(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】P2024109389
(43)【公開日】2024-08-14
(54)【発明の名称】表面検査装置、表面検査方法、及び表面検査プログラム
(51)【国際特許分類】
G01N 21/88 20060101AFI20240806BHJP
【ＦＩ】
G01N21/88 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023014148
(22)【出願日】2023-02-01
(71)【出願人】
【識別番号】515086908
【氏名又は名称】株式会社トヨタプロダクションエンジニアリング
(74)【代理人】
【識別番号】110002516
【氏名又は名称】弁理士法人白坂
(72)【発明者】
【氏名】椛島 治樹
【テーマコード（参考）】
2G051
【Ｆターム（参考）】
2G051AA07
2G051AB01
2G051AB02
2G051BA02
2G051BA06
2G051BA20
2G051BC01
2G051CA04
2G051CA06
2G051CB01
2G051EA17
2G051EB01
(57)【要約】
【課題】 表面にある検査の目的となる異常を検知することができ、検査の目的以外の検知を抑制することができる。
【解決手段】 表面検査装置は、光源部と撮像部と光源部の光線の照射を制御するとともに撮像した画像を取得する制御部とを備え、制御部は、光源から照射される光線の基準となる照射方向を第１照射方向として設定するとともに、第１照射方向と異なる第２照射方向に光線の照射方向を可変する可変部と、光線の照射方向が第１照射方向であるときに表面を撮像して第１画像を取得し、かつ、光線の照射方向が第２照射方向であるときに表面を撮像して第２画像を取得する取得部と、第１画像と第２画像とを比較し、第１画像と第２画像との輝度値の差異が生じる部位を可視化した検査画像を生成する生成部と、検査画像における部位の輝度値が閾値を越えた場合に部位を異常部位と判定する判定部とを備える。
【選択図】図４
【解決手段】 表面検査装置は、光源部と撮像部と光源部の光線の照射を制御するとともに撮像した画像を取得する制御部とを備え、制御部は、光源から照射される光線の基準となる照射方向を第１照射方向として設定するとともに、第１照射方向と異なる第２照射方向に光線の照射方向を可変する可変部と、光線の照射方向が第１照射方向であるときに表面を撮像して第１画像を取得し、かつ、光線の照射方向が第２照射方向であるときに表面を撮像して第２画像を取得する取得部と、第１画像と第２画像とを比較し、第１画像と第２画像との輝度値の差異が生じる部位を可視化した検査画像を生成する生成部と、検査画像における部位の輝度値が閾値を越えた場合に部位を異常部位と判定する判定部とを備える。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
検査対象の表面に光線を照射する光源を備え、前記光源から照射される光線の前記表面に対する照射方向を可変させる光源部と、
前記表面を撮像する撮像部と、
前記光源部の光源からの光線の照射を制御するとともに前記撮像部が撮像した画像を取得する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記光源から照射される光線の基準となる照射方向を第１照射方向として設定するとともに、前記第１照射方向と異なる第２照射方向に光線の照射方向を可変する可変部と、
光線の照射方向が前記第１照射方向であるときに前記表面を撮像して第１画像を取得し、かつ、光線の照射方向が前記第２照射方向であるときに前記表面を撮像して第２画像を取得する取得部と、
前記第１画像と前記第２画像とを比較し、前記第１画像と前記第２画像との輝度値の差異が生じる部位を可視化した検査画像を生成する生成部と、
前記検査画像における前記部位の輝度値が閾値を越えた場合に前記部位を異常部位と判定する判定部と、
を備えることを特徴とする表面検査装置。
前記表面を撮像する撮像部と、
前記光源部の光源からの光線の照射を制御するとともに前記撮像部が撮像した画像を取得する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記光源から照射される光線の基準となる照射方向を第１照射方向として設定するとともに、前記第１照射方向と異なる第２照射方向に光線の照射方向を可変する可変部と、
光線の照射方向が前記第１照射方向であるときに前記表面を撮像して第１画像を取得し、かつ、光線の照射方向が前記第２照射方向であるときに前記表面を撮像して第２画像を取得する取得部と、
前記第１画像と前記第２画像とを比較し、前記第１画像と前記第２画像との輝度値の差異が生じる部位を可視化した検査画像を生成する生成部と、
前記検査画像における前記部位の輝度値が閾値を越えた場合に前記部位を異常部位と判定する判定部と、
を備えることを特徴とする表面検査装置。
【請求項2】
前記光源部は光源を弧状に配置し、前記光源部は光源の点灯位置を可変させて前記第１照射方向及び前記第２照射方向の光線の照射方向を作出することを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項3】
前記第２照射方向は複数あり、前記取得部は、それぞれの前記第２照射方向に対応して前記第２画像を取得することを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項4】
前記生成部は、前記第１画像の中の任意のピクセルの各色相の輝度値を用いて、前記第２画像の中の前記第１画像の当該ピクセルに対応するピクセルの各色相の輝度値を除算して求めた各色相の輝度値を、前記第１画像の当該ピクセルに対応するピクセルの各色相の輝度値とする除算処理画像を生成し、当該除算処理画像をグレースケール化した後に輝度反転して前記検査画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項5】
前記光線は、近赤外光であることを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項6】
