JPH02168105A - ワーク形状の検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ワーク形状の検査方法に関するものである
。さらに詳しくは、この発明は、ワークの全体形状を正
確に、高精度、かつ迅速に検査することのできるワーク
形状の検査方法に関するものである。

（従来の技術） 従来より、板状体等のワーク搬送系の所定の位置に、ワ
ークの形状を検査する形状検査部を配設して、製品規格
値との差からワークの合否を判定することが行われてき
ている。このようなワークの形状検査については、たと
えば第８図に示したように、チェーンコンベア（ア）に
送り爪（イ）などを配備した搬送系（つ）の所定位置に
、左右に一対の光電管等のセンサ（１）を対向配置した
形状検査部（オ）を設け、ここを通過する板材等のワー
ク（力）の形状を検査する方法が知られている。

この第８図に示したワーク形状の検査法の検査例を示し
たものが、第９図である。

送り爪（イ）に一端部を当接したワーク（力）を形状検
査部（オ）に搬送すると、各々のセンサ（工）がワーク
（力）の端部を検知する。この各々のセンサ（１）がワ
ーク（力）の端部を検知する時間差（ｓ）を算出して、
そのワーク（力）の形状が所定のものかどうかを把握す
る。

また、半導体チップのような１開栓度の微小製品のワー
ク形状の検査方法としては、たとえば第１０図に示した
ような装置群を用いることが試みられている。

すなわち多数の素子を有する基板（キ）を内部に有する
カメラ（り）およびこれと対向するフラッシュ（ゲ）を
、各々、搬送系（つ）の上下に設けた形状検査部（オ）
において、ワーク（力）をこの形状検査部（オ）に送る
とフラッシュ（ゲ）より閃光がワーク（力）に照射され
、この照射光をカメラ（り）内のレンズ（コ）によって
基板（キ）上に集光させ、ワーク（力）の投影像を基板
（キ）上に形成する。この基板（キ）は、画像検出装置
（す）に接続しており、この画像検出装置（す）におい
て、点線円内に示したような画像（シ）を表示する。こ
の時画像（シ）に表示される縦横に横切る線は、基板（
キ）の素子線（ス）であり、影として表示されているの
がワーク（力）の投影像（セ）である、この投影像（セ
）内の素子線（ス）の数を画像検出装置（す）に配備し
ている解析・演算装置で計測、演箆する。この測定結果
と製品規格値とを照合比較してワーク（力）の合否判定
を行う、この場合、不良穴（ソ）についても検出する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のワークの形状検査の方
法には、依然として解決すべき課題が少なくないのが実
状である。

第８図および第９図に例示した方法においては、搬送状
態によっては、たとえば第１１図に示したように、ワー
ク（力）は、送り爪（イ）から離脱して搬送される場合
がある。このような状態では、たとえワーク（力）が製
品規格値に合格するものであっても、各々のセンサ（工
）が検知する値は著しく異なり、不良製品として把握さ
れることになる。このため、正確にワーク（力）の形状
を検査することが不可能となる。正確な検査のためには
搬送系を一旦停止させ、送り爪（イ）にワーク（力）の
一端面を当接し直す必要があり、そのメンテナンス作業
は非常に面倒であった。形状検査の作業効率も著しく低
下する。また、センサ（１）の検出精度が搬送系（つ）
の搬送速度に対して一定ではないために、実際には精度
の高いワーク（力）の形状検査は不可能であり、さらに
は、この従来例においては、形状検査部（オ）は、搬送
系（つ）に対して左右に対向したセンサ（１）であるた
め、ワーク（力）の横端面に対する前端面の形状、すな
わちワーク（力）の面角度しか測定、検査することがで
きず、ワーク（力）の全体形状を把握することはできな
いという問題もあった。

