JP2009222485A - Optical sensor device and its installation state confirming method - Google Patents

Optical sensor device and its installation state confirming method Download PDF

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Kosuke Sugiyama
高介 杉山
Takeshi Murai
偉志 村井
Takashi Kamei
隆 亀井
Koichi Egawa
弘一 江川
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Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To conform the installation state of an optical sensor device without requiring complicated work. <P>SOLUTION: In the optical sensor device, the difference between a measuring image (an image in a state that foreign matter 51 is arranged on a work 50) photographed in the CCD of a light receiver 4 and a reference image (an image in a state that the foreign matter 51 is not arranged on the work 50) is calculated and the image based on the difference is displayed. A worker judges, for example, whether the presence of the foreign matter 51 appears in the difference between both images on the basis of the displayed image to judge whether the optical axes of a floodlight projector 3 and the light receiver 4 are aligned with each other at this point of time. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学式センサ装置に関し、特に、検出領域に対して投光し、その光を受光することによって、検出領域に存在する異物等の検出を行なう光学式センサ装置およびその設置状態確認方法に関する。   The present invention relates to an optical sensor device, and more particularly to an optical sensor device that detects a foreign object or the like existing in a detection region by projecting light to the detection region and receiving the light, and a method for confirming the installation state thereof. About.

従来から、光学式センサ装置として、投光器から検出領域に平行光を投光し、受光器でその平行光を受光した際の、受光器における総受光量の変化に基づいて異物の有無を検出する装置が利用されている。   Conventionally, as an optical sensor device, parallel light is projected from a light projector to a detection region, and the presence or absence of a foreign object is detected based on a change in the total amount of light received by the light receiver when the parallel light is received by the light receiver. The device is being used.

このような装置の一例として、特許文献1では、投光器および受光器に対して異物を相対的に移動させ、投光器から発せられる平行光の光路中に異物が横切ることによる受光器での受光量の変化の有無に基づいて、異物の有無を検出する技術が開示されている。   As an example of such a device, in Patent Document 1, a foreign object is moved relative to a projector and a light receiver, and the amount of light received by the light receiver by crossing the foreign object in the optical path of parallel light emitted from the projector. A technique for detecting the presence or absence of a foreign substance based on the presence or absence of a change is disclosed.

このような装置では、具体的には、たとえば図12に示されるように、投光器300から投光された幅L0のレーザ光が、基板500上を平行に伝播して、受光器400で検出される。基板500は、異物が付着しているか否かを検査される検査対象物であり、石定盤510に保持されている。図12では、レーザ光の伝播方向が、矢印DZで示されている。基板500は、石定盤510とともに、投光器300および受光器400に対して相対的に移動される。移動方向は、矢印DZおよび矢印DY(垂直方向)に対して垂直な方向であり、紙面に垂直な方向である。   In such an apparatus, specifically, as shown in FIG. 12, for example, the laser beam having a width L0 projected from the projector 300 propagates in parallel on the substrate 500 and is detected by the photodetector 400. The The substrate 500 is an inspection object to be inspected for whether or not a foreign substance is attached, and is held on a stone surface plate 510. In FIG. 12, the propagation direction of the laser beam is indicated by an arrow DZ. The substrate 500 is moved relative to the projector 300 and the light receiver 400 together with the stone surface plate 510. The moving direction is a direction perpendicular to the arrow DZ and the arrow DY (vertical direction), and is a direction perpendicular to the paper surface.

図13に示されるように、基板500上に異物501が存在すると、投光器300が投光した平行光は異物501によってその一部が遮られる。これにより、受光器400で検出される光の幅は、理論的にはL0からL1だけ減少する。これによって、受光器400において検出される総受光量が減少する。このような総受光量の変化に基づいて、異物の有無等が検出される。   As shown in FIG. 13, when the foreign object 501 exists on the substrate 500, a part of the parallel light projected by the projector 300 is blocked by the foreign object 501. Thereby, the width of the light detected by the light receiver 400 theoretically decreases by L1 from L0. As a result, the total amount of received light detected by the light receiver 400 decreases. Based on such a change in the total amount of received light, the presence or absence of a foreign object or the like is detected.

また、特許文献2では、受光器の受光領域を水平方向に分割し、分割された各領域の受光量に基づいて基板上の異物の有無等を検出する技術が開示されている。   Patent Document 2 discloses a technique for dividing the light receiving area of the light receiver in the horizontal direction and detecting the presence or absence of foreign matter on the substrate based on the amount of light received in each divided area.

具体的には、図14に示されるように、投光器300から受光器400に向けて矢印DZで示される方向に平行光200が投光され、基板500が投光器300と受光器400に対して矢印Aで示されるように水平方向に相対的に移動されるシステムにおいて、受光器400の受光領域が、基板500の移動方向である水平方向に並ぶように分割されている。
特開2002−1195号公報 特開2006−351441号公報
Specifically, as shown in FIG. 14, the parallel light 200 is projected from the projector 300 toward the light receiver 400 in the direction indicated by the arrow DZ, and the substrate 500 is directed toward the projector 300 and the light receiver 400. In the system that is relatively moved in the horizontal direction as indicated by A, the light receiving area of the light receiver 400 is divided so as to be aligned in the horizontal direction, which is the moving direction of the substrate 500.
JP 2002-1195 A JP 2006-351441 A

上記のような光学式センサ装置では、投光器と受光器のいわゆる光軸を合わせる作業が必要とされるが、投光器の投光部位から受光器の受光領域への距離が比較的遠く、そして、受光領域が小さくなると、このような作業において、投光器による投光の焦点を合わせに相当の精度(たとえば、投光器の投光角として50秒程度の精度)を必要とされる場合もあり、上記のような作業が煩雑であるという課題があった。   In the optical sensor device as described above, it is necessary to align the so-called optical axes of the projector and the light receiver, but the distance from the light projecting part of the light projector to the light receiving region of the light receiver is relatively long, and When the area becomes small, in such a work, considerable accuracy (for example, accuracy of about 50 seconds as the projection angle of the projector) may be required for focusing the projection by the projector. There is a problem that complicated work is complicated.

なお、投光器と受光器の光軸が合わなければ、上記したように光学的に異物を検出する際の検出感度が低下してしまう。   If the optical axes of the light projector and the light receiver do not match, the detection sensitivity when optically detecting a foreign substance is lowered as described above.

また、光軸が合ったかどうかについての具体的な判断の手段が確立されていなかったため、光軸が異物の検出が可能な程度に合わせられたと判断するまでに長時間を要することが多く、この点についても、光軸合わせの作業を煩雑にする要因であった。   In addition, since a specific means for determining whether or not the optical axis is correct has not been established, it often takes a long time to determine that the optical axis has been adjusted to such an extent that foreign matter can be detected. This is also a factor that complicates the optical axis alignment work.

また、光軸の状態を表す指標が確立されていなかったため、光軸の状態を客観的なデータとして残すことができなかった。このため、光学式センサ装置のメンテナンスの際に、設置開始時から光軸が変化したかどうかの確認をすることができなかった。   Further, since the index indicating the state of the optical axis has not been established, the state of the optical axis cannot be left as objective data. For this reason, at the time of maintenance of the optical sensor device, it has not been possible to confirm whether the optical axis has changed since the start of installation.

また、従来の光学式センサ装置は、投光器と受光器の光軸の状態の確認のためには、当該装置において受光器の受光領域のどこに投光器からの投光が当たっているかを確認する必要、つまり、光学式センサ装置の設置場所まで作業員が出向いていく必要があり、煩雑であるという課題があった。   In addition, the conventional optical sensor device needs to confirm where the light is projected from the light projector in the light receiving area of the light receiver in the device in order to confirm the state of the optical axis of the light projector and the light receiver. That is, it is necessary for the worker to go to the installation place of the optical sensor device, and there is a problem that it is complicated.

以上のように、従来の光学式センサ装置では、投光器と受光器の光軸合わせが煩雑であるため、設置状態を確認するために煩雑な作業を必要とされる課題があった。   As described above, in the conventional optical sensor device, since the optical axis alignment of the projector and the light receiver is complicated, there is a problem that a complicated work is required to check the installation state.

