(57)【要約】【課題】被検査物体の６面が隙問なく整列配置され、電子カメラによる撮影面の広がりを最低限度に抑制した、小型コンパクトな多面外観検査装置を提供する。【解決手段】透明体は観察平面部から入光した光源からの照明光を直交反射して、不透明体である被検査物体の上下左右の周面を照明する４個の斜面と、照明光を２度にわたって直交反射して被検査物体の背面を照明する対向斜面を備え、収納凹部の底面寸法と深さ寸法は被検査物体の外のり寸法が最大である場合の背面寸法と高さ寸法に相当し、少なくとも被検査物体の複数面は収納凹部の内壁に接触するようにして投入され、電子カメラは観察平面部に整列投影された被検査物体の複数面の外観を撮影し、画像処理装置によって被検査物体に外観上の特異性があるかどうかが判定される。【選択図】図２
2010014601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子カメラで撮影された被検査物体の画像データと比較参照データとを対比して、当該被検査物体に外観上の特異性があるかどうかを判定するための画像処理装置を備えた多面外観検査装置であって、
前記被検査物体は透明体による５個の壁面で構成された収納凹部に投入されて、当該収納凹部の開口面を含む観察平面部は光源によって照明され、
前記透明体は前記観察平面部から入光した前記光源からの照明光を直交反射して、不透明体である前記被検査物体の上下左右の周面を照明する４個の斜面と、前記照明光を２度にわたって直交反射して前記被検査物体の背面を照明する対向斜面を備え、
前記光源による照明光は、不透明体である前記被検査物体の表面で反射逆行して、当該反射光が前記電子カメラによって撮像され、
前記収納凹部の底面寸法と深さ寸法は前記被検査物体の外のり寸法が最大である場合の背面寸法と高さ寸法に相当し、少なくとも前記被検査物体の複数面は前記収納凹部の内壁に接触するようにして投入され、
前記電子カメラは前記観察平面部に整列投影された前記被検査物体の複数面の外観を撮影し、前記画像処理装置によって被検査物体に外観上の特異性があるかどうかが判定されることを特徴とする多面外観検査装置。
【請求項２】
前記観察平面部は前記収納凹部の開口面と隣接して背面画像を観察する背面用観察面が配置され、前記開口面と背面用観察面を挟んで上面画像を観察する上面用観察面と下面画像を観察する下面用観察面が配置され、
上記開口面の左右には左面画像を観察する左面用観察面と右面画像を観察する右面用観察面とが配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の多面外観検査装置。
【請求項３】
前記透明体は一対の直交面と斜面を有する多角柱である複数本のプリズムを用い、当該プリズムを外枠板の内面に接着固定して一体化したものである
ことを特徴とする請求項１に記載の多面外観検査装置。
【請求項４】
前記透明体は５個のプリズムを組み合わせて構成されていて、
前記５個のプリズムのそれぞれは一対の直交面と斜面とを備え、当該斜面又は直交面において光路方向を変換する多角柱である第一乃至第五のプリズムとなっており、
前記第一乃至第四のプリズムの一方の直交面又は斜面は、前記光源から直接照明され、他方の直交面又は前記斜面は前記収納凹部の上下左右の周壁面を構成する直接受光プリズムとなっていて、前記光源からの照明光は当該直接受光プリズムの斜面で反射して前記被検査物体の上下左右の周壁面を照光し、
前記第五のプリズムの一方の直交面又は斜面は、前記直接受光プリズムの一つに当接又は一体化され、他方の直交面又は前記斜面は前記収納凹部の底面の壁面を構成する間接受光プリズムとなっていて、前記光源からの照明光は前記直接受光プリズムと間接受光プリズムを介して前記被検査物体の背面を照光する
ことを特徴とする請求項３に記載の多面外観検査装置。
【請求項５】
前記収納凹部の周壁の一部を構成する第一または第四のプリズムの少なくとも一方は、当該プリズムの斜面によって収納凹部の壁面を構成し、前記光源からの照明光は前記プリズムの斜面で外部反射して前記被検査物体の周面を照光する
ことを特徴とする請求項４に記載の多面外観検査装置。
【請求項６】
前記観察平面部において整列投影される前記被検査物体の複数面の外観は、遠近移動用モータによって相対的に対物距離が調整される電子カメラによって順次撮影され、
前記対物距離は前記被検査物体自体の被検査面から前記電子カメラに至る光路長が、複数の被検査面に対して略等しくなる関係に少なくとも調整制御されている
ことを特徴とする請求項１に記載の多面外観検査装置。
【請求項７】
前記光源による照明光は前記観察平面部に対して平行方向に照射され、光路に設けられたハーフミラーで直交反射して前記観察平面部に直交入射するようになっていて、前記被検査物体からの反射光は前記ハーフミラーを透過して前記電子カメラに入光するものであり、
前記電子カメラは１軸又は２軸の平行移動用モータによって前記観察平面部と平行する移動面上で相対的に平行移動し、被検査物体の各面に対応した複数の位置において撮像を行うことを特徴とする請求項１に記載の多面外観検査装置。
【請求項８】
前記ハーフミラーと光源の内、少なくともハーフミラーは前記平行移動用モータによって前記電子カメラと連動して前記観察平面部に対して相対的に平行移動し、前記光源は前記観察平面部の一部領域を集中して照明することを特徴とする請求項７に記載の多面外観検査装置。
【請求項９】
前記光源は前記電子カメラの周囲を包囲する環状光源であって、当該環状光源による照明光は前記観察平面部に対して略直交照射され、前記被検査物体からの反射光は前記環状の光源の中央部を通過して前記電子カメラに入光するものであり、
前記電子カメラと光源とは一体を成して、１軸又は２軸の平行移動用モータによって前記観察平面部と平行する移動面上で相対的に平行移動し、被検査物体の各面に対応した複数の位置において撮像を行うことを特徴とする請求項１に記載の多面外観検査装置。
【請求項１０】
前記光源による照明光は光路に設けられたハーフミラーを透過して前記観察平面部に対して直交照射され、前記被検査物体からの反射光は前記ハーフミラーで直交反射して前記電子カメラに入光するものであり、
前記ハーフミラーと前記電子カメラの内、少なくともハーフミラーは１軸または２軸の平行移動用モータによって前記観察平面部と平行する移動面上で相対的に平行移動し、前記電子カメラは被検査物体の各面に対応した複数の位置において撮像を行うことを特徴とする請求項１に記載の多面外観検査装置。
【請求項１１】
前記光源とハーフミラーは一体を成して、前記平行移動用モータによって前記観察平面部に対して相対的に平行移動し、前記光源は前記観察平面部の一部領域を集中して照明することを特徴とする請求項１０に記載の多面外観検査装置。
【請求項１２】
前記電子カメラは光路が延長されるに伴って入光画像寸法が変化しないテレセントリック光学系の電子カメラが使用されていることを特徴とする請求項７、９または１０に記載の多面外観検査装置。
【請求項１３】
前記透明体は回動駆動用モータによって第一から第四のステーションの位置に回動駆動され、
前記第一のステーションは被検査物体が収納凹部に投入される上方位置であり、
前記第二のステーションは電子カメラによる撮像が行われる傾斜位置であり、
前記第三のステーションは被検査物体が良品であった場合の良品落下取出位置であり、  前記第四のステーションは前記第一のステーションを挟んで前記第三のステーションの反対位置にあって、被検査物体が不良品であった場合の不良品落下排出位置である
ことを特徴とする請求項１に記載の多面外観検査装置。
【請求項１４】
前記透明体は更に、前記回動駆動用モータによって第五のステーションの位置に回動駆
動され、
前記第五のステーションは前記第一のステーションを挟んで前記第二のステーションの反対位置にあって、前記透明体の表面を清掃手入れするための位置である
ことを特徴とする請求項１３に記載の多面外観検査装置。
