(57)【要約】【課題】  円環状物品の半分以上を１台の撮像装置で検査を行うことができるとともに、撮像装置の光軸上の位置から外周方向又は内周方向に離間した位置にある欠陥を死角なく検出する。【解決手段】  円環状物品１を支持する受け台２と、円環状物品１を照明する照明５と、円環状物品１からの光を撮影するＣＣＤカメラ６と、ＣＣＤカメラ６により得られた画像を処理して欠陥の有無を判定する画像処理装置７とを備え、受け台２は、円環状物品１の内周側からの光を反射してＣＣＤカメラ６に入射させる円錐状の内周側反射面３と、円環状物品１の外周側からの光を反射してＣＣＤカメラ６に入射させる逆円錐状の外周側反射面４とを有し、ＣＣＤカメラ６は、円環状物品１から直接にＣＣＤカメラ６に入射する光と、内周側反射面３からＣＣＤカメラ６に入射する光と、外周側反射面４からＣＣＤカメラ６に入射する光とを撮影する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状物品の表面の欠陥を検査する装置において、
円環状物品を支持する受け台と、
円環状物品を照明する照明と、
円環状物品からの光を撮影する撮像装置と、
撮像装置により得られた画像を処理して欠陥の有無を判定する画像処理装置とを備え、
前記受け台は、円環状物品の内周側からの光を反射して撮像装置に入射させる円錐状の内周側反射面と、円環状物品の外周側からの光を反射して撮像装置に入射させる逆円錐状の外周側反射面とを有し、
前記撮像装置は、円環状物品から直接に撮像装置に入射する光と、内周側反射面から撮像装置に入射する光と、外周側反射面から撮像装置に入射する光とを撮影することを特徴とする円環状物品の外観検査装置。
【請求項２】
前記受け台は、円環状物品を支持して回転可能であることを特徴とする請求項１に記載の円環状物品の外観検査装置。
【請求項３】
前記円環状物品は、円形断面を有し、前記撮像装置の光軸は円形断面の中心と略一致していることを特徴とする請求項２に記載の円環状物品の外観検査装置。
【請求項４】
前記撮像装置の光軸は円環状物品の中心と略一致していることを特徴とする請求項１に記載の円環状物品の外観検査装置。
【請求項５】
前記内周側反射面および外周側反射面をハーフミラーで構成し、円環状物品を挟んで前記照明および前記撮像装置の反対側に少なくとも１つの照明と撮像装置とを設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の円環状物品の外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円環状物品の外観検査装置に係り、特にＯリング等の円環状物品の表面の傷、へこみ、バリ等の欠陥を光学的に検査する円環状物品の外観検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種装置には、環状で略円形の断面を持つ各種の円環状物品が用いられている。例えば、パッキン（またはガスケット）の一種として用いられるゴム製のＯリングや金属製の金属リング等は、環状で略円形の断面を有している。Ｏリングや金属リング等のパッキン（またはガスケット）の表面に傷、へこみ、バリ等の欠陥があると、密封不良（シール不良）となるので、外観検査を行う必要がある。この外観検査を自動的に行う装置として、Ｏリング等の円環状物品をＣＣＤカメラ等の撮像装置で撮影し、得られた画像を画像処理装置により処理し、表面の傷やへこみ等の欠陥を検出するものがある。
【０００３】
図９は、従来の検査装置の一例を示す概略図である。図９に示すように、検査装置は、円形断面を有するＯリング等の円環状物品５１を保持して回転させる回転台５２と、円環状物品５１の上方に配置された照明５３と、円環状物品５１の外周側で円環状物品５１の斜め上方に配置されたＣＣＤカメラ５４と、円環状物品５１の内周側で円環状物品５１の斜め上方に配置されたＣＣＤカメラ５５とを備えている。ＣＣＤカメラ５４，５５は、それぞれ画像処理装置５６，５７に接続されている。
【０００４】
図９に示す従来の検査装置においては、回転台５２によって円環状物品５１を回転軸５２ａの周りに回転させながら、ＣＣＤカメラ５４，５５によって円環状物品５１の上半分を撮影し多数の画像を得る。この場合、照明５３によって円環状物品５１が照明されると、円環状物品５１の表面で反射した反射光はＣＣＤカメラ５４，５５に入射して撮影される。ＣＣＤカメラ５４，５５によって得られた画像は画像処理装置５６，５７によって処理され、傷やバリ等の欠陥が検出される。
