JP2002098650A - 透明体検出方法およびそのシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特定の材料に依存することなく、透明体を検
出する。 【解決手段】 投光側偏光板１１２で光を特定の方向に
偏光して、透明体１０を含む所定領域に投光する投光装
置１１と、その所定領域を透過した光のうち特定の偏光
のみを透過させる受光側偏光板１２１を有する偏光機器
１２と、受光側偏光板１２１を透過した光を受光して得
られる像を、２次元の画像で撮像するテレビカメラ１３
と、テレビカメラ１３から得られる画像における明暗分
布を利用して、透明体１０を検出する画像処理装置１４
とを備え、特定の方向に偏光された光を、透明体１０を
含む所定領域に投光し、この所定領域を透過した光を、
特定の偏光のみを透過させるようにした受光側偏光板１
２１を透過させた上でテレビカメラ１３内の図示しない
ＣＣＤに受光させ、このＣＣＤから得られる画像におけ
る明暗分布を利用して、透明体１０を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透明体を検出する
透明体検出方法およびそのシステムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、物体を検出する方法としては、撮
像系側から光を物体に照射し、物体と背景との反射率の
違いから起こる明るさの違いを利用して物体を検出する
方法、または撮像系と逆の物体側から光を物体に照射
し、物体と背景との透過率の違いから起こる明るさの違
いを利用して物体を検出する方法が一般的に使用されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、物体が透明体である場合、透明体は反射
率が低く透過率が高いため、背景とのコントラストがと
れないので、透明体を検出することが困難であった。

【０００４】ところで、特開平６−３４２０８３号公報
には、石英物質以外の透明体材料及び物体の検知におい
て紫外線を発光する投光部と、その発光された紫外線光
を受光する受光部の構成を持ち、投光部と受光部の間を
透明体材料及び物質を通過させ、紫外線光をさえぎるこ
とにより透明体材料及び物体の検知を行う事の方法が記
載され、透明体材料を検出するために、透明体材料が持
つ特定の波長での特徴的な違いを利用する方法が開示さ
れているが、この方法は、特定の材料の特性に依存し、
どのような透明体にも使用できる方法ではなかった。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、特定の材料に依存することなく、透明体を検出
することができる透明体検出方法およびそのシステムを
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項１記載の発明の透明体検出方法は、特定の方向
に偏光された光を、偏光方向が変化する特性を有する透
明体を含む所定領域に投光し、この所定領域を透過した
光を、特定の偏光のみを透過させるようにした偏光手段
を透過させた上で２次元撮像素子に受光させ、この２次
元撮像素子から得られる画像における明暗分布を利用し
て、前記透明体を検出することを特徴とする。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の透
明体検出方法において、前記所定領域に投光された光
を、この光の偏光方向と前記２次元撮像素子を含む撮像
装置の前部に設置された前記偏光手段の偏光方向とを直
交させて、前記２次元撮像素子に受光させ、この２次元
撮像素子から得られる画像における明暗分布を利用し
て、前記透明体の位置および大きさを検出することを特
徴とする。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１記載の透
明体検出方法において、前記所定領域に投光された光
を、この光の偏光方向と前記２次元撮像素子を含む撮像
装置の前部に設置された前記偏光手段の偏光方向とを一
致させて、前記２次元撮像素子に受光させ、この２次元
撮像素子から得られる画像における明暗分布を利用し
て、前記透明体の位置および大きさを検出することを特
徴とする。

【０００９】請求項４記載の発明の透明体検出システム
は、光を特定の方向に偏光して、偏光方向が変化する特
性を有する透明体を含む所定領域に投光する投光装置
と、前記所定領域を透過した光のうち特定の偏光のみを
透過させる偏光手段と、この偏光手段を透過した光を受
光して得られる像を、２次元の画像で撮像する撮像装置
と、この撮像装置から得られる画像における明暗分布を
利用して、前記透明体を検出する画像処理装置とを備え
ることを特徴とする。

【００１０】請求項５記載の発明は、請求項４記載の透
明体検出システムにおいて、前記撮像装置は、前記所定
領域に投光された光の偏光方向と前記偏光手段の偏光方
向とが直交した状態で、前記偏光手段を透過した光を受
光して得られる像を、２次元の画像で撮像し、前記画像
処理装置は、前記撮像装置から得られる画像における明
暗分布を利用して、前記透明体の位置および大きさを検
出することを特徴とする。

【００１１】請求項６記載の発明は、請求項４記載の透
明体検出システムにおいて、前記撮像装置は、前記所定
領域に投光された光の偏光方向と前記偏光手段の偏光方
向とが一致した状態で、前記偏光手段を透過した光を受
光して得られる像を、２次元の画像で撮像し、前記画像
処理装置は、前記撮像装置から得られる画像における明
暗分布を利用して、前記透明体の位置および大きさを検
出することを特徴とする。

【００１２】請求項７記載の発明は、請求項４から６の
いずれかに記載の透明体検出システムにおいて、前記撮
像装置は、前記２次元の画像を形成する各画素信号を出
力する２次元撮像素子を有し、前記画像処理装置は、前
記２次元撮像素子からの各画素信号を２値化して得られ
る各画素値を蓄積するメモリを有し、このメモリの各画
素値で形成される画像上における明部または暗部の位置
の座標を計算して、前記透明体を検出することを特徴と
する。

【００１３】請求項８記載の発明は、請求項７記載の透
明体検出システムにおいて、前記画像処理装置は、前記
明部または暗部の塊ごとに画素数のカウントを行い、こ
のカウント値が予め設定した画素数を超える場合に、そ
の塊の重心位置を前記透明体の位置として求めるととも
に、その塊の２次モーメントを前記透明体の姿勢として
求めることを特徴とする。

【００１４】請求項９記載の発明は、請求項８記載の透
明体検出システムにおいて、前記画像処理装置は、前記
メモリに蓄積された各画素値から得られる画像に対して
膨張処理と収縮処理とを順次行って、所定画素分より小
さい塊部分の消去を行い、それら処理後の画像上におけ
る明部または暗部の塊ごとに画素数のカウントを行うこ
とを特徴とする。

【００１５】請求項１０記載の発明は、請求項４から６
のいずれかに記載の透明体検出システムにおいて、前記
撮像装置は、前記２次元の画像を形成する各画素信号を
出力する２次元撮像素子を有し、前記画像処理装置は、
前記２次元撮像素子からの各画素信号を多値化して得ら
れる各画素値を蓄積するメモリを有し、このメモリの各
画素値で形成される画像上における明度分布の特徴的位
置の座標を計算して、前記透明体を検出することを特徴
とする。

【００１６】請求項１１記載の発明は、請求項１０記載
の透明体検出システムにおいて、前記画像処理装置は、
予め登録された透明体のモデルと前記画像上における明
度分布との正規化相関処理を行い、この正規化相関処理
で得られる相関値の一番高い位置を前記透明体の位置と
して検出することを特徴とする。

【００１７】請求項１２記載の発明は、請求項１０記載
の透明体検出システムにおいて、前記画像処理装置は、
予め登録された回転方向の異なる複数の透明体のモデル
と前記画像上における明度分布との正規化相関処理を行
い、これらの正規化相関処理で得られる相関値の一番高
い位置を前記透明体の位置として検出し、その時のモデ
ルの回転方向を前記透明体の姿勢として検出することを
特徴とする。

【００１８】請求項１３記載の発明は、請求項１記載の
透明体検出方法において、前記２次元撮像素子を含む撮
像装置の前部に設置される前記偏光手段の偏光方向を可
変とし、前記撮像装置で受光した光量の違いにより前記
透明体の位置を検出することを特徴とする。

【００１９】請求項１４記載の発明は、請求項７、１０
または１３に記載の透明体検出システムにおいて、前記
画像処理装置は、前記撮像装置の被写体として前記透明
体が存在していないときに、前記偏光手段の偏光方向を
種々の方向に変えて前記撮像装置の撮像で得られる種々
の画像を取り込み、これらの各画像における予め設定し
た領域中の明るさを計測し、その明るさが最小になる時
の前記偏光手段の位置を、前記所定領域に投光された光
の偏光方向と前記偏光手段の偏光方向とが直交する位置
として決定し、この決定された偏光手段の位置で、前記
撮像装置の被写体として前記透明体が存在しているとき
に、前記撮像装置の撮像で得られる画像を取り込み、こ
の画像上における明部の位置の座標を計算して、前記透
明体を検出することを特徴とする。

【００２０】請求項１５記載の発明は、請求項７、１０
または１３に記載の透明体検出システムにおいて、前記
画像処理装置は、前記撮像装置の被写体として前記透明
体が存在していないときに、前記偏光手段の偏光方向を
種々の方向に変えて前記撮像装置の撮像で得られる種々
の画像を取り込み、これらの各画像における予め設定し
た領域中の明るさを計測し、その明るさが最大になる時
の前記偏光手段の位置を、前記所定領域に投光された光
の偏光方向と前記偏光手段の偏光方向とが一致する位置
として決定し、この決定された偏光手段の位置で、前記
撮像装置の被写体として前記透明体が存在しているとき
に、前記撮像装置の撮像で得られる画像を取り込み、こ
の画像上における暗部の位置の座標を計算して、前記透
明体を検出することを特徴とする。

