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【発明の名称】 柱状物体の外観検査装置およびその方法
【発明者】 【氏名】布谷 正勝

【氏名】久保田 洋一

【氏名】大奈良 仁志

【氏名】岩崎 博史
【要約】 【課題】柱状物体の外観検査を経済的かつ高速度に行うようにする。

【解決手段】回転駆動ローラ３およびＺ方向の位置決め機構６が検査対象の円柱１，２の位置決めを行い、ラインセンサカメラ１０が円柱１の全表面を撮像する。画像処理装置１１がラインセンサカメラ１０で撮像された円柱１の撮像画像と、基準となる撮像画像との濃淡をパターンマッチングして、検査対象としての円柱１の外観の良否を検査する。画像入力タイミング信号送信器８はラインセンサカメラ１０により撮像された円柱１の表面の撮像画像を一定タイミングで画像処理装置１１に入力させる。移送機構７が円柱１を順次移送してラインセンサカメラ１０の検査位置に導入し、検査終了後は検査位置から排出する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 検査対象の柱状物体の位置決めを行う位置決め手段と、前記柱状物体の全表面を撮像する撮像手段と、前記柱状物体の撮像領域を照明する照明手段と、前記撮像手段で撮像された検査対象としての柱状物体の撮像画像と、基準となる撮像画像との濃淡をパターンマッチングして、前記検査対象としての柱状物体の外観の良否を検査する検査手段と、前記撮像手段により撮像された前記柱状物体の表面の撮像画像を一定タイミングで前記検査手段に入力させる入力手段と、前記柱状物体を順次移送して前記撮像手段の検査位置に導入し、検査終了後は検査位置から排出する移送手段と、を具備することを特徴とする柱状物体の外観検査装置。
【請求項２】 前記撮像手段は、ラインセンサカメラであって、前記柱状物体の両端面の外観画像を前記撮像手段により撮像するため、前記両端面から出射した光が前記撮像手段に入射するように、光路を折り曲げるように配置したミラーを備えることを特徴とする請求項１記載の柱状物体の外観検査装置。
【請求項３】 前記検査手段は、２以上のラインセンサカメラから得られる２以上の撮像画像信号を切り替え、前記撮像画像を出力する撮像画像信号切替え手段を有することを特徴とする請求項１記載の柱状物体の外観検査装置。
【請求項４】 前記入力手段は、前記柱状物体が検査位置に導入されたことを検出するセンサの信号をタイミング信号とすることを特徴とする請求項１記載の柱状物体の外観検査装置。
【請求項５】 前記入力手段は、前記柱状物体の物理形状の特徴点または表面の図柄の特徴点を検出するセンサの信号をタイミング信号とすることを特徴とする請求項１記載の柱状物体の外観検査装置。
【請求項６】 前記位置決め手段は、間に前記柱状物体が納まるように平行配置された２つの同期回転する円柱状ローラーからなることを特徴とする請求項１記載の柱状物体の外観検査装置。
【請求項７】 前記位置決め手段は、一定速度で搬送されるベルトと、前記柱状物体の軸方向とがベルトの進行方向と直角となるような姿勢で、前記柱状物体をベルト上に位置決めし保持する保持機構を有することを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
【請求項８】 前記位置決め手段は、一定速度で回転し前記柱状物体の側面に回転力を付与する駆動ローラーと、前記柱状物体の側面外周に接触し柱状物体を位置決めするために等間隔に配列された複数の小ローラーと、この小ローラーの軸が取り付けられて固定され、前記柱状物体の一方の端面が接触して位置決めされ、この端面の中心を内部に含むように放射状に配列されたスリットと、連続的あるいは間欠的な回転動作によって前記柱状物体を移送する円板と、を有することを特徴とする請求項１記載の柱状物体の外観検査装置。
【請求項９】 前記位置決め手段は、前記柱状物体の両端面の中心付近に接触して回転する部材によって構成されることを特徴とする請求項１記載の柱状物体の外観検査装置。
【請求項１０】 前記駆動ローラーは、その軸が前記円板の軸と非同軸となるように配置され、かつ、その軸が円板と垂直の方向に対して傾き角度を有するように配置されて成ることを特徴とする請求項８記載の柱状物体の外観検査装置。
【請求項１１】 前記位置決め手段は、一定速度で回転する駆動ロ−ラーと、柱状物体の側面と前記駆動ローラーとの間に位置し、前記駆動ローラーの回転力を前記柱状物体に伝達するとともに柱状物体を位置決めするよう等間隔に配列された複数の小ローラーと、この小ローラーの軸が取り付けられて固定され、前記柱状物体の一方の端面が接触して位置決めされ、連続的あるいは間欠的な回転動作によって柱状物体を移送する円板と、開口部が検査中の柱状物体の側面に近接する位置にあって、かつ各小ローラーの間に配置された空気ダクトとを有することを特徴とする請求項１記載の柱状物体の外観検査装置。
【請求項１２】 前記照明手段は、２以上の異なる照明を有しており、電気的または機械的に前記照明を切り替えて前記柱状物体を照明することを特徴とする請求項１記載の柱状物体の外観検査装置。