本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、光学式センサ装置の設置状態を煩雑な作業を要することなく確認できるようにすることである。   The present invention has been conceived in view of such circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to confirm the installation state of the optical sensor device without requiring complicated work.

本発明に従った光学式センサ装置は、投光部と、2次元領域に分布する画素を含み、前記投光部からの投光を受光することにより前記2次元領域の受光量分布を出力する受光部と、前記受光部の前記2次元領域における各画素の受光量に関する基準となる値を記憶する基準値記憶部と、前記投光部と前記受光部の光軸調整を可能にするために、前記受光部の受光量分布についての前記基準値記憶部に記憶された値に対する差分の画像を表示する表示部とを備えることを特徴とする。   An optical sensor device according to the present invention includes a light projecting unit and pixels distributed in a two-dimensional region, and receives the light projection from the light projecting unit to output a received light amount distribution in the two-dimensional region. To enable a light receiving unit, a reference value storage unit that stores a reference value related to the amount of light received by each pixel in the two-dimensional area of the light receiving unit, and adjustment of the optical axis of the light projecting unit and the light receiving unit And a display unit for displaying an image of a difference with respect to a value stored in the reference value storage unit with respect to a received light amount distribution of the light receiving unit.

また、本発明の光学式センサ装置は、前記受光部の受光領域の一部である計測領域における受光量に基づいて、前記投光部と前記受光部の間の物体の有無を検出する検出部と、前記計測領域の指定を受付ける指定部とをさらに備えることが好ましい。   Further, the optical sensor device of the present invention includes a detection unit that detects the presence or absence of an object between the light projecting unit and the light receiving unit based on the amount of light received in a measurement region that is a part of the light receiving region of the light receiving unit. And a designation unit that accepts designation of the measurement region.

また、本発明の光学式センサ装置では、前記計測領域は、互いに独立して受光量の算出が可能な複数の領域を含むことが好ましい。   In the optical sensor device according to the aspect of the invention, it is preferable that the measurement region includes a plurality of regions in which the amount of received light can be calculated independently of each other.

また、本発明の光学式センサ装置は、前記受光部の受光領域の一部である計測領域における受光量に基づいて、前記投光部と前記受光部の間の物体の有無を検出する検出部と、前記計測領域を、前記計測領域内で前記差分が閾値を越えた最も下方にある位置に下端を有するように設定する設定部をさらに備えることが好ましい。   Further, the optical sensor device of the present invention includes a detection unit that detects the presence or absence of an object between the light projecting unit and the light receiving unit based on the amount of light received in a measurement region that is a part of the light receiving region of the light receiving unit. It is preferable to further include a setting unit that sets the measurement area so that the measurement area has a lower end at the lowest position where the difference exceeds a threshold value in the measurement area.

また、本発明の光学式センサ装置は、前記差分についての設定値の入力を受付ける入力部と、前記表示部が表示する画像において、前記入力部に入力された設定値を越える画素が所定の数以上あるか否かに基づいて前記設定値に対する適否を判断する判断部をさらに備えることが好ましい。   In the optical sensor device of the present invention, a predetermined number of pixels exceeding the set value input to the input unit in an input unit that receives an input of a set value for the difference and an image displayed by the display unit It is preferable to further include a determination unit that determines whether or not the set value is appropriate based on whether or not the value is present.

また、本発明の光学式センサ装置では、前記表示部は、前記画像内の特定の線上における前記差分の値をさらに表示することが好ましい。   In the optical sensor device of the present invention, it is preferable that the display unit further displays the value of the difference on a specific line in the image.

また、本発明の光学式センサ装置は、前記投光部と前記受光部の光軸を変更する光軸変更部と、前記受光部における受光量分布を記憶する受光量記憶部と、前記光軸変更部によって前記光軸を複数の状態に変更させた各状態で前記受光部における受光量分布を検出することにより、前記複数の状態の中から好ましい前記光軸の状態を決定する光軸決定部とをさらに備え、前記光軸決定部は、前記投光部と前記受光部の間に試験片を配置した状態で、前記光軸変更部によって前記光軸の複数の状態のそれぞれについて、前記投光部に投光させた際の前記受光部による受光量分布である計測用受光量を検出し、前記計測用受光量を前記受光量記憶部に記憶し、前記投光部と前記受光部の間に前記試験片が配置されていない状態で、前記光軸変更部によって前記光軸の複数の状態のそれぞれについて、前記投光部に投光させた際の前記受光部による受光量分布であるリファレンス用受光量を検出し、前記リファレンス用受光量を前記受光量記憶部に記憶し、前記光軸の複数の状態のそれぞれについて、対応する前記計測用受光量と前記リファレンス用受光量の画素ごとの差分を算出し、前記複数の状態の中で、前記複数の状態のそれぞれについて算出された差分において、前記受光部の受光領域の中の水平方向と交わる方向の線上の差分の最高値と最大値の差が最も大きいものを含む状態を、前記好ましい光軸の状態と決定することが好ましい。   The optical sensor device of the present invention includes an optical axis changing unit that changes an optical axis of the light projecting unit and the light receiving unit, a received light amount storage unit that stores a received light amount distribution in the light receiving unit, and the optical axis. An optical axis determination unit that determines a preferable state of the optical axis from the plurality of states by detecting a received light amount distribution in the light receiving unit in each state in which the optical axis is changed to a plurality of states by the changing unit. The optical axis determining unit further includes a plurality of states of the optical axis by the optical axis changing unit in a state where a test piece is disposed between the light projecting unit and the light receiving unit. A light reception amount for measurement, which is a light reception amount distribution by the light receiving unit when the light is projected onto the light unit, is detected, the light reception amount for measurement is stored in the light reception amount storage unit, and the light projecting unit and the light receiving unit In a state where the test piece is not disposed between, the optical axis changing unit Therefore, for each of the plurality of states of the optical axis, a received light amount for reference that is a received light amount distribution by the light receiving unit when the light projecting unit projects light, and the received light amount for reference is stored in the received light amount A difference for each pixel of the corresponding measurement light reception amount and the reference light reception amount for each of the plurality of states of the optical axis, and the plurality of states among the plurality of states In the difference calculated for each of the above, the state of the preferable optical axis includes a state in which the difference between the maximum value and the maximum value of the difference on the line intersecting the horizontal direction in the light receiving region of the light receiving unit is the largest Is preferably determined.

本発明に従った光学式センサ装置の設置状態確認方法は、平行光を投光する投光部と、2次元領域に分布する画素を含み、前記投光部からの投光を受光することにより前記2次元領域の受光量分布を出力する受光部とを備える光学式センサ装置についての、前記投光部と前記受光部の光軸調整を可能にするための設置状態確認方法であって、前記投光部と前記受光部の間に試験片を配置した状態で、前記投光部に投光させた際の前記受光部における受光量分布である計測用受光量を検出するステップと、前記計測用受光量を記憶部に記憶するステップと、前記投光部と前記受光部の間に前記試験片が配置されていない状態で、前記投光部に投光させた際の前記受光部における受光量分布であるリファレンス用受光量を検出するステップと、前記リファレンス用受光量を記憶部に記憶するステップと、前記計測用受光量と前記リファレンス用受光量の各画素についての差分を算出するステップと、前記算出した差分に基づいた画像を表示装置に表示させるステップとを備えることを特徴とする。   An optical sensor device installation state confirmation method according to the present invention includes a light projecting unit that projects parallel light and pixels distributed in a two-dimensional region, and receives light projected from the light projecting unit. An optical sensor device comprising a light receiving unit that outputs a received light amount distribution of the two-dimensional region, an installation state confirmation method for enabling optical axis adjustment of the light projecting unit and the light receiving unit, A step of detecting a light receiving amount for measurement, which is a light receiving amount distribution in the light receiving unit when the light projecting unit projects light with a test piece disposed between the light projecting unit and the light receiving unit; and the measurement Storing the received light amount in the storage unit, and receiving light in the light receiving unit when the light projecting unit projects light in a state where the test piece is not disposed between the light projecting unit and the light receiving unit. A step of detecting a received light amount for reference which is a quantity distribution; The step of storing the received light amount for reference in the storage unit, the step of calculating the difference between each pixel of the received light amount for measurement and the received light amount for reference, and causing the display device to display an image based on the calculated difference. And a step.

