特許 7411928 物品撮影装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-28

(45)【発行日】2024-01-12

(54)【発明の名称】物品撮影装置

(51)【国際特許分類】

   G03B 15/03 20210101AFI20240104BHJP

   G03B 15/00 20210101ALI20240104BHJP

   G03B 15/05 20210101ALI20240104BHJP

   G01N 21/88 20060101ALI20240104BHJP

【ＦＩ】

G03B15/03 W

G03B15/00 T

G03B15/05

G01N21/88 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019235587

(22)【出願日】2019-12-26

(65)【公開番号】P2021105628

(43)【公開日】2021-07-26

【審査請求日】2022-10-12

(73)【特許権者】

【識別番号】517224850

【氏名又は名称】株式会社ＲＵＴＩＬＥＡ

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】矢野 貴文

【審査官】越河 勉

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００４８８７３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００７－１２８０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１４５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２２３４６９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－２３７０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５０８４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１０２１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１９６０１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００６－２５０５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１７５５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１７４８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２３２７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１４４３６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｂ １７／５６

Ｇ０３Ｂ １５／００

Ｇ０３Ｂ １５／０３

Ｇ０３Ｂ １５／０５

Ｇ０１Ｎ ２１／８８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物品を照明する複数の光源と、前記物品を撮影するカメラと、を備える物品撮影装置であって、
前記物品を囲繞し、また、前記カメラの光軸を前記物品に向けた状態で前記カメラを保持する半透明の容器と、
光を遮断する光遮断部材により前記物品及び前記容器を囲繞する筐体と、
を備え、
前記カメラは、前記容器の内部に配置され、
各々の前記光源は、前記筐体と前記容器との間に配置され、
少なくとも２つの前記光源は、前記物品を挟んで互いに対向する位置に配置される、物品撮影装置。

【請求項2】

請求項１に記載の物品撮影装置であって、
入射した光を散乱させる鏡体を前記筐体と前記容器との間に設け、
前記鏡体の鏡面は、前記容器の内側に向けられる、物品撮影装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の物品撮影装置であって、
前記容器は、球体または多面体である、物品撮影装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の物品撮影装置であって、
前記容器は、複数の前記カメラを保持する、物品撮影装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の物品撮影装置であって、
前記物品を下方側から支持するとともに高さ方向に変位自在である透明の支持部材を更に備える、物品撮影装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の物品撮影装置であって、
前記筐体は、立方体であり、
前記筐体の各面は、少なくとも１つの前記光源を保持する、物品撮影装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、物品を照明する複数の光源と、物品を撮影するカメラと、を備える物品撮影装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、鋳物等の物品の表面に存在する欠陥を検出する装置が開示される。この装置は、物品の周囲に配置される複数の光源を順次個別に発光させ、発光毎にカメラで物品を撮影することにより、撮影条件の異なる複数の画像を取得する。物品の表面に欠陥が存在する場合は、欠陥特有の影または反射が発生する。この装置は、そのような影または反射を欠陥として検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－３２２６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の装置において、光源から死角になる表面部位に欠陥が存在する場合には、その欠陥自体が影に含まれるため、欠陥に起因する影や反射が発生しない。このため、光源から死角になる表面部位に存在する欠陥は検出されにくい。

【0005】

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、光源から死角になる表面部位を極力少なくして、物品の表面を広範囲に照明することができる物品撮影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】

【0006】

本発明の態様は、
物品を照明する複数の光源と、前記物品を撮影するカメラと、を備える物品撮影装置であって、
光を遮断する光遮断部材により前記物品が配置される物品空間を囲繞する筐体を備え、
少なくとも１組の前記光源は、前記物品空間を挟んで互いに対向する位置に配置される。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、光源から死角になる表面部位が少なくなり、物品の表面を広範囲に照明することができる。また、照明条件のばらつきをなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は物品撮影装置の部分断面を示す斜視図である。

【図2】図２は図１のＩＩ－ＩＩ線断面を示す図である。

【図3】図３は図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面を示す図である。

【図4】図４は図１のＩＶ－ＩＶ線断面を示す図である。

【図5】図５は物品の高さと容器の半径と支持部材の半径を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明に係る物品撮影装置について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

【0010】

以下では説明の便宜のために、互いに直交する２軸をＸ軸およびＹ軸とし、更にＸ軸およびＹ軸と直交する１軸をＺ軸とする。そして、Ｘ軸の＋方向に向かう方向をＸ方向とし、－方向に向かう方向を－Ｘ方向とする。同様に、Ｙ軸の＋方向に向かう方向をＹ方向とし、－方向に向かう方向を－Ｙ方向とし、Ｚ軸の＋方向に向かう方向をＺ方向とし、－方向に向かう方向を－Ｚ方向とする。なお、本実施形態ではＹ方向は鉛直上方向であり－Ｙ方向は鉛直下方向とする。

