JP6336735B2 - 外観検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、医薬品（錠剤、カプセル等）、食品、機械部品や電子部品等（以下、「検査対象物」という）の外観を検査する装置に関する。

従来から、検査対象物の外観を検査する装置としては、種々の装置が知られており、本願出願人らも、特開２０１１−２４２３１９号公報において、検査対象物の搬送方向の前後方向からレーザスリット光を照射し、その反射光を撮像するようにした外観検査装置を提案している。以下、この外観検査装置について、図１５及び図１６を参照して説明する。尚、図１５は、この外観検査装置の一部の概略構成を示した正面図であり、図１６は、右側面図である。

この外観検査装置は、画像撮像装置１１０として、搬送ベルト１０１を備えた直線搬送部１００の搬送路上方に配設されたエリアセンサカメラ１１１や、帯状のスリット光を照射するスリット光照射器１１２、このスリット光照射器１１２から照射されたスリット光Ｌ’をエリアセンサカメラ１１１の直下方向に導き、直線搬送部１００によって搬送される検査対象物Ｋ’に照射させるミラー１１３，１１４、検査対象物Ｋ’に照射されたスリット光の反射光Ｌ_２’を、直線搬送部１００の搬送方向（図１５中の矢示方向）下流側から受光して、エリアセンサカメラ１１１に導き入れるミラー１１５，１１６，１１７、同反射光Ｌ_３’を搬送方向上流側から受光して、同様にエリアセンサカメラ１１１に導き入れるミラー１１８，１１９などを備えている。

前記エリアセンサカメラ１１１は複行複列に配置された素子から構成されるエリアセンサを備えており、前記２つの反射光Ｌ_２’，Ｌ_３’は、エリアセンサの領域内で、そのラスター方向と直交する方向に並んだ状態（横並び状態）で、当該エリアセンサ上に結像される。

そして、エリアセンサカメラ１１１は、予め設定した幅のライン分について、ラスター方向に走査して、画像データとして出力し、当該出力した画像データを基に、検査対象物Ｋ’の厚さの測定や表面形状などの検査を行うようになっている。尚、この外観検査装置においては、エリアセンサカメラの関心領域を極力小さくして検査対象物Ｋ’の上面側のみを撮像するようにして、ラスター方向に走査する際のライン幅を狭くし、画像データの出力に要する時間を極力短くすることで、厚さ測定や外観の検査を高速で行うことができるようにしている。

特開２０１１−２４２３１９号公報

ところで、上記検査対象物Ｋ’が錠剤などの医薬品である場合には、当該検査対象物Ｋ’表面における傷や欠けの有無や、当該検査対象物Ｋ’の厚さの差によって、有効成分の含有量に変化が生じ、薬効面において保証が十分になされなくなる。そのため、傷や欠けの検出や、検査対象物の厚さ測定を正確に行うことが要求されている。

ところが、上記従来の外観検査装置においては、検査対象物Ｋ’の上面側のみを撮像するようにしており、検査対象物Ｋ’が搬送されている搬送ベルトの上面が関心領域に含まれなくなっているため、検査対象物Ｋ’の高さ測定データが測定毎に変動した場合に、その変化が検査対象物Ｋ’の厚さによるものなのか、搬送ベルト上面の高さ位置が変動したことによるものか判別することができず、検査対象物Ｋ’の厚さを正確に測定することができないという問題が生じる。

また、エリアセンサカメラの関心領域を大きくし、当該関心領域内に検査対象物Ｋ’の上面と搬送ベルトの上面とが含まれるようにすれば、検査対象物Ｋ’の厚さを正確に測定できるようになるが、この場合、画像データを出力する際のライン幅を広くしなければならず、画像データの出力に要する時間が増加し、検査対象物Ｋ’を検査する際のスピードが低下する。

このように、上記従来の外観検査装置においては、検査対象物Ｋ’の厚さを正確に測定することと、検査対象物Ｋ’の検査を高速で行うこととを両立することができない。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、光切断法を用いた所謂三次元外観検査装置において、検査対象物の厚さ測定を高速且つ正確に行うことができる外観検査装置の提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、
所定の搬送面に沿って検査対象物を搬送する搬送機構と、該搬送機構によって搬送される前記検査対象物の、少なくとも厚さを測定する検査機構とを備えた外観検査装置であって、
前記検査機構は、前記搬送機構の近傍に配設され、帯状のスリット光を、前記搬送面に対して垂直、且つその照射ラインが前記検査対象物の搬送方向と直交するように、前記検査対象物表面及び搬送面に照射するスリット光照射部と、
前記検査対象物表面及び搬送面に照射されたスリット光の画像を撮像するエリアセンサカメラと、
前記検査対象物表面に照射されたスリット光の反射光を、前記検査対象物の搬送方向に沿った下流側又は上流側から受光して前記エリアセンサカメラに導く光学経路を有する少なくとも一つの第１光学機構と、
前記搬送面に照射されたスリット光の反射光を、前記第１光学機構と同じ方向から受光して前記エリアセンサカメラに導く光学経路を有する少なくとも一つの第２光学機構と、
前記エリアセンサカメラによる撮像された画像を基に、少なくとも前記検査対象物の厚さを測定する検査部とを備えてなり、
前記第１光学機構及び第２光学機構の各光学経路は、前記検査対象物表面及び搬送面における各反射光を、前記エリアセンサカメラの結像部においてラスター方向に沿って横並びに結像させる経路となっている外観検査装置に係る。

