JP2005515447A - 光コネクタ用フェルール検査機及びその方法 - Google Patents

Abstract

光コネクタ用フェルール検査機及びその方法を開示する。固定装置は、フェルールを検査するため、フェルールを直交座標系に整列させる。ロボットは一つのフェルールを光学系上にセンタリングし、前記一つのフェルールと光学系のフォーカシングを行う。また、光学系は、フェルールの内径イメージデータと外径イメージデータを撮影するための二つのカメラを含む。ロボットが光学系及び残りのフェルールを順次移動させているうち、全てのフェルールの内径及び外径イメージデータが光学系により順次獲得される。それぞれのフェルールの内径及び外径と偏心度は、獲得した内径及び外径イメージデータのコンピュータプログラムにより算出される。

Description

本発明は光コネクタ用フェルール検査機及びその方法に関し、より詳細には、フェルールの内径、外径、同心度、及び２内径の中心間距離を検査するための光コネクタ用フェルール検査機及びその方法に関する。

周知のように、光通信システムにおいて、レーザ、レーザダイオード、発光ダイオードなどの光源から発生する光信号は、光ファイバを介して伝送される。様々な構造の２本の光ファイバを接続及び切換えさせるための光コネクタが開発されており、光信号の損失を最小にするため、光ファイバを正確に整列させ得るように製造されなければならない。光コネクタ用フェルールは１μｍ以下の誤差を有する超精密部品から製造され、長さは７〜１４ｍｍ、外径は２．５ｍｍ、光ファイバを収容するホールの内径は１２５〜１２７μｍの規格を有するシリンダ形の構造が一般的に使用されている。

このような光コネクタ用フェルールの精度と信頼性を保障するため、内径、外径、偏心度などの多くの項目を検査している。一例として、特許文献１の測定装置は、フェルールの内径に対する真直度を測定するため、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に３軸運動する移動ステージと、フェルールに対してバックライトを照射する照射装置と、照射装置の照射により投影されるフェルールの内径イメージを撮影するカメラと、カメラからのイメージデータをプログラムにより処理するコンピュータとを備える。この技術によって、フェルールの内径により限定されるフェルールの内部を通過する照射装置の照射により内径のイメージが投影され、投影された内径のイメージがカメラで撮影され、カメラから入力される内径のイメージデータをコンピュータのプログラムにより処理することで、内径の真直度が測定される。

一方、特許文献２に開示された測定装置は、フェルールの偏心度を測定するため、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に３軸運動可能に取り付けられたカメラと、カメラの光軸と同軸方向に、フェルールの内径に対して光を照射する照射装置と、カメラからのイメージデータをプログラムにより処理するコンピュータとを備える。この技術によって、直交座標系が表示されている試験片がカメラで撮影され、カメラの光軸と同軸方向に、フェルールの内径を照射装置で照射することによって内径のイメージが投影され、投影された内径のイメージがカメラで撮影される。そして、カメラから入力される試験片の直交座標データと内径のイメージデータをコンピュータのプログラムで処理し、直交座標データに対する内径の偏心度を測定している。
韓国登録特許第２６９２６３号 韓国登録特許第１９８８１７号

しかし、前記のような従来の技術は、フェルールの内径に対する個別的検査のみが実施できるように構成されるため、フェルールの全体検査には適していない欠点を有する。特に、フェルールの外径は別途の外径測定装置により測定しなければならないため、フェルールの検査工程がかなり複雑で煩雑であって、時間及びマンパワーを相当に必要とする点において非効率的であるという問題を有する。また、フェルールの全体数量に対する精度と信頼性を完全に保障し得る全数検査が要求されているが、一つのフェルールのみを検査するしかないため、フェルールの全数検査による相当な困難をそのまま甘受している実状である。

本発明の前記のような従来技術の様々な問題点を解決するためになされたものである。本発明の目的は、フェルールの内径、外径、偏心度、及び二つの内径の中心間距離を同時に正確に検査する事が出来る光コネクタ用フェルール検査機及びその方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、複数のフェルールに対する検査が簡便で効率よく行える光コネクタ用フェルール検査機及びその方法を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、フェルールの良品と不良品を自動に選別することができて、全数検査が簡便に行える光コネクタ用フェルール検査機及びその方法を提供することにある。

このような目的を達成するため、本発明は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に３軸運動する直交座標型ロボットと、前記ロボットによりＹ軸方向に運動できるように設けられ、複数のフェルールを直交座標系に配列させる固定手段と、前記ロボットによりＸ軸及びＹ軸方向に運動できるように設けられ、前記それぞれの内径及び外径イメージデータを獲得する光学系と、前記固定手段の下部に設けられ、前記それぞれのフェルールをバックライトで照射する第１照射手段と、前記光学系と一体的に運動できるように設けられ、前記それぞれのフェルールを照射する第２照射手段と、前記光学系からの内径及び外径イメージデータをプログラムにより処理するコンピュータとを備える光コネクタ用フェルール検査機を提供する。

