CN107727665A

CN107727665A - 外观检查装置及外观检查方法

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Publication number: CN107727665A
Application number: CN201710676033.1A
Authority: CN
Inventors: 梅原二郎
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2016-08-10
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2018-02-23
Anticipated expiration: 2037-08-09
Also published as: JP6859628B2; US20180045652A1; CN107727665B; JP2018025478A; US10012596B2

Abstract

本发明提供一种外观检查装置及外观检查方法。外观检查装置通过以至少一部分处于由滚动轴承的内周面包围的空间内的方式配置的照明装置，将来自光源的光作为扩散光向作为检查对象物的滚动轴承的内圈的内周面包含的检查面(K1)照射，并通过摄像机来拍摄检查面。摄像机配置在如下位置，该位置是将检查面上的最接近摄像机的第一位置与摄像机连接的直线相对于该第一位置处的检查面的垂线所成的角度大于扩散光向最接近摄像机的第一位置入射的入射角的位置。

Description

外观检查装置及外观检查方法

在2016年8月10日提出的日本专利申请2016-157751的公开，包括其说明书、附图及摘要作为参照而全部包含于此。

技术领域

本发明涉及外观检查装置及外观检查方法，尤其是涉及对内周面的外观进行检查的检查装置及检查方法。

背景技术

在滚动轴承等筒状的工业产品的内周面的外观检查时，存在为小口径而无法向筒内插入摄像机、光源的情况。因此，作为一例，能够使用如图6所示利用鱼眼透镜20A从筒外拍摄内周面的方法。在图6所示的外观检查方法中，将照明从作为检查对象物的滚动轴承的一端(例如下端)向内周面K照射，从另一端(例如上端)通过使用了鱼眼透镜的摄像机来拍摄内周面K。图6所示那样的使用了鱼眼透镜的内周面的检查例如在日本特开平8-114553号公报中也作为现有技术进行了介绍。

然而，也如日本特开平8-114553号公报记载那样，已知经由鱼眼透镜拍摄的图像在光学上成为非常走形的图像。在基于该图像的外观检查中，得不到高精度的检查结果成为问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够提高检查面为筒状的检查对象物的内周面时的外观检查的精度的外观检查装置及外观检查方法。

本发明的一方式的外观检查装置的结构上的特征在于，包括：拍摄装置，拍摄筒状的检查对象物的内周面所包含的第一检查面；及照明装置，以至少一部分处于由内周面包围的空间内的方式配置，并将来自光源的光作为扩散光向第一检查面照射，其中，拍摄装置配置在如下位置，该位置是将第一检查面上的将最接近拍摄装置的第一位置与拍摄装置连接的直线相对于该第一位置处的第一检查面的垂线所成的角度大于扩散光向最接近拍摄装置的第一位置入射的入射角的位置。在将第一检查面上的最接近拍摄装置的第一位置与拍摄装置连接的直线相对于该位置处的第一检查面的垂线所成的角度大于扩散光向最接近拍摄装置的第一位置入射的入射角的位置上配置拍摄装置，由此能防止由第一检查面进行了镜面反射的反射光向拍摄装置入射。因此，能够提高从第一检查面向拍摄装置入射的光中的进行扩散反射而入射的反射光的比例。其结果是，能够增大由于“鞋痕”(シューマーク)等的表面粗糙度的不同而进行扩散反射并入射的光量的各区域的差异的相对于向拍摄装置入射的光量整体的比例。由此，拍摄装置的拍摄图像中的基于表面粗糙度的差异的颜色的深浅的对比度增大。因此，基于拍摄图像中的颜色的深浅，能够高精度地检测第一检查面上存在的鞋痕等的表面粗糙度的差异。

附图说明

前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。

图1是实施方式的外观检查装置的从正面观察的概略图。

图2是用于说明外观检查装置的检查原理的概略图。

图3是表示外观检查装置的主要部分的概略俯视图。

图4是通过实施方式的检查装置拍摄第一检查面而得到的拍摄图像。

图5是通过以往的外观检查装置拍摄第一检查面而得到的拍摄图像。

图6是表示以往的外观检查装置的概略图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明优选的实施方式。在以下的说明中，对于同一部件及构成要素，标注同一标号。它们的名称及功能也相同。因此，不重复它们的说明。

第一实施方式如下述所示。本实施方式的外观检查装置100进行表面为高反射率，即表面具有光泽的工业产品的外观检查。尤其是外观检查装置100进行圆筒状的工业产品的内周面的检查。外观检查装置100的检查对象物例如为滚动轴承。在以后的说明中，外观检查装置100对滚动轴承的内圈的内周包含的检查面进行检查。成为外观检查装置100进行的外观检查的对象物的滚动轴承300具有外圈301、内圈302、多个滚动体303、保持架304及轴承密封件305。

