JPWO2020059743A1 - 不良検出装置および不良検出方法 - Google Patents

Abstract

不良検出装置は、発光部（２０）と、受光部（１０）と、遮光部（３０）と、判定部と、支持体（４０）とを備える。発光部（２０）は、検査対象物（２）の検査対象面の全部または一部を含む検査対象領域に光を照射する。受光部（１０）は、検査対象物（２）の検査対象面の全部または一部を含む検査対象領域で反射した光を受ける。遮光部（３０）は、検査対象物（２）の検査対象面の全部または一部を含む検査対象領域で反射した光以外の受光部（１０）へ向かう光を遮る。判定部は、受光部（１０）が受けた光の強度に基づいて検査対象物（２）が不良であるか否かを判定する。支持体（４０）は、検査対象物（２）の配置位置を画定して検査対象物（２）を支持する。

Description

本発明は、不良検出装置および不良検出方法に関する。

生産物の外観を定量的に分析して不良を検出するためのさまざまな方法が研究されている。例えば、特許文献１には、検査対象物の画像を取得し、あらかじめ記録しておいたパターンの輪郭の外側及び内側における画像の面積を比較して不良を検出する不良検出方法が開示されている。また、特許文献２には、検査対象物と品質見本とを同一の画面に繰り返し切り替えて表示する不良検出装置が開示されている。

特開平７−０８３８３６号公報 特開平９−１１３２３８号公報

特許文献１に開示された不良検出方法では、撮像カメラと撮影した画像を処理する演算処理部が必要になる。そのため、情報処理の負荷および装置の製造コストが高いという問題がある。また、特許文献２に開示された不良検出装置では、最終的には人が目視で判断する。そのため、人為的過誤が発生するという問題がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、情報処理の負荷および装置の製造コストが低く、人為的過誤の発生しにくい不良検出装置および不良検出方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の不良検出装置は、発光部と、受光部と、遮光部と、判定部と、支持体と、を備える。発光部は、検査対象物の検査対象面の全部または一部を含む検査対象領域に光を照射する。受光部は、検査対象物の検査対象面の全部または一部を含む検査対象領域で反射した光を受ける。遮光部は、検査対象物の検査対象面の全部または一部を含む検査対象領域で反射した光以外の受光部へ向かう光を遮る。判定部は、受光部が受けた光の強度に基づいて検査対象物が不良であるか否かを判定する。支持体は、検査対象物の配置位置を画定して検査対象物を支持する。

本発明によれば、検査対象物からの反射光の強度に基づいて、その良否を判定する。従って、情報処理の負荷および装置の製造コストが低く、人為的過誤が発生しにくい。

本発明の実施の形態１に係る不良検出装置の機能ブロック図 実施の形態１に係る不良検出装置と検査対象物の断面図 実施の形態１に係る不良検出装置の検査台の一例を表す図 実施の形態１に係る不良検出装置のハードウェア構成の一例を表す図 実施の形態１に係る判定処理のフローチャート 実施の形態１に係る不良検出装置で良品を検査した場合における上面から見た一例を表す図 不良品を検査した場合における上面から見た一例を表す図 本発明の実施の形態２に係る不良検出装置と検査対象物の断面図 実施の形態２に係る不良検出装置の遮光部の一例を表す図 実施の形態２に係る不良検出装置で良品を検査した場合における上面から見た一例を表す図 良品を別の開口を介して検査した場合における上面から見た一例を表す図 良品をさらに別の開口を介して検査した場合における上面から見た一例を表す図 良品をさらに別の開口を介して検査した場合における上面から見た一例を表す図 実施の形態２の変形例に係る不良検出装置の遮光部の一例を表す図 本発明の実施の形態３に係る不良検出装置と検査対象物の断面図 実施の形態３に係る不良検出装置の遮光部の一例を表す図 実施の形態３に係る不良検出装置で良品を検査した場合における上面から見た一例を表す図 良品を別の開口を介して検査した場合における上面から見た一例を表す図 良品をさらに別の開口を介して検査した場合における上面から見た一例を表す図 本発明の実施の形態４に係る不良検出装置と検査対象物の断面図 実施の形態４に係る反射ミラーに湾曲ミラーを用いた不良検出装置と検査対象物の断面図 実施の形態４に係る反射ミラーに多角ミラーを用いた不良検出装置と検査対象物の断面図 本発明の変形例に係る不良検出装置の検査台の一例を表す図 変形例に係る不良検出装置の検査台の他の例を表す図 変形例に係るアパーチャを取り付けた不良検出装置と検査対象物の断面図 変形例に係る不良検出装置の遮光部が備えるアパーチャの斜視図

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１に係る不良検出装置および不良検出方法について、図面を参照して説明する。

本実施の形態に係る不良検出装置１は、図１に示すように、光を受ける受光部１０と、光を発する発光部２０と、光を遮る遮光部３０と、検査対象物を配置するための検査台４０と、検査対象物の良否を判定する判定部５０と、判定結果を出力する出力部６０と、を備える。

