JP4588361B2

JP4588361B2 - 外側面検査装置

Info

Publication number: JP4588361B2
Application number: JP2004148483A
Authority: JP
Inventors: 幸男吉川; 康治田中; 千典農宗
Original assignee: Nidec Tosok Corp
Current assignee: Nidec Tosok Corp
Priority date: 2004-05-19
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2024-05-19
Also published as: JP2005331302A

Description

本発明は、対象物の外側面に設けられた傷などを検査する外側面検査方法及び外側面検査装置に関する。

従来、円柱形の製品を製造した際には、その外側面に打痕や傷などが無いか検査を行っていた。

すなわち、図５に示すように、検査対象物８０１の配置場所の後側にバックライト８０２が設けられるとともに、正面にカメラ８０３が配設された検査装置８０４が用いられていた。

この検査装置８０４で検査対象物８０１を検査する際には、バックライト８０２で照らされた検査対象物８０１の像をカメラ８０３で取得する。このとき、前記検査対象物８０１の外側面８１１の輪郭は、線状の画像として取得されるので、この画像を画像処理することによって、前記外側面８１１に打痕や傷からなる凹凸が有るか否かを検査していた。

しかしながら、このような外側面検査方法にあっては、輪郭部分での凹凸の有無を検査する構造上、検査対象物８０１の外側面８１１を広範囲に渡って検査する為には、検査対象物８０１を回転させなければならなかった。

これにより、検査対象物８０１を回転させる機構が必要となり、構造の複雑化を招いていた。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、構造の簡素化を図ることができる外側面検査方法及び外側面検査装置を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために本発明の外側面検査装置にあっては、円柱形状や角柱形状の検査対象物の外側面を検査する外側面検査装置において、前記検査対象物の一端側に設けられた光源と、該光源と前記検査対象物との間に設けられ前記光源より投光された光の進む方向を前記検査対象物の前記外側面へ向けて整える第１光学体と、前記検査対象物の他端側に配置され前記第１光学体を通過して前記外側面で正反射した反射光を集光する第２光学体と、該第２光学体を通して前記検査対象物の前記外側面の画像を取得するカメラと、該カメラで取得した画像から前記外側面を検査する検査手段と、を備え、前記第１光学体及び前記第２光学体は前記検査対象物の外側にむけて離間する方向に突出した、円錐台形状の透明体で構成するとともに、前記光源は、円形穴を有したシールテープで照明の発光部をマスキングして円形の発光面を形成し、前記円形穴の大きさを変更することで検査感度を調整可能とした。

すなわち、円柱形状や角柱形状の検査対象物の外側面を検査する際には、検査対象物の一端側に設けられた光源から光を、第１光学体を介して前記検査対象物の外側面に当てて正反射させる。このとき、前記光源からの光は、前記第１光学体によって前記検査対象物の外側面へ向けた方向に整えられており、前記外側面には、一定方向から均一な光が当てられる。

そして、前記検査対象物の他端側において、前記外側面で正反射した反射光を第２光学体で集光するとともに、該第２光学体を通して前記検査対象物の前記外側面の画像をカメラで取得し、この取得した画像から前記外側面を検査する。このとき、前記検査対象物の全周に渡る外側面の像がリング状の像として取得される。

また、この外側面の像において、外側面の滑らかな部位は、正反射した反射光によって明部として表示される一方、打痕や傷によって凹凸の在る部位は、光が乱反射することによって暗部として表示される。

そして、前記光源からの光の進む方向は、第１光学体で整えているため、前記外側面で正反射された反射光の方向も整えられる。

また、前記第１及び第２光学体が断面円弧状の凸レンズで形成された場合と比較して、前記外側面の長さ方向の全域に渡って焦点を合わせることができる。

以上説明したように本発明の外側面検査装置にあっては、検査対象物の全周に渡る外側面の像をリング状の画像として取得することができる。

このため、検査対象物を回転させなければ、外側面を全周に渡って検査することができなかった従来と比較して、検査対象物を回転させる為の機構が不要となり、構造の簡素化を図ることができるとともに、低コスト化を図ることができる。

また、前記画像において、前記検査対象物の外側面を、リング状の明部として取得できる一方、前記外側面に打痕や傷などによる凹凸が在る場合には、この部位を暗部として取得することができる。このため、この明暗の違いを利用することで、前記外側面への打痕や傷付きを容易に発見することができる。

さらに、前記外側面にて正反射した反射光を取得して検査用の画像を得るため、前記外側面に印刷が施されている場合であっても、この印刷の前記画像への映り込みを抑えることができる。これにより、検査容易性を高める効果が得られる。

そして、前記外側面には、前記光源からの光を一定方向から均一に当てることができるとともに、この外側面で正反射された反射光の方向も一定方向に整えることができる。これにより、前記外側面の像を、長さ方向一端から他端に渡って均一な明るさで得ることができ、検査の容易性を高めることができる。

