JP2020079720A - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被検査物の不具合を検出する精度を向上させる。【解決手段】検査装置Ｓは、光を透過する被検査物Ｕを固定するための固定部１と、固定部１の後方に設けられた平面部材２と、被検査物Ｕと平面部材２との間の空間に平面部材２の色と異なる色の光を照射する光照射部３と、被検査物Ｕの前方から被検査物Ｕを撮影することにより第１撮像画像を生成する第１撮像部４と、第１撮像画像に含まれる複数の画素の画素値に基づいて被検査物Ｕの良否を判定する判定部７４２と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、検査装置及び検査方法に関する。

従来、レンズが良品であるか不良品であるかを検査するための装置が知られている。特許文献１には、レーザを用いてレンズを検査するための装置が開示されている。従来のレンズ検査装置は、レーザ光を被検査物としてのレンズに照射することにより生じる像をスクリーンに投影する。

特開２０１６−３８２１７号公報

被検査物に生じている不具合の中には、スクリーンに投影された像において視認することができない不具合もある。例えば細長いひっかき傷はスクリーンに投影された像に表れにくいので、従来の方法を用いる場合には不具合を検出できないことがあるという問題があった。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、被検査物の不具合を検出する精度を向上させることができる検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様の検査装置は、光を透過する被検査物を固定するための固定部と、前記固定部の後方に設けられた平面部材と、前記被検査物と前記平面部材との間の空間に前記平面部材の色と異なる色の光を照射する光照射部と、前記被検査物の前方から前記被検査物を撮影することにより第１撮像画像を生成する第１撮像部と、前記第１撮像画像に含まれる複数の画素の画素値に基づいて前記被検査物の良否を判定する判定部と、を有する。
前記光照射部は、例えば、前記第１撮像部の画角外に設けられている。

前記検査装置は、前記被検査物に向けて光を発する発光部と、前記光照射部が光を照射しておらず、前記発光部が光を発している間に前記平面部材に投影された投影画像を撮影することにより第２撮像画像を生成する第２撮像部と、をさらに有し、前記判定部は、前記第２撮像画像に含まれる複数の画素の画素値にさらに基づいて前記被検査物の良否を判定してもよい。

前記平面部材は、前記第１撮像部が前記被検査物を撮影する間と、前記第２撮像部が前記被検査物を撮影する間とで、前記被検査物の側の面の色を変化させてもよい。また、前記平面部材は、前記光照射部が白色の光を照射している状態で前記第１撮像部が前記被検査物を撮影する間に前記被検査物の側の面を第１色にし、前記発光部が光を発している状態で前記第２撮像部が前記平面部材を撮影する間に前記被検査物の側の面を前記第１色よりも輝度が高い第２色にしてもよい。

本発明の第２の態様の検査方法は、光を透過する被検査物を固定するステップと、前記被検査物の後方に設けられた平面部材と、前記被検査物と前記平面部材との間の空間に前記平面部材の色と異なる色の光を照射するステップと、前記空間に光を照射している間に、前記被検査物の前方から前記被検査物を撮影することにより第１撮像画像を生成するステップと、前記第１撮像画像に含まれる複数の画素の画素値に基づいて前記被検査物の良否を判定するステップと、を有する。

本発明によれば、被検査物の不具合を検出する精度を向上させることができるという効果を奏する。

検査装置の構成を模式的に示す図である。 検査装置の構成を模式的に示す図である。 平面部材の構造の一例を示す図である。 発光部の構成を示す図である。 第２撮像部の構成を示す図である。 第１撮像部が生成した第１撮像画像、及び第２撮像部が生成した第２撮像画像を模式的に示す図である。 制御装置の機能構成を示す図である。 検査装置における検査の流れを示すフローチャートである。 判定部における良否判定処理の流れを示すフローチャートである。 判定部が、第２撮像画像と、第２撮像画像用の良品画像パターンとに基づいて被検査物Ｕの良否を判定する方法を模式的に示す図である。 時間の経過と共に良品画像パターンとの差分が大きくなる様子を示す図である。 判定部が、第２撮像画像と、第２撮像画像用の不良品画像パターンとに基づいて被検査物Ｕの良否を判定する方法を模式的に示す図である。 検査装置における検査の流れの変形例を示す図である。 検査装置の実施例としての検査装置の構成を示す図である。

［検査装置Ｓの構成］
図１及び図２は、本実施形態に係る検査装置Ｓの構成を模式的に示す図である。
検査装置Ｓは、被検査物Ｕを検査する装置である。被検査物Ｕは、例えばガラス、又は透明な樹脂（例えばアクリル樹脂等の透明プラスチック）の成形品である。被検査物Ｕは立体形状をしており、例えば照明器具（例えば車両のヘッドライト）のカバー、容器、工芸品、水槽、ディスプレイ用カバー、内装材、又はプリンカップである。

検査装置Ｓは、少なくとも２つの検査モードを有する。図１は、第１検査モードを実行する際の検査装置Ｓの状態を示しており、図２は、第２検査モードを実行する際の検査装置Ｓの状態を示している。第１検査モードは、被検査物Ｕの表面に形成された細い傷の検出に適した検査を行うモードである。第２検査モードは、被検査物Ｕの表面に形成されたヒケ又はポッティングの検出に適した検査を行うモードである。第１検査モード及び第２検査モードの詳細については後述する。