前記光源部は照射方向を０度から１８０度の間で可変させることを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項7】
前記異常部位は前記検査対象の前記表面における加傷であることを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項8】
検査対象の表面に光線を照射する光源を備え、前記光源から照射される光線の前記表面に対する照射方向を可変させる光源部と、
前記表面を撮像する撮像部と、
前記光源部の光源からの光線の照射を制御するとともに前記撮像部が撮像した画像を取得する制御部と、を備える表面検査装置に用いる表面検査方法であって、
前記制御部が、
前記光源から照射される光線の基準となる照射方向を第１照射方向として設定するとともに、前記第１照射方向と異なる第２照射方向に光線の照射方向を可変する可変ステップと、
光線の照射方向が前記第１照射方向であるときに前記表面を撮像して第１画像を取得し、かつ、光線の照射方向が前記第２照射方向であるときに前記表面を撮像して第２画像を取得する取得ステップと、
前記第１画像と前記第２画像とを比較し、前記第１画像と前記第２画像との輝度値の差異が生じる部位を可視化した検査画像を生成する生成ステップと、
前記検査画像における前記部位の輝度値が閾値を越えた場合に前記部位を異常部位と判定する判定ステップと、
を実行することを特徴とする表面検査方法。
前記表面を撮像する撮像部と、
前記光源部の光源からの光線の照射を制御するとともに前記撮像部が撮像した画像を取得する制御部と、を備える表面検査装置に用いる表面検査方法であって、
前記制御部が、
前記光源から照射される光線の基準となる照射方向を第１照射方向として設定するとともに、前記第１照射方向と異なる第２照射方向に光線の照射方向を可変する可変ステップと、
光線の照射方向が前記第１照射方向であるときに前記表面を撮像して第１画像を取得し、かつ、光線の照射方向が前記第２照射方向であるときに前記表面を撮像して第２画像を取得する取得ステップと、
前記第１画像と前記第２画像とを比較し、前記第１画像と前記第２画像との輝度値の差異が生じる部位を可視化した検査画像を生成する生成ステップと、
前記検査画像における前記部位の輝度値が閾値を越えた場合に前記部位を異常部位と判定する判定ステップと、
を実行することを特徴とする表面検査方法。
【請求項9】
検査対象の表面に光線を照射する光源を備え、前記光源から照射される光線の前記表面に対する照射方向を可変させる光源部と、
前記表面を撮像する撮像部と、
前記光源部の光源からの光線の照射を制御するとともに前記撮像部が撮像した画像を取得する制御部と、を備える表面検査装置に用いる表面検査プログラムであって、
前記制御部に、
前記光源から照射される光線の基準となる照射方向を第１照射方向として設定するとともに、前記第１照射方向と異なる第２照射方向に光線の照射方向を可変する可変機能と、
光線の照射方向が前記第１照射方向であるときに前記表面を撮像して第１画像を取得し、かつ、光線の照射方向が前記第２照射方向であるときに前記表面を撮像して第２画像を取得する取得機能と、
前記第１画像と前記第２画像とを比較し、前記第１画像と前記第２画像との輝度値の差異が生じる部位を可視化した検査画像を生成する生成機能と、
前記検査画像における前記部位の輝度値が閾値を越えた場合に前記部位を異常部位と判定する判定機能と、
を発揮させることを特徴とする表面検査プログラム。
前記表面を撮像する撮像部と、
前記光源部の光源からの光線の照射を制御するとともに前記撮像部が撮像した画像を取得する制御部と、を備える表面検査装置に用いる表面検査プログラムであって、
前記制御部に、
前記光源から照射される光線の基準となる照射方向を第１照射方向として設定するとともに、前記第１照射方向と異なる第２照射方向に光線の照射方向を可変する可変機能と、
光線の照射方向が前記第１照射方向であるときに前記表面を撮像して第１画像を取得し、かつ、光線の照射方向が前記第２照射方向であるときに前記表面を撮像して第２画像を取得する取得機能と、
前記第１画像と前記第２画像とを比較し、前記第１画像と前記第２画像との輝度値の差異が生じる部位を可視化した検査画像を生成する生成機能と、
前記検査画像における前記部位の輝度値が閾値を越えた場合に前記部位を異常部位と判定する判定機能と、
を発揮させることを特徴とする表面検査プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表面検査装置、表面検査方法、及び表面検査プログラムに関し、特に検査対象の表面に光を照射して異常の有無を検知する表面検査装置、表面検査方法、及び表面検査プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
自動車、機械関連などの製品の金属の表面、及び、プラスチック、セラミックスなどの非金属の表面の加傷などによる異常の有無を検知する検査工程では自働化による全数検査が行われるようになってきた。このような検査工程に用いられる検査には、検査対象となる表面を撮像した画像に基づいて行う画像検査が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
しかし、このような画像検査では、加傷などの異常の検知のみならず、容易に除去が可能な異常、又は悪い影響を及ぼさない汚れ、模様などが検知される場合があり、検査の目的となる異常のみを検知できない場合があるという課題があった。また、このような画像検査では、検査対象となる表面の光の当たり方によって、検査の目的となる異常が画像に写らず当該異常を検知できない場合があるという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－１３９９４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
そこで、本開示は上記した課題を解決するものであり、本開示は、検査対象となる表面にある検査の目的となる異常を検知することができ、検査の目的以外の検知を抑制することができる表面検査装置、表面検査方法、及び表面検査プログラム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】
