JP3161680B2 - 外観検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】検査対象物の画像を取り込んで、
その対象物の表面に表された色彩や模様等の外観を検査
する外観検査装置に関し、特に、検査対象物に対して画
像を取り込むための最適な光の照射を行なうことによっ
てその外観を検査する外観検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】外観検査装置とは、検査対象物の表面の
画像を取り込んで、その表面に表された色彩や模様の状
態を認識するものである。そこで、例えば従来から、電
解コンデンサの製品チェック等に使用されている。具体
的には、電解コンデンサは本体から出た２本の電極の内
１本がプラスで他の１本がマイナスであるが、基板への
装着に際し取り付けを正確に行なうため、本体表面にそ
れらを区別する識別表示が一方の電極側に施されてい
る。そのため、電解コンデンサを製造する工程では、一
つ一つの電解コンデンサに対して、外観検査装置によっ
て本体表面の識別表示が正確に表示されているか否かを
確認している。そこで、電解コンデンサの外観検査を例
にとって従来の外観検査装置について説明する。

【０００３】図９乃至図１１は、従来の外観検査装置の
画像取り込み部の概念図を示したものである。これはい
ずれも電解コンデンサ５１に対して、照明手段としてラ
イト５２，５３，５４が並行に位置するように配置さ
れ、更にそのライト５２，５３，５４を挟んで電解コン
デンサ５１に対になるように撮像カメラ５５が設けられ
ている。図９の第１従来例にはライト５２にはサークラ
イン蛍光灯が使用され、図１０の第２従来例にはライト
５３に２本の棒状の蛍光灯を使用されている。更に図１
１の第３従来例のライト５４には、電解コンデンサ５１
の曲面に沿うように湾曲し、真ん中に画像取り込み用の
穴が形成された特殊加工の照明が使用されている。

【０００４】このように、検査対象物である電解コンデ
ンサ５１に対し、ライト５２，５３，５４を挟んで撮像
カメラ５５が設けられる従来の外観検査装置では、ライ
ト５２，５３，５４で電解コンデンサ５１を照らし、そ
の表面で反射する光を撮像カメラ５５によって取り込
み、取り込んだ光データを基に電解コンデンサ５１の検
査処理が行なわれる。ここで、図１２は、検査処理の概
念を示した図であり、図１２のＳ部は、電解コンデンサ
５１の表面の反射する光を画像として取り込んだ際の画
面を表した図であり、図１２のＴ部は、その一部から測
定した表面データが示されたグラフを表した図である。

【０００５】一方、電解コンデンサ５１の表面には、画
面６１に映し出されたものから分かるように、２本の電
極６２，６３に重なり合うように所定幅の極性マーク６
４が設けられ、その極性マーク６４内には更に細い中心
ライン６５が２本の電極６２，６３に重なり合うように
形成されている。このように、中心ライン６５が電極６
２，６３に重なる状態にすべく、所定の許容ズレ量を定
めて良品と判断するようにしている。

