JP2018017639A - 表面欠陥検査方法及び表面欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】円筒状部品の表面に存在するキズや割れなど凹凸を伴う欠陥を、汚れや表面荒れと区別して、簡易に検出することができる表面欠陥検査方法を提供する。
【解決手段】一対のローラ１１間で円筒状部品Ｗを載置し回転させている状態で、光源３１から光を照射し、光源の最大照度に対する照度が５％〜５０％の低照度光の反射光をラインセンサカメラ３５の光軸と一致させて撮像を取得し、その画像処理に基づき欠陥を低輝度画像における輝度の高い領域として検出する。検出対象の欠陥の有無によって円筒状部品が不良品であるか良品であるかの判定を行い、一対のローラを離隔させることによって画像処理が済んだ円筒状部品を下方に落下させる際に、良品の場合は落下位置に良品導入部４１ｇを位置させ、不良品の場合は落下位置に不良品導入部４１ｎを位置させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、円筒状部品の表面に存在するキズや割れなど凹凸を伴う欠陥を検出する表面欠陥検査方法、及び、該表面欠陥検査方法を使用する表面欠陥検査装置に関するものである。

金属加工品や樹脂成形品など部品の製造分野では、製造された部品の表面にキズ等の欠陥が存在していないかどうかの検査が行われる。このような検査の方法として、部品の表面に光を照射し、カメラによる撮像を画像処理することによって、欠陥を検出する方法が公知である。従来は、光源から照射された照度の高い光が、欠陥の無い表面で反射された反射光を、カメラの光軸と一致させている。そのため、表面に欠陥が無い部分からの反射光は受光量が多く撮像において輝度が高いのに対し、表面に欠陥が存在する領域では反射光の受光量が少ない。そのため、全体的に高輝度の画像における輝度の小さい部分（暗い部分）として、欠陥が検出される。

しかしながら、キズが無くとも表面が汚れている部分や、許容範囲とすべき程度で表面粗さの大きい部分であっても、受光量が少なくなることがあり、検出すべきキズ等と区別できないことがある。受光量が少ない領域の面積に基づいて欠陥の判定を行うという方法も想到し得るが、一般に汚れや表面荒れの方がキズより面積が大きいため、不適である。受光量が少ない領域の形状に基づいて、キズや割れを汚れや表面荒れと区別しようとする試みもなされているが、画像処理が複雑になるため、画像処理用ソフトウェアが高価となると共に、検出の精度は未だ満足できるレベルに達していない。

一方、本発明者は過去に、円筒状部品の表面欠陥を検出する装置を提案している（特許文献１参照）。この装置は、回転軸が平行な一対のローラ間で、ローラの外周面上に円筒状部品を載置し、ローラを回転させることにより円筒状部品を回転させながらカメラで撮影し、検査を行うものである。これにより、円筒状部品の外周面においてどの部分に欠陥があったとしても、円筒状部品の回転に伴い撮影範囲に入るため、外周面の全周にわたり確実に検査をすることができる。

また、特許文献１の装置では、円筒状部品を載置する一対のローラを有するローラユニットが、円盤状テーブル（部品搬送盤）に所定角度間隔で複数設けられている。各ローラユニットは、円盤状テーブルを回転させることにより、円筒状部品をローラユニットに供給する部品供給ステージ、検査のために円筒状部品を撮影する撮影ステージ、検査の結果として欠陥の無い良品と判定された部品を排出する良品取出ステージ、欠陥を有する不良品と判定された部品を排出する不良品取出ステージ、を含む複数のステージを周回する。これにより、複数の円筒状部品の検査を同時に進行させることが可能であり、検査の効率がよい利点がある。しかしながら、この装置は、複数のローラユニット、円盤状テーブル、円盤状テーブルの回転駆動機構、円盤状テーブルの回転角度を割り出す機構等が必要であるため、構成が複雑であり高価である。そのため、構成が簡易な装置で、円筒状部品の表面欠陥が検出できることが要請されていた。

