JPH0926311A

JPH0926311A - 外観検査装置

Info

Publication number: JPH0926311A
Application number: JP7199081A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Mamiya; 高弘間宮
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1995-07-11
Filing date: 1995-07-11
Publication date: 1997-01-28
Anticipated expiration: 2015-07-11
Also published as: JP2726808B2

Abstract

(57)【要約】【目的】検査対象物の側面に凹凸が存在する場合に、
その凹凸部の表面も正確に検査可能な外観検査装置を提
供すること。【構成】円筒形状の検査対象物の側面を照射する照明
手段と、該照明手段によって照らされた検査対象物の画
像を取り込む画像取込手段と、該画像取込手段によって
取り込まれた検査対象物の画像データに基づいて所定の
検査処理を行う検査処理手段を有する外観検査装置であ
って、前記照明手段が、電解コンデンサー５１の側面に
対して上側方向から照射する上側リングライト１１と、
電解コンデンサー５１の側面に対して下側方向から照射
する下側リングライト１２とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】検査対象物の画像を取り込ん
で、その対象物の表面に存在する欠陥等を検査する外観
検査装置に関し、特に、検査対象物に対して画像を取り
込むための最適な光の照射を行なうことによってその外
観を検査可能な外観検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】外観検査装置とは、検査対象物の表面の
画像を取り込んで、その表面に表された色彩や模様の状
態を認識するものである。円筒形状の電解コンデンサー
の表面を検査するために、外観検査装置が使用されてい
る。電解コンデンサー本体はアルミ製の円筒形状であ
り、その表面は、絶縁のためのビニールで被覆されてい
る。このビニール被覆に０．５ｍｍ程度の孔が存在する
と絶縁性が低下して問題となるため、検査を行ってい
る。図７は、従来の外観検査装置の画像取り込み部の概
念図を示したものである。これは電解コンデンサ５１に
対して、照明手段としてライト５２が並行に位置するよ
うに配置され、更にそのライト５２を挟んで電解コンデ
ンサ５１に対になるように撮像カメラ５５が設けられて
いる。図７の従来例ではライト５２にはサークライン蛍
光灯を使用している。ここで、電解コンデンサー５１に
は、アルミ円筒部をかしめ固定し、シーリングするため
の凹部７２が形成されている。

【０００３】このように、検査対象物である電解コンデ
ンサ５１に対し、ライト５２を挟んで撮像カメラ５５が
設けられる従来の外観検査装置では、ライト５２で電解
コンデンサ５１を照らし、その表面で反射する光を撮像
カメラ５５によって取り込み、取り込んだ光データを基
に電解コンデンサ５１の検査処理が行なわれる。しか
し、このような外観検査装置では、一時に電解コンデン
サー５１の側面の一部しか検査できないため、全周を検
査するには、電解コンデンサー５１を撮像カメラ５５及
びライト５２に対して、回転させる必要があった。その
ため、１個の電解コンデンサー５１を検査するのに時間
がかかり効率が悪かった。

【０００４】一方、円筒形状の製品の全周を瞬間的に効
率よく検査するための外観検査装置として、特公平６−
７９３２７号公報に紙巻タバコ検査装置が提案されてい
る。図８にその装置の主要部を示す。この装置の特徴
は、紙巻タバコ５７が挿入される孔６１を頂点として円
錐ミラー５６が付設され、円錐ミラー５６の鏡面６０に
対抗して円錐ミラー５６に映し出されるリング状像を撮
像するサーキュラカメラ５９が付設されていることであ
る。また、円形光源５８により鏡面６０を介して紙巻タ
バコ５７の全周に同時に光が照射される。これにより、
瞬間的に、紙巻タバコの三次元表面を二次元画像として
撮像することが可能であるとしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の外観検査装置では次のような問題があった。電解コ
ンデンサー５１を特公平６−７９３２７号公報の外観検
査装置で検査する場合に、電解コンデンサー５１の凹部
７２に発生したピンホールを検出できない問題があっ
た。すなわち、図９に示すように、円形光源５８を出た
照射光は、円錐ミラー５６の鏡面６０により、電解コン
デンサー５１の全周に直角な入射光Ｎとして照射され
る。そして、凹部７２以外の側面にピンホールＰが存在
する場合には、図１０に示すように、ピンホールＰを通
過してアルミ面で反射された反射光Ｒも入射光Ｎと同じ
ルートを辿る。しかし、かしめ部である凹部７２にピン
ホールＰが存在する場合には、図１１に示すように、入
射光ＮはピンホールＰを通過してアルミ面で反射され、
反射光Ｒの方向に行ってしまう。そのため、鏡面６０で
反射することができず、サーキュラカメラ５８で検出す
ることができなかったのである。

