(57)【要約】【課題】従来の技術では、円筒状物体内部及び両端開口型円錐ミラーによる反射光が円筒状物体内で乱反射して撮像装置へ入ることになるため、円筒状物体内部の底面に配置された部品形状を正確に検出することが難しい。【解決手段】  円筒状のスコープ（１０５）と、スコープの外周に固定された発光部品（１０３）と、スコープに接続され、円筒状の検査体の内部に形成された検査対象物を撮影する撮像装置（１０４）とを備える部品検査装置（１００）を提供する。【選択図】図１
2014055845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のスコープと、
前記スコープの外周に固定された発光部品と、
前記スコープに接続され、円筒状の検査体の内部に形成された検査対象物を撮影する撮像装置とを備える部品検査装置。
【請求項２】
前記発光部品を複数備え、
前記発光部品を順次発光させ、前記撮像装置により前記検査対象物の画像データを順次取得する、請求項１に記載の部品検査装置。
【請求項３】
前記発光部品は、その先端が前記スコープの先端と同一平面上に位置するように、前記スコープの外周に固定され、
前記検査対象物は前記検査体の内底面に円筒又は円柱状に形成されており、
前記スコープ及び発光部品は、前記スコープ及び発光部品の先端が前記検査体の内底面から所定の距離だけ離隔するように、前記検査体内部に挿入され、
前記所定の距離は、前記スコープの画角、前記発光部品の数、半径及び照射角、前記検査対象物の高さ及び半径、並びに、前記検査体の内底面における前記検査対象物の側面から前記検査体の内側面までの距離に応じて決定される、請求項１又は２に記載の部品検査装置。
【請求項４】
前記所定の距離をＸ、前記スコープの画角を２θ、前記発光部品の数、半径及び照射角をそれぞれｎ、ｃ及び２α、前記検査対象物の高さ及び半径をそれぞれＺ及びａ、並びに、前記検査体の内底面における前記検査対象物の側面から前記検査体の内側面までの距離をＹとすると、式１：
【数１】
2014055845.tif 000005
【数２】
2014055845.tif 000006
を満たす、請求項３に記載の部品検査装置。
【請求項５】
前記発光部品は、光ファイバであり、
前記光ファイバに光を導光する照明装置をさらに備える、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の部品検査装置。
【請求項６】
円筒状のスコープと、前記スコープの外周に固定された発光部品と、前記スコープに接続され、円筒状の検査体の内部に形成された検査対象物を撮影する撮像装置とを備える部品検査装置を準備するステップと、
前記検査対象物を検査するステップとを具備する部品検査方法。
【請求項７】
前記部品検査装置は、前記発光部品を複数備え、
前記検査するステップは、
前記スコープ及び発光部品の先端が前記検査体の内底面から所定の距離だけ離隔するように、前記スコープ及び発光部品を前記検査体内部に挿入するステップと、
前記発光部品を順次発光させ、前記撮像装置により前記検査対象物の画像データを順次取得するステップとを含む、請求項６に記載の部品検査方法。
【請求項８】
前記発光部品は、その先端が前記スコープの先端と同一面内で揃うように、前記スコープの外周に等間隔で固定され、
前記検査対象物は前記検査体の内底面に円筒又は円柱状に形成されており、
前記所定の距離は、前記スコープの画角、前記発光部品の数、半径及び照射角、前記検査対象物の高さ及び半径、並びに、前記検査体の内底面における前記検査対象物の側面から前記検査体の内側面までの距離に応じて決定される、請求項７に記載の部品検査方法。
【請求項９】
前記所定の距離をＸ、前記スコープの画角を２θ、前記発光部品の数、半径及び照射角をそれぞれｎ、ｃ及び２α、前記検査対象物の高さ及び半径をそれぞれＺ及びａ、並びに、前記検査体の内底面における前記検査対象物の側面から前記検査体の内側面までの距離をＹとすると、式１：
【数３】
2014055845.tif 000007
【数４】
2014055845.tif 000008
を満たす、請求項８に記載の部品検査方法。
【請求項１０】
前記発光部品は、光ファイバであり、
前記部品検査装置が、前記光ファイバに光を導光する照明装置をさらに備える、請求項６乃至９のいずれか１項に記載の部品検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品検査装置及び部品検査方法に関する。特に、本発明は、円筒状検査体内部の底面にある部品を撮影し、その画像から部品を検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、円筒状物体に上端及び下端が開口している両端開口型円錐ミラーを挿入し、円筒状物体の内外側面と内底面とを同時に撮像する検査技術を開示する。特許文献１の技術では、照明装置からの照明光が、両端開口型円錐ミラーの内部を通じて円筒状物体の内底面に照射される。