特許 7107008 検査装置および検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-19

(45)【発行日】2022-07-27

(54)【発明の名称】検査装置および検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/88 20060101AFI20220720BHJP

【ＦＩ】

G01N21/88 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018113271

(22)【出願日】2018-06-14

(65)【公開番号】P2019015720

(43)【公開日】2019-01-31

【審査請求日】2021-06-01

(31)【優先権主張番号】62/529,668

(32)【優先日】2017-07-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】000220505

【氏名又は名称】日本電産トーソク株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135013

【弁理士】

【氏名又は名称】西田 隆美

(74)【代理人】

【識別番号】100138689

【弁理士】

【氏名又は名称】梶原 慶

(72)【発明者】

【氏名】野村 昭

(72)【発明者】

【氏名】農宗 千典

【審査官】横尾 雅一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－２２７７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０６３２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０６５７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０３５１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０４７０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５７７４２１２（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／８４ － Ｇ０１Ｎ ２１／９５８

Ｇ０１Ｂ １１／００ － Ｇ０１Ｂ １１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検査物の外周面に含まれる被検査面の外観検査を行う検査装置であって、
前記被検査物は、厚み方向に幅を有する本体部と、前記本体部の外周面から径方向外側に突出する複数の突出部と、を有し、
前記被検査面は、隣り合う前記突出部の周方向に対向する一対の面の少なくともいずれかであり、
被検査物の表面に沿う仮想平面上において移動するとともに、前記被検査物の前記被検査面に向かって光を照射する照射装置と、
前記被検査物の前記被検査面を撮像範囲に含み、前記被検査面で反射された光を受光して、撮像結果としての輝度分布画像を生成するカメラと、
前記照射装置の位置が互いに異なり、かつ、前記被検査面と前記カメラと前記照射装置とが一直線上に並ばない、複数のタイミングで、前記カメラにより撮像された、複数の前記輝度分布画像を記憶する画像記憶部と、
複数の異なる前記輝度分布画像に基づいて、前記被検査面上の欠陥を検出する、欠陥検出部と、を備える検査装置。

【請求項2】

請求項１に記載の検査装置であって、
前記照射装置を前記仮想平面に沿って移動させる移動機構と、
前記移動機構を動作制御する制御部と、を備える、検査装置。

【請求項3】

請求項２に記載の検査装置であって、
前記制御部は、前記カメラの撮像のタイミングをさらに制御し、
前記制御部は、前記移動機構を動作および停止させることにより、前記照射装置を間欠的に移動させ、前記照射装置が移動していない状態のときに、前記カメラに撮像を実行させる、検査装置。

【請求項4】

請求項２または請求項３に記載の検査装置であって、
前記厚み方向にみたときに、前記移動機構は、前記カメラが配置される位置を中心にして、前記照射装置を遊星運動させる、検査装置。

【請求項5】

請求項２または請求項３に記載の検査装置であって、
前記移動機構は、前記照射装置を、前記被検査物の周方向に沿って、円弧状に運動させる、検査装置。

【請求項6】

請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の検査装置であって、
前記照射装置、前記移動機構、および前記カメラは、前記被検査物に対して前記厚み方向の一方側に配置され、
前記照射装置および前記移動機構から前記被検査物までの前記厚み方向の距離は、いずれも、前記カメラから前記被検査物までの前記厚み方向の距離よりも大きい、検査装置。

【請求項7】

請求項１に記載の検査装置であって、
前記被検査物をその軸線を中心にして回転させる回転機構と、
前記照射装置の移動、前記カメラの撮像タイミング、および前記回転機構の動作を制御する制御部と、をさらに備え、
前記被検査物は、その軸線を中心にして回転対称な形状を有するとともに、前記被検査面を複数有し、
前記制御部は、１の被検査面についての複数の前記輝度分布画像の取得が終了したら、前記回転機構を動作させて、直前に前記１の被検査面が配置されていた位置に、次の１の被検査面を配置する、検査装置。

【請求項8】

請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の検査装置であって、
前記欠陥検出部は、各画素について、輝度の大きさおよび移り変わりから推定される距離情報を算出し、前記各画素に前記距離情報を割り当ててなる距離画像を生成する、検査装置。

