外観検査装置
【課題】光切断法を用いた外観検査装置において、エリアセンサカメラのシャッタ速度を速め、高精度な検査を実現することができる外観検査装置を提供する。
【解決手段】検査対象物を搬送する搬送手段１０と、検査対象物Ｋの表面形状を検査する表面形状検査手段とを備える。表面形状検査手段は、帯状のスリット光検査対象物Ｋの表面に照射するスリット光照射部２３と、スリット光の画像を撮像するエリアセンサカメラ２２と、スリット光の反射光を、搬送方向下流側から受光してエリアセンサカメラ２２に導く第１光学機構３０、及び上流側から受光してエリアセンサカメラ２２に導く第２光学機構４０と、エリアセンサカメラ２２により撮像された２つの画像を基に、検査対象物Ｋ表面の適否を判定する形状判定部とを備える。第１光学機構３０及び第２光学機構４０の各光学経路は、各反射光を、エリアセンサカメラ２２に横並びで結像させる。
【解決手段】検査対象物を搬送する搬送手段１０と、検査対象物Ｋの表面形状を検査する表面形状検査手段とを備える。表面形状検査手段は、帯状のスリット光検査対象物Ｋの表面に照射するスリット光照射部２３と、スリット光の画像を撮像するエリアセンサカメラ２２と、スリット光の反射光を、搬送方向下流側から受光してエリアセンサカメラ２２に導く第１光学機構３０、及び上流側から受光してエリアセンサカメラ２２に導く第２光学機構４０と、エリアセンサカメラ２２により撮像された２つの画像を基に、検査対象物Ｋ表面の適否を判定する形状判定部とを備える。第１光学機構３０及び第２光学機構４０の各光学経路は、各反射光を、エリアセンサカメラ２２に横並びで結像させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来、前記検査対象物表面の外観を検査する装置として、例えば、特開２００４−３１７１２６号公報に開示された装置が知られている。
【０００３】
この装置は、検査対象物表面にレーザスリット光を照射し、照射されたレーザスリット光の画像を適宜撮像装置によって撮像し、得られた画像を光切断法に従い解析して検査対象物表面の高さに係る情報を取得し、得られた高さ情報を基に、検査対象物の表面に存在する傷や欠け等を検出し、また、検査対象物の体積を算出するというものである。
【０００４】
ところで、このような光切断法を用いた検査において、レーザスリット光を１方向からのみ撮像すると、検査対象物の表面形状によっては、撮像方向の死角となる場所を生じることがあり、かかる死角部では、レーザ光の反射光を受光することが出来ないため、正確な検査を行うことができないという問題がある。図１８に示すように、検査対象物Ｋの表面に欠損部２００がある場合、カメラ２０１が実線で示した方向から撮像すると、死角部２００ａを生じるが、その反対方向（２点鎖線で示した方向）から撮像すると、この死角部２００ａを撮像することができる。
【０００５】
そこで、本願出願人は、特願２００９−２８１０８４及び特願２００９−２８１０８７において、検査対象物の搬送方向の前後方向から前記レーザスリット光を撮像するようにした外観検査装置を提案している。
【０００６】
この外観検査装置は、図１９に示すように、画像撮像装置１１０として、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と、帯状のスリット光を照射するスリット光照射器１１２と、このスリット光照射器１１２から照射されたスリット光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と、検査対象物Ｋに照射されたスリット光の反射光を、直線搬送部１００の搬送方向（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と、同反射光を搬送方向上流側から受光して、エリアセンサカメラ１１１に導き入れるミラー１１７，１１８とを備える。
【０００７】
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つの反射光は、図２０に示すように、エリアセンサの領域（一転鎖線で示した領域）内で、そのラスター方向と直交する方向に並んだ状態（縦並び状態）で、当該エリアセンサ上に結像される。尚、それぞれ２枚のミラーを用いて搬送方向の上流側と下流側から撮像する従来の装置では、その画像は、必然的に、上記縦並び状態でエリアセンサ上に結像される。
【０００８】
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、例えば、図２０に示すＡ及びＢのライン幅について、ラスター方向に走査しながら、それぞれ輝度データを有する複行複列の画素からなる画像データとして出力し、出力された画像データが検査に用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３１７１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記外観検査装置において、高精度な検査を行うには、エリアセンサカメラ１１１のシャッタ速度を速めて、検査対象物の搬送方向に沿って高い密度でスリット光の画像を得る必要がある。
【００１１】
ところが、上記従来の外観検査装置では、照射されたスリット光の画像を斜め方向から撮像する関係上、撮像画像はライン状ではなく、所定幅のバンド状の領域を有しており、特に、前後２方向からの反射光が、縦並び状態でエリアセンサカメラ１１１に結像されることから、図２０に示すように、Ａ及びＢの２つのライン幅分について、そのラスター方向のデータを出力する必要があり、このため、画像データ出力に要する時間が長引くことから、高精度な検査を行うために必要な速いシャッタ速度を得ることができないという問題があった。
【００１２】
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、エリアセンサカメラのシャッタ速度を速めることができ、その結果として、高精度な検査を実現することができる外観検査装置の提供を、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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手段と、該搬送手段によって搬送される前記検査対象物の表面形状を検査する表面形状検査手段とを備えた外観検査装置であって、
前記表面形状検査手段は、前記搬送手段の近傍に配設され、帯状のスリット光を、前記搬送面に対して垂直に、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に照射するスリット光照射部と、
前記検査対象物表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第１光学機構及び、前記反射光を前記搬送方向に沿った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２つの画像を基に、前記検査対象物表面の形状特徴を認識して該形状に関する適否を判定する形状判定部とを備えてなり、
前記第１光学機構及び第２光学機構の各光学経路は、前記各反射光を、前記エリアセンサカメラの結像部において横並びで結像させる経路となった外観検査装置に係る。
【００１４】
この外観検査装置によれば、前記搬送手段によって搬送される検査対象物の表面形状が、前記表面形状検査手段によって検査される。
【００１５】
即ち、まず、搬送される検査対象物の表面に、スリット光照射部からスリット光が照射される。照射されたスリット光は、その反射光が、搬送方向の下流側から受光する第１光学機構及び、上流側から受光する第２光学機構の各光学経路を経て、エリアセンサカメラに導かれ、その結像部の予め設定された領域内において横並びに結像する。
【００１６】
そして、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形状判定部に向けて出力する。
【００１７】
前記形状判定部では、エリアセンサカメラから受信した検査対象物１個分についての２つの画像データを基に、当該検査対象物の表面形状に関し、その適否を判定する。即ち、形状判定部は、まず、受信した２つの画像データを基に、それぞれ光切断法により検査対象物表面の三次元形状に係るデータを算出し、ついで、算出した２つのデータを合成した後、この合成データを基に、検査対象物の表面形状に関する特徴を認識し、認識した特徴からその形状についての適否、例えば、欠損の有無や、刻印が付されている場合にはその良否について判定する。
【００１８】
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、これらを経由してエリアセンサカメラに導かれる反射光が、その結像部において横並びに結像する経路としたので、結像部の所定バンド幅の領域内に２つ像が結像され、したがって、当該バンド幅のデータを出力することで、前記２つの画像データを一時に出力することができる。