検査装置Ｓは、固定部１、平面部材２、光照射部３（３Ａ、３Ｂ）、第１撮像部４、発光部５、第２撮像部６及び制御装置７を有する。固定部１は、光を透過する被検査物Ｕを固定するための部材である。固定部１は、例えば被検査物Ｕを挿入する穴と、被検査物Ｕが挿入された状態で被検査物Ｕを固定する固定部材とを有する板状部材である。被検査物Ｕは、被検査物Ｕを検査する作業員によって固定部１に固定されてもよく、制御装置７によって制御された可動機構によって固定部１に固定されてもよい。

平面部材２は、固定部１の後方に設けられた平坦な部材である。本明細書における後方は、固定部１に対して第１撮像部４が設けられている側の反対側である。平面部材２は、検査装置Ｓが第１検査モードで動作する間に第１撮像部４が被検査物Ｕを撮像する際の背景となる均一な第１の色の面を有する。第１の色は、例えば黒色である。平面部材２は、検査装置Ｓが第２検査モードで動作する間に発光部５から照射された拡散光が被検査物Ｕを透過することにより生じる像が投影される均一な第２の色の面を有する。第２の色は第１の色よりも輝度が高い色であり、例えば白色である。

平面部材２は、第１撮像部４が被検査物Ｕを撮影する第１検査モードの間と、第２撮像部６が平面部材２における被検査物Ｕの側の面を撮影する第２検査モードの間とで、被検査物Ｕの側の面の色を変化させる。平面部材２は、例えば、光照射部３が白色の光を照射している状態で第１撮像部４が被検査物Ｕを撮影する間に、被検査物Ｕの側の面を黒色にし、発光部５が光を発している状態で第２撮像部６が被検査物Ｕを撮影する間に、被検査物Ｕの側の面を白色にする。

図３は、平面部材２の構造の一例を示す図である。平面部材２は、回転体２１（回転体２１Ａ、回転体２１Ｂ）と、シート材２２と、シート材２３とを有する。

回転体２１は、例えば、シート材２２及びシート材２３が連結されたシートの位置を移動させるためのローラーである。回転体２１Ａ及び回転体２１Ｂは、それぞれ平面部材２の両端に設けられており、連結されたモーター（不図示）が発生する駆動力によって回転することにより、シート材２２及びシート材２３の位置を移動させる。

シート材２２及びシート材２３は、可撓性を有するシート状部材により構成されている。シート材２２の表面は第１色（例えば黒色）であり、シート材２３の表面は、第１色と異なる第２色（例えば白色）である。回転体２１が回転することによりシート材２２及びシート材２３が移動し、シート材２２が被検査物Ｕの側に位置する図３（ａ）の状態と、シート材２３が被検査物Ｕの側に位置する図３（ｂ）の状態とが切り替わる。

シート材２２の表面は、第１撮像部４が被検査物Ｕを撮像する際に光照射部３の光が撮像画像に写り込まないように、光が反射しづらい状態に加工されていることが望ましい。シート材２２において光が反射しづらくするために、シート材２２の表面は、例えばシート材２３の表面よりも粗く形成されている。

なお、シート材２２及びシート材２３の形態は図３に示す形態に限らない。平面部材２は、第１面が第１色であり第２面が第２色の一以上の板状部材を有しており、板状部材を反転することで、被検査物Ｕの側が第１色の状態と被検査物Ｕの側が第２色の状態とを切り替えてもよい。

図１及び図２に戻り、検査装置Ｓの他の構成部について説明する。光照射部３は、被検査物Ｕと平面部材２との間の空間に平面部材２の色と異なる光を照射する。光照射部３は、例えば、制御装置７の制御に基づいて、検査装置Ｓが第１検査モードで動作する間に被検査物Ｕの側に配置されるシート材２２の色である第１色よりも輝度が高い白色光を照射する蛍光灯である。

検査装置Ｓは、固定部１の中心と平面部材２の中心とを結ぶ線に直交する方向における平面部材２の両端付近に設けられた光照射部３Ａ及び光照射部３Ｂを有する。光照射部３Ａ及び光照射部３Ｂは、平面部材２の面とほぼ平行な方向に光を照射する。

光照射部３Ａ及び光照射部３Ｂは、第１撮像部４の画角外に設けられている。光照射部３Ａ及び光照射部３Ｂが第１撮像部４の画角外に設けられていることで、光照射部３Ａ及び光照射部３Ｂの直接光が第１撮像部４に入射せず、光照射部３Ａ及び光照射部３Ｂの間接光が被検査物Ｕを介して第１撮像部４に入射する。間接光には、さまざまな方向の光が含まれているので、被検査物Ｕに形成された細かい傷により少なくとも一部の光が屈折する。その結果、第１撮像部４が被検査物Ｕを撮像して生成される第１撮像画像において、傷の位置の輝度が他の位置の輝度と異なる状態になるので、検査装置Ｓは、細かい傷を検出することが可能になる。