受光部１０は、入射光の光強度を測定し、測定した光強度を表すデジタル信号を判定部５０に送信する。

発光部２０は、検査対象物に光を照射する。検査対象物で反射した光の一部は、受光部１０に向かって進む。

遮光部３０は、発光部２０が発した光のうち、検査対象物の検査対象領域以外の領域に向かう光を遮る。

検査台４０は、検査対象物を配置するための台である。

判定部５０は、受光部１０から受信した光強度を表す信号を解析して、検査対象物の良否を判定する。

出力部６０は、判定部５０の判定結果を出力する。

次に、不良検出装置１のハードウェア構成について、図２および図３を参照して説明する。図２は、検査対象物２を配置した不良検出装置１の断面図である。図２を参照して、受光部１０、発光部２０、遮光部３０、検査台４０および検査対象物２のハードウェア構成について説明する。図２に示すように、検査対象物２は、直方体の形状を有する本体２０２および本体２０２に貼り付けられた製品ラベル２０１である。以下の説明では、受光部１０の側を上、検査台４０の側を下とする。

受光部１０は、光電変換回路１１と集光レンズ１２とを備える。光電変換回路１１は、フォトダイオード、フォトトランジスタ等の、受けた光の強度を電気信号に変換する光電変換素子と、光電変換素子が生成するアナログ電気信号をサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ回路とを含む。光電変換回路１１は、受けた光の強度（以下、単に光強度という）を示すデジタルの光強度信号を出力する。集光レンズ１２は、光を集めるレンズである。検査対象物２で反射した光は、集光レンズ１２によって光電変換回路１１上に集められる。

発光部２０は、リング照明と呼ばれるリング形状の照明部品である。発光部２０は、検査対象物２に向けて光を集中的に照射する。また、発光部２０は、検査対象物２で反射した光が受光部１０に向かう光を遮らない形状となっている。すなわち、検査対象物２で反射した光は発光部２０のリングの内側を通ることができる。

遮光部３０は、開口３２が形成されたマスク３１を備える。マスク３１は、光が拡散反射しやすい素材でできている。光が拡散反射しやすい素材は、例えば、アクリル、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂を素材とする艶消し光沢なしのマット、ポリウレタン樹脂を素材とするスウェード等である。マスク３１は、検査対象物２を不良検出装置１に配置した場合に、配置された検査対象物２の検査対象領域に合わせた位置に開口３２を備える。したがって、マスク３１は、開口３２以外の部分の光の通過を遮断する機能を果たす。なお、本実施の形態においては、検査対象物２は、検査対象面を上向きにして配置され、検査対象面全体を検査対象領域とする。開口３２は、検査対象面全体を露出する形状とサイズを有する。

検査台４０は、検査対象物２を載せる台である。検査台４０は、図３に示すように、検査台本体４１とガイド４２を備える。ガイド４２は、検査台本体４１の上に固定された一辺が開口した四角型の枠を含む。ガイド４２は、検査対象物２の配置位置を画定するサポータとして機能する。ガイド４２は、検査対象物２を不良検出装置１に配置した場合に、検査対象物２に接して検査対象物２の位置を安定させる機能を果たす。また、使用者は、検査対象物２をガイド４２の一辺が開口した四角型の枠に抜き差しすることによって、検査対象物２を交換する。検査台４０は、支持体の例である。支持体は、図３に示す板状の検査台４０に限らず、検査対象物２の配置位置を画定して支持することができるものであれば何でもよい。

次に、図４を参照して、判定部５０および出力部６０のハードウェア構成について説明する。判定部５０は、プロセッサ５１とメモリ５２とを備える。プロセッサ５１は、受光部１０と通信可能に接続されている。プロセッサ５１は、受光部１０から受信した光強度信号を解析して、検査対象物２の良否を判定する処理を実行する。メモリ５２は、各種情報を格納し、プロセッサ５１の作業領域としても機能する。また、メモリ５２には、プロセッサ５１が検査対象物２の良否を判定するための閾値が格納される。

出力部６０は、画像を表示する液晶ディスプレイ６１と、点灯する表示灯６２と、放音するスピーカ６３と、を備える。出力部６０は、判定部５０と通信可能に接続されている。出力部６０は、検査対象物２の良否の判定結果を表す情報を判定部５０から受信して、受信した判定結果を出力する。液晶ディスプレイ６１は、判定部５０の制御に従って、検査対象物２の良否の判定結果および判定の実施状況とともに、判定の閾値と実測値の光強度とをグラフにして画面に表示する。表示灯６２は、判定部５０の制御に従って、判定結果および判定の実施状況を色および表示動作で表現する。表示動作とは、点灯、点滅、消灯等の表示上の動作である。スピーカ６３は、判定結果および判定の実施状況を音声、ブザー音、音楽等の音によって表現する。

次に、不良検出装置１の動作について、図面を参照して説明する。前提として、図３に示すように、ガイド４２に差し込まれた状態における本体２０２の上面つまり検査対象面に製品ラベル２０１が貼り付けられている検査対象物２を良品とする。逆に、検査対象面に製品ラベル２０１が貼り付けられていない検査対象物２を不良品とする。したがって、不良検出装置１は、本体２０２の検査対象面に製品ラベル２０１が貼り付けられているか否かを判定することによって、検査対象物２の良否を検出する。また、製品ラベル２０１は光を反射しやすい素材とする。例えば、検査対象面の光の反射率のうち、製品ラベル２０１の表面の光の反射率は、本体２０２の表面の光の反射率の２倍以上とする。