【００１９】
このように、本発明によれば、２つの画像データを一時に出力することができ、従来の外観検査装置に比べて、その出力時間が半分となるので、エリアセンサカメラのシャッタ速度を速めることができ、延いては、高精度な外観検査を実現することができる。
【００２０】
尚、前記エリアセンサカメラによって撮像される２つの画像は、相互間で上下が同じ向きであることが、前記形状判定部において上下反転処理を行う必要が無く、迅速な処理を行うことができるという観点から好ましい。
【００２１】
このような、上下が同じ向きの画像を撮像するためには、前記第１光学機構及び第２光学機構を、
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ミラーによって反射された光を受光して反射する第２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２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３ミラーとの３つのミラーから構成すると良い。
【００２２】
この場合、第１光学機構及び第２光学機構の各第１ミラーを、それぞれ同じ仰角の反射光を受光するように構成するのが好ましい。このようにすれば、両画像によって得られる高さ情報が一致したものとなり、このため、後の補正処理などが不要となり、より迅速且つ正確な検査を行うことができる。
【００２３】
また、前記第１光学機構及び第２光学機構は、前記第１軸と平行な軸回りに前記第１ミラーを回転させる第１角度調整部と、前記第２軸と平行な軸回りに前記第２ミラーを回転させる第２角度調整部とをそれぞれ備えているのが好ましい。
【００２４】
前記第１ミラー及び第２ミラーの各反射面の角度を調整することで、前記２つ反射光が前記エリアセンサカメラに横並びで結像される縦方向の位置を両者間で一致させることができ、その結果、前記形状判定部におけるデータ処理を迅速に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明によれば、エリアセンサカメラから２つの画像データを出力する時間を従来の外観検査装置に比べて半分にすることができるため、当該エリアセンサカメラのシャッタ速度を速めることができ、その結果、高解像度の画像データを得ることができ、高精度な外観検査を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】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。
【図２】本実施形態に係る形状判定部の構成を示したブロック図である。
【図３】図１における矢視Ａ−Ａ方向の断面図である。
【図４】本実施形態に係る画像撮像部を示した正面図である。
【図５】図４に示した画像撮像部の右側面図である。
【図６】図４に示した画像撮像部の平面図である。
【図７】本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８】図７に示したスリット光を、検査対象物の搬送前後方向から視た状態を示す説明図である。
【図９】本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。
【図１０】本実施形態に係る第１光学機構及び第２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。
【図１１】本実施形態に係る第１光学機構及び第２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。
【図１２】本実施形態に係る第１光学機構及び第２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。
【図１３】本実施形態に係る第１光学機構及び第２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。
【図１４】本実施形態に係る輝度データ変換処理部における処理を説明するための説明図である。
【図１５】本実施形態に係る輝度データ変換処理部における処理を説明するための説明図である。
【図１６】本実施形態に係る画像合成処理部における処理を説明するための説明図である。
【図１７】本実施形態に係る形状特徴抽出部における処理を説明するための説明図である。
【図１８】従来の画像撮像に関する説明図である。
【図１９】従来の画像撮像装置を示した正面図である。
【図２０】従来の画像撮像装置によって撮像される画像を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の一具体的な実施の態様につき、図面に基づいて説明する。
【００２８】
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の表面形状を検査して選別する表面形状検査部２０とを備える。
【００２９】
なお、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が、何らこれらに限定されるものではない。
【００３０】
以下、上記各部の詳細について説明する。
【００３１】
［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、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、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、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部８からなり、多数の検査対象物Ｋを一列に整列させて、順次前記直線搬送部１０に受け渡す。
【００３２】
［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エンドレスの丸ベルト１３，１４とを備える。
【００３３】
側板１１，１２によって挟まれた空間は、その上部が開放されるように側板１１，１２及び他の部材（図示せず）によっ閉塞され、図示しない真空ポンプによって負圧に維持されている。
【００３４】
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丸ベルト１３，１４間に負圧による吸引力が生じ、検査対象物Ｋがこの丸ベルト１３，１４上に載置されると、前記吸引力によって丸ベルト１３，１４上に吸引，吸着され、丸ベルト１３，１４の走行に伴なって同走行方向に搬送される。
【００３５】
［表面形状検査部］
前記表面形状検査部２０は、画像撮像部２１、形状判定部５０及び選別部６０から構成される。
【００３６】
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Ｌ１を照射するスリット光照射器２３と、このスリット光照射器２３から照射されたスリット光Ｌ１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Ｌ１の反射光Ｌ２を、直線搬送部１０の搬送方向（矢示方向）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、同反射光Ｌ３を搬送方向上流側から受光して、エリアセンサカメラ２２に導き入れる第２光学機構４０とを備える。
【００３７】
スリット光照射器２３及びミラー２４，２５は、前記スリット光Ｌ１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（矢示方向）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Ｌ１が検査対象物Ｋの表面に照射された状態を図７に示す。
【００３８】
図４乃至図６に示すように、前記第１光学機構３０及び第２光学機構４０は、それぞれ第１ミラー３１，４１及び第２ミラー３２，４２を備えており、それぞれの共有のミラーとして第３ミラー３５を備えている。尚、この第３ミラーは本例のように一つの一体のミラーとした態様でも、分離した２つのミラーとした態様でもいずれでも良い。
【００３９】
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搬送面（丸ベルト１３，１４によって形成される搬送面）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Ｌ１の反射光Ｌ２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。
【００４０】
