JP2011013094A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】写り込みの発生し易い検査対象面についての外観検査を良好に実行する。
【解決手段】検査対象面Ｂの法線Ｌ１に対して光軸Ｌ２が斜めになるように設置されて検査対象面Ｂを撮像するカメラ１２と、法線Ｌ１および光軸Ｌ２を含む仮想平面内に位置する光路Ｌ３であって、法線Ｌ１を基準として光軸Ｌ２と線対称となる光路Ｌ３上に配設された遮光板１３と、カメラ１２から出力される検査対象面Ｂの撮像データＤ１に基づいて検査対象面Ｂの外観を検査する処理部１７とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、検査対象体の表面における所定領域などを検査対象面としてその外観を検査する外観検査装置に関するものである。

検査対象面の外観を検査する外観検査装置として、下記特許文献１において開示された外観検査装置が知られている。この外観検査装置は、基板に形成された銅箔から成る電極上に形成された半田コーティング部上に塗布されたクリーム半田の外観検査装置であって、クリーム半田を上方から観察するためのカメラと、クリーム半田に対して２０〜３０度（対垂直軸）の斜め上方から光を照射するリングファイバーとを備え、カメラから出力される明暗画像に基づいて、クリーム半田の塗布量の良否を判定可能に構成されている。この外観検査装置では、クリーム半田に斜め上方から光を照射し、かつ光の波長を所定長以下に規定しているため、クリーム半田の境界線を明瞭にするための半田コーディング部の有無に関わらず、明暗画像においてクリーム半田と電極の境界を明瞭に認識でき、クリーム半田の塗布量の良否判定を的確に実行し得るようになっている。

特許第３１４９５２２号公報（第２−３頁、第１図）

ところが、上記の外観検査装置には、以下の解決すべき課題が存在している。すなわち、この外観検査装置では、上記したように、カメラが基板の上方に配設されているため、表面に外光が写り込み易い検査対象面を検査対象とする場合に、リングファイバーやカメラ自体、さらには外観検査装置が設置されている検査ラインの他の構造物などが検査対象面に写り込むため、カメラで撮像した検査対象面の画像にこれらの余計な構成要素の画像が重なる結果、検査対象面の検査を良好に行うのが困難であるという課題が存在している。

本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、写り込みの発生し易い検査対象面についての外観検査を良好に実行し得る外観検査装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の外観検査装置は、検査対象面の法線に対して光軸が斜めになるように設置されて当該検査対象面を撮像するカメラと、前記法線および前記光軸を含む仮想平面内に位置する光路であって、当該法線を基準として当該光軸と線対称となる当該光路の上に配設された遮光板と、前記カメラから出力される前記検査対象面の撮像データに基づいて当該検査対象面の外観を検査する処理部とを備えている。

また、請求項２記載の外観検査装置は、請求項１記載の外観検査装置において、前記検査対象面を照明する照明部を備えている。

また、請求項３記載の外観検査装置は、請求項１または２記載の外観検査装置において、前記カメラおよび前記遮光板が取り付けられた検査ヘッドと、検査対象物の表面に規定される前記検査対象面に対して、前記カメラおよび前記遮光板が前記した位置関係となるように前記検査ヘッドを移動させる移動機構とを備えている。

また、請求項４記載の外観検査装置は、請求項１から３のいずれかに記載の外観検査装置において、透明基板の主面上に太陽電池膜が積層されて構成された太陽電池パネル中間体における表面の所定領域を前記検査対象面とする。

請求項１記載の外観検査装置では、検査対象面の法線に対して光軸が斜めになるようにカメラが設置され、法線および光軸を含む仮想平面内に位置する光路であって、法線を基準として光軸と線対称となる光路の上に遮光板が配設されている。したがって、この外観検査装置によれば、カメラによって撮像される検査対象面に写り込みを生じさせる外光が遮光板によって遮光されるため、外光の影響のない撮像データに基づいて、検査対象面の外観を確実に検査することができる。

