JP2002098643A - 外観検査方法および外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】軸受の転動体の表面を検査する外観検査装置で
は、研摩荒れを検知できない場合がある。 【解決手段】本外観検査装置１では、被検査物支持装置
１３に支持された転動体４０を、照明装置１２で照明
し、カメラ１１により撮像された画像信号をマイクロコ
ンピュータ等の画像処理装置１４で処理して、全周にわ
たる外周面４２の濃淡に対応する画像情報を得る。画像
情報を、濃度のレベルで複数の検査エリアに分ける。各
検査エリアごとに画像情報と、判定値Ｃ１，Ｃ２とを比
較して、きずや研摩荒れの有無を判定する。判定値Ｃ
１，Ｃ２は基準値としての濃度のレベルの中値であり、
平均値から決められる。画像情報全体の濃度幅が大きい
場合でも、きずや研摩荒れを正常部と区別して正確に検
知できる。また、照明むら等があったとしても問題なく
検知でき、検査の手間を削減できる。 【効果】クラウニングコロに好適。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、軸受部品
等を対象とする外観検査方法および外観検査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】例え
ば、軸受部品であるクラウニングコロの外周面にあるき
ずを検査できる技術が要望されている。この技術とし
て、画像処理技術を利用した次の技術が考えられてい
る。すなわち、照明された外周面をカメラにより撮像
し、外周面の濃淡に対応する濃度を含む画像情報を得
る。画像情報の濃度を微分処理することにより、互いに
近接した位置に対応する濃度間の非連続的な急激な変
化、いわゆる濃度エッジを検知し、この濃度エッジに対
応するきずの有無を判定する。

【０００３】ここで、判定に濃度エッジを利用している
のは、クラウニングコロのような被検査物では、その形
状に起因して濃度が連続的に変化するので、単に濃度と
基準値とを比較したとしても、きずを正常な部分と区別
して検知できないことがあるからである。しかしなが
ら、欠陥の一種である研磨荒れは、周囲の正常部に対し
て濃度が徐々に変化するので、濃度エッジが現れないこ
とがある。その結果、上述の技術では、研磨荒れを正常
部と区別できないことがあった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、例えば、クラウニングコロのきずおよび研
磨荒れを高精度に検知できる外観検査方法および外観検
査装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
１に記載の発明は、反射光の輝度が反射位置に応じて連
続的に変化する被検査物の表面の外観検査方法であっ
て、被検査物の表面を撮像して、表面の濃淡に対応する
濃度を含む画像情報を得て、得られた画像情報を濃度の
レベルで複数の検査エリアに分割し、各検査エリアの濃
度のレベルに応じて各検査エリアごとに濃度の基準値を
定め、この濃度の基準値と各検査エリアの画像情報との
比較に基づいて、各検査エリアごとに欠陥の有無を判定
することを特徴とする外観検査方法を提供する。

【０００６】この発明によれば、画像情報を複数の検査
エリアに分けることにより、検査エリア内での正常な外
周面（正常部ともいう。）に対応する画像情報の濃度幅
を、相対的に小さくできる。この小さな濃度幅から少な
くともはみ出す濃度を持つ欠陥であれば、これを欠陥と
して検知することができ、従って、研摩荒れや小さなき
ずを、正常部と区別して高精度に検知することができ
る。ところで、例えば、正常なクラウニング部の濃度は
連続的に変化するが、この変化の態様は、例えば、個体
ごとにばらつく。仮に検査エリアを一定の寸法幅で分け
るとすると、大きな濃度幅を持つ検査エリアが出現する
可能性があり、この検査エリアでは、上述の大きな濃度
幅を上回る濃度変化をきたす欠陥しか検知できず、欠陥
の検知精度が悪くなる。

【０００７】これに対して、本発明では、濃度のレベル
で検査エリアを分けるので、各検査エリアは必然的に一
定の小さな濃度幅を持つ結果、どのエリアについても高
い検知精度を達成できる。しかも、各検査エリアの濃度
レベルに応じて基準値を定めるので、より高い検知精度
が得られる。請求項２に記載の発明は、反射光の輝度が
反射位置に応じて連続的に変化する被検査物の表面の外
観検査装置であって、被検査物の表面を撮像して、表面
の濃淡に対応する濃度を含む画像情報を得る情報取得手
段と、得られた画像情報を濃度のレベルで複数の検査エ
リアに分割する分割処理手段と、各検査エリアの濃度の
レベルに応じて各検査エリアごとに濃度の基準値を定め
る設定処理手段と、この設定処理手段により定められた
濃度の基準値と各検査エリアの画像情報との比較に基づ
いて、各検査エリアごとに欠陥の有無を判定する判定処
理手段とを備えたことを特徴とする外観検査装置を提供
する。

【０００８】この発明の外観検査装置では、請求項１の
発明の外観検査方法による作用効果を得ることができ
る。請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の外観検
査装置において、上記各検査エリアの濃度の基準値は、
その検査エリア内から抽出される複数の画像情報の濃度
の平均値であることを特徴とする外観検査装置を提供す
る。この発明によれば、平均値を用いることにより、検
査エリア内の画像情報の濃度のばらつきを平滑化して安
定した基準値を得られるので、検知精度を高めるのに好
ましい。

