JP5564372B2 - ワーク検査装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、凸部や凹部の形状部分が周期的に繰り返されて形成されたワークを検査するために、ワークを回転させて各形状部分を撮像するワーク検査装置及びその制御方法に関する。

搬送手段で搬送されたワークである歯車をカメラで撮像し、撮像画像から歯車の歯の欠損の有無を検出する外観検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の外観検査装置には、自動車用エンジンのターボチャージャーなどに用いられる羽根車（タービンホイール）をサーボモーターで回転自在に保持し、サーボモーターでステップ送りして撮像用の位置で回転停止させ、固定設置されたカメラで全ての各羽根を撮像できるようにしている（例えば、特許文献２参照）。

特開平５−２３１８４２号公報 特開２００９−５２９１７号公報

ところで、ワークに周期的に繰り替えられて形成された部分（歯車の歯や羽根車の羽根等）を撮像し、各撮像画像から外観検査する場合、各撮像画像を同条件（例えば、同じ位置）で撮像することが望まれる。
しかしながら、上記特許文献２の構成は、引用文献１に比して回転させれば多数の検査箇所を撮像できるメリットがあるものの、ワークをステップ送りして所定の回転角度で停止させるため、ワークを精度良く停止させるための構造及び制御が必要になってしまう。また、撮像毎に停止させるため、全ての撮像が終了するまでに時間を要してしまう。
さらに、従来は、撮像画像から傷や連続欠陥を検出する画像処理の処理負担が大きく、これも時間を要してしまう要因であった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、周期的に繰り替えられて形成された部分を有するワークの撮像及び検査に要する時間を短縮できるワーク検査装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、凸部や凹部の形状部分が周期的に繰り返されて形成されたワークを回転させ、当該ワークの形状部分を撮像して検査するワーク検査装置において、前記ワークを一定の回転速度で回転させつつ、一定の間隔で基準パルスを出力するワーク回転機構と、前記基準パルスに基づいた撮像タイミング毎に、前記ワークの形状部分を撮像する撮像機構と、前記基準パルスに基づいて、前記ワークの形状部分と撮像タイミングとを同期させる撮像制御部と、撮像したｋ（ｋは整数）番目の画像と（ｋ＋１）番目の画像との差分を得る画像処理を行い、差分のデータに基づいて欠陥を検出する検査処理部とを備え、前記撮像機構は、前記ワークと一体に回転し、回転中心に対して前記ワークの形状部分と同じ角度間隔で被検出部を有する回転体と、この回転体の被検出部を検出する毎に、ワークパルスを出力する近接センサとを備えるワークパルス出力機構と、前記ワークパルス間の間隔を、前記基準パルスで計数して前記間隔に対応するパルス数を得るパルス計数部とを備え、前記撮像制御部は、前記ワークパルスをトリガーとして、前記基準パルスを基準にした撮像タイミングで撮像し、この撮像タイミングから前記基準パルスが前記パルス数だけ出力される毎に、前記基準パルスを基準にした撮像タイミングで撮像することを特徴とする。

この構成によれば、基準パルスに基づいてワークの形状部分と撮像タイミングとを同期させ、撮像したｋ（ｋは整数）番目の画像と（ｋ＋１）番目の画像との差分を得る画像処理を行い、差分のデータに基づいて欠陥を検出するので、ワークを止めずに撮影（無停止撮影）できる分、撮影に要する時間を短縮できると共に、単一の撮像画像データから欠陥検出する場合に比して隣接画像の差分データでは欠陥判定の対象データを少なくでき、検査に要する時間も短縮できる。従って、周期的に繰り替えられて形成された部分を有するワークの撮像及び検査に要する時間を短縮できる。また、ワークと一体に回転する回転体によって実際のワークの形状部分に合わせつつ、基準パルス基準で撮像することができるので、無停止撮影を行いつつ、精度良く各形状部分を同条件（同位置）で撮像できる。この撮像精度の向上により、欠陥の検出精度が向上すると共に、この検出精度を維持しつつワークの高回転化が可能であり、より一層の時間短縮を図ることが可能になる。

上記構成において、前記検査処理部は、撮像した画像と予め記憶された良品の画像との差分を得る他の画像処理を行い、この画像処理で得た差分のデータに基づいて欠陥を検出する他の検査処理を行うようにしてもよい。この構成によれば、複数の形状部分に渡って連なる連続欠陥についても精度良く検出することができる。
また、上記構成において、前記検査処理部は、撮像した（ｋ＋１）番目の画像とｋ番目の画像との差分のデータと、他の画像処理で得た差分のデータとの各々で欠陥を検出しない場合に、前記ワークを良品と判定するようにしてもよい。この構成によれば、精度良く良品判定ができる。