そして、円筒状物体の内底面で反射された光が、両端開口型円錐ミラーの内部を通じて、撮像装置へ入射することで、円筒状物体の内部の画像を取得する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０７４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、照明装置からの照明光が両端開口型円錐ミラーの内部を通じて円筒状物体の内底面に照射されるため、円筒状物体内部及び両端開口型円錐ミラーによる反射光が円筒状物体内で乱反射して撮像装置へ入る。このため、特許文献１の技術では、円筒状物体内部の底面に配置された部品形状を正確に検出することが難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様は、円筒状のスコープと、スコープの外周に固定された発光部品と、スコープに接続され、円筒状の検査体の内部に形成された検査対象物を撮影する撮像装置とを備える、部品検査装置である。
【０００６】
本発明の第２の態様は、円筒状のスコープと、スコープの外周に固定された発光部品と、スコープに接続され、円筒状の検査体の内部に形成された検査対象物を撮影する撮像装置とを備える部品検査装置を準備するステップと、検査対象物を検査するステップとを備える部品検査方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る部品検査装置及び部品検査方法では、検査体内部の検査対象物の上面の縁を確実に認識できる。そのため、組み付け部品の欠けや歪み等の欠陥の正確な検査が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る部品検査装置を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る治具の一例を示す模式図である。
【図３】検査体にスコープが挿入され、検査対象物を検査する状態にある部品検査装置を示す模式図である。
【図４】図３における検査体等を一点鎖線Ａ１−Ａ２を含む鉛直平面で破断した断面図である。
【図５】図４の断面図において、スコープ及び光ファイバの検査体の内底面からの距離を変えた場合の、光ファイバから照射された光の反射の違いを示す模式図である。
【図６】、図４の断面図において、スコープ及び光ファイバの検査体の内底面からの距離を変えた場合の、スコープの撮影範囲を示す模式図である。
【図７】図３における検査対象物等を一点鎖線Ａ３−Ａ４を含む水平面で破断した断面図である。
【図８】検査対象物の上面の縁の画像データを合成する概念図である。
【図９】欠けや歪みを有する検査対象物の上面の縁に関する合成画像データと制御装置に予め記憶されている当該縁に関する基準データを示す模式図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る部品検査装置による検査対象物の検査制御フローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る部品検査システムを示す模式図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る部品検査装置を示す模式図である。
【図１３】図４と同様に、スコープ、発光部品、検査体等を鉛直平面で破断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための例示的な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態で説明する寸法、材料、形状、構成要素の相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構造又は様々な条件に応じて変更できる。また、特別な記載がない限り、本発明の範囲は、以下に説明される実施形態で具体的に記載された形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。
【００１０】
[第１実施形態]
図１は、本発明の第１実施形態に係る部品検査装置１００を示す模式図である。部品検査装置１００は、制御装置１０１、照明装置１０２、ｎ本の光ファイバ１０３（ｎは１以上の整数）、撮像装置１０４、スコープ１０５、治具１０６、及び出力装置１０７を備える。
【００１１】
本実施形態に係る部品検査装置１００は、検査体１０８の内部に形成された検査対象物１０９の上面の縁（輪郭）の欠けや歪み等の欠陥の存在を画像処理により検査することができる。
【００１２】
制御装置１０１は、ＣＰＵやメモリを含むコンピュータであり、照明装置１０２、撮像装置１０４、スコープ１０５及び出力装置１０７に接続される。制御装置１０１は、オペレータ又はプログラムの命令に応じて、照明装置１０２、撮像装置１０４及びスコープ１０５を制御することにより、検査体１０８の内部画像を撮影し、撮影された内部画像を処理して出力装置１０７へ提供する。
【００１３】
照明装置１０２は、光ファイバ１０３に接続され、ＬＥＤ照明、蛍光灯又は電球等の発光源を含む。照明装置１０２は、制御装置１０１からの制御信号に応じて、光ファイバ１０３を介して所定の場所（検査するべき部位）に光を提供する。なお、本実施形態に係る光ファイバ１０３は、照明装置１０２からの光を所定の位置まで導光するラインであればよく、光ファイバに限定されるものではない。また、光ファイバ１０３は、その先端から照明装置１０２からの光を放出するため、発光部品であるともいえる。
