JP2021067586A - Visual inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、曲面部を有するワークの被検査面を検査する外観検査装置に関する。 The present invention relates to an appearance inspection device that inspects a surface to be inspected of a work having a curved surface portion.
ロボットアームに撮像装置を取り付け、この撮像装置で、曲面部を有するワークの被検査面を検査する外観検査装置が提案されている(特許文献1参照)。特許文献1の外観検査装置は、ワークの被検査面を撮影する撮像装置と、撮像装置をワークの曲面部に沿って移動させるロボットアームと、撮像装置が撮影した画像を読み込むことでワーク被検査面の傷等を検出するとともにロボットアームを制御する制御部とを備える。上記外観検査装置であれば、ロボットアームによって、ワークの被検査面の法線方向から、撮像装置で被検査面を撮影するとともに、撮像装置をワークの曲面部に沿って移動させることができるので、曲面部を有するワークの被検査面を検査することが可能となる。
A visual inspection device has been proposed in which an image pickup device is attached to a robot arm and the surface to be inspected of a workpiece having a curved surface portion is inspected with this image pickup device (see Patent Document 1). The appearance inspection device of
上記外観検査装置において、ワークの被検査面を高倍率(高精度)で検査するためには、撮像装置で用いられるレンズを高倍率なレンズにする必要がある。この場合、レンズは、被写界深度が浅くなり、例えば、0.7μm/dotの分解能を有するレンズの場合、被写界深度は30μm程度となる。一方、撮像装置を取り付けたロボットアームは、サーボ制御されている影響により100〜300μm程度の振動量で振動している。このような場合、撮像装置の被写界深度より、ロボットアームの振動量の方が大きいため、ワークの被検査面で安定してピントが合わず、ワークの被検査面を高精度に検査することができないという問題がある。 In the above-mentioned visual inspection device, in order to inspect the surface to be inspected of the work with high magnification (high accuracy), it is necessary to use a high-magnification lens for the lens used in the imaging device. In this case, the depth of field of the lens becomes shallow. For example, in the case of a lens having a resolution of 0.7 μm / dot, the depth of field is about 30 μm. On the other hand, the robot arm to which the image pickup device is attached vibrates with a vibration amount of about 100 to 300 μm due to the influence of servo control. In such a case, since the vibration amount of the robot arm is larger than the depth of field of the imaging device, the surface to be inspected of the work is not stably in focus, and the surface to be inspected of the work is inspected with high accuracy. There is a problem that it cannot be done.
以上の問題に鑑みて、本願発明の課題は、曲面部を有するワークの被検査面を高い倍率で適正に検査することができる外観検査装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an appearance inspection apparatus capable of appropriately inspecting the surface to be inspected of a work having a curved surface portion at a high magnification.
上記課題を解決するために、本発明は、ワークの曲面部を含む被検査面の外観を検査する外観検査装置において、前記被検査面を撮像するための撮像装置と、前記撮像装置および前記ワークのうちの一方を含む可動体と、前記可動体の被当接部に当接し、前記可動体を前記被検査面の形状に沿うように案内するガイド機構を構成するガイド部と、前記可動体を前記被検査面の形状に沿うように移動させるロボットアームと、前記ロボットアームの側および前記可動体の側の双方に接続され、前記被当接部を前記ガイド部に弾性をもって押し付けるダンパ装置と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention relates to an image pickup device for inspecting the appearance of a surface to be inspected including a curved surface portion of the work, an image pickup device for imaging the surface to be inspected, the image pickup device, and the work. A movable body including one of the two, a guide portion constituting a guide mechanism that abuts on the contacted portion of the movable body and guides the movable body along the shape of the surface to be inspected, and the movable body. A robot arm that moves the device along the shape of the surface to be inspected, and a damper device that is connected to both the robot arm side and the movable body side and elastically presses the contacted portion against the guide portion. , It is characterized in that.
本発明において、ロボットアームは、撮像装置およびワークのうちの一方を含む可動体を、ワークの被検査面の形状に沿って移動させるため、撮像装置は、ワークの曲面部を含む被検査面に対して適正な位置でワークの被検査面を撮像することができる。また、ロボットアームの側およびホルダの側の双方にダンパ装置が接続されており、ダンパ装置は、可動体の被当接部をガイド部に弾性をもって押し付ける。従って、サーボ制御による振動がロボットアームに発生した場合でも、撮像装置の振動を抑制することができる。それ故、撮像装置に高倍率なレンズを用いたために被写界深度が浅くなったとしても、ワークの
被検査面が撮像装置の被写界深度内に位置する。それ故、曲面部を有するワークの被検査面を高い倍率で適正に撮像し、検査することができる。
In the present invention, the robot arm moves a movable body including one of the image pickup device and the work along the shape of the surface to be inspected of the work, so that the image pickup device is moved to the surface to be inspected including the curved surface portion of the work. On the other hand, the surface to be inspected of the work can be imaged at an appropriate position. Further, a damper device is connected to both the robot arm side and the holder side, and the damper device elastically presses the contacted portion of the movable body against the guide portion. Therefore, even when the vibration due to the servo control is generated in the robot arm, the vibration of the image pickup apparatus can be suppressed. Therefore, even if the depth of field becomes shallow due to the use of a high-magnification lens in the image pickup apparatus, the surface to be inspected of the work is located within the depth of field of the image pickup apparatus. Therefore, the surface to be inspected of the work having the curved surface portion can be appropriately imaged and inspected at a high magnification.