【０００６】そこで、本発明では上記問題点を解消し
て、検査対象物の側面に凹凸が存在する場合に、その凹
凸部の表面も正確に検査可能な外観検査装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の外観検査装置
は、次のような構成を有している。（１）円筒形状の検査対象物の側面を照射する照明手段
と、該照明手段によって照らされた検査対象物の画像を
取り込む画像取込手段と、該画像取込手段によって取り
込まれた検査対象物の画像データに基づいて所定の検査
処理を行う検査処理手段を有する外観検査装置であっ
て、前記照明手段が、検査対象物の側面に対して上側方
向から照射する第一照明手段と、検査対象物の側面に対
して下側方向から照射する第二照射手段とを有するとと
共に、画像取込手段が、検査対象物を中心線上に持つ円
錐ミラーであることを特徴とする。（２）（１）に記載する装置において、前記第一照明手
段及び前記第二照明手段により照射され前記検査対象物
から反射される正反射光が、前記画像取込手段を介して
画像データとして取り込まれるように、前記第一照明手
段及び前記第二照明手段が配置されていることを特徴と
する。

【０００８】（３）（１）または（２）に記載する装置
において、前記円錐ミラーが、入射光の一部を反射させ
残りの光を通過させるハーフミラーであることを特徴と
する。（４）（１）または（２）に記載する装置において、前
記第一照明手段及び第二照明手段とが、リング形状の照
明手段であることを特徴とする。（５）（１）に記載する装置において、前記照明手段
が、１つのリング形状照明手段と、リング形状照明手段
からの光を反射させて反対方向から、検査対象物の側面
に照射するミラーを有することを特徴とする。

【０００９】次に、本発明の外観検査装置の作用を説明
する。外観検査装置の第一照明手段は、円筒形状の検査
対象物の側面に対して上側方向から照射する。また、第
二照明手段は、円筒形状の検査対象物の側面に対して下
側方向から照射する。照射された光は、検査対象物の側
面表面で反射されて、円錐ミラーにより撮像カメラに集
光される。検査処理手段は、撮像カメラで取り込まれた
画像データに基づいて検査処理を行う。検査対象物の側
面に凹部が存在する場合、その凹部表面の下側半分を第
一照明手段により照射できる。また、凹部表面の上側半
分を第二照明手段により照射できる。これにより、凹部
の表面に欠陥が存在したとしても、撮像カメラで正確に
欠陥を認識することができる。

【００１０】ここで、第二照明手段により照射され前記
検査対象物から反射される正反射光は、画像取込手段を
介して画像データとして取り込まれる。また、画像取込
手段が、検査対象物を中心線上に持つ円錐ミラーである
ので、検査対象物からの反射光を同時に取り込むことが
できる。また、円錐ミラーがハーフミラーなので、照明
手段から検査対象物に入射する光の一部を通過させる。
また、第一照明手段及び第二照明手段として、リング形
状の照明手段を用いた場合、円筒形状の検査対象物の全
周側面を同時かつ均一に照射することができる。また、
照明手段として、１つのリング形状照明手段とミラーと
を使用する場合、リング状照明が検査対象物を一方の側
から照射させ、ミラーによる反射光により、その反対側
から検査対象物を照射させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる外観検査装
置の一実施の形態について説明する。図１は、本実施の
形態の外観検査装置の特徴部分である照明部の概念図を
示したものである。本実施の形態においては検査対象物
を電解コンデンサー５１とした場合について説明する。
本実施の形態の外観検査装置には、円錐形状の頂点部に
挿入孔６１が形成され、鏡面６０を備える円錐ミラー５
６が固設されている。ここで、円錐ミラー５６は、入射
光の半分を反射して残りの光を通過させるハーフミラー
を使用している。円錐ミラー５６の挿入孔６１から円錐
ミラー５６の中心軸上に電解コンデンサー５１が挿入さ
れ、図１に示す位置に保持される。円錐ミラー５６の上
側には、第一照明手段である上側リングライト１１が付
設されている。また、円錐ミラー５６の下側には、第二
照明手段である下側リングライト１２が付設されてい
る。また、円錐ミラー５６の上側に少し離れてＣＣＤカ
メラ１３及びレンズ１４が固設されている。上側リング
ライト１１及び下側リングライト１２としては、サーク
ライン蛍光灯を使用している。