本発明の光学式センサ装置によれば、投光部と受光部の光軸調整を可能にするために、受光部の受光量分布について、各画素に関する基準となる値との差分の画像が表示される。   According to the optical sensor device of the present invention, in order to enable adjustment of the optical axes of the light projecting unit and the light receiving unit, an image of the difference between the light receiving amount distribution of the light receiving unit and the reference value for each pixel is displayed. Is done.

これにより、光学式センサ装置において投光部と受光部の光軸調整をしようとする作業者は、表示される差分の画像に基づいて、受光部における受光態様を判断できる。このため、光軸調整についての客観的な情報が与えられることにより、作業員は、当該情報に基づいてその時点での光軸の状態を評価することができる。したがって、作業員が光軸調整のための作業を行なう際の判断に関する負担を軽減でき、光軸調整に要する時間を短縮できる。   Thereby, the operator who is going to adjust the optical axis of a light projection part and a light-receiving part in an optical sensor apparatus can judge the light reception mode in a light-receiving part based on the displayed difference image. For this reason, by giving objective information about the optical axis adjustment, the worker can evaluate the state of the optical axis at that time based on the information. Therefore, it is possible to reduce the burden related to the determination when the worker performs the work for adjusting the optical axis, and it is possible to shorten the time required for the optical axis adjustment.

また、本発明の光学式センサ装置によれば、上記画像を、その時点での光軸の状態を表す指標として残すことができる。   Further, according to the optical sensor device of the present invention, the image can be left as an index representing the state of the optical axis at that time.

したがって、光軸の状態を客観的なデータとして残すことができるようになり、これにより、光学式センサ装置のメンテナンスの際に、設置開始時から光軸が変化したかどうかの確認をすることができるようになる。   Therefore, the state of the optical axis can be left as objective data, so that it is possible to confirm whether the optical axis has changed since the start of installation during maintenance of the optical sensor device. become able to.

また、本発明の光学式センサ装置によれば、作業員は、表示部によって表示される差分の画像を見ることにより、光軸の状態を確認することができる。   Further, according to the optical sensor device of the present invention, the worker can confirm the state of the optical axis by viewing the difference image displayed by the display unit.

したがって、作業員は、光軸の状態の確認のためだけに光学式センサ装置の設置場所まで出向いていく必要がなくなり、これにより、煩雑な作業を軽減できるようになる。   Therefore, it is not necessary for the worker to go to the place where the optical sensor device is installed only for checking the state of the optical axis, thereby reducing troublesome work.

以上のように、本発明の光学式センサ装置は、その設置状態を煩雑な作業を要することなく確認できる。   As described above, the optical sensor device of the present invention can confirm the installation state without requiring complicated work.

本発明の光学式センサ装置の設置状態確認方法によれば、投光部と受光部の間に試験片を配置した状態での受光量である計測用受光量と、当該試験片が配置されていない状態での受光量であるリファレンス用受光量との、受光部における受光量分布の差分に基づいた画像が表示される。   According to the method for confirming the installation state of the optical sensor device of the present invention, the received light amount for measurement, which is the received light amount in a state where the test piece is arranged between the light projecting unit and the light receiving unit, and the test piece are arranged An image based on the difference of the received light amount distribution in the light receiving unit from the received light amount for reference that is the received light amount in the absence of the image is displayed.

これにより、作業員は、その時点での光学式センサ装置における光軸の状態が、試験片の有無をリファレンス用受光量と計測用受光量の差分として反映できるものであるか否かを、表示された画像に基づいて客観的に判断することができる。   Thereby, the worker displays whether or not the state of the optical axis in the optical sensor device at that time can reflect the presence or absence of the test piece as a difference between the received light amount for reference and the received light amount for measurement. An objective determination can be made based on the obtained image.

したがって、本発明によれば、作業員に対して光軸の状態の適否についての客観的な情報を与えることができ、作業員による光軸調整の作業を飛躍的に容易なものとすることができる。   Therefore, according to the present invention, it is possible to give objective information on the suitability of the state of the optical axis to the worker, and to greatly facilitate the work of adjusting the optical axis by the worker. it can.

以下、本発明の光学式センサ装置の一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、同一の構成要素には各図において同一の符号を付し、詳細な説明は繰返さない。   Hereinafter, an optical sensor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the same components are denoted by the same reference symbols in the respective drawings, and detailed description thereof will not be repeated.

[第1の実施の形態]
図1は、本発明に係る光学式センサ装置の全体構成を示すブロック図であり、図2は、この光学式センサ装置を異物検出に適用した場合の投光器および受光器の配置を示す構成図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an optical sensor device according to the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram showing the arrangement of projectors and light receivers when this optical sensor device is applied to foreign object detection. is there.

本実施の形態の光学式センサ装置1は、ガラス基板等の被検査物としてのワーク50上に平行光2を投光する投光器3と、この平行光2を受光する受光器4と、この受光器4の出力を信号処理してワーク50上の異物51の有無を判定する信号処理装置6とを備えており、ワーク50に対して、投光器3および受光器4を、図2の矢印Aで示すように、移動させながらワーク50上に存在する異物51を、受光器4における受光量分布の変化に基いて検出するものである。なお、異物51は、ワーク50上に存在する場合に限らず、ワーク50の下に存在し、そのためワーク50の表面が盛り上がって遮光する場合にも検出できるものである。また、異物51の有無の検査が終了したガラス基板等のワーク50は、図示しない塗布装置によって、その表面に成膜材料が塗布される。   The optical sensor device 1 according to the present embodiment includes a light projector 3 that projects parallel light 2 onto a work 50 that is an inspection object such as a glass substrate, a light receiver 4 that receives the parallel light 2, and 2 and a signal processing device 6 for determining the presence / absence of a foreign substance 51 on the workpiece 50 by signal processing the output of the projector 4. The projector 3 and the light receiver 4 are connected to the workpiece 50 by an arrow A in FIG. As shown, the foreign object 51 existing on the workpiece 50 while being moved is detected based on the change in the received light amount distribution in the light receiver 4. The foreign matter 51 is not limited to the case where the foreign object 51 exists on the work 50 but can be detected even when the surface of the work 50 rises and is shielded from light. The workpiece 50 such as a glass substrate that has been inspected for the presence or absence of the foreign matter 51 is coated with a film forming material on the surface thereof by a coating device (not shown).

投光器3は、レーザ駆動回路7によって駆動される半導体レーザ8と、この半導体レーザ8からの光を平行光にするコリメートレンズ9と、開口10Aを有するスリット10とを備えており、ワーク50上に平行光2を投光する。   The projector 3 includes a semiconductor laser 8 driven by a laser driving circuit 7, a collimating lens 9 that collimates light from the semiconductor laser 8, and a slit 10 having an opening 10 </ b> A. The parallel light 2 is projected.

一方、受光器4は、二次元の受光素子であるCCD(charge-coupled device)11を備えており、信号処理装置6は、図1に示すように、CCD11から読み出された画素信号をサンプルホールドするサンプルホールド(S/H)回路12と、このサンプルホールド回路12の出力を、A/D(analog/digital)変換するA/D変換器13と、A/D変換された画素データを記憶する画像メモリ14と、画像メモリ14の画素データに基づいて、後述のようにして異物(物体)の有無を検出する検出部としての機能を有するCPU(central processing unit)15と、画像メモリ14の画素データに基いて、CCD11のよる撮像画像を表示する液晶表示部16と、操作手段としての各種の操作キー17とを備えている。   On the other hand, the light receiver 4 includes a CCD (charge-coupled device) 11 that is a two-dimensional light receiving element, and the signal processing device 6 samples the pixel signal read from the CCD 11 as shown in FIG. A sample / hold (S / H) circuit 12 for holding, an A / D converter 13 for A / D (analog / digital) conversion of the output of the sample / hold circuit 12, and A / D converted pixel data are stored. Of the image memory 14, a CPU (central processing unit) 15 having a function as a detection unit for detecting the presence or absence of a foreign object (object) based on the pixel data of the image memory 14, and A liquid crystal display unit 16 that displays a captured image by the CCD 11 based on pixel data, and various operation keys 17 as operation means are provided.