【請求項9】

被検査物の外周面に含まれる被検査面の外観検査を行う検査装置であって、
被検査物の表面に沿う仮想平面上において移動するとともに、前記被検査物の前記被検査面に向かって光を照射する照射装置と、
前記被検査物の前記被検査面を撮像範囲に含み、前記被検査面で反射された光を受光して、撮像結果としての輝度分布画像を生成するカメラと、
前記照射装置の位置が互いに異なり、かつ、前記被検査面と前記カメラと前記照射装置とが一直線上に並ばない、複数のタイミングで、前記カメラにより撮像された、複数の前記輝度分布画像を記憶する画像記憶部と、
複数の異なる前記輝度分布画像に基づいて、前記被検査面上の欠陥を検出する、欠陥検出部と、を備え、
前記欠陥検出部は、各画素について、輝度の大きさおよび移り変わりから推定される距離情報を算出し、前記各画素に前記距離情報を割り当ててなる距離画像を生成する、検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検査装置および検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、被検査物の被検査面に、打痕等の欠陥があるか否かを、自動で検査するために用いる、検査装置が知られている。この種の検査装置については、例えば特開２００７－３３２３６号公報に開示されている。

【0003】

特開２００７－３３２３６号公報に記載の表面欠陥検査装置は、照明手段と、撮像手段と、光源制御装置と、欠陥検査装置とで構成される。この照明手段は、曲面上に順番に並んだ複数の光源（１ａ～１ｆ）からなる。複数の撮像手段は、曲面上に順番に並んだ複数台のカメラ（２ａ～２ｆ）からなる。光源制御装置（４）は、照明手段の複数の光源から各撮像時点に１つの光源を選択し当該光源の点灯および消灯を制御する。前記欠陥検査装置（５）は、前記撮像手段の複数のカメラから各撮像時点に１つのカメラを選択し当該カメラの撮像タイミングを制御するとともに、撮像した画像から検査対象物の欠陥を検出する。

【0004】

すなわち、特開２００７－３３２３６号公報に記載の表面欠陥検査装置では、光源の照射方向や撮像方向を変える場合に、光源（１ａ～１ｆ）とカメラ（２ａ～２ｆ）の組み合わせが選択される。特開２００７－３３２３６号公報に記載の表面欠陥検査装置では、このような光源角度と撮像角度との組み合わせにより、単一方向の光源照射角では検出不能な欠陥も検出することができ、検査精度を高められる、としている。

【文献】特開２００７－３３２３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特開２００７－３３２３６号公報に記載の表面欠陥検査装置では、選択されたカメラ（２ａ～２ｆ）に応じて、撮像範囲が変わってしまう。具体的には、撮像範囲を撮像した撮像画像のどの画素に、被検査面上のある位置が対応するかが、変わってしまう。そのため、例えば複数回の撮像で得られた撮像画像を相互に比較したいような場合に、選択したカメラの曲面上での取付角度等を考慮して、各撮像画像の各画素の対応関係を演算で求める必要が生じる。そのため、欠陥の検査のための演算処理が複雑になってしまう場合がある。

【0006】

本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、その潜在的な目的は、検査のために必要な演算処理をシンプルにしつつ、被検査面上の欠陥を精度よく検出することを可能にする、検査装置および検査方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

【0008】

本発明の１つの観点においては、被検査物の外周面に含まれる被検査面の外観検査を行う検査装置が提供される。この検査装置は、照射装置と、カメラと、画像記憶部と、欠陥検出部とを備える。前記照射装置は、被検査物の表面に沿う仮想平面上において移動するとともに、前記被検査物の被検査面に向かって光を照射する。前記カメラは、前記被検査物の前記被検査面を撮像範囲に含み、前記被検査面で反射された光を受光して、撮像結果としての輝度分布画像を生成する。前記画像記憶部は、前記照射装置の位置が互いに異なり、かつ、前記被検査面と前記カメラと前記照射装置とが一直線上に並ばない、複数のタイミングで、前記カメラにより撮像された、複数の前記輝度分布画像を記憶する。前記欠陥検出部は、複数の異なる前記輝度分布画像に基づいて、前記被検査面上の欠陥を検出する。

【0009】

本発明の別の１つの観点においては、被検査物の外周面に含まれる被検査面の外観検査を行う検査方法が提供される。この検査方法は、次のa）～c）の工程を有する。ａ）では、被検査物の表面に沿う仮想平面上において、光源を移動させるとともに、前記被検査物の前記被検査面に向かって前記光源から光を照射する。ｂ）では、前記光源の位置が互いに異なり、かつ、前記被検査面と前記光源と撮像素子とが一直線上に並ばない、複数のタイミングで、前記被検査面で反射された光を受光した撮像結果としての輝度分布画像を、前記被検査面に対して固定的に設けられる前記撮像素子によって生成する。ｃ）では、前記ｂ）で生成した複数の前記輝度分布画像に基づいて、前記被検査面上の欠陥を検出する。

