特開 2022-128536 ワーク検査装置およびワーク検査方法

(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】P2022128536

(43)【公開日】2022-09-02

(54)【発明の名称】ワーク検査装置およびワーク検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/89 20060101AFI20220826BHJP

【ＦＩ】

G01N21/89 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021026865

(22)【出願日】2021-02-23

(71)【出願人】

【識別番号】000110321

【氏名又は名称】トヨタ車体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】特許業務法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 毅

(72)【発明者】

【氏名】有地 彰彦

【テーマコード（参考）】

2G051

【Ｆターム（参考）】

2G051AB02

2G051AB12

2G051BB07

2G051CA04

2G051CB01

2G051DA06

2G051EA08

2G051EA16

2G051EB01

(57)【要約】

【課題】ワークの検査を安価な設備を使用して高速且つ高精度で行うのに有効なワーク検査技術を提供する。
【解決手段】ワーク検査装置１０は、被検査面２を撮影する撮影部２０と、明部Ｐａと暗部Ｐｂが第１方向Ｘに交互に配列されてなる明暗縞状パターンＰの照明光Ｌを被検査面２に明暗縞状パターンＰを維持した状態で投光する照明部３０と、欠陥検出部４５と、を備え、撮影部２０は、明暗の１周期の間に撮像対象範囲２２を第１方向Ｘについて一部ラップさせながら被検査面２に対して第１方向Ｘに連続的に相対移動することによって共通の重なり領域Ａを含む複数の画像Ｉを撮影し、欠陥検出部４５は、複数の画像Ｉを重なり領域Ａの画素毎の輝度の最大値と最小値の差分である輝度差について比較することにより被検査面２の各部位のうち輝度差が相対的に小さい画素に相当する部位を欠陥３として検出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを検査するワーク検査装置であって、
上記ワークの被検査面に対して第１方向に相対移動しながら上記被検査面を撮影する撮影部と、
明部と暗部が上記第１方向に交互に配列されてなる明暗縞状パターンの照明光を上記被検査面に上記明暗縞状パターンを維持した状態で投光する照明部と、
上記撮影部による上記被検査面の撮影で得られた画像に基づいて上記被検査面の欠陥を検出する欠陥検出部と、
を備え、
上記撮影部は、上記照明部による上記照明光の投光時に上記明暗縞状パターンの任意の明部が次の明部に置き換わるまでの期間を明暗の１周期としたとき、上記明暗の１周期の間に上記被検査面における撮像対象範囲を上記第１方向について一部ラップさせながら上記被検査面に対して上記第１方向に連続的に相対移動することによって共通の重なり領域を含む複数の画像を撮影し、
上記欠陥検出部は、上記複数の画像を上記重なり領域の画素毎の輝度の最大値と最小値の差分である輝度差について比較することにより、上記被検査面の各部位のうち上記輝度差が相対的に小さい画素に相当する部位を上記欠陥として検出する、ワーク検査装置。

【請求項2】

上記照明部は、上記第１方向と直交する第２方向に延びるバーライトと、上記バーライトに沿って延び上記バーライトの投光を部分的に遮ることによって上記明暗縞状パターンを形成する遮光部材と、を有する、請求項１に記載のワーク検査装置。

【請求項3】

上記撮影部は、上記第２方向の画素数が上記第１方向の画素数を上回る帯状の撮像素子を有する、請求項２に記載のワーク検査装置。

【請求項4】

ワークを検査するワーク検査方法であって、
上記ワークの被検査面に対して撮影部を第１方向に相対移動させる一方で、明部と暗部が上記第１方向に交互に配列されてなる明暗縞状パターンの照明光を照明部によって上記被検査面に上記明暗縞状パターンを維持した状態で投光し、
上記照明部による上記照明光の投光時に上記明暗縞状パターンの任意の明部が次の明部に置き換わるまでの期間を明暗の１周期としたとき、上記明暗の１周期の間に上記被検査面における上記撮影部の撮像対象範囲を上記第１方向について一部ラップさせながら上記被検査面に対して上記撮影部を上記第１方向に連続的に相対移動させることによって共通の重なり領域を含む複数の画像を撮影し、
上記撮影部による上記被検査面の撮影で得られた上記複数の画像を上記重なり領域の画素毎の輝度の最大値と最小値の差分である輝度差について比較することにより、上記被検査面の各部位のうち上記輝度差が相対的に小さい画素に相当する部位を欠陥として検出する、ワーク検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークを検査する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

下記の特許文献１には、ワークを検査するためのワーク検査装置の一例が開示されている。このワーク検査装置は、コンベアによって搬送ラインを搬送されている車両の被検査面を検査するためのものである。このワーク検査装置によれば、車両の被検査面に所定の明暗縞状パターンの光を照明装置で投光した状態で、被検査面をカメラにより撮影し、その撮影で得られた画像が適宜に処理される。このとき、カメラによる被検査面の撮影によって得られた画像の輝度差に基づいて欠陥を検出しようとしている。

