JP2001183124A - 表面性状検査方法および表面性状検査装置 - Google Patents
表面性状検査方法および表面性状検査装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 曲率を有する検査表面を精度よく位置決めで
き、かつ、検査表面の曲率に起因する外乱を除去して、
その表面性状を精度よく検査できる表面性状の検査方法
と検査装置を提供することである。 【解決手段】 曲率を有する検査表面の法線が顕微鏡の
光軸と合致するように位置合わせして、検査表面を顕微
鏡の焦点に合わせ、さらに、検査表面の輝度の中間値が
ＣＣＤカメラの輝度測定レンジの中央値に概ね一致する
ように照明装置の光量を調節したのち、曲率に起因して
生じるシェーディングを補正して、ＣＣＤカメラで撮影
される検査表面の画像の明暗パターンを画像解析するこ
とにより、曲率を有する検査表面の表面性状を精度よく
検査できるようにした。
き、かつ、検査表面の曲率に起因する外乱を除去して、
その表面性状を精度よく検査できる表面性状の検査方法
と検査装置を提供することである。 【解決手段】 曲率を有する検査表面の法線が顕微鏡の
光軸と合致するように位置合わせして、検査表面を顕微
鏡の焦点に合わせ、さらに、検査表面の輝度の中間値が
ＣＣＤカメラの輝度測定レンジの中央値に概ね一致する
ように照明装置の光量を調節したのち、曲率に起因して
生じるシェーディングを補正して、ＣＣＤカメラで撮影
される検査表面の画像の明暗パターンを画像解析するこ
とにより、曲率を有する検査表面の表面性状を精度よく
検査できるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、曲率を有する検
査表面の表面性状を検査する検査方法および検査装置に
関するものである。
査表面の表面性状を検査する検査方法および検査装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】部品表面の表面性状を検査する手段とし
て、光を照射した検査表面をカメラで撮影し、このカメ
ラで撮影した検査表面の画像を画像処理装置により明部
と暗部とに識別し、識別された明暗パターンのデータに
基づいて、部品表面の表面性状を検査する方法がある。
この方法は、検査表面の光の反射特性が一様でないもの
に採用され、例えば、部品表面に無数に形成されたくぼ
みや盛り上がりの形状や分布状態等の検査に用いられ
る。なお、検査表面を撮影するカメラには、ＣＣＤ(Cha
rge Coupled Device) カメラがよく用いられる。
て、光を照射した検査表面をカメラで撮影し、このカメ
ラで撮影した検査表面の画像を画像処理装置により明部
と暗部とに識別し、識別された明暗パターンのデータに
基づいて、部品表面の表面性状を検査する方法がある。
この方法は、検査表面の光の反射特性が一様でないもの
に採用され、例えば、部品表面に無数に形成されたくぼ
みや盛り上がりの形状や分布状態等の検査に用いられ
る。なお、検査表面を撮影するカメラには、ＣＣＤ(Cha
rge Coupled Device) カメラがよく用いられる。
【０００３】この方法を用いて、軸受部品等のように曲
率を有する部品表面の表面性状を検査する場合は、検査
表面に照射される光の入射角と反射角が、検査表面の部
位によって異なるので、カメラで撮影される検査表面の
画像に、検査表面の曲率に起因する輝度分布、いわゆる
シェーディングが生じる。このため、このシェーディン
グが画像の明暗パターンを識別する際の外乱となり、明
暗の輝度の識別値の設定が困難となる問題がある。
率を有する部品表面の表面性状を検査する場合は、検査
表面に照射される光の入射角と反射角が、検査表面の部
位によって異なるので、カメラで撮影される検査表面の
画像に、検査表面の曲率に起因する輝度分布、いわゆる
シェーディングが生じる。このため、このシェーディン
グが画像の明暗パターンを識別する際の外乱となり、明
暗の輝度の識別値の設定が困難となる問題がある。
【０００４】この曲率に起因するシェーディングをでき
るだけ少なくするために、従来は、検査表面を撮影する
カメラの光軸方向に光を照射し、かつ、検査表面の法線
方向をカメラの光軸に一致させるように検査表面を位置
決めしている。すなわち、曲率に伴う検査表面の傾きの
変化をできるだけ少なくして、前記検査表面各部位での
光の入射角と反射角の変化を抑えるようにしている。
るだけ少なくするために、従来は、検査表面を撮影する
カメラの光軸方向に光を照射し、かつ、検査表面の法線
方向をカメラの光軸に一致させるように検査表面を位置
決めしている。すなわち、曲率に伴う検査表面の傾きの
変化をできるだけ少なくして、前記検査表面各部位での
光の入射角と反射角の変化を抑えるようにしている。
【０００５】この検査表面の法線方向をカメラの光軸に
一致させる手段としては、検査表面にマーキングを施す
方法がよく採用されているが、曲率を有する検査表面は
マーキングに手間がかかり、かつ、マーキング精度を確
保するのも難しい問題がある。場合によっては、マーキ
ングの付与が許されない検査表面もある。
一致させる手段としては、検査表面にマーキングを施す
方法がよく採用されているが、曲率を有する検査表面は
マーキングに手間がかかり、かつ、マーキング精度を確
保するのも難しい問題がある。場合によっては、マーキ
ングの付与が許されない検査表面もある。
【０００６】また、曲率を有する検査表面が、特許公報
第２７２４２１９号に記載された転がり軸受のように、
転動体表面や内外輪の軌道面に無数の微小なくぼみをラ
ンダに形成されたものである場合は、検査表面が顕微鏡
を介してカメラで撮影される。この場合は、顕微鏡の焦
点合わせをするために、検査表面は顕微鏡の対物レンズ
に非常に近接して位置決めされるので、検査表面が顕微
鏡の対物レンズと衝突する恐れがある。
第２７２４２１９号に記載された転がり軸受のように、
転動体表面や内外輪の軌道面に無数の微小なくぼみをラ
ンダに形成されたものである場合は、検査表面が顕微鏡
を介してカメラで撮影される。この場合は、顕微鏡の焦
点合わせをするために、検査表面は顕微鏡の対物レンズ
に非常に近接して位置決めされるので、検査表面が顕微
鏡の対物レンズと衝突する恐れがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明の課
題は、曲率を有する検査表面を精度よく位置決めでき、
かつ、検査表面の曲率に起因する外乱を除去して、その
表面性状を的確に検査できる表面性状の検査方法と検査
装置を提供することである。
題は、曲率を有する検査表面を精度よく位置決めでき、
かつ、検査表面の曲率に起因する外乱を除去して、その
