JP3668318B2 - 反射面を有するワークの検査方法およびその装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、反射面を有するワーク(被検査試料)、例えば、反射鏡(コンパクト、車両用のドアミラー、バックミラー、サイドアンダーミラー、平滑な表面を有する金属等も含む。)に適用して好適な反射面を有するワークの検査方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
表面が平滑にされた精密加工品の表面の欠陥を検査する第1の従来技術が、特開昭62−287134号公報に公表されている。
【0003】
この技術は反射照明法を利用したもので、図13に示すように、ITVカメラ1の光軸上から落射照明し、すなわち、光源2から出射した光をハーフミラー3を介して反射し、背景反射板4上に配置されたワーク5を照明する。この場合、背景反射板4は、ワーク5と同物質で同加工程度のもので反射性状が同一のものが採用されている。
【0004】
これら背景反射板4とワーク5からの反射光がハーフミラー3を介してITVカメラ1で受光される。受光された反射光はITVカメラ1内で全視野をライン分割され、ライン毎に走査場所の光量に応じたアナログ信号に変換される。途中に欠陥部6がある場合には、反射光が乱反射され、正常面7より光量が少なくなる。
【0005】
そこで、ITVカメラ1からのアナログ信号が供給される処理部8に適当な閾値レベルを設定することで、背景反射板4とワーク5上の正常面7からの反射光に対応するアナログ信号のレベルをハイレベルに対応させ、閾値レベル以下のレベルとなる欠陥部6からの反射光に対応するアナログ信号のレベルをローレベルに対応させることで、欠陥部6の存在を特定することができるとされている。
【0006】
また、光沢表面を持つワーク、例えば、飲料用缶の蓋金の表面に付着した汚れを検査する第2の従来技術が、特開平4−66849号公報に公表されている。
【0007】
この技術は、基本的には、前記ワークに拡散光を当て、ワーク表面の画像をカメラで撮像し、撮像した画像に基づいてワーク表面に付着した汚れを検査するものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第1の従来の技術では、ハーフミラー3を使用しているため、以下に説明する種々の問題が存在する。
【0009】
ハーフミラー3は比較的に高価である。
【0010】
ハーフミラー3により光量が低下するために、光出力の大きな光源2を使用する必要がある。
【0011】
ITVカメラ1の光軸とハーフミラー3を介してワーク5を照射する光の行路とを平行にする必要があるため、ハーフミラー3の角度調整、保持具が複雑となる。
【0012】
上記第1の従来の技術の他の問題として、エリアセンサであるITVカメラ1の画素数は、例えば、640個×400個程度であり、1ライン当たりの光電変換画素数が640画素程度であることから、細かい欠陥を高精度に検出することができないという問題もある。
【0013】
また、上記第2の従来技術では、カメラが、第1の従来技術と同様にエリアセンサと考えられ、かつ検査方法が、撮像した画像に基づいてワーク表面に付着した汚れを検査するという漠然とした方法であり、細かい欠陥を簡易に検査することができないという問題がある。
【0014】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、簡単な構成で、反射面の比較的小さな欠陥をも正確に検出することを可能とする反射面を有するワークの検査方法およびその装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
例えば、図面に示すように、この発明は、反射面16を有するワーク15の検査方法において、第1の暗室27内で実施される反射面に対する第1の欠陥検査工程と第2の暗室127内で実施される反射面に対する第2の欠陥検査工程とを有し、第1の欠陥検査工程では、拡散反射面12Aを有する治具12上に反射面を有するワークを配置し、反射面および拡散反射面に斜め上方から平行光LPを照射し、反射面および拡散反射面に対向して配置され、主走査方向Aに光電変換画素が連結されたリニアセンサ22により、反射面および拡散反射面上を主走査し、拡散反射面の一方の側からの拡散反射光、反射面からの散乱光、拡散反射面の他方の側からの拡散反射光の順に受光して電気信号S1に変換し、この電気信号のレベルと第1の閾値TLとを比較し、電気信号のレベルが変化するエッジと第1の閾値との交点の数により反射面を有するワークの散乱光発生部分62を欠陥として検出するものであり、第2の欠陥検査工程では、拡散反射面を有する治具上に反射面を有するワークを配置し、反射面および前記拡散反射面に斜め上方から拡散光LDを照射し、反射面および拡散反射面から反射される拡散光の反射光を受光する位置に配置され、主走査方向に光電変換画素が連結されたリニアセンサ122により、反射面および拡散反射面上を主走査し、拡散反射面の一方の側からの拡散反射光、反射面からの反射光、拡散反射面の他方の側からの拡散反射光の順に受光して電気信号S101に変換し、この電気信号のレベルと第2の閾値TLAとを比較し、電気信号のレベルが変化するエッジと第2の閾値との交点の数により前記反射面を有するワークの反射光低下部分を欠陥として検出するものであることを特徴とする。
【0016】
この発明によれば、ワークの反射面と治具の拡散反射面に対して斜め上方から平行光と拡散光を交互に照射し、平行光照射に対する反射光と拡散光照射に対する反射光とをそれぞれ電気信号に変換した後、各電気信号を第1および第2の閾値とそれぞれ比較して、電気信号のレベルが変化するエッジと各閾値との交点の数により反射面を有するワークの2種類の欠陥(ワークのキズ等の散乱光発生部分、ワークのシミ(染)、曇り等の反射光低下部分)を検査することができる。
【0017】
また、この発明は、1回の主走査につき、第1の欠陥検査工程における第1の閾値との交点の数が4個(図5C中、エッジ[1:丸付き数字]、[2:丸付き数字]、[3:丸付き数字]、[4:丸付き数字]参照)、第2の欠陥検査工程における第2の閾値との交点の数が2個(図9C中、エッジE11、E12参照)のときに、それぞれワークが欠陥を有していないと判定することを特徴とする。
【0018】
