JP2012026747A - 検査用照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブルのような長尺物の被検査物の外観検査を行うに当たって、画像処理システムで安定して外観の欠陥を検出できるよう、一様な照度で被検査物を照射することができる検査用照明装置を提供する。
【解決手段】検査用照明装置１は、内面がトンネル型形状の反射面１１’を有する反射部材１１と、この反射部材１１に光を照射する光源部１４と、トンネル型形状の反射面の頂部に設けた撮像用孔部１５と、トンネル型形状の反射面の内部に非接触で被検査物１０を配置するための空間１８を有する。また、光源部１４からの光が直接被検査物１４に照射されないように遮光板１６を備えている。そして、撮像装置２０で被検査物１０の上側の撮像画像を得るようにしている。
【選択図】図２

Description

本発明は検査用照明装置に関し、さらに詳細には、ケーブルなどの長尺物を画像処理によって検査する外観検査装置に用いられる検査用照明装置に関する。

ケーブルなどの長尺物を製造する場合、シースを施してケーブル化させた際に、様々な要因、例えば、シース押出機のダイス出口で屑として析出した樹脂の付着や、シース押出機の圧力変動などによってシースに凹凸等の外観異常が生じる。この外観異常は不規則に見られることから、不特定多数の外観異常を検出するために、画像処理装置による検出が行われている。

この画像処理装置による検出では、従来から、検査対象物（以下、被検査物という。）をＣＣＤカメラ等の撮像素子で撮像し、得た画像データを画像処理装置によって画像処理を加え、傷や異物を自動で判別することが行われている。そして、この画像処理装置では、被検査物の輝度の違いをパターン化して傷等を検出しているため、撮像素子で被照射物を撮像する際の照明状態が検査精度に大きく影響を与える。

例えば、特許文献１には、投光部をドーム形状にし、検査対象である光ディスクに対してすべての方向から拡散光を入射させることにより、照明光の映り込みや反射ムラを発生させることなく、光ディスクを均一にむらなく照明することができる照明装置が記載されている。

特開２０００−１６２１４７号公報

特許文献１に開示された照明装置では、光ディスクのような平板状のものを均一に照らすことが可能であるが、先述したケーブルのような長尺物を検査する際に、特許文献１に記載されたような照明装置を使用した場合は、ケーブルに照射される照明が均一にならないという問題があった。

例えば、図５で示すようにドーム形状の投光部１００によって、ケーブル１１０を照明し、撮像装置１２０で撮像した場合に、投光部１００からの光はケーブル１１０の上面をほぼ均一に照射するものの、水平方向の両端部（以下、エッジ部という。）には光が照射されにくいため、撮像素子１２０で得られる画像は両端部で暗くなる。このため、普通の照明では、丸いケーブルを対象とした場合に照明ムラが発生しやすく、画像処理の際にノイズとなって傷のみを検出することができないという課題があった。

図６は、撮像装置１２０で得られた撮像画像に画像処理を行った後の画像の一例を示すものであり、撮像装置１２０で得られた撮像画像を用いてＣＰＵ等の演算装置を用いて欠陥検出処理を行った際に、ケーブル１１０の上面にある傷や異物については、図６で示すように傷１１１，１１２として検出することができるが、ケーブル１１０のエッジ部１１３では十分な照明がされないため、長手方向の傷１１２と同じように画像処理が行われ、傷を誤検出あるいは過検出してしまうといった問題があった。

また、このエッジ部の領域については傷の検出を行わないようにすることも考えられるが、１つの外観検査装置による検出範囲が狭くなるため、ケーブルを対象として全周方向を撮像するためには最低で２台の外観検査装置で済むにもかかわらず、３台以上の外見観検査装置備が必要となるといった問題もあった。

本発明は、これらの実情に鑑みてなされたものであり、ケーブルのような長尺物の被検査物の外観検査を行うに当たって、画像処理システムで安定して外観の欠陥を検出できるよう、一様な照度で被検査物を照射することができる検査用照明装置を提供することをその目的とする。

本発明の検査用照明装置は、内面がトンネル型形状の反射面を有する反射部材と、この反射部材に光を照射する光源部と、トンネル型形状の反射面の頂部に設けた撮像用孔部と、トンネル型形状の反射面の内部に非接触で被検査物を配置するための空間を有することを特徴とする。

