JP2019168305A - Ｏリング外観検査装置、物体外観検査装置、照明装置、外観検査方法、ｏリング製造方法及び物体製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｏリングのパーティングライン8s・8t付近を、より高精度に検査することのできる装置を提供する。【解決手段】Ｏリング外観検査装置１は、Ｏリング８を置く台10と、Ｏリング８の内・外上面8k・8p（図２）の方向に拡散照明光21・31を照射するリング状の照明手段６・６´を備える。また、照明手段６のリング状の中央開口6bを介して、Ｏリング内・外上面8k・8pを撮影する内・外カメラ４・４´と、その撮影した画像を処理する画像処理部３を備える。台10が、Ｏリングの載る載置面11ｂを有する透明板11、及び、該載置面11ｂと反対側の面に配置された反射板13を具備する。【選択図】 図１

Description

本発明は、Ｏリングなどを照明下で撮影してその画像を取得し、この画像を処理して外観を検査する装置等に関する。また、Ｏリングやガスケット・パッキンなどの物体を照明する装置に関する。特には、Ｏリングやガスケット・パッキンなどの樹脂成型品のパーティングライン近辺におけるカケ、バリ、未充填の有無を検査するのに適した外観検査装置に関する。

特許文献１には、Ｏリングの外観検査装置が開示されている。
図５は、同文献の図１４である。同文献の段落００４０には、同図について、以下の説明がある。なお、下文において「台座部材91」は、図示はされていないが、ＯリングＳを載せる台である。
『そこで、本発明では、図１４に示すように、内周用傾斜状カメラ31，61の光軸を、傾斜状に配設し、上縁Ｓａから内周パーティングラインまでのＯリングＳの上半部側の内周範囲Ｑ１を、検査可能としている。
また、本発明では、外周用傾斜状カメラ32，62の光軸を、傾斜状に配設し、上縁Ｓａから外周パーティングラインまでのＯリングＳの上半部側の外周範囲Ｑ２を、検査可能としている。
さらに、台座部材91を回転させることで、ＯリングＳの上半部の内周面全周及び外周面全周を撮影して検査を可能としている。』
なお、ＯリングＳの図５の姿勢における下半部については、ＯリングＳを台座部材91上で上下反転させて、撮影・検査を行うとされている。

特開２０１３−２３８５１７

特許文献１の上記図及びその説明においては、撮影のための照明について、具体的に説明されていない。
本発明は、Ｏリングやガスケット・パッキンなどの樹脂成型品のパーティングライン付近をより高精度に検査することのできる検査装置などを提供することを目的とする。

この「課題を解決するための手段」、及び、「特許請求の範囲」においては、添付図各部の参照符号を括弧書きして示すが、これは単に参考のためであって、権利範囲を添付図のものに限定するものではない。

本発明のＯリング外観検査装置（１）は、 Ｏリング（８）を置く台（10）と、 前記Ｏリング（８）の内上面（8k）の方向に拡散照明光（21）を照射するドーム状又はリング状の内照明手段（６）と、 前記Ｏリング（８）の外上面（8p）の方向に拡散照明光（31）を照射するドーム状又はリング状の外照明手段（６´）と、 前記内照明手段（６）の中央開口（6b）を介して、前記Ｏリング（８）の前記内上面（8k）及びその近傍を撮影する内カメラ（４）と、 前記外照明手段（６´）の中央開口（6b）を介して、前記Ｏリング（８）の前記外上面（8p）及びその近傍を撮影する外カメラ（４´）と、 両カメラ（４、４´）の撮影した前記Ｏリングの画像を処理する画像処理部（３）と、を備え、 前記台（10）が、前記Ｏリングの載る載置面（11ｂ）を有する透明板（11）、及び、 該透明板（11）の前記載置面（11ｂ）と反対側の面に配置された拡散反射板（13）を具備することを特徴とする。