【０００５】
上述のようにして、円環状物品５１の上半分を撮像して検査を行った後に、円環状物品５１を反転させて円環状物品５１の下半分を撮像して検査を行う。
一方、円環状物品５１を反転させることなく、円環状物品５１の上半分と下半分の検査を行うためには、回転台５２を透明とし、円環状物品５１の下方にも照明と２台のＣＣＤカメラを配置し、回転台５２によって円環状物品５１を回転させながら、上下２台ずつのＣＣＤカメラにより、円環状物品５１の上半分と下半分とを同時に撮像して検査を行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来の検査装置において円形断面を有する円環状物品を検査するためには、略９０゜の検査範囲を持つカメラを２台配置し、２台のカメラで円環状物品の上半分を撮像した後に、円環状物品を反転させて円環状物品の下半分を撮像するか、または、略９０゜の検査範囲を持つカメラを上下に２台ずつ計４台配置し、４台のカメラで円環状物品の上半分と下半分を同時に撮像することが行われている。すなわち、従来の検査装置によって、円環状物品の全面を検査するには、最低２台のカメラと反転装置とを設けるか、または最低４台のカメラを設ける必要がある。
【０００７】
また円形断面の円環状物品を１台のカメラで所定角度（例えば９０゜）の検査範囲で検査しようとすると、カメラの光軸上にある欠陥はそのままの形でカメラに映るが、カメラの光軸上の位置から外周方向又は内周方向に離間するにつれて欠陥は変形するとともに小さくなってカメラに映ることになる。例えば、円形の欠陥を例にとって説明すると、カメラの光軸上に欠陥がある場合には、欠陥は円形として映るが、カメラの光軸上の位置から外周方向又は内周方向に離間するにつれて欠陥は円形から楕円、さらに線状に小さくなっていき、欠陥の検出が困難になるという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、略円形断面を有する円環状物品の半分以上を１台の撮像装置で検査を行うことができるとともに、撮像装置の光軸上の位置から外周方向又は内周方向に離間した位置にある欠陥を死角なく検出することができる円環状物品の外観検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するため、本発明の円環状物品の外観検査装置は、円環状物品の表面の欠陥を検査する装置において、円環状物品を支持する受け台と、円環状物品を照明する照明と、円環状物品からの光を撮影する撮像装置と、撮像装置により得られた画像を処理して欠陥の有無を判定する画像処理装置とを備え、前記受け台は、円環状物品の内周側からの光を反射して撮像装置に入射させる円錐状の内周側反射面と、円環状物品の外周側からの光を反射して撮像装置に入射させる逆円錐状の外周側反射面とを有し、前記撮像装置は、円環状物品から直接に撮像装置に入射する光と、内周側反射面から撮像装置に入射する光と、外周側反射面から撮像装置に入射する光とを撮影することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、照明からの光は、受け台に支持された円環状物品に入射し、円環状物品で反射する。円環状物品の照明に面した側で反射した光は撮像装置に直接に入射して撮影され、円環状物品の内周側からの光は円錐状の内周側反射面で反射した後に撮像装置に入射して撮影され、円環状物品の外周側からの光は逆円錐状の外周側反射面で反射した後に撮像装置に入射する。したがって、撮像装置は、円環状物品から直接に撮像装置に入射する光と、内周側反射面から撮像装置に入射する光と、外周側反射面から撮像装置に入射する光とを撮影することになり、円環状物品の照明に対向した面および内外周面が見かけ上、平面的になり、円環状物品の欠陥が変形することなく忠実に再現することができ、内外周方向にある欠陥を確実に検出することができる。
【００１１】
本発明の１態様によれば、前記受け台は、円環状物品を支持して回転可能であることを特徴とする。本発明によれば、受け台により円環状物品を回転させつつ、撮像装置により多数の画像を撮り、円環状物品の円周方向に３６０°以上の検査を行うことができる。
