JP2023129047A - 外観検査装置及び外観検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの複数の検査面を効率良く検査すること。【解決手段】外観検査装置は、検査位置に配置されたワークを撮像するカメラと、検査位置において第１軸を中心にワークを回転させる第１駆動装置と、検査位置において第２軸を中心にワークを回転させる第２駆動装置と、ワークの複数の検査面がカメラの撮像範囲に順次配置されるように第１駆動装置及び第２駆動装置の少なくとも一方を制御する駆動制御装置と、複数の検査面が順次撮像されるようにカメラを制御するカメラ制御装置と、カメラで撮像された検査面の画像に基づいてワークの欠陥を検出する画像処理装置と、を備える。【選択図】図１

Description

本明細書で開示する技術は、外観検査装置及び外観検査方法に関する。

外観検査装置に係る技術分野において、特許文献１に開示されているような外観検査装置が知られている。

特開２０２１－１２０６６６号公報

本明細書で開示する技術は、ワークの複数の検査面を効率良く検査することを目的とする。

本明細書は、外観検査装置を開示する。外観検査装置は、検査位置に配置されたワークを撮像するカメラと、検査位置において第１軸を中心にワークを回転させる第１駆動装置と、検査位置において第２軸を中心にワークを回転させる第２駆動装置と、ワークの複数の検査面がカメラの撮像範囲に順次配置されるように第１駆動装置及び第２駆動装置の少なくとも一方を制御する駆動制御装置と、複数の検査面が順次撮像されるようにカメラを制御するカメラ制御装置と、カメラで撮像された検査面の画像に基づいてワークの欠陥を検出する画像処理装置と、を備える。

本明細書で開示する技術によれば、ワークの複数の検査面を効率良く検査することができる。

図１は、実施形態に係る外観検査装置を模式的に示す斜視図である。 図２は、実施形態に係る外観検査装置を模式的に示す正面図である。 図３は、実施形態に係る外観検査装置を示すブロック図である。 図４は、実施形態に係る外観検査方法の一例を示すフローチャートである。 図５は、実施形態に係る外観検査方法の一例を模式的に示す斜視図である。 図６は、実施形態に係る外観検査方法の一例を模式的に示す斜視図である。

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

実施形態においては、外観検査装置１に３次元直交座標系を設定し、３次元直交座標系を参照しながら各部の位置関係について説明する。Ｘ軸に平行な方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸に直交するＹ軸に平行な方向をＹ軸方向とする。Ｘ軸及びＹ軸の両方に直交するＺ軸に平行な方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸及びＹ軸を含む平面をＸＹ平面とする。Ｙ軸及びＺ軸を含む平面をＹＺ平面とする。Ｚ軸及びＸ軸を含む平面をＺＸ平面とする。ＸＹ平面は、水平面に平行である。Ｚ軸は、鉛直軸に平行である。＋Ｚ側は上側である。－Ｚ側は下側である。

［外観検査装置］
図１は、実施形態に係る外観検査装置１を模式的に示す斜視図である。図２は、実施形態に係る外観検査装置１を模式的に示す正面図である。図３は、実施形態に係る外観検査装置１を示すブロック図である。

外観検査装置１は、ワークＷの外観を検査する。外観検査装置１に検査位置ＤＰが規定される。外観検査装置１は、検査位置ＤＰに配置されたワークＷを検査する。ワークＷは、複数の検査面を有する。検査面とは、外観検査装置１の検査対象であるワークＷの表面をいう。複数の検査面は、相互に異なる方向を向く。外観検査装置１は、複数の検査面のそれぞれを検査する。

実施形態において、ワークＷの外形は、実質的に直方体状である。ワークＷは、６つの検査面を有する。６つの検査面のうち、第１の検査面を、検査面Ｃ１、と称し、第２の検査面を、検査面Ｃ２、と称し、第３の検査面を、検査面Ｃ３、と称し、第４の検査面を、検査面Ｃ４、と称し、第５の検査面を、検査面Ｃ５、と称し、第６の検査面を、検査面Ｃ６、と称する。

図１及び図２に示す例において、検査面Ｃ１は＋Ｘ方向を向き、検査面Ｃ２は－Ｘ方向を向く。検査面Ｃ３は＋Ｙ方向を向き、検査面Ｃ４は－Ｙ方向を向く。検査面Ｃ５は＋Ｚ方向を向き、検査面Ｃ６は－Ｚ方向を向く。

外観検査装置１は、カメラ２と、第１駆動装置３と、第２駆動装置４と、カメラ移動装置５と、駆動制御装置６と、カメラ制御装置７と、画像処理装置８とを備える。

カメラ２は、検査位置ＤＰに配置されたワークＷを撮像する。カメラ２は、カメラ本体２Ａと、照明装置２Ｂとを有する。カメラ本体２Ａは、光学系と、光学系を介して入射した光を電気信号に変換するイメージセンサとを有する。イメージセンサとして、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが例示される。照明装置２Ｂは、ワークＷを照明する照明光を射出する。実施形態において、カメラ２は、複数設けられる。

実施形態において、カメラ２は、２つ設けられる。２つのカメラ２のうち、一方のカメラ２を、第１カメラ２１、と称し、他方のカメラ２を、第２カメラ２２、と称する。

第１カメラ２１は、検査位置ＤＰよりも＋Ｚ側に配置される。第２カメラ２２は、検査位置ＤＰよりも＋Ｙ側に配置される。第１カメラ２１は、ワークＷよりも＋Ｚ側からワークＷを撮像する。第２カメラ２２は、ワークＷよりも＋Ｙ側からワークＷを撮像する。第１カメラ２１の光学系の光軸ＡＸ１と第２カメラ２２の光学系の光軸ＡＸ２とは、直交する。第１カメラ２１は、第１カメラ２１の光学系の光軸ＡＸ１とＺ軸とが平行になるように配置される。第２カメラ２２は、第２カメラ２２の光学系の光軸ＡＸ２とＹ軸とが平行になるように配置される。