この外観検査装置によれば、前記搬送機構によって搬送される検査対象物の厚さが、前記検査機構によって測定される。

即ち、まず、搬送される検査対象物表面及び搬送面に、スリット光照射部からスリット光が照射される。そして、検査対象物表面に照射されたスリット光は、その反射光が、搬送方向の下流側又は上流側から当該反射光を受光する第１光学機構の光学経路を経て、エリアセンサカメラに導かれる。また同様に、前記搬送面に照射されたスリット光は、その反射光が、前記第１光学機構と同じ方向から当該反射光を受光する第２光学機構の光学経路を経て、エリアセンサカメラに導かれる。そして、第１光学機構及び第２光学機構から導かれた反射光は、エリアセンサカメラにおける結像部の予め設定された領域内においてラスター方向に沿って横並びに結像される。

ついで、エリアセンサカメラは、前記設定領域内に結像された画像に係るデータを、所定のシャッタ間隔毎に順次出力する。尚、検査対象物の移動に伴って、その表面に照射されるスリット光の位置はずれていくが、エリアセンサカメラは、少なくとも検査対象物の全表面についての前記スリット光の画像データを前記検査部に向けて出力する。

そして、前記検査部では、エリアセンサカメラから受信した検査対象物表面についての画像データと搬送面についての画像データとを基に、当該検査対象物の厚さを測定する。尚、当該検査部は、前記エリアセンサカメラの結像部において横並びに結像された画像を基に、搬送面の高さ位置と検査対象物の高さ位置とを算出し、該算出した搬送面の高さ位置及び検査対象物の高さ位置を基に、前記検査対象物の厚さを測定するように構成することが好ましい。

斯くして、本発明に係る外観検査装置によれば、第１光学機構及び第２光学機構の各光学経路を経由してエリアセンサカメラに導かれる各反射光が、当該エリアセンサカメラの結像部において横並びに結像するようにしたことで、関心領域を広げることなく、結像部における所定の設定領域内に検査対象物表面と搬送面とが撮像された像を結像することができ、この設定領域内のデータを出力することで、検査対象物表面についての画像データと搬送面についての画像データとを出力することができる。

このように、本発明によれば、検査対象物表面と搬送面とが撮像された画像を得て、この得られた画像から検査対象物についての画像データと搬送面についての画像データとを出力するようにしているため、検査対象物の厚さを正確に測定することができ、更に、関心領域を広げることなく、検査対象物表面及び搬送面が撮像された画像を得るようにしていることで、走査時のライン幅を広げることなく画像データを出力でき、厚さ測定を高速で行うことができる。

尚、第１光学機構及び第２光学機構の各光学経路を、検査対象物表面及び搬送面における各反射光がエリアセンサカメラの結像部においてラスター方向に沿って横並びに結像する経路とするために、
前記搬送方向と直交し且つ前記搬送面と平行な第１軸の軸方向に沿って配設された反射面を有し、前記検査対象物表面に照射されたスリット光の反射光を前記反射面に受光して反射する第１ミラーと、
前記搬送方向と直交し且つ前記第１軸に沿って配設され、前記第１ミラーの反射面に対して傾斜した反射面を有し、前記第１ミラーに隣接して配設され、前記搬送面に照射されたスリット光の反射光を前記反射面に受光して反射する第２ミラーと、
前記搬送面と直交する第２軸の軸方向に沿って配設された反射面を有し、前記第１ミラー及び第２ミラーによって反射された光を受光して反射する第３ミラーと、
前記搬送方向に沿って配設された反射面を有し、前記第３ミラーによって反射された光を受光して反射し、該反射光を前記エリアセンサカメラに導く第４ミラーとを備え、
前記第１光学機構においては、前記第１ミラー、第３ミラー及び第４ミラーによって検査対象物表面からの反射光の光学経路が画定され、
前記第２光学機構においては、前記第２ミラー、第３ミラー及び第４ミラーによって搬送面からの反射光の光学経路が画定されるように構成することが好ましい。

このようにしても、関心領域を広げることなく、検査対象物表面と搬送面とが撮像された画像を得ることができ、当該画像から検査対象物及び搬送面についての画像データを所定のライン幅で出力することができるため、検査対象物の厚さ測定を高速且つ正確に行うことができる。

また、前記第２ミラーは、前記第１軸に沿って前記第１ミラーの両側に配設された２個一対のミラーから構成されていることが好ましい。このようにすれば、検査対象物の両側における搬送面で反射した反射光を受光して反射し、この反射光がエリアセンサカメラに導かれて、結像部において検査対象物表面の反射光とともに結像部でラスター方向に沿って横並びに結像される。これにより、検査対象物を挟んだ両側の搬送面の高さ位置間にずれが生じていた場合にも、検査対象物表面についての画像データと検査対象物の両側における搬送面についての画像データとを基に、検査対象物の厚さを正確に測定することができる。

以上のように、本発明によれば、関心領域を広げることなく、検査対象物表面からの反射光と搬送面からの反射光とを横並びに結像させるようにしたことで、画像データの出力に要する時間を極力短いものにすることができ、更に、検査対象物の厚さも正確に測定することができる。

