JPH06265477A - 物品表面の検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２次元カメラでは抽出が不可能であった同じ
色の差や微小欠点の抽出を容易にし、画像解析にかかる
処理時間の短縮を図る。 【構成】 パルスモータ２にて、小型電池１２を回転さ
せ、この回転する小型電池１２の表面１２ａに対して、
照明器具４によって光を照射し、このときの小型電池１
２の表面１２ａの投映像をラインセンサ３にて読み取
る。そして、回転する小型電池１２の表面１２ａの投映
像のうち、電池表面１２ａの中心を通る多数ラインの投
映像を、ラインセンサ３にてそれぞれ光電変換して撮像
信号Ｓとし、順次ラインセンサ３から出力される撮像信
号Ｓをコンピュータ３２にて２次元あるいは３次元の画
像情報に変換し、この画像情報を画像表示手段３４にお
いてグラフ化して表示する。この表示されたグラフ画像
に基づいて、小型電池１２の表面にある欠点の有無を検
査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検査物品の表面状態
を光学的に検査する物品表面の検査方法に関し、特に、
被検査物品の表面状態、例えばその表面に存在する欠点
（傷、付着物、汚れ等）を２次元的あるいは３次元的に
解析する検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】小型電子部品、例えばボタン型電池等の
偏平円盤形状の小型電池においては、その製造ラインの
最終工程において、電池の表面状態、例えば表面に傷、
付着物、汚れ等があるかどうかが検査され、その度合に
よって、良品、不良品とに振り分けるようにしている。

【０００３】この電池の表面状態を検査する方法として
は、従来、２次元カメラによる画像解析が主流となって
いる。この検査方法は、２次元カメラで捕らえた画像情
報を、例えばコンピュータによる画像処理によって、そ
の明暗レベルに基づいた２値のディジタル量に変換し、
この変換されたディジタル量から異点形状の面積、大き
さを解析して、電池表面に存在する欠点（傷、汚れ、打
こん、ソルティング、異物付着）の良否を判断するよう
にしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の検査方法においては、濃淡が明瞭な欠点について
は、比較的容易に抽出することができるが、同じ色の差
や微小欠点は、２次元カメラの画素数と感度が不十分で
あることから、その抽出が不可能である。また、画像解
析にかかる処理時間が長く、実用的でないという問題が
あった。これは、検査工程にかかる工数の増大化を引き
起こし、電池等の小型電子部品の生産性の低下を招いて
いた。

【０００５】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、２次元カメラでは抽出
が不可能であった同じ色の差や微小欠点を容易に抽出で
き、画像解析にかかる処理時間も短縮することができる
物品表面の検査方法を提供することにある。

【０００６】また、本発明は、被検査物品が電子部品な
どの製品である場合において、その製品の生産性を向上
させることができると共に、その製品の検査工程の自動
化を促進させることができる物品表面の検査方法を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、被検査物品１
２の表面状態を光学的に検査する物品表面１２ａの検査
方法において、被検査物品１２の表面１２ａの中心を通
り、かつその表面１２ａに垂直な軸を回転軸１１とし
て、被検査物品１２を回転させる回転手段２と、被検査
物品１２の表面１２ａに光を照射する光照射手段４と、
この光照射手段４の光照射によって投映される被検査物
品１２の表面１２ａの像の投映位置に配されるラインセ
ンサ３とを用い、上記被検査物品１２を回転して、この
被検査物品１２の表面状態を検査する。

【０００８】

【作用】本発明に係る物品表面の検査方法においては、
まず、回転手段２にて、被検査物品１２の表面１２ａの
中心を通り、かつその表面１２ａに垂直な軸を回転軸１
１として、被検査物品１２を回転させる。この回転する
被検査物品１２の表面１２ａに対し、光照射手段４によ
って光を照射する。このとき、光照射手段４による光照
射によって、被検査物品１２の表面１２ａの像が投映さ
れる。そして、この被検査物品１２の表面１２ａの投映
像をラインセンサ３にて読み取る。

【０００９】この場合、被検査物品１２が回転している
ことから、上記被検査物品１２の表面１２ａの投映像の
うち、被検査物品１２の表面１２ａの中心を通る多数ラ
インの投映像が、ラインセンサ３にてそれぞれ光電変換
されて、２次元あるいは３次元の画像情報に変換され
る。そして、このラインセンサ３にて変換された上記２
次元あるいは３次元の画像情報に基づいて、被検査物品
１２の表面状態を検査する。

