JP2018164272A - 撮像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像画像を独立して検査処理できるコンパクトで設置等の取り扱いが容易な撮像処理装置を実現することを課題とする。【解決手段】一の対象物を撮像し検査処理を行う撮像処理装置２０であって、一の対象物を撮像した撮像画像を得る撮像部２１１と、撮像画像に基づいた検査処理により検査結果を得る検査部２１２と、少なくとも撮像部を制御する制御部２１６と、撮像画像、検査結果及び自身を特定する撮像処理装置特定情報を送信する送信部２１４と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、対象物を撮像し検査処理を行うことができるコンパクトな撮像処理装置に関するものである。

工場の生産現場では、生産物に対する検査が日常的に行われている。その中でも外観検査は人出が多く必要となるため、従来から自動化の取組みが行われてきた。

特許文献１には、検査対象物を照明部で照明して撮像部で撮像し、これらとは別の画像処理装置が照明部や撮像部とデータ通信を行って、照明部の制御を行うとともに撮像画像を入力して対象物の良否を判定する構成が記載されている。

また、特許文献２には、複数のカメラを用いて一つの対象物の検査を行なう構成が記載されている。

特許文献１： 特開２０１６−６５８７５
特許文献２： 特開平７−１０３９０５

しかしながら、特許文献１記載のもののように、撮像部と画像処理装置とが別々の構成であれば、装置全体が大型化しコストアップにつながるという問題があった。

また、特許文献２記載のもののように、複数カメラに対して画像を処理する特徴抽出手段が１つであれば、各カメラが撮像した画像に対する処理が順番に１つずつ処理されることになり、時間がかかるとともに、システムが複雑になるという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決して、撮像画像を独立して検査処理できるコンパクトで設置等の取り扱いが容易な撮像処理装置を実現することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明は、一の対象物を撮像し検査処理を行う撮像処理装置であって、
前記一の対象物を撮像した撮像画像を得る撮像部と、
前記撮像画像に基づいた検査処理により検査結果を得る検査部と、
少なくとも前記撮像部を制御する制御部と、
前記撮像画像、前記検査結果、及び自身を特定する撮像処理装置特定情報を送信する送信部と、を備えたことを特徴とする撮像処理装置を提供するものである。

この構成により、撮像画像を独立して検査処理できるコンパクトで設置等の取り扱いが容易な撮像処理装置を実現することができる。

前記撮像処理装置特定情報は、前記撮像画像を得た撮像時刻である構成としてもよい。

この構成により、一の対象物を複数の撮像処理装置が撮像、検査する場合に、一の対象物を撮像した複数の撮像処理装置を特定することが容易な構成とすることができる。

さらに照明部と受信部を備え、前記受信部は前記照明部及び前記撮像部に対する制御情報を受信し、前記制御部は前記制御情報に基づいて、前記照明部と前記撮像部とをそれぞれ制御する構成としてもよい。

この構成により、照明部と撮像部とを別々に制御することができ、例えば、照明部を稼働、撮像部を非稼働に制御すれば、撮像処理装置を単なる照明装置として用いることができ、また複数の撮像処理装置の利用により斜光撮影や逆光撮影など利用範囲を拡大することができる。

前記検査部は、複数個の良品と複数個の不良品とを学習することにより、又は複数個の良品を学習することにより、対象物に対する検査処理を行う構成としてもよい。

この構成により、生産現場での調整作業を簡易にすることができるとともに、コンパクトな検査部を実現することができる。

前記撮像部の傾斜角を検出する傾斜角検出部をさらに備え、前記傾斜角検出部は少なくとも加速度センサを有し、前記送信部は前記傾斜角を送信する構成としてもよい。

この構成により、撮像処理装置の傾きを検出することができ、撮像処理装置の設置角度の調整、又は検出した傾斜角を補正した検査処理を容易にすることができる。

少なくとも前記撮像部、前記検査部、前記制御部、及び前記送信部を同一の筐体に収納した構成としてもよい。

この構成により、コンパクトな撮像処理装置を実現することができる。

本発明の撮像処理装置により、撮像画像を独立して検査処理できるコンパクトで設置等の取り扱いが容易な撮像処理装置を実現することができる。

本発明の実施例１における撮像処理装置の利用例を説明する図である。 本発明の実施例１における撮像処理装置の構成を説明する図である。 本発明の実施例３における撮像処理装置の利用例を説明する図である。 本発明の実施例３における撮像処理装置の構成を説明する図である。 本発明の実施例４における撮像処理装置の利用例を説明する図である。