本発明において、前記ロボットアームは、前記ロボットアームは、前記撮像装置の中心光軸と、前記被検査面のうち、前記撮像装置の中心光軸と重なる位置における法線方向との相対位置関係が一定となるように前記可動体の姿勢を調整する態様を採用することができる。例えば、前記ロボットアームは、前記撮像装置の中心光軸と、前記被検査面のうち、前記撮像装置の中心光軸と重なる位置における法線方向とが一致するように前記可動体の姿勢を調整する態様を採用することができる。なお、撮像装置の中心光軸と被検査面の法線方向との相対位置関係とは、中心光軸と法線方向とが成す角度を意味する。 In the present invention, the robot arm has a relative positional relationship between the central optical axis of the imaging device and the normal direction at a position of the surface to be inspected that overlaps the central optical axis of the imaging device. A mode in which the posture of the movable body is adjusted so as to be constant can be adopted. For example, the robot arm adjusts the posture of the movable body so that the central optical axis of the imaging device and the normal direction of the surface to be inspected at a position overlapping the central optical axis of the imaging device coincide with each other. It is possible to adopt the embodiment of the above. The relative positional relationship between the central optical axis of the image pickup apparatus and the normal direction of the surface to be inspected means the angle formed by the central optical axis and the normal direction.
本発明において、前記ガイド部は、前記被検査面の断面形状と同一のガイド面を構成している態様を採用することができる。 In the present invention, the guide portion can adopt an aspect in which the guide surface has the same cross-sectional shape as the surface to be inspected.
本発明において、前記ガイド部は、前記ワークと同一形状を有する部材である態様を採用することができる。 In the present invention, the guide portion can adopt an embodiment in which the member has the same shape as the work.
本発明において、前記ガイド部は、前記ワークの一部の領域である態様を採用してもよい。 In the present invention, the guide portion may adopt an aspect that is a part region of the work.
本発明において、前記曲面部の断面形状が放物線であり、前記ガイド部は、離間する2箇所で固定されて前記2箇所の間で放物線状に撓んだ線状部材を含む態様を採用することができる。 In the present invention, the cross-sectional shape of the curved surface portion is a parabola, and the guide portion includes an embodiment in which a linear member is fixed at two separated locations and bent in a parabolic shape between the two locations. Can be done.
本発明において、前記被当接部が前記被検査面の断面形状と同一のガイド面を構成している態様を採用することができる。 In the present invention, it is possible to adopt an embodiment in which the contacted portion constitutes a guide surface having the same cross-sectional shape as the surface to be inspected.
本発明において、前記可動体が前記撮像装置を含む態様を採用することができる。この場合、前記可動体は、照明装置を含み、前記ロボットアームは、前記照明装置の中心光軸と、前記被検査面のうち、前記照明装置の中心光軸と重なる位置における法線方向との相対位置関係が一定となるように前記可動体の姿勢を調整する態様を採用することができる。なお、照明装置の中心光軸と被検査面の法線方向との相対位置関係とは、中心光軸と法線方向とが成す角度を意味する。 In the present invention, an embodiment in which the movable body includes the image pickup device can be adopted. In this case, the movable body includes a lighting device, and the robot arm has a normal direction of the central optical axis of the lighting device and a position of the surface to be inspected that overlaps the central optical axis of the lighting device. An embodiment in which the posture of the movable body is adjusted so that the relative positional relationship is constant can be adopted. The relative positional relationship between the central optical axis of the lighting device and the normal direction of the surface to be inspected means the angle formed by the central optical axis and the normal direction.
本発明において、前記可動体が前記ワークを含む態様を採用してもよい。 In the present invention, the mode in which the movable body includes the work may be adopted.
本発明において、前記撮像装置は、ラインセンサカメラまたはエリアセンサカメラである態様を採用することができる。 In the present invention, the image pickup apparatus can adopt an aspect of being a line sensor camera or an area sensor camera.
本発明において、前記ロボットアームは、6軸ロボットアームである態様を採用することができる。 In the present invention, the robot arm can adopt an aspect of being a 6-axis robot arm.
本発明において、ロボットアームは、撮像装置およびワークのうちの一方を含む可動体を、ワークの被検査面の形状に沿って移動させるため、撮像装置は、ワークの曲面部を含む被検査面に対して適正な位置でワークの被検査面を撮像することができる。また、ロボットアームの側およびホルダの側の双方にダンパ装置が接続されており、ダンパ装置は、可動体の被当接部をガイド部に弾性をもって押し付ける。従って、サーボ制御による振動がロボットアームに発生した場合でも、撮像装置の振動を抑制することができる。それ故、撮像装置に高倍率なレンズを用いたため、被写界深度が浅くなったとしても、ワークの
被検査面が撮像装置の被写界深度内に位置する。それ故、曲面部を有するワークの被検査面を高い倍率で適正に撮像し、検査することができる。
In the present invention, the robot arm moves a movable body including one of the image pickup device and the work along the shape of the surface to be inspected of the work, so that the image pickup device is moved to the surface to be inspected including the curved surface portion of the work. On the other hand, the surface to be inspected of the work can be imaged at an appropriate position. Further, a damper device is connected to both the robot arm side and the holder side, and the damper device elastically presses the contacted portion of the movable body against the guide portion. Therefore, even when the vibration due to the servo control is generated in the robot arm, the vibration of the image pickup apparatus can be suppressed. Therefore, since a high-magnification lens is used for the image pickup apparatus, the surface to be inspected of the work is located within the depth of field of the image pickup apparatus even if the depth of field becomes shallow. Therefore, the surface to be inspected of the work having the curved surface portion can be appropriately imaged and inspected at a high magnification.
