JP2016118518A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 立体的であって曲面を有する検査対象物の表面における欠陥の有無の検査を、高速かつ安価に行うことができる外観検査装置を提供する。【解決手段】 立体の検査対象物の表面に光を照射する複数の照射部１０と、複数の照射部が照射した光が表面から反射した光を撮像する撮像部２０と、撮像部が撮像した光を画像として表示する表示部３０と、複数の照射部の輝度を制御する光源制御部４０と、を備え、光源制御部は、表示部が表示する画像における立体的な表面の階調が均一となるようにそれぞれの照射部の輝度を制御する外観検査装置１。【選択図】 図１

Description

本発明は、検査対象物の外観検査装置に関し、特に、立体の検査対象物の外観検査を行う装置に関する。

従来から、プリント基板などの平面状の対象物の外観を撮像し画像を生成し、その画像から検査対象物の良不良の検査を行う装置は知られている。例えば、特許文献１は、チップ部品を実装したときの画像から実装状態の良品、不良品を判定することを目的とした画像認識装置を開示する。この画像認識装置は、チップ部品の両電極部分を撮像して得られる画像データに対してウィンドウを設定し、このウィンドウの枠から輝点の外端までの間隔を４か所で求め、これら間隔が等しい場合に、チップ部品が実装されていない画像と認識してチップ部品の実装の不良品と判定し、各間隔が等しくない場合にチップ部品の良品と判定する。

また、特許文献２は、三次元画像および二次元画像を用いた複数種類の外観検査に対応しつつ外観検査に要する手間やコストを低減することを目的とした外観検査用照明装置を開示する。この外観検査用照明装置は、透過性反射板と、カバーと、フレームと、第１〜４の光源部を含む。第１〜３の光源部から発せされた光は、透過性反射板を透過して被検査物を通る仮想平面に対して第１〜３の角度で交差して被検査物を照射する。そして、第４の光源部から発せられた光は透過性反射板の下面で拡散され反射されることで被検査物を照射する。

また、特許文献３は、実装基板に配設されたハンダ部分を確実に抽出して、クリームハンダの配設状態を判別することを目的とした実装基板検査装置を開示する。この実装基板検査装置は、クリームハンダが配設された実装基板に対して小入射角で赤外光および可視光を照射し、実装基板からの赤外光および可視光の正反射光を撮像し、この撮像結果に基づいてクリームハンダの配設状態を判別する。

特開平８−２１９７３９号公報 特開２０１０−２３７０３４号公報 特開２００７−１０３６６５号公報

しかし、立体的な検査対象物に対して、その表面における傷などの欠陥の有無を検査できる装置は存在しない。
そこで、本発明では、立体的であって曲面を有する検査対象物の表面における欠陥の有無の検査を、高速かつ安価に行うことができる外観検査装置を提供する。

上記課題を解決するために、立体の検査対象物の表面に光を照射する複数の照射部と、その複数の照射部が照射した光が表面から反射した光を撮像する撮像部と、その撮像部が撮像した光を画像として表示する表示部と、複数の照射部の輝度を制御する光源制御部と、を備え、光源制御部は、表示部が表示する画像における立体的な表面の階調が均一となるようにそれぞれの照射部の輝度を制御する外観検査装置が提供される。
これによれば、検査対象物の検査対象表面の階調が均一となるように画像を表示することで傷などの凹凸部分での階調差が際立ち、立体的であって曲面を有する検査対象物の表面における欠陥の有無を検査する外観検査装置を提供できる。

さらに、撮像部は、同一の表面から反射した光を複数回撮像し、光源制御部は、撮像部が同一の表面を複数回撮像する際、表面と撮像部を結ぶ仮想の第１直線に対して、表面と照射部を結ぶ仮想の第２直線が異なる角度を以って撮像するように照射部の輝度を制御することを特徴としてもよい。
これによれば、一方向から照射した光の反射光では見つけられない傷などの凹凸部分を、異なる方向から照射した複数の反射光を撮像することにより、立体的な曲面にあるさまざまな凹凸部分であってもその有無を発見できるようになる。また、検査対象物を移動させることなく、各々異なる位置に配置された複数ある照射部の輝度を制御するだけなので、高速に検査することができる。

