(57)【要約】【課題】比較的簡易な装置により立体的な検査対象物の視覚検査を死角なしに行うこと。【解決手段】視覚検査装置１が、検査対象物を撮影するカメラ３と、カメラ３と検査対象物との間に配置されるフレネルレンズ５にして、検査対象物をカバーする大きさのレンズ領域５ａを有するフレネルレンズ５と、検査対象物を載置するテーブル４とを具備し、フレネルレンズ５に向き合う検査対象物の外表面がカメラ３によって死角なしに撮影される。【選択図】図１
2009121932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物を撮影するカメラ（３）と、
前記カメラ（３）と前記検査対象物との間に配置されるフレネルレンズ（５）にして、前記検査対象物をカバーする大きさのレンズ領域（５ａ）を有するフレネルレンズ（５）と、
前記検査対象物を載置するテーブル（４）と、を具備し、
前記フレネルレンズ（５）に向き合う前記検査対象物の外表面が前記カメラ（３）によって死角なしに撮影されることを特徴とする視覚検査装置（１）。
【請求項２】
検査対象物を撮影する第１のカメラ（１３）と、
前記第１のカメラ（１３）と前記検査対象物との間に配置される第１のフレネルレンズ（１５）にして、前記検査対象物をカバーする大きさのレンズ領域を有する第１のフレネルレンズ（１５）と、
前記第１のカメラ（１３）とは異なる方向から前記検査対象物を撮影する第２のカメラ（１７）と、
前記第２のカメラ（１７）と前記検査対象物との間に配置される第２のフレネルレンズ（１８）にして、前記検査対象物をカバーする大きさのレンズ領域を有する第２のフレネルレンズ（１８）と、
前記検査対象物を載置して所定の軸線周りに回転するように構成された回転テーブル（１４）と、を具備し、
前記回転テーブル（１４）が所定の基準角度位置にあるとき、前記第１及び第２のフレネルレンズ（１５，１８）にそれぞれ向き合う前記検査対象物の各外表面が前記第１及び第２のカメラ（１３，１７）によって死角なしに撮影され、さらに前記回転テーブル（１４）が回転されることにより前記基準角度位置の場合とは異なる、前記第２のフレネルレンズ（１８）に向き合う前記検査対象物の外表面が前記第２のカメラ（１７）によって死角なしに撮影されることを特徴とする視覚検査装置（１０）。
【請求項３】
前記第２のフレネルレンズ（１８）の光軸（ＬH）が前記第１のフレネルレンズ（１５）の光軸（ＬV）に直交することを特徴とする、請求項２に記載の視覚検査装置（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラを用いて検査対象物の外観を検査する視覚検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車用部品などのワークにおいて、部品の組み付けが正しく行われているか等を検査するための視覚検査装置として、図４の斜視図に示されるような、固定されたカメラを用いるものが従来用いられていた。図４の従来の視覚検査装置１００はフレーム１０２に固定されたカメラ１０３によって、テーブル１０４に載置された検査対象物であるワークＷ１を上方から撮影し、その撮影画像を画像処理装置（不図示）によって処理することによりワークの外観を検査するものである。しかしながら、側面に部品Ｗ２ａ、Ｗ２ｂを有する立体的なワークＷ２を検査しようとする場合、図５に示すようにそれら部品の位置によっては部品Ｗ２ａ、Ｗ２ｂがカメラ１０３の視野における、図中ハッチングを施した死角Ｄに入ってしまい検査ができないことがあった。このためこのようなカメラ固定式の視覚検査装置１００を適用できるワークは、例えばワークの最上面の検査だけでよいものあるいは厚さの薄い平面的なものに限られていた。
【０００３】
これに対して、カメラを移動させて検査をする外観検査装置が例えば特許文献１で知られている。この外観検査装置は、ロボットに取り付けられたカメラを用いて複数の方向からワークを撮影するものである。これにより、立体的なワークの例えば上述したような側面に取り付けられた部品に対する検査も可能になる。但し、ロボットを使うことから設備費用が高額になること及び複数の検査点に応じたロボットの位置及び姿勢をあらかじめティーチングしておく必要があることにより稼動させるまでに多くの労力を要することが課題としてあった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５２９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前述した従来技術の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、比較的簡易な装置により立体的な検査対象物の視覚検査を死角なしに行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために請求項１に記載の発明によれば、視覚検査装置（１）が、検査対象物を撮影するカメラ（３）と、カメラ（３）と検査対象物との間に配置されるフレネルレンズ（５）にして、検査対象物をカバーする大きさのレンズ領域（５ａ）を有するフレネルレンズ（５）と、検査対象物を載置するテーブル（４）とを具備することにより、フレネルレンズ（５）に向き合う検査対象物の外表面がカメラ（３）によって死角なしに撮影される。