JPH0961140A - 画像入力装置及びそれを用いた検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像入力装置とそれを用いた検査方法におい
て、対象の各部位を少数個の視覚装置により広い視野範
囲の表面状況を検出し、検出した入力画像情報に基づい
て簡単な装置で短時間に高精度の検査を行う。 【解決手段】 対象である一体型エアコンをコンベア１
１により運搬し、運搬中の一体型エアコン２を二個以上
のカメラ３１、３２、３３、３４、３５等により視覚的
に把握する。一体型エアコン２の運搬方向の位置は位置
センサ４６、４７、４８、４９、５０、５１により検出
する。これにより、一個のカメラに着目すると、点撮影
でなく点の集合体である線撮影により画像情報を発信す
るため、少ない個数のカメラにより、対象の流れる時間
を有効に利用して、対象の広い範囲を視野に入れること
ができる。また搬送中に対象の外観を検知できるので、
検査行程が短時間にしかも簡単な装置で行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検査すべき対象の
表面の状況を画像により把握する画像入力装置とそれを
用いた検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、製品を出荷する前にその製品
の表面欠陥を検出する表面欠陥検査装置として特開平４
−２０４１４８号および特開平４−２０４１４４号の各
公報に記載される表面欠陥検査装置が知られている。特
開平４−２０４１４８号公報に開示される表面欠陥検査
装置は、対象となるワークの表面欠陥を検出するのに最
適な照明条件に設定された照明と複数台のカメラをワー
クの周囲に固定し、検査台に回転移動可能に取り付けら
れる回転台に対象を載せ、回転台を回転させることによ
り対象を照明で照らし、複数のカメラが異なった照明条
件下での複数の被検査画像を判断手段に入力する装置で
ある。

【０００３】特開平４−２０４１４４号公報に開示され
る表面欠陥検査装置は、同じく検査対象をカメラにより
画像の取り込みをし、取り込んだ画像データより疵等の
判定を行うものである。この装置は、対象の被検査面に
対してそれぞれ異なる方向から交互に光を照射する第１
照明と第２照明とを備え、被検査面の画像を第１照明に
より照射されて被検査面から正反射する光の方向から入
力し、第２照明により照射されて被検査面から乱反射す
る光の方向から入力する画像入力手段を備えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平４−２０４
１４８号公報および特開平４−２０４１４４号公報に開
示される表面欠陥検査装置によると、いずれも対象の表
面をカメラにより画像取り込みし、取り込む対象を「回
転」させることで、カメラと対象とを相対移動させ、対
象の表面欠陥を画像としてとらえるようにしている。ま
たこのものは工作機械などにより加工されたワークの表
面の欠陥を検査するのに適したものである。しかし、部
品を多数組み付けた後の多数部品付属製品の検査に適し
たものではない。

【０００５】また他の従来例として、図７に示すように
カメラを移動させる方法ならびに図８に示すように多数
個のカメラを固定配置する方法を用いて画像入力する装
置が知られている。図７に示すカメラ移動型の画像入力
装置は、基台１に載せた対象の近傍２にロボット３を設
け、このロボット３のアーム４、５の先端に取り付けた
マニピュレータ６にカメラ７を設け、このカメラをアー
ム４、５およびマニピュレータ６の操作により対象２の
周囲の広い範囲における任意の位置からカメラ７で対象
の表面を映写する装置である。このものは、カメラ７は
単一個であるが、ロボット３のアーム４、５およびマニ
ピュレータ６を所望の位置に移動させ、また所望の角度
に移動する操作が必要となり、ロボット３の制御が複雑
になるという問題がある。