すなわち、第１の態様に表面検査装置は、検査対象の表面に光線を照射する光源を備え、光源から照射される光線の表面に対する照射方向を可変させる光源部と、表面を撮像する撮像部と、光源部の光源からの光線の照射を制御するとともに撮像部が撮像した画像を取得する制御部と、を備え、制御部は、光源から照射される光線の基準となる照射方向を第１照射方向として設定するとともに、第１照射方向と異なる第２照射方向に光線の照射方向を可変する可変部と、光線の照射方向が第１照射方向であるときに表面を撮像して第１画像を取得し、かつ、光線の照射方向が第２照射方向であるときに表面を撮像して第２画像を取得する取得部と、第１画像と第２画像とを比較し、第１画像と第２画像との輝度値の差異が生じる部位を可視化した検査画像を生成する生成部と、検査画像における部位の輝度値が閾値を越えた場合に部位を異常部位と判定する判定部と、を備える。
【0007】
第２の態様は、第１の態様に係る表面検査装置において、光源部は光源を弧状に配置し、光源部は光源の点灯位置を可変させて第１照射方向及び第２照射方向の光線の照射方向を作出することとしてもよい。
【0008】
第３の態様は、第１の態様に係る表面検査装置において、第２照射方向は複数あり、取得部は、それぞれの第２照射方向に対応して第２画像を取得することとしてもよい。
第４の態様は、第１の態様に係る表面検査装置において、生成部は、第１画像の中の任意のピクセルの各色相の輝度値を用いて、第２画像の中の第１画像の当該ピクセルに対応するピクセルの各色相の輝度値を除算して求めた各色相の輝度値を、第１画像の当該ピクセルに対応するピクセルの各色相の輝度値とする除算処理画像を生成し、当該除算処理画像をグレースケール化した後に輝度反転して検査画像を生成することとしてもよい。
第４の態様は、第１の態様に係る表面検査装置において、生成部は、第１画像の中の任意のピクセルの各色相の輝度値を用いて、第２画像の中の第１画像の当該ピクセルに対応するピクセルの各色相の輝度値を除算して求めた各色相の輝度値を、第１画像の当該ピクセルに対応するピクセルの各色相の輝度値とする除算処理画像を生成し、当該除算処理画像をグレースケール化した後に輝度反転して検査画像を生成することとしてもよい。
【0009】
第５の態様は、第１の態様に係る表面検査装置において、光線は、近赤外光であることとしてもよい。
【0010】
第６の態様は、第１の態様に係る表面検査装置において、光源部は照射方向を０度から１８０度の間で可変させることとしてもよい。
【0011】
第７の態様は、第１の態様に係る表面検査装置において、異常部位は検査対象の表面における加傷であることとしてもよい。
【0012】
第８の態様に係る表面検査方法は、検査対象の表面に光線を照射する光源を備え、光源から照射される光線の表面に対する照射方向を可変させる光源部と、表面を撮像する撮像部と、光源部の光源からの光線の照射を制御するとともに撮像部が撮像した画像を取得する制御部と、を備える表面検査装置に用いる表面検査方法であって、制御部が、光源から照射される光線の基準となる照射方向を第１照射方向として設定するとともに、第１照射方向と異なる第２照射方向に光線の照射方向を可変する可変ステップと、光線の照射方向が第１照射方向であるときに表面を撮像して第１画像を取得し、かつ、光線の照射方向が第２照射方向であるときに表面を撮像して第２画像を取得する取得ステップと、第１画像と第２画像とを比較し、第１画像と第２画像との輝度値の差異が生じる部位を可視化した検査画像を生成する生成ステップと、検査画像における部位の輝度値が閾値を越えた場合に部位を異常部位と判定する判定ステップと、を実行する。
【0013】
第９の態様に係る表面検査プログラムは、検査対象の表面に光線を照射する光源を備え、光源から照射される光線の表面に対する照射方向を可変させる光源部と、表面を撮像する撮像部と、光源部の光源からの光線の照射を制御するとともに撮像部が撮像した画像を取得する制御部と、を備える表面検査装置に用いる表面検査プログラムであって、制御部に、光源から照射される光線の基準となる照射方向を第１照射方向として設定するとともに、第１照射方向と異なる第２照射方向に光線の照射方向を可変する可変機能と、光線の照射方向が第１照射方向であるときに表面を撮像して第１画像を取得し、かつ、光線の照射方向が第２照射方向であるときに表面を撮像して第２画像を取得する取得機能と、第１画像と第２画像とを比較し、第１画像と第２画像との輝度値の差異が生じる部位を可視化した検査画像を生成する生成機能と、検査画像における部位の輝度値が閾値を越えた場合に部位を異常部位と判定する判定機能と、を発揮させる。
【発明の効果】
【0014】
本開示に係る表面検査装置等は、検査対象の表面に光線を照射する光源を備え、光源から照射される光線の表面に対する照射方向を可変させる光源部と、表面を撮像する撮像部と、光源部の光源からの光線の照射を制御するとともに撮像部が撮像した画像を取得する制御部と、を備え、制御部は、光源から照射される光線の基準となる照射方向を第１照射方向として設定するとともに、第１照射方向と異なる第２照射方向に光線の照射方向を可変する可変部と、光線の照射方向が第１照射方向であるときに表面を撮像して第１画像を取得し、かつ、光線の照射方向が第２照射方向であるときに表面を撮像して第２画像を取得する取得部と、第１画像と第２画像とを比較し、第１画像と第２画像との輝度値の差異が生じる部位を可視化した検査画像を生成する生成部と、検査画像における部位の輝度値が閾値を越えた場合に部位を異常部位と判定する判定部と、を備えるので、検査対象となる表面にある検査の目的となる異常を検知することができ、検査の目的以外の検知を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
（表面検査装置２０の概要）
先ず図１を参照して、表面検査装置２０の概要について説明する。
表面検査装置２０は、光源部１１からの光線１２ａを検査対象１０の表面１０ａに照射し、撮像部１３によって撮像した画像に基づいて検査対象１０の表面１０ａを検査する（図３参照）。
