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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024076986
(43)【公開日】2024-06-06
(54)【発明の名称】検査システムおよび検査方法
(51)【国際特許分類】
G01N 21/90 20060101AFI20240530BHJP
【ＦＩ】
G01N21/90 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023194566
(22)【出願日】2023-11-15
(31)【優先権主張番号】P 2022188590
(32)【優先日】2022-11-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2023011076
(32)【優先日】2023-01-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】藤井 俊茂
(72)【発明者】
【氏名】大杉 史織
(72)【発明者】
【氏名】中重 文宏
【テーマコード（参考）】
2G051
【Ｆターム（参考）】
2G051AA12
2G051AB02
2G051BA02
2G051BB07
2G051BC02
2G051CA03
2G051CB01
2G051CB05
2G051CC07
2G051DA06
(57)【要約】
【課題】曲面がある被検査物体でも、正確な検査が可能な検査システムおよび検査方法を提供する。
【解決手段】検査システムは、曲面がある被検査物体の、撮影装置による画像を用いて検査を行う検査システムであって、前記被検査物体に向けて第１照明光を照射する第１照明装置と、前記被検査物体に向けて第２照明光を照射する第２照明装置と、前記第１照明装置および前記第２照明装置と、前記被検査物体と、の間に配置され、前記第１照明光および前記第２照明光のそれぞれの一部を通過させる開口を有する遮断部材と、を有し、前記開口と前記被検査物体との最短距離をＤとし、前記開口の最小幅をＳとし、前記撮影装置の撮影方向と、前記第１照明光の照射方向と、のなす照射角度をθとした場合に、以下の条件を満たす。
１．０×Ｄ ＜ Ｓ／｛２．０×ｔａｎ（θ）｝ ＜ ９．０×Ｄ
【選択図】図１
【解決手段】検査システムは、曲面がある被検査物体の、撮影装置による画像を用いて検査を行う検査システムであって、前記被検査物体に向けて第１照明光を照射する第１照明装置と、前記被検査物体に向けて第２照明光を照射する第２照明装置と、前記第１照明装置および前記第２照明装置と、前記被検査物体と、の間に配置され、前記第１照明光および前記第２照明光のそれぞれの一部を通過させる開口を有する遮断部材と、を有し、前記開口と前記被検査物体との最短距離をＤとし、前記開口の最小幅をＳとし、前記撮影装置の撮影方向と、前記第１照明光の照射方向と、のなす照射角度をθとした場合に、以下の条件を満たす。
１．０×Ｄ ＜ Ｓ／｛２．０×ｔａｎ（θ）｝ ＜ ９．０×Ｄ
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
曲面がある被検査物体の、撮影装置による画像を用いて検査を行う検査システムであって、
前記被検査物体に向けて第１照明光を照射する第１照明装置と、
前記被検査物体に向けて第２照明光を照射する第２照明装置と、
前記第１照明装置および前記第２照明装置と、前記被検査物体と、の間に配置され、前記第１照明光および前記第２照明光のそれぞれの少なくとも一部を通過させる開口を有する遮断部材と、を有し、
前記開口と前記被検査物体との最短距離をＤとし、前記開口の最小幅をＳとし、前記撮影装置の撮影方向と、前記第１照明光の照射方向と、のなす照射角度をθとした場合に、以下の条件を満たす、
１．０×Ｄ ＜ Ｓ／｛２．０×ｔａｎ（θ）｝ ＜ ９．０×Ｄ
ことを特徴とする検査システム。
前記被検査物体に向けて第１照明光を照射する第１照明装置と、
前記被検査物体に向けて第２照明光を照射する第２照明装置と、
前記第１照明装置および前記第２照明装置と、前記被検査物体と、の間に配置され、前記第１照明光および前記第２照明光のそれぞれの少なくとも一部を通過させる開口を有する遮断部材と、を有し、
前記開口と前記被検査物体との最短距離をＤとし、前記開口の最小幅をＳとし、前記撮影装置の撮影方向と、前記第１照明光の照射方向と、のなす照射角度をθとした場合に、以下の条件を満たす、
１．０×Ｄ ＜ Ｓ／｛２．０×ｔａｎ（θ）｝ ＜ ９．０×Ｄ
ことを特徴とする検査システム。
【請求項2】
前記開口は、前記第１照明光の一部を通過させる第１開口と、前記第２照明光の一部を通過させる第２開口と、前記撮影装置に到達する光の一部を遮断する第３開口と、を含み、
前記開口が、前記第１開口と前記第２開口の、前記第３開口から離れた側のそれぞれの端部間の幅であることを特徴とする請求項１に記載の検査システム。
前記開口が、前記第１開口と前記第２開口の、前記第３開口から離れた側のそれぞれの端部間の幅であることを特徴とする請求項１に記載の検査システム。
【請求項3】
７°＜ θ ＜ ４５°の条件を満たす、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の検査システム。
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の検査システム。
【請求項4】
前記被検査物体は、搬送方向に搬送され、
前記撮影装置の撮影方向は、前記搬送方向に直交する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の検査システム。
前記撮影装置の撮影方向は、前記搬送方向に直交する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の検査システム。
【請求項5】
前記第１照明装置は、前記搬送方向における前記被検査物体の上流側から前記第１照明光を照射し、
前記第２照明装置は、前記搬送方向における前記被検査物体の下流側から前記第２照明光を照射し、
前記第１照明装置および前記第２照明装置それぞれの点灯および消灯を制御する制御装置と、を有する
ことを特徴とする請求項４に記載の検査システム。
前記第２照明装置は、前記搬送方向における前記被検査物体の下流側から前記第２照明光を照射し、
前記第１照明装置および前記第２照明装置それぞれの点灯および消灯を制御する制御装置と、を有する
ことを特徴とする請求項４に記載の検査システム。
【請求項6】
前記制御装置は、前記撮影装置が前記搬送方向における前記被検査物体の下流側の部分を撮影する場合に、前記第１照明装置が点灯し、前記第２照明装置が消灯するように制御するとともに、前記撮影装置が前記搬送方向における前記被検査物体の上流側の部分を撮影する場合に、前記第２照明装置が点灯し、前記第１照明装置が消灯するように制御する、
ことを特徴とする請求項５に記載の検査システム。
ことを特徴とする請求項５に記載の検査システム。
【請求項7】
前記第１照明光および前記第２照明光のそれぞれは、ライン状の光であり、
前記撮影装置は、複数の画素が並ぶラインセンサを含む、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の検査システム。
前記撮影装置は、複数の画素が並ぶラインセンサを含む、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の検査システム。