本発明の一実施形態に係る外観検査装置を示した正面図である。 一実施形態に係る検査部の構成を示したブロック図である。 図１における矢視Ａ−Ａ方向の断面図である。 一実施形態に係る画像撮像部を示した正面図である。 図４に示した画像撮像部の右側面図である。 図４に示した画像撮像部の平面図である。 一実施形態においてスリット光が照射される態様を示した説明図である。 図７に示したスリット光を、検査対象物の搬送方向に沿った前後方向から視た状態を示す説明図である。 一実施形態に係る第１光学機構、第２光学機構、第３光学機構及び第４光学機構の各ミラーの角度を調整する態様を説明するための説明図である。 一実施形態に係る第１光学機構、第２光学機構、第３光学機構及び第４光学機構の各ミラーの角度を調整する態様を説明するための説明図である。 一実施形態に係る第１光学機構、第２光学機構、第３光学機構及び第４光学機構の各ミラーの角度を調整する態様を説明するための説明図である。 一実施形態に係るエリアセンサカメラに結像される画像を示した説明図である。 基準物表面及び搬送面の基準高さ位置を示した説明図である。 検査対象物の厚さの算出方法を説明するため説明図である。 従来の画像撮像装置を示した正面図である。 従来の画像撮像装置を示した右側面図である。

以下、本発明の具体的な実施の形態につき、図面に基づいて説明する。

図１に示すように、本例の外観検査装置１は、検査対象物Ｋを整列して供給する供給部３と、供給された検査対象物Ｋを直線搬送する直線搬送部１０と、搬送される検査対象物Ｋの厚さを測定してその測定結果を基に選別する検査機構２０とを備える。

尚、本例における検査対象物Ｋとしては、医薬品（錠剤、カプセル等）、食品、機械部品や電子部品等を例示することができる。

以下、上記各部の詳細について説明する。

［供給部］
前記供給部３は、多数の検査対象物Ｋが投入されるホッパ４、このホッパ４の下端部から排出される検査対象物Ｋに振動を付与して前進させる振動フィーダ５、当該振動フィーダ５の搬送終端から排出される検査対象物Ｋを滑落させるシュート６、水平回転し、シュート６から供給された検査対象物Ｋを一列に整列して排出する整列テーブル７及び、垂直面内で回転する円盤状の部材を有し、前記整列テーブル７から排出された検査対象物Ｋをこの円盤状の部材の外周面に吸着して搬送する回転搬送物８からなり、多数の検査対象物Ｋを一列に整列させて、順次前記直線搬送物１０に受け渡す。

［直線搬送部］
図３は、図１における矢視Ａ−Ａ方向の一部断面図であるが、この図に示すように、前記直線搬送部１０は、所定の間隔で対向するように配置された側板１１，１２と、この側板１１，１２の上面に形成されたガイド溝に案内され、当該ガイド溝に沿って走行する無端環状の一対の搬送ベルト１３，１４とを備える。

側板１１，１２によって挟まれた空間は、その上部が解放されるように側板１１，１２及び他の部材（図示せず）によって閉塞され、図示しない真空ポンプによって負圧に維持されている。

斯くして、前記空間内が負圧に維持されることで、ガイド溝に沿って走行する搬送ベルト１３，１４間に負圧による吸引力が生じ、検査対象物Ｋが当該搬送ベルト１３，１４上に載置されると、前記吸引力によって搬送ベルト１３，１４上に吸引、吸着され、搬送ベルト１３，１４の走行に伴って同走行方向に搬送される。

［検査機構］
前記検査機構２０は、画像撮像部２１、検査部５０及び選別部６０から構成される。

図４に示すように、画像撮像部２１は、前記直線搬送部１０の搬送路上方に配設されたエリアセンサカメラ２２と、帯状のスリット光Ｌ_１を照射するスリット光照射器２３と、このスリット光照射２３から照射されたスリット光Ｌ_１を、直線搬送部１０の搬送路上に照射させるミラー２４，２５と、スリット光Ｌ_１が検査対象物Ｋ表面で反射した反射光Ｌ_２ｓを、直線搬送部１０の搬送方向（矢印方向）下流側から受光して、エリアセンサカメラ２２に導き入れる第１光学機構３０と、スリット光Ｌ_１が搬送面（搬送ベルト１３，１４によって形成される面）で反射した反射光Ｌ_２ｂを、直線搬送部１０の前記下流側から受光して、エリアセンサカメラ２２に導き入れる第２光学機構３５と、検査対象物Ｋ表面で反射した反射光Ｌ_３ｓを搬送方向上流側から受光して、エリアセンサカメラに導き入れる第３光学機構４０と、前記搬送面で反射した反射光Ｌ_３ｂを前記上流側から受光して、同様にエリアセンサカメラに導き入れる第４光学機構４５とを備える。

スリット光照射器２３及びミラー２４，２５は、前記スリット光Ｌ_１を、その照射ラインが、直線搬送部１０によって搬送される検査対象物Ｋの搬送方向（矢印方向）に対して直交するように、鉛直下方に照射する。かかるスリット光Ｌ_１が検査対象物Ｋの表面及び搬送路上面に照射された状態を図７に示す。

また、図４〜図６及び図９に示すように、前記第１光学機構３０及び第３光学機構４０は、それぞれ第１ミラー３１，４１を備え、第２光学機構３５及び第４光学機構４５は、それぞれ第２ミラー３６，４６を備えており、更に、第１光学機構３０と第２光学機構３５、及び第３光学機構４０と第４光学機構４５は、それぞれの共有ミラーとして第３ミラー３７，４７を備え、また、これら４つの光学機構３０，３５，４０，４５は、それぞれの共有ミラーとして第４ミラー４８を備えている。

