WO2020059743A1 - 不良検出装置および不良検出方法 - Google Patents

不良検出装置および不良検出方法 Download PDF

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WO2020059743A1
WO2020059743A1 PCT/JP2019/036527 JP2019036527W WO2020059743A1 WO 2020059743 A1 WO2020059743 A1 WO 2020059743A1 JP 2019036527 W JP2019036527 W JP 2019036527W WO 2020059743 A1 WO2020059743 A1 WO 2020059743A1
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WO
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light
inspection target
inspection
inspection object
receiving unit
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Application number
PCT/JP2019/036527
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
園　淳弘
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination

Definitions

  • the present invention relates to a failure detection device and a failure detection method.
  • Patent Document 1 discloses a failure detection method in which an image of an inspection target is acquired, and a failure is detected by comparing the areas of the image outside and inside the contour of a pattern recorded in advance.
  • Patent Document 2 discloses a defect detection device that repeatedly switches and displays an inspection target and a quality sample on the same screen.
  • the defect detection method disclosed in Patent Document 1 requires an imaging camera and an arithmetic processing unit that processes a captured image. Therefore, there is a problem that the load of information processing and the manufacturing cost of the device are high. Further, in the defect detection device disclosed in Patent Literature 2, a person ultimately makes a visual judgment. Therefore, there is a problem that an artificial error occurs.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a failure detection device and a failure detection method in which the load of information processing and the manufacturing cost of the device are low and human error is unlikely to occur.
  • the defect detection device of the present invention includes a light emitting unit, a light receiving unit, a light blocking unit, a determination unit, and a support.
  • the light emitting unit irradiates light to the inspection target area including all or a part of the inspection target surface of the inspection target.
  • the light receiving unit receives the light reflected on the inspection target area including all or a part of the inspection target surface of the inspection target.
  • the light shielding unit blocks light directed to the light receiving unit other than light reflected on the inspection target area including all or a part of the inspection target surface of the inspection target.
  • the determining unit determines whether the inspection target is defective based on the intensity of the light received by the light receiving unit.
  • the support defines an arrangement position of the inspection object and supports the inspection object.
  • the quality is determined based on the intensity of the reflected light from the inspection object. Therefore, the load of information processing and the manufacturing cost of the device are low, and human error is unlikely to occur.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an inspection table of the defect detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a failure detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example viewed from above when a non-defective product is inspected by the defect detection device according to the first embodiment.
  • Diagram showing an example viewed from above when a defective product is inspected Sectional view of defect detection device and inspection object according to Embodiment 2 of the present invention The figure showing an example of the light shielding part of the failure detection device according to the second embodiment.
  • Diagram showing an example viewed from above when a non-defective product is inspected through another opening Diagram showing an example viewed from above when a non-defective product is inspected through another opening
  • Diagram showing an example viewed from above when a non-defective product is inspected through another opening Diagram showing an example viewed from above when a non-defective product is inspected through another opening
  • Sectional view of defect detection device and inspection object according to Embodiment 3 of the present invention The figure showing an example of the light shielding part of the failure detection device according to Embodiment 3.
  • Diagram showing an example viewed from above when a non-defective product is inspected through another opening Diagram showing an example viewed from above when a non-defective product is inspected through another opening
  • Sectional view of defect detection device and inspection object according to Embodiment 4 of the present invention Sectional view of a defect detection device using a curved mirror as a reflection mirror and an inspection object according to a fourth embodiment.
  • Cross-sectional view of a defect detection device equipped with an aperture according to a modification and an inspection object Perspective view of an aperture provided in a light shielding unit of a defect detection device according to a modification.
  • the failure detection device 1 arranges a light receiving unit 10 that receives light, a light emitting unit 20 that emits light, a light shielding unit 30 that blocks light, and an inspection target.
  • the inspection table 40 a determination unit 50 that determines the quality of the inspection object, and an output unit 60 that outputs the determination result.
