JP3007849B2 - Shape detection method and shape detection device for object surface - Google Patents

Shape detection method and shape detection device for object surface

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JP3007849B2
JP3007849B2 JP8235580A JP23558096A JP3007849B2 JP 3007849 B2 JP3007849 B2 JP 3007849B2 JP 8235580 A JP8235580 A JP 8235580A JP 23558096 A JP23558096 A JP 23558096A JP 3007849 B2 JP3007849 B2 JP 3007849B2
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一成 吉村
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】本発明は、光切断法によって、物体表面の
四凸形状や高さ変位を計測する方法において、缶やロー
ルなどの円筒物体、または球などの曲面物体の表面の傷
を検出するための物体表面の形状検出方法及び形状検出
装置に関するものである。
[0001] The present invention relates to a method for measuring a tetrahedral shape and a height displacement of a surface of an object by a light cutting method, for detecting scratches on the surface of a cylindrical object such as a can or a roll or a curved object such as a sphere. The present invention relates to a method and a device for detecting a shape of an object surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】図26に従来例(特開平6−16745
5号公報参照)を示す。すなわち、回転/並進する外観
が円柱状の被検出物体1の一点に光ビームを光源50よ
りレンズ51を介して照射し、その散乱光を光線の投射
軸Mとは異なる方向からレンズ52を介して検出器53
により撮像して検出し、この検出器53の検出出力を増
幅器54を介してA/D変換器55に入力してA/D変
換する。この際タイマ56により所定時間でサンプリン
グされる。このA/D変換された検出出力はストア57
を介してマイクロプロセッサ58に送られ、正常な表面
と欠陥のある面との比較をとることにより欠陥を検出
し、その結果をディスプレイ59に表示させ、また被検
出物体1を廃棄する廃棄制御装置60に制御信号を送る
ようになっている。
2. Description of the Related Art FIG. 26 shows a conventional example (JP-A-6-16745).
No. 5 gazette). That is, a light beam is emitted from a light source 50 through a lens 51 to one point of the object 1 to be detected / rotated / translated and having a columnar appearance, and the scattered light is transmitted through a lens 52 from a direction different from the projection axis M of the light beam. Detector 53
The detection output of the detector 53 is input to an A / D converter 55 via an amplifier 54 to perform A / D conversion. At this time, sampling is performed by the timer 56 for a predetermined time. The A / D converted detection output is stored in the store 57
To a microprocessor 58, which detects a defect by comparing a normal surface with a defective surface, displays the result on a display 59, and discards the detected object 1. A control signal is sent to the control unit 60.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来例
は、スポット状の光ビームを投射しつつ、被検出物体1
を回転させているので、一度に撮像できないという問題
や、スポットビーム間に不惑体(検出不能領域)が生じ
るという問題があった。また被検出物体を回転/並進さ
せる2段動作が必要であり、機構的に複雑であるという
問題もある。
In the above-mentioned prior art, the object to be detected 1 is projected while projecting a spot-like light beam.
Are rotated, so that there is a problem that imaging cannot be performed at one time, and there is a problem that a strange object (undetectable region) is generated between the spot beams. Further, a two-stage operation for rotating / translating the object to be detected is required, and there is a problem that the mechanism is complicated mechanically.

【0004】本発明は上記の問題点に鑑みて為されたも
ので、その目的とするところは被検出物体を回転するこ
となく所定の検出エリア(または全周)が同時に撮像で
きる物体表面の形状検出方法及び形状検出装置を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object the shape of the surface of an object in which a predetermined detection area (or the entire circumference) can be imaged simultaneously without rotating the object to be detected. It is to provide a detection method and a shape detection device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1の発明では、スリット状の光ビームから成る
スリット光を投射して、その反射光を投射軸とは異なる
方向から撮像し、三角測量を用いて物体表面の傷や形状
を検出する物体表面の形状検出方法において、複数のス
リット光を光切断線として投射する光源と、被検出物体
の表面で全反射した正反射光を反射パターンとして投影
させるスクリーンと、スクリーンに投影された反射パタ
ーンを撮像する撮像装置と、撮像した反射パターンから
得られる撮像データを高さデータに変換する演算装置と
を具備し、光源から投射された複数のスリット光を、被
検出物体の軸線方向から所定の角度だけ傾斜させるとと
もに軸線とスリット光とが略直交するような方向から投
射し、被検出物体の表面で全反射した正反射光を、その
光路上に配置したスクリーンに反射パターンとして投影
させ、スクリーン越しに配置した撮像装置によりスクリ
ーンに投影された反射パターンを撮像し、この反射パタ
ーンの変化から被検出物体の表面形状を一括して検出す
ることを特徴とし、各スリット光の入射角度を略同一と
することが可能となり、被検出物体の表面のへこみ等の
変形した形状を示す反射パターンの変化の度合いが全ス
リット光において略同一となることにより、各スリット
光の高さ分解能を略一定とすることが可能となる。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a slit light composed of a slit-shaped light beam is projected, and the reflected light is imaged from a direction different from the projection axis. In the object surface shape detection method for detecting scratches and shapes on the object surface using triangulation, a light source that projects a plurality of slit lights as light cutting lines and a specularly reflected light totally reflected on the surface of the detected object are used. A screen that projects as a reflection pattern, an imaging device that captures an image of the reflection pattern projected on the screen, and an arithmetic device that converts imaging data obtained from the captured reflection pattern into height data, are projected from a light source. A plurality of slit lights are inclined by a predetermined angle from the axis direction of the detected object, and are projected from a direction in which the axis and the slit light are substantially orthogonal to each other. The specularly reflected light totally reflected by the surface is projected as a reflection pattern on a screen arranged on the optical path, and the reflection pattern projected on the screen is imaged by an imaging device arranged over the screen. The feature is to detect the surface shape of the detection object collectively, making it possible to make the incident angle of each slit light almost the same, and to change the reflection pattern showing the deformed shape such as dent of the surface of the detection object Is substantially the same for all slit lights, it is possible to make the height resolution of each slit light substantially constant.

【0006】請求項2の発明では、スリット状の光ビー
ムから成るスリット光を投射して、その反射光を投射軸
とは異なる方向から撮像し、三角測量を用いて物体表面
の傷や形状を検出する物体表面の形状検出方法におい
て、複数のスリット光を光切断線として投射する光源
と、被検出物体の表面で全反射した正反射光を反射パタ
ーンとして投影させるスクリーンと、スクリーンに投影
された反射パターンを撮像する撮像装置と、撮像した反
射パターンから得られる撮像データを高さデータに変換
する演算装置とを具備し、光源から投射された複数のス
リット光を、被検出物体の軸線方向と略直交させるとと
もに軸線とスリット光とが略平行となるような方向から
投射し、被検出物体の表面で全反射した正反射光を、そ
の光路上に配置したスクリーンに反射パターンとして投
影させ、スクリーン越しに配置した撮像装置によりスク
リーンに投影された反射パターンを撮像し、この反射パ
ターンの変化から被検出物体の表面形状を一括して検出
することを特徴とし、スクリーンに投影された反射パタ
ーンは略直線状となり、被検出物体の表面のへこみ等の
変形した形状を示す反射パターンの変化の度合いは直線
からのずれとして投影されるため、スクリーン越しに配
置した撮像装置によって取り込まれたデータから良否を
判別するための画像処理が簡単になる。
According to the second aspect of the present invention, slit light composed of a slit-like light beam is projected, the reflected light is imaged from a direction different from the projection axis, and the surface of the object is scratched or shaped using triangulation. In the method of detecting the shape of the surface of the object to be detected, a light source that projects a plurality of slit lights as light cutting lines, a screen that projects a regular reflection light totally reflected on the surface of the detection object as a reflection pattern, and a screen projected on the screen An imaging device for imaging the reflection pattern, and an arithmetic device for converting imaging data obtained from the imaged reflection pattern into height data, a plurality of slit lights projected from the light source, the axial direction of the detected object and The specularly reflected light, which is projected from a direction in which the axis and the slit light are substantially parallel and substantially parallel to each other and is totally reflected on the surface of the detected object, is arranged on the optical path. Lean is projected as a reflection pattern, imaging the reflection pattern projected on the screen by an imaging device arranged over the screen, and collectively detecting the surface shape of the detected object from the change of the reflection pattern, The reflection pattern projected on the screen is substantially linear, and the degree of change of the reflection pattern, which indicates a deformed shape such as a dent on the surface of the detected object, is projected as a deviation from the straight line, so the imaging arranged over the screen Image processing for judging pass / fail from data captured by the device is simplified.

【0007】請求項3の発明では、請求項1又は2の発
明において、スクリーンの形状を略平坦な形状としたこ
とを特徴とし、被検出物体とスクリーンの間の距離を短
くすることが可能となり、構成の簡素化が図れ、また、
その結果スクリーンに投影される各スリット光の反射パ
ターンが鮮明になり、検出の高精度化が図れる。請求項
4の発明では、請求項1又は2の発明において、スクリ
ーンの形状を少なくとも曲面を有する形状としたことを
特徴とし、被検出物体とスクリーンの間の距離が等しく
なり、スクリーンに投影される反射パターンは、スクリ
ーンの形状が平坦な場合に比べてより広いエリアを投影
することになり、その結果、撮像装置によってより広い
エリアを撮像することができ、検出の高精度化が図れ
る。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the screen is formed to have a substantially flat shape, and the distance between the detection target and the screen can be reduced. , The structure can be simplified,
As a result, the reflection pattern of each slit light projected on the screen becomes clear, and the detection accuracy can be improved. According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the screen has at least a curved shape, the distance between the detection target and the screen is equal, and the screen is projected on the screen. The reflection pattern projects a wider area than when the shape of the screen is flat. As a result, a larger area can be imaged by the imaging device, and the detection accuracy can be improved.

【0008】請求項5の発明では、請求項1又は2の発
明において、被検出物体の軸線方向に略平行となるよう
にスクリーンを配置したことを特徴とし、被検出物体の
横手方向から複数のスリット光を投射させた場合、スク
リーンに投影される1ラインの反射パターンの長手方向
の高さ分解能が等しくでき、検出の高精度化が図れる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the screen is arranged so as to be substantially parallel to the axial direction of the object to be detected, and a plurality of screens are provided from the lateral direction of the object to be detected. When the slit light is projected, the height resolution in the longitudinal direction of one line of the reflection pattern projected on the screen can be made equal, and the detection accuracy can be improved.

【0009】請求項6の発明では、請求項1又は2の発
明において、被検出物体の軸線方向に対して所定の角度
だけ傾斜させてスクリーンを配置したことを特徴とし、
被検出物体の横手方向から複数のスリット光を投射させ
た場合、スリット光の光路長を一定に保つことが可能と
なり、スクリーンには鮮明な反射パターンが投影され、
検出の高精度化が図れる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the screen is arranged at a predetermined angle with respect to the axial direction of the detected object.
When a plurality of slit lights are projected from the lateral direction of the detected object, the optical path length of the slit light can be kept constant, and a clear reflection pattern is projected on the screen,
The detection accuracy can be improved.

【0010】請求項7の発明では、請求項1又は2の発
明において、被検出物体の軸線方向に対して略直交する
ようにスクリーンを配置したことを特徴とし、被検出物
体の長手方向から複数のスリット光を被検出物体の全面
に投射させた場合、スクリーンには全面の反射パターン
が投影されることにより、最小限の撮像装置で全面の検
出が可能となり、撮像装置の個数の削減が図れる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the first or second aspect, the screen is arranged so as to be substantially perpendicular to the axial direction of the object to be detected. When the slit light is projected on the entire surface of the object to be detected, the reflection pattern of the entire surface is projected on the screen, so that the entire surface can be detected with a minimum number of imaging devices, and the number of imaging devices can be reduced. .

【0011】請求項8の発明では、請求項1又は2の発
明において、斜めに研磨した複数枚の板状の光偏向部材
を重ね合わせ、これらの光偏向部材に入射されるスリッ
ト状の光ビームを各光偏向部材で光分岐させて複数のス
リット光を得ることを特徴とし、1つの光源から複数の
スリット光を容易に得ることができ、光源の個数削減が
図れる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, a plurality of obliquely polished plate-like light deflecting members are overlapped, and a slit-like light beam incident on these light deflecting members is provided. The light is deflected by each light deflecting member to obtain a plurality of slit lights, whereby a plurality of slit lights can be easily obtained from one light source, and the number of light sources can be reduced.

【0012】請求項9の発明では、請求項1又は2の発
明において、波長選択性を有する複数枚の板状の光偏向
部材を斜めに研磨して重ね合わせ、これらの光偏向部材
に入射される複数の波長を有する光ビームを各光偏向部
材で波長毎に分離させて複数のスリット光を得ることを
特徴とし、1つの光源から複数のスリット光を容易に得
ることができ、光源の個数削減が図れる。
According to a ninth aspect of the present invention, in accordance with the first or second aspect of the present invention, a plurality of plate-shaped light deflecting members having wavelength selectivity are polished obliquely and superimposed, and are incident on these light deflecting members. A plurality of slit lights are obtained by separating light beams having a plurality of wavelengths for each wavelength by each light deflecting member, and a plurality of slit lights can be easily obtained from one light source; Reduction can be achieved.