【００１２】次に、本実施の形態の外観検査装置の制御
部の構成について説明する。図６は外観検査装置の検査
処理手段を示したブロック図である。画像処理手段１０
は、上記位置になるように配置されたＣＣＤカメラ１３
に接続されている。この画像処理手段１０には、先ずア
ナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ
２１がＣＣＤカメラ１３に直接接続されている。そし
て、このＡ／Ｄコンバータ２１には、ＣＣＤカメラ１３
で取り込んだ画像データを記憶する画像メモリ２２、与
えられた信号を混合して出力するビデオミキサ２３、そ
して画像データからその外観を所定計算方法で計算する
計算ロジック２６がそれぞれ接続されている。また、画
像メモリ２２、そして計算ロジック２６には、それぞれ
の各動作を規定するコントロールロジック１５が接続さ
れている。

【００１３】一方、この画像メモリ２２、計算ロジック
２６、そしてこの画像処理手段１０の演算処理、制御処
理を統括的に行なうＣＰＵ１６がそれぞれ双方向に接続
されている。また、このＣＰＵ１６には、制御プログラ
ム等を記憶するＲＯＭ１７、データ等を一時的に記憶す
るＲＡＭ１８が接続されている。更に、ＣＰＵ１６には
入出力装置１９が接続され、その入出力装置１９に、外
観検査装置を駆動するためのスタート手段と、電解コン
デンサー５１が正常か否かを検査する検査表示手段（い
ずれも不図示）が接続され、また、外部入力手段として
キーボード２０が接続されている。また、電解コンデン
サー５１の外観は、演算処理されるとともに人の目で認
識できるように、取り込んだ画像を表示するディスプレ
イモニタ２５がビデオミキサ２３に接続されている

【００１４】以上のような構成を有する本実施の形態の
外観検査装置は次のように作用する。電解コンデンサー
５１は、従来例でも示したように図１に示すように２本
の電極５１ａ，５１ｂが設けられている。この電極５１
ａ，５１ｂを把持して電解コンデンサー５１が１つづつ
挿入孔６１から挿入される。ここで、本発明の主要部で
ある照明手段により、凹部７２に存在するピンホールを
検出する場合を説明する。電解コンデンサー５１のビニ
ール被覆にピンホールＰが発生した場合、ピンホールＰ
部ではアルミが浮き出る状態となる。このピンホールＰ
に光を照射してピンホールＰの発生を検査する場合、照
射する光と撮像系が捉える反射光が正反射の関係になっ
ていることが重要である。

【００１５】なぜならば、アルミの表面は、鏡のように
強い正反射をするが、ビニールの表面は、アルミと比較
して乱反射成分が強いため、正反射光はアルミよりも弱
い光になる特性があるからである。従って、照射する光
と撮像系が捉える光が正反射となる関係を保てば、ピン
ホールＰの無い電解コンデンサー５１は、暗い画像とな
り、ピンホールＰのある不良電解コンデンサー５１は、
ピンホールＰ部のみ局所的に明るい画像となり、容易に
良品と不良品の区別を行うことが可能である。図１２に
示すように、下側リングライト１２を出た照射光は、円
錐ミラー５６がハーフミラーなので、半分の光がそのま
ま通過して図中Ｎ１で示すように、凹部７２の上側半分
を照射して、反射光を鏡面６０に戻すことが可能であ
る。鏡面６０に戻った反射光は、さらに鏡面６０で正反
射され、図中Ｎ１ａで示すようにレンズ１４、ＣＣＤカ
メラ１３に直行して入光される。

