JP6950331B2

JP6950331B2 - 検査装置および検査方法

Info

Publication number: JP6950331B2
Application number: JP2017146363A
Authority: JP
Inventors: 哲夫有田
Original assignee: Nidec Tosok Corp
Current assignee: Nidec Powertrain Systems Corp
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2021-10-13
Anticipated expiration: 2037-07-28
Also published as: JP2019027878A

Description

本発明は、検査装置および検査方法に関する。

特開２０１６−９９１４９号公報には、容器の内面に付着した異物を検査する検査装置が開示されている。当該公報の容器の内面は、励起光の照射によって蛍光を発光しない材料で構成されている。当該公報に記載の検査装置は、容器の内面に対して光を照射し、撮像部で撮像する。容器に付着した異物が、有機物等の蛍光を発光する材料で構成されている場合には、励起光が照射されると発光するため、撮像部で撮像することで、異物を検出することができる。
特開２０１６−９９１４９号公報

特開２０１６−９９１４９号公報に記載の検査装置では、容器の内面が発光しない材料を前提としている。容器の材料によっては、容器の内面でも発光する場合がある。このような場合、光を照射しつつ撮像すると、当該公報の検査装置では、撮像結果に異物が含まれているか否かを検出することが困難である。

このような問題を鑑みて、本発明の目的は、異物の有無を検査する物体表面の蛍光特性に関係なく、異物検査を行える異物検査装置および異物検査方法を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は、物体表面の異物の有無を検査する検査装置であって、物体表面を撮像する撮像部と、前記撮像部に隣接配置され、前記撮像部の撮像領域に向けて光を照射する発光部と、異物がない状態の前記物体表面の撮像データ情報を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された撮像データ情報と、前記撮像部により得られる撮像データとの比較結果から、異物の有無を判定する判定部と、を備える。

本発明によれば、異物の有無の判定をする物体表面で蛍光特性に関係なく、異物検査を行える、検査装置および検査方法を提供することにある。

図１は、実施形態１に係る検査装置を示す図である。図２は、検査装置が備える撮像部および発光部を軸方向の下側から視た図である。図３は、検査装置の電気的構成を示す図である。図４は、処理部が実行する処理のフローチャートである。図５は、オイルがない状態のオイルパンの底面の撮像結果を示す図である。図６は、オイルがある状態のオイルパンの底面の撮像結果を示す図である。図７は、処理部が実行する処理のフローチャートである。

以下、本願の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本願では、検査装置が備える撮像部であるカメラの光軸と平行な方向を「軸方向」、軸方向に直交する方向を「径方向」、軸方向を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、と称する。また、本願では、軸方向を上下方向とし、発光部は軸方向の上側から下側に向かって、光を照射するものとして説明する。また、本願において「直交」とは、略直交も含む。

本願の検査装置は、物体表面を撮像し、撮像結果から物体表面の異物の有無を検査する装置である。以下に説明する実施形態では、クリーニング後のオイルパンの底面を、「物体表面」の一例とし、オイルを「異物」の一例として説明する。オイルパンは、クリーニングによりオイルが除去されるが、底面にオイルが残存する場合がある。検査装置は、オイルパンの底面を撮像し、底面にオイルが残存しているか否かを検査する。

＜１．実施形態１＞
＜１．１．検査装置の構成＞
図１は、実施形態１に係る検査装置１００を示す図である。図１は、検査装置１００を使用している状態を示す。図２は、検査装置１００が備える撮像部１０および発光部２０を軸方向の下側から視た図である。図３は、検査装置１００の電気的構成を示す図である。

検査装置１００は、撮像部１０と、発光部２０と、移動機構３０（図１では図示省略）と、制御部４０とを備える。

撮像部１０は、例えば、ＣＣＤカメラである。撮像部１０は、オイルパン１１０の底面（底部の上面）を撮像する。撮像部１０は、カメラの光軸が、オイルパン１１０の底面に直交する姿勢で保持される。

