特許 7642414 表面検査装置及び表面検査方法

(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】2025-02-28

(45)【発行日】2025-03-10

(54)【発明の名称】表面検査装置及び表面検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/88 20060101AFI20250303BHJP

   G01B 11/30 20060101ALI20250303BHJP

【ＦＩ】

G01N21/88 Z

G01B11/30 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021046483

(22)【出願日】2021-03-19

(65)【公開番号】P2022145183

(43)【公開日】2022-10-03

【審査請求日】2024-02-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000003399

【氏名又は名称】ＪＵＫＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】千賀 大輔

(72)【発明者】

【氏名】加藤 正

【審査官】田中 秀直

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０３７００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１６８７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１８０６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０６８７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－２０４５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２３２４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３５５１０１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／８４－２１／９５８

Ｇ０１Ｂ １１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検査対象の表面にマトリクス状に複数の検査エリアを設定する検査エリア設定部と、
前記検査エリアを検査するラフ検査機と、
前記ラフ検査機により検査された前記検査エリアを前記ラフ検査機よりも高精度に検査するファイン検査機と、
前記ラフ検査機と前記ファイン検査機とを連結する連結部材と、
前記ラフ検査機と前記ファイン検査機とを一緒に移動する駆動装置と、
前記ラフ検査機の検査データに基づいて、複数の前記検査エリアから特定の検査エリアを選択する選択部と、
前記駆動装置を制御するための駆動指令を出力する駆動指令部と、
前記ラフ検査機を作動させる第１作動指令及び前記ファイン検査機を作動させる第２作動指令を出力する作動指令部と、を備え、
前記駆動指令部及び前記作動指令部は、複数の前記検査エリアが前記ラフ検査機により順次検査されるように、前記ラフ検査機の移動と前記ラフ検査機の作動とを繰り返し、前記選択部により選択された複数の前記検査エリアが前記ファイン検査機により順次検査されるように、前記ファイン検査機の移動と前記ファイン検査機の作動とを繰り返し、
前記ファイン検査機が所定の検査エリアの検査終了後次の検査エリアの検査開始のために移動するときの前記ファイン検査機の第２移動速度は、前記ラフ検査機が所定の検査エリアの検査終了後次の検査エリアの検査開始のために移動するときの第１移動速度よりも低い、
表面検査装置。

【請求項2】

前記選択部は、前記ラフ検査機の検査データと所定のルールとに基づいて、選択した複数の検査エリアを順位付けし、
前記ファイン検査機は、前記選択部により順位付けされた順位に従って前記検査エリアを順次検査する、
請求項１に記載の表面検査装置。

【請求項3】

前記ルールは、前記検査対象の表面に形成された傷の深さを含む、
請求項２に記載の表面検査装置。

【請求項4】

前記ルールは、前記検査対象の表面に形成された傷の面積を含む、
請求項２に記載の表面検査装置。

【請求項5】

前記ルールは、前記検査対象の表面に形成された傷と前記ラフ検査機の検査終了時点における前記ファイン検査機との距離を含む、
請求項２に記載の表面検査装置。

【請求項6】

前記ファイン検査機の検査データに基づいて、前記検査対象の良否を判定する良否判定部と、
前記良否判定部は、前記選択部により選択された複数の検査エリアのうち一部の検査エリアが前記ファイン検査機に検査された時点で、前記検査対象の良否を判定する、
請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の表面検査装置。

【請求項7】

前記ファイン検査機は、前記良否判定部が前記検査対象の良否を判定した時点で、前記検査エリアの検査を終了する、
請求項６に記載の表面検査装置。

【請求項8】

前記ラフ検査機は、照度差ステレオ法に基づいて前記検査エリアを撮像し、
前記ラフ検査機により撮像された画像データを取得する検査データ取得部と、
前記検査データ取得部により取得された前記画像データを平均化処理する平均化部と、
前記検査データ取得部により取得された画像データと前記平均化部により平均化処理された画像データとの差分画像データを生成する差分画像データ生成部と、を備え、
前記選択部は、前記差分画像データに基づいて、検査エリアを選択する、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の表面検査装置。