【請求項１５】
前記画像処理装置は更に、被検査物体に関する比較参照データが格納されると共に、良否判定手段となる制御プログラムとモニタ画面を備えており、
前記比較参照データは標準となる被検査物体を撮影して得られる基準画像データであるか、又は標準となる被検査物体の基準寸法データであり、
前記良否判定手段は被検査物体を撮影して得られる画像データと前記基準画像データとを対比して画像の相違の有無を判別する画像比較手段であるか、又は被検査物体を撮影して得られる画像データから当該被検査物体の寸法を演算算出して、前記基準寸法データと対比して寸法の相違の有無を判別する寸法比較手段であるか、又は前記モニタ画面に対して前記被検査物体の撮影画像を表示し、前記基準画像データによる画像を並べて表示するか選択切換表示するモニタ表示手段であり、当該モニタ表示手段による被検査物体の良否の判定はオペレータの目視観察によって行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の多面外観検査装置。
【請求項１６】
前記比較参照データは更に、前記被検査物体を投入していない状態の限界基準画像データ又はサンプル画像データを包含し、
前記良否判定手段は更に、被検査物体を除外して得られる画像データと前記限界基準画像データとを対比して前記透明体の汚損・損傷の有無を判別する画像比較手段であるか、又は前記モニタ画面に対して前記被検査物体を除外した撮影画像を表示し、前記限界基準画像データ又はサンプル画像データによる画像を並べて表示するか選択切換表示するモニタ表示手段を備え、当該モニタ表示手段による前記透明体の汚損・損傷の有無の判定はオペレータの目視観察によって行われる
ことを特徴とする請求項１５に記載の多面外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば小物成形部品の形状や表面状態の検査を行うのに適した多面外観検査装置に関し、特に部品製造工程のオンラインまたはオフラインにおいて手軽に増設することができるように改良された、小型安価な多面外観検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子カメラで撮像された被検査物体の撮影画像と、比較参照データとを対比して、当該被検査物体に外観上の特異性があるかどうかを判定する画像処理装置を備え、立体部品の多面の外観を同時観察するようにした多面外観検査装置は公知である。
例えば従来の外観検査装置によれば、被検査物の外観を検査する装置であって、前記被検査物を定位置に保持する保持手段と、前記保持された被検査物の各面の画像を所定方向に集約する集約手段と、前記集約された画像が投影される受像手段とを備え、作業者あるいは自動検査装置において得られた複数の画像を一つのパターンとして認識することで、外観検査を容易で効率良く行うことができる外観検査装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、多方向同時観察光学系画像読取装置によれば、被検物体の一または二以上の側面について各側面画像を得るための一または二以上の側面画像取得用プリズム系、または底面画像を得るための底面画像取得用プリズム系の少なくともいずれかを有してなる多方向同時観察光学系であって、該側面画像取得用プリズム系は、光路方向転換用プリズムまたは光路方向転換用プリズム機能を有しており、該プリズム系は、被検物体の真上方向にはその上面画像を取得するための開放空間が確保されるとともに被検物体載置空間部が確保されるように該空間の側方に設けられ、該プリズム系は、それぞれにより出される光の光路が被検物体の上方へ向うようにまたは相互に平行かつ同一方向となるように、かつ光路を遮られないように配置されていて、これにより被検物体を各面から高精度に同時観察することができるようになっている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−２７３３３９号公報
【特許文献２】再表２００５−０８３３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１による外観検査装置は、被検査物体の周辺に反射鏡を配置して、被検査物体の上面像と底面像と第一・第二の側面像の４面像を一方向から同時に観察できるようにしたものであり、６面像を得ようとすれば全体構成が大型・複雑となり、被検査物体の投入・排出処理が困難となる問題点がある。
また、特許文献２による多方向同時観察光学系画像読取装置は、被検査物体の周辺にプリズムを配置して、被検査物体の６面像を一方向から同時に観察できるようにしたものであるが、６面像が被検査物体の周辺に分散していて全体として大きなスペースを必要とし、特に被検査物体の投入・排出処理が困難となる問題点がある。
また、被検査物体の背面画像を得る光路が特に長くなり、均質な画像が得にくい問題点も含んでいる。
【０００６】
この発明の目的は、被検査物体の６面が隙問なく整列配置され、電子カメラによる撮影面の広がりを最低限度に抑制した、小型コンパクトな多面外観検査装置を提供することである。また、被検査物体の投入・搬出が容易に行えて、量産部品の製造工程で手軽に増設使用することができる多面外観検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る多面外観検査装置は、電子カメラで撮影された被検査物体の画像データと比較参照データとを対比して、当該被検査物体に外観上の特異性があるかどうかを判定するための画像処理装置を備えた多面外観検査装置であって、前記被検査物体は透明体による５個の壁面で構成された収納凹部に投入されて、当該収納凹部の開口面を含む観察平面部は光源によって照明され、前記透明体は前記観察平面部から入光した前記光源からの照明光を直交反射して、不透明体である前記被検査物体の上下左右の周面を照明する４個の斜面と、前記照明光を２度にわたって直交反射して前記被検査物体の背面を照明する対向斜面を備え、前記光源による照明光は、不透明体である前記被検査物体の表面で反射逆行して、当該反射光が前記電子カメラによって撮像され、前記収納凹部の底面寸法と深さ寸法は前記被検査物体の外のり寸法が最大である場合の背面寸法と高さ寸法に相当し、少なくとも前記被検査物体の複数面は前記収納凹部の内壁に接触するようにして投入され、前記電子カメラは前記観察平面部に整列投影された前記被検査物体の複数面の外観を撮影し、前記画像処理装置によって被検査物体に外観上の特異性があるかどうかが判定される。
【発明の効果】
【０００８】
この発明による多面外観検査装置は、透明体の収納凹部に投入された被検査物体の複数面が同一の観察平面部に集中して整列されるよう構成すると共に、被検査物体の複数面が収納凹部の内壁に接触して投入されるようになっている。
従って、光源による照明面積と撮像面積を最小限度に抑制して、照明のための電気エネルギーを節減することができると共に、電子カメラの口径を小さくして小型安価な電子カメラを使用することができる効果がある。
また、被検査物体の多面の外観を撮像することによって、平面画像であっても凸凹の有無や凸凹の位置を特定することができるので、複数カメラによる立体画像を得る必要がなく全体を小型安価に構成することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る多面外観検査装置を説明するための被検査物体の斜視図である。図２は、この発明の実施の形態１に係る多面外観検査装置の正面図である。図３は、この発明の実施の形態１に係る多面外観検査装置の平面図である。図４は、観察平面部７９の構成図である。なお、図２においては第二のプリズム、図３においては第三のプリズムを省略し内部が分かるようにしている。
【００１０】