一方、第１０図に示した形状検査法においては、１開栓
度の微小製品しか形状検査することができず、ワーク（
力）がカメラ（り）の視野に入らなければ、その形状を
検査することはできないという欠点がある。これを解決
するために、カメラ（り）の視野を拡大することも考え
られるが、カメラ（り）内の基板（キ）の素子線（ス）
の細密化は極めて困難であるため、従来の一定の範囲の
素子線（ス）を有する基板（キ）を用いてカメラ（り）
の視野を拡大すると、画像（シ）の１素子の精度は低下
する。このため、たとえば、板材等のワークをこの第１
０図に例示した方法によって検査することは不可能であ
った。

この発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、
従来のワーク形状の検査方法の欠点を解消し、ワークの
全体形状を正確に、高精度かつ迅速に検査することので
きるワーク形状の検査方法を提供することを目的として
いる。

（課題を解決するための手段） この発明は、上記の課題を解決するために、ワーク周端
部の所定位置の上下部に、縦横に多数の素子を有する基
板を内部に配備したカメラとフラッシュとを、複数対向
配置し、ワーク搬送時にフラッシュ閃光をワークに照射
してワーク周端部像をカメラ内の基板上に投影して基準
像と照合することを特徴とするワーク形状の検査方法を
提供する。

この形状検査方法においては、ワーク搬送方向に対して
、ワークの左右および／または前後の両端部の対応する
位置に、少なくとも１台以上のカメラおよびフラッシュ
を対向配置してワークの長さおよび／または幅を測定、
検査することができる。

また、ワークの縦横の端部の対応する位置に、各々少な
くとも２台以上のカメラおよびフラッシュを対向配置し
てワークの面角度を検査する。

さらにまた、ワークの縦横の端部の一方もしくは双方の
対応する位置に、各々少なくとも３台以上のカメラおよ
びフラッシュを対向配置してワークの直線度を検査する
。

この発明の以上の通りのワーク形状の検査方法において
は、いずれの場合であっても、ワークの周端部にカメラ
およびフラッシュを対向配置するとともに、ハーフミラ
−および全ミラーの光学系と別のカメラとを設置するこ
とによりワーク形状をより高精度検査することができる
。

（作　用） この発明においては、縦横に多数の素子を有する基板を
内部に配備したカメラおよびこれと対向するフラッシュ
を、各々、ワークの周端部の対応する位置に上下に複数
配置し、ワークの像を各々のカメラ内の基板上に投影し
て基準像と照合するため、ワークの全体形状を正確に測
定、検査することができ、また、送り爪等から離脱して
搬送されるワークについても、ワークの部分像の画像情
報をコントローラ演算装置において相互に結合してその
状態をコンバートし、解析および演算することによって
、ワークの搬送状態に影響されずに、ワーク全体の形状
を正確に検出することができる。

さらに、ハーフミラ−および全ミラーの光学系を用いる
ことにより、より高精度での検査も可能となる。

（実施例） 以下、図面に沿って実施例を示し、この発明のワーク形
状の検査方法についてさらに詳しく説明する。

第１図は、この発明のワーク形状の検査方法の乙例を示
した構成断面図である。

送り爪（１）を有するチェーンコンベア等からなるワー
ク（２）の搬送系（３）の所定の位置で、搬送するワー
ク（２）の周端面に（第１図の場合は前後の端面に）、
縦横に多数の素子を有する基板（４）とレンズ（６）を
内部に配備したカメラ（５）と、フラッシュ（７）とを
、各々、搬送系（３）の上下に複数対向して配置してい
る。これにより形状検査部（８）を構成している。この
第１図に示した形状検査部（８）では、ワーク（２）の
後端部が搬送方向に対して最後部に位置するカメラ（５
）の視野内に進入すると同時に、スタートセンサ（９）
の信号によってフラッシュ（７）を発光させる。

各々のカメラ（５）内の基板（４）は画像検出装置（１
０）に接続されており、この画像検出装！（１０）にお
いて、各々の基板（４）上に投影されるワーク（２）の
部分像を表示し、解析および演算して画像情報を作成す
る０画像情報は、次いで、コントローラ演算装置（１１
）において相互に結合し、解析および演算してワーク（
２）の全体形状を検出する。このワーク（２）の全体形
状の情報は、さらに端末（１２）に送られ、ワーク（２
）の生産管理に使用する。