【請求項１３】 検査対象の柱状物体を検査位置に導入し、前記柱状物体の位置決めを行い、前記柱状物体の撮像領域を照明し、前記柱状物体の全表面を撮像し、撮像された前記柱状物体の表面の撮像画像を一定ごとに出力されるタイミング信号を出力し、このタイミング信号を受けた後、撮像された検査対象としての柱状物体の撮像画像と、基準となる撮像画像との濃淡をパターンマッチングして、前記検査対象としての柱状物体の外観の良否を検査し、検査終了後は検査位置から前記柱状物体を排出することを特徴とする柱状物体の外観検査方法。
【請求項１４】 前記柱状物体の両端面の外観画像をラインセンサカメラにより撮像するため、ミラーを使用して前記両端面から出射した光が前記ラインセンサカメラに入射するように光路を折り曲げるようにすることを特徴とする請求項１３記載の柱状物体の外観検査方法。
【請求項１５】 ２以上のラインセンサカメラから得られる２以上の撮像画像信号を切り替え、前記撮像画像を出力することを特徴とする請求項１３記載の柱状物体の外観検査方法。
【請求項１６】 前記柱状物体が検査位置に導入されたことを検出するセンサの信号をタイミング信号とすることを特徴とする請求項１３記載の柱状物体の外観検査方法。
【請求項１７】 前記柱状物体の物理形状の特徴点または表面の図柄の特徴点を検出するセンサの信号をタイミング信号とすることを特徴とする請求項１３記載の柱状物体の外観検査方法。
【請求項１８】 平行配置された２つの同期回転する円柱状ローラーの間に前記柱状物体が納まるようにして、前記柱状物体を位置決めすることを特徴とする請求項１３記載の柱状物体の外観検査方法。
【請求項１９】 ベルトが一定速度で搬送され、前記柱状物体の軸方向がベルトの進行方向と直角となるような姿勢で、前記柱状物体をベルト上に位置決めすることを特徴とする請求項１３記載の外観検査装置。
【請求項２０】 駆動ローラーが一定速度で回転し前記柱状物体の側面に回転力を付与し、等間隔に配列された複数の小ローラーが前記柱状物体の側面外周に接触し前記柱状物体を位置決めし、円板が連続的あるいは間欠的な回転動作によって前記柱状物体を移送することを特徴とする請求項１３記載の柱状物体の外観検査方法。
【請求項２１】 駆動ローラーが一定速度で回転し、前記柱状物体の側面と前記駆動ローラーとの間に位置し等間隔に配列された複数の小ローラーが前記駆動ローラーの回転力を前記柱状物体に伝達し、前記小ローラーの軸が取り付けられた円板が、前記柱状物体の一方の端面が接触して位置決めし、連続的あるいは間欠的な回転動作によって柱状物体を移送し、検査中の柱状物体の側面に近接する位置にあって、かつ各小ローラーの間に配置された空気ダクトにより前記柱状物体を空気圧で位置決めすることを特徴とする請求項１３記載の柱状物体の外観検査方法。
【請求項２２】 ２以上の異なる照明を有しており、電気的または機械的に前記照明を切り替えて前記柱状物体を照明することを特徴とする請求項１３記載の柱状物体の外観検査方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、柱状物体の全表面の外観上の欠陥を画像処理により高速かつ自動的に検査する柱状物体の外観検査装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】大量に生産される工業生産物の中には製品の用途から外観上の欠陥を全数について検査することが要求されるものがある。例えば、食品容器、薬品容器、電子部品等である。これらは主に樹脂成形加工により製造され、外形が柱状で複雑な形状を有するものが多い。そして、前記食品容器、薬品容器、電子部品等の柱状物体の外観検査は、従来から、人手による目視検査が一般的に行われている。
【０００３】ところで、柱状物体の外観検査を目視検査以外により行う方法として、下記に示すようにな画像処理技術を用いて自動検査する方法も、近年、採用されてきている。
【０００４】（１）一般的には、柱状物体の全表面を６台のカメラにより６方向から撮像して平面画像を得、この得た平面画像を検査することにより、柱状物体の全表面の外観検査を行う方法。
【０００５】（２）柱状物体のうち特に円柱状物体の全表面を画像処理技術により自動検査する場合には、この検査対象物である円柱状物体を回転させながらラインセンサカメラを用いて撮像することにより側面の展開画像を得、この得た展開画像を検査し、さらに、２台のエリアセンサカメラによって撮像した両端面の画像を検査することにより、円柱状物体の全表面の外観検査を行う方法。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、画像処理技術を用いて柱状物体の全表面の外観検査する方法では、６台のカメラにより６方向から柱状物体の全表面を撮像して平面画像を得る必要があるので、装置が極めて複雑になるとともに検査時間が長くなり、加えて、多数の画像処理回路を使用するので高価となるため、汎用性が乏しいという問題点があった。
