JP5654486B2 - 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、前記検査対象物表面の外観を検査する装置として、例えば特開昭６３−５３４５２号公報（従来例１）や特開２００４−３１７１２６号公報（従来例２）に開示された装置が知られている。

この従来例１に係る検査装置は、検査対象物の表面に拡散光を照射して、表面を適宜撮像装置により撮像し、得られた濃淡画像を解析することによって、検査対象物表面に存在する汚れや印刷部を検出し、その適否を判別するというものである。

この検査装置では、検査対象物表面に拡散光を照射することで、表面があらゆる方向から均質に照明され、これにより、表面に存在する凹凸が捨象され、即ち、凹凸に起因した影の発生が抑えられ、表面の模様（汚れや印刷部）が強調された濃淡画像が得られる。

一方、前記従来例２に係る検査装置は、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。

特開昭６３−５３４５２号公報 特開２００４−３１７１２６号公報

ところが、上述した従来例に係る検査装置の内、従来例２に係る検査装置には、以下に説明するような問題があった。

即ち、前記検査対象物の表面に濃色部が存在する場合、この濃色部に前記レーザスリット光が照射されると、濃色部においてレーザ光が吸収され、その反射光が生じないため、当該濃色部における反射光の欠落した画像が前記撮像装置によって撮像されることになるのである。

そして、このような一部が欠落した画像を用い、前記光切断法に従って検査対象物表面の高さ情報を算出する場合、画像の欠落によって高さ異常と判定することになり、検査対象物表面の正確な形状を判定することができないのである。

特に、上記医薬品の場合、その表面に文字などの印刷が恒常的に行われているため、上記光切断法を用いた形状検査では、その正確な検査を行うことができなかった。

その一方、医薬品は、薬効面において高度な保証が求められるため、その表面の傷や欠けを正確に検出することができれば、極めて有益である。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、表面に濃色の模様を有する物であっても、その表面形状を正確に検査することができる外観検査装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、
所定の搬送路に沿って検査対象物を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段によって搬送される前記検査対象物の表面模様を検査する表面模様検査手段と、
同じく前記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、
前記表面模様検査手段は、前記搬送路近傍に配設され、前記検査対象物の表面に拡散光を照射して、該拡散光によって照明された検査対象物表面の濃淡画像を撮像する濃淡画像撮像部と、該濃淡画像撮像部によって撮像された濃淡画像を基に、前記検査対象物表面の模様特徴を認識して該模様に関する適否を判定する模様判定部とを備え、
前記表面形状検査手段は、前記濃淡画像撮像部より上流側又は下流側の前記搬送路近傍に配設され、帯状のスリット光を、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とともに、撮像光軸が前記検査対象物の搬送方向に沿い、且つ前記検査対象物に照射されるスリット光の光軸と交差する方向から、前記検査対象物に前記スリット光が照射されたときの画像を撮像するスリット光画像撮像部と、該スリット光画像撮像部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、
更に、前記形状判定部は、前記模様判定部から少なくとも前記検査対象物表面の濃色部が存在する領域に関する情報を受信し、受信した領域を非検査領域に設定して、前記形状に関する適否を判定するように構成された外観検査装置に係る。

本発明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は、前記表面模様検査手段によってその表面が検査され、前記濃淡画像撮像部により撮像された濃淡画像を基に、その表面の模様に関する適否が判定される。例えば、表面に汚れが存在する場合には、汚れが模様特徴として検出され、その結果不良と判定され、表面に文字などが印刷されている場合には、この印刷部が模様特徴として検出され、印刷状態の適否が判定される。

一方、検査対象物は、前記表面形状検査手段によってその表面形状が検査される。即ち、前記スリット光画像撮像部において、帯状のスリット光を検査対象物の表面に照射して、その反射光を撮像し、形状判定部において、前記撮像画像を基に例えば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、算出したデータから表面形状の特徴を認識して、その適否を判定する。

その際、形状判定部は、前記模様判定部から少なくとも検査対象物表面の濃色部が存在する領域に関する情報を受信し、受信した領域を非検査領域に設定して、検査対象物表面の形状に関する適否を判定する。

検査対象物表面に濃色部が存在する場合、この濃色部にスリット光が照射されると、当該濃色部においてスリット光が吸収されて反射されないため、当該濃色部における反射光が欠落した画像がスリット光画像撮像部によって撮像される。