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Ｌ１の反射光Ｌ３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。
【００４１】
これら第１ミラー３１，４１は、それぞれ前記仮想の第１軸に沿った回転軸３１ｂ，４１ｂを備え、この回転軸３１ｂ，４１ｂをその軸回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。
【００４２】
また、前記第２ミラー３２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３２ａを有し、前記第１ミラー３１によって反射された光を当該反射面３２ａに受光し、前記第３ミラー３５に向けて反射するように配置されている。
【００４３】
同様に、前記第２ミラー４２も、前記仮想の第２軸の軸方向に沿って配設された反射面４２ａを有し、前記第１ミラー４１によって反射された光を当該反射面４２ａに受光し、前記第３ミラー３５に向けて反射するように配置される。
【００４４】
これら第２ミラー３２，４２は、それぞれ前記仮想の第２軸に沿った回転軸３２ｂ，４２ｂを備え、この回転軸３２ｂ，４２ｂをその軸回りに回転させることで、垂直面に対する前記反射面３２ａ，４２ａ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３２ｂ，４２ｂが角度調整部として機能する。
【００４５】
前記第３ミラー３５は、前記搬送方向に沿って配設された反射面３５ａを有し、前記第２ミラー３２，４２によってそれぞれ反射された光を当該反射面３５ａ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。
【００４６】
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を備えており、前記下流側で受光される反射光Ｌ２及び上流側で受光される反射光Ｌ３が、それぞれ前記第１光学機構３０の光学経路及び前記第２光学機構４０の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。
【００４７】
図８に、スリット光Ｌ１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。図示するように、検査対象物Ｋの表面から反射光Ｌ２ｓ，Ｌ３ｓは、基面からの反射光Ｌ２ｂ，Ｌ３ｂ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Ｌ１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、対象表面に照射されたスリット光は、当該対象表面の高さに応じて、基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。エリアセンサカメラ２２には、このような画像がそのエリアセンサ上に結像される。
【００４８】
このエリアセンサカメラ２２によって撮像される画像の一例を図９に示す。図９では、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Ｌ２ｓ，Ｌ２ｂと、前記第２光学機構４０の光学経路によって導かれる反射光Ｌ３ｓ，Ｌ３ｂとが、エリアセンサ（一点鎖線で示す領域）に結像された状態を示している。
【００４９】
尚、エリアセンサは、ラスター方向にＸｎ列、これと垂直な方向にＹｍ行の素子を有しており、前記反射光Ｌ２ｓ，Ｌ２ｂと反射光Ｌ３ｓ，Ｌ３ｂとは、Ｙｈ〜Ｙｌ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合されるようになっている。また、結像される両画像は、相互に左右反転された像となっている。
【００５０】
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Ｙｈ〜Ｙｌ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、同図９に示すように、Ｘ方向の画素位置（Ｘｉ）とその列内で最大輝度を有する画素位置（Ｙｊ）とからなる位置データ（Ｘｉ，Ｙｊ）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形状判定部５０に送信する。このようにすれば、全素子についてその輝度データを送信する場合に比べて、送信するデータ量が少なくなり、その送信速度や形状判定部５０における処理速度を高めることができ、迅速な処理を行うことができる。
【００５１】
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Ｌ１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形状判定部５０に送信する。
【００５２】
ところで、上述のように、対象表面に照射されたスリット光は、当該対象表面の高さに応じて、基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が、そのシフト量は視る角度（仰角）によって異なる。
【００５３】
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Ｌ１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、配設されているのが好ましい。
【００５４】
このようにすれば、エリアセンサカメラ２２によって撮像される前後方向２つの画像間で、これに含まれる高さ情報が同じものとなるため、後工程での補正処理が不要となる。
【００５５】
また、エリアセンサカメラ２２によって撮像される２画像は、前記列方向における位置が同じ位置である方が、後工程での処理上好ましい。このため、本例では、検査を開始する前に、図１０〜図１２に示した手法により、エリアセンサカメラ２２に結像される２つの像の位置を調整している。
【００５６】
すなわち、図１０に示すように、まず、平板状の基板上に半円筒状の突起を形成したテストピースＴを、突起部の長手方向が前記搬送方向に沿うように、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。
【００５７】
次に、この状態で、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、図１２に示すように、水平面に対する各反射面３１ａ，４１ａの角度を調整し、第２ミラー３２，４２によって反射された後、第３ミラー３５によって受光される反射光Ｌ２，Ｌ３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、図１３に示すように、これら反射光Ｌ２，Ｌ３が前記エリアセンサのＹｈライン〜Ｙｌラインの間に結像されるように調整する。
【００５８】
ついで、図１１に示すように、第２ミラー３２の回転軸３２ｂと、第２ミラー４２の回転軸４２ｂ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３２ａ，４２ａの角度を調整して、第３ミラー３５における反射光Ｌ２，Ｌ３の水平方向の受光位置を調整し、当該反射光Ｌ２，Ｌ３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。
【００５９】
以上のように調整することで、図１３に示すように、反射光Ｌ２，Ｌ３が前記エリアセンサ上で、Ｙｈライン〜Ｙｌラインの間に、且つＸ方向にはみ出すことなく、しかも相互間の同じ高さ位置が同じ位置となるように結像される。
【００６０】
前記形状判定部５０は、図２に示すように、画像記憶部５１、輝度データ変換処理部５２、画像合成処理部５３、形状特徴抽出処理部５４、形状判定処理部５５及び選別制御部５６からなる。
【００６１】
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。
【００６２】
輝度データ変換処理部５２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、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輝度データに変換し、高さ成分が輝度データで表現された新たな画像データを生成する。
【００６３】
具体的には、輝度データ変換処理部５２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、図１４に示すように、（ａ）の領域についてはラスター方向に走査して、輝度データの存在する画素位置（Ｘｉ，Ｙｊ）を検出し、図１５に示すように、高さ成分に相当する画素位置に係るデータ（Ｙｊ）を２５６階調の輝度データに変換して、画素位置（Ｘｉ）と輝度データからなる画像データを生成する。