また、本発明は、凸部や凹部の形状部分が周期的に繰り返されて形成されたワークを回転させ、当該ワークの形状部分を撮像して検査するワーク検査装置の制御方法において、前記ワークを一定の回転速度で回転させつつ、一定の間隔で基準パルスを出力するワーク回転機構からの前記基準パルスに基づいて、前記ワークの形状部分と、前記ワークの形状部分を撮像する撮像機構の撮像タイミングとを同期させる撮像工程と、撮像したｋ（ｋは整数）番目の画像と（ｋ＋１）番目の画像との差分を得る画像処理を行い、差分のデータに基づいて欠陥を検出する検査処理工程とを有し、前記撮像工程では、前記ワークと一体に回転する回転体に設けた、回転中心に対して前記ワークの形状部分と同じ角度間隔で設けられた被検出部を、近接センサにより検出し、前記被検出部を検出する毎に前記近接センサから出力されるワークパルス間の間隔を、パルス計数部により前記基準パルスで計数して前記間隔に対応するパルス数を得、前記ワークパルスをトリガーとして、前記基準パルスを基準にした撮像タイミングで撮像し、この撮像タイミングから前記基準パルスが前記パルス数だけ出力される毎に、前記基準パルスを基準にした撮像タイミングで撮像することを特徴とする。この構成によれば、ワークを止めずに撮影（無停止撮影）できる分、撮影に要する時間を短縮できると共に、単一の撮像画像データから欠陥検出する場合に比して隣接画像の差分データでは欠陥判定の対象データを少なくでき、検査に要する時間も短縮できる。従って、周期的に繰り替えられて形成された部分を有するワークの撮像及び検査に要する時間を短縮できる。また、ワークと一体に回転する回転体によって実際のワークの形状部分に合わせつつ、基準パルス基準で撮像することができるので、無停止撮影を行いつつ、精度良く各形状部分を同条件（同位置）で撮像できる。この撮像精度の向上により、欠陥の検出精度が向上すると共に、この検出精度を維持しつつワークの高回転化が可能であり、より一層の時間短縮を図ることが可能になる。

本発明では、基準パルスに基づいてワークの形状部分と撮像タイミングとを同期させ、撮像したｋ（ｋは整数）番目の画像と（ｋ＋１）番目の画像との差分を得る画像処理を行い、差分のデータに基づいて欠陥を検出するので、周期的に繰り替えられて形成された部分を有するワークの撮像及び検査に要する時間を短縮できる。

本発明の一実施形態に係るワーク検査装置を示す図である。 ワークの製造工程を示す図である。 ワーク検出用治具を周辺構成と共に示す図である。 ワーク検査装置の動作を示すフローチャートである。 パルス出力のタイムチャートである。 欠陥検出処理を示すフローチャートである。 第１欠陥検出を示す図である。 第２欠陥検出を示す図である。 ブロー装置を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るワーク検査装置を示す図である。
このワーク検査装置１０は、外観検査用の撮像装置を兼用する装置であり、ワーク（本構成では歯車）Ｗの製造工程に配置され、この製造工程で製造されたワークＷをカメラ（撮像部）１１で撮像し、外観検査に適した撮像画像を得て検査処理（画像処理）を行う装置である。ここで、ワークＷの製造工程は、図２に示すように、ワークＷの加工工程（歯車の歯切り等）→研削行程→洗浄工程→検査工程と続き、最終工程である検査工程にてこのワーク検査装置１０が使用される。
より具体的には、ワークＷは研削行程の後に、作業者が段取り替えして洗浄工程に移行し、洗浄工程を経た後、エアーブローにより洗浄液が落とされ、洗浄工程の段取り状態のまま、ワーク検査装置１０での撮像処理を含む検査工程に移行するようになっている。つまり、洗浄工程と検査工程は同じ段取り状態（セッティング）で実施され、時間の短縮化を図っている。

図１に示すように、このワーク検査装置１０は、ワークＷを回転させるワーク回転機構２０と、回転中のワークＷを撮像する撮像機構３０と、ワークＷに周期的に繰り返されて形成された歯部Ｗ１（後述する図３）の位置を示すワークパルスＰＷを出力するパルス出力機構（ワークパルス出力機構）４０と、これらの制御や検査処理等の各種情報処理を行う情報処理装置５０と、作業者が操作する表示機能付き操作装置６０とを備えている。なお、情報処理装置５０は、パーソナルコンピューターに、各種回路を実装した実装基板を組み込むことによって構成される。

ワーク回転機構２０は、ワークＷが固定されるホルダ部２１と、ホルダ部２１を回転駆動するモーター２２と、モーター２２の回転軸２２Ａに配置されるエンコーダ２３と、モーター駆動部２４とを備えている。
ホルダ部２１は、モーター２２の回転軸２２Ａと連結され、回転軸２２Ａと同速で回転することにより、ワークＷを回転させる。このホルダ部２１は、ワークＷを軸方向に貫通する貫通孔に通される軸部２１Ａと、ワークＷを軸部２１Ａと同軸でクランプする公知のクランプ機構（不図示）とを有し、この軸部２１ＡがワークＷとキーＫ（図３参照）で結合される。これにより、軸部２１ＡとワークＷとが一体に回転するようにキー結合される。
ここで、本構成のワークＷは、自動車のトランスミッションに使用される金属製の歯車であり、この種の歯車にはキー溝が設けられており、このキー溝を利用してホルダ部２１に固定している。

図１に示すように、軸部２１Ａの基端側（モーター２２の回転軸２２Ａ側）には、パルス出力機構４０の一部を構成するワーク検出用治具（回転体）４１が取り付けられる。
図３は、このワーク検出用治具４１を周辺構成と共に示す図である。
ワーク検出用治具４１は、ホルダ部２１に取り付けられるワークＷを模した板部材であり、ワーク検出用治具４１に周期的に繰り返されて形成された疑似歯部（疑似形状部，被検出部）４１Ａを近接センサ４２で検出可能にする形状を有している。
より具体的には、このワーク検出用治具４１は、軸部２１Ａの回転中心Ｏ１を中心として軸部２１Ａから拡径する拡径部品であって、ワークＷの歯部Ｗ１のピッチと同じ角度間隔で径方向外側に突出する凸部で形成された疑似歯部（被検出部）４１Ａを有する薄板形状に形成されており、言い換えれば、このワーク検出用治具４１は、ワークＷの側断面形状と相似形の断面形状を有する平歯車形状に形成されている。