【請求項8】
曲面がある被検査物体の、撮影装置による画像を用いて検査を行う検査システムによる検査方法であって、前記検査システムが、
第１照明装置により、前記被検査物体に向けて第１照明光を照射し、
第２照明装置により、前記被検査物体に向けて第２照明光を照射し、
前記第１照明装置および前記第２照明装置と、前記被検査物体と、の間に配置され、開口を有する遮断部材により、前記第１照明光および前記第２照明光のそれぞれの一部を通過させ、
前記開口と前記被検査物体との最短距離をＤとし、前記開口の最小幅をＳとし、前記撮影装置の撮影方向と、前記第１照明光の照射方向と、のなす照射角度をθとした場合に、以下の条件を満たす、
１．０×Ｄ ＜ Ｓ／｛２．０×ｔａｎ（θ）｝ ＜ ９．０×Ｄ
ことを特徴とする検査方法。
第１照明装置により、前記被検査物体に向けて第１照明光を照射し、
第２照明装置により、前記被検査物体に向けて第２照明光を照射し、
前記第１照明装置および前記第２照明装置と、前記被検査物体と、の間に配置され、開口を有する遮断部材により、前記第１照明光および前記第２照明光のそれぞれの一部を通過させ、
前記開口と前記被検査物体との最短距離をＤとし、前記開口の最小幅をＳとし、前記撮影装置の撮影方向と、前記第１照明光の照射方向と、のなす照射角度をθとした場合に、以下の条件を満たす、
１．０×Ｄ ＜ Ｓ／｛２．０×ｔａｎ（θ）｝ ＜ ９．０×Ｄ
ことを特徴とする検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、検査システムおよび検査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、被検査物体の画像検査を行う検査システムおよび検査方法が知られている。
【0003】
特許文献１には、ガラス壜の特定部位に投光する照明と、ガラス壜の特定部位を撮像するカメラと、照明から特定部位に投光される光の一部を遮る遮蔽物と、カメラで得られた画像を処理して特定部位のビリを検出する画像処理装置とを備える検査装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１では、ガラス壜等の被検査物体が凹凸形状を有するものでかつ曲面がある場合、正確な検査ができなかった。
【0005】
そこで、上記課題に鑑み、曲面がある被検査物体でも、正確な検査が可能な検査システムおよび検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、検査システムは、曲面がある被検査物体の、撮影装置による画像を用いて検査を行う検査システムであって、前記被検査物体に向けて第１照明光を照射する第１照明装置と、前記被検査物体に向けて第２照明光を照射する第２照明装置と、前記第１照明装置および前記第２照明装置と、前記被検査物体と、の間に配置され、前記第１照明光および前記第２照明光のそれぞれの少なくとも一部を通過させる開口を有する遮断部材と、を有し、前記開口と前記被検査物体との最短距離をＤとし、前記開口の最小幅をＳとし、前記撮影装置の撮影方向と、前記第１照明光の照射方向と、のなす照射角度をθとした場合に、以下の条件を満たす。
１．０×Ｄ ＜ Ｓ／｛２．０×ｔａｎ（θ）｝ ＜ ９．０×Ｄ
１．０×Ｄ ＜ Ｓ／｛２．０×ｔａｎ（θ）｝ ＜ ９．０×Ｄ
【発明の効果】
【0007】
本発明の一態様によれば、被検査物体が凹凸形状を有するものでかつ曲面がある場合にも、正確な検査が可能な検査システムおよび検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本実施形態の検査システムの概略構成を示す上視図である。
【図2】被検査物体および照明装置の詳細図である。
【図3】被検査物体および検査システムの横視図である。
【図4】撮影装置の動作を示す図である。
【図5】被検査物体での正反射光による検査不良を示す図である。
【図6】被検査物体の下流側を撮影する図である。
【図7】撮影装置の正面に被検査物体が搬送された図である。
【図8】時間に対する照明装置の電力供給の状態図である。
【図9】被検査物体の上流側を撮影する図である。
【図10】本実施形態の被検査物体の迷光を示す図である。
【図11】本実施形態の照明装置の第１照明光および第２照明光それぞれの拡散部分を遮断する遮断部材を示す上視図である。
【図12】本実施形態の第１照明光および第２照明光それぞれの中心線が交わるクロスポイントを示す図である。
【図13】検査システムの詳細図である。
【図14】本実施形態の照射角度と中心角との関係を示す図である。
【図15】ボトルに歪が無い場合の正反射光のＰＥＴボトルへの写り込みの状態を示す図である。
【図16】ボトルに歪が有る場合との正反射光のＰＥＴボトルへの写り込みの状態を示す図である。
【図17】本実施形態の遮断部材とクロスポイントとの関係を示す図である。
【図18】クロスポイントと中心点間の距離と中心角との関係を示す図である。
【図19】本実施形態の開口中心点と被検査物体の最近傍面との間の距離と検査可能範囲との関係の一例を示す図である。
【図20】遮断部材の別の一例を示す図である。
【図21】本実施形態の開口中心点と被検査物体の最近傍面との間の距離と検査可能範囲との関係の別の例を示す図である。
【図22】本実施形態の遮断部材の一例を示す平面図である。
【図23】変形例に係る遮断部材の開口を示す図である。
【図25】内側領域幅の変化に伴う遮断効果の変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。各図面において、同一構成要素には同一符号を付与し、重複した説明を適宜省略する。
【0010】
図１は、本実施形態の検査システム１００の概略構成を示す上視図である。検査システム１００は、撮影装置１１０と、第１照明装置１２０Ａと、第２照明装置１２０Ｂと、遮断部材１６０と、を少なくとも備える。また検査システム１００は、照明用電源１３０と、トリガ制御ユニット１４０と、センサ１５０と、検査装置１７０と、をさらに備えていてもよい。これらの構成要素は、互いに電気的に接続される。検査システム１００は、被検査物体Ｔを検査する。
【0011】
まず、本実施形態の検査システム１００が検査する被検査物体Ｔについて説明する。本実施形態の被検査物体Ｔは、曲面を有し、少なくとも可視光に対して透光性を有する収容器である。なお、少なくとも可視光に対して透光性を有することを、以降では単に「透光性の」という。被検査物体Ｔの材質は特に限定されないが、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）等の樹脂やガラスなどが挙げられる。樹脂を用いることにより、ガラスを用いる場合と比較して曲面及び凹凸を被検査物体Ｔに形成できるため、樹脂を含んで構成される被検査物体Ｔに本実施形態を適用することが特に好適である。被検査物体Ｔは、例えばＰＥＴボトルである。なお、被検査物体Ｔは、表面に光沢があってもよい。
【0012】
被検査物体Ｔは、表面に凹凸形状を含む。この凹凸形状によって、被検査物体Ｔの観察者は、文字や図形等を認識できる。凹凸形状は、レーザ照射により形成される。
【0013】
従来から収容器には、名称、成分、賞味期限、バーコード、リサイクルマークまたはロゴマーク等を表示するラベルが貼付されたものがある。消費者に訴求するデザインまたは絵をラベルにより表示して商品の個性の発揮または競争力アップを図る試みがなされている。
【0014】