【００１６】一方、上側リングライト１１を出た照射光
は、図中Ｎ２で示すように、凹部７２の下側半分を照射
して、反射光を鏡面６０に戻すことが可能である。鏡面
６０に戻った反射光は、さらに鏡面６０で正反射され、
図中Ｎ２ａで示すようにレンズ１４、ＣＣＤカメラ１３
に直行して入光される。また、上側リングライト１１を
出た照射光は、図中Ｎ３で示すように電解コンデンサー
５１の側面平面部も照射し、反射光は鏡面６０に戻さ
れ、さらに反射されて図中Ｎ３ａで示すようにレンズ１
４、ＣＣＤカメラ１３に直行して入光される。

【００１７】電解コンデンサー５１の凹部７２及び側面
平面部を同時に照射するためには、上側リングライト１
１がある程度の幅を有していることが必要である。その
ためには、第一照明手段として、図１３に示すように、
上側リングライト１１及び第２上側リングライト２４を
用いても良い。また、第２上側リングライト２４の代わ
りに、図１４に示すように、光を拡散させる円錐形状の
拡散板２７を用いても良い。また、拡散板の形状は図１
５に示すようにドーナツ状の平板であっても良い。本実
施の形態の照明装置は、上側リングライト１１及び下側
リングライト１２を備えているので、凹部７２に存在す
るピンホールＰから反射する光をＣＣＤカメラ１３に確
実に取り込むことができる。

【００１８】上側リングライト１１及び下側リングライ
ト１２によって照射された光は、電解コンデンサ５１の
表面で正反射あるいは乱反射され、鏡面６０で再び反射
されてＣＣＤカメラ１３に入光する。電解コンデンサー
５１表面で反射した光がＣＣＤカメラ１３のレンズ１４
から入射することにより、電解コンデンサー５１の側面
表面が全周同時にＣＣＤカメラ１３を構成する多数の撮
像素子によって撮像され、さらにデジタルデータへの変
換を行なうことによってその映像のデータが取り込まれ
る。すなわち、ＣＣＤカメラ１３によって取り込まれた
映像は、各撮像素子毎の画像データとして検査処理手段
１０のＡ／Ｄコンバータ２１に入力される。そして、そ
のアナログ信号である画像データは、Ａ／Ｄコンバータ
２１でデジタルデータに変換されて画像メモリ２２、ビ
デオミキサ２３、そして計算ロジック２６に入力され
る。そして、計算ロジック２６によりピンホールＰ等の
存在の有無が確認される。

【００１９】計算ロジック２６の処理としては、ピンホ
ールＰ部が、ピンホールＰ以外の部分よりも明るいこと
を利用してその存在の有無を確認できる。計算ロジック
２６の処理方法としては、例えば、ある明るさのしきい
値以上の画素を１、しきい値以下の画素を０とするよう
な画素の２値化を行った後、１である画素の数をカウン
トする構成にしておき、ＣＰＵ１６がこのカウント結果
を読み取り、カウント数が１以上であれば、少なくとも
１つ以上のピンホールＰが存在すると判断し、入出力装
置１９により不良である旨表示する方法がある。もし、
電解コンデンサー５１に存在するピンホールＰの数が複
数であって、その数をカウントする必要がある場合は、
連結性解析処理をする構成とすれば良い。また、２値化
以外の方法としては、多値画像空間上で微分し、暗部か
ら明部への変化をとらえる等、様々な処理方法が考えら
れる。この種の技術は周知なので詳細な説明を省略す
る。

【００２０】以上説明したように、本実施の形態の外観
検査装置によれば、上側リングライト１１及び下側リン
グライト１２により円筒形状の検査対象物の側面を照射
しているので、電解コンデンサー５１の側面に形成され
た凹部７２にピンホールＰ等の欠陥が存在する場合で
も、正確に欠陥を認識することができる。

