JP2017015421A - 外観検査装置および外観検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外観検査装置において、光照射部およびカメラの位置を変化させることなく対象物を搬入および搬出でき、かつ、複数の対象物を短い時間間隔で搬送する。
【解決手段】この外観検査装置は、検査位置Ｐ２を含む水平面よりも上側の空間において、対象物を取り囲む複数の光照射部１３１および複数のカメラ１３２と、検査位置Ｐ２へ対象物を搬入する搬入機構と、検査位置Ｐ２から対象物を搬出する搬出機構と、を有する。搬入機構および搬出機構は、いずれも、検査位置Ｐ２より低い位置Ｐ１，Ｐ３と検査位置Ｐ２との間で、対象物を搬送する。また、搬入機構および搬出機構の少なくとも一方は、対象物を、鉛直方向に対して斜めに搬送する。このようにすれば、光照射部１３１およびカメラ１３２の位置を変化させることなく、対象物を搬入および搬出できる。また、対象物の搬入経路９１と搬出経路９２とが異なるため、複数の対象物を、短い時間間隔で搬送できる。
【選択図】図７

Description

本発明は、対象物の外観を検査する外観検査装置および外観検査方法に関する。

従来、自動車の駆動部に用いられるコネクティングロッドやハブなどの金属部品は、鍛造または鋳造により製造される。金属部品の製造後には、得られた金属部品に傷等の欠陥が無いかどうかを調べる、いわゆる外観検査が行われる。このような金属部品の外観検査は、従来、作業者の目視により行われていた。しかしながら、作業者の目視に依存すると、複数の作業者間で、検査にかかる時間や検査結果にばらつきが生じる。また、同一の作業者であっても、体調不良や集中力の低下により、検査に時間がかかったり、欠陥の見落としが発生したりする虞がある。このため、金属部品の外観検査を、自動かつ高速に行うことができる装置の開発が求められている。

金属部品の外観検査を行う装置は、例えば、特許文献１において提案されている。特許文献１の外観検査装置は、複数の光照射部を有する照明部と、金属部品を撮影するカメラと、を備えている（段落００１６〜００１７，図１，図２等参照）。当該装置は、照明部およびカメラを制御することによって、照明部からの光の照射方向が異なる複数の検査画像を取得する。そして、取得した検査画像に基づいて、金属部品の外観を検査する。

特開２０１５−６８６６８号公報

特許文献１の外観検査装置において、金属部品のより広い面を検査するためには、金属部品を撮影するカメラの数を増やすことが考えられる。例えば、複数のカメラを、金属部品を取り囲むように、半球状に配置することが考えられる。また、外観検査の精度を高めるためには、光照射部の数を増やして、照射可能な照明パターンの数を増加させることが考えられる。

しかしながら、多数のカメラおよび多数の光照射部を、金属部品を取り囲むように配置すると、金属部品を搬入および搬出することが困難となる。一部のカメラまたは光照射部を搬入出時に移動させるようにすれば、金属部品の搬入出の経路を確保することができるが、その場合には、移動させるカメラまたは光照射部に、位置ずれが生じやすくなる。カメラまたは光照射部に位置ずれが生じると、検査の精度が低下する虞がある。

また、外観検査装置の処理効率を高めるためには、複数の金属部品の搬送間隔を短くする必要がある。搬入出のたびにカメラまたは光照射部を移動させる方法では、カメラまたは光照射部の移動に時間がかかる。また、金属部品を搬入時と同じ経路で搬出すると、検査後の金属部品の搬出と、後続の金属部品の搬入とを、同時に行うことができない。このため、金属部品の搬送間隔を短くすることが難しい。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、外観検査装置において、光照射部およびカメラの位置を変化させることなく対象物を搬入および搬出でき、かつ、複数の対象物を短い時間間隔で搬送できる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本願の第１発明は、対象物の外観を検査する外観検査装置であって、検査位置を含む水平面よりも上側の空間において、対象物を取り囲む複数の光照射部および複数のカメラと、前記検査位置へ対象物を搬入する搬入機構と、前記搬入機構とは異なる経路で、前記検査位置から対象物を搬出する搬出機構と、を有し、前記搬入機構および前記搬出機構は、いずれも、前記検査位置よりも低い位置と前記検査位置との間で、対象物を搬送し、前記搬入機構および前記搬出機構の少なくとも一方は、対象物を、鉛直方向に対して斜めに搬送する。

本願の第２発明は、第１発明の外観検査装置であって、前記搬入機構は、前記検査位置よりも低い位置から前記検査位置へ、対象物を斜め上向きに搬送する。

本願の第３発明は、第２発明の外観検査装置であって、前記搬出機構は、前記検査位置から前記検査位置よりも低い位置へ、対象物を鉛直下向きに搬送する。

本願の第４発明は、第１発明から第３発明までのいずれか１発明の外観検査装置であって、前記搬入機構と前記搬出機構とは、個別に制御可能な別機構である。

本願の第５発明は、第１発明から第４発明までのいずれか１発明の外観検査装置であって、前記搬入機構および前記搬出機構の動作を制御する制御部をさらに有し、前記制御部は、少なくとも一部の時間において、前記搬入機構と前記搬出機構とを同時に動作させる。

本願の第６発明は、第１発明から第５発明までのいずれか１発明の外観検査装置であって、前記搬入機構は、対象物を載置する搬入台と、前記搬入台を搬入経路に沿って移動させる搬入台移動機構と、を有し、前記搬出機構は、対象物を載置する搬出台と、前記搬出台を搬出経路に沿って移動させる搬出台移動機構と、を有する。

本願の第７発明は、第６発明の外観検査装置であって、前記搬入台移動機構は、前記搬入台を、直線状に移動させ、前記搬出台移動機構は、前記搬出台を、直線状に移動させる。

本願の第８発明は、第６発明または第７発明の外観検査装置であって、前記搬入台移動機構は、前記搬入台を、前記搬入経路に沿って往復移動させ、前記搬出台移動機構は、前記搬出台を、前記搬出経路に沿って往復移動させる。

