JPH0719838A - 外観検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 影ができないような緩やかな凹凸を検出でき
るようにする。 【構成】 ワーク１０の外周面３８が平坦であれば正反
射光成分が光センサ４２に入射しないように、光センサ
４２と光源４０との位置関係を設定し、光センサ４２の
電気信号ＳＳが予め定められた判定値より大きい場合
に、外周面３８に凹凸が存在する旨の判定を行う。外周
面３８に緩やかな凹凸が存在する場合に、その凹凸表面
の法線を挟んで光センサ４２と光源４０とが対称位置に
なると、光センサ４２に正反射光成分が入射して電気信
号ＳＳの信号強度は強くなるため、電気信号ＳＳが判定
値より大きいか否かによって凹凸の有無を判定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワーク表面に光を照射
して反射光を検出し、その反射光の強弱に基づいてワー
ク表面の凹凸の有無を判定する外観検査方法および装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

（ａ）ワーク表面に光を照射する光源と、（ｂ）その光
源に対して予め定められた位置に配置されて前記ワーク
表面で反射した反射光を受光し、光強度に対応する電気
信号を出力する光センサとを備え、その電気信号の強弱
に基づいて前記ワーク表面の凹凸を検出する外観検査方
法が、例えば電着塗装を施したステータコアの表面検査
などに用いられている。図１１の（ａ）は、かかる外観
検査方法の原理を説明する図で、ワーク１１０の表面１
１２に対して略垂直に光センサ１１４を配置するととも
に、光源１１６から表面１１２に斜めに光を照射するよ
うになっており、表面１１２が平坦であれば表面１１２
で反射した散乱光により光センサ１１４からは所定の強
度の電気信号が出力されるが、表面１１２に疵や突起等
の凹凸が存在する場合には影ができるため、光センサ１
１４の電気信号は（ｂ）のように影の部分で低下し、そ
の電気信号の強度低下に基づいて凹凸の有無を判定す
る。上記光センサ１１４は、ワーク１１０の幅方向すな
わち紙面に垂直な方向に多数の光電変換素子を有するラ
インセンサであり、（ｂ）は各光電変換素子の電気信号
を取込み順に並べたものでＷはワーク１１０の幅に相当
する。したがって、ワーク１１０を図１１の左右方向へ
移動させれば、表面１１２の全域を検査できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の外観検査方法では、例えば図６の（ａ）や図
７に示すように緩やかに変化する凹凸は検出できなかっ
た。すなわち、光源による光の照射角度によっても異な
るが、緩やかな凹凸の場合には影ができないため、光セ
ンサの電気信号は殆ど低下せず、その電気信号の強度低
下に基づいて凹凸の有無を判定することはできないので
ある。そして、例えばモータのステータコアの場合、僅
かな膨らみが存在するとケースに入らないため、そのよ
うな緩やかな凹凸であっても検出できるようにすること
が望まれている。

【０００４】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、影ができないような
緩やかな凹凸を検出できるようにすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための第１の手段】かかる目的を達成
するために、第１発明は、（ａ）ワーク表面に光を照射
する光源と、（ｂ）その光源に対して予め定められた位
置に配置されて前記ワーク表面で反射した反射光を受光
し、光強度に対応する電気信号を出力する光センサとを
備え、その電気信号の強弱に基づいて前記ワーク表面の
凹凸を検出する外観検査方法において、（ｃ）前記光セ
ンサを、前記ワーク表面が平坦である場合には正反射光
成分が入射しない位置に配置し、その光センサから出力
される電気信号が所定の判定値より大きい場合に前記ワ
ーク表面に凹凸が存在する旨の判定を行うことを特徴と
する。

