JP3601298B2 - 欠陥検査装置および欠陥検査方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、Ｏリングやオイルシールなどの環状の被検査部を有する検査対象物の欠陥を検査する欠陥検査装置および欠陥検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｏリング等のシールリングのシール面は、シールリングに挿入される軸の方向から見ると環状であり、この環状のシール面が変形したり、シール面に傷が存在したり、ゴミ等の異物が付着しているとシールリングのシール機能を十分に発揮させることができない。
このため、シールリングを出荷する前に、シール面に欠陥が存在しないかを検査する必要がある。
また、シールリングは、ゴム等の成形材料を成形機により成形することによって生産されるが、成形工程において、シールリングの成形に用いられる成形型は、通常、分割型であるため、シールリングの内周および外周にバリが発生する。このバリは、バリを除去する工程で完全に除去されないこともあり、バリの検査を行なう必要もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来においては、上記のシールリングの欠陥検査は、作業者が目視によって行なっていた。
このため、欠陥の有無の判断を誤ることもあり、製品品質の安定化が十分ではなかった。
また、大量のシールリングの欠陥検査を行なうには、複数の作業者が必要であり、省人化が難しかった。
【０００４】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、シールリングのシール面等の環状の被検査部の欠陥検査を自動化でき、かつ、確実に欠陥の検査を行なうことができる欠陥検査装置および欠陥検査方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の欠陥検査装置は、環状の被検査部を有する検査対象物の欠陥検査装置であって、前記検査対象物の被検査部を軸方向から撮像する撮像手段と、前記検査対象物の被検査部の背後から前記撮像手段に向けて光を照射する照明手段と、前記撮像手段からの画像データの前記検査対象物の環状の被検査部の形状に対応する領域を、前記画像データの各画素の受光量に基づいて、明領域と暗領域との２つの領域に区分けする区分手段と、前記明領域と暗領域との境界線上の任意の３点を決定し、この３点を通る円の中心点を算出する中心位置算出手段と、前記中心点と前記中心点を中心として所定角度間隔で前記境界線上に位置する各点との距離をそれぞれ算出する距離算出手段と、前記境界線を複数の領域に分割し、各領域内における前記境界線上の各点と前記中心点との距離の最大値と最小値との差を算出する距離差算出手段と、前記距離差算出手段によって算出された前記各領域内における各距離差に基づいて前記検査対象物の欠陥を判別する判別手段とを有する画像処理手段とを具備する。
【０００６】
本発明では、照明手段から照射された光は、一部が検査対象物の環状の被検査部によって遮られ、残りは撮像手段に入射する。
撮像手段からの画像データは、検査対象物の被検査部に対応する領域では、検査対象物の被検査部によって遮られた領域は暗く、この領域から被検査部の側方領域に向けて徐々に明るくなる。
この画像データは、各画素の受光量に基づいて、区分手段によって明領域と暗領域の２つの領域に区分けされる。そして、中心位置算出手段によって、明領域と暗領域の境界線で形成される円周上の任意の３点を通る円の中心点が算出される。
距離算出手段によって、中心点を中心として所定角度間隔で境界線の全周に渡って中心点と境界線上の各位置との距離が算出される。
距離差算出手段によって、境界線は複数の領域に分割され、各領域内における境界線上の各点と中心点との距離の最大値と最小値との差がそれぞれの領域について算出される。
したがって、検査対象物の環状の被検査部に傷が存在したり、変形したり、被検査部にバリ等の突起物が存在すると、境界線の各点と中心点との距離がばらつくことになり、境界線上の各点と中心点との距離の最大値と最小値との距離差が大きくなる。
