JP6908123B2 - 外観検査装置及び外観検査方法 - Google Patents
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Description
本発明は、外観検査装置及び外観検査方法に関する。
従来、同軸落射照明及びドーム照明を用いる外観検査装置が知られている。例えば、特許文献1には、青色LEDドーム照明及び青色LED同軸落射照明を用いる撮像手段と、白色LEDドーム照明及び白色LED同軸落射照明を用いる撮像手段と、を含む外観検査装置が開示されている。
近年、ハードディスクドライブのベースプレートの外観を検査するときには、外観検査装置を用いて、検査の自動化が進められている。外観検査装置としては、例えば、上記した同軸落射照明及びドーム照明を用いる外観検査装置が用いられる。
ベースプレートが鋳造により成形されるときには、ベースプレートの表面に湯じわ、浅い凹凸、又は荒い面が形成される。以下では、ベースプレートの表面に形成される湯じわ、浅い凹凸、又は荒い面を総称して地模様と呼ぶ。なお、地模様は、ベースプレートの外観の不良ではない。
同軸落射照明及びドーム照明を用いる外観検査装置によって、ベースプレートの外観を検査する場合には、撮像した画像において、ベースプレートの地模様に生じる陰影が消される。ベースプレートの地模様が消されることによって、ベースプレートの表面形状の異常だけが検出される。すなわち、同軸落射照明及びドーム照明を用いる外観検査装置は、ベースプレートの表面の欠損、表面コートのはがれ、又はバリを検出することができる。ここで、表面コートとは、ベースプレート表面に施される表面膜である。この表面処理は、ベースプレート表面の防錆、絶縁、及び発塵防止のために行われる。
一方、例えば、接着剤のようなベースプレートの表面に付着した異物は、撮像した画像において、ベースプレートの地模様と識別されない場合がある。つまり、同軸落射照明及びドーム照明を用いる外観検査装置では、撮像した画像において、地模様により生じる陰影と同等の陰影は消えてしまう場合がある。その結果、同軸落射照明及びドーム照明を用いる外観検査装置では、ワークの表面に付着した異物を検出することができない場合がある。
本発明は、上記問題に鑑み、ワークの表面における異常を検出する精度を向上させることを目的とする。
本願の例示的な一実施形態の外観検査装置は、ワークの外観を検査する外観検査装置であって、前記ワークに光を照射する第1照明部と、前記第1照明部によって照射された前記ワークを撮像する第1撮像部と、前記第1撮像部が撮像した画像から第1不良を検出する第1検出部と、前記ワークに光を照射する第2照明部と、前記第2照明部によって照射された前記ワークを撮像する第2撮像部と、前記第2撮像部が撮像した画像から第2不良を検出する第2検出部と、を含み、前記第1照明部は、同軸落射照明を用い、前記第2照明部は、同軸落射照明及びドーム照明を用いる。
本願の例示的な実施形態によれば、撮像した画像において地模様と識別しにくいワークの表面に付着した異物も検出しつつ、撮像した画像においてワークの地模様を消してワークの表面の異常を検出することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
以下の説明においては、外観検査装置500において、ワークWが搬送される方向を搬送方向と呼ぶ。また、搬送方向に沿った一方を上流側、他方を下流側と呼ぶ。さらに、搬送方向に直交する方向を鉛直方向と呼ぶ。
以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示す場合がある。よって、各構成要素の寸法及び比率は実際のものと必ずしも同じではない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示する場合がある。
<1.外観検査装置> 図1乃至図3を用いて、外観検査装置500について説明する。 図1に示すように、外観検査装置500は、ワークWの外観を検査する装置である。ワークWを、例えばハードディスクドライブのベースプレートとする。外観検査装置500は、第1検査部100と、第2検査部200と、搬送部300と、を含む。
<1−1.第1検査部> 図1に示すように、第1検査部100は、同軸落射照明を用いてワークWの外観を検査する。第1検査部100は、第1照明部110と、第1撮像部120と、第1検出部130と、を含む。
