JP2015055569A

JP2015055569A - 画像外観検査装置

Info

Publication number: JP2015055569A
Application number: JP2013189635A
Authority: JP
Inventors: 達也水野; Tatsuya Mizuno; 洋造田村; Yozo Tamura
Original assignee: FDK Engineering Co Ltd
Current assignee: FDK Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2015-03-23

Abstract

【課題】被検査対象部分に光を照射して撮影する際に、当該被検査対象部分の凹凸や周囲に遮蔽物などがあった場合でも、影のない鮮明な画像を得ることが可能な画像外観検査装置を提供する。【解決手段】被検査対象部分１２をカメラ８により撮影した画像の検査を行う画像外観検査装置１において、被検査対象部分１２とカメラ８との間に、カメラ８の光軸９と同軸上に軸線が配置された円筒光拡散部材５と、この円筒光拡散部材５の外方でかつ軸線周りに配置されるとともに、円筒光拡散部材５の外周面にカメラ８側から被検査対象部分１２側に向けて光１０を照射するＬＥＤ電球４が内周面に周設されたリング照明３とを備えた照明装置２が設けられ、照明装置２は、光軸９方向に移動自在に設けられているとともに、円筒光拡散部材５により被検査対象部分１２を囲繞し、かつリング照明３の光１０を円筒光拡散部材５に照射して、透過した拡散光１１を被検査対象部分１２に照射する。【選択図】図１

Description

本発明は、被検査対象部分をカメラにより撮影して外観の検査を行う画像外観検査装置に関するものである。

一般に、二次電池の注液封止部の溶接外観検査や立体構造の小型ワークの溶接外観検査などを行う場合、被検査対象部分をカメラによって撮影し、その撮影した画像を基に溶接の不具合などのチェックが行われている。

この際、上記被検査対象部分のチェックがし易いように、撮影する当該被検査対象部分に光源からの光を照射して、鮮明な画像が得られるようにしている。しかし、上記被検査対象部分に凹凸がある場合には、照射した光によって影の部分が生じてしまい、鮮明な画像を得ることができず、正確な検査が行えないという問題があった。

そこで、図２に示すように、従来の画像外観検査装置においては、被検査対象部分２４を撮影するカメラ２３と、このカメラ２３の光軸２８と同軸上に軸線が配設されたドーム状のケース２２と、このケース２２の内周面に光２７を照射する光源２１とを備えたドーム照明２０が用いられていた。

このドーム照明２０は、ケース２２の内周面に光源２１からの光２７を照射して、その照射した光２７の拡散光２６が被検査対象部分２４に照射されることにより、被検査対象部分２４に凹凸があった場合でも、拡散光２６によって影が生じない。このため、拡散光２６を照射した状態で、ドーム照明２０の上方に配設されたカメラ２３により、被検査対象部分２４を撮影することによって、鮮明な画像を得ることができる。

しかし、上記従来の画像外観検査装置に用いられているドーム照明２０の場合、ケース２２内に設けた光源２１から、当該ケース２２の内周面に光２７を照射して拡散光２６を生じさせる構造であるため、発明者が行った実験では、ドーム状のケース２２の直径が４００ｍｍ以上ないと、当該ケース２２の内周面に照射された光２７の反射面積が充分に得られなかった。そのため、ドーム状のケース２２の直径が４００ｍｍ未満の場合、拡散光２６が凹凸を有する被検査対象部分２４に照射されても、当該被検査対象部分２４に均一な拡散光２６が照射されずに、部分的に影が生じていた。

これにより、上記画像外観検査装置を設計する際に、ドーム状のケース２２の大きさを被検査対象部分よりもはるかに大きくする必要があるため、装置自体が大型化してしまい、例えば、二次電池の注液封止部の溶接外観検査や立体構造の小型ワークの溶接外観検査を行う場合、周囲にある突起物や機器類と、ドーム状のケース２２とが干渉してしまうという問題がある。

