JPH1151620A

JPH1151620A - 外観検査装置

Info

Publication number: JPH1151620A
Application number: JP9213360A
Authority: JP
Inventors: Kiichi Doi; 喜一土井; Kunio Ichinose; 邦夫一ノ瀬
Original assignee: Tateyama R & D Kk
Current assignee: Tateyama R & D Kk
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1997-08-07
Publication date: 1999-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】回転体を呈する被検査物の複数方向の面の外
観を、複雑な撮像機構を備えることなく、また、複雑な
画像処理を行うこともなく高精度に検査することがで
き、被検査物のサイズ・形体の異なる種々の被検査物に
対しても適格に対応し得る外観検査の提供。【解決手段】被検査物１をその中心軸を以て回転させ
る回転機構２と、該回転機構２の回転軸方向の両側にあ
って前記被検査物１の上面３及び下面４の像を、被検査
物１の側面６と一緒に望むことができるように反射する
反射機構５と、単独で被検査物１の側面６及び前記反射
機構５による鏡像７を単一の被検査画像８として撮影す
る撮像部９と、前記回転機構２及び撮像部９の動作を制
御し且つ撮影された被検査画像８の良否判定を行う処理
部１０を具備する外観検査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に回転体を呈す
る被検査物の外観検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、円柱状の被検査物は、図４に示
すように曲面を呈する側面と、相対向するほぼ平面的な
右端面及び左端面から成るが、この様な回転体の外観を
検査する従来の外観検査装置は、撮像部としてＣＣＤカ
メラを具備し、側面及び左右端面から成る３面の画像を
個々に撮影するものが一般的であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の外観検査装置は、各面を直接撮影するものである為
に、撮像部が単一のカメラから成る場合は、被検査物の
３面についてそれぞれを撮影視野に収めるべく、カメラ
及びその支持部材について移動・回転等の複雑な姿勢制
御を行わなければ成らず、その様な姿勢制御が可能なよ
うに構成された撮像部は、極めて繊細且つ複雑な構造と
なり振動・衝撃に対しても弱い他、検査対象物のサイ
ズ、形の変更に対して柔軟に対応できず、しかも、迅速
な検査には適さないという問題があった。一方、迅速な
検査を必要とする場合に採る複数カメラ方式（図８参
照）や、高精度な側面検査が必要となる場合に採用する
エリヤセンサ・ラインセンサ混合方式は、単にカメラ台
数が増加するにとどまらず、装置の構成や画像処理が非
常に複雑となり、被検査物のサイズ・形体に対しての柔
次性にも欠け、価格も高価となる等の欠点があった。

【０００４】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、回転体を呈する被検査物の複数方向の面の外観を、
複雑な撮像機構を備えることなく、また、複雑な画像処
理を行うこともなく高精度に検査することができ、被検
査物のサイズ・形体の異なる種々の被検査物に対しても
適格に対応し得る外観検査装置の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明による外観検査装置は、被検査物をそ
の中心軸を以て回転させる回転機構と、該回転機構の回
転軸方向の両側にあって前記被検査物の上面及び下面の
像を、被検査物の側面と一緒に望むことができるように
反射する反射機構と、単独で被検査物の側面及び前記反
射機構による鏡像を単一の被検査画像として撮影する撮
像部と、前記回転機構及び撮像部の動作を制御し且つ撮
影された被検査画像の良否判定を行う処理部を具備する
ことを特徴とする。