さらに、略半球状のドーム部をさらに備え、複数の照射部は、そのドーム部の内面に配置されることを特徴としてもよい。
これによれば、複数の照射部が配置されたドーム部の中心に検査対象物を配置することで、立体的な検査対象物の外観を検査することができる。

さらに、撮像部は複数からなり、光源制御部は、各撮像部が撮像する画像における立体的な表面の階調が均一となるように制御することを特徴としてもよい。
これによれば、検査対象物の検査対象表面の階調が均一となるように、それぞれの画像を表示することで傷などの凹凸部分での階調差が際立ち、一度に複数の方向から、立体的であって曲面を有する検査対象物の表面における欠陥の有無を検査することができる。

さらに、複数の撮像部はドーム部に配置され、検査対象物および撮像部を移動させることなく、立体の検査対象物の底面以外を撮像することを特徴としてもよい。
これによれば、検査対象物および撮像部を移動させることなく、一度に立体の検査対象物の底面以外を撮像することで、立体の検査対象物を高速かつ安価に検査することができる。

以上説明したように、本発明によれば、立体的であって曲面を有する検査対象物の表面における欠陥の有無を、高速かつ安価に検査を行うことができる外観検査装置を提供することができる。

本発明に係る第一実施例の外観検査装置のブロック図。 本発明に係る第一実施例の外観検査装置の概観図（ドーム部の１／４を切欠いた図）。 本発明に係る第一実施例の外観検査装置における照射部と撮像部の配置図（底面側からみた場合）。 本発明に係る第一実施例の外観検査装置における撮像部の配置図。（Ａ）図３のＩ−Ｉ断面における。（Ｂ）図３のＩＩ−ＩＩ断面における。 複数の照射部から均一な光を照射する場合の各照射部の輝度を示す説明図。 複数の照射部から均一な光を照射した場合の、検査対象物の表面の輝度を示す説明図。 本発明に係る第一実施例の外観検査装置における、各照射部の輝度を示す説明図。 本発明に係る第一実施例の外観検査装置における、検査対象物の表面の輝度を示す説明図。 本発明に係る第一実施例の外観検査装置における、反射光角度の異なる複数の撮像から傷を発見する方法を説明する説明図であって、（Ａ）撮像する表面と撮像部を結ぶ仮想の第１直線に対して、当該表面と照射部を結ぶ仮想の第２直線がなす角度が最も大きい場合、（Ｂ）撮像する表面と撮像部を結ぶ仮想の第１直線に対して、当該表面と照射部を結ぶ仮想の第２直線がなす角度が中間の場合、（Ｃ）撮像する表面と撮像部を結ぶ仮想の第１直線に対して、当該表面と照射部を結ぶ仮想の第２直線がなす角度が最も小さい場合。 本発明に係る第一実施例の外観検査装置における明視野撮像を説明する説明図。 本発明に係る第一実施例の外観検査装置における暗視野撮像を説明する説明図。 本発明に係る第一実施例の外観検査装置における表示部の表示例。 検査対象物の例（車両用窓昇降スイッチ）。（Ａ）正面、（Ｂ）上面、（Ｃ）背面、（Ｄ）右側面、（Ｅ）左側面。

以下では、図面を参照しながら、本発明に係る実施例について説明する。
＜第一実施例＞
図１乃至図４を参照し、本実施例における外観検査装置１を説明する。外観検査装置１は、ＬＥＤで構成される照射部１０と、デジタルカメラから構成される撮像部２０と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）のディスプレイから構成される表示部３０と、パーソナルコンピュータ上で起動されるソフトウェアから構成される光源制御部４０および撮像制御部６０と、照射部１０および撮像部２０が配置されたドーム部５０と、を備える。