また、光源部は、トンネル型形状の反射面の両基部内側に配置されており、光源部からの光が被検査物に直接照射されるのを防止するための遮蔽部材が、光源部の内側に配置されている。この遮蔽部材には、遮蔽部材の光源部に対する位置を調整可能にするための遮蔽部材位置調整機構が設けられている。

また、光源部は指向性を有する長尺の光源を有し、この光源からの光照射方向を変更可能にするための照射方向調整機構が設けられている。さらに、被検査物の撮像用孔部に対する相対位置を調整するための調整機構を有しており、長尺の被検査物に対しては、被検査物がトンネル型形状の反射面内を通過可能にするための検査物送り機構が設けられている。また、トンネル型形状の反射面の両端部に、光源部からの光をトンネル型形状の内部に反射する端部反射面を設けてもよい。

本発明によれば、長尺物の被検査物に対してもエッジ部に十分な照度の照明を行えることから、エッジ部における照明不足による誤検出を防止することができる。また、被検査物を間接的に照明することができるため、被検査物に対して全体的にほぼ同じ照度となるように光を当てることが可能となり、照明ムラによる誤検出を防止することができる。

本発明に係る検査用照明装置の一例を示す斜視図である。 本発明に係る検査用照明装置の一例を示す断面図である。 本発明に係る検査用照明装置の他の例を示す図である。 本発明に係る検査用照明装置の光源部の一例を示す図である。 従来の検査用照明装置を示す図である。 従来の検査用照明装置を用いて得られた撮像画像の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の検査用照明装置について説明する。
図１は、本発明に係る検査用照明装置の一例を示す斜視図であり、図２は図１に示した検査用照明装置の断面図である。

検査用照明装置１は、内面がトンネル型形状の反射面１１’を有する反射部材１１と、この反射面１１’に光を照射するための光源部１４と、トンネル型形状の反射面１１’の頂部に設けた撮像用孔部１５と、このトンネル型形状の反射面１１’の内部に非接触で被検査物１０を配置するための空間１８を有している。

光源部１４は、例えば長尺の基板１２の長手方向に複数のＬＥＤからなる発光素子１３を配列したものからなり、トンネル型形状の反射面１１’の開放側両基部の内側に配置される。撮像用孔部１５は被検査物１０を撮像するためののぞき穴であり、図１では撮像用孔部１５に撮像装置２０を設置した際の図を示している。そして、撮像装置２０によって被検査物１０の上側の撮像画像を得るようにしている。

例えばケーブルである非検査物１０は、図示しない支持装置によって、トンネル型形状の反射面１１’の内部に位置するように配置される。そして、同じく図示しない送り装置によって、被検査物１０が検査用照明装置１の内部を通過できるようになっている。これらの支持装置や送り装置は、既存の構成を採用することができる。

ここで、光源部１４の発光素子１３の鉛直方向の高さをＺ＝０、撮像用孔部１５の高さをＺ_Ｎとした場合、被検査物１０の高さＺ_ｋが、０≦Ｚ_ｋ＜Ｚ_Ｎの関係を満たすように被検査物１０が配置される。すなわち、被検査物１０はトンネル型形状の反射面１１’の内部に常に位置するようにしている。このため、本発明では、被検査物１０のエッジ部に対しても十分な光を照射することができる。

また、光源部１４から出た光を有効利用するために、トンネル型形状の反射面１１’の長手方向両端部に、光源部１４からの光をトンネル型形状の内部に反射する反射面を有する端部反射部材１７をそれぞれ設けてもよい。そして、この端部反射部材１７を設ける場合は、被検査物１０が通過できる孔または切欠きを設けておく必要がある。

なお、本発明でいうトンネル型形状とは、円や楕円の一部、所定の曲率を持った円弧状の形状、あるいは、円弧形状の両側にほぼ平行な直線部を有する形状を含むものであり、光源部１４から出た光が反射面１１'で反射して被検査物１０へほぼ一様に照射されるような形状であればよい。

検査用照明装置１は、被検査物１０に対して光源部１４からの直接光が照射されないよう、遮光部材である遮光板１６を光源部１４の内側に設けてもよい。この遮光板１６の高さは、発光素子１３から出た光が直接被検査物１０に照射されることがない高さに調整される。なお、この遮光板１６は少なくとも光源部１４側の面を反射面で構成すれば、光源部１４からの光を有効利用することができる。このように、遮光板１６を設けて間接光のみを被検査物１０に照射することにより、被検査物の照明がより一様となり、撮像画像の照射ムラや照り返しを少なくすることが可能となる。

