JP7111370B2 - Defect inspection method - Google Patents
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Description
本発明は、欠陥検査装置および欠陥検査方法に関する。 The present invention relates to a defect inspection device and a defect inspection method.
工業用等で用いられる各種部材等の製造工程においては、加工油などを使用してこれらが部材に付着したままの状態の場合がある。このような部材の検査にあたっては、付着した油の洗浄を行う工程を省略するために、油が付着したままの状態で欠陥等の検査が求められる場合がある。これらの各種部材としては、自動車等のシリンダや走行系部品、電子写真式画像形成装置等の感光体ドラムや定着ローラ等があげられ、円筒状や柱状等の形状の部材も広く利用されている。 In the manufacturing process of various members used for industrial purposes, etc., there are cases where processing oil or the like is used and remains attached to the members. In order to omit the step of cleaning the adhering oil when inspecting such a member, it may be necessary to inspect for defects while the oil is still adhered to the member. Examples of these various members include cylinders and traveling system parts of automobiles, photoreceptor drums and fixing rollers of electrophotographic image forming apparatuses, etc., and members having shapes such as cylindrical and columnar shapes are also widely used. .
このような部材等の検査は難しく、訓練された検査者による目視検査等が行われている。しかし、目視検査等による場合、油の付着量や、訓練の程度、体調等によって判定がばらつく恐れがある。また、油の付着により、目視で判別できない場合もある。 It is difficult to inspect such members and the like, and a visual inspection or the like is performed by a trained inspector. However, in the case of visual inspection, etc., the determination may vary depending on the amount of oil adhered, the degree of training, physical condition, and the like. In addition, it may not be possible to make a visual distinction due to adhesion of oil.
特許文献1は、逆反射スクリーンを用いて表面検査を行う被検査物表面に光沢を与えるための検査対象物表面の光沢付与剤において、作業環境下における表面張力、粘度、検査対象物表面との接触角が調整された検査対象物表面の光沢付与剤を開示している。 Patent Document 1 describes a glossing agent for the surface of an inspection object for giving gloss to the surface of the inspection object for surface inspection using a retroreflective screen, in which the surface tension, viscosity, and the surface of the inspection object under the working environment A contact angle controlled test object surface brightener is disclosed.
特許文献2は、画像入力手段が、油の付着部と光反射率に対応して絞りが調整された第1カメラと、油の非付着部の光反射率に対応して絞りが調整された第2カメラを備える表面欠陥の検査装置を開示している。 In Patent Document 2, the image input means includes a first camera whose aperture is adjusted according to the oil-attached portion and the light reflectance, and an aperture whose aperture is adjusted corresponding to the light reflectance of the oil-free portion. A surface defect inspection apparatus with a second camera is disclosed.
特許文献3は、表面検査手段からの被検査面の表面状態に基づいて油の付着状態を判定する油状態判定手段と、油状態判定手段からの油付着状態に基づいて、照明光の照射角度の変更、撮像角度の変更、被検査面の油付着量の制御のうちの少なくとも照明光の照射角度の変更または撮像角度の変更を対策指示として出力する油対策指示手段と、油対策指示手段からの対策指示に基づいて照明手段および撮像手段のうちの少なくとも一方の角度および高さを制御する照明/撮像制御手段を備えた表面欠陥検査装置を開示している。 Patent Document 3 discloses an oil state determination unit that determines the oil adhesion state based on the surface state of the surface to be inspected from the surface inspection unit, and an illumination light irradiation angle based on the oil adhesion state from the oil state determination unit. oil countermeasure instruction means for outputting, as a countermeasure instruction, at least a change in illumination light irradiation angle or a change in the imaging angle among the change in the angle of the oil, the change in the imaging angle, and the control of the amount of oil adhered to the surface to be inspected; discloses a surface defect inspection apparatus provided with illumination/imaging control means for controlling the angle and height of at least one of the illumination means and the imaging means based on the countermeasure instruction.
各種部材の製造工程等で、防錆油や洗浄油、加工油など、無色透明や着色透明の清浄度が高い油が用いられる。しかし、これらが付着した部材の検査にあたっては、油の皮膜によって、照射した検査光の乱反射や正反射が生じてしまい、油の皮膜の内部にあたる部材のキズなどの欠陥の検出は難しい場合がある。 Colorless, transparent, and colored, transparent oils with high cleanliness such as rust preventive oils, cleaning oils, and processing oils are used in the manufacturing processes of various members. However, when inspecting a member to which these substances adhere, the oil film causes diffuse reflection or specular reflection of the inspection light, making it difficult to detect defects such as scratches on the member that are inside the oil film. .
特許文献1~3などでは意図的に油を付着させたり、油が付着した部分を特定した欠陥検出を行っているが、部材の製造工程上、本来必要がない油を用いたくない場合や、油の付着部位の特定が難しい場合もある。このように、部材に付着した油の影響を抑えた欠陥検査方法が求められている。
係る状況下、本発明の目的は、油が付着している場合もその影響を低減して、油の除去等の操作を行わずとも部材のキズなどの欠陥を検出することができる欠陥検査装置や欠陥検査方法を提供することである。
In Patent Documents 1 to 3, etc., oil is intentionally attached, and defect detection is performed by specifying the oil-attached portion. In some cases, it is difficult to identify the oil adhesion site. Thus, there is a need for a defect inspection method that suppresses the effects of oil adhering to members.
Under such circumstances, an object of the present invention is to provide a defect inspection apparatus that can detect defects such as scratches on members without removing the oil by reducing the effect of the oil even when it is attached. and to provide a defect inspection method.
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記の発明が上記目的に合致することを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。 As a result of earnest research to solve the above problems, the inventors of the present invention have found that the following inventions meet the above objects, and have completed the present invention. That is, the present invention relates to the following inventions.