【００２１】請求項１６記載の発明は、請求項７または
１０に記載の透明体検出システムにおいて、ロボットハ
ンドと、検出された前記透明体の位置に前記ロボットハ
ンドを移動させ、検出された前記透明体の姿勢に前記ロ
ボットハンドの姿勢を合わせて、前記透明体をピックア
ップする制御を行うロボットコントローラとをさらに備
えることを特徴とする。

【００２２】請求項１７記載の発明は、請求項７から１
２のいずれかに記載の透明体検出システムにおいて、前
記画像処理装置は、検査対象の透明体について位置およ
び姿勢を検出し、検出した位置および姿勢から、前記メ
モリの各画素値で形成される画像上における前記検査対
象の透明体の存在領域を決定し、この存在領域の形状と
良品である透明体の形状との比較を行い、この比較結果
から、欠け、ばりなどの形状的欠陥を検出することを特
徴とする。

【００２３】請求項１８記載の発明は、請求項７から１
２のいずれかに記載の透明体検出システムにおいて、前
記画像処理装置は、検査対象の透明体について位置およ
び姿勢を検出し、検出した位置および姿勢から、前記メ
モリの各画素値で形成される画像上における前記検査対
象の透明体の存在領域を決定し、次に、偏光手段を用い
ずに前記検査対象を撮像して第２の画像を取りこみ、第
２の画像の前記存在領域に対応する領域の明度分布の明
度変化部分の大きさや変化の程度が正常な範囲内である
かを判定して、汚れ、傷、クラックなどの外観上の欠陥
を検出することを特徴とする。

【００２４】請求項１９記載の発明は、請求項７記載の
透明体検出システムにおいて、前記透明体とは、空瓶ま
たは透明な液体の入った瓶中に混入しうる透明異物であ
り、前記画像処理装置は、前記明部または暗部の塊ごと
の面積値または形と寸法の測定を行い、この測定結果に
応じて、前記空瓶または透明な液体の入った瓶中に前記
透明異物が混入しているか否かを判定する瓶内の透明異
物検査機能を有することを特徴とする。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は透明体検出システムの構成
図であり、この図を用いて以下に本発明に係る第１実施
形態を説明する。

【００２６】図１に示す透明体検出システムは、大別す
ると、投光装置１１と、偏光機器１２と、テレビカメラ
１３と、画像処理装置１４と、ディスプレイ１５と、ロ
ボットコントローラ１６と、ロボットハンド１７とによ
り構成されている。

【００２７】投光装置１１は、面状光を上方に投光する
照明装置１１１と、この照明装置１１１の上面側に設け
られ、例えばコンベア（図示せず）により搬送されてく
る透明部品などの透明体１０が上面に載置される投光側
偏光板１１２とにより構成され、照明装置１１１の面状
光を、投光側偏光板１１２で特定の方向に偏光して、透
明体１０を含む投光側偏光板１１２の領域に投光するも
のである。ここで、図１の例における透明体１０は、ポ
リカーボネイト樹脂を射出成形して作られる板状のもの
であるとする。透明体には、ガラスなどの偏光特性が変
化しないものや樹脂でも作り方によっては偏光特性が変
化したり、しないものがあるが、上記の樹脂などは、射
出成形などによって偏光方向が変化する特性を有するた
め、これを利用するものである。

【００２８】偏光機器１２は、照明装置１１１の上面側
上方に、投光側偏光板１１２と対面するように回転自在
に設けられる例えば円形状の受光側偏光板１２１と、こ
の受光側偏光板１２１の外周縁に歯合して受光側偏光板
１２１を回転させるステップモータなどのモータ１２２
と、このモータ１２２の駆動用のモータドライバ１２３
と、画像処理装置１４からの制御信号に従って、モータ
ドライバ１２３を介してモータ１２２を駆動するＮＣコ
ントローラ１２４とにより構成され、受光側偏光板１２
１の偏光方向を変更可能に、投光側偏光板１１２の領域
を透過した光のうち特定の偏光のみを受光側偏光板１２
１で後方（図では上方）に透過させるものである。

【００２９】テレビカメラ１３は、２次元撮像素子とし
てのＣＣＤ（図示せず）と、受光側偏光板１２１を透過
した光を受光して上記ＣＣＤの受光面上に結像させる受
光光学系（図示せず）とにより構成され、受光側偏光板
１２１を透過した光を受光して得られる像を、２次元の
画像で撮像するものである。なお、その２次元の画像を
形成する各画素信号は上記ＣＣＤ側から画像処理装置１
４に出力される。

【００３０】画像処理装置１４は、テレビカメラ１３か
らの各画素信号をＡ／Ｄ変換して２値化または多値化す
るＡ／Ｄ変換部１４１と、このＡ／Ｄ変換部１４１でデ
ジタルに変換されて２値化または多値化されたデータを
記憶するメモリ１４２と、ディスプレイ１５の表示制御
用の表示制御部１４３と、ＮＣコントローラ１２４およ
びロボットコントローラ１６に対する制御信号の通信制
御を行う通信制御部１４４と、ＣＰＵ１４０とにより構
成されている。

【００３１】このＣＰＵ１４０は、図略のＲＯＭなどに
格納されたプログラムに従って種々の画像処理および種
々の計算を行うものであり、例えば、通信制御部１４４
からモータ１２２を駆動するための制御信号をＮＣコン
トローラ１２４に出力する処理を行う。

【００３２】また、テレビカメラ１３から得られる画
像、つまりメモリ１４２に記憶されたデータの画像にお
ける明暗分布を利用して、透明体１０の位置、姿勢およ
び大きさなどを検出する処理が行われる。

【００３３】また、得られた透明体１０の位置および姿
勢などの結果を、表示制御部１４３を通してディスプレ
イ１５に表示する処理が行われる。さらに、透明体１０
の位置および姿勢などの結果から得られる制御信号を、
通信制御部１４４を経由してロボットコントローラ１６
に送信する処理が行われる。

【００３４】ディスプレイ１５は、例えばＬＣＤまたは
ＣＲＴなどの表示装置であり、ロボットコントローラ１
６は、画像処理装置１４からの制御信号に従って、ロボ
ットハンド１７の駆動制御を行うものであり、ロボット
ハンド１７は、ロボットコントローラ１６の駆動制御に
従って、投光側偏光板１１２の上面に載置された透明体
１０をピックアップし、トレイ１８に整列して詰めてい
くものである。

【００３５】図２から図４は投光側偏光板の偏光方向と
受光側偏光板の偏光方向とが直交する場合における透明
体の検出原理の説明図、図５から図７は投光側偏光板の
偏光方向と受光側偏光板の偏光方向とが一致する場合に
おける透明体の検出原理の説明図であり、これらの図を
用いて、第１実施形態の特徴となる透明体１０の検出原
理について説明する。

【００３６】投光側偏光板１１２の偏光方向と受光側偏
光板１２１の偏光方向とが直交する場合、図２に示すよ
うに、投光側偏光板１１２で偏光方向が制限された光
は、受光側偏光板１２１を透過することができないた
め、テレビカメラ１３に到達することができない。この
結果、テレビカメラ１３で撮像された画像は暗部一色と
なる。ところが、その位置関係で、図３に示すように、
投光側偏光板１１２と受光側偏光板１２１との間に透明
体１０が存在していると、投光側偏光板１１２で偏光方
向が制限された光は透明体１０を透過することで偏光方
向を乱され、受光側偏光板１２１を透過することができ
る偏光方向の光が透明体１０の存在領域で発生する。こ
の結果、テレビカメラ１３で撮像された画像は、図４に
示すように、透明体１０の存在領域に対応する部分が明
部となり、それ以外の部分が暗部となる。

【００３７】これに対して、投光側偏光板１１２の偏光
方向と受光側偏光板１２１の偏光方向とが一致する場
合、図５に示すように、投光側偏光板１１２で偏光方向
が制限された光は、受光側偏光板１２１を双方の偏光方
向が同一であるために透過し、テレビカメラ１３に到達
する。この結果、テレビカメラ１３で撮像された画像は
明部一色となる。ところが、その位置関係で、図６に示
すように、投光側偏光板１１２と受光側偏光板１２１と
の間に透明体１０が存在していると、投光側偏光板１１
２で偏光方向が制限された光は透明体１０を透過するこ
とで偏光方向を乱され、受光側偏光板１２１を透過する
ことができない偏光方向の光が透明体１０の存在領域で
発生する。この結果、テレビカメラ１３で撮像された画
像は、図７に示すように、透明体１０の存在領域に対応
する部分が暗部となり、それ以外の部分が明部となる。

