JP2005164243A - Surface defect inspection device - Google Patents

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照己 鎌田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To practically use a surface defect inspection device by robot grasping, by reducing rotation deflection in an open end when inspecting a defect while rotated under the condition where one side of an inspected object is grasped and where the other side is opened. <P>SOLUTION: In this surface defect inspection device, the defect is inspected highly precisely using a following imaging means by correcting the rotation deflection of the inspected object 1 in the one side grasping by a rotation deflection correcting means, for example, by grasping the inspected object 1 while injecting air from an air injection port 9 to an inside of the inspected object 1 to correct the rotation deflection with correction of an attitude of the inspected object 1, when a grasping part 6 grasps the hollow inspection object 1. The defect is inspected thereby with the one side grasping by the robot without generating any disturbance, preparatory work change manhours are reduced in the inspected object 1 of a different length and diameter, and the inspection is automated in recycle where different goods are mixed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光学的手段を使用して円筒状の材料の表面形状若しくは微小な凹凸、突起等の表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置に関する。   The present invention relates to a surface defect inspection apparatus for inspecting a surface shape of a cylindrical material or surface defects such as minute irregularities and protrusions using an optical means.

一様な照明手段からの投射光を被測定物表面に照射し、その正反射光や拡散反射光からなる反射光分布から得られる画像に対して、物体表面の傷や凹凸及び汚れ等を検出若しくは検査することは、一般的に行われている方法である。特に、ロール紙やシート等の平面状に広がる物体や円筒状の物体においては、撮像素子としてラインセンサを用いて、物体の相対的な移動や回転によって副走査を行い、表面画像を得る方法は一般的である。   Irradiates projection light from uniform illumination means onto the surface of the object to be measured, and detects scratches, irregularities, dirt, etc. on the object surface from the image obtained from the reflected light distribution consisting of regular reflection light and diffuse reflection light Alternatively, the inspection is a generally performed method. In particular, for a planar or cylindrical object such as a roll paper or sheet, a method of obtaining a surface image by performing sub-scanning by relative movement or rotation of the object using a line sensor as an image sensor It is common.

例えば、特許文献1(表面層欠陥検出装置)に記載されるような、複写機内部の部品である感光体ドラムや帯電ロールのような円筒状の被検査物に対して、ライン状の光を被検査物に照射するとともに該被検査物を回転し該被検査物により反射される前記ライン状の光をラインセンサで検出し、該ラインセンサで得られる画像を処理して欠陥検出を行う装置がある
また、特許文献2(表面欠陥検出装置)に示されるように、ラインセンサを移動し、正反射光とラインセンサの相対位置を一定にし、微小な凹凸欠陥を検出するようにしたものもある。
For example, as described in Patent Document 1 (surface layer defect detection device), linear light is applied to a cylindrical inspection object such as a photosensitive drum or a charging roll which is a component inside a copying machine. An apparatus for detecting a defect by irradiating the inspection object, rotating the inspection object, detecting the line-shaped light reflected by the inspection object by a line sensor, and processing an image obtained by the line sensor Also, as shown in Patent Document 2 (surface defect detection device), there is also a device that moves a line sensor, makes the relative position between the specularly reflected light and the line sensor constant, and detects minute irregularities. is there.

さらに、特許文献3(感光体表面検査方法及び感光体表面検査装置)に示されるように、カメラ位置による凹凸欠陥検出感度の変化に着目した提案例もある。   Furthermore, as shown in Patent Document 3 (Photoreceptor surface inspection method and Photoreceptor surface inspection apparatus), there is also a proposal example in which attention is paid to a change in the unevenness defect detection sensitivity depending on the camera position.

また、特許文献4(外観検査装置)に示されるように、インデックステーブル上のワークを順次検査する検査装置の提案例もある。   In addition, as disclosed in Patent Document 4 (appearance inspection apparatus), there is also a proposed example of an inspection apparatus that sequentially inspects workpieces on an index table.

特開平5―107197号公報JP-A-5-107197 特開平10−122841号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-122841 特開平9−325120号公報JP-A-9-325120 特開平11−258166号公報JP-A-11-258166

図1に特許文献1による提案例を示す。図1において、100は被検査物(ドラム状感光体)、101は蛍光灯、102はスリット、Kは光照射装置、Sはラインセンサ、Uはラインセンサ支持装置、Saは集光レンズ、Xは帯状光(スリット光)の長手方向又はラインセンサSの長手方向(多数の受光素子が列設された方向)、YはラインセンサSの光軸方向、Zは被検査体100の表面とラインセンサSとの相対的移動方向である(詳細は特許文献1参照)。   FIG. 1 shows an example proposed by Patent Document 1. In FIG. 1, 100 is an object to be inspected (drum-shaped photoconductor), 101 is a fluorescent lamp, 102 is a slit, K is a light irradiation device, S is a line sensor, U is a line sensor support device, Sa is a condenser lens, X Is the longitudinal direction of the strip-shaped light (slit light) or the longitudinal direction of the line sensor S (the direction in which a large number of light receiving elements are arranged), Y is the optical axis direction of the line sensor S, and Z is the surface and line of the inspection object 100 The relative movement direction with respect to the sensor S (refer to Patent Document 1 for details).

ところで、このような装置にて得られる反射光分布は、被測定物の表面が鏡面ではないため、ライン状の入射光の一部は全反射し、一部は表面で散乱することにより、特許文献2に記載されるように空間的な広がりを示す(図2)。   By the way, the reflected light distribution obtained by such a device is patented because the surface of the object to be measured is not a mirror surface, so that part of the linear incident light is totally reflected and partly scattered on the surface. The spatial extent is shown as described in Document 2 (FIG. 2).

図2は被検査物を上方向から見た反射光の分布を説明するための図で、被検査物である感光体ドラム100の表面は鏡面ではないため、ライン状の入射光111の一部は正反射し、一部は表面で散乱する。被検査物100上の傷等の凹凸が存在しないときは、図2(a)に示すように、前記ライン状入射光111の被検査物100表面での反射光は正反射光112aが大半を占める。しかしながら、被検査物100の表面に突起や凹みなどの凹凸100aが存在する場合は、図2(b)に示すように、その凹凸部分によって、ライン状光111は被検査物100の表面で散乱し、散乱光112b(破線にて示す)を発生する。   FIG. 2 is a diagram for explaining the distribution of reflected light when the inspection object is viewed from above. Since the surface of the photosensitive drum 100 which is the inspection object is not a mirror surface, a part of the linear incident light 111 is illustrated. Are specularly reflected and some are scattered on the surface. When there are no irregularities such as scratches on the inspected object 100, as shown in FIG. 2A, most of the reflected light of the line incident light 111 on the surface of the inspected object 100 is the regular reflected light 112a. Occupy. However, when the surface of the inspection object 100 has irregularities 100a such as protrusions and depressions, the line-shaped light 111 is scattered on the surface of the inspection object 100 by the uneven portions as shown in FIG. Scattered light 112b (shown by a broken line) is generated.

このように、被検査物100表面の凹凸部分の有無によって、反射光の分布が異なることを利用して欠陥の検出を行うことができる。この時、図2(c)に示すように、正反射光成分112aをラインセンサ113aに受光させ、入力光量の減少を欠陥として検出する方法と、正反射成分から若干離れた位置にラインセンサ113bを設置し、散乱光112bの増加を欠陥として検出する方法がある。さらに、被検査物100を回転し複数ラインを副走査することにより、被検査物全面に亘っての欠陥検出を行っている。   In this way, it is possible to detect a defect by utilizing the fact that the distribution of reflected light varies depending on the presence or absence of uneven portions on the surface of the inspection object 100. At this time, as shown in FIG. 2C, the line sensor 113a receives the specularly reflected light component 112a and detects a decrease in the input light amount as a defect, and the line sensor 113b is located slightly away from the specularly reflected component. And detecting an increase in scattered light 112b as a defect. Further, the inspection object 100 is rotated and a plurality of lines are sub-scanned to detect a defect over the entire inspection object.

特許文献3に記載されているものによると、この際、反射光分布が正反射光により近い位置で画像を取得した方が、出力変化の勾配が大きくなるので表面形状による光量の変化が大きく、より微小に緩やかに変化する凹凸の検出が可能であることが示されている。   According to what is described in Patent Document 3, in this case, when the image is acquired at a position where the reflected light distribution is closer to the specularly reflected light, the change in the amount of light due to the surface shape is larger because the gradient of the output change is larger, It has been shown that it is possible to detect irregularities that change more minutely and gently.

しかしながら、実際の表面欠陥検出装置においては、被検査物の形状の歪みや、回転ムラ、振動によって反射光の受光位置とラインセンサの相対位置が変動し、この相対位置変動がセンサに入力する光量の変化として検出され、この変化を表面凹凸として誤って検出してしまう問題が生ずる。このため、適当な位置に少し離すことにより感度を下げざるを得ないのが実情であり、このため、近年のレーザプリンタの高画質・高密度化に伴い微小化する欠陥(例えば、φ0.5mmで高さ5μm程度に緩やかに変化する凹凸欠陥)は従来方法では安定して検出できないという問題がある。   However, in an actual surface defect detection device, the light receiving position of the reflected light and the relative position of the line sensor fluctuate due to distortion of the shape of the object to be inspected, rotation unevenness, or vibration, and this relative position fluctuation is the amount of light input to the sensor. There arises a problem that this change is detected as a surface irregularity by mistake. For this reason, the actual situation is that the sensitivity has to be lowered by slightly separating it to an appropriate position. For this reason, defects (for example, φ0.5 mm) that are miniaturized as the image quality and density of recent laser printers increase. However, there is a problem that irregularities that gradually change to a height of about 5 μm cannot be detected stably by the conventional method.

これに対して、被検査物の把持機構や把持装置の位置調整(円柱型を対象とする場合は、特に両端の芯ずれや平行度の調整)を行い、振動を抑えることが有効であるが、これは調整コストや設備コストが非常に大きくなる。また、特許文献4のように検査時間を短縮するために、インデックス上に複数箇所の移動端と、固定端に感光体ドラムを挟んで回転する外観検査装置においては、固定端に対する移動端の位置を回転しながら同一の光学条件を実現することは極めて困難である。   On the other hand, it is effective to suppress vibration by adjusting the position of the gripping mechanism or gripping device of the object to be inspected (especially when the cylindrical type is used, especially the misalignment or parallelism adjustment at both ends). This makes adjustment costs and equipment costs very large. Further, in the appearance inspection apparatus that rotates with a plurality of moving ends on the index and the photosensitive drum sandwiched in order to shorten the inspection time as in Patent Document 4, the position of the moving end with respect to the fixed end It is extremely difficult to realize the same optical conditions while rotating the.

特許文献2においては、実際に反射光量分布を測定するセンサと、ラインセンサを移動させる移動手段を持ち、反射光量分布の測定によりラインセンサを実際に移動追従を行うことにより上記問題を解消する方法を提示している。この方法により、光学系の変動に撮像手段を追従して、高精度に表面欠陥検査を行うことが可能となる。   In Patent Document 2, a method for solving the above problem by actually moving and tracking the line sensor by measuring the reflected light amount distribution, having a sensor for actually measuring the reflected light amount distribution and a moving means for moving the line sensor. Presents. By this method, it is possible to perform surface defect inspection with high accuracy by following the imaging means to the fluctuation of the optical system.

また、複写機等のリサイクルに伴う感光体や定着ローラ等の部品の再利用時に、回収した部品の機能や形状等の評価を行う必要があるが、これには従来の製造時には発生しないような微妙な磨耗、擦り傷等が存在し、より高精度に部品の表面形状を測定する必要が生じており、さらにリサイクルコストの低減のためにも、検査装置の大幅な低価格化が望まれている。さらに上記部品は、機種ごとに径や長さが異なる様々な品種に分類されるが、生産時は同一品種を連続して多数生産するのに対して、リサイクル品は径や長さの異なる被検査物を連続して検査する必要がある。従来の専用機においては品種の変更に伴い、段取り替えが不可欠であり、異品種混合となるリサイクル品を自動検査することは難しい。   In addition, it is necessary to evaluate the function and shape of the collected parts when reusing parts such as photoconductors and fixing rollers that accompany recycling of copiers, but this does not occur during conventional manufacturing. Subtle wear, scratches, etc. exist, and it is necessary to measure the surface shape of parts with higher precision. In addition, in order to reduce recycling costs, it is desirable to significantly reduce the cost of inspection equipment. . Furthermore, the above parts are categorized into various varieties with different diameters and lengths for each model. At the time of production, many of the same varieties are produced continuously, whereas recycled products have different diameters and lengths. It is necessary to inspect the inspection object continuously. In conventional dedicated machines, setup change is indispensable with the change of product type, and it is difficult to automatically inspect recycled products with different product types.