【０００９】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の外観検査装置において、上記濃度の平均値は、抽出さ
れた複数の画像情報の中から、上位と下位の所定数を排
除した残りの画像情報の濃度の平均値であることを特徴
とする外観検査装置を提供する。この発明によれば、例
えばきず等に対応すると考えられる上述の所定数の画像
情報を排除することにより、きず等の影響を排除して安
定した基準値を得ることができる。

【００１０】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４
の何れかに記載の外観検査装置において、上記被検査物
は、軸受のコロ状の転動体であり、この転動体はクラウ
ニング部を有することを特徴とする外観検査装置を提供
する。この発明によれば、クラウニング部で画像情報の
濃度が変化しても、転動体の欠陥を高精度に検知でき
て、好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態の外観
検査装置を説明する。図１は、本発明の一実施形態の外
観検査装置１の概略構成図である。外観検査装置１は、
被検査物２の表面からの反射光を利用して表面の画像信
号を得るための、カメラ１１、照明装置１２、被検査物
支持装置１３等を含む撮像装置１０と、得られた画像信
号に基づいて欠陥の有無を判定するための各種処理を行
うマイクロコンピュータ等を含む画像処理装置１４とを
有している。

【００１２】外観検査装置１の被検査物２としては、軸
受コロからなる転動体４０であり、特に、クラウニング
コロである。この被検査物２では、軸方向に沿って均一
な光を照射しても、その反射光の輝度がクラウニング部
４１に対応する軸方向の反射位置に応じて連続的に変化
する。外観検査装置１は、上述のように反射光の輝度が
反射位置に応じて連続的に変化する被検査物２の表面の
外観を検査する。このとき、撮像装置１０および画像処
理装置１４の一部は、互いに協働して、被検査物２の表
面を撮像して、表面の濃淡に対応する濃度を含む画像情
報を得る情報取得手段として機能する。

【００１３】撮像装置１０は、以下の各部、すなわち、
被検査物２である転動体４０の被検査面である外周面４
２に光を照射する上述の照明装置１２と、外周面４２か
らの反射光を受けて外周面４２の濃淡に対応する画像信
号を得る上述のカメラ１１と、転動体４０を照明装置１
２およびカメラ１１に対して位置合わせしつつ転動体４
０を回転可能に支持する上述の被検査物支持装置１３と
を有している。これらの各部は、互いに協働して、転動
体４０の外周面４２の全周にわたる画像信号を得られる
ようにされている。また、撮像装置１０の各部は、所定
の位置で互いに位置決めされて、安定した画像信号を得
られるようにされている。

【００１４】被検査物支持装置１３は、転動体４０の外
周面４２と当接して支持する２つのローラ１５と、これ
らローラ１５を連動させて同回転方向に回転駆動するた
めのベルト，プーリ等を含むベルト機構１６と、駆動源
となるモータ１７とを有している。２つのローラ１５お
よび転動体４０の中心軸線は、互いに平行に配置されて
いる。転動体４０は、２つのローラ１５の外周面にとも
に当接して、その上に載置される。２つのローラ１５
は、回転可能に支持され、ベルト機構１６を介してモー
タ１７と駆動連結されている。

【００１５】照明装置１２は、軸方向に並ぶ多数のＬＥ
Ｄを含み、円柱形状の被検査物２の外周面４２を、特
に、その頂部近傍部分を軸方向に沿って全体的に照明で
きるようになっている。カメラ１１は、軸方向に並ぶ多
数の受光素子を含み、これらの受光素子は、外周面４２
の頂部と対向して配置されており、外周面４２の頂部に
おいて軸方向に並ぶ多数の位置からの反射光の輝度をほ
ぼ同時に一括して検知することができる。

【００１６】モータ１７が一定速度で駆動されると、ベ
ルト機構１６を介して２つのローラ１５は回転し、これ
に伴い、転動体４０も速度一定で回転する。転動体４０
が回転しながら、所定時間ごとに、照明装置１２および
カメラ１１により外周面４２の頂部が撮像され、その都
度、画像信号が得られる。このようにして得られた複数
の画像信号から、外周面４２の全周にわたる画像情報
が、画像処理装置１４により得られる。

【００１７】画像処理装置１４は、例えば、マイクロコ
ンピュータ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含み、プログラムに基
づいて各種処理を行う。画像処理装置１４は、カメラ１
１と接続され、カメラ１１からの画像信号を取り込み、
信号処理を行い、後述する画像情報を得る。また、画像
処理装置１４は、照明装置１２の制御回路部と一体に構
成されており、制御中枢としてのマイクロコンピュータ
を共用している。照明装置１１の制御回路部は、カメラ
１１からの信号に基づいて、照明装置１１の光量を制御
することができ、照明装置１１の光源の経時変化を補っ
て、一定の反射光を得られるように構成されている。

【００１８】先ず、被検査物２を説明する。本外観検査
装置１では、円柱形状の被検査物２の外周面４２を検査
対象としている。具体的には、被検査物２は、図３
（ａ）の模式図に示すように、軸受のコロ状の転動体４
０であり、この転動体４０はクラウニング部４１を有す
るクラウニングコロである。クラウニングコロは、略円
柱状、例えば、軸方向の中央部の外径が軸方向の端部の
外径よりも大きくされた、略樽形に形成されている。ク
ラウニングコロの外周面４２は、軸方向の両端部にあり
その中心軸線を含む断面形状においてわずかな曲率の凸
の曲線をなしテーパ状に傾斜したクラウニング部４１
と、軸方向の略中央部にあり円周面からなる平坦部４３
とを有している。以下の説明では、平坦部４３を有する
円筒コロであるクラウニングコロを被検査物２とする場
合を説明するが、平坦部４３のない円筒コロであるクラ
ウニングコロや、円錐コロのクラウニングコロでも本発
明を適用することができる。