この発明によれば、ワークの前記2種類の欠陥を機械的(自動的)に判断することができる。
【0019】
さらに、この発明は、拡散反射面12Aを有する治具12が配置される暗室と、拡散反射面上に配置される反射面を有するワーク15と、反射面および拡散反射面に斜め上方から平行光LPまたは拡散光LDを切り替えて照射する光照射手段25、125(図6参照、図10では参照符号25と221とが対応する。)と、反射面および拡散反射面に対向して配置され、主走査方向Aに光電変換画素が連結されたリニアセンサ22、122(図6参照、図10では参照符号222が対応する。)と、このリニアセンサに接続される検査手段41とを有し、リニアセンサ22(222)は、平行光が照射されているとき、反射面および拡散反射面上を主走査し、拡散反射面の一方の側からの拡散反射光、反射面からの散乱光、拡散反射面の他方の側からの拡散反射光の順に受光して電気信号S1に変換し、検査手段は、この電気信号のレベルと第1の閾値TLとを比較し、電気信号のレベルが変化するエッジと第1の閾値との交点の数により反射面を有するワークの散乱光発生部分62を欠陥として検出し、リニアセンサ122(222)は、拡散光が照射されているとき、反射面および拡散反射面上を主走査し、拡散反射面の一方の側からの拡散反射光、反射面からの反射光、拡散反射面の他方の側からの拡散反射光の順に受光して電気信号S101に変換し、検査手段は、この電気信号のレベルと第2の閾値TLAとを比較し、電気信号のレベルが変化するエッジと第2の閾値との交点の数により反射面を有するワークの反射光低下部分162を欠陥として検出することを特徴とする。
【0020】
この発明によれば、1つの暗室で検査装置を構成することができる。
【0021】
さらにまた、この発明は、平行光照射に対する反射光の電気信号と第1の閾値との交点の数が4個(図5C中、エッジ[1:丸付き数字]、[2:丸付き数字]、[3:丸付き数字]、[4:丸付き数字]参照)、拡散光照射に対する反射光の電気信号と第2の閾値との交点の数が2個(図9C中、エッジE11、E12参照)のときに、それぞれワークが欠陥を有していないと判定することを特徴とする。
【0022】
この発明によれば、ワークの前記2種類の欠陥を機械的(自動的)に判断することができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【0030】
図1は、第1の実施の形態(以下に詳しく説明するように、第1の検査工程が実施される第1の暗室と第2の検査工程が実施される第2の暗室とを有し、ワークとしての反射鏡に存在する欠陥であるキズと曇り等を各々別の光学系で別々に測定検査する実施の形態)が適用された反射鏡の検査装置の概略的な一部断面構成を示している。
【0031】
この反射鏡の検査装置は、ベース11上に矢印B方向(副走査方向Bという。)に治具12を移送するコンベア13が配置されている。コンベア13は、後述するサーボモータ14により駆動される。
【0032】
治具12上には、反射面(平面にかぎらず、円筒面、球面等の曲面でもよい。)を有するワーク(被検査試料)である反射鏡15が位置決め配置固定されている。なお、ワークとしての反射鏡15には、表面が研磨された金属も含まれる。
【0033】
この実施の形態において、反射鏡15は、表面が平滑なガラスの一面(裏面側)に誘電体層薄膜や金属薄膜が蒸着されたものを使用している。
【0034】
ベース11上には、支柱21、121が固定され、この支柱21、121に電荷転送手段からなるCCDリニアセンサ(ライン状撮像手段)22、122を有するCCDカメラ23、123が位置決め固定されている。CCDリニアセンサ22、122は、主走査方向(図1において、紙面と直交する方向)Aに約5000個の光電変換画素(撮像素子、電荷転送素子)が連結された構成を有している。
【0035】
一方のCCDリニアセンサ22の撮像面が、図1中、右側の反射鏡15の反射面(上記のように反射鏡15は、ガラスの一面に反射膜としての薄膜が蒸着されており、そのガラスに欠陥のない場合、光は、そのガラスに入射して薄膜で反射し、その反射光がガラスから出射するが、そのガラス側から見た薄膜の面)16に撮像レンズ124を介して対向(平行)する構成になっている。
【0036】
図1中、右側に示す反射面16の撮像状態において、反射鏡15の真上にCCDカメラ23の光軸が配置されており、また、反射鏡15の反射面16と治具12の表面に対して斜め上方に配置された光源(平行光照射手段)25から平行光LPが照射されている。
【0037】
光源25は、この実施の形態において、放物面鏡を有する光源が採用され、ランプとしてはキセノンランプが用いられて、いわゆる人工太陽光照明がなされている。平行光LPの波長は380〜760nm(ナノメータ)の可視光である。また、平行光LPの色温度は5000〜6000K(ケルビン)の範囲である。
【0038】
光源25は、支柱26の一端部に設けられた軸34を基準に矢印C方向に回動自在に構成されており、支柱26の他端部は、第1の暗室27の天井(上面ともいう。)に固定されている。
【0039】
他方のCCDリニアセンサ122の撮像面が、図1中、左側の反射鏡15の反射面16に、撮像レンズ124を介して斜めに対向する構成になっている。
【0040】
すなわち、図1中、左側に示す反射面16の撮像状態において、反射鏡15の斜め上方にCCDカメラ123の光軸が配置されており、また、反射鏡15の反射面16と治具12の表面に対して斜め上方に配置された光源(拡散光照射手段)125から拡散光LDが照射されている。
【0041】
この場合、CCDカメラ123自身が反射面16を介して撮像されないように、撮像レンズ124としては、被写界深度の浅いレンズを用いる。
【0042】
光源125は、この実施の形態において、紙面と直交する方向、すなわち主走査方向Aに配置された蛍光灯131から出射される拡散光をアクリル等プラスチックの白色透過板132を介して均一な拡散光LDとして反射鏡15に照射するようにしている。
【0043】
光源125は、上下方向に移動可能なスライド部材134を介して支柱126に固定されており、支柱126は、ベース11上に固定されている。
【0044】
光源125およびCCDカメラ123等は、第2の暗室127内に配置されている。
【0045】