第1検査部100は、第2検査部200の搬送方向の上流側に設けられる。第1検査部100と第2検査部200とは、それぞれ独立して設けられる。第1検査部100は、第2検査部200とは所定距離だけ隔てて設けられる。第1照明部110の詳細な説明は、後述する。
第1撮像部120は、第1照明部110によって照射されたワークWを撮像する。第1撮像部120を、例えば、エリアセンサカメラとする。第1撮像部120は、第1検出部130に電気的に接続される。
第1検出部130は、第1撮像部120が撮像した画像から第1不良を検出する。第1検出部130は、例えばコンピュータシステムであって、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、及びHDD(Hard Disk Drive)を含む。
第1検出部130は、第1不良を検出する。第1不良は、ワークWの表面に付着した異物を含む。つまり、第1不良は、ワークWの表面の地模様以外の異常を含む。地模様は、例えば、ベースプレートが鋳造により成形されるときに形成される、湯じわ、浅い凹凸、又は荒い面を含む。なお、地模様は、ワークWの外観の不良ではない。
<1−1−1.第1照明部> 図2に示すように、第1照明部110は、同軸落射照明を用いる。第1照明部110は、第1照明111と、ハーフミラー112と、第1ケース113と、を含む。第1照明部110は、ハーフミラー112を介して第1撮像部120の撮像方向と同軸上から光を照射する。第1撮像部120の撮像方向を、略鉛直方向とする。
第1照明111は、例えば、LED(Light Emitting Diode)照明が用いられる。また、第1照明111は、白色光が用いられる。
ハーフミラー112は、入射した光の一部を反射し、一部を透過させる。ハーフミラー112は、第1ケース113の内部に設けられる。ハーフミラー112は、第1照明111及び鉛直方向の下方を向いて水平面に対して略45°傾斜する。
第1ケース113は、箱体である。第1ケース113は、第1開口部113Aと、第2開口部113Bと、を含む。第1開口部113Aは、第1ケース113の鉛直方向の上方に形成される。第2開口部113Bは、第1ケース113の鉛直方向の下方に形成される。
このような構成とすることによって、第1照明部110では、第1照明111から照射された光がハーフミラー112によって鉛直方向の下方に向けて屈折される。ハーフミラー112によって鉛直方向の下方に向けて屈折された光は、第2開口部113Bを通過し、ワークWによって正反射及び拡散反射される。ワークWによって正反射及び拡散反射された光は、ハーフミラー112を通過し、第1開口部113Aを通過して第1撮像部120に入光する。
このようにして、第1照明部110では、第1撮像部120の撮像方向と平行な光でワークWを均一に照射し、ワークWの地模様を浮かび上がらせることができる。すなわち、ワークWの表面がフラットな部分は白くなり、表面が傾斜している部分は黒くなり、地模様を陰影として写しだすことができる。ワークWに接着剤が付着する欠陥が生じた場合、ワークWの表面上に、接着剤の薄い層が表面形状に沿って付着している。その結果、接着剤が付着した部分は、通常の(接着剤が付着していない)地模様の明るさより暗くなる。
<1−2.第2検査部> 図1に示すように、第2検査部200は、同軸落射照明及びドーム照明を用いてワークWの外観を検査する。第2検査部200は、第2照明部210と、第2撮像部220と、第2検出部230と、を含む。第2検査部200は、第1検査部100の搬送方向の下流側に設けられる。第2照明部210の詳細な説明は、後述する。
第2撮像部220は、第2照明部210によって照射されたワークWを撮像する。第2撮像部220を、例えば、エリアセンサカメラとする。第2撮像部220は、第2検出部230に電気的に接続される。
第2検出部230は、第2撮像部220が撮像した画像から第2不良を検出する。第2検出部230は、CPU、ROM、RAM及びHDDを含むコンピュータシステムである。
第2検出部230は、第2不良を検出する。第2不良は、ワークWの表面形状が正常ではない状態を含む。ワークWの表面形状が正常ではない状態とは、例えば、ワークWの表面の欠損、ワークWの表面コートのはがれ、又はバリを含む。
<1−2−1.第2照明部> 図3に示すように、第2照明部210は、同軸落射照明及びドーム照明を用いる。第2照明部210は、第2A照明211と、ハーフミラー212と、第2Aケース213と、第2B照明214と、第2Bケース215と、を含む。
第2A照明211は、第1照明111の構成と同様である。そのため、第2A照明211の説明を省略する。ハーフミラー212は、ハーフミラー112の構成と同様である。そのため、ハーフミラー112の説明を省略する。第2Aケース213は、第1ケース113の構成と同様である。そのため、第2Aケース213の説明を省略する。