このワーク検出用治具４１は、ワークＷの背面近傍位置で、軸部２１Ａと一体回転するように軸部２１Ａにキー結合されている。これによって、ワーク検出用治具４１は、ワークＷと軸方向にずれた近傍位置でワークＷと一体に回転する回転体として機能する。
また、ワーク検出用治具４１の疑似歯部４１ＡとワークＷの歯部Ｗ１とは、軸部２１Ａの回転中心Ｏ１に対して同じ角度間隔で配置されている。本構成では、図３に示すように、ワーク検出用治具４１とワークＷとを共通のキーＫで結合することにより、ワーク検出用治具４１の疑似歯部４１ＡとワークＷの歯部Ｗ１とを同一位相に揃えている。
また、図示のように、このワーク検出用治具４１は薄板部材で形成されるため、このワーク検出用治具４１をホルダ部２１におけるワークＷが装着されない基端側領域を利用して容易に配置することができる。

モーター２２は、速度制御に適したサーボモーターが使用され、情報処理装置５０の制御の下、モーター駆動部２４から出力されるモーター駆動信号ＳＭに基づいて一定の回転速度で回転駆動される。
エンコーダ２３は、モーター２２の回転軸２２Ａに配置され、この回転軸２２Ａの回転速度に応じた周波数の基準パルスＰＡを出力する。本構成では、モーター２２が一定の回転速度で駆動されるため、エンコーダ２３は、一定の周波数の基準パルスＰＡを出力する。
このエンコーダ２３には、同じ時間内に、ワークＷの歯部Ｗ１の位置で出力されるワークパルスＰＷよりも１０〜１００倍のパルス数を出力するエンコーダが用いられており、つまり、ワークＷの歯部Ｗ１の１ピッチ当たりの回転角度で１０〜１００個のパルス（例えば、１６パルス）を出力する分解能とされている。このエンコーダ２３には、ロータリーエンコーダが使用される。

このエンコーダ２３から出力される基準パルスＰＡは、モーター駆動部２４に入力される。モーター駆動部２４は、基準パルスＰＡに基づいてモーター２２をフィードバック制御することにより、モーター２２を一定の回転速度に精度良く制御する。また、基準パルスＰＡは、モーター駆動部２４を経由して情報処理装置５０にも入力される。
なお、モーター駆動部２４は、モーター制御機能付きのＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）で構成されているが、これに限らず、情報処理装置５０に内蔵されていてもよい。
このモーター駆動部２４には、表示機能付き操作装置６０が接続され、この操作装置６０が具備する操作盤が操作されることによって、作業者からの操作指示がモーター駆動部２４に入力され、その操作指示に従ってモーター駆動部２４や情報処理装置５０が各種処理を行う。また、表示機能付き操作装置６０は、モーター駆動部２４を介して入力した各種情報を表示する表示機を備えている。

パルス出力機構４０は、上記したワーク検出用治具４１と、ワーク検出用治具４１の疑似歯部４１Ａを非接触で検出する単一の近接センサ４２とを備えている。近接センサ４２は、図３に示すように、センサ部４２Ａがワーク検出用治具４１の外周面に向けて配置され、ワーク検出用治具４１の疑似歯部４１Ａを磁気的に検出する毎にワークパルスＰＷを出力する。
図１に示すように、ワークパルスＰＷは、情報処理装置５０内のパルス中心検出回路５１に入力され、このパルス中心検出回路５１によってワークパルスＰＷの中心（パルス幅中心に相当）を示す中心データＳＰが生成され、情報処理装置５０内のパルス計数部５２と制御部（撮像制御部、検査処理部）５３とに入力される。
パルス計数部５２は、連続するワークパルスＰＷの中心間で基準パルスＰＡのパルス数Ｎ１（基準パルス数ＮＰと言う）を計数することにより、ワークパルスＰＷ間の基準パルス数ＮＰを取得し、制御部５３に通知する。

制御部５３は、基準パルスＰＡを基準にした撮像タイミングで撮像するようにカメラ１１の動作を制御する撮像制御部として機能するものであり、基準パルスＰＡが入力されるとともに、パルス中心検出回路５１が検出したワークパルスＰＷの中心、及び、パルス計数部５２が計数したワークパルスＰＷ間の基準パルス数ＮＰが通知される。
この制御部５３には、ワーク撮像用のカメラ１１が配線接続され、カメラ１１に撮像指示を送るとともに、カメラ１１で撮像された画像データを取得する。
なお、図中、符号５４は、撮像データ、基準パルス数ＮＰ、ワークＷの歯数（形状部分の数）等のワーク情報等を記憶する記憶部である。この記憶部５４には、磁気記録媒体、光記録媒体、半導体記録媒体等のコンピューターが読み取り可能な記録媒体が適用される。