【０００７】特に、柱状物体のうち特に円柱状物体の全表面を画像処理技術により自動検査する場合においても、ラインセンサカメラが回転する円柱状物体を撮像して側面の展開画像を得る必要があり、さらに、２台のエリアセンサカメラが撮像した両端面の画像を検査する必要があるので、検査対象物のハンドリング機構や照明装置が複雑になり、装置が高価になるともに検査時間が長くなり、汎用性が乏しいという問題点があった。
【０００８】本発明は上述した問題点に鑑み、柱状物体の外観検査を経済的かつ高速度に行う柱状物体の外観検査装置およびその方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成するために、請求項１記載の発明は、検査対象の柱状物体の位置決め行う位置決め手段と、前記柱状物体の全表面を撮像する撮像手段と、前記柱状物体の撮像領域を照明する照明手段と、前記撮像手段で撮像された検査対象としての柱状物体の撮像画像と、基準となる撮像画像との濃淡をパターンマッチングして、前記検査対象としての柱状物体の外観の良否を検査する検査手段と、前記撮像手段により撮像された前記柱状物体の表面の撮像画像を一定タイミングで前記検査手段に入力させる入力手段と、前記柱状物体を順次移送して前記撮像手段の検査位置に導入し、検査終了後は検査位置から排出する移送手段とを具備するようにする。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記撮像手段が、ラインセンサカメラであって、前記柱状物体の両端面の外観画像を前記撮像手段により撮像するため、前記両端面から出射した光が前記撮像手段に入射するように、光路を折り曲げるように配置したミラーを備えるようにする。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記検査手段が、２以上のラインセンサカメラから得られる２以上の撮像画像信号を切り替え、前記撮像画像を出力する撮像画像信号切替え手段を有するようにする。
【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記入力手段が、前記柱状物体が検査位置に導入されたことを検出するセンサの信号をタイミング信号とするようにする。
【００１３】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記入力手段が、前記柱状物体の物理形状の特徴点または表面の図柄の特徴点を検出するセンサの信号をタイミング信号とするようにする。
【００１４】請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記位置決め手段が、間に前記柱状物体が納まるように平行配置された２つの同期回転する円柱状ローラーからなるようにする。
【００１５】請求項７記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記位置決め手段が、一定速度で搬送されるベルトと、前記柱状物体の軸方向とがベルトの進行方向と直角となるような姿勢で、前記柱状物体をベルト上に位置決めし保持する保持機構を有するようにする。
【００１６】請求項８記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記位置決め手段が、一定速度で回転し前記柱状物体の側面に回転力を付与する駆動ローラーと、前記柱状物体の側面外周に接触し柱状物体を位置決めするために等間隔に配列された複数の小ローラーと、この小ローラーの軸が取り付けられ固定され、柱状物体の一方の端面が接触して位置決めされ、この端面の申心を内部に含むように放射状に配列されたスリットと、連続的あるいは間欠的な回転動作によって前記柱状物体を移送する円板とを有するようにする。
【００１７】請求項９記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記位置決め手段が、前記柱状物体の両端面の中心付近に接触して回転する部材により構成されるようにする。
【００１８】請求項１０記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記駆動ローラーが、その軸が前記円板の軸と非同軸となるように配置され、かつ、その軸が円板と垂直の方向に対して傾き角度を有するように配置されて成るようにする。
【００１９】請求項１１記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記位置決め手段が、一定速度で回転する駆動ローラーと、柱状物体の側面と前記駆動ローラーとの間に位置し、前記駆動ローラーの回転力を前記柱状物体に伝達するとともに柱状物体を位置決めする等間隔に配列された複数の小ローラーと、この小ローラーの軸が取り付けられて固定され、前記柱状物体の一方の端面が接触して位置決めされ連続的あるいは間欠的な回転動作によって柱状物体を移送する円板と、開口部が検査中の柱状物体の側面に近接する位置にあってかつ各小ローラーの間に配置された空気ダクトとを有するようにする。