表面性状を的確に検査できる表面性状の検査方法と検査
装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明の表面性状検査方法は、曲率を有する検
査表面に光を照射して検査表面をカメラで撮影し、この
カメラで撮影された検査表面の画像の輝度を測定して、
この測定された輝度の明部と暗部のコントラストで形成
される明暗パターンにより、前記検査表面の表面性状を
検査する表面性状検査方法において、前記光を前記カメ
ラの光軸方向に合致させて照射し、前記測定される画像
の輝度分布がピーク値を示す位置を、前記カメラの光軸
上に一致させるように、前記検査表面を位置決めする方
法を採用した（請求項１）。
めに、この発明の表面性状検査方法は、曲率を有する検
査表面に光を照射して検査表面をカメラで撮影し、この
カメラで撮影された検査表面の画像の輝度を測定して、
この測定された輝度の明部と暗部のコントラストで形成
される明暗パターンにより、前記検査表面の表面性状を
検査する表面性状検査方法において、前記光を前記カメ
ラの光軸方向に合致させて照射し、前記測定される画像
の輝度分布がピーク値を示す位置を、前記カメラの光軸
上に一致させるように、前記検査表面を位置決めする方
法を採用した（請求項１）。
【０００９】すなわち、光を照射された検査表面からの
反射光量は、光の照射方向と検査表面の法線方向が一致
した所で最大となることを利用して、光の照射方向をカ
メラの光軸方向に合致させ、カメラで撮影される画像の
輝度のピーク位置がカメラの光軸上に一致するように検
査表面を位置決めすることにより、検査表面の法線方向
をカメラの光軸に精度よく一致させるようにした。前述
したように、検査表面の法線方向をカメラの光軸に一致
させることにより、曲率に伴う検査表面の傾きの変化を
できるだけ少なくして、検査表面各部位での光の入射角
と反射角の変化を抑え、前記曲率に起因するシェーディ
ングを抑制することができる。
反射光量は、光の照射方向と検査表面の法線方向が一致
した所で最大となることを利用して、光の照射方向をカ
メラの光軸方向に合致させ、カメラで撮影される画像の
輝度のピーク位置がカメラの光軸上に一致するように検
査表面を位置決めすることにより、検査表面の法線方向
をカメラの光軸に精度よく一致させるようにした。前述
したように、検査表面の法線方向をカメラの光軸に一致
させることにより、曲率に伴う検査表面の傾きの変化を
できるだけ少なくして、検査表面各部位での光の入射角
と反射角の変化を抑え、前記曲率に起因するシェーディ
ングを抑制することができる。
【００１０】前記画像の輝度分布としては、前記コント
ラストの明部のみを対象とした輝度分布を用いることが
できる（請求項２）。検査表面にくぼみがある場合は、
くぼみ部が暗部、それ以外の平滑部が明部となり、乱反
射の少ない平滑部の輝度が曲率に起因して大きく変化す
るので、この方法は、このようなくぼみのある検査表面
に好適である。なお、検査表面に盛り上がりがある場合
は、盛り上がり部が明部、乱反射の少ない平滑部が相対
的な暗部となるので、暗部の輝度分布を用いるとよい。
全体的に平滑な検査表面の場合は、全体の輝度分布を用
いればよい。
ラストの明部のみを対象とした輝度分布を用いることが
できる（請求項２）。検査表面にくぼみがある場合は、
くぼみ部が暗部、それ以外の平滑部が明部となり、乱反
射の少ない平滑部の輝度が曲率に起因して大きく変化す
るので、この方法は、このようなくぼみのある検査表面
に好適である。なお、検査表面に盛り上がりがある場合
は、盛り上がり部が明部、乱反射の少ない平滑部が相対
的な暗部となるので、暗部の輝度分布を用いるとよい。
全体的に平滑な検査表面の場合は、全体の輝度分布を用
いればよい。
【００１１】また、この発明の表面性状検査方法は、曲
率を有する検査表面に光を照射して検査表面をカメラで
撮影し、このカメラで撮影された検査表面の画像の輝度
を測定して、この測定された輝度の明部と暗部のコント
ラストで形成される明暗パターンにより、前記検査表面
の表面性状を検査する表面性状検査方法において、前記
光を前記カメラの光軸方向に合致させて照射し、前記測
定される画像の輝度分布について、この輝度分布がピー
ク値を示す位置に相当する検査表面の部位を原点とし、
前記曲率の対称軸を一つの軸とする直交二次元座標で、
直交する各座標軸に沿う一次元の輝度分布をそれぞれ近
似関数で近似し、これらの近似関数を用いて、前記画像
の輝度分布を除去するように、前記輝度分布のピーク値
を基準値として、前記座標各位置に相当する測定された
画像の輝度を補正し、この補正された輝度の前記明暗パ
ターンにより検査表面の表面性状を検査する方法も採用
した（請求項３）。
率を有する検査表面に光を照射して検査表面をカメラで
撮影し、このカメラで撮影された検査表面の画像の輝度
を測定して、この測定された輝度の明部と暗部のコント
ラストで形成される明暗パターンにより、前記検査表面
の表面性状を検査する表面性状検査方法において、前記
光を前記カメラの光軸方向に合致させて照射し、前記測
定される画像の輝度分布について、この輝度分布がピー
ク値を示す位置に相当する検査表面の部位を原点とし、
前記曲率の対称軸を一つの軸とする直交二次元座標で、
直交する各座標軸に沿う一次元の輝度分布をそれぞれ近
似関数で近似し、これらの近似関数を用いて、前記画像
の輝度分布を除去するように、前記輝度分布のピーク値
を基準値として、前記座標各位置に相当する測定された
画像の輝度を補正し、この補正された輝度の前記明暗パ
ターンにより検査表面の表面性状を検査する方法も採用
した（請求項３）。
【００１２】すなわち、検査表面の曲率に起因して生じ
る画像の輝度分布を、そのピーク位置に相当する検査表
面の部位を原点とし、曲率の対称軸を一つの軸とする直
交座標の各座標軸に沿ってそれぞれ近似関数で近似し、
これらの近似関数を用いて曲率に起因するシェーディン
グを除去するように補正することにより、シェーディン
グのない明暗パターンで表面性状を検査できるようにし
た。
る画像の輝度分布を、そのピーク位置に相当する検査表
面の部位を原点とし、曲率の対称軸を一つの軸とする直
交座標の各座標軸に沿ってそれぞれ近似関数で近似し、
これらの近似関数を用いて曲率に起因するシェーディン
グを除去するように補正することにより、シェーディン
グのない明暗パターンで表面性状を検査できるようにし
た。
【００１３】前記画像の輝度分布としては、前記コント
ラストの明部のみを対象とした輝度分布を用いることが
できる（請求項４）。この方法も、くぼみのある検査表
面に好適である。
ラストの明部のみを対象とした輝度分布を用いることが
できる（請求項４）。この方法も、くぼみのある検査表
面に好適である。
