JP7134253B2

JP7134253B2 - ワーク検査装置及びワーク検査方法

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Publication number: JP7134253B2
Application number: JP2020559922A
Authority: JP
Inventors: 亮小原; 真樹五十川; 安久斎藤; 学山本; 昌史町田; 淳塩飽
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-12-11
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2022-09-09
Anticipated expiration: 2039-11-22
Also published as: CN112888531A; CN112888531B; JPWO2020121784A1; US20220021813A1; WO2020121784A1; US11711615B2

Description

本発明は、ワーク検査装置及びワーク検査方法に関する。

従来、ガラス基板を撮影して得られた画像データを基に、ガラス基板の良否を判定する検査装置が知られている（例えば、日本国特開２００２－５８５０号公報参照）。

特開２００２－５８５０号公報

ワークを撮影した画像に基づきワークを検査する装置においては、撮影画像に基づく平面画像解析やスリット光を利用した画像に基づく高低差の解析などによってワークの良否を判定する検査装置が考えられるが、一般的に検査精度を向上させるほど検査のサイクルタイムが長くなるという問題がある。

本発明は、以上の点に鑑み、高精度の検査を可能としつつ、且つサイクルタイムの短縮化を図ることができるワーク検査装置及びワーク検査方法を提供することを目的とする。

［１］上記目的を達成するため、本発明は、
ワークの表面を撮像部で撮像し、良否を判定するワーク検査装置であって、
前記ワークを載置するテーブルと、
前記ワークから離隔して配置された前記撮像部を固定する撮像固定部と、
第１投光部と、
第２投光部と、
前記テーブルと前記撮像固定部との相対距離を直線移動して調整自在な直動機構と、
前記直動機構の移動方向に直交する方向の回転軸を備え、前記回転軸を軸にして前記撮像固定部に対して前記撮像部を回動自在な回動機構と、
前記撮像部の画像に基づいてワークの良否判定を行う良否判定部と、
前記直動機構と、前記回動機構と、を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１投光部によって前記ワークに光を照射し、前記撮像部で撮影する第１撮影工程と、
前記第１撮影工程で撮影した画像に基づいて前記ワークの詳細検査を要すると判定された部分が存在する場合には、前記判定された部分を要詳細検査部分として設定する詳細検査部分判定工程と、
前記詳細検査部分判定工程で前記要詳細検査部分が設定された場合には、前記要詳細検査部分に対して、前記第２投光部によって前記ワークに光を照射し、前記撮像部で撮影する第２撮影工程と、
前記第２撮影工程で撮影した画像に基づいて前記要詳細検査部分の良否判定を行う良否判定工程と、
を備え、
前記撮像部は、
前記第１投光部の投光が前記ワークで正反射した反射光を受光する第１位置に前記回動機構で配置自在であり、且つ、
前記第２投光部の投光が前記第１投光部の投光の前記ワークへの入射角度とは異なる入射角度で前記ワークに投光されて、前記ワークで正反射した反射光を受光する第２位置に前記回動機構で配置自在であり、
前記第１投光部の反射光を受光する場合と前記第２投光部の反射光を受光する場合とで、入射角度の違いによる差によるピントずれを防止するために、ピントが合うように前記直動機構で前記テーブルと前記撮像固定部との相対距離を調整することを特徴とする。

本発明によれば、第１投光部によって撮影したときに詳細検査を要すると判定された部分のみを、第２投光部によって撮影して最終的なワークの良否判定を行うため、高精度の検査を可能としつつ、且つサイクルタイムの短縮化を図ることができるワーク検査装置を提供することができる。

また、本発明においては、
前記撮像部は、
前記第１投光部の投光が前記ワークで正反射した反射光を受光する第１位置に前記回動機構で配置自在であり、且つ、
前記第２投光部の投光が前記第１投光部の投光の前記ワークへの入射角度とは異なる入射角度で前記ワークに投光されて、前記ワークで正反射した反射光を受光する第２位置に前記回動機構で配置自在であり、
前記第１投光部の反射光を受光する場合と前記第２投光部の反射光を受光する場合とで、入射角度の違いによる差によるピントずれを防止するために、ピントが合うように前記直動機構で前記テーブルと前記撮像固定部との相対距離を調整する。