本願の第９発明は、第６発明から第８発明までのいずれか１発明の外観検査装置であって、前記搬入機構は、前記搬入台の高さを変更する昇降機構をさらに有し、前記搬入台移動機構は、前記搬入台および前記昇降機構を、一体として移動させる。

本願の第１０発明は、第６発明から第９発明までのいずれか１発明の外観検査装置であって、前記搬入台および前記搬出台とは別に、前記検査位置において、検査中の対象物を保持する保持機構をさらに有する。

本願の第１１発明は、第１発明から第１０発明までのいずれか１発明の外観検査装置であって、前記搬入機構および前記搬出機構の前記一方は、対象物を、水平面に対して１５°以上かつ４５°以下の角度で搬送する。

本願の第１２発明は、第１発明から第１１発明までのいずれか１発明の外観検査装置であって、対象物の第１面を検査する第１検査ユニットと、対象物の第２面を検査する第２検査ユニットと、前記第１検査ユニットと前記第２検査ユニットとの間において、対象物の姿勢を変更する姿勢変更機構と、を備え、前記第１検査ユニットおよび前記第２検査ユニットが、それぞれ、前記複数の光照射部、前記複数のカメラ、前記搬入機構、および前記搬出機構を有する。

本願の第１３発明は、対象物の外観を検査する外観検査方法であって、ａ）検査位置へ対象物を搬入する工程と、ｂ）検査位置に配置された対象物を、前記検査位置を含む水平面よりも上側の空間に対象物を取り囲むように配置された複数の光照射部および複数のカメラを用いて検査する工程と、ｃ）前記工程ａ）とは異なる経路で、前記検査位置から対象物を搬出する工程と、を有し、前記工程ａ）および前記工程ｃ）では、いずれも、前記検査位置よりも低い位置と前記検査位置との間で、対象物を搬送し、前記工程ａ）および前記工程ｃ）の少なくとも一方では、対象物を、鉛直方向に対して斜めに搬送する。

本願の第１発明〜第１３発明によれば、光照射部およびカメラの位置を変化させることなく、対象物を搬入および搬出できる。また、対象物の搬入と搬出とを、異なる経路で行うため、複数の対象物を、短い時間間隔で搬送できる。

特に、本願の第２発明によれば、搬入開始位置が、検査位置の真下でないため、対象物を装置にセットしやすい。

特に、本願の第３発明によれば、斜めに搬出する場合よりも、装置のフットプリントを低減できる。

特に、本願の第４発明によれば、搬入機構および搬出機構の各々の動きを最適化して、対象物の搬送間隔をより短くすることができる。

特に、本願の第５発明によれば、搬入機構と搬出機構とを同時に動作させることによって、複数の対象物を、より短い時間間隔で搬送できる。

特に、本願の第７発明によれば、対象物を最短距離で搬送できる。これにより、対象物をより迅速に搬送できる。

特に、本願の第８発明によれば、搬入機構および搬出機構の占有床面積を低減できる。

特に、本願の第９発明によれば、搬送前の位置と搬送後の位置との双方に、個別に昇降機構を配置する必要がない。

特に、本願の第１０発明によれば、対象物の検査中に、搬入台および搬出台を移動させることができる。これにより、複数の対象物を、より短い時間間隔で搬送できる。

特に、本願の第１２発明によれば、第１検査ユニットで対象物の第１面を検査した後、第１検査ユニットから搬出された対象物の姿勢を変更し、その後、第２検査ユニットに対象物を搬入して、対象物の第２面を検査する。これにより、対象物のより広い面を検査できる。また、第１面の検査、第２面の検査、および姿勢の変更を、それぞれ別の位置で並行に行うことができる。これにより、複数の対象物の搬送間隔を、より短くすることができる。

外観検査装置の全体を示した図である。 第１搬入機構の拡大図である。 第１保持機構の上面図である。 第１保持機構の前面図である。 第１搬出機構の拡大図である。 制御部と外観検査装置内の各部との接続構成を示したブロック図である。 検査位置に対する搬入出の経路を概念的に示した図である。 変形例に係る搬入出の経路を概念的に示した図である。 変形例に係る搬入出の経路を概念的に示した図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜１．外観検査装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る外観検査装置１の全体を示した図である。この外観検査装置１は、立体的な形状を有する検査対象物９を多方向から撮影し、得られた多数の画像に基づいて、検査対象物の外観を検査する装置である。外観検査装置１は、例えば、鍛造や鋳造により形成される金属部品を、検査対象物９として検査する。また、この外観検査装置１では、複数の検査対象物９を、順次に搬送しつつ検査する。したがって、稼働中の外観検査装置１内には、複数の検査対象物９が同時に存在し、各検査対象物９に対して、搬送や検査が並行して行われる。

図１に示すように、本実施形態の外観検査装置１は、第１検査ユニット１０、姿勢変更機構２０、第２検査ユニット３０、分別排出機構４０、および制御部５０を備えている。

＜１−１．第１検査ユニットについて＞
第１検査ユニット１０は、検査対象物９の第１面（例えば表面）を検査するための処理ユニットである。図１に示すように、第１検査ユニット１０は、第１搬入機構１１、第１保持機構１２、第１検査部１３、および第１搬出機構１４を有する。

第１搬入機構１１は、検査対象物９を第１検査位置Ｐ２へ搬入する機構である。外観検査装置１の前面には、開閉可能な投入口６０が設けられている。外観検査装置１のユーザは、投入口６０を開放して、検査対象物９を、投入口６０の下方に位置する搬入開始位置Ｐ１へセットすることができる。第１搬入機構１１は、搬入開始位置Ｐ１から、第１検査部１３により検査される第１検査位置Ｐ２まで、検査対象物９を搬送する。搬入開始位置Ｐ１は、第１検査位置Ｐ２よりも外観検査装置１の前面側、かつ、第１検査位置Ｐ２よりも低い位置に配置される。