【００１０】ラインセンサ３は、２次元カメラよりも画
素数が多く、画素が高密度に配された光センサであるこ
とから、このラインセンサ３にて変換された被検査物品
１２の表面１２ａにおける２次元あるいは３次元の画像
情報は、例えばモニタを通して映し出した場合、高解像
度の画像となる。また、このラインセンサ３は、一般的
に２次元カメラよりもスキャンタイムが短く、受光部
（光電変換部）にて光電変換された電荷を高速に電気信
号（撮像信号）Ｓとして出力することができる。従っ
て、２次元カメラでは、抽出できなかった同じ色の差や
微小欠点を容易に抽出することができると同時に、画像
処理にかかる時間も短縮することができる。

【００１１】また、被検査物１２を回転させるだけで、
被検査物品１２の表面１２ａの２次元画像あるいは３次
元画像を得ることができるため、被検査物品１２の表面
１２ａに存在する欠点を画像処理にて解析する時間が非
常に短くて済む。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る物品表面の検査方法を、
例えばボタン型電池等の偏平円盤形状の小型電池の表面
に存在する欠点（傷、汚れ、打こん、ソルティング、異
物付着）の度合を検査する検査方法に適用した実施例
（以下、単に実施例に係る検査方法と記す）を図１〜図
４を参照しながら説明する。

【００１３】この実施例に係る検査方法に用いられる検
査装置は、図１に示すように、Ｘ−Ｙテーブル１と、パ
ルスモータ２と、ラインセンサ３と、照明器具４とを有
する。Ｘ−Ｙテーブル１は、互いに直交する方向（Ｘ方
向及びＹ方向）に移動可能となっており、ラインセンサ
３は、Ｘ−Ｙテーブル１の上方において、その撮像面を
Ｘ−Ｙテーブル１側に向けて設置されている。

【００１４】そして、上記Ｘ−Ｙテーブル１の上面にパ
ルスモータ２をその回転軸１１を上方に向けて載置・固
定し、このパルスモータ２における上記回転軸１１の先
端には、小型電池１２が載置されるターンテーブル１３
が固着されている。このターンテーブル１３は、このタ
ーンテーブル１３に小型電池１２を載置したとき、小型
電池１２の表面１２ａの中心を通り、かつこの表面１２
ａに垂直な軸線が、パルスモータ２の回転軸１１の軸線
と一致するように、その回転軸１１の先端に位置決めさ
れて固着されている。

【００１５】照明器具４は、内部に光源が設けられた筺
体２１と、この筺体２１に取り付けられ、かつ先端に投
光部２２が設けられたフレキシブル導光管２３とから構
成されている。筺体２１内に設けられた光源からの光
は、フレキシブル導光管２３を通して投光部２２に導か
れて、外方に出射される。検査時は、フレキシブル導光
管２３を適宜変形して、投光部２２の光出射面を上記タ
ーンテーブル１３上に載置された小型電池１２に向け
る。これによって、投光部２２から出射された光が、小
型電池１２の表面１２ａに照射されることになる。

【００１６】このとき、小型電池１２の表面１２ａに何
も欠点（傷、汚れ、打こん、ソルティング、異物付着）
が無い場合は、小型電池１２の表面１２ａ全体の反射光
量はほぼ同じになり、ラインセンサ３に投映される電池
表面１２ａの撮像信号のレベルは、表面１２ａ全体に関
してほぼ同じになる。一方、小型電池１２の表面１２ａ
に欠点がある場合は、その欠点部分において照明光が吸
収、散乱し、ラインセンサ３に投映される電池表面１２
ａの撮像信号のレベルは、その欠点部分のレベルが高く
なる。

【００１７】また、上記ラインセンサ３は、インターフ
ェース回路３１を介してコンピュータ３２に接続されて
いる。インターフェース回路３１は、ラインセンサ３か
らのアナログの撮像信号Ｓをディジタルの撮像データＤ
に変換するＡ／Ｄ変換器が組み込まれており、このＡ／
Ｄ変換器にて変換されたディジタルデータＤがコンピュ
ータ３２に供給されるようになっている。

