が最大となり、且つ選別された物体をより正確に排除するために、可能な限りエジェクタの設置位置が走査線に接近できるような、最小寸法に制限される。しかしながら、最小にするとは言っても、シリンダーの直径は、複数の開口のための領域として除去されたシリンダー表面による望ましくない影響を減らせるだけの十分な大きさはなくてはならない。
【００３４】
照明の均一性を更に向上させるために、包囲体１６は、検査されるべき物体のために要求される通路領域よりも長く構成される。包囲体壁１８は、軌跡１２２の横方向両端を超えて、包囲体軸２２に沿って横方向に延在する。その結果、軌跡１２２の端部粒状物を完全に照明するための十分な反射面２０が存在することになる。
【００３５】
図示の例示的実施例では、包囲体壁１８の対向端面の所には、シリンダー端部４０が設けられる。もしこれが設けられれば、シリンダー両端部４０はそれぞれ、内側反射面２０によって覆われる。
【００３６】
図１及び図２に示されるような細長バルブ光源１２を有する実施例では、シリンダーの両端部４０は、バルブの光を発しないコネクタをシリンダー端部４０の外側に延在させ、バルブの発光部分の終端部の所になるように配置される。シリンダー端部４０をそのような位置に設けることにより、包囲体１６内での反射が増強、且つ異なる光スペクトル面を有するコネクタ又はコネクタベースによる悪影響が減らされる。
【００３７】
図１−図３を参照すると、本発明の実施例では、セレクタ１３０は、軌跡１０２内に向かって圧縮空気を選択的に間歇噴射するための一連のノズル１３４から成る。ノズル１３４は物体の軌跡１０２に沿ったラインを形成する。選別されるように判定された如何なる個々の物体（図示せず）は軌跡１０２ｂへ進路が変えられ、他方、選別されるようには判定されなかった物体の進路は変更されない。
【００３８】
実際の動作では、多数の物体をビジョンシステムを通して軌跡１０２に沿って流すと、受光器５０は、走査線２３に沿って通過する物体に関する光学的データを取得し、そして、得られたデータが許容レベルの範囲内か又はその範囲外かを決定するために、そのデータを処理装置に送信する。もしそのデータが許容範囲外であれば、セレクタ１３０は、軌跡１０２に沿った特定の位置の軌跡１０２内の物体に対して圧縮空気１３１を噴射するように動作する。これにより、識別された落下物体の軌跡が変更される。図示では、排除される物体の軌跡は参照番号１０２ｂとして、また排除されない物体の軌跡は参照番号１０２ａとして示されている。通常の動作では、セレクタ１３０は、ノズル１３４が、排除される物体に直接向かって短時間持続する圧縮空気の突風を噴射するように、走査線２３を通過する物体の流れに関連して時限規制される。
【００３９】
本発明のビジョンシステム１０は、物体の測定特性を識別する多数の適用例において有用である。包囲体１６内で走査線２３の所の照明強度が高く且つ非常に均一な強度であることは、プラスチックペレット等の透明物体内の欠陥を識別する上において、本発明を特に有用なものにする。
【００４０】
プラスチックペレット等の透明物体に関連した適用例では、走査されるべき特性であって、それに基づき選別が実施される特性は、物体内の汚染の存在である。透明物体には、物体外での光の変動が物体によって反射されるというレンズ効果がある。本発明は、そのレンズ効果を、一部において、比較的小さい流入スロット３０、流出スロット３２及び観察用スロットを設けることによって最小化するものである。しかし、本発明は、もっと重要には、包囲体１６内の光の強度を維持し、それにより走査線２３の所にバランスされた多方向からの光を提供するために、複数の拡散光源１２が包囲体１６内に設けられた、包囲する円筒状反射面２０を提供することによって、レンズ効果を減少することである。
【００４１】
