JP3568414B2 - 外観検査装置および外観検査方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、検査対象物の外観を検査するための外観検査装置および外観検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、ベアリングの製品検査においては、ベアリングの外軌道輪や内軌道輪の端面または周面に、傷や錆、黒皮残り（外軌道輪または内軌道輪を熱処理した後の変色表面の研磨面への残留）などの欠陥部分が生じていないか否かを自動で検査する外観検査装置が用いられる。
【０００３】
この外観検査装置を用いた検査では、検査対象面がＣＣＤカメラによって撮像されて、この撮像された検査対象面に対応する画像信号がＣＣＤカメラから出力される。そして、ＣＣＤカメラから出力された画像信号が、一定のしきい値で２値化されることにより２値画像データに変換され、この２値画像データに基づいて、検査対象面における欠陥部分の有無が判定される。
【０００４】
たとえば、変換後の２値画像データに基づいて得られる２値画像において、欠陥部分は黒画素で表され、欠陥部分以外の領域は白画素で表されるから、検査対象面における欠陥部分の有無を判定することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ベアリングの外軌道輪の端面などの検査対象面には、たとえば製造国名や製造業者名、製造型番などを表す刻印が施されていることが多い。この刻印が検査対象面に施されている場合、上述した従来の外観検査装置では、刻印と欠陥部分とを識別することが困難であるため、欠陥部分の有無を正確に判定できないといった問題があった。
【０００６】
そこで、検査対象面に刻印が施されている場合には、検査対象面の２値画像から、黒画素で表される各領域の形状を認識し、検査対象面に実際に施されている刻印の形状以外の形状を有する領域を欠陥部分と判断する、いわゆるパターンサーチを行うことが考えられる。
しかしながら、このパターンサーチでは、黒画素で表される各領域の形状を認識しなければならないので、検査時間が長くかかってしまう。また、刻印の品質が低い場合には、刻印を欠陥部分と誤って判断してしまうおそれもある。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、検査対象面に施された刻印と欠陥部分とを良好に識別できる外観検査装置および外観検査方法を提供することである。
また、この発明の他の目的は、検査対象面の良否を良好に判定できる外観検査装置および外観検査方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、刻印が施された検査対象面を有する物体の外観を検査するための外観検査装置であって、上記検査対象面を撮像し、その撮像した検査対象面に対応する画像信号を出力する撮像手段と、この撮像手段から出力される画像信号を２値化して２値画像データに変換する変換手段と、この変換手段により生成される２値画像データにより表される上記検査対象面の２値画像において、所定の副走査方向にほぼ等間隔で設定された複数の主走査ラインを順に走査して、予め定める値の２値画像データの画素を含む主走査ラインである刻印候補ラインを検出する走査検出手段と、この走査検出手段によって検出された刻印候補ラインの連続数を検出するライン数検出手段と、このライン数検出手段によって検出された刻印候補ライン連続数に基づいて、この連続する刻印候補ラインの領域に、刻印が施されているか欠陥部分が生じているかを識別する識別手段とを含むことを特徴とする外観検査装置である。
【０００９】
この発明によれば、検査対象面の２値画像において所定の副走査方向にほぼ等間隔で設定された複数の主走査ラインを順に走査して、予め定める値の２値画像データの画素を含む主走査ラインである刻印候補ラインを検出し、さらにその刻印候補ラインの連続数を検出することにより、その検出した刻印候補ライン連続数に基づいて、連続する刻印候補ラインの領域に刻印が施されているか欠陥部分が生じているかを判定できる。したがって、黒画素で表される各領域の形状を認識し、検査対象面に実際に施されている刻印の形状以外の形状を有する領域を欠陥部分と判断するパターンサーチとは異なり、黒画素で表される各領域の形状を認識する必要がないので、検査時間を大幅に短縮することができる。また、刻印の品質が低い場合であっても、刻印と欠陥部分との識別を良好に行うことができる。
【００１０】
なお、上記識別手段は、上記ライン数検出手段によって検出されたライン数が予め定める数値範囲以内であれば、上記走査検出手段によって検出された領域には刻印が施されていると判断し、上記ライン数検出手段によって検出されたライン数が上記予め定める数値範囲外であれば、上記走査検出手段によって検出された領域には欠陥部分が生じていると判断するものであるのが好ましい。
【００１１】
また、上記主走査ラインは、上記検査対象面における刻印の正立方向（主走査方向）に沿って、上記副走査方向とほぼ直交したラインであることが好ましい。たとえば、複数個の刻印が円弧状の検査対象面に並んで形成されている場合には、個々の刻印は円弧状検査対象面の径方向に沿って施されているから、円弧状検査対象面の径方向が上記主走査方向となり、これにほぼ直交する周方向が上記副走査方向となる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、上記検査対象面に実際に施されているべき刻印の数を記憶する記憶手段と、上記識別手段で識別された刻印の数をカウントして、上記検査対象面の全域に施されている刻印の数を検出する刻印数検出手段と、上記記憶手段に記憶されている刻印の数と上記刻印数検出手段によって検出された刻印の数とを比較して、上記検査対象面が良品面であるか不良品面であるかを判定する良否判定手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の外観検査装置である。