【請求項9】

検査対象の表面にマトリクス状に設定された複数の検査エリアがラフ検査機により順次検査されるように、前記ラフ検査機の移動と前記ラフ検査機の作動とを繰り返すことと、
前記ラフ検査機の検査データに基づいて、前記複数の検査エリアから特定の検査エリアを選択することと、
選択された検査エリアが前記ラフ検査機よりも高精度に検査するファイン検査機により順次検査されるように、前記ファイン検査機の移動と前記ファイン検査機の作動とを繰り返すことと、
前記ファイン検査機の検査データに基づいて、前記検査対象の良否を判定することと、を含み、
前記ラフ検査機と前記ファイン検査機とは連結部材により連結され、
前記ラフ検査機と前記ファイン検査機とは駆動装置により一緒に移動され、
前記ファイン検査機が所定の検査エリアの検査終了後次の検査エリアの検査開始のために移動するときの前記ファイン検査機の第２移動速度は、前記ラフ検査機が所定の検査エリアの検査終了後次の検査エリアの検査開始のために移動するときの第１移動速度よりも低い、
表面検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、表面検査装置及び表面検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

金属製品の製造工程において、特許文献１に開示されているような表面検査装置が使用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－１０９３７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

研削加工又は切削加工によりツールマークと呼ばれる微細な傷が金属製品の表面に形成される可能性がある。金属製品の表面に形成された微細な傷の状態を短時間で高精度に検査できる技術が要望される。

【0005】

本開示は、検査対象の表面の状態を短時間で高精度に検査することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に従えば、検査対象の表面に検査エリアを設定する検査エリア設定部と、検査エリアを検査するラフ検査機と、ラフ検査機により検査された検査エリアをラフ検査機よりも高精度に検査するファイン検査機と、を備える、表面検査装置が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、検査対象の表面の状態を短時間で高精度に検査することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係る表面検査装置を模式的に示す平面図である。

【図2】図２は、実施形態に係る表面検査装置を模式的に示す側面図である。

【図3】図３は、実施形態に係る制御装置を示す機能ブロック図である。

【図4】図４は、実施形態に係る表面検査方法を示すフローチャートである。

【図5】図５は、実施形態に係る検査エリアを説明するための図である。

【図6】図６は、実施形態に係る検出部を示すブロック図である。

【図7】図７は、実施形態に係る検出部の処理を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

【0010】

実施形態においては、３次元直交座標系を設定し、この３次元直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。所定面のＸ軸と平行な方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸と直交する所定面のＹ軸と平行な方向をＹ軸方向とする。所定面と直交するＺ軸と平行な方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＸ方向とする。Ｙ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＹ方向とする。Ｚ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＺ方向とする。ＸＹ平面は所定面である。実施形態において、ＸＹ平面と水平面とは、平行であることとする。なお、ＸＹ平面は、水平面に対して傾斜してもよい。

【0011】

［表面検査装置］
図１は、実施形態に係る表面検査装置１を模式的に示す平面図である。図２は、実施形態に係る表面検査装置１を模式的に示す側面図である。図１及び図２に示すように、表面検査装置１は、保持部材２と、ラフ検査機３と、ファイン検査機４と、連結部材５と、駆動装置６と、制御装置７とを備える。

【0012】

保持部材２は、表面検査装置１の検査対象Ｗを保持する。実施形態において、検査対象Ｗは、金属製品である。金属製品として、鋳造品が例示される。

【0013】

ラフ検査機３は、保持部材２に保持されている検査対象Ｗの表面を検査する。ラフ検査機３は、保持部材２よりも上方に配置される。ラフ検査機３は、検査対象Ｗの上方から検査対象Ｗの表面を検査する。

【0014】

ファイン検査機４は、保持部材２に保持されている検査対象Ｗの表面を検査する。ファイン検査機４は、保持部材２よりも上方に配置される。ファイン検査機４は、検査対象Ｗの上方から検査対象Ｗの表面を検査する。

【0015】

実施形態において、ラフ検査機３及びファイン検査機４のそれぞれは、検査対象Ｗの表面に形成されている傷の状態を検査する。傷として、ツールマークが例示される。ツールマークとは、研削加工により金属製品に形成された研削痕又は切削加工により金属製品に形成された切削痕をいう。ツールマークは、微細な傷である。

【0016】

ファイン検査機４の検査精度は、ラフ検査機３の検査精度よりも高い。ファイン検査機４は、ラフ検査機３よりも高精度に検査対象Ｗの表面を検査する。

【0017】

実施形態において、ラフ検査機３は、撮像装置を含む。撮像装置は、光学系と、光学系を介して検査対象Ｗからの光を受光するイメージセンサとを含む。

【0018】

実施形態において、ファイン検査機４は、レーザ干渉計を含む。レーザ干渉計は、検査対象Ｗの表面にレーザ光を照射する射出部と、検査対象Ｗの表面で反射したレーザ光を受光する受光部とを含む。