第１撮像部４は、被検査物Ｕの前方（すなわち被検査物Ｕに対して平面部材２の反対側）から被検査物Ｕを撮影することにより第１撮像画像を生成する。第１撮像部４は、制御装置７の制御に基づいて、検査装置Ｓが第１検査モードで動作しており、光照射部３が光を照射している間に被検査物Ｕを撮影する。第１撮像部４は、生成した第１撮像画像を制御装置７に送信する。

発光部５は、検査装置Ｓが第２検査モードで動作している間に、被検査物Ｕに向けて拡散光を照射する点光源である。図４は、発光部５の構成を示す図である。被検査物Ｕは、照射された拡散光を透過して、平面部材２に像を形成する。発光部５は、例えば拡散光に含まれる複数の光線のうち中心位置の光線が被検査物Ｕの中心位置を通るように配置されている。

発光部５は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）５１、及び拡散光発生部５２を有する。拡散光発生部５２は、発光ダイオード５１から出射された光の一部を反射する反射面と、発光ダイオード５１から出射された光の他の一部を透過させる開口とを有する。発光ダイオード５１の発光面には、拡散光発生部５２の反射面で反射された光を拡散する拡散面が形成されている。このような構成により、拡散光発生部５２の反射面で反射された光が開口を介して平面部材２に向けて照射されず、発光面に対して限られた範囲内の角度の光のみが平面部材２に向けて照射される。

発光部５が拡散光を照射する範囲（以下、照射範囲という）は、照射範囲に被検査物Ｕが含まれ、かつ発光部５と被検査物Ｕとの間における照射範囲に拡散光を反射する物体が含まれないように設定されている。例えば、拡散光は、検査装置Ｓの筐体に内側面に反射することなく被検査物Ｕを透過して平面部材２に達する。拡散光の照射範囲がこのように設定されていることで、拡散光が筐体の内側面等で反射して生じる散乱光が被検査物Ｕに当たらないので、検査装置Ｓは、平面部材２に被検査物Ｕの像を鮮明に投影することができる。

平面部材２には、被検査物Ｕの状態に応じて異なる濃度を有する領域を含む像が投影される。具体的には、被検査物Ｕの表面にヒケ又はポッティングが形成されている不良領域における光の屈折率は、他の領域における光の屈折率と異なるため、不良領域に対応する像は、他の領域に対応する像よりも濃く表示される。検査装置Ｓは、このようにして生じる像の濃淡に基づいて、被検査物Ｕが良品であるか不良品であるかを判定することができる。

発光ダイオード５１は、一点から光が発散する点光源である。したがって、被検査物Ｕにおける一つの位置を、発光ダイオード５１の一点から発せられた一本の光線が通過する。よって、発光部５が点光源の発光ダイオード５１から光を発する場合、多数の点光源を含む面光源から被検査物Ｕに光が発せられた場合のように被検査物Ｕにおける一つの位置を複数の異なる方向の光線が通過する場合に比べて、被検査物Ｕの影が鮮明に平面部材２に投影される。

第２撮像部６は、検査装置Ｓが第２検査モードで動作する間に平面部材２に投影された像を撮像して第２撮像画像を生成する。すなわち、第２撮像部６は、光照射部３が光を照射しておらず、発光部５が光を発している間に平面部材２に投影された投影画像を撮影することにより第２撮像画像を生成する。

図５は、第２撮像部６の構成を示す図である。第２撮像部６は、撮像光学系６１及び撮像素子６２を有する。撮像光学系６１は、例えば複数のレンズを含む。撮像光学系６１は、平面部材２において被検査物Ｕの像が投影された全ての領域内で合焦するように構成されている。

また、第２撮像部６は、撮像画角に被検査物Ｕが含まれない位置に設けられており、被検査物Ｕの像の全ての領域を含む第２撮像画像を生成することができる。撮像画角は、第２撮像部６が撮像する範囲の角度である。第２撮像部６の撮像画角は、例えば被検査物Ｕの平面部材２における像の大きさに基づいて定められている。具体的には、第２撮像部６の撮像画角は、被検査物Ｕの像が平面部材２に投影される全ての領域が撮像素子６２において撮像されるように設定されていることが望ましい。

第２撮像部６は、被検査物Ｕの像が投影される全ての領域において焦点が合った撮像画像を生成するために、シャインプルーフの原理を用いて第２撮像画像を生成する。シャインプルーフの原理は、撮像素子６２の撮像面、レンズの主面、及び平面部材２の表面が同一直線上で交わるときに、第２撮像部６が撮像可能な平面部材２の表面の全領域（図５における撮像可能領域）において合焦するという原理である。第２撮像部６は、シャインプルーフの原理に基づいて、撮像素子６２から異なる距離にある像に同時に焦点を合わせることができる。その結果、第２撮像部６は、被検査物Ｕの像の全体に焦点が合った第２撮像画像を生成することができる。