【0013】請求項10の発明では、光ビームを投射し
て、その反射光を投射軸とは異なる方向から撮像し、三
角測量を用いて物体表面の傷や形状を検出する方法にお
いて、被検出物体からの反射光を撮像する撮像装置と、
複数のスリット光を光切断線として投光する光源と、被
検出物体表面で全反射した正反射光を反射パターンとし
て投影させるスクリーンと、撮像データを高さデータに
変換する演算装置とを具備し、光源から投射せられたス
リット状の光ビームは、被検出物体の軸線に対して所定
の角度傾斜させ、かつ当該被検出物体底面に対して所定
の角度傾斜させた方向から投射し、被検出物体表面で全
反射した正反射光を、その光路上に配置したスクリーン
に反射パターンとして投影させ、スクリーン越しに配置
した撮像装置により当該反射パターンを撮像し、当該反
射パターンの変化から被検出物体の表面形状を一括して
検出することを特徴とし、被検出物体表面における横方
向のすじ状凹みの反射パータンを直線状の反射パターン
からの突起上位のずれとして投影させることができ、横
方向のすじ状凹みの不良発見に有効である。
According to a tenth aspect of the present invention, in the method of projecting a light beam, imaging the reflected light from a direction different from the projection axis, and detecting a flaw or shape on the surface of the object using triangulation, An imaging device for imaging reflected light from an object,
A light source for projecting a plurality of slit lights as light cutting lines, a screen for projecting a regular reflection light totally reflected on the surface of the detected object as a reflection pattern, and an arithmetic unit for converting imaging data into height data are provided. The slit-shaped light beam projected from the light source is tilted at a predetermined angle with respect to the axis of the detected object, and is projected from the direction tilted at a predetermined angle with respect to the bottom surface of the detected object, and the detected light beam is detected. The specularly reflected light totally reflected on the surface of the object is projected as a reflection pattern on a screen arranged on the optical path, and the reflection pattern is imaged by an imaging device arranged over the screen. The feature is that the surface shape is detected collectively, and the reflection pattern of the horizontal streak-shaped dent on the surface of the detected object is higher than the projection from the linear reflection pattern. Can be projected as Le, it is effective in poor discovery of streaky recess in the transverse direction.

【0014】請求項11の発明では、請求項10の発明
において、移動する被検出物体が投、受光部間を通過す
ることにより被検出物体を検出する光電センサの投光方
向が、被検出物体底面上に投影した形で光源の投射方向
と平行となるように設定し、該光電センサの検出信号を
トリガとして移動中の被検出物体の位置を同定して撮像
を行うことを特徴とし、被検出物体進行方向と直角方向
のずれに対して影響を受けなくすることができる。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the tenth aspect of the present invention, the light emitting direction of the photoelectric sensor for detecting the object to be detected by passing the moving object to be detected between the light projecting portion and the light receiving portion is equal to the direction of the object to be detected. It is set so as to be parallel to the projection direction of the light source in a form projected on the bottom surface, and the detection signal of the photoelectric sensor is used as a trigger to identify the position of the moving detection target object and perform imaging. It is possible to eliminate the influence of the displacement in the direction perpendicular to the moving direction of the detection object.

【0015】請求項12の発明では、請求項10の発明
において、撮像装置に対して光源は単一であって、撮像
開始から終了までの時間内に、スリット光のピッチ間隔
に相当する分だけ被検出物体が移動する時間間隔で光源
を間欠して照射させ撮像を行なうことを特徴とし、光源
のスリット光の本数の削減が可能となり、光学系部のコ
ストダウンが可能となる。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the tenth aspect of the present invention, a single light source is provided for the image pickup device, and only a light source corresponding to the pitch interval of the slit light within the time from the start to the end of the image pickup. Imaging is performed by intermittently irradiating the light source at the time interval at which the detected object moves, so that the number of slit lights of the light source can be reduced, and the cost of the optical system can be reduced.

【0016】請求項13の発明では、請求項10の発明
において、光電センサのトリガ信号をずらすことによっ
て、撮像装置の撮像開始タイミングをずらし、被検出物
体表面で全反射した正反射光を反射パターンとして投影
させるスクリーンを共用することを特徴とし、スクリー
ンの数を削減することが可能となる。請求項14の発明
では、スリット状の光ビームから成るスリット光を投射
して、その反射光を投射軸とは異なる方向から撮像し、
三角測量を用いて物体表面の傷や形状を検出する物体表
面の形状検出装置において、光切断線たる複数のスリッ
ト光を被検出物体の軸線方向から所定の角度だけ傾斜さ
せるとともに軸線とスリット光とが略直交するような方
向から投射する第1の光源と、被検出物体の表面で全反
射した第1の光源による各スリット光の正反射光の光路
上に配置されて各正反射光を反射パターンとして投影さ
せる第1のスクリーンと、第1のスクリーン越しに配置
されて第1のスクリーンに投影された反射パターンを撮
像する第1の撮像装置と、光切断線たる複数のスリット
光を被検出物体の軸線方向と略直交するとともに軸線と
スリット光とが略平行となるような方向から投射する第
2の光源と、被検出物体の表面で全反射した第2の光源
による各スリット光の正反射光の光路上に配置されて各
正反射光を反射パターンとして投影させる第2のスクリ
ーンと、第2のスクリーン越しに配置されて第2のスク
リーンに投影された反射パターンを撮像する第2の撮像
装置と、撮像した第1及び第2の反射パターンから得ら
れる撮像データを高さデータに変換するとともに得られ
た高さデータに基づいて被検出物体の表面形状を一括し
て検出する演算装置とを備え、被検出物体の外周を取り
囲むように第1及び第2の光源と第1及び第2のスクリ
ーンと第1及び第2の撮像装置とを配置し、被検出物体
の表面の全周を一括して検出することを特徴とし、被検
出物体を回転することなく所定の検出エリア(または全
周)が同時に撮像することが可能となり、被検出物体の
全周を容易に検出することができる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the tenth aspect of the present invention, by shifting the trigger signal of the photoelectric sensor, the imaging start timing of the imaging device is shifted, and the regular reflection light totally reflected on the surface of the detected object is reflected by the reflection pattern. The feature is that a screen to be projected is shared, and the number of screens can be reduced. In the invention of claim 14, slit light composed of a slit-shaped light beam is projected, and the reflected light is imaged from a direction different from the projection axis,
In an object surface shape detection device that detects scratches and shapes on the object surface using triangulation, a plurality of slit lights, which are light cutting lines, are inclined by a predetermined angle from the axis direction of the detected object, and the axis and the slit light are Are arranged on the optical path of the specular reflection light of each slit light by the first light source projecting from a direction substantially orthogonal to the first light source and the first light source totally reflected on the surface of the detected object, and reflect each specular reflection light. A first screen for projecting as a pattern, a first imaging device arranged over the first screen to image the reflection pattern projected on the first screen, and a plurality of slit lights serving as light cutting lines are detected. A second light source that projects from a direction that is substantially orthogonal to the axis direction of the object and is substantially parallel to the axis and the slit light, and a slit formed by the second light source that is totally reflected on the surface of the detected object A second screen arranged on the optical path of the specular reflected light to project each specular reflected light as a reflection pattern, and a second screen arranged over the second screen and imaging the reflection pattern projected on the second screen. 2 and the imaging data obtained from the imaged first and second reflection patterns are converted into height data, and the surface shape of the object to be detected is collectively detected based on the obtained height data. A first and second light source, first and second screens, and first and second image pickup devices are arranged so as to surround an outer periphery of the detected object; It is characterized in that the entire circumference is detected collectively, and a predetermined detection area (or the entire circumference) can be simultaneously imaged without rotating the detected object, and the entire circumference of the detected object can be easily detected. be able to

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下本発明を実施形態により説明
する。 (実施形態1)本実施形態は請求項1(及び請求項4、
5)の発明に対応するもので、ビール缶のような円柱状
の被検出物体1の外観検査(くぼみや傷等の変形の有無
の検査)に用いられる物体表面の形状検出装置を示して
いる。本実施形態では、図1乃至図3に示すように複数
のスリット光P1 〜P5 を光切断線として投射する光源
10と、被検出物体1の表面で全反射した正反射光を反
射パターンR1 〜R5 として投影させるスクリーン11
と、スクリーン11に投影された反射パターンR 1 〜R
5 を撮像するCCDカメラ等の撮像装置12と、撮像し
た反射パターンR 1 〜R5 から得られる撮像データを高
さデータに変換する演算装置13とを具備し、光源10
から投射された複数のスリット光P1 〜P5 を、被検出
物体1の軸線2の方向から所定の角度θだけ傾斜させる
とともに軸線2とスリット光P1 〜P5 とが略直交する
ような方向から投射し、被検出物体1の表面で全反射し
た正反射光を、その光路上に配置したスクリーン11に
反射パターンR1 〜R5 として投影させ、スクリーン1
1越しに配置した撮像装置12によりスクリーン11に
投影された反射パターンR1 〜R5 を撮像するととも
に、撮像した反射パターンR1 〜R5 を画像処理して得
られる撮像データを演算装置13にて高さデータに変換
し、その高さデータに基づいて物体表面の形状(くぼみ
や傷等の変形を含む)を検出するようになっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to embodiments.
I do. (Embodiment 1) This embodiment relates to Claim 1 (and Claim 4,
It corresponds to the invention of 5) and has a cylindrical shape like a beer can.
Inspection of the object 1 to be detected (whether there is any deformation such as dents or scratches)
Inspection of the object surface used for inspection)
I have. In the present embodiment, as shown in FIGS.
Slit light P1~ PFiveLight source that projects light as a light cutting line
10 and the specularly reflected light totally reflected on the surface of the detected object 1
Shooting pattern R1~ RFiveScreen 11 projected as
And the reflection pattern R projected on the screen 11 1~ R
FiveAn imaging device 12 such as a CCD camera for imaging the
Reflection pattern R 1~ RFiveImaging data obtained from
And a calculation device 13 for converting the
Slit light P projected from the1~ PFiveIs detected
Incline by a predetermined angle θ from the direction of the axis 2 of the object 1
With axis 2 and slit light P1~ PFiveIs approximately orthogonal to
Projected from such a direction and totally reflected on the surface of the detection target object 1.
Specularly reflected light on the screen 11 placed on the optical path
Reflection pattern R1~ RFiveScreen 1
1 on the screen 11 by the imaging device 12
Projected reflection pattern R1~ RFiveWhen you image
In addition, the reflection pattern R imaged1~ RFiveImage processing
Image data to be converted into height data by the arithmetic unit 13
Based on the height data,
And deformation such as scratches).

【0018】而して光源10から出射されるレーザ光か
ら成るスリット光P1 〜P5 を被検出物体1の表面に角
度θだけ傾斜させ、且つスリット光P1 〜P5 の長手方
向と被検出物体1の軸線2とが略直交するような方向か
ら投射し、全反射した正反射光を反射パターンR1 〜R
5 としてスクリーン11に投影させ、その反射パターン
1 〜R5 を撮像装置12にて撮像し、このとき円柱状
の被検出物体1の表面に図4に示すようにへこみ不良部
3がある場合には、このへこみ不良部3に投射された例
えばスリット光P3 の正反射光の反射角度が(θ+δ)
に変化するため、へこみ不良部3以外の良品部とへこみ
不良部3とで反射パターンR1 …に変化が生じる。つま
り、観察される良品部の反射パターンR1 …は弓状であ
って、これらの反射パターンR1 …を撮像装置12にて
撮像し、演算装置13により画像処理した撮像データを
高さデータに変換するとともに、画像処理を行うことで
被検出物体の表面形状、いまの場合にはへこみ不良部3
の深さを一括して検出する。
Thus, the slit light beams P 1 to P 5 composed of the laser light emitted from the light source 10 are inclined at an angle θ to the surface of the object 1 to be detected, and the slit light beams P 1 to P 5 are aligned with the longitudinal direction of the slit light beams P 1 to P 5. The light is projected from a direction such that the axis 2 of the detection object 1 is substantially perpendicular to the object, and the specularly reflected light totally reflected is reflected by the reflection patterns R 1 to R 1.
5 is projected on the screen 11, and the reflection patterns R 1 to R 5 are imaged by the imaging device 12. At this time, when the dent defect 3 is present on the surface of the columnar object 1 as shown in FIG. , the reflection angle of the specular reflection light of the dent is projected into the defective portion 3, for example slit light P 3 (θ + δ)
, The reflection pattern R 1 ... Changes between the non-defective defective portion 3 and the non-defective defective portion 3. That is, the reflection patterns R 1 ... Of the observed non-defective parts are arcuate, and these reflection patterns R 1 are captured by the imaging device 12 and the image data processed by the arithmetic device 13 is converted into height data. By performing the conversion and the image processing, the surface shape of the detected object, in this case, the dent defect 3
Detects the depth of all at once.

【0019】ここでへこみ不良部3の深さを三角測量で
求める原理を図25の原理図に基づいて説明する。まず
被検出物体1の表面と撮像装置12のレンズ200との
距離をL1 、レンズ200と撮像素子(図示せず)との
距離をL2 としたとき、高さ変位がΔhであると仮定し
た場合、高さ変位ΔhはΔxと角度θとで、Δh/Δx
=tanθと表され、撮像素子上での変位量をΔx’と
したとき、 Δx’/Δx=L2 /L1 の関係を利用して、高さ変位Δhは撮像素子上では以下
のように表現される。
The principle of obtaining the depth of the dent defect 3 by triangulation will now be described with reference to the principle diagram of FIG. First, assuming that the distance between the surface of the detected object 1 and the lens 200 of the imaging device 12 is L 1 and the distance between the lens 200 and an imaging element (not shown) is L 2 , the height displacement is Δh. In this case, the height displacement Δh is Δx and the angle θ, Δh / Δx
= Tanθ, and when the amount of displacement on the image sensor is Δx ′, the height displacement Δh on the image sensor is calculated as follows using the relationship of Δx ′ / Δx = L 2 / L 1 Is expressed.