【００１９】ところで、クラウニングコロの湾曲した外
周面４２から得られる画像情報の濃度は、全体的に見る
と外周面４２の部分によって大きく変化し、さらに、被
検査物ごとの濃度も異なるだけでなく、同一の被検査物
の濃度であっても、照明の当たり具合や外周面４２の表
面状態等に起因して異なることもある。また、通常、画
像情報では、正常部が明るく、きずや研磨荒れは暗くな
る傾向にあるが、上述の軸受コロの外周面４２における
きずのない正常部では、濃度は連続的にゆるやかに変化
し、これと同様にきずによる濃度も変化する。従って、
従来の技術では、外周面４２の全体的な濃度が変化する
場合には、正常部に対応する濃度幅が広くなり、この広
い濃度幅を越える濃度となるきずや研摩荒れしか検知で
きなかった。

【００２０】本発明では、被検査物の画像情報を部分ご
とに分けて、正常部ときずや研磨荒れとを区別するよう
にしている。これにより、被検査物全体についてその濃
度が大きく変化する場合であっても、部分ごとに画像情
報の濃度幅を小さくできるので、この小さな濃度幅を越
える研摩荒れや小さなきずであれば検知でき、検知精度
を高めることができる。図２は、処理内容のフローチャ
ートである。

【００２１】画像処理装置１４は、被検査物２の表面を
撮像して、表面の濃淡に対応する濃度を含む画像情報を
得る情報取得手段としての画像入力処理（ステップＳ
１）と、画像情報の濃度の平均値と濃度のレベルを求め
る各演算処理（ステップＳ２，３）と、得られた画像情
報を濃度のレベルで複数の検査エリアに分割する分割処
理（ステップＳ４）と、各検査エリアの濃度のレベルに
応じて各検査エリアごとに濃度の基準値を定める設定処
理（ステップＳ５）と、この設定処理により定められた
濃度の基準値と各検査エリアの画像情報との比較に基づ
いて、各検査エリアごとに欠陥の有無を判定する判定処
理（ステップＳ６）とを行う。設定処理と判定処理と
は、各検査エリアごとに（ステップＳ７でＮＯ）、全検
査エリアについて（ステップＳ７でＹＥＳ）行われる。
このようにして被検査物２の全体に対応する全画像情報
について検査することができる。

【００２２】画像入力処理では、被検査物２はその軸回
りに回転されながら、外周面４２の頂部となる表面の濃
淡がカメラ１１により撮像される（図３（ａ）に撮像さ
れる範囲を一点鎖線で図示した。）。濃淡の撮像は、軸
方向に並ぶ複数箇所で一括して行われる。また、被検査
物２を一定速度で回転しながら、所定時間ごとに撮像す
る。これにより、被検査物２の表面を周方向に所定間隔
で撮像した複数の画像信号が得られ、画像処理装置１４
により画像情報が得られる。画像情報は、複数の画像情
報を含み、各画像情報は、図３（ｂ）に示すように、被
検査物２の外周面４２を展開した状態の面において、軸
方向（図３（ｂ）の矢印Ｓ参照）および周方向（図３
（ｂ）の矢印Ｔ参照）に延びる格子の交点となる複数の
位置（○印で一部のみ図示した。）に対応している。各
画像情報は、対応する被検査物２の外周面４２の位置
と、その位置での濃度とを有している。濃度は、０〜２
５５までの整数値で表され、明るい状態には小さい数
で、暗い状態には大きい数で、２５６階調の濃淡に対応
している。

【００２３】なお、濃度の表現については、暗い状態を
下位の濃度とし、明るい状態を上位の濃度として表して
いる。例えば、濃度の値が増すとは、暗い状態の値から
明るい状態の値へ変化することである。従って、濃度の
説明は、濃度の整数値に基づく表し方とは逆になってい
る。また、軸方向に沿って一列に並ぶ複数の画像情報を
列の画像情報ともいい、周方向に沿って一列に並ぶ複数
の画像情報を行の画像情報または単に行ともいう。ま
た、上述の複数の画像情報は、被検査物２に対応する画
像情報およびその背景となる画像情報を含んでいる。

【００２４】次に、全画像情報から、被検査物２に対応
する画像情報が抽出される。すなわち、予め定めた一列
の画像情報のなかで、互いに隣接する位置の２つの画像
情報が以下のものを求める。すなわち、一方の画像情報
の濃度が、被検査物２が写っていない暗い状態（例え
ば、濃度の値が２５５となる。）に対応したものであ
り、他方の画像情報の濃度が、被検査物２が写っている
明るい状態（例えば、濃度の値が所定値よりも小さい値
となる。）に対応したものである。一列の画像情報の濃
度は、概ね、図３（ｃ）のグラフに示すようになり、上
述の２つの画像情報は、画像情報Ｄ１，Ｄ２の組と、画
像情報Ｄ３，Ｄ４の組とに相当する。各組の２つの画像
情報の位置の間に、被検査物２と背景との境界がある。
また、上述の他方の画像情報同士の間が、被検査物２に
対応する。なお、上述の他方の画像情報の一つ（例え
ば、Ｄ２）の軸方向位置Ｐ２を全体の始点といい、他方
の画像情報の残り（例えば、Ｄ３）の軸方向位置Ｐ３を
全体の終点という。

