JP2021089168A - ワーク検査用パネル照明システム及びワークの検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークＷの輪郭の検出を正確に行うことができるワーク検査用パネル照明システム及びこれを用いたワークの検査方法を提供する。【解決手段】検査されるワークＷの背面に画像を表示できる発光パネル１０を配置し、この発光パネル１０に、ワークの輪郭を鮮明に映し出す発光パターンを表示する。ワークＷの輪郭を鮮明に映し出す発光パターンを、ワークの輪郭に沿ったマスク領域１４を含む発光パターンとすることができる。発光パターンは描画ソフトで生成することも、自動生成することもできる。【選択図】図４

Description

本発明は、各種ワークの寸法検査や欠陥検査に好適な、ワーク検査用パネル照明システム及びこれを用いたワークの検査方法に関するものである。

各種のワークを光学的に検査するためには、例えば特許文献１に示されるように、ワークの背面に照明装置を配置してバックライトを照射し、ワークの前面に配置したカメラでワークを撮影することが行われている。特にワークが機械部品であり、その外形の寸法や輪郭形状を正確に検査したい場合には、バックライトがワークの輪郭を鮮明に映し出すことが望まれる。

この場合、図１に示すように照明装置である発光パネル１０から、ワークＷに向かって拡散性のない直進光のみを照射することが理想的である。図１の上部に示すように、直進光がワークＷにより遮られた部分は影となり、遮られない部分は受光部分となるので、ワークＷの輪郭を正確に撮影し検査することができる。しかしこのような直進光を得るためにはコリメータ等の特殊な光学装置が必要であるうえ、ワークＷが大きく発光パネル１０が大型である場合には、その全面から直進光を照射させるには多くのコストが必要となる。

このため従来のバックライト用の照明装置としては、長方形状の発光パネル１０の全面から拡散光を照射する構造が一般的である。その結果、図２に示すようにワークＷから離れた部分からの光がワークＷの表面で反射し、図２の上部に示すようにカメラ１１のレンズ１２に入射することとなる。このような状態となると影となるべき部分にも光が入るため、ワークＷの輪郭を正確に検出することができない。特にワークＷが図２に示すような曲面を持つ場合には、この問題が顕著となる。

そこでこの問題を回避するため、図３に示すようにワークＷの輪郭形状に合わせて金属板製のマスク１３を製作して発光パネル１０の上に置き、ワークＷから離れた部分からの光をマスキングしてカメラ１１のレンズ１２に入射しないようにすることが行なわれている。このようにすれば、発光パネル１０のワークＷから遠い部分からの光がカメラのレンズ１２に入射しないようにすることができるので、輪郭の検出精度を高めることが可能となる。

しかしワークＷのサイズや形状が様々である場合には、多種類のマスク１３を準備してワーク毎に取り換えねばならず、多くの手数が必要であった。またマスク１３の取り換えを自動化するには、複雑な機構を開発しなければならないため、人手によるマスク交換が行われているのが実情である。さらに反射率や色が異なるワークＷの検査のためには、照明の明るさや発光色をも変更する必要があり、多くの手数を要するという問題があった。

特開２０１０−１７９３７３号公報

従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、ワークＷのサイズ、形状、反射率、色彩などがさまざまである場合にも、多くの手数を要することなくバックライトの状態を変化させ、輪郭の検出を正確に行うことができるワーク検査用パネル照明システム及びこれを用いたワークの検査方法を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明のワーク検査用パネル照明システムは、検査されるワークの背面に画像を表示できる発光パネルを配置し、ワークの輪郭を鮮明に映し出す発光パターンを表示することを特徴とするものである。

なお、ワークの輪郭を鮮明に映し出す発光パターンとして、ワークの輪郭に沿ったマスク領域を含む発光パターンを用いることができる。また、マスク領域を含む発光パターンを描画ソフトで作成し、発光パネルに表示させることができ、あるいはマスク領域を含む発光パターンを自動生成させ、発光パネルに表示させることができる。さらに、発光パネルをバッテリー駆動とし、発光パネルへの配線をなくすことができる。

また本発明のワークの検査方法は、ワークの背面に配置された発光パネルにワークの輪郭に沿ったマスク領域を含む発光パターンを表示し、ワークの輪郭から離れた位置からのワーク表面へ照射される光を抑制した状態でワークの輪郭を撮影することを特徴とするものである。

