JP2009168615A - 外観検査装置及び外観検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】凹凸を備えた３次元形状の被検査体を正確に検査できる外観検査装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る外観検査装置１０は、３次元形状の被検査体としてのワーク２０を画像化する１次元画像化部１１と、被検査体２０から出射した光を入射し、入射した光を収束させるように出射する第１レンズ１２と、第１レンズ１２と１次元画像化部１１との間に配置され、第１レンズ１２からの光を結像する第２レンズ１４と、を備えており、被検査体２０から出て第１レンズ１２に入射する光束の主光線が、第１レンズ１２の光軸に対して平行であり、１次元画像化部１１は、被検査体２０からの上記主光線を含む出射光を、第１レンズ１２及び第２レンズ１４を介して入射して画像化する。
【選択図】図２

Description

本発明は、外観検査装置及び外観検査方法に関する。特に、本発明は、凹凸を備えた３次元形状を有する被検査体の外観を検査する外観検査装置及び外観検査方法に関する。

従来、製品又は部品等の被検査体の外観を検査するために外観検査装置が用いられている。この種の外観検査装置は、カメラ等を有しており、例えば、製品又は部品等の外観をカメラにより撮影し、その撮影した画像に基づいて、良品又は不良品の良否判定が行われる。

被検査体は、２次元形状を有する場合もあるが、凹凸を備えた３次元形状を有する場合もある。被検査体が３次元形状を有し、凹凸を有する場合には、被検査体に影の部分が生じたり、又は、凸部に遮られてカメラに撮影されない部分が生じる場合がある。

例えば、特許文献１又は２には、被検査体を照らす照明部の構成を工夫し、被検査体に平行光を照射する外観検査装置が開示されている。

しかし、特許文献１又は２に記載の外観検査装置の例では、図１に示すように、カメラ及びレンズの画角に起因して、被検査体の凸部に遮られてカメラに撮影されない部分が生じるという問題点がある。

図１（ａ）は、従来の例による外観検査装置を用いた検査の要部を説明する図である。図１（ａ）に示す外観検査装置は、カメラ１１１が、結像用のレンズ１１４を介して、被検査体１２０の外観を撮影する。

カメラ１１１は、レンズ１１４を介して、光軸Ｌの周囲に画角αを有しており、図１（ａ）に示すように、この画角内に配置された被検査体１２０を撮影することができる。図１（ａ）の例では、一対の被検査体１２０，１２０が、画角内の左右両端近傍に配置されている。

被検査体１２０は、中央に凹部を有し、該凹部の両側に凸部が形成された３次元形状を有している。

図１（ｂ）には、被検査体１２０からカメラ１１１に向かって、光軸Ｌに対して斜めに進行する主光線の向きを矢印で示している。被検査体１２０からの反射光は、レンズ１１４を介して、カメラ１１１において結像して、画像化される。

しかし、図１（ｂ）に示すように、被検査体１２０における凹部の一部の領域Ｑからの反射光が、凸部に遮蔽されて、レンズ１１４を介して、カメラ１１１において結像しない場合がある。

図１（ｃ）に示すように、カメラ１１１により撮影された画像には、被検査体１２０の凸部の内側の領域Ｑ１が撮影されているが、一方、凹部の一部の領域Ｑは撮影されていない。

従って、被検査体１２０の領域Ｑの部分に不具合があったとしても、図１に示す外観検査装置では、被検査体１２０の良否判定を誤るおそれがある。

また、図１（ａ）に示す例の外観検査装置では、カメラ１１１の画角には、所定の範囲があり、この範囲内における被検査体１２０を配置する位置によって、上記領域Ｑが変化してしまうという問題点もある。即ち、被検査体を配置する位置によって、外観検査装置の良否判定の精度も異なってしまうことになる。