以上の背景から、被検査物の位置変動に追従する撮像手段を持つような検査装置の発展型として、汎用のロボットで被検査物を把持し、その把持部を回転させながら、検査を行うシステムが検討されている。この場合、その検査タクトを短縮し、把持部の段取り替え工数を削減するために、被検査物の一方を把持し、他方を開放した状態で回転することが望まれている。しかしながら、実際にロボットが被検査物を把持するときに、斜めに把持してしまったり、回転軸と被検査物の軸がずれてしまったり、把持部のガタなどによって、回転振れが生じ、開放側の振れが非常に大きくなり、追従できないという問題が発生している。   Based on the above background, as a developed version of an inspection apparatus that has an imaging means that follows the position variation of the object to be inspected, a system that performs inspection while holding the object to be inspected by a general-purpose robot and rotating the gripping part Is being considered. In this case, in order to shorten the inspection tact and reduce the number of man-hours for changing the position of the gripping part, it is desired to rotate while gripping one of the inspection objects and opening the other. However, when the robot actually grips the object to be inspected, the robot may grip it at an angle, or the rotation axis may deviate from the axis of the object to be inspected. There is a problem that the side shake becomes very large and cannot follow.

本発明の目的の一つは、被検査物の一方を把持し、他方を開放した状態で回転させながら欠陥検査を行う上で、開放端側の回転振れを小さくし、ロボット把持による表面欠陥検査装置を実用化できるようにすることである。   One of the objects of the present invention is to carry out defect inspection while holding one of the objects to be inspected and rotating while the other is opened. It is to be able to put the device into practical use.

本発明の目的の一つは、特に中空状の円筒形状の被検査物を把持するときに、内側に空気を噴出することによって、被検査物の倒れを簡単に補正し、回転振れを低減させることである
本発明の目的の一つは、中空状の円筒形状の被検査物を把持するときに、チャック用の爪から内部外側に空気を噴出させることによって、被検査物の倒れをより高精度に補正できるようにすることである。
One of the objects of the present invention is to easily correct tilting of the inspection object and reduce rotational shake by ejecting air to the inside, particularly when gripping a hollow cylindrical inspection object. One of the objects of the present invention is that when gripping a hollow cylindrical object to be inspected, air is ejected from the chuck claw to the inside and outside, thereby further inclining the object to be inspected. It is to be able to correct to accuracy.

本発明の目的の一つは、被検査物が置いてある状態で、その姿勢を検出し、ロボットが被検査物を把持するときの姿勢を、被検査物の姿勢に合わせて補正することによって、把持部に対して傾きなく把持することにより回転振れを低減させることである。   One of the objects of the present invention is to detect the posture of an object to be inspected and correct the posture when the robot grips the object to be inspected according to the posture of the object to be inspected. In other words, rotational shake is reduced by gripping the grip part without tilting.

本発明の目的の一つは、トレイなどのように被検査物が複数箇所にある場合においても、検出精度を落とすことなく被検査物の姿勢を検出し、ロボットが把持するときの姿勢を、被検査物の姿勢に合わせて補正することによって、ロボット把持部に対して傾きなく把持することにより回転振れを低減させることである。   One of the objects of the present invention is to detect the posture of the inspection object without lowering the detection accuracy even when there are a plurality of inspection objects such as a tray, and to determine the posture when the robot grips, By correcting according to the posture of the object to be inspected, it is possible to reduce rotational shake by gripping the robot gripping part without tilting.

本発明の目的の一つは、回転時に生ずる傾きの変化に対しても補正できるようにすることである。   One of the objects of the present invention is to make it possible to correct even a change in inclination that occurs during rotation.

本発明の目的の一つは、回転振れが生じても反射光分布状態を一定に保てるようにすることである。   One of the objects of the present invention is to keep the reflected light distribution state constant even when rotational shake occurs.

本発明の目的の一つは、被検査物の姿勢を検出し、姿勢を一定となるように、ロボットの姿勢を追従制御することによって回転振れを低減させることである。   One of the objects of the present invention is to reduce the rotational shake by detecting the posture of the object to be inspected and performing follow-up control on the posture of the robot so that the posture becomes constant.

請求項1記載の発明の表面欠陥検査装置は、円筒形状の被検査物を回転させながらその表面画像を検査画像として取得し欠陥の有無を検査する表面欠陥検査装置において、前記被検査物を検査位置に搬送する被検査物搬送手段と、この被検査物搬送手段に取り付けられて前記被検査物の片側を把持する把持部と、この把持部又は前記被検査物搬送手段に設けられた回転手段により前記被検査物を回転させるとともに、当該被検査物の回転に伴う反射光分布の変動に対して一定となる位置で検査画像を取得可能な検査画像取得手段と、前記被検査物の回転振れを補正する回転振れ補正手段と、を具備する。   The surface defect inspection apparatus according to claim 1 is a surface defect inspection apparatus that inspects the presence or absence of defects by acquiring a surface image as an inspection image while rotating a cylindrical inspection object, and inspecting the inspection object. Inspected object transporting means for transporting to a position, a gripping part attached to the inspected object transporting means for gripping one side of the inspected object, and a rotating means provided in the gripping part or the inspected object transporting means The inspection object is rotated by the inspection object, the inspection image acquisition means is capable of acquiring the inspection image at a position that is constant with respect to the fluctuation of the reflected light distribution accompanying the rotation of the inspection object, and the rotational shake of the inspection object And a rotational shake correcting means for correcting.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の表面欠陥検査装置において、前記回転振れ補正手段は、前記把持部に設けられた空気噴出口及び空気噴出制御手段よりなり、前記把持部が中空状の前記被検査物を把持する時に、前記空気噴出制御手段により前記空気噴出口から前記被検査物内側に空気を噴出させながら当該被検査物を把持させて、前記被検査物の姿勢を補正することにより回転振れを補正する。   According to a second aspect of the present invention, in the surface defect inspection apparatus according to the first aspect, the rotational shake correcting means comprises an air outlet and an air ejection control means provided in the grip portion, and the grip portion is hollow. When the object to be inspected is gripped, the object to be inspected is gripped while air is jetted from the air outlet to the inside of the object to be inspected by the air ejection control means, and the posture of the object to be inspected is corrected. This corrects rotational shake.

請求項3記載の発明は、請求項2記載の表面欠陥検査装置において、前記把持部は前記被検査物の内側に密着して把持する複数の爪部を備え、各爪部に前記空気噴出口を有し、かつ、前記被検査物の把持状態で噴出した空気が通る隙間を有する。   According to a third aspect of the present invention, in the surface defect inspection apparatus according to the second aspect, the gripping portion includes a plurality of claw portions that are in close contact with and grip the inside of the inspection object, and the air spout is provided in each claw portion. And a gap through which air ejected in the gripping state of the inspection object passes.

請求項4記載の発明は、請求項1記載の表面欠陥検査装置において、前記回転振れ補正手段は、前記被検査物の姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記被検査物搬送手段の姿勢を制御する被検査物搬送姿勢制御手段とよりなり、把持時に前記被検査物の姿勢を前記姿勢検出手段により検出し、その検出結果に基づき前記被検査物搬送姿勢制御手段により前記被検査物搬送手段の姿勢を補正し、前記被検査物の把持姿勢を補正することにより回転振れを補正する。   According to a fourth aspect of the present invention, in the surface defect inspection apparatus according to the first aspect, the rotational shake correcting means controls the attitude of the inspection object and the attitude of the inspection object conveying means. An inspection object conveyance posture control means for detecting the posture of the inspection object by the posture detection means at the time of gripping, and the inspection object conveyance posture control means based on the detection result of the inspection object conveyance means. The rotational shake is corrected by correcting the posture and correcting the gripping posture of the inspection object.

請求項5記載の発明は、請求項4記載の表面欠陥検査装置において、前記姿勢検出手段を前記把持部に備える。   According to a fifth aspect of the present invention, in the surface defect inspection apparatus according to the fourth aspect, the posture detecting means is provided in the grip portion.

請求項6記載の発明は、請求項1記載の表面欠陥検査装置において、前記回転振れ補正手段は、前記被検査物の姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記把持部に設けられて前記被検査物の把持姿勢を補正する把持姿勢補正手段とよりなり、検査時に前記被検査物の把持姿勢を前記姿勢検出手段により検出し、その検出結果に基づき前記把持姿勢補正手段により前記被検査物の把持姿勢を補正することにより回転振れを補正する。   According to a sixth aspect of the present invention, in the surface defect inspection apparatus according to the first aspect, the rotational shake correcting means is provided in the posture detecting means for detecting the posture of the inspection object and the gripping part, and the inspection object is provided. A gripping posture correcting unit that corrects the gripping posture of the object. The gripping posture of the inspection object is detected by the posture detection unit during inspection, and the gripping posture correction unit grips the inspection object based on the detection result. The rotational shake is corrected by correcting the posture.

請求項7記載の発明は、請求項6記載の表面欠陥検査装置において、前記把持姿勢補正手段は、前記被検査物の回転中は連続して前記被検査物の把持姿勢を補正し続ける。   According to a seventh aspect of the present invention, in the surface defect inspection apparatus according to the sixth aspect, the gripping posture correcting means continues to correct the gripping posture of the inspection object continuously while the inspection object is rotating.

請求項8記載の発明は、請求項6又は7記載の表面欠陥検査装置において、前記姿勢検出手段は、前記被検査物の把持部側とは反対側に設置され、当該被検査物の把持されていない方の端部の位置を測定する。   According to an eighth aspect of the present invention, in the surface defect inspection apparatus according to the sixth or seventh aspect, the posture detection means is installed on a side opposite to the gripping portion side of the inspection object, and the inspection object is gripped. Measure the position of the end that is not.

請求項9記載の発明は、請求項6又は7記載の表面欠陥検査装置において、前記姿勢検出手段は、前記把持部に設置された撮像手段よりなり、前記被検査物内部を通して、当該被検査物の把持部側とは反対側に設置されている基準パターンを撮像し、前記把持姿勢補正手段はその画像上の基準パターン位置が一定となるように前記被検査物の把持姿勢を補正する。   According to a ninth aspect of the present invention, in the surface defect inspection apparatus according to the sixth or seventh aspect, the posture detection means includes an imaging means installed in the grip portion, and the inspection object passes through the inspection object. A reference pattern installed on the side opposite to the gripping part is imaged, and the gripping posture correcting means corrects the gripping posture of the inspection object so that the reference pattern position on the image is constant.

請求項10記載の発明は、請求項6又は7記載の表面欠陥検査装置において、前記姿勢検出手段は、前記被検査物に対して前記検査画像取得手段とは直交する方向に設置された撮像手段よりなる。   A tenth aspect of the present invention is the surface defect inspection apparatus according to the sixth or seventh aspect, wherein the posture detection means is an image pickup means installed in a direction perpendicular to the inspection image acquisition means with respect to the inspection object. It becomes more.

請求項11記載の発明は、請求項1記載の表面欠陥検査装置において、前記検査画像取得手段は、前記被検査物の表面欠陥を検出するための第1の照明手段及び第1の撮像手段と、前記被検査物からの反射光分布を測定するための第2の撮像手段と、少なくとも前記第1の撮像手段を光軸方向及び副走査方向の2方向に移動させるための移動手段と、前記第2の撮像手段にのみ前記被検査物からの反射光を入射させる位置で前記第1の撮像手段と平行に設置された第2の照明手段と、を備え、前記回転振れ補正手段は、前記検査画像取得手段のこれらの構成要素を用い、前記被検査物を回転させるとともに、前記第1及び第2の照明手段からの反射光分布を前記第2の撮像手段で取得し、その取得画像から前記被検査物の姿勢を算出し、この算出結果に応じて少なくとも前記第1の撮像手段を前記第1の照明手段の反射光に対して前記移動手段により光軸方向及び副走査方向の2方向に追従させることにより、回転振れによる姿勢変化に対して前記検査画像取得手段の位置を補正する。   The invention according to claim 11 is the surface defect inspection apparatus according to claim 1, wherein the inspection image acquisition means includes a first illumination means and a first imaging means for detecting a surface defect of the inspection object. A second imaging unit for measuring a reflected light distribution from the object to be inspected, a moving unit for moving at least the first imaging unit in two directions of an optical axis direction and a sub-scanning direction, A second illuminating unit installed in parallel with the first imaging unit at a position where the reflected light from the inspection object is incident only on the second imaging unit. Using these components of the inspection image acquisition means, the inspection object is rotated, and the reflected light distribution from the first and second illumination means is acquired by the second imaging means, and from the acquired image Calculate the posture of the inspection object, Depending on the output result, at least the first imaging means is caused to follow the reflected light of the first illuminating means in two directions of the optical axis direction and the sub-scanning direction by the moving means, thereby changing the posture due to rotational shake. In contrast, the position of the inspection image acquisition means is corrected.