請求項２記載の外観検査装置によれば、検査対象面を照明する照明部を備えているため、外観検査装置の周囲の明るさによる影響を軽減して、検査対象面をほぼ一定の明るさに保つことができる結果、良好な状態で検査対象面をカメラで撮像することができ、検査精度を向上させることができる。

請求項３記載の外観検査装置によれば、カメラおよび遮光板が検査ヘッドに取り付けられ、移動機構が、検査対象物の表面に規定される各検査対象面に対して、カメラおよび遮光板が前記した位置関係となるように検査ヘッドを移動させるため、各検査対象面についての外観検査処理を、常に同じ状態（検査対象面に写り込みを生じさせる外光が遮光板によって遮光された状態）で実行することができる。

請求項４記載の外観検査装置によれば、透明基板の主面上に太陽電池膜が積層されて構成された太陽電池パネル中間体における表面の所定領域を検査対象面として、その外観を検査することにより、検査対象面内に導電性ペーストが正常に塗布されたか否かの判別を正確に実施することができる。

カメラ１２が撮像位置にある状態での外観検査装置１１の構成図である（パネル中間体１については図２中のＷ−Ｗ線断面図）。 パネル中間体１の平面図である。 ディスペンサ１９が塗布位置にある状態での外観検査装置１１の構成図である。

以下、添付図面を参照して、外観検査装置の実施の形態について説明する。なお、一例として、薄膜系太陽電池パネルの製造工程における中間工程で作製される太陽電池パネル中間体１を検査対象体として挙げて、その表面を検査対象面として検査する外観検査装置について説明する。

最初に、太陽電池パネル中間体（以下、「パネル中間体」ともいう）１について図面を参照して説明する。

パネル中間体１は、図１，２に示すように、透明基板２の主面上に太陽電池膜３が積層されて構成されている。また、このパネル中間体１の太陽電池膜３の表面（太陽電池膜の電極面）には、集電用の銅箔（図示せず）が設置される。この銅箔の設置の前処理として、図１，２に示すように、太陽電池膜３の表面に、導電性ペースト４が点状に所定の位置（塗布位置Ａ）に塗布される。この導電性ペースト４は、太陽電池膜３と銅箔とを電気的に良好に接続するものであるため、所定の位置に確実に塗布される必要がある。このため、後述する外観検査装置１１は、導電性ペースト４の塗布作業完了後に、導電性ペースト４が確実に塗布されたか否かを検査する。

次いで、外観検査装置１１の構成について図面を参照して説明する。

外観検査装置１１は、図１に示すように、カメラ１２、遮光板１３、照明部１４、検査ヘッド１５、移動機構１６、処理部１７および出力部１８を備え、ステージ２１上に配設されたパネル中間体１について検査可能に構成されている。また、本例では、外観検査装置１１は、導電性ペースト４を塗布するためのディスペンサ１９も備え、パネル中間体１に対して導電性ペースト４を塗布する塗布装置としても機能する。

カメラ１２は、処理部１７によって制御されて、図２に示すように、ステージ２１上に配設されたパネル中間体１の表面における導電性ペースト４の塗布位置Ａを含む所定の形状（本例では一例として方形）および所定の広さの所定領域（同図中において破線で示される領域）を検査対象面Ｂとして撮像する。また、カメラ１２は、撮像した検査対象面Ｂの画像を撮像データＤ１として処理部１７に出力する。なお、本例では、所定領域（つまり検査対象面Ｂ）は、導電性ペースト４の１つの塗布位置Ａを含む広さに規定されているが、複数の塗布位置Ａを含む広さに規定することもできる。また、パネル中間体１における太陽電池膜３の表面は光沢面（表面反射が良好な面（鏡面））である。このため、検査対象面Ｂの表面にカメラ１２自体が写り込まないように、カメラ１２は、図１に示すように、検査対象面Ｂの法線Ｌ１に対して光軸Ｌ２が斜めになるように、具体的には、法線Ｌ１と光軸Ｌ２とのなす角度が３０°〜４５°になるように設置されている。

