JP3871944B2 - 外観検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物の表面上に存する欠陥を検出する外観検査装置に関し、さらに詳しくは、円柱状の対象物を回転させて撮像することによりその表面上に存する欠陥を自動的に検出する外観検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コロやローラなどの円柱状の短寸部品またはピストンロッドなどの円柱状の長寸部品（これらを以下「ワーク」と称する）を中心軸まわりに回転させ、その円柱側面上の欠陥、例えば、打痕やスクラッチ傷などを自動的に検出する外観検査装置が知られている。図１３は、そのような従来の外観検査装置の構成例を示す模式図である。この外観検査装置は、長寸部品であるワーク９５０表面の欠陥を検出するために以下のように構成されている。すなわち、この外観検査装置は、ワーク９５０を撮像する３つのラインセンサカメラ９０１〜９０３と、ワーク９５０を均一に照明するためにバー状に配列された例えば発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）と略称する）から成る３つの照明部９１１〜９１３と、ワーク９５０を回転させるために同一方向に回転する第１の回転ローラ９３０および第２の回転ローラ９４０と、ワーク９５０を所定の位置に位置決めするための位置決めピン９６０と、ラインセンサカメラ９０１〜９０３により撮像されて得られた画像データを処理して欠陥を検出する画像処理部９７０とを備える。以下、この外観検査装置の動作について説明する。
【０００３】
まず、ワーク９５０は、第１の回転ローラ９３０および第２の回転ローラ９４０と接触して回転するように、図示されないワーク搬送部によりこれらの間に載置される。また、位置決めピン９６０は、ワーク９５０がラインセンサカメラ９０１〜９０３の撮像範囲９２１〜９２３内に位置決めされるように、ワーク９５０の円柱端面のいずれかと接触することにより、回転軸方向の位置を正確に決定する。位置決めされたワーク９５０は、第１の回転ローラ９３０および第２の回転ローラ９４０の回転により少なくとも１回転する。そのため、ラインセンサカメラ９０１〜９０３は、ワーク９５０の円柱側面の曲面全体を撮像することが可能となる。この撮像により得られたそれぞれの画像データは画像処理部９７０に入力される。画像処理部９７０は、良品画像との比較処理や欠陥部分の特徴抽出処理のような既知の画像処理方法により、ワーク９５０の円柱側面上の欠陥を検出する。また、撮像されたワーク９５０は、図示されないワーク搬送部により装置外部へ搬出される。
【０００４】
図１４は、従来の外観検査装置の構成の別例を示す模式図である。この外観検査装置は、短寸部品であるワーク９５５表面の欠陥を検出するために、図１３の外観検査装置とほぼ同様な以下の構成を備える。すなわち、撮像範囲９２５に位置決めされたワーク９５５を撮像するラインセンサカメラ９０５と、ワーク９５５を均一に照明する例えばＬＥＤから成る照明部９１５と、ワーク９５５を回転させる第１の回転ローラ９３５および第２の回転ローラ９４５と、ワーク９５５を所定の位置に位置決めするための位置決めピン９６５と、撮像により得られた画像データを処理して欠陥を検出する画像処理部９７５とを備える。この外観検査装置の動作も図１３の外観検査装置とほぼ同様であるので、説明を省略する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、図１３に示す従来の外観検査装置は、長寸のワークを撮像するために複数のラインセンサカメラを備えるが、ラインセンサカメラは高価であるため、コスト高となる。一方、図１４に示す従来の外観検査装置は、短寸のワークを撮像するためにラインセンサカメラを１つだけ備える点でコストを低く抑えることができる。しかし、これらの外観検査装置はいずれも図示されないワーク搬送部によりワークを搬入して載置し、載置されたワークを位置決めピン９６０または９６５により位置決めする機構が必要となる。このようにワークを１つずつ搬送して位置決めすることは、ワーク１つを検査するのに要する時間（以下「検査サイクルタイム」と称する）を増大させる。また、上記搬送・位置決め機構は、装置の構成を複雑化させる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、コストを低く抑え、装置の構成を簡素化し、検査サイクルタイムを短縮することが可能な外観検査装置であって、対象物を回転させて撮像することによりその表面上に存する欠陥を自動的に検出する外観検査装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、検査すべき複数の対象物の表面上に存する欠陥を検出する外観検査装置であって、
所定の中心軸方向に整列する複数の前記対象物をそれぞれ前記中心軸まわりに回転させる回転手段と、
前記回転手段により回転する複数の前記対象物を前記中心軸方向に所定の速度で移動させる搬送手段と、
