(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
ミラー部と、長尺状の検査対象物において周方向の相互に異なる複数の部位の幅を検出可能に、前記検査対象物を前記ミラー部を介して撮像する撮像部と、を有し、前記撮像部が撮像する前記幅を検出するための前記検査対象物の幅検出用ポイントが相互に異なる複数の画像取得部と、
前記複数の画像取得部が撮像した前記検査対象物の画像を用いて前記検査対象物の幅の異常を検出する検出部と、
を備え、
複数の前記撮像部は、相互の光軸が平行からずれて位置された検査装置。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本実施形態では、一例として、
図1に示される検査装置1は、検査対象物100を撮像した画像に基づいて検査対象物100の検査を行う。検査対象物100は、一例としては、長尺状かつ円管状(または円柱状)の部品(例えば、ホース、チューブ、棒等)である。
【0010】
また、本実施形態では、一例として、
図1に示されるように、検査装置1は、複数(本実施形態では、一例として二つ)の光源2U,2Dを備えている。具体的に、光源2Uおよび光源2Dは、検査対象物100の長手方向(軸方向)に離間して配置されている。光源2Uおよび光源2Dは、検査対象物100が挿入される環状(例えば円環状)に構成されている。光源2Uおよび光源2Dは、環状に配置された複数のLED(light emitting diode)を有している。長尺状の検査対象物100は、光源2Uおよび光源2Dの環状部分の内側(例えば、中央部、中央)を貫通し、環状部分の軸方向に沿って延びている。また、光源2Uおよび光源2Dは、検査対象物100の長手方向(軸方向)と直交する面について面対称に配置されている。
【0011】
また、本実施形態では、一例として、光源2U(第一光源)は、検査対象物100に当該検査対象物100の長手方向の一方側から光を照らし、光源2D(第二光源)は、検査対象物100に当該検査対象物の長手方向の他方側から光を照らす。詳細には、検査対象物100の撮像領域Aは、光源2Uと光源2Dとの間(本実施形態では、一例として中間位置)に設定されている。光源2Uからの光は、検査対象物100の長手方向の一方側(
図1では左側)から撮像領域Aに照射され、光源2Dからの光は、長手方向の他方側(
図1では右側)から撮像領域Aに照射される。
【0012】
また、本実施形態では、一例として、検査対象物100は、検査中、搬送装置30(
図10参照)によって、長手方向(軸方向)に搬送されている。すなわち、撮像領域Aは、検査対象物100の移動に伴って、検査対象物100の長手方向に沿って移動する。なお、本実施形態では、一例として、検査対象物100は、光源2U側から光源2D側へ移動する。すなわち、光源2Uは、撮像領域Aに対して搬送方向の上流側に位置され、光源2Dは、撮像領域Aに対して搬送方向の下流側に位置されている。検査装置1は、搬送装置30によって搬送されて移動している検査対象物100を、検査する。この際、撮像部3は、検査対象物100が当該検査対象物の長手方向に搬送されている状態で、光源2Uからの光で照らされている際の検査対象物100の画像(第一画像)と光源2Dからの光で照らされている際の検査対象物100の画像(第二画像)とを取得する。
【0013】
また、本実施形態では、一例として、撮像部3(例えば、カメラ等)は、検査対象物100の径方向外側に位置され、検査対象物100の表面100a(外面、周面、側面)の画像を取得する。すなわち、撮像領域Aは、検査対象物100の表面100aの一部である。
【0014】
また、本実施形態では、一例として、撮像部3は、ミラー部4(光学部品、光学系)を介して、撮像領域Aの画像を取得する。本実施形態では、一例として、ミラー部4は、複数(本実施形態では、一例として二つ)のミラー4R,4L(光学部品)を有する。具体的に、ミラー部4は、
図3に示されるように、検査対象物100の撮像部3とは反対側に位置されている。ミラー4R,4Lは、検査対象物100の軸方向からの視線でV字状に配置されている。ミラー4R,4Lは互いに120°の角度(撮像部3と検査対象物100とを結ぶ線Lに対して互いに反対側に60°となる角度)となる姿勢で配置されている。ミラー4R,4Lは、いずれも、検査対象物100の表面100aに面した(対向した)平面状の鏡面4a(反射面)を有している。鏡面4aは、検査対象物100の径方向と略直交する面に沿って拡がっている。二つの鏡面4aは、相互に異なる方向を向いている。二つの鏡面4aは、撮像部3の光軸3aに沿って撮像部3から離れる方向に向かうにつれ相互に近づいている。また、ミラー4R,4Lは、検査対象物100の長手方向(軸方向)と直交する面に沿って帯状に延びている。このような構成では、撮像領域Aは、検査対象物100の表面100aの全周のうち、ミラー4R,4Lに面した約7割の領域である。なお、本実施形態では、一例として、隣接するミラー4R,4Lは一体化されているが、分離されていてもよい。
