JP5205335B2 - 検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、ランプなど透明体を有する検査対象物を検査するための検査装置に関するものである。

例えば、図４に示すように、ウェッジベース球などのランプ１は、無色透明のガラスよりなるバルブ２内にリード線３やフィラメント４が封入された構成となっている。また、バルブ２の表面には、図２に示すように、品番・型番などを示す文字・記号等からなる製品番号６等の識別情報が印刷される。

バルブ２のような透明体の表面検査（傷、割れ、欠け等の検査）や、当該透明体に付された識別情報の印字状態の検査（欠け、かすれ、にじみ等の検査）を行う方法としては、例えば図１１に示すように、照射手段５１により、透明体としてのバルブ２に対し光を照射し、その反対側からＣＣＤカメラ５２を用いて光の照射されたバルブ２を撮像し、当該ＣＣＤカメラ５２にて撮像された画像データに基づき、画像処理装置により判定を行う方法が考えられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３１７１８８号公報

ところが、上記検査方法により、例えばバルブ２表面に付された製品番号６等の検査を行うとした場合には、図１２に示すように、バルブ２内部のフィラメント４等が製品番号６と共に重なり合って撮像されてしまうため、得られた画像データにおいて製品番号６を判別できず、適正な検査を行うことができなった。

そのため、従来では、バルブ２表面の傷などの検査や、バルブ２に付された製品番号６等の識別情報の検査を行う場合、作業員による目視検査に頼るほかなく、著しく時間やコストがかかる上、検査精度のばらつきも大きかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、透明体の検査を行うことのできる検査装置を提供することを主たる目的の一つとしている。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果を付記する。

手段１．透明又は半透明の透明体と、当該透明体の内部に配された非透明部材とを有した検査対象物に対し、所定の光を照射する照射手段と、
前記検査対象物に面した入射面から入射した光を他方側の出射面へ透過させ、当該出射面に前記検査対象物の光学像を映し出すものであって、自身から遠い位置にある部位よりも近い位置にある部位をより鮮明に映し出す投影手段と、
前記投影手段に映し出された前記検査対象物の光学像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像データに基づき、前記透明体の良否を判定する画像処理手段とを備え、
前記投影手段の入射面は、湾曲形成された前記透明体の部位に対応して形成された湾曲部を備えていることを特徴とする検査装置。

上記手段１によれば、投影手段の近くに位置する部位がより鮮明に映し出され、遠くに位置する部位がぼやけた状態の検査対象物の画像データを取得することができる。つまり、ランプのような上記検査対象物を撮像する際、透明体の表面に付された識別情報等と、内部の非透明部材とが撮像方向に重なり合う位置関係にあっても、非透明部材はぼやけた状態で映し出され、画像処理手段によるフィルタ処理等で十分に処理可能となるため、識別情報のみを抽出可能な画像データを取得することができる。これにより、透明体の表面の傷、割れ、欠け等の検査や、透明体に付された識別情報の欠け、かすれ、にじみ等の検査を適正に行うことができる。結果として、透明体の検査の自動化を実現でき、検査時間の短縮や検査精度の向上を図るとともに、ひいては検査対象物の生産効率や品質の向上、生産コストの削減を図ることができる。
また、湾曲形成された透明体の部位の検査を行う際、より広範囲を一度に検査することが可能となり、検査効率のさらなる向上を図ることができる。

手段２．前記投影手段は、前記入射面から前記出射面へ向かって延びる複数本の光ファイバを束ねて形成されたファイバオプティカルプレートであることを特徴とする手段１に記載の検査装置。

ファイバオプティカルプレートを構成する各光ファイバの端面（入射面）は所定の受光角（開口角）を有している。このため、遠い位置にある対象物は、近い位置にある対象物よりも広範囲が各光ファイバの出射面に映し出される。その結果、ファイバオプティカルプレートの出射面全体には、遠い位置にある対象物がぼやけた状態で映し出されることとなる。

また、ファイバオプティカルプレートに光が入射すると、光ファイバ内で光の全反射が繰り返されるため、入射面から出射面に高い解像度で効率よく光を伝達することができる。これにより、より鮮明な光学像を得ることができる。

結果として、上記手段２によれば、上記手段１の作用効果がより確実に奏されるとともに、検査精度のさらなる向上を図ることができる。

手段３．前記照射手段は、前記投影手段の出射面から光を入射させ、入射面を介して前記検査対象物に光を照射するよう配置されたものであって、
前記撮像手段は、前記検査対象物に反射した反射光が前記投影手段の入射面に入射して出射面に映し出された光学像を撮像することを特徴とする手段１又は２に記載の検査装置。

上記手段３によれば、照射手段と撮像手段を検査対象の片側に寄せて配置できるため、検査装置の小型化を図ることができる。また、色のついたバルブ等のように透過率の低い検査対象物の検査にも利用できるため、汎用性を高めることができる。

