JP2002286431A - 表面凹凸検査方法および検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワーク表面の凹凸を、光学的かつ自動的に検
査する。 【解決手段】 ワークＷを回転させるとともに、反射型
レーザセンサ２を水平移動させることによって、レーザ
照射部３からワークＷにレーザ６ａを照射し、その照射
点をワークＷ上で渦巻状に走査させ、ワークＷで反射し
たレーザ６ｂをレーザ受光部４で受光し、受光データを
データ処理部８で処理し、処理データＤａをデータ比較
部９で基準デ−タ記憶部１０に記憶した基準データＤ０
と比較して、処理データＤａと基準データＤ０との一致
または不一致により、良（合格）または不良（不合格）
を良否表示部１１に表示するとともに、処理データＤａ
に基づく合成画像を画像表示部１２で表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はワークの表面凹凸状
態を検査する表面凹凸検査方法および検査装置に関し、
特に、印鑑等の凹凸を検査するのに好適する検査方法お
よび検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】表面に凹凸を有するワークの表面状態が
正しいかどうか検査する必要がある場合がある。例え
ば、印鑑を作成する場合、手彫りにせよ、機械彫りにせ
よ、彫り上がった印鑑の文字や図形が正しく彫られてい
るかどうか、検査しなければならない。特に、印鑑の場
合は単なる見た目の美観上だけでなく、印鑑を所有者の
分身のように考えたり、印相学上少しの欠けや歪みで
も、その所有者に何らかの災いをもたらすと考えたりす
る人もいるので、印鑑においては精度の高い検査が要求
される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、レーザ変位セ
ンサを用いた検査が考えられている。しかしながら、従
来のレーザ変位センサを用いた検査方法および検査装置
は、印鑑をＸ−Ｙ２軸のモータによるＸ−Ｙテーブルに
セットし、Ｘ軸モータとＹ軸モータとを、頻繁に駆動／
停止させて検査するようにしていた。

【０００４】例えば、Ｙ軸モータを停止させておいて
Ｘ軸モータのみを駆動してＸ−Ｙテーブルを−Ｘ方向に
連続的または間欠的に移動させることによって、レーザ
を印鑑のＸ方向に走査してその凹凸を検査していき（Ｘ
方向検査）、 レーザが印鑑の右端部に達するとＸ軸モータを停止し
て、Ｙ軸モータでＸ−ＹテーブルをＹ方向方向に１ピッ
チ移動させた後（Ｙ方向変位）、 Ｙ軸モータを停止させてＸ軸モータでＸ−Ｙテーブル
を今度はＸ方向に連続的または間欠的にさせることによ
って、レーザを印鑑の−Ｘ方向に走査してその凹凸を検
査していき（−Ｘ方向検査）、 レーザが印鑑の左端部に達するとＸ軸モータを停止し
て、Ｙ軸モータでＸ−ＹテーブルをＹ方向方向に１ピッ
チ移動させる（Ｙ方向変位）、といった具合に、Ｘ軸モ
ータとＹ軸モータとを頻繁に、駆動／停止を繰り返して
検査していた。

【０００５】しかしながら、このようなＸ軸モータとＹ
軸モータとを頻繁に駆動／停止を繰り返して検査する
と、Ｘ軸モータおよびＹ軸モータを、絶えず、加速−定
速−減速−停止を頻繁に繰り返すことになり、モータの
運転効率が著しく悪いのみならず、検査時間も長くかか
るという問題点があった。また、頻繁な駆動／停止を繰
り返すことによって、モータが短寿命になるといった問
題点もあった。

【０００６】したがって、本発明は、駆動機構部を連続
的に動作させて検査時間を短縮できる表面凹凸検査方法
および検査装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
された表面凹凸検査方法は、表面に凹凸を有するワーク
を回転させながら、その表面の回転半径方向にレーザ照
射点を移動させることによって、レーザ照射点をワーク
の表面で渦巻状に走査させ、その反射レーザを読み取っ
てワーク表面の凹凸を検査することを特徴とするもので
ある。