【００２５】次に、上述のように抽出された被検査物２
に対応する画像情報をもとに、各行ごとに、その行の複
数の画像情報の濃度の平均値、特に複数の濃度の中の抽
出された濃度の平均値であるベース値が求められる（ス
テップＳ３）。このベース値は、被検査物２の外周面４
２において、各行に対応する環状部分の平均的な濃度に
相当する。各行のベース値は、以下のように求められ
る。各行の画像情報（図３（ｂ）の矢印Ｔ方向に沿って
一列に並ぶ画像情報）のなかで、予め定める複数、例え
ば、５０箇所の位置に対応する５０個の画像情報を抽出
する。これらの５０個の画像情報は、被検査物２の外周
面４２において周方向にほぼ均等の間隔で並ぶ部位にそ
れぞれ対応している。なお、これらの５０個の画像情報
は、各行の全画像情報の一部を抽出しているが、画像情
報の全部を用いてもよい。次に、上述の５０個の画像情
報のなかで、濃度が平均的な値となる中位の画像情報を
抽出する。すなわち、濃度が明るい上位の所定数、例え
ば、１５個の画像情報と、濃度が暗い下位の所定数、例
えば、１５個の画像情報とを求める。これらの上位およ
び下位の合計３０個の画像情報を、上述の５０個の画像
情報から除き、除いた残りの２０個の画像情報を得る。
これら２０個の画像情報が中位の画像情報となる。中位
の２０個の画像情報の平均値を求めて、これを各行のベ
ース値とする。なお、各行のベース値としては、上述の
残りの画像情報に加えて上位および下位の少なくとも一
部の画像情報も用いた平均値や、各行の画像情報の濃度
の中央値を利用することも考えられる。

【００２６】上述のようにして求めた各ベース値には、
その行に応じて被検査物２の軸方向位置がそれぞれ対応
して決まる。この軸方向位置を横軸とし、濃度を縦軸と
して、各ベース値をグラフ化すると、図３（ｃ）のグラ
フに示すように、軸方向に沿った濃度の変化を示す濃度
変化線（線Ｇ参照）が得られる。例えば、濃度変化線
は、クラウニング部４１に対応する右上がりの傾斜部
分、平坦部４３に対応する水平に延びる部分、クラウニ
ング部４１に対応する右下がりの傾斜部分を有する。

【００２７】本発明では、図４に示すように、濃度変化
線に示される濃度の変化に対応して複数段階の濃度のレ
ベルＬ０，Ｌ１，Ｌ２を決め（ステップＳ３）、濃度の
レベルで検査エリアＡ１，Ａ２，Ａ３…を決め、検査エ
リアごとに画像情報を分ける分割処理（ステップＳ４）
を行っている。これらの処理は、行ごとに、上述の全体
の始点Ｐ２から軸方向に沿って行われる。最初に、全体
の始点Ｐ２の行のベース値Ｂ１から複数の濃度のレベル
Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２が決まり、これらのレベルから第１の
検査エリアＡ１と、これと隣接する第２の検査エリアＡ
２の一端の軸方向位置である始点Ｐ５とが決まる。次
に、第２の検査エリアＡ２の始点Ｐ５の行のベース値Ｂ
４から次の複数の濃度のレベルＬ０，Ｌ１，Ｌ２が決ま
り、これらのレベルから第２の検査エリアＡ２の他端の
軸方向位置である終点Ｐ６と、さらに次の検査エリアＡ
３の始点Ｐ７とが決まる。以下、この処理が順に行われ
て被検査物の全体の終点Ｐ３の行に至るまで、濃度のレ
ベルＬ０，Ｌ１，Ｌ２と検査エリアＡ１，…とが順次決
められる。各検査エリアＡ１，…には、対応する複数、
例えば、３つの濃度のレベルＬ０，Ｌ１，Ｌ２が決まっ
ている。

【００２８】濃度のレベルは、濃度について段階的に決
められた値であり、対応する検査エリアの始点のベース
値をもとに決められている。具体的には、３つの濃度の
レベルは、下値Ｌ２と中値Ｌ０と上値Ｌ１とを含み、中
値Ｌ０は、対応する検査エリアの始点のベース値と一致
し、例えば、検査エリアＡ１の中値Ｌ０は、始点Ｐ２の
ベース値Ｂ１と同じ値である。上値Ｌ１は、中値Ｌ０か
らレベル差ＬＥを増した値と一致する。下値Ｌ２は、中
値Ｌ０からレベル差ＬＥを減じた値と一致する。各レベ
ルの間のレベル差ＬＥは、濃度の階調表現の最小値より
も大きくされ、例えば、上述の中値Ｌ０の５％の値とさ
れている。なお、レベル差は、特に限定されず、５％の
他、例えば、１０％としてもよい。また、上値Ｌ１のレ
ベル差と、下値Ｌ２のレベル差とを、互いに異ならせて
もよい。

