JP2018072252A - Device and method for inspecting surface of spherical object - Google Patents

Device and method for inspecting surface of spherical object Download PDF

Info

Publication number
JP2018072252A
JP2018072252A JP2016214707A JP2016214707A JP2018072252A JP 2018072252 A JP2018072252 A JP 2018072252A JP 2016214707 A JP2016214707 A JP 2016214707A JP 2016214707 A JP2016214707 A JP 2016214707A JP 2018072252 A JP2018072252 A JP 2018072252A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sphere
image
light
color
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016214707A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
佐藤 友紀
Tomonori Sato
友紀 佐藤
忠之 宗田
Tadayuki Muneda
忠之 宗田
幹也 奥村
Mikiya Okumura
幹也 奥村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kurabo Industries Ltd
Kurashiki Spinning Co Ltd
Original Assignee
Kurabo Industries Ltd
Kurashiki Spinning Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kurabo Industries Ltd, Kurashiki Spinning Co Ltd filed Critical Kurabo Industries Ltd
Priority to JP2016214707A priority Critical patent/JP2018072252A/en
Priority to TW106134285A priority patent/TW201818049A/en
Publication of JP2018072252A publication Critical patent/JP2018072252A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection device that can inspect the surface of a spherical object rapidly and accurately.SOLUTION: An inspection controller 10 includes: a rotational unit 11 for rotating a supplied spherical object B; an illumination unit 12 for emitting sheet-like white light on the surface of the spherical object B; an imaging unit 13 for imaging the white light emitted on the surface of the rotating spherical object; an adjusting unit 14 for changing the direction of the spherical object B; a supply unit 15 for supplying the spherical object B; and a control unit 16 for controlling the operations of the units and inspecting the surface of the spherical object B. The control unit 16 includes: an image processing unit 17 for processing a two-dimensional image obtained from the imaging unit 13; and a defect detecting unit 18 for detecting a defect in the surface of the spherical object B based on information obtained from the image processing unit 17.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、球体物の表面を検査する検査装置および球体物の表面の検査方法に関する。   The present invention relates to an inspection apparatus for inspecting the surface of a sphere and a method for inspecting the surface of a sphere.

ゴルフボールはコアとその外周を覆う合成樹脂製のカバーとからなっており、カバーの成形には2分割可能な成形用金型が用いられる。例えば、予め成形した2枚の半球殻体でコアを包んで成形用金型で圧縮成形する圧縮成形方式、あるいは、成形用金型のキャビティー内の中心にコアをサポートピン等で支持し、コアと金型内面との空隙に成形材料を射出し、それと同時にサポートピンを引き抜き、冷却する射出成形方式が挙げられる。
これらの製造において、ゴルフボールの表面にはキズ、ピンバリ(ディンプルの周囲にできる膨らみ)、ウェルド(充填される樹脂から発生したガスによってできる穴)などの欠陥が生じることがある。また成形後、2つの金型のパーティングライン上に形成されるバリを研磨するが、研磨が甘くなることによる膨らみ(スリ)や、研磨しすぎることによる凹み(スリ過ぎ)が生じることもある。
A golf ball is composed of a core and a synthetic resin cover that covers the outer periphery of the core. A molding die that can be divided into two parts is used for molding the cover. For example, a compression molding method in which the core is wrapped with two preformed hemispherical shells and compression molded with a molding die, or the core is supported by a support pin or the like in the center of the cavity of the molding die, There is an injection molding method in which a molding material is injected into the gap between the core and the inner surface of the mold, and at the same time, a support pin is pulled out and cooled.
In these productions, defects such as scratches, pin burrs (bulges formed around the dimples), and welds (holes formed by gas generated from the filled resin) may occur on the surface of the golf ball. In addition, after molding, the burrs formed on the parting lines of the two molds are polished, but there are cases where swelling (scratch) due to sweet polishing or dents (too slipping) due to excessive polishing may occur. .

このようなゴルフボールの表面の欠陥の検出測定の自動化が図られている。例えば、特許文献1には、一定速度で回転させたゴルフボールに光を照射し、その回転方向と直交する線上に沿ってラインカメラで撮影し、そのラインカメラの画像データから二次元画像を取得し、その二次元画像の輝度の変化から不良部分を認識させる検査装置が開示されている。また、特許文献2には、ゴルフボールの表面にレーザー光を照射し、そのレーザー光照射位置および受光部の位置関係を検出することにより、ゴルフボールの表面の高低の相対的変化を特定する検査装置が開示されている。   Automation of detection and measurement of defects on the surface of such a golf ball has been attempted. For example, in Patent Document 1, a golf ball rotated at a constant speed is irradiated with light, photographed with a line camera along a line orthogonal to the rotation direction, and a two-dimensional image obtained from the image data of the line camera An inspection apparatus that recognizes a defective portion from a change in luminance of the two-dimensional image is disclosed. Patent Document 2 discloses a test for identifying a relative change in height of the surface of the golf ball by irradiating the surface of the golf ball with laser light and detecting the positional relationship between the laser light irradiation position and the light receiving portion. An apparatus is disclosed.

特開平9−292349号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-292349 特開平11−30508号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-30508

しかし、特許文献1では、二次元画像上に現れるボールの回転方向の輝度変化を所定単位毎に変換した変化量を比較しながら不良部分を検出しているため、キズ等の欠陥がディンプルと同じように輝度変化を生じさせる場合、欠陥の検出が困難であった。また球体に光を照射する場合、光の両端部に向かって球体の表面に対する光の照射角度が徐々に大きくなり輝度変化する。さらに、マーク等の印刷物が設けられている場合、その印刷物に応じて輝度変化する。そのため、輝度変化だけではディンプル形状を正確に把握することは困難であった。一方、特許文献2は、三次元検査を行っており測定精度は高いがスポット計測であるため、ゴルフボール全体の検査には時間がかかりすぎる。
また特許文献1も特許文献2もディンプル形状の欠陥検出を行うが、ゴルフボールのマーク等の色彩の検査を行うものではなく、そのような検査は他の工程で行う必要があった。特に、汚れ等の箱詰め前の最終検査は、作業員による目視検査により行っているのが現状である。
本発明は、球体物の表面検査を高速に、かつ、正確に行うことができる検査装置および検査方法を提供することを目的としている。
However, in Patent Document 1, since a defective portion is detected while comparing a change amount obtained by converting a luminance change in a rotation direction of a ball appearing on a two-dimensional image for each predetermined unit, defects such as scratches are the same as dimples. As described above, when the luminance change is caused, it is difficult to detect the defect. In addition, when irradiating light to the sphere, the light irradiation angle with respect to the surface of the sphere gradually increases toward both ends of the light, and the luminance changes. Further, when a printed matter such as a mark is provided, the luminance changes according to the printed matter. For this reason, it has been difficult to accurately grasp the dimple shape only by the luminance change. On the other hand, Patent Document 2 performs a three-dimensional inspection and has high measurement accuracy, but is spot measurement, so that it takes too much time to inspect the entire golf ball.
Further, although Patent Document 1 and Patent Document 2 detect dimple-shaped defects, they do not inspect the color of a mark or the like of a golf ball, and such inspection has to be performed in another process. In particular, the final inspection before boxing for dirt and the like is currently performed by visual inspection by an operator.
An object of the present invention is to provide an inspection apparatus and an inspection method that can accurately and accurately perform surface inspection of a spherical object.

本発明の球体物の表面の検査装置は、球体物を回転させる回転部と、前記球体物の表面に回転軸と平行なシート状の白色光を照射する照明部と、前記球体物の表面に照射された前記白色光を撮像した二次元画像を取得する撮像部と、前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面高さ画像を取得する第1処理部および前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面カラー画像を取得する第2処理部を有する画像処理部と、前記表面高さ画像を基に前記球体物の表面の欠陥を検出する第1検出部および前記表面カラー画像を基に前記球体物の表面の欠陥を検出する第2検出部を有する欠陥検出部とを備えたことを特徴としている。   The apparatus for inspecting the surface of a sphere according to the present invention includes a rotating unit that rotates the sphere, an illumination unit that irradiates the surface of the sphere with sheet-like white light parallel to a rotation axis, and a surface of the sphere. An imaging unit that acquires a two-dimensional image obtained by imaging the irradiated white light, a first processing unit that acquires a surface height image of the sphere by processing a light cutting line of the two-dimensional image, and the two-dimensional An image processing unit having a second processing unit for processing a light cutting line of an image to obtain a surface color image of the sphere, and a first for detecting a defect on the surface of the sphere based on the surface height image And a defect detection unit having a second detection unit that detects a defect on the surface of the spherical object based on the surface color image.

本発明の検査装置は、第1検出部による球体物の表面の欠陥検出と、第2検出部による球体物の表面の欠陥検出とを同時に行うことができる。第1検出部では、表面高さ画像を用いて球体物の表面の立体形状やキズ等の欠陥検出ができる。第2検出部では、表面カラー画像を用いて球体物の表面のマーク等の図形の形状、模様、色彩等の欠陥検出ができる。特に、それぞれの欠陥検出を、それぞれの検査に適した検査データ(表面高さ画像および表面カラー画像)を取得して行っているため、正確にかつ、迅速に行うことができる。さらに、異なる検査に用いられる2つの検査データ(表面高さ画像および表面カラー画像)を、同じ二次元画像から取得しているため、照明部および撮像部を共用することができ、検査装置に必要な部品を最小限にすることができる。このように、本発明の検査装置は、球体物の製造工程において最終の検査装置として適している。   The inspection apparatus of the present invention can simultaneously detect a defect on the surface of the sphere by the first detector and detect a defect on the surface of the sphere by the second detector. The first detection unit can detect a defect such as a three-dimensional shape or a flaw on the surface of the sphere using the surface height image. The second detection unit can detect defects in the shape, pattern, color, etc. of the figure such as a mark on the surface of the sphere using the surface color image. In particular, since each defect is detected by acquiring inspection data (surface height image and surface color image) suitable for each inspection, it can be accurately and quickly performed. Furthermore, since two inspection data (surface height image and surface color image) used for different inspections are acquired from the same two-dimensional image, the illumination unit and the imaging unit can be shared, which is necessary for the inspection apparatus. Parts can be minimized. Thus, the inspection apparatus of the present invention is suitable as a final inspection apparatus in the manufacturing process of a sphere.

本発明の検査装置であって、前記球体物を両側から挟持する一対の回転支持部を有するものが好ましい。この場合、球体物をしっかり把持しているため、球体物を安定に等速に回転させることができる。   The inspection apparatus according to the present invention preferably includes a pair of rotation support portions that sandwich the spherical object from both sides. In this case, since the sphere is firmly held, the sphere can be stably rotated at a constant speed.

本発明の検査装置であって、前記シート状の白色光の両端部の光量が、前記シート状の白色光の中央部の光量より大きいものが好ましい。シート状の光を球体物に照射する場合、シート状の白色光の両端部に向かうにつれて光の反射光強度が徐々に小さくなるが、シート状の白色光の両端部の光量を大きくすることによりその輝度変化を小さくし、均一なレベルの反射光を得ることができる。   In the inspection apparatus of the present invention, it is preferable that the amount of light at both ends of the sheet-like white light is larger than the amount of light at the center of the sheet-like white light. When illuminating a sphere with sheet-like light, the reflected light intensity gradually decreases as it goes toward both ends of the sheet-like white light, but by increasing the light intensity at both ends of the sheet-like white light The change in luminance can be reduced, and a uniform level of reflected light can be obtained.

本発明の検査装置は、表面に凹部および/または凸部を有する球体物を検査する検査装置として好ましい。特に、本発明の検査装置は、表面に多数のディンプルを有するゴルフボールの表面を検査する検査装置として好ましい。   The inspection apparatus of the present invention is preferable as an inspection apparatus for inspecting a sphere having a concave portion and / or a convex portion on the surface. In particular, the inspection apparatus of the present invention is preferable as an inspection apparatus for inspecting the surface of a golf ball having a large number of dimples on the surface.

本発明の検査装置であって、前記表面高さ画像が、前記球体物の基準表面に対して垂直な方向における前記球体物の表面と基準表面との距離を濃淡で示した画像であるものが好ましい。
本発明において「球体物の基準表面」とは、凹凸がないことを想定した球体物の表面を言う。
表面高さ画像を球体物の基準表面に対して垂直な方向における球体物の表面と基準表面との距離を濃淡で示した画像は、球体物の湾曲形状および表面の凹凸形状による反射光の輝度変化が画像上に現れない。また、球体物の表面に設けられたマーク等による反射光の輝度変化も画像上に現れない。そのため、球体物の表面の凹凸形状(キズを含む)を正確に認識することができる。
The inspection apparatus according to the present invention, wherein the surface height image is an image showing the distance between the surface of the sphere and the reference surface in a direction perpendicular to the reference surface of the sphere in shades. preferable.
In the present invention, the “reference surface of a sphere” refers to the surface of a sphere assuming that there is no unevenness.
The image of the surface height image showing the distance between the surface of the sphere and the reference surface in a direction perpendicular to the reference surface of the sphere is shown by the brightness of the reflected light due to the curved shape of the sphere and the unevenness of the surface. Changes do not appear on the image. In addition, a change in the brightness of reflected light due to marks or the like provided on the surface of the sphere does not appear on the image. Therefore, the uneven shape (including scratches) on the surface of the sphere can be accurately recognized.

本発明の検査装置であって、前記表面カラー画像が、前記球体物の表面を平面に展開した画像であって、前記球体物の表面のカラーを示した平面補正画像であるものが好ましい。
表面カラー画像を平面補正画像とすることにより、球体物の湾曲した表面のマーク等を所定の位置から見るとき、中心から離れるにつれて生じるマーク等の歪みを最小限に抑えることができる。よって、球体物の表面のマーク等の形状、模様、色彩を正確に認識することができる。
特に、平面補正画像が、球体物の基準表面に対して実質的に垂直に見た画像であるのが好ましい。この場合、球体物の湾曲形状だけでなく、表面の凹凸によって生じるマーク等の歪みも最小限に抑えることができる。例えば、マーク等の印刷物が凹部に設けられている場合でも、凹部の影響を最小限に抑えてマーク等の印刷物の形状を画像上に明確に表示することができ、一層欠陥検出を正確に行うことができる。
In the inspection apparatus of the present invention, it is preferable that the surface color image is an image obtained by developing the surface of the sphere in a plane, and is a plane correction image showing the color of the surface of the sphere.
By using the surface color image as a flat correction image, when the mark on the curved surface of the sphere is viewed from a predetermined position, distortion of the mark or the like that occurs as the distance from the center can be minimized. Therefore, it is possible to accurately recognize the shape, pattern, and color of the mark on the surface of the sphere.
In particular, the planar correction image is preferably an image viewed substantially perpendicular to the reference surface of the sphere. In this case, not only the curved shape of the sphere, but also distortion of marks and the like caused by surface irregularities can be minimized. For example, even if a printed matter such as a mark is provided in the recess, the shape of the printed matter such as the mark can be clearly displayed on the image while minimizing the influence of the recess, thereby further accurately detecting defects. be able to.

