(57)【要約】本出願は、プロセス制御および物品検査のアプリケーション内で使用するためのパターン化された照明フィールドを提供するための装置および方法に関する。さらに詳細には、ボールベアリングのような研磨された対象物の視覚的表面検査を可能とするためのパターン化された照明器の使用に関係している。検査を受ける研磨された部品に関して適切に配置されたパターン化された照明器の使用は、ひっかき傷およびくぼみのような小さな表面欠陥が、正常な表面背景に対して目立つようになることを可能ならしめる。注意深く作られた照明器の使用は、概してダークフィールド光源からの有利な欠陥箇所の散乱を促進する。本発明によって定義される照明器のパターン化された性質は、３次元部品の完全な表面が、ダークフィールド照明フィールドを用いて効果的に目立たせられることを可能とする。
2005531000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動化された視覚検査システム内にパターン化された照明フィールドを提供するためのシステムであって、
計画された照明フィールドを作成するための一様な、拡散照明と照光間隙の空間的に隣接する領域を提供すべく形成されたパターン化された照明器と、
前記パターン化された照明器によって発生され、検査を受ける部品から散乱されまたは反射された光を受光すべく配置された受光開口と、
検査を受ける部品を自動的に運搬し且つ前記パターン化された照明器によって発生された計画された照明フィールド内に配置するために使用される搬送機構と
を具備する、システム。
【請求項２】
前記パターン化された照明器は、拡散一様照明と照光間隙の間に交互に変る一連の環状領域を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記パターン化された照明器は、その表面に重畳された遮光環状パターンを有する半透明拡散体を備え、前記拡散体は照明要素によって背面光照明される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記パターン化された照明器は、その表面に重畳された光吸収環状パターンを有する拡散反射面を備え、前記拡散体は照明要素によって正面光照明される、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記パターン化された照明器は、照明の交互パターンを作り出すべく配置された種々の寸法の一連の分離したリングライトを備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記照明要素は、ＬＥＤである、請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記ＬＥＤは、検査を受ける対象物のストップアクションイメージングをサポートすべくパルス化モードで作動される、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記照明要素は、ＬＥＤである、請求項４に記載のシステム。
【請求項９】
前記ＬＥＤは、検査を受ける対象物のストップアクションイメージングをサポートすべくパルス化モードで作動される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記リングライトは、ＬＥＤから構成される、請求項５に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ＬＥＤは、検査を受ける対象物のストップアクションイメージングをサポートすべくパルス化モードで作動される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記受光開口は、前記パターン化された照明器を用いて照明されて見える通りの検査を受ける対象物の電子的フォーマットにおける二次元画像を生成し得るカメラを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記受光開口は、前記検査を受ける部品の品質または状態を示す状態概要報告内に前記電子的画像情報を自律的に処理する処理手段を付加的に含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
自動化された視覚検査システム内で検査を受ける部品を照明する方法であって、