不透明汚染を決める方法は、物体が走査線２３を通過するときに、受光器５０で測定される光強度の総量が変化するかどうかを判定することである。不透明汚染部分は照明をあるレベル吸収し、その結果、受光器による光量の読みは、汚染部分を含まない物体の読みよりも低いものとなる。本発明のビジョンシステム１０は、不均一な照明によって形成される陰、及び走査され選別される物体の表面欠陥によっては歪まされない照明レベルを走査線２３の所に発生させる。
【００４２】
次に図３を参照すると、本発明による他の実施例が示されている。図３の実施例は、傾斜した重力滑走板２０１から自由落下する物体の物体軌跡２０２を提供する。図３は、集合的に包囲体２１６として表される、二つの細長円弧状包囲体２１６ａ，２１６ｂを示す。
【００４３】
円弧状包囲体２１６ａ，２１６ｂは、中空シリンダーの各円弧状部分として構成され、共通の半径を有する。中心軸２２２は、包囲体２１６ａと２１６ｂｂの半径中心の所に画定される。物体流入開口２３０と物体流出開口２３２は、円弧状包囲体２１６ａと２１６ｂの隣り合うエッジ間の開放スペースによって画定される。
【００４４】
図１−図２の実施例と同様に、観察用スロット２３４が、観察軸２３８を有するように、受光器２５０に沿って包囲体２１６ａ内に設けられる。走査線２２３は、観察軸２３８と物体軌跡２０２が交わる所に画定される。図１−図２の実施例と同様に、複数の光源２１２が、包囲体２１６ａ，２１６ｂの内側に設けられる。反射内側面２２０ａ，２２０ｂは包囲体２１６ａ，２１６ｂ上に設けられる。光源２１２は、走査線２２３に対して平行に設けられ、且つ、内側壁２１８ａ，２１８ｂの周囲に間隔を置いて設けられる。既に説明したように、光源２１２によって提供される光は、走査線２２３の所に、光源２１２からの直接光及び反射面２２０ａ，２２０ｂからの反射光を含む多方向からの強力なレベルの光を形成する。
【００４５】
図４を次に参照すると、本発明の第２の代替実施例が示されている。図４の実施例では、走査されるべき物体は、集合的には３１６で表すことができる二つの細長円弧状包囲体３１６ａ，３１６ｂの間の、例えばガラス板であるスペクトル的に適した透明パネル３０２上に支持される。円弧状包囲体３１６ａ，３１６ｂは、中空シリンダーの各円弧状部品として構成され、共通の半径を有する。中心軸３２２は、包囲体３１６ａ，３１６ｂの半径中心の所に画定される。
【００４６】
物体流入開口３３０と物体流出開口３３２は、円弧状包囲体３１６ａと３１６ｂの隣り合うエッジ間の開放スペースによって画定される。図１−図２の実施例と同様に、観察用スロット３３４が包囲体３１６ａ内に設けられる。受光器３５０は、観察軸３３８を有するように観察用スロットに位置が揃えられる。走査線３２３は、観察軸３３８と物体軌跡３０２が交わる所に画定される。図１−図３の実施例と同様に、複数の高光強度光源３１２が、包囲体３１６ａ，３１６ｂの内側に設けられる。また、反射内側面３２０ａ，３２０ｂが包囲体３１６ａ，３１６ｂ上に設けられる。光源３１２は、走査線３２３に対して平行に設けられ、且つ、内側壁３１８ａ，３１８ｂの周囲に間隔を置いて設けられる。既に説明したように、光源３１２によって提供される光は、走査線３２３の所に、光源３１２からの直接光及び反射面３２０ａ，３２０ｂからの反射光を含む多方向からの強力なレベルの光を形成する。
【００４７】
図５を参照すると、第３の代替実施例が示されている。この実施例は、走査用スロット４３４から垂直軸４２４を中心としてその反対側の包囲体４１６に位置する第２走査用スロット４３４ｂを有する。この走査用スロット４３４ｂは、走査用スロット４３４と同様に、包囲体軸４２２に対して平行な横長開口である。第２走査用スロット４３４ｂは、第２走査用受光器が、走査され且つ選別される物体の所定の特徴を識別できるように構成されている。受光器４５０ｂは、単一の受光器又は複数の受光器からなる。受光器４５０と受光器４５０ｂによって複数の観察が行われる。複数の観察結果は、プロセッサを用いて比較されても良く、または物体の所定の特徴を識別するために個々に用いられても良い。