【０００６】

【第１発明の作用および効果】すなわち、光センサと光
源との位置関係は、従来と同様にワーク表面が平坦であ
ればそのワーク表面で反射した正反射光成分が光センサ
に入射しないように定められ、光センサからは散乱光に
よる所定の強度の電気信号が出力されるが、その電気信
号が所定の判定値より大きい場合、言い換えれば光セン
サが受光した光の強度が強い場合に、ワーク表面に凹凸
が存在する旨の判定を行う点が相違する。具体的に説明
すると、ワーク表面に緩やかな凹凸が存在する場合、そ
の凹凸によって反射光の進路は変化し、凹凸部の表面の
法線を挟んで光センサと光源とが対称位置となった場合
には、図６，図７に示されているように光センサに正反
射光成分が入射して電気信号が大きくなるため、その電
気信号の強度増加から凹凸の有無を判定できるのであ
る。これにより、影ができないような緩やかな凹凸を良
好に検出できるようになる。

【０００７】なお、電気信号が、ワーク表面が平坦な場
合の信号強度より低い別の判定値より小さい場合にも、
ワーク表面に凹凸が存在する旨の判定を行うようにすれ
ば、従来と同様に影ができるような急峻な疵や突起等を
検出できる。

【０００８】

【課題を解決するための第２の手段】第２発明は、
（ａ）ワーク表面に光を照射する光源と、（ｂ）その光
源に対して予め定められた位置に配置されて前記ワーク
表面で反射した反射光を受光し、光強度に対応する電気
信号を出力する光センサとを備え、その電気信号の強弱
に基づいて前記ワーク表面の凹凸を検出する外観検査方
法において、（ｃ）前記光センサを、前記ワーク表面が
平坦である場合に正反射光成分が入射する位置に配置
し、その光センサから出力される電気信号が所定の判定
値より小さい場合に前記ワーク表面に凹凸が存在する旨
の判定を行うことを特徴とする。

【０００９】

【第２発明の作用および効果】第２発明は、光センサと
光源との位置関係を、ワーク表面が平坦であればそのワ
ーク表面で反射した正反射光成分が光センサに入射する
ように定め、その光センサから出力される電気信号が所
定の判定値より小さい場合に凹凸が存在する旨の判定を
行う。すなわち、ワーク表面に急峻な疵や突起等が存在
して影ができる場合は勿論、緩やかな凹凸が存在する場
合でも、反射光の進路が変化して正反射光成分が光セン
サに入射しなくなると、光センサから出力される電気信
号はワーク表面が平坦な場合に比較して低くなるため、
その電気信号の強度低下から凹凸の有無を判定できるの
である。この第２発明では、緩やかな凹凸のみならず急
峻な凹凸についても良好に検出できる。

【００１０】

【課題を解決するための第３の手段】第３発明は、
（ａ）ワーク表面に光を照射する光源と、（ｂ）その光
源に対して予め定められた位置に配置されて前記ワーク
表面で反射した反射光を受光し、光強度に対応する電気
信号を出力する光センサとを備え、その電気信号の強弱
に基づいて前記ワーク表面の凹凸を検出する外観検査装
置において、（ｃ）前記光センサは、前記ワーク表面が
平坦である場合には正反射光成分が入射しない位置に配
置されているとともに、（ｄ）前記光センサから出力さ
れる電気信号が所定の判定値より大きい場合に前記ワー
ク表面に凹凸が存在する旨の判定を行う比較手段を有す
ることを特徴とする。

【００１１】

【第３発明の作用および効果】すなわち、この第３発明
は前記第１発明に従って外観検査を行う外観検査装置に
関するもので、ワーク表面が平坦である場合には正反射
光成分が入射しない位置に光センサを配置し、その光セ
ンサから出力される電気信号を比較手段により所定の判
定値と比較して、電気信号が判定値より大きい場合に凹
凸が存在する旨の判定を行うのであり、第１発明と同様
に緩やかな凹凸を良好に検出できる。

【００１２】

【課題を解決するための第４の手段】第４発明は、
（ａ）ワーク表面に光を照射する光源と、（ｂ）その光
源に対して予め定められた位置に配置されて前記ワーク
表面で反射した反射光を受光し、光強度に対応する電気
信号を出力する光センサとを備え、その電気信号の強弱
に基づいて前記ワーク表面の凹凸を検出する外観検査装
置において、（ｃ）前記光センサは、前記ワーク表面が
平坦である場合に正反射光成分が入射する位置に配置さ
れているとともに、（ｄ）前記光センサから出力される
電気信号が所定の判定値より小さい場合に前記ワーク表
面に凹凸が存在する旨の判定を行う比較手段を有するこ
とを特徴とする。