手段４．前記照射手段は、前記投影手段とは前記検査対象物を介して反対側に配置されたものであって、
前記撮像手段は、前記透明体を透過した透過光が前記投影手段の入射面に入射して出射面に映し出された光学像を撮像することを特徴とする手段１又は２に記載の検査装置。

上記手段４によれば、検査対象となる識別情報等と他の部位とのコントラストを高め、当該識別情報等をより鮮明に映し出した画像を取得することができるため、検査精度の向上を図ることができる。

手段５．前記検査対象物が、前記透明体としてガラスよりなるバルブを有したランプであることを特徴とする手段１乃至４のいずれかに記載の検査装置。

一実施形態における検査装置を説明するための概略構成図である。 ランプを示す正面図である。 ランプを示す側面図である。 図３のＫ−Ｋ線断面図である。 （ａ）はファイバオプティカルプレートの斜視図であり、（ｂ）はファイバオプティカルプレートの平面図である。 照射手段、ランプ、ファイバオプティカルプレート及びＣＣＤカメラの位置関係等を示す模式図である。 ランプの撮像画像を模式的に示す図である。 （ａ），（ｂ）は、ファイバオプティカルプレートの原理を説明するための模式図である。 別の実施形態における照射手段、ランプ、ファイバオプティカルプレート及びＣＣＤカメラの位置関係等を示す模式図である。 （ａ）は、別の実施形態におけるファイバオプティカルプレートを説明するための断面模式図であり、（ｂ）は、かかるファイバオプティカルプレートの出射面に映し出される光学像を模式的に示す図である。 従来における照射手段、ランプ、及びＣＣＤカメラの位置関係等を示す模式図である。 従来のランプの撮像画像を模式的に示す図である。

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図２，３，４は、本実施形態における検査対象物を構成するランプ１を示す図である。これらの図に示すように、ランプ１は、無色透明のガラスよりなる透明体としてのバルブ２と、該バルブ２内に一部が封入された一対のリード線３とを備えている。一対のリード線３は、バルブ２内において、コイル状に形成されたフィラメント４によって継線されている。リード線３やフィラメント４が本実施形態における非透明部材に相当する。前記バルブ２の端部においては、該バルブ２が軟化された状態で圧潰されることでシール部５が構成されている。また、バルブ２の表面には、識別情報としての製品番号６（例えば「ＡＢＣ−１２３４５」等）が印刷されている。

次に、上記ランプ１を検査するための検査装置について説明する。図１は、検査装置１１を説明するための概略構成図である。同図に示すように、検査装置１１は、ランプ１を把持し、所定の検査位置に搬送するためのチャック１２を備えており、該チャック１２はアクチュエータ１３によって作動される。

また、検査装置１１は、前記ランプ１に対し、所定の光を照射するための照射手段１６を備えている。照射手段１６は、面発光光源を有しており、前記ランプ１に対し拡散光を照射可能となっている。

さらに、照射手段１６とは反対側の位置には、投影手段としてのファイバオプティカルプレート（以下、単に「ＦＯＰ」という）１７を備えている。

図５（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態におけるＦＯＰ１７は、多数本の光ファイバ３１が互いに平行するように束ねられた構造を有している。各光ファイバ３１の配向方向（図５（ｂ）上下方向）に対して略直交する入射面３３及び出射面３４を有している。また、入射面３３には、湾曲部３５が形成されている。

図１の説明に戻り、ＦＯＰ１７の出射面３４側には、当該出射面３４に映し出されるランプ１の光学像を撮像する撮像手段としてのＣＣＤカメラ１５が配置されている。

また、図１に示すように、前記アクチュエータ１３、照射手段１６等を駆動制御するとともに、ＣＣＤカメラ１５により撮像された撮像データに基づき種々の演算等を実行するための制御装置２１が設けられている。より詳しくは、制御装置２１は、チャック１２用のアクチュエータ１３を制御するチャック制御部２２、照射手段１６を制御する照射制御部２３、並びに、前記ＣＣＤカメラ１５にて撮像された画像データに基づき、所定の演算処理、判定処理を実行可能な画像処理手段を構成する画像処理部２４等を備えている。

次に、上記のように構成されてなる検査装置１１を用いたランプ１の検査手順について説明する。

検査に際しては、チャック制御部２２によってアクチュエータ１３が駆動制御され、チャック１２が作動させられることにより、ランプ１が所定の検査位置にまで搬送される。これにより、図６に示すように、バルブ２をＦＯＰ１７の湾曲部３５に嵌め込むようにして、バルブ２の周面と湾曲部３５の湾曲面とを近接状態とする。

