JP2000199708A - 芯線入りコイルの隙間検査方法 - Google Patents

芯線入りコイルの隙間検査方法

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JP2000199708A
JP2000199708A JP11000543A JP54399A JP2000199708A JP 2000199708 A JP2000199708 A JP 2000199708A JP 11000543 A JP11000543 A JP 11000543A JP 54399 A JP54399 A JP 54399A JP 2000199708 A JP2000199708 A JP 2000199708A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイルの山部と山部との間に発生する画像
上の明るい領域から、コイル隙間としての芯線部、コイ
ル谷部の筋を区別できるようにする。 【解決手段】 芯線入りコイルの隙間検査装置(1)を
用い、照明制御部(5)で第1の照明(3)、第2の照
明(4)を切り換え、芯線入りコイル(2)をTVカメ
ラ(6)により撮像して、落射方向の照明による第1の
照明画像(G1)および斜め方向の照明による第2の照
明画像(G2)を得て、演算部(9)により第2の照明
画像(G2)を2値化し、さらに第2の照明画像(G
2)の白と黒とを反転して、濃度反転画像(G3)を得
るとともに、濃度反転画像(G3)と第1の照明画像
(G1)とを論理積演算して合成画像(G4)を生成
し、合成画像(G4)を2値化して合成2値化画像(G
5)を生成し、この合成2値化画像(G5)の隙間の像
から芯線入りコイル(2)の隙間を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、照明用ランプの発光源と
しての芯線入りコイルの隙間を検査する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】図1に示すように、照明用放電ランプの
発光源(電極)である芯線入りコイル2は、直径約0.
6mmの芯線2aのまわりを直径0.2mm程度の細い
ワイヤーを隙間なく巻き付けて、コイル2bとした構造
となっている。コイル2bに隙間があると、放電発光時
に色むらとなって現れ、これが放電ランプの品質低下を
招く。これを防ぐため、製造過程で、芯線入りコイル2
の隙間の検査が重要となっている。
【0003】従来は、製造過程で、芯線入りコイルを1
本ずつ投影機で検査員が全製品数にわたって検査してい
た。その検査法では、芯線入りコイル2のシルエットに
おけるコイル2bの山部と山部とのピッチが規定値を超
えたときに、不良とするものであるが、近年の自動化の
流れの中で、画像処理を用いた検査の研究も試みられて
いる。
【0004】図2は、一般的な光学系を用いて、検査対
象の芯線入りコイル2の芯線2aからの反射光を直接観
察することによって、芯線入りコイル2を検査する装置
である。芯線入りコイル2は、X軸、Y軸およびZ軸の
直交座標系で、X−Y平面上におかれる。なおX軸は、
芯線入りコイル2の芯線2aの長手方向に設定されてい
る。X−Y平面に対して垂直な光軸(Z軸)上に落射方
向の照明3aとして、光軸上のレンズ3b、45°の傾
斜角のハーフミラー3cおよび光源3dが設けられる。
光軸上のTVカメラ6は、落射方向の照明3aのもと
で、芯線入りコイル2からの反射光を撮像し、画像信号
に変換する。
【0005】図3は、図2の光学系を用いて撮像した芯
線入りコイル2の画像である。黒いところが背景で、そ
れ以外のところが芯線入りコイル2の画像である。落射
方向の照明3aであるから、芯線入りコイル2の表面
で、TVカメラ6の光軸に垂直な面および垂直に近い勾
配を持つ面は、明るい画像となっている。画像で明るい
領域は、芯線入りコイル2(コイル2b)に隙間があっ
たときの芯線部およびコイルの山部であるが、コイルの
谷部の筋も明るくなり、コイルの谷部の筋と芯線部の区
別ができない。もしも、コイルの谷部の筋が明るくなけ
れば、コイルの山部はほぼ等ピッチで観測されるから、
検出されたコイルの谷部と山部との間に明るい領域があ
れば、コイルの隙間を検出したということで、不良判定
ができる。しかし、実際には、コイルの谷部の筋も明る
く光り、コイルの谷部の筋と芯線部(コイルの隙間)と
の区別ができない。
