JP7054373B2

JP7054373B2 - 外観検査装置および外観検査方法

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Publication number: JP7054373B2
Application number: JP2018175075A
Authority: JP
Inventors: 峰韓; 映治辻村; 恭男櫛渕
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2022-04-13
Anticipated expiration: 2038-09-19
Also published as: JP2020046310A

Description

本発明は、外観検査装置および外観検査方法に関する。

食品、薬品、工業製品などの目視による外観検査に代わって、自動で外観検査を行う外観検査装置が使用されている。

一般に、外観検査装置による外観検査では、照明装置により検査対象物に照明を当てた状態で、検査対象物をカメラで撮像し、撮像画像に対して画像処理を施すことにより、所定の検査項目の判定を行っている。

しかし、検査対象物ごとに最適な撮影条件、照明条件が異なり、これらの条件設定が煩雑であった。そこで、撮影条件等の設定を支援する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、ユーザが入力した情報とデータ・ベースの情報とに基づいて、検査対象物の撮影条件を算出することにより、画像処理システムを支援する装置が開示されている。具体的には、ユーザが、検査対象物の大きさ、検査対象物に形成された溝の深さ、幅等の形状的特徴などの情報を入力し、照明装置の大きさや等照度特性の情報が格納されたデータ・ベースの情報を基に、照明装置の最適高さ位置、最適角度などの撮影条件を表示器に表示するようになっている。

ＷＯ９３／００１５５９

しかしながら、特許文献１に記載の従来の支援装置にあっては、予め所定の位置に配置された検査対象物を前提としたものであり、搬送装置により搬送されてくる検査対象物に対して外観検査を行うことについては何ら考慮されていなかった。

そのため、従来の技術では、カメラにより撮像するために照明装置を適切に設定しても、検査対象物の搬送位置のバラツキが生じると、搬送されてくる検査対象物がカメラ撮像の最適な設定位置からずれてしまい、常に最適な撮像条件下で撮像することが難しかった。特に表面に凸凹を有する検査対象物ではハレーションが生じたり、暗い部分が生じたりすることで、検査自体ができないか、誤った検査結果を生じる誤検査になりやすかった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、検査対象物の搬送位置のバラツキによらず、常に同じ最適な撮影条件で検査対象物を撮像することで誤検査を低減することができる外観検査装置および外観検査方法を提供することを目的とする。

本発明に係る外観検査装置は、上記目的を達成するため、検査対象物（Ｗ）を搬送する搬送部（１０）と、前記搬送部により搬送されている前記検査対象物に光を照射する複数の光源が平面状に配列された照明部（２０）と、前記照明部により光が照射された前記検査対象物を撮像する撮像部（３０）と、前記撮像部による１回目の撮像により得られた前記検査対象物の画像を基に前記検査対象物の少なくとも中心の搬送路内の幅方向の位置を検出する仮撮像画像処理部（５７）と、検出した該幅方向の位置の情報に基づいて前記複数の光源からリング状の照明パターンを画定するよう選定する本撮像条件算出部（５８）と、選定した該光源による照明下で前記撮像部により前記検査対象物の２回目の撮像を行い外観検査用の画像を取得する本撮像制御部（５９）と、を有する制御部（５０）とを備え、前記制御部は、前記外観検査用の画像を基に前記検査対象物の外観検査を行う検査部（４０）を備えたことを特徴としている。

上述のように、本発明に係る外観検査装置は、撮像部による１回目の撮像で得られた検査対象物の画像を基に検出された検査対象物の搬送路内の位置に基づいて、複数の光源から選定した光源による照明下で２回目の撮像を行うようになっている。

この構成により、１回目の撮像により検出した検査対象物の搬送路内の位置に応じて、照明位置などの照明条件を変更して検査対象物の２回目の撮像を行うことができるので、検査対象物の搬送位置のバラツキによらず、常に同じ最適な撮影条件で検査対象物を撮像することができる。これにより誤検査を低減することができる。

また、本発明の外観検査装置において、前記照明部は、前記複数の光源が一の平面状に配列されたものであり、前記制御部は、前記撮像部による１回目の撮像および２回目の撮像を、ともに、前記照明部の照明下において、前記搬送部により搬送されている前記検査対象物の中心の搬送路内の幅方向の位置と、前記リング状の照明パターンの中心の搬送路内の幅方向の位置とを一致させて、前記照明部の孔（２４）の上に配置されたカメラ（３１）により行わせる構成であってもよい。

この構成により、２回目の撮像時において、検査対象物の中心の搬送路内位置と、選定した光源により画定される照明パターンの中心の搬送路内位置とが一致するので、常に検査対象物の真上から照明を当てることができる。これにより、検査対象物の搬送位置のバラツキによらず、常に同じ最適な撮影条件で検査対象物を撮像することができるので、誤検査を低減することができる。