【００１３】

【第４発明の作用および効果】すなわち、この第４発明
は前記第２発明に従って外観検査を行う外観検査装置に
関するもので、ワーク表面が平坦である場合に正反射光
成分が入射する位置に光センサを配置し、その光センサ
から出力される電気信号を比較手段により所定の判定値
と比較して、電気信号が判定値より小さい場合に凹凸が
存在する旨の判定を行うのであり、第２発明と同様に緩
やかな凹凸や急峻な凹凸を良好に検出できる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、電着塗装が施されたリング状のス
テータコア等のワーク１０を外観検査する装置で、６つ
のステーションＳＴ１〜ＳＴ６を備えており、ワーク１
０は第１ステーションＳＴ１に投入されるとともに、回
転プレート１２の回転に伴って左まわりに間欠送りされ
る。回転プレート１２は、支持軸１４に図示しないベア
リングを介して回転可能に支持されており、モータ１６
によりタイミングベルト１８を介して６０°間隔で間欠
回転させられるようになっている。回転プレート１２の
外周部には６０°間隔で６個の保持枠２０が設けられて
いる一方、回転プレート１２の外周側には複数のガイド
板２２が位置固定に配設されており、ワーク１０はそれ
等の保持枠２０とガイド板２２との間に保持されて送ら
れる。

【００１５】第２ステーションＳＴ２はワーク１０の外
周面を検査する場所で、第３ステーションＳＴ３はワー
ク１０の端面を検査する場所であり、それぞれ一対ずつ
の駆動ローラ２４，２６、およびその駆動ローラ２４，
２６を回転駆動するモータ２８，３０が配設されてい
る。回転プレート１２の保持枠２０の内周側部分には、
それぞれ図示しないスプリングによって外周側へ付勢さ
れた押圧部材３２が配設されており、その押圧部材３２
によってワーク１０は駆動ローラ２４，２６に押圧さ
れ、駆動ローラ２４，２６の回転に伴って軸心まわりに
回転させられる。また、第４ステーションＳＴ４は、上
記ステーションＳＴ２，ＳＴ３の検査結果が何れもＯＫ
であったワーク１０を排出する場所で、第５ステーショ
ンＳＴ５は何れかの検査結果がＮＧであったワーク１０
を排出する場所であり、第４ステーションＳＴ４には排
出部を閉鎖するシャッタ３４が設けられている。このシ
ャッタ３４はアクチュエータ３６によって開閉されるよ
うになっており、アクチュエータ３６は、図示しないコ
ントローラによりステーションＳＴ２，ＳＴ３の検査結
果に従って駆動される。

【００１６】上記第２ステーションＳＴ２には、図２に
示されているように、ワーク１０の表面すなわち外周面
３８に光を照射する光源４０、および外周面３８で反射
した反射光を受光してその光強度に対応する電気信号Ｓ
Ｓを出力する光センサ４２が配設されている。光センサ
４２は、その光学軸がワーク１０の軸心と略直交するよ
うに、言い換えれば外周面３８に対して略垂直となるよ
うに配設されている一方、光源４０は、光センサ４２の
光学軸に対して角度αだけ傾斜した方向から外周面３８
に光を照射するように配設されている。したがって、外
周面３８が平坦、厳密には軸心を中心とする滑らかな円
弧面であれば、光センサ４２に正反射光成分が入射する
ことはなく、散乱光成分のみが入射することになるが、
上記角度αが大き過ぎると図３のようにセンサ出力は略
零となり、急峻な疵や突起等によって生じる影を検出し
得なくなるため、角度αは３０°程度以下の範囲で設定
することが望ましい。上記光センサ４２は、ワーク１０
の幅方向すなわち紙面に垂直な方向に多数の光電変換素
子を有するラインセンサで、ワーク１０の幅方向におけ
る反射光の光強度は１回の走査（各光電変換素子からの
信号取込み）で検出され、ワーク１０が前記モータ２
８，駆動ローラ２４によって１回転させられることによ
り、そのワーク１０の外周面３８の全域の光強度を検出
できるようになっている。