使用者は、不良検出装置１の初期設定として、検査対象物２の良否を判定するための閾値をメモリ５２に格納しておく。具体的には、良品を測定した場合の光強度は製品ラベル２０１で反射した光と本体２０２で反射した光とを集光レンズ１２を介して集めた光の強度となる。したがって、製品ラベル２０１の表面の光の反射率が本体２０２の表面の光の反射率の２倍であったとしても、良品を測定した場合の光強度は不良品を測定した場合の光強度の２倍にはならない。良品を測定した場合の光強度は、製品ラベル２０１と本体２０２の検査対象領域における面積比に応じて決まり、例えば、不良品を測定した場合の光強度の１．４倍程度になる。そこで、閾値を決定する際、使用者は、実験を行うことにより、不良検出装置１を使用して良品と不良品の検査対象面の反射光の光強度をあらかじめ測定しておく。そして、使用者は、例えば良品を測定した場合の光強度と不良品を測定した場合の光強度との中間の値を閾値として設定する。

次に、使用者は、検査対象物２をガイド４２に合わせて、検査対象面を上向きにして検査台４０に配置する。このとき、検査対象領域である検査対象面全体が受光部１０に向かって開口３２から露出し、検査対象領域以外の領域はマスク３１により覆われる。

そして、使用者は、不良検出装置１の図示しないスイッチ、操作パネル等を操作して検査を開始する指示をする。

不良検出装置１が検査を開始する指示を受けると、発光部２０は、リング照明のスイッチをＯＮにして光を発する。発光部２０が発した光は、遮光部３０の開口３２を通過して検査対象物２の検査対象領域に照射され、検査対象領域で反射した光が受光部１０の集光レンズ１２を通過して光電変換回路１１に到達する。一方、検査対象領域以外に向かった発光部２０が発した光は遮光部３０のマスク３１に反射して拡散する。

受光部１０は、光電変換回路１１に到達した光の強度を表す光強度信号を、定期的に判定部５０のプロセッサ５１に送信する。プロセッサ５１は、受光部１０より光強度信号を受信すると図５に示す判定処理を開始する。

プロセッサ５１は、判定処理を開始すると、受信した光強度信号を、例えば０．１秒ごとにサンプリングしてメモリ５２に格納する（ステップＳ１１）。

次に、プロセッサ５１は、光強度信号が安定したか否かを判定する（ステップＳ１２）。具体的には、測定開始直後は光強度信号が安定した値になっていない場合がある。このため、プロセッサ５１は、直近の光強度信号の変化が基準を満たすか否かに基づいて、安定した値となったか否かを判定する。例えば、プロセッサ５１は、メモリ５２に格納した直近ｎ個（ｎは２以上の自然数）の光強度信号の標準偏差を求め、標準偏差が基準値以下であれば、安定した値となった判定する。そして、プロセッサ５１は、値が安定していないと判定すると（ステップＳ１２：Ｎｏ）、ステップＳ１２の処理を繰り返す。

プロセッサ５１は、値が安定したと判定すると（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、一定時間、例えば１秒間分の光強度信号の値を平均し、平均値を検査対象物２の光強度として取得する（ステップＳ１３）。

次に、プロセッサ５１は、取得した光強度と、あらかじめメモリ５２に格納された閾値とを比較して、判定結果を取得する（ステップＳ１４）。具体的には、プロセッサ５１は取得した光強度が閾値より大きい場合に検査対象物２を良と判定し、取得した光強度が閾値以下の場合に検査対象物２を不良と判定する。
例えば、図６Ａに示すように、検査対象物２が本体２０２の上面つまり検査対象面に製品ラベル２０１が貼り付けられている良品の場合、受光部１０の受光光の光強度は、製品ラベル２０１と本体２０２の検査対象領域における面積比に応じて、不良品を測定した場合の光強度の１．４倍程度になる。したがって、良品を測定した場合の光強度は閾値より大きくなる。一方、図６Ｂに示すように、検査対象物２が本体２０２の上面つまり検査対象面に製品ラベル２０１が貼り付けられていない不良品である場合、測定した光強度は閾値以下となる。

図５に戻り、プロセッサ５１は、取得した判定結果と、光強度と、閾値と、を出力部６０に送信する（ステップＳ１５）。その後、プロセッサ５１は判定処理を終了する。

出力部６０は、受信した判定結果と、光強度と、閾値と、を出力する。また、出力部６０は、判定の実施状況をプロセッサ５１から取得して出力する。具体的には、液晶ディスプレイ６１は、検査対象物２の良否の判定結果および判定の実施状況とともに、判定の閾値と光強度の実測値とを画面に表示する。表示灯６２は、判定結果および判定の実施状況を色および表示動作で表現する。例えば、青色は良品、赤色は不良品を表す。また、点灯は判定が終了したことを示し、点滅は判定中、消灯は判定を開始していないことを示す。スピーカ６３は、判定結果および判定の実施状況を音声、ブザー音、音楽等の音によって表現する。例えば、スピーカ６３は、判定結果が不良品である場合は「ブー」というブザー音を出力し、判定結果が良品である場合は「ピンポン」という音を出力する。