この情報処理装置５０及びカメラ１１が、撮像機構３０を構成しており、本構成では、カメラ１１として、ワークＷの歯部Ｗ１を異なる条件で撮影するための複数台（本構成では３台）のカメラを固定設置している。
具体的には、図１に示すように、歯面（歯部Ｗ１の表面全体）を撮影するための歯面撮影用カメラ（第１撮像部）１１Ａと、歯先（歯部Ｗ１の先端）を撮影するための歯先撮影用カメラ（第２撮像部）１１Ｂと、歯面（歯部Ｗ１）を撮影するための端面撮影カメラ（第３撮像部）１１Ｃとを備えている。
なお、これらカメラ１１には、静止画撮像用のデジタルカメラが用いられ、回転中のワークＷを撮像しても撮像画像がぶれないシャッター速度性能、外観検査に十分な画素数、各部の撮影に好適なレンズを具備している。このうち、歯面撮影用カメラ１１Ａにはいわゆるエリアカメラ（エリアセンサカメラとも称する）が使用され、歯先撮影用カメラ１１Ｂ及び端面撮影カメラ１１Ｃには、いわゆるラインカメラ（ラインセンサカメラとも称する）が使用されている。

次に、ワーク検査装置１０が歯面撮影用カメラ１１Ａの撮像制御をする場合の動作を説明する。図４は、この場合の動作を示すフローチャートである。
まず、ワーク検査装置１０は、モーター駆動部２４によりモーター２２の回転駆動を開始する（ステップＳ１：回転工程の開始）。この場合、モーター２２は予め設定された一定の回転速度で回転するように制御される。
モーター２２が回転駆動されると、エンコーダ２３から基準パルスＰＡが出力されるとともに、近接センサ４２からワークパルスＰＷが出力される（ワークパルス出力工程）。

このエンコーダ２３及び近接センサ４２からのパルス出力は、図５に示すタイムチャートとして得られる。この図に示すように、近接センサ４２では、ワークＷに周期的に繰り返されて形成された単一の歯部（形状部分）Ｗ１の範囲内において、中央部が山高となる出力信号電圧を発生し、この出力信号電圧がデジタル化される。なお、図５中、符号ＬＴは、ワークパルスＰＷをデジタル化する際のスレッショルドレベルを示している。そして、パルス中心検出回路５１では、デジタル化されたパルス幅Ｎを測定し、この測定されたパルス幅Ｎの半分のパルス幅（Ｎ／２）を、近接センサ４２による出力信号電圧を介して立ち上がる次のパルスに同期して生成する。

従って、生成されたパルス幅（Ｎ／２）のパルスの終了エッジが、歯部Ｗ１の中心位置に対応している。このため、デジタル化されたパルス幅Ｎに対応して基準パルスＰＡのパルス数を計数し、この計数値の半分のパルス幅（Ｎ／２）のパルス幅を生成することにより、ワークパルスＰＷの中心（パルス幅中心）、つまり、ワークＷの歯部中心が検出される。

また、この回転中、パルス計数部５２によってワークパルスＰＷ間の基準パルス数ＮＰが計数されるとともに（ステップＳ２：パルス計数工程）、ステップＳ３以降の処理（撮像工程）が実施される。
この場合、制御部５３は、まず、ワークパルスＰＷを撮影開始のトリガー（開始トリガー）として、基準パルスＰＡを基準にした撮像タイミングを検出し、この撮像タイミングで撮像トリガー信号を歯面撮影用カメラ１１Ａに出力することによって、歯面撮影用カメラ１１Ａで撮像させる。

この際、制御部５３は、パルス中心検出回路５１で検出されるワークパルスＰＷの中心に相当する撮像タイミングを基準パルスＰＡから特定し、この特定したタイミングで撮像させるため、近接センサ４２がワークＷの歯部中心を検出したタイミングで正確に撮像させることができる。なお、本構成では、基準パルスＰＡの立ち下がりと立ち上がりとのいずれかを選択して、撮像タイミング（開始トリガー）とすることが可能な回路に構成されている。

本構成では、１回目の撮像については、歯先中心検出パルスＰＣを撮像開始のトリガーとする。つまり、基準パルスＰＡから撮像タイミングを特定するのではなく、歯先中心検出パルスＰＣの終了エッジのタイミングそのものを撮像タイミングとする。これによって、近接センサ４２がワークＷの歯部中心を検出したタイミングと撮像タイミングとの誤差を最小にしている。

続いて、制御部５３は、この撮像タイミングから基準パルスＰＡが、基準パルス数ＮＰだけ出力されたか否かを判定し、基準パルス数ＮＰ出力される毎に、撮像トリガー信号を歯面撮影用カメラ１１Ａに出力し、歯面撮影用カメラ１１Ａで撮像させる（ステップＳ４）。
この場合、制御部５３は、撮像回数を計数し、撮像回数がワークＷの歯数と一致するか否かを判定し、一致しない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、ステップＳ４の撮像処理を再び行い、撮像回数がワークＷの歯数と一致すると（ステップＳ５：ＹＥＳ）、モーター２２の回転を停止させ（ステップＳ６）、撮像処理を終了する。
つまり、２回目以降の撮像は、エンコーダ２３からの基準パルスＰＡを基準にして撮像トリガー信号を歯面撮影用カメラ１１Ａに出力し、これによって、精度良く一定の間隔で撮像することができる。なお、本実施形態では、１回目の撮像については、基準パルスＰＡから撮像タイミングを特定していないが、本発明はこの態様に限らず、１回目の撮像についても、基準パルスＰＡから撮像タイミングを特定してもよい。