このようにフレネルレンズを追加するだけの比較的簡易な構成により、立体的な検査対象物に対しても死角なしに視覚検査を行うことが可能になる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によれば、検査対象物を撮影する第１のカメラ（１３）と、第１のカメラ（１３）と検査対象物との間に配置される第１のフレネルレンズ（１５）にして、検査対象物をカバーする大きさのレンズ領域を有する第１のフレネルレンズ（１５）と、第１のカメラ（１３）とは異なる方向から検査対象物を撮影する第２のカメラ（１７）と、第２のカメラ（１７）と検査対象物との間に配置される第２のフレネルレンズ（１８）にして、検査対象物をカバーする大きさのレンズ領域を有する第２のフレネルレンズ（１８）と、検査対象物を載置して所定の軸線周りに回転するように構成された回転テーブル（１４）とを視覚検査装置（１０）が具備し、該視覚検査装置（１０）は、回転テーブル（１４）が所定の基準角度位置にあるとき、第１及び第２のフレネルレンズ（１５，１８）にそれぞれ向き合う検査対象物の各外表面が第１及び第２のカメラ（１３，１７）によって死角なしに撮影され、さらに回転テーブル（１４）が回転されることにより基準角度位置の場合とは異なる、第２のフレネルレンズ（１８）に向き合う検査対象物の外表面が第２のカメラ（１７）によって死角なしに撮影されることを特徴としている。
【０００８】
これにより、立体的な検査対象物を複数の方向から死角なしに順次撮影することが可能になる。また、死角が無いことにより検査対象物における不良の早期の検出が可能になり、検査工程のスループットが高まるという効果が得られる。
【０００９】
請求項２に記載された視覚検査装置（１０）は、好適には、前記第２のフレネルレンズ（１８）の光軸（ＬH）が前記第１のフレネルレンズ（１５）の光軸（ＬV）に直交する。
【００１０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の第１の実施例による視覚検査装置を図１及び２を参照して説明する。図１は、第１の実施例による視覚検査装置１の概略的斜視図であって、視覚検査装置１は、門型のフレーム２の上部横フレーム２ａに固定されて鉛直の光軸ＡVを有するカメラ３と、ワークＷ１を載置するテーブル４と、載置されたワークＷ１とカメラ３との間に配置されたフレネルレンズ５と、フレーム２の左右の柱２ｂの間に固定された監視及び操作表示用モニタ６と、図示されない画像処理ユニットとを具備している。また、本実施例の視覚検査装置１が検査をする検査対象物であるワークＷ１は車載空調装置に含まれるユニットである。また、ワークＷ１は量産品であって、図示しない搬送ロボット又は検査担当者によって順次テーブル４に載置されて検査終了後に撤去される。
【００１２】
本実施例による視覚検査装置１のフレネルレンズ５は、プラスチック製の板状のレンズであって、レンズとして機能する円形のレンズ領域５ａを有するがその周辺に非レンズ領域５ｂを有するため全体として矩形の外形を有している。本実施例における前記レンズ領域５ａの有効径５ｃは４００ｍｍである。またフレネルレンズ５は、そのレンズ光軸ＬVが鉛直になるように、図示されない取付手段を介して門型フレーム２の二本の柱２ｂに取り付けられている。図１に示されるフレネルレンズ５は、その上側の面が平坦な面で下側の面がフレネルレンズ特有の鋸状の凹凸面である。また、フレネルレンズ５の焦点面（不図示）の位置が、カメラ３の結像レンズの入射瞳（不図示）の位置に一致するようにフレネルレンズ５及びカメラ３が配置されている。
【００１３】
図２は、カメラ３とフレネルレンズ５とワークＷ２との関係を示す模式的な側面図である。図２に示されるワークＷ２は、分かりやすくするために、図１のワークＷ１とは異なる略直方体の外形を有する車載電子ユニットであり、対向する側面に取り付けられたコネクタＷ２ａ及びヒンジＷ２ｂを有している。本発明では、図２に示されるように、有効径５ｃにより区画形成されるレンズ領域５ａは、ワークＷ２を充分にカバーできる大きさを有している。換言すると、レンズ領域５ａは、ワークＷ２の検査時の姿勢におけるワークＷ２の平行光による投影像を充分に含み得る大きさを有している。一方、カメラ３はその視野角θがフレネルレンズ５のレンズ領域５ａを含むように構成されており、従って、フレネルレンズ５に向き合っているワークＷ２の外表面をカメラ３によって死角のない状態で撮影することが可能になる。その結果、ワークＷ２の側面に取り付けられたコネクタＷ２ａ及びヒンジＷ２ｂも含めたワークＷ２の上面画像が得られ、この画像を基に画像処理ユニット（不図示）で画像処理が行われて、不良の有無が判定される。
【００１４】