特許第３１７０５９８号公報 特許第３５８０４９３号公報

本発明は、上記問題点を解決することを課題とし、３次元形状の被検査体を検査できる外観検査装置及び外観検査方法を提供することを目的とする。また、本発明は、凹凸を備えた３次元形状を有する被検査体を正確に検査できる外観検査装置及び外観検査方法を提供することを目的とする。更に、本発明は、３次元形状の被検査体の配置位置の影響を受けずに、被検査体を正確に検査できる外観検査装置及び外観検査方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、３次元形状の被検査体（２０）を画像化する１次元画像化部（１１）と、被検査体（２０）から出射した光を入射し、入射した光を収束させるように出射する第１レンズ（１２）と、上記第１レンズ（１２）と上記１次元画像化部（１１）との間に配置され、上記第１レンズ（１２）からの光を結像する第２レンズ（１４）と、を備えており、被検査体（２０）から出て上記第１レンズ（１２）に入射する光束の主光線が、上記第１レンズ（１２）の光軸に対して平行であり、上記１次元画像化部（１１）は、被検査体（２０）からの上記主光線を含む出射光を、上記第１レンズ（１２）及び上記第２レンズ（１４）を介して入射して画像化することを特徴とする。

これにより、凹凸を備えた３次元形状を有する被検査体を正確に検査できる。また、３次元形状の被検査体の配置位置の影響を受けずに、被検査体を正確に検査できる。更に、１次元画像化部を用いることにより、光軸の調整が容易となると共に、画像化部の寸法を低減し、且つ、装置の製造コストを低減できる。更にまた、高分解能を有する画像化部を入手し易くなる。

請求項２に記載の発明は、上記第１レンズ（１２）がフレネルレンズであることが好ましい。

これにより、第１レンズの寸法、重量及びコストを低減できる。

請求項３に記載の発明は、上記１次元画像化部（１１）が、複数の画像化素子が直線状に配列した構成を有しており、上記第１レンズ（１２）は縦長であり、上記第１レンズ（１２）の長手方向が、上記１次元画像化部（１１）における上記複数の画像化素子の上記配列方向と一致していることが好ましい。

これにより、第１レンズのたわみが小さくなり、このたわみの影響による、１次元画像化部により撮影された画像の歪みが小さくなる。

請求項４に記載の発明は、上記第１レンズ（１２）の長手方向の長さが、上記外観検査装置（１０）に載置された被検査体（２０）の被検査部位における上記長手方向の長さよりも大きいことが好ましい。

これにより、３次元形状の被検査体の配置位置の影響を受けずに、被検査体の上記長手方向の被検査部位を確実に検査できる。

請求項５に記載の発明は、一対の縦長の照明部（１３，１３）を備えており、上記一対の照明部（１３，１３）は、その長手方向を、上記第１レンズ（１２）の上記長手方向と一致させて、被検査体（２０）を斜め上方から照射するように、上記第１レンズ（１２）と被検査体（２０）との間に配置されていることが好ましい。

これにより、被検査体を均一に照らすことができるので、凹凸を備えた３次元形状を有する被検査体を一層正確に検査できる。

請求項６に記載の発明は、被検査体（２０）を載置して搬送する搬送部（１５）を備えており、上記搬送部（１５）は、被検査体（２０）を、上記複数の画像化素子の配列方向と交差する方向に向かって搬送し、上記１次元画像化部（１１）は、搬送される被検査体（２０）を連続して画像化することが好ましい。

これにより、搬送部により搬送される被検査体の短冊状の画像を、１次元画像化部が連続して撮影することができる。

請求項７に記載の発明は、上記１次元画像化部（１１）の光軸と、上記第１レンズ（１２）の上記光軸とが一致していることが好ましい。

これにより、少ない光学要素のみで外観検査装置を構成することができる。

また、請求項８に記載の発明は、３次元形状の被検査体（２０）から出射した光を入射し、入射した光を収束させるように出射する第１レンズ（１２）に、被検査体（２０）から出て上記第１レンズ（１２）に入射する光束の主光線が上記第１レンズ（１２）の光軸に対して平行である、被検査体（２０）からの出射光を入射し、上記第１レンズ（１２）から出射した光を、結像用の第２レンズ（１４）に入射し、上記第２レンズ（１４）が出射した光を、１次元画像化部（１１）に入射し、上記１次元画像化部（１１）が入射した光を画像化し、上記１次元画像化部（１１）が画像化した画像を用いて被検査体（２０）の良否を判定することを特徴とする。

これにより、請求項１と同様の効果が得られる。

また、請求項９に記載の発明は、上記１次元画像化部（１１）が画像化した短冊状の複数の画像から被検査体（２０）の全体を表わす合成画像を作成し、この合成画像を用いて、被検査体（２０）の良否を判定することが好ましい。