【０００６】そこで、不図示のハンドチャックによって
電極部分を把持された電解コンデンサ５１は、図１２Ｓ
部に示すように電極６２，６３とライン６５とが重なり
合うように、撮像カメラ５５に対して配置される。そし
て、配置された電解コンデンサ５１は、撮像カメラ５５
によって取り込まれた表面の画像が図１２Ｓ部に示すよ
うに不図示のモニタに写し出される。ここで撮像カメラ
５５には、ＣＣＤカメラが使用され、各撮像画素毎に画
像が取り込まれる。そして、不図示の処理手段によっ
て、撮像カメラ５５の各撮像画素から得られる画像デー
タに基づいてて図１２Ｔ部に示すような、受けた光の強
弱による分布を示すグラフが得られる。このとき、グラ
フの表示には画面６１中の所定の検査領域６６内のデー
タに基づいて行なわれる。そして、図１２Ｔ部のグラフ
の内高くなった部分は、電解コンデンサ５１表面から強
く光の反射した部分である。従って、極性マーク６４の
部分は低く表示され、その中でも中心ライン６５の部分
が高く表示される。このようなデータに基づいて所定の
検査処理が行なわれ、その良否の判断がなされる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の外観検査装置では次のような問題があった。即ち、
従来から当然のように、検査対象物である電解コンデン
サ５１とそれに対向する撮像カメラ５５との間にライト
５２を配置させ、電解コンデンサ５１から反射する光を
撮像カメラ５５で取り込んで一連の処理を行なってい
た。ところが、上記第１従来例のものの場合では、ライ
ト５２の照射方向から撮像カメラ５５によって画像を取
り込んでいたため、電解コンデンサ５１表面で反射する
光の内、図９又は図１２Ｓ部で示すように正反射部分７
１で正反射する光が、直接撮像カメラ５５に入射するこ
ととなる。このことは第２従来例でもいえることであ
り、ライト５３，５３によって正反射部分７２で正反射
した光が、直接撮像カメラ５５に入射することとなる。

【０００８】従って、このような第１、第２従来のよう
な外観検査装置では、正反射する光の入射によって均一
な反射光を取り込むことができなかった。即ち、検査対
象物である電解コンデンサ５１表面には、照射された光
が正反射して明るくとらえられる部位と、そうではない
乱反射して暗くとらえられる部位とが生じ、明部と暗部
のムラによって良好な映像が得られず、その結果、検出
データの正確さにも影響を与えることとなった。具体的
には、図１２Ｔ部に示すように暗部を示すＤ部分のデー
タが持ち上げられＳ／Ｎ比が悪くなり、このデータに基
づく処理能力が低下することとなった。一方、図１１に
示した第３従来例のものでは、電解コンデンサ５１の曲
面に沿って湾曲した形状により多方向から照射すること
としたため、明部又は暗部のムラは解消されるが、特殊
加工を必要とするため装置自体のコストを上げることに
なってしまった。

【０００９】そこで、本発明では上記問題点を解消すべ
く、ライトから照射された検査対象物の反射光の内、カ
メラに取り込まれる光ムラが発生することをなくした外
観検査装置を安価に提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の外観検査装置
は、検査対象物を照射する照明手段と、その照明手段に
よって照らされた検査対象物の画像を取り込む画像取込
手段と、その画像取込手段によって取り込まれた検査対
象物の画像データに基づいて所定の検査処理を行う検査
処理手段を有するものであって、円筒形状部品である検
査対象物の側面に対して同軸上に配設する円または半円
形で構成した照明手段と検査対象物の側面に面するよう
に位置する画像取込手段とを、照明手段から検査対象物
の側面に対して照射された光の内、検査表面で正反射す
る反射光が画像取込手段に入射されない位置に配設した
ものである。また、本発明の外観検査装置は、前記照明
手段を検査対象物の両側に配設したものであることが望
ましい。