照射部１０は、１パネルに８つのＬＥＤを搭載したパネル６４個から構成されており、半球状のドーム部５０の内面にほぼ均等に、検査対象物の上方および側方に配置され、検査対象物に対し、光をそれぞれ異なる入射角度をもって照射する。これにより、照射部１０は、ドーム部５０の中心に置かれる立体状の検査対象物の底面以外のすべて面に対して光を照射することができ、立体的な検査対象物の外観を検査することができる。もちろん、照射部１０がドーム状のドーム部５０の内面に配置されることは一例であり、これに限定されるものではなく、立体の検査対象物の表面を万遍なく光を照射できるように配置されるものであればよい。

撮像部２０は、７台のカメラから構成されており、半球状のドーム部５０の中心に配置される検査対象物のすべての表面を撮像できるように配置され、照射部１０からの光の照射に対する検査対象物からの反射光が入射可能な位置に配置される。１台（カメラ３／ＣＡＭ３）はドーム部５０の天頂に、４台（カメラ２／ＣＡＭ２、カメラ４／ＣＡＭ４、カメラ５／ＣＡＭ５、カメラ６／ＣＡＭ６）は、天頂と地平線のほぼ中間（地平線から４５°または３０°の位置）に、１台（カメラ７／ＣＡＭ７）はドーム部５０の地平線付近に、１台（カメラ１／ＣＡＭ１）は地平線より下３０°の位置に、配置される。

もちろん、撮像部２０の数や撮像部２０が上述のように配置されることは一例であり、これに限定されるものではなく、照射部１０が照射した光が検査対象物の表面から反射した光を漏れなく撮像できるように配置されるものであればよい。撮像部２０を構成するカメラは、オートフォーカス機能を有し、様々な検査対象物に対応する。ドーム状に配置された照射部１０から十分な光量を検査対象物の検査対象表面に与えることで、レンズの絞りを絞ることにより、広いフォーカス深度を持たせることができる。

照射部１０は、ＰＣ上で稼働する光源制御部４０と接続された照明電源に接続されており、照明電源から光源制御部４０が制御した電力を受けて、様々な輝度で、例えば２５６段階の輝度で、検査対象物を照射する。光源制御部４０は、１つ１つのＬＥＤ、本実施例では５１２個のＬＥＤのそれぞれの輝度を、または、パネル毎の輝度を、制御する。また、撮像部２０は、ＰＣ上で稼働する撮像制御部６０とＬＡＮハブを介して接続されている。

撮像制御部６０は、光源制御部４０と同期して、撮像部２０から適切なタイミングで検査対象物の表面の画像を取得する。表示部３０は、撮像制御部６０が取得した検査対象物の表面の画像を表示する。すなわち、表示部３０は、撮像部２０が撮像した検査対象物の表面で反射した光を画像として表示する。

光源制御部４０は、表示部３０が表示する画像における立体的な検査対象物の表面の階調が均一となるように照射部１０の光源の輝度を制御する。この制御について、後述する。

立体的であって曲面を有する検査対象物の表面に光を照射し、その反射光を撮像する場合、カメラのダイナミックレンジを超える部分（白飛びや黒つぶれ）が生ずることがある。このような部分に傷などの不良がある場合には、該不良を見分けることができず、不良品の検査漏れとなってしまう。従って、このような白飛びや黒つぶれとなる部分を生じさせないように、検査対象物の表面に照射する光の輝度およびその表面に対する照射角度を変化させることで、ダイナミックレンジを超える部分を生じさせないようにしたり、カメラのダイナミックレンジを超える部分を移動させたりすることで、検査対象物のすべての表面（曲面を含む）を検査することが可能となる。

図５および図６は、カメラ４が、図１１に示す検査対象物の例の車両用窓昇降スイッチＴを撮像する場合を示す。カメラ４は、図３および図４でも示すように、検査対象物の後方であって斜め４５度上方から検査対象物を撮像するカメラである。車両用窓昇降スイッチＴをカメラ４から撮像する場合、車両用窓昇降スイッチＴの背面（図１１の（Ｃ））および上面（図１１の（Ｂ））の両方を撮像することとなる。この撮像面は、撮像画像において左右方向の曲率がなく上下方向の曲率がある曲面となる。上下方向の曲率は、主に凸形状の曲率を有するが、図６Ｂに示すように一部に凹形状の曲率を有する部分もある。

