JPH0868613A - 画像処理による部品の検査方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コネクタ部品などの部品の精密なピッチ間
隔、高さなどを高速にしかも高精度に測定することがで
きる画像測定・検査方法およびその検査装置を提供す
る。 【構成】 画像処理による部品の検査方法では、カメラ
２４，２５の視野よりも大きい部品を移動させながら重
なり合う部分をもつ複数の画像に分割して撮像する。分
割された多数の画像を画像処理して部品の形状および構
成要素の配列等についての検査をする。搬送手段１１に
より検査対象である部品を順次連続搬送し、位置情報出
力手段により搬送中の位置をセンサ１５により検出し部
品の位置情報を出力する。ストロボ１９，２０，２１，
２２の閃光または電子シャッタ機能を前記部品の位置情
報に基づいて連続して間欠動作させ、固体撮像素子カメ
ラ２４，２５で前記動作ごとの部品の部分画像を撮像す
る。画像処理装置により前記各部分画像を組み合わせて
部品の形状および構成要素の配列等についての検査をす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品，機械部品等
の外観検査および測定を、電子カメラを利用して短時間
で精密に行うことができる検査方法および装置に関す
る。さらに詳しく言えば、被検査部品、例えば精密コネ
クタ部品に挿入されているコネクタ端子のピッチ間隔、
高さなどを部品を移動させながらストロボなどの閃光源
やカメラの電子シャッタ機能を用いることにより多画面
に分割して撮像し、高速かつ高精度に画像測定し、検査
する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の半導体技術の進歩に伴い、各種装
置の小型化・薄型化と同時に、装置間・部品間のケーブ
ル接続端子の短小化および端子数の増加が進んでいる。
端子部品（コネクタ部品）のサイズも小型化と多端子化
の結果として、ますます端子そのものの小型化と端子間
のピッチ間隔の縮小傾向が進んでいる。例えば、従来装
置間に使用されていた５０ピンコネクタはピン間約１．
５ｍｍであり、ハーフピッチ５０ピンコネクタはピン間
０．８ｍｍ、コネクタサイズは長さ約２４ｍｍ×高さ約
５ｍｍ×幅約６ｍｍ程度に移行している。コネクタ部品
そのものは価格の安い製品であるが、電子部品としての
高精度の製作規格が要求されているため、全品検査を行
う必要がある。そしてその検査のために低コストの検査
装置でしかも高速検査が可能なものが強く要求されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のコネクタ部品の
場合は、端子間ピッチ検査の精度も０．３ｍｍ程度であ
るため、カメラによる目視検査、拡大鏡による検査、あ
るいは端子数が少なければ１視野にコネクタ部品全体画
像をとらえて測定することも可能であった。しかし、コ
ネクタ部品が一段と短小化してくると、その測定精度も
１０〜１５μｍ程度が要求されるようになってきてい
る。この場合には従来の１画面検査が困難となる。その
ため１つのコネクタを複数の検査装置で画像入力し、検
査して精度の向上をはかる必要がある。そのため従来
は、部品を停止させながら順次画像を入力し、順次検査
する方法がとられていた。そうしなければ、複数台のカ
メラを使用した高価な検査装置が必要になるからであ
る。部品の短小化によりその部品の部品検査に対しても
高精度な検査が要求されている。

【０００４】固体撮像素子カメラを用いた高精度な測定
検査を行う基本は、検査対象となる部品を１カメラ視野
におさめ、その１視野内部の画像解析により検査を行う
ことである。固体撮像素子カメラは４０万画素程度のも
のが標準的に廉価なカメラとして利用されている。横分
解能＝約６４０画素、縦分解能＝約４８０ラインで構成
されたカメラである。そのため、１０μｍ／画素で分解
能を計算すると、１視野の大きさは６．４ｍｍ×４．８
ｍｍとなりコネクタ部品の端子数が多くなると視野に入
りきれなくなる。当然、被検査部品であるコネクタを複
数画面に分割し、検査しなければ高精度な検査が困難と
なる。

