(57)【要約】【課題】枠状物体における内側表面に疵や汚れあるいは微小な窪みの有無を検査する装置を提供する。【解決手段】カメラで撮影した検査する枠状物体４の内側表面４ａを撮影し、コンピュータにより画像の解析によって疵や汚れあるいは微小な窪みの有無を検査する。内側表面４ａを撮影するために、錐台型の反射体３を当該物体４の内側に設置し、内側表面４ａの像を枠状の傾斜反射面３ａにより反射させてカメラ１により撮影する。カメラ１側には枠状光源２を配置することが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠状物体（４）における内側表面（４ａ）の検査装置であって、該内側表面（４ａ）の内側に対向配置され、一方側に傾斜した枠状の傾斜反射面（３ａ）を備えた反射体（３）と、該傾斜反射面（３ａ）を前記一方側より撮影する撮影手段（１）と、を具備することを特徴とする枠状物体における内側表面の検査装置。
【請求項２】
前記枠状の傾斜反射面（３ａ）は、前記内側表面（４ａ）の枠形状と相似形の平面形状を備えることを特徴とする請求項１に記載の枠状物体における内側表面の検査装置。
【請求項３】
前記反射体（３）は前記傾斜反射面を側面とする錐台形状を有することを特徴とする請求項２に記載の枠状物体における内側表面の検査装置。
【請求項４】
前記反射体（３）の前記一方側に配置された枠状光源（２）をさらに具備し、前記撮影手段（１）は、前記枠状光源の内側を通過する光軸を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の枠状物体における内側表面の検査装置。
【請求項５】
前記撮影手段（１）により撮影された画像を解析し、前記内側表面（４ａ）の良否を判定する画像解析手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の枠状物体における内側表面の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，枠状物体における内側表面の疵や汚れあるいは微小な窪みの有無を検査する場合に好適な検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リング状や筒状などの枠状物体を製造するとき、内側表面に疵や汚れあるいは微小な窪みが生ずる場合がある。これらの検査をするとき、その物体を適宜手段で支持して軸心周りに回転させ、その表面をカメラで撮影し、表面の良否を検査している。また，プリズムを利用して光源を物体の内側に照射して歪みなどを検査する方法がある。（特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３０４２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで前述した従来の検査方法によれば、検査する物体をエヤーシュータなどにより飛びださせている。この方法だと、内側の歪みの有無を検査する場合には適しているが、細かな傷や汚れなどを検査する場合には適さない。なぜならば、細かな検査を行う場合、ある程度の静止時間がないと検査対象部位の像が詳細に撮影ないためである。
【０００５】
本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、枠状物体の内側表面に対して高精度の識別能力を備えた検査装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の基本的な課題は、カメラで撮影した検査する枠状物体の内側表面について、コンピュータによる画像の解析によって疵や汚れあるいは微小な窪みの有無を検査することである。このとき、最も問題となることは、内側表面の撮影である。そのために本発明の第１の課題解決手段は、反射体に当該物体を設置し、内側表面の像を反射させて撮影手段により撮影するものである。この反射体は上記内側表面の内側に配置され、枠状の傾斜した反射面を有しておればよく、加えてその平面形状は、検査対象物体の枠形状と対応した相似形にすることが有利である。なお、検査対象となる枠状物体の内側表面の枠形状は、円状の枠形状のみならず三角や四角などの多角形の枠形状であってもよい。
【０００７】
第２の課題解決手段は、撮影に必要な光源として、撮影手段の光軸を取り囲む枠状光源を用いることである。なお、この枠状光源とは、円環状のみならず三角や四角などの多角形枠状の光源を含むものである。また、この枠状光源の平面形状は検査をする対象物体の枠形状と対応した相似形とすることが有利である。
【発明の効果】
【０００８】