【００１４】さらに、この発明の表面性状検査方法は、
曲率を有する検査表面に光を照射して検査表面をカメラ
で撮影し、このカメラで撮影された検査表面の画像の輝
度を測定して、この測定された輝度の明部と暗部のコン
トラストで形成される明暗パターンにより、前記検査表
面の表面性状を検査する表面性状検査方法において、前
記カメラをＣＣＤカメラとし、前記測定される輝度の中
間値が、前記ＣＣＤカメラの輝度測定レンジの中央値に
概ね一致するように、前記検査表面に照射する光の量を
調節する方法も採用した（請求項５）。
曲率を有する検査表面に光を照射して検査表面をカメラ
で撮影し、このカメラで撮影された検査表面の画像の輝
度を測定して、この測定された輝度の明部と暗部のコン
トラストで形成される明暗パターンにより、前記検査表
面の表面性状を検査する表面性状検査方法において、前
記カメラをＣＣＤカメラとし、前記測定される輝度の中
間値が、前記ＣＣＤカメラの輝度測定レンジの中央値に
概ね一致するように、前記検査表面に照射する光の量を
調節する方法も採用した（請求項５）。
【００１５】すなわち、検査表面を撮影するカメラとし
て、撮影画像を電気信号に変換できるＣＣＤカメラを用
い、この電気信号で測定される画像の輝度の中間値がＣ
ＣＤカメラの輝度測定レンジの中央値に概ね一致するよ
うに、検査表面に照射する光の量を調節することによ
り、前記明部と暗部のコントラストの識別を安定して精
度よく行うことができる。
て、撮影画像を電気信号に変換できるＣＣＤカメラを用
い、この電気信号で測定される画像の輝度の中間値がＣ
ＣＤカメラの輝度測定レンジの中央値に概ね一致するよ
うに、検査表面に照射する光の量を調節することによ
り、前記明部と暗部のコントラストの識別を安定して精
度よく行うことができる。
【００１６】前記輝度の中間値としては、前記明部の輝
度の平均値と前記暗部の輝度の平均値との中間値を採用
することができる（請求項６）。
度の平均値と前記暗部の輝度の平均値との中間値を採用
することができる（請求項６）。
【００１７】前記照射する光量の調整範囲を予め設定
し、前記測定される輝度の中間値と前記ＣＣＤカメラの
輝度測定レンジの中央値の差に基づいて、前記光量を前
記調整範囲内で自動的に調節することもできる（請求項
７）。
し、前記測定される輝度の中間値と前記ＣＣＤカメラの
輝度測定レンジの中央値の差に基づいて、前記光量を前
記調整範囲内で自動的に調節することもできる（請求項
７）。
【００１８】前記光量の調整単位を所定の量に設定し、
この調整単位ずつ前記光量をステップ状に調節すること
により（請求項８）、前記光量の調節を迅速に行うこと
ができる。
この調整単位ずつ前記光量をステップ状に調節すること
により（請求項８）、前記光量の調節を迅速に行うこと
ができる。
【００１９】前記曲率を有する検査表面は、円筒外径面
とすることができる（請求項９）。
とすることができる（請求項９）。
【００２０】前記曲率を有する検査表面は、無数の微小
なくぼみをランダムに形成された転がり軸受部品の表面
とすることができる（請求項１０）。
なくぼみをランダムに形成された転がり軸受部品の表面
とすることができる（請求項１０）。
【００２１】この発明の表面性状検査装置は、曲率を有
する検査表面を観察する顕微鏡と、この顕微鏡の像を撮
影するＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラで撮影された
画像を処理する画像処理装置と、前記検査表面に光を照
射する照明装置と、前記顕微鏡の対物レンズの前に前記
検査表面を位置決めする位置決め装置とを備え、前記画
像処理装置で処理された画像のデータに基づいて、前記
検査表面の表面性状を検査する表面性状検査装置におい
て、前記ＣＣＤカメラで撮影される画像の輝度分布に基
づいて、前記対物レンズの前に位置決めされる検査表面
の法線を、前記対物レンズの光軸に一致させる手段を設
けた構成を採用した（請求項１１）。
する検査表面を観察する顕微鏡と、この顕微鏡の像を撮
影するＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラで撮影された
画像を処理する画像処理装置と、前記検査表面に光を照
射する照明装置と、前記顕微鏡の対物レンズの前に前記
検査表面を位置決めする位置決め装置とを備え、前記画
像処理装置で処理された画像のデータに基づいて、前記
検査表面の表面性状を検査する表面性状検査装置におい
て、前記ＣＣＤカメラで撮影される画像の輝度分布に基
づいて、前記対物レンズの前に位置決めされる検査表面
の法線を、前記対物レンズの光軸に一致させる手段を設
けた構成を採用した（請求項１１）。
【００２２】すなわち、検査表面の微小なくぼみや盛り
上がり等の表面性状を検査するために、検査表面を顕微
鏡を介してＣＣＤカメラで撮影するとともに、検査表面
の法線方向を顕微鏡の対物レンズの光軸に一致させるこ
とにより、曲率に伴う検査表面の傾きの変化をできるだ
け少なくして、前記曲率に起因するシェーディングを抑
制するようにした。
上がり等の表面性状を検査するために、検査表面を顕微
鏡を介してＣＣＤカメラで撮影するとともに、検査表面
の法線方向を顕微鏡の対物レンズの光軸に一致させるこ
とにより、曲率に伴う検査表面の傾きの変化をできるだ
け少なくして、前記曲率に起因するシェーディングを抑
制するようにした。
【００２３】また、この発明の表面性状検査装置は、曲
率を有する検査表面を観察する顕微鏡と、この顕微鏡の
像を撮影するＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラで撮影
された画像を処理する画像処理装置と、前記検査表面に
光を照射する照明装置と、前記顕微鏡の対物レンズの前
に前記検査表面を位置決めする位置決め装置とを備え、
前記画像処理装置で処理された画像のデータに基づい
て、前記検査表面の表面性状を検査する表面性状検査装
置において、前記ＣＣＤカメラで撮影される画像の輝度
分布を除去するように、前記画像各位置における輝度を
補正する手段を設けた構成も採用した（請求項１２）。
率を有する検査表面を観察する顕微鏡と、この顕微鏡の
像を撮影するＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラで撮影
された画像を処理する画像処理装置と、前記検査表面に
光を照射する照明装置と、前記顕微鏡の対物レンズの前
に前記検査表面を位置決めする位置決め装置とを備え、
前記画像処理装置で処理された画像のデータに基づい
て、前記検査表面の表面性状を検査する表面性状検査装
置において、前記ＣＣＤカメラで撮影される画像の輝度
分布を除去するように、前記画像各位置における輝度を