【0020】Δx’/Δx=(L2 /L1 )・(1/t
anθ)・Δh ここでΔx’が画像データを、またΔhが高さデータ
(深さデータ)を示す。従って演算装置13では撮像装
置12の撮像素子によって取り込まれた画像データ(Δ
x’)を演算装置13内のメモリに格納し、高さデータ
画像Δhを得る。さらに演算装置13は処理されたデー
タ画像から得られた高さ量Δh’と規格とを比較して規
格を越えた場合に不良と判定し良否の判定結果を出力す
るのである。尚LDは光源を示す。
Δx ′ / Δx = (L 2 / L 1 ) · (1 / t)
anθ) · Δh Here, Δx ′ indicates image data, and Δh indicates height data (depth data). Therefore, in the arithmetic unit 13, the image data (Δ
x ′) is stored in the memory in the arithmetic unit 13 to obtain the height data image Δh. Further, the arithmetic unit 13 compares the height amount Δh ′ obtained from the processed data image with the standard, and when the standard value is exceeded, determines that it is defective and outputs a result of the quality determination. LD indicates a light source.

【0021】ここで、スリット光P1 …を被検出物体1
の軸線2の方向から所定の角度θだけ傾斜させるととも
に軸線2とスリット光P1 …とが略直交する方向からス
リット光P1 …を投射することにより、各スリット光P
1 …の入射角度θを略同一にすることが可能となり、各
反射パターンR1 …の変化量、すなわち高さ量Δh’の
分解能を略同一にすることが可能となる。
Here, the slit light P 1 .
By the predetermined from the axis 2 direction of the angle θ by the axis 2 and the slit beam P 1 ... substantially right angle to each other directions with tilting to project the slit light P 1 ..., each slit light P
1 can be made substantially the same, and the amount of change of each reflection pattern R 1 , that is, the resolution of the height Δh ′ can be made substantially the same.

【0022】このとき、各スリット光P1 …を入射角度
θで被検出物体1に投射し、スクリーン11越しに配置
された撮像装置12の視野によって定められる広さの検
出エリア内における被検出物体1からの反射光の反射パ
ターンR1 …を一括して撮像するようにしているため、
被検出物体1を撮像開始から〜終了までの間にエリア全
てを検出できるように回転させる必要がない。
At this time, each slit light P 1 ... Is projected onto the detection target 1 at an incident angle θ, and the detection target object within a detection area having a width determined by the field of view of the imaging device 12 disposed over the screen 11. Since the reflection patterns R 1, ... Of the reflected light from 1 are collectively imaged,
It is not necessary to rotate the detected object 1 so that the entire area can be detected from the start to the end of imaging.

【0023】また、本実施形態では被検出物体1の表面
で全反射したスリット光P1 …の正反射光を反射パター
ンR1 …として投影させるスクリーン11の形状を曲面
(円柱状の被検出物体1と同心円となる)形状にしてい
るため、スクリーン11の形状を平坦な形状にした場合
に比べて、より広いエリアの反射パターンR1 …を投影
させることが可能となり、スクリーン11越しに配置さ
れた撮像装置12によっても、より広いエリアを撮像す
ることができることから、撮像装置12の台数の削減を
図ることが可能となる。さらに、スクリーン11を被検
出物体1の軸線2に対して平行となるようにしているの
で、被検出物体1の表面とスクリーン11の間の距離を
等しくできることにより、スクリーン11に投影される
反射パターンR1 …が鮮明になり、検出の高精度化が可
能となる。
In this embodiment, the shape of the screen 11 on which the regular reflection light of the slit light P 1 ... Totally reflected on the surface of the detection object 1 is projected as a reflection pattern R 1 is changed to a curved surface (a cylindrical detection object). 1), it is possible to project a reflection pattern R 1 ... Of a wider area as compared with the case where the shape of the screen 11 is flat. Since the imaging device 12 can also image a wider area, the number of imaging devices 12 can be reduced. Further, since the screen 11 is made parallel to the axis 2 of the detected object 1, the distance between the surface of the detected object 1 and the screen 11 can be equalized, so that the reflection pattern projected on the screen 11 can be obtained. R 1 ... Become clear, and the detection accuracy can be improved.

【0024】なお、本実施形態では1つの検出エリア内
におけるスリット光P1 …の本数を5本としたが、さら
に本数を増やしてピッチを狭くすれば、より細かいへこ
み不良部3が検出できるのは言及するまでもない。 (実施形態2)本実施形態は請求項2(及び請求項3、
5)の発明に対応するもので、実施形態1と同じく円柱
状の被検出物体1の外観検査に用いられる物体表面の形
状検出装置を示しており、基本的な装置構成は実施形態
1と共通であるから共通する部分には同一の符号を付し
て説明は省略する。
In this embodiment, the number of slit light beams P 1 in one detection area is five. However, if the number of slit light beams P 1 is further increased and the pitch is narrowed, finer dent defective portion 3 can be detected. Needless to mention. (Embodiment 2) This embodiment relates to claim 2 (and claim 3,
5A and 5B show a device for detecting the shape of the surface of an object used for visual inspection of a columnar object 1 to be detected, as in the first embodiment, and the basic device configuration is the same as that of the first embodiment. Therefore, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

【0025】本実施形態では、図5及び図6に示すよう
に光源10から投射された複数のスリット光P1 ’〜P
6 ’を、被検出物体1の軸線2の方向と略直交させると
ともに被検出物体1の接線方向から角度αだけ傾斜させ
且つ軸線2とスリット光P1’〜P6 ’とが略平行とな
るような方向から投射し、被検出物体1の表面で全反射
した正反射光を、その光路上に配置したスクリーン1
1’に反射パターンR1’〜R6 ’として投影させ、ス
クリーン11’越しに配置した撮像装置12によりスク
リーン11’に投影された反射パターンR1 ’〜R6
を撮像するとともに、撮像した反射パターンR1 ’〜R
6 ’を画像処理して得られる撮像データを演算装置13
にて高さデータに変換し、その高さデータに基づいて物
体表面の形状を検出する。
In this embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, a plurality of slit light beams P 1 ′ to P 1
6 ′ is substantially perpendicular to the direction of the axis 2 of the detected object 1, is inclined by an angle α from the tangential direction of the detected object 1, and the axis 2 and the slit lights P 1 ′ to P 6 ′ are substantially parallel. The screen 1 in which the regular reflection light projected from such a direction and totally reflected on the surface of the detection target object 1 is disposed on the optical path thereof
1 'is projected as, a screen 11' to R 6 'reflection pattern R 1 to''reflected projected pattern R 1' by the imaging device 12 disposed in the over the screen 11 to R 6 '
And reflection patterns R 1 ′ to R 1
The imaging data obtained by performing image processing on
Is converted into height data, and the shape of the object surface is detected based on the height data.

【0026】本実施形態によると、スクリーン11’に
投影された反射パターンR1 ’〜R 6 ’は被検出物体1
の良品部では略直線状となり、反対に被検出物体1の表
面に存在するへこみ変形部のような欠陥に対する反射パ
ターンは直線からずれるので、反射パターンR1 ’…の
変化の度合いは欠陥がない場合の直線からのずれとして
投影され、スクリーン11’越しに配置した撮像装置1
2によって取り込まれたデータから良否を判別すること
ができる。しかも、直線からのずれを判定するだけで良
否の判定が行えるから、良否判定のための画像処理が簡
単になるという利点がある。
According to the present embodiment, the screen 11 '
Projected reflection pattern R1’-R 6’Is the detected object 1
The non-defective part has a substantially linear shape.
Reflection patterns for defects such as dents on the surface
Since the turn deviates from the straight line, the reflection pattern R1'…of
The degree of change is the deviation from the straight line when there is no defect
Imaging device 1 projected and arranged over screen 11 '
Judgment of the quality from the data captured by step 2
Can be. Moreover, it is only necessary to determine the deviation from the straight line.
Since image quality can be determined, image processing for quality determination is simplified.
It has the advantage of being simple.

【0027】また、本実施形態ではスクリーン11’の
形状を平坦な形状にしているため、被検出物体1とスク
リーン11’の間の距離を短くすることができ、その結
果、スクリーン11’に投影される反射パターンR1
…が鮮明になり、検出の高精度化が可能となる。さら
に、スクリーン11’を被検出物体1の軸線2に対して
平行となるようにしているので、各反射パターンR1
…の軸線2の方向の高さ分解能が全て同一となる。
In this embodiment, since the screen 11 'has a flat shape, the distance between the object 1 to be detected and the screen 11' can be shortened. Reflection pattern R 1
... becomes clear, and the detection accuracy can be improved. Further, since the screen 11 'is made parallel to the axis 2 of the detected object 1, each reflection pattern R 1 '
Are all the same in the direction of the axis 2.

【0028】なお、図7に示すようにスクリーン11’
の形状を実施形態1と同様に曲面(円柱状の被検出物体
1と同心円となる)形状としてもよい。この場合には実
施形態1で説明したように、平坦な形状にした場合に比
べて、より広いエリアの反射パターンR1 ’…を投影さ
せることが可能となり、スクリーン11’越しに配置さ
れた撮像装置12によっても、より広いエリアを撮像す
ることができることから、撮像装置12の台数の削減を
図ることが可能となる。
Note that, as shown in FIG.
May be a curved surface (concentric with the columnar detection object 1) as in the first embodiment. In this case, as described in the first embodiment, it is possible to project a reflection pattern R 1 ′... Of a wider area than in the case of a flat shape. Since the device 12 can also image a wider area, the number of the imaging devices 12 can be reduced.

【0029】(実施形態3)本実施形態は請求項6の発
明に対応するもので、基本的な装置構成は実施形態1と
共通であるから共通する部分には同一の符号を付して説
明は省略する。本実施形態では、図8に示すように曲面
形状を有する実施形態1と同じスクリーン11を、被検
出物体1の軸線2の方向に対して所定の角度γだけ傾斜
させて配置している。
(Embodiment 3) The present embodiment corresponds to the sixth aspect of the present invention, and the basic configuration of the apparatus is the same as that of the first embodiment. Is omitted. In the present embodiment, the same screen 11 as in the first embodiment having a curved surface as shown in FIG. 8 is arranged at a predetermined angle γ with respect to the direction of the axis 2 of the detected object 1.

【0030】上述のようにスクリーン11を配置し、実
施形態1と同様に光源10から投射された複数のスリッ
ト光P1"〜P4"を被検出物体1の表面に角度θだけ傾斜
させ、且つスリット光P1"〜P4"の長手方向と被検出物
体1の軸線2とが略直交するような方向から投射し、被
検出物体1の表面で全反射した正反射光を反射パターン
1"〜R4"としてスクリーン11に投影させ、その反射
パターンR1"〜R4"を撮像装置12にて撮像すれば、各
スリット光P1"〜P4"の光路長を同一に保つことがで
き、各反射パターンR1"〜R4"の鮮明さのばらつきが少
なくなり、検出の高精度化が可能となる。
The screen 11 is arranged as described above, and a plurality of slit light beams P 1 "to P 4 " projected from the light source 10 are inclined to the surface of the detection object 1 by the angle θ, as in the first embodiment. In addition, regular reflection light that is projected from a direction in which the longitudinal direction of the slit light beams P 1 ″ to P 4 ″ and the axis 2 of the detection target object 1 are substantially orthogonal to each other and totally reflected on the surface of the detection target object 1 is reflected by the reflection pattern R. 1 "to R 4" is projected on the screen 11 as, if picked up by the image pickup device 12 and the reflection pattern R 1 "~R 4", maintaining the optical path length of each slit light P 1 "~P 4" in the same it can, variations in the sharpness of the reflection patterns R 1 "~R 4" is reduced, thereby enabling high accuracy of detection.