また、本発明の外観検査装置において、前記仮撮像画像処理部は、前記撮像部による１回目の撮像により得られた前記検査対象物の画像を基に前記検査対象物のサイズも検出し、前記本撮像条件算出部はさらに、前記仮撮像画像処理部が検出した前記検査対象物の中心の搬送路内の幅方向の位置および該検査対象物のサイズを基に前記照明部による前記検査対象物での所要照度は確保しつつ前記照明部から照射される光が前記検査対象物の表面で正反射して前記撮像部のカメラに入射する光量を抑制するように、前記光源の照明条件を算出する構成であってもよい。

この構成により、照明部から照射される光が検査対象物の表面で正反射して撮像部のカメラに入射する光量を抑制するように光源の選定を行うことができるので、ハレーションが生じにくい。これにより、対象物の搬送位置のバラツキによらず、常に同じ最適な撮影条件で対象物を撮像することができるので、誤検査を低減することができる。

また、本発明の外観検査装置は、前記搬送路内で前記検査対象物の通過を検知する通過検知部（８０）をさらに備え、前記制御部は、前記通過検知部による前記検査対象物の通過の検知に基づいて前記撮像部による前記１回目の撮像タイミングを制御する仮撮像条件算出部（５６）をさらに備えた構成であってもよい。

この構成により、搬送路内の所定位置を検査対象物が通過したことを検知することにより、１回目および２回目の撮像のタイミングを正確に算出することができる。これにより、対象物の搬送位置のバラツキによらず、最適なタイミングで対象物を撮像することができるので、誤検査を低減することができる。

また、本発明の外観検査装置において、前記制御部は、前記検査対象物が前記撮像部のカメラ視野に入った時に前記撮像部による１回目の撮像を行う構成であってもよい。

この構成により、検査対象物の通過を検知する通過検知部を別途設ける必要がなく、装置をコンパクトにできる。

また、本発明の外観検査方法は、検査対象物を搬送する搬送ステップ（Ｓ１）と、前記搬送ステップにおいて搬送されている前記検査対象物に、複数の光源が平面状に配列された照明部から光を照射する照明ステップ（Ｓ４、Ｓ８）と、前記照明ステップにおいて光が照射された前記検査対象物を２回撮像する撮像ステップ（Ｓ５、Ｓ９）と、１回目の撮像ステップ（Ｓ５）において得られた前記検査対象物の画像を基に前記検査対象物の少なくとも中心の搬送路内の幅方向の位置を検出するステップ（Ｓ６）と、２回目の撮像ステップ（Ｓ９）の前に前記検査対象物の中心の搬送路内の幅方向の位置に基づいて前記複数の光源から該２回目の撮像のためにリング状の照明パターンを画定するよう作動させる光源を選定するステップ（Ｓ７）と、前記２回目の撮像ステップにおいて取得された前記検査対象物の画像を基に外観検査を行う検査ステップ（Ｓ１０）と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、検査対象物の搬送位置のバラツキによらず、常に同じ最適な撮影条件で対象物を撮像することで誤検査を低減することができる外観検査装置および外観検査方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る外観検査装置の構成図である。（ａ）は図１の照明部の構成図であり、（ｂ）は図２（ａ）のＡ部の拡大図である。図１の制御部の機能ブロック図である。図１の制御部のハードウェア構成図である。搬送位置のバラツキに対応して照明パターンの位置を変更する様子を示す説明図である。照明部から照射された光が検査対象物の表面で反射する様子を示す説明図である。本発明の実施形態に係る外観検査装置を用いて行う外観検査のフローチャートである。本発明の第２の実施形態に係る外観検査装置の要部説明図である。

以下、本発明の実施形態に係る外観検査装置について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る外観検査装置１の構成図である。図１に示すように、外観検査装置１は、例えば、包装された状態のハムなどの食品の外観を検査するものであり、搬送部１０と、照明部２０と、撮像部３０と、通過検知部８０と、制御部５０と、表示部７０と、操作部７２とを備えている。検査対象物（以下、対象物ともいう）Ｗは、ハムなどの食品に限定されるものではなく、薬品、工業製品およびその部品など任意の物品を検査対象とすることができる。

搬送部１０は、少なくとも一対の搬送ローラ１２と、一対の搬送ローラ１２に張架された搬送ベルト１１と、駆動用のモータ１４とを備えている。ステッピングモータなどからなる駆動用のモータ１４を駆動することにより、搬送ローラ１２が回転し、それにより搬送ベルト１１が移動するようになっている。上走部の搬送ベルト１１上に検査対象物Ｗを載置し、搬送路１３上を搬送するようになっている。

ここで、搬送路１３は、図１においてｘｙ平面上で搬送ベルト１１により検査対象物Ｗが搬送され得る領域をいい、搬送路内の位置（搬送位置ともいう）は、搬送路１３上での位置をいい、搬送路内の位置ＰはＰ（ｘ，ｙ）により特定される位置である。

搬送路１３は、搬送方向Ｃ（ｙ軸方向）に沿って上流側から順に、対象物Ｗの通過を検出する通過検出領域１３ａと、外観検査を行う検査領域１３ｂと、検査結果に応じて対象物Ｗを選別する選別領域（図示せず）とを有している。

