JP2011203200A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な装置構成で連続的に製造される長尺の被検査対象物の外周面全てを検査することが可能な外観検査装置を提供する。
【解決手段】延長方向に移動する長尺の被検査対象物の外観検査装置であって、被検査対象物を外側から囲むように配置された複数のカメラと、被検査対象物を延長方向に複数のカメラにより撮像した被検査対象物の外観画像を処理する画像処理手段とを備えるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、外観検査装置に関し、特に、長尺の被検査対象物の外周表面を複数のカメラで撮像し、検査する外観検査装置に関する。

従来、棒状物体の表面は、物体表面に光を照射する照射手段と、物体表面の照射部分を撮像するＣＣＤカメラと、ＣＣＤカメラが撮像した撮像画像を画像処理することにより検査される。
例えば、タバコの表面を検査する外観検査装置は、検査するタバコが投入されるホッパと、ホッパに投入されたタバコを自転させて搬送する搬送手段と、自転するタバコの表面を検査する検査手段と、検査されたタバコの良品を蓄えるトレーと、不良品を蓄える排出トレーとを備える。検査手段は、タバコの搬送経路の上方にＣＣＤカメラと照射手段を配置して、搬送手段を転がるタバコの外周面１周分を撮像し、画像処理手段が撮像画像を画像処理することによりタバコの表面を検査している。
つまり、タバコを転動させることにより、タバコの外周面全てがＣＣＤカメラにより撮像される構成である。

しかしながら、上記構成の外観検査装置では、被検査対象が短い棒状の物体であることで、ＣＣＤカメラの視野内を被検査対象物のタバコを転動させて外周面の全周を撮像することができるが、被検査対象物の長さが長尺の場合、例えば押出し成形により製造される長尺物品の場合には、連続的に物品が製造されるため被検査対象物を回転させることができない。このため、長尺の被検査対象物の外周面全ての領域を検査することができない。そこで、上記構成の外観検査装置においてＣＣＤカメラを被検査対象物の外周面に沿って周方向に回転させて、外周面を撮像する方法が考えられるが、ＣＣＤカメラを回転させる装置構成が複雑になってしまう。また、押出し成形の成形速度によっては、間引き的な検査しか行うことができなかった。

特開平０５−１８０７７７号公報

上記課題を解決するため、簡単な装置構成で連続的に製造される長尺の被検査対象物の外周面全てを検査することが可能な外観検査装置を提供する。

本発明の第１の構成として、延長方向に移動する長尺の被検査対象物の外観検査装置であって、被検査対象物を外側から囲むように配置された複数のカメラと、被検査対象物を延長方向に複数のカメラにより撮像した被検査対象物の外観画像を処理する画像処理手段とを備えるように構成した。
本発明によれば、複数のカメラが被検査対象物を囲むように位置されるので、その外周全域を撮像漏れが生じることなく撮像でき、信頼性の高い外観検査装置が得られる。
また、本発明の第２の構成として、カメラの撮像方向は、被検査対象物の延長方向に対して直角方向から傾斜して配置される構成とした。
本発明によれば、カメラの撮像方向がやや傾斜することから、撮像した画像を立体的に観察でき、外観の凹凸についても検出でき、観察精度を向上できる。
また、本発明の第３の構成として、複数のカメラによる被検査対象物の撮像位置を被検査対象物の外周面に沿って照射する環状の照明具を備える構成とした。
本発明によれば、カメラで撮像すべき被検査対象物の外周面を周方向に光を照射できるので、より撮像精度を向上でき、かつ構成として簡単でコストダウンが図れる。
また、本発明の第４の構成として、外観検査装置は、被検査対象物に対するカメラの位置を位置決めする位置決め手段を備える構成とした。
本発明によれば、被検査対象物の種々の断面形状に合わせてカメラを位置決めできるので、多品種対応が可能となる。
また、本発明の第５の構成として、外観検査装置は、被検査対象物の移動速度に応じて複数のカメラの撮像周期を制御する撮像周期制御手段を備える構成とした。
本発明によれば、長手状の被検査対象物の移動速度に応じて撮像周期制御手段が各カメラの撮像周期を制御するので、その全長に亘って連続的に撮像でき高信頼性が得られる。
また、本発明の第６の構成として、被検査対象物をカメラにより撮像する前に、被検査対象物に付着した水分を除去する水分除去部材を設ける構成とした。
本発明によれば、被検査対象物の水分が除去された状態で外観を検査できるので、誤差が生じることなく正確に観察できる。

本発明に係る成形チューブの外観検査装置を適用した概略工程側面図。 本発明に係る成形チューブの外観検査装置の側面図及び正面図。 本発明に係る成形チューブの外観検査装置の詳細図。 本発明に係る成形チューブの外観検査装置の要部断面図。 本発明に係る成形チューブを外観検査したときのチューブの図。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

