JP2014025884A - Visual inspection method and visual inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面に曲面形状を有する被検査物の外観形状を検査する外観検査方法及び外観検査装置に係り、特に、光学素子等の外観形状を簡便な操作で判定できる外観検査方法及び外観検査装置に関する。 The present invention relates to an appearance inspection method and an appearance inspection apparatus for inspecting an appearance shape of an inspection object having a curved surface shape, and in particular, an appearance inspection method and an appearance inspection capable of determining the appearance shape of an optical element or the like with a simple operation. Relates to the device.
レンズ等の光学素子は、光学素材の研磨やプレス成形により製造されるが、その製造過程において、素子表面にスジ状の傷や泡状の欠点が生じる場合があり、このような欠点が生じると製品性能に影響を及ぼす。そのため、最終製品等においては上記のような欠点の有無が検査され、その性能を担保している。 Optical elements such as lenses are manufactured by polishing optical materials or press molding, but in the manufacturing process, streaky scratches or bubble-like defects may occur on the element surface. Affects product performance. For this reason, the final product or the like is inspected for the presence or absence of the above-described defects to ensure its performance.
従来、欠点の有無を検査するには、被検査物であるレンズ、プリズム等の光学製品に光を照射しながら熟練者が目視検査していたが、その後、これを自動化する外観検査装置が提案されてきた（例えば、特許文献１参照。）。 Conventionally, in order to inspect the presence or absence of defects, experts have visually inspected optical products such as lenses, prisms, etc., which are inspected, and after that, visual inspection equipment that automates this has been proposed (For example, refer to Patent Document 1).
また、被検物が曲率の大きい曲面を有する光学部材であった場合でも、高精度に異物を検出可能とするために、被検光学系と撮像光学系を所定の関係に配置する外観検査装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。 Further, even when the test object is an optical member having a curved surface with a large curvature, an appearance inspection apparatus in which the test optical system and the imaging optical system are arranged in a predetermined relationship in order to detect foreign matter with high accuracy. Is also known (see, for example, Patent Document 2).
さらに、被検査物の下方から光を照射して欠陥部分を認識する装置であって、被検査物の外周外側の不要光は遮蔽し、被検査物の透過光を撮像可能とし、コントラストを改善した外観検査装置も知られている（例えば、特許文献３参照）。 Furthermore, it is a device that recognizes a defective part by irradiating light from below the inspection object, and shields unnecessary light outside the outer periphery of the inspection object, enabling transmission light of the inspection object to be imaged and improving contrast. An external appearance inspection apparatus is also known (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、特許文献１や２のように点光源を使用する検査においては、光学素子の全面の欠点が同時に見えないため、被検査物と光源とを相対的に移動させて欠点を検査しなければならなかった。このような方法では、一枚の光学素子の検査にあたって、２回以上の複数回の検査をしなければならず、操作が煩雑であった。
However, in the inspection using the point light source as in
また、特許文献３では、リング状の照明を使用して、被検査物の移動をしなくても一度の検査で外観の欠点の有無を確認できるとしているが、被検査物の性状によっては、リング状の光源が被検査物に映り込み、その映り込みが生じた部分の欠陥の検査ができなくなる場合があった。
Moreover, in
そこで、本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、光学素子等の外観検査にあたって、被検査物の移動をさせずに、簡易な操作で被検査物の表面全面の欠点を検査可能とする外観検査方法及び外観検査装置の提供を目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve such problems, and in the appearance inspection of optical elements and the like, the entire surface of the object to be inspected can be easily operated without moving the object to be inspected. An object of the present invention is to provide an appearance inspection method and an appearance inspection apparatus that can inspect defects.
本発明の外観検査方法は、表面に曲面形状を有する被検査物に、下方から第１のリング照明により光を照射する第１の光照射工程と、前記被検査物の上方に配置された撮像手段により、前記第１の光照射工程により光が照射された前記被検査物の撮像データを取得する第１の撮像工程と、前記被検査物に、下方から、前記第１のリング照明とは光の入射角度が異なる第２のリング照明により光を照射する第２の光照射工程と、前記撮像手段により、前記第２の光照射工程により光が照射された前記被検査物の撮像データを取得する第２の撮像工程と、を有することを特徴とする。 According to the visual inspection method of the present invention, a first light irradiation step of irradiating a test object having a curved surface on the surface with a first ring illumination from below, and an imaging arranged above the test object. Means for acquiring imaging data of the inspection object irradiated with light by the first light irradiation process, and the first ring illumination from below to the inspection object. A second light irradiation step of irradiating light with a second ring illumination having a different incident angle of light, and imaging data of the inspection object irradiated with light in the second light irradiation step by the imaging means And a second imaging step to be acquired.
また、本発明の他の外観検査方法は、表面に曲面形状を有する被検査物に、下方からリング照明により光を照射する第１の光照射工程と、前記被検査物の上方に配置された撮像手段により、前記第１の光照射工程により光が照射された前記被検査物の撮像データを取得する第１の撮像工程と、前記リング照明を、上方又は下方に移動させて、前記第１の光照射工程とは異なる位置に移動、配置させる照明移動工程と、前記照明移動工程後、被検査物に、下方から前記リング照明により光を照射する第２の光照射工程と、前記撮像手段により、前記第２の光照射工程により光が照射された前記被検査物の撮像データを取得する第２の撮像工程と、を有することを特徴とする。 According to another visual inspection method of the present invention, a first light irradiation step of irradiating light having a curved surface on the surface with ring illumination from below is disposed above the inspection object. The first imaging step of acquiring imaging data of the inspection object irradiated with light by the first light irradiation step by the imaging means and the ring illumination are moved upward or downward to move the first An illumination moving step for moving and arranging the light to a position different from the light irradiating step, a second light irradiating step for irradiating the inspection object with light from below with the ring illumination after the illumination moving step, and the imaging means And a second imaging step of acquiring imaging data of the inspection object irradiated with light in the second light irradiation step.