通過検出領域１３ａには、対象物Ｗの通過を検知する通過検知部８０が設けられている。通過検知部８０は、搬送ベルト１１の上方に搬送ベルト１１の幅方向（ｘ軸方向）に間隔を置いて複数設けられている。１つの通過検知部８０は、投光器と受光器とを備え、投光器から照射された光が、搬送ベルト１１上の検査対象物Ｗに当たって反射した光を受光器で受光するように配置されている。対象物Ｗの有無により反射光の強度が相違することにより、対象物Ｗの通過を検知するようになっている。

対象物Ｗの高さ方向（ｚ軸方向）の厚みがある程度大きい場合には、通過検知部８０は、搬送ベルト１１の幅方向（ｘ軸方向）の一端側に投光器を、他端側に受光器を配置するようにしてもよい。このようにすると、検査対象物Ｗが搬送ベルト１１により投受光器まで搬送されると、対象物Ｗが光を遮ることにより、受光器による受光が遮られることにより対象物Ｗの通過を検知することができる。

図１に示すように、照明部２０は、搬送路１３の検査領域１３ｂの上方に配置され、搬送部１０の搬送ベルト１１により搬送されてくる対象物Ｗに光を照射して検査対象物Ｗに照明を当てるものである。照明部２０は、円板状の形状を有している。搬送路１３の幅方向（ｘ軸方向）に搬送位置がばらついた検査対象物Ｗのすべてに対応するためには、照明部２０の円板の直径は、搬送路１３の幅よりもやや大きくするのが好ましい。ただし、照明部２０の形状は円板状に限定されるものではなく、楕円、矩形など任意の形状を採用し得る。

図２（ａ）は、照明部２０の構成図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ部の拡大図である。図２に示すように、照明部２０は、複数のＬＥＤ点光源２１が平面状に配列されたＬＥＤアレイ２２を有し、照明駆動部２０ａ（図４参照）により、各ＬＥＤ点光源２１を個別に点灯および消灯できるようになっている。例えば、照明部２０全体でＬＥＤアレイ２２は５００ｍｍ×５００ｍｍほどの大きさを有し、１ｍｍ間隔でＬＥＤ点光源２１が配列されている（すなわち、ｄ１＝ｄ２＝１ｍｍ）。照明部２０の中心には撮像用の孔２４が開けられている。

図２には、照明部２０内に円形リング状の照明パターン２５が図示されている。この照明パターン２５は、後で説明するように撮像部３０による本撮像時に選択的に点灯するＬＥＤ点光源２１により形成される光源である。すなわち、円形リング内に存在するＬＥＤ点光源２１のみを点灯させ、それ以外のＬＥＤ点光源２１を消灯させることにより、照明パターン２５が形成される。

照明パターン２５の形状は、対象物Ｗの形状、サイズを考慮して、最適な照明条件となるように選択されるものであり、例えば、円形リング形状、楕円リング形状、矩形リング形状などが挙げられる。リング形状の他にも、円形、楕円、矩形などの内部に存在するすべてのＬＥＤ点光源２１を点灯させるようにしてもよい。また、照明パターン２５は、１つの点灯領域からなるものに限らず、複数の分離した点灯領域から構成されてもよい。

本実施形態では、ＬＥＤ点光源２１は単色白色であるが、検査内容に依っては赤色、青色、黄色など任意の色のＬＥＤ点光源を使用してもよい。例えば、検査対象物Ｗが赤色の照明をよく反射する成分を含んでいる場合には、検査対象物Ｗに赤色の照明を当てて、当該成分の存在、およびその割合などを検出しやすくなるようにしてもよい。

また、照明部２０のＬＥＤアレイ２２に赤色、青色、黄色など異なる色のＬＥＤ点光源を規則的に混在させて、検査対象および検査内容によって、特定の色の照明を任意に作り出せるようにしてもよい。

また、本実施形態の照明部２０は、可視光を照射するようになっているが、検査対象および検査内容に依っては紫外光または赤外光を照射するものであってもよい。

また、本実施形態の照明部２０は、上方から検査対象物Ｗに光を照射して、検査対象物Ｗからの反射光を撮像部３０のカメラ３１で撮像するようになっているが、照明部２０の配置はこれに限定されない。例えば、検査対象物Ｗが光を透過する材質から構成されているか、あるいは厚みが薄い場合や、シルエットで検査したい場合などには、検査対象物Ｗの下方から光を照射して、検査対象物Ｗを透過した光を撮像部３０のカメラ３１で撮像するようにしてもよい。下方から照明を当てる場合には、光透過性の材質からなる搬送ベルト１１を用い、搬送ベルト１１の下方に照明部２０を配置するようにしてもよい。