本発明において、「Ｏリングを置く」とは、「Ｏリングに働く地球引力を台に受け持たせる」というのが、ごく一般的な形態であるが、それに限られるものではない。負圧や静電気などにより、傾いた台、あるいは下向きの台の上に、Ｏリングを置く形態などを排除するものではない。
「内」とは、円環状のＯリングの円環の中心（CL）寄りという意味であり、「外」は「内」の反対側である。「上」は、台の載置面（11ｂ）から見てＯリングの存在する方向であり、「下」は「上」の逆方向である。この「上下」は、地球引力に沿う方向に限られない。
「内外上面及びその近傍を撮影する」とは、円形断面の頂点（8c）から中央部・パーティングライン（8s・8t）までの９０度の範囲のみではなく、その範囲の少し外側まで（例えば２０〜４０度外側まで）を撮影する、という意味である。

本発明の物体外観検査装置（１）は、 断面が円形又は多角形の物体（８）を置く台（10）と、 前記物体（８）の右上面（8k）の方向に拡散照明光（21）を照射するドーム状又はリング状の右照明手段（６）と、 前記物体（８）の左上面（8p）の方向に拡散照明光（31）を照射するドーム状又はリング状の左照明手段（６´）と、 前記右照明手段（６）の中央開口（6b）を介して、前記物体（８）の前記右上面（8k）及びその近傍を撮影する右カメラ（４）と、 前記左照明手段（６´）の中央開口（6b）を介して、前記物体（８）の前記左上面（8p）及びその近傍を撮影する左カメラ（４´）と、 両カメラ（４、４´）の撮影した前記物体の画像を処理する画像処理部（３）と、を備え、 前記台（10）が、前記物体の載る載置面（11ｂ）を有する透明板（11）、及び、 該透明板（11）の前記載置面（11ｂ）と反対側の面に配置された拡散反射板（13）を具備することを特徴とする。

本発明の物体の照明装置は、 断面が円形又は多角形の物体の外面を照明する照明装置であって、 該物体を（８）を置く台（10）と、 前記物体（８）の右上面（8k）の方向に拡散照明光（21）を当てる右照明手段（６）と、 前記物体（８）の左上面（8p）の方向に拡散照明光（31）を当てる左照明手段（６´）と、 を備え、 前記台（10）が、前記物体の載る載置面（11ｂ）を有する透明板（11）、及び、該透明板（11）の前記載置面（11ｂ）と反対側の面に配置された拡散反射板（13）を具備することを特徴とする。

ここで、「円形」は、真円、楕円などの他、角の取れた多角形など円に近い形を含む意味である。「多角形」は正方形・長方形・台形などである。本明細書において、「円形又は多角形」は、それらの組み合わせた形状も含む意味である。リップ付きのパッキン、あるいは凹部を有しているガスケットなども、本発明にいう物体に含まれる。「左」又は「右」は、上下方向に対して交差する方向の「一方」又は「他方」の意味である。「物体を置く」の「置く」は、上述の「Ｏリングを置く」の「置く」と、同様の意味である。「左右上面及びその近傍を撮影する」とは、物体断面の頂点（8c）から中央部・パーティングライン（8s・8t）までの９０度の範囲のみではなく、その範囲の少し外側まで（例えば２０〜４０度外側まで）、あるいは中央部・パーティングライン（8s・8t）の存在する側面全体を撮影する、という意味である。

「拡散照明」は、照明対象物への光の照射方向を、ある程度広げた（ランダムにした）照明方式である。照射方向の幅は、少なくとも、検査対象部であるＯリングや物体の断面（8b）の頂点（8c）の近傍、及び、Ｏリング等の手前の透明板（11）の相当部分が照射範囲に入る必要がある。「ドーム状又はリング状の照明手段」として好ましいものは、ドーム状の導光拡散部材を有する市販のドームライトや、市販のリング照明にポリプロピレン製などのドーム状の導光拡散部材を追加したものを挙げることができる。
「透明板」は、ガラス板や透明樹脂板などの、「透光性の高い板」という意味である。
拡散反射板は、透明板と別体であってもよいし、透明板に蒸着した膜や面粗し（ブラストなど）でもよい。