先ず図１を参照して、表面検査装置２０の概要について説明する。
表面検査装置２０は、光源部１１からの光線１２ａを検査対象１０の表面１０ａに照射し、撮像部１３によって撮像した画像に基づいて検査対象１０の表面１０ａを検査する（図３参照）。
【0017】
光源部１１は、検査対象１０の表面１０ａに光線１２ａを照射する光源１２を備え、光源１２から照射される光線１２ａの表面１０ａに対する照射方向１２ｃを可変させる。
光源部１１は、円環形状の外形を持ち、検査対象１０の上方に配置される。光源部１１は、表面検査装置２０に対して有線又は無線で接続されている。
光源部１１は、円環形状の外形を持ち、検査対象１０の上方に配置される。光源部１１は、表面検査装置２０に対して有線又は無線で接続されている。
【0018】
撮像部１３は検査対象１０の表面１０ａを撮像する。
撮像部１３は、いわゆるデジタルカメラであり、検査対象１０に対して光源部１１のさらに上方に設置されて、光源部１１に形成された開口部１２ｄを通して検査対象１０の表面１０ａを撮像する。
撮像部１３は、いわゆるデジタルカメラであり、検査対象１０に対して光源部１１のさらに上方に設置されて、光源部１１に形成された開口部１２ｄを通して検査対象１０の表面１０ａを撮像する。
【0019】
表面検査装置２０は、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ）、ノート型ＰＣ、およびタブレット型ＰＣなどのいわゆる情報処理装置であり、周辺機器となる出力装置２６としてモニター２６ａを備え、周辺機器となる入力装置２７としてキーボード２７ａ及びマウス２７ｂを備える。
表面検査装置２０は、鋼板などの金属板、及び、プラスチック板、セラミックス板などの非金属板の板材等の部材表面を検査対象１０として、その表面１０ａの傷、凹み、線条、不純物の付着などの有無を検査する。
表面検査装置２０は、鋼板などの金属板、及び、プラスチック板、セラミックス板などの非金属板の板材等の部材表面を検査対象１０として、その表面１０ａの傷、凹み、線条、不純物の付着などの有無を検査する。
【0020】
（光源部１１について）
図２、図３、及び図４を参照して、光源部１１について説明する。図２は本実施形態に係る表面検査装置２０の光源部１１の下面図であり、図３は光源部１１の断面図である。図４は光源部１１の動作について説明するための図である。
図２、図３、及び図４を参照して、光源部１１について説明する。図２は本実施形態に係る表面検査装置２０の光源部１１の下面図であり、図３は光源部１１の断面図である。図４は光源部１１の動作について説明するための図である。
【0021】
光源部１１は、すり鉢状（下方に開口する半球状）に形成された下面に光源１２となる複数個のＬＥＤ１２ｂを備えている。本実施形態の光源部１１は、光源１２として３段のＬＥＤ１２ｂが径方向１２ｅに沿って並べられ、この３段のＬＥＤ１２ｂが周方向１２ｆの所定角度（本実施形態では１５°）毎に配置される。光源部１１は、光源１２となるＬＥＤ１２ｂを７２個備える。
【0022】
光源部１１は、図４に示すように、７２個のＬＥＤ１２ｂへの通電状況を制御することで、点灯させるＬＥＤ１２ｂを選択することができる。点灯状態のＬＥＤ１２ｂは、検査対象１０に向けて光線１２ａを照射する。
【0023】
光源部１１の下面部はすり鉢状に形成され、すり鉢状の中心部に検査対象１０が設置される。光源部１１の下面部の所定高さにおける断面は円形となっており、ＬＥＤ１２ｂは取り付けられる位置によって、ＬＥＤ１２ｂの光線１２ａの検査対象１０に対する照射方向１２ｃが異なる。光源部１１は、点灯させるＬＥＤ１２ｂを周方向１２ｆに移動させることで、検査対象１０の表面１０ａを照射する光線１２ａの照射方向を変化させることができる。
【0024】
光源部１１は、検査対象１０に対する同一の照射方向１２ｃとなるように並べられた３個のＬＥＤ１２ｂを備え、検査対象１０に照射する光線の必要となる光量に合わせて同時に点灯させるＬＥＤ１２ｂを１個、２個、及び３個の中から選択することができる。
【0025】
本実施形態では、表面１０ａに傷１４ａ～傷１４ｄを有する検査対象１０を用いて、異なる照射方向１２ｃから検査対象１０に対して光線１２ａを照射することで傷１４ａ～傷１４ｄを発見しようとするものである。
【0026】
（表面検査装置２０の構成）
図５を参照して、表面検査装置２０の構成について説明する。図５は本実施形態に係る表面検査装置２０の構成について説明するためのブロック図である。表面検査装置２０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）２１、ＲＡＭ（Random Access Memory）２２、記憶部２３、制御部２４、入出力インターフェース２５などを備えている。
図５を参照して、表面検査装置２０の構成について説明する。図５は本実施形態に係る表面検査装置２０の構成について説明するためのブロック図である。表面検査装置２０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）２１、ＲＡＭ（Random Access Memory）２２、記憶部２３、制御部２４、入出力インターフェース２５などを備えている。
【0027】
記憶部２３は、記憶装置として利用でき、表面検査装置２０が動作する上で必要となる各種アプリケーション及び当該アプリケーションによって利用される各種データなどが記録される。
【0028】
制御部２４は、光源部１１の光源１２からの光線１２ａの照射を制御するとともに撮像部１３が撮像した画像を取得する。
表面検査装置２０は、後述する表面検査プログラムをＲＯＭ２１若しくは記憶部２３に保存し、ＲＡＭ２２などで構成されるメインメモリに当該表面検査プログラムを取り込む。制御部２４は、表面検査プログラムを取り込んだメインメモリにアクセスして、表面検査プログラムを実行する。
表面検査装置２０は、後述する表面検査プログラムをＲＯＭ２１若しくは記憶部２３に保存し、ＲＡＭ２２などで構成されるメインメモリに当該表面検査プログラムを取り込む。制御部２４は、表面検査プログラムを取り込んだメインメモリにアクセスして、表面検査プログラムを実行する。
【0029】