【００１４】
撮像装置１０４は、制御装置１０１からの制御信号に応じて、スコープ１０５を介して検査すべき対象物を撮影し、当該対象物の画像データを制御装置１０１へ提供するデジタルカメラである。
【００１５】
スコープ１０５は、直線状に延在する円筒形状を有し、その内部にはレンズ等が設けられている。スコープ１０５の一方の先端１０５ｓに入射した光は、他方の先端に接続された撮像装置１０４へ導光される。また、スコープ１０５の外側面には、スコープ１０５の先端１０５ｓと光ファイバ１０３の先端１０３ｓが同一平面上に位置するように、治具１０６により光ファイバ１０３が固定される。
【００１６】
出力装置１０７は、ディスプレイ、プリンタ等を備えたコンピュータシステムによって構成されている。この出力装置１０７は、制御装置１０１から提供されたデータを画面に表示し、印刷し、他のデバイスへの応用のためにそのデータを所定のデータに変更し、又はオペレータの必要に応じたその他の機能を有する。
【００１７】
検査体１０８は、上面が開口した円筒形状を有し、所定の用途に使用される部品である。検査体１０８の内底面（即ち、内部の底面）には、検査されるべき部品である検査対象物１０９が形成されている。例えば、検査体１０８は車両用エンジンのシリンダ、油圧シリンダ等であり、検査対象物１０９はシリンダの内底面に設けられた突起部等である。
【００１８】
検査対象物１０９は、半径ａ、高さＺを有する円柱又は円筒形状を有し、検査対象物１０９の中心軸は検査体１０８の中心軸と一致している。また、検査対象物１０９の底面は検査体１０８の内底面に固定され、検査対象物１０９の上面は検査体１０８の開口に向けられている。
【００１９】
検査体１０８及び検査対象物１０９の形状、寸法、材質等は、オペレータによる設計事項であり、これらに関する情報は、予め制御装置１０１に記憶させておくことができる。本実施形態に係る部品検査装置１００は、後述するように、検査体１０８及び検査対象物１０９の寸法等に応じて、検査体１０８及び検査対象物１０９に対する光ファイバ１０３及びスコープ１０５の位置を予め決定しておくことができる。
【００２０】
図２は、本実施形態に係る治具１０６の一例を示す模式図である。治具１０６は、環状形状を有する。治具１０６の中心には、スコープ１０５を通過させ、スコープ１０５に固定するためのスコープ固定孔１０６ａが形成されている。スコープ固定孔１０６ａの外周には、ｎ個の光ファイバ固定孔１０６ａが設けられている。これらの光ファイバ固定孔１０６ａは、光ファイバ１０３を通過させ、光ファイバ１０３を固定するために用いられる。スコープ固定孔１０６ａの直径は、スコープ１０５の外径に概ね一致し、光ファイバ固定孔１０６ｂの直径は、光ファイバ１０３の外径に概ね一致する。
【００２１】
本実施形態に係る部品検査装置１００においては、検査対象物１０９の中心軸とスコープ１０５の中心軸とを一致させて検査体１０８の内部にスコープ１０５及び光ファイバ１０３が挿入される。また、図４等に示されるように、検査対象物１０９を検査するときに光ファイバ１０３の中心軸が検査対象物１０９の上面の縁の真上に位置するように（当該中心軸が当該縁に沿うように）、光ファイバ１０３は、治具１０６により固定されている。
【００２２】
図３は、検査体１０８にスコープ１０５が挿入され、検査対象物１０９を検査する状態にある場合の部品検査装置１００を示す模式図である。図３に示されるように、スコープ１０５及び光ファイバ１０３は、検査時において、検査体１０８及び検査対象物１０９に対して所定の位置に配置されるように、検査体１０８に挿入される。
【００２３】
図４は、図３におけるスコープ１０５、光ファイバ１０３、検査体１０８等を、一点鎖線Ａ１−Ａ２を含む鉛直平面で破断した断面図である。なお、以後の図において、説明を簡単にするために、治具１０６を省略する。
【００２４】
スコープ１０５の先端１０５ｓ及び光ファイバ１０３の先端１０３ｓが検査体１０８の内底面から距離Ｘだけ離隔するように、スコープ１０５及び光ファイバ１０３は、検査体１０８の内部に挿入され、配置される。
【００２５】
スコープ１０５の中心軸１０５ｃと検査対象物１０９の中心軸１０９ｃは一致し、光ファイバ１０３の中心軸１０３ｃは、検査対象物１０９の上面の縁の真上に位置する。後述するように、スコープ１０５の中心軸１０５ｃは検査対象物１０９の中心軸１０９ｃに概ね一致することが望ましいが、光ファイバ１０３の中心軸１０３ｃは検査対象物１０９の上面の縁の真上に必ずしも位置する必要はない。本発明の目的を逸脱しない範囲において、位置の誤差は許容され得る。
【００２６】
ここで、スコープ１０５の半径及び画角をそれぞれｄ及び２θ、光ファイバ１０３の半径及び照射角をそれぞれｃ及び２α、並びに検査対象物１０９の半径及び高さをそれぞれａ及びＺで表す。また、検査対象物１０９の側面からスコープ１０５の撮影範囲外周までの距離をｂ、及び検査対象物１０９の側面から検査体１０８の内側面までの距離をＹで表す。図４から理解されるように、ｄ≦ａ−ｃであり、Ｘtanθ＝ａ＋ｂの関係がある。これらの値は、オペレータにより予め決定しておくことができ、かつ、制御装置１０１等に予め記憶させておくことができる既知のパラメータである。