パターン化された照明器に関連し、計画された照明パターンを作成すべく、照明器の照明フィールドが交互のオン／オフ式に選択的に付勢される、選択された場所に、検査を受ける部品を配置するステップと、
前記パターン化された照明器によって作成される、前記計画された照明パターンを用いて、前記検査を受ける部品を照明するステップと、
前記パターン化された照明器によって生成され、その後に前記検査を受ける部品から反射されまたは散乱された光を、当該部品に関する品質状態情報を導出するために分析するステップと、
からなる各ステップを有する、方法。
【請求項１５】
計画された反対の照明パターンが前記部品の表面上に生ずるようにして、計画された照明パターンを作成すべく、第２の照明器の照明フィールドが交互のオン／オフ式に選択的に付勢される、第２の場所に、前記検査を受ける部品を配置するステップと、
前記第２の照明器によって作成される前記反対の計画された照明パターンを用いて、前記検査を受ける部品を照明するステップと、
前記第２の照明器によって生成され、その後に前記検査を受ける部品から反射されまたは散乱された光を、当該部品に関する品質状態情報を導出するために分析するステップと、
からなる付加的な各ステップを有する、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００２年６月２１日に出願され、米国特許出願シリアル番号第６０／３９０，８３９号が付された「機械視覚システムのためのパターン化された照明方法および装置（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）」と題された先行する仮特許出願に対する優先権を主張する。
【０００２】
本出願は、プロセス制御および物品検査アプリケーション内で使用するためのパターン化された照明フィールドを提供するための装置および方法に関する。さらに詳細には、それは、ボールベアリングのような研磨された対象物の視覚的表面検査を可能とするためのパターン化された照明器の使用に関係している。本発明は、高速自動化プロセス制御および物品検査アプリケーションに、特に向けられており、そしてそれに対する特別な言及により、説明される一方、本発明は、他の分野およびアプリケーションに有用性を持つことが認識され得る。例えば、本発明は、手動式の、すなわちオペレータ始動される部品の検査のための照明源として使用され得る。
【背景技術】
【０００３】
背景として、自動化された検査システム内における計画された照明システムの使用は、当該技術においてよく知られている。例えば、「パルス化アレイビデオ検査照明システム（Ｐｕｌｓｅｄ−Ａｒｒａｙ  Ｖｉｄｅｏ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）」と題された米国特許第４，８８２，４９８号は、機械視覚アプリケーションのための計画された(engineered)照明システムに関する方法および装置を説明している。数ある中でも、特に、本発明は、計画された照明システム内における空間的に分布配置し且つ高電流パルス駆動するソリッドステート照明要素のコンセプトを導入するものである。これらの新機軸の両方は、自律性の機械視覚が拡大する種類の応用範囲へ有利に適用されるのを可能とすべく作用した。同様にして、「機械視覚リング反射器照明システムおよび方法（Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｒｉｎｇ−Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ）」と題された米国特許第６，２３８，０６０号は、リングライトベースの照明システムの実施に関する新機軸を説明している。この引用された特許の一つの実施の形態は、設定可能なダークフィールド照明の生成を可能とする照明システムである。概して平坦な研磨された表面上に生じる（ひっかき傷およびくぼみのような）表面異常を目立たせるためのダークフィールド照明の適切性および有用性を示す多量の先行技術の記述が存在する。展開配備の容易性およびダークフィールドの設定可能性の領域における改善を導入すると同時に、前記引用された発明は、三次元的な鏡面の外形を有する場合について完全で且つ一様な照明フィールドを提供するためのその能力に関して、概して全ての先行技術リングライト実施と同一の形態に限定されている。