上記第１の課題解決手段による作用効果は次の通りである。すなわち、検査する枠状物体の内側開口内に反射体の上記枠状の傾斜反射面を設置することで、内側表面の像を当該傾斜反射面により反射させて撮影することができる。また検査する物体を固定して撮影することができるため、露光時間を任意に調整することが可能である。
【０００９】
第２の課題解決手段では、枠状光源により検査する物体の内側全体に光を照射することができる。また、この光源と検査する物体の距離を適切にすることにより、疵や汚れあるいは微小な窪みが強調されて撮影できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る枠状物体の内側表面の検査装置の模式的構成図である。
【図２】異なる形状の反射体を備えた検査装置の模式的構成図である。
【図３】検査対象物の枠形状が円環状である場合の撮影画像の模式図である。
【図４】検査対象物の枠形状が四角枠状である場合の撮影画像の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１乃至図４を参照して本発明の実施の形態について説明する。検査対象物がが円環状である実施例１を図１乃至図３に示し、検査対象物が四角枠状である実施例２を図４に示す。
【００１２】
［実施例１］
図１は本発明に係る実施例１の検査装置の概略構成を示す概略断面図である。本実施例は、撮像部であるカメラ１と、光源２と、反射体３とを有する。カメラ１と光源２は反射体３の一方側（図示上方）に配置される。反射体３はカメラ１及び光源２の側に斜めに向いた傾斜反射面３ａを備えている。この傾斜反射面３ａは枠状に構成され、図示例では錘体の側面の一部表面と同等の面で構成されている。図示例の場合、枠状物体である検査対象物４が円環状若しくは円筒状に構成されているので、これに対応した相似形の環状（円錐の側面の一部表面状）の傾斜反射面となっている。
【００１３】
検査時において、検査対象物４は、その内側開口内に反射体３の上部が配置される態様で設置される。図示例では反射体３の円錐状の外周側面の途中に検査対象物４の内側開口縁が係止された状態で支持され、これによって内側表面４ａの内側に枠状の傾斜反射面３ａが対向配置される。
【００１４】
カメラ１と光源２は共に反射体３に対して傾斜反射面３ａが斜めに向いた側（図示上側）に配置されるが、反射体３から見て異なる方位に配置されている。図示例の場合、撮影手段であるカメラ１は反射体３の軸線（傾斜反射面３ａの軸線ともなっている。）上に配置され、当該軸線はその光軸と一致している。また、その撮影範囲は少なくとも傾斜反射面３ａ全体を含み、図示例では検査対象物４の内側開口の開口範囲全体を少なくとも含むように構成される。また、光源２は上記軸線から外れた位置に配置されている。光源２は図示例では上記軸線を中心とする円環状の環状光源となっている。ただし、光源２は特に限定されず、点状光源でも線状光源であってもよい。ただし、上記傾斜反射面３ａに対応した相似形の枠形状とされた枠状光源であることが好ましい。
【００１５】
本実施例では、反射体３は少なくとも上部が円錐台形状となっている。このように上部が錐台状に構成されることで、カメラ１を反射体３及び検査対象物４に接近させて配置することができる。
【００１６】
カメラ１はCCDカメラで構成され、反射体３の傾斜反射面３ａに映る検査対象物４の内側表面４ａに焦点が合わせられている。また、カメラ１は環状光源２の内側開口を通して検査対象物４を撮影する。環状光源２は検査対象物４の内側表面４ａの平面形状に依存し、概ね検査対象物４の内側表面４ａの平面形状と相似形の（対応した）枠形状を備えていることが好ましい。すなわち、検査対象物４の内側表面４ａが円環状若しくは円筒面状であれば円環状（環状光源）とされ、検査対象物４の内側表面４ａが角枠状若しくは角筒状であれば角枠状の光源とされる。また、光源２は内部に高輝度のLEDを複数配列させることで環状の光源としている。
【００１７】
図２には別の反射体３を用いた様子を示している。この反射体３の上記傾斜反射面３ａの設けられた上部は図１に示すものと同様であるが、下部には、検査対象物４を支持する支持領域３ｂが設けられている。この支持領域３ｂは傾斜反射面３ａの下端から周囲に水平に広がるように張り出した部分の表面である。図示例では当該表面は底面と平行な面となっている。
【００１８】
この錐台型の反射体３にはいくつかの特徴がある。まず、反射体３の底面は少なくとも検査対象物４の内側開口より大きいことが好ましい。これは検査対象物４を反射体３上に安定に設置するためである。次に、検査対象物４を設置したときに内側表面４ａが映らない範囲の錐形状の上部を錐の底面と並行に切断することにより錐台の形を呈している。これによりカメラ１および環状光源２を、検査対象物４に近づけることができる。最後に反射体３の底面と側面（傾斜反射面３ａ）のなす角度θは、光源２で検査対象物の内側を効率よく照らすことが可能となるように、３０度から６０度の範囲内とすることが好ましい。
