CN101013093A - 表面缺陷检查装置、表面缺陷检查方法及表面缺陷检查程序 - Google Patents

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Abstract

由一维摄像装置检出一维摄像装置与检查对象物的相对距离的变动，从而高精度地检出检查对象物的缺陷。表面缺陷检查装置具有：线光源，其对旋转的检查对象物，在副扫描方向的斜向照射亮度不同的带有条纹的图形光；线传感器，其由被照射图形光的检查对象物反射的光，对检查对象物在主扫描方向进行一维摄像；相位检出部，其检出被摄像的线图像的亮度的相位变化；摄像位置控制部，其为了根据相位变化、使检查对象物与线传感器的相对距离保持一定，而控制线传感器的位置。

Description

表面缺陷检查装置、表面缺陷检查方法及表面缺陷检查程序
技术领域
本发明涉及表面缺陷检查装置、表面缺陷检查方法及表面缺陷检查程序，特别涉及使用一维摄像装置检出缺陷的技术。
背景技术
以往，在检查对象物的表面照射一样的光，对该反射光的分布进行摄像，从拍摄的图像中检出检查对象物表面的伤痕、凹凸及污垢等。
特别在被检测物为卷纸或薄板等平面上展开的物体、圆柱形物体的情况下，一般使用线传感器作为摄像装置。线传感器对在与该线传感器之间相对移动或旋转的被检测物进行扫描，得到表面图像，而进行缺陷的检出。
这样进行检出缺陷时，由于检查对象物形状的歪斜或旋转不均、振动，有时反射光的感光位置与线传感器之间的相对位置会变动。在这种情况下，由于该相对位置变动，有可能错误地检出被检测物表面的缺陷位置等。
在此，在专利文献1所记载的技术中，除线传感器外，还具有面传感器。该面传感器通过对反射光感光，而求得被检测物的反射光位置。进而，为能够正确地从被检测物检出缺陷，自该反射光位置控制线传感器的位置。
专利文献1(日本)特开2004-279367号公报
在上述专利文献1记载的技术中，在用于检出检查对象物的缺陷的线传感器的基础上，使用面传感器。这样装置变得复杂，成为装置直接成本增加的主要原因。进而，由于具有多个传感器，有必要进行多个传感器间相对位置关系的调整、校准。为此，导入后又产生增加维持工时的问题。
发明内容
本发明鉴于以上情况，提供通过由一维摄像装置检出一维摄像装置与检查对象物的相对距离的变动，高精度地检出检查对象物的缺陷的表面缺陷检查装置、表面缺陷检查方法及表面缺陷检查程序。
为解决上述问题，本发明中第一方面的发明，其特征在于，具有：照明装置，其随时间的推移，对进行使成为检查对象的检查位置变更的检查移动的检查对象物的该检查位置，在该检查移动方向上照射亮度或色彩变化的图形光；一维摄像装置，其将由所述照明装置照射的所述图形光的自所述检查位置反射的光，在与所述检查移动方向相交的方向上，进行一维摄像；变化检出装置，其从由所述一维摄像装置摄像的一维图像检出亮度或色彩的变化；距离控制装置，其对使所述检查对象物或所述一维摄像装置移动的移动装置，根据由所述变化检出装置检出的所述亮度或色彩的变化，为使所述检查对象物的所述检查位置与所述一维摄像装置之间的距离保持一定，而进行控制。
本发明第二方面的发明在第一方面的发明中，其特征在于，所述照明装置对所述检查对象物表面的区域上的检测有无缺陷的检测对象区域以外的区域，照射所述图形光。
本发明第三方面的发明在第一或第二方面的发明中，其特征在于，所述照明装置照射所述图形光，该图形光在与所述检查移动方向斜交的方向亮度相同、且与所述检查移动方向垂直的方向上以规定的周期亮度发生变化。
本发明第四方面的发明在第三方面的发明中，其特征在于，具有摄像位置控制装置，其所述距离控制装置根据由所述变化检出装置检出的所述亮度或色彩的变化而控制所述一维摄像装置的位置，从而使所述检查对象物的所述检查位置与所述一维摄像装置的相对距离保持一定。
本发明第五方面的发明在第四方面的方面中，其特征在于，所述摄像位置控制装置具有移动目的地位置算出装置，在由该移动目的地位置算出装置算出的该位置上，进行使所述一维摄像装置移动的控制，所述移动目的地位置算出装置，从由所述变化检出装置检出的所述一维图像的亮度或色彩的变化量，而算出与成为所述检查对象物的检查对象的位置的距离为规定长度的所述一维摄像装置的移动目的地的位置。
本发明第六方面的发明在第四或第五方面发明中，其特征在于，所述变化检出装置将由所述一维摄像装置摄像的一维图像的亮度变化量，作为在所述规定频率成分上变化的相位而检出；所述摄像位置控制装置，在所述变化检出装置检出的所述相位变化的方向上，为使所述相位进一步变化而进行使所述一维摄像装置移动的控制。
本发明第七方面的发明在第四至第六的任一方面的发明中，其特征在于，还具有从所述一维摄像装置摄像的所述一维图像中，将表示所述规定频率的规定频率成分取出的频率成分取出装置；所述变化检出装置检出由所述频率成分取出装置取出的所述规定频率成分的相位变化量；所述位置控制装置进行控制，该控制使移动量相对所述一维摄像装置移动，所述移动量是从所述变化检出装置检出的所述规定频率成分的相位的变化量而算出得到的相对于所述一维摄像装置的移动量
本发明第八方面的发明在第四至第七的任一方面的发明中，其特征在于，作为所述移动装置，还具有与所述检查对象物移动的所述检查移动的平行方向上，引导所述一维摄像装置的引导装置；所述位置控制装置在所述引导装置的引导方向上进行使所述一维摄像装置移动的控制。
本发明第九方面的发明在第三至第八的任一方面的发明中，其特征在于，还具有：频率成分除去装置，其从所述一维摄像装置摄像的所述一维图像中，将所述规定周期的频率成分除去；缺陷检查装置，其从所述频率成分除去装置将所述频率成分除去的一维图像中，检查所述检查对象物表面的缺陷。