第2B照明214は、例えば、LED照明が用いられる。また、第2B照明214は、白色光が用いられる。第2Bケース215は、中空の半球形状である。第2Bケース215は、第2Aケース213の下方に設けられる。第2Bケース215の内部かつ下端部の縁には、複数の第2B照明214が設けられる。
このような構成とすることによって、第2照明部210では、第2A照明211から照射された光がハーフミラー212によって鉛直方向の下方に向けて屈折される。ハーフミラー212によって鉛直方向の下方に向けて屈折された光は、ワークWによって正反射及び拡散反射される。ワークWによって正反射及び拡散反射された光は、ハーフミラー212を通過して第2撮像部220に入光する。
同時に、第2照明部210では、第2B照明214から照射された光が第2Bケース215内部にて反射され、第2Bケース215内部にて拡散する。第2Bケース215内部にて拡散した光は、上方全方位から均一にワークWに照射される。この照射光は、ワークWによって正反射及び拡散反射される。ワークWによって正反射及び拡散反射された光は、ハーフミラー212を通過して第2撮像部220に入
光する。
光する。
このようにして、第2照明部210は、均一な光をワークWに照射するため、第2撮像部220が撮像する画像からワークWの地模様に生じる陰影を消すことができる。第2検出部230は、ワークWの地模様が消された画像から、ワークWの表面形状の異常だけを検出することができる。すなわち、ワークWの表面の欠損、表面コートのはがれ、又はバリを検出することができる。
<1−3.搬送部> 図4に示すように、搬送部300は、外観検査装置500にて、ワークWを搬送する。搬送部300は、固定部310と、移動部320と、昇降部330と、を含む。
固定部310は、ワークWを固定する。移動部320は、固定部310を搬送方向に移動させる。移動部320は、第1検査部100又は第2検査部200にて固定部310を停止させる。移動部320は、例えば、エアシリンダ、又はモーターを駆動力としたステージを用いる。
昇降部330は、第2検査部200の鉛直方向の下方にて、固定部310を鉛直方向に上昇又は下降させる。昇降部330は、例えば、エアシリンダ、又はモーターを駆動力としたステージを用いる。
このような構成とすることによって、搬送部300では、固定部310に固定されたワークWが外観検査装置500の搬送方向に搬送される。また、搬送部300では、ワークWが第1検査部100又は第2検査部200にて停止される。さらに、搬送部300では、第2検査部200にて停止されたワークWが第2検査部200の第2Bケース215に向けて上昇又は下降される。
<2.ベースプレート> 図5を用いて、ワークWについて説明する。なお、図5では、わかりやすくするため、ワークWに想定される不良を全て含める。
上記したように、ワークWを、例えばハードディスクドライブのベースプレートとする。ワークWの表面は、地模様を含む。地模様は、例えば、ベースプレートが鋳造により成形されるときに形成される、湯じわD1、浅い凹凸D2、又は荒い面D3を含む。なお、地模様は、ワークWの外観の不良ではない。
ワークWは、第1不良と、第2不良と、を含む。第1不良は、ワークWの表面に付着した異物E1を含む。異物E1は、例えば、接着剤とする。接着剤は、ハードディスクドライブの製造工程において使用される。第1不良は、製造工程中にこの接着剤がベースプレートの表面に誤って付着したものである。第2不良は、ワークWの表面形状が正常ではない状態を含む。ワークWの表面形状が正常ではない状態とは、例えば、ワークWの表面の欠損E2、ワークWの表面コートのはがれE3、又はバリE4を含む。
<3.外観検査工程> 図6乃至図8を用いて、外観検査工程S500について説明する。 図6に示すように、外観検査工程S500は、外観検査装置500を用いて、ワークWの外観を検査する外観検査方法である。外観検査工程S500は、第1検査工程S100と、第2検査工程S200と、を含む。
<3−1.第1検査工程> 第1検査工程S100は、第1検査部100によって処理される。第1検査工程S100は、第1照明工程S110と、第1撮像工程S120と、第1検出工程S130と、を含む。
第1照明工程S110は、第1照明部110によって処理される。第1照明工程S110では、第1照明部110によって、ワークWが照射される。第1照明工程S110では、同軸落射照明によって、ワークWが照射される。このとき、ワークWは、第1撮像部120の撮像軸と平行な光で均一に照射される。