一方、昨今、プラスチックごみによる海洋汚染が取り沙汰され、世界的にプラスチックごみによる汚染をなくしていく動きが活発化しており、収容器の循環型リサイクルへの要求が高まっている。ここで、収容器の循環型リサイクルとは、分別回収された使用済みの収容器をリサイクル業者が収容器の原料となるフレークに変え、再度収容器を製造することをいう。
【0015】
このような循環型リサイクルを円滑に進めるためには、収容器またはラベル等の材質毎に分別回収を徹底することが好ましいが、分別回収のために収容器からラベルを剥がす作業は手間がかかり、分別回収を徹底させるための制約の１つになっている。
【0016】
これに対し、名称または成分等の情報を表示するパターンを、レーザを用いて収容器の表面に直接形成することにより、ラベルを無くすことができる。
【0017】
また、被検査物体Ｔに光を照射し、撮影装置による被検査物体Ｔの画像を用いて、被検査物体Ｔを検査する技術が知られている。
【0018】
しかし、曲面を有する被検査物体Ｔの場合、複数の光源が同一平面上に配置されていると照射角度が垂直になっているため、立体形状の被検査物体Ｔへの照明光が被検査物体Ｔにより正反射される。正反射された光を用いて被検査物体Ｔを撮影すると、撮影された画像において被検査物体Ｔの像が白くなる、いわゆる白飛びが発生し、被検査物体Ｔを正確に検査できなくなる場合がある。また透光性の収容器の画像を用いて検査する場合、多重反射等の迷光を考慮する必要がある。ここで、特許文献１のようにガラス瓶の微小なクラックを検出するために、照明装置に付随した遮蔽物によって特定範囲に不要な光を遮蔽する技術も知られている。しかしながら、本実施形態の被検査物体Ｔに対して、単に遮蔽物を適用しただけでは検査可能範囲が狭くなる。更に、迷光の原因となる照明光の拡散部分を遮断する遮断部材を用いた場合、照明光の照射角度を考察する必要もある。
【0019】
本実施形態の検査システム１００は、凹凸形状を有するものでかつ曲面があり、正反射が発生し易い被検査物体Ｔであっても、正確な検査が可能である。また、透光性の被検査物体Ｔで生じる迷光による検査不良を低減し、信頼性の高い画像検査が可能である。
【0020】
搬送機３００は、被検査物体Ｔを搬送方向ＴＰの上流から下流へ搬送する。搬送機３００は、搬送コンベア、ＡＧＶ（無人搬送車）、および搬送ロボット等のいずれかである。本実施形態では、搬送方向ＴＰの上流側を単に「上流側」と称し、搬送方向ＴＰの下流側を単に「下流側」と称する。例えば、樹脂ボトル形成元又は被検査物体Ｔへの加工等が行われる側は、上流側である。下流側は、被検査物体Ｔへの加工又は本実施形態に係る検査の後、梱包又は出荷が行われる側である。
【0021】
撮影装置１１０は、被検査物体Ｔを撮影する。なお、画像として撮像する観点では、本実施形態における「撮影」の用語は、「撮像」に置換されてもよい。撮影装置１１０の撮影方向は、搬送方向ＴＰに直交する。ここでの直交では、±５°以下の角度誤差は許容される。撮影装置１１０は、例えば、複数の画素が延伸方向に並ぶラインセンサを含むラインセンサカメラである。延伸方向は、被検査物体Ｔの長手方向である。検査システム１００では、撮影装置１１０としてラインセンサカメラを用いることにより、撮影されるライン状の部分画像を繋ぎ合わせることができ、この結果、高解像度の画像を得ることができる。撮影装置１１０は、検査装置１７０に電気的に接続される。撮影装置１１０は、所定の検査アルゴリズムにより検査装置１７０により制御される。
【0022】
第１照明装置１２０Ａは、被検査物体Ｔに向けて第１照明光ＩＬ１を照射する。第２照明装置１２０Ｂは、被検査物体Ｔに向けて第２照明光ＩＬ２を照射する。第１照明装置１２０Ａおよび第２照明装置１２０Ｂは、例えばライン型照明装置である。第１照明光ＩＬ１および第２照明光ＩＬ２のそれぞれは、延伸方向に延びるライン状の光である。第１照明装置１２０Ａおよび第２照明装置１２０Ｂは、撮影装置１１０の両側に１つずつ配置される。第１照明装置１２０Ａおよび第２照明装置１２０Ｂは、照明用電源１３０に電気的に接続される。なお、本実施形態では第１照明装置１２０Ａおよび第２照明装置１２０Ｂを併せて単に照明装置１２０と表記する場合もある。
【0023】
第１照明装置１２０Ａは、被検査物体Ｔの搬送方向ＴＰにおける撮影装置１１０の上流側に配置される。第１照明装置１２０Ａは、撮影装置１１０の光軸Ｏに対して第１の角度をなして被検査物体Ｔに向けて第１照明光ＩＬ１を照射する。第２照明装置１２０Ｂは、被検査物体Ｔの搬送方向ＴＰにおける撮影装置１１０の下流側に配置される。第２照明装置１２０Ｂは、撮影装置１１０の光軸Ｏに対して第２の角度をなしてから被検査物体Ｔに向けて第２照明光ＩＬ２を照射する。
【0024】
照明用電源１３０は、例えばストロボ用電源である。照明用電源１３０は、第１照明装置１２０Ａ、第２照明装置１２０Ｂ、およびトリガ制御ユニット１４０に電気的に接続される。照明用電源１３０は、照明用電力を第１照明装置１２０Ａおよび第２照明装置１２０Ｂに供給する。照明用電源１３０は、トリガ信号をトリガ制御ユニット１４０から受信して、トリガ信号に応じて第１照明装置１２０Ａおよび第２照明装置１２０Ｂの点灯または消灯を制御する。
【0025】
トリガ制御ユニット１４０は、例えばマイクロコントローラ（Micro Controller Unit）等を備える制御基板である。トリガ制御ユニット１４０は、センサ１５０、照明用電源１３０、および検査装置１７０に電気的に接続される。トリガ制御ユニット１４０は、被検査物体Ｔの検知信号をセンサ１５０から受信して、トリガ信号を照明用電源１３０および検査装置１７０に送信する。
【0026】
センサ１５０は、例えば光電センサである。センサ１５０は、被検査物体Ｔの搬送方向ＴＰにおける撮影装置１１０よりも上流側に配置される。センサ１５０は、発光部および受光部を備える。発光部および受光部は、搬送方向ＴＰの両側に一つずつ配置される。発光部から発光された光は、搬送方向ＴＰを横切って受光部で受光される。受光部は、被検査物体Ｔの通過により光が遮断された場合に、被検査物体Ｔの検知信号をトリガ制御ユニット１４０に送信する。
【0027】
遮断部材１６０は、第１照明装置１２０Ａおよび第２照明装置１２０Ｂと、被検査物体Ｔと、の間に配置される。遮断部材１６０は、第１照明光ＩＬ１および第２照明光ＩＬ２のそれぞれの少なくとも一部を通過させる開口１６１を有する。遮断部材１６０は、例えば、開口１６１を有する板状部材である。遮断部材１６０は、被検査物体Ｔの手前で第１照明装置１２０Ａおよび第２照明装置１２０Ｂから照射され、被検査物体Ｔに向けて拡散する第１照明光ＩＬ１および第２照明光ＩＬ２のそれぞれの一部を遮断できる。
【0028】
検査装置１７０は、第１照明装置１２０Ａおよび第２照明装置１２０Ｂそれぞれの点灯および消灯を制御する制御装置の一例に対応する。検査装置１７０は、例えばＰＣ（Personal Computer）またはサーバ等のコンピュータである。検査装置１７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等を有する。検査装置１７０は、ＲＯＭに記憶されている各種プログラムをＲＡＭにロードし、各種プログラムをＣＰＵで実行することにより、検査システム１００の全体を制御する。
【0029】
検査装置１７０は、トリガ信号をトリガ制御ユニット１４０から受信して、トリガ信号に応じて撮影装置１１０により撮影された被検査物体Ｔの画像を取得する。この画像は、被検査物体Ｔの一部を撮影した部分画像を繋ぎ合わせた合成画像である。検査装置１７０は、被検査物体Ｔの画像に基づいて被検査物体Ｔの外観を検査する。
【0030】