<1> 部材の表面の欠陥検査装置であって、前記部材の高さ方向の軸心に向かって前記部材の検査部位を撮像するラインカメラと、前記部材の高さ方向の軸心に向かって前記部材を照射する第一の照明と、前記部材の高さ方向の軸心に向かって前記第一の照明と異なる角度から前記部材を照射する第二の照明とを有し、
前記ラインカメラが前記部材を撮像する軸と、前記第一の照明が前記部材の高さ方向の軸心に向かって照射する軸とのなす第一の角度(θ1)が5~15度の角度で、前記部材の高さ方向に沿って線状に照射し、
前記ラインカメラが前記部材を撮像する軸と、前記第二の照明が前記部材の高さ方向の軸心に向かって照射する軸とのなす第二の角度(θ2)が20~40度の角度で前記第一の角度と反対の向きにあり、前記部材の高さ方向に沿って線状に照射する欠陥検査装置。
<2> 前記部材が柱状部材であって油が付着したものである<1>記載の欠陥検査装置。
<3> 前記ラインカメラが前記検査部位を撮像する軸と水平方向にみたとき、前記ラインカメラが撮像する軸と、前記第二の照明の照射する軸とのなす角度が、0~60度の方向から照射するものである<2>記載の欠陥検査装置。
<4> 前記部材を周方向に回転させる部材の回転手段を有する<1>~<3>のいずれかに記載の欠陥検査装置。
<5> 前記ラインカメラが撮像した像を画像解析する画像解析部を有し、
前記ラインカメラが前記部材を回転させながら撮像することで前記部材の周面を撮像する<1>~<4>のいずれかに記載の欠陥検査装置。
<6> 前記ラインカメラが撮像した像の輝度を、前記部材の欠陥の有無を判別するための輝度の閾値と比較して欠陥の有無を判別する判別部を有する<1>~<5>のいずれかに記載の欠陥検査装置。
<7> 部材の表面の欠陥検査方法であって、
前記部材の高さ方向の軸心に向かって前記部材を照射する第一の照明と、前記部材の高さ方向の軸心に向かって前記第一の照明と異なる角度から前記部材を照射する第二の照明とにより照射する照射工程と、
前記照射工程で照射された前記部材をラインカメラにより撮像する撮像工程とを有し、
前記ラインカメラが前記部材の高さ方向に軸心に向かって撮像する軸と、前記第一の照明が前記部材の高さ方向の軸心に向かって前記部材を照射する軸とのなす第一の角度(θ1)が5~15度の角度で、前記部材の高さ方向に沿って線状に照射し、
前記ラインカメラが前記部材の高さ方向の軸に向かって撮像する軸と、前記第二の照明が前記部材の高さ方向の軸心に向かって照射する軸とのなす第二の角度(θ2)が20~40度の角度で、前記部材の高さ方向に沿って線状に照射する欠陥検査方法。
<1> A defect inspection apparatus for the surface of a member, comprising: a line camera for imaging an inspection portion of the member toward the axis in the height direction of the member; a first illumination that illuminates the member, and a second illumination that illuminates the member from an angle different from the first illumination toward the axis in the height direction of the member,
A first angle (θ1) between an axis along which the line camera images the member and an axis along which the first illumination irradiates toward the axis in the height direction of the member is an angle of 5 to 15 degrees. and linearly irradiating along the height direction of the member,
A second angle (θ2) formed between an axis along which the line camera images the member and an axis along which the second illumination irradiates toward the axis in the height direction of the member is an angle of 20 to 40 degrees. in a direction opposite to the first angle and linearly irradiating along the height direction of the member.
<2> The defect inspection apparatus according to <1>, wherein the member is a columnar member to which oil adheres.
<3> When viewed in the horizontal direction from the axis along which the line camera captures the image of the inspection site, the angle formed by the axis along which the line camera captures the image and the axis along which the second illumination illuminates is 0 to 60 degrees. The defect inspection apparatus according to <2>, which irradiates from a direction.
<4> The defect inspection apparatus according to any one of <1> to <3>, further comprising member rotating means for rotating the member in the circumferential direction.
<5> having an image analysis unit that analyzes an image captured by the line camera;
The defect inspection apparatus according to any one of <1> to <4>, wherein the line camera captures an image while rotating the member, thereby capturing an image of the peripheral surface of the member.
<6><1> to <5> having a determination unit that determines the presence or absence of a defect by comparing the brightness of the image captured by the line camera with a brightness threshold value for determining the presence or absence of a defect in the member. The defect inspection device according to any one of the above.
<7> A defect inspection method for the surface of a member, comprising:
a first illumination that illuminates the member toward the axis in the height direction of the member; and a second illumination that illuminates the member from an angle different from that of the first illumination toward the axis in the height direction of the member. an irradiation step of irradiating with a second illumination;
an imaging step of imaging the member irradiated in the irradiation step with a line camera;
A first axis formed by an axis along which the line camera images images toward the axis in the height direction of the member, and an axis along which the first illumination illuminates the member toward the axis in the height direction of the member. irradiate linearly along the height direction of the member at an angle (θ1) of 5 to 15 degrees,
A second angle (θ2 ) is irradiated linearly along the height direction of the member at an angle of 20 to 40 degrees.
本発明の欠陥検査装置および欠陥検査方法によれば、部材のキズなどの欠陥を検出することができる。 According to the defect inspection apparatus and defect inspection method of the present invention, defects such as scratches on members can be detected.
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を変更しない限り、以下の内容に限定されない。なお、本明細書において「~」という表現を用いる場合、その前後の数値を含む表現として用いる。 Embodiments of the present invention will be described in detail below. is not limited to the contents of In this specification, when the expression "~" is used, it is used as an expression including the numerical values before and after it.
