JP2008014734A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、安定した撮像を可能にし、検査対象物の検査の高速化を図ることができる外観検査装置を提供する。
【解決手段】複数の検査対象物１を連続的に案内する案内ドラム１０と、前記案内ドラムで案内された前記検査対象物を撮像するための撮像部２１に位置決めする位置決め機構２０と、光源を有しその光を前記撮像部に有する検査対象物に照射する照明装置３０と、この照明装置の透過光を用いて前記検査対象物を撮像する撮像装置４０と、この撮像装置から取りこんだ画像を認識し、これら画像を合成処理して上記検査対象物の外観を平面上に表現する画像処理装置と、を備え、前記撮像装置を複数個設け、これら撮像装置で撮影された複数の分離画像を前記画像処理装置で合成処理して画像作成するよう構成してあることを特徴とする外観検査装置。
【選択図】図１

Description

本発明は円筒形状の外周面を有する物品の外観を撮影して、傷や汚れを検査する外観検査装置に関するものである。

従来、円筒形状の検査対象物の円筒面を外観検査するには、検査対象物を案内ドラムで撮像部に案内し、撮像部で検査対象物を回転させながら、一台の二次元もしくは一次元カメラにより全周画像を撮像し検査する方法が採用されている（特許文献１参照）。
特開平 ７− ４５６７８号公報

また、同検査において円錐形の鏡を用いて、円錐軸上から撮像した鏡像を極座標展開してから検査する方法が提案されている。

しかし、前者については、撮像部で検査対象物を回転させながら撮影するため、検査対象物を安定した状態で撮影することが困難である。また、高速回転させながら撮影することは不可能であるため、検査の時間がかかるという問題もある。

後者については、鏡像の大部分が検査対象以外の部分であり精度の高い検査を行うには高価な高解像度カメラが必要である。また両端にリードを持つようなデバイスにおいては高速搬送が困難な上、円錐形の鏡の軸から検査対象の位置ずれを制御することは困難であり、位置ずれが生じた場合、鏡像の極座標展開は困難である。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、安定した撮像を可能にし、検査対象物の検査の高速化を図ることができる外観検査装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明に係る外観検査装置は、複数の円筒形状の検査対象物の円筒面を連続的に撮影し、当該撮影して得られる画像に基づいて上記検査対象物の外観を検査する外観検査装置において、前記複数の検査対象物を連続的に案内する案内ドラムと、前記案内ドラムで案内された前記検査対象物を撮像するための撮像部に位置決めする位置決め機構と、光源を有しその光を前記撮像部に有する検査対象物に照射する照明装置と、この照明装置の透過光を用いて前記検査対象物を撮像する撮像装置と、この撮像装置から取りこんだ画像を認識し、これら画像を合成処理して上記検査対象物の外観を平面上に表現する画像処理装置と、を備え、前記撮像装置を複数個設け、これら撮像装置で撮影された複数の分離画像を前記画像処理装置で合成処理して画像作成するよう構成してあることを特徴とする。

前記検査対象物の円筒部の半径ｒに対して、補正係数をαとして前記分離画像における前記検査対象物の中心軸からの距離ｄに応じて補正量ｒsinαｄで補正して、前記複数の分離画像を前記画像処理装置で合成処理するように構成してあることを特徴とする。
また、前記照明装置は、前記撮像部を中心として前記検査対象物を覆うように拡散面を設け、この拡散面に対して前記検査対象物の軸方向から照射するリング型照明装置と、前記撮像装置と前記撮像部とを結ぶ軸上に撮像孔を形成し、この撮像孔から前記検査対象物に対して照射する同軸型照明装置と、を備えてあることを特徴とする。

前記案内ドラムの回転軸に沿って、ほぼ等間隔に複数個からなる半円筒状の検査背景部を形成し、前記照明装置の反射光を前記検査対象物に対して照射することを特徴とする。
前記検査背景部の半径を、前記照明装置の拡散面より小さくしてあることを特徴とする。
前記案内ドラムを複数個設け、それぞれにおける前記検査背景部の半径が異なるように構成してあることを特徴とする。

本発明によれば、不安定な円筒形状の検査対象物を固定して撮像するため、安定した撮像を可能とし、複数の撮像装置を備えてあるため、円筒形状の検査対象物の展開画像の歪を最小限にして合成することが可能であり、より正確且つ高速に外観検査を行うことができる。

本発明によれば、補正件数をαとして、検査対象物の円筒部の半径ｒに対して、分離画像における検査対象物の中心軸からの距離ｄに応じて補正量ｒsinαｄで補正して、複数の分離画像を合成処理することにより、歪がほとんどない合成画像を得ることができる。