図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る外観検査装置を説明する。なお、以下の説明において。互いに直交する3方向をX軸方向、Y軸方向、およびZ軸方向として説明する。また、X軸方向の一方側にX1を付し、X軸方向の他方側にX2に付し、Y軸方向の一方側にY1を付し、Y軸方向の他方側にY2に付し、Z軸方向の一方側にZ1を付し、Z軸方向の他方側にZ2に付して説明する。また、被検査面11に対する法線が延在する方向を法線方向Lvとして図示してある。 The visual inspection apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following explanation. The three directions orthogonal to each other will be described as the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. Further, X1 is attached to one side in the X-axis direction, X2 is attached to the other side in the X-axis direction, Y1 is attached to one side in the Y-axis direction, and Y2 is attached to the other side in the Y-axis direction. Z1 will be attached to one side in the Z-axis direction, and Z2 will be attached to the other side in the Z-axis direction. Further, the direction in which the normal line extends with respect to the surface to be inspected 11 is shown as the normal direction Lv.
[実施形態1)
(全体構成)
図1は、本発明の実施形態1に係る外観検査装置1の構成を模式的に示す説明図である。なお、図1には、ロボットアーム50をロボットアーム50による移動方向である矢印Fで示してある。
[Embodiment 1)
(overall structure)
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the
図1に示す外観検査装置1は、ワーク10の曲面部112を含む被検査面11の外観を検査する装置である。このため、外観検査装置1は、被検査面11を撮像するための撮像装置20を有している。また、外観検査装置1は、撮像装置20およびワーク10のうちの一方を含む可動体80と、可動体80の被当接部81に当接し、可動体80を被検査面11の形状に沿うように案内するガイド機構90を構成するガイド部40と、ガイド機構90に沿って可動体80を被検査面11の形状に沿うように移動させるロボットアーム50とを有している。ロボットアーム50は、支持部材70を介して可動体80を駆動する。
The
可動体80は、撮像装置20を含む。このため、ワーク10は固定されている。ワーク10は、X軸方向に延在する被検査面11をZ軸方向の一方側Z1に向けた板状部材である。ワーク10の被検査面11には、X軸方向の中間部分に平面部111が設けられ、X軸方向の一方側X1の端部、およびX軸方向の他方側X2の端部の各々に凸状の曲面部112が設けられている。かかる構成のワーク10としては、例えば、携帯型ディスプレイを挙げることができる。
The
ガイド部40は、X軸方向に延在するガイド面41をZ軸方向の一方側Z1に向けた部材である。ガイド面41には、X軸方向の中間部分に平面部411が設けられ、X軸方向の一方側X1の端部、およびX軸方向の他方側X2の端部の各々に凸状の曲面部412が設けられている。ガイド面41のXZ断面は、ワーク10の被検査面11のXZ断面と形状およびサイズが同一である。
The
可動体80は、ワーク10に対してZ軸方向の一方側Z1で撮像レンズ21をZ軸方向の他方側Z2に向けた撮像装置20と、撮像装置20を保持するホルダ30とを有してい
る。ホルダ30は、ガイド部40に対して当接する板部31と、板部31からワーク10の被検査面11と対向するようにY軸方向の他方側Y2に延在したアーム部32とを有しており、板部31によって、可動体80の被当接部81が構成されている。アーム部32には、撮像レンズ21をワーク10に向けた撮像装置20が保持されている。従って、撮像装置20の撮像レンズ21は、板部31とX軸方向の同一の位置にある。撮像装置20は、ラインセンサカメラまたはエリアセンサカメラである。本形態において、撮像装置20は、ラインセンサカメラである。
The
このように構成した外観検査装置1において、ロボットアーム50の側と可動体80の側とに接続するように、ダンパ装置60が設けられている。例えば、ホルダ30は、板部31からZ軸方向の一方側Z1に向けて延在する軸部33を有しており、軸部33は、ロボットアーム50に保持された支持部材70の軸穴(図示せず)に軸線方向に移動可能に支持されている。また、軸部33の周りには、ダンパ装置60が設けられている。
In the
ダンパ装置60は、例えば、圧縮コイルバネ61である。圧縮コイルバネ61は、板部31と支持部材70の間で圧縮されている。従って、圧縮コイルバネ61の一方の端部は板部31に接続され、圧縮コイルバネ61の他方の端部は支持部材70に接続されている。それ故、ダンパ装置60(圧縮コイルバネ61)は、可動体80の被当接部81(ホルダ30の板部31)をガイド部40に弾性をもって押し付けている。
The damper device 60 is, for example, a compression coil spring 61. The compression coil spring 61 is compressed between the plate portion 31 and the
(ロボットアーム50の構成、および本形態の主な効果)
図2は、図1に示す外観検査装置1に用いたロボットアーム50の説明図である。図3は、図1に示す外観検査装置1において、曲面部112等を撮像する様子を示す説明図である。