【００１１】

【作用】本発明の外観検査装置では、検査対象物である
円筒形状部品に対して同軸上に配置した円または半円形
の照明手段によって照射するので、その照明手段から照
射された光の内検査対象物表面上で正反射された光は、
検査対象面に面するように位置した画像取込手段には入
射されず、乱反射した光のみが画像取込手段に入射さ
れ、その画像取込手段によって取り込まれた検査対象物
の画像データに基づいて、検査処理手段が所定の検査処
理を行うが、その際画像取込手段が取り込む画像には光
のムラがなく、正確な画像データによって質の高い検査
処理を行なうことができる。また、本発明の外観検査装
置は、検査対象物をその両側に配置した照明手段によっ
て照射し、ムラのない、より明るい光によって得られる
画像データによって、検査処理手段が質の高い検査処理
を行うことができる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明にかかる外観検出装置の一実施
例について説明する。図１は、本実施例の外観検査装置
の特徴部分である画像取り込み部の概念図を示したもの
である。本実施例においても検査対象物を電解コンデン
サとした場合について説明する。本実施例の外観検査装
置では、不図示のハンドチャックによってライト３と撮
像カメラ２が設けられた画像取り込み部に電解コンデン
サ１が配置される。そのライト３には、光ファイバー３
ａからの光を円形のライトガイド３ｂからリング状に照
射するものが使用され、また撮像カメラ２には、ＣＣＤ
カメラが使用される。そして、その画像取り込み部に
は、画像を取り込むために設けられた撮像カメラ２が電
解コンデンサ１の側面の検査対象面に面して配設され、
照明手段としてのライト３が電解コンデンサ１に対して
同軸になるよう配設されている。そして、このときの撮
像カメラ２とライト３とは、ライト３から照射される光
の内、電解コンデンサ１の表面で反射の法則に従って方
向を変える正反射の光Ａが、直接撮像カメラ２に入射さ
れない関係が保たれている。

【００１３】次に、本実施例の外観検査装置の制御部の
構成について説明する。図２は外観検査装置の検査処理
手段を示したブロック図である。画像処理手段１０は、
上記位置になるように配置された撮像カメラ２に接続さ
れている。この検査処理手段１０には、先ずアナログ信
号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１１が撮
像カメラ２に直接接続されている。そして、このＡ／Ｄ
コンバータ１１には、撮像カメラ２で取り込んだ画像デ
ータを記憶する画像メモリ１２、与えられた信号を混合
して出力するビデオミキサ１３、そして画像データから
その外観を所定計算方法で計算する計算ロジック１４が
それぞれ接続されている。また、画像メモリ１２、そし
て計算ロジック１４には、それぞれの各動作を規定する
コントロールロジック１５が接続されている。また、計
算ロジック１４には、計算されたデータを格納するため
の射影メモリ２２が接続されている。

【００１４】一方、この画像メモリ１２、射影メモリ２
２、そしてこの検査処理手段１０をの演算処理、制御処
理を統括的に行なうＣＰＵ１６がそれぞれ双方向に接続
されている。また、このＣＰＵ１６には、ＲＯＭ１７と
ＲＡＭ１８が接続されている。更に、ＣＰＵ１６には入
出力装置１９が接続され、その入出力装置１９に、外観
検査装置を駆動するためのスタート手段と、電解コンデ
ンサ１が正常か否かを検査する検査表示手段（いずれも
不図示）が接続され、また、外部入力手段としてキーボ
ード２０が接続されている。また、電解コンデンサ１の
外観は、演算処理されるとともに人の目で認識できるよ
うに、取り込んだ画像を表示するディスプレイモニタ２
１がビデオミキサ１３に接続されている

【００１５】以上のような構成を有する本実施例の外観
検査装置は次のように作用する。電解コンデンサ１は、
従来例でも示したように図３のように２本の電極３１
ａ，３１ｂが設けられ、本体３２にはマイナス側の電極
３１ａ側に、電極３１ａ，３１ｂと重なるように極性マ
ーク３３が印刷されている。従って、正常に極性マーク
３３が印刷されているときには、図４に示すようにディ
スプレイモニタ２１の画面２１ａに表示された電解コン
デンサ１は、電極３１ａ，３１ｂが重ねられて１本に見
え、その延長上に極性マーク３３が表示される。このよ
うな電解コンデンサ１を良品とする。一方、図５に示す
ように極性マーク３３がズレて印刷されている場合が不
良品とされる。本実施例の外観検査装置は、このような
電解コンデンサ１の極性マーク３３の良否を検査するも
のである。以下、検査の作用について説明する。

