JP2010151768A - 検査用照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カメラに向かって凸な形状を有する検査対象物の全体を適切な明るさで撮影できるようにする。
【解決手段】カメラ５に向かって凸な形状を有するワーク１０の球体部１０ａを撮影する際に用いる照明装置６であって、球体部１０ａよりもカメラ５に近い前方に配置されるリング光源７と、球体部１０ａとカメラ５とを結ぶ撮像軸の周りにおいてリング光源７から球体部１０ａの最大外径部１０ｅの後方までを囲む反射ハウジング８とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラに向かって凸な形状を有する検査対象物を撮影する際に用いる検査用照明装置に関するものである。

表面を鏡面仕上げした部品が良品であるか否かの検査を行う際には、仕上げ面に照明を当てた状態でカメラにより部品を撮影し、画像処理により良否判定を行っている。例えば、特許文献１に開示された検査装置では、撮影用の孔が頂点側の上部に形成された半球状の拡散用ドームと、その拡散用ドームの開口側の下部に設置された複数の光源とを有する照明装置を用い、照明装置の上方に配置されたカメラにより前記孔を通して検査対象物の撮影を行っている。
特開２００２−２２６６６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された照明装置では、光源及び拡散用ドームが検査対象物よりもカメラ側の上方に配置されている。そうすると、部品の仕上げ面がカメラに向けて凸となる球面であるような場合には、照明からの光を球面の最大外径部である赤道付近に当ててカメラに導くことができず、カメラから見て部品全体を適切な明るさで撮影することができない。

そこで本発明は、カメラに向かって凸な形状を有する検査対象物の全体を適切な明るさで撮影できるようにする照明装置を提供することを目的としている。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る検査用照明装置は、カメラに向かって凸な形状を有する検査対象物を撮影する際に用いる照明装置であって、前記検査対象物よりも前記カメラに近い前方に配置される光源と、前記検査対象物と前記カメラとを結ぶ撮像軸の周りにおいて前記光源から前記検査対象物の最大外径部の後方までを囲む反射ハウジングと、を備えていることを特徴とする。

前記構成によれば、検査対象物がカメラに向かって凸な形状であっても、反射ハウジングが光源から検査対象物の最大外径部の後方までを囲むように設けられているため、検査対象物の後方で反射した光が検査対象物の最大外径部付近に当たってカメラに導かれることとなる。したがって、カメラから見て検査対象物の全体を適切な明るさで撮影することができる。

前記反射ハウジングは、その後部に前記検査対象物を出し入れ可能な出入口を有していてもよい。

前記構成によれば、カメラのある前方を通さずに、後方から出入口を通して検査対象物を反射ハウジングに簡単に出し入れすることができるので、検査のための撮影を多数の検査対象物に対して流れ作業で簡単かつ短時間に行うことができる。

前記光源から出射された光が直接的に前記検査対象物で反射し、その反射した光が直接的に前記カメラに入射される光路において前記光源と前記検査対象物との間に配置される光拡散板をさらに備えていてもよい。

前記構成によれば、光源から出射されて反射ハウジングに当たらずに直接的に検査対象物で反射した光が過度な明るさでカメラに入射されることが防がれ、局所的に過度に明るい画像が撮影されるのを防止することができる。

拡散板を通過させた光を前記撮像軸と同軸で前記カメラ側から出射する同軸落射照明をさらに備えていてもよい。

前記構成によれば、カメラから見た検査対象物の中心部分の明るさを十分に確保することができる。

前記検査対象物は、少なくとも前記カメラに向かって凸な半球面を有しており、前記光源は、前記撮像軸を囲むように配置されるリング光源であってもよい。

前記構成によれば、カメラに向かって凸な半球面を有する検査対象物の全体を適切な明るさで撮影することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、カメラから見て検査対象物の全体を適切な明るさで撮影することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、特許請求の範囲に記載の「前方」を「上方」、「後方」を「下方」に設定して説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る照明装置６を有する外観検査装置１を示す構成図である。図１に示すように、外観検査装置１は、表面を鏡面仕上げしたワーク１０（検査対象物）の仕上げ面に照明を当てた状態でカメラにより撮影し、その良否を画像処理により判定するためのものである。外観検査装置１は、ワーク１０を把持して搬送するロボット２を備え、そのロボット２にはコントローラ３が接続されている。コントローラ３には検査プログラムが実行されるパソコン４が接続されており、そのパソコン４にはカメラが接続されている。カメラ５は、ワーク１０の上方に配置されており、その下方に位置決めされるワーク１０を撮影すべく撮影部５ａを下方に向けている。