图1是本实施方式的外观检查装置100的从正面观察的概略图。参照图1，外观检查装置100具有LED(Light Emitting Diode)等光源10A。外观检查装置100包括照明装置10和摄像机20。照明装置10向作为检查对象物的滚动轴承300的内圈302的内周包含的第一检查面K1照射来自光源10A的光。摄像机20是得到第一检查面K1的拍摄图像的拍摄装置的一例。拍摄装置可以是影像传感器等。

优选的是，外观检查装置100还包括作为位移传感器的传感器40。关于包括传感器40的外观检查装置100，作为第四实施方式在后文说明。第一实施方式～第三实施方式的外观检查装置100不包括传感器40。

滚动轴承300以与滚动轴承300的旋转轴相当的中心轴C与旋转台30的旋转中心A一致的方式配置于旋转台30，该旋转台30具有水平的载物面。旋转中心A为铅垂方向，配置于旋转台30的滚动轴承300的中心轴C的方向成为铅垂方向。

在以后的说明中，设水平方向为x方向，图1的右方向为x方向的正方向(也称为+x方向)。设图1的左方向为x方向的负方向(也称为-x方向)。设铅垂方向为y方向，图1的上方向为y方向的正方向(也称为+y方向)。设图1的下方向为y方向的负方向(也称为-y方向)。

摄像机20在比滚动轴承300的+y方向的端面靠上方(+y方向)从该端面分离的位置，朝向内圈302的内周面配置。摄像机20与作为控制装置的计算机(PC：个人计算机)500连接，向PC500输入拍摄图像。PC500包括用于控制该PC500的CPU(Central Processing Unit)50。

照明装置10以至少一部分存在于由在旋转台30配置的滚动轴承300的内周面包围的空间内的方式配置。照明装置10将来自光源10A的光作为扩散光向第一检查面K1照射。作为一例，光源10A及照明装置10在包含中心轴C的直线上，配置在比滚动轴承300的y方向的长度(高度)的一半的位置靠下方处(沿-y方向分离的位置)。照明装置10的前端部分(最上部)配置在比滚动轴承300的y方向的最下点(底面)靠上方(+y方向)。光源10A没有限定为LED，也可以是从远距离设置的LED等光源传送照射光的光纤等传送路的端部。照明装置10通过使用未图示的扩散板或反射板等，而将来自光源10A的光作为指向性低的扩散光向第一检查面K1整体照射。优选的是，照明装置10的照射光为白色光。与红、绿、蓝等颜色相比，白色光的缺陷的有无之差变得明确。因此，能够进一步提高对于缺陷的检测的精度。在以后的说明中，照明装置10是指发光的面，即照射面其本身。

旋转台30能够按照PC500的控制如图1的箭头所示旋转。通过旋转台30的旋转，配置于旋转台30的滚动轴承300以中心轴C为旋转中心而旋转，与摄像机20面对的面变化。

检查原理如下述所示。外观检查装置100通过照明装置10向第一检查面K1照射扩散光。基于由第一检查面K1反射而向摄像机20入射的光量，来检查第一检查面K1的缺陷的有无。外观检查装置100检查的第一检查面K1的缺陷例如是称为“鞋痕”的缺陷。鞋痕是在制造工序中的主要是表面研磨的工序中由于研磨屑等异物与表面接触而产生的表面粗糙度的差异程度的微量的凹凸。通过表面被研磨或涂层而具有光泽的工业产品的表面的反射率高。滚动轴承300的表面也被研磨，因此反射率高。在第一检查面K1存在具有上述缺陷的范围和没有上述缺陷的范围的情况下，来自各范围的反射量不同。因此，外观检查装置100利用该反射量的差异，基于来自第一检查面K1的反射量来检查第一检查面K1的缺陷的有无。

使用图2，说明外观检查装置100的检查原理。图2是从斜上方观察检查面K的图，在比检查面K靠上方配置照明装置10及摄像机20A、20B。检查面K具有存在鞋痕的范围S1和不存在鞋痕的范围S2。范围S1在研磨粉等异物按压于表面的状态下被研磨，因此其表面粗糙度比范围S2的表面粗糙度小。因此，向范围S1的照射光L1由检查面K的表面进行镜面反射的光量比向范围S2的照射光L2由检查面K的表面进行镜面反射的光量高。相对于此，向范围S2的照射光L2由检查面K的表面进行扩散反射的光量比向范围S1的照射光L1由检查面K的表面进行扩散反射的光量高。