これにより、被検査体の全体を１つの画像に画像化して、被検査体の良否を判定できる。

上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の外観検査装置を、その好ましい一実施形態に基づいて、図面を参照しながら説明する。

本実施形態の外観検査装置１０（以下、単に本装置１０ともいう）は、図２（ａ）に示すように、３次元形状の被検査体としてのワーク２０を画像化する１次元画像化部１１と、被検査体２０から出射した光を入射し、入射した光を収束させるように出射する第１レンズ１２と、第１レンズ１２と１次元画像化部１１との間に配置され、第１レンズ１２からの光を結像する第２レンズ１４と、を備えている。また、本装置１０では、被検査体２０から出て第１レンズ１２に入射する光束の主光線が、第１レンズ１２の光軸に対して平行であり、１次元画像化部１１は、被検査体２０からの上記主光線を含む出射光を、第１レンズ１２及び第２レンズ１４を介して入射して画像化する。

ここで、被検査体２０からの上記主光線を含む出射光は、外部照明の光を被検査体２０が反射して出射する反射光、及び、透明な被検査体２０を透過して出射される透過光を含む意味である。

本装置１０では、１次元画像化部１１の光軸と、第１レンズ１２の上記光軸とが一致している。第１レンズ１２及び第２レンズ１４は、ワーク２０を１次元画像化部１１に結像する結像系を構成している。

また、本装置１０は、ワーク２０を照らす一対の照明部１３，１３と、第１レンズ１２と１次元画像化部１１との間の光路に配置されて、上記光軸方向の前後に移動させ１次元画像化部１１に焦点を合わせて結像するための第２レンズ１４と、ワーク２０を載置して搬送する搬送部１５と、１次元画像化部１１が出力する画像信号を入力し画像処理を行い、ワーク２０の良否判定を行う画像処理部１６と、画像処理部１６の出力を表示する表示部１７と、を備えている。画像処理部１６は、図示しない制御部を備えており、この制御部は、本装置１０の各構成要素の制御を行う。

本装置１０の検査対象であるワーク２０は、図２（ａ）に示すように、凹凸を備えた３次元形状を有している。このワーク２０は、不透明な物質から構成されている。本装置１０では、ワーク２０の検査項目が、ワーク２０の外観全体でも良いし、ワーク２０の一部分又は複数の部分の外観であっても良い。また、ワーク２０が、複数の部品が組み立てられて構成されている場合には、本装置１０の検査項目として、例えば、ワーク２０の組み立てに用いられるボルト又はコネクタ等の接合部品の配置又は有無であっても良い。

ワーク２０は、図２及び図３に示すように、中央に凹部を有し、該凹部の両側に凸部が形成された３次元形状を有している。

以下、本装置１０について、更に説明する。

まず、１次元画像化部１１について以下に説明する。１次元画像化部１１は、ワーク２０を短冊状に部分的に撮影して画像化する。１次元画像化部１１は、複数の画像化素子が直線状に配列した構成を有しており、いわゆるラインセンサカメラである。各画像化素子は、入射した光を電気信号に変換して画像信号を出力するので、１次元画像化部１１は、１走査ごとに１つの短冊状の画像を撮影し、この画像信号を画像処理部１６に出力する。詳しくは後述するが、１次元画像化部１１は、搬送部１５により搬送されるワーク２０を連続して画像化し、複数の短冊状の画像を撮影する。１次元画像化部１１は、上記制御部により制御されている。

１次元画像化部１１の上記画像化素子の数は、ワーク２０の良否判定に求められる分解能に応じて、適宜選択されることが好ましい。上記画像化素子の数としては、例えば、５０００〜１００００個の範囲から選択することができる。

１次元画像化部１１は、上記画像化素子の配列の向きが、搬送部１５におけるワーク２０の搬送方向と直交する向きと一致するように配置されている。ここで、直交するとは、正確に直交する状態及びほぼ直交する状態とを含む意味である。

上記画像化素子としては、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ素子等を用いることができる。１次元画像化部１１は、モノクロ画像又はカラー画像を画像化するタイプの何れのものを用いても良い。

次に、第１レンズ１２について以下に説明する。第１レンズ１２は、光軸に平行な光を入射して、入射した光を収束するように出射するレンズであり、いわゆる凸レンズである。第１レンズは、その光軸を１次元画像化部１１の光軸と一致させて、ワーク２０と１次元画像化部１１との間に配置されている。

