JP2019045470A - 外観検査装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査効率を向上させることができる外観検査装置及びその方法を提供する。【解決手段】照明部１２により、明部と暗部との繰り返しからなるパターンの照明光を被検査体１７の外周面１７ａに照射する。被検査体１７の中心線に対し傾斜する第１反射面１４ａを有する第１の全周ミラー１４を被検査体１７の外周面１７ａを囲んで配する。第１の全周ミラー１４を介して、中心線の延長線上に配される撮像部１３により、被検査体１７の外周面１７ａを撮像する。撮像部１３による外周面１７ａの画像情報に基づき、パターンの歪みに基づき外周面１７ａの欠陥を検査する。外周面１７ａの欠陥を精度よく検査することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、被検査体の外周面の欠陥を検査する外観検査装置及びその方法に関する。

従来、円筒状被検査体（ワーク）の両端面、内周面、及び外周面等の外観を検査する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この種の外観検査装置は、基台、反射体、投光手段、撮像手段、及び画像判別手段を備える。基台は、円筒状被検査体を載置させる。反射体は、円筒状被検査体の円筒の中心軸と同軸でその外方に配され、円筒状被検査体の外周面に対向する側に円錐状ミラーを形成する。投光手段は、円筒状被検査体の中心軸上方に配され、円筒状被検査体の外周面にビームを照射する。撮像手段は、円筒状被検査体の中心軸上方で投光手段に近接して配され、円筒状被検査体の例えば、外周面で反射する反射光を受光して撮像する。画像判別手段は、撮像手段の情報に基づいて、円筒状被検査体の外周面を検査する。

また、被検査体の表面を介して縞状の明暗パターンを撮像して表面欠陥を検査する表面検査装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。この種の表面検査装置は、照明手段、撮像手段、及び検査手段を備える。照明手段は、例えば縞状パターンの光を被検査体の表面に照射する。撮像手段は、被検査体の表面に映る縞状パターンを撮像する。検査手段は、撮像された画像の縞状パターンの歪みに基づき表面欠陥を検査する。

特開平１１−４４６５０号公報 特開２００５−３０８４８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の外観検査装置では、単に検査対象面を照明して、画像を撮像し、画像に基づき汚れや疵を検査している。このため、被検査体の表面の汚れは検査することができるものの、疵検査は拡散光となるため疵本来部分と地部分との輝度差が小さくなることで検査洩れが発生し、疵を精度良く検査できないという問題がある。

一方、特許文献２に示すような明暗パターンを特許文献１に記載の外観検査装置に応用しようとしても、柱体の外周面の全周に亘って明暗パターンを照射する必要があるため、簡単には被検査面の疵を精度よく検査できないという問題がある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、被検査体の周面の欠陥を精度良く検査することができる外観検査装置及び方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の外観検査装置は、照明部と第１の全周ミラーと撮像部と検査部とを有する。照明部は、被検査体の中心線の回りの外周面を囲んで配され、明部と暗部との繰り返しからなるパターンの照明光を外周面に照射する。第１の全周ミラーは、外周面を囲んで配され、中心線に対し傾斜する第１反射面を有する。撮像部は、中心線の延長線上に配され、照明光が照射される外周面を、第１の全周ミラーを介して撮像する。検査部は、撮像部による外周面の画像情報に基づき外周面の欠陥を検査する。

なお、照明部は、照明光を投射するプロジェクタと、外周面を囲んで配され、第１の全周ミラーよりも大径であり、中心線に対し傾斜する第２反射面を有し、第２反射面により照明光を外周面に反射する第２の全周ミラーとを備え、第２の全周ミラーは、中心線が被検査体の中心線の延長線上で、かつ第１の全周ミラーの上方に配されていることが好ましい。また、プロジェクタは、基台よりも下方に配され、基台は、照明光を透過させる透明部を有することが好ましい。

プロジェクタは、撮像部よりも上方に配され、第２の全周ミラーは、プロジェクタと第１の全周ミラーとの間に配されていることが好ましい。また、照明部は、照明光を投射するプロジェクタと、複数の光ファイバの入射端及び出射端を束ね、入射端を照明光のリング状の入射面とし、出射端を照明光のリング状の出射面とし、出射面の中心が被検査体の中心線上に配され、かつ出射面から出射される照明光を外周面に向けて照明する光ファイバリングとを備えることが好ましい。

第１の全周ミラーは、外周面の外周方向に分けられ、且つ被検査体の中心線方向及び被検査体の搬送方向の一方の異なる位置に配される複数の第１分離ミラーを有し、照明部及び撮像部は、複数の第１分離ミラーに対応してそれぞれ設けられることが好ましい。また、第１の全周ミラーは、被検査体の中心線方向の異なる位置に配される複数の撮像部を有することが好ましい。

検査部は、画像情報に基づき第１の全周ミラーの中心と被検査体の中心とのずれを求め、ずれを無くす補正を行いパノラマ展開し、パノラマ展開後の画像に基づき外周面の欠陥を検査することが好ましい。

本発明の外観検査方法は、照射工程と撮像工程と検査工程とを含む。照射工程は、被検査体の中心線の回りの外周面を囲んで配される照明部により、明部と暗部との繰り返しからなるパターンの照明光を外周面に照射する。撮像工程は、外周面を囲んで配され、中心線に対し傾斜する第１反射面を有する第１の全周ミラーを介して、中心線の延長線上に配される撮像部により、照明光が照射される外周面を撮像する。検査工程は、撮像部による外周面の画像情報に基づき外周面の欠陥を検査する。