このため、判別手段は、距離差算出手段によって算出された各領域内における各距離差に基づいて検査対象物の欠陥を判別することができる。
【０００７】
本発明の欠陥検査方法は、環状の被検査部を有する検査対象物の欠陥検査方法であって、前記検査対象物の被検査部の背後から光を照射して、軸方向から当該検査対象物を撮像するステップと、前記検査対象物の画像データの前記検査対象物の環状の被検査部に対応する領域を、前記画像データの各画素の受光量に基づいて、明領域と暗領域との２つの領域に区分けするステップと、前記明領域と暗領域との境界線上の任意の３点を決定し、この３点を通る円の中心点を算出するステップと、前記中心点と前記中心点を中心として所定角度間隔で前記境界線上に位置する各点との距離をそれぞれ算出するステップと、前記境界線を前記中心点を中心として複数の領域に分割し、各領域内における前記境界線上の各点と前記中心点との距離の最大値と最小値との差を算出するステップと、前記距離差算出手段によって算出された前記各領域内における各距離差に基づいて前記検査対象物の欠陥を判別するステップとを有する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１および図２は、本発明の一実施形態に係る欠陥検査システムの構成を示す説明図であって、図１は側面図であり、図２は上面図である。
図１および図２において、本実施形態に係る欠陥検査システムは、撮像部１と、回転テーブル５と、製品供給部６と、不良品排出部７と、良品排出部８と、画像処理装置１１とから基本的に構成されている。
なお、本実施形態では、検査対象物としてＯリングの場合について説明し、特に、Ｏリングの内周を被検査部として欠陥検査を行なう場合について説明する。
【０００９】
回転テーブル５は、図２の矢印方向に回転可能に支持されており、図示しない駆動モータによって回転位置が制御され、回転テーブル５上にＯリング５１が載置されることによって、Ｏリング５１の移動が行なわれる。
回転テーブル５には、回転テーブル５に入射される光を拡散して透過する機能を有する拡散板が使用され、たとえば、半透明のアクリル板から形成することができる。
【００１０】
撮像部１は、撮像カメラ３と照明装置２とを有している。
撮像カメラ３は、回転テーブル５の上方に配置されており、回転テーブル５の上に載置されたＯリング５１を上方から、すなわち、Ｏリング５１の中心軸方向から撮像する。
撮像カメラ３には、たとえば、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ） を用いたＣＣＤカメラを使用することができる。ＣＣＤカメラには、ＮＴＳＣ規格のものを使用するのが望ましい。
撮像カメラ３は、信号ケーブル４を介して画像処理装置１１に接続されている。
【００１１】
照明装置２は、回転テーブル５の下方に設置されており、回転テーブル５を通じて撮像カメラ３に光を照射する。
これにより、回転テーブル５に載置されたＯリング５１は背後から光が照射されることになる。
照明装置２からの光は、光を拡散する回転テーブル５によって拡散され、光量が均等化された状態で撮像カメラ３に入射する。
照明装置２には、例えば、ハロゲンランプなどの光源を用いることができる。
【００１２】
製品供給部６は、多数のＯリング５１を収容しており、これらのＯリング５１をひとつづつ順次回転テーブル５上に排出する排出機構を有している。
製品供給部６から排出されたＯリング５１は、回転テーブル５の上方に近接して配設されたＯリングガイド６１に当接し、回転テーブル５上の所定の半径位置に載置される。
【００１３】
不良品排出部７は、不良品と判別された回転テーブル５に載置されたＯリング５１を回転テーブル５上から移動して取り込む。
不良品排出部７は、回転テーブル５の上方に近接して設けられた直動可能なアーム７２と、アーム７２の先端に設けられたハンド部７１とを有している。
回転テーブル５上を移動してきて不良品排出部７の前方に運ばれてきた不良品と判断されたＯリング５１は、アーム７２の不良品排出部７へ向かう直動動作によってハンド部７１に係合して不良品排出部７内に取り込まれる。
