JPH0610657B2 - 表面検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、表面検査装置、特にビンのキャップ、ビール
カン等のエンド（底面及び上面）等の物体の表面のキ
ズ、汚れ、打痕等の欠陥の有無を検査する表面検査装置
に関する。

〔従来の技術〕

ビンのキャップやビールカン等のエンド等は、通常プラ
スチック又は金属製で、且つその平面（上面又は底面）
は円形である。更に、かかるキャップやエンドには、容
器内の液体等による圧力変動に充分耐え得るように、換
言すればその強度を増すため、同心円状（リング状）又
は螺線状の凹凸が、複数個形成されているのが普通であ
る。

第５図Ａは、被検査物の一例である例えば金属製のビン
のキャップ(1)の上面図であり、同図Ｂは同図ＡのＢ−
Ｂ線に沿った断面図である。同図に於て、（ａ），
（ｂ）及び（ｃ）は、上述した如き同心円状の凹凸で、
（ａ）はキャップ(1)の上の表面より上方に突出したリ
ング状の突部であり、(b)及び（ｃ）は、キャップ(1)の
上面のリング状の突部（ａ）の内側部分に設けられたリ
ング状の段部の境界を夫々示す。

第６図、第５図に示した如き被検査物であるビンのキャ
ップ(1)の表面のきず等の欠陥の有無を検査する従来の
表面検査装置の一例の略線図である。同図に於て、(2)
はキャップ(1)の表面を照明するランプの如き光源であ
る。この場合、キャップ(1)の表面には凹凸があるで
の、それ等の垂直な面をも照射するため、光源(2)は、
キャップ(1)の斜め上方に配置される。(3)は、キャップ
(1)の表面で反射された光源(2)よりの光を受け、ビデオ
信号を発生するビデオカメラの如き光電変換センサで、
キャップ(1)の中心（Ｏ）を通り、その表面に垂直なキ
ャップ(1)の中心軸（Ｘ）にその光学系の光軸が一致す
る如く、キャップ(1)の上方に配置される。(4)はコンピ
ュータ等で構成される電子処理装置で、ビデオカメラ
(3)よりのビデオ信号を分析処理して、キャップ(1)の表
面の良否を判定する。尚、第７図は、第６図の光源(2)
及びキャップ(1)の関係を示す平面図である。

扨て、キャップ(1)の斜め上方に配置された光源(2)より
の光は、キャップ(1)の上の表面で乱反射され、この乱
反射光の一部が光電変換センサ又はビデオカメラ(3)に
入射して、これによりキャップ(1)の表面の光像に対応
するビデオ信号が作られ、このビデオ信号が電子処理装
置(4)で処理されて、キャップ(1)の表面の、他に比して
異常に暗い或は異常に明るい点等となるキズや、汚れ等
の欠陥が検出され、キャップ(1)の表面の良否が判定さ
れるものである。