本発明によれば、被検査体の外周面の欠陥を精度良く検査することができる。

本発明に係る外観検査装置の一例を模式的に示す正面図である。 プロジェクタが投射する特定パターンの照明光の一例を示す説明図である。 撮像部が撮像した画像をパノラマ展開した矩形画像の一例を示す説明図である。 検査時における制御部の動作手順の一例を示すフローチャートである。 プロジェクタを撮像部よりも上方に配した第２実施形態の外観検査装置を示す正面図である。 第２の全周ミラーをプリズムで構成した第３実施形態の外観検査装置を示す正面図である。 光ファイバリングを使用した第４実施形態の外観検査装置を示す正面図である。 図７に示した光ファイバリングの出射面の一例を示す底面図である。 第５実施形態の外観検査装置を示す平面図である。 回転部を示す側面図である。 回転部の変形例を示す平面図である。 第６実施形態の外観検査装置を示す平面図である。 第７実施形態の外観検査装置を示す正面図である。 第８実施形態の外観検査装置を示す平面図である。 全周ミラーの中心線に対して被検査体の中心線がずれることによる全周ミラーの反射画像の歪みの一例を示す平面図である。 歪みのある反射画像をパノラマ展開した展開画像の一例を示す平面図である。 補正処理に用いるサインカーブの一例を示すグラフである。 補正後の展開画像の一例を示す平面図である。

［第１実施形態］
図１は本発明に係る外観検査装置の一例を模式的に示している。図１に示すように、外観検査装置１０は、基台１１、照明部１２、撮像部１３、第１の全周ミラー１４、制御部１５、及び検査部１６を備え、例えば円柱体状の被検査体１７の外周面１７ａに生じた打痕傷等の欠陥を検査する。

基台１１は照明光を透過させる透明部を中央に有し、水平に配されている。透明部は例えばガラス板製であり、基台１１の一部又は全部を構成していてもよい。基台１１の透明部には被検査体１７が一方の端面を下にして載せられ、被検査体１７の中心線１８を基台１１の基準軸（鉛直軸）１９に一致させてセットされる。

照明部１２は、プロジェクタ２２と第２の全周ミラー２３を備えており、明部と暗部との繰り返しからなるパターンの照明光を被検査体１７の外周面１７ａにおける検査領域の全面に照射する。プロジェクタ２２は、基台１１の下方で、かつ投射光軸２２ａを基準軸１９に一致させて配されている。

プロジェクタ２２は、周知のように、光源２４、画像形成パネル２５、投射レンズ２６、シフト機構２７、及び記憶部２８等を備えており、光源２４により照明された画像形成パネル２５からの照明光を投射面である被検査体１７の外周面１７ａに投射する。画像形成パネル２５は、例えば透過型液晶パネルが用いられ、記憶部２８からの画像情報に基づき各種パターンの画像が表示される。図２に示すように、パターン３０は、平坦で一定の投射面積を持つ照明光に付加されるものであり、例えば明部と暗部との繰り返しからなるストライプ模様である。パターン３０は複数種類が用意されており、これらパターン３０を作り出すための情報は、予め記憶部２８に登録されている。

図１に示すように、光源２４は、画像形成パネル２５を基準として投射レンズ２６の逆側に配される。光源２４は例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色を同時に発光するＬＥＤ（light emitting diode）が用いられ、画像形成パネル２５を照明する。なお、ＬＥＤに代えて、白色光を発光するキセノンランプ、ハロゲンランプ又は超高圧水銀ランプ等を用いてもよい。

投射レンズ２６は、光源２４で照明された画像形成パネル２５からの照明光を、被検査体１７の外周面１７ａに投射する。シフト機構２７は、例えばモータ駆動により、投射レンズ２６を水平方向に移動させ、被検査体１７の外周面１７ａへの画像投射位置を微調整する。

制御部１５は、複数のパターン情報のいずれかを選択する選択信号を、プロジェクタ２２に設けた選択操作部、又は外部に接続された選択操作部から受信する。制御部１５は、受信した選択信号に対応するパターン情報を選択し、このパターン情報に応じて投射レンズ２６を制御する。これにより、画像形成パネル２５で形成されたパターン３０（図２参照）の画像は、第２の全周ミラー２３を介して外周面１７ａに合焦されるように、投射レンズ２６のピントが調節され、かつ第２の全周ミラー２３に収まる画角になるように投射倍率が設定される。制御部１５によるピント調節や投射倍率の自動設定に代えて、作業者による手動操作にて設定を行ってもよい。

なお、プロジェクタ２２は、画像形成パネル２５として透過型の液晶パネルを用いているが、反射型の液晶パネルであってもよい。この場合には、画像形成パネル２５の前面側に光源２４を配してＲＧＢ３色の照射光を同時に照射する。また、画像形成パネル２５としてＤＭＤ（ Digital Micromirror Device）を用いる場合には、光源２４を画像形成パネル２５の前面側に配し、ＤＭＤの３色画像の形成タイミングに同期させて、ＲＧＢ３色のＬＥＤを時分割発光させる。

撮像部１３は、撮影レンズ１３ａ及びイメージエリアセンサ１３ｂを有し、撮影光軸を基準軸１９に一致させて配されている。撮像部１３は、照明光で照射される外周面１７ａを第１の全周ミラー１４を介して撮像する。撮像により得られる画像情報は検査部１６に送られる。