【0003】

下記の特許文献２には、被検物の欠点検査技術が開示されている。この欠点検査技術は、ガラス等の鏡面性または光透過性を有する物体の微小凹凸等の欠点の検査や評価に用いられるものである。この検査技術によれば、平行な回転軸の回りを回転する光源からの光が、被検物の表面で反射され、ＣＣＤエリアカメラ等の撮像素子に入力される。光源の周面は黒白のストライプ模様のフィルムで覆われており、撮像素子で撮像された各反射像は、ストライプパターンの位相が徐々にずれていく画像となる。これにより、被検物における微小凹凸等の欠点をほこり等の散乱性欠点と区別して検出しようとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平９－７９９８８号公報

【特許文献2】特許第４１４７６８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の検査装置を採用する場合、ワークの静止と移動を繰り返しながらカメラで１箇所あたり１ショットの撮影が行われる。カメラのシャッタ速度を速くしてワークの被検査面を連続撮影すれば、被検査面の撮影に要する時間を短くすることも可能であるが、ワークの検査精度が低いという問題を抱えている。

【0006】

これに対して、特許文献２に記載の欠点検査技術は、ワークの検査精度が高いという点で優れている。しかしながら、この欠点検査技術の場合、カメラで１箇所あたり数ショットの撮影が行われるため、撮影時にワークを静止状態にしなければならない。このため、カメラによるワークの撮影に時間を要するという問題が生じ得る。とりわけ、車両のように被検査面が広いワークを検査対象とするときには、このような問題が顕著になる。かといって、カメラの設置台数を増やすと検査速度を上げることができるが、カメラ自体が高価であるため設置台数を増やし過ぎるとコスト面で不利になる。

【0007】

そこで、この種のワーク検査技術の設計においては、ワークの被検査面の検査精度を低下させることなく検査の高速化を図る技術が求められている。このとき、設備コストを抑えることを目的とすれば、高価な機器を使用することなくワークを検査できるワーク検査技術が必要になる。

【0008】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、ワークの検査を安価な設備を使用して高速且つ高精度で行うのに有効なワーク検査技術を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様は、
ワークを検査するワーク検査装置であって、
上記ワークの被検査面に対して第１方向に相対移動しながら上記被検査面を撮影する撮影部と、
明部と暗部が上記第１方向に交互に配列されてなる明暗縞状パターンの照明光を上記被検査面に上記明暗縞状パターンを維持した状態で投光する照明部と、
上記撮影部による上記被検査面の撮影で得られた画像に基づいて上記被検査面の欠陥を検出する欠陥検出部と、
を備え、
上記撮影部は、上記照明部による上記照明光の投光時に上記明暗縞状パターンの任意の明部が次の明部に置き換わるまでの期間を明暗の１周期としたとき、上記明暗の１周期の間に上記被検査面における撮像対象範囲を上記第１方向について一部ラップさせながら上記被検査面に対して上記第１方向に連続的に相対移動することによって共通の重なり領域を含む複数の画像を撮影し、
上記欠陥検出部は、上記複数の画像を上記重なり領域の画素毎の輝度の最大値と最小値の差分である輝度差について比較することにより、上記被検査面の各部位のうち上記輝度差が相対的に小さい画素に相当する部位を上記欠陥として検出する、ワーク検査装置、
にある。

【0010】

本発明の他の態様は、
ワークを検査するワーク検査方法であって、
上記ワークの被検査面に対して撮影部を第１方向に相対移動させる一方で、明部と暗部が上記第１方向に交互に配列されてなる明暗縞状パターンの照明光を照明部によって上記被検査面に上記明暗縞状パターンを維持した状態で投光し、
上記照明部による上記照明光の投光時に上記明暗縞状パターンの任意の明部が次の明部に置き換わるまでの期間を明暗の１周期としたとき、上記明暗の１周期の間に上記被検査面における上記撮影部の撮像対象範囲を上記第１方向について一部ラップさせながら上記被検査面に対して上記撮影部を上記第１方向に連続的に相対移動させることによって共通の重なり領域を含む複数の画像を撮影し、
上記撮影部による上記被検査面の撮影で得られた上記複数の画像を上記重なり領域の画素毎の輝度の最大値と最小値の差分である輝度差について比較することにより、上記被検査面の各部位のうち上記輝度差が相対的に小さい画素に相当する部位を欠陥として検出する、ワーク検査方法、
にある。

【発明の効果】

【0011】

上述の各態様では、ワークの被検査面に対して第１方向に連続的に相対移動する撮影部と、明暗縞状パターンの照明光をワークの被検査面に投光する照明部と、を組み合わせて、共通の重なり領域を含む画像を撮影部で複数撮影する。

【0012】

このとき、撮影部をワークの被検査面に対して連続的に相対移動させて撮影するため、静止と移動を繰り返して被検査面を撮影する場合に比べて撮影に要する時間を短縮でき高速での撮影が可能になる。また、ワークの被検査面の大きさや数が増えたときでも、撮影に使用する撮影部の数を少なく抑えることができる。