  • the light receiving unit 10 measures the light intensity of the incident light, and transmits a digital signal representing the measured light intensity to the determination unit 50.
  • the light emitting section 20 irradiates the inspection object with light. Part of the light reflected by the inspection object proceeds toward the light receiving unit 10.
  • the light-shielding unit 30 blocks out of the light emitted by the light-emitting unit 20, the light is directed to a region other than the inspection target region of the inspection target.
  • the inspection table 40 is a table on which the inspection target is placed.
  • the determination unit 50 analyzes the signal indicating the light intensity received from the light receiving unit 10 and determines the quality of the inspection target.
  • the output unit 60 outputs the determination result of the determination unit 50.
  • FIG. 2 is a sectional view of the defect detection device 1 on which the inspection object 2 is arranged.
  • the hardware configuration of the light receiving unit 10, the light emitting unit 20, the light shielding unit 30, the inspection table 40, and the inspection target 2 will be described.
  • the inspection object 2 is a main body 202 having a rectangular parallelepiped shape and a product label 201 attached to the main body 202.
  • the side of the light receiving unit 10 is referred to as “up”, and the side of the inspection table 40 is referred to as “down”.
  • the light receiving unit 10 includes a photoelectric conversion circuit 11 and a condenser lens 12.
  • the photoelectric conversion circuit 11 includes a photoelectric conversion element such as a photodiode and a phototransistor for converting the intensity of received light into an electric signal, and an A / A for sampling an analog electric signal generated by the photoelectric conversion element and converting the analog electric signal into a digital signal. D circuit.
  • the photoelectric conversion circuit 11 outputs a digital light intensity signal indicating the intensity of the received light (hereinafter simply referred to as light intensity).
  • the condenser lens 12 is a lens that collects light. The light reflected by the inspection object 2 is collected on the photoelectric conversion circuit 11 by the condenser lens 12.
  • the light emitting unit 20 is a ring-shaped lighting component called ring lighting.
  • the light emitting unit 20 irradiates the test object 2 with light in a concentrated manner.
  • the light emitting unit 20 has a shape in which light reflected by the inspection target 2 does not block light traveling toward the light receiving unit 10. That is, the light reflected by the inspection object 2 can pass through the inside of the ring of the light emitting unit 20.
  • the light shielding portion 30 includes the mask 31 in which the opening 32 is formed.
  • the mask 31 is made of a material that easily diffuses and reflects light. Examples of the material that allows light to diffuse and reflect easily include mats made of acrylic, PET (polyethylene terephthalate) resin without matte luster, and suede made of polyurethane resin.
  • the mask 31 includes an opening 32 at a position corresponding to the inspection target area of the arranged inspection target 2 when the inspection target 2 is arranged in the defect detection device 1. Therefore, the mask 31 has a function of blocking the passage of light other than the opening 32.
  • the inspection object 2 is arranged with the inspection target surface facing upward, and the entire inspection target surface is defined as an inspection target region.
  • the opening 32 has a shape and a size that expose the entire inspection target surface.
  • the inspection table 40 is a table on which the inspection object 2 is placed.
  • the inspection table 40 includes an inspection table main body 41 and a guide 42 as shown in FIG.
  • the guide 42 includes a rectangular frame fixed on the inspection table main body 41 and having one side opened.
  • the guide 42 functions as a supporter that defines the arrangement position of the inspection object 2.
  • the guide 42 has a function of stabilizing the position of the inspection target 2 in contact with the inspection target 2 when the inspection target 2 is arranged in the defect detection device 1. Further, the user replaces the inspection target 2 by inserting and removing the inspection target 2 into and from a rectangular frame having one side of the guide 42 opened.
  • the inspection table 40 is an example of a support.
  • the support is not limited to the plate-like inspection table 40 shown in FIG. 3, but may be anything that can define and support the arrangement position of the inspection object 2.
