JP2008197008A - 外観検査装置及び外観検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】安価で安全であり、被検査物の被検査面に線状の像を映出し当該線状の像により被検査物の良否の判断を行うことができる外観検査装置、及び当該外観検査装置を用いて行う外観検査方法の提供。
【解決手段】外観検査装置1のLED20は略円柱形状部21を有し、LED20は、載置台10の載置面に対して略45°の角度で傾斜した状態が維持されるようにして、略円筒形状部が被検査物2の被検査面たる外周面2Bに対向し、且つ光軸方向が筋状溝に垂直をなすように8個配置される。LED20はLED保持手段により保持され、LED保持手段は、8個のLED20を等間隔で一直線状に並べた状態のままで、その一直線の指向する方向を変えるように回転軸を中心として回転可能とする回転手段を有する。LED20の発光により該外周面2B上に線状の像20Cが映出される。
【選択図】図1
【解決手段】外観検査装置1のLED20は略円柱形状部21を有し、LED20は、載置台10の載置面に対して略45°の角度で傾斜した状態が維持されるようにして、略円筒形状部が被検査物2の被検査面たる外周面2Bに対向し、且つ光軸方向が筋状溝に垂直をなすように8個配置される。LED20はLED保持手段により保持され、LED保持手段は、8個のLED20を等間隔で一直線状に並べた状態のままで、その一直線の指向する方向を変えるように回転軸を中心として回転可能とする回転手段を有する。LED20の発光により該外周面2B上に線状の像20Cが映出される。
【選択図】図1
Description
本発明は外観検査装置及び外観検査方法に関し、特に複数の筋状溝が形成された被検査物の被検査面の外観検査を行うための外観検査装置及び当該外観検査装置を用いて行う外観検査方法に関する。
製品の外観表面を撮像して、当該外観表面における凹凸の有無を検査する装置及び検査方法が従来より知られている。例えば、被検査物の被検査面全域を照らして撮像し、当該撮像した画像を画像処理して被検査物の良否を判断する方法が知られている。しかし、この方法では、二次元画像が撮像されるため、被検査面上の傾斜の変化が緩やかである場合には当該傾斜の変化を検出することが困難であった。画像処理による外観検査は、基本的に画像の濃淡を利用して良不良を判定するため、濃淡の変化が小さい場合にはうまく機能しないからである。上記を問題点を解決する検査方法として光切断法が知られている。この方法では、被検査物の被検査面にスリット状の光を照射してスリット像を映出し、スリット像の変化を検出することにより検査面表面の凹凸を把握する。この検査方法には指向性の良いスリット状の光が求められる。
例えば、特開2005−156420号公報(特許公報1)には、赤外線レーザーを用いて光切断法を行う外観検査装置が記載されている。外観検査装置は赤外線を照射可能なレーザー光源と、反射ボックスと、赤外線撮像装置とを有しており、レーザー光源から赤外線を反射ボックス内に照射し、反射ボックス内表面において赤外線は反射が繰り返される。反射ボックスにはスリットが形成されており、反射ボックス内において反射が繰り返された赤外線はスリットを通して反射ボックス外部へ拡散される。
拡散された赤外線は被検査物の被検査面に照射され、赤外線撮像装置により撮像を行うことにより、スリットの像を撮像することができる。スリットの像の形状に歪みが生じているか否かにより、被検査面に微小凹凸部等が生じているか否かを判断することができる。
特開2005−156420号公報
しかし、従来の外観検査装置では、レーザー光源を有するため外観検査装置の設備コストが高くなるという問題が生ずる。また、赤外線等のレーザー光を用いるため、外観検査装置を操作する操作者の目を照射しないようにする等安全面での配慮が必要になる。また、反射ボックス等を用いずに、レーザービームをそのまま被検査面に対して照射する場合には、レーザービーム光はスポット光であるため、線状の光とするためにはレーザー光をスキャンさせるための駆動手段が必要となる。