【００１３】
この発明によれば、記憶手段に記憶されている刻印数と刻印数検出手段によって検出された刻印数とが比較されて、たとえば、両刻印数が一致すれば、検査対象面は良品面であると判定され、両刻印数が一致しなければ、検査対象面は不良品面と判定される。これにより、識別手段によって欠陥部分が刻印であると誤って判断された場合であっても、検査対象面の良否が誤って判定されるおそれがない。
【００１４】
請求項３記載の発明は、上記変換手段は、上記撮像手段から出力される画像信号に基づいて得られる上記検査対象面の濃淡画像を複数の領域に分割し、この複数の領域に含まれる画素に対応する画像信号を、各領域ごとに設定したしきい値でそれぞれ２値化することにより、上記撮像手段から出力される画像信号を２値画像データに変換するものであることを特徴とする請求項１または２記載の外観検査装置である。
【００１５】
この発明によれば、検査対象面に照明むらなどが生じている場合であっても、その検査対象面の濃淡画像を複数の領域に分割して、各領域ごとに適切に定めたしきい値に基づいて、撮像手段から出力される画像信号を２値化することにより、検査対象面の良好な２値画像を得ることができる。これにより、検査対象面の良否判定をより正確に行うことができる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、刻印が施された検査対象面を有する物体の外観を検査するための外観検査方法であって、上記検査対象面を撮像し、その撮像した検査対象面に対応する画像信号を取得する撮像ステップと、この撮像ステップで取得された画像信号を２値化して２値画像データに変換する変換ステップと、この変換後の２値画像データにより表される上記検査対象面の２値画像において、所定の副走査方向にほぼ等間隔で設定された複数の主走査ラインを順に走査して、予め定める値の２値画像データの画素を含む主走査ラインである刻印候補ラインを検出する走査検出ステップと、この走査検出ステップで検出された刻印候補ラインの連続数を検出するライン数検出ステップと、このライン数検出ステップで検出された刻印候補ライン連続数に基づいて、この連続する刻印候補ラインの領域に、刻印が施されているか欠陥部分が生じているかを識別する識別ステップとを含むことを特徴とする外観検査方法である。
【００１９】
この方法によれば、請求項１の発明と同様な効果を得ることができる。
請求項５記載の発明は、上記検査対象面に実際に施されているべき刻印の数を記憶手段に記憶させる記憶ステップと、上記識別ステップで識別された刻印の数をカウントして、上記検査対象面の全域に施されている刻印の数を検出する刻印数検出ステップと、上記記憶手段に記憶されている刻印の数と上記刻印数検出ステップで検出された刻印の数とを比較して、上記検査対象面が良品面であるか不良品面であるかを判定する良否判定ステップとをさらに含むことを特徴とする請求項４記載の外観検査方法である。
【００２０】
この方法によれば、請求項２の発明と同様な効果を得ることができる。
請求項６記載の発明は、上記変換ステップでは、上記撮像ステップで取得された画像信号に基づいて得られる上記検査対象面の濃淡画像を複数の領域に分割し、この複数の領域に含まれる画素に対応する画像信号を、各領域ごとに設定したしきい値でそれぞれ２値化することにより、上記撮像ステップで取得された画像信号が２値画像データに変換されることを特徴とする請求項４または５記載の外観検査方法である。
【００２１】
この方法によれば、請求項３の発明と同様な効果を得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る外観検査装置の構成を簡略化して示す断面図である。この外観検査装置は、たとえば、ベアリングの外軌道輪Ｒの端面ＲＡを検査するための装置であり、外軌道輪Ｒを保持するためのホルダ１を有している。
【００２４】
ホルダ１は、外軌道輪Ｒを嵌め込むことのできる凹部１１を有しており、外軌道輪Ｒは、端面ＲＡを上方に向けて凹部１１に嵌め込まれて、端面ＲＡを水平面にほぼ沿わせた状態に保持されるようになっている。
ホルダ１の上方には、ホルダ１に保持された外軌道輪Ｒの端面ＲＡを照明するための照明光学系２が配設されている。照明光学系２には、たとえば複数個のＬＥＤを円環状に並べて構成された光源２１と、この光源２１からの照明光を拡散させて、ホルダ１に保持された外軌道輪Ｒの端面ＲＡに導くための拡散板２２とが備えられている。
【００２５】
照明光学系２のさらに上方には、ホルダ１に載置された外軌道輪Ｒの中心軸上に、外軌道輪Ｒの端面ＲＡからの反射光を光電変換して画像信号を出力するＣＣＤカメラ３が配設されている。このＣＣＤカメラ３から出力される画像信号は、たとえばＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを含むマイクロコンピュータで構成される画像処理部４に与えられるようになっている。
【００２６】
画像処理部４には、変換処理部４１と良否判定部４２とが含まれている。ＣＣＤカメラ３から画像処理部４に与えられた画像信号は、まず、変換処理部４１に入力される。変換処理部４１は、入力された画像信号を、所定のしきい値で２値化することにより２値画像データに変換し、その変換後の２値画像データを、画像処理部４に内蔵されたＲＡＭに格納する。良否判定部４２は、ＲＡＭに格納された２値画像データに基づいて、外軌道輪Ｒの端面ＲＡが良品面であるか不良品面であるかを判定する。