(Structure of
FIG. 2 is an explanatory view of the
図2に示すように、ロボットアーム50は、第1軸L1周り、第2軸L2周り、第3軸L3周り、第4軸L4周り、第5軸L5周り、および第6軸L6周りに回転可能な回転部を有する6軸ロボットアームである。
As shown in FIG. 2, the
本形態の外観検査装置1を用いて、ワーク10の被検査面11の傷等の有無を検査するには、まず、ロボットアーム50に対して教示作業を行い、ロボットアーム50の制御装置(図示せず)に対し、検査プログラムを保持させる。かかる教示作業では、まず、撮像装置20を含む可動体80をガイド機構90に沿ってX軸方向に手動で移動させるとともに、ガイド機構90に沿ってZ軸方向に手動で移動させ、その際の動きを検査プログラムとして記憶させる。
In order to inspect the
また、可動体80を移動させる際に可動体80の姿勢を切り換え、図3に実線で示すように、撮像装置20によってワーク10の被検査面11の平面部111を撮像する際、および図3に一点鎖線で示すように、撮像装置20によってワーク10の被検査面11の曲面部112を撮像する際のいずれにおいても、撮像レンズ21の中心光軸L0と、ワーク10の被検査面11(平面部111および曲面部112)のうち、中心光軸L0と重なる位置における法線方向Lvとの相対位置関係が同一となるように教示作業を行う。本形態では、撮像レンズ21の中心光軸L0と、ワーク10の被検査面11のうち、中心光軸L0と重なる位置における法線方向Lvとが一致するように教示作業を行う。従って、撮像レンズ21の中心光軸L0上における撮像装置20とワーク10の被検査面11との距離が一定に保持される。
Further, when the
それ故、ロボットアーム50によって、ホルダ30をガイド面41に沿ってX軸方向に移動させる間、撮像装置20によってワーク10の被検査面11を撮像すれば、撮像装置20は、ワーク10の曲面部112を含む被検査面11全体に対して適正な距離の位置で
ワーク10の被検査面11を撮像することができる。また、撮像結果を制御部において画像解析すれば、傷等の有無を検査することができる。
Therefore, if the
また、本形態の外観検査装置1では、ロボットアーム50の側および可動体80の側の双方にダンパ装置60が接続されているため、ダンパ装置60は、可動体80の被当接部81をガイド部40に弾性をもって押し付ける。従って、サーボ制御による振動がロボットアーム50に発生した場合でも、撮像装置20の振動を抑制することができる。それ故、撮像装置20の撮像レンズ21を高倍率なレンズにしたために撮像レンズ21の被写界深度が浅くなったとしても、ワーク10の被検査面11が撮像装置20の被写界深度内に位置する。よって、曲面部112を有するワーク10の被検査面11を高い倍率で適正に撮像し、検査することができる。例えば、撮像レンズ21の被写界深度が30μm程度である場合にロボットアーム50に100〜300μm程度の振動が発生している場合でも、ワーク10の被検査面11を高い倍率で適正に撮像し、検査することができる。
Further, in the
[実施形態1の変形例1]
上記実施形態1では、撮像装置20を可動体80の側に設けたが、ワーク10を可動体80の側に設けてもよい。
[
In the first embodiment, the
[実施形態1の変形例2]
上記実施形態1では、ガイド部40をワーク10のY軸方向の一方側に配置したが、ワーク10のY軸方向の両側にガイド部40を配置してもよい。
[Modification 2 of Embodiment 1]
In the first embodiment, the
上記実施形態1では、ワーク10よりY軸方向の幅が狭い部材をガイド部40として用いたが、ワーク10とサイズおよび形状が同一の部材をガイド部40として用いてもよい。例えば、ワーク10と同時に製造された部材をガイド部40として用いてもよい。
In the first embodiment, a member having a width narrower in the Y-axis direction than the
上記実施形態1では、ワーク10とは別の部材をガイド部40として用いたが、ワーク10の被検査面11と異なる位置に、被検査面11と同一形状の領域が一部に存在する場合、かかる一部の領域をガイド部として用いてもよい。
In the first embodiment, a member different from the
[実施形態2]
図4は、本発明の実施形態2に係る外観検査装置1の構成を模式的に示す説明図である。図5は、図4に示す外観検査装置1において、曲面部113等を撮像する様子を示す説明図である。なお、図4には、ロボットアーム50をロボットアーム50による移動方向である矢印Fで示してある。また、本形態の基本的な構成は、実施形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して説明する。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the
図4に示す外観検査装置1も、実施形態1と同様、ワーク10の曲面部112を含む被検査面11の外観を検査する装置である。このため、外観検査装置1は、被検査面11を撮像するための撮像装置20を有している。また、外観検査装置1は、撮像装置20およびワーク10のうちの一方を含む可動体80と、可動体80の被当接部81に当接し、可動体80を被検査面11の形状に沿うように案内するガイド機構90を構成するガイド部40と、可動体80をガイド機構90に沿って移動させるロボットアーム50とを有している。
Similar to the first embodiment, the
実施形態1において、可動体80は撮像装置20を含んでいたのに対し、本形態において、可動体80は、ワーク10を含む。このため、撮像装置20は、ワーク10に対してZ軸方向の他方側Z2で撮像レンズ21をZ軸方向の一方側Z1に向けた状態で固定されている。ワーク10は、X軸方向に延在する被検査面11をZ軸方向の他方側Z2に向けた板状部材である。ワーク10の被検査面11には、X軸方向の中間部分に平面部111