第１駆動装置３は、検査位置ＤＰにおいて第１回転軸ＲＸを中心にワークＷを回転させる。第１回転軸ＲＸは、Ｘ軸に平行である。また、第１駆動装置３は、ワークＷをＸ軸方向へ移動させる。

第１駆動装置３は、スライド部材９と、クランプ部材１０と、第１回転アクチュエータ１１と、第１並進アクチュエータ１２とを有する。

スライド部材９は、ベースプレート１３の上面においてＸ軸方向へ移動可能である。ベースプレート１３の中央部に開口１３１が設けられる。ベースプレート１３の上面にガイド部材１４が設けられる。ガイド部材１４は、スライド部材９をＸ軸方向へガイドする。スライド部材９は、ガイド部材１４にガイドされながらＸ軸方向へ移動する。

実施形態において、スライド部材９は、２つ設けられる。２つのスライド部材９のうち、一方のスライド部材９を、スライド部材９Ａ、と称し、他方のスライド部材９を、スライド部材９Ｂ、と称する。

実施形態において、ガイド部材１４は、２つ設けられる。２つのガイド部材１４のうち、一方のガイド部材１４を、ガイド部材１４Ａ、と称し、他方のガイド部材１４を、ガイド部材１４Ｂ、と称する。

スライド部材９Ａとスライド部材９Ｂとは、Ｘ軸方向に配置される。スライド部材９Ａは、スライド部材９Ｂよりも＋Ｘ側に配置される。スライド部材９Ａとスライド部材９Ｂとは、対向するように配置される。

ガイド部材１４Ａとガイド部材１４Ｂとは、Ｘ軸方向に配置される。ガイド部材１４Ａは、開口１３１よりも＋Ｘ側のベースプレート１３の上面に配置される。ガイド部材１４Ａは、開口１３１よりも－Ｘ側のベースプレート１３の上面に配置される。ガイド部材１４Ａは、スライド部材９ＡをＸ軸方向へガイドする。ガイド部材１４Ｂは、スライド部材９ＢをＸ軸方向へガイドする。スライド部材９Ａとスライド部材９Ｂとは、相互に接近又は離隔するように移動することができる。

クランプ部材１０は、ワークＷをクランプする。クランプ部材１０は、スライド部材９に回転可能に支持される。クランプ部材１０は、スライド部材９に支持された状態で第１回転軸ＲＸを中心に回転することができる。

実施形態において、クランプ部材１０は、２つ設けられる。２つのクランプ部材１０のうち、一方のクランプ部材１０を、クランプ部材１０Ａ、と称し、他方のクランプ部材１０を、クランプ部材１０Ｂ、と称する。

クランプ部材１０とクランプ部材１０とは、Ｘ軸方向に配置される。クランプ部材１０Ａは、クランプ部材１０Ｂよりも＋Ｘ側に配置される。クランプ部材１０Ａとクランプ部材１０Ｂとは、対向するように配置される。クランプ部材１０Ａは、スライド部材９Ａに回転可能に支持される。クランプ部材１０Ｂは、スライド部材９Ｂに回転可能に支持される。

クランプ部材１０Ａとクランプ部材１０Ｂとは、相互に接近又は離隔するように移動することができる。実施形態において、スライド部材９Ａとスライド部材９Ｂとが相互に接近するように移動することにより、クランプ部材１０Ａとクランプ部材１０Ｂとが相互に接近する。スライド部材９Ａとスライド部材９Ｂとが相互に離隔するように移動することにより、クランプ部材１０Ａとクランプ部材１０Ｂとが相互に離隔する。

クランプ部材１０Ａとクランプ部材１０Ｂとは、ワークＷを横側から挟む。実施形態において、クランプ部材１０Ａとクランプ部材１０Ｂとは、ワークＷをＸ軸方向から挟む。クランプ部材１０Ａとクランプ部材１０Ｂとの間にワークＷが配置された状態で、クランプ部材１０Ａとクランプ部材１０Ｂとが相互に接近することにより、ワークＷは、クランプ部材１０Ａとクランプ部材１０Ｂとに挟まれる。ワークＷは、クランプ部材１０Ａとクランプ部材１０Ｂとに挟まれることにより、クランプ部材１０にクランプされる。クランプ部材１０Ａとクランプ部材１０Ｂとが相互に離隔して、クランプ部材１０がワークＷから離れることにより、クランプ部材１０によるワークＷのクランプが解除される。

第１回転アクチュエータ１１は、第１回転軸ＲＸを中心にクランプ部材１０を回転させる動力を発生する。第１回転アクチュエータ１１は、スライド部材９に支持される回転モータを含む。

実施形態において、第１回転アクチュエータ１１は、２つ設けられる。２つの第１回転アクチュエータ１１のうち、一方の第１回転アクチュエータ１１を、第１回転アクチュエータ１１Ａ、と称し、他方の第１回転アクチュエータ１１を、第１回転アクチュエータ１１Ｂ、と称する。

第１回転アクチュエータ１１Ａは、スライド部材９Ａに支持される。第１回転アクチュエータ１１Ａは、第１回転軸ＲＸを中心にクランプ部材１０Ａを回転させる。第１回転アクチュエータ１１Ｂは、スライド部材９Ｂに支持される。第１回転アクチュエータ１１Ｂは、第１回転軸ＲＸを中心にクランプ部材１０Ｂを回転させる。