【０００８】上記の表面凹凸検査方法によれば、ワーク
の表面にレーザを渦巻状に連続照射してワーク表面の凹
凸を光学的かつ自動的に検査するようにしたので、従来
のＸ軸モータおよびＹ軸モータを頻繁に駆動／停止を繰
り返して検査する方法に比較して、ワークの回転および
レーザの照射に停止時間がなく連続動作が行えるため、
極めて短時間で検査を行うことができる。

【０００９】本発明の請求項２に記載の表面凹凸検査方
法は、前記の読み取った反射レーザのデータ処理を行
い、その処理データに基づいてワーク表面の凹凸を検査
することを特徴とするものである。

【００１０】上記の表面凹凸検査方法によれば、上記と
同様に極めて短時間で、高い精度の検査ができるのみな
らず、自動的にデータ処理を行うことによって、複雑な
凹凸形状であっても、高い精度で検査できる。

【００１１】本発明の請求項３に記載された表面凹凸検
査方法は、前記処理データに基づいてワークの表面の凹
凸を検査するとともに合成画像を作成して画像表示する
ことを特徴とするものである。

【００１２】上記の表面凹凸検査方法によれば、上記と
同様の効果が得られるのみならず、合成画像を表示する
ことによって、万一、検査結果が不良（不合格）であっ
た場合に、不良（不合格）箇所や不良状態を視覚的に確
認できる。

【００１３】本発明の請求項４に記載された表面凹凸検
査方法は、前記処理データを、基準データと比較してワ
ークの良否を検査することを特徴とするものである。

【００１４】上記の表面凹凸検査方法によれば、処理デ
ータを基準データと比較することによって、具体的な凹
凸形状がどのようなものであれ、瞬時に良否の検査がで
きる。

【００１５】本発明の請求項５に記載された表面凹凸検
査装置は、ワークを支持して回転させるワーク支持回転
機構部と、ワークに対向して配置されたレーザ照射部お
よびワーク表面で反射されたレ−ザを受光するレーザ受
光部を有する反射型レーザセンサと、前記反射型レーザ
センサをワークの回転半径方向に移動させる駆動機構部
とを有することを特徴とするものである。

【００１６】上記の表面凹凸検査装置によれば、ワーク
支持回転機構部によってワークを支持および回転させる
とともに、駆動機構部によってレーザ照射部およびレー
ザ受光部を有する反射型レーザセンサをワークの回転半
径方向に移動させるので、ワークの表面上にレーザ照射
点を渦巻状に走査させて、ワークの全面の凹凸を光学的
かつ自動的に検査することができる。したがって、ワー
クの支持回転機構部および反射型レーザセンサをワーク
の回転半径方向に移動させる駆動機構部を連続動作させ
ることができ、従来のＸ軸モータおよびＹ軸モータを頻
繁に駆動／停止を繰り返して検査する装置に比較して、
ワークの回転および反射型レーザセンサの移動に停止時
間がなく連続動作が行えるため、極めて短時間で検査を
行うことができる。

【００１７】本発明の請求項６に記載された表面凹凸検
査装置は、前記データ処理部で処理されたデータに基づ
いてワークの凹凸状態の良否を表示する良否表示部を有
することを特徴とするものである。

【００１８】上記の表面凹凸検査装置によれば、データ
処理部で処理されたデータに基づいてワークの凹凸状態
の良否（合否）を表示するので、作業者の判断が介在す
ることがなく、常に一定の検査結果が得られる。

【００１９】本発明の請求項７に記載された表面凹凸検
査装置は、基準データを記憶する基準データ記憶部と、
前記データ処理部で処理されたデータを基準データ記憶
部に記憶された基準データと比較するデータ比較部とを
有することを特徴とするものである。

【００２０】上記の表面凹凸検査装置によれば、データ
処理部で処理されたデータを基準データ記憶部に記憶さ
れた基準データと比較するので、どんな複雑な凹凸形状
であっても、短時間で、かつ、常に正確な検査結果が得
られる。