本発明によれば、本発明に係る照明装置は、前記撮像部を中心として前記検査対象物を覆うように拡散面を設け、この拡散面に対して前記検査対象物の軸方向から照射するリング型照明装置と、前記撮像装置と前記撮像部とを結ぶ軸上に撮像孔を形成し、この撮像孔から前記検査対象物に対して照射する同軸型照明装置と、を備えてあることにより、半鏡面状の検査対象にも対応した均一な照明光を得ることができる。

本発明によれば、案内ドラムを複数個設け、それぞれにおける検査背景部の半径が異なるように構成してあることにより、検査対象物を搬送して、案内ドラム同士を連絡する際に、案内ドラム同士が干渉しあうことを防止することができる。

発明を実施するための最良の形態の原理説明図を図１に示し、この原理説明図のＢ−Ｂ断面図を図２に示す。また、この原理説明部の要部を図３に示す。本発明に係る外観検査装置は、複数の円筒形状の検査対象物１の円筒面を連続的に撮影し、当該撮影して得られる画像に基づいて検査対象物１の外観を検査する。図１図示の外観検査装置は、複数の検査対象物１を連続的に案内する案内ドラム１０を備えてある。本実施例においては、案内ドラム１０Ａ，１０Ｂを二つ設けてあり、これらの半径はほぼ等しい。

本実施例に係る案内ドラム１０の回転軸に沿って、ほぼ等間隔に複数個からなる半円筒状の検査背景部１１を形成してある。言い換えれば、案内ドラム１０は正面から見ると、案内ドラム１０が平歯車状に構成してあるように見え、その一つ一つが半円筒状の検査背景部１１になっている。

これら検査背景部１１の半径を後述する照明装置３０の拡散面より小さくしてある。さらに、第一の案内ドラム１０Ａに設けた検査背景部１１の内径は第二の案内ドラム１０Ｂに設けた検査背景部１１の内径より小さくしてあり、検査対象物１を第一の案内ドラム１０Ａから第二の案内ドラム１０Ｂへ案内する際に、案内ドラム１０Ａ，１０Ｂ同士が干渉し合わないようにしてある。また、二つの案内ドラム１０Ａ，１０Ｂ間を検査対象物１がスムーズに案内されるように、検査背景部１１の内径が小さい第一の案内ドラム１０Ａの検査背景部１１間にスペーサ１２を形成してあり、このスペーサ１２は、検査対象物１を受け渡す際に、案内ドラム１０Ｂの検査背景部１１が入り込むように構成してある。

本実施例に係る外観検査装置は、検査対象物１を撮像するための撮像部２１に位置決めする位置決め機構２２を案内ドラム１０上に複数個備えてある。これについては、図３を参考にして説明する。本実施例に係る位置決め機構２０は、爪２３を持つ保持機構２０を案内ドラム１０上に複数個備えてあり、搬送チェーンで搬送されてきた検査対象物１は先ず受取部において保持機構２０により位置決め機構２２及び爪２３により保持される。この保持機構２０は撮像部２１を経由し第二の案内ドラム１０Ｂへ案内されるまで、検査対象物１を保持する。第一の案内ドラム１０Ａから第二の案内ドラム１０Ｂへ案内される際に、検査対象物１は第二の案内ドラム１０Ｂに取り付けられた位置決め機構２２及び保持機構２０に挟み替えられる。挟み替えられた検査対象物１は第二の案内ドラム１０Ｂに案内されて、撮像部２１へ搬送される。

本実施例に係る外観検査装置は、光源を有しその光を撮像部２１に有する検査対象物１に照射する照明装置３０を備えてある。照明装置３０については図１及び図２を参考に説明する。照明装置３０は、撮像部２１を中心として、検査対象物１を覆うように拡散面３３を設けてある。本実施例に係る照明装置３０はこの拡散面３３に対して検査対象物１の軸方向から照射するリング型照明装置３４を設けてある。このリング型照明装置３４が照射することにより、リング型照明装置３４から照射された光が拡散面３３全体に照射され、この反射光が検査対象物１を照射することになるので、拡散面３３全体で撮像部２１に位置決めされた検査対象物１に光を照射するようになる。

本実施例に係る外観検査装置は照明装置３０の透過光を用いて検査対象物１を撮像する撮像装置４０を、一つの案内ドラム１０Ａ，１０Ｂに対してそれぞれ二つずつ設けてある。これら撮像装置４０は照明装置３０を介して検査対象物１を撮像するため、照明装置３０には撮像装置４０と撮像部２１とを結ぶ軸Ａ上に撮像孔３１を形成してある。この撮像孔３１の影響により、この状態で検査対象物１を撮像すると、この部分だけ影ができ、光が不均一な画像になる。これを防止するために、撮像孔３１を中心に、同軸型照明装置３２を設けてある。この同軸型照明装置３２は拡散面３３に対して検査対象物１の軸方向から照射することにより、撮像孔３１による光の不均一を補填する。