【0011】

［１．物品撮影装置１０の構成］
図１～図４に示されるように、物品撮影装置１０は、筐体１２と、鏡体１４と、容器１８と、支持部材２０と、複数の光源２２と、複数のカメラ２４と、を備える。物品撮影装置１０は、筐体１２の内部空間に物品４０の置き位置としての物品空間３０を含み、物品空間３０に置かれる物品４０を１以上の方向から同時に照明して撮影する。物品４０は、容器１８の内部空間よりも小さければどのような物であってもよい。物品４０として、例えば車両の部品等が想定される。

【0012】

筐体１２は、物品空間３０に対して６つの方向（Ｘ方向、－Ｘ方向、Ｙ方向、－Ｙ方向、Ｚ方向、－Ｚ方向）に配置された板状部材により組み立てられる６面体である。各板状部材は、光を遮断する光遮断部材であり、例えば有色の樹脂（アクリル樹脂等）や金属等で形成される。筐体１２は、光遮断部材により容器１８を囲繞する。筐体１２の一部、例えば相対的にＹ方向側に配置される蓋部１２ａ（６面体の１面）は収容部１２ｂ（６面体の５面）に対して着脱自在である。

【0013】

鏡体１４は、筐体１２の６つの内面に貼り付けられる。鏡体１４の鏡面１４ａは、筐体１２の内側に向けられる。鏡体１４は、筐体１２の内面全面を覆うことが好ましい。鏡体１４は、筐体１２の内側の方向から入射する光を筐体１２の内側に散乱させる。

【0014】

容器１８は、中空の球体であり、半透明の部材、例えば樹脂（アクリル樹脂等）で形成される。ここでいう半透明というのは、部材の一面側から入射した光の一部を他面側に透過する一方で、部材の一面側にある物体の形が他面側から明確に見えない程度の透明度であることをいう。容器１８の内部には物品空間３０を含む球状の空間が形成される。すなわち、容器１８は、半透明の部材により物品空間３０を囲繞する。容器１８は、－Ｙ方向側の鏡体１４に取り付けられた透明の基台１６に載せられる。容器１８の中心と筐体１２の中心は一致する。容器１８の一部、例えばＹ方向側に配置される上半体１８ａは－Ｙ方向側に配置される下半体１８ｂに対して着脱自在である。

【0015】

支持部材２０は、透明の板状部材、例えば樹脂（アクリル樹脂等）で形成される。支持部材２０の外周形状は、容器１８の内周形状と一致する。容器１８の内周形状が円である場合、支持部材２０の外周形状も円である。支持部材２０は水平にされた状態で容器１８の内部に収容される。支持部材２０の外周部分が容器１８の内周部分に当接することで、支持部材２０は容器１８の内部で適当な高さ位置に保持される。支持部材２０は、物品４０を－Ｙ方向側（下方側）から支持する。支持部材２０の半径ｒは、物品４０の高さに応じて設定される。本実施形態では、物品４０の中心位置を適宜調整するために、物品４０の高さに応じた複数の支持部材２０、具体的には半径ｒが異なる複数の支持部材２０が予め用意されている。

【0016】

光源２２は、物品空間３０に置かれた物品４０を照明するＬＥＤである。各光源２２は、筐体１２と容器１８との間に配置される。本実施形態では、光源２２が６つの鏡面１４ａのそれぞれの中心位置に取り付けられる。つまり、Ｘ方向側の鏡面１４ａに取り付けられる光源２２と－Ｘ方向側の鏡面１４ａに取り付けられる光源２２は、物品空間３０を挟んで互いに対向する。Ｙ方向側の鏡面１４ａに取り付けられる光源２２と－Ｙ方向側の鏡面１４ａに取り付けられる光源２２は、物品空間３０を挟んで互いに対向する。Ｚ方向側の鏡面１４ａに取り付けられる光源２２と－Ｚ方向側の鏡面１４ａに取り付けられる光源２２は、物品空間３０を挟んで互いに対向する。各光源２２は、図示しない照明用回路に電気的に接続される。

【0017】

カメラ２４は、容器１８の内部に配置される。本実施形態では、複数のカメラ２４が、その光軸を物品空間３０に向けた状態で、容器１８の内周面に取り付けられる。例えば、図２に示されるように、容器１８の中心位置を原点とするＸＹ座標系において、容器１８の内周面のうち、仰俯角が４５度となる４つの位置に、それぞれ１つずつカメラ２４が取り付けられる。また、図３に示されるように、容器１８の中心位置を原点とするＺＹ座標系において、容器１８の内周面のうち、仰俯角が４５度となる４つの位置に、それぞれ１つずつカメラ２４が取り付けられる。また、図４に示されるように、容器１８の中心位置を原点とするＸＺ座標系において、容器１８の内周面のうち、仰俯角が４５度となる４つの位置に、それぞれ１つずつカメラ２４が取り付けられる。各カメラ２４は、図示しない制御回路に電気的に接続される。