そして、前記第１ミラー３１は、前記直線搬送部１０の搬送方向と直交し且つその前記搬送面と平行な第１軸（仮想軸）の軸方向に沿って配設された反射面３１ａを有し、前記検査対象物Ｋの表面に照射されたスリット光Ｌ_１の反射光Ｌ_２ｓを、前記下流側から当該反射面３１ａに受光して反射するように構成されている。

同様に、前記第１ミラー４１も、前記仮想の第１軸の軸方向に沿って配設された反射面４１ａを有し、前記検査対象物Ｋの表面に照射されたスリット光Ｌ_１の反射光Ｌ_３ｓを、前記上流側から当該反射面４１ａに受光して反射するように構成される。

これら第１ミラー３１，４１は、それぞれ仮想第１軸に沿った回転軸３１ｂ，４１ｂを備え、この回転軸３１ｂ，４１ｂをその軸周りに回転させることで、水平面に対する前記反射面３１ａ，４１ａの角度を調整することができるようになっており、この回転軸３１ｂ，４１ｂが角度調整部として機能する。

前記第２ミラー３６は、前記回転軸３１ｂに対して回転自在な状態で前記第１軸の軸方向に沿って前記第１ミラー３１の両側に配設された２個一対のミラーからなり、前記第１軸の軸方向に沿って配設された反射面３６ａを有し、前記搬送面に照射されたスリット光Ｌ_１の反射光Ｌ_２ｂを、前記下流側から当該反射面３６ａに受光して反射するように構成されている。

また、第２ミラー４６も、前記回転軸４１ｂに対して回転自在な状態で前記第１軸の軸方向に沿って前記第１ミラー４１の両側に配設された２個一対のミラーからなり、前記仮想の第１軸の軸方向に沿って配設された反射面４６ａを有し、前記搬送面に照射されたスリット光Ｌ_１の反射光Ｌ_３ｂを、前記上流側から当該反射面４６ａに受光して反射するように構成されている。

また、前記第１光学機構３０及び第２光学機構３５の共有ミラーである第３ミラー３７は、前記搬送面と直交する第２軸（仮想軸）の軸方向に沿って配設された反射面３７ａを有し、前記第１ミラー３１及び第２ミラー３６によって反射された光を当該反射面３７ａに受光し、前記第４ミラー４８に向けて照射するように配置されている。

同様に、前記第３光学機構４０及び第４光学機構４５の共有ミラーである第３ミラー４７は、前記第２軸の軸方向に沿って配設された反射面４７ａを有し、前記第１ミラー４１及び第２ミラー４６によって反射された光を当該反射面４７ａに受光し、前記第４ミラー４８に向けて照射するように配置される。

これら第３ミラー３７，４７は、それぞれ前記仮想の第２軸に沿った回転軸３７ｂ，４７ｂを備え、この回転軸３７ｂ，４７ｂをその軸周りに回転させることで、垂直面に対する前記反射面３７ａ，４７ａの角度を調整することができるようになっており、この回転軸３７ｂ，４７ｂが角度調整部として機能する。図９に示すように、本例における第３ミラー３７の反射面には、第１ミラー３１からの反射光を受光して反射する反射部３７ａ_１（一点鎖線で囲まれた部分）と第２ミラー３６からの反射光を受光して反射する反射部３７ａ_２（点線で囲まれた部分）とが設定され、同様に、第３ミラー４７の反射面には、第１ミラー４１からの反射光を受光して反射する反射部４７ａ_１（一点鎖線で囲まれた部分）と、第２ミラー４６からの反射光を受光して反射する反射部４７ａ_２（点線で囲まれた部分）とが設定されている。尚、各第３ミラー３７，４７それぞれを、前記第１軸の軸方向に沿って横並びに配設された３つのミラーから構成するようにして、各ミラーの反射面が反射部３７ａ_１，３７ａ_２，４７ａ_１，４７ａ_２となるようにしても良い。

前記４つの光学機構の共有ミラーである第４ミラー４８は、前記搬送方向に沿って配設された反射面４８ａを有し、前記第３ミラー３７，４７によってそれぞれ反射された光を当該反射面４８ａに横並び状態で受光し、当該横並び状態の反射光を前記エリアセンサカメラ２２に導く。第４ミラー４８の反射面には、図９に示すように、検査対象物Ｋ表面からの反射光を受光して反射する反射部４８ａ_１（一点鎖線で囲まれた部分）及び搬送面からの反射光を受光して反射する反射部４８ａ_２（点線で囲まれた部分）、即ち、６つの反射部が設定されている。尚、第４ミラー４８を、搬送方向に沿って横並びに配設された６つのミラーから構成するようにして、搬送方向の下流側のミラーから順に、その反射面が反射部４８ａ_１、反射部４８ａ_２、反射部４８ａ_１、反射部４８ａ_１、反射部４８ａ_２、反射部４８ａ_１となるようにしても良い。

前記エリアセンサカメラ２２は、複行複列に配置された素子から構成されるエリアセンサカメラを備えており、前記下流側で受光される反射光Ｌ_２（検査対象物Ｋ表面からの反射光Ｌ_２ｓ及び搬送面からの反射光Ｌ_２ｂ）及び上流側で受光される反射光Ｌ_３（検査対象物Ｋ表面からの反射光Ｌ_３ｓ及び搬送面からの反射光Ｌ_３ｂ）がそれぞれ前記第１光学機構３０、第２光学機構３５、第３光学機構４０及び第４光学機構４５の各光学経路を経て当該エリアセンサカメラ２２内に横並び状態で導き入れられ、そのエリアセンサ上に横並び状態で結像される。