図３は、本発明の第２の実施例による視覚検査装置１０の概略斜視図であり、この視覚検査装置１０は、ワークＷ１の側面をより詳しく検査するために、第１の実施例と同様のワークＷ１の上面を撮影するための鉛直の光軸ＡVを有する上面カメラ１３及び鉛直のレンズ光軸ＬVを有する上面フレネルレンズ１５に加えてワークＷ１の側面を撮影するための水平の光軸ＡHを有する側面カメラ１７及び前記側面カメラ１７の光軸ＡHに一致する水平のレンズ光軸ＬHを有する側面フレネルレンズ１８を具備している。側面フレネルレンズ１８は上面フレネルレンズ１５より幅がやや狭いものであるが、有効径は同じく４００ｍｍである等レンズの特性は同一である。側面フレネルレンズ１８は門型のフレーム１２の二本の柱１２ｂの間に固定され、側面カメラ１７は側面フレネルレンズ１８から所定の距離だけ離されて、図示されないブラケットを介してフレーム１２に取り付けられている。
【００１５】
さらに、第２の実施例の視覚検査装置１０は、そのテーブルが回転テーブル１４であることが第１の実施例とは異なり、前記回転テーブル１４は、上面フレネルレンズ１５のレンズ光軸ＡVに一致する鉛直の回転軸線ＡRを中心にして図３の矢印Ｒのように回転すると共に、設定された例えば９０度のような角度毎に停止できるように構成されている。
【００１６】
第２の実施例の視覚検査装置１０を使ってワークＷ１を検査するとき、まず、第１の段階として、回転テーブル１４を０度の基準角度位置に配置し、上面カメラ１３によりワークＷ１の上面を死角なしに撮影すると共に、ワークＷ１の前記基準角度位置に対応した第１の側面を側面カメラ１７により死角なしに撮影して、各カメラの画像データを画像処理ユニットに送って画像処理をする。この段階で、もし部品の組み付け不良等が発見された場合は、不良品発生のアラームを発すると共に、当該の不良ワークＷ１については視覚検査装置１０を使った検査を中止し、別の後続するワークＷ１を投入して検査を開始するようにしている。
【００１７】
第１の段階で不良が発見されなかった場合、第２の段階として、回転テーブル１４を回転させて９０度の角度位置に位置決めし、側面カメラ１７によりワークＷ１の前記９０度の角度位置に対応した第２の側面を撮影し、その画像データを画像処理ユニットに送って画像処理をする。この段階で、もし部品の組み付け不良が発見された場合は、前述の第１の段階と同様に検査中止の処置をする。以下同様に、回転テーブル１４を１８０度及び２７０度の角度位置に位置決めしてワークＷ１の第３及び第４の側面を同様に撮影して画像処理を行うことにより、一つのワークＷ１に対する視覚検査が終了する。
【００１８】
この第２の実施例の視覚検査装置１０において上面及び側面フレネルレンズ１５、１８を設けることの効果は、死角を除くことにより、早い段階で不良を発見できることにある。つまり、フレネルレンズを設けない場合に、死角に含まれることにより例えば第３段階にならないと発見されない不良をこの実施例の視覚検査装置１０は第１段階で発見できることがある。その結果不良ワークＷ１に対して無駄な検査時間費やすことがなくなり、検査工程におけるスループットが高められる。
【００１９】
また、第２の実施例の視覚検査装置１０は、上面カメラ１３の画像情報によりワークＷ１の設置角度位置を判定し、その角度位置を基にして、ワークＷ１が基準角度位置に配置されるように回転テーブル１４を回転調整することができる。この結果、ワークＷ１を回転テーブル１４に載置するときは、上面フレネルレンズ１５のレンズ領域がワークＷ１をカバーできるようにワークＷ１の水平方向の位置決めを行いさえすればよく、ワークＷ１の鉛直軸周りの回転角度に関しての位置決めは必要とされない。
【００２０】
なお、前記第１及び第２の実施例において、各カメラの光軸と対応する各レンズ光軸は一致していたが、本発明はそれら光軸が一致しない場合においても成立し得る。前記各光軸が一致しない場合とは、カメラ光軸とレンズ光軸が互いに平行であるが位置が一致しない場合、あるいは鈍角で交わる場合がある。また、第２の実施例において、側面フレネルレンズ１８のレンズ光軸ＬHは上面フレネルレンズのレンズ光軸ＬVに直交していたが、本発明においては、各フレネルレンズのレンズ光軸の交差角度は、ワークの形状又は検査の必要な部位に応じて任意の角度で選択されてよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施例による視覚検査装置の概略的斜視図である。
【図２】前記視覚検査装置のカメラとフレネルレンズとワークとの関係を示す模式的側面図である。
【図３】本発明の第２の実施例による視覚検査装置の概略的斜視図である。
【図４】従来の視覚検査装置の概略的斜視図である。
【図５】従来の視覚検査装置のカメラのワークに対する死角を示す模式的側面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    視覚検査装置
２    フレーム
３    カメラ
４    テーブル
５    フレネルレンズ
５ａ    レンズ領域
Ｗ１    ワーク
【図１】
2009121932.tif 000003
【図２】
2009121932.tif 000004
【図３】
2009121932.tif 000005
【図４】
2009121932.tif 000006
【図５】
2009121932.tif 000007