【００２０】請求項１２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記照明手段が、２以上の異なる照明を有しており、電気的または機械的に前記照明を切り替えて前記柱状物体を照明するようにする。
【００２１】請求項１３記載の発明は、検査対象の柱状物体を検査位置に導入し、前記柱状物体の位置決めを行い、前記柱状物体の撮像領域を照明し、前記柱状物体の全表面を撮像し、撮像された前記柱状物体の表面の撮像画像を一定ごとに出力されるタイミング信号を出力し、このタイミング信号を受けた後、撮像された検査対象としての柱状物体の撮像画像と、基準となる撮像画像との濃淡をパターンマッチングして、前記検査対象としての柱状物体の外観の良否を検査し、検査終了後は検査位置から前記柱状物体を排出するようにする。
【００２２】請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の発明において、前記柱状物体の両端面の外観画像をラインセンサカメラにより撮像するため、ミラーを使用して前記両端面から出射した光が前記ラインセンサカメラに入射するように光路を折り曲げるようにする。
【００２３】請求項１５記載の発明は、請求項１３記載の発明において、２以上のラインセンサカメラから得られる２以上の撮像画像信号を切り替え、前記撮像画像を出力するようにする。
【００２４】請求項１６記載の発明は、請求項１３記載の発明において、前記柱状物体が検査位置に導入されたことを検出するセンサの信号をタイミング信号とするよにする。
【００２５】請求項１７記載の発明は、請求項１３記載の発明において、前記柱状物体の物理形状の特徴点または表面の図柄の特徴点を検出するセンサの信号をタイミング信号とするようにする。
【００２６】請求項１８記載の発明は、請求項１３記載の発明において、平行配置された２つの同期回転する円柱状ローラーの間に前記柱状物体が納まるようにして、前記柱状物体を位置決めするようにする。
【００２７】請求項１９記載の発明は、請求項１３記載の発明において、ベルトが一定速度で搬送され、前記柱状物体の軸方向がベルトの進行方向と直角となるような姿勢で、前記柱状物体をベルト上に位置決めするようにする。
【００２８】請求項２０記載の発明において、請求項１３記載の発明において、駆動ローラーが一定速度で回転し前記柱状物体の側面に回転力を付与し、等間隔に配列された複数の小ローラーが前記柱状物体の側面外周に接触し前記柱状物体を位置決めし、円板が連続的あるいは間欠的な回転動作によって前記柱状物体を移送するようにする。
【００２９】請求項２１記載の発明は、請求項１３記載の発明において、駆動ローラーが一定速度で回転し、前記柱状物体の側面と前記駆動ローラーとの間に位置し等間隔に配列された複数の小ローラーが前記駆動ローラーの回転力を前記柱状物体に伝達し、前記小ローラーの軸が取り付けられた円板が、前記柱状物体の一方の端面が接触して位置決めし、連続的あるいは間欠的な回転動作によって柱状物体を移送し、検査中の柱状物体の側面に近接する位置にあって、かつ各小ローラーの間に配置された空気ダクトにより前記柱状物体を空気圧で位置決めするようする。
【００３０】請求項２２記載の発明は、請求項１３記載の発明において、２以上の異なる照明を有しており、電気的または機械的に前記照明を切り替えて前記柱状物体を照明するようにする。
【００３１】この発明では、検査対象の柱状物体の位置決めを行い、柱状物体の全体表面を撮像するため、撮像手段の個数を抑えることができる。
【００３２】特に、柱状物体の両端面から出射した光をミラーが折り曲げてラインセンサカメラに入射させるため、ラインセンサカメラが柱状物体の全体表面を撮像することがでる。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る柱状物体の外観検査装置およびその方法の一実施形態を図面に基づき説明する。
【００３４】図１は本発明に係る柱状物体の外観検査装置の一実施形態を示す概略構成図でる。
【００３５】この実施形態の外観検査装置は、位置決めと回転を、平行配置した複数のローラーによって実現する構成例である。
【００３６】この実施形態の外観検査装置は、回転ローラ３ａ，３ｂ，３ｃと、ミラー４，５と、Ｚ方向位置決め機構６と、移送機構７と、画像入力タイミング信号出力器８と、照明装置９と、ラインセンサカメラ１０と、画像処理装置１１とを備えて構成されている。
【００３７】ここで、回転ローラ３ａと回転ローラ３ｂとは、検査対象である控えの円柱２を一定速度で回転させるとともにＸ方向およびＺ方向に安定に位置決めするようになっている。
【００３８】回転ローラ３ｂと回転ローラ３ｃとは、検査対象である円柱１を一定速度で回転させるとともにＸ方向およびＺ方向に安定に位置決めするようになっている。
【００３９】ミラー４，５は、円柱１の両端面１ｂ，１ｃの外観画像をラインセンサーカメラ１０により撮像するため、この両端面１ｂ，１ｃから出射した光がラインセンサーカメラ１０に入射するように、光路を折り曲げるようになっている。