第１の全周ミラー１４は、外周面１７ａを囲んで配され、基準軸１９に対し傾斜する第１反射面１４ａを有する。第１反射面１４ａは、円錐の上側を切り取った円錐台の周面形状をしている。第１反射面１４ａは、被検査体１７の外周面１７ａに対向する位置で、かつ周面の中心線を基準軸１９に一致させて配されている。そして、検査領域の全面にて反射された反射光を撮像部１３のイメージエリアセンサ１３ｂに向けて反射させる。撮像部１３の撮影レンズ１３ａは、第１反射面１４ａに写る画像に焦点が合うようにピントが設定され、かつ第１反射面１４ａをカバーする画角になるように撮影倍率が設定されている。

第２の全周ミラー２３は、第２反射面２３ａを有する。第２反射面２３ａは、第１の全周ミラー１４よりも大径の円錐台の周面形状をしている。そして、円錐台の中心線を基準軸１９に一致させて第１の全周ミラー１４の上方で、第２の全周ミラー２３が配されている。第２反射面２３ａは、プロジェクタ２２から照射された照明光を検査領域の全面に向けて反射させる。

検査部１６は、撮像部１３による外周面１７ａの画像情報に基づき外周面１７ａの欠陥を検査する。検査部１６は、画像処理部３７及び判定部３８を備える。画像処理部３７は、撮像部１３で撮像された画像情報に対して各種の画像処理を施す。判定部３８は、画像処理された画像に基づいて被検査体１７の外周面１７ａに生じた欠陥を検査する。

図２は、プロジェクタ２２が投射する照明光のパターンの一例を模式的に示している。照明光は矩形の枠３１として投射される。枠３１内にはパターン３０が形成されている。パターン３０は、第２反射面２３ａ（図１参照）に投射するために直径が異なる複数の同心円３０ａの環状模様から構成されている。パターン３０を構成するうちの実線で記す同心円３０ａが、例えば明色で表示され、実線以外の無地部分３０ｂが暗色で表示される。なお、パターン３０を構成する明暗の色、数、間隔、及び幅等は図示例のものに限定されない。例えば、パターン３０は、２色以上の異なる色又は同色の濃淡を用いて複数の平行もしくは交差する線で構成された模様を含む画像であれば、いずれの画像であってよい。

パターン３０は、第２の全周ミラー２３で反射されて、検査領域の全面に照射される。なお、枠３１内のパターン３０を除くエリア３２ａ，３２ｂを、暗色で表示する代わりに又は加えて、これらエリア３２ａ，３２ｂを覆うように、例えば透過型の液晶パネルからなる可変マスク（図１参照、二点鎖線表示）３３を設けてもよい。この場合には、エリア３２ａ，３２ｂに対応する可変マスク３３の各液晶素子を閉状態にして、閉状態の各液晶素子によりマスクを構成する。

図３は、撮像部１３が撮像した環状模様の画像を矩形の展開画像に変換した一例を示している。パターン３０を展開画像３４に変換する方法は公知の手法が用いられる。例えば、撮像部１３が撮像したパターン３０の画像を、半径方向に分割し、三角形又は台形の微細な縦画像にする。この分断した縦画像は、横方向の長さが同じになるように補完処理される。その後、幅が同じに補完処理された細長い矩形状の縦画像を横方向に連続させて矩形状の展開画像３４が作成される。展開画像３４には、図２に示すパターン３０の照明光に対応する明暗のストライプ模様３５が形成される。外周面１７ａに例えば打痕のような欠陥が存在する場合に、明暗のストライプ模様３５に歪み３５ａが生じる。判定部３８は、明暗のストライプ模様３５の歪み３５ａを検出することで、歪み３５ａの中央部に欠陥３６があると検出することができる。なお、明暗のストライプ模様３５による欠陥の検査方法、つまり、環状画像から矩形の展開画像に変換するいわゆるパノラマ展開による欠陥検査方向は後述する。

図４は、検査時における制御部１５の動作手順の一例を示している。図４に示すようにステップＳ１にて制御部１５は、被検査体１７がセットされたか否かを判断する。この判断は、例えば基台１１に被検査体検出器３９（図１参照）を設け、被検査体検出器３９から出力されるセット完了信号に基づいて判断してもよいし、作業者によるスイッチ操作に基づいて判断してもよい。被検査体１７がセットされたと判断した場合には、ステップＳ２に移行し、そうでない場合には被検査体１７がセットされるまでステップＳ１に待機する。

ステップＳ２にて制御部１５は、第１特定パターン、例えば無地（白色）の照明光を照射するようにプロジェクタ２２を制御し、照射工程を行う。ステップＳ３にて制御部１５は、第１特定パターンの照明光の照射が完了したか否かを判断する。この判断は、プロジェクタ２２から出力される照明光の照射が完了した照射完了信号を受けることに基づいて判断する。ステップＳ３にて照射が完了したことを判断した場合には、ステップＳ４に移行し、そうでない場合には照射完了信号が得られるまでステップＳ２に待機する。

ステップＳ４にて制御部１５は、撮像を実行させるように撮像部１３を制御して、撮像部１３から撮像画像を取り込み、撮像工程を行う。撮像部１３で撮像された画像は、検査部１６に送られる。検査部１６は、画像処理部３７、判定部３８及びディスプレイ４３を備えており、画像処理された画像に基づいて外周面１７ａにおける擦り傷、汚れ、及び錆等を検査する検査工程を行う。検査は、例えば同一濃度や同一色を示す画素が連続する欠陥対象エリアを抽出し、これら欠陥対象エリアが所定の面積や長さを超える場合に擦り傷、汚れ、錆等の欠陥であると検出する。この検出結果は、例えばディスプレイ４３に出力され、欠陥の位置やサイズ等が表示される。ステップＳ５にて制御部１５は、検査が完了したか否かを判断する。この判断は、判定部３８から出力される検査完了信号を受けることに基づいて判断する。ステップＳ５にて検査が完了したことを判断した場合には、ステップＳ６に移行し、そうでない場合には検査完了信号が得られるまでステップＳ５に待機する。