被検査物体６０は、図１に示すように、前面であるＡ面、上面であるＢ面、背面であるＣ面、下面であるＤ面、左面であるＥ面、右面であるＦ面によって囲まれた立方体である。外のり寸法として高さ寸法ａ、前後寸法ｂ、左右寸法ｃとしており、前後方向はＸ軸、左右方向はＹ軸、上下方向はＺ軸として示されている。
【００１１】
被検査物体６０は、図２と図３に示すように、２等辺直角三角柱である第一〜第五のプリズム１０、２０、３０、４０、５０を組み立てることにより形成された収納凹部８２に投入されるようになっていて、収納凹部８２のＹ軸方向の端面は、図３に示すように、第二のプリズム２０と第四のプリズム４０とによって封鎖されている。
また、収納凹部８２の底面を構成する第五のプリズム５０の一方の直交面は第三のプリズム３０の一方の直交面と当接し、第三のプリズム３０は他のプリズムに比べて断面寸法が大きくなっている。
収納凹部８２の開口面を含む観察平面部７９は、図５〜図７を参照して説明する光源９３、光源９４または光源９５によって照明され、収納凹部８２に投入された被検査物体６０からの反射光が電子カメラ７０によって撮影される。
第一〜第五のプリズム１０、２０、３０、４０、５０は四方を巡らせた外枠板８７の内面に接着固定されて透明体８１を構成し、透明体８１は治具８３の上に着脱可能に半固定設置されるようになっている。
【００１２】
第一のプリズム１０の一方の直交面は、光源９３、光源９４または光源９５から直接照明される観察平面部７９を構成し、第一のプリズム１０の斜面で直交反射した照明光は他方の直交面を透過して被検査物体６０の上面であるＢ面を照光反射し、再び斜面で直交反射して観察平面部７９の上面用観察面Ｂに上面Ｂの外観が投影されるようになっている。
同様に第二のプリズム２０、第三のプリズム３０、第四のプリズム４０の一方の直交面は、光源９３、光源９４または光源９５から直接照明される観察平面部７９を構成し、各プリズムの斜面で直交反射した照明光は他方の直交面を透過して被検査物体６０の左面Ｅ、下面Ｄ、右面Ｆを照光反射し、再び斜面で直交反射して観察平面部７９の左面用観察面Ｅ、下面用観察面Ｄ、右面用観察面Ｆに左面Ｅ、下面Ｄ、右面Ｆの外観が投影されるようになっている。
また、一方の直交面が光源９３、光源９４または光源９５から直接照明される第三のプリズム３０の斜面で直交反射した照明光は第五のプリズム５０の斜面で直交反射して被検査物体６０の背面Ｃを照光反射し、再び第五のプリズム５０と第三のプリズム３０の斜面で直交反射して観察平面部７９の背面用観察面Ｃに背面Ｃの外観が投影されるようになっている。
【００１３】
観察平面部７９に投影された被検査物体６０の各検査面を撮影する電子カメラ７０は、サーボモータ又はステッピングモータによる遠近移動用モータ７１と平行移動用モータ７２、７３によって３軸方向に移動できるように構成されている。
遠近移動用モータ７１は電子カメラ７０と観察平面部７９との間の相対距離を調整し、撮影される被検査物体６０から電子カメラ７０に至る光路長がほぼ一定となるように、電子カメラ７０（又は各プリズムの透明体８１）を移動させるようになっている。
【００１４】
基準相対距離Ｌは観察平面部７９上の目標撮影領域の全体が電子カメラ７０の撮像画面の最大領域に含まれるような関係でなるべく接近させた距離である。
これに対し、ＬＡ〜ＬＦはＡ面〜Ｆ面の撮影を行うのに適した電子カメラ７０と観察平面部７９間の相対距離であり、各面が同一倍率で撮影されるときの相対距離は式（１）〜視（６）で示される。但し、Ｘは収納凹部８２の深さ寸法、Ｙは収納凹部８２の長さ寸法となっている。
【００１５】
ＬＡ＝Ｌ−（Ｘ−ｂ）      （１）
ＬＢ＝Ｌ−（２Ｘ−ａ）      （２）
ＬＣ＝Ｌ−３Ｘ      （３）
ＬＤ＝Ｌ−２Ｘ      （４）
ＬＥ＝Ｌ−Ｘ      （５）
ＬＦ＝Ｌ−Ｘ−（Ｙ−ｃ）      （６）
【００１６】
以上の式（１）〜式（６）で明らかな通り、被検査物体６０の背面Ｃから観察平面部７９の背面用観察面Ｃに至る光路長は最短距離となるように前面用開口面Ａと隣接配置されているが、それでもなお被検査物体６０の下面Ｄから観察平面部７９の下面用観察面Ｄに至る光路長の方が短い状態となっている。
もしも、下面用観察面Ｄと前面用開口面Ａとの間に背面用観察面Ｃが介在しなければ、被検査物体６０の下面Ｄから観察平面部７９の下面用観察面Ｄに至る光路長はもっと短くなるのであるが、背面用観察面Ｃが介在することで光路長が長くなっている。
しかし、背面Ｃに関する光路長よりは短いので全体として、平均化されて極端に長い光路長となる面がなくなっていることが重要な特徴である。
なお、入射する光が光軸外においても光軸と平行となるテレセントリック光学系のレンズを用いた電子カメラ７０である場合には、電子カメラ７０と観察平面部７９間の相対距離を調節しなくても、被検査物体６０の各検査面は同じ倍率で撮像されるので遠近移動用モータ７１は不要である。
また、観察平面部７９の全体が電子カメラ７０の口径よりも小さい場合には平行移動用モータ７２、７３は不要であるが、観察平面部７９が横方向または縦方向に細長い面である場合には、平行移動用モータ７２、７３のどちらか方を使用して長手方向に相対移動させるようにすれば口径の小さい電子カメラ７０を使用することができる。
【００１７】
次に、図２に適用される光源の配置例を図５〜図７を参照して説明する。
第１配置例を示す図５において、プリズムの透明体８１と電子カメラ７０との間にはハーフミラー９１が設けられ、光源９３による照明光はハーフミラー９１で直交反射して透明体８１の観察平面部７９に直交入射し、被検査物体６０の各検査面で反射逆行した光線はハーフミラー９１を透過して電子カメラ７０に入光するようになっている。
この第１配置例では、光源９３とハーフミラー９１が観察平面部７９の全域に広がって広域照明を行う形態となっていて、電子カメラ７０は遠近移動用モータ７１と平行移動用モータ７２、７３によって３軸方向に移動するようになっている。
【００１８】
第２配置例を示す図６において、プリズムの透明体８１と電子カメラ７０との間にはハーフミラー９２が設けられ、光源９４による照明光はハーフミラー９２で直交反射して透明体８１の観察平面部７９に直交入射し、被検査物体６０の各検査面で反射逆行した光線はハーフミラー９２を透過して電子カメラ７０に入光するようになっている。
この第２配置例では、光源９４とハーフミラー９２が観察平面部７９の一部領域を照明する形態となっていて、ハーフミラー９２と光源９４とは電子カメラ７０と一体になって、遠近移動用モータ７１と平行移動用モータ７２、７３によって３軸方向に移動するようになっている。
但し、光源９４とハーフミラー９２を観察平面部７９に接近配置しておくことによって、遠近移動用モータ７１は電子カメラ７０のみを遠近移動させるようにしてもよい。
また、光源９４は図６の右側位置に後退静止させておいて、ハーフミラー９２と電子カメラ７０とを左右に移動させるようにすることも可能である。
【００１９】
第３配置例を示す図７において、プリズムの透明体８１と電子カメラ７０との間には環状の光源９５が設けられ、この環状光源９５による照明光は観察平面部７９に対して略直交照射され、被検査物体６０からの反射光は環状の光源９５の中央部を通過して電子カメラ７０に入光するようになっている。
この第３配置例では、プリズムの透明体８１が３軸方向に駆動され、遠近移動用モータ７１によって光路長が調整されるとともに、１または２軸の平行移動用モータ７２、７３によって観察平面部７９と平行する移動面上で電子カメラ７０に対して相対的に平行移動し、被検査物体６０の各面に対応した複数の位置において撮像が行えるようになっている。
また、後述する通り、透明体８１は回動駆動用モータ８０によって回動駆動されるようになっている。
なお、透明体８１を３軸方向に駆動する代わりに、電子カメラ７０と光源９５とは一体として、１軸〜３軸方向に移動させるようにしてもよく、要は相対的に３軸方向の動きができればよい。
【００２０】
図８（Ａ）は、図２の多面外観検査装置の回転駆動機構の鳥轍図である。図８（Ｂ）は、その端面図である。