【００１８】コンピュータ３２は、その内部に、動作用
のメモリ、画像処理回路及び各種回路の制御を行う制御
部が組み込まれている。また、このコンピュータ３２に
は、撮像データＤを格納するための外部記憶装置（ハー
ドディスク装置）３３及び液晶ディスプレイやＣＲＴ等
の画像表示手段３４等が接続されている。そして、イン
ターフェース回路３１を介して供給されたラインセンサ
３からの１ラインに関するディジタルの撮像データＤ
は、制御部からの制御信号に基づいて、外部記憶装置３
３に順次書き込まれる。この外部記憶装置３３の配列変
数領域には、１ラインに関する撮像データＤが格納でき
る容量の変数領域が多数配列されて構成されたファイル
が論理的に割り付けられている。このファイルからのデ
ータアクセスは、例えばライン数をランダムアクセスキ
ーとして行うことができるようにプログラミングされて
いる。また、３次元画像要求時は、疑似的なシーケンシ
ャルファイルとしても機能するようになっている。

【００１９】画像処理回路は、上記ファイルに書き込ま
れた１ラインに関するディジタルの撮像データＤを、制
御部からの制御信号に基づいて順次読み出し、読み出し
た撮像データＤのディジタル値を順次グラフデータに変
換して、外部の画像表示手段３４に供給する。画像表示
手段３４は、供給されたグラフデータをグラフ画像とし
てその画面に表示する。

【００２０】また、上記パルスモータ２の前段には、ラ
インセンサ３の電荷転送クロック又は１ラインの帰線ク
ロックに同期したパルス信号Ｐを発生してパルスモータ
２に供給するパルス発生器３５が接続されている。パル
スモータ２は、このパルス発生器３５からの入力パルス
信号Ｐに基づいて制御・駆動される。即ち、パルスモー
タ２は、その回転角度が、入力パルス信号Ｐのパルス数
に比例し、回転速度が入力パルス信号Ｐの周波数に比例
するため、このパルス発生器３５からの入力パルス信号
Ｐによって、ラインセンサ３のスキャン速度に同調した
回転速度で回転することになる。

【００２１】次に、上記検査装置で小型電池１２の表面
状態を検査する方法について説明する。まず、パルスモ
ータ２の回転軸１１の先端に固着されたターンテーブル
１３に小型電池１２を載置する。その後、Ｘ−Ｙテーブ
ル１を操作して、ラインセンサ３の光軸下に小型電池１
２の表面１２ａの中心がくるように位置決めする。

【００２２】その後、照明器具４を操作して、ターンテ
ーブル１３に載置されている小型電池１２の表面１２ａ
に光を照射する。その後、ラインセンサ３の図示しない
操作パネルにある例えば撮像開始スイッチを操作してラ
インセンサ３による小型電池表面１２ａの撮像を開始す
る。パルスモータ２に電源を供給していない間は、小型
電池１２の表面１２ａ中、その中心を通る１つのライン
に関する撮像信号Ｓのみがインターフェース回路３１を
介してディジタルの撮像データＤとしてコンピュータ３
２に供給され、画像表示手段３４の画面には、そのライ
ンに関する撮像データＤがグラフ化して表示される。

【００２３】ここで、パルスモータ２に電源を供給する
と、ターンテーブル１３上の小型電池１２がラインセン
サ３のスキャン速度に同期して回転する。このとき、ラ
インセンサ３は、小型電池１２が例えば１°回転するご
とに電池表面１２ａを撮像し、その撮像信号Ｓを、順次
インターフェース回路３１を介してコンピュータ３２に
撮像データＤとして供給する。コンピュータ３２は、供
給された撮像データＤを順次ファイルにアドレス順次
（ライン順次）に書き込む。従って、小型電池１２が１
回転した段階で、電池表面１２ａの全投映像に関する撮
像データＤがファイルに書き込まれることになる。

【００２４】そして、コンピュータ３２に接続されてい
るキーボード等の入力手段３６を通じて、例えばあるラ
イン数とそのラインにおけるグラフ表示を要求すること
により、画像表示手段３４の画面上にそのラインに関す
る撮像データＤのグラフが表示される。即ち、ライン数
とそのラインにおけるグラフ表示を要求することによ
り、コンピュータ３２は、そのライン数をアドレスデー
タとしてファイルからそのライン数に対応する撮像デー
タＤを読み出し、この読み出した撮像データＤを画像処
理回路に供給する。画像処理回路は、供給された撮像デ
ータＤをグラフデータに変換して、画像表示手段３４に
供給する。画像表示手段３４は、供給されたグラフデー
タを画面上にグラフ画像として表示する。

