JPH03128444A - 検査方法とその装置 - 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） 本発明は検査方法とその装置、詳しくは繊維の紡糸口金
の紡糸孔の自動検査を行なうに当たり紡糸孔の位置決め
に利用され、更には光ディスク等の光学式情報記録円盤
においてアドレス等の記録しているＩＤ部を特徴点とし
て位置検出を行ない、任意の検査点を選択検査する場合
に用いられる検査方法とその装置に関するものである。

（従来の技術） 例えば、第２図に示した繊維用の紡糸口金（１）の検査
を実施する際に、その紡糸孔（１０）（１１）を顕微鏡
により拡大観察している。この際、紡糸口金（１）の全
ての範囲を高倍にて画像入力し、紡糸孔（１０）（１１
）の所だけ検査を行なうと非常に多くの時間を要する。

このため顕微鏡視野内に紡糸孔を効率よく位置決めする
必要があり、その位置決め精度は観察倍率、紡糸孔の径
、カメラの視野サイズ等に依存する。例えば、観察倍率
を１５倍、紡糸孔の径をφ０．２開、カメラの視野を８
．８＊６．６ｍｍとした場合、±１２０μ■の位置決め
精度が必要になる。

そこで１つの方法として、予めマクロカメラにて紡糸口
金全体を観察し、得られた画像データより紡糸孔の位置
を算出する方法があるが、これは画像歪やＣＣＤセンサ
ー等の傾きにより充分な精度が得られない。

また、特開昭６１−１０５６２３号では紡糸孔の設計位
置を前述のマクロカメラで得られた紡糸孔の位置データ
で修正する。すなわち、マクロカメラにより紡糸口金の
中心座標と回転角を求め、その座標軸を原点として設計
位置に位置決めする方法が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） 特開昭６１−１０５６２３号の方法の場合、マクロカメ
ラにて検査データを算出するため、必要な精度を出す場
合にマクロカメラの分解能及び被検査物体の測定範囲の
大きさに制限が生じる。

すなわち、マクロカメラとしてＣＣＤカメラを使用した
場合、ＣＣＤカメラの有効画素数は通常７５０１５００
程度であり、被検査物の位置を判定するための最小測定
範囲が１００寧１００ｍｎ＋の場合、２００μ伽程度の
分解能しか得られない。撮像素子の解像度には限界があ
り、またより解像度の高いものを使用したとしても特徴
点や検査点の抽出のために行なう画像処理に大きな負荷
がかかる。一方、被検査点の測定範囲を小さくすること
も考えられるが対象によっては限界がある８更には、マ
クロカメラにて被検査物を測定するためには、その測定
場所を顕微鏡と干渉しない位置に構成する必要があり、
被検査物をマクロカメラ部と顕微鏡間を移動させる必要
が生じる。このため、装置が大きくなること、また被検
査物が非常に大きなものであればその移動ストロークも
長くなり、移動用ステージの位置決め精度の問題も生じ
てくる。すなわち、マクロカメラにて測定した位置デー
タに基づいて顕微鏡部で位置決めするためには移動用ス
テージの絶対位置決め精度が必要になるが、大ストロー
クにおいてこのような精度を保証するのは困難である。

本発明は、この様な問題点に鑑み、被検査物の位置を非
常に高精度に測定しかつ検査点を高精度に位置決めする
検査方法とその装置をうろことを目的とするものである
。

（課題を解決するための手段） 本発明は以上のような目的を達成するため、次のような
検査方法とその装置を提供するものである。

すなわち、被検査物体を画像処理等の光学的手法により
検査を行なう当り、画像入力部の観察倍率は少な（とも
２段階に切り換えられる倍率変換機能のある検査装置を
用いて予め低倍で検出もしくは推定した被検査領域が高
倍観察視野内に収まるように被検査物体を位置決めし、
しかる後高倍率で詳細な検査を行なうことを特徴とする
検査方法であり、この検査方法において低倍で検出する
際被検査物体の特徴点もしくは検査点を少なくとも１点
以上検出し、その位置情報より他の検査位置を推定算出
することを特徴とする検査方法である。