在此，设将检查面K上的任意的位置和摄像机的未图示的透镜的中心点(拍摄轴上的点)连接的直线与该位置处的检查面K的垂线M所成的角度为角度θ。在扩散光相对于检查面K上的某位置的入射角度α与该位置处的上述角度θ相等(θ＝α)的方向上配置摄像机时，在该位置进行了镜面反射的反射光向摄像机入射。而且，在其他的位置进行了扩散反射的反射光也向摄像机入射。

在图2中，摄像机20A配置在从检查面K上的任意的位置(例如图的点A)进行了镜面反射的反射光入射的位置(θ＝α)。即，摄像机20A相对于照明装置10的光源，对于检查面K上的任意的位置具有满足θ＝α的位置关系(第二位置关系)。在范围S1进行了镜面反射的反射光及进行了扩散反射的反射光、在范围S2进行了扩散反射的反射光向摄像机20A入射。在检查面K为光泽面的情况下，向摄像机20A入射的光量中，进行镜面反射而向摄像机20A入射的反射光的比例远高于进行扩散反射而向摄像机20A入射的反射光的比例。因此，来自范围S1的扩散反射光与来自范围S2的扩散反射光的光量的差异远小于向摄像机20A入射的反射光整体的光量。因此，有时难以基于该差异检测范围S1、S2即检查面K的表面粗糙度的差异。

在图2中，摄像机20B配置成从检查面K上的任意的位置(例如图的点B、C)进行了镜面反射的反射光都不入射的方向(θ≠α)。即，摄像机20B相对于照明装置10的光源，在检查面K上的任意的位置都具有满足θ≠α的位置关系(第一位置关系)。在范围S1进行了镜面反射的反射光、在范围S2进行了镜面反射的反射光都不向摄像机20B入射。另一方面，在范围S1进行了扩散反射的反射光和在范围S2进行了扩散反射的反射光向摄像机20B入射。因此，来自范围S1的扩散反射光与来自范围S2的扩散反射光的光量的差异大于向摄像机20B入射的反射光整体的光量。因此，基于该差异而容易检测范围S1、S2即检查面K的表面粗糙度的差异。

使用图3，说明外观检查装置100中的摄像机20与照明装置10的位置关系。图3是表示外观检查装置100的主要部分的概略俯视图，示出由包括中心轴C和摄像机20的面(基准面)形成的内圈302的剖面的一部分。在图3中，光源10A在y方向上位于与点e2相同的高度。

第一检查面K1上的各点处的扩散光的入射角度α在距光源10A越近的位置则越小，距光源10A越远则越大。设由上述基准面形成的内圈302的剖面中的内周，即从图3的点e1至点e2的直线为直线H。点e1是滚动轴承300的+y方向的端面上的点，点e2是滚动轴承300的-y方向的端面上的点。在第一检查面K1包含直线H的情况下，照明装置10配置在比滚动轴承300的y方向的长度(高度)的一半的位置靠下方处(向-y方向分离的位置)时，直线H上的点中的点e1成为距光源10A最远的点。因此，直线H上的全部的点中，点e1的入射角度α最大(入射角度αMAX)。因此，关于直线H上的全部的点，入射角度α成为0≤α≤αMAX。因此，为了将摄像机20和光源10A形成为在第一检查面K1的全部的位置处角度θ和入射角度α满足θ≠α的位置关系，只要在上述基准面上在θ>αMAX的方向设置摄像机20即可。

第一检查面K1上的各点处的角度θ在越接近摄像机20(即，摄像机20的未图示的透镜的中心点)的位置则越小，距摄像机20越远则越大。参照图3，直线H上的全部的点中，最接近摄像机20的点e1处的角度θ1最小。直线H上的距摄像机20最远的点e2处的角度θ2最大。即，关于直线H上的全部的点，角度θ成为θ1≤θ≤θ2。因此，通过设为θ1>αMAX，关于全部的角度θ都成为θ>αMAX。

图3所示的摄像机20的位置位于满足θ1>αMAX的方向。在图3所示的位置设置摄像机20。由此，在第一检查面K1上的任意的位置进行了镜面反射的反射光都不向摄像机20入射。即，在第一检查面K1进行了镜面反射的反射光不向摄像机20入射，进行了扩散反射的反射光向摄像机20入射。因此，在满足θ1>αMAX的基准面上的位置设置摄像机20。由此，基于在第一检查面K1进行扩散反射而向摄像机20入射的反射光的光量能够检测第一检查面K1的表面粗糙度的差异。