遮光板１３は、カメラ１２に対して検査対象面Ｂに写り込みを生じさせる外光の光路Ｌ３上に配設されている。この光路Ｌ３は、図１に示すように、法線Ｌ１および光軸Ｌ２に対して、法線Ｌ１および光軸Ｌ２を含む仮想平面内に位置し、かつ法線Ｌ１を基準として光軸Ｌ２と線対称となる位置関係にある。つまり、光軸Ｌ２上に塗布位置Ａが位置している状態（カメラ１２が撮像位置に位置している状態）において、塗布位置Ａは光路Ｌ３上にも位置した状態となっている。塗布位置Ａにおいて、光軸Ｌ２および光路Ｌ３は法線Ｌ１と交差し、かつ法線Ｌ１と光路Ｌ３とでなす角度と、法線Ｌ１と光軸Ｌ２とでなす角度とが等しくなっている。また、遮光板１３は、図２において一点鎖線で示すように、カメラ１２の設置位置から見たパネル中間体１の表面に写り込む像（遮光板１３の像）Ｃの大きさがカメラ１２によって撮像される検査対象面Ｂの全域を含むように、その外形および形状が規定されている。本例では、遮光板１３は、同図に示される写り込み形状（方形）から明らかなように、一例として外形が方形に規定されているが、パネル中間体１の表面に写り込む像Ｃの大きさが検査対象面Ｂの全域を含むものである限り、任意の形状（三角形や五角形以上の多角形、円形、楕円形など）に規定することができる。また、遮光板１３は、少なくともそのパネル中間体１の表面に写り込む面（図１中の斜め下側の面）が光沢のない黒などの暗い色に着色されている（つまり、反射防止加工（表面反射を抑制する加工）が施されている）。また、遮光板１３の材質は特に限定されないが、樹脂、カーボン、またはつや消しブラックで塗装された金属板を使用することができる。

照明部１４は、ランプや、ＬＥＤなどの任意の発光体で構成されて、ステージ２１上に配設されたパネル中間体１の表面（少なくとも検査対象面Ｂ）に一定の照度の照明光を照射する。また、照明部１４は、検査対象面Ｂを真上から照明するのが好ましいが、本例では、後述するように検査対象面Ｂの法線Ｌ１上にディスペンサ１９が配設される構成を採用しているため、ディスペンサ１９の側方に配設されている。具体的には、照明部１４は、法線Ｌ１を基準として遮光板１３とは反対側（つまり、カメラ１２側）に配設されて、照明光が直接、カメラ１２に入光したり、またカメラ１２によって撮像される検査対象面Ｂに写り込まないように、その位置が設定されている。

検査ヘッド１５は、移動機構１６に取り付けられて、ステージ２１の上方に支持されている。また、検査ヘッド１５には、連結材１５ａを介して、または検査ヘッド１５に直接、カメラ１２、遮光板１３、照明部１４およびディスペンサ１９が互いの位置関係が固定された状態で取り付けられている。移動機構１６は、一例としてロボットアームで構成されて、処理部１７によって制御されることで、アームの先端に取り付けられた検査ヘッド１５をステージ２１の上方において三次元的に（Ｘ−Ｙ−Ｚ方向に）移動させる。なお、移動機構１６は、ロボットアームに限らず、検査ヘッド１５をステージ２１の上方において三次元的に移動可能な限り、任意の駆動機構を採用することができる。ディスペンサ１９は、検査ヘッド１５が塗布位置Ａ上に移動した際に、そのノズル１９ａが塗布位置Ａを含む検査対象面Ｂの法線Ｌ１上に位置するように、検査ヘッド１５に取り付けられている。また、ディスペンサ１９は、処理部１７によって制御されることにより、ノズル１９ａから導電性ペースト４を規定量だけ射出する。