【００２１】本発明の請求項８に記載された表面凹凸検
査装置は、前記データ処理部で処理されたデータに基づ
いて作成した合成画像を表示する画像表示部を有するこ
とを特徴とするものである。

【００２２】上記の表面凹凸検査装置によれば、万一、
検査結果が不良（不合格）の場合に、その不良（不合
格）箇所や不良形状等を画像から割り出すことができ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は本発明の表面検査
方法を実施するための概略ブロック構成図を示す。

【００２４】図１において、Ｗは表面に凹凸を有するワ
ークで、例えば、各種の木、動物の角、象牙等の棒状の
印材端面に姓または姓名を彫った印鑑である。この印鑑
Ｗは適当な支持手段でその印面を上にして垂直状に支持
され、かつ第１のサーボモータＳＭ１によって、その中
心軸を中心に回転される。１はレーザ発生部で、２は反
射型レーザセンサであり、レーザを印鑑Ｗに照射するレ
ーザ照射部３と印鑑Ｗからの反射レーザを受光するレー
ザ受光部４とを備えている。５はレーザ発生部１で発生
したレーザを反射型レーザセンサ２のレーザ照射部３に
ガイドする光ファイバであり、レーザ照射部３から印鑑
Ｗに向かってレーザ６ａを照射する。印鑑Ｗで反射され
たレーザ６ｂは、レーザ受光部４に入力され、光ファイ
バ７によってガイドされて、データ処理部８に送られて
データ処理される。このデータ処理部８で処理されたデ
ータは、データ比較部９に送られて、基準データ記憶部
１０に記憶されている基準データと比較され、その比較
結果に基づいて印鑑Ｗの良否が良否表示部１１に表示さ
れる。１２は前記データ処理部８で処理されたデータに
基づいて合成した画像を表示する画像表示部である。前
記レーザ照射部３およびレーザ受光部４を有する反射型
レーザセンサ２は、第２のサーボモータＳＭ２によっ
て、水平方向に移動自在に構成されている。

【００２５】図２は本発明の実施形態の表面凹凸検査装
置における概略構成正断面図である。図２において、２
０は基盤、２１はこの基盤２０に回転自在に取り付けら
れた印鑑Ｗの支持回転機構部を構成するチャックで、基
盤２０の裏面に取り付けられた第１のサーボモータ２２
によって回転させられる。２３は基盤２０上に固定され
た枠体で、直立状の一対の脚柱部２３ａ，２３ｂと、そ
れらの上端を結合する橋絡部２３ｃとを有する。枠体２
３の橋絡部２３ｃと平行に、両脚柱部２３ａ，２３ｂに
ガイドシャフト２４の両端が固定されている。前記一方
の脚柱部２３ａの外側面には駆動機構部を構成する第２
のサーボモータ２５が取り付けられており、このサーボ
モータ２５の回転軸２５ａに、周面にボールネジを形成
した駆動軸２６が取り付けられている。そして、前記ガ
イドシャフト２４にはレーザ照射部３とレーザ受光部４
とを有する反射型レーザセンサ２を設けたスライドユニ
ット２７がスライド自在に取り付けられており、このス
ライドユニット２７は、前記ボールネジを形成した駆動
軸２６と螺合するネジ溝２８が形成されており、サーボ
モータ２５の回転動作によって、駆動軸２６が回転し、
それによってスライドユニット２７が水平移動するよう
に構成されている。

【００２６】次に、上記の図１の概略ブロック構成およ
び図２の装置の概略構成を参照して、本発明の表面凹凸
検査方法および検査装置の動作について説明する。

【００２７】まず、検査品のワークである印鑑Ｗの検査
に先立って、予め基準となる印鑑を用意して、第１のサ
ーボモータ２２および第２のサーボモータ２５を停止さ
せた状態で、チャック２１にその基準用印鑑をセッティ
ングする。次に、サーボモータ２５を駆動してスライド
ユニット２７を水平移動させて、レーザ照射部３から照
射されるレーザ６ａの照射点を前記基準用印鑑の中心点
Ｏに一致させる。