そして、このような一部が欠落した画像を用いて、光切断法により、検査対象物表面の三次元形状に係る特徴データを算出する場合、当該濃色部のデータが欠落したものとなるため、通常、当該濃色部の三次元形状が異常であると判定せざるを得ない。

そこで、本発明では、前記形状判定部が、濃色部を正確に判別することができる前記表面模様検査手段の模様判定部から、少なくともこの濃色部が存在する領域に関する情報を受信し、受信した領域を非検査領域に設定して、検査対象物表面の三次元形状に係る適否を判定する構成とした。

濃色部が存在する領域を非検査領域に設定することで、三次元形状に係る上記のような誤判定を防止することができ、検査対象物表面の形状を正確に検査することができる。

尚、本発明において、前記濃淡画像撮像部とスリット光画像撮像部とは、いずれが上流側に設けられていても良いが、形状判定部での処理の迅速性を考慮すると、濃淡画像撮像部を上流側に設けて、模様判定部の処理を形状判定部の処理よりも先行させる方が、形状判定部における処理に待機時間が生じないため、好ましい。

また、本発明では、前記スリット光画像撮像部は、前記スリット光を垂直方向に照射するとともに、前記検査対象物の搬送方向上流側及び下流側の２方向からそれぞれ画像を撮像し、前記形状判定部は、前記スリット光画像撮像部により撮像された２つの画像を合成し、合成した画像を基に、前記検査対象物表面の形状に関する適否を判定するように構成されるのが好ましい。

前記スリット光画像撮像部における撮像方向が一方向である場合には、この撮像方向に対し死角となる位置に存在する表面については、その画像が得られず、当該表面についての三次元形状の適否を判定することができないが、相対する２方向から撮像すれば、このような死角を極力少なくすることができ、表面の略全体について、その三次元形状の適否を判定することができる。

以上のように、本発明によれば、検査対象物が表面に濃色の模様を有する物であっても、その表面の三次元形状を正確に検査することができる。

本発明の一実施形態に係る外観検査装置の全体を示した正面図である。 図１における矢視Ａ−Ａ方向の一部断面図である。 Ａ面濃淡画像撮像部及びＢ面濃淡画像撮像部の概略構成を説明するための説明図である。 Ａ面スリット光画像撮像部及びＢ面スリット光画像撮像部の概略構成を説明するための説明図である。 検査選別処理部の構成を説明するためのブロック図である。 Ａ面スリット光画像撮像部及びＢ面スリット光画像撮像部におけるスリット光の照射状態を説明するための説明図である。 Ａ面スリット光画像撮像部及びＢ面スリット光画像撮像部における画像撮像の態様を説明するための説明図である。 Ａ面スリット光画像撮像部及びＢ面スリット光画像撮像部における画像撮像の態様を説明するための説明図である。 Ａ面スリット光画像撮像部及びＢ面スリット光画像撮像部によって撮像される画像を説明するための説明図である。 Ａ面輝度データ変換処理部及びＢ面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。 Ａ面２画像合成処理部及びＢ面２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。 Ａ面形状特徴抽出処理部及びＡ面形状判定処理部、並びにＢ面形状特徴抽出処理部及びＢ面形状判定処理部における処理を説明するための説明図である。 撮像面に濃色の印刷がある場合に、Ａ面スリット光画像撮像部及びＢ面スリット光画像撮像部によって撮像される画像を例示した説明図である。 Ａ面スリット光画像撮像部及びＢ面スリット光画像撮像部における死角の問題を説明するための説明図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、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、供給された検査対象物Ｋを直線搬送する第１直線搬送部１０及び第２直線搬送部１５、第１直線搬送部１０の搬送路近傍に配設されたＡ面濃淡画像撮像部２１及びＡ面スリット光画像撮像部３１、第２直線搬送部１５の搬送路近傍に配設されたＢ面濃淡画像撮像部５１及びＢ面スリット光画像撮像部６１、検査選別処理部２０、選別部８０を備える。

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。

以下、上記各部の詳細について説明する。

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、順次前記第１直線搬送部１０に受け渡す。

前記第１直線搬送部１０及び第２直線搬送部１５は同じ構造を有するもので、第２直線搬送部１５は第１直線搬送部１０に対し上下反転した状態で配置され、第１直線搬送部１０はその上部に搬送路を有し、第２直線搬送部１５はその下部に搬送路を有する。