本実施例に係る外観検査装置は、撮像装置４０から取りこんだ画像を認識し、これら画像を合成処理して、検査対象物１の外観を平面上に表現する画像処理装置（図示しない）を備えてある。この画像処理装置は、複数の撮像装置４０で撮影された複数の分離画像を合成処理するように構成してある。具体的に画像処理装置は、補正係数をαとし、検査対象物１の円筒部の半径ｒに対して、分離画像における検査対象物１の中心軸からの距離ｄに応じて補正量ｒsinαｄで補正して、複数の分離画像を画像処理装置で合成処理するよう構成してある。

以上のように構成されている外観検査装置は以下のように作用する。なお、図４に示す工程図を用いて説明する。先ず、検査対象物１は位置決め機構２２と保持機構２０により保持されて案内ドラム１０にて搬送される。検査対象物１は撮像部２１で検査対象物１の撮影を開始する。図４で示すように、第一の案内ドラム１０Ａでは、円筒の上表面１８０°を撮影する。

この際、二つの撮像装置４０は、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、それぞれ９０°ずづ分割して撮影する。撮影する際、照明装置３０では、拡散面を用いて撮像部２１を照射する。撮影にあたり撮像装置４０と撮像部２１との間に撮像孔３１を形成したことにより、この部分は、拡散型照明装置３３で検査対象物１を照射できない。このため、本実施例では、同軸型照明装置３２で補填している。さらに、検査対象物１が半鏡面状であった場合、検査対象物１の側面部に検査背景部１１が写りこみ暗くなってしまう。そのため、検査背景部１１側から、照明装置３０の反射光を照射することで、検査対象物１が半鏡面状の場合であっても検査対象物１の側面部が暗くなることを防止している。これらにより、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、光がほぼ均一になるように撮影することができる。撮像装置４０から取りこんだ画像は画像処理装置で認識される。撮影が終わった検査対象物１は第一の案内ドラム１０Ａから第二の案内ドラム１０Ｂへ案内される。

第一の案内ドラム１０Ａから第二の案内ドラム１０Ｂへ案内される際に、検査対象物１は第一の案内ドラム１０Ａに取り付けられていた位置決め機構２２及び保持機構２０から第二の案内ドラム１０Ｂに取り付けられた位置決め機構２２及び保持機構２０へ挟み替えられる。これにより、撮像面は１８０°反転する。挟み替えられた検査対象物１は第二の案内ドラム１０Ｂに案内されて、第二の案内ドラム１０Ｂ側に設けた撮像部２１へ搬送される。また、この外観検査装置は検査対象物１の円筒面を連続的に撮影し、当該撮影して得られる画像に基づいて検査対象物１の外観を検査するものである。そのため、第一の案内ドラム１０Ａでは一つの検査対象物１の撮影が終わると次の位置決め機構２２及び保持機構２０が次の検査対象物１を撮像部２１に案内して、撮影を開始する。これを随時行っている最中、第二の案内ドラム１０Ｂでは、検査対象物１は第二の案内ドラム１０Ｂに案内されて、第二の案内ドラム１０Ｂ側に設けた撮像部２１へ搬送される。

第二の案内ドラム１０Ｂに設けた撮像部２１に案内された検査対象物１は、図４で示すように、円筒の下表面１８０°を上表面と同様に二つの撮像装置４０によって撮影される。撮像装置４０から取りこんだ画像は画像処理装置で認識される。撮影が終わった検査対象物１は受け渡し部で保持機構２０を開放され、搬送チェーンへ案内されて、外部に搬送される。この際、外観検査により傷などが発見された場合は工程から外され、外観検査により傷などが発見されない場合は次工程に搬送される。

以上のように３６０°撮影された検査対象物１の画像は画像処理装置へ取りこまれ、ここで３６０°分の画像が取りこまれたことが確認される。確認されると、合成処理が開始される。この画像処理装置では、以下のように画像を補正して合成処理する。この画像処理装置は、図７に示すように、補正係数をαとして、検査対象物１の円筒部の半径ｒに対して、分離画像における検査対象物１の中心軸からの距離ｄに応じて補正量ｒsinαｄで補正する。この補正した複数の分離画像を画像処理装置で合成処理する。以上の作用により、図６に示す合成画像が作成される。