【００２７】
光ファイバ１０３から検査対象物１０９の上面に向けて光が照射されると、検査対象物１０９の上面の縁部分へ照射される光は乱反射する。そのため、当該縁部分で乱反射した光ＤＲは、スコープ１０５へほとんど入射しない。一方、光ファイバ１０３から検査対象物１０９の上面の他の部分へ照射された光は正反射し、その正反射した光ＭＲ１はスコープ１０５へ入射する。そのため、撮像装置１０４は、コントラストの高い画像を撮影でき、検査対象物１０９の上面の形状を正確に認識することが可能となる。
【００２８】
画像のコントラストを高くし、検査対象物１０９の上面の形状を正確に認識するためには、光ファイバ１０３から照射された光が検査対象物１０９以外の部分から正反射され、その正反射された光ＭＲ２がスコープ１０５に入射するのを回避する必要がある。なぜなら、検査対象物１０９以外の反射光は、検査対象物１０９の画像のコントラストを低下させ、検査対象物１０９の上面の画像にノイズとして混入する可能性があるからである。
【００２９】
図４に示されるように、光ファイバ１０３から照射された光が検査体１０８の内底面で一次反射すると、この反射光ＭＲ２はスコープ１０５の外側面へ向かい、スコープ１０５に入射しない。すなわち、検査体１０８の内底面での一次反射光が撮影画像に与える影響は少ない。
【００３０】
しかしながら、光ファイバ１０３から照射された光が検査体１０８の内側面で一次反射すると、その反射光が、さらに検査体１０８の内底面で二次反射し、この二次反射光がスコープ１０５へ入射する可能性がある。画像のコントラストを高くし、検査対象物１０９の上面の形状を正確に認識するためには、光ファイバ１０３から検査体１０８の内側面へ直接に照射される光を減らすことが望ましい。
【００３１】
本実施形態においては、以下に示すように、スコープ１０５の高さ、すなわち、スコープ１０５から検査体１０８の内底面までの距離Ｘを最適に設定することにより、２次反射光がスコープ１０５に入射することを回避している。
【００３２】
図５は、図４の断面図において、スコープ１０５及び光ファイバ１０３の検査体１０８の内底面からの距離Ｘを変えた場合における反射光の光路変化を示す模式図である。光ファイバ１０３の照射角（２α）が一定の場合、光ファイバ１０３から照射された光が検査体１０８の内側面に直接あたるか否かは、光ファイバ１０３の先端１０３ｓの検査体１０８の内底面からの距離Ｘに依存する。
【００３３】
スコープ１０５の先端１０５ｓ及び光ファイバ１０３の先端１０３ｓが検査体１０８の内底面から距離Ｘ１だけ離隔して配置されたと仮定する。この場合、光ファイバ１０３の先端１０３ｓの端（検査体１０８の内側面に最も近い部分）から照射された光（点線Ｌ１）は、検査体１０８の内底面で一次反射し、検査体１０８の内側面で二次反射した後、スコープ１０５の外側面に向かう。よって、この場合、検査体１０８の内底面及び内側面から、スコープ１０５に入射する二次反射光は比較的少ない。
【００３４】
次に、スコープ１０５の先端１０５ｓ及び光ファイバ１０３の先端１０３ｓが検査体１０８の内底面から距離Ｘ２（Ｘ２＞Ｘ１）だけ離隔して配置されたと仮定する。この場合、光ファイバ１０３の先端１０３ｓの端（その最も検査体１０８の内側面に近い部分）から照射された光（一点鎖線Ｌ２）は、検査体１０８の内底面の角で乱反射する。よって、この場合も、検査体１０８の内側面及び内底面から一次反射し、スコープ１０５に入射する二次反射光は比較的少ない。
【００３５】
一方、スコープ１０５の先端１０５ｓ及び光ファイバ１０３の先端１０３ｓが検査体１０８の内底面から距離Ｘ３（Ｘ３＞Ｘ２）だけ離隔して配置されたと仮定する。この場合、光ファイバ１０３の先端１０３ｓの端（その最も検査体１０８の内側面に近い部分）から照射された光（直線Ｌ３）は、検査体１０８の内側面で一次反射し、検査体１０８の内底面でさらに二次反射した後、スコープ１０５に入射する。このように、光ファイバ１０３から照射された光が検査体１０８の内側面で一次反射する場合には、検査体１０８の内側面及び内底面から、スコープ１０５に入射する二次反射光が多くなってしまう。
【００３６】
従って、検査体１０８の内底面及び内側面で正反射してスコープ１０５に入射する光量を低減するために、スコープ１０５の先端１０５ｓ及び光ファイバ１０３の先端１０３ｓを、検査体１０８の内底面から距離Ｘ２以下に離隔して配置するのが望ましい。
【００３７】
なお、光ファイバ１０３が複数本ある場合においても、同様に上述の構成を採用することができる。
【００３８】
図６は、図４の断面図において、スコープ１０５及び光ファイバ１０３の検査体１０８の内底面からの距離Ｘを変えた場合の、スコープ１０５の撮影範囲を示す模式図である。スコープ１０５の画角（２θ）が一定の場合、スコープ１０５の撮影範囲（スコープ１０５が光を取得できる範囲）は、スコープ１０５の先端１０５ｓの検査体１０８の内底面からの距離Ｘに依存する。
【００３９】