前記回転手段により回転する前記対象物の表面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した画像に基づき、前記対象物の表面上に存する欠陥を検出する欠陥検出手段とを備え、
前記撮像手段は、前記中心軸方向に主走査を行うラインセンサカメラであり、
前記欠陥検出手段は、前記ラインセンサカメラにより撮像された前記対象物の画像において前記対象物の前記移動に起因して現れる傾きに基づき前記欠陥を検出し、
前記ラインセンサカメラにより撮像された前記対象物の端部に対応する画像上の座標 を検出する端部検出手段と、
前記端部検出手段により検出された前記座標に基づいて、前記傾きを算出する傾き算出手段と
を含むことを特徴とする。
【０００８】
このような第１の発明によれば、撮像によって得られた画像が示すワークの端部を検出することにより、ラインセンサカメラを用いることにより機構的に生じる画像の傾きを容易に算出してワーク表面の欠陥を検出するため、静止状態のワークを撮像して欠陥を検出する場合と同様に取り扱うことができる。また、長寸のワークを撮像する場合であっても撮像部を複数備える必要がなくコストを抑えることができる。また、ワークを位置決めすることなく連続的に移動させながら次々と検査することにより検査サイクルタイムを短縮することができる。さらに、搬送・位置決め機構が不要であるため、装置の構成を簡素化することができる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、
前記欠陥検出手段は、前記ラインセンサカメラにより撮像された画像を前記傾き算出手段により算出された傾きに基づいて走査することにより、前記欠陥の有無を判定する欠陥判定手段と
を含むことを特徴とする。
【００１０】
このような第２の発明によれば、算出された傾きに基づいて走査することによりワーク表面の欠陥を検出するため、静止状態のワークを撮像して欠陥を検出する場合と同様に取り扱うことができる。
【００１１】
第３の発明は、第１の発明において、
前記搬送手段により移動させられる前記対象物を検出し、検出した結果に基づき前記撮像手段が撮像を開始するタイミングを決定する撮像タイミング決定手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
このような第３の発明によれば、ワークを撮像するために最適なタイミング（例えば、撮像範囲内のワーク側面全体が一枚の画像に収まるようなタイミング）で撮像を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る外観検査装置の構成を示す模式図である。この外観検査装置は、円柱状の長寸部品であるワーク１５１〜１５３表面の欠陥を検出するために以下のように構成されている。すなわち、この外観検査装置は、ワーク１５１〜１５３を順次撮像するラインセンサカメラ１００と、その撮像範囲１２０内においてワーク１５１〜１５３を均一に照明するためにバー状に配列された例えばＬＥＤから成る照明部１１０と、ワーク１５１〜１５３を回転させるために同一方向に回転する第１の回転ローラ１３０および第２の回転ローラ１４０と、ワーク１５１〜１５３をほぼ一定の速度で連続的に回転軸方向へ押し出すために互いに逆方向に回転するワーク搬送手段としての第１の押出ローラ１８０および第２の押出ローラ１９０と、ラインセンサカメラ１００が撮像した画像のデータを処理してワーク側面上の欠陥を検出する画像処理部１７０とを備える。以下、この外観検査装置の動作について説明する。
【００１４】
ワーク１５１〜１５３は、装置外部からワークの搬送手段として機能する第１の押出ローラ１８０および第２の押出ローラ１９０に接触して、それらの回転により移動方向２０へ次々と押し出される。押し出されたワーク１５１〜１５３は、第１の回転ローラ１３０および第２の回転ローラ１４０と接触するように載置され、第１の回転ローラ１３０および第２の回転ローラ１４０の回転により回転軸１０まわりの回転方向３０に回転する。なお、ワーク１５１，１５２は回転しているが、第１の回転ローラ１３０および第２の回転ローラ１４０と接触しないワーク１５３は回転していない。これらのうち、例えばワーク１５２は、移動方向２０へ移動しながら、撮像範囲１２０内でその円柱側面全体が撮像されるように第１の回転ローラ１３０および第２の回転ローラ１４０の回転により少なくとも１回転する。そのため、ラインセンサカメラ１００は、ワーク１５２の円柱側面をスパイラル状に撮像することになり、その曲面全体を撮像することが可能となる。なお、移動方向２０への移動速度によっては、同一の欠陥箇所が複数回検出されるが、検査サイクルタイムが長くなることを除き、特に問題とはならない。こうして撮像により得られた画像データは画像処理部１７０に入力される。
【００１５】
