JP2006226715A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被検査対象物を均一に照明でき、被検査対象物の全面の検査精度を均一に保持できる外観検査装置を提供する。
【解決手段】 本発明の外観検査装置１は、光を透過可能なスプーン２等の被検査対象物の裏面側を照明する照明装置３と、被検査対象物と照明装置３との間に配置され、かつ照明装置３による照明光が被検査対象物の外周から漏れないように照明光の照明範囲を制限する開口部１０が形成された遮光板５と、を備え、照明装置３にて照明された被検査対象物をその表面側から撮像して被検査対象物の外観を検査する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光を透過可能な被検査対象物の裏面側を照明し、照明された被検査対象物をその表面側から撮像して外観を検査する外観検査装置に関する。

被検査対象物の表面を検査する装置として、被検査対象物の画像を取り込むカメラ等の撮像手段の側から被検査対象物を照明する反射照明を使用するもの、撮像手段の反対側から被検査対象物を照明する透過照明を使用するもの、被検査対象物と背景との明るさを揃えるため反射照明と透過照明とを併用するもの、等が知られている（特許文献１、特許文献２）。

特許第３２８９８０１号公報 特許第３２２９９０１号公報

反射照明を使用する装置では、被検査対象物の表面に照明の写り込みや光量ムラが発生し易い。特許文献１の装置では、被検査対象物と照明装置との間に拡散板を設けているが、それでもなお被検査対象物の表面全体を均一に照明し難い場合があった。また、被検査対象物の内部に練り込まれた異物を撮像することは容易でない。一方、透過照明を使用する装置では、被検査対象物を均一に照明することが容易でない場合もあり、また被検査対象物の外周から照明光が漏れ出して外周付近の検査精度が悪化することもあった。

そこで、本発明は、被検査対象物を均一に照明でき、被検査対象物の全面の検査精度を均一に保持できる外観検査装置を提供することを目的とする。

以下、本発明の外観検査装置について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明の外観検査装置は、光を透過可能な被検査対象物（２）の裏面側を照明する照明手段（３）を備え、前記照明手段にて照明された前記被検査対象物をその表面側から撮像して前記被検査対象物の外観を検査する外観検査装置（１）において、前記被検査対象物と前記照明手段との間に配置され、かつ前記照明手段による照明光が前記被検査対象物の外周から漏れないように照明光の照明範囲を制限する開口部（１０、９０）が形成された照明範囲制限部材（５、５１）を備えることにより、上述した課題を解決する。

この外観検査装置によれば、照明手段による照明光が照明範囲制限手段に設けられた開口部により絞り込まれて照明範囲が制限されるので、被検査対象物に対する照明の光量ムラが低減され、なおかつ被検査対象物の外周から照明光の漏れが防止される。その結果、被検査対象物の全面に亘って検査精度を均一化できる。

本発明の外観検査装置において、前記照明範囲制限部材の前記開口部は、前記被検査対象物を撮像する際に前記被検査対象物に隠される大きさに設定されてもよい。この態様によれば、被検査対象物の撮像の際に開口部が直接写り込むことが防止される。

本発明の外観検査装置において、前記開口部の形状が互いに異なり、かつ、前記形状が被検査対象物（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）の形状に応じて設定された複数の照明範囲制限部材（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）からなる部材群（５０）を更に備え、前記照明範囲制限部材は、前記部材群のなかから前記被検査対象物の形状に応じて選択されたものであってもよい。この態様によれば、被検査対象物に応じて用意された複数の照明範囲制限部材からなる部材群を備えているので、その部材群のなかから被検査対象物の形状に合った照明範囲制限部材を選択して使用することにより、互いに形状が異なる複数の被検査対象物のそれぞれについて外観検査を実施することができる。

本発明の外観検査装置において、前記照明手段と前記照明範囲制限部材との間に、前記照明手段による照明光を拡散する拡散部材（８）が配置されてもよい。この態様によれば、被検査対象物をより均一に照明できるので、検査精度の均一化を更に向上できる。