【００６４】
同様に、（ｂ）の領域については前記ラスター方向と反対方向に走査して、同様の変換処理を行い、画素位置（Ｘｉ）と輝度データからなる画像データを生成する。
【００６５】
そして、順次全てのフレーム画像について変換して、（ａ），（ｂ）各領域について、それぞれ新たな画像データ（２次元平面の位置データと、各位置における高さ情報を表す輝度データからなる画像データ、以下「輝度画像データ」という）を生成する。
【００６６】
尚、言うまでも無く、前記領域（ａ），（ｂ）は、前記２方向から撮像されたレーザ光Ｌ１の画像がそれぞれ存在する領域であり、上記処理によって、当該２方向の画像について、それぞれ輝度画像データが生成される。
【００６７】
また、図１４における点線は、基面に照射されたスリット光の画像であり、以降の処理では不要であるので、当該画像データについては、上記処理では無視している。
【００６８】
また、２つの画像は、その相互間で左右反転されたものとなっているが、上記のように、２つの画像間でその走査方向を逆にすることで、変換された両画像を、相互間で正画像とすることができ、後工程での反転処理が不要となっている。
【００６９】
前記画像合成処理部５３は、前記輝度データ変換処理部５２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、一つの輝度画像データとする処理を行う。検査対象物Ｋを搬送方向下流側の斜め上方から撮像する場合、検査対象物Ｋの後部の反射光が弱く、搬送方向上流側の斜め上方から撮像する場合には、検査対象物Ｋの前部の反射光が弱くなるため、これらの部分についての画像データが不正確なものとなる。
【００７０】
検査対象物Ｋをその搬送方向下流側から撮像して得られた画像を前記輝度データ変換処理部５２によって変換した画像を図１６（ａ）に示し、同じく、搬送方向上流側から撮像した画像の変換画像を図１６（ｂ）に示す。図１６（ａ）では画像の上部（白線で囲んだ部分）が不正確となっており、図１６（ｂ）では画像の下部（白線で囲んだ部分）が不正確となっている。そこで、これら２つの画像を合成、例えば、相互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、図１６（ｃ）に示すような、検査対象物Ｋの表面全面が正確に表された画像を得ることができる。
【００７１】
前記形状特徴抽出部５４は、前記画像合成処理部５３によって生成された合成画像を基に、形状特徴を抽出する処理を行う。具体的には、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。
【００７２】
合成画像は高さ成分を輝度データに変換したものであり、輝度は検査対象物Ｋの表面の高さを表すものであるが、合成画像から平均化画像を差し引くことで、表面の高さ方向の変化量の大きいところが強調された画像を得ることができる。例えば、図１７に示すように、合成画像（図１７（ａ））から平滑化画像（図１７（ｂ））を差し引くことで、図１７（ｃ）に示すように、検査対象物Ｋの外周の輪郭と、表面（Ａ面）に印刻された数字「６７８」が濃色部として強調される。
【００７３】
前記形状判定処理部５５は、前記形状特徴抽出部５４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、印刻の適否や欠けの有無等、その良否を判別する。
【００７４】
前記選別制御部５６は、前記形状判定処理部５５から判定結果を受信し、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。
【００７５】
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、前記形選別制御部５６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、良品を良品回収室に回収し、不良品を不良品回収室に回収する。
【００７６】
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Ｌ１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から形状判定部５０に送信される。
【００７７】
ついで、撮像された画像を基に、形状判定部５０において検査対象物Ｋの表面の形状に関する適否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。
【００７８】
そして、本例の外観検査装置１では、スリット光Ｌ１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、及び上流側の第２光学機構４０の両光学経路を経て導かれる各反射光Ｌ２，Ｌ３が、エリアセンサカメラ２２のエリアセンサに横並び状態で結像するようになっているので、かかる２つの画像データを、１つの画像に係るライン幅分について、そのラスター方向に走査し読み出すことができ、従来に比べて、その出力時間を半分にすることができる。
【００７９】
したがって、エリアセンサカメラ２２のシャッタ速度を従来比べて２倍の速さにすることができ、これにより、高解像度の画像得ることができることから、高精度な外観検査を実現することができる。
【００８０】
また、前記エリアセンサカメラ２２によって撮像される２つの画像は、相互間で上下が同じ向きとなっているので、形状判定部５０において上下反転処理を行う必要が無く、迅速な処理を行うことができる。
【００８１】
また、第１光学機構３０及び第２光学機構４０の各第１ミラー３１，４１が、それぞれ同じ仰角の反射光Ｌ２，Ｌ３を受光するように構成されているので、両画像によって得られる高さ情報が一致したものとなり、後の補正処理などが不要となるため、より迅速且つ正確な検査を行うことができる。
【００８２】
更に、前記第１ミラー３１，４１の各反射面３１ａ，４１ａ、及び第２ミラー３２，４２の各反射面３２ａ，４２ａ、の各角度を調整することができるようになっているので、前記２つ反射光Ｌ２，Ｌ３が前記エリアセンサカメラ２２に結像されるライン方向の位置を両者間で一致させることができ、前記形状判定部５０において位置補正などの補正処理が不要となり、この面からしても、データ処理を迅速に行うことが可能となる。
【００８３】
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、何らこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で他の態様を採り得る。
【符号の説明】
【００８４】
１ 外観検査装置
１０ 直線搬送部
２０ 表面形状検査部
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
３２ 第２ミラー
３５ 第３ミラー
４０ 第２光学機構
４１ 第１ミラー
４２ 第２ミラー
５０ 形状判定部
６０ 選別部
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来、前記検査対象物表面の外観を検査する装置として、例えば、特開２００４−３１７１２６号公報に開示された装置が知られている。
【０００３】
この装置は、検査対象物表面にレーザスリット光を照射し、照射されたレーザスリット光の画像を適宜撮像装置によって撮像し、得られた画像を光切断法に従い解析して検査対象物表面の高さに係る情報を取得し、得られた高さ情報を基に、検査対象物の表面に存在する傷や欠け等を検出し、また、検査対象物の体積を算出するというものである。
【０００４】
ところで、このような光切断法を用いた検査において、レーザスリット光を１方向からのみ撮像すると、検査対象物の表面形状によっては、撮像方向の死角となる場所を生じることがあり、かかる死角部では、レーザ光の反射光を受光することが出来ないため、正確な検査を行うことができないという問題がある。図１８に示すように、検査対象物Ｋの表面に欠損部２００がある場合、カメラ２０１が実線で示した方向から撮像すると、死角部２００ａを生じるが、その反対方向（２点鎖線で示した方向）から撮像すると、この死角部２００ａを撮像することができる。
【０００５】
そこで、本願出願人は、特願２００９−２８１０８４及び特願２００９−２８１０８７において、検査対象物の搬送方向の前後方向から前記レーザスリット光を撮像するようにした外観検査装置を提案している。
【０００６】
この外観検査装置は、図１９に示すように、画像撮像装置１１０として、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と、帯状のスリット光を照射するスリット光照射器１１２と、このスリット光照射器１１２から照射されたスリット光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と、検査対象物Ｋに照射されたスリット光の反射光を、直線搬送部１００の搬送方向（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と、同反射光を搬送方向上流側から受光して、エリアセンサカメラ１１１に導き入れるミラー１１７，１１８とを備える。