スコープ１０５の先端１０５ｓ及び光ファイバ１０３の先端１０３ｓが検査体１０８の内底面から距離Ｘ４だけ離隔して配置される場合、スコープ１０５の中心軸１０５ｃにおける撮影範囲（撮影範囲の外周である点線ＩＡ４で囲まれる範囲）は、検査対象物１０９の上面の一部のみである。この場合、スコープ１０５（及び撮像装置１０４）は、検査すべき当該上面の縁を撮影することができない。
【００４０】
スコープ１０５の先端１０５ｓ及び光ファイバ１０３の先端１０３ｓが検査体１０８の内底面から距離Ｘ５だけ離隔して配置される場合、スコープ１０５の中心軸１０５ｃにおける撮影範囲（撮影範囲の外周である一点鎖線ＩＡ５で囲まれる範囲）は、検査対象物１０９の上面の縁を含む。また、当該撮影範囲の外周（一点鎖線ＩＡ５）は、検査体１０８の内底面において検査対象物１０９の側面から距離ｂ２だけ離隔している。この場合、スコープ１０５は、検査すべき当該上面の縁を撮影することができる。
【００４１】
スコープ１０５の先端１０５ｓ及び光ファイバ１０３の先端１０３ｓが検査体１０８の内底面から距離Ｘ６だけ離隔して配置される場合、スコープ１０５の中心軸１０５ｃにおける撮影範囲（撮影範囲の外周である直線ＩＡ６で囲まれる範囲）は、十分に、検査対象物１０９の上面の縁を含む。また、当該撮影範囲の外周（直線ＩＡ６）は、スコープ１０５の中心軸１０５ｃに平行な方向において検査対象物１０９の上面の縁から距離ｈ（ｈ≧０、好ましくはｈ≧Ｚ）だけ離隔し、そして検査体１０８の内底面において検査対象物１０９の側面から距離ｂ３だけ離隔している。この場合、スコープ１０５は、検査すべき当該上面の縁を十分に撮影することができる。
【００４２】
従って、スコープ１０５が検査すべき検査体１０８の上面の縁を撮影するために、スコープ１０５の先端１０５ｓ及び光ファイバ１０３の先端１０３ｓを、検査体１０８の内底面から距離Ｘ５以上に離隔して配置する必要がある。
【００４３】
以上より、検査対象物１０９の上面の縁を正確に検査するためには、スコープ１０５の先端１０５ｓ及び光ファイバ１０３の先端１０３ｓを、検査体１０８の内底面から距離Ｘ５以上に離隔して配置する必要がある。さらに、コントラストを明確にし検査対象物１０９の上面の形状の認識を正確にするために、検査体１０８の内底面から距離Ｘ２以下に離隔して配置することが望ましい。以下、この事を数式で表現する。
【００４４】
スコープ１０５の撮影範囲に関して、図４〜図６から、Ｘtanθ＝ａ＋ｂ、及び、ｂ＝（ｈ＋Ｚ）tanθであるため、ｈ＝Ｘ−Ｚ−（ａ／tanθ）であることが確認できる。検査対象物１０９の上面の縁がスコープ１０５の撮影範囲に含まれるためにはｈ≧０でなければならないので、Ｘ−Ｚ−（ａ／tanθ）≧０、即ち、Ｘ≧Ｚ＋（ａ／tanθ）を満たすように、スコープ１０５の先端１０５ｓ及び光ファイバ１０３の先端１０３ｓが検査体１０８の内底面から距離Ｘだけ離隔して配置される必要がある。
【００４５】
光ファイバ１０３の照射範囲に関して、光ファイバ１０３の先端１０３ｓの端（検査体１０８の内側面に最も近い部分）から照射される光が検査体１０８の内側面で一次反射するのを避けるために、図５において、Ｘtanα≦（Ｙ−ｃ）、つまり、Ｘ≦（Ｙ−ｃ）／tanαとするのが望ましい。ここで、Ｙは、検査体１０８の内底面における、検査対象物１０９の側面から検査体１０８の内側面までの距離である。
【００４６】
以上より、スコープ１０５の先端１０５ｓ及び光ファイバ１０３の先端１０３ｓは、数式１：
【数１】
2014055845.tif 000003
を満たすように、検査体１０８の内底面から距離Ｘだけ離隔して配置されることが望ましい。
【００４７】
次に、検査対象物１０９の上面の縁を正確に検査するために、光ファイバ１０３が照射する光が、検査対象物１０９の上面の縁全てを照らすことが必要である。なお、本実施形態では、検査対象物１０９の上面の縁の全てを検査する対象としているため、当該縁の全てを光ファイバ１０３で照らす必要があるが、当該縁の一部のみを検査する場合には当該縁の全てを照らす必要は無く、当該一部のみを照らすことができればよい。
【００４８】
図７は、図３に示された検査対象物１０９を、一点鎖線Ａ３−Ａ４を含む水平面で破断した断面図である。本実施形態では、ｎ本の光ファイバ１０３の各々は、その中心軸１０３ｃが検査対象物１０９の上面の縁に沿って等間隔に位置するよう、配置されている。また、この図において、それぞれの光ファイバ１０３の照射範囲ＬＲを鎖線で示す。
【００４９】
図７において、それぞれの光ファイバ１０３による検査対象物１０９の上面における照射範囲１０３ＬＲの半径は、概ねａsinφである。ここで、φは、１つの照射範囲１０３ＬＲ内に含まれる、検査対象物１０９の上面の縁の円周角の１／２に相当する。また、図５に示されるように、照射範囲１０３ＬＲの半径は｛ｃ＋（Ｘ−Ｚ）tanα｝で表される。よって、ａsinφ＝｛ｃ＋（Ｘ−Ｚ）tanα｝であり、φ＝sin-1｛［ｃ＋（Ｘ−Ｚ）tanα］／ａ｝である。
【００５０】
そして、正確に検査対象物１０９の上面の縁全てを検査するためには、それぞれの照射範囲が少なくとも互いに接している必要がある。すなわち、少なくともφ＝２π／２ｎである必要がある。よって、検査対象物１０９の上面の縁全てを照らすためには、φが２π／２ｎ以上であればよい。