本発明の検査装置であって、前記表面カラー画像は、検査したい部分を中心とした球体物の正射投影画像であるのが好ましい。
ここで「球体物の正射投影画像」とは、球体物を無限遠にある光源で平面に投影したものを言う。
表面カラー画像を、検査したい部分を中心にした球体物の正射投影画像とすることにより、検査したい部分において、球体物の湾曲形状および表面の凹凸によるマーク等の歪みが小さい。そのため、球体物の表面のマーク等を正確に認識することができる。
In the inspection apparatus of the present invention, it is preferable that the surface color image is an orthographic projection image of a spherical object centered on a portion to be inspected.
Here, the “orthographic projection image of a sphere” refers to an image obtained by projecting a sphere onto a plane with a light source at infinity.
By making the surface color image an orthographic projection image of a sphere centered on the portion to be inspected, the distortion of the mark or the like due to the curved shape of the sphere and the surface irregularities is small in the portion to be inspected. Therefore, the mark on the surface of the sphere can be accurately recognized.

本発明の球体物の表面の検査方法は、球体物を回転させる工程と、前記球体物の表面に回転軸と平行なシート状の白色光を照射する工程と、前記球体物の表面に照射された前記白色光を撮像した二次元画像を取得する工程と、前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面高さ画像を取得する工程と、前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面カラー画像を取得する工程と、前記表面高さ画像を基に前記球体物の表面の欠陥を検出する工程と、前記表面カラー画像を基に前記球体物の表面の欠陥を検出する工程とを備えたことを特徴としている。
本発明の検査方法は、異なる検査に用いられる2つの検査データ(表面高さ画像および表面カラー画像)を同じ二次元画像を処理して取得しているため、工程を少なくすることができる。また、この検査にかかる装置の小型化および低コスト化が可能である。
The method for inspecting the surface of a sphere according to the present invention includes a step of rotating a sphere, a step of irradiating the surface of the sphere with sheet-shaped white light parallel to a rotation axis, and a surface of the sphere. Obtaining a two-dimensional image obtained by imaging the white light, processing a light cutting line of the two-dimensional image to obtain a surface height image of the sphere, and a light cutting line of the two-dimensional image Obtaining a surface color image of the sphere by processing the surface, detecting a defect on the surface of the sphere based on the surface height image, and a surface of the sphere based on the surface color image And a step of detecting the defect.
Since the inspection method of the present invention acquires two inspection data (surface height image and surface color image) used for different inspections by processing the same two-dimensional image, the number of steps can be reduced. In addition, it is possible to reduce the size and cost of the apparatus for this inspection.

本発明の検査方法であって、球体物を両側から一対の回転支持部で支持して回転させるのが好ましい。この場合、球体物を安定に回転させることができる。
球体物の回転支持部で支持して回転させる本発明の検査方法であって、二次元画像を取得する工程の後に、前記球体物の向きを変える工程を備えた方法が好ましい。球体物を回転支持部で支持して回転させる場合、支持されている球体物の領域の検査ができないが、向きを変えることにより、球体物の全表面の検査がスムースにできる。
In the inspection method of the present invention, it is preferable that the sphere is rotated by being supported by a pair of rotation support portions from both sides. In this case, the sphere can be rotated stably.
The inspection method according to the present invention is preferably supported by a rotation support portion of a sphere, and includes a step of changing the orientation of the sphere after the step of acquiring a two-dimensional image. When the sphere is supported by the rotation support portion and rotated, the area of the sphere supported cannot be inspected, but the entire surface of the sphere can be inspected smoothly by changing the direction.

本発明の検査方法であって、前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面高さ画像を取得する工程が、前記二次元画像の光切断線に湾曲補正して光切断直線を作成し、該光切断直線から球体物の表面の高さ情報を求め、該高さ情報を基に、前記球体物の基準表面に対して垂直な方向における前記球体物の表面と基準表面との距離を濃淡で示した表面高さ画像を取得する工程であるのが好ましい。
本発明において「湾曲補正」とは、湾曲した光切断線を、長さを維持したまま直線とする補正をいう。そして、湾曲状の光切断線を湾曲補正した直線を光切断直線という。つまり、補正前の光切断線と補正後の光切断直線は同じ長さを有している。湾曲補正としては、極座標変換の他、非線形の歪みを補正する公知の画像変換手法を用いることができる。
本発明において「高さ情報」とは、球体物の基準表面の位置とその位置における基準表面と球体物の表面の高さの差(球体物の半径方向の距離)を表すものをいう。
In the inspection method according to the present invention, the step of processing the light cutting line of the two-dimensional image to obtain the surface height image of the sphere is corrected by bending the light cutting line of the two-dimensional image to perform the light cutting. A straight line is created, height information of the surface of the sphere is obtained from the light cutting straight line, and the surface of the sphere and the reference surface in a direction perpendicular to the reference surface of the sphere based on the height information It is preferable that it is a process of acquiring the surface height image which showed the distance with grey.
In the present invention, “curvature correction” refers to correction in which a curved light section line is made a straight line while maintaining its length. A straight line obtained by correcting the curved light cutting line is called a light cutting straight line. That is, the light cutting line before correction and the light cutting straight line after correction have the same length. As the curvature correction, a known image conversion method for correcting nonlinear distortion can be used in addition to polar coordinate conversion.
In the present invention, “height information” refers to information representing the position of the reference surface of a sphere and the difference in height between the reference surface and the surface of the sphere at that position (distance in the radial direction of the sphere).

本発明の検査方法であって、前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面カラー画像を取得する工程が、前記二次元画像の光切断線に湾曲補正して光切断直線を作成し、該光切断直線から表面のカラー情報を求め、該カラー情報を基に、前記球体物の表面を平面に展開した画像であって前記球体物の表面のカラーを示した平面補正画像を取得する工程であるのが好ましい。   In the inspection method according to the present invention, the step of processing the light cutting line of the two-dimensional image to obtain the surface color image of the sphere is corrected to be curved to the light cutting line of the two-dimensional image and the light cutting straight line A surface corrected image showing the color of the surface of the sphere, which is obtained by obtaining the color information of the surface from the light cutting straight line and developing the surface of the sphere on a plane based on the color information. It is preferable that it is the process of acquiring.

本発明の検査方法であって、前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面カラー画像を取得する工程が、前記二次元画像の光切断線を基に球体物の色情報付き三次元モデルを作成し、その色情報付き三次元モデルを基に検査したい部分を中心にした正射投影画像を取得する工程であるのが好ましい。   In the inspection method according to the present invention, the step of processing the light cutting line of the two-dimensional image to obtain a surface color image of the spherical object includes color information of the spherical object based on the light cutting line of the two-dimensional image. Preferably, this is a step of creating an attached three-dimensional model and acquiring an orthographic projection image centered on a portion to be inspected based on the three-dimensional model with color information.

本発明の検査装置の一実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view showing one embodiment of an inspection device of the present invention. 図1の検査装置の制御部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control part of the inspection apparatus of FIG. 図3a、図3bは、それぞれ図1の検査装置の回転部の待機状態および球体物の挟持状態を示す側面図である。3a and 3b are side views showing the standby state of the rotating unit and the sandwiching state of the sphere in the inspection apparatus of FIG. 1, respectively. 図4aは図1の検査装置の照明部と撮像部との関係を示す概略図であり、図4bは球体物の基準表面と凹部の光路差を示す概略図である。4A is a schematic diagram illustrating a relationship between the illumination unit and the imaging unit of the inspection apparatus illustrated in FIG. 1, and FIG. 4B is a schematic diagram illustrating an optical path difference between the reference surface and the concave portion of the spherical object. 図5a、図5bは、それぞれ図1の検査装置の向き調整部の待機状態および球体物の挟持状態を示す側面図である。5a and 5b are side views showing the standby state of the orientation adjustment unit and the holding state of the sphere in the inspection apparatus of FIG. 1, respectively. 図6a、図6b、図6cは、それぞれ図1の検査装置の球体物の供給工程、球体物の検査工程、球体物の向き調整工程を示す斜視図である。6a, 6b, and 6c are perspective views showing a spherical object supply process, a spherical object inspection process, and a spherical object orientation adjustment process, respectively, of the inspection apparatus of FIG. 図7aは図1の検査装置の制御部の動作手順を示すフローチャートであり、図7bはその画像処理部の第1処理部の動作手順を示すフローチャートであり、図7cはその画像処理部の第2処理部の動作手順を示すフローチャートである。7a is a flowchart showing an operation procedure of the control unit of the inspection apparatus of FIG. 1, FIG. 7b is a flowchart showing an operation procedure of the first processing unit of the image processing unit, and FIG. 7c is a flowchart showing the operation procedure of the image processing unit. It is a flowchart which shows the operation | movement procedure of 2 process parts. 図8aはゴルフボールの二次元画像であり、図8bは光切断線の概略図であり、図8c、図8dは、座標変換の概念を示す概略図である。FIG. 8a is a two-dimensional image of a golf ball, FIG. 8b is a schematic diagram of a light section line, and FIGS. 8c and 8d are schematic diagrams showing the concept of coordinate transformation. 図9aは極座標変換後の二次元画像であり、図9bは極座標変換後の光切断直線の概略図であり、図9cは光切断直線の幅方向の重心点の概念を示す概略図であり、図9dは光切断直線の幅方向の中心点の概念を示す概略図である。9a is a two-dimensional image after polar coordinate transformation, FIG. 9b is a schematic diagram of a light cutting straight line after polar coordinate transformation, FIG. 9c is a schematic diagram showing the concept of the center of gravity point in the width direction of the light cutting straight line, FIG. 9d is a schematic diagram showing the concept of the center point in the width direction of the light-cutting straight line. 図10aは高さ濃淡直線(照射面の高さ情報)を示す画像であり、図10bは表面高さ画像である。Fig. 10a is an image showing a height-shade line (height information of the irradiated surface), and Fig. 10b is a surface height image. 図11aは光切断直線からカラー直線の求め方を示す概略図であり、図11bは表面カラー画像である。FIG. 11a is a schematic diagram showing how to obtain a color straight line from a light cutting straight line, and FIG. 11b is a surface color image. 本発明の他の実施形態である検査装置の第2処理部の動作手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement procedure of the 2nd process part of the test | inspection apparatus which is other embodiment of this invention.

次に、図面を参照して、本発明の球体物の表面を検査する検査装置の実施形態について説明する。本実施形態の検査装置は、表面にディンプル(以下、凹部)を備えたゴルフボールを検査対象としている。しかし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。そのため、検査対象の球体物としては、ベアリングボール、工業用プラスチックボール、卓球ボール等でもよく、また、表面に凸形状あるいは凹凸形状が設けられているものでもよい。ゴルフボールの他に、例えば、軟式野球ボール、硬式野球ボール、バレーボール、バスケットボール等が挙げられる。   Next, an embodiment of an inspection apparatus for inspecting the surface of a sphere according to the present invention will be described with reference to the drawings. The inspection apparatus according to the present embodiment targets golf balls having dimples (hereinafter referred to as recesses) on the surface. However, the present invention is not limited to the following embodiments. Therefore, the spherical object to be inspected may be a bearing ball, an industrial plastic ball, a table tennis ball, or the like, or may have a convex or concave shape on the surface. In addition to the golf ball, for example, a soft baseball, a hard baseball, volleyball, basketball, and the like can be given.

図1の検査装置10は、配給される球体物Bを回転させる回転部11と、球体物Bの表面にシート状の白色光を照射する照明部12と、回転する球体物Bの表面に照射された白色光を撮像する撮像部13と、球体物Bの向きを変更させる向き調整部14と、球体物Bを供給する供給部15と、それらの動作を制御し、かつ、球体物Bの表面を検査する制御部16とを備えている。制御部16は、図2に示すように、撮像部13から得られた二次元画像を処理する画像処理部17と、画像処理部17から得られる情報に基づいて球体物Bの表面の欠陥を検出する欠陥検出部18とを備えている。   The inspection apparatus 10 of FIG. 1 irradiates the rotating unit 11 that rotates the distributed sphere B, the illumination unit 12 that irradiates the surface of the sphere B with sheet-like white light, and the surface of the rotating sphere B. An imaging unit 13 that captures the white light, a direction adjustment unit 14 that changes the orientation of the sphere B, a supply unit 15 that supplies the sphere B, and controls the operation of the sphere B. And a control unit 16 for inspecting the surface. As illustrated in FIG. 2, the control unit 16 processes the two-dimensional image obtained from the imaging unit 13 and the surface defect of the sphere B based on information obtained from the image processing unit 17. And a defect detection unit 18 for detection.

回転部11は、図3a、図3bに示すように、シート状の白色光を照射した照射面Lを含む撮像範囲Aを確保するようにして、球体物Bを等速で回転(自転)させる。
回転部11は、回転軸Z1上において隙間を空けて相対した一対の回転支持部21a、21bと、一方の回転支持部21aを回転させる駆動部22と、それぞれ回転支持部21a、21bを回転軸Z1方向に前後移動させるアクチュエータ23a、23bとを備えている。
As shown in FIGS. 3a and 3b, the rotating unit 11 rotates (spins) the spherical object B at a constant speed so as to secure an imaging range A including the irradiation surface L irradiated with the sheet-like white light. .
The rotation unit 11 includes a pair of rotation support units 21a and 21b opposed to each other with a gap on the rotation axis Z1, a drive unit 22 that rotates one rotation support unit 21a, and the rotation support units 21a and 21b as rotation axes. Actuators 23a and 23b that move back and forth in the Z1 direction are provided.

回転支持部21a、21bは、それぞれ回転軸Z1周りに回転自在、かつ、回転軸Z1方向(図3a、図3bの左右方向)に前後移動自在に支持されている。この実施形態では、枠体25の一対の支柱25a、25bにそれぞれ支持されている。そして、アクチュエータ23a、23bによってこの支柱25a、25bが回転軸Z1方向に前後移動することによって、回転支持部21a、21bは回転軸Z1方向に前後移動する。回転支持部21a、21bは、回転軸Z1を中心軸とした円柱体であり、後面に軸芯21a1、21b1が設けられている。また先端内面21a2、21b2が保持する球体物Bの外径と実質的に同じ内径の球面となっている。なお球体物Bの表面を傷つけないように、先端内面21a2、21b2に柔らかい保護面を設けてもよい。   The rotation support portions 21a and 21b are supported so as to be rotatable around the rotation axis Z1 and to be movable back and forth in the direction of the rotation axis Z1 (left and right direction in FIGS. 3a and 3b). In this embodiment, the frame 25 is supported by a pair of support columns 25a and 25b. Then, when the support columns 25a and 25b are moved back and forth in the direction of the rotation axis Z1 by the actuators 23a and 23b, the rotation support portions 21a and 21b are moved back and forth in the direction of the rotation axis Z1. The rotation support portions 21a and 21b are cylindrical bodies having a rotation axis Z1 as a central axis, and shaft cores 21a1 and 21b1 are provided on the rear surface. Moreover, it is a spherical surface having substantially the same inner diameter as the outer diameter of the spherical object B held by the tip inner surfaces 21a2 and 21b2. A soft protective surface may be provided on the tip inner surfaces 21a2 and 21b2 so as not to damage the surface of the spherical object B.