ステップＳ６にて制御部１５は、第２特定パターン、例えば明暗のストライプ模様である照明光を照射するようにプロジェクタ２２を制御し、照射工程を行う。ステップＳ７にて制御部１５は、第２特定パターンの照明光の照射が完了したか否かを判断する。この判断は、プロジェクタ２２から出力される照明光の作成完了信号を受けることに基づいて判断する。ステップＳ７にて照射が完了したことを判断した場合には、ステップＳ８に移行し、そうでない場合には作成完了信号が得られるまでステップＳ７に待機する。

ステップＳ８にて制御部１５は、撮像を実行させるように撮像部１３を制御して、撮像部１３から撮像画像を取り込み、撮像工程を行う。撮像部１３で撮像された画像は、画像処理部３７により画像処理された後に判定部３８に送られる。判定部３８は、画像処理された画像に基づいて、例えば、外周面１７ａにおける打痕傷を含む凹凸からなる欠陥を検査する検査工程を行う。欠陥の位置や面積等の検査結果は、ディスプレイ４３に出力される。ステップＳ９にて制御部１５は、検査が完了したか否かを判断する。この判断は、判定部３８から出力される検査完了信号を受けることに基づいて判断する。ステップＳ９にて検査が完了したことを判断した場合には、リターンに移行し、そうでない場合には検査完了信号が得られるまでステップＳ９に待機する。

以上のようにして、打痕のような凹凸欠陥を検査するステップＳ６〜Ｓ９の第２検査と、凹凸欠陥よりも凹凸が小さい擦り傷や汚れ、錆などの欠陥を検査するステップＳ２〜Ｓ５の第１検査とが順次行われる。従って、本発明の外観検査方法によって、擦り傷や汚れ、錆などの欠陥や、打痕のような凹凸欠陥を精度よく検査することができる。

なお、図４に示した検査手順は一例であり、本発明はこれに限定されることはない。例えば第１特定パターンの照明光を使用する第１検査と、第２特定パターンの照明光を使用する第２検査との順番を逆にしてもよい。また、第１検査と第２検査とのいずれか一方のみを行ってもよい。また、他の特定パターンの照明光を使用する他の検査を追加して行ってもよい。

［第２実施形態］
図５は、プロジェクタを撮像部よりも上方に配した第２実施形態の外観検査装置を示している。第２実施形態の外観検査装置４０は、プロジェクタ２２が撮像部１３よりも上方に、かつ投射光軸２２ａを基準軸１９に一致させて配されている。第２の全周ミラー４１は、プロジェクタ２２と第１の全周ミラー１４との間で、中心線を基準軸１９に一致させて配されている。第２の全周ミラー４１は断面矩形の環状部材から構成されており、その内周面に第２反射面４１ａが形成されている。なお、図５では、図１で説明したものと同一部材に同じ符号が付してあり、重複した記載を省略している。

［第３実施形態］
図６は、第２の全周ミラーをプリズムで構成した第３実施形態の外観検査装置を示している。第３実施形態の外観検査装置４５は、第２の全周ミラー４８をプリズムで構成している。第２の全周ミラー４８は、第１プリズム４６及び第２プリズム４７を備える。第１プリズム４６は、円錐の上側を切り取った円錐台の周面形状をした第１反射面４６ａを有する。第１プリズム４６は、第１反射面４６ａの中心線を基準軸１９に一致させて配されており、プロジェクタ２２から投射された照明光を第２プリズム４７に向けて反射する。第２プリズム４７は、円錐の上側を切り取った円錐台の周面形状をした第２反射面４７ａを有し、中心線を基準軸１９に一致させて配されている。第２反射面４７ａは、第１反射面４６ａで反射された照明光を被検査体１７の外周面１７ａにおける検査領域の全面に反射させる。第２プリズム４７は、反射光路が第１の全周ミラー１４により蹴られることがないように、第１プリズム４６よりも上方に配されている。

［第４実施形態］
図７は、光ファイバリングを使用した第４実施形態の外観検査装置を示している。第４実施形態の外観検査装置５０は、照明部１２として光ファイバリング５１及びプロジェクタ２２を使用している。図８に示すように、光ファイバリング５１は、複数の光ファイバ５２の入射端（図示省略）及び出射端５２ａを束ねたものであり、リング状の出射面５１ａを有する。

出射面５１ａにおいて、複数の光ファイバ５２の出射端５２ａは互いに密着して、リング（円環）状のリング枠５３に配されている。図７に示す入射面５１ｂも、図示は省略したが、図８に示す出射面５１ａと同様に、複数の光ファイバ５２の入射端が互いに密着してリング枠５４内に配されている。出射面５１ａ及び入射面５１ｂにおいて、個々の光ファイバ５２の入射端及び出射端５２ａは、同一の座標位置に配されている。入射面５１ｂにはプロジェクタ２２の投射レンズが連結されている。従って、プロジェクタ２２から図２に示すパターン３０が入射面５１ｂ側から照射されると、リング枠５３の各光ファイバ５２によって、入射面５１ｂに照射されるパターン３０と同じパターン３０が出射面５１ａから照射される。