本発明によれば、夫々の入射角度が異なる第１投光部と第２投光部とで１つの撮影部で撮影する場合であっても、直動機構でテーブルと撮像固定部との相対距離を調整することにより、撮影部のピントを合わせることができる。

［２］また、本発明においては、
前記テーブルには、前記ワークを移動させる移動機構が設けられ、
前記撮像固定部は、前記移動機構の振動の伝達を抑制又は防止すべく前記テーブルから間隔を存して設置されていることが好ましい。

本発明によれば、移動機構によってワークを比較的早い速度で移動させながらワークを検査しても、移動機構の振動が撮像部に伝達し難く、高精度の検査を行うことができる。

［３］また、本発明においては、
前記第１投光部は２次元形状測定用であり、
前記第２投光部は３次元形状測定用であり、
前記撮像部は撮像素子を備え、
前記第１投光部による２次元形状測定時には、前記撮像素子で検出される画像データに基づいて要詳細検査部分を設定し、
前記第２投光部による３次元形状測定時には、前記撮像素子で検出される画像データに基づいて前記ワークの良否判定することが好ましい。

［４］また、本発明においては、
前記ワークは、内燃機関のシリンダブロックであり、
前記テーブルには、前記シリンダブロックの気筒配列方向が水平方向と一致するように前記シリンダブロックのクランクケースを取り付ける側の面が前記テーブルと対向するように前記テーブルに配置した状態で前記シリンダブロックを前記テーブルに固定する固定機構を備えることが好ましい。

本発明によれば、第１投光部によって撮影したときに詳細検査を要すると判定された部分のみを、第２投光部によって撮影して最終的なシリンダブロックの良否判定を行うため、高精度の検査を可能としつつ、且つサイクルタイムの短縮化を図ることができるワーク検査装置を提供することができる。

［５］また、本発明のワーク検査方法は、
ワークを載置するテーブルと、
ワークから離隔して配置された撮像部を固定する撮像固定部と、
第１投光部と、
第２投光部と、
前記テーブルと前記撮像固定部との相対距離を直線移動して調整自在な直動機構と、
前記直動機構の移動方向に直交する方向の回転軸を有し、前記回転軸を軸にして前記撮像固定部に対して前記撮像部を回動自在な回動機構と、
を備えたワーク検査装置を用いてワークの表面の良否を判定するワーク検査方法であって、
前記第１投光部によって前記ワークに光を照射し、前記撮像部で撮影する第１撮影工程と、
前記第１撮影工程で撮影した画像に基づいて前記ワークの詳細検査を要すると判定された部分が存在する場合には、前記判定された部分を要詳細検査部分として設定する詳細検査部分判定工程と、
前記詳細検査部分判定工程で前記要詳細検査部分が設定された場合には、前記要詳細検査部分に対して、前記第２投光部によって前記ワークにスリット光を照射し、前記撮像部で撮影する第２撮影工程と、
前記第２撮影工程で撮影した画像に基づいて、前記スリット光の縁の形状から前記ワークの表面の凹凸を検出して、前記要詳細検査部分の良否判定を行う良否判定工程と、
を備え、
前記撮像部は、
前記第１投光部の投光が前記ワークで正反射した反射光を受光する第１位置に回動機構で配置自在であり、且つ、
前記第２投光部の投光が前記第１投光部の投光の前記ワークへの入射角度とは異なる入射角度で前記ワークに投光されて、前記ワークで正反射した反射光を受光する第２位置に前記回動機構で配置自在であり、
前記第１投光部の反射光を受光する場合と前記第２投光部の反射光を受光する場合とで、入射角度の違いによる差によるピントずれを防止するために、ピントが合うように直動機構でテーブルと撮像固定部との相対距離を調整することを特徴とする。

本発明のワーク検査方法によれば、第１投光部によって撮影したときに詳細検査を要すると判定された部分のみを、第２投光部によって撮影して最終的なワークの良否判定を行うため、高精度の検査を可能としつつ、且つサイクルタイムの短縮化を図ることができるワーク検査方法を提供することができる。