図６は、第１撮像部４が生成した第１撮像画像、及び第２撮像部６が生成した第２撮像画像を模式的に示す図である。図６（ａ）は第１撮像画像を示しており、図６（ｂ）は第２撮像画像を示している。図６（ａ）に示す第１撮像画像においては、黒色の背景領域の中に被検査物Ｕに対応する領域が含まれており、被検査物Ｕに対応する領域には、被検査物Ｕに形成された傷に対応する白色の線状の画像が示されている。このように、平面部材２における被検査物Ｕの側の面を黒色にした状態で第１撮像部４が被検査物Ｕを撮像することで、第１撮像部４は線状の傷を識別可能な第１撮像画像を生成することができる。

図６（ｂ）に示す第２撮像画像においては、白色の背景領域の中に被検査物Ｕに対応する領域が含まれており、被検査物Ｕに対応する領域には、被検査物Ｕに形成されたヒケ又はポッティング等の不良領域を示す濃い色（図６（ｂ）においては斜線で示されている）の円形状の画像が示されている。このように、平面部材２における被検査物Ｕの側の面を白色にした状態で第２撮像部６が平面部材２を撮像することで、第２撮像部６はヒケ又はポッティング等の不良領域を識別可能な第２撮像画像を生成することができる。

［制御装置７の構成］
図７は、制御装置７の機能構成を示す図である。制御装置７は、通信部７１と、表示部７２と、記憶部７３と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７４と、を有しており、例えばコンピュータである。制御装置７は、例えば光照射部３及び発光部５を点灯させるタイミングを制御する。また、制御装置７は、第１撮像部４及び第２撮像部６に撮像画像を生成させ、生成された撮像画像を取得する。制御装置７は、取得した撮像画像に基づいて被検査物Ｕが良品であるか不良品であるかを判定する。

通信部７１は、ＣＰＵ７４が固定部１、平面部材２、光照射部３、第１撮像部４、発光部５、第２撮像部６及び外部のサーバＴとの間でデータを送受信するためのインターフェースである。サーバＴは、コンピュータであり、被検査物Ｕが良品であるか否かを判定するために用いられる基準画像データを制御装置７に提供する。通信部７１は、例えば固定部１、平面部材２、光照射部３、第１撮像部４、発光部５、第２撮像部６と通信するためのＳＰＩ等のシリアル通信インターフェース、及びサーバＴと通信するためのＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）コントローラを有する。

表示部７２は、例えば、情報を表示するディスプレイである。表示部７２は、例えば被検査物Ｕが良品であるか否かの判定結果を表示する。また、表示部７２には、検査装置Ｓを使用する作業者の操作を受け付ける操作部（例えばタッチパネル）が設けられている。表示部７２は、作業者が行った操作の内容をＣＰＵ７４に通知する。

記憶部７３は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を含んでいる。記憶部７３は、制御装置７が実行するプログラムを記憶している。記憶部７３は、制御装置７が検査装置Ｓを制御するために用いる各種データを記憶している。

ＣＰＵ７４は、例えば記憶部７３に記憶されたプログラムを実行することにより、検査装置Ｓにおける検査処理に関する各種の制御を実行する。ＣＰＵ７４は、プログラムを実行することにより、制御部７４１及び判定部７４２として機能する。

制御部７４１は、通信部７１又は表示部７２を介して取得した作業者からの指示に基づいて、第１検査モードによる被検査物Ｕの検査及び第２検査モードによる被検査物Ｕの検査を実行する。制御部７４１は、まず、固定部１を所定の位置に移動させるように、固定部１に接続されたアクチュエータ（不図示）を制御する。制御部７４１は、例えば固定部１に設けられたセンサ（不図示）により被検査物Ｕが固定部１に固定されたことを検出すると、図１に示すように第１撮像部４が被検査物Ｕを撮影できる位置まで固定部１を移動させる。なお、固定部１の位置が固定されており、制御部７４１が固定部１の位置を移動させないように構成されていてもよい。

制御部７４１は、第１検査モードによる被検査物Ｕの検査を行う場合、発光部５を消灯させ、光照射部３を点灯させ、平面部材２の被検査物Ｕ側の面を黒色にした状態で第１撮像部４に被検査物Ｕを撮影させる。また、制御部７４１は、第２検査モードによる被検査物Ｕの検査を行う場合、光照射部３を消灯させ、発光部５を点灯させ、平面部材２の被検査物Ｕ側の面を白色にした状態で第２撮像部６に平面部材２を撮影させる。

制御部７４１は、通信部７１を介して、第１撮像部４から第１撮像画像を取得し、第２撮像部６から第２撮像画像を取得する。また、制御部７４１は、通信部７１を介して外部のサーバＴから基準画像データを取得する。具体的には、制御部７４１は、被検査物Ｕが良品であることを示す複数の良品画像パターン、及び被検査物Ｕが不良品であることを示す複数の不良品画像パターンを含む基準画像データをサーバＴから取得する。制御部７４１は、取得した第１撮像画像、第２撮像画像、良品画像パターン及び不良品画像パターンを記憶部７３に記憶させる。

判定部７４２は、第１撮像画像及び第２撮像画像に含まれる複数の画素の画素値に基づいて被測定物Ｕの良否を判定する。判定部７４２は、第１撮像画像及び第２撮像画像を良品画像パターン及び不良品画像パターンと比較することにより、被検査物Ｕが良品であるか否かを判定する。判定部７４２は、判定結果を表示部７２に表示させる。判定部７４２の動作の詳細については後述する。