【0019】

連結部材５は、ラフ検査機３とファイン検査機４とを連結する。連結部材５により、ラフ検査機３とファイン検査機４との相対位置が固定される。ラフ検査機３とファイン検査機４とは、一緒に移動することができる。

【0020】

駆動装置６は、ラフ検査機３及びファイン検査機４のそれぞれを移動する。実施形態において、駆動装置６は、ラフ検査機３とファイン検査機４とを一緒に移動する。駆動装置６は、ラフ検査機３及びファイン検査機４のそれぞれを、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の少なくとも一つの方向に移動する。実施形態において、駆動装置６は、連結部材５をＺ軸方向に移動するＺ軸駆動部６Ｚと、Ｚ軸駆動部６ＺをＸ軸方向に移動するＸ軸駆動部６Ｘと、Ｘ軸駆動部６ＸをＹ軸方向に移動するＹ軸駆動部６Ｙとを含む。Ｚ軸駆動部６Ｚは、連結部材５をＺ軸方向にガイドするＺ軸ガイド部材と、連結部材５をＺ軸方向に移動する駆動力を発生するＺ軸アクチュエータとを含む。Ｘ軸駆動部６Ｘは、Ｚ軸ガイド部材をＸ軸方向にガイドするＸ軸ガイド部材と、Ｚ軸ガイド部材をＸ軸方向に移動する駆動力を発生するＸ軸アクチュエータとを含む。Ｙ軸駆動部６Ｙは、Ｘ軸ガイド部材をＹ軸方向にガイドするＹ軸ガイド部材と、Ｘ軸ガイド部材をＹ軸方向に移動する駆動力を発生するＹ軸アクチュエータとを含む。駆動装置６により、保持部材２に保持されている検査対象Ｗとラフ検査機３との相対位置が調整される。駆動装置６により、保持部材２に保持されている検査対象Ｗとファイン検査機４との相対位置が調整される。

【0021】

［制御装置］
図３は、実施形態に係る制御装置７を示す機能ブロック図である。制御装置７は、コンピュータシステムを含む。コンピュータシステムは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリと、ストレージと、入出力回路を含むインターフェースとを有する。

【0022】

図３に示すように、制御装置７は、検査データ取得部８と、検出部９と、検査エリア設定部１０と、選択部１１と、駆動指令部１２と、作動指令部１３と、良否判定部１４とを有する。

【0023】

検査データ取得部８は、ラフ検査機３の検査データ及びファイン検査機４の検査データを取得する。実施形態において、ラフ検査機３の検査データは、検査対象Ｗの表面の画像データを含む。ファイン検査機４の検査データは、検査対象Ｗの表面で反射したレーザ光の受光データを含む。

【0024】

検出部９は、ラフ検査機３の検査データに基づいて、検査対象Ｗの表面の状態を大まかに検出する。検出部９は、ラフ検査機３の検査データに基づいて、検査対象Ｗの表面の傷の有無を検出することができる。検出部９は、ラフ検査機３の検査データに基づいて、検査対象Ｗの表面に形成されている傷の深さ及び傷の面積を大まかに算出することができる。

【0025】

検出部９は、ファイン検査機４の検査データに基づいて、検査対象Ｗの表面の状態を高精度に検出する。検出部９は、ファイン検査機４の検査データに基づいて、検査対象Ｗの表面に形成されている傷の深さ及び傷の面積を高精度に算出することができる。

【0026】

検査エリア設定部１０は、検査対象Ｗの表面に検査エリアＡを設定する。ラフ検査機３は、検査エリアＡを検査する。ラフ検査機３は、複数の検査エリアＡのそれぞれを順次検査する。ファイン検査機４は、ラフ検査機３により検査された検査エリアＡをラフ検査機よりも高精度に検査する。

【0027】

選択部１１は、ラフ検査機３の検査データに基づいて、複数の検査エリアＡから特定の検査エリアＡを選択する。実施形態において、選択部１１は、ラフ検査機３の検査データに基づいて、傷が存在する検査エリアＡを複数の検査エリアＡから選択する。

