(57)【要約】【課題】より明瞭に撮像できる視覚装置を提供する。【解決手段】被撮像物１を撮像する撮像手段１１と、照明光を発生する照明光発生手段１２と、照明光を拡散させる照明光拡散手段１３とを備え、照明光拡散手段１３は、撮像手段１１の光軸の延長上に配置された筒状の部材であり、照明光発生手段１２は、照明光拡散手段１３の筒壁の外面に照明光を照射できる位置に配置され、照明光拡散手段１３の筒壁は、照明光発生手段１２から照射された照明光を照明光拡散手段１３の内部に透過させ、照明光拡散手段１３の内部に透過した照明光を反射・拡散させることができるように形成されており、照明光拡散手段１３の内部で反射・拡散された照明光が被撮像物１に当たり、被撮像物１に反射した照明光が照明光拡散手段１３の内部を通じて撮像手段１１に送られる。【選択図】図２
2013011448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被撮像物（１）を撮像する撮像手段（１１）と、
照明光を発生する照明光発生手段（１２）と、
前記照明光を拡散させる照明光拡散手段（１３）とを備え、
前記照明光拡散手段（１３）は、前記撮像手段（１１）の光軸の延長上に配置された筒状の部材であり、
前記照明光発生手段（１２）は、前記照明光拡散手段（１３）の筒壁の外面に前記照明光を照射できる位置に配置され、
前記照明光拡散手段（１３）の筒壁は、前記照明光発生手段（１２）から照射された前記照明光を前記照明光拡散手段（１３）の内部に透過させ、前記照明光拡散手段（１３）の内部に透過した前記照明光を反射・拡散させることができるように形成されており、
前記照明光拡散手段（１３）の内部で反射・拡散された前記照明光が前記被撮像物（１）に当たり、前記被撮像物（１）に反射した前記照明光が前記照明光拡散手段（１３）の内部を通じて前記撮像手段（１１）に送られることを特徴とする視覚装置。
【請求項２】
前記照明光拡散手段（１３）は、前記被撮像物（１）側における先端部が前記被撮像物（１）の周囲を囲うことができるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の視覚装置。
【請求項３】
前記照明光拡散手段（１３）の前記先端部には、前記被撮像物（１）との干渉を回避するための切り欠き（１３ａ）が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の視覚装置。
【請求項４】
前記筒壁はハーフミラーになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の視覚装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被撮像物を撮像する視覚装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、視覚装置では、被撮像物に照明光を当てることによって、被撮像物を明瞭に撮像できるようにしている。具体的には、カメラ撮像方向に対し斜め横に照明を取り付けたり、カメラを囲うようにＬＥＤの照明リングなどを用いている。
【０００３】
ちなみに、特許文献１には、照明手段からの照明光を容器の上方、下側および側方のいずれかの方向から容器に導く導光部を有して容器内の液体を照射する液照射手段を備える異物検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−６９０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、カメラ撮像方向に対し斜め横に照明を取り付けたり、カメラを囲うようにＬＥＤの照明リングなどを用いる視覚装置は、制約のある環境下では被撮像物を明瞭に撮像するのが困難である。例えば、被撮像物が奥深い箇所にあったり、物理的に巾の狭い箇所にあったりすると、光が通りにくく、被撮像物全体を明るく照射することが困難である。
【０００６】
例えば視覚装置を製品検査に用いる場合には、被撮像物全体を明るく照射できないと、検出したい部位が暗くなって正確に撮像することができずに誤判定をすることになる。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、より明瞭に撮像できる視覚装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、被撮像物（１）を撮像する撮像手段（１１）と、