この実施の形態において、暗室28は、第1の暗室27と第2の暗室127とに仕切壁139により区分され、第1の暗室27内に、反射鏡15の散乱光発生部分、例えば、ガラスの表面に付いたキズを欠陥として検出するための部材が配置され、第2の暗室127内に、反射鏡15の反射光低下部分、例えば、ガラス内のいわゆる曇りを欠陥として検出するための部材が配置されている。なお、仕切壁139は、光源25を交互に点灯して、キズと曇りの検査を交互に行うように構成した場合、あるいは一方の光源25(または光源125)からの直接光または反射鏡15を含む各部分からの反射光が他方のCCDカメラ123(またはCCDカメラ23)により撮像されないように配置構成した場合には、取り去ることが可能であり、2つの暗室27、127を1つの暗室に統合することができる。
【0046】
図1において、暗室27、127は、内壁29、129が黒色とされ、できるだけ光を反射しないように構成されている。
【0047】
図2は、治具12に反射鏡15が配置された状態を平面的に見た図である。治具12の表面(載置面ともいう。)12Aは、拡散反射面(散乱面)とするために、艶消しの白色塗装面とされている。反射鏡15は、複数の白色のボス18により載置面12A上に位置決め固定されている。なお、載置面12Aおよび白色のボス18は、光の散乱面であって明度が高い色であればよいので、金属の梨地面(銀色、灰色)を利用したものであってもよい。
【0048】
再び、図1において、暗室27、127の上面28には、暗室27、127に共通の開口部30が設けられ、この開口部30には、エアクリーナ(空気清浄機)31の送風口32が臨む。エアクリーナ31の送風口32から送り出されるクリーンエア(清浄空気)33は、暗室27、127内を下方に進み、暗室27、127内に漂う塵埃や、反射面16に載っているごみとともに、暗室27、127のそれぞれ側面下部に設けられた外気との連通路35、36から暗室27、127の外側に流れるように構成されている。
【0049】
なお、連通路(搬入口または挿入口ともいう。)35と連通路(排出口または搬出口ともいう。)36は、それぞれ、反射鏡15が固定された治具12の暗室27内への挿入口(搬入口)と暗室127からの排出口(搬出口)を兼用している。
【0050】
この実施の形態において、暗室27と暗室127とは、中間の連通口140を介して連通され、コンベア13により暗室27の挿入口35から搬入されたワークである反射鏡15の第1の検査工程(キズ検査工程ともいう。)が、暗室27内において実施され、第1の検査工程実施後の反射鏡15が連通口140を通じて第2の暗室127内に配置され、反射鏡15の第2の検査工程(曇り検査工程ともいう。)が暗室127内において実施される。第2の検査工程の終了後に反射鏡15はコンベア13により搬出口36から搬出される。
【0051】
図3は、図1に示す反射鏡の検査装置の電気的・制御的構成を示している。なお、図3において、図1および図2に示したものと同一のものには同一の符号を付けてその詳細な説明を省略する。
【0052】
反射鏡15を載せた治具12がコンベア13により副走査方向Bに搬送される。この場合、コンベア13の副走査方向Bに沿って、所定箇所に複数個のリミットスイッチ等の位置センサ(リミットスイッチともいう。)19が配置され、その複数個の位置センサ19の出力信号がシーケンサ51に供給される。
【0053】
上流側のCCDカメラ23を構成する信号処理・駆動回路47により、CCDリニアセンサ22を構成する光電変換画素群が走査されることで、反射面16と治具12の載置面12Aを含む主走査方向A上の撮像が行われる。この場合、平行光LPが反射面16と治具12の載置面12Aに対して斜め上方から照射されているので、正反射光LRは、CCDカメラ23の視野範囲に入らない。したがって、正反射光LRは受光されないが、反射面16上のキズ等によって乱反射した散乱光LSAと載置面12Aからの乱反射による散乱光LSBがCCDカメラ23を構成する撮像レンズ24を介してCCDリニアセンサ22により受光(撮像)されることになる。
【0054】
この場合、CCDカメラ23も黒色とされており、また、このCCDカメラ23には光が当たらないことから、反射鏡15の反射面16に写ることがなく、CCDカメラ23自体の写り込みが発生することがない。
【0055】
一方、下流側のCCDカメラ123を構成する信号処理・駆動回路147により、CCDリニアセンサ122を構成する光電変換画素群が走査されることで、反射面16と治具12の載置面12Aを含む主走査方向A上の撮像が行われる。この場合、拡散光LDが反射面16と治具12の載置面12Aに対して斜め上方から照射されているので、拡散光LDの反射光LDRによる反射面16の像がCCDカメラ123を構成する撮像レンズ124を介してCCDリニアセンサ122により受光(撮像)される。
【0056】
この場合、CCDカメラ123の撮像レンズ124は、被写界深度の浅いレンズを用いているので、反射面16の表面近傍のみにピントが合い、CCDカメラ123自体の写り込みが発生することがない。
【0057】
信号処理・駆動回路47、147は、コンピュータ41からの指示に基づき、CCDリニアセンサ22、122の読み出しタイミング、電子シャッタ時間等の各種タイミングを制御したり、CCDリニアセンサ22、122を電気的に走査して得られる光電変換信号を電気信号(アナログ信号、アナログ電気信号、光電変換信号または光電変換電気信号ともいう。)S1、S101に変換して8ビットのA/D変換器48、148に供給する。
【0058】
アナログ電気信号S1、S101は、A/D変換器48、148を通じてデジタルの電気信号(繁雑さを避けるためにアナログ電気信号とデジタル電気信号の符号を同一の符号とする。)S1、S101に変換され、コンピュータ41に接続されているメモリ(記憶手段)であるHD(ハードディスク)42に主走査線毎にかつ光電変換画素毎に必要に応じて記憶される。なお、ハードディスク42は、光電変換画素数分、この実施の形態では、5000個分の各メモリ領域が8ビットのデータを記憶することの可能なメモリ領域を有する、いわゆるラインメモリの2個に代替することもできる。
【0059】
コンピュータ41は、駆動・制御・処理・判断(判定)・検査・比較手段等として機能し、周知のように、図示しない中央処理装置(CPU)と、このCPUに接続され、制御プログラム・システムプログラム・ルックアップテーブル等が予め書き込まれる読み出し専用メモリ(ROM)と、処理データを一時的に保存等するランダムアクセスメモリ(RAM:書き込み・読み出しメモリ)等を有している。
