JP2005345425A - Visual inspection device, and ultraviolet light lighting system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、紫外光領域の光を用いて検査対象物の表面を検査する外観検査装置及び紫外光照明装置に関するものである。 The present invention relates to an appearance inspection apparatus and an ultraviolet illumination apparatus that inspects the surface of an inspection object using light in the ultraviolet region.
物品の表面に現れる欠陥を検査する方法として、従来は主に作業員による目視検査が行われてきた。しかしながら、目視検査では検査員によるバラツキが生じやすく、また小さな欠陥をも見落とさないようにすることは困難である。そのため、より正確に検査を行うことができる様々な技術が提案されている。 As a method for inspecting defects appearing on the surface of an article, visual inspection has been mainly performed by an operator. However, the visual inspection is likely to cause variations by the inspector, and it is difficult to prevent even a small defect from being overlooked. For this reason, various techniques have been proposed that allow more accurate inspection.
ところで、検査対象物によっては可視光よりも紫外光を用いて検査した方が、可視光を使った検査では見落とされていたキズやシミなどが強調され、検査が容易に行えることが知られている。例えば、特許文献1には、紫外光領域の光を用いて検査対象物の表面を検査する技術に関して、電極に塗布された半田の塗布状態を、紫外光の反射率により電極と半田とのコントラストを強調して検査する技術が開示されている。このような技術によれば、異常部を強調することができるので、正確な検査を行うことができる。 By the way, it is known that, depending on the inspection object, inspection using ultraviolet light rather than visible light emphasizes scratches and spots that have been overlooked in inspection using visible light, making inspection easier. Yes. For example, in Patent Document 1, regarding the technique of inspecting the surface of an inspection object using light in the ultraviolet region, the applied state of solder applied to an electrode is indicated by the contrast between the electrode and solder based on the reflectance of ultraviolet light. A technique for inspecting with emphasis is disclosed. According to such a technique, an abnormal part can be emphasized, so that an accurate inspection can be performed.
しかしながら、上記特許文献1に記載された紫外光光源では、点光源である紫外光用LED(Light Emitting Diode)が平面視環状に配置され、紫外光を所定の斜め角度から照射しているため、紫外光が均一に照射されない虞がある。 However, in the ultraviolet light source described in Patent Document 1, the ultraviolet light LED (Light Emitting Diode), which is a point light source, is arranged in a ring shape in plan view, and irradiates ultraviolet light from a predetermined oblique angle. There is a possibility that ultraviolet light is not uniformly irradiated.
ここで、光源からの光を曲折させ、検査対象物の表面を照射する光の光路と画像取り込み手段へ入射する光路とを同軸にすることや、光源に面光源を用いることが好ましいが、特に紫外光においては光に減衰量が大きいため、十分な強度の紫外光を得ることが困難であった。 Here, it is preferable to bend the light from the light source so that the optical path of the light that irradiates the surface of the object to be inspected and the optical path that enters the image capturing means are coaxial, or a surface light source is used as the light source. Since ultraviolet light has a large attenuation amount, it has been difficult to obtain ultraviolet light having sufficient intensity.
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、検査対象物の表面を照射する光の光路と画像取り込み手段へ入射する光路とを同軸にしても十分な強度の紫外光を得ることができる外観検査装置及び紫外光照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and an ultraviolet ray having sufficient intensity even if the optical path of the light irradiating the surface of the inspection object and the optical path incident on the image capturing means are coaxial. An object of the present invention is to provide an appearance inspection apparatus and an ultraviolet light illumination apparatus capable of obtaining light.
上述の課題を解決するために、本発明に係る外観検査装置は、検査対象物の少なくとも一部外周表面を検査する外観検査装置であって、上記検査対象物の上記一部外周表面を少なくとも紫外光で照明するための紫外光照明手段と、円錐台側面形状の反射面を内面側に有し、大径開口部及び小径開口部を有する円錐面状反射鏡と、上記円錐面状反射鏡の検査位置に配置された検査対象物の外周表面が上記円錐面状反射鏡に映し出された像を画像として取り込む画像取り込み手段とを有し、上記紫外光照明手段は、紫外光を含む光を照射する光源と、上記光源から出射された光の少なくとも紫外光を拡散する紫外光拡散手段と、紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡であって、上記光源からの紫外光成分の反射光又は透過光を上記円錐面状反射鏡に照射し、該円錐面状反射鏡からの紫外光成分の透過光又は反射光を上記画像取り込み手段に照射するビームスプリッタとを有して成ることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, an appearance inspection apparatus according to the present invention is an appearance inspection apparatus for inspecting at least a part of the outer peripheral surface of an inspection object, and at least the part of the outer periphery surface of the inspection object is at least ultraviolet. An ultraviolet light illuminating means for illuminating with light, a frustoconical side surface-shaped reflecting surface on the inner surface side, a conical surface reflecting mirror having a large-diameter opening and a small-diameter opening, and the conical reflecting mirror The outer peripheral surface of the inspection object arranged at the inspection position has an image capturing means for capturing an image projected on the conical reflecting mirror as an image, and the ultraviolet illumination means irradiates light including ultraviolet light. A light source for diffusing, an ultraviolet light diffusing means for diffusing at least ultraviolet light of the light emitted from the light source, and a semi-transparent mirror that transmits a part of the ultraviolet light component and reflects the other part, the ultraviolet light from the light source The reflected or transmitted light of the light component is Irradiating the conical surface shape reflector, the transmitted or reflected light of the ultraviolet light component from the circular conical surface shape reflector is characterized by comprising a beam splitter for irradiating the image capturing means.