【００２９】検査エリアは、全画像情報を行単位で分け
たものであり、対応する複数の濃度のレベルから決まる
濃度幅ＬＢ（図５参照）を有している。この濃度幅ＬＢ
は、上述の上値Ｌ１および下値Ｌ２の差と一致する値で
あり、この値は２つのレベル差ＬＥの和となっている。
また、濃度幅ＬＢは、濃度のレベルＬ１，Ｌ２の差の値
としてだけでなく、濃度のレベルＬ１，Ｌ２の値そのも
のの意味をも含むものである。検査エリアは、全画像情
報に対する全体の始点Ｐ２から全体の終点Ｐ３までの間
に、互いに隣接して複数、例えば、図４では５つ決めら
れている。

【００３０】検査エリアＡ１は以下のように決められ
る。まず、全体の始点Ｐ２が検査エリアＡ１の始点とさ
れ、この始点から３つの濃度のレベルＬ０，Ｌ１，Ｌ２
（図５で左側に図示した。）が決められる。各行のベー
ス値Ｂ１，Ｂ２，…と、検査エリアＡ１に対応する濃度
のレベルの上値Ｌ１および下値Ｌ２とが比較されて、各
行のベース値が検査エリアＡ１の濃度幅に含まれるか否
かが判断される。この判断は、始点Ｐ２を含む行から軸
方向に沿って順に一行ごとに行われる。例えば、第１行
（Ｂ１の行）、第２行（Ｂ２の行）、第３行（Ｂ３の
行）…の順で行われる場合で説明すると、第１行につい
て、ベース値Ｂ１が濃度幅ＬＢの内にあれば、この第１
行は検査エリアＡ１に含まれ、引き続き、第１行に隣接
する第２行についても、同様にベース値Ｂ２が濃度幅Ｌ
Ｂの内にあるか否かが判断される。以後同様に、前の行
が検査エリアＡ１に含まれれば、次の行が検査エリアＡ
１に含まれるかが判断される。一方、第３行が検査エリ
アＡ１に含まれ、次の第４行（Ｂ４の行）について、そ
のベース値Ｂ４が濃度幅ＬＢ外になると、第４行は検査
エリアＡ１に含まれないと判断される。この場合、第３
行が検査エリアＡ１の終点Ｐ８に対応し、第４行が次の
検査エリアＡ２の始点Ｐ５に対応する。このようにし
て、一つの検査エリアＡ１が、その濃度のレベルに対応
して且つ互いに隣接しあう各行を含むように決められ
る。

【００３１】検査エリアＡ１の終点Ｐ８が決まると、上
述のように、検査エリアＡ２の始点Ｐ５も決まる。この
始点Ｐ５の行のベース値Ｂ４に基づいて、次の３つの濃
度のレベルＬ０，Ｌ１，Ｌ２（図５で右側に図示し
た。）が決められる。この３つの濃度のレベルは、検査
エリアＡ２の始点Ｐ５の行のベース値Ｂ４と一致する中
値Ｌ０と、この中値Ｌ０からレベル差ＬＥを増した上値
Ｌ１と、中値Ｌ０からレベル差ＬＥを減じた下値Ｌ２と
である。なお、レベル差ＬＥは、例えば、中値Ｌ０の５
％の値とされている。これらの濃度のレベルＬ０，Ｌ
１，Ｌ２に基づいて、検査エリアＡ１を決める手順と同
様にして検査エリアＡ２が決められる。以後同様に、濃
度のレベルおよびこれに対応する検査エリアが順次決め
られて、画像情報の全体が複数の検査エリアＡ１〜Ａ５
で分けられる。

【００３２】このようにして決められた各検査エリアＡ
１〜Ａ５には、少なくとも１行の画像情報が含まれてい
る。各検査エリアは、被検査物２の外周面４２の環状部
分に対応し、一つの環状部分では、濃淡の度合いが同程
度となる。各検査エリアでは、正常部に対応する画像情
報の濃度は、概ね、その検査エリアの濃度幅ＬＢの内に
入るようになる。また、きずや研摩荒れに対応する部分
があれば、その濃度は、通常、検査エリアの濃度幅ＬＢ
から外れることになる。

【００３３】検査エリアの濃度幅ＬＢの略中央に、その
検査エリアの始点でのベース値があるようにしている。
それゆえ、検査エリア内で濃度が変化する傾向が、始点
のベース値に対して増加傾向か減少傾向かにかかわら
ず、全画像情報を検査エリアに問題なく分けることがで
きる。判定処理では、図５に示すように、上述のように
して決めた各検査エリアＡ１〜Ａ５ごとに、その検査エ
リア内の全画像情報の濃度と、濃度の基準値としての濃
度のレベルの中値Ｌ０から決まる判定値Ｃ１，Ｃ２と比
較して、欠陥の有無を判定する。

【００３４】判定値Ｃ１，Ｃ２は、各検査エリアごとに
定められ、この検査エリアの濃度のレベルに応じて定め
られる。判定値Ｃ１，Ｃ２は、正常部に対応する濃度の
上限値および下限値を決める２つの値である。判定値Ｃ
１，Ｃ２間の幅は、対応する検査エリアの濃度幅ＬＢと
一致させてある。また、判定値Ｃ１，Ｃ２は、濃度レベ
ルの上値Ｌ１および下値Ｌ２と一致している。これら上
値Ｌ１および下値Ｌ２は、上述のように、濃度の基準値
としての濃度のレベルの中値Ｌ０に基づいたものであ
り、この中値Ｌ０は各検査エリアの始点の行のベース値
であり、このベース値はその検査エリア内から抽出され
る複数の画像情報の濃度の平均値であり、特に、この濃
度の平均値は、抽出された複数の画像情報の中から、上
位と下位の所定数を排除した残りの画像情報の濃度の平
均値となっている。