図５Ａは、カメラ４で撮像する際、照射部１０の光源の輝度を同じ輝度（本例では１００段階中の３２という輝度）にしていることを示す。そして、図５Ｂは、光源をこのような輝度にした場合において、カメラ４が撮像した画像を示す。また、図５Ｂは、この画像における上下方向の輝度分布（実線）および左右方向の輝度分布（点線）を重ねて示している。たとえば、車両用窓昇降スイッチＴの左右方向には曲率がないので、照射部１０の光源の輝度をすべて同じ輝度にしても、凹形状の曲率部分において、左右方向の輝度分布はほぼ一定（点線）である。

一方、車両用窓昇降スイッチＴの上下方向には、上から下へ凸形状（凸曲率）、凹形状（凹曲率）、凸形状（凸曲率）というように、様々な曲率が存在するので、照射部１０の光源の輝度をすべて同じ輝度にしてカメラ４が撮像すると、上下方向の輝度分布（実線）は大きく異なるものとなる。すなわち、画像における上部は、天頂辺りの照射部からの正反射光を捉えているため、非常に明るい輝度として映っており、逆に、凹形状の部分は、照射部からの光があまり届いていないために暗い輝度として映っており、曲率の変化に応じて輝度分布も変化することとなる。このように、特に曲面を有する立体物を撮像する場合、照射する光を考慮しないと白飛びや黒つぶれやそれらに近い画像が得られることとなり、その部分に傷などがあっても発見することができない。

これに対して、図６Ａは、光源制御部４０が、表示部３０が表示する画像における車両用窓昇降スイッチＴの表面の階調が均一となるように照射部１０の光源の輝度を制御したものを示す。カメラ４の周囲の照明部の輝度を中間くらいの輝度（１００段階中の４０、５６、６３）として正反射の光を確保しつつ、天頂辺りの照明部の輝度を抑え目の輝度（１００段階中の８、１６、２４など）として白飛びを回避し、かつ凹部の輝度を向上させるために後方地平線辺りの照射部の輝度を高く（１００段階中の９５）している。このように、光源制御部４０が照射部１０の光源の輝度を制御することで、図６Ｂが示すように、凸形状（凸曲率）、凹形状（凹曲率）、凸形状（凸曲率）というように、様々な曲率が存在しても、ほぼ一定の上下方向の輝度分布（実線）を実現している。

このように、撮像面全体における輝度分布がほぼ一定となり、検査対象物の検査対象表面の階調が均一となるように画像を表示すれば、傷や異物などの凹凸部分でのわずかな階調差が際立つこととなり、立体的であって曲面を有する検査対象物の表面における欠陥の有無を検査する外観検査装置を提供できる。

図７は、上記と同様、カメラ４が車両用窓昇降スイッチＴを撮像する場合、すなわち、１つの撮像部２０が同一の表面を複数回撮像する場合、光源制御部４０は照射部１０の輝度をそれぞれ変更して、それぞれの画像において当該表面の階調が均一となるように制御して撮像した画像を示す。図７（Ａ）は、カメラ４の周囲の照射部からの照射は抑えて正反射を少なくして、代わりにカメラ４からは遠く離れた照射部からの照射を多めにして、撮像表面の全体的な輝度が最も暗くなるように制御して撮像された画像である。すなわち、本図は、検査対象物の撮像する表面と撮像部２０を結ぶ仮想の直線に対して、当該表面と照射部１０を結ぶ仮想の直線がなす角度が最も大きい場合を示す。なお、照射部がある広がりがある場合は、その広がりの中における平均的な位置と言ってよい。図７（Ａ）では、小さいが際立った階調差を生じている部分を傷または異物としての凹凸があることを示しており、本図はこの微細な傷等を３つ（ＡＳ１、ＡＳ２、ＡＳ３）表示している。

図７（Ｂ）は、カメラ４の周囲の照射部とカメラ４からは遠く離れた照射部の中間的な位置にある照射部からの照射を多めにして、図７（Ａ）と後述する（Ｃ）の照射の中間的な照射を行うように制御して撮像された画像である。すなわち、本図は、検査対象物の撮像する表面と撮像部２０を結ぶ仮想の直線に対して、当該表面と照射部１０を結ぶ仮想の直線がなす角度が中間的な場合を示す。図７（Ｂ）では、際立った階調差を生じている部分を傷または異物としての凹凸を、ＡＳ３とＡＳ４として２つ表示している。

