JPH0548414B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、搬送されている物体の表面の傷、汚
れ、色等を自動的に検査する自動表面検査装置に
おける入力装置に関するものである。

一般に、物体の表面を検査するには、撮影装置
を用いて物体表面の画像を撮像する方法がある。
画像の撮像装置としては、テレビジヨンカメラが
あるが物体表面の傷、汚れを検査する目的に対し
ては、残像があるのに加え分解能も不足するので
用いることができない。そこで、このような目的
には、多数の素子を有する半導体ラインセンサー
例えばCCDラインセンサーを用いて、その物体
の動きを利用して副走査を行うカメラ装置いわゆ
るCCDカメラによつて撮像を行つている。この
ようなCCDカメラを用いた装置としては、表面
検査装置の他に書画等を自動的に読み取る高分解
能を要求される自動読取装置がある。これらの装
置には、CCDラインセンサーを副走査方向に走
査する方法、カメラ装置全体を副走査方向に走査
する方法等が用いられている。この方法は、シー
ト状の書画等の読取りには適しているが、任意の
形状を有する立体である検査物品の表面検査には
適していない。ベルトコンベヤ等の搬送装置によ
つて搬送されている物品の自動表面検査装置にお
いては、その物品が搬送されている状態で一方向
又は双方向から光源によつてその物品を照射し、
その反射光を一台又は二台の上記のCCDカメラ
のような光学読取装置で捕らえ、光電変換して物
品の映像信号を得る方法である。他の方法は、搬
送されている物品をカメラ装置が配置された検査
位置で停止させて当該物品をその場所で回転させ
ることによつて副走査を行い、一組の光源および
カメラによつて物品の映像信号を得るものであ
る。前者の方法は、物品の一方向の面又は二方向
の面の映像信号しか得ることができない。又、光
軸に対して斜めになる面は垂直な面に比べて暗く
なるのでシエーデイングを生じ、正確な映像信号
を得ることができない。後者の方法は、物品の全
周にわたつて同一条件で検出できるので円周方向
に対してはシエーデイングは生じないが、検査し
ようとする物品を搬送しつつ自転させるには複雑
なギヤ装置を必要とし、ギヤの摩耗等によつてト
ラブルを起こしやすく又高速運転ができない欠点
があつた。（この事例としては、本出願人による
特許出願、昭和58年２月８日、特開昭58−21546
号「自動表面検査装置」があるので参照された
い。）しかし、物品の表面検査をするためには、
立体表面の任意の部位をシエーデイングを生じな
いようにして高分解能で撮像できる必要があり、
従来の技術はそのままでは用いることができな
い。

本発明の目的は、上記の欠点を改善し、機械構
造の簡単でギヤの摩耗等によつてトラブルをおこ
すような欠点がなく、安定に高速運転ができる自
動表面検査装置を提供するものである。

本発明の他の目的は、物品の全表面にわたり同
一条件で検出をおこなつてシエーデイングがない
信頼性のある映像信号を得ることにある。

本発明においては、検査物品の検査しようとす
る部位に応じて必要数の光学検査装置を適当な姿
勢で検査位置に設けるとともに搬送している物品
を検査装置において一時的に停止させ、さらに少
なくとも１つの光学読取装置を検査物品を中心と
して回転させることにより、物品表面の任意の部
位の検査を行なうものである。従来の方法は物品
の方を回転させるようになつているが、本発明で
は、光学読取装置を回転させるのが異なる。物品
を搬送しかつ自転させようとすると機構は複雑に
なり、前述したように摩耗等によるトラブルの原
因になりやすいが、搬送と回転を分離し別々に構
成すれば、夫々の機構は簡単であるから十分に信
頼性のある装置を得ることができ、高速運転も容
易に実現することができる。この光学読取装置
を、適当な機械装置によつて物品の周囲に立体的
に動かすことにより、物品の表面のすべての部分
を同一条件で検査することができ円周方向に対し
てはシエーデイングを完全に除去することができ
る。物品の他の部位を検査するときは、他の光学
読取装置を用いるか当該物品の姿勢を変えて前記
の光学読取装置によつて検査すればよい。