【0018】

［２．物品４０の撮影～検査の流れ］
撮影開始前、筐体１２の蓋部１２ａが収容部１２ｂから取り外され、更に容器１８の上半体１８ａが下半体１８ｂから取り外される。この状態で、筐体１２および容器１８の内部は開放される。次に、撮影対象（検査対象）の物品４０の高さに見合った支持部材２０が選択される。

【0019】

図５に示されるように、物品４０の高さをＨとし、容器１８の内周の半径をＲとすると、物品４０の中心と容器１８の中心を一致させることができる支持部材２０の半径ｒは、下記（１）式により算出される。

【0020】

【数1】

【0021】

上記（１）式の算出結果に最も近い半径ｒの支持部材２０が選択される。選択された支持部材２０は、その外周部分が容器１８の内周部分に当接し、容器１８の内部に保持される。物品４０は、物品空間３０、すなわち支持部材２０の上面の中心位置に置かれる。このとき、適切な支持部材２０が選択されているため、物品４０の中心と容器１８および筐体１２の中心は概ね一致する。その後、容器１８の上半体１８ａが下半体１８ｂに取り付けられ、筐体１２の蓋部１２ａが収容部１２ｂに取り付けられる。

【0022】

撮影者が物品撮影装置１０の撮影スイッチ（不図示）を操作すると、照明用回路に電流が供給され、複数の光源２２が同時にかつ瞬間的に発光する。更に、制御回路から撮影信号が出力され、複数のカメラ２４が物品４０を同時に撮影する。各カメラ２４は、撮影により取得した画像データを記憶装置（不図示）に出力する。

【0023】

撮影終了後、筐体１２の蓋部１２ａが収容部１２ｂから取り外され、更に容器１８の上半体１８ａが下半体１８ｂから取り外される。この状態で、筐体１２および容器１８の内部は開放される。物品４０は、物品空間３０から取り出される。

【0024】

図示しない検査装置は、撮影された物品４０の画像データを記憶装置から読み込み、物品４０の表面の画像認識を行い、欠陥（傷、へこみ等）の有無を判定する。

【0025】

［３．物品４０の照明］
１組の光源２２は、相対する２つの方向（Ｘ方向側と－Ｘ方向側、Ｙ方向側と－Ｙ方向側、Ｚ方向側と－Ｚ方向側）から物品４０を照明するため、物品４０の広範囲を照明することができる。

【0026】

光源２２から放射される光の一部（第１光という）は、容器１８を外周側から内周側に透過して物品４０に入射する。また、光源２２から放射される光の一部（第２光という）は、いずれかの鏡面１４ａに入射する。また、光源２２から放射される光の一部（第３光という）は、容器１８の外周面で散乱し、または、容器１８を外周側から内周側に透過した後に内周側から外周側に透過し、いずれかの鏡面１４ａに入射する。鏡面１４ａに入射した光（第２光と第３光）は散乱する。散乱光の一部は、容器１８を外周側から内周側に透過して物品４０に入射する。また、散乱光の一部は、いずれかの鏡面１４ａに入射し再び散乱する。このように物品４０は、光源２２から放射される直接光（第１光）と、鏡面１４ａで散乱する間接光（第２光と第３光）により照明される。更に、光源２２および鏡面１４ａは物品４０の全方向に配置されるため、物品４０の全面が照明される。

【0027】

筐体１２は光遮断部材で形成されるため、筐体１２の外部の環境光は、筐体１２の内部に透過しない。また、光源２２から放射される光は、筐体１２の外部に透過しない。

【0028】

［４．変形例］
上述した実施形態は様々な変形が可能である。例えば、筐体１２の蓋部１２ａは、収容部１２ｂに対して着脱自在である代わりに開閉自在であってもよい。同様に、容器１８の上半体１８ａは、下半体１８ｂに対して着脱自在である代わりに開閉自在であってもよい。

【0029】

容器１８の形状は球体でなくてもよい。例えば、容器１８は、複数の多角形からなる正多面体であってもよい。また、正多面体が有する面の数とカメラ２４の数が一致し、各面にカメラ２４が取り付けられてもよい。また、正多面体が有する頂点の数とカメラ２４の数が一致し、各頂点にカメラ２４が取り付けられてもよい。