【０００６】図８に示す多数個カメラ固定型画像入力装
置によると、基台１に載せた対象２の周囲に多数個のカ
メラ７を固定配置し、多数の固定配置されたカメラ７に
より対象２の表面を映写するものである。このものは、
多数個のカメラを必要とすることから広い空間スペース
を必要とし、また高価なカメラを多数個要するためコス
トが高いという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、対象の各部位を少数個の
カメラにより広い視野範囲の表面状況を検出可能な画像
入力装置を提供することにある。本発明の他の目的は、
前記画像入力装置を用いて、対象の検査を外観から高精
度にかつ簡単な装置により行える検査方法を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
画像入力装置は、対象を運搬する運搬手段と、前記運搬
中の対象を写す一個または二個以上の視覚装置と、前記
対象の運搬方向の位置を検出する複数の位置センサとを
備え、前記複数の位置センサの一個以上の選択されたセ
ンサ信号の組合せに基づいて、あらかじめ設定されてい
る前記一個または二個以上の視覚装置を駆動することに
より、時間タイミングを変えて複数の画像を入力するこ
とを特徴とする。

【０００９】本発明の請求項２記載の画像入力装置は、
請求項１記載の画像入力装置において、前記視覚装置
は、前記対象の搬送方向に交叉する方向に二個以上配置
され、前記視覚装置と前記対象との移動方向の相対位置
を変化させ、個々の視覚装置に対し複数の画像を入力す
ることを特徴とする。本発明の請求項３記載の画像入力
装置を用いた検査方法は、請求項１または２記載の画像
入力装置を用いた検査方法であって、第１番目の位置セ
ンサのセンサ信号を受けて駆動する視覚装置の写した画
像に基づいて搬送行程中に第１番目の検査を行い、同様
に、第２番目の位置センサのセンサ信号を受けて駆動す
る視覚装置の写した画像に基づいて搬送行程中に第２番
目の検査を行い、以下順次搬送行程中に同様の検査を行
うことを特徴とする。

【００１０】本発明の請求項４記載の画像入力装置を用
いた検査方法は、請求項３の検査方法であって、前記複
数回の検査において少なくとも一回の不良の判定があっ
たとき製品不良と判定することを特徴とする。

【００１１】

【作用および発明の効果】請求項１記載の画像入力装置
によると、対象と視覚装置の相対移動中に、一個の視覚
装置に着目すると、対象の点撮影でなく点の集合体であ
る「線撮影」により画像情報を発信するため、少ない個
数の視覚装置により、対象の流れる時間を有効に利用し
て、対象の広い範囲を視野に入れることができる。また
例えば組み付け後かつ出荷前の搬送中に対象の外観を検
知できるので、検査行程が短時間にしかも簡単な装置で
行える。

【００１２】請求項２記載の画像入力装置によると、対
象の大きさが搬送方向に交叉する方向に一個の視覚装置
で捉えられない場合、対象の搬送方向に交叉する方向に
視覚装置を複数個並べることで、前記視覚装置と前記対
象との移動方向の相対位置を変化させ、個々の視覚装置
に対し複数の画像を入力し、対象の全体を少ない個数の
視覚装置により把握することができる。

【００１３】請求項３記載の画像入力装置を用いた検査
方法によると、対象の通過を検知する位置センサのセン
サ信号を受けて、その対象の位置移動に応じて、複数回
の検査を逐次実行するため、対象の各部についてきめ細
かく検査を行うことができる。しかも対象の搬送行程中
に検査できるため、検査行程が短時間にしかも簡単な装
置で行える。

【００１４】請求項４記載の画像入力装置を用いた検査
方法によると、複数回の検査において少なくとも一回の
不良の判定があったとき製品不良と判定するため、高価
な視覚装置の個数が少なくても、検査の精度を向上する
ことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。 （第１実施例）検査対象を一体型エアコンとし、この一
体型エアコンの外観検査の際に使用する画像入力装置に
本発明を適用した第１実施例を図１〜図４に示す。