本発明の好ましい照明の作用は、前記内照明手段又は前記右照明手段（６）の照明光（21）、及び、前記外照明手段又は前記左照明手段（６´）の照明光（31）のうちの下側の成分（21´、31´）が、前記透明板（11）に入射し、その後、前記拡散反射板（13）で反射して、前記Ｏリング又は前記物体の下側部分に向かう反射照明光（21″、31″）となる。

本発明の他の照明作用は、前記Ｏリング（８）の断面（8b）の外周部のうち、内パーティング部（8s）から所定程度下側の下側部（8w）までの間も、前記内照明手段（６）により照明され、 前記Ｏリング（８）の断面（8b）の外周部のうち、外パーティング部（8t）から所定程度下側の下側部（8x）までの間も、前記外照明手段（６´）の照明光で照明される。ここで、「所定程度下側」は、Ｏリング断面（8b）の中心から見た角度でいうと、５°以上下側であることが好ましい。より好ましくは、１０°以上下側であることが好ましい。この照明形態により、詳しくは後述するように、パーティング部に生じやすいカケ、バリ、未充填を、よりくっきりと陰影付けできる。

本発明のＯリングの外観検査方法は、 Ｏリング（８）の内上面（8k）に向けて拡散照明光（21）を照射するとともに、前記Ｏリング（８）の外上面（8p）に向けて拡散照明光（31）を照射し、 前記Ｏリング（８）の前記内上面（8k）及びその近傍、並びに、前記外上面（8p）及びその近傍を撮影し、 撮影した前記Ｏリングの画像を画像処理するＯリング外観検査方法であって、 前記Ｏリングを透明板（11）の上に載せ、前記拡散照明光（21・31）の一部を前記透明板（11）に入射させるとともに、入射した拡散照明光（21´・31´）を反射板（13）で前記Ｏリング方向に反射させて前記Ｏリングの下側部分を照明することを特徴とする。
本発明の物体の外観検査方法は、 断面が円形又は多角形の物体（８）の右上面（8k）に向けて拡散照明光（21）を照射するとともに、前記物体（８）の左上面（8p）に向けて拡散照明光（31）を照射し、 前記物体（８）の前記右上面（8k）及びその近傍、並びに、前記左上面（8p）及びその近傍を撮影し、 撮影した前記物体の画像を画像処理する物体外観検査方法であって、 前記物体を透明板（11）の上に載せ、前記拡散照明光（21・31）の一部を前記透明板（11）に入射させるとともに、入射した拡散照明光（21´・31´）を反射板（13）で前記物体方向に反射させて前記物体の下側部分を照明することを特徴とする。

本発明のＯリング又は物体の製造方法は、Ｏリング又は物体を成形した後に、上記の検査方法により前記Ｏリング又は前記物体の外観を検査することを特徴とする。

本発明によれば、Ｏリングやガスケット・パッキンなどの樹脂成型品のパーティングライン付近をより高精度に検査することのできる外観検査装置などを提供することができる。

本発明の実施の形態に係るＯリング外観検査装置の全体構成を説明するための模式的な図である。 図１の装置におけるＯリング８の周囲の拡大断面図である。 Ｏリングのパーティングライン部における欠け・未充填と照明の関係を模式的に示す図である。 パーティングライン付近に欠け（ホール）を有するＯリングの写真である。 特許文献１の図１４に示されているＯリングＳとカメラの配置を模式的に示す図である。