駆動部22は、支柱25a内に固定されており、一方の回転支持部21aの軸芯21a1と連結している。駆動部22の回転速度は、制御部16によって制御される。
回転速度としては、撮像部13のシャッター速度に応じて適宜選択することができる。
一度の検査での回転数は、好ましくは1回転以上、より好ましくは1.2回転以上、特に好ましくは1.4回転以上とする。重複部分が多くなるため、好ましくは2回転以下、より好ましくは1.8回転以下、特に好ましくは1.6回転以下である。
なお、両方の回転支持部21a、21bにそれぞれ駆動部22を連結させてもよい。この場合、両方の駆動部は制御部16によって同期させる。
The drive unit 22 is fixed in the support column 25a and is connected to the shaft core 21a1 of the one rotation support unit 21a. The rotational speed of the drive unit 22 is controlled by the control unit 16.
The rotation speed can be appropriately selected according to the shutter speed of the imaging unit 13.
The number of rotations in one inspection is preferably 1 rotation or more, more preferably 1.2 rotations or more, and particularly preferably 1.4 rotations or more. Since there are many overlapping portions, it is preferably 2 rotations or less, more preferably 1.8 rotations or less, and particularly preferably 1.6 rotations or less.
In addition, you may connect the drive part 22 to both the rotation support parts 21a and 21b, respectively. In this case, both drive units are synchronized by the control unit 16.

アクチュエータ23a、23bは、それぞれ支柱25a、25b内に固定されており、支柱25a、25bを回転軸Z1方向に前後移動させる。その駆動は、制御部16によって同期されており、それぞれ支柱25a、25bを反対方向に動かす。つまり、アクチュエータ23a、23bを一方向に駆動させると支柱25a、25bは互いに近づくように同時に移動し、他方向に駆動させると支柱25a、25bは互いに離れるように同時に移動する。
なお、支柱25a、25bを固定し、アクチュエータ23a、23bによって回転支持部21a、21bを直接前後移動させるようにしてもよく、回転支持部21a、21bの軸芯21a1、21b1を伸縮するようにしてもよい。また上記いずれの場合もどちらかのみを回転軸Z1方向に移動可能としてもよい。さらに、両方の回転支持部21a、21bで球体物Bを互いに押圧するように、両方または一方の回転支持部21a、21bに弾性体を設けてもよい。
The actuators 23a and 23b are respectively fixed in the columns 25a and 25b, and move the columns 25a and 25b back and forth in the direction of the rotation axis Z1. The driving is synchronized by the control unit 16 and moves the support columns 25a and 25b in opposite directions. That is, when the actuators 23a and 23b are driven in one direction, the columns 25a and 25b move simultaneously so as to approach each other, and when driven in the other direction, the columns 25a and 25b move simultaneously so as to separate from each other.
The support columns 25a and 25b may be fixed, and the rotation support portions 21a and 21b may be directly moved back and forth by the actuators 23a and 23b. The shaft cores 21a1 and 21b1 of the rotation support portions 21a and 21b may be expanded and contracted. Also good. In either case, only one of them may be movable in the direction of the rotation axis Z1. Furthermore, you may provide an elastic body in both or one rotation support part 21a, 21b so that the spherical body B may be pressed mutually with both rotation support parts 21a, 21b.

このように構成された回転部11は、次のように作動する。
図3aのように回転部11の回転支持部21a、21bが互いに離れた状態で、回転部11の中心に球体物Bが供給される。
図3bのように、球体物Bが供給されると、回転支持部21a、21bが互いに近づくように回転軸Z1上を移動し、先端内面21a2、21b2が球体物Bと当接し、球体物Bを押圧するように挟持する。そして、この挟持状態において駆動部22が駆動し、回転支持部21a、21bが回転軸Z1周りに回転する。つまり、球体物Bが回転する。
球体物Bの検査が終了して球体物Bの回転を停止させると、球体物Bを後述する向き調整部14または供給部15に支持させ、回転支持部21a、21bは互いに遠ざかり図3aの状態に戻る。
The rotating part 11 configured as described above operates as follows.
As shown in FIG. 3 a, the sphere B is supplied to the center of the rotation unit 11 in a state where the rotation support units 21 a and 21 b of the rotation unit 11 are separated from each other.
3B, when the sphere B is supplied, the rotation support portions 21a and 21b move on the rotation axis Z1 so as to approach each other, and the tip inner surfaces 21a2 and 21b2 come into contact with the sphere B and the sphere B Hold it so that it is pressed. And in this clamping state, the drive part 22 drives and the rotation support parts 21a and 21b rotate around the rotating shaft Z1. That is, the sphere B rotates.
When the inspection of the spherical object B is completed and the rotation of the spherical object B is stopped, the spherical object B is supported by the orientation adjusting unit 14 or the supply unit 15 described later, and the rotation support units 21a and 21b are moved away from each other, and the state shown in FIG. Return to.

この回転部11は、球体物Bを回転支持部21a、21bで挟持して回転するため、球体物Bを回転支持部21a、21bの先端内面と滑らせることなく回転軸Z1周りに回転させることができる。つまり、球体物Bを任意の速度で正確に回転させることができる。また球体物Bの表面の回転支持部分以外(図5bの領域Z以外)が常時開放されており、表面の検査できる領域が広い。そのため、照明部12や撮像部13の配置の自由度が高い。例えば、この実施形態では、装置の斜め上方に照明部12と撮像部13を配置し、球体物Bの斜め上方部分を撮像範囲Aとしている(図3b、図6b参照)。しかし、装置の斜め下方に照明部12と撮像部13を配置し、球体物Bの斜め下部分を撮像範囲としてもよい。   Since the rotating part 11 rotates by holding the spherical object B between the rotation support parts 21a and 21b, it rotates the spherical object B around the rotation axis Z1 without sliding with the inner surfaces of the distal ends of the rotation support parts 21a and 21b. Can do. That is, the sphere B can be accurately rotated at an arbitrary speed. In addition, a portion other than the rotation support portion on the surface of the sphere B (except for the region Z in FIG. 5B) is always open, and the region on which the surface can be inspected is wide. Therefore, the freedom degree of arrangement | positioning of the illumination part 12 and the imaging part 13 is high. For example, in this embodiment, the illumination part 12 and the imaging part 13 are arrange | positioned diagonally upward of an apparatus, and the diagonally upper part of the spherical body B is made into the imaging range A (refer FIG. 3b and FIG. 6b). However, the illumination unit 12 and the imaging unit 13 may be arranged obliquely below the apparatus, and the diagonally lower portion of the sphere B may be set as the imaging range.

照明部12は、シート状の白色光を球体物の回転軸Z1と平行に、回転軸に向かって照射する。
そして、照射面の幅が、検査精度の面から好ましくは750μm以下、より好ましくは600μm以下、特に好ましくは550μm以下となるようにシート状の白色光を照射する。一方、撮像部13は白色光の照射面を角度θ(図4a参照)で撮像しており、球体物Bの表面に凹凸が設けられている場合、撮像部から照射面が見えない部分ができるため、照射面の幅が小さすぎると、一部が切れた光切断線となってしまう。そのため、好ましくは1μm以上となるようにシート状の白色光を照射する。
一方、万遍なく検査を行うため、照射面の長さが、球体物Bの直径の好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上、特に好ましくは75%以上となるようにシート状の白色光を照射する。なお、白色光の幅が長すぎると検査部以外を照射することになり、迷光による測定誤差(ノイズ)の原因となるため、照射面の長さが、球体物Bの直径の好ましくは99%以下、より好ましくは95%以下、特に好ましくは90%以下となるようにシート状の白色光を照射する。
The illuminating unit 12 irradiates the sheet-shaped white light toward the rotation axis in parallel with the rotation axis Z1 of the sphere.
Then, the sheet-like white light is irradiated so that the width of the irradiation surface is preferably 750 μm or less, more preferably 600 μm or less, and particularly preferably 550 μm or less in view of inspection accuracy. On the other hand, when the imaging unit 13 captures an irradiation surface of white light at an angle θ (see FIG. 4A) and the surface of the sphere B is uneven, a portion where the irradiation surface cannot be seen from the imaging unit is formed. For this reason, if the width of the irradiated surface is too small, the light cutting line is partially cut. Therefore, the sheet-like white light is preferably irradiated so as to be 1 μm or more.
On the other hand, in order to perform inspection uniformly, the sheet-like white color is such that the length of the irradiation surface is preferably 60% or more, more preferably 70% or more, particularly preferably 75% or more of the diameter of the sphere B. Irradiate light. Note that if the width of the white light is too long, the area other than the inspection part is irradiated, which causes measurement errors (noise) due to stray light. Therefore, the length of the irradiated surface is preferably 99% of the diameter of the sphere B. In the following, sheet-like white light is irradiated so as to be more preferably 95% or less, and particularly preferably 90% or less.

またシート状の白色光は、光量が中央部に比べて両端部が高くなるようにするのが好ましい。白色光を球体物Bの表面に照射する場合、光の両端部に向かって球体物Bの表面と光の照射角度が徐々に大きくなり、撮像部13が受光する反射光の輝度も徐々に小さくなる。つまり、撮像部13に入る白色光の両端部の輝度は、白色光の中央部の輝度に比べて小さくなる。そのため、シート状の白色光の両端部の光量を高くすることで、球体物Bの表面が湾曲することにより光の照射角度が変化することによる輝度の変化を小さくすることができる。なお、白色光の光量は、両端部に向かって連続的に高くしても、断続的に高くしてもよい。そのような白色光の光量を調整する手段としては、例えば、照明部12に、中央部に光量を下げるフィルタを設ける方法等が挙げられる。   Further, it is preferable that the sheet-like white light has a light amount that is higher at both end portions than at the center portion. When irradiating the surface of the sphere B with white light, the irradiation angle of the light with the surface of the sphere B gradually increases toward both ends of the light, and the brightness of the reflected light received by the imaging unit 13 gradually decreases. Become. That is, the luminance at both ends of the white light entering the imaging unit 13 is smaller than the luminance at the center of the white light. Therefore, by increasing the amount of light at both ends of the sheet-like white light, it is possible to reduce the change in luminance due to the change in the light irradiation angle due to the curvature of the surface of the sphere B. Note that the amount of white light may be continuously increased toward both ends, or may be increased intermittently. As a means for adjusting the amount of such white light, for example, a method of providing the illumination unit 12 with a filter for reducing the amount of light at the center can be cited.

撮像部13は、シート状の白色光の照射面Lが含まれた球体物Bの表面の一部領域(撮像範囲A、図3b参照)を照明部12とは別の角度から撮像するエリアカメラである。
撮像部13は、球体物Bが1回転する間に連続的に撮像した多数の二次元画像を取得する。二次元画像の枚数は多い方が正確な表面高さ画像および表面カラー画像を取得することができる。そのため、球体物が1回転する間に連続的に撮像する二次元画像の枚数としては、好ましくは100枚以上、より好ましくは500枚以上、特に好ましくは750枚以上である。枚数が多くなりすぎると処理枚数が多くなりすぎて検査速度が遅くなるため、球体物が1回転する間に連続的に撮像する二次元画像の枚数としては、好ましくは2000枚以下、より好ましくは1500枚以下、特に好ましくは1250枚以下である。
撮像部13のシャッター速度は、回転速度および二次元画像の枚数に応じて適宜選択できる。例えば、撮像に大きな光量が必要となるため、撮像部13のシャッター速度は、好ましくは100μs以上、より好ましくは500μs以上、特に好ましくは700μs以上である。一方、画像のブレが大きくなるため、撮像部13のシャッター速度は、好ましくは1500μs以下、より好ましくは1000μs以下、特に好ましくは、500μs以下である。
The imaging unit 13 is an area camera that images a partial region (imaging range A, see FIG. 3 b) of the surface of the spherical object B including the sheet-like white light irradiation surface L from an angle different from that of the illumination unit 12. It is.
The imaging unit 13 acquires a number of two-dimensional images that are continuously captured while the sphere B rotates once. As the number of two-dimensional images increases, a more accurate surface height image and surface color image can be obtained. Therefore, the number of two-dimensional images that are continuously captured while the sphere is rotated once is preferably 100 or more, more preferably 500 or more, and particularly preferably 750 or more. If the number of sheets is too large, the number of processed sheets will be too large and the inspection speed will be slowed down. Therefore, the number of two-dimensional images that are continuously captured during one rotation of the sphere is preferably 2000 or less, more preferably 1500 or less, particularly preferably 1250 or less.
The shutter speed of the imaging unit 13 can be appropriately selected according to the rotation speed and the number of two-dimensional images. For example, since a large amount of light is required for imaging, the shutter speed of the imaging unit 13 is preferably 100 μs or more, more preferably 500 μs or more, and particularly preferably 700 μs or more. On the other hand, since the blurring of the image increases, the shutter speed of the imaging unit 13 is preferably 1500 μs or less, more preferably 1000 μs or less, and particularly preferably 500 μs or less.

照明部12の白色光の照射方向と撮像部13の撮像方向との間の角度θは、図4aに示すように、球体物Bの表面(撮像範囲)を中心として、好ましくは30度以上、より好ましくは35度以上、特に好ましくは40度以上となっている。この角度θが大きいほうが、凹部B2の深さに対する二次元画像上の凹部B2の変位Δ(図4b参照)を大きくすることができ、高さ情報の精度を上げることができる。一方、この角度θが大きくなりすぎると、球体物Bの表面の凹凸で反射した白色光が死角に入り光切断線が途切れやすくなる、また、撮像部13に入る反射光強度が小さくなるため、好ましくは85度以下、より好ましくは80度以下、特に好ましくは75度以下としている。   The angle θ between the illumination direction of the white light of the illumination unit 12 and the imaging direction of the imaging unit 13 is preferably 30 degrees or more, with the surface (imaging range) of the sphere B as the center, as shown in FIG. More preferably, it is 35 degrees or more, and particularly preferably 40 degrees or more. When the angle θ is larger, the displacement Δ (see FIG. 4B) of the recess B2 on the two-dimensional image with respect to the depth of the recess B2 can be increased, and the accuracy of the height information can be increased. On the other hand, if the angle θ is too large, the white light reflected by the irregularities on the surface of the sphere B enters the blind spot, and the light cutting line is easily interrupted, and the reflected light intensity entering the imaging unit 13 decreases. The angle is preferably 85 degrees or less, more preferably 80 degrees or less, and particularly preferably 75 degrees or less.