本発明の１態様によれば、前記円環状物品は、円形断面を有し、前記撮像装置の光軸は円形断面の中心と略一致していることを特徴とする。
【００１２】
本発明の１態様によれば、前記撮像装置の光軸は円環状物品の中心と略一致していることを特徴とする。本発明によれば、円環状物品の略半分を１度の撮像により検査することができる。
本発明の１態様によれば、前記内周側反射面および外周側反射面をハーフミラーで構成し、円環状物品を挟んで前記照明および前記撮像装置の反対側に少なくとも１つの照明と撮像装置とを設けたことを特徴とする。本発明によれば、円環状物品の上半分および下半分を同時に撮像することができるため、円環状物品を反転する必要がない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、略円形断面を有する円環状物品の半分以上を１台の撮像装置で撮影して検査を行うことができる。また撮像装置により撮影する際に、略円形断面の円環状物品の内外周面が見かけ上、平面的になり、円環状物品の欠陥を死角なく検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る円環状物品の外観検査装置の実施の形態を図１乃至図８を参照して説明する。
図１は本発明の円環状物品の外観検査装置の基本構成を示す概略図であり、図２は図１のII矢視図である。図１および図２において、符号１は検査対象物であるＯリング等の円環状物品であり、円環状物品１は全体が円環状（リング状）をなし、かつ円形断面または略円形断面を有している。円環状物品１は、受け台２により保持されている。受け台２は、円環状物品１の内周側に位置するとともに円錐状の形状を有する内周側反射面３と、円環状物品１の外周側に位置するとともに逆円錐状の形状を有する外周側反射面４とを備えている。円錐状の内周側反射面３と逆円錐状の外周側反射面４とにより、Ｗ字状の断面になっている。内周側反射面３の頂角（θ１）は３０゜〜６０゜の範囲に設定されており、実施例では５０゜の例が示されている。また外周側反射面４の頂角（θ２）は９０゜〜１１０゜の範囲に設定されており、実施例では１００゜の例が示されている。
【００１５】
円環状物品１の直径方向において、内周側反射面３と外周側反射面４とが交わる交点間の距離Ｌは、円環状物品１の直径ｄと略一致している。内周側反射面３および外周側反射面４の頂角、内周側反射面３と外周側反射面４とが交わる交点間の距離ＬはＯリング等の円環状物品１の寸法に合わせて変更するようになっている。受け台２はモータ等の回転手段（図示せず）により回転軸２ａの周りに回転可能になっている。受け台２の上方には、白色ＬＥＤからなる一対の略矩形状の照明５，５が配置されている。なお、右側の照明５の角度は水平面に対し２７゜の角度に設定されており、左側の照明５の角度は水平面に対し４０゜の角度に設定されている。また一対の照明５，５の上方には１台のＣＣＤカメラ６が配置されている。
【００１６】
ＣＣＤカメラ６は撮像装置を構成しており、ＣＣＤカメラ６の光軸６ａは、一対の照明５，５の間を通って受け台２上の円環状物品１の円形断面の中心Ｏと略一致している。ＣＣＤカメラ６は画像処理装置７に接続されており、画像処理装置７によりＣＣＤカメラ６で撮影された画像を処理し、円環状物品１の表面の欠陥の有無を判定するようになっている。
【００１７】
前述のように構成された円環状物品の外観検査装置の作用を図３乃至図５を参照して説明する。図３は円環状物品の外観検査装置の要部拡大図であり、図４は円環状物品１から反射した反射光が外周側反射面４で反射してＣＣＤカメラ６に向かって進行する状態を示す模式図であり、図５は撮影された円環状物品１の画像を模式的に表す図である。
【００１８】
図３に示すように、照明５，５からの照明光は円環状物品１の表面に入射する。この場合、照明光は円環状物品１が内周側反射面３および外周側反射面４に接触する部分より上方の表面全体に入射する。
一対の照明５，５からの光は、円環状物品１の表面で反射する。円環状物品１の照明５に面した側で反射した光はＣＣＤカメラ６に直接に入射して撮影され、円環状物品１の内周側からの光は円錐状の内周側反射面３で反射した後にＣＣＤカメラ６に入射して撮影され、円環状物品１の外周側からの光は逆円錐状の外周側反射面４で反射した後にＣＣＤカメラ６に入射する。したがって、ＣＣＤカメラ６は、円環状物品１から直接にＣＣＤカメラ６に入射する光と、内周側反射面３からＣＣＤカメラ６に入射する光と、外周側反射面４からＣＣＤカメラ６に入射する光とを撮影することになり、円環状物品１の照明５に対向した面および内外周面が見かけ上、平面的になる。