本発明の外観検査装置は、表面に曲面形状を有する被検査物に対し、下方からの光の照射を妨げないように保持する被検査物保持手段と、前記被検査物に、下方から光を照射する第１のリング照明と、前記第１のリング照明とは光の入射角度が異なるように、前記被検査物に、下方から光を照射する第２のリング照明と、前記第１のリング照明により、光が照射された被検査物の第１の撮像データ及び前記第２のリング照明により、光が照射された被検査物の第２の撮像データを取得する撮像手段と、を有することを特徴とする。 The appearance inspection apparatus according to the present invention includes an inspection object holding means for holding an object having a curved surface on the surface so as not to prevent light irradiation from below, and light from below to the inspection object. The first ring illumination to be irradiated and the first ring illumination have a second ring illumination for irradiating light on the object to be inspected from below so that the incident angle of light is different, and the first ring illumination. Imaging means for acquiring first imaging data of an inspection object irradiated with light by illumination and second imaging data of the inspection object irradiated with light by the second ring illumination. It is characterized by.
また、本発明の他の外観検査装置は、表面に曲面形状を有する被検査物に対し、下方からの光の照射を妨げないように保持する被検査物保持手段と、前記被検査物に、下方から光を照射するリング照明と、前記リング照明を上下動可能に保持する照明移動手段と、前記リング照明により光が照射された被検査物の撮像データとして、前記照明移動手段により、前記リング照明が移動する前の第１の撮像データ及び移動した後の第２の撮像データを取得する撮像手段と、を有することを特徴とする。 In addition, another appearance inspection apparatus of the present invention has an inspection object holding means for holding an object having a curved surface on the surface so as not to prevent light irradiation from below, and the inspection object. Ring illumination for irradiating light from below, illumination moving means for holding the ring illumination so as to be movable up and down, and imaging data of an object irradiated with light from the ring illumination as the imaging data by the illumination moving means. And imaging means for acquiring first imaging data before the illumination moves and second imaging data after the illumination moves.
本発明の外観検査方法及び外観検査装置によれば、簡便な操作で、かつ、効率的に、被検査物の外観形状を検査できる。特に、被検査物が光学素子であって、リング照明の映り込みが生じるような場合でも、映り込みの影響を受けないように処理して、光学素子全面の外観形状を把握でき、形状の良・不良を迅速に判定できる。 According to the appearance inspection method and the appearance inspection apparatus of the present invention, the appearance shape of the object to be inspected can be inspected with a simple operation and efficiently. In particular, even if the object to be inspected is an optical element and ring illumination is reflected, it can be processed so as not to be affected by the reflection, and the appearance of the entire optical element can be grasped.・ Defects can be determined quickly.
以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の一実施形態である外観検査装置の概略構成を示した図である。なお、被検査物保持手段とチャンバーは断面図として示している。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an appearance inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. The inspection object holding means and the chamber are shown as sectional views.
この図１に示した外観検査装置１は、被検査物５０に対し、下方からの光の照射を妨げないように保持する被検査物保持手段２と、被検査物５０に、下方から光を照射する第１のリング照明３と、第１のリング照明３とは光の入射角度が異なるように、被検査物５０に、下方から光を照射する第２のリング照明４と、第１のリング照明３及び第２のリング照明４により、光が照射された被検査物５０の撮像データを、それぞれ個別に取得する撮像手段５と、上記各部材を内部に収容するチャンバー６と、から構成される。
The appearance inspection apparatus 1 shown in FIG. 1 applies light to the
本発明における被検査物保持手段２は、検査対象である被検査物５０を保持する部材で、被検査物５０の検査対象部分に対して検査用の光の照射が妨げられないように保持する。すなわち、この被検査物保持手段２は、後述するリング照明から照射される光が、被検査物５０に十分に照射される形状である。例えば、被検査物５０がレンズ等の光学素子である場合には、少なくともその光学素子の有効径の検査を可能とするよう、有効径内ではリング照明の光を妨げない形状とする。
The inspection
図１には、被検査物５０の外縁部分を下方から支える構造を示しているが、光の照射が妨げられなければ、保持機構はこれに限られない。この保持容器は、被検査物への光の照射を確保するために光透過性に優れた透明な素材を用いて形成してもよいが、検査を正確に行うために、検査のノイズとなる余計な光が検査データに紛れ込まないように、被検査物の外形形状よりも外側は光不透過性の部材とするのが好ましい。
Although FIG. 1 shows a structure that supports the outer edge portion of the
ここで、被検査物５０としては、表面に曲面形状を有するものが挙げられ、特に、光学素子や、該光学素子へと成形する直前のプリフォーム等が挙げられる。光学素子等である場合には、その形状は、両凸、両凹、平凸、平凹、凸メニスカス、凹メニスカスの各形状が検査可能である。
Here, examples of the
また、本発明において特に適した光学素子は、リング照明による検査において被検査物に照明の映り込みが生じやすい光学素子、例えば、その焦点距離が１０〜８０ｍｍの光学素子、が好ましい。このように焦点距離が近い場合には、リング照明の照射による映り込みが生じる場合が多いが、本発明においては、映り込みが生じた場合においても被検査物の表面形状を簡易な操作で、正確に把握できる。 In addition, an optical element particularly suitable in the present invention is preferably an optical element in which illumination is easily reflected on the inspection object in an inspection by ring illumination, for example, an optical element having a focal length of 10 to 80 mm. In this way, when the focal length is short, there is often a reflection due to the irradiation of the ring illumination, but in the present invention, even if the reflection occurs, the surface shape of the object to be inspected with a simple operation, Accurately grasp.