【発明の効果】

【0010】

本発明の観点によれば、検査のために必要な演算処理をシンプルにしつつ、被検査面上の欠陥を精度よく検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、第１実施形態に係る検査装置の概略的な構成を示す側面図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る検査装置の概略的な構成を示す平面図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る検査装置の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る検査方法における、撮像処理の流れを示すフローチャートである。

【図5】図５は、第１実施形態に係る検査方法における、欠陥検出処理の流れを示すフローチャートである。

【図6】図６は、変形例１に係る検査装置の概略的な構成を示す平面図である。

【図7】図７は、変形例２に係る検査装置の概略的な構成を示す側面図である。

【図8】図８は、その他の変形例に係る検査装置の概略的な構成を示す平面図である。

【図9】図９は、その他の変形例に係る検査装置の概略的な構成を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、本発明に係る検査装置および検査方法の例示的な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。本発明に係る検査装置および検査方法は、被検査物の外周面に含まれる被検査面の外観検査を行うための装置および方法である。以下では、被検査物の厚み方向および軸線に平行な方向を「軸方向」、軸方向に対して垂直な方向を「径方向」、被検査物の軸線を中心とする円に沿う方向を「周方向」と、それぞれ称して、説明を行う。

【0013】

＜１．検査装置の構成＞
本実施形態の検査装置１は、軸方向に厚みを有する被検査物１００の、表面の打痕等の欠陥を検出するための外観検査を、自動で行う装置である。より詳細には、本実施形態の被検査物１００は、軸方向に幅を有する本体部１０１と、この本体部１０１の外周面から径方向外側に突出する複数の突出部１０２と、を有する。本実施形態の被検査物１００は、軸線に対して１２回対称な形状を有する。

【0014】

本実施形態では、被検査物１００の表面のうち、検査対象である被検査面１０２ａは、隣り合う突出部１０２の周方向に対向する１対の面の、両方である。

【0015】

被検査物１００としては、公知の様々な製品・部品等を適用し得るが、例えば複数の外歯を有する歯車としてもよい。あるいは、被検査物１００を、径方向外側に突出する複数のティースを有するモータ用のステータコアとしてもよい。あるいは、被検査物１００を、径方向外側に突出する複数の羽根を有するファンとしてもよい。なお、被検査物１００をなす材料は、特定の材料には限定されない。したがって、被検査物１００は、金属製であっても、あるいは樹脂製であってもよい。

【0016】

図１は、本実施形態に係る検査装置１を側方からみたときの様子を、模式的に示している。図１中で、被検査物１００は断面図で示してある。図２は、検査装置１を上方からみたときの様子を、模式的に示している。図３は、検査装置１の電気的な構成を示している。図１に示すように、検査装置１は、照射装置２と、カメラ３と、移動機構４と、回転機構５と、制御部６とを備える。また、後述するように、検査装置１は、制御部６内に、概念的な構成としての画像記憶部７および欠陥検出部８を有する。

【0017】

照射装置２は、被検査物１００の被検査面１０２ａに、光を照射する装置である。照射装置２は、発光部を有する。照射装置２は、この発光部から被検査面１０２ａへ向けて光を投光する。発光部から投光される光は、例えば、白色光とされる。なお、照射装置２からの光の照射方向を、図１および図２中に符号Ｆで示してある。照射装置２からの光の照射方向Ｆは、常に被検査面１０２ａの側へと向けられるように、制御部６によって制御される。本実施形態では、照射方向Ｆは、水平方向においてカメラ３に向かう方向と、軸方向において床面に向かう方向との、中間の方向とされている。別の言い方をすれば、本実施形態の照射方向Ｆは、斜め下向きであり、照射装置２からカメラ３の下方位置へ向かう方向とされている。

【0018】

カメラ３は、公知の構成の撮像装置である。本実施形態のカメラ３は、平面状に配列（２次元配列）された多数の光電変換素子を有する。各光電変換素子は、受光量に応じた電荷を蓄積する。カメラ３は、光電変換素子に入射した光を光電変換することによって、撮像結果としての輝度分布画像を生成する。輝度分布画像の各画素は、電荷に比例した輝度を有する。