以上説明したように本発明によれば、被検査対象物を均一に照明でき、被検査対象物の全面の検査精度を均一に保持できる。

図１は、本発明の実施形態に係る外観検査装置の構成の概要を示している。外観検査装置１は、スプーン２の掬い部のキズ、異物の混入等を検査する装置である。スプーン２は掬い部の他に柄部も有するが、柄部の図示は省略する（他の図も同様）。図１では、スプーン２の横断面が示されている。スプーン２は光を透過可能な樹脂材料で射出成型にて形成される。この樹脂材料には所定色に着色する顔料が混合されてもよい。

外観検査装置１は、スプーン２の裏面側（図１の下側）を照明する照明装置３と、スプーン２の表面側（図１の上側）からスプーン２を撮像してビデオ信号Ｓを出力するカメラ４と、スプーン２と照明装置３との間に配置され、照明装置３による照明範囲を制限する遮光板５と、を有している。照明装置３は照明用電源６に接続され、カメラ４は画像処理装置７に接続される。画像処理装置７は、ビデオ信号Ｓに基づいて二値化処理等の所定の画像処理を行い、所定の判定ロジックに基づいて検査対象の良否判定を行い、判定結果を示す出力信号Ｒを出力する。カメラ４の動作制御はカメラ制御装置（不図示）にて所定のプログラムに従って行われる。遮光板５と照明装置３との間には、照明装置３からの照明光を拡散する拡散板８が配置されて光強度が均される。拡散板８は半透明白色のアクリル板等で構成できる。

遮光板５は、照明装置３による照明光がスプーン２の外周２ａから漏れないように照明光の照明範囲を制限する開口部１０が形成されている。開口部１０は、その開口面積が遮光板５の厚さ方向に関して変化している。即ち、開口面積が照明装置３側の下面５ａからスプーン２側の上面５ｂに向かって直線的に広がるように変化する。開口部１０を形成する遮光板５の幅狭縁５ｃは下面５ａと同一面上に、遮光板５の幅広縁５ｄは上面５ｂと同一面上にそれぞれ位置する。遮光板５の厚さ方向に関する開口部１０の形状は、照明装置３の光量や光の照射範囲に応じて適宜に設定してよい。例えば、図２に示すように、その形状を、幅狭縁５ｃが遮光板５の厚さ方向のほぼ中央に位置し、かつ幅広縁５ｄが上面５ａ及び下面５ｂのそれぞれと同一面上に位置するようにして、形成することもできる。

図３に外観検査装置１の各要素の光学的な位置関係の概略を示す。照明装置３は照射角θにて照明光を照射する。照明光は拡散板８を介し、幅狭縁５ｃで絞り込まれて開口部１０を通過する。幅狭縁５ｃ間の幅、即ち、幅狭縁５ｃにて形成される開口幅Ｗ１は、矢線Ｌ１で示したように、スプーン２の外周２ａを照明光によって直接照明可能な大きさに設定される。一方、幅広縁５ｄにて形成される開口幅Ｗ２はスプーン２の外周２ａに幅広縁５ｄが直接写り込まない大きさに設定される。つまり、カメラ４から見て開口部１０を形成する幅広縁５ｄがスプーン２にて隠されるようにしてＷ２の大きさが設定される。

図４は、図１のスプーン２及び遮光板５を上方から見た上面図であり、遮光板５の面方向に関する開口部１０の形状（以下、開口形状という。）が示されている。開口形状は、図３に示した幅Ｗ１、Ｗ２の大きさの条件を満たした上で、スプーン２の照明光に光量ムラができる限り小さくなるように設定される。スプーン２の外周２ａの光量不足を補うため、外周２ａと、幅狭縁５ｃ又は幅広縁５ｄとを近づける必要がある。そのために、開口形状はスプーン２の形状をカメラ４の視野の幅方向に伸ばした形状に設定される。

スプーン２と遮光板５との距離、及び遮光板５と照明装置３との距離は、照明装置３によって光量ムラなくスプーン２が照射される適切な大きさに設定すればよい。カメラ４は、その視野角φ内にスプーン２が収まる適切な位置に保持される（図３参照）。

以上によって、照明装置３にてスプーン２が光量ムラが低減されて満遍なく照明され、しかもスプーン２の外周２ａから照明光が漏れないので、スプーン２の全面に亘る検査精度を均一化できる。

