JP2002116153A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】円筒形状の軸受部品のきずを検知する外観検査
装置では、付着しても問題のない少量の油をも欠陥と検
知してしまい、欠陥の検知精度が低い。 【解決手段】本外観検査装置１では、照明装置１３で被
検査面２を照明し、カメラ１５で撮像して画像情報を得
る。被検査面２の照度を異ならせて、暗い照度に対応す
る第１の画像情報と、明るい照度に対応する第２の画像
情報とを得る。同一部位の両画像情報を比較し、両画像
情報の濃度差が所定値Ｖ１よりも小さい場合に、欠陥あ
りと判定する。濃度差は、きずと油とで異なるので、
油、照明むら等と区別して、きず等の欠陥を正確に判定
できる。 【効果】低照度の画像情報の濃度が暗くなる部位の大き
さに基づき、大きな照明むらを判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、軸受部品
等を対象とする外観検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】上述
の外観検査装置では、被検査面をカメラで撮像して得ら
れる画像情報に基づき、欠陥を判定している。例えば、
錆やきず等の欠陥は、きず等のない正常な表面（正常部
ともいう）よりも暗く撮像されることから、被検査面を
ある照度としたときの単一の画像情報を得て、この画像
情報の濃度が、きずに対応する値となる場合に欠陥であ
ると判定していた。

【０００３】ところで、被検査面に少量の洗浄油が付着
していることがある。少量の洗浄油が付着していても、
軸受部品としては問題なく利用できる。しかしながら、
画像情報では、洗浄油が付着している部位の濃度は、き
ずに対応する値とほぼ同等になる場合がある。このよう
な場合、その部位が、欠陥であるのか否かを見分けるこ
とができないので、欠陥でない部位を欠陥であると判定
してしまい、結局、欠陥の検知精度が低くなっていた。

【０００４】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、きずや錆等の欠陥を付着した油と区別して
高精度に検知できる外観検査装置を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
１に記載の発明は、同じ被検査面を照度を異ならせて撮
像して被検査面の濃淡に対応する濃度を含む第１および
第２の画像情報を得る画像処理手段と、被検査面の同一
部位に対応する第１および第２の画像情報の比較に基づ
いて、欠陥の有無を判定する手段とを備える外観検査装
置を提供する。この発明によれば、２つの画像情報を比
較することにより、照度を異ならせたときの画像情報、
例えば、濃度の違いが判る。この濃度の違いは、通常、
被検査面の態様、例えば、正常部かきずか付着した油か
により異なるので、濃度の違いが判ると、被検査面がき
ずであるのか否かがわかり、欠陥を検知できる。

【０００６】また、濃度の違いは、きずと付着した油と
で異なるので、付着した油と区別して、きずを正確に欠
陥と判定できる。例えば、その部位が油の付着面である
場合に、一の画像情報の濃度がきずに対応する濃度の値
とほぼ同じであるとしても、油ときずとの間では、互い
に濃度の違いも異なるので、濃度の違いで油ときずとを
正確に見分けることができる。請求項２に記載の発明
は、請求項１に記載の外観検査装置において、上記判定
する手段は、第１および第２の画像情報の濃度差が所定
値より小さい場合に欠陥があると判定することを特徴と
する外観検査装置を提供する。

【０００７】この発明によれば、濃度差を用いることに
より、画像情報間の違いを定量的に且つ容易に比較で
き、実用するうえで好ましい。また、照度を異ならせた
ときには、きずに対応する濃度は相対的に変化し難く、
濃度差も小さくなることから、きずを正確に検知でき
る。請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載
の外観検査装置において、上記被検査面は、円筒形加工
物の円環状の端面からなることを特徴とする外観検査装
置を提供する。

