JP2002207011A - ワークの外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性を損うことなく迅速に外観上の不良箇
所を区別することができるワークの外観検査装置を提供
する。 【解決手段】 良品ワークを撮影して作成した基準画像
と検査対象ワークを撮影して作成した検査画像とを比較
処理して不良箇所を検出するワークの外観検査装置であ
って、ワークＷをセットして原位置から９０度ずつ回転
位置決めする回転テーブル１と、この回転テーブル１に
セットされたワークＷを挟んで配置されるカメラ群２
１，２２と、ワークＷの両面から光を当てる照明器具３
１，３２と、カメラ群２１，２２が撮影して作成した検
査画像と基準画像とを比較処理してワークＷの外観検査
結果を出力する画像処理手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、良品ワークから作
成した基準画像と検査対象ワークから作成した検査画像
とをパターンマッチングして不良箇所を検出するワーク
の外観検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋳造品の外観検査は、金型への離
型剤残りによる縞模様や製品形状独自の凹凸などによ
り、自動化が困難であるため作業者の目視によって行っ
ていた。また、同じ鋳造品を複数の金型によって製造
し、しかも肉盛りなどの金型補修があるため、完全同一
な鋳造品が製造されずに外観上許容範囲内にある形状差
が生じるので、その形状差と外観上の不良箇所（欠陥）
を区別することが容易でない点も、自動化を困難にして
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、作業者による
目視検査では、作業効率が悪く、他の工程を自動化して
も、検査工程が自動化されないため、生産ライン全体と
しての効率化が図れないという問題があった。

【０００４】本発明は、従来の技術が有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、信頼性を損うことなく迅速に外観上の不良箇所
を区別することができるワークの外観検査装置を提供し
ようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく請
求項１に係る発明は、良品ワークを撮影して作成した基
準画像と検査対象ワークを撮影して作成した検査画像と
を比較処理して不良箇所を検出するワークの外観検査装
置であって、ワークをセットして所定角度ずつ回転位置
決めする回転テーブルと、この回転テーブルにセットさ
れたワークの表裏両面を一度に撮影する撮影手段と、ワ
ークの表裏両面に照明を当てる照明手段と、前記撮影手
段が撮影して作成した検査画像と基準画像とを比較処理
してワークの外観検査結果を出力する画像処理手段を備
えるものである。

【０００６】請求項２に係る発明は、請求項１記載の外
観検査装置において、前記回転テーブルを原位置から９
０度ずつ回転位置決めし、その都度ワークの表裏両面を
前記撮影手段で一度に撮影するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る
ワークの外観検査装置の概要側面図、図２は回転テーブ
ルの概要正面図、図３は基準画像作成の手順を示すフロ
ーチャート、図４は本発明に係るワークの外観検査装置
による検査手順を示すフローチャートである。

【０００８】本発明に係るワークの外観検査装置は、図
１又は図２に示すように、ワーク（鋳造品）Ｗをセット
して９０度ずつ回転位置決めする回転テーブル１と、こ
の回転テーブル１にセットされたワークＷを挟んで配置
される撮影手段２と、ワークＷの両面から照明を当てる
照明手段３と、撮影手段２が撮影して作成した検査画像
と基準画像とを比較処理してワークＷの外観検査結果を
出力する画像処理手段（不図示）と、ワークＷを払い出
すワーク払出手段４と、シーケンサなどを収納した制御
盤（不図示）などを備えて構成される。また、回転テー
ブル１、撮影手段２、照明手段３は、それぞれベース盤
６に支持部材７，８，９を介して固定されている。

【０００９】回転テーブル１は、輪状のテーブル１１に
エアー圧により進退動自在なラフガイド１２及びクラン
プ部材１３を設け、減速機構を介して電動モータ１４に
よりテーブル１１を回転させる機能を有し、ワークＷを
クランプ部材１３により固定した状態で回転させること
ができる。

【００１０】また、テーブル１１は、所定角度だけ傾け
た状態で支持部材７に回転自在に取り付けられている。
減速機構は、テーブル１１の外周に形成した歯（凹凸）
１１ａと電動モータ１４の回転軸に取り付けた歯車１５
によって構成される。

【００１１】撮影手段２は、テーブル１１を挟んでワー
クＷの表側を撮影する縦横列各４台配列され合計１６台
のカメラ２１ａからなるカメラ群２１と、ワークＷの裏
側を撮影する縦横列各４台配列され合計１６台のカメラ
２２ａからなるカメラ群２２を備え、カメラ群２１，２
２は水平な状態で支持部材８に取り付けられている。