補正する手段を設けた構成も採用した（請求項１２）。
【００２４】すなわち、ＣＣＤカメラで撮影される画像
各位置における輝度を補正することにより、曲率に起因
する画像の輝度分布を除去し、シェーディングのない明
暗パターンで表面性状を検査することができる。
各位置における輝度を補正することにより、曲率に起因
する画像の輝度分布を除去し、シェーディングのない明
暗パターンで表面性状を検査することができる。
【００２５】さらに、この発明の表面性状検査装置は、
曲率を有する検査表面を観察する顕微鏡と、この顕微鏡
の像を撮影するＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラで撮
影された画像を処理する画像処理装置と、前記検査表面
に光を照射する照明装置と、前記顕微鏡の対物レンズの
前に前記検査表面を位置決めする位置決め装置とを備
え、前記画像処理装置で処理された画像のデータに基づ
いて、前記検査表面の表面性状を検査する表面性状検査
装置において、前記ＣＣＤカメラで撮影される画像の輝
度の中間値が、前記ＣＣＤカメラの輝度測定レンジの中
央値に概ね一致するように、前記照明装置の光量を調節
する手段を設けた構成も採用した（請求項１３）。
曲率を有する検査表面を観察する顕微鏡と、この顕微鏡
の像を撮影するＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラで撮
影された画像を処理する画像処理装置と、前記検査表面
に光を照射する照明装置と、前記顕微鏡の対物レンズの
前に前記検査表面を位置決めする位置決め装置とを備
え、前記画像処理装置で処理された画像のデータに基づ
いて、前記検査表面の表面性状を検査する表面性状検査
装置において、前記ＣＣＤカメラで撮影される画像の輝
度の中間値が、前記ＣＣＤカメラの輝度測定レンジの中
央値に概ね一致するように、前記照明装置の光量を調節
する手段を設けた構成も採用した（請求項１３）。
【００２６】すなわち、ＣＣＤカメラで測定される画像
の輝度の中間値がＣＣＤカメラの測定輝度レンジの中央
値に概ね一致するように、検査表面に照射する光の量を
調節することにより、前記明部と暗部のコントラストの
識別を安定して精度よく行うことができる。
の輝度の中間値がＣＣＤカメラの測定輝度レンジの中央
値に概ね一致するように、検査表面に照射する光の量を
調節することにより、前記明部と暗部のコントラストの
識別を安定して精度よく行うことができる。
【００２７】前記ＣＣＤカメラで撮影される画像の輝度
の平均値が、検査表面が予め設定した閾値を越えたとき
に、前記位置決め装置の作動を停止することにより（請
求項１４）、顕微鏡に対する検査表面の焦点合わせを迅
速で的確に行うことができ、かつ、検査表面と顕微鏡の
対物レンズとの衝突も防止することができる。
の平均値が、検査表面が予め設定した閾値を越えたとき
に、前記位置決め装置の作動を停止することにより（請
求項１４）、顕微鏡に対する検査表面の焦点合わせを迅
速で的確に行うことができ、かつ、検査表面と顕微鏡の
対物レンズとの衝突も防止することができる。
【００２８】すなわち、検査表面からの反射光量は、検
査表面が対物レンズの焦点に近づくにつれて増大し、焦
点位置で最大となったのち、さらに近づくと減少するの
で、ＣＣＤカメラで撮影される画像の輝度の平均値を監
視することにより、焦点位置を決めることができる。輝
度の平均値の閾値は、予め焦点位置での輝度の平均値を
測定しておき、この測定値に基づいて設定することがで
きる。
査表面が対物レンズの焦点に近づくにつれて増大し、焦
点位置で最大となったのち、さらに近づくと減少するの
で、ＣＣＤカメラで撮影される画像の輝度の平均値を監
視することにより、焦点位置を決めることができる。輝
度の平均値の閾値は、予め焦点位置での輝度の平均値を
測定しておき、この測定値に基づいて設定することがで
きる。
【００２９】前記ＣＣＤカメラで撮影される画像の輝度
の最大値と最小値との差が、予め設定した閾値を越えた
ときに、前記位置決め装置の作動を停止する手段（請求
項１５）によっても、検査表面を対物レンズに衝突させ
ることなく、検査表面の焦点合わせを行うことができ
る。
の最大値と最小値との差が、予め設定した閾値を越えた
ときに、前記位置決め装置の作動を停止する手段（請求
項１５）によっても、検査表面を対物レンズに衝突させ
ることなく、検査表面の焦点合わせを行うことができ
る。
【００３０】すなわち、ＣＣＤカメラで撮影される画像
のコントラスト、つまり輝度の最大値と最小値との差
は、検査表面が対物レンズの焦点位置にあるときに最大
となるので、この輝度の最大値と最小値との差に閾値を
設定する手段によっても、検査表面の焦点位置を決める
ことができる。
のコントラスト、つまり輝度の最大値と最小値との差
は、検査表面が対物レンズの焦点位置にあるときに最大
となるので、この輝度の最大値と最小値との差に閾値を
設定する手段によっても、検査表面の焦点位置を決める
ことができる。
【００３１】前記曲率を有する検査表面は、円筒外径面
とすることができる（請求項１６）。
とすることができる（請求項１６）。
【００３２】前記曲率を有する検査表面は、無数の微小
なくぼみをランダムに形成された転がり軸受部品の表面
とすることができる（請求項１７）。
なくぼみをランダムに形成された転がり軸受部品の表面
とすることができる（請求項１７）。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、図１乃至図８に基づき、こ
の発明の実施形態を説明する。この表面性状検査装置
は、転動体表面や内外輪の軌道面に無数の微小なくぼみ
をランダムに形成された軸受部品の表面性状を検査する
ものであり、図１に示すように、検査表面を観察する顕
微鏡１と、顕微鏡１の像を撮影するＣＣＤカメラ２と、
ＣＣＤカメラ２で撮影された画像を処理する画像処理装
置３と、検査表面に光を照射する照明装置４と、顕微鏡
１の下に検査表面を位置決めする位置決め装置５とで基
本的に構成されている。
の発明の実施形態を説明する。この表面性状検査装置
は、転動体表面や内外輪の軌道面に無数の微小なくぼみ
をランダムに形成された軸受部品の表面性状を検査する
ものであり、図１に示すように、検査表面を観察する顕
微鏡１と、顕微鏡１の像を撮影するＣＣＤカメラ２と、
ＣＣＤカメラ２で撮影された画像を処理する画像処理装
置３と、検査表面に光を照射する照明装置４と、顕微鏡
１の下に検査表面を位置決めする位置決め装置５とで基
本的に構成されている。
【００３４】前記画像処理装置３は、ＣＣＤカメラ２で
撮影された画像を明部と暗部に２値化する画像解析装置
３ａにパーソナルコンピュータ３ｂを接続したものであ