発光部２０は、複数のＬＥＤ２１を有する。複数のＬＥＤ２１は、図２に示すように、円環状に配列される。そして、複数のＬＥＤ２１は、撮像部１０の径方向外側に配置され、撮像部１０を囲む。複数のＬＥＤ２１は、光の照射方向を、撮像部１０の光軸方向と一致させて配置される。つまり、複数のＬＥＤ２１からの照射光は、オイルパン１１０の底面に直交する。これにより、撮像部１０の撮像領域の周囲は、発光部２０により照射される。

発光部２０からの光は、オイルパン１１０の底面に直交する。このため、オイルパン１１０の底面での反射光の拡散が抑制される。特に、発光部２０からの光は、拡散が小さいＬＥＤ２１からの光である。このため、撮像領域から離れた領域が照射され、不要な反射光が発生することを抑制できる。これにより、拡散光、または、不要な反射光により、撮像部１０による撮像結果に不要な情報が含まれることを防止できる。また、円環状に配列したＬＥＤ２１の中央部に撮像部１０を配置するため、スペースを有効活用でき、装置の大型化を抑制できる。

移動機構３０は、撮像部１０および発光部２０と、オイルパン１１０とを、オイルパン１１０の底面に沿う方向に、相対移動させる。これにより、撮像部１０は、オイルパン１１０の底面全体にわたって、撮像することができる。また、発光部２０は、撮像部１０の撮像領域が移動しても、撮像部１０の撮像領域の周囲に光を照射できる。

移動機構３０は、少なくとも撮像部１０を、軸方向の上下に移動する。これにより、撮像部１０と、オイルパン１１０の底面との間の撮像距離の調整が可能となる。そして、撮像部１０による撮像結果の精度は向上する。

制御部４０は、例えば、コンピュータである。制御部４０は、撮像部１０、発光部２０および移動機構３０それぞれと、有線または無線で電気的に接続され、各部を動作制御する。制御部４０は、ＣＰＵ等の処理部４１と、ハードディスクドライブ等の記憶部４２と、を有する。記憶部４２には、動作制御プログラムＰおよびデータＤが記憶される。

データＤには、撮像データ情報が含まれる。撮像データ情報は、オイルパン１１０の底面にオイル１１１（図１参照）がある場合の撮像データと、オイル１１１がない場合の撮像データとから決定された輝度基準値である。撮像データ情報は、オイル１１１の有無を判定する処理を行う前に、予め記憶部４２に記憶される。

処理部４１は、記憶部４２に記憶された動作制御プログラムＰおよびデータＤを呼び出し、実行する。これにより、移動機構３０を駆動して、撮像部１０および発光部２０の移動、撮像部１０による撮像、発光部２０による発光、オイルパン１１０の底面におけるオイルの有無の判定、などを行う。なお、処理部４１は、電子回路により構成されてもよい。処理部４１は、本発明の「判定部」の一例である。

＜１．２．検査装置での処理＞
図４は、処理部４１が実行する処理のフローチャートである。なお、図４のステップＳ１〜Ｓ３は、オイル１１１の有無を判定する判定処理を行うための前段階の処理を示す。

処理部４１は撮像距離を調整させる（ステップＳ１）。処理部４１は、移動機構３０を駆動し、オイルパン１１０の底面に対して、撮像部１０を、軸方向の上下に移動させる。これにより、撮像距離が調整され、撮像部１０の焦点の調整または撮像領域の調整を行える。そして、撮像部１０による撮像結果の精度は向上する。

処理部４１は輝度基準値を設定する（ステップＳ２）。詳しくは、処理部４１は、撮像部１０により、オイル１１１がない状態のオイルパン１１０の底面と、オイル１１１がある状態のオイルパン１１０の底面とをそれぞれ撮像する。