図２は、図１における矢視Ａ−Ａ方向の一部断面図であり、第１直線搬送部１０の構造を示すものであるが、括弧書きした符号は、第２直線搬送部１５の対応した部材を示す。

同図２に示すように、第１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。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。

前記第２直線搬送部１５も同様であり、側板１６，１７と、エンドレスの丸ベルト１８，１９とを備え、側板１６，１７によって挟まれた空間内が負圧に維持されることで、丸ベルト１８，１９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１８，１９に吸引，吸着され、その走行に伴なって同走行方向に搬送される。

第１直線搬送部１０の搬送始端は前記回転搬送部８の搬送終端に接続され、第１直線搬送部１０の搬送終端は第２直線搬送部１５の搬送始端に接続されており、第１直線搬送部１０は回転搬送部８から順次検査対象物Ｋを受け取り、その下面（Ｂ面）を吸着して搬送終端に搬送し、第２直線搬送部１５に引き渡す。同様に、第２直線搬送部１５は第１直線搬送部１０から順次検査対象物Ｋを受け取り、その上面（Ａ面）を吸着して搬送終端に搬送する。

前記選別部８０は、第２直線搬送部１５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、前記検査選別処理部２０からの指令に従い前記選別回収機構を駆動し、第２直線搬送部１５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。

前記Ａ面濃淡画像撮像部２１は、図３に示すように、前記第１直線搬送部１０の搬送路上方に、この搬送路を覆い且つ前記検査対象物Ｋが通過可能に配設された半球殻状の拡散部材２４と、拡散部材２４の外方に配設され、拡散部材２４の内部に向けて光を照射する複数のランプ２３と、拡散部材２４の上方に設けられ、拡散部材２４の頂部に設けられた開口部２４ａを通して当該拡散部材２４内を撮像するカメラ２２とからなる。

ランプ２３から照射された光は拡散部材２４を透過する際に拡散され、指向性の無い散乱光（拡散光）となって、拡散部材２４で覆われた空間内を照明する。第１直線搬送部１０によって拡散部材２４内に搬入された検査対象物Ｋは、この拡散光によってその上面（Ａ面）が均質に照明される。そして、このように上面（Ａ面）を均質に照明することで、上面（Ａ面）に凹凸があってもその全面が一様に照明され、当該上面はその濃淡が強調された状態となる。

前記カメラ２２は、ラインセンサ又はエリアセンサからなり、第１直線搬送部１０によって拡散部材２４内に搬入された検査対象物Ｋの上面（Ａ面）の濃淡画像を所定のシャッタ速度で撮像し、得られた少なくとも上面（Ａ面）全域の画像を、シャッタ毎に撮像されたフレーム画像として前記検査選別処理部２０に送信する。

斯くして、このＡ面濃淡画像撮像部２１では、拡散光によって均質に照明され、濃淡がより強調された状態の検査対象物Ｋ上面（Ａ面）が前記カメラ２２によって撮像され、撮像された濃淡画像が前記検査選別処理部２０に送信される。

前記Ｂ面濃淡画像撮像部５１は前記Ａ面濃淡画像撮像部２１と同じ構成の拡散部材５４、複数のランプ５３及びカメラ５２を備え、Ａ面濃淡画像撮像部２１とはその上下が反転した状態で、前記第２直線搬送部１５の近傍に配設される。なお、図３では、括弧書きした符号がＢ面濃淡画像撮像部５１の対応した部材を示している。

斯くして、このＢ面濃淡画像撮像部５１においても同様に、第２直線搬送部１５によって搬送された検査対象物Ｋの下面（Ｂ面）が、ランプ５３及び拡散部材５４の作用によって生じる拡散光により均質に照明され、この均質照明によって濃淡がより強調された状態の前記下面（Ｂ面）が拡散部材５４の開口部５４ａを通してカメラ５２によって撮像され、撮像された少なくとも下面（Ｂ面）全域の画像が、シャッタ毎に撮像されたフレーム画像として前記検査選別処理部２０に送信される。