  • the determination unit 50 includes a processor 51 and a memory 52.
  • the processor 51 is communicably connected to the light receiving unit 10.
  • the processor 51 performs a process of analyzing the light intensity signal received from the light receiving unit 10 and determining whether the inspection target 2 is good.
  • the memory 52 stores various information and also functions as a work area of the processor 51.
  • the memory 52 stores a threshold value for the processor 51 to determine the acceptability of the inspection object 2.
  • the output unit 60 includes a liquid crystal display 61 that displays an image, a display lamp 62 that lights up, and a speaker 63 that emits sound.
  • the output unit 60 is communicably connected to the determination unit 50.
  • the output unit 60 receives, from the determination unit 50, information indicating the determination result of the quality of the inspection object 2, and outputs the received determination result.
  • the liquid crystal display 61 displays, on the screen, the determination threshold value and the measured light intensity along with the determination result of the quality of the inspection object 2 and the execution status of the determination, under the control of the determination unit 50.
  • the indicator light 62 expresses the determination result and the execution status of the determination in color and display operation according to the control of the determination unit 50.
  • the display operation is a display operation such as lighting, blinking, and turning off.
  • the speaker 63 expresses the judgment result and the state of execution of the judgment by sound such as sound, buzzer sound, and music.
  • the failure detection device 1 detects the quality of the inspection object 2 by determining whether or not the product label 201 is attached to the inspection surface of the main body 202.
  • the product label 201 is made of a material that easily reflects light. For example, of the light reflectance of the inspection target surface, the light reflectance of the surface of the product label 201 is twice or more the light reflectance of the surface of the main body 202.
  • the user stores in the memory 52 a threshold for judging the quality of the inspection object 2 as the initial setting of the defect detection device 1.
  • the light intensity when measuring a non-defective product is the light intensity obtained by collecting the light reflected by the product label 201 and the light reflected by the main body 202 via the condenser lens 12. Therefore, even if the reflectance of light on the surface of the product label 201 is twice as high as the reflectance of light on the surface of the main body 202, the light intensity when measuring a non-defective product is the same as the light intensity when measuring a defective product. Does not double.
  • the light intensity when measuring a non-defective product is determined according to the area ratio of the product label 201 and the main body 202 in the inspection target area, and is, for example, about 1.4 times the light intensity when measuring a defective product. Therefore, when determining the threshold value, the user performs an experiment to measure in advance the light intensity of the reflected light from the inspection target surface of the non-defective product and the defective product using the defect detection device 1. Then, the user sets, for example, an intermediate value between the light intensity when measuring a good product and the light intensity when measuring a defective product as a threshold value.
  • the user aligns the inspection target 2 with the guide 42 and places the inspection target 2 on the inspection table 40 with the inspection target surface facing upward.
  • the entire inspection target surface which is the inspection target region, is exposed from the opening 32 toward the light receiving unit 10, and the region other than the inspection target region is covered with the mask 31.
  • the user operates a switch, an operation panel, and the like (not shown) of the defect detection device 1 to give an instruction to start the inspection.
  • the light emitting unit 20 emits light by turning on the ring illumination switch.
  • the light emitted from the light emitting unit 20 passes through the opening 32 of the light shielding unit 30 and is irradiated on the inspection target area of the inspection target 2, and the light reflected on the inspection target area passes through the condenser lens 12 of the light receiving unit 10.
  • the photoelectric conversion circuit 11 On the other hand, light emitted from the light emitting unit 20 directed to a region other than the inspection target area is reflected by the mask 31 of the light shielding unit 30 and diffused.
  • the light receiving unit 10 periodically transmits a light intensity signal indicating the intensity of light reaching the photoelectric conversion circuit 11 to the processor 51 of the determination unit 50.
  • the processor 51 starts the determination process illustrated in FIG.
  • the processor 51 samples the received light intensity signal, for example, every 0.1 seconds and stores it in the memory 52 (step S11).