【0013】

明暗縞状パターンの照明光の明暗の１周期の間に撮影部によって共通の重なり領域を含む画像を複数撮影することによって、重なり領域へ光の当たり方が互いに異なる状態で撮影された複数の画像を得ることができる。そして、各画像について重なり領域の画素毎の輝度差を比較することによって被検査面の欠陥を検出できる。これにより、特定の光の当たり方でのみ撮影された画像からでは検出できないような欠陥も高精度で検出することが可能になる。

【0014】

ここで、照明部は、照明光をワークの被検査面に明暗縞状パターンを維持した状態で投光するように構成されている。本構成の場合、照明部は、明暗縞状パターンを特定の方向にシフトさせることなく維持するものであって、明暗縞状パターンの明部と暗部を交互に切り替えて明暗縞状パターンを特定の方向にシフトさせるような複雑な構造や高度な制御を要しない。

【0015】

明暗縞状パターンをシフトさせる場合には、例えば、複数の照明を並べて配置して各照明の発光状態と消光状態が交互に切り替わるように制御する第１の構造や、液晶ディスプレイに複数の照明に相当する複数の領域を設けて各領域の発光状態と消光状態が交互に切り替わるように表示する第２の構造などを要する。第１の構造の場合、特殊な形状のＬＥＤ照明を使用したときには照明部が高価になる。また、第２の構造の場合、液晶ディスプレイ側の性能が原因で、シフト表示に要する速度を撮影部の性能に追従した速度まで上げることができず、ワークを高速で検査するための阻害要因に成り得る。

【0016】

これに対して、照明部自らは明暗縞状パターンをシフトさせることなく維持する場合には、所望の明暗縞状パターンが得られるように発光面を発光させる簡単な構造を採用すれば足りる。これにより、構造が簡単で安価であり、しかも撮影部の性能を生かした高速でのワーク検査に影響を及ぼすことのない照明部を使用することが可能になる。その結果、上記の第１の構造及び第２の構造のいずれの問題点も解消することができる。

【0017】

以上のごとく、上述の各態様によれば、ワークの検査を安価な設備を使用して高速且つ高精度で行うのに有効なワーク検査技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施形態１のワーク検査装置の斜視図。

【図2】図１のワーク検査装置の側面図。

【図3】図２中の照明部の発光面を示す平面図。

【図4】図２中の撮影部の撮像素子を模式的に示す平面図。

【図5】図１中のワークの被検査面を示す平面図。

【図6】図１中の撮影部で撮影される複数の画像の具体例について説明するための図。

【図7】図６の複数の画像と照明光の明暗縞状パターンとの関係について説明するための図。

【図8】ワークの被検査面の欠陥有状態と欠陥無状態のそれぞれについて明暗の１周期の間の輝度の変化を模式的に示す図。

【図9】実施形態１のワーク検査方法のフローチャートを示す図。

【図10】実施形態２のワーク検査装置について図３に対応した図。

【図11】実施形態２のワーク検査装置について図５に対応した図。

【図12】実施形態３のワーク検査装置について図４に対応した図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

上述の態様の好ましい実施形態について以下に説明する。

【0020】

上記のワーク検査装置において、上記照明部は、上記第１方向と直交する第２方向に延びるバーライトと、上記バーライトに沿って延び上記バーライトの投光を部分的に遮ることによって上記明暗縞状パターンを形成する遮光部材と、を有するのが好ましい。

【0021】

このワーク検査装置によれば、１つのバーライトの投光を遮光部材で部分的に遮ることによって明暗縞状パターンを形成することができる。このため、照明部の構造を簡素化することができる。

【0022】

上記のワーク検査装置において、上記撮影部は、上記第２方向の画素数が上記第１方向の画素数を上回る帯状の撮像素子を有するのが好ましい。

【0023】

このワーク検査装置によれば、撮影部の帯状の撮像素子の全体を使用して、ワークの被検査面の複数の画像を得ることができる。

【0024】

以下、ワークを検査するための検査技術を具現化するための実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0025】

この実施形態を説明するための図面において、特にことわらない限り、ワークに対する撮影部の相対移動方向である第１方向を矢印Ｘで示し、照明部におけるバーライトの長手方向である第２方向を矢印Ｙで示し、ワークの厚み方向である第３方向を矢印Ｚで示すものとする。

【0026】

（実施形態１）
図１に示されるように、実施形態１のワーク検査装置（以下、単に「検査装置」という。）１０は、ワーク１を検査する装置であり、駆動装置１１と、撮影部２０と、照明部３０と、制御装置４０と、を少なくとも備えている。

【0027】

ワーク１の種類や形状は特に限定されないが、照明光の反射を利用して検査を行うことから、反射光を受光し易い光沢のある被検査面を有するものを対象にするのが好ましい。本実施形態では、一例として、光沢のある塗装面を有する車両をワーク１とし、このワーク１の塗装面を被検査面２として塗装検査工程で検査する場合について説明する。