図７に示すように、出射面５１ａの中心線は基準軸１９に一致し、且つ第１の全周ミラー１４の上方に配されている。出射面５１ａからの照明光は、外周面１７ａにおける検査領域の全面を照明する。なお、出射面５１ａに、マイクロレンズアレイを設けて、効率良く検査領域に照明光を照射させてもよい。第４実施形態では、第２の全周ミラー２３を省略しているが、これに限らず、第２の全周ミラー２３を使用してもよい。

上記実施形態では、被検査体１７を円柱体として説明したが、円筒体やその他の形状の柱体、筒体であってもよい。また、被検査体１７の外周面１７ａの全面を検査領域として説明したが、被検査体１７が軸方向に長く、一つの検査領域では外周面１７ａの全面をカバーできない場合には、検査領域を分割してもよい。この場合には、照明部１２及び撮像部１３か、被検査体１７かのいずれか又は両方を相対移動させて、外周面１７ａを中心線方向で複数の検査領域に分割し、これら分割した検査領域毎に欠陥検査を行う。

上記実施形態では、第１反射面１４ａ及び第２反射面２３ａを円錐台の周面（錐面）から構成しているが、断面が直線状の周面に代えて、外側に膨らんだり内側に凹んだりした湾曲面からなる周面としてもよい。この場合には、湾曲度合いに合わせて、パターン３０の形状を変えたり、縞パターンを構成する明部や暗部の幅を変えたりする。また、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えて実施することができる。

［第５実施形態］
次に、生産ラインから次々に送られて来る被検査体の外周面を検査する実施形態について説明する。図９に示すように、第５実施形態の外周面検査装置５６は、複数の分離ミラー６２，６３からなる全周ミラー６１と回転部６５とを有し、撮像部１３（図１参照）を用いて被検査体６０の外周面を撮像する。被検査体６０は、製造ライン５７で製造されてビンや缶に封入された物であり、外観を検査することにより、封入状態や最終仕上がり状態を確認することができる。コンベア５９は、製造ライン５７により送られてくる被検査体６０を出荷ライン５８に搬送する。コンベア５９はベルトコンベアやローラコンベアが用いられる。外周面検査装置５６は出荷ライン５８へのコンベア５９に設けられ、被検査体６０の外周面を分離ミラー６２，６３により複数に分けて順に撮像する。

分離ミラー６２，６３は開口部６４を有する。開口部６４は、分離ミラー６２，６３を外周方向に２個の分離ミラー本体６２ａ，６２ｂ、６３ａ，６３ｂに分けている。開口部６４によって、コンベア５９で送られる被検査体６０は分離ミラー６２，６３に当たることがない。

開口部６４を設けることにより、開口部６４に対応する被検査体６０の外周エリア部分は撮像することができなくなる。このため、同様の開口部６４を有する第２の分離ミラー６３を第１の分離ミラー６２から被検査体６０の送り方向に離した位置に設けている。また、第１の分離ミラー６２と第２の分離ミラー６３との間に、被検査体６０の回転部６５を設けている。

図１０に示すように、回転部６５は、ガイド６６，６７と、駆動ローラ６８、モータ６９とを有する。ガイド６６，６７は、被検査体６０の移動方向に沿って被検査体６０を挟むように両側に配される。一方のガイド６６には回転受け部６６ａが被検査体６０の移動方向に延長されている。これらガイド６６，６７は、被検査体６０の移動方向に向かうに従い両者６６，６７によるガイド幅が短くなるように形成されており、回転受け部６６ａに向けて被検査体６０を案内する。

駆動ローラ６８はガイド６７の被検査体出口側に配されている。駆動ローラ６８はモータ６９により回転駆動される。駆動ローラ６８は、被検査体６０に接触して回転受け部６６ａに被検査体６０を押圧する。回転受け部６６ａは、被検査体６０を例えば９０°回転させるだけの被検査体接触長さＬ１を有する。このため、被検査体６０が回転受け部６６ａを通過すると、回転受け部６６ａと駆動ローラ６８との挟持が開放される。そして、被検査体６０は９０°回転した状態で、第２の分離ミラー６３に送られる。ガイド６６，６７及び回転受け部６６ａはアルミ等の金属からなる。また、駆動ローラ６８は、周面が硬度の低い樹脂系素材で覆われている。

回転受け部６６ａ及び駆動ローラは、コンベア５９のベルト等の搬送面５９ａに対して２〜５°程度の傾斜を持って配されている。従って、この傾斜角度分だけ被検査体６０は挟持回転時に搬送面５９ａから徐々に持ち上げられて回転する。このため、被検査体６０の回転による搬送面５９ａへの磨耗が軽減され、且つ被検査体６０への回転抵抗も小さくなり、被検査体６０の回転量を精度よく維持することができる。本実施形態の被検査体６０は容器６０ａとキャップ６０ｂとを有し、キャップ６０ｂの装着状態と容器６０ａ及びキャップ６０ｂの外観を検査することができる。

図１１は、第５実施形態の回転部６５を変更した変形例を示している。この変形例の回転部７０は、第１コンベア７１、第２コンベア７２、及びストッパ７３を有する。第１コンベア７１の終端には、第２コンベア７２が接続されている。第２コンベア７２は、第１コンベア７１の送り方向に対し９０°交差する方向に配されている。第１コンベア７１と第２コンベア７２との接続部にはストッパ７３が配されている。ストッパ７３は、ショックアブソーバから構成されており、第１コンベアから送られる被検査体６０を第２コンベア７２の先端部で停止させる。また、ストッパ７３は、被検査体６０の停止時のショックを和らげる緩衝材として機能する。第２コンベア７２により被検査体の搬送方向が第１コンベア７１の搬送方向に対し９０°変換される。