［検査装置Ｓにおける検査の流れ］
図８は、本実施形態に係る検査装置Ｓにおける検査の流れを示すフローチャートである。制御部７４１は、被検査物Ｕが固定部１に固定されたことを検出すると（Ｓ１１）、平面部材２の被検査物Ｕ側が黒色になるように平面部材２を制御する（Ｓ１２）。その後、制御部７４１は、光照射部３を点灯させた後に（Ｓ１３）、第１撮像部４に被検査物Ｕを撮影させる（Ｓ１４）。制御部７４１は、第１撮像部４から取得した第１撮像画像を記憶部７３に記憶させる（Ｓ１５）。なお、Ｓ１２の処理とＳ１３の処理の実行順序は任意である。

続いて、制御部７４１は、平面部材２の被検査物Ｕ側が白色になるように平面部材２を制御する（Ｓ１６）。また、制御部７４１は、光照射部３を消灯させるとともに（Ｓ１７）、発光部５を点灯する（Ｓ１８）。なお、Ｓ１６、Ｓ１７及びＳ１８の各処理の実行順序は任意である。

続いて、制御部７４１は、第２撮像部６に、平面部材２において被検査物Ｕの像が投影された領域を撮影させる（Ｓ１９）。制御部７４１は、第２撮像部６から取得した第２撮像画像を記憶部７３に記憶させる（Ｓ２０）。その後、判定部７４２は、記憶部７３に記憶された第１撮像画像及び第２撮像画像を読み出して、それらの画像と、良品画像パターン又は不良品画像パターンを含む基準画像データとを比較することにより、被検査物Ｕの良否を判定する（Ｓ２１）。

なお、図８においては、検査装置ＳがＳ１２からＳ１５において第１検査モードの検査を実行した後に、Ｓ１６からＳ２０において第２検査モードの検査を実行する場合を例示したが、第１検査モードの検査と第２検査モードの検査の実行順序は任意である。検査装置Ｓは、第２検査モードの検査を実行した後に第１検査モードの検査を実行してもよく、複数の被検査物Ｕに対していずれか一方の検査モードでの検査を実行した後に、他方の検査モードでの検査を実行してもよい。

図９は、判定部７４２における良否判定処理の流れを示すフローチャートである。判定部７４２は、第１撮像画像に基づいて被検査物Ｕの良否を判定する処理、及び第２撮像画像に基づいて被検査物Ｕの良否を判定する処理の両方の処理を図９に示す方法で実行してもよく、一方の処理を図９に示す方法で実行し、他方の処理を他の方法で実行してもよい。

図９に示すフローチャートは、判定部７４２が記憶部７３から撮像画像（第１撮像画像又は第２撮像画像）を取得する処理から開始している（Ｓ３１）。判定部７４２は、取得した撮像画像と、制御部７４１がサーバＴから取得した複数の良品画像パターンとを比較する（Ｓ３２）。

判定部７４２は、撮像画像と、制御部７４１が取得した複数の良品画像パターンとを比較した結果、撮像画像と複数の良品画像パターンそれぞれとの差が、所定の第１閾値未満であると判定した場合に（Ｓ３３におけるＹＥＳ）、被検査物Ｕを良品であると判定する（Ｓ３４）。判定部７４２が第１撮像画像に基づいて被検査物Ｕの良否を判定する場合、「撮像画像と良品画像パターンとの差」は、例えば、第１撮像画像における画素間の輝度差の最大値と良品画像パターンにおける画素間の輝度差の最大値との差、最大の輝度値（すなわち最も明るい画素の輝度値）の差、周辺よりも輝度値が大きい領域（以下、薄い領域という場合がある）の数の差、又は薄い領域の大きさの差である。

判定部７４２が第２撮像画像に基づいて被検査物Ｕの良否を判定する場合、「撮像画像と良品画像パターンとの差」は、第２撮像画像における画素間の輝度差の最大値と良品画像パターンにおける画素間の輝度差の最大値との差、最小の輝度値（すなわち最も暗い画素の輝度値）の差、周辺よりも輝度値が小さい領域（以下、濃い領域という場合がある）の数の差、又は濃い領域の大きさの差である。

図１０は、判定部７４２が、第２撮像画像と、第２撮像画像用の良品画像パターンとに基づいて被検査物Ｕの良否を判定する方法を模式的に示す図である。図１０（ａ）は、被検査物Ｕの撮像画像と複数の良品画像パターンそれぞれとの差が小さく、被検査物Ｕが良品と判定される場合を示している。図１０（ｂ）は、被検査物Ｕの撮像画像が複数の良品画像パターンのいずれかよりも悪く、被検査物Ｕが不良品と判定される場合を示している。