【００１６】まず、この第１実施例の画像入力装置を一
体型エアコンの組付生産ラインに使用したラインの概略
斜視図を図２に示す。図２に示すように、この組付生産
ラインは、矢印Ａ方向に流れる部品組付工程、自動検査
工程、手動検査工程および梱包出荷工程からなる。部品
組付工程ではコンベア１１上を図２で左上方向にコンベ
ア１１ともに移動する一体型エアコン２に各部品を作業
者が手作業で組み付ける。自動検査工程では、自動検査
ボックス１５の内部に本発明を適用した検査装置が内蔵
されており、この自動検査ボックス１５で検査を終えた
一体型エアコン２が次の手動検査工程に移動する。手動
検査工程では、一体型エアコン２を作業者が目視ならび
に手動により検査する。例えば、一体型エアコン２のモ
ータ機能が正常に作動するかどうかを検査する。梱包出
荷工程では手動検査を終えた一体型エアコン２を製品詰
め用のケース１２に弾力性保護部材で取り囲んだ状態で
収容し、このケース１２を出荷する。なお、パレット２
１から一体型エアコンを積み降ろしたパレット２１は、
矢印Ｂ方向にリターンされる。

【００１７】次に、前記の検査ボックス１５の内部の検
査装置である画像入力装置について図１、図３及び図４
に基づいて説明する。自動検査工程における検査ボック
ス１５には、図１に示す画像入力装置２１が収容されて
いる。コンベア１１が矢印Ａ方向に移動し、このコンベ
ア１１の上にパレット２１が載せられている。パレット
２１の上には検査対象である一体型エアコン２が取付具
により仮固定されている。コンベア１１の左右両側を橋
渡しするようにトンネル状に上枠部材２２と側枠部材２
３、２４が床に対して固定されている。以下、照明、カ
メラ、及び位置センサならびに制御系統について説明す
る。

【００１８】(1) 照明 照明装置としての上蛍光灯２６、左蛍光灯２７、右蛍光
灯２８が上枠部材２２と側枠部材２３、２４の内壁に取
り付けられている。上蛍光灯２６はコンベア移動方向の
前側と後側に上蛍光灯２６ａ（図示せず）、２６ｂが平
行に取り付けられている。またコンベア移動方向後方側
に向かって左側の側枠部材２３の内壁の前側に左蛍光灯
２７ａ、後側に左側蛍光灯２６ｂが互いに平行に設けら
れている。また同様にコンベア移動方向に向かって右側
の側枠部材２４の内壁の前側に右蛍光灯２８ａ、後側に
右蛍光灯２８ｂが互いに平行に取り付けられている。こ
れらの上蛍光灯２６、左蛍光灯２７、右蛍光灯２８によ
りコンベア１１で運ばれるパレット２１に仮固定される
一体型エアコン２を照射する。

【００１９】(2) カメラ 視覚装置としてのカメラは上カメラ３１、３２、３３、
３４と左カメラ３５、３６、３７、３８と右カメラ３
９、４０、４１、４２がそれぞれ上枠部材２２、側枠部
材２３、側枠部材２４の各蛍光灯間に取り付けられてい
る。これは、例えば図１で一番よく分かる右蛍光灯２８
ａ、２８ｂについて説明すると、前側の右蛍光灯２８ａ
と後側の右蛍光灯２８ｂとの間に４個のカメラ３９、４
０、４１、４２が両右蛍光灯２８ａ、２８ｂとそれぞれ
等距離位置に右蛍光灯２８ａ、２８ｂの延びる方向に平
行に取り付けられている。この右カメラ３９、４０、４
１、４２の間隔は、右カメラ３９、４０、４１、４２で
映し出す画像をすべて合わせると一体型エアコンすべて
の右側面縦方向の画像が連続して得られる位置に取り付
けられている。同様に上カメラ３１、３２、３３、３４
及び左カメラ３５、３６、３７、３８についても上蛍光
灯２６ａ，２６ｂならびに左蛍光灯２７ａ，２７ｂとの
関係で同様位置関係に設けられている。これらのカメラ
で入力される画像は光信号から電気信号に置き換えら
れ、電気信号が検査装置４４に入力される。