また、本発明は、複数のフェルールを直交座標系に配列して準備する段階と、一つのフェルールに対して光学系をセンタリングする段階と、前記一つのフェルールと前記光学系をフォーカシングする段階と、前記それぞれのフェルールと前記光学系を相応する位置に運動させながら、前記光学系により前記それぞれのフェルールの内径及び外径イメージデータを順次獲得する段階と、前記それぞれのフェルールの内径及び外径イメージデータをコンピュータのプログラムにより処理して、前記それぞれのフェルールの内径、外径及び偏心度を算出する段階と、前記それぞれのフェルールの内径、外径及び偏心度が設定誤差を満足すると、前記それぞれのフェルールを良品と選別してディスプレイする段階とを備える光コネクタ用フェルール検査方法を提供する。

以下、本発明による光コネクタ用フェルール検査機及びその方法の好ましい実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。

まず、図１及び図２に示すように、本発明によるフェルール検査機は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に３軸運動を行う直交座標型ロボット１０を有する。ロボット１０は、フェルール１の検査位置を提供するテーブル１２と、Ｘ軸リニアモーションアクチュエータ１４と、Ｙ軸リニアモーションアクチュエータ１６と、Ｚ軸リニアモーションアクチュエータ１８とを備える。テーブル１２の左右側面には一対のコラム２０ａ、２０ｂが両立している。

Ｘ軸リニアモーションアクチュエータ１４は、コラム２０ａ、２０ｂの上端にＸ軸方向に装着された第１ガイドレール１４ａと、第１サーボモータ１４ｂの駆動力を第１ベルト伝動機構１４ｃを介して受けて回転するように、第１ガイドレール１４ａに内蔵されている第１ボールスクリュー１４ｄと、第１ボールスクリュー１４ｄの回転により螺旋運動しながら第１ガイドレール１４ａに沿ってスライド運動する第１スライド１４ｅとを備える。Ｙ軸リニアモーションアクチュエータ１６は、テーブル１２のＸ軸方向に装着された第２ガイドレール１６ａと、第２サーボモータ１６ｂの駆動力を第２ベルト伝動機構１６ｃを介して受けて回転するように、第２ガイドレール１６ａに内蔵されている第２ボールスクリュー１６ｄと、第２ボールスクリュー１６ｄの回転により螺旋運動しながら第２ガイドレール１６ａに沿ってスライド運動する第２スライド１６ｅとを備える。Ｚ軸リニアモーションアクチュエータ１８は、Ｘ軸リニアモーションアクチュエータ１４の第１スライド１４ｅに垂直下方に装着された第３ガイドレール１８ａと、第３サーボモータ１８ｂの駆動力を第３ベルト伝動機構１８ｃを介して受けて回転するように、第３ガイドレール１８ａに内蔵されている第３ボールスクリュー１８ｄと、第３ボールスクリュー１８ｄの回転により螺旋運動しながら第３ガイドレール１８ａに沿ってスライド運動する第３スライド１８ｅとを備える。そして、Ｙ軸リニアモーションアクチュエータ１６の第２スライド１６ｅには、複数のフェルール１が搭載されるステージ２２が設けられる。

本実施例において、直交座標型ロボット１０のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸リニアモーションアクチュエータ１４、１６、１８のそれぞれは、第１、第２及び第３ベルト伝動機構１４ｃ、１６ｃ、１８ｃを省略し、第１、第２及び第３サーボモータ１４ｂ、１６ｂ、１８ｂを第１、第２及び第３ボールスクリュー１４ｄ、１６ｄ、１８ｄと直結して構成する事も出来る。直交座標型ロボット１０のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸リニアモーションアクチュエータ１４、１６、１８のそれぞれは、ガイドレールと、該ガイドレールに沿ってスライド運動するスライドと、該スライドに内蔵され、ガイドレールに沿ってスライドをスライド運動させるリニアモータとからなるリニアモータガイドで代わりをする事が出来る。また、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸リニアモーションアクチュエータ１４、１６、１８のそれぞれは、第１、第２及び第３スライド１４ｅ、１６ｅ、１８ｅの直線運動を、ラックとピニオン、又はベルトとプーリによりなし得るように構成する事も出来る。

図１、図３ないし図５に示すように、本発明のフェルール検査機は、複数のフェルール１を直交座標系に配列させ得る固定装置３０を備える。この固定装置３０は、ロボット１０のステージ２２に分離可能に搭載され、フェルール１を収容する複数の孔３２ａが直交座標系をなすように形成されたトレイ３２と、該トレイ３２の上面に着脱可能に装着され、トレイ３２の孔３２ａに収容されたフェルール１の上端をプレスして整列させる上側プレス手段３４と、トレイ３２の孔３２ａ内に収容されたフェルール１の下端をプレスして整列させる下側プレス手段３６とを備える。図５においては、固定装置３０の孔３２ａは１０行×１０列の１００個が形成されたものを示したが、これは例示的なもので、孔３２ａの箇所は適宜変更可能である。