図８（Ａ）、図８（Ｂ）において、第一から第五のプリズムが組み合わされた透明体８１は治具８３に搭載され、回動駆動用モータ８０によって第一のステーションＳ１から第五のステーションＳ５の位置に回動駆動されるようになっている。
第一のステーションＳ１は被検査物体６０が収納凹部８２に投入される位置であって、収納凹部８２の開口面を含む観察平面部７９は天井面と平行になっている。
なお、第一のステーションＳ１の上部には図示しないパーツフィーダのホッパ８４が設けられている。第二のステーションＳ２は電子カメラ７０による撮像が行われる位置であり、第一のステーションＳ１から約４５度だけ時計方向に回動した位置となっている。
このように、第二のステーションＳ２が傾斜位置にあることによって、背面Ｃと下面Ｄとが収納凹部８２の壁面に接触し、収納凹部８２内の被検査物体６０の位置が確定する。
なお、治具８３の回動軸は少し傾斜していて、被検査物体６０の左面Ｅが右面Ｆよりも床面に接近するようになっている。または、図示しないエアシリンダ機構によって一旦透明体８１を傾斜させることによって、被検査物体６０の左面Ｅを収納凹部８２の内壁に当接し、被検査物体６０の前後左右の位置が確定するようになっている。
【００２１】
第三のステーションＳ３は被検査物体６０が良品であった場合の良品取出位置であり、第一のステーションＳ１から約１３５度だけ時計方向に回動した位置となっている。
なお、第三のステーションＳ３の下部には良品収納箱８５が設置されるか、または良品取出用コンベアの先頭部が配置されるようになっている。
第四のステーションＳ４は第一のステーションＳ１を挟んで第三のステーションＳ３の反対位置にあって、被検査物体６０が不良品であった場合の不良品排出位置となっており、第四のステーションＳ４の下部には不良品収納箱８６が設置されている。
第五のステーションＳ５は第一のステーションＳ１を挟んで第二のステーションＳ２の反対位置にあって、第一のプリズム１０から第五のプリズム５０の表面を清掃手入れするための位置となっている。
【００２２】
図９は、この発明の実施の形態１に係る多面外観検査装置のシステム構成図である。
多面外観検査装置１００は、図９に示すように、例えば市販のプログラマブルコントローラである全体制御装置１０１と、市販の工業用パーソナルコンピュータである画像処理装置１０２と、市販の位置決め制御装置１０３を介して駆動制御される多軸駆動機構１０４と回動駆動機構１０５と、市販のマンマシンインタフェース機器である設定表示装置１０６と、を備える。
多軸駆動機構１０４には遠近移動用モータ７１、平行移動用モータ７２、７３が包含されている。
回動駆動機構１０５には回動駆動用モータ８０が包含されている。
照明機器９０には光源９３、光源９４または光源９５とハーフミラー９１またはハーフミラー９２が包含され、その一部または全体が電子カメラ７０と共に多軸駆動機構１０４によって駆動されるようになっている。
【００２３】
画像処理装置１０２は被検査物体６０に関する比較参照データ１０７が格納されると共に、良否判定手段１０８となる制御プログラムとモニタ画面１０９を備えている。
比較参照データ１０７は標準となる被検査物体６０を撮影して得られる基準画像データ、または標準となる被検査物体６０の基準寸法データのいずれかからなっている。
良否判定手段１０８は、被検査物体６０を撮影して得られる画像データと基準画像データとを対比して画像の相違の有無を判別する画像比較手段、または被検査物体６０を撮影して得られる画像データから被検査物体６０の寸法を演算算出して、基準寸法データと対比して寸法の相違の有無を判別する寸法比較手段のいずれかである。
また、良否判定手段１０８は、モニタ画面１０９に対して被検査物体６０の撮影画像を表示し、基準画像データによる画像を並べて表示するか選択切換表示するモニタ表示手段であり、モニタ表示手段による被検査物体の良否の判定はオペレータの目視観察によって行われるようになっている。
【００２４】
比較参照データ１０７は更に、被検査物体６０を投入していない状態の限界基準画像データまたはサンプル画像データを包含している。
良否判定手段１０８は更に、被検査物体６０を除外して得られる画像データと限界基準画像データとを対比して第一のプリズム１０から第五のプリズム５０の汚損・損傷の有無を判別する画像比較手段、またはモニタ画面１０９に対して被検査物体６０を除外した撮影画像を表示し、限界基準画像データまたはサンプル画像データによる画像を並べて表示するか選択切換表示するモニタ表示手段を備え、モニタ表示手段による第一のプリズム１０から第五のプリズム５０の汚損・損傷の有無の判定はオペレータの目視観察によって行われるものである。
【００２５】
次に、この発明の多面外観検査装置の動作を詳細に説明する。
図１０は、この発明の実施の形態１に係る多面外観検査装置の動作の行程を示すフローチャートである。
なお、多面外観検査装置１００の運転操作としては、収納凹部８２に対して被検査物体６０を投入しない状態で、収納凹部８２の汚損・損傷の有無を判定する保守点検操作の場合と、収納凹部８２に対して標準サンプルとなる被検査物体６０を投入して、比較参照データ１０７となる基準画像データを取得する段取替操作の場合と、既に比較参照データ１０７となる基準画像データまたは基準寸法データが格納されていて、与えられた被検査物体６０の良否判定を行うための実働操作の場合とがあるが、以下の説明では実働操作に関連して説明する。
【００２６】
図１０において、多面外観検査装置１００に電源が供給され、設定表示装置１０６を介して全体制御装置１０１に対して運転開始指令を与えると動作開始行程８００、８１０、８２０が活性化され、全体制御装置１０１、位置決め制御装置１０３、画像処理装置１０２が動作開始できる状態になる。なお、以下の説明では光源９３を用いた例で説明する。
【００２７】
行程８００に続く行程８０１ａは設定表示装置１０６を介して全体制御装置１０１に対して運転準備指令を与えるステップであり、このステップでは遠近移動用モータ７１、平行移動用モータ７２、７３を駆動して電子カメラ７０を所定の原点位置に復帰させると共に、光源９３を点灯し、回動駆動用モータ８０によって第一のステーションＳ１へ回動して被検査物体６０の初品を収納凹部８２に投入する操作が行なわれる。
行程８１０に続く行程８１１ａは位置決め制御装置１０３によって電子カメラ７０を初期位置に移動させると共に、透明体８１の収納凹部８２を第一のステーションＳ１の位置に移動させるステップである。
続く行程８１１ｂは行程８１１ａによる移動動作と回動動作が完了して、被検査物体６０が投入されたときに、移動・投入完了報告を発生するステップである。
行程８０１ａに続く行程８０１ｂは行程８１１ｂによる完了報告を受信したかどうかを判定し、未完了であればＮＯの判定を行って行程８０１ａへ復帰して準備指令を続行し、完了報告を受信すればＹＥＳの判定を行って行程８０２ａへ移行する判定ステップとなっている。
【００２８】
行程８０２ａは全体制御装置１０１から位置決め制御装置１０３に対して目標位置情報と移動開始指令を送信するステップである。
行程８１１ｂに続く行程８１２ａは、行程８０２ａによる指令に基づいて電子カメラ７０を指令された位置へ移動すると共に、透明体８１を第二のステーションＳ２の位置へ回動させるステップであり、続く行程８１２ｂによって移動・回動完了が報告されるようになっている。
行程８０２ａに続く行程８０２ｂは行程８１２ｂによる完了報告を受信したかどうかを判定し、未完了であればＮＯの判定を行って行程８０２ａへ復帰して移動指令を続行し、完了報告を受信すればＹＥＳの判定を行って行程８０３へ移行する判定ステップとなっている。
なお、行程８０２ａによる移動指令は後述の行程８０６ａを介して繰り返して実行されことになるが、移動指令の順番は例えばＣ面、Ｄ面、Ｅ面の撮影を先行し、続いてＦ面、Ｂ面、Ａ面の撮影を行うようになっている。
【００２９】