このような構成からなるワーク（２）形状の検査方法に
おいては、上記の形状検査部（８）でワ−り（２）の照
射光をカメラ（５）内の基板（４）にレンズ（６）を介
して集光し、基板（４）上にワーク（２）の部分像を形
成するが、部分像を例示したものが第１図の点線円内で
ある０画像（１３）内の斜線で示した部分が、ワーク（
２）の部分像（１４）である、矢印（Ａ）は、ワークの
進行方向を示している。また、画像（１３）には基準線
（１５）が、検査のための基準として表示される。基準
線（１５）は、ワーク（２）の規格品の端部の位置を示
すしのである。もちろん、画像（１３）には、この他、
図示していないが、第１０図に示した従来例と同様の素
子線も表示される。この素子線は、たとえば縦に１２８
素子、横に２５６素子を線描している。

仮に、画像（１３）が、１１１２Ｉｗ１１、横１０市の
ものであるとすると、１素子当りの単位長さは、縮２　
ｒａｍ　／　１２ｇ素子＝０．０１６ｍ＋、横１０　ｍ
＋　／　２５６素子＝０．０４ｍｏとなる。この点線円
内の例においては、基準線（１５）とワーク（２）の部
分像（１４）との差を縦方向の矢印で示している。この
差が、平均して１０素子であるとすると、ワーク（２）
は、この基準線（１５）より０．０１６　＋ｕ＋　Ｘ　
１０素子＝０．１６＋ｍ＋ずれていることが確認される
。

このような基準線（１５）からの部分（ＪＡ（１４）の
ずれの平均素子数計測および実際の長さへの換算は、全
て自動的に画像検出装置（１０）で行われる。

なお、画１ｆｉ（１３）の縦横の長さは、特に制限はな
く、カメラ（５）内の基板（４）とレンズ（６）との距
離を調節することで適宜な長さとすることができる。

第２図は、この発明のワーク形状の検査方法によるワー
クの幅を測定、検査する場合の一例を示したものである
。

この例においては、ワーク（２）の搬送方向（Ａ＞に対
して、ワーク（２）の左右の両端部にカメラ（５ａ＞（
５ｂ）を対向配設している。カメラ（５ａ）の基板（４
ａ）に投影されるワーク（２）の部分像を示したものが
、第２図（ｂ）である、また、カメラ（５ｂ）の基板（
４ｂ）に投影されるワーク（２）の部分像を示したもの
が、第２図（ｃ）である。

この第２図（ｂ）に示したように、画像（１３ａ）には
、基準線（１５ａ）およびワーク（２）の部分像（１４
ａ＞が表示されている。この例においては、部分像（１
４ａ）は、基準線（１５ａ）よりαだけ画像＜１３ａ）
の下方にずれている。また、第２図（Ｃ）に示したよう
に、画像（１３ｂ）には、基準線（１５ｂ）およびワー
ク（２）の部分像（１４ｂ）が表示されている。

この例においては、部分像（１４ｂ）は、基準線（１５
ｂ）よりβだけ画ａ　（１３ｂ　）の下方にずれている
。

このずれを上述したように、画像検出装置によって解析
および演算した後、コントローラ演算装置において、ワ
ーク（２）の幅（Ｘ）を測定する。

このコントローラ演算装置では、基準線（１５ａ）（１
５ｂ）相互間の長さ（Ｗ）が、製品規格値として入力さ
れており、またワーク（２）の幅（ｘ）を算出する式と
して ｘ＝Ｗ−（α−β） が入力されてもいる０画像検出装置からのαおよびβに
ついての情報と、この式により自動的にワーク（２）の
幅（ｘ）を算出する。このようにしてワーク（２）の幅
（ｘ）を正確に測定し、基準線との照合から合否判定を
行うことができる。なお、第１図に示したように、カメ
ラ（５ａ）（５ｂ）を、搬送系く３）の搬送方向（Ａ）
に対して前後に対向する位置関係に配設することによっ
て、ワーク（２）の長さら測定、検査することができる
。

