JP2014517914A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

本発明によると、欠陥（３５）がないか部品（５）を検査する際の使用に適した検査装置（１）が提供され、検査装置（１）は、二つ以上の光源のグループ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）へと配置される光源の集合体（９、１７、１９、２１）を備え、光が異なる方向から非同期的に部品（５）に向けられることができるように、各光源のグループ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）がその他の光源のグループに対して非同期的にオペレートされることができるように構成された光源の集合体と、各画像が異なる方向から照らされる部品（５）を示している複数の画像を提供するための、光源のグループの各々が点灯されるとき部品（５）の画像をキャプチャするように構成された画像キャプチャ手段（カメラ７）と、部品の欠陥をより容易に識別することができる単一画像を提供するために、画像を用いて算術演算を行うように構成された処理手段（２３）とを備える。対応する部品検査方法およびドームとディフューザーを有する照明アレンジメントがさらに提供される。
【選択図】図１

Description

本発明の分野
本発明は、検査装置に関するものであり、とりわけ、しかし非限定的に、本発明は部品の欠陥をより容易に識別することができるように、部品を異なる方向から照らす照明システムを利用し、かつ異なる方向から照らされた時の部品の画像を利用する検査装置に関するものである。また、本発明は対応する部品検査方法、および検査される部品を照らすために利用可能な照明アレンジメントにも関している。

関連技術の説明
部品、例えばＬＥＤのような電気部品は、通常は製造工程中に欠陥がないか試験される。欠陥がないか検査される部品は、通常は照明システムを利用して照らされ、部品を照らすことにより部品の欠陥をより容易に識別することができる。

現行の照明システムは、検査中の部品の各面を同時に照らすように構成される。照らされるとすぐに、カメラは、照らされた部品の画像を撮り、その次に、画像が、部品の欠陥を識別するために検査される。しかしながら、不利なことに、部品を各面から照らすことは、部品の表面欠陥を識別することを困難にしかねない。部品が各面から照らされるため、欠陥は影を投じることがなく、その結果、表面欠陥は、画像からはあまり明らかでなく、またしたがって識別がより困難である。

欠陥をより容易に識別することができるように、部品をどちらか一方の面から照らし、各面から照らされた時に部品によって反射される光を特徴付ける方程式を得ることが既知である。方程式は、部品の欠陥を識別するために微分方程式として解かれる。部品の欠陥を識別するためのそのようなシステムおよび方法は、複雑で高価であり、また結果を提供するのに長い時間がかかる。

前述の不都合の一つ以上を取り除くまたは軽減することが本発明の目的である。

発明の簡単な要約
本発明によると、二つ以上の光源のグループへと配置される光源の集合体であり、光が異なる方向から非同期的に部品に向けられることができるように、光源の各グループがその他の光源のグループに対して非同期的にオペレートされることができるよう構成された、光源の集合体と、各画像が異なる方向から照らされる部品を示している複数の画像を提供するための、光源のグループの各々が点灯されるとき部品の画像をキャプチャするように構成される画像キャプチャ手段と、部品の欠陥をより容易に識別することができる単一画像を提供することを目的として、複数の画像を用いて算術演算を行うように構成された処理手段とを備える、欠陥がないか部品を検査する際の使用に適した検査装置が提供される。

有利には、本発明の照明システムは、検査される部品が、異なる方向から部品に入射する光によって非同期的に照らされることを可能にする。部品が異なる方向から非同期的に照らされるとき、部品の欠陥が方向付けられている向きに応じて、例えば部品の欠陥が方向付けられている向きに垂直な方向で光が部品に入射するときは、欠陥は明確な影を投じるだろう。例えば、入射光に平行な部品は、そのような顕著な影を投じることはないだろう。カメラが、部品の画像を撮るために使用されることができる。長方形の少なくともいくつかの辺から光が照らされないので、欠陥によって投じられる影は、画像の中でより顕著に現れ、したがって欠陥を容易に識別できるようにするだろう。光源はそれから消灯され、そして長方形のその他の辺の光源が次に異なる方向から部品を照らすために使用される。この場合、光は、異なる方向から部品に入射することになる。例えばこの入射光に垂直な欠陥は、直ちに影を投じることになるだろう。再度、カメラを使用して画像を撮ることができ、長方形の少なくともいくつかの辺から光が照らされないので、欠陥によって投じられる影は、画像の中で顕著となり、したがって欠陥を容易に識別することができるようになる。このようにして、本発明の照明システムを利用することにより多くの画像を得ることができ、画像の各々は、異なる方向から部品に入射する光によって部品が照らされたときに撮られたものである。異なる方向から非同期的に部品を照らすことにより、その方向に関係なく、各欠陥が、カメラによって撮られた画像の中に容易に見えるであろう顕著な影を投じるだろう。これらの画像は、それから処理手段によって処理される。処理手段は、全ての欠陥を明瞭に識別することができる単一画像を提供するために、画像の加算、減算、または除算のような、速やかにまた簡単に実行できる単純な算術演算を行う。算術演算を実施する際、各画像の画素は、その他の画像の対応する画素に対して加算されたり、減算されたり、または除算されたりすることにより、部品の欠陥を容易に見ることができる単一画像を形成する。