【０００８】この発明によれば、円環状の端面であれ
ば、円筒形加工物の周面に比べて、光を照射し易くて照
度を異ならせ易いので、両画像情報の比較に好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態の外観
検査装置を説明する。図１は、本発明の実施形態を示す
外観検査装置の概略構成図である。外観検査装置１は、
画像処理装置１０、および被検査面２としての円筒形加
工物３の端面４を撮像する撮像装置１１を有している。
円筒形加工物３は、具体的には軸受軌道輪である。撮像
装置１１は、照明装置１３および拡散板１４、カメラ１
５並びにワークとしての円筒形加工物３を保持するホル
ダ１６を有している。

【００１０】ホルダ１６は、被検査面２となる端面４を
上に向けた状態で、その軌道輪を水平方向に位置決めし
つつ載置する。照明装置１３は、多数のＬＥＤ等の照明
光源を円環状に並べて構成されたもので、ホルダ１６の
中心軸線上方に設置され、被検査面２を照明する。拡散
板１４はスリガラス等の拡散体を中空円板状に形成した
ものである。カメラ１５は、ホルダ１６の中心軸線上方
に設置され、レンズ１８とＣＣＤカメラ１７とからな
る。カメラ１５のピントは、常に被検査面（端面４）に
設定される。

【００１１】画像処理装置１０は、例えば、マイクロコ
ンピュータ（ＣＰＵ）、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含み、プロ
グラムに基づいて情報処理および上述の各部の制御を行
う。画像処理装置１０は、カメラ１５と接続されてカメ
ラ１５からの画像信号から画像情報を得て、この画像情
報を処理するための情報処理部１９と、照明装置１３を
制御するための照明制御部２０とを有している。情報処
理部１９と照明制御部２０とは、一体的に構成されてお
り、制御中枢としてのマイクロコンピュータ等を共用し
ている。照明制御部２０は、照明装置１３と接続されて
おり、照明装置１３を所望の光量で発光させることがで
き、被検査面２の照度を異ならせることができる。

【００１２】このように、画像処理装置１０の照明制御
部２０および撮像装置１１は、互いに協働して、同じ被
検査面２を照度を異ならせて撮像して被検査面２の濃淡
に対応する濃度を含む第１および第２の画像情報を得る
ことができる。また、画像処理装置１０には、モニタ２
１が接続されている。このモニタ２１は、ＣＲＴ等の表
示装置であり、画像信号から得られる画像（モニタ画
像）を表示するとともに、検査結果、警告等を画面に表
示することにより報知する報知手段として機能する。な
お、モニタ画像は、表示しなくとも構わない。

【００１３】被検査面２は、円筒形加工物３の円環状の
端面４からなる。この被検査面２を撮像することによ
り、画像信号が得られ、この画像信号に基づき、モニタ
２１に画像が表示される一方で、画像情報が得られる。
このように、被検査面２とモニタ画像と画像情報との３
者は、互いに対応している。画像情報は、被検査面の微
小部分に対応する多数の画像情報を含み、これらの各画
像情報は、各微小部分の位置と、各微小部分の濃淡に対
応する濃度とを有している。位置は、各微小部分間の相
対的な位置を示すためのものである。濃度は、０〜２５
５までの整数値で２５６階調で表され、明るい状態には
小さい数で、暗い状態には大きい数で示され、被検査面
２の濃淡に対応している。

【００１４】画像情報の処理内容を、図２のフローチャ
ートを参照して説明する。画像処理装置１０は、照度を
異ならせて同一の被検査面２を撮像して被検査面２の濃
淡に対応する濃度を含む第１および第２の画像情報を得
る画像処理手段としての画像入力処理（ステップＳ１〜
４）と、被検査面２の同一部位に対応する第１および第
２の画像情報の比較に基づいて、欠陥の有無を判定する
手段としての第１の判定処理（ステップＳ５）と、第１
の画像情報の濃度を用いて得た被検査面２において暗く
なっている部位の大きさに基づいて、大きな照明むらの
有無を判定する第２の判定処理（ステップＳ８）と、第
１の画像情報の濃度を用いて得た被検査面２において暗
くなっている部位の位置とその繰り返し出現回数に基づ
いて、小さな照明むらの有無を判定する第３の判定処理
（ステップＳ１１）とを行う。また、各判定処理におい
て、問題有りと判定されたときには、その旨を報知する
報知処理（ステップＳ６，９，１２）がそれぞれ行われ
る。