また、図７（Ｃ）は、カメラ４の周囲の照射部からの照射を多めにして、図７（Ａ）と（Ｂ）に比べて最も正反射が多くなるように制御して撮像された画像である。すなわち、本図は、検査対象物の撮像する表面と撮像部２０を結ぶ仮想の直線に対して、当該表面と照射部１０を結ぶ仮想の直線がなす角度が最も小さい場合を示す。図７（Ｃ）では、際立った階調差を生じている部分を傷または異物としての凹凸を、ＡＳ２とＡＳ３として２つ表示している。

上述したことから理解されるように、同じカメラから同じ表面を検査対象表面の階調が均一となるように撮像しても、照射の角度によって、傷などの凹凸を際立った階調差として表示できるものとできないものがある。たとえば、ＡＳ３の凹凸は、すべての画像で表示されているが、ＡＳ１の凹凸は（Ａ）のみで、ＡＳ４の凹凸は（Ｂ）のみで表示されている。このように、異なった照射角度で照射した光の下で複数回撮像し、複数の画像を得、それぞれの画像で捉えられた傷等の凹凸のＯＲを取れば（和集合を作れば）、傷等を見逃すことが少なくなる。

すなわち、光源制御部４０は、撮像部２０が同一の検査対象表面を複数回撮像する際、その表面と撮像部２０を結ぶ仮想の第１直線に対して、その表面と照射部１０を結ぶ仮想の第２直線が異なる角度を以って撮像するように照射部１０の輝度を制御すれば、一方向から照射した光の反射光では見つけられない傷などの凹凸部分を、異なる方向から照射した複数の反射光を撮像することで、立体的な曲面にあるさまざまな凹凸部分であってもその有無を発見できるようになる。また、検査対象物の角度を変化させるなど物理的に移動させることなく、各々異なる位置に配置された複数ある照射部の輝度を制御するだけなので、高速に検査することができる。

以下では、光源制御部４０による検査対象物の検査対象表面への光の照射が２つの照射パターンにより行われる場合を説明する。１つは、カメラに正反射させるような角度で光を照射し、表示部３０が表示する画像における立体的な検査対象表面の階調が均一となるようにするものである。この照明パターン（以下、明視野法という）においては、表示部３０が表示する画像全体が明るくなり、検査対象表面の凹凸（傷）は暗く映る（輝度が小さくなる）。

もう１つは、検査対象表面に０度を超え４０度以下程度の角度から光を照射し、表示部３０が表示する画像における立体的な検査対象表面の階調が均一となるようにするものである。この照明パターン（以下、暗視野法という）においては、表示部３０が表示する画像全体が暗くなり、検査対象表面の凹凸（傷）は明るく映る（輝度が大きくなる）。

より具体的には、図８および図９は、図１１に示す検査対象物の例の車両用窓昇降スイッチＴを明視野法および暗視野法で照射する照射パターンを示している。図８（Ａ）は、検査対象物の右側面を明視野法で照射する方法を示す。光源制御部４０は、撮像部２０のＣＡＭ５により検査対象物Ｔの右側面を撮像するために、ＣＡＭ５の近傍であって、ＣＡＭ５とドーム部の地平線に挟まれた領域にある照射部１０の光源（ＬＥＤ）を光らす。これらの光源は、検査対象表面へ向かって照射されそこから反射する光が、ＣＡＭ５のカメラのレンズに到達する位置に存するものである。

また、光源制御部４０は、ＣＡＭ５に対して、検査対象表面全体の輝度が平均的な輝度（２５６段階の階調がある場合、中間の値となる１２８近傍となる輝度）となるように、これらの光源の輝度を制御する。光源制御部４０は、このように光源を制御することで、表示部３０が表示する画像における立体的な検査対象物の検査対象表面の階調が均一となる。この画像の階調が中心の１２８近傍であるほど、傷等が示す異常値との乖離が大きくなるため、感度が高くなり、好ましい。例えば、検査対象表面が全体的に平均的な輝度であるときに、傷などの凹凸はその輝度とは大きく異なる輝度の値を示す。