【００１４】
良品排出部７は、回転テーブル５の回転方向の不良品排出部７の前方に配設されており、良品と判断されたＯリング５１を排出光８２を通じて取り込む。
回転テーブル５上には、ガイド８１が設けられており、回転テーブル５によって移動されてきた良品のＯリング５１は、このガイド８１に当接して排出口８２に向けて案内され、回転テーブル５上から落下する。
【００１５】
図３は、画像処理装置１１の構成例を示す図である。
画像処理装置１１は、区分部１２と、中心位置算出部１３と、距離算出部１４と、距離差算出部１５と、判別部１６とを有している。
画像処理装置１１は、たとえば、パーソナルコンピュータによって構成することができ、区分部１２、中心位置算出部１３、距離算出部１４、距離差算出部１５および判別部１６はソフトウエアによって実現される。
【００１６】
区分部１２は、撮像カメラ３から出力されたＯリング５１の画像データを、画像データの各画素の受光量に基づいて、明領域と暗領域との２つの領域に区分けする。
明領域と暗領域との２つの領域に区分けは、光が十分に入射した領域とＯリング５１によって光が遮られて光が入射しない領域との間で、光が十分に入射した領域の画素の受光量を基準として、光が入射しない領域に向かって各画素の受光量が所定の割合に変化した位置を境界位置とすることにより行なう。
この明領域と暗領域との２つの領域の区分けによって、暗領域はＯリングの形状に対応して環状となる。
画素の受光量の変化の割合は、たとえば、１／３〜２／３の範囲のうちの所定の割合とすることが望ましい。
【００１７】
中心位置算出部１３は、Ｏリング５１の画像データの明領域と暗領域との境界線Ｌ上の任意の３点を決定し、この３点を通る円の中心点Ｏを算出する。
これら境界線Ｌ上の位置は、互いに重なり合わない位置を選択する。
【００１８】
距離算出部１４は、所定角度θ１ の間隔で境界線Ｌ上に位置する各点と、中心点Ｏとの距離を全周に渡って算出する。
角度θ１ は、特に限定されないが、たとえば、０．１〜１度程度の値とするのが好ましい。角度間隔θ１ が狭すぎると、算出処理に時間を要し、角度θ１ が広すぎると、欠陥検出の精度が低下することになる。
【００１９】
距離差算出部１５は、Ｏリング５１の画像データの明領域と暗領域との境界線Ｌを複数の領域に分割し、各領域内における境界線Ｌ上の各点と中心点Ｏとの距離の最大値と最小値との距離差δを算出する。
境界線Ｌを複数の領域に分けて、各領域内における境界線Ｌ上の各点と中心点Ｏとの距離の最大値と最小値との距離差δを算出するのは、たとえば、Ｏリング５１が理想的な環状でない場合や、算出した中心点ＯがＯリング５１の実際の中心とずれている場合に、距離差δから欠陥を検出することが困難になるためである。
すなわち、Ｏリング５１が理想的な環状でない場合や、算出した中心点ＯがＯリング５１の実際の中心とずれている場合には、これらの誤差が距離差δに大きく含まれることになるからである。
したがって、境界線Ｌを複数の領域に分けることにより、その各領域内での境界線Ｌ上の各点と中心点Ｏとの距離の最大値と最小値との距離差δに含まれる上記の誤差の割合を減少させることができる。
境界線Ｌの分割方法は、中心点Ｏを中心として、所定の角度θ２ で等間隔に分割する。角度θ２ は、上記の距離算出部１４の角度間隔θ１ よりも当然に大きくする必要があるが、たとえば、１０〜３０度の範囲とするのが上記の角度θ１ の範囲との兼ね合いからは好ましい。
【００２０】
判別部１６は、距離差算出部１５によって算出された各領域内における各距離差δに基づいてＯリング５１の欠陥を判別する。
具体的には、分割された境界線Ｌの各領域について算出された距離差δが所定の基準値を越える場合には、当該領域には欠陥箇所が存在すると判断して、このＯリング５１を不良品と判断する。
【００２１】
次に、上記構成の欠陥検査システムによる検査対象物の欠陥検査の一例を図４に示すフローチャートおよび図５〜図９を参照して説明する。
【００２２】