【００２１】次に、本発明の第二の実施の形態について
説明する。第二の実施の形態が第一の実施の形態と異な
るのは、照明手段のみであるので、それについてのみ説
明する。第二の実施の形態の外観検査装置の照明手段を
図２に示す。円錐ミラー５６の挿入孔６１が大きく形成
されており、下側リングライト１２の照射光が鏡面６０
の面を通過せずに直接凹部７２の上側半分に照射されて
いる。これによれば、円錐ミラー５６は大型化するが、
円錐ミラー５６として通常ミラーが使用できることにな
り、ハーフミラーを使用しないで済むため、コストダウ
ンできる。

【００２２】次に、本発明の第三の実施の形態について
説明する。第三の実施の形態が第一の実施の形態と異な
るのは、照明手段のみであるので、それについてのみ説
明する。第三の実施の形態の外観検査装置の照明手段を
図３に示す。第三実施の形態では、下側リングライト１
２が無くてリング照明は、上側リングライト１１のみで
ある。円錐ミラー５６としてはハーフミラーを使用して
いる。また、円錐ミラー５６の下側に通常のミラー６２
が付設されている。本実施の形態では、ミラー６２とし
て円錐ミラーを使用しているが、光路の角度に応じて平
面ミラーを使用することも可能である。これによれば、
上側リングライト１１を出た照射光のうち図中Ｎ４で示
すものは、凹部７２の下半分に直接照射される。また、
円錐ミラー５６に入射した光の半分は鏡面６０を通過し
てミラー６２に入射し、反射して再びハーフミラーであ
る円錐ミラー５６を通過して、凹部７２の上半分に照射
される。第三の実施の形態によれば、凹部７２の上半分
に照射される光量が少なくなるが、下側リングライト１
２を使用しないため、装置をコンパクト化することがで
きる。

【００２３】次に、本発明の第四の実施の形態について
説明する。第四の実施の形態が第一の実施の形態と異な
るのは、照明手段のみであるので、それについてのみ説
明する。第四の実施の形態の外観検査装置の照明手段を
図４に示す。第四実施の形態では、下側リングライト１
２が無くてリング照明は、上側リングライト１１のみで
ある。円錐ミラー５６としては通常ミラーを使用してい
る。また、円錐ミラー５６の挿入孔６１が大きく形成さ
れており、挿入孔６１の下側に通常のミラー６２が付設
されている。ミラー６２は円錐形状であり、その中心に
は、挿入孔６３が形成されている。これによれば、上側
リングライト１１を出た照射光のうち図中Ｎ４で示すも
のは、凹部７２の下半分に直接照射される。また、ミラ
ー６２に入射した照射光Ｎ５は、ミラー６２で反射され
て凹部７２の上半分に照射される。第四の実施の形態に
よれば、円錐ミラー５６が大型化するが、第三の実施の
形態と比較して凹部７２の上半分に照射される光量が多
くすることができる。本実施の形態では、ミラー６２と
して円錐ミラーを使用しているが、光路の角度に応じて
平面ミラーを使用することも可能である。

【００２４】次に、本発明の第五の実施の形態について
説明する。第五の実施の形態が第一の実施の形態と異な
るのは、照明手段のみであるので、それについてのみ説
明する。第五の実施の形態の外観検査装置の照明手段を
図５に示す。第五実施の形態では、上側リングライト１
１が無くてリング照明は、下側リングライト１２のみで
ある。円錐ミラー５６としては通常ミラーを使用してい
る。また、円錐ミラー５６の挿入孔６１が大きく形成さ
れており、挿入孔６１の上側に通常のミラー６２が付設
されている。ミラー６２は円錐形状であり、その中心に
は、挿入孔６３が形成されている。これによれば、下側
リングライト１２を出た照射光のうち図中Ｎ６で示すも
のは、凹部７２の上半分に直接照射される。また、ミラ
ー６２に入射した照射光Ｎ７は、ミラー６２で反射され
て凹部７２の下半分に照射される。第五の実施の形態に
よれば、円錐ミラー５６が大型化するが、第三の実施の
形態と比較して凹部７２の下半分に照射される光量が多
くすることができる。本実施の形態では、ミラー６２と
して円錐ミラーを使用しているが、光路の角度に応じて
平面ミラーを使用することも可能である。