【００３８】以上のように、投光側および受光側の双方
に偏光板を設けることにより、撮像で得られる画像にお
ける透明体１０の存在領域に対応する部分が、明部また
は暗部となって背景とのコントラストが高くなるから、
透明体１０の位置、姿勢および大きさなどを検出するこ
とが可能となる。

【００３９】図８は投光側偏光板の偏光方向と受光側偏
光板の偏光方向とが直交する場合に図１の画像処理装置
で実行されるフロー、図９は図８のフローで実行される
処理による画像変化の様子を示す図であり、これらの図
を用いて、双方の偏光方向が直交する場合の画像処理装
置１４による動作を説明する。

【００４０】まず、ステップＳ１０１でカメラ１３によ
り撮像が行われると、ステップＳ１０２で、その撮像で
得られた各画素信号がＡ／Ｄ変換部１４１によりＡ／Ｄ
変換されてデジタル化され、ステップＳ１０３で２値化
される。この後、ステップＳ１０４で、上記２値化され
た各画素値が画像データとしてメモリ１４２に記憶され
る。

【００４１】ここで、２値化された画素値で形成される
画像の場合、透明体１０での偏光の乱れ方が一様でない
ために、図９（ａ）に示すように、透明体１０の存在領
域に対応する部分に暗く抜けた部分（図では「偏光が変
わりにくい部分」）が生じ易い。このため、ステップＳ
１０４の後、暗く抜けた部分の穴埋めを行うべく、ステ
ップＳ１０５，Ｓ１０６で、膨張処理および縮小処理が
ＣＰＵ１４０により順次実行される。すなわち、膨張処
理が実行されると、図９（ｂ）に示すように、暗く抜け
た部分がつぶされて明部となり、続いて縮小処理が実行
されると、図９（ｃ）に示すように、明部に塗りつぶさ
れた部分は明部のまま、膨らんだ外形が元に戻り、これ
により穴埋め処理が終了する。

【００４２】続いて、ステップＳ１０７で各明部の識別
のために明部の塊についてラベリングを行い、ステップ
Ｓ１０８で、所定の面積以上の明部の塊について、重心
および２次モーメントを計算し、得られた明部の塊の重
心を透明体１０の位置として求め、２次モーメントの方
向を透明体１０の姿勢として求める処理がＣＰＵ１４０
により実行される。

【００４３】この後、ステップＳ１０９で、透明体１０
の位置および姿勢のデータから得られる制御信号を通信
制御部１４４からロボットコントローラ１６に送信する
処理がＣＰＵ１４０により実行され、これにより、ロボ
ットコントローラ１６の駆動制御で、投光側偏光板１１
２の上面に載置され上記位置にある透明体１０が、上記
姿勢に合わせてロボットハンド１７によりピックアップ
されて、トレイ１８に整列して詰め込まれる。この詰込
みは検出された各透明体１０の全てについて終了するま
で繰り返される（Ｓ１１０）。

【００４４】図１０は投光側偏光板の偏光方向と受光側
偏光板の偏光方向とが一致する場合に図１の画像処理装
置で実行されるフローであり、この図を用いて、双方の
偏光方向が一致する場合の画像処理装置１４による動作
を説明する。

【００４５】まず、ステップＳ２０１でカメラ１３によ
り撮像が行われると、ステップＳ２０２で、その撮像で
得られた各画素信号がＡ／Ｄ変換部１４１によりＡ／Ｄ
変換されてデジタル化され、ステップＳ２０３で２値化
される。この後、ステップＳ２０４で、上記２値化され
た各画素値が画像データとしてメモリ１４２に記憶され
る。

【００４６】この場合、透明体１０の存在領域に対応す
る部分が暗部となるため、ステップＳ２０５，Ｓ２０６
で、縮小処理および膨張処理がＣＰＵ１４０により順次
実行され、穴埋め処理が行われる。

【００４７】続いて、ステップＳ２０７で各暗部の識別
のために暗部の塊についてラベリングを行い、ステップ
Ｓ２０８で、所定の面積以上の暗部の塊について、重心
および２次モーメントを計算し、得られた暗部の塊の重
心を透明体１０の位置として求め、２次モーメントの方
向を透明体１０の姿勢として求める処理がＣＰＵ１４０
により実行される。

【００４８】この後、ステップＳ２０９で、透明体１０
の位置および姿勢データから得られる制御信号を通信制
御部１４４からロボットコントローラ１６に送信する処
理がＣＰＵ１４０により実行され、これにより、ロボッ
トコントローラ１６の駆動制御で、投光側偏光板１１２
の上面に載置され上記位置にある透明体１０が、上記姿
勢に合わせてロボットハンド１７によりピックアップさ
れて、トレイ１８に整列して詰め込まれる。この詰込み
は検出された各透明体１０の全てについて終了するまで
繰り返される（Ｓ２１０）。

【００４９】以上の図８，図１０による処理は、２値化
された画素値で形成される画像を利用して各透明体１０
を検出するものであるが、多値化された画素値で形成さ
れる画像を利用して各透明体１０を検出する場合の処理
を以下に示す。

【００５０】図１１は投光側偏光板の偏光方向と受光側
偏光板の偏光方向とが直交する場合に、図１の画像処理
装置で、多値化された画素値で形成される画像を利用し
て実行されるフロー、図１２は２値化された画素値で形
成される画像を利用する場合に生じうる画像中の各透明
体の例を示す図、図１３は図１１のフローで使用される
テンプレートの例を示す図である。

【００５１】２値化された画素値で形成される画像を利
用して、明部または暗部の塊の重心および２次モーメン
トを計測する処理では、図１２に示すように、画像中
に、透明体１０と形状が違うが面積は同じである透明体
１０ａが混入した場合、区別がつかない問題がある。

【００５２】そこで、多値化された画素値で形成される
画像を利用し、各透明体の位置検出を正規化相関を使っ
て求めれば、上記の問題にも対応可能となる。この場
合、各画素信号の明るさは、２５６階調に多値化される
ものとする。そして、回転した透明体にも対応できるよ
うにするため、図１３に示すように、１°おきに回転し
た１８０個のテンプレートを使用する。１８０個の理由
は、図１２に示した長方形状の透明体の場合、形状が対
称であるため、回転の区別が０°から１８０°で十分つ
くからである。なお、正規化相関の処理は、従来一般に
行われる処理でよいので、ここでの説明は省略する。

【００５３】図１１において、ステップＳ３０１でカメ
ラ１３により撮像が行われると、ステップＳ３０２で、
その撮像で得られた各画素信号がＡ／Ｄ変換部１４１に
よりＡ／Ｄ変換されてデジタル化され、２５６階調に多
値化される。この後、ステップＳ３０３で、上記多値化
された各画素値が画像データとしてメモリ１４２に記憶
される。

【００５４】この後、ステップＳ３０４で、図１３に示
す個々の角度のテンプレートごとに画像上を走査して正
規化相関値を計算し、ステップＳ３０５で、相関値が所
定値以上の値を持つものの相関のピーク値の位置を透明
体の位置とし、相関に用いたテンプレートの回転角度を
透明体の姿勢とする処理がＣＰＵ１４０により実行され
る。ここで、回転角度の異なるテンプレートによる相関
値のピークが近接して発生した場合には、相関値の高い
結果が選択される。

【００５５】この後、ステップＳ３０６で、透明体の位
置および姿勢のデータから得られる制御信号を通信制御
部１４４からロボットコントローラ１６に送信する処理
がＣＰＵ１４０により実行され、これにより、ロボット
コントローラ１６の駆動制御で、投光側偏光板１１２の
上面に載置され上記位置にある透明体が、上記姿勢に合
わせてロボットハンド１７によりピックアップされて、
トレイ１８に整列して詰め込まれる。この詰込みは検出
された各透明体の全てについて終了するまで繰り返され
る（Ｓ３０７）。

【００５６】ところで、投光側偏光板１１２の偏光方向
と受光側偏光板１２１の偏光方向の調整は、テレビカメ
ラ１３により撮像された画像をディスプレイ１５の画面
で見ながら、目視で行うことができるが、第１実施形態
では、より正確な調整を可能にすべく、それら双方の偏
光方向を自動調整するように構成される。すなわち、双
方の偏光方向を直交するように自動調整する場合、ま
ず、常に固定された投光側偏光板１１２の上面に何も載
置されていない状態で、受光側偏光板１２１を回転さ
せ、例えば所定の回転ピッチごとに複数の画像をテレビ
カメラ１３により撮像する処理が行われる。このとき、
画像処理装置１４からＮＣコントローラ１２４に制御信
号が出力され、モータドライバ１２３の駆動制御により
モータ１２２が駆動して受光側偏光板１２１を回転させ
ることになる。