【0028】

駆動装置１１は、ワーク１を搬送するためのコンベアであり、制御装置４０に電気的に接続されている。この駆動装置１１は、制御装置４０の駆動制御部４２から伝送される制御信号に応じて駆動制御されて、ワーク１を搬送方向Ｄに概ね一定速度で搬送するように構成されている。

【0029】

撮影部２０は、略長方形の撮像素子２１を有するカメラであり、制御装置４０に電気的に接続されている。この撮影部２０は、連結アーム２３によって照明部３０と連結されており、ワーク１の被検査面２を撮影するために被検査面２に向けて配置されている。

【0030】

撮影部２０は、ワーク１の搬送ラインにおいて固定されておりそれ自体は静止しているが、ワーク１が駆動装置１１によって搬送方向Ｄに移動するため、このワーク１の被検査面２に対しては、搬送方向Ｄの逆方向である第１方向Ｘに相対移動する。これにより、撮影部２０は、第１方向Ｘに相対移動しながら被検査面２を連続的に撮影するように構成されている。

【0031】

このとき、撮影部２０は、被検査面２で反射した反射光を撮像素子２１で受光することによって、この撮像素子２１で被検査面２の複数の画像Ｉが撮像されるように構成されている。そして、これら複数の画像Ｉは、撮影部２０から制御装置４０に連続的に伝送される。カメラの撮像素子２１として、典型的には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサーや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサーが採用される。

【0032】

照明部３０は、ワーク１の被検査面２に照明光Ｌを投光するためのものであり、撮影部２０に対して固定されている。この照明部３０は、制御装置４０に電気的に接続されており、後述の照明制御部４３から伝送される制御信号に応じて投光状態とされる。このとき、照明部３０は、明部Ｐａと暗部Ｐｂが第１方向Ｘに交互に配列されてなる明暗縞状パターンＰの照明光Ｌを被検査面２に明暗縞状パターンを維持した状態で投光するように構成されている。

【0033】

ここで、「明暗縞状パターンを維持した状態」とは、複数の照明のそれぞれにおいて点灯と消灯を繰り返すことによって明暗縞状パターンを特定の方向にシフトさせるような態様とは異なり、明暗縞状パターンＰを形成した状態で照明部３０自らはその明暗縞状パターンＰを特定の方向にはシフトさせない状態をいう。本実施形態の場合、バーライト３１がその点灯状態を維持することによって、明暗縞状パターンＰを維持した状態が形成される。また、ここでいう「投光」なる態様を「投影」或いは「照射」ともいう。

【0034】

図２及び図３に示されるように、照明部３０は、被検査面２と対向する発光面３０ａに１つのバーライト３１と、１つの遮光部材３２と、を備えている。発光面３０ａは、ワーク１の被検査面２に対して傾斜して対向している（図２を参照）。

【0035】

バーライト３１は、第１方向Ｘと第３方向Ｚの両方に直交する第２方向Ｙに延びるように構成された照明である。このバーライト３１は、第２方向Ｙを長手方向とし、第２方向Ｙと直交する方向を短手方向とした略長方形をなしている。このバーライト３１の種類は特に限定されないが、耐久性能や省エネ性能に優れたＬＥＤ照明をバーライト３１として採用するが好ましい。

【0036】

図３に示されるように、遮光部材３２は、第２方向Ｙにバーライト３１に沿って延びるように構成されている。この遮光部材３２がバーライト３１の投光を部分的に遮ることによってワーク１の被検査面２に明暗縞状パターンＰを形成することができる。明暗縞状パターンＰの明部Ｐａは、バーライト３１のうち遮光部材３２によって遮られていない部位、即ち遮光部材３２を挟んでその両側の部位によって形成される。これに対して、明暗縞状パターンＰの暗部Ｐｂは、バーライト３１のうち遮光部材３２によって遮られている部位、即ち遮光部材３２自体によって形成される。この遮光部材３２の構造は特に限定されないが、照明部３０全体の軽量化を図るために、金属材料や樹脂材料からなるプレート部材を遮光部材３２として採用するが好ましい。

【0037】

図１に戻り説明すると、制御装置４０は、中央処理部４１及び記憶部４６を備えている。中央処理部４１は、既知のＣＰＵ（Central Processing Unit）によって構成され、記憶部４６は、既知のメモリによって構成されている。

【0038】

中央処理部４１には、駆動装置１１を制御するための駆動制御部４２と、照明部３０の各種の制御を実行するための照明制御部４３と、撮影部２０によって撮影された画像Ｉの画像処理を行う画像処理部４４と、撮影部２０によるワーク１の被検査面２の撮影で得られた画像Ｉに基づいて被検査面２の欠陥３を検出する欠陥検出部４５と、が含まれている。

【0039】

記憶部４６には、撮影部２０が撮影した複数の画像Ｉを含むデータや、中央処理部４１の処理で使用されるプログラムやデータなどが格納される。

【0040】

図４に示されるように、撮影部２０は、第２方向Ｙを横方向としたとき、横方向に細長い形状をなす帯状の撮像素子２１を有する。この撮像素子２１は、第２方向Ｙの画素数がｍであり、第１方向Ｘの画素数がｎ（＜ｍ）であり、全画素がＹ－Ｘ座標系によって（０，０）～（ｍ，ｎ）として示される。

