JPH09257434A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検査員の負担を軽減し、精密部材を高精度に
検査することを可能とする画像処理装置を提供する。 【解決手段】 コレット４に装着されて回転するゴム部
材８を、ハロゲン光源５と対向する側からエリアカメラ
３によって所定の時間間隔で撮像し、画像データＳ３を
画像処理装置１に出力する。画像処理装置１では、隣接
する撮像時間に撮像された画像相互間で、ゴム部材８の
輪郭の位置の差分を求め、その差分値が所定の設定範囲
にあるか否かを判断して、ゴム部材８の表面特性を判別
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、寸法および表面特
性などが高精度に要求される精密部材などの外観検査を
行う際に用いられる画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、水道管などのフロートバルブに
用いられる円錐型のゴム部材は、そのテーパ面によって
シール機能を発揮するため、テーパ面の寸法および表面
特性が精密に規定され、公差が小さい。このようなゴム
部材の製造過程では、その最終段階において、当該ゴム
部材の外観検査を行い、その形状および表面の傷の有無
を検査している。従来では、かかる検査は、検査員が拡
大鏡を用いて肉眼で見て行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、検査員
が肉眼で検査するのでは、数μｍ程度の大きさの傷は判
別できず、検査の信頼性が低いという問題がある。ま
た、検査に伴う検査員の負担が大きいという問題もあ
る。

【０００４】本発明は、上述した従来技術に鑑みてなさ
れ、検査員の負担を軽減し、精密部材などを高精度に検
査することを可能とする画像処理装置を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した従来技術の問題
点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の
画像処理装置は、被検査物が回転する側方に配置され、
前記被検査物の側面を回転軸と直交する方向から撮像す
る撮像手段（３）と、前記撮像手段の撮像結果に基づい
て、前記回転軸に沿った複数の測定位置のそれぞれにお
ける、前記被検査物の輪郭と基準位置との距離を示す輪
郭距離を求める手段（１ａ）と、前記複数の測定位置の
それそれについて、前回求めた距離と今回求めた距離と
の差分を求める手段（１ｂ）と、前記差分が設定範囲内
にあるか否かを検出し、前記検出結果に応じて前記被検
査物を判別する判別手段（１ｃ）とを有する。

【０００６】本発明の画像処理装置では、撮像手段
（３）によって、被検査物が回転しているとき、前記被
検査物が回転軸と直交する方向から撮像される。次に、
手段（１ａ）によって、前記撮像手段の撮像結果に基づ
いて、前記回転軸に沿った複数の測定位置のそれぞれに
おける、前記被検査物の輪郭と基準位置との距離を示す
輪郭距離が求められる。次に、手段（１ｂ）によって、
前記複数の測定位置のそれそれについて、前回求めた距
離と今回求めた距離との差分が求められる。次に、手段
（１ｃ）によって、前記差分が設定範囲内にあるか否か
が検出され、前記検出結果に応じて前記被検査物が判別
される。

【０００７】本発明の画像処理装置を外観検査装置に用
いると、被検査物を撮像して得られた画像データを処理
して外観検査が自動的に行われる。また、撮像時間の時
間間隔および測定位置の距離間隔を短くすることで、外
観検査を高精度に行うことができる。

【０００８】また、本発明の画像処理装置は、好ましく
は、前記判別手段は、前記回転する被検査物の偏心量に
基づいて前記設定範囲を決定する。

【０００９】また、本発明の画像処理装置は、好ましく
は、前記判別手段は、前記複数の測定点のうち、前記中
心軸に沿った方向において中央付近に位置する測定位置
について前記差分が所定の設定範囲内にあるか否かを検
出し、前記検出結果に応じて前記被検査物を判別する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係わる
外観検査装置について説明する。本実施形態に係わる外
観検査装置は、例えば、水道管などのフロートバルブに
使われる円錐形状のゴム部材の外観検査を行うものであ
る。先ず、本実施形態に係わる外観検査装置の構成につ
いて図１を参照して説明する。外観検査装置２は、画像
処理装置１、エリアカメラ３、コレット４、ハロゲン光
源５およびミラー６を有し、被検査対象物であるゴム部
材８の外観を検査する。