ここで、上記移動方向２０をＸ軸方向とし、このＸ軸に垂直であってラインセンサカメラ１００へ向かう方向（すなわち図１では上方向）をＺ軸方向とし、Ｘ軸およびＺ軸に垂直であって第１の回転ローラ１３０から第２の回転ローラ１４０へ向かう方向（すなわち図１では右方向）をＹ軸方向とする。図２は、ラインセンサカメラ１００による上記撮像によって得られた画像データを例示した図である。図２では、上記図１の座標系とは異なり、画像内の左上の画素位置を原点とし、図の右方向をｘ軸方向とし、図の下方向をｙ軸方向とする。このような画像データにおける座標系を以下「画像座標系」と称する。この画像座標系を図１の座標系と対照すると、画像座標系のｘ軸方向は図１のＸ軸方向と対応しており、画像座標系のｙ軸方向は図１のワーク側面外周に沿った回転方向３０の反対方向と対応している。また、ワーク１５１は第１の画像領域２１０に、ワーク１５２は第２の画像領域２２０に示されている。したがって、図中の斜線部２００はワーク１５１とワーク１５２との隙間部分（以下「ワーク隙間部」と称する）を示しており、斜線部２００の右端はワーク１５１の後端部（すなわち図１のＸ軸方向と反対方向側の円柱端部）を、斜線部２００の左端はワーク１５２の前端部（すなわち図１のＸ軸方向側の円柱端部）をそれぞれ示している。
【００１６】
このような画像を撮像するラインセンサカメラ１００は、下記のような走査機構を有する。すなわち、ラインセンサカメラ１００は、図１のＸ軸方向に一列に配置されたフォトダイオードがレンズを通して受けとった光を電気に変換して電荷として蓄積し、その蓄積量をＣＣＤアナログシフトレジスタによって読み出すことにより、所定の撮像範囲（測定視野）内の対象物を線状の部分画像（以下「線画像」と称する）として撮像する。このような撮像動作は主走査と呼ばれており、非常に短い時間（例えば１００μｓ程度）で終了する。図２では、ｘ軸方向に直線を構成する画素群が上記線画像に相当する。ラインセンサカメラ１００は、この主走査を繰り返すように動作する。また、対象物であるワークは図１が示す回転方向３０に回転している。そのため、主走査の開始位置は回転方向３０の反対方向に少しずつずれていくことになる。このように主走査の開始位置を主走査方向と垂直な方向へ順次ずらして撮像する動作は副走査と呼ばれる。図２では、ｙ軸方向が副走査方向に相当する。
【００１７】
もっとも、ワークは上記回転と同時に、図１が示す移動方向２０（すなわちＸ軸方向）にも主走査毎に一定の距離だけ移動している。したがって、撮像対象であるワーク端部の図１における座標は、主走査毎に上記一定の距離だけＸ軸方向へ移動することになる。そのため、当該ワーク端部を撮像することにより得られた画像上のワーク端部を構成する画素は、画像座標系においてｙ軸方向へ１画素進む毎に上記一定距離に相当する画素数分だけｘ軸方向にずれることになる。このようにして画像全体が変形する結果、ワークが移動方向２０へ全く移動しない場合に得られるべき画像と比較して、実際に撮像された上記画像は傾くことになる。以下、この変形を画像の傾きと称する。この傾きは、例えば斜線部２００の左右端におけるｙ軸に対する傾きとして示すことができる。また、この傾きを示す方向は、図２では傾き方向２２５として示されている。
【００１８】
以上のように、上記画像の傾きはワークのＸ軸方向への移動により生じるため、この傾きを考慮してワーク表面の欠陥を検出すれば、所定位置に位置決めされ回転しているワークを撮像して欠陥を検出する場合と同様に取り扱うことができる。画像処理部１７０は、このように撮像された画像の傾きを考慮してワーク表面の欠陥を検出する。以下、画像処理部１７０の詳細な構成および動作について説明する。
【００１９】
図３は、画像処理部１７０の構成例を示すブロック図である。本画像処理部１７０は、一般的なコンピュータ装置と同様の構成を備えており、画像処理プログラム等を記憶するためのハードディスク等で構成される記憶部１７１と、ラインセンサカメラ１００からの画像データを記憶するための半導体メモリで構成される画像メモリ１７２と、後述する画像処理や各種制御を行う中央処理部１７３と、各種処理に用いられるデータを一時的に記憶するための半導体メモリで構成される作業用メモリ１７４と、ラインセンサカメラ１００などの入力装置および図示されないＣＲＴなどの出力装置と信号を送受信する入出力部１７５とを備える。なお、これらの構成要素は、互いにシステムバス１７６によって接続されている。以下、この画像処理部１７０の画像処理動作について説明する。
【００２０】
図４は、画像処理部１７０が行う画像処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１０では、入出力部１７５を介してラインセンサカメラ１００から送られてきた画像データが画像メモリ１７２に蓄積される。典型的には、以下の画像処理を行うプログラムとは独立して並行動作する画像取得プログラムにより、主走査毎の上記線画像に対応するデータを所定の主走査回数だけ蓄積することにより上記画像データが形成される。ここで、上記画像取得プログラムは、以下の画像処理を行うプログラムが処理対象とする画像データを蓄積した後、当該画像データが画像処理プログラムにより処理されている間に、並行して次に処理対象とすべき画像データを取得することができる。このような構成により、本外観検査装置は全体の処理時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００２１】