【００５７】続いて、各画像における予め設定した領域
中の明るさを計測し、この明るさが最小となる受光側偏
光板１２１の回転角度を、上記双方の偏光方向が直交す
る位置として決定し、その回転角度になるように制御信
号をＮＣコントローラ１２４に出力する処理が実行され
る。これにより、モータドライバ１２３の駆動制御によ
りモータ１２２が駆動し、受光側偏光板１２１が回転し
てその回転角度で停止し、上記双方の偏光方向が直交す
る。

【００５８】これに対して、双方の偏光方向を一致する
ように自動調整する場合、まず、投光側偏光板１１２の
上面に何も載置されていない状態で、受光側偏光板１２
１を回転させ、例えば所定の回転ピッチごとに複数の画
像をテレビカメラ１３により撮像する処理が行われる。

【００５９】続いて、各画像における予め設定した領域
中の明るさを計測し、この明るさが最大となる受光側偏
光板１２１の回転角度を、上記双方の偏光方向が一致す
る位置として決定し、その回転角度になるように制御信
号をＮＣコントローラ１２４に出力する処理が実行され
る。これにより、モータドライバ１２３の駆動制御によ
りモータ１２２が駆動し、受光側偏光板１２１が回転し
てその回転角度で停止し、上記双方の偏光方向が一致す
る。

【００６０】図１４は透明体検出システムの構成図であ
り、この図を用いて以下に本発明に係る第２実施形態を
説明する。

【００６１】図１４に示す透明体検出システムは、投光
装置１１と、テレビカメラ１３と、ディスプレイ１５
と、ロボットコントローラ１６と、ロボットハンド１７
とを第１実施形態と同様に備えているほか、第１実施形
態との相違点として、偏光機器２２と、画像処理装置２
４とを備え、自動で、透明体１０の外観の検査を行い、
この検査結果に応じて、各透明体１０を良品または不良
品に仕分けて、良品用のトレイ１８１または不良品用の
トレイ１８２に整列して詰めていく外観検査仕分けシス
テムを構成する。

【００６２】偏光機器２２は、照明装置１１１の上面側
上方に、投光側偏光板１１２と対面するようにスライド
自在に設けられる例えば円形状の受光側偏光板２２１
と、この受光側偏光板２２１を一方の面内に保持し、他
方の面内に受光側偏光板２２１とほぼ同形状の窓（例え
ば孔）２２２を有するスライド板２２０と、このスライ
ド板２２０を水平面内でスライドさせるスライドアクチ
ュエータ２２３と、画像処理装置２４からの制御信号に
従って、受光側偏光板２２１または窓２２２の中心軸を
テレビカメラ１３の光軸に合わせるようにスライドアク
チュエータ２２３を駆動制御するスライドアクチュエー
タコントローラ２２４とにより構成され、受光側偏光板
２２１の中心軸がテレビカメラ１３の光軸と合っている
（以下、この状態を「受光側偏光板有り」という）場
合、投光側偏光板１１２の領域を透過した光のうち特定
の偏光のみを受光側偏光板２２１で後方に透過させるも
のである。なお、窓２２２の中心軸がテレビカメラ１３
の光軸と合っている状態を、以下、「受光側偏光板無
し」という。

【００６３】画像処理装置２４は、Ａ／Ｄ変換部１４１
と、メモリ１４２と、表示制御部１４３と、通信制御部
１４４とを第１実施形態の画像処理装置１４と同様に備
えているほか、画像処理装置１４との相違点としてＣＰ
Ｕ２４０を備えている。ただし、通信制御部１４４に
は、ロボットコントローラ１６およびスライドアクチュ
エータコントローラ２２４が接続されている。

【００６４】ＣＰＵ２４０は、図略のＲＯＭに記憶さ
れ、第１実施形態とは異なるプログラムに従って種々の
画像処理および種々の計算を行うものであり、例えば、
通信制御部１４４から、受光側偏光板有りまたは受光側
偏光板無しにするための制御信号を、スライドアクチュ
エータコントローラ２２４に出力する処理を行う。

【００６５】また、受光側偏光板有りの状態で、テレビ
カメラ１３から得られる画像、つまりメモリ１４２に記
憶されたデータによる画像における明暗分布を利用し
て、透明体１０の位置、姿勢および大きさなどを検出す
る処理が行われる。また、透明体１０の外観の検査処理
が行われる。

【００６６】また、画像と透明体１０の位置および姿勢
などの検出結果と外観の検査結果とを、表示制御部１４
３を通してディスプレイ１５に表示する処理が行われ
る。さらに、透明体１０の位置および姿勢などの検出結
果と外観の検査結果とから得られる制御信号を、通信制
御部１４４を経由してロボットコントローラ１６に送信
する処理が行われる。

【００６７】図１５から図１９は透明体の外観検査の説
明図であり、これらの図を用いて外観の各種検査の手順
を原理とともに説明する。透明体１０に生じる汚れ、
傷、クラックなどの第１欠陥の有無を検査する場合、ま
ず、図１５に示すように、受光側偏光板有りで得られた
画像に対して、正規化相関を使って透明体１０の位置お
よび姿勢を求め、透明体１０の存在領域を特定する。こ
こで、透明体１０に欠陥が無い場合、受光側偏光板無し
で得られた画像上の上記存在領域内は、図１６に示すよ
うに、コントラストの低い画像になるのに対し、図１７
に示すように、透明体１０に第１欠陥（図では汚れ）が
あると、その欠陥に対応する部分が周囲よりも暗くな
り、上記存在領域内は、一部コントラストの高い画像に
なる。このため、上記存在領域を特定した後、受光側偏
光板無しで得られた画像上のその存在領域内において、
所定の明るさ以下の画素数の計測を行い、この計測結果
に応じて第１欠陥の有無を判定するのである。例えば、
計測結果の画素数が所定の検査しきい値以上であれば第
１欠陥有りと判定し、そうでなければ第１欠陥無しと判
定する。

【００６８】なお、受光側偏光板無しで得られた濃淡画
像のその存在領域内の明度分布を、微分処理して変化部
分を強調し、所定のしきい値以上の部分の大きさも合わ
せて判定することにより、より微細な汚れ、傷、クラッ
クなどの外観上の欠陥を検出することができる。ここ
で、受光側偏光板無しの画像は、並列させた別の撮像装
置を用いて、同視野を第２の画像として撮像してもよ
く、この場合は、受光側偏光板有りの画像（第１の画
像）に対して第２の画像の位置関係を対応させ、第２の
画像に対して、第１の画像で求めた検査対象の存在領域
に相当する領域の明度分布を調べ、明度変化部分の大き
さや変化の程度が正常な範囲内であるかを判定して、汚
れ、傷、クラックなどの外観上の欠陥を検出するように
してもよい。

【００６９】次に、欠け、ばりなどの第２欠陥の有無を
検査する場合、まず、上記同様、透明体１０の存在領域
を特定する。ここで、透明体１０に欠けの欠陥がある
と、図１８に示すように、受光側偏光板有りで得られた
（２値の）画像における明部は、良品の場合の透明体１
０の存在領域（具体的には、図１３に示したテンプレー
トのモデルで決まる領域）よりも小さくなるのに対し、
透明体１０にばりの欠陥があると、図１９に示すよう
に、受光側偏光板有りで得られた画像における明部は、
良品の場合の透明体１０の存在領域をはみ出す。

【００７０】このため、良品の場合の透明体１０の存在
領域の画素数は既知であるから、その画素数から第２欠
陥の有無を判別するための基準として、画素数の上限値
および下限値で規定される正常範囲を設定し、透明体１
０の存在領域を特定した後、透明体１０の明部の画素数
をカウントし、このカウント値が正常範囲内であれば、
第２欠陥無しと判定し、カウント値が正常範囲の上限値
より大きければ、ばり欠陥有りと判定し、カウント値が
正常範囲の下限値より小さければ、欠け欠陥有りと判定
するのである。なお、良品の場合の透明体１０の存在領
域または良品のばらつきを含む正常な範囲は既知である
から、良品の存在領域または正常な範囲と比較して、こ
れより小さい部分の画素数が規定値以下で、はみ出した
部分の画素数も規定値以下であれば、第２欠陥無しと判
定し、小さい部分の画素数が規定値を超えれば、欠け欠
陥有りと判定し、はみ出した部分の画素数が規定値を超
えれば、ばり欠陥有りと判定するようにしてもよい。

【００７１】図２０および図２１は投光側偏光板の偏光
方向と受光側偏光板の偏光方向とが直交する場合に図１
４の画像処理装置で実行されるフローであり、以下、双
方の偏光方向が直交する場合の画像処理装置２４による
動作を説明する。なお、双方の偏光方向が一致する場
合、明部と暗部とが入れ替わるものの、ほぼ同様の動作
になることは言うまでもない。

