JPH09257437A - 物体表面の形状検出方法 - Google Patents

物体表面の形状検出方法

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JPH09257437A
JPH09257437A JP8070712A JP7071296A JPH09257437A JP H09257437 A JPH09257437 A JP H09257437A JP 8070712 A JP8070712 A JP 8070712A JP 7071296 A JP7071296 A JP 7071296A JP H09257437 A JPH09257437 A JP H09257437A
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一成 吉村
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国法 中村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】被検査物体を回転することなく所定の検出エリ
アが同時に撮像できるようにした物体表面の形状検出方
法を提供することを目的とする。 【解決手段】光源群２１ａ・‥の光瀬ＬＤａ，〜ＬＤａ
3 ，…から出射されるレーザー光よりなるスリット光を
被検査物体１の表面に照射し、このとき円柱状の被検査
物体１の表面に欠陥がある場合、直線状のスリット光は
欠陥の凹みによって湾曲した曲線として検出される。演
算判定部２３では直線からのずれ量を画素数で求め、更
にスリット光の投光軸と入射点における接線とかなす角
度から欠陥２５の凹みの深さを計算によって求める。被
検査物体１の周囲に配置された各撮像部２０ａ…の各撮
像装置２４ａ1 〜２４ａ3 、…の視野によって定められ
る広さの検出エリアＡ内における被検査物体１からの反
射光を一括して撮像するようにしているため、被検査物
体１を回転させる必要がない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光切断法によっ
て、物体表面の四凸形状や高さ変位を計測する方法にお
いて、缶やロールなどの円筒物体、または球などの曲面
物体の表面の傷を検出するための物体表面の形状検出方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３２に従来例（特開平６−１６７４５
５号公報参照）を示す。すなわち、回転／並進する外観
が円柱状の被検査物体１の一点に光ビームを光源２より
レンズ３を介して照射し、その散乱光を光線の投射軸Ｘ
とは異なる方向からレンズ４を介して検出器５により撮
像して検出し、この検出器５の検出出力を増幅器６を介
してＡ／Ｄ変換器７に入力してＡ／Ｄ変換する。この際
タイマ８により所定時間でサンプリングされる。このＡ
／Ｄ変換された検出出力はストア９を介してマイクロプ
ロセッサ１１に送られ、正常な表面と欠陥のある面との
比較をとることにより欠陥を検出し、その結果をディス
プレィ１２に表示させ、また被検査物体１を廃棄する廃
棄制御装置１３に制御信号を送るようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来例
は、スポット状の光ビームを掃射しつつ、被検査物体１
を回転させているので、一度に撮像できないという問題
や、スポットビーム間に不惑体（検出不能領域）が生じ
るという問題があった。また被検査物体を回転／並進さ
せる２段動作が必要であり、機構的に複雑であるという
問題もある。
【０００４】本発明は上記の問題点に鑑みて為されたも
ので、その目的とするところは被検査物体を回転するこ
となく所定の検出エリア（または全周）が同時に撮像で
きる物体表面の形状検出方法を提供することを目的とし
ている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明では、光ビームを投射して、その反射
光を投射軸とは異なる方向から撮像し、三角測量を用い
て物体表面の傷や形状を検出する物体表面の形状検出方
法において、被検査物体からの反射光を撮像する撮像装
置と、スリット光を光切断線として投光する複数の光源
と、撮像データを高さデータに変換する演算装置とを具
備し、投光軸が互いに平行であり、かつ各々のスリット
光同士が互いに所定ピッチで被検査物体に入射するよう
に各光源を配置するとともに、１つの検出エリア内にお
ける被検査物体からの反射光を一括して撮像可能に撮像
装置を配置したことを特徴とし、欠陥検出の高速化、高
精度化が図れる。
【０００６】請求項２の発明では、光ビームを投射し
て、その反射光を投射軸とは異なる方向から撮像し、三
角測量を用いて物体表面の傷や形状を検出する物体表面
の形状検出方法において、被検査物体からの反射光を撮
像する撮像装置と、スリット光を光切断線として投光す
る複数の光源と、撮像データを高さデータに変換する演
算装置とを具備し、複数のスリット光が被検査物体の入
射位置における接線に対して、常に同一の角度で入射
し、かつ各々のスリット光同士が互いに所定のピッチで
被検査物体に入射するように各光源を配置するととも
に、１つの検出エリア内における被検査物体からの反射
光を一括して撮像可能に撮像装置を配置したことを特徴
し、分解能が常に一定で計測でき高精度化が図れる。
【０００７】請求項３の発明では、請求項１又は２の発
明において、撮像装置を被検査物体の周囲に所定の数だ
け配置して、表面全周を全撮像装置で一括撮像すること
を特徴とし、被検査物体を回転することなく高速で欠陥
検出を行える。請求項４の発明では、請求項１乃至３の
発明において、被検査物体の外観が円柱状であって、撮
像装置を被検査物体の軸線方向に沿って所定の数だけ所
定ピッチで配置し、被検査物体の軸線方向に沿って設定