【0015】
また、本実施形態では、一例として、光源2U,2D、撮像部3、およびミラー部4を含む画像取得部10(10U,10D)が、複数(本実施形態では、一例として二つ)設けられている。複数の画像取得部10(10U,10D)は、検査対象物100の長手方向(軸方向、搬送方向)で相互に間隔をあけて位置されている。これら画像取得部10では、撮像部3およびミラー部4の配置が異なっている。本実施形態では、一例として、搬送方向の上流側(
図1の左側)に位置された画像取得部10Uでは、
図3に示されるように、検査対象物100の軸方向上流側からの視線で上側に撮像部3が位置し、下側にミラー部4が位置する。よって、画像取得部10Uの撮像部3は、検査対象物100の
図3の下側を含む領域(撮像領域A)の画像を取得する。一方、下流側(
図1の右側)に位置された画像取得部10Dでは、
図3に示されるように、検査対象物100の軸方向上流側からの視線で右下側に撮像部3が位置し、左上側にミラー部4が位置する。よって、画像取得部10Dの撮像部3は、検査対象物100の
図3の左上側を含む領域(撮像領域A)の画像を取得する。複数の撮像部3は、それぞれ、検査対象物100の表面100aの相異なる領域(部位、位置)を撮像する。なお、複数(本実施形態では二つ)の画像取得部10U,10Dに含まれる四つの鏡面4aは、相互に異なる方向を向いている。
【0016】
本実施形態では、一例として、
図4に示されるように、画像取得部10Uのミラー部4(第一ミラー部)は、長尺状の検査対象物100において周方向(検査対象物100の中心軸心周りの方向、
図4中の矢印Rの方向)の相互に異なる複数の部位B1,B2の幅を検出可能に、検査対象物100を映す。これにより、画像取得部10Uの撮像部3が、検査対象物100において周方向の相互に異なる複数の部位B1,B2の幅を検出可能に、検査対象物100を検出対象部100を介して撮像する。部位B1は、検査対象物100を図中の矢印D1方向から見た(映した)ときの検査対象物100の部位であり、検査対象物100の周方向でのポイントC1(ポイント)とポイントC2との間の領域である。部位B1は、ポイントC3,C5,C8を含む。部位B2は、検査対象物100を図中の矢印D2方向から見た(映した)ときの検査対象物100の部位であり、検査対象物100の周方向でのポイントC3(ポイント)とポイントC4との間の領域である。部位B2は、ポイントC2,5,7を含む。一例として、画像取得部10Uのミラー部4のミラー4L(第一ミラー)が、検査対象物100の部位B1(第一部位)を映し、画像取得部10Uのミラー部4のミラー4R(第二ミラー)が、検査対象物100の部位B2(第二部位)を映す。そして、当該ミラー部4に映った検出対象部100を、画像取得部10Uの撮像部3(第一撮像部)が撮像する。このように撮像された画像から、ポイントC1,C2間の距離(画素数)が部位B1の幅として検出され、ポイントC3,C4間の距離(画素数)が部位B2の幅として検出される。
【0017】
一方、画像取得部10Dのミラー部4(第二ミラー部)は、長尺状の検査対象物100において周方向の相互に異なる複数の部位B3,B4の幅を検出可能に、検査対象物100を映す。これにより、画像取得部10Dの撮像部3が、検査対象物100において周方向の相互に異なる複数の部位B3,B4の幅を検出可能に、検査対象物100をミラー部4を介して撮像する。部位B3は、検査対象物100を図中の矢印D3方向から見た(映した)ときの検査対象物100の部位であり、検査対象物100の周方向でのポイントC5とポイントC6との間の領域である。部位B3は、ポイントC2,C4,C7を含む。部位B4は、検査対象物100を図中の矢印D4方向から見た(映した)ときの検査対象物100の部位であり、検査対象物100の周方向でのポイントC7(ポイント)とポイントC8との間の領域である。部位B2は、ポイントC1,C4,C6を含む。一例として、画像取得部10Dのミラー部4のミラー4L(第三ミラー)が、検査対象物100の部位B3(第三部位)を映し、画像取得部10Dのミラー部4のミラー4R(第四ミラー)が、検査対象物100の部位B4(第四部位)を映す。そして、当該ミラー部4に映った検出対象部100を、画像取得部10Dの撮像部3(第二撮像部)が撮像する。このように撮像された画像から、ポイントC5,C6間の距離(画素数)が部位B1の幅として検出され、ポイントC7,C8間の距離(画素数)が部位B4の幅として検出される。隣合うポイントC1〜C8同士は、略45度の間隔で位置されている。本実施形態では、ポイントC1〜C8(部位、点、エッジ、位置)は、撮像部3が撮像する部位B1〜B4の幅を検出するための検査対象物100の幅検出用ポイントの一例であり、複数の画像取得部10で相互に異なる。