前記Ａ面スリット光画像撮像部３１は、前記Ａ面濃淡画像撮像部２１より搬送方向下流側に配設され、図４に示すように、前記第１直線搬送部１０の搬送路上方に配設されたカメラ３２と、帯状のスリット光Ｌ_１を照射するスリット光照射器３３と、このスリット光照射器３３から照射されたスリット光Ｌ_１を前記カメラ３２の直下方向に導いて、第１直線搬送部１０の搬送路上に照射させるミラー３４，３５と、搬送路上に照射されたスリット光Ｌ_１の反射光Ｌ_２を、第１直線搬送部１０の搬送方向（矢示方向）上流側から受光して、カメラ３２に導き入れるミラー３６，３７と、同反射光Ｌ_３を搬送方向下流側から受光して、カメラ３２に導き入れるミラー３８，３９とを備える。

スリット光照射器３３及びミラー３４，３５は、図６に示すように、前記スリット光Ｌ_１を、その照射ラインが、第１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。

そして、カメラ３２は、図７に示すように、第１直線搬送部１０によって搬送される検査対象物Ｋにスリット光Ｌ_１が照射されたときの、当該スリット光Ｌ_１の反射光Ｌ_２を、検査対象物Ｋの搬送方向（矢示方向）上流側から受光し、反射光Ｌ_３を下流側から受光してそれぞれの画像を取り込む。前記２方向から肉眼で見ると、図８（ａ）及び（ｂ）に示すようになるが、カメラ３２は、この２方向から見たスリット光Ｌ_１の照射ラインの画像を取り込む。なお、図７は、図４におけるカメラ３２の撮像形態を分かり易く簡略的な等価な形態として示したものである。

カメラ３２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で、前記反射光Ｌ_２及びＬ_３を受光して、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を生成する。

一方の反射光（例えば、反射光Ｌ_２）を撮像した画像の一例を図９に示す。図に示すように、撮像された画像は、前記搬送方向と直交する方向をＸ、搬送方向をＹとすると、検査対象物Ｋの表面に対応する部分Ｌ_ｓが基面に対応する部分Ｌ_ｂからＹ方向にシフトした状態となっている（図８も参照）。

これは、図７に示すように、撮像方向がスリット光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、例えば、検査対象物Ｋ表面に対応する画像Ｌ_Ｓの画素（Ｘ_ｉ，Ｙ_ｉ）について見ると、当該画素（Ｘ_ｉ）に対応する検査対象物Ｋ表面の前記基面からの高さは、基面に対応した画像Ｌ_ｂの画素（Ｙ_ｊ）と画像Ｌ_Ｓの画素（Ｙ_ｉ）との差分を基に、幾何学的な算出手法によって算出することができる。本例では、検査対象物Ｋ表面の高さを直接的には算出しないが、カメラ３２によって撮像される画像には、このような光切断法に基づく高さ情報が含まれている。

そして、このようにして撮像された画像データがカメラ３２から検査選別処理部２０に送信される。その際、カメラ３２は全画素位置（Ｘ_ｉ，Ｙ_ｉ）（ｉ＝０〜ｎ）とその輝度データとが関連付けられた画像データの全てを送信するのではなく、図９に示すように、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_ｉ）とからなる位置データ（Ｘ_ｉ，Ｙ_ｉ）を画像データとして検査選別処理部２０に送信する。このようにすることで、送信するデータ量が少なくなり、その送信速度や検査選別処理部２０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。

また、カメラ３２は所定のシャッタ速度で前記２方向の画像を取り込み、少なくとも、検査対象物Ｋの上面にレーザ光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選別処理部２０に送信する。

斯くして、このＡ面スリット光画像撮像部３１では、検査対象物Ｋ上面（Ａ面）の高さ情報を含んだ画像が撮像され、これが前記検査選別処理部２０に送信される。

前記Ｂ面スリット光画像撮像部６１は、前記Ｂ面濃淡画像撮像部５１より搬送方向下流側に配設され、前記Ａ面スリット光画像撮像部３１と同じ構成のカメラ６２、スリット光照射器６３、ミラー６４，６５，６６，６７，６８，６９を備え、前記Ａ面スリット光画像撮像部３１とはその上下が反転した状態で、前記第２直線搬送部１５の近傍に配設される。なお、図４では、括弧書きした符号がＢ面スリット光画像撮像部の対応した部材を示している。

