JP2001108636A - 外観検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像解析を行うことなく、簡単な構成のもと
に素早く被検査物品の欠陥の有無を検査することのでき
る低コストで実用的な外観検査装置を提供する。 【解決手段】 外形が円形または多角形等の略円形をし
た被検査物品Ｗの外周面を斜面１ａに当接させて自重に
より転がせながら、照明灯２からの光を照射し、被検査
物品Ｗにより反射もしくは散乱された光を光センサ３で
受光するとともに、その光センサ３の出力を比較手段５
により基準電圧と比較することにより、被検査物品Ｗに
存在する欠陥による光の散乱もしくは吸収を検知して、
欠陥の存在の有無を検査する。物品Ｗを転がすことによ
り、欠陥は並進しつつ上下動するから、視野の狭い光セ
ンサを用いても確実に欠陥による光の散乱もしくは吸収
を検知することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば円筒形や円
柱形、あるいはドーナツ状など、円形もしくは略円形の
外形を有して転動可能な物品の表面もしくは内部の欠陥
の有無を検査する外観検査方法と、その方法に基づく外
観検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】物品の表面の欠陥や、あるいは透光性の
物品においてはその内部の欠陥を検査する装置として、
従来、被検査物品に光を照射し、物品からの反射光もし
くは透過光による画像を撮像装置で撮像して画像処理装
置に取り込み、画像解析ソフトを用いて、取り込んだ被
検査物品の画像と、あらかじめ用意した欠陥のない基準
画像を比較することによって欠陥の有無を判別するとと
もに、欠陥に関するバックデータを基にした欠陥認識や
欠陥の抽出等の処理を行う装置が一般的に用いられてい
る。

【０００３】また、この種の従来の外観検査装置におい
ては、複数の物品を連続して検査するために、搬送装置
を用いて複数の物品を連続的に撮像装置の視野内を通過
させるか、あるいは、被検査物品を並べて撮像装置を移
動させることにより、複数の被検査物品の画像を連続的
に取り込んで上記の処理を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の外
観検査装置によると、物品に照射した光の反射光もしく
は透過光を撮像して得られる物品の全体像から、画像解
析ソフトによって欠陥部分の認識を行う画像処理工程が
必要であるとともに、そのための欠陥に関するバックデ
ータが必要となる。

【０００５】また、画像処理を行うために、高い演算能
力を有する演算装置が必要となるとともに、検査に要す
る時間も長くなってしまう。更に、連続的な検査を行う
ために、複数の物品を連続的に撮像装置の視野内に導く
搬送装置か、あるいは撮像装置を移動させる移動機構を
必要とするため、全体としての所要コストが高くなると
いう問題がある。

【０００６】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、画像解析を行うことなく、簡単な手法により素
早く被検査物品の表面の欠陥、もしくは、その物品が透
光性を有している場合には内部の欠陥の有無を検査する
ことができ、しかも、特に搬送装置や撮像装置の移動機
構を用いることなく、複数の物品の連続した検査が可能
で、もって低コストで実用的な外観検査方法および装置
の提供を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の外観検査方法は、外形が円形もしくは多角
形等の略円形をして転動可能な物品の表面もしくは内部
の欠陥の有無を検査する方法であって、被検査物品の外
周面を斜面に当接させて自重により転がせつつ光を照射
し、その被検査物品の表面もしくは内部に存在する欠陥
による光の散乱もしくは吸収を、所定位置に固定された
光センサで検出することにより欠陥の有無を検査するこ
とによって特徴づけられる。

【０００８】また、本発明の外観検査装置は、外形が円
形もしくは多角形等の略円形をして転動可能な物品の表
面もしくは内部の欠陥の有無を検査する外観検査装置で
あって、被検査物品の外周面を当接させて自重により転
動させるための斜面と、その斜面上の被検査物品に対し
て光を照射する照明手段と、被検査物品からの反射光も
しくは散乱光を受光する光センサと、その光センサの出
力をあらかじめ設定された基準値と比較する比較手段を
備え、その比較手段による比較結果に基づく出力を発生
する出力手段を備えていることによって特徴づけられ
る。

【０００９】ここで、本発明において、外形が円形もし
くは多角形等の略円形をして転動可能な物品とは、例え
ば円筒形、円柱形、ドーナツ状など、軸直交断面の輪郭
が円形もしくは略円形の物品を言う。