また、レーザー光源に代えて他の光源を用いて、複数のスリットを通して被検査物の被検査面に光を照射した場合には、スリットにおける回折光による干渉縞が発生してしまい、複数のスリット像の輝度を均一とすることができない。また、レンズ部材を組合せて構成される光学系を光源の出力側に配置してスリット像と同様の線状の像を生成する方法も考えられるが、当該レンズ部材を組合せて構成される光学系は高価であり、また、当該光学系を設置する場所も必要となる。
また当該他の光源として、例えば安価なLEDを利用することも考えられるが、LEDを用いて指向性の良い線状の像を形成することは困難である。
そこで本発明は、安価で安全であり、被検査物の被検査面に線状の像を映出し当該線状の像により被検査物の良否の判断を行うことができる外観検査装置、及び当該外観検査装置を用いて行う外観検査方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、被検査面に複数の筋状溝が平行に形成された被検査物を載置するための載置台と、円柱形状部を有する複数のLEDと、該筋状溝の延出方向と平行をなす方向へ、又は該筋状溝の延出方向と90°以外の第1の所定の角度をなす方向へ該複数のLEDを略一直線上に並べるとともに、該LEDの該円柱状部の側面を該円柱状部の軸方向が該筋状溝の延出方向と第2の所定の角度をなすようにして該被検査物の該被検査面に対向させて保持するLED保持手段と、該LEDの発光により該被検査物の該被検査面上に現れた互いに略平行で該筋状溝と交差する方向に延出する複数の線状の像を撮像し、撮像した該像に基づく画像データを生成するための撮像装置と、該撮像装置からの該画像データに基づき演算処理を行い、該被検査物の該被検査面上に現れた略平行な複数の線状の該像間の距離に基づき該被検査物の良否判断を行う演算装置とを有する外観検査装置を提供している。
円柱形状部を有する複数のLEDと、筋状溝の延出方向と平行をなす方向へ、又は筋状溝の延出方向と90°以外の第1の所定の角度をなす方向へ複数のLEDを略一直線上に並べるとともに、LEDの円柱状部の側面を円柱状部の軸方向が筋状溝の延出方向と第2の所定の角度をなすようにしてLEDの円柱状の側面を被検査物の被検査面に対向させて保持するLED保持手段とを有しているため、LEDの発光により複数の筋状溝が平行に形成された被検査物の当該被検査面に、互いに略平行で筋状溝と交差する方向に延出する複数の線状の像を、互いに干渉し合うことを極力防止して映出すことができる。このため、被検査物の被検査面の凹凸を精度良く検出することができる。また、レンズ部材を組合せて構成される高価な光学系を用いずに済み、外観検査装置を安価とすることができる。
また、光源として複数のLEDが用いられているため、レーザー光源を有する外観検査装置の場合と比較して、安価で装置を構成することができ、また、外観検査装置を操作する操作者の目を照射しないようにする等安全面での配慮をせずに済む。
ここで、該LED保持手段は、並べられた該LEDの該略一直線の配列方向を可変とする可変手段を有することが好ましい。
LED保持手段は、並べられたLEDの略一直線の配列方向を可変とする可変手段を有するため、筋状溝の延出方向におけるLED間の間隔を調整することができ、このため、複数の線状の像間の間隔を調整することができる。従って、多数の被検査物の中に寸法の異なる被検査物が混在している場合であっても、各被検査物の寸法に適した間隔の複数の線状の像を映出すことができる。
また、該LEDは、該LEDの発光源において発生する光を所定の方向へ集光するための集光手段を該発光源近傍に有することが好ましい。
LEDは、LEDの発光源において発生する光を所定の方向へ集光するための集光手段を発光源近傍に有するため、発光源からの光のうちのLEDの光軸方向へ向かう光が被検査面に映り込むことを防止することができる。このため、複数の線状の像とその背景との輝度の差を大きくすることができ、複数の線状の像の検出精度を向上させることができる。