そして、以上のような方法を実施する装置として次のよ
うな装置を提供するものである。

すなわち、被検査物体を画像処理等の光学的手法により
検査を行なうものであって、画像入力部の観察倍率を少
なくとも２段階に切り換えることのできる倍率変換手段
と予め低倍で検出もしくは推定した被検査領域が高倍観
察視野内に収まるよう位置決めを行なう駆動手段とを有
する検査装置であり、この検査装置において、検出した
被検査領域の位置データに基づいて被検査物体を移動す
るに当り被検査物体がその慣性力により移動するのを防
ぐための該物体を固定する装置を有する検査装置である
。

（作用） 被検査物体をまず低倍で観察し、特徴点もしくは検査点
を少なくとも１点以上検出することにより、被検査物体
の位置を精度良く測定し、その位置データより検査点の
位置を算出する。

次に、画像入力部を高倍観察状態に切り換え、かつ位置
決め機構により検査点を高倍観測視野内に位置決めし、
しかる後高倍にて詳細な検査を実施する。

（実施例） 第１図は本発明を紡糸口金の画像処理検査に適用した例
を示したものである。

紡糸口金は第２図に示すように円形の口金に数カ所の孔
が開けられている。口金の大きさは外径がφ１４０ｍｍ
　、紡糸孔の大きさはφ０．２■、孔の数は３〜５０個
程度である。孔は図に示すように同心円上に形成されて
いる。そして、（１１）は中心孔であり、（１０）は円
周孔である。本検査装置はこの紡糸孔のキズ、詰まり、
円形度等を画像処理により検査するものである。

本検査装置ではこの紡糸孔を検査する際、顕微鏡の視野
内に適当な位置におかれるが、紡糸孔の位置が必ずしも
顕微鏡視野内に入らない。

このため、紡糸孔を効率よ（視野内に収める必要がある
。この目的に本発明を利用し、第１図に示す自動検査機
を作成した。以下、この検査機の構成を述べる。

（２）は紙面横方向（以後、Ｘ方向と称す）駆動ステー
ジ、（３）は紙面垂直方向（以後、Ｘ方向と称す）駆動
ステージ、（８）は顕微鏡であり、この顕微鏡には観察
倍率を自動で切り換えるための電動レボルバ（４）、画
像取り込みのためのＣＣＤカメラ（７）、オートフォー
カス装置（９）が構成されている。また、電動レボルバ
（４）には低倍率観察用対物レンズ（５）と高倍率観察
対物レンズ（６）が取付けられており、電動レボルバ（
４）により自動で低倍、高倍の切り換えが可能となる。

また、本装置はコンピュータにて制御されており画像処
理、紡糸孔の位置の算出、モータ駆動等を制御している
。

なお、本装置では顕微鏡の低倍、高倍の画像切り換え装
置を電動レボルバ（４）による対物レンズの交換によっ
て行なっているが、第３図に示すように２つのＣＣＤカ
メラで異なった倍率の画像を得るように構成した顕微鏡
等を用いても構わない。ここで、（１２）は高倍用、（
１３）は低倍用である。第２図中（１４）は高倍画像観
察視野（１５）は低倍画像観察視野を示し、（１６）は
顕微鏡鏡筒を示す。また、駆動ステージとしてＸ軸、Ｙ
軸ステージを用いたが、極座標系（Ｒ−θ座標系）のス
テージを用いてもさしつかえない。