【００１６】図６は、外観検査装置が行なう外観検査処
理のフローチャートを示した図である。先ず、不図示の
スタートボタンをＯＮにすることにより検査処理手段に
電源が投入され、外観検査処理が開始される。即ち、外
観検査装置に電源が投入されると入出力装置１９にスタ
ート信号が入力され、ＣＰＵ１６によって検査処理手段
１０が駆動される。また、それと同時に電解コンデンサ
１が、所定時間間隔で図１に示した所定位置に、不図示
のハンドチャックによって配置される。そして、電解コ
ンデンサ１は、撮像カメラ２によってレンズを介してそ
の外観の映像が取り込まれることとなる。その時、電解
コンデンサ１は、その表面の映像がはっきりと現れるよ
うにライト３によって照らされる。

【００１７】ライト３によって照射された光は、電解コ
ンデンサ１の表面で正反射あるいは乱反射するが、図１
に示すような画像取り込み部の構成によって正反射する
光Ａは、撮像カメラ２のレンズに入射されずに他の方向
へ逃げることとなる。即ち、電解コンデンサ１表面上で
反射の法則に従って方向を変える光の方向に撮像カメラ
２のレンズがないために、そのレンズには図１の点線で
示した乱反射された光Ｂのみが入射される。従って、電
解コンデンサ１の表面で反射され撮像カメラ２のレンズ
に入射される光は、ムラのない均一な光量の光となる。

【００１８】そして、電解コンデンサ１表面で乱反射し
た光Ｂが撮像カメラ２のレンズから入射することによ
り、外観検査処理のステップ（以下、単に「Ｓ」で表
す）１で、撮像カメラ２を構成する多数の撮像素子によ
って撮像され、更にデジタルデータへの変換を行なうこ
とによってその映像のデータが取り込まれる。即ち、撮
像カメラ２によって取り込まれた映像は、各撮像素子毎
の画像データとして検査処理手段１０のＡ／Ｄコンバー
タ１１に入力される。そして、そのアナログ信号である
画像データは、Ａ／Ｄコンバータ１１でデジタルデータ
に変換されて画像メモリ１２、ビデオミキサ１３、そし
て計算ロジック１４に入力される。

【００１９】ここで、図７はデータ処理の概念を示した
図である。そして、図のＰ部はディスプレイモニタ２１
に映し出される電解コンデンサ１の画像を示した図、Ｑ
部は射影データのグラフを示した図、そしてＲ部は射影
データに基づく列データを示した図である。

【００２０】ところで、本実施例の外観検査処理は、こ
のようにして取り込まれたデジタル画像によって行なわ
れるが、その全てのデータに基づいて行なわれる訳では
なく、画面２１ａ中央の所定の検査領域４１が設定され
て行なわれる。そこで、先ずその検査領域４１のＹ方向
の射影データの計算が行なわれる（Ｓ２）。図８は、そ
の計算の概念図を示したものであるが、ここでは検査領
域４１を便宜的に簡略化して４×３画素として示した。

【００２１】ここでの計算は、Ｘ方向の各画素単位毎に
Ｙ方向の全てのデータ値を加算した列データ４２が算出
される。図の各画素単位毎に示した数値は、撮像カメラ
２の撮像素子が取り込んだ光の輝度であり、具体的に
は、明るい部分が大きい値を示している。従って、図８
の例では、左端を第１データとすると、Ｙ方向の全てを
加算した１００＋２００＋１００＝４００の値が算出さ
れる。このように順次Ｘ方向に列データ４２は、コント
ロールロジック１５に基づき、計算ロジック１４によっ
て算出されて射影メモリ２２に記憶される。そして、こ
の列データ４２によって図のＱ部のグラフに示したよう
な変化をとらえることができる。

【００２２】そして、Ｓ２で列データ４２が算出される
と、射影メモリ２２に記憶された列データ４２の内から
最大値Ｑｍａｘ及び最小値Ｑｍｉｎが選択される（Ｓ
３）。そして、その値を基に計算ロジック１４によっ
て、良否を検査する際の閾値Ｑｘが計算される（Ｓ
４）。本実施例では、その閾値Ｑｘを（Ｑｍａｘ＋Ｑｍ
ｉｎ）÷２で計算する。もちろん、数字の２に固定しな
くとも、以後の処理が期待する結果となるようキーボー
ド２０により変更できる構成としてもよい。