【００１２】カメラ群２１，２２を構成するカメラ２１
ａ，２２ａは、ＣＣＤ（電荷結合素子）などの固体撮像
素子からなり、ワークＷの外観形状の画像を取り込み、
取り込んだ画像を画像処理部へ出力する。

【００１３】照明手段３は、テーブル１１を挟んでワー
クＷの表側を照す照明器具３１と、ワークＷの裏側を照
す照明器具３２を備え、照明器具３１はテーブル１１の
下方から斜め上方に向けてワークＷの表側を照すように
支持部材９に取り付けられ、照明器具３２はテーブル１
１の上方から斜め下方に向けてワークＷの裏側を照すよ
うに支持部材９に取り付けられている。

【００１４】照明器具３１，３２は、蛍光灯３３と半透
明のアクリル板３４などからなり、カメラ群２１，２２
の視野内にある凹凸を有するワークＷの壁面や底部に対
してカメラ群２１，２２と同じ側の一方向からのみ所定
の照度の光を均等に当てるようにされており、蛍光灯３
３による光（乳白色光）を半透明のアクリル板３４を通
してワークＷに当てるようにしている。

【００１５】画像処理手段は、カメラ群２１，２２によ
り取り込んだ画像をノイズ除去処理して、基準画像、補
正基準画像や検査画像などを作成したり、それらの画像
を記憶したり、基準画像又は補正基準画像と検査画像と
の比較処理するパターンマッチングを行ったり、ワーク
Ｗの不良箇所を抽出して表示したりする。

【００１６】ワーク払出手段４は、シリンダ４１により
スイング（前進後退）する払出アーム４２と、払出アー
ム４２の先端部に設けたピン４３などからなり、テーブ
ル１１にセットされたワークＷを検査後に、受け取って
ワーク搬出部４４に払い出す。

【００１７】以上のように構成したワークの外観検査装
置の動作について、図３と図４に示すフローチャートに
より説明する。最初に、図３に示すフローチャートによ
り、外観検査の基準となる良品（登録ワーク）を対象と
した基準画像を作成する手順を説明する。

【００１８】先ず、ステップＳＰ１において、登録ワー
クに対してショットブラスト処理を行う。鋳造後のワー
クは、離型剤やバリなどの影響で表面状態が各ワーク毎
で相違するため、そのままの状態で画像処理すると単な
る形状差と外観上の不良箇所を区別することができな
い。そこで、それらの影響を除去する手段として亜鉛粒
によるショットブラスト処理（亜鉛ショット）を行う。
但し、平均化処理や微分処理を行うことでショットブラ
スト処理を省略することもできる。

【００１９】次いで、ステップＳＰ２において、ショッ
トブラスト処理をした登録ワークをラフガイド１２を使
って原位置にあるテーブル１１にセットし、更にクラン
プ部材１３により固定する。クランプ部材１３により登
録ワークを固定した後、ラフガイド１２を後退させる。

【００２０】そして、照明器具３１，３２で登録ワーク
の表裏両面に照明をカメラ群２１，２２と同じ側の一方
向から当てながら、カメラ群２１を構成する１６台のカ
メラ２１ａとカメラ群２２を構成する１６台のカメラ２
２ａの合計３２台のカメラで、登録ワークの表裏両面を
同時に撮影し、登録ワークの画像（３２画像）を取り込
む。

【００２１】次いで、ステップＳＰ３において、テーブ
ル１１を原位置から時計回りに９０度回転させて位置決
めし、照明器具３１，３２で登録ワークの表裏両面に照
明をカメラ群２１，２２と同じ側の一方向から当てなが
ら、カメラ群２１，２２を構成する合計３２台のカメラ
で、登録ワークの表裏両面を同時に撮影し、登録ワーク
の画像（３２画像）を取り込む。

【００２２】次いで、ステップＳＰ４において、テーブ
ル１１を時計回りに更に９０度（原位置から１８０度）
回転させて位置決めし、照明器具３１，３２で登録ワー
クの表裏両面に照明をカメラ群２１，２２と同じ側の一
方向から当てながら、カメラ群２１，２２を構成する合
計３２台のカメラで、登録ワークの表裏両面を同時に撮
影し、登録ワークの画像（３２画像）を取り込む。

【００２３】次いで、ステップＳＰ５において、テーブ
ル１１を時計回りに更に９０度（原位置から２７０度）
回転させて位置決めし、照明器具３１，３２で登録ワー
クの表裏両面に照明をカメラ群２１，２２と同じ側の一
方向から当てながら、カメラ群２１，２２を構成する合
計３２台のカメラで、登録ワークの表裏両面を同時に撮
影し、登録ワークの画像（３２画像）を取り込む。