１；Ｏリング外観検査装置、３；画像処理部、４・４´；カメラ
６；内照明手段、６´；外照明手段、6b；中央開口
８；Ｏリング（物体）、8b；断面、8c；頂点、8k；内上面、8p；外上面、
8s；内パーティング部（右中央部）、8t；外パーティング部（左中央部）
8w・8x；下側部（下側の点）
10；台、11；透明板、11b；載置面、13；反射板、15；回転ステージ
21・31；拡散照明光
21´・31´；照明光のうちの下側の成分（入射光）、21´´・31´´；反射照明光
81；バリ、83；カケ

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図１を参照しながら、Ｏリング外観検査装置１の全体構成を説明する。図１の下部中央には、検査対象物であるＯリング８と、それを載置する台10が示されている。

この実施形態では、台10は、上から下に、Ｏリング８の載る載置面（上面）11ｂを有する透明板11と、拡散反射板13と、回転ステージ15を具備する。
透明板11は、一例では、ガラス製の円形平板である。透明板11の径は、一例で、検査対象のＯリング８の径２〜３０ｍｍの場合に、４８ｍｍである。透明板11の厚さは、下方からの適切な拡散反射光を得る観点から定められるが、例えば、５ｍｍ〜１５ｍｍである。透明板11の上面は、滑らかな平面となっている。

反射板13は、この実施形態では、ガラス製の円形平板の底面を、ブラスト処理により面粗したものである。

回転ステージ15は、Ｏリング８を、その円環の中心Clの周りに回すものである。市販されている回転ステージを用いることができる。

回転ステージ15上におけるＯリング８のセンタリングや、表裏反転は、公知の手段を利用できる。

図１において、台10の右上には、Ｏリング８の内上面8k（図２）に拡散照明光21を当てるリング状の内照明手段６と、この内照明手段６のリング状の中央開口6bを介して、Ｏリング８の内上面8dを撮影する内カメラ４が配置されている。
一方、図１において、台10の左上には、Ｏリング８の外上面8p（図２）に拡散照明光31を当てるリング状の外照明手段６´と、この外照明手段６´のリング状の中央開口6bを介して、Ｏリング８の外上面8pを撮影する外カメラ４´が示されている。

上記内照明手段６及び外照明手段６´は、基本的には同じものである。照明手段６は、中央部（光軸部）に中央開口6bの形成された、いわゆるドーム照明あるいはリング照明である。また、導光拡散部材（樹脂やすりガラスなど）を有しており、ＬＥＤ光源（図示されず）からの光を、概ね光軸方向に、ある程度広がりながら進む拡散照明光として、斜め下方向に照射する。照明手段６の好適な具体例としては、ＣＣＳ社のＬＤＭ２−５０ＳＷ２などを挙げることができる。

照明光の拡散の角度（広がり）は、上記例の照明で、３０〜５０°程度である。そして照明手段と検査対象部の距離を調整することにより（上記の例で距離１０〜３０ｍｍ）、好適な照度光度を得ることができる。

カメラ４は、市販の外観検査用のＣＣＤカメラなどを使用できるが、例えば、キーエンス社製ＣＡ−ＨＸ０４Ｍなどを使用できる。レンズ５は、市販のものを使用できる。

両カメラ４、４´の撮影したＯリング８の画像は、画像処理部３に送られて処理される。
画像処理部３は、図３や図４を参照しつつ後述するが、Ｏリング８のパーティングラインなどに生じうるバリ、欠け、未充填などを識別し、所定の基準に基づいてそれらの正常・異常を判定する。なお、具体的な画像処理技術としては、キーエンス社製の画像処理 プログラムＸＧ−Ｘなどをカスタマイズしたもの利用できる。

［光学的作用］
次に、本実施形態の装置１における、Ｏリング８の周囲における照明光の作用について、図２・３を参照しつつ説明する。図２は、図１の装置におけるＯリング８の周囲の拡大断面図である。図３は、Ｏリングのパーティングライン部におけるバリや未充填と、照明範囲との関係を模式的に示す図である。