される検出エリアをこれら撮像装置で一括撮像すること
を特徴とし、被検査物体を回転させることなく、欠陥検
出の高速化が図れる。
【０００８】請求項５の発明では、請求項１、３、４の
発明において、被検査物体を移動させるとともに、互い
に平行な複数のスリット光を被検査物体の移動方向に対
して直交する角度で被検査物体表面に入射させ、撮像装
置をスリット光の入射方向とは異なる方向に配置で、か
つ１つの検出エリア内における被検査物体からの反射光
を一括撮像可能なように配置したことを特徴とし、移動
方向に対して直交方向の位置ずれが生じても影響が少な
い。
【０００９】請求項６の発明では、請求項１、３、４の
発明において、被検査物体を移動させるとともに、複数
のスリット光を、被検査物体の移動方向に対して所定の
角度だけ傾き、被検査物体を挟み込むようにかつ被検査
物体表面の所定の検出エリア分を撮像装置で撮像できる
ように投射し、１回目の撮像を行なった後、所定の位置
に被検査物体を移動させ、その位置で１回目の検出エリ
アとは隣り合った検出エリアの撮像を行なうことを特徴
とし、同一搬送装置上で回転させることなく全周の検査
ができるとともに、また位置ずれが生じても計測に影響
が少ない。
【００１０】請求項７の発明では、請求項１乃至５の発
明において、被検査物体を移動させるとともに、複数の
スリット光を、被検査物体の移動方向とは直交する方向
側の位置ずれを予め補うだけの本数で投射することを特
徴とし、同一搬送装置上で回転させることなく全周の検
査ができるとともに、位置ずれが生じても計測に影響が
少ない。
【００１１】請求項８の発明では、請求項１乃至５の発
明において、外観が円柱状の被検査物体を移動させると
ともに、複数のスリット光を、被検査物体の移動方向に
対して直交方向に被検査物体を挟み込むようにかつ当該
被検査物体表面の半周分を撮像装置で撮像できるように
投射し、１回目の撮像を行なった後、被検査物体を所定
の角度だけ回転して次の撮像を行なうことを特徴とし、
撮像装置およびスリット光光源の個数削減が図れる。
【００１２】請求項９の発明では、請求項１乃至５の発
明において、光源は単一であって、当該光源から発せら
れたスリット光を光分岐手段を用いて分岐して所定の複
数スリット光を得ることを特徴とし、光源の個数削減が
図れる。請求項１０の発明では、請求項５乃至８の発明
において、被検査物体を検出するセンサのセンサ信号を
トリガとして移動中の被検査物体の位置を同定し、当該
センサ信号に応じたタイミングで撮像を行なうことを特
徴とし、欠陥検出の高精度化が図れる。。
【００１３】請求項１１の発明では、請求項５乃至８の
発明において、光源は単一であって、撮像開始から終了
までの時間内に、スリット光のピッチ間隔に相当する
分、被検査物体が移動する時間間隔で光源を間欠して照
射させて撮像を行なうことを特徴とし、光源の個数削減
が図れる。請求項１２の発明では、請求項５乃至８及び
請求項１０において、被検査物体を検出するセンサのセ
ンサ信号に基づいて、被検査物体の移動方向と直交する
方向における被検査物体のずれ量を求め、ずれ量に応じ
た距離だけ光学系の位置を補正することを特徴とし、欠
陥検出の高精度化が図れる。
【００１４】請求項１３の発明では、請求項１乃至５の
発明において、ある一つの検出エリアに対して死角が生
じないように複数の撮像装置を配置してこれら撮像装置
で検出エリア内における被検査物体からの反射光を撮像
することを特徴とし、撮像装置の撮像範囲で死角が生じ
ないので、高精度な欠陥検出ができる。請求項１４の発
明では、請求項１乃至５の発明において、撮像装置の視
線軸と光源の投光軸とでなす平面に対して、スリット光
が直交交差せず傾いていることを特徴とし、光源からの
迷光を撮像装置側へ入射することを防ぐので高精度の欠
陥検出ができる。
【００１５】請求項１５の発明では、光ビームを投射し
て、その反射光を投射軸とは異なる方向から撮像し、三
角測量を用いて物体表面の傷や形状を検出する物体表面
の形状検出方法において、被検査物体からの反射光を撮
像する撮像装置と、複数のスリット光を光切断線として
投光する光源と、撮像データを高さデータに変換する演
算装置と、被検査物体を搬送させるための搬送装置とを
具備し、当該複数スリット光が被検査物体の入射位置に
おける接線に対して、常に同一の角度で入射し、かつ各
々のスリット光同士が互いに所定ピッチとなって被検査
物体に入射するように光源を配置し、撮像装置及び光源
の配置位置は１つの検出エリア内における被検査物体か
らの反射光を撮像装置で一括して検出する際に移動中の
被検査物体と接触しない位置としていることを特徴と
し、搬送装置上を移動中の被検査物体と、撮像装置およ
び光源とが互いに接触（干渉）せず、被検査物体を回転
させることなく欠陥を高精度に検出することができる。
【００１６】請求項１６の発明では、光ビームを投射し
て、その反射光を投射軸とは異なる方向から撮像し、三
角測量を用いて物体表面の傷や形状を検出する物体表面
の形状検出方法において、被検査物体からの反射光を撮
像する撮像装置と、複数のスリット光を光切断線として
投光する光源と、撮像データを高さデータに変換する演
算装置と、被検査物体を搬送させるための搬送装置とを
具備し、被検査物体を移動させるとともに、複数スリッ
トの光を、被検査物体の移動方向に対して、所定の角度
だけ傾けさせ、被検査物体を挟み込むように、かつ当該
被検査物体表面の検出エリア分を撮像装置が撮像できる
ように投射し、１回目の撮像を行なった後、所定の位置
に被検査物体を移動し、該位置で１回目の撮像を行った
検出エリアとは隣り合った検出エリアの撮像を行なうこ
とを特徴とし、同一搬送装置上で回転させることなく全
周の検査ができるとともに、また位置ずれが生じても計
測に影響が少ない。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下本発明を実施形態により説明