【００２０】(3) 位置センサ コンベア１１上のパレット２１の位置は、位置センサ４
５のセンサ位置信号によりオンまたはオフの信号で検知
される。位置センサ４５は、各検査箇所がカメラの視野
内に入ったことを検査装置に知らせるために使用する。
例えば、位置センサに光電スイッチを使用する場合、検
査箇所がカメラの視野内に入ったときに一体型エアコン
２が光電スイッチの前に来て、オンとなる位置に設置す
る。各光電スイッチは複数の検査箇所と対応し、検査箇
所に検査スタートの信号を出力する。位置センサ４５
は、コンベア１１の移動方向にこの場合６個の位置セン
サ４６、４７、４８、４９、５０、５１が所定間隔に位
置している。位置センサ４６〜５１は、コンベア１１上
を移動してくるパレット２１に載せた対象の位置を検出
し、カメラ３１〜４２で検査を行うためのタイミングを
出力する。これらの各位置センサ４６、４７、４８、４
９、５０、５１は検査装置４４内の制御装置５３に取り
込まれる。これらの各位置センサ４６、４７、４８、４
９、５０、５１のそれぞれ対応するセンサ信号に応じて
上カメラ３１、３２、３３、３４、左カメラ３５、３
６、３７、３８、右カメラ３９、４０、４１、４２のい
ずれか一個または複数個がオフ信号からオン信号に切り
替わるようになっている。この切替タイミングは、一体
型エアコン２の位置に応じて所望のシャッタータイミン
グになるように検査装置４４側で設定する。これによ
り、対象の所望の位置の画像を検知する。図３は、各位
置センサ４６、４７、４８、４９、５０、５１からのタ
イミングで上カメラ３１、３２、３３、３４、左カメラ
３５、３６、３７、３８が得た画像を表している。この
所望位置の画像より検査の判定、つまりその対応する位
置部分の検査について判定の良否を出力する。

【００２１】(4) 制御装置 次に、この検査装置４４の制御装置５３について図４に
基づいて説明する。図４は、制御系統のシステム構成の
ブロック図を示している。制御装置５３には、位置セン
サ４６、４７、４８、４９、５０、５１のセンサ信号が
入力し、これらの位置信号に対応する所望のカメラを駆
動するように処理し、その処理演算結果信号に基づいて
所望のカメラがシャッターをオフからオンするように所
望の上カメラ３１、３２、３３、３４、左カメラ３５、
３６、３７、３８または右カメラ３９、４０、４１、４
２を駆動する。これらの上カメラ、３１、３２、３３、
３４、左カメラ３５、３６、３７、３８、右カメラ３
９、４０、４１、４２のオンオフ動作は、各位置センサ
の検査処理を順に行う。すなわち時間差をおいて所定の
タイミングで画像を入力し、その入力画像信号から処理
し、処理演算結果から判定結果を出力する。

【００２２】次に、各位置センサ４６、４７、４８、４
９、５０、５１のオン信号は設備を制御するシーケンサ
に送られる。シーケンサは対応する位置センサ４６、４
７、４８、４９、５０、５１の一個以上の組合せに対応
するカメラを選択し、選択されたカメラを駆動し、検査
スタート信号を出す。検査スタート信号を受けて駆動す
るカメラから、対象となる画像を入力し、検査を行う。
検査終了後、シーケンサへ良品または不良品の判定信号
を送る。シーケンサは対象となる良不良の判定を良品ま
たは不良品のいずれかの信号で記憶する。以後、次の位
置センサがオン信号を出力するごとに、対応するカメラ
から画像を入力し、上記手順を繰り返し、順次各部の検
査を行う。そして、すべての位置センサがオン信号にな
ると、全検査工程を終了することになる。そして検査工
程で一個でも不良品の判定があった場合、シーケンサは
対象の製品不良と判定する。検査の処理は、各カメラか
ら得られた画像情報から、例えばある部分の明るさの明
暗により製品の欠陥を検知したり、明るさの変化する位
置により組付位置を検査する。つまり、パレット２１上
の一体型エアコン２の位置をコンベア移動方向に移動
し、移動位置に応じて各画像を把握し、この入力画像か
ら検査の良否の判定信号を出す。