【００１１】画像処理装置１は、エリアカメラ３から、
画像データＳ３を所定の時間間隔で順次に入力し、この
画像データＳ３をＡ／Ｄ変換した後、図示しない画像メ
モリに記憶する。画像処理装置１は、画像メモリに記憶
された画像データを用いて、輪郭距離検出部１ａ，距離
差算出部１ｂおよび判別部１ｃにおいて後述する画像処
理を行い、ゴム部材８の外観の特性を判別する。

【００１２】コレット４は、先端においてゴム部材８の
端部を装着し、図示しない回転駆動部からの動力によっ
て、所定の回転数で、矢印の向きに回転する。ここで、
ゴム部材８は、中心軸に対して線対称な円錐形状をして
いる。コレット４は、回転軸とゴム部材８の中心軸とが
一致するように、ゴム部材８を装着する。ハロゲン光源
５は、ミラー６を介して、ゴム部材８にハロゲン光を側
面から照射する。

【００１３】エリアカメラ３は、ゴム部材８に対してミ
ラー６と対向する側に設けられ、コレット４に装着され
たゴム部材８の所定の検査領域を２次元的に、所定の時
間間隔で撮像し、その撮像結果に応じた画像データＳ３
を画像処理装置１に出力する。このとき、エリアカメラ
３によって撮像される画像は、ハロゲン光によるゴム部
材８のシルエットとなる。尚、エリアカメラ３のシャッ
ター速度は、コレット４の回転数およびハロゲン光源５
の光量などに応じて決定される。本実施形態では、例え
ば、コレット４は回転数５０ｒｐｍで回転し、ゴム部材
８の断面の最大直径は１０ｍｍ程度であり、エリアカメ
ラ３は毎分１２枚撮像を行う。

【００１４】次に、図１に示す外観検査装置２を用いて
検査を行う際の手順について説明する。図２は、図１に
示す外観検査装置２によってゴム部材８の検査を行う際
の手順を示すフローチャートである。先ず、図１に示す
ように、コレット４の回転軸とゴム部材８の中心軸とが
一致するように、ゴム部材８をコレット４に装着する
（ステップＳ１）。次に、図示しない回転駆動部からの
動力により、図１に示す矢印の向きに、所定の回転数
で、コレット４を回転する（ステップＳ２）。このと
き、コレット４と共に、ゴム部材８も回転する。

【００１５】次に、エリアカメラ３によって、回転する
ゴム部材８を側面から、所定のシャッター間隔で撮像さ
れ、ゴム部材８が１回転する間にｍ枚の画像データが得
られる。この画像データＳ３は、エリアカメラ３から画
像処理装置１に出力される。画像処理装置１は、この画
像データＳ３をＡ／Ｄ変換し、変換されたディジタルの
画像データを内蔵された画像メモリに記憶する（ステッ
プＳ３）。このとき、画像処理装置１の画像メモリに
は、図４（Ａ）に示すように、ゴム部材８の外観につい
て、時系列的に撮像されたｍ枚の画像に関する画像デー
タが記憶される。この画像データに基づいて、図４
（Ｂ）に示すように、ゴム部材８の表面についての３次
元的なデータを得ることができる。図４（Ｂ）におい
て、画像の番号（ＮＯ）は、ゴム部材８の回転軸を中心
とした周方向の位置に対応しており、ライン番号（Ｎ
Ｏ）はゴム部材８の中心軸に沿った位置に対応してい
る。

【００１６】次に、画像処理装置１は、画像メモリに記
憶した画像データを用いて後述する処理を行い、ゴム部
材８の外観が良好であるか不良であるかを検査する（ス
テップＳ４）。

【００１７】次に、外観検査装置２は、画像処理装置１
における検査結果に基づいて、図示しない分別機構を用
いて、検査されたゴム部材８の仕分けを行う。すなわ
ち、検査において良好と判別されたゴム部材８と不良と
判別されたゴム部材８とを仕分けする。