する。 （実施形態１）本実施形態は請求項１（及び請求項３、
４）の発明に対応するもので、本実施形態では、外観が
円柱状の被検査物体１の周囲には、周方向に所定間隔
（例えば被検査物体１の中心から見た角度を６０°とし
て等間隔に振り分ける）で被検査物体１の表面からの反
射光を撮像する撮像部２０ａ…と、複数のスリット光を
光切断線として投光する光源群２１ａ…とを配置すると
ともに、各撮像部２０ａ…で撮像されて得られた撮像信
号を処理する画像処理部２２ａ…と、画像処理部２２ａ
…で処理されて得られた撮像データを高さデータに変換
する演算判定部２３とを備えてある。各光源群２１ａ…
は図２に示すように３つの光源ＬＤａ1 〜ＬＤａ3 、…
からなり、各光源ＬＤａ1 〜ＬＤａ3 、…から投光され
るスリット光同士は互いに平行であり、かつ各々は互い
に所定ピッチで被検査物体１に入射するような配置にな
っている。また、各光源群２１ａ…の各光源ＬＤａ1 〜
ＬＤａ 3 、…から発せられたスリット光の反射光を夫々
の光源群２１ａ…に対応する検出エリアに配置された撮
像部２０ａ…によって撮像する構成となっている。
【００１８】各撮像部２０ａ…は本実施形態では対応す
る光源群２１ａ…のスリット光の入射範囲内に設定され
る例えば上中下の３つの検知エリアにそれぞれ対応する
ように被検査物体１の軸線に沿って所定間隔で配置した
３つの撮像装置２４ａ1 〜２４ａ3 、…により構成さ
れ、これら３つの撮像装置２４ａ1 〜２４ａ3 、…の撮
像信号（画像信号）は撮像部２０ａ…毎に対応して設け
られた画像処理部２２ａ…に送られる。
【００１９】そして各撮像部２０ａ…は、対応する光源
群２１ａ…とで夫々撮像ユニットを構成する。尚図１で
は撮像部２０ｂ〜２０ｄに対応する光源群は図面には図
示されていない。而して光源群２１ａ…の光源ＬＤａ1
〜ＬＤａ3 、…から出射されるレーザー光よりなるスリ
ット光を被検査物体１の表面に照射し、このとき円柱状
の被検査物体１の表面に図３に示すように欠陥２５があ
る場合、直線状のスリット光は欠陥２５の凹みによって
湾曲した曲線として検出される。そして画像処理部２２
ａ…で得られたデータ画像に基づいて演算判定部２３で
は直線からのずれ量を画素数で求め、次いでスリット光
の投光軸と入射点における接線とがなす角度θから欠陥
２５の凹みの深さを計算によって求める。
【００２０】ここで欠陥２５の深さを三角測量で求める
原理を図３１の原理図に基づいて説明する。まず被検査
物体１の表面と撮像部２０のレンズ２００との距離をＬ
1 、レンズ２００と撮像素子（図示せず）との距離をＬ
2 としたとき、高さ変位がΔｈであった仮定した場合、
高さ変位ΔｈはΔｘとし表され、Δｈ／Δｘ＝ｔａｎθ
撮像素子上での変位量をΔｘ’としたとき、Δｘ’／Δ
ｘ＝Ｌ2 ／Ｌ1の関係を利用して、高さ変位Δｈは撮像
素子上では以下のように表現される。
【００２１】Δｘ’／Δｘ＝（Ｌ2 ／Ｌ1 ）・（１／ｔ
ａｎθ）・Δｈ ここでΔｘ’が画像データを、またΔｈが高さデータ
（深さデータ）を示す。従って各画像処理部２２ａ…で
は撮像部２０ａ…の撮像素子によって取り込まれた画像
データ（Δｘ’）を画像処理部内のメモリ内に格納し、
高さデータ画像Δｈを得る。一方演算判定部２３は各各
画像処理部２２ａ…により処理されたデータ画像から得
られた高さ量Δｈ’と規格とを比較して規格を越えた場
合欠陥と判定し良否の判定結果を出力するのである。尚
ＬＤは光源を示す。
【００２２】このとき、被検査物体１の周囲に配置され
た各撮像部２０ａ…の各撮像装置２４ａ1 〜２４ａ3 、
…の視野によって定められる広さの検出エリアＡ内にお
ける被検査物体１からの反射光を一括して撮像するよう
にしているため、被検査物体１を撮像開始から〜終了ま
での間にエリア全てを検出できるように回転させる必要
がない。
【００２３】本実施形態では１つの検出エリアＡ内にお
けるスリット光の本数を３本としたが、さらに本数を増
やしてピッチを狭くすれば、より細かい欠陥２５が検出
できるのは言及するまでもない。尚実施形態では、各撮
像部２０ａ…を夫々３台の撮像装置２４ａ1 〜２４
ａ3、…で構成しているが、撮像装置の撮像視野等によ
りこの個数に特定限定されるものではない。また撮像部
２０ａ…の配置間隔（或いは数）も撮像視野等により特
に実施形態に限定されるものではない。
【００２４】（実施形態２）本実施形態は請求項２の発
明（及び請求項３、４）に対応するもので、図４に示す
ように外観が円柱状の被検査物体１の周囲には、周方向
に所定間隔（例えば等間隔）で被検査物体１の表面から
の反射光を撮像する撮像部２０ａ…と、複数のスリット
光を光切断線として投光する光源群２１ａ…とを配置す
るとともに、各撮像部２０ａ…で撮像されて得られた撮
像信号を処理する画像処理部２２ａ…と、画像処理部２
２ａ…で処理されて得られた撮像データを高さデータに
変換する演算装置２３とを備えてある点で実施形態１と
同じであるが、各光源群２１ａ…を構成する光源ＬＤａ
1 〜ＬＤａ3 、…の配置が実施形態１の場合と異なる。
【００２５】つまり図５〜図７に示すように光源ＬＤａ
1 〜ＬＤａ3 、…から出射されるスリット光が円柱状の
被検査物体１の表面の入射位置における接線に対して常
に同一の角度θを為して入射し、且つ夫々のスリット光
同士が互いに所定ピッチとなって被検査物体１に入射す
るように光源ＬＤａ1 〜ＬＤａ3 、…を配置してある。
図４の場合接線に対してスリット光が約３０°で入射す
るように光源ＬＤａ1〜ＬＤａ3 を配置しており、各光
源ＬＤａ1 〜ＬＤａ3 、…のスリット光の入射角度が全
て等しいため、どの位置においても高さ分解能が等しい
という利点がある。尚図７では画像処理部２２を各撮像
部２０ａ〜２０ｆに対して一つだけ設けた構成となって
いるが、各撮像部２０ａ〜２０ｆに各別に設けても良