第１回転アクチュエータ１１は、ワークＷをクランプしたクランプ部材１０を、第１回転軸ＲＸを中心に回転させる。第１回転アクチュエータ１１Ａと第１回転アクチュエータ１１Ｂとは、ワークＷを挟んだクランプ部材１０Ａとクランプ部材１０Ｂとを同期して回転させる。ワークＷをクランプしたクランプ部材１０が第１回転軸ＲＸを中心に回転することにより、ワークＷが第１回転軸ＲＸを中心に回転する。

第１並進アクチュエータ１２は、スライド部材９をＸ軸方向へ移動させる動力を発生する。第１並進アクチュエータ１２は、スライド部材９とガイド部材１４とに配置されるリニアモータを含む。なお、第１並進アクチュエータ１２は、スライド部材９に連結されるボールねじを回転させる回転モータを含んでもよい。第１並進アクチュエータ１２が発生する動力により、スライド部材９は、ガイド部材１４にガイドされながらＸ軸方向へ移動する。第１並進アクチュエータ１２は、スライド部材９をＸ軸方向へ移動させることによって、クランプ部材１０をＸ軸方向へ移動させる。

実施形態において、第１並進アクチュエータ１２は、２つ設けられる。２つの第１並進アクチュエータ１２のうち、一方の第１並進アクチュエータ１２を、第１並進アクチュエータ１２Ａ、と称し、他方の第１並進アクチュエータ１２を、第１並進アクチュエータ１２Ｂ、と称する。

第１並進アクチュエータ１２Ａは、スライド部材９ＡをＸ軸方向へ移動させる。第１並進アクチュエータ１２Ｂは、スライド部材９ＢをＸ軸方向へ移動させる。

第１並進アクチュエータ１２は、ワークＷをクランプしたクランプ部材１０を、Ｘ軸方向へ移動させる。第１並進アクチュエータ１２Ａと第１並進アクチュエータ１２Ｂとは、ワークＷを挟んだクランプ部材１０Ａとクランプ部材１０Ｂとを同期して移動させる。ワークＷをクランプしたクランプ部材１０がＸ軸方向へ移動することにより、ワークＷがＸ軸方向へ移動する。

第２駆動装置４は、検査位置ＤＰにおいて第２回転軸ＴＸを中心にワークＷを回転させる。第２回転軸ＴＸは、Ｚ軸に平行である。また、第２駆動装置４は、ワークＷをＺ軸方向へ移動させる。

第２駆動装置４は、ベース部材１５と、支持部材１６と、ターンテーブル１７と、第２回転アクチュエータ１８と、第２並進アクチュエータ１９とを有する。

ベース部材１５は、ベースプレート１３よりも－Ｚ側に配置される。ベース部材１５は、支持部材１６を介してターンテーブル１７を支持する。

支持部材１６は、ベース部材１５に支持される。支持部材１６の上端部は、Ｚ軸方向へ移動可能である。支持部材１６は、Ｚ軸方向へ移動してもよいし、Ｚ軸方向へ伸縮してもよい。

ターンテーブル１７は、ワークＷを下側から支持する。ターンテーブル１７は、支持部材１６の上端部に支持される。ターンテーブル１７は、Ｚ軸方向へ移動することができる。また、ターンテーブル１７は、第２回転軸ＴＸを中心に回転することができる。

支持部材１６の上端部がＺ軸方向へ移動することにより、ターンテーブル１７がＺ軸方向へ移動する。ターンテーブル１７は、ベースプレート１３の開口１３１を通過することができる。ターンテーブル１７は、ベースプレート１３よりも＋Ｚ側へ移動することができる。ターンテーブル１７は、ベースプレート１３よりも－Ｚ側へ移動することができる。ターンテーブル１７は、ベースプレート１３よりも＋Ｚ側へ移動することにより、ワークＷを下側から支持することができる。ターンテーブル１７がベースプレート１３よりも＋Ｚ側に配置されている状態において、支持部材１６の少なくとも一部がベースプレート１３の開口１３１に配置される。ターンテーブル１７が－Ｚ側へ移動して、ターンテーブル１７がワークＷから離れることにより、ターンテーブル１７によるワークＷの支持が解除される。

支持部材１６が第２回転軸ＴＸを中心に回転することにより、ターンテーブル１７が第２回転軸ＴＸを中心に回転する。

第２回転アクチュエータ１８は、第２回転軸ＴＸを中心にターンテーブル１７を回転させる動力を発生する。第２回転アクチュエータ１８は、ベース部材１５に配置される回転モータを含む。実施形態において、第２回転アクチュエータ１８は、支持部材１６を回転させることにより、ターンテーブル１７を回転させる。

第２回転アクチュエータ１８は、ワークＷを支持したターンテーブル１７を、第２回転軸ＴＸを中心に回転させる。ワークＷを支持したターンテーブル１７が第２回転軸ＴＸを中心に回転することにより、ワークＷが第２回転軸ＴＸを中心に回転する。

第２並進アクチュエータ１９は、ターンテーブル１７をＺ軸方向へ移動させる動力を発生する。第２並進アクチュエータ１９は、支持部材１６に設けられたラックに噛み合うピニオンを回転させる回転モータを含む。なお、第２並進アクチュエータ１９は、ベース部材１５に配置されるリニアモータを含んでもよい。第２並進アクチュエータ１９は、支持部材１６の上端部をＺ軸方向へ移動させることにより、ターンテーブル１７をＺ軸方向へ移動させる。

第２並進アクチュエータ１９は、ワークＷを支持したターンテーブル１７を、Ｚ軸方向へ移動させる。ワークＷを支持したターンテーブル１７がＺ軸方向へ移動することにより、ワークＷがＺ軸方向へ移動する。