第1撮像工程S120は、第1撮像部120によって処理される。第1撮像工程S120では、第1撮像部120によって、第1照明工程S110にて照射されたワークWが撮像される。第1撮像工程S120では、第1撮像部120によって、画像P1が撮像される。
図7に示すように、画像P1では、ワークWの表面の地模様が浮かび上がる。そして、画像P1では、ワークWの表面の地模様とワークWの表面に付着した異物E1とが明確に識別される。すなわち、画像P1では、地模様としての湯じわD1、浅い凹凸D2、又は荒い面D3と、異物E1とが識別される。
第1検出工程S130は、第1検出部130によって処理される。第1検出工程S130では、第1検出部130によって、第1撮像工程S120にて撮像された画像P1から第1不良が検出される。すなわち、第1検出工程S130では、画像P1において、湯じわD1、浅い凹凸D2、又は荒い面D3とは明確に識別された、異物E1が検出される。
具体的には、第1検出工程S130では、まず、第1検出部130によって、画像P1が予め定められた一つ以上の領域毎に区画される。次に、第1検出部130によって、区画された領域毎に、領域内にて画素値が所定範囲外の部分が検出される。すなわち、所定範囲内の画素値を示す画素は正常とみなされる。正常よりも暗い(所定範囲の下限値より低い)画素値を示す画素、あるいは正常よりも明るい(所定範囲の上限値より高い)画素値を示す画素の部分が検出される。そして、第1検出部130によって、検出された画素値が所定範囲外の部分が第1不良として検出される。
<3−2.第2検査工程> 第2検査工程S200は、第2検査部200にて処理される。第2検査工程S200は、上昇工程S205と、第2照明工程S210と、第2撮像工程S220と、第2検出工程S230と、を含む。
上昇工程S205では、昇降部330によって、ワークWが鉛直方向に上昇される。このとき、昇降部330によって、ワークWが第2照明部210の第2Bケース215の下端まで上昇される。
第2照明工程S210は、第2照明部210によって処理される。第2照明工程S210では、第2照明部210によって、ワークWが照射される。第2照明工程S210では、同軸落射照明及びドーム照明によって、ワークWが照射される。このとき、ワークWは、均一な光によって照射される。
第2撮像工程S220は、第2撮像部220によって処理される。第2撮像工程S220では、第2撮像部220によって、第2照明工程S210にて照射されたワークWが撮像される。第2撮像工程S220では、第2撮像部220によって、画像P2が撮像される。
図8に示すように、画像P2では、ワークWの地模様に生じる陰影が消される。そして、画像P2では、ワークWの表面形状の異常だけが識別される。すなわち、画像P2では、ワークWの表面の欠損E2、ワークWの表面コートのはがれE3、又はバリE4が識別される。
第2検出工程S230は、第2検出部230によって処理される。第2検出工程S230では、第2検出部230によって、第2撮像工程S220にて撮像された画像P2から第2不良が検出される。すなわち、第2検出工程S230では、ワークWの表面の欠損E2、ワークWの表面コートのはがれE3、又はバリE4が検出される。
具体的には、第2検出工程S230において、第2検出部230によって、画像P2が予め定められた一つ以上の領域毎に区画される。次に、第2検出部230によって、区画された領域毎に、領域内にて画素値が所定範囲外の部分が検出される。すなわち、所定範囲内の画素値を示す画素は正常とみなされる。正常よりも暗い(所定範囲の下限値より低い)画素値を示す画素、あるいは正常よりも明るい(所定範囲の上限値より高い)画素値を示す画素の部分が検出される。そして、第2検出部230によって、検出された画素値が所定範囲外の部分が第2不良として検出される。
<4.効果> 外観検査装置500及び外観検査工程S500の効果について説明する。 外観検査装置500及び外観検査工程S500によれば、撮像した画像P1において地模様と識別しにくいワークWの表面に付着した異物E1も検出しつつ、撮像した画像P2においてワークWの地模様を消してワークWの表面の異常を検出することができる。
すなわち、第1照明工程S110では、同軸落射照明によってワークWが照射される。このとき、ワークWは、第1撮像部120の軸と平行な光で均一に照射される。そのため、ワークWの表面の地模様がはっきりと浮かび上がる。このとき、ワークWの表面の地模様とワークWの表面に付着した異物E1とが明確に識別される。