【0019】

カメラ３は、床面に対して固定的に配置されている。カメラ３の撮像範囲は、床面に対して不動である。別の言い方をすれば、撮像対象の被検査面１０２ａは、常にカメラ３の撮像範囲内の所定の位置に所定の大きさ・角度で含まれる。

【0020】

移動機構４は、照射装置２を軸方向に対して垂直な仮想平面Ｓ１に沿って移動させるための機構である。図１中に、仮想平面を符号Ｓで示してある。本実施形態の移動機構４は、レールを有する。レールの軌道は、仮想平面Ｓ１に沿って、環状に配置される。照射装置２は、レールに沿って移動する移動子に、アーム部４１およびヒンジ部４２を介して連結される。図２中に２点鎖線で示すように、本実施形態のレールの軌道Ｒ１は、軸方向にみたときに、カメラ３の位置を中心とする円形状とされる。これにより、照射装置２は、カメラ３の位置を通り軸方向に延びる回転軸を中心にして、遊星運動する。移動機構４は、制御部６によって動作制御される。ただし、移動機構４には、他の公知の様々な機構を用い得る。

【0021】

図１に示すように、照射装置２、カメラ３、および移動機構４は、被検査物１００に対して軸方向の一方側に配置されている。また、照射装置２から被検査物１００までの軸方向の距離Ｌ２は、カメラ３から被検査物１００までの軸方向の距離Ｌ１よりも大きい（Ｌ１＜Ｌ２）。さらに、移動機構４から被検査物１００までの軸方向の距離Ｌ３は、上記の距離Ｌ２よりも大きい（Ｌ２＜Ｌ３）。このようにすれば、カメラ３の撮像範囲に照射装置２や移動機構４が入ってしまう虞がない。

【0022】

回転機構５は、被検査物１００をその軸線を中心にして回転させるための機構である。回転機構５としては、公知の様々な方式の機構を用い得るが、本実施形態の回転機構５は、テーブル部５１と、当該テーブル部５１を下方から回転可能に支持する柱状の支持部５２と、を有する。電動機等の動力供給源からテーブル部５１に回転動力が供給されることにより、テーブル部５１が支持部５２に対して回転する。本実施形態では、回転機構５が１回動作される毎に、テーブル部５１が３０°だけ、軸方向にみて時計回りに回転される。回転機構５が動作することにより被検査物１００が回転する方向を、図２中に実線矢印で示してある。

【0023】

以下では、検査装置１の制御系の構成について、図３を参照して詳細に説明する。図３に示す制御部６は、検査装置１内の各部を動作制御するための手段である。本実施形態の制御部６は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＡＭ等のメモリ、およびハードディスクドライブ等の記憶部を有するコンピュータにより構成されている。制御部６は、上述した照射装置２、カメラ３、移動機構４、および回転機構５と、それぞれ電気的に接続されている。制御部６は、上記の記憶部に記憶されたコンピュータプログラムを上記のメモリに一時的に読み出し、コンピュータプログラムに基づいて、上記のプロセッサが演算処理を行うことにより、上記の各部を動作制御する。これにより、上記のハードウェアとソフトウェアとの協働によって、検査装置１における撮像処理や後述する欠陥検出の処理が進行する。

【0024】

制御部６は、移動機構４を動作制御することにより、照射装置２を、カメラ３の位置を通り軸方向に延びる回転軸Ｃを中心として、４５°ずつ間欠的に移動させる。別の言い方をすれば、制御部６は、照射装置２を４５°移動させる度に、当該照射装置２の移動を一時停止させる。

【0025】

また、制御部６は、所定のタイミングでカメラ３に撮像を実行させる。以下では、このタイミングを「撮像タイミング」と称する。

【0026】

また、制御部６は、回転機構５を動作制御することにより、テーブル部５１の上に載置された被検査物１００を、軸線を中心にして間欠的に回転させる。具体的には、制御部６が回転機構５を１回動作させる度に、被検査物１００が３０°だけ時計回りに回転する。

【0027】

画像記憶部７は、上記の記憶部に概念的に含まれる。画像記憶部７は、複数の被検査面１０２ａのそれぞれについて、カメラ３で撮像して得られた輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８を記憶する。別の言い方をすれば、画像記憶部７は、それぞれ複数（本実施形態では、８画像）存在する輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８を、その画像を撮像したときに検査対象であった１の被検査面１０２ａと対応付けて、記憶する。