【００２４】このように、テーブル１１をカメラ群２
１，２２に対して所定角度だけ傾けた状態で原位置から
時計回りに９０度、１８０度、２７０度に回転位置決め
させることにより、水平状態に固定されたカメラ群２
１，２２にとって登録ワークの全体が見易くなり、これ
によって登録ワークに形成されている油路の深い所や油
路側面などを撮影することができる。この時、ワークに
よっては油路の深い所を照すためにスポット照明を使用
することもある。

【００２５】また、照明器具３１，３２による光を、ワ
ークの壁面に光がよく当るようにカメラ群２１，２２と
同じ側の一方向からのみワークに当てることにより、光
が当った部分に角度があっても明るい状態で見ることが
できる。

【００２６】なお、４つの測定ポイントにおける画像の
取り込みのタイミングは、テーブル１１が原位置の場合
にはラフガイド１２の後退完了信号が出力された時であ
り、テーブル１１が原位置から９０度、原位置から１８
０度、原位置から２７０度の場合にはそれぞれ回転テー
ブル１の位置決め完了信号が出力された時である。

【００２７】ステップＳＰ６において、テーブル１１を
反時計回りに２７０度回転させ、原位置に復帰させる。

【００２８】次いで、ステップＳＰ７で、取り込んだ１
２８画像（４つの測定ポイント×３２台のカメラ）につ
いて、直ちにノイズ除去処理を行う。ノイズ除去処理と
は、ショットブラスト処理（亜鉛ショット）によって、
ワーク表面が梨地状になり、この梨地状による明るさの
違いによって生じるノイズなどを除去するために行う処
置で、平均化処理や微分処理などである。平均化処理に
加え微分処理を行うことにより検査精度を上げることが
可能となる。

【００２９】登録ワークに対する平均化処理は、暗くな
らないようにするものの、明るくし過ぎると誤検出の原
因となるので、周りより明るい点（画素）については平
均値に置き換えるものとする。

【００３０】そして、ステップＳＰ８において、１個の
登録ワークについて、各測定ポイントに対応した基準画
像（１２８画像）を作成する。同様に、複数の登録ワー
クについて、各測定ポイントに対応した基準画像を作成
し、これらの基準画像の互いに対応する画素中で暗い側
の値を基準データとした基準画像を各測定ポイント毎に
作成する。そして、ステップＳＰ９において、基準画像
を登録し、基準画像作成作業は終了する。

【００３１】次に、登録ワークより得られた基準画像を
利用する外観検査について、図４に示すフローチャート
により説明する。

【００３２】先ず、ステップＳＰ１１において、登録ワ
ークより得られた基準画像を読み込む。次いで、ステッ
プＳＰ１２において、登録ワークの場合と同様に、鋳造
後のワークＷに対して離型剤やバリなどの影響を除去す
るため、ショットブラスト処理（亜鉛ショット）を行
う。

【００３３】ステップＳＰ１３において、ショットブラ
スト処理したワークＷを登録ワークの場合と同様に、ラ
フガイド１２を使って原位置にあるテーブル１１にセッ
トし、更にクランプ部材１３により固定する。クランプ
部材１３によりワークＷを固定した後、ラフガイド１２
を後退させる。

【００３４】そして、照明器具３１，３２でワークＷの
表裏両面に照明をカメラ群２１，２２と同じ側の一方向
から当てながら、カメラ群２１，２２を構成する合計３
２台のカメラで、ワークＷの表裏両面を同時に撮影し、
ワークＷの画像（３２画像）を取り込む。

【００３５】次いで、ステップＳＰ１４において、テー
ブル１１を原位置から時計回りに９０度回転させて位置
決めし、照明器具３１，３２でワークＷの表裏両面に照
明をカメラ群２１，２２と同じ側の一方向から当てなが
ら、カメラ群２１，２２を構成する合計３２台のカメラ
で、ワークＷの表裏両面を同時に撮影し、ワークＷの画
像（３２画像）を取り込む。

【００３６】次いで、ステップＳＰ１５において、テー
ブル１１を時計回りに更に９０度（原位置から１８０
度）回転させて位置決めし、照明器具３１，３２でワー
クＷの表裏両面に照明をカメラ群２１，２２と同じ側の
一方向から当てながら、カメラ群２１，２２を構成する
合計３２台のカメラで、ワークＷの表裏両面を同時に撮
影し、ワークＷの画像（３２画像）を取り込む。