その理由は、式（３）、（４）、（５）で示すとおり、相対距離ＬＣ、ＬＤ、ＬＥの算式には既知の定数である基準相対距離Ｌと収納凹部８２の深さ寸法Ｘしか含まれていないので、被検査物体６０の高さ寸法ａ、前後寸法ｂ、左右寸法ｃが不明であっても相対距離ＬＣ、ＬＤ、ＬＥの算出が可能となるためである。
行程８０３は行程８０２ａによって移動した電子カメラ７０の位置情報（観察平面部７９からの相対距離）と撮像指令とが画像処理装置１０２へ送信されるステップである。
行程８２０に続く行程８２３は、行程８０３による位置情報と撮像指令に基づいて検査対象面の撮影を行い、既に格納されている基準画像データとの比較判定を行ったり、撮像画面に現れた被検査物体６０の高さ寸法又は前後寸法又は左右寸法に関する画像寸法を測定し、この画像寸法に対して（対物距離／焦点距離）の比率を掛けて高さ寸法ａ、前後寸法ｂ、左右寸法ｃを算出するようになっている。
なお、ここで使用される対物距離は常に基準相対距離Ｌに合致するように電子カメラ７０の位置が調整されていると共に、焦点距離は適用された電子カメラ７０のレンズによって定まる定数である。
【００３０】
このようにして、被検査物体６０の高さ寸法ａ、前後寸法ｂ、左右寸法ｃが算出されると、これらの寸法が既に登録されている許容寸法以内であるかどうかの判定が可能となる。
また、式（１）、（２）、（６）で示された、相対距離ＬＡ、ＬＢ、ＬＦの算出に必要となるａ、ｂ、ｃ寸法が確定するので、Ａ面、Ｂ面、Ｆ面の撮影が可能となるものである。
行程８２３に続く行程８２４は画像比較または寸法比較による良否判定の結果と、算出された被検査物体６０の高さ寸法ａ、前後寸法ｂ、左右寸法ｃの値が全体制御装置１０１に対して送信される。
行程８０３に続く行程８０４は行程８２４による判定結果を受信して正常判定であったかどうかを識別し、正常判定であればＹＥＳの判定を行って行程８０５へ移行し、異常判定であればＮＯの判定を行って行程８０７へ移行する判定ステップとなっている。
【００３１】
行程８０５は図示しないフラグをチェックして被検査物体６０のＡ〜Ｆ面の中で検査が必要とされる全ての面の検査が行われたかどうかを判定し、未完了であればＮＯの判定を行って行程８０６ａへ移行し、検査完了であればＹＥＳの判定を行って行程８０６ｂへ移行する判定ステップである。
行程８０６ａは位置決め制御装置１０３と画像処理装置１０２に対して次回指令の発生予告信号を送信してから行程８０２ａへ復帰するステップである。
行程８０６ｂは位置決め制御装置１０３と画像処理装置１０２に対して検査完了情報を送信してから行程８０８へ移行するステップである。
行程８１２ｂに続く行程８１６ａは行程８０６ａによる予告信号を受信したかどうかを判定し、予告信号があればＹＥＳの判定を行って行程８１２ａへ復帰し、予告信号がなければＮＯの判定を行って行程８１７ａへ移行する判定ステップである。
行程８２４に続く行程８２６ａは行程８０６ａによる予告信号を受信したかどうかを判定し、予告信号があればＹＥＳの判定を行って行程８２３へ復帰し、予告信号がなければＮＯの判定を行って行程８２６ｂへ移行する判定ステップである。
【００３２】
行程８２６ｂは行程８０６ｂによる完了情報を受信したかどうかによって、完了情報を受信すればＹＥＳの判定を行って動作終了行程８２９へ移行し、完了情報を未受信であればＮＯの判定を行って行程８２６ａへ復帰する判定ステップである。
行程８０４が不良品判定であった場合に実行される行程８０７では被検査物体６０を不良品収納箱８６へ排出する指令を発生して動作終了行程８０９へ移行する。
行程８０４が良品判定であって、行程８０５が全面検査完了であった場合に実行される行程８０８では被検査物体６０を良品収納箱８５へ排出する指令を発生して動作終了行程８０９へ移行する。
行程８１７ａは行程８０７による不良品排出指令を受信したかどうかによって動作し、未受信であればＮＯの判定を行って行程８１８ａへ移行し、受信すればＹＥＳの判定を行って行程８１７ｂへ移行する判定ステップである。
行程８１７ｂは透明体８１を第四のステーションＳ４へ回動させ、被検査物体６０が不良品収納箱８６に落下するのを待ってから行程８１８ａへ移行するステップである。
行程８１８ａは行程８０８による良品取出指令を受信したかどうかによって動作し、未受信であればＮＯの判定を行って行程８１６ｂへ移行し、受信すればＹＥＳの判定を行って行程８１８ｂへ移行する判定ステップである。
【００３３】
行程８１８ｂは透明体８１を第三のステーションＳ３へ回動させ、被検査物体６０が良品収納箱８５に落下するのを待ってから行程８１６ｂへ移行するステップである。
行程８１６ｂは行程８０６ｂによる完了情報を受信したかどうかによって、完了情報を受信すればＹＥＳの判定を行って行程８１９ａへ移行し、完了情報を未受信であればＮＯの判定を行って行程８１６ａへ復帰する判定ステップである。
行程８１９ａは透明体８１を第一のステーションＳ１へ回動させ、電子カメラ７０を初期位置へ移動復帰させてから動作終了行程８１９ｂへ移行するステップである。
全体制御装置１０１と位置決め制御装置１０３と画像処理装置１０２は、それぞれ動作終了行程８０９、８１９ｂ、８２９において他の制御動作を行い、所定時間内には互いに同期をとって動作開始行程８００、８１０、８２０へ復帰し、以降の制御動作を繰返して実行するようになっている。
なお、２度目以降の動作においては行程８１９ａによって既に原点位置に復帰しているので、行程８１１ａは動作せず、行程８０１ａにおいて直ちに被検査物体６０の投入を行えば良い。
【００３４】
以上の説明で明らかなとおり、この発明の実施の形態１に係る多面外観検査装置１００は、電子カメラ７０で撮影された被検査物体６０の画像データと、比較参照データとを対比して、被検査物体６０に外観上の特異性があるかどうかを判定するための画像処理装置１０２を備えた多面外観検査装置１００であって、被検査物体６０は透明体８１による５個の壁面で構成された収納凹部８２に投入されて、収納凹部８２の開口面Ａを含む観察平面部７９は光源９３、９４または９５によって照明され、透明体８１は観察平面部７９から入光した光源からの照明光を直交反射して、不透明体である被検査物体６０の上下左右の周面を照明する４個の斜面と、照明光を２度にわたって直交反射して被検査物体６０の背面を照明する対向斜面を備え、光源９３、９４または９５による照明光は、不透明体である被検査物体６０の表面で反射逆行して、反射光が電子カメラ７０によって撮像され、収納凹部８２の底面寸法と深さ寸法は被検査物体６０の外のり寸法が最大である場合の背面寸法と高さ寸法に相当し、少なくとも被検査物体６０の複数面は収納凹部８２の内壁に接触するようにして投入され、電子カメラ７０は観察平面部に整列投影された被検査物体の複数面の外観を撮影し、画像処理装置１０２によって被検査物体６０に外観上の特異性があるかどうかが判定されるようになっている。
【００３５】
観察平面部７９は収納凹部８２の開口面Ａと隣接して背面画像を観察する背面用観察面Ｃが配置され、開口面Ａと背面用観察面Ｃを挟んで上面画像を観察する上面用観察面Ｂと下面画像を観察する下面用観察面Ｄが配置され、開口面Ａの左右には左面画像を観察する左面用観察面Ｅと右面画像を観察する右面用観察面Ｆとが配置されている。すなわち、被検査物体６０の背面用観察面Ｃは前面観察用の開口面Ａと隣接して配置されている。
従って、光路に複数の反射面が介在する背面画像の光路長を抑制し、正確な画像が得られるという効果を奏す。
【００３６】
透明体８１は一対の直交面と斜面を有する多角柱である複数本のプリズムを用い、プリズムを外枠板８７の内面に接着固定して一体化したものである。すなわち、被検査物体６０を投入するための収納凹部８２を構成する透明体８１は、複数本の多角柱であるプリズムを組み合わせて構成されている。
従って、単純な成形型を用いて複雑な形状の透明体８１を構成することができ、安価な透明体８１が得られる。
【００３７】