図１は、被検査対象物として例えば押出し成形により製造されるチューブＡの製造装置に、本発明の外観検査装置を適用した一実施形態を示す概略工程側面図である。図１においてチューブＡの成形工程は、チューブＡを成形する押出し成形機９により成形する樹脂成形工程、チューブＡが成形された後冷却される冷却機１４を有する冷却工程、成形されたチューブＡを引取る図外の引取機を有する引取工程により成る。チューブＡの原料となる樹脂材７の素材としては、モリブデン系の樹脂や、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、オレフィン系の可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、スチレン系のＴＰＥ、ポリアミド系のＴＰＥ、あるいは、ウレタン系のＴＰＥ等の固化後に可撓性を有する樹脂が用いられる。

金型押出し成形機にあたる押出し成形機９を有する成形工程では、上記樹脂材７を押出し成形機９のホッパ８からシリンダ１０に投入する。シリンダ１０に投入された樹脂材７は、シリンダ１０により一定温度で加熱・溶融・撹拌され、スクリュー１１によってシリンダ１０の先端に取付けられた押出ヘッド１２の方向に押出される。押出ヘッド１２にはヘッドダイ１３が取付けられる。ヘッドダイ１３の樹脂吐出口側は、中空状の断面形状を有する開口形態に成形されており、ヘッドダイ１３から押出された樹脂は、中空状の小径のチューブＡの形態に成形される。

押出し成形された樹脂を冷却する冷却工程では、水が収容された冷却槽１５を有する冷却機１４により、押出し成形機９で成形されたチューブＡを常温近傍まで冷却する。冷却されたチューブＡは、引取工程の引取機により、所定の張力で冷却機１４から引取られる。冷却機１４の通過後は、ガスブロー５９によりチューブＡに付着した水分を飛散させる。なお、ガスブロー５９に替えて、水分拭き取り布スポンジ等で水分を拭き取るようにしてもよい。
チューブＡは例えば、従来の塩ビ管に替わり水道の配管等に用いられ、弾力性、可撓性、気密性に富むものである。チューブＡの外観は、検査装置２０により検査される。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、検査装置２０は、床設置盤１ａの表面にＬ字状の支持フレーム１ｂの折曲片１ｃを固定し、この支持フレーム１ｂの垂直立ち上り片１ｄの両側に、垂直片１ｅ，１ｅを上，下のブリッジ１ｆ，１ｆで固定した支持部材３０を有する。上記支持部材３０の垂直片１ｅ，１ｅの上端には、チューブガイド孔３１を有するガイド筒３２が支持される。ガイド筒３２の外周側は複数の支持片３３で円板３４の内周側に固定される。
上記円板３４の外周の下部は、２個の垂直片１ｅ，１ｅの上端にねじ止めされ、円板３４はチューブＡの移動方向に対し直角方向を向き、円板３４の中央側に支持されるガイド筒３２の中心軸が、チューブＡの押出し延長方向Ｐと一致する。
この場合、円板３４のチューブＡの吐出側に位置する円板３４の外周側には、それぞれ６０度の角度を保って、複数のＣＣＤカメラ、本例においては６台のＣＣＤカメラ３５乃至４０が固定される。なお、本実施形態では、６台のＣＣＤカメラ３５乃至４０により構成したが、複数台であればよいが、少なくとも２台、好ましくは５台以上のＣＣＤカメラを用いると良い。例えば、２台で撮像する場合、１台のＣＣＤカメラの撮像する角度は、１８０度づつとなり、互いの撮像する視野に重なりがないため、視野の境界近傍で取得された画像は信頼できるものではなく、撮像されない領域ができてしまう場合がある。また、ＣＣＤカメラを３台又は４台用いた場合、互いの画像に重なりが得られるため、全周に亘り確実に撮像することができるが、ＣＣＤカメラに対してチューブＡの曲率がきつい部分までも撮像することになるため、キズの検出において確実ではない。よって、少なくとも５台以上のＣＣＤカメラを用い、各ＣＣＤカメラの撮像する範囲をできるだけ狭くすることにより、確実にキズを検出できるようになる。ＣＣＤカメラ３５乃至４０は、例えばラインカメラにより構成され、互いの撮像する範囲がチューブＡの外周面において周方向に重複部を有するように周方向に沿って配置される。また、ＣＣＤカメラ３５乃至４０は、チューブＡの延長方向に対し直角成分Ｆからガイド筒３２の出口方向に角度α傾斜して（チューブＡの移動方向に傾斜して）撮像するように構成される。
６台のＣＣＤカメラ３５乃至４０は、バンド４１によりスライダ４２に支持され、当該スライダ４２を内，外方向に移動調整する駆動体４３は、スライダ４２とともに上述の傾斜状態で支持体４４に固定される。支持体４４は上記円板３４の外周に突設される。
スライダ４２及び駆動体４３は、駆動体４３をギヤモータより構成し、ギヤを介してスライダ４２が支持体４４に沿って円板３４上を内，外方向に移動する構成である。なお、スライダ４２及び駆動体４３は、シリンダ機構により構成してもよい。
スライダ４２及び駆動体４３はいずれも６台のＣＣＤカメラ３５乃至４０をチューブＡの外周面に対し位置決めする位置決め手段６０を構成し、ＣＣＤカメラ３５乃至４０はチューブＡの断面形状（四辺形，楕円形，円形）等の外周に合わせてそれぞれが同期して所定位置に位置決めされる。