斯くして、このＢ面スリット光画像撮像部６１では、同様にして、カメラ６２が、第２直線搬送部１５によって搬送される検査対象物Ｋの下面（Ｂ面）に照射されるスリット光の反射光を、検査対象物Ｋの搬送方向上流側及び下流側の２方向から受光して、その前記画像データ（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_ｉ）からなる位置データ（Ｘ_ｉ，Ｙ_ｉ））を生成し、少なくとも、検査対象物Ｋの下面にレーザ光が照射されている間の前記画像データをフレーム画像として前記検査選別処理部２０に送信する。

前記検査選別処理部２０は、図５に示すように、Ａ面模様判定部２５、Ａ面形状判定部４０、Ｂ面模様判定部５５、Ｂ面形状判定部７０及び選別制御部８１からなる。

前記Ａ面模様判定部２５は、前記Ａ面濃淡画像撮像部２１から受信した前記Ａ面の濃淡画像を記憶するＡ面濃淡画像記憶部２６と、このＡ面濃淡画像記憶部２６に記憶されたＡ面濃淡画像を所定の基準値で２値化処理するＡ面濃淡画像２値化処理部２７と、２値化された画像から検査対象物Ｋの上面（Ａ面）に相当する画像部分を抽出するＡ面対象部抽出処理部２８と、抽出された画像中の黒色部分（模様部分）を抽出するＡ面模様特徴抽出処理部２９と、抽出された黒色部分（模様部分）を所定の基準模様と比較して、その良否を判定するＡ面模様判定処理部３０とからなる。

前記Ａ面濃淡画像撮像部２１によって撮像され、前記Ａ面濃淡画像撮像部２１に記憶される濃淡画像は多値画像であり、この多値画像が所定の基準値で２値化され、ついで、この２値化された画像から検査対象物Ｋの上面（Ａ面）に相当する画像部分が抽出され、更に、抽出された画像中の黒色部分（模様部分）が抽出され、黒色部分（模様部分）が所定の基準模様と比較されて、その良否が判別される。

例えば、適正な検査対象物Ｋの上面（Ａ面）に何ら印刷文字などの模様が付されていない場合に、抽出された黒色部分が在ればこれを汚点不良と判別し、表面に印刷文字などの模様が付されている場合には、抽出された黒色部分（模様部分）と適正な模様とを比較して、その適合度から良否が判別される。

前記Ａ面形状判定部４０は、同図５に示すように、Ａ面スリット光画像記憶部４１、Ａ面輝度データ変換処理部４２、Ａ面２画像合成処理部４３、Ａ面形状特徴抽出処理部４４及びＡ面形状判定処理部４５からなる。

Ａ面スリット光画像記憶部４１は、前記Ａ面スリット光画像撮像部３１から受信した２方向の画像データ（フレーム画像）をそれぞれ記憶する。

Ａ面輝度データ変換処理部４２は、Ａ面スリット光画像記憶部４１に格納された２方向のフレーム画像をそれぞれ読み出し、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。

具体的には、Ａ面輝度データ変換処理部４２は、まず、一方側のフレーム画像データを順次読み出して、その画素位置（Ｘ_ｉ，Ｙ_ｉ）を基に、図１０に示すように、高さ成分に相当する画素位置（Ｙ_ｉ）を２５６階調の輝度データに変換して、画素位置（Ｘ_ｉ）と輝度データからなる画像データを生成し、順次全てのフレーム画像について変換して、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。そして、他方側の画像データについても同様にして輝度画像データを生成する。

前記Ａ面２画像合成処理部４３は、前記Ａ面輝度データ変換処理部４２によってデータ変換され、新たに生成された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。図７から分かるように、検査対象物Ｋを搬送方向上流側の斜め上方から撮像する場合、検査対象物Ｋの前部の反射光が弱く、搬送方向下流側の斜め上方から撮像する場合には、検査対象物Ｋの後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。

図７の検査対象物Ｋをその搬送方向上流側から撮像して得られた画像を前記Ａ面輝度データ変換処理部４２によって変換した画像を図１１（ａ）に示し、同じく、搬送方向下流側から撮像した画像の変換画像を図１１（ｂ）に示す。図１１（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１１（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１１（ｃ）に示すような、検査対象物Ｋの上面（Ａ面）全面が正確に表された画像を得ることができる。