透明体８１は５個のプリズムを組み合わせて構成されていて、５個のプリズムのそれぞれは一対の直交面と斜面とを備え、斜面または直交面において光路方向を変換する多角柱である第一のプリズム１０から第五のプリズム５０となっており、第一のプリズム１０から第四のプリズム４０の直交面または斜面は、光源９３、光源９４または光源９５から直接照明され、他方の直交面又は斜面は収納凹部８２の上下左右の周壁面を構成する直接受光プリズムとなっていて、光源９３、光源９４または光源９５からの照明光は直接受光プリズムの斜面で反射して被検査物体６０の上下左右の周壁面を照光し、第五のプリズム５０の一方の直交面は、直接受光プリズムの一つに当接または一体化され、他方の直交面は収納凹部８２の底面の壁面を構成する間接受光プリズムとなっていて、光源９３、光源９４または光源９５からの照明光は直接受光プリズムと間接受光プリズムを介して被検査物体６０の背面を照光するようになっている。すなわち、複数のプリズムによって被検査物体６０の複数面が同一の観察平面部に集中して整列されるよう構成すると共に、被検査物体の周面の照明には複数のプリズムの接合面が発生しないように構成されている。
従って、単純な成形型によるプリズムを用いて光源による照明面積と撮像面積を最小限度に抑制すると共に、複数のプリズムの接合面で発生する光の乱反射によるノイズの発生を抑制することができる。
【００３８】
観察平面部７９において整列投影される被検査物体６０の複数面の外観は、遠近移動用モータ７１によって相対的に対物距離が調整される電子カメラ７０によって順次撮影され、対物距離は被検査物体６０自体の被検査面から電子カメラ７０に至る光路長が、複数の被検査面に対して略等しくなる関係に少なくとも調整制御されている。すなわち、被検査物体６０の被検査面から電子カメラ７０に至る光路長を一定に制御する遠近移動用モータ７１を備えている。
従って、光路が延長されるに伴って画像寸法が小さくなるような小型安価な非テレセントリック光学系の電子カメラを用いて、高精度に被検査物体の多面の外観検査を行うことができる。
また、被検査物体６０の複数面が収納凹部８２の内壁に接触していることによって複数面の撮影画像の対物距離が確定し、対物距離とレンズの焦点距離との比率と画像寸法を乗算することによって被検査物体６０の３方の寸法を等出することができる。
その結果、予め提供されている標準寸法と対比して外形寸法の異常判定を行うことができると共に、被検査物体の寸法が収納凹部８２の寸法よりも小さい場合に、収納凹部８２の壁面に接触していない検査面の撮像を行うときの対物距離の演算を行うことができる。
【００３９】
光源９３または光源９４による照明光は観察平面部７９に対して平行方向に照射され、光路に設けられたハーフミラー９１またはハーフミラー９２で直交反射して観察平面部７９に直交入射するようになっていて、被検査物体６０からの反射光はハーフミラー９１またはハーフミラー９２を透過して電子カメラ７０に入光するものであり、電子カメラ７０は１軸または２軸の平行移動用モータ７２、７３によって観察平面部７９と平行する移動面上で相対的に平行移動し、被検査物体６０の各面に対応した複数の位置において撮像を行うようになっている。すなわち、電子カメラ７０は観察平面部７９と平行した平面上の１方向または２方向に相対的に平行移動できるように構成されている。
従って、被検査物体６０が比較的大きくても、電子カメラ７０を移動して分割撮像することによって小型で安価な小口径の電子カメラ７０を使用することができる。
【００４０】
ハーフミラー９２と光源９４の内、少なくともハーフミラー９２は平行移動用モータ７２、７３によって、電子カメラ７０と連動して観察平面部７９に対して相対的に平行移動し、光源９４は観察平面部７９の一部領域を集中して照明する。すなわち、ハーフミラー９２は電子カメラ７０と連動して観察平面部７９と平行した平面上で相対的に平行移動できるようになっている。
従って、光源９４の照明範囲を縮減して、小型・省エネルギーの光源を使用することができる。また、光源９４をハーフミラー９２と連動して平面移動させると、光源９４から観察平面部７９までの光路長を均一にして、分割画面ごとの検出誤差を低減することができる。
【００４１】
光源９５は電子カメラ７０の周囲を包囲する環状光源であって、環状光源による照明光は観察平面部７９に対して略直交照射され、被検査物体６０からの反射光は環状の光源９５の中央部を通過して電子カメラ７０に入光するものであり、電子カメラ７０と光源９５とは一体を成して、１軸または２軸の平行移動用モータ７２、７３によって観察平面部７９と平行する移動面上で相対的に平行移動し、被検査物体６０の各面に対応した複数の位置において撮像を行うようになっている。すなわち、電子カメラ７０と環状の光源９５は観察平面部７９と平行した平面上の１方向または２方向に相対的に平行移動できるように構成されている。
従って、被検査物体６０が比較的大きくても、電子カメラ７０を移動して分割撮像することによって小型で安価な小口径の電子カメラ７０を使用することができる。
また、環状の光源９５は観察平面部７９の一部領域を集中して照明するので、光源の照明範囲を縮減して、小型で省エネルギーの光源を使用することができる特徴がある。
【００４２】
電子カメラ７０は光路が延長されるに伴って入光画像寸法が変化しないテレセントリック光学系の電子カメラ７０が使用されている。すなわち、テレセントリック系電子カメラを用いて観察平面部を分割撮像することができるように構成されている。
従って、口径の小さな電子カメラ７０を使用することができると共に、遠近移動用モータ７１が不要となり、全体構造が小型化、簡略化される。
【００４３】
透明体８１は回動駆動用モータ８０によって第一のステーションＳ１から第四のステーションＳ４の位置に回動駆動される。第一のステーションＳ１は被検査物体６０が収納凹部８２に投入される上方位置である。第二のステーションＳ２は電子カメラ７０による撮像が行われる傾斜位置である。第三のステーションＳ３は被検査物体６０が良品であった場合の良品落下取出位置である。第四のステーションＳ４は第一のステーションＳ１を挟んで第三のステーションＳ３の反対位置にあって、被検査物体６０が不良品であった場合の不良品落下排出位置である。すなわち、透明体８１は回動駆動用モータ８０によって第一のステーションＳ１から第四のステーションＳ４に回動移動されるようになっている。
従って、簡易な構成によって被検査物体６０の投入から良否の弁別排出までを自動化することができる。特に、被検査物体６０が良品である通常状態においては透明体８１は第一のステーションＳ１、第二のステーションＳ２、第三のステーションＳ３、第一のステーションＳ１の移動を循環し、まれに不良品が発生すると第二のステーションＳ２から第四のステーションＳ４に逆行してから第一のステーションＳ１に復帰する動作を行い、通常運転において余分なステーションを通過しないので移動効率を高めることができる。
【００４４】
透明体８１は更に、回動駆動用モータ８０によって第五のステーションＳ５の位置に回動駆動される。第五のステーションＳ５は第一のステーションＳ１を挟んで第二のステーションＳ２の反対位置にあって、透明体８１の表面を清掃手入れするための位置である。すなわち、透明体８１は回動駆動用モータ８０によって第五のステーションＳ５に停止することができるようになっている。
従って、通常運転では第五のステーションＳ５を通過しないので、透明体８１の回動移動の効率を低下させないで清掃・保守を容易に行うことができる。
【００４５】