図3および図4に、本実施の形態の光学式センサ装置1のブロック構成を示す。なお、図3は、投光器3と受光器4の間に配置されたワーク50上に異物51が存在しない状態を示し、図4は、当該ワーク50上に異物51が存在する状態を示す。   3 and 4 show a block configuration of the optical sensor device 1 of the present embodiment. 3 shows a state where the foreign matter 51 does not exist on the work 50 disposed between the projector 3 and the light receiver 4, and FIG. 4 shows a state where the foreign matter 51 exists on the work 50.

図3および図4を参照して、光学式センサ装置1では、投光器3から投光されたレーザ光が、ワーク50上を平行に伝播して、受光器4で検出される。そして、特に、図4に示されるように、ワーク50上に異物51が存在すると、投光器3が投光した平行光は異物51によってその一部が遮られる。   With reference to FIGS. 3 and 4, in optical sensor device 1, the laser light projected from light projector 3 propagates in parallel on workpiece 50 and is detected by light receiver 4. In particular, as shown in FIG. 4, when a foreign object 51 exists on the workpiece 50, a part of the parallel light projected by the projector 3 is blocked by the foreign object 51.

信号処理装置6は、受光器4における受光量分布を検出する計測器601と、計測器601で検出された受光量の記憶や過去の受光量との比較等の処理を行なう比較演算器602と、計測器601における計測結果や比較演算器602による処理の結果等の種々の情報を表示する表示器603とを含む。   The signal processing device 6 includes a measuring device 601 that detects a received light amount distribution in the light receiver 4, and a comparison calculator 602 that performs processing such as storage of the received light amount detected by the measuring device 601 and comparison with a past received light amount. And a display 603 for displaying various information such as a measurement result in the measuring instrument 601 and a result of processing by the comparison computing unit 602.

計測器601は、S/H回路12およびA/D変換器13を含み、比較演算器602は、画像メモリ14およびCPU15を含み、表示器603は液晶表示部16を含むが、これらの機能は、ハードウェアの機能として実現されてもよいし、CPU15が特定のソフトウェアを実行することによって実現されても良い。また、各構成要素は、適宜、操作キー17に対して入力された情報に基づいて動作する。   The measuring instrument 601 includes the S / H circuit 12 and the A / D converter 13, the comparison calculator 602 includes the image memory 14 and the CPU 15, and the display 603 includes the liquid crystal display unit 16. It may be realized as a hardware function or may be realized by the CPU 15 executing specific software. Each component operates based on information input to the operation key 17 as appropriate.

投光器3のスリット10の開口10Aは、投光器3および受光器4の移動方向(図2の矢印A方向)に長い矩形、例えば、1mm×5mmの矩形に形成されており、投光器3からのスリット状の平行光2が受光器4のCCD11を設けられた面に投影される。スリット10aからCCD11までの距離はたとえば4.0mとされる。   The opening 10A of the slit 10 of the projector 3 is formed in a rectangular shape that is long in the moving direction of the projector 3 and the light receiver 4 (in the direction of arrow A in FIG. 2), for example, a rectangle of 1 mm × 5 mm. The parallel light 2 is projected onto the surface of the light receiver 4 on which the CCD 11 is provided. The distance from the slit 10a to the CCD 11 is, for example, 4.0 m.

本実施の形態では、CCD11の計測領域(受光量を計測できる領域)は、たとえば3.2mm×3.46mmとされるが、投光器3と受光器4との光軸合わせを考慮すると、2mm×2mm以上であるのが好ましい。   In the present embodiment, the measurement area of the CCD 11 (area where the amount of received light can be measured) is, for example, 3.2 mm × 3.46 mm, but 2 mm × 3 in consideration of the optical axis alignment between the projector 3 and the light receiver 4. It is preferable that it is 2 mm or more.

そして、本実施の形態では、ワーク50が矢印A方向に、投光器3および受光器4に対して相対的に移動する。当該移動速度は、相対移動する異物51が、CCD11の計測領域に対向する位置に到達してから当該領域を通過するまでにCCD11における画素信号の取り込みを少なくとも1回行えるように設定される。本実施の形態では、CCD11の計測領域の移動方向に沿う幅を、例えば、3mm、最大の移動速度を、例えば、400mm/sとされる。なお、CCD11の画像信号の取り込み周期は、たとえば7.0msとされる。   In the present embodiment, the workpiece 50 moves relative to the projector 3 and the light receiver 4 in the direction of arrow A. The moving speed is set so that the relatively moving foreign object 51 can capture the pixel signal in the CCD 11 at least once after reaching the position facing the measurement area of the CCD 11 and passing through the area. In the present embodiment, the width along the moving direction of the measurement region of the CCD 11 is set to 3 mm, for example, and the maximum moving speed is set to 400 mm / s, for example. Note that the image signal capturing period of the CCD 11 is set to 7.0 ms, for example.

次に、光学式センサ装置1において、投光器3と受光器4の光軸調整の際に実行される処理の内容について説明する。なお、投光器3と受光器4の光軸調整とは、投光器3から投光された光を受光器4で受光できるようにするための両者の位置合わせを含む。図5は、光軸調整処理のフローチャートである。なお、光軸調整処理では、異物51が付着していないワーク50上に投光された光の受光量分布が検出され、また、ダミーとしての異物(試験片51)を付着させたワーク50上に投光された光の受光量分布が検出され、そして、これらの受光量分布における各画素の受光量の差分に基づいた画像が表示されて、光軸調整の評価に利用される。   Next, in the optical sensor device 1, the contents of processing executed when adjusting the optical axes of the projector 3 and the light receiver 4 will be described. The adjustment of the optical axis of the projector 3 and the light receiver 4 includes the alignment of the light so that the light projected from the projector 3 can be received by the light receiver 4. FIG. 5 is a flowchart of the optical axis adjustment process. In the optical axis adjustment process, the received light amount distribution of the light projected on the workpiece 50 to which the foreign object 51 is not attached is detected, and the dummy 50 is attached to the foreign object (test piece 51). The received light amount distribution of the projected light is detected, and an image based on the difference in the received light amount of each pixel in these received light amount distributions is displayed and used for evaluation of optical axis adjustment.

図5を参照して、光軸調整処理では、まずステップS10として、作業者によって、投光器3の半導体レーザ8の投光する光の方向が石定盤やワーク50と平行になるような調整が行なわれ、そして、当該光が受光器4のCCD11に到達するように、投光器3と受光器4の位置合わせが行なわれる。   Referring to FIG. 5, in the optical axis adjustment process, first, as step S <b> 10, an operator performs adjustment so that the direction of light projected by the semiconductor laser 8 of the projector 3 is parallel to the stone surface plate or the workpiece 50. Then, the projector 3 and the light receiver 4 are aligned so that the light reaches the CCD 11 of the light receiver 4.

次に、ステップS20として、信号処理装置6によって、液晶表示部16に差分画像が表示する処理(差分画像表示処理)が実行されて、ステップS30に処理が進められる。なお、ステップS20における差分画像表示処理の内容について、当該処理のサブルーチンのフローチャートである図6を参照して説明する。   Next, as step S20, the signal processing device 6 executes a process of displaying a difference image on the liquid crystal display unit 16 (difference image display process), and the process proceeds to step S30. The contents of the difference image display process in step S20 will be described with reference to FIG. 6 which is a flowchart of the subroutine of the process.

図6を参照して、差分画像表示処理では、まずステップS21において、計測器6が、異物51が付着していないワーク50上に、矢印A方向に平行光を移動させつつ、CCD11における受光量を計測して(画像を取り込んで)、ステップS22が処理に進められる。   With reference to FIG. 6, in the differential image display process, first, in step S <b> 21, the measuring instrument 6 moves the parallel light in the direction of arrow A onto the work 50 to which the foreign matter 51 is not attached, and receives the amount of light received by the CCD 11. Is measured (the image is taken in), and step S22 proceeds to processing.

ステップS21では、平行光2がワーク50の矢印A方向についての一端から他端まで移動する際に、7.0msごとにCCD11によって撮影された画像が取り込まれる。   In step S21, when the parallel light 2 moves from one end to the other end in the arrow A direction of the workpiece 50, an image photographed by the CCD 11 is captured every 7.0 ms.

