JP2005010036A

JP2005010036A - 外観検査装置

Info

Publication number: JP2005010036A
Application number: JP2003175040A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Nogami; 良治野上; Kazuaki Yamada; 和明山田
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd; Koyo Machine Industries Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd; JTEKT Machine Systems Corp
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】暗く映る範囲を持つワークであっても外観検査が行えるようにする。
【解決手段】検査対象物Ｗの外観を検査するための外観検査装置１であって、搬送方向Ａに並んだ複数の前記検査対象物Ｗを搬送する搬送部５と、搬送されている前記検査対象物Ｗに異なる照度で光を照射可能な照明部３と、前記照明部３による第１の照度での第１撮像と、第１の照度とは異なる第２の照度で前記第１撮像後に行う第２撮像と、が可能である撮像部２と、前記第１撮像及び第２撮像によって得られた画像に基づき、検査対象物の外観検査処理を行う処理部４と、を備えている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検査対象物の外観検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コロやローラなどの円柱状のワークに照明をあて、ワークをその中心軸まわりに回転させながらカメラによってワークを撮像し、画像処理によってワーク外周面にある欠陥を検出する外観検出装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−９８６４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の外観検査装置では、ワークの撮像範囲がフラットでなくクラウニング部などの傾斜面を持ち、この傾斜があまりにもきつい場合、カメラで撮像すると、傾斜面はワーク表面状態を検出できないほど暗く映る。したがって、傾斜がきつい場合、その傾斜面は外観検査を行うことができなかった。
一方、傾斜がきつい範囲が明るくなるまで照明の強度を上げれば、傾斜面の外観検査が可能となるが、傾斜が小さい範囲は照度が強すぎてカメラで得られた画像中では白飛びが生じて、傾斜が小さい範囲の外観検査が行うことができなくなる。
そこで、本発明の課題は、暗く映る範囲を持つワークであっても外観検査が行えるようにすることである。また、本発明の他の課題は、暗く映る範囲の外観検査が行えるようにしても検査サイクルタイムが大きくなるのを防止することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、検査対象物の外観を検査するための外観検査装置であって、搬送方向に並んだ複数の前記検査対象物を搬送する搬送部と、搬送されている前記検査対象物に異なる照度で光を照射可能な照明部と、前記照明部による第１の照度での第１撮像と、第１の照度とは異なる第２の照度で前記第１撮像後に行う第２撮像と、が可能である撮像部と、前記第１撮像及び第２撮像によって得られた画像に基づき、検査対象物の外観検査処理を行う処理部と、を備えていることを特徴とする。
【０００６】
検査対象物が暗く映る範囲を持っていても、第１照度又は第２照度のいずれかを暗く映る範囲に適した照度とし、他方の照度を明るく映る範囲に適した照度としておくことで、検査対象物の全体を適切に撮像できる。また、搬送部によって複数の検査対象物が次々と搬送されているため、連続した効率のよい検査が可能であり、撮像回数を増やしても検査サイクルタイムの増大を防止することができる。
【０００７】
前記撮像部は、搬送方向に複数の前記検査対象物を撮像可能な撮像範囲を有し、前記搬送部によって前記検査対象物が前記撮像範囲内を移動する間に、前記第１撮像及び前記第２撮像を行うのが好ましい。搬送部によって移動している検査対象物が、撮像部の撮像範囲内を移動する間に第１撮像及び第２撮像を行うことで、第１撮像及び第２撮像を共通の撮像部によって行うことができ、装置構成が簡素になる。
【０００８】