また、本発明に係る外観検査装置は、検査対象物の少なくとも一部表面を検査する外観検査装置であって、上記検査対象物の上記一部表面を少なくとも紫外光で照明するための紫外光照明手段と、上記検査対象物の表面の像を画像として取り込む画像取り込み手段とを有し、上記紫外光照明手段は、紫外光を含む光を照射する光源と、この光源から出射された光の少なくとも紫外光を拡散させながら透過する紫外光拡散手段と、紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡であって、上記光源からの紫外光成分の反射光又は透過光を上記検査対象物の表面に照射し、該検査対象物の表面からの紫外光成分の透過光又は反射光を上記画像取り込み手段に照射するビームスプリッタとを有して成ることを特徴としている。 An appearance inspection apparatus according to the present invention is an appearance inspection apparatus for inspecting at least a part of a surface of an inspection object, and is an ultraviolet light illumination for illuminating the part of the inspection object with at least ultraviolet light. Means and image capturing means for capturing an image of the surface of the inspection object as an image, and the ultraviolet light illuminating means includes a light source for irradiating light including ultraviolet light, and at least of light emitted from the light source. An ultraviolet light diffusing means that transmits while diffusing ultraviolet light, and a semi-transparent mirror that transmits a part of the ultraviolet light component and reflects the other part, the reflected light or transmitted light of the ultraviolet light component from the light source It has a beam splitter that irradiates the surface of the inspection object and irradiates the image capturing means with the transmitted light or reflected light of the ultraviolet light component from the surface of the inspection object.
また、本発明に係る紫外光照明装置は、紫外光を含む光を照射する光源と、上記光源から出射された光の少なくとも紫外光を拡散させながら透過する紫外光拡散手段と、紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡であって、上記光源からの紫外光成分の反射光又は透過光を照明対象位置に照射し、該照明対象位置からの紫外光成分の透過光又は反射光を画像取り込み手段に照射するビームスプリッタとを有することを特徴としている。 The ultraviolet illumination device according to the present invention includes a light source that irradiates light including ultraviolet light, an ultraviolet light diffusing means that diffuses and transmits at least ultraviolet light emitted from the light source, and an ultraviolet light component. A semi-transparent mirror that transmits a part and reflects the other part, irradiating the reflected light or transmitted light of the ultraviolet light component from the light source to the illumination target position, and transmitting the ultraviolet light component from the illumination target position Or it has the beam splitter which irradiates an image capturing means with reflected light.
ここで、上記紫外光拡散手段には石英拡散板が用いられ、上記半透鏡には石英板に部分的反射膜が形成されたビームスプリッタが用いられることが好ましい。 Here, it is preferable that a quartz diffusion plate is used for the ultraviolet light diffusion means, and a beam splitter in which a partial reflection film is formed on the quartz plate is used for the semi-transparent mirror.
また、上記画像取り込み手段のレンズには、紫外線用レンズが用いられることが好ましい。 Further, an ultraviolet lens is preferably used as the lens of the image capturing means.
本発明に係る外観検査装置及び紫外光照明装置は、光源から出射された紫外光を拡散する紫外光拡散手段と、紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡とを有することにより、検査対象物の検査に必要な紫外光を得ることができる。 An appearance inspection apparatus and an ultraviolet illumination apparatus according to the present invention include an ultraviolet light diffusing unit that diffuses ultraviolet light emitted from a light source, and a semi-transparent mirror that transmits a part of the ultraviolet light component and reflects the other part. Thereby, the ultraviolet light required for the inspection of the inspection object can be obtained.
ここで、紫外光拡散手段には石英拡散板が用いられ、半透鏡には石英板に部分的反射膜が形成されたビームスプリッタを用いることにより、紫外光の吸収を防ぐことができる。 Here, a quartz diffusion plate is used for the ultraviolet light diffusing means, and absorption of ultraviolet light can be prevented by using a beam splitter having a partially reflective film formed on the quartz plate for the semi-transparent mirror.
また、画像取り込み手段のレンズには、紫外線用レンズを用いることにより、紫外光を感度良く撮像することができる。 Further, by using an ultraviolet lens as the lens of the image capturing means, it is possible to image ultraviolet light with high sensitivity.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明する。本発明の具体例として示す外観検査装置及び紫外光照明装置は、検査対象物の表面に紫外光を照射する光路とUV(Ultraviolet)カメラに入射される光路とが一致するようにしたものである。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described. An appearance inspection apparatus and an ultraviolet light illumination apparatus shown as specific examples of the present invention are such that an optical path for irradiating ultraviolet light onto the surface of an inspection object coincides with an optical path incident on a UV (Ultraviolet) camera. .