本発明の実施例１について、図１、図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１における撮像処理装置の利用例を説明する図である。図２は、本発明の実施例１における撮像処理装置の構成を説明する図である。

図１に示すように、実施例１における撮像処理装置２０は、筐体２１を備えている。撮像処理装置２０は、対象物１を撮像し、撮像した撮像画像に基づいて対象物１の検査を行なう。また、撮像した撮像画像を情報端末３に送信して、検査結果及び自身を特定する撮像処理装置特定情報とともに表示することができる。筐体２１には、図２に示すように、撮像部２１１、検査部２１２、記憶部２１３、送信部２１４、及び制御部２１６が収納されている。また、撮像部２１１の対象物側には必要に応じて、レンズが設けられる。

撮像処理装置２０は、撮像部２１１にて対象物１を撮像する。対象物１は、機械部品、プリント基板、電子部品、医薬品等様々なものを対象とすることができる。撮像部２１１は、ＣＭＯＳセンサによって構成されカラー画像を撮像する。その解像度は任意であるが、実施例１においては、６４０×４８０画素としている。これは、後述する送信部２１４による通信帯域の輻輳を考慮したためである。制御部２１６は、対象物１が撮像処理装置２０により撮像可能な位置に配置されたことを撮像画像から判断するか、又は図示しないセンサ等にて検知し、撮像部２１１に電子シャッター等の指示を行って撮像させる。その際、撮像部２１１が対象物１を撮像した撮像画像を記憶部２１３に記憶する。記憶部２１３には、予め当該撮像処理装置２０を特定する撮像処理装置特定情報としてＩＤを記憶し外部からの参照を可能としている。当該ＩＤは、ユーザが指定して記憶部２１３に記憶させるか、又は、指定がなければＭＡＣアドレス等で自動的にＩＤを識別して記憶部２１３に記憶させる。

なお、実施例１においては、撮像部２１１をＣＭＯＳセンサで構成したが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、ＣＣＤセンサで構成してもよいし、赤外線センサで構成してもよい。また、カラー画像を撮像するようにしたが、白黒画像を撮像するように構成してもよい。さらに、実施例１においては、撮像部２１１の解像度を６４０×４８０画素に構成したが、必ずしもこれに限定されず装置の都合により適宜変更が可能である。例えば、１０００×１０００画素で構成してもよいし、３２０×２４０画素で構成してもよい。

撮像画像は、検査部２１２に入力されて検査処理が行われる。検査部２１２は、サポートベクターマシンと呼ばれる人工知能によって構成される。サポートベクターマシンは、実際の検査処理を行う前に、予め対象物１の良品と不良品とをそれぞれ複数個ずつ学習し、その境界を設定しておくことにより検査を行なうことができる。検査処理の内容は、対象物１により様々なものとすることができる。例えば、傷欠陥検査、位置ずれ検査、有無検査等とすることができる。

ここで、検査部２１２は良品画像との類似度の計算、またはクラス分類を行うことで、入力画像に対する判定あるいは分類を行う。

実施例１においては、検査部２１２をサポートベクターマシンで構成しているが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、線形判別、単純ベイズ、ベイズネットワークや畳み込みニューラルネット（ＣＮＮ）で検査部２１２を構成してもよい。

また、実施例１においては、予め対象物１の良品と不良品とをそれぞれ複数個ずつ学習するようにしたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、複数個の良品を学習するようにしてもよい。