本発明における第１のリング照明３は、被検査物５０に対して、下方からリング状の光を照射するものである。また、本発明における第２のリング照明４は、第１のリング照明４と同様に、被検査物５０に対して、下方からリング状の光を照射するものである。これらのリング照明３，４は、被検査物への光の入射角度が異なるように配置されるもので、それらの関係は、被検査物５０にきちんと光を照射できれば、特に限定されない。すなわち、被検査物５０に光を照射するに当たっては、リング照明３，４が互いに他のリング照明本体によって干渉されない（光の照射が妨げられない）ように配置すればよい。また、光の照射が干渉されず、検査を効率的にするため、被検査物５０の中心とリング照明３、４のリングの中心を鉛直上で一致させる配置とするとよく、さらに、後述する撮像装置の中心も鉛直上で一致させるのが良い。
The
これらリング照明は、上方にリング状の光を照射できればよく、例えば、ＵＲＧ３１−１０００Ｓ、ＵＲＧ５３−１０００Ｓ（以上、ユーテクノロジー社製、商品名）、ＴＲＬ１００×５２−１２Ｗ−４、ＴＲＬ１２５×７７−１２Ｗ−４（以上、アイテックシステム社製、商品名）等の市販のリング照明が挙げられる。これら市販のリング照明は、光源としてＬＥＤを使用し、その照射される光は、所定の照射角、かつ、所定の拡散角を有しているため、所定の箇所に多量の光を照射でき、それ以外には光を照射しないため、測定のノイズ等の発生が低減でき、好ましい。 These ring illuminations only need to be able to irradiate ring-shaped light upward. -4 (above, trade name, manufactured by ITEC System Co., Ltd.) and the like. These commercially available ring lights use LEDs as a light source, and the irradiated light has a predetermined irradiation angle and a predetermined diffusion angle. Other than that, since light is not irradiated, generation | occurrence | production of the noise of a measurement etc. can be reduced and it is preferable.
また、この第１のリング照明及び第２のリング照明は、それぞれ被検査物５０の検査対象となる径よりも大きい径とするのが好ましい。このように大きい径とすると、本発明のような暗視野照明に基づく検査において、ノイズとなる光を低減でき、効率的な検査が可能となる。
Moreover, it is preferable that the first ring illumination and the second ring illumination each have a diameter larger than the diameter of the
さらに、図１に示したように、第１のリング照明３を下に、第２のリング照明４を上に配置する場合を考えると、それぞれの照射光が被検査物５０に十分に届くようにするには、第１及び第２のリング照明の径が、共に被検査物５０の有効径よりも大きいものであって、かつ、第１のリング照明よりも第２のリング照明の径を大きい関係とするのが好ましい。この関係を満たすと、第１のリング照明３からの照射光が第２のリング照明４で妨げられるおそれがない。
Furthermore, as shown in FIG. 1, when considering the case where the
そして、ここで使用する第１のリング照明３は、例えば、その径が２０〜６０ｍｍが好ましく、３０〜５５ｍｍがより好ましい。第２のリング照明４は、例えば、その径が９０〜１５０ｍｍが好ましく、１００〜１３０ｍｍがより好ましい。
And as for the
これら第１のリング照明３、第２のリング照明４は、それぞれ被検査物５０の検査対象面に光を照射できる配置とする。ただし、リング照明の位置と被検査物５０の位置とが、あまりに遠いと十分な光量が照射できず、あまりに近いと有効径内への光照射が困難となったり、検査に十分な光量が確保できなくなったりしてしまう。したがって、リング照明の配置位置は、第１のリング照明３は被検査物５０の上端から下方に１０〜５０ｍｍ、第２のリング照明４は被検査物５０の上端から下方に１０〜２０ｍｍが好ましい。さらに、第１のリング照明３、第２のリング照明４を、被検査物５０の焦点から±４０ｍｍの範囲とすると、レンズ内部の欠点及外観不良（キズなど）が、はっきり映し出される点でさらに好ましく、±３０ｍｍがより好ましく、±２０ｍｍが特に好ましい。
The
より具体的な条件を挙げると、例えば、被検査物５０が光学素子であって、屈折率が１．５〜１．６、焦点距離が３７〜４５ｍｍの両凸形状である場合、４０〜６０ｍｍの径を有する第１のリング照明３を、被検査物５０の上端から２０〜４０ｍｍ下方に配置し、１００〜１３０ｍｍの径を有する第２のリング照明４を、被検査物５０の上端から１０〜２０ｍｍ下方に配置する。このとき、第１のリング照明３と第２のリング照明４とは、高さ方向に１０〜４０ｍｍ離して配置する。なお、ここで前面の曲率半径は、被検査物５０のリング照明側の曲率半径を、後面の曲率半径は、反対面（撮像手段側）の曲率半径を表す。
More specifically, for example, when the
また、別の具体的な条件を挙げるとすると、例えば、被検査物５０が光学素子であって、屈折率が１．８〜１．９、焦点距離が３３〜３７ｍｍの凹メニスカス形状である場合、２５〜３５ｍｍの径を有する第１のリング照明３を、被検査物５０の上端から２５〜３５ｍｍ下方に配置し、９０〜１１０ｍｍの径を有する第２のリング照明４を、被検査物５０の上端から１０〜２０ｍｍ下方に配置する。このとき、第１のリング照明３と第２のリング照明４とは、高さ方向に１０〜２０ｍｍ離して配置する。
As another specific condition, for example, when the
本発明における撮像手段５は、被検査物５０の上方に配置され、リング照明により光が照射された被検査物５０の画像を撮影できればよく、公知の撮像手段を使用すればよい。撮像手段５としては、例えば、ＣＣＤカメラ、Ｃ−ＭＯＳカメラ等が挙げられる。また、撮像手段５は、撮影した画像のデータを保存する記憶手段と接続されており、データは蓄積され、適宜記憶したデータを呼び出し、他のデータと比較可能となっている。
The image pickup means 5 in the present invention is arranged above the object to be inspected 50, and only needs to be able to take an image of the object under
そして、撮像手段５で得られた撮像データに基づいて、被検査物５０の表面の形状不良となる欠点の有無を判断する。この形状不良の欠点の判断は、撮像データをディスプレイ等に表示したり、紙に印刷したりして、熟練者が目視判定してもよいし、コンピュータにより演算手段や画像処理等を駆使し、撮像データを加工して被検査物の表面形状の判定用データを作成、該判定用データから欠点の有無や欠点の形状の検出まで自動化して表面形状の判定をしてもよい。
Then, based on the imaging data obtained by the imaging means 5, it is determined whether or not there is a defect that causes a shape defect on the surface of the
なお、本発明におけるチャンバー６は、本発明の暗視野照明による検査を円滑に行えるように、リング照明以外の外部の光源が検査結果に影響しないようにする筐体である。すなわち、このチャンバー６は、上記各部材を内部に収容し、外部の光が装置内部に到達しないように遮断する部材である。 The chamber 6 in the present invention is a housing that prevents external light sources other than the ring illumination from affecting the inspection result so that the inspection by the dark field illumination of the present invention can be performed smoothly. That is, the chamber 6 is a member that accommodates each of the above-described members and blocks external light from reaching the inside of the apparatus.