図２は、被検査物体Ｔおよび照明装置１２０の詳細図である。被検査物体Ｔは、被検査物体Ｔの一部を所定の方向から第１照明装置１２０Ａにより光を照射される。また、第１照明装置１２０Ａと異なる方向から被検査物体Ｔの一部を第２照明装置１２０Ｂにより光を照射される。第１照明装置１２０Ａおよび第２照明装置１２０Ｂは、第１照明光ＩＬ１および第２照明光ＩＬ２として例えば縦長の直線状のライン状の照明光を照射する。第１照明光ＩＬ１および第２照明光ＩＬ２それぞれのライン幅は、例えば７ｍｍであり、第１照明光ＩＬ１および第２照明光ＩＬ２それぞれの中心線から片側への発散角は、例えば４．３°である。
【0031】
【0032】
図４は、撮影装置１１０の動作を示す図である。図４は、被検査物体Ｔが搬送機３００上に搬送方向ＴＰへ搬送されながら、撮影装置１１０で撮影される動作を示している。被検査物体Ｔの外観検査では、高速で搬送される被検査物体Ｔを高速で撮影した画像をもとに検査が行われるため、例えば撮影装置１１０には短冊状の部分画像ＩＭを取得するラインセンサカメラが用いられる。撮影装置１１０は、搬送方向ＴＰの上流から下流へ相対移動する被検査物体Ｔを、例えば幅３５μｍのラインで連続撮影し、複数の部分画像ＩＭを繋ぎ合わせて１枚の２次元の画像を生成する。
【0033】
図５は、被検査物体Ｔでの正反射光ＲＬによる検査不良を示す図である。被検査物体Ｔが搬送機３００上に搬送方向ＴＰへ搬送されながら、被検査物体Ｔを撮影装置１１０としてラインセンサカメラにより高速で撮影する場合は強い光源が必要になる。そこで、例えば第１照明装置１２０Ａと第２照明装置１２０Ｂとしてストロボを用いて被検査物体Ｔに光を照射する必要がある。しかし、曲面を持つ透光性の収容器等の被検査物体Ｔでは正反射光ＲＬによる写り込みが発生してしまい、正反射光ＲＬが生じている箇所では文字等を判別できなくなり、適切な画像検査ができない問題が生じる。
【0034】
図５（Ａ）には、第１照明装置１２０Ａのみを常時照射し第２照明装置１２０Ｂは照射せず撮影する場合が示されているが、正反射光ＲＬにより被検査物体Ｔの一部（上流側）の像が見えなくなる現象が生じる。図５（Ｂ）には、第１照明装置１２０Ａは照射せず第２照明装置１２０Ｂのみを常時照射して撮影する場合が示されているが、正反射光ＲＬにより被検査物体Ｔの一部（下流側）の像が見えなくなる現象が生じる。
【0035】
そこで、正反射光ＲＬによる不具合が発生しないように、本実施形態の検査システム１００は、被検査物体Ｔの搬送方向ＴＰにおける被検査物体Ｔの下流側の部分を撮影する場合は、第１照明装置１２０Ａを点灯し、第２照明装置１２０Ｂを消灯する。また検査システム１００は、被検査物体Ｔの搬送方向ＴＰにおける被検査物体Ｔの上流側の部分を撮影する場合は、第２照明装置１２０Ｂを点灯し、第１照明装置１２０Ａを消灯する。つまり検査システム１００は、異なる照射角度に配置された第１照明装置１２０Ａおよび第２照明装置１２０Ｂを被検査物体Ｔの部分ごとに順次点灯する制御を行う。
【0036】
第１照明装置１２０Ａからの第１照明光ＩＬ１は、第１照明光ＩＬ１の照射角度を調節することにより、撮影装置１１０が正反射光ＲＬを受光しないように被検査物体Ｔの搬送方向ＴＰにおける被検査物体Ｔの下流側の表面に対して小さい角度で照射される。また第２照明装置１２０Ｂからの第２照明光ＩＬ２は、第２照明光ＩＬ２の照射角度を調節することにより、撮影装置１１０が正反射光ＲＬを受光しないように被検査物体Ｔの搬送方向ＴＰにおける被検査物体Ｔの上流側の表面に対して小さい角度で照射される。これにより、撮影装置１１０は、正反射光ＲＬの写り込みがない画像を取得することができる。
【0037】
図６、図７および図９を用いて被検査物体Ｔの画像を取得する第１ステップ、第２ステップおよび第３ステップについて説明する。図６は、被検査物体Ｔの下流側を撮影する図である。まず第１ステップとして、検査システム１００は、被検査物体Ｔの搬送方向ＴＰの上流側から搬送されてきた被検査物体Ｔの下流側の部分を撮影するため、第１照明装置１２０Ａを点灯し、第２照明装置１２０Ｂを消灯する。これにより、撮影装置１１０は、第２照明装置１２０Ｂから照射された第２照明光ＩＬ２の正反射光ＲＬの影響を受けることなく、被検査物体Ｔの下流側の部分の画像を取得することができる。
【0038】
続いて図７は、撮影装置１１０の正面に被検査物体Ｔが搬送された図である。第２ステップとして、検査システム１００は、撮影装置１１０の正面に搬送されてきた被検査物体Ｔを撮影するため、第１照明装置１２０Ａにより第１照明光ＩＬ１を照射し、かつ第２照明装置１２０Ｂにより第２照明光ＩＬ２を照射する。そして検査システム１００は、第１照明装置１２０Ａと第２照明装置１２０Ｂの照射ムラが最小になるタイミングで、第１照明装置１２０Ａによる照射から第２照明装置１２０Ｂによる照射へ切り替える。
【0039】
ここで図８は、時間に対する照明装置１２０の電力供給の状態図である。実線は第１照明装置１２０Ａの電力供給状態の時間経過を示し、破線は第２照明装置１２０Ｂの電力供給状態の時間経過を示す。時間ｔ０で第１照明装置１２０Ａの照射が開始され、時間ｔ２で第１照明装置１２０Ａの照射が終了する。また、時間ｔ１で第２照明装置１２０Ｂの照射が開始され、時間ｔ３で第１照明装置１２０Ａの照射が終了する。時間ｔ１と時間ｔ２間で第１照明装置１２０Ａおよび第２照明装置１２０Ｂが照射されている。
【0040】
図９は、被検査物体Ｔの上流側を撮影する図である。第３ステップとして、検査システム１００は、被検査物体Ｔの搬送方向ＴＰにおける被検査物体Ｔの上流側の部分を撮影するため、第１照明装置１２０Ａを消灯し、第２照明装置１２０Ｂを点灯する。これにより、撮影装置１１０は、第１照明光ＩＬ１の正反射光ＲＬの影響を受けることなく、被検査物体Ｔの上流側の部分の画像を取得することができる。
【0041】
以上のように第１照明装置１２０Ａおよび第２照明装置１２０Ｂの順次点灯制御により、撮影装置１１０は、第１照明光ＩＬ１および第２照明光ＩＬ２の正反射の影響を低減し、被検査物体Ｔの短冊状の複数の部分画像を取得する。検査装置１７０は、正反射光ＲＬによる不具合のない被検査物体Ｔの画像をもとに被検査物体Ｔの画像検査を行う。
【0042】
しかし、ＰＥＴボトル等の透光性の収容器等では、収容器内で多重反射した迷光が発生し、被検査物体Ｔの表面に形成された凹凸パターン部を読み取ることができないという検査不良が生じる場合がある。この検査不良は、ラインセンサカメラにより高速で撮影を行う場合に、ストロボ等の強い光源を必要とすることに起因している。強い光源を用いる場合、特に透光性の液体が入った透光性の収容器では、収容器の部分ごとに第１照明装置１２０Ａおよび第２照明装置１２０Ｂを順次点灯して撮影を行ったとしても、迷光の発生により正反射と同様に強い反射光が撮影装置１１０に入る。
【0043】
図１０は、本実施形態の被検査物体Ｔの迷光ＳＬを示す図である。迷光ＳＬは、例えば、第１照明装置１２０Ａから照射された第１照明光ＩＬ１の一部が被検査物体Ｔ内で多重反射することにより発生する。第１照明光ＩＬ１の中心線から片側への発散角は、例えば４．３°である。
【0044】
本実施形態では、遮断部材１６０により、拡散する第１照明光ＩＬ１および第２照明光ＩＬ２のそれぞれの一部を遮断することにより迷光ＳＬの影響を低減する。図１１は、本実施形態の照明装置１２０の第１照明光ＩＬ１および第２照明光ＩＬ２それぞれの拡散部分を遮断する遮断部材１６０を示す上視図である。
【0045】