ここで、第１レンズ１２の光軸に平行な光とは、第１レンズ１２に向かって、該光軸の向きと一致する方向に進行する光のことである。

本装置１０では、第１レンズ１２は、具体的にはフレネルレンズである。このフレネルレンズは、図３（ａ）に示すように、凸レンズを同心円状に切り厚みを低減して形成されており、その断面形状はのこぎり状となっている。

図２（ａ）に示すように、第１レンズ１２は縦長矩形の板形状であり、第１レンズ１２の長手方向が、１次元画像化部１１における画像化素子の上記配列方向と一致している。また、第１レンズ１２の長手方向は、搬送部１５におけるワーク２０の搬送方向と直交する向きである。ここで、直交するとは、正確に直交する状態及びほぼ直交する状態とを含む意味である。

そして、第１レンズ１２における長手方向の何れかの位置から出射した光は、第２レンズ１４を介して、全て１次元画像化部１１に入射するように、本装置１０の各構成要素が配置されている。

第１レンズ１２の長手方向の長さは、本装置１０の搬送部１５に載置されたワーク２０の被検査部位における該長手方向の長さよりも大きいことが好ましい。つまり、ワーク２０は、搬送部１５に載置された時に、ワーク２０の被検査部位の搬送方向と直交する方向の寸法が、即ち、第１レンズ１２の長手方向の寸法が、第１レンズ１２の長手方向の長さよりも小さいことが好ましい。

このような構成により、本装置１０では、搬送部１５に載置されたワーク２０が、その第１レンズ１２の上記長手方向については、全て１次元画像化部１１により撮影することもできる。

次に、一対の照明部１３，１３について以下に説明する。一対の照明部１３，１３それぞれは、図２（ａ）に示すように、縦長矩形の板形状を有する。照明部１３は、ワーク２０側を向いた面に、光源が照明部１３の長手方向に直線状に配列されている。光源の列は、１つでも良いし、複数配置しても良い。照明部１３は、例えば、複数のＬＥＤを照明部１３の長手方向に配置して構成することができる。

一対の照明部１３，１３は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、その長手方向を、第１レンズ１２の上記長手方向と一致させて、ワーク２０を斜め上方から照射するように、第１レンズ１２とワーク２０との間に配置されている。一対の照明部１３，１３それぞれは、互いに平行に配置されている。本装置１０では、ワーク２０からの上記出射光として、照明部による光をワーク２０が反射する反射光を用いている。

一対の照明部１３，１３は、図２（ｂ）に示すように、少なくとも、光軸Ｌの方向に第１レンズ１２を射影したワーク２０上の領域Ｐを均一に照らすことが好ましい。図２（ｂ）は、ワーク２０の搬送方向と直交する向きに、一対の照明部１３，１３等を見た、本装置１０の部分側面図である。

本装置１０では、領域Ｐにおいて、ワーク２０の表面における何れの点も、上記結像系において、１次元画像化部１１に結像するように配置されている。

図２（ｂ）に示すように、一対の照明部１３，１３は、光源がワーク２０を照らすように下向きに向けてワーク２０を斜め上方から照射するように配置されている。

また、一対の照明部１３，１３は、第１レンズ１２を介して、１次元画像化部１１の視野を遮らないように、第１レンズ１２の幅方向の長さよりも大きい間隔をあけて配置されている。ここで、第１レンズ１２の幅方向は、第１レンズの長手方向と直行する方向である。

次に、第２レンズ１４について以下に説明する。第２レンズ１４は、その光軸を、１次元画像化部１１及び第１レンズ１２の光軸と一致させて配置されている。第２レンズ１４は、上記光軸上を前後に移動させて、ワーク２０に焦点を合わせる。

ワーク２０は、例えば、図２（ａ）及び図３に示すように、３次元形状の凹凸を備えており、その高さに合わせて焦点を合わせる必要がある。本装置１０では、第２レンズ１４の位置を調整することにより、ワーク２０の検査したい部位に焦点を合わすことができる。

上記第２レンズ１４は、１枚のレンズを用いても良いが、収差を補正するために複数のレンズが組み合わせられて構成された複合レンズを用いても良い。また、第２レンズ１４に絞りを配置しても良い。また、絞りは、第１レンズ１２と第２レンズ１４との間か、又は、第２レンズ１４と１次元画像化部１１との間に配置しても良い。