請求項12記載の発明は、請求項11記載の表面欠陥検査装置において、前記第2の照明手段に代えて、前記第1の照明手段から照射光の一部を反射するための反射手段を備える。   A twelfth aspect of the present invention is the surface defect inspection apparatus according to the eleventh aspect, wherein a reflection means for reflecting a part of irradiation light from the first illumination means is provided instead of the second illumination means. .

請求項13記載の発明は、請求項11記載の表面欠陥検査装置において、前記第2の照明手段に代えて、前記第1の照明手段から照射光を分割するための分割手段を備える。   In a thirteenth aspect of the present invention, in the surface defect inspection apparatus according to the eleventh aspect, in place of the second illuminating means, a dividing means for dividing the irradiation light from the first illuminating means is provided.

請求項14記載の発明は、請求項1記載の表面欠陥検査装置において、前記検査画像取得手段は、前記被検査物の表面欠陥を検出するための第1の照明手段及び第1の撮像手段と、前記被検査物からの反射光分布を測定するための第2の撮像手段と、少なくとも前記第1の撮像手段を副走査方向に移動させるための移動手段と、前記第2の撮像手段にのみ前記被検査物からの反射光を入射させる位置で前記第1の撮像手段と平行に設置された第2の照明手段と、を備え、前記回転振れ補正手段は、前記検査画像取得手段のこれらの構成要素を用い、前記被検査物を回転させるとともに、前記第1及び第2の照明手段からの反射光分布を前記第2の撮像手段で取得し、取得画像から被検査物の姿勢を算出し、この算出結果に応じて、前記被検査物搬送手段の姿勢を補正するとともに、少なくとも前記第1の撮像手段を前記第1の照明手段の反射光に対して前記移動手段により副走査方向に追従させることにより、回転振れによる姿勢変化に対して前記検査画像取得手段の位置を補正する。   According to a fourteenth aspect of the present invention, in the surface defect inspection apparatus according to the first aspect, the inspection image acquisition means includes a first illumination means and a first imaging means for detecting a surface defect of the inspection object. Only the second imaging means for measuring the distribution of reflected light from the object to be inspected, the moving means for moving at least the first imaging means in the sub-scanning direction, and the second imaging means only Second illumination means installed in parallel with the first imaging means at a position where the reflected light from the inspection object is incident, and the rotational shake correction means is the inspection image acquisition means. The component is used to rotate the inspection object, and the reflected light distribution from the first and second illumination means is acquired by the second imaging means, and the posture of the inspection object is calculated from the acquired image. Depending on the calculation result, While correcting the attitude of the conveying means and causing at least the first imaging means to follow the reflected light of the first illuminating means in the sub-scanning direction by the moving means, the attitude change due to rotational shake is prevented. The position of the inspection image acquisition unit is corrected.

請求項15記載の発明は、請求項14記載の表面欠陥検査装置において、前記第2の照明手段に代えて、前記第1の照明手段から照射光の一部を反射するための反射手段を備える。   According to a fifteenth aspect of the present invention, in the surface defect inspection apparatus according to the fourteenth aspect, in place of the second illuminating means, a reflecting means for reflecting a part of the irradiation light from the first illuminating means is provided. .

請求項16記載の発明は、請求項14記載の表面欠陥検査装置において、前記第2の照明手段に代えて、前記第1の照明手段から照射光を分割するための分割手段を備える。   In a sixteenth aspect of the present invention, in the surface defect inspection apparatus according to the fourteenth aspect, a splitting unit for splitting the irradiation light from the first lighting unit is provided in place of the second lighting unit.

請求項1記載の発明によれば、片側把持における被検査物の回転振れを補正するので、追従撮像手段を用いた高精度な欠陥検査が可能となる。特に、ロボットを利用することにより、従来に比べて、設置面積を小さく、低コスト化できる上に、ロボットによる片側把持によるため、長さや径の異なる被検査物に対して、段取り替え工数を削減でき、異品種が混じるようなリサイクル時の検査を自動化することもできる。   According to the first aspect of the present invention, since the rotational shake of the inspection object in one-side grip is corrected, a highly accurate defect inspection using the follow-up imaging unit is possible. In particular, by using a robot, the installation area can be reduced and the cost can be reduced compared to conventional robots. In addition, because the robot is gripped on one side, the number of setup changes can be reduced for inspection objects with different lengths and diameters. It is possible to automate the inspection at the time of recycling in which different varieties are mixed.

請求項2記載の発明によれば、非接触状態で被検査物の把持位置・倒れを補正することができる。   According to the second aspect of the present invention, it is possible to correct the gripping position / tilt of the inspection object in a non-contact state.

請求項3記載の発明によれば、非接触状態で被検査物の把持位置・倒れを補正することができる。   According to the third aspect of the invention, it is possible to correct the gripping position / falling of the inspection object in a non-contact state.

請求項4記載の発明によれば、被検査物の姿勢を検出し被検査物搬送手段が把持する姿勢を補正することにより、被検査物の位置・倒れに合わせて把持できるため、適切に把持することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, since the posture of the inspection object is detected and the posture held by the inspection object conveying means is corrected, the object can be gripped in accordance with the position / falling of the inspection object. can do.

請求項5記載の発明によれば、被検査物の姿勢検出手段を把持部に備えることにより、複数箇所から被検査物を取り出す場合においても、各位置で正確に姿勢を検出することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the posture can be accurately detected at each position even when the object to be inspected is taken out from a plurality of locations by providing the object posture detecting means in the gripping part.

請求項6記載の発明によれば、把持部の姿勢補正手段によって、被検査物を斜めに把持した場合においても、傾きを補正し回転振れを低減させることができる。   According to the sixth aspect of the present invention, even when the object to be inspected is held obliquely by the posture correcting means of the holding part, the inclination can be corrected and the rotational shake can be reduced.

請求項7記載の発明によれば、被検査物を回転中に連続して傾きを補正することによって、傾きの変動にも対応することができる。   According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to cope with fluctuations in inclination by correcting the inclination continuously while rotating the inspection object.

請求項8記載の発明によれば、開放端の位置を測定し、開放端の位置が一定となるように傾きを補正することにより、回転振れを低減させることができる。   According to the eighth aspect of the present invention, rotational shake can be reduced by measuring the position of the open end and correcting the tilt so that the position of the open end is constant.

請求項9記載の発明によれば、被検査物によって遮られた視野が、基準パターンに対して一定となるように傾きを補正することにより、回転振れを低減させることができる。   According to the ninth aspect of the invention, the rotational shake can be reduced by correcting the tilt so that the field of view obstructed by the inspection object is constant with respect to the reference pattern.

請求項10記載の発明によれば、検査画像取得手段と直交方向の傾きの変化を検出することにより、回転振れを低減させることができる。   According to the tenth aspect of the present invention, the rotational shake can be reduced by detecting the change in the inclination in the direction orthogonal to the inspection image acquisition means.

請求項11記載の発明によれば、第2の照明手段を追加し、異なる2系統の照明手段からの反射光の分布から、光軸方向の回転振れと副走査方向の回転振れに、回転振れを分離することにより、光軸方向の回転振れに対しても追従させることができる。   According to the eleventh aspect of the present invention, the second illuminating means is added, and the rotational shake is divided into the rotational shake in the optical axis direction and the rotational shake in the sub-scanning direction from the distribution of the reflected light from the two different illumination means. By separating these, it is possible to follow the rotational shake in the optical axis direction.

請求項12記載の発明によれば、第2の照明手段に代えて、反射手段を設けることにより装置コスト低減と、エネルギー消費の低減が可能となる。   According to the twelfth aspect of the present invention, it is possible to reduce the apparatus cost and the energy consumption by providing the reflection means instead of the second illumination means.

請求項13記載の発明によれば、第2の照明手段に代えて、照射光分割手段を設けることにより装置コスト低減と、エネルギー消費の低減が可能となる。   According to the thirteenth aspect of the present invention, it is possible to reduce the apparatus cost and the energy consumption by providing the irradiation light dividing means instead of the second illumination means.

請求項14記載の発明によれば、第2の照明手段を追加し、異なる2系統の照明手段からの反射光の分布から、被検査物の3次元的な姿勢を検出し、姿勢を一定となるように、被検査物搬送手段の姿勢を追従制御することで、回転振れを低減することができ、かつ、姿勢制御を被検査物搬送手段で行うため、光軸方向の移動手段を追加する必要がない。   According to the invention described in claim 14, the second illumination means is added, the three-dimensional posture of the object to be inspected is detected from the distribution of reflected light from the two different illumination devices, and the posture is kept constant. As described above, by performing follow-up control on the posture of the inspection object transporting means, it is possible to reduce rotational shake and to perform posture control by the inspection object transporting means, and therefore, a moving means in the optical axis direction is added. There is no need.

請求項15記載の発明によれば、第2の照明手段に代えて、反射手段を設けることにより装置コスト低減と、エネルギー消費の低減が可能となる。   According to the fifteenth aspect of the present invention, it is possible to reduce the apparatus cost and the energy consumption by providing the reflecting means instead of the second illumination means.

請求項16記載の発明によれば、第2の照明手段に代えて、照射光分割手段を設けることにより装置コスト低減と、エネルギー消費の低減が可能となる。   According to the sixteenth aspect of the present invention, it is possible to reduce the apparatus cost and the energy consumption by providing the irradiation light dividing means instead of the second illumination means.

本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

[背景]
本実施の形態の表面欠陥検査装置の円筒状の被検査物の一例として、複写機やレーザプリンタで使用するOPCドラムを挙げて説明する。OPCドラムは、円筒形状の金属基体の表面に多層の有機半導体を塗布してあり、基体表面の傷や、塗布状態等により、その表面に微少な凹凸や濃淡むらが顕在化する。これを従来は目視検査していたが、近年CCDカメラと画像処理により自動化する方法が開発され実用化されている。
[background]
As an example of the cylindrical inspection object of the surface defect inspection apparatus according to the present embodiment, an OPC drum used in a copying machine or a laser printer will be described. In the OPC drum, a multilayer organic semiconductor is applied to the surface of a cylindrical metal base, and minute irregularities and uneven density appear on the surface due to scratches on the surface of the base and the application state. Conventionally, this has been visually inspected, but in recent years, a method of automating by a CCD camera and image processing has been developed and put into practical use.

図1に示すように、OPCドラム100を回転させ、ラインセンサSで検査画像を取得するような検査光学系においては、凹凸欠陥を感度よく検出するために、光源101からの直接反射光成分である輝線部の近傍にラインセンサSの視野が来るように設定することが望ましいが、輝線部に近づけるほど、OPCドラム100の回転振れや、回転に伴う振動を輝度変化として検出してしまい、画像上にノイズが出てしまう。これを低減するために前述の特許文献2においては反射光の変化にラインセンサSを追従させている。   As shown in FIG. 1, in an inspection optical system in which an OPC drum 100 is rotated and an inspection image is acquired by a line sensor S, a direct reflected light component from a light source 101 is detected in order to detect uneven defects with high sensitivity. It is desirable that the line sensor S has a field of view in the vicinity of a certain bright line portion. However, the closer to the bright line portion, the rotation shake of the OPC drum 100 and the vibration accompanying the rotation are detected as a luminance change, and the image Noise appears on the top. In order to reduce this, the above-described Patent Document 2 causes the line sensor S to follow the change in reflected light.

