(57)【要約】【課題】被検物の表面を撮像し画像処理により検査する、小型・携帯用の表面検査装置を提供する。【解決手段】被検物Ｗの表面を撮像し画像処理により検査する表面検査装置に用いる撮像ユニット１０であって、被検物表面を撮像する電子撮像器１と、前記電子撮像器の対物側から前方に突出していて、被検物表面に対面する開口部３を有するフード２と、前記フードの内側に位置移動可能に配設されている被検物照明ランプ４と、前記被検物照明ランプを位置移動操作するためのノブ５と、を有することを特徴とする表面検査装置に用いる撮像ユニット。上記の撮像ユニットと、演算処理装置を有し前記撮像ユニットの電子撮像器から入力する撮像画像データを画像処理するコンピューターシステム部と、を有する表面検査装置。【選択図】図４
2009210367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物の表面を撮像し画像処理により検査する表面検査装置に用いる撮像ユニットであって、
被検物表面を撮像する電子撮像器と、前記電子撮像器の対物側から前方に突出していて、被検物表面に対面する開口部を有するフードと、前記フードの内側に位置移動可能に配設されている被検物照明ランプと、前記被検物照明ランプを位置移動操作するためのノブと、を有することを特徴とする表面検査装置に用いる撮像ユニット。
【請求項２】
前記電子撮像器がＣＣＤマイクロスコープであることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
【請求項３】
前記フードが半球ドーム形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像ユニット。
【請求項４】
前記フードの内面が光散乱面にされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像ユニット。
【請求項５】
前記開口部の周縁は弾性部材により縁取りされていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像ユニット。
【請求項６】
前記被検物照明ランプは光拡散部材により覆われていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の撮像ユニット。
【請求項７】
前記被検物照明ランプは複数個のＬＥＤランプの集合により構成された面状光源であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の撮像ユニット。
【請求項８】
前記被検物照明ランプの発光光量を可変する光量調節操作部を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の撮像ユニット。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の撮像ユニットと、演算処理装置を有し前記撮像ユニットの電子撮像器から入力する撮像画像データを画像処理するコンピューターシステム部と、を有することを特徴とする表面検査装置。
【請求項１０】
前記コンピューターシステム部がノート型パソコンであることを特徴とする請求項９に記載の表面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検物の表面を撮像し画像処理により検査する表面検査装置に用いる撮像ユニット、及び表面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検物表面のキズ・圧痕・打痕・クラック・欠け・汚れなど欠陥部分を、目視によらず、被検物の表面を撮像し画像処理により検査する外観検査装置は各種知られている。この外観検査装置は、被検物表面を電子撮像装置（ＣＣＤカメラ、デジタルカメラ）で撮像する。その撮像画像データ（画素データ）を演算処理装置（ＣＰＵ、コンピューター）へ導入し、画像処理部にて二値化処理し、その画像処理データに基づいて判定部にて物品表面の欠陥部分の解析・検出をするものである。
【０００３】
特許文献１には、半導体ウエハ等の面積の大きい板状部材の表面欠陥を検査する外観検査装置が開示されている。特許文献２には、ドーム状透明体のクラックを検査する外観検査装置が開示されている。特許文献３・４・５には、円筒状物体の表面欠陥を検査する外観検査装置が開示されている。特許文献６には、Ｏリング等の円環状物品の欠陥を検査する外観検査装置が開示されている。特許文献７にはキャップの外側面の検査する外観検査装置が開示されている。特許文献８には、円筒形状部品を移動または回転させずに表面を検査する外観検査装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−３３３４９１号公報
【特許文献２】特開２００７−１９８７８１号公報
【特許文献３】特開２００７−１７１９４号公報
【特許文献４】特開２００６−１４５５０３号公報
【特許文献５】特開２００６−２３０９０号公報
【特許文献６】特開２００４−３６１２２３号公報
【特許文献７】特開２００５−１９５３３２号公報