次に、搬送部１５について以下に説明する。搬送部１５は、図２（ａ）に示すように、ワーク２０を載置するベルト１５ａと、ベルト１５ａを搬送する一対の駆動ロール１５ｂ、１５ｂと、ベルト１５ａ上に載置したワークを検知する一対のワークセンサ１５ｃ、１５ｃとを備えている。搬送部１５には、リニアモータ、ボールねじ機構を用いても良い。

搬送部１５は、載置されたワーク２０を、１次元画像化部１１における上記複数の画像化素子の配列方向と交差する方向か、又は、ほぼ直交する方向に向かって搬送することが好ましい。本装置１０では、搬送部１５は、ワーク２０を、１次元画像化部１１における上記複数の画像化素子の配列方向とほぼ直交する方向に、図２の矢印の方向に、向かって搬送する。一方、一対のワークセンサ１５ｃ，１５ｃ間には、赤外線等の光の送受信が行われている。ベルト１５ａに載置されたワーク２０が搬送されて、一対のワークセンサ１５ｃ、１５ｃの間を横切り上記光を遮ると、受信側のワークセンサ１５ｃが検知信号を上記制御部に出力する。そして、検知信号を入力した上記制御部が、１次元画像化部１１に連続した走査による撮影を開始させる。

従って、ワーク２０は、搬送部１５により搬送方向に搬送されながら、１次元画像化部１１によって、搬送方向とほぼ直交する向きに縦長の短冊状の複数の画像が撮影される。

搬送部１５におけるワーク２０の搬送速度は、１次元画像化部１１の１走査に要する時間、ワーク２０の寸法、検査精度により適宜設定されることが好ましい。１次元画像化部１１による複数の走査によって、ワーク２０の全体を撮影する場合には、ワーク２０の搬送速度は、１次元画像化部１１における１走査に要する時間の間にワーク２０が搬送される距離が、上記１走査により撮影されるワーク２０における搬送方向の長さと同じか又は短くなるように設定されることが好ましい。

具体的には、本装置１０では、搬送速度を３００ｍｍ／秒とした。また、本装置１０では、１次元画像化部１１では、５００μ秒で一つの走査による撮影を行い、一つのワーク２０に対して、連続で６０００回の撮影を行うこととした。

また、搬送部１５におけるワーク２０の搬送と１次元画像化部１１の走査とを同期させて、１次元画像化部１１が走査している間は、ワーク２０の搬送を停止させても良い。

次に、画像処理部１６について以下に説明する。画像処理部１６は、図示しない、演算部、記憶部、及び入出力部等を備えている。上記記憶部には、１次元画像化部１１が出力する画像が記憶されると共に、画像処理を行うプログラム、良否判定を行うプログラム及び本装置１０の各要素の制御又は処理を行うプログラム等が記憶されている。これらのプログラムは、上記演算部により実行される。また、画像処理部１６の上記制御部は、上記演算部が、上記プログラムを実行することにより実現される。また、上記入出力部は、１次元画像化部１１で撮影した画像、又は、良否判定結果を、表示部１７に出力する。また、上記入出力部は、本装置１０の各構成要素との間で、制御信号又はデータ信号の入出力処理を行う。

画像処理部１６は、１次元画像化部１１が出力する各画像信号を入力し、１次元画像化部１１が撮影した短冊状の複数の画像を上記記憶部に保存する。次に、画像処理部１６は、上記記憶部に保存した複数の画像からワーク全体を表わす合成画像を作成し、この合成画像を用いて、ワーク２０の良否判定処理を行う。

画像処理部１６は、上記合成画像中に位置するワーク２０を検出し、検出したワーク２０の画像を用いて、ワーク２０の良否判定処理を行う。これらの検出処理及び良否判定処理は、各種公知の方法を用いることができ、例えば、正規化相関マッチング方法を用いることができる。この正規化相関マッチング方法では、良品であるワーク２０の良品画像パターンを上記記憶部にあらかじめ記憶しておき、この良品画像パターンと、１次元画像化部１１により撮影された画像との比較が行われる。