【００１９】
図４は、円環状物品１の表面で反射してさらに外周側反射面４で反射し、ＣＣＤカメラ６に入射する光を図示したものである。図４に示すように、円環状物品１のａで反射した光は、外周側反射面４のａ’で反射してａ’’方向に進行する。同様に、円環状物品１のｂで反射した光は、外周側反射面４のｂ’で反射してｂ’’方向に進行する。円環状物品１のｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉでそれぞれ反射した光は、外周側反射面４のｃ’，ｄ’，ｅ’，ｆ’，ｇ’，ｈ’，ｉ’で反射して、それぞれｃ’’，ｄ’’，ｅ’’，ｆ’’，ｇ’’，ｈ’’，ｉ’’の方向に進行する。
【００２０】
また、内周側反射面３においても、外周側反射面４と同様の光の反射作用が行われ、この結果、円形断面を有する円環状物品１の上面側、外周側および内周側を１台のＣＣＤカメラ６で撮像することができる。また、１台のＣＣＤカメラ６で円形断面のうち１８０゜以上（図４に示す例では約２２０゜）の撮像を行うことができる。このようにして得た円環状物品１の画像は、図５（ａ）〜図５（ｄ）に示すように、円環状物品１からＣＣＤカメラ６に直接に入射する光による中央部の円弧状の画像１０ａと、内周側反射面３からＣＣＤカメラ６に入射する光による円弧状の画像１０ｂと、外周側反射面４からＣＣＤカメラ６に入射する光による円弧状の画像１０ｃがひとつの画面に映されたものとなる。なお、画像１０ｂの内側の明るい部分は内周側反射面３の画像であり、画像１０ｃの外側の明るい部分は外周側反射面４の画像である。
【００２１】
得られた画像１０ａ，１０ｂ，１０ｃから画像処理装置７にて画素ごとの明るさを比較して、円環状物品１の表面の傷、へこみ、バリ等の欠陥を検出することができる。図５（ａ）〜図５（ｄ）において、図５（ａ）は欠陥がなく正常な画像を示し、図５（ｂ）は流れ１１の欠陥がある画像を示し、図５（ｃ）は形傷１２の欠陥がある画像を示し、図５（ｄ）はバリ取り１３の欠陥がある画像を示している。
【００２２】
上述のようにして、円環状物品１を撮像して検査を行い、受け台２を回転軸２ａの周りに３６０゜以上回転させ、この回転させている間に、円環状物品１の全周の撮像を行って円環状物品１の上半分（正確には上半分以上）の検査を行った後に、円環状物品１を反転させて円環状物品１の下半分（正確には下半分以上）を撮像して上述と同様に検査を行う。
【００２３】
図１乃至図５に示す本発明の円環状物品の外観検査装置によれば、円錐状の内周側反射面３と逆円錐状の外周側反射面４とにより、円環状物品１の内外周面を円錐面上に展開することができ、円環状物品１の内外周面が見かけ上、平面的になり、円環状物品１の表面の欠陥を画像上変形させることなく忠実に再現することができ、円環状物品１の内外周方向にある欠陥を確実に検出することができる。
【００２４】
図６および図７は、本発明に係る円環状物品の外観検査装置の他の実施形態を示す図である。図６は円環状物品の外観検査装置の全体構成を示す概略図であり、図７は図６に示す検査装置で得られた画像を示す図である。本実施形態においては、円環状物品１の上半分（正確には上半分以上）の検査を１回の撮像により行うことができるため、受け台２は回転する必要がなく静止した状態になっている。受け台２が内周側反射面３と外周側反射面４とを備えていることは、図１に示す実施形態と同様である。また照明５は白色ＬＥＤからなるリング状の照明から構成されており、円環状物品１の全体を上方から照明することができるようになっている。ＣＣＤカメラ６は、その光軸６ａが円環状物品１の中心と一致するように配置されている。
【００２５】
上述の構成において、リング状の照明５からの照明光は円環状物品１の円周方向の全周に入射し、円環状物品１で反射する。円環状物品１の照明５に面した側で反射した光はＣＣＤカメラ６に直接に入射して撮影され、円環状物品１の内周側からの光は円錐状の内周側反射面３で反射した後にＣＣＤカメラ６に入射して撮影され、円環状物品１の外周側からの光は逆円錐状の外周側反射面４で反射した後にＣＣＤカメラ６に入射する。したがって、ＣＣＤカメラ６は、円環状物品１から直接にＣＣＤカメラ６に入射する光と、内周側反射面３からＣＣＤカメラ６に入射する光と、外周側反射面４からＣＣＤカメラ６に入射する光とを撮影することになり、円環状物品１の照明５に対向した面および内外周面が見かけ上、平面的になる。このようにして円環状物品１の円周方向の全周の撮像が行われる。