また、同様に反射光分布の変化が一定となるような視野の画像を取得する方法としては、
A.図3に示すように、反射光分布をエリアセンサ121で測定して、自動ステージ122上に搭載されたラインセンサSをZ方向に追従させる方法
B.反射光分布をエリアセンサで測定して、被検査物とラインセンサの光路中に設けた反射板の角度を調整する方法
C.ラインセンサの代わりに高速なエリアセンサを用いて、図4に示すように、取得された検査画像上の輝線位置との相対位置が一定となる画素を、ラインセンサ出力について副走査する方法
D.被検査物とラインセンサの光路中に、被検査物の反射光を選択の一部を選択可能な反射光選択手段によって、図5に示すように、反射光分布測定用パターンと、観察用パターンを交互に繰返し、観察用パターンによる画像信号を副走査する方法
等が考えられている。
Similarly, as a method for obtaining an image of a field of view in which the change in the reflected light distribution is constant,
A. As shown in FIG. 3, the reflected light distribution is measured by the area sensor 121, and the line sensor S mounted on the automatic stage 122 is made to follow in the Z direction. A method of measuring the reflected light distribution with an area sensor and adjusting the angle of the reflecting plate provided in the optical path between the inspection object and the line sensor. A method of sub-scanning the line sensor output using a high-speed area sensor instead of the line sensor, with respect to the line sensor output, as shown in FIG. As shown in FIG. 5, a reflected light distribution measurement pattern and an observation pattern are selected by reflected light selection means capable of selecting a part of the reflected light of the inspection object in the optical path between the inspection object and the line sensor. Such a method is considered that alternately repeats and sub-scans the image signal based on the observation pattern.

本明細書では、これらの総称を「追従撮像手段」と定義し、併せて、その構成要素である、反射光分布測定を行うセンサを「反射光分布測定手段」、検査画像を取得するセンサを「検査画像取得手段」と定義する。   In this specification, these generic names are defined as “follow-up imaging means”. In addition, a sensor that performs reflected light distribution measurement, which is a constituent element thereof, is referred to as “reflected light distribution measurement means”, and a sensor that acquires an inspection image. It is defined as “inspection image acquisition means”.

図4及び図5に関しては、本実施の形態の理解を助けるために、以下に詳細に説明する。   4 and 5 will be described in detail below to facilitate understanding of the present embodiment.

[図4の詳細説明]
図4の各格子(升目)は、エリアセンサの各画素を示している。エリアセンサ上に、実線のような輝線(正反射光成分)が結像されたとき、まず、エリア全体を画像処理して、当該輝線部を検出する。この結果、得られた輝線の位置に対して、予め定められた距離離れた画素成分を、1ラインの画像データとして出力する(出力するラインデータ)。この処理を被検査物の回転に合わせて行うと、輝線部に対する相対位置が一定な画像データを順次得ることができる。
[Detailed description of FIG. 4]
Each grid (mesh) in FIG. 4 represents each pixel of the area sensor. When a bright line such as a solid line (regular reflection light component) is imaged on the area sensor, first, the entire area is subjected to image processing to detect the bright line portion. As a result, a pixel component separated by a predetermined distance from the obtained bright line position is output as one line of image data (output line data). When this process is performed in accordance with the rotation of the inspection object, image data having a fixed relative position with respect to the bright line portion can be sequentially obtained.

[図5の詳細説明]
図5(a)の各格子(升目)は、反射光選択手段の各選択要素を示している。反射光選択手段としては、DMD(Digital Micro mirror Device; 商標)等の反射手段若しくは液晶シャッタ等の透過手段がある。このような反射光選択手段において、まず、被検査物からの反射光分布を測定するために、図5(a)に示す反射光分布測定用パターンのように、反射光選択手段の選択要素を主走査方向の走査に伴い、該当する反射光分布が副走査方向に渡るように選択する。主走査方向をX方向(x=1,…,xsize)、副走査方向をY方向(y=1,…,ysize)としたときの、(x,y)での選択要素のオン/オフをsel(x,y)として表し、sel(x,y)=1でオン、sel(x,y)=0で選択要素をオフする。ただし、選択要素がオンの時にラインセンサに被検査物からの該当箇所の反射光が到達すると定義する。
[Detailed description of FIG. 5]
Each lattice (mesh) in FIG. 5A indicates each selection element of the reflected light selection means. As the reflected light selection means, there is a reflection means such as DMD (Digital Micro mirror Device; trademark) or a transmission means such as a liquid crystal shutter. In such a reflected light selection means, first, in order to measure the reflected light distribution from the object to be inspected, a selection element of the reflected light selection means is used as in the reflected light distribution measurement pattern shown in FIG. Along with scanning in the main scanning direction, the corresponding reflected light distribution is selected so as to extend in the sub-scanning direction. ON / OFF of the selected element in (x, y) when the main scanning direction is the X direction (x = 1,..., Xsize) and the sub-scanning direction is the Y direction (y = 1,..., Ysize). It is expressed as sel (x, y), and is turned on when sel (x, y) = 1, and the selected element is turned off when sel (x, y) = 0. However, it is defined that the reflected light from the inspection object reaches the line sensor when the selection element is on.

このとき、図5(a)の反射光分布測定用パターンは、
f(x)=a*(x−x\d1)+b ……………(1)
(ただし、\は商を求める演算子、aは傾き、bは初期オフセット、d1は測定周期)
(1)式から、
sel(x,f(x))=1,(x=1,…,xsize) ……………(2)
として表すことができる(その他の選択要素はオフ)。図5(a)は、a=−1,b=20,d1=20の例を図示している。
At this time, the reflected light distribution measurement pattern in FIG.
f (x) = a * (xx−d1) + b (1)
(However, \ is an operator for obtaining a quotient, a is a slope, b is an initial offset, and d1 is a measurement period.)
From equation (1)
sel (x, f (x)) = 1, (x = 1,..., xsize) (2)
(Other selection elements are off). FIG. 5A illustrates an example in which a = −1, b = 20, and d1 = 20.

このような反射光分布測定用パターンを用いることによって得られるラインセンサ信号は、被検査物からの反射光分布が図5(b)のような輝線部が最も明るくなり、周囲になるにつれ光量が落ちている場合、図5(c)のように検出周期d2となる信号が得られる。周期d1とd2との比は、光学系の倍率設定により決定される。図5においては、d1=d2として図示してある。ラインセンサ信号の各周期中の極大値を示すxにおいて、(1)式の逆関数で求められるyが、輝線部のy座標となる。このようにラインセンサを用いて、副走査方向の反射光分布を求めた反射光分布を基に、観察用パターンを生成する。図5(a)では、輝線部に相当する選択要素に対して、y方向に3選択要素ずらした要素を用いて、観察用パターンを生成した例を表す。   In the line sensor signal obtained by using such a reflected light distribution measurement pattern, the reflected light distribution from the object to be inspected is brightest at the bright line portion as shown in FIG. When it falls, a signal having the detection period d2 is obtained as shown in FIG. The ratio between the periods d1 and d2 is determined by the magnification setting of the optical system. In FIG. 5, it is illustrated as d1 = d2. In x indicating the maximum value in each cycle of the line sensor signal, y obtained by the inverse function of the equation (1) is the y coordinate of the bright line portion. In this way, using the line sensor, an observation pattern is generated based on the reflected light distribution obtained in the sub-scanning direction. FIG. 5A shows an example in which an observation pattern is generated using an element shifted by 3 selection elements in the y direction with respect to the selection element corresponding to the bright line portion.

従来は、高感度化するために、装置の剛性を高くし、回転振れや偏心がなく被検査物を回す必要があったため、専用の欠陥検査装置が必要となり、その検査機に被検査物を投入・取り出すための搬送機構も必要としていた。しかしながら、前述のような追従撮像手段を用いることで、反射光分布の変動に対して一定となるような視野で画像を取得し、高感度に欠陥を検出できるので、追従撮像手段により実現する表面欠陥検査装置においては、従来のような検査専用システムではなく、図6に示すように汎用ロボットを用いることが可能となり、装置コストを大幅に低減できるという可能性がある。図6において、1は円筒形状の被検査物、2はこの被検査物1を検査位置に搬送して回転させるためのロボットハンドのような汎用ロボット構成の被検査物搬送手段、3は被検査物1をスリット照明するライン光源、4は照明された被検査物1から検査画像を取得する検査画像取得手段を含む追従撮像手段である。また、このように汎用ロボットを用いることにより、従来は異なる径や長さの被検査物を検査するために、ロボットハンドや検査機内の被検査物の上下把持手段を交換しなければならなかったのに対して、ロボットハンドのみを交換することで対応できるため、特にリサイクル品の検査のように、検査品種の変更が頻繁な場合にも対応ができるようになるという利点もある。さらにロボットハンドを自動交換するオートツールチェンジャーを用いることによって、自動的に検査品種の変更可能となる。   Conventionally, in order to increase the sensitivity, it has been necessary to increase the rigidity of the device and rotate the inspection object without rotational runout or eccentricity, so a dedicated defect inspection device is required, and the inspection object is attached to the inspection machine. A transport mechanism for loading and unloading was also required. However, by using the tracking imaging means as described above, an image can be acquired with a field of view that is constant with respect to fluctuations in the reflected light distribution, and defects can be detected with high sensitivity. In the defect inspection apparatus, it is possible to use a general-purpose robot as shown in FIG. 6 instead of a conventional inspection dedicated system, and the apparatus cost may be significantly reduced. In FIG. 6, 1 is a cylindrical object to be inspected, 2 is an inspection object conveying means having a general-purpose robot structure such as a robot hand for conveying the object 1 to the inspection position and rotating it, 3 is an object to be inspected A line light source 4 that slit-illuminates the object 1 is a follow-up imaging unit that includes an inspection image acquisition unit that acquires an inspection image from the illuminated object 1. Further, by using a general-purpose robot in this way, conventionally, in order to inspect an object to be inspected having a different diameter or length, the upper and lower gripping means of the object to be inspected in the robot hand or the inspection machine had to be replaced. On the other hand, since it can be dealt with by exchanging only the robot hand, there is also an advantage that it can be dealt with even when the change of the inspection type is frequent, such as the inspection of the recycled product. Further, the inspection type can be automatically changed by using an auto tool changer that automatically changes the robot hand.

しかしながら、汎用ロボットによる表面欠陥検査装置を実現するために、下記課題がある。   However, in order to realize a surface defect inspection apparatus using a general-purpose robot, there are the following problems.

追従撮像手段4は、被検査物1の回転振れを光軸と垂直な平面における反射光の変化として検出し補正しており、光軸方向の回転振れに関しても、前記の光軸と垂直な平面における反射光の変化として補正している。しかし、光軸方向の変化に関しては、その変化幅が検出手段の被写界深度を超えた場合、画像にぼけが生じてしまうため、光軸方向が被写界深度内である必要がある。   The follow-up imaging unit 4 detects and corrects the rotational shake of the inspection object 1 as a change in reflected light on a plane perpendicular to the optical axis, and the rotational shake in the optical axis direction is also a plane perpendicular to the optical axis. This is corrected as a change in the reflected light. However, regarding the change in the optical axis direction, if the change width exceeds the depth of field of the detection means, the image is blurred, so the optical axis direction needs to be within the depth of field.

直径φ30mm、長さ300mmのOPCドラムを検査するために使用している光学系においては1mm程度の被写界深度があるため、従来のように回転振れを抑える機構を持つ検査装置に追従撮像手段を追加する時に、光軸方向の回転振れは問題とならなかった。しかしながら、汎用ロボットにて被検査物1の片側端部を把持し他端を開放したまま回転したときの振れ幅を測定したところ、振れが最大5mmもの振幅を持っており、対策が必要であることが判った。これを解決するために、図7に示すように被検査物1の開放端側を、固定した回転把持部5に挿入し被検査物搬送手段2(先端部分のみ図示している…以下、同様)側の把持部6とともに両端を把持する方法があるが(7,8は把持部5,6に設けられた爪部)、「固定軸へ挿入」、「把持」、回転、「解放」、「固定軸から取り出し」という「」で示す4工程が余分に必要となり、これにかかる時間や、径が異なる被検査物1を検査する際に、固定した回転把持部5の段取り替えが必要であることが問題となる。   An optical system used for inspecting an OPC drum having a diameter of 30 mm and a length of 300 mm has a depth of field of about 1 mm, so that it follows an inspection apparatus having a mechanism for suppressing rotational shake as in the past. When adding, the rotational shake in the optical axis direction was not a problem. However, when a general-purpose robot grips one end of the object to be inspected 1 and rotates it while the other end is opened, the amplitude of the vibration is as large as 5 mm. I found out. In order to solve this, as shown in FIG. 7, the open end side of the inspected object 1 is inserted into a fixed rotary gripping part 5 and the inspected object transporting means 2 (only the tip portion is shown ... ) There is a method of gripping both ends together with the gripping part 6 (7 and 8 are claw parts provided on the gripping parts 5 and 6), “insert into fixed axis”, “grip”, rotation, “release”, Four steps indicated by “” called “take out from the fixed shaft” are necessary, and when inspecting the inspection object 1 having a different time or diameter, it is necessary to replace the fixed rotary gripping portion 5. There is a problem.