【００２７】
また、画像処理部４は、ＲＡＭに格納された２値画像データに基づいて、外軌道輪Ｒの端面ＲＡの２値画像をモニタ５に表示させる。これにより、モニタ５には、外軌道輪Ｒの端面ＲＡを表す円環状の白黒画像が映し出される。
図２は、良否判定部４２によって実行される良否判定処理の流れを示すフローチャートである。また、図３は、図２に示す良否判定処理について説明するための図である。この良否判定処理は、たとえば製造国名や製造業者名、製造型番などを表す刻印が施されている外軌道輪Ｒの端面ＲＡが、たとえば傷、錆または黒皮残りなどの欠陥部分を有していない良品面であるか、欠陥部分を有している不良品面であるかを判定するための処理である。
【００２８】
なお、以下の説明において、走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎとは、図３に示すように、２値画像データにより表される外軌道輪Ｒの端面ＲＡの２値画像において、外軌道輪Ｒの径方向（主走査方向）に沿ったラインをいう。この走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎは、外軌道輪Ｒの周方向（副走査方向）に予め定める間隔（たとえば０．５°間隔）で、端面ＲＡの全周にわたって設定されている。
【００２９】
良否判定処理が開始されると、まず、予め定める回転方向位置の走査ラインＳＬ１の走査（径方向走査）が行われて（ステップＳ１）、この走査ラインＳＬ１に含まれる画素が、すべて白画素であるか否かが判断される（ステップＳ２）。具体的には、走査ラインＳＬ１に含まれる画素の２値画像データがＲＡＭから読み出されて、この読み出された２値画像データが、すべて白画素を表すデータであるか否かが判断される。さらに言い換えれば、ＲＡＭから読み出された２値画像データ中に、黒画素を表すデータが含まれているか否かが判断される。
【００３０】
なお、最初に走査される走査ラインＳＬ１は、必ず黒画素を含まない走査ラインＳＬに設定される。たとえば、任意に抽出した走査ラインＳＬの走査を行って、その走査ラインＳＬ中に黒画素が含まれていた場合には、この走査ラインＳＬは走査ラインＳＬ１とせず、上記抽出した走査ラインＳＬとは異なる走査ラインＳＬの走査を行う。そして、この走査ラインＳＬに黒画素が含まれているか否かを調べ、この走査ラインＳＬにも黒画素が含まれている場合には、さらに異なる走査ラインＳＬの走査を行うといったようにして、黒画素を含まない走査ラインＳＬが見つけ出され、この見つけ出された走査ラインＳＬが走査ラインＳＬ１に設定される。したがって、このとき、走査ラインＳＬ１に含まれる画素がすべて白画素であるか否かの判断は肯定される。
【００３１】
次に、たとえばＲＡＭ内に設けられたライン数カウンタのカウント値Ｌが調べられて、このカウント値Ｌが条件Ｌｍｉｎ ≦Ｌ≦Ｌｍａｘ （Ｌｍｉｎ，Ｌｍａｘ は自然数）を満たしているか否かが判断される（ステップＳ３）。上記の数値Ｌｍｉｎ，Ｌｍａｘ は、それぞれ外軌道輪Ｒの端面ＲＡに実際に施されている刻印の周方向の幅、つまり刻印が跨っている走査ラインＳＬのライン数の最小値および最大値に基づいて設定され、たとえば、図３に示すような刻印が施されている場合には、数値Ｌｍｉｎ は「３（刻印「Ｎ」が跨っている走査ラインＳＬのライン数）」に設定され、数値Ｌｍａｘ は「５（刻印「Ａ」が跨っている走査ラインＳＬのライン数）」に設定される。また、ライン数カウンタは、良否判定処理の開始時に「０」にリセットされている。したがって、このとき、ライン数カウンタのカウント値Ｌが上記条件を満たしているか否かの判断は否定される。
【００３２】
カウント値Ｌが上記条件を満たしているか否かの判断が否定されると、カウント値Ｌが「０」であるか否かが判断される（ステップＳ４）。カウント値Ｌが「０」であれば、次に、すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎが走査されたか否かが判断される（ステップＳ５）。そして、すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎが走査されていない場合には、走査ラインＳＬ１に隣接する走査ラインＳＬ２の走査が行われて（ステップＳ６）、処理はステップＳ２に戻り、走査ラインＳＬ２に含まれる画素がすべて白画素であるか否かが判断される。その後、黒画素を含む径方向ラインＳＬが検出されるまで、上述のステップＳ２〜Ｓ６の処理が繰り返されて、走査ラインＳＬ２以降の走査ラインＳＬが１ラインずつ順に走査されていく。
【００３３】
たとえば、図３（ａ） に示す２値画像に対応する端面ＲＡの良否判定においては、走査ラインＳＬが１ラインずつ順に走査されていく過程で、黒画素を含む走査ラインＳＬ７が刻印候補ラインとして検出される（ステップＳ２でＮＯ）。走査ラインＳＬ７が検出されると、ライン数カウンタのカウント値Ｌがインクリメント（＋１）される（ステップＳ７）。そして、ステップＳ５へと進み、すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎが走査されたか否かの判断が否定された後、次の走査ラインＳＬ８の走査が行われる（ステップＳ６）。つづいて、この走査ラインＳＬ８に含まれる画素がすべて白画素であるか否かが判断される（ステップＳ２）。図３（ａ） に示す２値画像では、走査ラインＳＬ７〜ＳＬ１０に黒画素が含まれているから、ステップＳ２で黒画素を含まない走査ラインＳＬ１１が検出されるまで、上述のステップＳ２，Ｓ７，Ｓ５，Ｓ６の処理が繰り返される。
【００３４】