(実施の形態1)
図1は、第1の実施の形態における外観検査装置10の構成を示すブロック図である。この外観検査装置10は、円筒形状又は円柱形状を有する検査対象物1の少なくとも一部外周表面を検査するものである。なお、検査対象物1は、円筒形状又は円柱形状にのみに限定されるものではなく、径の異なる複数の円筒形状の組み合わせや円筒形状とそれ以外の形状の組み合わせでもよく、さらには、ほぼ完全な円筒形状又は円柱形状でなくても検査上円柱等と同一視できるような多角形柱等の形状も含むものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an
図1に示す外観検査装置10は、検査対象物1の表面に対して紫外光を含む光を照射する紫外光光源2と、紫外光光源2から出射された紫外光を拡散させながら透過する拡散板3と、紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡4と、円錐台側面形状の反射面を内面側に有し、大径開口部及び小径開口部を有する円錐面状反射鏡5と、円錐面状反射鏡5に映し出された検査対象物1の外周表面の画像を取り込むためのUVカメラを有する画像取り込み手段6と、取り込まれた画像を処理する画像処理手段7と、画像を表示する画像表示装置8とを有して構成されている。
An
紫外光光源2は、例えば複数個の紫外光用LED(Light Emitting Diode)が平面状に配置されて構成されている。この紫外光用LEDは、波長200〜400nmの紫外光領域の光を発光するものである。
The
拡散板3は、光を散光させ、紫外光光源2の点光源を面光源にする。この拡散板3は、研磨剤により基板片面を砂面としたものである。基板には、紫外光を吸収することなく、拡散させながら透過させるために、200nm〜2μmの波長領域で透過性が優れた合成石英を用いることが望ましい。
The
半透鏡4は、紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射するビームスプリッタで構成されている。このビームスプリッタは、紫外光光源2から出射された紫外光を反射して円錐面状反射鏡5に照射するとともに、円錐面状反射鏡5で反射された紫外光を透過して画像取り込み手段に照射する。図2は、ビームスプリッタの一部を拡大した模式図である。このビームスプリッタは、複数の微細な反射膜4aが所定の間隔で石英基板4b上に被着したものである。また、ビームスプリッタは、反射膜4aにより入射光の50%を反射し、反射膜4aを施していない部分により残りの50%を透過することが望ましい。このようなビームスプリッタとして、例えばエドモンド・インダストリアル・オプティクス社製のポルカドット・ビームスプリッタ(商品名)を使用することができる。このポルカドット・ビームスプリッタは、0.1×0.1mmの正方形状の反射強化アルミ膜を0.15mmの間隔(center to center)で合成石英基板上に真空蒸着させたものである。
The semi-transparent mirror 4 is composed of a beam splitter that transmits a part of the ultraviolet light component and reflects the other part. The beam splitter reflects the ultraviolet light emitted from the
円錐面状反射鏡5は、円錐台側面形状の反射面を内面側に有し、大径開口部及び小径開口部を有している。円錐面状反射鏡5は、紫外光を反射面で反射し検査対象物1の外周表面を照射するとともに、その外周表面で反射した紫外光を反射面で反射する。なお、円錐面状反射鏡5の反射面の角度θは、45°に設定されている。
The conical reflecting
画像取り込み手段6は、UVカメラを有し、円錐面状反射鏡5に映し出された検査対象物1の外周表面を撮像するように配置されている。このUVカメラのレンズ6aには、紫外光が吸収されないように石英から成る紫外線用レンズが使用されている。また、UVカメラは、紫外光領域に感度を有するCCD(Charge Coupled Device)カメラで構成されている。このUVカメラとしては、例えば、CCD素子面に紫外光を可視光に変える蛍光剤を塗布して変換するものや、CCD駆動構造の内面を物理的に削り光電変換部へ紫外光が直接入射するものがある。
The image capturing means 6 has a UV camera and is arranged so as to capture the outer peripheral surface of the inspection object 1 projected on the conical reflecting
ここで、画像取り込み手段6に取り込まれる画像について図3を用いて説明する。図3に示すように、水平より45°の傾きを有する円錐面状反射鏡5に円筒状物の検査対象物1を機械的にZ軸方向に挿入し、円錐面状反射鏡5に検査対象物1の外周表面が映し出された像を画像取り込み手段6により撮像する。したがって、画像取り込み手段6は、円錐面状反射鏡5に映し出されたリング状の画像と検査対象物1の天面の画像とを撮像する。リング状の画像には、検査対象物1の底面から天面方向への外周表面が小径から大径方向に向かって映し出される。
Here, an image captured by the image capturing means 6 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, a cylindrical inspection object 1 is mechanically inserted in the Z-axis direction into a conical
画像処理手段7は、例えば、記憶・演算ができるパーソナルコンピュータなどで構成されている。画像取り込み手段6によって取り込まれる検査対象物1の外周表面の画像は、リング状であり、検査対象物1を側面から観察した場合の画像に比べて変形しているので、画像処理手段7は、画像処理を行い、検査対象物1の外周表面を展開した状態を示す画像に変換して画像表示装置8に表示させる。表示画像上で示される欠陥の面積は、実際の欠陥の面積と比例しており、画像処理手段7により欠陥の評価を行う。また、画像処理手段7は、検査対象物1の挿入位置がxy方向にシフトしている場合において、それを補正する補正手段を有することが望ましい。
The image processing means 7 is composed of, for example, a personal computer capable of storing and calculating. Since the image of the outer peripheral surface of the inspection object 1 captured by the image capturing means 6 is ring-shaped and is deformed compared to the image when the inspection object 1 is observed from the side, the image processing means 7 Image processing is performed, and the outer peripheral surface of the inspection object 1 is converted into an image showing a developed state and displayed on the
次に、外観検査装置10の光路について説明する。画像取り込み手段6への光路に対して直角となるように設けられた紫外光光源2からの紫外光は、拡散板3により散光されて面光源となり、拡散板3全体から紫外光が発光される。そして、検査対象物1の表面全体に均一に紫外光が照射される。
Next, the optical path of the
拡散板3を介し照射された紫外光は、画像取り込み手段6への光路上に設けられた半透鏡4により、その光路が変更される。半透鏡4は、画像取り込み手段6への光路及び拡散板3を介し照射された紫外光の光路に対する角度が45°になるように設置されている。したがって、拡散板3を介し半透鏡4に照射された紫外光成分は、一部は半透鏡4を透過するものの他の部分は反射して画像取り込み手段6の光路軸上に導かれる。