【0028】

欠陥検出部８は、被検査面１０２ａ上の欠陥を検出するための処理部である。欠陥検出部８は、制御部６に概念的に含まれる。すなわち、欠陥検出部８の機能は、制御部６のプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、実現される。本実施形態の欠陥検出部８は、複数の被検査面１０２ａのそれぞれについて、その１の被検査面１０２ａに対応する複数の輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８を画像記憶部７から読み出し、これらの画像を総合的に評価することにより、その１の被検査面１０２ａ上の欠陥を検出する。欠陥検出部８の具体的な処理内容については、後に詳述する。

【0029】

＜２．被検査面の撮像処理＞
以上のような構成の検査装置１を用いて、被検査物１００の複数の被検査面１０２ａについての外観検査を行う場合、図４のような処理がなされる。図４は、被検査面１０２ａの撮像処理の流れを示すフローチャートである。即ち、まず初めに、被検査物１００が、軸線が回転機構５のテーブル部５１の回転軸と一致する状態で、テーブル部５１に載置される。このとき、被検査物１００は、１の被検査面１０２ａがカメラ３の撮像範囲に包含されるように配置される。

【0030】

被検査物１００がテーブル部５１の上にセットされた状態で、移動機構４が動作制御されることにより、照射装置２が仮想平面Ｓ１に沿って、カメラ３の周りを、移動および停止を繰り返しながら、一周する。本実施形態では、照射装置２の軌道Ｒ１上の、軸方向にみて４５°おきの地点が、照射装置２の移動が停止する地点とされる。図２中に、照射装置２が移動を停止する８つの地点を符号Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂ８で示している。照射装置２がこれら８つの地点Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂ８に到達した時点が、上述の撮像タイミングとされる。なお、照射装置２の移動が一時停止されるいずれの地点Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂ８においても、被検査面１０２ａと、カメラ３と、照射装置２とは、一直線上には並ばない。また、照射装置２の発光部は、被検査物１００の外観検査が実行される間、常に発光した状態とされる。

【0031】

撮像タイミングにおいて、カメラ３が制御部６によって動作制御されることにより、撮像が実行される。別の言い方をすれば、照射装置２が位置決めされた状態で（ステップＳ８１）、カメラ３での撮像が行われる（ステップＳ８２）。この間、照射装置２は、移動を停止した状態に保たれる。これにより、カメラ３の光電変換素子が、被検査面１０２ａに照射されて当該被検査面１０２ａで正反射または乱反射された光を受光する。その結果、上記輝度分布画像が生成される。

【0032】

１の撮像タイミングにおいて、撮像が終了したら、制御部６は、設定された全ての撮像タイミングでの撮像が終了したか否かの判断をする（ステップＳ８３）。別の言い方をすれば、制御部６は、予定していた全ての地点（照射位置）Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂ８に照射装置２を配置した状態での、撮像が終了したか否かの判断をする。この判断の結果、未だ撮像を実行していない地点がある場合には（ステップＳ８３，Ｎｏ）、制御部６は、移動機構４を動作制御して、照射装置２を次の地点まで移動させる（ステップＳ８４）。その後、この照射位置で照射装置２の移動の停止および位置決めが行われ（ステップＳ８１）、この状態で撮像（ステップＳ８２）が行われる。

【0033】

上述のような、照射装置２の位置決め（ステップＳ８１）、およびカメラ３での撮像（ステップＳ８２）が、撮像が未終了の照射位置が無くなるまで、繰り返し行われる。そして、全ての照射位置Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂ８での撮像が終了したら（ステップＳ８３，Ｙｅｓ）、続いて制御部６は、他の被検査面１０２ａについても撮像が終了したか否かの判断をする（ステップＳ８５）。この判断の結果、未だ撮像を実行していない被検査面１０２ａがある場合には（ステップＳ８５，Ｎｏ）、制御部６は、回転機構５のテーブル部５１を３０°分だけ時計回りに回転させる（ステップＳ８６）。これにより、次の１の被検査面１０２ａについての外観検査に移行する（ステップＳ８１～Ｓ８４）。

【0034】

制御部６は、全ての被検査面１０２ａについて、それぞれ８つの輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８が揃うまで、上述の処理を繰り返す。

【0035】

以上のような処理により、本実施形態では、照射装置２が８つの地点Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂ８に停止している状態のそれぞれについて、上記輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８が生成される。その結果、各被検査面１０２ａについて、光が被検査面１０２ａに照射される向きが様々（８通り）に異なる、８つの輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８が得られる。