黒画素を含まない走査ラインＳＬ１１が検出されると（ステップＳ２でＹＥＳ）、ライン数カウンタのカウント値Ｌが調べられて、このカウント値Ｌが上記条件Ｌｍｉｎ ≦Ｌ≦Ｌｍａｘ を満たしているか否かが判断される（ステップＳ３）。このとき、ステップＳ２，Ｓ７，Ｓ５，Ｓ６の処理が繰り返されて、刻印候補ラインとして黒画素を含む走査ラインＳＬ７〜ＳＬ１０が検出されたことにより、ライン数カウンタのカウント値Ｌは「４」になっているから、カウント値Ｌは上記条件Ｌｍｉｎ ≦Ｌ≦Ｌｍａｘ を満たしていると判断される（ステップＳ３でＹＥＳ）。これにより、刻印候補ラインとして検出された走査ラインＳＬ７〜ＳＬ１０上には刻印が施されていると判断され、たとえばＲＡＭ内に設けられた刻印数カウンタのカウント値Ｎがインクリメント（＋１）される（ステップＳ８）。その後、ライン数カウンタのカウント値Ｌが「０」にクリアされて（ステップＳ９）、ステップＳ５に進み、すべての走査ラインＳＬが走査されたか否かが判断される。このとき、すべての走査ラインＳＬの走査は完了していないから、ステップＳ６へ進み、走査ラインＳＬ１１以降の走査ラインＳＬの走査が行われる。
【００３５】
こうして、走査ラインＳＬが１ラインずつ順に走査されて、端面ＲＡに施されている刻印が次々に検出されていく。そして、すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎの走査が行われると（ステップＳ５でＹＥＳ）、刻印数カウンタのカウント値Ｎが調べられ、このカウント値Ｎが「０」であるか否かが判断される（ステップＳ１０）。カウント値Ｎが「０」でなければ（ステップＳ１０でＮＯ）、次に、カウント値Ｎが外軌道輪Ｒの端面ＲＡに実際に施されている刻印の数（以下、「実刻印数」という。）と一致するか否かが判断される（ステップＳ１１）。この実刻印数は、この良否判定処理の開始前に入力されて、たとえばＲＡＭに記憶されている。
【００３６】
カウント値Ｎと実刻印数とが一致する場合には（ステップＳ１１でＹＥＳ）、外軌道輪Ｒの端面ＲＡは良品面であると判定される（ステップＳ１２）。
カウント値Ｎと実刻印数とが一致しない場合には（ステップＳ１１でＮＯ）、外軌道輪Ｒの端面ＲＡに生じている欠陥部分と刻印とが誤って識別されたと判断し、この端面ＲＡは不良品面であると判定される（ステップＳ１３）。
【００３７】
たとえば、図３（ｂ） に示す２値画像では、４本の走査ラインＳＬ２〜ＳＬ５上に欠陥部分Ｄ１が存在している。したがって、この図３（ｂ） に示す２値画像に対応する端面ＲＡの良否判定においては、上述したステップＳ３でライン数カウンタのカウント値Ｌが上記条件Ｌｍｉｎ ≦Ｌ≦Ｌｍａｘ を満たしていると判断され、走査ラインＳＬ２〜ＳＬ５上の欠陥部分Ｄ１は刻印であると誤って判断されてしまう。そして、刻印数カウンタのカウント値Ｎがインクリメント（＋１）され、その結果、すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎの走査が完了した時点で、刻印数カウンタのカウント値Ｎは実刻印数よりも多くなってしまう。そこで、カウント値Ｎと実刻印数とが一致しない場合は、端面ＲＡは不良品面であると判定することにより、欠陥部分Ｄ１のように比較的大きな欠陥部分が端面ＲＡに生じている場合に、端面ＲＡが良品面であると誤って判定されるおそれをなくすことができる。
【００３８】
また、すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎの走査が完了した時点で、カウント値Ｎが「０」である場合には、外軌道輪Ｒの端面ＲＡは刻印の施されていない無刻印面であると判定される（ステップＳ１４）。
一方、たとえば、図３（ｃ） に示す２値画像に対応する端面ＲＡの良否判定においては、走査ラインＳＬが１ラインずつ順に走査されていく過程で、黒画素を含む走査ラインＳＬ５が刻印候補ラインとして検出される（ステップＳ２でＮＯ）。走査ラインＳＬ５が検出されると、ライン数カウンタのカウント値Ｌがインクリメント（＋１）される（ステップＳ７）。そして、ステップＳ５へと進み、すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎが走査されたか否かが判断される。すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎの走査が行われていない場合には、次の走査ラインＳＬ６の走査が行われて（ステップＳ６）、ステップＳ２に戻り、この走査ラインＳＬ６に含まれる画素がすべて白画素であるか否かが判断される。
【００３９】
図３（ｃ） に示す２値画像では、走査ラインＳＬ６には黒画素が含まれていないから、ステップＳ２で走査ラインＳＬ６に含まれる画素はすべて白画素であると判断され、次いで、ライン数カウンタのカウント値Ｌが上記条件Ｌｍｉｎ ≦Ｌ≦Ｌｍａｘ を満たしているか否かが判断される（ステップＳ３）。このとき、ライン数カウンタのカウント値Ｌは「１」であるから、カウント値Ｌは上記条件Ｌｍｉｎ ≦Ｌ≦Ｌｍａｘ を満たしていないと判断され（ステップＳ３でＮＯ）、カウント値Ｌが「０」であるか否かが判断される（ステップＳ４）。そして、このカウント値Ｌが「０」か否かの判断も否定され、これにより、刻印候補ラインとして検出された黒画素を含む走査ラインＳＬ５上には欠陥部分Ｄ２が生じていると判断されて、外軌道輪Ｒの端面ＲＡは不良品面であると判定される（ステップＳ１３）。
【００４０】