図８（Ｂ）は、検査対象物の正面を明視野法で照射する方法を示す。光源制御部４０は、撮像部２０のＣＡＭ１により検査対象物Ｔの正面を撮像するために、ＣＡＭ１の直ぐ上にある照射部１０の光源から天頂付近までの光源を光らす。これらの光源は、検査対象表面へ向かって照射されそこから反射する光が、ＣＡＭ１のカメラのレンズに到達する位置に存するものである。この検査対象表面は、左右方向の曲率がなく上下方向の曲率がある曲面なので、この領域の光源を光らすだけでよい。

また、光源制御部４０は、ＣＡＭ１に対して、検査対象表面全体の輝度が平均的な輝度となるように、これらの光源の輝度を制御する。ＣＡＭ１の直ぐ上にある光源から照射される光は、検査対象表面から正反射に近い形で反射するので輝度は通常大きくなる。一方、天頂付近の光源から照射され検査対象表面から反射する光の輝度は通常小さくなる。従って、検査対象表面全体の輝度が平均的な輝度となるようにするためには、ＣＡＭ１の直ぐ上にある光源から照射される光の輝度を、天頂付近の光源から照射される光の輝度に比べて相対的に小さくする。光源制御部４０は、このように光源を制御することで、表示部３０が表示する画像における立体的な検査対象物の表面の階調が均一となる。

図８（Ｃ）は、検査対象物の上面を明視野法で照射する方法を示す。光源制御部４０は、撮像部２０のＣＡＭ３により検査対象物Ｔの上面を撮像するために、ＣＡＭ３の前後方向にある照射部１０の光源を光らす。これらの光源は、検査対象表面へ向かって照射されそこから反射する光が、ＣＡＭ３のカメラのレンズに到達する位置に存するものである。この検査対象表面は、左右方向の曲率がなく上下方向の曲率がある曲面なので、この領域の光源を光らすだけでよい。

また、光源制御部４０は、ＣＡＭ３に対して、検査対象表面全体の輝度が平均的な輝度となるように、これらの光源の輝度を制御する。ＣＡＭ３の最も近い位置にある光源から照射される光は、検査対象表面から正反射に近い形で反射するので輝度は通常大きくなる。一方、ＣＡＭ３と離れた位置にある光源から照射され検査対象表面から反射する光の輝度は通常小さくなる。従って、検査対象表面全体の輝度が平均的な輝度となるようにするためには、ＣＡＭ３近傍の光源から照射される光の輝度を、ＣＡＭ３から離れた位置にある光源から照射される光の輝度に比べて相対的に小さくする。光源制御部４０は、このように光源を制御することで、表示部３０が表示する画像における立体的な検査対象物の表面の階調が均一となる。

図８（Ｄ）は、検査対象物の背面を明視野法で照射する方法を示す。光源制御部４０は、撮像部２０のＣＡＭ７により検査対象物Ｔの背面を撮像するために、ＣＡＭ７の近傍であって、ＣＡＭ７とドーム部の地平線に挟まれた領域にある照射部１０の光源を光らす。これらの光源は、検査対象表面へ向かって照射されそこから反射する光が、ＣＡＭ７のカメラのレンズに到達する位置に存するものである。

また、光源制御部４０は、ＣＡＭ７に対して、検査対象表面全体の輝度が平均的な輝度となるように、これらの光源の輝度を制御する。光源制御部４０は、このように光源を制御することで、表示部３０が表示する画像における立体的な検査対象物の表面の階調が均一となる。

説明に使用した検査対象物は、ＣＡＭ１、３、７の方向（一方向）の曲率で構成された曲面なので、これらのカメラの線上にある光源を使用して、検査対象面の輝度が均一になるようにした。白飛びが起こる場合、左右側面の間の正面／上面／背面上に線状に起こる。この照明方法では、斜め横方向の光は使用する必要はない。しかし、一方向の曲率ではなく二方向の曲率を有する曲面である場合、光源制御部４０は、他の位置にある光源も適宜使用して、それぞれの撮像部２０（ＣＡＭ１〜７）に対して、検査対象表面全体の輝度が平均的な輝度となるように、これらの光源の輝度を制御する。