い。
【００２６】その他の構成は実施形態１と同じであり、
１つの検出エリアＡ内における被検査物体１からの反射
光を一括して検出するため、被検査物体１を撮像開始か
ら終了までの間にエリア全てを検出できるように回転さ
せる必要もない。また実施形態１と同様に細かい欠陥２
５を検出するためにはスリット光の数を増やせばよい。
【００２７】また本実施形態も各撮像部２０ａ…を夫々
３台の撮像装置２４ａ1 〜２４ａ3、…で構成している
が、撮像装置の撮像視野等によりこの個数に特定限定さ
れるものではない。また撮像部２０ａ…の配置間隔（或
いは数）も撮像視野等により特に実施形態に限定される
ものではない。 （実施形態３）本実施形態は、請求項５の発明に対応す
るもので、図８、図９に示すようにベルトコンベアのよ
うな搬送装置３０に乗せられて移動中の被検査物体１に
対して、互いに平行な複数のスリット光を被検査物体１
の移動方向Ｙに対して直交する角度で被検査物体１の表
面に入射させる光源群２１の３つの光源ＬＤ1 〜ＬＤ 3
と、スリット光の入射方向とは異なる方向に撮像部２０
の３台の撮像装置２４ 1 〜２４3 を配置して、各撮像装
置２４1 〜２４3 の視野によって定められる広さの検出
エリアＡ1 …内における被検査物体１からの反射光を一
括して撮像するようにしている。図８中３１は搬送装置
３０の駆動装置であって、その制御は演算装置２３によ
り行われる。
【００２８】（実施形態４）本実施形態は請求項６、７
の発明に対応するもので、図１０、図１１に示すように
光学系の構成は、複数のスリット光を照射するための光
源群２１ａ…、撮像部２０ａ…及び画像処理部２４ａ…
からなる４組の撮像ユニットの内２組ずつが、搬送装置
３０上を移動中の被検査物体１の移動方向Ｙに対して、
所定の角度だけ傾けて被検査物体を挟み込むように、互
いに正対するように配置してある。
【００２９】各撮像ユニットの光源群２４ａ…は、被検
査物体のずれをあらかじめ補う本数（例えば撮像部２０
ａに対しては、ＬＤａ1 〜ＬＤａ10からなるＬＤａ11〜
ＬＤａ20が、撮像部２０ｂに対しては、ＬＤｂ1 〜ＬＤ
ｂ10からなるＬＤｂ11〜ＬＤｂ20が、というように夫々
の撮像部に対応した光源群の光源）のスリット光を投射
している。たとえば、被検査物体１が移動の直交方向に
ずれても、被検査物体１の幅以上に広く投射されていれ
ば、ずれによる影響は少ない。また、各撮像部２０ａ…
の各撮像装置２４ａ1 〜２４ａ3 、…は被検査物体１の
表面の所定の広さのエリアだけを検出できるように撮像
するもので、１回目の撮像および計測を撮像部２０ａ及
び２０ｂで行なった後、被検査物体１を所定の位置に移
動して、１回目とは隣り合う次の検出エリアを撮像部２
０ｃ、２０ｄで撮像及び計測するようにしている。この
ようにして、被検査物体１を回転することなく、搬送し
ながら、被検査物体１の全周を検査できる。
【００３０】（実施形態５）本実施形態は、請求項８の
発明に対応するもので、図１２，図１３に示すように光
学系の構成は、搬送装置３０ａと、搬送装置３０ｂとの
間に被検査物体１を乗せて水平方向に回転させる回転装
置３２を配置し、また搬送装置３０ａ側では、複数のス
リット光を移動する被検査物体１の表面に投射する２組
の光源群２１ａ、２１ｂを被検査物体１を介して正対す
るように搬送装置３０ａの両側に被検査物体１の移動方
向に対して直交する形で配置し、各光源群２１ａ，２１
ｂに対応する撮像部２０ａ，２０ｂの各撮像装置２４ａ
1 〜２４ａ3 ，２４ｂ1 〜２４ｂ3 は、被検査物体１の
表面の所定の広さの検出エリアだけを撮像するようにな
っている。
【００３１】同様に回転装置３２の位置にも複数のスリ
ット光を移動する被検査物体１の表面に投射する２組の
光源群２１ｃ、２１ｄを被検査物体１を介して正対する
ように回転装置３２の両側に被検査物体１の移動方向に
対して直交する形で配置し、各光源群２１ｃ，２１ｄに
対応する撮像部２０ｃ，２０ｄの各撮像装置２４ｃ1〜
２４ｃ3 ，２４ｄ1 〜２４ｄ3 は、被検査物体１の表面
の所定の広さの検出エリアだけを撮像するようになって
いる。
【００３２】而して、搬送装置３０の場所で撮像部２０
ａ，２０ｂにより１回目の撮像及び計測を行なった後、
被検査物体１を回転装置３２により所定の角度だけ回転
させて撮像部２０ｃ，２０ｄでの撮像位置に次の検出エ
リアを設定し、同様の撮像を２回面として行なうのであ
る。 （実施形態６）本実施形態は、請求項９の発明に対応す
るもので、図１４，図１５に対応するように、単一の光
源ＬＤを用いて、この光源ＬＤから発生されたスリット
光を途中の光路に設けられたハーフミラー４０1 …と、
全反射ミラー４２1 …、シリンドルカルレンズ４３1 …
とからなる光分岐手段４４によって、所定の数に分岐し
て複数のスリット光を得るようにしたもので、被検査物
体１上に各スリット光を平行するように入射してある。
【００３３】本実施形態の場合撮像部２０は撮像装置２
４1 〜２４2 からなる１組の場合であるが、複数の場合
には各撮像部２０に対応して光源ＬＤと光分岐手段とか
らなる光源部を設けるのは言うまでもない。本実施形態
の方法によれば、光源の数を削減することができる。 （実施形態７）上記のように搬送装置３０上を断続的に
流れている被検査物体１では、被検査物体１間のピッチ
が等間隔で送られない場合が多い。このような場合、等
しい時間間隔で撮像を繰り返すと、正規の撮像位置に被
検査物体１が存在しない場合が生じる。本実施形態はこ
の点を考慮した請求項１０の発明に対応するもので、図
１６、図１７に示すように撒送装置３０上に被検査物体
１を検知する遮光式の光電センサ４０を設置しており、
この光電センサ４０を被検査物体１が横切った瞬間を検
知した後、図１８（ｂ）に示すの光電センサ４０の検出
信号をトリガーとして、図１８（ａ）に示すように所定