図２は、第１搬入機構１１の拡大図である。図２に示すように、本実施形態の第１搬入機構１１は、搬入台６１と、搬入台昇降機構６２と、搬入台移動機構６３と、を有する。搬入台６１は、検査対象物９を載置する水平な載置面６１１を有する。投入口６０から投入された検査対象物９は、その両端部（図２における手前側と奥側の端部）が、載置面６１１からはみ出した状態で、載置面６１１上に載置される。搬入台昇降機構６２は、エアシリンダ６２０により搬入台６１の高さを変更する機構である。搬入台昇降機構６２は、エアシリンダ６２０のピストンロッド６２１を上昇させた上昇状態と、エアシリンダ６２０のピストンロッド６２１を下降させた下降状態との間で、図２中の矢印Ａ１のように、シリンダケース６２２に対する搬入台６１の相対的な高さ位置を切り替える。なお、搬入台昇降機構６２に、エアシリンダ６２０以外の動力源（例えば、ステッピングモータなど）を用いてもよい。

搬入台移動機構６３は、搬入台６１および搬入台昇降機構６２を、一体として移動させる機構である。図２に示すように、本実施形態の搬入台移動機構６３は、モータ６３１、ボールねじ６３２、およびガイド軸６３３を有する。ボールねじ６３２およびガイド軸６３３は、検査対象物９の搬入経路と平行に延びている。エアシリンダ６２０のシリンダケース６２２には、ボールねじ６３２のナットが固定されている。また、シリンダケース６２２は、ガイド軸６３３に対して、スライド移動可能に連結されている。

モータ６３１を駆動させると、ボールねじ６３２がその軸芯を中心として回転する。そうすると、図２中の矢印Ａ２のように、エアシリンダ６２０およびエアシリンダ６２０に支持された搬入台６１が、鉛直方向に対して斜めに延びる搬入経路に沿って、直線状に移動する。これにより、搬入台６１に載置された検査対象物９を、搬入開始位置Ｐ１から第１検査位置Ｐ２まで、斜め上向きに移動させることができる。なお、搬入台６１の載置面６１１は、移動中においても水平姿勢に維持される。

第１保持機構１２は、第１検査部１３による検査中に、検査対象物９を第１検査位置Ｐ２に保持する機構である。図３は、第１保持機構１２の上面図である。図４は、第１保持機構１２の前面図（図１中の白抜き矢印の向きに見た図）である。図３および図４に示すように、本実施形態の第１保持機構１２は、一対の保持部材７１と、一対の保持部材７１を互いに接近および離間させる接離機構７２と、を有する。接離機構７２は、例えば、ステッピングモータ等の動力源と、動力源から得られる動力を保持部材７１へ伝達する動力伝達機構とにより、実現される。

一対の保持部材７１は、検査前および検査後には、検査中よりも互いに離れた状態で待機する。第１搬入機構１１による搬入時には、上昇状態の搬入台６１に載置された検査対象物９が、一対の保持部材７１の間を通って、一対の保持部材７１の上方の位置まで搬送される。その後、搬入台昇降機構６２により搬入台６１を下降させつつ、図４中の矢印Ａ３のように、接離機構７２により一対の保持部材７１を互いに接近させる。これにより、搬入台６１からはみ出している検査対象物９の両端部が、一対の保持部材７１の上面に載置される。その結果、搬入台６１から一対の保持部材７１へ、検査対象物９が受け渡される。その後、接離機構７２は、一対の保持部材７１を、矢印Ａ３のように、さらに接近させる。これにより、一対の保持部材７１の間に、検査対象物９が挟持される。その結果、検査対象物９が、第１検査位置Ｐ２に位置決めされつつ保持される。

なお、搬入台６１から第１保持機構１２へ検査対象物９が受け渡された後、搬入台移動機構６３は、搬入台６１を、再び搬入経路に沿って搬入開始位置Ｐ１へ移動させる。そして、搬入台６１は、搬入開始位置Ｐ１において、次の検査対象物９が投入されるのを待つ。このように、搬入台移動機構６３は、検査対象物９の搬送サイクルと同じ周期で、搬入台６１を、搬入経路に沿って往復移動させる。

上述の通り、本実施形態では、第１搬入機構１１に搬入台昇降機構６２を設けている。このため、第１搬入機構１１から第１保持機構１２への検査対象物９の受け渡し時に、検査対象物９の昇降動作を、第１搬入機構１１側の搬入台昇降機構６２により実現できる。このようにすれば、第１保持機構１２側に昇降機構を設ける必要がない。すなわち、一対の保持部材７１の高さ位置を、一定の高さ位置に固定することができる。したがって、第１検査位置Ｐ２に保持された検査対象物９の高さ位置に、誤差が生じにくい。

また、本実施形態では、第１搬入機構１１の搬入台６１および後述する第１搬出機構１４の搬出台８１とは別に、検査中の検査対象物９を保持する第１保持機構１２が設けられる。このため、第１検査部１３における検査対象物９の検査中にも、搬入台６１および搬出台８１を、移動させることができる。したがって、検査対象物９を第１搬出機構１４により搬出している最中に、後続の検査対象物９の検査を開始したり、第１検査部１３により検査対象物９を検査している最中に、後続の検査対象物９を第１保持機構１２の直前まで搬送したりすることができる。これにより、複数の検査対象物９を、短い時間間隔で搬送できる。

また、第１搬入機構１１および第１搬出機構１４とは別に、第１保持機構１２が設けられているため、第１搬入機構１１および第１搬出機構１４の振動が、第１保持機構１２に影響しにくい。このため、第１検査部１３による検査対象物９の検査中に、第１保持機構１２に保持された検査対象物９の位置がずれることを抑制できる。