【０００６】前記撮像部は、エリアセンサとして用いら
れても良いし、ラインセンサとして用いられても良い。
ラインセンサとして用いる場合には、被検査物の側面及
び前記反射機構の、定位置における該被検査物の中心軸
と平行な線領域を撮影し得る単一の撮像機を設け、前記
回転機構の作動による位相変化に伴って刻々変化する前
記線領域の線画像を時系列で組み合わせることにより、
サンプル画像と比較する為の被検査画像を構成し得る処
理部を設ける。時系列で組み合わせた被検査画像の例と
しては、先ず、図６に示す展開画像が挙げられるが、サ
ンプル画像と比較する際の画像データとしての位置付け
を重視した場合には、当該画像が視覚的に訴えるイメー
ジを考慮する必要性は薄いので、処理形態によっては形
状等の把握が困難な一連の線画像として取り込み保存し
ても良い。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による外観検査装置
の実施の形態を図面に基づき説明する。図１は、本発明
による外観検査装置の概略を示した例である。この外観
検査装置は、回転体を呈する被検査物１をその中心軸を
以て回転させる回転機構２と、該回転機構２の回転軸方
向の両側にあって前記被検査物１の上面３及び下面４の
像を、被検査物１の側面６と一緒に望むことができるよ
うに反射する反射機構５と、単独で被検査物１の側面６
及び前記反射機構５による鏡像を単一の被検査画像８と
して撮影する撮像部９と、前記回転機構２及び撮像部９
の動作を制御し且つ撮影された被検査画像８の良否判定
を行う処理部１０とで構成される。

【０００８】前記撮像部９は、基台１３に撮像機１２
を、前記被検査物１の側面６と対向する様に支持固定す
ることによって構成され、外観検査に用いる撮像機１２
としては、電子シャッターを装備したシャッターカメラ
や、ＣＣＤカメラ、或いはそれらの機能を兼ね備えたも
のが一般的である。ここでは、仮にＣＣＤカメラを、エ
リアセンサ及びラインセンサとして用いた例を挙げて説
明する。

【０００９】回転機構２は、基台１３の上面中央に、同
一形状を呈する一対の対物ローラー１４，１４を平行に
且つ水平に配設し、該対物ローラー１４，１４を、基台
１３の裏面に支持したモーター１５で駆動するものであ
る。対物ローラー１４，１４に対する該モーター１５の
駆動力の伝達は、両対物ローラー１４，１４の中央部と
モーター１５の回転軸に装着された駆動ディスク１６に
掛けられた駆動ベルト１７を介して行われ、両対物ロー
ラー１４，１４間に渡された駆動ベルト１７が、従動デ
ィスク１８で下へ引き下げられることにより、駆動ベル
ト１７全体がＶ字状を呈し、対物ローラー１４，１４に
支持された被検査物１と駆動ベルト１６との抵触を回避
する構成となっている。尚、被検査物１の形状や外観検
査の態様によっては、旋盤の様に回転体の上下端面中央
を挟持する支持形態を採るなど、回転機構２の構造は適
宜設定すれば良い。

【００１０】反射機構５は、相互に向き合って傾斜した
一対の反射板１９，１９と、各反射板１９，１９を対物
ローラー１４，１４の長手方向の両側に傾斜状態に固定
する支持台２０，２０とで構成される。支持台２０とし
ては、図１乃至図３の如く反射板１９，１９を不動状態
に固定したものでも良いし、該反射板１９，１９の位置
及び姿勢を変化させるべく各反射板１９，１９を前記対
物ローラー１４，１４に支持される被検査物１のサイズ
等に合わせて、それぞれが前記対物ローラー１４，１４
を挟みつつその長手方向に進退し、更に反射板１９，１
９の傾斜角度を調整できる構造を採ったものであっても
良い。

【００１１】図７は、本発明による外観検査装置の一例
をブロック図として示したものであるが、処理部１０
は、マイクロコンピュータ、記憶手段等を用いて構成さ
れ、撮像部９及び回転機構２を制御する制御モジュール
２１と、被検査画像８及びサンプル画像を操作する所定
の処理を行い且つ被検査物１の良否を判定する判定モジ
ュール２２を具備する。