図５は、オイル１１１がない状態のオイルパン１１０の底面の撮像結果を示す図である。図６は、オイル１１１がある状態のオイルパン１１０の底面の撮像結果を示す図である。

オイル１１１がない状態では、発光部２０からの光は、オイルパン１１０の底面で拡散する。このため、オイルパン１１０から撮像部１０への反射光の輝度は低い。一方、オイル１１１がある状態では、発光部２０からの光はオイル１１１で反射するため、オイルパン１１０から撮像部１０への反射光の輝度は高い。なお、発光部２０からの光は、ＬＥＤ２１からの光である。ＬＥＤ２１の光は拡散が小さい。このため、撮像領域から外れた領域が照射されること抑制できる。その結果、不要な反射光が発生し、撮像データに不要な情報が含まれることを防止できる。

次に、処理部４１は、オイル１１１がない状態の撮像データにおける輝度値のうち、最も輝度が高い輝度値を取得する。ここで、処理部４１は、撮像データの画素毎に輝度値を検出し、検出した輝度値を二次元配列で格納する。そして、処理部４１は、二次元配列された輝度値の中から最も高い輝度値を取得する。同様に、処理部４１は、オイル１１１がある状態の撮像データにおける輝度値のうち、最も輝度が高い輝度値を取得する。そして、処理部４１は、取得した２つの輝度値の平均値を算出し、算出した結果を、輝度基準値として設定する。

処理部４１は、設定した輝度基準値を、記憶部４２に記憶する（ステップＳ３）。ただし、平均値を輝度基準値とする方法は一例である。例えば、輝度基準値は、異物がない場合の撮像データにおける輝度値のうち、最も輝度が高い輝度値と、異物がある場合の撮像データにおける輝度値のうち、最も輝度が高い輝度値と、補正係数と、から算出した値を、輝度基準値としてもよい。補正係数は、例えば、経験則、装置の特性または実験結果などから得られる値である。

なお、ステップＳ２において、処理部４１は、オイルパン１１０の底面の一部のみを撮像して、輝度基準値を設定してもよいし、オイルパン１１０の底面全体を撮像して、輝度基準値を設定してもよい。オイルパン１１０の底面全体を撮像する場合、撮像部１０は、オイルパン１１０の底面全体を、複数の領域に区分けして、撮像する。そして、区分毎に輝度基準値を設定してもよいし、全区分の輝度基準値の平均値を、輝度基準値に設定してもよい。

処理部４１は、オイルパン１１０の底面のオイル１１１の有無を判定する判定処理を開始する。まず、処理部４１は撮像領域を調整する（ステップＳ４）。つまり、処理部４１は、移動機構３０を駆動して、撮像部１０および発光部２０と、オイルパン１１０とを、オイルパン１１０の底面に沿う方向に、相対移動させる。このとき、最初にオイルパン１１０の底面を撮像する場合、例えば、オイルパン１１０の底面の角部を原点とし、原点に撮像領域を位置調整する。

処理部４１は、発光部２０により撮像領域周囲に光を照射しつつ、撮像部１０により撮像する（ステップＳ５）。次に、処理部４１は、撮像して得られた撮像データにおける輝度値のうち、最も輝度が高い輝度値と、記憶部４２に記憶した輝度基準値とを比較する（ステップＳ６）。

処理部４１は、ステップＳ６の比較結果から、オイルパン１１０の底面にオイル１１１があるか否かを判定する（ステップＳ７）。撮像して得られた撮像データの輝度値が輝度基準値より大きい場合、処理部４１は、オイルパン１１０の底面にオイル１１１があると判定する。一方、撮像して得られた撮像データの輝度値が輝度基準値より小さい場合、処理部４１は、オイルパン１１０の底面にオイル１１１はないと判定する。

オイル１１１がないと判定する場合（ステップＳ７：ＮＯ）、処理部４１は、オイルパン１１０全体を撮像したか否かを判定する（ステップＳ８）。オイルパン１１０全体を撮像していない場合（ステップＳ８：ＮＯ）、処理部４１は、ステップＳ４の処理を実行する。２度目以降にオイルパン１１０の底面を撮像する場合、例えば、原点に設定したオイルパン１１０の底面の角部から、底面の辺に沿って、撮像領域を順次移動し、オイルパン１１０の底面全体を撮像する。