入出力インターフェース２５は、表面検査装置２０の外部装置に対してデータなどの送受信を行う。外部装置は、表面検査装置２０に対してデータなどの入出力を行う光源部１１、撮像部１３、入力装置２７及び出力装置２６のことである。入力装置２７はキーボード２７ａ、マウス２７ｂ、及びスキャナ（不図示）などのことであり、出力装置２６はモニター２６ａ、プリンタ（不図示）及びスピーカ（不図示）などのことである。
【0030】
（表面検査装置２０の機能的構成）
次に、図６、図７、及び図８を参照して、表面検査装置２０の機能的構成の一例について説明する。図６は本実施形態に係る表面検査装置２０の機能的構成について説明するためのブロック図であり、図７及び図８は表面検査装置２０に採用されている原理について説明するためのイメージ図である。
次に、図６、図７、及び図８を参照して、表面検査装置２０の機能的構成の一例について説明する。図６は本実施形態に係る表面検査装置２０の機能的構成について説明するためのブロック図であり、図７及び図８は表面検査装置２０に採用されている原理について説明するためのイメージ図である。
【0031】
表面検査装置２０は、表面検査プログラムを実行することで、制御部に可変部３０、取得部３１、生成部３２、判定部３３などを機能部として備える。
可変部３０は、光源１２から照射される光線１２ａの基準となる照射方向１２ｃを第１照射方向１６として設定するとともに、第１照射方向１６と異なる第２照射方向１７に光線１２ａの照射方向１２ｃを可変する。
可変部３０は、光源１２から照射される光線１２ａの基準となる照射方向１２ｃを第１照射方向１６として設定するとともに、第１照射方向１６と異なる第２照射方向１７に光線１２ａの照射方向１２ｃを可変する。
【0032】
光源部１１は光源１２を弧状に配置し、光源部１１は光源１２の点灯位置を可変させて第１照射方向１６及び第２照射方向１７の光線１２ａの照射方向１２ｃを作出する。
【0033】
取得部３１は、光線１２ａの照射方向１２ｃが第１照射方向１６であるときに表面１０ａを撮像して第１画像４０を取得し、かつ、光線１２ａの照射方向１２ｃが第２照射方向１７であるときに表面を撮像して第２画像４１を取得する。
【0034】
生成部３２は、第１画像４０と第２画像４１とを比較し、第１画像４０と第２画像４１との輝度値の差異が生じる部位を可視化した検査画像４２を生成する。
生成部３２は、第１画像４０を用いて第２画像４１を除算処理して得られた除算処理画像をグレースケール化した後に輝度反転して検査画像４２として生成する。
生成部３２は、第１画像４０を用いて第２画像４１を除算処理して得られた除算処理画像をグレースケール化した後に輝度反転して検査画像４２として生成する。
【0035】
（除算処理画像について）
以下、除算処理画像について説明する。
除算処理画像について、第１画像４０及び第２画像４１がＲＧＢカラーモデルで表現されている場合を例にして説明する。ＲＧＢカラーモデルは、画像のピクセル（部位に相当。以下同じ。）毎に各色相（赤色、緑色、青色）の輝度値が割り当てられている。
以下、除算処理画像について説明する。
除算処理画像について、第１画像４０及び第２画像４１がＲＧＢカラーモデルで表現されている場合を例にして説明する。ＲＧＢカラーモデルは、画像のピクセル（部位に相当。以下同じ。）毎に各色相（赤色、緑色、青色）の輝度値が割り当てられている。
【0036】
すなわち、除算処理画像の中の任意のピクセルの各色相の輝度値は、第１画像４０の中の除算処理画像の当該ピクセルに対応するピクセルの各色相の輝度値を用いて、第２画像４１の中の除算処理画像の当該ピクセルに対応するピクセルの各色相の輝度値を除算して求める。
具体的には、除算処理画像の中の任意のピクセルの赤色の輝度値は、第１画像４０の中の対応するピクセルの赤色の輝度値を用いて、第２画像４１の中の対応するピクセルの赤色の輝度値を除算して求める。除算処理画像の中の任意のピクセルの緑色の輝度値は、第１画像４０の中の対応するピクセルの緑色の輝度値を用いて、第２画像４１の中の対応するピクセルの緑色の輝度値を除算して求める。除算処理画像の中の任意のピクセルの青色の輝度値は、第１画像４０の中の対応するピクセルの青色の輝度値を用いて、第２画像４１の中の対応するピクセルの青色の輝度値を除算して求める。
除算処理画像は、第１画像４０と第２画像４１とで同じ見え方をする模様、汚れ１５などは消えて、傷、凹み、凸部、線条などは明瞭化されて表示される。
具体的には、除算処理画像の中の任意のピクセルの赤色の輝度値は、第１画像４０の中の対応するピクセルの赤色の輝度値を用いて、第２画像４１の中の対応するピクセルの赤色の輝度値を除算して求める。除算処理画像の中の任意のピクセルの緑色の輝度値は、第１画像４０の中の対応するピクセルの緑色の輝度値を用いて、第２画像４１の中の対応するピクセルの緑色の輝度値を除算して求める。除算処理画像の中の任意のピクセルの青色の輝度値は、第１画像４０の中の対応するピクセルの青色の輝度値を用いて、第２画像４１の中の対応するピクセルの青色の輝度値を除算して求める。
除算処理画像は、第１画像４０と第２画像４１とで同じ見え方をする模様、汚れ１５などは消えて、傷、凹み、凸部、線条などは明瞭化されて表示される。
【0037】
（輝度反転について）
以下、輝度反転について説明する。
第１画像４０及び第２画像４１との輝度値が８ビットで表現されている場合を例にして説明する。輝度値が８ビットで表現されている場合、各ピクセルの輝度値は０から２５５の間の整数値となる。一番明るいピクセル（真っ白の場所）の輝度値が２５５、一番暗いピクセル（真っ黒い場所）の輝度値が０で表現される。この状態から全てのピクセルの輝度値を２５５から引き算することによって輝度反転を行う。輝度反転を行う前に輝度値０だったピクセルは輝度値２５５に変換され、輝度反転を行う前に輝度値２５５だったピクセルは輝度値０に変換される。従って、輝度反転を行えば、白（輝度値２５５）と黒（輝度値０）を反転させることができ、除算処理画像をグレースケール化して輝度反転することによって、抽出したい傷、凹み、凸部、線条などの輝度値を高くすることができる。
以下、輝度反転について説明する。