具体的には、正規化相関マッチング方法では、マスタ画像と呼ばれる良品画像パターンをあらかじめ登録しておき、検査時には、入力されたワーク２０を含む上記合成画像の左上から右下へ順にサーチし、各位置における相関値（マスタ画像との一致度合いを表わす評価尺度）を求める。そして、求めた相関値の中で最大となる位置における相関値が所定のしきい値を超えるか否かにより、ワーク２０の良否を判定する。この相関値は−１〜１の範囲の値として得られる。本装置１０では、ワーク２０の良否判定を、上記相関値が所定のしきい値以上であれば良品であると判定する。

上述した画像処理部１６は、公知の技術を用いて構成することができ、例えば、シーケンス制御装置またはパーソナルコンピュータを用いることができる。

表示部１７は、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ又はＰＤＰ等の公知の表示装置を用いることができる。また、本装置１０の各構成要素は、図示しない支持部により、固定されて支持されている。

次に、上述した構成を有する本装置１０が、凹凸を備えた３次元形状のワーク２０の外観検査を正確に行えることを、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて、以下に説明する。

１次元画像化部１１は、図３（ａ）に示すように、第２レンズ１４を介して、光軸Ｌの周囲に画角αを有している。第１レンズ１２は、その長手方向の両端を、１次元画像化部１１の画角の両境界と一致させて配置されている。１次元画像化部１１は、第１レンズ１２が出射した光を全て、結像するように配置されている。即ち、第１レンズ１２における長手方向の何れかの位置から出射した光は、全て、第２レンズ１４を介して、１次元画像化部１１に向かって収束し、１次元画像化部１１に入射し画像化される。

また、図３（ａ）では、一対のワーク２０、２０が、領域Ｐ（図２（ｂ）参照）の左右両端近傍に配置されている。

本装置１０では、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ワーク２０から出て第１レンズ１２に入射する光束の主光線が、第１レンズ１２の光軸に対して平行である。従って、ワーク２０において、領域Ｐ（図２（ｂ）参照）の何れかの部位から出射し、第１レンズ１２に入射した反射光は、第２レンズ１４を介して、１次元画像化部１１において結像する。図３（ｂ）において、ワーク２０から出て第１レンズ１２に入射する光束の主光線の向きを矢印で示している。

従って、搬送部１５により搬送されるワーク２０を連続走査して撮影する本装置１０では、図３（ｃ）に示すように、ワーク２０における第１レンズ１２側を向いている領域について、全て、１次元画像化部１１により撮影することができる。

このように、本装置１０では、凹凸を備えており３次元形状を有するワーク２０は、図３（ｃ）に示すように、凸部に遮蔽されて１次元画像化部１１に撮影されない部分がない。

また、図３に示すように、ワーク２０を搬送部１５の何処に載置しても、同様に、ワーク２０における第１レンズ１２側を向いている領域について、全て、１次元画像化部１１により撮影することができる。

本装置１０で用いる１次元画像化部１１は、例えば、２次元画像化部を有する外観検査装置と比べて以下のような利点を有する。なお、２次元画像化部は、画像化素子が２次元に配置された画像化部のことである。
（１）光軸の調整が容易となる
（２）画像化部の寸法を低減して、本装置１０の寸法を小さくできる
（３）本装置１０の製造コストを低減できる
（４）高分解能を有する画像化部を入手し易い

また、本装置１０では、第１レンズ１２の形状を、１次元画像化部１１に合わせて縦長にすることにより、２次元画像化部を有する外観検査装置と比べて、以下のような利点を有する。

図４（ａ)に示すように、第１レンズ１２の長手方向及び幅方向におけるたわみが小さいので、このたわみの影響による、１次元画像化部により撮影された画像の歪みが小さい。一方、２次元画像化部を有する外観検査装置は、図４（ｂ）に示すように、２次元状に広い面積を有する第１レンズ１１２が必要となるので、縦方向及び横方向のたわみが大きく、このたわみの影響により、撮影された画像の歪みが大きくなる。

また、１次元画像化部１１を有する本装置１０では、領域Ｐ（図２（ｂ）参照）の面積が小さいので、一対の照明部１３，１３により、領域Ｐを均一に照らすことができる。一方、２次元画像化部を有する外観検査装置では、照らすべき領域の面積が大きいので、均一に照らすことが困難となり、撮影された画像には照明の不均一性による影響が生じる。

上述したように、１次元画像化部１１を有する本装置１０は、２次元画像化部を有する外観検査装置と比べて、ワーク２０の正確な画像を撮影することができるので、その画像に基づいて、正確な良否判定を行うことができる。