【００２８】そして、第１のサーボモータ２２を回転さ
せることによって基準用印鑑を一定速度で回転させなが
ら、第２のサーボモータ２５を駆動してスライドユニッ
ト２７を印鑑Ｗの半径方向に水平移動させて、レーザ照
射部３から照射されるレーザ６ａを基準用印鑑の表面上
で渦巻状に走査させ、基準用印鑑から反射したレーザ６
ｂをレーザ受光部４で受けて、この受光データをデータ
処理部８に送ってデータ処理し、その処理データを基準
データ記憶部１０に記憶させる。

【００２９】次に、第１，第２のサーボモータ２２，２
５を停止させた状態で、チャック２１に検査用の印鑑Ｗ
（以下、印鑑Ｗという）をセッティングした後、サーボ
モータ２５を駆動してスライドユニット２７を水平移動
させて、レーザ照射部３から照射されるレーザ６ａの照
射点を前記印鑑Ｗの中心点Ｏに一致させる。

【００３０】図３（Ａ）は、印鑑Ｗの拡大平面を示し
（凹凸は省略）、その中心点Ｏを中心にサーボモータ２
２によって、例えば、時計方向Ａに一定速度で回転させ
る。一方、サーボモータ２５によって、前記スライドユ
ニット２７を、そのレーザ４ａの照射点が前記印鑑Ｗの
中心点Ｏから半径方向Ｂに向かうように一定速度で水平
移動させる。

【００３１】すると、レーザ４ａの照射点の移動軌跡Ｓ
は、図３（Ｂ）に示すように、印鑑Ｗの表面上で見る
と、中心点Ｏから渦巻状に次第に印鑑Ｗの外方に向かっ
て走査されることになる。印鑑Ｗの表面で反射したレー
ザ６ｂは、レーザ受光部４で受光されるが、印鑑Ｗの表
面の凹凸によって、その反射したレーザ６ｂの強度が変
化するので、その受光データを順次データ処理部８に送
って、光の強弱をデータ処理することによって、高さデ
ータに変換処理するとともに、渦巻状に採取したデータ
を印鑑Ｗの印影どおりに変換処理する。

【００３２】この処理したデータＤａをデータ比較部９
に送り、データ比較部９において基準データ記憶部１０
に記憶されている基準データＤ０と比較する。処理した
データＤａが基準データＤ０と一致すれば、データ比較
部９から良否表示部１１に良品（合格品）の信号が送ら
れて、良否表示部１１に良品（合格品）の表示がされる
と同時に、画像表示部１２にその合成画像が表示され
る。もし、処理したデータＤａが基準データＤ０と不一
致であれば、データ比較部９から良否表示部１１に不良
品（不合格品）の信号が送られて、良否表示部１１に不
良品（不合格品）の表示がされると同時に、その合成画
像が画像表示部１２に表示される。

【００３３】なお、不良品（不合格品）の場合は、デー
タ処理部８の処理データＤａから直接または画像表示部
１２の表示画像から、基準データＤ０または基準画像と
不一致の不良（不合格）の箇所やその形状等を割り出す
ことができる。

【００３４】上記の検査方法および検査装置によれば、
最初の基準用印鑑のセッティングと、サーボモータ２
２，２５のスタート動作および検査用印鑑Ｗのセッティ
ングと、サーボモータ２２，２５のスタート動作以外
は、すべて光学的かつ自動的に行われ、しかも、第１の
サーボモータ２２および第２のサーボモータ２５は、１
個の印鑑Ｗの検査中連続動作するので、従来のＸＹ軸２
軸モータを頻繁に駆動／停止を繰り返す検査方法および
検査装置に比較して、検査所要時間は極めて短時間で済
むのみならず、頻繁な駆動／停止を繰り返さないので、
印鑑Ｗの回転駆動用の第１サーボモータ２２および反射
型レーザセンサ駆動用の第２サーボモータ２５を長寿命
化できる。