【0006】図4は、図2の直交座標系において、芯線
入りコイル2をY軸とZ軸を含むY−Z平面で切ったと
きの芯線入りコイル2の断面図である。Z軸に対して約
±20°の傾きを持つ面からの反射光がTVカメラ6に
帰り、明るい領域として画像上に写る。これが、図3に
おける芯線部(コイルの隙間)およびコイルの山部であ
る。なお、±20°は、図2の光学系の寸法によって変
わる値であり、TVカメラ6と芯線入りコイル2との距
離が大きくなれば、明るく写る角度の範囲も小さくな
る。また、照明3aの光源3dが小さくても、明るく写
る角度の範囲も小さくなる。
【0007】次に、図5は、図2の座標系において、コ
イル2bをX軸とZ軸とを含むX−Z平面で切ったとき
のコイル2bの断面の一部である。芯線2aに巻いてあ
るコイル(ワイヤー)2bの断面は、円形ではなく、表
面に多くの凹凸がある。これは、図6に見られるよう
に、ワイヤーの製造時、成形用ダイス等を通して成形す
る際に、長手方向に発生する筋である。
【0008】本来、X−Z平面内では、コイル2bの約
±20°の傾きを持つ斜面からの反射光およびコイル2
bの隙間である芯線部からの反射光だけが明るく観測さ
れるはずであるが、コイル2bの表面の筋の部分でも勾
配の傾斜角が±20°の傾きを持つ斜面からの反射光も
明るく観測される。これが、図3で見る細長いコイルの
谷部の筋である。
【0009】このコイルの谷部の筋は、図2の落射方向
の照明3aで観測した画像では、コイル2bに隙間があ
ったときの芯線部のすぐ近くに観測されるため、画像中
の明るい領域がコイル2bの隙間なのか谷部の筋なのか
区別がつかない。これが、画像処理による芯線入りコイ
ル2の隙間検査ができない要因である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来法
で、芯線入りコイル2の隙間を落射方向の照明3aを用
いて画像処理で検査するとき、ほぼ等しいピッチで観測
されるコイルの山部と山部との間に発生する画像上の明
るい領域は、コイル2bの隙間としての芯線部なのか、
それともコイル2bの谷部の筋なのか区別がつかない。
このため、画像処理によって、コイル2bの隙間検査が
できないという課題があった。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の芯線入りコイル
の隙間検査方法は、芯線入りコイルの隙間検査装置
(1)を用いる。芯線入りコイルの隙間検査装置(1)
は、芯線入りコイル(2)の表面を落射方向から照射す
る第1の照明(3)と、芯線入りコイル(2)の表面を
斜め方向から照射する第2の照明(4)と、第1の照明
(3)および第2の照明(4)の点滅順序または点滅状
態を制御する照明制御部(5)と、第1の照明(3)お
よび第2の照明(4)による芯線入りコイル(2)から
の反射光を画像信号として取り込むTVカメラ(6)
と、TVカメラ(6)の画像信号を多値画像データに変
換するA/D変換部(7)と、A/D変換部(7)の多
値画像データを記憶する画像メモリ(8)と、画像メモ
リ(8)に記憶されている画像データを処理する演算部
(9)とを有する。
【0012】請求項1の芯線入りコイルの隙間検査方法
は、照明制御部(5)により第1の照明(3)および第
2の照明(4)の点滅順序を切り換えながら落射方向の
照明による芯線入りコイル(2)の第1の照明画像(G
1)および斜め方向の照明による芯線入りコイル(2)
の第2の照明画像(G2)をTVカメラ(6)により撮
像してから、演算部(9)によって、第2の照明画像
(G2)を2値化し、さらに第2の照明画像(G2)の
白と黒とを反転して、濃度反転画像(G3)を得るとと
もに、濃度反転画像(G3)と第1の照明画像(G1)
とを論理積演算して合成画像(G4)を生成し、合成画
像(G4)を2値化して合成2値化画像(G5)を生成
し、この合成2値化画像(G5)の隙間の像から芯線入
りコイル(2)の隙間を検出する。
【0013】請求項2の芯線入りコイルの隙間検査方法
は、第1の照明(3)および第2の照明(4)をそれぞ
れ互いに波長の異なる赤、緑、青のいずれかの色照明と
し、TVカメラ(6)をカラーTVカメラとし、またA
/D変換部(7)を第1の照明(3)および第2の照明
(4)の色のカラー多値画像データに変換できる構成と
し、第1の照明(3)および第2の照明(4)を同時に
点灯して、芯線入りコイル(2)のカラー画像(G0)
をTVカメラ(6)により撮像してから、演算部(9)