照明光を発生する照明光発生手段（１２）と、
照明光を拡散させる照明光拡散手段（１３）とを備え、
照明光拡散手段（１３）は、撮像手段（１１）の光軸の延長上に配置された筒状の部材であり、
照明光発生手段（１２）は、照明光拡散手段（１３）の筒壁の外面に照明光を照射できる位置に配置され、
照明光拡散手段（１３）の筒壁は、照明光発生手段（１２）から照射された照明光を照明光拡散手段（１３）の内部に透過させ、照明光拡散手段（１３）の内部に透過した照明光を反射・拡散させることができるように形成されており、
照明光拡散手段（１３）の内部で反射・拡散された照明光が被撮像物（１）に当たり、被撮像物（１）に反射した照明光が照明光拡散手段（１３）の内部を通じて撮像手段（１１）に送られることを特徴とする。
【０００９】
これによると、照明光拡散手段（１３）で拡散された照明光を被撮像物（１）に照射するので、被撮像物（１）を明るく照射することができる。また、照明光拡散手段（１３）の内部を通じて被撮像物（１）を撮像するので、照明光拡散手段（１３）が被撮像物（１）の撮像の妨げになることを回避できる。このため、被撮像物（１）をより明瞭に撮像することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、照明光拡散手段（１３）は、被撮像物（１）側における先端部が被撮像物（１）の周囲を囲うことができるようになっていることを特徴とする。
【００１１】
これによると、照明光拡散手段（１３）の先端部からの光の漏れを抑制することができるので、被撮像物（１）に光を効果的に当てることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、照明光拡散手段（１３）のうち被撮像物（１）側における先端部には、被撮像物（１）との干渉を回避するための切り欠き（１３ａ）が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、照明光拡散手段（１３）の先端部からの光の漏れをより効果的に抑制することができる。
【００１４】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の発明において、具体的には請求項４に記載の発明のように、照明光拡散手段（１３）の筒壁はハーフミラーになっていればよい。
【００１５】
以上では、本発明を視覚装置の発明として把握した場合について説明したが、本発明を視覚装置用拡散筒の発明として把握することも可能である。
【００１６】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態における視覚装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１の模式図である。
【図３】図１の拡散筒の単体図である。
【図４】第１実施形態による撮像画像を模式的に示す図である。
【図５】第２実施形態における視覚装置の要部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態を説明する。図１は、本実施形態の視覚装置１０の全体構成を示す断面図であり、図２は図１の模式図である。図１、図２の上下の矢印は、視覚装置の設置状態における上下方向（鉛直方向）を示している。
【００１９】
視覚装置１０は、半導体モジュールのパワー端子とバスバーとの溶接部の検査や、高圧端子の溶接部の検査等に用いられるものであり、主な構成機器としてカメラ１１、照明１２、拡散筒１３および補助照明１４を有している。これらの構成機器１１〜１４は、ロボットの搬送アーム２０に支持されており、ロボットの可動範囲内において撮像場所を移動できるようになっている。
【００２０】
カメラ１１は、被撮像物１を撮像する撮像手段をなすものであり、本例では被撮像物１を上方から撮像するように配置されている。具体的には、カメラ１１は、光軸が鉛直方向と平行になるように、被撮像物１の上方に配置されている。
【００２１】
カメラ１１からの出力信号は、図示しない画像処理装置に入力されるようになっている。画像処理装置は、例えばカメラ１１による撮像画像に対して拡大や輝度補正等の画像処理を適宜行った後、溶接部の溶接良否を判定する。