遮断部材１６０は、第１照明光ＩＬ１および第２照明光ＩＬ２それぞれの拡散部分を遮断する。例えば、遮断部材１６０は、迷光ＳＬを引き起こす原因となる透光性の収容器に向かって拡散する第１照明光ＩＬ１および第２照明光ＩＬ２それぞれの一部を遮断する。図１１には、第１照明装置１２０Ａに対応する遮断部材１６０の上流側の部分だけが描かれているが、第２照明装置１２０Ｂに対応する遮断部材１６０の下流側の部分も存在する。遮断部材１６０は、第１照明光ＩＬ１の一部と、第２照明光ＩＬ２の一部と、を通過させる開口１６１を有する。
【0046】
第１照明光ＩＬ１および第２照明光ＩＬ２それぞれのおよそ半分ずつが遮断部材１６０により遮断された場合、第１照明光ＩＬ１の中心線と、第２照明光ＩＬ２の中心線とが交わる交点ができる（以下、クロスポイントと称する。）。図１２は、本実施形態の第１照明光ＩＬ１および第２照明光Ｉｌ２それぞれの中心線が交わるクロスポイントＣＰを示す図である。
【0047】
図１２には、クロスポイントＣＰと、撮影装置１１０の光軸Ｏに対する第１照明光ＩＬ１の照射角度θと、遮断部材１６０と、開口１６１と、最近傍面ＮＳが示されている。照射角度θは、撮影装置１１０の撮影方向と、第１照明光ＩＬ１の照射方向と、のなす角度をいう。撮影装置１１０の撮影方向は光軸Ｏと略一致する。第１照明光ＩＬ１の照射方向は、第１照明光ＩＬ１の中心軸と略一致する。図１２は、第１照明光ＩＬ１として、第１照明光ＩＬ１の中心軸を表示している。図１２では、最近傍面ＮＳは、クロスポイントＣＰから水平方向（Ｘ軸方向）に延びる被検査物体Ｔと接する線を含み、開口１６１と被検査物体Ｔとの最短距離に位置する被検査物体Ｔの接平面を指す。なお、第２照明光ＩＬ２の照射角度も、第１照明光ＩＬ１と同様にθである。以下、説明を簡略化するため、第１照明光ＩＬ１と第２照明光ＩＬ２とが同じ作用を有する場合には、第１照明光ＩＬ１を代表して説明する場合がある。
【0048】
図１２には、開口中心点ＳＣと、開口中心点ＳＣと最近傍面ＮＳとの間の距離Ｄと、が示されている。距離Ｄは、開口１６１と被検査物体Ｔとの最短距離に対応する。図１２では、開口中心点ＳＣは開口１６１の中心部に設定されている。また、開口中心点ＳＣは光軸Ｏと開口１６１の交点である。開口１６１は、被検査物体Ｔから距離Ｄをもって設置されている。
【0049】
クロスポイントＣＰを被検査物体Ｔの最近傍面ＮＳ上に設定する場合、遮断部材１６０が第１照明光ＩＬ１および第２照明光ＩＬ２それぞれのおよそ半分ずつを遮断することにより、得られる画像における左右端部の照度が足りなくなる。画像における中央部と左右端部との間の照度差と、画像における左右端部に写る被検査物体Ｔの湾曲の強さと、により正確な画像検査ができない場合がある。このことは、特にレーザ照射により形成された被検査物体Ｔの表面の凹凸形状による散乱光をもとに画像検査を行う場合に顕著になる。
【0050】
図１２と同様に第１照明光ＩＬ１および第２照明光ＩＬ２それぞれのおよそ半分ずつを遮断部材１６０により遮断し、第１照明光ＩＬ１および第２照明光ＩＬ２のクロスポイントＣＰを被検査物体Ｔの最近傍面ＮＳに設定した場合を図１３に例示する。図１３はより詳細な説明をするために、第２照明光ＩＬ２および遮断部材１６０を簡略化した図であり、図１２よりも中心から少しずれた箇所を検査している状態を示している。図１３には、クロスポイントＣＰと、撮影装置１１０の光軸Ｏに対する第１照明光ＩＬ１の照射角度θと、遮断部材１６０と、開口１６１と、最近傍面ＮＳ、距離Ｄ、中心点Ｃ、半径Ｒ、中心角ｒ、距離Ｓ/２が示されている。
【0051】
中心点Ｃは、被検査物体Ｔの円の中心を示す点である。半径Ｒは、被検査物体Ｔの円の半径の長さを示す。中心角ｒは、検査可能な範囲を示す角度で、被検査物体Ｔの中心角ｒの円周領域が検査可能な範囲である。距離Ｓ/２は、開口１６１の最小幅Ｓの半分の距離を示す。
【0052】
クロスポイントＣＰを被検査物体Ｔの最近傍面ＮＳに設定した場合、第１照明光ＩＬ１の照射角度θが大きくなり、第１照明光ＩＬ１が被検査物体Ｔの搬送方向ＴＰにおける被検査物体Ｔの下流側の部分に入射する角度が浅くなる。そのため、被検査物体Ｔの表面における凹凸形状を、散乱光を用いて検査する場合は、被検査物体Ｔの中心角ｒにより示される検査可能範囲が狭くなる。
【0053】
そこで、発明者は第１照明光ＩＬの照射角度θと、検査可能範囲として中心角ｒとの関係を鋭意検討した。検査可能範囲として、５００ｍｌのＰＥＴボトルに８ｐｔ（ｐｏｉｎｔ）の文字をラベル状に書き込み、どれぐらいのボトル中心角度ｒまで検査が可能かを調査して求めた。図１４は、本実施形態の照射角度θと中心角ｒとの関係を示す図である。図１５は、ＰＥＴボトルに歪が無い場合の正反射光のボトルへの写り込みの状態を示す図である。図１６は、ＰＥＴボトルに歪が有る場合との正反射光のボトルへの写り込みの状態を示す図である。図１５及び図１６において、ＰＥＴボトルＢ１は、ＰＥＴボトルを口部の上方から視た様子を示している。ＰＥＴボトルＢ２は、ＰＥＴボトルを正面から視た様子を示している。正反射光Ｓｒは、ＰＥＴボトルＢ２に写り込んだライン照明の正反射光を示している。
【0054】
まず、ＰＥＴボトルには、炭酸水系の液体を入れる厚くて硬いボトルと、ミネラルウォーター系の液体を入れる薄くて柔らかなボトルとが大きく分けて存在するが、特に薄くて柔らかなボトルでは搬送及び保管時に歪（傾き）が生じることがあると判明した。図１５に示すように、歪が無い場合には、ライン照明の正反射光Ｓｒは、ＰＥＴボトルＢ２に対し縦方向に写り込んだ。この場合には、図８及び図９で説明したような交互照射によってその正反射成分を除去することができた。一方、図１６に示すように、歪（傾き）がある場合には、照射角度θが小さい場合、すなわち照射角度θ＝θ１の場合には、ライン照明の正反射光Ｓｒの映り込みが中心線を超えてしまう現象があることが分かった。この現象により、照明の交互点灯処理を行っても、正反射光Ｓｒが画像から除去できないという不具合が生じた。この不具合を解決するためには、特に照射角度θが大きい場合、すなわち照射角度θ＝θ２の場合には、照射角度θ２は４５°以内とすることが重要であることが分かった。照射角度θ２を４５°以内とすることにより、歪による照明の映り込みを除去可能となった。
【0055】
上述の現象の解消を含め、照射角度θは４５°以下であると、中心角ｒが広がる。逆に照射角度θが４５°よりも大きい場合、急激に中心角ｒが狭まることが判明した。したがって、凹凸形状を有する被検査物体Ｔに第１照明装置１２０Ａにより第１照明光ＩＬ１を照射し、第１照明光ＩＬ１の拡散部分を遮断部材１６０により遮断する場合には、第１照明光ＩＬ１の照射角度θを４５°以下に設定することが好ましいことが分かった。図１４に示す例では、照射角度θが小さくなるほど中心角ｒが広くなることが分かった。但し、照射角度θが７°以下になると、第１照明光ＩＬ１の正反射光が被検査物体Ｔの正面に生じ、正面の検査ができなくなった。従って、照射角度θは７°よりも大きいことが好ましいことが分かった。つまり、本実施形態では、以下の式を満足することにより、正確な検査を行えることが分かった。
７°＜ θ ＜ ４５°
７°＜ θ ＜ ４５°
【0056】
また、凹凸形状での散乱光によるコントラストの関係上、および非検査表面が斜め方向からの観察によって文字などがつぶれてしまうため、被検査物体Ｔの中心角ｒが７５°以上の場合に検査が不能となった。したがって中心角ｒは７５°未満が好ましい。
【0057】
図１４に示す例では、Ｓ／２を１０ｍｍとし、開口高さを１２０ｍｍとし、開口中心点ＳＣと最近傍面ＮＳとの間の距離Ｄを１０ｍｍとし、被検査物体Ｔの半径Ｒを３６．５ｍｍとした。
【0058】