が設けられ、X軸方向の一方側X1の端部、およびX軸方向の他方側X2の端部の各々に凹状の曲面部113が設けられている。
In the first embodiment, the
Is provided, and a concave
ガイド部40は、Y軸方向に延在する軸体45であり、可動体80を案内するガイド面380は可動体80の被当接部81に構成されている。ここで、撮像装置20の撮像レンズ21は、軸体45(ガイド部40)とX軸方向の同一の位置にある。撮像装置20は、ラインセンサカメラまたはエリアセンサカメラである。本形態において、撮像装置20は、ラインセンサカメラである。
The
より具体的には、可動体80は、ワーク10と、ワーク10を保持するホルダ35とを有している。ホルダ35は、ワーク10をY軸方向の両側から保持する保持部36と、保持部36を繋ぐ連結部37とを有している。また、ホルダ35は、保持部36に対してY軸方向の両側でX軸方向に延在するレール部38を有しており、レール部38は、可動体80の被当接部81として、ガイド部40(軸体45)に対してZ軸方向の一方側Z1から当接している。従って、レール部38のZ軸方向の他方側Z2の面がガイド面380になっている。
More specifically, the
本形態において、レール部38は、X軸方向の中間部分が直線部分になっており、X軸方向の一方側X1端部、およびX軸方向の他方側X2の端部の各々に湾曲部が設けられている。従って、ガイド面380には、X軸方向の中間部分に平面部381が設けられ、X軸方向の一方側X1の端部、およびX軸方向の他方側X2の端部の各々に凹部状の曲面部382が設けられている。ガイド面380のXZ断面は、ワーク10の被検査面11のXZ断面と形状およびサイズが同一である。
In the present embodiment, the rail portion 38 has a straight portion at the intermediate portion in the X-axis direction, and curved portions at each of the end portion of one side X1 in the X-axis direction and the end portion of the other side X2 in the X-axis direction. It is provided. Therefore, the
このように構成した外観検査装置1において、ロボットアーム50の側とホルダ35の側とに接続するように、ダンパ装置60が設けられている。例えば、ホルダ35は、連結部37からZ軸方向の一方側Z1に向けて延在する軸部39を有しており、軸部39は、ロボットアーム50に保持された支持部材70の軸穴(図示せず)に軸線方向に移動可能に支持されている。また、軸部39の周りには、ダンパ装置60が設けられている。
In the
ダンパ装置60は、例えば、圧縮コイルバネ61である。ここで、圧縮コイルバネ61は、板部31と支持部材70の間で圧縮されている。従って、圧縮コイルバネ61の一方の端部は連結部37に接続され、圧縮コイルバネ61の他方の端部は支持部材70に接続されている。それ故、ダンパ装置60(圧縮コイルバネ61)は、可動体80の被当接部81(レール部38)をガイド部40(軸体45)に弾性をもって押し付けている。
The damper device 60 is, for example, a compression coil spring 61. Here, the compression coil spring 61 is compressed between the plate portion 31 and the
ロボットアーム50は、図2を参照して説明した6軸ロボットアームである。本形態の外観検査装置1を用いて、ワーク10の被検査面11の傷等の有無を検査するには、まず、ロボットアーム50に対して教示作業を行い、ロボットアーム50の制御装置(図示せず)に対し、検査プログラムを保持させる。かかる教示作業では、まず、ワーク10を含む可動体80をガイド機構90に沿ってX軸方向に手動で移動させるとともに、ガイド機構90に沿ってZ軸方向に手動で移動させ、その際の動きを検査プログラムとして記憶させる。
The
また、可動体80を移動させる際に軸体45を支点に可動体80の姿勢を切り換え、図5に実線で示すように、撮像装置20によってワーク10の被検査面11の平面部111を撮像する際、および図5に一点鎖線で示すように、撮像装置20によってワーク10の被検査面11の曲面部113を撮像する際のいずれにおいても、撮像レンズ21の中心光軸L0と、ワーク10の被検査面11(平面部111および曲面部113)のうち、中心光軸L0と重なる位置における法線方向Lvとの相対位置関係が同一となるように教示作
業を行う。本形態では、撮像レンズ21の中心光軸L0と、ワーク10の被検査面11のうち、中心光軸L0と重なる位置における法線方向Lvとが一致するように教示作業を行う。従って、撮像レンズ21の中心光軸L0上における撮像装置20とワーク10の被検査面11との距離が一定に保持される。
Further, when the
それ故、ロボットアーム50によって、ホルダ30をガイド面41に沿ってX軸方向に移動させる間、撮像装置20によってワーク10の被検査面11を撮像すれば、撮像装置20は、ワーク10の曲面部113を含む被検査面11全体に対して適正な距離の位置でワーク10の被検査面11を撮像することができる。
Therefore, if the
また、本形態の外観検査装置1では、ロボットアーム50の側および可動体80の側の双方にダンパ装置60が接続されているため、ダンパ装置60は、可動体80の被当接部81をガイド部40に弾性をもって押し付ける。従って、サーボ制御による振動がロボットアーム50に発生した場合でも、撮像装置20の振動を抑制することができる。従って、撮像装置20の撮像レンズ21を高倍率なレンズにしたために撮像レンズ21の被写界深度が浅くなったとしても、ワーク10の被検査面11が撮像装置20の被写界深度内に位置する。それ故、曲面部112を有するワーク10の被検査面11を高い倍率で適正に撮像し、検査することができる。
Further, in the
[実施形態2の変形例]
上記実施形態2では、軸体45をガイド部40とし、レール部38を可動体80の被当接部81としたが、軸体45を可動体80の被当接部81とし、レール部38をガイド部40としてもよい。また、実施形態2では、ワーク10を可動体80の側に設けたが、撮像装置20を可動体80の側に設けてもよい。