算術演算は、線形算術演算を含むことができる。

線形算術演算は、画像の加算、減算、および／または除算のうちの少なくとも一つを含むことができる。

処理手段は、いかなる算術演算も実行するように構成可能であることができる。算術演算は、画像の加算、減算、および／または除算であることができる。例えば、画像の加算は、部品が第一の方向から照らされたときの部品の第一の画像の画素を、部品が別の方向から照らされたときカメラによって得られた第二の画像の対応する画素と加算することを含み、それにより第一の画像と第二の画像各々の画素の加算である画素をもつ単一画像を提供することができる。単一画像を提供するために必要な算術演算は、次のうちの少なくとも一つに基づいて選択することができる。すなわち、検査されている部品、識別される欠陥、または単純にトライアル・アンド・エラーに基づく。

検査装置は、さらに、ディフューザーを備えることができる。

ディフューザーは、光源の集合体から来る光を拡散するように構成されることができる。ディフューザーは、光が検査される部品に届く前に光を拡散するように構成されることができる。ディフューザーは、光が第二のディフューザーに届く前に光を拡散するように構成されることができる。ディフューザーは、光を散乱させるように構成されたドーム型要素に光が届く前に、光を拡散するよう構成されることができる。

ディフューザーは、光源の集合体の上下に延在するように構成することができる。

検査装置は、光を散乱させるように構成された表面を有するドーム型要素を、さらに備えることができる。

ドーム型要素は、ディフューザーによって拡散された光を散乱させるように構成されることができる。

ドーム型要素は、光を散乱させるように構成された表面を備えることができる。その表面は、艶消し面であることができる。その表面は、艶消塗料を備えることができる。

ドーム型要素は、その中で画定されている開口部を有することができる。開口部は、ドーム型要素の一方の側に位置決めされるカメラがドーム型要素の反対側に置かれる部品の画像を記録することを可能にするように、構成されることができる。

ディフューザーは、ドームの反射面によって散乱させられる光が通過できる通り道（ｐａｓｓａｇｅ）を画定するように、構成されることができる。このことにより、部品の照明を可能にすることができる。

検査装置は、より遠方の光源の集合体を一つ以上さらに備えることができる。好ましくは、検査装置は、少なくとも二つの追加の光源の集合体を備える。

検査装置は、検査されている部品に光を軸方向に向けることができるように構成された光源の集合体をさらに備えることができる。

光源の集合体は、異なる複数の縦位置で配置されることができる。例えば、光源の第一の集合体は、光源の第二の集合体の上に配置されることができ、それらの両方の光源の集合体は、光源の第三の集合体の上に配置されることができる。これらの光源の集合体の各々は、光を部品に軸方向に向けるように構成された光源の集合体の上に配置されることができる。

検査装置は、ビームスプリッターをさらに備えることができる。ビームスプリッターは、光を部品に軸方向に向けるように構成された光源の集合体によって放たれる光を分割するように配置されることができる。

光源の集合体は、長方形に配置されることができる。長方形の各辺の光源は、光源の一つのグループを規定することができる。長方形の二つ以上の辺を画定する光源は、光源の一つのグループを規定することができる。例えば、長方形の二つの辺を画定する光源は、第一のグループを規定することができ、また長方形のその他の二つの辺を画定する光源は、第二のグループを規定することができる。光源の集合体は、長さが２０ｍｍ〜４６ｍｍの間、そして幅が２０ｍｍ〜４６ｍｍの間の寸法の長方形に配置されることができる。好ましくは、光源の集合体は、長さが３６ｍｍそして幅が３６ｍｍの寸法の長方形に配置される。

検査装置は、光源の第二および第三の集合体をさらに備えることができる。光源の第二の集合体は、長さが２０ｍｍ〜４６ｍｍの間、そして幅が２０ｍｍ〜４６ｍｍの間の寸法の長方形に配置されることができる。好ましくは、光源の第二の集合体は、長さが３６ｍｍそして幅が３６ｍｍの寸法の長方形に配置される。光源の第三の集合体は、長さが２０ｍｍ〜４６ｍｍの間、そして幅が２０ｍｍ〜４６ｍｍの間の寸法の長方形に配置されることができる。好ましくは、光源の第三の集合体は、長さが３６ｍｍそして幅が３６ｍｍの寸法の長方形に配置される。

光源の集合体は、円形に配置されることができる。円形を画定する光源は、区分化されることができる。各区分は、光源の一つのグループを規定することができる。二つ以上の区分を画定する光源は、光源の一つのグループを規定することができる。例えば、二つの区分を画定する光源は、第一のグループを規定することができ、また他の二つの区分を画定する光源は、第二のグループを規定することができる。

本発明のさらなる態様によると、光源の集合体、光源の集合体から来る光を拡散するように配置される第一のディフューザー、ドーム型要素を備える照明アレンジメントが提供され、ここで、ドーム型要素は、分配が改善された光を提供するために、第一のディフューザーによって拡散された光を散乱させるように構成された反射面を備える。

前述の照明アレンジメントにしたがった照明アレンジメントを備える、前述の検査装置のうちのいずれか。

ドーム型要素は、光を散乱させるように構成された表面を備えることができる。その表面は、艶消し面であることができる。表面は、艶消塗料を備えることができる。

ドーム型要素は、その中で画定される開口部を有することができる。開口部は、ドーム型要素の一方の側に位置決めされるカメラがドーム型要素の反対側に置かれる部品の画像を記録することを可能にするように、構成されることができる。