第１コンベア７１には第１の分離ミラー６２が、第２コンベア７２には第１コンベア７１と同じように第２の分離ミラー６３がそれぞれ配されている。ストッパ７３で被検査体６０が停止しても被検査体６０は回転することはないため、第２の分離ミラー６３では、第１の分離ミラー６２の開口部６４に対応する部分を含むエリアを撮像することができる。従って、第１の分離ミラー６２及び第２の分離ミラー６３による撮像画像を画像合成することにより、被検査体６０の全周画像を得ることができる。

［第６実施形態］
２個の分離ミラー６２，６３を用いる第５実施形態に代えて、図１２に示す第６実施形態では、５個のコンベア８１〜８５と、ストッパ７３と、全周ミラー７６とを用いている。５個のコンベア８１〜８５は、搬送方向を９０°ずつ変換するようにクランク状に連結されている。全周ミラー７６は、４個の分離ミラー本体７６ａ〜７６ｄを有する。各コンベア８１〜８５の連結部分には、分離ミラー７６ａ〜７６ｄとストッパ７３とがそれぞれ配されている。４個の分離ミラー本体７６ａ〜７６ｄは、被検査体６０の全周を４分割した分割面をカバーする反射面を有しており、被検査体６０の外周を１／４ずつ撮像することができる。各分離ミラー本体７６ａ〜７６ｄの反射面による撮像画像は、画像合成されることにより、被検査体６０の全周画像として作成される。なお、被検査体６０の４分割面を確実に撮像することができるように、分離ミラーの湾曲角度を変更する代わりに又は加えて、各コンベア同志の交差角度を９０°以上の鈍角で交差させ、この鈍角部分に各分離ミラー本体７６ａ〜７６ｄを配してもよい。

［第７実施形態］
図１３に示す第７実施形態は、コンベア８６及びリフトアップ機構８７を有する。コンベア８６は、連続して送られてくる被検査体６０を検査位置にて一時停止させる。リフトアップ機構８２は、被検査体６０を搬送位置８７ａから検査位置８７ｂまで持ち上げて、検査位置８７ｂで被検査体６０の外周面を全周ミラー１４に反射させ、撮像部１３により外周面を撮像する。

［第８実施形態］
図１４に示す第８実施形態は、ホースやチューブその他の連続体からなる被検査体９０に対して外観検査装置９１であり、例えば４個の撮像部１３と１個の全周ミラー１４とを有する。全周ミラー１４の反射面を介して４個の撮像部１３は、被検査体９０の外周面を周方向に４つに分割して撮像する。得られた分割画像は画像合成され全周画像に変換される。

なお、１個の全周ミラー１４を用いる他の実施形態においても、撮像部１３は第８実施形態のように、複数個であってもよい。複数個の撮像部１３を用いる場合には、各撮像部１３により被検査体１７の全周を周方向に複数に分割して撮像する。これにより、小サイズの撮像面を持つローコストな撮像部１３により被検査体６０の全周を分割して撮像可能になり、迅速に撮像でき、且つ高解像度な全周画像を得られる。

また、複数の分離ミラー６２，６３、７６ａ〜７６ｄを被検査体６０の搬送方向に離して設けたが、この他に図１４に示す第８実施形態のように連続体からなる被検査体９０の場合には、１個の全周ミラー１４に対して、複数の撮像部１３を被検査体９０の中心線方向に離して設ける。また、図示は省略したが、１個の全周ミラー１４に代えて、複数の分離ミラーを被検査体９０の中心線方向に離して設けてもよい。この場合には、複数の分離ミラーに対応させて、複数の照明部及び複数の撮像部がそれぞれ配される。

次に、全周ミラー１４の中心線に対し被検査体１７の中心線がずれてしまう場合の補正方法について説明する。図１に示すように、全周ミラー１４の中心線に対して被検査体１７の中心が一致するように、被検査体１７を全周ミラー１４に対して配することが好ましい。しかし、製造ラインでは、被検査体１７が連続して送られてくるため、両者の位置合わせが確実に行えない場合が多い。両者の位置合わせを機械的に行う場合には例えばコンベア上で被検査体１７の位置決め装置を設ける必要がある。しかし、連続的に送られてくる被検査体１７を位置決めすることは困難である。このため、図１５に示すように、全周ミラー１４の反射画像を撮像した原画像１００におけるミラー画像１０１が、両者の位置ずれ量に対応して歪んでしまう。即ち、本来なら同心円１０３上で且つ放射線１０４上に各スポット１０５が位置する。これに対して、全周ミラー１４の中心Ｍｃに対して被検査体１７の中心Ｗｃがずれることにより、同心円１０３や放射線１０４が歪み且つ同心円１０３と放射線１０４の交点に位置するスポット１０５自体も歪む。この歪みによって外周面を精度良く検査することができない。

この場合には、歪み補正処理を行う。先ず、原画像１００に基づき、全周ミラー１４の中心Ｍｃと被検査体の中心Ｗｃの座標を求める。撮像部１３と全周ミラー１４とは予め両者の中心軸が一致するように設定されるため、原画像１００の中心がミラー中心Ｍｃとなる。また、原画像１００中の被検査体の上面画像１７ｂの外側縁１７ｆを例えば画像認識により特定し、外側縁１７ｆに基づきその中心位置の座標を求め、この座標を被検査体の中心Ｗｃとする。