  • the processor 51 determines whether or not the light intensity signal is stable (Step S12). Specifically, the light intensity signal may not have a stable value immediately after the start of the measurement. Therefore, the processor 51 determines whether or not the value has become a stable value based on whether or not the latest change in the light intensity signal satisfies the criterion. For example, the processor 51 obtains the standard deviation of the latest n (n is a natural number of 2 or more) light intensity signals stored in the memory 52, and determines that the value is a stable value if the standard deviation is equal to or less than the reference value. . When determining that the value is not stable (Step S12: No), the processor 51 repeats the process of Step S12.
  • Step S12 When the processor 51 determines that the value is stable (Step S12: Yes), it averages the values of the light intensity signal for a certain period of time, for example, one second, and acquires the average value as the light intensity of the inspection object 2 (Step S12). S13).
  • the processor 51 compares the acquired light intensity with a threshold value stored in the memory 52 in advance, and acquires a determination result (Step S14). Specifically, the processor 51 determines that the inspection object 2 is good when the acquired light intensity is larger than the threshold value, and determines that the inspection object 2 is bad when the acquired light intensity is equal to or less than the threshold value. For example, as shown in FIG. 6A, when the inspection object 2 is a non-defective product in which the product label 201 is attached to the upper surface of the main body 202, that is, the inspection object surface, the light intensity of the light received by the light receiving unit 10 is equal to the product label 201.
  • the light intensity is about 1.4 times the light intensity when a defective product is measured, according to the area ratio of the inspection target region of the main body 202. Therefore, the light intensity when a good product is measured is larger than the threshold.
  • the inspection object 2 is a defective product in which the product label 201 is not attached to the upper surface of the main body 202, that is, the inspection object surface, the measured light intensity is equal to or less than the threshold.
  • the processor 51 transmits the obtained determination result, light intensity, and threshold value to the output unit 60 (Step S15). After that, the processor 51 ends the determination processing.
  • the output unit 60 outputs the received determination result, light intensity, and threshold value. Further, the output unit 60 obtains and outputs the execution status of the determination from the processor 51. Specifically, the liquid crystal display 61 displays on the screen a determination threshold value and a measured light intensity value along with the determination result of the quality of the inspection object 2 and the execution state of the determination.
  • the indicator light 62 represents the judgment result and the state of execution of the judgment by colors and display operations. For example, blue represents a non-defective product and red represents a defective product. Lighting indicates that the determination is completed, blinking indicates that the determination is being performed, and light-off indicates that the determination has not been started.
  • the speaker 63 expresses the judgment result and the state of execution of the judgment by sound such as sound, buzzer sound, and music. For example, the speaker 63 outputs a buzzer sound “boo” when the determination result is defective, and outputs a “ping-pong” sound when the determination result is good.
  • the defect detection device 1 since the quality of the inspection object 2 is determined based on the intensity of light, a camera, image processing, and the like are unnecessary. Manufacturing cost can be kept low. In addition, since the failure detection device 1 quantitatively determines the quality of the inspection target 2 based on the intensity of light, an artificial error is unlikely to occur.
  • the mask 33 of the light shielding unit 30 of the present embodiment is larger than the mask 31 of the first embodiment, and is rotated by the stepping motor 35 in an intermittent operation.
  • the mask 33 has four openings 34a, 34b, 34c, and 34d.
  • the four openings 34a, 34b, 34c, 34d are collectively referred to as openings 34.
  • the stepping motor 35 intermittently rotates the mask 33 by 90 degrees to overlap any one of the four openings 34a, 34b, 34c, 34d on the inspection object 2.
  • the openings 34a, 34b, 34c, and 34d are formed at positions where different regions of the inspection target surface are exposed when overlapping with the inspection target object 2.