ディフューザーは、ドームの反射面によって散乱させられる光が通過できる通り道を画定するように配置されることができる。ドームの反射面によって散乱させられる光は、通り道を通過して、検査される部品を照らすことができる。

光源の集合体は、ドームの反射面によって散乱させられる光が通過できる通り道を画定するように配置されることができ、それにより部品の照明を可能にする。

欠陥がないか部品を検査する際の使用に適した検査装置であって、該検査装置は、前述の照明アレンジメントのうちのいずれか一つを備える。

本発明のさらなる態様によると、光源の集合体をオペレートするステップであって、光が異なる方向で非同期的に検査される部品に向けられるように、各光源のグループがその他の光源のグループに対して非同期的にオペレートされるよう、光源の集合体が二つ以上の光源のグループへと配置される、光源の集合体をオペレートするステップと、画像キャプチャ手段をオペレートするステップであって、光源のグループの各々が点灯されるとき部品の画像をキャプチャするための画像キャプチャ手段により、各画像が異なる方向から照らされる部品を示している複数の画像を提供する、画像キャプチャ手段をオペレートするステップと、部品の欠陥をより容易に識別することができる単一画像を提供することを目的として、画像を用いて算術演算を行うステップとを含む、部品検査方法が提供される。

ここで、本発明の実施態様を、単なる例示として以下のような付属の図面を参照して説明する。

本発明の実施態様による検査装置の斜視図を示す図である。 本発明の態様による照明アレンジメントの斜視図を提供する図である。 本発明の実施態様による照明アレンジメントを利用する、本発明の実施態様による検査装置の斜視図を提供する図である。

本発明の可能な実施態様の詳細な説明
図１は、本発明の一つの実施態様による、欠陥がないか部品を検査する際の使用に適した、検査装置１の斜視図を提供している。検査装置１は、欠陥がないか部品５を検査する際の使用に適した、照明システム３を備える。典型的には、図１に示される照明システム３は、欠陥がないか部品の下面を検査する際に使用される。

照明システム３は、四つの辺１１ａ−ｄを有する長方形に配置される、光源の第一の集合体９を備える。この特定の実施例において、長方形の辺１１ａおよび１１ｃを画定する光源は、光源の第一のグループを形成し、一方、長方形の辺１１ｂおよび１１ｄを画定する光源は、光源の第二のグループを形成する。したがって、この実施例において、光源の集合体９は、二つの光源のグループを有する（辺１１ａおよび１１ｃを画定する光源のグループ、辺１１ｂおよび１１ｄを画定する光源のグループ）。

長方形の各辺１１ａ−１１ｄを画定する光源が、光源のグループを形成することができ得、つまり光源の集合体９は、四つの光源のグループを有することが理解されるだろう（辺１１ａを画定する光源のグループ、辺１１ｂを画定する光源のグループ、辺１１ｃを画定する光源のグループ、そして辺１１ｄを画定する光源のグループ）。光源の集合体９が、いかなる適切な形状も取ることができ得、例えば光源の集合体９は、円形に配置される（長方形に配置される代わりに）ことができ得、ここで円形を画定する光源の集合体９は区分化されることができ得、各区分は光源のグループを画定することが理解されるべきである。

照明システム３は、長方形の辺１１ａ−ｄの光源が長方形の辺１１ａ−ｄの光源に対して非同期的にオペレートするように、光源のグループが互いに非同期的にオペレートするよう構成される。このことにより、光が、異なる方向から非同期的に部品５に向けられることが可能になる。この特定の実施例において、照明システム３は、光が異なる方向から非同期的に部品に向けられることができるように、辺１１ｂと１１ｄの光源が辺１１ａと１１ｃに対して非同期的に点灯するように構成される。しかしながら、いかなる他の組み合わせの非同期性も利用されることができ得、例えば、照明システム３は、部品５が四つの異なる方向から非同期的に照らされることができるように、辺１１ａ−ｄの各々の光源が非同期的に点灯するように構成されることができ得ることが理解されるだろう。

光源の第一の集合体９に加えて、照明システムは、光源の第二および第三の集合体１７、１９をさらに備え、それらの各々は、長方形に配置される。光源の第一の集合体９とは違って、照明システム３は、光源の第二および第三の集合体１７、１９の各々の全ての光源が同時に点灯、または同時に消灯するように、光源の第二および第三の集合体を形成する光源が、非同期的にオペレートするのではなく、むしろ同期的にオペレートするように構成される。しかしながら、この特定の実施例において、光源の第二の集合体１７の光源は、光源の第三の集合体１９の光源とは独立して点灯、または消灯することができ、またその逆も然りである。もっとも、本発明が、同期的にオペレートする第二および第三の集合体１７、１９の光源を有することに限定されるわけではなく、第二および第三の集合体１７、１９の光源は、光源の第一の集合体９と同様の仕方で非同期的にオペレートするように構成されることができ得ることが理解されるべきである。