【0031】(実施形態4)本実施形態は請求項7の発
明に対応するもので、基本的な装置構成は実施形態1と
共通であるから共通する部分には同一の符号を付して説
明は省略する。本実施形態では、図9に示すように被検
出物体1の軸線2の方向に対して略直交するように被検
出物体1の上面あるいは底面に対向させてスクリーン1
1" を配置し、被検出物体1の側方に対向配置した一対
の光源101 ,102 から出射されるスリット光P1
5 を被検出物体1の表面に各々角度θだけ傾斜させ、
且つスリット光P1 〜P5 の長手方向と被検出物体1の
軸線2とが略直交するような方向から投射し、全反射し
た正反射光を反射パターンR1 〜R5 としてスクリーン
11”に投影させており、スクリーン11”には被検出
物体1のほぼ全周に渡る反射パターンR1 〜R5 が投影
される。したがって、これらの反射パターンR1 …を撮
像装置12にて撮像し、演算装置13により画像処理し
た撮像データを高さデータに変換するとともに、画像処
理を行うことで被検出物体1の表面形状(欠陥の有無)
を一括して検出することができ、しかも全周に渡る反射
パターンR1 …が2台の光源101 ,102 と1台の撮
像装置12とで撮像することができるから、撮像装置1
2の台数の削減が可能となる。
(Embodiment 4) This embodiment corresponds to the seventh aspect of the present invention, and the basic configuration of the apparatus is the same as that of the first embodiment. Is omitted. In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the screen 1 faces the upper surface or the bottom surface of the detected object 1 so as to be substantially orthogonal to the direction of the axis 2 of the detected object 1.
1 ", and slit light P 1 to slit light P 1 to light emitted from a pair of light sources 10 1 and 10 2 arranged to face the side of the detected object 1.
The P 5 is each angle θ inclined to the surface of the object to be detected 1,
Further, the light is projected from a direction in which the longitudinal direction of the slit light beams P 1 to P 5 and the axis 2 of the detection target object 1 are substantially orthogonal to each other, and the specularly reflected light totally reflected is reflected on the screen 11 ″ as reflection patterns R 1 to R 5. On the screen 11 ″, reflection patterns R 1 to R 5 covering almost the entire circumference of the detection target object 1 are projected. Therefore, these reflection patterns R 1 ... Are imaged by the imaging device 12, the image data processed by the arithmetic device 13 are converted into height data, and the image processing is performed to obtain the surface shape ( Whether there is a defect)
Can be detected collectively, and the reflection patterns R 1 ... Over the entire circumference can be imaged by the two light sources 10 1 and 10 2 and the one imaging device 12.
2 can be reduced.

【0032】(実施形態5)本実施形態は請求項8の発
明に対応するもので、図10に示すように光源14から
出射されたレーザ光をシリンドリカルレンズ15によっ
てスリット状の光ビームBに変換し、端面を斜めに研磨
した複数枚の板状の光偏向部材たる板ガラス161 …を
重ね合わせた板ガラス群に入射させている。すなわち、
これらの板ガラス161 …に入射されるスリット状の光
ビームBは、まず最初の板ガラス16 1 の前面(図11
に示す点a)にて一部が反射されてスリット光P1 とな
り、最初の板ガラス161 を透過した透過光が次の板ガ
ラス162 に入射される。そして、2枚目の板ガラス1
2 の前面(同図に示す点b)にてさらに一部が反射さ
れてスリット光P2 となり、2枚目の板ガラス162
透過した透過光が3枚目の板ガラス163 の前面に反射
されてスリット光P3 となる。すなわち、複数枚の板ガ
ラス161 …を重ね合わせているため、上記の光ビーム
の光分岐が連鎖的に行われ、板ガラス161 …がn枚重
ね合わせてあればn本のスリット光P1 〜Pnに光分岐
されることになる。
(Embodiment 5) This embodiment is directed to a fifth aspect of the present invention.
Light source 14 as shown in FIG.
The emitted laser light is reflected by the cylindrical lens 15.
Into a slit-shaped light beam B and polished the end face diagonally
Sheet glass 16 serving as a plurality of plate-shaped light deflecting members1...
The light is incident on the superposed sheet glass group. That is,
These sheet glass 161Slit light incident on ...
Beam B is the first sheet glass 16 1Front (FIG. 11)
Is partially reflected at point a) shown in FIG.1Tona
The first sheet glass 161The transmitted light that has passed through the
Lass 16TwoIs incident on. And the second sheet glass 1
6TwoIs partially reflected at the front surface (point b shown in the figure).
Slit light PTwoBecomes the second sheet glass 16TwoTo
The transmitted light is transmitted to the third plate glass 16.ThreeReflection in front of
It is slit light PThreeBecomes That is, a plurality of plate
Lass 161The light beam above is
Are branched in a chain, and the plate glass 161… Is n sheets
N slit light P if aligned1Optical branch to Pn
Will be done.

【0033】上述のように、本実施形態によれば1つの
光源14から容易に複数本のスリット光P1 …を得るこ
とができ、光源14の個数削減が図れる。 (実施形態6)本実施形態は請求項9の発明に対応する
もので、図12に示すように光源17から出射された多
波長レーザ光(波長λ1 〜λn)をシリンドリカルレン
ズ15によってスリット状の光ビームB’に変換し、板
ガラス181 〜18nの端面を斜めに研磨し重ね合せた
波長選択性のある板ガラス群に入射させている。すなわ
ち、これらの板ガラス181 …に入射されるスリット状
の光ビームB’は、まず最初の板ガラス181 の前面
(図13に示す点a)にて波長λ1 の成分のみが反射さ
れてスリット光P1'となり、他の波長λ2 …の光ビーム
B' は最初の板ガラス181 を透過して次の板ガラス1
2 に入射される。そして、2枚目の板ガラス182
前面(同図に示す点b)にてさらに波長λ2 の光ビーム
B’が反射されてスリット光P2'となり、2枚目の板ガ
ラス182 を透過した他の波長λ3 …の光ビームB’が
3枚目の板ガラス183 の前面に反射されてスリット光
3'となる。すなわち、波長選択性を有する複数枚の板
ガラス181 …を重ね合わせているため、上記の光ビー
ムB’の波長λ1 …の違いによる光分岐が連鎖的に行わ
れ、板ガラス181 …がn枚重ね合わせてあればn本の
スリット光P1'〜Pn'に光分岐されることになる。
As described above, according to the present embodiment, a plurality of slit lights P 1 can be easily obtained from one light source 14, and the number of light sources 14 can be reduced. (Embodiment 6) This embodiment corresponds to the ninth aspect of the present invention. As shown in FIG. 12, a multi-wavelength laser beam (wavelengths λ 1 to λn) emitted from a light source 17 is slit by a cylindrical lens 15. of converting the light beam B ', and is incident on the glass sheet group having wavelength selectivity of the end face superimposed polished obliquely of the glass sheet 18 1 ~18n. That is, these slit-shaped light beam B is incident on the glass sheet 18 1 ... ', first only the component of the wavelength lambda 1 in the first glass sheet 18 1 of the front (a point shown in FIG. 13) is reflected slit light P 1 ', and the other wavelength lambda 2 ... of the light beam B' is next glass sheet 1 passes through the first glass sheet 18 1
Is incident on 8 2. Then, the second sheet of glass sheet 18 2 of the front further wavelength lambda 2 of the light beam B at (point b shown in the drawing) 'is reflected slit light P 2', and the second sheet of glass sheet 18 2 transparent The light beam B 'of the other wavelengths λ 3 ... Is reflected by the front surface of the third glass plate 183 to become slit light P 3 ′. That is, since a plurality of plate glasses 18 1 ... Having wavelength selectivity are overlapped, light branching due to the difference in the wavelength λ 1 ... Of the light beam B ′ is performed in a chain, and the plate glasses 18 1 . If the sheets are superimposed, the light is split into n slit lights P 1 ′ to Pn ′.

【0034】上述のように、本実施形態によれば1つの
光源17から容易に複数本のスリット光P1'…を得るこ
とができ、光源17の個数削減が図れる。 (実施形態7)本実施形態は請求項14の発明に対応
し、図14及び図15に示すようにベルトコンベアのよ
うな搬送装置30に載せられて移動する被検出物体1の
外観検査に本発明の形状検出装置を適用したものであっ
て、実施形態1及び実施形態2における構成を組み合わ
せることによって構成している。
As described above, according to the present embodiment, a plurality of slit lights P 1 ′ can be easily obtained from one light source 17, and the number of light sources 17 can be reduced. (Embodiment 7) This embodiment corresponds to the invention of claim 14, and is applied to the appearance inspection of the object to be detected 1 which is placed and moved on a transport device 30 such as a belt conveyor as shown in FIGS. This is a configuration to which the shape detection device of the invention is applied, and is configured by combining the configurations in the first and second embodiments.

【0035】本実施形態では、外観が円柱状であるビー
ル缶のような被検出物体1の側面を複数の領域X1 〜X
8 ,Y1 〜Y4 に分け、第1段階から第4段階までの4
つの段階毎に上記各領域X1 …,Y1 …における欠陥の
有無を検査するようになっている。ここで、上記領域X
1 〜X8 ,Y1 〜Y4 は、図16に示すように設定して
ある。すなわち、被検出物体1の移動方向に直交する方
向を基準として被検出物体1の中心から見た角度が60
°となるようにその周面を周方向に等間隔にて振り分け
るとともに被検出物体1の軸2の方向に沿って2分割し
た範囲を領域X 1 〜X8 とし、移動方向に対向する周面
について移動方向に沿った方向に中心から見た角度が3
0°となるように等間隔に振り分けた範囲を領域Y1
4 としている(図16参照)。
In this embodiment, a bead having a cylindrical appearance is used.
The side of the detected object 1 such as a can1~ X
8, Y1~ YFourDivided into 4 stages from the first stage to the fourth stage
Each of the above areas X for each stage1…, Y1Of defects in ...
The presence or absence is checked. Here, the area X
1~ X8, Y1~ YFourIs set as shown in FIG.
is there. That is, the direction orthogonal to the moving direction of the detected object 1
The angle as viewed from the center of the detected object 1 with respect to the direction is 60
° and distribute the circumferential surface at equal intervals in the circumferential direction
And divides the detected object 1 into two along the direction of axis 2.
Area X 1~ X8And the peripheral surface facing the moving direction
The angle from the center in the direction along the moving direction is 3
A range distributed at equal intervals so as to be 0 ° is a region Y1~
YFour(See FIG. 16).

【0036】一方、搬送装置30の周囲には被検出物体
1の移動方向に沿って、半導体レーザ並びに実施形態5
あるいは6で説明したシリンドリカルレンズ及び板ガラ
ス群(図示せず)等を具備し光ビームを光分岐させて複
数のスリット光を出射する光源201 〜2012と、各光
源201 〜2012からのスリット光が被検出物体1の周
面(領域X1 〜X8 ,Y1 〜Y4 )にて全反射された正
反射光を反射パターンとして投影するスクリーン211
〜2112と、CCDカメラを具備して投影された反射パ
ターンを各スクリーン211 〜2112越しに撮像する撮
像装置221 〜2212とが第1段階から第4段階までの
各段階に振り分けて配置してある。
On the other hand, the semiconductor laser and the fifth embodiment are arranged around the transfer device 30 along the moving direction of the object 1 to be detected.
Alternatively the cylindrical lens and the glass sheet group described 6 comprises a (not shown) such as a light beam by the optical branching the light source 20 1 to 20 12 for emitting a plurality of slit light, from the light sources 20 1 to 20 12 A screen 21 1 for projecting, as a reflection pattern, regular reflection light in which the slit light is totally reflected on the peripheral surface (areas X 1 to X 8 , Y 1 to Y 4 ) of the detected object 1.
And to 21 12, distributed to each stage from the imaging device 22 1 to 22 12 to image the reflected pattern projected comprises a CCD camera to the screen 21 1 to 21 12 over the first stage to the fourth stage It is arranged.

【0037】ここで、被検出物体1は搬送装置30上を
断続的に流れているから、被検査物体1間のピッチが等
間隔で送られない場合が多い。そのため、本実施形態で
は第1段階の入口のところに搬送装置30上の被検出物
体1を検知する遮光式の光電センサ32を設置してお
り、この光電センサ32を被検出物体1が横切った瞬間
を検知した後、光電センサ32の検出信号をトリガーと
して所定の時間の経過後に撮像装置221 …による撮像
を開始するようにしている。これにより、被検出物体1
の搬送ピッチが不定であっても常に各段階における一定
の撮像位置に被検出物体1が存在した時に撮像が行え、
被検出物体1の画像の取り込みが可能となる。
Here, since the detected object 1 flows intermittently on the transport device 30, the pitch between the inspected objects 1 is often not sent at equal intervals. For this reason, in the present embodiment, a light-blocking photoelectric sensor 32 for detecting the detected object 1 on the transport device 30 is installed at the entrance of the first stage, and the detected object 1 crosses the photoelectric sensor 32. after detecting the moment, so that starts imaging by the imaging device 22 1 ... a detection signal of the photoelectric sensor 32 as a trigger after a lapse of a predetermined time. Thereby, the detected object 1
Imaging can be performed when the detected object 1 is always present at a fixed imaging position in each stage even if the transport pitch of the
An image of the detected object 1 can be captured.