【0018】
以上から分かるとおり、各ミラー部4が映す検査対象物100の部位B1〜B4は、相互に異なる複数の部位である。また、各部位B1〜B4の一部は、他の部位B1,B2,B3,またはB4の一部と重複している。また、部位B1〜B4によって、検査対象物100の全周が網羅されている。また、一例として、検査対象物100の周方向で隣合うポイントC1〜C8間(ポイントC6,C1間、ポイントC1,C8間、・・・ポイントC4,C6間)の間隔(角度)は、相互に略同じであってよい。つまり、検査対象物100の周方向で、ポイントC6,C1,C8,C3,C5,C2,C7,C4を略等間隔に位置させてよい。
【0019】
また、本実施形態では、一例として、撮像部3は、ラインカメラ(ラインセンサ)として構成されている。撮像部3は、検査対象物100の幅方向に沿って一列に配置された複数の光電変換素子(撮像素子、図示されず)を有する。すなわち、撮像部3は、検査対象物100の幅方向に沿った線状の画像(画像データ、各光電変換素子に対応した画素毎の輝度値のデータ、輝度値のデータ列)を取得する。各撮像素子では、例えば256階調で輝度値のデータが取得される。撮像部3は、撮像される各時刻(タイミング)で、一次元の画像を取得する。モノクロ(白黒)の撮像部3の場合、各撮像素子について一つの画像データが取得され、カラーの撮像部3の場合、各撮像素子について複数(例えば、R(赤)G(緑)B(青)の三つ)の画像データが取得される。複数(本実施形態では二つ)の撮像部3は、
図3に示されるように、相互の光軸3aが平行からずれて位置された。
【0020】
また、本実施形態では、一例として、光源2U,2Dによる検査対象物100への光の照射は交互に実行される。そして、撮像部3による撮像(画像の取得)と、光源2U,2Dによる検査対象物100への光の照射(一例としては光源2U,2Dの発光、切り替え)とが、同期されている。すなわち、本実施形態では、一例として、
図5に示されるように、撮像部3は、光源2Uからの光で照らされている際の検査対象物100の一次元の画像IL1(第一画像、線状画像、画像データ、
図5中では「1」と表記)と、光源2Dからの光で照らされている際の検査対象物100の一次元の画像IL2(第二画像、線状画像、画像データ、
図5中では「2」と表記)とを、交互に取得する。検査対象物100の制御部20(
図10参照)は、光源2Uからの光で照らされている際の検査対象物100の画像IL1を取得順に並べて二次元の画像IA1(第一画像、画像データ、二次元に配列された輝度値のデータ群)を得ることができるとともに、光源2Dからの光で照らされている際の検査対象物100の画像IL2を取得順に並べて二次元の画像IA2(第二画像、画像データ、二次元に配列された輝度値のデータ群)を得ることができる。
【0021】
光源2U,2Dからの光の照射(切り替え)および撮像部3による撮像の周波数や、搬送装置30による検査対象物100の搬送速度等を適宜に設定することにより、
図6〜9に例示されるような画像IA1,IA2が得られる。
図6,7には、上流側の画像取得部10Uによる画像IA1,IA2の一例が示され、
図8,9には、下流側の画像取得部10Dによる画像IA1,IA2の一例が示されている。光源2U,2Dからの光の切り替えの周波数、すなわち撮像部3によるライン毎の撮像の周波数は、比較的高い値(例えば6kHz等)に設定される。よって、画像IA1,IA2を、検査対象物100の表面100a(の半周分)を静止状態でエリアセンサ(二次元の領域を撮像する撮像部)によって撮像した画像に類似させることができる。ラインセンサは、エリアセンサより分解能が比較的高く、また応答性も比較的高いため、ラインセンサを用いることで、より精度の高い異常検出(検査)が可能となる場合がある。画像IA1,IA2では、含まれる画像IL1,IL2中でのデータの配列方向(
図5〜9で左右方向)が、検査対象物100の幅方向(短手方向)に対応し、画像IA1,IA2中で画像IL1,IL2が並べられた方向(
図5〜9で上下方向)が、検査対象物100の長手方向(軸方向)に対応する。
【0022】
上述したように、撮像部3は、複数(本実施形態では、一例として二つ)のミラー4L,4Rを介して検査対象物100の画像を取得するため、