ワーク１０は、例えば、斜板式ピストンポンプに用いられるピストンであり、球体部１０ａと、球体部１０ａの下部に連続して球体部１０ａよりも外径が小さい首部１０ｂと、首部１０ｂの下部に連続して首部１０ｂよりも外径が大きい円柱部１０ｃとを備えている。つまり、ワーク１０は、球体部１０ａにおいてカメラ５に向かって凸な半球面を有している。また、球体部１０ａの上部中心には、穴部１０ｄが形成されている。球体部１０ａの表面は、穴部１０ｄの周囲近傍のみが粗面であり、残りの表面は鏡面仕上げされた滑面である。

ロボット２に把持されて位置決めされたワーク１０の球体部１０ａの周囲には、照明装置６が設けられている。照明装置６は、ワーク１０よりもカメラ５に近い上方に配置されるリング光源７と、そのリング光源７からの光を反射させる反射ハウジング８とを備えている。リング光源７は、カメラ５とワーク１０とを結ぶ撮像軸を円環状に囲むように配置されている。反射ハウジング８は、リング光源７の上面に固定された環状板である光源設置部８ａと、光源設置部８ａの外周端部から下方に向けて連続する円筒板である側方反射部８ｂと、側方反射部８ｂの下端部から内径側に向けて突出する環状板である後方反射部８ｃとを有している。

反射ハウジング８は、少なくとも側方反射部８ｂ及び後方反射部８ｃの内面において光を反射させるものであり、その内面の表面には反射光を若干拡散させる拡散層が形成されている。光源設置部８ａ及び側方反射部８ｂは、カメラ５の撮像軸を円環状に囲むように配置されている。後方反射部８ｃは、ワーク１０の球体部１０ａの最大外径Ｄ１を呈する部分である最大外径部１０ｅ（赤道部）の後方に位置している。そして、後方反射部８ｃには、ワーク１０の球体部１０ａを上下に出し入れ可能な円孔である出入口８ｄが形成されている。この出入口８ｄの内径Ｄ２は、ワーク１０の球体部１０ａの最大外径Ｄ１よりも若干大きくなっている。また、後方反射部８ｃの内周端は、後方反射部８ｃで反射した光が球体部１０ａの最大外径部１０ｅ又はその近傍で反射してカメラ５の撮影部５ａに入射しうる位置に設けられている。

（比較例）
図３は比較例の照明装置を有する外観検査装置１００を示す要部構成図である。図３に示すように、比較例の外観検査装置１００には、ワーク１０の球体部１０ａよりもカメラ５に近い上方に円環状の照明装置１０１が配置されている。なお、照明装置１０１には、ワーク１０を囲むような反射板は設けられていない。

（本発明と比較例との対比）
図２は図１に示す外観検査装置１においてワーク１０を撮影した画像である。図４は図３の比較例においてワーク１０を撮影した画像である。図４に示すように、比較例の画像では、ワーク１０の球体部１０ａの最大外径部１０ｅの近傍が暗く撮影されている。即ち、比較例では、一部の領域のみで鏡面反射した画像が得られ、球体部１０ａの上半分全体で鏡面反射を得ることはできなかった。

一方、図２に示すように、本発明の画像では、ワーク１０の球体部１０ａの最大外径部１０ｅの近傍も明るく撮影され、ワーク１０の球体部１０ａの上半分全体で鏡面反射を得ることができた。これは、リング光源７から出射した光が、反射ハウジング８の後方反射部８ｃで反射し、その光が球体部１０ａの最大外径部１０ｅ又はその近傍で反射し、カメラ５のレンズに入射するためである。なお、図２及び４において、球体部１０ａの中心部分が暗く表示されているのは、穴部１０ｄに入射した光がカメラ５に向かって反射せず、また、穴部１０ｄの周囲近傍は粗面だからであり、当該中心部分は検査対象外となっている。

以上に説明した本発明の構成によれば、球体部１０ａの上半分のようにワーク１０がカメラ５に向かって凸な形状であっても、反射ハウジング８がリング光源７からワーク１０の球体部１０ａの最大外径部１０ｅの後方までを囲むように設けられているため、球体部１０ａの下方（後方）において後方反射部８ｃで反射した光が球体部１０ａの最大外径部１０ｅ付近に当たってカメラ５に導かれることとなる。したがって、カメラ５から見てワーク１０の球体部１０ａの全体を適切な明るさで撮影することができる。

また、反射ハウジング８の後方反射部８ｃには出入口８ｄが設けられているので、ワーク１０を前方（上方）から反射ハウジング８内に挿入することなく、ワーク１０の球体部１０ａを後方（下方）から出入口８ｄを通して反射ハウジング８内に簡単に出し入れすることができる。よって、多数のワーク１０に対して流れ作業で撮影を行う場合に、簡単かつ短時間に検査作業を行うことができる。

