JP7161956B2 - 検査装置および検査方法 - Google Patents

Description

この発明は、対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワークを回転させながら撮像して得られる画像に基づいてワークの外観を検査する検査装置および検査方法に関するものである。

対称軸のまわりに回転対称なワークの外観を検査する装置として、例えば特許文献１に記載された検査装置が知られている。この検査装置では、保持テーブルにより保持されたワークを検査用撮像部で撮像して検査する前に、保持テーブルでのワークの位置補正を行っている。より具体的には、保持テーブルにより保持されたワークを回転軸まわりに回転させながら芯ズレ検出用撮像部により撮像して得られたワークの画像に基づいて回転軸に対する対称軸のズレ、つまり芯ズレを求めている。そして、ワークを保持している保持テーブルを検査位置に移動させるのと並行して保持テーブルでワークを位置補正する。その後で、検査位置において保持テーブルで保持したワークを回転軸まわりに回転させながら検査用撮像部で撮像して画像を取得し、当該画像に基づく検査を行う。

特開２０１８－１５１２４３号公報

特許文献１に記載の装置において、例えばサイズや形状等が検査対象と異なるワーク（以下「検査対象外ワーク」という）が搬入されて保持テーブルにセットされることがあるが、当該装置には検査対象外ワークを検出するための手段が設けられていない。そのため、検査対象外ワークに対して芯ズレ検出、位置補正、ワーク移動およびワーク検査を行ってしまうことがあった。このように無駄な検査を行ってしまい、このことが検査効率の低下を招く要因のひとつとなっていた。

また、これら芯ズレ検出、位置補正、ワーク移動およびワーク検査を行うためには、ワークを保持した保持テーブルを移動させる必要があり、次のような問題が発生して検査効率をさらに低下させることもあった。例えば保持テーブルに検査対象外ワークをセットして保持させることができるものの、検査対象外ワークが本来の検査対象のワークとサイズや形状などの点において異なっているが故に、保持テーブルによる検査対象外ワークの保持力が十分でないことがある。このように十分な保持力を有しないまま保持テーブルが移動すると、保持テーブルから検査対象外ワークが脱落することがある。この場合、それを回収して装置を復旧させるまで検査を中断する必要があり、検査効率の低下は不可避となる。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高い検査効率で検査対象となるワークを検査する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する。

この発明の一態様は、対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワークをワーク保持位置でワーク保持部により保持した後でワーク保持部に保持されたワークを検査位置に移動させて検査するワーク検査装置であって、ワーク保持位置で、ワーク保持部に保持されたワークのうち対称軸上に位置する部位から径方向に延びる線状領域を撮像してライン画像を取得するライン撮像部と、ワークのワーク保持位置から検査位置への移動に先立って、ライン撮像部により取得されたライン画像に基づいてワーク保持部に保持されたワークが検査対象であるか否かを判定する判定部と、判定部によりワーク保持部に保持されたワークが検査対象でないと判定されたときには、ワーク保持部に保持されたワークの検査位置への移動および検査を規制する検査制御部と、を備えることを特徴としている。

また、この発明の他の態様は、検査方法であって、対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワークをワーク保持位置でワーク保持部により保持するワーク保持工程と、ワーク保持位置で、ワーク保持部に保持されたワークのうち対称軸上に位置する部位から径方向に延びる線状領域を撮像してライン画像を取得する画像取得工程と、ライン画像に基づいてワーク保持部に保持されたワークが検査対象であるか否かを判定する判定工程とを備え、判定工程によりワークが検査対象であると判定されたときにはワーク保持部に保持されたワークを検査位置に移動させて検査する一方、検査対象でないと判定されたときにはワーク保持部に保持されたワークの検査位置への移動および検査を規制することを特徴としている。

このように構成された発明では、ワーク保持部に保持されたワークのライン画像が取得される。そして、当該ライン画像に基づいてワークが検査対象であるか否かが判定される。ここで検査対象でないと判定されたとき、ワークの検査位置への移動および検査が規制される。その結果、検査対象となるワークのみが検査位置に移動されて検査される。