この場合、第７図に示す如く、光源(2)よりの光のうち
の、中央部の光、即ちその光軸（Ａ）に略々沿って進む
光に対して、キャップ(1)の表面のリング状の突部
（ａ）及び境界（ｂ）及び（ｃ）のうち、キャップ(1)
の中心（Ｏ）に関して、光源(2)側の太線で示す部分
（ａ′），（ｂ′），（ｃ′）及びリング状の突部
（ａ）の部分（ａ′）の中央（Ｏ）に対して反対側の部
分（ａ″）は、第５図Ｂ及び第６図より明らかな如く、
壁状に立ち上っている部分で、これ等の部分（ａ′），
（ｂ′），（ｃ′）及び（ａ″）で光の乱反射が、他の
部に於ける乱反射より著しく多く、且つこれ等部分の乱
反射光は、ビデオカメラ(3)に直接入射する。一方、同
一のリング状の突部（ａ）及び境界（ｂ），（ｃ）の部
分（ａ′），（ｂ′），（ｃ′）及び（ａ″）以外の壁
状に立ち上がっている部分で乱反射された光の大部分
は、第７図に於て矢印（ｄ）で示す方向に進み、ビデオ
カメラ(3)に直接入射することはない。勿論、キャップ
(1)の平面部で通常の如く乱反射される光は、ビデオカ
メラ(3)へ入射し、キャップ(1)のビデオ信号として出力
され、電子処理装置(4)へ入力され、この装置(4)に於
て、上述の如く処理され、キャップ(1)の欠陥の有無、
即ちキャップ(1)の良否が判定される。尚、円弧状の部
分（ａ′），（ａ″），（ｂ′）及び（ｃ′）の角範囲
は、光軸（Ａ）を中心にして、９０°よりは小さい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した如く、従来の装置では、キャップ(1)の表面の
部分（ａ′），（ｂ′），（ｃ′）及び（ａ″）で光の
乱反射が、他の部分に比して著しく、これ等の乱反射光
がビデオカメラ(3)へ直接入射するので、ビデオカメラ
(3)に於て、上記部分（ａ′），（ｂ′），（ｃ′）及
び（ａ″）の部分が他の部分より際立って明るくなり、
これ等部分（ａ′），（ｂ′），（ｃ′）及び（ａ″）
の欠陥の有無の検査が不可能であるばかりでなく、他の
部分の検査に悪影響を与える。これを解決しょうとすれ
ば、キャップ(1)の表面の著しい乱反射を起す部分を除
外した他の部分の検査をするか、或は光源(2)よりの光
のキャップ(1)の表面を照射する角度を種々変えなが
ら、同一キャップ(1)の表面を部分に分けて、何度も検
査を繰り返さなければならず、手間もかかり、時間的に
大きな損失があった。

従って、本発明は、上記問題点を一掃した新規な物体の
表面検査装置を提供せんとするにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、光電変換センサで光源により照射され
ている凹凸面を有する被検査物の表面を撮像し、そのビ
デオ信号を電子処理装置により処理して被検査物の表面
を検査する装置において、光源の前方に光源からの光が
被検査物の表面中心部を中心とする下方略三角形状範囲
及びこれと対称な上方略三角形状範囲では被検査物の表
面を照射しない不透明部とし、そのほかの範囲では光が
透過し被検査物の表面を照射する透明部とした光学マス
クを配し、光源をそれらの光軸が互いに直交する如く２
個配置し、両光源により被検査物の表面を斜め上方向か
ら照射し、そこに於ける光の乱反射が略一様になるよう
にした。

〔作用〕

本発明では、被検査物(1)の凹凸のある表面を、夫々特
別な光学マスク(6A),(6B)を有する光源(2A),(2B)の２個
の組合せで、上記表面をその表面に於ける光の乱反射が
略々一様となるように照射し、この乱反射光をビデオカ
メラ(3)で受け、それよりのビデオ信号を電子処理装置
(4)で処理して、上記被検査物(1)の表面の欠陥の有無を
検査する。

〔実施例〕

以下、第１及び第２図を参照して、本発明の一実施例を
説明する。尚、本発明に於いては、光電変換センサ（ビ
デオカメラ）(3)及び電子処理装置(4)は、第６図に示し
た従来例と全く同一のものを用い、ビデオカメラ(3)の
被検査物の一例であるキャップ(1)に対する配置も、第
６図に示す例と略々同一なので、それ等は、簡単のた
め、第１図には示してない。即ち、第１図は本発明の主
要部のみを示している。

第１図に於て、(2A),(2B)は、夫々キャップ(1)の表面
に、光を斜め上方より照射する光源で、この例では、そ
れ等の光軸(5A),(5B)が、キャップ(1)の中心（Ｏ）に於
て交わるように、その斜め上方に配置されている。又、
(6A),(6B)は、夫々光源(2A),(2B)の光投射面の前方に配
置された光学マスクである。

今、光学マスク(6A)が無いとすると、光源(2A)よりの光
は、第６及び第７図に就いて説明した如く、キャップ
(1)の表面のリング状の突部（ａ）の、角範囲が90゜より
は小さい円弧状の部分（ａ′），（ａ″）、境界(b),
(c)の部分（ｂ′），（ｃ′）で、他の部分に較べて著
しく乱反射され、直接ビデオカメラ(3)へ入射して、前
述の如く検査不能の原因となる。従って、本発明では、
光源(2A)の光投射面の前方に、光学マスク(6A)を設け、
光源(2A)よりの光が、少くとも部分（ａ′），
（ａ″），（ｂ′）及び（ｃ′）に入射しないようにな
す。勿論、光源(2A)よりの光は、部分（ａ′），
（ａ″），（ｂ′）及び（ｃ′）以外のキャップ(1)の
表面等には入射する。