The optical path of the ultraviolet light irradiated through the diffusing
半透鏡4を反射し画像取り込み手段6の光路軸上に沿って円錐面状反射鏡5へ入射された紫外光は、円錐面状反射鏡5で反射され検査対象物1の外周表面を照射する。円錐面状反射鏡5の反射面の角度は45°であるので、検査対象物1の外周表面に直角に紫外光が照射され、表面への紫外光の入射光と反射光とが同軸となる。
The ultraviolet light reflected from the semi-transparent mirror 4 and incident on the
検査対象物1の外周表面で反射された紫外光は、円錐面状反射鏡6で再度反射され、半透鏡4に入射する。半透鏡4は、拡散板3を介し照射された紫外光と同様に、一部を透過して画像取り込み手段6へ導き、他の部分は反射する。したがって、例えば半透鏡4に入射光の50%を反射し、残りの50%を透過するビームスプリッタを使用したとすると、画像取り込み手段6に入射される紫外光は、拡散板3を介し照射された紫外光の25%の強さとなる。
The ultraviolet light reflected on the outer peripheral surface of the inspection object 1 is reflected again by the
このように、紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡4を画像取り込み手段6の光路上に設け、出射される紫外光の光路と画像取り込み手段6に入射される光路とを一致させることにより、均一に紫外光を照射することができる。また、検査対象物1の外周表面を円錐面状反射鏡5に映して撮像することにより、検査対象物1の外周表面を全周に亘って撮像することができる。
In this way, the semi-transparent mirror 4 that transmits a part of the ultraviolet light component and reflects the other part is provided on the optical path of the image capturing means 6, and the optical path of the emitted ultraviolet light and the optical path incident on the image capturing means 6 Can be irradiated uniformly with ultraviolet light. Moreover, the outer peripheral surface of the inspection object 1 can be imaged over the entire circumference by projecting the outer peripheral surface of the inspection object 1 onto the
なお、図1の外周検査装置10の構成において、画像取り込み手段6は、検査対象物1の外周表面で反射された紫外光のうち半透鏡4を透過した紫外光を取り込むようにしたが、これに限らず、半透鏡4で反射された紫外光を取り込むようにしてもよい。この場合、画像取り込み手段6は、半透鏡4で半射された紫外光が取り込めるように配置され、また、紫外光光源は、紫外光が半透鏡4を透過するように配置される。
In the configuration of the outer
(実施の形態2)
図2は、第2の実施の形態における外観検査装置20の構成を示すブロック図である。この外観検査装置20は、平面状の検査対象物21の表面を検査するものである。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the
外観検査装置20は、検査対象物21の表面に対して紫外光を含む光を照射する紫外光光源2と、紫外光光源2から出射された紫外光を拡散させながら透過する拡散板3と、紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡4と、検査対象物21の表面の画像を取り込むためのUVカメラを有する画像取り込み手段6と、取り込まれた画像を処理する画像処理手段7と、画像を表示する画像表示装置8とを有して構成されている。なお、上述した図1に示す外観検査装置10の構成の各部と対応する部分には同じ指示符号を付している。すなわち、この外観検査装置20は、図1に示す外観検査装置10の構成から円錐台側面形状の反射面を内面側に有し、大径開口部及び小径開口部を有する円錐面状反射鏡5を除いたものである。
The
ここで、この外観検査装置20の光路について説明する。画像取り込み手段6への光路に対して直角となるように設けられた紫外光光源2からの紫外光は、拡散板3により散光され、拡散板3全体から紫外光が発光される。そして、検査対象物21の表面全体に均一に紫外光が照射される。
Here, the optical path of the
拡散板3を介し照射された紫外光は、画像取り込み手段6への光路上に設けられた半透鏡4により、その光路が変更される。半透鏡4は、画像取り込み手段6への光路及び拡散板3を介し照射された紫外光の光路に対する角度が45°になるように設置されている。したがって、拡散板3を介し半透鏡4に照射された紫外光成分は、一部は透過するものの他の部分は反射して画像取り込み手段6の光路軸上に導かれる。
The optical path of the ultraviolet light irradiated through the diffusing
半透鏡4を反射し画像取り込み手段6の光路軸上に沿って入射された紫外光は、検査対象物21の表面に直角に照射され、表面への紫外光の入射光と反射光とが同軸となる。
The ultraviolet light reflected from the semi-transparent mirror 4 and incident along the optical path axis of the image capturing means 6 is irradiated at a right angle to the surface of the
検査対象物21の表面で反射された紫外光は、再度、半透鏡4に入射する。半透鏡4は、拡散板3を介し照射された紫外光と同様に、一部は透過して画像取り込み手段6へ導き、他の部分は反射する。したがって、例えば半透鏡4に入射光の50%を反射し、残りの50%を透過するビームスプリッタを使用したとすると、画像取り込み手段6に入射される紫外光は、拡散板3を介し照射された紫外光の25%の強さとなる。
The ultraviolet light reflected on the surface of the
このように、紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡4を画像取り込み手段6の光路上に設け、出射される紫外光の光路と画像取り込み手段6に入射される光路とを一致させることにより、均一に紫外光を照射することができる。また、画像取り込み手段6で撮像される画像は、画像処理を行わなくても実際に目視する画像と類似しているため、欠陥や異常を把握しやすい。 In this way, the semi-transparent mirror 4 that transmits a part of the ultraviolet light component and reflects the other part is provided on the optical path of the image capturing means 6, and the optical path of the emitted ultraviolet light and the optical path incident on the image capturing means 6 Can be irradiated uniformly with ultraviolet light. Further, the image captured by the image capturing means 6 is similar to the image that is actually viewed without performing image processing, and therefore it is easy to grasp defects and abnormalities.