【００１８】次に、図２に示すステップＳ４における画
像処理装置１の処理について詳細に説明する。図３は、
図２に示すステップＳ４における画像処理装置１の処理
のフローチャートである。画像処理装置１は、画像メモ
リに記憶された画像データを用いて以下に示す処理を行
う。画像処理装置１は、先ず、図１に示す輪郭距離検出
部１ａにおいて、図５に示すように、エリアカメラ３か
ら入力した画像データから得られる図４（Ｂ）に示すｍ
枚の画像１０のそれぞれについて、中心軸１３の像１３
ａの位置から所定の距離だけ離れて位置する基準位置１
２を基準として、中心軸１３と直交する方向（ｙ方向）
における、基準位置１２とゴム部材８の輪郭１４との距
離を求める（ステップＳ４１）。基準位置１２とゴム部
材８の輪郭１４との距離は、検査範囲１１において、中
心軸１３の像１３ａに沿って（ｘ方向に）所定の間隔で
位置する「１」〜「ｎ」の各ラインにおいて求められる
（ステップＳ４１）。

【００１９】このとき、図４（Ｂ）に示す「０」〜「１
２」番目の画像における、ある１つのラインに関する基
準位置１２とゴム部材８の輪郭１４との距離は、当該ラ
インに対応するゴム部材８の表面が真円でしかも傷が無
い場合には、例えば、図６（Ａ）に示すサイン（ＳＩ
Ｎ）カーブになる。図６（Ａ）に示すサインカーブの振
幅は、コレット４の回転軸とゴム部材８の中心軸との偏
心量で決まる。偏心量は、例えば、０．１ｍｍ程度であ
る。尚、図６においては、ライン数を「０」〜「１２」
の１３個にしてあるが、ライン数はゴム部材８の寸法お
よび形状によって、検査精度を十分に満足するように決
定される。

【００２０】次に、画像処理装置１は、距離差算出部１
ｂにおいて、図４，図５に示す、「０」〜「ｍ−１」番
目の各画像について、「０」〜「ｎ−１」番目の各ライ
ン毎に、ステップＳ４１で求めた基準位置１２およびゴ
ム部材８の輪郭１４相互間の距離と、１つ後に撮像され
た画像の当該距離との差分を求める（ステップＳ４
２）。例えば、図６（Ａ）に示されるラインの例では、
「０」番目の画像と、その１つ後に撮像された「１」番
目の画像との距離の差分Ｌが求められる。図６（Ａ）示
す、全ての番号の画像についての当該差分値は、例え
ば、図７（Ａ）に示される。

【００２１】次に、画像処理装置１は、判別部１ｃにお
いて、ステップＳ４２で求めた、全てのラインについて
の差分値が、全ての撮像時刻の画像データについて所定
の設定範囲内にあるか判断され、例えば図７（Ａ）に示
すように設定範囲内にある場合には検査結果は良好と判
別され（ステップＳ４４）、例えば図７（Ｂ）に示すよ
うに設定範囲外にある場合は不良と判別される（ステッ
プＳ４５）。ここで、設定範囲は、偏心による影響を考
慮しないときの当該差分値の許容変化量に、偏心による
変化量を加えて求められる。尚、図７（Ｂ）に示すよう
な差分値の結果は、例えば、基準位置１２とゴム部材８
の輪郭１４との距離が図６（Ｂ）に示すような場合に生
じる。

【００２２】以上説明したように、外観検査装置２によ
れば、ゴム部材８の外観についての検査を自動的に行う
ことができ、検査員の負担を軽減することができる。ま
た、エリアカメラ３の撮像間隔が非常に短いことから、
ゴム部材８の外観を高精度に検査することができる。

【００２３】本発明は上述した実施形態には限定されな
い。例えば、画像処理装置１は、図３に示すステップＳ
４３において、全てのラインについて距離差が許容範囲
内にあるかを判断するのではなく、例えば、予め規定さ
れた特定のライン、例えば「１」〜「ｎ」番目のライン
の中央に位置する「（１＋ｎ）／２」番目あるいはそれ
に近接するラインについての距離差が許容範囲内にある
かを判断するようにしてもよい。このようにすること
で、画像処理装置１における演算量を少なくでき、処理
の高速化が図れる。