本发明第十方面的发明在第三至第九的任一方面的发明中，其特征在于，所述照明装置将照射所述图形光的亮度的周期定为所述检查对象物的检出对象的缺陷尺寸的10倍以上。
本发明第十一方面的发明，其特征在于，具有：照明步骤，其随时间的推移，对进行使成为检查对象的检查位置变更的检查移动的检查对象物的该检查位置，在该检查移动方向上照射亮度或色彩变化的图形光；一维摄像步骤，其将由所述照明步骤照射的所述图形光的自所述检查位置反射的光，在与所述检查移动方向相交的方向上，一维摄像装置进行一维摄像；变化检出步骤，其从由所述一维摄像步骤而摄像的一维图像检出亮度或色彩的变化；距离控制步骤，其对使所述检查对象物或所述一维摄像装置移动的移动装置，根据由所述变化检出步骤检出的所述亮度或色彩的变化，为使所述检查对象物的所述检查位置与所述一维摄像装置之间的距离保持一定，而进行控制。
本发明第十二方面的发明在第十一方面的发明中，其特征在于，所述照明步骤对所述检查对象物表面的区域上的检测有无缺陷的检测对象区域以外的区域，照射所述图形光。
本发明第十三方面的发明在第十一或第十二方面的发明中，其特征在于，所述照明步骤照射所述图形光，该图形光在与所述检查移动方向斜交的方向亮度相同、且与所述检查移动方向垂直的方向上以规定的周期亮度发生变化。
本发明第十四方面的发明在第十三方面的发明中，其特征在于，具有摄像位置控制步骤，通过所述距离控制步骤根据由所述变化检出步骤检出的所述亮度或色彩的变化而控制所述一维摄像装置的位置，从而使所述检查对象物的所述检查位置与所述一维摄像装置的相对距离保持一定。
本发明第十五方面的发明在第十四方面的方面中，其特征在于，所述摄像位置控制步骤具有移动目的地位置算出步骤，由该移动目的地位置算出步骤算出的该位置上，进行使所述一维摄像装置移动的控制，所述移动目的地位置算出步骤，从所述变化检出步骤检出的所述一维图像的亮度或色彩的变化量，而算出与成为所述检查对象物的检查对象的位置的距离为规定长度的所述一维摄像装置的移动目的地的位置。
本发明第十六方面的发明在第十四或第十五方面发明中，其特征在于，所述变化检出步骤将从由所述一维摄像装置摄像的一维图像的亮度变化量，作为在所述规定频率成分上变化的相位而检出；所述摄像位置控制装置，在所述变化检出装置检出的所述相位变化的方向上，为使所述相位进一步变化而进行使所述一维摄像装置移动的控制。
本发明第十七方面的发明在第十四至第十六的任一方面的发明中，其特征在于，还具有从所述一维摄像步骤摄像的所述一维图像中，将表示所述规定频率的规定频率成分取出的频率成分取出步骤；所述变化检出步骤检出由所述频率成分取出步骤取出的所述规定频率成分的相位变化量；所述位置控制装置进行控制，该控制使移动量相对所述一维摄像装置移动，所述移动量是所述变化检出装置检出的所述规定频率成分的相位的变化量而算出得到的相对于所述一维摄像装置的移动量。
本发明第十八方面的发明在第十四至第十七的任一方面的发明中，其特征在于，还具有与所述检查对象物移动的所述检查移动的平行方向上，作为所述移动装置通过引导装置引导所述一维摄像装置的引导步骤；所述位置控制步骤在由所述引导步骤引导的方向上进行使所述一维摄像装置移动的控制。
本发明第十九方面的发明在第十三至第十八的任一方面的发明中，其特征在于，还具有：频率成分除去步骤，其从所述一维摄像步骤摄像的所述一维图像中，将所述规定周期的频率成分除去；缺陷检查步骤，其从所述频率成分除去步骤将所述频率成分除去的一维图像中，检查所述检查对象物表面的缺陷。
本发明第二十方面的发明在第十三至第十九的任一方面的发明中，其特征在于，所述照明步骤将照射所述图形光的亮度的周期定为所述检查对象物的检出对象的缺陷尺寸的10倍以上。
本发明第二十一方面的发明，其特征在于，将第十一至第二十的任一方面的发明所记载的表面缺陷检查方法在计算机上运行。
根据第一方面的发明，为达到其目的，通过拍摄的一维图像的亮度或色彩的变化，为使一维摄像装置与检查对象物的检查位置的距离保持一定，而进行控制，能够高精度地检出检查对象物的缺陷。
根据第二方面的发明，通过在检查对象区域以外照射图形光，由于在检测对象区域中照射不含有图形的光，因此能够更高精度地检出缺陷。
根据第三方面的发明，由于能够将检查对象物的检查对象的位置与一维摄像装置之间的距离变化，通过拍摄的一维图像的相位变化而检出，因此，能够容易地使它们之间的距离保持一定。
根据第四方面的发明，通过控制一维摄像装置的位置，能够使检查对象物的检测对象位置与一维摄像装置之间的距离保持一定，而能够高精度地检出检查对象物的缺陷。
根据第五方面的发明，由于能够算出一维摄像装置的移动目的地的位置，因此，能够容易地控制一维摄像装置的位置。
根据第六方面的发明，不依赖于一维摄像装置的设置位置，而能够容易地特定一维摄像装置的移动方向。
根据第七方面的发明，由于取出规定频率成分后检出相位变化，因此，能够不受其它的频率成分的影响，而高精度地检出检查对象物的检查对象位置与一维摄像装置之间的距离变化。
根据第八方面的发明，通过引导装置的引导，能够容易地控制一维摄像装置的移动。
根据第九方面的发明，由于通过除去规定频率成分的一维图像而对检查对象物的表面缺陷进行检查，因此，能够减少由图形光引起的缺陷的误检出。
根据第十方面的发明，通过使图形光的亮度周期与成为检出对象的缺陷尺寸不同，而能够减少由图形光引起的缺陷的误检出。
根据第十一方面的发明，根据拍摄的一维图像的亮度或色彩的变化，通过为使一维摄像装置与检查对象物的检查位置之间的距离保持一定而进行控制，能够高精度地检出检查对象物的缺陷。