  • the user performs an experiment to set a threshold value for determining whether the inspection object 2 is good or bad. For example, the light intensity in the case where the region where the product label 201 is attached to the opening 34a and the light intensity in the case where the region where the product label 201 is not attached overlap are measured.
  • the inspection object 2 to which the product label 201 is attached only at the lower right portion of the inspection object surface, that is, at the position overlapping the opening 34a, is a non-defective product.
  • the inspection object 2 to which the product label 201 is not attached and the inspection object 2 attached to other positions are regarded as defective.
  • the defect detection device 1 when the inspection object 2 is a good product will be described.
  • the light intensity measured when the opening 34a overlaps the inspection target 2 exceeds the threshold value and the three openings 34b, 34c, and 34d overlap the inspection target 2, If the measured light intensity is less than the threshold value, it is determined to be a non-defective product, otherwise, it is determined to be a defective product.
  • the defect detection device 1 drives the stepping motor 35 to rotate the mask 33 by 90 degrees.
  • the opening 34b overlaps the inspection object 2
  • the light intensity is measured again.
  • the measured light intensity is equal to or less than the threshold.
  • the light intensity measured when the opening 34c overlaps the inspection object 2 is equal to or less than the threshold because the product label 201 is not attached to the position overlapping the opening 34c.
  • the light intensity measured when the opening 34d overlaps the inspection target 2 is equal to or less than the threshold value because the product label 201 is not attached to the position overlapping the opening 34d.
  • the determination unit 50 determines that the light intensity measured when the opening 34a overlaps the inspection target 2 exceeds the threshold, and that the three openings 34b, 34c, and 34d Since the light intensity measured when overlapping with the object 2 is equal to or less than the threshold value, it is determined to be good.
  • the light intensity measured when the opening 34a overlaps the inspection target 2 is less than the threshold, or when at least one of the three openings 34b, 34c, 34d If the measured light intensity exceeds the threshold value when the target object 2 is overlapped, the inspection object 2 is determined to be defective.
  • the defect detection device 1 measures the light intensity for each specific inspection target area on the inspection target surface of the inspection target object 2 while changing the position of the opening of the light shielding unit 30.
  • the inspection target surface of the inspection target object 2 can be divided into a plurality of regions, and quality can be determined for each region. This makes it possible to easily realize a detailed determination of the quality of the inspection object 2.
  • the determination unit 50 can determine that the product label 201 is not attached.
  • the determination unit 50 determines that the light intensity when the opening 34a overlaps the inspection target 2 is less than the threshold, for example, when the light intensity when the opening 34b overlaps the inspection target 2 exceeds the threshold. Can be determined that the product label 201 is erroneously attached to the upper right position on the upper surface of the inspection object 2.
  • the determination unit 50 determines whether the light intensity when the opening 34 a overlaps the inspection target 2 exceeds the threshold value, for example, when the opening 34 b overlaps the inspection target 2. Exceeds the threshold value, it can be determined that two product labels 201 are erroneously attached to the upper right and lower right positions of the upper surface of the inspection object 2.
  • the configuration of the light shielding unit 30 is not limited to the above example.
  • a plurality of openings may be formed at smaller angular intervals.
  • four openings are formed at relatively different positions with respect to the inspection object 2
  • the number of openings having relatively different positions is arbitrary.
  • the position of the opening is changed by rotating the light shielding unit 30.
  • the inspection target area may be changed by another method.
  • a plurality of openings having different relative positions may be formed in the slider, and the slider positioned on the inspection target 2 may be switched by moving the slider linearly on the inspection target 2.
  • a plurality of openings having different relative positions may be formed in the endless belt, the inspection object 2 may be arranged in the endless belt, and the endless belt may be rotated.
  • the light shielding unit 30 may include an optical shutter.
  • the light shielding unit 30 includes a translucent liquid crystal panel 37 including four display areas 38a, 38b, 38c, and 38d corresponding to an optical shutter.