照明システム３は、より遠方の光源の集合体２１をさらに備えるが、それは、それらが、光を検査される部品５に軸方向に向けることができるように構成されるものである。この場合、検査される部品５は、長方形に配置される光源の集合体９、１７、１９によって側面から照らされ、また光を部品５に軸方向に向けるように構成された光源の集合体２１によって、その下面２５を照らされるだろう。光を部品５に軸方向に向ける光源の集合体２１は、光源の集合体９、１７、１９によって提供される光の方向にほぼ垂直な方向において光を提供するように構成される。

図１で見ることができるように、前記光源のグループ９、１７、１９、２１の各々は、異なる複数の縦位置で配置される。すなわち、光源の第一の集合体９は、光源の第二の集合体１７の上に配置され、それらの両方は、光源の第三の集合体１９の上に配置される。これらの光源の集合体９、１７、１９の各々は、光を部品５に軸方向に向けるように構成された光源の集合体２１の上に配置される。

照明システム３は、ディフューザー１３およびビームスプリッター１５をさらに備える。ディフューザー１３およびビームスプリッターは、軸方向の光を提供する光源の集合体２１によって放たれる光を拡散し、分割するために配置される。ディフューザー１３は、光源の集合体２１から部品５への入射光が、部品５に均等に分配されるようになることを保証するだろう。ディフューザーは、また、検査中の部品５の下面２５に出現する光源の集合体２１の反射を防ぐのにも役立つだろう。部品５の下面２５に出現する光源の集合体２１の反射は、下面の画像の中に現れてしまう可能性があり、したがって画像の明確性に影響を与えてしまう。

検査装置１は、カメラ７をさらに備えており、該カメラは、照明システム３によって部品が照らされるとき部品５の画像を撮るために使用される。カメラ７は、辺１１ｂと１１ｄが点灯しているときにカメラが部品５の画像を得ることができるように、また辺１１ａと１１ｃが点灯しているときに部品７のさらなる画像を撮るように構成される。このようにして、カメラは、部品が異なる方向の各々から照らされるとき、部品の画像を記録する。照明システム３が、部品５が四つの異なる方向から非同期的に照らされるように、辺１１ａ−ｄの各々の光源が非同期的に点灯するように構成されているとすると、そのときカメラ７は、部品が四つの方向の各々から照らされるとき部品５の画像を記録するように構成されることができ得、このようにして、各々の画像が異なる方向から照らされた部品５を示している、少なくとも四つの画像が提供されることが理解されるだろう。

検査装置１は、画像処理モジュール２３をさらに備えることができ、該画像処理モジュールは、カメラ７によって得られた画像の各々を処理するように構成される（すなわち、辺１１ｂと１１ｄが点灯されたときに撮られた画像と、辺１１ａと１１ｃが点灯されたときに撮られた画像）。画像処理モジュール２３は、画像を用いて算術演算を実行するように構成されることができる。この特定の実施態様において、画像処理モジュール２３は、画像を用いて線形算術演算を実行するように構成される。例えば、画像は除算、加算、または減算されることができる。

算術演算は、画素間で実行されることができる。例えば、画像の加算は、第一と第二の画像の各々の画素の加算である画素をもつ単一画像を提供するために、長方形の辺１１ｂと１１ｄが点灯されたときカメラによって得られた第一の画像の画素を、長方形の他の辺１１ａと１１ｃが点灯されたときカメラによって得られた第二の画像の対応する画素と加算することを含むことができる。同様に、画像の減算は、第一と第二の画像各々の画素の減算である画素をもつ単一画像を提供するために、第一の画像の画素を、第二の画像の対応する画素から減算することを含むことができる。先に述べられたように、検査装置１は、部品５が四つの異なる方向から非同期的に照らされるように、辺１１ａ−ｄの各々の光源が非同期的に点灯するように構成されることができ、また、カメラ７は、部品が四つの方向の各々から照らされるとき部品５の画像を記録するように構成されることができ、このようにして、各々の画像が異なる方向から照らされた部品５を示している、少なくとも四つの画像が提供される。この特定の場合において、算術演算は、四つの画像を用いて実行されることができる。例えば、四つの画像は、単一画像を提供するために、画素間で加算されるか、または画素間で減算されることができる。

使用に際して、部品５は、光が検査される部品に異なる方向で非同期的に向けられるように、各々の光源のグループがその他の光源のグループに対して非同期的にオペレートするように光源の集合体９をオペレートするステップ（この特定の実施例において、辺１１ａと１１ｃは光源の第一のグループを形成し、また辺１１ｄと１１ｂは光源の第二のグループを形成する）と、各画像が異なる方向から照らされる部品を示している複数の画像を提供するために、光源のグループの各々が点灯されるとき部品の画像をキャプチャするために画像キャプチャ手段をオペレートするステップと、部品の欠陥をより容易に識別することができる単一画像を提供するために、複数の画像を用いて算術演算を行うステップによって検査される。

より具体的には、検査される部品５は、該部品が集合体の中心に向かって設置されるように、光源の第一の集合体９の上に位置決めされる。

その次に、照明システム３がオペレートされる。光源の第一の集合体９において、光が異なる方向から部品に非同期的に向けられるように、辺１１ｂと１１ｄの光源は、辺１１ａと１１ｃに対して非同期的に点灯する。光源の第二と第三の集合体１７、１９および光源の集合体２１の全ての光源は、部品５を照らすために同時にオペレートされる。このようにして、常に、部品は、光源の第二と第三の集合体１７、１９と、光源の集合体２１と、第一の集合体９の辺１１ａと１１ｃからの光源または第一の集合体９の辺１１ｂと１１ｄからの光源のいずれかとによって照らされる。