このようにしてワークパルスＰＷの間隔で撮像するので、実際のワークＷの歯部（形状部分）Ｗ１に同期して撮像することができる。従って、歯面撮影用カメラ１１Ａの視野の中に、同じ歯部Ｗ１の輪郭である歯面が連続して撮像され、各歯部Ｗ１を同じ条件（同じ位置）で撮像した画像を得ることができる。ここで、歯面撮影用カメラ１１Ａは、少なくとも２カ所以上の歯部Ｗ１が含まれる画像を撮像するように設置及びカメラ設定（レンズの選択、倍率等）がされている。
しかも、本構成では、撮像回数がワークＷの歯数分とされるので、全ての歯部Ｗ１を同じ位置で撮像すると、自動的に撮像を終了できる。また、１回目の撮像では、ワークパルスＰＷに基づき生成した歯先中心検出パルスＰＣをトリガーとして撮像し、２回目以降の撮像では、エンコーダ２３からの基準パルスＰＡをトリガーとして一定間隔の撮像を行うので、撮像タイミングの誤差を低減することができる。
なお、各歯部Ｗ１の撮影位置の微調整は、歯面撮影用カメラ１１Ａの位置の微調整、或いは、撮像トリガー信号の出力タイミングを微少時間だけ補正することによって可能である。

これら撮像画像のデータは、情報処理装置５０が具備する記憶部５４に蓄積され、この情報処理装置５０が具備する画像処理による欠陥検出機能によって欠陥の有無が判定され、その判定結果が、情報処理装置５０や表示機能付き操作装置６０を介して外部に通知される。
本構成では、制御部５３が、撮像を制御する撮像制御部として機能するだけでなく、欠陥検出処理（欠陥検出工程）を実行する検査処理部としても機能する。この制御部５３は、欠陥検出処理として、隣接する撮像画像の差分データを得て差分データから欠陥検出する隣歯差分による欠陥検出処理（以下、第１欠陥検出処理と言う）と、撮像画像と良品の画像との差分データを得て差分データから欠陥検出する良歯差分による欠陥検出処理（以下、第２欠陥検出処理と言う）とを行う。以下、欠陥検出処理について説明する。

図６は、欠陥検出処理を示すフローチャートである。
まず、制御部５３は、ワークＷの撮像画像を取得する（ステップＳ１１）。この撮像画像の取得は、上述した撮像制御による画像取得である。次に、制御部５３は、取得した撮像画像データにノイズ除去処理（ノイズフィルター処理）や２値化処理を施し（ステップＳ１２）、その後に第１及び第２の欠陥検出処理を行う。
すなわち、制御部５３は、第１欠陥検出処理として、隣接する撮像画像データの差分（つまり、隣歯差分）を得る差分抽出処理を行い（ステップＳ１３）、差分データ中の画像（連結性を有する画素）を検出する形状抽出処理を行い（ステップＳ１４）、検出した画像の大きさを判定し（ステップＳ１５）、判定結果に応じて第１検査ＯＫ、或いは、第１検査ＮＧと判定する（ステップＳ１６，Ｓ１７）。

図７は、第１欠陥検出を示す図である。この図に示すように、制御部５３は、撮像したｋ番目（ｋは整数：ｋ＝１，２，３・・・））の画像と（ｋ＋１）番目の画像との差分を画像処理により取得し、差分データを取得する（ステップＳ１３に対応）。なお、図７に示す差分データには、説明を判りやすくするため、ワークＷの輪郭を仮想線（二点差線）で示している。
この図７において、符号Ｗ１Ａ、Ｗ１Ｂ・・・Ｗ１Ｅは、ワークＷの歯部Ｗ１を各々示しており、隣接する撮像画像データは、一歯ずつずれた画像となっている。また、この図７の例では、歯部Ｗ１Ｂの歯面に、打痕で生じた表面傷（図中、符号Ｑで示す）が存在する場合を示している。
この場合、制御部５３は、差分データから傷Ｑに対応する差分画像ＱＰを検出する（ステップＳ１４に対応）。図７の例では、隣接する撮像画像データの各々に傷Ｑが存在するため、傷Ｑに対応する差分画像ＱＰが２つ検出されることになる。

その後、制御部５３は、検出した差分画像ＱＰが許容範囲内の大きさか否かを判定することにより（ステップＳ１５に対応）、欠陥の有無を判定する。
この第１欠陥検出処理の許容範囲（以下、第１許容範囲と言う）は、傷（打痕を含む）の判定基準値に設定されている。具体的には、第１許容範囲は、長さが１ｍｍ未満に設定され、１ｍｍ未満であれば欠陥でない（第１検査ＯＫ）と判定し（ステップＳ１６）、１ｍｍ以上であれば欠陥あり（第１検査ＮＧ）と判定する（ステップＳ１７）。この場合、一つでも欠陥があれば、第１検査ＮＧと判定する。

ここで、ワークＷの歯面傷は、欠陥形状が凹凸で、欠陥の向き、角度、発生位置が不定であるため、撮像画像には、明部で示される明欠陥で現れる場合や、暗部で示される暗欠陥で現れる場合とがある。本構成では、隣歯同士の差分データに基づいて欠陥検出するので、明欠陥、暗欠陥のいずれの場合でも差分データに現れ、歯面傷の有無を精度良く検出することが可能である。

次いで、第１欠陥検出処理で検査ＮＧの場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、制御部５３は、ワークＷに欠陥が有るため、その旨を外部に報知する公知の報知処理を行った後に、当該欠陥検出処理を中断する。
一方、第１欠陥検出処理で検査ＯＫの場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、制御部５３は、撮像画像データと、記憶部５４に予め記憶された良品の画像（良品のワークＷを同条件で撮像した画像）との差分（つまり、良歯差分）を得る差分抽出処理を行い（ステップＳ１８）、差分データ中の画像（連結性を有する画素）を検出する形状抽出処理を行い（ステップＳ１９）、検出した画像の大きさを判定し（ステップＳ２０）、判定結果に応じて第２検査ＯＫ、或いは、第２検査ＮＧと判定する（ステップＳ２１，Ｓ２２）。