【００２４】また、本発明は、ハロゲン光源５の代わり
に、高周波の蛍光灯や、キセノンランプを用いてもよ
い。また、被検査対象物は、円錐型のゴム部材８に限定
されず、中心軸に対して線対称な部材であれば特に限定
されない。

【００２５】また、本発明は、回転軸と直交する方向に
基準位置を示すラインを設け、回転軸１３に沿った方向
における基準位置と輪郭１４との距離を求めてもよい
し、輪郭１４に沿った方向に基準位置を示すラインを設
け、このラインから輪郭１４までの距離を求めてもよ
い。

【００２６】さらに、本発明は、真円度が高く、傷の無
い良質なゴム部材をコレット４に装着して回転させたと
きの基準画像データを予め用意し、検査時に入力した画
像データと基準画像データとの差分を求めることで、偏
心の影響を除去した画像データを生成し、この画像デー
タに基づいて、ゴム部材の品質を判別するようにしても
よい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像処理
装置によれば、外観検査装置に用いることで、被検査物
の外観についての検査が自動的に行われる。その結果、
検査員によるバラツキを無くし、高精度に、被検査物の
外観検査を行うことができる。また、検査員の負担を軽
減することもできる。また、本発明の画像処理装置によ
れば、被検査物の中心軸と回転軸との間に偏心が生じて
いる場合には、被検査物の外観検査を高精度に行うこと
ができる。さらに、本発明の画像処理装置によれば、被
検査物の中心軸に沿った方向の中央付近に位置する測定
位置について差分を求めることで、データ処理量を少な
くでき、高速に検査結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施形態に係わる外観検査装
置の構成図である。

【図２】図２は、図１に示す外観検査装置を用いて検査
を行う際の手順を示すフローチャートである。

【図３】図３は、図２に示すステップＳ４における画像
処理装置の処理のフローチャートである。

【図４】図４は、図１に示す画像処理装置に入力される
画像データを説明するための図である。

【図５】図５は、図１に示す画像処理装置における処理
を説明するための図である。

【図６】（Ａ）はゴム部材の当該ラインに対応する位置
が真円でしかも傷がない場合における基準位置と輪郭と
の距離を示す図、（Ｂ）はゴム部材が不良品である場合
における基準位置と輪郭との距離を示す図である。

【図７】（Ａ）はゴム部材の当該ラインに対応する位置
が真円でしかも傷がない場合における１つ後の画像に関
する距離との差分を示す図、（Ｂ）はゴム部材が不良品
である場合における１つ後の画像に関する距離との差分
を示す図である。

【符号の説明】

１…画像処理装置 ２…外観検査装置 ３…エリアカメラ ４…コレット ５…ハロゲン光源 ６…ミラー ８…ゴム部材 １３…中心軸 １４…ゴム部材の輪郭の像

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査物が回転する側方に配置され、回転
   軸と直交する方向から撮像する撮像手段（３）と、 前記撮像手段の撮像結果に基づいて、前記回転軸に沿っ
   た複数の測定位置のそれぞれにおける、前記被検査物の
   輪郭と基準位置との距離を示す輪郭距離を求める手段
   （１ａ）と、 前記複数の測定位置のそれそれについて、前回求めた距
   離と今回求めた距離との差分を求める手段（１ｂ）と、 前記差分が設定範囲内にあるか否かを検出し、前記検出
   結果に応じて前記被検査物を判別する判別手段（１ｃ）
   とを有する画像処理装置。
2. 【請求項２】前記判別手段は、前記回転する被検査物の
   偏心量に基づいて前記設定範囲を決定する請求項１に記
   載の画像処理装置。
3. 【請求項３】前記判別手段は、前記複数の測定位置のう
   ち、前記中心軸に沿った方向において中央付近に位置す
   る測定位置について前記差分が所定の設定範囲内にある
   か否かを検出し、前記検出結果に応じて前記被検査物を
   判別する請求項１に記載の画像処理装置。