このように照明部12と撮像部13とは構成されているため、図4bに示すように、照明部12から球体物Bの基準表面にシート状の白色光を照射角度90度で照射し、照明部12から角度θの撮像部13で二次元画像を撮像すると、凹部B2の深さは二次元画像の光切断線上において変位Δとして現れる。このときの変位Δと、凹部B2の深さH(基準表面B1(凹部がないことを想定した球体物の表面)に対する凹部B2の深さ)とは次のような関係式で表すことができる。
式1:Δ=H・sinθ
そのため、前述したように照明部12はシート状の白色光が回転軸Z1を通るように配置する(球体物Bの表面に対する照射角度が90度)ことにより、二次元画像の光切断線における変位Δを大きくできる。また球体物Bの表面の白色光の反射強度を大きくすることができ、照明部12の設置も簡単である。
Since the illumination unit 12 and the imaging unit 13 are configured in this way, as illustrated in FIG. 4B, the reference surface of the sphere B is irradiated with sheet-shaped white light from the illumination unit 12 at an irradiation angle of 90 degrees. When a two-dimensional image is imaged from the illumination unit 12 by the imaging unit 13 at an angle θ, the depth of the recess B2 appears as a displacement Δ on the optical cutting line of the two-dimensional image. The displacement Δ at this time and the depth H of the recess B2 (the depth of the recess B2 with respect to the reference surface B1 (the surface of the spherical object assuming no recess)) can be expressed by the following relational expression. .
Formula 1: Δ = H · sin θ
Therefore, as described above, the illuminating unit 12 is arranged so that the sheet-like white light passes through the rotation axis Z1 (the irradiation angle with respect to the surface of the sphere B is 90 degrees). Δ can be increased. Moreover, the reflection intensity of the white light on the surface of the sphere B can be increased, and the installation of the illumination unit 12 is easy.

向き調整部14は、球体物Bの向きを変える部位である。検査装置10の回転部11は、球体物Bを回転支持部21a、21bで挟持して回転させるため、回転支持部21a、21bと当接している領域(球体物Bの両端部の領域)Z(図5b参照)の表面検査はできない。そのため、向き調整部14にて球体物Bの向きを変え、複数回の検査を行うことにより、球体物Bの全表面の検査を可能としている。
向き調整部14は、図5に示すように、回転軸Z1と交差するZ2線上において隙間を空けて相対している一対の支持部31a、31bと、一方の支持部31aを回転させる駆動部32と、それぞれの支持部31a、31bをZ2線方向に移動させるアクチュエータ33a、33bとを備えている。つまり、支持部31a、31bは、回転支持部21a、21bと同じ高さに設けられている(図1参照)。なおZ2線は、回転軸Z1と直交するのが好ましい。
The direction adjustment unit 14 is a part that changes the direction of the sphere B. The rotating part 11 of the inspection apparatus 10 holds the sphere B between the rotation support parts 21a and 21b and rotates it, so that the area abuts against the rotation support parts 21a and 21b (areas at both ends of the sphere B) Z. Surface inspection (see FIG. 5b) is not possible. Therefore, the orientation of the spherical object B can be inspected by changing the orientation of the spherical object B by the orientation adjusting unit 14 and performing a plurality of inspections.
As shown in FIG. 5, the orientation adjusting unit 14 includes a pair of support portions 31a and 31b that are opposed to each other with a gap on the Z2 line intersecting the rotation axis Z1, and a drive unit 32 that rotates the one support portion 31a. And actuators 33a and 33b for moving the respective support portions 31a and 31b in the Z2 line direction. That is, the support portions 31a and 31b are provided at the same height as the rotation support portions 21a and 21b (see FIG. 1). The Z2 line is preferably orthogonal to the rotation axis Z1.

支持部31a、31bは、それぞれZ2線周りに回転自在に、かつ、Z2線方向に前後移動自在に支持されている。この実施形態では、枠体25の一対の支柱25c、25dに支持されている。この支柱25c、25dがアクチュエータ33a、33bによって移動し、支持部31a、31bはZ2線方向に移動する。支持部31a、31bは、Z2線を中心軸とした円柱体であり、後面に軸芯31a1、31b1が設けられている。また先端内面31a2、31b2が保持する球体物Bの外径と実質的に同じ内径の球面となっている。なお、球体物Bの表面を傷つけないように、先端内面を柔らかい保護面を設けてもよい。なお球体物Bの表面を傷つけないように、先端内面を柔らかい保護面を設けてもよい。   The support portions 31a and 31b are supported so as to be rotatable around the Z2 line and movable back and forth in the Z2 line direction. In this embodiment, the frame body 25 is supported by a pair of support columns 25c and 25d. The columns 25c and 25d are moved by the actuators 33a and 33b, and the support portions 31a and 31b are moved in the Z2 line direction. The support portions 31a and 31b are cylindrical bodies having the Z2 line as a central axis, and shaft cores 31a1 and 31b1 are provided on the rear surface. Moreover, it is a spherical surface having substantially the same inner diameter as the outer diameter of the spherical object B held by the tip inner surfaces 31a2 and 31b2. A soft protective surface may be provided on the inner surface of the tip so as not to damage the surface of the sphere B. Note that a soft protective surface may be provided on the inner surface of the tip so as not to damage the surface of the spherical object B.

駆動部32は、支柱25c内に固定され、一方の支持部31aの軸芯31a1と連結している。駆動部32の回転角度は、球体物Bを一度回転させることにより検査できる範囲に応じて選択される。向き調整部14による向き調整の回数が増えすぎることから、回転角度は好ましくは20度以上、より好ましくは45度以上である。一方、大きすぎると重複する範囲が大きくなるため、90度以下が好ましい。なお、90度以上の回転を望む場合は、逆回転とすることにより、時間を短縮できる。
なお、両方の支持部31a、31bにそれぞれ駆動部32を連結させてもよい。この場合、両方の駆動部を制御部16によって同期させる。
The drive unit 32 is fixed in the support column 25c and is connected to the shaft core 31a1 of the one support unit 31a. The rotation angle of the drive unit 32 is selected according to a range that can be inspected by rotating the sphere B once. Since the number of orientation adjustments by the orientation adjustment unit 14 increases excessively, the rotation angle is preferably 20 degrees or more, more preferably 45 degrees or more. On the other hand, if it is too large, the overlapping range becomes large, so 90 degrees or less is preferable. In addition, when the rotation of 90 degree | times or more is desired, time can be shortened by carrying out reverse rotation.
In addition, you may connect the drive part 32 to both the support parts 31a and 31b, respectively. In this case, both drive units are synchronized by the control unit 16.

アクチュエータ33a、33bは、それぞれ支柱25c、25d内に固定されており、支柱25c、25dをZ2線方向に前後移動させる。その駆動は、アクチュエータ23a、23bと同様に、制御部16によって同期されており、それぞれ支柱25c、25dを反対方向に移動させる。
なお、支柱25c、25dを固定し、支持部31a、31bを直接移動させてもよく、支持部31a、31bの軸芯31a1、31b1を伸縮するようにしてもよい。さらに上記いずれの場合もどちらかのみをZ2線方向に移動可能としてもよい。さらに、両方の支持部31a、31bで球体物Bを互いに押圧するように、両方または一方の支持部31a、31bに弾性体を設けてもよい。
The actuators 33a and 33b are respectively fixed in the columns 25c and 25d, and move the columns 25c and 25d back and forth in the Z2 line direction. The drive is synchronized by the control unit 16 similarly to the actuators 23a and 23b, and moves the columns 25c and 25d in opposite directions.
The support columns 25c and 25d may be fixed, and the support portions 31a and 31b may be directly moved, or the shaft cores 31a1 and 31b1 of the support portions 31a and 31b may be expanded and contracted. Further, in either case, only one of them may be movable in the Z2 line direction. Furthermore, you may provide an elastic body in both or one support part 31a, 31b so that the spherical body B may be mutually pressed by both support parts 31a, 31b.

このように構成された向き調整部14は、次のように作動する。
図5aのように、向き調整部14の支持部31a、31bが互いに離れた状態で、球体物Bは回転しながら表面の検査が行われる。
図5bのように、検査が終了し、球体物Bが静止すると、支持部31a、31bは互いに近づくようにZ2線軸上を移動し、球体物Bを挟持する。そして、球体物Bから回転部11の回転支持部21a、21bが離れた後、駆動部32が駆動して、支持部31a、31bがZ2線周りに回転する。つまり、球体物BがZ2線周りに回転し、球体物Bの向きが変わる。
球体物Bの向きを変えた後は、回転部11の回転支持部21a、21bで球体物Bを挟持させ、それと同時に、支持部31a、31bは互いに遠ざかり球体物Bから離れる。そして、この向きにおいて、再度、球体物Bの検査が行われる。
一つの球体物Bに対して、向きを好ましくは2回〜5回、特に好ましくは2回〜3回変える。
The orientation adjusting unit 14 configured in this way operates as follows.
As shown in FIG. 5a, the surface of the sphere B is inspected while the support B 31a and 31b of the orientation adjustment unit 14 are separated from each other.
As shown in FIG. 5B, when the inspection is completed and the sphere B is stationary, the support portions 31a and 31b move on the Z2 line axis so as to approach each other, and sandwich the sphere B. And after the rotation support parts 21a and 21b of the rotation part 11 leave | separated from the spherical body B, the drive part 32 drives and the support parts 31a and 31b rotate around a Z2 line. That is, the sphere B rotates around the Z2 line, and the direction of the sphere B changes.
After changing the orientation of the sphere object B, the sphere object B is held between the rotation support parts 21a and 21b of the rotating part 11, and at the same time, the support parts 31a and 31b are moved away from each other and separated from the sphere object B. Then, the sphere B is inspected again in this direction.
The direction of one sphere B is preferably changed 2 to 5 times, particularly preferably 2 to 3 times.

この向き調整部14は、回転軸(Z2線)が回転部11の回転軸Z1と直交しているため、互いに干渉することなく球体物Bの受け渡しができる。なお、互いの動作が干渉しあわない範囲で、回転軸Z1とZ2線とは90度未満で角度を有してもよい。また、回転部11と同様に、支持部31a、31bで球体物Bを挟持するため、球体物Bを正確に回転させることができる。   Since the rotation axis (Z2 line) is orthogonal to the rotation axis Z1 of the rotation unit 11, the orientation adjustment unit 14 can transfer the spherical object B without interfering with each other. In addition, the rotation axis Z1 and the Z2 line may have an angle of less than 90 degrees within a range where the operations do not interfere with each other. Moreover, since the spherical object B is pinched by the support parts 31a and 31b similarly to the rotating part 11, the spherical object B can be accurately rotated.

供給部15は、枠体25の下方から球体物Bを検査位置まで運ぶ。
供給部15は、図6aに示すように、枠体25の中央に設けられた孔15aと、その孔15a内を上下動する支持部15bとからなる。支持部15bの上面15b1は、球体物Bを支持できるように球面となっている(図6b参照)。
The supply unit 15 carries the spherical object B from below the frame body 25 to the inspection position.
As shown in FIG. 6a, the supply unit 15 includes a hole 15a provided at the center of the frame body 25 and a support unit 15b that moves up and down in the hole 15a. The upper surface 15b1 of the support portion 15b is a spherical surface so as to support the sphere B (see FIG. 6b).

支持部15bは、枠体25の下方において球体物Bを受け取った後、上昇して球体物Bを検査位置まで運ぶ。球体物Bが回転支持部21a、21bに挟持されると同時に、待機位置(図6b、図6c参照)まで移動する。検査が完了すると、上昇して球体物Bを受け取り、下降して枠体25外に排出し、次の球体物Bを受け取る。
なお、供給部15の支持部15bに球体物Bを支持させた状態で、上下に動く円柱状の支持部15bを軸芯周りに回転させてもよい。この場合、供給部15の支持部15bが向き調整部として作用する。この場合、図1における向き調整部14が必要でないため、検査装置10の側面が開放され、さらに他の部品の自由度が高くなる。
After receiving the sphere B below the frame 25, the support portion 15b ascends and carries the sphere B to the inspection position. At the same time as the spherical object B is sandwiched between the rotation support portions 21a and 21b, it moves to the standby position (see FIGS. 6b and 6c). When the inspection is completed, the sphere B is raised and received, and the sphere B is lowered and discharged out of the frame 25 to receive the next sphere B.
In addition, the columnar support part 15b that moves up and down may be rotated around the axis while the spherical body B is supported on the support part 15b of the supply part 15. In this case, the support part 15b of the supply part 15 acts as an orientation adjustment part. In this case, since the orientation adjustment unit 14 in FIG. 1 is not necessary, the side surface of the inspection apparatus 10 is opened, and the degree of freedom of other parts is increased.

制御部16は、図2に示すように、二次元画像の光切断線を処理して球体物Bの表面高さ画像を取得する第1処理部17aおよび二次元画像の光切断線を処理して球体物Bの表面のカラー画像を取得させる第2処理部17bを有する画像処理部17と、表面高さ画像を基に球体物Bの表面の立体形状の欠陥を検出する第1検出部18aおよび表面カラー画像を基に球体物Bの表面の色彩の欠陥を検出する第2検出部18bを有する欠陥検出部18とを備えている。また制御部16は、回転部11、照明部12、撮像部13、向き調整部14および供給部15の動作を制御する。   As shown in FIG. 2, the control unit 16 processes the light cutting line of the two-dimensional image to process the light cutting line of the two-dimensional image and the first processing unit 17a that acquires the surface height image of the sphere B. An image processing unit 17 having a second processing unit 17b for acquiring a color image of the surface of the sphere B, and a first detection unit 18a for detecting a three-dimensional defect on the surface of the sphere B based on the surface height image. And a defect detector 18 having a second detector 18b for detecting a color defect on the surface of the sphere B based on the surface color image. The control unit 16 controls operations of the rotation unit 11, the illumination unit 12, the imaging unit 13, the orientation adjustment unit 14, and the supply unit 15.