によって、カラー画像(G0)の色分解により第1の照
明画像(G1)と第2の照明画像(G2)を求め、第2
の照明画像(G2)を2値化し、さらに白と黒とを反転
して濃度反転画像(G3)を得るとともに、濃度反転画
像(G3)と第1の照明画像(G1)とを論理積演算し
て合成画像(G4)を生成し、合成画像(G4)を2値
化して合成2値化画像(G5)を生成し、合成2値化画
像(G5)隙間の像から芯線入りコイル(2)の隙間を
検出する。
【0014】
【発明の実施の形態】図7は、芯線入りコイルの隙間検
査装置1を示す。芯線入りコイルの隙間検査装置1は、
本発明の芯線入りコイルの隙間検査方法を実行し、検査
対象の芯線入りコイル2の隙間を検出するために、第1
の照明3、第2の照明4、照明制御部5、TVカメラ
6、A/D変換部7、画像メモリ8、および演算部9な
どを有する。
【0015】第1の照明3は、芯線入りコイル2の表面
をTVカメラ6の光軸方向から照射し、また、第2の照
明4は、例えばリング状の光源からなり、芯線入りコイ
ル2の表面を斜め方向全方位から照射する。なお、第1
の照明3の内部構成は、前記従来例の照明3aと同様で
ある。照明制御部5は、TVカメラ6と連動して、第1
の照明3および第2の照明4の点滅順序または点滅状態
を制御する。
【0016】TVカメラ6は、第1の照明3および第2
の照明4による芯線入りコイル2からの反射光を画像信
号として取り込み、A/D変換部7に送る。A/D変換
部7は、TVカメラ6からの画像信号を多値画像データ
に変換し、画像メモリ8に送る。画像メモリ8は、A/
D変換部7からの多値画像データを記憶する。演算部9
は、画像メモリ8に記憶されている画像データを本発明
の芯線入りコイルの隙間検査方法にもとづいて処理す
る。なお、これらは、バス10によって双方向にデータ
転送可能な状態で接続されている。
【0017】図8は、落射方向の照明による第1の照明
画像G1および斜め方向の照明による第2の照明画像G
2から、濃度反転画像G3、合成画像G4を経て、最終
的に合成2値化画像G5を生成する過程を示している。
また、図9は、本発明の芯線入りコイルの隙間検査方法
の手順を示している。
【0018】まず、照明制御部5は、第1の照明3のみ
を点灯する。このとき、TVカメラ6は、第1の照明3
による芯線入りコイル2からの反射光を撮像し、第1の
照明画像G1の画像信号として取り込んで、A/D変換
部7に送る。A/D変換部7は、第1の照明画像G1の
画像信号を多値画像データに変換し、画像メモリ8に送
り、そこに記憶させる。
【0019】つぎに、照明制御部5は、第2の照明4の
みを点灯する。このとき、TVカメラ6は、第2の照明
4による芯線入りコイル2からの反射光を撮像し、第2
の照明画像G2の画像信号として取り込み、A/D変換
部7に送る。A/D変換部7は、第2の照明画像G2の
画像信号を多値画像データに変換し、画像メモリ8に送
り、そこに記憶させる。
【0020】第1の照明画像G1において、コイルの谷
部の筋は、明るい領域となることから、本発明の芯線入
りコイルの隙間検査方法は、コイルの谷部の筋を画像処
理対象から除くために、斜め方向の第2の照明4により
得られる第2の照明画像G2を用いる。第2の照明画像
G2では、コイルの谷部が明るい領域となっている。こ
の明るい領域は、落射方向の第1の照明画像G1で、明
るい領域となっているコイルの谷部の筋を含む。
【0021】そこで、演算部9は、第2の照明画像G2
を適当なしきい値で2値化し、コイルの谷部を白、その
他の領域を黒とし、つぎにこの2値化後の画像の濃度を
反転し、コイルの谷部を黒、その他の領域を白とする濃
度反転画像G3を生成する。第1の照明画像G1で明る
い領域となっているコイルの谷部の筋は、第2の照明画
像G2では明るい領域となって写るから、濃度反転画像
G3では黒として処理される。
【0022】このあと、演算部9は、濃度反転画像G3
と第1の照明画像G1とを論理積演算して合成画像G4
を生成する。濃度反転画像G3で黒の部分に対応する第
1の照明画像G1の画素は、合成画像G4では黒とな
り、濃度反転画像G3で白の部分に対応する第1の照明
画像G1の画素の濃度値は、合成画像G4ではその濃度
値のまま保持される。第1の照明画像G1で明るい領域
となっているコイルの谷部の筋は、濃度反転画像G3で
は黒となっているから、合成画像G4では黒として処理
される。
【0023】演算部9は、合成画像G4を適当な別のし
きい値で2値化して、合成2値化画像G5を生成する。