特許第５４６３２０１号公報

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、円筒状部品の表面に存在するキズや割れなど凹凸を伴う欠陥を、汚れや表面荒れと区別して、簡易に検出することができる表面欠陥検査方法、及び、該表面欠陥検査方法を使用する表面欠陥検査装置の提供を、課題とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明にかかる表面欠陥検査方法（以下、単に「検査方法」と称することがある）は、
「回転軸が平行な一対のローラ間で、該ローラの外周面上に円筒状部品を載置し、前記ローラを回転することにより前記円筒状部品を回転させている状態で、光源から前記円筒状部品の表面に光を照射し、ラインセンサカメラで取得した前記表面の撮像の画像処理に基づいて前記表面における欠陥を検査する表面欠陥検査方法であって、
検出対象とする深さの欠陥が存在しない前記表面で、前記光源の最大照度に対する照度が５％〜５０％の低照度光を反射させ、その反射光を前記ラインセンサカメラの光軸と一致させると共に、前記検出対象とする深さの欠陥で前記低照度光より照度の高い光を乱反射させ、その乱反射光を前記ラインセンサカメラで受光し前記撮像を取得することにより、前記検出対象とする深さの欠陥を低輝度画像における輝度の高い領域として検出する前記画像処理を行い、
前記検出対象とする深さの欠陥の有無によって、前記円筒状部品が不良品であるか良品であるかの判定を行い、
一対の前記ローラを離隔させることによって、前記画像処理が済んだ前記円筒状部品を一対の前記ローラより下方に落下させる際に、前記判定に基づき前記円筒状部品が良品の場合は前記円筒状部品の落下位置に良品を導入する良品導入部を位置させ、前記円筒状部品が不良品の場合は前記円筒状部品の落下位置に不良品を導入する不良品導入部を位置させる」ものである。

本構成の検査方法では、光源から照射する光のうち照度の高い部分は、円筒状部品の表面から反射させない。光源から照射する光は完全な平行光とはならず僅かに外側に広がりながら進行するが、その外側の照度の低い光である低照度光を、検出対象とする深さの欠陥が存在しない表面、すなわち欠陥が無いと扱うべき円筒状部品の表面から反射させ、その低照度の反射光をラインセンサカメラで受光するように、ラインセンサカメラの光軸を調整する。本構成では、光源の最大照度に対する照度が５％〜５０％の光を「低照度光」としている。このような調整は、光源から照射する光の照度の高い部分、例えば光源の中心からの光の正反射光を、ラインセンサカメラの光軸と一致させた状態から、光源から光を照射する角度を変化させることにより、或いは、ラインセンサカメラの光軸の位置を移動させることにより、また或いは、光源から光を照射する角度とラインセンサカメラの光軸の位置との双方を変化させることにより、行うことができる。

ラインセンサカメラは、撮像範囲の幅が極めて狭い（０．００７ｍｍ幅）。つまり、狭い範囲の光の情報しか取得しない。そのため、上記のようにラインセンサカメラの光軸を調整すると、検出対象とする深さの欠陥の無い部品の表面の撮像は、暗い画像となる。この低輝度の画像を「低輝度画像」と称している。そして、ラインセンサカメラの光軸から外れた、照度の高い光が照射される表面に欠陥が存在し、その欠陥によって乱反射された照度の高い光をラインセンサカメラが受光すると、低輝度画像の中に輝度の高い領域として欠陥が検出される。

従来では、輝度の高い画像（明るい画像）の中の輝度の低い領域（暗い領域）として欠陥を検出していたため、円筒状部品の表面に汚れが存在すると、欠陥と同様に明るい画像の中の暗い領域として検出されてしまっていた。これに対し、表面に汚れが存在しても、汚れに起因して乱反射が生じることはないため、乱反射によって欠陥を検出する本構成では、円筒状部品の表面の汚れの影響を受けることなく、キズや割れなど凹凸を伴う欠陥を検出することができる。また、従来では、明るい画像の中の暗い領域として、すなわち光の情報の少ない領域を欠陥として検出していたため、表面荒れの部分も光の情報の少ない領域として検出されてしまっていた。これに対し、表面荒れが存在しても、表面荒れに起因する乱反射は弱く光の情報が少ないため、光の情報の少ない画像（低輝度画像）における大きな光の情報として欠陥を検出する本構成では、表面荒れと明確に区別して、検出対象の深さの欠陥のみを精度よく検出することができる。