図１は本発明のワーク検査装置の実施形態を模式的に示す説明図である。図２は本実施形態のワーク検査装置において第１投光部を利用した検査を示す説明図である。図３は本実施形態のワーク検査装置において第２投光部を利用した検査を示す説明図である。図４は本実施形態のワーク検査装置を模式的に示す説明図である。図５は本実施形態のワーク検査装置におけるワークの第１面の撮影順序を矢印で示す説明図である。図６は本実施形態のワーク検査装置におけるワークの第２面（ガスケット面）の撮影順序を矢印で示す説明図である。図７は本実施形態のワーク検査装置におけるワークの第３面の撮影順序を矢印で示す説明図である。図８は本実施形態のワーク検査装置におけるワークの第２面（ガスケット面）における詳細検査の撮影順序を矢印で示す説明図である。図９は本実施形態のワーク検査装置におけるワークの第４面の撮影順序を矢印で示す説明図である。図１０は本実施形態のワーク検査装置におけるワークの第５面（クランクシャフト側の面）の撮影順序を矢印で示す説明図である。図１１は本実施形態のワーク検査装置におけるワークの第６面の撮影順序を矢印で示す説明図である。図１２は本実施形態のワーク検査装置におけるワークの第５面（クランクシャフト側の面）における詳細検査の撮影順序を矢印で示す説明図である。

図１から図１２を参照して、本発明のワーク検査装置及びワーク検査方法の実施形態を説明する。本実施形態のワーク検査装置１は、図１に示すように、ワーク２を載置自在なテーブル３と、ワーク２の検査対象面に光を当てる第１投光部４と、ワーク２の検査対象面にスリット光を当てる第２投光部５と、ワーク２の検査対象面を撮影するカメラからなる撮像部６と、図４に示すように、撮像部６をワーク２の検査対象面から離隔させた位置に配置させる撮像固定部７と、テーブル３と撮像固定部７との相対距離を直線移動して調整自在な直動機構８と、直動機構８の移動方向に直交する方向の回転軸９ａを有し、回転軸９ａを軸にして撮像固定部７に対して撮像部６を回動自在な回動機構９と、図１に示すように、撮像部６で撮影した画像に基づいてワーク２の検査対象面の良否判定を行う良否判定部１０と、第１投光部４、第２投光部５、撮像部６、直動機構８、回動機構９、を制御する制御部１１と、を備える。

良否判定部１０は、制御部１１の一部で構成されており、制御部１１は、ＣＰＵやメモリ等により構成された電子ユニットで構成され、メモリなどの記憶部に保持された制御プログラムをＣＰＵで実行することにより、撮像部６で撮影した画像に基づいてワーク２の検査対象面の良否判定を行う機能を果たす。

制御部１１は、第１投光部４によってワーク２の検査対象面に光を照射し、撮像部６で撮影する第１撮影工程と、第１撮影工程で撮影した画像に基づいてワーク２の検査対象面における詳細検査を有すると判定された部分が存在する場合には、この判定された部分を要詳細検査部分として設定する詳細検査部分判定工程と、詳細検査部分判定工程で要詳細検査部分として選択されたワーク２の検査対象面の部分に対して、第２投光部５によってワーク２に光を照射し、撮像部６で撮影する第２撮影工程と、第２撮影工程で撮影した画像に基づいて要詳細検査部分の良否判定を行う良否判定工程と、を備える。

撮像部６は、図２に示すように、第１投光部４の投光がワーク２の検査対象面で正反射した反射光を受光する第１位置に回動機構９及び直動機構８で配置自在であり、且つ、図３に示すように、第２投光部５の投光が第１投光部４の投光のワーク２の検査対象面への入射角度（例えば、１０度）とは異なる入射角度（例えば、４５度）でワーク２の検査対象面に投光されて、ワーク２の検査対象面で正反射した反射光を受光する第２位置に回動機構９及び直動機構８で配置自在である。

制御部１１は、第１投光部４の反射光を受光する場合と第２投光部５の反射光を受光する場合とで、入射角度の違いによる差によるピントずれを防止するために、ピントが合うように、（換言すれば、第１投光部４による撮影と第２投光部５による撮影とでワーキングディスタンス（レンズ先端から被写体までの距離）が一定となるように、）直動機構８でテーブル３と撮像固定部７との相対距離を調整している。なお、図１は模式図でありワーキングディスタンスが一定となっていないように見えるが、実際には、ワーキングディスタンスが一定となるように設定されている。