尚、エリアセンサは、ラスター方向にＸ_ｎ列、これと垂直な方向にＹ_ｍ行の素子を有しており、前記反射光Ｌ_２ｓ，Ｌ_２ｂ，Ｌ_３ｓ，Ｌ_３ｂは、Ｙ_ｈ〜Ｙ_ｌ行（以下、「ライン」という）の範囲内でラスター方向に横並びに結像されるようになっている。

図８に、スリット光Ｌ_１が照射された検査対象物Ｋを、前記下流側と上流側のそれぞれ斜め上方から肉眼で見た図を示す。同図に示すように、検査対象物Ｋの表面からの反射光Ｌ_２ｓ，Ｌ_３ｓは、搬送面からの反射光Ｌ_２ｂ，Ｌ_３ｂから上方にシフトした状態となっている。これは、視る方向がスリット光Ｌ_１の照射方向と交差することに起因するもので、所謂光切断法と呼ばれ、検査対象物Ｋ表面に照射されたスリット光は、当該検査対象物Ｋ表面の高さに応じて、搬送面に照射されたスリット光から上方にシフトして視える。

ところで、搬送面に照射されたスリット光に対する検査対象物Ｋ表面に照射されたスリット光のシフト量は、視る角度（仰角）によって異なる。

したがって、前記第１ミラー３１，４１は、その前記仰角が同じ角度となるように前記スリット光Ｌ_１の搬送路上への照射位置からそれぞれ前後方向に等距離だけ離れ、且つ上方の高さ位置が同じ高さ位置となるように配設し、エリアセンサカメラ２２によって撮像される検査対象物Ｋ表面についての前後方向の画像間で、これに含まれる高さ情報が同じものとなるようにすることが好ましい。

また、本例の外観検査装置１においては、図４に示すように、第１光学機構３０における第１ミラー３１の反射面３１ａに対して、第２光学機構３５における第２ミラー３６の反射面３６ａを傾斜させるとともに、第３光学機構４０における第１ミラー４１の反射面４１ａに対して、第４光学機構４５における第２ミラー４６の反射面４６ａを傾斜させて、検査対象物Ｋ表面からの反射光Ｌ_２ｓ及び反射光Ｌ_３ｓ並びに搬送面からの反射光Ｌ_２ｂ及び反射光Ｌ_３ｂを、それぞれエリアセンサ上の所定のバンド幅の領域内に結像させるようにしている。尚、第２ミラー３６，４６についても、スリット光Ｌ_１の搬送路上への照射位置からそれぞれ前後方向に等距離だけ離れ、且つ上方の高さ位置が同じ高さ位置となるように配設し、エリアセンサカメラ２２によって撮像される搬送面についての前後方向の画像間で、これに含まれる高さ情報が同じものとなるようにすることが好ましい。

そこで、本例では、厚さ測定を実施する前に、図９〜図１１に示した手法により、４つの反射光Ｌ_２ｓ，Ｌ_２ｂ，Ｌ_３ｓ，Ｌ_３ｂがエリアセンサ上に結像される位置を調整している。

即ち、図９に示すように、まず、円柱状のテストピースＰを、その軸線が前記搬送方向を沿うように、前記搬送路上に載置した後、スリット光照射器２３からスリット光を照射する。

次に、この状態で、図１０に示すように、第１ミラー３１の回転軸３１ｂと、第１ミラー４１の回転軸４１ｂのいずれか一方、又は両方を回転させて、水平面に対する各反射面３１ａ，４１ａの角度を調整し、第３ミラー３７，４７によって反射された後、第４ミラー４８によって受光される反射光Ｌ_２ｓ，Ｌ_３ｓの受光高さ位置が相互間で同じ高さ位置となるように調整するとともに、第２ミラー３６及び第２ミラー４６の内のいずれか一方又は両方を回転軸３１ｂ又は４１ｂを中心に回転させ、反射面３６ａ，４６ａの角度を調整し、同様に、第４ミラー４８によって受光される反射光Ｌ_２ｂ，Ｌ_３ｂの受光高さ位置が相互間で同じ高さ位置となるようにする。尚、この際、これら４つの反射光Ｌ_２ｓ，Ｌ_３ｓ，Ｌ_２ｂ，Ｌ_３ｂが前記エリアセンサのＹ_ｈ〜Ｙ_ｌラインの間に結像されるように調整する。

ついで、図１１に示すように、第３ミラー３７の回転軸３７ｂと、第３ミラー４７の回転軸４７ｂのいずれか一方、又は両方を回転させて、垂直面に対する各反射面３７ａ，４７ａの角度を調整して、第４ミラー４８における反射光Ｌ_２ｓ，Ｌ_３ｓの水平方向における受光位置及び反射光Ｌ_２ｂ，Ｌ_３ｂの水平方向における受光位置を調整し、これら４つの反射光がＸ方向にはみ出すことなくエリアセンサ上に結像されるようにする。

以上のようにして反射光Ｌ_２ｓ，Ｌ_２ｂ，Ｌ_３ｓ，Ｌ_３ｂが結像される位置を調整した状態で、エリアセンサカメラ２２によって撮像される検査対象物Ｋ表面及び搬送面についての画像の一例を図１２に示す。同図に示すように、前記第１光学機構３０の光学経路によって導かれる反射光Ｌ_２ｓと、第２光学機構３５の光学経路によって導かれる反射光Ｌ_２ｂと、第３光学機構４０の光学経路によって導かれる反射光Ｌ_３ｓと、第４光学機構４５の光学経路によって導かれる反射光Ｌ_３ｂとは、エリアセンサ（一点鎖線で示す領域）に結像される。尚、反射光Ｌ_２ｓ，Ｌ_２ｂによる像と反射光Ｌ_３ｓ，Ｌ_３ｂによる像とは、それぞれが相互に左右反転した状態で結像されるようになっている。