の時間Δｔの経過後に撮像を開始すれば、搬送ピッチが
不定であっても常に一定の撮像位置に被検出物体１が存
在した時に撮像が行え、被検出物体１の画像の取り込み
を可能としてある。
【００３４】尚撮像部２０ａ…及び対応する光源群２１
ａ…の配置は図４の場合に準じており、図４と同じ構成
要素に対しては同じ記号、番号を付し、説明は省略す
る。 （実施形態８）本実施形態は、請求項１１の発明に対応
するもので、図１９、図２０に示す搬送装置３０上の被
検査物体１を高速で移動させている。そして撮像部は２
組２０ａ、２０ｂを被検査物体１の移動方向に直交し、
且つ被検査物体１を挟んで正対するように搬送装置３０
の両側に配置してある。そして各撮像部２０ａ，２０ｂ
に対応するスリット光を照射する光源は撮像部２０ａ、
２０ｂ内において夫々単一に設けてあって、各撮像装置
２４ａ1 〜２４ａ3 、２４ｂ1 〜２４ｂ3 の撮像時間、
つまり光電センサ４０から被検査物体１の検出信号が図
２１（ａ）に示すように出力されてから一定時間後の撮
像開始から終了までの図２１（ｃ）に示す１６ｍｓｅｃ
の時間内に、スリット光のピッチ間隔に相当する分だけ
被検査物体１が移動する時間間隔で光源ＬＤａ，ＬＤｂ
を図２１（ｂ）に示すように複数回、間歇動作させてス
リット光を照射させている。
【００３５】すなわち、各撮像装置２４ａ1 …を構成す
るＣＣＤカメラの撮像素子の視野上に写るスリット光１
本が、撮像素子の水平方向の走査線１本に対応するよう
に光源ＬＤａ，ＬＤｂを配置して、被検査物体１を瞬間
的に照射する。次に、この水平走査線１本が水平同期信
号に従って出力される時間内に、もう一度照射すれば、
同一の光源でありながら、次の走査線に対応する光源の
スリット光の反射光として撮像される。被検査物体１の
移動周期をこの時間に合致させて撮像すれば、１つの光
源ＬＤが複数箇所照射したように撮像でき、光源の削減
が図れる。
【００３６】移動周期を得るために光電センサ４０によ
り被検査物体１の位置を検出をおこなっている。 （実施形態９）搬送装置３０で搬送される被検査物体１
は、その搬送間隔が不等であるのに加えて、搬送方向に
対して直交する方向にずれている場合が多い。被検査物
体１がずれた状態で撮像を行うと、斜め入射のスリット
光が被検査物体１から外れてしまい、検出不能となって
しまう。このような場合に対処するために本実施形態で
は図２２、図２３に示すように撮像部２０ａ、２０ｂの
撮像装置２４ａ1 …、２４ｂ1 …及び光源群２１ａ、２
１ｂを被検査物体１の移動方向Ｙに対して直交する方向
に移動させる駆動装置５０を設けるとともに、光電セン
サの代わりに移動方向Ｙに直交する方向に測距センサ５
１を配直し、被検査物体１が測距センサ５１を横切った
瞬間、演算装置２３で被検査物体１までの距離を求め、
更にこの距離からずれ量を求め、ずれ量に応じた距離だ
け光学系の位置を補正するように駆動装置５０を制御す
るようにしてある。
【００３７】（実施形態１０）上記各実施形態では被検
査物体１は一つの検出エリアに対応して一つの撮像部を
対応させていたが、円柱状の被検査物体１のように中央
で凸状になっている物体では撮像部の撮像方向とは反対
の方向を向く面では死角となって検出できない場合があ
る（死角ゾーン）。このような場合は、投光軸をはさん
で撮像部とは対称にもう１つ別の撮像部…を設ければ、
死角による影響を受けずに撮像することができる。
【００３８】そこで本実施形態では、図２４、２５に示
すように撮像ユニットは撮像装置２４11…と、この撮像
装置群に対応して対称的に配置される別の撮像装置２４
21…とで撮像部２０を構成し、各撮像装置群に対応して
画像処理部２２1 ，２２2 に設け、光源群２１は単一と
してある。而して本実施形態によれば死角ゾーン６０に
よる影響を受けずに撮像することができるようにしてあ
る。
【００３９】尚光源群２１は光源ＬＤ1 〜ＬＤ3 からな
る。 （実施形態１１）ところで本来、撮像ユニットにおける
撮像部２０と光源群２１の光源ＬＤの位置関係は図２６
に示すように撮像装置２４の視線軸とスリット光を出射
する光源ＬＤの投光軸とでなす平面に対して、スリット
光の光軸は、平面上にあって、かつ被検査物体１の軸線
と直交交差している。ところが、被検査物体１が円柱状
物体の場合では、スリット光の入射角度によっては、光
源ＬＤのシリンドリカルレンズ内での散乱光が正反射光
（迷光）となって撮像装置２４に入射することがあり、
計測誤差の要因となる。この対策としては撮像装置２４
の視線軸を２４’のように或いは光源ＬＤの投光軸を傾
けさせ、散乱光を撮像装置２４の視線から逸らすことで
誤差要因を除去できる。
【００４０】本実施形態では図２７に示すように撮像部
２０を構成する撮像装置２４1 …の視線軸を傾けさせて
いる。各構成は基本的には図８の場合と同じであるか
ら、同じ構成には同じ番号、記号を付し、説明は省略す
る。尚視線軸はそのままで、投光軸を傾けさせるのも同
様の効果が得られる。 （実施形態１２）本実施形態は、各撮像部２０ａ乃至２
０ｆに対応する光源群２１ａ乃至２１ｆの各光源ＬＤａ
1 〜ＬＤａ3 乃至ＬＤｆ1 〜ＬＤｆ3 の位置を搬送装置
３０上に位置しないように且つ、被検査物体１の全周を
一括して撮像部２０ａ乃至２０ｂで撮像できるように配
置している点で相違するものである。
【００４１】本実施形態によれば、搬送装置３０で被検
査物体１を回転させることなく表面形状を一括して検査
することができるとともに、移動する被検査物体１の位
置がずれてもと光源群や撮像部が被検査物体１と接触す
ることがない。。 （実施形態１３）本実施形態は請求項１６（請求項６、
７）に対応するものであって、図３０に示すように基本
的には図１０で示す実施形態の構成に加えて１回目の撮
像位置より所定の距離だけ上流に遮光式の光電センサ４
０を設置し、光電センサ４０の光ビームを被検査物体１
が横切った瞬間からある時間遅れを持たせて各撮像位置