【0038】最初の第1段階では、実施形態1で説明し
た構成によって被検出物体1の領域X1 ,X2 に対する
検査(領域内における欠陥を検出して良否判定を行うこ
と。以下同じ)を行うとともに、実施形態2で説明した
構成によって領域Y1 ,Y2に対する検査を行う。すな
わち、光源201 から出射されるスリット光を被検出物
体1の周面の領域X1 に角度θだけ傾斜させ、且つスリ
ット光の長手方向と被検出物体1の軸線2とが略直交す
るような方向から投射し、複数のスリット光の領域X1
での各反射光を反射パターンとして曲面を有する弧状の
スクリーン21 1 に投影させ、スクリーン211 に投影
された複数の反射パターンを撮像装置221 にて撮像
し、演算装置23により画像処理した撮像データを高さ
データに変換するとともに画像処理を行うことで被検出
物体1の表面形状、つまりへこみや傷等の欠陥を検出す
る。同様に、領域X1 と隣合う領域X2 に光源202
ら複数のスリット光を投射してスクリーン212 に投影
された反射パターンを撮像装置222 で撮像することで
演算装置23により欠陥の検出を行う。なお、演算装置
23は撮像装置221 …で撮像された画像(撮像デー
タ)を格納するメモリや撮像データを高さデータに変換
するなどの処理を行うCPUから成る制御部(図示せ
ず)などを備え、得られた高さデータに基づいて被検出
物体1の外観の良否判定を行う。一方、領域Y1 ,Y2
については実施形態2で説明した構成によって欠陥の検
出を行う。つまり、搬送装置30上で前方あるいは後方
の被検出物体1と対向する周面(領域Y1 〜Y4 )にお
ける欠陥の検出を上記の実施形態1で説明した構成によ
って行うとすると、搬送装置30の移動経路上に光源2
3 …や撮像装置223 を配置させなければならず、こ
れらの撮像装置223 等と被検出物体1とが接触(干
渉)してしまう。そこで、このような不具合を防ぐため
に本実施形態においては、光源203 ,204 から投射
された複数のスリット光を、被検出物体1の軸線2の方
向と略直交させるとともに被検出物体1の接線方向と角
度αだけ傾斜させ且つ軸線2とスリット光とが略平行と
なるような方向から投射し、被検出物体1の表面で全反
射した正反射光を、その光路上に配置した平坦なスクリ
ーン213 ,214 に反射パターンとして投影させ、ス
クリーン213 ,214越しに配置した撮像装置2
3 ,224 によりスクリーン213 ,214 に投影さ
れた反射パターンを撮像するとともに、撮像した反射パ
ターンを画像処理して得られる撮像データを演算装置2
3にて高さデータに変換し、その高さデータに基づいて
物体表面の形状を検出するようにしている。
In the first first stage, description will be given in the first embodiment.
Region X of the detected object 11, XTwoAgainst
Inspection (Detection of defects in the area to determine pass / fail
When. The same shall apply hereinafter), and described in the second embodiment.
Area Y depending on configuration1, YTwoInspection for sand
That is, the light source 201The slit light emitted from the object
Area X on the peripheral surface of body 11At an angle θ, and
The longitudinal direction of the cutting light is substantially orthogonal to the axis 2 of the detected object 1.
Projected from a direction such that a plurality of slit light regions X1
Each reflected light at the surface is a curved pattern with a curved surface as a reflection pattern
Screen 21 1Projected onto the screen 211Projected on
Imaging device 221Imaging at
Then, the imaging data subjected to the image processing by the arithmetic
Detected by converting to data and performing image processing
Detects the surface shape of the object 1, that is, defects such as dents and scratches
You. Similarly, area X1Area X adjacent toTwoLight source 20TwoOr
Screen 21 by projecting a plurality of slit lightsTwoProjected on
The reflection pattern thus obtainedTwoBy imaging with
The arithmetic unit 23 detects a defect. The arithmetic unit
23 is an imaging device 221… Images (image data
Data for storing data and image data is converted to height data
Control unit (not shown)
) Is detected based on the obtained height data.
The quality of the appearance of the object 1 is determined. On the other hand, area Y1, YTwo
The defect detection is performed by the configuration described in the second embodiment.
Go out. In other words, the front or rear
Of the peripheral surface (area Y) facing object 1 to be detected1~ YFour)
The detection of a defect is performed by the configuration described in the first embodiment.
The light source 2 on the moving path of the transport device 30.
0Three... and the imaging device 22ThreeMust be placed
These imaging devices 22ThreeContact the object to be detected 1
Negotiate). Therefore, in order to prevent such problems
In the present embodiment, the light source 20Three, 20FourProjected from
The plurality of slit light beams directed toward the axis 2 of the object 1 to be detected.
Direction, and the tangent direction and angle of the detected object 1
And the axis 2 and the slit light are substantially parallel
Project from such a direction that the object 1
The reflected specular light is applied to a flat screen placed on the optical path.
Moon 21Three, 21FourProjected as a reflection pattern
Clean 21Three, 21FourImaging device 2 placed over
2Three, 22FourBy screen 21Three, 21FourProjected on
Image the reflected pattern, and
Image data obtained by performing image processing on the turn,
Converted to height data in 3 and based on the height data
The shape of the object surface is detected.

【0039】次に、被検出物体1が搬送装置30に載せ
られて第2段階に移動すると、この第2段階では実施形
態1で説明した構成によって被検出物体1の領域X5
6に対する検査を行うとともに、実施形態2で説明し
た構成によって領域Y3 ,Y 4 に対する検査を行う。な
お、詳細については説明は省略する。それから第3段階
においては、実施形態1で説明した構成によって領域X
3 ,X7 に対する検査を行い、最後に第4段階では実施
形態1で説明した構成によって領域X4 ,X8 に対する
検査を行って1つの被検出物体1に対する外観検査が終
了する。
Next, the object 1 to be detected is placed on the transport device 30.
Is moved to the second stage, the second stage
The area X of the detection target object 1 by the configuration described in the state 1Five,
X6Inspection, and explained in Embodiment 2.
Area YThree, Y FourInspection for What
A detailed description is omitted. Then the third stage
In the first embodiment, the region X
Three, X7Inspection at the end, and finally the fourth stage
With the configuration described in the first embodiment, the area XFour, X8Against
After the inspection, the appearance inspection for one detected object 1 is completed.
Complete.

【0040】上述のように本実施形態における物体表面
の形状検出装置によれば、被検出物体1を搬送装置30
上で回転することなく、その表面形状を全周に渡って一
括して検出(検査)することができる。 (実施形態8)本実施形態は請求項10の発明に対応す
るもので、その装置の構成は実施形態1の装置の構成と
基本的に同様であるが、図17、図18に示すように光
源10の配置が異なる。つまり光源10から投射せられ
た複数のスリット光P1 …は、ビール缶のような円柱状
の被検出物体1の軸線2に対して角度θだけ傾斜させ、
かつ被検出物体1の底面に対して角度βだけ傾斜させ、
かつ当該被検出物体1表面の接線に対して角度αとなる
方向から投射し、被検出物体1表面で全反射した正反射
光を、その光路上に配置したスクリーン11に反射パタ
ーンR1 …として投影させ、スクリーン11越しに配置
した撮像装置12により当該反射パターンを撮像し、実
施形態1の場合と同様の原理により演算装置13で被検
出物体1の表面形状を一括して検出する。
As described above, according to the object surface shape detecting device in the present embodiment, the object to be detected 1
The surface shape can be detected (inspected) collectively over the entire circumference without rotating above. (Embodiment 8) This embodiment corresponds to the tenth aspect of the present invention, and the configuration of the device is basically the same as the configuration of the device of the first embodiment. However, as shown in FIGS. The arrangement of the light source 10 is different. That is, the plurality of slit lights P 1 ... Projected from the light source 10 are inclined by an angle θ with respect to the axis 2 of the columnar detection object 1 such as a beer can,
And is tilted by an angle β with respect to the bottom surface of the detected object 1,
Further, the specularly reflected light projected from a direction having an angle α with respect to the tangent to the surface of the detection target object 1 and totally reflected on the surface of the detection target object 1 is reflected on a screen 11 disposed on the optical path as a reflection pattern R 1 . The reflection pattern is imaged by the imaging device 12 that is projected over the screen 11, and the surface shape of the detected object 1 is collectively detected by the arithmetic device 13 based on the same principle as in the first embodiment.

【0041】本実施形態により、被検出物体1の底面と
同方向、つまり横方向に伸びたすじ状の凹み傷の検出に
対して有効となる。また実施形態1の場合に比べてスク
リーン11に投影される反射パターンR1 …の明るさレ
ベルが高くなり、検査の高精度化が可能となる。 (実施形態9)本実施形態は請求項11の発明に対応す
るもので、図19に示すように駆動装置31によって駆
動される搬送装置30に載せられて搬送された円柱状の
被検査物体1を遮光式の光電センサ32の投光部32
a、受光部32b間を通過させて光電センサ32により
被検出物体1の検出を行なうようになっており、演算装
置13ではこの光電センサ32の検出信号で被検査物体
1の位置を同定するとともに画像取り込みのトリガ信号
とし、撮像装置12に画像取り込み命令を出力し、この
命令を受け取った撮像装置12は被検出物体1表面に投
射された複数のスリット光P1 …が被検出物体1の表面
で正反射してスクリーン11に投影された正反射パター
ンR1 …を撮像する。ここで搬送装置30によって搬送
される被検出物体1は図20に示すように搬送方向イと
直行する方向ロにずれを生じるため、安定した正反射パ
ターン画像を得ることができない。そこで図20に示す
ように、光電センサ32の投光部32a、受光部32b
間の光路と、光源10の投射角度とを、搬送方向に対し
て共に角度θだけ傾斜させ、且つ被検出物体1の底面に
投影した形で平行させることにより、点a、b、cのい
ずれかの位置で光電センサ32の光路を横切ったとして
も、被検出物体1の表面に投射される位置は点a’、
b’、c’となり、これらはすべて同じ位置に相当す
る。尚光電センサ32の光路は被検出物体1の底面に平
行している。
This embodiment is effective for detecting a streak-like dent scratch extending in the same direction as the bottom surface of the detection target object 1, that is, in the lateral direction. Further, as compared with the case of the first embodiment, the brightness level of the reflection patterns R 1 projected on the screen 11 becomes higher, and the inspection can be performed with higher precision. (Embodiment 9) This embodiment corresponds to the invention of claim 11, and as shown in FIG. 19, a columnar inspected object 1 mounted on and transported by a transport device 30 driven by a drive device 31. The light projecting part 32 of the light-shielding type photoelectric sensor 32
a, the object to be detected 1 is detected by the photoelectric sensor 32 while passing between the light receiving portions 32b. The arithmetic unit 13 identifies the position of the object to be inspected 1 by the detection signal of the photoelectric sensor 32, and An image capturing command is output to the image capturing device 12 as a trigger signal for image capturing, and the image capturing device 12 receiving the command causes the plurality of slit lights P 1 projected on the surface of the detection target object 1 to emit the slit light P 1 . Captures a regular reflection pattern R 1 . Here, since the detected object 1 conveyed by the conveyance device 30 is shifted in the direction B perpendicular to the conveyance direction A as shown in FIG. 20, a stable regular reflection pattern image cannot be obtained. Therefore, as shown in FIG. 20, the light emitting unit 32a and the light receiving unit 32b of the photoelectric sensor 32
The light path between the light source 10 and the projection angle of the light source 10 is tilted by an angle θ with respect to the transport direction, and is parallel to the bottom surface of the detection target object 1 so as to be parallel to any one of the points a, b, and c. Even if it crosses the optical path of the photoelectric sensor 32 at that position, the position projected on the surface of the detected object 1 is the point a ′,
b ′ and c ′, which all correspond to the same position. The optical path of the photoelectric sensor 32 is parallel to the bottom surface of the detected object 1.

【0042】以上の本実施形態では被検出物体1のずれ
に対して有効である。 (実施形態10)本実施形態は請求項12の発明に対応
するもので、図21に示すようにスリット光を投射する
光源1を単数としたもので、実施形態9と同様に搬送装
置30(駆動装置は図示しない)によって搬送された被
検出物体1が、搬送方向に対して角度θだけ光路を傾斜
させた光電センサ32の投光部32a、受光部b間を通
過したときに、光電センサ32が検出信号を発生する。
この検出信号は図22(a)に示すように一定幅のパル
ス信号であり、この検出信号を演算装置13は取込み被
検出トリガ信号とし、図22(c)に示すように画像取
込みの命令を撮像装置12に出力するようになってい
る。
The above embodiment is effective for the displacement of the detected object 1. (Embodiment 10) This embodiment corresponds to the twelfth aspect of the present invention, in which a single light source 1 for projecting slit light is provided as shown in FIG. When the detected object 1 conveyed by the driving device (not shown) passes between the light projecting part 32a and the light receiving part b of the photoelectric sensor 32 whose optical path is inclined by an angle θ with respect to the conveying direction, the photoelectric sensor 32 generates a detection signal.
The detection signal is a pulse signal having a constant width as shown in FIG. 22A. The arithmetic unit 13 uses this detection signal as a trigger signal to be detected, and issues an image capture command as shown in FIG. The image is output to the imaging device 12.

【0043】そして光源10に対して検出信号を入力し
てから図22(b)に示すように一定時間後(t0 )に
光源10をオンし、被検出物体1の表面にスリット光P
を投射させ、スクリーン11に正反射パターンP1 ’を
投影させる。この正反射パターンP1 ’を撮像装置12
は撮像する。次に光源10を一旦オフし、再び時刻t 1
で光源10をオンする。このようにして光源10を所定
期間、スリット光のピッチ間隔に相当する一定間隔(t
0 ,t1 ,…)で図22(c)に示すようにオン、オフ
し、光源10がオンする毎に被検査物体1の表面に投射
されるスリット光Pによりスクリーン11に投影される
正反射パターンR0 ’,R1 ’…を撮像装置12によっ
て夫々取り込む。そして所定期間撮像装置12による取
込みを行った後、演算装置13は撮像装置12への画像
取込み命令をオフする。
Then, a detection signal is input to the light source 10.
After a certain time (t) as shown in FIG.0)
When the light source 10 is turned on, the slit light P
Is projected on the screen 11 and the regular reflection pattern P1
Project. This regular reflection pattern P1′ To the imaging device 12
Images. Next, the light source 10 is turned off once, and again at time t. 1
Turns on the light source 10. In this manner, the light source 10 is
Period, a fixed interval (t) corresponding to the pitch interval of the slit light.
0, T1,...), As shown in FIG.
Each time the light source 10 is turned on.
Projected on the screen 11 by the slit light P
Regular reflection pattern R0’, R1'By the imaging device 12
And take in each one. Then, the data is taken by the imaging device 12 for a predetermined period.
After performing the embedding, the arithmetic unit 13 transmits the image to the imaging device 12.
Turn off the capture command.