  • the four display areas 38a, 38b, 38c, 38d may be located at positions overlapping the openings 34a, 34b, 34c, 34d in the present embodiment, respectively.
  • the liquid crystal panel 37 displays the display area 38a in a light transmitting state, and displays black, which does not transmit light, in other areas.
  • the liquid crystal panel 37 switches the display so that the display areas 38b, 38c or 38d are in a light transmitting state, and the other areas are colored black which does not transmit light. It may be displayed. By doing so, the light shielding unit 30 can be made small.
  • the mask 33 of the light-shielding portion of the present embodiment is larger than the mask 31 of the first embodiment, and is rotated by the stepping motor 35 in an intermittent operation.
  • FIG. 12 which is a view of the mask 33 as viewed from above, the mask 33 has three openings 36a, 36b, and 36c.
  • the three openings 36a, 36b, and 36c are collectively called the openings 36.
  • the stepping motor 35 intermittently rotates the mask 33 by 120 degrees to overlap any one of the three openings 36a, 36b, 36c on the inspection object 2.
  • the openings 36a, 36b, 36c are formed at positions where the entire inspection target surface is exposed when overlapping with the inspection target object 2.
  • a red filter is fixed to the mask 33 at a position to close the opening 36a.
  • the red filter transmits light in a wavelength range from 610 nm to 750 nm, for example.
  • a green filter is fixed to the mask 33 at a position that closes the opening 36b.
  • the green filter transmits light in a wavelength range of, for example, 500 nm to 560 nm.
  • a blue filter is fixed to the mask 33 at a position that closes the opening 36c.
  • the blue filter transmits light in a wavelength range of, for example, 435 nm to 480 nm. That is, when the openings 36a, 36b, and 36c overlap the inspection target 2, the entire inspection target surface of the inspection target 2 overlaps the red, green, and blue filters, respectively.
  • the inspection object 2 to which only the green product label 201 is attached is regarded as a non-defective product, and the case where the red or blue product label 201 is adhered is regarded as defective.
  • the user performs an experiment and sets a threshold value for determining whether the inspection object 2 is good or bad. For example, when a green filter is fixed at a position that closes the opening 36b, the user can determine the light intensity when the inspection target surface with the green product label 201 attached to the opening 36b overlaps, and the blue intensity in the opening 36b. Alternatively, the light intensity when the inspection target surfaces to which the red product label 201 is attached is overlapped is measured, and an intermediate value between them is set as a threshold.
  • the determination unit 50 determines that the light intensity when the opening 36b overlaps the inspection target 2 exceeds the threshold, and the light intensity when the two openings 36a and 36c overlap the inspection target 2 is equal to or less than the threshold. Is determined to be good.
  • the light intensity when the opening 36b overlaps the inspection object 2 is equal to or less than the threshold value, or when at least one of the two openings 36a and 36c overlaps the inspection object 2, the light intensity exceeds the threshold value. In such a case, the setting is to determine that the product is defective.
  • the defect detection device 1 drives the stepping motor 35 to rotate the mask 33 by 120 degrees.
  • the defect detection device 1 drives the stepping motor 35 to rotate the mask 33 by 120 degrees.
  • the opening 36c overlaps the inspection object 2
  • the light intensity is measured again. In this case, since the green light is attenuated by the blue filter, the measured light intensity is equal to or less than the threshold.
  • the optical filters that transmit light having different wavelengths from each other are fixed at the positions that block the respective openings of the light shielding unit 30. Then, by measuring the light intensity of the inspection target 2 for each specific wavelength range, it is possible to determine the quality of the color of the surface of the inspection target 2. For example, the above-described example can be applied to a case where a product label 201 of a different color is attached to each product type. In this case, by determining whether the product label 201 of the correct color is affixed to the inspection object 2, it is possible to detect and prevent an incorrect application of the product label 201. Furthermore, it is possible to detect and prevent a case where a plurality of product labels 201 are stuck by mistake.