【００２２】
照明１２、拡散筒１３および補助照明１４は、カメラ１１と被撮像物１との間に配置されている。照明１２は、照明光を発生する照明光発生手段をなすものであり、本例ではＬＥＤのドーム照明が用いられている。
【００２３】
拡散筒１３は、照明光を拡散させる照明光拡散手段をなすものであり、カメラ１１の光軸の延長上に配置されている。具体的には、拡散筒１３は、中空の筒状の部材であり、細長く真っ直ぐに形成され、カメラ１１の光軸と同軸状に配置されている。拡散筒１３の先端部（下端部）は、被撮像物１にできるだけ近づけられている。
【００２４】
拡散筒１３の上部（カメラ１１側の部位）は照明１２で囲われている。本例では、拡散筒１３の全周が照明１２で囲われているが、必ずしも全周にわたって囲われている必要はない。すなわち、照明１２は、拡散筒１３の筒壁の外面に照明光を照射できる位置に配置されている。
【００２５】
本例では、照明１２は、拡散筒１３の軸方向（上下方向）に対してほぼ斜め４５°の角度で上方から光を当てるようになっている。拡散筒１３に対する照明１２の照射角度は適宜変更が可能である。
【００２６】
拡散筒１３の筒壁は、ハーフミラーに加工されている。これにより、拡散筒１３の筒壁を透過する光と、拡散筒１３の筒壁で反射する光の割合が１：１になる。本例では、拡散筒１３は、透明アクリルからなる筒状の樹脂材の内周側にブラスト処理をかけて形成されており、白く濁った色あいになっている。また、本例では、拡散筒１３の上端部、具体的には照明１２の光が当てられない部位は、ハーフミラーに加工されておらず透明になっている。
【００２７】
補助照明１４は、照明光の光量を補うための補光手段であり、本例ではＬＥＤのリング照明が用いられている。具体的には、補助照明１４は、拡散筒１３の下部（被撮像物１側の部位）を囲い、拡散筒１３の軸方向に対して斜め上方から光を当てるようになっている。本例では、補助照明１４は、照明１２に比べて拡散筒１３の軸方向に近い角度で光を当てるようになっている。
【００２８】
なお、補助照明１４は必須のものではなく、照明１２によって光量を十分確保できる場合には補助照明１４を用いる必要はない。
【００２９】
図３は、拡散筒１３の単体図（二面図および断面図）である。図３の例では、３本の管状部材をつなぎ合わせることによって拡散筒１３を形成しており、３本の管状部材のうち被撮像物１側の２本の管状部材にハーフミラー加工を施し、残りの１本の管状部材（すなわちカメラ１１側の管状部材）にはハーフミラー加工を施していない。
【００３０】
拡散筒１３の先端部および残余の部位の断面形状は、円でも四角形でも形状は問わない。図３の例では、拡散筒１３の先端部の形状及び大きさを被撮像物１に合わせている。具体的には、略矩形状で、被撮像物１より少し大きくしてある。また、図３の例では、拡散筒１３の先端部以外の部位の形状および大きさを、先端部よりも少し大きな円形にしている。
【００３１】
次に上記構成における作動を説明する。まず、図示しないロボットにより、拡散筒１３の先端部を被撮像物１に近づける。次いで、照明１２および補助照明１４を点灯し、カメラ１１で被撮像物１を撮像する。
【００３２】
本例では、視覚装置１０は、半導体モジュールのパワー端子とバスバーとの溶接部の検査や、高圧端子の溶接部の検査等に用いられるものであるので、カメラ１１の撮像画像を図示しない画像処理装置で画像処理した後、溶接部の溶接良否を判定する。
【００３３】
図４は、本実施形態による撮像画像を模式的に示す図である。カメラ１１の視覚エリアＡにおいて、被撮像物１は拡散筒１３の内部を通して撮像される。
【００３４】
このとき、図２に示すように、照明１２から斜め下方に向かって発せられた照明光Ａ１は拡散筒１３の筒壁から内部に透過する。本例では、拡散筒１３はハーフミラーに加工されているので、半分の照明光が拡散筒１３の筒壁から内部に透過し、残りの半分は拡散筒１３の筒壁で反射する。拡散筒１３の筒壁で反射した光の一部は、拡散筒１３の外部を伝って被撮像物１を照射する。
【００３５】
そして拡散筒１３の内部に浸透した光は拡散筒１３の内部において筒壁で乱反射を繰り返した後、下方側の被撮像物１に当たる。なお、図２は、拡散筒１３の内部で乱反射する光を模式的に示しており、実際にはこの図のように直進性ではない。