[本発明の欠陥検査装置]
本発明の欠陥検査装置は、部材の表面の欠陥検査装置であって、前記部材の高さ方向の軸心に向かって前記部材の検査部位を撮像するラインカメラと、前記部材の高さ方向の軸心に向かって前記部材を照射する第一の照明と、前記部材の高さ方向の軸心に向かって前記第一の照明と異なる角度から前記部材を照射する第二の照明とを有し、前記ラインカメラが前記部材を撮像する軸と、前記第一の照明が前記部材の高さ方向の軸心に向かって照射する軸とのなす第一の角度(θ1)が5~15度の角度で、前記部材の高さ方向に沿って線状に照射し、前記ラインカメラが前記部材を撮像する軸と、前記第二の照明が前記部材の高さ方向の軸心に向かって照射する軸とのなす第二の角度(θ2)が20~40度の角度で前記第一の角度と反対の向きにあり、前記部材の高さ方向に沿って線状に照射する。
このような構成とすることで油の付着の有無の影響を抑制して部材の欠陥を検出することができる。また、この欠陥の検出は、画像を用いて検出するため、部材を非破壊で検出することができ、また検査によりキズが付くおそれもない検査である。よって、検査後の部材はそのまま利用することができる。
[Defect inspection device of the present invention]
A defect inspection apparatus of the present invention is an apparatus for inspecting defects on the surface of a member, comprising a line camera for imaging an inspection portion of the member toward the axis in the height direction of the member; A first illumination that illuminates the member toward the axis, and a second illumination that illuminates the member from an angle different from the first illumination toward the axis in the height direction of the member. , a first angle (θ1) between an axis along which the line camera images the member and an axis along which the first illumination illuminates the member toward the axis in the height direction is 5 to 15 degrees; At an angle, the light is emitted linearly along the height direction of the member, and the line camera illuminates the axis along which the member is imaged, and the second illumination irradiates toward the axis of the member in the height direction. The second angle (θ2) with the axis is 20 to 40 degrees and is in the direction opposite to the first angle, and the member is linearly irradiated along the height direction.
With such a configuration, it is possible to detect defects in the member while suppressing the influence of the presence or absence of oil adhesion. In addition, since this defect detection is performed using an image, the member can be detected non-destructively, and there is no possibility that the defect will be scratched by the inspection. Therefore, the member after inspection can be used as it is.
[本発明の欠陥検査方法]
本発明の欠陥検査方法は、部材の表面の欠陥検査方法であって、前記部材の高さ方向の軸心に向かって前記部材を照射する第一の照明と、前記部材の高さ方向の軸心に向かって前記第一の照明と異なる角度から前記部材を照射する第二の照明とにより照射する照射工程と、前記照射工程で照射された前記部材をラインカメラにより撮像する撮像工程とを有し、前記ラインカメラが前記部材の高さ方向に軸心に向かって撮像する軸と、前記第一の照明が前記部材の高さ方向の軸心に向かって前記部材を照射する軸とのなす第一の角度(θ1)が5~15度の角度で、前記部材の高さ方向に沿って線状に照射し、前記ラインカメラが前記部材の高さ方向の軸に向かって撮像する軸と、前記第二の照明が前記部材の高さ方向の軸心に向かって照射する軸とのなす第二の角度(θ2)が20~40度の角度で、前記部材の高さ方向に沿って線状に照射する。
このような構成とすることで油の付着の有無の影響を抑制して部材の欠陥を検出することができる。
本発明の欠陥検査方法は、本発明の欠陥検査装置を用いて行うことができ、本願においてそれぞれに対応する構成は相互に利用することができる。
[Defect inspection method of the present invention]
A defect inspection method of the present invention is a defect inspection method for the surface of a member, comprising: a first illumination for illuminating the member toward the axis in the height direction of the member; An irradiation step of irradiating the member toward the center with a second lighting that irradiates the member from an angle different from the first lighting, and an imaging step of imaging the member irradiated in the irradiation step with a line camera. and an axis along which the line camera captures images toward the axis in the height direction of the member, and an axis along which the first illumination illuminates the member toward the axis in the height direction of the member. The first angle (θ1) is an angle of 5 to 15 degrees, and the line camera irradiates linearly along the height direction of the member, and the line camera picks up the axis in the height direction of the member. , along the height direction of the member at a second angle (θ2) between 20 and 40 degrees with the axis that the second illumination irradiates toward the axis in the height direction of the member Irradiate linearly.
With such a configuration, it is possible to detect defects in the member while suppressing the influence of the presence or absence of oil adhesion.
The defect inspection method of the present invention can be performed using the defect inspection apparatus of the present invention, and configurations corresponding to each in the present application can be used mutually.
本発明者は、従来目視で評価したり、油をふき取ったり洗浄して検査されていた、製造工程で油が付着するような各種部材等について、光学的手段による欠陥検査の検討を行った。その結果、後述する実施例等にも詳述するが、通常の光学的手段で検査すると、油が付着した部分から乱反射や正反射によって油が映り込み、部材自体の欠陥検査は難しい場合があることが確認された。 The present inventors have studied defect inspection by optical means for various members to which oil adheres during the manufacturing process, which have conventionally been visually evaluated or inspected by wiping off oil or cleaning. As a result, as will be described in detail later in the examples, etc., when inspected by ordinary optical means, the oil is reflected due to irregular reflection or specular reflection from the oil-adhered part, and it may be difficult to inspect the member itself for defects. was confirmed.
しかし、このような油が付着している場合も、照明の照射角度等を調整することで油の映り込みを抑制することができる場合があることが確認された。ただし、一つの照明で検査部位を照射した場合、欠陥が検出されなかったり、欠陥とその他の部位との輝度差が小さく判別が非常に難しい場合がある。これは、部材の形状によっては光を照射したとき、反射する光が様々な角度に散乱するため散乱光を検出する撮像手段の位置と照明の位置、それらの向きといった光学系の配置による輝度差が影響すると考えられる。 However, it has been confirmed that even when such oil adheres, reflection of the oil can sometimes be suppressed by adjusting the illumination angle or the like. However, when the inspected portion is irradiated with one illumination, there are cases where the defect is not detected, or the difference in brightness between the defect and other portions is small and it is very difficult to distinguish the defect. Depending on the shape of the member, when light is irradiated, the reflected light scatters at various angles. is thought to affect
本発明者は、このような部材の欠陥検査にあたって、ラインカメラを用いることで柱状部材からの散乱光の輝度が比較的安定した部位で撮像できることを見出した。また、検査部位を所定の角度から照射する第一の照明に加えて、第二の照明により第一の照明とは異なる角度から検査部位を照射することで油の付着による影響を低減し、欠陥を検出しやすい像を撮像できることを見出した。 The inventors of the present invention have found that when inspecting such a member for defects, using a line camera enables imaging of a portion where the brightness of the scattered light from the columnar member is relatively stable. In addition to the first illumination that illuminates the inspection area from a predetermined angle, a second illumination is used to illuminate the inspection area from an angle different from that of the first illumination, thereby reducing the effects of oil adhesion and reducing defects. It was found that an image that is easy to detect can be captured.