(実施の形態3)
図5は、第3の実施の形態における外観検査装置30の構成を示すブロック図である。なお、上述した図1に示す構成の各部と対応する部分には同じ指示符号を付している。検査対象物31は、円筒形状又は円柱形状のみからなるものでもよく、径の異なる複数の円筒形状の組み合わせや円筒形状とそれ以外の形状の組み合わせでもよく、さらには、ほぼ完全な円筒形状又は円柱形状でなくても検査上円柱等と同一視できるような多角形柱等の形状も含む。これらの形状の物品を総じて、以下、「円筒状物」という。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the
この図5に示す外観検査装置30は、検査対象物31となる円筒状物を照明するための紫外光光源2と、円筒状物の側面外周の画像を取り込むための紫外光領域に感度を持つUVカメラを有する画像取り込み手段6とを備える。画像取り込み手段6への光路に対して側面に設けられた紫外光光源2からの紫外光は、拡散板3により散光され、画像取り込み手段6の前に設けられた半透鏡4により進路を変更されて、画像取り込み手段6の軸線に沿って入射される。本実施の形態における紫外光は、円錐面状反射鏡32の下に設けられた反射鏡33により再度進路を変更され、円錐面状反射鏡32へ入射される。円錐面状反射鏡32の反射面の角度θは45°である。円錐面状反射鏡32の中心部には中心孔が形成されており、この中心孔を通って検査対象物31である円筒状物が導入される。照明光は円錐面状反射鏡32の反射面で反射され円筒状物を照射する。円筒状物の側面外周で反射された反射光は、円錐面状反射鏡32の反射面で反射され、反射鏡33で進路変更させられて、半透鏡4を透過して画像取り込み手段6へ到達する。画像取り込み手段6は円錐面状反射鏡32に映った像を撮像するように配置されている。このように円筒状物の側面外周を円錐面状反射鏡32に映して撮像することにより、円筒状物や画像取り込み手段6を回転させることなく、円筒状物の側面を全周に亘って撮像することができる。
The
ここで、円錐面状反射鏡32と反射鏡33との距離を検査対象物31である円筒状物の長さに応じて構成するようにする。円錐面状反射鏡32と反射鏡33との距離が適当でない場合、円筒状物自身が紫外光及び像を遮ってしまうため、円筒状物の側面を完全に映し出すことができないからである。このように、検査対象物31である円筒状物の長さに応じて構成するようにすることにより、様々な長さの検査対象物にも適用させることができる。
Here, the distance between the conical reflecting
図6は、反射鏡33を示しており、(a)は断面図、(b)及び(c)はそれぞれ検査対象物通過方向側(鏡面)及びその反対側(裏面)から見た図である。図6に示すように反射鏡33は検査対象物31が通過する穴を有しており、その穴は検査対象通過方向及びカメラ撮像方向からドリル等で開けるようにして形成される。すなわち、45°に傾けて設置されている反射鏡33の貫通孔33aの側面は、カメラの撮像方向からも検査対象物通過方向からも見えないようになっている。なお、貫通孔33aの側面には乱反射防止のためにつや消し黒色塗料などの処理が施されている。このように、光が反射しないような通過穴を設けた反射鏡33を用いることにより、円錐面状反射鏡32に映し出された円筒状物の側面外周の像を乱反射させることなく画像取り込み手段6に送ることができる。
FIG. 6 shows the reflecting
しかし、図6(b)の鏡面33bに映し出され、画像取り込み手段6によって取り込まれる円筒状物の側面外周の画像はリング状であり、円筒状物を側面から観察した場合の画像に比べて変形されており、このまま表示しても検査が行いにくい。したがって、画像処理手段7によって画像処理を行い、円筒状物の側面外周を展開した状態を示す画像に変換して画像表示装置8に表示させる。このように表示することにより、表示された画像は円筒状物を側面から観察して把握されるものと類似しており、検査するものは欠陥や異常を発見しやすく、しかも欠陥の位置や大きさを、目視や定量的にすぐに把握できる。表示画像上で示される欠陥の面積は実際の欠陥の面積と比例しており、画像処理により欠陥の評価も行うことができる。
However, the image of the outer periphery of the cylindrical object projected on the
以上、円筒状物の中心軸と円錐面状反射鏡32の中心軸とが一致しているときには、画像取り込み手段6によって取り込まれる画像から円筒状物の側面外周を展開した状態を示す画像への変換は正確に行われるが、傾いている場合には変換は正確に行われず、変形して表示される。したがって、現実には直線であっても曲線として現れ、検査するものはこれを傾きによる画面の変形であるか検査対象物である円筒状物に変形が生じたことによる異常であるかが区別できない。
As described above, when the central axis of the cylindrical object and the central axis of the conical reflecting
この問題を解決するために、傾きによって表示画像が変形されることを防止する補正手段を設けることが好ましい。この補正手段は、検査対象物31である円筒状物の姿勢を矯正しながら円錐面状反射鏡32の位置に案内する案内部材34と、この案内部材34内を検査対象物である円筒状物が通過したことを検出するためのセンサ35とを有している。
この補正手段により、案内部材34の導入部より投入された円筒状物は、導入部を下に向かって進みながらその姿勢を整え、通路部を通るときには円筒状物の中心軸と円錐面状反射鏡32の中心軸とが一致した状態になる。したがって、円錐面状反射鏡32を通して撮像された画像は正確に変換され、円筒状物の側面外周を展開した状態を示す画像となって画像表示装置8に表示される。撮像を終えた円筒状物は反射鏡33の中心の乱反射を防止された貫通孔33aを通り、搬送手段36(容器やコンベヤ等)で回収される。
In order to solve this problem, it is preferable to provide correction means for preventing the display image from being deformed by tilt. This correction means includes a guide member 34 that guides the position of the
By this correcting means, the cylindrical object thrown in from the introduction part of the guide member 34 is adjusted in its posture while proceeding downward through the introduction part. The center axis of the
このように、本実施の形態においては、検査対象物31である円筒状物を投入して落下させるだけで、連続的に外観検査を行うことができる。
As described above, in the present embodiment, it is possible to continuously inspect the appearance by simply inserting and dropping the cylindrical object that is the
なお、本実施の形態では、検査対象物31である円筒状物を投入して落下させた状態で外周表面を検査しているが、装置を水平に構成して円筒状物を水平方向に通過させることで、連続的に外観検査を行うこともできる。