まず、Ｏリング５１が製品供給部６から回転テーブル５上に供給され、回転テーブル５上の所定の半径位置に載置される（ステップＳ１）。
次いで、所定の回転角度で回転テーブル５が回転し、撮像カメラ３の下方の所定の撮像位置にＯリング５１が移動される（ステップＳ２）。
【００２３】
このとき、照明装置２からは回転テーブル５を通じてＯリング５１の配合から光が照射された状態にある。
この状態で、撮像カメラ３によってＯリング５１が撮像される（ステップＳ３）。
撮像カメラ３からの画像信号は、画像処理装置１１に出力される。
【００２４】
画像処理装置１１では、以下の処理が行なわれる。
まず、画像処理装置１１の区分部１２において、画像データの区分け処理が行なわれる（ステップＳ４）。
Ｏリング５１を撮像した画像データは、この処理により、図５に示すように、Ｏリング５１に対応する形状の暗領域ＲＤ と明領域ＲＬ に区分けされる。
本実施形態では、たとえば、１／２の割合で受光量が変化した位置を結んだ線を境界線Ｌとした。
なお、本実施形態では、欠陥検査を行なう被検査部は、Ｏリング５１の内周に対応する暗領域ＲＤ と明領域ＲＬ との境界線Ｌの領域においてである。
【００２５】
次いで、画像処理装置１１の中心位置算出部１３において、図６に示すように、境界線Ｌ上の互いに重ならない点Ｐ１，Ｐ２およびＰ３が選択される（ステップＳ５）。
これら３点Ｐ１，Ｐ２およびＰ３を通る円の中心点Ｏが算出される（ステップＳ６）。互いに重ならない点Ｐ１，Ｐ２およびＰ３が決定されれば、中心点Ｏは一意に決定される。
【００２６】
次いで、画像処理装置１１の距離算出部１４において、中心点Ｏを中心として所定角度θ１ の間隔で境界線Ｌ上に位置する各点Ｑｎと中心点Ｏとの距離ｒｎ が境界線Ｌの全周に渡って算出される（ステップＳ７）。
本実施形態では、角度θ１ を０．５度とした。したがって、境界線Ｌ上の７２０個の点Ｐｎ と中心点Ｏとの各距離ｒｎ が算出される。
ここで、図９は、Ｏリング５１の内周にたとえば、バリや異物が付着した不良品の場合の画像である。
図９に示すように、暗領域ＲＤ の内周には、突起状部Ｔが形成されている。
突起状部Ｔに位置する境界線Ｌ上の点Ｐｂと中心点Ｏとの距離ｒｂと、突起状部Ｔが形成されていない境界線Ｌ上の点Ｐｃと中心点Ｏとの距離ｒｃとの距離差δは、点Ｐａと中心点Ｏとの距離ｒａと距離ｒｃとの差より大きくなる。
なお、図９では、バリや異物が付着した不良品の場合に突起状部Ｔが形成される場合について説明したが、たとえば、変形や傷等がＯリング５１の内周に存在した場合には、傷などの位置での反射光量が他の内周面とは異なるため、画像上では凹状に映し出される場合もありうる。
【００２７】
次いで、画像処理装置１１の距離差算出部１５において、図８に示すように、中心点Ｏを中心に所定角度θ２ の間隔で、境界線Ｌが複数の領域Ｒｎに分割され、各領域Ｒｎ内で境界線Ｌ上の各点Ｐｎ と中心点Ｏとの各距離ｒｎ の最大値と最小値との距離差δが算出される（ ステップＳ８）。
本実施形態では、角度θ２ を２４度とした。したがって、１５個の距離差δが算出される。
【００２８】
次いで、画像処理装置１１の判別部１６において、上記の各距離差δが所定の基準値より大きいか否かが判断され、大きい場合には、たとえば図９に示したように、Ｏリング５１の内周に欠陥が存在すると判断される（ステップＳ９）。
不良品と判断されたＯリング５１は、回転テーブル５によって不良品排出部７の位置まで運ばれ、不良品排出部７に排出される（ステップＳ１０）。
【００２９】
以上のように、本実施形態によれば、Ｏリングの内周に存在する変形、傷、異物の付着、バリの残存などの欠陥を画像処理装置１１によって検出でき、欠陥検査を自動化することができる。
また、画像処理装置１１によって欠陥を検出するため、作業者による場合のように検査にムラがなく、確実に欠陥を検出することができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、Ｏリング５１の内周を被検査部として欠陥検査する場合について説明したが、Ｏリング５１の外周についても当然に適用可能である。また、本実施形態では、検査対象物としてＯリングの場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。