第１画像４０及び第２画像４１との輝度値が８ビットで表現されている場合を例にして説明する。輝度値が８ビットで表現されている場合、各ピクセルの輝度値は０から２５５の間の整数値となる。一番明るいピクセル（真っ白の場所）の輝度値が２５５、一番暗いピクセル（真っ黒い場所）の輝度値が０で表現される。この状態から全てのピクセルの輝度値を２５５から引き算することによって輝度反転を行う。輝度反転を行う前に輝度値０だったピクセルは輝度値２５５に変換され、輝度反転を行う前に輝度値２５５だったピクセルは輝度値０に変換される。従って、輝度反転を行えば、白（輝度値２５５）と黒（輝度値０）を反転させることができ、除算処理画像をグレースケール化して輝度反転することによって、抽出したい傷、凹み、凸部、線条などの輝度値を高くすることができる。
【0038】
判定部３３は、検査画像４２における部位の輝度値が閾値を越えた場合に部位を異常部位と判定する。
判定部３３は、生成部３２によって生成された検査画像４２の中のピクセルのうち、閾値を越える輝度値を有するピクセル（部位）に傷、凹み、凸部、線条などの異常があると判定する。
判定部３３は、生成部３２によって生成された検査画像４２の中のピクセルのうち、閾値を越える輝度値を有するピクセル（部位）に傷、凹み、凸部、線条などの異常があると判定する。
【0039】
（第２照射方向１７が複数であること）
第２照射方向１７は複数あり、取得部３１は、それぞれの第２照射方向１７に対応して第２画像４１を取得する。
この場合、光源部１１は照射方向を０度から１８０度の間で可変させる。
第２照射方向１７は複数あり、取得部３１は、それぞれの第２照射方向１７に対応して第２画像４１を取得する。
この場合、光源部１１は照射方向を０度から１８０度の間で可変させる。
【0040】
光源部１１は、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を１５°の間隔で反時計方向に移動させて光源１２を移動させる（図４参照）。そして、撮像部１３は点灯位置が移り変わる度に検査対象１０の表面１０ａを撮像する。取得部３１は、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置の移り変わりに伴って撮像された画像を撮像部１３から取得する。
なお、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置の移動間隔は１５°に限定されるものではなく、例えば、１０°、３０°、及び４５°などでもよい。
なお、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置の移動間隔は１５°に限定されるものではなく、例えば、１０°、３０°、及び４５°などでもよい。
【0041】
生成部３２は、第１画像４０を用いて第２画像４１を除算処理して得られた除算処理画像をグレースケール化した後に輝度反転して検査画像４２として生成する。
生成部３２は、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を０°として光源１２から第１照射方向１２ｃ（１）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第１画像とし、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を１５°として光源１２から第２照射方向１２ｃ（２）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第２画像として、検査画像Ａを生成する。
生成部３２は、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を０°として光源１２から第１照射方向１２ｃ（１）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第１画像とし、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を１５°として光源１２から第２照射方向１２ｃ（２）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第２画像として、検査画像Ａを生成する。
【0042】
生成部３２は、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を１５°として光源１２から第１照射方向１２ｃ（２）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第１画像とし、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を３０°として光源１２から第２照射方向１２ｃ（３）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第２画像として、検査画像Ｂを生成する。
【0043】
生成部３２は、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を３０°として光源１２から第１照射方向１２ｃ（３）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第１画像とし、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を４５°として光源１２から第２照射方向１２ｃ（４）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第２画像として、検査画像Ｃを生成する。
【0044】
生成部３２は、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を４５°として光源１２から第１照射方向１２ｃ（４）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第１画像とし、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を６０°として光源１２から第２照射方向１２ｃ（５）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第２画像として、検査画像Ｄを生成する。