In this embodiment, the outer peripheral surface is inspected in a state where the cylindrical object as the
(実施の形態4)
次に、第4の実施の形態における外観検査装置40について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態では、検査対象物41として、コイルボビンやねじ等を例示しているが、これに限定されるものではなく、径の異なる複数の円筒形状の組み合わせや円筒形状とそれ以外の形状の組み合わせでもよく、さらには、ほぼ完全な円筒形状又は円柱形状でなくても検査上円柱等と同一視できるような多角形柱等の形状も含むものである。
(Embodiment 4)
Next, an
図7は、外観検査装置40の構成を示すブロック図である。なお、上述した図1に示す構成の各部と対応する部分には同じ指示符号を付している。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the
この図7に示す外観検査装置40は、円筒形状あるいは円筒形状に近似した形状を少なくとも一部に有する検査対象物41の少なくとも一部外周表面を検査する装置であり、例えば電子部品のコイルを巻くボビンのフランジやねじの頭部(天面及び外周360度)の傷や欠陥を検査するために用いられる。この図7の具体例では、検査対象物41として、コイルボビンを例示している。
The
外観検査装置40は、円錐面状反射鏡42と、紫外光光源2と、半透鏡4と、環状照明手段46と、画像取り込み手段6と、画像処理手段7とを有して構成されている。円錐面状反射鏡42は、円錐台側面形状の反射面43を内面側に有し、大径開口部44及び小径開口部45を有している。
The
本実施の形態における円錐面状反射鏡42の反射面43となる円錐面については、円錐の中心軸に直交する平面に対して45°よりも大きい傾きを持たせており、好ましくは60°以上の傾き、より好ましくは75°の傾きを持たせることにより、検査対象物41を円錐面状反射鏡42の内部に挿入しなくとも一部外周表面(例えばコイルボビンのフランジ部の外周面)を検査可能に構成している。すなわち、検査対象物41(例えばコイルボビン)を、搬送手段47により円錐面状反射鏡42の小径開口部45側の外部の検査位置に搬送するだけで、後述するように、画像取り込み手段6により、円錐面状反射鏡42の反射面43に映し出された検査対象物41の一部外周表面(例えばコイルボビンのフランジ部の外周面)の像を画像として取り込むことができるようになっている。
The conical surface serving as the reflecting
このように検査対象物41の一部外周表面を円錐面状反射鏡42の反射面43に映して撮像することにより、検査対象物41や画像取り込み手段6を回転させることなく、検査対象物41の一部外周表面を全周に亘って撮像することができるのみならず、検査対象物41を円錐面状反射鏡42の内部に挿入することなく外周検査が行える。
Thus, by inspecting and imaging the partial outer peripheral surface of the
ここで、UVカメラを有する画像取り込み手段6によって取り込まれる検査対象物41の一部外周表面(例えばコイルボビンのフランジ部の外周面)の画像はリング状であり、検査対象物41を側面から観察した場合の画像に比べて変形されており、このまま表示しても検査が行いにくい。したがって、画像取り込み手段6で取り込まれた画像を、例えばコンピュータのような記憶・演算ができる画像処理手段7に送って画像処理することにより、例えば検査対象物41の外周表面が長方形状に平面展開された画像を画像表示装置8に表示するようにしている。このように表示することにより、表示された画像は検査対象物41を側面から観察して把握されるものと類似しており、検査するものは欠陥や異常を発見しやすく、しかも欠陥の位置や大きさを、目視や定量的にすぐに把握できる。表示画像上で示される欠陥の面積は実際の欠陥の面積と比例しており、画像処理により欠陥の評価も行うことができる。なお、本実施の形態においては、検査対象物41の天面(上面)も同時に画像取り込み手段6で取り込んで、そのまま表示するようにしている。
Here, the image of the partial outer peripheral surface of the inspection object 41 (for example, the outer peripheral surface of the flange portion of the coil bobbin) captured by the image capturing means 6 having a UV camera is ring-shaped, and the
紫外光光源2は、円錐面状反射鏡42の大径開口部44と画像取り込み手段6との間の光路上に配された半透鏡4に光を照射して検査対象物41側に光を反射させることで、検査対象物41を照明するものである。この半透鏡4を介した紫外光光源2の照明では、検査対象物41の天面(上面)が主として照明され、側面が十分に照明されないことを考慮して、紫外光領域の光を含む環状照明手段46を設けており、この環状照明手段46により検査対象物41の一部外周表面(例えばコイルボビンのフランジ部の外周面)に光を照射して照明している。
The ultraviolet
環状照明手段46は、円環状に配設された複数の発光手段である紫外光用LEDと、これらの複数の紫外光用LEDからの光を導入し検査位置に配された検査対象物41の一部外周表面に光を出射する環状の導光部材とを有して構成されている。導光部材は、円錐面状反射鏡42の外周を取り囲む円環状に形成され、入射された光を拡散して出射する光拡散材料を用いて構成されている。
The annular illuminating means 46 includes a plurality of light emitting means arranged in an annular shape for ultraviolet light LEDs, and an
このように、紫外光光源2のみによる照明を行う場合、面光源を用いても紫外光光源2から半透鏡4で反射された光による照明だけでは検査対象物41の側面の照明が不十分とされ、さらに輝度分布補足等が必要とされていたが、上述したような環状照明手段46を用いることにより、輝度分布補足等が不要となる。また、上述の実施の形態における外観検査装置10、20、30は、検査対象物1、21、31の表面に紫外光を照射する光路とUVカメラに入射される光路とが一致するように構成されていたが、本実施の形態の外観検査装置40によれば、紫外光が照射される光路とUVカメラに入射される光路とが異なっていても環状照明手段46を設けることにより、表面に生じる影を減少させ、精度の高い検査を行うことができる。
As described above, when only the ultraviolet
次に、本実施の形態の原理を、図8に基づいて説明する。本実施の形態においては、円錐面状反射鏡42の反射面43となる円錐面を、円錐の中心軸に直交する平面(水平面)に対して45°よりも大きい傾きを持たせており、好ましくは60°以上の傾き、より好ましくは75°の傾きを持たせている。これにより、検査対象物41を円錐面状反射鏡42の内部に挿入しなくとも一部外周表面(例えばコイルボビンのフランジ部の外周面)を検査することができる。