【００２５】このグラフ表示の一例を図２に示す。この
図２で示すグラフは、図３で示す小型電池１２の表面１
２ａにおける１ライン（二点鎖線で示す）の撮像データ
Ｄの出力レベル分布を、縦軸に撮像データＤの出力レベ
ル値、横軸に電池表面１２ａの１ラインの距離をとって
グラフ化したものである。電池表面１２ａの１ライン
中、汚れが付着している部分ａに対応した範囲のレベル
値が大きくなっている。

【００２６】また、このグラフには、良品及び不良品を
振り分けるためのしきい値ラインＬが引かれている。そ
して、実際の検査においては、撮像データＤの出力レベ
ル分布中、しきい値ラインＬで示すレベル値よりも大き
い部分がある場合、この小型電池１２の当該ラインは
「不良」として処理され、上記出力レベル分布が全てし
きい値ラインＬで示すレベル値よりも小さい場合は、
「良」として処理される。この「良」、「不良」は、検
査者が画面表示されているグラフを見ながら判断するよ
うにしてもよいが、コンピュータ３２の演算処理にて判
別することが好ましい。

【００２７】即ち、例えばファイルに格納された撮像デ
ータＤの全出力レベル値と上記しきい値との差を演算し
て、例えば一つでもその撮像データＤの出力レベル値が
上記しきい値よりも大きい場合、「不良」として判別さ
せ、全出力レベル値が上記しきい値よりも小さい場合、
「良」として判別させるようにする。この「良」・「不
良」の判別結果は、画面上にメッセージとして表示させ
るようにする。このようにすれば、電池表面１２ａに対
する検査工程の全自動化を図ることができ、全検査工程
の簡略化を促進させることができると共に、検査時間の
短縮化を図ることができ、電池製造のスループットを向
上させることができる。

【００２８】次に、上記入力手段３６を通じて、電池表
面１２ａの３次元画像表示を要求することにより、画像
表示手段３４の画面上に電池表面１２ａに関する３次元
画像が表示される。即ち、３次元画像を要求することに
より、コンピュータ３２は、ファイルから順次撮像デー
タＤを読み出し、この読み出した撮像データＤを画像処
理回路に供給する。画像処理回路は、供給された撮像デ
ータＤを順次グラフデータに変換して、各グラフデータ
の表示座標を指定しながら画像表示手段３４に供給す
る。画像表示手段３４は、画像処理回路から順次供給さ
れたグラフデータと、各グラフデータと共に供給された
それぞれの表示座標に基づいて順次画面上に３次元画像
として表示する。

【００２９】このグラフ表示の一例を図４に示す。この
図４で示すグラフは、図３で示す小型電池１２の表面１
２ａに関するの全撮像データＤの出力レベル分布を３次
元的に画像表示したものである。検査者は、この３次元
画像から汚れの付着分布を一目瞭然に確認することがで
きる。

【００３０】このように、本実施例に係る検査方法にお
いては、まず、パルスモータ２にて、小型電池１２を回
転させ、この回転する小型電池１２の表面１２ａに対し
て、照明器具４によって光を照射し、このときの小型電
池１２の表面１２ａの投映像をラインセンサ３にて読み
取るようにしたので、回転する小型電池１２の表面１２
ａの投映像のうち、電池表面１２ａの中心を通る多数ラ
インの投映像が、ラインセンサ３にてそれぞれ光電変換
されて、２次元あるいは３次元の画像情報に変換される
ことになる。

【００３１】ここで、ラインセンサ３は、２次元カメラ
よりも画素数が多く（１０００〜１００００ドット）、
画素が高密度に配された光センサであることから、この
ラインセンサ３にて変換された電池表面１２ａにおける
２次元あるいは３次元の画像情報は、画像表示手段３４
を通して映し出した場合、高解像度の画像となる。ま
た、このラインセンサ３は、一般的に２次元カメラより
もスキャンタイムが短く、受光部（光電変換部）にて光
電変換された電荷を高速に電気信号（撮像信号）Ｓとし
て出力することができる。

【００３２】本実施例においては、このラインセンサ３
にて変換された上記２次元あるいは３次元の画像情報に
基づいて、小型電池１２の表面状態を検査するようにし
たので、２次元カメラでは、抽出できなかった同じ色の
差や微小欠点を容易に抽出することができると同時に、
画像処理にかかる時間も短縮することができる。