【０００５】生産工程において、コネクタ部品は次から
次へと生産され、生産されたコネクタは検査工程へと連
続的に流れてくる。生産コストを下げるためにも高速な
検査で、生産の流れを止めない方式が望まれる。また、
部品単価そのものが廉価なため高額な検査装置を製作し
ては生産現場には使用されない。簡単な検査方式で廉価
な検査装置が望まれている。当然人手による検査では、
検査速度，検査のむら・正確さや人手の確保が困難であ
る。本発明の目的は上述のような点を考えて、例えばコ
ネクタ部品のピッチ間隔，高さ測定を高速に、高精度で
低価格に行う測定・検査方法を提供することにある。本
発明のさらに他の目的は、上述のような検査方法を実施
することができる検査装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明による画像処理による部品の検査方法は、カ
メラの視野よりも大きい部品を移動させながら重なり合
う部分をもつ複数の画像に分割して撮像し、分割された
多数の画像を画像処理して部品の形状および構成要素の
配列等についての検査をする検査方法であって、搬送手
段により検査対象である部品を順次連続搬送し、位置情
報出力手段により搬送中の位置をセンサにより検出し部
品の位置情報を出力し、ストロボ閃光または電子シャッ
タ機能を前記部品の位置情報に基づいて連続して間欠動
作させ、固体撮像素子カメラで前記動作ごとの部品の画
像を撮像し、画像処理装置により前記各部分画像を組み
合わせて部品の形状および構成要素の配列等についての
検査をするように構成されている。前記部品は搬送方向
に沿って、複数の測定点を持ち、前記部品の画像は重な
りあう部分に共通の測定点を含むように撮像される。同
時に複数画面を高精度に個体撮像素子カメラに取り込む
ため、カメラの電子シャッタ機能またはストロボ閃光を
用い、しかも取り込みタイミングを制御し、画像測定・
検査に合わせ、高速・高精度な処理を可能にする。前記
第２の目的を達成するために、本発明による画像処理に
よる部品の検査装置は、カメラの視野よりも大きい部品
を移動させながら重なり合う部分をもつ複数の画像に分
割して撮像し、分割された多数の画像を画像処理して部
品の形状および構成要素の配列等についての検査をする
検査方法を実施するための装置であって、部品を連続し
て予め知られた速度で連続搬送する部品の連続搬送手段
と、センサにより部品を検出してその部品の位置の情報
を出力する部品の位置情報出力装置と、前記搬送手段に
向けて配置されている固体撮像素子カメラと、ストロボ
閃光装置または前記固体撮像素子カメラの電子シャッタ
よりなる像取り込み手段と、前記部品の位置情報出力装
置からの情報に基づいて前記像取り込み手段を動作させ
前記固体撮像素子カメラに複数枚の画像を記録させるシ
ーケンサと、前記複数枚の画像を処理して部品の形状お
よび構成要素の配列等についてのデータを得る画像処理
装置とから構成されている。前記部品の位置情報出力装
置は、センサおよび部品の移動距離を示すロータリエン
コーダから構成できる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明による部品の精密画像測定・検
査方法および装置の実施例を図面等を参照してさらに詳
細に説明する。検査方法と装置の実施例を説明するため
にこの実施例で測定の対象としたコネクタの構成を簡単
に説明する。図５は、この実施例で測定の対象としたコ
ネクタを示す斜視図である。プラスチック樹脂製のコネ
クタ本体部分４０，４１に複数のコネクタピン４３，４
４，４５，・・・が設けられている。次に説明する実施
例では両側のコネクタピン部分自体の形状（例えば変
形）、コネクタピン部分の本体に対する位置関係等が同
時に測定可能である。

【０００８】図１は本発明による画像処理による部品の
検査装置の実施例を示す正面図、図２は前記実施例の撮
像部近辺を示す平面図、図３は前記実施例装置の全体の
概略構成を示すブロック図である。図１，２，３に示さ
れているように、検査装置架体３には搬送支持台４が設
けられている。搬送支持台４には搬送部１１が設けられ
おり、この搬送部を各図右方向から左方向に部品を連続
搬送する過程においてデータを取り込む。搬送部１１の
表側にカメラ位置調整台１、裏側にカメラ調整台２が設
けられており、それぞれの調整台でカメラ２４，カメラ
２５が支持されている。

【０００９】搬送部１１の右端にはローダ部１０が、左
端にはアンローダ部１２が設けられており、部品はロー
ダ部１０から搬送部１１に供給される。搬送部１１の部
品駆動用ベルトは部品駆動用モータ部１３により駆動さ
れる。搬送部１１に沿って部品の位置検出用のセンサ１
４，１５，１６が順次配置されている。アンローダ部１
２は搬送部１１から部品をアンロードし、不合格品ケー
ス５に送り込む。ストロボ閃光源（裏用）１８は閃光ヘ
ッド部（反射裏用）１９および閃光ヘッド部（透過裏
用）２０を駆動する。ストロボ閃光源（表用）２３は閃
光ヘッド部（反射表用）２１および閃光ヘッド部（透過
表用）２２を駆動する。