撮像部３０は、ＣＣＤなどを備えたカメラ３１を備えており、撮像駆動部３０ａ（図４参照）によりカメラ３１を駆動するとともに、カメラ３１により撮像された画像を取得して制御部５０に取り込むことができるようになっている。例えば、カメラ３１は１２００×８００ピクセルの分解能を有し、カラー画像を得ることができるものである。検査の目的によってはカメラ３１はモノクロ画像を得るものであってもよい。

この撮像部３０は、搬送路１３の検査領域１３ｂにて照明部２０の中央の孔２４の真上に配置され、孔２４からカメラ３１で搬送ベルト１１上を搬送されてくる検査対象物Ｗを撮像できるようになっている。なお、カメラ３１を複数台用意し、うち１台を中央の孔２４の真上に、他の１台ないし複数台のカメラを斜め上方に配置することにより、死角を補うようにしてもよい。

図３は、制御部５０の機能ブロック図である。図３に示すように、制御部５０は、仮撮像条件算出部５５と仮撮像制御部５６と仮撮像画像処理部５７と本撮像条件算出部５８と本撮像制御部５９と本撮像画像処理部６０と判定部６１とを有している。

仮撮像条件算出部５５は、対象物Ｗが搬送路１３の所定位置（通過位置）を通過したことを通過検知部８０が検知すると、搬送ベルト１１による搬送速度および通過位置と撮像部３０により行われる１回目の撮像（仮撮像という）の位置（仮撮像位置）との間の距離に基づいて、撮像部３０による仮撮像の撮像タイミングと、照明部２０の照明条件を決定する。照明条件は、例えば、照明部２０のすべてのＬＥＤ点光源２１を点灯するというものでもよい。この場合には、照明条件を決定する処理が省略できる。撮像タイミングは、通過位置と仮撮像位置との距離を搬送ベルト１１の搬送速度で割ることにより算出することができる。

仮撮像位置は、１回目の撮像（仮撮像）から２回目の撮像（本撮像という）の準備が整うまでの準備時間を考慮して、撮像部３０のカメラ３１がカメラ視野内のできるだけ上流側（搬送方向Ｃの上流側）で検査対象物Ｗを捉える位置に設定する。準備時間である仮撮像から本撮像までの時間は、例えば、５０ｍｓｅｃ～１００ｍｓｅｃである。すなわち、カメラ３１のカメラ視野内で移動する検査対象物Ｗを２回撮像できるように、仮撮像位置と本撮像位置を設定する。逆にいえば、仮撮像から少なくとも５０ｍｓｅｃの間に、本撮像の撮像タイミングおよび照明条件を算出するようにする。

なお、本実施形態では、撮像部３０により２回の撮像を行うが、回数はこれに限定されるものではなく、３回以上であってもよい。例えば、本撮像を２回以上行うようにして、検査精度を高めるようにしてもよい。

仮撮像制御部５６は、仮撮像条件算出部５５により決定された照明条件および撮像タイミングに従い、照明駆動部２０ａを介して必要なＬＥＤ点光源２１を点灯させて、算出した撮像タイミングで撮像するように、撮像駆動部３０ａを介して撮像部３０を制御する。

仮撮像画像処理部５７は、仮撮像制御部５６による制御下で仮撮像により得られた対象物Ｗの画像に対して２値化、パターンマッチング等の画像処理を施し、対象物Ｗの搬送路１３内の位置およびサイズの情報を取得する。対象物Ｗの位置は、対象物Ｗの中心の位置を求める。

本撮像条件算出部５８は、仮撮像画像処理部５７により得られた対象物Ｗの位置およびサイズ、ならびに仮撮像の撮像タイミング、搬送速度などに基づいて、本撮像での撮像部３０の撮像タイミングと、照明部２０の照明条件を算出する。照明条件は、照明パターン２５の形状およびその位置の情報を含む。

本撮像の撮像タイミングは、仮撮像を行った位置と本撮像が想定されている位置との距離を搬送速度で割ることにより算出することができる。また、照明パターン２５は、対象物Ｗの形状・サイズに基づいて、最適な形状・サイズを有するものに決定する。例えば、平面視円形のハムが検査対象物Ｗである場合、照明パターン２５は、ハムの外径よりも大きい径の円形リング状にしてもよい。照明パターン２５の位置（円形リングの中心位置）は、仮撮像時の対象物Ｗの位置、搬送速度、本撮像の撮像タイミングなどに基づいて算出することができる。

照明パターン２５は、照明部２０から照射される光が検査対象物Ｗの表面で正反射して撮像部３０のカメラ３１に入射しないように決定するのが好ましい。照明パターン２５が上記のような円形リングで、その径が検査対象物Ｗのサイズより大きい場合には、検査対象物Ｗの表面で正反射した光がカメラ３１に入射しにくいので、ハレーションも発生し難く、好ましい。

本撮像制御部５９は、本撮像条件算出部５８により決定された照明条件および撮像タイミングに従い、照明駆動部２０ａを介して必要なＬＥＤ点光源２１を点灯させて、算出した撮像タイミングで撮像するように撮像駆動部３０ａを介して撮像部３０を制御する。