【0045】
生成部３２は、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を６０°として光源１２から第１照射方向１２ｃ（５）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第１画像とし、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を７５°として光源１２から第２照射方向１２ｃ（６）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第２画像として、検査画像Ｅを生成する。
【0046】
生成部３２は、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を７５°として光源１２から第１照射方向１２ｃ（６）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第１画像とし、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を９０°として光源１２から第２照射方向１２ｃ（７）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第２画像として、検査画像Ｆを生成する。
【0047】
生成部３２は、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を９０°として光源１２から第１照射方向１２ｃ（７）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第１画像とし、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を１０５°として光源１２から第２照射方向１２ｃ（８）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第２画像として、検査画像Ｇを生成する。
【0048】
生成部３２は、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を１０５°として光源１２から第１照射方向１２ｃ（８）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第１画像とし、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を１２０°として光源１２から第２照射方向１２ｃ（９）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第２画像として、検査画像Ｈを生成する。
【0049】
生成部３２は、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を１２０°として光源１２から第１照射方向１２ｃ（９）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第１画像とし、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を１３５°として光源１２から第２照射方向１２ｃ（１０）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第２画像として、検査画像Ｉを生成する。
【0050】
生成部３２は、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を１３５°として光源１２から第１照射方向１２ｃ（１０）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第１画像とし、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を１５０°として光源１２から第２照射方向１２ｃ（１１）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第２画像として、検査画像Ｊを生成する。
【0051】
生成部３２は、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を１５０°として光源１２から第１照射方向１２ｃ（１１）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第１画像とし、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を１６５°として光源１２から第２照射方向１２ｃ（１２）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第２画像として、検査画像Ｋを生成する。
【0052】
生成部３２は、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を１６５°として光源１２から第１照射方向１２ｃ（１２）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第１画像とし、ＬＥＤ１２ｂの点灯位置を１８０°として光源１２から第２照射方向１２ｃ（１３）の光線１２ａのもと撮像部１３が撮像した画像を第２画像として、検査画像Ｌを生成する。
【0053】
上記した検査画像Ａ～Ｌと第１照射方向と第２照射方向との対応関係を表１に纏めた。
【0054】
【表1】
【0055】
表面検査装置２０は、検査対象１０に対する光源１２の照射方向１２ｃを０°から１５°間隔で１８０°まで変化する光線１２ａに基づいて生成された検査画像Ａ－Ｌを重ね合わせることによって、あらゆる方向の傷、凹み、線条、不純物の付着などを抽出することができる。
【0056】
光源部１１の光源１２の光線１２ａは近赤外光を用いる。
近赤外光は、図１０に示す様に、工場などに設置される室内灯にはほとんど含まれていないため、検査画像に侵入するノイズを低減することができる。
近赤外光は、図１０に示す様に、工場などに設置される室内灯にはほとんど含まれていないため、検査画像に侵入するノイズを低減することができる。