図３及び図４に示すように、上側プレス手段３４は、トレイ３２の上面に着脱可能に装着されるウィンドウフレーム３４ａと、フェルール１の上端をプレスするように、ウィンドウフレーム３４ａに装着された透光性ガラスパネル３４ｂとを備える。下側プレス手段３６は、フェルール１の下端をプレスするように、トレイ３２の孔３２ａにそれぞれ収容された透光性ガラス片３６ａと、ガラス片３６ａを上方に付勢するスプリング３６ｂと、トレイ３２の下面、孔３２ａからガラス片３６ａ及びスプリング３６ｂの離脱を防止するように取り付けられ、孔３２ａと連通する孔３６ｃが形成されたボトムプレート３６ｄとを備える。上側プレス手段３４のガラスパネル３４ｂと下側プレス手段３６のガラス片３６ａは透明合成樹脂から製作する事が出来る。

図１及び図７に示すように、本発明によるフェルール検査機は、フェルール１の内径及び外径のイメージを撮影し、外径イメージデータと内径イメージデータを同時に獲得する光学系４０を備える。光学系４０はＺ軸リニアモーションアクチュエータ１８の第３スライド１８ｅに固着されている。従って、光学系４０は、ロボット１０のＸ軸リニアモーションアクチュエータ１４とＺ軸リニアモーションアクチュエータ１８により、Ｘ軸とＺ軸方向に直線運動させる事が出来る。光学系４０は、フェルール１の内径イメージを撮影し、内径イメージを出力する小視野の第１カメラ５０と、フェルール１の外径イメージを撮影し、外径イメージデータを出力する大視野の第２カメラ６０とを備える。

また、第１カメラ５０は、光学系４０の第１光軸４２と一直線上に順次整列される対物レンズ５２、ビームスプリッタ５４、拡張レンズ５６、及び第１イメージセンサ５８を備える。第１カメラ５０のビームスプリッタ５４は、対物レンズ５２から入射する入射光を、拡張レンズ５６に入射する第１出射光と、光学系４０の第１光軸４２に対して直角をなす第２出射光とに分けて出射する。第２カメラ６０は、第１カメラ５０のビームスプリッタ５４から出射する第２出射光を、光学系４０の第２光軸４４に反射させるミラー６２と、該ミラー６２から反射される反射光を受光するように、光学系４０の第２光軸４４と一直線上に整列されている第２イメージセンサ６４とを備える。本実施例において、第１カメラ５０の第１イメージセンサ５８と第２カメラ６０の第２イメージセンサ６４のそれぞれは７６８×４９４ピクセルのＣＣＤイメージセンサからなり、第１カメラ５０は、拡張レンズ５６による光角の拡張により、第２カメラ６０に比べて５倍くらいの高倍率を有する。図２に示すように、光学系４０の第１及び第２カメラ５０、６０はカバー６６により保護されキャリッジ６８の前面に装着され、キャリッジ６８はＺ軸リニアモーションアクチュエータ１８の第３スライダ１８ｅに固定されている。

図１、図３ないし図５に示すように、本発明のフェルール検査機は、フェルール１のイメージを投影させるため、固定装置３０の下部に配置されるようにステージ２２の上面に取り付けられた第１照射装置７０と、第１カメラ５０の対物レンズ５２と同心上に装着される第２照射装置９０とを含む。第１照射装置７０は、直交座標型ロボット１０のステージ２２に取り付けられ、上部が開放された暗室７２ａが形成され、前面に第１及び第２入口７２ｂ、７２ｃが形成されたハウジング７２と、トレイ３２の孔３２ａと一直線上に整列されるように、ハウジング７２の暗室７２ａに設けられた複数の発光ダイオード７４と、発光ダイオード７４のそれぞれから発光する光を集光する複数の集光レンズ７６と、集光レンズ７６から出射する出射光を拡散させるディフューザ７８とを備える。第１照射装置７０の発光ダイオード７４は赤色又は白色発光ダイオードから構成されて良い。

図３及び図４に示すように、発光ダイオード７４は、ハウジング７２の第１入口７２ｂを介して引き出せるように取り付けられたベース８０の上面に配列されており、ベース８０の前面には取っ手８０ａが装着されている。ベース８０は、ハウジング７２を貫通して締結される第１セットスクリュー８２ａによりプレスされる第１ボール８２ｂにより支持されて固定される。そして、第１セットスクリュー８２ａと第１ボール８２ｂ間には第１スプリング８２ｃが介在されている。集光レンズ７６はハウジング７２の第２入口７２ｃを介して引き出せるように取り付けられているレンズホルダ７６ａの孔７６ｂに装着され、レンズホルダ７６ｂの前面には取っ手７６ｃが装着されている。レンズホルダ７６ａは、ハウジング７２を貫通して締結される第２セットスクリュー８４ａによりプレスされる第２ボール８４ｂにより支持されて固定される。第２セットスクリュー８４ａと第２ボール８４ｂ間には第２スプリング８４ｃが介在されている。ディフューザ７８は、ディフューザホルダ７８ａによりハウジング７２の上面に装着されたカバー８６の入口８６ａを介して引き出せるように装着され、ディフューザ７８のディフューザホルダ７８ａには取っ手７８ｂが装着されている。