これらの種類の部品において、リングライト照明に関連する指向性照明は、検査を受ける部品からの一様でない戻りを引き起こす。（望ましくは）ひっかき傷およびくぼみのような、欠陥場所における散乱誘導される反射を得ることに加えて、前記リングライト光源により発生される光が関連する検査システムの受光開口内に鏡面反射されることを、（正常部品外形に起因する）局部表面の配向性が、可能とする全ての場所において、強い画像アーティファクトも、生成される。これらの画像アーティファクト(artifacts)、すなわちホットスポットは、典型的には、いかなる受光実体も高等級の飽和に至らしめるように充分に強いので、（自動化またはそうでない）検査は、これらの領域において概して可能ではない。加えて、検査を受ける部品の三次元の性質によって引き起こされる一般的なシャドウイング効果に起因して、前記部品の領域に、もしもリングライトまたは他のダークフィールド照明技術が、これらの種類の部品をイメージングするのに排他的に用いられるならば、入射照明をほとんど、ないしは全く受光しないことが可能である。
【０００４】
実際、自動化された機械視覚システムを用いて典型的に検査を受ける多くの対象物は、鏡面で且つ三次元的となる。このリストに含まれるのは、金属缶および覆い、ボールベアリング、電気的接点、ならびに実装された電気的アッセンブリーである。これらのおよび他の複合部品を適切に検査するために、これらの検査システムの照明部分に対する何百もの付加的な先行技術の改善が、計画され且つ実施されている。高度に鏡面の三次元部品に関する特定の検査の必要性に向けて、典型的には、連続的拡散照明器として説明される種々の形態の照明システムが、設計され、構成され、そして検査システム内に適用されている。それらは、当該技術においてよく知られている。そのような連続的拡散システムは、Ｂａｔｃｈｅｌｏｒ，Ｈｉｌｌ，およびＨｏｄｇｓｏｎによる１９８５年の教科書、自動化された視覚検査（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｖｉｓｕａｌ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ）に記載されていた。これらの照明システムは、検査を受ける部品を本質的に全ての方向から照明する照明視野を生成すべく設計されている点で指向性リングライト光源とは異なっている。これらの照明器は、しばしば、検査を受ける部品を囲む半球体の幾何学形状をとっている。この手法で構成されると、連続的な拡散照明システムは、高度に鏡面の三次元部品の一様なグレースケール画像が取得されることを可能とする。グレースケール強度にて概して一様な画像は、有利には、自動化された高速の分析を可能とする。この様式で照明されるとき、鏡面の三次元部品は、はなはだしい部品変形ばかりでなく（汚染のような）吸光タイプの欠陥を含む多数の種類の欠陥について適切に検査され得る。
【０００５】
連続的な拡散照明システムを用いて表面ひっかき傷またはくぼみを検出することがときには可能であるとはいえ、これらの種類の欠陥に対するこれらのシステムの性能は最適なものではない。照射光刺激の角度的に一様で且つ完全な性質は、表面のひっかき傷およびそれに類似したものに起因する散乱効果が、周囲の非欠陥面上に生じる本来の鏡面反射によって効果的に妨害され且つ覆われる条件を作り出す。これらのタイプの高度に鏡面の部品における欠陥を最も良く強調するためには、やはり指向性照明を使用することが最善である。
【０００６】
連続的な拡散照明システムの一つの特定の例の説明として、「表面に対する一様な拡散照明を提供するための方法および装置（Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ  Ｕｎｉｆｏｒｍ  Ｄｉｆｆｕｓｅ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  ｔｏ  ａ  Ｓｕｒｆａｃｅ）」と題される米国特許第６，３４１，８７８号は、検査を受ける部品の下に発光源を配置する一様拡散照明の最新技術における改善を説明している。そのように構成すると、低角度照明を生成させるための照明システムの能力が改善される。本発明は、また、検査を受ける部品上に配置される半球拡散体および（一つは発光源を覆ってそして一つは受光開口における）交差される線形偏光器の配備にも言及している。