次に、この外観検査装置１を用いた外観検査方法について説明する。
まず、検査対象となる被検査物５０を、被検査物保持手段２の所定の位置に配置する。このとき、被検査物５０の検査対象面に十分に光が照射され、被検査物保持手段２で照射が妨げられないように注意する。
Next, an appearance inspection method using the appearance inspection apparatus 1 will be described.
First, the
次に、被検査物５０に対し、その下方から第１のリング照明３により光を照射する。光が照射された被検査物５０を、上方から撮像手段５によって撮影、記憶して第１の撮像データとする。第１の撮像データが得られたら、第１のリング照明３からの光の照射を止める。
Next, the
続いて、被検査物５０に対し、その下方から第２のリング照明４により光を照射する。光が照射された被検査物５０を、上方から撮像手段５によって撮影、記憶して第２の撮像データとする。第２の撮像データが得られたら、第２のリング照明４からの光の照射を止める。
Subsequently, the
得られた第１の撮像データと第２の撮像データとを比較し、それぞれの撮像データにおけるリング照明の映り込みの大きさを確認し、比較する。ここで、第１のリング照明３と第２のリング照明４とは、上記したように被検査物５０への光の入射角度が異なるように配置されているため、被検査物５０に映り込みが生じる場合には、その大きさは異なるものとなる。映り込みは、被検査物５０の表面上に円環状に形成され、その映り込みが大きい方の撮像データからは、映り込みの影響を受けない内側部分を、その映り込みが小さい方の撮像データからは、映り込みの影響を受けない外側部分を、検査対象とする。
The obtained first imaging data and second imaging data are compared, and the magnitude of the reflection of the ring illumination in each imaging data is confirmed and compared. Here, the
検査対象とする該当部分の２つの撮像データを合成し、判定用データを作成する。この判定用データは、上記のように映り込みを除いたものであり、合成により被検査物５０の全面について映り込みのないものとなる。
Two pieces of imaging data of the corresponding part to be inspected are combined to create determination data. This determination data is obtained by removing the reflection as described above, and the entire surface of the
例えば、第１の撮像データとして得られた画像が図２Ａ、第２の撮像データとして得られた画像が図２Ｂであった場合には、次のように判定用データを作成する。 For example, when the image obtained as the first imaging data is FIG. 2A and the image obtained as the second imaging data is FIG. 2B, the determination data is created as follows.
まず、図２Ａと図２Ｂとのリング照明の映り込みの大きさを比較する。ここでは、図２Ａが小さい映り込み、図２Ｂが大きい映り込みとなる（両図において、外側の白い円は、被検査物である光学素子の外縁部分の散乱光によるものである）。そして、映り込みの大きい図２Ｂの撮像データからその映り込みの内側を、映り込みの小さい図２Ａの撮像データからその映り込みの外側を、それぞれ抜き出して合成する。 First, the magnitude of the ring illumination in FIG. 2A and FIG. 2B will be compared. Here, FIG. 2A is a small reflection and FIG. 2B is a large reflection (in both drawings, the outer white circle is due to scattered light from the outer edge portion of the optical element that is the object to be inspected). Then, the inside of the reflection is extracted from the imaging data of FIG. 2B having a large reflection, and the outside of the reflection is extracted from the imaging data of FIG.
合成して得られた判定用データを図２Ｃに示す。図２Ｃでは、それぞれ映り込みに影響を受ける画像部分を排除すると共に、図２Ａ及び図２Ｂから、表面全面のデータが漏れなく抜き出されて合成される。なお、図２Ｃにおいて、画像データの由来を示したのが図２Ｄであり、ここで、図２Ｂに由来する領域２ｂを−４５度の斜線で表し、図２Ａに由来する領域２ａを＋４５度の斜線で表した。中間部分に示した格子状の領域２ｃは、２ａと２ｂとで重複している部分を表し、このように重複領域を有するように各データを抜き出し合成して漏れの無い表面形状のデータが作成できる。
The determination data obtained by the synthesis is shown in FIG. 2C. In FIG. 2C, image portions that are affected by the reflection are excluded, and the data on the entire surface are extracted from FIGS. 2A and 2B without omission and combined. In FIG. 2C, the origin of the image data is shown in FIG. 2D. Here, the
このようにして得られた判定用データに対して、その表面形状における擦り傷や点状の欠点の有無を判定する。この判定は、熟練者による目視等による判定でもよいし、データを画像処理により自動的に判定可能としてもよい。画像処理する場合には、欠点があった箇所に色付けする等して欠点の形状を認識しやすくし、これをディスプレイ等に表示すれば、その欠点の有無、欠点の形状が、熟練度によらず直ちに理解でき、被検査物５０の良・不良を容易に判定できる。また、得られた判定用データの画像処理による自動判定のみの、被検査物５０の良・不良の判定でもよい。
With respect to the determination data obtained in this way, the presence or absence of scratches or dot-like defects in the surface shape is determined. This determination may be a visual determination by a skilled person, or data may be automatically determined by image processing. In the case of image processing, it is easy to recognize the shape of the defect by, for example, coloring the portion where the defect exists, and if this is displayed on a display or the like, the presence or absence of the defect and the shape of the defect depend on the skill level. Therefore, it can be understood immediately and the quality of the
なお、上記説明では、判定用データを作成してから、欠点の有無、形状を判定する流れで説明したが、第１の撮像データ及び第２の撮像データの検査対象領域において、それぞれ欠点の有無、形状を判定してもよく、その判定後の画像を合成して、表面全面の判定結果がわかるようにしてもよい。 In the above description, the flow of determining the presence / absence of a defect and the shape after creating determination data has been described. However, the presence / absence of a defect in each of the inspection target areas of the first imaging data and the second imaging data is described. The shape may be determined, and the image after the determination may be synthesized so that the determination result of the entire surface can be understood.