また、本発明は、被検査面に複数の筋状溝が平行に形成された被検査物を載置台に載置する工程と、該筋状溝の延出方向と平行をなす方向へ、又は該筋状溝の延出方向と90°以外の第1の所定の角度をなす方向へ略一直線上に並べられ円柱形状部を有する複数のLEDを、該LEDの該円柱状部の側面を該円柱状部の軸方向が該筋状溝の延出方向と第2の所定の角度をなすようにして該円柱状部の側面を該被検査物の該被検査面に対向させる工程と、該LEDを発光させて該被検査物の該被検査面上に略平行な複数の線状の像を映し出し、該像を撮像し、撮像した該像に基づく画像データを生成する工程と、該撮像装置からの該画像データに基づき演算処理を行い、該被検査物の該被検査面上に現れた略平行な複数の線状の該像間の距離に基づき該被検査物の良否判断を行う工程とを有する外観検査方法を提供している。
筋状溝の延出方向と平行をなす方向へ、又は筋状溝の延出方向と90°以外の第1所定の角度をなす方向へ略一直線上に並べられ円柱形状部を有する複数のLEDを、円柱状の側面を被検査物の被検査面に対向させてLEDを発光させるため、被検査面に複数の筋状溝が平行に形成された被検査物の当該被検査面に、互いに略平行で筋状溝と交差する方向に延出する複数の線状の像を、互いに干渉し合うことを極力防止して映出すことができる。このため、被検査物の被検査面の凹凸を精度良く検出することができる。また、レンズ部部材を組合せて構成される高価な光学系を用いずに済み、安価で外観検査を行うことができる。
また、光源として複数のLEDが用いられているため、レーザー光源を有する外観検査装置を用いる場合と比較して、安価で外観検査を行うことができ、また、外観検査を行う操作者の目を照射しないようにする等安全面での配慮をせずに済む。
以上により、本発明は、安価で安全であり、被検査物の被検査面に線状の像を映出し当該線状の像により被検査物の良否の判断を行うことができる外観検査装置、及び当該外観検査装置を用いて行う外観検査方法を提供することができる。
本発明の実施の形態による外観検査装置及び外観検査方法について図1乃至図8に基づき説明する。図1に示されるように外観検査装置1は、載置台10と、複数のLED20と、撮像装置30と、演算装置40とを備えており、載置台10上には被検査物2が載置される。被検査物2は、図1(a)に示されるように、あたかも円筒状のコアを軸心を中心として所定の中心角でその軸方向へ切ったような形状をなすマグネットであり、当該軸心に垂直に切った断面形状は、図1(a)に示されるように、内周面2A及び外周面2Bが円弧形状をなしている。被検査面たる内周面2A及び外周面2Bには、図1(b)、(c)に示されるように、内周面2A、外周面2Bがそれぞれ研磨されることにより、その全面にわたって多数の筋状溝2aが互いに平行に、当該軸心方向たる図1(b)の上下方向に指向した状態で延出して形成されている。被検査物2の中には良品と不良品とがある。不良品には、図1(b)に示されるように、内周面2A又は外周面2Bに窪んだ凹部2bが形成されている。凹部2bは、他の部分よりも多く研磨されてしまうことにより生じたものであり、凹部2bの深さは極めて浅く、凹部2b以外の他の部分よりも僅かに窪んでいる程度である。
LED20は、図3に示されるようにいわゆる砲弾型LEDであり、略円柱形状部21と略円錐形状部22とを有している。略円錐形状部22の底面は略円柱形状部21の一端に一体に接続されており、略円柱形状部21の他端にはフランジ部23が略円柱形状部21と一体で設けられている。フランジ部23と略円柱形状部21との接続部分内には一対の電極24、25が設けられており、それぞれの電極からリード28が延出している。一方の電極24には、略円錐形状をした集光器26が設けられている。略円錐形状の頂点に相当する集光器26の部分の直ぐ近傍には発光源27が設けられており、略円錐形状の底面に相当する開口部は、略円錐形状部22の方向に向けて開口している。発光源27からの光は、集光器26により集光され略円錐形状部22へ向けて進み、発光源27と略円錐形状部22とを結ぶ方向を光軸方向として略円錐形状部22から外部へ向けて主に照射される。集光器26は集光手段に相当する。