図８は、第２欠陥検出を示す図である。この図８の例では、歯部Ｗ１Ｃの端部に、表面加工（切削）したにもかかわらず加工していない面、つまり、黒皮残り（図中、符号Ｒで示す）が存在する場合を示している。
この場合、良歯差分の差分データには、黒皮残りに対応する差分画像ＲＰがそのまま存在する。このため、制御部５３は、検出した差分画像ＲＰが許容範囲内の大きさか否かを判定する（ステップＳ１９に対応）。
この第２欠陥検出処理の許容範囲（以下、第１許容範囲と言う）は、黒皮残りの判定基準値に設定されており、より具体的には、長さが０．４ｍｍ未満に設定されている。このため、制御部５３は、０．４ｍｍ未満であれば欠陥でない（第２検査ＯＫ）と判定し（ステップＳ２１）、０．４ｍｍ以上であれば欠陥あり（第２検査ＮＧ）と判定する（ステップＳ２２）。この場合、一つでも欠陥があれば、第２検査ＮＧと判定する。

ここで、ワークＷの黒皮残りは、欠陥形状が平面的であり、面粗度が粗いため、撮像画像には暗欠陥として現れる。また、黒皮残りは連続性が強いため、図８に示すように、複数の歯部Ｗ１（図８中、歯部Ｗ１Ａ〜Ｗ１Ｃ）に渡って連なる連続欠陥として現れる場合がある。
この種の連続欠陥は、隣歯同士の差分データを利用する第１欠陥検出処理では、差分処理の際に消えてしまい、欠陥検出できなくなる。これに対し、第２欠陥検出処理では、良品との差分データに基づいて欠陥検出するため、この種の連続欠陥を精度良く検出することが可能である。
このようにして第１及び第２欠陥検出処理で良品と判定すると、制御部５３は、検出対象のワークＷは良品と判定し、それ以外の場合は不良品と判定し、その旨を外部に報知する公知の報知処理を行った後に、当該欠陥検出処理を終了する。

以上説明したように、本実施の形成では、ワークＷを一定の回転速度で回転させつつ、一定の間隔で基準パルスＰＡを出力するワーク回転機構２０と、基準パルスＰＡに基づいた撮像タイミング毎に、ワークＷの歯部（形状部分）Ｗ１を撮像する撮像機構３０と、基準パルスＰＡに基づいて、ワークＷの歯部Ｗ１と撮像タイミングとを同期させる制御部５３とを備え、制御部５３が、撮像したｋ（ｋは整数）番目の画像と（ｋ＋１）番目の画像との差分を得る画像処理を行い、差分データに基づいて良品か否かを判定する第１欠陥検出処理を行うので、ワークＷを止めずに撮影（無停止撮影）できる分、撮影に要する時間を短縮できると共に、単一の撮像画像データから欠陥検出する場合に比して隣接画像の差分データでは欠陥判定の対象データを少なくでき、検査に要する時間も短縮できる。

従って、ワークＷの撮像及び良品検査に要する時間を短縮することが可能になる。また、本構成では検査に要する処理負担が小さいので、これによっても時間短縮が可能である。処理負担が小さければ、制御部５３の処理能力によっては、撮像処理と検査処理とを並行して行うことも可能であり、この場合には時間短縮をより図ることが可能になる。
さらに、第１欠陥検出処理では、撮像画像中の明欠陥及び暗欠陥のいずれも欠陥検出することができるので、歯面傷等の一般的な欠陥（連続欠陥を除く欠陥）を精度良く検出することができる、という効果も奏する。

さらに、本構成では、撮像した画像と予め記憶された良品の画像との差分データに基づいて欠陥を検出する他の検査処理である第２欠陥検出処理を行うので、黒皮残り等の連続欠陥についても精度良く検出することができる。しかも、本構成では、第１欠陥検出処理及び第２欠陥検出処理の各々で欠陥を検出しない場合に、ワークＷを良品と判定するので、精度良く良品判定ができる。

しかも、本構成では、撮像機構３０が、ワークＷと一体に回転し、回転中心に対してワークＷの歯部Ｗ１と同じ角度間隔で被検出部となる疑似歯部４１Ａを有するワーク検出用治具（回転体）４１と、このワーク検出用治具４１の疑似歯部４１Ａを検出する毎に、ワークパルスＰＷを出力する近接センサ４２とを備えるパルス出力機構４０と、ワークパルスＰＷ間の間隔を、基準パルスＰＡで計数してその間隔に対応するパルス数を得るパルス計数部５２とを備え、このワークパルスＰＷをトリガーとして、基準パルスＰＡを基準にした撮像タイミングで撮像し、この撮像タイミングから基準パルスＰＡが前記パルス数だけ出力される毎に、基準パルスＰＡを基準にした撮像タイミングで撮像する。
この構成によれば、実際のワークＷの歯部Ｗ１に合わせつつ、モーター２２側の基準パルスＰＡ基準で撮像することができるので、無停止撮影を行いつつ、精度良く各歯部Ｗ１を同条件（同位置）で撮像できる。この撮像精度の向上により、第１欠陥検出処理及び第２欠陥検出処理の検出精度が向上すると共に、この検出精度を維持しつつワークＷの高回転化が可能であり、より一層の時間短縮を図ることが可能になる。
すなわち、本構成では、ワークＷに周期的に繰り返される歯部Ｗ１を精度良く撮像可能な構成で、撮像画像同士の差分による欠陥検出、及び、撮像画像と良品画像との差分による欠陥検出を行うことにより、欠陥検出精度の向上と、撮像及び検査に要する時間の短縮化とを両立することが可能になる。