【００３５】図４は、図１における良否表示部１１およ
び画像表示部１２の実施形態を示すパネル部３０の正面
図である。このパネル部３０は、良否表示部３１（１
１）および画像表示部３２（１２）の他に、処理データ
Ｄａの表示部３３を有する。この処理データＤａの表示
部３３は、処理データＤａに基づいて合成されて前記画
像表示部３２に表示された印鑑Ｗの合成画像Ｗ’（輪郭
のみ示し凹凸形状は図示省略）の中心点Ｏ’を通る任意
の断面表示線分Ｃに対応する各位置を横軸に、その凹凸
の高さを縦軸に表示している。このパネル部３０には、
その他必要に応じて、検査日時，断面表示，縦横断面，
ＡＤ値，表示変更，コマンド，自動等のボタンや表示部
が設けられる。

【００３６】上記実施形態の表面凹凸検査方法および検
査装置の説明では特定の実施形態について説明したが、
本発明の精神を逸脱しない範囲で各種の変形が可能であ
る。

【００３７】例えば、印鑑Ｗの印面の形状は、円形のも
のに限らず、楕円形状や、正方形や、矩形状等であって
もよい。また、通常の印鑑のように、棒状のものに限ら
ず、ゴム印のように薄型のものであってもよい。

【００３８】また、本発明は、印鑑の検査に好適するも
のではあるが、印鑑以外に、表面に凹凸を有する各種の
ワークの表面凹凸検査に適用できるものである。

【００３９】さらに、上記実施形態では、ワークを下方
にセッティングし、反射型レーザセンサを上方に対向配
置する場合について説明したが、両者を横方向に対向配
置してもよい。

【００４０】また、上記実施形態では、ワークの中心点
Ｏからワークの外方に向かってレーザ照射点を移動させ
る場合について説明したが、このようにすれば、ワーク
の形状がどのようなものであれ、レーザ照射点をワーク
の全面に亘って走査しやすいという利点があるが、もし
必要であれば、ワークの外方から中心点Ｏに向かって移
動させるようにしてもよい。

【００４１】また、ワークの回転速度やレーザ照射点の
移動速度は、一定にする場合のみならず、レーザ照射点
の位置に応じて変化させることによって、ワーク上での
レーザ照射点の移動速度を一定にするようにしてもよ
い。

【００４２】また、上記実施形態では、反射型レーザセ
ンサとワークとの間隔寸法を一定にした場合について説
明したが、ワークの大きさ、ワークの材質、ワーク表面
の凹凸の程度等に応じて、間隔寸法を可変にしてもよ
い。

【００４３】

【発明の効果】本発明の表面凹凸検査方法は、表面に凹
凸を有するワークを回転させながら、その表面の回転半
径方向にレーザ照射点を移動させることによって、レー
ザ照射点をワークの表面で渦巻状に走査させ、その反射
レーザを読み取ってワーク表面の凹凸を検査することを
特徴とするものであるから、ワークの表面にレーザを渦
巻状に連続照射してワーク表面の凹凸を光学的かつ自動
的に検査するようにしたので、従来のＸ軸モータおよび
Ｙ軸モータを頻繁に駆動／停止を繰り返して検査する方
法に比較して、ワークの回転およびレーザの照射に停止
時間がなく連続動作が行えるため、極めて短時間で検査
を行うことができる。

【００４４】本発明の表面凹凸検査装置は、ワークを支
持して回転させるワーク支持回転機構部と、ワークに対
向して配置されたレーザ照射部およびワーク表面で反射
されたレ−ザを受光するレーザ受光部を有する反射型レ
ーザセンサと、前記反射型レーザセンサをワークの回転
半径方向に移動させる駆動機構部とを有することを特徴
とするものであるから、ワーク支持回転機構部によって
ワークを支持および回転させるとともに、駆動機構部に
よってレーザ照射部およびレーザ受光部をワークの回転
半径方向に移動させることによって、レーザ照射点をワ
ークの全面に亘って渦巻状に走査させることができ、ワ
ークの表面の凹凸状態を光学的かつ自動的に検査するこ
とができ、ワークの支持回転機構部および反射型レーザ
センサをワークの回転半径方向に移動させる駆動機構部
を連続動作させるので、従来のＸ軸モータおよびＹ軸モ
ータを頻繁に駆動／停止を繰り返して検査する装置に比
較して、ワークの回転および反射型レーザセンサの移動
に停止時間がなく連続動作が行えるため、極めて短時間
で検査を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の表面凹凸検査方法について
説明する概略ブロック構成図である。