【００５１】
従って、ｎ本の光ファイバ１０３で検査対象物１０９の上面の縁全てを照らすための条件は、φ＝sin-1｛［ｃ＋（Ｘ−Ｚ）tanα］／ａ｝≧２π／２ｎであり、これをＸについて表すと、式２：
【数２】
2014055845.tif 000004
となる。
【００５２】
以上より、本実施形態において、検査対象物１０９の上面の縁を正確に検査するためには、式１及び式２を満たすように、スコープ１０５の先端１０５ｓ及び光ファイバ１０３の先端１０３ｓが検査体１０８の内底面から距離Ｘだけ離隔して配置されることが望ましい。
【００５３】
次に、検査対象物１０９の上面の縁の画像を取得するときに、照明装置１０２から複数の光ファイバ１０３全てに光を導光すると、隣接する光ファイバ１０３間で光の干渉が生じ、当該縁の一部でハレーションが起こる蓋然性が高まり、検査対象物１０９の上面の縁を検出するのが困難になることがある。
【００５４】
そのようなハレーションを生じさせないために、本実施形態に係る部品検査装置１００は、照明装置１０２によってｎ本の光ファイバ１０３の各々に光を順次導光し、撮像装置１０４によって検査対象物１０９の上面の縁の画像データを順次取得することが望ましい。そして、取得された当該縁のｎ個の画像データを制御装置１０１において合成することで、当該縁の１つの画像データを取得することができる。
【００５５】
図８は、検査対象物１０９の上面の縁の画像データを合成する概念図である。本実施形態においては、ｎ本の光ファイバ１０３の各々に順次光を導光させ、検査対象物１０９の上面の縁の部分画像を取得し、これらの部分画像を合成することができる。
【００５６】
すなわち、図８の符号８０１で示されるように、照明装置１０２が第１番目の光ファイバ１０３へ光を導光すると、第１番目の光ファイバ１０３による照射範囲１０３ＬＲ−１にある画像データ１０９Ｄ−１が撮像装置１０４により取得される。
【００５７】
なお、上述したように、光ファイバ１０３から照射され検査対象物１０９の上面の縁にあたる光は乱反射するため、この二次反射光はスコープ１０５に殆ど入射しない。一方、検査対象物１０９上面における一次反射光はスコープ１０５に入射する。このため、取得した画像データのコントラストは高く、この画像データを二値化することにより検査対象物１０９の縁を正確に認識することができる。
【００５８】
画像データ１０９Ｄ−１が取得された後、照明装置１０２は、第１番目の光ファイバ１０３への光の導光を止め、第２番目の光ファイバ１０３へ光を導光する。図８の符号８０２で示されるように、第２番目の光ファイバ１０３による照射範囲１０３ＬＲ−２にある画像データ１０９Ｄ−２が撮像装置１０４により取得される。
【００５９】
そして、同様の処理が、第３〜第ｎ番目の光ファイバ１０３に関しても行われ、検査対象物１０９の上面の縁の画像データ１０９Ｄ−３〜１０９Ｄ−ｎが取得される。
【００６０】
取得されたｎ個の画像データ１０９Ｄ−１〜１０９Ｄ−ｎは、制御装置１０１により合成され、合成画像データ１０９Ｄが生成される（符号８０５）。この合成画像データ１０９Ｄを基に、検査対象物１０９の上面の縁に欠けや歪み等の欠陥が無いかどうかを検査することができる。
【００６１】
図９は、欠けや歪みを有する検査対象物１０９の上面の縁に関する合成画像データ１０９Ｄと制御装置１０１に予め記憶されている当該縁に関する基準データ９００を示す模式図である。
【００６２】
制御装置１０１において、合成画像データ１０９Ｄは、仮想座標上に配置され、検査対象物１０９の上面の縁に関する既知の基準データ９００と比較される。検査対象物１０９の上面の縁に欠けや歪み等の欠陥がある場合には、合成画像データ１０９Ｄ上に、基準データ９００と異なるデータを有する座標９０１（欠けに対応）及び座標９０２（歪みに対応）が存在する。そのため、制御装置１０１は、当該上面の縁の欠陥の存在を認識することができる。
【００６３】
従って、本実施形態に係る部品検査装置１００は、検査対象物１０９の上面の縁の画像データを取得することで、当該上面の欠けや歪み等の欠陥の存在を検査することができる。
【００６４】
なお、上述の説明において、スコープ１０５の中心軸１０５ｃと検査対象物１０９の中心軸１０９ｃが一致し、光ファイバ１０３の中心軸１０３ｃが検査対象物１０９の上面の縁の真上に位置する構成を説明した。しかしながら、光ファイバ１０３により導光された光が検査対象物１０９の上面の縁に照射されれば、それぞれの中心軸１０３、１０５ｃ、１０９ｃの位置のずれが存在しても良い。例えば、スコープ１０５の中心軸１０５ｃと検査対象物１０９の中心軸１０９ｃが互いに距離Δだけずれていたとしても、上記式１及び式２において、ずれ量を考慮してａ＝ａ＋Δ、Ｙ＝Ｙ＋Δと表現することができる。
【００６５】
図１０は、本実施形態に係る部品検査装置１００による検査対象物１０９の検査制御フローチャートである。
【００６６】
検査プロセスを開始すると、オペレータ（又は不図示の自動搬送機械）は、部品検査装置１００を準備する。（Ｓ１００１）
【００６７】
オペレータ（又は不図示の自動搬送機械）は、検査体１０８を準備する。（Ｓ１００２）