【０００７】
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つの反射光は、図２０に示すように、エリアセンサの領域（一転鎖線で示した領域）内で、そのラスター方向と直交する方向に並んだ状態（縦並び状態）で、当該エリアセンサ上に結像される。尚、それぞれ２枚のミラーを用いて搬送方向の上流側と下流側から撮像する従来の装置では、その画像は、必然的に、上記縦並び状態でエリアセンサ上に結像される。
【０００８】
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、例えば、図２０に示すＡ及びＢのライン幅について、ラスター方向に走査しながら、それぞれ輝度データを有する複行複列の画素からなる画像データとして出力し、出力された画像データが検査に用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３１７１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記外観検査装置において、高精度な検査を行うには、エリアセンサカメラ１１１のシャッタ速度を速めて、検査対象物の搬送方向に沿って高い密度でスリット光の画像を得る必要がある。
【００１１】
ところが、上記従来の外観検査装置では、照射されたスリット光の画像を斜め方向から撮像する関係上、撮像画像はライン状ではなく、所定幅のバンド状の領域を有しており、特に、前後２方向からの反射光が、縦並び状態でエリアセンサカメラ１１１に結像されることから、図２０に示すように、Ａ及びＢの２つのライン幅分について、そのラスター方向のデータを出力する必要があり、このため、画像データ出力に要する時間が長引くことから、高精度な検査を行うために必要な速いシャッタ速度を得ることができないという問題があった。
【００１２】
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、エリアセンサカメラのシャッタ速度を速めることができ、その結果として、高精度な検査を実現することができる外観検査装置の提供を、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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手段と、該搬送手段によって搬送される前記検査対象物の表面形状を検査する表面形状検査手段とを備えた外観検査装置であって、
前記表面形状検査手段は、前記搬送手段の近傍に配設され、帯状のスリット光を、前記搬送面に対して垂直に、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に照射するスリット光照射部と、
前記検査対象物表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第１光学機構及び、前記反射光を前記搬送方向に沿った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２つの画像を基に、前記検査対象物表面の形状特徴を認識して該形状に関する適否を判定する形状判定部とを備えてなり、
前記第１光学機構及び第２光学機構の各光学経路は、前記各反射光を、前記エリアセンサカメラの結像部において横並びで結像させる経路となった外観検査装置に係る。
【００１４】
この外観検査装置によれば、前記搬送手段によって搬送される検査対象物の表面形状が、前記表面形状検査手段によって検査される。
【００１５】
即ち、まず、搬送される検査対象物の表面に、スリット光照射部からスリット光が照射される。照射されたスリット光は、その反射光が、搬送方向の下流側から受光する第１光学機構及び、上流側から受光する第２光学機構の各光学経路を経て、エリアセンサカメラに導かれ、その結像部の予め設定された領域内において横並びに結像する。
【００１６】
そして、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形状判定部に向けて出力する。
【００１７】
前記形状判定部では、エリアセンサカメラから受信した検査対象物１個分についての２つの画像データを基に、当該検査対象物の表面形状に関し、その適否を判定する。即ち、形状判定部は、まず、受信した２つの画像データを基に、それぞれ光切断法により検査対象物表面の三次元形状に係るデータを算出し、ついで、算出した２つのデータを合成した後、この合成データを基に、検査対象物の表面形状に関する特徴を認識し、認識した特徴からその形状についての適否、例えば、欠損の有無や、刻印が付されている場合にはその良否について判定する。
【００１８】
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、これらを経由してエリアセンサカメラに導かれる反射光が、その結像部において横並びに結像する経路としたので、結像部の所定バンド幅の領域内に２つ像が結像され、したがって、当該バンド幅のデータを出力することで、前記２つの画像データを一時に出力することができる。
【００１９】
このように、本発明によれば、２つの画像データを一時に出力することができ、従来の外観検査装置に比べて、その出力時間が半分となるので、エリアセンサカメラのシャッタ速度を速めることができ、延いては、高精度な外観検査を実現することができる。
【００２０】
尚、前記エリアセンサカメラによって撮像される２つの画像は、相互間で上下が同じ向きであることが、前記形状判定部において上下反転処理を行う必要が無く、迅速な処理を行うことができるという観点から好ましい。
【００２１】
このような、上下が同じ向きの画像を撮像するためには、前記第１光学機構及び第２光学機構を、
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ミラーによって反射された光を受光して反射する第２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２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３ミラーとの３つのミラーから構成すると良い。
【００２２】
この場合、第１光学機構及び第２光学機構の各第１ミラーを、それぞれ同じ仰角の反射光を受光するように構成するのが好ましい。このようにすれば、両画像によって得られる高さ情報が一致したものとなり、このため、後の補正処理などが不要となり、より迅速且つ正確な検査を行うことができる。
【００２３】
また、前記第１光学機構及び第２光学機構は、前記第１軸と平行な軸回りに前記第１ミラーを回転させる第１角度調整部と、前記第２軸と平行な軸回りに前記第２ミラーを回転させる第２角度調整部とをそれぞれ備えているのが好ましい。
【００２４】
前記第１ミラー及び第２ミラーの各反射面の角度を調整することで、前記２つ反射光が前記エリアセンサカメラに横並びで結像される縦方向の位置を両者間で一致させることができ、その結果、前記形状判定部におけるデータ処理を迅速に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明によれば、エリアセンサカメラから２つの画像データを出力する時間を従来の外観検査装置に比べて半分にすることができるため、当該エリアセンサカメラのシャッタ速度を速めることができ、その結果、高解像度の画像データを得ることができ、高精度な外観検査を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】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。
【図２】本実施形態に係る形状判定部の構成を示したブロック図である。
【図３】図１における矢視Ａ−Ａ方向の断面図である。
【図４】本実施形態に係る画像撮像部を示した正面図である。
【図５】図４に示した画像撮像部の右側面図である。
【図６】図４に示した画像撮像部の平面図である。
【図７】本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８】図７に示したスリット光を、検査対象物の搬送前後方向から視た状態を示す説明図である。
【図９】本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。
【図１０】本実施形態に係る第１光学機構及び第２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。