次に、本発明の実施例について図面を参照しな
がら詳細を説明する。第１図は紙カツプの内面と
底面を検査する自動表面検査装置のシステム構成
図で、１は検査しようとする紙カツプ、２は搬送
装置、３は光学読取装置、４は得られた紙カツプ
映像信号の処理装置である。搬送装置２によつて
運ばれてきた紙カツプ１は、光学読取装置３の下
部の検査位置Ａまで来ると停止して内面の検査を
受け、検査が完了すると再び搬送される。検査の
結果不良品と判定されたときは、Ｂの位置におい
て排出される。底面の検査は、紙カツプがＣの位
置まで来たときに行われる。このときは、別の光
学読取装置３′は紙カツプの下部に配置され、上
記の検査と同様にして行われる。検査の結果不良
品であることが判明したときは、この紙カツプが
Ｄの位置まで来たときに排出される。

本実施例における搬送装置２は、ベルト・コン
ベヤに紙カツプを挿入する穴を一定間隔で設け、
ベルト・コンベヤを一定の時間間隔で間欠運転す
る構造のものでよい。搬送装置２は、他の検査物
品においてはベルト・コンベヤ以外の例えば円形
のものを使用することができる。検査物品は搬送
装置２上に適当な方法で固定することが望まし
い。このとき、基準軸又は標準となるマーク等が
あるものは、この基準軸又はマークが一定の位置
にくるように検査物品をセツトできることが望ま
しい。

第２図は光学読取装置３の構成図である。光学
読取装置３は光源部５、電源部６、光電変換部
７、駆動モーター８を有する。９は前記モーター
の回転軸に直結されたギヤで、ギヤ１と歯合して
いる。光電変換部７は金具１１を介してギヤ１０
に固定されているので、光電変換部７はモーター
８によつて回転させられる。光源部５と電源部６
は固定されており、円錐コロ軸受１２を介して回
転部分に接している。円錐コロ軸受１２はスラス
ト負荷とラジヤル負荷をうけることができるの
で、回転部分の重量を支えると共に、軸を中心と
して正しい回転運動をすることができる。この円
錐コロ軸受１２に代わつて他の適当な方法を用い
ることができるのは勿論である。なお、回転方法
とギヤ装置に限定されるものではなく、公知の他
の適当な方法を用いることができる。１３は光源
ランプで、本実施例ではハロゲンランプを用いて
いる。１４は反射鏡で１５は集光レンズ系であ
る。１６は熱線を通過させ可視光線を反射するい
わゆるコールドミラーで、光源からの光束はこの
反射鏡によつて反射され、拡散レンズ系１７によ
つて光束を検査しようとするカツプの全検査範囲
をカバーする程度に広げる。１８は反射鏡で、こ
の反射鏡１８で反射した光束は反射鏡１９にとつ
て反射する。この反射鏡１８は、検査物品表面の
走査部分を効果的に照明するように、長四角の反
射鏡数枚を放物面上に取り付けて入射光線を検査
物品上に集光するように構成されている。第３図
は集光の状況を説明する図面で、断面が円形の入
社光２３は、反射することによつて断面が24の楕
円形になり、検査物品上に集光することを示して
いる。検査物品上の照明位置の調整は、反射鏡１
９の角度調整ねじ１９Ａによつて行うことができ
る。検査物品からの反射光は、反射鏡２０によつ
て反射され光電変換部７に導かれる。図では反射
鏡２０は、紙カツプ１の上方に配置されている
が、紙カツプの内面によつて反射された光を受光
する位置ならば図示位置に限定されない。検査物
品からの反射光をピツクアツプする方法として
は、他の方法を用いることもできる。すなわち、
検査物品からの反射光を入射光線と同一の光路を
通つて反射鏡１９によつて反射させ、反射鏡１８
に導く。反射鏡１８にはスリツトを設けておき反
射光線のみが通過して光電変換素子部２２へ入る
ようにするのである。第４図は、反射鏡１８の構
造を示す図面である。２５はスリツトで、検査物
品からの反射光が通過できるような角度に切削さ
れているので、検査物品１からの反射光はスリツ
トを通過して光電変換素子部２２に送られる。２
１は集光レンズ系で、反射鏡２０によつて反射し
た光束又は反射鏡１８を通過した光束を集光し、
光電変換素子部２２のCCDラインセンサー上に
検査物品の像を結像させる。なお、表面の傷の判
別を容易にするためには投射光を一方向から投射
して傷による陰影ができるようにすること、検査
部位における反射光は正規反射光を避けて散乱光
を利用すること等の注意が必要である。