【特許文献１】米国特許第４，８８２，４９８号
【特許文献２】米国特許第６，２３８，０６０号
【特許文献３】米国特許第６，３４１，８７８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述された困難性およびその他を克服する。本発明は、これまでの既知のシステムに対して明確な優位性をも提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、高度に鏡面の三次元部品の視覚的検査をサポートするためのパターン化された照明フィールドを提供する装置および方法に向けられている。開示された照明器は、検査される対象物上に広く位置するパターン化された拡散光の光源からなっている。望ましい実施の形態においては、この上側光源は、照明のパターン化されたゾーンが中央のビューポートのまわりに環状リングの形で配置される半球状の反射体または拡散体として実施される。検査を受ける部品の下に展開配置されるのは、付加的な拡散パターン化光源である。この光源は、いくつかの部品の外面的形態のために必要とされるパターン化された低角度照明を発生させるために使用される。望ましい実施の形態においては、該下側照明器は、パターン化されたゾーンが、中心軸のまわりに環状のゾーンとして展開配置される二次元パネル光源として実施される。
【０００９】
本発明の一つの態様においては、非拡散部品表面の領域から鏡面反射によって作り出される画像ホットスポットアーティファクトが、多様な自律性処理および検出操作を生ずることを可能とする形態で構成される指向性照明器が提供される。
【００１０】
本発明の他の態様においては、鏡面の三次元部品の全表面にわたる制御領域全体に有利な指向性またはダークフィールド照明を提供すべく構成される照明器が提供される。
【００１１】
本発明の他の態様においては、全部品表面にわたる選択され且つ制御された領域に対して、両者とも既存の欠陥検出アルゴリズムを実行させることを可能とし、加えて、指向性またはダークフィールド照明を同時に提供する取得された画像フィールド内に制御されたホットスポットパターンを作成するパターン化された照明器が提供される。照明器属性のこの組み合わせは、ひっかき傷またはくぼみのような重大な表面欠陥の存在について、高度に鏡面の三次元部品の高性能の自動化された検査を可能とする。
【００１２】
本発明の他の態様においては、システムは、計画された照明フィールドを作成するための一様な、拡散照明と照光間隙の空間的に隣接する領域を提供すべく形成されたパターン化された照明器、前記パターン化された照明器によって発生され、検査を受ける部品から散乱されまたは反射された光を受光すべく配置された受光開口、および検査を受ける部品を自動的に運搬し且つ前記パターン化された照明器によって発生された計画された照明フィールド内に配置するために使用される搬送機構を具備している。
【００１３】
本発明の他の態様においては、前記パターン化された照明器は、拡散一様照明と照光間隙の間に交互に変る一連の環状領域として実施される。
【００１４】
本発明の他の態様においては、前記パターン化された照明器は、その表面に重畳された遮光環状パターンを有する半透明拡散体を用いて実施され、前記拡散体は照明要素によって背面光照明される。
【００１５】
本発明の他の態様においては、前記パターン化された照明器は、その表面に重畳された光吸収環状パターンを有する拡散反射面を用いて実施され、前記拡散体は照明要素によって正面光照明される。
【００１６】
本発明の他の態様においては、前記パターン化された照明器は、照明の望ましい交互パターンを作り出すべく配置された種々の寸法の一連の分離したリングライトによって実施される。
【００１７】
本発明の他の態様においては、前記パターン化された照明器の照明要素は、ＬＥＤである。
【００１８】
本発明の他の態様においては、前記ＬＥＤは、検査を受ける対象物のストップアクションイメージングをサポートすべくパルス化モードで作動される。
【００１９】
本発明の他の態様においては、前記受光開口は、前記パターン化された照明器を用いて照明されて見える通りの検査を受ける対象物の電子的フォーマットにおける二次元画像を生成し得るカメラを含んでいる。
【００２０】
