JP2001165637A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像処理技術を用いて円柱又は円筒形状の物
品の外観検査を行う外観検査装置において、使用条件を
広げ、その設置を容易とするとともに低コスト化を図
る。 【解決手段】 ワークＷに対して円筒形の筒状ミラー１
１と、カメラ９とをほぼ同軸上に配置し、筒状ミラー１
１の内周面１１ａに映し出されたワークＷの検査部位を
カメラ９によって撮像する。１台のカメラで、ワークＷ
の検査部位の全周が映る検査画像が得られ、低コスト化
及び装置全体の省スペース化が図れる。また、検査画像
が切れ目なく連続した均質な画像となり、検査精度が向
上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理技術を用
いて外観検査を行う外観検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工場内における各種の製造ライン
では画像処理技術を用いた外観検査が行われている。こ
れは、カメラで対象物の外観像を撮像し、撮像した外観
像つまり検査画像を画像処理装置に取り込み、画像処理
装置によって他の画像への変形、変換、特徴の抽出、分
類、符号化といった種々の画像処理を行うことにより、
形状や寸法等の検査情報を取得するものである。

【０００３】また、例えば検査対象が円柱又は円筒形状
等の物品であって、かつその周面に検査部位が位置する
一方、ライン上を移動する間に検査対象が回転すること
により、検査部位の周方向の位置を特定できない場合が
ある。そのような場合には、予め２台又はそれ以上のカ
メラを検査対象の周囲に配置し、複数の画像から、検査
部位を含む検査対象の全周の画像情報を取得することに
よって、位置が特定できない検査部位の検査を行ってい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た円柱や円筒形状等の物品の外観検査に用いる外観検査
装置にあっては、検査画像を取得するために複数台のカ
メラを用いることから、装置がコスト高となる。また各
カメラの設置位置や光軸調整等の調整作業が煩雑である
とともに、複数台のカメラを設置するスペースが確保で
きないようなラインでは使用できない、といった問題が
あった。

【０００５】本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなさ
れたものであり、円柱又は円筒形状の物品の外観検査に
用いる外観検査装置において、使用条件を広げ、その設
置を容易とするとともに低コスト化を図ることを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に請求項１の発明にあっては、対象物の外周を撮像手段
により撮像し、撮像した検査画像に基づき画像処理技術
を用いて外観検査を行う外観検査装置において、対象物
の検査部位と撮像手段との間に配置される筒状の反射手
段を備え、この反射手段が検査部位を囲繞可能な大きさ
に開口するとともに、反射手段の内周面が回転体の内周
面を形成する鏡面であって、撮像手段が反射手段の内周
面を介して前記検査画像を撮像するものとした。

【０００７】かかる構成においては、例えば検査部位が
円柱又は円筒形状であるとき、検査部位に対して反射手
段とカメラ等の撮像手段とをほぼ同軸上に配置すること
により、対象物の検査部位の外周全域が反射手段の内周
面に映し出され、それがカメラ等によって検査画像とし
て撮像される。したがって、カメラ等を複数用いること
なく、かつそれを対象物の周囲に配置せずに検査ができ
る。しかも、検査画像は、切れ目なく連続した均質な画
像となる。

【０００８】また、請求項２の発明にあっては、前記反
射手段の内部形状は、検査部位側から撮像手段側に向か
い次第に開口面積が大きくなる形状であるものとした。

【０００９】かかる構成においては、カメラ等の撮像手
段における画角が同一とした場合、検査部位が含まれる
環状領域の幅がより広い検査画像が得られる。つまり、
検査画像内で外観検査に必要となる領域の面積を大きく
することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
にしたがって説明する。図１は、第１の実施の形態に係
る外観検査装置１を示す図である。

【００１１】本実施の形態の外観検査装置１は、工場内
における製品の検査ライン等に設置されるものであっ
て、例えば図２に示す物品を検査対象（以下、ワークＷ
と称す）とする。すなわちワークＷは、内部に調味料等
が充填された容器体５１の口元がキャップ５２によって
閉じられた物品である。キャップ５２は合成樹脂製であ
って、略円筒形状のキャップ本体５３と、その開口部を
開閉する蓋体５４とから構成され、両者がキャップ５２
の周面に設けられたヒンジ部５５を介して一体形成され
ている。なお、蓋体５４の周面には、ヒンジ部５５の反
対側に位置して鍔部５６が形成されている。かかるワー
クＷに対する検査項目は、例えばキャップ５２周面にお
けるひび割れの有無等であり、その検査部位はキャップ
５２の全周面である。

【００１２】外観検査装置１は図１に示したように、ワ
ークＷが流れるコンベアを隔てて立設された支柱２，２
を有している。支柱２，２の上方部には一対の梁部材
３，３が上下に間隔をおき架設されており、双方の梁部
材３，３の中央部部には支持ブロック４が取り付けられ
ている。支持ブロック４は、各梁部材３，３にスライダ
ー５，５を介してＺ軸方向に摺動自在に支持されるとと
もに、図示しない上方側の梁部材３に設けられたナット
部に螺嵌する、周面に雄ネジを有する昇降ロッド６を介
して上方側の梁部材３に支持されている。なお、昇降ロ
ッド６の上端にはハンドル７が設けられており、ハンド
ル７を回転操作することにより支持ブロック４の上下位
置が調整できるようになっている。