本実施の形態に係る不良検出装置１によれば、光の強度を基準にして検査対象物２の良否を判定することによって、カメラ、画像処理等が不要であるため、情報処理の負荷および装置の製造コストを低く抑えることができる。また、不良検出装置１は光の強度に基づいて定量的に検査対象物２の良否を判定するため、人為的過誤が発生しにくい。

（実施の形態２）
実施の形態１では、検査対象面全体を検査対象領域とする例を示した。実施の形態２では、検査対象面の一部を検査対象領域とすることによって、正しい位置に製品ラベル２０１が貼り付けられているかを判定する例を示す。以下、本実施の形態については、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

図７に示すように、本実施の形態の遮光部３０のマスク３３は、実施の形態１のマスク３１より大きく、ステッピングモータ３５により間欠動作で回転する。マスク３３には、図８に示すように、４つの開口３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄが形成されている。なお、以下、４つの開口３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄを総称して、開口３４と呼ぶ。ステッピングモータ３５は、９０度ずつ間欠的にマスク３３を回転して、４つの開口３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄのいずれかを検査対象物２に重ねる。開口３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは、図９Ａ〜Ｄに示すように、検査対象物２と重なったときに検査対象面の互いに異なる領域が露出する位置に形成されている。

また、実施の形態１と同様に、使用者は実験を行って検査対象物２の良否を判定するための閾値を設定する。例えば、開口３４ａに製品ラベル２０１が貼り付けられた領域が重なる場合の光強度と、製品ラベル２０１が貼り付けられていない領域が重なる場合の光強度とを測定し、これらの中間の値を閾値として設定する。

本実施の形態において、前提として、図９Ａ〜Ｄに示すように、検査対象面の図面右下部分、すなわち開口３４ａに重なる位置にのみ製品ラベル２０１が貼り付けられている検査対象物２を良品とする。一方、製品ラベル２０１が貼り付けられていない検査対象物２及び他の位置に貼り付けられている検査対象物２を不良品とする。

次に、検査対象物２が良品である場合の不良検出装置１の動作を説明する。前提として、判定部５０は、開口３４ａが検査対象物２に重なっているときに測定した光強度が閾値を超え、且つ、３つの開口３４ｂ、３４ｃ、３４ｄが検査対象物２に重なっているときに測定した光強度が閾値未満である場合に、良品と判別し、それ以外の場合には、不良品と判定する設定となっている。

まず、図９Ａに示すように、開口３４ａが検査対象物２に重なる場合、検査対象物２の上面の右下部分が検査対象領域となる。この例では、この位置に製品ラベル２０１が貼り付けられているため、測定した光強度は閾値を超える。次に、不良検出装置１は、ステッピングモータ３５を駆動してマスク３３を９０度回転する。そして、図９Ｂに示すように、開口３４ｂが検査対象物２に重なるときに、再び光強度を測定する。この場合、開口３４ｂに重なる位置に製品ラベル２０１が貼り付けられていないため、測定した光強度は閾値以下となる。同様に、図９Ｃに示すように、開口３４ｃが検査対象物２に重なる場合に測定した光強度は、開口３４ｃに重なる位置に製品ラベル２０１が貼り付けられていないため、閾値以下となる。さらに、図９Ｄに示すように、開口３４ｄが検査対象物２に重なる場合に測定した光強度は、開口３４ｄに重なる位置に製品ラベル２０１が貼り付けられていないため、閾値以下となる。

以上の測定結果から、この例では、判定部５０は、開口３４ａが検査対象物２に重なっているときに測定した光強度が閾値を超えていて、３つの開口３４ｂ、３４ｃ、３４ｄが検査対象物２に重なっているときに測定した光強度が閾値以下であるため、良品と判定する。
一方で、判定部５０は、開口３４ａが検査対象物２に重なっているときに測定した光強度が閾値未満の場合、或いは、３つの開口３４ｂ、３４ｃ、３４ｄの少なくとも何れかが検査対象物２に重なっているときに測定した光強度が閾値を越える場合には、その検査対象物２を不良品と判定する。

このように、本実施の形態に係る不良検出装置１は、遮光部３０の開口の位置を変えながら、検査対象物２の検査対象面の特定の検査対象領域ごとに光強度を測定することによって、検査対象物２の検査対象面を複数の領域に分割してそれぞれの領域ごとの良否を判定することができる。これによって、検査対象物２の良否の詳細な判定を容易に実現することができる。