図３に示すように、ガイド筒３２の先端には、リング状照明具４５が取付けられて、チューブＡの吐出側外周面をリング状に照射する（図２（ａ）参照）。リング状照明具４５により照射されたチューブＡの表面部分が３６０度全体を上記６台のＣＣＤカメラ３５乃至４０で撮像される。リング状照明具４５は、一例としてＬＥＤ等の光源と、当該光源からの光を導く光ファイバーをリング状に並べてチューブＡの延長方向に沿って周方向全体を照射できるように構成される。よって、チューブＡの外周面にキズによる凹凸がある場合には、チューブＡの延長方向に沿って照射される光が凹部又は凸部により遮られ、陰影が生じることで、ＣＣＤカメラ３５乃至４０が照射部位を撮像したときにチューブＡの表面の凹凸が精度よく検出される。なお、リング状照明具４５は、ＣＣＤカメラ３５乃至４０の移動に伴ない、ＣＣＤカメラ３５乃至４０の撮像位置に対して最適となるように、チューブＡの延長方向に沿って移動可能にガイド筒３２の先端に取付けられる。

図４において、５０は６台のＣＣＤカメラ３５乃至４０を制御するカメラ制御装置であり、同図において、５１はチューブＡの搬送速度の信号に対応して６台のＣＣＤカメラ３５乃至４０の撮像周期を制御する撮像周期制御手段、５２はチューブＡの搬送速度を検知し撮像周期制御手段５１に信号を出力する速度センサ、５３は６台のＣＣＤカメラ３５乃至４０によって撮像された画像を合成する画像処理手段、５４は６台のＣＣＤカメラ３５乃至４０によって撮像された画像を最適化する演算手段、５５は撮像された画像を自動的に蓄積する記憶手段である。
撮像周期制御手段５１によりチューブＡの搬送速度が速くなれば画像を撮像する周期を短くし、チューブＡの搬送速度が遅くなれば画像を撮像する周期を長くすることによって、チューブＡの全長に亘って撮像抜けが無いように制御する。即ち、ラインカメラにより構成されるＣＣＤカメラ３５乃至４０の撮像周期とチューブＡの搬送速度を同期させて連続的にチューブＡの表面を撮像するように制御する。なお、ＣＣＤカメラ３５乃至４０をラインカメラにより構成したが、エリアカメラによって撮像し、撮像画像の前フレームの後縁と次に撮像した後フレームの前縁とが重なりを有するようにして、前フレームと後フレーム間に撮像抜けの漏れが生じないように制御し、チューブＡが全長に亘って連続して撮像されるように構成しても良い。よって、ＣＣＤカメラ３５乃至４０により連続的に撮像した撮像画像は、画像処理手段５３に出力され、画像処理される。
画像処理手段５３は、６台のＣＣＤカメラ３５乃至４０によって撮像された画像Ｋ１〜Ｋ６を合成して合成画像Ｆ１として出力し、順次合成画像Ｆ２，Ｆ３，・・・，Ｆｎ−１，Ｆｎのように連続的に合成することにより、チューブＡの表面の外観を取得する。なお、画像Ｋ１〜Ｋ６は、互いに周方向に重複する重複部を有しているが、当該画像処理手段５３により、１つの合成画像として合成される。
また、５６はスイッチ、５７は電源、５８はアラームである。なお、速度センサ５２は前述の引取機に設けられた回転体の単位時間当たりの回転数を検出するタコジェネレータあるいはエンコーダ等より構成される。