根据第十二方面的发明，通过在检查对象区域以外照射图形光，由于在检测对象区域中照射不含有图形的光，因此能够更高精度地检出缺陷。
根据第十三方面的发明，由于能够将检查对象物的检查对象位置与一维摄像装置之间的距离变化，通过拍摄的一维图像的相位变化而检出，因此，能够容易地使它们之间的距离保持一定。
根据第十四方面的发明，通过控制一维摄像装置的位置，能够使检查对象物的检测对象位置与一维摄像装置之间的距离保持一定，而能够高精度地检出检查对象物的缺陷。
根据第十五方面的发明，由于能够算出一维摄像装置的移动目的地的位置，因此，能够容易地控制一维摄像装置的位置。
根据第十六方面的发明，不依赖于一维摄像装置的设置位置，而能够容易地确定一维摄像装置的移动方向。
根据第十七方面的发明，由于取出规定频率成分后检出相位变化，因此，能够不受其它的频率成分的影响，而高精度地检出检查对象物的检查对象位置与一维摄像装置之间的距离变化。
根据第十八方面的发明，通过引导装置的引导，能够容易地控制一维摄像装置的移动。
根据第十九方面的发明，由于通过除去规定频率成分的一维图像而对检查对象物的表面缺陷进行检查，因此，能够减少由图形光引起的缺陷的误检出。
根据第二十方面的发明，通过使图形光的亮度周期与成为检出对象的缺陷尺寸不同，而能够减少由图形光引起的缺陷的误检出。
根据第二十一方面的发明，能够提供可使第十一至第二十的任一方面的发明所记载的表面缺陷检查方法在计算机上运行的表面缺陷检出程序。
附图说明
图1是表示第一实施方式的表面缺陷检查装置的结构的立体图；
图2是表示第一实施方式的表面缺陷检查装置的线光源对检查对象物照射图形光的状态的说明图；
图3(a)～(f)是表示表面缺陷检查装置的线光源照射图形光的其它例的图；
图4是表示第一实施方式的表面缺陷检查装置的线传感器拍摄的摄像线上的亮度变化的图；
图5是表示由第一实施方式的表面缺陷检查装置的线光源对检查对象物照射的图形光的反射光在线传感器附近得到的二维的反射光量分布的说明图；
图6是表示第一实施方式中表面缺陷检查装置的筐体部的结构的框图；
图7(A)～(B)是表示检查对象物偏心的情况下拍摄的图形光的变化的说明图；
图8(A)～(B)是表示线传感器变动的情况下拍摄的图形光的变化的说明图；
图9是作为与本实施方式不同的例，表示用于说明相位变化而准备的线光源照射的图形光的图；
图10是表示图9所示的照射图形光的状态下，被观测物产生旋转振动的情况下合成由线传感器拍摄的线图像的图像的说明图；
图11是表示第一实施方式的表面缺陷检查装置的相位检出部检出的检查对象物旋转一周时的主扫描方向的规定周期的相位变化的图；
图12是表示第一实施方式的表面缺陷检查装置的杂波除去部除去杂波后的规定周期的相位变化的图；
图13是表示控制线传感器的位置的情况下的条纹变化的说明图；
图14是表示由第一实施方式的表面缺陷检查装置的线传感器从摄像到线传感器的移动控制的处理顺序的流程图；
图15是表示第二实施方式的线光源对检查对象物照射图形光的状态的说明图；
图16是表示第二实施方式的表面缺陷检查装置的筐体部的结构的框图。
附图标记
100  表面缺陷检查装置
101、1301  线光源
102  线传感器
103  线性台座
104、1401  筐体部
151  检查对象物
161  摄像线
501  反射光量分布
601  输入处理部
602  带通滤波器
603、1402  相位检出部
604  杂波除去部
605  摄像位置控制部
606  低通滤波器
607  缺陷检查图像处理部
608  缺陷检查判断部
611  移动目的地位置算出部
702、704  亮线
705  偏心方向
802、804  摄像线
804  摄像线
805  线传感器移动方向
具体实施方式
以下，参照附图详细说明该发明的表面缺陷检查装置、表面缺陷检查方法及表面缺陷检查程序的最优实施方式。
第一实施方式
图1是表示第一实施方式的表面缺陷检查装置100的结构的立体图。如图所示，表面缺陷检查装置100由线光源101、线传感器102、线性台座103、筐体部104构成，检查旋转检查对象物151的表面上有无缺陷。
检查对象物151可以是任何形状，在本实施方式中，以形成为圆柱形的感光体鼓形筒为例进行说明。检查对象物151通过旋转、从后述线光源101照射图形光的检查对象的检查位置随时间而移动。这样，线传感器102能够对检查对象物151的一周的表面进行检查。
线光源101对旋转的检查对象物在检查对象物的长度方向照射长的具有规定图形的图形光。
图2是表示线光源101对检查对象物151照射图形光的状态的说明图。如图所示，线光源101照射的图形光在副扫描的斜向加入亮度不同的条纹，线传感器102在摄像的主扫描方向上的亮度以规定周期变化。该条纹相对于副扫描方向倾斜斜度θ1。
另外，对所述亮度变化的规定周期没有设定特别的限制，但在本实施方式中，为作为检出对象的缺陷的大小的十倍以上。例如，作为检出对象的缺陷的大小为0.1～3mm左右情况下，亮度变化周期为30mm以上。通过这样设定周期，后述的筐体部104能够在检出缺陷时，减少图形光给与的影响。即，能够减少缺陷的误检出。
另外，线光源101作为照射图形光的装置，使用什么样的装置都可以，在本实施方式中，对线光源101覆盖带有照射上述图形光的图样的掩模。另外，除了用掩模覆盖外，还考虑控制线光源的发光图形等。
这样，由于图形光的亮度具有倾斜，从后述的线传感器102拍摄的图形光的亮度的摄像线上的相位变化，能够检出检查对象物151的检查位置与线传感器102之间的距离，即，由偏心或旋转振动等产生的检查对象物的检查位置的变动。详细情况将在后面说明。