[欠陥検査装置(100)]
本発明に係る欠陥検査装置の第一の実施形態を、図1等を用いて説明する。図1は、欠陥検査装置100の構成の概要を示す図である。欠陥検査装置100は、第一の照明11と、第二の照明21と、ラインカメラ31とを有する。欠陥検査装置100は、部材4の欠陥を検査する装置である。部材4は、部材4の固定手段51に固定され、固定手段51は回転手段52上に設けられている。ラインカメラ31で撮像した像は、画像検出部60に検出され、画像解析部71や判別部72で解析や欠陥の有無の判別がされ、その結果は表示部80に表示される。撮像された画像や、解析された画像、欠陥の判別結果などは、適宜メモリ90に保存される。以下、図1における部材4をラインカメラ31で撮像する方向をX方向、X方向と水平面内で直交する方向をY方向、X方向およびY方向の水平面と直交する方向をZ方向として説明する。
[Defect inspection device (100)]
A first embodiment of a defect inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 and the like. FIG. 1 is a diagram showing an overview of the configuration of a
[第一の光学系101]
図2は欠陥検査装置における光学系の配置の具体的な構成例を示す図である。第一の照明11および第二の照明21が部材4の高さ方向の軸心42に向かって光を照射し、ラインカメラ31は部材4の検査部位413を撮像する。この欠陥検査装置における第一の照明11および、第二の照明21、ラインカメラ31を本願において光学系とよぶ。図2は、第一の光学系101の一例を示す図で、第一の光学系101を平面視した(Z方向からみた)図である。
[First optical system 101]
FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration example of the arrangement of the optical system in the defect inspection apparatus. The
[第一の照明11]
第一の照明11は、部材4に光を照射する照明である。第一の照明11は、部材4を線状に照射する照明であることが好ましい。第一の照明11は、線状に配置したLEDなどの光源を用いて、さらに適宜集光手段により線状に集光して疑似的に平行光を照射するLEDのライン照明やこれに相当する照度となるように光学系が設計された照明が好ましい。LEDのライン照明等を用いることで、適度に明るく広く照射して、S/N比を向上させることができる。
[First illumination 11]
The
第一の照明11は、ラインカメラ31の撮像と部材4やその欠陥の状態等に応じて適宜選択できる。光の波長は、近紫外線程度から近赤外線程度の波長の光の単一波長でもよいし、混合色や白色でもよい。特に低波長350~650nm付近にピーク波長を有する光が好ましい。高波長側にピークがある場合、欠陥付近で光が回り込んで照射し、輝度差が低下し欠陥検出しにくい場合がある。また、直線偏光や楕円偏光等の偏光を照射してもよいし、自然光を照射してもよい。
The
[第二の照明21]
第二の照明21は、第一の照明11とは異なる角度から部材4に光を照射する照明である。第二の照明21には、第一の照明と同様に線状に光を照射する照明を用いることができる。部材4を照射するとき、第一の照明11とは異なる照度としてもよい。第二の照明21は、第一の照明11よりも強い照度の照明とすることが好ましい。また、第二の照明21は、第一の照明11よりも指向性が高いライン照明を用いることがより好ましい。
[Second lighting 21]
The
[ラインカメラ31]
ラインカメラ31は、部材4の検査部位413を撮像する。ラインカメラ31は、部材4の高さ方向の軸心42に向かって撮像する角度で配置される。ラインカメラ31は、フォトダイオードを直列に配置したもので対象を線状に撮像するものである。ラインカメラはCCDやCMOS等を適宜用いることができる。ラインカメラ31が検査部位413を撮像することで、部材4の表面が曲面や部材形状の凹凸等を有するものであっても、これらの基本形状に由来して検出される輝度差を抑制して撮像することができる。
ラインカメラ31の撮像画素数やスキャンレート等は、部材4の大きさや種類、観察するキズの種類、回転手段による回転速度等に応じて、適宜設定することができる。例えば、撮像画素数は500画素以上や1000画素以上、2000画素以上とすることができる。特に、部材4が金属部材のときの鋳巣やヘアラインと呼ばれるような欠陥を検出し、これらの欠陥の大きさを判別できるように、ラインカメラ31は画素当たり30μm角(30μm×30μm)程度以下の大きさで撮像することができることが好ましく、15μm角や、10μm角、8μm角程度のより微細な画素サイズで撮像できることがさらに好ましい。
[Line camera 31]
The
The number of imaging pixels, scan rate, and the like of the
[部材4]
部材4は、欠陥検査の対象となる部材の形状は任意のものでよい。部材4は中空部材や中実部材等いずれでもよく、円筒や円柱、多角柱などの柱状の形状としてもよい。また、段差があったり、溝が設けられているものでもよい。部材4の材質は特に制限がなく、金属や樹脂、セラミック、ガラス管などを用いることができる。また、適宜、表面加工されていてもよく、メッキ塗工などされたものを用いてもよい。部材4は各材質や用途に応じて鋳造や切削、射出成形等を適宜組み合わせて成形されたものを用いることができる。
[Member 4]
The
特に部材に油分が付着したままでも、その影響を抑制して検査することができるため、油分が付着する可能性があるものを検査対象とすることができる。油分は、洗浄油や加工油など、透明度が高いものを対象とすることが好ましい。 In particular, even if oil adheres to the member, the inspection can be performed while suppressing the influence of the oil, so that the object to be inspected can be an object to which oil may adhere. It is preferable that the oil is highly transparent, such as washing oil or processing oil.