り、画像解析装置３ａには、ＣＣＤカメラ２で撮影され
た画像の測定データに基づいて、後述する位置決め装置
５の位置合わせと焦点合わせ、照明装置４の光量調節、
およびシェーディング補正を行うプログラムとが組み込
まれ、パーソナルコンピュータ３ｂには、画像解析装置
３ａで画像解析された検査データを収集するプログラム
が組み込まれている。
撮影された画像を明部と暗部に２値化する画像解析装置
３ａにパーソナルコンピュータ３ｂを接続したものであ
り、画像解析装置３ａには、ＣＣＤカメラ２で撮影され
た画像の測定データに基づいて、後述する位置決め装置
５の位置合わせと焦点合わせ、照明装置４の光量調節、
およびシェーディング補正を行うプログラムとが組み込
まれ、パーソナルコンピュータ３ｂには、画像解析装置
３ａで画像解析された検査データを収集するプログラム
が組み込まれている。
【００３５】図２は、検査部品としてのころ軸受のころ
６を表面性状検査装置にセットした状態を示す。前記位
置決め装置５は、ステージ７が水平なＸＹ方向と垂直な
Ｚ方向に移動する３次元移動テーブルで形成されてお
り、顕微鏡１の対物レンズ１ａの下方に配置されてい
る。ころ６は、検査表面としての円筒外径面６ａに微小
なくぼみをランダムに形成されたものであり、その軸方
向を左右のＸ方向に向けて、ステージ７上のＶブロック
８にセットされている。Ｖブロック８は、その溝の向き
をＸ方向に合致させて、予めステージ７に固定されてい
る。
６を表面性状検査装置にセットした状態を示す。前記位
置決め装置５は、ステージ７が水平なＸＹ方向と垂直な
Ｚ方向に移動する３次元移動テーブルで形成されてお
り、顕微鏡１の対物レンズ１ａの下方に配置されてい
る。ころ６は、検査表面としての円筒外径面６ａに微小
なくぼみをランダムに形成されたものであり、その軸方
向を左右のＸ方向に向けて、ステージ７上のＶブロック
８にセットされている。Ｖブロック８は、その溝の向き
をＸ方向に合致させて、予めステージ７に固定されてい
る。
【００３６】図３は、前記円筒外径面６ａの表面性状を
検査する作業手順を示す。各作業手順の詳細は後述し、
ここでは作業の項目のみを述べる。まず、ころ６をＶブ
ロック８にセットしたのち、ステージ７を前記Ｘ方向
と、図２の紙面に垂直なＹ方向に移動させて、円筒外径
面６ａの頂部が対物レンズ１ａの光軸上に来るように位
置合わせし、つぎに、ステージ７をＺ方向に上昇させ
て、円筒外径面６ａを顕微鏡１の焦点に合わせる。
検査する作業手順を示す。各作業手順の詳細は後述し、
ここでは作業の項目のみを述べる。まず、ころ６をＶブ
ロック８にセットしたのち、ステージ７を前記Ｘ方向
と、図２の紙面に垂直なＹ方向に移動させて、円筒外径
面６ａの頂部が対物レンズ１ａの光軸上に来るように位
置合わせし、つぎに、ステージ７をＺ方向に上昇させ
て、円筒外径面６ａを顕微鏡１の焦点に合わせる。
【００３７】こののち、ＣＣＤカメラ２の輝度測定レン
ジに合わせて照明装置４の光量を調節し、円筒外径面６
ａの曲率に起因するシェーディングを補正する。このシ
ェーディング補正後に、円筒外径面６ａの明暗パターン
の画像解析を行い、この解析結果に基づいて表面性状の
合否を判定する。合否を判定されたころ６はステージ７
から排出され、その判定結果がパーソナルコンピュータ
３ｂのモニタとプリンタにアウトプットされて、検査が
終了する。
ジに合わせて照明装置４の光量を調節し、円筒外径面６
ａの曲率に起因するシェーディングを補正する。このシ
ェーディング補正後に、円筒外径面６ａの明暗パターン
の画像解析を行い、この解析結果に基づいて表面性状の
合否を判定する。合否を判定されたころ６はステージ７
から排出され、その判定結果がパーソナルコンピュータ
３ｂのモニタとプリンタにアウトプットされて、検査が
終了する。
【００３８】上述した各作業のうち、ころ６を供給、排
出する作業は別体の部品ハンドリング装置で行われ、そ
の他の作業は、以下に述べるように、画像処理装置３に
組み込まれたプログラムにより自動的に実行される。
出する作業は別体の部品ハンドリング装置で行われ、そ
の他の作業は、以下に述べるように、画像処理装置３に
組み込まれたプログラムにより自動的に実行される。
【００３９】前記ころ６が供給されるときのステージ７
の初期位置は、ＸＹ方向については、Ｖブロック８が対
物レンズ１ａの下方からＸ方向に離れて、その溝中心の
延長線が対物レンズ１ａの光軸近傍を通るように位置決
めされ、Ｚ方向については、ころ６を対物レンズ１ａの
下方に移動させたときに、円筒外径面６ａが対物レンズ
１ａに衝突しないように、円筒外径面６ａが顕微鏡１の
焦点にくる位置よりも下方に位置決めされる。また、照
明装置４の初期光量は、後述するＣＣＤカメラ２の輝度
測定レンジを考慮して事前に求めた最適光量の平均値よ
りも若干低めに設定される。
の初期位置は、ＸＹ方向については、Ｖブロック８が対
物レンズ１ａの下方からＸ方向に離れて、その溝中心の
延長線が対物レンズ１ａの光軸近傍を通るように位置決
めされ、Ｚ方向については、ころ６を対物レンズ１ａの
下方に移動させたときに、円筒外径面６ａが対物レンズ
１ａに衝突しないように、円筒外径面６ａが顕微鏡１の
焦点にくる位置よりも下方に位置決めされる。また、照
明装置４の初期光量は、後述するＣＣＤカメラ２の輝度
測定レンジを考慮して事前に求めた最適光量の平均値よ
りも若干低めに設定される。
【００４０】まず、円筒外径面６ａの頂部を対物レンズ
１ａの光軸上へ位置合わせする作業を説明する。ステー
ジ７は先にＸ方向に移動され、ころ６が対物レンズ１ａ
の視野に入れられる。このとき、ＣＣＤカメラ２の画像
の中心を原点とする直交ｘｙ座標におけるｙ方向（ステ
ージ７のＹ方向と一致）には、図４（ａ）に模式的に示
すような輝度分布Ｇ（０，ｙ）が生じる。輝度分布Ｇ
（０，ｙ）は、画像の明部、すなわち円筒外径面６ａの
くぼみ以外の部分に対応する輝度分布であり、そのピー
ク位置が画像の中心、すなわち対物レンズ１ａの光軸か
らδだけずれている。パーソナルコンピュータ３ｂは、
測定されたδの値に基づいて、ステージ７をＹ方向に移
動させ、図４（ｂ）に模式的に示すように、前記ピーク
位置がＣＣＤカメラ２の画像中心に一致するように位置
決めする。なお、円筒外径面６ａは軸方向の曲率が零で
あるので、画像のｘ方向には輝度分布が生じないが、例
えば球面のように２軸方向の曲率を有する検査表面の場
合は、ステージ７のＸ方向にも同様の位置決めを行う。
１ａの光軸上へ位置合わせする作業を説明する。ステー
ジ７は先にＸ方向に移動され、ころ６が対物レンズ１ａ
の視野に入れられる。このとき、ＣＣＤカメラ２の画像
の中心を原点とする直交ｘｙ座標におけるｙ方向（ステ
ージ７のＹ方向と一致）には、図４（ａ）に模式的に示