【特許文献８】特開２００３−２３２７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような外観検査装置は物品製造工場の検査工程における主として据え置き型の装置である。例えば、自動車ボディの塗装再生工場においては、塗装再生処理前のボディ表面の目視検査が困難な細かいキズ付き状態と、ガラス塗装や鏡面処理コートした塗装再生後の表面状態との確認のために、小型で携帯可能な表面検査装置が要望されている。
【０００５】
本発明はその要望に応えることができる小型で携帯可能な、表面検査装置に用いる撮像ユニット、及び表面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】
【０００６】
上記の目的を達成するための本発明に係る表面検査装置に用いる撮像ユニットの代表的な構成は、被検物の表面を撮像し画像処理により検査する表面検査装置に用いる撮像ユニットであって、被検物表面を撮像する電子撮像器と、前記電子撮像器の対物側から前方に突出していて、被検物表面に対面する開口部を有するフードと、前記フードの内側に位置移動可能に配設されている被検物照明ランプと、前記被検物照明ランプを位置移動操作するためのノブと、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、上記の目的を達成するための本発明に係る表面検査装置の代表的な構成は、上記の撮像ユニットと、演算処理装置を有し前記撮像ユニットの電子撮像器から入力する撮像画像データを画像処理するコンピューターシステム部と、を有する事を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の表面検査装置に用いる撮像ユニットは、手に持って、例えば自動車ボディ表面等の被検物表面の各部に手軽に適用することが可能なハンディーな器具である。被検物照明ランプの位置を調節することで、被検物表面の欠陥状態を最も鮮明に映し出した撮像画像を容易に得ることができる。コンピューターシステム部としてノート型パソコンを用いて、小型で携帯可能な表面検査装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
［実施例１］
図１は本実施例の表面検査装置の斜視図である。１０は被検物表面の一部を拡大撮像する撮像ユニットである。２０は撮像ユニット１０から入力する撮像画像データを画像処理するコンピューターシステム部である。本実施例においてはノート型パソコンを用いている。３０はノート型パソコン２０に接続したアウトプット機器としての小型プリンタである。
【００１０】
図２は撮像ユニット１０の側面図、図３は図２の（３）−（３）線視断面図、図４は図３の（４）−（４）線視断面図である。
【００１１】
撮像ユニット１０は被検物Ｗの表面、例えば自動車ボディ表面の一部を拡大撮像する電子撮像器１と、電子撮像器の対物側から前方に突出していて、被検物表面に対面する開口部３を有するフード２を有する。また、フード２の内側に位置移動可能に配設されている被検物照明ランプ４と、被検物照明ランプを位置移動操作するためのノブ５と、を有する。
【００１２】
本実施例において、電子撮像器１はＣＣＤマイクロスコープ（以下、スコープと記す）を用いている。ＣＣＤマイクロスコープ自体は公知に属するのでその構造の説明は省略する。１ａ・１ｂはスコープ１に設けられているフォーカッシング操作環とズーミング操作環である。フード２は、本実施例においては、直径約１００ｍｍの円形の開口部３を有するステンレス製の半球ドーム形状のものにしている。このフード２には頂上部から位置をずらしてネジ穴部２ａを具備させ、このネジ穴部２ａにスコープ１の対物側の先端部を螺合させてスコープ１とフード２とを一体に結合させている。スコープ１の光軸（レンズ光軸）Ｏはフード開口部３の開口面中央部に向かわせている。フード２の内面２ｂは梨地面などの光散乱面にしてある。また、フード２の開口部３の周縁は弾性部材６により縁取りされている。
【００１３】
７はフード２の内側に配設した半円アーチ型の針金部材であり、両端部がそれぞれ軸受部材８・９を介して回転可能にフード２に支持されていて、フード２の内面に沿って回動移動可能である。このアーチ型針金部材７の一端部側はフード２の外側に延長してレバー部７ａとしてあり、そのレバー部７ａにノブ５が取り付けられている。被検物照明ランプ４はアーチ型針金部材７のほぼ中央部に取り付けられている。本実施例において、この被検物照明ランプ４は複数個のＬＥＤランプ（白色ＬＥＤ）の集合により構成された面状光源である。本実施例では基板４ａ上に図５のような配列で１０個のＬＥＤランプ４ｂを設けて面状光源としている。そして、この被検物照明ランプ４としてのＬＥＤランプの集合体を乳白板等の光拡散部材１１により覆っている。ノブ５によりアーチ型針金部材７を回動操作すると、光拡散部材１１と共に被検物照明ランプ４がフード２の内面に沿って位置移動する。即ち、被検物照明ランプ４はフード２の内側に位置移動可能に配設されている。本実施例においては、被検物照明ランプ４はフード２の内面に沿って角度αの範囲において位置移動させて、その移動位置に軸受部材８・９とアーチ型針金部材７の軸との嵌合摩擦力で保持させた状態にすることができる。
【００１４】
フード２の頂上部には光量調節操作部としての摘み部１２を外側に露呈させて、被検物照明ランプ４の光量調節器としての可変抵抗器１３が配設されている。被検物照明ランプ４に対する通電はスコープ１側から引き出した給電用リード線により上記の可変抵抗器１３を介してなされる。被検物照明ランプ４の発光光量は可変抵抗器１３の摘み部１２を操作することで可変することができる。