さらに、光強度が期待値と異なる位置を判別することで、製品ラベル２０１がどの位置に誤って貼られているかを自動的に判別することができる。例えば、判定部５０は、光強度が閾値を超えることが無い場合には、製品ラベル２０１が貼られていないと判別することができる。また、判定部５０は、開口３４ａが検査対象物２に重なっているときの光強度が閾値未満で、例えば、開口３４ｂが検査対象物２に重なっているときの光強度が閾値を越える場合には、製品ラベル２０１が検査対象物２の上面の右上の位置に誤って貼付されていると判定することができる。さらに、判定部５０は、開口３４ａが検査対象物２に重なっているときの光強度が閾値を越える場合であっても、例えば、開口３４ｂが検査対象物２に重なっているときにも光強度が閾値を越える場合には、製品ラベル２０１が検査対象物２の上面の右上および右下の位置に誤って２枚貼付されていると判定することができる。

なお、遮光部３０の構成は、上記の例に限定されない。例えば、９０度ずつ回転する間隔で複数の開口を形成する例を示したが、より小さい角度間隔で複数の開口を形成してもよい。また、検査対象物２に対し相対的に異なる位置に４つの開口を形成する例を示したが、相対的に位置が異なる開口の数は任意である。

また、遮光部３０を回転して開口の位置を変える例を示した。しかし、他の方法によって検査対象領域を変えても良い。例えば、相対位置が異なる複数の開口をスライダに形成し、スライダを検査対象物２上でリニアに移動させることにより、検査対象物２上に位置する開口を切り替えてもよい。また、相対位置が異なる複数の開口を無端ベルトに形成し、検査対象物２を無端ベルト内に配置し、無端ベルトを回転させてもよい。

さらに、例えば、図１０に示すように、遮光部３０は、光シャッタを備えてもよい。例えば、遮光部３０は、光シャッタに相当する４つの表示領域３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄを含む透光性の液晶パネル３７を備える。４つの表示領域３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄは、それぞれ本実施の形態における開口３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄと重なる位置で良い。そして、表示領域３８ａに重なる領域を検査対象領域とする場合、液晶パネル３７は、表示領域３８ａを光透過状態とし、それ以外の領域には光を透過しない黒色を表示する。同様に、表示領域３８ｂ、３８ｃまたは３８ｄに表示する場合、液晶パネル３７は、表示を切り替えて、表示領域３８ｂ、３８ｃまたは３８ｄを光透過状態とし、それ以外の領域には光を透過しない黒色を表示しても良い。このようにすれば、遮光部３０を小型にできる。

（実施の形態３）
実施の形態２では、遮光部３０の開口の位置を変えながら、検査対象物２の検査対象面の特定の検査対象領域ごとに光強度を測定する例を示した。実施の形態３では、特定の波長域の光を透過する光学フィルタを用いて、特定の波長域ごとに検査対象物２の光強度を測定する例を示す。

図１１に示すように、本実施の形態の遮光部のマスク３３は、実施の形態１のマスク３１より大きく、ステッピングモータ３５により間欠動作で回転する。マスク３３を上から見た図である図１２に示すように、マスク３３には３つの開口３６ａ、３６ｂ、３６ｃが形成されている。以下、３つの開口３６ａ、３６ｂ、３６ｃを総称して、開口３６と呼ぶ。ステッピングモータ３５は、１２０度ずつ間欠的にマスク３３を回転して、３つの開口３６ａ、３６ｂ、３６ｃのいずれかを検査対象物２に重ねる。このとき、それぞれの開口３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、検査対象物２と重なったときに検査対象面全体が露出する位置に形成されている。

マスク３３には、開口３６ａを塞ぐ位置に赤色フィルタが固定されている。赤色フィルタは、例えば６１０ｎｍから７５０ｎｍまでの波長域の光を透過する。また、マスク３３には、開口３６ｂを塞ぐ位置に緑色フィルタが固定されている。緑色フィルタは、例えば５００ｎｍから５６０ｎｍまでの波長域の光を透過する。さらに、マスク３３には、開口３６ｃを塞ぐ位置に青色フィルタが固定されている。青色フィルタは、例えば４３５ｎｍから４８０ｎｍまでの波長域の光を透過する。つまり、開口３６ａ、３６ｂ、３６ｃが検査対象物２と重なったとき、検査対象物２の検査対象面全体は、それぞれ赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタと重なる。

本実施の形態において、前提として、例えば、緑色の製品ラベル２０１のみが貼り付けられている検査対象物２を良品として、赤色または青色の製品ラベル２０１が貼り付けられている場合を不良品とする。また、実施の形態１および２と同様に、使用者は実験を行って検査対象物２の良否を判定するための閾値を設定する。例えば、使用者は、開口３６ｂを塞ぐ位置に緑色フィルタが固定されている場合、開口３６ｂに緑色の製品ラベル２０１が貼り付けられた検査対象面が重なったときの光強度と、開口３６ｂに青色または赤色の製品ラベル２０１が貼り付けられた検査対象面が重なったときの光強度とを測定し、これらの中間の値を閾値としておく。

次に、検査対象物２が良品である場合の不良検出装置１の動作を説明する。前提として、判定部５０は、開口３６ｂが検査対象物２に重なったときの光強度が閾値を超えており、２つの開口３６ａ、３６ｃが検査対象物２に重なったときの光強度が閾値以下の場合に良品と判定する。一方、開口３６ｂが検査対象物２に重なったときの光強度が閾値以下の場合、或いは、２つの開口３６ａ、３６ｃの少なくとも何れかが検査対象物２に重なったときの光強度が閾値を超えている場合に、不良品と判定する設定となっている。