辺１１ｂと１１ｄの光源が点灯されるとき（その間、辺１１ａと１１ｃの光源は消灯したままである）、部品５は、辺１１ｂと１１ｄが光を放つ方向において、より強く照らされる。部品５への入射光は、部品５と、部品５に存在する欠陥３５によって反射される。部品５とその欠陥３５によって反射される光は、ビームスプリッター１５に送られ、カメラ７の方に向けられて、該カメラは、反射光を利用して部品５とその欠陥３５の第一の画像を形成する。例えば辺１１ｂと１１ｄによって放たれる光の方向に垂直な欠陥３５（すなわち辺１１ｄと１１ｄにほぼ平行な欠陥３５）は、顕著な影を投じるだろう。つまり、辺１１ａと１１ｃの光源が点灯されていないので、辺１１ａと１１ｃからの光が、前記欠陥３５によって投じられる影を照らすことはなく、その結果、投じられる影は、カメラ７によって撮られる画像において、より顕著に現れることになるだろう。より顕著な影は、辺１１ｄと１１ｄにほぼ平行に存在する部品５の欠陥３５を、第一の画像において、より容易に識別するのを可能にするだろう。

次に、部品５が、辺１１ａと１１ｃが光を放つ方向において、より強く照らされるように、辺１１ａと１１ｃの光源が点灯される（その間、辺１１ｄと１１ｂの光源は消灯したままである）。部品５への入射光は、部品５と、部品５に存在する欠陥３５によって反射される。部品５とその欠陥３５によって反射される光は、ビームスプリッター１５に送られ、カメラ７の方に向けられて、該カメラは、反射光を利用して部品５とその欠陥３５の第二の画像を形成する。例えば辺１１ａと１１ｃによって放たれる光の方向に垂直な欠陥３５（すなわち辺１１ａと１１ｃにほぼ平行な欠陥３５）は、顕著な影を投じるだろう。つまり、辺１１ｂと１１ｄの光源が点灯されていないので、辺１１ｂと１１ｄからの光が、前記欠陥３５によって投じられる影を照らすことはなく、その結果、投じられる影は、カメラ７によって撮られる画像において、より顕著に現れることになるだろう。より顕著な影は、辺１１ａと１１ｃにほぼ平行に存在する欠陥３５を、第二の画像において、より容易に識別するのを可能にするだろう。

カメラ７によって撮られる第一と第二の画像は、全ての欠陥（辺１１ａと１１ｃにほぼ平行に存在する欠陥と、辺１１ｄと１１ｄにほぼ平行に存在する欠陥の両方）がより明瞭に現れる単一画像を提供するために、画像処理モジュール２３によって処理される。この特定の実施例において、画像処理のステップは、第一と第二の画像を用いて線形算術演算を行うステップを含む。算術演算は、第一と第二の画像の加算、減算、および／または除算であることができる。例えば、第一と第二の画像の加算は、第一の画像の画素を、第二の画像の対応する画素と加算することを含み、それにより第一と第二の画像各々の画素の加算である画素を有する単一画像を提供することができる。単一画像を提供するために、画像処理モジュール２３によって実行される算術演算は、次のうちの少なくとも一つに基づいて選択されることができる。すなわち、検査されている部品５、識別される欠陥３５、または単にトライアル・アンド・エラーに基づく。

有利なことに、本発明の照明システム３は、部品の欠陥をより容易に識別することを可能にする。照明システムは、検査中の部品５を、異なる方向から、非同期的に、より強く照らすことを可能にする。部品５が特定の方向からより強く照らされるとき、特定の向きの欠陥が、明確な影を投じるだろう。部品５が別の方向からより強く照らされるとき、別の特定の向きの欠陥が、明確な影を投じるだろう。例えば、追加の光の方向に垂直な向きの欠陥は、明確な影を投じるだろう。例えば、追加の光の方向に平行な欠陥３５は、そのような顕著な影を投じないだろう。カメラ７は、部品５が異なる方向からより強く照らされるときに、部品５の画像を記録するために使用することができる。これらの画像は、次に、部品の全ての欠陥により投じられる明確な影が示されている単一画像を提供するために、画像処理モジュール２３によって処理されることができる。画像処理モジュール２３は、画像を用いて算術演算を行うことができる。画像処理モジュール２３は、単一画像を形成するために、各々の画像の画素の加算、減算、または除算のような算術演算を行うことができる。欠陥によって投じられる影は、欠陥の存在を識別するために使用される。より明確な影は、したがって、欠陥をより容易に識別することを可能にする。このようにして、画像処理モジュール２３によって提供される単一画像が、全ての向きの全ての欠陥によって投じられる明確な影を示すであろうことから、部品の欠陥を、より容易に識別することができる。