すような輝度分布Ｇ（０，ｙ）が生じる。輝度分布Ｇ
（０，ｙ）は、画像の明部、すなわち円筒外径面６ａの
くぼみ以外の部分に対応する輝度分布であり、そのピー
ク位置が画像の中心、すなわち対物レンズ１ａの光軸か
らδだけずれている。パーソナルコンピュータ３ｂは、
測定されたδの値に基づいて、ステージ７をＹ方向に移
動させ、図４（ｂ）に模式的に示すように、前記ピーク
位置がＣＣＤカメラ２の画像中心に一致するように位置
決めする。なお、円筒外径面６ａは軸方向の曲率が零で
あるので、画像のｘ方向には輝度分布が生じないが、例
えば球面のように２軸方向の曲率を有する検査表面の場
合は、ステージ７のＸ方向にも同様の位置決めを行う。
【００４１】つぎに、顕微鏡１の焦点合わせ作業を説明
する。ステージ７をＺ方向に上昇すると、図５に示すよ
うに、ＣＣＤカメラ２の画像の平均輝度Ｇave が高くな
る。パーソナルコンピュータ３ｂには、予め円筒外径面
６ａが顕微鏡１の焦点位置に来たときの平均輝度Ｇave
の測定結果に基づいて、平均輝度Ｇave の閾値Ｇt が８
０に設定されており、ステージ７の上昇に伴って増大す
る平均輝度Ｇave がこの閾値Ｇt を越えたときに、ステ
ージ７の上昇が停止され、円筒外径面６ａが顕微鏡１の
焦点に合わせられる。
する。ステージ７をＺ方向に上昇すると、図５に示すよ
うに、ＣＣＤカメラ２の画像の平均輝度Ｇave が高くな
る。パーソナルコンピュータ３ｂには、予め円筒外径面
６ａが顕微鏡１の焦点位置に来たときの平均輝度Ｇave
の測定結果に基づいて、平均輝度Ｇave の閾値Ｇt が８
０に設定されており、ステージ７の上昇に伴って増大す
る平均輝度Ｇave がこの閾値Ｇt を越えたときに、ステ
ージ７の上昇が停止され、円筒外径面６ａが顕微鏡１の
焦点に合わせられる。
【００４２】つぎに、照明装置４の光量調節作業を説明
する。ＣＣＤカメラ２の輝度測定レンジは、画像解析装
置３ａの入力側のＡ／Ｄコンバータが８ビットのため、
０〜２５５となっており、その中央値は１２７．５であ
る。また、照明装置４の光量は、画像解析装置３ａによ
り電圧制御され、その最小値は０ｍＶ、最大値は５００
０ｍＶである。図６に示すように、照明装置４の光量レ
ベルは、初期値を７００ｍＶに設定され、５ｍＶずつ増
加される。この光量の増加に伴って、ＣＣＤカメラ２で
撮影される画像の輝度の最大値Ｇmax と最小値Ｇmin の
中間値Ｇmed が増大し、この中間値Ｇmed が前記中央値
１２７．５と一致する光量レベル７９０ｍＶに、照明装
置４の光量が設定される。なお、輝度の最大値Ｇmax は
明部で、最小値Ｇmin は暗部で観測されるが、暗部にお
ける輝度の最小値Ｇmin は、光量を増加してもあまり変
化しない。
する。ＣＣＤカメラ２の輝度測定レンジは、画像解析装
置３ａの入力側のＡ／Ｄコンバータが８ビットのため、
０〜２５５となっており、その中央値は１２７．５であ
る。また、照明装置４の光量は、画像解析装置３ａによ
り電圧制御され、その最小値は０ｍＶ、最大値は５００
０ｍＶである。図６に示すように、照明装置４の光量レ
ベルは、初期値を７００ｍＶに設定され、５ｍＶずつ増
加される。この光量の増加に伴って、ＣＣＤカメラ２で
撮影される画像の輝度の最大値Ｇmax と最小値Ｇmin の
中間値Ｇmed が増大し、この中間値Ｇmed が前記中央値
１２７．５と一致する光量レベル７９０ｍＶに、照明装
置４の光量が設定される。なお、輝度の最大値Ｇmax は
明部で、最小値Ｇmin は暗部で観測されるが、暗部にお
ける輝度の最小値Ｇmin は、光量を増加してもあまり変
化しない。
【００４３】つぎに、シェーディングの補正作業を説明
する。図７は、ＣＣＤカメラ２の画像の明部の輝度分布
Ｇ（ｘ，ｙ）を示す。図７（ａ）は前記ｘｙ座標のｙ軸
に沿った輝度分布Ｇ（０，ｙ）、図７（ｂ）はｘ軸に沿
った輝度分布Ｇ（ｘ，０）である。前述したように、円
筒外径面６ａはｙ方向の曲率を有するので、ｙ軸に沿っ
た輝度分布Ｇ（０，ｙ）は円筒外径面６ａの頂部で最大
となり、頂部から離れるほど輝度が低下し、図８（ａ）
に示すＣＣＤカメラ２の画像のように、頂部から離れた
部位では明部と暗部の明暗パターンが不明瞭になってい
る。
する。図７は、ＣＣＤカメラ２の画像の明部の輝度分布
Ｇ（ｘ，ｙ）を示す。図７（ａ）は前記ｘｙ座標のｙ軸
に沿った輝度分布Ｇ（０，ｙ）、図７（ｂ）はｘ軸に沿
った輝度分布Ｇ（ｘ，０）である。前述したように、円
筒外径面６ａはｙ方向の曲率を有するので、ｙ軸に沿っ
た輝度分布Ｇ（０，ｙ）は円筒外径面６ａの頂部で最大
となり、頂部から離れるほど輝度が低下し、図８（ａ）
に示すＣＣＤカメラ２の画像のように、頂部から離れた
部位では明部と暗部の明暗パターンが不明瞭になってい
る。
【００４４】シェーディング補正では、まず各輝度分布
Ｇ（ｘ，０）、Ｇ（０，ｙ）を、それぞれ滑らかな近似
関数ｆ1 （ｘ）、ｆ2 （ｙ）で近似する。つぎに、これ
らの近似関数ｆ1 （ｘ）、ｆ2 （ｙ）と前記輝度の最大
値Ｇmax から、ｘｙ座標軸上における輝度の最大値Ｇma
x からの偏りを補正する滑らかな補正関数Ｐ1 （ｘ）、
Ｐ2 （ｙ）を求める。この各座標軸上で求めた補正関数
Ｐ1 （ｘ）、Ｐ2 （ｙ）により、画像全体の輝度分布Ｇ
（ｘ，ｙ）を補正し、曲率に起因するシェーディングを
補正した輝度分布Ｇ’（ｘ，ｙ）を求める。図８（ｂ）
は、このシェーディング補正を行った画像であり、全領
域で明暗パターンを明確に識別できるようになってい
る。
Ｇ（ｘ，０）、Ｇ（０，ｙ）を、それぞれ滑らかな近似
関数ｆ1 （ｘ）、ｆ2 （ｙ）で近似する。つぎに、これ
らの近似関数ｆ1 （ｘ）、ｆ2 （ｙ）と前記輝度の最大
値Ｇmax から、ｘｙ座標軸上における輝度の最大値Ｇma
x からの偏りを補正する滑らかな補正関数Ｐ1 （ｘ）、
Ｐ2 （ｙ）を求める。この各座標軸上で求めた補正関数
Ｐ1 （ｘ）、Ｐ2 （ｙ）により、画像全体の輝度分布Ｇ
（ｘ，ｙ）を補正し、曲率に起因するシェーディングを
補正した輝度分布Ｇ’（ｘ，ｙ）を求める。図８（ｂ）
は、このシェーディング補正を行った画像であり、全領
域で明暗パターンを明確に識別できるようになってい
る。
【００４５】前記輝度の最大値Ｇmax からの偏りは、最
大値Ｇmax に対する比もしくは差のいずれとしてもよ
い。比を採用する場合は、補正関数Ｐ1 （ｘ）、Ｐ
2 （ｙ）をそれぞれ輝度分布Ｇ（ｘ，ｙ）に掛け合わ
せ、差を採用する場合は、補正関数Ｐ 1 （ｘ）、Ｐ
2 （ｙ）を輝度分布Ｇ（ｘ，ｙ）に足し合わせることに
より、補正した輝度分布Ｇ’（ｘ，ｙ）を求めることが
できる。
大値Ｇmax に対する比もしくは差のいずれとしてもよ
い。比を採用する場合は、補正関数Ｐ1 （ｘ）、Ｐ
2 （ｙ）をそれぞれ輝度分布Ｇ（ｘ，ｙ）に掛け合わ