【００４０】従って、ラインセンサーカメラ１０の撮像視野Ａは、その中央部が円柱１の側面を縦断する線状撮像視野ｂとなり、また、端部が円柱１の端面１ｂ，１ｃの直径方向に縦断する線状撮像視野ａ，ｃとなっており、ミラー４，５がない場合より撮像視野が広がっている。
【００４１】なお、ミラー４，５は、平面鏡にかぎらず凸面鏡，凹面鏡，円柱面鏡等の曲面鏡であってもよい。
【００４２】Ｚ方向位置決め機構６は、円柱１の一方の端面の一部を接触させることにより、Ｚ方向位に対する位置決めするようになっている。
【００４３】移送機構７は、検査対象である円柱状物体１の検査が終了すると、検査位置から検査位置以外の箇所に円柱状物体１を移送するとともに、控えていた次の検査対象である円柱状物体２を検査位置に移送するようになっている。
【００４４】画像入力タイミング信号出力器８は、ラインセンサーカメラ１０が撮像した円柱１の撮像画像を画像処理装置１１に出力するタイミング信号を出力するようになっている。
【００４５】この画像入力タイミング信号出力器８は、例えば回転する円柱１の物理的形状の特徴点あるいは表面図柄の特徴点をホトセンサやレーザーセンサ等の適当な検出手段で認識し、１回転にｌ回ないし数回現れる回転原点の検出に基づき、タイミング信号を送出することにより実現できる。
【００４６】特に、円柱１に外観上の特徴点が無い場合や、回転原点を揃えて画像を比較する必要のない検査方法の場合には、検査のために円柱１が撮像位置に導入されたタイミングを捉えて撮像画像を入力するタイミング信号を送出するようにしてもよい。
【００４７】照明装置９は、蛍光灯、ハロゲンランプ等の光源や光ファイバーガイド等線状の光源からなり、ラインセンサカメラ１０の視野を妨げない位置に配置され、撮像視野Ａを照明するようになっている。
【００４８】ラインセンサカメラ１０は、通常リニアセンサカメラあるいはｌ次元センサカメラとも呼ばれ、撮像視野を線状に形成するようになっている。
【００４９】ラインセンサーカメラ１０は、円柱１が回転運動をすることにより、円柱１の撮像線Ｂ上を順次走査するようになっており、円柱１がｌ回転すると撮像線Ｂを走査して撮像された撮像画像を、後述する画像入力タイミング信号出力器８から出力されたタイミング信号に基づき、画像処理装置１１に入力するようになっている。
【００５０】なお、ラインセンサカメラ１０で平面画像を撮像するには、撮像対象物上と略直角の方向に走査する必要がある。この副走査とよばれる動作は、撮像対象物を一定速度て撮像視野内を移動させることにより実現される。
【００５１】従って、ラインセンサーカメラ１０の撮像視野Ａは、その中央部が円柱１の側面を縦断する線状撮像視野ｂとなり、また、端部が円柱１の端面１ｂ，１ｃの直径方向に縦断する線状撮像視野ａ，ｃとなっており、ミラー４，５がない場合より撮像視野が広がっている。
【００５２】この画像処理装置１１は、予め良品の全面画像をラインセンサカメラ１０で撮像して登録しておき、これと同じ条件で撮像した検査対象である円柱１の全面画像とを濃淡によるパターンマッチングし、欠陥を検出・判定するようになっている。
【００５３】図２（ａ）は図１をＸ方向から見た概略側面図である。
【００５４】ミラー４と円柱の軸Ｃとの成す角度が“θ１”であり、また、ミラー５と円柱の軸Ｃとの成す角度が“θ２”であり、共に４５度程度に設定されている。
【００５５】ミラー４，５の下端の位置は、ラインセンサカメラ１０による線状撮像視野ａ，ｃが円柱１の端面１ａ，１ｂの回転中心点を含む半径以上の長さを確保する位置にあることか必要である。ラインセンサカメラ１０の視野幅は、線１９の長さである。
【００５６】図２（ｂ）は検査対象である円柱１の撮像画像を示す図である。
【００５７】ここで、Ｙ方向はラインセンサカメラ１０による走査方向であり、ｔ方向は時間経過の方向で、つまり円柱１の回転によって走査される方向である。
【００５８】画像入力の先頭からの期間２５が円柱１の１回転により撮像される部分であり、期間２６が円柱１の引き続く次の１回転で撮像される部分である。期間２５と期間２６の画像は同一である。
【００５９】ラインセンサカメラ１０により撮像された円柱１の撮像画像２０は、図に示すように、円柱１の側面（円筒面）の展開画像２１と、円柱１の右端面の展開画像２２と、円柱１の左端面の展開画像２３とを有している。
【００６０】なお、２４は円柱１の側面にある図柄の一部であり、図柄特徴点とすることが可能である。入力画像２０中で斜線部分は、円柱１以外の撮像された部分即ち背景部分である。この部分は通常は検査の対象外として扱われる。
【００６１】図３は図１をＹ方向から見た概略正面図である。
【００６２】移送機構７の上端は、円柱１，２の下方に位置し、移送機構７が矢印Ｄの方向に上方に移動することにより、傾斜角度を有する上端７ａが円柱１，２を押し上げると同時に右方向に移動させる。
【００６３】この動作によって円柱１，２は、回転駆動ローラー３を乗り越えて右側の安定位置に納まり、円柱の導入・排出が行われる。移送機構７はこのように簡素な構成であり、単純な上下運動によって円柱１，２等を安定に間欠送りする動作なので、高速で安価な装置が実現できる。