カメラ移動装置５は、カメラ２を移動させる。カメラ移動装置５は、カメラ２のボディに接続されるアクチュエータを含む。

実施形態において、カメラ移動装置５は、２つ設けられる。２つのカメラ移動装置５のうち、一方のカメラ移動装置５を、第１カメラ移動装置５１、と称し、他方のカメラ移動装置５を、第２カメラ移動装置５２、と称する。

第１カメラ移動装置５１は、検査位置ＤＰよりも＋Ｚ側において第１カメラ２１を移動させる。第１カメラ移動装置５１は、第１カメラ２１の光軸ＡＸ１とＺ軸とが平行な状態を維持するように第１カメラ２１を移動させる。実施形態において、第１カメラ２１の光学系は、固定焦点光学系である。第１カメラ移動装置５１は、少なくとも第１カメラ２１の光軸ＡＸ１に平行な方向へ第１カメラ２１を移動させる。すなわち、第１カメラ移動装置５１は、少なくともＺ軸方向へ第１カメラ２１を移動させる。実施形態において、第１カメラ移動装置５１は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向のそれぞれへ第１カメラ２１を移動させる。

第２カメラ移動装置５２は、検査位置ＤＰよりも＋Ｙ側において第２カメラ２２を移動させる。第２カメラ移動装置５２は、第２カメラ２２の光軸ＡＸ２とＹ軸とが平行な状態を維持するように第２カメラ２２を移動させる。実施形態において、第２カメラ２２の光学系は、固定焦点光学系である。第２カメラ移動装置５２は、少なくとも第２カメラ２２の光軸ＡＸ２に平行な方向へ第２カメラ２２を移動させる。すなわち、第２カメラ移動装置５２は、少なくともＹ軸方向へ第２カメラ２２を移動させる。実施形態において、第２カメラ移動装置５２は、Ｙ軸方向へ第２カメラ２２を移動させ、Ｘ軸方向及びＺ軸方向へは第２カメラ２２を移動させない。

駆動制御装置６は、ワークＷの複数の検査面がカメラ２の撮像範囲に順次配置されるように第１駆動装置３及び第２駆動装置４の少なくとも一方を制御する。実施形態において、カメラ２の光学系の光入射面と検査位置ＤＰに配置されたワークＷとは、対向する。駆動制御装置６は、ワークＷの複数の検査面がカメラ２の光学系の光入射面に順次対向するように第１駆動装置３及び第２駆動装置４の少なくとも一方を制御する。

カメラ制御装置７は、ワークＷの複数の検査面が順次撮像されるようにカメラ２を制御する。カメラ制御装置７は、複数のカメラ２の撮像範囲のそれぞれに配置された複数の検査面が同時に撮像されるように、複数のカメラ２を制御する。カメラ２の撮像範囲は、カメラ２の光学系の視野範囲を含む。実施形態において、カメラ制御装置７は、第１カメラ２１の撮像範囲に配置されたワークＷの１つの検査面と第２カメラ２２の撮像範囲に配置されたワークＷの１つの検査面とが同時に撮像されるように、第１カメラ２１及び第２カメラ２２を制御する。

画像処理装置８は、カメラ２で撮像されたワークＷの検査面の画像に基づいてワークＷの欠陥を検出する。

［外観検査方法］
図４は、実施形態に係る外観検査方法の一例を示すフローチャートである。図５及び図６のそれぞれは、実施形態に係る外観検査方法の一例を模式的に示す斜視図である。

ワークＷが外観検査装置１の搬入位置に搬入される。駆動制御装置６は、搬入位置において、ワークＷをクランプ部材１０にクランプさせる（ステップＳ１）。

ワークＷがクランプ部材１０にクランプされた後、駆動制御装置６は、ワークＷが検査位置ＤＰに配置されるように第１駆動装置３及び第２駆動装置４の少なくとも一方を制御する。すなわち、駆動制御装置６は、ワークＷが検査位置ＤＰに配置されるように、Ｘ軸方向及びＺ軸方向のワークＷの位置を調整する。

Ｘ軸方向のワークＷの位置を調整するとき、駆動制御装置６は、ワークＷからターンテーブル１７が離れるように第２駆動装置４を制御した状態で、ワークＷをクランプしたクランプ部材１０がＸ軸方向に移動するように第１駆動装置３を制御する。

Ｚ軸方向のワークＷの位置を調整するとき、駆動制御装置６は、ワークＷからクランプ部材１０が離れるように第１駆動装置３を制御した状態で、ワークＷを支持したターンテーブル１７がＺ軸方向に移動するように第２駆動装置４を制御する。

実施形態において、図１及び図２に示したように、駆動制御装置６は、検査面Ｃ５が第１カメラ２１に対向し、検査面Ｃ３が第２カメラ２２に対向するように、クランプ部材１０にクランプされたワークＷを検査位置ＤＰに配置する。図１及び図２に示す例において、ワークＷは、検査面Ｃ１とクランプ部材１０Ａとが対向し、検査面Ｃ２とクランプ部材１０Ｂとが対向するように、クランプ部材１０にクランプされる。

駆動制御装置６は、第１カメラ２１と検査面Ｃ５とが対向している状態で、第１カメラ２１の光学系の焦点と検査面Ｃ５とが一致するように、第１カメラ移動装置５１を制御する。すなわち、駆動制御装置６は、第１カメラ２１の光学系の焦点と検査面Ｃ５とが一致するように、第１カメラ２１をＺ軸方向に移動させる。また、駆動制御装置６は、第２カメラ２２と検査面Ｃ３とが対向している状態で、第２カメラ２２の光学系の焦点と検査面Ｃ３とが一致するように、第２カメラ移動装置５２を制御する。すなわち、駆動制御装置６は、第２カメラ２２の光学系の焦点と検査面Ｃ３とが一致するように、第２カメラ２２をＹ軸方向に移動させる。