また、欠陥の検出のための画像処理が済んだ後は、円筒状部品を載置していた一対のローラを離隔させることにより、円筒状部品は一対のローラ間から落下して排出される。加えて、排出の際には、円筒状部品が不良品であるか良品であるかの判定に基づいて、落下する円筒状部品を受ける位置に、不良品導入部及び良品導入部の何れかを移動させる。つまり、撮像と欠陥の有無の判定、良品の排出、及び不良品の排出という複数の処理を、一箇所で行う。従って、円盤状ステージを回転させることにより、複数対のローラに複数のステージを周回させていた従来とは異なり、ローラは一対のみで足りると共に、円盤状テーブル、円盤状テーブルの回転駆動機構、円盤状テーブルの回転角度を割り出す機構等が不要である。これにより、円筒状部品の表面に存在する欠陥を、簡易に検出することができる。

ここで、上記の検査方法を使用する表面欠陥検査装置（以下、単に「検査装置」と称することがある）は、次のような構成とすることができる。すなわち、
「回転軸が平行な一対のローラ、及び前記回転軸を回転させる回転駆動機構を備えるローラユニットと、
一対の前記ローラ間に光を照射する光源と、
一対の前記ローラ間を前記回転軸に平行な直線状に撮影するラインセンサカメラと、
前記光源から光が照射される角度及び前記ラインセンサカメラの光軸の位置の少なくとも一方を変化させる機構と、
該ラインセンサカメラが取得した撮像を画像処理し、前記撮像における輝度を予め定めた閾値と対比することにより、検出対象とする深さの欠陥の有無によって前記円筒状部品が不良品であるか良品であるかを判定する画像処理手段と、
一対の前記ローラの一方を、他方に対して離隔接近させるローラ移動装置と、
良品を導入する良品導入部と不良品を導入する不良品導入部を備え、前記画像処理手段の判定に基づいてスライドすることにより、前記良品導入部及び前記不良品導入部の何れかを一対の前記ローラの下方に位置させる部品振り分け装置と
を具備する」ものである。

このような構成において、「ローラ移動装置」は一対のローラの一方を水平方向にスライドさせる機構を有するものとすることができ、「部品振り分け装置」は良品導入部及び不良品導入部を含む部分を、全体的に水平方向にスライドさせる機構を有するものとすることができる。水平方向にスライドさせる機構としては、油圧やエア圧によってロッドを進退させるシリンダ装置、或いは、モータの回転を直線運動に変換するボールネジやラックとピニオン機構を利用可能である。

本発明にかかる検査方法は、上記構成に加え、
「先端ほど下方に向かって傾斜した筒状体の内部を転動させることにより前記円筒状部品を一対の前記ローラ間に供給し、前記筒状体の先端側の上部を自重により下方に回動する回動板で構成させることにより、前記筒状体の内部を先端に向かって転動する前記円筒状部品に前記回動板から押圧力を作用させ、前記円筒状部品が転動する速度を抑制する」ものとすることができる。

円筒状部品を一対のローラ間に供給するに当たり、先端ほど下方に向かって傾斜している筒状体の内部で円筒状部品を転動させると、徐々に速度が増して行き、一対のローラを超えてしまいローラ間で円筒状部品を載置できないおそれがある。これに対し、本構成の検査方法では、自重によって下方に回動する回動板によって筒状体の先端側の上部を構成させ、転動する円筒状部品を回動板によって上方から押圧する。これにより、下方への転動に伴う速度の増加を抑制し、円筒状部品を一対のローラ間に確実に載置することができる。

ここで、本構成の検査方法を使用する検査装置は、上記構成に加え、次のような構成を備えるものとすることができる。すなわち、
「先端ほど下方に向かって傾斜した筒状体を有する部品供給装置を更に具備し、
前記筒状体は、先端が一対の前記ローラ間の上方に位置していると共に、
前記筒状体の先端側の上部は、ヒンジ軸周りに回動自在な回動板で構成されている」ものである。

本構成では、上述のように撮影と欠陥の有無の判定、良品の排出、及び不良品の排出を、一箇所で行うだけでなく、一対のローラへの円筒状部品の供給も、同じ位置で行うことができる。従って、円筒状部品の表面に存在する欠陥を、より簡易な構成で検出することができる。