【００３５】各画像情報の濃度が、２つの判定値Ｃ１，
Ｃ２の間、すなわち、下限値以上且つ上限値以下であれ
ば、その画像情報は正常部に対応していると判定される
（図５の黒丸印参照）。一方、各画像情報の濃度が、判
定値Ｃ１，Ｃ２の２つの値で決まる範囲外、すなわち、
下限値未満であるかまたは上限値を越えていれば、その
画像情報はきずや研摩荒れ等の欠陥に対応していると判
定される（図５の×印参照）。

【００３６】より具体的に判定処理を説明すると、各画
像情報の濃度が、検査エリアの判定値Ｃ１，Ｃ２の間
（濃度幅ＬＢの内でもある。）にあれば、その画像情報
の濃度を、正常であることを示す所定値、例えば、濃度
レベルの中値Ｌ０に変換する（図５の三角印参照）。各
画像情報の濃度が、検査エリアの判定値Ｃ１，Ｃ２の外
側にあれば、その画像情報の濃度を、欠陥有りの旨を示
す他の所定値、例えば、暗い状態を示す２５５に変換す
る。

【００３７】なお、判定値Ｃ１，Ｃ２は、上述の値に限
定されない。例えば、通常きず等は、正常部に比べて暗
くなるので、暗いきずに対応する単一の判定値Ｃ２だけ
を用いてもよい。また、２つの判定値Ｃ１，Ｃ２を、検
査エリアの濃度のレベルの上値Ｌ１および下値Ｌ２の少
なくとも一方と異ならせて定めてもよい。例えば、２つ
の判定値Ｃ１，Ｃ２が上値Ｌ１および下値Ｌ２を挟むよ
うにして、２つの判定値Ｃ１，Ｃ２を設定してもよい。
また、判定値Ｃ１，Ｃ２を、濃度のレベルの他、その検
査エリア内の任意の平均値、例えば、その検査エリア内
の任意の行のベース値、複数の行のベース値の平均値等
に基づいて定めてもよい。

【００３８】このように本実施形態の外観検査装置１に
よれば、画像情報を複数の検査エリアＡ１，…に分ける
ことにより、画像情報を互いに近接するもの同士でまと
めることができ、その画像情報の濃度幅、特に正常部に
対応する画像情報の濃度幅を相対的に小さくできる。例
えば、図４に示すように、検査エリアＡ１の濃度幅Ｈ１
は、全画像情報の濃度幅Ｈ２に比べて小さくなってい
る。この小さな濃度幅Ｈ１から少なくともはみ出す濃度
を持つ欠陥であれば、これを欠陥として検知することが
でき、従って、研摩荒れや小さなきずを、正常部と区別
して高精度に検知することができる。

【００３９】また、欠陥の判定は、画像情報の濃度その
ものに基づき、濃度エッジの現れ難い研磨荒れやきず等
を検知するのに好ましい。これに加えて、検査エリアに
分けることにより、小さなきずをも高精度に検知できる
ので、小さなきずの集まりである研摩荒れを検知するの
に好ましい。ところで、例えば、正常なクラウニング部
４１の濃度は連続的に変化するが、この変化の態様は、
例えば、個体ごとにばらつく。仮に検査エリアを一定の
寸法幅で分けるとすると、大きな濃度幅を持つ検査エリ
アが出現する可能性があり、この検査エリアでは、上述
の大きな濃度幅を上回る濃度変化をきたす欠陥しか検知
できず、欠陥の検知精度が悪くなる。

【００４０】これに対して、本発明では、濃度のレベル
で検査エリアを分けるので、被検査物２の個体ごとの濃
度の変化にかかわらず、各検査エリアは必然的に一定の
小さな濃度幅ＬＢを持つ結果、どの検査エリアについて
も高い検知精度を達成できる。しかも、各検査エリアの
濃度レベルに応じて基準値を定めるので、より高い検知
精度が得られる。従って、濃度の変化するクラウニング
部４１にあるきず等をも正確に検知できる。

【００４１】また、きずや研磨荒れを正常部と正確に区
別できるので、正常部を欠陥と判定したり、欠陥を正常
部と判定する誤判定を防止できる。また、各検査エリア
のレベル差をほぼ一定にして、濃度幅ＬＢをほぼ一定に
できるので、濃度幅一定の検査エリアに適切に分けるこ
とができる。例えば、クラウニング部４１のように濃度
が急に変化するような部位では、検査エリアを細かく分
けることができる。また、平坦部４３のように濃度がほ
ぼ一定のような部位では、検査エリアを大きくすること
ができる。

【００４２】また、検査エリアや判定値Ｃ１，Ｃ２を被
検査物２ごとに決めているので、被検査物の個体ごとに
照明むら等に起因した濃度のばらつきが生じるとして
も、個体ごとの濃度に応じて検査エリアや判定値を適切
に設定できる結果、個体ごとの濃度のばらつきに適応し
て、きずや研摩荒れを問題なく検知できる。換言すれ
ば、全体的な画像情報の濃度が変化したり、被検査物２
ごとに濃度が異なるとしても、判定には問題ないので、
例えば、全体的な濃度の変化や、個体ごとの濃度のばら
つきを抑制するために、照明装置１２や被検査物２を高
精度に位置決めする手間を軽減できる。