【0060】
コンピュータ41には、それぞれ、入力手段またはポインティングデバイスとして機能するキーボード43、マウス44が接続されている。コンピュータ41には、また、文字画像等の出力手段として機能する表示手段であるCRT等のディスプレイ45と、同様に文字画像等の出力手段として機能し、ハードコピーを出力するプリンタ46とが接続されている。
【0061】
コンピュータ41は、機械に関する駆動・制御・処理・判断(判定)・記憶手段等として機能するシーケンサ51に接続されている。
【0062】
シーケンサ51は、コンピュータ41によるCCDカメラ23、123の撮像制御に同期してコンベア13の副走査方向Bへの搬送を制御するサーボモータ14を駆動するサーボアンプ53を制御する。サーボモータ14には、その回転軸に位置検出手段としてのロータリエンコーダ54が軸着され、そのロータリエンコーダ54の出力パルス信号がシーケンサ51に供給されることで、いわゆる位置制御のフィードバック制御が行われる。なお、コンベア13は、例えば、サーボモータ14の回転軸に一体的に形成されるボールネジとこのボールネジと螺合して副走査方向Bに移動する部材とにより構成される。
【0063】
シーケンサ51には、コンピュータ41によりワークである反射鏡15が不良と判定されたときに赤く明滅する警告灯52が接続されている。
【0064】
また、シーケンサ51には、制御電源55を通じて光源25、125が接続されている。シーケンサ51により光源25から出射する平行光LPの明るさおよびその照射方向(図1に示した矢印方向C)の制御が行われるとともに、光源125から出射する拡散光LDの明るさおよびその照射方向の制御が行われる。
【0065】
次に、上記実施の形態の動作を図4に示すフローチャート等に基づいて説明する。
【0066】
まず、図示しない他の制御機械により、治具12の載置面12A上にワークとしての反射鏡15を位置決め配置する(ステップS1)。
【0067】
前記他の制御機械から、位置決め配置を知らせる信号がシーケンサ51に供給されると、シーケンサ51は、サーボアンプ53、サーボモータ14を介してコンベア13を高速に移送動作させ、反射鏡15を載せた治具12を副走査方向Bに高速送りして挿入口35から暗室27内に供給する(ステップS2)。
【0068】
次に、シーケンサ51は、治具12が図示していない撮像開始位置の手前位置を表すリミットスイッチ19が配置されている位置に到達したとき(ステップS3:YES)、そのリミットスイッチ19からの信号により撮像のための低速送りを開始するとともに、コンピュータ41に対して撮像・判定処理を開始するように指示する(ステップS4)。
【0069】
この実施の形態において、暗室27におけるCCDカメラ23による上流側の反射鏡15の散乱光発生部分を欠陥として検出するための処理(第1の欠陥検査工程)と、暗室127におけるCCDカメラ123による下流側の反射鏡15の反射光低下部分を欠陥として検出するための処理(第2の欠陥検査工程)が同期して同時に、すなわち並列的に行われるようになっているが、CCDカメラ23による、反射鏡15の散乱光発生部分を欠陥として検出するための処理と、CCDカメラ123による、反射鏡15の反射光低下部分を欠陥として検出するための処理とを直列的に行って、コンピュータ41の負担を軽くするようにしてもよい。直列処理で行う場合には、A/D変換器48、148を共用することができる。すなわち、アナログ電気信号S1、S101をコンピュータ41の切り替え制御により切り替えて1個のA/D変換器48にのみ供給するように構成すればよい。
【0070】
前後の治具12の搬送方向先頭部が所定位置のリミットスイッチ19により検出されたとき、すなわち前後の治具12に載せられている反射鏡15、15が、それぞれ、CCDカメラ23、123による撮像可能位置に到達したとき、図6に模式的に示すように、主走査線61毎の撮像・判定処理が行われる(ステップS5)。
【0071】
図6は、前後の治具12上に配置された各反射鏡15をそれぞれCCDリニアセンサ22、122で撮像し、反射鏡15のキズと曇り等の検査を2つの暗室で行う場合と1つの暗室で行う場合の説明に供される模式的な斜視図である。
【0072】
詳しく説明すると、図6において、上流側のCCDカメラ23を構成するCCDリニアセンサ22により、光源25から出射される平行光LPにより照射されている部分(治具12の載置面12Aの一部と反射鏡15の一部)の主走査線61に沿う撮像が行われて、コンピュータ41による反射鏡15のキズの検査(第1の検査工程)が行われ、その後、下流側のCCDカメラ123を構成するCCDリニアセンサ122により、光源125から出射される拡散光LDにより照射されている部分(同様に、治具12の載置面12Aの一部と反射鏡15の一部)の主走査線61に沿う撮像が行われて、コンピュータ41による反射鏡15の曇り、むらの検査(第2の検査工程)が行われる。
【0073】
なお、反射鏡15の曇りとは、前記金属薄膜等の蒸着面である反射面16上の蒸着シミ等を原因として反射率が不均一な箇所が発生し、その結果、ガラス面側から反射面16を見た場合に、いわゆる鏡の面が曇って見えることをいう。また、反射鏡15のシミとは、ガラス面(表面側または裏面側)が洗浄液等により浸されて化学変化を起こし縞模様や島状に見えることやガラス素材の変色等の欠陥をいう。
【0074】
ステップS5におけるコンピュータ41による判定処理では、図5を参照して説明する反射鏡15のキズの判定処理と、図9を参照して説明する反射鏡15の曇り、シミの判定処理が実施される。
【0075】
CCDカメラ23と平行光光源25とによる、キズの判定処理においては、まず、主走査線61毎の走査開始パルスSP(図5A参照)により、CCDリニアセンサ22を構成する各光電変換画素P(図6、図5F参照)毎の光電変換信号S1(図5B〜図5D参照)がコンピュータ41に供給される。なお、コンピュータ41に供給される光電変換信号S1は、デジタル信号であるが、ここでは、理解の容易化のために、アナログ信号波形により説明する。
【0076】