そして、図１３Ａに示すように、開口３６ａを通過する緑色の光は赤色フィルタによって減衰されるため、測定した光強度は閾値以下になる。次に、不良検出装置１は、ステッピングモータ３５を駆動してマスク３３を１２０度回転する。そして、図１３Ｂに示すように、開口３６ｂが検査対象物２に重なったときに、再び光強度を測定する。この場合、緑色の光は緑色フィルタによって減衰されないため、測定した光強度は閾値を超える。続いて、不良検出装置１は、ステッピングモータ３５を駆動してマスク３３を１２０度回転する。図１３Ｃに示すように、開口３６ｃが検査対象物２に重なったときに、再び光強度を測定する。この場合、緑色の光は青色フィルタによって減衰されるため、測定した光強度は閾値以下となる。

このように、本実施の形態に係る不良検出装置１は、遮光部３０のそれぞれの開口を塞ぐ位置に互いに異なる波長の光を透過する光学フィルタが固定されている。そして、検査対象物２を特定の波長域ごとに光強度を測定することによって、検査対象物２の表面の色の良否を判定することができる。例えば、上述の例は、製品の種別ごとに異なる色の製品ラベル２０１を貼り付ける場合に適用できる。この場合、正しい色の製品ラベル２０１が検査対象物２に貼り付けられているかどうかを判定することによって、製品ラベル２０１の貼り間違いを検出し、防止することができる。さらに、製品ラベル２０１を間違って複数枚貼った場合も検出し、防止することができる。

本実施の形態に係る不良検出装置１は、遮光部３０の複数の開口を塞ぐ位置に、異なる波長域の光を透過する光学フィルタを固定することによって、検査対象物２の検査対象面の光強度を特定の波長域ごとに測定する例を示した。しかし、特定の波長域ごとに光強度を測定する方法は他の方法でも良い。例えば、遮光部３０は実施の形態１と同じものとし、集光レンズ１２を塞ぐ位置に光学フィルタを切り替えて配置する機構を受光部１０が備えても良い。このようにすれば、遮光部３０の構造は簡易なままで、検査対象物２を特定の波長域ごとに光強度を測定することができる。また、赤のフィルタを備える光電変換回路、緑のフィルタを備える光電変化回路、青のフィルタを備える光電変換回路を配置し、フィルタの移動なして各波長での光強度を求めてもよい。この方法であれば、複数の波長での光強度を並行して測定でき、検査を高速化することができる。

また、遮光部３０を透過型のカラー表示パネル、例えば、液晶表示素子を備えても良い。カラー表示パネルの表示色を、赤、緑、青で順次切り替えることにより、上述の遮光部３０と同様の機能を実現できる。

なお、本実施の形態と実施の形態２の組み合わせも可能である。この場合、例えば、検査対象物２に対して相対的に異なる位置に開口を形成し、それぞれ、赤、緑、青のフィルタを配置すればよい。

（実施の形態４）
実施の形態１から３では、配置された検査対象物２の上面つまり検査対象面の全部または一部を検査対象領域とし、光強度を測定する例を示した。実施の形態４では、配置された検査対象物２の上面だけでなく、上面以外の面、つまり右側面、左側面、前面、後面を検査対象面に含む。実施の形態４では、反射ミラーを用いて、検査対象物２の右側面、左側面、前面、後面を含む検査対象面の全部を検査対象領域として光強度を測定する例を示す。

図１４に示すように、本実施の形態の反射ミラー７０は受光部１０、発光部２０、マスク３１の下部に配置された検査対象物２の右側面および左側面の近傍に設置される。図示しないが、反射ミラー７０は、配置された検査対象物２の前面および後面の近傍にも設置される。反射ミラー７０は、それぞれ発光部２０からの照明光を検査対象物２の右側面、左側面、前面、後面に照射することができ、右側面、左側面、前面、後面からの反射光を受光部１０に伝搬することができる位置および角度で設置される。マスク３１の開口３２は受光部１０と正対する検査対象面全体と各反射ミラー７０とを露出する形状とサイズを有する。

反射ミラー７０によって、発光部２０からの照明光が検査対象物２の右側面、左側面、前面、後面に照射される。さらに反射ミラー７０によって、検査対象物２の右側面、左側面、前面、後面からの反射光が受光部１０に伝搬される。

本実施の形態に係る不良検出装置１によれば、正対する検査対象物２の上面からの反射光だけでなく、各反射ミラー７０によって、検査対象物２の右側面、左側面、前面、後面からの反射光の光強度を測定することができる。つまり、検査対象物２の底面以外の面からの反射光の光強度を一度に測定して検査対象物２の良否を判定することができ、測定回数を削減することができる。

また、不良検出装置１の反射ミラー７０は、図１５に示すように湾曲ミラー７１にしてもよいし、図１６の多角ミラー７２にしてもよい。湾曲ミラー７１または多角ミラー７２を用いれば、マスク３１の開口３２を小さくすることができ、装置サイズをコンパクトにすることができる。また、反射ミラー７０は、配置された検査対象物２の右側面、左側面、前面、後面のすべての位置に設置されなくてもよい。右側面、左側面、前面、後面のいずれか１箇所、２箇所または３箇所に設置されてもよい。