第１カメラ２１の光学系の焦点と検査面Ｃ５とが一致し、第２カメラ２２の光学系の焦点と検査面Ｃ３とが一致した後、カメラ制御装置７は、第１カメラ２１に検査面Ｃ５を撮像させ、第２カメラ２２に検査面Ｃ３を撮像させる。カメラ制御装置７は、第１カメラ２１の撮像範囲に配置された検査面Ｃ５と、第２カメラ２２の撮像範囲に配置された検査面Ｃ３とが同時に撮像されるように、第１カメラ２１及び第２カメラ２２を制御する（ステップＳ２）。

なお、第２カメラ２２が検査面Ｃ３を撮像するとき、駆動制御装置６は、第２カメラ２２の撮像範囲に対して検査面Ｃ３がＸ軸方向に移動するように、第１駆動装置３を制御してもよい。第２カメラ２２の撮像範囲よりも検査面Ｃ３が大きい場合、検査面Ｃ３がＸ軸方向の複数の位置のそれぞれに配置されたときに第２カメラ２２が検査面Ｃ３を撮像することにより、第２カメラ２２は、検査面Ｃ３の全範囲を撮像することができる。

また、第１カメラ２１が検査面Ｃ５を撮像するとき、駆動制御装置６は、検査面Ｃ５に対して第１カメラ２１の撮像範囲がＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方に移動するように、第１駆動装置３を制御してもよい。第１カメラ２１の撮像範囲よりも検査面Ｃ５が大きい場合、第１カメラ２１の撮像範囲がＸ軸方向及びＹ軸方向の複数の位置のそれぞれに配置されたときに第１カメラ２１が検査面Ｃ５を撮像することにより、第１カメラ２１は、検査面Ｃ５の全範囲を撮像することができる。

なお、図１及び図２に示すように、検査面Ｃ５及び検査面Ｃ３を撮像するとき、クランプ部材１０にクランプされたワークＷを、ターンテーブル１７が下側から支持してもよい。ワークＷの重量が大きい場合、クランプ部材１０Ａとクランプ部材１０ＢとでワークＷを挟み付ける力だけでは、ワークＷの位置を維持することが困難になる可能性がある。ワークＷの重量が大きい場合、重力の作用により、クランプ部材１０にクランプされたワークＷが－Ｚ側に移動してしまう可能性がある。ターンテーブル１７がワークＷを下側から支持することにより、クランプ部材１０にクランプされたワークＷが－Ｚ側に移動することが抑制される。

検査面Ｃ５及び検査面Ｃ３が撮像された後、駆動制御装置６は、検査面Ｃ６が第１カメラ２１に対向し、検査面Ｃ４が第２カメラ２２に対向するように、ワークＷをクランプしたクランプ部材１０を、第１回転軸ＲＸを中心に回転させる（ステップＳ３）。

図５に示すように、第１回転軸ＲＸを中心にクランプ部材１０を回転させるとき、駆動制御装置６は、ワークＷからターンテーブル１７が離れるように第２駆動装置４を制御する。ワークＷをクランプしたクランプ部材１０を回転させるとき、ターンテーブル１７がワークＷから離れるように－Ｚ側に移動することにより、第１駆動装置３は、ワークＷを円滑に回転させることができる。

検査面Ｃ６が第１カメラ２１に対向し、検査面Ｃ４が第２カメラ２２に対向した後、駆動制御装置６は、第１カメラ２１の光学系の焦点と検査面Ｃ６とが一致するように、第１カメラ２１をＺ軸方向に移動させ、第２カメラ２２の光学系の焦点と検査面Ｃ４とが一致するように、第２カメラ２２をＹ軸方向に移動させる。

第１カメラ２１の光学系の焦点と検査面Ｃ６とが一致し、第２カメラ２２の光学系の焦点と検査面Ｃ４とが一致した後、カメラ制御装置７は、第１カメラ２１に検査面Ｃ６を撮像させ、第２カメラ２２に検査面Ｃ４を撮像させる。カメラ制御装置７は、第１カメラ２１の撮像範囲に配置された検査面Ｃ６と、第２カメラ２２の撮像範囲に配置された検査面Ｃ４とが同時に撮像されるように、第１カメラ２１及び第２カメラ２２を制御する（ステップＳ４）。

なお、第２カメラ２２が検査面Ｃ４を撮像するとき、駆動制御装置６は、第２カメラ２２の撮像範囲に対して検査面Ｃ４がＸ軸方向に移動するように、第１駆動装置３を制御してもよい。また、第１カメラ２１が検査面Ｃ６を撮像するとき、駆動制御装置６は、検査面Ｃ６に対して第１カメラ２１の撮像範囲がＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方に移動するように、第１駆動装置３を制御してもよい。

なお、検査面Ｃ６及び検査面Ｃ４を撮像するとき、クランプ部材１０にクランプされたワークＷを、ターンテーブル１７が下側から支持してもよい。

検査面Ｃ６及び検査面Ｃ４が撮像された後、駆動制御装置６は、ワークＷを下側からターンテーブル１７に支持させる（ステップＳ５）。

ターンテーブル１７がワークＷを下側から支持した後、駆動制御装置６は、クランプ部材１０によるワークＷのクランプを解除する（ステップＳ６）。

駆動制御装置６は、検査面Ｃ１が第２カメラ２２に対向するように、ワークＷを支持したターンテーブル１７を、第２回転軸ＴＸを中心に回転させる（ステップＳ７）。

図６に示すように、第２回転軸ＴＸを中心にターンテーブル１７を回転させるとき、駆動制御装置６は、ワークＷからクランプ部材１０が離れるように第１駆動装置３を制御する。ワークＷを支持したターンテーブル１７を回転させるとき、クランプ部材１０ＡがワークＷから離れるように＋Ｘ側に移動し、クランプ部材１０ＢがワークＷから離れるように－Ｘ側に移動することにより、第２駆動装置４は、ワークＷを円滑に回転させることができる。