この実施の形態においては、A/D変換器48の分解能である256階調を電圧レベル0Vと5Vに割り当てているので、図5Fに示す治具12の白色部位である載置面12Aからの散乱光の光電変換レベルが5Vに、反射面16の光電変換レベルが0Vになるように、そのA/D変換器48のオフセットレベルと利得とが調整される。したがって、光電変換信号S1のローレベルが0Vに、ハイレベルが5Vに対応することになる。なお、A/D変換器48のオフセットレベルと利得の調整はコンピュータ41により自動的に行うことができる。
【0077】
この場合、主走査方向Aの撮像が主走査線61に沿って主走査停止信号(主走査終了パルスともいう。)EP(図5A参照)の発生までなされるとともに、コンベア13により治具12が副走査方向Bに搬送され、かつ副走査方向Bに搬送される毎に主走査方向Aの撮像が繰り返し行われることで、治具12上の白色部位である載置面12Aを含む反射面16の全面が2次元的に走査され、反射面16の全面の映像(電気信号)がCCDリニアセンサ22を通じてコンピュータ41に取り込まれる。なお、欠陥の判定は、この主走査線61の読み取り毎に行われる。
【0078】
ステップS5中における、このキズ欠陥の判定のアルゴリズムの詳細を図7に示す。
【0079】
まず、コンピュータ41からCCDカメラ23を構成する信号処理・駆動回路47に対して撮像開始指令がなされ、そのとき、信号処理・駆動回路47は、コンピュータ41に対して主走査開始信号(図5A参照)SPを送出する(ステップS51)。
【0080】
これによりコンピュータ41内のカウンタ(計数手段)がリセットされ、計数値Nが値0にされる(N←0:ステップS52)。
【0081】
次に、図6に示すように、CCDリニアセンサ22による主走査方向Aの撮像が開始される。
【0082】
そして、図5Bに示すように、時点t1での立ち上がりエッジ▲1▼を検出したとき(ステップS53:YES)、カウンタの計数値Nを値1だけ増加させる(N←N+1:ステップS54)。
【0083】
次に、図5Bに示すように、時点t2での立ち下がりエッジ▲2▼を検出したとき(ステップS55)、カウンタの計数値Nをさらに値1だけ増加させる(N←N+1:ステップS56)。
【0084】
この時点、すなわち、立ち上がりエッジの確認(ステップS53:YES)と立ち下がりエッジの確認(ステップS55:YES)を各1回行った時点の後に、主走査終了パルスEPが送出されたかどうかの確認判定が行われる(ステップS57)。ステップS55、ステップS56の1回目の処理の終了時点(時点t2の直後の時点)では、まだ、このステップS57の判定は肯定的にならない。
【0085】
そのステップS57の判定が肯定的でない場合、すなわち、主走査終了パルスEPを検出していない場合には、ステップS53〜ステップS57の処理フローを繰り返して行う。この場合、時点t2の直後以降の主走査処理・エッジ検出処理(ステップS53、S55)および計数処理(ステップS54、S56)の判定処理が続行される。
【0086】
主走査終了パルスEPを検出したとき(ステップS57:YES)、換言すれば、1本の主走査線61に係わる主走査区間MSの最終時点t6を経過した時点において計数値Nの値(累計値)を確認する(ステップS58)。
【0087】
この場合、図5Bに示すように、主走査区間MSの反射面16に対応する部分にキズ62(図5F参照)を原因とする散乱光LSによるキズ信号SC(図5D参照)が存在しない場合には、その主走査区間MSでは、時点t1、t2、t5、t6で発生するエッジ(▲1▼、▲2▼、▲3▼、▲4▼)の数の計数値Nの値がN=4となり(ステップS58:N=4)、反射面16は正常であると判定される。
【0088】
また、図5Cに示すように、コンピュータ41に予め設定されている閾値レベル(単に閾値ともいう。)TLであるTL=1.5V(256階調のレベルでは「77」)以下のキズ62を原因とする散乱光LSによるキズ信号SBが存在しても、その主走査区間MSでのエッジ(▲1▼、▲2▼、▲3▼、▲4▼)の計数値NはN=4となり、反射面16も正常と判定される。
【0089】
しかし、図5Dに示すように、キズ62を原因とする散乱光LSによるキズ信号SBのレベルが、閾値レベルTLを超えるレベルである場合、その主走査区間MS内での時点t1、t2、t3、t4、t5、t6で発生するエッジ(▲1▼、▲2▼、▲3▼′、▲4▼′、▲5▼、▲6▼)の計数値NはN=6となり、反射面16は不良と判定される(ステップS58:N=4以外)。
【0090】
不良と判定された場合、コンピュータ41は、CRT45またはプリンタ46を通じて不良表示を行うとともに、コンピュータ41からシーケンサ51に対して不良判定信号を供給する(ステップS59)。このとき、シーケンサ51は警告灯52を明滅させる。
【0091】
ステップS51からステップS58の処理を行うにあたり、コンピュータ41は、ディスクリート回路で考えた場合、一方の入力に電気信号S1が供給され、他方の入力に閾値TLが供給される2値化回路としての第1の比較回路、その第1の比較回路の出力側に接続されるエッジカウンタ(このエッジカウンタは、主走査開始信号SPと主走査停止信号EPによってリセットされ、その主走査開始信号SPと主走査停止信号EP間におけるエッジの数を計数する。)と、このエッジカウンタの計数値Nと第1の基準値N=4とを比較する第2の比較器とから構成される。
【0092】
次に、ステップS5中における、曇り欠陥の判定のアルゴリズムの詳細を図8に示す。また、図9に曇り欠陥の判定の説明に供される波形図等を示す。なお、図7に示した処理に対応する処理の場合には、簡単に説明する。
【0093】
まず、信号処理・駆動回路47は、コンピュータ41に対して主走査開始信号(図9A参照)SPを送出する(ステップS151)。
【0094】
これによりコンピュータ41内のカウンタがリセットされ、計数値Nが値0にされる(N←0:ステップS152)。
次に、図6に示すように、CCDリニアセンサ122による主走査方向Aの撮像が開始される。
【0095】
そして、立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを検出したとき(ステップS153:YES)、カウンタの計数値Nを値1だけ増加させる(N←N+1:ステップS154)。
【0096】
この場合、まず、時点t11の直後の時点において、ステップS154の加え合わせ処理が行われる。
【0097】