続いて、制御装置２１は照射手段１６を点灯させる。すると、照射手段１６からの拡散光がランプ１に照射され、バルブ２を透過した透過光がＦＯＰ１７の入射面３３（湾曲部３５）へ入射される。当該入射光は各光ファイバ３１を伝わって出射面３４へ透過され、当該出射面３４には、バルブ２の光学像が映し出される（図７参照）。

この状態で、制御装置２１は、ＣＣＤカメラ１５を作動させ、１回目の撮像を行う。ここで、１回目の撮像に基づく画像データは、図７に示すようなものとなる。得られる画像データには、遠い位置にあるリード線３やフィラメント４はぼやけた状態でほとんど映し出されず、近い位置にあるバルブ２表面の製品番号６のみが比較的明瞭に映し出される。これは次の理由による。すなわち、図８（ａ），（ｂ）に示すように、ＦＯＰ１７を構成する各光ファイバ３１の端面（入射面３１ａ）は所定の受光角（開口角）αを有している。このため、遠い位置にある対象物４１は、近い位置にある対象物４２よりも広範囲βが各光ファイバ３１の出射面３１ｂに映し出される。その結果、ＦＯＰ１７の出射面３４全体には、遠い位置にある対象物４１がぼやけた状態で映し出されることとなる。

続いて、制御装置２１の画像処理部２４は、今回取り込んだ画像データの補正を行う。当該補正は、ＦＯＰ１７の湾曲部３５の形状に起因して生じる画像データの左右両端部の潰れ（左右方向への圧縮）を補正し、画像データの縦横比等を調整するものである。

このように得られた画像データに基づき、製品番号６の印字状態、すなわち欠け、かすれ、にじみ等の検査を行う。例えば、良品との差分等を比較してその一致度により、当該製品の良否判定を行う。

制御装置２１は、上述した一連の処理を、ランプ１を所定量ずつ回転させた状態で繰り返し行うことにより、バルブ２の全周囲について検査を行う。

以上詳述したように、本実施形態の検査装置１１によれば、ＦＯＰ１７の近くに位置するバルブ２表面の製品番号６がより鮮明に映し出され、遠くに位置するリード線３やフィラメント４がぼやけた状態のランプ１の画像データを取得することができる。つまり、ランプ１を撮像する際、バルブ２表面に付された製品番号６と、バルブ２内部のフィラメント４等とが撮像方向に重なり合う位置関係にあっても、フィラメント４等はぼやけた状態で映し出され、画像処理部２４によるフィルタ処理等で十分にその影響をなくすことができるため、製品番号６のみを抽出可能な画像データを取得することができる。これにより、バルブ２に付された製品番号６の欠け、かすれ、にじみ等の検査を適正に行うことができる。結果として、バルブ２の検査の自動化を実現でき、検査時間の短縮や検査精度の向上を図るとともに、ひいてはランプ１の生産効率や品質の向上、生産コストの削減を図ることができる。

また、ＦＯＰ１７は、入射面３３から出射面３４に高い解像度で効率よく光を伝達することができるため、より鮮明な光学像を得ることができ、検査精度のさらなる向上を図ることができる。

さらに、ＦＯＰ１７の入射面３３には、バルブ２側面の湾曲形状に合わせて湾曲部３５が形成されている。これにより、より広範囲を一度に検査することが可能となり、検査効率のさらなる向上を図ることができる。

また、本実施形態では、バルブ２を透過させた透過光に基づいた光学像を撮像する構成であるため、検査対象となる製品番号６と他の部位とのコントラストを高め、当該製品番号６をより鮮明に映し出した画像を取得することができるため、検査精度の向上を図ることができる。

尚、上述した実施形態の記載内容に限定されることなく、例えば次のように実施してもよい。

（ａ）上記実施形態では、無色透明のガラスよりなるバルブ２に付された製品番号６の欠け、かすれ、にじみ等を検査する構成が例示されているが、検査対象はこれに限られるものではない。

例えば、製品説明などの文字、数字、記号、模様など他の識別情報を検査対象として検査する構成であってもよいし、バルブ２の表面の傷、割れ、欠け等を検査対象として検査する構成であってもよい。

また、バルブ２は厳密に透明でなくてもよく、半透明であってもよい。勿論、検査対象物もランプ１に限定されるものではない。要するに、透明又は半透明な透明体と、該透明体の内部に非透明部材が配されたものであれば、検査対象物として採用し得る。