【0044】尚t0 ,t1 …は光源10の各オン期間の
中点の位置を示す。勿論t0 ,t1は光源10の各オン
期間の立ち上がり、立ち下がりのタイミンで取っても良
い。以上の本実施形態では、単数の光源10でスリット
光Pを投射するだけで良いため光源10(のスリット
光)の数の削減が図られる。 (実施形態11)実施形態10は1つの光源10のスリ
ット光Pの投射を間欠させるようにしたものであるが、
本実施形態は図23に示すように二つの光源101 ,1
2 と、各光源101 、102 に対応した光電センサ3
1 ,3221とを設け、光源10 1 の投射方向、光電ス
イッチ321 の投光部32a1 ,受光部32b1 間の光
路、被検出物体1の3者の関係は実施形態10の光電ス
イッチ32の投光部32a,受光部32b間の光路、被
検出物体1の3者の関係と同様にし、また光電スイッチ
322 の投光部32a2 ,受光部32b2 間の光路を光
源101 の投射方向と、光電スイッチ321 の投光部3
2a1 ,受光部32b1 間の光路に対称的に設定配置
し、光電スイッチ321 ,322 の検出信号によって撮
像装置12の撮像タイミングをずらし、複数の光源10
1 ,102 に対して使用するスクリーン11を一つとす
るようにしたものである。
Note that t0, T1.. Represents the ON period of the light source 10.
Indicates the position of the midpoint. Of course t0, T1Indicates that each light source 10 is turned on.
It is good to take with the rising and falling timing of the period
No. In the above embodiment, the slit is formed by the single light source 10.
Since only the light P needs to be projected, the slit of the light source 10 (
Light) is reduced. (Embodiment 11) Embodiment 10 is an embodiment in which
Is to intermittently project the light P
In the present embodiment, as shown in FIG.1, 1
0TwoAnd each light source 101, 10TwoPhotoelectric sensor 3 corresponding to
21, 32twenty oneAnd the light source 10 1Projection direction, photoelectric switch
Itch 321Floodlight 32a1, Light receiving section 32b1Light between
The relationship between the road and the detected object 1 is the photoelectric
The optical path between the light projecting portion 32a and the light receiving portion 32b of the switch 32,
The same as the relationship between the three detection objects 1 and the photoelectric switch
32TwoFloodlight 32aTwo, Light receiving section 32bTwoLight path between light
Source 101Projection direction and photoelectric switch 321Floodlight 3
2a1, Light receiving section 32b1Symmetrically set in the optical path between
And the photoelectric switch 321, 32TwoShooting by the detection signal
The imaging timing of the imaging device 12 is shifted to
1, 10TwoScreen 11 to be used for
That's what I did.

【0045】而して本実施形態では、搬送装置30によ
って搬送された被検出物体1が搬送方向に対して角度θ
だけ傾斜させた光電センサ321 の光路を通過すると、
光電センサ321 から検出信号が図24(a)に示すよ
うに発生して演算装置13に入力する。演算装置13は
この検出信号を画像取込みのトリガ信号として撮像装置
12に画像取り込み命令を出力するとともに、光源10
1 を実施形態10の場合と同様に所定期間の間一定間隔
(t10,t11…)でオン、オフし、光源101のオンす
る毎に被検査物体1の表面に投射されるスリット光Pa
によりスクリーン11に投影される正反射パターン
10’,R11’…を撮像装置12によって夫々取り込
む。そして所定期間撮像装置12による取込みを行った
後、演算装置13は撮像装置12への画像取込み命令を
オフする。
In this embodiment, the detected object 1 conveyed by the conveyance device 30 is at an angle θ with respect to the conveyance direction.
If only passes through the optical path of the photoelectric sensor 32 1 which has been inclined,
Detection signals from the photoelectric sensor 32 1 is input to the arithmetic unit 13 is generated as shown in FIG. 24 (a). The arithmetic unit 13 outputs the image capture command to the image capture device 12 using the detection signal as a trigger signal for image capture, and
1 a certain distance between the same manner as in the case a predetermined period embodiments 10 (t 10, t 11 ... ) ON and OFF, slit light projected to the object to be inspected 1 surface each time on the light source 10 1 Pa
The regular reflection patterns R 10 ′, R 11 ′,... Projected on the screen 11 are captured by the imaging device 12. After the capturing by the imaging device 12 for a predetermined period, the arithmetic unit 13 turns off the image capturing command to the imaging device 12.

【0046】続いて、被検出物体1が、光電センサ32
2 の光路を通過すると、光電センサ322 からは図24
(c)に示すように検出信号が発生して光電センサ32
1 の場合と同様に、演算装置13に入力する。演算装置
13はこの検出信号を画像取込みのトリガ信号として再
び撮像装置12に画像取り込み命令を出力するととも
に、光源102 を上述と同様に所定期間の間一定間隔
(t20,t21…)でオン、オフし、光源102 のオンす
る毎に被検査物体1の表面に投射されるスリット光Pb
によりスクリーン11に投影される正反射パターン
20’,R21’…を撮像装置12によって夫々取り込
む。そして所定期間撮像装置12による取込みを行った
後、演算装置13は撮像装置12への画像取込み命令を
オフする。
Subsequently, the object to be detected 1 is
When passing through the second optical path, from the photoelectric sensor 32 2 24
A detection signal is generated as shown in FIG.
As in the case of 1 , it is input to the arithmetic unit 13. Arithmetic unit 13 outputs the image capturing instruction detection signal again the imaging device 12 as a trigger signal for image capture, the light source 10 2 at regular intervals between the same manner as described above a predetermined time period (t 20, t 21 ...) on, off, and the slit light Pb to be projected on the inspected object 1 surface each time on the light source 10 2
The specular reflection pattern R 20 is projected on the screen 11 ', R 21' ... taking respectively by the imaging device 12. After the capturing by the imaging device 12 for a predetermined period, the arithmetic unit 13 turns off the image capturing command to the imaging device 12.

【0047】尚上記t10,t11…、t20,t21…、は光
源101 ,102 をオンする期間の中点の位置を示す。
勿論t10,t11…、t20,t21…は光源10の各オン期
間の立ち上がり、立ち下がりのタイミンで取っても良
い。以上の本実施形態では複数の光源101 ,102
対して単一のスクリーン11で良く、スクリーン11の
数の削減が図られる。
It should be noted the t 10, t 11 ..., t 20, t 21 ..., it indicates the position of the middle point of the period for turning on the light source 10 1, 10 2.
Of course, t 10 , t 11, ..., T 20 , t 21, ... May be set at the rising and falling timings of each ON period of the light source 10. In the above embodiment, a single screen 11 may be used for the plurality of light sources 10 1 and 10 2 , and the number of screens 11 can be reduced.

【0048】[0048]

【発明の効果】請求項1の発明は、スリット状の光ビー
ムから成るスリット光を投射して、その反射光を投射軸
とは異なる方向から撮像し、三角測量を用いて物体表面
の傷や形状を検出する物体表面の形状検出方法におい
て、複数のスリット光を光切断線として投射する光源
と、被検出物体の表面で全反射した正反射光を反射パタ
ーンとして投影させるスクリーンと、スクリーンに投影
された反射パターンを撮像する撮像装置と、撮像した反
射パターンから得られる撮像データを高さデータに変換
する演算装置とを具備し、光源から投射された複数のス
リット光を、被検出物体の軸線方向から所定の角度だけ
傾斜させるとともに軸線とスリット光とが略直交するよ
うな方向から投射し、被検出物体の表面で全反射した正
反射光を、その光路上に配置したスクリーンに反射パタ
ーンとして投影させ、スクリーン越しに配置した撮像装
置によりスクリーンに投影された反射パターンを撮像
し、この反射パターンの変化から被検出物体の表面形状
を一括して検出するので、各スリット光の入射角度を略
同一とすることが可能となり、被検出物体の表面のへこ
み等の変形した形状を示す反射パターンの変化の度合い
が全スリット光において略同一となることにより、各ス
リット光の高さ分解能を略一定とすることが可能となる
という効果がある。
According to the first aspect of the present invention, a slit light composed of a slit-shaped light beam is projected, the reflected light is imaged from a direction different from the projection axis, and the surface of the object is inspected by triangulation. In a shape detection method of an object surface for detecting a shape, a light source that projects a plurality of slit lights as light cutting lines, a screen that projects specularly reflected light totally reflected on the surface of the detected object as a reflection pattern, and a projection on the screen An imaging device for imaging the reflected pattern, and a computing device for converting imaging data obtained from the imaged reflection pattern into height data, the plurality of slit lights projected from the light source, the axis of the detected object The specularly reflected light that is projected from a direction in which the axis and the slit light are substantially perpendicular to each other while being tilted by a predetermined angle from the The projected screen is projected as a reflection pattern on the arranged screen, the reflection pattern projected on the screen is imaged by an imaging device arranged over the screen, and the surface shape of the object to be detected is collectively detected from the change in the reflection pattern. The incident angle of the slit light can be made substantially the same, and the degree of change of the reflection pattern showing a deformed shape such as a dent on the surface of the detected object becomes substantially the same in all the slit lights, so that each slit light There is an effect that the height resolution can be made substantially constant.

【0049】請求項2の発明は、スリット状の光ビーム
から成るスリット光を投射して、その反射光を投射軸と
は異なる方向から撮像し、三角測量を用いて物体表面の
傷や形状を検出する物体表面の形状検出方法において、
複数のスリット光を光切断線として投射する光源と、被
検出物体の表面で全反射した正反射光を反射パターンと
して投影させるスクリーンと、スクリーンに投影された
反射パターンを撮像する撮像装置と、撮像した反射パタ
ーンから得られる撮像データを高さデータに変換する演
算装置とを具備し、光源から投射された複数のスリット
光を、被検出物体の軸線方向と略直交させるとともに軸
線とスリット光とが略平行となるような方向から投射
し、被検出物体の表面で全反射した正反射光を、その光
路上に配置したスクリーンに反射パターンとして投影さ
せ、スクリーン越しに配置した撮像装置によりスクリー
ンに投影された反射パターンを撮像し、この反射パター
ンの変化から被検出物体の表面形状を一括して検出する
ので、スクリーンに投影された反射パターンは略直線状
となり、被検出物体の表面のへこみ等の変形した形状を
示す反射パターンの変化の度合いは直線からのずれとし
て投影されるため、スクリーン越しに配置した撮像装置
によって取り込まれたデータから良否を判別するための
画像処理が簡単になるという効果がある。
According to a second aspect of the present invention, a slit light composed of a slit-shaped light beam is projected, the reflected light is imaged from a direction different from the projection axis, and a scratch or shape on the surface of the object is detected by triangulation. In the method of detecting the shape of the object surface to be detected,
A light source for projecting a plurality of slit lights as light cutting lines, a screen for projecting a regular reflection light totally reflected on the surface of the detected object as a reflection pattern, an imaging device for imaging the reflection pattern projected on the screen, and imaging An arithmetic unit that converts imaging data obtained from the reflected pattern into height data, and makes the plurality of slit lights projected from the light source substantially orthogonal to the axis direction of the detected object, and the axis and the slit light are The light is projected from a direction that is almost parallel, and the specularly reflected light totally reflected on the surface of the detected object is projected as a reflection pattern on a screen arranged on the optical path, and is projected on the screen by an imaging device arranged over the screen. The reflected reflection pattern is imaged, and the surface shape of the object to be detected is detected from the change in the reflection pattern. The shadowed reflection pattern becomes substantially linear, and the degree of change of the reflection pattern indicating a deformed shape such as a dent of the surface of the detected object is projected as a deviation from the straight line, so that the imaging device arranged over the screen may be used. There is an effect that image processing for determining pass / fail from the captured data is simplified.

【0050】請求項3の発明は、スクリーンの形状を略
平坦な形状としたので、被検出物体とスクリーンの間の
距離を短くすることが可能となり、構成の簡素化が図
れ、また、その結果スクリーンに投影される各スリット
光の反射パターンが鮮明になり、検出の高精度化が図れ
るという効果がある。請求項4の発明は、スクリーンの
形状を少なくとも曲面を有する形状としたので、被検出
物体とスクリーンの間の距離が等しくなり、スクリーン
に投影される反射パターンは、スクリーンの形状が平坦
な場合に比べてより広いエリアを投影することになり、
その結果、撮像装置によってより広いエリアを撮像する
ことができ、検出の高精度化が図れるという効果があ
る。
According to the third aspect of the present invention, since the screen has a substantially flat shape, the distance between the object to be detected and the screen can be shortened, and the structure can be simplified. There is an effect that the reflection pattern of each slit light projected on the screen becomes clear and the detection accuracy can be improved. According to the invention of claim 4, since the shape of the screen is at least a shape having a curved surface, the distance between the detection target and the screen is equal, and the reflection pattern projected on the screen is a case where the shape of the screen is flat. Will be projecting a larger area,
As a result, there is an effect that a wider area can be imaged by the imaging device, and the detection accuracy can be improved.