【００１０】本発明は、物品の表面の欠陥、もしくは透
光性物品の内部の欠陥に光を照射したときに生じる光の
散乱ないしは吸収を光センサで検出することによって、
その物品の欠陥の有無を判別するとともに、転動可能な
物品を斜面上で自重により転がせることによって、搬送
装置や光センサの移動機構を用いることなく、複数の物
品の連続的な検査を可能とするとともに、光センサの視
野が静止状態の被検査物品の全体に及ばなくとも、欠陥
からの散乱光の光センサへの入射を確実なものとして、
欠陥の有無を確実に判別しようとするものである。

【００１１】すなわち、物品の表面、もしくは透光性物
品にあってはその内部に欠陥が存在していると、その物
品に光を照射したときに欠陥により光が散乱もしくは吸
収される結果、欠陥の存在しない物品に光を照射したと
きとは異なるパターンの光が生じる。その光を適宜な位
置に固定した光センサで受光すると、その光センサの出
力の大きさは欠陥のない場合とある場合によって相違し
たものとなり、その光センサの出力から物品の欠陥の有
無を判別することができる。

【００１２】本発明装置においては、上記の光センサの
出力の相違を、適宜に設定した基準値と比較し、その比
較結果に基づいて出力手段から所要の出力を発生するこ
とにより、被検査物品の欠陥の有無を報知し、あるいは
選別装置を駆動して欠陥の有無で被検査物品を選別する
ことができる。

【００１３】また、本発明においては、物品を転がせな
がら光を照射してその散乱光を光センサで受光するの
で、物品に存在する欠陥は、物品の転動方向に移動（並
進）すると同時に、物品の回転に伴って上下動するか
ら、光センサとして、例えばラインセンサ等、その視野
が静止状態の物品の全体をカバーできないものであって
も、そのライン方向を物品の転がり移動方向に沿わせて
配置しておくことで、被検査物品の検査対象面上の任意
の位置に存在する欠陥からの散乱光、あるいは欠陥によ
る吸収を伴う反射光を逃がすことなく光センサで捕らえ
ることが可能となる。そして、自重による転動によって
物品を移動させることにより、物品の搬送装置や光セン
サの移動機構を用いることなく、連続して複数の物品の
検査が可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
好適な実施の形態について述べる。図１は本発明の実施
の形態の全体構成図で、検出部の機械的構成を表す模式
的正面図と、電気的構成を表すブロック図とを併記して
示す図である。また、図２はその検出部１０のＡ−Ａ断
面図である。

【００１５】被検査物品Ｗは、この例においてＯ−リン
グであって、全体が黒色でドーナツ状の形状をしてい
る。この被検査物品Ｗは、上面が斜面１ａとなっている
傾斜台１上にその外周面が斜面１ａに当接するように供
給され、自重により斜面１ａに沿って転がる。

【００１６】傾斜台１は、斜面１ａの一方の側縁から被
検査物品Ｗの直径よりも大きな寸法で立ち上がる壁体１
ｂと、斜面１ａの他方の側縁から若干量だけ立ち上がる
突条１ｃを含み、被検査物品Ｗは、壁体１ｂと突条１ｃ
により両側面部分をガイドされた状態で斜面１ａ上を転
がる。ここで、被検査物品Ｗの転動を確実にするため
に、図２に示すように、壁体１ｂを鉛直面に対して僅か
な角度θだけ倒し、被検査物品Ｗがその壁体１ｂに対し
て僅かに凭れた状態で転動するように設定することが望
ましい。

【００１７】傾斜台１の上方には照明灯２が配置されて
いるとともに、傾斜台１の側方には１次元ＣＣＤイメー
ジセンサ３が配置されており、この１次元ＣＣＤイメー
ジセンサ３は、そのライン方向が斜面１ａと平行となる
ように、かつ、受光面が傾斜台１側を向くように固定さ
れており、これらにより検出部１０を構成している。

【００１８】ここで、前記した傾斜台１は、照明灯２か
らの光の反射を抑制すべく、少なくとも１次元ＣＣＤイ
メージセンサ３側を向く面については、その表面を黒色
とし、かつ、艶消し処理を施しておくことが望ましい。