そして、エリアセンサカメラ２２は、所定のシャッタ速度間隔で、前記Ｙ_ｈ〜Ｙ_ｌライン内の素子のデータをラスター方向に順次走査して、各素子によって検出された輝度データを読み出し、図１２に示すように、検査対象物Ｋ表面及び搬送面についての、Ｘ方向の画素位置（Ｘ_ｉ）とその列内で最大輝度を有する画素位置（Ｙ_ｊ）とからなる位置データ（Ｘ_ｉ，Ｙ_ｊ）を画像データとして検査部５０に送信する。

尚、エリアセンサカメラ２２は、少なくとも、検査対象物Ｋの表面にレーザ光Ｌ_１が照射されている間の前記画像データを、シャッタ毎に得られたフレーム画像として前記検査部５０に送信する。

前記検査部５０は、図２に示すように、画像記憶部５１、基準高さ位置決定部５２、厚さ算出部５３、厚さ判定処理部５４及び選別制御部５５から構成されている。

前記画像記憶部５１は、前記画像撮像部２１から受信した画像データ（フレーム画像）をそれぞれ記憶する。

前記基準高さ位置決定部５２は、検査対象物Ｋの厚さを測定するに前に、予め厚さが分かっている基準物Ｓを基に、基準高さ位置Ｔ_ｓを決定するとともに、厚さが０である高さ位置である搬送面の基準高さ位置Ｔ_ｂｓを決定する。

基準高さ位置Ｔ_ｓ，Ｔ_ｂｓを決定する具体的な方法は、まず、前記基準物Ｓを搬送ベルト１３，１４上に吸引、吸着させた状態で、前記画像撮像部２１において、第１光学機構３０及び第３光学機構４０の光学経路によって導かれる基準物Ｓ表面についての反射光Ｌ_２ｓ’，Ｌ_３ｓ’と、第２光学機構３５及び第４光学機構４５の光学経路によって導かれる搬送面についての反射光Ｌ_２ｂ，Ｌ_３ｂとがエリアセンサ上で結像された画像を得た後、Ｙ_ｈ〜Ｙ_ｌライン内の素子のデータをラスター方向に順次走査して、各素子によって検出された輝度データを読み出し、基準物Ｓ表面及び搬送面についての、Ｘ方向の画素位置とその列内で最大輝度を有するＹ方向の画素位置とからなる位置データを画像データとして生成し、画像記憶部５１に送信する。

ついで、基準高さ位置決定部５２は、画像記憶部５１に格納された基準物Ｓ表面及び搬送面にかかる画像データを読み出し、Ｙ方向の画素位置である基準高さ位置Ｔ_ｓ，Ｔ_ｂｓを決定する（図１３参照）。

前記厚さ算出部５３は、画像記憶部５１に格納されたフレーム画像を読み出し、以下の処理を行って、検査対象物Ｋの厚さを算出する。

具体的には、まず、フレーム画像データを順次読み出して、各フレーム画像について、ラスター方向に走査して、検査対象物Ｋ表面及び搬送面それぞれにおける前記位置データ（Ｘ_ｉ，Ｙ_ｊ）を検出し、検出した位置データを基に、Ｙ方向の画素位置である高さ位置Ｔ，Ｔ_ｂを決定する。

ついで、前記基準高さ位置決定部５２によって決定された基準高さ位置Ｔ_ｓからの前記検査対象物Ｋ表面の高さ位置Ｔの変動量Δｔを算出するとともに、前記基準高さ位置Ｔ_ｂｓからの前記搬送面の高さ位置Ｔ_ｂの変動量Δｔ_ｂを算出する。尚、算出された変動量Δｔ，Δｔ_ｂはエリアセンサカメラの素子数に等しい。

しかる後、算出した２つの変動量Δｔ，Δｔ_ｂそれぞれに、光学倍率や仰角によって定まる係数Ｘを掛けて実際の変動量を算出する。そして、基準物Ｓの厚さに変動量Δｔから算出した実際の変動量を足すとともに、変動量Δｔ_ｂから算出した搬送面の実際の変動量を足すことで、検査対象物Ｋの厚さを算出する（図１４参照）。尚、図１４においては、搬送面の高さ位置Ｔ_ｂが基準高さ位置Ｔ_ｂｓよりも下方に変動した状態を示しており、この場合には、上述したように、基準物Ｓの厚さに搬送面の実際の変動量を足すことで検査対象物Ｋの実際の厚さを算出する。これに対して、搬送面の高さ位置Ｔ_ｂが基準高さ位置Ｔ_ｂｓよりも上方に変動した状態においては、基準物Ｓの厚さから搬送面の実際の変動量を引くことで、検査対象物Ｋの実際の厚さを算出する。

前記厚さ判定処理部５４は、前記厚さ算出部５３によって算出された検査対象物Ｋの厚さが、適正な範囲内に収まっているか否かを判定する。

前記選別制御部５５は、前記厚さ判定処理部５４から判定結果を受信し、適正範囲外の判定結果を受信すると、当該適正範囲外と判定された検査対象物Ｋが前記選別部６０に到達するタイミングで当該選別部６０に選別信号を送信する。