[Modified Example of Embodiment 2]
In the second embodiment, the
[実施形態3]
図6は、本発明の実施形態3に係る外観検査装置1の構成を模式的に示す説明図である。なお、図6には、ロボットアーム50をロボットアーム50による移動方向である矢印Fで示してある。また、本形態の基本的な構成は、実施形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して説明する。
[Embodiment 3]
FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the
図6に示す外観検査装置1は、ワーク10の曲面部114を含む被検査面11の外観を検査する装置である。このため、外観検査装置1は、被検査面11を撮像するための撮像装置20を有している。また、外観検査装置1は、撮像装置20およびワーク10のうちの一方を含む可動体80と、可動体80の被当接部81に当接し、可動体80を被検査面11の形状に沿うように案内するガイド機構90を構成するガイド部40と、可動体80をガイド機構90に沿って移動させるロボットアーム50とを有している。
The
可動体80は、撮像装置20を含む。このため、ワーク10は固定されている。ワーク10は、X軸方向に延在する被検査面11をZ軸方向の一方側Z1に向けた板状部材である。ここで、ワーク10の被検査面11は、断面が放物線の凸状の曲面部114が設けられている。
The
ガイド部40は、X軸方向に延在する線状部材49である。本形態において、線状部材49は、互いに離間する水平方向に移動可能な2箇所(点491、492)の間で放物線状に撓んでおり、ワーク10の曲面部114と、曲率半径等が同一である。曲率半径等の調整は点491、492間の距離を調節することで可能である。
The
可動体80は、ワーク10に対してZ軸方向の一方側Z2で撮像レンズ21をZ軸方向の他方側Z2に向けた撮像装置20と、撮像装置20を保持する中空のホルダ34とを有
しており、可動体80は、ロボットアーム50に保持された支持部材70によってX軸方向に駆動される。撮像装置20は、ラインセンサカメラまたはエリアセンサカメラである。本形態において、撮像装置20は、ラインセンサカメラである。ホルダ34は、ガイド部40(線状部材49)が貫通する円弧状の筒部340を有しており、筒部340によって、可動体80の被当接部81が構成されている。
The
このように構成した外観検査装置1において、ロボットアーム50の側と可動体80の側とに接続するように、ダンパ装置60が設けられている。例えば、筒部340と、ロボットアーム50に保持された支持部材70との間にはダンパ装置60が設けられている。ダンパ装置60は、例えば、圧縮コイルバネ61である。ここで、圧縮コイルバネ61は、筒部340と支持部材70の間で圧縮されている。従って、圧縮コイルバネ61の一方の端部は筒部340に接続され、圧縮コイルバネ61の他方の端部は支持部材70に接続されている。それ故、ダンパ装置60(圧縮コイルバネ61)は、可動体80の被当接部81(筒部340)をガイド部40(線状部材49)に弾性をもって押し付けている。
In the
本形態の外観検査装置1を用いて、ワーク10の被検査面11の傷等の有無を検査するには、まず、ロボットアーム50に対して教示作業を行い、ロボットアーム50の制御装置(図示せず)に対し、検査プログラムを保持させる。かかる教示作業では、まず、撮像装置20を含む可動体80をガイド機構90に沿ってX軸方向に手動で移動させるとともに、ガイド機構90に沿ってZ軸方向に手動で移動させ、その際の動きを検査プログラムとして記憶させる。
In order to inspect the
その結果、撮像レンズ21の中心光軸L0と、ワーク10の被検査面11のうち、中心光軸L0と重なる位置における法線方向Lvとの相対位置関係が同一となる。本形態では、撮像レンズ21の中心光軸L0と、ワーク10の被検査面11のうち、中心光軸L0と重なる位置における法線方向Lvとが一致する。また、撮像レンズ21の中心光軸L0上における撮像装置20とワーク10の被検査面11との距離が一定に保持される。
As a result, the relative positional relationship between the central optical axis L0 of the
従って、ロボットアーム50によって、ホルダ30をガイド部40に沿ってX軸方向に移動させる間、撮像装置20によってワーク10の被検査面11を撮像すれば、撮像装置20は、ワーク10の曲面部114を含む被検査面11全体に対して適正な距離の位置でワーク10の被検査面11を撮像することができる。
Therefore, if the
また、本形態の外観検査装置1では、ロボットアーム50の側および可動体80の側の双方にダンパ装置60が接続されているため、ダンパ装置60は、可動体80の被当接部81をガイド部40に弾性をもって押し付ける。従って、サーボ制御による振動がロボットアーム50に発生した場合でも、撮像装置20の振動を抑制することができる。従って、撮像装置20の撮像レンズ21を高倍率なレンズにしたために撮像レンズ21の被写界深度が浅くなったとしても、ワーク10の被検査面11が撮像装置20の被写界深度内に位置する。それ故、曲面部112を有するワーク10の被検査面11を高い倍率で適正に撮像し、検査することができる。
Further, in the
[実施形態4]
図7は、本発明の実施形態4に係る外観検査装置1の説明図である。上記実施形態1〜3では、ロボットアーム50が、撮像装置20の中心光軸L0と、被検査面11のうち、中心光軸L0と重なる位置における法線方向Lvとが一致するように可動体80の姿勢を調整した。但し、図7に示すように、ロボットアーム50が、撮像装置20の中心光軸L0と、被検査面11のうち、撮像装置20の中心光軸L0と重なる位置における法線方向Lvとの相対位置関係が一定となるように可動体80の姿勢を調整する態様であれば、撮像装置20の中心光軸L0と被検査面11に対する法線方向Lvとが一致する態様に限定
されない。
[Embodiment 4]
FIG. 7 is an explanatory view of the