[実施の形態の概要]
本実施の形態では、この片側把持による回転振れ対策を検討したものである。
片側把持の被検査物1の開放端の回転振れを詳細に観察した結果、回転振れは被検査物1の形状による他に、被検査物1が置かれている状態と、取り出すときの把持部6の姿勢の違いにより、複数回把持実験を行うと回転振れの値は大きく変動した。即ち、把持時の被検査物1と把持部6との相対位置関係にも依存することが判った。被検査物1と把持部6とが傾いた状態で把持した例を図8に示す。図8では回転したときの被検査物1を点線で示す。
[Outline of the embodiment]
In the present embodiment, a countermeasure against rotational shake due to this one-side grip is examined.
As a result of observing in detail the rotational shake of the open end of the one-side gripped inspection object 1, the rotational vibration depends on the shape of the inspection object 1, the state in which the inspection object 1 is placed, and the gripping portion when taking out When the gripping experiment was performed a plurality of times due to the difference in the posture of No. 6, the value of the rotational shake greatly fluctuated. That is, it has been found that this also depends on the relative positional relationship between the object to be inspected 1 and the gripping part 6 at the time of gripping. FIG. 8 shows an example in which the object to be inspected 1 and the grip portion 6 are gripped. In FIG. 8, the inspection object 1 when rotated is indicated by a dotted line.

本実施の形態では、上記のような回転振れを補正することにより、追従撮像手段によって表面欠陥を高感度に検出できる表面欠陥検査装置を提供する。回転振れの補正を行う各種の実施の形態例の概略を以下に述べる。   In the present embodiment, there is provided a surface defect inspection apparatus capable of detecting surface defects with high sensitivity by the follow-up imaging means by correcting the rotational shake as described above. An outline of various embodiments for correcting rotational shake will be described below.

(A) 第一の実施の形態では、把持時に被検査物の位置を補正する。
(B) 第二の実施の形態では、把持時に被検査物の姿勢に合わせて被検査物搬送手段の姿勢を補正する。
(C) 第三の実施の形態では、検査時に把持部で補正する。
(D) 第四の実施の形態では、検査時に撮像部で補正する。
(E) 第五の実施の形態では、検査時に被検査物の姿勢に合わせて被検査物搬送手段の姿勢を補正する。
(A) In the first embodiment, the position of the inspection object is corrected at the time of gripping.
(B) In the second embodiment, the posture of the inspection object conveying means is corrected in accordance with the posture of the inspection object at the time of gripping.
(C) In 3rd Embodiment, it correct | amends with a holding part at the time of a test | inspection.
(D) In the fourth embodiment, correction is performed by the imaging unit at the time of inspection.
(E) In the fifth embodiment, the posture of the inspection object conveying means is corrected in accordance with the posture of the inspection object at the time of inspection.

[第一の実施の形態…把持時に被検査物の位置を補正する]
本発明の第一の実施の形態を図9及び図10に基づいて説明する。図6、図8で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示す。特に、追従撮像手段4側による撮像・検査処理は前述した説明に準ずるものとしてその図示及び説明を省略する。
[First embodiment: Correcting the position of an object to be inspected when grasping]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those shown in FIGS. 6 and 8 are denoted by the same reference numerals. In particular, the imaging / inspection processing on the follow-up imaging means 4 side is similar to the above description, and the illustration and description thereof are omitted.

まず、被検査物1としてのOPCドラムは中空円筒状のものであり、搬送時にはその内側にロボットハンド構成の被検査物搬送手段2の複数本、例えば3本の爪部8を挿入し外側に開くことによって把持する構造とされている。被検査物1の中心軸を把持部6中心に合わせるために、3爪チャックを用いて、安定して把持するようにしているが、被検査物1が非拘束状態でトレイ上に並べられる場合など、図8に示した場合のように斜めに把持してしまうことがある。これは、把持部6に対して被検査物1の角度や位置がずれていることにより生じる現象である。   First, the OPC drum as the object to be inspected 1 has a hollow cylindrical shape, and a plurality of, for example, three claw portions 8 of the object to be inspected object conveying means 2 having a robot hand structure are inserted inside the OPC drum to the outside. It is structured to be gripped by opening. In order to align the center axis of the inspection object 1 with the center of the gripping part 6, a 3-jaw chuck is used to stably hold the inspection object 1, but the inspection object 1 is arranged on the tray in an unconstrained state. For example, it may be held obliquely as shown in FIG. This is a phenomenon that occurs when the angle or position of the inspection object 1 is deviated with respect to the grip portion 6.

これに対して、本実施の形態では、回転振れ補正手段として、図9に示すように、把持部6の中心に空気噴出口9とともにこの空気噴出口9から噴出させる空気流を制御するための空気噴出制御手段(図示せず)を設け、被検査物1内に爪部8を入れた後に、空気噴出口9から空気を噴き出させることにより、被検査物1の倒れ=回転振れを補正するようにしたものである。これは、被検査物1の内部の圧力が高くなり、外部に空気が逃げる際に、被検査物1と把持部6との隙間の圧力差がなくなるように、被検査物1が動くことによると考えられる
この場合、図10に示すように、さらに各爪部8に空気噴出口9aを持たせ、被検査物1の内面に対して外側方向に空気を噴出させることにより、より精度よく被検査物1の倒れ=回転振れを補正することができる。もっとも、各爪部8に空気噴出口9aを備える場合は、空気を噴き出しながらチャックすると空気の圧力により把持が困難となるので、爪部8が被検査物1に接触したときに、その空気が逃げる隙間(図示せず)を設ければよい。また、図10では、各爪部8の1ヶ所に空気噴出口9aを設けるようにしたが、上下2ヶ所等に設けることも倒れを補正する上で、非常に有効となる。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, as the rotational shake correcting means, the air flow ejected from the air ejection port 9 together with the air ejection port 9 at the center of the grip portion 6 is controlled. Air jet control means (not shown) is provided, and after inserting the claw portion 8 into the inspection object 1, the air is blown out from the air outlet 9 to correct the tilt of the inspection object 1 = rotational shake. It is what you do. This is because the inspected object 1 moves so that the pressure difference in the gap between the inspected object 1 and the gripping portion 6 disappears when the pressure inside the inspected object 1 increases and air escapes to the outside. In this case, as shown in FIG. 10, each claw portion 8 is further provided with an air ejection port 9 a, and air is ejected outwardly from the inner surface of the object 1 to be inspected. The tilt of the inspection object 1 can be corrected. However, in the case where each claw portion 8 is provided with an air outlet 9a, gripping is difficult due to the pressure of the air if it is chucked while blowing out air, so that when the claw portion 8 comes into contact with the object 1 to be inspected, What is necessary is just to provide the clearance (not shown) which escapes. In FIG. 10, the air outlet 9 a is provided at one location of each claw portion 8, but providing it at two locations such as the upper and lower locations is very effective in correcting the tilt.

[第二の実施の形態…把持時に被検査物の姿勢に合わせて被検査物搬送手段の姿勢を補正する]
本発明の第二の実施の形態を図11に基づいて説明する。図6、図8で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示す。特に、追従撮像手段4側による撮像・検査処理は前述した説明に準ずるものとしてその図示及び説明を省略する。
[Second Embodiment: Correcting the posture of the inspection object conveying means in accordance with the posture of the inspection object during gripping]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those shown in FIGS. 6 and 8 are denoted by the same reference numerals. In particular, the imaging / inspection processing on the follow-up imaging means 4 side is similar to the above description, and the illustration and description thereof are omitted.

把持部6に対して被検査物1の角度や位置がずれていることにより生じる把持時のずれを補正するために、前述のような被検査物1自身の姿勢を補正するのとは逆に、本実施の形態では、回転振れ補正手段として、被検査物1の姿勢を検出する姿勢検出手段と、被検査物搬送手段2の姿勢を制御する被検査物搬送姿勢制御手段とを備え、姿勢検出手段によって被検査物1の姿勢を検出し、被検査物搬送手段2の姿勢を補正することにより、回転振れを補正するようにしたものである。   Contrary to correcting the posture of the inspection object 1 itself as described above in order to correct the displacement at the time of gripping caused by the displacement of the angle or position of the inspection object 1 with respect to the gripping portion 6. In this embodiment, the rotational shake correction means includes an attitude detection means for detecting the attitude of the inspection object 1 and an inspection object conveyance attitude control means for controlling the attitude of the inspection object conveyance means 2. The rotational shake is corrected by detecting the posture of the inspection object 1 by the detecting means and correcting the posture of the inspection object conveying means 2.

姿勢検出手段としては、外部に設置した撮像手段により、把持対象の被検査物1の姿勢を検出する方法や、変位計を用いて被検査物1の位置を測定する方法等がある。また、被検査物1がトレイなどに複数搭載され搬送されるシステムにおいては、被検査物1の位置が複数あるため外部に設置した姿勢検出手段では、隣接した被検査物1に遮られ把持対象の被検査物1の姿勢を検出できないとか、全体を測定するために幅広い範囲を検出できる姿勢検出手段が必要となるという問題があるため、把持部6に姿勢検出手段を搭載することが望ましい。   As the posture detection means, there are a method of detecting the posture of the object 1 to be grasped by an imaging means installed outside, a method of measuring the position of the object 1 using a displacement meter, and the like. Further, in a system in which a plurality of objects to be inspected 1 are mounted and transported on a tray or the like, since there are a plurality of positions of the objects to be inspected 1, the posture detecting means installed outside is obstructed by the adjacent inspected objects 1 and is to be grasped It is desirable to mount the posture detection means on the grip portion 6 because it cannot detect the posture of the inspection object 1 or requires a posture detection means that can detect a wide range in order to measure the whole.

この実現方法として、図11に示すように、把持部6中央部に姿勢検出手段としての撮像手段10を設け、この撮像手段10により被検査物1を撮像しその姿勢を検出する方法がある。図11のように傾いた被検査物1に対して、被検査物搬送手段2を同様に傾かせ被検査物1に挿入し、把持することにより、把持時のずれが補正される。   As a method for realizing this, as shown in FIG. 11, there is a method in which an imaging means 10 as an attitude detection means is provided at the center of the gripping part 6 and the object 1 is imaged by the imaging means 10 and its attitude is detected. The object to be inspected 1 as shown in FIG. 11 is tilted in the same manner, and the object transporting means 2 is similarly inserted into the object to be inspected 1 and gripped, thereby correcting the shift at the time of gripping.

姿勢検出手段としては、被検査物1の上端の円の中心や、真円度を画像処理により測定し補正する方法や、3次元カメラを用いる方法等がある。他に、把持部6に設置する姿勢検出手段としては、各爪部8に被検査物1との距離を測定する距離センサを設置する方法等がある。   As the posture detecting means, there are a method of measuring and correcting the center of the circle at the upper end of the inspection object 1 and the roundness by image processing, a method of using a three-dimensional camera, and the like. In addition, as a posture detecting means installed on the gripping part 6, there is a method of installing a distance sensor for measuring the distance from the inspection object 1 on each claw part 8.

[第三の実施の形態…検査時に把持部で補正する]
本発明の第三の実施の形態を図12ないし図15に基づいて説明する。図6、図8で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示す。特に、追従撮像手段4側による撮像・検査処理は前述した説明に準ずるものとしてその図示及び説明を省略する。
[Third embodiment: Correction by gripping part during inspection]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those shown in FIGS. 6 and 8 are denoted by the same reference numerals. In particular, the imaging / inspection processing on the follow-up imaging means 4 side is similar to the above description, and the illustration and description thereof are omitted.