【図１１】本実施形態に係る第１光学機構及び第２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。
【図１２】本実施形態に係る第１光学機構及び第２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。
【図１３】本実施形態に係る第１光学機構及び第２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。
【図１４】本実施形態に係る輝度データ変換処理部における処理を説明するための説明図である。
【図１５】本実施形態に係る輝度データ変換処理部における処理を説明するための説明図である。
【図１６】本実施形態に係る画像合成処理部における処理を説明するための説明図である。
【図１７】本実施形態に係る形状特徴抽出部における処理を説明するための説明図である。
【図１８】従来の画像撮像に関する説明図である。
【図１９】従来の画像撮像装置を示した正面図である。
【図２０】従来の画像撮像装置によって撮像される画像を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の一具体的な実施の態様につき、図面に基づいて説明する。
【００２８】
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の表面形状を検査して選別する表面形状検査部２０とを備える。
【００２９】
なお、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が、何らこれらに限定されるものではない。
【００３０】
以下、上記各部の詳細について説明する。
【００３１】
［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、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、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、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部８からなり、多数の検査対象物Ｋを一列に整列させて、順次前記直線搬送部１０に受け渡す。
【００３２】
［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エンドレスの丸ベルト１３，１４とを備える。
【００３３】
側板１１，１２によって挟まれた空間は、その上部が開放されるように側板１１，１２及び他の部材（図示せず）によっ閉塞され、図示しない真空ポンプによって負圧に維持されている。
【００３４】
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丸ベルト１３，１４間に負圧による吸引力が生じ、検査対象物Ｋがこの丸ベルト１３，１４上に載置されると、前記吸引力によって丸ベルト１３，１４上に吸引，吸着され、丸ベルト１３，１４の走行に伴なって同走行方向に搬送される。
【００３５】
［表面形状検査部］
前記表面形状検査部２０は、画像撮像部２１、形状判定部５０及び選別部６０から構成される。
【００３６】
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Ｌ１を照射するスリット光照射器２３と、このスリット光照射器２３から照射されたスリット光Ｌ１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Ｌ１の反射光Ｌ２を、直線搬送部１０の搬送方向（矢示方向）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、同反射光Ｌ３を搬送方向上流側から受光して、エリアセンサカメラ２２に導き入れる第２光学機構４０とを備える。
【００３７】
スリット光照射器２３及びミラー２４，２５は、前記スリット光Ｌ１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（矢示方向）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Ｌ１が検査対象物Ｋの表面に照射された状態を図７に示す。
【００３８】
図４乃至図６に示すように、前記第１光学機構３０及び第２光学機構４０は、それぞれ第１ミラー３１，４１及び第２ミラー３２，４２を備えており、それぞれの共有のミラーとして第３ミラー３５を備えている。尚、この第３ミラーは本例のように一つの一体のミラーとした態様でも、分離した２つのミラーとした態様でもいずれでも良い。
【００３９】
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搬送面（丸ベルト１３，１４によって形成される搬送面）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Ｌ１の反射光Ｌ２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。
【００４０】
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Ｌ１の反射光Ｌ３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。
【００４１】
これら第１ミラー３１，４１は、それぞれ前記仮想の第１軸に沿った回転軸３１ｂ，４１ｂを備え、この回転軸３１ｂ，４１ｂをその軸回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。
【００４２】
また、前記第２ミラー３２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３２ａを有し、前記第１ミラー３１によって反射された光を当該反射面３２ａに受光し、前記第３ミラー３５に向けて反射するように配置されている。
【００４３】
同様に、前記第２ミラー４２も、前記仮想の第２軸の軸方向に沿って配設された反射面４２ａを有し、前記第１ミラー４１によって反射された光を当該反射面４２ａに受光し、前記第３ミラー３５に向けて反射するように配置される。
【００４４】
これら第２ミラー３２，４２は、それぞれ前記仮想の第２軸に沿った回転軸３２ｂ，４２ｂを備え、この回転軸３２ｂ，４２ｂをその軸回りに回転させることで、垂直面に対する前記反射面３２ａ，４２ａ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３２ｂ，４２ｂが角度調整部として機能する。
【００４５】
前記第３ミラー３５は、前記搬送方向に沿って配設された反射面３５ａを有し、前記第２ミラー３２，４２によってそれぞれ反射された光を当該反射面３５ａ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。
【００４６】
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を備えており、前記下流側で受光される反射光Ｌ２及び上流側で受光される反射光Ｌ３が、それぞれ前記第１光学機構３０の光学経路及び前記第２光学機構４０の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。
【００４７】
図８に、スリット光Ｌ１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。図示するように、検査対象物Ｋの表面から反射光Ｌ２ｓ，Ｌ３ｓは、基面からの反射光Ｌ２ｂ，Ｌ３ｂ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Ｌ１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、対象表面に照射されたスリット光は、当該対象表面の高さに応じて、基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。エリアセンサカメラ２２には、このような画像がそのエリアセンサ上に結像される。
【００４８】
このエリアセンサカメラ２２によって撮像される画像の一例を図９に示す。図９では、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Ｌ２ｓ，Ｌ２ｂと、前記第２光学機構４０の光学経路によって導かれる反射光Ｌ３ｓ，Ｌ３ｂとが、エリアセンサ（一点鎖線で示す領域）に結像された状態を示している。
【００４９】