另外，线光源101照射的图形光只要是在副扫描方向上亮度有变化的就可以，并不仅局限于上述图形光。图3是表示线光源照射的图形光的其它的例子的图。图中的(a)～(f)所表示的例子中，能够确认图形光的亮度在副扫描方向上的亮度变化。
图3(a)、(b)为图形光的亮度在相同周期的一方向上变化的图形。在使用这些图形的情况下，通过求得线传感器102拍摄的一维图形光的亮度的摄像线的相位变化，能够检出检查对象物的检查位置的变动。另外，在图3(c)～(f)中，对应于副扫描方向的位置，主扫描方向上一维图形光的明暗比率、平均亮度不同。由此，通过线传感器拍摄的一维图形光的明暗比率或平均亮度，能够检出检查对象物的检查位置的变动。
线传感器102对副扫描方向上旋转的检查对象物151，进行主扫描方向的摄像。另外，图1所示的符号161表示线传感器102拍摄的图像线。
图4是表示线传感器102拍摄的摄像线上的亮度变化的图。如图所示，线传感器102拍摄的摄像线的亮度，根据主扫描方向的位置，亮度周期性变化。该亮度变化为由上述图形光的图形而形成的。
图5是表示线光源101对检查对象物151照射的图形光的反射光在线传感器102附近得到的二维的反射光量分布的说明图。如图所示，能够确认检查对象物151反射的反射光量分布501在副扫描方向分布。
在检查对象物151具有突起等异常部的情况下，该反射光量分布的散射方向不一定，因此，散射光分布跨越更宽的范围，或者正反射光的产生角度发生变化。线传感器102拍摄该反射光，通过对后述筐体部104拍摄的摄像线的线图像进行解析，能够检出检查对象物151的异常部。
本实施方式的线图像成为线传感器102拍摄的一维图像数据。拍摄的线图像只要是能够检出图形光的反射光的亮度变化，什么图像均可。
在用于检查检查对象物151的旋转中，通过不是检查对象物151的缺陷的平缓的凹凸等，使作为检查对象物151的检查对象的检查位置与线传感器102的设置位置的相对位置的距离有变动的情况。在产生这样的变动的情况下，线传感器102拍摄的图形光的反射光亮度产生变化。该检查对象物151和线传感器102的相对距离变动的情况下的该亮度的变动，根据检查对象物151从作为检查对象的位置向线传感器102的方向、与检查对象物151变动位置的方向的角度，而贡献率不同。贡献率是指对检查对象物151的变动量，由线传感器102检出的相位变化量的比率。
即，将检查对象物151作为顶点，线光源101与线传感器102形成的角度为90度时，检查对象物151在横向移动的情况下及向纵深方向移动的情况下的贡献率相等。但是，检出精度相对于检查对象物151的反射面位置所产生的影响，角度成分的变化即自检查对象物151相对于线传感器102的垂直方向的变化产生的影响更大。因此，将检查对象物151作为顶点，线光源101与线传感器102形成的角度，优选比上述角度窄的角度。
但是，以往，为了使检查对象物151的检测对象的位置与线传感器102的相对距离成为一定，不控制线传感器102而检出缺陷。但是，通过线传感器102的摄像位置与亮线的间隔，凹凸的检出灵敏度不同。即，以往，即使检出灵敏度发生变化，也只能检出没有问题的缺陷。另外，亮线是由检出对象物151反射的光的反射光量分布的顶点连接的线。
因此，以往，不将检查对象物151与线传感器102的相对位置的变动作为缺陷检出，因而将灵敏度低的位置、即，由反射光量分布将光量少的区域作为线传感器102的摄像位置。但是，在这样设定线传感器102的情况下，在灵敏度高的位置上，对正确地检出的缺陷候补会出现误检出的问题。
对此，本实施方式的表面缺陷检查装置100中，线传感器102对图形光的反射光拍摄，筐体部104解析该反射光，通过利用解析结果，控制线传感器102的位置，在表面缺陷检查装置100中，检查对象物151的检查对象位置与线传感器102的相对位置能够保持大致一定。因此，以往的灵敏度低的位置也可以不作为摄像点。即，对反射光量分布，在缺陷检出精度最好的位置可以设置线传感器102，因此能够提高检出精度。
返回到图1，后述的筐体部104，从线传感器102拍摄的一维图形光的亮度，检出检查对象物151的异常部等的缺陷，并且检出检查对象物151的位置变动。
线性台座103搭载线传感器102，引导该线传感器102向副扫描方向移动。另外，在线性台座103上移动的线传感器102的位置，由后述筐体部104控制。线性台座103通过引导线传感器102的移动方向，使位置的控制变得容易。
图6是表示第一实施方式的筐体部104的结构的框图。本图所示的筐体部104具有输入处理部601、带通滤波器602、相位检出部603、杂波除去部604、摄像位置控制部605、低通滤波器606、缺陷检查图像处理部607、缺陷检查判断部608，从线传感器102输入的信号进行检查对象物151的表面的缺陷检查，且通过该信号，检出检查对象物151的位置变动，控制线传感器102的移动。
输入处理部601进行线传感器102输送的信号的输入处理。
低通滤波器606对输入处理部601输入处理的信号进行过滤，除去表示自线光源101照射的图形光的主扫描方向的亮度变化的频率成分。由此，根据图形光的亮度变化，减少检查对象物151的缺陷误检出情况，提高缺陷检出精度。
缺陷检查图像处理部607根据除去图形光亮度的频率成分的信号，对表示检查对象物151表面的亮度变化的表面图像进行生成处理。缺陷检查判断部608由表面图像对检查对象物151表面进行缺陷的检出。另外，缺陷检查图像处理部607的生成表面图像的处理、以及缺陷检查判断部608进行的缺陷检出不论是否为众所周知的方法，可以使用任何方法。