把持部6に対して被検査物1の角度や位置がずれていることにより生じる把持時のずれを補正するために、本実施の形態では、その把持時ではなく、把持した被検査物1の位置・傾きを実際に検査する際に補正するようにしたものである。   In the present embodiment, in order to correct a displacement at the time of gripping caused by a shift in the angle or position of the object to be inspected 1 with respect to the gripping portion 6, in this embodiment, the gripped object to be inspected 1 is not gripped. The position and inclination are corrected when actually inspecting.

即ち、本実施の形態では、回転振れ補正手段として、被検査物の姿勢を検出する姿勢検出手段と、把持部6に設けられて被検査物1の把持姿勢を補正する把持姿勢補正手段とを備え、図12(a)に示すように、把持時に被検査物1を傾いて把持しても、図12(b)のように把持部6の姿勢補正手段11によってその把持姿勢を補正することにより回転振れを低減するようにしたものである。この姿勢補正手段11としては、球面ジョイントを用いる方法や、軸方向の3本のリニアガイドを用いる方法等がある。また、傾きが大きくなると回転中心と被検査物1の中心軸の偏心が大きくなってしまうため、傾きに加えて位置を補正する手段が必要な場合もある。さらに、回転時の傾き変化に追従するためには、検査中に連続して傾き補正することが好ましい。   In other words, in the present embodiment, as the rotational shake correcting means, a posture detecting means for detecting the posture of the object to be inspected, and a gripping posture correcting means for correcting the gripping posture of the object to be inspected 1 provided on the grip portion 6. As shown in FIG. 12 (a), even if the object 1 is tilted and gripped when gripping, the gripping posture is corrected by the posture correcting means 11 of the gripping portion 6 as shown in FIG. 12 (b). Thus, the rotational shake is reduced. As the posture correcting means 11, there are a method using a spherical joint, a method using three linear guides in the axial direction, and the like. Further, since the eccentricity between the rotation center and the central axis of the inspection object 1 increases as the inclination increases, a means for correcting the position in addition to the inclination may be required. Further, in order to follow the change in tilt during rotation, it is preferable to continuously correct the tilt during the inspection.

ここで、本実施の形態の回転振れ補正手段の構成要素となる姿勢検出手段の構成例について説明する。図13は姿勢検出手段12の一例を示すもので、被検査物1の開放端側に、当該姿勢検出手段12を設置して開放端側の位置を測定し、開放端が一定位置になるように、姿勢補正手段11を制御するようにすればよい。図13に示す例では姿勢検出手段12は画像入力手段により構成され、図13(b)に示す画像図のように開放端は円として撮像されるので、この中心位置を一定となるように制御すればよい。なお、姿勢検出手段12は画像入力手段ではなく、開放端の位置を測定するような距離センサを用いる方法もある。   Here, a configuration example of the posture detection unit that is a component of the rotational shake correction unit of the present embodiment will be described. FIG. 13 shows an example of the posture detecting means 12. The posture detecting means 12 is installed on the open end side of the object 1 to measure the position of the open end side so that the open end becomes a fixed position. In addition, the posture correction means 11 may be controlled. In the example shown in FIG. 13, the posture detection means 12 is constituted by an image input means, and the open end is imaged as a circle as shown in the image diagram of FIG. 13B, so that the center position is controlled to be constant. do it. Note that there is also a method of using a distance sensor that measures the position of the open end instead of the image input unit as the posture detection unit 12.

図14は姿勢検出手段13の他例を示すもので、把持部6に設置した撮像手段(姿勢検出手段13)により、被検査物1の内部を通して、被検査物1の把持部とは反対側に設置されている基準パターン14を撮像し、その画像上の基準パターンにより、姿勢補正手段11によって姿勢を補正するようにすればよい。被検査物1の内側から撮像することにより、被検査物1によって視野が遮られるため、基準パターン14の一部が撮像されているものを、予め定められた状態で、基準パターン14を撮像できるように姿勢を補正する。図14では、放射状の線の中心部分を一定となるように姿勢補正手段11を制御する。基準パターン14としては、図14(b)に示すような放射状の他、同心円や、濃度分布パターン等、位置が一意に定まるものであればよい。   FIG. 14 shows another example of the posture detection means 13, and the image pickup means (posture detection means 13) installed on the grip 6 passes through the inside of the test object 1 and is opposite to the grip of the test object 1. The reference pattern 14 installed in the image is imaged, and the posture correction unit 11 corrects the posture based on the reference pattern on the image. Since the field of view is blocked by the inspection object 1 by imaging from the inside of the inspection object 1, the reference pattern 14 can be imaged in a predetermined state where a part of the reference pattern 14 is imaged. Correct the posture as follows. In FIG. 14, the posture correction means 11 is controlled so that the central portion of the radial line is constant. The reference pattern 14 may be any pattern whose position is uniquely determined, such as a concentric circle or a density distribution pattern, in addition to the radial pattern shown in FIG.

図15は姿勢検出手段15の他例を示すもので、被検査物1に対して検査画像取得手段(追従撮像手段4)とは直交する方向に設置された撮像手段よりなる姿勢検出手段15を備え、この姿勢検出手段(撮像手段)15により光軸方向の傾きを検出して、光軸方向の傾きが一定となるように姿勢補正手段11にて把持姿勢を補正するようにしたものである。   FIG. 15 shows another example of the posture detection means 15. The posture detection means 15 is composed of an imaging means installed in a direction orthogonal to the inspection image acquisition means (following imaging means 4) with respect to the inspection object 1. The posture detecting means (imaging means) 15 detects the inclination in the optical axis direction, and the posture correcting means 11 corrects the gripping posture so that the inclination in the optical axis direction is constant. .

[第四の実施の形態…検査時に撮像部で補正する]
本発明の第四の実施の形態を図16ないし図19に基づいて説明する。図6、図8で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示す。特に、追従撮像手段4側による撮像・検査処理は前述した説明に準ずるものとしてその説明を省略する。
[Fourth embodiment ... corrected by imaging unit during inspection]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those shown in FIGS. 6 and 8 are denoted by the same reference numerals. In particular, the imaging / inspection processing on the follow-up imaging means 4 side is similar to the above description, and the description thereof is omitted.

把持部6に対して被検査物1の角度や位置がずれていることにより生じる把持時のずれを補正するために、把持した被検査物1の位置・傾きを補正するのではなく、本実施の形態では、追従撮像手段4を光軸方向の変化に対して追従させることにより、回転振れによる相対的な光学系の姿勢変化を補正するようにしたものである。   The present embodiment does not correct the position / inclination of the grasped inspection object 1 but corrects the displacement at the time of grasping caused by the deviation of the angle or position of the inspection object 1 with respect to the grasping portion 6. In this embodiment, the follow-up imaging unit 4 is made to follow the change in the optical axis direction, thereby correcting the relative change in the posture of the optical system due to the rotational shake.

まず、光軸方向の変化に追従するために、光軸方向の振れを検出する必要があるが、従来の追従撮像手段では、ライン光源3からの反射光分布を検出しており、この方法では、光軸方向の変化と、副走査方向(図1のZ方向)の変化との区別がつかないという問題がある。従来は、区別がつかないことを利用して、光軸方向の変化に関してもZ方向の追従により対応していた。しかし、前述のように振れが大きくなると、光軸方向の変化に追従しないと、画像にぼけが生じてしまうため、光軸方向の変化と副走査方向の変化を検出する必要がある。   First, in order to follow the change in the optical axis direction, it is necessary to detect the shake in the optical axis direction. However, in the conventional follow-up imaging means, the reflected light distribution from the line light source 3 is detected. There is a problem that a change in the optical axis direction cannot be distinguished from a change in the sub-scanning direction (Z direction in FIG. 1). Conventionally, taking advantage of indistinguishability, changes in the direction of the optical axis have also been handled by tracking in the Z direction. However, if the shake increases as described above, the image will be blurred unless the change in the optical axis direction is followed. Therefore, it is necessary to detect the change in the optical axis direction and the change in the sub-scanning direction.

被検査物1の光軸方向の変化と副走査方向の変化とを区別して検出する方法について、図16を参照して説明する。図16では反射光分布測定を行うための第2の撮像手段としての反射光分布測定手段16に、追従撮像手段4に入るのと同様な反射光分布を導くために、ハーフミラー17を利用している。さらに、第1の照明手段としてのライン光源3の近傍に第2の照明手段としてのライン光源18を追加し、ライン光源18は、その被検査物1での直接反射光が反射光分布測定手段16に入り、検査画像取得手段(追従撮像手段4)には入らない位置に設置する。このようにライン光源18を設置することにより、反射光分布測定手段16には2本の輝線が撮像される。ライン光源3による輝線を基準に従来同様副走査方向の追従を行うと共に、2本の輝線の位置関係から、光軸方向の追従を行うと、光源方向の回転振れを補正することができる。   A method for distinguishing and detecting the change in the optical axis direction of the inspection object 1 and the change in the sub-scanning direction will be described with reference to FIG. In FIG. 16, a half mirror 17 is used to guide a reflected light distribution similar to that entering the tracking imaging unit 4 to the reflected light distribution measuring unit 16 as the second imaging unit for performing the reflected light distribution measurement. ing. Further, a line light source 18 as a second illuminating means is added in the vicinity of the line light source 3 as the first illuminating means, and the line light source 18 is a reflected light distribution measuring means that directly reflects light from the inspection object 1. 16 is installed at a position that does not enter the inspection image acquisition means (follow-up imaging means 4). By installing the line light source 18 in this way, two bright lines are imaged on the reflected light distribution measuring means 16. If the tracking in the sub-scanning direction is performed based on the bright line by the line light source 3 and the tracking in the optical axis direction is performed from the positional relationship of the two bright lines, the rotational shake in the light source direction can be corrected.

ここで、図17を参照して、光源と被検査物1及び反射位置と正反射光の方向を説明する。図17においては、被検査物1の表面の反射位置と被検査物1中心及びY軸のなす角をθで表し、入射角をφ、光源と反射位置及びそのX軸のなす角をαとすると、正反射光は、反射位置における接線に対して、入射角と同じ角度で反射するので、以下の式が成立する。   Here, with reference to FIG. 17, the light source, the inspection object 1, the reflection position, and the direction of the regular reflection light will be described. In FIG. 17, the angle between the reflection position on the surface of the inspection object 1 and the center of the inspection object 1 and the Y axis is represented by θ, the incident angle is φ, and the angle between the light source and the reflection position and its X axis is α. Then, since the regular reflection light is reflected at the same angle as the incident angle with respect to the tangent at the reflection position, the following expression is established.

π/2=α+θ+φ ………………(10)
π=α+β+2φ ………………(11)
(10)、(11)式よりφを消去すると、
β=2θ+α ………………(12)
となる。
π / 2 = α + θ + φ (10)
π = α + β + 2φ (11)
If φ is eliminated from the equations (10) and (11),
β = 2θ + α (12)
It becomes.

ここで、被検査物1の中心を原点として、被検査物1の半径をr、反射位置をA(x0,y0)、光源位置を(x1,y1)、正反射方向の角度をβとすると、以下の式が成立する。   Here, assuming that the center of the inspection object 1 is the origin, the radius of the inspection object 1 is r, the reflection position is A (x0, y0), the light source position is (x1, y1), and the angle in the regular reflection direction is β. The following formula is established.

y0=r*cos(θ) ………………(13)
x0=r*sin(θ) ………………(14)
tan(α)=(y1−y0)/(x1−x0) ………………(15)
ここで、式(13)とtanの加法定理から、
tan(β)=tan(2θ+α)=(tan(2θ)+tan(α))/(1−tan(2θ)*tan(α))
……………………(16)
となる。このように(16)式のように、角度θと光源位置とが決まれば、反射光の方向が決まる。
y0 = r * cos (θ) (13)
x0 = r * sin (θ) (14)
tan (α) = (y1−y0) / (x1−x0) (15)
Here, from equation (13) and tan's addition theorem,
tan (β) = tan (2θ + α) = (tan (2θ) + tan (α)) / (1-tan (2θ) * tan (α))
…………………… (16)
It becomes. As described above, when the angle θ and the light source position are determined as in the equation (16), the direction of the reflected light is determined.