次に、図6を参照しながら制御部16の動作の一例を図7aに示す。
スタート後、供給部15に球体物Bを検査位置に供給させる(S1、図6a参照)。
回転部11に球体物Bを挟持させ、球体物Bを等速に回転させる(S2、図6b参照)。
照明部12に、シート状の白色光を回転している球体物Bの表面に照射させる(S3、図6b参照)。
撮像部13に、白色光の照射面Lを含む球体物Bの表面の撮像範囲Aを撮像した二次元画像を連続して多数取得させる(S4、図6b参照)。撮像部13は、球体物を回転させている間に、例えば、1000枚ずつの二次元画像を取得する。
次いで、画像処理部17に二次元画像を取り込ませ、二次元画像の光切断線を処理して球体物Bの表面高さ画像および球体物Bの表面カラー画像を算出させる(S5、図6b参照)。ここで二次元画像は、撮像部13で取得する毎に随時画像処理部17に取り込ませるのが好ましい。つまり、撮像部13が撮像している状態で、前に撮像された二次元画像の処理を同時にさせるのが好ましい。この画像処理部17の動作(第1処理部17aによる工程S5Aおよび第2処理部17bによる工程S5B)は後述する。
欠陥検出部18に、表面高さ画像および表面カラー画像を基に球体物Bの表面検査(表面の欠陥を検出)をさせる(S6、図6b参照)。つまり、欠陥検出部18の第1検出部18aと第2検出部18bの2つの動作が行われる。それぞれ同時に行わせるのが好ましい。
検査の終了を確認してカウンターの番号を1追加し、カウンターの数値がNであるかを確認する(S7)。カウンターの数字がNのとき、供給部15に球体物Bを検査装置10から排出させて終了する。なお、次の球体物Bがある場合は、スタートに戻る。
一方、カウンターの数字がNより小さいとき、向き調整部14に球体物Bの向きを変えさせる(S8、図6c参照)。その後、工程S2に戻る。
カウンターの数字Nは、回転部11の回転数、白色光の照射面の大きさ(長さ)、向き調整部14の角度等に応じて選択される。好ましくは2回〜5回、特に好ましくは2回〜3回である。またカウンターの数字に応じて、向き調整部14の角度を変更してもよい。例えば、一回の検査において回転部11に球体物Bを1.5回転させる場合、カウンターが2のときに60度回転、カウンターが3のときに60度逆回転とするように、カウンターの数字で異なる角度に回転するようにしてもよい。
Next, an example of the operation of the control unit 16 is shown in FIG. 7A with reference to FIG.
After the start, the spherical body B is supplied to the inspection position by the supply unit 15 (S1, see FIG. 6a).
The spherical body B is sandwiched by the rotating unit 11, and the spherical body B is rotated at a constant speed (see S2, FIG. 6b).
The illumination unit 12 is irradiated with the sheet-like white light on the surface of the rotating sphere B (see S3, FIG. 6b).
The imaging unit 13 is caused to continuously acquire a number of two-dimensional images obtained by imaging the imaging range A of the surface of the spherical object B including the white light irradiation surface L (see S4, FIG. 6b). The imaging unit 13 acquires, for example, 1000 two-dimensional images while rotating the sphere.
Next, the image processing unit 17 captures the two-dimensional image, and processes the optical cutting line of the two-dimensional image to calculate the surface height image of the sphere B and the surface color image of the sphere B (see S5 and FIG. 6b). ). Here, it is preferable that the two-dimensional image is taken into the image processing unit 17 as needed every time it is acquired by the imaging unit 13. That is, it is preferable to simultaneously process the two-dimensional image previously captured while the imaging unit 13 is capturing an image. The operation of the image processing unit 17 (step S5A by the first processing unit 17a and step S5B by the second processing unit 17b) will be described later.
The defect detection unit 18 is caused to inspect the surface of the sphere B (detect a surface defect) based on the surface height image and the surface color image (S6, see FIG. 6b). That is, two operations of the first detection unit 18a and the second detection unit 18b of the defect detection unit 18 are performed. It is preferable to perform them simultaneously.
After confirming the end of the inspection, 1 is added to the counter number, and it is confirmed whether the counter value is N (S7). When the counter number is N, the supply unit 15 causes the spherical object B to be discharged from the inspection apparatus 10 and the process is terminated. When there is a next sphere B, the process returns to the start.
On the other hand, when the number of the counter is smaller than N, the direction adjusting unit 14 is caused to change the direction of the sphere B (see S8, FIG. 6c). Thereafter, the process returns to step S2.
The number N of the counter is selected according to the number of rotations of the rotating unit 11, the size (length) of the irradiation surface of white light, the angle of the orientation adjusting unit 14, and the like. Preferably 2 to 5 times, particularly preferably 2 to 3 times. Moreover, you may change the angle of the direction adjustment part 14 according to the number of a counter. For example, when the sphere B is rotated 1.5 times on the rotating unit 11 in one inspection, the counter number is set to rotate 60 degrees when the counter is 2 and reverse 60 degrees when the counter is 3. You may make it rotate to a different angle.

次に画像処理部17の動作(工程S5)について説明する。画像処理部17は、表面高さ画像を取得する第1処理部17aによる動作(工程S5A)および表面カラー画像を取得する第2処理部17bによる動作(工程S5B)を有する。   Next, an operation (step S5) of the image processing unit 17 will be described. The image processing unit 17 has an operation (step S5A) by the first processing unit 17a that acquires the surface height image and an operation (step S5B) by the second processing unit 17b that acquires the surface color image.

最初に工程S5Aについて説明する。
画像処理部17の第1処理部17aは、球体物の基準表面に対して垂直な方向における球体物の表面と基準表面との距離を濃淡で示した球体物の表面高さ画像を求める。詳しくは、二次元画像の光切断線を湾曲補正して光切断直線を作成し、その光切断直線から球体物表面の高さ情報を求め、その高さ情報を基に表面高さ画像を作成する。
First, step S5A will be described.
The first processing unit 17a of the image processing unit 17 obtains a surface height image of a sphere that indicates the distance between the surface of the sphere and the reference surface in a direction perpendicular to the reference surface of the sphere in shades. Specifically, the light cutting line of the two-dimensional image is curved to create a light cutting straight line, the height information of the sphere surface is obtained from the light cutting straight line, and the surface height image is created based on the height information. To do.

工程S5Aの動作手順の一例を、図7bに示す。
二次元画像の光切断線を極座標変換(湾曲補正)して、略楕円弧状の光切断線から略直線状の光切断直線に変換する(工程S5A−1)。
極座標変換した光切断直線の幅方向の重心点を求める(工程S5A−2)。
重心点の座標に応じてグレイ値(輝度値)を設定して、光切断直線の各X座標の高さをグレイ値で表した照射面の高さ濃淡直線(球体物Bの照射面の高さ情報)を求める(工程S5A−3)。工程S5A−1から工程S5A−3は、少なくとも球体物を一回転させたときの二次元画像の数n(例えば、1000回)だけ行う。それらの全ての情報を合わせたものが、球体物の表面の高さ情報となる。工程S5A−1から工程S5A−3は、取得される二次元画像の順番に随時行うのが好ましい。つまり、一つ前の工程の動作と同時に、一つ前の二次元画像の処理を行うのが好ましい。しかし、各工程でまとめて行ってもよい。
各二次元画像の光切断線から求められる各照射面の高さ濃淡直線を、撮像された順番に連結して球体物の表面高さ画像を求める(工程S5A−4)。
An example of the operation procedure of step S5A is shown in FIG. 7b.
The optical cutting line of the two-dimensional image is subjected to polar coordinate conversion (curvature correction), and converted from a substantially elliptical arc-shaped light cutting line to a substantially linear light cutting line (step S5A-1).
A barycentric point in the width direction of the light-cutting straight line subjected to polar coordinate conversion is obtained (step S5A-2).
A gray value (luminance value) is set according to the coordinates of the center of gravity, and the height of each X coordinate of the light-cutting line is expressed in gray values. Information) is obtained (step S5A-3). Steps S5A-1 to S5A-3 are performed at least by the number n (for example, 1000 times) of two-dimensional images when the sphere is rotated once. The sum of all the information is the height information of the surface of the sphere. It is preferable to perform process S5A-1 to process S5A-3 at any time in the order of the acquired two-dimensional image. That is, it is preferable to process the previous two-dimensional image simultaneously with the operation of the previous process. However, you may carry out collectively in each process.
The height density lines of each irradiation surface obtained from the light cutting line of each two-dimensional image are connected in the order of imaging to obtain a surface height image of the sphere (step S5A-4).

次に各動作の詳細を示す。
初めに、二次元画像の光切断線を極座標変換して、略楕円弧状の光切断線から略直線状の光切断直線に変換する(工程S5A−1)。
球体物Bの照射面の断面形状を表す二次元画像の光切断線L1は、楕円弧状を呈している。例えば、図8aは、ゴルフボールを撮像したときの二次元画像であり、画像上の光切断線が楕円弧状に湾曲しているのがわかる。さらに詳述すると、図8bに示すように、光切断線L1は楕円の周の一部(楕円弧)が波打った形状を有する。
シート状の白色光を凹凸が無いと想定した球体物の表面(以下、「基準表面」という)に照射し、その球体物の照射面の反射光を撮像した二次元画像には、球体物の回転軸Z1上の直径を長軸とする楕円弧の光切断線(以下、「基準光切断線」という)(図8d参照)が表れる。そして、図8dの照射面の点Pの座標を、球体物Bの中心と点Pの距離R(図8cの縦軸(Y軸))と、球体物Bの中心と点Pとを結ぶ直線と回転軸Z1の角度α(図8cの横軸(X軸))とで表される図8cの点P’に座標変換することにより、楕円弧の基準光切断線から水平(X軸に平行)な基準光切断直線に変換される。
光切断線L1に、これと実質的に同じ極座標変換することにより光切断直線cL1が求められる。この光切断直線cL1は、図9bに示すように、水平(X軸に平行)な直線が波打った形状を呈する。図9aの画像は、図8aの二次元画像を極座標変換したものである。
Next, details of each operation will be described.
First, the optical cutting line of the two-dimensional image is converted into a polar coordinate to convert the substantially elliptical arc-shaped light cutting line into a substantially linear light cutting line (step S5A-1).
The light cutting line L1 of the two-dimensional image representing the cross-sectional shape of the irradiation surface of the sphere B has an elliptical arc shape. For example, FIG. 8a is a two-dimensional image when a golf ball is imaged, and it can be seen that the light cutting line on the image is curved in an elliptical arc shape. More specifically, as shown in FIG. 8b, the light cutting line L1 has a shape in which a part of the circumference of the ellipse (elliptical arc) is wavy.
A two-dimensional image obtained by irradiating the surface of a spherical object (hereinafter referred to as a “reference surface”) assumed to have no irregularities with sheet-like white light and imaging the reflected light of the irradiated surface of the spherical object is An elliptical light cutting line (hereinafter referred to as “reference light cutting line”) having a diameter on the rotation axis Z1 as a major axis appears (see FIG. 8d). Then, the coordinates of the point P on the irradiated surface in FIG. 8d are the straight line connecting the distance R between the center of the sphere B and the point P (the vertical axis (Y axis) in FIG. 8c) and the center of the sphere B and the point P. And the angle α of the rotation axis Z1 (horizontal axis (X axis) in FIG. 8c) is converted to a point P ′ in FIG. 8c to be horizontal (parallel to the X axis) from the reference light cutting line of the elliptical arc. Is converted into a straight reference light cutting line.
The light cutting straight line cL1 is obtained by converting the light cutting line L1 into the same polar coordinate as the light cutting line L1. As shown in FIG. 9b, the light cutting straight line cL1 has a shape in which a horizontal (parallel to the X axis) waved. The image in FIG. 9a is a polar coordinate transform of the two-dimensional image in FIG. 8a.

次に、光切断直線cL1の幅方向、すなわち縦方向(Y軸方向)の重心点を求める(工程S5A−2)。光切断直線は、Y軸方向に波打っているため、球体物の表面には凹部があることがわかる。しかし、図9bに示すように、シート状の白色光のシートの厚さに応じてある幅を持った帯状に表れるため、高さは不明確である。照射面(球体物の表面)の重心点を求めることにより、凹部の高さを明確にすることができる。
重心点を求める場合、X座標がxである点について、図9cに示すように、Y座標(光切断直線の幅方向)に対して輝度値をプロットして、所定以上の輝度値の点をつないだ曲線Sを作成し、曲線Sと所定の輝度値cdとの間の面積を、Y軸と直交する線分によって半分となるY座標yを求める。
なお、重心点でなく、中心点を求めても良い。中心点を求める場合、X座標がxである点について、図9dに示すように、Y座標(光切断直線の幅方向)に対して輝度値をプロットして、所定以上の輝度値の光切断直線の両端のY座標(最大値yと最小値y)の平均値のY座標yを求める。このように光切断線の中心点を取ることにより、印刷されたマーク等による輝度変化の影響を抑えることができる。また、単純に輝度値のピークを求めてもよい。
この光切断直線の重心点を繋いだ線cLは、図9bの想像線で示すように、波打っている。この線cLと基準光切断直線とは、光切断直線の波打っている部分以外は重複している。つまり、この波打っている部分の線cL(球体物の表面の高さ)と、基準光切断直線(基準表面)との変位(図4bのΔ)が球体物Bの凹部の高さとなる。このように重心点または中心点を求めることにより、各X座標の高さが明確になり、次工程の計算を簡素化できる。
Next, the barycentric point in the width direction of the light-cutting straight line cL1, that is, the vertical direction (Y-axis direction) is obtained (step S5A-2). Since the light cutting straight line is undulated in the Y-axis direction, it can be seen that there is a recess on the surface of the sphere. However, as shown in FIG. 9b, the height is unclear because it appears as a band having a certain width depending on the thickness of the sheet-like white light sheet. By calculating the center of gravity of the irradiated surface (the surface of the sphere), the height of the recess can be clarified.
When obtaining the barycentric point, as shown in FIG. 9c, the luminance value is plotted with respect to the Y coordinate (width direction of the light cutting straight line) at a point where the X coordinate is x, A connected curve S is created, and a Y coordinate y g that halves the area between the curve S and the predetermined luminance value cd 1 by a line segment orthogonal to the Y axis is obtained.
The center point may be obtained instead of the center of gravity point. When obtaining the center point, as shown in FIG. 9d, the luminance value is plotted with respect to the Y coordinate (width direction of the light cutting line) at the point where the X coordinate is x, and the light cutting of the luminance value equal to or higher than a predetermined value The average Y coordinate y m of the Y coordinates (maximum value y H and minimum value y L ) at both ends of the straight line is obtained. By taking the center point of the light section line in this way, it is possible to suppress the influence of the luminance change due to the printed mark or the like. Moreover, you may obtain | require the peak of a luminance value simply.
Line cL g that connects the center of gravity of the light section line is as indicated by the imaginary lines in FIG. 9b, it is wavy. And the line cL g and the reference light cut linear, except the portion which undulates the light cut linear are overlapping. That is, the displacement (Δ in FIG. 4 b) between the wavy portion line cL g (the height of the surface of the sphere) and the reference light cutting straight line (reference surface) becomes the height of the concave portion of the sphere B. . By obtaining the center of gravity or the center point in this way, the height of each X coordinate becomes clear, and the calculation of the next process can be simplified.