【0041】

図１において、撮影部２０は、明暗縞状パターンＰの明暗の１周期の間に被検査面２における撮像対象範囲２２を第１方向Ｘについて一部ラップさせながら被検査面２に対して第１方向Ｘに連続的に相対移動することによって共通の重なり領域Ａを含む画像Ｉを複数（本実施形態では８つ）撮影するように制御される。このときの画像Ｉの数は特に限定されるものではないが、被検査面２を精度良く検査するためには画像Ｉの数を増やすのが好ましい。

【0042】

ここでいう「明暗の１周期」とは、照明部３０による照明光Ｌの投光時に明暗縞状パターンＰの任意の明部Ｐａが次の明部Ｐａに置き換わるまでの期間、或いは任意の暗部Ｐｂが次の暗部Ｐｂに置き換わるまでの期間として定義される。つまり、明暗の１周期は、明るさの度合いである輝度（「光度」ともいう。）が任意のある時点の状態に一度循環して戻るまでの期間のことをいう。

【0043】

図５に示されるように、照明部３０は、欠陥３の検出精度を高めるために、ワーク１の被検査面２に形成される明暗縞状パターンＰについて各明部Ｐａの第１方向Ｘの幅ｄ１が同一寸法となるように構成されるのが好ましい。また、照明部３０は、明部Ｐａと暗部Ｐｂの面積を一致させるために、２つの明部Ｐａの幅ｄ１の合計が、暗部Ｐｂの幅ｄ２と一致するように構成されるのが好ましい。

【0044】

ここで、図６及び図７を参照しながら、照明部３０による明暗の１周期の間に、撮影部２０によって被検査面２の８つの画像Ｉを撮影するときの具体例について説明する。なお、撮影部２０の撮像素子２１の画素数は特に限定されないが、ここでは、第２方向Ｙの画素数ｍが４０００［pixel］であり、第１方向Ｘの画素数ｎが３２［pixel］である撮像素子２１について例示するものとする。

【0045】

ワーク１の被検査面２をｋ回撮影しようとすると、被検査面２において撮像対象範囲２２のラップ代となるシフト量Ｓｐ［pixel］を、Ｓｐ＝ｎ／ｋという関係式に基づいて設定することができる。例えば、被検査面２を８回撮影しようとすると、この関係式に基づいて、撮影間のシフト量Ｓｐが４［pixel］に設定される。このシフト量Ｓｐによって重なり領域Ａの第１方向Ｘの寸法が定まる。

【0046】

また、撮影部２０の撮像素子２１のフレームレートをｆ［フレーム／s］とし分解能をＲｅ［mm／pixel］としたとき、ワーク１の移動速度（即ち、ワーク１に対する撮影部２０の相対移動速度）Ｖは、Ｖ＝ｆ×Ｓｐ×Ｒｅという関係式に基づいて設定される。

【0047】

このとき、図６に示されるように、撮影部２０による８回の撮影によって、撮像素子２１の第１方向Ｘの画素数ｎである３２［pixel］に対して４［pixel］だけ段階的にずれた８つの画像Ｉが連続して得られる。このとき、８つの画像Ｉは、重なり領域Ａへの光の当たり方が互いに異なる状態で撮影された画像である。このため、共通の重なり領域Ａに欠陥３が含まれている場合、後述の処理によって欠陥３の検出が可能になる。

【0048】

図６では、１回目の撮影時のＮフレーム目の画像Ｉを画像Ｉ（Ｎ）としている。同様に、２回目の撮影時の（Ｎ＋１）フレーム目の画像Ｉを画像Ｉ（Ｎ＋１）とし、３回目の撮影時の（Ｎ＋２）フレーム目の画像Ｉを画像Ｉ（Ｎ＋２）とし、４回目の撮影時の（Ｎ＋３）フレーム目の画像Ｉを画像Ｉ（Ｎ＋３）とし、５回目の撮影時の（Ｎ＋４）フレーム目の画像Ｉを画像Ｉ（Ｎ＋４）とし、６回目の撮影時の（Ｎ＋５）フレーム目の画像Ｉを画像Ｉ（Ｎ＋５）とし、７回目の撮影時の（Ｎ＋６）フレーム目の画像Ｉを画像Ｉ（Ｎ＋６）とし、８回目の撮影時の（Ｎ＋７）フレーム目の画像Ｉを画像Ｉ（Ｎ＋７）としている。

【0049】

図７に示されるように、照明部３０による明暗の１周期の間に、被検査面２の重なり領域Ａで互いに重なる８つの画像Ｉが連続撮影されることになり、このときに重なり領域Ａでは投光される照明光Ｌは輝度が最も高い明るい状態から輝度が最も低い暗い状態までの間で１周期分変化する。このため、各画像Ｉのうち重なり領域Ａの同一位置について各画素の輝度の状態を比較することによって、被検査面２の重なり領域Ａに欠陥３が有るか否かを判定することができる。