【００１３】支持ブロック４の上方側には、ブラケット
８を介して撮像手段であるＣＣＤカメラ９が支持されて
いる。本実施の形態のＣＣＤカメラ９は垂直画角が１６
０°程の超広角の撮影レンズを備えたものである。ま
た、支持ブロック４の下部には、円板状の支持部材１０
が上下に移動可能に設けられている。支持部材１０の中
央部は開口状であり、その内部には本発明の反射手段で
ある筒状ミラー１１の下端部が内嵌されかつ固着されて
いる。前記筒状ミラー１１は正規の円筒形を有したもの
であり、内周面１１ａが鏡面加工されている。ＣＣＤカ
メラ９（撮影レンズの中心）と筒状ミラー１１の中心
は、ワークＷの中心軸Ｏとほぼ一致するよう調整され、
かつ筒状ミラー１１は、ＣＣＤカメラ９に対する位置を
ＣＣＤカメラ９の垂直画角に応じて設定されている。さ
らに、ＣＣＤカメラ９と筒状ミラー１１との間には、ブ
ラケット４ａを介して支持ブロック４に支持された環状
の照明具１２が配置されており、照明具１２によってワ
ークＷの周面が照らされるようになっている。

【００１４】一方、ＣＣＤカメラ９は画像処理装置１３
に接続されており、ＣＣＤカメラ９が撮像した画像すな
わち検査画像は、画像処理装置１３によって所定の画像
処理を施される。画像処理装置１３は、従来技術で既説
した外観検査に用いられるものと同等の機能を有するも
のであり、予め設定されたプログラムに従い動作し、前
記検査画像に対する他の画像への変形、変換、特徴の抽
出、分類、符号化といった種々の画像処理等を行う。

【００１５】そして、以上の外観検査装置１において
は、予めワークＷに対する支持ブロック４の上下位置を
所定位置、すなわち図３に示すように、ＣＣＤカメラ９
がワークＷの検査部位を筒状ミラー１１の内周面１１ａ
を介して撮像できる位置に設定しておき、各ワークＷの
検査部位をＣＣＤカメラ９によって順次撮像する。図４
（ａ）は、ＣＣＤカメラ９によって撮像される検査画像
Ｇ１を模式的に示した図であって、検査画像Ｇ１には、
ワークＷの検査部位（キャップ５２）が切れ目なく連続
した均質な環状の画像となって映ることとなる。一方、
撮像された検査画像Ｇ１は画像処理装置１３へ送られ、
画像処理装置１３は、検査画像Ｇ１の検査部位に相当す
る環状領域Ａを極座標展開することにより、図４（ｂ）
に示すように帯状の処理画像Ｇ２、つまりキャップ５２
の周面を展開した状態の画像を生成する。なお、このと
きには、所定の倍率でその幅を拡大する。そして、この
処理画像Ｇ２からワークＷのキャップ５２周面における
ひび割れの有無等を判断し、その判断結果（検査結果）
を、画像処理装置１３が有する表示部や、検査ライン等
に設置されている他の装置、例えば不良品をラインから
排除するための排除装置に出力する。なお、図４
（ａ）、（ｂ）には、図２に示したキャップ５２の各部
と対応する部分に同一の符号を付してある。

【００１６】このように、前述した外観検査装置１にお
いては、ＣＣＤカメラ９が１台であっても、それによっ
て撮像された検査画像Ｇ１に基づきワークＷの検査を行
うことができる。したがって、複数台のカメラが不要で
あることから、従来よりも低コストな装置とすることが
できる。同時に、カメラを複数台使用する場合に比べそ
の設置や光軸調整等の設置に要する調整作業が容易とな
る。

【００１７】また、ＣＣＤカメラ９をワークＷの上方に
配置すればよいため、ワークＷの全周にＣＣＤカメラ９
の設置スペースが確保できないような場合であっても対
応可能であり、使用条件が極めて広い。なお、本実施の
形態と異なり、検査箇所が水平方向へ突出しているワー
クの場合であっても、その検査箇所の突出方向にＣＣＤ
カメラ９を配置できれば対応できる。また、例えばワー
クＷの高さに変更が生じた場合には、前述した支持ブロ
ック４の上下位置を変更する必要が生じるが、ワークＷ
の周囲に広い設置スペースを確保する必要がないことか
ら、そうした変更にも容易に対処することができる。

【００１８】しかも、検査画像Ｇ１中における環状領域
Ａ（ワークＷの検査部位）は切れ目なく連続した均質な
環状の画像であることから、複数の検査画像を用いた検
査に比べると高い検査精度を得ることができる。