【００２３】まず、一体型エアコン２と上カメラ３１、
３２、３３、３４、左カメラ３５、３６、３７、３８お
よび右カメラ３９、４０、４１、４２の位置関係が変わ
るように、一体型エアコン２またはカメラ台としての上
枠部材２２、側枠部材２３、２４を移動させる。次に、
外観検査部位のカメラ画像を得るため、一体型エアコン
２と上カメラ３１、３２、３３、３４、左カメラ３５、
３６、３７、３８または右カメラ３９、４０、４１、４
２との位置関係を位置センサ４６、４７、４８、４９、
５０、５１で計測し、各位置センサの各センサ信号の発
生する信号を受け、あらかじめ設定された条件に基づい
て検査部位に対応するカメラからの画像を得てこの画像
にもとづいて外観検査を判定する。

【００２４】次に、前記画像入力装置を用いた検査フロ
ーについて図５に基づいて説明する。図５に示すように
ステップ６１で、各位置センサからの信号の組み合わせ
により検査１のスタート信号の入力を待つ。スタート信
号入力後、ステップ６２において検査１の処理を実行す
る。次いでステップ６３において次の位置検出装置から
の検査２のスタート信号を待ち、この検査２のスタート
信号の入力後、ステップ６４に進み検査２の処理を実行
する。以下、検査３、検査４と順に検査を実行し、それ
ぞれ検査１、検査２、…の検査を全て終了し、検査結果
を判定し、この検査工程を終了する。これにより、一体
型エアコン２がコンベア１の上をパレット２１に載った
状態で検査をコンベア移動中に行うことができる。

【００２５】上記画像入力装置を用いた検査方法による
と、各検査部位に対応して各位置センサ４６、４７、４
８、４９、５０、５１は画像入力要求信号を発生し、各
部位の画像を連続して得ることができるため、立体形状
対象の各検査部位を移動方向の単一のカメラで画像を得
ることができる。したがって、対象の全検査部位より少
ないカメラの台数で設備を構成することができる。した
がって高価なカメラの個数を少なくし、多面的な画像が
得られ、この多数の画像に基づいて判定材料が豊富とな
り、判定の精度が向上するという効果がある。しかも、
対象またはカメラ台を移動するだけの簡単な装置構成で
実現できるので、検査装置の製造コストを大幅に低下で
きる。

【００２６】本発明による視覚装置としてのカメラは、
工業用テレビカメラを使用することができる。本発明で
は、テレビカメラに代えて検査を行う部位の画像を取り
込む装置を使用することができる。例えば実施例ではＣ
ＣＤカメラを使用する。カメラの取付位置は、各検査箇
所が対象の移動を利用して、カメラの視野内に順次数多
く入るように取り付けると、検査箇所が複数あっても、
カメラの個数を少なくすることができる。またさらに本
発明では、カメラに代えて検査を行うためのラインセン
サ、光電スイッチなどを用いてもよい。本実施例では、
カメラ台としての上枠部材２２、側枠部材２３、２４は
コ字形状のトンネル状にしたが、アーチ状でもよいし、
対象の検査を行うことができれば検査各部位に対応する
任意の形状にすることができる。

【００２７】以上説明したように本実施例によれば、対
象と視覚装置との相対移動中に検査視野を得ることがで
きるため、少ない台数の視覚装置と簡単な機構で全検査
を高精度にかつ迅速に低コストで実現できるという効果
がある。 （第２実施例）本発明の第２実施例を図６に示す。

