JP2005010039A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】展開外周面の軸心方向端部を基準としても当該軸心方向端部にある欠陥を検出できるようにする。
【解決手段】搬送方向の軸心まわりに回転しながら搬送される円柱状の検査対象物Ｗの外観検査装置１であって、回転している検査対象物Ｗの外周面を撮像して、当該検査対象物Ｗの展開外周面２０の画像を得る撮像部２と、前記撮像部２によって得た画像中の展開外周面２０を、所定の基準位置を基準とした一定の範囲を走査して外観検査処理を行う処理部４と、を備え、前記処理部４は、前記展開外周面２０の軸心方向端部２５ａの局所変動が緩和された軸心方向端部の近似線ｆ（ｙｎ）を前記基準位置として設定可能とされている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外観検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
外観検査装置としては、円柱状の検査対象物を所定の位置で回転させながら外周面をカメラで撮像し、撮像した画像を処理して検査対象物の傷を検査するものがあり、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３３５１５０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
検査対象物を所定の位置において検査する場合、多くの検査対象物を検査する場合、検査に時間がかかる。そこで、本出願人らは、検査対象物を回転させながら搬送して検査時間の短縮を図ることを先の出願（特願２００２−５１７７８号）で提案している。
【０００５】
回転しながら搬送されている検査対象物の外周面を撮像すると、その画像中の検査対象物の外周面は、展開状の像となり、しかも軸心方向両端部が傾きを持つ。このような画像から検査対象である展開外周面の範囲を決定するには、展開外周面の軸心方向両端部の一方の端部を基準とし、この軸心方向端部から所定の軸心方向幅分を検査対象範囲とすることが考えられる。
【０００６】
しかし、一方の軸心方向端部を基準とすると、この一方の軸心方向端部自体に欠陥などがあっても、欠陥した形状をそのまま基準として使うことになり、基準とした一方の軸心方向端部に欠陥があっても、それが検出されることがない。
しかも、一方の軸心方向端部に欠陥があっても、それを基準として、所定の軸心方向幅を検査するため検査対象範囲が乱れ、他方の軸心方向端部に欠陥がなくても欠陥であると判定してしまうおそれがある。つまり、本来の欠陥個所とは異なる位置を欠陥と判定することになって欠陥の原因究明が困難となる。
そこで、本発明は、展開外周面の軸心方向端部を基準としても当該軸心方向端部にある欠陥を検出できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、搬送方向の軸心まわりに回転しながら搬送される円柱状の検査対象物の外観検査装置であって、回転している検査対象物の外周面を撮像して、当該検査対象物の展開外周面の画像を得る撮像部と、前記撮像部によって得た画像中の展開外周面を、所定の基準位置を基準とした一定の範囲を走査して外観検査処理を行う処理部と、を備え、前記処理部は、前記展開外周面の軸心方向端部の局所変動が緩和された軸心方向端部の近似線を前記基準位置として設定可能とされていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、検査対象物の軸心方向端部に欠陥があって、展開外周面の軸心方向端部の位置に局所的変動があっても、その局所的変動が緩和された近似線を基準位置として展開外周面の走査が行われるため、当該軸心方向端部にある欠陥を確実に検出できる。
【０００９】
前記近似線は、軸心方向端部に近似する一次直線として算出されるのが好ましい。この場合、近似線を容易に算出することができる。
【００１０】