図２において、Ｏリング８は、透明板11の載置面11bの上に置かれている。Ｏリング８の円形の断面8bがハッチングされて示されており、その断面8bの図の右側には、円環状のＯリング８が延びている。図２において、右側は、円環状のＯリングの円環の中心（図１に示すCL）寄りであり、この側を「内」という。一方、内の反対側、すなわち、図の左側を「外」という。なお、「上」は、台の載置面11ｂから見てＯリングの存在する方向をいい、「下」は「上」の反対側をいう。この実施形態では（一般的にも）、上下は地球引力の方向であるが、それには限られない。

図２において、Ｏリング８の一断面8bの外周には、内上から、白抜き矢印で示す内照明光21が当たっている。図では、内照明光21は、幅の狭い直進光のように描かれているが、実際は、ある程度の幅を持った拡散光である。そして、内照明光の下側の一部は、透明板11に入る入射光21´となっている。この入射光21´は、透明板11の底の反射板（面）13に当たって、上に反射し、反射光21″となり、Ｏリング断面8bの内側パーティング部8sのやや下側部分に当たっている。

この実施形態では、内照明光21の光軸21LA（中心線）と、Ｏリング８の外内方向（平面方向）中心線HLとがなす角度θＬは、４５°程度、好ましくは４５°±２°である。そして、内照明光21で、Ｏリング断面8ｂの頂点8cの外側の約１０°くらいの点8hまで、有効に照明している。

上記のように、内照明光21でＯリングの頂点8cのやや外側まで照明することにより、頂点に交差している傷などの欠陥の全体寸法を１画像の解析で把握できる。

反射光21″は、Ｏリング断面8ｂの内パーティング部8s近傍を含むＯリングの下部を有効に照明している。ここで、反射光21″の光の強さは、直接照明光21よりも低くてなってもよい。というのは、反射光21″は、パーティングライン付近の凹傷の陰影を出すのが役割だからである。

ここで、内パーティング部8sの下側における反射光21″による照明の意義について、図３及び図４を参照しつつ説明する。図３は、Ｏリングのパーティングライン部における欠け・未充填と照明の関係を模式的に示す図である。図４は、パーティングライン付近に欠け（ホール）を有するＯリングの写真である。

このＯリング８は、パーティング部8s付近に、欠け83（あるいは未充填、ホール）がある。欠け83の中は、内上からの内照明光21が届かず、また、欠け83の斜め下方からの反射光21″も、欠け83の中に当たらず、欠け83は黒くなる。ここで、欠け83の上のＯリング外周表面は主に内照明光21により、欠け83の下のＯリング外周表面は主に反射光21″により、照明されているので、欠け83は、その上下共に、黒の十分なコントラストが生じる。これにより、欠け83の存在、寸法を正確に判定できる。

Ｏリング８の断面8bの外側のパーティング部8tにおけるバリや欠け・未充填についても、事情は、内側と同じである。

Claims (7)

