(57)【要約】【課題】画像形成装置用のブレード等の板状体の欠陥を検出する欠陥検出装置において、測定条件を一定にするための装置校正を迅速に行う。【解決手段】投光装置１３よりの測定光を、移動ステージ１１上の透明または半透明の板状体に照射し、その透過光を撮像して得られた画像を用い画像処理を行うことで欠陥を検出する。この欠陥検出装置において、投光装置１３の位置ずれ等を補正するために、移動ステージ１１上に校正基準物１２を設置する。校正基準物１２の基準位置情報と、撮像装置１６による画像を基に、投光装置１３と撮像装置１６間の相対位置ずれを検出し、投光装置１３や撮像装置１６の相対位置を調整する装置校正を行う。【選択図】図１
2007309760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光手段よりの測定光を透明または半透明の被検査物に照射し、その透過光を撮像手段によって撮像して得られた画像を用いて画像処理を行うことで欠陥を検出する欠陥検出方法において、
前記投光手段と前記撮像手段の間に校正基準物を設置して、前記撮像手段によって前記校正基準物を撮像する第１の装置校正工程と、
前記校正基準物の基準位置情報および前記撮像手段による前記校正基準物の画像に基づいて、前記投光手段と前記撮像手段の相対位置を校正する第２の装置校正工程と、を有することを特徴とする欠陥検出方法。
【請求項２】
前記校正基準物が、前記測定光を透過しないことを特徴とする請求項１記載の欠陥検出方法。
【請求項３】
前記校正基準物が、前記被検査物と同等の寸法であることを特徴とする請求項１または２記載の欠陥検出方法。
【請求項４】
投光手段よりの測定光を透明または半透明の被検査物に照射し、その透過光を撮像手段によって撮像して得られた画像を用いて画像処理を行うことで欠陥を検出する欠陥検出装置において、前記投光手段と前記撮像手段の間に設置自在である校正基準物と、前記校正基準物の基準位置情報および前記撮像手段による前記校正基準物の画像に基づいて、前記投光手段と前記撮像手段の相対位置を校正する校正データを演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする欠陥検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置用のブレード等の透明または半透明の被検査物に光を照射して欠陥を検出する欠陥検出方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置用のブレード等の板状体の欠陥を判別する方法として、人手で行う方法、検査装置を用いて行う方法がある。人手で行う方法は、製品の高精度化に伴い、微小な欠陥を発見する必要があるために、長時間集中しなければならない根気のいる作業となり、精神的な負担も大きくなり疲労も倍増することになる。また、視覚による検査は、検査員の主観的な検査判定であって、検査員の判断に依存し、検査員が異なる場合や、同じ検査員であっても検査時間の推移によって、検査水準が変化する可能性がある。
【０００３】
上記検査員に代わる方法として、特許文献１に開示されたように、ＣＣＤカメラを用いた電子撮像装置等による外観検査方法も知られている。これらは、透明な製品から反射した光が、透明な製品に欠陥があった場合には、その欠陥部分で光の乱反射が起こることを利用し、それら反射光を撮像装置により撮影して映像信号化し、その映像信号を２値化処理して、欠陥部分を検出する方法である。
【０００４】
上記欠陥判別装置では、被検査物である対象製品の変更、ランプ交換、機器衝突などにより、撮像装置や投光装置の位置ずれが発生した場合に、装置条件を一定にさせるという観点から、迅速に装置校正する必要がある。このために、撮像装置による画像を目視にて見ながら、被検査物の撮影位置と照度を確認していく工程が必要であった。
【０００５】
一方、撮像素子光学系の調整方法として、調整用のチャートに記載されているマーク形状を撮像し、その画像を基に撮像素子等の位置調整を行う方法がある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８−３０４２９５号公報
【特許文献２】特開平５−７５７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記従来の技術では、製品の高精度化に伴い、欠陥検出装置は微小な欠陥を発見する必要があることから、装置設定には高い精度が必要となり、そのため装置設定位置の確認作業においては、長時間集中しなければならない根気のいる作業となる。その結果、精神的な負担も大きくなり疲労も倍増することになる。また、視覚による校正は、主観的な校正判定であって、校正をする人の判断に依存し、校正する人が異なる場合や、同じ人物であっても校正する日時の推移によって、校正水準が変化してしまい正確な校正ができないという未解決の課題があった。