【００２６】
図７はＣＣＤカメラ６で得られた円環状物品１の画像を模式的に表す図である。図７に示すように、円環状物品１からＣＣＤカメラ６に直接に入射する光による中央部のリング状の画像１０ａと、内周側反射面３からＣＣＤカメラ６に入射する光による内側のリング状の画像１０ｂと、外周側反射面４からＣＣＤカメラ６に入射する光によるリング状の画像１０ｃがひとつの画面に映されたものとなる。なお、画像１０ｂの内側の明るい部分は内周側反射面３の画像であり、画像１０ｃの外側の明るい部分は外周側反射面４の画像である。得られた画像１０ａ，１０ｂ，１０ｃから画像処理装置７にて画素ごとの明るさを比較して円環状物品１の表面の傷、へこみ、バリ等の欠陥を検出する。
図６および図７に示す実施形態によれば、１回の撮像で円環状物品１の上半分（正確には上半分以上）の撮像を１回で行うことができる。
【００２７】
図８は、本発明に係る円環状物品の外観検査装置のさらに他の実施形態を示す図である。
図８に示す実施形態は、図１に示す実施形態に対して受け台２の構成を変更するとともに、受け台２の下方に１つの照明１５と２つのＣＣＤカメラ１６，１６とを追加している。すなわち、受け台２の内周側反射面３および外周側反射面４をハーフミラーで構成し、受け台２の内周側反射面３および外周側反射面４の下方を透明の部材で構成している。また２台のＣＣＤカメラ１６，１６は円環状物品１の左右の斜め下方から円環状物品１の下面側を撮像するように配置されている。２台のＣＣＤカメラ１６，１６は、照明１５からの光が円環状物品１の下面で反射し、ハーフミラーからなる内周側反射面３および外周側反射面４を透過した光を撮像するように構成されている。
【００２８】
図８に示す実施形態によれば、円環状物品１の上方側のＣＣＤカメラ６により円形断面のうち１８０゜以上の検査を行うことができるため、２台のＣＣＤカメラ１６，１６は、それぞれ９０゜以下（例えば６０゜〜７０゜）の検査範囲となり、円環状物品１をミラーを用いることなく直接に撮像したとしても死角を少なくして欠陥を確実に検出することができる。このように本実施形態の円環状物品の外観検査装置によれば、円環状物品を反転することなく最小のカメラ台数（例えば３台）で円環状物品の全面の検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の円環状物品の外観検査装置の基本構成を示す概略図である。
【図２】図１のII矢視図である。
【図３】円環状物品の外観検査装置の要部拡大図である。
【図４】円環状物品から反射した反射光が外周側反射面で反射してＣＣＤカメラに向かって進行する状態を示す模式図である。
【図５】撮影された円環状物品の画像を模式的に表す図である。
【図６】円環状物品の外観検査装置の全体構成を示す概略図である。
【図７】図６に示す検査装置で得られた画像を示す図である。
【図８】本発明に係る円環状物品の外観検査装置のさらに他の実施形態を示す図である。
【図９】従来の検査装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    円環状物品
２    受け台
２ａ  回転軸
３    内周側反射面
４    外周側反射面
５    照明
６    ＣＣＤカメラ
６ａ  光軸
７    画像処理装置
１０ａ  画像
１０ｂ  画像
１０ｃ  画像
１５    照明
１６    ＣＣＤカメラ
【図１】
2005195332.tif 000003
【図２】
2005195332.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005195332.tif 000006
【図５】
2005195332.tif 000007
【図６】
2005195332.tif 000008
【図７】
2005195332.tif 000009
【図８】
2005195332.tif 000010
【図９】
2005195332.tif 000011