【００６４】図４は本発明の他の実施形態を説明する概略正面図。
【００６５】この実施形態の柱状物体の外観検査装置は、円柱の回転駆動を一定速度で走行するベルトにより行い、円柱１の位置決めを平行配置されたローラー列によって行う構成例のものである。
【００６６】自由に回転するローラー３０，３１，３２，３３は、連結棒３４によりそれぞれの軸受けが等間隔に保持され構成されている。
【００６７】ベルト４２は、一定速度で回転するプーリー４０，４１に装着され、これによって一定速度で走行するようになっている。
【００６８】円柱１，２等は、ローラー３０，３１，３２の間で位置決めされた状態で側面（外周）をベルト４２に接しており、これによって回転駆動力を得て一定速度で定位置回転するようになっている。
【００６９】従って、この定位置回転時に円柱１の撮像と検査が行われ、検査が終了すると、連結棒３４が矢印Ｅのように上下方向に移動し、これに装着されたローラー３０，３１，３２，３３か一斉に上方へ移動する。これによって円柱１、２等は図で左右方向の位置決めが解除されるので、ベルト４２の走行に伴って右方向に移動する。
【００７０】円柱１，２等がローラーの間隔分程度移動したときに、連結棒３４を矢印３５のように下方に移動して元の位置に戻すことによって、円柱１，２等は再び定位置に位置決めされる。この動作によって円柱１，２等の導入・排出が実行される。
【００７１】なお、連結棒３４を矢印３５の方向ではなく矢印Ｅの方向に間欠的または連続的に移動することによって、円柱１，２等の導入・排出を実行してもよい。
【００７２】本実施例では、円柱１、２等の位置決め機構は、連結棒３４とこれに装着されたローラー３０，３１，３２，３３等によって行う方法を開示したが、これに限らず、ベルト上に略等間隔で並んで回転する柱状物体を位置決めし、また一斉に移動させるための櫛形構造物であってもよい。
【００７３】図５は本発明の他の実施形態の概略正面図である。
【００７４】この実施形態の柱状物体の外観検査装置は、図１に示した実施形態のものと異なり、ラインセンサカメラ１０を円柱１の下方に配置したものである。
【００７５】従って、この実施形態の柱状物体の外観検査装置は、ミラー４，５および照明装置９も円柱１の下方に配置されるように構成されている。この配置方法により、円柱１の上方には大きな自由空間が確保されるので、移送機構７を容易に構成することができる。
【００７６】移送機構７が矢印Ｆの方向に移動し、円柱１，２を右方向に移動させるので、円柱１，２は、ローラー３を乗り越えて右側の定位置に納まり、導入・排出が実行される。
【００７７】なお、移送機構７は、移動と停止をローラー３の間隔毎に繰り返す間欠動作であっても、また連続移動動作を行うものであってもよい。
【００７８】図６は本発明の他の実施形態の構成を示す図である。
【００７９】図６（ａ）は主要部の構成を示す斜視図でる。ただし、図中には、照明装置、画像入カタイミング信号送出気８等は図示されていない。
【００８０】この実施形態の柱状物体の外観検査装置は、検査対象物が中をくり抜かれた円筒形状の外観検査を行うものの構成例である。
【００８１】実施形態の柱状物体の外観検査装置は、少なくとも検査位置におかれた円筒５１およびそのｌつ手前の位置にある円筒５２に、Ｇの方向に一定速度の回転を付与する回転駆動ローラー５３を有しており、この回転駆動ローラー５３には円板５４が備えられている。
【００８２】そして、円板５４には、円筒５１，５２を位置決めするための自由回転ローラー５５，５６，５７を有している。
【００８３】なお、この実施形態のものは、図では３個の自由回転ローラー５５，５６，５７以外は省略されているが、円板５４の全周にわたって等間隔に漏れなく装置されているものである。
【００８４】実施形態の柱状物体の外観検査装置は、円板５４が円筒５１，５２等をΖ方向に位置決めするとともに、Ｘ、Ｙ方向に位置決めする機能を有する自由回転ローラー５５，５６，５７等を方向Ｇに移動させるため、円筒５１，５２等の位置を移動させ、導入・排出動作、いわゆるロータリーインデックスによるタクト送り動作を実現するようになっている。
【００８５】なお、回転駆動ローラー５３と円板５４の回転中心は一致している必要はなく、回転駆動ローラー５３の回転中心を検査位置（円筒５１の位置）に近づけるように偏心させることによって、検査位置およびその前後位置の円筒のみに回転駆動ローラー５３が接触して回転力を与える横成としてもよい。
【００８６】このような構成により、検査位置から離れた位置では、２つの自由回転ローラーと回転駆動ローラー５３とによって形成される円筒位置決め用空間が広がるので、円筒の導入・排出が容易に実現できる。
【００８７】また、回転駆動ローラー５３は、本実施形態のもでは円板形状であるが、これに限らず、エンドレスベルト形状であってもよい。
【００８８】さらに、本実施形態のもは、回転．駆動ローラ一５３による駆動力が円柱１，２等に接触して供給される構成であるが、これに限らず、円柱１，２等と回転駆動ローラー５３との間に両者に接する自由回転ローラーを挿入追加するように構成してもよい。