上記のように、本発明によれば、検査対象外のワークの検査を規制する一方で、検査対象のワークのみを検査するように構成しているため、無駄な検査を排除し、高い検査効率が得られる。また、ワーク保持部に保持されたワークが検査対象外であるときには、ワーク保持位置から検査位置へのワークの移動を規制しているため、当該移動中におけるワーク保持部からのワークの脱落に起因する検査の中断を未然に防止し、高い検査効率を確保することができる。

本発明に係る検査装置の一実施形態の全体構成を示す図である。 図１に示す検査装置の電気的構成を示すブロック図である。 ワーク保持ユニットの構成を示す斜視図である。 図１に示す検査装置によるワークの検査動作を示すフローチャートである。 表面側テンプレートと各ライン画像との評価値を示すグラフである。 裏面側テンプレートと各ライン画像との評価値を示すグラフである。

図１は、本発明に係る検査装置の一実施形態の全体構成を示す図である。また、図２は、図１に示す検査装置の電気的構成を示すブロック図である。この検査装置１００は、歯車や羽根車などのように対称軸まわりに回転対称な形状で凸部と凹部とが周期的に繰り返して設けられた外周部を有するワークＷの外観を検査する装置であり、ローディングユニット１、ワーク保持ユニット２、撮像ユニット３、アンローディングユニット４および制御ユニット５を有している。なお、ここでは、ワークＷは図１に示すように軸部Ｗａの上部に歯車Ｗｂを設けた機械部品であり、例えば鍛造や鋳造処理によって形成される。そして、部品製造後に当該ワークＷは外部搬送ロボットあるいはオペレータによってローディングユニット１に搬送される。

ローディングユニット１には、テーブルやストッカーなどのワーク収容部（図示省略）が設けられている。そして、外部搬送ロボットなどによりワークＷがワーク収容部に一時的に収容されると、ワーク収容部に設けられたワーク検出センサ１１（図２）がワークＷを検出し、その旨の信号を装置全体を制御する制御ユニット５に送信する。また、ローディングユニット１には、ローダ１２（図２）が設けられており、制御ユニット５からの動作指令に応じてワーク収容部に収容されている未検査のワークＷを受け取り、ワーク保持ユニット２に搬送する。

図３はワーク保持ユニットの構成を示す斜視図である。ワーク保持ユニット２は、ローダ１２により搬送されてきたワークＷを保持する保持テーブル２１Ａ、２１Ｂを装備している。これらの保持テーブル２１Ａ、２１Ｂはともに同一構成を有し、歯車Ｗｂが水平状態となる姿勢でワークＷの軸部Ｗａの一部を把持して保持可能となっている。以下、図３を参照しつつ保持テーブル２１Ａの構成について説明する一方、保持テーブル２１Ｂは保持テーブル２１Ａと同一構成であるため、保持テーブル２１Ｂについては同一符号を付して説明を省略する。

保持テーブル２１Ａでは、図３に示すように、チャック機構２２、水平位置決め機構２３、回転機構２４および鉛直位置決め機構２５が鉛直方向に積層配置されている。チャック機構２２は、側面視で略Ｌ字状の可動部材２２１～２２３と、制御ユニット５からの移動指令に応じて可動部材２２１～２２３を放射状に連動して移動させる移動部２２４とを有している。各可動部材２２１～２２３の上端面には突起部材２２５が突設されており、上端面と突起部材２２５とで軸部Ｗａの段差部位と係合可能となっている。このため、制御ユニット５からの把持指令に応じて移動部２２４が可動部材２２１～２２３を互いに近接移動させることでチャック機構２２の中心軸と軸部Ｗａの軸芯とを一致させながらワークＷを保持することができる。一方、制御ユニット５からの解放指令に応じて移動部２２４が可動部材２２１～２２３を互いに離間移動させることで、ローディングユニット１による未検査ワークＷのローディングやアンローディングユニット４による検査済ワークＷのアンローディングを行うことが可能となる。

このように構成されたチャック機構２２は水平位置決め機構２３に支持されている。水平位置決め機構２３は水平方向において互いに直交する方向に移動させる、いわゆるＸＹテーブルを有している。このため、制御ユニット５からの移動指令に応じてＸＹテーブルが駆動されてチャック機構２２を水平面で高精度に位置決めすることが可能となっている。なお、ＸＹテーブルとしては、モータとボールネジ機構とを組み合わせたものや、水平方向において互いに直交する２つのリニアモータを組み合わせたものなどを用いることができる。