【００３７】次いで、ステップＳＰ１６において、テー
ブル１１を時計回りに更に９０度（原位置から２７０
度）回転させて位置決めし、照明器具３１，３２でワー
クＷの表裏両面に照明をカメラ群２１，２２と同じ側の
一方向から当てながら、カメラ群２１，２２を構成する
合計３２台のカメラで、ワークＷの表裏両面を同時に撮
影し、ワークＷの画像（３２画像）を取り込む。

【００３８】このように、テーブル１１をカメラ群２
１，２２に対して所定角度だけ傾けた状態で反時計回り
に９０度ずつ回転させることによってワークＷの姿勢を
変えて撮影することができ、ワークＷの凸凹の底や側面
なども確実に検査することができる。そして、ステップ
ＳＰ１７において、テーブル１１を反時計回りに２７０
度回転させ、原位置に復帰させる。

【００３９】更に、ステップＳＰ１８において、取り込
んだ画像について、直ちにノイズ除去処理を行う。外観
検査の対象となるワークＷに対しては、暗い箇所が明る
くならないような平均化処理を行う。但し、周囲に対し
て一点（画素）だけ暗い場合には平均化する。このよう
な平均化処理により、ノイズを除去することができる。

【００４０】そして、ステップＳＰ１９において、１個
のワークＷについて、各測定ポイントに対応した検査画
像を１２８画像（４つの測定ポイント×３２台のカメ
ラ）作成し、検査画像作成作業は終了する。

【００４１】更に、ステップＳＰ２０において、良品
（登録ワーク）から得た基準画像と外観検査の対象とな
るワークＷから得た検査画像とを比較処理するパターン
マッチングを行う。パターンマッチングでは、各測定ポ
イント毎の基準画像と検査画像について画素毎に明るさ
を比較し、ある測定ポイントの検査画像において一定数
以上の画素に一定値以上の差があった場合には、外観検
査の対象となったワークＷが不良であると判断する。

【００４２】次いで、ステップＳＰ２１において、パタ
ーンマッチングにより検出したワークＷの不良箇所を抽
出する。そして、ステップＳＰ２２において、ワークＷ
の不良箇所の座標を保存すると共に、ワークＷの不良箇
所の座標を検査画像に重ね合わせて表示する。

【００４３】次いで、ステップＳＰ２３において、先ず
シリンダ４１によりワーク払出手段４の払出アーム４２
を前進させ、払出アーム４２の先端部に設けたピン４３
でワークＷを把持する。更に、クランプ部材１３を後退
させた後、払出アーム４２を後退させてワークＷをワー
ク搬出部４４に払い出し、鋳造品の外観検査作業は終了
する。

【００４４】また、ロットが変わった場合には、基準画
像にロットが変わったことによる変更内容を加味した補
正基準画像を各測定ポイント毎に作成し、ステップＳＰ
１１において、補正基準画像を読み込み、これらの補正
基準画像と検査画像をステップＳＰ２０において、比較
処理するパターンマッチングを行う。

【００４５】ロットが変わった場合の補正基準画像は、
ロットが変わった後の最初の５〜１０個程度のワークＷ
を目視で検査して変わった所を把握し、その内容を測定
ポイント毎に基準画像に加味して手操作で作成すること
もできるし、図３に示す基準画像の作成（ステップＳＰ
１〜ステップＳＰ９）と同様にカメラ群２１，２２でロ
ット変更後のワークＷを測定ポイント毎に撮影して作成
することもできる。

【００４６】ロットの途中で、金型が微小剥離したよう
な場合等、それ以後ワークＷが不良品と判断されるが、
この場合、作業者が目視でＯＫと判断すれば、その時点
で補正基準画像を作成して登録する。この際、不良箇所
（画像の暗い所）を膨張処理（面積を大きくして）して
登録し、以後のワークＷは、この補正基準画像を用いて
検査する。

【００４７】また、金型が変わった場合（例えば、同じ
鋳造品を３つの金型で製造する場合）にも、基準画像に
金型が変わったことによる変更内容を加味した補正基準
画像を各測定ポイント毎に作成し、ステップＳＰ１１に
おいて、補正基準画像を読み込み、これらの補正基準画
像と検査画像をステップＳＰ２０において、比較処理す
るパターンマッチングを行う。

【００４８】金型が変わった場合の補正基準画像は、金
型が変わった後の最初の５〜１０個程度のワークＷを目
視で検査して変わった所を把握し、その内容を測定ポイ
ント毎に基準画像に加味して手操作で作成することもで
きるし、図３に示す基準画像の作成（ステップＳＰ１〜
ステップＳＰ９）と同様にカメラ群２１，２２で金型変
更後のワークＷを測定ポイント毎に撮影して作成するこ
ともできる。