第1の照明画像G1で明るい領域となっているコイルの
谷部の筋は、合成画像G4では黒となっているから、合
成2値化画像G5でも黒として処理される。よって、合
成2値化画像G5で白として抽出される領域は、コイル
の山部とコイルの隙間である芯線部だけである。
【0024】演算部9は、合成2値化画像G5の中から
面積の大きい白領域を画像処理により抽出し、その重心
を画像処理によって求め、ほぼ等ピッチである白領域を
コイルの山部とし、そのコイルの山部と山部との間に白
領域があれば、芯線部の隙間検出と判定し、このときの
芯線入りコイル2を不良とする。また、この過程で、こ
の白領域の幅を芯入りコイル2の隙間の幅として検出す
ることもできる。
【0025】次に、TVカメラ6として、カラーTVカ
メラを用いることによって、第1の照明3および第2の
照明4の点滅順序を制御するための照明制御部5を無く
することを考える。第1の照明3および第2の照明4の
うち一方を赤、緑、青のいずれかの色の照明とし、他方
を先の色の照明と波長の異なる赤、緑、青のいずれかの
色から選択した照明とする。
【0026】図10は、一例として、第1の照明3を赤
とし、第2の照明4を青として、それらを同時に点灯し
たときの本発明の芯線入りコイルの隙間検査方法の順序
を示している。同時点灯の状態で、カラーのTVカメラ
6は、赤および青の照明の下で、芯線入りコイル2をカ
ラー画像G0として撮像する。A/D変換部7は、カラ
ー画像G0の画像データをA/D変換して、2色の多値
画像データとして、画像メモリ8に送り、記憶させる。
ここで、演算部9は、カラー画像G0から色分解によっ
て、画像をそれぞれ赤、青色毎の画像に分解し、第1の
照明画像G1と第2の照明画像G2として生成する。以
下の手順は、先に述べた手順と同様である。このよう
に、着色照明を用いることによって、2つの照明の点滅
状態を切り換えなくても、必要な画像処理が可能とな
る。
【0027】芯線入りコイルの隙間検査装置1にX軸方
向のステージをつなぎ、X軸を制御する制御手段を設け
ることにより、予め登録されたX軸の位置にしたがっ
て、X軸を順次に芯線入りコイル2の隙間検査の1視野
毎と同期させて移動させることにより、1本の芯線入り
コイル2を1視野だけでなく、全て検査することができ
る。また、芯線2aの中心線と同心のθ軸ステージと、
θ軸を制御する制御手段を設け、θ軸を順次芯入りコイ
ルの隙間検査の1視野毎と同期させて回転させることに
より、コイル2bのあらゆる方向の検査も可能となる。
【0028】
【発明の効果】本発明では、下記の特有の効果が得られ
る。芯線入りコイルを照射角度の異なる2つの照明を用
いて、各照明毎に照明画像を得てから、それらの照明画
像に対する2値化処理、濃度反転処理、合成処理などに
よって、最終的にコイルの山部とコイルの隙間とを判別
可能な画像が得られるため、コイルの隙間検査が画像処
理によって確実に行なえる。また、2つの照明として着
色照明を用いることによって、照明の切り換えを行なわ
なくても、必要な2つの照明画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】芯線入りコイルの正面図である。
【図2】芯線入りコイルの隙間検出のための光学系の側
面図である。
【図3】芯線入りコイルの落射方向の照明による画像の
説明図である。
【図4】Y−Z平面で切った芯線入りコイルの断面図で
ある。
【図5】X−Z平面で切った芯線入りコイルの拡大断面
図である。
【図6】芯線入りコイルの拡大正面図である。
【図7】芯線入りコイルの隙間検査装置のブロック線図
である。
【図8】2つの照明画像から合成2値化画像を生成する
過程の説明図である。
【図9】芯線入りコイルの隙間検査方法の順序を示す説
明図である。
【図10】カラーTVカメラを用いた芯線入りコイルの
隙間検査方法の順序の説明図である。
【符号の説明】
1 芯線入りコイルの隙間検査装置 2 芯線入りコイル 2a 芯線 2b コイル 3a 照明 3b レンズ 3c ハーフミラー 3d 光源 3 第1の照明 4 第2の照明 5 照明制御部 6 TVカメラ 7 A/D変換部 8 画像メモリ 9 演算部 10 バス G0 カラー画像 G1 第1の照明画像 G2 第2の照明画像 G3 濃度反転画像 G4 合成画像 G5 合成2値化画像