撮像画像、検査結果、及び撮像処理装置特定情報が、送信部２１４から無線ＬＡＮにより送信される。送信する先は、任意のものが選択できる。例えば、パソコン等のコンピュータでもよいし、スマートフォン等の情報端末であってもよく、つまり無線ＬＡＮに接続できるものであればよい。実施例１においては、情報端末３に撮像画像、検査結果、及び撮像処理装置特定情報が送信されて表示される。図１の情報端末３の画面に「×」と表示されているのは、検査結果が不良であったことを示している。

なお、実施例１においては、無線ＬＡＮによって送信部２１４から送信する構成としたが、必ずしもこれに限定されず、適宜変更が可能である。例えば、ブルーツゥース（登録商標。以下同じ）で送信してもよいし、有線で送信するように構成してもよい。

以上、述べたように、実施例１においては、従来のように撮像部と検査部とが別々の構成ではなく、撮像部２１１、検査部２１２、記憶部２１３、制御部２１６、及び送信部２１４が一体化されて同一の筐体２１に収納されているため、撮像画像を独立して検査処理できるとともにコンパクトな構成とすることができる。

なお、実施例１においては、撮像部２１１、検査部２１２、記憶部２１３、送信部２１４、及び制御部２１６を一体化して同一の筐体２１に収納された構成としたが、必ずしもこれに限定されず、適宜変更が可能である。例えば、記憶部をＳＤカード等の取外し可能なものにして外付けにしてもよい。少なくとも撮像部２１１、検査部２１２、制御部２１６、及び送信部２１４が一体化されて同一の筐体２１に収納されていればよい。

このように実施例１においては、一の対象物を撮像し検査処理を行う撮像処理装置であって、前記一の対象物を撮像した撮像画像を得る撮像部と、前記撮像画像に基づいた検査処理により検査結果を得る検査部と、少なくとも前記撮像部を制御する制御部と、前記撮像画像、前記検査結果、及び自身を特定する撮像処理装置特定情報を送信する送信部と、を備えたことを特徴とする撮像処理装置により、撮像画像を独立して検査処理できるコンパクトで設置等の取り扱いが容易な撮像処理装置を実現することができる。

本発明の実施例２は、撮像処理装置特定情報として撮像時刻を記憶し撮像画像や検査結果とともに送信する機能を有する点で実施例１と異なっている。すなわち、記憶部２１３に撮像画像とともに、撮像時刻を記憶するように構成されており、記憶された撮像時刻を撮像画像、検査結果とともに送信部より送信される。撮像時刻は、工場での生産工程を考慮して、ミリ秒単位まで把握することが望ましい。つまり、撮像時刻は、〇年〇月〇日〇時〇分〇秒〇ミリ秒のように把握し記憶、送信される。

複数の工程が存在し、これら各工程において同一の対象物を複数の撮像処理装置２０が撮像、検査する場合に、撮像時刻を送信された外部の機器では、当該撮像時刻によって同一工程の同一対象物１を撮像した撮像処理装置２０を特定することができる。

このように、実施例２においては、前記撮像処理装置特定情報は、前記撮像画像を得た撮像時刻であるように構成したことにより、事前にＩＤを各撮像処理装置に割り振らなくても同一の対象物を撮像した撮像処理装置を特定することができる。

本発明の実施例３は、撮像処理装置が照明部及び受信部を備えている点で実施例１又は実施例２と異なっている。実施例３について、図３、図４を参照して説明する。図３は、本発明の実施例３における撮像処理装置の利用例を説明する図である。図４は、本発明の実施例３における撮像処理装置の構成を説明する図である。

図３に示すように、実施例３における撮像処理装置３０は、筐体３１及び照明部３２を備えている。撮像処理装置３０は、対象物１を撮像し、撮像画像に基づいて対象物１の検査を行なう。また、撮像した撮像画像を情報端末３に送信し検査結果、及び撮像処理装置特定情報とともに表示することができる。筐体３１には、図４に示すように、撮像部３１１、検査部３１２、記憶部３１３、送信部３１４、受信部３１５、及び制御部３１６が収納されている。また、実施例３における照明部３２は、筐体３１に取り付けられている。撮像部３１１の対象物側には必要に応じて、レンズが設けられる。