なお、上述した、合計４つのカメラを使った明視野法の撮像は、４面別々に照射して１面ずつ撮像することもできるし、同時に４面に照射して１度に４面を撮像することもできる。

図９（Ａ）は、検査対象物の正面を暗視野法で照射する方法を示す。光源制御部４０は、撮像部２０のＣＡＭ１により検査対象物Ｔの正面を撮像するために、ＣＡＭ１の直ぐ上にある照射部１０の光源や天頂付近の光源（図中垂直ＬＥＤ）を使用せず、ＣＡＭ１からみて左右方向に離れて地平線付近にある光源を光らせる。即ち、撮像するカメラからみて、検査対象表面を挟み込むような位置にある光源（図中側面ＬＥＤ）を光らせる。たとえば、カメラに対して両側６０°〜９０°付近の位置にある光源を使用する。それより内側だと検査対象表面が光りだし、不良部分のコントラストを下げることになる。これらの光源から照射され検査対象表面で反射した光は、わずかにＣＡＭ１のカメラのレンズに到達する。

また、光源制御部４０は、ＣＡＭ１に対して、検査対象表面全体の輝度が小さくなるように、例えば、２５６段階の階調がある場合検査対象表面の平均輝度値が２０程度の輝度となるように、これらの光源の輝度を制御する。光源制御部４０は、このように光源を制御することで、表示部３０が表示する画像における立体的な検査対象物の表面の階調が輝度の小さいところで均一となる。この画像の階調が輝度の小さいところで均一であるほど、傷等が示す異常値との乖離が大きくなるため、感度が高くなり、好ましい。

図９（Ｂ）〜（Ｄ）は、検査対象物の左側面／右側面／背面を暗視野法で照射する方法を示す。光源制御部４０は、撮像部２０のＣＡＭ６／ＣＡＭ５／ＣＡＭ７により検査対象物Ｔの左側面／右側面／背面を撮像するために、ＣＡＭ６／ＣＡＭ５／ＣＡＭ７近傍の光源を使用せず、ＣＡＭ６／ＣＡＭ５／ＣＡＭ７からみて左右方向に離れて地平線付近にある光源を光らせる。即ち、撮像するカメラからみて、検査対象表面を挟み込むような位置にある光源を光らせる。これらの光源から照射され検査対象表面で反射した光は、その少ない量がＣＡＭ６／ＣＡＭ５／ＣＡＭ７のカメラのレンズに到達する。

また、光源制御部４０は、ＣＡＭ６／ＣＡＭ５／ＣＡＭ７に対して、検査対象表面全体の輝度が小さくなるように、例えば、２５６段階の階調がある場合検査対象表面の平均輝度値が２０程度の輝度となるように、これらの光源の輝度を制御する。光源制御部４０は、このように光源を制御することで、表示部３０が表示する画像における立体的な検査対象物の表面の階調が均一となる。

なお、上述した暗視野法の撮像において、合計４つのカメラを使った明視野法の撮像は、４面別々に照射して１面ずつ撮像することもできるし、同時に４面に照射して１度に４面を撮像することもできる。しかし、明視野法の撮像とは同時にはできない。

上述したように、光源制御部４０は表示部３０が表示する画像における立体的な検査対象表面の階調が均一となるようにそれぞれの照射部の輝度を制御することで、立体的であって曲面を有する検査対象物の表面における欠陥の有無を検査することができる。また、光源制御部４０は、撮像するカメラに正反射させるよう検査対象表面と直角に近い角度で光を照射し、表示部３０が表示する画像における立体的な検査対象表面の階調が均一となるように制御し、および、検査対象表面に３０度程度の角度から光を照射し、表示部３０が表示する画像における立体的な検査対象表面の階調が均一となるように制御する。これによれば、立体的であって曲面を有する検査対象物の表面における欠陥の有無を、さらに高い精度で検査を行うことができる外観検査装置を提供することができる。