中央処理部１７３は、画像メモリ１７２に蓄積された画像データの示す画像がワーク隙間部（図２では斜線部２００）を含むか否かを判断する（ステップＳ１２）。例えば、ワークの移動速度や搬送タイミングに基づきワーク隙間部が含まれるべき画像を予め算定することにより、画像データの示す画像がワーク隙間部を含むか否かを判断する。また、ワーク隙間部を示す画像を構成する画素の明るさが或る閾値以下であることを利用し、当該閾値以下の画素が多く含まれる画像にワーク隙間部が含まれていると判断してもよい。
【００２２】
上記ステップＳ１２においてワーク隙間部を含むと判断された場合、中央処理部１７３は、ワーク端部の画像上の座標を算出するワーク端部検出処理を行う（サブルーチンステップＳ１４）。ここで、図５を参照して、中央処理部１７３が行うワーク端部検出処理の詳細な手順について説明する。
【００２３】
図５のステップＳ１０２では、画素の座標を示す変数ｘおよびｙを初期化し、ステップＳ１０４では、後述するように変数ｘをインクリメントする量を示す変数ｓに１を代入する。サブルーチンステップＳ１０６では、ワーク隙間部を検出するワーク隙間部検出処理を行う。ここで、図６を参照して、ワーク隙間部検出処理の詳細な手順について説明する。
【００２４】
図６のステップＳ２０２では、画像データ上の座標（ｘ，ｙ）における画素に注目し、画像メモリ１７２から、当該注目画素の明度ｄを取得する。なお、明度とは色の明るさの度合いを意味し、白色の明度が最も高く、黒色の明度が最も低い。図７は、図２の画像データ例の左上部を部分的に拡大した模式図である。図７を参照すると、上記処理では、最初に座標（０，０）にある画素ｐ１の明度ｄが取得される。
【００２５】
ステップＳ２０４では、取得された画素の明度ｄが予め定められた閾値Ｋ（例えばワーク隙間部の明度の上限とみなせる値）よりも低いか否かを判断する。閾値Ｋ以上である場合、当該画素はワーク隙間部には対応しないのでカウンタｎを初期化し（ステップＳ２１２）、ｘをｓ（すなわち１）だけインクリメントして（ステップＳ２１４）、次の画素の明度を取得すべくステップＳ２０２の処理へ戻る。図７を参照すると、ワーク隙間部の端部に対応する画素ｐ２の明度取得直前まで上記処理が繰り返される。
【００２６】
ステップＳ２０４で画素の明度ｄが閾値Ｋより低いと判断された場合、当該画素はワーク隙間部に対応する可能性があるので、カウンタｎをインクリメントし（ステップＳ２０６）、カウンタｎが予め定めた閾値Ｐ以上か否かを判断する（ステップＳ２０８）。この閾値Ｐは、明度の低い画素がＰ個連続するか否かを調べるために導入されている。カウンタｎが閾値Ｐより小さい場合、未だ必要な連続数には達していないので、ｘをｓ（すなわち１）だけインクリメントして（ステップＳ２１４）、次の画素の明度を取得すべくステップＳ２０２の処理へ戻る。図７を参照すると、画素ｐ２がワーク隙間部に対応するので、ｘ軸方向へＰ個離れた画素ｐ３の明度取得直前まで、ループ処理（ステップＳ２０２→Ｓ２０４→Ｓ２０６→Ｓ２０８→Ｓ２１４→Ｓ２０２）が行われる。
【００２７】
ステップＳ２０８でカウンタｎが閾値Ｐに達したと判断された場合、ｘをｓ（すなわち１）だけインクリメントして（ステップＳ２１０）、図５の処理へ復帰する。図７に示す例では、画素ｐ３がこの時点における注目画素である。以上の処理により、閾値Ｋより低い明度を有する画素がＸ軸方向にＰ個以上連続する場合には、その連続する暗い画素群はワーク隙間部に対応するといえるので、確実にワーク隙間部を検出することができる。
【００２８】
次に、図５のサブルーチンステップＳ１０８では、ワーク部を検出するワーク部検出処理を行う。ここで、図８を参照して、ワーク部検出処理の詳細な手順について説明する。なお、図８に示す手順は、変数ｎが変数ｍに変更され、定数Ｐが定数Ｑに変更され、ステップＳ２０４の処理に代えてステップＳ３０４の処理が行われるほかは、図６に示す手順と同様であるので、説明を簡略に行う。
【００２９】
図８のステップＳ３０２では、次の画素に注目して当該注目画素の明度ｄを取得し、当該画素の明度ｄが予め定められた閾値Ｌ（典型的にはワークに対応する画素の明度の下限とみなせる値）よりも高いか否かを判断する（ステップＳ３０４）。閾値Ｌ以下である場合、当該画素はワークとは対応しないので、ワーク端部に対応する画素として図７に示す画素ｐ４の明度が取得される直前まで、ループ処理（ステップＳ３０２→Ｓ３０４→Ｓ３１２→Ｓ３１４→Ｓ３０２）が行われる。
【００３０】
ステップＳ３０４で画素の明度ｄが閾値Ｌより高いと判断された場合、当該画素はワーク部に対応する可能性があるので、カウンタｍが予め定めた閾値Ｑが示す必要な連続数に達するまで、ループ処理（ステップＳ３０２→Ｓ３０４→Ｓ３０６→Ｓ３０８→Ｓ３１４→Ｓ３０２）が行われる。図７を参照すると、画素ｐ４がワーク部に対応するので、ｘ軸方向へＱ個離れた画素ｐ５の明度取得直前まで上記ループ処理が行われる。