【００３６】
被撮像物１に反射した光Ａ２は拡散筒１３の内部を通して上方側のカメラ１１に送られるので、被撮像物１全体がはっきり明るく見えるようになる。
【００３７】
すなわち、本実施形態によると、拡散筒１３で拡散された光を被撮像物１に照射するので、被撮像物１を明るく照射することができる。また、拡散筒１３の内部を通じて被撮像物１を撮像するので、拡散筒１３が被撮像物１の撮像の妨げになることを回避できる。
【００３８】
したがって、被撮像物１が奥深い箇所にあったり、物理的に巾の狭い箇所にあったりといった制約のある環境下であっても、被撮像物１を明瞭に撮像することができる。
【００３９】
なお、本実施形態のように溶接部の検査に用いる場合には、溶接部に光が当たりすぎると溶接部が強く光って不明瞭になってしまうので、照明１２および補助照明１４の光量・配置や拡散筒１３の太さ・長さ等を適宜調整することで溶接部に柔らかな光が当たるようにするのが好ましい。
【００４０】
また、図１、図２の例では、拡散筒１３の先端部（下端部）を被撮像物１にできるだけ近づけているが、拡散筒１３の先端部を被撮像物１側にさらに近づけて、拡散筒１３の先端部を被撮像物１側に沈めてもよい。換言すれば、拡散筒１３の先端部が被撮像物１の周囲を囲うようにしてもよい。
【００４１】
これにより、拡散筒１３の先端部からの光の漏れを防止して、被撮像物１の細部まで光が効果的に当たるようにすることができる。例えば、被撮像物１が半導体モジュールのパワー端子とバスバーとの溶接部や高圧端子の溶接部である場合、溶接の頂部のみならず溶接の裾野部まで光が効果的に当たって明瞭に視認できるようになる。
【００４２】
（第２実施形態）
本第２実施形態では、図５に示すように拡散筒１３の先端部（下端部）を被撮像物１側に沈めることによって、被撮像物１全体を一層明瞭に見えるようにしている。具体的には、拡散筒１３の先端部に、被撮像物１との干渉を回避するための切り欠き１３ａが形成されており、切り欠き１３ａ以外の部分（壁部）で被撮像物１を囲うようにしている。
【００４３】
これにより、被撮像物１との干渉を回避して、拡散筒１３の先端部を被撮像物１側に沈めることができるので、拡散筒１３の先端部からの光の漏れを防止して、被撮像物１の細部まで光が効果的に当たるようにすることができる。
【００４４】
なお、切り欠き１３ａの形状、配置および個数等は、被撮像物１との干渉箇所に応じて適宜変更すればよい。
【００４５】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、拡散筒１３をハーフミラーに加工しているが、これに限定されるものではなく、光の入る箇所だけを透明などにして反射することなく全透過させるようにしたり、光の入る箇所を除いて全ミラーにしたりしてもよい。ちなみに、拡散筒１３のうち光が入る箇所よりもカメラ１１側の部位は、光を反射する必要はない。
【００４６】
また、上記実施形態は、拡散筒１３の具体的構成の一例を示したものに過ぎず、拡散筒１３の具体的構成を種々変形可能である。要するに、拡散筒１３は、照明光を内部に透過させる透過部と、内部に透過した光を反射・拡散させる反射部とを有し、拡散した光を被撮像物に当て、被撮像物に反射した光をカメラに送ることができるようになっていればよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、視覚装置１０を半導体モジュールのパワー端子とバスバーとの溶接部の検査や、高圧端子の溶接部の検査等に用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、視覚装置１０を種々の被撮像物の撮像に用いることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１      被撮像物
１１    カメラ（撮像手段）
１２    照明（照明光発生手段）
１３    拡散筒（照明光拡散手段）
１３ａ  切り欠き
【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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