図１０（ａ）の破線で示すように、被検査物Ｕの表面に形成されたヒケ又はポッティング等の影響により、被検査物Ｕの撮像画像には周辺領域よりも濃い領域が含まれている場合がある。判定部７４２は、被検査物Ｕの撮像画像を複数の良品画像パターンと比較し、ヒケ又はポッティングにより生じた濃い領域が許容範囲であるか否かに基づいて、被検査物Ｕが良品であるか否かを判定する。図６（ａ）に示す例においては、撮像画像に含まれる濃い領域の大きさ及び数が、複数の良品画像パターンのうちの少なくとも一つと同等レベル以下であることから、判定部７４２は被検査物Ｕが良品であると判定する。

図１０（ｂ）に示す例においては、撮像画像に含まれる濃い領域の数が、全ての良品画像パターンに含まれる濃い領域の数よりも多いので、判定部７４２は被検査物Ｕが不良品であると判定する。判定部７４２は、撮像画像に含まれる濃い領域の面積が、全ての良品画像パターンに含まれる濃い領域の面積よりも大きい場合に被検査物Ｕが不良品であると判定してもよい。

図９に示すように、判定部７４２は、撮像画像と複数の良品画像パターンのいずれかとの差が所定の第１閾値以上であると判定した場合に（Ｓ３３におけるＮＯ）、過去の所定の期間内の不良率を算出する。過去の所定の期間は、金型の状態が変化する期間に基づいて定められた期間であり、例えば１日である。判定部７４２は、算出した不良率が所定の閾値よりも大きい場合（Ｓ３５においてＹＥＳ）、被検査物Ｕの成形に用いられている金型が変化したことにより、良品であるにもかかわらず撮像画像と複数の良品画像パターンとの差が大きくなっているのか否かを判別するために、撮像画像と複数の不良品画像パターンとを比較する（Ｓ３６）。

図１１は、時間の経過と共に良品画像パターンとの差分が大きくなる様子を示す図である。図１１に示すように、被検査物Ｕを製造する際に用いられる金型の状態は時間の経過と共に変化する。その結果、時間の経過と共に、当該金型を用いて製造された被検査物Ｕの撮像画像と制御部７４１で取得された良品画像パターンとの差は徐々に大きくなり、所定の第１閾値よりも大きくなる場合がある。この場合、被検査物Ｕが要求される品質を満たしているにもかかわらず、判定部７４２が撮像画像と複数の良品画像パターンのいずれかとの差が第１閾値以上であると判定してしまう場合がある。

そこで、図９に示すように、判定部７４２は、撮像画像と複数の不良品画像パターンとを比較した結果、撮像画像と複数の不良品画像パターンそれぞれとの差が所定の第２閾値以上であると判定した場合に（Ｓ３７におけるＹＥＳ）、撮像画像を複数の良品画像パターンに追加するとともに（Ｓ３８）、被検査物Ｕを良品であると判定する（Ｓ３４）。撮像画像と不良品画像パターンとの差は、例えば、撮像画像における画素間の輝度差の最大値と不良品画像パターンにおける画素間の輝度差の最大値との差、最小の輝度値の差、濃い領域の数の差、又は濃い領域の大きさの差である。判定部７４２は、Ｓ３５において不良率が閾値以下であると判定した場合（Ｓ３５におけるＮＯ）、金型の状態が変化していないと判定し、被検査物Ｕを不良品であると判定する（Ｓ３９）。

図１２は、判定部７４２が、第２撮像画像と、第２撮像画像用の不良品画像パターンとに基づいて被検査物Ｕの良否を判定する方法を模式的に示す図である。図１２に示すように、判定部７４２は、被検査物Ｕの撮像画像を不良品画像パターンと比較し、例えば撮像画像における濃い領域の数及び大きさが、複数の不良品画像パターンそれぞれと同等の範囲に含まれていない場合に、被検査物Ｕを良品と判定する。

図９に示すように、判定部７４２は、撮像画像と複数の不良品画像パターンのいずれかとの差が、所定の第２閾値未満であると判定した場合に（Ｓ３７におけるＮＯ）、被検査物Ｕを不良品であると判定する（Ｓ３９）。このように、判定部７４２が撮像画像を複数の良品画像パターンと比較した結果、不良率が閾値よりも大きいことを条件として撮像画像を複数の不良品画像パターンと比較することにより、判定部７４２は通常状態において撮像画像と複数の不良品画像パターンとを比較する必要がない。その結果、検査装置Ｓは検査時間を短縮することができる。

［検査の流れの変形例］
図１３は、検査装置Ｓにおける検査の流れの変形例を示す図である。図９に示した検査の流れにおいては、撮像画像と複数の良品画像パターンそれぞれとの差が第１閾値以上であると判定部７４２が判定した場合に、撮像画像と不良品画像パターンとを比較した。これに対して、図１３に示す検査の流れにおいては、撮像画像と複数の良品画像パターンそれぞれとの差が第１閾値以上であると判定部７４２が判定した場合に、制御部７４１が、被検査物Ｕが良品であるか否かを示す指示を外部から取得する。

図１３におけるＳ４１からＳ４４は、図９におけるＳ３１からＳ３４と同じなので説明を省略する。判定部７４２は、撮像画像と複数の良品画像パターンとを比較した結果、撮像画像と複数の良品画像パターンのいずれかとの差が所定の第１閾値以上であると判定した場合に（Ｓ４３におけるＮＯ）、撮像画像を出力する（Ｓ４５）。判定部７４２は、例えば撮像画像を表示部７２に表示させる。