【００１５】
撮像ユニット１０とノート型パソコン２０は電気コード１４を介して電気的に接続される。この電気コード１４を介してノート型パソコン２０側から撮像ユニット１０側への電力供給がなされる。また、撮像ユニット１０のスコープ１からノート型パソコン２０の演算処理装置２１へ撮像画像データが入力する。
【００１６】
被検物表面の検査は次のようにしてなされる。操作者はスコープ１の部分を取っ手として握って撮像ユニット１０を手に持ち、図４のように、フード２の開口部３を被検物Ｗの表面に当接させる。フード２の開口部３の周縁は弾性部材６により縁取りされているので、被検物Ｗの表面をフード２の当接によりキズ付けるおそれがない。フード２の開口部３に対応する被検物Ｗの表面はフード２の内側にある被検物照明ランプ４により照明される。その照明されている被検物表面のスコープ画角内に対応する部分がスコープ１により拡大撮像される。本実施例においては、スコープ１の光軸Ｏと被検物表面の交点を中心とするほぼ１〜２ｃｍ２の範囲の被検物表面部分が拡大撮像される。そして、その撮像画像データが電気コード１４を介してノート型パソコン２０の演算処理装置２１へ入力して画像処理され、撮像画像がノート型パソコン２０のモニタ装置（ディスプレイ装置）２２に映し出される。操作者はモニタ装置２２に映し出される被検物表面の拡大撮像画像を見ながら、スコープ１のフォーカッシング操作、ズーミング操作を行う。また、モニタ装置２２に映し出される被検物表面の拡大撮像画像の状態が最も鮮明となるように、例えば表面キズの状態が鮮明に映し出されるように、ノブ５を操作して被検物照明ランプ４の位置を調節する。被検物照明ランプ４の位置を変えることで被検物表面の照明状態がかわり、被検物表面の拡大撮像画像の状態も変わる。また、モニタ装置２２に映し出される被検物表面の拡大撮像画像の状態が最も鮮明となるように、可変抵抗器１３の摘み部１２を操作して、被検物照明ランプ４の発光光量を調節する。そして、その映像状態調節後の被検物表面の拡大撮像画像をプリンタ３０によりハードコピーとしてプリントアウトする。
【００１７】
被検物照明ランプ４を光拡散部材１１により覆うことで、被検物表面が鏡面状態である場合でも被検物表面の拡大撮像画像に対する照明ランプの映り込みが解消あるいは緩和される。また、被検物照明ランプ４の位置移動調節によっても、被検物表面の拡大撮像画像に対する照明ランプの映り込みが解消あるいは緩和される。フード２は実施例の半球ドーム形状に限られるものではなく、被検物表面に対面する開口部３を有する、適宜の形状の筐体にすることができる。
【００１８】
以上説明したように、本発明の表面検査装置に用いる撮像ユニットは、手に持って、例えば自動車ボディ表面等の被検物表面の各部に手軽に適用することが可能なハンディーな器具である。被検物照明ランプの位置を調節することで、被検物表面の欠陥状態を最も鮮明に映し出した撮像画像を容易に得ることができる。コンピューターシステム部としてノート型パソコンを用いて、小型で携帯可能な表面検査装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例の外観検査装置の斜視図
【図２】撮像ユニットの側面図、
【図３】図２の（３）−（３）線視断面図
【図４】図３の（４）−（４）線視断面図
【図５】実施例の被検物照明ランプと光拡散部材（乳白板）の斜視図
【符号の説明】
【００２０】
Ｗ・・被検物、１０・・撮像ユニット、２０・・ピューターシステム部（ノート型パソコン）、３０・・プリンタ、１・・電子撮像器（ＣＣＤマイクロスコープ）、２・・フード、３・・開口部、４・・被検物照明ランプ、５・・被検物照明ランプを位置移動操作するためのノブ
【図１】
2009210367.tif 000003
【図３】
2009210367.tif 000004
【図２】
2009210367.tif 000005
【図４】
2009210367.tif 000006
【図５】
2009210367.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月21日(2008.4.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
特許文献１には、半導体ウエハ等の面積の大きい板状部材の表面欠陥を検査する外観検査装置が開示されている。特許文献２には、ドーム状透明体のクラックを検査する外観検査装置が開示されている。特許文献３・４・５には、円筒状物体の表面欠陥を検査する外観検査装置が開示されている。特許文献６には、Ｏリング等の円環状物品の欠陥を検査する外観検査装置が開示されている。特許文献７にはキャップの外側面の検査する外観検査装置が開示されている。特許文献８には、円筒形状部品を移動または回転させずに表面を検査する外観検査装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−３３３４９１号公報
【特許文献２】特開２００７−１９８７８１号公報
【特許文献３】特開２００７−１７１９４号公報
【特許文献４】特開２００６−１４５５０３号公報
【特許文献５】特開２００６−２３０９０号公報
【特許文献６】特開２００５−１９５３３２号公報
【特許文献７】特開２００４−３６１２２３号公報
【特許文献８】特開２００３−２３２７４８号公報