带通滤波器602对由输入处理部601进行输入处理部的信号进行过滤，取出自线光源101照射的图形光的主扫描方向的表示图形的亮度变化的频率成分。由此，提高检出该频率成分的相位的精度。
相位检出部603从表示图形光的主扫描方向的图形的亮度变化的频率成分的信号检出相位变化。通过检出该相位变化，能够检出线传感器102的位置与检查对象物151的检查对象的位置间的变动。
即，若线传感器102的位置与检查对象物151的检测对象的位置的相对位置关系变动，则线传感器102相对于检查对象物151的摄像位置，在副扫描方向偏离。这种情况下，由拍摄的图形光的反射光在副扫描方向的斜向加入条纹，因此，摄像线拍摄的图形光的频率成分的相位偏离。
如果这样，则相位检出部603通过检出该图形光的周期相位成分的量，而意味着由线传感器102能够检出拍摄位置。由于能够特定拍摄的图形光的位置，因此，后述摄像位置控制部605可以控制线传感器102的位置。
作为线传感器102拍摄的摄像线的周期的相位成分变化的情况，有检查对象物151变动的情况以及线传感器102变动的情况。下面，以检查对象物151变动的情况为例，对检查对象物151偏心的情况进行说明。
图7为表示检查对象物151偏心的情况下的拍摄的图形光的变化的说明图。图7(A)表示偏心以前的检查对象物151，图形光中最明亮的亮线其符号为702。而亮线702上的点701为亮线702上亮度最高的点中的一个。图7(B)表示偏心后的检查对象物151，亮线符号为704。偏心方向为箭头705的方向。亮线704伴随着检查对象物151的偏心，与亮线702相比较，向检查对象物151的偏心方向移动。因此，可以确认，亮线704上亮度最高的点中的一个点703与偏心前的点701相比较，也向检查对象物151的纸面上方向的端部的方向移动。
图7中虽未图示，但是在线传感器102拍摄的检查对象物151上的摄像线上也会产生上述移动。具体地说，在摄像线上亮度最高的点，与偏心前比较，向检查对象物151的纸面上方向移动。即，检查对象物151上产生偏心等的变动的情况下，在线传感器102拍摄的摄像线上，发生表示图形光的亮度变化的频率成分的相位变化。
但是，这样检查对象物151在箭头705方向偏心时，线传感器102自亮线702拍摄纸面左侧的情况下，亮线自线传感器102向远处移动。线传感器102自亮线702拍摄纸面右侧的情况下，亮线向靠近线传感器102的方向移动。
下面说明线传感器102变动的情况。图8是表示线传感器102变动的情况下的拍摄的图形光的变化的说明图。图8(A)表示线传感器102变动以前的检查对象物151，摄像线802表示线传感器102拍摄的线份。摄像线802上的点801为摄像线802上亮度最高的点中的一个。图8(B)表示线传感器102变动后的检查对象物151，摄像线804表示线传感器102拍摄的线份段。线传感器102的变动方向为箭头805的方向。摄像线804伴随着线传感器102的变动，与摄像线802相比较，向线传感器102的变动方向移动。因此，可以确认，摄像线804上亮度最高的点中的一点803与偏心前的点801相比较，也向检查对象物151的纸面上方向的端部方向移动。
这样线传感器102向箭头805方向移动时，线传感器102自亮线702拍摄纸面左侧的情况下，线传感器102向靠近亮线的方向移动。线传感器102自亮线702拍摄纸面右侧的情况下，线传感器102自亮线向远处移动。
这样，亮线与线传感器102的摄像线的位置关系需要考虑如上所述的各种条件。但是，本实施方式并不是利用亮线以及摄像线的位置关系来控制线传感器102的位置。因此，不需要考虑这些条件。具体地，通过检查对象物151的移动而摄像线的相位偏离的情况下，后述摄像位置控制部605，以使摄像线的相位在该偏离方向更加偏离而对线传感器102的位置进行移动控制。
下面对其原因进行说明。首先，检查对象物151在副扫描进行方向偏心的情况下，线传感器102由于在与偏心前相同位置摄像，因此需要将线传感器102向相同副扫描方向移动。在副扫描方向的进行方向上移动检查对象物151及线传感器102的情况下，如图7及图8所示，是为了各自的摄像线的相位向相同方向偏离。这样，通过进行控制线传感器102的位置移动，不靠近线传感器102设置的地点或现在位置，容易特定线传感器102的移动方向。
这样相位检出部603在检查对象物151上发生偏心等变动的情况下，由带通滤波器602输入的信号能够检出该相位变化。
杂波除去部604对相位检出部603检出的相位进行杂波的除去。相对于反射的图形光的相位检出，与检出反射光量的变化的情况相比较，虽相对于检查对象物151的变动稳定，但留有测定杂波带来的影响。杂波除去部604为了除去摄像的杂波成分，相位检出部603和摄像位置控制部605之间放入杂波除去滤波器。这样，可以减少测定杂波。
作为杂波除去部604上可以使用的滤波器，有平均值滤波器、低通滤波器、中间滤波器等。该设定的偏心等引起的变动，由于并不具有特别高的频率成分，可以安装。
下面，对被观测物引起旋转振动的情况下拍摄的线图像进行说明。图9是表示线光源101照射时的图形光的图。本图中，与第一实施方式不同，为便于说明，将光遮蔽区域与光照射区域明确分开。
图10为图9所示照射图形光的状态下，引起被观测物的旋转振动的情况下，表示将线传感器102拍摄的线图像合成的图像的说明图。如图所示，被观测物引起旋转振动的情况下，对被观测物自线光源101照射光的区域不同，线传感器102拍摄的线图像的相位不同。将自该旋转开始到旋转结束为止拍摄的线图像进行合成的图像为图像1001。如图所示，能够确认由旋转振动引起的相位变化，明亮区域和黑暗区域描画出曲线。