以上のように、本発明の効果として、円筒状部品の表面に存在するキズや割れなど凹凸を伴う欠陥を、汚れや表面荒れと区別して、簡易に検出することができる表面欠陥検査方法、及び、該表面欠陥検査方法を使用する表面欠陥検査装置を、提供することができる。

（ａ）〜（ｃ）本発明の一実施形態である検査方法の原理の説明図であり、（ｂ）は該検査方法に使用する検査装置の要部構成図を兼ねている。 図１（ｂ）の検査装置の全体構成図である。 （ａ），（ｂ）図２の検査装置を使用した検査方法の説明図である。 （ａ），（ｂ）図３に引き続き、図２の検査装置を使用した検査方法の説明図である。 （ａ），（ｂ）ラインセンサカメラによる受光量からの欠陥の検出を説明する図であり、（ｃ）従来の欠陥の検出を説明する図である。 図１（ｂ）の検査装置の変形例の検査装置の要部構成図である。

以下、本発明の一実施形態である検査方法、及びこの検査方法に使用する検査装置について、図１乃至図６を用いて説明する。まず、検査装置１の構成について、主に図１及び図２を用いて説明する。

検査装置１は、一対のローラ１１を有するローラユニット１０と、一対のローラ１１の一方を移動させるローラ移動装置２０と、一対のローラ１１間に光を照射する光源３１と、一対のローラ１１間を撮影するラインセンサカメラ３５と、光源３１から光が照射される角度及びラインセンサカメラ３５の光軸Ｌの角度をそれぞれ変化させる機構と、ラインセンサカメラ３５が取得した撮像を画像処理し、円筒状部品Ｗが不良品であるか良品であるかを判定する画像処理手段と、良品を導入する良品導入部４１ｇと不良品を導入する不良品導入部４１ｎを備える部品振り分け装置４０と、一対のローラ１１に円筒状部品Ｗを供給する部品供給装置５０と、を具備している。

より詳細に説明すると、ローラユニット１０は、回転軸１１ｐが平行である一対のローラ１１と、ローラ１１の回転軸１１ｐを回転させる回転駆動機構を備えている。一対のローラ１１は共に円柱状であり、回転軸１１ｐの方向は水平方向である。一対のローラ１１は最も近接した状態で、両者間に円筒状部品Ｗの直径より小さい距離の空隙があり、一対のローラ１１それぞれの外周面と円筒状部品Ｗの外周面を当接させた状態で、一対のローラ１１間に円筒状部品Ｗを載置する。

ローラ１１の回転駆動機構は、載置されていた円筒状部品Ｗの落下に影響しない位置で、一対のローラ１１の双方に下方から接する大ローラ１９と、大ローラ１９の回転を駆動するモータ（図示しない）によって構成されている。これにより、モータの駆動による大ローラ１９の回転に伴い、一対のローラ１１が同時に同速度で同方向に回転する。

ローラ移動装置２０は、ピストンロッド２１ｒを進退させるシリンダ装置２１を用いたものであり、一対のローラ１１の一方の回転軸１１ｐを支持する回転軸支持部１５に、ピストンロッド２１ｒの先端が固定されている。このような構成により、シリンダ装置２１の駆動によって一対のローラ１１の一方が他方に対してスライドし、両者が離隔接近する。

光源３１は、一対のローラ１１の真上ではなく、傾斜した方向から一対のローラ１１間に載置された円筒状部品Ｗに向かって光を照射する。本実施形態の光源３１は、拡散板（図示しない）を備えており、平行光ではなく進行するほど照射範囲が広がる拡散光を照射する。また、光源３１は、照射される光の角度を変化させる照射角度調整機構を有している。照射角度調整機構は、光源３１を支持する部分にあり、水平な軸Ｐ周りに光源３１を回動させることにより、照射される光の角度を変化させる。

ラインセンサカメラ３５は、一対のローラ１１間に載置された円筒状部品Ｗを、ローラ１１の回転軸１１ｐに平行な直線状に撮影する。また、ラインセンサカメラ３５は、光軸Ｌを移動させる光軸調整機構を有している。光軸調整機構は、検査装置１のフレーム（図示しない）に対してラインセンサカメラ３５を固定する部分にあり、ネジ部材の進退によって光軸Ｌを移動させる。