【００２３】このとき、検査領域４１の列データ４２の
内閾値Ｑｘを示す画素が４個存在するはずである。そこ
で、射影メモリ２２に記憶された列データ４２をスキャ
ンして、閾値Ｑｘと同値のデータを抜き出し、検査領域
４１における座標Ｘの値を求め、閾値Ｑｘとして記憶す
る（Ｓ５）。このとき座標は、図７の検査領域４１にお
ける左下角を原点として求める。そして、求めたＸの値
を原点側からそれぞれＰ1ｘ，Ｍ1ｘ，Ｍ2ｘ，Ｐ2ｘとす
と、図からも分かるように、Ｐ1ｘ，Ｐ2ｘが電解コンデ
ンサ１の端部のＸ座標を示し、Ｍ1ｘ，Ｍ2ｘが極性マー
ク３３の端部のＸ座標を示す。ここで、Ｓ５において、
閾値Ｑｘと同値のデータを抜き出すと説明したが、これ
はＱ部に示したグラフの様に連続的な変化とした場合に
は成り立つが、実際の列データ４２は離散的データなの
で、列データ４２のｎ番目のデータをＡｎとすると、Ａ
ｎ−1＜閾値＜Ａｎ又はＡｎ−1＞閾値＞Ａｎとなる様な
Ａｎを抜き出せばよい。

【００２４】このように閾値Ｑｘを示す射影データのＸ
座標が求められた後は、電解コンデンサ１における極性
マーク３３の良否が検査される（Ｓ６）。このときの良
否の検査は、 ｜（Ｍ1ｘ−Ｐ1ｘ）−（Ｐ2ｘ−Ｍ2ｘ）｜ ＜ Ｚ の計算によって行なわれる。即ち、この計算では、極性
マーク３３の中心が電極３１ａ，３１ｂに重なった位置
からのＸ方向へのズレを算出する。また、Ｚの値は、極
性マーク３３のズレの許容量を示す値であり、キーボー
ド２０から入力することにより記憶される。

【００２５】従って、この計算に基づきＣＰＵ１６によ
って電解コンデンサ１に付された極性マーク３３の良否
が検査される（Ｓ６）。そして、この条件を満たさない
場合には不良品であると判断され、その信号が入出力装
置１９を介して不図示の検査表示手段に送られて、そこ
で不良品との検査結果が表示される（Ｓ７）。一方、上
記条件が満たされる場合には、同じようにしてその検査
結果が検査表示手段に表示される（Ｓ７）。このように
して、１個の電解コンデンサに対して極性マークの良否
が検査され、その後もさらに順次不図示のハンドチャッ
クによって配置される電解コンデンサに対しても同様に
して検査が行なわれ、不良品と判断されたものは排除さ
れることとなる。

【００２６】以上、本発明の外観検査装置にかかる実施
例について説明したが、本実施例の外観検査装置によれ
ば、撮像カメラ２とライト３とは、ライト３から照射さ
れる光の内、電解コンデンサ１の表面で反射の法則に従
って方向を変える正反射の光Ａが、直接撮像カメラ２に
入射されないようにしたので、電解コンデンサ１の検査
対象表面で正反射する光が直接撮像カメラ２のレンズに
入ることがなく、光のムラによる影響を受けることのな
い射影データが取り込むことが可能となった。従って、
曲面の物体の映像を取り込むのに、そこから反射する均
一な光を取り込むことによって、まるで平面の物体から
の画像のごとく取り込むので、極性マーク３３等の位置
関係を正確に認識することが可能となった。このような
ことによって、射影データを基に行なわれる極性マーク
３３の良否のための検査処理が正確に行なうことが可能
となり、製品としても精度の高いものの提供が可能とな
った。また、本実施例では、特殊な装置を使用しないで
コストアップさせることなく検査処理の精度を増すこと
ができた。