回到第一实施方式中，图11是表示相位检出部603检出的检查对象物151旋转一周时拍摄的规定的最高亮度点的主扫描方向的相位变化的图。本图中X轴表示副扫描的线数。即检查对象物151旋转一周时，相位检出部603取得600条线。杂波除去部604通过在各线上，成为600条线的百分之5的30条线的附近进行平均，进行杂波的除去。
图12是表示杂波除去部604除去杂波后的规定周期的相位变化的图。这样本实施方式的杂波除去部604能够除去杂波。本实施方式杂波除去部604进行杂波除去的方式，并不局限于以上方式，可以使用任何方式。
摄像位置控制部605具有移动目的地位置算出部611，根据检出的相位变化算出线传感器102的移动目的地的位置，控制线传感器102移动至该位置。首先，对算出移动目的地的原理进行说明。
图13是表示控制线传感器102的位置的情况下的条纹变化的说明图。如图所示，表示图形光的亮度变化的规定周期为T，从副扫描到图形光的条纹的角度为θ1。线传感器102在副扫描方向的移动量为Δy。在这种情况下，对线传感器102的主扫描方向的图形光的条纹移动量为Δy*tanθ1。
线传感器102设置的位置为y，该位置上的规定频率成分的相位φ的映射函数为φ(Y)。该φ(y)由上述变量以下的式(1)成立。
φ(y)＝2π*y*tan(θ1)/T……(1)
线传感器102在检查对象的位置拍摄的反射光的相位为ψ(y)。
拍摄的位置的相位为ψ(y)。关于这样的φ与ψ，为使下面的式子成立而控制线传感器102的位置。
φ(y)-ψ(y)＝K……(2)
这样，对检查对象物151的偏心等引起的变动，线传感器102能够为保持一定的相对位置关系而跟踪。变量K为表示观测条件的常数。
将式(1)代入式(2)，则2π*y*tan(θ1)/T-ψ(y)＝K成立。进而解y。
y＝{K+ψ(Ynow)}*T/{2π*tan(θ1)}……(3)
ψ(ynow)为线传感器102拍摄的相位，因此可特定线传感器102的移动目的地的位置y。即，移动目的地位置算出部611通过使用式(3)，能够自输入的相位算出移动目的地的位置。另外，并不限于式(3)，只要是由图形光的变化能够算出移动目的地的位置，可以用任何方法。
摄像位置控制部605进行使线传感器移动至移动目的地位置算出部611算出的位置的控制。由此，线传感器102能够对旋转的检查对象物151的偏心等的变动进行跟踪。这样，摄像位置控制部605能够使检查对象物151的检查对象的位置与线传感器102的位置的相对距离保持一定，因此，能够高精度地检出检查对象物151的缺陷。
下面，对以上构成的本实施方式的表面缺陷检查装置100的从线传感器102的拍摄到线传感器102的移动控制为止的处理进行说明。图14是表示由本实施方式的表面缺陷检查装置100的上述处理顺序的流程图。另外，后述处理进行期间，一直进行线光源101的图形光照射。
首先，线传感器102对由线光源101照射图形光的检查对象物151进行摄像(步骤S1201)。
接着，输入处理部601对表示由线传感器102输入的图像数据的信号进行输入处理(步骤S1202)。
带通滤波器602对输入处理部601输入的图像数据，进行取出规定频率成分的滤波处理(步骤S1203)。未图示地，即使对低通滤波器606也输入来自输入处理部601的图像数据。低通滤波器606滤波之后，由缺陷检查图像处理部607及缺陷检查判断部608进行缺陷检查。
接着，相位检出部603检出所取出的规定频率成分的相位(步骤S1204)。杂波除去部604对检出的相位进行杂波除去(步骤S1205)。
接着，移动目的地位置算出部611自除去杂波相位，算出线传感器102的移动目的地的位置(步骤S1206)。
摄像位置控制部605进行使线传感器102移动至算出的移动目的地的控制(步骤S1207)。
表面缺陷检查装置100判断检查对象物151的检查是否结束(步骤S1208)。该检查是否结束，是考虑比如检查对象物151旋转一周、整个表面的检查是否结束等。
进而，若表面缺陷检查装置100判断为检查未结束(步骤S1208：No)，则对线传感器的检查对象物151进行拍摄(步骤S1201)。若表面缺陷检查装置100判断为检查已结束(步骤S1208：Yes)，结束处理。
另外，本实施方式中，检查对象物151在与移动的副扫描方向垂直的主扫描方向方向上，由线传感器102进行拍摄。但是，线传感器102等的一维摄像装置，并不局限于在与检查对象物的移动方向垂直的方向上拍摄，只要是与移动方向斜交的方向则任何方向即可。这是因为，只要是与移动方向的斜交方向，则一维摄像装置与检查对象物的距离变动的情况下，就能够检出图形光的亮度变化。
另外，在本实施方式中，通过图形光在副扫描方向的亮度变化，检出检查对象物151的位置变动。但是，并不局限于使用亮度作为图形光在副扫描方向的变化，还可以是色彩等的变化。
在上述实施方式中，能够从拍摄的线图像数据的亮度变化，检出线传感器102的位置与检查对象物151的检查对象的位置的相对距离的变化，因此，能够使它们的相对距离保持一定而控制线传感器102的移动。因此，表面缺陷检查装置100能够高精度地检出检查对象物的缺陷。
另外，在本实施方式中，通过相位检出部603检出的相位成分，检出拍摄的图形光的位置，因此，能够不受检查对象物151的反射率的变化、光源明亮程度的变化的影响，而控制线传感器102的位置。
第二实施方式
在上述实施方式中，图形光的亮度的周期为缺陷大小的十倍以上，从而控制缺陷检出精度的降低，但并不局限于这样的方式。在此，对第二实施方式中，在缺陷检测区域对象外照射图形光的情况进行说明。第二实施方式中的表面缺陷检查装置具有与第一实施方式中图1所示的结构大致相同的结构，以下仅对不同点进行说明。