本発明によれば、検査されるワークの背面に画像を表示できる発光パネルを配置し、この発光パネルに、ワークの輪郭を鮮明に映し出す発光パターンを表示することにより、ワークＷのサイズや形状が異なる場合にも、ワークの輪郭を鮮明に映し出すことができる。ワークの輪郭を鮮明に映し出す発光パターンとして、ワークの輪郭に沿ったマスク領域を含む発光パターンを用いれば、ワークの輪郭をより鮮明に映し出すことができる。また本発明によれば、発光パターンの発光部の明度や色相を変えることにより、ワークＷの反射率や色彩に応じた照明が可能となる。このため、多くの手数を要することなく、ワークの輪郭の検出を正確に行うことができる効果がある。

理想的なバックライト照明の説明図である。 拡散光によるバックライト照明の説明図である。 マスクを用いた場合の説明図である。 実施形態の説明図である。 実施例のワーク検査用パネル照明システムの構成図である。 発光パターンの変形例を示す説明図である。 発光パターンの一例を示す図である。 発光パネルにマスク領域を形成せずに撮像した画像とその２値化画像である。 発光パネルにワークＷの輪郭形状に対応するマスク領域を形成して撮像した画像とその２値化画像である。 マスク領域を含む発光パターンを自動生成する手順を示す図であり、ワークの撮影画像である。 ワークの撮影画像を２値化した画像である。 ２値化した画像を反転処理した画像である。 ノイズを除去した画像である。 黒領域を縮小した画像である。 マスク領域を含む発光パターン画像を表示しワークを撮影、２値化した画像である。

以下に本発明の実施形態を説明する。
図４は本発明の実施形態の説明図であり、発光パネル１０として画像を表示できる発光パネルを用い、ワークＷの輪郭に沿ったマスク領域１４を含む発光パターンを表示する。ワークＷはその上方位置に搬送され、発光パネル１０により下側から照射される。検査用のカメラ１１はワークＷの上方に配置され、発光パネル１０によりバックライトを照射されたワークＷの輪郭を撮影して寸法や欠陥を検査する。発光パネル１０としては、液晶表示パネルまたは有機ＥＬパネルなど、コンピュータのディスプレイに用いられているものを利用することができる。しかしブラウン管、プラズマディスプレイ、プロジェクターなどを用いることもできる。

ワークＷを発光パネル１０の上方位置に搬送し検査位置で固定するには、例えばロボットハンド等の搬送手段を用いることができる。しかしワークＷを発光パネル１０と直接接触しないように搬送し固定することができれば、任意の手段を採用することができる。ワークＷを発光パネル１０と直接接触させると、発光パネル１０が損傷するので好ましくない。

図５は実施例のワーク検査用パネル照明システムの構成図である。図５に示すように発光パネル１０の上面に拡散板１５を配置することもできる。拡散板１５は発光パネル１０のＲＧＢの各ドットの色が混ざらない場合に用いるとよい。

発光パネル１０の制御部２０には、発光処理部２１、発光指示受信部２２、発光パターン登録部２３等が設けられており、発光指示受信部２２には外部機器である発光指示送信部３１が接続され、発光パターン登録部２３には外部機器である発光パターン製作部３２が接続されている。発光指示送信部３１としては、例えば検査ラインに組み込まれたＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）を用いることができ、発光パターン製作部３２としてはＰＣ(パソコン)を用いることができる。しかし、ＰＬＣやＰＣに限定されるものではなく、シングルボードコンピュータ、マイコン等を用いることもできる。

発光パターン製作部３２は、ワークＷの輪郭形状に沿ったマスク領域を含む発光パターンを描画ソフトを用いて予め製作するものであり、ワークＷのサイズ、形状、反射率、色彩などに応じた発光パターンを製作する。しかし後述するように、発光パターンを自動生成することもできる。製作された発光パターンは制御部２０の発光パターン登録部２３に発光パターン番号を付けて登録しておく。なお、発光パターンはＵＳＢメモリ、ＳＤカード、ＣＦカード等のメディア、または通信回線を介して発光パターン登録部２３に送ることができる。

発光指示送信部３１はワークＷの種類に応じた発光パターン番号を、パラレル入力又は通信回線を介して発光指示受信部２２に送り、発光処理部２１がその発光パターン番号に対応する発光パターンとなるように、発光パネル１０を発光させる。図４の例では、大径部と小径部とからなるワークＷの輪郭形状に対応するようにマスク領域１４が形成されている。このため図３に示したようにワークＷの輪郭から離れた部分からの光がカメラ１１のレンズ１２に入射することがなくなり、マスク領域１４以外の部分からの直進光に近いバックライトにより、カメラ１１がワークＷの輪郭形状を鮮明に撮影することができる。また、照明が強すぎる部分には黒色や灰色などの暗い色を表示させ、ワークの輪郭を鮮明に映し出すこともできる。なお、発光パネル１０をバッテリー駆動とし、発光パネル１０への配線をなくすることもできる。