【0050】

この判定に関して、図８に示されるように、被検査面２が欠陥３を有する凹凸面である欠陥有状態と、被検査面２が欠陥の無い平滑面４である欠陥無状態と、について重なり領域Ａの各画素の輝度の最大値と最小値との差分である輝度差ΔＢが比較される。このとき、各画像Ｉの（０，０）～（ｍ，ｎ）の全画素について輝度差ΔＢを算出してその中から重なり領域Ａに相当する切出し画像Ｉａの各画素の輝度差ΔＢを抽出するようにしてもよいし、或いは重なり領域Ａに相当する切出し画像Ｉａの全画素について輝度差ΔＢを算出するようにしてもよい。

【0051】

ここで、欠陥無状態の場合、照明部３０の照明光Ｌが被検査面２の平滑面４で正反射して撮影部２０で受光されるため、画素の輝度の最大値が相対的に大きくなり且つ輝度の最小値が相対的に小さくなる。即ち、明るい光ほど輝度が高く、暗い光ほど画素の輝度が低い。このため、欠陥無状態の場合には、欠陥有状態に比べて重なり領域Ａの各画素の輝度差ΔＢが大きくなる。

【0052】

これに対して、欠陥有状態の場合、照明部３０の照明光Ｌが被検査面２の欠陥３で反射するときに乱反射光成分が増えるため、欠陥無状態に比べると、画素の輝度の最大値が小さくなり且つ輝度の最小値が大きくなる。このため、欠陥有状態の場合には、欠陥無状態に比べて重なり領域Ａの各画素の輝度差ΔＢが小さくなる。

【0053】

そこで、本実施形態では、制御装置４０の欠陥検出部４５は、被検査面２の重なり領域Ａに欠陥３が含まれているときには、重なり領域Ａの画素毎の輝度差ΔＢについて比較することにより被検査面２の各部位のうち輝度差ΔＢが相対的に小さい画素に相当する部位を欠陥３として検出するように構成されている。この場合、欠陥３の有無が判定されるが、必要に応じて、欠陥３があるときにその欠陥３の数や大きさを追加で導出するようにすることもできる。

【0054】

次に、図９に示されるように、実施形態１のワーク検査方法（以下、単に「検査方法」という。）は、ワーク１を検査するためのものである。このワーク検査方法は、第１ステップＳ１０１から第１１ステップＳ１１１までのステップを少なくとも有し、各ステップを制御装置４０が順次実行することによって達成される。

【0055】

なお、必要に応じて、図９中の各ステップの順番を入れ替えることもできる。また、図９中のステップに別のステップが追加されてもよいし、或いは図９中の少なくとも１つのステップが複数のステップに分割されてもよい。

【0056】

第１ステップＳ１０１は、ワーク１の搬送を開始するステップである。この第１ステップＳ１０１において、制御装置４０の駆動制御部４２から駆動装置１１に制御信号が伝送される（図１を参照）。これにより、ワーク１が搬送方向Ｄに概ね一定速度で搬送される。このとき、ワーク１の被検査面２に対して撮影部２０を第１方向Ｘに相対移動させることができる。

【0057】

第２ステップＳ１０２は、照明部３０で明暗縞状パターンＰの照明光Ｌを投光するステップである。この第２ステップＳ１０２において、制御装置４０の照明制御部４３から照明部３０に制御信号が伝送される（図１を参照）。これにより、明暗縞状パターンＰの照明光Ｌを照明部３０によってワーク１の被検査面２に投光することができる。

【0058】

第３ステップＳ１０３は、撮影部２０でワーク１の被検査面２を連続撮影するステップである。この第３ステップＳ１０３において、明暗の１周期の間に被検査面２における撮影部２０の撮像対象範囲２２を第１方向Ｘについて一部ラップさせながら被検査面２に対して撮影部２０を第１方向Ｘに連続的に相対移動させる。これにより、共通の重なり領域Ａを含む複数（本実施形態では８つ）の画像Ｉを撮影することができる（図６及び図７を参照）。

【0059】

第４ステップＳ１０４は、第３ステップＳ１０３で得られた複数の画像Ｉを記憶するステップである。この第４ステップＳ１０４によれば、複数の画像Ｉが記憶部４６に読み出し可能に記憶される。

【0060】

第５ステップＳ１０５は、切出し画像を生成するステップである。この第５ステップＳ１０５によれば、複数の画像Ｉが記憶部４６から読み出され、制御装置４０の画像処理部４４によって切出し処理される。これにより、各画像Ｉの一部である重なり領域Ａが切出されてなる複数（本実施形態では８つ）の切出し画像Ｉａが生成される（図７を参照）。ここで、複数の画像Ｉはいずれも照明光Ｌの投光時に撮影されたものであり、複数の切出し画像Ｉａは各画素の輝度が互いに異なる。