以上のように、この実施形態では、外軌道輪Ｒの端面ＲＡがＣＣＤカメラ３で撮像され、このＣＣＤカメラ３から出力される画像信号が、２値化されることにより２値画像データに変換される。そして、この２値画像データにより表される端面ＲＡの２値画像において、外軌道輪Ｒの径方向に沿った走査（径方向走査）が、周方向に予め定める間隔（たとえば０．５°間隔）で端面ＲＡの全周にわたって行われる。この過程で、黒画素を含む主走査ラインである刻印候補ラインが検出されると、その刻印候補ラインの連続数Ｌが調べられる。そして、このライン連続数Ｌが上記条件Ｌｍｉｎ ≦Ｌ≦Ｌｍａｘ を満たしていれば、その連続する刻印候補ラインの領域に刻印が施されていると判断される。一方、ライン連続数Ｌが上記条件Ｌｍｉｎ ≦Ｌ≦Ｌｍａｘ を満たしていなければ、その領域には欠陥部分が生じていると判断され、端面ＲＡは不良品面であると判定される。
【００４１】
したがって、黒画素で表される各領域の形状を認識し、検査対象面に実際に施されている刻印の形状以外の形状を有する領域を欠陥部分と判断するパターンサーチとは異なり、黒画素で表される各領域の形状を認識する必要がないので、検査時間を大幅に短縮することができる。また、刻印の品質が低い場合であっても、刻印と欠陥部分との識別を良好に行うことができる。
【００４２】
また、この実施形態では、すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎの走査が完了した時点で、刻印と判断された領域の数が実刻印数と一致すれば、外軌道輪Ｒの端面ＲＡは良品面であると判定され、一致しない場合には、外軌道輪Ｒの端面ＲＡは不良品面と判定される。これにより、欠陥部分が比較的大きいために、刻印であると誤って判断された場合であっても、端面ＲＡの良否が誤って判定されるおそれがない。
【００４３】
なお、検査対象面の良否判定方法は、刻印と判断された領域の数と実刻印数とが一致するか否かを判断して、検査対象面の良否を判定する上述の方法に限定される必要はない。たとえば、図４に示す検査対象面の良否判定においては、検査対象面に実際に施されている刻印列の数（この場合、刻印列の数＝３）と、各刻印列に含まれる刻印の数（この場合、刻印列Ｓ１の刻印数＝５、刻印列Ｓ２の刻印数＝５、刻印列Ｓ３の刻印数＝３）とを予め入力しておく。そして、走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎの走査の過程で、刻印と判断された領域と次に刻印と判断された領域との間隔が所定間隔よりも小さければ、それらの領域は一連の刻印列であると判断して、刻印列数と各刻印列に含まれる刻印数とを検出する。そして、すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎの走査が完了した時点で、検出された刻印列数および各刻印列の刻印数と予め入力されている刻印列数および各刻印列の刻印数とがそれぞれ一致すれば、検査対象面は良品面であると判定し、一致しなければ、検査対象面は不良品面であると判定してもよい。
【００４４】
また、この実施形態では、ベアリングの外軌道輪Ｒの端面ＲＡを検査対象面としたが、たとえば、外軌道輪Ｒの外周面または内周面が検査対象面とされてもよい。なお、外軌道輪Ｒの外周面または内周面が検査対象面である場合には、それぞれ図５または図６に示す外観検査装置が用いられるとよい。
図５は、外軌道輪Ｒの外周面を検査するための外観検査装置の構成を簡略化して示す断面図である。なお、この図５において、上述した図１の各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。
【００４５】
この外観検査装置には、ホルダ１による外軌道輪Ｒの保持位置の側方を取り囲むように、逆円錐状の反射面６１を有する反射ミラー６が配置されている。これにより、照明光学系２からの照明光は、反射ミラー６の反射面６１で反射されて、ホルダ１に保持された外軌道輪Ｒの外周面ＲＯに導かれる。そして、この外軌道輪Ｒの外周面ＲＯで反射された光が、さらに反射ミラー６の反射面６１で反射されて散乱光となり、その散乱光の一部がＣＣＤカメラ３にとらえられることにより、モニタ５に外軌道輪Ｒの外周面ＲＯを表す円環状の白黒画像が映し出される。
【００４６】
図６は、外軌道輪Ｒの内周面を検査するための外観検査装置の構成を簡略化して示す断面図である。なお、この図６において、上述した図１の各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。
この外観検査装置では、照明光学系２がホルダ１の下方に配置されており、この照明光学系２からの照明光によって、ホルダ１に保持された外軌道輪Ｒの内周面ＲＩが照明されるようになっている。そして、外軌道輪Ｒの内周面ＲＩで反射された光がＣＣＤカメラ３にとらえられることにより、モニタ５に外軌道輪Ｒの内周面ＲＩを表す円環状の白黒画像が映し出されるようになっている。
【００４７】
図７は、この発明のさらに好ましい実施形態について説明するための図である。
たとえば、検査対象面の面積が比較的大きい場合には、その検査対象面において照明光学系２による照明のむらを生じるおそれがある。また、外軌道輪Ｒの外周面ＲＯを検査するための外観検査装置では、図５に示すように外周面ＲＯの下端部付近が陰になり、その結果、ＣＣＤカメラ３から出力される画像信号に基づいて得られる外周面ＲＯの濃淡画像は、内周付近の濃度が外周付近の濃度に比べて高くなってしまう。そのため、ＣＣＤカメラ３から出力される画像信号を一定のしきい値で２値化した場合、外周面ＲＯの濃淡画像の内周付近の画素が黒画素とされ、上述した良否判定処理で外周面ＲＯが不良品面であると判定されるおそれがある。
【００４８】