回転機構２４はモータ２４１を有している。モータ２４１の回転シャフトが鉛直上方に延設されており、その上端部に水平位置決め機構２３が連結されている。このため、制御ユニット５から回転指令が与えられると、モータ２４１が作動してモータ２４１の回転軸まわりに水平位置決め機構２３、チャック機構２２、ならびにチャック機構２２により把持されたワークＷを一体的に回転させる。

ここで、本実施形態では、チャック機構２２と回転機構２４との間に水平位置決め機構２３を設けているが、その技術的意義はチャック機構２２の中心軸、チャック機構２２に把持されたワークＷの歯車Ｗｂの対称軸およびモータ２４１の回転軸の相対的な位置関係を水平位置決め機構２３によって調整可能とする点にある。すなわち、チャック機構２２の中心軸とモータ２４１の回転軸とを一致させておくことで、チャック機構２２で把持したワークＷを軸部Ｗａまわりに回転させることができる。しかしながら、歯車Ｗｂの対称軸が軸部Ｗａから外れている場合には、モータ２４１に対して芯ズレが発生しており、歯車Ｗｂは偏心して回転してしまう。そこで、水平位置決め機構２３を設け、ズレ量とズレ方向を補正するように駆動させることで歯車Ｗｂの対称軸とモータ２４１の回転軸とを一致させることが可能となる。これによって、撮像ユニット３による歯車Ｗｂの画像を高精度に撮像することが可能となり、ワークＷの検査精度を向上させることができる。

鉛直位置決め機構２５は、モータ２４１を保持する保持プレート２５１と、モータ２４１の下方位置に配置されたベースプレート２５２と、保持プレート２５１およびベースプレート２５２を連結する４本の連結ピン２５３と、ベースプレート２５２を鉛直方向に昇降させる昇降部２５４とを有している。昇降部２５４は制御ユニット５からの昇降指令に応じてベースプレート２５２を昇降させることで鉛直方向において回転機構２４、水平位置決め機構２３およびチャック機構２２を一体的に移動させ、次に説明するプリアライメント位置（本発明の「ワーク保持位置」の一例に相当）ＰＡおよび検査位置ＰＩにおいてワークＷの高さ位置を適正化することができる。

このように構成された保持テーブル２１Ａ、２１Ｂは、図３に示すように、支持プレート２６１上に一定距離だけ離間して固定されている。また、保持テーブル２１Ａ、２１Ｂの中間位置で支持プレート２６１が旋回駆動部２６２に支持されている。この旋回駆動部２６２は制御ユニット５からの旋回指令に応じて鉛直方向に延びる旋回軸ＡＸ１まわりに支持プレート２６１を１８０゜旋回可能となっており、図３に示すように保持テーブル２１Ａ、２１Ｂがそれぞれプリアライメント位置ＰＡおよび検査位置ＰＩに位置する第１ポジションと、保持テーブル２１Ａ、２１Ｂがそれぞれ検査位置ＰＩおよびプリアライメント位置ＰＡに位置する第２ポジションとの間で切替可能となっている。例えばプリアライメント位置ＰＡに位置する保持テーブル２１Ａに保持されたワークＷに対してプリアライメント処理を施すのと並行して、旋回駆動部２６２によって第１ポジションから第２ポジションに切り替えることで保持テーブル２１Ａがプリアライメント位置ＰＡから検査位置ＰＩにシフトし、プリアライメント処理済のワークＷを検査位置ＰＩに位置決めすることができる。また、当該ワークＷの検査を終了した後、逆方向に旋回することで保持テーブル２１Ａが検査位置ＰＩからプリアライメント位置ＰＡにシフトし、検査処理済のワークＷをプリアライメント位置ＰＡに位置決めすることができる。このように本実施形態では、支持プレート２６１および旋回駆動部２６２によりワークＷの位置を切り替えるポジション切替機構２６が構成されている。