検査面Ｃ１が第２カメラ２２に対向した後、駆動制御装置６は、ワークＷをクランプ部材１０にクランプさせる。また、駆動制御装置６は、第２カメラ２２の光学系の焦点と検査面Ｃ１とが一致するように、第２カメラ２２をＹ軸方向に移動させる。

第２カメラ２２の光学系の焦点と検査面Ｃ１とが一致した後、カメラ制御装置７は、第２カメラ２２に検査面Ｃ１を撮像させる（ステップＳ８）。

なお、第２カメラ２２が検査面Ｃ１を撮像するとき、駆動制御装置６は、第２カメラ２２の撮像範囲に対して検査面Ｃ１がＸ軸方向に移動するように、第１駆動装置３を制御してもよい。

なお、検査面Ｃ１を撮像するとき、クランプ部材１０にクランプされたワークＷをターンテーブル１７が下側から支持してもよい。

検査面Ｃ１が撮像された後、駆動制御装置６は、ワークＷを下側からターンテーブル１７に支持させる。

ターンテーブル１７がワークＷを下側から支持した後、駆動制御装置６は、クランプ部材１０によるワークＷのクランプを解除する。

駆動制御装置６は、検査面Ｃ２が第２カメラ２２に対向するように、ワークＷを支持したターンテーブル１７を、第２回転軸ＴＸを中心に回転させる。

検査面Ｃ２が第２カメラ２２に対向した後、駆動制御装置６は、ワークＷをクランプ部材１０にクランプさせる。また、駆動制御装置６は、第２カメラ２２の光学系の焦点と検査面Ｃ２とが一致するように、第２カメラ２２をＹ軸方向に移動させる。

第２カメラ２２の光学系の焦点と検査面Ｃ２とが一致した後、カメラ制御装置７は、第２カメラ２２に検査面Ｃ２を撮像させる（ステップＳ９）。

なお、第２カメラ２２が検査面Ｃ２を撮像するとき、駆動制御装置６は、第２カメラ２２の撮像範囲に対して検査面Ｃ２がＸ軸方向に移動するように、第１駆動装置３を制御してもよい。

なお、検査面Ｃ２を撮像するとき、クランプ部材１０にクランプされたワークＷをターンテーブル１７が下側から支持してもよい。

以上により、カメラ２による６つの検査面Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６の撮像が終了する。６つの検査面Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６の撮像が終了した後、ワークＷが外観検査装置１から搬出される。

カメラ２で撮像された６つの検査面Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６の画像は、画像処理装置８に送信される。画像処理装置８は、６つの検査面Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６の画像に基づいて、ワークＷの欠陥を検出する。

なお、ワークＷが６つの検査面を有する場合において、上述の外観検査方法は一例である。撮像回数が最少になるように、第１回転軸ＲＸを中心とするワークＷの回転角度又は回転回数、第２回転軸ＴＸを中心とするワークＷの回転角度又は回転回数、及び第１回転軸ＲＸ又は第２回転軸ＴＸを中心とするワークＷの回転順序などが最適化される。

また、６つの検査面Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６の全部が撮像されなくてもよく、例えば、４つの検査面Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６がカメラ２で撮像されてもよい。

［効果］
以上説明したように、実施形態によれば、外観検査装置１は、検査位置ＤＰに配置されたワークＷを撮像するカメラ２と、検査位置ＤＰにおいて第１回転軸ＲＸを中心にワークＷを回転させる第１駆動装置３と、検査位置ＤＰにおいて第２回転軸ＴＸを中心にワークＷを回転させる第２駆動装置４と、ワークＷの複数の検査面がカメラ２の撮像範囲に順次配置されるように第１駆動装置３及び第２駆動装置４の少なくとも一方を制御する駆動制御装置６と、複数の検査面が順次撮像されるようにカメラ２を制御するカメラ制御装置７と、カメラ２で撮像された検査面の画像に基づいてワークＷの欠陥を検出する画像処理装置８と、を備える。ワークＷが第１回転軸ＲＸ及び第２回転軸ＴＸの少なくとも一方を中心に回転されることにより、カメラ２は、ワークＷの複数の検査面を効率良く撮像することができる。１台の外観検査装置１で、ワークＷの複数の検査面が効率良く検査される。

第１駆動装置３は、ワークＷをクランプするクランプ部材１０と、ワークＷをクランプしたクランプ部材１０を、第１回転軸ＲＸを中心に回転させる第１回転アクチュエータ１１と、を有する。これにより、ワークＷは、第１回転軸ＲＸを中心に回転される。

第１駆動装置３は、ワークＷをクランプしたクランプ部材１０を、第１回転軸ＲＸに平行なＸ軸方向へ移動させる第１並進アクチュエータ１２を有する。これにより、ワークＷは、Ｘ軸方向へ移動される。第１駆動装置３は、カメラ２の撮像範囲に対するワークＷの位置を調整することができる。実施形態において、第１駆動装置３は、第１カメラ２１の撮像範囲に対するワークＷのＸ軸方向の位置及び第２カメラ２２の撮像範囲に対するワークＷのＸ軸方向の位置を調整することができる。