【００３３】また、小型電池１２を回転させるだけで、
電池表面１２ａの２次元画像あるいは３次元画像を得る
ことができるため、電池表面１２ａに存在する欠点を画
像処理にて解析する時間が非常に短くて済む。

【００３４】ところで、ラインセンサ３を用いて電池表
面１２ａを撮像する場合、通常は、ラインセンサ３もし
くは小型電池１２を一方向に直線移動させて撮像するこ
とが考えられる。この場合、小型電池１２が円形である
ことから、撮像面に対する小型電池１２の占有面積と非
検査領域の占有面積がその移動に伴って刻々と変化する
ことになる。一般に、ラインセンサ３によって撮像され
た検査対象物の撮像信号の出力レベルは、まわりの非検
査領域の占有面積に影響されやすい。上記のように、撮
像面に対する小型電池１２の占有面積と非検査領域の占
有面積が小型電池１２の相対移動に伴って刻々と変化す
ると、撮像信号Ｓの出力レベルがばらつくことになり、
測定の信頼性に欠けるという問題が生じる。

【００３５】しかし、本実施例においては、小型電池１
２を回転させながら小型電池１２の表面１２ａを撮像す
るため、検査対象物（電池表面１２ａ）の占有面積と非
検査領域の占有面積がその移動に伴って刻々と変化する
ということがなく、その結果、撮像信号Ｓの出力レベル
がばらつくということが無くなり、測定の高信頼性を向
上させることができる。

【００３６】上記実施例では、被検査物として、ボタン
型電池等の偏平円盤形状の小型電池１２を対象にした場
合を示したが、その他、円形の物品であればどのような
ものでも高精度に測定することができる。

【００３７】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る物品表面の
検査方法によれば、被検査物品の表面状態を光学的に検
査する物品表面の検査方法において、被検査物品の表面
の中心を通り、かつその表面に垂直な軸を回転軸とし
て、被検査物品を回転させる回転手段と、被検査物品の
表面に光を照射する光照射手段と、この光照射手段の光
照射によって投映される被検査物品の表面の像の投映位
置に配されるラインセンサとを用い、上記被検査物品を
回転して、この被検査物品の表面状態を検査するように
したので、２次元カメラでは抽出が不可能であった同じ
色の差や微小欠点を容易に抽出でき、画像解析にかかる
処理時間も短縮することができる。これによって、被検
査物品が電子部品などの製品である場合において、その
製品の生産性を向上させることができると共に、その製
品の検査工程の自動化を促進させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る物品表面の検査方法を、例えばボ
タン型電池等の偏平円盤形状の小型電池の表面に存在す
る欠点（傷、汚れ、打こん、ソルティング、異物付着）
の度合を検査する検査方法に適用した実施例（以下、単
に実施例に係る検査方法と記す）に用いられる検査装置
を示す構成図である。

【図２】本実施例に係る検査方法にて測定した電池表面
の１ラインに関するグラフ表示を示す図である。

【図３】本実施例に係る検査方法の測定対象である電池
表面を示す平面図である。

【図４】本実施例に係る検査方法にて測定した電池表面
の全表面に関する３次元画像表示を示す図である。

【符号の説明】

１ Ｘ−Ｙテーブル ２ パルスモータ ３ ラインセンサ ４ 照明器具 １１ 回転軸 １２ 小型電池 １２ａ 電池表面 ３１ インターフェース回路 ３２ コンピュータ ３３ 外部記憶装置 ３４ 画像表示手段

フロントページの続き (72)発明者 渡辺 昌広 福島県郡山市日和田町高倉字下杉下１−１ 株式会社ソニー・エナジー・テック郡山 工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物品の表面状態を光学的に検査す
   る物品表面の検査方法において、 上記被検査物品の表面の中心を通り、かつその表面に垂
   直な軸を回転軸として、上記被検査物品を回転させる回
   転手段と、 上記被検査物品の表面に光を照射する光照射手段と、 上記光照射手段の光照射によって投映される上記被検査
   物品の表面の像の投映位置に配されるラインセンサとを
   用いて、上記被検査物品を回転して、この被検査物品の
   表面状態を検査することを特徴とする物品表面の検査方
   法。
2. 【請求項２】 上記被検査物品が、円盤状の電池である
   ことを特徴とする請求項１記載の物品表面の検査方法。