【００２５】なお、本発明のいくつかの実施の形態につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されるわけではな
く、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更可能であ
る。例えば、使用する照明手段としては、家庭用のサー
クライン蛍光灯や、光ファイバーからの光を円形のライ
トガイドからリング状に照射するハロゲンリングライト
のような一般に市販されているものでよい。また、上記
実施の形態では検査対象物を電解コンデンサとして説明
したが、円筒形状であって側面に凹部が形成された検査
対象物であれば、様々な物の外観検査に使用することが
できるのはもちろんである。

【００２６】

【発明の効果】本発明の外観検査装置は、円筒形状の検
査対象物の側面を照射する照明手段と、該照明手段によ
って照らされた検査対象物の画像を取り込む画像取込手
段と、該画像取込手段によって取り込まれた検査対象物
の画像データに基づいて所定の検査処理を行う検査処理
手段を有する外観検査装置であって、前記照明手段が、
検査対象物の側面に対して上側方向から照射する第一照
明手段と、検査対象物の側面に対して下側方向から照射
する第二照射手段とを有しているので、電解コンデンサ
ー５１の側面に形成された凹部７２にピンホールＰ等の
欠陥が存在する場合でも、正確に欠陥を認識することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の外観検査装置の主
要構成を示す断面図である。

【図２】本発明の第二の実施の形態の外観検査装置の主
要構成を示す断面図である。

【図３】本発明の第三の実施の形態の外観検査装置の主
要構成を示す断面図である。

【図４】本発明の第四の実施の形態の外観検査装置の主
要構成を示す断面図である。

【図５】本発明の第五の実施の形態の外観検査装置の主
要構成を示す断面図である。

【図６】外観検査装置の制御装置の構成を示すブロック
図である。

【図７】従来の外観検査装置の照明装置を示す斜視図で
ある。

【図８】従来の外観検査装置の主要構成を示す断面図で
ある。

【図９】図８での光線の経路を示す図面である。

【図１０】電解コンデンサー５１の側面の垂直部に照射
光が当たったときの反射光の経路を示す図面である。

【図１１】電解コンデンサー５１の側面の凹部７２に照
射光が当たったときの反射光の経路を示す図面である。

【図１２】電解コンデンサー５１の側面に当たる照射光
及び反射光の経路を示す図面である。

【図１３】照射手段の別な構成を示す図面である。

【図１４】照射手段の別な構成を示す図面である。

【図１５】照射手段の別な構成を示す図面である。

【符号の説明】

１１上側リングライト１２下側リングライト１３ＣＣＤカメラ１４レンズ２４第２上側リングライト５１電解コンデンサー５６円錐ミラー６０鏡面６１挿入孔７２凹部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒形状の検査対象物の側面を照射する
照明手段と、該照明手段によって照らされた検査対象物
の画像を取り込む画像取込手段と、該画像取込手段によ
って取り込まれた検査対象物の画像データに基づいて所
定の検査処理を行う検査処理手段を有する外観検査装置
において、前記照明手段が、前記検査対象物の側面に対して上側方
向から照射する第一照明手段と、前記検査対象物の側面
に対して下側方向から照射する第二照射手段とを有する
と共に、前記画像取込手段が、前記検査対象物を中心線上に持つ
円錐ミラーであることを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】請求項１に記載する外観検査装置におい
て、前記第一照明手段及び前記第二照明手段により照射され
前記検査対象物から反射される正反射光が、前記画像取
込手段を介して画像データとして取り込まれるように、
前記第一照明手段及び前記第二照明手段が配置されてい
ることを特徴とする外観検査装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載する外観
検査装置において、前記円錐ミラーが、入射光の一部を反射させ残りの光を
通過させるハーフミラーであることを特徴とする外観検
査装置。
【請求項４】請求項１または請求項２に記載する外観
検査装置において、前記第一照明手段及び第二照明手段とが、リング形状の
照明手段であることを特徴とする外観検査装置。
【請求項５】請求項１に記載する外観検査装置におい
て、前記照明手段が、１つのリング形状照明手段と、前記リング形状照明手段からの光を反射させて反対方向
から、前記検査対象物の側面に照射するミラーを有する
ことを特徴とする外観検査装置。