【００７２】まず、図２０のステップＳ４０１で、画像
処理装置から受光側偏光板有りの制御信号が偏光機器２
２に出力されて、スライド板２２０が受光側偏光板有り
の状態にスライドする。この後、ステップＳ４０２でカ
メラ１３により撮像が行われると、ステップＳ４０３
で、その撮像で得られた各画素信号がＡ／Ｄ変換部１４
１によりＡ／Ｄ変換されてデジタル化され、続いて２５
６階調に多値化される。この後、ステップＳ４０４で、
上記多値化された各画素値が画像（偏光画像）データと
してメモリ１４２に記憶される。

【００７３】次いで、ステップＳ４０５で、図１３に示
した個々の角度のテンプレートごとに画像上を走査して
正規化相関値を計算する処理がＣＰＵ２４０により実行
される。続いて、ステップＳ４０６で、相関値が所定値
以上の値を持つものの相関のピーク値の位置を透明体の
位置とし、相関に用いたテンプレートの回転角度を透明
体の姿勢とする処理がＣＰＵ２４０により実行される。
このとき、回転角度の異なるテンプレートによる相関値
のピークが近接して発生した場合には、相関値の高い結
果が選択される。

【００７４】次いで、ステップＳ４０７で、画像処理装
置から受光側偏光板無しの制御信号が偏光機器２２に出
力されて、スライド板２２０が受光側偏光板無しの状態
にスライドする。この後、ステップＳ４０８でカメラ１
３により撮像が行われると、ステップＳ４０９で、その
撮像で得られた各画素信号がＡ／Ｄ変換部１４１により
Ａ／Ｄ変換されてデジタル化され、２５６階調に多値化
される。この後、ステップＳ４１０で、多値化された各
画素値が画像（濃淡画像）データとしてメモリ１４２に
記憶される。

【００７５】次いで、ステップＳ４０６で得た透明体の
位置および姿勢に合わせて、図１３に示した該当する透
明体のモデルの形状をメモリ１４２上の濃淡画像上に重
ね合せ、そのモデルの形状の領域を第１欠陥の有無を検
査するための検査エリアとし（Ｓ４１１）、ステップＳ
４１２で、検査エリア内の所定の明るさ以下の画素数を
カウントする処理がＣＰＵ２４０により実行される。

【００７６】そして、図２１のステップＳ４１３で、上
記カウントした画素数が検査しきい値以上であるか否か
を判定し、画素数が検査しきい値以上であれば（Ｓ４１
３でＹＥＳ）、ステップＳ４２３で、汚れ、傷、クラッ
クのいずれかの欠陥有りと判定し、この後、ステップＳ
４２２に進む処理がＣＰＵ２４０により実行される。

【００７７】これに対し、画素数が検査しきい値より少
なければ（Ｓ４１３でＮＯ）、ステップＳ４１４で、偏
光画像を２値化して偏光２値画像を作成し、これをメモ
リ１４２に保存する処理がＣＰＵ２４０により実行され
る。この後、その偏光２値画像に対して穴埋め処理を行
うべく、ステップＳ４１５，Ｓ４１６で、膨張処理およ
び縮小処理がＣＰＵ２４０により順次実行される。

【００７８】次いで、ステップＳ４１７で、上記穴埋め
された偏光２値画像上に、ステップＳ４０６で得た透明
体の位置および姿勢に合わせて、該当する透明体の部品
モデルの形状を重ね合せ、その部品モデルの形状の領域
を形状異常検査エリアとする。ここで、形状異常検査エ
リアとは、例えばノイズなどを除去するために設けられ
るエリアであり、バリの最大値を含む検査対象の透明体
の大きさ以上に設定されるものである。

【００７９】ステップＳ４１８で、形状異常検査エリア
と重なる偏光２値画像上の明部の塊の画素数をカウント
する処理がＣＰＵ２４０により実行される。そして、ス
テップＳ４１９で、カウントした画素数が予め設定され
た正常範囲の上限値より大きいか否かを判定し、上限値
より大きければ（Ｓ４１９でＹＥＳ）、ステップＳ４２
４でばり欠陥有りと判定し、この後、ステップＳ４２２
に進む一方、カウントした画素数が正常範囲の上限値以
下であれば（Ｓ４１９でＮＯ）、ステップＳ４２０で、
カウントした画素数が正常範囲の下限値より小さいか否
かを判定し、下限値より小さければ（Ｓ４２０でＹＥ
Ｓ）、ステップＳ４２５で欠け欠陥有りと判定し、この
後、ステップＳ４２２に進む一方、下限値以上であれば
（Ｓ４２０でＮＯ）、ステップＳ４２１で透明体は良品
であると判定し、この後、ステップＳ４２２に進む処理
がＣＰＵ２４０により実行される。

【００８０】次いで、ステップＳ４２２に進むと、透明
体の位置および姿勢などの検出結果と外観の検査結果と
から得られる制御信号を、画像処理装置からロボットコ
ントローラ１６に送信する処理がＣＰＵ２４０により行
われ、これにより、透明体が良品または不良品に仕分け
られ、良品用のトレイ１８１または不良品用のトレイ１
８２に整列して詰め込まれる。このような一連の処理
は、透明体が全工程から送られてくるごとに繰り返し実
行される。

【００８１】図２２は透明体検出システムの構成図、図
２３は図２２の瓶内部に残り得る透明異物の例を示す図
であり、これらの図を用いて以下に本発明に係る第３実
施形態を説明する。

【００８２】図２２に示す透明体検出システムは、テレ
ビカメラ１３と、ディスプレイ１５とを第１実施形態と
同様に備えているほか、第１実施形態との相違点とし
て、投光装置２１と、テレビカメラ１３の前部に設けら
れる受光側偏光板３２１と、回転装置３８と、撮像のタ
イミングを検出するためのセンサ３９と、画像処理装置
３４とを備え、透光性の瓶（空瓶または透明な液体の入
った瓶）２０の内部における透明異物の有無を検査する
瓶内の透明異物検査機能を有するものである。

【００８３】ただし、図２２では、瓶２０を投光装置２
１の投光側前方に搬送する機構および内部に透明異物の
入った瓶２０を不良バッファに排出する機構は図示省略
してある。

【００８４】投光装置２１は、縦に置かれた瓶２０の側
方から面状光を投光する照明装置２１１と、この照明装
置２１１の投光面上に設けられる投光側偏光板２１２と
により構成され、照明装置２１１の面状光を、投光側偏
光板２１２で特定の方向に偏光して、投光側偏光板２１
２と平行に瓶２０を含む領域に投光するものである。こ
こで、照明装置２１１を出た光は、投光側偏光板２１２
を通って瓶２０を照射し、一部が瓶２０を透過し、受光
側偏光板３２１を通ってテレビカメラ１３のＣＣＤＤの
受光面に結像する。

【００８５】回転装置３８は、瓶２０が縦に置かれる円
状の回転テーブル３８１と、この回転テーブル３８１の
外周縁に歯合して回転テーブル３８１を回転させるステ
ップモータなどのモータ３８２と、このモータ３８２の
駆動用のモータドライバ３８３と、画像処理装置３４か
らの制御信号に従って、モータドライバ３８３を介して
モータ３８２を駆動するＮＣコントローラ３８４とによ
り構成され、瓶２０の全周をテレビカメラ１３で撮像す
るべく、瓶２０を軸回りに回転させるためのものであ
る。

【００８６】画像処理装置３４は、Ａ／Ｄ変換部１４１
と、メモリ１４２と、表示制御部１４３と、通信制御部
１４４とを第１実施形態の画像処理装置１４と同様に備
えているほか、画像処理装置１４との相違点として、セ
ンサ３９の検知出力を取り込むためのデジタルＩ／Ｏ３
４５と、ＣＰＵ３４０とを備えている。ただし、通信制
御部１４４には、ＮＣコントローラ３８４が接続されて
いる。

【００８７】ＣＰＵ３４０は、図略のＲＯＭに記憶さ
れ、第１実施形態とは異なるプログラムに従って種々の
画像処理および種々の計算を行うものであり、例えば、
通信制御部１４４から、モータ３８２を駆動させるため
の制御信号を、ＮＣコントローラ３８４に出力する処理
を行う。

【００８８】また、瓶２０の内部における透明異物の有
無を検査する処理が行われる。ここで、その検査原理を
説明すると、投光側偏光板２１２の偏光方向と受光側偏
光板３２１の偏光方向とを一致するように設定して、照
明装置２１１で瓶２０を照明すれば、瓶２０の内部に透
明異物が存在すると、テレビカメラ１３の撮像で得られ
る画像は、図２３の例に示すように、透明異物が暗い塊
となって映ったものとなる。従って、画像に暗い塊とな
って映る部分の有無に応じて、透明異物の有無を判定す
ることが可能になる。また、透明異物のほか、汚れや他
の不透明異物の検出も可能となる。