光電変換素子部は公知の光電変換技術を用いる
ことができる。第５図はその一例で、２６，２７
はハーフミラー、２８，２９，３０はそれぞれ三
原色RGBのフイルター、３１，３２，３３はそ
れぞれRGB用のCCDラインセンサーである。三
原色に分光する必要のない、例えば二色でよい場
合は２７，２９，３２が不要になる。更にモノク
ロームでよい場合は、３０，３３も不要となる。
CCDラインセンサーは他の半導体ラインセンサ
ーであつてもよい。検査物品の検査範囲に対して
焦点を合わせるためには、光軸上における投影長
の焦点深度が必要である。この焦点深度をとるに
は、適当なレンズを用いる他、公知の「あおり」
の技術を用い、CCDラインセンサーを光軸に対
して適当に傾け、比較的短い焦点距離のレンズを
用い、絞りを明けて使用するようにしている。な
お、「あおり」の技術については、前掲特開昭58
−21546号「自動表面検査装置」を参照されたい。

光電変換部７に対する電力、クロツク信号の供
給、CCDラインセンサーからの出力信号の取り
出しは、例えば第２図において３４スリツプリン
グ機構によつて行うことができる。第６図はスリ
ツプリング機構の詳細を示すもので、３５はスリ
ツプリング取り付け金具、３６Ａ，Ｂはスリツプ
リング、３７Ａ，Ｂは弾性を有する金属製のブラ
シ、３８Ａ，Ｂはブラシホルダー、３９Ａ，Ｂは
ブラシ取付金具、４０はスリツプリングに対する
接続導線、４１はブラシに対する接続導線であ
る。スリツプリング取付金具を中心にしてスリツ
プリング、ブラシ、ブラシホルダー、ブラシホル
ダー取付金具を上下に設けてあるのは、回線を上
下に分散してスリツプリング機構全体を小型にす
るためである。第６図Ｂはブラシ部の詳細図であ
る。ブラシ３７Ａ，３７Ｂは弾性を有する金属例
えば燐青銅によつて作られ、ブラシとの接触部は
接触を良くするような形状に作る。ブラシ取付金
具３９Ａ，３９Ｂは上下に動くようにしてブラシ
の接触圧を調整する。このスリツプリング機構
は、スリツプリング３６Ａ，３６Ｂを水平に設け
る代りに垂直に設けることもできる。スリツプリ
ング３６Ａ，３６Ｂにおいて発生する可能性のあ
る火花による衝撃製雑音の発生予防技術はVTR
において確立しているので、この技術をそのまま
使用することができる。なお、回転トランスを用
いればスリツプリングによる雑音の発生を未然に
防ぐことができる。ただし、このときは構成が複
雑になる欠点がある。