【0028】

駆動指令部１２は、駆動装置６を制御するための駆動指令を出力する。駆動装置６は、駆動指令に基づいて、ラフ検査機３及びファイン検査機４を移動する。

【0029】

作動指令部１３は、ラフ検査機３を作動させる第１作動指令及びファイン検査機４を作動させる第２作動指令を出力する。ラフ検査機３は、第１作動指令に基づいて、検査エリアＡの検査を開始する。実施形態において、ラフ検査機３は、第１作動指令に基づいて、検査エリアＡの撮像を開始する。ファイン検査機４は、第２作動指令に基づいて、検査エリアＡの検査を開始する。実施形態において、ファイン検査機４は、第２作動指令に基づいて、検査エリアＡに対するレーザ光の照射を開始する。

【0030】

良否判定部１４は、ファイン検査機４の検査データに基づいて、検査対象Ｗの良否を判定する。

【0031】

［表面検査方法］
図４は、実施形態に係る表面検査方法を示すフローチャートである。

【0032】

検査対象Ｗが保持部材２に保持される。検査エリア設定部１０は、検査対象Ｗの表面に検査エリアＡを設定する（ステップＳ１）。

【0033】

図５は、実施形態に係る検査エリアＡを説明するための図である。図５に示すように、検査エリア設定部１０は、検査対象Ｗの表面に検査エリアＡを複数設定する。複数の検査エリアＡは、検査対象Ｗの表面にマトリクス状に設定される。実施形態において、検査エリアＡは、１６箇所に設定される。すなわち、検査対象Ｗの表面に第１検査エリアＡ１から第１６検査エリアＡ１６が設定される。

【0034】

なお、図５に示した複数の検査エリアＡは、一例である。図５には、検査対象Ｗの表面の一部に検査エリアＡが設定され、検査対象Ｗの表面の別の一部に検査エリアＡが設定されない例が図示されているが、検査エリアＡは、検査対象Ｗの表面の全部に設定されてもよい。また、検査エリアＡの数は、１６箇所に限定されず、１７箇所以上でもよいし、１５箇所以下でもよい。

【0035】

駆動指令部１２は、複数の検査エリアＡのうち第１検査エリアＡ１とラフ検査機３とが対向するように、駆動装置６を制御する。駆動指令部１２は、ラフ検査機３が第１検査エリアＡ１を検査できるように、ラフ検査機３と検査対象Ｗとの相対位置を調整する。

【0036】

ラフ検査機３と第１検査エリアＡ１とが対向した後、作動指令部１３は、第１検査エリアＡ１がラフ検査機３に検査されるように、ラフ検査機３を作動させる。ラフ検査機３は、第１検査エリアＡ１を検査する。

【0037】

第１検査エリアＡ１がラフ検査機３に検査された後、駆動指令部１２は、第１検査エリアＡ１の次に検査される第２検査エリアＡ２とラフ検査機３とが対向するように、駆動装置６を制御する。駆動指令部１２は、ラフ検査機３が第２検査エリアＡ２を検査できるように、ラフ検査機３と検査対象Ｗとの相対位置を調整する。駆動装置６は、ラフ検査機３による第１検査エリアＡ１の検査終了後次の第２検査エリアＡ２の検査開始のためにラフ検査機３を第１移動速度Ｖ１で移動する。

【0038】

ラフ検査機３と第２検査エリアＡ２とが対向した後、作動指令部１３は、第２検査エリアＡ２がラフ検査機３に検査されるように、ラフ検査機３を作動させる。ラフ検査機３は、第２検査エリアＡ２を検査する。

【0039】

駆動指令部１２及び作動指令部１３は、第１検査エリアＡ１から第１６検査エリアＡ１６の全部がラフ検査機３に検査されるように、ラフ検査機３の移動とラフ検査機３の作動とを繰り返す。ラフ検査機３は、所謂ステップアンドリピート方式で、第１検査エリアＡ１から第１６検査エリアＡ１６まで順次検査する（ステップＳ２）。

【0040】

上述のように、ラフ検査機３は、撮像装置を含む。ラフ検査機３の撮像エリアの大きさと１つの検査エリアＡの大きさとは実質的に一致する。ラフ検査機３は、検査エリアＡを撮像することにより、検査エリアＡを一括して検査することができる。

【0041】

検出部９は、ラフ検査機３の検査データに基づいて、検査対象Ｗの表面の傷の有無を検出する。また、検出部９は、ラフ検査機３の検査データに基づいて、傷の深さを大まかに算出する（ステップＳ３）。