次に、ステップS22では、計測器6によって、ステップS21において取り込んだ画像を、リファレンス画像として比較演算部602に転送されて、ステップS23に処理が進められる。   Next, in step S22, the measuring device 6 transfers the image captured in step S21 to the comparison operation unit 602 as a reference image, and the process proceeds to step S23.

ステップS23では、比較演算部602によって、ステップS22で転送されてきたリファレンス画像が画像メモリ14に保存されて、ステップS24へ処理が進められる。   In step S23, the reference image transferred in step S22 is stored in the image memory 14 by the comparison calculation unit 602, and the process proceeds to step S24.

ステップS24では、作業者によって、ワーク50上にダミーの異物(試験片51)が設置されて、ステップS25に処理が進められる。なお、本実施の形態では、試験片51は、そのサイズが、例えば、直径100μm程度以上とされる。また、作業者は、ステップS23の処理が終了した後にステップS24を実行する。したがって、ステップS23の処理が完了した際にはその旨が液晶表示部16において報知されることが好ましい。   In step S24, a dummy foreign substance (test piece 51) is set on the work 50 by the operator, and the process proceeds to step S25. In the present embodiment, the size of the test piece 51 is, for example, about 100 μm or more in diameter. Further, the worker executes step S24 after the process of step S23 is completed. Therefore, when the process of step S23 is completed, it is preferable that the fact is notified in the liquid crystal display unit 16.

ステップS25では、平行光2がワーク50の矢印A方向についての一端から他端まで移動する際に、7.0msごとにCCD11によって撮影された画像が取り込まれる。   In step S25, when the parallel light 2 moves from one end to the other end of the workpiece 50 in the arrow A direction, an image photographed by the CCD 11 is captured every 7.0 ms.

次に、ステップS26では、計測器6によって、ステップS25において取り込んだ画像を、計測画像として比較演算部602に転送されて、ステップS27に処理が進められる。   Next, in step S26, the measuring instrument 6 transfers the image captured in step S25 to the comparison calculation unit 602 as a measurement image, and the process proceeds to step S27.

ステップS27では、比較演算部602によって、ステップS26で転送されてきた計測画像が画像メモリ14に保存されて、ステップS28へ処理が進められる。   In step S27, the measurement image transferred in step S26 is stored in the image memory 14 by the comparison calculation unit 602, and the process proceeds to step S28.

ステップS28では、比較演算部602によって、リファレンス画像と計測画像の対応する画素間での濃度差が算出されて、ステップS29へ処理が進められる。   In step S28, the comparison calculation unit 602 calculates a density difference between corresponding pixels of the reference image and the measurement image, and the process proceeds to step S29.

ステップS29では、比較演算部602が表示部603にステップS28における濃度差の算出結果を表示させて、処理が図5にリターンされる。   In step S29, the comparison calculation unit 602 displays the calculation result of the density difference in step S28 on the display unit 603, and the process returns to FIG.

ステップS29において表示部603に表示される画像の一例を図7に示す。
図7を参照して、画面700には、ステップS28で算出された濃度差を示す画像が表示欄710に表示されている。
An example of an image displayed on the display unit 603 in step S29 is shown in FIG.
Referring to FIG. 7, on screen 700, an image showing the density difference calculated in step S28 is displayed in display column 710.

具体的には、表示欄711において、CCD11の計測領域全域についての濃度差が、カラー画像(図面ではモノクロ)で示されている。なお、表示欄711における表示色は、表示欄740に示された表示色と濃度差の対応関係に基づいて表示されている。つまり、CPU15(比較演算部602)は、CCD11の計測領域全域の全画素についての差分を、表示欄740に示された対応関係に基づいてカラーの画素に変換して、表示欄711に表示させている。   Specifically, in the display field 711, the density difference for the entire measurement region of the CCD 11 is shown as a color image (monochrome in the drawing). The display color in the display column 711 is displayed based on the correspondence between the display color and the density difference shown in the display column 740. That is, the CPU 15 (comparison operation unit 602) converts the differences for all the pixels in the entire measurement area of the CCD 11 into color pixels based on the correspondence shown in the display field 740, and causes the display field 711 to display them. ing.

また、本実施の形態では、ステップS23とステップS25では、それぞれ複数回画像の撮影がなされ、ステップS28では、平行光2とワーク50との位置関係が対応する画像同士の濃度差の差分が算出されるが、ステップS29では、差分の値が最も大きい画像同士についての、濃度差を示す画像が表示される。   Further, in the present embodiment, in step S23 and step S25, images are taken a plurality of times, and in step S28, the difference in density difference between images corresponding to the positional relationship between the parallel light 2 and the work 50 is calculated. However, in step S29, an image showing the density difference between the images having the largest difference values is displayed.

表示欄711には、断面指示線712,714が表示されている。
断面指示線712は、水平方向の断面位置を指示するために表示され、断面指示線714は、垂直方向の断面位置を指示するために表示される。そして、画面700では、断面指示線712によって指示された断面についての差分値の分布が、濃度分布表示欄713に示されている。また、断面指示線714によって指示された断面についての差分値の分布が、濃度分布表示欄715に示されている。
In the display column 711, section indication lines 712 and 714 are displayed.
The cross-section indicating line 712 is displayed to indicate the horizontal cross-sectional position, and the cross-section indicating line 714 is displayed to indicate the vertical cross-sectional position. On the screen 700, the distribution of difference values for the cross section indicated by the cross section indicating line 712 is shown in the concentration distribution display field 713. In addition, the distribution of difference values for the cross section indicated by the cross section indicating line 714 is shown in the density distribution display column 715.

CPU15(比較演算部602)は、操作キー17に対する操作内容に基づいて、断面指示線712と断面指示線714のそれぞれの表示欄711内の位置を変更することができる。また、CPU15(比較演算部602)は、変更後の断面指示線712,714の位置に対応した断面についての差分値の分布を、濃度分布表示欄713,715に表示させる。   The CPU 15 (comparison operation unit 602) can change the position in the display column 711 of each of the cross-section instruction line 712 and the cross-section instruction line 714 based on the operation content for the operation key 17. Further, the CPU 15 (comparison operation unit 602) displays the distribution of difference values for the cross section corresponding to the positions of the changed cross-section indicating lines 712 and 714 in the density distribution display fields 713 and 715.

また、表示欄711では、枠710Aが表示されている。光学式センサ装置1では、CCD11の計測領域の一部の受光量に基づいて、ワーク50上の異物51の有無を検出するように構成されても良い。そして、このような場合に、枠710Aは、CCD11の計測領域の中で異物51の有無の検出の際に利用する領域(実効計測領域)を表示するものである。   In the display column 711, a frame 710A is displayed. The optical sensor device 1 may be configured to detect the presence or absence of the foreign matter 51 on the workpiece 50 based on the amount of received light in a part of the measurement area of the CCD 11. In such a case, the frame 710 </ b> A displays an area (effective measurement area) used when detecting the presence or absence of the foreign object 51 in the measurement area of the CCD 11.

なお、CPU15(比較演算部602)は、操作キー17に対する操作内容に基づいて、枠710Aの表示欄711中の表示位置を変更することができ、そして、これに応じて、実際のワーク50上の異物51の有無の検出処理の際に利用する、CCD11の計測領域中の受光量を利用する位置(範囲)も変更することができる。つまり、作業者は、光学式センサ装置1において、操作キー17に対して操作を行なうことにより、実効計測領域を指定することができる。   The CPU 15 (comparison operation unit 602) can change the display position in the display field 711 of the frame 710A based on the operation content with respect to the operation key 17, and according to this, on the actual work 50 The position (range) in which the amount of received light in the measurement area of the CCD 11 used in the detection process of the presence or absence of the foreign object 51 can be changed. That is, the operator can designate an effective measurement area by operating the operation key 17 in the optical sensor device 1.