【００３１】
ステップＳ３０８でカウンタｍが閾値Ｑに達した場合、ｘをｓ（すなわち１）だけインクリメントし（ステップＳ３１０）、図５の処理へ復帰する。図７に示す例では、画素ｐ５がこの時点における注目画素である。以上の処理により、閾値Ｌより高い明度を有する画素がＸ軸方向にＱ個以上連続する場合には、その連続する明るい画素群はワークに対応し、それらの画素群の左端がワーク端部に対応すると確定される。そこで、図５のステップＳ１１０では、上記画素群の左端に対応する画素の座標、すなわち座標（ｘ−Ｑ，ｙ）を予め定められた配列変数に保存する。図７に示す例では、画素ｐ４の座標が保存される。
【００３２】
次に、ステップＳ１１２では、変数ｓに−１を代入する。その結果、後述するように変数ｘが−１ずつインクリメントされる（すなわち１ずつデクリメントされる）。さらに、変数ｘに所定の定数Ｒ（Ｒ＞０）を加え、変数ｙが１だけインクリメントされる（ステップＳ１１４）。図７に示す例では、画素ｐ６がこの時点における注目画素である。なお、ｘから定数Ｒを加えるのは、ワーク端部に対応する画素位置がワーク端部の欠け等に対応して不規則に配置される可能性を考慮したためである。
【００３３】
サブルーチンステップＳ１１６では、前述したサブルーチンステップＳ１０６と同様にワーク隙間部検出処理を行う。ただし、上述のように変数ｓには−１が代入されているので、ステップＳ２１０およびＳ２１４では、変数ｘがデクリメントされる。そのため、図７に示す例では、注目画素は、画素ｐ６からワーク隙間部の右端の画素である画素ｐ７へ変化し、さらに画素ｐ７からｘ軸方向と反対方向へＰ個離れた画素ｐ８へ変化する。以上の処理から、閾値Ｋより低い明度を有する画素がＸ軸方向と反対方向にＰ個以上連続する場合には、その連続する暗い画素群はワーク隙間部に対応すると決定することができる。そこで、図５のステップＳ１１８では、上記画素群の右端の画素のさらに右側に隣接する画素がワーク端に対応する画素であるので、座標（ｘ＋Ｐ＋１，ｙ）を予め定められた配列変数に保存する。図７に示す例では、画素ｐ７の右側に隣接する画素の座標が保存される。
【００３４】
ステップＳ１２０では、変数ｙがｙ座標の所定の最大値ＭＡＸ以上か否かを判断する。最大値ＭＡＸより小さい場合、処理はステップＳ１１４へ戻り、変数ｙが最大値ＭＡＸに達するまでループ処理（ステップＳ１２０→Ｓ１１４→Ｓ１１６→Ｓ１１８→Ｓ１２０）が行われる。変数ｙが最大値ＭＡＸに達すると、図５に示す本サブルーチン処理は終了し、図４の処理に復帰する。
【００３５】
図４を再度参照すると、ステップＳ１６では、上記サブルーチンステップＳ１４のワーク端部検出処理によりワーク端部として検出され、配列変数に格納された座標群に基づいて、ワーク端部の傾きを算出する傾き算出処理が行われる。その後、処理はステップＳ１８へ進む。また、上記ステップＳ１２においてワーク隙間部を含まないと判断された場合、上記サブルーチンステップＳ１４およびＳ１６の処理は省略され、処理は次のステップＳ１８へ進む。なお、図９は、ワーク隙間部を含む画像が撮像された後に、ワーク隙間部を含まないワーク１５２のみを撮像することにより得られた画像データ例を示す模式図である。図９に示す画像データが入力された場合には、上記サブルーチンステップＳ１４およびＳ１６の処理は省略されるが、ワークの移動速度が略一定であれば、ワーク端部の傾き方向２２５も変化しない。したがって、本処理では、既になされたステップＳ１６の処理により算出されたワーク端部の傾きを利用する。
【００３６】
ステップＳ１８では、ステップＳ１６の処理により算出された傾きに基づいて、中央処理部１７３はワークに欠陥があるか否かを判定する欠陥判定処理を行う。具体的には、画像の傾き方向２２５に沿って画像データを走査することにより、一般的な欠陥判定を行う。また、上記傾き方向２２５が画像座標系のｙ軸方向と一致するように座標変換を行って画像の傾きを補正し、補正された画像データを用いて、一般的な欠陥判定を行ってもよい。一般的な欠陥判定手法の例としては、打痕やスクラッチ傷などの欠陥形状に対応する特徴、すなわち所定の閾値以下の画素または以上の画素のいずれかが面状または直線状に配置されている画像データの特徴を抽出して欠陥の有無を判定する方法がある。また、別例としては、欠陥のない正常なワークを予め撮像して得られた画像と、不要部分をマスク処理した上記画像データとを比較対照して欠陥の有無を判定する方法がある。このような手法により表面上に欠陥が検出されたワークは、例えば図示されない欠陥ワーク選別部で選別され、装置外へ排出される。中央処理部１７３は、以上のようなステップＳ１０〜Ｓ１８の処理を繰り返し行って、装置に搬入されるすべてのワーク表面を検査する。
【００３７】