なお、検査対象物Ｋ表面の形状によっては、１方向のみから撮像したのでは、撮像方向の死角となる場所については前記レーザ光Ｌ_１の反射光を全く受光することが出来ないが、２方向から撮像することで、このような死角部分を他方向から撮像することができ、このような意味においても２方向から撮像する意義がある。

例えば、図１４に示すように、検査対象物Ｋの表面に欠部１００がある場合、カメラ３２が実線で示した方向から撮像すると、死角部１００ａ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１００ａを撮像することができる。

前記Ａ面形状特徴抽出処理部４４は、前記Ａ面２画像合成処理部４３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。

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の上面（Ａ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、上面（Ａ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１２に示すように、合成画像（図１２（ａ））から平滑化画像（図１２（ｂ））を差し引くことで、図１２（ｃ）に示すように、検査対象物Ｋの外周の輪郭と、上面（Ａ面）に印刻された数字「６７８」が濃色部として強調される。なお、数字「７」の下の斑点は汚点であり、これについては後述する。

前記Ａ面形状判定処理部４５は、前記Ａ面形状特徴抽出処理部４４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。

その際、Ａ面形状判定処理部４５は、前記Ａ面模様特徴抽出処理部２９から、当該Ａ面模様特徴抽出処理部２９によって生成された表面模様に係る特徴画像を受信し、その画像中の黒色部が存在する領域を認識し、前記Ａ面形状特徴抽出処理部４４によって生成された特徴画像の内、かかる黒色部が存在する領域に相当する領域を非検査領域に設定して、前記良否判定を行う。

図１３（ａ）に示すように、検査対象物Ｋの表面に凹凸の無い濃色の印刷が存在する場合、かかる検査対象物Ｋ表面の濃色部にスリット光が照射されると、当該濃色部でスリット光が吸収され、その反射光が殆ど無いため、カメラ３２によって撮像される画像にデータ抜けが生じることになり、このようにして得られる画像は図１３（ｂ）に示すようなものとなる。

このことは検査対象物Ｋの表面に濃色の汚点がある場合も同様であり、このような汚点がある場合、Ａ面スリット光画像撮像部３１によって撮像され、Ａ面輝度データ変換処理部４２、Ａ面２画像合成処理部４３、Ａ面形状特徴抽出処理部４４によって順次処理され、最終的に生成された画像データは、図１２（ａ）に示すように、汚点部のデータが欠落した画像データとなる。図中、黒丸部分が汚点部であり、データ欠落部である。

したがって、検査対象物Ｋの表面にこのような濃色の印刷や汚点が存在する場合、Ａ面形状特徴抽出処理部４４によって生成された画像データをそのまま使用して、その表面形状の良否判定を行ったのでは、本来形状的に適正なものまで、不良品であると判別することになる。

そこで、本例では、上記のように、Ａ面模様特徴抽出処理部２９から、当該Ａ面模様特徴抽出処理部２９によって生成された表面模様に係る特徴画像を受信して、その画像中の黒色部が存在する領域を認識し、前記Ａ面形状特徴抽出処理部４４によって生成された表面形状に係る特徴画像の内、かかる黒色部が存在する領域に相当する領域を非検査領域に設定して、その形状の良否判定を行うこととした。

例えば、検査対象物Ｋ表面に濃色の汚点が存在する場合、Ａ面形状特徴抽出処理部４４によって生成される特徴画像は図１２（ｃ）に示すようになり、Ａ面模様特徴抽出処理部２９によって生成される特徴画像は図１２（ｄ）に示すようになるが、Ａ面形状判定処理部４５は、図１２（ｄ）の汚点が存在する領域（２点鎖線で示す領域）を認識して、図１２（ｃ）おける当該領域（２点鎖線で示す領域）を非検査領域とし、図１２（ｅ）に示すように、この領域以外の特徴部を認識して、その良否（図１２（ｅ）では印刻形状の良否）を判別する。