【0042】

選択部１１は、ラフ検査機３の検査データに基づいて、複数の検査エリアＡから特定の検査エリアＡを選択する（ステップＳ４）。

【0043】

選択部１１は、検出部９の検出結果に基づいて、傷が存在する検査エリアＡを特定の検査エリアＡとして選択する。一例として、実施形態においては、第２検査エリアＡ２と第６検査エリアＡ６と第１５検査エリアＡ１５とが選択されることとする。

【0044】

選択部１１は、ラフ検査機３の検査データと所定のルールとに基づいて、選択した複数の検査エリアＡを順位付けする（ステップＳ５）。

【0045】

実施形態において、所定のルールは、検査対象Ｗの表面に形成された傷の深さを含む。検出部９は、ラフ検査機３の検査データに基づいて、傷の深さを大まかに算出することができる。選択部１１は、傷の深さに基づいて、選択した複数の検査エリアＡを順位付けする。実施形態において、選択部１１は、傷の深さが深いほど検査エリアＡを上位に順位付けする。一例として、実施形態においては、第２検査エリアＡ２に形成されている傷の深さが最も深く、第２検査エリアＡ２に次いで第６検査エリアＡ６に形成されている傷の深さが深く、第１５検査エリアＡ１５に形成されている傷の深さが最も浅いこととする。選択部１１は、第２検査エリアＡ２を第１位に順位付けし、第６検査エリアＡ６を第２位に順位付けし、第１５検査エリアＡ１５を第３位に順位付けする。

【0046】

ファイン検査機４は、選択部１１により選択された検査エリアＡ（Ａ２、Ａ６，Ａ１５）を検査する。実施形態において、ファイン検査機４は、選択部１１により順位付けされた順位に従って複数の検査エリアＡ（Ａ２、Ａ６，Ａ１５）を順次検査する（ステップＳ６）。

【0047】

駆動指令部１２は、選択部１１により選択された複数の検査エリアＡ（Ａ２、Ａ６，Ａ１５）のうち、第１位に順位付けされた第２検査エリアＡ２とファイン検査機４とが対向するように、駆動装置６を制御する。駆動指令部１２は、ファイン検査機４が第２検査エリアＡ２を検査できるように、ファイン検査機４と検査対象Ｗとの相対位置を調整する。

【0048】

ファイン検査機４と第２検査エリアＡ２とが対向した後、作動指令部１３は、第２検査エリアＡ２がファイン検査機４に検査されるように、ファイン検査機４を作動させる。ファイン検査機４は、第２検査エリアＡ２を検査する。

【0049】

第２検査エリアＡ２がファイン検査機４に検査された後、駆動指令部１２は、選択部１１により選択された複数の検査エリアＡ（Ａ２、Ａ６，Ａ１５）のうち、第２位に順位付けされた第６検査エリアＡ６とファイン検査機４とが対向するように、駆動装置６を制御する。駆動指令部１２は、ファイン検査機４が第６検査エリアＡ６を検査できるように、ファイン検査機４と検査対象Ｗとの相対位置を調整する。駆動装置６は、ファイン検査機４による第２検査エリアＡ２の検査終了後次の第６検査エリアＡ６の検査開始のためにファイン検査機４を第２移動速度Ｖ２で移動する。第２移動速度Ｖ２は、第１移動速度Ｖ１よりも低い。

【0050】

ファイン検査機４と第６検査エリアＡ６とが対向した後、作動指令部１３は、第６検査エリアＡ６がファイン検査機４に検査されるように、ファイン検査機４を作動させる。ファイン検査機４は、第６検査エリアＡ６を検査する。

【0051】

第６検査エリアＡ６がファイン検査機４に検査された後、駆動指令部１２は、選択部１１により選択された複数の検査エリアＡ（Ａ２、Ａ６，Ａ１５）のうち、第３位に順位付けされた第１５検査エリアＡ１５とファイン検査機４とが対向するように、駆動装置６を制御する。駆動指令部１２は、ファイン検査機４が第１５検査エリアＡ１５を検査できるように、ファイン検査機４と検査対象Ｗとの相対位置を調整する。駆動装置６は、ファイン検査機４による第６検査エリアＡ６の検査終了後次の第１５検査エリアＡ１５の検査開始のためにファイン検査機４を第２移動速度Ｖ２で移動する。

【0052】

ファイン検査機４と第１５検査エリアＡ１５とが対向した後、作動指令部１３は、第１５検査エリアＡ１５がファイン検査機４に検査されるように、ファイン検査機４を作動させる。ファイン検査機４は、第１５検査エリアＡ１５を検査する。