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る外観検査装置の構成を示す模式図である。この外観検査装置は、円柱状の短寸部品であるワーク３５１〜３５９表面の欠陥を検出するために、第１の実施形態に係る外観検査装置と同様の構成を備える。すなわち、ワーク３５１〜３５９を順次撮像するラインセンサカメラ３００と、撮像範囲３２０内においてワーク３５１〜３５９を照明する例えばＬＥＤから成る照明部３１０と、ワーク３５１〜３５９を回転させる第１の回転ローラ３３０および第２の回転ローラ３４０と、ワーク３５１〜３５９を回転軸方向へ押し出す搬送手段としての第１の押出ローラ３８０および第２の押出ローラ３９０と、ラインセンサカメラ３００から受け取った画像データを処理してワーク側面上の欠陥を検出する画像処理部３７０とを備える。さらに、本実施形態に係る外観検査装置は、第１の実施形態に係る外観検査装置とは異なり、予め設定した検出位置４１０をワーク端部が通過したことを検出するワーク間検出部４００を新たに備える。なお、第１の回転ローラ３３０および第２の回転ローラ３４０へ載置されるべく移動中であるワーク３５６〜３５９を支持する図示されないガイド部をさらに備えてもよい。以下、この外観検査装置の動作について、第１の実施形態に係る外観検査装置とは異なる点を中心に説明する。
【００３８】
本外観検査装置が新たに備えるワーク間検出部４００は、ラインセンサカメラ３００に対して後方（すなわち移動方向２０の反対方向）に設けられており、検出位置４１０を通過するワーク隙間部を検知するための接触センサや光センサなどで構成される。この検出位置４１０をワーク隙間部が通過すると、ワーク間検出部４００は、画像処理部３７０に対してワーク間を検出したことを示す検出信号を出力する。画像処理部３７０は、入力された検出信号に基づいて撮像範囲３２０内のワークの円柱側面全体が一枚の画像に収まるようにラインセンサカメラ３００により撮像を行う。例えば、画像処理部３７０は、上記検出信号が入力された瞬間にラインセンサカメラ３００により撮像を開始させるように構成されており、ワーク間検出部４００は、画像処理部３７０がワークの円柱側面全体を撮像するのに最適な時点で検出位置４１０をワーク隙間部が通過するように、その設置位置が予め調整されている。このように構成すれば、各ワークの移動方向の長さがほぼ同一である限り、ワークの移動速度が変化したとしても常に最適なタイミングで撮像が行われる。
【００３９】
上記のようにラインセンサカメラ３００により撮像されて得られた画像データは、例えば図１１のように示される。図１１では、ワーク３５２は第１の画像領域５２０に、ワーク３５３は第２の画像領域５３０に、ワーク３５４は第３の画像領域５４０にそれぞれ示されている。また、図中の斜線部５０１および５０２は対応するワーク隙間部を示しており、斜線部５０１の右端はワーク３５３の後端部（すなわち図１のＸ軸方向と反対方向側の円柱端部）を、斜線部５０２の左端はワーク３５３の前端部（すなわち図１のＸ軸方向側の円柱端部）をそれぞれ示している。したがって、図１１の画像データはワーク３５３の前端部から後端部までの円柱側面全体を撮像して得られたものである。
【００４０】
図１１を参照すると、斜線部５０１および５０２の左右端は同様に一定の傾きが生じている。この傾きを示す方向は、図１１では傾き方向５２５として示されている。そして、上記画像の傾きはワークのＸ軸方向への移動により生じるため、この傾きを考慮してワーク表面の欠陥を検出すれば、静止状態のワークを撮像して欠陥を検出する場合と同様に取り扱うことが可能であることは前述した。以下、このような画像の傾きを補正する画像処理部３７０の画像処理動作について説明する。なお、画像処理部３７０の構成は、図３に示す画像処理部１７０の構成例と同様であるので、説明を省略する。
【００４１】
図１２は、画像処理部３７０が行う画像処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ３０では、ワーク間検出部４００からの上記検出信号に基づいて、中央処理部１７３がワークの撮像タイミングを決定する。撮像タイミングであれば、処理は次のステップＳ３２へ進む。ステップＳ３２では、図４のステップＳ１０と同様に画像データの入力処理が行われるので、説明を省略する。
【００４２】
サブルーチンステップＳ３４では、図４のサブルーチンステップＳ１４と同様にワーク端部検出処理が行われる。ただし、ここで検出されるワーク端部はワークの後端部（移動方向２０の反対方向側の円柱端部）であるため、さらにワークの前端部（移動方向２０側の円柱端部）を検出してもよい。具体的には、ワーク後端部の座標から閾値Ｌより高い明度を有するＱ個以上の画素がＸ軸方向にさらに連続する場合には、その連続する明るい画素群はワークに対応する。それらワークに対応する画素群に続いてさらに閾値Ｋより低い明度を有するＰ個以上の画素がＸ軸方向に連続する場合には、その連続する暗い画素群はワーク隙間部に対応する画素群であり、それらの左端に隣接する左側の画素がワーク前端部に対応する画素である。そこで、当該画素の座標を予め定められた配列変数に記憶し、ワーク前端部を示す座標群が得られる。
【００４３】