【００１９】また、本実施の形態においては、本発明の
反射手段として正規の円筒形を有する筒状ミラー１１を
用いたものを示したが、その内周面が回転体の内周面を
形成する鏡面であれば、他の形状を有するものを用いる
ことができる。すなわち、図５は本発明の第２の実施の
形態を示す図であって、本実施の形態は、前述した外観
検査装置１において、前記ＣＣＤカメラ９を垂直画角が
１２０°程の広角の撮影レンズを備えたものとし、かつ
前記筒状ミラー１１に代えて、内周面２１ａの断面形状
が逆ハの字形である逆円錐台形状、つまりＣＣＤカメラ
９に向かい次第に開口面積が大きくなる形状の筒状ミラ
ー２１を用いたものである。

【００２０】かかる実施の形態においても、前述したも
のと同様の効果を得ることができる。また、第１の本実
施の形態に比べると、ＣＣＤカメラ９を垂直画角が狭く
とも、ワークＷの検査部位に対する撮影角度α（撮影方
向と水平方向とがなす角度）を小さくすることができる
ため、検査時には、水平方向から撮像したものにより近
い画像、つまりワークＷの検査部位に対応する環状領域
Ａの幅Ｌがより広い検査画像Ｇ３（図６参照）が得られ
る。

【００２１】したがって、検査画像Ｇ３内で外観検査に
必要となるワークＷの検査部位に対する領域の面積をよ
り大きくすることができる。よって、画像処理装置１３
が検査画像Ｇ３から前述した手順で処理画像Ｇ４を生成
する際の画像処理が簡素化できる。同時に、より多くの
画像情報に基づく検査が行えるため、高い検査精度を容
易に得ることができる。また、ＣＣＤカメラ９の垂直画
角を狭くすることができるため、ＣＣＤカメラ９に使用
する撮像レンズには、より汎用性の高いものを使用する
ことができ、低コスト化の面でも有利である。

【００２２】なお、本実施の形態で示した筒状ミラー２
１以外にも、その内面がＣＣＤカメラ９に向かい次第に
開口面積が大きくなる形状であれば、例えば内面が放物
面の一部を形成するものや、中心軸に沿った内面の断面
形状が楕円の一部を形成するもののように他の形状を備
えた筒状ミラーを用いた場合であっても、本実施の形態
と同様の効果が得られる。

【００２３】また、以上説明した実施の形態において
は、筒状ミラー１１，２１をワークＷの検査部位（キャ
ップ５２）から離して配置する場合を示したが、筒状ミ
ラー１１，２１を検査部位に外挿するように配置しても
構わない。また、検査に際して画像処理装置１３が、検
査画像Ｇ１，Ｇ３の環状領域Ａを極座標展開して生成し
た処理画像Ｇ２，Ｇ４に基づきひび割れの有無等を判断
するものについて説明したが、画像処理装置１３は、他
の画像処理方法によってひび割れの有無等を判断するも
のであってもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の外観検査
装置にあっては、カメラ等を複数用いることなく、かつ
それを対象物の周囲に配置せずに、検査部位が円柱又は
円筒形状である対象物の検査ができるようにした。よっ
て、カメラ等が１台でよいことから、装置の低コスト化
が可能となり、同時にカメラ等の設置位置や光軸調整等
の設置に要する調整作業が容易となる。また、対象物の
周囲に確保すべきスペースが少ないため、使用条件を広
げることができる。しかも、得られる検査画像が切れ目
なく連続した均質な画像であることから、複数の検査画
像を用いた検査に比べ高い検査精度が得られる。

【００２５】これに加え、請求項２の外観検査装置にあ
っては、カメラ等の撮像手段における画角が同一とした
場合、検査画像内で外観検査に必要となる領域の面積が
より大きくできるようにした。よって、検査画像に基づ
く画像処理が簡素化できると同時に、より多くの画像情
報に基づく検査が行えるため、高い検査精度を容易に得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す外観検査装置
の概略構成図である。

【図２】ワークの一例を示す図であって、（ａ）は平面
図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図である。

【図３】図１の要部拡大図である。

【図４】（ａ）はＣＣＤカメラにより撮像した検査画
像、（ｂ）は検査画像に基づく処理画像を示す模式説明
図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態を示す、図３に対応
する説明図である。

【図６】図４に対応する模式説明図である。

【符号の説明】

１ 外観検査装置 ９ ＣＣＤカメラ １１ 筒状ミラー １１ａ 内周面 １３ 画像処理装置 ２１ 筒状ミラー ２１ａ 内周面 ５２ キャップ（検査部位） Ａ 環状領域 Ｇ１ 検査画像 Ｇ３ 検査画像 Ｏ 中心軸 Ｗ ワーク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物の外周を撮像手段により撮像し、
   撮像した検査画像に基づき画像処理技術を用いて外観検
   査を行う外観検査装置において、 対象物の検査部位と撮像手段との間に配置される筒状の
   反射手段を備え、この反射手段が検査部位を囲繞可能な
   大きさに開口するとともに、反射手段の内周面が回転体
   の内周面を形成する鏡面であって、撮像手段が反射手段
   の内周面を介して前記検査画像を撮像することを特徴と
   する外観検査装置。
2. 【請求項２】 前記反射手段の内部形状は、検査部位側
   から撮像手段側に向かい次第に開口面積が大きくなる形
   状であることを特徴とする請求項１記載の外観検査装
   置。