本撮像画像処理部６０は、本撮像により得られた画像に対して外観検査用の画像処理を施し、検査対象物Ｗの形状、配置、個数、色合いなどの外観情報を取得する。

判定部６１は、本撮像画像処理部６０により得られた検査対象物Ｗの外観情報に基づいて、検査対象物Ｗの外観の良否を判定する。なお、本実施形態の本撮像画像処理部６０と判定部６１が、本発明の検査部４０に対応する。

例えば、複数枚のハムが包装されたものが検査対象物Ｗの場合、ハムの形状は正常か、ハムに穴が開いていないか、包装内でハムがずれていないか、ハムが部分的にめくれていないか、燻製により形成されるスモークが表皮以外に存在しないか、脂肪分が多すぎないか、などの観点から良否を判定する。

図４は、制御部５０のハードウェア構成図である。図４に示すように、制御部５０は、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、入出力インタフェース５４などを備えている。制御部５０は外部記憶装置を備えていてもよい。制御部５０の上記各種機能は、ＲＯＭ５２などの記憶装置に記憶された各種処理プログラムをＣＰＵ５１で実行することにより実現されるようになっている。

外観検査装置１は、制御部５０により得られた検査結果等を表示する表示部７０と、制御部５０への各種パラメータ等の設定入力を行う操作部７２とをさらに備えている。

表示部７０は、平面ディスプレイ等から構成されており、ユーザに対する表示出力を行うようになっている。この表示部７０は、検査対象物Ｗの外観の良否判定結果を「ＯＫ」や「ＮＧ」等の文字又は記号で表示するとともに、総検査数、良品数、ＮＧ総数などの検査結果を、既定設定として、又は、操作部７２からの所定のキー操作による要求に基づいて表示するようになっている。

操作部７２は、ユーザが操作する複数のキーやスイッチ等で構成され、制御部５０への各種パラメータ等の設定入力や動作モードの選択等を行うものである。なお、表示部７０と操作部７２とを、タッチパネル式表示器として一体構成してもよい。

また、本実施形態に係る外観検査装置１は検査対象物Ｗに対する照明条件を常に最適にするために、少なくとも検査領域１３ｂには覆いが設けられ、照明部２０以外の外部からの光を遮断するようにしている。

また、本実施形態に係る外観検査装置１は、１種類の検査対象物Ｗが順次搬送されてくる場合だけでなく、複数種類の検査対象物Ｗが順に、或いは順不同に搬送されてくる場合にも対応できる。例えば、仮撮像により得られた撮像画像を画像処理することにより、検査対象物Ｗの形状、サイズ等の情報を取得することにより、検査対象物Ｗの種類を判別することができる。判別した検査対象物Ｗの種類に応じて検査項目を変更するようにしてもよい。

図５は、搬送位置のバラツキに対応して照明パターン２５の位置を変更する様子を示す説明図である。図５（ａ）は、検査対象物Ｗが搬送ベルト１１の幅方向（ｘ軸方向）の一端（同図上側）寄りに搬送される場合を示し、図５（ｂ）は、検査対象物Ｗが搬送ベルト１１の幅方向（ｘ軸方向）の他端（同図下側）寄りに搬送される場合を示す。図中、第１の位置Ｐ_０（ｘ_０，ｙ_０）およびＰ_０'（ｘ_０'，ｙ_０'）は、それぞれ通過検知部８０により検査対象物Ｗの通過が検知された時の搬送位置であり、第２の位置Ｐ_１（ｘ_１，ｙ_１）およびＰ_１'（ｘ_１'，ｙ_１'）は、それぞれ仮撮像時の搬送位置であり、第３の位置Ｐ_２（ｘ_２，ｙ_２）およびＰ_２'（ｘ_２'，ｙ_２'）は、本撮像時の検査対象物Ｗの搬送位置であり、かつ照明パターン２５の中心位置である。

検査対象物Ｗの搬送中は、ｘ軸位置は同じであり、ｘ_０＝ｘ_１＝ｘ_２であり（図５（ａ））、ｘ_０'＝ｘ_１'＝ｘ_２'である（図５（ｂ））。仮撮像のタイミングｔ_１は、第１の位置Ｐ_０と第２の位置Ｐ_１との距離を搬送速度で割ることにより算出される。ここで、仮撮像のタイミングｔ_１とは、通過検知位置Ｐ_０での時刻ｔ_０を基準とし、基準の時刻ｔ_０からの経過時間としてもよい。仮撮像時の搬送位置Ｐ_１は、仮撮像から本撮像まで条件等の算出時間が必要となるので、照明部２０の下に入った直後のところに設定されるのが好ましい。本撮像時の搬送位置Ｐ_２は、照明部２０を出る直前のところに設定されるようにしてもよい。本撮像のタイミングｔ_２は、仮撮像時の搬送位置Ｐ_１と本撮像時の搬送位置Ｐ_２との距離を搬送速度で割ることにより算出される。