【００１７】上記光センサ４２は図４に示す疵判定回路
に接続されており、光センサ４２から出力された電気信
号ＳＳは第１比較器４４および第２比較器４６に供給さ
れる。第１比較器４４は、電気信号ＳＳの電圧値を設定
器４８により設定された第１判定値Ｖ１と比較し、電気
信号ＳＳが第１判定値Ｖ１より大きい場合に疵信号ＳＫ
１を出力する。第１判定値Ｖ１は外周面３８が平坦な場
合の電気信号ＳＳの電圧値より高く、且つ図６，図７の
ように外周面３８に緩やかな凹凸が存在して正反射光成
分が光センサ４２に入射した場合の電気信号ＳＳの電圧
値より低い値で、ワーク１０の表面材質や角度α等に基
づいて予め実験等により設定される。また、第２比較器
４６は、電気信号ＳＳの電圧値を設定器５０により設定
された第２判定値Ｖ２と比較し、電気信号ＳＳが第２判
定値Ｖ２より小さい場合に疵信号ＳＫ２を出力する。第
２判定値Ｖ２は外周面３８が平坦な場合の電気信号ＳＳ
の電圧値より低く、且つ前記図１１（ａ）のように疵や
突起等の急峻な凹凸によって影ができている場合の電気
信号ＳＳの電圧値より高い値で、予め実験等により設定
される。

【００１８】上記第１比較器４４から出力された疵信号
ＳＫ１、および第２比較器４６から出力された疵信号Ｓ
Ｋ２はオア回路５２に供給され、両疵信号ＳＫ１および
ＳＫ２を合わせた疵信号ＳＫがカウンタ５４に供給され
る。カウンタ５４には、第２ステーションＳＴ２に配設
された図示しないワーク検出センサから、第２ステーシ
ョンＳＴ２にワーク１０が存在するか否かを表すワーク
信号ＳＷが供給されるようになっており、１個のワーク
１０を検査中に供給される疵信号ＳＫの数をカウントし
て、その数をパソコン等の図示しないコントローラに出
力する。コントローラは、カウンタ５４から供給された
疵信号ＳＫの数が例えば予め定められた設定値以上の場
合にＮＧの判定を行い、前記アクチュエータ３６を駆動
してそのワーク１０が第４ステーションＳＴ４から排出
されないようにする。図５は、１回の走査で光センサ４
２の各光電変換素子から取り込んだ電気信号ＳＳと、疵
信号ＳＫ１，ＳＫ２，ＳＫとの関係を示す図で、Ｗはワ
ーク１０の幅であり、光センサ４２から出力される電気
信号ＳＳのうち、ワーク１０に関する部分Ｗだけが比較
器４４，４６へ供給されるようになっている。

【００１９】このような外観検査装置においては、外周
面３８が平坦であればその外周面３８で反射した正反射
光成分が光センサ４２に入射しないように、光源４０お
よび光センサ４２が配置され、その光センサ４２から出
力される電気信号ＳＳと、外周面３８が平坦な場合の電
気信号ＳＳの電圧値より高い予め設定された第１判定値
Ｖ１とを比較して、電気信号ＳＳが第１判定値Ｖ１より
大きい場合に第１比較器４４から疵信号ＳＫ１が出力さ
れるようになっているため、外周面３８に緩やかな凹凸
が存在する場合でもそれを良好に検出することができ
る。すなわち、図６の（ａ）に示すように外周面３８に
緩やかな膨らみが存在する場合、その膨らみによって反
射光の進路は変化し、膨らみの表面の法線を挟んで光セ
ンサ４２と光源４０とが対称位置となった場合には、光
センサ４２に正反射光成分が入射して電気信号ＳＳが図
６（ｂ）のように大きくなるため、第１比較器４４から
疵信号ＳＫ１が出力されるのである。外周面３８に緩や
かな凹みが存在する場合も、図７に示すように正反射光
成分が光センサ４２に入射するようになるため、電気信
号ＳＳの信号強度が増加して第１比較器４４から疵信号
ＳＫ１が出力される。本実施例は第１発明，第３発明の
一実施例であり、第１比較器４４は第３発明の比較手段
に相当する。