プリアライメント位置ＰＡは上記したようにプリアライメント処理を行う位置であるとともに、ワーク保持ユニット２により保持されたワークＷが検査対象であるか否かを判定する位置でもあり、プリアライメント位置ＰＡに位置決めされた保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）の上方にアライメントカメラ２７が配置されている。このアライメントカメラ２７は図３に示すようにワークＷに対してモータ２４１の反対側、つまりワークＷの上方側に配置されており、ワークＷの対称軸ＡＸ２に対して径方向外側に延設されたラインセンサ２７１を有し、２種類の画像を取得可能となっている。すなわち、プリアライメント位置ＰＡでワークＷを静止させたまま当該ワークＷの上面のうち対称軸ＡＸ２上に位置する部位から径方向に延びる線状領域（図３においてドットを付した領域）Ｗｃを撮像してライン画像を取得可能となっている。また、ワークＷを回転させながら当該ラインセンサ２７１によりワークＷの上面を撮像可能となっており、ワークＷを少なくとも１周回転させることで歯車Ｗｂの外周部に形成される凸部（歯末）および凹部（歯元）の全てを含む二次元画像が得られる。

また、図３への図示を省略しているが、当該保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）に保持されたワークＷを照明してアライメント処理を良好に行うためのアライメント照明部２８（図２）が設けられている。このため線状領域Ｗｃのライン画像の取得時には回転機構２４によるワークＷの回転を停止し、またワークＷの上面の二次元画像の取得時には回転機構２４によりワークＷを回転させるとともに、アライメント照明部２８によりワークＷを照明しながらアライメントカメラ２７によりワークＷを撮像することができる。そして、ワークＷの線状領域Ｗｃの画像データが制御ユニット５に送られてワーク保持ユニット２により保持されたワークＷが検査対象であるか否かを判定する。一方、ワークＷの上面の画像データが制御ユニット５に送られて芯ズレを補正して歯車Ｗｂの対称軸とモータ２４１の回転軸とを一致させる、つまりプリアライメント処理が実行される。

一方、検査位置ＰＩは検査処理を行う位置であり、検査位置ＰＩに位置決めされた保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）の上方に撮像ユニット３が配置されている。この検査位置ＰＩでは、歯車Ｗｂの対称軸とモータ２４１の回転軸とが一致した状態でワークＷを回転させながらワークＷを撮像ユニット３によって撮像することができる。そして、ワークＷの画像データが制御ユニット５に送られ、歯車Ｗｂにおける傷や欠陥などの有無を検査する検査処理が実行される。

この撮像ユニット３は、図２に示すように、複数の検査カメラ３１と複数の検査照明部３２とを有している。この撮像ユニット３では、検査位置ＰＩに位置決めされた保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）に保持されるワークＷを種々の方向から照明するように複数の検査照明部３２が配置されている。そして、回転機構２４によりワークＷを回転させるとともに、検査照明部３２によりワークＷを照明しながら複数の検査カメラ３１によりワークＷを種々の方向から撮像することが可能となっている。これら複数の画像データが制御ユニット５に送られ、制御ユニット５によりワークＷの検査が実行される。

こうして検査されたワークＷを保持する保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）は上記したようにポジション切替機構２６により検査位置ＰＩからプリアライメント位置ＰＡにシフトされる。そして、アンローディングユニット４により保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）から検査済のワークＷが搬出される。なお、アンローディングユニット４は基本的にローディングユニット１と同一である。つまり、アンローディングユニット４は、検査済のワークＷを一時的に収容するワーク収容部（図示省略）、ワーク検出センサ４１（図２）およびアンローダ４２（図２）を有しており、制御ユニット５からの動作指令に応じて検査済のワークＷを保持テーブル２１Ａ（または２１Ｂ）からワーク収容部に搬送する。

制御ユニット５は、図２に示すように、論理演算を実行する周知のＣＰＵ（Central Processing Unit）、初期設定等を記憶しているＲＯＭ（Read Only Memory）、装置動作中の様々なデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されている。制御ユニット５は、機能的には、演算処理部５１、記憶部５２、駆動制御部５３、外部入出力部５４、画像処理部５５および照明制御部５６を備えている。

上記駆動制御部５３は、装置各部に設けられた駆動機構、例えばローダ１２、チャック機構２２などの駆動を制御する。外部入出力部５４は、装置各部に装備されている各種センサ類からの信号を入力する一方、装置各部に装備されている各種アクチュエータ等に対して信号を出力する。画像処理部５５は、アライメントカメラ２７および検査カメラ３１から画像データを取り込み、２値化等の画像処理を行う。照明制御部５６はアライメント照明部２８および検査照明部３２の点灯および消灯等を制御する。