本発明の他の態様においては、前記受光開口は、前記検査を受ける部品の品質または状態を示す状態概要報告内に前記電子的画像情報を自律的に処理する処理手段を付加的に含んでいる。
【００２１】
本発明の他の態様においては、方法は、パターン化された照明器に関連し、計画された照明パターンを作成すべく照明器の照明フィールドが交互のオン／オフ式に選択的に付勢される、選択された場所に、検査を受ける部品を配置するステップ、前記パターン化された照明器によって作成される前記計画された照明パターンを用いて、前記検査を受ける部品を照明するステップ、そして前記パターン化された照明器によって生成され、その後に前記検査を受ける部品から反射されまたは散乱された光を、当該部品に関する品質状態情報を導出するために分析するステップを有している。
【００２２】
本発明の他の態様においては、反対に計画された照明パターンが前記部品の表面上に生ずるようにして、計画された照明パターンを作成すべく照明器の照明フィールドが交互のオン／オフ式に選択的に付勢される、第２の場所に、前記検査を受ける部品を配置するステップ、前記パターン化された照明器によって作成される前記反対に計画された照明パターンを用いて、前記検査を受ける部品を照明するステップ、そして前記パターン化された照明器によって生成され、その後に前記検査を受ける部品から反射されまたは散乱された光を、当該部品に関する品質状態情報を導出するために分析するステップを有している。
【００２３】
本発明の利点は、高度に鏡面の三次元部品の全表面にわたって指向性照明を提供することである。
【００２４】
本発明の他の利点は、高速自動化検査が行われることを可能とする制御されたホットスポット画像アーティファクトを作成することである。
【００２５】
本発明のさらに他の利点は、高度に鏡面の三次元部品が、ひっかき傷およびくぼみのような重大な表面瑕疵の存在について検査されることを可能とすることである。
【００２６】
本発明の適用可能性のさらなる範囲は、以下に提供される詳細な説明から明らかになるであろう。しかしながら、当該詳細な説明および特定の実施例は、本発明の望ましい実施の形態を示しているとはいえ、本発明の精神および範囲内で種々の変化および修正が、当業者には明らかになるので、例としてのみ与えられていることが理解されるべきである。
【００２７】
本発明は、装置の種々の部品の構成、配置および組み合わせ、ならびに方法の各ステップの中に存在し、それによって、以下に一層充分に述べられ且つ添付図面に図解された通り、企図された目的が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図面は、本発明の望ましい実施の形態を図解するのみの目的のためであって、同発明を限定する目的のためでないが、図を参照すると、図１は、先行技術のリングライト照明器の横断面概略図を提供する。図示の通り、検査を受ける部品３０は、半球体の一般的な形状に近いドーム状の対象物として図解されている。部品形状のこの選択は、図解の目的のためになされたものであり、そして検査の他の領域に対する本発明の適用可能性をいかなる形態にも限定するように解釈されるべきでないことに留意されたい。
【００２９】
この先行技術の実施において、発光ダイオード（ＬＥＤ）２０は、環状の様式に展開配置され、そしてその射出点から拡散し且つ中央に配置された検査を受ける部品３０の表面５５上に向けられる、概して狭い空間的拡がりのライン光源を生成するために使用される。この図において、ＬＥＤ光源２０から射出される単一の光線４０は、結果として前記光線が受光開口１０において直接的に受光される、正常な表面外形からの直接鏡面反射が生ずる角度で射出される。ブライト画像アーティファクトまたはホットスポットが、この位置に、部品／受光開口軸７０のまわりの一定半径の環状パターンで形成される。この鏡面画像アーティファクトの知覚される幅は、ＬＥＤ光源２０の空間的拡がりおよび受光開口１０の物理的拡がりに依存する。この図には、局部的な表面の乱れまたは欠陥５０の部品の表面５５上の牽引領域も示されている。これらの領域において、ひっかき傷、くぼみ、打痕、その他の存在に起因して、部品表面５５は、その正常な形態から逸脱している。それらの深さおよび配向に依存するこれらの逸脱は、さもなければ受光開口１０のアクティブ領域内に検出されないで入射フォトンを散乱し得る。
【００３０】