より具体的には、図3(d)に示されるように、略円柱形状部21の側面から光軸方向に垂直の方向へ照射された光20Aの一部は、図3(c)に示されるように光軸と平行に映出され、当該光軸に相当する部分が一番明るく、光軸に相当する部分から離れるに従って暗くなる。また、略円錐形状部22から光軸方向に垂直の方向へ照射された光20Bの一部は、図3(c)に示されるように光軸と垂直に、光軸に相当する部分の周囲に映出される。
LED20は16個設けられており、図示せぬLED保持手段により、載置台10に載置された被検査物2の筋状溝2aの延出方向に平行に、一直線状に8個ずつ等間隔で、一対をなして並べられて保持されている。なお、図1、図2においては、説明の便宜上LED20は一対の内の片側のみ図示されており、しかも片側に3個のみ図示している。実際には、図1(a)の図の中央位置において図の上下に延出する仮想的な中心線を中心として左右線対称の位置にLED20が8個ずつ一対設けられている。各LED20は、図1(a)に示されるように、それぞれの略円柱形状部21が被検査物2の被検査面たる外周面2Bに対向し、且つ光軸方向が筋状溝2aに垂直をなすように配置される。この垂直の角度は第2所定角度に相当する。
LED保持手段は、8個のLED20を等間隔で一直線状に並べた状態のままで、その一直線の指向する方向を変えるように図示せぬ所定の回転軸を中心として回転可能とする回転手段を有している。より具体的には、図1の二点鎖線で示される仮想面に平行に略円柱形状部21の軸が指向し、且つ全ての略円柱形状部21の軸が図1(c)に示される側面図方向から見たときの図の上下方向に常に指向するように8個のLED20はLED保持手段によって支持された状態となっている。回転手段は、当該仮想面を図2に示されるように、当該仮想面の指向する方向を変えないで、且つ、全ての略円柱形状部21の軸が図1(c)に示される側面図方向から見たときの図の上下方向に常に指向し、図1(a)に示されるように、正面図方向から見たときに載置台10の載置面に対して略45°の角度で傾斜した状態が常に維持されるようにして、当該仮想面に垂直な方向に指向する回転軸を中心として回転させることができるように構成されている。このようなLED保持手段及び回転手段は一対設けられており、計16個のLED20を支持している。回転手段は可変手段に相当する。
撮像装置30は、後述のようにLED20の発光により被検査物2の内周面2A又は外周面2Bに映出された複数の線状の像20Cを撮像可能であり、撮像した像に基づくデータを生成可能に構成されている。演算装置40は撮像装置30に接続されており、撮像装置30からの画像データに基づき演算処理を行い、被検査物2の内周面2A又は外周面2B上に現れた略平行な複数の線状の像20C間の距離や線状の像20Cの形状に基づき、後述のように被検査物2内周面2A又は外周面2B上における凹部2bの有無を判断して良否判断を行うように構成されている。
外観検査方法では、先ず、被検査物2を載置台10に載置する工程を行う。この工程では、これから検査が行われる被検査面たる外周面2Bを、図1(a)に示されるように図の上方向に向けて載置する。次に、図示せぬLED保持手段により、筋状溝2aの延出方向と平行をなす方向へ略一直線上に、且つ光軸方向が筋状溝2aに垂直をなすようして円柱状の側面を被検査物2の被検査面に対向させる工程を行う。次に、LED20を発光させて被検査物2の被検査面たる外周面2B上に略平行な複数の線状の像20Cを映出し、撮像装置30により像20Cを撮像し、撮像した像20Cに基づく画像データを生成する工程を行う。
外周面2Bに映出される像20Cは、図4、図5に示されるように、略平行な複数の線状をなしている。被検査物2が良品であり外周面2Bに凹部2bが形成されていない場合には、図4に示されるように、線状の像20C間の距離は、等間隔で映出される。被検査物2が不良品であり外周面2Bに凹部2bが形成されている場合には、例えば図5に示されるように、線状の像20C間の距離は間隔がそれぞれ異なった状態で映出される。なお、図4、図5では線状の像20Cが7本現れているが、残りの1本は被検査物2の外周面2B上から外れた位置に映し出されている。