上記演算処理部５１は、演算機能を有するものであり、上記記憶部５２に記憶されているプログラム５２１に従って駆動制御部５３、画像処理部５５、照明制御部５６などを制御することで次に説明する一連の処理を実行する。これによって、演算処理部５１は、記憶部５２に予め記憶されている判定基準情報５２２に基づいて線状領域Ｗｃのライン画像に基づいてワークＷが検査対象か否かを判定する判定部５１１として機能する。また、演算処理部５１はワークＷの上面の二次元画像に基づいてモータ２４１に対してワークＷの芯ズレを検出する芯ズレ検出部５１２としても機能する。さらに演算処理部５１は検査対象と判定されたワークＷを検査位置ＰＩに移動させた後でワークＷの検査を実行する検査制御部５１３としても機能する。

なお、図２中の符号６はオペレータとのインターフェースとして機能する表示ユニットであり、制御ユニット５と接続され、検査装置１００の動作状態を表示する機能のほか、タッチパネルで構成されてオペレータからの入力を受け付ける入力端末としての機能も有する。また、この構成に限定されるものではなく、動作状態を表示するための表示装置と、キーボードやマウス等の入力端末を採用しても良い。

図４は図１に示す検査装置によるワークの検査動作を示すフローチャートである。この検査装置１００では、制御ユニット５の記憶部５２に予め記憶された検査プログラムにしたがって演算処理部５１が装置各部を制御して以下の動作を実行する。ここでは、１つのワークＷに着目して当該ワークＷに対して実行される各種動作について説明する。制御ユニット５は、プリアライメント位置ＰＡに位置している保持テーブル２１ＡにワークＷが存在せず、しかもワーク検出センサ１１により未検査のワークＷがローディングユニット１のワーク収容部に収容されていることを確認すると、保持テーブル２１ＡへのワークＷのローディングを開始する（ステップＳ１）。このローディング工程では、ローダ１２がワーク収容部の未検査ワークＷを把持し、ローディングユニット１から保持テーブル２１Ａに搬送する。なお、本実施形態では、ローディング工程および後の芯ズレの検出工程を円滑に行うために、保持テーブル２１ＡへのワークＷの搬送前に、水平位置決め機構２３によりチャック機構２２の中心軸とモータ２４１の回転軸とを一致させるとともに、３本の可動部材２２１～２２３を互いに離間させてワークＷの受け入れ準備を行っている。

ローダ１２によりワークＷが保持テーブル２１Ａに搬送されてくると、チャック機構２２が上記したように３本の可動部材２２１～２２３を互いに近接移動させてワークＷの軸部Ｗａの一部を挟み込んでワークＷを把持する（ワーク保持工程）。このとき、ワークＷが検査対象であれば、ワークＷはチャック機構２２によりしっかりと把持され、十分な保持力でワーク保持ユニット２に保持される。一方、ワークＷが検査対象外であれば、ワークＷはチャック機構２２により把持されるものの、その保持力が十分ではなく、ワークＷの回転や移動時にワーク保持ユニット２から脱落することがある。

そこで、本実施形態では、後で説明する一連の動作（芯ズレ検出、位置補正、ワーク移動および検査）を実行する前に、制御ユニット５はワークＷの回転および移動を停止する、つまりプリアライメント位置ＰＡに位置しているワークＷを静止させる。そして、その静止状態のままアライメント照明部２８（図２）によりワークＷを一定時間だけ照明するとともにアライメントカメラ２７によりライン画像を取得し（ステップＳ２：画像取得工程）、当該ライン画像に基づいて当該ワークＷが検査対象か否かを判定する（ステップＳ３：判定工程）。

本実施形態では、上記判定をテンプレートマッチング、つまり基準となるテンプレートとライン画像との類似度を示す評価値を正規化相互相関（NCC:Normalized Cross-Correlation）により求めている。正規化相互相関では、評価値が「１」に近いほど、ライン画像がテンプレートに似ている、つまりワークＷが検査対象である蓋然性が高いことを意味している。そこで、評価値を記憶部５２に記憶された判定基準情報５２２と比較してワークＷが検査対象か否かを判定する。なお、正規化相互相関を用いる場合、判定基準情報５２２はゼロよりも大きく、１よりも小さい値に設定するが、如何なる値に設定するかについては、判定精度と密接に関連する。そこで、複数のサンプルを用いて検証した上で判定基準情報５２２を設定するのが望ましい。