図６は本発明による固定装置３０と第１照射装置７０の変形例を示す。同図に示すように、固定装置３０のボトムプレート３６ｄは第１照射装置７０のハウジング７２に装着される。ハウジング７２の暗室７２ａには、トレイ３２の孔３２ａと一直線上に整列されるように複数の発光ダイオード７４が設けられ、発光ダイオード７４の上部には、発光ダイオード７４から発光される光を拡散させるディフューザ７８がディフューザホルダ７８ａにより装着されている。ディフューザホルダ７８ａは複数のポスト７８ｃによりベース８０に支持される。ディフューザ７８の上部には、ディフューザ７８から出射する出射光を集光して出射するように、集光レンズ７６が装着される。集光レンズ７６は、トレイ３２の孔３２ａ及び発光ダイオード７４と一直線上に整列されるように、レンズホルダ７６ａの孔７６ｂに装着されている。

図７に示すように、第２照射装置９０は、第１カメラ５０の対物レンズ５２の周囲に同心の環状に配列される複数の発光ダイオード９２からなる。第２照射装置９０の発光ダイオード９２は、第１照射装置７０の発光ダイオード７４と同様に、赤色又は白色の発光ダイオードから構成できる。

図４に詳細に示すように、第１照射装置７０のカバー８６には、固定装置３０がポジショナー３８により着脱可能に整列されている。ポジショナー３８は、第１照射装置７０のカバー８６の上面から突出している複数のボール３８ａと、該ボール３８ａと整合されるように、固定装置３０のボトムプレート３６ｄの下面に形成された凹部３８ｂとを備える。このボール３８ａと凹部３８ｂの整合により、第１照射装置７０の上部に固定装置３０を正確に整列して装着する事が出来る。

図３ないし図５に示すように、固定装置３０のトレイ３２と上側プレス手段３４のウィンドウフレーム３４ａは付着手段３９により着脱可能に付着されている。付着手段３９は、トレイ３２の上面に埋込型で装着された複数の第１磁石３９ａと、トレイ３２の第１磁石３９ａと、トレイ３２の第１磁石３９ａと対応するように、ウィンドウフレーム３４ａに装着された第２磁石３９ｂとを備える。図４には二つの第１及び第２磁石３９ａ、３９ｂを示しているが、これは例示的なもので、第１及び第２磁石３９ａ、３９ｂの箇所は適宜変更可能なものである。トレイ３２の上面に、上側プレス手段３４のウィンドウフレーム３４ａを第１及び第２磁石３９ａ、３９ｂの磁力により装着させることにより、上側プレス手段３４のガラスパネル３４ｂによりフェルール１の上端を正確にプレスする事が出来る。

図１に示すように、光学系４０の第１及び第２カメラ５０、６０から出力されるフェルール１のイメージデータはコンピュータ１００に実時間で入力される。コンピュータ１００は、マイクロプロセッサ、モニタ、プリンだなどの出力装置、キーボードなどの入力装置を備えている。コンピュータ１００は、光学系４０の第１及び第２カメラ５０、６０から入力されるフェルール１のイメージデータをプログラムにより処理してモニタ１０２にディスプレイし、フェルール１を良品と不良品とに選別する。コンピュータ１００は、フェルール検査機の制御のため、ロボット１０と第１及び第２照射装置７０、９０の作動を制御するコントローラ１１０と接続される。検査者は、コントローラ１１０の操作により、第１及び第２照射装置７０、９０の光量を制御する事が出来る。

図８ａ及び図８ｂないし図１１ａ及び図１１ｂは本発明のフェルール検査機により検査できる多様な構成のフェルールを示す。図８ａ及び図８ｂに示すフェルール１は、その中心（Ｃ）に一つの孔２が形成されたシングルフェルールである。シングルフェルールの場合、外径（Ｄ）、内径（Ｄ１）、及び外径（Ｄ）の中心（Ｃ）に対する内径（Ｄ１）の中心（Ｃ１）の偏心度を検査する。図９ａ及び図９ｂに示すフェルール１は、その中心（Ｃ）に対して二つの孔２−１、２−２が等間隔で形成されたデュアルフェルールである。デュアルフェルールの場合、外径（Ｄ）、孔２−１、２−２のそれぞれの内径（Ｄ１、Ｄ２）、及び二つの内径（Ｄ１、Ｄ２）の中心（Ｃ１、Ｃ２）間の中心間距離（Ｄ３）を検査する。また、図１２ｂ及び図１２ｃに示すように、デュアルフェルールは、外径（Ｄ）の中心（Ｃ）と孔２−１、２−２の中心（Ｃ１、Ｃ２）を連結する線分（Ｓ）の中点（Ｃ３）に対する偏心度を検査する。

図１０ａ及び図１０ｂのフェルール１は、二つの孔２−１、２−２が連結されたドッグボーン（ｄｏｇ−ｂｏｎｅ）フェルールであり、図１１ａ及び図１１ｂのフェルール１は、その中心（Ｃ）に二つの中心（Ｃ１、Ｃ２）を有する楕円形孔２−３が形成されたトラックフェルールである。ドッグボーンフェルールとトラックフェルールに対しては、デュアルフェルールと同様に、外径（Ｄ）、内径（Ｄ１、Ｄ２）、偏心度、二つの内径（Ｄ１、Ｄ２）の中心間距離（Ｄ３）を検査する。