前記撮像部は、第１撮像によって得られる画像中の検査対象物と、その後の第２撮像によって得られる画像中の検査対象物との間で、共通する検査対象物を複数含むように撮像を行うのが好ましい。この場合、１回の第１撮像と１回の第２撮像で複数の検査対象物の検査が可能となり、一つの検査対象物を検査するのに第１撮像及び第２撮像という複数回の撮像を行っても、全体として撮像回数を抑制して検査サイクルタイムの増大を防止できる。
【０００９】
前記処理部は、第１撮像における画像取り込み処理と、第２撮像で取り込んだ画像に基づく外観検査処理と、を並列的に行うとともに、第２撮像における画像取り込み処理と、第１撮像で取り込んだ画像に基づく外観検査処理と、を並列的に行う、のが好ましい。
画像取り込み処理と外観検査処理とを並列的に行うことで、第１撮像と第２撮像を行っても処理時間の増大を防止できる。
【００１０】
他の観点からみた本発明は、検査対象物の外観を検査するための外観検査装置であって、搬送方向に並んだ複数の前記検査対象物を搬送する搬送部と、搬送されている前記検査対象物を回転させる回転部と、搬送されている前記検査対象物に異なる照度で光を照射可能な照明部と、前記検査対象物が前記回転部によって少なくとも一回転する間において前記照明部による第１の照度で撮像する第１撮像と、前記第１撮像後に前記検査対象物が前記回転部によって少なくとも一回転する間において前記第１の照度とは異なる第２の照度で撮像する第２撮像と、が可能であって、前記第１撮像と前記第２撮像ではそれぞれ２個以上の前記検査対象物の画像を取り込む撮像部と、前記第１撮像及び第２撮像によって得られた画像に基づき、検査対象物の外観検査処理を行う処理部と、を備えていることを特徴とする外観検査装置である。
【００１１】
他の観点からみた本発明においては、回転しながら搬送される検査対象物に対し照度が異なる第１撮像と第２撮像とが行われ、暗く映る範囲があっても適切に撮像できる。ここで、第１撮像と第２撮像は、それぞれ検査対象物が少なくとも一回転する間において行われるため、第１撮像及び第２撮像を行うと、少なくとも２回転分の時間が必要となるが、第１撮像及び第２撮像では、それぞれ２個以上の検査対象物の画像を取り込むため、全体としてサイクルタイムの増大が防止される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、外観検査装置１は、搬送されている検査対象物（以下、「ワーク」という）Ｗを撮像する撮像部２と、撮像部２による撮像範囲におけるワークＷへ光を照射する照明部３と、撮像部２からの画像の取り込み処理及び画像処理等を行う処理部４と、を備えている。図２に示すように、検査対象であるワークＷは、クラウニングコロ等の略円柱状の部品であり、円柱軸心方向Ｘの中間範囲にあって平面視において平坦な平坦部Ｗａと、軸心方向Ｘの両端範囲にあるクラウニング部として形成された傾斜部Ｗｂとを有している。
【００１３】
また、外観検査装置１は、ワークＷを撮像部２による撮像範囲へ送る搬送部５と、撮像範囲にあるワークＷを回転させる回転部６と、を備えている。ワークＷは、搬送部５及び回転部６によって、複数個が軸心方向Ｘに整列した状態で軸心方向Ｘの搬送方向Ａに送られながら軸心回りに回転する。
【００１４】
搬送部５は、回転部６の上流側に位置しており、ワークＷを下流側の回転部６側へ送り出すものである。この搬送部５は、ワーク搬送ベルト８と、ワーク押出ローラ９とを具備しており、整列した複数のワークＷの下側に配置された搬送ベルト８と、ワークＷの上側に配置された押出ローラ９と、でワークＷを挟み込むように配置されている。両者８，９の回転によって、軸心方向Ｘに整列したワークＷは、撮像部２による撮像範囲へ向けて搬送方向Ａ側へ送り出され、撮像範囲を通り抜ける。すなわち、この外観検査装置１は、スルーフィード方式となっている。なお、搬送部５は、左右からワークＷを挟み込んで回転することによってワークＷを送り出すものであってもよく、その具体的構成は限定されない。
【００１５】
この搬送部５は、ワークＷを止めることなくほぼ一定の速度で連続的に送る。したがって、ワークＷが撮像部２の撮像範囲に来ても、ワークＷは停止せず、常時移動して撮像範囲を通り抜ける。このため、ワークＷは撮像範囲を次々に通過して効率よく検査をすることができる。
【００１６】