  • the defect detection device 1 fixes the optical filters that transmit light in different wavelength ranges at positions that close the plurality of openings of the light-shielding unit 30, so that the light on the inspection target surface of the inspection target 2 is fixed.
  • the method of measuring the light intensity for each specific wavelength range may be another method.
  • the light shielding unit 30 may be the same as that of the first embodiment, and the light receiving unit 10 may include a mechanism for switching and arranging the optical filter at a position that closes the condenser lens 12. By doing so, it is possible to measure the light intensity of the inspection object 2 for each specific wavelength range while keeping the structure of the light shielding unit 30 simple.
  • a photoelectric conversion circuit including a red filter, a photoelectric conversion circuit including a green filter, and a photoelectric conversion circuit including a blue filter may be provided, and the light intensity at each wavelength may be obtained without moving the filter. According to this method, the light intensity at a plurality of wavelengths can be measured in parallel, and the inspection can be sped up.
  • the light-shielding section 30 may be provided with a transmission-type color display panel, for example, a liquid crystal display element. By sequentially switching the display colors of the color display panel between red, green, and blue, the same function as the above-described light shielding unit 30 can be realized.
  • openings may be formed at relatively different positions with respect to the inspection object 2, and red, green, and blue filters may be arranged, respectively.
  • the reflection mirror 70 of the present embodiment is installed near the right side and the left side of the inspection target 2 arranged below the light receiving unit 10, the light emitting unit 20, and the mask 31.
  • the reflection mirror 70 is also installed near the front surface and the rear surface of the placed inspection object 2.
  • the reflection mirror 70 can irradiate the illumination light from the light emitting unit 20 to the right side, left side, front, and back of the inspection object 2 and receive the reflected light from the right side, left side, front, and back. It is installed at a position and an angle capable of propagating to the unit 10.
  • the opening 32 of the mask 31 has a shape and a size that expose the entire inspection target surface facing the light receiving unit 10 and each of the reflection mirrors 70.
  • the illumination light from the light emitting unit 20 is irradiated on the right side surface, left side surface, front surface, and rear surface of the inspection object 2 by the reflection mirror 70. Further, reflected light from the right side surface, left side surface, front surface, and rear surface of the inspection object 2 is propagated to the light receiving unit 10 by the reflection mirror 70.
  • the right side surface, the left side surface, the front surface, and the rear surface of the inspection object 2 are not only reflected light from the upper surface of the inspection object 2 but also reflected by each reflection mirror 70.
  • Light intensity of reflected light from the object can be measured. That is, the light intensity of the reflected light from the surface other than the bottom surface of the inspection target 2 can be measured at a time to determine the quality of the inspection target 2, and the number of measurements can be reduced.
  • the reflection mirror 70 of the defect detection device 1 may be a curved mirror 71 as shown in FIG. 15 or a polygon mirror 72 in FIG. If the curved mirror 71 or the polygon mirror 72 is used, the opening 32 of the mask 31 can be reduced, and the device size can be reduced. Further, the reflection mirror 70 does not have to be installed at all positions on the right side, the left side, the front side, and the rear side of the placed inspection object 2. It may be installed at any one, two, or three places of the right side, the left side, the front, and the back.
  • the guide 42 of the inspection table 40 may have a V-shaped notch block shape.
  • the inspection object 2 is held in a state of being inclined by 45 degrees.
  • the guide 42 functions as a supporter that defines an arrangement position and an arrangement angle.
  • the aperture 13 may be attached to the tip of the condenser lens 12 as shown in FIG.
  • the aperture 13 is a cylindrical body as shown in FIG. 19, and has a surface that hardly reflects light. It is desirable that the inner diameter D of the aperture 13 be equal to or larger than the diameter of the condenser lens 12 and be in a range of 1 to 1.5 times the diameter of the condenser lens 12.
  • the length H2 of the aperture is desirably about 1/3 of the distance H1 from the condenser lens 12 to the mask 31.