次に、重心点の座標に応じてグレイ値(輝度値)を設定して、各X座標の高さをグレイ値で表した照射面の高さ濃淡直線(球体物Bの照射面の高さ情報)を求める(工程S5A−3)。
光切断直線の水平方向の位置を示すX座標は、基準光切断直線のX座標と対応しており、基準表面の位置と対応している。つまり、照射面の高さ濃淡直線は、図10aに示すように、照射面における球体物の基準表面の位置とその位置における基準表面と球体物の表面の高さの差(球体物の半径方向の差)との関係を表す情報である。
そして、X座標がxであるときの重心点のグレイ値gは、重心点のY座標(y)によって次のように表すことができる。
式2:g=k・y+k
ここで、k、kは、図10aに示すようにyのY座標が最大値のときにグレイ値の最大値(白)となり、yのY座標が最小値のときにグレイ値の最小値(黒)となるように設定するのが好ましい。しかし、k、kは、任意に設定してよい。
このように工程S5A−1から工程S5A−3によって、一つの二次元画像の光切断線より一つの照射面の高さ濃淡直線(球体物Bの照射面の高さ情報)が求められる。この高さ濃淡直線は、照射面を基準表面に対して実質的に垂直に見た直線画像であり、照射面の表面とその基準表面との距離を濃淡で示した直線画像である。
Next, a gray value (luminance value) is set according to the coordinates of the barycentric point, and the height of each X coordinate is expressed as a gray value. Information) is obtained (step S5A-3).
The X coordinate indicating the horizontal position of the light cutting straight line corresponds to the X coordinate of the reference light cutting straight line, and corresponds to the position of the reference surface. In other words, as shown in FIG. 10a, the height gradation line of the irradiated surface is the position of the reference surface of the sphere on the irradiated surface and the difference in height between the reference surface and the surface of the sphere at that position (the radial direction of the sphere). Information).
The gray value g x of the center of gravity when the X coordinate is x can be expressed as follows by the Y coordinate (y m ) of the center of gravity.
Formula 2: g x = k 1 · y m + k 2
Here, k 1, k 2, the maximum value of the gray value when the Y coordinate of y m as shown in Figure 10a is the maximum value (white), and the gray value when the Y coordinate of y m is the minimum value It is preferable to set so as to be the minimum value (black). However, k 1 and k 2 may be set arbitrarily.
As described above, in steps S5A-1 to S5A-3, a height shading line (height information of the irradiation surface of the sphere B) is obtained from the light cutting line of one two-dimensional image. This height-shade line is a straight line image in which the irradiated surface is viewed substantially perpendicular to the reference surface, and is a straight line image showing the distance between the surface of the irradiated surface and the reference surface in light and shade.

次に、各二次元画像の光切断線から求められる各高さ濃淡直線を、撮像された順番に連結して、球体物の表面高さ画像を求める(工程S5A−4)。
このとき、高さ濃淡直線を所定のY座標におけるX軸方向の画素の並びの輝度値とし、連続して取得される高さ濃淡直線をY軸方向に少しずつずらして合成する。Y軸方向にずらず量は、連続する撮像間に、球体物の表面が回転方向に移動する距離に等しいことが好ましい。そして、ずらす量が、Y軸方向に1画素となるように回転量および撮像間隔を調整するのが好ましい。
多数の高さ濃淡直線を全部連結することにより、合成した球体物Bの表面高さ画像ができる。つまり、球体物の表面を基準表面に対して実質的に垂直に見た画像であって、球体物の表面と基準表面との距離を濃淡で示した画像が求められる。図10bはゴルフボールの表面高さ画像である。表面高さ画像のX軸は、回転軸を地軸とした球体物の緯線であり、それぞれの光切断線の照射面である。表面高さ画像は、求められる高さ濃淡直線の順番に順次繋いでいって作成することにより、早く算出できて好ましい。しかし、高さ濃淡直線の全てを集めてから作成してもよい。
Next, the height-shade lines obtained from the light cutting lines of the respective two-dimensional images are connected in the order in which they are picked up to obtain a surface height image of the sphere (step S5A-4).
At this time, the height shading line is used as the luminance value of the arrangement of the pixels in the X-axis direction at a predetermined Y coordinate, and the height shading lines acquired continuously are slightly shifted in the Y-axis direction and synthesized. The amount not in the Y-axis direction is preferably equal to the distance that the surface of the sphere moves in the rotational direction between successive imaging. Then, it is preferable to adjust the rotation amount and the imaging interval so that the shift amount is one pixel in the Y-axis direction.
A surface height image of the synthesized sphere B can be obtained by connecting all of the many shade lines of height. That is, an image in which the surface of the sphere is viewed substantially perpendicular to the reference surface and the distance between the surface of the sphere and the reference surface is shown in shades. FIG. 10b is a golf ball surface height image. The X axis of the surface height image is a latitude line of a sphere with the rotation axis as the ground axis, and is an irradiation surface of each light cutting line. It is preferable that the surface height image can be calculated quickly by creating the images by connecting them in the order of the required height gray lines. However, it may be created after collecting all the height shading lines.

第1処理部17a(工程S5A)で得られる球体物Bの表面高さ画像は、Y座標の上が白、Y座標の下が黒としたとき、球体物Bの凹部の無い表面(最も高い場所)にあたる部分が最も明るく、凹部(図10bのゴルフボールのディンプル)部分が深さに比例して暗くなっている。つまり、この表面高さ画像には、球体物の湾曲形状、表面の凹部の形状および表面に設けられたマーク等の印刷物による反射光の輝度変化が現れない。そのため、球体物の表面の凹凸形状(キズを含む)を正確に認識することができる。このように表面高さ画像は、球体物Bの表面の立体形状の欠陥を検出するのに適している。   The surface height image of the sphere B obtained in the first processing unit 17a (step S5A) is the surface without the concave portion of the sphere B when the Y coordinate is white and the Y coordinate is black. The portion corresponding to (place) is brightest, and the concave portion (dimple of the golf ball in FIG. 10b) is dark in proportion to the depth. That is, the surface height image does not show a change in the brightness of reflected light due to the printed shape such as the curved shape of the sphere, the shape of the concave portion on the surface, and the mark provided on the surface. Therefore, the uneven shape (including scratches) on the surface of the sphere can be accurately recognized. Thus, the surface height image is suitable for detecting a three-dimensional shape defect on the surface of the sphere B.

この実施形態では、湾曲補正(極座標変換)した光切断直線を作成してから表面高さ画像を求めているが、座標変換をすることなく、楕円弧状のまま重心点(または中心点)を求めてもよい。しかし、この場合、計算が煩雑となる。
この実施形態では、照射面の高さ情報として、照射面の高さ濃淡直線を挙げたが、例えば、基準表面の位置と高さとが対応した表のように、基準表面の位置と高さとの対応関係を示すものであれば特に限定されない。
この実施形態では、球体物Bの表面高さ画像として、高さを濃淡で表した3D距離画像を挙げたが、例えば、3D立体構造を特定の角度から写した画像としてもよく、球体物の表面の位置とその高さとが確認できる画像であれば特に限定されない。
In this embodiment, the surface height image is obtained after creating a light-cutting straight line that has undergone curvature correction (polar coordinate conversion). However, the center of gravity (or center point) is obtained in the form of an elliptical arc without performing coordinate conversion. May be. However, in this case, the calculation becomes complicated.
In this embodiment, as the height information of the irradiated surface, the height-shade line of the irradiated surface is given, but for example, as shown in the table in which the position and height of the reference surface correspond to each other, the position and height of the reference surface There is no particular limitation as long as it shows a correspondence relationship.
In this embodiment, as the surface height image of the sphere object B, a 3D distance image in which the height is expressed by shading is exemplified. However, for example, an image obtained by capturing a 3D three-dimensional structure from a specific angle may be used. The image is not particularly limited as long as the position and height of the surface can be confirmed.

画像処理部17の第2処理部17bは、球体物の表面を平面に展開した画像であって、前記球体物の表面のカラーを示した平面補正画像を求める。詳しくは、二次元画像の光切断線を湾曲補正して光切断直線を作成し、その光切断直線から球体物表面のカラー情報を求め、このカラー情報を基に平面補正画像を取得する。この実施形態において、この平面補正画像が「表面カラー画像」となる。   The second processing unit 17b of the image processing unit 17 obtains a plane correction image that is an image in which the surface of the sphere is developed in a plane and shows the color of the surface of the sphere. Specifically, the light cutting line of the two-dimensional image is corrected to bend to create a light cutting straight line, color information on the surface of the sphere is obtained from the light cutting straight line, and a plane correction image is acquired based on the color information. In this embodiment, this plane correction image is a “surface color image”.

工程S5Bの動作手順の一例を、図7cに示す。
二次元画像の光切断線を極座標変換(湾曲補正)して楕円弧状の光切断線から略直線状の光切断直線に変換する(工程S5B−1)。
光切断直線から、球体物の基準表面の位置とその位置と球体物の中心とを結ぶ線(半径方向の線)上における球体物の表面の色を表すカラー直線(球体物の照射面のカラー情報)を取得する(工程S5B−2)。工程S5B−1から工程S5B−2は、少なくとも球体物を一回転させたときの二次元画像の数n(例えば、1000回)だけ行う。そして、工程S5B−1から工程S5B−2は、取得される二次元画像の順番に随時行うのが好ましい。つまり、一つ前の工程の動作と同時に、一つ前の二次元画像の処理を行わせるのが好ましい。しかし、各工程でまとめて行わらせてもよい。
各二次元画像の光切断線から求められる各照射面のカラー直線を、撮像された順番に連結して球体物の表面を表す平面補正画像を求める(工程S5B−3)。
An example of the operation procedure of step S5B is shown in FIG. 7c.
The optical cutting line of the two-dimensional image is converted into a polar coordinate (curvature correction) to convert the elliptical arc-shaped optical cutting line into a substantially linear optical cutting line (step S5B-1).
A color straight line (color of the irradiated surface of the sphere) that represents the color of the surface of the sphere on the line (radial line) connecting the position of the reference surface of the sphere and the center of the sphere from the light cutting straight line Information) is acquired (step S5B-2). Steps S5B-1 to S5B-2 are performed at least for the number n (for example, 1000 times) of two-dimensional images when the sphere is rotated once. And it is preferable to perform process S5B-1 to process S5B-2 at any time in the order of the acquired two-dimensional image. That is, it is preferable that the previous two-dimensional image be processed simultaneously with the operation of the previous process. However, it may be performed collectively in each step.
A color correction image representing the surface of the sphere is obtained by connecting the color straight lines of the respective irradiation surfaces obtained from the light cutting lines of the two-dimensional images in the order of image pickup (step S5B-3).

次に各動作の詳細を示す。
初めに、二次元画像の光切断線を極座標変換して楕円弧状から略直線状に変換する(工程S5B−1)。光切断線の極座標変換は、工程S5A−1と同じである。
Next, details of each operation will be described.
First, the optical cutting line of the two-dimensional image is subjected to polar coordinate conversion to convert from an elliptical arc shape to a substantially linear shape (step S5B-1). Polar coordinate conversion of the light section line is the same as in step S5A-1.

次に、極座標変換した光切断直線からカラー直線(球体物の照射面のカラー情報)を取得する(工程S5B−2)。
前述したように光切断直線の水平方向の位置を示すX座標は、基準光切断直線のX座標と同じであり、基準表面の位置と対応している。
一方、光切断直線のX座標がxである点について、所定以上の輝度値の点を挙げて、それらの点の輝度値の平均を求める。なお、輝度値の平均は、二次元画像を構成する複数の単色画像のそれぞれについて求める。単色の組み合わせとしては、組み合わせて白となる色の組み合わせが好ましい。特に、容易に入手できることから、赤色、青色、緑色の組み合わせが好ましい。色の輝度の平均値を求めることにより、次の工程で取得する平面補正画像をクリアにできる。
そして、基準光切断直線上に平均した輝度値をプロットしたものがカラー直線CL(球体物の照射面のカラー情報)である。このカラー直線CLは、図11に示すように、光切断直線cL1の色情報を同じ長さの直線に投影した直線と考えることができる。つまり、カラー直線は、照射面をその基準表面に対して実質的に垂直に見た画像である。
このように工程S5B−1および工程S5B−2によって、一つの二次元画像の光切断線より一つのカラー直線が求められる。
Next, a color straight line (color information of the irradiation surface of the sphere) is acquired from the light cutting straight line that has undergone polar coordinate conversion (step S5B-2).
As described above, the X coordinate indicating the horizontal position of the light cutting straight line is the same as the X coordinate of the reference light cutting straight line, and corresponds to the position of the reference surface.
On the other hand, with respect to the points where the X coordinate of the light-cutting line is x, points having luminance values equal to or higher than a predetermined value are given, and the average of the luminance values at those points is obtained. Note that the average of the luminance values is obtained for each of a plurality of single color images constituting the two-dimensional image. As a combination of single colors, a combination of colors that are white when combined is preferable. In particular, a combination of red, blue, and green is preferable because it is easily available. By obtaining the average value of the luminance of the color, it is possible to clear the plane correction image acquired in the next step.
A color straight line CL (color information of the irradiation surface of the sphere) is obtained by plotting the averaged luminance value on the reference light cutting straight line. As shown in FIG. 11, the color straight line CL can be considered as a straight line obtained by projecting the color information of the light cutting straight line cL1 onto a straight line having the same length. That is, the color straight line is an image obtained by viewing the irradiation surface substantially perpendicular to the reference surface.
As described above, one color line is obtained from the light section line of one two-dimensional image by the steps S5B-1 and S5B-2.

次に、カラー直線を、撮像された順番に連結して平面補正画像を求める(工程S5B−3)。
連続して取得されるカラー直線を、Y軸方向に少しずつずらして合成する。Y軸方向にずらず量は、連続する撮像間に、球体物の表面が回転方向に移動する距離に等しいことが好ましい。そして、ずらす量が、Y軸方向に1画素となるように回転量および撮像間隔を調整するのが好ましい。
多数のカラー直線を全部連結することにより、球体物Bの表面を表す平面補正画像を合成できる。図11bは、ゴルフボールの平面補正画像である。平面補正画像は、求められるカラー直線の順番に順次繋いでいって作成することにより、早く算出できて好ましい。しかし、カラー直線の全てを集めてから作成してもよい。
Next, the color straight lines are connected in the order of imaging to obtain a plane correction image (step S5B-3).
The color straight lines that are continuously acquired are combined while being shifted little by little in the Y-axis direction. The amount not in the Y-axis direction is preferably equal to the distance that the surface of the sphere moves in the rotational direction between successive imaging. Then, it is preferable to adjust the rotation amount and the imaging interval so that the shift amount is one pixel in the Y-axis direction.
By connecting all the many color straight lines, a plane correction image representing the surface of the sphere B can be synthesized. FIG. 11b is a plane correction image of the golf ball. It is preferable that the plane correction image can be calculated quickly by creating it by sequentially connecting it in the order of the required color straight lines. However, it may be created after collecting all the color straight lines.

このように第2処理部で求める球体物Bの平面補正画像は、球体物Bの湾曲した表面を平面に展開しているため、球体物Bの湾曲によるマーク等の歪みがない。また、実質的に球体物表面に垂直な方向から見た画像であるため、ゴルフボール表面の凹部によるマーク等の歪みもない。そのため、球体物Bの表面の汚れの検査、および、球体物Bの表面上のマーク等の検査に適している。   As described above, the plane corrected image of the sphere B obtained by the second processing unit has a curved surface of the sphere B developed in a plane, and thus there is no distortion of the mark or the like due to the curvature of the sphere B. Further, since the image is viewed from a direction substantially perpendicular to the surface of the sphere, there is no distortion of the mark or the like due to the concave portion on the surface of the golf ball. Therefore, it is suitable for inspection of dirt on the surface of the sphere B and inspection of marks on the surface of the sphere B.