さらに、第2照明工程S210では、ワークWが同軸落射照明及びドーム照明によって照射される。このとき、ワークWは、均一な光によって照射される。そのため、ワークWの地模様に生じる陰影が消される。このとき、ワークWの表面形状の異常だけが識別される。すなわち、ワークWの表面の欠損E2、ワークWの表面コートのはがれE3、又はバリE4が識別される。
外観検査装置500及び外観検査工程S500によれば、上昇工程S205において、ワークWが第2照明部210の第2Bケース215の下端まで上昇される。そのため、0度から90度までの全ての入射角の光を、ワークWに照射することができる。
外観検査装置500及び外観検査工程S500によれば、第1照明111、第2A照明211及び第2B照明214に白色光を用いる。そのため、例えば、青色光を用いる場合には撮像素子の受光感度が足りない場合もあるが、白色光を用いることによって、受光感度が足りないという場合はない。
<5.変形例> 以上、本発明の実施形態について説明を行った。本発明の範囲は、上記実施形態に限定されるものではない。発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、第1検出部130及び第2検出部230は、同一のコンピュータシステムとしても良い。
例えば、第1検出部130は、正常な状態のワークWの画像を予め記憶しておき、正常な状態のワークWの画像と画像P1とを対比して異物E1を検出しても良い。第2検出部230は、正常な状態のワークWの画像を予め記憶しておき、正常な状態のワークWの画像と画像P2とを対比してワークWの表面の欠損E2、ワークWの表面コートのはがれE3、又はバリE4を検出しても良い。
例えば、第1検査部100は、第2検査部200の下流側に設けられても良い。第1検査工程S100は、第2検査工程S200より後に処理されても良い。
100・・・第1検査部、110・・・第1照明部、111・・・第1照明、112・・・ハーフミラー、113・・・第1ケース、120・・・第1撮像部、130・・・第1検出部、200・・・第2検査部、210・・・第2照明部、211・・・第2A照明、212・・・ハーフミラー、213・・・第2Aケース、214・・・第2B照明、215・・・第2Bケース、220・・・第2撮像部、230・・・第2検出部、300・・・搬送部、310・・・固定部、320・・・移動部、330・・・昇降部、500・・・外観検査装置、P1・・・画像、P2・・・画像、W・・・ワーク
Claims (6)
- ワークの外観を検査する外観検査装置であって、 前記ワークに光を照射する第1照明部と、 前記第1照明部によって照射された前記ワークを撮像する第1撮像部と、 前記第1撮像部が撮像した画像から第1不良を検出する第1検出部と、 前記ワークに光を照射する第2照明部と、 前記第2照明部によって照射された前記ワークを撮像する第2撮像部と、 前記第2撮像部が撮像した画像から第2不良を検出する第2検出部と、 を含み、 前記第1照明部は、同軸落射照明を用い、 前記第2照明部は、同軸落射照明及びドーム照明を用いる、 外観検査装置。
- 請求項1に記載の外観検査装置であって、 前記ワークを前記第2照明部に向けて上昇又は下降させる昇降部を含み、 前記昇降部は、前記第2照明部の鉛直方向の下方に設けられる、 外観検査装
置。 - 請求項1又は2に記載の外観検査装置であって、 前記第1照明部及び前記第2照明部は、白色光を用いる、 外観検査装置。
- ワークの外観を検査する外観検査方法であって、 前記ワークに光が照射される第1照明工程と、 前記第1照明工程にて照射された前記ワークが撮像される第1撮像工程と、 前記第1撮像工程にて撮像された画像から第1不良が検出される第1検出工程と、 前記ワークに光が照射される第2照明工程と、 前記第2照明工程にて照射された前記ワークが撮像される第2撮像工程と、 前記第2撮像工程にて撮像された画像から第2不良が検出される第2検出工程と、 を含み、 前記第1照明工程では、同軸落射照明が用いられ、 前記第2照明工程では、同軸落射照明及びドーム照明が用いられる、 外観検査方法。
- 請求項4に記載の外観検査方法であって、 前記第2照明工程では、前記ワークが鉛直方向に上昇又は下降される、 外観検査方法。
- 請求項4又は5に記載の外観検査方法であって、 前記第1照明工程及び前記第2照明工程では、白色光を用いられる、 外観検査方法。
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