（変形例）
本発明は、上述した実施の形態に限定されるわけではなく、その他の種々の変更が可能である。

本実施の形態に係る検査台４０のガイド４２は、さまざまな形状が考えられる。例えば、図１７Ａに示すように、検査対象物２の接する内側が検査台本体４１に接する面から上方に向かって、テーパ状に広がっていても良い。これによって、使用者が検査台４０から検査対象物を入れ替える作業において、引っかかりにくくスムーズに出し入れができる。また、図１７Ｂに示すように、ガイド４２は、Ｖ字型に切り欠いたブロック形状でも良い。この場合、図３または図１７Ａの場合と比較して、検査対象物２が４５度傾いた状態で保持される。この場合、ガイド４２は、配置位置と配置角度とを画定するサポータとして機能する。これによって、検査対象物２に含まれる２つの面を一度に検査対象面とすることができるため、より複雑な判定が可能となる。

また、上述した実施の形態において、図１８に示すように、集光レンズ１２の先端にアパーチャ１３を取り付けても良い。アパーチャ１３は、図１９に示すように筒体であり、光を反射しにくい表面を有する。アパーチャ１３の内径Ｄは、集光レンズ１２の直径と同じかそれ以上であって、集光レンズ１２の直径の１から１．５倍の範囲であることが望ましい。また、アパーチャの長さＨ２は、集光レンズ１２からマスク３１までの距離Ｈ１の１／３程度であることが望ましい。アパーチャ１３によって、発光部２０からの光または外光が光電変換回路１１に到達することを抑えることができるため、検査対象物２で反射する測定対象の光以外の光の強度が低減される。したがって、良品と不良品の光強度の差が大きくなり、判定の精度が向上する。

上述の実施の形態の発光部２０は、リング照明に限らず、例えばＬＥＤ（light emitting diode）を用いた面照明、ライン照明等でも良い。

上述の実施の形態においては、検査台４０が固定されている例を示した。しかし、検査台４０は搬送コンベアに載せて搬送されても良い。この場合、検査台４０は、樹脂パレットを素材とするのが望ましい。複数の検査対象物２を搬送コンベアで搬送しながら検査することによって、大量の検査対象物２の不良検出を短時間に行うことができる。この場合において、特に検査台４０が備えるガイド４２は、搬送される検査対象物２の揺れ、落下等を防止する機能を果たす。

上述の実施の形態においては、出力部６０が液晶ディスプレイ６１と、表示灯６２と、スピーカ６３と、を備える例を示した。しかし、これらは出力部６０の一例に過ぎず、これらのうちの１つまたは２つだけを備えていても良いし、それ以外の出力方法を備えていても良い。

実施の形態１、実施の形態２および実施の形態４において、マスク３１の開口３２またはマスク３３の開口３４を塞ぐ位置に、λ／２板、λ／４板、波長カットフィルタ等の光学フィルタを取り付けても良い。これによって、検出すべき光の波長を良品と不良品との光強度の差分を抽出しやすい波長に限定しやすくなり、精度の高い判定を行うことができる。

実施の形態２および実施の形態３において、ステッピングモータ３５は、遮光部３０を間欠動作で回転させるものであり、特許請求の範囲に記載の回転駆動部の一例である。

上述の実施の形態においては、製品ラベル２０１の貼り付け有無、色の違い等を検出する例を示した。しかし、検査対象物２の良否として判定するものはこれに限られず、光強度に違いが生じる様々な差異を良否として判定することができる。例えば、不良検出装置１は、検査対象物２の検査対象面の研磨が十分であるか、塗装が正しくされているか、といった観点の良否の判定にも適用できる。

上述の実施の形態においては、受光部１０の側を上、検査台４０の側を下としたが、これに限らない。ガイド４２が検査対象物２を保持できる構造であれば、例えば、上下が逆でもよいし、横向きでもよい。

上述の実施の形態においては、検査対象物２は直方体の例を示したがこれに限らない。検査対象物２は、検査台４０のガイド４２によって配置位置が画定できる形状であればよい。つまり、ガイド４２は、検査対象物２の形状に合わせて検査台４０に形成される。

実施の形態１において説明した図５に示す判定処理のフローチャートは、判定処理の一例に過ぎない。例えば、ステップＳ１２において、光強度信号が安定したか否かを判定する処理を示したが、この処理は実行されなくても良い。例えば、判定精度と処理速度とのトレードオフによって、一部の処理を省くか否かを決定しても良い。

上述した実施の形態に係る判定部５０および出力部６０は、専用の装置によらず、通常のコンピュータを用いても実現可能である。例えば、コンピュータに上述のいずれかを実行するためのプログラムを格納した記録媒体から該プログラムをコンピュータにインストールすることにより、上述の処理を実行する判定部５０および出力部６０を構成してもよい。また、複数のサーバ、コンピュータ等が協働して動作するか、または専用の装置とサーバ、コンピュータ等が協働して動作することによって、判定部５０および出力部６０を構成してもよい。