次に、撮像装置30からの画像データに基づき演算装置40は演算処理を行い、被検査物2の被検査面上に現れた略平行な複数の線状の像20C間の距離がそれぞれ等しいか、又は被検査物2の被検査面上に現れた略平行な複数の線状の像20C間の距離が異なっているか、に基づき被検査物2の良否判断を行う。
また、上述の一連の外観検査方法の工程では、被検査物2の外周面2Bが被検査面であり、当該外周面2Bについて検査をおこなったが、以上の工程を被検査面たる内周面2Aに対しても行うことにより、図6、図7に示されるような画像を撮像し、図6に示されるように線状の像20C間の距離が等しければ良品であり、図7に示されるように線状の像20C間の距離が異なっていれば不良品である。このようにして、被検査物2の外周面2Bと内周面2Aとの両面において凹部2bの有無を検出し、被検査物2の良否判断を行う。
略円柱形状部21を有する16個のLED20と、筋状溝2aの延出方向と平行をなす方向へ8個ずつLED20を略一直線上に並べるとともに、LED20の円柱状部の側面を円柱状部の軸方向が筋状溝2aの延出方向と垂直をなすようにしてLED20の円柱状部の側面を被検査物2の被検査面に対向させて保持するLED保持手段とを有しているため、LED20の発光により複数の筋状溝2aが平行に形成された被検査物2の当該被検査面たる内周面2A、外周面2Bに、互いに略平行で筋状溝2aと交差する方向に延出する複数の線状の像20Cを、互いに干渉し合うことを極力防止して映出すことができる。
LED20の光軸上に被検査面を配置させた場合、即ち、略円錐形状部22に対向する位置に被検査面を配置させた場合には、図8に示されるように線状の像20Cが明確に映し出されないが、このように線状の像20Cを干渉し合うことを極力防止して明確に映出すことができるため、被検査物2の被検査面の凹凸を精度良く検出することができる。また、レンズ部材を組合せて構成される高価な光学系を用いずに済み、外観検査装置1を安価とすることができる。
また、光源として複数のLED20が用いられているため、レーザー光源を有する外観検査装置1の場合と比較して、安価で装置を構成することができ、また、外観検査装置1を操作する操作者の目を照射しないようにする等安全面での配慮をせずに済む。
また、LED保持手段は、並べられたLED20の略一直線の配列方向を可変とする可変手段を有するため、筋状溝2aの延出方向におけるLED20間の間隔を調整することができ、このため、8本の線状の像20C間の間隔を調整することができる。従って、多数の被検査物2の中に寸法の異なる被検査物2が混在している場合であっても、可変手段たる回動手段により一直線状に配置されたLED20を回動させることにより、線状の像20C間の間隔を調整し、各被検査物2の寸法に適した間隔の8本の線状の像20Cを映出すことができる。
また、LED20は、LED20の発光源27において発生する光を所定の方向へ集光するための集光手段を発光源27近傍に有するため、発光源27からの光のうちのLED20の光軸方向へ向かう光が被検査面に映り込むことを防止することができる。このため、複数の線状の像20Cとその背景との輝度の差を大きくすることができ、複数の線状の像20Cの検出精度を向上させることができる。
本発明による外観検査装置及び外観検査方法は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態では、回転手段は、全ての略円柱形状部21の軸が図1(c)に示される側面図方向から見たときの図の上下方向に常に指向するように、当該仮想面に垂直な方向に指向する回転軸を中心として回転させることができるように構成されていたが、全ての略円柱形状部21の軸が図1(c)に示される側面図方向から見たときの図の上下方向に常に指向していなくてもよい。例えば図9に示されるように、仮想平面に対してLED20が固定された状態で仮想平面が回転するように構成し、LED20の光軸方向、即ち、略円柱形状部21の軸方向が変化するようにしてもよい。但し、この場合であっても、線状の像20Cが映出されるようにするために、略円柱形状部21の軸方向は筋状溝2aの延出方向と平行にならないようにする必要がある。