斯くして、上記のように、検査対象物Ｋの表面に存在する濃色の印刷や汚点を非検査領域に設定することで、検査対象物Ｋ表面の形状を正確に検査することができる。

前記Ｂ面模様判定部５５は、図５に示すように、Ｂ面濃淡画像記憶部５６、Ｂ面濃淡画像２値化処理部５７、Ｂ面対象部抽出処理部５８、Ｂ面模様特徴抽出処理部５９及びＢ面模様判定処理部６０からなる。Ｂ面濃淡画像記憶部５６は前記Ａ面濃淡画像記憶部２６と、Ｂ面濃淡画像２値化処理部５７は前記Ａ面濃淡画像２値化処理部２７と、Ｂ面対象部抽出処理部５８は前記Ａ面対象部抽出処理部２８と、Ｂ面模様特徴抽出処理部５９は前記Ａ面模様特徴抽出処理部２９と、Ｂ面模様判定処理部６０は前記Ａ面模様判定処理部３０とそれぞれ同じ構成を有し、同様の処理を行う。斯くして、このＢ面模様判定部５５では、検査対象物Ｋの下面（Ｂ面）の模様に係る特徴が検出され、その良否が判別される。

また、前記Ｂ面形状判定部７０は、同図５に示すように、Ｂ面スリット光画像記憶部７１、Ｂ面輝度データ変換処理部７２、Ｂ面２画像合成処理部７３、Ｂ面形状特徴抽出処理部７４及びＢ面形状判定処理部７５からなる。そして、Ｂ面スリット光画像記憶部７１は前記Ａ面スリット光画像記憶部４１と、Ｂ面輝度データ変換処理部７２は前記Ａ面輝度データ変換処理部４２と、Ｂ面２画像合成処理部７３は前記Ａ面２画像合成処理部４３と、Ｂ面形状特徴抽出処理部７４は前記Ａ面形状特徴抽出処理部４４と、Ｂ面形状判定処理部７５は前記Ａ面形状判定処理部４５とそれぞれ同じ構成を有し、同様の処理を行う。斯くして、Ｂ面形状判定部７０では、検査対象物Ｋの下面（Ｂ面）の形状に係る特徴が検出され、その良否が判別される。

前記選別制御部８１は、前記Ａ面模様判定処理部３０，Ａ面形状判定処理部４５，Ｂ面模様判定処理部６０及びＢ面形状判定処理部７５からそれぞれ判定結果を受信し、これらの処理部の内少なくともいずれか一つの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が前記選別部８０に到達するタイミングで当該選別部８０に選別信号を送信する。前記選別部８０は、この選別信号を受信したとき該当の検査対象物Ｋを不良品回収室に回収し、選別信号を受信しないときには、搬送された検査対象物Ｋを良品回収室に回収する。

以上詳述したように、本例の外観検査装置１によれば、第１直線搬送部１０によって搬送される間に、Ａ面濃淡画像撮像部２１により撮像された画像を基に、Ａ面模様判定部２５において検査対象物Ｋの上面（Ａ面）の模様に関する適否が検査されるとともに、Ａ面スリット光画像撮像部３１により撮像された画像を基に、Ａ面形状判定部４０において同上面（Ａ面）の形状に関する適否が検査され、ついで、第２直線搬送部１５によって搬送される間に、Ｂ面濃淡画像撮像部５１により撮像された画像を基に、Ｂ面模様判定部５５において検査対象物Ｋの下面（Ｂ面）の模様に関する適否が検査されるとともに、Ｂ面スリット光画像撮像部６１により撮像された画像を基に、Ｂ面形状判定部７０において同下面（Ｂ面）の形状に関する適否が検査され、検査対象物Ｋの上下両面の模様と形状とが自動的に検査される。

そして、Ａ面形状判定部４０及びＢ面形状判定部７０では、前記形状に係る特徴を抽出して、形状の適否を判定する際に、Ａ面模様判定部２５及びＢ面模様判定部５５から、それぞれ抽出された模様に係る特徴画像を受信して黒色部が存在する領域を認識し、形状に係る特徴画像の内、かかる黒色部が存在する領域に相当する領域を非検査領域に設定して、その形状の良否判定を行うようにしているので、検査対象物Ｋの上下面に濃色の印刷部や汚点が存在する場合でも、正確に当該上下面の形状を検査することができる。

また、Ａ面スリット光画像撮像部３１及びＢ面スリット光画像撮像部６１では、検査対象物Ｋの搬送方向上流側と下流側の２方向から画像を撮像し、Ａ面形状判定部４０及びＢ面形状判定部７０では、得られた２つの画像を合成して一つの画像を生成し、生成した合成画像を基に検査対象物Ｋ上下面の形状の適否を判別するようにしているので、極力死角の無い画像を得ることができ、前記上下面全体の形状を正確に検査することができる。