【００８９】図６（ｂ）は図６（ａ）をＹ方向から見た側面図である。ただし、細部は省略されている。
【００９０】ミラー４，５は、中空構造からなる円筒５１の外部および内部の全ての表面を撮像するため、適当な角度に設置されている。
【００９１】つまり、その撮像光路は、図に示すように、その線状撮像視野が円筒５１の中心断面の必要な領域をカバーするように、円筒５１の内部に漏れなく達しているようになっている。この状態で位置決めされた円筒５１を１回転すれば、ラインセンサーカメラ１０により中空構造からなる円筒５１の全表面が撮像される。
【００９２】図６（ｃ）は図６（ａ）をＸ方向から見た正面図である。
【００９３】回転駆動ローラー５３の回転軸と円板５４の回転軸とは、角度φを有しており、従って、円筒５１，５２の安定な位置決めを実現するためには、円筒５１、５２の軸と回転駆動ローラー５３の回転軸とは角度φを付与することが望ましい。
【００９４】これによって、回転駆動ローラー５３の回転が円筒５１に対して円板５４方向（下方）への推進力を与えることができるので、円筒５１と円板５４は円筒形状のばらつきや自由回転ローラーの形状、姿勢のばらつきに影響されることなく安定に接触を保つことが可能となる。
【００９５】図７は本発明における検査対象物の位置決めの他の実施形態を示す概略上面図である。
【００９６】回転駆動ローラー５３は、自由回転ローラー５６，５７，５８を回転させ、これら自由回転ローラー５６，５７，５８が円筒１，２等を回転させようになっている。
【００９７】円筒１，２等は、自由回転ローラー５５，５６，５７の間に納まることにより、Ｘ，Ｙ方向に位置決がなされるようになっている。このとき、円筒１，２等は、自由回転ローラー５６，５７，５８に安定な接触を保つことが重要である。
【００９８】円筒１，２等が自由回転ローラー５６，５７，５８と安定な接触を保つ方法として、この実施形態のものは、空気ダクト６３による空気吸引により、円筒１，２等を自由回転ローラー５６、５７、５８に押しつけるようになっている。
【００９９】空気ダクト６３による空気吸引を止めるか、あるいは空気噴出を行うことによって、円筒１、２等を自由回転ローラー５６，５７，５８から任意の位置とタイミングで離脱させることができる。
【０１００】この実施形態の外観検査装置の構成によれば、円筒１、２を半周（１８０度）以下の側面で位置決めして保持するようにしたことにより、反対側の半周（１８０度〕以上の側面の方向には大きな空間が得られるため、円筒の導入・排出が極めて容易となり、高速で安価な機構が実現できるとともに、検査結果に基づく良品と不良品の仕分け機能も容易に実現できる。
【０１０１】なお、図７では、円筒１，２等の導入・排出に機能する連続的あるいは間欠的に回転する円板を省略している。円板には自由回転ローラー５６，５７，５８等と空気ダクト６３等が固定装着されている。
【０１０２】図８は本発明における２種類の異なる照明特性を有する照明装置を備える実施形態を示す概略図であって、図８（ａ）は主要部のみを示す正面概略図である。
【０１０３】この実施形態の外観検査装置は、線状撮像視野９−４を照明する２つの異なる照明特性を持った照明９−１、９−２を有しており、２つの異なる照明を電気的または機械的に切り替えて動作させる照明装置９を備えるものである。
【０１０４】なお、図では、ミラーを省略する。
【０１０５】図８（ｂ）は図８（ａ）の照明装置の構成によって撮像された画像を説明する図である。
【０１０６】この実施形態の外観検査装置では、ラインセンサカメラ１０によって連続撮像して得られる画像２０は、その横方向が線状撮像視野の方向であり、縦方向が時間方向である。
【０１０７】そして、画像２０のうち、２８−１の部分が円柱１の側面の展開図であり、２８−２部分が背景で検査対象外であり、領域２５−１，２５−２，２５−３，２５−４の部分がそれぞれ円柱１のｌ周目、２周目、３周目、４周目を示す部分であり、領域２９−１，２９−３の部分が照明９−１の照明によって撮像された期間であり、領域２９−２の部分が照明９−２の照明により撮像された期間である。
【０１０８】従って、照明特性の異なる照明９−１と照明９−２とにより撮像された期間は、画像の特性が異なる。
【０１０９】この実施形態の外観検査装置では、位置画像による外観検査を領域２５−１と２５−３で行うことにより、２つの照明条件のもと２回の検査を、円柱１を３回転する期間内で実行することが可能になる。
【０１１０】なお、円柱１の側面の展開図には、側面に描かれた文字Ａと黒点が撮像されている。
【０１１１】図９は本発明における２台のラインセンサカメラによる実施形態を示す概略構成図であって、図９（ａ）は主要部のみを示す正面概略図である。なお、２つの線状撮像視野を照明する照明装置は任意であり図示しなし、また、ミラーは省略する。
【０１１２】この実施形態の外観検査装置は、２台のラインセンサカメラ１０−１，１０−２を有しており、２台のラインセンサカメラ１０−１，１０−２が円柱１の異なる線状撮像視野９−４，９−５を撮像視野とするように配置されて構成されている。