【００２０】一方、本実施例では、外周面３８が平坦な
場合の電気信号ＳＳの電圧値より低い予め設定された第
２判定値Ｖ２と電気信号ＳＳとを比較して、電気信号Ｓ
Ｓが第２判定値Ｖ２より小さい場合に疵信号ＳＫ２を出
力する第２比較器４６が配設されているため、図１１の
（ａ）のように急峻な疵や突起が存在して影ができる場
合にも、その凹凸を良好に検出することができる。

【００２１】次に、第２発明，第４発明の一実施例を説
明する。なお、以下の実施例において上記第１実施例と
実質的に共通する部分には同一の符号を付して詳しい説
明を省略する。

【００２２】図８において、光センサ４２と光源４０と
の位置関係は、外周面３８が平坦な場合にその外周面３
８で反射された光の正反射光成分が光センサ４２に入射
するように、言い換えれば外周面３８の法線を挟んで光
センサ４２と光源４０とが対称位置となるように定めら
れている。そして、光センサ４２から出力された電気信
号ＳＳは図９に示す疵判定回路の比較器６０に供給さ
れ、電気信号ＳＳの電圧値を設定器６２により設定され
た判定値Ｖ３と比較して、電気信号ＳＳが判定値Ｖ３よ
り小さい場合に疵信号ＳＫを出力する。この場合の判定
値Ｖ３は、外周面３８が平坦で光センサ４２に正反射光
成分が入射している場合の電気信号ＳＳの電圧値より低
く、且つ図１０の（ａ）のように緩やかな凹凸によって
正反射光成分が光センサ４２に入射しなくなった場合の
電気信号ＳＳの電圧値より高い値で、予め実験等により
設定される。

【００２３】本実施例では、図１０の（ａ）に示すよう
に外周面３８に緩やかな膨らみが存在する場合、その膨
らみ範囲Ｅでは光センサ４２に正反射光成分が入射しな
くなるため、電気信号ＳＳは図１０の（ｂ）のように低
下し、比較器６０から疵信号ＳＫが出力される。また、
前記図７のように緩やかな凹みが存在する場合や、図１
１の（ａ）のように急峻な疵や突起が存在して影ができ
る場合にも、電気信号ＳＳの信号強度は低下して疵信号
ＳＫが出力される。このように、本実施例では一つの比
較器６０だけで緩やかな凹凸および急峻な凹凸を共に検
出できる。この実施例では比較器６０が第４発明の比較
手段に相当する。なお、分解能を上げるために光センサ
４２の出力は飽和レベル付近で用いることが望ましい。
また、前記第２判定値Ｖ２として上記判定値Ｖ３を設定
することにより、図４の疵判定回路をそのまま用いるこ
ともできる。

【００２４】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、本発明は他の態様で実施することもで
きる。

【００２５】例えば、前記実施例では円筒形状のワーク
１０の外周面３８を外観検査する場合について説明した
が、基本的に平坦な表面形状を有するものであれば、種
々のワークの外観検査に本発明は適用され得る。

【００２６】また、前記第１実施例では光センサ４２が
外周面３８に対して略垂直となる姿勢で配設されていた
が、光源４０から外周面３８に照射された光の正反射光
成分が入射しないようになっておれば、光センサ４２お
よび光源４０の配設位置は適宜変更され得る。

【００２７】また、前記実施例では比較器４４，４６，
６０によって凹凸の有無を判定するようになっていた
が、マイクロコンピュータ等による信号処理で電気信号
ＳＳと判定値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３とを比較して凹凸の有無
を判定するようにしても良い。

【００２８】また、前記実施例では凹凸の有無、正確に
は疵信号ＳＫの数でワーク１０の良否を判断するように
なっていたが、電気信号ＳＳに基づいて凹凸の大きさや
位置を求めるようにすることもできる。

【００２９】また、前記実施例ではワーク１０を回転さ
せて検査するようになっていたが、光源４０および光セ
ンサ４２をワーク１０に対して相対移動させながら外観
検査を行うこともできる。