加えて、第１及び第２光学体が断面円弧状の凸レンズで形成された場合と比較して、前記外側面の長さ方向の全域に渡って焦点を合わせることができる。

（第１の実施の形態）

以下、第１の実施の形態を図に従って説明する。
図１は、本実施の形態にかかる外側面検査装置１を示す図であり、該外側面検査装置１は、円柱形状や角柱形状に形成された製品である検査対象物２の外側面３を検査する装置である。なお、図１には、円柱形状の検査対象物２を検査する状態が示されている。

この外側面検査装置１は、前記検査対象物２の下端１１側に設けられた光源としての照明１２を備えている。この照明１２は、下部を構成する照明本体１３と、その上部に設けられた光を発する発光部１４とからなり、該発光部１４の上面は、正方形状に形成されている。該発光部１４の上面には、黒色のシールテープ１５が貼着されており、該シールテープ１５によってマスキングされている。このシールテープ１５には、前記検査対象物２の下端１１より大径の円形穴が中央部に開設されており、前記発光部１４上面の中央部には、前記検査対象物２の下端１１と相似形状の発光面１６が形成されている。

なお、シールテープ１５によるマスク穴の大きさによって、光の進む方向の均一性を変化させることができる。穴を小さくすると光の進む方向が均一になり、よって、微少な凸凹を検出することが可能になる。逆に穴を大きめにすると、光の進む方向に少しバラツキが生じ、微少な凹凸は検査ＯＫとして大きめの凹凸のみをＮＧとすることができる。

よって、穴の大きさによって、検査の感度を変えることができる。

この照明１２の上部には、該照明１２から投光された光２１の進む方向を変更する第１光学体２２が図外の支持部によって支持されている。この第１光学体２２は、前記照明１２から投光された光２１の進む方向を、上部に配置された前記検査対象物２の前記外側面３へ向けて整える下方へ突出した凸レンズで構成されており、前記照明１２からの光２１を受光する受光部分の平面視形状は、前記検査対象物２の端面と相似形状である円形に形成されている。なお、この第１光学体２２は、例えば光を屈折させるプリズムによって構成することも可能である。

この第１光学体２２の上部には、前記検査対象物２が起立した状態で配置されており、該検査対象物２は、図外の支持部によって支持されるように構成されている。これにより、前記第１光学体２２を通過した前記照明１２からの光２１が当該検査対象物２の前記外側面３の全周に渡って照射されるように構成されており、前記光２１を、当該外側面３にて上方へ向けて正反射できるように構成されている。

この検査対象物２の上端３１側である上部には、第２光学体３２が図外の支持部によって支持されており、該第２光学体３２は、前記外側面３で正反射した反射光３３を屈折して上部中央に集光するように構成されている。この第２光学体３２は、上方へ突出した凸レンズで構成されており、前記外側面３からの反射光３３を受光する受光部分の平面視形状は、前記検査対象物２の端面と相似形状である円形に形成されている。なお、この第２光学体３２は、例えば光を屈折させるプリズムによって構成することも可能である。

この第２光学体３２の上部には、当該第２光学体３２を通して前記検査対象物２の前記外側面３の像を真上から取得するカメラ４１が設けられており、該カメラ４１には、前記第２光学体３２で集光された前記外側面３からの反射光３３が得られるように構成されている。

このカメラ４１で取得された画像は、画像処理装置５１へ送られるように構成されており、該画像処理装置５１で前記画像を処理することによって、前記検査対象物２の外側面３に打痕や傷などの凹凸５２が有るか否かを検査できるように構成されている。

以上の構成にかかる本実施の形態において、円柱形状の検査対象物２の外側面３を検査する際には、検査対象物２の下端１１側に設けられた照明１２からの光２１を第１光学体２２で屈折して、前記検査対象物２の外側面３に当てて正反射させる。このとき、前記照明１２からの光２１は、前記第１光学体２２によって前記検査対象物２の外側面３へ向けた方向に整えられており、該外側面３には、一定方向から均一な光を照射することができる。

そして、前記検査対象物２の上端３１側において、前記外側面３で正反射した反射光３３を第２光学体３２で集光するとともに、該第２光学体３２を通して前記検査対象物２の前記外側面３の像をカメラ４１で取得し、この取得した画像から前記外側面３を検査する。このとき、この画像には、前記検査対象物２上端３１の像の外周部に、前記外側面３の全周に渡る像がリング状の像として取得される。

このように、前記検査対象物２の全周に渡る外側面３の像をリング状の像として取得することができる。このため、検査対象物を回転させなければ外側面を全周に渡って検査することができなかった従来と比較して、検査対象物２を回転させる為の機構が不要となり、構造の簡素化を図ることができるとともに、低コスト化を図ることができる。

また、前記画像において、外側面３の滑らかな部位は、正反射した反射光３３によって明部として表示される一方、打痕や傷によって凹凸５２の在る部位は、光が乱反射することによって暗部として表示される。このため、この明暗の違いを利用することで、前記外側面３への打痕や傷付きを容易に発見することができる。