ステップＳ３６では、図４のステップＳ１６と同様に傾き算出処理が行われる。さらにステップＳ３８では、図４のステップＳ１８と同様に欠陥判定処理が行われる。ここで、上記ワーク前端部を示す座標群に基づいて、当該座標よりＸ軸方向に存在する不要な画像データをマスク処理してもよい。中央処理部１７３は、以上のようなステップＳ３０〜Ｓ３８の処理を繰り返し行って、装置に搬入されるすべてのワーク表面を検査する。
【００４４】
（第１および第２の実施形態の効果）
上記第１の実施形態によれば、検査対象となる長寸のワークは、移動方向２０へ移動しながら、第１の回転ローラ１３０および第２の回転ローラ１４０により回転させられてその円柱側面全体をスパイラル状に撮像される。撮像により得られた画像データは画像処理部１７０に入力され、当該画像データの表す画像がワーク隙間部を含むと判断された場合（Ｓ１２）、ワーク端部の座標群が検出され（Ｓ１４）、ワーク端部の傾きが算出され（Ｓ１６）、算出された傾きに基づいてワーク隙間部を含む画像についても含まない画像についても欠陥があるか否かが判定される（Ｓ１８）。
【００４５】
また、上記第２の実施形態によれば、検査対象となる短寸のワークは、同様に移動方向２０へ移動しながら回転させられてその円柱側面全体をスパイラル状に撮像される。その撮像タイミングは、ワーク間検出部４００の検出信号により最適に調整される（Ｓ３０）。撮像により得られた画像データは画像処理部３７０に入力され（Ｓ３２）、ワーク端部の座標群が検出され（Ｓ３４）、ワーク端部の傾きが算出され（Ｓ３６）、算出された傾きに基づいて欠陥があるか否かが判定される（Ｓ３８）。
【００４６】
これらにより、長寸のワークを撮像する場合であっても高価なラインセンサカメラを複数備える必要がなくコストを抑えることができる。また、ワークを位置決めすることなく連続的に移動させながら次々と検査することにより検査サイクルタイムを短縮することができる。さらに、搬送・位置決め機構が不要であるため、装置の構成を簡素化することができる。
【００４７】
（変形例）
上記各実施形態では、第１の回転ローラ１３０，３３０および第２の回転ローラ１４０，３４０が用いられるように構成されているが、これらの一方は回転しない支持部材であってもよく、また、所定の中心軸方向に沿って整列するワークをそれぞれ中心軸まわりに回転させるものであれば、球やベルトなど、どのような構成要素が用いられてもよい。同様に、上記各実施形態では、第１の押し出しローラ１８０，３８０および第２の押し出しローラ１９０，３９０が用いられるように構成されているが、これらの一方は回転しない支持部材であってもよく、また、ワークを中心軸方向に一定の速度で移動させるものであれば、回転する球やベルトなど、どのような構成要素が用いられてもよい。
【００４８】
上記各実施形態では、撮像するためにラインセンサカメラが用いられるように構成されているが、主走査および副走査を行う撮像機器であれば、その種類は問われない。
【００４９】
上記各実施形態では、閾値Ｋより低い明度を有する画素がＸ軸方向にＰ個以上連続した後、さらに閾値Ｌより高い明度を有する画素がＸ軸方向にＱ個以上連続する場合には、その連続する明るい画素群はワークに対応し、それらの画素群の左端がワーク端部に対応すると確定されるように構成されている。しかし、ワーク端部を確定するためには必ずしも条件を満たす画素の連続数を計数しなくてよい。例えば、Ｘ軸方向に連続するＰ個の画素のうち閾値Ｋより低い明度を有する画素が連続するか否かにかかわらずＳ個以上含まれており、かつ、さらにＸ軸方向に連続するＱ個の画素のうち閾値Ｌより高い明度を有する画素が連続するか否かにかかわらずＴ個以上含まれている場合には、その明るい画素群はワークに対応し、それらの画素群のうち最も左にある明るい画素がワーク端部に対応すると確定されてもよい。
【００５０】
上記各実施形態では、ステップＳ１０４からＳ１１０までの処理によりｘ軸方向に注目画素が変更され、その後ステップＳ１１２からＳ１１８までの処理によりｘ軸方向と反対方向へ注目画素が変更されるように構成されている。しかし、ワークの移動方向が逆向きである場合には、上記各実施形態での撮像画像をミラー反転して得られる画像と等しくなるため、撮像画像の右上端の画素からｘ軸方向と反対方向へ注目画素が変更され、その後ｘ軸方向へ注目画素が変更されるように構成されてもよい。また、ワーク隙間部検出処理（Ｓ１０６）とワーク部検出処理（Ｓ１０８）とが行われ、その後に注目画素が撮像画像の左端に戻されてｙ座標がインクリメントされる、という処理を繰り返すように構成されてもよいし、ワーク隙間部検出処理またはワーク部検出処理の一方が繰り返されるように構成されてもよい。
【００５１】
上記各実施形態では、ワーク端部検出処理（サブルーチンステップＳ１４，Ｓ３４）により検出されたワーク端部の座標群に基づいて、ワーク端部の傾きを算出する傾き算出処理（ステップＳ１６，Ｓ３６）が行われるように構成されているが、傾きは、必ずしもワーク端部の座標群に基づいて算出される必要はない。例えばワーク端面と平行なワーク構造（例えば溝など）の座標群に基づいて傾きを算出してもよい。また、ワーク側面上に現れる１つ以上のマーク等の特徴点が一枚の画像で複数回検出されるようにワークの移動速度を調整し、その複数回現れる同一の特徴点に対応する複数の座標に基づき傾きを算出してもよい。