本実施形態では、以下のようにして判定基準情報５２２を設定した。まず検査対象となるワークＷの表面および裏面をアライメントカメラ２７により撮像し、それらによって得られたライン画像をそれぞれ表面側テンプレートおよび裏面側テンプレートとして取得する。一方、それ以外に検査対象となるワークＷを１７６個準備し、各ワークＷの表面および裏面をアライメントカメラ２７により撮像し、それらによって得られたライン画像をそれぞれ表面側ライン画像および裏面側ライン画像として取得する。そして、正規化相互相関を用いて
・表面側テンプレートと各表面側ライン画像との評価値…表面／表面ＮＣＣスコア
・表面側テンプレートと各裏面側ライン画像との評価値…表面／裏面ＮＣＣスコア
を求めた。それらをプロットしたものが図５に示すグラフである。また、正規化相互相関を用いて
・裏面側テンプレートと各裏面側ライン画像との評価値…裏面／裏面ＮＣＣスコア
・裏面側テンプレートと各表面側ライン画像との評価値…裏面／表面ＮＣＣスコア
を求めた。それらをプロットしたものが図６に示すグラフである。これらの図面から明らかなように、検査対象となるワークＷですらワーク保持ユニット２に対して適正に保持されていない場合には評価値は０．８を下回っており、検査対象外のワークがワーク保持ユニット２に保持されている場合も評価値は０．８を確実に下回ることが予測される。そこで、本実施形態では、図５および図６に示す検証実験に基づき判定基準情報５２２を「０．８」と設定し、評価値が０．８以上である場合にはワーク保持ユニット２に保持されているワークＷが検査対象である一方、評価値が０．８を下回る場合には検査対象外であると制御ユニット５は判定する。

図４に戻って説明を続ける。ステップＳ３で検査対象でない、つまり「ＮＯ」と判定すると、ワークＷの静止状態を維持したまま、制御ユニット５は、ワーク保持ユニット２に保持されているワークＷが検査対象外である旨を表示ユニット６に表示するとともに検査を中断する（ステップＳ４）。

一方、ワークＷが検査対象であることが確認される（ステップＳ３で「ＹＥＳ」）と、特許文献１に記載の装置と同様にしてワークＷを検査する。すなわち、アライメント照明部２８（図２）により未検査ワークＷを照明するとともに、保持テーブル２１Ａのモータ２４１により未検査ワークＷを回転させながらアライメントカメラ２７により歯車Ｗｂを撮像し、二次元画像を取得する。この二次元画像の画像データは記憶部５２に記憶される（ステップＳ５）。

この撮像完了後に、旋回駆動部２６２により第１ポジションから第２ポジションへの切替を行う。すなわち、旋回駆動部２６２が支持プレート２６１を旋回軸ＡＸ１まわりに１８０゜旋回させ、これによって未検査のワークＷを保持する保持テーブル２１Ａがプリアライメント位置ＰＡから検査位置ＰＩに移動するとともに昇降部２５４によってワークＷを撮像ユニット３により撮像可能な高さ位置に移動させる（ステップＳ６）。

また、本実施形態では、上記移動と並行して、記憶部５２からワークＷの画像データを読み出し、回転機構２４（モータ２４１）に対するワークＷの芯ズレ（本実施形態では、ズレ量とズレ方向とを含む情報に相当）を検出し（ステップＳ７）、それに続いて保持テーブル２１Ａにおける芯ズレ補正を行う（ステップＳ８）。この芯ズレ補正は上記ステップＳ７で検出された芯ズレを解消するように水平位置決め機構２３によりチャック機構２２を移動させる。これによって、保持テーブル２１Ａが検査位置ＰＩに到達した時点あるいは到達前後で歯車Ｗｂの対称軸とモータ２４１の回転軸とが一致し、直ちにワーク撮像工程（ステップＳ９）を開始することができる。