【0030】

光源２２の数および配置は上述した形態に限られない。光源２２は、鏡面１４ａの中心位置以外の位置に取り付けられてもよい。但し、光源２２は少なくとも２つ必要であり、少なくとも１組の光源２２は、物品空間３０を挟んで互いに対向する位置に配置される必要がある。また、光源２２は、鏡面１４ａに取り付けられる代わりに容器１８の外周面に取り付けられてもよい。また、光源２２は、ＬＥＤの代わりにキセノンランプであってもよい。

【0031】

カメラ２４の数および配置は上述した形態に限られない。カメラ２４は、物品４０の撮影対象部分の正面に配置されていればよい。また、カメラ２４の本体が容器１８の外周面に取り付けられ、カメラ２４のレンズが容器１８を貫通する孔に挿入されていてもよい。カメラ２４の数は１個でもよい。また、光源２２から物品４０に直接入射する光（直接光）をカメラ２４が遮らないように、１組の光源２２の間以外の位置にカメラ２４が配置されてもよい。

【0032】

基台１６はなくてもよい。この場合、容器１８は、その外周面が周囲にある６つの鏡面１４ａに当接することにより筐体１２の内部の定位置に保持される。

【0033】

［５．実施形態から得られる発明］
上記実施形態から把握しうる発明について、以下に記載する。

【0034】

本発明の態様において、
物品４０を照明する複数の光源２２と、前記物品４０を撮影するカメラ２４と、を備える物品撮影装置１０であって、
光を遮断する光遮断部材により前記物品４０が配置される物品空間３０を囲繞する筐体１２を備え、
少なくとも１組の前記光源２２は、前記物品空間３０を挟んで互いに対向する位置に配置される。

【0035】

上記構成によれば、互いに対向して配置される１組の光源２２により物品４０を照明するため、一方からの照明により物品４０の表面に発生する影を他方からの照明により相殺することができる。従って、光源２２から死角になる表面部位が少なくなり、物品４０の表面を広範囲に照明することができる。また、最低限の数の光源２２で効果的に物品４０を照明することができる。また、上記構成によれば、筐体１２が光遮断部材で形成されるため、筐体１２の外部の環境光の影響を受けることなく物品４０を照明することができる。すなわち、照明条件のばらつきをなくすことができる。

【0036】

本発明の態様において、
入射した光を散乱させる鏡体１４を前記筐体１２の内部に備え、
前記鏡体１４の鏡面１４ａは、前記物品空間３０に向けられてもよい。

【0037】

上記構成によれば、光源２２により物品４０を直接的に照明するだけでなく、鏡体１４により物品４０を間接的に照明するため、物品４０の表面をより広範囲に照明することができ、より広範囲に影を相殺することができる。従って、光源２２から死角になる表面部位がより少なくなり、物品４０の表面をより広範囲に照明することができる。

【0038】

本発明の態様において、
前記物品空間３０を囲繞し、また、前記カメラ２４の光軸を前記物品空間３０に向けた状態で前記カメラ２４を保持する容器１８を備え、
前記筐体１２は、前記光遮断部材により前記容器１８を囲繞してもよい。

【0039】

本発明の態様において、
前記容器１８は、球体または多面体であってもよい。

【0040】

上記構成によれば、容器１８が球体または多面体であるため、容器１８の内部の任意の位置（例えば容器１８の中心位置）に対するカメラ２４の相対位置を特定しやすい。

【0041】

本発明の態様において、
前記容器１８は、半透明であってもよい。

【0042】

上記構成によれば、容器１８が半透明であるため、容器１８の外部の光を容器１８の内部の物品空間３０に向けて透過させることができ、その一方で、容器１８の外部がカメラ２４により撮影されることを防止することができる。

【0043】

本発明の態様において、
前記容器１８は、複数の前記カメラ２４を保持してもよい。

【0044】

上記構成によれば、様々な方向から撮影した物品４０の画像を取得することができ、更に互いに隣接するカメラ２４をステレオカメラとして使用することにより物品４０の立体的な画像を取得することができる。

【0045】

本発明の態様において、
前記物品４０を下方側から支持するとともに高さ方向に変位自在である透明の支持部材２０を更に備えてもよい。

【0046】

上記構成によれば、物品４０の高さ位置を調節することができるため、物品４０の大きさに関わらず、物品４０の中心と物品空間３０の中心とを略一致させることができる。また、上記構成によれば、支持部材２０が透明であるため、物品４０を全方向から撮影することができる。

【0047】

本発明の態様において、
前記筐体１２は、立方体であり、
前記筐体１２の各面は、少なくとも１つの前記光源２２を保持してもよい。

【0048】

上記構成によれば、物品４０の６面を照明することができるため、物品４０の表面に影が発生しにくくなる。

【0049】

なお、本発明に係る物品撮影装置は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

【符号の説明】

【0050】

１２…筐体 １４…鏡体
１８…容器 ２０…支持部材
２２…光源 ２４…カメラ
３０…物品空間 ４０…物品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】