この実施形態では、光切断線の幅方向の色の平均化を行っているが、X座標がxである点について、工程S5A−2と同様(図9c参照)に輝度値の重心点を計算し、重心点から上下に所定の幅の輝度値を足し合わせて平均輝度を求めてもよい。このように重心点を中心とした平均輝度を求めることにより、ゴルフボール表面の凹凸によるマーク等の歪みをより正確に除去することができる。光切断線近傍の色情報のみを用いることで、照射面の高さ位置と正確に対応した色情報を取得でき、ノイズを含まない凹凸補正が可能となるからである。
また色の平均化をすることなく、光切断直線を撮像された順番に連結して平面補正画像を求めてもよい。この場合、カラー直線を連結した平面補正画像に比べて球体物の表面の凹凸によって生じる歪みは抑えることができないが、計算を簡略化することができる。なお、この場合、光切断直線自体が球体物の表面のカラー情報となる。
In this embodiment, the averaging of the color in the width direction of the light section line is performed. For the point where the X coordinate is x, the barycentric point of the luminance value is calculated in the same manner as in step S5A-2 (see FIG. 9c). Then, the average luminance may be obtained by adding luminance values of a predetermined width up and down from the center of gravity. Thus, by obtaining the average luminance centered on the barycentric point, it is possible to more accurately remove the distortion of the mark or the like due to the unevenness of the golf ball surface. This is because, by using only the color information in the vicinity of the light section line, color information accurately corresponding to the height position of the irradiated surface can be acquired, and unevenness correction without noise can be performed.
Further, the plane correction image may be obtained by connecting the light-cutting straight lines in the order in which they are imaged without averaging the colors. In this case, the distortion caused by the irregularities on the surface of the spherical object cannot be suppressed as compared with the flat correction image in which the color straight lines are connected, but the calculation can be simplified. In this case, the light cutting straight line itself is the color information of the surface of the sphere.

このように求めた平面補正画像は、球体物の湾曲した表面および表面の凹凸に応じたマーク等の歪みが現れない。そのため、表面の模様をより正確に認識することができ、球体物Bの表面の色彩の欠陥を検出するのに一層適している。特に、印刷されたマークや模様等の検査を精度良く行うことができる。例えば、表面に凹部のあるゴルフボールにパッド印刷されたマークやロゴを検査する際、凹部による歪みを除去して正確なパターンマッチングが可能となる。   In the plane correction image obtained in this way, the curved surface of the spherical object and the distortion of the mark or the like corresponding to the surface irregularities do not appear. Therefore, the surface pattern can be recognized more accurately, which is more suitable for detecting a color defect on the surface of the sphere B. In particular, it is possible to accurately inspect printed marks and patterns. For example, when inspecting a mark or logo printed on a pad on a golf ball having a concave portion on the surface, distortion due to the concave portion is removed and accurate pattern matching is possible.

次に欠陥検出部18の動作(工程S6)について説明する。欠陥検出部18の動作は、第1検出部18aによる動作および第2検出部18bによる動作とからなる。   Next, the operation (step S6) of the defect detection unit 18 will be described. The operation of the defect detection unit 18 includes an operation by the first detection unit 18a and an operation by the second detection unit 18b.

第1検出部18aは、表面高さ画像に基づいて球体物Bの表面の立体形状の欠陥を検出する。   The first detector 18a detects a three-dimensional shape defect on the surface of the sphere B based on the surface height image.

次に第1検出部18aの検出方法の一例を挙げる。
第1検出部18aは、表面高さ画像に基づいて球体物Bの表面の凹(または凸)形状、凹(または凸)の大きさ、凹(または凸)の間隔を検査する。それらの大きさ、形状等は、予め設定した検査しきい値との比較で検査してもよいし、予め取得した基準のサンプル表面高さ画像との比較で検査してもよい。
例えば、検査対象をゴルフボールとし、表面高さ画像をグレイ値化された3D距離画像とする場合、凹部(ディンプル)は黒く検出され、それ以外は白く検出される。この3D距離画像に基づいた表面検査は、次の(1)から(6)のように行うのが好ましい。
(1)全体検査
全体から極端に黒い部分または白い部分の有無を検査する。3D距離画像(表面高さ画像)において、大きなバリやきずは、極端に黒い部分または白い部分として検出される。従来の2D画像の場合、光が大きなバリやキズに隠れてしまい、または、乱反射して正確に検出することができなかった。
(2)凹部間隔の検査
凹部間隔の形状または面積に異常がないかを検査する。凹部間隔を検査することにより、凹部が浅い部分(例えば、スリ)、あるいは、凹部が完全に埋まってしまう部分を検出できる。
(3)凹部形状の検査
凹部形状が変形していないかを検査する。歪な形の凹部を検出できる。
(4)凹部内の検査
凹部形状の検査で引っかからなかった凹部を対象に、凹部内の白い部分または極端な黒い部分の有無を検査する。3D距離画像において、凹部内の膨らみは凹部内の白い部分として検出され、凹部内の穴(例えば、ウェルド)は凹部内の極端な黒い部分として検出される。
(5)凹部外の検査
凹部以外の部分で極端に黒いまたは白い部分の有無を検査する。3D距離画像において、凹部外の膨らみは極端な白い部分として検出され、凹部外の凹みは黒い部分として検出される。
(6)凹部周囲の検査
凹部周囲とは、凹部内と凹部外の間または境界領域を示す。この領域における極端な白い部分の有無を検査する。3D距離画像において、凹部周囲の膨らみ(例えば、バリ)は、この領域における極端な白い部分として検出される。
なお、3D距離画像の凹凸検査を補うことを目的に、上述するような3D距離画像の検査と同時に、2Dカラー画像で凹凸検査(特に、全体検査)を行ってもよい。
Next, an example of the detection method of the 1st detection part 18a is given.
The first detector 18a inspects the concave (or convex) shape, concave (or convex) size, and concave (or convex) interval on the surface of the sphere B based on the surface height image. Their size, shape, etc. may be inspected by comparison with a preset inspection threshold, or by comparison with a reference sample surface height image acquired in advance.
For example, when the inspection object is a golf ball and the surface height image is a gray-valued 3D distance image, the concave portion (dimple) is detected black, and the others are detected white. The surface inspection based on the 3D distance image is preferably performed as in the following (1) to (6).
(1) Overall inspection Inspect the entire area for extremely black or white areas. In the 3D distance image (surface height image), large burrs and scratches are detected as extremely black portions or white portions. In the case of a conventional 2D image, the light is hidden by large burrs or scratches, or is irregularly reflected and cannot be accurately detected.
(2) Inspection of recess interval Inspect whether there is an abnormality in the shape or area of the recess interval. By inspecting the interval between the recesses, it is possible to detect a portion where the recess is shallow (for example, a thread) or a portion where the recess is completely filled.
(3) Inspection of concave shape Inspect whether the concave shape is deformed. A distorted recess can be detected.
(4) Inspection in the recessed portion The recessed portion that was not caught by the inspection of the recessed portion shape is inspected for the presence or absence of a white portion or an extremely black portion in the recessed portion. In the 3D distance image, a bulge in the recess is detected as a white portion in the recess, and a hole (for example, a weld) in the recess is detected as an extremely black portion in the recess.
(5) Inspection outside the concave portion Examine the presence or absence of an extremely black or white portion other than the concave portion. In the 3D distance image, the bulge outside the recess is detected as an extreme white portion, and the dent outside the recess is detected as a black portion.
(6) Inspection around the recess The periphery of the recess refers to a boundary region between the inside of the recess and the outside of the recess. Inspect for extreme white areas in this area. In the 3D distance image, a bulge (for example, burr) around the concave portion is detected as an extreme white portion in this region.
In order to supplement the unevenness inspection of the 3D distance image, the unevenness inspection (particularly, the entire inspection) may be performed with the 2D color image simultaneously with the inspection of the 3D distance image as described above.

第2検出部18bは、表面カラー画像に基づいて、球体物Bの表面に設けられた印刷物やマーク等の形状および色等の欠陥検出、さらには、球体物Bの表面の汚れ等を検査する。詳しくは、予め設定した検査しきい値または予め取得した基準のサンプル画像と比較して検査を行う。   Based on the surface color image, the second detection unit 18b detects defects such as the shape and color of printed matter and marks provided on the surface of the sphere B, and further inspects the surface of the sphere B, etc. . Specifically, the inspection is performed in comparison with a preset inspection threshold value or a reference sample image acquired in advance.

この検査装置10は、球体物Bの表面の形状の欠陥検出と、球体物の表面の色彩の欠陥検出とを実質的に同時に行うことができる。また球体物Bの表面の形状の欠陥検出には表面高さ画像を用い、球体物Bの表面の色の欠陥検出には表面カラー画像を用い、それぞれの欠陥検出に適した検査データを取得して行っているため、正確にかつ、迅速に行うことができる。さらに、異なる検査に用いられる表面高さ画像および表面カラー画像を、同じ二次元画像から取得しているため、照明部および撮像部を共用することができ、検査装置を小型化することができる。このように、検査装置10は、球体物(ゴルフボール)Bの最終の検査装置として最適である。   The inspection apparatus 10 can substantially simultaneously detect a defect in the shape of the surface of the sphere object B and detect a defect in the color of the surface of the sphere object. In addition, surface height images are used for detecting defects in the shape of the surface of the sphere B, and surface color images are used for detecting defects in the color of the surface of the sphere B, and inspection data suitable for each defect detection is acquired. Therefore, it can be performed accurately and quickly. Furthermore, since the surface height image and the surface color image used for different inspections are acquired from the same two-dimensional image, the illumination unit and the imaging unit can be shared, and the inspection apparatus can be miniaturized. Thus, the inspection device 10 is optimal as a final inspection device for the sphere (golf ball) B.

次に検査装置10の第2処理部の第2の実施形態(第2処理部17b1)を示す。   Next, a second embodiment (second processing unit 17b1) of the second processing unit of the inspection apparatus 10 will be described.

画像処理部17の第2処理部17b1は、検査したい部分を中心にした球体物の正射投影画像を求める。詳しくは、二次元画像の光切断線を基に球体物の色情報付き三次元モデルを作成し、その色情報付き三次元モデルを基に検査したい部分を中心にした正射投影画像を取得する。この実施形態では、正射投影画像が「表面カラー画像」となる。   The second processing unit 17b1 of the image processing unit 17 obtains an orthographic projection image of a spherical object centered on a portion to be inspected. Specifically, a 3D model with color information of a sphere is created based on the light section line of the 2D image, and an orthographic projection image centered on the portion to be inspected is acquired based on the 3D model with color information. . In this embodiment, the orthographic projection image is a “surface color image”.

工程S5B1の動作手順の一例を、図12に示す。
二次元画像の光切断線からそれぞれの点における座標(x、y、z)およびカラー情報を取得し、それらを基に色情報付き三次元モデルを求める(工程S5B1−1)。
色情報付き三次元モデルから検査したい部分が中心となるような正射投影画像を取得する(工程S5B1−2)。
An example of the operation procedure of step S5B1 is shown in FIG.
The coordinates (x, y, z) and color information at each point are acquired from the light section line of the two-dimensional image, and a three-dimensional model with color information is obtained based on them (step S5B1-1).
An orthographic projection image is acquired from the three-dimensional model with color information so that the portion to be inspected is centered (step S5B1-2).

次にそれぞれの動作の詳細を示す。
二次元画像の光切断線からそれぞれの点における三次元座標および色情報を取得する(工程S5B1−1)。
二次元画像の光切断線から二次元画像上の二次元座標(x、y)および色情報が直接求められる。一方、それぞれの二次元画像は、球体物を一定の速度で回転させ、かつ、一定のシャッター速度で撮像されたものである。そのため、二次元画像の光切断線から直接求められる情報と、その光切断線が写っている二次元画像の取得時間から、それぞれの二次元画像上の二次元座標を変換して球体物の三次元座標を求めることができる。
そして、求めた三次元座標および色情報を基に色情報付き三色次元モデルが求められる。
Next, details of each operation will be described.
Three-dimensional coordinates and color information at each point are acquired from the optical cutting line of the two-dimensional image (step S5B1-1).
Two-dimensional coordinates (x, y) and color information on the two-dimensional image are directly obtained from the light section line of the two-dimensional image. On the other hand, each two-dimensional image is obtained by rotating a sphere at a constant speed and taking an image at a constant shutter speed. Therefore, from the information directly obtained from the light cutting line of the two-dimensional image and the acquisition time of the two-dimensional image in which the light cutting line is reflected, the two-dimensional coordinates on each two-dimensional image are converted to obtain the cubic of the sphere. The original coordinates can be obtained.
Then, a three-dimensional model with color information is obtained based on the obtained three-dimensional coordinates and color information.

色情報付き三次元モデルから検査したい部分が中心となるような正射投影画像を取得する(工程S5B1−2)。
三次元モデルの正射投影画像は、三次元モデルを無限遠にある光源で平面に投影したものである。三次元モデルの正射投影画像は、中心から離れるに従って球体物の湾曲に応じた歪みが生じる。そのため、検査したい部分が中心となるように正射投影画像を取得する。
An orthographic projection image is acquired from the three-dimensional model with color information so that the portion to be inspected is centered (step S5B1-2).
The orthographic projection image of the three-dimensional model is obtained by projecting the three-dimensional model onto a plane with a light source at infinity. The orthographic projection image of the three-dimensional model is distorted according to the curvature of the sphere as it moves away from the center. Therefore, the orthographic projection image is acquired so that the portion to be inspected is centered.

このように第2処理部17b1で求める球体物Bの正射投影画像は、検査したい部分を中心としているため、球体物の湾曲した表面および表面の凹凸に応じた歪みを最小限にすることができる。   In this way, since the orthographic projection image of the sphere B obtained by the second processing unit 17b1 is centered on the portion to be inspected, the distortion according to the curved surface of the sphere and the unevenness of the surface can be minimized. it can.