【００２８】図６に示す第２実施例は、立体形状という
よりもむしろ平板状の平面形の対象を検査するのに適し
た実施例である。この検査対象は、自動車用の水冷式エ
ンジンを冷却する冷却水の熱交換器として機能するラジ
エータである。図６に示すように、カメラ台は、コンベ
ア１１に対し相対移動可能に取付けられ、上枠部材２２
のみに４台の上カメラ７１、７２、７３、７４が設けら
れている。コンベア１１の上に設けられる対象となるラ
ジエータ８２は平板状の体格をしているため、カメラは
側方に設けることなしに、上方側にのみに設置してい
る。位置センサ７５、７６、７７、７８がコンベア１１
の移動方向に対し上枠部材２２に固定して設けられてい
る。

【００２９】この第２実施例では、立体形状に代えて平
面形状の平坦形状品の検査を行っている。したがってこ
の実施例では、第１実施例に比べ、カメラの台数をさら
に減らすことができる。本発明では、電線のような円筒
形の対象のものを検査する場合、移動方向に単一のカメ
ラを用い、移動方向に複数のカメラを置く必要性がない
ので、カメラの台数をさらに減らし、一台で移動タイミ
ングを計って検査を高精度に行えるという効果がある。

【００３０】このように本発明では、対象の移動中に検
査視野を得ることにより、少ない台数のカメラの簡単な
機構で検査を行い、この検査の精度を向上することがで
きるという効果がある。本発明では、検査時、パレット
を固定し、上枠部材と側枠部材と位置センサとを相対移
動させ、画像入力してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の画像入力装置を示す斜視
図である。

【図２】第１実施例を適用した組立生産ラインを示す斜
視図である。

【図３】第１実施例の各カメラで写した画像例を示す説
明図である。

【図４】第１実施例の制御装置のブロック図である。

【図５】本発明の第１実施例の検査制御フローを示すフ
ローチャートである。

【図６】本発明の第２実施例の画像入力装置を示す斜視
図である。

【図７】従来例を示す斜視図である。

【図８】他の従来例を示す斜視図である。

【符号の説明】

２ 一体型エアコン（対象） １１ コンベア（運搬手段） １５ 画像入力処理ボックス ２１ パレット（運搬手段） ２２ 上枠部材（カメラ台） ２３、２４側枠部材（カメラ台） ２６ 上蛍光灯（照明） ２７ 左蛍光灯（照明） ２８ 右蛍光灯（照明） ３１、３２、３３、３４ 上カメラ（視覚装置） ３５、３６、３７、３８ 左カメラ（視覚装置） ３９、４０、４１、４２ 右カメラ（視覚装置） ４４ 検査装置 ４５ 位置センサ ４６、４７、４８、４９、５０、５１ 位置センサ ８２ ラジエータ（対象）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｇ０６Ｆ 15/62 ４００

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象を運搬する運搬手段と、 前記運搬中の対象を写す一個または二個以上の視覚装置
   と、 前記対象の運搬方向の位置を検出する複数の位置センサ
   とを備え、 前記複数の位置センサの一個以上の選択されたセンサ信
   号の組合せに基づいて、あらかじめ設定されている前記
   一個または二個以上の視覚装置を駆動することにより、
   時間タイミングを変えて複数の画像を入力することを特
   徴とする画像入力装置。
2. 【請求項２】 前記視覚装置は、前記対象の搬送方向に
   交叉する方向に二個以上配置され、 前記視覚装置と前記対象との移動方向の相対位置を変化
   させ、個々の視覚装置に対し複数の画像を入力すること
   を特徴とする請求項１記載の画像入力装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の画像入力装置を
   用いた検査方法であって、 第１番目の位置センサのセンサ信号を受けて駆動する視
   覚装置の写した画像に基づいて搬送行程中に第１番目の
   検査を行い、同様に、第２番目の位置センサのセンサ信
   号を受けて駆動する視覚装置の写した画像に基づいて搬
   送行程中に第２番目の検査を行い、以下順次搬送行程中
   に同様の検査を行うことを特徴とする検査方法。
4. 【請求項４】 前記複数回の検査において少なくとも一
   回の不良の判定があったとき製品不良と判定することを
   特徴とする請求項３記載の検査方法。