図8に示す処理フローにおいては、立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを1回検出して(ステップS153:YES)計数値を1だけ増加(ステップS154)させる毎に主走査終了パルスEPが送出されたかどうかを確認している(ステップS155)。
【0098】
したがって、時点t11の直後の時点において、主走査終了パルスEPの送出の確認が行われるが、この時点t11の直後の時点においては、そのステップS155の判定は成立しない。
【0099】
主走査終了パルスEPを検出していない場合には、ステップS153〜S155の処理フローを繰り返す。
【0100】
主走査終了パルスEPを検出したとき(ステップS155:YES)、換言すれば、1本の主走査線61に係わる主走査区間MSの最終時点t14を経過した時点において計数値Nの値(累計値)を確認する(ステップS156)。
【0101】
曇り検査工程において、図9Bに示すように、主走査区間MSの反射面16に対応する部分に曇り(シミも含まれる)162(図9E参照)を原因とする反射光LDRの減光部分に係る曇り信号SE(図9D参照)が存在しない場合には、その主走査区間MSでは、エッジ(E11、E12)の数の計数値Nの値がN=2となり(ステップS156:N=2)、反射面16は正常であると判定される。
【0102】
また、図9Cに示すように、コンピュータ41に予め設定されている閾値レベルTLAであるTLA=4V(256階調のレベルでは「205」)以下となる曇り162を原因とする曇り信号SDが存在しても、その主走査区間MSでのエッジ(E11、E12)の計数値NはN=2となり、反射面16も正常と判定される。
【0103】
しかし、図9Dに示すように、曇り162を原因とする曇り信号SEのレベルが、閾値レベルTLAを下回るレベルである場合、その主走査区間MS内での時点t11、t12、t13、t14で発生するエッジ(E11、E12′、E13′、E14)の計数値NはN=4となり、反射面16は不良と判定される(ステップS156:N≠2)。
【0104】
不良と判定された場合、コンピュータ41は、CRT45またはプリンタ46を通じて不良表示を行うとともに、コンピュータ41からシーケンサ51に対して不良判定信号を供給する(ステップS157)。このとき、シーケンサ51は警告灯52を明滅させる。
【0105】
ステップS151からステップS156の処理を行うにあたり、コンピュータ41は、ディスクリート回路で考えた場合、一方の入力に電気信号S101が供給され、他方の入力に閾値TLAが供給される2値化回路としての第3の比較回路、その第3の比較回路の出力側に接続されるエッジカウンタ(このエッジカウンタは、主走査開始信号SPと主走査停止信号EPによってリセットされ、その主走査開始信号SPと主走査停止信号EP間におけるエッジの数を計数する。)と、このエッジカウンタの計数値Nと第2基準値N=2とを比較する第4の比較器とから構成される。
【0106】
再び、図4において、ステップS5の撮像・判定処理後には、反射鏡15を載せた治具12が、撮像停止位置を表す図示しないリミットスイッチ19が配置されている位置に到達したときも(ステップS6:YES)排出口36への高速での払い出しが行われる(ステップS7)。
【0107】
なお、この実施の形態において、CCDリニアセンサ22の主走査方向Aの光電変換画素数が5000個であり、従来の技術に比較して、約10倍の分解能、具体的には、数μm単位でキズの大きさを測定することが可能である。光電変換画素数が5000個〜10000個程度のCCDリニアセンサを製造することは容易であり、比較的低コストで得られるが、CCDエリアセンサの場合には数10万(700個×700個)画素程度は量産されているが、5000個×5000個=2500万画素の欠陥のないCCDエリアセンサを製造することは容易ではない。
【0108】
図10は、キズの検査と曇りの検査とを一体的に行うための他の実施の形態に係る装置の構成を示している。なお、図10において、図1に示したものと対応するものには同一の符号を付け、その詳細な説明は省略する。
【0109】
図10に示す装置の構成は、基本的には、図1に示す暗室27に配置された部材の構成と同一であり、支柱226に光源25が取り付けられ、光源25の光照射口には、紙面と直交する方向に進退移動するフィルタ組立体221が配置されている。フィルタ組立体221は、図11に示すように、左側に素通しの開口部231が設けられ、右側にアクリル製で白色の拡散板232が設けられている。
【0110】
光源25は、平行光LPの照射光源であり、フィルタ組立体221の開口部231を通じて、その平行光LPが治具12上の反射鏡15に照射される。また、フィルタ組立体221の拡散板232を通じて拡散光LDが反射鏡15に照射されるようになっている。
【0111】
CCDカメラ223の光軸は、図10に示す撮像状態において、反射鏡15の真上に配置されるようになっている。
【0112】
ベース11上に副走査方向Bおよびこれと反対の方向(逆副走査方向という。)B′に治具12を移送する移送テーブル213が配置され、治具12は、挿入・排出口兼用の挿排出口135からこの移送テーブル213により副走査方向B、逆副走査方向B′に搬送される。
【0113】
図12は、図10例の一体型の動作説明に供される模式的な斜視図である。
【0114】
例えば、副走査方向Bに搬送されるとき、フィルタ組立体221は、開口部231側に切り替えられて(図12中、矢印方向AP参照、図示の位置)、光源25からの平行光LPが開口部231を通じてそのまま反射鏡15上に照射され、その反射鏡15の反射面16のキズに対応する散乱光がレンズ224を通じてCCDリニアセンサ222により撮像されて、図5を参照して説明したキズの検出処理が行われる。
【0115】
一方、副走査逆方向B′に搬送されるとき、フィルタ組立体221は、拡散板232側に切り換えられる(図12中、矢印方向AD参照)。したがって、光源25からの平行光LPがこの拡散板232により拡散光LDとされ、その拡散光LDが反射鏡15上に照射されて、その反射鏡15の反射面16の正常な部分と曇り部分の反射光がCCDリニアセンサ222により受光されて、図9を参照して説明した曇りの検出処理が行われる。
【0116】
