特許 7267665 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-24

(45)【発行日】2023-05-02

(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】

   G01B 11/30 20060101AFI20230425BHJP

   G01N 21/84 20060101ALI20230425BHJP

   G01N 21/89 20060101ALI20230425BHJP

【ＦＩ】

G01B11/30 A

G01N21/84 E

G01N21/89 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020079578

(22)【出願日】2020-04-28

(65)【公開番号】P2021173704

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2022-07-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000110321

【氏名又は名称】トヨタ車体株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000108627

【氏名又は名称】タカノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士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

(72)【発明者】

【氏名】本多 正彦

(72)【発明者】

【氏名】黒河内 博幸

(72)【発明者】

【氏名】鷹野 太重

【審査官】信田 昌男

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－２０５００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２８１６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０４９９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／３０

Ｇ０１Ｎ ２１／８４

Ｇ０１Ｎ ２１／８９

(57)【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方向と直交する第２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投光した状態で上記第２方向に沿ってシフトさせる照明部と、
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、
上記照明部による上記照明光のシフト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、上記撮影部は、上記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１に記載のワーク検査装置。

【請求項3】

上記照明部は、上記被検査面と対向する発光面に列方向に互いに平行に延びるように設けられた複数のＬＥＤ発光部を備え、上記複数のＬＥＤ発光部のうち上記第２方向について１列ごとに点灯と消灯が可能であり、任意の幅の明暗縞状パターンを上記第２方向に沿ってシフトさせるように構成されている、請求項１または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方向と直交する第２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投光した状態で上記第２方向に沿ってシフトさせ、
上記照明部による上記照明光のシフト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、ワーク検査装置の一例である表面欠陥検査装置（以下、単に「検査装置」という。）が開示されている。この検査装置は、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】

【文献】特開平９－７９９８８号公報

【文献】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。
一方で、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。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。

【0006】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、ワークを高速且つ高精度で検査する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】

【0007】

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方向と直交する第２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投光した状態で上記第２方向に沿ってシフトさせる照明部と、
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、
上記照明部による上記照明光のシフト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、上記撮影部は、上記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。

【0008】

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方向と直交する第２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投光した状態で上記第２方向に沿ってシフトさせ、
上記照明部による上記照明光のシフト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】

【0009】

上記の各態様では、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した状態で第１方向と直交する第２方向に沿ってシフトさせる照明部と、を組み合わせて、共通の重なり領域を含む複数の画像を撮影部で撮影する。

【0010】

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。

【0011】

一方で、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複数の画像を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。

【0012】

以上のごとく、上記の各態様によれば、ワークを高速且つ高精度で検査する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】

【0013】

【図1】実施形態１のワーク検査装置の斜視図。

【図2】図１中の撮影部の撮像素子を模式的に示す平面図。

【図3】図１中の照明部の発光面を示す図。

【図4】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5】図４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6】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7】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8】実施形態２のワーク検査装置について図２に対応した図。

【図9】実施形態３のワーク検査装置について図３に対応した図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

上記のワーク検査装置において、上記照明部は、上記被検査面と対向する発光面に列方向に互いに平行に延びるように設けられた複数のＬＥＤ発光部を備え、上記複数のＬＥＤ発光部のうち上記第２方向について１列ごとに点灯と消灯が可能であり、任意の幅の明暗縞状パターンを上記第２方向に沿ってシフトさせるように構成されているのが好ましい。

【0018】

このワーク検査装置によれば、照明部の発光面の無駄なスペースが極力無くすように、発光面の全体にわたって複数のＬＥＤ発光部を配置することによって、照明部の小型化を図ることができる。

【0019】

以下、ワーク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。

【0020】

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、照明部における照明光のシフト方向である第２方向を矢印Ｙで示し、照明部の各ＬＥＤの列方向である第３方向を矢印Ｚで示すものとする。

【0021】

（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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。この撮影部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。

【0026】

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。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。

【0027】

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、制御装置４０に電気的に接続されている。この照明部３０は、後述の照明制御部４３から伝送される制御信号に応じて、明部Ｐａと暗部Ｐｂが第１方向Ｘと直交する第２方向Ｙ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に投光した状態で第２方向Ｙに沿ってシフトさせるように構成されている。ここでいう「投光」なる態様を「投影」或いは「照射」ともいう。

【0028】

このために、照明部３０は、被検査面２と対向する発光面３０ａに第３方向Ｚに互いに平行に延びるように設けられた、複数列からなるＬＥＤ発光部３１を備えている。第３方向Ｚは、第１方向Ｘに沿った方向でもある。複数列からなるＬＥＤ発光部３１は、１列ごとに点灯と消灯を制御できるため、任意の幅の明部Ｐａと暗部Ｐｂを作ることができると共に、その位置をシフトさせることができる。このシフト制御によれば、明暗縞状パターンＰの照明光Ｌを被検査面２に投光した状態で第２方向Ｙに沿ってシフトさせることができる。

【0029】

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。

【0030】

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の上述のシフト制御を含む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。