【００２７】なお、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこれに限定されるわけではなく、その趣旨
を逸脱しない範囲で様々な変更可能である。例えば、上
記実施例では、電解コンデンサを一方のみから照らした
が、両方から照らすようにしてもよい。また、照明手段
にリング状の光を照射するものを使用したが、撮像カメ
ラで取り込む電解コンデンサの上面側だけを照らす半円
状のものでもよい。更に、使用する照明手段には家庭用
のサークライン蛍光灯や、ハロゲンリングライトのよう
な一般に市販されているものでよい。また、上記実施例
では検査対象物を電解コンデンサとして説明したが、こ
のほかにも様々な物の外観検査に使用することができる
のはもちろんである。

【００２８】

【発明の効果】本発明の外観検査装置は、照明手段が検
査対象物の検査表面に対応した形状を有し、検査対象物
の検査表面に沿うように位置するその照明手段と検査対
象面に面するように位置する画像取込手段とを、照明手
段から検査対象物に対して照射された光の内、検査表面
で正反射する反射光が画像取込手段に入射されない位置
に配設したので、照明手段から照射された検査対象物の
反射光の内、画像取込手段に取り込まれる光にムラが発
生することをなくした外観検査装置を安価に提供するこ
とが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る外観検査装置の画像取
り込み部を示した図である。

【図２】本発明の一実施例に係る外観検査装置の検査処
理部を示したブロック図である。

【図３】良品である電解コンデンサを示した斜視図であ
る。

【図４】良品である電解コンデンサが画面に表示された
状態を示した図である。

【図５】不良品である電解コンデンサが画面に表示され
た状態を示した図である。

【図６】本発明の一実施例に係る外観検査装置による画
像検査処理のフローチャートを示した図である。

【図７】本発明の一実施例に係る外観検査装置による画
像検査処理におけるデータ処理の概念を示した図であ
る。

【図８】本発明の一実施例に係る外観検査装置による画
像検査処理における計算処理の概念を示した図である。

【図９】第１従来例に係る外観検査装置の画像取り込み
部を示した図である。

【図１０】第２従来例に係る外観検査装置の画像取り込
み部を示した図である。

【図１１】第３従来例に係る外観検査装置の画像取り込
み部を示した図である。

【図１２】第１従来例に係る外観検査装置による画像検
査処理におけるデータ処理の概念を示した図である。

【符号の説明】

１ 電解コンデンサ ２ 撮像カメラ ３ ライト １０ 検査処理手段 １１ Ａ／Ｄコンバータ １２ 画像メモリ １３ ビデオミキサ １４ 計算ロジック １５ コントロールロジック １６ ＣＰＵ ２２ 射影メモリ２２ ３１ａ，３１ｂ 電極３ ３３ 極性マーク

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒形状検査対象物を照射する照明手段
   と、その照明手段によって照らされた検査対象物の画像
   を取り込む画像取込手段と、その画像取込手段によって
   取り込まれた検査対象物の画像データに基づいて所定の
   検査処理を行う検査処理手段を有する外観検査装置にお
   いて、前記円筒形状検 査対象物の円筒側面を照射するために、
   前記円筒形状部品と同軸に、その中心線を一致させて配
   設した円または半円形状の照明手段と、前記円筒形状 検査対象物の前記円筒側面に面するように
   位置し、前記円筒側面を全幅に渡って取り込む画像取込
   手段とを有すると共に、 前記 照明手段から前記円筒形状検査対象物の前記円筒側
   面に対して照射された光の内、検査表面で正反射する反
   射光が画像取込手段に入射されない位置に、前記画像取
   込手段を配設したことを特徴とする外観検査装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の外観検査装置におい
   て、 前記照明手段を検査対象物の両側に配設したことを特徴
   とする外観検査装置。