【００８９】これに対し、投光側偏光板２１２の偏光方
向と受光側偏光板３２１の偏光方向とを直交するように
設定して、照明装置２１１で瓶２０を照明する場合、透
明異物が明るい塊として映るから、画像に明るい塊とな
って映る部分の有無に応じて、透明異物の有無を判定す
ることが可能になる。ただし、この場合、汚れや他の不
透明異物の場合は、明るい塊となって映らないので、そ
れらを検出することはできない。

【００９０】図２４は投光側偏光板の偏光方向と受光側
偏光板の偏光方向とが一致する場合に図２２の画像処理
装置で実行されるフローであり、この図をさらに用い
て、以下に第３実施形態の動作を説明する。

【００９１】ステップＳ５０１でカメラ１３により撮像
が行われると、ステップＳ５０２で、その撮像で得られ
た各画素信号がＡ／Ｄ変換部１４１によりＡ／Ｄ変換さ
れてデジタル化され、ステップＳ５０３で２値化され
る。この後、ステップＳ５０４で、２値化された各画素
値が画像（偏光２値画像）データとしてメモリ１４２に
記憶される。

【００９２】次いで、ステップＳ５０５，Ｓ５０６で、
縮小処理および膨張処理がＣＰＵ３４０により順次実行
される。ここで、偏光２値画像における透明異物の存在
領域に対応する部分では、透明異物による偏光の乱れ方
が一様でないために明るく抜けた部分が生じ易くなるの
で、穴埋め処理を行うべく、縮小処理および膨張処理が
実行されるのである。

【００９３】次いで、ステップＳ５０７で、図２３に示
すように、予め設定した検査エリア内の暗部の塊につい
てラベリングを行って個々の塊の識別を行い、各塊の画
素数を計算する処理がＣＰＵ３４０により実行される。

【００９４】続いて、ステップＳ５０８で、暗部の塊の
画素数が予め設定された検査しきい値以上であるか否か
を判定し、画素数が検査しきい値以上であれば（Ｓ５０
８でＹＥＳ）、ステップＳ５１２で透明異物有りと判定
する一方、画素数が検査しきい値以上でなければ（Ｓ５
０８でＮＯ）、ステップＳ５０９で、瓶２０を一定角度
回転させるための制御信号をＮＣコントローラ３８４に
出力する処理がＣＰＵ３４０により実行される。

【００９５】ステップＳ５０９の後、ステップＳ５１０
に進んで、瓶２０が１回転したか否かを判定し、１回転
していなければ（Ｓ５１０でＮＯ）、ステップＳ５０１
に戻る一方、１回転していれば（Ｓ５１０でＹＥＳ）、
瓶２０を良品と判定する処理がＣＰＵ３４０により実行
される。

【００９６】ステップＳ５１２の後、ステップＳ５１３
に進んで、透明異物有りと判定した瓶２０を不良バッフ
ァに排出する処理がＣＰＵ３４０により実行される。

【００９７】なお、上記フローでは、瓶２０を一定角度
ずつ回転させて撮像する処理手順になっているが、図２
２に示す透明体検出システムは、瓶２０を連続して回転
させつつ、センサ３９の出力を見て、複数の画像をテレ
ビカメラ１３で１度に取り込み、その複数の画像に対し
て順次上記処理を行い、瓶２０の内部における透明異物
の有無を検査する別のモードも有している。

【００９８】ところで、リサイクルされる瓶の場合、使
用された時に瓶中に紛れ込んだたばこの包装やサランラ
ップのように透明な異物が瓶の洗浄後も瓶中に残ること
があるが、この場合、従来の目視による検査では、その
瓶中に残った透明異物をほとんど見つけだすことができ
なかった。これに対し、第３実施形態によれば、そのよ
うな瓶中に残った透明異物を自動的に見つけだすことが
可能となる。

【００９９】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、請求項
１記載の発明によれば、特定の方向に偏光された光を、
偏光方向が変化する特性を有する透明体を含む所定領域
に投光し、この所定領域を透過した光を、特定の偏光の
みを透過させるようにした偏光手段を透過させた上で２
次元撮像素子に受光させ、この２次元撮像素子から得ら
れる画像における明暗分布を利用して、前記透明体を検
出するので、透明体の存在する部分のコントラストを上
げることができるから、透明体を検出することができ
る。

【０１００】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の透明体検出方法において、前記所定領域に投光され
た光を、この光の偏光方向と前記２次元撮像素子を含む
撮像装置の前部に設置された前記偏光手段の偏光方向と
を直交させて、前記２次元撮像素子に受光させ、この２
次元撮像素子から得られる画像における明暗分布を利用
して、前記透明体の位置および大きさを検出するので、
透明体の存在する部分のコントラストを上げることがで
きるから、透明体を検出することができる。

【０１０１】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の透明体検出方法において、前記所定領域に投光され
た光を、この光の偏光方向と前記２次元撮像素子を含む
撮像装置の前部に設置された前記偏光手段の偏光方向と
を一致させて、前記２次元撮像素子に受光させ、この２
次元撮像素子から得られる画像における明暗分布を利用
して、前記透明体の位置および大きさを検出するので、
透明体の存在する部分のコントラストを上げることがで
きるから、透明体を検出することができる。

【０１０２】請求項４記載の発明によれば、光を特定の
方向に偏光して、偏光方向が変化する特性を有する透明
体を含む所定領域に投光する投光装置と、前記所定領域
を透過した光のうち特定の偏光のみを透過させる偏光手
段と、この偏光手段を透過した光を受光して得られる像
を、２次元の画像で撮像する撮像装置と、この撮像装置
から得られる画像における明暗分布を利用して、前記透
明体を検出する画像処理装置とを備えるので、透明体の
存在する部分のコントラストを上げることができるか
ら、透明体を検出することができる。

【０１０３】請求項５記載の発明によれば、請求項４記
載の透明体検出システムにおいて、前記撮像装置は、前
記所定領域に投光された光の偏光方向と前記偏光手段の
偏光方向とが直交した状態で、前記偏光手段を透過した
光を受光して得られる像を、２次元の画像で撮像し、前
記画像処理装置は、前記撮像装置から得られる画像にお
ける明暗分布を利用して、前記透明体の位置および大き
さを検出するので、透明体の存在する部分のコントラス
トを上げることができるから、透明体を検出することが
できる。

【０１０４】請求項６記載の発明によれば、請求項４記
載の透明体検出システムにおいて、前記撮像装置は、前
記所定領域に投光された光の偏光方向と前記偏光手段の
偏光方向とが一致した状態で、前記偏光手段を透過した
光を受光して得られる像を、２次元の画像で撮像し、前
記画像処理装置は、前記撮像装置から得られる画像にお
ける明暗分布を利用して、前記透明体の位置および大き
さを検出するので、透明体の存在する部分のコントラス
トを上げることができるから、透明体を検出することが
できる。

【０１０５】請求項７記載の発明によれば、請求項４か
ら６のいずれかに記載の透明体検出システムにおいて、
前記撮像装置は、前記２次元の画像を形成する各画素信
号を出力する２次元撮像素子を有し、前記画像処理装置
は、前記２次元撮像素子からの各画素信号を２値化して
得られる各画素値を蓄積するメモリを有し、このメモリ
の各画素値で形成される画像上における明部または暗部
の位置の座標を計算して、前記透明体を検出するので、
簡単な処理で透明体の位置および姿勢を精度良く求める
ことができる。

【０１０６】請求項８記載の発明によれば、請求項７記
載の透明体検出システムにおいて、前記画像処理装置
は、前記明部または暗部の塊ごとに画素数のカウントを
行い、このカウント値が予め設定した画素数を超える場
合に、その塊の重心位置を前記透明体の位置として求め
るとともに、その塊の２次モーメントを前記透明体の姿
勢として求めるので、簡単な処理で透明体の位置および
姿勢を精度良く求めることができる。

【０１０７】請求項９記載の発明によれば、請求項８記
載の透明体検出システムにおいて、前記画像処理装置
は、前記メモリに蓄積された各画素値から得られる画像
に対して膨張処理と収縮処理とを順次行って、所定画素
分より小さい塊部分の消去を行い、それら処理後の画像
上における明部または暗部の塊ごとに画素数のカウント
を行うので、簡単な処理で透明体の位置および姿勢を精
度良く求めることができる。

【０１０８】請求項１０記載の発明によれば、請求項４
から６のいずれかに記載の透明体検出システムにおい
て、前記撮像装置は、前記２次元の画像を形成する各画
素信号を出力する２次元撮像素子を有し、前記画像処理
装置は、前記２次元撮像素子からの各画素信号を多値化
して得られる各画素値を蓄積するメモリを有し、このメ
モリの各画素値で形成される画像上における明度分布の
特徴的位置の座標を計算して、前記透明体を検出するの
で、透明体の位置および姿勢を精度良く求めることがで
きる。