この図10〜図12例では、図1例に比べて、装置全体の大きさがコンパクトになり、かつ図1例に比較して装置構成が相当に簡単になるという効果を有する。
【0117】
なお、この発明は上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【0118】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば平行光光源を使用する第1の検査工程と拡散光光源を使用する第2の検査工程でそれぞれ独立に反射面を有するワークのキズ等の散乱光発生部分に係る欠陥とワークの曇り、シミ等の反射光低下部分を検査することができる。この場合、ハーフミラーを使用せず、かつリニアセンサを使用していることから、簡単な構成でかつ短時間に反射面の比較的小さな欠陥をも正確に検出することができる。
【0119】
また、反射面を有するワークをいずれの検査工程においても、治具の拡散反射面上に配置するようにしているので、第1の検査工程では、拡散反射面に係る電気信号のレベルを正常反射面に係る電気信号のレベル(正常反射面はリニアセンサにより撮像されないのでゼロレベル)に比較して高くすることが可能となり、ワークの反射面と治具の拡散反射面とを電気信号上で分離することが容易になるという効果が達成され、かつ第2の検査工程では、拡散反射面に係る電気信号のレベルを正常反射面からの正反射光に係る電気信号のレベルに比較して低くすることが可能となるので、同様に、ワークの反射面と治具の拡散反射面とを電気信号上で分離することが容易になるという効果が達成される。
【0120】
また、この発明によれば、キズ等に係わる散乱光の光電変換信号と第1の閾値との交点の数が4個であるとき、曇り等に係わる低下した反射光の光電変換信号と第2の閾値との交点の数が2個であるとき、ワークが欠陥を有していない(良品である)と判定するようにしているので、ワークの欠陥を機械的かつ自動的に判別することができるという効果が達成される。
【0121】
さらに、この発明によれば、1つの暗室で検査装置を構成することができる。
【0126】
この発明によれば、リニアセンサを使用しており、このリニアセンサの主走査方向の光電変換画素数は、従来技術に係るエリアセンサのいずれか一方向の光電変換画素数に比較して、数倍以上の画素数にすることが容易であり、エリアセンサに比較して容易に数倍以上の正確な精度で反射面を有するワークの欠陥を検出することができるという効果も達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態の主に機械的構成を示す一部断面図である。
【図2】反射鏡が載せられる治具の配置面の構成の説明に供される平面図である。
【図3】この発明の一実施の形態の主に電気的・制御的構成を示すブロック図である。
【図4】図1例、図3例の動作説明に供されるフローチャートである。
【図5】反射鏡のキズの良否判定の説明に供される図であって、
Aは、主走査開始、停止信号の波形説明図、
Bは、反射面が正常な場合の光電変換電気信号の波形説明図、
Cは、反射面に不良とは判定されないキズが存在する場合の光電変換電気信号の波形説明図、
Dは、反射面が不良と判定される場合の光電変換電気信号の波形説明図、
Eは、Dの波形の2値化波形の説明図、
Fは、主走査区間等の説明に供される図である。
【図6】治具上の反射鏡をCCDリニアセンサで撮像する際の図1、図3例等の説明に供される模式的な斜視図である。
【図7】図4中、撮像・判定処理(反射鏡のキズ検出処理)の詳細なフローチャートである。
【図8】図4中、撮像・判定処理(反射鏡の曇り検出処理)の詳細なフローチャートである。
【図9】反射鏡の曇りの良否判定の説明に供される図であって、
Aは、主走査開始、停止信号の波形説明図、
Bは、反射面が正常な場合の光電変換電気信号の波形説明図、
Cは、反射面に不良とは判定されない曇りが存在する場合の光電変換電気信号の波形説明図、
Dは、反射面が不良と判定される場合の光電変換電気信号の波形説明図、
Eは、Dの波形の2値化波形の説明図、
Fは、主走査区間等の説明に供される図である。
【図10】この発明の他の実施の形態の構成を示す一部省略断面図である。
【図11】図10中、フィルタ組立体の構成を示す正面図である。
【図12】図10例の動作説明に供される模式的な斜視図である。
【図13】従来の技術の構成を示す線図である。
【符号の説明】
12 治具 12A 載置面
13 コンベア 15 反射鏡
16 反射面
22、122、222 CCDリニアセンサ
23、123、223 CCDカメラ
24、124 撮像レンズ 25 光源(平行光照射手段)
125 光源(拡散光照射手段) 27、127 暗室
41 コンピュータ 51 シーケンサ
62 キズ 162 曇り
A 主走査方向 B 副走査方向
LD 拡散光 LP 平行光
S1、S101 光電変換信号 SB、SC キズ信号
SD、SE 曇り信号
▲1▼〜▲6▼、▲3▼′、▲4▼′、E1〜E14、E12′、E13′ エッジ
Claims (6)
- 反射面を有するワークの検査方法において、
第1の暗室内で実施される前記反射面に対する第1の欠陥検査工程と第2の暗室内で実施される前記反射面に対する第2の欠陥検査工程とを有し、
前記第1の欠陥検査工程では、
拡散反射面を有する治具上に反射面を有するワークを配置し、
前記反射面および前記拡散反射面に斜め上方から平行光を照射し、
前記反射面および前記拡散反射面に対向して配置され、主走査方向に光電変換画素が連結されたリニアセンサにより、前記反射面および前記拡散反射面上を主走査し、前記拡散反射面の一方の側からの拡散反射光、前記反射面からの散乱光、前記拡散反射面の他方の側からの拡散反射光の順に受光して電気信号に変換し、
この電気信号のレベルと第1の閾値とを比較し、前記電気信号のレベルが変化するエッジと前記第1の閾値との交点の数により前記反射面を有するワークの散乱光発生部分を欠陥として検出するものであり、
前記第2の欠陥検査工程では、
前記拡散反射面を有する治具上に反射面を有するワークを配置し、
前記反射面および前記拡散反射面に斜め上方から拡散光を照射し、
前記反射面および前記拡散反射面から反射される前記拡散光の反射光を受光する位置に配置され、主走査方向に光電変換画素が連結されたリニアセンサにより、前記反射面および前記拡散反射面上を主走査し、前記拡散反射面の一方の側からの拡散反射光、前記反射面からの反射光、前記拡散反射面の他方の側からの拡散反射光の順に受光して電気信号に変換し、