このようにワーク（２）の長さまたは幅は、搬送方向（
Ａ）に対して、左右または前後に対向する位置関係にカ
メラを各々少なくと６１台ずつ配備することで、その測
定、検査を行うことが可能となる。また、ワーク（２）
が送り爪により離脱して搬送されても上記の計算式で補
正することができ、測定および検査の精度は著しく向上
する。

第３図は、この発明の方法によるワークの直角度の検査
の例を示したものである。

この例においては、第３図（ａ）に示したように、ワー
ク（２）の［ｔ１部の対応する位置に２台のカメラ（５
３ａ＞（５３ｂ）を、横端部の対応する位置に２台のカ
メラ（５３ｃ） （５３ｄ）を配置し、各々の内部に有する基板（４３ａ
）（４３ｂ）と基板（４３ｃ）（４３ｄ）との基準線が
直交するようにしている。

第３図（ｂ）は、ワーク（２）が搬送系（３）の送り爪
から離脱して搬送された時の状態と、その状態を各々の
カメラ（５３ａ＞（５３ｂ）（５３ｃ）（５３ｄ）がと
らえた画（ｉ（１３３ａ）（１３３ｂ）　　（１３３ｃ
）　　（１３３ｄ）とを示したものである。

この場合、まず、コントローラ演算袋！において、画像
（１３３ａ）　　（１３３ｂ）の基準線（１５３ａ）（
１５３ｂ）とを結ぶ延長線（１６）と部分像（１４３ａ
）＜１４３ｂ）のワーク（２）の端面に相当する端線と
を結ぶ延長線（１７）とのなす角度（θ１）を求める０
画像（１３３ｃ）　　（１３３ｄ）の基準線（１５３ｃ
）（１５３ｄ）とを結ぶ延長線（１８）と延長線（１６
）は直交する関係にあるので、延長線（１８）より角度
（θ１）だけずらし、第３図（ｃ）に示したように延長
線（１７）と直交する位置関係の直線（１９）を画像検
出装置のデイスプレィ上に線描する。

次いで、この画像検出装置において、直線（１９）と部
分像（１４３ｃ　）　　（１４３ｄ　）のワーク（２）
の端面に相当する端線とを結ぶ延長線（２０）との領域
（２１）の間の素子線を計測し、ワーク（２）の直角度
を算出する。

このように、従来の方法においては検査不可能であった
ワーク（２）が送り爪から離脱して搬送された状態でも
、正確なワーク（２）の直角度を検査することができる
。従来のように、搬送系（３）を停止させ、ワーク（２
）の状態を是正するメンテナンス作業を行う必要がない
なめ、形状検査の作業効率は著しく向上する。

また、ワーク（２）の直角度は、最低、ワークの縦端部
の対応する位置に２台、横端部の対応する位置に２台の
合計４台のカメラを配設すればよい、もちろん、ワーク
の形状、大きさなどに応じて、その数を増やすこともで
きる。

第４図は、この発明の方法による直線度を検査する例を
示したものである。

この例においては、ワーク（２）のｊａ線端部上方位置
に３台のカメラ（５４ａ）（５４ｂ）（５４ｃ）を配置
している。これら各々のカメラ（５４ａ）（５４ｂ）（
５４ｃ）がとらえた画像（１３４ａ）（１３４ｂＨ１３
４ｃ）とワーク（２）とを併せて示したものが、第４図
（ｂ）である０画像検査装置において、ワーク（２）の
部分子！　（１４４ａ）（１４４Ｃ）を第２図（ｂ）に
示したのと同様の画像解析および演算し、これらの部分
像（１４４ａ）（１４４ｃ）の画像情報をコントローラ
演算装置で結合して、直線（２２）を求める。この直線
（２２）を画像（１３４ｂ）上に表示し、部分像（１４
４ｂ）のワーク（２）の端面に相当する端線と直線（２
２）との間の領域に存在する素子線数を計測してワーク
（２）の直線度を算出する。横端面ばかりでなく、Ｍ端
部も上述した方法と同様な方法でその直線度を検査する
ことができる。直線度は、最低３台のカメラがあれば測
定可能となる。