以上の構成により、図１において、押出し成形機の動作に基づき被検査対象物としてのチューブＡが押出され、冷却機１４で冷却されて、引取機で引取られることにより、図２（ａ），（ｂ）に示すようにガイド筒３２のチューブガイド孔３１を通過してガイドされる。
この場合、スイッチ５６がオンされ、リング状照明具４５が点灯され、図４に示すカメラ制御装置５０の撮像周期制御手段５１によりＣＣＤカメラ３５乃至４０がチューブＡの速度に対応した周期で動作する。即ち、チューブＡの速度に合わせて、チューブＡの表面全周が６台のＣＣＤカメラ３５乃至４０により連続的に撮像され、出力されるチューブＡの表面の画像Ｋ１乃至Ｋ６を画像処理手段５３により合成画像として合成し、演算手段５４により合成画像と、記憶手段５５にあらかじめ記憶された正規な基準パターン画像とを撮像画像の形状、及び、輝度値に基づいてパターンマッチングすることにより、凹凸の有無を検出し、つまり合成画像と基準パターン画像とがマッチングすれば、アラーム５８にアラーム信号は出力されず、アラームを発せられない。

一方、図５に示すように、延長方向に凹部Ｔが形成されたチューブＡが６台のＣＣＤカメラ３５乃至４０の撮像位置を通過すると、ＣＣＤカメラ３５乃至４０のうち何れかのカメラにより凹部Ｔが撮像される。凹部Ｔを撮像し、合成された合成画像は、演算手段５４によって基準パターンとパターンマッチングされ、凹部Ｔの輝度の違いが検知されてアラーム５８からアラームが発せられる。記憶手段５５では、アラームに基づき、当該撮像画像とともにチューブＡの延長方向の長さ位置をキズ情報として記憶する。
本発明によれば、各ＣＣＤカメラ３５乃至４０がチューブＡより構成される被検査対象物を囲むように位置されているので、外周全体を観察でき、検査漏れが生じない。
また、各ＣＣＤカメラ３５乃至４０により撮像された撮像画像と基準パターンとの比較により、チューブＡがどのように変形しているかを知ることもできる。しかも、撮像周期を制御することによりチューブＡの全長に亘り、連続的に画像Ｋ１乃至Ｋ６の検知が可能であるので、検知漏れが生じない。また、画像の検査はガスブロー５９のブローにより水分が吹飛ばされた乾燥状態で行われるので、水分付着による誤差が生じることなく、高精度の外観検査ができる。
また、カメラはチューブＡの方向に対し直角成分Ｆとカメラ３５乃至４０からややガイド筒３２の出口方向に角度α傾斜するので、撮像した画像に立体感を与えることができ、チューブＡの凹凸部分も検知でき、良否判定を正確に行える。

また、例えば被検査対象物の断面形状が楕円形、又は三角形，四角形等の多角形の場合、位置決め手段６０によりカメラ位置を被検査対象物の外周に対して好ましい位置に設定することにより、多品種対応の外観検査が可能となる。
また、被検査対象物はチューブに限定されず、被覆機で被覆した導電材、素線、タイヤ用コード、繊維系材、カーボン系材等他の長材であってもよい。
また、被検査対象物は長尺材であって、やや軟質な材料からなる定尺な寸法のものであってもよい。
また、各画像Ｋ１乃至Ｋ６に基づき画像処理により立体画像を形成してこれを判定するように構成してもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能である。

９ 押出し成形機、１４ 冷却機、２０ 検査装置、３０ 支持部材、
３１ チューブガイド孔、３２ ガイド筒、３３ 支持片、３４ 円板、
３５〜４０ ＣＣＤカメラ、４１ バンド、４２ スライダ、４３ 駆動体、
４４ 支持体、４５ リング状照明具、４６ 光源、４７ 光ファイバー、
４８ 光出力端、５０ 制御装置、５１ 撮像周期制御手段、５２ 速度センサ、
５３ 画像処理手段、５４ 演算手段、５５ 記憶手段、５６ スイッチ、
５７ 電源、５８ アラーム、５９ ガスブロー、６０ 位置決め手段。

Claims (6)

1. 延長方向に移動する長尺の被検査対象物の外観検査装置であって、
   前記被検査対象物を外側から囲むように配置された複数のカメラと、
   前記被検査対象物を延長方向に前記複数のカメラにより撮像した被検査対象物の外観画像を処理する画像処理手段とを備えたことを特徴とする外観検査装置。
2. 前記カメラの撮像方向は、前記被検査対象物の延長方向に対して直角方向から傾斜して配置されることを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
3. 前記複数のカメラによる前記被検査対象物の撮像位置を前記被検査対象物の外周面に沿って照射する環状の照明具を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の外観検査装置。
4. 前記外観検査装置は、前記被検査対象物に対する前記カメラの位置を位置決めする位置決め手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載の外観検査装置。
5. 前記外観検査装置は、前記被検査対象物の移動速度に応じて前記複数のカメラの撮像周期を制御する撮像周期制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれかに記載の外観検査装置。
6. 前記被検査対象物をカメラにより撮像する前に、被検査対象物に付着した水分を除去する水分除去部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれかに記載の外観検査装置。

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