第１検査部１３は、第１検査位置Ｐ２に配置された検査対象物９の第１面を検査する機構である。図１に示すように、第１検査部１３は、複数の光照射部１３１と、複数のカメラ１３２とを有する。複数の光照射部１３１および複数のカメラ１３２は、第１検査位置Ｐ２を含む水平面よりも上側の空間において、検査対象物９を半球状（ドーム状）に取り囲んでいる。ただし、第１検査位置Ｐ２から各光照射部１３１までの距離と、第１検査位置Ｐ２から各カメラ１３２までの距離とは、必ずしも同一でなくてもよい。

複数の光照射部１３１は、例えば、第１検査位置Ｐ２の鉛直上方に配置された１つの上方光照射部１３１ａと、第１検査位置Ｐ２の斜め上方に等角度間隔で配置された８つの斜方光照射部１３１ｂと、第１検査位置Ｐ２の略水平方向の外側に等角度間隔で配置された８つの側方光照射部１３１ｃと、を含む。各光照射部１３１には、例えば、点灯と消灯とを短時間に切り替えることができるＬＥＤ（発光ダイオード）が用いられる。

複数のカメラ１３２は、例えば、第１検査位置Ｐ２の鉛直上方に配置された１つの上方カメラ１３２ａと、第１検査位置Ｐ２の斜め上方に等角度間隔で配置された４つの斜方カメラ１３２ｂと、第１検査位置Ｐ２の略水平方向の外側に等角度間隔で配置された４つの側方カメラ１３２ｃと、を含む。各カメラ１３２には、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光素子を有し、多階調のデジタル画像を取得可能なカメラが用いられる。

第１検査部１３は、複数の光照射部１３１のうち、発光させる光照射部１３１の組み合わせを変更することにより、検査対象物９に対する照明パターンを変更しながら、複数のカメラ１３２による撮影を行う。これにより、１つの検査対象物９に対して、照明／アングルの異なる多数の撮影画像群を取得する。取得された撮影画像群は、後述する制御部５０へ入力される。制御部５０は、複数の検査対象物９の撮影画像群を比較することにより、各検査対象物９の第１面に、傷等の欠陥が無いかどうかを検査する。

なお、光照射部１３１およびカメラ１３２の数や位置は、必ずしも上記の通りでなくてもよい。

第１搬出機構１４は、第１検査位置Ｐ２から検査対象物９を搬出する機構である。第１検査位置Ｐ２の鉛直下方には、後述する姿勢変更機構２０との間で検査対象物９を受け渡す第１受け渡し位置Ｐ３が配置されている。第１搬出機構１４は、第１検査位置Ｐ２から、第１検査位置Ｐ２よりも低い第１受け渡し位置Ｐ３まで、検査対象物９を鉛直下向きに搬送する。

図５は、第１搬出機構１４の斜視図である。図５に示すように、本実施形態の第１搬出機構１４は、搬出台８１と、搬出台移動機構８２とを有する。搬出台８１は、検査対象物９を把持する一対の把持部材８１１と、把持部材８１１を互いに接近および離間させる接離機構８１２とを有する。第１保持機構１２の一対の保持部材７１の接離方向と、搬出台８１の一対の把持部材８１１の接離方向とは、上面視において互いに９０°異なる。なお、搬出台８１は、水平な載置面上に検査対象物９を載置するものであってもよい。搬出台移動機構８２は、鉛直方向に延びる搬出経路に沿って、搬出台８１を移動させる機構である。図４に示すように、搬出台移動機構８２は、モータ８２１、ボールねじ８２２、およびガイド軸８２３を有する。ボールねじ８２２およびガイド軸８２３は、検査対象物９の搬出経路と平行に延びている。また、搬出台８１には、ボールねじ８２２のナットが固定されている。また、搬出台８１は、ガイド軸８２３に対して、スライド移動可能に連結されている。

モータ８２１を駆動させると、ボールねじ８２２がその軸芯を中心として回転する。そうすると、図５中の矢印Ａ４のように、搬出台８１が、鉛直方向に延びる搬出経路に沿って、直線状に移動する。なお、搬出台８１の一対の把持部材８１１は、移動中においても互いに水平な姿勢に維持される。

第１検査部１３における検査対象物９の検査中に、搬出台８１は、一対の保持部材７１の下面に接近して待機する。そして、検査が完了すると、搬出台移動機構８２が搬出台８１を上昇させるとともに、接離機構８１２が一対の把持部材８１１を互いに接近させる。そして、第１保持機構１２の接離機構７２が、一対の保持部材７１を互いに離間させる。これにより、一対の保持部材７１から搬出台８１へ、検査対象物９が受け渡される。検査対象物９は、一対の把持部材８１１に挟持された状態で、搬出台８１に保持される。その後、搬出台移動機構８２は、搬出台８１を鉛直下向きに下降させる。これにより、検査対象物９が第１受け渡し位置Ｐ３まで搬送される。

このように、搬出台移動機構８２は、検査対象物９の搬送サイクルと同じ周期で、搬出台８１を、搬出経路に沿って上下に往復移動させる。

＜１−２．姿勢変更機構について＞
姿勢変更機構２０は、第１検査ユニット１０と第２検査ユニット３０との間において、検査対象物９の姿勢を変更する機構である。図１に示すように、姿勢変更機構２０は、検査対象物９を把持する反転アーム２１と、反転アーム２１を動作させるアーム駆動機構２２とを有する。検査対象物９が第１受け渡し位置Ｐ３まで下降すると、反転アーム２１は、搬出台８１から検査対象物９を受け取る。そして、アーム駆動機構２２が、反転アーム２１を、水平面内で１８０°回転させるとともに、反転アーム２１の軸芯を中心として検査対象物９の姿勢を１８０°を反転させる。これにより、検査対象物９が、その第２面（例えば裏面）を上方へ向けた状態で、第２受け渡し位置Ｐ４に配置される。このとき、第２受け渡し位置Ｐ４には、第２搬入機構３１の搬入台が待機している。反転アーム２１は、第２搬入機構３１の当該搬入台上に、検査対象物９を載置する。