そこで、この図７に示すように、外周面ＲＯの濃淡画像を、内周付近の領域Ａ１と外周付近の領域Ａ２とに分割して、各領域Ａ１，Ａ２ごとに適切な２値化しきい値を設定する。そして、各領域Ａ１，Ａ２に含まれる画素に対応する画像信号を、それぞれ個別に設定された２値化しきい値で２値化することにより２値画像データに変換する。これにより、ＣＣＤカメラ３から出力される画像信号の２値化を良好に行うことができ、良否判定処理における外周面ＲＯの良否判定をより正確に行うことができる。
【００４９】
なお、この実施形態では、外周面ＲＯの濃淡画像が２つの領域Ａ１，Ａ２に分割されて２値化が行われるとしたが、外周面ＲＯの濃淡画像が３つ以上の領域に分割されて、各領域ごとに設定されたしきい値に基づいて、ＣＣＤカメラ３から出力される画像信号の２値化が行われてもよい。
以上、この発明のいくつかの実施形態について説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。たとえば、上述の実施形態では、ベアリングの外軌道輪の端面、外周面または内周面が検査対象面とされた例を取り上げたが、ベアリングの外軌道輪には限定されず、ベアリングの内軌道輪の端面、外周面または内周面が検査対象面とされてもよい。また、ベアリングの完成品の端面、外周面または内周面が検査対象面とされてもよい。
【００５０】
さらに、ベアリングの端面のような円環状の表面に限らず、撮像手段によって２次元画像として撮像できれば、任意の形状の表面を検査対象面とすることができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で、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】この発明の一実施形態に係る外観検査装置の構成を簡略化して示す断面図である。
【図２】良否判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】良否判定処理について説明するための図である。
【図４】他の良否判定方法について説明するための図である。
【図５】外軌道輪の外周面を検査するための外観検査装置の構成を簡略化して示す断面図である。
【図６】外軌道輪の内周面を検査するための外観検査装置の構成を簡略化して示す断面図である。
【図７】この発明のさらに好ましい実施形態について説明するための図である。
【符号の説明】
３ ＣＣＤカメラ（撮像手段）
４ 画像処理部
４１ 変換処理部（変換手段）
４２ 良否判定部（走査検出手段、ライン数検出手段、識別手段、記憶手段、刻印数検出手段、良否判定手段）
Ａ１，Ａ２ 領域
Ｄ１，Ｄ２ 欠陥部分
Ｒ 外軌道輪（物体）
ＲＡ 端面（検査対象面）
ＲＩ 内周面（検査対象面）
ＲＯ 外周面（検査対象面）
ＳＬ１〜ＳＬｎ 走査ライン（主走査ライン）
【発明の属する技術分野】
この発明は、検査対象物の外観を検査するための外観検査装置および外観検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、ベアリングの製品検査においては、ベアリングの外軌道輪や内軌道輪の端面または周面に、傷や錆、黒皮残り（外軌道輪または内軌道輪を熱処理した後の変色表面の研磨面への残留）などの欠陥部分が生じていないか否かを自動で検査する外観検査装置が用いられる。
【０００３】
この外観検査装置を用いた検査では、検査対象面がＣＣＤカメラによって撮像されて、この撮像された検査対象面に対応する画像信号がＣＣＤカメラから出力される。そして、ＣＣＤカメラから出力された画像信号が、一定のしきい値で２値化されることにより２値画像データに変換され、この２値画像データに基づいて、検査対象面における欠陥部分の有無が判定される。
【０００４】
たとえば、変換後の２値画像データに基づいて得られる２値画像において、欠陥部分は黒画素で表され、欠陥部分以外の領域は白画素で表されるから、検査対象面における欠陥部分の有無を判定することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ベアリングの外軌道輪の端面などの検査対象面には、たとえば製造国名や製造業者名、製造型番などを表す刻印が施されていることが多い。この刻印が検査対象面に施されている場合、上述した従来の外観検査装置では、刻印と欠陥部分とを識別することが困難であるため、欠陥部分の有無を正確に判定できないといった問題があった。
【０００６】
そこで、検査対象面に刻印が施されている場合には、検査対象面の２値画像から、黒画素で表される各領域の形状を認識し、検査対象面に実際に施されている刻印の形状以外の形状を有する領域を欠陥部分と判断する、いわゆるパターンサーチを行うことが考えられる。
しかしながら、このパターンサーチでは、黒画素で表される各領域の形状を認識しなければならないので、検査時間が長くかかってしまう。また、刻印の品質が低い場合には、刻印を欠陥部分と誤って判断してしまうおそれもある。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、検査対象面に施された刻印と欠陥部分とを良好に識別できる外観検査装置および外観検査方法を提供することである。
また、この発明の他の目的は、検査対象面の良否を良好に判定できる外観検査装置および外観検査方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、刻印が施された検査対象面を有する物体の外観を検査するための外観検査装置であって、上記検査対象面を撮像し、その撮像した検査対象面に対応する画像信号を出力する撮像手段と、この撮像手段から出力される画像信号を２値化して２値画像データに変換する変換手段と、この変換手段により生成される２値画像データにより表される上記検査対象面の２値画像において、所定の副走査方向にほぼ等間隔で設定された複数の主走査ラインを順に走査して、予め定める値の２値画像データの画素を含む主走査ラインである刻印候補ラインを検出する走査検出手段と、この走査検出手段によって検出された刻印候補ラインの連続数を検出するライン数検出手段と、このライン数検出手段によって検出された刻印候補ライン連続数に基づいて、この連続する刻印候補ラインの領域に、刻印が施されているか欠陥部分が生じているかを識別する識別手段とを含むことを特徴とする外観検査装置である。