図6〜9に示されるように、上記構成の検査装置1で得られた画像IA1,IA2には、それぞれ、検査対象物100の複数(二つ)の画像Ia,Ibが含まれる。これら画像Ia,Ibは、検査対象物100の撮像部3とは反対側(ミラー4L,4Rが位置された側)を、撮像部3と検査対象物100とを結ぶ線L(
図3参照)から外れた位置より見た画像である。また、二次元の画像IA1,IA2には、画像Iaと画像Ibとの間に、検査対象物100のミラー4L,4Rを介さない画像Inが含まれている。しかしながら、本実施形態では、一例として、撮像部3の焦点は、画像Ia,Ibに対応して設定されているため、画像Inはぼやけている。すなわち、本実施形態では、一例として、画像Inは、異常検出には用いられない。また、これら画像Ia,Ib,Inの背景は、暗く設定されている。本実施形態にかかる検査装置1の制御部20は、このようにして得られた二次元の画像IA1,IA2に基づいて画像処理を実行し、検査対象物100の外形(画像Ia,Ibの外形、例えば、寸法、大きさ、間隔、距離、位置関係等)を検出して、当該検出結果を用いて検査対象物100の外形の異常を検出する。この際、この検査装置1で検出対象となる外形には、一例としては、
図6〜9に示されるように、検査対象物100の幅Wa,Wb等がある。また、制御部20は、得られた二次元の画像IA1,IA2に基づいて画像処理を実行し、検査対象物100の表面100aの異常(画像Ia,Ibに関連して写っている異常に対応した形状)を検出する。この検査装置1で検出対象となる異常には、例えば、検査対象物100の表面100aに生じた皺や傷等の異常や、突出物(糸状物)等の異常等がある。なお、検査装置1は、これら以外の異常も検出することができる。また、画像IL1,IL2にも、画像Ia,Ib,In(ただし、1ライン分)は含まれている。本実施形態では、制御部20は、複数の画像取得部10U,10Dが撮像した検査対象物100の画像を用いて検査対象物100の幅の異常を検出する検出部の一例である。制御部20は、一例として、取得した画像に対する二値化処理を含む二相差分法を用いて異常検出を行うことができる。
【0023】
本実施形態では、一例として、
図10に示されるように、検査装置1は、制御部20(例えばCPU(central processing unit)等)や、ROM21(read only memory)、RAM22(random access memory)、SSD23(solid state drive)、光照射コントローラ24、撮像コントローラ25、搬送コントローラ26、表示コントローラ27、エンコーダコントローラ28等を備えることができる。光照射コントローラ24は、制御部20からの制御信号に基づいて、光源2U,2Dの発光(オン、オフ)等を制御する。なお、開閉を切り替えて光の出射と出射停止とを切り替えるシャッター等の可変装置が設けられた場合には、当該可変装置の動作が制御される。撮像コントローラ25は、制御部20からの制御信号に基づいて、撮像部3による撮像を制御する。搬送コントローラ26は、制御部20から受けた制御信号に基づいて、搬送装置30を制御し、検査対象物100の搬送(開始、停止、速度等)を制御する。表示コントローラ27は、制御部20からの制御信号に基づいて、表示装置40(例えば、LCD(liquid crystal display)、OELD(organic electroluminescent display)等)を制御する。エンコーダコントローラ28は、エンコーダ50(ロータリエンコーダ)からの信号を制御部20に入力する。また、制御部20は、不揮発性の記憶部としてのROM21やSSD23等にインストールされたプログラム(アプリケーション)を読み出して実行する。RAM22は、制御部20がプログラムを実行して種々の演算処理を実行する際に用いられる各種データを一時的に記憶する。なお、
図10に示されるハードウエアの構成はあくまで一例であって、例えばチップやパッケージにする等、種々に変形して実施することが可能である。また、各種演算処理は、並列処理することが可能であり、制御部20等は、並列処理が可能なハードウエア構成とすることが可能である。
【0024】
また、本実施形態では、一例として、制御部20は、ハードウエアとソフトウエア(プログラム)との協働によって、検査装置1の少なくとも一部として機能(動作)する。
【0025】
また、本実施形態にかかる検査装置1は、その外周に螺旋状の凹部または凸部を有した検査対象物100の検査を行うことができる。螺旋状の凹部または凸部(溝、突起、段差等)は、螺旋状の巻回物(例えば、テープ、リボン、ワイヤ等、図示されず)を有した場合等に形成されやすい。巻回物は、外周に露出するものと、露出しないものとがある。巻回物が外周に露出せず、外壁(壁部)の内部に巻回物(例えば、ワイヤ等)が設けられた場合、巻回物を覆う部分が螺旋状に突出する。