第２駆動装置４は、ワークＷを下側から支持するターンテーブル１７と、ワークＷを支持したターンテーブル１７を、第２回転軸ＴＸを中心に回転させる第２回転アクチュエータ１８と、を有する。これにより、ワークＷは、第２回転軸ＴＸを中心に回転される。

第２駆動装置４は、ワークＷを支持したターンテーブル１７を、第２回転軸ＴＸに平行なＺ軸方向へ移動させる第２並進アクチュエータ１９を有する。これにより、ワークＷは、Ｚ軸方向へ移動される。第２駆動装置４は、カメラ２の撮像範囲に対するワークＷの位置を調整することができる。実施形態において、第２駆動装置４は、第１カメラ２１の撮像範囲に対するワークＷのＺ軸方向の位置及び第２カメラ２２の撮像範囲に対するワークＷのＺ軸方向の位置を調整することができる。

カメラ２の光学系の光軸に平行な方向へカメラ２を移動させるカメラ移動装置５が設けられる。これにより、カメラ２の光学系が固定焦点光学系である場合、カメラ２の光学系の焦点と検査面とを一致させることができる。実施形態において、第１カメラ移動装置５１は、第１カメラ２１を光軸ＡＸ１に平行なＺ軸方向へ移動させることにより、第１カメラ２１の光学系の焦点と検査面とを一致させることができる。第２カメラ移動装置５２は、第２カメラ２２を光軸ＡＸ２に平行なＹ軸方向へ移動させることにより、第２カメラ２２の光学系の焦点と検査面とを一致させることができる。

駆動制御装置６は、ワークＷをクランプしたクランプ部材１０を回転させるとき、ワークＷからターンテーブル１７が離れるように第２駆動装置４を制御する。これにより、ワークＷは、第１回転軸ＲＸを中心に円滑に回転することができる。駆動制御装置６は、ワークＷを支持したターンテーブル１７を回転させるとき、ワークＷからクランプ部材１０が離れるように第１駆動装置３を制御する。これにより、ワークＷは、第２回転軸ＴＸを中心に円滑に回転することができる。

駆動制御装置６は、第１並進アクチュエータ１２及び第２並進アクチュエータ１９の少なくとも一方を制御して、ワークＷを検査位置ＤＰに配置することができる。

第１回転軸ＲＸと第２回転軸ＴＸとは直交する。第１カメラ移動装置５１は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向のそれぞれへ第１カメラ２１を移動させる。これにより、第１カメラ２１とワークＷとの相対位置が調整される。

カメラ２は、複数設けられる。カメラ制御装置７は、複数のカメラ２の撮像範囲のそれぞれに配置された複数の検査面が同時に撮像されるように、複数のカメラ２を制御する。これにより、ワークＷの複数の検査面が効率良く撮像される。

［その他の実施形態］
上述の実施形態において、カメラ制御装置７は、１つの検査面をカメラ２に複数回撮像させてもよい。例えば、第１カメラ２１が１つの検査面を撮像するとき、駆動制御装置６は、クランプ部材１０にクランプされたワークＷが第１回転軸ＲＸを中心とする傾斜方向に傾斜するように、第１駆動装置３を制御してもよい。検査面が複数の傾斜角度のそれぞれに傾いたときに照明装置２Ｂに照明された検査面が第１カメラ２１に撮像されることにより、画像処理装置８は、第１カメラ２１に撮像された画像に基づいて、検査面の欠陥を検出し易くなる可能性がある。検査面に欠陥が存在する場合、検査面の傾斜角度により、照明装置２Ｂから検査面に照射された照明光の反射状態が変化する可能性がある。画像処理装置８は、第１カメラ２１により撮像された照明光の反射状態に基づいて、検査面の欠陥を高精度に検出することができる。

上述の実施形態において、複数のカメラ２は、同一の種類でもよい。複数のカメラ２の光学系の分解能は、同じでもよい。複数のカメラ２の光学系の画角は、同じでもよい。複数のカメラ２のイメージセンサの画素数は、同じでもよい。複数のカメラ２の解像度は、同じでもよい。

上述の実施形態において、複数のカメラ２は、異なる種類でもよい。複数のカメラ２の光学系の分解能は、相互に異なってもよい。例えば、第１カメラ２１の光学系の分解能が第２カメラ２２の光学系の分解能よりも高くてもよい。高い分解能の第１カメラ２１により、検査面の欠陥が高精度に検出される。低い分解能の第２カメラ２２により、外観検査装置１のコストが抑制される。また、第１カメラ２１の光学系の画角が、第２カメラ２２の光学系の画角よりも小さくてもよい。また、第１カメラ２１のイメージセンサの画素数が、第２カメラ２２のイメージセンサの画素数よりも多くてもよい。第１カメラ２１の解像度が、第２カメラ２２の解像度よりも高くてもよい。

上述の実施形態において、ワークＷに孔が形成されてもよい。孔を有するワークＷとして、シリンダブロックが例示される。孔を有するワークＷをカメラ２が撮像する場合、ワークＷが第１回転軸ＲＸを中心とする傾斜方向に傾斜するように第１駆動装置３が制御されたり、ワークＷが第２回転軸ＴＸを中心とする傾斜方向に傾斜するように第２駆動装置４が制御されたりしてもよい。ワークＷが傾斜されることにより、照明装置２Ｂから射出された照明光は、ワークＷの孔の内面に満遍なく照射される。これにより、ワークＷの孔の内面の欠陥が高精度に検出される。