尚、エリアセンサは、ラスター方向にＸｎ列、これと垂直な方向にＹｍ行の素子を有しており、前記反射光Ｌ２ｓ，Ｌ２ｂと反射光Ｌ３ｓ，Ｌ３ｂとは、Ｙｈ〜Ｙｌ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合されるようになっている。また、結像される両画像は、相互に左右反転された像となっている。
【００５０】
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Ｙｈ〜Ｙｌ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、同図９に示すように、Ｘ方向の画素位置（Ｘｉ）とその列内で最大輝度を有する画素位置（Ｙｊ）とからなる位置データ（Ｘｉ，Ｙｊ）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形状判定部５０に送信する。このようにすれば、全素子についてその輝度データを送信する場合に比べて、送信するデータ量が少なくなり、その送信速度や形状判定部５０における処理速度を高めることができ、迅速な処理を行うことができる。
【００５１】
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Ｌ１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形状判定部５０に送信する。
【００５２】
ところで、上述のように、対象表面に照射されたスリット光は、当該対象表面の高さに応じて、基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が、そのシフト量は視る角度（仰角）によって異なる。
【００５３】
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Ｌ１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、配設されているのが好ましい。
【００５４】
このようにすれば、エリアセンサカメラ２２によって撮像される前後方向２つの画像間で、これに含まれる高さ情報が同じものとなるため、後工程での補正処理が不要となる。
【００５５】
また、エリアセンサカメラ２２によって撮像される２画像は、前記列方向における位置が同じ位置である方が、後工程での処理上好ましい。このため、本例では、検査を開始する前に、図１０〜図１２に示した手法により、エリアセンサカメラ２２に結像される２つの像の位置を調整している。
【００５６】
すなわち、図１０に示すように、まず、平板状の基板上に半円筒状の突起を形成したテストピースＴを、突起部の長手方向が前記搬送方向に沿うように、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。
【００５７】
次に、この状態で、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、図１２に示すように、水平面に対する各反射面３１ａ，４１ａの角度を調整し、第２ミラー３２，４２によって反射された後、第３ミラー３５によって受光される反射光Ｌ２，Ｌ３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、図１３に示すように、これら反射光Ｌ２，Ｌ３が前記エリアセンサのＹｈライン〜Ｙｌラインの間に結像されるように調整する。
【００５８】
ついで、図１１に示すように、第２ミラー３２の回転軸３２ｂと、第２ミラー４２の回転軸４２ｂ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３２ａ，４２ａの角度を調整して、第３ミラー３５における反射光Ｌ２，Ｌ３の水平方向の受光位置を調整し、当該反射光Ｌ２，Ｌ３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。
【００５９】
以上のように調整することで、図１３に示すように、反射光Ｌ２，Ｌ３が前記エリアセンサ上で、Ｙｈライン〜Ｙｌラインの間に、且つＸ方向にはみ出すことなく、しかも相互間の同じ高さ位置が同じ位置となるように結像される。
【００６０】
前記形状判定部５０は、図２に示すように、画像記憶部５１、輝度データ変換処理部５２、画像合成処理部５３、形状特徴抽出処理部５４、形状判定処理部５５及び選別制御部５６からなる。
【００６１】
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。
【００６２】
輝度データ変換処理部５２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、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輝度データに変換し、高さ成分が輝度データで表現された新たな画像データを生成する。
【００６３】
具体的には、輝度データ変換処理部５２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、図１４に示すように、（ａ）の領域についてはラスター方向に走査して、輝度データの存在する画素位置（Ｘｉ，Ｙｊ）を検出し、図１５に示すように、高さ成分に相当する画素位置に係るデータ（Ｙｊ）を２５６階調の輝度データに変換して、画素位置（Ｘｉ）と輝度データからなる画像データを生成する。
【００６４】
同様に、（ｂ）の領域については前記ラスター方向と反対方向に走査して、同様の変換処理を行い、画素位置（Ｘｉ）と輝度データからなる画像データを生成する。
【００６５】
そして、順次全てのフレーム画像について変換して、（ａ），（ｂ）各領域について、それぞれ新たな画像データ（２次元平面の位置データと、各位置における高さ情報を表す輝度データからなる画像データ、以下「輝度画像データ」という）を生成する。
【００６６】
尚、言うまでも無く、前記領域（ａ），（ｂ）は、前記２方向から撮像されたレーザ光Ｌ１の画像がそれぞれ存在する領域であり、上記処理によって、当該２方向の画像について、それぞれ輝度画像データが生成される。
【００６７】
また、図１４における点線は、基面に照射されたスリット光の画像であり、以降の処理では不要であるので、当該画像データについては、上記処理では無視している。
【００６８】
また、２つの画像は、その相互間で左右反転されたものとなっているが、上記のように、２つの画像間でその走査方向を逆にすることで、変換された両画像を、相互間で正画像とすることができ、後工程での反転処理が不要となっている。
【００６９】
前記画像合成処理部５３は、前記輝度データ変換処理部５２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、一つの輝度画像データとする処理を行う。検査対象物Ｋを搬送方向下流側の斜め上方から撮像する場合、検査対象物Ｋの後部の反射光が弱く、搬送方向上流側の斜め上方から撮像する場合には、検査対象物Ｋの前部の反射光が弱くなるため、これらの部分についての画像データが不正確なものとなる。
【００７０】
検査対象物Ｋをその搬送方向下流側から撮像して得られた画像を前記輝度データ変換処理部５２によって変換した画像を図１６（ａ）に示し、同じく、搬送方向上流側から撮像した画像の変換画像を図１６（ｂ）に示す。図１６（ａ）では画像の上部（白線で囲んだ部分）が不正確となっており、図１６（ｂ）では画像の下部（白線で囲んだ部分）が不正確となっている。そこで、これら２つの画像を合成、例えば、相互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、図１６（ｃ）に示すような、検査対象物Ｋの表面全面が正確に表された画像を得ることができる。
【００７１】
前記形状特徴抽出部５４は、前記画像合成処理部５３によって生成された合成画像を基に、形状特徴を抽出する処理を行う。具体的には、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。
【００７２】
合成画像は高さ成分を輝度データに変換したものであり、輝度は検査対象物Ｋの表面の高さを表すものであるが、合成画像から平均化画像を差し引くことで、表面の高さ方向の変化量の大きいところが強調された画像を得ることができる。例えば、図１７に示すように、合成画像（図１７（ａ））から平滑化画像（図１７（ｂ））を差し引くことで、図１７（ｃ）に示すように、検査対象物Ｋの外周の輪郭と、表面（Ａ面）に印刻された数字「６７８」が濃色部として強調される。
【００７３】
前記形状判定処理部５５は、前記形状特徴抽出部５４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、印刻の適否や欠けの有無等、その良否を判別する。
【００７４】
前記選別制御部５６は、前記形状判定処理部５５から判定結果を受信し、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。