【図２】本発明の実施形態の表面凹凸検査装置の概略構
成正断面図である。

【図３】（Ａ）は本発明の表面凹凸検査方法について説
明するワークの平面図、（Ｂ）は本発明の表面凹凸検査
方法について説明するワーク上でのレーザ照射点の走査
軌跡を示すワークの平面図である。

【図４】本発明の実施形態の良否表示部および画像表示
部を有するパネル部の正面図である。

【符号の説明】

１ レーザ発生部 ２ 反射型レーザセンサ ３ レーザ照射部 ４ レーザ受光部 ５，７ 光ファイバ ６ａ 照射レーザ ６ｂ 反射レーザ ８ データ処理部 ９ データ比較部 １０ 基準データ記憶部 １１ 良否（合否）表示部 １２ 画像表示部 ２０ 基盤 ２１ ワーク回転支持部（チャック） ２２ サーボモータ ２３ 枠体 ２４ ガイドシャフト ２５ 駆動機構部（サーボモータ） ２６ 駆動軸 ２７ スライドユニット ２８ ネジ ３０ パネル部 ３１ 良否（合否）表示部 ３２ 画像表示部 ３３ 表示部 Ｗ ワーク（印鑑） Ｗ’ワークの合成画像 Ａ ワークの回転方向 Ｂ レーザ照射点の移動方向 Ｏ ワークＷの中心点 Ｓ レーザ照射点の移動軌跡 Ｃ ワークの合成画像上の断面表示線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA45 AA49 AA54 BB03 BB16 CC00 DD06 FF41 GG04 HH04 HH12 JJ11 KK01 LL64 MM04 MM14 MM24 PP02 PP13 QQ31 RR03 SS04 SS11 2G051 AA90 AB02 AC21 BA10 BB17 BC07 CB01 CC17 DA08 EA11 EA12 FA01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に凹凸を有するワークを回転させな
   がら、その表面の回転半径方向にレーザ照射点を移動さ
   せることによって、レーザ照射点をワークの表面で渦巻
   状に走査させ、その反射レーザを読み取ってワーク表面
   の凹凸を検査することを特徴とする表面凹凸検査方法。
2. 【請求項２】 前記の読み取った反射レーザのデータ処
   理を行い、その処理データに基づいてワーク表面の凹凸
   を検査することを特徴とする請求項１に記載の表面凹凸
   検査方法。
3. 【請求項３】 前記処理データに基づいてワークの表面
   の凹凸を検査するとともに合成画像を作成して画像表示
   することを特徴とする請求項２に記載の表面凹凸検査方
   法。
4. 【請求項４】 前記処理データを、基準データと比較し
   てワークの良否を検査することを特徴とする請求項２ま
   たは３に記載の表面凹凸検査方法。
5. 【請求項５】 ワークを支持して回転させるワーク支持
   回転機構部と、ワークに対向して配置されたレーザ照射
   部およびワーク表面で反射されたレ−ザを受光するレー
   ザ受光部を有する反射型レーザセンサと、前記反射型レ
   ーザセンサをワークの回転半径方向に移動させる駆動機
   構部とを有することを特徴とする表面凹凸検査装置。
6. 【請求項６】 前記データ処理部で処理されたデータに
   基づいてワークの凹凸状態の良否を表示する良否表示部
   を有することを特徴とする請求項５に記載の表面凹凸検
   査装置。
7. 【請求項７】 基準データを記憶する基準データ記憶部
   と、前記データ処理部で処理されたデータを基準データ
   記憶部に記憶された基準データと比較するデータ比較部
   とを有することを特徴とする請求項５または６に記載の
   表面凹凸検査装置。
8. 【請求項８】 前記データ処理部で処理されたデータに
   基づいて作成した合成画像を表示する画像表示部を有す
   ることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載
   の表面凹凸検査装置。