また、上記では撮像データに照明の映り込みが生じている場合について説明しているが、映り込みが生じておらず、かつ、その撮像データが形状の評価に使用できるものである場合には、データの合成の工程を省略してもよい。 In addition, the above describes the case where the reflection of illumination occurs in the imaging data, but when the reflection does not occur and the imaging data can be used for shape evaluation, The data synthesis step may be omitted.
（第２の実施形態）
図３は本発明の他の実施形態である外観検査装置の概略構成を示した図である。
この図３に示した外観検査装置１１は、被検査物５０に対し、その有効径への光の照射を妨げないように保持する被検査物保持手段２と、被検査物５０に、下方からリング状の光を照射するリング照明１３と、リング照明１３を上下動させる照明移動手段１４と、リング照明１３により、リング状の光が照射された被検査物５０の撮像データを取得する撮像手段１５と、チャンバー１６と、から構成される。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of an appearance inspection apparatus according to another embodiment of the present invention.
The
ここで示した外観検査装置１１は、リング照明を１つしか設けていない点、リング照明を上下動可能にした点、が異なるのみで、その他の構成は第１の実施形態で説明した外観検査装置１と同一である。すなわち、被検査物保持手段１２、撮像手段１５、チャンバー１６は、それぞれ被検査物保持手段２、撮像手段５、チャンバー６と同一のものである。したがって、本実施形態においては、相違点のみについて説明する。
The
リング照明１３は、基本的には第１の実施形態と同様であり、被検査物５０に対して、下方からリング状の光を照射するものである。ここでは、第１の撮像データ及び第２の撮像データを取得する際に、このリング照明１３の高さを変えて用いるため、そのような観点から、このリング照明１３の径は２０〜６０ｍｍが好ましく、３０〜５５ｍｍがより好ましい。
The
照明移動手段１４は、リング照明１３を上下動させて、高さを変え、被検査物５０とリング照明１３との相対的な位置を変更可能とするものである。
The illumination moving means 14 moves the
このとき、照明移動手段１４により、リング照明１３と被検査物５０との距離を１０〜６０ｍｍの間で移動可能とするのが好ましい。なお、ここでの距離も被検査物５０の上端部とリング照明１３の光照射部との距離を表す。
At this time, it is preferable that the distance between the
照明移動手段１４は、リング照明１３を所望の位置に移動できる機構を有する部材であれば特に限定されるものではなく、例えば、リング照明１３を保持可能なアームと、該アームを上下動する駆動機構を有するものが挙げられる。
The illumination moving means 14 is not particularly limited as long as it is a member having a mechanism that can move the
本実施形態においては、リング照明１３を所定の位置に移動し、ここで被検査物５０に対し下方から光を照射して、撮像手段１５により第１の撮像データを取得する。次いで、リング照明１３を照明移動手段１４により移動させて高さを変え、ここで被検査物５０に対し下方から光を照射して、撮像手段１５により第２の撮像データを取得する。
In the present embodiment, the
このとき、第１の撮像データと第２の撮像データを取得するときのリング照明１３の位置は、リング照明の映り込みの大きさが有意に変わるだけの距離を移動させるもので、例えば、被検査物５０への光の照射距離も考慮し、高さ方向への移動距離は３０〜５０ｍｍが好ましく、３５〜４０ｍｍがより好ましい。
At this time, the position of the
ちなみに、本実施形態ではリング照明と被検査物との距離で映り込みの大きさが変わるが、その関係は、両凸状レンズのように光が集光するタイプのものでは、距離が近い方が映り込みが大きくなり、距離が遠くなると映り込みは小さくなる傾向を有し、一方、両凹状レンズのように光が発散するタイプのものでは、距離が近い方が映り込みが小さくなり、距離が遠い方が映り込みが大きくなる傾向を有する。 By the way, in this embodiment, the magnitude of the reflection changes depending on the distance between the ring illumination and the object to be inspected, but the relationship is the one where the distance is shorter in the type where light is condensed like a biconvex lens. However, when the distance increases, the reflection tends to decrease.On the other hand, in the type where light diverges, such as a biconcave lens, the closer the distance, the smaller the reflection. There is a tendency for reflection to become larger in the far side.