処理部１７は、ＣＰＵおよび内部メモリ（いずれも図示せず）を備えて構成されて、導電性ペースト４の塗布処理、導電性ペースト４を塗布した塗布位置Ａを含む検査対象面Ｂについての外観検査処理、および外観検査処理での検査結果を出力部１８に出力させる出力処理を実行する。また、処理部１７は、移動機構１６に対する移動制御、ディスペンサ１９に対する射出制御、およびカメラ１２に対する撮像制御を実行する。内部メモリには、パネル中間体１に対する導電性ペースト４の塗布位置Ａが予め記憶されている。出力部１８は、一例としてＬＣＤなどのディスプレイ装置で構成されて、外観検査処理の結果を画面に表示する。

続いて、外観検査装置１１の動作について説明する。

ステージ２１の規定位置にパネル中間体１が配設された状態において、処理部１７は、最初に、塗布処理を実行する。この塗布処理では、処理部１７は、まず、移動機構１６に対する移動制御を実行することにより、内部メモリに記憶されている新たな塗布位置Ａの上方に検査ヘッド１５を移動させる。新たな塗布位置Ａへの検査ヘッド１５の移動が完了した状態においては、図１に示すように、ディスペンサ１９のノズル１９ａは、塗布位置Ａに規定されたパネル中間体１の表面に対する法線Ｌ１上であって、かつパネル中間体１の表面から所定距離だけ離間した位置に配設されている。

次いで、処理部１７は、図３に示すように、移動機構１６に対する移動制御を引き続いて実行することにより、検査ヘッド１５を法線Ｌ１に沿ってパネル中間体１に接近させると共に、ノズル１９ａの先端がパネル中間体１の太陽電池膜３と当接する寸前で停止させる。続いて、処理部１７は、ディスペンサ１９に対する射出制御を実行することにより、ディスペンサ１９のノズル１９ａから導電性ペースト４を塗布位置Ａ上に所定量だけ射出する。次いで、処理部１７は、移動機構１６に対する移動制御を再度実行することにより、検査ヘッド１５を法線Ｌ１に沿ってパネル中間体１から離反させて、図１に示す撮像位置で停止させる。これにより、塗布位置Ａへの導電性ペースト４の塗布処理が完了する。

次いで、処理部１７は、導電性ペースト４を塗布した塗布位置Ａを含む検査対象面Ｂに対する外観検査処理を実行する。この外観検査処理では、処理部１７は、カメラ１２に対する撮像制御を実行して、カメラ１２に検査対象面Ｂの画像を撮像させる。この場合、この撮像位置では、上記したように、カメラ１２の光軸Ｌ２と遮光板１３が配置された光路Ｌ３とが塗布位置Ａにおいて交差した状態となっているため、図２に示すように、検査対象面Ｂは、パネル中間体１の表面に写り込んだ遮光板１３の像Ｃに含まれた（覆われた）状態となっている。つまり、カメラ１２によって撮像される検査対象面Ｂに写り込みを生じさせる外光が遮光板１３によって遮光された状態となっている。また、照明部１４が照度一定の照明光を検査対象面Ｂに照射しているため、外観検査装置１１の周囲の明るさの如何に拘わらず、検査対象面Ｂはほぼ一定の明るさに保たれている。カメラ１２は、このような良好な状態で検査対象面Ｂを撮像して、撮像した検査対象面Ｂの画像を撮像データＤ１として処理部１７に出力する。

次いで、処理部１７は、カメラ１２から出力される撮像データＤ１に対する画像処理を実行して、検査対象面Ｂ内に導電性ペースト４が存在しているか否かを判別する。この画像処理では、処理部１７は、一例として、撮像データＤ１を予め規定されたしきい値と比較することにより、検査対象面Ｂの画像内に導電性ペースト４の画像が存在しているか否かを判別する。上記したように、遮光板１３によって検査対象面Ｂ内に外光の写り込みが防止されているため、導電性ペースト４が塗布位置Ａに存在しているときにのみ、照明部１４からの照明光が導電性ペースト４の表面（凸状に湾曲した表面）の一部において局部的に強く反射されることに起因して、塗布位置Ａに輝度の高い部位が発生する。つまり、導電性ペースト４が塗布位置Ａに存在しているときにのみ、検査対象面Ｂの画像内に輝度の高い画像が存在する、すなわち、撮像データＤ１内にしきい値以上の撮像データが存在することになる。したがって、処理部１７は、塗布位置Ａにしきい値を超える撮像データが存在しているときには、導電性ペースト４が塗布位置Ａに正常に塗布されたと判別し、塗布位置Ａにしきい値を超える撮像データが存在していないときには、導電性ペースト４の塗布が正常に行われていないと判別する。これにより、外観検査処理が完了する。