ステップＳ７で、オイルパン１１０の底面にオイル１１１があると判定した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、または、ステップＳ８で、オイルパン１１０全体を撮像したと判定した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、処理部４１は、オイル判定の結果を出力する（ステップＳ９）。オイル判定の結果を出力する方法は、特に限定されない。例えば、表示装置に出力し、または、光を点滅させて、視覚的に報知してもよいし、音を出力して聴覚的に報知してもよい。

このように、検査装置１００は、オイル１１１がない状態の撮像データとの比較により、オイル１１１の有無を判定する。このため、オイルパン１１０の底面の蛍光特性に関係なく、オイル１１１の残存検査を行える。また、発光部２０に、照射光の拡散が小さいＬＥＤ２１を用いることで、撮像領域から外れた領域が照射されること抑制できる。その結果、不要な反射光が発生し、撮像データに不要な情報が含まれることを防止できる。

＜２．実施形態２＞
実施形態２では、オイル１１１の有無の判定処理が、実施形態１と相違する。以下、相違点についてのみ、説明する。検査装置１００の構成は、実施形態１と同じであるため、その説明は省略する。

図７は、処理部４１が実行する処理のフローチャートである。

処理部４１は、オイル１１１なしの状態のオイルパン１１０の底面を撮像させる（ステップＳ１１）。処理部４１は、得られた撮像データを記憶部４２に記憶する（ステップＳ１２）。

処理部４１は、オイルパン１１０の底面のオイル１１１の有無を判定する判定処理を開始する。まず、処理部４１は、撮像領域を調整する（ステップＳ１３）。つまり、処理部４１は、移動機構３０を駆動して、撮像部１０および発光部２０と、オイルパン１１０とを、オイルパン１１０の底面に沿う方向に、相対移動させる。

処理部４１は、発光部２０により撮像領域周囲に光を照射しつつ、撮像部１０により撮像させる（ステップＳ１４）。次に、処理部４１は、撮像して得られた撮像データの輝度分布と、記憶部４２に記憶した撮像データの輝度分布と、を比較する（ステップＳ１５）。詳しくは、処理部４１は、オイル１１１がない状態の撮像データから得られた二次元配列された輝度値と、オイル１１１がある状態の撮像データから得られた二次元配列された輝度値とのうち、同じ座標同士の輝度値を比較する。同じ座標同士の輝度値の差分が、閾値より小さいと、処理部４１は、類似度が高いと判定する。一方、同じ座標同士の輝度値の差分が、閾値より大きいと、処理部４１は、類似度が低いと判定する。

なお、処理部４１は、輝度分布の比較を行う前に、撮像データの輝度値をフィルタリングする前処理を行い、比較する２つの撮像データの差が明確となるようにしてもよい。前処理は、例えば、ある範囲にある輝度値を一様な輝度値にし、または、所定の規則によって輝度値を増減させる処理である。この前処理を行うことで、撮像データ内のノイズを除去でき、輝度値の検出精度が向上する。

処理部４１は、ステップＳ１５の比較結果から、オイルパン１１０の底面にオイルがあるか否かを判定する（ステップＳ１６）。例えば、処理部４１は、２つの撮像データの輝度分布の類似度を算出し、類似度が閾値を超えるか否かにより、オイル１１１の有無の判定を行う。類似度が閾値を超える場合には、処理部４１は、オイル１１１があると判定する。また、類似度が閾値を超えない場合には、処理部４１は、オイル１１１がないと判定する。

オイル１１１がないと判定する場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、処理部４１は、オイルパン１１０全体を撮像したか否かを判定する（ステップＳ１７）。オイルパン１１０全体を撮像していない場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、処理部４１は、ステップＳ１３の処理を実行する。

ステップＳ１６で、オイルパン１１０の底面にオイル１１１があると判定した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、または、ステップＳ１７で、オイルパン１１０全体を撮像したと判定した場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、処理部４１は、オイル判定の結果を出力する（ステップＳ１８）。