また、可動体80が照明装置25を含む場合、図7に示すように、ロボットアーム50が、可動体80を駆動する際、ロボットアーム50が、撮像装置20の中心光軸L0と、被検査面11のうち、中心光軸L0と重なる位置における法線方向Lvとの相対位置関係が一定となるように可動体80の姿勢を調整するとともに、ロボットアーム50が、照明装置25の中心光軸L25と、被検査面11のうち、中心光軸L25と重なる位置における法線方向Lvとの相対位置関係が一定となるように可動体80の姿勢を調整することが好ましい。
When the
[他の実施形態]
上記形態において、ダンパ装置60として圧縮コイルバネ61を用いたが、板バネ等、他の種類のバネを用いてもよい。また、ダンパ装置60として、エアシリンダー等の流体圧シリンダを用いてもよい。また、ダンパ装置60として、ゴムやゲル状部材等の粘弾性部材を用いてもよい。
[Other Embodiments]
In the above embodiment, the compression coil spring 61 is used as the damper device 60, but other types of springs such as leaf springs may be used. Further, as the damper device 60, a fluid pressure cylinder such as an air cylinder may be used. Further, as the damper device 60, a viscoelastic member such as a rubber or a gel-like member may be used.
上記形態において、ワーク10の曲面部は、X軸方向のみに沿って湾曲していたが、X軸方向およびY軸方向の双方に沿って湾曲した曲面部を備えたワーク10を検査するための外観検査装置に本発明を適用してもよい。
In the above embodiment, the curved surface portion of the
上記実施形態1において、ガイド部40のガイド面41がX軸方向に連続して延在していたが、ガイド部40のガイド面41がX軸方向の複数箇所に分割して配置されている態様であってもよい。同様に、上記実施形態2において、レール部38のガイド面380がX軸方向に連続して延在していたが、レール部38のガイド面380がX軸方向の複数箇所に分割して配置されている態様であってもよい。
In the first embodiment, the
1…外観検査装置、10…ワーク、11…被検査面、20…撮像装置、21…撮像レンズ、30、34、35…ホルダ、31…板部、32…アーム部、33、39…軸部、36…保持部、37…連結部、38…レール部、40…ガイド部、41、380…ガイド面、45…軸体、49…線状部材、50…ロボットアーム、60…ダンパ装置、61…圧縮コイルバネ、70…支持部材、80…可動体、81…被当接部、90…ガイド機構、111、381、411…平面部、112、113、114、382、412…曲面部、340…筒部、491、492…点、L0、L25…中心光軸、Lv…法線 1 ... Appearance inspection device, 10 ... Work, 11 ... Surface to be inspected, 20 ... Imaging device, 21 ... Imaging lens, 30, 34, 35 ... Holder, 31 ... Plate part, 32 ... Arm part, 33, 39 ... Shaft part , 36 ... Holding part, 37 ... Connecting part, 38 ... Rail part, 40 ... Guide part, 41, 380 ... Guide surface, 45 ... Shaft body, 49 ... Linear member, 50 ... Robot arm, 60 ... Damper device, 61 ... compression coil spring, 70 ... support member, 80 ... movable body, 81 ... contacted portion, 90 ... guide mechanism, 111, 381, 411 ... flat surface portion, 112, 113, 114, 382, 412 ... curved surface portion, 340 ... Cylinder, 491, 492 ... point, L0, L25 ... central optical axis, Lv ... normal
Claims (13)
前記被検査面を撮像するための撮像装置と、
前記撮像装置および前記ワークのうちの一方を含む可動体と、
前記可動体の被当接部に当接し、前記可動体を前記被検査面の形状に沿うように案内するガイド機構を構成するガイド部と、
前記可動体を前記被検査面の形状に沿うように移動させるロボットアームと、
前記ロボットアームの側および前記可動体の側の双方に接続され、前記被当接部を前記ガイド部に弾性をもって押し付けるダンパ装置と、
を備えることを特徴とする外観検査装置。 In an appearance inspection device that inspects the appearance of the surface to be inspected including the curved surface of the work,
An imaging device for imaging the surface to be inspected and
A movable body including the imaging device and one of the workpieces,
A guide portion that constitutes a guide mechanism that abuts on the contacted portion of the movable body and guides the movable body along the shape of the surface to be inspected.