次に本装置での動作手順を説明する。

まず、Ｘ−Ｙステージ上に紡糸口金（１）をセットする
。この際、ステージには図示しないガイドが設けられて
おり、紡糸口金はガイドにより粗位置決めされる。また
、このコンピュータにはこの紡糸口金（１）の紡糸孔（
１１）の設計位置がメモリーされており、紡糸孔が位置
する半径ＲＯ１紡糸孔の個数、円周方向のパターンが記
録されている。次に、電動レボルバ（４）の切り換えに
より顕微鏡の観察倍率を低倍にし、Ｘ−Ｙ軸ステージ（
２）（３’）を駆動しこの低倍の視野内に紡糸孔（１１
）が存在するであろう半径位置に位置決めする（第４図
）。この際、低倍の観察倍率は２倍、ＣＣＤカメラの有
効撮像面積は８．８＊６．６ｍｎ＋であるため、低倍視
野は４．４本３．３ｍｍとなる。このため、第４図に例
として示されるように、必ずしも紡糸孔（１ｏ）は低倍
率視野（１７）内には存在しないが、Ｘ−Ｙステージに
より紡糸口金（１）を移動し、低倍率視野（１７）を紡
糸孔の同心円上に走査させることにより平均数回にて検
知される。これにより、紡糸孔の位置が検知される。そ
の中心座標を（Ｘ＋、Ｙｌ）とする。（なお、座標値の
数字は紡糸孔の番号を示す。）次に、（Ｘ、、Ｙ、）と
紡糸孔の設計データ及び紡糸口金をテーブル上にセット
した際の口金の仮想中心（Ｘ゛０、Ｙ”０）により他の
紡糸孔の位置が推定される。なお、ここで括弧内の右上
のダッシュは概略座標値であることを示している０例え
ば、第２図の紡糸口金の場合、Ｎα５の紡糸孔の概略座
標値（Ｘ”５、Ｙ’５）は、 （Ｘ゛５、Ｙ’５）＝　（２Ｘ’０−Ｘｌ、２Ｙ’０−
Ｙｌ）■ で求められる０次にこの紡糸孔の正確な位置を求めるた
め、Ｘ−Ｙステージを駆動し前述の座標（Ｘ゛５、Ｙ゛
５）が、顕微鏡の低倍率視野内に収まるように位置決め
する。この画像より、胤５の紡糸孔の正確な座標（Ｘ５
、Ｙ５）を求める０次に、紡糸口金のより正確な中心座
標（Ｘ、、Ｙ、）をＮａｌとＮａ５の紡糸孔の中点とし
て算出する。

（Ｘ　Ｏ，Ｙ　Ｏ）　＝　（（Ｘ１＋Ｘ５）／２．（Ｙ
ｌ　＋Ｙ５／２）□■ 全ての紡糸孔の位置を算出するには、あと紡糸口金の回
転角θ（図５）を求めれば良い。回転角θは以下の式に
より求められる。

θ＝ｊａｎ（（Ｙｌ−ＹＯ）／　（Ｘｉ−ＸＯ））□■ 以上、紡糸口金の中心座標と回転角θにより、各紡糸孔
の座標（Ｘ、、Ｙｉ　）が算出される。

（Ｘｌ　、Ｙｌ　）＝　（ＸＯ＋ｒＯ＊ｃｏｓ（４θ）
、ＹＯ＋ｒＯ＊５ｉｎ（ｔ　θ）） □■ なお、紡糸孔の位置の加工精度は±３０μｍ以下であり
、■式から推定される座標の精度は±１００〃−以下を
満足する。一方、高倍での観察倍率が１０倍の場合±２
３０μｍまで位置ずれが許容されるため、■式で求めた
座標値で高倍観察視野内に位置決めが可能となる。最後
に、電動レボルバ（４）の回転により観察倍率を高倍に
切り換え、ｘ−ｙステージ（２）（３）の駆動により、
Ｎａｌ〜８までの紡糸孔の高倍画像による検査が可能に
なる。

なお、ここに述べた例では２つの孔より中心座標、回転
角を算出したが、３つ以上の孔もしくは１つの孔から算
出してもよい、高倍での観察倍率が高く、位置精度を必
要とする場合では低倍での測定点数を増やす方が望まし
い。