実際に反射光を観察するときは、追従撮像手段4に被検査物1表面を観察するためにレンズ(図1中のレンズSa参照)を光路中に入れるため、観測する輝線はレンズと追従撮像手段4が被検査物1に対して設置される角度により決定され、輝線の位置はその反射角での反射光が追従撮像手段4に結像する位置となる。図16では、正面から観察する場合、β=0となるような角度θで反射している像を得ることになる。   When actually observing the reflected light, a lens (see the lens Sa in FIG. 1) is placed in the optical path in order to observe the surface of the inspection object 1 in the follow-up imaging means 4, so that the bright line to be observed follows the lens and the follow-up image. The means 4 is determined by the angle at which the means 4 is installed with respect to the inspection object 1, and the position of the bright line is the position where the reflected light at the reflection angle forms an image on the follow-up imaging means 4. In FIG. 16, when viewing from the front, an image reflected at an angle θ such that β = 0 is obtained.

さらに、2個の光源3,18からの正反射光が、反射光分布測定手段16に対しどのような位置に結像されるかを検討する。被検査物1での正反射光をなす反射位置は2個の光源3,18毎に異なっており、反射光分布測定手段16に対して同じ角度βとなるような反射位置からの光が導かれる。   Further, the position where the specularly reflected light from the two light sources 3 and 18 is imaged with respect to the reflected light distribution measuring means 16 will be examined. The reflection position that forms the specularly reflected light on the object under test 1 is different for each of the two light sources 3 and 18, and the light from the reflection position that has the same angle β with respect to the reflected light distribution measuring means 16 is guided. It is burned.

被検査物1の振れによる移動は、図17において光源位置が移動したことと同等なので、光源位置の変化による反射光の角度βを一定とし、反射位置を測定する。角度βから角度θを得るためには、(16)式をθについて解けばよいが、式が複雑であるので、計算機を用いて、2個の光源3,18の位置に対して、各々角度θを変化させ、角度βが同じとなるような位置をシミュレーションし求めた結果を示す。   Since the movement of the inspection object 1 due to shake is equivalent to the movement of the light source position in FIG. 17, the reflection position is measured with the angle β of the reflected light due to the change of the light source position being constant. In order to obtain the angle θ from the angle β, the equation (16) may be solved for θ. However, since the equation is complicated, each angle is determined with respect to the positions of the two light sources 3 and 18 using a computer. A result obtained by simulating and obtaining a position where the angle β is the same by changing θ is shown.

被検査物1の半径r=15mm、被検査物1の中心に対して、20度、25度の方向に132mm離れた位置に光源3,18を2個設置し、β=0となる反射光の位置を被検査物1の中心から450mm離れた点で観測したときに、輝線の位置変動をシミュレーションした結果は表1に示す通りである。   Reflected light in which two light sources 3 and 18 are installed at positions of a radius r = 15 mm of the inspection object 1 and 132 mm away from the center of the inspection object 1 in the direction of 20 degrees and 25 degrees, and β = 0. Table 1 shows the result of simulating the fluctuation of the position of the bright line when the position is observed at a point 450 mm away from the center of the inspection object 1.

Figure 2005164243
Figure 2005164243

これより、光源3による輝線位置変動が同じ方向であるが、輝線の間隔の増減が振れの方向によって異なることが判る。   From this, it can be seen that although the bright line position variation by the light source 3 is in the same direction, the increase / decrease in the bright line interval differs depending on the direction of shake.

以上の議論より、各方向(光軸方向及び副走査方向)を2個の光源3,18により検出できることから、追従撮像手段4を光軸方向及び副走査方向の2方向に移動させるための移動手段及び姿勢補正手段を追加し、光源18を追加し、反射光分布測定手段16において、光源3の輝線位置に対する、光源18の輝線位置から、光軸方向に追従させることが可能となる。また、反射光分布測定手段16が追従撮像手段4と共に移動するように設置されている場合は、光源3と光源18とにより得られる輝線の間隔が一定になるように、光軸方向の位置を制御すればよい。   From the above discussion, since each direction (optical axis direction and sub-scanning direction) can be detected by the two light sources 3 and 18, the movement for moving the follow-up imaging means 4 in two directions, the optical axis direction and the sub-scanning direction. Means and posture correction means are added, and the light source 18 is added, and the reflected light distribution measuring means 16 can follow the bright line position of the light source 3 from the bright line position of the light source 3 in the optical axis direction. Further, when the reflected light distribution measuring means 16 is installed so as to move together with the follow-up imaging means 4, the position in the optical axis direction is set so that the interval between the bright lines obtained by the light source 3 and the light source 18 is constant. Control is sufficient.

また、検査視野に関しては、光源18からの反射光の影響を小さくするために、追従撮像手段4では、光源3の輝線に対して、光源18の輝線とは反対側を検出することが望ましい。   Further, with respect to the inspection visual field, in order to reduce the influence of the reflected light from the light source 18, it is desirable for the follow-up imaging unit 4 to detect the opposite side of the bright line of the light source 18 with respect to the bright line of the light source 3.

なお、本実施の形態において、光源18を設けるのに代えて、図18に示すように、光源3から照射する光の一部を被検査物1に対して反射させる反射手段19を設けたり、或いは、図19に示すように、光源3から照射する光を分割する分割手段20、例えば、2個のスリット等を設けるようにしてもよく、これらによっても光軸方向の変動に追従させることができる。   In the present embodiment, instead of providing the light source 18, as shown in FIG. 18, a reflection means 19 for reflecting a part of the light emitted from the light source 3 to the inspection object 1 is provided. Alternatively, as shown in FIG. 19, a dividing unit 20 that divides the light emitted from the light source 3, for example, two slits or the like may be provided. it can.

上記のように、検出された光軸方向及び副走査方向各々に対応した移動手段21を持つ追従撮像手段4の例を図20に示す。即ち、図示例では、追従撮像手段4は光軸方向及び副走査方向の2方向に移動自在な自動ステージによる移動手段21上に搭載して設けられている。   FIG. 20 shows an example of the follow-up imaging unit 4 having the moving unit 21 corresponding to each of the detected optical axis direction and sub-scanning direction as described above. That is, in the illustrated example, the follow-up imaging unit 4 is mounted and provided on a moving unit 21 using an automatic stage that is movable in two directions of the optical axis direction and the sub-scanning direction.

[第五の実施の形態…検査時に被検査物の姿勢に合わせて被検査物搬送手段の姿勢を補正する]
第四の実施の形態のおいては、第2の光源としての光源18を追加することにより、被検査物1の回転振れによる光軸方向の変化を検出できることを示した。そして、第四の実施の形態のおいては、この光軸方向の変化を追従撮像手段4に追加した移動手段21によって補正させるようにしたが、同様の効果は被検査物搬送手段2の姿勢を補正することによっても得ることが可能である。そこで、本実施の形態では、被検査物搬送手段2に汎用ロボットを用いた場合、特に図示しないが、その手先の目標位置を、座標を反射光分布測定手段16から得られた2個の輝線位置情報から補正することによって、傾きや位置を補正するようにしたものである。また、この場合、図18や図19に示した場合と同様に、光源18の代わりに光源3による照射光に対して反射手段19を利用する方法、照射光を分割手段20により分割する方法によっても、光軸方向の変動に追従することが可能となる。
[Fifth Embodiment: Correcting the posture of the inspection object conveying means in accordance with the posture of the inspection object during inspection]
In the fourth embodiment, it has been shown that the addition of the light source 18 as the second light source can detect a change in the optical axis direction due to the rotational shake of the inspection object 1. In the fourth embodiment, this change in the optical axis direction is corrected by the moving means 21 added to the follow-up imaging means 4, but the same effect is obtained by the posture of the inspection object conveying means 2. It is also possible to obtain by correcting the above. Therefore, in the present embodiment, when a general-purpose robot is used for the inspection object transporting means 2, although not shown in particular, the target position of the hand, the two bright lines obtained from the reflected light distribution measuring means 16 are shown. The inclination and position are corrected by correcting from the position information. Further, in this case, similarly to the case shown in FIGS. 18 and 19, a method of using the reflecting means 19 for the irradiation light from the light source 3 instead of the light source 18 and a method of dividing the irradiation light by the dividing means 20. In addition, it becomes possible to follow fluctuations in the optical axis direction.

なお、実際の表面欠陥検査装置においては、把持時の補正、把持状態の補正、検出手段の追従を適宜組合せることにより、効果的に追従撮像手段4を利用できるように構成される。   The actual surface defect inspection apparatus is configured such that the tracking imaging unit 4 can be effectively used by appropriately combining the correction at the time of gripping, the correction of the gripping state, and the tracking of the detection unit.

また、これらの実施の形態では、被検査物1としてOPCドラムの様な中空円筒状のものを例として説明したが、第二の実施の形態の方式を除けば、複写機に使用されている現像ローラのような中心軸をもつ被検査物に対しても同様に適用することが可能である。   In these embodiments, the inspection object 1 has been described as an example of a hollow cylindrical object such as an OPC drum, but is used in a copying machine except for the method of the second embodiment. The present invention can be similarly applied to an inspection object having a central axis such as a developing roller.

特許文献1による提案例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the example proposed by patent document 1. 特許文献2に記載された反射光分布モデルを示す特性図である。It is a characteristic view which shows the reflected light distribution model described in patent document 2. エリアセンサで測定された反射光分布に従いラインセンサを追従させる方式の構成例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the structural example of the system which tracks a line sensor according to the reflected light distribution measured with the area sensor. エリアセンサの画素を選択することにより反射光分布が一定な画像を得る方式を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the system which acquires an image with constant reflected light distribution by selecting the pixel of an area sensor. 反射光を部分選択することにより反射光分布を測定し、反射光分布が一定な画像を得る方式を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the system which measures reflected light distribution by partially selecting reflected light, and obtains an image with constant reflected light distribution. ロボットによる表面欠陥検査装置の構成例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the structural example of the surface defect inspection apparatus by a robot. ロボットにより両端を把持する方式の構成例を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows the structural example of the system which hold | grips both ends with a robot. 傾いて把持し回転させる場合の様子を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows a mode in the case of inclining, hold | gripping and rotating. 本発明の第一の実施の形態として噴出口を有する把持部により被検査物を把持した様子を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows a mode that the to-be-inspected object was hold | gripped by the holding part which has a jet nozzle as 1st embodiment of this invention. 変形例として各爪部に噴出口を設けた把持部により被検査物を把持した様子を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows a mode that the to-be-inspected object was hold | gripped by the holding part which provided the spout in each nail | claw part as a modification. 本発明の第二の実施の形態として把持部の姿勢検出手段の検出結果に応じて被検査物搬送手段の姿勢を補正して被検査物を把持した様子を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows a mode that the attitude | position of the to-be-inspected object conveyance means was correct | amended according to the detection result of the attitude | position detection means of a holding part as 2nd embodiment of this invention, and the to-be-inspected object was hold | gripped. 本発明の第三の実施の形態として姿勢補正手段による補正前後の様子を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows the mode before and behind the correction | amendment by an attitude | position correction means as 3rd embodiment of this invention. 開放端側での姿勢検出手段の構成例を示し、(a)は概略正面図、(b)は画像図である。The structural example of the attitude | position detection means in the open end side is shown, (a) is a schematic front view, (b) is an image figure. 把持部側での姿勢検出手段の構成例を示し、(a)は概略正面図、(b)は画像図である。The structural example of the attitude | position detection means by the holding part side is shown, (a) is a schematic front view, (b) is an image figure. 側面から検出する姿勢検出手段の構成例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the structural example of the attitude | position detection means detected from a side surface. 本発明の第四の実施の形態として複数高原による反射光分布検出方式の構成例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the structural example of the reflected light distribution detection system by multiple plateau as 4th Embodiment of this invention. 光源と被検査物との反射角の関係を示す平面図的な説明図である。It is a top view explanatory drawing which shows the relationship of the reflection angle of a light source and a to-be-inspected object. 第2の光源を反射手段に変更した構成例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the structural example which changed the 2nd light source into the reflection means. 第2の光源を分割手段に変更した構成例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the structural example which changed the 2nd light source into the division means. 2方向の移動手段を用いた構成例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the structural example using the moving means of 2 directions.