また、図２に示すように、被検査対象部分２４の周囲に遮蔽物２５がある場合には、この遮蔽物２５によって、ドーム状のケース２２の内周面に、光源２１から照射された光２７の拡散光２６が遮蔽されてしまい、当該被検査対象部分２４に、拡散光２６が均一に照射されずに、部分的に影が生じてしまうため、鮮明な画像を得ることができないという問題もある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、被検査対象部分に光を照射して撮影する際に、当該被検査対象部分の凹凸や周囲に遮蔽物などがあった場合でも、影のない鮮明な画像を得ることが可能な画像外観検査装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、被検査対象部分をカメラにより撮影し、得られた画像を基に外観の検査を行う画像外観検査装置において、上記被検査対象部分と上記カメラとの間に、当該カメラの光軸と同軸上に軸線が配置された半透明性樹脂からなる円筒光拡散部材と、この円筒光拡散部材の外方でありかつ軸線周りに配置されるとともに、当該円筒光拡散部材の外周面に上記カメラ側から上記被検査対象部分側に向けて光を照射する複数のＬＥＤ電球が内周面に周設されたリング照明とを備えた照明装置が設けられ、上記照明装置は、上記光軸方向に移動自在に設けられているとともに、上記円筒光拡散部材により上記被検査対象部分を囲繞し、かつ上記リング照明の複数の上記ＬＥＤ電球の光を上記円筒光拡散部材の外周面に照射することにより、透過した拡散光を当該被検査対象部分に照射することを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記照明装置は、上記円筒光拡散部材がリニアブッシュにより上記光軸方向に摺動自在に設けられていることを特徴とするものである。

請求項１〜２に記載の本発明によれば、カメラの光軸と同軸上に軸線が配置された半透明性樹脂からなる円筒光拡散部材により、被検査対象部分を囲繞するとともに、リング照明のＬＥＤ電球の光を上記カメラ側から上記被検査対象部分に向けて、上記円筒光拡散部材の外周面に照射することにより、当該円筒光拡散部材を介して透過した拡散光が、上記被検査対象部分に照射されるため、上記被検査対象部分に凹凸や、上記被検査対象部分の周囲に遮蔽物が存在していた場合でも、当該被検査対象部分に上記拡散光が均一に照射されることにより、影を生じさせることなく、上記カメラによって当該被検査対象部分の撮影を行うことができる。これにより、明るく鮮明な画像を得ることができ、検査精度を向上させることができる。

また、上記被検査対象部分を上記円筒光角線部材により囲繞することにより、ピンポイントの撮影が可能であるため、装置自体の小型化を図ることができる。この結果、小型ワークなどに利用した場合でも、上記被検査対象部分の周囲に存在する機器類などとの干渉を防ぐことができる。

請求項２に記載の本発明によれば、上記円筒光拡散部材が、リニアブッシュにより上記光軸方向に摺動自在に設けられているため、上記照明装置を上記被検査対象部分に近づけ、当該円筒光拡散部材の端部をワーク上に当接させる際に、検査する様々な当該ワーク上の表面に高低差が生じていても、その高低差を吸収することができる。これにより、確実に上記円筒光拡散部材により上記被検査対象部分を囲繞することができるとともに、当該円筒光拡散部材および上記ワークの損傷を防ぐことができる。

本発明の一実施形態の画像外観検査装置の概略断面図および部分概略断面図である。従来の画像外観検査装置の概略断面図および部分概略断面図である。

図１は、本発明に係る画像外観検査装置１の一実施形態を示すもので、小型ワーク１４上の被検査対象部分１２を上方から撮影するカメラ８を備えるとともに、被検査対象部分１２とカメラ８との間に、当該カメラ８の光軸９と同軸上に軸線が配置された円筒光拡散部剤５とリング照明３とを備えた照明装置２が、カメラ８の光軸９方向に移動自在に設けられている。

ここで、照明装置２は、側面視においてＬ字状のブラケット１３の水平部分１３ａの上面側にリニアブッシュ６が配置されているとともに、下面側にリング照明３が配置されて、一体的に設けられている。このブラケット１３は、水平部分１３ａに、円筒光拡散部材５の径寸法より大きな径寸法の貫通孔が穿設されている。

そして、ブラケット１３の水平部分１３ａの上面側に配置されたリニアブッシュ６は、円筒状に形成されているとともに、ブラケット１３の水平部分１３ａの上面との当接側の端部に、リング状のフランジ部６ａが一体に形成されている。このフランジ部６ａが、水平部分１３ａに当接され、かつ固着されている。

また、リニアブッシュ６は、その内方に摺動パイプ１７の基端部側が挿入されて、当該摺動パイプ１７が摺動自在に設けられている。この摺動パイプ１７は、ブラケット１３の水平部分１３ａの上記貫通孔に挿通されて、下面側に突出されている。そして、摺動パイプ１７は、耐摩耗性の金属などにより形成されている。

さらに、摺動パイプ１７は、先端部側に鍔部１７ａが形成されている。そして、摺動パイプ１７の外周に、スプリング７が挿入されて配設されている。このスプリング７は、一端部側がリニアブッシュ６のフランジ部６ａに当接されているとともに、他端部側が摺動パイプ１７の鍔部１７ａの軸線方向の肩部１７ｂに当接されている。