【０１０９】請求項１１記載の発明によれば、請求項１
０記載の透明体検出システムにおいて、前記画像処理装
置は、予め登録された透明体のモデルと前記画像上にお
ける明度分布との正規化相関処理を行い、この正規化相
関処理で得られる相関値の一番高い位置を前記透明体の
位置として検出するので、透明体の位置および姿勢を精
度良く求めることができる。

【０１１０】請求項１２記載の発明によれば、請求項１
０記載の透明体検出システムにおいて、前記画像処理装
置は、予め登録された回転方向の異なる複数の透明体の
モデルと前記画像上における明度分布との正規化相関処
理を行い、これらの正規化相関処理で得られる相関値の
一番高い位置を前記透明体の位置として検出し、その時
のモデルの回転方向を前記透明体の姿勢として検出する
ので、透明体の位置および姿勢を精度良く求めることが
できる。

【０１１１】請求項１３記載の発明によれば、請求項１
記載の透明体検出方法において、前記２次元撮像素子を
含む撮像装置の前部に設置される前記偏光手段の偏光方
向を可変とし、前記撮像装置で受光した光量の違いによ
り前記透明体の位置を検出するので、透明体を好適に検
出するために必要な偏光方向を最適な状態に自動的に設
定することができる。

【０１１２】請求項１４記載の発明によれば、請求項
７、１０または１３に記載の透明体検出システムにおい
て、前記画像処理装置は、前記撮像装置の被写体として
前記透明体が存在していないときに、前記偏光手段の偏
光方向を種々の方向に変えて前記撮像装置の撮像で得ら
れる種々の画像を取り込み、これらの各画像における予
め設定した領域中の明るさを計測し、その明るさが最小
になる時の前記偏光手段の位置を、前記所定領域に投光
された光の偏光方向と前記偏光手段の偏光方向とが直交
する位置として決定し、この決定された偏光手段の位置
で、前記撮像装置の被写体として前記透明体が存在して
いるときに、前記撮像装置の撮像で得られる画像を取り
込み、この画像上における明部の位置の座標を計算し
て、前記透明体を検出するので、透明体を好適に検出す
るために必要な偏光方向を最適な状態に自動的に設定す
ることができる。

【０１１３】請求項１５記載の発明によれば、請求項
７、１０または１３に記載の透明体検出システムにおい
て、前記画像処理装置は、前記撮像装置の被写体として
前記透明体が存在していないときに、前記偏光手段の偏
光方向を種々の方向に変えて前記撮像装置の撮像で得ら
れる種々の画像を取り込み、これらの各画像における予
め設定した領域中の明るさを計測し、その明るさが最大
になる時の前記偏光手段の位置を、前記所定領域に投光
された光の偏光方向と前記偏光手段の偏光方向とが一致
する位置として決定し、この決定された偏光手段の位置
で、前記撮像装置の被写体として前記透明体が存在して
いるときに、前記撮像装置の撮像で得られる画像を取り
込み、この画像上における暗部の位置の座標を計算し
て、前記透明体を検出するので、透明体を好適に検出す
るために必要な偏光方向を最適な状態に自動的に設定す
ることができる。

【０１１４】請求項１６記載の発明によれば、請求項７
または１０に記載の透明体検出システムにおいて、ロボ
ットハンドと、検出された前記透明体の位置に前記ロボ
ットハンドを移動させ、検出された前記透明体の姿勢に
前記ロボットハンドの姿勢を合わせて、前記透明体をピ
ックアップする制御を行うロボットコントローラとをさ
らに備えるので、透明体の位置および姿勢の計測が可能
で、ロボットハンドによる透明体のハンドリングが可能
となる。

【０１１５】請求項１７記載の発明によれば、請求項７
から１２のいずれかに記載の透明体検出システムにおい
て、前記画像処理装置は、検査対象の透明体について位
置および姿勢を検出し、検出した位置および姿勢から、
前記メモリの各画素値で形成される画像上における前記
検査対象の透明体の存在領域を決定し、この存在領域の
形状と良品である透明体の形状との比較を行い、この比
較結果から、欠け、ばりなどの形状的欠陥を検出するの
で、透明体に生じうる欠け、ばりなどの形状的欠陥の自
動検出が可能となる。

【０１１６】請求項１８記載の発明によれば、請求項７
または１０に記載の透明体検出システムにおいて、前記
画像処理装置は、検査対象の透明体について位置および
姿勢を検出し、検出した位置および姿勢から、前記メモ
リの各画素値で形成される画像上における前記検査対象
の透明体の存在領域を決定し、次に、偏光手段を用いず
に前記検査対象を撮像して第２の画像を取りこみ、第２
の画像の前記存在領域に対応する領域の明度分布の明度
変化部分の大きさや変化の程度が正常な範囲内であるか
を判定して、汚れ、傷、クラックなどの外観上の欠陥を
検出するので、透明体上に生じうる汚れ、傷、クラック
などの外観上の欠陥の自動検出が可能となる。

【０１１７】請求項１９記載の発明によれば、請求項７
記載の透明体検出システムにおいて、前記透明体とは、
空瓶または透明な液体の入った瓶中に混入しうる透明異
物であり、前記画像処理装置は、前記明部または暗部の
塊ごとの面積値または形と寸法の測定を行い、この測定
結果に応じて、前記空瓶または透明な液体の入った瓶中
に前記透明異物が混入しているか否かを判定する瓶内の
透明異物検査機能を有するので、空瓶または透明な液体
の入った瓶中に残った透明異物の検出が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】透明体検出システムの構成図である。

【図２】投光側偏光板の偏光方向と受光側偏光板の偏光
方向とが直交する場合における透明体の検出原理の説明
図である。

【図３】投光側偏光板の偏光方向と受光側偏光板の偏光
方向とが直交する場合における透明体の検出原理の説明
図である。

【図４】投光側偏光板の偏光方向と受光側偏光板の偏光
方向とが直交する場合における透明体の検出原理の説明
図である。

【図５】投光側偏光板の偏光方向と受光側偏光板の偏光
方向とが一致する場合における透明体の検出原理の説明
図である。

【図６】投光側偏光板の偏光方向と受光側偏光板の偏光
方向とが一致する場合における透明体の検出原理の説明
図である。

【図７】投光側偏光板の偏光方向と受光側偏光板の偏光
方向とが一致する場合における透明体の検出原理の説明
図である。

【図８】投光側偏光板の偏光方向と受光側偏光板の偏光
方向とが直交する場合に図１の画像処理装置で実行され
るフロー図である。

【図９】図８のフローで実行される処理による画像変化
の様子を示す図である。

【図１０】投光側偏光板の偏光方向と受光側偏光板の偏
光方向とが一致する場合に図１の画像処理装置で実行さ
れるフロー図である。

【図１１】投光側偏光板の偏光方向と受光側偏光板の偏
光方向とが直交する場合に、図１の画像処理装置で、多
値化された画素値で形成される画像を利用して実行され
るフロー図である。

【図１２】２値化された画素値で形成される画像を利用
する場合に生じうる画像中の各透明体の例を示す図であ
る。

【図１３】図１１のフローなどで使用されるテンプレー
トの例を示す図である。

【図１４】透明体検出システムの構成図である。

【図１５】透明体の外観検査の説明図である。

【図１６】透明体の外観検査の説明図である。

【図１７】透明体の外観検査の説明図である。

【図１８】透明体の外観検査の説明図である。

【図１９】透明体の外観検査の説明図である。

【図２０】投光側偏光板の偏光方向と受光側偏光板の偏
光方向とが直交する場合に図１４の画像処理装置で実行
されるフロー図である。

【図２１】投光側偏光板の偏光方向と受光側偏光板の偏
光方向とが直交する場合に図１４の画像処理装置で実行
されるフロー図である。

【図２２】透明体検出システムの構成図である。

【図２３】図２２の瓶内部に残り得る透明異物の例を示
す図である。

【図２４】投光側偏光板の偏光方向と受光側偏光板の偏
光方向とが一致する場合に図２２の画像処理装置で実行
されるフロー図である。

【符号の説明】

１０ 透明体 ２０ 瓶 １１，２１ 投光装置 １１２，２１２ 投光側偏光板 １２，２２ 偏光機器 １２１，３２１ 受光側偏光板 １３ テレビカメラ １４，２４，３４ 画像処理装置 １５ ディスプレイ １６ ロボットコントローラ １７ ロボットハンド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑澤 新治 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 2G051 AA41 AB03 AB15 BA11 CA04 CB02 DA03 DA13 EA11 EA12 EA16 EB01 EC01 ED09 ED15 5B057 AA04 BA02 DA03 DA08 DC08 DC34 5L096 BA03 CA02 CA17 EA02 EA12 FA34 FA54 FA69 GA28 GA34