【0061】

第６ステップＳ１０６は、輝度の最大値及び最小値を算出するステップである。この第６ステップＳ１０６によれば、制御装置４０の画像処理部４４によって、重なり領域Ａに相当する切出し画像Ｉａの全画素について輝度の最大値と最小値が算出される。

【0062】

第７ステップＳ１０７は、輝度差を算出するステップである。この第７ステップＳ１０７によれば、制御装置４０の画像処理部４４によって、ステップＳ１０６でいずれも算出した輝度の最大値と最小値の差分値が輝度差ΔＢとして算出される。

【0063】

第８ステップＳ１０８は、第７ステップＳ１０７で算出した輝度差ΔＢが相対的に小さい画素が有るか否かを判定するステップである。この第８ステップＳ１０８によれば、制御装置４０の欠陥検出部４５によって、輝度差ΔＢが相対的に小さい画素が検出される。

【0064】

第８ステップＳ１０８で輝度差ΔＢが相対的に小さい画素が有ると判定されると、第９ステップＳ１０９へすすみ、この第９ステップＳ１０９で欠陥有りとなる。このとき、被検査面２の各部位のうち輝度差ΔＢが相対的に小さい画素に相当する部位を欠陥３として検出する。一方で、第８ステップＳ１０８で輝度差ΔＢが相対的に小さい画素が無いと判定されると、第１０ステップＳ１１０へすすみ、この第１０ステップＳ１１０で欠陥無しとなるため欠陥３が検出されない。

【0065】

なお、被検査面２の欠陥３を検出するためのより具体的な処理については、例えば特開２０００－１８９３２号公報に開示の、被検物の欠点検査方法を参照することができる。

【0066】

次に、上述の実施形態１の作用効果について説明する。

【0067】

実施形態１では、ワーク１の被検査面２に対して第１方向Ｘに連続的に相対移動する撮影部２０と、明暗縞状パターンＰの照明光Ｌをワーク１の被検査面２に投光する照明部３０と、を組み合わせて、共通の重なり領域Ａを含む画像Ｉを撮影部２０で複数撮影する。

【0068】

このとき、撮影部２０をワーク１の被検査面２に対して連続的に相対移動させて撮影するため、静止と移動を繰り返して被検査面２を撮影する場合に比べて撮影に要する時間を短縮でき高速での撮影が可能になる。また、ワーク１の被検査面２の大きさや数が増えたときでも、撮影に使用する撮影部２０の数を少なく抑えることができる。

【0069】

明暗縞状パターンＰの照明光Ｌの明暗の１周期の間に撮影部２０によって共通の重なり領域Ａを含む画像Ｉを複数撮影することによって、重なり領域Ａへ光の当たり方が互いに異なる状態で撮影された複数の画像Ｉを得ることができる。そして、各画像Ｉについて重なり領域Ａの画素毎の輝度差を比較することによって被検査面２の欠陥３を検出できる。これにより、特定の光の当たり方でのみ撮影された画像Ｉからでは検出できないような欠陥３も高精度で検出することが可能になる。

【0070】

ここで、照明部３０は、ワーク１の検査時にバーライト３１の点灯状態を維持し、照明光Ｌをワーク１の被検査面２に明暗縞状パターンＰを特定の方向にシフトさせることなく維持した状態で投光するように構成されている。本構成の場合、照明部３０は、明暗縞状パターンＰを維持するものであって、明暗縞状パターンＰの明部Ｐａと暗部Ｐｂを交互に切り替えて明暗縞状パターンＰを特定の方向にシフトさせるような複雑な構造や高度な制御を要しない。

【0071】

明暗縞状パターンＰをシフトさせる場合には、例えば、複数の照明を並べて配置して各照明の発光状態と消光状態が交互に切り替わるように制御する第１の構造や、液晶ディスプレイに複数の照明に相当する複数の領域を設けて各領域の発光状態と消光状態が交互に切り替わるようにシフト表示する第２の構造などを要する。第１の構造の場合、特殊な形状のＬＥＤ照明を使用したときには照明部が高価になる。また、第２の構造の場合、液晶ディスプレイ側の性能が原因で、シフト表示に要する速度を撮影部の性能に追従した速度まで上げることができず、ワークを高速で検査するための阻害要因に成り得る。

【0072】

これに対して、本実施形態のように照明部３０自らは明暗縞状パターンＰをシフトさせることなく維持する場合には、所望の明暗縞状パターンＰが得られるように発光面３０ａを発光させる簡単な構造を採用すれば足りる。これにより、構造が簡単で安価であり、しかも撮影部２０の性能を生かした高速でのワーク検査に影響を及ぼすことのない照明部３０を使用することが可能になる。その結果、上記の第１の構造及び第２の構造のいずれの問題点も解消することができる。

【0073】

従って、上述の実施態様１によれば、ワーク１の検査を安価な設備を使用して高速且つ高精度で行うのに有効なワーク検査技術を提供することができる。

【0074】

実施形態１によれば、１つのバーライト３１の投光を遮光部材３２で部分的に遮ることによって明暗縞状パターンＰを形成することができる。このため、照明部３０の構造を簡素化することができる。