さらに、摺動パイプ１７は、上記先端部側に円筒光拡散部材５が同軸上に配置されているとともに、当該先端部側の鍔部１７ａの内周面に、当該円筒光拡散部材５の一端部側の外周面が嵌合されて、一体的に設けられている。また、円筒光拡散部材５は、乳白色の半透明性樹脂により円筒状に形成されている。そして、円筒光拡散部材５は、例えば、外径寸法が１４ｍｍ、内径寸法が１０ｍｍで、板厚寸法が２ｍｍに形成されている。

なお、上記半透明性樹脂は、ポリカーボネート樹脂やポリスチレン樹脂など透明材料に、拡散剤と呼ばれる上記透明樹脂と屈折率が異なる粒子を分散させたもの用いることもできる。

一方、ブラケット１３の水平部分１３ａの下面側に設けられたリング照明３は、当該水平部分１３ａの下面側に突出した円筒光拡散部材５の外方であり、かつ当該円筒光拡散部材５の軸線周りに配置されている。また、リング照明３、円筒光拡散部材５の軸線の同軸上に配置されている。さらに、リング照明３の下方側に、円筒光拡散部材５が突出して配置されている。

そして、リング照明３は、その内周面の下面側に、下方に向かって漸次拡径になる傾斜面３ａが形成されている。この傾斜面３ａには、複数のＬＥＤ電球４が間隔をおいて複数列（図では２列）周設されている。この傾斜面３ａは、ＬＥＤ電球４の光をリング照明３の下面側に突出した円筒光拡散部材５の外周面に照射する際に、カメラ８側から被検査対象部分１２に向けて照射する角度（図では、リング照明３の軸線に対して６０°）に形成されている。さらに、リング照明３は、その外周にＬＥＤ電球４に外部電力を供給する電源コード１５が接続されている。

さらに、ブラケット１３の垂直部分１３ｂに可動装置、例えば、アクチュエータ（図示なし）などに接続されている。このアクチュエータは、カメラ８の光軸９方向に、ブラケット１３を介して照明装置２が、カメラ８の光軸９方向に移動自在になるように配設されている。

また、カメラ８は、その光軸９の同軸上に、照明装置２の円筒光拡散部材５の軸線が配置さる位置に形成されている。このカメラ８は、例えば、ＣＣＤカメラなどが用いられている。また、カメラ８は、制御装置（図示なし）およびモニタ（図示なし）に接続されていることにより、被検査対象部分１２を撮影した画像が、上記制御装置で処理されて上記モニタに表示される。

上記構成からなる画像外観検査装置１を用いて、小型ワーク１４上の被検査対象部分１２を上方からカメラ８で撮影して、得られた画像を基に、当該被検査対象部分１２の検査を行うには、まず、カメラ８の光軸９を小型ワーク１４上の被検査対象部分１２の中心に合わせる。

次いで、照明装置２のブラケット１３に接続された上記アクチュエータを可動させて、当該照明装置２を被検査対象部分１２に近づけるとともに、図１の部分概略断面図に示すように、リング照明３から突出した円筒光拡散部材５の先端部を小型ワーク１４に当接させて、被検査対象部分１２を当該円筒光拡散部材５で囲繞する。

この際、円筒光拡散部材５は、摺動パイプ１７を介してリニアブッシュ６に接続されているとともに、摺動パイプ１７の外周に配設されたスプリング７の弾性によって、小型ワーク１４の表面の高さよりも、数ｍｍ、例えば、１〜２ｍｍ追い込んで当接させることにより、円筒光拡散部材５との間に隙間を生じさせずに、被検査対象部分１２を囲繞することが可能となる。これにより、小型ワーク１４の検査する場所によって高低差が生じていた場合でも、その高低差がリニアブッシュ６およびスプリング７により吸収される。

次に、リング照明３の傾斜面３ａに周設されたＬＥＤ電球４を点灯させる。この点灯により、光１０がカメラ８側から被検査対象部分１２側に向かって照射されるとともに、円筒光拡散部材５の外周面の略中央部から、半透明性樹脂からなる当該円筒光拡散部材５を介して光１０が透過されるとともに、透過した光１０が当該円筒光拡散部材５の内方で拡散光１１となり、その拡散光１１によって被検査対象部分１２が照射される。

次いで、被検査対象部分１２に、円筒光拡散部材５を透過した拡散光１１により照射した状態で、カメラ８によって上方から当該被検査対象部分１２の撮影を行う。この際に、被検査対象部分１２に凹凸があった場合でも、円筒光拡散部材５を透過した拡散光１１が、当該被検査対象部分１２に均一に照射されているため、影のない画像を得ることができる。