次に、このような構成を有する本発明による光コネクタ用フェルール検査機によるフェルールの検査方法を図１４ａ及び図１４ｂに基づいて説明し、その例としてデュアルフェルールの検査方法を主として説明する。

図３及び図４に示すように、検査者がトレイ３２の孔３２ａにフェルール１を収容させると、トレイ３２の孔３２ａを貫通するフェルール１の下端は下側プレス手段３６のガラス片３６ａに接触して整列され、スプリング３６ｂはガラス片３６ａを上方に付勢して、フェルール１の下端とガラス片３６ａの接触を安定に維持させる。トレイ３２の上面に、上側プレス手段３４のウィンドウフレーム３４ａを、第１及び第２磁石３９ａ、３９ｂの磁力により装着すると、上側プレス手段３４のガラスパネル３４ｂが、トレイ３２の孔３２ａに挿入されたフェルール１の上端を正確にプレスして整列させる。従って、トレイ３２の孔３２ａに収容されるフェルール１の上端を水平面上に正確に整列させることができ、フェルール１の高さ誤差を最小化する事が出来る。このように、検査者は、固定装置３０によりフェルール１を直交座標系に整列させた後、第１照射装置７０のカバー８６から突出しているポジショナー３８のボール３８ａに、固定装置３０のボトムプレート３６ｄに形成された凹部３８ｂを整合させると、第１照射装置７０の上部に固定装置３０を正確に整列して装着することができ、ロボット１０の検査位置に直交座標をなす複数のフェルール１を準備する（Ｓ２００）。

図１及び図２に示すように、コントローラ１１０の制御によりロボット１０のＸ軸及びＹ軸リニアモーションアクチュエータ１４、１６を作動させることで、一つのフェルール１と光学系４０を検査開始位置に整列させる（Ｓ２０２）。本実施例において、フェルール１の検査開始位置はトレイ３２の１行×１列に形成された孔３２ａを基準に設定され、検査完了位置はトレイ３２の１０行×１０列に形成された孔３２ａを基準に設定されている。図５には、検査開始位置をトレイ３２の前部左側に矢印“Ａ”で示したが、これは例示的なもので、トレイ３２の前部右側又は後部左右側に設定する事も出来る。また、トレイ３２の１行に配列されているフェルール１の検査を完了した後には、光学系４０とフェルール１の中心は２行×１列の孔３２ａを基準に整列する。

一方、Ｘ軸リニアモーションアクチュエータ１４の第１サーボモータ１４ｂが駆動して第１ボールスクリュー１４ｄが回転すると、第１ボールスクリュー１４ｄにより螺旋運動する第１スライド１４ｅが第１ガイドレール１４ａに沿ってスライド運動しながらＺ軸リニアモーションアクチュエータ１８をＸ軸方向に運動させる。Ｙ軸リニアモーションアクチュエータ１６の第２サーボモータ１６ｂが駆動して第２ボールスクリュー１６ｄが回転すると、第２ボールスクリュー１６ｄの回転により螺旋運動する第２スライド１６ｅが第２ガイドレール１６ａに沿ってスライド運動しながらステージ２２をＹ軸方向に運動させる。このようなＸ軸及びＹ軸リニアモーションアクチュエータ１４、１６の直交座標運動により、トレイ３２の孔３２ａに挿入されたフェルール１と光学系４０の第１光軸４２を正確に一直線上に整列させる事が出来る。

図３及び図７に示すように、一つのフェルール１と光学系４０を検査開始位置に整列した後、第１及び第２照射装置７０、９０の照射によりフェルール１の内径及び外径のイメージを投影させ、投影されるフェルール１の内径及び外径のイメージを光学系４０の第１及び第２カメラ５０、６０で撮影して、フェルール１の内径及び外径のイメージデータをそれぞれ獲得する（Ｓ２０４）。コントローラ１１０の制御により第１照射装置７０の発光ダイオード７４をオンさせると、第１照射装置７０の発光ダイオード７４から発光される光は集光レンズ７６に集光され、集光レンズ７６から出射する出射光はディフューザ７８により拡散された後、ボトムプレート３６ｄの孔３６ｃ、ガラス片３６ａ、フェルール１の内径を介してフェルール１の内径イメージを明らかに投影させる。

図６に示すように、第１照射装置７０の発光ダイオード７４から発光される光はディフューザ７８により拡散され、ディフューザ７８から出射する出射光は集光レンズ７６に集光され、ボトムプレート３６ｄの孔３６ｃ、ガラス片３６ａ、フェルール１の内径を介してフェルール１の内径イメージを明らかに投影させる。このように、発光ダイオード７４の光をディフューザ７８により均一に拡散させた後、集光レンズ７６により集光させることにより、第１照射装置７０の照射効率を向上させる事が出来る。