【0051】請求項5の発明は、被検出物体の軸線方向
に略平行となるようにスクリーンを配置したので、被検
出物体の横手方向から複数のスリット光を投射させた場
合、スクリーンに投影される1ラインの反射パターンの
長手方向の高さ分解能が等しくでき、検出の高精度化が
図れるという効果がある。請求項6の発明は、被検出物
体の軸線方向に対して所定の角度だけ傾斜させてスクリ
ーンを配置したので、被検出物体の横手方向から複数の
スリット光を投射させた場合、スリット光の光路長を一
定に保つことが可能となり、スクリーンには鮮明な反射
パターンが投影され、検出の高精度化が図れるという効
果がある。
According to the fifth aspect of the present invention, since the screen is arranged so as to be substantially parallel to the axis direction of the object to be detected, when a plurality of slit lights are projected from the lateral direction of the object to be detected, the light is projected onto the screen. There is an effect that the height resolution in the longitudinal direction of the reflection pattern of one line can be made equal, and the detection accuracy can be improved. According to the sixth aspect of the present invention, since the screen is arranged at a predetermined angle with respect to the axial direction of the detected object, the optical path of the slit light when a plurality of slit lights are projected from the lateral direction of the detected object. The length can be kept constant, and a clear reflection pattern is projected on the screen, which has the effect of increasing the accuracy of detection.

【0052】請求項7の発明は、被検出物体の軸線方向
に対して略直交するようにスクリーンを配置したので、
被検出物体の長手方向から複数のスリット光を被検出物
体の全面に投射させた場合、スクリーンには全面の反射
パターンが投影されることにより、最小限の撮像装置で
全面の検出が可能となり、撮像装置の個数の削減が図れ
るという効果がある。
According to the seventh aspect of the present invention, the screen is arranged so as to be substantially perpendicular to the axial direction of the detected object.
When projecting a plurality of slit lights from the longitudinal direction of the detected object to the entire surface of the detected object, the entire pattern can be detected with a minimum number of imaging devices by projecting a reflection pattern of the entire surface on the screen, There is an effect that the number of imaging devices can be reduced.

【0053】請求項8の発明は、斜めに研磨した複数枚
の板状の光偏向部材を重ね合わせ、これらの光偏向部材
に入射されるスリット状の光ビームを各光偏向部材で光
分岐させて複数のスリット光を得るので、1つの光源か
ら複数のスリット光を容易に得ることができ、光源の個
数削減が図れるという効果がある。請求項9の発明は、
波長選択性を有する複数枚の板状の光偏向部材を斜めに
研磨して重ね合わせ、これらの光偏向部材に入射される
複数の波長を有する光ビームを各光偏向部材で波長毎に
分離させて複数のスリット光を得るので、1つの光源か
ら複数のスリット光を容易に得ることができ、光源の個
数削減が図れるという効果がある。
According to an eighth aspect of the present invention, a plurality of obliquely polished plate-like light deflecting members are overlapped, and a slit-like light beam incident on these light deflecting members is split by each light deflecting member. Therefore, a plurality of slit lights can be easily obtained from one light source, and the number of light sources can be reduced. The invention of claim 9 is
A plurality of plate-shaped light deflecting members having wavelength selectivity are obliquely polished and superimposed, and light beams having a plurality of wavelengths incident on these light deflecting members are separated for each wavelength by each light deflecting member. Therefore, a plurality of slit lights can be easily obtained from one light source, and the number of light sources can be reduced.

【0054】請求項10の発明は、光ビームを投射し
て、その反射光を投射軸とは異なる方向から撮像し、三
角測量を用いて物体表面の傷や形状を検出する方法にお
いて、被検出物体からの反射光を撮像する撮像装置と、
複数のスリット光を光切断線として投光する光源と、被
検出物体表面で全反射した正反射光を反射パターンとし
て投影させるスクリーンと、撮像データを高さデータに
変換する演算装置とを具備し、光源から投射せられたス
リット状の光ビームは、被検出物体の軸線に対して所定
の角度傾斜させ、かつ当該被検出物体底面に対して所定
の角度傾斜させた方向から投射し、被検出物体表面で全
反射した正反射光を、その光路上に配置したスクリーン
に反射パターンとして投影させ、スクリーン越しに配置
した撮像装置により当該反射パターンを撮像し、当該反
射パターンの変化から被検出物体の表面形状を一括して
検出するので、被検出物体表面における横方向のすじ状
凹みの反射パータンを直線状の反射パターンからの突起
上位のずれとして投影させることができ、横方向のすじ
状凹みの不良発見に有効であるという効果がある。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method for projecting a light beam, capturing an image of the reflected light from a direction different from the projection axis, and detecting a flaw or a shape on an object surface using triangulation. An imaging device for imaging reflected light from an object,
A light source for projecting a plurality of slit lights as light cutting lines, a screen for projecting a regular reflection light totally reflected on the surface of the detected object as a reflection pattern, and an arithmetic unit for converting imaging data into height data are provided. The slit-shaped light beam projected from the light source is tilted at a predetermined angle with respect to the axis of the detected object, and is projected from the direction tilted at a predetermined angle with respect to the bottom surface of the detected object, and the detected light beam is detected. The specularly reflected light totally reflected on the surface of the object is projected as a reflection pattern on a screen arranged on the optical path, and the reflection pattern is imaged by an imaging device arranged over the screen. Since the surface shape is detected all at once, the reflection pattern of the horizontal stripe-shaped dent on the surface of the detected object is regarded as the deviation of the projection higher than the linear reflection pattern. Can be a shadow, there is an effect that is effective in poor discovery of streaky recess in the transverse direction.

【0055】請求項11の発明は、移動する被検出物体
が投、受光部間を通過することにより被検出物体を検出
する光電センサの投光方向が、被検出物体底面上に投影
した形で光源の投射方向と平行となるように設定し、該
光電センサの検出信号をトリガとして移動中の被検出物
体の位置を同定して撮像を行うので、被検出物体進行方
向と直角方向のずれに対して影響を受けなくすることが
できるという効果がある。
According to an eleventh aspect of the present invention, the light projecting direction of the photoelectric sensor for detecting the object to be detected by passing the moving object to be detected between the projecting and light receiving sections is projected on the bottom surface of the object to be detected. It is set so as to be parallel to the projection direction of the light source, and the detection signal of the photoelectric sensor is used as a trigger to identify the position of the moving target object and perform imaging. There is an effect that it can be unaffected.

【0056】請求項12の発明は、撮像装置に対して光
源は単一であって、撮像開始から終了までの時間内に、
スリット光のピッチ間隔に相当する分だけ被検出物体が
移動する時間間隔で光源を間欠して照射させ撮像を行な
うので、光源のスリット光の本数の削減が可能となり、
光学系部のコストダウンが可能となるという効果があ
る。
According to a twelfth aspect of the present invention, a single light source is provided for the image pickup apparatus, and within the time from the start to the end of the image pickup,
Since the light source is intermittently illuminated and imaged at a time interval in which the detected object moves by an amount corresponding to the pitch interval of the slit light, the number of slit light beams of the light source can be reduced,
There is an effect that the cost of the optical system can be reduced.

【0057】請求項13の発明は、光電センサのトリガ
信号をずらすことによって、撮像装置の撮像開始タイミ
ングをずらし、被検出物体表面で全反射した正反射光を
反射パターンとして投影させるスクリーンを共用するの
で、スクリーンの数を削減することが可能となるという
効果がある。請求項14の発明は、スリット状の光ビー
ムから成るスリット光を投射して、その反射光を投射軸
とは異なる方向から撮像し、三角測量を用いて物体表面
の傷や形状を検出する物体表面の形状検出装置におい
て、光切断線たる複数のスリット光を被検出物体の軸線
方向から所定の角度だけ傾斜させるとともに軸線とスリ
ット光とが略直交するような方向から投射する第1の光
源と、被検出物体の表面で全反射した第1の光源による
各スリット光の正反射光の光路上に配置されて各正反射
光を反射パターンとして投影させる第1のスクリーン
と、第1のスクリーン越しに配置されて第1のスクリー
ンに投影された反射パターンを撮像する第1の撮像装置
と、光切断線たる複数のスリット光を被検出物体の軸線
方向と略直交するとともに軸線とスリット光とが略平行
となるような方向から投射する第2の光源と、被検出物
体の表面で全反射した第2の光源による各スリット光の
正反射光の光路上に配置されて各正反射光を反射パター
ンとして投影させる第2のスクリーンと、第2のスクリ
ーン越しに配置されて第2のスクリーンに投影された反
射パターンを撮像する第2の撮像装置と、撮像した第1
及び第2の反射パターンから得られる撮像データを高さ
データに変換するとともに得られた高さデータに基づい
て被検出物体の表面形状を一括して検出する演算装置と
を備え、被検出物体の外周を取り囲むように第1及び第
2の光源と第1及び第2のスクリーンと第1及び第2の
撮像装置とを配置し、被検出物体の表面の全周を一括し
て検出するので、被検出物体を回転することなく所定の
検出エリア(または全周)が同時に撮像することが可能
となり、被検出物体の全周を容易に検出することができ
るという効果がある。
According to a thirteenth aspect of the present invention, the trigger signal of the photoelectric sensor is shifted so as to shift the image pickup start timing of the image pickup device and share a screen for projecting the regular reflection light totally reflected on the surface of the detected object as a reflection pattern. Therefore, there is an effect that the number of screens can be reduced. The invention according to claim 14 is an object that projects slit light composed of a slit-shaped light beam, images the reflected light from a direction different from the projection axis, and detects a flaw or shape on the surface of the object using triangulation. In the surface shape detection device, a first light source that inclines a plurality of slit lights, which are light cutting lines, by a predetermined angle from an axis direction of an object to be detected and projects the slit light in a direction in which the axis and the slit light are substantially orthogonal to each other; A first screen disposed on an optical path of specular reflection light of each slit light by the first light source totally reflected by the surface of the detected object, and projecting each specular reflection light as a reflection pattern; A plurality of slit light beams, which are light cutting lines, are arranged substantially perpendicular to the axis direction of the object to be detected, and are aligned with the axis line. A second light source projecting from a direction such that the cut light is substantially parallel to the second light source, and a second light source totally reflected by the surface of the detected object, which is disposed on an optical path of specular reflection light of each slit light, and A second screen that projects specularly reflected light as a reflection pattern, a second imaging device that is arranged over the second screen and captures the reflection pattern projected on the second screen, and a first captured image.
And an arithmetic unit that converts the imaging data obtained from the second reflection pattern into height data and collectively detects the surface shape of the detected object based on the obtained height data, Since the first and second light sources, the first and second screens, and the first and second imaging devices are arranged so as to surround the outer periphery, and the entire periphery of the surface of the detected object is detected collectively, A predetermined detection area (or the entire circumference) can be simultaneously imaged without rotating the detected object, and there is an effect that the entire circumference of the detected object can be easily detected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態1の装置の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an apparatus according to a first embodiment.

【図2】同上の他の角度から見た斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the same as seen from another angle.

【図3】同上の動作説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the above.

【図4】同上の動作説明図である。FIG. 4 is an operation explanatory view of the above.

【図5】実施形態2の装置の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of an apparatus according to a second embodiment.

【図6】同上の動作説明図である。FIG. 6 is an operation explanatory view of the above.

【図7】同上の他の装置構成を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing another configuration of the above device.

【図8】実施形態3の装置の斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of an apparatus according to a third embodiment.

【図9】実施形態4の装置の斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of an apparatus according to a fourth embodiment.

【図10】実施形態5の装置の要部を示す斜視図であ
る。
FIG. 10 is a perspective view illustrating a main part of an apparatus according to a fifth embodiment.

【図11】同上を説明する説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating the above.

【図12】実施形態6の装置の要部を示す斜視図であ
る。
FIG. 12 is a perspective view illustrating a main part of an apparatus according to a sixth embodiment.

【図13】同上を説明する説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating the above.

【図14】実施形態7の装置の斜視図である。FIG. 14 is a perspective view of the device of the seventh embodiment.

【図15】同上の動作を説明する説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining the operation of the above.

【図16】同上を説明する説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating the above.

【図17】実施形態8の装置の斜視図である。FIG. 17 is a perspective view of the device of the eighth embodiment.

【図18】同上の装置の要部を示す側面図である。FIG. 18 is a side view showing a main part of the above device.

【図19】実施形態9の装置の概略平面図である。FIG. 19 is a schematic plan view of the device of the ninth embodiment.

【図20】同上を説明する説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram illustrating the above.

【図21】実施形態10の装置の概略平面図である。FIG. 21 is a schematic plan view of the device of the tenth embodiment.

【図22】同上の動作を説明するタイムチャートであ
る。
FIG. 22 is a time chart for explaining the above operation.

【図23】実施形態11の装置の概略平面図である。FIG. 23 is a schematic plan view of the device of the eleventh embodiment.

【図24】同上の動作を説明するタイムチャートであ
る。
FIG. 24 is a time chart for explaining the above operation.

【図25】本発明に用いる三角測量の原理説明図であ
る。
FIG. 25 is a diagram illustrating the principle of triangulation used in the present invention.