【００４９】更に、金型に肉盛りなどの補修を施した場
合にも、基準画像に金型に肉盛りなどの補修を施したこ
とによる変更内容を加味した補正基準画像を各測定ポイ
ント毎に作成し、ステップＳＰ１１において、補正基準
画像を読み込み、これらの補正基準画像と検査画像をス
テップＳＰ２０において、比較処理するパターンマッチ
ングを行う。

【００５０】金型補修をした場合の補正基準画像は、金
型補修後の最初の５〜１０個程度のワークＷを目視で検
査して変わった所を把握し、その内容を測定ポイント毎
に基準画像に加味して手操作で作成することもできる
し、図３に示す基準画像の作成（ステップＳＰ１〜ステ
ップＳＰ９）と同様にカメラ群２１，２２で金型補修後
のワークＷを測定ポイント毎に撮影して作成することも
できる。

【００５１】そして、これらのパターンマッチングで
は、ステップＳＰ２０において、測定ポイント毎の補正
基準画像と検査画像について画素毎に明るさを比較し、
ある測定ポイントの検査画像において一定数以上の画素
に一定値以上の差があった場合、外観検査の対象となっ
たワークＷに不良箇所が存在すると判断する。

【００５２】次いで、ステップＳＰ２１において、ワー
クＷの不良箇所を抽出し、更にステップＳＰ２２におい
て、抽出したワークＷの不良箇所の座標を保存し、ワー
クＷの不良箇所の座標を検査画像に重ね合わせて表示す
る。

【００５３】このように、本発明に係るワークの外観検
査装置によれば、ワークＷを回転テーブル１に一度セッ
トしさえすれば、ワークＷの表裏両面の検査が同時にで
きるので、外観検査を迅速に行なうことができる。更
に、カメラ群２１，２２を動かすことなく、ワークＷの
画像を得るこができるので、画像の品質が低下しない。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に係る発明
によれば、ワークを回転テーブルにセットすることによ
り、ワークの表裏両面の検査が同時にできるので、外観
検査を迅速に行なうことができる。また、撮影手段を動
かすことなく、ワークの画像を得るこができるので、画
像の品質が低下しない。

【００５５】請求項２に係る発明によれば、回転テーブ
ルを９０度ずつ回転させることによってワークの姿勢を
変えて撮影することができ、ワークの凸凹の底や側面な
ども確実に検査することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るワークの外観検査装置の概要側面
図

【図２】回転テーブルの概要正面図

【図３】基準画像作成の手順を示すフローチャート

【図４】本発明に係るワークの外観検査装置による検査
手順を示すフローチャート

【符号の説明】

１…回転テーブル、２…撮影手段、３…照明手段、４…
ワーク払出手段、１１…テーブル、２１，２２…カメラ
群、３１，３２…照明器具、Ｗ…ワーク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 康俊 熊本県菊池郡大津町平川1500 本田技研工 業株式会社熊本製作所内 (72)発明者 吉田 輝幸 熊本県菊池郡大津町平川1500 本田技研工 業株式会社熊本製作所内 Ｆターム(参考） 2F065 AA07 AA49 BB05 DD06 FF01 FF04 GG03 HH02 HH13 JJ03 JJ05 JJ09 JJ26 MM04 PP13 QQ34 QQ39 RR07 SS04 SS13 UU02 UU04 UU06 2G051 AA07 AA90 AB20 AC21 CA04 CA07 DA08 EA08 EA12 EA25 EC03 5B057 AA01 BA02 BA19 CA12 CA16 CE02 CE08 DA03 DA04 DA16 DB02 DC33 DC36

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 良品ワークを撮影して作成した基準画像
   と検査対象ワークを撮影して作成した検査画像とを比較
   処理して不良箇所を検出するワークの外観検査装置であ
   って、ワークをセットして所定角度ずつ回転位置決めす
   る回転テーブルと、この回転テーブルにセットされたワ
   ークの表裏両面を一度に撮影する撮影手段と、ワークの
   表裏両面に照明を当てる照明手段と、前記撮影手段が撮
   影して作成した検査画像と基準画像とを比較処理してワ
   ークの外観検査結果を出力する画像処理手段を備えるこ
   とを特徴とするワークの外観検査装置。
2. 【請求項２】 前記回転テーブルを原位置から９０度ず
   つ回転位置決めし、その都度ワークの表裏両面を前記撮
   影手段で一度に撮影する請求項１記載の外観検査装置。