Next, the principle of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the conical surface serving as the reflecting
図8は、本実施の形態の外観検査装置40の具体例として、例えば電子部品のコイルを巻くボビンのフランジ検査を行う場合の光路を模式的に示したものである。この図8において、円錐面状反射鏡42の小径開口部45側の外部の検査位置であって、検査対象物41、例えばコイルボビンを機械的に垂直に配置し、画像取り込み手段6、例えば1台のUVカメラを用いてコイルボビンの外周を撮影し、UVカメラに接続された画像処理手段7で画像処理し、検査対象物41である例えばコイルボビンの側面外周を検査する。この実施の形態においては、コイルボビンの側面41s及び天面(上面)41tの検査が行える。この場合、検査対象物41(例えばコイルボビン)の軸が垂直(円錐面状反射鏡42の中心軸と平行)であり、検査対象物41の中心が円錐面状反射鏡42の中心軸上に位置していることが理想的である。
FIG. 8 schematically shows an optical path when performing a flange inspection of a bobbin around which a coil of an electronic component is wound, for example, as a specific example of the
生産ライン等における検査対象物を搬送する搬送手段47としては、検査対象物41である例えばコイルボビンを円錐面状反射鏡42の小径開口部45側の外部の検査位置に搬送すればよく、円錐面状反射鏡42の内部に挿入する操作が不要であるため、水平面上で移送させるだけの比較的簡単な構造の搬送手段47を用いることができる。
As the conveying
図9に示す円錐面状反射鏡42の反射面43は、中心軸に直交する平面に対して75°の傾きを有しており、この円錐面状反射鏡42の下側(小径開口部側)に検査対象物41である例えばコイルボビンを配置し、このコイルボビンの天面41tとフランジの側面41sを同時に検査する場合の概念図を示している。この図9の例においては、コイルボビンは円錐面状反射鏡42の中心軸上の検査位置に配置され、高さhであるコイルボビン2のフランジの側面41sの最下部の稜線は、円錐面状反射鏡42の反射面43の最下部に写像されている状態を示している。コイルボビンのフランジの側面41sは、図9の上面図の灰色で塗りつぶした部分のように幅h/2のリング状の写像になる。
The reflecting
本実施の形態によれば、上述したように、円錐面状反射鏡42の反射面43の傾きを45°以上、好ましくは60°以上(より好ましくは75°)に設定することにより、検査対象物41が円錐面状反射鏡42の小径開口部45側の外部に位置した状態で、検査対象物41の一部外周表面(例えばねじ頭の側面)が円錐面状反射鏡42の反射面43に映し出されて画像取り込み手段6で取り込むことを可能としたものである。これによって、検査対象物41の搬送手段47は、円錐面状反射鏡42の外部の検査位置を通過する平面上で移動させる操作だけで済み、構造を簡略化できるのみならず、軸の垂直合わせの精度や中心位置決め精度等を高めることも容易である。また、円錐面状反射鏡42の反射面43の傾きを75°にした場合には、画像取り込み手段6により、検査対象物41の一部外周側面の幅の丁度1/2の幅のリング状の画像として取り込むことができるため、画像処理演算の負担が軽減されるという利点もある。
According to the present embodiment, as described above, by setting the inclination of the reflecting
1 検査対象物、 2 紫外光光源、 3 拡散板、 4 半透鏡、 5 円錐面状反射鏡、 6 画像取り込み手段、 7 画像処理手段、 8 画像表示装置、 10 外観検査装置、 20 外観検査装置、 21 検査対象物、 30 外観検査装置、 31 検査対象物、 32 円錐面状反射鏡、 33 反射鏡、 34 案内部材、35 センサ部、 36 搬送手段、 40 外観検査装置、 41 検査対象物、 42 円錐面状反射鏡、 43 反射面、 44 大径開口部、 45 小径開口部、 46 環状照明手段、 47 搬送手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inspection object, 2 Ultraviolet light source, 3 Diffuser plate, 4 Semi-transparent mirror, 5 Conical surface reflection mirror, 6 Image capture means, 7 Image processing means, 8 Image display apparatus, 10 Appearance inspection apparatus, 20 Appearance inspection apparatus, DESCRIPTION OF
Claims (10)
上記検査対象物の上記一部外周表面を少なくとも紫外光で照明するための紫外光照明手段と、
円錐台側面形状の反射面を内面側に有し、大径開口部及び小径開口部を有する円錐面状反射鏡と、
上記円錐面状反射鏡の検査位置に配置された検査対象物の外周表面が上記円錐面状反射鏡に映し出された像を画像として取り込む画像取り込み手段とを有し、
上記紫外光照明手段は、
紫外光を含む光を照射する光源と、
上記光源から出射された光の少なくとも紫外光を拡散させながら透過する紫外光拡散手段と、
紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡であって、上記光源からの紫外光成分の反射光又は透過光を上記円錐面状反射鏡に照射し、該円錐面状反射鏡からの紫外光成分の透過光又は反射光を上記画像取り込み手段に照射するビームスプリッタとを有して成る
ことを特徴とする外観検査装置。 An appearance inspection apparatus for inspecting at least a part of the outer peripheral surface of an inspection object,
Ultraviolet light illuminating means for illuminating the partial outer peripheral surface of the inspection object with at least ultraviolet light;
A conical reflecting mirror having a frustoconical side surface reflecting surface on the inner surface side and having a large-diameter opening and a small-diameter opening;
Image capturing means for capturing, as an image, an image of the outer peripheral surface of the inspection object arranged at the inspection position of the conical reflector, projected on the conical reflector,
The ultraviolet light illumination means includes:
A light source that emits light including ultraviolet light;
Ultraviolet light diffusing means that transmits while diffusing at least ultraviolet light emitted from the light source;
A semi-transparent mirror that transmits a part of the ultraviolet light component and reflects the other part, and irradiates the conical reflector with the reflected or transmitted light of the ultraviolet light component from the light source, thereby reflecting the conical reflection An appearance inspection apparatus comprising: a beam splitter for irradiating the image capturing means with transmitted light or reflected light of an ultraviolet light component from a mirror.
上記検査対象物の上記一部表面を少なくとも紫外光で照明するための紫外光照明手段と、
上記検査対象物の表面の像を画像として取り込む画像取り込み手段とを有し、
上記紫外光照明手段は、
紫外光を含む光を照射する光源と、
この光源から出射された光の少なくとも紫外光を拡散させながら透過する紫外光拡散手段と、
紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡であって、上記光源からの紫外光成分の反射光又は透過光を上記検査対象物の表面に照射し、該検査対象物の表面からの紫外光成分の透過光又は反射光を上記画像取り込み手段に照射するビームスプリッタとを有して成る
ことを特徴とする外観検査装置。 An appearance inspection apparatus for inspecting at least a part of a surface of an inspection object,
Ultraviolet light illumination means for illuminating the partial surface of the inspection object with at least ultraviolet light;
Image capturing means for capturing an image of the surface of the inspection object as an image,
The ultraviolet light illumination means includes:
A light source that emits light including ultraviolet light;
Ultraviolet light diffusing means for diffusing at least ultraviolet light of the light emitted from this light source,
A semi-transparent mirror that transmits a part of the ultraviolet light component and reflects the other part, irradiating the surface of the inspection object with reflected or transmitted light of the ultraviolet light component from the light source, An appearance inspection apparatus comprising: a beam splitter that irradiates the image capturing means with transmitted light or reflected light of an ultraviolet light component from the surface.
上記光源から出射された光の少なくとも紫外光を拡散させながら透過する紫外光拡散手段と、
紫外光成分の一部を透過し他の部分を反射する半透鏡であって、上記光源からの紫外光成分の反射光又は透過光を照明対象位置に照射し、該照明対象位置からの紫外光成分の透過光又は反射光を画像取り込み手段に照射するビームスプリッタと
を有することを特徴とする紫外光照明装置。 A light source that emits light including ultraviolet light;
Ultraviolet light diffusing means that transmits while diffusing at least ultraviolet light emitted from the light source;
A semi-transparent mirror that transmits a part of the ultraviolet light component and reflects the other part, and irradiates the reflected light or transmitted light of the ultraviolet light component from the light source to the illumination target position, and emits the ultraviolet light from the illumination target position. An ultraviolet light illumination device comprising: a beam splitter that irradiates image capturing means with component transmitted light or reflected light.
10. The ultraviolet light illuminating apparatus according to claim 9, wherein a quartz diffusion plate is used for the ultraviolet light diffusion means, and a semi-transparent mirror in which a partial reflection film is formed on the quartz plate is used for the beam splitter.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114235844A (en) * | 2021-10-28 | 2022-03-25 | 上海珂明注塑系统科技有限公司 | Detection device and method for acquiring container outer surface image by reflection |
-
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