【0053】

上述のように、ファイン検査機４は、レーザ干渉計を含む。ファイン検査機４は、検査エリアＡ（Ａ２，Ａ６，Ａ１５）に対してレーザ光を走査することにより、検査エリアＡを検査する。

【0054】

検出部９は、ファイン検査機４の検査データに基づいて、傷の深さを高精度に算出する（ステップＳ７）。

【0055】

良否判定部１４は、ファイン検査機４の検査データに基づいて、検査対象Ｗの良否を判定する（ステップＳ８）。

【0056】

実施形態において、良否判定部１４は、検出部９により算出された傷の深さと予め定められている深さ閾値とを比較する。複数の傷のうち最も深い傷の深さが深さ閾値未満である場合、良否判定部１４は、検査対象Ｗが良好であると判定する。複数の傷のうち最も深い傷の深さが深さ閾値以上である場合、良否判定部１４は、検査対象Ｗが不良であると判定する。

【0057】

［検出部の処理］
次に、ラフ検査機３により撮像された検査エリアＡの画像データの処理方法について説明する。図６は、実施形態に係る検出部９を示すブロック図である。ラフ検査機３により撮像された画像データは、検査データ取得部８により取得される。検出部９は、平均化部１５と、差分画像データ生成部１６とを有する。選択部１１は、検出部９の検出結果に基づいて、傷が存在する検査エリアＡを特定の検査エリアＡとして選択する。

【0058】

図７は、実施形態に係る検出部９の処理を説明するための図である。図７に示すように、ラフ検査機３は、照度差ステレオ法に基づいて検査エリアＡを撮像する。ラフ検査機３は、照度差ステレオ法に基づいて、検査エリアＡの立体画像を取得することができる。検査データ取得部８は、照度差ステレオ法に基づいてラフ検査機３により撮像された画像データＭａを取得する。画像データＭａは、検査エリアＡの立体画像を含む。

【0059】

ラフ検査機３は、公知の照度差ステレオ法に基づいて検査エリアＡを撮像する。照度差ステレオ法とは、照明位置を互いに異ならせた複数の画像と、撮影対象の物体に対応するマスク画像とを用いて、法線マップを取得する方法をいう。法線マップとは、物体の任意の位置の法線ベクトルの向きを表す画像をいう。

【0060】

平均化部１５は、検査データ取得部８により取得された画像データＭａを平均化処理する。平均化部１５により、平均化処理された画像データＭｂが生成される。

【0061】

平均化部１５は、公知の平均化処理に基づいて、画像データＭｂを生成する。平均化処理とは、注目画素の周辺の複数の周辺画素の輝度値の平均値を算出し、その平均値を注目画素の輝度値とする処理をいう。画像データＭａが平均化処理されることにより、ノイズ成分が低減された画像データＭｂが生成される。

【0062】

差分画像データ生成部１６は、検査データ取得部８により取得された画像データＭａと平均化部１５により平均化処理された画像データＭｂとの差分画像データＭｃを生成する。差分画像データＭｃは、検査対象Ｗの表面に形成されている傷のみが抽出された画像データである。

【0063】

選択部１１は、差分画像データＭｃに基づいて、検査エリアＡを選択する。

【0064】

画像データＭａが平均化処理されて画像データＭｂが生成されることにより、検査対象Ｗの表面に形成されている傷のみが抽出された差分画像データＭｃが生成される。検出部９は、傷を正しく検出することができる。選択部１１は、傷が存在する検査エリアＡを正しく選択することができる。

【0065】

ラフ検査機３で検査対象Ｗを検査するときに、照明光学系からの照明光で検査対象Ｗが照明される。実施形態によれば、照明光学系の複雑化及び高価格化が抑制され、検出部９は、検査対象Ｗの表面に形成されている傷を正しく検出することができる。照度差ステレオ法に基づいて画像データＭａを取得する場合、平行光源からの照明光で検査対象Ｗが照明されることが好ましい。平行光源からの照明光で検査対象Ｗが照明されないと、照度差ステレオ法に基づいて取得された画像データＭａに歪みが生じる可能性がある。画像データＭａに歪みが生じると、検出部９は、画像データＭａから傷を正しく検出することが困難となる可能性がある。しかし、平行光源を作り出すためには、照明光学系の複雑化及び高価格化がもたらされる可能性がある。実施形態によれば、例えば点光源からの照明光で検査対象Ｗが照明され、照度差ステレオ法に基づいて取得された画像データＭａに歪みが生じても、画像データＭａと画像データＭｂとの差分画像データＭｃが生成されることにより、検出部９は、傷を正しく検出することができる。