【0036】

＜３．欠陥検出の処理＞
各被検査面１０２ａについて、光が被検査面１０２ａに照射される向きが様々（８通り）に異なる、８つの輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８が生成され、画像記憶部７に格納されたら、欠陥検出部８は、被検査面１０２ａ上の欠陥を検出するための処理を行う。以下では、その処理の流れを、図５を参照して説明する。

【0037】

初めに、欠陥検出部８は、１の被検査面１０２ａの８つの輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８のそれぞれについて、周囲の画素との輝度値の差が第１閾値Ｔｈ１以上の画素が集合する所定面積以上の画像領域を特定する（ステップＳ１０１）。本実施形態では、この画像領域を、欠陥がある領域に対応しているとして検出する。

【0038】

続いて、欠陥検出部８は、１の被検査面１０２ａの８つの輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８を相互に参照したときに、輝度値の移り変わり（例えば、変化量、あるいは偏差）が第２閾値Ｔｈ２以上の画素が集合する所定面積以上の画像領域を特定する（ステップＳ１０２）。本実施形態では、この画像領域も、欠陥がある領域に対応しているとして検出する。

【0039】

取得した輝度分布画像は、例えば、ディスプレイ等を通じて、外観検査を行うオペレータが参照できるように表示してもよい。その場合、欠陥がある領域に対応する箇所を着色する等の方法により強調表示してもよい。

【0040】

以上で示したように、本実施形態の検査装置１は、照射装置２と、カメラ３と、画像記憶部７と、欠陥検出部８とを備える。カメラ３は、照射装置２の位置が異なる複数のタイミングで、撮像を実行する。欠陥検出部８は、撮像結果としての複数の輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８に基づいて、被検査面１０２ａ上の欠陥を検出する。

【0041】

ここで、被検査面上の打痕等の欠陥箇所では、正常な表面と比べて反射強度が低かったり、あるいは、光が照射される向き等に応じて反射強度が大きく変化したりする傾向がある。この点、本実施形態の検査装置１によれば、複数の異なる方向から光を照射して撮像された複数の輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８を参照して、総合的に、欠陥を検出することができる。よって、欠陥を精度よく検出することができる。また、カメラ３の撮像範囲を変更することなく、照射装置２のみを移動させて、複数の輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８を得る。このため、カメラの移動距離・角度等を考慮して各輝度分布画像の各画素の対応関係を演算で求める必要がなく、演算処理がシンプルとなる。

【0042】

また、本実施形態の検査装置１では、いずれの撮像タイミングにおいても、被検査面１０２ａと、カメラ３と、照射装置２とは、一直線上には並ばない。これにより、取得した輝度分布画像の一部分または全体がカメラ３の影で暗く写ってしまうことを抑制することができる。その結果、精度よく被検査面１０２ａ上の欠陥を検出することができる。

【0043】

また、本実施形態の検査装置１においては、被検査面１０２ａは、隣り合う突出部１０２の周方向に対向する１対の面の少なくともいずれかである。このような被検査面１０２ａは、隣り合う突出部１０２の間のスペースが狭隘な場合には、一般的には欠陥の撮影が難しい。しかしながら、本実施形態では、カメラ３を、被検査面１０２ａを撮像範囲に含む所定の位置に固定し、照射装置２を仮想平面Ｓ１に沿って移動させる。これにより、光が照射される向きが異なる複数の輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８を容易に得ることができる。その結果、従来の方法では観察し難い被検査面１０２ａについても、良好に欠陥の検査をすることができる。特に、隣り合う突出部１０２の間のスペースが狭隘な場合、カメラ３を設置可能な位置は大きく制限されるが、照射装置２は移動の自由度が高いため、照射装置２を動かすことにより、被検査面１０２ａに光が照射される向きを様々に変えやすい。

【0044】

また、本実施形態の検査装置１は、移動機構４と、制御部６とを備える。ここで、例えば移動機構４を、レールに沿って移動する構成とした場合、移動機構４を、仮想平面Ｓ１に沿ってコンパクトにレイアウトすることができる。よって、検査装置１を小型化することができる。

【0045】

また、本実施形態の検査装置１においては、制御部６は、照射装置２を間欠的に移動させ、照射装置２が移動していない状態のときに、カメラ３に撮像を実行させる。これにより、照射装置２の移動が停止している状態のときに、輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８が撮像される。このため、ピンぼけ等の少ない鮮明な輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８を得ることができる。その結果、精度よく欠陥の検査を行うことができる。