图4是通过外观检查装置100的摄像机20拍摄第一检查面K1而得到的拍摄图像。图4是内圈302的内周的一部分为第一检查面K1时的拍摄图像。参照图4，在通过外观检查装置100而得到的拍摄图像中，内圈302的内周的黑色的线P清晰。线P表示在内圈302的内周存在的鞋痕。在外观检查装置100中将摄像机20设置在图3所示的位置来拍摄第一检查面K1。由此，拍摄图像的颜色的深浅的对比度增大。因此，在拍摄图像中，鞋痕等的第一检查面K1的表面粗糙度大的范围与小的范围的颜色的深浅差变得清晰。

例如，在PC500中，CPU50执行解析处理，对于来自摄像机20的拍摄图像(图4)的颜色的深浅即明度进行解析。由此，能够检测第一检查面K1的鞋痕的存在。也可以将拍摄图像显示在PC500的未图示的显示器上，由此通过使用者的目视来检测鞋痕的存在。

第一实施方式的效果如下述所示。与以往的外观检查装置的检查结果相比来确认本实施方式的外观检查装置100的外观检查的效果。图5是作为检查结果而通过以往的外观检查装置拍摄的拍摄图像。图6是用于比较的以往的外观检查装置的结构的概略图。图5的拍摄图像与图4的拍摄图像同样将滚动轴承作为被摄体，将内圈的内周面整体作为检查面K进行拍摄。

参照图6，在以往的外观检查装置中，与滚动轴承300A的-y方向的端面正对地配置照明装置10B，直接照射光。在摄像机20A安装未图示的鱼眼透镜，并与滚动轴承300A的+y方向的端面正对地配置。

参照图5，通过以往的外观检查装置拍摄的图像是经由鱼眼透镜而拍摄的图像。因此，是光学性地走形的图像，尤其是越接近图像的端部、越接近+y方向的端面的检查面K，则被拍摄得越走形。因此，整体上颜色的深浅的对比度小，目视下未能确认与图4的线P相当的颜色深的区域。

这样，在外观检查装置100中，不使用鱼眼透镜而通过摄像机20进行拍摄。因此，能抑制拍摄图像的光学性的走形，能够增大颜色的深浅的对比度。此外，在外观检查装置100中，使摄像机20相对于照明装置10而成为图3的位置关系。因此，能够利用向摄像机20入射的扩散反射光的光量的差异进行外观检查。由此，第一检查面K1的表面的粗糙度之差成为拍摄图像的清晰的深浅差。其结果是，能够高精度地检测鞋痕等表面的粗糙度的差异即第一检查面K1的缺陷。

第二实施方式如下述所示。图4的拍摄图像是第一检查面K1为内圈302的内周面的一部分时的例子。第一检查面K1也可以是比图4的拍摄图像大的范围，例如内圈302的内周面整体。这种情况下，在外观检查装置100中，按照PC500的控制而旋转台30旋转，在与该旋转相伴的规定的定时，PC500使摄像机20进行拍摄。由此，分多次地拍摄例如内圈302的内周面整体即第一检查面K1。

在第一、第二实施方式中，设定光源10A及照明装置10配置在包含旋转轴C的直线上。通过配置在该位置，即使如第二实施方式的外观检查装置100那样滚动轴承300通过旋转台30进行了旋转的情况下，第一检查面K1与照明装置10的位置关系也固定。因此，拍摄图像中的颜色的深浅稳定。

第三实施方式如下述所示。照明装置10的位置没有限定为包括旋转轴C的直线上，只要是能够对第一检查面K1进行照明的位置，就可以是任意的位置。优选的是，照明装置10相对于第一检查面K1上的全部的点，配置在不会遮挡将该点与摄像机20连接的直线的位置。详细而言，参照图3，照明装置10配置在比连接摄像机20和点e2的直线靠下方处(向-y方向分离的位置)。如图3那样，设照明装置10的前端(+y方向的端部)成为带有圆角的曲面。由此，能够更加不会遮挡将该点和摄像机20连接的直线。由此，照明装置10不会进入摄像机20的拍摄范围。