【0031】

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。

【0032】

図２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。

【0033】

図３に示されるように、照明部３０は、ワーク１の被検査面２に対して傾斜して対向する発光面３０ａを有し、この発光面３０ａに複数のＬＥＤ３２が配置されるように構成されている。本実施形態では、照明部３０の発光面３０ａに第３方向Ｚに延びる６つのＬＥＤ３２が３６列で配置されている。このＬＥＤ３２として、典型的には、砲弾型のＬＥＤを使用することができる。

【0034】

本実施形態では、４列分のＬＥＤ３２によって１つ分のＬＥＤ発光部３１が構成されている。このため、第２方向Ｙについて隣接する２つのＬＥＤ発光部３１，３１では、一方の４列分のＬＥＤ３２の全てが点灯して明部Ｐａをなすときに、他方の４列分のＬＥＤ３２の全てが消灯して暗部Ｐｂをなす。そして、各ＬＥＤ発光部３１の４列分のＬＥＤ３２の全てが点灯と消灯を繰り返す。

【0035】

図１において、撮影部２０は、照明部３０による照明光Ｌのシフト時に、明暗縞状パターンＰのシフトによる明暗の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を含む複数（本実施形態では８つ）の画像Ｉを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。

【0036】

明暗の１周期は、照明部３０による照明光Ｌのシフト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として、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。

【0037】

ここで、照明部３０の明暗縞状パターンＰのシフトによる明暗の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、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を例示するものとする。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

このとき、図４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。

【0041】

図４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。

【0042】

図５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。

【0043】

この判定に関して、図６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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

次に、図７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。

【0048】

なお、必要に応じて、図７において各ステップの順番を入れ替えることもできる。また、図７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７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。

【0049】

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。

【0050】

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をシフト制御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に投光した状態で第２方向Ｙに沿ってシフトさせることができる。

【0051】

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４及び図５を参照）。

【0052】

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。

【0053】

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５を参照）。ここで、複数の画像Ｉはいずれも照明光Ｌのシフト制御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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

次に、上述の実施形態１の作用効果について説明する。

【0060】

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に投光した状態で第１方向Ｘと直交する第２方向Ｙに沿ってシフトさせる照明部３０と、を組み合わせて、共通の重なり領域Ａを含む複数の画像Ｉを撮影部２０で撮影する。

【0061】

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。

【0062】

一方で、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を含む複数の画像Ｉを撮影することによって、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ΔＢ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。

【0063】

従って、上述の実施態様１によれば、ワーク１を高速且つ高精度で検査するのに有効なワーク検査技術を提供することができる。

【0064】

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。

【0065】

実施形態１によれば、照明部３０の発光面３０ａの無駄なスペースが極力無くすように、発光面３０ａの全体にわたって複数のＬＥＤ発光部３１を配置することによって、照明部３０の小型化を図ることができる。

【0066】

なお、上述の実施形態１に特に関連する変更例として、３列以下の複数列分のＬＥＤ３２によって、或いは５列以上の複数列分のＬＥＤ３２によって、１つ分のＬＥＤ発光部３１を構成するようにしてもよい。

【0067】

また、上述の実施形態１に特に関連する変更例として、図７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。

【0068】

以下、上記の実施形態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。

【0069】

（実施形態２）
図８に示されるように、実施形態２のワーク検査装置１１０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。

【0070】

その他の構成は、実施形態１と同様である。

【0071】

上述の実施形態２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。

【0072】

その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

【0073】

（実施形態３）
図９に示されるように、実施形態３のワーク検査装置２１０は、照明部２３０の構造について、実施形態１のものと相違している。この照明部２３０は、発光面３０ａに第３方向Ｚに互いに平行に延びる複数のＬＥＤ発光部２３１を備えている。そして、各ＬＥＤ発光部２３１を構成するＬＥＤ２３２は、第２方向Ｙと直交する方向に延びる長管型のＬＥＤである点で、実施形態１の砲弾型のＬＥＤ３２と相違している。

【0074】

その他の構成は、実施形態１と同様である。

【0075】

上述の実施形態３によれば、長管型のＬＥＤ２３２を使用することによって、第３方向Ｚについて均一な輝度の照明光Ｌを形成させることができる。

【0076】

その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

上述の実施形態では、ＬＥＤ発光部３１，２３１を備える照明部３０，２３０について例示したが、これに代えて、照明の代わりにモニターに明暗縞状パターンＰを表示してこの明暗縞状パターンＰを第２方向Ｙに移動させる制御を採用することもできる。

【0080】

上述の実施形態では、照明部３０，２３０を静止状態とする場合について例示したが、これに代えて、明暗縞状パターンＰの照明光Ｌを投光した状態で照明部３０，２３０自体を駆動装置（図示省略）によって第２方向Ｙへスライドさせる構造を採用することもできる。

【符号の説明】

【0081】

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
３０，２３０ 照明部
３０ａ 発光面
３１，２３１ ＬＥＤ発光部
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＋６） 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
Ｚ 第３方向（列方向）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】