また、前記軸心方向端部と当該軸心方向端部に基づき算出された前記近似線との誤差が、許容値よりも大きい場合には、軸心方向端部の位置が前記基準位置として設定されるのが好ましい。軸心方向端部と近似線との誤差が大きくなってしまう場合には、近似線を用いずに、軸心方向端部の位置をそのまま用いることで、検査範囲が大きく乱れることを防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、外観検査装置１は、搬送されている検査対象物（以下、「ワーク」という）Ｗを撮像する撮像部２と、撮像部２による撮像範囲におけるワークＷへ光を照射する照明部３と、撮像部２からの画像の取り込み処理及び画像処理等を行う処理部４と、を備えている。
【００１２】
また、外観検査装置１は、ワークＷを撮像部２による撮像範囲へ送る搬送部５と、撮像範囲にあるワークＷを回転させる回転部６と、を備えている。ワークＷは、搬送部５及び回転部６によって、複数個が軸心方向Ｘに整列した状態で軸心方向Ｘと平行な搬送方向Ａに送られながら軸心回りに回転する。
【００１３】
搬送部５は、回転部６の上流側に位置しており、ワークＷを下流側の回転部６側へ送り出すものである。この搬送部５は、ワーク搬送ベルト８と、ワーク押出ローラ９とを具備しており、整列した複数のワークＷの下側に配置された搬送ベルト８と、ワークＷの上側に配置された押出ローラ９と、でワークＷを挟み込むように配置されている。両者８，９の回転によって、軸心方向Ｘに整列したワークＷは、撮像部２による撮像範囲へ向けて搬送方向Ａ側へ送り出され、撮像範囲を通り抜ける。すなわち、この外観検査装置１は、スルーフィード方式となっている。なお、搬送部５は、左右からワークＷを挟み込んで回転することによってワークＷを送り出すものであってもよく、その具体的構成は限定されない。
【００１４】
この搬送部５は、ワークＷを止めることなく、ほぼ一定の速度で連続的に送る。したがって、ワークＷが撮像部２の撮像範囲に来ても、ワークＷは停止せず、常時移動して撮像範囲を通り抜ける。このため、ワークＷは撮像範囲を次々に通過して効率よく検査をすることができる。
【００１５】
回転部６は、搬送部５から送られてきたワークＷを軸心Ｘ回りに回転させるものであり、軸心がワークＷの軸心方向Ｘと同方向に向けられた一対のワーク回転ローラ１０，１０を備えている。一対の回転ローラ１０，１０は、水平方向に並置されており、同方向に回転駆動される。ワークＷは、搬送部５によって一対の回転ローラ１０，１０上に押し出され、回転ローラ１０，１０の回転によって所定方向に回転する。また、回転ローラ１０，１０上に押し出されたワークＷは、後方のワークＷによって搬送方向Ａに押されることで、回転ローラ１０，１０上を搬送方向Ａに移動する。すなわち、ワークＷは、回転部６において、軸心回りに回転しながら搬送方向Ａに移動する。
なお、本実施形態では、搬送部５と回転部とを別々の機構によって構成したが、ワークＷの搬送機能と回転機能とを一体化した単一の機構によって構成してもよい。
【００１６】
前記撮像部２は、回転しながら搬送されているワークＷを撮像できるように、回転部６の上方に配置されている。この撮像部２は、ラインセンサカメラによって構成されており、撮像時のカメラ走査方向がＸ方向に一致するように設けられ、ワークＷの頂部付近のＸ方向の線画像を取得する走査を行う。Ｘ方向の走査は、繰り返し行われるため、ワークＷの回転に伴い、撮像部２はワークＷの周方向に異なる位置を走査する。したがって、ワークＷが１回転するとワークＷ外周面を展開した２次元画像が得られる。なお、ワークＷが、Ｘ方向へ移動することなく回転だけしている場合には、展開外周面は矩形状となるが、回転とともにＸ方向へ移動している場合、展開外周面はＸ方向へ傾いたものとなる。
【００１７】
外観検査装置１は、撮像部２による撮像タイミング取得するためのタイミング取得部としてワーク間検出部１２を備えている。ワーク間検出部１２は、撮像部２よりも搬送方向Ａ後方側に配置されており、検出位置１３を通過するワーク隙間部を検知するための接触センサや光センサなどで構成される。この検出位置１３をワーク隙間部が通過すると、ワーク間検出部１２は、処理部４に対してワーク間を検出したことを示す検出信号を出力する。ワーク間を検出することで、ワーク１個分の移動時間ごとのタイミングが得られ、ワークＷの移動速度が変化しても、常にワーク１個分移動時間に相当するタイミングが得られる。なお、前記タイミングは、撮像部２によって得られた画像に基づいてワーク間位置を検出することで取得してもよい。