符号の説明Explanation of symbols

1 被検査物
2 被検査物搬送手段
3 第1の照明手段
4 追従撮像手段(検査画像取得手段)、第1の撮像手段
6 把持部
8 爪部
9 空気噴出口
10 姿勢検出手段
11 姿勢補正手段
12,13 撮像手段、姿勢検出手段
14 基準パターン
15 撮像手段,姿勢検出手段
16 第2の撮像手段
18 第2の照明手段
19 反射手段
20 分割手段
21 移動手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inspection object 2 Inspection object conveyance means 3 1st illumination means 4 Follow-up imaging means (inspection image acquisition means), 1st imaging means 6 Grip part 8 Claw part 9 Air outlet 10 Attitude detection means 11 Attitude correction means 12, 13 Imaging means, attitude detection means 14 Reference pattern 15 Imaging means, attitude detection means 16 Second imaging means 18 Second illumination means 19 Reflecting means 20 Dividing means 21 Moving means

Claims (16)

円筒形状の被検査物を回転させながらその表面画像を検査画像として取得し欠陥の有無を検査する表面欠陥検査装置において、
前記被検査物を検査位置に搬送する被検査物搬送手段と、
この被検査物搬送手段に取り付けられて前記被検査物の片側を把持する把持部と、
この把持部又は前記被検査物搬送手段に設けられた回転手段により前記被検査物を回転させるとともに、当該被検査物の回転に伴う反射光分布の変動に対して一定となる位置で検査画像を取得可能な検査画像取得手段と、
前記被検査物の回転振れを補正する回転振れ補正手段と、
を具備することを特徴とする表面欠陥検査装置。
In the surface defect inspection apparatus for inspecting the presence or absence of defects by acquiring the surface image as an inspection image while rotating the cylindrical inspection object,
Inspection object conveying means for conveying the inspection object to an inspection position;
A gripping part that is attached to the inspection object conveying means and grips one side of the inspection object;
The inspection object is rotated by rotation means provided in the gripping part or the inspection object conveying means, and an inspection image is displayed at a position that is constant with respect to fluctuations in the reflected light distribution accompanying the rotation of the inspection object. An obtainable inspection image obtaining means;
A rotational shake correcting means for correcting rotational shake of the inspection object;
A surface defect inspection apparatus comprising:
前記回転振れ補正手段は、前記把持部に設けられた空気噴出口及び空気噴出制御手段よりなり、
前記把持部が中空状の前記被検査物を把持する時に、前記空気噴出制御手段により前記空気噴出口から前記被検査物内側に空気を噴出させながら当該被検査物を把持させて、前記被検査物の姿勢を補正することにより回転振れを補正する、ことを特徴とする請求項1記載の表面欠陥検査装置。
The rotational shake correction means comprises an air outlet and an air ejection control means provided in the grip portion,
When the gripping part grips the hollow object to be inspected, the air injecting control means grips the object to be inspected while jetting air from the air ejection port to the inside of the object to be inspected. 2. The surface defect inspection apparatus according to claim 1, wherein the rotational shake is corrected by correcting the posture of the object.
前記把持部は前記被検査物の内側に密着して把持する複数の爪部を備え、各爪部に前記空気噴出口を有し、かつ、前記被検査物の把持状態で噴出した空気が通る隙間を有する、ことを特徴とする請求項2記載の表面欠陥検査装置。   The gripping portion includes a plurality of claw portions that are intimately gripped inside the object to be inspected, each claw portion having the air ejection port, and air ejected in a state of gripping the object to be inspected. The surface defect inspection apparatus according to claim 2, wherein there is a gap. 前記回転振れ補正手段は、前記被検査物の姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記被検査物搬送手段の姿勢を制御する被検査物搬送姿勢制御手段とよりなり、
把持時に前記被検査物の姿勢を前記姿勢検出手段により検出し、その検出結果に基づき前記被検査物搬送姿勢制御手段により前記被検査物搬送手段の姿勢を補正し、前記被検査物の把持姿勢を補正することにより回転振れを補正する、ことを特徴とする請求項1記載の表面欠陥検査装置。
The rotational shake correction means includes an attitude detection means for detecting the attitude of the inspection object, and an inspection object conveyance attitude control means for controlling the attitude of the inspection object conveyance means,
The posture of the inspection object is detected by the posture detection means at the time of gripping, and the posture of the inspection object conveyance means is corrected by the inspection object conveyance posture control means based on the detection result. The surface defect inspection apparatus according to claim 1, wherein the rotational shake is corrected by correcting.
前記姿勢検出手段を前記把持部に備える、ことを特徴とする請求項4記載の表面欠陥検査装置。   The surface defect inspection apparatus according to claim 4, wherein the posture detection unit is provided in the grip portion. 前記回転振れ補正手段は、前記被検査物の姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記把持部に設けられて前記被検査物の把持姿勢を補正する把持姿勢補正手段とよりなり、
検査時に前記被検査物の把持姿勢を前記姿勢検出手段により検出し、その検出結果に基づき前記把持姿勢補正手段により前記被検査物の把持姿勢を補正することにより回転振れを補正する、ことを特徴とする請求項1記載の表面欠陥検査装置。
The rotational shake correction unit includes a posture detection unit that detects a posture of the inspection object, and a gripping posture correction unit that is provided in the gripping unit and corrects the gripping posture of the inspection object.
The gripping posture of the inspection object is detected by the posture detection means at the time of inspection, and the rotational shake is corrected by correcting the gripping posture of the inspection object by the gripping posture correction means based on the detection result. The surface defect inspection apparatus according to claim 1.
前記把持姿勢補正手段は、前記被検査物の回転中は連続して前記被検査物の把持姿勢を補正し続ける、ことを特徴とする請求項6記載の表面欠陥検査装置。   The surface defect inspection apparatus according to claim 6, wherein the gripping posture correcting unit continuously corrects the gripping posture of the inspection object while the inspection object is rotating. 前記姿勢検出手段は、前記被検査物の把持部側とは反対側に設置され、当該被検査物の把持されていない方の端部の位置を測定する、ことを特徴とする請求項6又は7記載の表面欠陥検査装置。   The posture detecting means is installed on the side opposite to the gripping part side of the inspection object, and measures the position of the end of the inspection object that is not gripped. 7. The surface defect inspection apparatus according to 7. 前記姿勢検出手段は、前記把持部に設置された撮像手段よりなり、前記被検査物内部を通して、当該被検査物の把持部側とは反対側に設置されている基準パターンを撮像し、前記把持姿勢補正手段はその画像上の基準パターン位置が一定となるように前記被検査物の把持姿勢を補正する、ことを特徴とする請求項6又は7記載の表面欠陥検査装置。   The posture detection means comprises imaging means installed in the gripping part, images the reference pattern installed on the side opposite to the gripping part side of the inspection object through the inside of the inspection object, and holds the gripping 8. The surface defect inspection apparatus according to claim 6, wherein the posture correcting means corrects a gripping posture of the inspection object so that a reference pattern position on the image is constant. 前記姿勢検出手段は、前記被検査物に対して前記検査画像取得手段とは直交する方向に設置された撮像手段よりなる、ことを特徴とする請求項6又は7記載の表面欠陥検査装置。   The surface defect inspection apparatus according to claim 6, wherein the posture detection unit includes an imaging unit installed in a direction orthogonal to the inspection image acquisition unit with respect to the inspection object. 前記検査画像取得手段は、前記被検査物の表面欠陥を検出するための第1の照明手段及び第1の撮像手段と、前記被検査物からの反射光分布を測定するための第2の撮像手段と、少なくとも前記第1の撮像手段を光軸方向及び副走査方向の2方向に移動させるための移動手段と、前記第2の撮像手段にのみ前記被検査物からの反射光を入射させる位置で前記第1の撮像手段と平行に設置された第2の照明手段と、を備え、
前記回転振れ補正手段は、前記検査画像取得手段のこれらの構成要素を用い、前記被検査物を回転させるとともに、前記第1及び第2の照明手段からの反射光分布を前記第2の撮像手段で取得し、その取得画像から前記被検査物の姿勢を算出し、この算出結果に応じて少なくとも前記第1の撮像手段を前記第1の照明手段の反射光に対して前記移動手段により光軸方向及び副走査方向の2方向に追従させることにより、回転振れによる姿勢変化に対して前記検査画像取得手段の位置を補正する、ことを特徴とする請求項1記載の表面欠陥検査装置。
The inspection image acquisition unit includes a first illumination unit and a first imaging unit for detecting a surface defect of the inspection object, and a second imaging for measuring a reflected light distribution from the inspection object. Means for moving at least the first image pickup means in two directions of the optical axis direction and the sub-scanning direction, and a position where the reflected light from the inspection object is incident only on the second image pickup means And second illumination means installed in parallel with the first imaging means,
The rotational shake correction means uses these components of the inspection image acquisition means to rotate the object to be inspected and to reflect the reflected light distribution from the first and second illumination means to the second imaging means. And the posture of the object to be inspected is calculated from the acquired image, and at least the first imaging means is optically moved by the moving means with respect to the reflected light of the first illumination means according to the calculation result. The surface defect inspection apparatus according to claim 1, wherein the position of the inspection image acquisition unit is corrected with respect to a change in posture due to rotational shake by following two directions of a direction and a sub-scanning direction.
前記第2の照明手段に代えて、前記第1の照明手段から照射光の一部を反射するための反射手段を備える、ことを特徴とする請求項11記載の表面欠陥検査装置。   The surface defect inspection apparatus according to claim 11, further comprising a reflection unit configured to reflect a part of irradiation light from the first illumination unit instead of the second illumination unit. 前記第2の照明手段に代えて、前記第1の照明手段から照射光を分割するための分割手段を備える、ことを特徴とする請求項11記載の表面欠陥検査装置。   The surface defect inspection apparatus according to claim 11, further comprising a splitting unit for splitting irradiation light from the first lighting unit in place of the second lighting unit. 前記検査画像取得手段は、前記被検査物の表面欠陥を検出するための第1の照明手段及び第1の撮像手段と、前記被検査物からの反射光分布を測定するための第2の撮像手段と、少なくとも前記第1の撮像手段を副走査方向に移動させるための移動手段と、前記第2の撮像手段にのみ前記被検査物からの反射光を入射させる位置で前記第1の撮像手段と平行に設置された第2の照明手段と、を備え、
前記回転振れ補正手段は、前記検査画像取得手段のこれらの構成要素を用い、前記被検査物を回転させるとともに、前記第1及び第2の照明手段からの反射光分布を前記第2の撮像手段で取得し、取得画像から被検査物の姿勢を算出し、この算出結果に応じて、前記被検査物搬送手段の姿勢を補正するとともに、少なくとも前記第1の撮像手段を前記第1の照明手段の反射光に対して前記移動手段により副走査方向に追従させることにより、回転振れによる姿勢変化に対して前記検査画像取得手段の位置を補正する、ことを特徴とする請求項1記載の表面欠陥検査装置。
The inspection image acquisition unit includes a first illumination unit and a first imaging unit for detecting a surface defect of the inspection object, and a second imaging for measuring a reflected light distribution from the inspection object. Means, a moving means for moving at least the first image pickup means in the sub-scanning direction, and the first image pickup means at a position where the reflected light from the inspection object is incident only on the second image pickup means. And a second illumination means installed in parallel with
The rotational shake correction means uses these components of the inspection image acquisition means to rotate the object to be inspected and to reflect the reflected light distribution from the first and second illumination means to the second imaging means. And the posture of the inspection object is calculated from the acquired image, and the posture of the inspection object conveying means is corrected according to the calculation result, and at least the first imaging means is the first illumination means. 2. The surface defect according to claim 1, wherein the position of the inspection image acquisition unit is corrected with respect to a change in posture due to rotational shake by causing the moving unit to follow the reflected light in the sub-scanning direction. Inspection device.
前記第2の照明手段に代えて、前記第1の照明手段から照射光の一部を反射するための反射手段を備える、ことを特徴とする請求項14記載の表面欠陥検査装置。   15. The surface defect inspection apparatus according to claim 14, further comprising a reflection means for reflecting a part of the irradiation light from the first illumination means in place of the second illumination means. 前記第2の照明手段に代えて、前記第1の照明手段から照射光を分割するための分割手段を備える、ことを特徴とする請求項14記載の表面欠陥検査装置。
15. The surface defect inspection apparatus according to claim 14, further comprising a splitting unit for splitting irradiation light from the first lighting unit in place of the second lighting unit.
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