この単純化された説明は、指向性またはダークフィールド照明が、鏡面の表面上のひっかき傷または類似したものの検出を刺激することが起こり得るプロセスの概略を述べている。識別された二つの光線６０は、このタイプの有利な散乱作用を受けた光線である。
【００３１】
図２は、検査を受ける部品３０と共に入射ダークフィールド照明の相互作用の詳細な概略図を描いている。図２において、鏡面による光線４０は、上に述べたとおり識別される。表面欠陥５１、５２および５３は、部品表面５５上に示されている。この図に示されている通り、欠陥５１に関連する相対的に浅いへこみは、図１に説明したように、受光開口１０内に入り込むことを可能とする方向に反射させるべき、ダークフィールド照明を可能とする。光線６１は、欠陥５１のくぼんだ面からの散乱誘発された反射をあらわしている。欠陥５１と同一の一般的な深さに近づくが、部品３０上の異なる場所（欠陥５２として示される）に配置される表面の乱れは、結果としてこの同一のリングライト光源を用いて完全に異なる度合いの検出能力となる。光線６２は、欠陥５２によって生成される散乱誘発光線をあらわしている。光線６２は、図１において定義された通りの受光開口１０に到達せず、そのため検出されなくなる。欠陥５３によって示される通り、表面欠陥の深さを引き下げることによって、その検出に有利な方向に、単純なリングライト光源によって散乱される光線６３を発生することが可能となる。
【００３２】
鏡面の表面における反射の物理学の単純化された分析から結論づけられ得ることは、欠陥の乱れの度合いおよびダークフィールド鏡面アーティファクトの場所への近接の両者がその検出能力に影響力を有していることである。欠陥５１は、鏡面光線４０に相対的に近く、そして、それ故、有利な散乱を生じるためにこの場所において多くの表面の乱れを生じない。対照的に、欠陥５２および５３の場所は、鏡面光線４０から相対的に移動され、且つ、したがって、著しい欠陥５３のみが検出可能である。
【００３３】
背景としてのこれと共に、図３は、いま、本発明の望ましい実施の形態を与える。この望ましい実施の形態において、検査を受ける部品３０は、支持／搬送機構１００を経由して照明器６５内に定着される。検査を受ける部品３０の上方に配置されるのは、望ましくは、半球状の形態に構成された、パターン化された拡散光源９０である。望ましい実施の形態においては、支持搬送機構１００は、下方から部品３０に入射される照明を可能とする様式で構成される。このように、付加的なパターン化された拡散光源１１０は、部品３０の下方から有利な照明を提供すべく展開配置され得る。パターン化された光源９０および１１０は、望ましくは、強度一様発光体９１とダーク領域すなわち照光間隙９２の空間的な交互領域を提供すべく構成される。強い発光体９１と照光間隙９２のこの交互パターンは、反射された画像フィールド内に、図１および図２を参照して説明されてきたように、有利なダークフィールド照明の領域に隣接する構造化された鏡面領域のパターンを作成する。これらのダークフィールド領域において、ひっかき傷またはくぼみのような表面欠陥の検出は、最適化されるであろう。近接した鏡面領域内で、欠陥検出は、さらに良好または連続的な拡散照明技術を用いて達成できるよりも良好であろう。もしも、望ましいダークフィールド照明が、部品の全ての表面領域にわたって要求されるならば、代わりの照明パターンを伴って構成された第２の照明器が、もとの照明器６５と並べて展開配置され得る。機械視覚照明の技術における熟達者は、スペーシング（ダーク対照光領域のサイズ）に合わせることにより、信号対ノイズ比は、種々のタイプの表面欠陥についてさらに最適化され得る。当業者は、パターン化された照明器（例えばパターン化された光源９０および１１０）が、発光ダイオード（ＬＥＤ）を良好に含んでいてもよいことが理解される。これらのＬＥＤは、検査を受ける対象物のストップアクションイメージングをサポートするためのパルス化モードを含む種々の異なるモードで操作される。
【００３４】
望ましい実施の形態においては、強い発光体９１および照光間隙９２領域は、拡散一様照明と照光間隙の間で交互になる交番環状領域として定義される。前述の同心的な領域を用いて構成されるパターン化された照明器は、結果として交互のダークとブライトの同心的領域を含む部品画像を生じる。自動化された視覚システムを用いて検査される多くの部品は、概して本質的に曲面によりなる。イメージングされる部品の特定の環状領域内で操作すべく設計された検査アルゴリズムは、当該技術においてよく知られている。この理由のために、検査の環状ゾーンを作成するパターン化された照明器が望ましい。しかしながら、本発明の精神は、任意のパターンのパターン化された照明器の実施を含んでいる。