第１照明光ＩＬ１は、被検査物体Ｔでの迷光ＳＬによる乱反射を防ぐため、被検査物体Ｔの方向へ拡散する部分の略半分を遮断部材１６０により遮断した。第１照明装置１２０Ａが照射される位置と、開口１６１の位置と、により第１照明光ＩＬの照射角度θが規定されるため、照射角度θを変更すると、クロスポイントＣＰの位置も変わることになる。図１４に示す例では、第１照明装置１２０Ａとして、IDBC-LSR／Leimac製のライン型ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を使用した。第１照明装置１２０Ａの発散角は４．３°であり、第１照明装置１２０Ａの照射口から開口１６１までの距離を１２０ｍｍとして照射角度θを変更した。
【0059】
また、図１４に示す例では、撮影装置１１０として、RMSL4K100CL-V1-F／NED製のラインセンサカメラを使用した。撮影装置１１０の焦点距離は５０ｍｍであり、撮影装置１１０の最小撮影幅は３１μｍである。撮影装置１１０の撮影時のラインクロックは３０ｋＨｚとした。また撮影装置１１０は、開口中心点ＳＣから２００ｍｍの位置に設置した。被検査物体Ｔにおいて、凹凸形状が形成されている領域の高さ方向の長さは８９ｍｍとした。被検査物体Ｔを搬送機３００により３００ｍｍ／ｓの速度で搬送させて画像検査を行った。
【0060】
検査システム１００は、被検査物体Ｔの表面の凹凸形状を検査可能である。凹凸形状での散乱光によるコントラストの関係上、検査が可能かどうかは１０×１００画素の平均輝度値が２０以上になるラインを検査可能範囲と規定した。
【0061】
図１７は、遮断部材１６０とクロスポイントＣＰとの関係を示す図である。図１７は、図１３に対し、距離Ｓ／２ｔａｎθと距離Ｒｃｏｓｒがさらに図示されている。クロスポイントＣＰと開口中心点ＳＣ間の距離は照射角度θと開口１６１の最小幅Ｓを用いて、Ｓ／２ｔａｎθとなっている。照射角度θと、開口１６１と、により、クロスポイントＣＰが決まるため、照射角度θをもとに開口中心点ＳＣとクロスポイントＣＰとの間の距離が計算により求まる。また、クロスポイントＣＰから水平方向に延伸する線と、該延伸する線と直交して中心点Ｃを通る線と、の交点を交点Ｃ'とすると、交点Ｃ'と中心点Ｃとの間の距離は、Ｒｃｏｓｒである。
【0062】
図１８は、クロスポイントＣＰと開口中心点ＳＣ間の距離Ｓ／２ｔａｎθと中心角ｒとの関係を示す図である。図１８は、図１４の横軸の照射角度θを、クロスポイントＣＰと中心点ＳＣ間の距離に換算している。図１８では、クロスポイントＣＰと開口中心点ＳＣ間の距離Ｓ／２ｔａｎθが１０ｍｍ以上で検査可能となる中心角ｒが広がった。またＳ／２ｔａｎθが８５ｍｍ以上では正反射光ＲＬを除去できなかった。
【0063】
ここで、図１８の判断基準は、開口１６１の最小幅Ｓと、開口中心点ＳＣと被検査物体Ｔの最近傍面ＮＳとの間の距離Ｄとが可変であるため、普遍的な最適範囲とは言えないように見える。しかし、実際には、開口１６１の最小幅Ｓと、開口中心点ＳＣと被検査物体Ｔの最近傍面ＮＳとの間の距離Ｄとは、被検査物体Ｔの半径Ｒにより最適な範囲が概ね決まる。凹凸形状を有する被検査物体Ｔでは、凹凸形状での散乱光によるコントラストの関係上、図１４に示すように中心角ｒがおよそ７５°未満である。被検査物体Ｔの中心角ｒが７５°以上の場合には、正反射光ＲＬを取り除けないか、あるいは迷光ＳＬにより像として認識できない等の検査の困難性が加味される。すなわち、検査限界点となる中心角ｒが７４°の被検査物体Ｔの表面に、照射角度θを設定し、開口１６１の最小幅Ｓを或る幅に設定したとする。この場合、開口中心点ＳＣと被検査物体Ｔの最近傍面ＮＳとの間の理想的な距離Ｄは、以下の式（１）によって決定される。
【数1】
【0064】
開口中心点ＳＣと被検査物体Ｔの最近傍面ＮＳとの間の距離Ｄと、被検査物体Ｔの半径Ｒとの関係は、式（１）により表される関係が好ましい。被検査物体Ｔの半径Ｒと、開口中心点ＳＣと被検査物体Ｔの最近傍面ＮＳとの間の距離Ｄと、の関係の誤差は、±５０％程度まで許容される。
【0065】
開口１６１の最小幅Ｓの値は、被検査物体Ｔの半径Ｒの０．５～１．０程度とするのが好ましく、開口１６１の最小幅Ｓを狭くし過ぎると通過する光量が少なくなる。また開口中心点ＳＣと被検査物体Ｔの最近傍面ＮＳとの間の距離Ｄの値が小さくなり過ぎると、搬送機３００に干渉する場合がある。開口１６１の最小幅Ｓを広くし過ぎると、迷光ＳＬが発生し易くなったり、または検査システム１００が不必要に大きくなったりする場合がある。
【0066】
被検査物体Ｔの半径Ｒは被検査物体Ｔの大きさであるため、基本的に被検査物体Ｔの半径Ｒの許容範囲は無い。しかし、被検査物体Ｔの半径Ｒが大き過ぎると、検査システム１００が大きくなって生産現場で扱い難くなる。被検査物体Ｔの半径Ｒが小さ過ぎると、搬送機３００のサイズ、および、被検査物体Ｔの搬送ホルダとの関係上、開口中心点ＳＣと被検査物体Ｔの最近傍面ＮＳとの間の距離Ｄが被検査物体Ｔの半径Ｒに対して大きくなり過ぎる。すなわち開口中心点ＳＣと被検査物体Ｔの最近傍面ＮＳとの間の距離Ｄが式（１）において好ましい値にならない。したがって、被検査物体Ｔの半径Ｒは２０ｍｍから１００ｍｍ程度が望ましい。
【0067】
開口中心点ＳＣと被検査物体Ｔの最近傍面ＮＳとの間の距離Ｄの値が小さ過ぎると、被検査物体Ｔの搬送ホルダに干渉する場合がある。開口中心点ＳＣと被検査物体Ｔの最近傍面ＮＳとの間の距離Ｄの値が大き過ぎると、検査システム１００の無駄な肥大化、あるいは光の回り込み等による検査不良が生じる場合がある。
【0068】
以上のように、変数となる、開口中心点ＳＣと被検査物体Ｔの最近傍面ＮＳとの間の距離Ｄは、被検査物体の半径Ｒにより概ね決定される。クロスポイントＣＰの位置を表すために図１８の横軸のように〔mm〕という単位ではなく、図１９に示すように開口中心点ＳＣと被検査物体Ｔの最近傍面ＮＳとの間の距離Ｄをもとにした換算値で表すことが好ましい。
【0069】
図１９は、本実施形態の開口中心点ＳＣと被検査物体Ｔの最近傍面ＮＳとの間の距離Ｄと、検査可能範囲ｒとの関係を示す図である。例えば図１９の横軸の値が２の場合、開口中心点ＳＣとクロスポイントＣＰとの間の距離Ｓ／２ｔａｎθは２Ｄという換算値で
表されていることを示す。これにより、被検査物体Ｔの大きさとしての半径Ｒと、開口１６１の最小幅Ｓと、により求まる、開口中心点ＳＣと被検査物体Ｔの最近傍面ＮＳとの間の距離Ｄの変数としてＳ／２ｔａｎθを使用できる。
表されていることを示す。これにより、被検査物体Ｔの大きさとしての半径Ｒと、開口１６１の最小幅Ｓと、により求まる、開口中心点ＳＣと被検査物体Ｔの最近傍面ＮＳとの間の距離Ｄの変数としてＳ／２ｔａｎθを使用できる。
【0070】
図１９に示すように、開口中心点ＳＣとクロスポイントＣＰとの間の距離Ｓ／２ｔａｎθは、開口中心点と被検査物体Ｔの最近傍面ＮＳとの間の距離Ｄよりも大きい位置において中心角ｒを拡大できることが判明した。さらに好ましくは、以下の式（２）を満たす範囲でクロスポイントＣＰの位置を決定すれば良いことが判明した。
１．０×Ｄ ＜ Ｓ／｛２．０×ｔａｎ（θ）｝ ＜ ９．０×Ｄ・・・（２）
本実施形態では、上記の式（２）を満たすことにより、被検査物体Ｔが凹凸形状を有するものでかつ曲面がある場合にも、正確な検査が可能な検査システム１００および検査方法を提供することができる。
１．０×Ｄ ＜ Ｓ／｛２．０×ｔａｎ（θ）｝ ＜ ９．０×Ｄ・・・（２）
本実施形態では、上記の式（２）を満たすことにより、被検査物体Ｔが凹凸形状を有するものでかつ曲面がある場合にも、正確な検査が可能な検査システム１００および検査方法を提供することができる。
【0071】