画像処理は、主記憶装置及び補助記憶装置からなる記憶装置と、中央処理装置を備える汎用のコンピュータ（図示しない）を使用して行う。記憶装置には、ラインセンサカメラ３５が取得した撮像を画像処理し、撮像における輝度を予め定めた閾値Ｔｈと対比することにより、検出対象とする深さの欠陥の有無に基づき円筒状部品Ｗが不良品であるか良品であるかを判定する画像処理手段としてコンピュータを機能させる画像処理プログラムが記憶されており、この画像処理プログラムに基づいて中央処理装置が処理を行う。また、コンピュータは、ラインセンサカメラ３５が受光した光の情報（撮像における輝度）を表示するモニタを含む出力装置、及び、画像処理に使用する閾値Ｔｈ等を入力するための入力装置を備えている。

部品振り分け装置４０は、それぞれ上方に向かって解放した開口４２を有する箱状の空間が二つ隣接している箱本体４１と、箱本体４１を水平方向にスライドさせるスライド機構を有している。箱本体４１を構成する二つの箱状空間のうち、一方が良品である円筒状部品Ｗを導入する良品導入部４１ｇであり、他方が不良品である円筒状部品Ｗを導入する不良品導入部４１ｎである。良品導入部４１ｇ及び不良品導入部４１ｎそれぞれの底部は、外側に向かって下降するように傾斜しており、底部における最低部に下方に開口した開口４３が形成されている。

スライド機構は、ピストンロッド４５ｒを進退させるシリンダ装置４５を用いたものであり、ピストンロッド４５ｒの先端が箱本体４１に固定されている。従って、シリンダ装置４５の駆動によりピストンロッド４５ｒが進退することにより、良品導入部４１ｇにおける上方の開口４２及び不良品導入部４１ｎにおける上方の開口４２の一方が、一対のローラ１１の真下に位置する。

部品供給装置５０は、先端ほど下方に向かって傾斜した筒状体５５と、ピストンロッド５１ｒを進退させ、前進した状態でピストンロッド５１ｒを筒状体５５の内部空間に突出させる第一シリンダ装置５１と、第一シリンダ装置５１より先端側（下流側）で、同じくピストンロッド５２ｒを進退させ、前進した状態でピストンロッド５２ｒを筒状体５５の内部空間に突出させる第二シリンダ装置５２と、第二シリンダ装置５２より先端側で、筒状体５５の上部を構成している回動板５６と、を備えている。

第一シリンダ装置５１と第二シリンダ装置５２との間には、円筒状部品Ｗ一つ分の直径にほぼ等しい距離があり、第一シリンダ装置５１より後端側（上流側）の筒状体５５の長さは、円筒状部品Ｗの十個分の直径より長い距離がある。回動板５６は、第二シリンダ装置５２より僅かに先端側で、ヒンジ軸５６ｐによって、筒状体５５におけるそれより上方の部分に支持されており、水平なヒンジ軸５６ｐ周りに回動自在である。

次に、上記構成の検査装置１における動作、特に、円筒状部品Ｗの供給から排出にかかる動作について、主に図３及び図４を用いて説明する。まず、第二シリンダ装置５２のピストンロッド５２ｒを筒状体５５の内部空間に突出させ、且つ、第一シリンダ装置５１のピストンロッド５１ｒを後退させた状態で、筒状体５５の後端から円筒状部品Ｗの一つを投入する。その後、第一シリンダ装置５１のピストンロッド５１ｒを筒状体５５の内部空間に突出させた状態で、筒状体５５の後端から複数の円筒状部品Ｗを続けて投入する。これにより、ピストンロッド５２ｒとピストンロッド５１ｒとの間に一つの円筒状部品Ｗが保持されると共に、ピストンロッド５１ｒより後端側に複数の円筒状部品Ｗが保持された状態となる。