【図26】従来例の装置構成図である。FIG. 26 is a diagram showing the configuration of a conventional apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被検出物体 10 光源 11 スクリーン 12 撮像装置 13 演算装置 P1 〜P5 スリット光 R1 〜R5 反射パターン1 the object to be detected 10 light source 11 screen 12 imaging device 13 computing unit P 1 to P 5 slit beam R 1 to R 5 reflection pattern

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−274249(JP,A) 特開 昭60−200141(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 Continuation of the front page (56) References JP-A-62-274249 (JP, A) JP-A-60-200141 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 11 / 00-11/30

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 スリット状の光ビームから成るスリット
光を投射して、その反射光を投射軸とは異なる方向から
撮像し、三角測量を用いて物体表面の傷や形状を検出す
る物体表面の形状検出方法において、複数のスリット光
を光切断線として投射する光源と、被検出物体の表面で
全反射した正反射光を反射パターンとして投影させるス
クリーンと、スクリーンに投影された反射パターンを撮
像する撮像装置と、撮像した反射パターンから得られる
撮像データを高さデータに変換する演算装置とを具備
し、光源から投射された複数のスリット光を、被検出物
体の軸線方向から所定の角度だけ傾斜させるとともに軸
線とスリット光とが略直交するような方向から投射し、
被検出物体の表面で全反射した正反射光を、その光路上
に配置したスクリーンに反射パターンとして投影させ、
スクリーン越しに配置した撮像装置によりスクリーンに
投影された反射パターンを撮像し、この反射パターンの
変化から被検出物体の表面形状を一括して検出すること
を特徴とする物体表面の形状検出方法。
1. An object surface for projecting a slit light composed of a slit-shaped light beam, imaging the reflected light from a direction different from a projection axis, and detecting a flaw or shape of the object surface using triangulation. In the shape detection method, a light source that projects a plurality of slit lights as light cutting lines, a screen that projects specularly reflected light totally reflected on the surface of the detected object as a reflection pattern, and captures an image of the reflection pattern projected on the screen An imaging device, comprising an arithmetic device that converts imaging data obtained from a captured reflection pattern into height data, inclines a plurality of slit lights projected from the light source by a predetermined angle from the axis direction of the detected object. And project from a direction where the axis and the slit light are substantially orthogonal,
The regular reflection light totally reflected on the surface of the detected object is projected as a reflection pattern on a screen arranged on the optical path,
A method for detecting the shape of the surface of an object, wherein a reflection pattern projected onto the screen is imaged by an imaging device arranged over the screen, and the surface shape of the object to be detected is detected collectively from a change in the reflection pattern.
【請求項2】 スリット状の光ビームから成るスリット
光を投射して、その反射光を投射軸とは異なる方向から
撮像し、三角測量を用いて物体表面の傷や形状を検出す
る物体表面の形状検出方法において、複数のスリット光
を光切断線として投射する光源と、被検出物体の表面で
全反射した正反射光を反射パターンとして投影させるス
クリーンと、スクリーンに投影された反射パターンを撮
像する撮像装置と、撮像した反射パターンから得られる
撮像データを高さデータに変換する演算装置とを具備
し、光源から投射された複数のスリット光を、被検出物
体の軸線方向と略直交させるとともに軸線とスリット光
とが略平行となるような方向から投射し、被検出物体の
表面で全反射した正反射光を、その光路上に配置したス
クリーンに反射パターンとして投影させ、スクリーン越
しに配置した撮像装置によりスクリーンに投影された反
射パターンを撮像し、この反射パターンの変化から被検
出物体の表面形状を一括して検出することを特徴とする
物体表面の形状検出方法。
2. An object surface for projecting a slit light composed of a slit-shaped light beam, imaging the reflected light from a direction different from the projection axis, and detecting a flaw or a shape on the object surface using triangulation. In the shape detection method, a light source that projects a plurality of slit lights as light cutting lines, a screen that projects specularly reflected light totally reflected on the surface of the detected object as a reflection pattern, and captures an image of the reflection pattern projected on the screen An imaging device, comprising an arithmetic device that converts imaging data obtained from a captured reflection pattern into height data, and makes a plurality of slit lights projected from a light source substantially orthogonal to an axis direction of the detected object and an axis line. And the slit light are projected from a direction such that they are substantially parallel to each other, and the specularly reflected light totally reflected on the surface of the detected object is reflected on a screen placed on the optical path. The reflection pattern projected on the screen by an imaging device arranged over the screen, and detecting the surface shape of the object to be detected from the change in the reflection pattern collectively. Shape detection method.
【請求項3】 スクリーンの形状を略平坦な形状とした
ことを特徴とする請求項1又は2記載の物体表面の形状
検出方法。
3. The method according to claim 1, wherein the screen has a substantially flat shape.
【請求項4】 スクリーンの形状を少なくとも曲面を有
する形状としたことを特徴とする請求項1又は2記載の
物体表面の形状検出方法。
4. The method according to claim 1, wherein the screen has a shape having at least a curved surface.
【請求項5】 被検出物体の軸線方向に略平行となるよ
うにスクリーンを配置したことを特徴とする請求項1又
は2記載の物体表面の形状検出方法。
5. The method for detecting the shape of an object surface according to claim 1, wherein the screen is arranged so as to be substantially parallel to the axial direction of the object to be detected.
【請求項6】 被検出物体の軸線方向に対して所定の角
度だけ傾斜させてスクリーンを配置したことを特徴とす
る請求項1又は2記載の物体表面の形状検出方法。
6. The method for detecting the shape of an object surface according to claim 1, wherein the screen is arranged so as to be inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the object to be detected.
【請求項7】 被検出物体の軸線方向に対して略直交す
るようにスクリーンを配置したことを特徴とする請求項
1又は2記載の物体表面の形状検出方法。
7. The method for detecting the shape of an object surface according to claim 1, wherein the screen is arranged so as to be substantially perpendicular to the axial direction of the object to be detected.
【請求項8】 斜めに研磨した複数枚の板状の光偏向部
材を重ね合わせ、これらの光偏向部材に入射されるスリ
ット状の光ビームを各光偏向部材で光分岐させて複数の
スリット光を得ることを特徴とする請求項1又は2記載
の物体表面の形状検出方法。
8. A plurality of obliquely polished plate-like light deflecting members are overlapped, and a slit-like light beam incident on these light deflecting members is split by each of the light deflecting members to form a plurality of slit light beams. 3. The method for detecting the shape of an object surface according to claim 1, wherein
【請求項9】 波長選択性を有する複数枚の板状の光偏
向部材を斜めに研磨して重ね合わせ、これらの光偏向部
材に入射される複数の波長を有する光ビームを各光偏向
部材で波長毎に分離させて複数のスリット光を得ること
を特徴とする請求項1又は2記載の物体表面の形状検出
方法。
9. A plurality of plate-shaped light deflecting members having wavelength selectivity are obliquely polished and superimposed, and a light beam having a plurality of wavelengths incident on these light deflecting members is formed by each light deflecting member. 3. The method for detecting the shape of an object surface according to claim 1, wherein a plurality of slit light beams are obtained by separating the light beams for each wavelength.
【請求項10】光ビームを投射して、その反射光を投射
軸とは異なる方向から撮像し、三角測量を用いて物体表
面の傷や形状を検出する方法において、被検出物体から
の反射光を撮像する撮像装置と、複数のスリット光を光
切断線として投光する光源と、被検出物体表面で全反射
した正反射光を反射パターンとして投影させるスクリー
ンと、撮像データを高さデータに変換する演算装置とを
具備し、光源から投射せられたスリット状の光ビーム
は、被検出物体の軸線に対して所定の角度傾斜させ、か
つ当該被検出物体底面に対して所定の角度傾斜させた方
向から投射し、被検出物体表面で全反射した正反射光
を、その光路上に配置したスクリーンに反射パターンと
して投影させ、スクリーン越しに配置した撮像装置によ
り当該反射パターンを撮像し、当該反射パターンの変化
から被検出物体の表面形状を一括して検出することを特
徴とする物体表面の形状検出方法。
10. A method for projecting a light beam, imaging the reflected light from a direction different from the projection axis, and detecting a flaw or shape on the surface of the object using triangulation. Imaging device, a light source for projecting a plurality of slit lights as light cutting lines, a screen for projecting regular reflection light totally reflected on the surface of the detected object as a reflection pattern, and converting the imaging data to height data And a slit-shaped light beam projected from the light source is inclined at a predetermined angle with respect to the axis of the detected object, and is tilted at a predetermined angle with respect to the bottom surface of the detected object. Projected from the direction, the specularly reflected light totally reflected on the surface of the object to be detected is projected as a reflection pattern on a screen disposed on the optical path, and the reflection pattern is projected by an imaging device disposed over the screen. Image, and the shape detection method of the object surface and detecting collectively the surface shape of the object to be detected from a change in the reflection pattern.
【請求項11】移動する被検出物体が投、受光部間を通
過することにより被検出物体を検出する光電センサの投
光方向が、被検出物体底面上に投影した形で光源の投射
方向と平行となるように設定し、該光電センサの検出信
号をトリガとして移動中の被検出物体の位置を同定して
撮像を行うことを特徴とする請求項10記載の物体表面
の形状検出方法。
11. A light emitting direction of a photoelectric sensor for detecting an object to be detected by passing a moving object to be detected between a light projecting portion and a light receiving portion is equal to a projecting direction of a light source in a form projected on a bottom surface of the object to be detected. 11. The method for detecting the shape of the surface of an object according to claim 10, wherein the object is set so as to be parallel, and the position of the object to be detected is identified and the imaging is performed using the detection signal of the photoelectric sensor as a trigger.
【請求項12】撮像装置に対して光源は単一であって、
撮像開始から終了までの時間内に、スリット光のピッチ
間隔に相当する分だけ被検出物体が移動する時間間隔で
光源を間欠して照射させ撮像を行なうことを特徴とする
請求項10記載の物体表面の形状検出方法。
12. A single light source for an imaging device,
11. The object according to claim 10, wherein a light source is intermittently illuminated at a time interval in which the detected object moves by an amount corresponding to a pitch interval of the slit light within a time period from the start to the end of the imaging, and the imaging is performed. Surface shape detection method.
【請求項13】光電センサのトリガ信号をずらすことに
よって、撮像装置の撮像開始タイミングをずらし、被検
出物体表面で全反射した正反射光を反射パターンとして
投影させるスクリーンを共用することを特徴とする請求
項10記載の物体表面の形状検出方法。
13. A screen for projecting a regular reflection light totally reflected on a surface of an object to be detected as a reflection pattern by shifting an imaging start timing of an imaging device by shifting a trigger signal of a photoelectric sensor. The method for detecting a shape of an object surface according to claim 10.
【請求項14】 スリット状の光ビームから成るスリッ
ト光を投射して、その反射光を投射軸とは異なる方向か
ら撮像し、三角測量を用いて物体表面の傷や形状を検出
する物体表面の形状検出装置において、光切断線たる複
数のスリット光を被検出物体の軸線方向から所定の角度
だけ傾斜させるとともに軸線とスリット光とが略直交す
るような方向から投射する第1の光源と、被検出物体の
表面で全反射した第1の光源による各スリット光の正反
射光の光路上に配置されて各正反射光を反射パターンと
して投影させる第1のスクリーンと、第1のスクリーン
越しに配置されて第1のスクリーンに投影された反射パ
ターンを撮像する第1の撮像装置と、光切断線たる複数
のスリット光を被検出物体の軸線方向と略直交するとと
もに軸線とスリット光とが略平行となるような方向から
投射する第2の光源と、被検出物体の表面で全反射した
第2の光源による各スリット光の正反射光の光路上に配
置されて各正反射光を反射パターンとして投影させる第
2のスクリーンと、第2のスクリーン越しに配置されて
第2のスクリーンに投影された反射パターンを撮像する
第2の撮像装置と、撮像した第1及び第2の反射パター
ンから得られる撮像データを高さデータに変換するとと
もに得られた高さデータに基づいて被検出物体の表面形
状を一括して検出する演算装置とを備え、被検出物体の
外周を取り囲むように第1及び第2の光源と第1及び第
2のスクリーンと第1及び第2の撮像装置とを配置し、
被検出物体の表面の全周を一括して検出することを特徴
とする物体表面の形状検出装置。
14. An object surface for projecting a slit light composed of a slit-shaped light beam, imaging the reflected light from a direction different from the projection axis, and detecting a flaw or shape of the object surface using triangulation. In the shape detection device, a first light source that inclines a plurality of slit lights, which are light cutting lines, by a predetermined angle from the axis direction of the detected object and projects the slit light in a direction in which the axis and the slit light are substantially orthogonal to each other; A first screen that is arranged on the optical path of specular reflection light of each slit light by the first light source totally reflected on the surface of the detection object and projects each specular reflection light as a reflection pattern; and arranged over the first screen. A first imaging device for imaging the reflection pattern projected on the first screen, and a plurality of slit light beams, which are light cutting lines, being substantially orthogonal to the axis direction of the detected object and having the axis and the slit. A second light source for projecting from a direction in which light is substantially parallel, and a second light source totally reflected on the surface of the detected object, which is disposed on an optical path of specular reflection light of each slit light, and each specular reflection. A second screen that projects light as a reflection pattern, a second imaging device that is arranged over the second screen and captures an image of the reflection pattern projected on the second screen, and first and second captured images. An arithmetic unit that converts imaging data obtained from the reflection pattern into height data and collectively detects the surface shape of the detected object based on the obtained height data, so as to surround the outer periphery of the detected object. , The first and second light sources, the first and second screens, and the first and second imaging devices are arranged,
An object surface shape detecting device for detecting the entire periphery of a surface of an object to be detected collectively.
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