【００１８】
図２は、外観検査処理の際に、撮像された画像を示している。撮像の際には、複数のワークＷが搬送方向に並んで連続的に搬送され、軸心回りに回転している。撮像で得られた画像は、ワークＷのほぼ一回転分の画像である。図２において、白抜きの範囲２０はワークＷの展開外周面であり、中央の白抜き範囲２０の左右両側にある範囲２１はワークＷ間のワーク隙間部である。この画像には、検査対象となるワークＷだけでなく、搬送方向の前後に隣接する他のワークＷの展開外周面２０，２０の一部も映っている。
【００１９】
画像において、展開外周面２０は明るく映っているが、ワーク隙間部２１は暗く映っており、この明暗差によって、展開外周面２０の軸心方向端部（展開外周面と隙間部２１との境界）２５ａを検出することができる。図２の画像は、ワーク搬送中に撮像したものであるため、軸方向端部２５ａが傾いている。つまり、図２において右から左に向かう方向が搬送方向であり、上側が時間的に早い位置であり、下側に行くほど搬送方向（左方）に外周面の位置がずれている。このずれの分だけ、軸心方向両端部２５ａ，２５ｂは、傾いており、傾斜端部となっている。なお、図２におけるｘ，ｙ座標は、図１のＸ，Ｙ方向と一致している。
【００２０】
図３〜図５は、外観検査処理のための走査基準位置を設定するための処理を示している。外観検査処理は、走査基準位置を基準として、画像の一定の範囲を走査することによって行うため、初期処理として走査基準位置を設定する必要がある。走査基準位置は、傾斜端部２５ａの位置にほぼ一致するが、軸方向端部２５ａ自体の欠陥を検出するため、走査基準位置としては軸方向端部２５ａの近似線が用いられる。
【００２１】
ここで、傾斜端部２５ａの傾きは、ワークＷの搬送速度が変化すると変化する。また、傾斜端部２５ａの位置は、ワークＷが撮像されるタイミングによって、ｘ方向に変動する。傾斜端部２５ａが変化すると、検査対象である展開外周面２０の位置・形状も変化することになる。このように、位置・形状が変化することがある展開外周面２０であっても、走査基準位置を傾斜端部２５ａに基づいて決定し、走査基準位置から一定の範囲を走査することで、展開外周面２０の範囲を確実に検査することができる。
【００２２】
図３に示すように、走査基準位置を設定するには、まず、走査基準配列ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］に傾斜端部２５ａの位置を格納する（ステップＳ１）。走査基準配列ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］は、１次元配列であり、ｙｎは図２のｙ座標を示し、配列値ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］として、ｙ座標がｙｎのときのｘ座標が格納される。図４に示すように、傾斜端部２５ａの座標は、傾斜端部２５ａに欠損などの欠陥３０があれば、欠陥形状をそのまま反映し、傾斜端部２５ａの位置に欠陥による局所的な変動が生じている。なお、図４及び図５においては、簡略化のためワーク隙間部２１が省略されている。
【００２３】
続いて、走査基準配列ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］に格納された傾斜端部２５ａの位置に基づいて、傾斜端部２５ａの欠陥による局所的変動を緩和した近似線（一次直線）ｆ（ｙｎ）の算出が行われる（ステップＳ２）。この近似線ｆ（ｙｎ）は、ｘ座標値を示している。近似線ｆ（ｙｎ）は、例えば、傾斜端部２５ａの任意の２点を通る直線として算出される。より具体的には、走査基準配列の最初の値ａｒｒ＿ｘ［０］で示される点と、最後の値ａｒｒ＿ｘ［ｙｍａｘ］で示される点とを通る直線として算出される。
また、最初の値ａｒｒ＿ｘ［０］に代えて、最初から２０番目までの値ａｒｒ＿ｘ［０］〜ａｒｒ＿ｘ［１９］の最小値、最大値、又は平均値を採用してもよい。さらに、最後の値ａｒｒ＿ｘ［ｙｍａｘ］に代えて、最後から２０番目までの値ａｒｒ＿ｘ［ｙｍａｘ−１９］〜ａｒｒ＿ｘ［ｙｍａｘ］の最小値、最大値、又は平均値を採用してもよい。このようにすることで、近似線の正確性がより向上する。