続いて、処理部１７は、出力処理を実行して、外観検査処理での判別結果を出力部１８に出力させる。これにより、１つの塗布位置Ａに対する導電性ペースト４の塗布処理と、塗布位置Ａを含む検査対象面Ｂに対する外観検査処理と、外観検査処理での判別結果の出力処理とが完了する。処理部１７は、内部メモリに記憶されているすべての塗布位置Ａに対して、一例として図２において矢印で示す順序で、上記の塗布処理、外観検査処理および出力処理を実行する。この場合、カメラ１２、遮光板１３および照明部１４がそれぞれ検査ヘッド１５に取り付けられているため、互いの位置関係が常に一定となっている。したがって、パネル中間体１上に規定された各塗布位置Ａに検査ヘッド１５が移動された際に、塗布位置Ａを含むように規定される検査対象面Ｂに対して、図２に示すように、遮光板１３が常に同じ形状で、かつ同じ大きさでパネル中間体１に写り込んで検査対象面Ｂを覆うと共に、照明部１４が同じ位置から検査対象面Ｂに一定の照度の照明光を照射するため、各塗布位置Ａを含む検査対象面Ｂに対して、外観検査処理が常に同じ状態（同じ条件）で実行される。

このように、この外観検査装置１１では、検査対象面Ｂの法線Ｌ１に対して光軸Ｌ２が斜めになるようにカメラ１２が設置され、カメラ１２に対して検査対象面Ｂに写り込みを生じさせる外光の光路Ｌ３上に遮光板１３が配設されている。これにより、この外観検査装置１１によれば、カメラ１２によって撮像される検査対象面Ｂに写り込みを生じさせる外光が遮光板１３によって遮光されるため（外光の影響が排除されるため）、導電性ペースト４が塗布位置Ａに存在しているときにのみ、塗布位置Ａに輝度の高い部位が発生するという検査（撮像）条件、つまり、検査対象面Ｂの画像内に輝度の高い画像が存在するように検査（撮像）条件を規定することができる。したがって、この外観検査装置１１によれば、この輝度の高い画像を検出し得るように撮像データＤ１に対するしきい値を規定することにより、処理部１７がカメラ１２から出力される撮像データＤ１に基づいて検査対象面Ｂの外観を検査することで、検査対象面Ｂ内に導電性ペースト４が存在しているか否かを確実に判別することができる。

また、この外観検査装置１１によれば、照明部１４が配設されているため、外観検査装置１１の周囲の明るさによる影響を軽減して、検査対象面Ｂをほぼ一定の明るさに保つことができる結果、良好な状態で検査対象面Ｂをカメラ１２で撮像でき、検査精度を向上させることができる。

また、この外観検査装置１１では、カメラ１２および遮光板１３が検査ヘッド１５に取り付けられており、カメラ１２および遮光板１３が各検査対象面Ｂに対して上記した位置関係（遮光板１３が検査対象面Ｂに写り込みを生じさせる外光を遮光する位置関係）となるように、外観検査処理の実行時において、移動機構１６が検査ヘッド１５を移動させる。したがって、この外観検査装置１１によれば、パネル中間体１に規定された各塗布位置Ａを含んで、各塗布位置Ａ毎に規定される検査対象面Ｂについての外観検査処理を、常に同じ状態（検査対象面Ｂに写り込みを生じさせる外光が遮光板１３によって遮光された状態）で実行することができる。つまり、この外観検査装置１１によれば、写り込みに関してばらつきの極めて少ない状態で各検査対象面Ｂについての外観検査処理を実行することができる。