【００１９】
検査対象物４を高さの低い筒形状と考えたとき、その軸線と内側開口の内面である内側表面４ａは平行であることが好ましい。内側表面４ａが当該軸線と平行でない場合には、内側表面４ａが反射体３の軸線周りに対称な傾斜角を有する姿勢で検査対象物４を設置することが望ましい。
【００２０】
５は撮影した画像に基づき疵や汚れあるいは微小な窪みがないか解析するための画像処理装置である。この装置は電子回路で構成することもできるが、例えばコンピュータで画像処理プログラムを動作させることで構成することも可能である。この装置は、カメラ１による撮影画像について、好ましくはディジタル処理により画像解析を行う。例えば、当該撮影画像に対してコントラスト調整、輝度調整などを必要に応じて行い、撮影画像中の内側表面４ａに対応する画像部分を抽出する。また、当該画像部分から、疵や汚れ等の付着物に対応する箇所を検出し、当該箇所の面積や数を求めることで、検査対象物４の内側表面４ａの評価指標を導出する。そして、この評価指標に基づいて良否の判定を行い、当該判定の結果は欠品と良品を仕分けるための選別機構６に制御信号として出力される。この選別機構６は公知のマニプレータや搬送装置などで構成でき、検査対象物４を例えば上記の欠品と良品に分けて所定の格納場所に格納する。
【００２１】
φはカメラ１の光学中心軸（光軸）であり、図示例では反射体３の軸線と一致している。ＢＭ１は環状光源２から照射された光の光路の例を示している。光源２から照射された光ＢＭ１は、反射体３の傾斜反射面３ａで反射され、検査対象物４の内側表面４ａで反射された後、再び傾斜反射面３ａで反射される。内側表面４ａでの反射で最も強い光度を示す正反射光の方向は光源２へ向かう（戻る）ものであるが、正反射光でない光の一部はカメラ１に到達する。この正反射光でない光により、検査対象物４の内側表面４ａに疵や汚れあるいは微小な窪みがある場合には、それらのない箇所と比べて輝度に違いが現れる。このようにしてカメラ１から検査対象物４の内側を撮影することができる。特に、図１及び図２に示す構成では、内側表面４ａから見たカメラ１と光源２の方位が相互に異なることから、内側表面４ａの正反射光以外の散乱光の一部が撮影されることで、内側表面４ａの疵や汚れ等の付着物を高いコントラストで検出することができる。
【００２２】
また、カメラ１の光軸は枠状（図示例では環状）光源２の軸線とも一致している。このようにすることで、枠状（図示例では環状）の傾斜反射面３ａ及び内側表面４ａを均等に照明することができるため、内側表面４ａの全体を全周にわたり均等な感度で検査することができる。
【００２３】
図３は検査対象物４の枠形状が円環状である場合の撮影画像の例を示す図である。ここで３ｃの領域は、反射体３の傾斜反射面３ａであり、ここに検査対象物４の内側表面４ａが反射によって映し出されている。また、３ｄは錐台型の反射体３の上面であり、傾斜反射面によって構成される円錐形状を頂点からの垂線と直交する平面で切断した時の切断面に相当する。また、検査対象物４の内側表面４ａにある疵をＡ，汚れをＢ，微小な窪みをＣとして表している。このように検査対象物４の内側表面４ａが反射体３の側面である環状の傾斜反射面３ａにすべて映し出される。
【００２４】
［実施例２］
図４は検査対象物４が四角の枠状である場合における撮影画像の例を示す図である。ここで３ｃの領域が四角錐形の側面の一部表面で構成される反射体３の傾斜反射面３ａであり、ここに角枠状の検査対象物４の内側表面４ａが反射によって映し出されている。また、３ｄは反射体３の上面であり、傾斜反射面によって構成される角錐形状を頂点からの垂線と直交する平面で切断した時の切断面に相当する。ここでも、検査対象物４の内側表面にある疵をＡ，汚れをＢ，微小な窪みをＣとして表している。このように、検査対象物４の内側表面が反射体３の側面である角枠状の傾斜反射面にすべて映し出される。
【００２５】
尚、本発明の検査装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００２６】
１      カメラ
２      （環状）光源
３      （錐台型）反射体
４      枠状物体（検査対象物）
５      画像処理装置
６      選別機構
φ      光学中心軸（光軸）
θ      （錐台型）反射体の底面と側面のなす角度
ＢＭ１  （環状）光源２から照射された光路の例
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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