なお、検査対象物の表面における傷などの欠陥の有無の検査は、表示部３０に表示された検査対象表面を目視することにより、検査者が欠陥の有無の判断を行ってもよいし、均一な階調からの乖離が所定以上大きくなった場合に自動的に欠陥と判断するようにしてもよい。

また、光源制御部４０は、撮像部２０のそれぞれのカメラが撮像する画像における立体的な検査対象表面の階調が均一となるように制御することが好ましい。これによれば、検査対象物の表面の階調が均一となるように、それぞれの画像を表示することで、一度に複数の方向から、立体的であって曲面を有する検査対象物の表面における欠陥の有無を検査することができる。

また、外観検査装置１は、検査対象物Ｔおよび撮像部２０を移動させることなく、立体の検査対象物Ｔの底面以外を撮像する。これによれば、検査対象物Ｔおよび撮像部２０を移動させることなく、一度に立体の検査対象物の底面以外を撮像することで、立体の検査対象物を高速かつ安価に検査することができる。

本発明に係る外観検査装置１は、検査対象物に３６０度半球状に配置された照射部１０と７方向から撮像部２０（カメラ）を配置し、光源の位置と輝度をカメラごとに調節し、検査対象物を移動させることなく連続撮像することにより、例えば１つの検査対象物あたり１秒程度の高速検査を可能とした。外観検査装置１は、全方位に配置された照射部１０を切り替えることによって、検査対象物に照射される光の角度を変更し、同じカメラでも光の当てる角度を変化させることにより、各曲面に対する反射光の光量を調節することができる。これにより、外観検査装置１は、受像する階調の幅をせばめることにより、安価なダイナミックレンジの低いカメラでの撮像を可能となり、安価な検査を可能とした。

図１０は、外観検査装置１における表示部３０の表示例を示す。この表示例では、１つの表示部３０が７つカメラから取得した画像を一体的に表示しており、自動的に欠陥の有無を判断し、判断結果を文字等で表示している。

なお、本発明に係る外観検査装置の検査対象となる検査対象物は、周囲からの光の照射が直接届く表面から構成されている限り、その形状や大きななどにおいて限定されることはない。

なお、本発明は、例示した実施例に限定するものではなく、特許請求の範囲の各項に記載された内容から逸脱しない範囲の構成による実施が可能である。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。

１ 外観検査装置
１０ 照射部
２０ 撮像部
３０ 表示部
４０ 光源制御部
５０ ドーム部
６０ 撮像制御部
Ｔ 検査対象物

Claims (5)

1. 立体の検査対象物の表面に光を照射する複数の照射部と、
   前記複数の照射部が照射した光が前記表面から反射した光を撮像する撮像部と、
   前記撮像部が撮像した光を画像として表示する表示部と、
   前記複数の照射部の輝度を制御する光源制御部と、
   を備え、
   前記光源制御部は、前記表示部が表示する画像における立体的な前記表面の階調が均一となるようにそれぞれの前記照射部の輝度を制御する、
   外観検査装置。
2. 前記撮像部は、同一の前記表面から反射した光を複数回撮像し、
   前記光源制御部は、前記撮像部が前記同一の表面を複数回撮像する際、前記表面と前記撮像部を結ぶ仮想の第１直線に対して、前記表面と前記照射部を結ぶ仮想の第２直線が異なる角度を以って撮像するように前記照射部の輝度を制御することを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
3. 略半球状のドーム部をさらに備え、
   前記複数の照射部は、前記ドーム部の内面に配置されることを特徴とする請求項２に記載の外観検査装置。
4. 前記撮像部は複数からなり、
   前記光源制御部は、各前記撮像部が撮像する画像における立体的な前記表面の階調が均一となるように制御することを特徴とする請求項３に記載の外観検査装置。
5. 前記複数の撮像部は前記ドーム部に配置され、前記検査対象物および前記撮像部を移動させることなく、立体の前記検査対象物の底面以外を撮像することを特徴とする請求項４に記載の外観検査装置。