【００３５】
その上、本発明の範囲内において、交互の照明パターンは、交互構造内において、交互のスペクトル特性の領域として制作され得る。照明器６５の受光開口１０内における特定のスペクトルフィルタリングの配備によって、有利なダークフィールド照明が、部品表面５５にわたって生じ得る。例えば、（波長の異なるＬＥＤの使用を通して）二つの異なる波長の光を用いることによって、二つの異なるカメラ（各々それぞれの波長のみを見るためにフィルタリングされ、且つそれ故、それぞれのカメラ画像情報の選択された処理によって連続的な適用範囲を有する）を使用することが可能である。
【００３６】
半球体の上側光源９０の一部として一体化されるのは、ビューポート１２０である。ビューポート１２０は、検査を受ける部品３０から到来する反射されまたは散乱された光を受けるべく受光開口１０が配置されることを可能とする。受光開口１０が、典型的には、カメラ１１（受光開口１０の一部として代表的にのみ示される）、すなわち望ましくは、対象物３０の二次元画像を、発生させるべく、対象物３０を含むことは理解されるべきである。画像は、望ましくは、処理の容易性を促進するため電子的フォーマットであり、且つ望ましくは、対象物の適切な照明によって得られる。受光開口１０は、また、望ましくは、プロセッサ１２（受光開口１０の一部として代表的にのみ示される）、または、受光開口１０のカメラによって得られる画像を処理するための処理手段、を含んでいる。プロセッサは、その後に、対象物３０すなわち検査を受ける部品の品質または状態を示す状態概略報告を生成してもよい。よく知られている通り、前記品質状態報告は、支持／搬送機構１００から対象物を除去すべくシステムにおける拒絶機構（図示されていない）に提供される拒絶信号を結果として生じるかまたは拒絶信号の形態をとってもよい。いくつかの実施の形態において、前記拒絶機構は、前記プロセッサの制御のもとで機構１００から対象物を吹き出す空気吹き出し機構の形態をとる。代替として、概要報告は、さらなる処理決定において考慮するためにユーザまたはプロセッサに単に提供されても良い。
【００３７】
望ましい実施の形態の中で、半球状光源９０と受光開口１０との間にビームスプリッター要素７５の配置についても提供される。ビームスプリッター７５は、ビューポート１２０の位置への中央光源８０により生成される光を再配向するために使用される。このことは、入射照光フィールドの連続的な性質を完成する。
【００３８】
パターン化された照明器９０および１１０は、望ましくは照明要素により背面光照明される半透明拡散体として制作される。本照明に適合された空間的照明パターンは、マスキング要素または遮光環状要素を表面上または、その代わりに、拡散体の交互にそして隣接する領域の体積内に配置することによって、優先的に作成される。上側半球状光源の場合には、パターン化された光源を作成する交番手段は、下側背面光光源１１０により射出される入射光を反射するように（交互に高反射率／低反射率環状領域に）設計された光吸収環状パターンを有してパターン化された反射器ドームを使用する。この様式で実施されると、定義された反射器ドームは、検査を受ける部品３０に対して、あたかもそれが所要のパターン化された照明の一次光源であるかのように見える。また、当業者は、背面光光源１１０が発光ダイオード（ＬＥＤ）が具合良く備えられるかもしれないことも理解されているであろう。これらのＬＥＤは、検査を受ける対象物のストップアクションイメージングをサポートするパルス化モードを含む種々の異なるモードにて操作されても良い。
【００３９】
代替的な実施の形態は、図６に示されるようなものであり、そこでは一連のリングライト３００およびリングライト３１０が、リングライトの各々の間にダーク空間（光が発生されない）が存在するようにして、構成されるであろう。それらは、交互の環状リングに光を発生する半球体を形成するであろう。また、表面５５を有する開口１０および対象物３０も示されている。ここに企図された他の実施の形態によれば、当業者は、リングライト３００と３１０が発光ダイオード（ＬＥＤ）を適切に備えるであろうことも理解するであろう。これらのＬＥＤは、検査を受ける対象物のストップアクションイメージングをサポートするパルス化モードを含む種々の異なるモードにて操作されても良い。