また、LED20の個数は16個であったがこの個数に限定されない。また、LED20は、図示せぬLED保持手段により、載置台10に載置された被検査物2の筋状溝2aの延出方向に平行に、一直線状に並べられて保持されていたが、平行でなくてもよい。回転手段により回転されることにより、筋状溝2aの延出方向と90°をなす角度以外の第1所定角度をなすように一直線状に並べられていてもよい。
また、被検査物2は、あたかも円筒状のコアを軸心を中心として所定の中心角でその軸方向へ切ったような形状をしていたが、この形状に限定されず、例えば平面状の被検査面を有する板状の物であってもよい。
また、LED20は略円錐形状部22を有していたが、有していなくてもよく、少なくとも略円柱形状部21を有していればよい。従って、例えば、LED20の一部を覆い隠すことにより円柱形状部を構成して、被検査面へ入射する光を極力抑えてもよい。
本発明の外観検査装置及び外観検査方法は、複数の筋状溝が形成された被検査物の被検査面における凹凸の存在の検出を行う外観検査の分野において有用である。
1 外観検査装置
2 被検査物
10 載置台
2A 内周面
2B 外周面
2a 筋状溝
20 LED
21 略円柱形状部
26 集光器
27 発光源
20C 像
30 撮像装置
40 演算装置
2 被検査物
10 載置台
2A 内周面
2B 外周面
2a 筋状溝
20 LED
21 略円柱形状部
26 集光器
27 発光源
20C 像
30 撮像装置
40 演算装置
Claims (4)
- 被検査面に複数の筋状溝が平行に形成された被検査物を載置するための載置台と、
円柱形状部を有する複数のLEDと、
該筋状溝の延出方向と平行をなす方向へ、又は該筋状溝の延出方向と90°以外の第1の所定の角度をなす方向へ該複数のLEDを略一直線上に並べるとともに、該LEDの該円柱状部の側面を該円柱状部の軸方向が該筋状溝の延出方向と第2の所定の角度をなすようにして該被検査物の該被検査面に対向させて保持するLED保持手段と、
該LEDの発光により該被検査物の該被検査面上に現れた互いに略平行で該筋状溝と交差する方向に延出する複数の線状の像を撮像し、撮像した該像に基づく画像データを生成するための撮像装置と、
該撮像装置からの該画像データに基づき演算処理を行い、該被検査物の該被検査面上に現れた略平行な複数の線状の該像間の距離に基づき該被検査物の良否判断を行う演算装置とを有することを特徴とする外観検査装置。 - 該LED保持手段は、並べられた該LEDの該略一直線の配列方向を可変とする可変手段を有することを特徴とする請求項1記載の外観検査装置。
- 該LEDは、該LEDの発光源において発生する光を所定の方向へ集光するための集光手段を該発光源近傍に有することを特徴とする請求項1記載の外観検査装置。
- 被検査面に複数の筋状溝が平行に形成された被検査物を載置台に載置する工程と、
該筋状溝の延出方向と平行をなす方向へ、又は該筋状溝の延出方向と90°以外の第1の所定の角度をなす方向へ略一直線上に並べられ円柱形状部を有する複数のLEDを、該LEDの該円柱状部の側面を該円柱状部の軸方向が該筋状溝の延出方向と第2の所定の角度をなすようにして該円柱状部の側面を該被検査物の該被検査面に対向させる工程と、
該LEDを発光させて該被検査物の該被検査面上に略平行な複数の線状の像を映し出し、該像を撮像し、撮像した該像に基づく画像データを生成する工程と、
該撮像装置からの該画像データに基づき演算処理を行い、該被検査物の該被検査面上に現れた略平行な複数の線状の該像間の距離に基づき該被検査物の良否判断を行う工程とを有することを特徴とする外観検査方法。
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