検査部位413は、ラインカメラ31が撮像する線状の部分である。部材4の高さ方向に検査部位413は設定される。部材4が柱状形状などを有する場合、後述する回転手段等により周方向に回転させながらラインカメラ31で撮像することで、その側面全体の欠陥を検査することができる。
The
部材4の軸心42に基づいて、第一の照明11、第二の照明21、ラインカメラ31が配置される。この軸心42は、部材4の断面視した形状が最も円に近い形状となるときその断面視したときの正面方向からみて、その断面視した円の略中央である。なお、断面視した形状が完全に円ではない場合や、照射する光が軸心からわずかに外れても回り込み光等による本発明に関する有効性は得られることから、軸心42は一定の範囲を有するものとして扱ってもよい。この場合、部材4の軸心の点を軸心A0として、部材4を断面視した断面の断面積を求め、その断面積に相当する面積の円と仮定したときのその円の直径φ0に基づいて、A0からφ0/10(好ましくはφ0/20)までの範囲を軸心42に相当する範囲とすることができる。そして、この軸心として扱う範囲を照射するものとして、第一の照明11や第二の照明21を配置する。
A
[第一の光学系101]
図2、3は第一の光学系101の配置をより詳しく説明するための図である。第一の光学系101は、部材4の検査部位413を検査するものである。第一の光学系101は、ラインカメラ31と、第一の照明11と、第二の照明21とが所定の位置となるように配置されている。
第一の光学系101は、第一の角度θ1となるようにラインカメラ31と第一の照明11が配置され、第二の角度θ2となるようにラインカメラ31と第二の照明21が配置される。また、第一の光学系101において、第一の照明11、第二の照明21、ラインカメラ31は、水平面内に配置されている(図3)。
[First optical system 101]
2 and 3 are diagrams for explaining the arrangement of the first
In the first
[第一の角度(θ1)]
第一の角度θ1は、ラインカメラ31の撮像する軸と直交する方向から見た位置となる平面視したとき、ラインカメラ31が部材4の軸心42を撮像する基準となる軸x0と、第一の照明11が部材4の軸心42に向かって照射する軸x1とのなす角度である。この第一の角度θ1は、5~15度である。この範囲で照射することで部材4に油が付着している場合もその影響を抑えて油の付着した部材自体の表面の欠陥を検査することができる。第一の角度θ1は、8~12度の角度であることがより好ましい。
[First angle (θ1)]
The first angle θ1 is a position seen from a direction orthogonal to the imaging axis of the
角度θ1が小さすぎる場合、第一の照明11とラインカメラ31とが設置しにくかったり、欠陥と正常部との輝度差が小さく欠陥を検出しにくい。また、部材4から反射してラインカメラ31に入射する光が強くなったりして、ハレーションが生じる場合がある。
If the angle θ1 is too small, it may be difficult to install the
一方、角度θ1が大きすぎる場合、検査部位413を照らす回り込みが十分に生じずラインカメラ31で撮像しようとする軸から見たときの照度が低下してS/N比の効果が得られず、欠陥を検出しにくくなったり、特に45度より大きくすると油からの乱反射・正反射が強くなり、ラインカメラ31に油が映り込む場合がある。
On the other hand, if the angle .theta.1 is too large, the illumination of the
[第二の角度θ2]
角度θ2は、ラインカメラ31が部材4の軸心42を撮像する基準となる軸x0と、第二の照明21が部材4の軸心42に向かって照射する軸x2とのなす角度である。この第二の角度θ2は、第一の角度θ1と反対の向きである。すなわち、第一の角度θ1が第一の光学系101を平面視したとき正の角度として照射される場合、第二の角度θ2は負の角度として照射される。また、第一の角度θ1が負の角度の場合、第二の角度θ2は正の角度として照射される。
[Second angle θ2]
The angle θ2 is the angle between the axis x0 that is the reference for the
第二の角度θ2は、20~40度である。この範囲で照射することで部材4に油が付着している場合もその影響を抑えて油の付着した部材自体の表面の欠陥を検査することができる。また、第一の照明11との相乗効果により、全体的に輝度が高い明るい像を得やすく、その中でも欠陥は特異的な輝度となり観察しやすいものとなる。
The second angle θ2 is 20-40 degrees. By irradiating in this range, even if oil adheres to the
角度θ2が小さすぎる場合、第二の照明21とラインカメラ31とが設置しにくかったり、欠陥と正常部との輝度差が小さく欠陥を検出しにくい。また、部材4から反射してラインカメラ31に入射する光が強くなり、ハレーションが生じる場合がある。
If the angle θ2 is too small, it may be difficult to install the
一方、角度θ2が大きすぎる場合、検査部位413を照らす回り込みが十分に生じなかったりS/N比の効果が得られず、欠陥を検出しにくくなったり、特に45度より大きくすると油からの乱反射・正反射が強くなり、ラインカメラ31に油が映り込む場合がある。
On the other hand, if the angle .theta.2 is too large, the illumination of the inspected
このような第一の角度θ1および第二の角度θ2で部材4を照射するとき、第一の照明11(第二の照明21)の光軸X1(X2)は、部材4の照射部位411(412)を照射するものとなる。この照射部位411(412)は検査部位413と異なる離れた位置となる。照射位置と検査位置とが異なり離れた位置となることから、第一の照明11(第二の照明21)の照射光はラインカメラ31に撮像される方向に反射・散乱されにくい。しかし、照射部位411(412)を照射した光が、部材4の表面で回り込み検査部位413は照らされるものとなる。このような回り込む光により照明されるものとすれば、油などが付着していても、油による不定形の表面や界面による散乱の影響を抑制でき、部材4の検査ができる。また、この回り込みにより照射する光は、ラインカメラ31が撮像する軸との配置において、ラインカメラ31が検出できる光量が低くなる傾向があるが、第一の照明11と第二の照明21の二つの照明により異なる方向から照射することで、部材4の表面状態の観察に適した光量で検査ができるようになる。
When the
部材4と、第一の照明11、第二の照明21との距離は、部材4の大きさなどに応じて、適宜調整される。例えば、部材4の直径がφxとするとき、部材4の軸心42から、第一の照明11の照射口111や第二の照明21の照射口211までの距離は、φxの1.5倍~30倍程度や、2倍~20倍程度とすることができる。または、これらの距離が5cm~1m程度や、10cm~70cm程度としてもよい。近すぎると、回り込み光が生じにくくなり、検査部位413が十分な明るさとならない場合がある。また、遠すぎると指向性がある光を用いても徐々に拡散して、有効な回り込み光による照明とならなかったり照度が低下する場合がある。