また、コンピュータにプログラムを供給するための手法は、任意である。例えば、通信回線、通信ネットワーク、通信システム等を介して供給してもよい。

また、上述の機能の一部をOperating System（ＯＳ）が提供する場合には、ＯＳが提供する機能以外の部分をプログラムで提供すればよい。

上述した実施の形態または変形例は、適宜組み合わせても良い。例えば、実施の形態２と実施の形態３とを組み合わせても良い。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

本出願は、２０１８年９月２０日に出願された、日本国特許出願特願２０１８−１７５５８７号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１８−１７５５８７号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

１ 不良検出装置、２ 検査対象物、１０ 受光部、１１ 光電変換回路、１２ 集光レンズ、１３ アパーチャ、２０ 発光部、３０ 遮光部、３１，３３ マスク、３２，３４，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３６，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ 開口、３５ ステッピングモータ、３７ 液晶パネル、３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ 表示領域、４０ 検査台、４１ 検査台本体、４２ ガイド、５０ 判定部、５１ プロセッサ、５２ メモリ、６０ 出力部、６１ 液晶ディスプレイ、６２ 表示灯、６３ スピーカ、７０ 反射ミラー、７１ 湾曲ミラー、７２ 多角ミラー、２０１ 製品ラベル、２０２ 本体。

上記目的を達成するため、本発明の不良検出装置は、発光部と、受光部と、遮光部と、判定部と、支持体と、を備える。発光部は、検査対象物の検査対象面の全部または一部を含む検査対象領域に光を照射する。受光部は、検査対象物の検査対象面の全部または一部を含む検査対象領域で反射した光を受ける。遮光部は、検査対象物の検査対象面の全部または一部を含む検査対象領域で反射した光以外の受光部へ向かう光を遮る。判定部は、受光部が受けた光の強度に基づいて検査対象物が不良であるか否かを判定する。支持体は、検査対象物の配置位置を画定して検査対象物を支持する。遮光部は、検査対象物の検査対象領域から反射した光を受光部に到達させるための開口を形成し、検査対象面全体が受光部に向かって開口から露出する。

Claims (11)

1. 検査対象物の検査対象面の全部または一部を含む検査対象領域に光を照射する発光部と、
   前記検査対象物の前記検査対象面の全部または一部を含む前記検査対象領域で反射した光を受ける受光部と、
   前記検査対象物の前記検査対象面の全部または一部を含む前記検査対象領域で反射した光以外の前記受光部へ向かう光を遮る遮光部と、
   前記受光部が受けた光の強度に基づいて前記検査対象物が不良であるか否かを判定する判定部と、
   前記検査対象物の配置位置を画定して前記検査対象物を支持する支持体と、
   を備える、
   不良検出装置。
2. 前記支持体は、前記検査対象物の配置位置と配置角度とを画定して前記検査対象物を支持し、
   前記検査対象面は、前記検査対象物の複数の面である、
   請求項１に記載の不良検出装置。
3. 前記遮光部は、前記受光部へ向かう光を遮る領域を切り替え、
   前記判定部は、前記遮光部が切り替える領域ごとの判定の基準に基づいて前記検査対象物が不良であるか否かを判定する、
   請求項１または２に記載の不良検出装置。
4. 前記遮光部を間欠動作で回転させる回転駆動部をさらに備え、
   前記遮光部は、前記検査対象物の前記検査対象領域から反射した光を前記受光部に到達させるための複数の開口を形成する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の不良検出装置。
5. 前記複数の開口は、互いに異なる前記検査対象領域で反射した光を前記受光部に到達させる位置に形成される、
   請求項４に記載の不良検出装置。
6. 前記受光部は、互いに異なる波長域の光の強度を求め、
   前記判定部は、前記受光部が求めた波長域ごとの光の強度に基づいて、前記検査対象物が不良であるか否かを判定する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の不良検出装置。
7. 前記遮光部は、互いに異なる波長域の光を透過する複数の光学フィルタを備える、
   請求項６に記載の不良検出装置。
8. 前記受光部は、前記検査対象領域で反射した光を、互いに異なる波長域の光を透過する光学フィルタを介して受けるとともに、前記光学フィルタを切り替え、
   前記判定部は、前記受光部が切り替える波長域ごとの判定の基準に基づいて前記検査対象物が不良であるか否かを判定する、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の不良検出装置。
9. 前記受光部は、前記検査対象物の前記検査対象領域で反射した光以外の光の進行を遮断するための、光を反射しにくい表面を有する筒体を備える、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の不良検出装置。
10. 前記支持体に支持された前記検査対象物の前記受光部に対向する面以外の面からの反射光を前記受光部に伝搬する反射ミラーを備え、
    前記検査対象物の前記受光部に対向する面と、前記反射ミラーが反射光を前記受光部に伝搬する前記検査対象物の前記受光部に対向する面以外の面とを前記検査対象面に含む、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の不良検出装置。
11. 検査対象物に光を照射し、
    前記検査対象物で反射した光を受けて、
    受けた光の強度に基づいて前記検査対象物が不良であるか否かを判定する、
    不良検出方法。

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