【００１５】画像入力処理では、照明装置１３を相対的
に少ない光量で発光させて、照明された被検査面２を相
対的に低照度にする（ステップＳ１）。この状態で、被
検査面２がカメラ１５により撮像され、これにより第１
の画像情報が得られる（ステップＳ２）。また、照明装
置１３を相対的に多い光量で発光させて、照明された被
検査面２を相対的に高照度にする（ステップＳ３）。こ
の状態で、被検査面２がカメラ１５により撮像され、こ
れにより第２の画像情報が得られる（ステップＳ４）。
これら第１および第２の画像情報は、明るい円環に対応
する画像情報をともに含み、モニタ画像の円環の同一部
位に対応する第１および第２の各画像情報は、互いに対
応付けられている。

【００１６】ここで、上述の高照度は、主にきずや錆に
対応する濃度のみが正常部に対応する濃度に比べて十分
な濃度差で暗くなり、その一方で、照明むらや油の付着
に対応する濃度は、正常部の濃度と大差ないレベルにで
きるような照度とされている。また、低照度は、きずや
錆に対応する濃度はもとより、照明むらや洗浄油の付着
に対応する濃度についても、正常部の濃度に比べて、所
定のしきい値（図４（ａ）の値Ｖ２参照）との比較によ
り判別できる程度の差で、暗くなるような照度とされて
いる。

【００１７】例えば、カメラ１５で被検査面２の端面４
を撮像すると、この端面４全体および背景に対応した画
像信号を得られる。これによるモニタ画像は、暗い背景
の中の明るい円環形状となる。画像情報には、上述の暗
い背景に対応する画像情報と明るい被検査面に対応する
円環形状の画像情報とを含んでいる。以下では、被検査
面に対応する画像情報について説明する。第１の画像情
報は、図３（ａ）に示すモニタ画像に対応し、また、第
２の画像情報は図３（ｂ）に示すモニタ画像に対応して
いる。第２の画像情報は、第１の画像情報に比べて、濃
度が全体に明るくなる。また、第１の画像情報では、き
ずや錆のある部位Ｐ１の他、照明むらおよび付着した油
に対応する部位Ｐ４，Ｐ３が、周囲の正常部Ｐ２に比べ
て十分な濃度差で暗くなっている。これに対して、第２
の画像情報では、きずや錆に対応する部位Ｐ１が、周囲
の正常部Ｐ２に比べて十分な濃度差で暗くなり、その大
きさも第１の画像情報と大差ないが、照明むらや油に対
応する部位Ｐ４，Ｐ３では、周囲の正常部Ｐ２に比べて
十分な濃度差で暗くなる部分の大きさが、第１の画像情
報に比べて格段に小さくなっている。なお、図３には、
上述の正常部よりも十分な濃度差で暗い部分をハッチン
グを施して図示している。

【００１８】第１の判定処理では、第１および第２の画
像情報の濃度差が求められ、この濃度差が所定値Ｖ１
（図４（ｂ）参照）より小さい場合に欠陥があると判定
する。濃度差は、被検査面２の同一部位に対応する第１
の画像情報の濃度と、第２の画像情報の濃度との差であ
る。被検査面２の全体に対応する全画像情報について濃
度差が求められ、欠陥の判定がなされる。ここで、所定
値Ｖ１は、きずや錆に対応する部位の濃度差を、正常部
に対応する濃度差と区別できるような値とされている。