＜１−３．第２検査ユニットについて＞
第２検査ユニット３０は、検査対象物９の第２面を検査するための処理ユニットである。図１に示すように、第２検査ユニット３０は、第２搬入機構３１、第２保持機構３２、第２検査部３３、および第２搬出機構３４を有する。

第２搬入機構３１は、第２受け渡し位置Ｐ４から、第２検査部３３により検査される第２検査位置Ｐ５まで、検査対象物９を、斜め上向きに搬送する機構である。第２検査位置Ｐ５は、第１検査位置Ｐ２よりも外観検査装置１の背面側に配置される。第２受け渡し位置Ｐ４は、第２検査位置Ｐ５よりも外観検査装置１の前面側、かつ、第２検査位置Ｐ５よりも低い位置に配置される。

第２搬入機構３１の構造は、図２に示す第１搬入機構１１の構造と、ほぼ同一である。すなわち、第２搬入機構３１は、搬入台、搬入台昇降機構、および搬入台移動機構を有する。搬入台、搬入台昇降機構、および搬入台移動機構の各々の詳細については、第１搬入機構１１の搬入台６１、搬入台昇降機構６２、および搬入台移動機構６３と同等であるため、重複説明を省略する。

第２保持機構３２は、第２検査部３３による検査中に、検査対象物９を第２検査位置Ｐ５に保持する機構である。第２搬入機構３１により斜め上向きに搬送された検査対象物９は、第２保持機構３２へ受け渡される。第２保持機構３２の構造は、図３および図４に示す第１保持機構１２の構造と、ほぼ同一である。すなわち、第２保持機構３２は、一対の保持部材と、一対の保持部材を互いに接近および離間させる接離機構と、を有する。一対の保持部材および接離機構の詳細については、第１保持機構１２の一対の保持部材７１および接離機構７２と同等であるため、重複説明を省略する。

第２検査部３３は、第２検査位置Ｐ５に配置された検査対象物９の第２面を検査する機構である。図１に示すように、第２検査部３３は、複数の光照射部３３１と、複数のカメラ３３２とを有する。複数の光照射部３３１および複数のカメラ３３２は、第２検査位置Ｐ５を含む水平面よりも上側の空間において、検査対象物９を半球状（ドーム状）に取り囲んでいる。

第２検査部３３は、複数の光照射部３３１のうち、発光させる光照射部３３１の組み合わせを変更することにより、検査対象物９に対する照明パターンを変更しながら、複数のカメラ３３２による撮影を行う。これにより、１つの検査対象物９に対して、照明／アングルの異なる多数の撮影画像群を取得する。取得された撮影画像群は、後述する制御部５０へ入力される。制御部５０は、複数の検査対象物９の撮影画像群を比較することにより、各検査対象物９の第２面に、傷等の欠陥が無いかどうかを検査する。

なお、光照射部３３１およびカメラ３３２の数および位置は、第１検査部１３における光照射部１３１およびカメラ１３２の数および位置と、同等であってもよく、異なっていてもよい。

第２搬出機構３４は、第２検査位置Ｐ５から検査対象物９を搬出する機構である。第２検査位置Ｐ５の鉛直下方には、後述する分別排出機構４０との間で検査対象物９を受け渡す第３受け渡し位置Ｐ６が配置されている。第２搬出機構３４は、第２検査位置Ｐ５から、第２検査位置Ｐ５よりも低い第３受け渡し位置Ｐ６まで、検査対象物９を鉛直下向きに搬送する。

第２搬出機構３４の構造は、図５に示す第１搬出機構１４の構造と、ほぼ同一である。すなわち、第２搬出機構３４は、搬出台と、搬出台移動機構とを有する。搬出台および搬出台移動機構の各々の詳細については、第１搬出機構１４の搬出台８１および搬出台移動機構８２と同等であるため、重複説明を省略する。

＜１−４．分別排出機構について＞
分別排出機構４０は、検査後の検査対象物９を、良品と不良品とに分別しながら排出する機構である。図１に示すように、分別排出機構４０は、排出アーム４１、排出アーム４１を動作させるアーム駆動機構４２、および排出コンベア４３を有する。検査対象物９が第３受け渡し位置Ｐ６まで下降すると、排出アーム４１は、第２搬出機構３４の搬出台から検査対象物９を受け取る。続いて、アーム駆動機構４２が、排出アーム４１を、排出コンベア４３の上方まで移動させる。そして、排出アーム４１による検査対象物９の把持を解除する。これにより、排出アーム４１から排出コンベア４３に、検査対象物９が受け渡される。

排出コンベア４３は、検査対象物９を載置して搬送する環状の搬送ベルト４３１を有する。排出コンベア４３は、制御部５０からの指示に応じて、搬送ベルト４３１の回転方向を切り替えることができる。第１検査ユニット１０および第２検査ユニット３０において、欠陥が検出されなかった検査対象物９が、搬送ベルト４３１上に載置されると、制御部５０は、搬送ベルト４３１を一方向に回転させる。これにより、当該検査対象物９は、外観検査装置１の左右の一方（例えば、図１の奥側）に、良品として排出される。一方、第１検査ユニット１０または第２検査ユニット３０において、欠陥が検出された検査対象物９が、搬送ベルト４３１上に載置されると、制御部５０は、搬送ベルト４３１を他方向に回転させる。これにより、当該検査対象物９は、外観検査装置１の左右の他方（例えば、図１の手前側）に、不良品として排出される。