次に、本発明による光学マスク(6A)（又は(6B)）の一例
を、その正面図である第２図を参照して説明する。

第２図に示す光学マスク(6A)は、例えば略々正方形状の
ガラス等の透明板を、２個の対角線で４個の三角形状の
部分(6A1),(6A2),(6A3),(6A4)に分け、対向する２個の
三角形状部分、この例では(6A2),(6A4)の部分を、例え
ば黒色塗料等を用いて不透明（第２図に於て黒色で示
す）となし、(6A1),(6A3)は透明部としたものである。

上述した如き光学マスク(6A)を、第１図に示す如く、光
学(2A)の光投射面の前方に、不透明部(6A2),(6A4)が上
下方向に並び且つ光源(2A)の光投射面と平行となる如く
配置する。この場合、光学マスク(6A)の中心(0A)が、略
々光源(2A)の光軸(5A)に一致するようになす。従って、
光源(2A)よりの光は、光学マスク(6A)により部分的に遮
断され、キャップ(1)の表面の部分（ａ′），
（ａ″），（ｂ′），（ｃ′）には少くとも到達せず、
それ等部分以外のキャップ(1)の表面に到達し、そこで
通常の如く乱反射され、キャップ(1)の上方に配置され
たビデオカメラ(3)へ入射し、それよりのビデオ信号が
電子処理装置(4)により処理され、キャップ(1)の表面の
検査が行われる。これは、上述の如く、従来の装置と全
く同様である。

上述の如く、光学マスク(6A)を用いると、光源(2A)より
の光は、キャップ(1)の表面の部分（ａ′），
（ａ″），（ｂ′）及び（ｃ′）には到達しないので、
これ等部分の検査はできない。従って、本発明では、第
１図に示す如く、光源(2A)及び光学マスク(6A)の組合せ
の他に、同様の光源(2B)及び光学マスク(6B)の組合せ
を、前者より所定の角間隔、即ち円弧状の部分
（ａ′），（ａ″）…の各範囲(ARC)の少くとも１／２
以上、（180°−1/2ARC）以下離れた位置に、前者と同
様のキャップ(1)の表面を照射する如く配置する。従っ
て、光源(2B)及び光学マスク(6B)の組合せにより、光源
(2A)及び光学マスク(6A)の組合せによっては光が到達し
たなかったキャップ(1)の表面の部分（ａ′），
（ａ″），（ｂ′）及び（ｃ′）等が照射される。尚、
光学マスク(6B)の存在により、光源(2A)に対する部分
（ａ′），（ａ″），（ｂ′）及び（ｃ′）に相当する
キャップ(1)の表面の部分には、光源(2B)よりの光は到
達しないが、（これ等部分は光源(2A)及び光学マスク(6
A)の組合せにより、既に照射されている）、その他の部
分には、光源(2A)よりの光に重畳して到達する。

上述の如く、本発明によれば、キャップ(1)の上面の突
部の部分（ａ′），（ａ″），（ｂ′），（ｃ′）の如
く、１個の光源のみよりの入射光を、他の部分に比して
著しく乱反射させ、キャップ(1)の表面検査を不可能と
する部分（ａ′），（ａ″），（ｂ′），（ｃ′）に
は、光学マスクを用いてこの光源よりの光を照射しない
ようになすも、光学マスクを有する他の光源を用いて照
射するようになしたので、リング又は円弧状の凹凸部を
有するキャップ(1)の表面の検査を、一回の検査で容易
且つ確実に行い得る。