このステップＳ９では、検査位置ＰＩに位置決めされた保持テーブル２１Ａの回転機構２４が作動し、ワーク回転を開始する。このとき、保持テーブル２１Ａに保持されたワークＷは上記芯ズレ補正を受けた、いわゆる芯出し状態であり、対称軸ＡＸ２まわりに回転する。また、その回転に対応して複数の検査照明部３２が点灯して回転中のワークＷを複数の方向から照明する。

こうしてワークＷの回転と照明とを行っている間に、複数の検査カメラ３１がワークＷを種々の方向から撮像し、複数方向からのワークＷの画像（以下「ワーク画像」という）の画像データを制御ユニット５に送信する。一方、制御ユニット５では上記画像データを記憶部５２に記憶し、以下のタイミングで当該画像データに基づいてワークＷの検査を行う。

こうした画像取得後、保持テーブル２１Ａではワーク回転が停止され、撮像ユニット３では検査照明部３２が消灯される。また、旋回駆動部２６２が支持プレート２６１を旋回軸ＡＸ１まわりに１８０゜反転旋回させ、これによって保持テーブル２１Ａが検査済のワークＷを保持したまま検査位置ＰＩからプリアライメント位置ＰＡに移動するとともに昇降部２５４によってワークＷが元の高さ位置に移動する（ステップＳ１０）。このワークＷの移動と並行して、制御ユニット５は記憶部５２から画像データを読み出し、ワーク画像に基づいて歯車Ｗｂに傷や欠陥などが存在しているか否かを判定して保持テーブル２１Ａに保持されたワークＷについてワーク検査を行う（ステップＳ１１）。

プリアライメント位置ＰＡに戻ってきたワークＷはアンローダ４２によって把持された後、可動部材２２１～２２３による把持の解除により保持テーブル２１Ａからアンローダ４２に受け渡される。それに続いて、アンローダ４２がワークＷをアンローディングユニット４に搬送し、ワーク収容部（図示省略）に搬送する（ステップＳ１２）。上記した一連の工程（ステップＳ１～Ｓ１２）が保持テーブル２１Ａ、２１Ｂにより交互に繰り返される。

以上のように、本実施形態では、ワーク保持ユニット２に保持された静止状態のワークＷのライン画像を取得し、当該ライン画像に基づいてワークＷが検査対象であるか否かを判定している。そして、検査対象である判定されたワークＷのみを検査している。このため、検査対象外のワークの検査を規制し、高い検査効率でワークＷを検査することができる。このような規制を行うことで検査対象外のワークがプリアライメント位置ＰＡ（ワーク保持位置）から検査位置ＰＩに移動されるのを確実に防止し、当該移動中に検査対象外のワークがワーク保持ユニット２から脱落するのを未然に防止し、脱落による検査の中断を確実に防止し、高い検査効率を確保することができる。

また、芯ズレ検出に用いるアライメントカメラ２７を流用してワークＷが検査対象か否かを判定しているため、次のような作用効果も得られる。従来装置に対してワークＷが検査対象か否かを判定する機能を付加するために、例えばワークＷを検知する光電センサを追加し、特定位置で指定された姿勢に保たれた状態でワークＷを光電センサで検知し、当該光電センサからの出力に基づいて上記判定を行うことも考えられる。ただし、このような構成を採用する場合、光電センサの追加のみならず、ワークＷの形状毎の調整が必要であり、多品種に対応することが困難である。また、特定位置から僅かにずれたり、ワーク姿勢が指定されたものから僅かに変位しただけで上記判定が困難となる。これに対し、本実施形態によれば、従来装置に対してハード的な改造や調整などを行うことなく、上記判定を行うことができる。また、品種ごとに予め判定基準情報５２２を個別に設定しておくことで多品種に対応することができる。また、ワークＷの位置や姿勢がずれたとしても、そのままで上記判定を行うことが可能とであり、ズレ量が大きくても画像補正を行うことで上記判定を行うことが可能となる。

このように本実施形態におけるワーク保持ユニット２が本発明の「ワーク保持部」の一例に相当している。また、アライメントカメラ２７が本発明の「ライン撮像部」の一例に相当している。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、歯車Ｗｂを有するワークＷを保持するワーク保持装置および当該装置を装備する検査装置に対して本発明を適用しているが、ワークＷの種類はこれに限定されるものではなく、本発明の「ワーク」には、対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワーク全般が含まれる。