【００４３】また、濃度のレベルで検査エリアを分ける
ことは、照明むらや被検査物２の位置ずれを防止するこ
とに比べて、画像処理装置１４による自動化が容易であ
り、また、外観検査装置１の準備時間や検査にかかる時
間が短くて済む。特に、判定値Ｃ１，Ｃ２を、その検査
エリアの濃度のレベルに応じて、特にその検査エリアの
濃度幅ＬＢに応じて決めているので、その中になる画像
情報の濃度幅（例えば、Ｈ１，Ｈ２）に応じて決めるこ
とになり、その結果、きずや研磨荒れの判定にとって最
適値にすることができる。

【００４４】また、判定処理での各検査エリアの濃度の
基準値としての濃度のレベルの中値Ｌ０は、その検査エ
リア内から抽出される複数の画像情報の濃度の平均値と
されている。これにより、検査エリア内の画像情報の濃
度のばらつきを平滑化して安定した基準値を得られるの
で、高精度の検知に好ましい。特に、基準値を決める濃
度の平均値は、抽出された複数の画像情報の中から、上
位と下位の所定数を排除した残りの画像情報の濃度の平
均値であることにより、欠陥に起因して濃度の範囲が大
きくなる場合であっても、欠陥等の影響を排除して安定
した基準値を得ることができる。

【００４５】また、本発明の外観検査装置１の被検査物
２には、クラウニング部４１を有する軸受コロが好適で
ある。クラウニング部４１の表面で濃淡が変化する場合
であっても、転動体の欠陥を高精度に検知できて、好ま
しい。また、外観検査装置１では、判定値Ｃ１，Ｃ２を
画像情報の濃度幅に応じて自動的に設定できるので、検
査の手間がかからない。例えば、従来の外観検査装置で
は、多数の画像情報の濃度幅に対応できる単一の判定値
を探索するために、判定値の設定に約１．５時間を要し
たのに対して、本実施形態の外観検査装置１では、時間
がほとんどかからずに済む。

【００４６】しかも、判定値Ｃ１，Ｃ２を検査ごとに最
適値に設定できるので、判定精度をより一層高めること
ができる。例えば、被検査物２ごとの表面の濃淡（光
沢）が異なる場合に、正常部を欠陥部と判定する虚報の
発生率（全検査数に対する虚報のあった検査数の割合）
を約３分の１に低減できる。また、照明装置１２、カメ
ラ１１等の光学系各部の配置に起因した照明むらが生じ
るとしても問題なく検査できるので、光学系各部の位置
決めの手間を軽減できる。例えば、照明装置１２の交換
時には、照明装置１２等の光学系各部を取り外し、その
後、再度組み付けるときに光学系各部間の芯合わせを再
調整する必要があるが、この際、少量の芯ずれであれば
問題ないので、光学系各部間の芯合わせの手間を低減で
きる。従来、１個の照明光源を交換するのにさえ、高精
度な再調整作業等により約１時間を要していたのに対し
て、本発明の外観検査装置１では、簡易な調整で済むの
で、照明光源の交換が約１０分で済み、メンテナンスの
手間を低減できる。

【００４７】また、同様に、被検査物支持装置１３が低
精度なものであっても問題なく判定できるので、被検査
物支持装置１３を低コスト化できる。なお、検査エリア
の分割は、以下のようにしてもよい。例えば、画像情報
の濃度が、濃度のレベルの中値に対して、増加傾向にあ
るのか減少傾向にあるのか、被検査物の形状に基づいて
予め判っていることがある。このような場合、図６に示
すように、濃度が増加傾向にある部位では、濃度のレベ
ルの下値に代えて中値Ｌ０を用いて、この中値Ｌ０と上
値Ｌ１とで、各検査エリアＡ１，Ａ２，Ａ３を決める。
また、濃度が減少傾向にある部位では、濃度のレベルの
上値に代えて中値Ｌ０を用いて、この中値Ｌ０と下値Ｌ
２とで、各検知エリアＡ４，Ａ５，Ａ６を決める。この
場合には、検査エリアの濃度幅ＬＢを、画像情報の濃度
幅とほぼ一致させて、狭くできる。また、判定処理で
は、図７に示すように、濃度が増加傾向にある各検知エ
リアＡ１，Ａ２，Ａ３では、判定値Ｃ１，Ｃ２は、濃度
レベルの上値Ｌ１および中値Ｌ０と一致している。ま
た、図示していないが、各検知エリアＡ４，Ａ５，Ａ６
では、判定値Ｃ１，Ｃ２は、濃度レベルの中値Ｌ０と下
値Ｌ２と一致している。

【００４８】また、全画像情報の濃度幅に対応する複数
の濃度のレベルを、例えば、全体の始点のベース値と所
定のレベル差をもとに予め決めておき、各濃度のレベル
で画像情報を複数の検査エリアに分けるようにしてもよ
い。また、上述の実施形態では、被検査物２の全画像情
報を濃度のレベルで検査エリアに分けていたが、被検査
物の一部の画像情報を分けるようにしてもよい。例え
ば、上述のクラウニング部４１に対応する位置を予め設
定しておき、この位置に基づき、クラウニング部４１に
対応する部分を、上述のように検査エリアに分けるよう
にしてもよい。