【0046】

また、本実施形態の検査装置１においては、照射装置２の移動の軌道（軌跡）Ｒ１は、カメラ３が配置される位置を中心とする円状である。これにより、１の被検査面１０２ａに対して照射される光の向きを、仮想平面Ｓ１に対して垂直な方向にみたときに、３６０°変化させることができる。よって、被検査面１０２ａ上の凹凸等に起因する輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８上での濃淡の現れ方を、様々に変化させることができる。その結果、ある方向から光を照射したのでは検出不能な欠陥箇所も、他の方向からの光の照射によって検出することができ、欠陥箇所の検出漏れを大幅に抑えることができる。

【0047】

また、本実施形態の検査装置１においては、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３の大小関係が成立している。これにより、照射装置２および移動機構４は、カメラ３の撮像範囲に入り込まない。したがって、照射装置２および移動機構４が撮像結果に入ってしまう虞がない。また、照射装置２、移動機構４、およびカメラ３を、被検査物１００に対して軸方向の一方側に配置するため、被検査物１００を平面状のテーブル部５１の上に載置して検査することが可能となる。これにより、ピンぼけ等の画像不良を防止できる。その結果、良質な輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８が得られる。

【0048】

さらに、本実施形態の検査装置１は、回転機構５を備える。被検査物１００は、その軸線を中心にして回転対称（本実施形態では、１２回対称）な形状を有するとともに、被検査面１０２ａを複数有する。制御部６は、１の被検査面１０２ａについての複数の輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８の取得が終了したら、回転機構５を動作させて、直前に１の被検査面１０２ａが配置されていた位置に、次の１の被検査面１０２ａを配置する。これにより、直前の１の被検査面１０２ａについて欠陥の検査を行うために、照射装置２およびカメラ３に対してした制御処理を、次の１の被検査面１０２ａについても繰り返し行うことにより、次の１の被検査面１０２ａの欠陥検査を容易に行うことができる。このように、１の被検査面１０２ａの検査のために、その都度、カメラ３の位置を設定したり、照射装置２の位置や移動の態様を調整したりする必要がないので、制御がシンプルとなる。

【0049】

＜４．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

【0050】

＜４－１．変形例１＞
あるいは、移動機構が、照射装置２を、仮想平面Ｓ１に沿いつつ、かつ、被検査物１００の周方向に沿って、円弧状に運動させるものとしてもよい。斯かる場合の照射装置２の移動の軌跡Ｒ２を、図６中に２点鎖線で示してある。この場合、照射装置２の移動距離を短くすることができる。

【0051】

＜４－２．変形例２＞
あるいは、仮想平面を、被検査物１００の厚み方向に対して平行とし、照射装置２を、この仮想平面上を軸方向に沿って移動させてもよい。斯かる場合の仮想平面Ｓ２、および照射装置２の移動の軌跡Ｒ３を、図７中に２点鎖線で示してある。この場合、例えば水平方向に長い形状の打痕を、検出しやすくなる。

【0052】

＜４－３．変形例３＞
あるいは、仮想平面を、被検査物の厚み方向に対して斜めに広がる面としてもよい。すなわち、仮想平面は、被検査物の少なくとも一部の表面に沿う平面であればよい。

【0053】

＜４－４．その他の変形例＞
上記の実施形態では、被検査物１００は、軸線に対して１２回対称な形状を有していたが、これに限るものではない。上記に代えて、被検査物を、軸線に対して８回対称、あるいは２４回対称な形状等としてもよい。また、被検査物は、必ずしも回転対称な形状に限定されるものではなく、少なくとも１つの被検査面を有していればよい。

【0054】

上記の実施形態では、照射装置２は、当該照射装置２の移動中、常に発光しているとしたが、これに限るものではない。上記に代えて、撮像タイミング、すなわち、撮像するために照射装置２を位置決めした状態の間に限り、照射装置２を発光させてもよい。