上述の実施形態において、ワークＷは、金属製品でもよいし、合成樹脂製品でもよいし、合成皮革製品でもよい。

１…外観検査装置、２…カメラ、２Ａ…カメラ本体、２Ｂ…照明装置、３…第１駆動装置、４…第２駆動装置、５…カメラ移動装置、６…駆動制御装置、７…カメラ制御装置、８…画像処理装置、９…スライド部材、９Ａ…スライド部材、９Ｂ…スライド部材、１０…クランプ部材、１０Ａ…クランプ部材、１０Ｂ…クランプ部材、１１…第１回転アクチュエータ、１１Ａ…第１回転アクチュエータ、１１Ｂ…第１回転アクチュエータ、１２…第１並進アクチュエータ、１２Ａ…第１並進アクチュエータ、１２Ｂ…第１並進アクチュエータ、１３…ベースプレート、１４…ガイド部材、１４Ａ…ガイド部材、１４Ｂ…ガイド部材、１５…ベース部材、１６…支持部材、１７…ターンテーブル、１８…第２回転アクチュエータ、１９…第２並進アクチュエータ、２１…第１カメラ、２２…第２カメラ、５１…第１カメラ移動装置、５２…第２カメラ移動装置、１３１…開口、ＡＸ１…光軸、ＡＸ２…光軸、Ｃ１…検査面、Ｃ２…検査面、Ｃ３…検査面、Ｃ４…検査面、Ｃ５…検査面、Ｃ６…検査面、ＤＰ…検査位置、ＲＸ…第１回転軸、ＴＸ…第２回転軸、Ｗ…ワーク。

Claims (13)

1. 検査位置に配置されたワークを撮像するカメラと、
   前記検査位置において第１軸を中心に前記ワークを回転させる第１駆動装置と、
   前記検査位置において第２軸を中心に前記ワークを回転させる第２駆動装置と、
   前記ワークの複数の検査面が前記カメラの撮像範囲に順次配置されるように前記第１駆動装置及び前記第２駆動装置の少なくとも一方を制御する駆動制御装置と、
   複数の前記検査面が順次撮像されるように前記カメラを制御するカメラ制御装置と、
   前記カメラで撮像された前記検査面の画像に基づいて前記ワークの欠陥を検出する画像処理装置と、を備える、
   外観検査装置。
2. 前記第１駆動装置は、前記ワークをクランプするクランプ部材と、前記ワークをクランプした前記クランプ部材を、前記第１軸を中心に回転させる第１回転アクチュエータと、を有する、
   請求項１に記載の外観検査装置。
3. 前記第１駆動装置は、前記ワークをクランプした前記クランプ部材を、前記第１軸に平行な方向へ移動させる第１並進アクチュエータを有する、
   請求項２に記載の外観検査装置。
4. 前記第２駆動装置は、前記ワークを下側から支持するターンテーブルと、前記ワークを支持した前記ターンテーブルを、前記第２軸を中心に回転させる第２回転アクチュエータと、を有する、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の外観検査装置。
5. 前記第２駆動装置は、前記ワークを支持した前記ターンテーブルを、前記第２軸に平行な方向へ移動させる第２並進アクチュエータを有する、
   請求項４に記載の外観検査装置。
6. 前記カメラの光軸に平行な方向へ前記カメラを移動させるカメラ移動装置を備える、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の外観検査装置。
7. 前記第１駆動装置は、前記ワークをクランプするクランプ部材と、前記ワークをクランプした前記クランプ部材を、前記第１軸を中心に回転させる第１回転アクチュエータと、を有し、
   前記第２駆動装置は、前記ワークを下側から支持するターンテーブルと、前記ワークを支持した前記ターンテーブルを、前記第２軸を中心に回転させる第２回転アクチュエータと、を有し、
   前記駆動制御装置は、前記クランプ部材を回転させるとき、前記ワークから前記ターンテーブルが離れるように前記第２駆動装置を制御し、前記ターンテーブルを回転させるとき、前記ワークから前記クランプ部材が離れるように前記第１駆動装置を制御する、
   請求項１に記載の外観検査装置。
8. 前記第１駆動装置は、前記ワークをクランプした前記クランプ部材を、前記第１軸に平行な方向へ移動させる第１並進アクチュエータを有し、
   前記第２駆動装置は、前記ワークを支持した前記ターンテーブルを、前記第２軸に平行な方向へ移動させる第２並進アクチュエータを有し、
   前記駆動制御装置は、前記ワークが前記検査位置に配置されるように前記第１駆動装置及び前記第２駆動装置の少なくとも一方を制御する、
   請求項７に記載の外観検査装置。
9. 前記第１軸と前記第２軸とは直交し、
   前記第１軸及び前記第２軸のそれぞれに直交する第３軸に平行な方向へ前記カメラを移動させるカメラ移動装置を備える、
   請求項７又は請求項８に記載の外観検査装置。
10. 前記カメラ移動装置は、前記第１軸に平行な方向及び前記第２軸に平行な方向のそれぞれへ前記カメラを移動させる、
    請求項９に記載の外観検査装置。
11. 前記カメラは、複数設けられ、
    前記カメラ制御装置は、複数のカメラの撮像範囲のそれぞれに配置された複数の検査面が同時に撮像されるように、複数の前記カメラを制御する、
    請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の外観検査装置。
12. 複数の前記カメラの分解能は、相互に異なる、
    請求項１１に記載の外観検査装置。
13. 検査位置に配置されたワークの複数の検査面がカメラの撮像範囲に順次配置されるように、第１軸及び第２軸の少なくとも一方を中心に前記ワークを回転させることと、
    前記撮像範囲に配置された複数の前記検査面を前記カメラで順次撮像することと、
    前記カメラで撮像された前記検査面の画像に基づいて前記ワークの欠陥を検出することと、を含む、
    外観検査方法。

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