この状態で、第二シリンダ装置５２のピストンロッド５２ｒのみを後退させれば、図３（ａ）に示すように、ピストンロッド５２ｒとピストンロッド５１ｒとの間に保持されていた円筒状部品Ｗ一つだけが、筒状体５５の内部を下方に向かって転がり落ちる。筒状体５５が先端ほど下方に向かって傾斜していることにより、回動板５６には自重によって、常にヒンジ軸５６ｐ周りに下方に回動させる力が作用している。そのため、第二シリンダ装置５２より下方の部分で筒状体５５内に存在している円筒状部品Ｗには、回動板５６によって上方から押さえ付けられる力が作用し、転動する速度が抑制される。従って、円筒状部品Ｗが筒状体５５内を高いスピードで転がり落ちて一対のローラ１１を超えてしまうおそれを低減し、一対のローラ１１上に円筒状部品Ｗを供給し、ローラ１１間に載置させることができる。

一対のローラ１１間でローラ１１の外周面上に円筒状部品Ｗを載置させたら、一対のローラ１１を回転することにより円筒状部品Ｗを回転させると共に、図３（ｂ）に示すように、光源３１から円筒状部品Ｗの表面に光を照射する。このとき、部品供給装置５０の回動板５６は、回動を妨げる円筒状部品Ｗがなくなったことから最も下方まで回動した状態である。従って、部品供給装置５０に近い位置に光源３１を設けても、円筒状部品Ｗへの光の照射が筒状体５５によって妨げられることがない。この状態でラインセンサカメラ３５によって撮像を取得し、詳細は後述する画像処理を行う。

また、円筒状部品Ｗの撮像及び画像処理を行っている間に、第二シリンダ装置５２のピストンロッド５２ｒを筒状体５５の内部空間に突出させた状態で、第一シリンダ装置５１のピストンロッド５１ｒを後退させる。これにより、図３（ｂ）に示すように、円筒状部品Ｗの一つが転がってピストンロッド５２ｒとピストンロッド５１ｒとの間に保持され、次に検査される円筒状部品Ｗとして待機する状態となる。その状態で、ピストンロッド５１ｒを筒状体５５の内部空間に再び突出させる。

円筒状部品Ｗの撮像及び画像処理が終了したら、図４（ａ），（ｂ）に示すように、シリンダ装置２１のピストンロッド２１ｒを後退させ、一対のローラ１１の一方をスライドさせて他方のローラ１１から離隔させる。これにより、それまで一対のローラ１１間に載置されていた円筒状部品Ｗが落下する。

これに先立ち、画像処理に基づいて部品振り分け装置４０の箱本体４１を、シリンダ装置４５を使用してスライドさせることにより、円筒状部品Ｗが良品と判定された場合は、図４（ａ）に示すように、円筒状部品Ｗの落下位置に良品導入部４１ｇを位置させる。一方、円筒状部品Ｗが不良品と判定された場合は、図４（ｂ）に示すように、円筒状部品Ｗの落下位置に不良品導入部４１ｎを位置させる。これにより、一対のローラ１１間から落下し、良品導入部４１ｇまたは不良品導入部４１ｎの何れかの上方の開口４２から導入された円筒状部品Ｗは、傾斜した底部を転動してから下方の開口４３から外部に排出され、搬送用の箱やケースに収容される。

その後は、一対のローラ１１の一方をスライドさせて他方のローラ１１に近接させてから、次の円筒状部品Ｗを部品供給装置５０から供給し、撮像及び画像処理を行う処理が繰り返される。

次に、画像処理及び欠陥の有無の判定について、主に図１及び図５を用いて説明する。従来、カメラによる撮像の画像処理によって欠陥を検出する場合、図１（ａ）に示すように、光源３１の最大照度の光である光源３１の中心からの光が、欠陥の無い円筒状部品Ｗの表面で反射された正反射光を、ラインセンサカメラの光軸Ｌと一致させていた。この場合、ラインセンサカメラ３５が受光する光量は多く、撮像は全体的に明るい（輝度が高い）。そして、撮像範囲に欠陥が存在すると、その領域からの受光量は少なく暗く撮像される。

つまり、ラインセンサカメラ３５が受光した光の信号を輝度値でモニタに表示すると、従来は、図５（ｃ）に示すように、輝度が高い領域が欠陥の無い領域Ｇであり、矢印で図示するように輝度の小さなピークが検出された場合、欠陥が存在すると判定される。しかしながら、このような方法では、光の情報が多過ぎて図示のようにＳ／Ｎ比が小さく、欠陥に起因するピークとノイズとの区別がつきにくい。また、円筒状部品Ｗの表面にキズや割れなど凹凸を伴う欠陥が無くても、汚れがあると反射光の輝度は小さくなる。加えて、本来は良品と判定すべき程度の表面荒れであっても、反射光の輝度が小さくなることがある。そのため、このような従来の方法では、汚れや表面荒れと、検出対象としたい凹凸を伴う欠陥とを区別して、精度高く検出することができない。