また、光学式センサ装置1では、操作キー17によって入力された値を、異物51の有無の判断を行なうための差分の閾値とすることができるが、CPU15(比較演算部602)は、表示欄711に、入力された閾値を越える画素が特定の個数存在するか否かによって、当該閾値が異物51の有無の判定に利用できるか否かを判断し、その判断結果を、画面700に合わせて表示させることができる。   In the optical sensor device 1, the value input by the operation key 17 can be used as a difference threshold for determining the presence or absence of the foreign object 51. However, the CPU 15 (comparison operation unit 602) In step 711, whether or not the threshold value can be used for determining the presence or absence of the foreign object 51 is determined based on whether or not there is a specific number of pixels exceeding the input threshold value, and the determination result is matched with the screen 700. Can be displayed.

また、CPU15(比較演算部602)は、表示欄711に表示されたような差分値に対して、所定の値を閾値としたエッジ検出を実行し、当該エッジ検出により検出されたエッジの中で最も下方にあるものにあわせて、実効計測領域を設定することもできる。   In addition, the CPU 15 (comparison operation unit 602) performs edge detection using a predetermined value as a threshold for the difference value displayed in the display field 711, and among the edges detected by the edge detection. The effective measurement area can be set according to the lowest one.

なお、CPU15は、表示欄711に表示された差分値の算出に利用されたリファレンス画像を表示欄720に表示させ、また、当該差分値の算出に利用された計測画像を表示欄730に表示させることができる。   Note that the CPU 15 causes the display field 720 to display the reference image used for calculating the difference value displayed in the display field 711, and causes the display field 730 to display the measurement image used for calculating the difference value. be able to.

図5に戻って、ステップS20における差分画像表示処理の後、ステップS30として、作業者により、図7に示されたような画面に基づいて投光器3と受光器4の光軸が合っているか否かが判断され、さらなる調整が必要であると判断されると処理がステップS40へ進められ、調整が必要ではないと判断されるとそのまま光軸調整処理は終了する。   Returning to FIG. 5, after the difference image display process in step S <b> 20, in step S <b> 30, whether or not the optical axes of the light projector 3 and the light receiver 4 are aligned by the operator based on the screen as shown in FIG. 7. If it is determined that further adjustment is necessary, the process proceeds to step S40. If it is determined that adjustment is not necessary, the optical axis adjustment process ends.

なお、ステップS40では、ステップS10と同様に、作業者によって、当該光が受光器4のCCD11に到達するように、投光器3と受光器4の位置合わせ(投光器3の投光軸の調整)が行なわれた後、ステップS20へ処理が戻される。   In step S40, as in step S10, the operator aligns the light projector 3 and the light receiver 4 (adjusts the light projection axis of the light projector 3) so that the light reaches the CCD 11 of the light receiver 4. After being performed, the process returns to step S20.

以上説明した本実施の形態では、光学式センサ装置において、受光器4のCCD11において撮影された計測画像(ワーク50上に異物51が配置されている状態での画像)とリファレンス画像(ワーク50上に異物51が配置されていない状態での画像)の(対応する画素ごとの)差分が算出され、当該差分に基づいた画像が液晶表示部16に表示される。作業者は、当該画像に基づいて、たとえば異物51の有無が両画像の差分に現れているか否か等の判断を行なうことにより、その時点での投光器3と受光器4の光軸が合っているか否かの判断をすることができる。   In the present embodiment described above, in the optical sensor device, a measurement image (an image in which the foreign object 51 is disposed on the work 50) and a reference image (on the work 50) taken by the CCD 11 of the light receiver 4 are used. The difference (for each corresponding pixel) of the image in which no foreign object 51 is arranged is calculated, and an image based on the difference is displayed on the liquid crystal display unit 16. Based on the image, the operator determines, for example, whether or not the presence or absence of the foreign object 51 appears in the difference between the two images, so that the optical axes of the projector 3 and the light receiver 4 at that time match. It can be determined whether or not.

なお、図7の表示欄711に表示された差分の画像は、操作キー17を適宜操作されることにより、画像メモリ14に保存することができる。これにより、その時点での投光器3と受光器4の光軸の状態を、客観的なデータとして保存することができる。   Note that the difference image displayed in the display field 711 in FIG. 7 can be stored in the image memory 14 by appropriately operating the operation key 17. Thereby, the state of the optical axes of the projector 3 and the light receiver 4 at that time can be stored as objective data.

また、本実施の形態の光学式センサ装置1では、図8に示すように、リファレンス画像のみに基づいたカラー画像を表示させることもできる。   Further, in the optical sensor device 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 8, a color image based only on the reference image can be displayed.

図8を参照して、画面800の表示欄811には、CCD11の計測領域全域についてのリファレンス画像の画像濃度に基づいた画像が、カラー(図面ではモノクロ)で表示されている。なお、表示欄811における表示色は、表示欄840に示された表示色と濃度差の対応関係に基づいて表示されている。つまり、CPU15(比較演算部602)は、CCD11の計測領域全域のリファレンス画像における受光濃度を、表示欄840に示された対応関係に基づいてカラーの画素に変換して、表示欄811に表示させている。   Referring to FIG. 8, an image based on the image density of the reference image for the entire measurement area of CCD 11 is displayed in color (monochrome in the drawing) in display field 811 of screen 800. Note that the display color in the display column 811 is displayed based on the correspondence between the display color shown in the display column 840 and the density difference. That is, the CPU 15 (comparison operation unit 602) converts the received light density in the reference image of the entire measurement area of the CCD 11 into color pixels based on the correspondence shown in the display field 840 and causes the display field 811 to display it. ing.

表示欄811には、断面指示線812,814が表示されている。
断面指示線812は、水平方向の断面位置を指示するために表示され、断面指示線814は、垂直方向の断面位置を指示するために表示される。そして、画面800では、断面指示線812によって指示された断面についての受光濃度の分布が、濃度分布表示欄813に示されている。また、断面指示線814によって指示された断面についての受光濃度の分布が、濃度分布表示欄815に示されている。
In the display column 811, cross-section indicating lines 812 and 814 are displayed.
The cross-section indicating line 812 is displayed to indicate the horizontal cross-sectional position, and the cross-section indicating line 814 is displayed to indicate the vertical cross-sectional position. In the screen 800, the distribution of received light density for the cross section indicated by the cross section indicating line 812 is shown in the density distribution display field 813. Further, the distribution of received light density for the cross section indicated by the cross section indicating line 814 is shown in the density distribution display column 815.

[第2の実施の形態]
図9は、本発明の光学式センサ装置の全体構成を示すブロック図であり、図10は、当該光学式センサ装置のブロック構成を模式的に示す図である。
[Second Embodiment]
FIG. 9 is a block diagram showing the overall configuration of the optical sensor device of the present invention, and FIG. 10 is a diagram schematically showing the block configuration of the optical sensor device.

図9および図10を参照して、本実施の形態の光学式センサ装置1は、第1の実施の形態における光学式センサ装置1に対して、投光器3の半導体レーザ8の投光角度を制御する光軸駆動部7Aをさらに備えている。   With reference to FIG. 9 and FIG. 10, the optical sensor device 1 of the present embodiment controls the light projection angle of the semiconductor laser 8 of the projector 3 with respect to the optical sensor device 1 of the first embodiment. An optical axis driving unit 7A is further provided.

図11は、本実施の形態の光学式センサ装置1において実行される光軸調整処理のフローチャートである。   FIG. 11 is a flowchart of optical axis adjustment processing executed in the optical sensor device 1 of the present embodiment.

図11を参照して、光軸調整処理では、まずステップSA10として、作業者によって、投光器3の半導体レーザ8の投光する光の方向を石定盤やワーク50と平行にするように調整がなされ、そして、当該光が受光器4のCCD11に到達するように、投光器3と受光器4の位置合わせが行なわれる。   Referring to FIG. 11, in the optical axis adjustment process, first, as step SA10, the operator adjusts the direction of light projected by the semiconductor laser 8 of the projector 3 to be parallel to the stone surface plate or the workpiece 50. Then, the projector 3 and the light receiver 4 are aligned so that the light reaches the CCD 11 of the light receiver 4.

ステップSA20では、平行光2がワーク50の矢印A方向についての一端から他端まで移動する際に、7.0msごとにCCD11によって撮影された画像が取り込まれる。   In step SA20, when the parallel light 2 moves from one end to the other end in the arrow A direction of the work 50, an image photographed by the CCD 11 is captured every 7.0 ms.