第四实施方式如下述所示。如图1所示，第四实施方式的外观检查装置100还包括传感器40。传感器40是位移传感器。传感器40利用激光等，以非接触的方式测定至在旋转台30配置的滚动轴承300表面包含的第二检查面K2为止的距离。例如，传感器40利用激光等，以非接触的方式测定至在旋转台30配置的滚动轴承300的+y方向的端面上设置的密封装置为止的距离。密封装置是例如图1所示在滚动轴承300的端面设置的轴承密封件305。作为其他的例子，密封装置也可以是屏蔽板。传感器40将滚动轴承300的端面的配置有轴承密封件305的面包含的面作为第二检查面K2，来测定至第二检查面K2为止的距离。传感器40处于在旋转台30配置的滚动轴承300的轴承密封件305的上方(向+y方向分离的位置)。并且，传感器40设置在不会遮挡将第一检查面K1上的任意位置与摄像机20连接的直线的位置。通过设置在该位置，在摄像机20拍摄第一检查面K1时，传感器40不会映入拍摄范围。由此，能够同时进行第一检查面K1的外观检查和第二检查面K2的外观检查。

如第二实施方式的外观检查装置100那样，滚动轴承300一边通过旋转台30的旋转以旋转轴C为中心旋转，一边通过摄像机20拍摄第一检查面K1的情况下，通过如上所述设置传感器40，能够同时测定至第二检查面K2为止的距离。即，在第四实施方式的外观检查装置100中，通过摄像机20拍摄内圈302的内周面包含的第一检查面K1，并通过传感器40测定至配置有轴承密封件305的面包含的第二检查面K2为止的距离。在第四实施方式的外观检查装置100中，通过1次检测动作，能得到第一检查面K1的拍摄照片及至第二检查面K2为止的距离。

接受从传感器40得到的测定值的输入，PC500执行将至第二检查面K2为止的距离与预先存储的适当的距离进行比较等的解析。由此，作为外观检查，检测轴承密封件305等密封装置的嵌入不良。由此，能够与第一检查面K1的外观检查一起检查密封装置的嵌入不良的有无。

由此，在第四实施方式的外观检查装置100中，与分别通过不同的检查动作进行上述2个检查相比，能够缩短检查时间。与分别另行准备两检查用的外观检查装置相比，能够实现外观检查装置的小型化。

应考虑的是本次公开的实施方式在全部的点上为例示而不受限制。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求书公开，并包括与权利要求书等同的意思及范围内的全部变更。

根据本发明，能够提高外观检查的精度。

Claims

1.一种外观检查装置，包括：

拍摄装置，拍摄筒状的检查对象物的内周面所包含的第一检查面；及

照明装置，以至少一部分处于由所述内周面包围的空间内的方式配置，并将来自光源的光作为扩散光向所述第一检查面照射，其中，

所述拍摄装置配置在如下位置，该位置是将所述第一检查面上的最接近所述拍摄装置的第一位置与所述拍摄装置连接的直线相对于该第一位置处的所述第一检查面的垂线所成的角度大于所述扩散光向最接近所述拍摄装置的第一位置入射的入射角的位置。

2.根据权利要求1所述的外观检查装置，其中，

所述照明装置配置在如下位置，该位置是在所述第一检查面上的所有的任意位置处不会遮挡将该任意位置与所述拍摄装置连接的直线的位置。

3.根据权利要求1所述的外观检查装置，其中，

所述外观检查装置还具备移动装置，该移动装置通过使所述拍摄装置和所述检查对象物中的至少一个以中心轴为中心旋转，而使所述拍摄装置与所述检查对象物的位置关系相对地变化，

所述拍摄装置通过利用所述移动装置使所述位置关系变化并拍摄多次，来拍摄所述内周面整体。

4.根据权利要求2所述的外观检查装置，其中，

5.根据权利要求1～4中任一项所述的外观检查装置，其中，

所述检查对象物是包括内圈及外圈的滚动轴承，

所述第一检查面包含于所述内圈的内周面。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的外观检查装置，其中，

所述外观检查装置还包括位移传感器，该位移传感器能够测定至所述检查对象物的不同于所述第一检查面的第二检查面为止的距离，

所述位移传感器配置在对于所述第一检查面上的所有的任意位置不会遮挡将该任意位置与所述拍摄装置连接的直线的位置。

7.根据权利要求5所述的外观检查装置，其中，

所述位移传感器配置在对于所述第一检查面上的全部位置不会遮挡将该位置与所述拍摄装置连接的直线的位置。

8.一种外观检查方法，是检查对象物的外观检查方法，使用通过拍摄装置拍摄筒状的所述检查对象物的内周面所包含的检查面而得到的拍摄图像，包括如下步骤：

通过包含光源的照明装置向所述检查面照射扩散光；及

通过所述拍摄装置，从如下位置拍摄被照射所述扩散光的所述检查面，该位置是将所述检查面上的最接近所述拍摄装置的第一位置与所述拍摄装置连接的直线相对于该第一位置处的所述检查面的垂线所成的角度大于所述扩散光向最接近所述拍摄装置的第一位置入射的入射角的位置。