次に各中心Ｍｃ，Ｗｃを通り、ミラー画像１０１の外側縁と交わる点Ｆ，Ｎを結ぶ線ＦＮを求め、この線ＦＮと直角になり且つミラー中心Ｍｃを通る線分ＡＢを基準線１０６として特定する。基準線１０６はパノラマ展開の開始位置となる。パノラマ展開は、ミラー中心Ｍｃを通る半径と基準線１０６上のＡとを結ぶ線を角度θが「０」として、一定角度（例えば１°）ずつ変えて各角度における半径上の画素を原画像から抽出する。そして、抽出したライン上の線画像を矩形上に並べていくことで、図１６に示すような矩形状の展開画像１１０を得る。

ただし、単に各半径に沿って線画像を抽出し、この線画像を並べて展開画像１１０を得るだけでは、ミラー中心Ｍｃから被検査体の中心Ｗｃがずれている場合には、そのずれ量に応じて展開画像１１０が歪んでしまう。このため、展開画像１１０は、各スポット１０５が本来のマトリックス配置にならず、各スポット１０５間の距離及びスポット１０５の形状が変化する。この歪みを補正するためには、例えば図１７に示すようなサインカーブＳＣを用いて、角度θ毎に補正係数ｋを求め、この補正係数ｋを加味して、パノラマ展開時の半径長さを補正する。これにより、図１８に示すように、歪みが補正されてほぼ各スポット１０５がマトリックスに配置された展開画像１１１を得ることができる。

上記のように補正処理することにより、歪みを小さくして、精度の良い検査が可能になる。また、補正処理を行うことにより、被検査体１７の直径に対し大きめの直径を有する全周ミラー１４であっても検査が可能になる。なお、分離ミラーであっても同様の補正処理が可能である。

次に、補正処理の具体例について説明する。図１７に示すように、補正は点Ａと点Ｂで補正ゼロとなるようにし、点Nと点Fで最大となるようなサインカーブＳＣを用いて補正する。そして、サインカーブＳＣによる補正係数ｋを加味して、パノラマ展開時の変換対象角度とその角度における半径方向のどの部分の画素を持ってくるかを決定する。

先ず、ミラー中心の座標（iMCx, iMCy）を求める。これは固定値又は画像処理により得られる。また、被検査体中心の座標（iWCx, iWCy）を求める。これは画像処理により得られる。

次に、ずれ量lengthを求める。
length = pow( (iWcx-iMCx)x(iWcx-iMCx) + (iWcy-iMCy)x(iWcy-iMCy), 0.5 )

次に、最近点の角度Angleを求める。
Angle = atan2((double)(iWcy-iMCy),(double)(iWcx-iMCx))

次に、補正係数dKa，dKrを求める。
補正係数dKaは、角度方向の補正係数であり、
dKa=0.002 x lengthにより求まる。
また、dKrは半径方向の補正係数であり、
dKr=0.050 x lengthにより求まる。

なお、補正係数を求める際の数値、例えば０．００２、０．００５等はサンプルでの参考値であり、ミラー角度、レンズ画角などにより異なる値となる。実際には、計算で求めるのは難しいため、現物が正しく補正される値を実験等により求め、求めた値を補正係数として用いる。

次に、パノラマ展開後の画像サイズを算出する。
画像サイズの幅w2は以下のようにして求める。
w2 = 2 x r2 x M_PI + 0.5
但し、r1は内円の中心からの画素値、r2は外円の外からの画素値、M_PI は円周率、0.5は四捨五入の処理である。
画像サイズの高さh2は以下のようにして求める。
h2 = (r2 - r1) + 0.5

次に、展開後の画像の1点毎に展開前のどこから持ってくるかを決める。
Xを1列決めてYを1点毎に繰り返し、Xを変えて全画像を展開する。

次に、真円時の座標を求め、その座標に中心からずれている場合の歪補正を加える。
先ず、真円時の座標（角度・半径）を求める。
dOrAngle = 2 x PI / w2 x X - PI/2
但し、XはX座標であり、ＹはＹ座標である。PIは円周率である。
dOrRPos = r1+ (r2-r1)/h2 x Y
次に、補正を加える
dGetAngle=dOrAngle+ dKa x sin(dOrAngle-dAngle)
dGetRPos=dOrRPos+ dKr x sin(dOrAngle-dAngle)
次に、オリジナル画像での座標org_x ，org_y を求める。
org_yx = dGetRPos x cos(dGetAngle) + iCx + 0.5
Cx:変換の回転中心X座標（ミラー中心又はワーク中心を代入） org_y
org_x = dGetRPos x cos(dGetAngle) + iCx + 0.5
但し、iCxは、変換の回転中心X座標であり、ミラー中心又はワーク中心を代入して求める。
org_y = dGetRPos x sin(dGetAngle) + iCy + 0.5
但し、iCyは、変換の回転中心Y座標であり、ミラー中心又はワーク中心を代入して求める。