図４に示すように、テーブル３には、ワーク２を水平方向へ左右前後に移動させる移動機構１２が設けられている。また、テーブル３には、ワーク２の側面を把持して、ワーク２の後面、上面、前面を検査対象面として切り換え可能とする揺動機構１３も設けられている。

撮像固定部７は、移動機構１２の振動の伝達を抑制又は防止すべくテーブル３から間隔を存して設置されている。なお、「間隔を存して」とは、テーブル３を工場の床（地面）に設置した場合には、撮像固定部７も床（地面）に設置されることがあるが、この場合においては、テーブル３と撮像固定部７とが直接的に接触しないように隙間を空けていることを意味する。また、第１投光部４は２次元形状測定用であり、第２投光部５は３次元形状測定用である。撮像部６は撮像素子を備えている。

撮像部６は、第１投光部４による２次元形状測定時には、撮像部６の撮像素子で検出される画像データに基づいて詳細検査の要否を判定し、第２投光部５による３次元形状測定時には、撮像部６の撮像素子で検出される画像データに基づいて要詳細検査部分の良否を判定する。要詳細検査部分が不良であると判定された場合には、ワーク２は不良品として取り扱われる。

ワーク２は、例えば、内燃機関のシリンダブロックである。テーブル３には、ワーク２としてのシリンダブロックの気筒配列方向が水平方向と一致するようにシリンダブロックのクランクケースを取り付ける側の面（一方の面２ａ）がテーブル３と対向するようにテーブル３に配置した状態でシリンダブロックをテーブル３に固定する固定機構１４を備える。

シリンダブロックの中でも要求精度の高いガスケット面（シリンダヘッド側の面）の検査において、気筒配列方向と直交する向きに２次元計測時の測定画素及び３次元計測時のスリット光を伸ばすように配置して検査することにより、ガスケット面においては、加工時（フライス加工時）の傷が計測しやすくなり、高精度にワーク２の加工面を計測することができる。

本実施形態のワーク検査方法は、第１投光部４によってワーク２に光を照射し、撮像部６で撮影する第１撮影工程と、第１撮影工程で撮影した画像に基づいてワーク２の詳細検査を要すると判定された部分が存在する場合には、判定された部分を要詳細検査部分として設定する詳細検査部分判定工程と、詳細検査部分判定工程で要詳細検査部分が設定された場合には、要詳細検査部分に対して、第２投光部５によってワーク２にスリット光を照射し、撮像部６で撮影する第２撮影工程と、第２撮影工程で撮影した画像に基づいて、スリット光の縁の形状からワーク２の検査対象面（表面）の凹凸を検出して、要詳細検査部分の良否判定を行う良否判定工程と、を備えている。

本実施形態においては、ワーク２としてのシリンダブロックがガスケット面２ｂ（シリンダヘッド側の面）を上面としてテーブル３に固定されている場合、揺動機構１３でシリンダブロックを揺動させることにより、図６に示すガスケット面２ｂ（シリンダヘッド側の面。第２面）のみならず、図５に示す前面２ｃ（第１面）、及び図７に示す後面２ｄ（第３面）の検査を行うことができる。

従って、本実施形態のワーク検査装置１を用いたワーク検査方法では、まず、図５～図７の順に各面を各図に付した矢印に沿って第１投光部４の光で撮影して、撮影した画像を一部重複させながら繋ぎ合わせていき、繋ぎ合わされた画像に対して、輝度ムラを取り除くべく予め記憶された基準となる画像から差分を求め、差分画像を二値化処理して、要詳細検査部分を特定する。

次に、図８に示すように、特定された要詳細検査部分がガスケット面２ｂ（シリンダヘッド側の面。第２面。）に２箇所存在する場合には、予め設定された基準点に基づく要詳細検査部分の位置を制御部１１の記憶装置に記憶させて要詳細検査部分を設定し、要詳細検査部分に第２投光部５のスリット光を照射して、スリット光の側縁（明暗が分かれる境界部分）の段差によって、要詳細検査部分の凹凸を測定し、この凹凸判定から加工キズや面粗度不良などが存在すると判定された場合には、ワーク２は不良品として取り扱われる。