【００１０】図３は本発明による装置の全体の構成を示
すブロック図である。この実施例における画像処理装置
２６は中央演算制御装置（ＣＰＵ）のほかに前記カメラ
からのデータを処理する高速画像処理部、画像インポー
ズ処理部および制御部を搭載している。画像処理装置２
６は周辺装置としてキーボード２９，モニタ２７，プリ
ンタ２８を備えている。シーケンサ３０は画像処理装置
２６に接続されており、各センサからの情報およびロー
タリエンコーダ３１からの情報により閃光ヘッド部１
９，２０，２１，２２および固体撮像素子カメラ２４，
２５を選択的に駆動する。シーケンサ３０でタイミング
を制御し、カメラからの電気信号は、画像処理装置２６
で受け取られる。

【００１１】閃光源２３は７μ秒程度の閃光時間幅をも
つストロボ放電管であり、放電された閃光は、光ファイ
バを通して２つのヘッド部２１，２２に送られ、ヘッド
の先端から出る閃光が被検査部品であるコネクタにあた
る。閃光タイミングはセンサ１５によりコネクタ部品の
到来を検出し画像処理装置２６が判断して、発光制御出
力をストロボ閃光源２３に与え、閃光時間は７μ秒の閃
光発光をさせる。前記閃光源の代わりに電子シャッタ機
能を備えた個体撮像素子カメラを用い、そのシャッタ機
能で高精度な静止画像入力を行っても良い。さらに、閃
光源を用いる場合でも、閃光時間は７μ秒に限られるわ
けではなく、カメラの感度，被検査部品の材質などによ
り好ましい閃光時間をとることができる。

【００１２】コネクタ部品３３は、この検査装置の外部
から検査装置のローダ部１０に乗せられる。センサ１４
がこれを検知し、モータ１３が作動し、コネクタを搬送
部１１に送る。搬送部１１はモータ１３により駆動ベル
トが移動方向へ回転しており、コネクタはアンローダ部
１２へ向かって移動する。搬送部にきたコネクタはセン
サ１５に検知され、その情報が画像処理装置２６へ通知
される。コネクタは移動しながら検査され、搬送部１１
からアンローダ部１２へ移る。アンローダ部にきたコネ
クタが合格品の場合は終端まで送られ、次の場所へ移さ
れる。不合格品の場合はセンサ１６で検知され、イジェ
クタ１７にて不合格品ケース５に空気制御で落とされ
る。

【００１３】個体撮像素子カメラ２４は、センサ１５の
コネクタ検知信号、ストロボのヘッド２１，２２の閃光
にあわせて、コネクタの映像を画像処理装置へ送る。画
像処理装置２６は搬送部の速度とロータリエンコーダ３
１の値からコネクタの移動距離を計算し、次の検査画面
の入力タイミングを知る。そして、閃光源２３とカメラ
２４から次の検査画面を入力する。この動作をコネクタ
の最終検査画面まで繰り返す。個体撮像素子カメラ２５
は、カメラ２４と同様な検査画像を画像処理装置２６に
送る。コネクタの反対側（裏側）の検査画像を入力し、
画像処理装置２６へ送る。閃光源１８とそのヘッド部１
９，２０も画像入力タイミングを画像処理装置２６から
指示されて閃光する。

【００１４】本発明の検査方法においては、各図に示す
ように、コネクタ部品がローダ部１０から搬送部１１に
渡される。搬送部１１にきた移動中の部品が個体撮像素
子カメラ２４の第１画面の視野に入ることをセンサ１
５、ロータリエンコーダ３１からの情報により画像処理
装置２６が知り、ストロボ発光器２３を制御し閃光させ
る。部品からの反射光または透過光を個体撮像素子カメ
ラ２４でタイミング良く撮像する。カメラ２４からの画
像電気信号を画像処理装置２６が受信して、図４に示す
ようにまず第１の静止画像として取り込む。画像測定・
検査処理を行うとともに部品が移動し、第２画面の視野
に入るとき、位置補正およびストロボ閃光を制御する。
シーケンサ３０でタイミングを制御し、カメラからの電
気信号を受け取る画像処理装置２６とを有し、部品が移
動したままで測定・検査を行う。閃光源２３の放電によ
る閃光は、光ファイバを通して２つのヘッド部２１，２
２に送られ、ヘッド先端から出る閃光で被検査部品であ
るコネクタが照射される。閃光タイミングは、センサ１
５によりコネクタ部品の到来を検出し画像処理装置２６
が判断して、発光制御出力をストロボ閃光源２３に与え
る。