【００１９】また、検出部１０の下流側には、斜面１ａ
に連続した斜面１１ａを有してなる選別部１１が設けら
れており、検出部１０を経た被検査物品Ｗは引き続いて
選別部１１の斜面１１ａ上を転がる。そして、この選別
部１１の斜面１１ａには開閉部材１１ｂが設けられてお
り、図１に二点鎖線で示すように開閉部材１１ｂを開く
と、被検査物品Ｗは下方に落下するようになっている。

【００２０】１次元イメージセンサ３の各受光素子から
の出力は、アンプ４によって順次増幅された後、比較回
路５に入力される。比較回路５では、その各受光素子か
らの光強度検出信号Ｖ_L と、基準電圧発生回路６から供
給される任意に設定可能な基準電圧Ｖ_T とを比較し、１
次元ＣＣＤイメージセンサ３の各受光素子のうち、いず
れかの素子からの光強度検出信号Ｖ_L が基準電圧Ｖ_T を
越えた場合に信号を発生して出力回路７に供給する。出
力回路７では、その比較回路５からの信号の供給によ
り、選別部１１の開閉部材１１ｂを開くべく駆動信号を
発生する。

【００２１】以上の本発明の実施の形態において、被検
査物品Ｗをその外周面が傾斜台１の斜面１ａに接触する
ように供給すると、被検査物品Ｗはその自重により斜面
１ａ上を転がる。その転動状態における被検査物品Ｗに
照明灯２からの光が照射されると、その物品Ｗから反射
した光が１次元ＣＣＤイメージセンサ３の各受光素子に
入射する。

【００２２】このとき、物品Ｗは転がっているため、物
品Ｗ中の各部位は斜面に沿った並進運動と回転に伴う上
下動を行うことになり、１次元イメージセンサ３の視野
は斜面１ａに平行な線状であるにも係わらず、この１次
元イメージセンサ３の受光面には、被検査物品Ｗの照明
光の照射領域で、かつ、当該センサ３側に向く全ての面
からの反射光ないしは散乱光が入射する。そして、その
面上に疵等の欠陥がなければ、全体が黒色の被検査物品
Ｗからの反射光は微弱であるため、１次元イメージセン
サ３の各受光素子に入射する光強度は弱く、例えば図３
（Ａ）に示すように、各受光素子の出力は黒レベル近傍
となる。一方、図１に示すように、上記した面上に疵等
の欠陥ｄが存在していると、照明灯２からの光はその欠
陥ｄによって散乱され、その散乱光は被検査物品Ｗが斜
面１ａを転がっている間に１次元イメージセンサ３のい
ずれかの受光素子に入射し、図３（Ｂ）に例示するよう
に、いずれかの受光素子の出力レベルが大きくなる。

【００２３】従って、比較回路５に供給する基準電圧Ｖ
_T の大きさを適宜に設定して、１次元イメージセンサ３
の各受光素子による光強度検出信号が図３（Ａ）の状態
にあるか同図（Ｂ）の状態にあるかを比較回路５で判別
できるようにしておくことにより、被検査物品Ｗに欠陥
ｄが存在している場合にのみ、出力回路６からの駆動信
号によって選別部１１の開閉部材１１ｂが開き、その物
品Ｗは斜面１１ａから落下する。

【００２４】そして、斜面１ａ上に複数個の被検査物品
Ｗを所定の間隔を開けて連続的に供給して以上の動作を
繰り返せば、多数個の被検査物品Ｗの連続的な外観検査
を行って、欠陥の有無により物品Ｗを峻別することがで
きる。

【００２５】ここで、以上の実施の形態においては、被
検査物品Ｗが黒色で反射光の微弱な物品について述べた
が、本発明は、白色等の強い反射を示す物品の汚れや凹
部等の欠陥の有無をも検査することができる。その場
合、１次元イメージセンサ３の各受光素子からの出力
は、欠陥の存在しない物品にあっては全てが白色レベル
に近い高いレベルを示すのに対し、汚れや凹部等の欠陥
が存在すると、その欠陥によって光が他方向に散乱した
り吸収されたりするために、いずれかの素子の出力レベ
ルが低下する。従って、その出力レベルの低下を比較回
路５で捕らえることによって、欠陥の有無を検査するこ
とができる。