撮像処理装置３０は、撮像部３１１にて対象物１を撮像する。対象物１は、機械部品、プリント基板、電子部品、医薬品等様々なものを対象とすることができる。撮像部３１１は、ＣＭＯＳセンサによって構成されカラー画像を撮像する。その解像度は任意であるが、実施例３においては、６４０×４８０画素としている。これは、後述する送信部３１４における通信帯域の輻輳を考慮したためである。制御部３１６は、対象物１が撮像処理装置３０により撮像可能な位置に配置されたことを撮像画像から判断するか、又は図示しないセンサ等により検知し、撮像部３１１に電子シャッター等の指示を行って撮像させる。撮像部３１１が対象物１を撮像した撮像画像を記憶部３１３に記憶する。その際、撮像時刻を撮像画像とともに記憶部３１３に記憶してもよい。

なお、実施例３においては、撮像部３１１をＣＭＯＳセンサで構成したが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、ＣＣＤセンサで構成してもよいし、赤外線センサで構成してもよい。また、カラー画像の撮像ではなく白黒画像を撮像するように構成してもよい。さらに、実施例３においては、撮像部３１１の解像度を６４０×４８０画素に構成したが、必ずしもこれに限定されず装置の都合により適宜変更が可能である。例えば、１０００×１０００画素で構成してもよいし、３２０×２４０画素で構成してもよい。

撮像画像は、検査部３１２に入力されて検査処理が行われる。検査処理は、サポートベクターマシンと呼ばれる人工知能によって実施される。サポートベクターマシンは、実際の検査処理を行う前に、予め対象物１の良品と不良品とをそれぞれ複数個ずつ学習して、その境界を設定しておくことにより検査を行なうことができる。検査処理の内容は、対象物１により様々なものとすることができる。例えば、傷欠陥検査、位置ずれ検査、有無検査等とすることができる。

ここで、検査部３１２は良品画像との類似度の計算、またはクラス分類を行うことで入力画像に対する判定、あるいは分類を行う。

実施例３においては、検査部３１２をサポートベクターマシンで構成したが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、線形判別、単純ベイス、ベイズネットワークや畳み込みニューラルネット（ＣＮＮ）を用いて検査部３１２を構成してもよい。

また、実施例３においては、予め対象物１の良品と不良品とをそれぞれ複数個ずつ学習させるようにしたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、複数個の良品を学習させるようにしてもよい。

撮像画像、検査結果、及び撮像処理装置特定情報は、送信部３１４から無線ＬＡＮにより送信される。例えば、工程が複数存在し、各工程において複数の撮像処理装置３０が同一の対象物１を撮像、検査する場合に、この撮像処理装置特定情報によって同一の対象物１を撮像した複数の撮像処理装置３０を特定することができる。実施例３においては、情報端末３に撮像画像、検査結果、及び撮像処理装置特定情報が送信されて、表示される。図３の情報端末３の画面に「×」と表示されているのは、検査結果が不良であったことを示している。また、図示していないが、撮像処理装置特定情報として撮像時刻を表示してもよい。実施例３においては、スマートフォンを外部機器である情報端末３として構成しているが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、タブレットを用いてもよいし、パソコンやサーバであってもよい。

実施例３においては、前述のように、照明部３２と受信部３１５を備えている。受信部３１５は、少なくとも照明部３２と撮像部３１１を制御する制御情報を受信することができる。制御部３１６は、この制御情報に基づいて、照明部３２と撮像部３１１を制御する。その際、照明部３２へは、制御部３１６からブルーツゥースにより制御情報が送信される。

具体的には、照明部３２に対して、点灯又は消灯、その照度、又は色合い等を制御することができる。対象物１の光沢や色合い、撮像角度により制御する項目を選択する。また撮像部３１１に対して、撮像又は非撮像、又はシャッター速度等を制御することができる。対象物１の移動速度や撮像角度により制御する項目を選択する。照明部３２と撮像部３１１に対する制御情報は無線ＬＡＮを介して受信部３１５で受信される。

受信部３１５が受信する制御情報は、例えば、情報端末３から送信するようにしてよい。情報端末３は、スマートフォン、タブレット、パソコン、サーバ等から適切なものを選択することができる。