第５図は、この発明のワーク形状の検査方法によるワー
クの長さ、幅、直角度および直線度を検査するために配
置したカメラの構成例を示したものである。

この例のように、カメラ（５）は、ワーク（２）の各端
部の対応する上方位置に少なくとも３台ずつ、すなわち
合計１２台を配置することにより、ワーク（２）の長さ
、幅、直角度および直線度を検査することができる。ま
たこの場合、搬送方向に対して前後に位置するカメラ（
５）の基板＜４５ａ）と左右に位置する基板（４５ｂ）
の向きは、その基板内の基準線が直交する向きに配設す
る。

さらにまた、この第５図に例示したワーク（２）のコー
ナ一部（Ｂ）を検査するために、このコーナ一部（Ｂ）
にもカメラを配置することができる。

しかしながら、第１図について説明したように、カメラ
内の基板に線描している素子数は、基板の縦横では異な
り、かつ基板自体の縦横の長さも異なるため、１素子当
りの単位長さが基板の縦横により興なっているのが一般
的である。このような基板を配備したカメラをワーク（
２）のコーナー部ＣＢ）に配置すると、１素子当りの単
位長さが短い細密な素子線方向のワーク（２）の部分像
は精度よく画像検出装置に表示にされるものの、１素子
当りの単位長さがそれよりら長い粗な素子線方向のワー
ク（２）の部分像は検出精度がこれよりも劣ってしまう
、このような精度の差によって、高精度のワーク（２）
のコーナ一部（Ｂ）形状の検査は不可能となる。そこで
、コーナ一部（Ｂ）樅横の素子数が同じとなるように、
基板の向きを直交させた２台のカメラを配置することも
考えられるが、実際には２台のカメラをコーナ一部（Ｂ
）に配置することはカメラ相互が重なり合うという物理
的な制約によって不可能である。

これらの欠点を克服するために、この発明においては、
第６図に例示したように、ワーク（２ンのコーナ一部Ｃ
Ｂ）に１台のカメラ（５６ａ）とこれに対向するフラッ
シュ（７）をワーク（２）の搬送系の上下に配置し、そ
れと同時にハーフミラ−（２３）と全ミラー（２４）と
を配置して、全ミラー（２４）からの反射光が入射する
位置にカメラ＜５６ｂ）を配置する。しかもこの場合、
カメラ（５６ａ）（５６ｂ）内の基板（４６ａ）（４６
ｂ）の向きが直交するように配置してワーク（２）のコ
ーナ一部（Ｂ）を２方向より同じ精度で検出できるよう
にする。

この場合、フラッシュ（７）よりワーク（２）に閃光を
照射すると、その照射光の一部は、ハーフミラ−（２３
）を介してカメラ＜５６ａンに入射する。また、その照
射光の一部はハーフミラ−（２３）表面で反射して、全
ミラー（２４）に達し、ここで再び反射してもう１台の
カメラ（５６ｂ）に入射する。これによって、ワーク（
２）のコーナ一部（Ｂ）を２台のカメラ（５６ａ）（５
６ｂ）でとらえることができ、しかもそのワーク（２ン
の部分像は同じ精度である。

これらの画像情報を画像検出装置およびコントローラ検
出装置において相互に結合し、解析および演算してワー
ク（２）のコーナ一部（Ｂ）の形状を検査することがで
きる。