【００１９】きずや錆等の欠陥のある部位での光の反射
状態と、油の付着した正常面での光の反射状態とは互い
に異なることから、被検査面２の照度を異ならせたとき
に得られる第１および第２の画像情報同士の間では、欠
陥に対応する濃度差は、正常面に対応する濃度差よりも
小さくなるのに対して、油に対応する濃度差は、正常面
に対応する濃度差よりも大きくなる。このことから、濃
度差に基づき、正常面や油と区別して、きず等の欠陥を
正確に判定できる。

【００２０】例えば、画像情報の濃度は、図４（ａ）に
示すグラフのようになる。このグラフは、被検査面に対
応する円環形状の所定半径の円（図３に一点鎖線で図示
した。）上にある画像情報の濃度を、その周方向（図３
（ａ），（ｂ）で反時計回り方向）に沿った位置を横軸
に、濃度を縦軸にとってグラフ化しており、第１の画像
情報は線Ｇ１で、第２の画像情報は線Ｇ２で示されてい
る。また、図４（ｂ）は、Ｇ１とＧ２との濃度差をグラ
フ化したものであり、これに示されるように、欠陥に対
応する濃度差Ｄ１は、正常部に対応する濃度差Ｄ２、油
に対応する濃度差Ｄ３よりも小さくなっている（Ｄ１＜
Ｄ２＜Ｄ３）。

【００２１】第１の判定処理で、欠陥があると判定され
ると、その旨がモニタ２１に表示される（ステップＳ
６）。モニタ２１には、欠陥はきずや錆からなることが
表示される。第２の判定処理では、第１の画像情報を用
いる。その濃度が所定値Ｖ２（図４（ａ）参照）よりも
大きくなる画像情報であり且つ互いに隣接する画像情報
の数を求める。この数は、低照度となる照明下での被検
査面において濃淡が暗くなっている部位の面積に対応す
る。この面積が大きい場合には、大きな照明むらがある
と判定される。なお、上述の面積が大きい場合には、大
きな照明むらの他、大きな欠陥や多量の油の付着がある
ことも考えられるが、実際には大きな欠陥や多量の油の
付着である可能性は極めて低いので、照明むらと判定し
ている。具体的には、上述の画像情報の数が所定値を越
える場合に、大きな照明むらがあると判定される。

【００２２】ここで、上述の濃度に対応する所定値Ｖ２
は、低照度となる照明下で、きずや錆はもとより、照明
むらをも検知できるような値とされている。また、画像
情報の数に対応する所定値は、通常想定される欠陥の大
きさや付着した洗浄油の量に対応した値よりも大きな値
で設定されている。第２の判定処理で、大きな照明むら
があると判定されると、その旨がモニタ２１に表示され
る（ステップＳ９）。モニタ２１には、大面積の照明む
らがある旨が表示される。

【００２３】第３の判定処理では、第１の画像情報を用
いる。その濃度が所定値Ｖ３よりも大きくなる画像情報
の位置を求め、この各画像情報の位置を記憶する。この
画像情報は、その濃度が所定値Ｖ３よりも高くなる画像
情報であり且つ互いに隣接する画像情報であり、この画
像情報の数が所定値よりも大きくなるものである。第３
の判定処理では、第１の画像情報で暗くなる部位のなか
でもある程度大きな部位であり、且つ第２の判定処理で
照明むらと判定される大きさよりも小さな部位について
判定を行う。ここで、所定値Ｖ３は所定値Ｖ２と等しく
されているが、異ならせてもかまわない。

【００２４】上述の記憶された暗くなる部位の位置と、
この位置への暗くなる部位の繰り返し出現回数に基づい
て、小面積の照明むらの有無を判定する。例えば、記憶
されている位置ごとのその数（繰り返し出現回数）が求
められる。この数は、その位置に対応する被検査面が暗
くなる回数（１回目の検査から今回の検査までの検査回
数のなかでの暗くなる回数）である。この数、特に、連
続して暗くなる回数が所定値Ｎ以上になると、同じ位置
で繰り返し何度も暗くなっていることが分かり、照明む
らが生じていると判断できる。ここで、所定値Ｎは、２
以上の値で、照明むらと判断できる回数、例えば、５回
に設定されている。