（ｂ）上記実施形態では、照射手段１６からランプ１に照射され、バルブ２を透過してＦＯＰ１７へ入射された透過光に基づいたバルブ２の光学像を撮像する構成となっている。これに限らず、例えば図９に示すように、照射手段１６に代えてリング照明装置１８を、ＣＣＤカメラ１５側（ＦＯＰ１７の出射面３４側）に配置した構成を採用してもよい。かかる構成では、ＦＯＰ１７の出射面３４側から光を入射させ、入射面３３を介してバルブ２に光を照射することとなる。この際、リング照明装置１８は、ＦＯＰ１７の出射面３４に対し、当該出射面３４からＣＣＤカメラ１５の方向へ光が反射しない角度（例えば撮像方向に対し６０度以上傾いた角度）で斜めに光を照射する。これにより、ＣＣＤカメラ１５は、バルブ２から反射した反射光がＦＯＰ１７の入射面３３に入射して出射面３４に映し出された光学像を撮像することができる。このようにすれば、リング照明装置１８とＣＣＤカメラ１５をランプ１の片側に寄せて配置できるため、検査装置１１の小型化を図ることができる。ひいては、色のついたバルブ等のように透過率の低い検査対象物の検査にも利用できるため、汎用性を高めることができる。

偏光フィルタを介して照明するなど、照射する光を直線偏光とし、さらに撮像手段にも偏光フィルタを設け偏光フィルタを介して撮像することにより、出射面３４からの正反射光を減衰させた撮像が可能となる。この場合は、正反射光の影響が緩和されるので、照射角度の制限を考慮する必要はない。

（ｃ）上記実施形態では、ランプ１の光学像を映し出す投影手段としてファイバオプティカルプレート（ＦＯＰ）１７を採用しているが、投影手段はＦＯＰ１７に限定されるものではない。例えば、トレーシングペーパー、すりガラス等、検査対象物に面した入射面から入射した光を他方側の出射面へ透過させ、当該出射面に検査対象物の光学像を映し出すものであって、自身から遠い位置にある部位よりも近い位置にある部位をより鮮明に映し出すものであれば、投影手段として採用し得る。

例えば、トレーシングペーパーを採用すれば、安価であることに加え、ランプ１等の検査対象物の周面形状に合わせて変形させることができる。すなわち、検査対象物の大きさに左右されず、多品種の検査対象物の検査を行うことができる汎用性の高い検査装置を容易に実現可能となる。

また、上記実施形態にかかるＦＯＰ１７とは異なるファイバオプティカルプレートを採用してもよい。例えば図１０（ａ）に示すように、入射面側から出射面側にかけてテーパ状に拡がったファイバオプティカルプレート（ＦＯＰ）４０を採用してもよい。かかるＦＯＰ４０は、入射面４０ａ側においてランプ１（バルブ２）をその頭部から嵌め込み可能な凹部４１が形成されている。そして、凹部４１にランプ１を嵌め込んだ状態で、上述したリング照明装置１８を用いて、出射面４０ｂ側から入射させた光をバルブ２表面に照射する。これにより、出射面４０ｂには、図１０（ｂ）に示すように、バルブ２の全周囲の光学像が同時に映し出されることとなる。当該ＦＯＰ４０を用いれば、ランプ１の位置を回転させることなく、バルブ２の全周囲を同時に検査することが可能となる。

１…ランプ、２…バルブ、３…リード線、４…フィラメント、６…製品番号、１１…検査装置、１５…ＣＣＤカメラ、１６…照射手段、１７…ファイバオプティカルプレート、２１…制御装置、２４…画像処理部、３１…光ファイバ、３３…入射面、３４…出射面、３５…湾曲部。

Claims (5)

1. 透明又は半透明の透明体と、当該透明体の内部に配された非透明部材とを有した検査対象物に対し、所定の光を照射する照射手段と、
   前記検査対象物に面した入射面から入射した光を他方側の出射面へ透過させ、当該出射面に前記検査対象物の光学像を映し出すものであって、自身から遠い位置にある部位よりも近い位置にある部位をより鮮明に映し出す投影手段と、
   前記投影手段に映し出された前記検査対象物の光学像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された画像データに基づき、前記透明体の良否を判定する画像処理手段とを備え、
   前記投影手段の入射面は、湾曲形成された前記透明体の部位に対応して形成された湾曲部を備えていることを特徴とする検査装置。
2. 前記投影手段は、前記入射面から前記出射面へ向かって延びる複数本の光ファイバを束ねて形成されたファイバオプティカルプレートであることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記照射手段は、前記投影手段の出射面から光を入射させ、入射面を介して前記検査対象物に光を照射するよう配置されたものであって、
   前記撮像手段は、前記検査対象物に反射した反射光が前記投影手段の入射面に入射して出射面に映し出された光学像を撮像することを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
4. 前記照射手段は、前記投影手段とは前記検査対象物を介して反対側に配置されたものであって、
   前記撮像手段は、前記透明体を透過した透過光が前記投影手段の入射面に入射して出射面に映し出された光学像を撮像することを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
5. 前記検査対象物が、前記透明体としてガラスよりなるバルブを有したランプであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の検査装置。

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