判定部７４２は、制御部７４１が、被検査物Ｕの検査者から被検査物Ｕが良品であることを示す指示を取得したか否かを判定する（Ｓ４６）。判定部７４２は、例えば検査者が検査装置Ｓに設けられている操作部を操作して入力した情報に基づいて、検査者が、被検査物Ｕが良品であることを示す指示を取得したか否かを判定する。この場合、検査者が目視で撮像画像を確認したり、被検査物Ｕを確認したりすることにより、検査者自身の経験及び知識等に基づいて、被検査物Ｕが良品であるか否かを判定する。そして、検査者が、被検査物Ｕが良品であると判定した場合、検査装置Ｓの操作部において被検査物Ｕが良品であることを示す指示を入力する。

判定部７４２は、出力した撮像画像が示す被検査物Ｕが良品であることを示す指示が取得されたと判定した場合（Ｓ４６においてＹＥＳ）、撮像画像を複数の良品画像パターンに追加する（Ｓ４７）。判定部７４２は、出力した撮像画像が示す被検査物Ｕが良品であることを示す指示が取得されていないと判定した場合（Ｓ４６においてＮＯ）、被検査物Ｕが不良品であると判定する（Ｓ４８）。なお、判定部７４２は、Ｓ４５において不良率が閾値より大きいことを条件として撮像画像を出力してもよい。

［実施例］
図１４は、検査装置の実施例としての検査装置Ｓ１の構成を示す図である。検査装置Ｓ１においては、被検査物Ｕの検査を行う作業者が固定部１に被検査物Ｕを載置しやすくするために、被検査物Ｕを固定する固定部１の位置を水平方向に移動させることができるように構成されている。具体的には、検査装置Ｓ１は、固定部１を水平方向に移動させるためのアクチュエータ８を備えている。

アクチュエータ８は、作業者の操作に応じて、固定部１が筐体外にある図１４（ａ）に示す状態から、固定部１が筐体内にある図１４（ｂ）に示す状態になるように、固定部１を移動させる。アクチュエータ８は、例えば、不図示の操作部（例えば押しボタンスイッチ）における作業者の操作を検出した制御装置７の制御に基づいて動作する。アクチュエータ８は、例えば、固定部１における被検査物Ｕの領域以外の両側の領域に接触して固定部１を移動させることができる搬送用ベルトを有しており、搬送用ベルトが移動することにより固定部１の位置を移動させることができる。

被検査面が水平方向になった状態で固定部１に固定された被検査物Ｕを検査するために、平面部材２がアクチュエータ８の上方に設けられており、第１撮像部４及び発光部５がアクチュエータ８の下方に設けられている。また、第２撮像部６は、平面部材２の斜め下の位置から平面部材２を撮影できるように設けられている。このように検査装置Ｓ１が構成されていることで、検査装置Ｓ１は、作業者が被検査物Ｕを固定部１に載置しやすい位置（例えば検査装置Ｓ１の筐体の外部）において被検査物Ｕを固定部１に載置した後に被検査物Ｕの検査を行い、検査が終了した後に、作業者が被検査物Ｕを交換しやすい位置に固定部１を戻すことができる。その結果、作業者が効率良く検査を行うことができる。なお、作業者が被検査物Ｕを固定部１に載置する代わりに、不図示のアクチュエータが被検査物Ｕを固定部１に載置してもよい。

［変形例１］
本実施形態に係る検査装置Ｓにおいては、複数の良品画像パターンと複数の不良品画像パターンとがサーバＴに記憶されており、制御装置７の制御部７４１が、サーバＴに記憶されている複数の良品画像パターンと複数の不良品画像パターンとを取得する例を示したが、これに限定されない。複数の良品画像パターンと複数の不良品画像パターンとが、制御装置７の記憶部７３に記憶されており、制御部７４１は、制御装置７の記憶部７３に記憶されている複数の良品画像パターンと複数の不良品画像パターンを取得してもよい。

［変形例２］
上記実施形態では、判定部７４２は、撮像画像を複数の良品画像パターンと比較することにより被検査物Ｕが良品又は不良品であるかを判定したが、判定部７４２が判定する方法はこれに限定されない。判定部７４２は、良品の被検査物Ｕに対応する複数の学習用撮像画像と、不良品の被検査物Ｕに対応する複数の学習用撮像画像とを教師データとして学習させた機械学習モデルに第２撮像部６が生成した撮像画像を入力して得られる結果に基づいて、被検査物Ｕが良品又は不良品であるかを判定するようにしてもよい。この場合、検査装置Ｓが機械学習モデルを記憶部７３に記憶していてもよく、サーバＴが機械学習モデルを記憶していてもよい。

［変形例３］
上記実施形態では、検査装置Ｓが一つの第２撮像部６を用いて被検査物Ｕの投影画像を撮像する例を示したが、検査装置Ｓが複数の第２撮像部６を有しており、判定部７４２が、複数の第２撮像部６が生成した複数の撮像画像に基づいて被検査物Ｕが良品であるか否かを判定してもよい。