図３は本発明に係る検査用照明装置の他の例を示す図である。
図３に示す検査用照明装置１では、遮光板１６の位置、光源部１４’からの光の照射方向、あるいは被検出物１０と撮像用孔部１５との距離をそれぞれ調整可能としている点が、図１に示した検査用照明装置１と異なっており、その他の構成は同様である。

ケーブルのような長尺物の被検査物１０検査用照明装置１を通過させる際に、その高さ方向の位置Ｚ_ｋが変動する場合がある。また、径の異なるケーブルや曲げ強度の異なるケーブルなど、被検査物を変更した場合に、光源部１４’からの光が直接被検査物１０に照射されることがある。このため、図３に示す検査用照明装置１では、図示しない位置調整機構によって遮光板１６の鉛直方向の高さを変更できるようにしている。位置調整機構としては、既存の技術から構成できる。これにより、種々のケーブルの検査に対応することができる。なお、遮光板１６の鉛直方向の高さを調整する代わり、遮光板１６を水平方向に動かすようにしてもよい。

また、図３に示す検査用照明装置１では、図４に示すように、内面が反射部材からなる円弧状の基板１２’に発光素子１３を配列した光源部１４’を用いることにより、光源部１４’からの照射される光の指向性を高めるとともに、光源部からの光の照射方向を変更できるように、基板１２'を矢印方向に揺動可能に動かす調整機構（図示なし）を設けている。これにより、種々のケーブルに対してより一様な照射状態を選択することができるようにしている。

また、被検査物１０の検査用照明装置１内の空間での位置を変えることにより、被検査物１０への光源部１４’からの光の照射状態が変わることから、図３に示す検査用照明装置１では、被検査物１４’と撮像用孔部１５との距離を調整するための距離調整機構（図示なし）を有している。この調整機構によって検査用照明装置１あるいは被検査物１０のいずれかあるいは両者を動かすようにしてもよい。

以上、被検査物１０に対する光源部１４’からの光の照射状態を調整するために、遮光板１６の位置調整機構、光源部１４’の調整機構、あるいは被検査物１０と撮像用孔部１５との距離調整機構は、少なくとも１つあるいは複数設けることができる。

なお、上記実施例では、光源部の光源としてＬＥＤからなる発光素子を用いているが、光源として冷陰極管などの蛍光管を用いてもよい。また、反射部材１１は内部にトンネル型形状の反射面１１'を備えていればよく、反射部材１１自体の外形形状がトンネル型形状である必要はない。

１…検査用照明装置、１０…被検査物、１１…反射部材、１２…基板、１３…発光素子、１４…光源部、１５…撮像用孔部、１６…遮光板、１７…端部反射部材、１８…空間、２０，１２０…撮像装置、１００…投光部、１１０…ケーブル。

Claims (8)

1. 内面がトンネル型形状の反射面を有する反射部材と、該反射面に光を照射する光源部と、前記トンネル型形状の反射面の頂部に設けた撮像用孔部と、前記トンネル型形状の反射面の内部に非接触で被検査物を配置するための空間を有することを特徴とする検査用照明装置。
2. 前記光源部は、前記トンネル型形状の反射面の両基部内側に配置され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. 前記光源部からの光が前記被検査物に直接照射されるのを防止するための遮蔽部材が、前記光源部の内側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の検査用照明装置。
4. 前記遮蔽部材に、該遮蔽部材の前記光源部に対する位置を調整可能にするための遮蔽部材位置調整機構を設けたことを特徴とする請求項３に記載の検査用照明装置。
5. 前記光源部は指向性を有する長尺の光源を有し、該光源からの光照射方向を変更可能にするための照射方向調整機構を前記光源部に設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１に記載の検査用照明装置。
6. 前記被検査物の前記撮像用孔部に対する距離を調整するための調整機構を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１に記載の検査用照明装置。
7. 長尺の前記被検査物に対して、該被検査物が前記トンネル型形状の反射面内を通過可能にするための被検査物送り機構を設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１に記載の検査用照明装置。
8. 前記トンネル型形状の反射面の両端部に、前記光源部からの光を前記トンネル型形状の内部に反射する端部反射面を設けたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１に記載の検査用照明装置。

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