回転部６は、搬送部５から送られてきたワークＷを軸心Ｘ回りに回転させるものであり、軸心がワークＷの軸心方向Ｘと同方向に向けられた一対のワーク回転ローラ１０，１０を備えている。一対の回転ローラ１０，１０は、水平方向に並置されており、同方向に回転駆動される。ワークＷは、搬送部５によって一対の回転ローラ１０，１０上に押し出され、回転ローラ１０，１０の回転によって所定方向に回転する。また、回転ローラ１０，１０上に押し出されたワークＷは、後方のワークＷによって搬送方向Ａに押されることで、回転ローラ１０，１０上を搬送方向Ａに移動する。すなわち、ワークＷは、回転部６において、軸心回りに回転しながら搬送方向Ａに移動する。
【００１７】
なお、本実施形態では、搬送部５と回転部とを別々の機構によって構成したが、ワークＷの搬送機能と回転機能とを一体化した単一の機構によって構成してもよい。
【００１８】
前記撮像部２は、回転しながら搬送されているワークＷを撮像できるように、回転部６の上方に配置されている。この撮像部２は、ラインセンサカメラによって構成されており、走査方向がＸ方向に一致するように設けられ、ワークＷの頂部付近のＸ方向の線画像を取得する走査を行う。Ｘ方向の走査は、繰り返し行われるため、ワークＷの回転に伴い、撮像部２はワークＷの周方向に異なる位置を走査する。したがって、ワークＷが１回転するとワークＷ外周面を展開した２次元画像が得られる。なお、ワークＷが回転とともにＸ方向へ移動しているために取得した画像はＸ方向へ傾いたものとなっているが、画像の座標変換などで必要に応じて傾きを補正すればよい。
【００１９】
図３に示すように、撮像部２は、１度の撮像で搬送方向に並んだ複数のワークＷの画像が取得できるように撮像範囲（Ｘ方向への走査範囲）Ｓが設定されている。撮像範囲は、１度の撮像において検査対象となるワークＷの個数Ｍ（ここではＭ＝２個；詳細は後述）よりも１個多い数（Ｍ＋１＝３個）乃至２個多い数（Ｍ＋２＝４個）のワークＷを撮像可能に設定されているのが好ましい。なお、図３では、検査対象ワーク数Ｍ＝２に対し、撮像範囲Ｓは、ワーク３個分より大きくワーク４個分よりもやや小さい長さに設定されており、３個のワークＷ全体を撮像可能となっている。
【００２０】
前記照明部３は、前記撮像範囲Ｓに入るワークＷをカバーするように光を照射可能となっている。この照明部３は、バー状に配列されたＬＥＤなどから構成されており、平坦部Ｗａに適した通常の照度である第１照度と、暗く映る範囲である傾斜部Ｗｂに適するように第１照度よりも明るい第２照度と、を切り替えて光を照射可能になっている。ワークＷを第１照度で照らして撮像すると、平坦部Ｗａについては外観検査に適した画像が得られるが、傾斜部Ｗｂは暗く映り外観検査に適した画像が得られない。また、ワークＷを第２照度で照らして撮像すると、傾斜部Ｗｂについては外観検査に適した画像が得られるが、平坦部Ｗａは白飛びして外観検査に適した画像は得られない。なお、照明部３における第１照度と第２照度の切替は、処理部４からの指令によって自動的に行われる。
【００２１】
外観検査装置１は、撮像部２による撮像タイミングや照明部３における照度の切替タイミングを取得するためのタイミング取得部としてワーク間検出部１２を備えている。ワーク間検出部１２は、撮像部２よりも搬送方向Ａ後方側に配置されており、検出位置１３を通過するワーク隙間部を検知するための接触センサや光センサなどで構成される。この検出位置１３をワーク隙間部が通過すると、ワーク間検出部１２は、処理部４に対してワーク間を検出したことを示す検出信号を出力する。ワーク間を検出することで、ワーク１個分の移動時間ごとのタイミングが得られ、ワークＷの移動速度が変化しても、常にワーク１個分移動時間に相当するタイミングが得られる。なお、前記タイミングは、撮像部２によって得られた画像に基づいてワーク間位置を検出することで取得してもよい。
【００２２】
以下、図３及び図４に基づき、ワークＷの外観検査に関連した処理について説明する。図３では、ワークＷは、搬送方向Ａ（図３の右から左）へワークＷ１、ワークＷ２、ワークＷ３、ワークＷ４，・・の順番で撮像範囲Ｓに入ってくる。
撮像部２は、第１照度（通常の明るさ）によって平坦部Ｗａ検査用の画像を取得するための第１撮像と、第２照度（強い明るさ）によって傾斜部Ｗｂ検査用の画像を取得するための第２撮像とを交互に行う。最初の第１撮像Ｔ１−１では、撮像範囲Ｓ内にワークＷ１及ワークＷ２が完全に入っている。次の第２撮像Ｔ２−１では、ワークが搬送方向Ａに１個分ずれており、撮像範囲Ｓ内にワークＷ１、ワークＷ２及びワークＷ３が完全に入っている。さらに次の第１撮像Ｔ１−２では、ワークが搬送方向Ａにさらに１個分ずれており、撮像範囲Ｓ内にワークＷ２、ワークＷ３、ワークＷ４が完全に入っている。
【００２３】