次に、上述した本装置１０の動作の例を、図５を用いて、以下に説明する。この動作は、主に、画像処理部１６における上記演算部が、上記記憶部に記憶された所定のプログラムを実行することにより行われる。

まず、ステップＳ１０において、一対の照明部１３，１３を点灯する。

次に、ステップＳ１１において、搬送部１５のベルト１５ａ上にワーク２０を載置して、ワーク２０の搬送を開始する。

次に、ステップＳ１２において、ワークセンサ１５ｃがワーク２０を検知したかを判断する。ワークセンサ１５ｃがワーク２０を検知していなければ、Ｓ１２の前に戻る。一方、ワークセンサ１５ｃがワーク２０を検知していれば、次にステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、搬送部１５により搬送されているワーク２０に対して、第１レンズ１２に、３次元形状のワーク２０から出て、第１レンズ１２に入射する光束の主光線が第１レンズ１２の光軸に対して平行である、ワーク２０からの出射光を入射し、第１レンズ１２から出射した光を、結像用の第２レンズ１４に入射し、第２レンズ１４が出射した光を、１次元画像化部１１に入射し、１次元画像化部１１が、入射した光を画像化して短冊状の画像を撮影する。そして、１次元画像化部１１は、各画像を画像化処理部１６に出力する。

次に、ステップＳ１４において、画像処理部１６は、入力した短冊状の複数の画像を画像処理部の記憶部に保存し、保存した複数の画像からワーク２０全体を含む合成画像を作成し、この合成画像を用いてワーク２０の良否判定処理を行う。

然る後、ステップＳ１５において、画像処理部１６は、表示部１７にワーク２０の良否判定結果を表示する。もし、次に検査するワーク２０があれば、Ｓ１１からの動作を繰り返しても良い。

本装置１０は、ワーク２０の製造工程において、インラインで検査工程に配置し、ワーク２０の外観検査を行っても良い。この場合には、もし、あるワークの良否判定結果が不良であったならば、不良品のワークを、製造工程から速やかに取り除くことができる。

上述した本装置１０によれば、凹凸を備えた３次元形状を有するワーク２０を正確に検査できる。また、３次元形状のワーク２０の配置位置の影響を受けずに、ワーク２０の外観を確実に検査できる。更に、１次元画像化部１１を用いることにより、光軸の調整が容易となると共に、画像化部の寸法を低減し、且つ、装置の製造コストを低減できる。更にまた、高分解能を有する画像化部を入手し易くなる。

また、本装置１０は、一対の照明部１３，１３を備えているので、ワーク２０を均一に照らすことができるため、凹凸を備えた３次元形状を有するワーク２０を一層正確に検査できる。

また、本装置１０では、第１レンズ１２としてフレネルレンズを用いるので、軽量で、取り扱い易いため、光軸調整が容易である。また、フレネルレンズは、通常の凸レンズと比べて安価であるので、製造コストを低減できる。

また、本装置１０では、１次元画像化部１１の光軸と、第１レンズ１２の光軸とが一致しているので、第１レンズ１２から出射した光を反射させる等の操作を必要としないため、少ない光学要素のみで外観検査装置を構成することができる。
また、本装置１０では、高解像度の複数の短冊状の画像から、１つの合成画像を作成するので、高解像度の該合成画像を用いて、ワーク２０の精度の高い検査が行える。

本発明の外観検査装置及びその方法は、上述した実施形態に制限されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。

例えば、上述した実施形態では、第１レンズとしてフレネルレンズを用いていたが、通常の凸レンズ又は、円形状の凸レンズを縦長に切断したものを用いても良い。

また、上述した実施形態では、１次元画像化部１１の光軸と、第１レンズ１２の光軸とが一致していたが、両者の光軸を一致させていなくても良い。この場合、第１レンズ１２から出射した光を、光学要素を用いて、反射又は屈折させた後、１次元画像化部１１に入射して画像化させるようにしていても良い。