尚、本例では、Ａ面濃淡画像撮像部２１をＡ面スリット光画像撮像部３１よりも上流側に設けているので、Ａ面濃淡画像記憶部２６には、Ａ面スリット光画像記憶部４１より先行して、同じ検査対象物Ｋ１個分のデータが格納される。したがって、Ａ面濃淡画像２値化処理部２７〜Ａ面模様判定処理部３０の処理がＡ面輝度データ変換処理部４２〜Ａ面形状判定処理部４５の処理に先行して実行され、Ａ面形状判定処理部４５では、待ち時間を生じることなくＡ面模様特徴抽出処理部２９からのデータを参照して処理を行うことができ、迅速な処理を行うことができる。

同様に、Ｂ面濃淡画像記憶部５６には、Ｂ面スリット光画像記憶部７１より先行して、同じ検査対象物Ｋ１個分のデータが格納され、Ｂ面形状判定処理部７５では、待ち時間を生じることなくＢ面模様特徴抽出処理部５９からのデータを参照して処理を行うことができ、迅速な処理を行うことができる。

しかしながら、このような迅速な処理が必要ない場合には、Ａ面濃淡画像記憶部２６及びＡ面スリット光画像記憶部４１にそれぞれ同じ検査対象物Ｋ１個分のデータが格納されてから、Ａ面濃淡画像２値化処理部２７〜Ａ面模様判定処理部３０の処理と、Ａ面輝度データ変換処理部４２〜Ａ面形状判定処理部４５の処理とを同時に並行して実行しても良く、また、Ｂ面濃淡画像記憶部５６及びＢ面スリット光画像記憶部７１にそれぞれ同じ検査対象物Ｋ１個分のデータが格納されてから、Ｂ面濃淡画像２値化処理部５７〜Ｂ面模様判定処理部６０の処理と、Ｂ面輝度データ変換処理部７２〜Ｂ面形状判定処理部７５の処理とを同時に並行して実行しても良い。

この場合、Ａ面スリット光画像撮像部３１をＡ面濃淡画像撮像部２１よりも上流側に配設し、Ｂ面スリット光画像撮像部６１をＢ面濃淡画像撮像部５１よりも上流側に配設しても良い。

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。

１ 外観検査装置
１０ 第１直線搬送部
１５ 第２直線搬送部
２１ Ａ面濃淡画像撮像部
２５ Ａ面模様判定部
３１ Ａ面スリット光画像撮像部
４０ Ａ面形状判定部
５１ Ｂ面濃淡画像撮像部
５５ Ｂ面模様判定部
６１ Ｂ面スリット光画像撮像部
７０ Ｂ面形状判定部

Claims (2)

1. 所定の搬送路に沿って検査対象物を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段によって搬送される前記検査対象物の表面模様を検査する表面模様検査手段と、
   同じく前記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、
   前記表面模様検査手段は、前記搬送路近傍に配設され、前記検査対象物の表面に拡散光を照射して、該拡散光によって照明された検査対象物表面の濃淡画像を撮像する濃淡画像撮像部と、該濃淡画像撮像部によって撮像された濃淡画像を基に、前記検査対象物表面の模様特徴を認識して該模様に関する適否を判定する模様判定部とを備え、
   前記表面形状検査手段は、前記濃淡画像撮像部より上流側又は下流側の前記搬送路近傍に配設され、帯状のスリット光を、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とともに、撮像光軸が前記検査対象物の搬送方向に沿い、且つ前記検査対象物に照射されるスリット光の光軸と交差する方向から、前記検査対象物に前記スリット光が照射されたときの画像を撮像するスリット光画像撮像部と、該スリット光画像撮像部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、
   更に、前記形状判定部は、前記模様判定部から少なくとも前記検査対象物表面の濃色部が存在する領域に関する情報を受信し、受信した領域を非検査領域に設定して、前記形状に関する適否を判定するように構成されていることを特徴とする外観検査装置。
2. 前記スリット光画像撮像部は、前記スリット光を垂直方向に照射するとともに、前記検査対象物の搬送方向上流側及び下流側の２方向からそれぞれ画像を撮像し、
   前記形状判定部は、前記スリット光画像撮像部により撮像された２つの画像を合成し、合成した画像を基に、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ように構成されてなることを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。

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