  • the aperture 13 can prevent light from the light emitting unit 20 or external light from reaching the photoelectric conversion circuit 11, so that the intensity of light other than the light of the measurement target reflected on the inspection target 2 is reduced. Therefore, the difference between the light intensity of the non-defective product and the light intensity of the defective product increases, and the accuracy of the determination is improved.
  • the light emitting unit 20 of the above-described embodiment is not limited to ring illumination, but may be, for example, surface illumination or line illumination using an LED (light emitting diode).
  • the inspection table 40 may be transported on a transport conveyor.
  • the inspection table 40 it is desirable that the inspection table 40 be made of a resin pallet.
  • the guide 42 provided on the inspection table 40 functions to prevent the conveyed inspection object 2 from swaying, falling, and the like.
  • the output unit 60 includes the liquid crystal display 61, the display lamp 62, and the speaker 63.
  • an optical filter such as a ⁇ / 2 plate, a ⁇ / 4 plate, a wavelength cut filter, or the like is provided at a position where the opening 32 of the mask 31 or the opening 34 of the mask 33 is closed. May be attached. This makes it easy to limit the wavelength of the light to be detected to a wavelength at which the difference between the light intensities of the non-defective product and the defective product can be easily extracted.
  • the stepping motor 35 rotates the light shielding unit 30 by an intermittent operation, and is an example of the rotation driving unit described in the claims.
  • the defect detection device 1 can be applied to the determination of the quality of the viewpoint such as whether the inspection target surface of the inspection target object 2 is sufficiently polished or the coating is properly performed.
  • the side of the light receiving unit 10 is set to the upper side, and the side of the inspection table 40 is set to the lower side, but is not limited thereto.
  • the guide 42 can hold the inspection object 2, for example, the guide 42 may be upside down or sideways.
  • the inspection object 2 is an example of a rectangular parallelepiped, but is not limited to this.
  • the inspection target 2 may have any shape as long as the arrangement position can be defined by the guide 42 of the inspection table 40. That is, the guide 42 is formed on the inspection table 40 according to the shape of the inspection object 2.
  • the flowchart of the determination process illustrated in FIG. 5 described in the first embodiment is merely an example of the determination process.
  • this process need not be performed.
  • whether to omit some processing may be determined based on a trade-off between determination accuracy and processing speed.
  • the determination unit 50 and the output unit 60 according to the above-described embodiment can be realized using a general computer without using a dedicated device.
  • the determination unit 50 and the output unit 60 that execute the above-described processing may be configured by installing the program for executing any of the above-described programs into the computer from a recording medium that stores the program.
  • the determination unit 50 and the output unit 60 may be configured such that a plurality of servers, computers, and the like operate in cooperation, or a dedicated device and a server, a computer, and the like operate in cooperation.
  • the method of supplying the program to the computer is arbitrary.
  • the information may be supplied via a communication line, a communication network, a communication system, or the like.
  • OS Operating System
  • a part other than the functions provided by the OS may be provided by a program.
  • Embodiment 2 and Embodiment 3 may be combined.
  • 1 defect detection device 1 defect detection device, 2 inspection object, 10 light receiving unit, 11 photoelectric conversion circuit, 12 condenser lens, 13 aperture, 20 light emitting unit, 30 light shielding unit, 31 33 mask, 32, 34, 34a, 34b, 34c, 34d, 36, 36a, 36b, 36c opening, 35 stepping motor, 37 liquid crystal panel, 38a, 38b, 38c, 38d display area, 40 inspection table, 41 inspection table body, 42 guide, 50 determination unit, 51 processor, 52 memory , 60 output unit, 61 liquid crystal display, 62 indicator light, 63 speaker, 70 reflection mirror, 71 curved mirror, 72 polygon mirror, 201 product label, 202 body.

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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

不良検出装置および不良検出方法
　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。

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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