また、上記実施形態では、３本の可動部材２２１～２２３によりワークＷを保持するように構成しているが、２本あるいは４本以上の可動部材によりワークＷを保持するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、２つの保持テーブル２１Ａ、２１Ｂを交互にプリアライメント位置ＰＡに位置させて芯ズレを検出する検査装置１００に本発明を適用しているが、単一あるいは３つ以上の保持テーブルを有する検査装置に対しても本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、プリアライメント位置ＰＡを本発明の「ワーク保持位置」としているが、その他の位置（ただし、検査位置ＰＩを除く）を「ワーク保持位置」として設定してもよい。

また、上記実施形態では、ワークＷが検査対象か否かの判定が正規化相互相関を用いて行われているが、これ以外の手法により上記判定を行ってもよい。例えばテンプレートマッチングとしてＳＳＤ(Sum of Squared Difference)、ＳＡＤ(Sum of
Absolute Difference)などを用いてもよい。

この発明は、対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワークを回転させながら撮像して得られる画像に基づいてワークの外観を検査する検査装置および検査方法全般に適用することができる。

２…ワーク保持ユニット（ワーク保持部）
５…制御ユニット（判定部、検査制御部、芯ズレ検出部）
２４…回転機構
２７…アライメントカメラ（ライン撮像部）
５１１…判定部
５１２…芯ズレ検出部
５１３…検査制御部
ＡＸ２…対称軸
ＰＡ…プリアライメント位置（ワーク保持位置）
ＰＩ…検査位置
Ｗ…ワーク
Ｗｃ…線状領域

Claims (4)

1. 対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワークをワーク保持位置でワーク保持部により保持した後で前記ワーク保持部に保持された前記ワークを検査位置に移動させて検査する検査装置であって、
   前記ワーク保持位置で、前記ワーク保持部に保持された前記ワークのうち前記対称軸上に位置する部位から径方向に延びる線状領域を撮像してライン画像を取得するライン撮像部と、
   前記ワークの前記ワーク保持位置から前記検査位置への移動に先立って、前記ライン撮像部により取得された前記ライン画像に基づいて前記ワーク保持部に保持された前記ワークが検査対象であるか否かを判定する判定部と、
   前記判定部により前記ワーク保持部に保持された前記ワークが検査対象でないと判定されたときには、前記ワーク保持部に保持された前記ワークの前記検査位置への移動および検査を規制する検査制御部と、
   を備えることを特徴とする検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置であって、
   前記ワーク保持部は前記ワークを回転軸まわりに回転させる回転機構を有し、
   前記判定部は前記回転機構による前記ワークの回転を停止させた状態で前記ライン撮像部により取得された前記ライン画像に基づいて判定を行う検査装置。
3. 請求項２に記載の検査装置であって、
   前記ワークの前記ワーク保持位置から前記検査位置への移動に先立って、前記ワーク保持位置で前記回転機構により回転される前記ワークを前記ライン撮像部により撮像して取得される二次元画像に基づいて前記回転機構に対する前記ワークの芯ズレを検出する芯ズレ検出部をさらに備え、
   前記ライン撮像部による前記ライン画像の取得は前記ライン撮像部による前記二次元画像の取得よりも先に実行され、
   前記検査制御部は、前記判定部により前記ワーク保持部に保持された前記ワークが検査対象でないと判定されたときには、前記二次元画像の取得のための前記回転機構による前記ワークの回転の開始を規制する検査装置。
4. 対称軸まわりに回転対称な外周部を有するワークをワーク保持位置でワーク保持部により保持するワーク保持工程と、
   前記ワーク保持位置で、前記ワーク保持部に保持された前記ワークのうち前記対称軸上に位置する部位から径方向に延びる線状領域を撮像してライン画像を取得する画像取得工程と、
   前記ライン画像に基づいて前記ワーク保持部に保持された前記ワークが検査対象であるか否かを判定する判定工程とを備え、
   前記判定工程により前記ワークが検査対象であると判定されたときには前記ワーク保持部に保持された前記ワークを検査位置に移動させて検査する一方、検査対象でないと判定されたときには前記ワーク保持部に保持された前記ワークの前記検査位置への移動および検査を規制する
   ことを特徴とする検査方法。

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