＜１−５．制御部について＞
制御部５０は、外観検査装置１の各部を動作制御するための手段である。図１中に概念的に示したように、制御部５０は、ＣＰＵ等の演算処理部５１、ＲＡＭ等のメモリ５２、およびハードディスクドライブ等の記憶部５３を有するコンピュータにより構成される。記憶部５３内には、検査対象物９の搬送および検査を実行するためのコンピュータプログラムＰが、インストールされている。

図６は、制御部５０と、外観検査装置１内の各部との接続構成を示したブロック図である。図６に示すように、制御部５０は、上述した第１搬入機構１１、第１保持機構１２、第１検査部１３、第１搬出機構１４、姿勢変更機構２０、第２搬入機構３１、第２保持機構３２、第２検査部３３、第２搬出機構３４、および分別排出機構４０と、それぞれ電気的に接続されている。制御部５０は、記憶部５３に記憶されたコンピュータプログラムＰをメモリ５２に一時的に読み出し、当該コンピュータプログラムＰに基づいて、演算処理部５１が演算処理を行うことにより、上記の各部を動作制御する。これにより、複数の検査対象物９の搬送および検査が、順次に進行する。

＜２．外観検査装置の搬送上の特徴について＞
上記の通り、この外観検査装置１では、第１検査ユニット１０で検査対象物９の第１面（例えば表面）を検査した後、第１検査ユニット１０から搬出された検査対象物９の姿勢を反転させ、その後、第２検査ユニット３０で検査対象物９の第２面（例えば裏面）を検査する。これにより、検査対象物９の広い面（例えば、表面および裏面の全体）を検査できる。また、この外観検査装置１では、第１面の検査、姿勢の変更、および第２面の検査を、それぞれ別の位置で並行に行うことができる。これにより、複数の検査対象物９の搬送間隔を、短くすることができる。

図７は、第１検査ユニット１０における検査対象物９の搬入出の経路を、概念的に示した図である。図７に示すように、本実施形態の第１検査ユニット１０では、搬入開始位置Ｐ１から第１検査位置Ｐ２までの搬入経路９１では、検査対象物９を斜め上向きに搬送し、第１検査位置Ｐ２から第１受け渡し位置Ｐ３までの搬出経路９２では、検査対象物９を鉛直下向きに搬送する。このため、複数の光照射部１３１および複数のカメラ１３２と干渉することなく、第１検査位置Ｐ２に対して、検査対象物９を搬入および搬出できる。

また、第１搬入機構１１による検査対象物９の搬入経路９１と、第１搬出機構１４による検査対象物９の搬出経路９２とが、互いに異なる経路であるため、第１搬入機構１１と第１搬出機構１４とを、同時に動作させることができる。このため、複数の検査対象物９を、第１検査位置Ｐ２に対して、短い時間間隔で搬入および搬出できる。

同様に、第２検査ユニット３０においても、第２受け渡し位置Ｐ４から第２検査位置Ｐ５までの搬入経路では、検査対象物９を斜め上向きに搬送し、第２検査位置Ｐ５から第３受け渡し位置Ｐ６までの搬出経路では、検査対象物９を斜め下向きに搬送する。このため、第２検査ユニット３０においても、複数の光照射部３３１および複数のカメラ３３２と干渉することなく、第２検査位置Ｐ５に対して、検査対象物９を搬入および搬出できる。また、第２搬入機構３１と第２搬出機構３４とを、同時に動作させることができる。このため、複数の検査対象物９を、第２検査位置Ｐ５に対して、短い時間間隔で搬入および搬出できる。

なお、第１搬入機構１１における検査対象物９の搬送角度（図７中の角度θ１）が０°に近くなると、搬送中の検査対象物９が光照射部１３１およびカメラ１３２と干渉しやすくなる。一方、当該搬送角度が９０°に近くなると、第１搬入機構１１と第１搬出機構１４とが、互いに干渉しやすくなる。第１検査部１３および第１搬出機構１４の双方との接触を避けるために、第１搬入機構１１における検査対象物９の搬送角度は、例えば、水平面に対して１５°以上かつ４５°以下とすることが好ましい。より好ましくは、当該搬送角度を約２０°にするとよい。

また、同様の理由により、第２搬入機構３１における検査対象物９の搬送角度は、例えば、水平面に対して１５°以上かつ４５°以下とすることが好ましい。より好ましくは、当該搬送角度を約２０°にするとよい。

また、本実施形態の構造を採れば、第１検査位置Ｐ２に対して検査対象物９を搬入または搬出するために、光照射部１３１やカメラ１３２の位置を変化させる必要はない。同様に、第２検査位置Ｐ５に対して検査対象物９を搬入または搬出するために、光照射部３３１やカメラ３３２の位置を変化させる必要はない。第１検査部１３の複数の光照射部１３１、第１検査部１３の複数のカメラ１３２、第２検査部３３の複数の光照射部３３１、および第２検査部３３の複数のカメラ３３２は、いずれも、一定の位置に固定配置することができる。このようにすれば、各光照射部１３１，３３１または各カメラ１３２，３３２の位置ずれを抑制できる。その結果、検査対象物９をより正確に撮影でき、外観検査の精度を向上させることができる。

また、本実施形態では、搬入開始位置Ｐ１が、第１検査位置Ｐ２の斜め下方に配置されている。このため、検査対象物９を投入する投入口６０を、第１検査位置Ｐ２の鉛直下方の位置から外れた位置に配置できる。したがって、外観検査装置１のユーザは、第１保持機構１２や第１検査部１３を避ける必要なく、検査対象物９を投入口６０から搬入開始位置Ｐ１へ、容易にセットすることができる。