【0066】

［効果］
以上説明したように、実施形態によれば、表面検査装置１は、検査対象Ｗの表面に設定された検査エリアＡを検査するラフ検査機３と、ラフ検査機３により検査された検査エリアＡをラフ検査機３よりも高精度に検査するファイン検査機４と、を備える。これにより、表面検査装置１は、検査対象Ｗの表面に形成された微細な傷の状態を短時間で高精度に検査することができる。

【0067】

実施形態においては、ラフ検査機３の検査データに基づいて、複数の検査エリアＡから傷が形成されている特定の検査エリアＡが選択される。

【0068】

実施形態において、ラフ検査機３は、撮像装置を含む。ラフ検査機３の撮像エリアの大きさと１つの検査エリアＡの大きさとは実質的に一致する。ラフ検査機３は、検査エリアＡを撮像することにより、検査エリアＡを一括して検査することができる。ラフ検査機３は、検査エリアＡを短時間で検査することができる。ファイン検査機４は、レーザ干渉計を含む。ファイン検査機４は、検査エリアＡに対してレーザ光を走査することにより、検査エリアＡを検査する。ファイン検査機４の検査精度はラフ検査機３の検査精度よりも高い。一方、ファイン検査機４の検査時間は、ラフ検査機３の検査時間よりも長い。すなわち、１つの検査エリアＡ（検査対象Ｗの表面の単位面積）を検査するのに要する検査時間は、ラフ検査機３よりもファイン検査機４のほうが長い。

【0069】

ラフ検査機３の検査時間は、ファイン検査機４の検査時間よりも短い。ラフ検査機３は、傷が形成されている検査エリアＡを短時間で探査することができる。ファイン検査機４は、傷が形成されている検査エリアＡのみを高精度に検査する。ファイン検査機４は、傷が形成されていない検査エリアＡを検査しない。すなわち、表面検査装置１は、検査対象Ｗの表面の状態をラフ検査機３で高速に検査して、傷が存在する検査エリアＡを特定した後、傷が存在する検査エリアＡのみをファイン検査機４で高精度に検査する。これにより、表面検査装置１は、検査対象Ｗの表面に形成された微細な傷の状態を短時間で高精度に検査することができる。

【0070】

傷が形成されている検査エリアＡ（Ａ２，Ａ６，Ａ１５）が複数存在する場合、所定のルールに基づいて複数の検査エリアＡ（Ａ２，Ａ６，Ａ１５）が順位付けされる。ファイン検査機４は、順位付けされた順位に従って複数の検査エリアＡ（Ａ２，Ａ６，Ａ１５）を順次検査する。これにより、検査効率の低下が抑制される。

【0071】

ラフ検査機３とファイン検査機４とは連結部材５を介して連結される。駆動装置６は、ラフ検査機３とファイン検査機４とを一緒に移動することができる。これにより、表面検査装置１の構造の複雑化が抑制される。

【0072】

表面検査装置１は、ステップアンドリピート方式で複数の検査エリアＡを順次検査する。ファイン検査機４がステップ移動するときの第２移動速度Ｖ２は、ラフ検査機３がステップ移動するときの第１移動速度Ｖ１よりも低い。そのため、ファイン検査機４がステップ移動を終了してからファイン検査機４の振動がおさまるまでの時間が短くなる。また、ファイン検査機４の振動が抑制された状態でファイン検査機４の検査が開始されるので、ファイン検査機４による検査精度の低下が抑制される。ラフ検査機３がステップ移動するときの移動速度は高いので、ラフ検査機３による検査時間が長くなることが抑制される。

【0073】

［その他の実施形態］
なお、上述の実施形態において、良否判定部１４は、選択部１１により選択された複数の検査エリアＡのうち一部の検査エリアＡがファイン検査機４に検査された時点で、検査対象Ｗの良否を判定してもよい。ファイン検査機４は、良否判定部１４が検査対象Ｗの良否を判定した時点で、検査エリアＡの検査を終了してもよい。

【0074】

例えば、第２検査エリアＡ２がファイン検査機４により検査され、第２検査エリアＡ２に形成されている傷の深さが深さ閾値以上である場合、良否判定部１４は、第６検査エリアＡ６及び第１５検査エリアＡ１５がファイン検査機４に検査される前に、検査対象Ｗが不良であると判定してもよい。ファイン検査機４は、良否判定部１４が検査対象Ｗを不良であると判定した時点で、第６検査エリアＡ６及び第１５検査エリアＡ１５を検査することなく、検査を終了してもよい。