The distances between the
[第二の光学系102]
図4は第二の光学系102の配置をより詳しく説明するための図である。第二の光学系102は、部材4の検査部位413を検査するものである。第二の光学系102は、ラインカメラ31と、第一の照明11と、第二の照明21とが所定の位置となるように配置されている。
第二の光学系102は、第一の角度θ1に第一の照明11が配置され、第二の角度θ2に第二の照明21が配置される。これらの配置を平面視したときの角度は、第一の光学系101に関する図2に示すものと同様である。
[Second optical system 102]
FIG. 4 is a diagram for explaining the arrangement of the second
The second
第二の光学系102において、第一の照明11と、ラインカメラ31とは、高さ方向(z方向)において、それぞれの撮像方向と、光軸とが、それぞれの中央が水平方向に配置されている。一方、第二の照明21は高さ方向(Z方向に)に、その光軸を所定の角度に傾けて配置されている。
In the second
[角度θz1]
ラインカメラ31が部材4を撮像する軸を水平方向からみたとき、部材4の軸心42においてラインカメラ31が撮像する軸z0の方向と、第二の照明21の照射する光軸z1とのなす角度(θz1)は、0~70度の方向から照射するものであることが好ましい。なお、第一の光学系101は、第二の照明21も水平(θz1は0度)に配置するものである。
[Angle θz1]
When the axis along which the
第二の照明21を高さ方向(z方向)に傾けた光軸で部材4を照射するとき、角度θz1は、10~70度の方向から照射するものであることが好ましい。第二の照明21を傾けて照射することで、水平方向からの高指向性の光の照射だけでは変化が生じにくい凹凸のキズに光の照射部分に差が生じて影ができ、欠陥を検出しやすくなる。角度θz1が10度以上のとき、凹凸のキズをより顕著に検出しやすくなる。角度θz1が70度を超えて大きすぎる場合、第二の照明21の配置が難しくなる場合がある。角度θz1は、15度以上や、20度以上としてもよい。また、角度θz1は、60度以下や、50度以下としてもよい。
When the
なお、このように第二の照明21を高さ方向に傾けた状態で配置するとき、第一の照明11は、ラインカメラ31の撮像する軸z0と略水平に配置することが好ましい。凹部のキズに光が入り込むことで、凹部内で乱反射して輝度が高くなり検出しやすくなるキズがあったり、部材自体の形状により、斜め方向からの照射のみでは部材4の表面が観察しにくい場合がある。このようなとき、第一の照明11は、略水平方向から照射することで、このような欠陥検出や部材形状に応じた欠陥検出に有効な照射となる。この略水平とは、軸z0との第一の照明11の光軸のなす角度が、5度以下や、3度以下、1度以下などとして設定することができる。
In addition, when the
図5は、第二の光学系102の変形例を示す第二の光学系102Bを示す図である。図4の第二の光学系102では、第二の照明21自体を傾けて、その光軸(z1)を傾けた配置を説明したが、第二の光学系102Bに示すように第二の照明21B自体が、その照明光を照射する照明部から、斜め方向に照射する構成を有する。このよう場合も、第二の照明21Bの光軸z1に基づいて、その傾きを調整して用いることができる。
FIG. 5 is a diagram showing a second
[固定手段(51)]
固定手段51は、部材4を固定する手段である。部材4が筒状などで底面や天面に開口部を有する場合、内部から内爪で把持してもよいし、上部にテーパー部を有する錘状部材などに部材4の開口部を配置することで、開口部の内径と錘の径が一致する部位で留まる構造としてもよい。また、外爪により部材4の表面側を固定してもよいし、上下を押さえて固定するものでもよい。固定手段51により、所定の検査部位413を検査する間等に、部材4を所定の位置に固定する。
[Fixing means (51)]
The fixing means 51 is means for fixing the
[回転手段(52)]
固定手段51は回転手段52上に設けられている。回転手段52は、固定手段51に固定されている部材4の周方向に回転する手段である。回転ローラや歯車等により、固定手段51を回転させることができる。回転手段52の回転は、部材4の検査範囲に対応した回転ができればよく、全周を検査する場合、周方向に360度以上回転可能なものとすることができる。また、回転する位置を制御したり、検出したりして、部材4の周方向の位置を特定できるものであることが好ましい。
[Rotating Means (52)]
The fixing means 51 are provided on the rotating
[画像検出部(60)]
画像検出部60は、ラインカメラ31が撮像した情報を検出する部分である。ラインカメラ31が撮像した像に関する情報は、適宜、有線や無線により電気情報等として画像検出部60に送信される。この情報に基づき、画像として検出する。画像検出部60は、ラインカメラ31が撮像した同一の検査部位413の輝度データなどを積分処理したものとして画像としてもよい。
[Image detection unit (60)]
The
[画像解析部(71)、判別部(72)]
画像解析部71は、画像検出部60が検出した画像を解析する部分である。適宜、回転手段52を回転させながらラインカメラ31や画像検出部60を介して、輝度データ等として検出された線状の像を、検査範囲に対応した周方向の情報として解析して検査範囲全体の像とすることができる。また、判別部72は、ラインカメラ31が撮像した像の輝度に基づき、欠陥の有無を判別するための閾値により欠陥の有無を判別する。
[Image analysis unit (71), determination unit (72)]
The
[表示部(80)]
表示部80は、画像解析部71で解析した像や解析結果や判別部72で判別した結果等を表示する部分である。例えば、画像検出部60で検出した像を画像解析部71で輝度補正等のみを行い、特定の線状の検査部位413に関する像として表示してもよい。また、回転手段52を回転させながら撮像したものを解析して、検査範囲の像としての撮像結果を表示してもよい。また、欠陥の有無を判別するための閾値により欠陥の有無を判別して、その判別結果を表示してもよい。また、その評価条件や、部材の情報等を合わせて表示するものとしてもよい。
[Display (80)]
The
[メモリ(90)]
メモリ90は、撮像された画像や、解析された画像、欠陥の判別結果などを、適宜保存する手段である。
[Memory (90)]
The
[欠陥検査方法(S100)]
図6は、欠陥検査装置100を用いた欠陥検査方法の検査フローの一例を示す図である。
[Defect inspection method (S100)]
FIG. 6 is a diagram showing an example of an inspection flow of a defect inspection method using the
まず、第一の照明11と、部材4の軸心42に向かって第一の照明11と異なる角度から照射する第二の照明21とにより、部材4を照射する照射工程S11を行う。
First, an irradiation step S11 of irradiating the