図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、検査対象物Ｗのｘ軸方向の搬送位置ｘ_０が検査対象物Ｗごとに変動しても、本撮像では、検査対象物Ｗの中心位置とリング状の照明パターン２５の中心位置とが常に一致するように制御される。これにより、搬送位置のバラツキによらず、常に検査対象物の真上から照明を当てることができる。これにより、検査対象物の搬送位置のバラツキによらず、常に同じ最適な撮影条件で検査対象物を撮像することができるので、誤検査を低減することができる。

図６は、照明部２０から照射された光が検査対象物Ｗの表面で正反射する様子を示す説明図である。図６は、円形の照明部２０の中央にリング状の照明パターン２５が形成され、この照明パターン２５が検査対象物Ｗの真上に位置している場合を示す。照明パターン２５の径は検査対象物Ｗのサイズよりも大きく設定されている。撮像部３０のカメラ３１は照明部２０の孔２４の上側に取り付けられている。図６に示す配置の場合、照明パターン２５から照射されて検査対象物Ｗの上面で正反射した光は、いずれも照明部２０の孔２４に入らないようになっている。したがって、このような円形リング状の照明パターン２５では、検査対象物Ｗにおける照明光の正反射によるハレーションが生じにくくなっている。

本実施形態では、撮像部３０による仮撮像により得られた検査対象物Ｗの画像を基に検査対象物Ｗの中心の搬送位置および検査対象物Ｗのサイズを検出し、検出した位置およびサイズを基に照明部２０による検査対象物Ｗでの所要照度は確保しつつ照明部２０から照射される光が検査対象物Ｗの表面で正反射して撮像部３０のカメラ３１に入射する光量を抑制するように、ＬＥＤ点光源２１の選定を行うようにするとよい。

具体的には、図６に示すように、円板状の照明部２０の中心に照明パターン２５の中心があり、検査対象物Ｗの中心が照明部２０の中心に一致する場合を基準に考える。この場合には、検査対象物Ｗと撮像部３０のカメラ３１と照明部２０との位置関係より、検査対象物Ｗの上面の所要照度は確保しつつ、照明部２０から照射される光が検査対象物Ｗの表面で正反射して撮像部３０のカメラ３１に入射する光量を抑制するように、リング状照明パターン２５のリング径を設定するとよい。図６の場合には、照明パターン２５のリング径は、検査対象部Ｗのサイズより大きくするとよい。

照明パターン２５の中心が照明部２０の中心と一致しない場合には、例えば、本撮像するタイミングを少し遅らせるか早めることにより、撮像部３０のカメラ３１と照明部２０の照明パターン２５および検査対象物Ｗとの位置関係が変化し、それにより検査対象物Ｗの表面で正反射してカメラに入射する照明光の光量が変わる。よって、撮像タイミングを最適なものに調整することにより、検査対象物Ｗの表面で正反射してカメラ３１に入る光量を抑制できるので、ハレーションの発生を抑制することができる。

また、リング状の照明部２０のリング径Ｄおよびリング幅Ｌを変えることにより、検査対象物Ｗの表面での所要照度は確保しつつ、照明部２０から照射される光が検査対象物Ｗの表面で正反射して撮像部３０のカメラ３１に入射する光量を抑制するように照明パターン２５を設定するようにしてもよい。

次に、外観検査方法を説明する。

図７は、本発明の実施形態に係る外観検査装置１を用いて行う外観検査方法のフローチャートである。

まず、外観検査の検査対象物Ｗを搬送ベルト１１上に載せて搬送を開始する（ステップＳ１）。

次に、通過検知部８０により検査対象物Ｗの通過を検知したか否か判定する（ステップＳ２）。検査対象物Ｗの通過が検知されていなければ（Ｎｏの場合）、ステップＳ２に戻って判定を繰り返す。検査対象物Ｗの通過が検知されたならば（Ｙｅｓの場合）、ステップＳ３に進む。

次に、仮撮像条件算出部５５により、検査対象物Ｗの通過時刻と搬送ベルト１１の搬送速度に基づいて、仮撮像での撮像部３０の撮像タイミングと、照明部２０の照明条件を決定する（ステップＳ３）。

次に、仮撮像制御部５６により、決定した照明条件で照明部２０を作動させて検査対象物Ｗに照明を当てる（ステップＳ４）。このとき、照明部２０のすべてのＬＥＤ点光源２１を点灯させてもよい。この場合には、ステップＳ３で、照明条件を決定する必要はない。

次に、仮撮像制御部５６により、決定した撮像タイミングで撮像部３０を作動させて仮撮像画像を取得する（ステップＳ５）。

次に、仮撮像画像処理部５７により、仮撮像により得られた画像に対して２値化、パターンマッチング等の画像処理を施し、検査対象物Ｗの搬送位置、サイズの情報を取得する（ステップＳ６）。

次に、本撮像条件算出部５８により、仮撮像の撮像タイミング、搬送速度、検査対象物Ｗの搬送位置、サイズなどに基づいて、本撮像での撮像部３０の撮像タイミングと、照明部２０の照明条件を決定する（ステップＳ７）。照明条件は、照明パターンおよびその位置の情報を含む。