【００４８】
受光器４５０ｂは、走査軸４３８ｂに沿ってフォーカスされている。受光器４５０及び４５０ｂは、両者間での干渉又は反射を避けるために、走査軸４３８と４３８ｂがある角度でオフセットされていることが好ましいので、互いに直接には対向していない。
【００４９】
バックグラウンド用開口４３６が、包囲体４１６の、走査軸４３８に沿って、観察用スロット４３４の対向位置に設けられる。第２バックグラウンド用開口４３６ｂが、包囲体４１６の、走査軸４３８ｂに沿って、観察用スロット４３４ｂの対向位置に設けられる。バックグラウンド用開口４３６及び４３６ｂは、包囲体軸４２２に平行な関係にある細長開口である。バックグラウンド用開口４３６は、非反射内側面４３３ｂを有する受光器包囲体４３５ｂに対して開口を提供する。したがって、受光器４５０は、それに対して対象物体を走査する非反射バックグラウンドを有することになる。非反射性バックグラウンドを用いることにより、対象物体を走査するときに、反射表面である場合には生じ得る如何なる歪みも最小限にすることができる。バックグラウンド用開口４３６ｂは、非反射内側面４３３を有する受光器包囲体４３５に対して開口を提供する。したがって、受光器４５０ｂは、それに対して対象物体を走査する非反射バックグラウンドを有することになる。
【００５０】
走査軸４３８と４３８ｂとの間の角度によっては、走査用スロット４３４とバックグラウンド用開口４３６ｂは、走査のためと非反射性バックグラウンドを提供するための両方の目的に用いられる、単一のスロット（図示せず）となるように組み合わせて一つにすることもできる。同様に、走査用スロット４３４ｂとバックグラウンド用開口４３６も、合体させて一つにすることもできる。
【００５１】
図面では、走査用軸４３８と４３８ｂが単一の走査線５２３の所で交差するように示されているが、この実施例は、対象物体の流れと交差する走査軸４３８と４３８ｂのそれぞれが、流下線１０２上の異なる位置で交わるようにすることもできる。
【００５２】
図６を参照すると、第４の代替実施例が示されている。この実施例では、バックグラウンド用開口５３６が、走査軸５３８に沿って、観察用スロット５３４とは反対側の包囲体５１６内に位置している。バックグラウンド用開口５３６は、包囲体軸５２２に対して平行な関係にある細長開口である。バックグラウンド用開口５３６は、非反射性内側面５３３を有するバックグランド包囲体５３３ｂに対して開口を提供する。したがって、受光器５５０は、それに対して対象物体が走査される非反射性バックグラウンドを有することになる。この非反射性バックブラウンドは、物体を走査するときに起こり得る如何なる歪みをも最小限にする。
【００５３】
以上のとおり、本発明の内容を図面と共に説明した。図示した詳細説明の各種変更が、発明の精神から離れることなく、特許請求の範囲内において可能である。本発明は、特許請求の範囲及びその均等範囲内によってのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、本発明の照明装置を有した観察装置を示した図である。
【図２】図２は、本発明の照明装置の断面図である。
【図３】図３は、本発明の照明装置の代替実施例の断面図である。
【図４】図４は、本発明の照明装置の代替実施例の断面図である。
【図５】図５は、本発明の照明装置の代替実施例の断面図である。
【図６】図６は、本発明の照明装置の代替実施例の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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