この照射を維持した状態で、検査部位413をラインカメラ31で撮像する撮像工程S21を行う。撮像した像は、適宜画像検出部60で検出し、メモリ90に保存する。
An imaging step S21 of imaging the
撮像を行った後、欠陥検査を行う所定の範囲を撮像したかの判定工程S22を行う。所定の範囲を撮像していない場合、回転手段52を回転させて検査部位413を周方向に移動させて、次の検査部位413が検査対象となるように配置する回転工程S23を行う。この状態で、撮像工程S21を行う。所定の範囲を撮像するまでこれを繰り返す。所定の範囲を撮像し終えた場合、撮像と回転を終了する。この回転に伴い撮像した像も、適宜画像検出部60で検出し、メモリ90に保存する。
After imaging, a determination step S22 is performed to determine whether or not a predetermined range for defect inspection has been imaged. If the predetermined range has not been imaged, the rotating
撮像完了後、メモリ90に保存された画像を、画像解析部71で解析する画像解析工程S31を行う。この解析は、部材4の表面の撮像結果を面状に配置したものとして、撮像された画像の輝度に応じて濃淡や色がつくものとして処理したり、所定の検査部位413での輝度のチャートとする。
After completion of imaging, an image analysis step S31 is performed in which the image stored in the
解析結果に基づいて、判別部72で欠陥を検出する所定の閾値と対比して、欠陥の有無の判別を行う判別工程S41を行う。この閾値は、正常部の輝度が低く、欠陥の輝度が高いものとなるいわゆる暗視野の検査を行ったとき、所定の輝度よりも低いものを正常部と、所定の輝度以上のものを欠陥と判別するものとすることができる。判別結果は、表示部80に表示する表示工程S51を行い、部材4の欠陥検査を終了する。
Based on the analysis result, the
本発明の検査対象とする部材の一例を図7に示す。図7の部材は、円柱状の部材であり油が付着したものである。このような油が付着した状態では油が付着した表面の欠陥は検出が困難となる場合がある。 FIG. 7 shows an example of a member to be inspected in the present invention. The member in FIG. 7 is a columnar member to which oil adheres. In such an oily state, it may be difficult to detect defects on the oily surface.
また、部材の欠陥は、視覚的や物理的に検出される、線状や面状の色や光沢のムラ、凹凸などの表面の異常部である。欠陥の代表的なものとして、図8に示すような凹状のキズが連続したものがあげられる。特に油が付着した部位のキズの向きによっては、単独の照明により照射すると油の表面反射や、全体の輝度が低く欠陥の輝度が十分に高いものとならず良品部である周囲との輝度差が生じにくい場合がある。本発明によれば、このようなキズなどの欠陥を検査することができる。 A defect of a member is an abnormal portion of the surface, such as linear or planar unevenness in color or gloss, unevenness, etc., which is detected visually or physically. A representative defect is a series of concave scratches as shown in FIG. In particular, depending on the direction of the scratches on the part where the oil adheres, if it is irradiated with a single illumination, the surface reflection of the oil, the overall brightness is low, and the brightness of the defect is not sufficiently high. may be difficult to occur. According to the present invention, defects such as scratches can be inspected.
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を変更しない限り以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples unless the gist thereof is changed.
[実施例1]
第二の光学系102の変形例を示す第二の光学系102B(図5)に準じる光学系を用いる欠陥検査装置を構成し、部材の表面を評価した。
青色(ピーク波長約450nm)の疑似平行光を照射するLEDのライン照明を、第一の照明および第二の照明として用いた。また、ライン状に約8000画素検出するラインカメラを用いて画像を検出した。ラインカメラは、1画素あたり約7μmを撮像するものとなるように、部材との距離や撮影範囲、レンズ倍率を設定した。
第一の角度θ1:10°、第二の角度θ2:32°となるように配置した。また第二の照明は高さ方向(Z方向)の斜め方向から光を照射するもので角度θz1が、45°として用いた。なお、第一の照明は、ラインカメラと同様に水平面内に配置して照射するものである。
・部材:金属を用いて鋳造後、切削して、さらに、段差加工などを行った、直径15mm、高さ200mmの略円柱状の部材を評価対象とした。なお、この部材は、製造工程で加工油(レッドオイル)が付着したものである。
実施例1による部材の欠陥周辺を拡大した撮像例を、図8に示す。段差加工をした部位の周辺に、楕円状のキズが直線状に連続したものを確認することができる。また、最も左のキズは、浅く検出しにくいキズだが明確なキズと識別できる像が得られた。これらのキズは、他の正常部よりも輝度が高かった。
[Example 1]
A defect inspection apparatus using an optical system conforming to the second
Line illumination of LEDs emitting blue (peak wavelength about 450 nm) quasi-parallel light was used as the first illumination and the second illumination. In addition, an image was detected using a line camera that detects approximately 8000 pixels in a line. For the line camera, the distance to the member, the photographing range, and the lens magnification were set so that each pixel could take an image of about 7 μm.