【００６８】
検査体１０８は、円筒形状を有し、その内底面に円柱又は円筒状の検査対象物１０９が形成されている。部品検査装置１００の制御部１０１は、スコープ１０５を動かし、検査対象物１０９の中心軸と部品検査装置１００のスコープ１０５の中心軸とを概ね一致させる。（Ｓ１００３）
【００６９】
制御部１０１は、スコープ１０５等を動かし、検査体１０８の開口部から検査体１０８内部に、スコープ１０５及びその外周に固定されたｎ本の光ファイバ１０３を挿入する。（Ｓ１００４）
【００７０】
制御部１０１は、検査体１０８の内底面から所定の位置Ｘに、スコープ１０５の先端１０５ｓ及び光ファイバ１０３の先端１０３ｓを配置する。所定の位置Ｘは、前述のように、スコープ１０５、光ファイバ１０３、検査体１０８、及び検査対象物１０９の形状、寸法等に基づき好ましい範囲に適宜決定される。（Ｓ１００５）
【００７１】
制御部１０１は、部品検査装置１００の照明装置１０２を制御し、照明装置１０２は、ｎ本の光ファイバ１０３の各々に対して光を順次導光する。光ファイバ１０３の各々は、光を検査対象物１０９の上面の縁を照らすように順次照射し、それとともに、部品検査装置１００の撮像装置１０４は、当該上面の縁の（ｎ個の）画像データ１０９Ｄ−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）を順次取得する。（Ｓ１００６）
【００７２】
撮像装置１０４は、取得した画像データ１０９Ｄ−ｋを制御装置１０１へ提供する。制御装置１０１は、画像データ１０９Ｄ−ｋを合成し、合成画像データ１０９Ｄを生成する。（Ｓ１００７）
【００７３】
制御装置１０１は、合成画像データ１０９Ｄと基準データ９００を比較することで、当該上面の縁の欠けや歪み等の欠陥の存在を検査する（Ｓ１００８）。
【００７４】
他に検査すべき検査体１０８がある場合、検査プロセスはＳ１００２へ戻り（Ｓ１００９のＹｅｓ）、他に検査すべき検査体１０８が無い場合、検査プロセスは終了する（Ｓ１００９のＮｏ）。
【００７５】
本実施形態に係る部品検査装置１００は、検査体１０８内部の検査対象物１０９の上面の縁（輪郭）を確実に認識できるため、組み付け部品の欠けや歪み等の欠陥を検査できる。また、本実施形態に係る部品検査装置１００は、特許文献１の技術のように円筒状物体の内外側面に嵌合してミラーを挿入するものではなく、検査機構（スコープ１０５及び光ファイバ１０３）が検査体１０８の内側面と接触しないため、その面を傷つけることはない。
【００７６】
本実施形態に係る部品検査装置１００では、スコープ１０５の中心軸１０５ｃと検査対象物１０９の中心軸１０９ｃとを厳密に一致させる必要がなく、検査速度及び検査精度の向上、ひいては製造コストの低減が実現される。また、本実施形態に係る部品検査装置１００は、ｎ本の光ファイバ１０３の各々に光を順次導光し、照らされた当該上面の画像データを順次取得し、その後画像データを合成するため、ハレーションを防止することができる。
【００７７】
［第２実施形態］
図１１は、本発明の第２実施形態であって、第１実施形態に係る部品検査装置１００を含む部品検査システム１１００を示す模式図である。
【００７８】
本実施形態に係る部品検査システム１１００は、部品検査装置１００に加えて、システム用台座１１０１と、フレーム１１０２と、ボールネジ１１０３と、ホルダ１１０４と、撮像装置用台座１１０５と、モータ１１０６と、検査体用台座１１０７とを備える。
【００７９】
システム用台座１１０１の上にフレーム１１０２が固定されている。フレーム１１０２を通じてモータ１１０６に接続されたボールネジ１１０３が配置されている。ボールネジ１１０３にホルダ１１０４が嵌められている。ホルダ１１０４には、撮像装置用台座１１０５が固定されている。
【００８０】
モータ１１０６がボールネジ１１０３を回転させることにより、ホルダ１１０４が前後に移動する。それに伴い、ホルダ１１０４及び撮像装置用台座１１０５、並びに撮像装置１０４及びスコープ１０５が前後に移動する。このように、スコープ１０５及び光ファイバ１０３は、検査体１０８内部に挿入される。
【００８１】
例えば、本実施形態において、具体的には、８本の光ファイバ１０３が治具１０６により等間隔にスコープ１０５の外周に固定されている。スコープ１０５の半径ｄは３ｍｍで、その画角２θは１００度である。光ファイバ１０３の半径ｃは１ｍｍで、その照射角２αは３５度である。検査対象物１０９の半径ａは５ｍｍで、その高さＺは１０ｍｍである。また、検査体１０８の内底面における検査対象物１０９の側面から検査体１０８の内側面までの距離Ｙは１２ｍｍである。
【００８２】
この場合において、スコープ１０５及び光ファイバ１０３を検査体１０８の内底面からＸ（ｍｍ）の距離まで挿入すると、Ｘは式１及び式２を満たすようにするのが望ましい。すなわち、式１から、１４．２０≦Ｘ≦３４．８９であり、式２から、Ｘ≧１２．９０であるのが望ましい。
【００８３】
よって、本実施形態に係る部品検査システム１０００において、スコープ１０５及び光ファイバ１０３を、検査体１０８の内底面から１４．２０≦Ｘ≦３４．８９（ｍｍ）の範囲に挿入することで、検査対象物１０９の上面の縁の欠けや歪み等の欠陥を正確に検査できる。