【０００７】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、測定条件を一定に保つための装置校正を迅速かつ高精度で行うことのできる欠陥検出方法および装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の欠陥検出方法は、投光手段よりの測定光を透明または半透明の被検査物に照射し、その透過光を撮像手段によって撮像して得られた画像を用いて画像処理を行うことで欠陥を検出する欠陥検出方法において、前記投光手段と前記撮像手段の間に校正基準物を設置して、前記撮像手段によって前記校正基準物を撮像する第１の装置校正工程と、前記校正基準物の基準位置情報および前記撮像手段による前記校正基準物の画像に基づいて、前記投光手段と前記撮像手段の相対位置を校正する第２の装置校正工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の欠陥検出装置は、投光手段よりの測定光を透明または半透明の被検査物に照射し、その透過光を撮像手段によって撮像して得られた画像を用いて画像処理を行うことで欠陥を検出する欠陥検出装置において、前記投光手段と前記撮像手段の間に設置自在である校正基準物と、前記校正基準物の基準位置情報および前記撮像手段による前記校正基準物の画像に基づいて、前記投光手段と前記撮像手段の相対位置を校正する校正データを演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
投光手段と撮像手段の間に校正基準物を設置し、校正基準物の基準位置情報および画像に基づいて投光手段の位置ずれ等を検出し、装置校正のための校正データを得るものであるため、短時間で適正な装置校正が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１の装置は、移動ステージ１１と、移動ステージ１１上に搭載される校正基準物１２と、投光装置１３と、集光レンズ１４と、カメラレンズ１５と、撮像装置１６と、記憶装置および処理装置を含む演算部（演算手段）１７と、表示装置１８と、を有する。この欠陥検出装置において、投光装置１３よりの測定光を透明または半透明の被検査物である移動ステージ１１上の図示しない板状体に照射し、その透過光を撮像して得られた画像を用いて画像処理を行うことで、板状体の欠陥を検出する。
【００１３】
この欠陥検査工程の前に、まず、投光装置１３および集光レンズ１４からなる投光手段と、撮像装置１６およびカメラレンズ１５からなる撮像手段の間に、校正基準物１２を設置し、校正基準物１２の基準位置情報および画像に基づいて装置校正を行う。
【００１４】
欠陥検査工程は以下のように行われる。
【００１５】
撮像装置１６としてＣＣＤカメラを使用し、撮像装置１６の撮影範囲を板状体側面の検査対象範囲内に設置する。
【００１６】
撮像装置１６として用いるＣＣＤカメラは、カメラの画素配置が２次元平面のものとなっている２次元用のカメラである。例えば、１画像に付き約３０万画素のもので、１画像に含まれる約３０万の画素は各々アナログ階調となっており２５５段階の光量に分割されているものを選択する。しかし、透明または半透明の板状体側面の欠陥を検出可能な撮像装置であればこのカメラ仕様に限定するものではない。
【００１７】
検査時には駆動装置１９を駆動し、板状体を移動ステージ１１により移動させることにより、撮像装置１６が板状体の検査対象範囲場所に対して逐次撮影を行い、検査対象範囲全域を撮影し、取り込んだ画像の画像処理を行う。欠陥がある場合には、移動ステージ１１より出されているトリガをもとに取り込み画像の画像番号を算出し、同時に欠陥が発見された画像における画像内部での位置情報を算出し、これらを組み合わせることによって板状体の不良箇所の位置情報を得る。同時に、欠陥の大きさと、１回の検査における欠陥の数等も記憶して表示可能としておく。
【００１８】
装置を校正する工程では、対象となる板状体表面の持つ製品としての公差の観点から、撮像した画像を用いて装置校正ができるよう、校正基準物１２の設置位置、校正基準物１２の大きさを設定する。校正基準物１２は、測定光を遮光し、しかも、測定光が校正基準物１２の端部において乱反射することなく撮像装置１６にて結像可能であるように設定する必要がある。例えば、被検査物が画像形成装置用のブレードであれば、それと同等の寸法のＳＵＳ材の平板を用いる。
【００１９】
校正基準物１２の材料および形状は、実験によって最適なものを選択するとよい。
【実施例】
【００２０】
図１の欠陥検査装置によって、被検査物である板状体の欠陥検査を行う。この装置の校正作業は以下のように行われる。
【００２１】
投光装置１３よりの測定光を、集光レンズ１４を経て校正基準物１２に照射し、その透過光をカメラレンズ１５によって撮像装置１６に結像させる。
【００２２】
撮影された画像は、記憶装置および処理装置からなる演算部１７に転送される。その際転送された画像番号を記憶装置に記憶するようにしておく。
【００２３】
撮像装置１６の設置位置については、撮像した画像において、校正基準物１２を透過した像が撮影できる範囲にする必要がある。
【００２４】
例えば、図２に示す画面２０において、空白部２１を残して、校正基準物１２の画像２２の水平面端部２３と垂直面端部２４が映る範囲でよいが、本実施例ではカメラレンズ１５の被写界深度が校正基準物１２を十分にカバーできる幅に設定した。
【００２５】