一方、コントローラ１１０の制御により第２照射装置９０の発光ダイオード９２をオンさせると、第２照射装置９０の発光ダイオード９２から発光される光はフェルール１の表面から散乱されながらフェルール１の外径イメージを明らかに投影させる。従って、光学系４０の第１及び第２カメラ５０、６０により獲得される内径及び外径イメージデータの鮮明度を大幅に向上させる事が出来る。フェルール１の内径及び外径イメージは第１カメラ５０の対物レンズ５２、ビームスプリッタ５４、拡張レンズ５６を介して第１イメージセンサ５８に投影されて撮影されるとともに、第１カメラ５０の対物レンズ５２とビームスプリッタ５４、第２カメラ６０のミラー６２を介して第２イメージセンサ６４に投影されて撮影される。この際、小視野の第１カメラ５０はフェルール１の内径を高倍率で撮影した内径イメージデータを出力し、大視野の第２カメラ６０はフェルール１の内径を低倍率で撮影した外径イメージデータを出力する。

図１に示すように、光学系４０の第１及び第２カメラ５０から出力されるフェルール１の内径及び外径イメージデータはコンピュータ１００に実時間で入力され、コンピュータ１００は、プログラムにより光学系４０の第２カメラ６０から入力されるフェルール１の外径イメージデータを処理して、フェルール１の中心と光学系４０の第１光軸４２を一致させるセンタリングを行う（Ｓ２０６）。この際、コンピュータ１００は、プログラムにより、第２カメラ６０から入力されるフェルール１の外径に対するグレーレベルイメージを閾値により二進化し、フェルール１の二進イメージから外径輪郭線を検出した後、この外径輪郭線の中心と光学系４０の第１光軸４２が一致するように、ロボット１０のＸ軸及びＹ軸リニアモーションアクチュエータ１４、１６を作動させて、フェルール１と光学系４０を直交座標運動させる。従って、フェルール１と光学系４０のセンタリングが正確にかつ迅速に行える。

また、光学系４０の第１光軸４２と一つのフェルール１の中心を整列させた後は、ロボット１０のＺ軸リニアモーションアクチュエータ１８を作動させることにより、フェルール１と光学系４０のフォーカシングを行う（Ｓ２０８）。フェルール１と光学系４０のフォーカシングは、フェルール１から光学系４０の焦点距離を遠距離に位置させた後、Ｚ軸リニアモーションアクチュエータ１８の作動により光学系４０の焦点距離をフェルール１に近接させながら、光学系４０の第１及び２カメラ５０、６０から入力されるフェルール１の内径及び外径イメージデータのいずれか一つ、例えば内径イメージデータに対するラプラシアン評価（Ｌａｐｌａｃｉａｎ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ）を繰り返し実施して、最も明らかに検出されるフェルール１の内径イメージを基準とする。このようなフェルール１と光学系４０の正確なフォーカシングにより、フェルール１の内径及び外径イメージデータを最適に獲得する事が出来る。

フェルール１と光学系４０のフォーカシングが完了した後には、コンピュータ１００の制御によりロボット１０のＸ軸及びＹ軸リニアモーションアクチュエータ１４、１６を作動させることで、それぞれのフェルール１と光学系４０を相応する位置に直交座標運動させながら光学系４０の第１カメラ５０によりそれぞれのフェルール１の内径イメージを撮影し、第２カメラ６０によりそれぞれのフェルール１の外径イメージを撮影して、内径及び外径イメージデータを順次獲得する（Ｓ２１０）。

図１２ａないし図１２ｃに示すように、コンピュータ１００は、プログラムにより、光学系４０の第１及び第２カメラ５０、６０から入力されるそれぞれのフェルール１の内径及び外径イメージデータを処理して内径エッジライン２′、２″と外径エッジライン１′を検出し、この内径エッジライン２′、２″と外径エッジライン１′を内径イメージアレイ座標系１２０と外径イメージアレイ座標系１２２にそれぞれ位置させてモニタ１０２にディスプレイする（Ｓ２１２）。この際、コンピュータ１００は、それぞれのフェルール１の内径及び外径に対するグレーレベルイメージを閾値により二進化して、それぞれのフェルール１の二進イメージから内径及び外径輪郭線を検出し、ガウス−ラプラシアンフィルタ（Ｌａｐｌａｃｉａｎ ｏｆ Ｇａｕｓｓｉａｎ ｆｉｌｔｅｒ）により精密な内径及び外径輪郭線を検出した後、最小自乗誤差法によりノイズを除去して内径エッジライン２′、２″と外径エッジライン１′をそれぞれ検出する。