得られた撮像データの処理は、第１の実施形態と同様にすればよい。すなわち、判定用データを作成し、この判定用データに基づいて、被検査物５０の表面形状において、欠点の有無や形状等を判定するか、又は、第１及び第２の撮像データから欠点の有無や形状等を判定しておき、これら結果を後から合成するか、して表面全面の判定結果を得ればよい。
The processing of the obtained imaging data may be performed in the same manner as in the first embodiment. That is, determination data is created, and based on the determination data, the presence / absence or shape of the defect is determined in the surface shape of the
以下、本発明を実施例（例１〜例２）によりさらに詳細に説明する。
（例１）
図１の外観検査装置を用い、以下のとおり光学素子の表面形状について検査した。
本例に用いる被検査物保持容器は、１０ｍｍの板に、被検査物の直径より小さい貫通穴を設け、表面を黒アルマイト処理を施しているアルミ製で、被検査物である光学素子を所定の位置に配置しながら、上記貫通穴として下方からの光が、この保持容器によって妨げられず、光学素子を透過できるように、その中央には被検査物の直径よりも小さいφ２２ｍｍの穴が開いている。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples (Examples 1 to 2).
(Example 1)
Using the appearance inspection apparatus of FIG. 1, the surface shape of the optical element was inspected as follows.
The inspection object holding container used in this example is made of aluminum having a 10 mm plate with a through hole smaller than the diameter of the inspection object and subjected to black alumite treatment on the surface, and an optical element as the inspection object is predetermined. A hole with a diameter of 22 mm smaller than the diameter of the object to be inspected is opened at the center so that light from below can be transmitted through the optical element without being blocked by the holding container. ing.
また、この被検査物保持容器の下方には、第１のリング照明（ユーテクノロジー社製、商品名：ＵＲＧ３１−１０００Ｓ）と第２のリング照明（アイテックシステム社製、商品名：ＴＲＬ１００×５２−１２Ｗ−４）が、それぞれ被検査物保持容器の被検査物上部より、２０ｍｍ、３５ｍｍとなるように配置、固定されている。
さらに、撮像手段としては、ＣＣＤカメラ（ＪＡＩ社製、商品名：ＣＭ−２００ＭＣＬ）が被検査物保持容器の上方に、被検査物保持容器上面の位置からＣＣＤカメラのレンズ先端部まで１５０ｍｍとなるように配置されている。
In addition, below the object-holding container, a first ring illumination (product name: URG31-1000S) and a second ring illumination (product name: TRL100 × 52−, made by UTEC Co., Ltd.) are provided. 12W-4) are arranged and fixed so as to be 20 mm and 35 mm from the upper part of the inspection object of the inspection object holding container, respectively.
Further, as an image pickup means, a CCD camera (product name: CM-200MCL, manufactured by JAI) is 150 mm from the position of the upper surface of the inspection object holding container to the tip of the lens of the CCD camera above the inspection object holding container. Are arranged as follows.
このような構成である外観検査装置の被検査物保持容器に、被検査物として凹メニスカスレンズ（直径：２３．５ｍｍ、有効径：２２ｍｍ、前面曲率半径：１０×１０１０ｍｍ、後面曲率半径：−３０ｍｍ、屈折率：１．８５０２５、焦点距離：３５．２ｍｍ）を載置した。なお、曲率半径は、前面、後面のいずれにおいても凸面を＋、凹面を−として表した。
なお、ここで前面曲率半径はリング照明側の光学面の曲率半径を、後面曲率半径はＣＣＤ側の光学面の曲率半径を表す。また、焦点距離をＬ１は、前面曲率半径をｒ１、後面曲率半径をｒ２、屈折率をｎとしたとき、Ｌ１＝１／（（ｎ−１）／（１／ｒ１−１／ｒ２））の近似式で算出された値である。
A concave meniscus lens (diameter: 23.5 mm, effective diameter: 22 mm, front radius of curvature: 10 × 10 10 mm, rear radius of curvature: −30 mm, refractive index: 1.85025, focal length: 35.2 mm). In addition, the curvature radius represented the convex surface as + and the concave surface as-in both the front surface and the rear surface.
Here, the front radius of curvature represents the radius of curvature of the optical surface on the ring illumination side, and the rear radius of curvature represents the radius of curvature of the optical surface on the CCD side. The focal length is L1, L1 = 1 / ((n-1) / (1 / r1-1 / r2)) where r1 is the front curvature radius, r2 is the rear curvature radius, and n is the refractive index. It is a value calculated by an approximate expression.
まず、被検査物の下方から第１のリング照明によって光を照射し、撮像手段によって光が照射された被検査物の画像データを第１の撮像データとして取得した。次に、第１のリング照明を消灯し、被検査物の下方から第２のリング照明によって光を照射し、撮像手段によって光が照射された被検査物の画像データを第２の撮像データとして取得した。
得られた第１及び第２の撮像データについて、映り込みの大きさを判断し、映り込みの大きい第２の撮像データからは、その映り込みの内側部分を、映り込みの小さい第１の撮像データからは、その映り込みの外側部分を抜き出し、抜き出した画像データを合成して判定用データを作成した。
First, light was irradiated from below the object to be inspected by the first ring illumination, and image data of the object to be inspected that was irradiated with light by the image pickup means was acquired as first image data. Next, the first ring illumination is turned off, light is irradiated from below the object to be inspected by the second ring illumination, and the image data of the object to be inspected irradiated by the imaging means is used as the second image data. I got it.
For the obtained first and second imaging data, the magnitude of the reflection is judged, and from the second imaging data with a large reflection, the inner part of the reflection is the first imaging with a small reflection. From the data, the outside part of the reflection was extracted, and the extracted image data was synthesized to create determination data.
さらに、判定用データから、光が乱反射して白くなっている部分を画像処理により色付けし目立たせた。このとき得られた画像処理データにおいて、点状の着色部分、線状の着色部分等が欠点として認識され、その有無、形状等が確認できた。これにより、その欠点の存在状態で、被検査物の良・不良を判定できる。
なお、被検査物に対するリング照明の位置を変えたときに撮像データの取得状況を合わせて調べたところ、第１のリング照明位置の位置を３５、４０、４５ｍｍとした場合にも同様に適正な撮像データが得られた。
Furthermore, from the determination data, the portion where light is diffusely reflected and whitened is colored by image processing to make it stand out. In the image processing data obtained at this time, a dotted colored portion, a linear colored portion or the like was recognized as a defect, and the presence or absence, shape, etc. could be confirmed. Thereby, it is possible to determine whether the inspection object is good or bad in the presence of the defect.