このように、撮像して得られた撮像データと、記憶した、オイル１１１がない状態の撮像データとの輝度分布の類似度から、オイル１１１の有無の判定を行うため、オイルパン１１０の底面の蛍光特性に関係なく、オイル１１１の残存検査を行える。

以上、実施形態１および実施形態２について説明したが、上述の実施形態に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本願は、検査装置および検査方法に利用できる。

１０：撮像部
２０：発光部
２１：ＬＥＤ
３０：移動機構
４０：制御部
４１：処理部
４２：記憶部
１００：検査装置
１１０：オイルパン
１１１：オイル
Ｄ：データ
Ｐ：動作制御プログラム

Claims

物体表面の異物の有無を検査する検査装置であって、
物体表面を撮像する撮像部と、
前記撮像部に隣接配置され、前記撮像部の撮像領域に向けて光を照射する発光部と、
異物がない状態の前記物体表面および異物がある状態の前記物体表面の撮像データ情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された撮像データ情報の輝度分布と、前記撮像部により得られる撮像データの輝度分布との類似度を比較した結果によって、異物の有無を判定する判定部と、
を備える、検査装置。
物体表面の異物の有無を検査する検査装置であって、
物体表面を撮像する撮像部と、
前記撮像部に隣接配置され、前記撮像部の撮像領域に向けて光を照射する発光部と、
異物がない状態の前記物体表面の撮像データの輝度値および異物がある状態の前記物体表面の撮像データの輝度値を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された異物がない場合の撮像データにおける輝度値のうち、最も輝度が高い輝度値と、異物がある場合の撮像データにおける輝度値のうち、最も輝度が高い輝度値とから算出される輝度基準値と、前記撮像部により得られる撮像データの輝度値との比較結果から、異物の有無を判定する判定部と、
を備える、検査装置。
請求項２に記載の検査装置であって、
前記判定部は、異物がない場合の撮像データにおける輝度値のうち、最も輝度が高い輝度値と、異物がある場合の撮像データにおける輝度値のうち、最も輝度が高い輝度値とから平均値を算出し、前記平均値を輝度基準値とする、
検査装置。
請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の検査装置であって、
前記発光部は、
前記物体表面の法線方向に沿って光を照射する、
検査装置。
請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載の検査装置であって、
前記発光部は、複数のＬＥＤを有する、
検査装置。
請求項５に記載の検査装置であって、
前記複数のＬＥＤは、
照射方向に沿った軸を中心に周方向に配置され、前記撮像部を囲んでいる、
検査装置。
請求項１から請求項６までのいずれか一つに記載の検査装置であって、
前記撮像部および前記発光部と、前記物体とを、前記物体表面に沿う方向に相対移動させる移動機構をさらに備える、
検査装置。
請求項７に記載の検査装置であって、
前記移動機構は、
前記撮像部と、軸前記物体表面との距離を調整する、
検査装置。
物体表面の異物の有無を検査する検査方法であって、
ａ）物体表面を撮像部により撮像する工程と、
ｂ）前記撮像部に隣接配置された発光部から、前記撮像部の撮像領域に向けて光を照射する工程と、
ｃ）記憶部に記憶された、異物がない状態および異物がある状態の前記物体表面の撮像データ情報の輝度分布と、前記撮像部により得られる撮像データの
輝度分布との類似度を比較した結果によって、異物の有無を判定する工程と、
を備える、検査方法。
物体表面の異物の有無を検査する検査方法であって、
ａ）物体表面を撮像部により撮像する工程と、
ｂ）前記撮像部に隣接配置された発光部から、前記撮像部の撮像領域に向けて光を照射する工程と、
ｃ）記憶部に記憶された、異物がない状態の前記物体表面の撮像データにおける輝度値のうち、最も輝度が高い輝度値と、異物がある状態の前記物体表面の撮像データにおける輝度値のうち、最も輝度が高い輝度値とから算出される輝度基準値と、前記撮像部により得られる撮像データの輝度値との比較結果から、異物の有無を判定する工程と、
を備える、検査方法。