【００２６】また、同様にして、透光性の物品にあって
は、光の照射時に物品の内部に存在する欠陥によって光
が散乱ないしは吸収されるので、その光の散乱もしくは
吸収を光センサで捕らえることによって、物品内部の欠
陥の有無を検査することも可能である。

【００２７】更に、以上の実施の実施の形態において
は、被検査物品Ｗからの反射ないしは散乱光を検出する
光センサとして１次元イメージセンサ３を用いたが、本
発明は必ずしもこのようなラインセンサを用いる必要は
なく、面センサを用いたり、あるいは集光光学系を用い
て適宜の視野を付与することによって、点状の受光面を
有する光センサを用いることもできる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、外形が
円形をした物品を、自重により斜面上を転がせながら光
を照射し、物品からの反射光ないしは散乱光を光センサ
で検出し、その光センサの出力を比較回路により基準値
と比較することにより、物品に存在する欠陥による光の
散乱もしくは吸収を捕らえ、その結果に基づく出力を行
うように構成しているから、従来の外観検査方法および
装置のように、物品による反射または透過光を撮像して
得た物品の全体像を画像処理し、画像解析ソフトを用い
て解析するといった複雑な工程を経ることなく、瞬時に
欠陥の有無を識別することが可能となるとともに、高い
演算能力を持つ演算装置を用いたり、あるいは欠陥に関
するバックデータを用いる必要がなく、低コストの外観
検査装置が得られる。

【００２９】また、被検査物品は自重による転動によっ
て移動させるため、物品に存在する欠陥は並進しながら
上下動することになり、視野の狭い光センサを用いても
確実に欠陥による光の散乱もしくは吸収を捕らえること
ができるとともに、複数の物品を連続して検査する場合
においても従来のように物品の搬送装置や撮像装置の移
動機構を必要とせず、この点においても従来の外観検査
装置に比してコストを削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の全体構成図で、検出部１
０の機械的構成を表す模式的正面図と、電気的構成を表
すブロック図とを併記して示す図である。

【図２】図１における検出部１０の模式的なＡ−Ａ断面
図である。

【図３】本発明の実施の形態における１次元ＣＣＤイメ
ージセンサ３の各受光素子による光強度検出出力の例を
示すグラフで、（Ａ）は欠陥のない物品Ｗを斜面１ａ上
を転がした場合の出力例であり、（Ｂ）は表面に欠陥ｄ
のある物品Ｗを斜面１ａ上を転がした場合の出力例であ
る。

【符号の説明】

１ 傾斜台 １ａ 斜面 １ｂ 壁体 １ｃ 突条 ２ 照明灯 ３ １次元ＣＣＤイメージセンサ ４ アンプ ５ 比較回路 ６ 基準電圧発生回路 ７ 出力回路 １０ 検出部 １１ 選別部 １１ａ 斜面 １１ｂ 開閉部材 Ｗ 被検査物品 ｄ 欠陥

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古田 俊司 京都市下京区大宮通五条下ル堀之上町520 番地 有限会社 フロンティアシステム内 Ｆターム(参考） 2G051 AA82 AA90 AB02 AB07 CA03 CB01 CB05 DA08 DA13 EB01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外形が円形もしくは多角形等の略円形を
   して転動可能な物品の表面もしくは内部の欠陥の有無を
   検査する方法であって、 被検査物品の外周面を斜面に当接させて自重により転が
   せつつ光を照射し、その被検査物品の表面もしくは内部
   に存在する欠陥による光の散乱もしくは吸収を、所定位
   置に固定された光センサで検出することにより欠陥の有
   無を検査することを特徴とする外観検査方法。
2. 【請求項２】 外形が円形もしくは多角形等の略円形を
   して転動可能な物品の表面もしくは内部の欠陥の有無を
   検査する外観検査装置であって、 被検査物品の外周面を当接させて自重により転動させる
   ための斜面と、その斜面上の被検査物品に対して光を照
   射する照明手段と、被検査物品からの反射光もしくは散
   乱光受光する光センサと、その光センサの出力をあらか
   じめ設定された基準値と比較する比較手段を備え、その
   比較手段による比較結果に基づく出力を発生する出力手
   段を備えていることを特徴とする外観検査装置。