【００３０】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である外観検査装置の平面図
である。

【図２】図１の外観検査装置においてワークの外周面を
検査するために配設された光源と光センサとの位置関係
を説明する図である。

【図３】図２の角度αと光センサの出力との関係を示す
図である。

【図４】図２の光センサから出力された電気信号ＳＳが
供給される疵判定回路の回路図である。

【図５】図４の信号ＳＳ，ＳＫ１，ＳＫ２，ＳＫの関係
を示す図である。

【図６】ワーク外周面に緩やかな膨らみが存在する場合
に図２の光センサに正反射光成分が入射し、信号強度が
増大することを説明する図である。

【図７】ワーク外周面に緩やかな凹みが存在する場合に
図２の光センサに正反射光成分が入射する状態を示す図
である。

【図８】表面が平坦な時に正反射光成分が光センサに入
射するように光源および光センサが配設された場合を示
す図である。

【図９】図８の光センサから出力された電気信号ＳＳが
供給される疵判定回路の回路図である。

【図１０】ワーク外周面に緩やかな膨らみが存在する場
合に図８の光センサに正反射光成分が入射しなくなり、
信号強度が低下することを説明する図である。

【図１１】疵や突起によって影ができることにより光セ
ンサの信号強度が低下し、その強度低下に基づいて凹凸
を検出する従来の外観検査方法を説明する図である。

【符号の説明】

１０：ワーク ３８：外周面（表面） ４０：光源 ４２：光センサ ４４：第１比較器（第３発明の比較手段） ６０：比較器（第４発明の比較手段） ＳＳ：電気信号

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワーク表面に光を照射する光源と、該光
   源に対して予め定められた位置に配置されて前記ワーク
   表面で反射した反射光を受光し、光強度に対応する電気
   信号を出力する光センサとを備え、該電気信号の強弱に
   基づいて前記ワーク表面の凹凸を検出する外観検査方法
   において、 前記光センサを、前記ワーク表面が平坦である場合には
   正反射光成分が入射しない位置に配置し、該光センサか
   ら出力される電気信号が所定の判定値より大きい場合に
   前記ワーク表面に凹凸が存在する旨の判定を行うことを
   特徴とする外観検査方法。
2. 【請求項２】 ワーク表面に光を照射する光源と、該光
   源に対して予め定められた位置に配置されて前記ワーク
   表面で反射した反射光を受光し、光強度に対応する電気
   信号を出力する光センサとを備え、該電気信号の強弱に
   基づいて前記ワーク表面の凹凸を検出する外観検査方法
   において、 前記光センサを、前記ワーク表面が平坦である場合に正
   反射光成分が入射する位置に配置し、該光センサから出
   力される電気信号が所定の判定値より小さい場合に前記
   ワーク表面に凹凸が存在する旨の判定を行うことを特徴
   とする外観検査方法。
3. 【請求項３】 ワーク表面に光を照射する光源と、該光
   源に対して予め定められた位置に配置されて前記ワーク
   表面で反射した反射光を受光し、光強度に対応する電気
   信号を出力する光センサとを備え、該電気信号の強弱に
   基づいて前記ワーク表面の凹凸を検出する外観検査装置
   において、 前記光センサは、前記ワーク表面が平坦である場合には
   正反射光成分が入射しない位置に配置されているととも
   に、前記光センサから出力される電気信号が所定の判定
   値より大きい場合に前記ワーク表面に凹凸が存在する旨
   の判定を行う比較手段を有することを特徴とする外観検
   査装置。
4. 【請求項４】 ワーク表面に光を照射する光源と、該光
   源に対して予め定められた位置に配置されて前記ワーク
   表面で反射した反射光を受光し、光強度に対応する電気
   信号を出力する光センサとを備え、該電気信号の強弱に
   基づいて前記ワーク表面の凹凸を検出する外観検査装置
   において、 前記光センサは、前記ワーク表面が平坦である場合に正
   反射光成分が入射する位置に配置されているとともに、
   前記光センサから出力される電気信号が所定の判定値よ
   り小さい場合に前記ワーク表面に凹凸が存在する旨の判
   定を行う比較手段を有することを特徴とする外観検査装
   置。