さらに、前記外側面３にて正反射した反射光３３を取得して検査用の画像を得るため、前記外側面３に印刷が施されている場合であっても、この印刷の前記画像への映り込みを抑えることができる。これにより、検査容易性を高める効果が得られる。

加えて、前記外側面３には、前記照明１２からの光２１を一定方向から均一に当てることができるとともに、この外側面３で正反射された反射光３３の方向も一定方向に整えることができる。これにより、前記外側面３の像を、長さ方向下端１１から上端３１に渡って均一な明るさで得ることができ、検査の容易性を高めることができる。

そして、前記第１及び第２光学体２２，３２の受光部形状を、前記検査対象物２の端面と相似形状に設定したため、前記第１及び第２光学体２２，３２の受光部形状が前記端面と異なる例えば四角形状に形成された場合と比較して、前記外側面３からの反射光３３以外の光の入光を排除することができる。

（第２の実施の形態）

以下、本発明の第２の実施の形態を図に従って説明する。図２は、本実施の形態にかかる外側面検査装置１０１を示す図であり、第１の実施の形態と異なる部分についてのみ説明する。

すなわち、外側面検査装置１０１において第１の実施の形態と異なる部分は、照明１２より投光された光２１の進む方向を検査対象物２の外側面３へ向けて整える第１光学体１０２が、下方へ突出した円錐形状である円錐台形状の透明体で構成されるとともに、検査対象物２の外側面３にて反射した反射光３３を屈折して上部中央に集光する第２光学体１０３が、上方へ突出した円錐形状である円錐台形状の透明体で構成されている。

これにより、前記第１及び第２光学体１０２，１０３が断面円弧状の凸レンズで形成された場合と比較して、前記外側面３の長さ方向の全域に渡って光を均一に当てることができるとともに、前記外側面３の長さ方向の全域に渡って焦点を合わせることができる。

（第３の実施の形態）

以下、第３の実施の形態を図に従って説明する。
図３は、本実施の形態にかかる外側面検査装置２０１を示す図であり、第２の実施の形態と異なる部分についてのみ説明する。

すなわち、外側面検査装置２０１において第２の実施の形態と異なる部分は、光源である照明２１１が点発光体で構成されており、該照明２１１と前記第１光学体１０２との間には、前記照明２１１から広がる光２１を平行光線に変換する第１凸レンズ２１２が設けられている。

これにより、一般的な点発光型の照明２１１の利用が可能となる。

また、前記第２光学体１０３と前記カメラ４１との間には、前記第２光学体１０３からの平行光線を集光する第２凸レンズ２１３が設けられている。

これにより、前記第２光学体１０３から前記カメラ４１までの離間距離を短くすることができる。

（第４の実施の形態）

そして、図４は、第４の実施の形態を示す図であり、第２の実施の形態と異なる部分についてのみ説明する。

すなわち、この外側面検査装置３０１では、円錐形状に形成された第２光学体３１１の底面３１２に対する円錐面３１３の角度θ１が、円錐形状に形成された第１光学体３１５の底面３１６に対する円錐面３１７の角度θ２より小さく設定されている。

これにより、照明１２から第１光学体３１５までの離間距離を短くしつつ、前記照明１２からの光を検査対象物２の側面３全域に照射することができる。また、前記第２光学体３１１での角度θ１を小さくすることで、前記外側面３の画像を、より長く表示することができる。

そして、前記第２光学体３１５の前記底面３１６の直径Ｂは、前記第１光学体３１１の底面３１２の直径Ａより大径に設定されている。

これにより、前記照明１２からの光を、より広範囲に照射することができる。

第１の実施の形態を示す模式図である。本発明の第２の実施の形態を示す模式図である。第３の実施の形態を示す模式図である。第４の実施の形態を示す模式図である。従来例の検査装置を示す模式図である。

符号の説明

１外面検査装置
２検査対象物
３外側面
１１下端
１２照明
２２第１光学体
３２第２光学体
３３反射光
４１カメラ
５１画像処理装置
１０１外面検査装置
１０２第１光学体
１０３第２光学体
２０１外面検査装置
２１１照明
３０１外面検査装置
３１１第２光学体
３１５第１光学体

Claims

円柱形状や角柱形状の検査対象物の外側面を検査する外側面検査装置において、
前記検査対象物の一端側に設けられた光源と、
該光源と前記検査対象物との間に設けられ前記光源より投光された光の進む方向を前記検査対象物の前記外側面へ向けて整える第１光学体と、
前記検査対象物の他端側に配置され前記第１光学体を通過して前記外側面で正反射した反射光を集光する第２光学体と、
該第２光学体を通して前記検査対象物の前記外側面の画像を取得するカメラと、
該カメラで取得した画像から前記外側面を検査する検査手段と、
を備え、
前記第１光学体及び前記第２光学体は前記検査対象物の外側にむけて離間する方向に突出した、円錐台形状の透明体で構成するとともに、
前記光源は、円形穴を有したシールテープで照明の発光部をマスキングして円形の発光面を形成し、前記円形穴の大きさを変更することで検査感度を調整可能としたことを特徴とする外側面検査装置。