图15是表示本实施方式的线光源1301对检查对象物151照射图形光的状态的说明图。如图所示，线光源1301照射的图形光在检测区域内照射不带图形的光，在检测对象外区域照射图形光。该检测对象外区域表示不需要进行检查对象物151的缺陷检出的区域。另外，本实施方式中，作为检测对象外区域，对设于检查对象物151的两端部的例子进行说明。
线光源1301通过照射这样的光，能够对检测区域同以往一样进行检测，并且，通过在检测外区域上照射图形光，能够对线传感器102的移动进行控制。
另外，本实施方式中照射的图形光与第一实施方式相同、在副扫描的斜向加入亮度不同的条纹。该条纹的亮度变化的规定的周期间隔不需要与第一实施方式相同成为缺陷大小的十倍以上，更小的间隔也可以。这是因为，设有条纹的是在检测对象外区域，该检测对象外区域中不进行缺陷检出。
图16是表示第二实施方式的筐体部1401的结构的框图。与上述第一实施方式的不同点在于具有以下结构：在筐体部104中，去除了低通滤波器606；把相位检出部603变更为处理不同的相位检出部1402。在以下说明中，对于与上述第一实施方式相同的结构要件使用相同符号，省略其说明。另外，第一实施方式的低通滤波器606由于在本实施方式中不需要除去图形光的频率成分，因此被去除。
相位检出部1402从过滤的频率成分中检测对象外区域的拍摄数据检出变动的相位。另外，相位检出部1402对除此之外的处理，与相位检出部603相同，因此省略说明。
本实施方式的表面缺陷检查装置中，由于在检测区域外照射图形光，因此能够取得与第一实施方式相同的效果，且由于在检测区域照射不带有图形的光，而不会出现由于图形光而引起的缺陷的误检出，因此，能够高精度地检出缺陷。
上述实施方式的表面缺陷检查装置中运行的表面缺陷检查程序预先装入ROM等而提供。另外，表面缺陷检查装置具有筐体部，以及具有：CPU等控制装置，ROM(只读存储器Read Only Memory)或RAM等记录装置，HDD、CD驱动装置等外部记录装置，显示器等显示装置，键盘、鼠标等输入装置，作为通常的计算机使用的硬件结构即可。
本实施方式的表面缺陷检查装置运行的表面缺陷检查程序可以构成为：在可安装的形式或可运行的形式的文件中，记录在CD-ROM、软驱(FD)、CD-R、DVD(数字万用盘Digital Versatile Disk)等的计算机可读取的记录介质上并提供。
另外，可以构成为：将上述实施方式的表面缺陷检查装置运行的表面缺陷检查程序，存储在连接于互联网等网络的计算机中，可经由网络而下载。另外，其构成也可以为经互联网等网络将由所述实施方式的表面缺陷检查装置运行的表面缺陷检查程序进行提供或发布。
上述实施方式的表面缺陷检查装置运行的表面缺陷检查程序，为包含上述各部(输入处理部、带通滤波器、相位检出部、杂波除去部、摄像位置控制部、(低通滤波器)、缺陷检查图像处理部、缺陷检查判断部)的模块结构，通过作为实际硬件，CPU从上述记录介质读出表面缺陷检查程序并运行，上述各部加载于主记录装置上，输入处理部、带通滤波器、相位检出部、杂波除去部、摄像位置控制部、(低通滤波器)、缺陷检查图像处理部、缺陷检查判断部被生成于主记录装置上。
另外，本发明的目的为：通过将照明装置(例如线光源)与检查对象物(例如感光鼓形筒)和一维摄像装置(例如线传感器)之间的正反射光的相对位置关系控制为一定，能够高精度地检出缺陷。在上述说明中，显示了移动一维摄像装置而变更相对位置关系的方法。但是，不言自明的是，在检出由图形光引起的相对位置的变动后，通过控制由移动照明装置或检查对象物的方法、利用在路径中重新设置的反射装置控制反射角，也能够得到具有同样效果的方法。
如上所述，本发明的表面缺陷检查装置、表面缺陷检查方法及表面缺陷检查程序都用于检出检查对象物的缺陷，特别适用于检出感光体鼓形筒的表面的缺陷。

Claims (21)

1.一种表面缺陷检查装置，其特征在于，具有：
照明装置，其随时间的推移，对进行使成为检查对象的检查位置变更的检查移动的检查对象物的该检查位置，在该检查移动方向上照射亮度或色彩变化的图形光；
一维摄像装置，其将由所述照明装置照射的所述图形光的自所述检查位置反射的光，在与所述检查移动方向相交的方向上，进行一维摄像；
变化检出装置，其从由所述一维摄像装置摄像的一维图像检出亮度或色彩的变化；
距离控制装置，其对使所述检查对象物或所述一维摄像装置移动的移动装置，根据由所述变化检出装置检出的所述亮度或色彩的变化，为使所述检查对象物的所述检查位置与所述一维摄像装置之间的距离保持一定，而进行控制。
2.如权利要求1所述的表面缺陷检查装置，其特征在于，所述照明装置对所述检查对象物表面区域上的检测有无缺陷的检测对象区域以外的区域，照射所述图形光。
3.如权利要求1或2所述的表面缺陷检查装置，其特征在于，所述照明装置照射所述图形光，该图形光在与所述检查移动方向斜交的方向亮度相同、且在与所述检查移动方向垂直的方向上以规定的周期亮度发生变化。
4.如权利要求3所述的表面缺陷检查装置，其特征在于，具有摄像位置控制装置，其通过所述距离控制装置根据由所述变化检出装置检出的所述亮度或色彩的变化而控制所述一维摄像装置的位置，从而使所述检查对象物的所述检查位置与所述一维摄像装置的相对距离保持一定。
5.如权利要求4所述的表面缺陷检查装置，其特征在于，所述摄像位置控制装置具有移动目的地位置算出装置，在由该移动目的地位置算出装置算出的该位置上，进行使所述一维摄像装置移动的控制，