ここで、図２０は、遮断部材１６０の別の一例を示す図である。図２０は、本実施形態の開口中心点と被検査物体の最近傍面との間の距離と検査可能範囲との関係の別の例を示す図である。スリットをライン状照明と別に設定するのではなく、図２０に示すようにライン状照明上に設置して余分な照明を遮断する方法である。これについても本発明が有用であるかを調査した。ここでの実験ではＤを７０ｍｍ、Ｓを１５０ｍｍ、θを４４°、Ｒ－Ｒｃｏｓｒを７．３、Ｓ／２を７７．３ｍｍとした。この設定において図２０と同様にＤ換算したＳ／２ｔａｎθと検査可能範囲との関係を求めたところ、図２１のように図１９とほぼ同等な結果を得ることができた。このように遮断部材１６０の形態を変更しても、本発明はほぼ同等の効果を発現することが分かった。
【0072】
本実施形態では、図１２に示したように、第１照明装置１２０Ａおよび第２照明装置１２０Ｂにおける片側の光をそれぞれの遮断部材１６０で遮断する。片側の光は、第１照明光ＩＬ１における片側半分の領域の光、および第２照明光ＩＬ２における片側半分の領域の光を意味する。図２２は、遮断部材１６０の一例を示す平面図である。図２２に示すように、遮断部材１６０は、略矩形の外形形状と、平面視における内側に開口１６１と、を有する板状部材である。最小幅Ｓは、開口１６１の最小幅に対応する。遮断部材１６０の最小幅Ｓを変化させることにより、第１照明装置１２０Ａおよび第２照明装置１２０Ｂそれぞれからの光における、片側の光の遮断光量を変化させることができる。
【0073】
図２３は、変形例に係る遮断部材１６０の開口１６１ａを示す図である。開口１６１ａは、第１照明光ＩＬ１の一部を通過させる第１開口１６１Ａと、第２照明光ＩＬ２の一部を通過させる第２開口１６１Ｂと、撮影装置１１０に到達する光の一部を遮断する第３開口１６１Ｃと、を含む。第１開口１６１Ａおよび第２開口１６１Ｂは、第３開口１６１Ｃの両側に配置される。
【0074】
最小幅Ｓａ１は、第１開口１６１Ａの最小幅である。最小幅Ｓａ２は、第２開口１６１Ｂの最小幅である。最小幅Ｓａ３は、第３開口１６１Ｃの最小幅である。撮影装置１１０は、例えば３５μｍほどの細い短冊状の画像を撮影するため、最小幅Ｓａ３は１ｍｍ程度であればよい。ここで矩形として例示された遮断部材１６０および１６０aの外形形状は特に限定されない。
【0075】
図２４は、図２３における第１開口１６１Ａ、第２開口１６１Ｂおよび第３開口１６１Ｃの一部を拡大表示する図である。図２５は、内側遮断領域幅ＳａＣの変化に伴う遮断効果の変化の一例を示す図である。内側遮断領域幅ＳａＣは、遮断部材１６０の中心線１６２と、第１開口１６１Ａにおける中心線１６２側の端部と、の間の距離を意味している。図２５のデータを取得するための実験条件は、図１８における実験条件とほぼ同じとし、開口中心点ＳＣとクロスポイントＣＰとの間の距離を４０ｍｍとした。
【0076】
図２５のデータを取得するための実験では、第１照明装置１２０Ａの片側点灯のみを行い、交互点灯を行わないようにして、正反射光が発生する条件で実験を行った。また、搬送速度２００ｍｍ／ｓ、撮影装置１１０のラインクロック６．３ｋＨｚの条件下で実験を行った。
【0077】
図２５において、縦軸は、画像の明るさの指標であるdigit値Ｄｉを表している。横軸は、内側遮断領域幅ＳａＣを表している。実線グラフＤｉ１は、被検査物体Ｔの撮影画像における被検査物体Ｔの凹凸形状領域に対応する画像領域の５０×５０画素の輝度値を平均化したｄｉｇｉｔ値Ｄｉである。被検査物体Ｔの凹凸形状領域は、レーザ照射により凹凸形状が形成された領域である。破線グラフＤｉ２は、被検査物体Ｔの撮影画像における迷光から生じる反射光に対応する画像領域の２５０×１０画素の輝度値を平均化したｄｉｇｉｔ値である。ｄｉｇｉｔ値を取得する領域が異なるのは、被検査物体Ｔの凹凸形状領域に対応する正方形に近い画像領域と、迷光から生じる反射光に対応する、物体の高さ方向に細長い画像領域と、の間で形状が異なるためである。但し、各画像領域を構成する画素数は等しい。
【0078】
図２５に示すように、内側遮断領域幅ＳａＣを広げ第１開口１６１Ａ幅の内側を狭くしても、迷光を低減する効果はほとんど得られず、正反射光を低減する効果も得られず、かえって撮影画像における凹凸形状領域に対応する領域が暗くなった。また、正反射光も内側遮断領域幅ＳａＣを広げていくと、ある程度狭まったものの、内側遮断領域幅ＳａＣを広げた場合での遮断では完全に消し去る前に、凹凸形状領域の明るさの極端な低下が生じて検査ができなくなった。
【0079】
図２５に示した結果から、図２３に示したような第１開口１６１Ａ、第２開口１６１Ｂおよび第３開口１６１Ｃを有する遮断部材１６０を用いた場合にも、本実施形態の効果は、遮断部材１６０における第１開口１６１Ａおよび第２開口１６１Ｂの外側を遮断する領域で得られることが分かった。つまり、遮断部材１６０が第１開口１６１Ａ、第２開口１６１Ｂおよび第３開口１６１Ｃを有する場合において、図２２の開口１６１の最小幅Ｓは、図２３に示したそれら第１開口１６１Ａ、第２開口１６１Ｂおよび第３開口１６１Ｃという３つの開口の左端部から右端部までの幅であるSaと同義であることが分かった。換言すると、図２２の最小幅Sと、図２３における第３開口からそれぞれ離れた側の端部、すなわち第１開口１６１Ａの左端から第２開口１６１Ｂの右端までの端部間の幅Saとを同じ扱いで本発明に適用することで、遮断部材の形状が異なっても遮断部材１６０による遮断効果が得られることが分かった。
【0080】
なお、遮断部材１６０は、撮影装置１１０が第１照明光ＩＬ１および第２照明光ＩＬ２のそれぞれを多く取り込むため、迷光が生じない範囲で第１照明光ＩＬ１および第２照明光ＩＬ２のそれぞれの半分よりも少なく遮断可能である。
【0081】
また被検査物体Ｔは、円筒体ではなく、六面体または八面体等の多面体の被検査物体Ｔであっても、本発明の範囲で検査を行うことにより、画像検査を適切に実行可能な画像を生成することができ、かつ迷光による検査不良を低減することが可能である。
【0082】
また第１照明装置１２０Ａおよび第２照明装置１２０Ｂはライン型照明装置に限定されるものではない。同様に、撮影装置１１０はラインセンサカメラに限定されるものではない。
【0083】
また遮断部材１６０は第１照明光ＩＬ１および第２照明光ＩＬ２の拡散部分を遮断する例を示したが、遮断部材１６０は、照明用光源の種類に応じて正反射光ＲＬまたは迷光ＳＬが撮影装置１１０で受光されないように第１照明光ＩＬ１および第２照明光ＩＬ２のそれぞれの一部ずつを遮断すればよい。
【0084】
以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形および置換を加えることができる。
【0085】
また、上述した実施形態の説明で用いた序数、数量等の数字は、全て本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。また、構成要素間の接続関係は、本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明の機能を実現する接続関係はこれに限定されない。
【0086】
本発明の態様は、例えば以下の通りである。
＜１＞ 曲面がある被検査物体の、撮影装置による画像を用いて検査を行う検査システムであって、前記被検査物体に向けて第１照明光を照射する第１照明装置と、前記被検査物体に向けて第２照明光を照射する第２照明装置と、前記第１照明装置および前記第２照明装置と、前記被検査物体と、の間に配置され、前記第１照明光および前記第２照明光のそれぞれの少なくとも一部を通過させる開口を有する遮断部材と、を有し、前記開口と前記被検査物体との最短距離をＤとし、前記開口の最小幅をＳとし、前記撮影装置の撮影方向と、前記第１照明光の照射方向と、のなす照射角度をθとした場合に、以下の条件を満たす、