They were arranged so that the first angle θ1: 10° and the second angle θ2: 32°. In addition, the second illumination was to irradiate light obliquely in the height direction (Z direction), and the angle θz1 was set to 45°. Note that the first illumination is arranged in the horizontal plane and illuminates as in the case of the line camera.
· Member: A substantially cylindrical member with a diameter of 15 mm and a height of 200 mm, which was cast using metal, cut, and then subjected to step processing, was evaluated. In addition, processing oil (red oil) adheres to this member during the manufacturing process.
FIG. 8 shows an example of imaging in which the vicinity of the defect of the member according to Example 1 is enlarged. It is possible to confirm that elliptical scratches are continuous in a straight line around the part where the stepped processing is performed. Also, the leftmost scratch is a shallow scratch that is difficult to detect, but an image that can be clearly identified as a scratch was obtained. These scratches were brighter than other normal areas.
[参考例1]
実施例1の配置を行って、第一の照明を消灯して、第二の照明のみで照射して同一部材を観察した。撮像例を図9に示す。実施例1とラインカメラ31は同一条件で撮像したが、全体的に暗い像となりS/N比が低く、最も左のキズや、右側の小さく近距離で連なるキズは、検出しにくいものとなった。
[Reference example 1]
The arrangement of Example 1 was performed, the first illumination was extinguished, and the same member was observed with only the second illumination. An example of imaging is shown in FIG. Example 1 and the
[参考例2]
実施例1の配置を行って、第二の照明を消灯して、第一の照明のみで照射して同一部材を観察した。撮像例を図10に示す。実施例1とラインカメラ31は同一条件で撮像したが、全体的に参考例1よりもさらに暗い像となりS/N比が低く、最も左のキズや、右側の小さく近距離で連なるキズは、検出しにくいものとなった。
[Reference example 2]
The arrangement of Example 1 was carried out, the second illumination was extinguished, and the same member was observed with only the first illumination. An example of imaging is shown in FIG. Example 1 and the
[参考例3]
実施例1で用いた第二の照明、ラインカメラを用いて、第二の照明の配置を、第二の角度θ2を70度として照射し、同一部材を観察した。なお、第一の照明は用いずに観察した。撮像例を図11に示す。
この部材は、実施例1で観察された欠陥の上には油が付着しており、油の乱反射等により、油自体が撮像され、部材表面の欠陥を識別することができなかった。
[Reference example 3]
Using the second illumination and the line camera used in Example 1, the second illumination was arranged at a second angle θ2 of 70 degrees, and the same member was observed. The observation was made without using the first illumination. An imaging example is shown in FIG.
In this member, oil adhered on the defects observed in Example 1, and the oil itself was imaged due to diffuse reflection of the oil, etc., and the defects on the surface of the member could not be identified.
本発明は、油が付着しうる部材等の欠陥の検査に利用することができ、産業上有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used to inspect defects such as members to which oil may adhere, and is industrially useful.
100 欠陥検査装置
101 第一の光学系
102、102B 第二の光学系
11 第一の照明
21、21B 第二の照明
31 ラインカメラ
4 部材
411、412 照射部位
413 検査部位
42 軸心
51 固定手段
52 回転手段
60 画像検出部
71 画像解析部
72 判別部
80 表示部
90 メモリ
REFERENCE SIGNS
Claims (5)
前記部材の高さ方向の軸心に向かって前記部材を照射するライン照明である第一の照明と、前記部材の高さ方向の軸心に向かって前記第一の照明と異なる角度から前記部材を照射するライン照明である第二の照明とにより照射する照射工程と、
前記照射工程で照射された前記部材をラインカメラにより撮像する撮像工程とを有し、
前記ラインカメラが前記部材の高さ方向に軸心に向かって撮像する軸と、前記第一の照明が前記部材の高さ方向の軸心に向かって前記部材を照射する軸とのなす第一の角度(θ1)が5~15度の角度で、前記部材の高さ方向に沿って線状に照射し、
前記ラインカメラが前記部材の高さ方向の軸に向かって撮像する軸と、前記第二の照明が前記部材の高さ方向の軸心に向かって照射する軸とのなす第二の角度(θ2)が20~40度の角度で、前記部材の高さ方向に沿って線状に照射する欠陥検査方法。 A defect inspection method for a surface of a member that is a columnar member to which oil adheres,
A first illumination that is a line illumination that illuminates the member toward the axis in the height direction of the member, and the member from an angle different from the first illumination toward the axis in the height direction of the member. An irradiation step of irradiating with a second lighting that is a line lighting that irradiates the
an imaging step of imaging the member irradiated in the irradiation step with a line camera;
A first axis formed by an axis along which the line camera images images toward the axis in the height direction of the member, and an axis along which the first illumination illuminates the member toward the axis in the height direction of the member. irradiate linearly along the height direction of the member at an angle (θ1) of 5 to 15 degrees,
A second angle (θ2 ) is irradiated linearly along the height direction of the member at an angle of 20 to 40 degrees.
前記ラインカメラが前記部材を回転させながら撮像することで前記部材の周面を撮像する工程を有する請求項1~3のいずれかに記載の欠陥検査方法。 Having an image analysis unit for image analysis of the image captured by the line camera,
4. The defect inspection method according to any one of claims 1 to 3 , further comprising the step of capturing an image of the peripheral surface of the member by capturing an image while rotating the member with the line camera.
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