また、この外観検査装置１１では、カメラ１２および遮光板１３と共に照明部１４が検査ヘッド１５に取り付けられており、遮光板１３が検査対象面Ｂに写り込みを生じさせる外光を遮光する位置関係を維持しつつ、照明部１４が同じ位置から検査対象面Ｂに一定の照度の照明光を照射する位置関係となるように、外観検査処理の実行時において、移動機構１６が検査ヘッド１５を移動させる。したがって、この外観検査装置１１によれば、各塗布位置Ａ毎に規定される検査対象面Ｂについての外観検査処理を、常に同じ状態（検査対象面Ｂに写り込みを生じさせる外光が遮光板１３によって遮光され、かつ検査対象面Ｂが一定の明るさに保たれた状態）で実行することができる。つまり、この外観検査装置１１によれば、写り込みに関するばらつきだけでなく、明るさのばらつきの極めて少ない状態で各検査対象面Ｂについての外観検査処理を実行することができる。

また、この外観検査装置１１によれば、パネル中間体１における表面の所定領域を検査対象面Ｂとして、その外観を検査することにより、検査対象面Ｂ内に導電性ペースト４が正常に塗布されたか否かの判別を正確に実施することができる。

なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、カメラ１２によって撮像される検査対象面Ｂに写り込みを生じさせる外光を小形の遮光板１３で遮光するように、塗布位置Ａでの法線Ｌ１を基準としてカメラ１２の光軸Ｌ２と線対称となる位置関係にある光路Ｌ３上にのみ方形の遮光板１３を配設する構成を採用しているが、図１において破線で示すように、遮光板１３をドーム状に形成して、光路Ｌ３上だけでなく、カメラ１２（カメラ１２の入光部１２ａ）や照明部１４を覆う構成など、少なくともその一部が光路Ｌ３上にかかる（位置する）ものであれば、方形に限定されず、種々の形状の遮光板１３を採用することができるのは勿論である。

また、照明部１４をカメラ１２および遮光板１３と共に検査ヘッド１５に取り付ける構成（上記の例では、一例として連結材１５ａを介して取り付ける構成）について上記したが、例えば、図１において破線で示すように、照明部１４を検査ヘッド１５に取り付けずに、ステージ２１の側方に個別に配置して、パネル中間体１の表面をその側方から照明する構成を採用することもできる。また、パネル中間体１を検査対象体として説明したが、このパネル中間体１に限らず、光を反射してその形状を認識し得る限り、任意の物体を検査対象体とすることができる。

１ パネル中間体
２ 透明基板
３ 太陽電池膜
１１ 外観検査装置
１２ カメラ
１３ 遮光板
１４ 照明部
１５ 検査ヘッド
１６ 移動機構
１７ 処理部
Ａ 塗布位置
Ｂ 検査対象面
Ｃ 像（遮光板の像）
Ｄ１ 撮像データ
Ｌ１ 法線
Ｌ２ 光軸
Ｌ３ 光路

Claims (4)

1. 検査対象面の法線に対して光軸が斜めになるように設置されて当該検査対象面を撮像するカメラと、
   前記法線および前記光軸を含む仮想平面内に位置する光路であって、当該法線を基準として当該光軸と線対称となる当該光路の上に配設された遮光板と、
   前記カメラから出力される前記検査対象面の撮像データに基づいて当該検査対象面の外観を検査する処理部とを備えている外観検査装置。
2. 前記検査対象面を照明する照明部を備えている請求項１記載の外観検査装置。
3. 前記カメラおよび前記遮光板が取り付けられた検査ヘッドと、
   検査対象物の表面に規定される前記検査対象面に対して、前記カメラおよび前記遮光板が前記した位置関係となるように前記検査ヘッドを移動させる移動機構とを備えている請求項１または２記載の外観検査装置。
4. 透明基板の主面上に太陽電池膜が積層されて構成された太陽電池パネル中間体における表面の所定領域を前記検査対象面とする請求項１から３のいずれかに記載の外観検査装置。

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