画像処理装置１０２は更に、被検査物体６０に関する比較参照データ１０７が格納されると共に、良否判定手段１０８となる制御プログラムとモニタ画面１０９を備えている。比較参照データ１０７は標準となる被検査物体６０を撮影して得られる基準画像データであるか、または標準となる被検査物体６０の基準寸法データである。良否判定手段１０８は被検査物体６０を撮影して得られる画像データと基準画像データとを対比して画像の相違の有無を判別する画像比較手段であるか、または被検査物体６０を撮影して得られる画像データから被検査物体６０の寸法を演算算出して、基準寸法データと対比して寸法の相違の有無を判別する寸法比較手段であるか、またはモニタ画面１０９に対して被検査物体６０の撮影画像を表示し、基準画像データによる画像を並べて表示するか選択切換表示するモニタ表示手段であり、モニタ表示手段による被検査物体６０の良否の判定はオペレータの目視観察によって行われる。すなわち、画像処理装置１０２は画像比較手段、寸法比較手段、または目視判定のためのモニタ表示手段である良否判定手段を備えている。
従って、顧客二一ズに見合った制御プログラムを使用することによって、適切な良否判定手段を手軽に選択採用することができる。
【００４６】
比較参照データ１０７は更に、被検査物体６０を投入していない状態の限界基準画像データまたはサンプル画像データを包含している。良否判定手段１０８は更に、被検査物体６０を除外して得られる画像データと限界基準画像データとを対比して透明体８１の汚損・損傷の有無を判別する画像比較手段であるか、またはモニタ画面１０９に対して被検査物体６０を除外した撮影画像を表示し、限界基準画像データまたはサンプル画像データによる画像を並べて表示するか選択切換表示するモニタ表示手段を備え、モニタ表示手段による透明体８１の汚損・損傷の有無の判定はオペレータの目視観察によって行われるようになっている。すなわち、良否判定手段は被検査物体６０を投入しない状態において透明体の汚損・損傷の有無を点検する手段を備えている。
従って、運転開始時の定期点検により適時に清掃手入れを行って、装置の異常発生が生
じないように予防管理することができる特徴がある。
【００４７】
実施の形態２．
図１１は、この発明の実施の形態２に係る多面外観検査装置の正面図である。図１２は、この発明の実施の形態２に係る多面外観検査装置の平面図である。
この発明の実施の形態２に係る多面外観検査装置１００Ｂは、この発明の実施の形態１に係る多面外観検査装置１００と透明体８１Ｂが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
この発明の実施の形態２に係る透明体８１Ｂは、この発明の実施の形態１に係る透明体８１と収納凹部８２Ｂが異なる。実施の形態１に係る収納凹部８２は、Ｚ軸方向の壁面が第一のプリズム１０の一方の直交面と第三のプリズム３０の一方の直交面とで、Ｙ軸方向の壁面が第二のプリズム２０の一方の直交面と第四のプリズム４０の一方の直交面とで形成されているのに対して、実施の形態２に係る収納凹部８２Ｂは、Ｚ軸方向の壁面が第一のプリズム１０Ｂの斜面と第三のプリズム３０Ｂの一方の直交面とで、Ｙ軸方向の壁面が第二のプリズム２０Ｂの一方の直交面と第四のプリズム４０Ｂの斜面とで形成されている。
【００４８】
なお、被検査物体６０は、実施の形態１を説明するための用いたものと同様である。
被検査物体６０は２等辺直角三角柱である第一のプリズム１０Ｂ、第二のプリズム２０Ｂ、第四のプリズム４０Ｂ、第五のプリズム５０Ｂと、台形四角柱である第三のプリズム３０Ｂを組み合わせて構成された収納凹部８２Ｂに投入されるようになっている。
また、収納凹部８２Ｂの底面を構成する第五のプリズム５０Ｂの斜面の下半分は第三のプリズム３０Ｂの台形平面部と当接すると共に、上半分は収納凹部８２Ｂの底面を構成している。
収納凹部８２Ｂの開口面を含む観察平面部７９は、図１３、図１４を参照して説明する光源９３Ｂまたは光源９４Ｂによって照明され、収納凹部８２Ｂに投入された被検査物体６０からの反射光が電子カメラ７０によって撮影されるようになっている。
第一のプリズム１０Ｂから第五のプリズム５０Ｂは四方を巡らせた外枠板８７Ｂの内面に接着固定されて透明体８１Ｂを構成し、透明体８１Ｂは治具８３の上に着脱可能に半固定設置されるようになっている。
なお、実施の形態２に係るプリズムの透明体８１Ｂの回動駆動機構は図８と、多面外観検査装置１００Ｂのシステム構成は図９と、多面外観検査装置１００Ｂの動作説明用フローチャートは図１０と同様である。
【００４９】
第一のプリズム１０Ｂの斜面は、光源９３Ｂまたは光源９４Ｂから直接照明され、第一のプリズム１０Ｂの斜面の外部で直交反射した照明光は被検査物体６０の上面Ｂを照光反射し、再び斜面で直交反射して観察平面部７９の上面用観察面Ｂに上面Ｂの外観が投影されるようになっている。
第二のプリズム２０Ｂの一方の直交面は、光源９３Ｂまたは光源９４Ｂから直接照明される観察平面部７９を構成し、第二のプリズム２０Ｂの斜面で直交反射した照明光は他方の直交面を透過して被検査物体６０の左面Ｅを照光反射し、再び斜面で直交反射して観察平面部７９の左面用観察面Ｅに左面Ｅの外観が投影されるようになっている。
第三のプリズム３０Ｂの一方の直交面は、光源９３Ｂまたは光源９４Ｂから直接照明される観察平面部７９を構成し、第三のプリズム３０Ｂの斜面で直交反射した照明光は他方の直交面を透過して被検査物体６０の下面Ｄを照光反射し、再び斜面で直交反射して観察平面部７９の下面用観察面Ｄに下面Ｄの外観が投影されるようになっている。
【００５０】
第四のプリズム４０Ｂの斜面は、光源９３Ｂまたは光源９４Ｂから直接照明され、第四のプリズム４０Ｂの斜面の外部で直交反射した照明光は被検査物体６０の右面Ｆを照光反射し、再び斜面で直交反射して観察平面部７９の右面用観察面Ｆに右面Ｆの外観が投影されるようになっている。
第五のプリズム５０Ｂの斜面は、光源９３Ｂまたは光源９４Ｂから直接照明されている第三のプリズム３０Ｂの台形平面部から間接照明され、第五のプリズム５０Ｂの一対の直交面で直交反射した照明光は被検査物体６０の背面Ｃを照光反射し、再び第五のプリズム５０Ｂと第三のプリズム３０Ｂを経由して観察平面部７９の背面用観察面Ｃに背面Ｃの外観が投影されるようになっている。
【００５１】
このような配置にすると、収納凹部８２Ｂの開口面が広くなるので、収納凹部８２Ｂの清掃手入れがし易くなる。
なお、第一のプリズム１０Ｂだけ斜面を用いて、第四のプリズム４０Ｂは実施の形態１と同様に一方の直交面から直接照明しても良い。
このような構成配置であっても被検査物体６０の背面を照光し、前面用開口面Ａと隣接した位置に背面用観察面Ｃを確保することができることを示している。
【００５２】
次に、図１１に示す多面外観検査装置に適用する光源の配置例を図１３、図１４を参照して説明する。
第４配置例を示す図１３において、プリズムの透明体８１Ｂと電子カメラ７０との間にはハーフミラー９１Ｂが設けられ、光源９３Ｂによる照明光はハーフミラー９１Ｂを透過して透明体８１Ｂの観察平面部７９に直交入射し、被検査物体６０の各検査面で反射逆行した光線はハーフミラー９１Ｂで直交反射して電子カメラ７０に入光するようになっている。
この第４配置例では、光源９３Ｂが観察平面部７９の全域に広がって広域照明を行う形態となっていて、電子カメラ７０とハーフミラー９１Ｂとは一体となって遠近移動用モータ７１と平行移動用モータ７２、７３によって３軸方向に移動するようになっている。
【００５３】
第５配置例を示す図１４において、プリズムの透明体８１Ｂと電子カメラ７０との間にはハーフミラー９２Ｂが設けられ、光源９４Ｂによる照明光はハーフミラー９２Ｂを透過して透明体８１Ｂの観察平面部７９に直交入射し、被検査物体６０の各検査面で反射逆行した光線はハーフミラー９２Ｂで直交反射して電子カメラ７０に入光するようになっている。
この第５配置例では、光源９４Ｂが観察平面部７９の一部領域を照明する形態となっていて、電子カメラ７０、ハーフミラー９２Ｂおよび光源９４Ｂとは一体となって、遠近移動用モータ７１と平行移動用モータ７２、７３によって３軸方向に移動するようになっている。
【００５４】