以上より、不安定な円筒形状の検査対象物を固定して撮像するため、安定した撮像を可能とし、複数の撮像装置を備えてあるため、円筒形状の検査対象物の展開画像の歪を最小限にして合成することが可能であり、より正確且つ高速に外観検査を行うことができる。また、補正件数をαとして、検査対象物の円筒部の半径ｒに対して、分離画像における検査対象物の中心軸からの距離ｄに応じて補正量ｒsinαｄで補正して、複数の分離画像を合成処理することにより、歪がほとんどない合成画像を得ることができる。

本発明によれば、不安定な円筒形状の検査対象物を固定して撮像するため、安定した撮像を可能とし、複数の撮像装置を備えてあるため、円筒形状の検査対象物の展開画像の歪を最小限にして合成することが可能であり、より正確且つ高速に外観検査を行うことが可能であり、産業上利用可能である。

本発明によれば、検査対象物の円筒部の半径ｒに対して、補正係数αと分離画像における検査対象物の中心軸からの距離ｄとに応じて補正量ｒsinαｄで補正して、複数の分離画像を合成処理することにより、歪がほとんどない合成画像を得ることが可能であり、産業上利用可能である。

本発明によれば、本発明に係る照明装置は、前記撮像部を中心として前記検査対象物を覆うように拡散面を設け、この拡散面に対して前記検査対象物の軸方向から照射するリング型照明装置と、前記撮像装置と前記撮像部とを結ぶ軸上に撮像孔を形成し、この撮像孔から前記検査対象物に対して照射する同軸型照明装置と、を備えてあることにより、半鏡面状の検査対象にも対応した均一な照明光を得ることが可能であり、産業上利用可能である。

本発明によれば、案内ドラムを複数個設け、それぞれにおける検査背景部の半径が異なるように構成してあることにより、検査対象物を搬送して、案内ドラム同士を連絡する際に、案内ドラム同士が干渉しあうことを防止することが可能であり、産業上利用可能である。

本発明に係る外観検査装置の全体構成を示す原理説明図である。 図１図示外観検査装置のＢ−Ｂ断面図である。 図１図示外観検査装置の要部を示す正面断面図である。 図１図示外観検査装置の外観検査工程図である。 本発明外観検査装置に係る撮像装置で撮影した分離画像を示す図である。 本発明外観検査装置に係る画像処理装置で画像処理された合成画像を示す図である。 本発明外観検査装置における補正例を示した図である。

符号の説明

１ 検査対象物
１０Ａ，１０Ｂ 案内ドラム
１１ 検査背景部
１２ スペーサ
２０ 保持機構
２１ 撮像部
２２ 位置決め機構
２３ 爪
３０ 照明装置
３１ 撮像孔
３２ 同軸型照明装置
３３ 拡散面
３４ リング型照明装置
４０ 撮像装置
Ａ 軸

Claims (6)

1. 複数の円筒形状の検査対象物の円筒面を連続的に撮影し、当該撮影して得られる画像に基づいて上記検査対象物の外観を検査する外観検査装置において、前記複数の検査対象物を連続的に案内する案内ドラムと、前記案内ドラムで案内された前記検査対象物を撮像するための撮像部に位置決めする位置決め機構と、光源を有しその光を前記撮像部に有する検査対象物に照射する照明装置と、この照明装置の透過光を用いて前記検査対象物を撮像する撮像装置と、この撮像装置から取りこんだ画像を認識し、これら画像を合成処理して上記検査対象物の外観を平面上に表現する画像処理装置と、を備え、前記撮像装置を複数個設け、これら撮像装置で撮影された複数の分離画像を前記画像処理装置で合成処理して画像作成するよう構成してあることを特徴とする外観検査装置。
2. 前記検査対象物の円筒部の半径ｒに対して、補正係数をαとして前記分離画像における前記検査対象物の中心軸からの距離ｄに応じて補正量ｒsinαｄで補正して、前記複数の分離画像を前記画像処理装置で合成処理するように構成してあることを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
3. 前記照明装置は、前記撮像部を中心として前記検査対象物を覆うように拡散面を設け、この拡散面に対して前記検査対象物の軸方向から照射するリング型照明装置と、前記撮像装置と前記撮像部とを結ぶ軸上に撮像孔を形成し、この撮像孔から前記検査対象物に対して照射する同軸型照明装置と、を備えてあることを特徴とする請求項１又は２記載の外観検査装置。
4. 前記案内ドラムの回転軸に沿って、ほぼ等間隔に複数個からなる半円筒状の検査背景部を形成し、前記照明装置から反射光を前記検査対象物に照射することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の外観検査装置。
5. 前記検査背景部の半径を、前記照明装置の拡散面より小さくしてあることを特徴とする請求項５記載の外観検査装置。
6. 前記案内ドラムを複数個設け、それぞれにおける前記検査背景部の半径が異なるように構成してあることを特徴とする請求項４又は５記載の外観検査装置。

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