【０１１３】画像処理装置１１は、内部に画像信号切替え回路１１−１を有し、これによって２台のラインセンサカメラ１０−１，１０−２の撮像画像信号１０−３，１０−４を時間軸上で択一選択し、その出力画像信号１１ー５を画像検査回路１１−２に検査画像として入力し、検査を実行するようになっている。
【０１１４】図９（ｂ）は図９（ａ）の装置構成によって撮像された画像を説明する図である。
【０１１５】２０−１、２０−２は、それそれ回転する円柱１の側面をラインセンサカメラ１０−１および１０−２によって得られる撮像画像信号１１−３，１１−４による画像であり、この画像は画像検査回路１１−２で切替え選択して得られる検査画像を示す。２８−１は円柱１の側面の展開図であり、側面に描かれた文字Ａと黒点が撮像されている。２８−２は背景であり検査対象外である。領域２５−１、２５−２、２５−３はラインセンザカメラ１０−１によって撮像された１周目、２周目、３周目の画像を示し、領域２６−１、２６−２、２６−３はラインセンサカメラ１０−２によって撮像された１周目、２周目、３周目の画像を示す。
【０１１６】領域２６−０は線状撮像視野９−４、９−５の距離差（撮像時刻差）に相当するずれ領域である。２０−３は画像信号切替え回路１１−１によって選択合成された出力画像信号１１−５の画像であり、２７−１は領域２５−１と同一の画像であり、２７−４、２７−５はそれぞれ領域２６−２、２６−３と同一の画像である。領域２７−２は２つの画像の切り替わり領域であり検査対象外である。線状領域２７−３は画像切り替わり時に発生する雑音領域である。
【０１１７】この実施形態の外観検査装置では、撮像画像信号１１−３，１１−４を画像検査回路１１−２で切替えるタイミング信号が、画像入カタイミング信号送出手段によって画像処理装置１１に入力される画像入力用同期信号に適当な時間遅延または距離遅延を付与した信号であるため、正確なタイミングで画像信号切替え回路１１−１を動作させることが可能である。
【０１１８】また、画像による外観検査を領域２７−１と２７−４で連続的に行うことにより、２台のラインセンサカメラ１０−１，１０−２による２種類の異なる撮像条件における検査がｌ台の画像処理装置で、円柱１を約２回転する時間で高速に実行することが可能になる。
【０１１９】本実施形態では２台のラインセンサカメラによる線状撮像視野が位置的にずれている場合について示したが、これに限らず同一の線状撮像視野の場合であってもよい。
【０１２０】図１０は本発明における他の回転駆動方法による実施形態の概略構成図であって、図１０（ａ）は主要部の斜視図、図１０（ｂ）は正面図、図１０（ｃ）は上面図である。
【０１２１】この外観検査装置は、四角柱７０を検査対象物としており、四角柱７０の両端面の軸上に接触することで四角柱７０を位置決めし、かつ、軸を中心として回転させるための機構７１，７２を有しているものである。
【０１２２】機構７１，７２として、例えば同期して回転する同軸ロッド等を用いることができる。
【０１２３】このような構成からなるこの実施形態の外観検査は、ラインセンサカメラ１０の線状撮像視野が側面部分においては破線７３であり、端面部分においては破線７４である。
【０１２４】なお、ミラー４，５はロッド７１，７２の妨げとならないようにやや傾けて配置される場合がある。
【０１２５】なお、この実施形態のように、柱状物体の端面の中心付近の一部に接触する部材によって柱状物体を位置決め保持し、さらにこの部材の同期回転によって柱状物体を回転させる構成とすることにより、任意の断面形状の柱状物体についても本発明を適用できる。
【０１２６】以上述べてきた実施形態の外観検査装置は、検査対象物として外形断面形状が円である円柱および円筒を主な例としたが、これ以外でも、再現性良く位置決めし、かつ、軸を中心として概略一定速度で回転するならば、これらに限らず外形断面形状が楕円あるいは卵形あるいは多角形であっても、検査対象物となり得ことはいうまでもない。
【０１２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、検査対象の柱状物体の位置決めを行い、ミラーを用いて柱状物体の全体表面を連続した１つの画像として撮像し、その撮像した画像の濃淡をパターンマッチングによって一括検査することにより、撮像手段の個数を抑えることができるため、装置価格を安価にすることができるとともに、外観検査を高速に行うことができる。
【０１２８】また、柱状物体の外周で位置決めする回転駆動ローラ、移送手段を有することにより、検査対象の柱状物体の導入・排出を円滑に安定に高速に行うことができるため、結果として、外観検査を高速に行うことができる。
【出願人】 【識別番号】５９２０９５３３２
【氏名又は名称】エヌ・ティ・ティ・ファネット・システムズ株式会社
【出願日】 平成１０年（１９９８）１月１６日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】和田 成則
【公開番号】 特開平１１−２０１７４２
【公開日】 平成１１年（１９９９）７月３０日
【出願番号】 特願平１０−６９８２