1. Ｏリング（８）を置く台（10）と、
   前記Ｏリング（８）の内上面（8k）の方向に拡散照明光（21）を照射するドーム状又はリング状の内照明手段（６）と、
   前記Ｏリング（８）の外上面（8p）の方向に拡散照明光（31）を照射するドーム状又はリング状の外照明手段（６´）と、
   前記内照明手段（６）の中央開口（6b）を介して、前記Ｏリング（８）の前記内上面（8k）及びその近傍を撮影する内カメラ（４）と、
   前記外照明手段（６´）の中央開口（6b）を介して、前記Ｏリング（８）の前記外上面（8p）及びその近傍を撮影する外カメラ（４´）と、
   両カメラ（４、４´）の撮影した前記Ｏリングの画像を処理する画像処理部（３）と、を備えるＯリング外観検査装置（１）であって
   前記台（10）が、前記Ｏリングの載る載置面（11ｂ）を有する透明板（11）、及び、
   該透明板（11）の前記載置面（11ｂ）と反対側の面に配置された拡散反射板（13）を具備することを特徴とするＯリング外観検査装置（１）。
2. 断面が円形又は多角形の物体（８）を置く台（10）と、
   前記物体（８）の右上面（8k）の方向に拡散照明光（21）を照射するドーム状又はリング状の右照明手段（６）と、
   前記物体（８）の左上面（8p）の方向に拡散照明光（31）を照射するドーム状又はリング状の左照明手段（６´）と、
   前記右照明手段（６）の中央開口（6b）を介して、前記物体（８）の前記右上面（8k）及びその近傍を撮影する右カメラ（４）と、
   前記左照明手段（６´）の中央開口（6b）を介して、前記物体（８）の前記左上面（8p）及びその近傍を撮影する左カメラ（４´）と、
   両カメラ（４、４´）の撮影した前記物体の画像を処理する画像処理部（３）と、を備える物体外観検査装置（１）であって
   前記台（10）が、前記物体の載る載置面（11ｂ）を有する透明板（11）、及び、
   該透明板（11）の前記載置面（11ｂ）と反対側の面に配置された拡散反射板（13）を具備することを特徴とする物体外観検査装置（１）。
3. 断面が円形又は多角形の物体の外面を照明する照明装置であって、
   該物体を（８）を置く台（10）と、
   前記物体（８）の右上面（8k）の方向に拡散照明光（21）を当てる右照明手段（６）と、
   前記物体（８）の左上面（8p）の方向に拡散照明光（31）を当てる左照明手段（６´）と、
   を備え、
   前記台（10）が、前記物体の載る載置面（11ｂ）を有する透明板（11）、及び、
   該透明板（11）の前記載置面（11ｂ）と反対側の面に配置された拡散反射板（13）を具備することを特徴とする物体照明装置。
4. 前記内照明手段又は前記右照明手段（６）の照明光（21）、及び、前記外照明手段又は前記左照明手段（６´）の照明光（31）のうちの下側の成分（21´、31´）が、前記透明板（11）に入射し、その後、前記拡散反射板（13）で反射して、前記Ｏリング又は前記物体の下側部分に向かう反射照明光（21″、31″）となることを特徴とする請求項１記載のＯリング外観検査装置、請求項２記載の物体外観検査装置（１）、又は、請求項３記載の物体照明装置。
5. Ｏリング（８）の内上面（8k）に向けて拡散照明光（21）を照射するとともに、前記Ｏリング（８）の外上面（8p）に向けて拡散照明光（31）を照射し、
   前記Ｏリング（８）の前記内上面（8k）及びその近傍、並びに、前記外上面（8p）及びその近傍を撮影し、
   撮影した前記Ｏリングの画像を画像処理するＯリング外観検査方法であって、
   前記Ｏリングを透明板（11）の上に載せ、前記拡散照明光（21・31）の一部を前記透明板（11）に入射させるとともに、入射した拡散照明光（21´・31´）を反射板（13）で前記Ｏリング方向に反射させて前記Ｏリングの下側部分を照明することを特徴とするＯリング外観検査方法。
6. 断面が円形又は多角形の物体（８）の右上面（8k）に向けて拡散照明光（21）を照射するとともに、前記物体（８）の左上面（8p）に向けて拡散照明光（31）を照射し、
   前記物体（８）の前記右上面（8k）及びその近傍、並びに、前記左上面（8p）及びその近傍を撮影し、
   撮影した前記物体の画像を画像処理する物体外観検査方法であって、
   前記物体を透明板（11）の上に載せ、前記拡散照明光（21・31）の一部を前記透明板（11）に入射させるとともに、入射した拡散照明光（21´・31´）を反射板（13）で前記物体方向に反射させて前記物体の下側部分を照明することを特徴とする物体外観検査方法。
7. Ｏリング又は物体を成形した後に、請求項５記載又は請求項６記載の検査方法により前記Ｏリング又は前記物体の外観を検査することを特徴とするＯリング又は物体の製造方法。