次に、ステップSA30では、半導体レーザ8についての予め記憶されたすべての投光角度でステップSA20が実行されたか否かを判断し、そうであると判断されるとステップSA50へ処理が進められ、そうではないと判断されると、ステップSA40へ処理が進められる。   Next, in step SA30, it is determined whether or not step SA20 has been executed at all pre-stored projection angles for the semiconductor laser 8, and if so, the process proceeds to step SA50. If it is determined that this is not the case, the process proceeds to Step SA40.

ステップSA40では、比較演算器602により、光軸駆動部7Aに対して半導体レーザ8の投光角度を単位角度θだけ変更されて、ステップSA20へ処理が戻される。   In step SA40, the comparison calculator 602 changes the projection angle of the semiconductor laser 8 to the optical axis driving unit 7A by the unit angle θ, and the process returns to step SA20.

ステップSA20〜ステップSA40の処理により、半導体レーザ8の投光角度が角度θずつ変更されながら、リファレンス画像が撮影されて保存される。   The reference image is captured and stored while the projection angle of the semiconductor laser 8 is changed by the angle θ by the processing of Step SA20 to Step SA40.

ステップSA50では、作業者によって、ワーク50上にダミーの異物(試験片51)が設置されて、ステップSA60に処理が進められる。   In step SA50, a dummy foreign substance (test piece 51) is set on the work 50 by the operator, and the process proceeds to step SA60.

次に、ステップSA60では、半導体レーザ8の投光角度が初期化される。
そして、ステップSA70〜ステップSA90では、ワーク50上に試験片51が設置された状態で、半導体レーザ8の投光角度が角度θずつ変更されながら、計測画像が撮影されて保存される。
Next, in step SA60, the projection angle of the semiconductor laser 8 is initialized.
In Step SA70 to Step SA90, the measurement image is captured and stored while the projection angle of the semiconductor laser 8 is changed by the angle θ with the test piece 51 installed on the workpiece 50.

そして、ステップSA100で、比較演算器602により、各投光角度についてのリファレンス画像と計測画像の対応する画素ごとの差分が算出される。   In step SA100, the comparison calculator 602 calculates a difference for each corresponding pixel between the reference image and the measurement image for each projection angle.

次に、ステップSA110において、比較演算器602により、各投光角度についての差分の中でY軸方向(垂直方向)の差分のピーク値(最大値)とボトム値(最小値)の差が最も大きかった投光角度が特定される。   Next, in step SA110, the difference between the peak value (maximum value) and the bottom value (minimum value) of the difference in the Y-axis direction (vertical direction) is the largest difference among the projection angles by the comparison calculator 602. A large projection angle is specified.

そして、ステップSA120で、比較演算器602により、ステップSA110で特定された投光角度の差分画像が、図7に示されるように表示器603に表示される。   Then, in step SA120, the comparison calculator 602 displays the difference image of the projection angle specified in step SA110 on the display 603 as shown in FIG.

そして、特定された投光角度および当該投光角度についての差分画像が画像メモリ14に保存されて、光軸調整処理は終了する。   Then, the specified projection angle and the difference image for the projection angle are stored in the image memory 14, and the optical axis adjustment process ends.

[その他の変形例等]
以上説明した各実施の形態では、受光器4における受光素子としてCCDが採用されていたが、受光素子としては、これに限定されず、MOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等を採用することもできる。
[Other variations]
In each of the embodiments described above, the CCD is employed as the light receiving element in the light receiver 4. However, the light receiving element is not limited to this, and a MOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) or the like can also be employed.

また、以上説明した各実施の形態では、信号処理装置6を構成する計測器601と比較演算器602と表示器603は、ハードウェアの機能として実現されてもよいし、CPU15が特定のソフトウェアを実行することによって実現されても良いとされている。なお、これらは、汎用のコンピュータにおいて特定のソフトウェアが実行されることにより実現されても良いし、特定のハードウェア機器で構成されてもよい。また、たとえば、比較演算器602と表示器603を汎用のコンピュータによって実現し、計測器601を、特定の信号処理装置によって実現することができる。   Further, in each of the embodiments described above, the measuring instrument 601, the comparison computing unit 602, and the display unit 603 constituting the signal processing device 6 may be realized as hardware functions, or the CPU 15 stores specific software. It may be realized by executing. Note that these may be realized by executing specific software in a general-purpose computer, or may be configured by specific hardware devices. Further, for example, the comparison calculator 602 and the display 603 can be realized by a general-purpose computer, and the measuring instrument 601 can be realized by a specific signal processing device.

以上説明した各実施の形態では、光学式センサ装置が、ガラス基板上の異物の検出に適用された例が説明されたが、本発明の光学式センサ装置が適用される態様はこれに限定されず、フィルム、金属、紙などのシート状の検査対象についての異物検出に適用することもできると考えられる。また、異物検出に限らず、他の物体、例えば、糸の毛羽の検出などに適用することもできると考えられる。   In each of the embodiments described above, an example in which the optical sensor device is applied to detection of a foreign substance on a glass substrate has been described. However, the aspect in which the optical sensor device of the present invention is applied is limited to this. It is also considered that the present invention can be applied to foreign object detection for sheet-like inspection objects such as film, metal, and paper. In addition, it is considered that the present invention can be applied not only to foreign object detection but also to detection of other objects such as yarn fluff.

今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、各実施の形態に開示された技術は、変形例も含め、可能な限り組み合わされて適用されることが意図される。   Each embodiment disclosed this time must be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims. In addition, it is intended that the techniques disclosed in the embodiments are applied in combination as much as possible, including modifications.

本発明の第1の実施の形態である光学式センサ装置の全体構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an overall configuration of an optical sensor device according to a first embodiment of the present invention. 図1の光学式センサ装置を異物検出に適用した場合の投光器および受光器の配置を示す構成図である。It is a block diagram which shows arrangement | positioning of a light projector and a light receiver at the time of applying the optical sensor apparatus of FIG. 1 to a foreign material detection. 図1の光学式センサ装置のブロック構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the block structure of the optical sensor apparatus of FIG. 図1の光学式センサ装置のブロック構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the block structure of the optical sensor apparatus of FIG. 図1の光学式センサ装置において実行される光軸調整処理のフローチャートである。It is a flowchart of the optical axis adjustment process performed in the optical sensor apparatus of FIG. 図5の差分画像表示処理のサブルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the subroutine of the difference image display process of FIG. 図6の処理によって図1の光学式センサ装置の液晶表示部に表示される画面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the screen displayed on the liquid crystal display part of the optical sensor apparatus of FIG. 1 by the process of FIG. 図6の処理によって図1の光学式センサ装置の液晶表示部に表示される画面の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the screen displayed on the liquid crystal display part of the optical sensor apparatus of FIG. 1 by the process of FIG. 本発明の第2の実施の形態である光学式センサ装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the optical sensor apparatus which is the 2nd Embodiment of this invention. 図9の光学式センサ装置のブロック構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the block configuration of the optical sensor apparatus of FIG. 図9の光学式センサ装置において実行される光軸調整処理のフローチャートである。10 is a flowchart of optical axis adjustment processing executed in the optical sensor device of FIG. 9. 従来技術による異物検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the foreign material detection by a prior art. 従来技術による異物検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the foreign material detection by a prior art. 従来技術による異物検出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the foreign material detection by a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 光学式センサ装置、2 平行光、3 投光器、4 受光器、4A 検出面、6 信号処理装置、7 レーザ駆動回路、8 半導体レーザ、9 コリメートレンズ、10 スリット、10A 開口、11 CCD、12 サンプルホールド回路、13 A/D変換器、14 画像メモリ、15 CPU、16 液晶表示部、17 操作キー、40 計測領域、41〜44,41A〜46A 分割領域、50 ワーク、51 異物、510 石定盤。   1 optical sensor device, 2 parallel light, 3 projector, 4 light receiver, 4A detection surface, 6 signal processing device, 7 laser drive circuit, 8 semiconductor laser, 9 collimating lens, 10 slit, 10A aperture, 11 CCD, 12 samples Hold circuit, 13 A / D converter, 14 Image memory, 15 CPU, 16 Liquid crystal display, 17 Operation keys, 40 Measurement area, 41-44, 41A-46A Divided area, 50 workpieces, 51 Foreign material, 510 Stone surface plate .