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沼田 宗敏 富山県東砺波郡福野町野尻662番地の1 株式会社ロゼフテクノロジー内 Fターム(参考) 2F065 AA22 BB05 CC00 FF04 GG12 GG17 JJ03 JJ09 NN02 PP12 QQ03 QQ24 QQ31

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 芯線入りコイル(2)の表面を落射方向
    から照射する第1の照明(3)と、芯線入りコイル
    (2)の表面を斜め方向から照射する第2の照明(4)
    と、第1の照明(3)および第2の照明(4)の点滅順
    序を制御する照明制御部(5)と、第1の照明(3)お
    よび第2の照明(4)による芯線入りコイル(2)から
    の反射光を画像信号として取り込むTVカメラ(6)
    と、TVカメラ(6)の画像信号を多値画像データに変
    換するA/D変換部(7)と、A/D変換部(7)の多
    値画像データを記憶する画像メモリ(8)と、画像メモ
    リ(8)に記憶されている画像データを処理する演算部
    (9)とを有する芯線入りコイルの隙間検査装置(1)
    において、 照明制御部(5)により第1の照明(3)および第2の
    照明(4)の点滅順序を切り換えながら落射方向の照明
    による芯線入りコイル(2)の第1の照明画像(G1)
    および斜め方向の照明による芯線入りコイル(2)の第
    2の照明画像(G2)をTVカメラ(6)により撮像し
    てから、演算部(9)によって、第2の照明画像(G
    2)を2値化し、さらに第2の照明画像(G2)の白と
    黒とを反転して、濃度反転画像(G3)を得るととも
    に、濃度反転画像(G3)と第1の照明画像(G1)と
    を論理積演算して合成画像(G4)を生成し、合成画像
    (G4)を2値化して合成2値化画像(G5)を生成
    し、この合成2値化画像(G5)の隙間の像から芯線入
    りコイル(2)の隙間を検出することを特徴とする芯線
    入りコイルの隙間検査方法。
  2. 【請求項2】 芯線入りコイル(2)の表面を落射方向
    から照射する第1の照明(3)と、芯線入りコイル
    (2)の表面を斜め方向から照射する第2の照明(4)
    と、第1の照明(3)および第2の照明(4)による芯
    線入りコイル(2)からの反射光を画像信号として取り
    込むTVカメラ(6)と、TVカメラ(6)の画像信号
    を多値画像データに変換するA/D変換部(7)と、A
    /D変換部(7)の多値画像データを記憶する画像メモ
    リ(8)と、画像メモリ(8)に記憶されている画像デ
    ータを処理する演算部(9)とを有する芯線入りコイル
    の隙間検査装置(1)において、 第1の照明(3)および第2の照明(4)をそれぞれ互
    いに波長の異なる赤、緑、青のいずれかの色照明とし、
    TVカメラ(6)をカラーTVカメラとし、またA/D
    変換部(7)を第1の照明(3)および第2の照明
    (4)の色のカラー多値画像データに変換できる構成と
    し、 第1の照明(3)および第2の照明(4)を同時に点灯
    して、芯線入りコイル(2)のカラー画像(G0)をT
    Vカメラ(6)により撮像してから、演算部(9)によ
    って、カラー画像(G0)の色分解により第1の照明画
    像(G1)と第2の照明画像(G2)を求め、第2の照
    明画像(G2)を2値化し、さらに白と黒とを反転して
    濃度反転画像(G3)を得るとともに、濃度反転画像
    (G3)と第1の照明画像(G1)とを論理積演算して
    合成画像(G4)を生成し、合成画像(G4)を2値化
    して合成2値化画像(G5)を生成し、合成2値化画像
    (G5)隙間の像から芯線入りコイル(2)の隙間を検
    出することを特徴とする芯線入りコイルの隙間検査方
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011053169A (ja) * 2009-09-04 2011-03-17 Seiko Epson Corp 表面検査方法
JP2014238387A (ja) * 2013-05-07 2014-12-18 トヨタ自動車株式会社 溶接品質検査装置

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