なお、実施例３においては、制御部３１６から照明部３２へブルーツゥースにより制御情報を送信する構成としたが、必ずしもこれに限定されず装置の都合により適宜変更が可能である。例えば、無線ＬＡＮで送信するように構成してもよいし、有線で送信する構成としてもよい。また、情報端末３から受信部３１５へは、無線ＬＡＮを介して送信するように構成したが、必ずしもこれに限定されず装置の都合により適宜変更が可能である。例えば、ブルーツゥースで送信する構成としてもよいし、有線で送信する構成としてもよい。

ここで、撮像処理装置３０を複数用いて、複数角度から対象物１を撮像して検査する場合が想定される。この場合に、一の撮像処理装置３０の撮像部３１１が対象物１を撮像するように制御し照明部３２を消灯するように制御するとともに、他の撮像処理装置３０の撮像部３１１を非撮像に制御し照明部３２を対象物１に対して点灯するように制御すれば、他の撮像処理装置３０による照明光によって一の撮像処理装置３０は対象物１を撮像することができる。つまり、他の撮像処理装置３０を単なる照明装置としても活用することができる。

また、照明部３２の構造は、任意に選択することができる。例えば、円周状にＬＥＤを配置したリング照明、ＬＥＤを配置した形状がドーム形状を有したドーム照明、又は同軸落射照明等を選択することができ、それらを交換可能に撮像処理装置３０の筐体３１に取り付けることができる。

このように、実施例３においては、さらに照明部と受信部を備え、前記受信部は前記照明部及び前記撮像部に対する制御情報を受信し、前記制御部は前記制御情報に基づいて、前記照明部と前記撮像部とをそれぞれ制御することにより、照明部を備えたコンパクトな撮像処理装置を実現するとともに、外部から制御情報を送信することにより撮像部や照明部の制御が可能となり利用範囲を拡大することができる。

本発明の実施例４は、照明部が筐体に取り付けられず、撮像処理装置以外の任意の場所に設けられる点で実施例３と異なっている。実施例４について、図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施例４における撮像処理装置の利用例を説明する図である。

撮像処理装置４０は、対象物１を撮像して検査処理を実施する。撮像の際には、照明部４２が対象物１を照明する。得られた撮像画像、検査結果、及び撮像処理装置特定情報を送信する。実施例４においては、情報端末３に送信することにより、情報端末３にこれらの情報を表示することができる。

実施例４においても、照明部４２と図示しない受信部、撮像部、記憶部、及び制御部を備えている。受信部は、照明部４２と撮像部を制御する制御情報を受信することができる。制御部は、この制御情報に基づいて、照明部４２と撮像部を制御する。その際、照明部４２へは、制御部からブルーツゥースにより制御情報が送信される。

具体的には、照明部４２に対して、点灯又は消灯、その照度、又は色合い等を制御することができる。対象物１の光沢や色合い、撮像角度により制御する項目を選択する。また撮像部に対して、撮像又は非撮像、又はシャッター速度等を制御することができる。対象物１の移動速度や撮像角度により制御する項目を選択する。

情報端末３としては、スマートフォン、タブレット、パソコン又はサーバ等を用いることができる。照明部４２と撮像部に対する制御情報は無線ＬＡＮを介して受信部に送信される。

なお、実施例４においては、制御部から照明部へブルーツゥースにより制御情報を送信する構成としたが、必ずしもこれに限定されず装置の都合により適宜変更が可能である。例えば、無線ＬＡＮで送信するように構成してもよいし、有線で送信する構成としてもよい。また、情報端末３から受信部へは、無線ＬＡＮを介して送信するように構成したが、必ずしもこれに限定されず装置の都合により適宜変更が可能である。例えば、ブルーツゥースで送信する構成としてもよいし、有線で送信する構成としてもよい。

照明部４２は、その構造を任意に選択し、任意の場所に設置することができる。例えば、円周状にＬＥＤを配置したリング照明、ＬＥＤを配置した形状がドーム形状を有したドーム照明、又は同軸落射照明等を選択することができ、それらを交換可能に対象物に対して任意の角度や距離に設けることができる。