【0075】

明暗縞状パターンＰについては、１つの暗部Ｐｂを挟んでその両側に明部Ｐａを配置することで、欠陥３の両側（ワーク１の相対移動方向の両側）のうちいずれの側から光が当たる場合でも同様の検出精度を確保するのに有効である。

【0076】

実施形態１によれば、撮影部２０の帯状の撮像素子２１の全体を使用して、ワーク１の被検査面２の複数の画像Ｉを得ることができる。

【0077】

上述の実施形態１に特に関連する変更例として、１つの明部Ｐａを挟んでその両側に暗部Ｐｂを配置する明暗縞状パターンＰや、１つの明部Ｐａと１つの暗部Ｐｂのみを隣接させて配置する明暗縞状パターンＰなどを採用することもできる。

【0078】

また、上述の実施形態１に特に関連する変更例として、図９中のステップＳ１０９～Ｓ１１１において、輝度差ΔＢと予め設定した閾値との比較によって、欠陥３の有無を判定するようにしてもよい。

【0079】

以下、上述の実施形態１に関連する他の実施形態について図面を参照しつつ説明する。他の実施形態において、実施形態１の要素と同一の要素には同一の符号を付しており、当該同一の要素についての説明は省略する。

【0080】

（実施形態２）
図１０に示されるように、実施形態２のワーク検査装置１１０は、照明部１３０の構造について実施形態１の照明部３０のものと相違している。この照明部１３０は、発光面３０ａに１つのバーライト３１と、２つの遮光部材３２と、を備えている。２つの遮光部材３２は、間隔を隔てて第２方向Ｙに互いに平行に延びている。これら２つの遮光部材３２がバーライト３１の投光を部分的に遮ることによって、ワーク１の被検査面２に図１１に示されるような明暗縞状パターンＰを形成することができる。この明暗縞状パターンＰでは、３つの明部Ｐａと２つの暗部Ｐｂが第１方向Ｘに交互に形成される。必要に応じて、交互に形成される明部Ｐａと暗部Ｐｂの数を更に増やすこともできる。

【0081】

その他の構成は、実施形態１と同様である。

【0082】

上述の実施形態２によれば、交互に形成される明部Ｐａと暗部Ｐｂの数を増やすによってことによって、ワーク１の被検査面２に曲面が含まれているような場合でも、欠陥３の検精度が低下するのを抑える効果が得られる。

【0083】

その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

【0084】

（実施形態３）
図１２に示されるように、実施形態３のワーク検査装置２１０は、撮影部１２０の撮像素子１２１の構造について、実施形態１のものと相違している。この撮像素子１２１は、実施形態１の撮像素子２１よりも大きく、第２方向Ｙの画素数が同じである一方で、第１方向Ｘの画素数が実施形態１のものを上回るように構成されている。このとき、撮像素子１２１は、第２方向Ｙの画素数がｍであり、第１方向Ｘの画素数が（ｎ＋α）である汎用の大サイズの撮像素子である。実施形態２では、この撮像素子１２１の一部である素子部１２１ａ（実施形態１の専用の撮像素子２１に相当する部位）を利用して被検査面２を撮影する。

【0085】

その他の構成は、実施形態１と同様である。

【0086】

上述の実施形態３によれば、汎用の大サイズの撮像素子１２１を使用することによって、撮影部１２０に要するコストを低く抑えることができる。

【0087】

その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

【0088】

なお、必要に応じて、上述の実施形態３の撮影部１２０の構造を、実施形態２に適用することもできる。

【0089】

本発明は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、各実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

【0090】

上述の実施形態では、ワーク１を駆動装置１１によって駆動することで静止状態の撮影部２０，１２０をワーク１の被検査面２に対して第１方向Ｘに相対移動させる場合について例示したが、これに代えて、撮影部２０，１２０自体を第１方向Ｘに移動させるようにしてもよい。この場合、ワーク１は、静止状態と移動状態のいずれであってもよい。

【0091】

上述の実施形態では、バーライト３１を備える照明部３０，１３０について例示したが、これに代えて、バーライト３１の代わりに液晶ディスプレイに明暗縞状パターンＰを表示して投光する構造を採用することもできる。

【符号の説明】

【0092】

１ ワーク
２ 被検査面
３ 欠陥
１０，１１０，２１０ ワーク検査装置
２０，１２０ 撮影部
２１，１２１ 撮像素子
２２ 撮像対象範囲
３０，１３０ 照明部
３１ バーライト
３２ 遮光部材
４５ 欠陥検出部
Ａ 重なり領域
ΔＢ 輝度差
Ｉ，Ｉ（Ｎ＋１），Ｉ（Ｎ＋２），Ｉ（Ｎ＋３），Ｉ（Ｎ＋４），Ｉ（Ｎ＋５），Ｉ（Ｎ＋６），Ｉ（Ｎ＋７） 画像
Ｌ 照明光
Ｐ 明暗縞状パターン
Ｐａ 明部
Ｐｂ 暗部
Ｘ 第１方向
Ｙ 第２方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】