せ、差を採用する場合は、補正関数Ｐ 1 （ｘ）、Ｐ
2 （ｙ）を輝度分布Ｇ（ｘ，ｙ）に足し合わせることに
より、補正した輝度分布Ｇ’（ｘ，ｙ）を求めることが
できる。
【００４６】明暗パターンの画像解析作業は、通常の画
像解析と同じ手法で行われ、前記補正した輝度分布Ｇ’
（ｘ，ｙ）による画像を明部と暗部に２値化処理し、明
暗パターンを識別する。この識別した明暗パターンを、
予め設定した各種検査基準値と比較し、円筒外径面７ａ
の表面性状についての合否を判定する。
像解析と同じ手法で行われ、前記補正した輝度分布Ｇ’
（ｘ，ｙ）による画像を明部と暗部に２値化処理し、明
暗パターンを識別する。この識別した明暗パターンを、
予め設定した各種検査基準値と比較し、円筒外径面７ａ
の表面性状についての合否を判定する。
【００４７】これらの作業が全て終了して、ころ６がス
テージ７から排出されると、ステージ８の位置と照明装
置４の光量は前述した初期状態に戻される。
テージ７から排出されると、ステージ８の位置と照明装
置４の光量は前述した初期状態に戻される。
【００４８】上述した実施形態では、微小なくぼみを有
する検査表面を検査するために、顕微鏡を介して検査表
面をカメラで撮影したが、検査表面の表面性状によって
は、直接検査表面をカメラで撮影することもできる。
する検査表面を検査するために、顕微鏡を介して検査表
面をカメラで撮影したが、検査表面の表面性状によって
は、直接検査表面をカメラで撮影することもできる。
【００４９】
【発明の効果】以上のように、この発明の表面性状検査
方法は、検査表面への光の照射方向をカメラの光軸方向
に合致させ、カメラで撮影された画像の輝度のピーク位
置がカメラの光軸上に一致するように検査表面を位置決
めして、検査表面の法線方向をカメラの光軸に精度よく
一致させるようにしたので、曲率に伴う検査表面の傾き
の変化をできるだけ少なくして、曲率に起因するシェー
ディングを抑制することができる。
方法は、検査表面への光の照射方向をカメラの光軸方向
に合致させ、カメラで撮影された画像の輝度のピーク位
置がカメラの光軸上に一致するように検査表面を位置決
めして、検査表面の法線方向をカメラの光軸に精度よく
一致させるようにしたので、曲率に伴う検査表面の傾き
の変化をできるだけ少なくして、曲率に起因するシェー
ディングを抑制することができる。
【００５０】また、検査表面の曲率に起因して生じる画
像の輝度分布を、そのピーク位置に相当する検査表面の
部位を原点とし、曲率の対称軸を一つの軸とする直交座
標の各座標軸に沿ってそれぞれ近似関数で近似し、これ
らの近似関数を用いて曲率に起因するシェーディングを
除去するように補正するようにしたので、シェーディン
グのない明暗パターンで表面性状を精度よく検査するこ
とができる。
像の輝度分布を、そのピーク位置に相当する検査表面の
部位を原点とし、曲率の対称軸を一つの軸とする直交座
標の各座標軸に沿ってそれぞれ近似関数で近似し、これ
らの近似関数を用いて曲率に起因するシェーディングを
除去するように補正するようにしたので、シェーディン
グのない明暗パターンで表面性状を精度よく検査するこ
とができる。
【００５１】さらに、検査表面を撮影するカメラとし
て、撮影画像を電気信号に変換できるＣＣＤカメラを用
い、この電気信号で測定される画像の輝度の中間値がＣ
ＣＤカメラの輝度測定レンジの中央値に概ね一致するよ
うに、検査表面に照射する光の量を調節することによ
り、明部と暗部のコントラストの識別を安定して精度よ
く行うことができる。
て、撮影画像を電気信号に変換できるＣＣＤカメラを用
い、この電気信号で測定される画像の輝度の中間値がＣ
ＣＤカメラの輝度測定レンジの中央値に概ね一致するよ
うに、検査表面に照射する光の量を調節することによ
り、明部と暗部のコントラストの識別を安定して精度よ
く行うことができる。
【００５２】この発明の表面性状検査装置は、検査表面
の微小なくぼみや盛り上がり等の表面性状を検査するた
めに、検査表面を顕微鏡を介してＣＣＤカメラで撮影す
るとともに、検査表面の法線方向を顕微鏡の対物レンズ
の光軸に一致させるようにしたので、曲率に起因するシ
ェーディングを抑制することができる。
の微小なくぼみや盛り上がり等の表面性状を検査するた
めに、検査表面を顕微鏡を介してＣＣＤカメラで撮影す
るとともに、検査表面の法線方向を顕微鏡の対物レンズ
の光軸に一致させるようにしたので、曲率に起因するシ
ェーディングを抑制することができる。
【００５３】また、この発明の表面性状検査装置は、Ｃ
ＣＤカメラで撮影された画像の曲率に起因するシェーデ
ィングを補正するようにしたので、シェーディングのな
い明暗パターンで表面性状を検査することができ、ＣＣ
Ｄカメラで測定される画像の輝度の中間値がＣＣＤカメ
ラの測定輝度レンジの中央値に概ね一致するように、検
査表面に照射する光の量を調節するようにしたので、明
部と暗部のコントラストの識別を安定して精度よく行う
ことができる。
ＣＤカメラで撮影された画像の曲率に起因するシェーデ
ィングを補正するようにしたので、シェーディングのな
い明暗パターンで表面性状を検査することができ、ＣＣ
Ｄカメラで測定される画像の輝度の中間値がＣＣＤカメ
ラの測定輝度レンジの中央値に概ね一致するように、検
査表面に照射する光の量を調節するようにしたので、明
部と暗部のコントラストの識別を安定して精度よく行う
ことができる。
【図１】実施形態の表面性状検査装置のシステム構成を
示すブロック図
示すブロック図
【図２】図１の表面性状検査装置に検査部品をセットし
た状態を示す一部省略正面図
た状態を示す一部省略正面図
【図３】図１の表面性状検査装置による検査手順を示す
フローチャート
フローチャート
【図４】ａ、ｂは、それぞれ検査部品の位置合わせ前後
の状態を示す模式図
の状態を示す模式図
【図５】検査表面の焦点合わせ過程における平均輝度の
変化を示すグラフ
変化を示すグラフ
【図６】図１の照明装置の光量調節過程過程における中
間輝度の変化を示すグラフ
間輝度の変化を示すグラフ
【図７】ａ、ｂは、それぞれＣＣＤカメラ画像のｘｙ座
標軸に沿った輝度分布を示すグラフ
標軸に沿った輝度分布を示すグラフ
【図８】ａ、ｂは、それぞれシェーディング補正前後の
ＣＣＤカメラ画像の写真
ＣＣＤカメラ画像の写真
１ 顕微鏡 １ａ 対物レンズ ２ ＣＣＤカメラ ３ 画像処理装置 ３ａ 画像解析装置 ３ｂ パーソナルコンピュータ ４ 照明装置 ５ 位置決め装置 ６ ころ ６ａ 円筒外径面 ７ ステージ ８ Ｖブロック