【００１２】この例における前記撮像機１２の位置は、
両対物ローラー１４，１４に支持された被検査物１の中
心軸の鉛直線上に当たり、被検査物１が円柱状であれ
ば、該撮像機１２で撮影された画像の中央に前記被検査
物１の側面画像２０が位置し、当該画像の左右に、上下
面の鏡像７，７が位置することとなる。図５は、前記撮
像機１２をエリアセンサとして使用した場合の画像を示
したものであり、図６は、該撮像機１２をラインセンサ
として使用した場合の画像を示したものである。尚、こ
れらは、円柱状被検査物の側面６に１本の折れ条模様を
有する他、上面３に丸い模様を設け、更に下面４に長方
形の模様を描いた例である。

【００１３】エリアセンサとして使用する場合には、シ
ャッターカメラの様に静止画像を被検査画像８として取
り込み、予め判定モジュール２２のサンプルメモリ２３
に登録してあったサンプル画像との比較を行う。被検査
画像８の中央に写し出される側面６は曲面である為に、
被検査画像８の上下方向に少なからず歪みが生じること
は避けられない。よって、サンプル画像と被検査画像８
との比較は、撮影角度を変えて新規な被検査画像８を取
得する毎に行うことが要求され、制御モジュール２１と
判定モジュール２２が交互に作動することとなる。撮影
時におけるサンプル画像と被検査画像８両者の回転位相
の整合は、両画像における検査すべきパターンの相関を
取ることによって実現され、複数回の撮影と比較により
得られた最も高い相関率を、所定の閾値と比較すること
によって被検査物１の良否の判定を行う。尚、この方法
では、被検査物１の全面を１回の撮影で得ることはでき
ないので、回転機構２の駆動により撮影方向を平均的に
変えて得たサンプル画像を複数（３以上が望ましい）登
録しておく必要があり、処理のスピードアップを考慮す
れば、１度の撮影で得られた被検査画像８について登録
されている全てのサンプル画像と比較することが望まし
い。

【００１４】一方、ラインセンサとして使用する場合に
は、一定の幅（少なくとも側面６の画像と上面３及び下
面４の鏡像７，７を併せてカメラ視野に入れることがで
きる幅）を持った線状の撮影視野（線領域１１）を以
て、回転機構２の作動に伴う被検査物１の１回転により
循環する被検査物１側面６をトレースする形態を採る。
被検査物１の回転スピードは、予め登録されていたサン
プル画像を取り込んだ際と同じに設定することによっ
て、取得画像（被検査画像８）の位相方向（図面上下方
向）の長さがサンプル画像のそれと一致する。この例
は、制御モジュール２１の作動によって撮影開始と同時
に回転機構２が作動し、被検査画像８を取得した後に判
定モジュール２２を作動させ、ソフトウエア上で両画像
の位相制御と比較を行う。即ち、両画像の相関を採りつ
つ、いずれかの画像を筒状に見立てて循環させる如く画
像データをシフトさせることによって、取得した被検査
画像８とサンプル画像の画像データの位相を一致させ、
それまでの処理によって得られた最高の相関率を所定の
閾値と比較することによって被検査物１の良否の判定を
行う。

【００１５】従って、構成上、前記撮像部９にあって
は、被検査物１の側面６及び前記反射機構５の定位置に
おける該被検査物１の中心軸と平行な線領域１１を撮影
し得る単一の撮像機１２を設け、処理部１０にあって
は、前記回転機構２の作動による位相変化に伴って刻々
変化する前記線領域１１の線画像を時系列で組み合わせ
ることにより、サンプル画像と比較する為の被検査画像
８を構成し得る判定モジュール２２を設けることが必要
である。