また、本発明の外観検査装置の被検査体は、自動車の部品であっても良い。そして、自動車の部品としては、例えば、ラジエータ、冷却ファン等の電動ファンが挙げられる。

（ａ）は、従来の例による外観検査装置を用いた検査の要部を説明する図であり、（ｂ）は、主光線の向きを示す図であり、（ｃ）は、カメラが撮影した画像を示す図である。 （ａ）は、本発明に係る外観検査装置の一実施形態の装置構成図であり、（ｂ）は、（ａ）における一対の照明部の配置を説明する図である。 （ａ）は、図２の実施形態を用いた検査の要部を説明する図であり、（ｂ）は、主光線の向きを示す図であり、（ｃ）は、１次元画像化部が撮影した画像を示す図である。 （ａ）は、本実施形態の第１レンズの特徴を説明する図であり、（ｂ）は、広い面積を有するレンズを使用した場合を説明する図である。 図２の実施形態の動作の一例を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０ 外観検査装置
１１ １次元画像化部
１２ 第１レンズ
１３ 照明部
１４ 第２レンズ
１５ 搬送部
１５ａ ベルト
１５ｂ 駆動ロール
１５ｃ ワークセンサ
１６ 画像処理部
１７ 表示部
２０ 被検査体（ワーク）
Ｌ 光軸

Claims (9)

1. ３次元形状の被検査体（２０）を画像化する１次元画像化部（１１）と、
   被検査体（２０）から出射した光を入射し、入射した光を収束させるように出射する第１レンズ（１２）と、
   前記第１レンズ（１２）と前記１次元画像化部（１１）との間に配置され、前記第１レンズ（１２）からの光を結像する第２レンズ（１４）と、
   を備えており、
   被検査体（２０）から出て前記第１レンズ（１２）に入射する光束の主光線が、前記第１レンズ（１２）の光軸に対して平行であり、
   前記１次元画像化部（１１）は、被検査体（２０）からの前記主光線を含む出射光を、前記第１レンズ（１２）及び前記第２レンズ（１４）を介して入射して画像化することを特徴とする外観検査装置。
2. 前記第１レンズ（１２）がフレネルレンズである請求項１に記載の外観検査装置。
3. 前記１次元画像化部（１１）は、複数の画像化素子が直線状に配列した構成を有しており、
   前記第１レンズ（１２）は縦長であり、前記第１レンズ（１２）の長手方向が、前記１次元画像化部（１１）における前記複数の画像化素子の前記配列方向と一致している請求項１又は２に記載の外観検査装置。
4. 前記第１レンズ（１２）の長手方向の長さが、前記外観検査装置（１０）に載置された被検査体（２０）の被検査部位における前記長手方向の長さよりも大きい請求項３に記載の外観検査装置。
5. 一対の縦長の照明部（１３，１３）を備えており、
   前記一対の照明部（１３，１３）は、その長手方向を、前記第１レンズ（１２）の前記長手方向と一致させて、前記披検査体（２０）を斜め上方から照射するように、前記第１レンズ（１２）と被検査体（２０）との間に配置されている請求項３又は４に記載の外観検査装置。
6. 被検査体（２０）を載置して搬送する搬送部（１５）を備えており、
   前記搬送部（１５）は、被検査体（２０）を、前記複数の画像化素子の前記配列方向と交差する方向に向かって搬送し、
   前記１次元画像化部（１１）は、搬送される被検査体（２０）を連続して画像化する請求項５に記載の外観検査装置。
7. 前記１次元画像化部（１１）の光軸と、前記第１レンズ（１２）の前記光軸とが一致している請求項１〜６の何れか一項に記載の外観検査装置。
8. ３次元形状の被検査体（２０）から出射した光を入射し、入射した光を収束させるように出射する第１レンズ（１２）に、被検査体（２０）から出て前記第１レンズ（１２）に入射する光束の主光線が前記第１レンズ（１２）の光軸に対して平行である、被検査体（２０）からの出射光を入射し、
   前記第１レンズ（１２）から出射した光を、結像用の第２レンズ（１４）に入射し、
   前記第２レンズ（１４）が出射した光を、１次元画像化部（１１）に入射し、
   前記１次元画像化部（１１）が入射した光を画像化し、
   前記１次元画像化部（１１）が画像化した画像を用いて被検査体（２０）の良否を判定することを特徴とする外観検査方法。
9. 前記１次元画像化部（１１）が画像化した短冊状の複数の画像から被検査体（２０）の全体を表わす合成画像を作成し、この合成画像を用いて、被検査体（２０）の良否を判定する請求項８に記載の外観検査方法。

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