前記選別部６０は、直線搬送部１０の搬送終端に設けられるもので、図示しない選別回収機構と良品回収室及び不良品回収室とを備え、前記選別制御部５５から選別信号を受信したとき、前記選別回収機構を駆動し、直線搬送部１０の搬送終端に搬送された検査対象物Ｋの内、厚さが適正範囲内にあるものを良品回収室に回収し、厚さが適正範囲外にあるものを不良品回収室に回収する。

以上の構成を備えた本例の外観検査装置１によれば、まず、検査対象物Ｋが直線搬送部１０によって搬送される間に、その表面に照射されるスリット光Ｌ_１の画像が画像撮像部２１によって撮像され、撮像された画像データが画像撮像部２１から検査部５０に送信される。

ついで、撮像された画像を基に、検査部５０において検査対象物Ｋの厚さが適正な範囲内に収まっているか否かが自動的に検査され、検査結果に従って、選別部６０により、その良品と不良品とが自動的に選別される。

そして、本例の外観検査装置１では、スリット光Ｌ_１の画像を撮像する際に、搬送方向の下流側の第１光学機構３０及び第２光学機構３５、並びに上流側の第３光学機構４０及び第４光学機構４５の各光学経路を経て導かれる各反射光Ｌ_２ｓ，Ｌ_２ｂ，Ｌ_３ｓ，Ｌ_３ｂを、エリアセンサカメラ２２のエリアセンサにおいて、従来よりも狭い領域内に横並び状態で結像することができる。したがって、従来であれば、１つの光学機構で検査対象物Ｋ表面と搬送面とを撮像するために関心領域を広くする必要があったが、本例の外観検査装置１においては、従来のように関心領域を広げることなく、検査対象物Ｋ表面と搬送面とが撮像された画像を得て、検査対象物Ｋ表面についての画像データと搬送面についての画像データとを同時に出力することができ、従来よりも高速で検査対象物の厚さを測定することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明が採り得る具体的な態様は、何らこれらに限定されるものではない。

例えば、上例においては、検査対象物Ｋの両側の搬送ベルト１３，１４の搬送面を撮像するようにして、搬送ベルト１３，１４間で高さ位置が異なる場合にも検査対象物Ｋの厚さを正確に測定することができるようにするために、第２ミラー３６，４６は、第１ミラー３１，４１の両側に配設された２個一対のミラーからなる態様としたが、このような態様に限られるものではなく、第１ミラー３１，４１の片側にのみ配設された１個のミラーからなる態様としても良い。

また、上例では、搬送方向の下流側と上流側とから検査対象物Ｋ表面及び搬送面に照射されたスリット光の反射光を受光するようにしているが、下流側又は上流側からのみ受光するようにしても良い。

更に、上例においては、エリアセンサ内に結像された検査対象物Ｋ表面及び搬送面の像をラスター方向に順次走査して、検査対象物Ｋ表面及び搬送面についての画像データを出力する態様としたが、これに限られるものではなく、例えば、図１２の紙面に向かって左から順に、所定の領域（図１２の点線で囲われた領域）ごとにラスター方向に順次走査し、検査対象物Ｋ表面及び搬送面についての画像データを出力するようにしても良い。

また、本例の外観検査装置１における検査機構５０は、検査対象物Ｋの厚さ測定に加え、例えば、当該検査対象物Ｋの表面形状を検査するようにしても良い。

この場合、前記エリアセンサカメラ２２は、前記Ｙ_ｈ〜Ｙ_ｌライン内の素子のデータを走査して、各素子によって検出された輝度データを読み出し、検査対象物Ｋ表面及び搬送面についての、Ｘ方向の画素位置（Ｘ_ｉ）及びその列内で最大輝度を有する画素位置（Ｙ_ｊ）からなる位置データ（Ｘ_ｉ，Ｙ_ｊ）と、その輝度データとを関連付けたデータを画像データとして検査部５０に送信するように構成する。

また、前記検査部５０は、輝度データ変換処理部、画像合成処理部、形状特徴抽出処理部及び形状判定処理部を更に備えた構成とする。

尚、前記輝度データ変換処理部は、画像記憶部５１に格納されたフレーム画像を読み出し、検査対象物Ｋ表面の高さ成分に由来する位置データをその高さ成分に応じて設定した２５６階調の輝度データに変換し、画素位置（Ｘ_ｉ）と輝度データとからなる輝度画像データを、搬送方向上流側及び下流側の２方向から撮像された画像についてそれぞれ生成する。

また、前記画像合成処理部は、前記輝度データ変換処理部によって生成された２方向の輝度画像データを合成して、１つの輝度画像データとする処理を行う。尚、輝度画像データの合成においては、両輝度画像データ間でデータが欠けている場合は、存在する方のデータを当て、相互にデータが存在する場合には、その平均値を当てることで、検査対象物Ｋの表面全体が正確に表された合成画像を得ることができる。

前記形状特徴抽出処理部は、前記画像合成処理部で生成された合成画像を、所謂平滑化フィルタにより平滑化処理し、得られた平滑化画像データと前記合成画像データとの差分をとった特徴画像データを生成する。

前記形状判定処理部は、前記形状特徴抽出処理部によって生成された表面形状に係る特徴画像を基に、これと適正な表面形状に係るデータとを比較して、刻印の適否や欠けの有無等、その良否を判定し、その判定結果を前記選別制御部５５に送信する。

また、前記選別制御部５５は、形状判定処理部から不良の判定結果を受信すると、当該不良と判定された検査対象物Ｋが選別部６０に到達するタイミングで当該選別部に表面形状に関する選別信号を送信する。