また、本実施形態では、第１受け渡し位置Ｐ３が、第１検査位置Ｐ２の鉛直下方に配置されている。このため、第１搬出機構１４は、検査対象物９を鉛直下向きに搬送する。このようにすれば、検査対象物９を斜め下向きに搬出する場合よりも、第１搬出機構１４の占有床面積を低減できる。同様に、本実施形態では、第３受け渡し位置Ｐ６が、第２検査位置Ｐ５の鉛直下方に配置されている。このため、第２搬出機構３４は、検査対象物９を鉛直下向きに搬送する。このようにすれば、検査対象物９を斜め下向きに搬出する場合よりも、第２搬出機構３４の占有床面積を低減できる。これらの結果、外観検査装置１のフットプリントを、低減できる。

また、本実施形態では、第１検査ユニット１０において、第１搬入機構１１と第１搬出機構１４とが、個別に制御可能な別機構となっている。このため、第１搬入機構１１および第１搬出機構１４の各々の動きを最適化して、検査対象物９の搬送間隔を、より短くすることができる。同様に、第２検査ユニット３０においても、第２搬入機構３１と第２搬出機構３４とが、個別に制御可能な別機構となっている。このため、第２搬入機構３１および第２搬出機構３４の各々の動きを最適化して、検査対象物９の搬送間隔を、より短くすることができる。

制御部５０は、少なくとも一部の時間において、第１搬入機構１１と第１搬出機構１４とを、同時に動作させることが好ましい。例えば、第１搬出機構１４が第１検査位置Ｐ２から第１受け渡し位置Ｐ３へ検査対象物９を搬送している最中に、第１搬入機構１１が搬入開始位置Ｐ１から第１検査位置Ｐ２へ後続の検査対象物９を搬送するようにするとよい。このように、第１搬入機構１１と第１搬出機構１４とを同時に動作させれば、第１検査ユニット１０において、複数の検査対象物９を、より短い時間間隔で搬送できる。

同様に、制御部５０は、少なくとも一部の時間において、第２搬入機構３１と第２搬出機構３４とを、同時に動作させることが好ましい。例えば、第２搬出機構３４が第２検査位置Ｐ５から第３受け渡し位置Ｐ６へ検査対象物９を搬送している最中に、第２搬入機構３１が第２受け渡し位置Ｐ４から第２検査位置Ｐ５へ後続の検査対象物９を搬送するようにするとよい。このように、第２搬入機構３１と第２搬出機構３４とを同時に動作させれば、第２検査ユニット３０において、複数の検査対象物９を、より短い時間間隔で搬送できる。

また、本実施形態では、第１搬入機構１１において、搬入台移動機構６３が、搬入台６１を直線状に移動させる。また、第１搬出機構１４において、搬出台移動機構８２が、搬出台８１を直線状に移動させる。また、第２搬入機構３１においても、搬入台移動機構が搬入台を直線状に移動させる。また、第２搬出機構３４においても、搬出台移動機構が搬出台を直線状に移動させる。このようにすれば、各搬入機構および各搬出機構において、検査対象物９をほぼ最短距離で搬送できる。したがって、検査対象物９をより迅速に搬送できる。

また、本実施形態では、第１搬入機構１１において、搬入台移動機構６３が、搬入台６１を、搬入経路９１に沿って往復移動させる。また、第２搬入機構３１においても、搬入台移動機構が、搬入台を、搬入経路に沿って往復移動させる。このようにすれば、各搬入機構において、搬入台の往路と復路を別々の経路とする場合よりも、搬入台の移動範囲を狭めることができる。したがって、各搬入機構の占有床面積を低減できる。

また、本実施形態では、第１搬出機構１４において、搬出台移動機構８２が、搬出台８１を、搬出経路９２に沿って往復移動させる。また、第２搬出機構３４においても、搬出台移動機構が、搬出台を、搬出経路に沿って往復移動させる。このようにすれば、各搬出機構において、搬出台の往路と復路を別々の経路とする場合よりも、搬出台の移動範囲を狭めることができる。したがって、各搬出機構の占有床面積を低減できる。

＜３．変形例＞
以上、本発明の主たる実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。

図８は、第１検査位置Ｐ２に対する搬入出の経路の変形例を示した図である。図８の例では、第１検査位置Ｐ２の鉛直下方に、搬入開始位置Ｐ１が配置されている。したがって、第１搬入機構１１は、搬入開始位置Ｐ１から第１検査位置Ｐ２までの搬入経路９１において、検査対象物９を鉛直上向きに搬送する。また、図８の例では、第１検査位置Ｐ２よりも外観検査装置１の奥側かつ低い位置に、第１受け渡し位置Ｐ３が配置されている。したがって、第１搬出機構１４は、第１検査位置Ｐ２から第１受け渡し位置Ｐ３までの搬出経路９２において、検査対象物９を斜め下向きに搬送する。

図９は、第１検査位置Ｐ２に対する搬入出の経路の他の変形例を示した図である。図９の例では、第１検査位置Ｐ２よりも外観検査装置１の手前側かつ低い位置に、搬入開始位置Ｐ１が配置されている。したがって、第１搬入機構１１は、搬入開始位置Ｐ１から第１検査位置Ｐ２までの搬入経路９１において、検査対象物９を斜め上向きに搬送する。また、図９の例では、第１検査位置Ｐ２よりも外観検査装置１の奥側かつ低い位置に、第１受け渡し位置Ｐ３が配置されている。したがって、第１搬出機構１４は、第１検査位置Ｐ２から第１受け渡し位置Ｐ３までの搬出経路９２において、検査対象物９を斜め下向きに搬送する。

図８および図９の搬送形態でも、光照射部１３１およびカメラ１３２の位置を変化させることなく、第１検査位置Ｐ２に対して、検査対象物９を搬入および搬出できる。また、検査対象物９の搬入と搬出とを、異なる経路で行うため、複数の検査対象物９を、短い時間間隔で搬送できる。