黄色等の色付きゴルフボールなどのように、顔料を含む透明層を備えた球体物がある。
このような球体物の表面に照射されたシート状の白色光は、表面だけでなく、透明層内に入り込んで拡散反射して、撮像部13で受光される。
この場合、二次元画像の光切断線は、幅が拡大し、エッジもぼやけて見えるため、光切断線の重心点(または中心点)および光切断線の輝度の平均値を正確に求めることが難しい。
このような球体物を検査対象とする場合、二次元画像の光切断線の幅方向に明るい部分(輝度の高い部分)から所定の幅を選択的に切り取り、その他の部分の輝度を0として演算処理することにより、光切断線の重心点(または中心点)および光切断線の輝度の平均値を求めることができる。
この方法は、上述したいずれの実施形態の検査装置にも採用することができる。また、白色光が表面で反射する球体物Bの検査に対しても用いることができて好ましい。
There is a sphere having a transparent layer containing a pigment, such as a colored golf ball such as yellow.
The sheet-like white light irradiated on the surface of such a spherical object enters the transparent layer as well as the surface, diffuses and reflects, and is received by the imaging unit 13.
In this case, since the light cutting line of the two-dimensional image has an enlarged width and the edge looks blurred, it is possible to accurately obtain an average value of the barycentric point (or center point) of the light cutting line and the luminance of the light cutting line. difficult.
When such a spherical object is to be inspected, a predetermined width is selectively cut out from a bright part (high brightness part) in the width direction of the light cutting line of the two-dimensional image, and the brightness of other parts is calculated as 0. By processing, the barycentric point (or center point) of the light cutting line and the average value of the luminance of the light cutting line can be obtained.
This method can be employed in any of the inspection apparatuses described above. Moreover, it can be used also for the test | inspection of the spherical object B from which white light reflects on the surface, and it is preferable.

A 撮像範囲
B 球体物
B1 基準表面
B2 凹部
L 照射面
L1 光切断線
cL1 光切断直線
Z 把持領域
Z1、Z2 回転軸
10 検査装置
11 回転部
12 照明部
13 撮像部
14 向き調整部
15 供給部
15a 孔
15b 支持部
15b1 上面
16 制御部
17 画像処理部
17a 第1処理部
17b、17b1 第2処理部
18 欠陥検出部
18a 第1検出部
18b 第2検出部
21a 回転支持部
21a1 軸芯
21a2 先端内面
21b 回転支持部
21b1 軸芯
21b2 先端内面
22 駆動部
23a、23b アクチュエータ
25 枠体
25a、25b、25c、25d 支柱
31a 支持部
31a1 軸芯
31a2 先端内面
31b 支持部
31b1 軸芯
31b2 先端内面
32 駆動部
33a、33b アクチュエータ
A Imaging range B Sphere B1 Reference surface B2 Concave L Irradiation surface L1 Optical cutting line cL1 Optical cutting line Z Grasping area Z1, Z2 Rotating shaft 10 Inspection device 11 Rotating unit 12 Illuminating unit 13 Imaging unit 14 Orientation adjusting unit 15 Supply unit 15a Hole 15b Support section 15b1 Upper surface 16 Control section 17 Image processing section 17a First processing section 17b, 17b1 Second processing section 18 Defect detection section 18a First detection section 18b Second detection section 21a Rotation support section 21a1 Axis core 21a2 Tip inner surface 21b Rotation support portion 21b1 Axis core 21b2 Front end inner surface 22 Drive portions 23a, 23b Actuator 25 Frame bodies 25a, 25b, 25c, 25d Post 31a Support portion 31a1 Axis core 31a2 End end inner surface 31b Support portion 31b1 Axis core 31b2 End surface 32 Drive portion 33a 33b Actuator

Claims (14)

球体物を回転させる回転部と、
前記球体物の表面に回転軸と平行なシート状の白色光を照射する照明部と、
前記球体物の表面に照射された前記白色光を撮像した二次元画像を取得する撮像部と、
前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面高さ画像を取得する第1処理部および前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面カラー画像を取得する第2処理部を有する画像処理部と、
前記表面高さ画像を基に前記球体物の表面の欠陥を検出する第1検出部および前記表面カラー画像を基に前記球体物の表面の欠陥を検出する第2検出部を有する欠陥検出部とを備えた、
球体物の表面の検査装置。
A rotating part for rotating the sphere,
An illumination unit that irradiates the surface of the spherical object with sheet-like white light parallel to the rotation axis;
An imaging unit that acquires a two-dimensional image obtained by imaging the white light irradiated on the surface of the spherical object;
A first processing unit that processes a light cutting line of the two-dimensional image to obtain a surface height image of the sphere, and a light color of the two-dimensional image to process a surface color image of the sphere. An image processing unit having a second processing unit;
A defect detection unit having a first detection unit that detects a defect on the surface of the sphere based on the surface height image and a second detection unit that detects a defect on the surface of the sphere based on the surface color image; With
Inspection device for the surface of a sphere.
前記回転部は、前記球体物を両側から挟持する一対の回転支持部を有する、
請求項1記載の検査装置。
The rotating portion has a pair of rotation support portions that sandwich the spherical object from both sides.
The inspection apparatus according to claim 1.
前記シート状の白色光の両端部の光量が、前記シート状の白色光の中央部の光量より大きい、
請求項1または2記載の検査装置。
The amount of light at both ends of the sheet-like white light is greater than the amount of light at the center of the sheet-like white light,
The inspection apparatus according to claim 1 or 2.
前記球体物が表面に凹部および/または凸部を有する、
請求項1から3いずれか記載の検査装置。
The sphere has a concave portion and / or a convex portion on the surface,
The inspection device according to claim 1.
前記球体物が表面に多数のディンプルを有するゴルフボールである、
請求項4記載の検査装置。
The sphere is a golf ball having a large number of dimples on the surface.
The inspection apparatus according to claim 4.
前記表面高さ画像は、前記球体物の基準表面に対して垂直な方向における前記球体物の表面と基準表面との距離を濃淡で示した画像である、
請求項1から5いずれか記載の検査装置。
The surface height image is an image showing the distance between the surface of the sphere and the reference surface in a direction perpendicular to the reference surface of the sphere in shades.
The inspection apparatus according to claim 1.
前記表面カラー画像は、前記球体物の表面を平面に展開した画像であって、前記球体物の表面のカラーを示した平面補正画像である、
請求項1から6いずれか記載の検査装置。
The surface color image is an image obtained by developing the surface of the sphere in a plane, and is a plane correction image showing the color of the surface of the sphere.
The inspection apparatus according to claim 1.
前記表面カラー画像は、検査したい部分を中心とした前記球体物の正射投影画像である、
請求項1から6いずれか記載の検査装置。
The surface color image is an orthographic projection image of the sphere around a portion to be inspected.
The inspection apparatus according to claim 1.
球体物を回転させる工程と、
前記球体物の表面に回転軸と平行なシート状の白色光を照射する工程と、
前記球体物の表面に照射された前記白色光を撮像した二次元画像を取得する工程と、
前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面高さ画像を取得する工程と、
前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面カラー画像を取得する工程と、
前記表面高さ画像を基に前記球体物の表面の欠陥を検出する工程と、
前記表面カラー画像を基に前記球体物の表面の欠陥を検出する工程とを備えた、
球体物の表面の検査方法。
Rotating the sphere,
Irradiating the surface of the spherical object with sheet-like white light parallel to the rotation axis;
Obtaining a two-dimensional image obtained by imaging the white light irradiated on the surface of the sphere,
Processing a light cutting line of the two-dimensional image to obtain a surface height image of the sphere;
Processing a light cutting line of the two-dimensional image to obtain a surface color image of the sphere;
Detecting defects on the surface of the sphere based on the surface height image;
Detecting defects on the surface of the sphere based on the surface color image,
Inspection method of the surface of a sphere.
前記球体物を回転させる工程が、前記球体物を両側から一対の回転支持部で支持して等速に回転させる工程である、
請求項9記載の検査方法。
The step of rotating the sphere is a step of rotating the sphere at a constant speed by supporting the sphere with a pair of rotation support portions from both sides.
The inspection method according to claim 9.
前記球体物の向きを変える工程を備えた、
請求項10記載の検査方法。
Comprising the step of changing the orientation of the sphere.
The inspection method according to claim 10.
前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面高さ画像を取得する工程が、前記二次元画像の光切断線に湾曲補正して光切断直線を作成し、該光切断直線から球体物の表面の高さ情報を求め、該高さ情報を基に、前記球体物の基準表面に対して垂直な方向における前記球体物の表面と基準表面との距離を濃淡で示した表面高さ画像を取得する工程である、
請求項9から11いずれか記載の検査方法。
The step of processing the light cutting line of the two-dimensional image to obtain the surface height image of the sphere object corrects the curvature to the light cutting line of the two-dimensional image to create a light cutting straight line, and the light cutting straight line Surface height information of the sphere object is obtained from the surface, and based on the height information, the distance between the surface of the sphere object and the reference surface in a direction perpendicular to the reference surface of the sphere object is indicated by shading A step of acquiring a height image;
The inspection method according to claim 9.
前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面カラー画像を取得する工程が、前記二次元画像の光切断線に湾曲補正して光切断直線を作成し、該光切断直線から球体物の表面のカラー情報を求め、該カラー情報を基に、前記球体物の表面を平面に展開した画像であって前記球体物の表面のカラーを示した前記平面補正画像を取得する、
請求項9から12いずれか記載の検査方法。
The step of processing the light cutting line of the two-dimensional image to obtain the surface color image of the sphere object creates a light cutting straight line by correcting the curvature of the light cutting line of the two-dimensional image, and from the light cutting straight line Obtaining color information of the surface of the sphere, and based on the color information, obtaining the plane correction image showing the surface color of the sphere, wherein the surface of the sphere is developed on a plane.
The inspection method according to claim 9.
前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面カラー画像を取得する工程が、前記二次元画像の光切断線を基に球体物の色情報付き三次元モデルを作成し、その色情報付き三次元モデルを基に、検査したい部分を中心にした正射投影画像を取得する工程である、
請求項9から12いずれか記載の検査方法。
The step of processing the light cutting line of the two-dimensional image to obtain the surface color image of the spherical object creates a three-dimensional model with color information of the spherical object based on the light cutting line of the two-dimensional image, Based on a three-dimensional model with color information, it is a step of obtaining an orthographic projection image centered on a portion to be inspected,
The inspection method according to claim 9.
JP2016214707A 2016-11-01 2016-11-01 Device and method for inspecting surface of spherical object Pending JP2018072252A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016214707A JP2018072252A (en) 2016-11-01 2016-11-01 Device and method for inspecting surface of spherical object
TW106134285A TW201818049A (en) 2016-11-01 2017-10-05 Inspection device and inspection method of sphere surface capable of accurately performing surface inspection of a spherical object at a high speed

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016214707A JP2018072252A (en) 2016-11-01 2016-11-01 Device and method for inspecting surface of spherical object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018072252A true JP2018072252A (en) 2018-05-10

Family

ID=62115193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016214707A Pending JP2018072252A (en) 2016-11-01 2016-11-01 Device and method for inspecting surface of spherical object

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2018072252A (en)
TW (1) TW201818049A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108668065A (en) * 2018-07-17 2018-10-16 南京陆陆伙伴网络科技有限公司 A kind of e-commerce omnibearing shooting device
WO2021162313A1 (en) * 2020-02-14 2021-08-19 주식회사 골프존 Golf ball crack determination device and method
CN113466234A (en) * 2020-03-31 2021-10-01 日本碍子株式会社 Method and apparatus for inspecting ceramic columnar honeycomb structure
CN114862790A (en) * 2022-05-05 2022-08-05 南京久盯自动化科技有限公司 Vision-based steel ball front side surface flaw correction method
WO2023054766A1 (en) * 2021-09-29 2023-04-06 (주)엠텔리 Golf ball sorting device
WO2023244500A1 (en) * 2022-06-16 2023-12-21 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for defect detection for rolling elements

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM594685U (en) * 2019-08-22 2020-05-01 盛雄科技股份有限公司 Multi-degree-of-freedom spherical object detection device
TWI745946B (en) * 2020-04-30 2021-11-11 慧穩科技股份有限公司 A golf ball computer inspection system and automatic optic inspection apparatus
CN114113123B (en) * 2021-12-29 2023-12-08 泸州成像通科技有限公司 Detection device for mobile phone camera module

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108668065A (en) * 2018-07-17 2018-10-16 南京陆陆伙伴网络科技有限公司 A kind of e-commerce omnibearing shooting device
WO2021162313A1 (en) * 2020-02-14 2021-08-19 주식회사 골프존 Golf ball crack determination device and method
CN113466234A (en) * 2020-03-31 2021-10-01 日本碍子株式会社 Method and apparatus for inspecting ceramic columnar honeycomb structure
JP2021162487A (en) * 2020-03-31 2021-10-11 日本碍子株式会社 Inspection method and inspection device for pillar-shaped honeycomb structure made of ceramic
JP7313310B2 (en) 2020-03-31 2023-07-24 日本碍子株式会社 Inspection method and inspection apparatus for columnar honeycomb structure made of ceramics
US11915409B2 (en) 2020-03-31 2024-02-27 Ngk Insulators, Ltd. Inspection method and inspection system for pillar-shaped honeycomb structure made of ceramic
WO2023054766A1 (en) * 2021-09-29 2023-04-06 (주)엠텔리 Golf ball sorting device
CN114862790A (en) * 2022-05-05 2022-08-05 南京久盯自动化科技有限公司 Vision-based steel ball front side surface flaw correction method
WO2023244500A1 (en) * 2022-06-16 2023-12-21 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for defect detection for rolling elements

Also Published As

Publication number Publication date
TW201818049A (en) 2018-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2018072252A (en) Device and method for inspecting surface of spherical object
CN110596131B (en) Sheet glass edge flaw detection method based on image acquisition
JP4514007B2 (en) Method and apparatus for inspecting appearance of subject
JP5109598B2 (en) Article inspection method
TWI545524B (en) Substrate reference image creation method, substrate defect inspection method, substrate reference image creation device, substrate defect inspection unit, program, and computer-readable medium
WO2018034051A1 (en) Inspection apparatus and inspection method
CN114088738B (en) High-precision defect detection method and device for annular welding seam
TWI636234B (en) Profile measuring method, profile measuring apparatus and deformation inspecting apparatus
CN115816471B (en) Unordered grabbing method, unordered grabbing equipment and unordered grabbing medium for multi-view 3D vision guided robot
JPWO2009031612A1 (en) Observation apparatus and observation method, and inspection apparatus and inspection method
TW201207579A (en) Method for detecting alignment mark
CN112748071A (en) Transparent or translucent medium defect detection system and method
JP2011220794A (en) Calibration jig and imaging apparatus calibration method using the same
CN115761011A (en) Full-automatic calibration method and device for line laser 3D camera system
CN106796185A (en) Waffer edge inspection with the track for following edge contour
JP5388467B2 (en) Optical device defect inspection method and optical device defect inspection apparatus
JP5555049B2 (en) Tire inspection device
US11100629B2 (en) Appearance inspecting apparatus for article and appearance inspecting method for article using the same
JP2009109243A (en) Device for inspecting resin sealing material
FR3069691A1 (en) METHOD FOR DETERMINING THE POSITION AND ORIENTATION OF A MATRIX OPTICAL SENSOR IN RELATION TO A CARRIER ROBOT
JP2017194380A (en) Inspection device, recording medium and program
JP2018048968A (en) Inspection device and inspection method
CN115561261A (en) Side edge detection device and optical detection method thereof
KR102080506B1 (en) 3D optical scanner
CN213986224U (en) Defect detecting device