次に、本撮像制御部５９により、決定した照明条件で照明部２０を作動させて照明パターン２５により検査対象物Ｗに照明を当てる（ステップＳ８）。

次に、本撮像制御部５９により、決定した撮像タイミングで撮像部３０を作動させて本撮像画像を取得する（ステップＳ９）。

次いで、本撮像画像処理部６０により、本撮像により得られた画像に対して各種画像処理を施し、検査対象物Ｗの形状、配置、個数などの外観情報を取得する（ステップＳ１０）。

次いで、判定部６１により、本撮像画像処理部６０により得られた検査対象物Ｗの外観情報に基づいて、検査対象物Ｗの外観の良否を判定する（ステップＳ１０）。

次いで、外観検査の結果を表示部７０および選別部７４に出力する。選別部７４では、外観検査により良品であると判定されたもの、或いは不良品であると判定されたものが選別されるようになっている。

次に、作用・効果について説明する。

上述のように、本実施形態に係る外観検査装置１は、撮像部３０による仮撮像で得られた検査対象物Ｗの画像を基に検出された検査対象物Ｗの搬送位置に基づいて、使用するＬＥＤ点光源２１を選定して本撮像を行うようになっている。この構成により、仮撮像により検出した検査対象物Ｗの搬送位置に応じて、照明位置などの照明条件を変更して検査対象物Ｗの本撮像を行うことができるので、検査対象物Ｗの搬送位置のバラツキによらず、常に同じ最適な撮影条件で検査対象物Ｗを撮像することができる。これにより誤検査を低減することができる。

また、上述したように、本実施形態に係る外観検査装置１は、撮像部３０による仮撮像により得られた検査対象物Ｗの画像を基に検査対象物Ｗの中心の搬送位置を検出し、本撮像時において、検査対象物Ｗの中心の搬送路内位置と、選定したＬＥＤ点光源２１により画定される照明パターン２５の中心の搬送路内位置とを一致させるようにしている。この構成により、本撮像時において、常に検査対象物Ｗの真上から照明を当てることができる。これにより、検査対象物Ｗの搬送位置のバラツキによらず、常に同じ最適な撮影条件で検査対象物Ｗを撮像することができるので、誤検査を低減することができる。

また、本実施形態に係る外観検査装置１は、撮像部３０による仮撮像により得られた検査対象物Ｗの画像を基に検査対象物Ｗの中心の搬送位置および検査対象物Ｗのサイズを検出し、検出した位置およびサイズを基に照明部２０による検査対象物Ｗでの所要照度は確保しつつ照明部２０から照射される光が検査対象物Ｗの表面で正反射して撮像部３０のカメラ３１に入射する光量を抑制するように、ＬＥＤ点光源２１の選定を行うようにしている。この構成により、照明部２０から照射される光が検査対象物Ｗの表面で正反射して撮像部３０のカメラ３１に入射する光量を抑制するように、ＬＥＤ点光源２１の選定が行われているので、ハレーションが生じにくい。これにより、検査対象物Ｗの搬送位置のバラツキによらず、常に同じ最適な撮影条件で検査対象物Ｗを撮像することができるので、誤検査を低減することができる。

また、本実施形態に係る外観検査装置１は、搬送路内の検査対象物Ｗの通過を検知する通過検知部８０を備え、通過検知部８０による検査対象物の通過の検知に基づいて撮像部３０による仮撮像および本撮像の撮像タイミングを制御するようになっている。この構成により、仮撮像および本撮像のタイミングを正確に算出することができる。これにより、検査対象物Ｗの搬送位置のバラツキによらず、最適なタイミングで検査対象物Ｗを撮像することができるので、誤検査を低減することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る外観検査装置について、図面を参照して説明する。

本実施形態に係る外観検査装置は、通過検知部８０の機能を撮像部３０および制御部５０が担っている点で、通過検知部８０を用いて検査対象物Ｗの通過を検知している第１の実施形態と異なっている。その他の構成は第１の実施形態と同一であり、同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。

図８は、本発明の第２の実施形態に係る外観検査装置の要部説明図である。本実施形態に係る外観検査装置は、検査対象物Ｗが撮像部３０のカメラ視野に入った時に撮像部３０による仮撮像を行う構成である。

具体的には、矩形板状の照明部２０'のすべてのＬＥＤ点光源２１を点灯させた状態で、撮像部３０により常に撮像している状態にしておくか、定期的に撮像するようにする。そして、定期的に、撮像部３０により撮像された画像に画像処理を施し、検査対象物Ｗがカメラ視野に入ってきたか否かを監視しておく。

検査対象物Ｗがカメラ視野に入ってきたことを検知すると、仮撮像を行う。仮撮像により得られた画像に対して画像処理を施すことにより、検査対象物Ｗの中心の搬送位置Ｐ_１（ｘ_１，ｙ_１）を算出する。