次に、ワーク２としてのシリンダブロックのクランクシャフト側の面２ａ（図１０の面）を上にして、シリンダブロックの第１面２ｃと第３面２ｄを把持するようにテーブル３に載置し、図９～図１２に示すように、第４面２ｅから、第５面２ａ、第６面２ｆの順に画像を撮影し、要詳細検査部分が設定された場合には、図１２に示すように（図１２では、一方の面としての第５面２ａを示している）、高低差を判定する３次元検査を行う。

本実施形態のワーク検査装置１及びワーク検査方法によれば、第１投光部４によって撮影したときに詳細検査を要すると判定された部分のみを、第２投光部５によって撮影して制御部１１の良否判定部１０で最終的なワーク２としてのシリンダブロックの良否判定を行うため、高精度の検査を可能としつつ、且つサイクルタイムの短縮化を図ることができるワーク検査装置１を提供することができる。

また、本実施形態によれば、夫々の入射角度が異なる第１投光部４と第２投光部５とで１つの撮影部６でワーク２の検査対象面を撮影する場合であっても、直動機構８でテーブル３と撮像固定部７との相対距離を調整することにより、撮影部のピントを合わせることができる。

また、本実施形態においては、テーブル３には、ワーク２を移動させる移動機構１２が設けられ、撮像固定部７は、移動機構１２の振動の伝達を抑制又は防止すべくテーブル３から間隔を存して設置されている。このように構成することにより、移動機構１２によってワーク２を比較的早い速度で移動させながらワーク２を検査しても、移動機構１２の振動が撮像部６に伝達し難く、高精度の検査を行うことができる。

なお、ワーク２は、シリンダブロックに限らず、例えば、シリンダヘッドやクランクシャフト、動力伝達装置のケースであってもよい。

１ワーク検査装置
２ワーク
２ａ一方の面（クランクシャフト側の面。第５面。）
２ｂ他方の面（ガスケット面。シリンダヘッド側の面。第２面。）
２ｃ第１面
２ｄ第３面
２ｅ第４面
２ｆ第６面
３テーブル
４第１投光部
５第２投光部
６撮像部
７撮像固定部
８直動機構
９回動機構
９ａ回転軸
１０良否判定部
１１制御部
１２移動機構
１３揺動機構
１４固定機構
１００要詳細検査部分