また、このハーフミラ−および全ミラーの光学系を用い
ることによって、第７図に示したように、カメラ（５）
をワーク（２）の周端面近傍に高密度で配備することが
でき、このことによって、より一層精度の高いワーク（
２）の形状検査が可能となる。

もちろんこの発明は、以上の例によって限定されるもの
ではない、カメラおよび基板の形状、大きさ等、また、
カメラおよび基板の素子の数、カメラ１．ハーフミラ−
および全ミラーの配設位置などの細部については様々な
態様が可能であることはいうまでもない。

（発明の効果） この発明のワーク形状の検査方法によって、ワークの全
体形状を正確に検査することができる。

また、送り爪から離れて搬送されるワークについてもそ
の形状を正確に検査することもできる。このため、搬送
系を停止させることなく、ワークの形状を連続的に検査
することができ、高効率の形状検査方法を実現できる。

画像処理装置およびコントローラ演算装置を用いること
により、その形状検査の精度は著しく向上し、的確なワ
ークの合否やｊ定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のワーク形状の検査方法の一例を示
した側断面図である。 第２図は、この発明のワーク形状の検査方法による幅お
よび長さの検査の例を示した平面図である。 第３図は、この発明のワーク形状の検査方法による直角
度の検査の例を示した平面図である。 第４図は、この発明のワーク形状の検査方法による直線
度の検査の例を示した平面図である。 第５図は、この発明のワーク形状の検査方法による幅、
長さ、直角度および直線度を検査するカメラの配役位置
を示した平面図である。 第６図は、この発明のワーク形状の検査方法によるコー
ナ一部の検査の例を示した側面図である。 第７図は、この発明のワーク形状の検査方法におけるカ
メラの配設位置の別の例を示した部分平面図である。 第８図、第９図は、各々、従来のワーク形状の検査方法
を示した平面図である。 第１０図は、従来のワーク形状の検査の別の方法を示し
た側断面図である。 第１１図は、従来の形状検査方法における一状態を示し
た平面図である。 １・・・送　リ　爪 ２・・・ワ　−　り ３・・・搬送系 ４・・・基　　　板 ５・・・カ　メ　ラ ６・・・し　ン　ズ ７・・・フラッシュ ８・・・形状検査部 ９・・・スタートセンサ １０・・・画像検出装置 １１・・・コントローラ演算装置 １２・・・端末 １３・・・画　　　像 １４・・・ワーク部分像 １５・・・基準線 １６．１７，１８．２０・・・延長線 １９．２２・・・直線 ２１・・・領　　　域 ２３・・・ハーフミラ− ２４・・・全　ミ　ラ　−

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワーク周端部の所定位置の上下部に、縦横に多数
   の素子を有する基板を内部に配備したカメラとフラッシ
   ュとを複数対向配置し、ワーク搬送時にフラッシュ閃光
   をワークに照射してワーク周端部像をカメラ内の基板上
   に投影して基準像と照合することを特徴とするワーク形
   状の検査方法。
2. （２）ワーク搬送方向に対してワークの左右および／ま
   たは前後の両端部の対応する位置に、少なくとも１台以
   上カメラおよびフラッシュを対向配置してワークの長さ
   および／または幅を検査する請求項（１）記載のワーク
   形状の検査方法。
3. （３）ワークの縦横の端部の対応する位置に、各々少な
   くとも２台以上のカメラおよびフラッシュを対向配置し
   てワークの直角度を検査する請求項（１）記載のワーク
   形状の検査方法。
4. （４）ワークの縦横の端部の一方もしくは双方の対応す
   る位置に、各々少なくとも３台以上のカメラおよびフラ
   ッシュを対向配置してワークの直線度を検査する請求項
   （１）記載のワーク形状の検査方法。
5. （５）ワークの周端部にカメラおよびフラッシュを対向
   配置するとともに、ハーフミラーおよび全ミラーの光学
   系と別のカメラとを設置してワーク形状を高精度検査す
   る請求項（１）記載のワーク形状の検査方法。