【００２４】
次に、走査基準配列ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］と、近似線ｆ（ｙｎ）との比較を行う（ステップＳ３）。この比較は、ｙｎ：０〜ｙｍａｘの各点（画素）ごとに行われる。ある値ｙｎについて、走査基準配列値ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］と近似線ｆ（ｙｎ）との（ｘ方向の）差がｅ画素以下あれば、カウント数Ｃが増加する。なお、ｅの値は、例えば２〜３程度である。
走査基準配列ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］と近似線ｆ（ｙｎ）とが一致しているほど、カウント数Ｃは大きくなり、異なればカウント数Ｃは小さくなる。
【００２５】
さらに、カウント数Ｃに基づき、走査基準配列ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］と近似線ｆ（ｙｎ）との差がしきい値を超えるか否かの判定を行う（ステップＳ４）。つまり、走査基準配列ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］と近似線ｆ（ｙｎ）との差がｅ画素以内である部分がＴ［％］以上である場合、両者は、ほぼ一致しており、軸心方向端部２５ａ（走査基準配列値ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］）は良好な直線性を持っていると判定できる。なお、Ｔの値は、例えば９７〜９８程度である。なお、欠陥部分を原因とする走査基準配列ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］と近似線ｆ（ｙｎ）との不一致は、わずかな範囲にしか生じないため、ステップＳ３，Ｓ４での判定にはほとんど影響しない。
【００２６】
軸心方向端部２５ａ（走査基準配列値ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］）が良好な直線性を持っている場合には、直線によって近似した近似線ｆ（ｙｎ）は、軸心方向端部２５ａに対して、局所変動が緩和された優れた近似性を持っているものと評価でき、直線ｆ（ｙｎ）の値が走査基準配列ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］に代入される（ステップＳ５）。
軸心方向端部２５ａは、搬送速度が変動せず一定していれば、ほぼ直線的になる。したがって、通常のケースでは、ワーク搬送速度は一定であるため、ほとんどの場合、近似線ｆ（ｙｎ）が走査基準配列ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］に代入される。
【００２７】
一方、走査基準配列ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］と近似線ｆ（ｙｎ）との差がｅ画素以内である部分がＴ［％］未満である場合には、近似線ｆ（ｙｎ）は、軸心方向端部２５ａに対する誤差が許容値よりも大きく、軸心方向端部２５ａへの近似性が低いものと評価できる。この場合、直線ｆ（ｙｎ）の走査基準配列ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］への代入は行われない。つまり、走査基準配列ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］には、軸心方向端部２５ａの位置が格納されたままになる。このようなケースは、図６に示すように、搬送速度の変動によって軸心方向端部２５ａが、曲線となっている場合等であり、この場合、直線として算出された近似線ｆ（ｙｎ）は、軸心方向端部２５ａとの近似性が低いため、基準としては用いずに、軸心方向端部２５ａを基準として用いる。
【００２８】