この電気信号のレベルと第2の閾値とを比較し、前記電気信号のレベルが変化するエッジと前記第2の閾値との交点の数により前記反射面を有するワークの反射光低下部分を欠陥として検出するものであって、
1回の主走査につき、前記第1の欠陥検査工程における前記第1の閾値との交点の数が4個、前記第2の欠陥検査工程における前記第2の閾値との交点の数が2個のときに、それぞれワークが欠陥を有していないと判定する
ことを特徴とする反射面を有するワークの検査方法。 - 拡散反射面を有する治具が配置される暗室と、
前記拡散反射面上に配置される反射面を有するワークと、
前記反射面および前記拡散反射面に斜め上方から平行光または拡散光を切り替えて照射する光照射手段と、
前記反射面および前記拡散反射面に対向して配置され、主走査方向に光電変換画素が連結されたリニアセンサと、
このリニアセンサに接続される検査手段とを有し、
前記リニアセンサは、前記平行光が照射されているとき、前記反射面および前記拡散反射面上を主走査し、前記拡散反射面の一方の側からの拡散反射光、前記反射面からの散乱光、前記拡散反射面の他方の側からの拡散反射光の順に受光して電気信号に変換し、
前記検査手段は、この電気信号のレベルと第1の閾値とを比較し、前記電気信号のレベルが変化するエッジと前記第1の閾値との交点の数により前記反射面を有するワークの散乱光発生部分を欠陥として検出し、
前記リニアセンサは、前記拡散光が照射されているとき、前記反射面および前記拡散反射面上を主走査し、前記拡散反射面の一方の側からの拡散反射光、前記反射面からの反射光、前記拡散反射面の他方の側からの拡散反射光の順に受光して電気信号に変換し、
前記検査手段は、この電気信号のレベルと第2の閾値とを比較し、前記電気信号のレベルが変化するエッジと前記第2の閾値との交点の数により前記反射面を有するワークの反射光低下部分を欠陥として検出するものであって、前記平行光照射に対する反射光の電気 信号と前記第1の閾値との交点の数が4個、前記拡散光照射に対する反射光の電気信号と前記第2の閾値との交点の数が2個のときに、それぞれワークが欠陥を有していないと判定する
ことを特徴とする反射面を有するワークの検査装置。 - 反射面を有するワークの検査方法において、
前記ワークは、表面が平滑なガラスの一面に設けられた反射膜を前記反射面とする反射鏡であって、
第1の暗室内で実施される前記反射面に対する第1の欠陥検査工程と第2の暗室内で実施される前記反射面に対する第2の欠陥検査工程とを有し、
前記第1の欠陥検査工程では、
拡散反射面を有する治具上に反射面を有するワークを配置し、
前記反射面および前記拡散反射面に斜め上方から平行光を照射し、
前記反射面および前記拡散反射面に対向して配置され、主走査方向に光電変換画素が連結されたリニアセンサにより、前記反射面および前記拡散反射面上を主走査し、前記拡散反射面の一方の側からの拡散反射光、前記反射面からの散乱光、前記拡散反射面の他方の側からの拡散反射光の順に受光して電気信号に変換し、
この電気信号のレベルと第1の閾値とを比較し、前記電気信号のレベルが変化するエッジと前記第1の閾値との交点の数により前記反射面を有するワークの散乱光発生部分を欠陥として検出するものであり、
前記第2の欠陥検査工程では、
前記拡散反射面を有する治具上に反射面を有するワークを配置し、
前記反射面および前記拡散反射面に斜め上方から拡散光を照射し、
前記反射面および前記拡散反射面から反射される前記拡散光の反射光を受光する位置に配置され、主走査方向に光電変換画素が連結されたリニアセンサにより、前記反射面および前記拡散反射面上を主走査し、前記拡散反射面の一方の側からの拡散反射光、前記反射面からの反射光、前記拡散反射面の他方の側からの拡散反射光の順に受光して電気信号に変換し、
この電気信号のレベルと第2の閾値とを比較し、前記電気信号のレベルが変化するエッジと前記第2の閾値との交点の数により前記反射面を有するワークの反射光低下部分を欠陥として検出するものである
ことを特徴とする反射面を有するワークの検査方法。 - 1回の主走査につき、前記第1の欠陥検査工程における前記第1の閾値との交点の数が4個、前記第2の欠陥検査工程における前記第2の閾値との交点の数が2個のときに、それぞれワークが欠陥を有していないと判定することを特徴とする請求項3記載の反射面を有するワークの検査方法。
- 拡散反射面を有する治具が配置される暗室と、
前記拡散反射面上に配置される反射面を有するワークと、
前記ワークは、表面が平滑なガラスの一面に設けられた反射膜を前記反射面とする反射鏡であって、
前記反射面および前記拡散反射面に斜め上方から平行光または拡散光を切り替えて照射する光照射手段と、
前記反射面および前記拡散反射面に対向して配置され、主走査方向に光電変換画素が連結されたリニアセンサと、
このリニアセンサに接続される検査手段とを有し、
前記リニアセンサは、前記平行光が照射されているとき、前記反射面および前記拡散反射面上を主走査し、前記拡散反射面の一方の側からの拡散反射光、前記反射面からの散乱光、前記拡散反射面の他方の側からの拡散反射光の順に受光して電気信号に変換し、
前記検査手段は、この電気信号のレベルと第1の閾値とを比較し、前記電気信号のレベルが変化するエッジと前記第1の閾値との交点の数により前記反射面を有するワークの散乱光発生部分を欠陥として検出し、
前記リニアセンサは、前記拡散光が照射されているとき、前記反射面および前記拡散反射面上を主走査し、前記拡散反射面の一方の側からの拡散反射光、前記反射面からの反射光、前記拡散反射面の他方の側からの拡散反射光の順に受光して電気信号に変換し、
前記検査手段は、この電気信号のレベルと第2の閾値とを比較し、前記電気信号のレベルが変化するエッジと前記第2の閾値との交点の数により前記反射面を有するワークの反射光低下部分を欠陥として検出する
ことを特徴とする反射面を有するワークの検査装置。 - 前記検査手段は、前記平行光照射に対する反射光の電気信号と前記第1の閾値との交点の数が4個、前記拡散光照射に対する反射光の電気信号と前記第2の閾値との交点の数が2個のときに、それぞれワークが欠陥を有していないと判定することを特徴とする請求項5記載の反射面を有するワークの検査装置。
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