A robot arm that moves the movable body along the shape of the surface to be inspected,
A damper device that is connected to both the robot arm side and the movable body side and elastically presses the contacted portion against the guide portion.
A visual inspection device comprising.
前記ロボットアームは、前記撮像装置の中心光軸と、前記被検査面のうち、前記撮像装置の中心光軸と重なる位置における法線方向との相対位置関係が一定となるように前記可動体の姿勢を調整することを特徴とする外観検査装置。 In the visual inspection apparatus according to claim 1,
The robot arm is a movable body such that the relative positional relationship between the central optical axis of the imaging device and the normal direction at a position of the surface to be inspected that overlaps the central optical axis of the imaging device is constant. A visual inspection device characterized by adjusting the posture.
前記ロボットアームは、前記撮像装置の中心光軸と、前記被検査面のうち、前記撮像装置の中心光軸と重なる位置における法線方向とが一致するように前記可動体の姿勢を調整することを特徴とする外観検査装置。 In the visual inspection apparatus according to claim 2,
The robot arm adjusts the posture of the movable body so that the central optical axis of the imaging device and the normal direction of the surface to be inspected at a position overlapping the central optical axis of the imaging device coincide with each other. A visual inspection device characterized by.
前記ガイド部は、前記被検査面の断面形状と同一のガイド面を構成していることを特徴とする外観検査装置。 In the visual inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The visual inspection apparatus, wherein the guide portion constitutes a guide surface having the same cross-sectional shape as the surface to be inspected.
前記ガイド部は、前記ワークと同一形状を有する部材であることを特徴とする外観検査装置。 In the visual inspection apparatus according to claim 4,
The visual inspection device is characterized in that the guide portion is a member having the same shape as the work.
前記ガイド部は、前記ワークの一部の領域であることを特徴とする外観検査装置。 In the visual inspection apparatus according to claim 4,
The visual inspection apparatus, wherein the guide portion is a part of the area of the work.
前記曲面部の断面形状が放物線であり、
前記ガイド部は、離間する2箇所で固定されて前記2箇所の間で放物線状に撓んだ線状部材を含むことを特徴とする外観検査装置。 In the visual inspection apparatus according to claim 4,
The cross-sectional shape of the curved surface is a parabola.
The visual inspection apparatus, wherein the guide portion includes a linear member that is fixed at two separated locations and bent in a parabolic shape between the two locations.
前記被当接部は、前記被検査面の断面形状と同一のガイド面を構成していることを特徴とする外観検査装置。 In the visual inspection apparatus according to any one of claims 1 to 7.
The visual inspection apparatus, wherein the contacted portion constitutes a guide surface having the same cross-sectional shape as the surface to be inspected.
前記可動体は、前記撮像装置を含むことを特徴とする外観検査装置。 In the visual inspection apparatus according to any one of claims 1 to 8.
The movable body is a visual inspection device including the image pickup device.
前記可動体は、照明装置を含み、
前記ロボットアームは、前記照明装置の中心光軸と、前記被検査面のうち、前記照明装置の中心光軸と重なる位置における法線方向との相対位置関係が一定となるように前記可動体の姿勢を調整することを特徴とする外観検査装置。 In the visual inspection apparatus according to claim 9,
The movable body includes a lighting device.
The robot arm is of the movable body so that the relative positional relationship between the central optical axis of the lighting device and the normal direction of the surface to be inspected at a position overlapping the central optical axis of the lighting device is constant. A visual inspection device characterized by adjusting the posture.
前記可動体は、前記ワークを含むことを特徴とする外観検査装置。 In the visual inspection apparatus according to any one of claims 1 to 8.
The movable body is a visual inspection apparatus including the work.
前記撮像装置は、ラインセンサカメラまたはエリアセンサカメラであることを特徴とする外観検査装置。 In the visual inspection apparatus according to any one of claims 1 to 11.
The image pickup device is a visual inspection device characterized by being a line sensor camera or an area sensor camera.
前記ロボットアームは、6軸ロボットアームであることを特徴とする外観検査装置。 In the visual inspection apparatus according to any one of claims 1 to 12,
The robot arm is a visual inspection device characterized by being a 6-axis robot arm.
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