展開外周面２０に対する外観検査処理は、走査基準配列ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］を基準としてｘ方向に所定範囲Ｗ１（＝ワークＷの軸心方向長さ）走査することによって行われる。図５に示すように、走査基準配列ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］の値が近似線ｆ（ｙｎ）の値である場合、軸心方向端部２５ａにある欠陥３０は、その軸心方向端部２５ａにある欠陥として検出することができる。したがって、欠陥個所を正確に検出することができる。
これに対し、走査基準配列ａｒｒ＿ｘ［ｙｎ］の値が軸心方向端部２５ａの位置を示している場合、当該軸心方向端部２５ａにある欠陥３０を含んだ位置が、走査基準となるため、当該軸心方向端部２５ａに欠陥３０があるとは判定されない。そればかりか、欠陥３０の位置から走査範囲Ｗ１離れた位置が、他方の軸心方向端部２５ｂの位置と一致しないため、本来欠陥のない他方の軸心方向端部２５ｂに欠陥があると判定される結果を招く。このような問題に対し、本実施形態では、近似線ｆ（ｙｎ）を基準に用いているので、欠陥３０の位置を正確に検出できる。
【００２９】
図６のように、軸心方向端部２５ａが曲線である場合、近似線ｆ（ｙｎ）を基準として用いると、近似線ｆ（ｙｎ）は軸心方向端部２５ａをうまく近似していないため、軸心方向端部２５ａに欠陥がなくても欠陥があると判定してしまう。このように軸心方向端部２５ａの直線性が低い場合には、軸心方向端部２５ａ自体を基準として用いて、欠陥がないのに欠陥があるとする誤検出を防止している。前述のように軸心方向端部２５ａ自体を基準として用いると、欠陥の位置が正確にわからないが、欠陥があれば位置の正確性はともかく欠陥を検出できることから、ここでは誤検出防止が優先されている。
【００３０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、軸心方向端部２５ａに基づき近似線を決定したが、他方の軸心方向端部２５ｂに基づいてもよい。また、近似線は、直線だけでなく、曲線であってもよく、特に、軸心方向端部が曲線である場合に、局所変動が緩和された曲線の近似線を基準位置とすることで、より正確性が向上する。
また、外観検査処理の際の走査範囲は、基準位置から展開外周面の全範囲であってもよいし、基準位置に基づき展開外周面の一部範囲だけであってもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、検査対象物の軸心方向端部に欠陥があって、展開外周面の軸心方向端部の位置に局所的変動があっても、その局所的変動が緩和された近似線を基準位置として展開外周面の走査が行われるため、当該軸心方向端部にある欠陥を確実に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】外観検査装置の模式図である。
【図２】外観検査時のワーク画像である。
【図３】走査基準配列設定処理のフローチャートである。
【図４】軸心方向端部に欠陥のあるワーク画像である。
【図５】軸心方向端部の近似直線を示す図である。
【図６】軸心方向端部が曲線である場合の近似直線を示す図である。
【符号の説明】
１ 外観検査装置
２ 撮像部
４ 処理部
２０ 展開外周面
２５ａ 軸心方向端部
ｆ（ｙｎ） 近似線

Claims (3)

1. 搬送方向の軸心まわりに回転しながら搬送される円柱状の検査対象物の外観検査装置であって、
   回転している検査対象物の外周面を撮像して、当該検査対象物の展開外周面の画像を得る撮像部と、
   前記撮像部によって得た画像中の展開外周面を、所定の基準位置を基準とした一定の範囲を走査して外観検査処理を行う処理部と、
   を備え、
   前記処理部は、前記展開外周面の軸心方向端部の局所変動が緩和された軸心方向端部の近似線を前記基準位置として設定可能とされていることを特徴とする外観検査装置。
2. 前記近似線は、軸心方向端部に近似する一次直線として算出されることを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
3. 前記軸心方向端部と当該軸心方向端部に基づき算出された前記近似線との誤差が、許容値よりも大きい場合には、軸心方向端部の位置が前記基準位置として設定されることを特徴とする請求項１又は２記載の外観検査装置。

Images