また、他の種類のシールリングのシール面の欠陥検出に適用が可能であり、またリング状の検査対象物に限らず、円盤状の検査対象物の環状の外周面にも適用可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、環状の被検査部を有する検査対象物の欠陥を画像処理手段によって自動化することができ、検査ミスや検査のバラツキを低減することができ、検査労力を軽減でき、省人化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る欠陥検査システムの一構成例を示す側面図である。
【図２】図１の欠陥検査システムの上面図である。
【図３】画像処理装置の構成例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る欠陥検査システムの動作例を示すフローチャートである。
【図５】画像処理装置において区分け処理された画像の一例を示す図である。
【図６】画像処理装置において境界線上の３点を通る円の中心点を求める方法を示す図である。
【図７】画像処理装置において中心点と境界線上の各点との距離を算出する方法を示す図である。
【図８】画像処理装置において境界線を複数の領域に分割する方法を示す図である。
【図９】欠陥が存在する場合の画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…撮像部
２…照明装置
３…撮像カメラ
５…回転テーブル
７…不良品排出部
８…良品排出部
１１…画像処理装置
１２…区分部
１３…中心位置算出部
１４…距離算出部
１５…距離差算出部
１６…判別部
５１…Ｏリング

Claims (2)

1. 環状の被検査部を有する検査対象物の欠陥検査装置であって、
   前記検査対象物の被検査部を軸方向から撮像する撮像手段と、
   前記検査対象物の被検査部の背後から前記撮像手段に向けて光を照射する照明手段と、
   前記撮像手段からの画像データの前記検査対象物の環状の被検査部の形状に対応する領域を、前記画像データの各画素の受光量に基づいて、明領域と暗領域との２つの領域に区分けする区分手段と、
   前記明領域と暗領域との境界線上の任意の３点を決定し、この３点を通る円の中心点を算出する中心位置算出手段と、
   前記中心点と前記中心点を中心として所定角度間隔で前記境界線上に位置する各点との距離をそれぞれ算出する距離算出手段と、
   前記境界線を複数の領域に分割し、各領域内における前記境界線上の各点と前記中心点との距離の最大値と最小値との差を算出する距離差算出手段と、
   前記距離差算出手段によって算出された前記各領域内における各距離差に基づいて前記検査対象物の欠陥を判別する判別手段とを有する画像処理手段と
   を具備する欠陥検査装置。
2. 環状の被検査部を有する検査対象物の欠陥検査方法であって、
   前記検査対象物の被検査部の背後から光を照射して、軸方向から当該検査対象物を撮像するステップと、
   前記検査対象物の画像データの前記検査対象物の環状の被検査部に対応する領域を、前記画像データの各画素の受光量に基づいて、明領域と暗領域との２つの領域に区分けするステップと、
   前記明領域と暗領域との境界線上の任意の３点を決定し、この３点を通る円の中心点を算出するステップと、
   前記中心点と前記中心点を中心として所定角度間隔で前記境界線上に位置する各点との距離をそれぞれ算出するステップと、
   前記境界線を前記中心点を中心として複数の領域に分割し、各領域内における前記境界線上の各点と前記中心点との距離の最大値と最小値との差を算出するステップと、
   前記距離差算出手段によって算出された前記各領域内における各距離差に基づいて前記検査対象物の欠陥を判別するステップと
   を有する欠陥検査方法。

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