第１撮像及び第２撮像は、ワーク間検出部１２によって得られたタイミングで行われる。具体的には、ワーク間検出部１２によって得られたタイミングに応じて、処理部４が撮像部２に撮像トリガ信号を送信することによって各撮像が開始される。つまり、最初の撮像トリガで第１撮像Ｔ１−１が開始され、次の撮像トリガで第２撮像Ｔ２−１が開始され、以後、撮像トリガ毎に第１撮像と第２撮像とが交互に繰り返される。
【００２４】
ここで、ワークＷの搬送方向Ａへの移動速度と軸心Ｘまわりの回転速度とは、ワーク１個分の移動時間よりもワーク１回転に要する時間の方が小さくなるように設定されている。したがって、第１撮像開始後にワークが１回転して第１撮像が完了した後に第２撮像が行われることが保証され、また、第２撮像開始後にワークが１回転して第２撮像が完了した後に第１撮像が行われることが保証されている。
【００２５】
撮像トリガはワーク１個分の移動時間毎に発生するため、図３に示すように、各撮像タイミングにおけるワークの位置は、ワーク１個分ずれているだけで揃っており、撮像範囲Ｓ内に完全に入っているワークは、第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２、第３位置Ｐ３のいずれかの位置に存在する。
【００２６】
第１撮像及び第２撮像では、第１〜第３位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３にあるすべてのワークが撮像されるが、処理部４は、第１撮像で得られた画像については、第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２にあるワークを検査処理対象とし、第２撮像で得られた画像については、第２位置Ｐ２及び第３位置Ｐ３にあるワークを検査処理対象とする。以下では、第１位置Ｐ１及び第２位置を第１撮像検査対象範囲Ｓ１といい、第２位置Ｐ２及び第３位置Ｐ３を第２撮像検査対象範囲Ｓ２という。第１撮像検査対象範囲Ｓ１と第２撮像検査対象範囲Ｓ２とは、第２位置Ｐ２においてワーク１個分重複している。このように、一つの撮像部２によって得られた画像中に第１撮像検査対象範囲Ｓ１と第２撮像検査対象範囲Ｓ２が設定されているため、一つの撮像部２で足り、構成が簡素になっている。
【００２７】
処理部４は、最初の第１撮像Ｔ１−１では、ワークＷ１及びワークＷ２の平坦部検査用の画像を取り込み、次の第１撮像Ｔ１−２では、ワークＷ３及びワークＷ４の平坦部検査用の画像を取り込む。また、処理部４は、最初の第２撮像Ｔ２−１では、ワークＷ１及びワークＷ２の傾斜部検査用の画像を取り込み、次の第２撮像Ｔ２−２（図３では図示せず）では、ワークＷ３及びＷ４の傾斜部検査用の画像を取り込む。
【００２８】
図４は、処理部４における、画像取込処理と外観検査のための画像処理との処理タイミングを示している。処理部４は、第１撮像によって得た画像を取り込む第１バッファ（第１記憶部）Ｂ１と、第２撮像によって得た画像を取り込む第２バッファ（第２記憶部）Ｂ２と、を具備しており、第１バッファＢ１に関連する処理と、第２バッファＢ２に関連する処理とが、並列的に処理される。このように、複数のバッファ（記憶部）を備えていることで、複数の画像を並列的に処理でき、２回の撮像を行っても、サイクルタイムの増大が抑えられている。
【００２９】
具体的には、最初の撮像トリガによって、最初の第１撮像Ｔ１−１が開始すると、撮像部２からの画像が第１バッファＢ１に取り込まれる。第１バッファＢ１への画像取込処理は、ワークＷが少なくとも一回転する間行われ、ワークＷが一回転することでワークＷ外周面全体の外観画像が得られる。
その後、次の撮像トリガが生じると、第２撮像Ｔ２−１が開始し、撮像部２からの画像が第２バッファＢ２に取り込まれる。この第２バッファＢ２への画像取込処理と並列的に、第１バッファＢ１に取り込まれた画像に対する外観検査処理（画像処理）Ｆ−１が行われる。第１バッファＢ１の画像に対する外観検査処理Ｆ−１では、画像の第１撮像検査対象範囲Ｓ１（位置Ｐ１，Ｐ２）のワークＷ１，Ｗ２の平坦部Ｗａに対する外観検査処理を行う。外観検査処理は、画像処理によって画像中から傷などを抽出することによって行う。
【００３０】