Note that when the position of the ring illumination with respect to the object to be inspected was changed and examined together with the acquisition status of the imaging data, the first ring illumination position was set to 35, 40, and 45 mm as well. Imaging data was obtained.
（例２）
図１の外観検査装置を用い、以下のとおり光学素子の表面形状について検査した。
本例に用いる被検査物保持容器は、１０ｍｍの板に、被検査物の直径より小さい貫通穴を設け、表面を黒アルマイト処理を施しているアルミ製で、被検査物である光学素子を所定の位置に配置しながら、下方からの光が、この保持容器によって妨げられず、光学素子を透過できるように、その中央には被検査物の直径よりも小さいφ２８ｍｍの穴が開いている。
(Example 2)
Using the appearance inspection apparatus of FIG. 1, the surface shape of the optical element was inspected as follows.
The inspection object holding container used in this example is made of aluminum having a 10 mm plate with a through hole smaller than the diameter of the inspection object and subjected to black alumite treatment on the surface, and an optical element as the inspection object is predetermined. A hole having a diameter of 28 mm smaller than the diameter of the object to be inspected is opened at the center so that light from below can be transmitted through the optical element without being blocked by the holding container.
また、この被検査物保持容器の下方には、第１のリング照明（ユーテクノロジー社製、商品名：ＵＲＧ５３−１０００Ｓ）と第２のリング照明（アイテックシステム社製、商品名：ＴＲＬ１２５×７７−１２Ｗ−４）が、それぞれ被検査物上部から２１ｍｍ、３６ｍｍとなるように配置、固定されている。
さらに、撮像手段としては、ＣＣＤカメラ（ＪＡＩ社製、商品名：ＣＭ−２００ＭＣＬ）が被検査物保持容器の上方に、被検査物保持容器上面の位置からＣＣＤカメラのレンズ先端部まで１５０ｍｍとなるように配置されている。
In addition, below the inspected object holding container, a first ring illumination (product name: URG53-1000S, manufactured by U Technology Co., Ltd.) and a second ring illumination (product name: TRL125 × 77-, manufactured by ITEC System, Inc.). 12W-4) are arranged and fixed so as to be 21 mm and 36 mm from the upper part of the inspection object, respectively.
Further, as an image pickup means, a CCD camera (product name: CM-200MCL, manufactured by JAI) is 150 mm from the position of the upper surface of the inspection object holding container to the tip of the lens of the CCD camera above the inspection object holding container. Are arranged as follows.
このような構成である外観検査装置の被検査物保持容器に、被検査物として両凸レンズ（直径：２９．５ｍｍ、有効径：２８ｍｍ、前面曲率半径：１４７．０６８ｍｍ、後面曲率半径：２６．２９４０２１ｍｍ、屈折率：１．５８９１３、焦点距離：３７．８ｍｍ）を載置した。
なお、ここで前面曲率半径はリング照明側の光学面の曲率半径を、後面曲率半径はＣＣＤ側の光学面の曲率半径を表す。また、焦点距離をＬ１は、前面曲率半径をｒ１、後面曲率半径をｒ２、屈折率をｎとしたとき、Ｌ１＝１／（（ｎ−１）／（１／ｒ１−１／ｒ２））の近似式で算出された値である。
A biconvex lens (diameter: 29.5 mm, effective diameter: 28 mm, front radius of curvature: 147.068 mm, rear radius of curvature: 26.294021 mm as an inspected object is placed on the inspected object holding container of the appearance inspection apparatus having such a configuration. , Refractive index: 1.58913, focal length: 37.8 mm).
Here, the front radius of curvature represents the radius of curvature of the optical surface on the ring illumination side, and the rear radius of curvature represents the radius of curvature of the optical surface on the CCD side. The focal length is L1, L1 = 1 / ((n-1) / (1 / r1-1 / r2)) where r1 is the front curvature radius, r2 is the rear curvature radius, and n is the refractive index. It is a value calculated by an approximate expression.
まず、被検査物の下方から第１のリング照明によって光を照射し、撮像手段によって光が照射された被検査物の画像データを第１の撮像データとして取得した。次に、第１のリング照明を消灯し、被検査物の下方から第２のリング照明によって光を照射し、撮像手段によって光が照射された被検査物の画像データを第２の撮像データとして取得した。
得られた第１及び第２の撮像データについて、映り込みの大きさを判断し、映り込みの大きい第２の撮像データからは、その映り込みの内側部分を、映り込みの小さい第１の撮像データからは、その映り込みの外側部分を抜き出し、抜き出した画像データを合成して判定用データを作成した。
First, light was irradiated from below the object to be inspected by the first ring illumination, and image data of the object to be inspected that was irradiated with light by the image pickup means was acquired as first image data. Next, the first ring illumination is turned off, light is irradiated from below the object to be inspected by the second ring illumination, and the image data of the object to be inspected irradiated by the imaging means is used as the second image data. I got it.
For the obtained first and second imaging data, the magnitude of the reflection is judged, and from the second imaging data with a large reflection, the inner part of the reflection is the first imaging with a small reflection. From the data, the outside part of the reflection was extracted, and the extracted image data was synthesized to create determination data.