【００２５】第３の判定処理で、小面積の照明むらがあ
ると判定されると、その旨と照明むらの位置とがモニタ
２１に表示される（ステップＳ１２）。このように、き
ずや錆がある場合には、第１の判定処理で、第１および
第２の画像情報の濃度差が小さくなるので、欠陥と判定
される。一方、少量の洗浄油が付着している場合には、
第１の判定処理では、上述のように欠陥とは判定されな
い。また、第２の判定処理では、対応する画像情報の数
が小さく、照明むらと判定されない。また、油の付着の
位置は検査毎に通常異なるので、第３の判定処理では照
明むらと判定されない。なお、付着した洗浄油が少量で
あれば、軸受部品として問題ない。

【００２６】照明むらは、通常、洗浄油とほぼ同様の濃
度の傾向を有し、第１の判定処理では欠陥と判定され
ず、第２および第３の判定処理で検知され、報知され
る。先ず、大面積の照明むらが生じている場合には、第
１の判定処理では欠陥と判定されないが、第２の判定処
理で、照明むらと判定されて報知される。また、小面積
の照明むらが生じている場合には、第１の判定処理では
欠陥と判定されず、また、第２の判定処理でも照明むら
と判定されないが、第３の判定処理で照明むらと判定さ
れて報知される。ここで、小面積の暗くなる部位が現れ
る原因には照明むらの他、少量の油の付着や欠陥等の可
能性もあるので、第３の判定処理では、照明むらは繰り
返し同じ位置に出現するということに基づいて照明むら
を判定している。

【００２７】第２および第３の判定処理で、照明むらが
報知されると、照明むらを解消すれば、以後の検査で
は、照明むらのない精度の高い検査が実施できる。この
ように、欠陥であるきずや錆を、欠陥でない少量の洗浄
油の付着や照明むらと正確に区別でき、欠陥を高精度に
検知することができる。このように本発明の各実施形態
によれば、第１の判定処理により、２つの画像情報を比
較することにより、照度を異ならせたときの画像情報、
例えば、濃度の違いが判る。この濃度の違いは、通常、
被検査面２の態様、例えば、正常部かきずか付着した油
かにより異なるので、濃度の違いが判ると、被検査面２
がきずであるのか否かがわかり、欠陥を検知できる。

【００２８】また、濃度の違いは、きずと付着した油と
で異なるので、付着した油と区別して、きずを正確に欠
陥と判定できる。その結果、欠陥を高精度に検知でき
る。例えば、その部位が油の付着面である場合に、一の
画像情報の濃度がきずに対応する濃度の値とほぼ同じで
あるとしても、油ときずとの間では、互いに濃度の違い
も異なるので、濃度の違いで油ときずとを正確に見分け
ることができる。特に、第１の判定処理で、濃度差を用
いることにより、画像情報間の違いを定量的に且つ容易
に比較でき、実用するうえで好ましい。

【００２９】また、照度を異ならせたときには、きずに
対応する濃度は相対的に、特に、正常部よりも変化し難
く、濃度差も小さくなる。これに対して、油に対応する
濃度は変化し易く、濃度差も大きくなる小さくなる。こ
のことから、きずを正確に検知できる。被検査面２は、
円筒形加工物３の円環状の端面４が好ましい。すなわ
ち、円環状の端面４であれば、円筒形加工物３の周面に
比べて、光を照射し易くて照度を異ならせ易いので、両
画像情報の比較に好ましい。