このように、実施例４においては、照明部を撮像処理装置とは別に設置することにより、対象物に対して照明角度や距離を自由に変更することができるとともに、撮像処理装置の制御部から照明部を制御することができる。

本発明の実施例５は、撮像部の傾斜角を検出する傾斜角検出部をさらに備えた点で実施例１〜４とは異なる。実施例５について説明する。

傾斜角検出部は、筐体内に収納された加速度センサを少なくとも２軸分備えている。これらの加速度センサにより公知の方法により撮像部の傾斜角を検出することができる。なお、実施例５においては、傾斜角検出部に、加速度センサを少なくとも２軸分備える構成としてが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、加速度センサに地磁気センサを加えた構成としてもよいし、加速度センサにジャイロセンサを加えた構成としてもよい。

検出した傾斜角は、送信部より任意のタイミングで情報端末３等に送信することができる。これにより、撮像処理装置を台等に取り付けたときに傾斜角を情報端末３等にて知ることができ、撮像処理装置を取り付けた台等を手動又は自動で移動させることにより、取付けの傾斜角を容易に調整することができる。また、この傾斜角により撮像処理装置の撮像角度を情報端末３等において認識することができる。例えば、統括サーバが複数の撮像角度で撮像した撮像画像を複数の撮像処理装置から受信する場合、この傾斜角を用いて各撮像処理装置の撮像角度を特定して対象物１の総合的な良否判定に用いることができる。

このように、実施例５においては、撮像処理装置の撮像部の傾斜角を検出することにより、撮像処理装置を正確に取り付けられ、また、撮像処理装置の撮像角度を外部の機器において認識できるため、撮像画像を独立して検査処理できるコンパクトで設置等の取り扱いが容易な撮像処理装置を実現することができる。

本発明における撮像処理装置は、工場における生産物の検査分野に広く用いることができる。

１： 対象物 ３：情報端末２０：撮像処理装置 ２１：筐体 ２１１：撮像部 ２１２：検査部 ２１３：記憶部 ２１４：送信部 ２１６：制御部
３０：撮像処理装置 ３１：筐体 ３２：照明部
３１１：撮像部 ３１２：検査部 ３１３：記憶部 ３１４：送信部
３１５：受信部 ３１６：制御部
４０：撮像処理装置 ４１：筐体 ４２：照明部

Claims (5)

1. 一の対象物を撮像し検査処理を行う撮像処理装置であって、
   前記一の対象物を撮像した撮像画像を得る撮像部と、
   前記撮像画像に基づいた検査処理により検査結果を得る検査部と、
   少なくとも前記撮像部を制御する制御部と、
   前記撮像画像、前記検査結果、及び自身を特定する撮像処理装置特定情報を送信する送信部と、
   前記一の対象物を照明する照明部と、受信部と、
   前記撮像部、前記検査部、前記制御部、前記受信部、及び前記送信部を収納した一の筐体と、を備え、
   前記受信部は、前記照明部及び前記撮像部に対する制御情報を無線ＬＡＮを介して受信し、前記制御部は前記制御情報に基づいて、前記照明部と前記撮像部とをそれぞれ制御するとともに、
   前記制御部は、前記照明部に対して、前記一の対象物に応じた前記制御情報を送信することを特徴とする撮像処理装置。
2. 前記撮像処理装置特定情報は、前記撮像画像を得た撮像時刻であることを特徴とする請求項１に記載の撮像処理装置。
3. 前記制御部は、前記照明部に対して前記制御情報をブルーツゥースを介して送信することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像処理装置。
4. 前記検査部は、複数個の良品と複数個の不良品とを学習することにより、又は複数個の良品を学習することにより、対象物に対する検査処理を行うことを特徴とする請求項1〜３のいずれかに記載の撮像処理装置。
5. 前記撮像部の傾斜角を検出する傾斜角検出部をさらに備え、前記傾斜角検出部は少なくとも加速度センサを有し、前記送信部は前記傾斜角を送信することを特徴とする請求項1〜４のいずれかに記載の撮像処理装置。
   
   

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