【００４０】
図４を参照すれば、動作の基本的なステップを反映している一つの望ましい照明方法２００が示されている。当初は、検査を受ける部品３０は、照明器６５内の望ましい場所に配置される（ステップ２０５）。照明器６５からの光エネルギーは、部品５５の表面に向けられる（ステップ２１０）。このことについては、計画された照明パターンを生成すべく照明器の照明フィールドが、交互のオン／オフ式で選択的に有効化される。最後に、前記部品から反射されまたは散乱される光は（そのような反射または散乱は部品の品質に関連する情報を含んでいる）、受光開口１０において検出されることを可能とさせる（ステップ２１５）。特に、前記パターン化された照明器によって発生される光であって、検査を受ける部品から反射されまたは散乱された光は、例えばカメラによって、捕捉され、そして、例えば前記部品に関連する品質状態情報を推論するためのプロセッサによって分析される。上述において示されたように、その後に概略報告が作成されるであろう。
【００４１】
代わりに、図５は、基本方法２００の拡張を説明しており、そこでは、第２の照明器が、第１の照明器６５に対して逐次的な様式で使用される（方法２０２）。方法２０２においては、第２のまたは代わりの照明器は、もとのパターン化された照明器６５と比較して相補的な強いライト９１／照光間隙９２パターンを有して構成されている。定義されているように、ステップ２２０、２２５、および２３０として概略が述べられている付加的なステップは、ステップ２０５、２１０、および２１５のあとに実行され、選択的なダークフィールド照明を用いて部品表面５０の完全な適用範囲を達成する。
【００４２】
このことについては、ステップ２０５、２１０、および２１５が完了した後、検査を受ける部品が、第２の場所に配置され、そこでは、照明器の照明フィールドが、逆の計画された照明パターンが前記部品の表面に生起するように、計画された照明パターンを生成すべく、交互にオン／オフ式に選択的に付勢される（ステップ２２０）。この照明器は、望ましくは分離された、交互の照明器である。検査を受ける部品は、その後、交互のパターン化された照明器によって制作される逆の計画された照明パターンを用いて照明される（ステップ２２５）。最後に、パターン化された照明器によって生成される光であって、その後に検査を受ける部品によって反射されまたは散乱された光が、該部品に関連する品質状態情報を推論する目的のために有効とされる（ステップ２３０）。方法２００と同様に、検査を受ける部品によって反射されまたは散乱されたパターン化された照明器によって発生される光は、例えば、カメラによって捕捉される。その後に、プロセッサは、推論の目的のために捕捉された前記部品に関連する品質状態情報である情報を分析する。上述に示された通り、概要報告は、その後に生成される。
【００４３】
上述の説明は、本発明の特定の実施の形態の開示を単に提供するものであり、同発明のそれに対しての限定の目的のために意図されてはいない。本発明は、それ自体、上述された実施の形態にのみ限定されるものではない。むしろ、当業者が、本発明の保護範囲内に入る、代わりの実施の形態を考え得ることが認められる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】半球体形状の部品の一部のみについてダークフィールド照明を生成し得る先行技術のリングライト光源の横断面概略図である。
【図２】鏡面三次元面の表面における光線の相互作用の詳細な概略表現である。
【図３】本発明に従った照明器を図解するブロック図である。
【図４】本発明に従った望ましい照明方法を図解するフローチャートである。
【図５】本発明に従った代替的な照明方法を図解するフローチャートである。
【図６】本発明の代替的な実施の形態の図である。
【図１】
2005531000.tif 000003
【図２】
2005531000.tif 000004
【図３】
2005531000.tif 000005
【図４】
2005531000.tif 000006
【図５】
2005531000.tif 000007
【図６】
2005531000.tif 000008
【国際調査報告】
2005531000.tif 000009