１．０×Ｄ ＜ Ｓ／｛２．０×ｔａｎ（θ）｝ ＜ ９．０×Ｄ
ことを特徴とする検査システムである。
＜２＞ 前記開口は、前記第１照明光の一部を通過させる第１開口と、前記第２照明光の一部を通過させる第２開口と、前記撮影装置に到達する光の一部を遮断する第３開口と、を含み、前記開口が、前記第１開口と前記第２開口の、前記第３開口から離れた側のそれぞれの端部間の幅であることを特徴とする前記＜１＞に記載の検査システムである。
＜３＞ ７°＜ θ ＜ ４５°の条件を満たす、ことを特徴とする前記＜１＞または前記＜２＞に記載の検査システムである。
＜４＞ 前記被検査物体は、搬送方向に搬送され、前記撮影装置の撮影方向は、前記搬送方向に直交する、ことを特徴とする前記＜１＞から前記＜３＞のいずれか１つに記載の検査システムである。
＜５＞ 前記第１照明装置は、前記搬送方向における前記被検査物体の上流側から前記第１照明光を照射し、前記第２照明装置は、前記搬送方向における前記被検査物体の下流側から前記第２照明光を照射し、前記第１照明装置および前記第２照明装置それぞれの点灯および消灯を制御する制御装置と、を有することを特徴とする前記＜４＞に記載の検査システムである。
＜６＞ 前記制御装置は、前記撮影装置が前記搬送方向における前記被検査物体の下流側の部分を撮影する場合に、前記第１照明装置が点灯し、前記第２照明装置が消灯するように制御するとともに、前記撮影装置が前記搬送方向における前記被検査物体の上流側の部分を撮影する場合に、前記第２照明装置が点灯し、前記第１照明装置が消灯するように制御する、ことを特徴とする前記＜５＞に記載の検査システムである。
＜７＞ 前記第１照明光および前記第２照明光のそれぞれは、ライン状の光であり、前記撮影装置は、複数の画素が並ぶラインセンサを含む、ことを特徴とする前記＜１＞から前記＜６＞のいずれか１つに記載の検査システムである。
＜８＞ 曲面がある被検査物体の、撮影装置による画像を用いて検査を行う検査システムによる検査方法であって、前記検査システムが、第１照明装置により、前記被検査物体に向けて第１照明光を照射し、第２照明装置により、前記被検査物体に向けて第２照明光を照射し、前記第１照明装置および前記第２照明装置と、前記被検査物体と、の間に配置され、開口を有する遮断部材により、前記第１照明光および前記第２照明光のそれぞれの一部を通過させ、前記開口と前記被検査物体との最短距離をＤとし、前記開口の最小幅をＳとし、前記撮影装置の撮影方向と、前記第１照明光の照射方向と、のなす照射角度をθとした場合に、以下の条件を満たす、
１．０×Ｄ ＜ Ｓ／｛２．０×ｔａｎ（θ）｝ ＜ ９．０×Ｄ
ことを特徴とする検査方法である。
＜１＞ 曲面がある被検査物体の、撮影装置による画像を用いて検査を行う検査システムであって、前記被検査物体に向けて第１照明光を照射する第１照明装置と、前記被検査物体に向けて第２照明光を照射する第２照明装置と、前記第１照明装置および前記第２照明装置と、前記被検査物体と、の間に配置され、前記第１照明光および前記第２照明光のそれぞれの少なくとも一部を通過させる開口を有する遮断部材と、を有し、前記開口と前記被検査物体との最短距離をＤとし、前記開口の最小幅をＳとし、前記撮影装置の撮影方向と、前記第１照明光の照射方向と、のなす照射角度をθとした場合に、以下の条件を満たす、
１．０×Ｄ ＜ Ｓ／｛２．０×ｔａｎ（θ）｝ ＜ ９．０×Ｄ
ことを特徴とする検査システムである。
＜２＞ 前記開口は、前記第１照明光の一部を通過させる第１開口と、前記第２照明光の一部を通過させる第２開口と、前記撮影装置に到達する光の一部を遮断する第３開口と、を含み、前記開口が、前記第１開口と前記第２開口の、前記第３開口から離れた側のそれぞれの端部間の幅であることを特徴とする前記＜１＞に記載の検査システムである。
＜３＞ ７°＜ θ ＜ ４５°の条件を満たす、ことを特徴とする前記＜１＞または前記＜２＞に記載の検査システムである。
＜４＞ 前記被検査物体は、搬送方向に搬送され、前記撮影装置の撮影方向は、前記搬送方向に直交する、ことを特徴とする前記＜１＞から前記＜３＞のいずれか１つに記載の検査システムである。
＜５＞ 前記第１照明装置は、前記搬送方向における前記被検査物体の上流側から前記第１照明光を照射し、前記第２照明装置は、前記搬送方向における前記被検査物体の下流側から前記第２照明光を照射し、前記第１照明装置および前記第２照明装置それぞれの点灯および消灯を制御する制御装置と、を有することを特徴とする前記＜４＞に記載の検査システムである。
＜６＞ 前記制御装置は、前記撮影装置が前記搬送方向における前記被検査物体の下流側の部分を撮影する場合に、前記第１照明装置が点灯し、前記第２照明装置が消灯するように制御するとともに、前記撮影装置が前記搬送方向における前記被検査物体の上流側の部分を撮影する場合に、前記第２照明装置が点灯し、前記第１照明装置が消灯するように制御する、ことを特徴とする前記＜５＞に記載の検査システムである。
＜７＞ 前記第１照明光および前記第２照明光のそれぞれは、ライン状の光であり、前記撮影装置は、複数の画素が並ぶラインセンサを含む、ことを特徴とする前記＜１＞から前記＜６＞のいずれか１つに記載の検査システムである。
＜８＞ 曲面がある被検査物体の、撮影装置による画像を用いて検査を行う検査システムによる検査方法であって、前記検査システムが、第１照明装置により、前記被検査物体に向けて第１照明光を照射し、第２照明装置により、前記被検査物体に向けて第２照明光を照射し、前記第１照明装置および前記第２照明装置と、前記被検査物体と、の間に配置され、開口を有する遮断部材により、前記第１照明光および前記第２照明光のそれぞれの一部を通過させ、前記開口と前記被検査物体との最短距離をＤとし、前記開口の最小幅をＳとし、前記撮影装置の撮影方向と、前記第１照明光の照射方向と、のなす照射角度をθとした場合に、以下の条件を満たす、
１．０×Ｄ ＜ Ｓ／｛２．０×ｔａｎ（θ）｝ ＜ ９．０×Ｄ
ことを特徴とする検査方法である。
【符号の説明】
【0087】
１００ 検査システム
１１０ 撮影装置
１２０Ａ 第１照明装置
１２０Ｂ 第２照明装置
１３０ 照明用電源
１４０ トリガ制御ユニット
１５０ センサ
１６０ 遮断部材
１６１ 開口
１７０ 検査装置
３００ 搬送機
ＴＰ 搬送方向
Ｔ 被検査物体
ＩＬ１ 第１照明光
ＩＬ２ 第２照明光
ＲＬ 正反射光
ＳＬ 迷光
Ｏ 光軸
θ 照射角度
ＣＰ クロスポイント
ＮＳ 最近傍面
ＳＣ 開口中心点
Ｓ 最小幅
Ｄ 距離
ｒ 中心角
１１０ 撮影装置
１２０Ａ 第１照明装置
１２０Ｂ 第２照明装置
１３０ 照明用電源
１４０ トリガ制御ユニット
１５０ センサ
１６０ 遮断部材
１６１ 開口
１７０ 検査装置
３００ 搬送機
ＴＰ 搬送方向
Ｔ 被検査物体
ＩＬ１ 第１照明光
ＩＬ２ 第２照明光
ＲＬ 正反射光
ＳＬ 迷光
Ｏ 光軸
θ 照射角度
ＣＰ クロスポイント
ＮＳ 最近傍面
ＳＣ 開口中心点
Ｓ 最小幅
Ｄ 距離
ｒ 中心角
【先行技術文献】
【特許文献】
【0088】
【特許文献1】特開２０１４－１３４５３７号公報
【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15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】