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA49 BB05 CC00 DD11 EE00 FF01 FF04 JJ03 JJ26 NN01 PP12 PP24 QQ03 QQ04 QQ08 QQ17 QQ25 QQ26 QQ29 QQ31 QQ42 RR06 SS06 SS13 TT02 TT03 2G051 AA44 AB02 AB07 BB01 BC01 CA04 CB01 DA05 DA07 EA24 EB01 EB05 EC03 ED23 5B057 AA01 BA02 CA08 CA12 CA16 CE11 DA03 DB02 DB05 DB09 DC22
Claims (17)
- 【請求項１】 曲率を有する検査表面に光を照射して検
査表面をカメラで撮影し、このカメラで撮影された検査
表面の画像の輝度を測定して、この測定された輝度の明
部と暗部のコントラストで形成される明暗パターンによ
り、前記検査表面の表面性状を検査する表面性状検査方
法において、前記光を前記カメラの光軸方向に合致させ
て照射し、前記測定される画像の輝度分布がピーク値を
示す位置を、前記カメラの光軸上に一致させるように、
前記検査表面を位置決めすることを特徴とする表面性状
検査方法。 - 【請求項２】 前記画像の輝度分布として、前記コント
ラストの明部のみを対象とした輝度分布を用いた請求項
１に記載の表面性状検査方法。 - 【請求項３】 曲率を有する検査表面に光を照射して検
査表面をカメラで撮影し、このカメラで撮影された検査
表面の画像の輝度を測定して、この測定された輝度の明
部と暗部のコントラストで形成される明暗パターンによ
り、前記検査表面の表面性状を検査する表面性状検査方
法において、前記光を前記カメラの光軸方向に合致させ
て照射し、前記測定される画像の輝度分布について、こ
の輝度分布がピーク値を示す位置に相当する検査表面の
部位を原点とし、前記曲率の対称軸を一つの軸とする直
交二次元座標で、直交する各座標軸に沿う一次元の輝度
分布をそれぞれ近似関数で近似し、これらの近似関数を
用いて、前記画像の輝度分布を除去するように、前記輝
度分布のピーク値を基準値として、前記座標各位置に相
当する測定された画像の輝度を補正し、この補正された
輝度の前記明暗パターンにより検査表面の表面性状を検
査することを特徴とする表面性状検査方法。 - 【請求項４】 前記画像の輝度分布として、前記コント
ラストの明部のみを対象とした輝度分布を用いた請求項
３に記載の表面性状検査方法。 - 【請求項５】 曲率を有する検査表面に光を照射して検
査表面をカメラで撮影し、このカメラで撮影された検査
表面の画像の輝度を測定して、この測定された輝度の明
部と暗部のコントラストで形成される明暗パターンによ
り、前記検査表面の表面性状を検査する表面性状検査方
法において、前記カメラをＣＣＤカメラとし、前記測定
される輝度の中間値が、前記ＣＣＤカメラの輝度測定レ
ンジの中央値に概ね一致するように、前記検査表面に照
射する光の量を調節することを特徴とする表面性状検査
方法。 - 【請求項６】 前記輝度の中間値を、前記明部の輝度の
平均値と前記暗部の輝度の平均値との中間値とした請求
項５に記載の表面性状検査方法。 - 【請求項７】 前記照射する光量の調整範囲を予め設定
し、前記測定される輝度の中間値と前記ＣＣＤカメラの
輝度測定レンジの中央値の差に基づいて、前記光量を前
記調整範囲内で自動的に調節するようにした請求項５ま
たは６に記載の表面性状検査方法。 - 【請求項８】 前記光量の調整単位を所定の量に設定
し、この調整単位ずつ前記光量をステップ状に調節する
ようにした請求項７に記載の表面性状検査方法。 - 【請求項９】 前記曲率を有する検査表面が、円筒外径
面である請求項１乃至８のいずれかに記載の表面性状検
査方法。 - 【請求項１０】 前記曲率を有する検査表面が、無数の
微小なくぼみをランダムに形成された転がり軸受部品の
表面である請求項１乃至９のいずれかに記載の表面性状
検査方法。 - 【請求項１１】 曲率を有する検査表面を観察する顕微
鏡と、この顕微鏡の像を撮影するＣＣＤカメラと、この
ＣＣＤカメラで撮影された画像を処理する画像処理装置
と、前記検査表面に光を照射する照明装置と、前記顕微
鏡の対物レンズの前に前記検査表面を位置決めする位置
決め装置とを備え、前記画像処理装置で処理された画像
のデータに基づいて、前記検査表面の表面性状を検査す
る表面性状検査装置において、前記ＣＣＤカメラで撮影
される画像の輝度分布に基づいて、前記対物レンズの前
に位置決めされる検査表面の法線を、前記対物レンズの
光軸に一致させる手段を設けたことを特徴とする表面性
状検査装置。 - 【請求項１２】 曲率を有する検査表面を観察する顕微
鏡と、この顕微鏡の像を撮影するＣＣＤカメラと、この
ＣＣＤカメラで撮影された画像を処理する画像処理装置
と、前記検査表面に光を照射する照明装置と、前記顕微
鏡の対物レンズの前に前記検査表面を位置決めする位置
決め装置とを備え、前記画像処理装置で処理された画像
のデータに基づいて、前記検査表面の表面性状を検査す
る表面性状検査装置において、前記ＣＣＤカメラで撮影
される画像の輝度分布を除去するように、前記画像各位
置における輝度を補正する手段を設けたことを特徴とす
る表面性状検査装置。 - 【請求項１３】 曲率を有する検査表面を観察する顕微
鏡と、この顕微鏡の像を撮影するＣＣＤカメラと、この
ＣＣＤカメラで撮影された画像を処理する画像処理装置
と、前記検査表面に光を照射する照明装置と、前記顕微
鏡の対物レンズの前に前記検査表面を位置決めする位置
決め装置とを備え、前記画像処理装置で処理された画像
のデータに基づいて、前記検査表面の表面性状を検査す
る表面性状検査装置において、前記ＣＣＤカメラで撮影
される画像の輝度の中間値が、前記ＣＣＤカメラの輝度
測定レンジの中央値に概ね一致するように、前記照明装
置の光量を調節する手段を設けたことを特徴とする表面
性状検査装置。 - 【請求項１４】 前記ＣＣＤカメラで撮影される画像の
輝度の平均値が、予め設定した閾値を越えたときに、前
記位置決め装置の作動を停止するようにした請求項１１
乃至１３のいずれかに記載の表面性状検査装置。 - 【請求項１５】 前記ＣＣＤカメラで撮影される画像の
輝度の最大値と最小値との差が、予め設定した閾値を越
えたときに、前記位置決め装置の作動を停止するように
した請求項１１乃至１３のいずれかに記載の表面性状検
査装置。 - 【請求項１６】 前記曲率を有する検査表面が、円筒外
径面である請求項１１乃至１５のいずれかに記載の表面
性状検査装置。 - 【請求項１７】 前記曲率を有する検査表面が、無数の
微小なくぼみをランダムに形成された転がり軸受部品の
表面である請求項１１乃至１６のいずれかに記載の表面
性状検査装置。
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