【００１６】上記の如く被検査物１から取得した被検査
画像８において、その上面３及び下面４は鏡像７である
が、反射機構５の状態が、サンプル画像を取得した時と
同じであるならば、反射の仕方も一定であり、鏡像７を
以て比較することは上面３及び下面４を直接比較するこ
とと等価である。又、ラインセンサとして使用した場合
の被検査画像８は、図６の如く実際のイメ一ジとはかけ
離れているが、被検査物１の上下面の模様が、サンプル
画像の元であるサンプルの上下面の模様と同じであれば
その展開模様も同じである。この様に、検査する為に取
得する画像は、実際の外観とは異質の像を示すものでも
何等支障は無く、その点では、サンプル画像の取得時に
使用したものと同じ反射板１９が、被検査物１の画像取
得時に同じ状態で使用されていれば良い。従って、平面
状の反射板に限らず凹面鏡や凸面鏡などの曲面状反射板
を使用する例も当然に考えられる。

【００１７】上記いずれの場合も、被検査物１の上下面
３，４及び側面６を併せて写した１つの統合画像として
比較することができ、その結果、回転体を呈する被検査
物１や撮像部９を移動・回転させる複雑な機構が不要と
なる。又、複数のカメラで複数方向から撮影する必要も
なくなり、被検査物１のサイズ・形体変更に対し柔軟に
対応でき、迅速な外観検査が可能となる。尚、処理部１
０の構成は適宜設計すれば良く、又、比較する際の処理
手続においては、適当な画像比較手段を用いれば良く、
背景がノイズとなる場合には、不要部分を、物理的に、
或いは判定モジュールの処理においてキャンセルすれば
良い。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る外観検
査装置を使用すれば、側面及び上下面の画像を１画像と
して取得することが可能となるので、被検査画像の取得
時間及び判定時間を大幅に短縮することができる他、撮
像機の姿勢を制御する必要が無くなって、装置自体をハ
ードウエア的にもソフトウエア的にも非常にシンプルな
構造とすることができる。シンプルな構造となったこと
によって、円筒状検査物体のサイズ、形状変更に対して
も柔軟に対処でき、撮像機の単一化によって装置全体の
低価格化も可能と成る。又、請求項２記載の外観検査装
置を使用すれば、画像比較処理が更に簡素となり、回転
機構の制御も簡単となるので、判定スピードを更に向上
することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像検査装置の一例を示す側方か
ら観た概略図である。

【図２】本発明による画像検査装置の一例を示す平面的
に観た概略図である。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図４】被検査物の一例を示す概略図である。

【図５】撮像部をエリアセンサとして用いた被検査画像
の一例を示す概略図である。

【図６】撮像部をラインセンサとして用いた被検査画像
の一例を示す概略図である。

【図７】本発明による画像検査装置の一例を示すブロッ
ク図である。

【図８】従来の画像検査装置の一例を示す側方から観た
概略図である。

【符号の説明】

１被検査物２回転機構３上面４下面５反射機構６側面７鏡像８被検査画像９撮像部１０処理部１１線領域１２撮像機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転体を呈する被検査物（１）を撮影し
た画像にて該被検査物（１）の外観の良否を判定する外
観検査装置において、被検査物（１）をその中心軸を以て回転させる回転機構
（２）と、該回転機構（２）の回転軸方向の両側にあっ
て前記被検査物（１）の上面（３）及び下面（４）の像
を、被検査物（１）の側面（６）と一緒に望むことがで
きるように反射する反射機構（５）と、単独で被検査物
（１）の側面（６）及び前記反射機構（５）による鏡像
（７）を単一の被検査画像（８）として撮影する撮像部
（９）と、前記回転機構（２）及び撮像部（９）の動作
を制御し且つ撮影された被検査画像（８）の良否判定を
行う処理部（１０）を具備する外観検査装置。
【請求項２】前記撮像部（９）に、被検査物（１）の
側面（６）及び前記反射機構（５）の、定位置における
該被検査物（１）の中心軸と平行な線領域（１１）を撮
影し得る単一の撮像機（１２）を設け、前記回転機構
（２）の作動による位相変化に伴って刻々変化する前記
線領域（１１）の線画像を時系列で組み合わせることに
より、サンプル画像と比較する為の被検査画像（８）を
構成し得る処理部（１０）を設けた請求項１記載の外観
検査装置。