これに対し、本実施形態の検査方法では、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、光源３１から僅かに外側に広がりながら進行する光のうち、外側の照度の低い光である低照度光の反射光をラインセンサカメラで受光するように、ラインセンサカメラ３５の光軸Ｌを調整する。ここで、図１（ｃ）は、光源３１から照射される光の照度を、照射範囲に対して模式的に図示したものである。本実施形態では、光源３１の最大照度Ｌｕ（ｍａｘ）に対する照度が５％〜５０％の低照度光の反射光に、ラインセンサカメラ３５の光軸Ｌを一致させる。

具体的には、照射角度調整機構で光源３１から照射される光の角度を微調整することにより、或いは、光軸調整機構でラインセンサカメラ３５の光軸Ｌの位置を微調整することにより、また或いはその双方の微調整により、図５（ａ）に示すように、欠陥の無い表面からの反射光の輝度が、モニタに表示できる限界に近く輝度値が小さいレベルとなり、輝度値の振幅（ノイズ）が抑えられた状態とする。これにより、低照度光の反射光とラインセンサカメラ３５の光軸Ｌが一致する。図１（ｂ）では、光源３１を水平な軸Ｐ周りに回動させ、照射光の角度を変化させることによって、低照度光の反射光とラインセンサカメラ３５の光軸Ｌとを一致させる場合を例示している。

円筒状部品Ｗを回転させながらラインセンサカメラ３５で撮像したとき、円筒状部品Ｗの表面に凹凸を伴う欠陥が存在しない場合は、撮像は全体的に輝度値の小さい低輝度画像であり、モニタの表示は図５（ａ）のようなベースライン表示のままである。一方、円筒状部品Ｗの表面に凹凸を伴う欠陥が存在した場合は、ラインセンサカメラ３５の光軸Ｌから外れている照度の高い光が欠陥によって乱反射され、その乱反射光をラインセンサカメラ３５が受光したときに、低輝度画像の中に極めて輝度の高い領域が存在する撮像が取得される。その場合、モニタには、図５（ｂ）に示すように、ベースラインより極めて高い輝度値のピーク（図示、矢印）が表示される。

従って、ベースライン（図５（ａ）参照）に基づいて予め閾値Ｔｈを定めておくことにより、検出対象とする深さの欠陥を検出することができる。本検査方法では、従来の検査方法のＳ／Ｎ比（図５（ｃ）参照）と比べて、Ｓ／Ｎ比が大きいため、誤判定を防止して精度高く欠陥の検出をすることができる。なお、ラインセンサカメラ３５の光軸Ｌと反射光を一致させる低照度光の照度は、光源の最大照度に対して５％〜３０％の照度とすれば、Ｓ／Ｎ比がより大きく好適である。

以上のように、本実施形態の検査方法によれば、低照度光の反射光をラインセンサカメラ３５の光軸Ｌと一致させ、ラインセンサカメラ３５の光軸Ｌから外れた照度の高い光を、凹凸を伴う欠陥で乱反射させて、その乱反射をラインセンサカメラ３５で受光することにより、全体的に暗い低輝度画像の中の輝度の高い領域として欠陥が検出される。従って、明るい画像の中の輝度の低い領域として欠陥を検出していた従来とは異なり、円筒状部品Ｗの表面の汚れや表面荒れの影響を受けることなく、キズや割れなど凹凸を伴う欠陥のみを、精度よく検出することができる。

加えて、検査装置１は、円筒状部品Ｗの供給、円筒状部品Ｗの撮像及び画像処理に基づく欠陥の有無の判定、良品の排出、及び、不良品の排出を、同じ位置で行う構成である。そのため、簡易な構成の安価に製造できる装置で、円筒状部品Ｗの表面に存在する欠陥を検出することができる。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