Claims

ワークの表面を撮像部で撮像し、良否を判定するワーク検査装置であって、
前記ワークを載置するテーブルと、
前記ワークから離隔して配置された前記撮像部を固定する撮像固定部と、
第１投光部と、
第２投光部と、
前記テーブルと前記撮像固定部との相対距離を直線移動して調整自在な直動機構と、
前記直動機構の移動方向に直交する方向の回転軸を備え、前記回転軸を軸にして前記撮像固定部に対して前記撮像部を回動自在な回動機構と、
前記撮像部の画像に基づいてワークの良否判定を行う良否判定部と、
前記直動機構と、前記回動機構と、を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１投光部によって前記ワークに光を照射し、前記撮像部で撮影する第１撮影工程と、
前記第１撮影工程で撮影した画像に基づいて前記ワークの詳細検査を要すると判定された部分が存在する場合には、前記判定された部分を要詳細検査部分として設定する詳細検査部分判定工程と、
前記詳細検査部分判定工程で前記要詳細検査部分が設定された場合には、前記要詳細検査部分に対して、前記第２投光部によって前記ワークに光を照射し、前記撮像部で撮影する第２撮影工程と、
前記第２撮影工程で撮影した画像に基づいて前記要詳細検査部分の良否判定を行う良否判定工程と、
を備え、
前記撮像部は、
前記第１投光部の投光が前記ワークで正反射した反射光を受光する第１位置に前記回動機構で配置自在であり、且つ、
前記第２投光部の投光が前記第１投光部の投光の前記ワークへの入射角度とは異なる入射角度で前記ワークに投光されて、前記ワークで正反射した反射光を受光する第２位置に前記回動機構で配置自在であり、
前記第１投光部の反射光を受光する場合と前記第２投光部の反射光を受光する場合とで、入射角度の違いによる差によるピントずれを防止するために、ピントが合うように前記直動機構で前記テーブルと前記撮像固定部との相対距離を調整することを特徴とするワーク検査装置。
請求項１に記載のワーク検査装置であって、
前記テーブルには、前記ワークを移動させる移動機構が設けられ、
前記撮像固定部は、前記移動機構の振動の伝達を抑制又は防止すべく前記テーブルから間隔を存して設置されていることを特徴とするワーク検査装置。
請求項２に記載のワーク検査装置であって、
前記第１投光部は２次元形状測定用であり、
前記第２投光部は３次元形状測定用であり、
前記撮像部は撮像素子を備え、
前記第１投光部による２次元形状測定時には、前記撮像素子で検出される画像データに基づいて前記要詳細検査部分を設定し、
前記第２投光部による３次元形状測定時には、前記撮像素子で検出される画像データに基づいて前記ワークの良否判定することを特徴とするワーク検査装置。
請求項３に記載のワーク検査装置であって、
前記ワークは、内燃機関のシリンダブロックであり、
前記テーブルには、前記シリンダブロックの気筒配列方向が水平方向と一致するように前記シリンダブロックのクランクケースを取り付ける側の面が前記テーブルと対向するように前記テーブルに配置した状態で前記シリンダブロックを前記テーブルに固定する固定機構を備えることを特徴とするワーク検査装置。
請求項１に記載のワーク検査装置であって、
前記テーブルには、前記ワークを移動させる移動機構が設けられ、
前記撮像固定部は、前記移動機構の振動の伝達を抑制又は防止すべく前記テーブルから間隔を存して設置されていることを特徴とするワーク検査装置。
請求項１に記載のワーク検査装置であって、
前記第１投光部は２次元形状測定用であり、
前記第２投光部は３次元形状測定用であり、
前記撮像部は撮像素子を備え、
前記第１投光部による２次元形状測定時には、前記撮像素子で検出される画像データに基づいて前記要詳細検査部分を設定し、
前記第２投光部による３次元形状測定時には、前記撮像素子で検出される画像データに基づいて前記ワークの良否判定することを特徴とするワーク検査装置。
請求項１に記載のワーク検査装置であって、
前記ワークは、内燃機関のシリンダブロックであり、
前記テーブルには、前記シリンダブロックの気筒配列方向が水平方向と一致するように前記シリンダブロックのクランクケースを取り付ける側の面が前記テーブルと対向するように前記テーブルに配置した状態で前記シリンダブロックを前記テーブルに固定する固定機構を備えることを特徴とするワーク検査装置。
ワークを載置するテーブルと、
ワークから離隔して配置された撮像部を固定する撮像固定部と、
第１投光部と、
第２投光部と、
前記テーブルと前記撮像固定部との相対距離を直線移動して調整自在な直動機構と、
前記直動機構の移動方向に直交する方向の回転軸を有し、前記回転軸を軸にして前記撮像固定部に対して前記撮像部を回動自在な回動機構と、
を備えたワーク検査装置を用いてワークの表面の良否を判定するワーク検査方法であって、
前記第１投光部によって前記ワークに光を照射し、前記撮像部で撮影する第１撮影工程と、
前記第１撮影工程で撮影した画像に基づいて前記ワークの詳細検査を要すると判定された部分が存在する場合には、前記判定された部分を要詳細検査部分として設定する詳細検査部分判定工程と、
前記詳細検査部分判定工程で前記要詳細検査部分が設定された場合には、前記要詳細検査部分に対して、前記第２投光部によって前記ワークにスリット光を照射し、前記撮像部で撮影する第２撮影工程と、
前記第２撮影工程で撮影した画像に基づいて、前記スリット光の縁の形状から前記ワークの表面の凹凸を検出して、前記要詳細検査部分の良否判定を行う良否判定工程と、
を備え、
前記撮像部は、
前記第１投光部の投光が前記ワークで正反射した反射光を受光する第１位置に回動機構で配置自在であり、且つ、
前記第２投光部の投光が前記第１投光部の投光の前記ワークへの入射角度とは異なる入射角度で前記ワークに投光されて、前記ワークで正反射した反射光を受光する第２位置に前記回動機構で配置自在であり、
前記第１投光部の反射光を受光する場合と前記第２投光部の反射光を受光する場合とで、入射角度の違いによる差によるピントずれを防止するために、ピントが合うように直動機構でテーブルと撮像固定部との相対距離を調整することを特徴とするワーク検査方法。