このように構成された外観検査装置によれば、検査対象物Ｋの厚さの適否判定を行うとともに、表面形状の適否も判定することができ、厚さ及び表面形状が適正でないと判定された検査対象物Ｋを回収することができる。

１ 外観検査装置
１０ 直線搬送部
２０ 厚さ検査部
２１ 画像撮像部
２２ エリアセンサカメラ
２３ スリット光照射器
３０ 第１光学機構
３１ 第１ミラー
３５ 第２光学機構
３６ 第２ミラー
３７ 第３ミラー
４０ 第３光学機構
４１ 第１ミラー
４５ 第４光学機構
４６ 第２ミラー
４７ 第３ミラー
４８ 第４ミラー
５０ 検査部
５１ 画像記憶部
５２ 基準高さ位置決定部
５３ 厚さ算出部
５４ 厚さ判定処理部
５５ 選別制御部
６０ 選別部

Claims (3)

1. 所定の搬送面に沿って検査対象物を搬送する搬送機構と、該搬送機構によって搬送される前記検査対象物の、少なくとも厚さを測定する検査機構とを備えた外観検査装置であって、
   前記検査機構は、前記搬送機構の近傍に配設され、帯状のスリット光を、前記搬送面に対して垂直、且つその照射ラインが前記検査対象物の搬送方向と直交するように、前記検査対象物表面及び搬送面に照射するスリット光照射部と、
   前記検査対象物表面及び搬送面に照射されたスリット光の画像を撮像するエリアセンサカメラと、
   前記検査対象物表面に照射されたスリット光の反射光を、前記検査対象物の搬送方向に沿った下流側又は上流側から受光して前記エリアセンサカメラに導く光学経路を有する少なくとも一つの第１光学機構と、
   前記搬送面に照射されたスリット光の反射光を、前記第１光学機構と同じ方向から受光して前記エリアセンサカメラに導く光学経路を有する少なくとも一つの第２光学機構と、
   前記エリアセンサカメラにより撮像された画像を基に、少なくとも前記検査対象物の厚さを測定する検査部とを備えてなり、
   前記第１光学機構及び第２光学機構の各光学経路は、前記検査対象物表面及び搬送面における各反射光を、前記エリアセンサカメラの結像部においてラスター方向に沿って横並びに結像させる経路となっており、
   前記検査部は、前記エリアセンサカメラの結像部において横並びに結像された画像を基に、搬送面の高さ位置と検査対象物の高さ位置とを算出し、該算出した搬送面の高さ位置及び検査対象物の高さ位置を基に、前記検査対象物の厚さを測定するように構成されることを特徴とする外観検査装置。
2. 所定の搬送面に沿って検査対象物を搬送する搬送機構と、該搬送機構によって搬送される前記検査対象物の、少なくとも厚さを測定する検査機構とを備えた外観検査装置であって、
   前記検査機構は、前記搬送機構の近傍に配設され、帯状のスリット光を、前記搬送面に対して垂直、且つその照射ラインが前記検査対象物の搬送方向と直交するように、前記検査対象物表面及び搬送面に照射するスリット光照射部と、
   前記検査対象物表面及び搬送面に照射されたスリット光の画像を撮像するエリアセンサカメラと、
   前記検査対象物表面に照射されたスリット光の反射光を、前記検査対象物の搬送方向に沿った下流側又は上流側から受光して前記エリアセンサカメラに導く光学経路を有する少なくとも一つの第１光学機構と、
   前記搬送面に照射されたスリット光の反射光を、前記第１光学機構と同じ方向から受光して前記エリアセンサカメラに導く光学経路を有する少なくとも一つの第２光学機構と、
   前記エリアセンサカメラにより撮像された画像を基に、少なくとも前記検査対象物の厚さを測定する検査部とを備えてなり、
   前記第１光学機構及び第２光学機構の各光学経路は、前記検査対象物表面及び搬送面における各反射光を、前記エリアセンサカメラの結像部においてラスター方向に沿って横並びに結像させる経路となっており、
   更に、前記外観検査装置は、
   前記搬送方向と直交し且つ前記搬送面と平行な第１軸の軸方向に沿って配設された反射面を有し、前記検査対象物表面に照射されたスリット光の反射光を前記反射面に受光して反射する第１ミラーと、
   前記搬送方向と直交し且つ前記第１軸に沿って配設され、前記第１ミラーの反射面に対して傾斜した反射面を有し、前記第１ミラーに隣接して配設され、前記搬送面に照射されたスリット光の反射光を前記反射面に受光して反射する第２ミラーと、
   前記搬送面と直交する第２軸の軸方向に沿って配設された反射面を有し、前記第１ミラー及び第２ミラーによって反射された光を受光して反射する第３ミラーと、
   前記搬送方向に沿って配設された反射面を有し、前記第３ミラーによって反射された光を受光して反射し、該反射光を前記エリアセンサカメラに導く第４ミラーとを備え、
   前記第１光学機構においては、前記第１ミラー、第３ミラー及び第４ミラーによって検査対象物表面からの反射光の光学経路が画定され、
   前記第２光学機構においては、前記第２ミラー、第３ミラー及び第４ミラーによって搬送面からの反射光の光学経路が画定されることを特徴とする外観検査装置。
3. 前記第２ミラーは、前記第１軸に沿って前記第１ミラーの両側に配設された２個一対のミラーから構成されていることを特徴とする請求項２記載の外観検査装置。
   

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