１０ 外観検査装置
１１ 基台
１２ 照明部
１３ 撮像部
１３ａ 撮影レンズ
１３ｂ イメージエリアセンサ
１４ 第１の全周ミラー
１４ａ 第１反射面
１５ 制御部
１６ 検査部
１７ 被検査体
１７ａ 外周面
１８ 中心線
１９ 基準軸
２２ プロジェクタ
２２ａ 投射光軸
２３ 第２の全周ミラー
２３ａ 第２反射面
２４ 光源
２５ 画像形成パネル
２６ 投射レンズ
２７ シフト機構
２８ 記憶部
３０ パターン
３０ａ 同心円
３０ｂ 無地部分
３１ 枠
３２ａ，３２ｂ エリア
３３ 可変マスク
３４ 展開画像
３５ ストライプ模様
３６ 欠陥
３７ 画像処理部
３８ 判定部
３９ 被検査体検出器
４０ 外観検査装置
４１ 第２の全周ミラー
４３ ディスプレイ
４５ 外観検査装置
４６ 第１プリズム
４６ａ 第１反射面
４７ 第２プリズム
４７ａ 第２反射面
４８ 第２の全周ミラー
５０ 外観検査装置
５１ 光ファイバリング
５１ａ 出射面
５１ｂ 入射面
５２ 光ファイバ
５２ａ 出射端
５３，５４ リング枠
５６ 外周面検査装置
５７ 製造ライン
５８ 出荷ライン
５９ コンベア
５９ａ 搬送面
６０ 被検査体
６０ａ 容器
６０ｂ キャップ
６１ 全周ミラー
６２ 第１の分離ミラー
６２ａ，６２ｂ 分離ミラー本体
６３ 第２の分離ミラー
６３ａ，６３ｂ 分離ミラー本体
６４ 開口部
６５ 回転部
６６，６７ ガイド
６６ａ 回転受け部
６８ 駆動ローラ
６９ モータ
７０ 回転部
７１ 第１コンベア
７２ 第２コンベア
７３ ストッパ
７６ 全周ミラー
７６ａ〜７６ｄ 分離ミラー本体
８１，８６ コンベア
８２，８７ リフトアップ機構
８７ａ 搬送位置
８７ｂ 検査位置
９０ 被検査体
９１ 外観検査装置
１００ 原画像
１０１ ミラー画像
１０３ 同心円
１０４ 放射線
１０５ スポット
１０６ 基準線
１１０，１１１ 展開画像

Claims (9)

1. 被検査体の中心線の回りの外周面を囲んで配され、明部と暗部との繰り返しからなるパターンの照明光を前記外周面に照射する照明部と、
   前記外周面を囲んで配され、前記中心線に対し傾斜する第１反射面を有する第１の全周ミラーと、
   前記中心線の延長線上に配され、前記照明光が照射される前記外周面を、前記第１の全周ミラーを介して撮像する撮像部と、
   前記撮像部による前記外周面の画像情報に基づき前記外周面の欠陥を検査する検査部と、
   を備える外観検査装置。
2. 前記照明部は、
   前記照明光を投射するプロジェクタと、
   前記外周面を囲んで配され、前記第１の全周ミラーよりも大径であり、前記中心線に対し傾斜する第２反射面を有し、前記第２反射面により前記照明光を前記外周面に反射する第２の全周ミラーとを備え、
   前記第２の全周ミラーは、中心線が前記被検査体の前記中心線の延長線上で、かつ前記第１の全周ミラーの上方に配されている請求項１に記載の外観検査装置。
3. 前記被検査体を載せる基台を備え、
   前記プロジェクタは、前記基台よりも下方に配され、
   前記基台は、前記照明光を透過させる透明部を有する請求項２に記載の外観検査装置。
4. 前記プロジェクタは、前記撮像部よりも上方に配され、
   前記第２の全周ミラーは、前記プロジェクタと前記第１の全周ミラーとの間に配されている請求項２に記載の外観検査装置。
5. 前記照明部は、
   前記照明光を投射するプロジェクタと、
   複数の光ファイバの入射端及び出射端を束ね、前記入射端により前記照明光のリング状の入射面とし、前記出射端により前記照明光のリング状の出射面とし、前記出射面の中心線が前記被検査体の前記中心線の延長線上に配され、かつ前記出射面から出射される前記照明光を前記外周面に向けて照明する光ファイバリングと、
   を備える請求項１に記載の外観検査装置。
6. 前記第１の全周ミラーは、前記外周面の外周方向に分けられ、且つ前記被検査体の中心線方向及び前記被検査体の搬送方向の一方の異なる位置に配される複数の第１分離ミラーを有し、
   前記照明部及び前記撮像部は、複数の前記第１分離ミラーに対応してそれぞれ設けられる請求項１から５いずれか１項に記載の外観検査装置。
7. 前記第１の全周ミラーは、前記被検査体の中心線方向の異なる位置に配される複数の撮像部を有する請求項１から５いずれか１項に記載の外観検査装置。
8. 前記検査部は、前記画像情報に基づき前記第１の全周ミラーの中心と前記被検査体の中心とのずれを求め、前記ずれを無くす補正を行いパノラマ展開し、パノラマ展開後の画像に基づき前記外周面の欠陥を検査する請求項１から７いずれか１項に記載の外観検査装置。
9. 被検査体の中心線の回りの外周面を囲んで配される照明部により、明部と暗部との繰り返しからなるパターンの照明光を前記外周面に照射する工程と、
   前記外周面を囲んで配され、前記中心線に対し傾斜する第１反射面を有する第１の全周ミラーを介して、前記中心線の延長線上に配される撮像部により、前記照明光が照射される前記外周面を撮像する工程と、
   前記撮像部による前記外周面の画像情報に基づき前記外周面の欠陥を検査する工程と、
   を含む外観検査方法。

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