［変形例４］
上記実施形態では、判定部７４２が、基準画像データと撮像画像とを比較することによって被検査物Ｕの良否を判定したが、判定部７４２が被検査物Ｕの良否を判定する方法はこれに限らない。判定部７４２は、例えば、第２撮像画像に所定の輝度以上の領域が含まれているか否かを判定することにより被検査物Ｕの良否を判定してもよい。

［本実施形態に係る検査装置Ｓによる効果］
本実施形態に係る検査装置Ｓは、光を透過する被検査物Ｕを固定するための固定部１と、固定部１の後方に設けられた平面部材２と、被検査物Ｕと平面部材２との間の空間に平面部材２の色と異なる光を照射する光照射部３と、被検査物Ｕの前方から被検査物Ｕを撮影することにより第１撮像画像を生成する第１撮像部４と、第１撮像画像に含まれる複数の画素の画素値に基づいて被検査物Ｕの良否を判定する判定部７４２と、を有する。検査装置Ｓは、このような構成を有することにより、透明な被検査物Ｕに細い線状の傷が形成されていることを検出することができる。

また、検査装置Ｓは、被検査物Ｕの前方から光を発する発光部５と、光照射部３が光を照射しておらず、発光部５が光を発している間に平面部材２に投影された投影画像を撮影することにより第２撮像画像を生成する第２撮像部６と、をさらに有し、判定部７４２は、第２撮像画像に含まれる複数の画素の画素値にさらに基づいて被検査物Ｕの良否を判定する。検査装置Ｓは、このような構成を有することにより、被検査物Ｕの表面にヒケ又はポッティングが形成されていることも検出することができる。

また、平面部材２は、第１撮像部４が被検査物Ｕを撮影する間と、第２撮像部６が被検査物Ｕを撮影する間とで、被検査物Ｕの側の面の色を変化させる。例えば、平面部材２は、光照射部３が白色の光を照射している状態で第１撮像部４が被検査物Ｕを撮影する間に被検査物Ｕの側の面を第１色にし、発光部５が光を発している状態で第２撮像部６が平面部材２を撮影する間に被検査物Ｕの側の面を第１色よりも輝度が高い第２色にする。検査装置Ｓは、このような構成を有することにより、一つの平面部材２を用いて、第１撮像部４が生成した第１撮像画像を用いた検査と第２撮像部６が生成した第２撮像画像を用いた検査を順次実行することが可能になる。

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ず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。

１ 固定部
２ 平面部材
３ 光照射部
４ 第１撮像部
５ 発光部
６ 第２撮像部
７ 制御装置
８ アクチュエータ
２１ 回転体
２２ シート材
２３ シート材
５１ 発光ダイオード
５２ 拡散光発生部
６１ 撮像光学系
６２ 撮像素子
７１ 通信部
７２ 表示部
７３ 記憶部
７４ ＣＰＵ
７４１ 制御部
７４２ 判定部

Claims (6)

1. 光を透過する被検査物を固定するための固定部と、
   前記固定部の後方に設けられた平面部材と、
   前記被検査物と前記平面部材との間の空間に前記平面部材の色と異なる色の光を照射する光照射部と、
   前記被検査物の前方から前記被検査物を撮影することにより第１撮像画像を生成する第１撮像部と、
   前記第１撮像画像に含まれる複数の画素の画素値に基づいて前記被検査物の良否を判定する判定部と、
   を有する検査装置。
2. 前記光照射部は、前記第１撮像部の画角外に設けられている、
   請求項１に記載の検査装置。
3. 前記被検査物に向けて光を発する発光部と、
   前記光照射部が光を照射しておらず、前記発光部が光を発している間に前記平面部材に投影された投影画像を撮影することにより第２撮像画像を生成する第２撮像部と、
   をさらに有し、
   前記判定部は、前記第２撮像画像に含まれる複数の画素の画素値にさらに基づいて前記被検査物の良否を判定する、
   請求項１又は２に記載の検査装置。
4. 前記平面部材は、前記第１撮像部が前記被検査物を撮影する間と、前記第２撮像部が前記被検査物を撮影する間とで、前記被検査物の側の面の色を変化させる、
   請求項３に記載の検査装置。
5. 前記平面部材は、前記光照射部が白色の光を照射している状態で前記第１撮像部が前記被検査物を撮影する間に前記被検査物の側の面を第１色にし、前記発光部が光を発している状態で前記第２撮像部が前記平面部材を撮影する間に前記被検査物の側の面を前記第１色よりも輝度が高い第２色にする、
   請求項４に記載の検査装置。
6. 光を透過する被検査物を固定するステップと、
   前記被検査物の後方に設けられた平面部材と、
   前記被検査物と前記平面部材との間の空間に前記平面部材の色と異なる色の光を照射するステップと、
   前記空間に光を照射している間に、前記被検査物の前方から前記被検査物を撮影することにより第１撮像画像を生成するステップと、
   前記第１撮像画像に含まれる複数の画素の画素値に基づいて前記被検査物の良否を判定するステップと、
   を有する検査方法。
   
   

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