【００７５】
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、前記形選別制御部５６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、良品を良品回収室に回収し、不良品を不良品回収室に回収する。
【００７６】
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Ｌ１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から形状判定部５０に送信される。
【００７７】
ついで、撮像された画像を基に、形状判定部５０において検査対象物Ｋの表面の形状に関する適否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。
【００７８】
そして、本例の外観検査装置１では、スリット光Ｌ１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、及び上流側の第２光学機構４０の両光学経路を経て導かれる各反射光Ｌ２，Ｌ３が、エリアセンサカメラ２２のエリアセンサに横並び状態で結像するようになっているので、かかる２つの画像データを、１つの画像に係るライン幅分について、そのラスター方向に走査し読み出すことができ、従来に比べて、その出力時間を半分にすることができる。
【００７９】
したがって、エリアセンサカメラ２２のシャッタ速度を従来比べて２倍の速さにすることができ、これにより、高解像度の画像得ることができることから、高精度な外観検査を実現することができる。
【００８０】
また、前記エリアセンサカメラ２２によって撮像される２つの画像は、相互間で上下が同じ向きとなっているので、形状判定部５０において上下反転処理を行う必要が無く、迅速な処理を行うことができる。
【００８１】
また、第１光学機構３０及び第２光学機構４０の各第１ミラー３１，４１が、それぞれ同じ仰角の反射光Ｌ２，Ｌ３を受光するように構成されているので、両画像によって得られる高さ情報が一致したものとなり、後の補正処理などが不要となるため、より迅速且つ正確な検査を行うことができる。
【００８２】
更に、前記第１ミラー３１，４１の各反射面３１ａ，４１ａ、及び第２ミラー３２，４２の各反射面３２ａ，４２ａ、の各角度を調整することができるようになっているので、前記２つ反射光Ｌ２，Ｌ３が前記エリアセンサカメラ２２に結像されるライン方向の位置を両者間で一致させることができ、前記形状判定部５０において位置補正などの補正処理が不要となり、この面からしても、データ処理を迅速に行うことが可能となる。
【００８３】
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、何らこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で他の態様を採り得る。
【符号の説明】
【００８４】
１ 外観検査装置
１０ 直線搬送部
２０ 表面形状検査部
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
３２ 第２ミラー
３５ 第３ミラー
４０ 第２光学機構
４１ 第１ミラー
４２ 第２ミラー
５０ 形状判定部
６０ 選別部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の搬送面に沿って検査対象物を搬送する搬送手段と、該搬送手段によって搬送される前記検査対象物の表面形状を検査する表面形状検査手段とを備えた外観検査装置であって、
前記表面形状検査手段は、前記搬送手段の近傍に配設され、帯状のスリット光を、前記搬送面に対して垂直に、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に照射するスリット光照射部と、
前記検査対象物表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第１光学機構及び、前記反射光を前記搬送方向に沿った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、前記検査対象物表面の形状特徴を認識して該形状に関する適否を判定する形状判定部とを備えてなり、
前記第１光学機構及び第２光学機構の各光学経路は、前記各反射光を、前記エリアセンサカメラの結像部において横並びで結像させる経路となっていることを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
前記第１光学機構及び第２光学機構は、
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ミラーによって反射された光を受光して反射する第２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２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３ミラーとから構成され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３】
前記第１光学機構及び第２光学機構の各第１ミラーは、それぞれ同じ仰角の反射光を受光するように構成されている請求項２記載の外観検査装置。
【請求項４】
前記第１光学機構及び第２光学機構は、
前記第１軸と平行な軸回りに前記第１ミラーを回転させる第１角度調整部と、
前記第２軸と平行な軸回りに前記第２ミラーを回転させる第２角度調整部とをそれぞれ備えていることを特徴とする請求項２又は３記載の外観検査装置。
【請求項１】
所定の搬送面に沿って検査対象物を搬送する搬送手段と、該搬送手段によって搬送される前記検査対象物の表面形状を検査する表面形状検査手段とを備えた外観検査装置であって、
前記表面形状検査手段は、前記搬送手段の近傍に配設され、帯状のスリット光を、前記搬送面に対して垂直に、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に照射するスリット光照射部と、
前記検査対象物表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第１光学機構及び、前記反射光を前記搬送方向に沿った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、前記検査対象物表面の形状特徴を認識して該形状に関する適否を判定する形状判定部とを備えてなり、
前記第１光学機構及び第２光学機構の各光学経路は、前記各反射光を、前記エリアセンサカメラの結像部において横並びで結像させる経路となっていることを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
前記第１光学機構及び第２光学機構は、
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ミラーによって反射された光を受光して反射する第２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２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３ミラーとから構成され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３】
前記第１光学機構及び第２光学機構の各第１ミラーは、それぞれ同じ仰角の反射光を受光するように構成されている請求項２記載の外観検査装置。
【請求項４】
前記第１光学機構及び第２光学機構は、
前記第１軸と平行な軸回りに前記第１ミラーを回転させる第１角度調整部と、
前記第２軸と平行な軸回りに前記第２ミラーを回転させる第２角度調整部とをそれぞれ備えていることを特徴とする請求項２又は３記載の外観検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−２４２３１９（Ｐ２０１１−２４２３１９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１６０４４（Ｐ２０１０−１１６０４４）
【出願日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【出願人】（３０５０２１２９２）第一実業ビスウィル株式会社 (23)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【出願人】（３０５０２１２９２）第一実業ビスウィル株式会社 (23)
【Ｆターム（参考）】
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