例えば、図６に示すように、円筒状部品Ｗに対する位置が異なる複数の光源３１から、円筒状部品Ｗに光を照射すると好適である。凹凸を伴う欠陥が存在する表面に、一つの光源３１から光を照射したとき、影となる部分が不可避に生じるからである。複数の光源３１で異なる方向から光を照射することにより、欠陥において影となる領域を低減し、検出対象の深さの欠陥が存在する領域の大きさを、正しく検出することができる。なお、図６では、二つの光源３１を対向させ、円筒状部品Ｗに対する角度を同一として光を照射する場合を例示している。

１ 検査装置（表面欠陥検査装置）
１０ ローラユニット
１１ ローラ
１１ｐ 回転軸（ローラの回転軸）
２０ ローラ移動装置
３１ 光源
３５ ラインセンサカメラ
４０ 部品振り分け装置
４１ｇ 良品導入部
４１ｎ 不良品導入部
５０ 部品供給装置
５５ 筒状体
５６ 回動板
５６ｐ ヒンジ軸
Ｌ 光軸（ラインセンサカメラの光軸）

Claims (4)

1. 回転軸が平行な一対のローラ間で、該ローラの外周面上に円筒状部品を載置し、前記ローラを回転することにより前記円筒状部品を回転させている状態で、光源から前記円筒状部品の表面に光を照射し、ラインセンサカメラで取得した前記表面の撮像の画像処理に基づいて前記表面における欠陥を検査する表面欠陥検査方法であって、
   検出対象とする深さの欠陥が存在しない前記表面で、前記光源の最大照度に対する照度が５％〜５０％の低照度光を反射させ、その反射光を前記ラインセンサカメラの光軸と一致させると共に、前記検出対象とする深さの欠陥で前記低照度光より照度の高い光を乱反射させ、その乱反射光を前記ラインセンサカメラで受光し前記撮像を取得することにより、前記検出対象とする深さの欠陥を低輝度画像における輝度の高い領域として検出する前記画像処理を行い、
   前記検出対象とする深さの欠陥の有無によって、前記円筒状部品が不良品であるか良品であるかの判定を行い、
   一対の前記ローラを離隔させることによって、前記画像処理が済んだ前記円筒状部品を一対の前記ローラより下方に落下させる際に、前記判定に基づき前記円筒状部品が良品の場合は前記円筒状部品の落下位置に良品を導入する良品導入部を位置させ、前記円筒状部品が不良品の場合は前記円筒状部品の落下位置に不良品を導入する不良品導入部を位置させる
   ことを特徴とする表面欠陥検査方法。
2. 先端ほど下方に向かって傾斜した筒状体の内部を転動させることにより前記円筒状部品を一対の前記ローラ間に供給し、前記筒状体の先端側の上部を自重により下方に回動する回動板で構成させることにより、前記筒状体の内部を先端に向かって転動する前記円筒状部品に前記回動板から押圧力を作用させ、前記円筒状部品が転動する速度を抑制する
   ことを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査方法。
3. 回転軸が平行な一対のローラ、及び前記回転軸を回転させる回転駆動機構を備えるローラユニットと、
   一対の前記ローラ間に光を照射する光源と、
   一対の前記ローラ間を前記回転軸に平行な直線状に撮影するラインセンサカメラと、
   前記光源から光が照射される角度及び前記ラインセンサカメラの光軸の位置の少なくとも一方を変化させる機構と、
   該ラインセンサカメラが取得した撮像を画像処理し、前記撮像における輝度を予め定めた閾値と対比することにより、検出対象とする深さの欠陥の有無によって前記円筒状部品が不良品であるか良品であるかを判定する画像処理手段と、
   一対の前記ローラの一方を、他方に対して離隔接近させるローラ移動装置と、
   良品を導入する良品導入部と不良品を導入する不良品導入部を備え、前記画像処理手段の判定に基づいてスライドすることにより、前記良品導入部及び前記不良品導入部の何れかを一対の前記ローラの下方に位置させる部品振り分け装置と
   を具備することを特徴とする表面欠陥検査装置。
4. 先端ほど下方に向かって傾斜した筒状体を有する部品供給装置を更に具備し、
   前記筒状体は、先端が一対の前記ローラ間の上方に位置していると共に、
   前記筒状体の先端側の上部は、ヒンジ軸周りに回動自在な回動板で構成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の表面欠陥検査装置。

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