さらに次の撮像トリガが生じると、２回目の第１撮像Ｔ１−２が開始し、撮像部２からの画像が第１バッファＢ１に取り込まれる。この第１バッファＢ１への画像取込処理と並列的に、第２バッファＢ２に取り込まれた画像に対する外観検査処理（画像処理）Ｃ−１が行われる。第２バッファＢ２の画像に対する外観検査処理Ｃ−１では、画像の第２撮像検査対象範囲Ｓ２（位置Ｐ２，Ｐ３）のワークＷ１，Ｗ２の傾斜部Ｗｂに対する外観検査処理を行う。第１撮像と第２撮像は異なるタイミングで行われているが、第１撮像検査対象範囲Ｓ１と第２撮像検査対象範囲Ｓ２に存在するワークＷ１，Ｗ２は共通のものであるため、第１撮像と第２撮像によって２つのワークＷ１，Ｗ２の平坦部Ｗａ及び傾斜部Ｗｂの画像が得られる。
【００３１】
以上の処理によって２個分のワークＷ１，Ｗ２全体への外観検査処理Ｆ−１，Ｃ−１が完了する。傾斜部Ｗｂの外観検査処理の後に、各ワークＷ１，Ｗ２が良品か否かの判定処理を行う。判定処理は、例えば、傷の数が許容範囲を超えるか否かによって行う。
以後、同様な並列処理が行われ、後続するワークＷ３，Ｗ４・・への外観検査が行われる。このように、画像取込処理と外観検査処理及び判定処理とが並列的に行われるため、サイクルタイムの増大が抑えられている。
【００３２】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、照明部に関しては、第１照度を傾斜部に適した照度とし、第２照度を平坦部に適した照度としてもよい。撮像部に関しては、ラインセンサカメラ以外のものであってもよく、例えば２次元画像が得られるカメラであってもよい。検査対象物に関しては、円柱状のものに限らず、単一照度では明るく映る範囲と暗く映る範囲が存在するものであればよい。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、検査対象物が暗く映る範囲を持っていても、第１照度又は第２照度のいずれかを暗く映る範囲に適した照度とし、他方の照度を明るく映る範囲に適した照度としておくことで、検査対象物の全体を適切に撮像できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】外観検査装置の模式図である。
【図２】検査対象物の側面図である。
【図３】撮像範囲を示す図である。
【図４】画像取込処理及び外観検査処理の並列タイムチャートである。
【符号の説明】
１外観検査装置
２撮像部
３照明部
４処理部
５搬送部
６回転部
Ａ搬送方向
Ｗワーク

Claims

検査対象物の外観を検査するための外観検査装置であって、
搬送方向に並んだ複数の前記検査対象物を搬送する搬送部と、
搬送されている前記検査対象物に異なる照度で光を照射可能な照明部と、
前記照明部による第１の照度での第１撮像と、第１の照度とは異なる第２の照度で前記第１撮像後に行う第２撮像と、が可能である撮像部と、
前記第１撮像及び第２撮像によって得られた画像に基づき、検査対象物の外観検査処理を行う処理部と、
を備えていることを特徴とする外観検査装置。
前記撮像部は、搬送方向に複数の前記検査対象物を撮像可能な撮像範囲を有し、前記搬送部によって前記検査対象物が前記撮像範囲内を移動する間に、前記第１撮像及び前記第２撮像を行うことを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
前記撮像部は、第１撮像によって得られる画像中の検査対象物と、その後の第２撮像によって得られる画像中の検査対象物との間で、共通する検査対象物を複数含むように撮像を行うものであることを特徴とする請求項１又は２記載の外観検査装置。
前記処理部は、第１撮像における画像取り込み処理と、第２撮像で取り込んだ画像に基づく外観検査処理と、を並列的に行うとともに、
第２撮像における画像取り込み処理と、第１撮像で取り込んだ画像に基づく外観検査処理と、を並列的に行う、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の外観検査装置。
検査対象物の外観を検査するための外観検査装置であって、
搬送方向に並んだ複数の前記検査対象物を搬送する搬送部と、
搬送されている前記検査対象物を回転させる回転部と、
搬送されている前記検査対象物に異なる照度で光を照射可能な照明部と、
前記検査対象物が前記回転部によって少なくとも一回転する間において前記照明部による第１の照度で撮像する第１撮像と、前記第１撮像後に前記検査対象物が前記回転部によって少なくとも一回転する間において前記第１の照度とは異なる第２の照度で撮像する第２撮像と、が可能であって、前記第１撮像と前記第２撮像ではそれぞれ２個以上の前記検査対象物の画像を取り込む撮像部と、
前記第１撮像及び第２撮像によって得られた画像に基づき、検査対象物の外観検査処理を行う処理部と、
を備えていることを特徴とする外観検査装置。