所述移动目的地位置算出装置，从由所述变化检出装置检出的所述一维图像的亮度或色彩的变化量，而算出与成为所述检查对象物的检查对象的位置的距离为规定长度的所述一维摄像装置的移动目的地的位置。
6.如权利要求4或5所述的表面缺陷检查装置，其特征在于，所述变化检出装置将由所述一维摄像装置摄像的一维图像的亮度变化量，作为在所述规定频率成分上变化的相位而检出；
所述摄像位置控制装置，在所述变化检出装置检出的所述相位变化的方向上，为使所述相位进一步变化而进行使所述一维摄像装置移动的控制。
7.如权利要求4至6中任一项所述的表面缺陷检查装置，其特征在于，
还具有从所述一维摄像装置摄像的所述一维图像中，将表示所述规定频率的规定频率成分取出的频率成分取出装置；
所述变化检出装置检出由所述频率成分取出装置取出的所述规定频率成分的相位变化量；
所述位置控制装置进行控制，该控制使移动量相对所述一维摄像装置移动，所述移动量是从所述变化检出装置检出的所述规定频率成分的相位的变化量算出得到的相对于所述一维摄像装置的移动量。
8.如权利要求4至7中任一项所述的表面缺陷检查装置，其特征在于，
作为所述移动装置，还具有在与所述检查对象物移动的所述检查移动的平行方向上，引导所述一维摄像装置的引导装置；
所述位置控制装置在所述引导装置的引导方向上进行使所述一维摄像装置移动的控制。
9.如权利要求3至8中任一项所述的表面缺陷检查装置，其特征在于，还具有：
频率成分除去装置，其从所述一维摄像装置摄像的所述一维图像中，将所述规定周期的频率成分除去；
缺陷检查装置，其从所述频率成分除去装置将所述频率成分除去的一维图像中，检查所述检查对象物表面的缺陷。
10.如权利要求3至9中任一项所述的表面缺陷检查装置，其特征在于，所述照明装置将照射所述图形光的亮度的周期定为所述检查对象物的检出对象的缺陷尺寸的10倍以上。
11.一种表面缺陷检查方法，其特征在于，具有：
照明步骤，其随时间的推移，对进行使成为检查对象的检查位置变更的检查移动的检查对象物的该检查位置，在该检查移动方向上照射亮度或色彩变化的图形光；
一维摄像步骤，其将由所述照明步骤照射的所述图形光的自所述检查位置反射的光，在与所述检查移动方向相交的方向上，一维摄像装置进行一维摄像；
变化检出步骤，其从由所述一维摄像步骤而摄像的一维图像检出亮度或色彩的变化；
距离控制步骤，其对使所述检查对象物或所述一维摄像装置移动的移动装置，根据由所述变化检出步骤检出的所述亮度或色彩的变化，为使所述检查对象物的所述检查位置与所述一维摄像装置之间的距离保持一定，而进行控制。
12.如权利要求11所述的表面缺陷检查方法，其特征在于，所述照明步骤对所述检查对象物表面的区域上的检测有无缺陷的检测对象区域以外的区域，照射所述图形光。
13.如权利要求11或12所述的表面缺陷检查方法，其特征在于，所述照明步骤照射所述图形光，该图形光在与所述检查移动方向斜交的方向亮度相同、且与所述检查移动方向垂直的方向上以规定的周期亮度发生变化。
14.如权利要求13所述的表面缺陷检查方法，其特征在于，还具有摄像位置控制步骤，通过所述距离控制步骤根据由所述变化检出步骤检出的所述亮度或色彩的变化而控制所述一维摄像装置的位置，从而使所述检查对象物的所述检查位置与所述一维摄像装置的相对距离保持一定。
15.如权利要求14所述的表面缺陷检查方法，其特征在于，所述摄像位置控制步骤具有移动目的地位置算出步骤，由该移动目的地位置算出步骤算出的该位置上，进行使所述一维摄像装置移动的控制，
所述移动目的地位置算出步骤，从所述变化检出步骤检出的所述一维图像的亮度或色彩的变化量，而算出与成为所述检查对象物的检查对象的位置的距离为规定长度的所述一维摄像装置的移动目的地的位置。
16.如权利要求14或15所述的表面缺陷检查方法，其特征在于，所述变化检出步骤将从由所述一维摄像装置摄像的一维图像的亮度变化量，作为在所述规定频率成分上变化的相位而检出；
所述摄像位置控制装置，在所述变化检出装置检出的所述相位变化的方向上，为使所述相位进一步变化而进行使所述一维摄像装置移动的控制。
17.如权利要求14至16中任一项所述的表面缺陷检查方法，其特征在于，
还具有从所述一维摄像步骤摄像的所述一维图像中，将表示所述规定频率的规定频率成分取出的频率成分取出步骤；
所述变化检出步骤检出由所述频率成分取出步骤取出的所述规定频率成分的相位变化量；
所述位置控制装置进行控制，该控制使移动量相对所述一维摄像装置移动，所述移动量是所述变化检出装置检出的所述规定频率成分的相位的变化量而算出得到的相对于所述一维摄像装置的移动量。
18.如权利要求14至17中任一项所述的表面缺陷检查方法，其特征在于，
还具有：在与所述检查对象物移动的所述检查移动的平行方向上，所述移动装置利用引导装置引导所述一维摄像装置的引导步骤；
所述位置控制步骤在由所述引导步骤引导的方向上进行使所述一维摄像装置移动的控制。
19.如权利要求13至18中任一项所述的表面缺陷检查方法，其特征在于，还具有：
频率成分除去步骤，其从所述一维摄像步骤摄像的所述一维图像中，将所述规定周期的频率成分除去；
缺陷检查步骤，其从所述频率成分除去步骤将所述频率成分除去的一维图像中，检查所述检查对象物表面的缺陷。
20.如权利要求13至19中任一项所述的表面缺陷检查方法，其特征在于，所述照明步骤将照射所述图形光的亮度的周期定为所述检查对象物的检出对象的缺陷尺寸的10倍以上。
21.一种表面缺陷检查程序，其特征在于，将权利要求11至20中任一项所述的表面缺陷检查方法在计算机上运行。
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