【0026】
本実施形態では、一例として、検査処理において、検査装置1の制御部20は、
図11に示されるようなタイムチャートで各部を制御する。制御部20は、検査対象物100が一定速度で移動している状態で、エンコーダ50からA相,B相のパルス信号の入力に応じて、光源2U(図面では第1光源)、光源2D(図面では第2光源)、および撮像部3を制御して、一次元の画像IL1と画像IL2とを交互に取得する。次に、制御部20は、画像処理部として機能し、上述したように複数列の画像IL1と画像IL2とを所定期間内でそれぞれ取得された順に並べて、二次元の画像IA1と画像IA2とを得る。そして、制御部20は、画像Ia,Ibのエッジを検出する。ここで、エッジとは、画像Ia,Ibの幅方向(検査対象物100の幅方向、
図6〜9の左右方向)の両側の端部(縁部)を意味し、これがポイントC1〜C8に相当する。そして、制御部20は、画像Ia,Ibの幅Wa,Wbを算出(取得)する。幅Wa,Wbの値は、画像Ia,Ib毎の二つのエッジ間の距離として算出されることができる。また、幅Wa,Wbの値は、データが取得された時間(タイミング、時刻)毎に、すなわち、画像Ia,Ibの長手方向の各位置で、算出される。そして、制御部20は、検査対象物100の幅に異常があるか否かを判定し、異常が有る場合には、一例として、当該異常を表示装置40の表示画面に表示させる。この際、制御部20は、幅Wa,Wbが閾値を超えた場合には、異常であると判定する。なお、制御部20は、画像Ia,Ib中の巻回物と巻回物との境界部分に出現する凹凸形状(例えば、凹部、凸部、突起、段差等)については、異常として検出しない。
【0027】
以上、説明したように、本実施形態にかかる検査装置1では、一例として、画像取得部10においては、撮像部3が、検査対象物100において周方向の相互に異なる複数の部位D1,D2またはD2,D4の幅を検出可能に、検査対象物100をミラー部4を介して撮像する。また、撮像部3が撮像する部位B1〜B4の幅を検出するための検査対象物100のポイントC1〜C8が、複数の画像取得部10で相互に異なる。したがって、制御部20が部位D1〜D4の幅が異常か否かを検出することが可能である。したがって、本実施形態によれば、各画像取得部10の撮像結果から複数の部位の幅を検査することができるので、検査対象物100の外形の異常をより検出しやすい。なお、検査対象物100の全周において傷等の有無を検出する場合には、一例として、二つの画像取得部10を正反対の配置にして各画像取得部10で検査対象物100の全周のうち約7割ずつを撮像すればよいが、この場合には、幅の検出位置が重複してしまうため、幅の検出数が少なくなってしまう。
【0028】
また、本実施形態では、複数の撮像部3は、相互の光軸3aが平行からずれて位置されている、したがって、本実施形態によれば、一例としては、複数の部位D1〜D4の画像を取得する構成が、より簡素な構成として得られやすい。
【0029】
また、本実施形態では、ミラー部4は、相互に異なる方向を向いた二つの鏡面4aを有し、複数の画像取得部10に含まれる四つの鏡面4aは、相互に異なる方向を向いている。したがって、本実施形態によれば、一例としては、複数の部位D1〜D4の画像を取得する構成が、より簡素な構成として得られやすい。また、二つのミラー4R,4Lが一体化されたミラー部4が用いられる場合、当該検査装置1の製造時やメンテナンス時に、ミラー4R,4Lをより取り扱いやすくなる。
【0030】
以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態はあくまで一例である。実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、実施形態の構成や形状は、部分的に他の構成や形状と入れ替えて実施することも可能である。また、各構成や形状等のスペック(構造や、種類、方向、角度、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等)は、適宜に変更して実施することができる。例えば、検査対象物は、長尺状部品以外であってもよい。また、検査装置は、上述した異常以外の異常を画像処理で検出することができる。また、検査装置は、静止状態で取得された画像で検査してもよい。また、光学部品はミラー以外(例えば、レンズ、プリズム等)であってもよい。また、画像中に検査対象物の三つ以上の部位が含まれてもよい。また、撮像部は、幅方向と交叉する方向(斜め方向)に延びた線状の画像を取得してもよい。