また、■式の紡糸孔の半径位置ｒｏとしてこの例では設
計値を用いたが、低倍での測定値から近似円を求め、そ
の半径を用いればより精度は高くなる。

形状の異なる紡糸口金についてもコンピュータに設計形
状を予め記録し、更に検査している紡糸口金の種類が判
別できるようにしておけば、同様の方法で対処可能であ
る。なお、紡糸口金の種類の判別はキーボードからの入
力でも構わないし、また紡糸口金の文字認識によっても
可能である。

最後に、この紡糸口金（１）を移動する際、紡糸口金（
１）が慣性力によりずれ、測定した位置データに誤差が
生じるのを防ぐため、紡糸口金を固定する必要がある。

固定方法には制限はないが、−例として第６図に示すよ
うに、Ｘ−Ｙテーブル上に固定されたパレッ）　（１８
）にボールプランジャ（１９）を組み込んでおけば、ワ
ンタッチで紡糸口金の組み込みが可能になり便利である
。図中（２０）は被検査物体を組み込むためのパレット
凹孔である。

本装置により、紡糸口金の検査を行なうに当り効率のよ
い位置決めが可能になった。

（発明の効果） 画像入力部の観察倍率を低倍、高倍に自動で切り換える
機能を付加し、まず低倍で被検査物体の特徴点、検査点
を少なくとも一つ検出することにより被検査物体の設計
形状から全体の検査点の位置を推定することが可能にな
る。このため、自動検査の場合の位置決めが効率よく行
なわれ、装置の処理能力を高くすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例として繊維の紡糸口金に適用
した場合を示す。 第２図は紡糸口金の形状を、 第３図は本発明に適用可能な低倍高倍切り換え機能付き
顕微鏡の一例を、 第４．５図は紡糸孔の探索手順を示したものである。 第６図（イ）（ロ）（ハ）は紡糸口金を固定する装置の
一例を示したもので、パレットの断面図、パレットの平
面図、ボールプランジャ部分の部分断面図である。 （１）・・・・・紡糸口金 （２）（３）　　・・・駆動ステージ （４）　　・・・・・電動レボルバ （５）・・・・・低倍率レンズ （６）・ （７）・ （８）・ （９）・ （１０）（１１） （１２）・ （１３）・ （１４）・ （１５）・ （１６）・ （１７）・ （１８）　　・ （１９）　　・ 高倍率レンズ ＣＣＤカメラ 顕微鏡 オートフォーカス 紡糸孔 ＣＣＤカメラ（高倍用） ＣＣＤカメラ（低倍用） 高倍画像観察視野 低倍画像観察視野 顕微鏡鏡筒 低倍画像観察視野 パレット ボールプランジャ 第１図 第２図 第３図 第 ４ 図 石　６ 図 （イ） （ハ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検査物体を画像処理等の光学的手法により検査
   を行なう当り、画像入力部の観察倍率は少なくとも２段
   階に切り換えられる倍率変換機能のある検査装置を用い
   て予め低倍で検出もしくは推定した被検査領域が高倍観
   察視野内に収まるように被検査物体を位置決めし、しか
   る後高倍率で詳細な検査を行なうことを特徴とする検査
   方法。
2. （２）請求項（１）の検出方法において低倍で検出する
   際被検査物体の特徴点もしくは検査点を少なくとも１点
   以上検出し、その位置情報より他の検査位置を推定算出
   することを特徴とする検査方法。
3. （３）被検査物体を画像処理等の光学的手法により検査
   を行なうものであって、画像入力部の観察倍率を少なく
   とも２段階に切り換えることのできる倍率変換手段と予
   め低倍で検出もしくは推定した被検査領域が高倍観察視
   野内に収まるよう位置決めを行なう駆動手段とを有する
   検査装置。
4. （４）検出した被検査領域の位置データに基づいて被検
   査物体を移動するに当り被検査物体がその慣性力により
   移動するのを防ぐための該物体を固定する装置を有する
   請求項（３）記載の検査装置。