また、コンピュータ１００は、内径エッジライン２′、２″と外径エッジライン１′を内径及び外径イメージアレイ座標系１２０、１２２にそれぞれ位置させた後、それぞれのフェルール１の内径（Ｄ１、Ｄ２）、外径（Ｄ）、偏心度、中心間距離（Ｄ３）をそれぞれ算出する（Ｓ２１４）。それぞれのフェルール１の内径（Ｄ１、Ｄ２）と中心間距離（Ｄ３）は、小視野の第１カメラ５０の撮影により高倍率で入力される内径イメージデータにより算出するので、算出される内径（Ｄ１、Ｄ２）と中心間距離（Ｄ３）の信頼性を向上させる事が出来る。それぞれのフェルール１の外径（Ｄ）は、大視野の第２カメラ６０の撮影により低倍率で入力される外径イメージデータにより算出しても検査の信頼性を満足させる事が出来る。図１２ｃは図１２ｂの“Ｂ”領域を拡大して示すものである。同図に示すように、フェルール１の偏心度は、外径（Ｄ）の中心（Ｃ）と内径（Ｄ１、Ｄ２）の中心（Ｃ１、Ｃ２）を連結する線分（Ｓ）の中点（Ｃ３）間の距離（Ｄ４）により算出する。図８ａ及び図８ｂに示すシングルフェルールの場合、内径（Ｄ１）、外径（Ｄ）、内径（Ｄ１）の中心（Ｃ１）と外径（Ｄ）の中心（Ｃ）間の距離から偏心度を算出する。図１０ａ及び図１０ｂに示すドッグボーンフェルールと図１１ａ及び図１１ｂに示すトラックフェルールの内径（Ｄ１、Ｄ２）、外径（Ｄ）、偏心度、及び中心間距離（Ｄ３）は前述したデュアルフェルールと同一であるので、ドッグボーンフェルールとトラックフェルールの検査方法についてはデュアルフェルールを参照し、その詳細な説明は省略する。一方、小視野の第１カメラ５０から入力されるフェルール１の内径イメージデータと大視野の第２カメラ６０から入力されるフェルール１の外径イメージデータをコンピュータのプログラムにより処理して一つのイメージアレイ座標系にマッチさせ、フェルール１の内径（Ｄ１、Ｄ２）の内径（Ｄ１、Ｄ２）、外径（Ｄ）、偏心度、及び中心間距離（Ｄ３）を検出する事も出来る。

コンピュータ１００は、全体フェルール１の検査数が設定検査数と一致するかを確認してそれぞれのフェルール１の検査が完了したかを判断し（Ｓ２１６）、それぞれのフェルール１の検査が完了していないと判断されると、前記段階（Ｓ２０６）と同様、コンピュータ１００は、プログラムにより、光学系４０の第２カメラ６０から入力されるフェルール１の外径イメージデータを処理して、フェルール１の中心と光学系４０の第１光軸４２を一致させるセンタリングを行った後（Ｓ２１８）、前記段階（Ｓ２１０）に進む。それぞれのフェルール１の検査が完了したと判断されると、コンピュータ１００は、それぞれのフェルール１の内径、外径、偏心度、及び二つの内径の中心間距離が設定誤差を満足させているかを判断した後（Ｓ２２０）、誤差を満足させるフェルール１は良品と選別し（Ｓ２２２）、誤差を満足させていないフェルール１は不良品と選別する（Ｓ２２４）。最終に、図１３に示すように、コンピュータ１００は、検査済みのそれぞれのフェルール１を、検査者が良品と不良品とに識別し得るように、直交座標系に配列してモニタ１０２にディスプレイする（Ｓ２２６）。例えば、良品と選別されたフェルール１に対しては緑色でディスプレイし、不良品と選別されたフェルール１に対しては赤色でディスプレイする。図１３は、不良品と選別されたフェルール１を斜線で示した。従って、検査者はそれぞれのフェルール１に対して良品と不良品を簡便に識別する事が出来る。

以上説明した実施例は本発明の好ましい実施例を説明したものに過ぎず、本発明の権利範囲は前記実施例に限られるものではなく、本発明の技術的思想と特許請求の範囲内で当該分野の当業者により多様に変更、変形、又は置換可能なものであり、このようなものは本発明の範囲に属するものと理解すべきである。

以上説明したように、本発明による光コネクタ用フェルール検査機及びその方法によると、フェルールの内径と外径から、小視野と大視野の二重窓と二重倍率を有する光学系により、フェルールの内径及び外径イメージデータを獲得しコンピュータのプログラムにより処理することにより、フェルールの内径、外径、偏心度、及び二つの内径の中心間距離を同時に正確に検査することができ、複数のフェルールに対する検査が簡便で効率よく行える。また、フェルールの良品と不良品を自動に選別する事が出来るので、全数検査が簡便に行える効果がある。

本発明によるフェルール検査機の構成を示す正面図である。 本発明によるフェルール検査機の構成を示す側面図である。 本発明による固定装置及び第１照射装置の構成を示す断面図である。 図３のＩ−Ｉ線についての断面図である。 本発明による固定装置の構成を示す平面図である。 本発明による固定装置及び第１照射装置の変形例を示す断面図である。 本発明による光学系及び第２照射装置の構成を示す概略図である。 本発明によるフェルール検査機により検査可能なフェルールの例としてシングルフェルールを示す図である。 本発明によるフェルール検査機により検査可能なフェルールの例としてシングルフェルールを示す図である。 本発明によるフェルール検査機により検査可能なフェルールの例としてデュアルフェルールを示す図である。 本発明によるフェルール検査機により検査可能なフェルールの例としてデュアルフェルールを示す図である。 本発明によるフェルール検査機により検査可能なフェルールの例としてドッグボーンフェルールを示す図である。 本発明によるフェルール検査機により検査可能なフェルールの例としてドッグボーンフェルールを示す図である。 本発明によるフェルール検査機により検査可能なフェルールの例としてトラックフェルールを示す図である。 本発明によるフェルール検査機により検査可能なフェルールの例としてトラックフェルールを示す図である。 本発明によるフェルール検査機によるフェルール検査方法を説明するための図である。 本発明によるフェルール検査機によるフェルール検査方法を説明するための図である。 本発明によるフェルール検査機によるフェルール検査方法を説明するための図である。 本発明によるフェルール検査機によるフェルールの検査結果を示す図である。 本発明によるフェルール検査方法を説明するためのフローチャートである。 本発明によるフェルール検査方法を説明するためのフローチャートである。