＜ブロー装置＞
続いて、ワークＷをブローするブロー装置（介在物除去装置）８０を説明する。
図９はブロー装置８０を示す図である。このブロー装置８０は、図１に示す洗浄工程と検査工程との間で使用され、洗浄工程を経たワークＷに残留する洗浄液等を落とすための気体（本構成ではエアー）を吹き付ける気体噴射装置である。ワークＷは、このブロー装置８０の段取り状態のまま、ワーク検査装置１０での撮像処理を含む検査工程に移行するようになっており、図９中、上記と同一の部分については同一符号を付しており、つまり、ワークＷを固定保持するホルダ部２１（軸部２１Ａを含む）は、上記ワーク検査装置１０で検査するときのホルダ部２１を兼用しており、回転自在である。なお、図中、符号ＬＲは、ワークＷの回転軸線である。
図９に示すように、ブロー装置８０は、ホルダ部２１に保持されたワークＷの周囲を囲う囲い部８１と、囲い部８１内に配設されるブロー部８２とを備え、ワークＷの下方には、洗浄液やワーク付着物（油，埃，金属（切削粉））を含むミスト（固体物と油を含む介在物）を回収する回収庫９１が配置され、ワークＷの上方には、ミストコレクタ（不図示）が配置される。

囲い部８１は、ワークＷの下方を囲う底板８１Ａと、ワークＷの側方を全周囲に渡って囲う周囲壁８１Ｂとを有し、周囲壁８１Ｂによって上方に向かって徐々に狭くなる処理室ＲＭを形成すると共に、ワークＷの上方にミストコレクタ（不図示）に向けて開口する開口部８１Ｃを形成している。なお、ミストコレクタは、処理室ＲＭ内の後述するミストを吸引して外部に排出するミスト排出ブロアーとして機能する。

ブロー部８２は、処理室ＲＭ内でワークＷの周囲に配設され、囲い部８１によって周囲が遮蔽されている。本構成では、ブロー部８２として、歯面（歯部Ｗ１の表面）をブローする歯面狙いロー部（側方ブロー部）８２Ａと、歯面（歯部Ｗ１）の端面をブローする端面狙いブロー部（上方ブロー部）８２Ｂとを備えている。
各ブロー部８２は、歯面及び端面に各々向けられたノズル８３を備え、エアー供給管８４（８４Ａ，８４Ｂ）を経て各々供給されたエアーを各ノズル８３からワークＷに向けて放出する。
より具体的には、歯面狙いブロー部８２Ａは、歯面の幅方向（図９中、上下方向）に延びる幅広型であって、かつ、歯面の幅方向に間隔をあけて複数（本構成では２つ）のノズル８３Ａを備え、これによって、歯面の幅方向全体にエアーを吹き付ける。そして、回転するワークＷに各ノズル８３Ａからエアーを吹き付けることによって、歯面全体をエアーブローすることができる。

端面狙いブロー部８２Ｂは、ワークＷの端面に略沿った方向（図９中、鉛直方向（重力方向））に延びる幅広型のノズル８３Ｂを備えている。そして、回転するワークＷにノズル８３Ｂからエアーを吹き付けることによって、ワークＷの端面全体をエアーブローすることができる。
ブロー工程（ミスト工程）では、洗浄液やワーク付着物（油，埃，金属（切削粉））を含むミスト等は、ホルダ部２１と底板８１Ａとの間に開けられた隙間８１Ｓを通って回収庫９１に回収され（回収工程）、洗浄後に吹き付けられるエアーは、この隙間８１Ｓや上方の開口部８１Ｃを通って外部に排出されるようになっている。

図９に示すように、本構成では、歯面狙いブロー部８２ＡがワークＷ側方でノズル８３Ａを水平に向けて配置され、端面狙いブロー部８２ＢがワークＷ上方でノズル８３Ｂを下方に向けて配置されているので、ワークＷに対し、側方及び上方から直交向きでエアーが吹き付けられる。このエアーブロー構造によれば、いずれか一方のブロー部８２Ａ又は８２Ｂを用いる場合に比して、各ワークＷの付着物を短時間で除去することができる。
つまり、歯面狙いブロー部８２Ａだけでは、歯面の付着物（油，埃，金属（切削粉），洗浄液）を比較的良好に除去できるものの、ワークＷの端面の除去力が落ちてしまい、端面の残留物が検査工程で欠陥として検出されてしまうおそれが生じる。また、端面狙いブロー部８２Ｂだけでは、ワークＷの端面の付着物（洗浄液）を比較的良好に除去できるものの、ワークＷの歯面の除去力が落ちてしまい、歯部Ｗ１間に残留しやすい。