次いで、本撮像で用いられる照明パターン２５の中心座標Ｐ_２（ｘ_２，ｙ_２）、および本撮像の撮像タイミングを算出する。本撮像では算出した座標Ｐ_２（ｘ_２，ｙ_２）を中心位置とする照明パターンを点灯して算出した撮像タイミングで撮像を行う。このようにして、本撮像時に、検査対象物Ｗの搬送位置と照明パターン２５の中心位置とが一致した状態で、検査対象物Ｗの真上から照明を当てることができるので、検査対象物Ｗの搬送位置のバラツキによらず、最適なタイミングで検査対象物Ｗを撮像することができるので、誤検査を低減することができる。

また、検査対象物Ｗの通過を検知する通過検知部を別途設ける必要がなく、コンパクトな外観検査装置を実現できる。

以上説明したように、本発明は検査対象物の搬送位置のバラツキによらず、常に同じ最適な撮影条件で検査対象物を撮像することで誤検査を低減することができるという効果を有し、外観検査装置および外観検査方法の全般に有用である。

１外観検査装置
１０搬送部
１１搬送ベルト
１２搬送ローラ
２０照明部
２１ＬＥＤ点光源
２２ＬＥＤアレイ
３０撮像部
３１カメラ
４０検査部
５０制御部
７０表示部
７２操作部
７４選別部
８０通過検知部
Ｗ検査対象物

Claims

検査対象物（Ｗ）を搬送する搬送部（１０）と、
前記搬送部により搬送されている前記検査対象物に光を照射する複数の光源が平面状に配列された照明部（２０）と、
前記照明部により光が照射された前記検査対象物を撮像する撮像部（３０）と、
前記撮像部による１回目の撮像により得られた前記検査対象物の画像を基に前記検査対象物の少なくとも中心の搬送路内の幅方向の位置を検出する仮撮像画像処理部（５７）と、検出した該幅方向の位置の情報に基づいて前記複数の光源からリング状の照明パターンを画定するよう選定する本撮像条件算出部（５８）と、選定した該光源による照明下で前記撮像部により前記検査対象物の２回目の撮像を行い外観検査用の画像を取得する本撮像制御部（５９）と、を有する制御部（５０）とを備え、
前記制御部は、前記外観検査用の画像を基に前記検査対象物の外観検査を行う検査部（４０）を備えたことを特徴とする外観検査装置（１）。
前記照明部は、前記複数の光源が一の平面状に配列されたものであり、
前記制御部は、前記撮像部による１回目の撮像および２回目の撮像を、ともに、前記照明部の照明下において、前記搬送部により搬送されている前記検査対象物の中心の搬送路内の幅方向の位置と、前記リング状の照明パターンの中心の搬送路内の幅方向の位置とを一致させて、前記照明部の孔（２４）の上に配置されたカメラ（３１）により行わせることを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
前記仮撮像画像処理部は、前記撮像部による１回目の撮像により得られた前記検査対象物の画像を基に前記検査対象物のサイズも検出し、
前記本撮像条件算出部はさらに、前記仮撮像画像処理部が検出した前記検査対象物の中心の搬送路内の幅方向の位置および該検査対象物のサイズを基に前記照明部による前記検査対象物での所要照度は確保しつつ前記照明部から照射される光が前記検査対象物の表面で正反射して前記撮像部のカメラに入射する光量を抑制するように、前記光源の照明条件を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の外観検査装置。
前記搬送路内で前記検査対象物の通過を検知する通過検知部（８０）をさらに備え、
前記制御部は、前記通過検知部による前記検査対象物の通過の検知に基づいて前記撮像部による前記１回目の撮像タイミングを制御する仮撮像条件算出部（５６）をさらに備えたことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の外観検査装置。
前記制御部は、前記検査対象物が前記撮像部のカメラ視野に入った時に前記撮像部による１回目の撮像を行うことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の外観検査装置。
検査対象物を搬送する搬送ステップ（Ｓ１）と、
前記搬送ステップにおいて搬送されている前記検査対象物に、複数の光源が平面状に配列された照明部から光を照射する照明ステップ（Ｓ４、Ｓ８）と、
前記照明ステップにおいて光が照射された前記検査対象物を２回撮像する撮像ステップ（Ｓ５、Ｓ９）と、
１回目の撮像ステップ（Ｓ５）において得られた前記検査対象物の画像を基に前記検査対象物の少なくとも中心の搬送路内の幅方向の位置を検出するステップ（Ｓ６）と、
２回目の撮像ステップ（Ｓ９）の前に前記検査対象物の中心の搬送路内の幅方向の位置に基づいて前記複数の光源から該２回目の撮像のためにリング状の照明パターンを画定するよう作動させる光源を選定するステップ（Ｓ７）と、
前記２回目の撮像ステップにおいて取得された前記検査対象物の画像を基に外観検査を行う検査ステップ（Ｓ１０）と、
を備えたことを特徴とする外観検査方法。