【００１５】コネクタ部品３３は、この検査装置の外部
から検査装置のローダ部１０に乗せられる。センサ１４
がこれを検知し、モータ１３が作動し、コネクタを搬送
部１１に送る。搬送部１１はモータ１３により駆動ベル
トが移動方向へ回転しており、コネクタはアンローダ部
１２へ向かって移動する。搬送部にきたコネクタはセン
サ１５に検知され、その情報が画像処理装置２６へ通知
される。コネクタは移動しながら検査され、搬送部１１
からアンローダ部１２へ移る。アンローダ部にきたコネ
クタが合格品の場合は終端まで送られ、次の場所へ移さ
れる。不合格品の場合はセンサ１６で検知され、イジェ
クタ１７にて不合格品ケース５に空気制御で落とされ
る。

【００１６】個体撮像素子カメラ２４は、センサ１５の
コネクタ検知信号、ストロボのヘッド２１，２２の閃光
にあわせて、コネクタの映像を画像処理装置へ送る。画
像処理装置２６は搬送部の速度とロータリエンコーダ３
１の値からコネクタの移動距離を計算し、次の検査画面
の入力タイミングを知る。そして、閃光源２３とカメラ
２４から次の検査画面を入力する。この動作をコネクタ
の最終検査画面まで繰り返す。個体撮像素子カメラ２５
は、カメラ２４と同様な検査画像を画像処理装置２６に
送る。但し、コネクタの反対側（裏側）の検査画像を入
力し、画像処理装置２６へ送る。閃光源１８とそのヘッ
ド部１９，２０も画像入力タイミングを画像処理装置２
６から指示されて閃光する。

【００１７】図４の検査画面１，２は前記のようにして
入力された検査画像の一部である。画面中に示す矢印４
３，４４，４５，４６，４７が測定・検査対象となるコ
ネクタのピンの部分の画像を指している。検査画面１の
４４と検査画面２の４５は同一のピン（２番ピン）を指
している。この２番ピンが２つの画面間の共通部分とな
り、これにより検査画面１，２が連結され１つの画面と
同様にピンの高さ、ピン間の距離を高精度で計算し、測
定し、検査することができる。検査画面３以降も同様に
同一のピンを介して１つの連続画像とみなせるように結
合して、高分解能・高精度の測定を可能にする。部品の
移動による像のぶれは、閃光時間を１０万分の１秒程度
にすることで無視できる。また移動中の部品の移動速度
の変動に伴うコネクタ位置ずれは、視野に入れることに
より画像処理補正を自動的に順次行い、続いて入力する
複数画面（視野）の位置ずれを最小限度に抑えることが
できる。順次入力されるコネクタ部品の１視野は約２．
４ｍｍ×１．８ｍｍ程度で、約４μｍ／画素以下の分解
能を有する。これらの高精度な画像が順次、画像処理さ
れコネクタピッチ、高さが測定される。

【００１８】検査画面はモニタ２７に表示される。検査
結果はプリンタ２８によりプリントされ出力される。ま
た部品はシーケンサ制御で合格場所、不合格場所に分け
て送られる。検査規格はキーボード２９を用いて設定さ
れ、検査開始、停止は操作パネル３２から行われる。品
種による検査規格登録はフロッピーディスクを用いて保
存され、管理される。本発明方法によればこのように移
動したままのコネクタは、閃光源，カメラをタイミング
よく制御し、高分解能な連続画像として画像処理装置に
取り込み、画像測定・検査により高精度なピン間距離、
ピン高さを短時間で処理することができる。

【００１９】以上詳しく説明した実施例について、本発
明の範囲内で種々の変形を施すことができる。たとえ
ば、電子部品は前述したコネクタだけでなく、形状、端
子数など種類の異なるもの、精密加工された機構部品で
もよい。部品の形状検査内容により、上記の実施例のよ
うに反射光を利用する場合も、透過光を利用して測定・
検査を行う場合もある。どちらの方法でも本発明の高精
度画像測定・検査方法を実施することができる。本実施
例はコネクタの裏表の両側を検査するため、２組の精密
画像測定・検査装置を用いたが、検査速度や検査内容に
より２台のカメラを１台の画像処理装置に接続すること
も可能であり、カメラ台数は用途に応じて１台でも２台
以上でも何ら支障はない。本実施例は１つのコネクタを
複数画面に分割し、その各画面入力のタイミング補正に
全画面の画像結果を利用しているが、検査内容・精度に
より補正が必要ない場合もある。内容に応じて位置補
正、タイミング補正は行っても、行わなくても本発明の
方法には何ら支障はない。