【００４９】また、上述の判定値Ｃ１，Ｃ２は、上述の
平均値の他、他の公知の統計的手段を用いて求めた値に
基づいてもよい。また、上述の実施形態の外観検査装置
１では、軸受の転動体４０を被検査物２としていたが、
これには限定されない。例えば、被検査物２としては、
軸受部品以外のものや、円筒形状以外のものでもよい。
要は、反射光の輝度が反射位置に応じて連続的に変化す
る被検査物２の表面の外観を検査する外観検査装置１
に、本発明を適用することができる。

【００５０】また、本発明を以下の外観検査方法として
実施してもよい。すなわち、本発明の外観検査方法は、
反射光の輝度が反射位置に応じて連続的に変化する被検
査物２の表面の外観検査方法であって、被検査物２の表
面を撮像して、表面の濃淡に対応する濃度を含む画像情
報を得て、得られた画像情報を濃度のレベルで複数の検
査エリアに分割し、各検査エリアの濃度のレベルに応じ
て各検査エリアごとに濃度の基準値を定め、この濃度の
基準値と各検査エリアの画像情報との比較に基づいて、
各検査エリアごとに欠陥の有無を判定するようにしても
よい。この外観検査方法でも、上述した虚報防止および
検査の手間の低減等の作用効果を得ることができる。

【００５１】その他、本発明の要旨を変更しない範囲で
種々の設計変更を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の外観検査装置の概略構成
図である。

【図２】図１の外観検査装置の処理内容のフローチャー
トである。

【図３】図１の外観検査装置の処理内容を説明するため
の模式図等であり、（ａ）に被検査物の転動体を模式的
に図示した正面図を、（ｂ）に転動体の外周面に対応し
た画像情報の配置を示す模式図を、（ｃ）に各行のベー
ス値をグラフ化した模式図を図示している。

【図４】分割処理を説明するための説明図であり、横軸
に軸方向位置、縦軸にベース値を示す。

【図５】判定処理を説明するための説明図であり、横軸
に軸方向位置、縦軸に濃度を示す。

【図６】他の実施形態の分割処理を説明するための説明
図であり、横軸に軸方向位置、縦軸にベース値を示す。

【図７】図６に対応する判定処理を説明するための説明
図であり、横軸に軸方向位置、縦軸に濃度を示す。

【符号の説明】

１ 外観検査装置 ２ 被検査物 １０ 撮像装置（情報取得手段） １４ 画像処理装置（情報取得手段） ４０ 転動体（被検査物） ４１ クラウニング部 ４２ 外周面（被検査物の表面） Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５ 検査エリア Ｈ１，Ｈ２ 画像情報の濃度幅 Ｌ０ 濃度のレベルの中値（濃度の基準値） Ｌ１ 濃度のレベルの上値 Ｌ２ 濃度のレベルの下値 ＬＢ 検知エリアの濃度幅 ステップＳ１ 画像入力処理（情報取得手段） ステップＳ４ 分割処理（分割処理手段） ステップＳ５ 設定処理（設定処理手段） ステップＳ６ 判定処理（判定処理手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森川 仁司 大阪府八尾市南植松町２丁目34番地 光洋 機械工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G051 AA44 AB02 AB07 AC21 BA20 CA04 CB01 DA05 EA12 EA14 EA16 EA26 EB01 EB02 EC03 ED07 5B057 AA01 BA02 BA19 CA02 CA08 CA12 CA16 CB02 CB08 CB12 CB16 CC01 CE11 DA03 DB02 DB05 DB09 DC22 5L096 AA03 AA06 BA03 CA02 FA14 FA32

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反射光の輝度が反射位置に応じて連続的に
   変化する被検査物の表面の外観検査方法であって、 被検査物の表面を撮像して、表面の濃淡に対応する濃度
   を含む画像情報を得て、 得られた画像情報を濃度のレベルで複数の検査エリアに
   分割し、 各検査エリアの濃度のレベルに応じて各検査エリアごと
   に濃度の基準値を定め、 この濃度の基準値と各検査エリアの画像情報との比較に
   基づいて、各検査エリアごとに欠陥の有無を判定するこ
   とを特徴とする外観検査方法。
2. 【請求項２】反射光の輝度が反射位置に応じて連続的に
   変化する被検査物の表面の外観検査装置であって、 被検査物の表面を撮像して、表面の濃淡に対応する濃度
   を含む画像情報を得る情報取得手段と、 得られた画像情報を濃度のレベルで複数の検査エリアに
   分割する分割処理手段と、 各検査エリアの濃度のレベルに応じて各検査エリアごと
   に濃度の基準値を定める設定処理手段と、 この設定処理手段により定められた濃度の基準値と各検
   査エリアの画像情報との比較に基づいて、各検査エリア
   ごとに欠陥の有無を判定する判定処理手段とを備えたこ
   とを特徴とする外観検査装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の外観検査装置において、 上記各検査エリアの濃度の基準値は、その検査エリア内
   から抽出される複数の画像情報の濃度の平均値であるこ
   とを特徴とする外観検査装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の外観検査装置において、 上記濃度の平均値は、抽出された複数の画像情報の中か
   ら、上位と下位の所定数を排除した残りの画像情報の濃
   度の平均値であることを特徴とする外観検査装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至４の何れかに記載の外観検査
   装置において、 上記被検査物は、軸受のコロ状の転動体であり、この転
   動体はクラウニング部を有することを特徴とする外観検
   査装置。