このように、本発明によれば同一の発光パネル１０に様々な発光パターンを表示することができる。代表的な発光パターンはワークＷの輪郭形状に沿ったマスク領域を含む発光パターンであるが、必ずしもこれに限定されるものではない。また発光色も自由に変えることができる。このため、図６に示すようにワークＷの大きさに応じてマスクサイズを変更したり、ワークＷの形状に応じてマスク形状を変更したり、ワークＷの反射率に応じて明るさのレベルを変更したり、ワークＷの色相に応じて照明色を変更したりすることが容易に行える。

前記したように、上記のようなマスク領域１４を含む発光パターンは、描画ソフトを用いて作成することができる。このため図７に示すように部分的に色を変えて発光させたり、グラデーションを持たせたり、部分的に明るさを変えたりすることも自由である。

本発明のワーク検査用パネル照明システムにおいては、ワークの最大サイズに対応できる大きさの発光パネル１０を設けておけば、どのようなワークにも対応することができ、検査装置のレイアウト変更の必要が生じない利点がある。また、発光パネル１０とその制御部２０をバッテリーで駆動させ、発光指示送信部３１からの無線通信による発光パターン呼び出しを行うようにすれば、装置内で配線の取り回し不要なシステムとすることも可能である。

上記した実施形態ではカメラ１１による検査について説明したが、人の目による目視検査にも本発明のワーク検査用パネル照明システムを使用することができる。目視検査の場合にも、本発明のワーク検査用パネル照明システムを使用すれば、ワークＷの輪郭線を明確に把握できることは言うまでもない。

図８に、発光パネル１０にマスク領域１４を形成せずに撮像した画像とその２値化画像を示し、図９に発光パネル１０にワークＷの輪郭形状に対応するマスク領域１４を形成して撮像した画像とその２値化画像を示した。図９のマスク領域１４は、描画ソフトで作成した。ワークＷは何れも円柱体である。図８の２値化画像においては、ワークの輪郭から離れた位置からのワーク表面へ照射される光が外乱となり、円柱体の周面の輪郭が不鮮明になっている。これに対して発光パターンにマスク領域１４を形成した図９の２値化画像では、円柱体の周面の輪郭が鮮明に映し出されていることが分かる。

図１０以下に、マスク領域を含む発光パターンを自動生成する手順を示す。先ず図１０のようにワークＷ（円柱体）を撮影し、図１１のように２値化画像とする。次に図１２のように反転処理画像としたうえ、図１３のようにノイズを除去する。そして図１３の黒領域を縮小した画像を図１４の通り作成する。得られた図１４の黒色の領域がマスク領域１４である。図１５はこの図１４をマスク領域１４としてワーク背面に表示し撮影、２値化した画像である。

以上に説明したように、本発明によれば、ワークＷのサイズ、形状、反射率、色彩などが様々である場合にも、多くの手数を要することなく最適のバックライト照明を行い、輪郭の検出を正確に行うことができる利点がある。

１０ 発光パネル
１１ カメラ
１２ レンズ
１３ マスク
１４ マスク領域
１５ 拡散板
２０ 制御部
２１ 発光処理部
２２ 発光指示受信部
２３ 発光パターン登録部
３１ 発光指示送信部
３２ 発光パターン製作部

Claims (6)

1. 検査されるワークの背面に画像を表示できる発光パネルを配置し、ワークの輪郭を鮮明に映し出す発光パターンを表示することを特徴とするワーク検査用パネル照明システム。
2. ワークの輪郭を鮮明に映し出す発光パターンが、ワークの輪郭に沿ったマスク領域を含む発光パターンであることを特徴とする請求項１に記載のワーク検査用パネル照明システム。
3. マスク領域を含む発光パターンを描画ソフトで作成し、発光パネルに表示させることを特徴とする請求項１または２に記載のワーク検査用パネル照明システム。
4. マスク領域を含む発光パターンを自動生成させ、発光パネルに表示させることを特徴とする請求項１または２に記載のワーク検査用パネル照明システム。
5. 発光パネルをバッテリー駆動とし、発光パネルへの配線をなくしたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のワーク検査用パネル照明システム。
6. ワークの背面に配置された発光パネルにワークの輪郭に沿ったマスク領域を含む発光パターンを表示し、ワークの輪郭から離れた位置からのワーク表面へ照射される光を抑制した状態でワークの輪郭を撮影することを特徴とするワークの検査方法。

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