【００２０】

【発明の効果】本発明に係わる部品の精密画像測定・検
査方法および装置は上記のような構成であるため、以下
に記すような効果を有する。本発明における部品の精密
画像測定・検査方法および装置において、被検査部品を
移動したまま、停止させることなく測定・検査ができる
ため検査時間が短縮され、検査効率が上がり労働生産性
の向上に貢献するという優れた効果を有する。本発明に
おける部品の精密画像測定・検査方法および装置におい
て、電子シャッタ機能およびストロボ発光機能のどちら
も使用できるため、被検査部品の移動速度に合わせて、
電子シャッタ速度を制御したり、閃光時間を制御したり
でき、被検査対象となる部品の種類を増やせるという優
れた効果を有する。本発明における部品の精密画像測定
・検査方法および装置において、個体撮像素子カメラに
入力する光は被検査部品からの反射光でも、透過光でも
よく被検査対象となる部品形状の種類を増やせるという
優れた効果を有する。本発明における部品の精密画像測
定・検査方法および装置において、個体撮像素子カメラ
に１部品の外観を正確な位置補正のもとに複数視野に分
けて入力し、高精度分解能な静止画像として画像処理で
きるという優れた効果を有する。本発明における部品の
精密画像測定・検査方法および装置において、検査シス
テムの構成部分である個体撮像素子カメラが固定され、
被検査部品が生産ライン上で移動するため、価格上にも
システムの簡素化が生かされ、装置の維持経費の軽減、
修理の容易さが達成されるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像処理による部品の検査装置の
実施例を示す正面図である。

【図２】前記実施例の撮像部近辺を示す平面図である。

【図３】前記実施例装置の全体の概略構成を示すブロッ
ク図である。

【図４】前記実施例における画像処理対象の静止画像図
（検査画面１，２）を示す略図である。

【図５】本発明に係わる実施例装置の検査の対象例を示
すコネクタの斜視図である。

【符号の説明】

１ カメラ位置調整台（表用） ２ カメラ位置調整台（裏用） ３ 検査装置架体 ４ 搬送支持台 ５ 不合格品ケース １０ ローダ部 １１ 搬送部 １２ アンローダ部 １３ 部品駆動ベルト用モータ部 １４，１５，１６ センサ（部品検知用） １７ イジェクタ １８ ストロボ閃光源（裏用） １９ 閃光ヘッド部（反射裏用） ２０ 閃光ヘッド部（透過裏用） ２１ 閃光ヘッド部（反射表用） ２２ 閃光ヘッド部（透過表用） ２３ ストロボ閃光源（表用） ２４ 個体撮像素子カメラ（表用） ２５ 個体撮像素子カメラ（裏用） ２６ 画像処理装置 ２７ モニタ ２８ プリンタ ２９ キーボード ３０ シーケンサ ３１ ロータリエンコーダ ３２ 操作パネル ３３ 検査対象物（コネクタ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カメラの視野よりも大きい部品を移動さ
   せながら重なり合う部分をもつ複数の画像に分割して撮
   像し、分割された多数の画像を画像処理して部品の形状
   および構成要素の配列等についての検査をする検査方法
   であって、 搬送手段により検査対象である部品を順次連続搬送し、 位置情報出力手段により搬送中の位置をセンサにより検
   出し部品の位置情報を出力し、 ストロボ閃光または電子シャッタ機能を前記部品の位置
   情報に基づいて連続して間欠動作させ、 固体撮像素子カメラで前記動作ごとの部品の部分画像を
   撮像し、 画像処理装置により前記各部分画像を組み合わせて部品
   の形状および構成要素の配列等についての検査をする画
   像処理による部品の検査方法。
2. 【請求項２】 カメラの視野よりも大きい部品を移動さ
   せながら重なり合う部分をもつ複数の画像に分割して撮
   像し、分割された多数の画像を画像処理して部品の形状
   および構成要素の配列等についての検査をする検査方法
   を実施するための装置であって、 部品を連続して予め知られた速度で連続搬送する部品の
   連続搬送手段と、 センサにより部品を検出してその部品の位置の情報を出
   力する部品の位置情報出力装置と、 前記搬送手段に向けて配置されている固体撮像素子カメ
   ラと、 ストロボ閃光装置または前記固体撮像素子カメラの電子
   シャッタよりなる像取り込み手段と、 前記部品の位置情報出力装置からの情報に基づいて前記
   像取り込み手段を動作させ前記固体撮像素子カメラに複
   数枚の画像を記録させるシーケンサと、 前記複数枚の画像を処理して部品の形状および構成要素
   の配列等についてのデータを得る画像処理装置と、 から構成した画像処理による部品の検査方法を実施する
   ための装置。