（第２実施形態）
図５は本発明の第２実施形態に係る照明装置２６を有する外観検査装置２１を示す構成図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図５に示すように、本実施形態の外観検査装置２１は、リング光源７から出射された光が直接的にワーク１０の球体部１０ａで反射し、その反射した光が直接的にカメラ５に入射されうる光路において、光拡散板２０がリング光源７とワーク１０との間に配置されている。そうすると、リング光源７から出射した光は、光拡散板２０を透過する際に拡散し、その拡散された光がワーク１０に反射してカメラ５に入射することとなる。

例えば、球体部１０ａが大径で穴部１０ｄの内径が小さいワーク１０を用いる場合には、リング光源７からの直接光が穴部１０ｄの周囲に映り込み、画像上において極端に明るい箇所が発生する場合がある。しかし、本実施形態では、この直接光の光路に光拡散板２０を配置しているので、リング光源７から出射されて反射ハウジング８に当たらずに直接的に球体部１０ａで反射した光が過度な明るさでカメラ５に入射されることが防がれる。よって、図６に示すように、局所的に過度に明るい画像が撮影されるのを防止することができる。

（第３実施形態）
図７は本発明の第３実施形態に係る照明装置２６，３６を有する外観検査装置３１を示す構成図である。なお、第１及び第２実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図７に示すように、本実施形態のワーク３０は、球体部３０ａと、球体部３０ａの下部に連続して球体部３０ａよりも外径が小さい首部３０ｂと、首部３０ｂの下部に連続して首部３０ｂよりも外径が大きい円柱部３０ｃとを備え、球体部３０ａの上部中心には、凹部が形成されていない。

本実施形態の外観検査装置３１では、カメラ３５に同軸落射照明３６が設けられている。同軸落射照明３６は、光源３７から光が拡散板３８を通過し、その通過した光がカメラ３５の撮影部３５ａに設けられたハーフミラー３９で反射し、撮像軸と同軸でワーク３０に向けて出射する構成となっている。よって、ワーク３０の球体部３０ａの上部中心に凹部が無い場合に、カメラ３５から見たワーク３０の中心部分を十分な明度で撮影することができる。

なお、前述した各実施形態では、検査対象となる部分が球体部１０ａ，３０ａであるが、カメラ５に向かって凸な形状であればこれに限定されるものではない。例えば、検査対象物は、少なくとも半球状、多角形状、尖形状などの断面を有するものであればよく、さらに具体的には、半球体、円柱体、円筒体、多角柱体などであってもよい。

以上のように、本発明に係る検査用照明装置は、カメラから見て検査対象物の全体を適切な明るさで撮影できる優れた効果を有し、カメラ撮影された画像により良品検査を行うシステム等に広く適用すると有益である。

本発明の第１実施形態に係る照明装置を有する外観検査装置を示す構成図である。 図１に示す外観検査装置において検査対象物を撮影した画像である。 比較例の照明装置を有する外観検査装置を示す要部構成図である。 図３の比較例において検査対象物を撮影した画像である。 本発明の第２実施形態に係る照明装置を有する外観検査装置を示す構成図である。 図５に示す外観検査装置において検査対象物を撮影した画像である。 本発明の第３実施形態に係る照明装置を有する外観検査装置を示す構成図である。

符号の説明

５，３５ カメラ
６，２６，３２ 照明装置
７ リング光源
８ 反射ハウジング
８ｄ 出入口
１０，３０ ワーク
１０ａ，３０ａ 球体部（検査対象物）
１０ｅ 最大外径部
２０ 光拡散板
３６ 同軸落射照明

Claims (5)

1. カメラに向かって凸な形状を有する検査対象物を撮影する際に用いる照明装置であって、
   前記検査対象物よりも前記カメラに近い前方に配置される光源と、
   前記検査対象物と前記カメラとを結ぶ撮像軸の周りにおいて前記光源から前記検査対象物の最大外径部の後方までを囲む反射ハウジングと、
   を備えていることを特徴とする検査用照明装置。
2. 前記反射ハウジングは、その後部に前記検査対象物を出し入れ可能な出入口を有していることを特徴とする請求項１に記載の検査用照明装置。
3. 前記光源から出射された光が直接的に前記検査対象物で反射し、その反射した光が直接的に前記カメラに入射される光路において前記光源と前記検査対象物との間に配置される光拡散板をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の検査用照明装置。
4. 拡散板を通過させた光を前記撮像軸と同軸で前記カメラ側から出射する同軸落射照明をさらに備えてい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検査用照明装置。
5. 前記検査対象物は、少なくとも前記カメラに向かって凸な半球面を有しており、
   前記光源は、前記撮像軸を囲むように配置されるリング光源であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の検査用照明装置。