での撮像タイミングを設定するようにしたものである。
従って被検査物体１の搬送ピッチが不連続であっても常
に同一の撮像位置で撮像が行える。その他の構成は図１
０の場合と同じであるから、同じ構成には同じ番号、記
号を付し、説明は省略する。
【００４２】また、スリット光の本数が物体の幅以上で
あるので、被検査物体１の移動方向Ｙと直交する方向に
被検査物体１がずれて搬送されても影響が少ない。
【００４３】
【発明の効果】請求項１の発明は、光ビームを投射し
て、その反射光を投射軸とは異なる方向から撮像し、三
角測量を用いて物体表面の傷や形状を検出する物体表面
の形状検出方法において、被検査物体からの反射光を撮
像する撮像装置と、スリット光を光切断線として投光す
る複数の光源と、撮像データを高さデータに変換する演
算装置とを具備し、投光軸が互いに平行であり、かつ各
々のスリット光同士が互いに所定ピッチで被検査物体に
入射するように各光源を配置するとともに、１つの検出
エリア内における被検査物体からの反射光を一括して撮
像可能に撮像装置を配置したので、欠陥検出の高速化、
高精度化が図れる。
【００４４】請求項２の発明は、光ビームを投射して、
その反射光を投射軸とは異なる方向から撮像し、三角測
量を用いて物体表面の傷や形状を検出する物体表面の形
状検出方法において、被検査物体からの反射光を撮像す
る撮像装置と、スリット光を光切断線として投光する複
数の光源と、撮像データを高さデータに変換する演算装
置とを具備し、複数のスリット光が被検査物体の入射位
置における接線に対して、常に同一の角度で入射し、か
つ各々のスリット光同士が互いに所定のピッチで被検査
物体に入射するように各光源を配置するとともに、１つ
の検出エリア内における被検査物体からの反射光を一括
して撮像可能に撮像装置を配置したことを特徴し、分解
能が常に一定で計測でき高精度化が図れる。
【００４５】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、撮像装置を被検査物体の周囲に所定の数だけ
配置して、表面全周を全撮像装置で一括撮像するので、
被検査物体を回転することなく高速で欠陥検出を行え
る。請求項４の発明は、請求項１乃至３の発明におい
て、被検査物体の外観が円柱状であって、撮像装置を被
検査物体の軸線方向に沿って所定の数だけ所定ピッチで
配置し、被検査物体の軸線方向に沿って設定される検出
エリアをこれら撮像装置で一括撮像するので、被検査物
体を回転させることなく、欠陥検出の高速化が図れる。
【００４６】請求項５の発明は、請求項１、３、４の発
明において、被検査物体を移動させるとともに、互いに
平行な複数のスリット光を被検査物体の移動方向に対し
て直交する角度で被検査物体表面に入射させ、撮像装置
をスリット光の入射方向とは異なる方向に配置で、かつ
１つの検出エリア内における被検査物体からの反射光を
一括撮像可能なように配置したので、移動方向に対して
直交方向の位置ずれが生じても影響が少ない。
【００４７】請求項６の発明は、請求項１、３、４の発
明において、被検査物体を移動させるとともに、複数の
スリット光を、被検査物体の移動方向に対して所定の角
度だけ傾き、被検査物体を挟み込むようにかつ被検査物
体表面の所定の検出エリア分を撮像装置で撮像できるよ
うに投射し、１回目の撮像を行なった後、所定の位置に
被検査物体を移動させ、その位置で１回目の検出エリア
とは隣り合った検出エリアの撮像を行なうので、同一搬
送装置上で回転させることなく全周の検査ができるとと
もに、また位置ずれが生じても計測に影響が少ない。
【００４８】請求項７の発明は、請求項１乃至５の発明
において、被検査物体を移動させるとともに、複数のス
リット光を、被検査物体の移動方向とは直交する方向側
の位置ずれを予め補うだけの本数で投射するので、同一
搬送装置上で回転させることなく全周の検査ができると
ともに、位置ずれが生じても計測に影響が少ない。請求
項８の発明は、請求項１乃至５の発明において、外観が
円柱状の被検査物体を移動させるとともに、複数のスリ
ット光を、被検査物体の移動方向に対して直交方向に被
検査物体を挟み込むようにかつ当該被検査物体表面の半
周分を撮像装置で撮像できるように投射し、１回目の撮
像を行なった後、被検査物体を所定の角度だけ回転して
次の撮像を行なうので、撮像装置およびスリット光光源
の個数削減が図れる。
【００４９】請求項９の発明は、請求項１乃至５の発明
において、光源は単一であって、当該光源から発せられ
たスリット光を光分岐手段を用いて分岐して所定の複数
スリット光を得るので、光源の個数削減が図れる。請求
項１０の発明は、請求項５乃至８の発明において、被検
査物体を検出するセンサのセンサ信号をトリガとして移
動中の被検査物体の位置を同定し、当該センサ信号に応
じたタイミングで撮像を行なうので、欠陥検出の高精度
化が図れる。
【００５０】請求項１１の発明は、請求項５乃至８の発
明において、光源は単一であって、撮像開始から終了ま
での時間内に、スリット光のピッチ間隔に相当する分、
被検査物体が移動する時間間隔で光源を間欠して照射さ
せて撮像を行なうので、光源の個数削減が図れる。請求
項１２の発明は、請求項５乃至８及び請求項１０におい
て、被検査物体を検出するセンサのセンサ信号に基づい
て、被検査物体の移動方向と直交する方向における被検
査物体のずれ量を求め、ずれ量に応じた距離だけ光学系
の位置を補正するので、欠陥検出の高精度化が図れる。
【００５１】請求項１３の発明は、請求項１乃至５の発
明において、ある一つの検出エリアに対して死角が生じ
ないように複数の撮像装置を配置してこれら撮像装置で
検出エリア内における被検査物体からの反射光を撮像す
るので、撮像装置の撮像範囲で死角が生じないので、高
精度な欠陥検出ができる。請求項１４の発明は、請求項
１乃至５の発明において、撮像装置の視線軸と光源の投