なお、辺１１ａと１１ｃを形成する光源が点灯している間は、辺１１ｄと１１ｂを形成する光源は点灯していない、またその逆も然り、のであるから、辺１１ｄと１１ｂの光源が点灯しているとき欠陥３５によって投じられる影は、辺１１ａと１１ｃからの光源によって照らされることはなく、またその逆も然りである。その結果、影は、カメラによって撮られる画像において、より顕著に現れるだろう。このようにして、本発明の照明システムを使用することにより、部品が異なる方向からより強く照らされたときに各々撮られた、多くの画像を得ることができる。部品を異なる方向から非同期的に照らすことによって、また部品が異なる方向の各々からより強く照らされたときに部品の画像を撮ることによって、各欠陥は、カメラによって撮られる画像のうちの少なくとも一つにおいて現れるであろう顕著な影を投じるだろう。これらの画像は、部品５の全ての欠陥３５によって投じられる全ての顕著な影が示されている単一画像を提供するために、画像処理モジュール２３によって処理されることができる。

図２は、本発明の実施態様による照明アレンジメント５０の斜視図を提供する。図１で示される照明システム３とは違い、照明アレンジメント５０は、典型的には、部品５の上面６７を検査するときに使用される。この特定の実施例において、検査される部品５は、照明アレンジメント５０の下に位置決めされる。

照明アレンジメント５０は、長方形に配置される光源の集合体５５を備える。光源の集合体５５は、長方形の四つの辺５７ａ−ｄを画定する。また、光源の集合体５５が、いかなる配置においても提供されることができ得、例えば、光源の集合体５５は、円形に配置されることができ得ることが理解されるだろう。光源の集合体５５は、各々が同時に点灯することができ得、または各々が非同期的に点灯することができ得る。

この特定の実施例において、各辺５７ａ−ｄは、光源の一つのグループを規定する。照明アレンジメント５０が、辺５７ａ−ｄの各々（すなわち光源の各グループ）が非同期的に点灯するように構成されることにより、光が異なる方向から非同期的に部品５に向けられることができる。照明アレンジメント５０が、非同期的な照明の他のいかなる組み合わせをも提供するように構成されることができ得、例えば、辺５７ａと５７ｃは、同時に点灯することができ得るが、辺５７ｄと５７ｄに対しては非同期的に点灯することができ得、またその逆も然りであることが理解されるだろう。例えば、光源の集合体５５が他の配置で提供されるとする。例えば、光源の集合体５５が円形に配置されるとしたら、そのとき円形を画定する光源は、区分化され得、各区分は光源の一つのグループを画定する。光源のグループは、各々が非同期的に点灯することにより、光は、異なる方向から非同期的に検査中の部品５に向けられることができる。

照明アレンジメント５０は、光源のグループ５５の下に配置される第一のディフューザー５１をさらに備え、したがって該ディフューザーは、光源の集合体５５と検査される部品５との間に置かれている。第一のディフューザー５１は、光源の集合体５５によって放たれた光を、真下方向に、照明アレンジメント５０の下にある部品５に向かって拡散する。第一のディフューザー５１は、光源の集合体５５によって放たれて、真下方向に、部品５に向けられた光が、部品５の表面（例えば部品の上面６７）が均一に照らされるように、均等に分配されるようになることを保証するだろう。

照明アレンジメント５０は、ドーム型要素６１の形をとった第二のディフューザーをさらに備える。ドーム型要素６１は、その中で画定される開口部７１を備えており、該開口部を通して、カメラが、照明アレンジメント５０の下に位置決めされた部品５の画像を撮ることができる。ドーム型要素６１は、光を反射させ、散乱させるように構成された内面５９を備える。この特定の実施例において、内面５９は、ドーム型要素６１の内面５９上に存在する艶消塗料（非表示）によって提供される艶消し面を有することによって、光を反射させ、散乱させるように構成される。

第一のディフューザー５１は、その中に画定される通り道（ｐａｓｓａｇｅ）６９を有し、該通り道を、ドーム型要素６から散乱される光が通ることができる。ドーム型要素６によって散乱されて、第一のディフューザー５１の中にある通り道５９を通った光は、照明アレンジメント５０の下に位置決めされる部品５を照らすだろう。

使用の際、光源の集合体５５の辺５７ａ−ｄのいずれかによって、上方向に、部品５から離れた所に放たれた光は、ドーム型要素６１の内面５９に入射する。ドーム型要素６１の内面５９に入射する光は、検査される部品５に入射するように、光の少なくとも一部が戻って、長方形の光源の集合体５５のセンター６３を通り、そして第一のディフューザー５１の通り道５９を通り、通過するように、反射されそして散乱される。光が反射され散乱されるのは、ドーム型要素６１の内面５９に存在する艶消塗料に因る。ドーム型要素６１による光の散乱は、光が、検査される部品５の表面全体に渡って均等に分配されることを保証する。このようにして、検査される部品５の表面（この場合上面６７）は、光によって均一に照らされるだろう。