【００８４】
［第３実施形態］
図１２は、本発明の第３実施形態に係る部品検査装置１２００を示す模式図である。部品検査装置１２００は、第１実施形態に係る部品検査装置１００と略同一であるが、照明装置１０２及び光ファイバ１０３の代わりに、発光部品用電源１２０１、導電線１２０２及び発光部品１２０３を備える点で異なる。そのため、第１及び第２実施形態と重複する説明は適宜省略する。
【００８５】
部品検査装置１２００は、制御装置１０１、発光部品用電源１２０１、導電線１２０２、ｎ個の発光部品１２０３、撮像装置１０４、スコープ１０５、及び出力装置１０７を備える。ここで、ｎは１以上の整数である。制御装置１０１、撮像装置１０４、スコープ１０５、及び出力装置１０７は、第１及び第２実施形態に係るものと同じである。
【００８６】
発光部品用電源１２０１は、導電線１２０２を介して、発光部品１２０３に電源を供給する。導電線１２０２は、銅線、その他の電気を流す金属線であり、接着剤やバンド等（不図示）によりスコープ１０５の外側面に固定される。発光部品１２０３は、その先端１２０３ｓから光を放出する小型のＬＥＤ照明や電球等である。発光部品１２０３の先端１２０３ｓとスコープ１０５の先端１０５ｓとが同一平面上に位置するように、発光部品１２０３は、接着剤やバンド等（不図示）によりスコープ１０５の外側面に固定される。
【００８７】
図１３は、図４と同様に、スコープ１０５、発光部品１２０３、検査体１０８等を鉛直平面で破断した断面図である。
【００８８】
スコープ１０５の中心軸１０５ｃと検査対象物１０９の中心軸１０９ｃは一致し、発光部品１２０３の中心軸１２０３ｃは、検査対象物１０９の上面の縁の真上に位置する。なお、後述するように、スコープ１０５の中心軸１０５ｃは検査対象物１０９の中心軸１０９ｃに概ね一致することが望ましいが、発光部品１２０３の中心軸１２０３ｃは検査対象物１０９の上面の縁の真上に必ずしも位置する必要はない。本発明の目的を逸脱しない範囲において、位置の誤差は許容され得る。
【００８９】
本実施形態において、検査対象物１０９の上面の縁を正確に検査するためには、第１実施形態に係る場合と同様に、発光部品１２０３の半径及び照射角をそれぞれｃ及び２αとすると、前述の式１及び式２を満たすように、スコープ１０５の先端１０５ｓ及び発光部品１２０３の先端１２０３ｓが検査体１０８の内底面から距離Ｘだけ離隔して配置されることが望ましい。
【００９０】
また、隣接する発光部品１２０３間で光の干渉によるハレーションを生じさせないために、好ましくは、部品検査装置１２００は、発光部品用電源１２０１によりｎ個の発光部品１２０３の各々に電源を順次供給し、発光部品１２０３を順次発光させる。それに伴い、部品検査装置１２００は、撮像装置１０４により検査対象物１０９の上面の縁の画像データを順次取得する。そして、取得された当該縁のｎ個の画像データを制御装置１０１において合成することで、当該縁の１つの画像データを取得することができる。
【００９１】
本実施形態に係る部品検査装置１２００は、検査体１０８内部の検査対象物１０９の上面の縁（輪郭）を確実に認識できるため、組み付け部品の欠けや歪み等の欠陥を検査できる。また、本実施形態に係る部品検査装置１００は、特許文献１の技術のように円筒状物体の内外側面に嵌合してミラーを挿入するものではなく、検査機構（スコープ１０５及び発光部品１２０３）が検査体１０８の内側面と接触しないため、その面を傷つけることはない。
【００９２】
本実施形態に係る部品検査装置１２００では、スコープ１０５の中心軸１０５ｃと検査対象物１０９の中心軸１０９ｃとを厳密に一致させる必要がなく、検査速度及び検査精度の向上、ひいては製造コストの低減が実現される。また、本実施形態に係る部品検査装置１２００は、ｎ個の発光部品１２０３の各々に電源を順次供給し、発光部品１２０３を順次発光させる。そして、部品検査装置１２００は、照らされた当該上面の画像データを順次取得し、その後画像データを合成するため、ハレーションを防止することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１００：部品検査装置、１０１：制御装置、１０２：照明装置、１０３：光ファイバ、１０４：撮像装置、１０５：スコープ、１０６：治具、１０７：出力装置、１０８：検査体、１０９：検査対象物
【図１】
2014055845.tif 000009
【図２】
2014055845.tif 000010
【図３】
2014055845.tif 000011
【図４】
2014055845.tif 000012
【図５】
2014055845.tif 000013
【図６】
2014055845.tif 000014
【図７】
2014055845.tif 000015
【図８】
2014055845.tif 000016
【図９】
2014055845.tif 000017
【図１０】
2014055845.tif 000018
【図１１】
2014055845.tif 000019
【図１２】
2014055845.tif 000020
【図１３】
2014055845.tif 000021