なお、図９のシステム構成図において、電子カメラ７０に対する撮像指令は全体制御装置１０１から電子カメラ７０に対して直接送信し、電子カメラ７０による撮像データは全体制御装置１０１を媒介して画像処理装置１０２に送信するように変更することができる。この場合には、全体制御装置１０１から設定表示装置１０６に画像データを送信することによって、モニタ画面１０９は設定表示装置１０６の画面を利用することができる。
【００５５】
また、図１０の動作説明フローチャートでは、電子カメラ７０は被検査物体６０の特定検査面の検査が終わってから、次の検査面を撮像する位置へ移動するようになっているが、ある検査面の撮像が終われば、電子カメラ７０は直ちに次回の撮像位置へ移動して撮像待機し、画像処理装置１０２が前回撮像データの判定動作を終えると直ちに次回の撮像が行えるように先行移動するように制御してもよい。
また、電子カメラ７０がテレセントリック光学系のものであれば対物距離の調整は不要であり、観察平面部７９の全体領域が電子カメラ７０の口径に比べて小さいものである場合には、電子カメラ７０を平行移動する必要もない。
【００５６】
口径の小さな電子カメラ７０を使用して、観察平面部７９を分割撮像する場合であっても、電子カメラ７０がテレセントリック光学系のものであれば撮影の順序は自由であって、移動経路が最短距離となるような順番で各検査面の撮影を行えばよい。
また、電子カメラ７０を３軸方向に移動する場合であっても、電子カメラ７０と観察平面部７９との相対位置関係を調整すればよいのであって、３軸方向の一部又は全部を観察平面部７９の移動によって代替することが可能である。
また、被検査物体６０は撮像時点において収納凹部８２、８２Ｂの３面に接触していることが望ましく、プリズムの透明体８１、８１Ｂを搭載する治具８３の回動軸も傾斜しているとしたが、実態としてはこの回動軸が水平であっても特に問題はない。
これを図１２を参照して説明すると、被検査物体６０が第二のプリズム２０Ｂによる壁面に接触していない状態であっても、開口面からの前面画像Ａまたは背面画像Ｃによって被検査物体６０と第二のプリズム２０Ｂの接触壁面までの隙間が測定できるので、この隙間寸法を演算算出することによってＥ面に対する電子カメラ７０の撮像位置を確定することができる。
【００５７】
以上の説明では、透明体８１、８１Ｂは多角柱である複数のプリズムの集合体であるとして説明したが、例えば図２の第三のプリズム３０と第五のプリズム５０の接合面は一体化することができる。
同様に図１１の第三のプリズム３０Ｂと第五のプリズム５０Ｂの接合面も一体化することができ、プリズムの接合面を一体化すれば、接合面における光の乱反射が発生しなくなり、概観検査のためのノイズ発生を防止することができる。
【００５８】
収納凹部８２Ｂの周壁の一部を構成する第一のプリズム１０Ｂと第四のプリズム４０Ｂの少なくとも一方は、当該プリズムの斜面によって収納凹部８２Ｂの壁面を構成し、光源９３Ｂまたは光源９４Ｂからの照明光は当該プリズムの斜面で外部反射して被検査物体６０の周面を照光するようになっている。すなわち、被検査物体６０の周面を照光する直接受光プリズムの一部は外部反射型のプリズムとなっていて、被検査物体６０が投入される収納凹部８２Ｂの壁面の一部が斜面となっている。
従って、プリズムの外面の清掃作業を行うときに、収納凹部８２Ｂの底面の清掃が行い易くなる。
【００５９】
また、光源９３Ｂまたは光源９４Ｂによる照明光は光路に設けられたハーフミラー９１Ｂまたはハーフミラー９２Ｂを透過して観察平面部７９に対して直交照射され、被検査物体６０からの反射光はハーフミラー９１Ｂまたはハーフミラー９２Ｂで直交反射して電子カメラ７０に入光するものである。ハーフミラー９１Ｂまたはハーフミラー９２Ｂと電子カメラ７０の内、少なくともハーフミラー９１Ｂまたはハーフミラー９２Ｂは１軸または２軸の平行移動用モータ７２、７３によって観察平面部７９と平行する移動面上で相対的に平行移動し、電子カメラ７０は被検査物体６０の各面に対応した複数の位置において撮像を行うようになっている。すなわち、ハーフミラー９１Ｂまたはハーフミラー９２Ｂは観察平面部７９と平行した平面上で１方向または２方向に相対的に平行移動して、異なる観察面からの反射光を電子カメラ７０に供給するようになっている。
従って、被検査物体６０が比較的大きくても、観察面を移動して分割撮像することによって小型で安価な小口径の電子カメラ７０を使用することができる。
なお、電子カメラ７０とハーフミラー９１Ｂまたはハーフミラー９２Ｂとを連動動作させると、電子カメラ７０に対する入光の光路長が観察面の変更に伴って変化しない。
【００６０】
また、光源９４Ｂとハーフミラー９２Ｂは一体化され、平行移動用モータ７２、７３によって観察平面部７９に対して相対的に平行移動し、光源９４Ｂは観察平面部７９の一部領域を集中して照明するようになっている。すなわち、ハーフミラー９２Ｂは光源９４Ｂと連動して観察平面部７９と平行した平面上で相対的に平行移動できるようになっている。
従って、光源９４Ｂの照明範囲を縮減して、小型・省エネルギーの光源を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る多面外観検査装置を説明するための被検査物体の斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る多面外観検査装置の正面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る多面外観検査装置の平面図である。
【図４】観察平面部の構成図である。
【図５】光源の第１配置例に従って配置した多面外観検査装置の構成図である。
【図６】光源の第２配置例に従って配置した多面外観検査装置の構成図である。
【図７】光源の第３配置例に従って配置した多面外観検査装置の構成図である。
【図８】収容凹部に被検査物体が投入された透明体を回動する様子を説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る多面外観検査装置のシステム構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る多面外観検査装置の動作の行程を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態２に係る多面外観検査装置の正面図である。
【図１２】この発明の実施の形態２に係る多面外観検査装置の平面図である。
【図１３】光源の第４配置例に従って配置した多面外観検査装置の構成図である。
【図１４】光源の第５配置例に従って配置した多面外観検査装置の構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０、１０Ｂ  第一のプリズム、２０、２０Ｂ  第二のプリズム、３０、３０Ｂ  第三のプリズム、４０、４０Ｂ  第四のプリズム、５０、５０Ｂ  第五のプリズム、６０  被検査物体、７０  電子カメラ、７１  遠近移動用モータ、７２、７３  平行移動用モータ、７９  観察平面部、８０  回動駆動用モータ、８１、８１Ｂ  透明体、８２、８２Ｂ  収納凹部、８３  治具、８４  ホッパ、８５  良品収納箱、８６  不良品収納箱、８７、８７Ｂ  外枠板、９０  照明機器、９１、９１Ｂ、９２、９２Ｂ  ハーフミラー、９３、９３Ｂ、９４、９４Ｂ、９５  光源、１００、１００Ｂ  多面外観検査装置、１０１  全体制御装置、１０２  画像処理装置、１０３  位置決め制御装置、１０４  多軸駆動機構、１０５  回動駆動機構、１０６  設定表示装置、１０７  比較参照データ、１０８  良否判定手段、１０９  モニタ画面、Ｓ１  第一のステーション、Ｓ２  第二のステーション、Ｓ３  第三のステーション、Ｓ４  第四のステーション、Ｓ５  第五のステーション。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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