【０００９】
この発明によれば、検査対象面の２値画像において所定の副走査方向にほぼ等間隔で設定された複数の主走査ラインを順に走査して、予め定める値の２値画像データの画素を含む主走査ラインである刻印候補ラインを検出し、さらにその刻印候補ラインの連続数を検出することにより、その検出した刻印候補ライン連続数に基づいて、連続する刻印候補ラインの領域に刻印が施されているか欠陥部分が生じているかを判定できる。したがって、黒画素で表される各領域の形状を認識し、検査対象面に実際に施されている刻印の形状以外の形状を有する領域を欠陥部分と判断するパターンサーチとは異なり、黒画素で表される各領域の形状を認識する必要がないので、検査時間を大幅に短縮することができる。また、刻印の品質が低い場合であっても、刻印と欠陥部分との識別を良好に行うことができる。
【００１０】
なお、上記識別手段は、上記ライン数検出手段によって検出されたライン数が予め定める数値範囲以内であれば、上記走査検出手段によって検出された領域には刻印が施されていると判断し、上記ライン数検出手段によって検出されたライン数が上記予め定める数値範囲外であれば、上記走査検出手段によって検出された領域には欠陥部分が生じていると判断するものであるのが好ましい。
【００１１】
また、上記主走査ラインは、上記検査対象面における刻印の正立方向（主走査方向）に沿って、上記副走査方向とほぼ直交したラインであることが好ましい。たとえば、複数個の刻印が円弧状の検査対象面に並んで形成されている場合には、個々の刻印は円弧状検査対象面の径方向に沿って施されているから、円弧状検査対象面の径方向が上記主走査方向となり、これにほぼ直交する周方向が上記副走査方向となる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、上記検査対象面に実際に施されているべき刻印の数を記憶する記憶手段と、上記識別手段で識別された刻印の数をカウントして、上記検査対象面の全域に施されている刻印の数を検出する刻印数検出手段と、上記記憶手段に記憶されている刻印の数と上記刻印数検出手段によって検出された刻印の数とを比較して、上記検査対象面が良品面であるか不良品面であるかを判定する良否判定手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の外観検査装置である。
【００１３】
この発明によれば、記憶手段に記憶されている刻印数と刻印数検出手段によって検出された刻印数とが比較されて、たとえば、両刻印数が一致すれば、検査対象面は良品面であると判定され、両刻印数が一致しなければ、検査対象面は不良品面と判定される。これにより、識別手段によって欠陥部分が刻印であると誤って判断された場合であっても、検査対象面の良否が誤って判定されるおそれがない。
【００１４】
請求項３記載の発明は、上記変換手段は、上記撮像手段から出力される画像信号に基づいて得られる上記検査対象面の濃淡画像を複数の領域に分割し、この複数の領域に含まれる画素に対応する画像信号を、各領域ごとに設定したしきい値でそれぞれ２値化することにより、上記撮像手段から出力される画像信号を２値画像データに変換するものであることを特徴とする請求項１または２記載の外観検査装置である。
【００１５】
この発明によれば、検査対象面に照明むらなどが生じている場合であっても、その検査対象面の濃淡画像を複数の領域に分割して、各領域ごとに適切に定めたしきい値に基づいて、撮像手段から出力される画像信号を２値化することにより、検査対象面の良好な２値画像を得ることができる。これにより、検査対象面の良否判定をより正確に行うことができる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、刻印が施された検査対象面を有する物体の外観を検査するための外観検査方法であって、上記検査対象面を撮像し、その撮像した検査対象面に対応する画像信号を取得する撮像ステップと、この撮像ステップで取得された画像信号を２値化して２値画像データに変換する変換ステップと、この変換後の２値画像データにより表される上記検査対象面の２値画像において、所定の副走査方向にほぼ等間隔で設定された複数の主走査ラインを順に走査して、予め定める値の２値画像データの画素を含む主走査ラインである刻印候補ラインを検出する走査検出ステップと、この走査検出ステップで検出された刻印候補ラインの連続数を検出するライン数検出ステップと、このライン数検出ステップで検出された刻印候補ライン連続数に基づいて、この連続する刻印候補ラインの領域に、刻印が施されているか欠陥部分が生じているかを識別する識別ステップとを含むことを特徴とする外観検査方法である。
【００１９】
この方法によれば、請求項１の発明と同様な効果を得ることができる。
請求項５記載の発明は、上記検査対象面に実際に施されているべき刻印の数を記憶手段に記憶させる記憶ステップと、上記識別ステップで識別された刻印の数をカウントして、上記検査対象面の全域に施されている刻印の数を検出する刻印数検出ステップと、上記記憶手段に記憶されている刻印の数と上記刻印数検出ステップで検出された刻印の数とを比較して、上記検査対象面が良品面であるか不良品面であるかを判定する良否判定ステップとをさらに含むことを特徴とする請求項４記載の外観検査方法である。