【0055】

上記の実施形態では、図２に示すように、隣り合う突出部１０２の周方向に対向する１対の面１０２ａの両方が、カメラ３の撮像範囲に含まれているものとした。これによれば、１の輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８に、対向する両方の被検査面１０２ａが写されるので、これら両面を同時に外観検査することができる。しかしながら、これに限るものではなく、カメラ３の撮像範囲に１対の面１０２ａのうちの一方の被検査面１０２ａのみが含まれるものとしてもよい。その場合、輝度分布画像Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐ８上で被検査面１０２ａが支配する画像領域の割合が広くなり、欠陥の検査がより行いやすくなる。なお、回転機構５で被検査物１００を間欠的に回転させながら、全て（上記実施形態では、１２個）の一方側の被検査面１０２ａの撮像をし終えた後、被検査物１００の端面を上下に反転させてテーブル部５１にセットして、続いて反対側の被検査面１０２ａの撮像を順次行えば、全ての被検査面１０２ａについての欠陥検査を行うことができる。

【0056】

上記の実施形態では、被検査物１００の軸線を上下方向に向けて欠陥検出を行っていたが、これに限るものではない。上記に代えて、例えば被検査物１００の軸線を水平方向に向けて、欠陥検出を行ってもよい。

【0057】

上記の実施形態では、照射装置２、カメラ３、および移動機構４が、被検査物１００の軸方向の一方側（上方側）に配置されるものとしたが、必ずしもこれに限らない。上記に代えて、照射装置２および移動機構４を被検査物１００の軸方向の一方側に配置し、カメラ３を被検査物１００の軸方向の他方側に配置してもよい。あるいは、径方向にみたときに、カメラ３の位置と、被検査物１００の位置とが、重なっていてもよい。

【0058】

上記の実施形態では、照射装置２から被検査物１００までの軸方向の距離Ｌ２は、カメラ３から被検査物１００までの軸方向の距離Ｌ１よりも大きい（Ｌ１＜Ｌ２）としていたが、斯かる距離の大小関係は必須ではない。上記に代えて、照射装置２から被検査物１００までの距離を、カメラ３から被検査物１００までの距離よりも小さくしてもよい。具体的には、例えば図８に示すように、被検査物１００の厚み方向にみたときに、仮想平面Ｓ３が被検査物１００とカメラ３との間の位置に配置されていてもよい。図６に示した例では、照射装置２は、径方向に垂直な仮想平面Ｓ３上を、径方向および軸方向（厚み方向）の両方に垂直な方向に延びる移動軌跡Ｒ４に沿って直線運動する。

【0059】

上記の変形例２では、仮想平面Ｓ２を、被検査物１００の厚み方向に対して平行とし、照射装置２を、この仮想平面Ｓ２上を軸方向に沿って移動させていた。図７に示した例では、照射装置２から被検査物１００までの径方向の距離は、カメラ３から被検査物１００までの径方向の距離よりも遠かった。しかしながら、これに代えて、照射装置２から被検査物１００までの距離を、カメラ３から被検査物１００までの距離と略同じとしてもよい。具体的には、例えば図９に示すように、被検査物１００の径方向にみたときに、カメラ３の位置が略仮想平面Ｓ４上に配置されていてもよい。図９に示した例では、照射装置２の移動軌跡Ｒ５は軸方向に延びる直線状であり、カメラ３はこの厳雄軌跡Ｒ５に沿って直線運動する。当該移動軌跡Ｒ５は、厚み方向にみたときにカメラ３と周方向に並ぶようにレイアウトされている。

【0060】

上記の実施形態で示した、欠陥検出部８が行う処理の流れは、一例に過ぎず、他の方法で欠陥が検出されてもよい。例えば、光切断法等によって画素毎に距離情報を付与して、当該距離情報も考慮して欠陥検出を行ってもよい。

【0061】

被検査物１００の厚みは、当該被検査物１００の径方向の寸法よりも大きくてもよい。具体例を１つ挙げると、被検査物をネジとし、被検査面をそのネジ溝に沿う斜面としてもよい。

【0062】

また、検査装置１の細部の構成や、各位置のレイアウト等については、本願の各図に図示されたものと異なっていてもよい。例えば、照射位置Ｂ１，Ｂ２，・・・Ｂ８の数を増減したり、互いの間隔を変更したりしてもよい。その場合、ソフトウェア的な変更で足りるので、被検査物１００の形状・性質等に応じて、流動的な欠陥検査の実施が可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0063】

本発明は、検査装置および検査方法に利用できる。

【符号の説明】

【0064】

１ 検査装置
２ 照明装置（光源）
３ カメラ（撮像素子）
４ 移動機構
５ 回転機構
６ 制御部
７ 画像記憶部
８ 欠陥検出部
１００ 被検査物
１０１ 本体部
１０２ 突出部
１０２ａ 被検査面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】