光軸とでなす平面に対して、スリット光が直交交差せず
傾いているので、光源からの迷光を撮像装置側へ入射す
ることを防ぐので高精度の欠陥検出ができる。
【００５２】請求項１５の発明は、光ビームを投射し
て、その反射光を投射軸とは異なる方向から撮像し、三
角測量を用いて物体表面の傷や形状を検出する物体表面
の形状検出方法において、被検査物体からの反射光を撮
像する撮像装置と、複数のスリット光を光切断線として
投光する光源と、撮像データを高さデータに変換する演
算装置と、被検査物体を搬送させるための搬送装置とを
具備し、当該複数スリット光が被検査物体の入射位置に
おける接線に対して、常に同一の角度で入射し、かつ各
々のスリット光同士が互いに所定ピッチとなって被検査
物体に入射するように光源を配置し、撮像装置及び光源
の配置位置は１つの検出エリア内における被検査物体か
らの反射光を撮像装置で一括して検出する際に移動中の
被検査物体と接触しない位置としているので、搬送装置
上を移動中の被検査物体と、撮像装置および光源とが互
いに接触（干渉）せず、被検査物体を回転させることな
く欠陥を高精度に検出することができる。
【００５３】請求項１６の発明は、光ビームを投射し
て、その反射光を投射軸とは異なる方向から撮像し、三
角測量を用いて物体表面の傷や形状を検出する物体表面
の形状検出方法において、被検査物体からの反射光を撮
像する撮像装置と、複数のスリット光を光切断線として
投光する光源と、撮像データを高さデータに変換する演
算装置と、被検査物体を搬送させるための搬送装置とを
具備し、被検査物体を移動させるとともに、複数スリッ
トの光を、被検査物体の移動方向に対して、所定の角度
だけ傾けさせ、被検査物体を挟み込むように、かつ当該
被検査物体表面の検出エリア分を撮像装置が撮像できる
ように投射し、１回目の撮像を行なった後、所定の位置
に被検査物体を移動し、該位置で１回目の撮像を行った
検出エリアとは隣り合った検出エリアの撮像を行なうの
で、同一搬送装置上で回転させることなく全周の検査が
できるとともに、また位置ずれが生じても計測に影響が
少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の装置の斜視図である。
【図２】同上の説明図である。
【図３】同上の動作説明図である。
【図４】実施形態２の装置の斜視図である。
【図５】同上の説明図である。
【図６】同上の要部の平面配置図である。
【図７】同上の要部の側面配置図である。
【図８】実施形態４の装置の斜視図である。
【図９】同上の要部の平面配置図である。
【図１０】実施形態５の装置の斜視図である。
【図１１】同上の要部の平面配置図である。
【図１２】実施形態６の装置の斜視図である。
【図１３】同上の要部の平面配置図である。
【図１４】実施形態７の装置の斜視図である。
【図１５】同上の説明図である。
【図１６】実施形態７の装置の斜視図である。
【図１７】同上の要部の平面配置図である。
【図１８】同上の動作説明用タイムチャートである。
【図１９】実施形態８の装置の斜視図である。
【図２０】同上の要部の平面配置図である。
【図２１】同上の動作説明用タイムチャートである。
【図２２】実施形態９の装置の斜視図である。
【図２３】同上の要部の平面配置図である。
【図２４】実施形態１０の装置の斜視図である。
【図２５】同上の説明図である。
【図２６】実施形態１１の説明図である。
【図２７】同上の装置の斜視図である。
【図２８】実施形態１２の装置の斜視図である。
【図２９】同上の要部の平面配置図である。
【図３０】実施形態１３の装置の斜視図である。
【図３１】本発明に用いる三角測量の原理説明図であ
る。
【図３２】従来例の装置構成図である。
【符号の説明】
１ 被検査物体 ２０ａ… 撮像部 ２１ａ… 光源群 ２２ａ… 画像処理部 ２３ 演算判定部 ２４ａ1 …、２４ｆ1 … 撮像装置

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光ビームを投射して、その反射光を投射軸
    とは異なる方向から撮像し、三角測量を用いて物体表面
    の傷や形状を検出する物体表面の形状検出方法におい
    て、被検査物体からの反射光を撮像する撮像装置と、ス
    リット光を光切断線として投光する複数の光源と、撮像
    データを高さデータに変換する演算装置とを具備し、投
    光軸が互いに平行であり、かつ各々のスリット光同士が
    互いに所定ピッチで被検査物体に入射するように各光源
    を配置するとともに、１つの検出エリア内における被検
    査物体からの反射光を一括して撮像可能に撮像装置を配
    置したことを特徴とする物体表面の形状検出方法。
  2. 【請求項２】光ビームを投射して、その反射光を投射軸
    とは異なる方向から撮像し、三角測量を用いて物体表面
    の傷や形状を検出する物体表面の形状検出方法におい
    て、被検査物体からの反射光を撮像する撮像装置と、ス
    リット光を光切断線として投光する複数の光源と、撮像
    データを高さデータに変換する演算装置とを具備し、複
    数のスリット光が被検査物体の入射位置における接線に
    対して、常に同一の角度で入射し、かつ各々のスリット
    光同士が互いに所定のピッチで被検査物体に入射するよ
    うに各光源を配置するとともに、１つの検出エリア内に
    おける被検査物体からの反射光を一括して撮像可能に撮
    像装置を配置したことを特徴とする物体表面の形状検出
    方法。
  3. 【請求項３】撮像装置を被検査物体の周囲に所定の数だ
    け配置して、表面全周を全撮像装置で一括撮像すること
    を特徴とする請求項１又は２記載の物体表面の形状検出
    方法。
  4. 【請求項４】被検査物体の外観が円柱状であって、撮像