【００５２】
上記第２の実施形態では、ワーク間検出部４００は、検出位置４１０を通過するワーク隙間部を検知するように構成されているが、ワークの端部を検出してもよいし、すべてのワークが有するマークや形状等の特徴点を検出してもよい。また、ワーク間検出部４００は、画像処理部３７０が撮像を行うのに最適な時点で検出位置４１０をワーク隙間部が通過するように、その設置位置が予め調整されているが、これに代えて、画像処理部３７０は、検出信号が入力されてから上記撮像を行うのに最適なタイミングが到来するまでの所要時間を記憶しており、検出信号が入力された後、さらに上記所要時間経過後に撮像を開始してもよい。
【００５３】
上記第１の実施形態では、画像メモリ１７２に蓄積された画像データの示す画像がワーク隙間部を含むか否かを判断する処理（ステップＳ１２）について、ワークの移動速度や搬送タイミングに基づく例などを示したが、さらに上記ワーク間検出部４００を設けて、第２の実施形態と同様にワーク隙間部を検出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る外観検査装置の構成例を示す模式図である。
【図２】 第１の実施形態におけるラインセンサカメラが撮像した画像データ例を示す模式図である。
【図３】 第１の実施形態における画像処理部の構成例を示すブロック図である。
【図４】 上記画像処理部が行う画像処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】 ワーク端部検出処理の詳細な手順を示すフローチャートである。
【図６】 ワーク隙間部検出処理の詳細な手順を示すフローチャートである。
【図７】 図２の画像データ例を部分的に拡大した模式図である。
【図８】 ワーク部検出処理の詳細な手順を示すフローチャートである。
【図９】 第１の実施形態におけるラインセンサカメラが撮像した画像データの別例を示す模式図である。
【図１０】 本発明の第２の実施形態に係る外観検査装置の構成例を示す模式図である。
【図１１】 第２の実施形態におけるラインセンサカメラが撮像した画像データ例を示す模式図である。
【図１２】 画像処理部が行う画像処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】 従来の外観検査装置の構成例を示す模式図である。
【図１４】 従来の外観検査装置の構成の別例を示す模式図である。
【符号の説明】
１００，３００ …ラインセンサカメラ
１１０，３１０ …照明部
１２０，３２０ …撮像範囲
１３０，３３０ …第１の回転ローラ
１４０，３４０ …第２の回転ローラ
１５１〜１５３，３５１〜３５９ …ワーク
１７０，３７０ …画像処理部
１７１ …記憶部
１７２ …画像メモリ
１７３ …中央処理部
１７４ …作業用メモリ
１７５ …入出力部
１７６ …システムバス
１８０，３８０ …第１の押出ローラ
１９０，３９０ …第２の押出ローラ
４００ …ワーク間検出部
４１０ …検出位置

Claims (3)

1. 検査すべき複数の対象物の表面上に存する欠陥を検出する外観検査装置であって、
   所定の中心軸方向に整列する複数の前記対象物をそれぞれ前記中心軸まわりに回転させる回転手段と、
   前記回転手段により回転する複数の前記対象物を前記中心軸方向に所定の速度で移動させる搬送手段と、
   前記回転手段により回転する前記対象物の表面を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段が撮像した画像に基づき、前記対象物の表面上に存する欠陥を検出する欠陥検出手段とを備え、
   前記撮像手段は、前記中心軸方向に主走査を行うラインセンサカメラであり、
   前記欠陥検出手段は、前記ラインセンサカメラにより撮像された前記対象物の画像において前記対象物の前記移動に起因して現れる傾きに基づき前記欠陥を検出し、
   前記ラインセンサカメラにより撮像された前記対象物の端部に対応する画像上の座標を検出する端部検出手段と、
   前記端部検出手段により検出された前記座標に基づいて、前記傾きを算出する傾き算出手段と
   を含むことを特徴とする、外観検査装置。
2. 前記欠陥検出手段は、前記ラインセンサカメラにより撮像された画像を前記傾き算出手段により算出された傾きに基づいて走査することにより、前記欠陥の有無を判定する欠陥判定手段を含むことを特徴とする、請求項１に記載の外観検査装置。
3. 前記搬送手段により移動させられる前記対象物を検出し、検出した結果に基づき前記撮像手段が撮像を開始するタイミングを決定する撮像タイミング決定手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の外観検査装置。

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