また、集光レンズ１４の中心位置は校正基準物１２の画像２２の水平面端部２３より、製品部へ５ｍｍ内側の投光装置１３の中心位置となるように設定した。この中心位置は、移動ステージ１１が移動した際、校正基準物１２の画像２２の水平面端部２３および垂直面端部２４を認識できるものであればこの位置に限定するものではない。
【００２６】
図３は装置校正作業の各工程を示すフローチャートである。投光装置１３、撮像装置１６、演算部１７、表示装置１８、駆動装置１９は図示しない電源および制御部によって電源を供給されている。電源供給を受けて、ステップＳ１１で、投光装置１３より集光レンズ１４へ均一化された光量の可視光が入射され、この可視光を集光レンズ１４は光に対しスポット状に集光を行い、光に指向性を持たせると同時に光量を増幅させる。
【００２７】
集光レンズ１４により集光された測定光は、校正基準物１２に照射される。校正基準物１２に照射されるスポット径の大きさは、カメラレンズ１５の倍率と撮像装置１６の視野の観点から校正基準物１２上においてφ１５ｍｍ程度とした。このスポット光は校正基準物１２によって影となり、形成された画像が、カメラレンズ１５に結像し、撮像装置１６によって撮影され、演算部１７に画像データとして取り込まれる。
【００２８】
カメラレンズ１５は、近接撮影時に最良な光学性能が得られるような近接撮影専用レンズを用い、フォーカス機能およびアイリス絞り機能を有し光量を調節可能なものを使用した。これによって、撮像装置１６において像がハレーションを起こすことなく、精度よく結像できる。撮像された画像は、撮像装置１６から演算部１７に電気信号で転送され、記憶装置に画像データとして収納される。
【００２９】
ステップＳ１２で移動ステージ１１を駆動し、ステップＳ１３で画像取り込み位置へ移動させ、ステップＳ１４で画像取り込みを行う。撮像装置１６にて撮影した画像データは、２次元カメラを用い２次元平面のものとなっており、１画像に付き約３０万画素のものであり、各々の画素はアナログ階調となっており２５５段階の光量に分割できるよう設定されている。しかしながら、校正基準物１２を撮影可能であるならばこのカメラ仕様に限定されるものではない。
【００３０】
取り込んだ画像は、まず初めにノイズ等を取り除くため、画像フィルタ処理を行い、ステップＳ１５で処理装置へ転送する。画像フィルタ処理は、１つの画素が突発的に周囲の隣合う画素と大きく異なる光量の場合など、画素の突発的なノイズを除去させ、さらに、校正基準物１２の端部の稜線を撮影しやすいように設定している処理である。
【００３１】
ステップＳ１６で、画像を基に、校正基準物１２の端部を検出し、さらにその情報を基に、校正基準物１２の水平面成分を抽出し、校正基準物１２の水平面端部の位置を算出する。同時に、校正基準物１２の垂直面成分を抽出し、校正基準物１２の垂直面端部の位置を算出する。
【００３２】
その際には、投光装置１３の出力状況、カメラレンズ１５の倍率、撮像装置１６の設置角度、撮像可能範囲の位置などの設定はあらかじめ演算部１７へ登録しておく。同様に、校正基準物１２の基準位置情報、すなわち校正基準物１２の水平面端部の基準位置情報、校正基準物１２の垂直面端部の基準位置情報も登録しておく。
【００３３】
ステップＳ１７で、画像による校正基準物１２の水平面端部および垂直面端部の位置情報を演算部１７で算出し、ステップＳ１８で校正基準物１２の水平面端部および垂直面端部の基準位置情報とのずれ量（校正データ）をそれぞれ算出する。そして、ステップＳ１９で表示装置１８へ出力する。
【００３４】
装置校正は、表示装置１８の出力に基づいて投光装置１３と撮像装置１６間の相対位置を調整することにより行われる。
【００３５】
演算部１７の記憶装置は駆動装置１９と連動させ、設定した計測分解能に従い移動ステージ１１を制御し、校正基準物１２の端部の稜線位置の変化と、移動ステージ１１の移動量の差を比較することにより、ステージ移動量の校正も可能となるようにしておく。
【００３６】
また、算出したずれ量を演算部１７の記憶装置に記録することにより、装置校正を行うことなく演算処理による位置補正が可能となる。
【００３７】
比較のために、校正基準物を使用せず、装置の位置情報の調査と位置調整を行うことによる装置校正を行ったところ、装置の現状復帰に２時間を要した。これに対して、本実施例による装置校正を行ったところ、校正基準物を用いてずれ量を検出できるため、装置の位置情報の調査は自動的に完了し、しかもずれ量を正確に把握可能であるため、装置現状復帰に要した時間は１時間であった。
【００３８】
このことより、本実施例によって迅速な装置校正が可能であることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】一実施例による欠陥検出装置を示すブロック図である。
【図２】図１の装置による取り込み画像を示す図である。
【図３】装置校正作業の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１１    移動ステージ
１２    校正基準物
１３    投光装置
１４    集光レンズ
１５    カメラレンズ
１６    撮像装置
１７    演算部
１８    表示装置
１９    駆動装置
【図１】
2007309760.tif 000003
【図２】
2007309760.tif 000004
【図３】
2007309760.tif 000005