    装置を被検査物体の軸線方向に沿って所定の数だけ所定
    ピッチで配置し、被検査物体の軸線方向に沿って設定さ
    れる検出エリアをこれら撮像装置で一括撮像することを
    特徴とする請求項１乃至３記載の物体表面の形状検出方
    法。
  5. 【請求項５】被検査物体を移動させるとともに、互いに
    平行な複数のスリット光を被検査物体の移動方向に対し
    て直交する角度で被検査物体表面に入射させ、撮像装置
    をスリット光の入射方向とは異なる方向に配置で、かつ
    １つの検出エリア内における被検査物体からの反射光を
    一括撮像可能なように配置したことを特徴とする請求項
    １、３、４記載の物体表面の形状検出方法。
  6. 【請求項６】被検査物体を移動させるとともに、複数の
    スリット光を、被検査物体の移動方向に対して所定の角
    度だけ傾き、被検査物体を挟み込むようにかつ被検査物
    体表面の所定の検出エリア分を撮像装置で撮像できるよ
    うに投射し、１回目の撮像を行なった後、所定の位置に
    被検査物体を移動させ、その位置で１回目の検出エリア
    とは隣り合った検出エリアの撮像を行なうことを特徴と
    する請求項１、３、４記載の物体表面の形状検出方法。
  7. 【請求項７】被検査物体を移動させるとともに、複数の
    スリット光を、被検査物体の移動方向とは直交する方向
    側の位置ずれをあらかじめ補うだけの本数で投射するこ
    とを特徴とする請求項６記載の物体表面の形状検出方
    法。
  8. 【請求項８】外観が円柱状の被検査物体を移動させると
    ともに、複数のスリット光を、被検査物体の移動方向に
    対して直交方向に被検査物体を挟み込むようにかつ当該
    被検査物体表面の半周分を撮像装置で撮像できるように
    投射し、１回目の撮像を行なった後、被検査物体を所定
    の角度だけ回転して次の撮像を行なうことを特徴とする
    請求項１乃至５記載の物体表面の形状検出方法。
  9. 【請求項９】光源は単一であって、当該光源から発せら
    れたスリット光を光分岐手段を用いて分岐して所定の複
    数スリット光を得ることを特徴とする請求項１乃至５記
    載の物体表面の形状検出方法。
  10. 【請求項１０】被検査物体を検出するセンサのセンサ信
    号をトリガとして移動中の被検査物体の位置を同定し、
    当該センサ信号に応じたタイミングで撮像を行なうこと
    を特徴とする請求項５乃至８記載の物体表面の形状検出
    方法。
  11. 【請求項１１】光源は単一であって、撮像開始から終了
    までの時間内に、スリット光のピッチ間隔に相当する
    分、被検査物体が移動する時間間隔で光源を間欠して照
    射させて撮像を行なうことを特徴とする請求項５乃至８
    記載の物体表面の形状検出方法。
  12. 【請求項１２】被検査物体を検出するセンサのセンサ信
    号に基づいて、被検査物体の移動方向と直交する方向に
    おける被検査物体のずれ量を求め、ずれ量に応じた距離
    だけ光学系の位置を補正することを特徴とする請求項５
    乃至８及び請求項１０記載の物体表面の形状検出方法。
  13. 【請求項１３】ある一つの検出エリアに対して死角が生
    じないように複数の撮像装置を配置してこれら撮像装置
    で検出エリア内における被検査物体からの反射光を撮像
    することを特徴とする請求項１乃至５記載の物体表面の
    形状検出方法。
  14. 【請求項１４】撮像装置の視線軸と光源の投光軸とでな
    す平面に対して、スリット光が直交交差せず傾いている
    ことを特徴とする請求項１乃至５記載の物体表面の形状
    検出方法。
  15. 【請求項１５】光ビームを投射して、その反射光を投射
    軸とは異なる方向から撮像し、三角測量を用いて物体表
    面の傷や形状を検出する物体表面の形状検出方法におい
    て、被検査物体からの反射光を撮像する撮像装置と、複
    数のスリット光を光切断線として投光する光源と、撮像
    データを高さデータに変換する演算装置と、被検査物体
    を搬送させるための搬送装置とを具備し、当該複数スリ
    ット光が被検査物体の入射位置における接線に対して、
    常に同一の角度で入射し、かつ各々のスリット光同士が
    互いに所定ピッチとなって被検査物体に入射するように
    光源を配置し、撮像装置及び光源の配置位置は１つの検
    出エリア内における被検査物体からの反射光を撮像装置
    で一括して検出する際に移動中の被検査物体と接触しな
    い位置としていることを特徴とする物体表面の形状検出
    方法。
  16. 【請求項１６】光ビームを投射して、その反射光を投射
    軸とは異なる方向から撮像し、三角測量を用いて物体表
    面の傷や形状を検出する物体表面の形状検出方法におい
    て、被検査物体からの反射光を撮像する撮像装置と、複
    数のスリット光を光切断線として投光する光源と、撮像
    データを高さデータに変換する演算装置と、被検査物体
    を搬送させるための搬送装置とを具備し、被検査物体を
    移動させるとともに、複数スリットの光を、被検査物体
    の移動方向に対して、所定の角度だけ傾けさせ、被検査
    物体を挟み込むように、かつ当該被検査物体表面の検出
    エリア分を撮像装置が撮像できるように投射し、１回目
    の撮像を行なった後、所定の位置に被検査物体を移動
    し、該位置で１回目の撮像を行った検出エリアとは隣り
    合った検出エリアの撮像を行なうことを特徴とする物体
    表面の形状検出方法。
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