Claims (11)

1. Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に３軸運動する直交座標型ロボットと、
   前記ロボットによりＹ軸方向に運動できるように設けられ、複数のフェルールを直交座標系に配列させる固定手段と、
   前記ロボットによりＸ軸及びＹ軸方向に運動できるように設けられ、前記それぞれの内径及び外径イメージデータを獲得する光学系と、
   前記固定手段の下部に設けられ、前記それぞれのフェルールをバックライトで照射する第１照射手段と、
   前記光学系と一体的に運動できるように設けられ、前記それぞれのフェルールを照射する第２照射手段と、
   前記光学系からの内径及び外径イメージデータをプログラムにより処理するコンピュータと
   を備える、光コネクタ用フェルール検査機。
2. 前記固定手段が、
   前記フェルールを収容する複数の孔が直交座標系をなすように形成されたトレイと、
   前記トレイの孔に収容された前記フェルールの上端をプレスして整列させるように、前記トレイの上面に装着された透光性の上側プレス手段と、
   前記トレイの孔に収容された前記フェルールの下端をプレスして整列させるように、前記トレイの孔に装着された下側プレス手段と
   を備える、請求項１に記載の光コネクタ用フェルール検査機。
3. 前記光学系が、
   前記それぞれのフェルールの内径イメージを撮影して内径イメージデータを出力する小視野の第１カメラと、
   前記それぞれのフェルールの外径イメージを撮影して外径イメージデータを出力する大視野の第２カメラと
   を備える、請求項１に記載の光コネクタ用フェルール検査機。
4. 前記第１カメラが、前記光学系の第１光軸と一直線上に順次整列された対物レンズ、ビームスプリッタ、拡張レンズ、及び第１イメージセンサを備え、
   前記第２カメラが、前記ビームスプリッタからの出射光を前記光学系の第２光軸方向に反射させるミラーと、前記光学系の第２光軸と一直線上に整列された第２イメージセンサとを備える、
   請求項３に記載の光コネクタ用フェルール検査機。
5. 前記第１照射手段が、
   前記固定手段に配列された前記それぞれのフェルールの内径を照射するように配列された複数の発光ダイオードと、
   前記それぞれの発光ダイオードから発光される光を集光する複数の集光レンズと、
   前記集光レンズから出射する出射光を拡散させるディフューザと
   を備える、請求項１に記載の光コネクタ用フェルール検査機。
6. 前記第１照射手段が、
   前記固定手段に配列された前記それぞれのフェルールの内径を照射するように配列された複数の発光ダイオードと、
   前記発光ダイオードの上部に配置され、前記発光ダイオードから発光される光を拡散させるディフューザと、
   前記ディフューザから出射する出射光を集光する集光レンズと
   を備える、請求項１に記載の光コネクタ用フェルール検査機。
7. 前記第２照射手段が、前記光学系の対物レンズと同心上に配列される複数の発光ダイオードを備える、請求項１に記載の光コネクタ用フェルール検査機。
8. 複数のフェルールを直交座標系に配列して準備する段階と、
   一つのフェルールに対して光学系をセンタリングする段階と、
   前記一つのフェルールと前記光学系をフォーカシングする段階と、
   前記それぞれのフェルールと前記光学系を相応する位置に運動させながら、前記光学系により前記それぞれのフェルールの内径及び外径イメージデータを順次獲得する段階と、
   前記それぞれのフェルールの内径及び外径イメージデータをコンピュータのプログラムにより処理して、前記それぞれのフェルールの内径、外径及び偏心度を算出する段階と、
   前記それぞれのフェルールの内径、外径及び偏心度が設定誤差を満足すると、前記それぞれのフェルールを良品と選別してディスプレイする段階と
   を備える、光コネクタ用フェルール検査方法。
9. 前記光学系をフォーカシングする段階が、前記一つのフェルールから遠距離に位置させた前記光学系の焦点距離を前記一つのフェルールに近接させながら、前記光学系から入力される内径及び外径イメージデータに対するラプラシアン評価によりなされる、請求項８に記載の光コネクタ用フェルール検査方法。
10. 前記それぞれのフェルールの内径イメージデータが、前記光学系を構成する小視野の第１カメラにより撮影することによって獲得され、前記それぞれのフェルールの外径イメージデータが、前記光学系を構成する大視野の第２カメラにより撮影することによって獲得される、請求項８又は９に記載の光コネクタ用フェルール検査方法。
11. 前記それぞれのフェルールの偏心度を算出する段階で、前記内径が二つである場合、前記外径の中心と前記二つの内径の中心を連結する線分の中点間の距離により算出し、前記二つの内径に対する中心間距離をさらに算出する、請求項８に記載の光コネクタ用フェルール検査方法。

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