使用の際、辺５７ａ−ｄの各々が非同期的に点灯することにより、光は、異なる方向から非同期的に部品５に向けられる。このようにして、各辺５７ａ−ｄが点灯されるとき、部品５の上面６７に存在する欠陥は、それらの向きに応じて、顕著な影を投じることになり、それにより欠陥を容易に識別することができるようになる。有利なことに、第一のディフューザー５１およびドーム型要素６１の形をとった第二のディフューザーは、辺５７ａ−ｄの各々からの光が、その辺５７ａ−ｄが光を放つ方向に均一に分配されることを保証する。このようにして、部品は、辺５７ａ−ｄが光を放つ方向において均一に照らされる。結果として、辺５７ａ−ｄからより離れて位置付けられる欠陥６５でさえも、なお顕著な影を投じることができ、したがって欠陥６５をより容易に識別することが可能になる。

図３は、本発明の実施態様による検査装置１００の斜視図を提供しており、これは本発明のさらなる実施態様による照明アレンジメントを利用するものである。検査装置１００は、典型的には、部品５の上面６７を検査するために使用される。この特定の実施例において、検査される部品５は、照明アレンジメント１０３の下に位置決めされることになる。

検査装置１００の中に示される照明アレンジメント１０３は、図３に示される照明アレンジメント５５と同じ特徴の多くを備えており、同様の特徴には、同じ符号が与えられている。図３で示される照明アレンジメント５５とは違って、検査装置１００で示される照明アレンジメント１０３は、円形に配置される光源の集合体５６を備える。円形を画定する光源は、区分化され、各区分は、光源のグループ５６ａ、５６ｂ、５６ｃを規定する。各グループは、四つの光源を備える。光源の三つのグループだけが示されているが、光源の任意の数のグループが提供されてよいことが理解されるだろう。光源の集合体５６がそのような形状に限定されるわけではなく、例えば、光源の集合体５６は、正方形または三角形などに配置されることができ得ることが理解されるだろう。

検査装置１００は、第一のディフューザー５２をさらに備える。第一のディフューザー５２は、光源の集合体５６の上下の両方に延在するように配置される（ディフューザー５２は、図３に示されるが、円形に配置される光源の集合体５６のセンターを通って延在するようになっている）。このようにして、第一のディフューザー５２は、検査中の部品５に向かって下方向へ放たれる光と、ドーム型要素６１の方に向かって上方向へ放たれる光との両方を拡散するだろう。有利なことに、ディフューザーは、検査される部品５の表面全体に渡って光が均等に分配されることを保証する。このようにして、検査される部品５の表面（この場合は上面６７）は、光によって均一に照らされるだろう。さらに、ディフューザー５３が光源の集合体５６の上に延在するので、ドーム型要素６１での光源の反射、および検査される部品５の表面（この場合は上面６７）での光源の反射が回避される。このようにして、部品の表面（上面６７）のより明瞭な画像を得ることができる。第一のディフューザー５２は、光源の集合体５６の配置に一致させるために円形である。

図１で示される検査装置１と同様に、検査装置１００は、カメラ７と画像処理モジュール２３をさらに備える。カメラ７と画像処理モジュール２３の両方とも、検査装置１において示されるカメラ７および画像処理モジュール２３と同様の仕方でオペレートする。

使用の際、光源のグループ５６ａ、５６ｂ、５６ｃは、同時または非同期的のいずれかで点灯される。この特定の実施例において、光源のグループ５６ａ、５６ｂ、５６ｃは、部品５が異なる方向からより強く照らされるように、非同期的である。部品５の上面６７の欠陥６５は、点灯している光源のグループに応じて、特定の方向から、均一に照らされる。欠陥は、その向きに応じて、および部品が照らされている方向に応じて（すなわち光源のグループ５６ａ、５６ｂ、５６ｃのどれが点灯しているかに応じて）、顕著な影を投じるだろう。カメラ７は、部品が光源のグループ５６ａ、５６ｂ、５６ｃの各々によって照らされるとき、部品５の画像を記録する。このようにして、カメラ７は、各画像が異なる方向から照らされる部品を示している複数の画像を記録する。

これらの画像は、その次に、部品の全ての欠陥によって投じられる明確な影が示されている単一画像を提供するために、画像処理モジュール２３によって処理されることができる。画像処理モジュール２３は、画像を用いて算術演算を行うことができる。画像処理モジュール２３は、単一画像を形成するために、各画像の画素の加算、減算、または除算のような算術演算を行うことができる。欠陥によって投じられる影は、欠陥の存在を識別するために使用される。より明確な影は、したがって、欠陥をより容易に識別することを可能にする。このようにして、画像処理モジュール２３によって提供される単一画像が、全ての向きの全ての欠陥によって投じられる明確な影を示すだろうことから、部品の欠陥はより容易に識別されることができる。

添付の請求項で定義される本発明の請求の範囲を逸脱することなく、記載された本発明の実施態様に対するさまざまな変更または変形が当業者には明らかであろう。本発明が特定の好ましい実施態様に関連して記載されてきたが、請求項に記載の本発明がそのような特定の実施態様に過度に限定されてはならないことが理解されるべきである。

１ 検査装置
３ 照明システム
５ 部品
７ カメラ
９、１７、１９、２１ 光源の集合体
１１ａ−ｄ 辺
１３ ディフューザー
１５ ビームスプリッター
２３ 画像処理モジュール
２５ 下面
３５ 欠陥
５０ 照明アレンジメント
５１、５２ ディフューザー
５５、５６ 光源の集合体
５７ａ−ｄ 辺
５９ 内面
６１ ドーム型要素
６５ 欠陥
６７ 上面
６９ 通り道
７１ 開口部
１００ 検査装置
１０３ 照明アレンジメント