これに対し、本構成では、歯面狙いブロー部（側方ブロー部）８２Ａと端面狙いブロー部（上方ブロー部）８２Ｂとの両方を用い、かつ、両方から同時にエアーを吹き付けることによって、ワークＷ全体の除去能力を高めることができ、短時間で除去することが可能である。発明者らの実験によると、本構成によれば、４秒以上のブロー時間で目標（２％以下）の残留量（除去要件９８％以上）にすることが可能であった。
しかも、両ブロー部８２Ａ，８２Ｂにおいてエアーを吹き付けることにより生じたミストを処理室ＲＭの上方から吸引するミストコレクタを有し、ブロー時はミストコレクタを駆動してミストを排出するので、ワークＷへの再付着を防止することが可能である。なお、ブロー装置８０の構成は上記構成に限らず、公知の他のブロー装置を用いてもよい。

上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形可能である。例えば、上述の実施形態では、制御部５３が、撮像制御部と検査処理部の両方として機能する場合を説明したが、撮像制御部と検査処理部とを別々に設けるようにしてもよい。つまり、このワーク検査装置１０の各部の具体的な実施形態は、上記構成に制限されない。
また、上述の実施形態では、ワーク検出用治具４１を設ける場合を説明したが、これに限らず、ワーク検出用治具４１を省略し、近接センサ４２が、ワークＷの歯部（形状部分）Ｗ１を直接検出するようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、ワークＷに歯車を用いる場合を例に説明したが、これに限らず、平面視で略円形のワークである羽根車（タービンホイール）、スクリュー等の歯車以外の部品でもよい。要は、歯や羽根（翼）等の凸部や、内側に凹む凹部といった形状部分が周期的に繰り返された形成されたワーク検査装置に本発明を広く適用することが可能である。

１０ ワーク検査装置
１１ カメラ（撮像部）
２０ ワーク回転機構
２１ ホルダ部
２２ モーター
２３ エンコーダ
３０ 撮像機構
４０ パルス出力機構
４１ ワーク検出用治具（回転体）
４１Ａ 疑似歯部（被検出部）
５０ 情報処理装置
５１ パルス中心検出回路
５２ パルス計数部
５３ 制御部（撮像制御部、検査処理部）
８０ ブロー装置（介在物除去装置）
ＰＡ 基準パルス
ＰＷ ワークパルス
Ｗ ワーク
Ｗ１，Ｗ１Ａ〜Ｗ１Ｅ 歯部（形状部分）

Claims (4)

1. 凸部や凹部の形状部分が周期的に繰り返されて形成されたワークを回転させ、当該ワークの形状部分を撮像して検査するワーク検査装置において、
   前記ワークを一定の回転速度で回転させつつ、一定の間隔で基準パルスを出力するワーク回転機構と、
   前記基準パルスに基づいた撮像タイミング毎に、前記ワークの形状部分を撮像する撮像機構と、
   前記基準パルスに基づいて、前記ワークの形状部分と撮像タイミングとを同期させる撮像制御部と、
   撮像したｋ（ｋは整数）番目の画像と（ｋ＋１）番目の画像との差分を得る画像処理を行い、差分のデータに基づいて欠陥を検出する検査処理部とを備え、
   前記撮像機構は、
   前記ワークと一体に回転し、回転中心に対して前記ワークの形状部分と同じ角度間隔で被検出部を有する回転体と、この回転体の被検出部を検出する毎に、ワークパルスを出力する近接センサとを備えるワークパルス出力機構と、
   前記ワークパルス間の間隔を、前記基準パルスで計数して前記間隔に対応するパルス数を得るパルス計数部とを備え、
   前記撮像制御部は、前記ワークパルスをトリガーとして、前記基準パルスを基準にした撮像タイミングで撮像し、この撮像タイミングから前記基準パルスが前記パルス数だけ出力される毎に、前記基準パルスを基準にした撮像タイミングで撮像することを特徴とするワーク検査装置。
2. 前記検査処理部は、撮像した画像と予め記憶された良品の画像との差分を得る他の画像処理を行い、この画像処理で得た差分のデータに基づいて欠陥を検出する他の検査処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のワーク検査装置。
3. 前記検査処理部は、撮像した（ｋ＋１）番目の画像とｋ番目の画像との差分のデータと、他の画像処理で得た差分のデータとの各々で欠陥を検出しない場合に、前記ワークを良品と判定することを特徴とする請求項２に記載のワーク検査装置。
4. 凸部や凹部の形状部分が周期的に繰り返されて形成されたワークを回転させ、当該ワークの形状部分を撮像して検査するワーク検査装置の制御方法において、
   前記ワークを一定の回転速度で回転させつつ、一定の間隔で基準パルスを出力するワーク回転機構からの前記基準パルスに基づいて、前記ワークの形状部分と、前記ワークの形状部分を撮像する撮像機構の撮像タイミングとを同期させる撮像工程と、
   撮像したｋ（ｋは整数）番目の画像と（ｋ＋１）番目の画像との差分を得る画像処理を行い、差分のデータに基づいて欠陥を検出する検査処理工程とを有し、
   前記撮像工程では、
   前記ワークと一体に回転する回転体に設けた、回転中心に対して前記ワークの形状部分と同じ角度間隔で設けられた被検出部を、近接センサにより検出し、
   前記被検出部を検出する毎に前記近接センサから出力されるワークパルス間の間隔を、パルス計数部により前記基準パルスで計数して前記間隔に対応するパルス数を得、
   前記ワークパルスをトリガーとして、前記基準パルスを基準にした撮像タイミングで撮像し、この撮像タイミングから前記基準パルスが前記パルス数だけ出力される毎に、前記基準パルスを基準にした撮像タイミングで撮像することを特徴とするワーク検査装置の制御方法。

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