モーター８の回転によつて光電変換部７が回転
すると、検査部分がそれによつて移動し副走査が
行われる。主走査はラインセンサーを走査するこ
とによつて行われる。得られた映像信号は、上記
のスリツプリングを通じて取出される。検出した
信号電流は、検査の目的に応じて処理される。こ
の処理の方法を開示することは本出願の目的では
ないので省略するが、処理方法の一例について
は、前掲の特許出願、特開昭58−21546号「自動
表面検査装置」を参照されたい。上記実施例では
光学読取装置の光電変換部のみを回転させた構成
となつているが光学読取装置全体を回転させるよ
うにしてもよい。さらに上記の実施例において
は、紙カツプが検査物品であつたが、他の物品を
対象とする場合は、投射光の範囲、反射鏡１９の
角度、光電変換素子部２２の構成を選択し、第１
図に示すように、必要により光学読取装置を複数
個使用し、検査範囲をカバーするように検査物品
の固定姿勢と光学読取装置による走査範囲とを選
択することによつて、どんな形状の物品がどの検
査部位についても、同一の条件でシエーデイング
のない効果的な検査を行うことがてきる。又、検
査物品の搬送と回転を分離することによつて、機
械的構造が簡単になり、ギヤの摩耗等による障害
を未然に防ぐことができるので、自動表面検査装
置の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動検査装置の実施例に
おけるシステム構成図、第２図は光学読取装置の
第１の実施例の構成を示す図面、第３図は第２図
において投射光を集光する反射鏡１９の動作説明
図、第４図は第２図においてスリツトを有する反
射鏡１８の動作説明図、第５図は第２図の光電変
換部７の構成を示す図面、第６図Ａ，Ｂは第２図
のスリツプリング機構３４の構成を示す図面。 １……紙カツプ、２……搬送装置、３……光学
読取装置、４……信号処理装置、５……光源部、
６……電源部、７……光電変換部、８……駆動モ
ーター、９，１０……ギヤ、１１……連結金具、
１２……円錐コロ軸受、１３……ハロゲンラン
プ、１４……反射鏡、１５……集光レンズ系、１
６……反射鏡、１７……拡散レンズ系、１８，１
９，２０……反射鏡、１９Ａ……１９の角度調節
ねじ、２１……集光レンズ、２２……光電変換素
子部、２３……入射光、２４……反射光、２５…
…スリツト、２６，２７……ハーフミラー、２
８，２９，３０……フイルター、３１，３２，３
３……CCDラインセンサー、３４……スリツプ
リング機構、３５……スリツプリング取付金具、
３６Ａ，Ｂ……スリツプリング、３７Ａ，Ｂ……
ブラシ、３８Ａ，Ｂ……ブラシホルダー、３９
Ａ，Ｂ……ブラシホルダー取付金具、４０……ス
リツプリング接続導線、４１……ブラシ接続導
線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検査物を検査位置で一時停止させる搬送手
   段を有し、該搬送手段の搬送方向に垂直な線に対
   して線対称な形状を有する立体的な被検査物の表
   面の傷、汚れ、色等を光学的に検査する、自動表
   面検査装置における入力装置において、 固定光源と、 被検査位置の中心を軸として回転する回転機構
   と、 該回転機構を回転させる手段と、 上記回転機構の回転軸上に固定配置された第１
   の反射鏡と、回転軸から離れて該回転機構上に固
   定配置された第２の反射鏡を含み、固定光源から
   の光束を回転軸上の光路を経て、上記第１の反射
   鏡で反射させ、さらにこの反射光を上記第２の反
   射鏡で反射せしめて該回転軸上に停止している被
   検査物を回転照射する第１の光学装置と、 上記回転機構上に配置され、該回転軸の中心を
   含みその放射方向に被検査物を走査した影像が得
   られるように走査軸が設定されているラインセン
   サと、 上記回転機構上に固定配置された第３の反射鏡
   を含み、上記第１の光学装置から照射されて被検
   査物から反射された反射光を、上記第３の反射鏡
   で反射させて上記ラインセンサに導く第２の光学
   装置と、 から成り、上記回転軸に対して線対称な被検査物
   の表面画像を半径方向の主走査と円周方向の副走
   査により得ることを特徴とする自動表面検査装
   置。