また、被検査対象部分１２を円筒光拡散部材５により囲繞するため、当該被検査対象部分１２の周囲に、例えば、機器類などの遮蔽物１６が存在していた場合でも、その遮蔽物１６によって、円筒光拡散部材５を透過した拡散光１１が遮蔽されない。

次いで、被検査対象部分１２を上方から撮影して得られた画像は、上記制御装置を介して上記モニタに映し出されるとともに、解析装置（図示なし）などに送信されて解析が行われ、被検査対象部分１２の、例えば、溶接の状態などが検査される。

なお、画像外観検査装置１は、被検査対象部分１２の撮影が終了すると、ブラケット１３に接続された上記アクチュエータを可動させて、照明装置２を被検査対象部分１２より上方に移動させて、カメラ８の光軸９を次の被検査対象部分１２に合わせて、当該被検査対象部分１２の検査が行われる。

以上の構成からなる画像外観検査装置１によれば、カメラ８の光軸９と同軸上に軸線が配置された半透明性樹脂からなる円筒光拡散部材５により、被検査対象部分１２を囲繞するとともに、リング照明３のＬＥＤ電球４の光１０をカメラ８側から被検査対象部分１２に向けて、円筒光拡散部材５の外周面に照射することにより、当該円筒光拡散部材５を介して透過した拡散光１１が、被検査対象部分１２に照射されるため、被検査対象部分１２に凹凸や、被検査対象部分１２の周囲に遮蔽物１６が存在していた場合でも、当該被検査対象部分１２に拡散光１１が均一に照射されることにより、影を生じさせることなく、カメラ８によって被検査対象部分１２の撮影を行うことができる。これにより、明るく鮮明な画像を得ることができ、検査精度を向上させることができる。

また、被検査対象部分１２を円筒光角線部材５により囲繞することにより、ピンポイントの撮影が可能であるため、装置自体の小型化を図ることができる。この結果、小型ワーク１４などに利用した場合でも、被検査対象部分１２の周囲に存在する機器類などとの干渉を防ぐことができる。

そして、円筒光拡散部材５が、リニアブッシュ６に光軸９方向に摺動自在に設けられているとともに、スプリング７が介在されているため、照明装置２を被検査対象部分１２に近づけ、当該円筒光拡散部材５の端部を小型ワーク１４上に当接させる際に、検査する様々な当該小型ワーク１４上の表面に高低差が生じていても、その高低差を吸収することができるとともに、当該小型ワーク１４の表面に隙間を生じさせずに当接させることができる。これにより、確実に円筒光拡散部材５により被検査対象部分１２を囲繞することができるとともに、当該円筒光拡散部材８および小型ワーク１４の損傷を防ぐことができる。

なお、上記実施形態においては、リング照明３の傾斜面３ａに周設された複数のＬＥＤ電球４を複数列周設させる場合のみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ＬＥＤ電球４を一列のみ周設させても対応することができる。

また、リング照明３を円筒光拡散部材５の軸線と同軸上に配置した場合のみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、リング照明３の軸線を円筒光拡散部材５の軸線に対して、オフセットさせて配置しても対応することができる。

二次電池の注液封止部の溶接外観検査や立体構造の小型ワークの溶接外観検査などを行う際に利用することができる。

１画像外観検査装置
２照明装置
３リング照明
３ａ傾斜面
４ＬＥＤ電球
５円筒光拡散部材
６リニアブッシュ
７スプリング
８カメラ
９光軸
１０光
１１拡散光
１２被検査対象部分
１３ブラケット
１４小型ワーク
１５電源コート
１６遮蔽物
１７摺動パイプ

Claims

被検査対象部分をカメラにより撮影し、得られた画像を基に外観の検査を行う画像外観検査装置において、
上記被検査対象部分と上記カメラとの間に、当該カメラの光軸と同軸上に軸線が配置された半透明性樹脂からなる円筒光拡散部材と、この円筒光拡散部材の外方でありかつ軸線周りに配置されるとともに、当該円筒光拡散部材の外周面に上記カメラ側から上記被検査対象部分側に向けて光を照射する複数のＬＥＤ電球が内周面に周設されたリング照明とを備えた照明装置が設けられ、
上記照明装置は、上記光軸方向に移動自在に設けられているとともに、上記円筒光拡散部材により上記被検査対象部分を囲繞し、かつ上記リング照明の複数の上記ＬＥＤ電球の光を上記円筒光拡散部材の外周面に照射することにより、透過した拡散光を当該被検査対象部分に照射することを特徴とする画像外観検査装置。
上記照明装置は、上記円筒光拡散部材がリニアブッシュにより上記光軸方向に摺動自在に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像外観検査装置。