【0057】
（表面検査方法及び表面検査プログラム）
次に、図１１を参照して、本実施形態に係る表面検査装置２０に用いられる表面検査方法について、表面検査装置２０に用いられる表面検査プログラムとともに説明する。図１１は本実施形態に係る表面検査プログラムのフローチャートである。
次に、図１１を参照して、本実施形態に係る表面検査装置２０に用いられる表面検査方法について、表面検査装置２０に用いられる表面検査プログラムとともに説明する。図１１は本実施形態に係る表面検査プログラムのフローチャートである。
【0058】
図１１に示す様に、表面検査装置２０に用いられる表面検査プログラムは、可変ステップＳ３０、取得ステップＳ３１、生成ステップＳ３２、及び判定ステップＳ３３などを含む。
表面検査装置２０は、ＲＯＭ２１若しくは記憶部２３に保存された表面検査プログラムをメインメモリに取り込み、制御部２４により当該表面検査プログラムを実行する。
表面検査装置２０は、ＲＯＭ２１若しくは記憶部２３に保存された表面検査プログラムをメインメモリに取り込み、制御部２４により当該表面検査プログラムを実行する。
【0059】
表面検査装置２０に用いられる表面検査プログラムは、制御部２４に対して、可変機能、取得機能、生成機能、及び判定機能などを実現させる。
これらの機能は図１１に示す順序で処理を行う場合を例示したが、これに限らず、これらの順番を適宜入れ替えて表面検査装置２０は当該表面検査プログラムを実行しても良い。なお、上記した各機能は、前述の表面検査装置２０の可変部３０、取得部３１、生成部３２、及び判定部の説明と重複するため、その詳細な説明は省略する。
これらの機能は図１１に示す順序で処理を行う場合を例示したが、これに限らず、これらの順番を適宜入れ替えて表面検査装置２０は当該表面検査プログラムを実行しても良い。なお、上記した各機能は、前述の表面検査装置２０の可変部３０、取得部３１、生成部３２、及び判定部の説明と重複するため、その詳細な説明は省略する。
【0060】
可変機能は、光源１２から照射される光線１２ａの基準となる照射方向１２ｃを第１照射方向１６として設定するとともに、第１照射方向１６と異なる第２照射方向１７に光線１２ａの照射方向を可変する（Ｓ３０：可変機能）。
【0061】
取得機能は、光線１２ａの照射方向１２ｃが第１照射方向１６であるときに表面１０ａを撮像して第１画像４０を取得し、かつ、光線１２ａの照射方向１２ｃが第２照射方向１７であるときに表面１０ａを撮像して第２画像４１を取得する（Ｓ３１：取得ステップ）。
【0062】
生成機能は、第１画像４０と第２画像４１とを比較し、第１画像４０と第２画像４１との輝度値の差異が生じる部位を可視化した検査画像４２を生成する（Ｓ３２：生成ステップ）。
【0063】
判定機能は、検査画像４２における部位の輝度値が閾値を越えた場合に部位を異常部位と判定する（Ｓ３３：判定ステップ）。
【0064】
上記した本実施形態に係る表面検査装置２０によれば、除算処理画像は、第１画像４０と第２画像４１とで同じ見え方をする模様、汚れ１５などは消えて、傷、凹み、凸部、線条などは明瞭化されて表示されるので、表面検査装置２０は、検査対象１０の表面１０ａにある模様、汚れ１５を検出することなく、検査の目的となる異常を検出することができる。
【0065】
さらに、上記した本実施形態に係る表面検査装置２０によれば、表面検査装置２０は、検査対象１０に対する光源１２の照射方向１２ｃを０°から１５°間隔で１８０°まで変化する光線１２ａに基づいて生成された検査画像Ａ－Ｌを重ね合わせることによって合成画像を生成し、この合成画像に基づいて、検査対象１０の表面１０ａの異常の有無を判定するので、例えば、異常となる傷、凸部、凹み、線条があらゆる方向に伸びていても検出することができる。
【0066】
さらに、上記した本実施形態に係る表面検査装置２０によれば、光源１２の光線１２ａは近赤外光である。近赤外光は工場などに広く用いられる室内灯にはほとんど含まれていないので、検査画像４２に侵入するノイズを低減することができる。従って、表面検査装置２０は、周囲の室内灯などの照明の影響を抑制して、検査対象１０の表面１０ａの異常の有無を判定することができる。
【0067】
本開示は上記した本実施形態に係る表面検査装置２０、表面検査方法、及び表面検査プログラムに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の変形例、若しくは応用例により実施可能である。
【符号の説明】
【0068】
１０ 検査対象
１０ａ 表面
１１ 光源部
１２ 光源
１２ａ 光線
１２ｂ ＬＥＤ
１２ｃ 照射方向
１２ｄ 開口部
１２ｅ 径方向
１２ｆ 周方向
１２ｇ 高さ方向
１３ 撮像部（カメラ）
１４ 傷
１４ａ 傷
１４ｂ 傷
１４ｃ 傷
１４ｄ 傷
１５ 汚れ
１６ 第１照射方向
１７ 第２照射方向
２０ 表面検査装置
２１ ＲＯＭ（Read Only Memory）
２２ ＲＡＭ（Random Access Memory）
２３ 記憶部
２４ 制御部
２５ 入出力インターフェース
２６ 出力装置
２６ａ モニター
２７ 入力装置
２７ａ キーボード
２７ｂ マウス
３０ 可変部
３１ 取得部
３２ 生成部
３３ 判定部
４０ 第１画像
４１ 第２画像
４２ 検査画像
１０ａ 表面
１１ 光源部
１２ 光源
１２ａ 光線
１２ｂ ＬＥＤ
１２ｃ 照射方向
１２ｄ 開口部
１２ｅ 径方向
１２ｆ 周方向
１２ｇ 高さ方向
１３ 撮像部（カメラ）
１４ 傷
１４ａ 傷
１４ｂ 傷
１４ｃ 傷
１４ｄ 傷
１５ 汚れ
１６ 第１照射方向
１７ 第２照射方向
２０ 表面検査装置
２１ ＲＯＭ（Read Only Memory）
２２ ＲＡＭ（Random Access Memory）
２３ 記憶部
２４ 制御部
２５ 入出力インターフェース
２６ 出力装置
２６ａ モニター
２７ 入力装置
２７ａ キーボード
２７ｂ マウス
３０ 可変部
３１ 取得部
３２ 生成部
３３ 判定部
４０ 第１画像
４１ 第２画像
４２ 検査画像
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】