外観検査装置１は、図５（ａ）〜（ｃ）に示したように、互いに開口部１０の開口形状が異なる複数の遮光板からなる遮光板セット５０を備えている。図１及び図４に示した遮光板５は、遮光板セット５０の中からスプーン２の形状に応じて選択されたもの（図５（ａ）に示したもの）である。図５（ａ）にはスプーン２Ａに対して使用する遮光板５Ａが、図５（ｂ）にはスプーン２Ｂに対して使用する遮光板５Ｂが、図５（ｃ）にはスプーン２Ｃに対して使用する遮光板５Ｃがそれぞれ示されている。遮光板５Ａに形成された開口部１０Ａの開口形状はスプーン２Ａの外周２Ａａの形状に合わせて、遮光板５Ｂに形成された開口部１０Ｂの開口形状はスプーン２Ｂの外周２Ｂａの形状に合わせて、遮光板５Ｃに形成された開口部１０Ｃの開口形状はスプーン２Ｃの外周２Ｃａの形状に合わせて、それぞれ設定されている。従って、遮光板セット５０の中からスプーンの形状に合った遮光板を選択することにより、互いに形状が異なる複数のスプーン２Ａ〜２Ｃのそれぞれに対して外観検査を実施することができる。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態にて実施できる。被検査対象となり得るものは、光が透過可能なものであれば如何なる形態でもよく、スプーン等の椀形状の部分を有する立体物に限定されない。また、被検査対象の材質も特に制限はなく、樹脂材料による射出成型品、紙加工品、繊維加工品等でもよい。

開口部は上述した形態に限定されず、図６に示したように、遮光板５１に設けられた多数の孔９で開口部９０を構成してもよい。この形態によれば、孔９の位置を比較的自由に設定でき、遮光板５１の製造が容易になる利点がある。また、孔９の大きさ又は孔９の配置の密度を適宜に設定することにより、照明光の光量調整を行うことができる他、遮光板５１に光の拡散機能を持たせることも可能になるので、図１に示した拡散板８を省略することも可能になる。

以上の形態において、スプーン２の掬い部が本発明の被検査対象物に、照明装置３が本発明の照明手段に、遮光板５が本発明の照明範囲制限部材に、拡散板８が本発明の拡散部材に、遮光板セット５０が本発明の部材群に、それぞれ相当する。

本発明の実施形態に係る外観検査装置の構成の概要を示した図。 開口部の端部の形状の他の例を示した断面図。 外観検査装置の各要素の光学的な位置関係の概略を示した説明図。 図１のスプーン及び遮光板を上方から見た上面図。 遮光板セットの一例を示した模式図。 遮光板の他の形態を示した図。

符号の説明

１ 外観検査装置
２ スプーン（被検査対象物）
３ 照明装置（照明手段）
５、５１ 遮光板（照明範囲制限部材）
８ 拡散板（拡散部材）
１０、９０ 開口部
５０ 遮光板セット（部材群）

Claims (4)

1. 光を透過可能な被検査対象物の裏面側を照明する照明手段を備え、前記照明手段にて照明された前記被検査対象物をその表面側から撮像して前記被検査対象物の外観を検査する外観検査装置において、
   前記被検査対象物と前記照明手段との間に配置され、かつ前記照明手段による照明光が前記被検査対象物の外周から漏れないように照明光の照明範囲を制限する開口部が形成された照明範囲制限部材を備えることを特徴とする外観検査装置。
2. 前記照明範囲制限部材の前記開口部は、前記被検査対象物を撮像する際に前記被検査対象物に隠される大きさに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
3. 前記開口部の形状が互いに異なり、かつ、前記形状が被検査対象物の形状に応じて設定された複数の照明範囲制限部材からなる部材群を更に備え、
   前記照明範囲制限部材は、前記部材群のなかから前記被検査対象物の形状に応じて選択されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の外観検査装置。
4. 前記照明手段と前記照明範囲制限部材との間に、前記照明手段による照明光を拡散する拡散部材が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の外観検査装置。
   

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