なお、図９の例では、搬入経路９１と搬出経路９２とが、上面視において一直線に並んでいる。しかしながら、搬入経路９１および搬出経路９２の双方を斜めに搬送する場合、搬入経路９１と搬出経路９２とは、必ずしも上面視において一直線に並んでいなくてもよい。また、水平面に対する搬入経路９１の傾斜角度と、水平面に対する搬出経路９２の傾斜角度とは、互いに異なる角度であってもよい。

また、上記の実施形態では、検査対象物９の例として、鍛造や鋳造により形成される金属部品を挙げたが、本発明の検査対象物は、金属以外の材料（例えば樹脂）からなるものであってもよい。

また、検査対象物の形状や、外観検査装置の細部の形状については、本願の各図と相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

１ 外観検査装置
９ 検査対象物
１０ 第１検査ユニット
１１ 第１搬入機構
１２ 第１保持機構
１３ 第１検査部
１４ 第１搬出機構
２０ 姿勢変更機構
２１ 反転アーム
２２ アーム駆動機構
３０ 第２検査ユニット
３１ 第２搬入機構
３２ 第２保持機構
３３ 第２検査部
３４ 第２搬出機構
４０ 分別排出機構
４１ 排出アーム
４２ アーム駆動機構
４３ 排出コンベア
５０ 制御部
６０ 投入口
６１ 搬入台
６２ 搬入台昇降機構
６３ 搬入台移動機構
７１ 保持部材
７２ 接離機構
８１ 搬出台
８２ 搬出台移動機構
９１ 搬入経路
９２ 搬出経路
１３１ 光照射部
１３２ カメラ
３３１ 光照射部
３３２ カメラ
Ｐ１ 搬入開始位置
Ｐ２ 第１検査位置
Ｐ３ 第１受け渡し位置
Ｐ４ 第２受け渡し位置
Ｐ５ 第２検査位置
Ｐ６ 第３受け渡し位置

Claims (13)

1. 対象物の外観を検査する外観検査装置であって、
   検査位置を含む水平面よりも上側の空間において、対象物を取り囲む複数の光照射部および複数のカメラと、
   前記検査位置へ対象物を搬入する搬入機構と、
   前記搬入機構とは異なる経路で、前記検査位置から対象物を搬出する搬出機構と、
   を有し、
   前記搬入機構および前記搬出機構は、いずれも、前記検査位置よりも低い位置と前記検査位置との間で、対象物を搬送し、
   前記搬入機構および前記搬出機構の少なくとも一方は、対象物を、鉛直方向に対して斜めに搬送する外観検査装置。
2. 請求項１に記載の外観検査装置であって、
   前記搬入機構は、前記検査位置よりも低い位置から前記検査位置へ、対象物を斜め上向きに搬送する外観検査装置。
3. 請求項２に記載の外観検査装置であって、
   前記搬出機構は、前記検査位置から前記検査位置よりも低い位置へ、対象物を鉛直下向きに搬送する外観検査装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の外観検査装置であって、
   前記搬入機構と前記搬出機構とは、個別に制御可能な別機構である外観検査装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の外観検査装置であって、
   前記搬入機構および前記搬出機構の動作を制御する制御部をさらに有し、
   前記制御部は、少なくとも一部の時間において、前記搬入機構と前記搬出機構とを同時に動作させる外観検査装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の外観検査装置であって、
   前記搬入機構は、
   対象物を載置する搬入台と、
   前記搬入台を搬入経路に沿って移動させる搬入台移動機構と、
   を有し、
   前記搬出機構は、
   対象物を載置する搬出台と、
   前記搬出台を搬出経路に沿って移動させる搬出台移動機構と、
   を有する外観検査装置。
7. 請求項６に記載の外観検査装置であって、
   前記搬入台移動機構は、前記搬入台を、直線状に移動させ、
   前記搬出台移動機構は、前記搬出台を、直線状に移動させる外観検査装置。
8. 請求項６または請求項７に記載の外観検査装置であって、
   前記搬入台移動機構は、前記搬入台を、前記搬入経路に沿って往復移動させ、
   前記搬出台移動機構は、前記搬出台を、前記搬出経路に沿って往復移動させる外観検査装置。
9. 請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載の外観検査装置であって、
   前記搬入機構は、
   前記搬入台の高さを変更する昇降機構
   をさらに有し、
   前記搬入台移動機構は、前記搬入台および前記昇降機構を、一体として移動させる外観検査装置。
10. 請求項６から請求項９までのいずれか１項に記載の外観検査装置であって、
    前記搬入台および前記搬出台とは別に、前記検査位置において、検査中の対象物を保持する保持機構をさらに有する外観検査装置。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の外観検査装置であって、
    前記搬入機構および前記搬出機構の前記一方は、対象物を、水平面に対して１５°以上かつ４５°以下の角度で搬送する外観検査装置。
12. 請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の外観検査装置であって、
    対象物の第１面を検査する第１検査ユニットと、
    対象物の第２面を検査する第２検査ユニットと、
    前記第１検査ユニットと前記第２検査ユニットとの間において、対象物の姿勢を変更する姿勢変更機構と、
    を備え、
    前記第１検査ユニットおよび前記第２検査ユニットが、それぞれ、前記複数の光照射部、前記複数のカメラ、前記搬入機構、および前記搬出機構を有する外観検査装置。
13. 対象物の外観を検査する外観検査方法であって、
    ａ）検査位置へ対象物を搬入する工程と、
    ｂ）検査位置に配置された対象物を、前記検査位置を含む水平面よりも上側の空間に対象物を取り囲むように配置された複数の光照射部および複数のカメラを用いて検査する工程と、
    ｃ）前記工程ａ）とは異なる経路で、前記検査位置から対象物を搬出する工程と、
    を有し、
    前記工程ａ）および前記工程ｃ）では、いずれも、前記検査位置よりも低い位置と前記検査位置との間で、対象物を搬送し、
    前記工程ａ）および前記工程ｃ）の少なくとも一方では、対象物を、鉛直方向に対して斜めに搬送する外観検査方法。

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