Claims (8)

投光部と、
2次元領域に分布する画素を含み、前記投光部からの投光を受光することにより前記2次元領域の受光量分布を出力する受光部と、
前記受光部の前記2次元領域における各画素の受光量に関する基準となる値を記憶する基準値記憶部と、
前記投光部と前記受光部の光軸調整を可能にするために、前記受光部の受光量分布についての前記基準値記憶部に記憶された値に対する差分の画像を表示する表示部とを備える、光学式センサ装置。
A light projecting unit;
A light receiving unit that includes pixels distributed in a two-dimensional region, and outputs a received light amount distribution of the two-dimensional region by receiving light projected from the light projecting unit;
A reference value storage unit that stores a reference value for the amount of light received by each pixel in the two-dimensional region of the light receiving unit;
In order to enable adjustment of the optical axis of the light projecting unit and the light receiving unit, a display unit that displays an image of a difference with respect to a value stored in the reference value storage unit with respect to a received light amount distribution of the light receiving unit is provided. Optical sensor device.
前記受光部の受光領域の一部である計測領域における受光量に基づいて、前記投光部と前記受光部の間の物体の有無を検出する検出部と、
前記計測領域の指定を受付ける指定部とをさらに備える、請求項1に記載の光学式センサ装置。
A detection unit that detects the presence or absence of an object between the light projecting unit and the light receiving unit based on the amount of light received in a measurement region that is a part of the light receiving region of the light receiving unit;
The optical sensor device according to claim 1, further comprising a designation unit that accepts designation of the measurement region.
前記計測領域は、互いに独立して受光量の算出が可能な複数の領域を含む、請求項2に記載の光学式センサ装置。   The optical sensor device according to claim 2, wherein the measurement region includes a plurality of regions in which the amount of received light can be calculated independently of each other. 前記受光部の受光領域の一部である計測領域における受光量に基づいて、前記投光部と前記受光部の間の物体の有無を検出する検出部と、
前記計測領域を、前記計測領域内で前記差分が閾値を越えた最も下方にある位置に下端を有するように設定する設定部をさらに備える、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の光学式センサ装置。
A detection unit that detects the presence or absence of an object between the light projecting unit and the light receiving unit based on the amount of light received in a measurement region that is a part of the light receiving region of the light receiving unit;
The optical according to any one of claims 1 to 3, further comprising a setting unit configured to set the measurement region so that a lower end is located at the lowest position where the difference exceeds a threshold value within the measurement region. Type sensor device.
前記差分についての設定値の入力を受付ける入力部と、
前記表示部が表示する画像において、前記入力部に入力された設定値を越える画素が所定の数以上あるか否かに基づいて前記設定値に対する適否を判断する判断部をさらに備える、請求項4に記載の光学式センサ装置。
An input unit that accepts an input of a set value for the difference;
5. The image processing apparatus according to claim 4, further comprising: a determination unit configured to determine suitability for the set value based on whether or not a predetermined number or more of pixels exceeding the set value input to the input unit are present in the image displayed by the display unit. The optical sensor device according to 1.
前記表示部は、前記画像内の特定の線上における前記差分の値をさらに表示する、請求項1〜請求項5のいずれかに記載の光学式センサ装置。   The optical sensor device according to claim 1, wherein the display unit further displays a value of the difference on a specific line in the image. 前記投光部と前記受光部の光軸を変更する光軸変更部と、
前記受光部における受光量分布を記憶する受光量記憶部と、
前記光軸変更部によって前記光軸を複数の状態に変更させた各状態で前記受光部における受光量分布を検出することにより、前記複数の状態の中から好ましい前記光軸の状態を決定する光軸決定部とをさらに備え、
前記光軸決定部は、
前記投光部と前記受光部の間に試験片を配置した状態で、前記光軸変更部によって前記光軸の複数の状態のそれぞれについて、前記投光部に投光させた際の前記受光部による受光量分布である計測用受光量を検出し、
前記計測用受光量を前記受光量記憶部に記憶し、
前記投光部と前記受光部の間に前記試験片が配置されていない状態で、前記光軸変更部によって前記光軸の複数の状態のそれぞれについて、前記投光部に投光させた際の前記受光部による受光量分布であるリファレンス用受光量を検出し、
前記リファレンス用受光量を前記受光量記憶部に記憶し、
前記光軸の複数の状態のそれぞれについて、対応する前記計測用受光量と前記リファレンス用受光量の画素ごとの差分を算出し、
前記複数の状態の中で、前記複数の状態のそれぞれについて算出された差分において、前記受光部の受光領域の中の水平方向と交わる方向の線上の差分の最高値と最大値の差が最も大きいものを含む状態を、前記好ましい光軸の状態と決定する、請求項1〜請求項6のいずれかに記載の光学式センサ装置。
An optical axis changing unit that changes an optical axis of the light projecting unit and the light receiving unit;
A received light amount storage unit for storing a received light amount distribution in the light receiving unit;
Light that determines a preferable state of the optical axis from among the plurality of states by detecting a received light amount distribution in the light receiving unit in each state in which the optical axis is changed to a plurality of states by the optical axis changing unit. An axis determining unit,
The optical axis determination unit is
The light receiving unit when the light projecting unit projects light on each of the plurality of states of the optical axis by the optical axis changing unit with a test piece disposed between the light projecting unit and the light receiving unit. Detect the amount of light received for measurement, which is the received light amount distribution by
Storing the received light amount for measurement in the received light amount storage unit;
When the test piece is not disposed between the light projecting unit and the light receiving unit, the light axis changing unit projects light to the light projecting unit for each of the plurality of states of the optical axis. Detecting a reference received light amount that is a received light amount distribution by the light receiving unit,
Storing the received light amount for reference in the received light amount storage unit;
For each of the plurality of states of the optical axis, calculate a difference for each pixel of the corresponding measurement light reception amount and the reference light reception amount,
Among the plurality of states, in the difference calculated for each of the plurality of states, the difference between the maximum value and the maximum value of the difference on the line in the direction intersecting the horizontal direction in the light receiving region of the light receiving unit is the largest. The optical sensor device according to claim 1, wherein a state including an object is determined as the preferable state of the optical axis.
平行光を投光する投光部と、2次元領域に分布する画素を含み、前記投光部からの投光を受光することにより前記2次元領域の受光量分布を出力する受光部とを備える光学式センサ装置についての、前記投光部と前記受光部の光軸調整を可能にするための設置状態確認方法であって、
前記投光部と前記受光部の間に試験片を配置した状態で、前記投光部に投光させた際の前記受光部における受光量分布である計測用受光量を検出するステップと、
前記計測用受光量を記憶部に記憶するステップと、
前記投光部と前記受光部の間に前記試験片が配置されていない状態で、前記投光部に投光させた際の前記受光部における受光量分布であるリファレンス用受光量を検出するステップと、
前記リファレンス用受光量を記憶部に記憶するステップと、
前記計測用受光量と前記リファレンス用受光量の各画素についての差分を算出するステップと、
前記算出した差分に基づいた画像を表示装置に表示させるステップとを備える、光学式センサ装置の設置状態確認方法。
A light projecting unit that projects parallel light; and a light receiving unit that includes pixels distributed in a two-dimensional region and outputs a received light amount distribution in the two-dimensional region by receiving light projected from the light projecting unit. About an optical sensor device, an installation state confirmation method for enabling optical axis adjustment of the light projecting unit and the light receiving unit,
Detecting a received light amount for measurement which is a received light amount distribution in the light receiving unit when light is projected to the light projecting unit with a test piece disposed between the light projecting unit and the light receiving unit;
Storing the amount of received light for measurement in a storage unit;
Detecting a received light amount for reference, which is a received light amount distribution in the light receiving unit when the light projecting unit projects light in a state where the test piece is not disposed between the light projecting unit and the light receiving unit. When,
Storing the received light amount for reference in a storage unit;
Calculating a difference for each pixel of the measurement light reception amount and the reference light reception amount;
And a step of displaying an image based on the calculated difference on a display device.
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CN104142352A (en) * 2013-05-10 2014-11-12 上海和辉光电有限公司 Glass detection apparatus

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