さらに、判定用データから、光が乱反射して白くなっている部分を画像処理により色付けし目立たせた。このとき得られた画像処理データにおいて、点状の着色部分、線状の着色部分等が欠点として認識され、その有無、形状等が確認できた。これにより、その欠点の存在状態で、被検査物の良・不良を判定できる。
なお、例１と同様に、被検査物に対するリング照明の位置を変えたときに撮像データの取得状況を合わせて調べたところ、第１のリング照明位置の位置を２０、３５、４０ｍｍとした場合にも適正な撮像データが得られた。
Furthermore, from the determination data, the portion where light is diffusely reflected and whitened is colored by image processing to make it stand out. In the image processing data obtained at this time, a dotted colored portion, a linear colored portion or the like was recognized as a defect, and the presence or absence, shape, etc. could be confirmed. Thereby, it is possible to determine whether the inspection object is good or bad in the presence of the defect.
As in Example 1, when the position of the ring illumination with respect to the object to be inspected was changed and the imaging data acquisition situation was examined, the position of the first ring illumination position was set to 20, 35, and 40 mm. Appropriate imaging data was also obtained.
以上より、本発明の外観検査装置及び外観検査方法は、被検査物の表面状態を映り込みが生じるような場合でも、被検査物や照明の位置を何度も変更して検査する必要がなく、簡便な操作で、かつ、安定して表面状態の評価ができる。 From the above, the appearance inspection apparatus and the appearance inspection method of the present invention do not need to change the inspection object and the position of the illumination many times even when the surface state of the inspection object is reflected. The surface condition can be evaluated stably with a simple operation.
本発明の外観検査方法及び外観検査装置は、光学素子以外の光透過性製品の表面形状における、欠点の有無、形状等を評価するのに有用である。 The appearance inspection method and the appearance inspection apparatus of the present invention are useful for evaluating the presence / absence, shape, etc. of defects in the surface shape of a light-transmitting product other than optical elements.
１…外観検査装置、２…被検査物保持容器、３…第１のリング照明、４…第２のリング照明、５…撮像手段、６…チャンバー、５０…ガラス素材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Appearance inspection apparatus, 2 ... Inspection object holding container, 3 ... 1st ring illumination, 4 ... 2nd ring illumination, 5 ... Imaging means, 6 ... Chamber, 50 ... Glass material
Claims (11)
前記被検査物の上方に配置された撮像手段により、前記第１の光照射工程により光が照射された前記被検査物の撮像データを取得する第１の撮像工程と、
前記被検査物に、下方から、前記第１のリング照明とは光の入射角度が異なる第２のリング照明により光を照射する第２の光照射工程と、
前記撮像手段により、前記第２の光照射工程により光が照射された前記被検査物の撮像データを取得する第２の撮像工程と、
を有することを特徴とする外観検査方法。 A first light irradiating step of irradiating light from below with a first ring illumination on an inspection object having a curved surface shape on the surface;
A first imaging step of acquiring imaging data of the inspection object irradiated with light by the first light irradiation step by an imaging means disposed above the inspection object;
A second light irradiating step of irradiating the inspection object with light from below with a second ring illumination having a light incident angle different from that of the first ring illumination;
A second imaging step of acquiring imaging data of the inspection object irradiated with light by the second light irradiation step by the imaging means;
A visual inspection method characterized by comprising:
前記被検査物の上方に配置された撮像手段により、前記第１の光照射工程により光が照射された前記被検査物の撮像データを取得する第１の撮像工程と、
前記リング照明を、上方又は下方に移動させて、前記第１の光照射工程とは異なる位置に移動、配置させる照明移動工程と、
前記照明移動工程後、被検査物に、下方から前記リング照明により光を照射する第２の光照射工程と、
前記撮像手段により、前記第２の光照射工程により光が照射された前記被検査物の撮像データを取得する第２の撮像工程と、
を有することを特徴とする外観検査方法。 A first light irradiating step of irradiating light having a curved shape on the surface with ring illumination from below;
A first imaging step of acquiring imaging data of the inspection object irradiated with light by the first light irradiation step by an imaging means disposed above the inspection object;
An illumination movement step of moving the ring illumination upward or downward to move to a position different from the first light irradiation step; and
After the illumination moving step, a second light irradiation step of irradiating the inspection object with light from below with the ring illumination;
A second imaging step of acquiring imaging data of the inspection object irradiated with light by the second light irradiation step by the imaging means;
A visual inspection method characterized by comprising:
前記被検査物に、下方から光を照射する第１のリング照明と、
前記第１のリング照明とは光の入射角度が異なるように、前記被検査物に、下方から光を照射する第２のリング照明と、
前記第１のリング照明により、光が照射された被検査物の第１の撮像データ及び前記第２のリング照明により、光が照射された被検査物の第２の撮像データを取得する撮像手段と、
を有することを特徴とする外観検査装置。 An inspection object holding means for holding an object having a curved surface on the surface so as not to prevent light irradiation from below,
A first ring illumination that irradiates the inspection object with light from below;
A second ring illumination that irradiates the inspection object with light from below so that an incident angle of light is different from that of the first ring illumination;
Imaging means for acquiring first imaging data of an inspection object irradiated with light by the first ring illumination and second imaging data of an inspection object irradiated with light by the second ring illumination When,
An appearance inspection apparatus characterized by comprising:
前記被検査物に、下方から光を照射するリング照明と、
前記リング照明を上下動可能に保持する照明移動手段と、
前記リング照明により光が照射された被検査物の撮像データとして、前記照明移動手段により、前記リング照明が移動する前の第１の撮像データ及び移動した後の第２の撮像データを取得する撮像手段と、
を有することを特徴とする外観検査装置。 An inspection object holding means for holding an object having a curved surface on the surface so as not to prevent light irradiation from below,
Ring illumination for irradiating light on the object to be inspected from below;
Illumination moving means for holding the ring illumination in a vertically movable manner;
Imaging for acquiring first imaging data before moving the ring illumination and second imaging data after moving as the imaging data of the object irradiated with light by the ring illumination. Means,
An appearance inspection apparatus characterized by comprising:
Priority Applications (1)
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| WO2021090827A1 (en) * | 2019-11-05 | 2021-05-14 | 株式会社小糸製作所 | Inspection device |
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