【００３０】また、円環状の被検査面２では、方向性が
ないので、被検査面２に起因した照明ムラは生じにく
く、しかも、照明装置に起因する照明むらは、検査ごと
に同じ部位が暗くなるので、容易に判断できる。従っ
て、照明むらを解消するのに好ましい。また、小さな照
明むらは、高照度の第２の画像情報では、問題ない程度
になり実質的に解消されるので、小さな照明むらがあっ
たとしても問題なく第１の判定処理で欠陥を判定でき
る。従って、照明むらを解消するための作業を簡素化で
きる。

【００３１】また、照明むらがあることとその位置がわ
かるので、例えば、照明光の向きやその中心を適正に位
置合わせし易く、照明むらを容易に解消できる。なお、
上述の実施形態では、第１および第２の画像情報を得た
後に各判定処理を行っていたが、これには限定されな
い。例えば、第１の画像情報を得た後に、第２および第
３の判定処理を行い、その後、第２の画像情報を得た後
に第１の判定処理を行ってもよい。

【００３２】また、上述の実施形態では、円筒形加工物
３の端面４を被検査面２としていたが、これには限定さ
れない。例えば、図５に示す外観検査装置１では、被検
査面２を円筒形加工物３の外径面５とし、外径面５の真
横で外径面５を取り囲むようにして、テーパ状の円錐形
ミラー面を有する反射体２２を配置する。この構成の外
観検査装置１で、外径面５を撮像する場合、上述の実施
形態と同様の円環状のモニタ画像が得られることから、
同様に画像情報を処理できる。

【００３３】また、図６に示す外観検査装置１では、被
検査面２を円筒形加工物３の内径面６とし、照明装置１
３をホルダ１６の中心軸線の下方に設置して、ワークの
内径面６で反射された光をカメラ１５で観測する。この
構成の外観検査装置で、ワークの内径面６を検査した場
合も、上述の実施形態と同様の円環状のモニタ画像が得
られる。その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々
の設計変更を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す外観検査装置の概略
構成図である。

【図２】図１の外観検査装置の画像処理のフローチャー
トである。

【図３】画像処理の内容を説明するためのモニタ画像を
図示した模式図であり、（ａ）に低照度の照明での状態
を、（ｂ）に高照度の照明での状態を図示している。

【図４】画像処理の内容を説明するための濃度および濃
度差のグラフであり、（ａ）は縦軸に濃度、横軸に周方
向位置を示し、（ｂ）は縦軸に濃度差、横軸に周方向位
置を示す。

【図５】本発明の他の実施形態の外観検査装置の概略構
成図である。

【図６】本発明のさらに他の実施形態の外観検査装置の
概略構成図である。

【符号の説明】

１ 外観検査装置 ２ 被検査面 ３ 円筒形加工物 ４ 円環状の端面 Ｄ１ 濃度差 Ｐ１〜Ｐ４ 被検査面の同一部位 Ｖ１ 所定値 ステップＳ１〜４、画像入力処理（画像処理手段） ステップＳ５ 判定処理（判定する手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA49 BB08 DD03 FF42 GG17 JJ03 JJ26 LL49 QQ24 QQ25 QQ38 RR05 SS02 SS13 2G051 AA07 BB03 BC01 CA04 CB01 EA08 EA16 EC01 5B057 AA01 BA02 DA03 DA08 DB02 DB09 DC04 DC22 DC32

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同じ被検査面を照度を異ならせて撮像して
   被検査面の濃淡に対応する濃度を含む第１および第２の
   画像情報を得る画像処理手段と、 被検査面の同一部位に対応する第１および第２の画像情
   報の比較に基づいて、欠陥の有無を判定する手段とを備
   える外観検査装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の外観検査装置において、 上記判定する手段は、第１および第２の画像情報の濃度
   差が所定値より小さい場合に欠陥があると判定すること
   を特徴とする外観検査装置。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の外観検査装置に
   おいて、 上記被検査面は、円筒形加工物の円環状の端面からなる
   ことを特徴とする外観検査装置。