【0075】

また、第２検査エリアＡ２に形成されている傷の深さは、第６検査エリアＡ６に形成されている傷の深さ及び第１５検査エリアＡ１５に形成されている傷の深さよりも深い。そのため、第２検査エリアＡ２がファイン検査機４により検査され、第２検査エリアＡ２に形成されている傷の深さが深さ閾値未満である場合、良否判定部１４は、第６検査エリアＡ６及び第１５検査エリアＡ１５がファイン検査機４に検査される前に、検査対象Ｗが良好であると判定してもよい。ファイン検査機４は、良否判定部１４が検査対象Ｗを良好であると判定した時点で、第６検査エリアＡ６及び第１５検査エリアＡ１５を検査することなく、検査を終了してもよい。

【0076】

上述の実施形態において、選択部１１は、傷の深さに基づいて、選択した複数の検査エリアＡを順位付けすることとした。選択部１１は、傷の面積に基づいて、選択した複数の検査エリアＡを順位付けしてもよい。選択部１１は、傷の面積が広いほど検査エリアＡを上位に順位付けすることができる。例えば、第２検査エリアＡ２に形成されている傷の面積が最も大きく、第２検査エリアＡ２に次いで第６検査エリアＡ６に形成されている傷の面積が大きく、第１５検査エリアＡ１５に形成されている傷の面積が最も小さい場合、選択部１１は、第２検査エリアＡ２を第１位に順位付けし、第６検査エリアＡ６を第２位に順位付けし、第１５検査エリアＡ１５を第３位に順位付けする。良否判定部１４は、検出部９により算出された傷の面積と予め定められている面積閾値とを比較する。複数の傷のうち最も大きい傷の面積が面積閾値未満である場合、良否判定部１４は、検査対象Ｗが良好であると判定する。複数の傷のうち最も大きい傷の面積が面積閾値以上である場合、良否判定部１４は、検査対象Ｗが不良であると判定する。

【0077】

なお、上述の実施形態において、選択部１１は、検査対象Ｗの表面に形成された傷とラフ検査機３の検査終了時点におけるファイン検査機４とのＸＹ平面内における距離に基づいて、選択した複数の検査エリアＡを順位付けしてもよい。選択部１１は、距離が短いほど検査エリアＡを上位に順位付けすることができる。ラフ検査機３は、第１検査エリアＡ１から第１６検査エリアＡ１６まで順次検査する。ラフ検査機３の検査終了時点において、ラフ検査機３は、第１６検査エリアＡ１６と対向する。ラフ検査機３とファイン検査機４とは、連結部材５を介して連結されている。ラフ検査機３の検査終了時点において、第１５検査エリアＡ１５とファイン検査機４との距離が最も短く、第１５検査エリアＡ１５とファイン検査機４との距離に次いで第６検査エリアＡ６とファイン検査機４との距離が短く、第２検査エリアＡ２とファイン検査機４との距離が最も長い。選択部１１は、第１５検査エリアＡ１５を第１位に順位付けし、第６検査エリアＡ６を第２位に順位付けし、第２検査エリアＡ２を第３位に順位付けする。ファイン検査機４との距離が短い検査エリアＡが優先して検査されることにより、ファイン検査機４の総移動距離が長くなることが抑制される。

【0078】

なお、上述の実施形態において、検査エリアＡは設定されなくてもよい。検査対象Ｗの表面の全部がラフ検査機３により検査され、傷が存在するエリアが特性された後、傷が存在するエリアのみがファイン検査機４により検査されてもよい。

【0079】

上述の実施形態において、検査対象Ｗは金属製品でなくてもよい。検査対象Ｗが例えば合成樹脂製品でもよいし、合成皮革製品でもよい。

【符号の説明】

【0080】

１…表面検査装置、２…保持部材、３…ラフ検査機、４…ファイン検査機、５…連結部材、６…駆動装置、６Ｘ…Ｘ軸駆動部、６Ｙ…Ｙ軸駆動部、６Ｚ…Ｚ軸駆動部、７…制御装置、８…検査データ取得部、９…検出部、１０…検査エリア設定部、１１…選択部、１２…駆動指令部、１３…作動指令部、１４…良否判定部、１５…平均化部、１６…差分画像データ生成部、Ａ…検査エリア、Ｗ…検査対象。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】