又、光学マスク(6A),(6B)は、第２図に示すパターンに
限定する必要はなく、要は、不要に著しい乱反射を起こ
す被検査物の表面の部分に光を照射しない、例えば第３
図に示す如く、中心(0A)に関し、上下対称の鼓状の不透
明部分(6a1),(6a2)を有するものでもよい（他の部分(6a
3),(6a4)は透明）。第４図は、本発明の他の例の第１図
と同様の主要部の上面図である。

この例では、光源(2A),(2B)として、夫々実質的に平行
光を発射する光源を使用し、両者の光軸(5A),(5B)が、
キャップ(1)の中心（Ｏ）に於て、実質的に直交するよ
うに配置する。尚、光学マスク(6A),(6B)は、例えば第
２図に示すものを、第１の例と同様に配置する。

第４図の例によれば、光源(2A)及び光学マスク(6A)の組
合せにより、キャップ(1)の円形の表面のうち、その中
心（Ｏ）及び光源(2A)の光軸(5A)に関して対称な略々90
°の角範囲の扇形部分(1A)，（1A′）が照射されるも、
キャップ(1)の表面のうち、その中央（Ｏ）及び他方の
光源(2B)の光軸(5B)に関して対称な残りの略々90°の角
範囲の扇形部分(1B)，（1B′）は照射されない。この場
合、前述した著しい乱反射を起すキャップ(1)の表面の
壁状に立ち上がる円弧状の部分（ａ′），（ｂ′），
（ｃ′）及び（ａ″）は、光源(2A)によって照射されな
い扇形部分(1B)及び（1B′）内に夫々存在するので、キ
ャップ(1)の表面の検査不能を引き起こすことはない。
同様に、光源(2B)及び光学マスク(6B)の組合せにより、
光源(2A)及び光学マスク(6A)の組合せでは照明されなか
った扇形部分(1B)，（1B′）が照明されるも、残りの扇
形部分(1A)，（1A′）は照明されない。勿論、光源(2B)
及び光学マスク(6B)の組合せにとって著しい乱反射を起
す部分（ａ′），（ｂ′），（ｃ′）及び（ａ″）は、
この組合せによって照明されない部分（1A′），(1A)内
に夫々在るので、キャップ(1)の表面の検査不能を引き
起すことはない。

上述した如く、第４図の例によれはば、キャップ(1)の
全表面は、光源(2A)及び光学マスク(6A)の組合せと、光
源(2B)及び光学マスク(6B)の組合せとによって、別々
に、換言すれば略々重複することなく一様に照射される
ので、キャップ(1)の表面に於ける入射光の通常の乱反
射は、略々一様で、キャップ(1)の表面の検査がより正
確に行い得る。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、特殊な光学マスクを用い
た光源により、凹凸を有する被検査物の表面に於ける乱
反射が一様になるようこの表面を照射したので、この様
な被検査物の全面を１回の検査で、容易且つ確実に検査
し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例の主要部の略線図、第２図及び第
３図は各々第１図に示す光学マスクの一例の正面図、第
４図は本発明の他の例の主要部の略線図、第５図Ａ及び
Ｂは被検査物の上面及び断面図、第６図は従来の表面検
査装置の略線図、第７図はその動作説明用の略線図であ
る。 図に於て、(1)は被検査物、(2A),(2B)は光源、(3)は光
電変換センサ、(4)は電子処理装置、(6A),(6B)は光学マ
スクを夫々示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光電変換センサで光源により照射されてい
   る凹凸面を有する被検査物の表面を撮像し、そのビデオ
   信号を電子処理装置により処理して被検査物の表面を検
   査する装置において、 上記光源の前方に光源からの光が被検査物の表面中心部
   を中心とする下方略三角形状範囲及びこれと対称な上方
   略三角形状範囲では上記被検査物の表面を照射しない不
   透明部とし、その他の範囲では光が透過し上記被検査物
   の表面を照射する透明部とした光学マスクを配し、 上記光源をそれらの光軸が互いに直交する如く２個配置
   し、上記両光源により上記被検査物の表面を斜め上方向
   から照射し、そこに於ける光の乱反射が略一様になるよ
   うにしたことを特徴とする表面検査装置。
2. 【請求項２】上記２個の光源は各々略平行光を発射する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の表面検査
   装置。