欠陥をより容易に識別することができるように、部品をどちらか一方の面から照らし、各面から照らされた時に部品によって反射される光を特徴付ける方程式を得ることが既知である。方程式は、部品の欠陥を識別するために微分方程式として解かれる。部品の欠陥を識別するためのそのようなシステムおよび方法は、複雑で高価であり、また結果を提供するのに長い時間がかかる。
米国特許出願公開第２００４／１８４６５３号明細書は、物体の表面勾配を決定するために、鏡面反射する物体の表面から反射される照明の強度および／または鏡面反射特性を徐々に空間的に変化させる照明グラデーションを利用する、光学検査システムを開示している。表面勾配は、物体の三次元画像を再現するために使用されることができる。
米国特許出願公開第２００７／０１９１８６号明細書は、少なくとも一つの光源モジュールと少なくとも一つの画像キャプチャユニットを含む、試験対象物の特徴検出用器具を開示している。画像キャプチャユニットは、試験対象物の試験領域の画像をキャプチャし、そして試験対象物の試験領域における電気部品の高さが、画像から測定される。部品の高さの分析は、欠陥部品を識別するために実行される。
米国特許第５６８４５３０号明細書は、とりわけ、表面に高反射領域を含む芸術作品または資料のような鏡面反射面および他の光沢面の検査および復元を目的とした、電子ラインスキャナ、複写機、または機械視覚システムとともに使用するための、細長い線形連続の、均一な、拡散される照明環境を提供する方法および器具を開示している。

Claims (15)

1. 欠陥がないか部品を検査する際の使用に適した検査装置であって、
   二つ以上の光源のグループへと配置される光源の集合体であり、光が異なる方向から非同期的に部品に向けられることができるように、各光源のグループがその他の光源のグループに対して非同期的にオペレートされることができるよう構成された、光源の集合体と、
   各画像が異なる方向から照らされる部品を示している、複数の画像を提供するために、光源のグループの各々が点灯されるとき部品の画像をキャプチャするように構成された画像キャプチャ手段と、
   部品の欠陥をより容易に識別することができる単一画像を提供することを目的として、複数の画像を用いて算術演算を行うように構成された処理手段
   とを備える、検査装置。
2. 算術演算が、線形算術演算を含む、請求項１に記載の検査装置。
3. 線形算術演算が、画像の加算、減算、および／または除算を含む、請求項２に記載の検査装置。
4. ディフューザーをさらに備える、請求項１から３のいずれか一つに記載の検査装置。
5. 光を散乱させるように構成された表面を有するドーム型要素をさらに備える、請求項１から４のいずれか一つに記載の検査装置。
6. ドーム型要素が、ディフューザーによって拡散された光を散乱させるように構成された、請求項５に記載の検査装置。ディフューザーは、部品を照らすことを可能にするために、ドームの反射面によって散乱される光が通過できる通り道を画定するように構成される。
7. より遠方の光源の集合体を一つ以上さらに備える、請求項１から６のいずれか一つに記載の検査装置。
8. 前記光源の集合体が、異なる複数の縦位置で配置される、請求項７に記載の検査装置。
9. 検査されている部品に光を軸方向に向けることができるように構成された、より遠方の光源の集合体をさらに備える、請求項１から８のいずれか一つに記載の検査装置。
10. ビームスプリッターをさらに備える、請求項１から９のいずれか一つに記載の検査装置。
11. 光源の集合体が長方形に配置され、また長方形の各辺の光源が光源の一つのグループを規定する、請求項１から１０のいずれか一つに記載の検査装置。
12. 光源の集合体が円形に配置され、また円形を画定する光源が区分化され、各区分が光源の一つのグループを規定する、請求項１から１０のいずれか一つに記載の検査装置。
13. 照明アレンジメントであって、
    光源の集合体と、
    光源の集合体から来る光を拡散するように配置される第一のディフューザーと、
    ドーム型要素とを備え、
    ドーム型要素が、分配が改善された光を提供することを目的として、第一のディフューザーによって拡散された光を散乱させるように構成された反射面を有する、照明アレンジメント。
14. 光源の集合体が、部品を照らすことを可能にするために、ドームの反射面によって散乱される光が通過できる通り道を画定する、請求項１３に記載の照明アレンジメント。
15. 部品検査方法であって、
    光源の集合体をオペレートするステップであって、光源の集合体が、光が異なる方向で非同期的に検査される部品に向けられるように、各光源のグループがその他の光源のグループに対して非同期的にオペレートされるよう、二つ以上の光源のグループへと配置される、光源の集合体をオペレートするステップと、
    画像キャプチャ手段をオペレートするステップであって、該手段が、各画像が異なる方向から照らされる部品を示している複数の画像を提供するために、光源のグループの各々が点灯されるとき部品の画像をキャプチャするための手段である、画像キャプチャ手段をオペレートするステップと、
    画像を用いて算術演算を行うステップであって、該算術演算は、部品の欠陥をより容易に識別することができる単一画像を提供することを目的とする、画像を用いて算術演算を行うステップ
    とを含む、部品検査方法。

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