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定の方向に偏光された光を、偏光方向
   が変化する特性を有する透明体を含む所定領域に投光
   し、この所定領域を透過した光を、特定の偏光のみを透
   過させるようにした偏光手段を透過させた上で２次元撮
   像素子に受光させ、この２次元撮像素子から得られる画
   像における明暗分布を利用して、前記透明体を検出する
   ことを特徴とする透明体検出方法。
2. 【請求項２】 前記所定領域に投光された光を、この光
   の偏光方向と前記２次元撮像素子を含む撮像装置の前部
   に設置された前記偏光手段の偏光方向とを直交させて、
   前記２次元撮像素子に受光させ、この２次元撮像素子か
   ら得られる画像における明暗分布を利用して、前記透明
   体の位置および大きさを検出することを特徴とする請求
   項１記載の透明体検出方法。
3. 【請求項３】 前記所定領域に投光された光を、この光
   の偏光方向と前記２次元撮像素子を含む撮像装置の前部
   に設置された前記偏光手段の偏光方向とを一致させて、
   前記２次元撮像素子に受光させ、この２次元撮像素子か
   ら得られる画像における明暗分布を利用して、前記透明
   体の位置および大きさを検出することを特徴とする請求
   項１記載の透明体検出方法。
4. 【請求項４】 光を特定の方向に偏光して、偏光方向が
   変化する特性を有する透明体を含む所定領域に投光する
   投光装置と、 前記所定領域を透過した光のうち特定の偏光のみを透過
   させる偏光手段と、 この偏光手段を透過した光を受光して得られる像を、２
   次元の画像で撮像する撮像装置と、 この撮像装置から得られる画像における明暗分布を利用
   して、前記透明体を検出する画像処理装置とを備えるこ
   とを特徴とする透明体検出システム。
5. 【請求項５】 前記撮像装置は、前記所定領域に投光さ
   れた光の偏光方向と前記偏光手段の偏光方向とが直交し
   た状態で、前記偏光手段を透過した光を受光して得られ
   る像を、２次元の画像で撮像し、 前記画像処理装置は、前記撮像装置から得られる画像に
   おける明暗分布を利用して、前記透明体の位置および大
   きさを検出することを特徴とする請求項４記載の透明体
   検出システム。
6. 【請求項６】 前記撮像装置は、前記所定領域に投光さ
   れた光の偏光方向と前記偏光手段の偏光方向とが一致し
   た状態で、前記偏光手段を透過した光を受光して得られ
   る像を、２次元の画像で撮像し、 前記画像処理装置は、前記撮像装置から得られる画像に
   おける明暗分布を利用して、前記透明体の位置および大
   きさを検出することを特徴とする請求項４記載の透明体
   検出システム。
7. 【請求項７】 前記撮像装置は、前記２次元の画像を形
   成する各画素信号を出力する２次元撮像素子を有し、 前記画像処理装置は、前記２次元撮像素子からの各画素
   信号を２値化して得られる各画素値を蓄積するメモリを
   有し、このメモリの各画素値で形成される画像上におけ
   る明部または暗部の位置の座標を計算して、前記透明体
   を検出することを特徴とする請求項４から６のいずれか
   に記載の透明体検出システム。
8. 【請求項８】 前記画像処理装置は、前記明部または暗
   部の塊ごとに画素数のカウントを行い、このカウント値
   が予め設定した画素数を超える場合に、その塊の重心位
   置を前記透明体の位置として求めるとともに、その塊の
   ２次モーメントを前記透明体の姿勢として求めることを
   特徴とする請求項７記載の透明体検出システム。
9. 【請求項９】 前記画像処理装置は、前記メモリに蓄積
   された各画素値から得られる画像に対して膨張処理と収
   縮処理とを順次行って、所定画素分より小さい塊部分の
   消去を行い、それら処理後の画像上における明部または
   暗部の塊ごとに画素数のカウントを行うことを特徴とす
   る請求項８記載の透明体検出システム。
10. 【請求項１０】 前記撮像装置は、前記２次元の画像を
    形成する各画素信号を出力する２次元撮像素子を有し、 前記画像処理装置は、前記２次元撮像素子からの各画素
    信号を多値化して得られる各画素値を蓄積するメモリを
    有し、このメモリの各画素値で形成される画像上におけ
    る明度分布の特徴的位置の座標を計算して、前記透明体
    を検出することを特徴とする請求項４から６のいずれか
    に記載の透明体検出システム。
11. 【請求項１１】 前記画像処理装置は、予め登録された
    透明体のモデルと前記画像上における明度分布との正規
    化相関処理を行い、この正規化相関処理で得られる相関
    値の一番高い位置を前記透明体の位置として検出するこ
    とを特徴とする請求項１０記載の透明体検出システム。
12. 【請求項１２】 前記画像処理装置は、予め登録された
    回転方向の異なる複数の透明体のモデルと前記画像上に
    おける明度分布との正規化相関処理を行い、これらの正
    規化相関処理で得られる相関値の一番高い位置を前記透
    明体の位置として検出し、その時のモデルの回転方向を
    前記透明体の姿勢として検出することを特徴とする請求
    項１０記載の透明体検出システム。
13. 【請求項１３】 前記２次元撮像素子を含む撮像装置の
    前部に設置される前記偏光手段の偏光方向を可変とし、
    前記撮像装置で受光した光量の違いにより前記透明体の
    位置を検出することを特徴とする請求項１記載の透明体
    検出方法。
14. 【請求項１４】 前記画像処理装置は、 前記撮像装置の被写体として前記透明体が存在していな
    いときに、前記偏光手段の偏光方向を種々の方向に変え
    て前記撮像装置の撮像で得られる種々の画像を取り込
    み、これらの各画像における予め設定した領域中の明る
    さを計測し、その明るさが最小になる時の前記偏光手段
    の位置を、前記所定領域に投光された光の偏光方向と前
    記偏光手段の偏光方向とが直交する位置として決定し、 この決定された偏光手段の位置で、前記撮像装置の被写
    体として前記透明体が存在しているときに、前記撮像装
    置の撮像で得られる画像を取り込み、この画像上におけ
    る明部の位置の座標を計算して、前記透明体を検出する
    ことを特徴とする請求項７、１０または１３に記載の透
    明体検出システム。
15. 【請求項１５】 前記画像処理装置は、 前記撮像装置の被写体として前記透明体が存在していな
    いときに、前記偏光手段の偏光方向を種々の方向に変え
    て前記撮像装置の撮像で得られる種々の画像を取り込
    み、これらの各画像における予め設定した領域中の明る
    さを計測し、その明るさが最大になる時の前記偏光手段
    の位置を、前記所定領域に投光された光の偏光方向と前
    記偏光手段の偏光方向とが一致する位置として決定し、 この決定された偏光手段の位置で、前記撮像装置の被写
    体として前記透明体が存在しているときに、前記撮像装
    置の撮像で得られる画像を取り込み、この画像上におけ
    る暗部の位置の座標を計算して、前記透明体を検出する
    ことを特徴とする請求項７、１０または１３に記載の透
    明体検出システム。
16. 【請求項１６】 ロボットハンドと、 検出された前記透明体の位置に前記ロボットハンドを移
    動させ、検出された前記透明体の姿勢に前記ロボットハ
    ンドの姿勢を合わせて、前記透明体をピックアップする
    制御を行うロボットコントローラとをさらに備えること
    を特徴とする請求項７または１０に記載の透明体検出シ
    ステム。
17. 【請求項１７】 前記画像処理装置は、 検査対象の透明体について位置および姿勢を検出し、 検出した位置および姿勢から、前記メモリの各画素値で
    形成される画像上における前記検査対象の透明体の存在
    領域を決定し、 この存在領域の形状と良品である透明体の形状との比較
    を行い、この比較結果から、欠け、ばりなどの形状的欠
    陥を検出することを特徴とする請求項７から１２のいず
    れかに記載の透明体検出システム。
18. 【請求項１８】 前記画像処理装置は、 検査対象の透明体について位置および姿勢を検出し、 検出した位置および姿勢から、前記メモリの各画素値で
    形成される画像上における前記検査対象の透明体の存在
    領域を決定し、 次に、偏光手段を用いずに前記検査対象を撮像して第２
    の画像を取りこみ、第２の画像の前記存在領域に対応す
    る領域の明度分布の明度変化部分の大きさや変化の程度
    が正常な範囲内であるかを判定して、汚れ、傷、クラッ
    クなどの外観上の欠陥を検出することを特徴とする請求
    項７から１２のいずれかに記載の透明体検出システム。
19. 【請求項１９】 前記透明体とは、空瓶または透明な液
    体の入った瓶中に混入しうる透明異物であり、 前記画像処理装置は、前記明部または暗部の塊ごとの面
    積値または形と寸法の測定を行い、この測定結果に応じ
    て、前記空瓶または透明な液体の入った瓶中に前記透明
    異物が混入しているか否かを判定する瓶内の透明異物検
    査機能を有することを特徴とする請求項７記載の透明体
    検出システム。