【００２０】
この方法によれば、請求項２の発明と同様な効果を得ることができる。
請求項６記載の発明は、上記変換ステップでは、上記撮像ステップで取得された画像信号に基づいて得られる上記検査対象面の濃淡画像を複数の領域に分割し、この複数の領域に含まれる画素に対応する画像信号を、各領域ごとに設定したしきい値でそれぞれ２値化することにより、上記撮像ステップで取得された画像信号が２値画像データに変換されることを特徴とする請求項４または５記載の外観検査方法である。
【００２１】
この方法によれば、請求項３の発明と同様な効果を得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る外観検査装置の構成を簡略化して示す断面図である。この外観検査装置は、たとえば、ベアリングの外軌道輪Ｒの端面ＲＡを検査するための装置であり、外軌道輪Ｒを保持するためのホルダ１を有している。
【００２４】
ホルダ１は、外軌道輪Ｒを嵌め込むことのできる凹部１１を有しており、外軌道輪Ｒは、端面ＲＡを上方に向けて凹部１１に嵌め込まれて、端面ＲＡを水平面にほぼ沿わせた状態に保持されるようになっている。
ホルダ１の上方には、ホルダ１に保持された外軌道輪Ｒの端面ＲＡを照明するための照明光学系２が配設されている。照明光学系２には、たとえば複数個のＬＥＤを円環状に並べて構成された光源２１と、この光源２１からの照明光を拡散させて、ホルダ１に保持された外軌道輪Ｒの端面ＲＡに導くための拡散板２２とが備えられている。
【００２５】
照明光学系２のさらに上方には、ホルダ１に載置された外軌道輪Ｒの中心軸上に、外軌道輪Ｒの端面ＲＡからの反射光を光電変換して画像信号を出力するＣＣＤカメラ３が配設されている。このＣＣＤカメラ３から出力される画像信号は、たとえばＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを含むマイクロコンピュータで構成される画像処理部４に与えられるようになっている。
【００２６】
画像処理部４には、変換処理部４１と良否判定部４２とが含まれている。ＣＣＤカメラ３から画像処理部４に与えられた画像信号は、まず、変換処理部４１に入力される。変換処理部４１は、入力された画像信号を、所定のしきい値で２値化することにより２値画像データに変換し、その変換後の２値画像データを、画像処理部４に内蔵されたＲＡＭに格納する。良否判定部４２は、ＲＡＭに格納された２値画像データに基づいて、外軌道輪Ｒの端面ＲＡが良品面であるか不良品面であるかを判定する。
【００２７】
また、画像処理部４は、ＲＡＭに格納された２値画像データに基づいて、外軌道輪Ｒの端面ＲＡの２値画像をモニタ５に表示させる。これにより、モニタ５には、外軌道輪Ｒの端面ＲＡを表す円環状の白黒画像が映し出される。
図２は、良否判定部４２によって実行される良否判定処理の流れを示すフローチャートである。また、図３は、図２に示す良否判定処理について説明するための図である。この良否判定処理は、たとえば製造国名や製造業者名、製造型番などを表す刻印が施されている外軌道輪Ｒの端面ＲＡが、たとえば傷、錆または黒皮残りなどの欠陥部分を有していない良品面であるか、欠陥部分を有している不良品面であるかを判定するための処理である。
【００２８】
なお、以下の説明において、走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎとは、図３に示すように、２値画像データにより表される外軌道輪Ｒの端面ＲＡの２値画像において、外軌道輪Ｒの径方向（主走査方向）に沿ったラインをいう。この走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎは、外軌道輪Ｒの周方向（副走査方向）に予め定める間隔（たとえば０．５°間隔）で、端面ＲＡの全周にわたって設定されている。
【００２９】
良否判定処理が開始されると、まず、予め定める回転方向位置の走査ラインＳＬ１の走査（径方向走査）が行われて（ステップＳ１）、この走査ラインＳＬ１に含まれる画素が、すべて白画素であるか否かが判断される（ステップＳ２）。具体的には、走査ラインＳＬ１に含まれる画素の２値画像データがＲＡＭから読み出されて、この読み出された２値画像データが、すべて白画素を表すデータであるか否かが判断される。さらに言い換えれば、ＲＡＭから読み出された２値画像データ中に、黒画素を表すデータが含まれているか否かが判断される。
【００３０】
なお、最初に走査される走査ラインＳＬ１は、必ず黒画素を含まない走査ラインＳＬに設定される。たとえば、任意に抽出した走査ラインＳＬの走査を行って、その走査ラインＳＬ中に黒画素が含まれていた場合には、この走査ラインＳＬは走査ラインＳＬ１とせず、上記抽出した走査ラインＳＬとは異なる走査ラインＳＬの走査を行う。そして、この走査ラインＳＬに黒画素が含まれているか否かを調べ、この走査ラインＳＬにも黒画素が含まれている場合には、さらに異なる走査ラインＳＬの走査を行うといったようにして、黒画素を含まない走査ラインＳＬが見つけ出され、この見つけ出された走査ラインＳＬが走査ラインＳＬ１に設定される。したがって、このとき、走査ラインＳＬ１に含まれる画素がすべて白画素であるか否かの判断は肯定される。
【００３１】
次に、たとえばＲＡＭ内に設けられたライン数カウンタのカウント値Ｌが調べられて、このカウント値Ｌが条件Ｌｍｉｎ ≦Ｌ≦Ｌｍａｘ （Ｌｍｉｎ，Ｌｍａｘ は自然数）を満たしているか否かが判断される（ステップＳ３）。上記の数値Ｌｍｉｎ，Ｌｍａｘ は、それぞれ外軌道輪Ｒの端面ＲＡに実際に施されている刻印の周方向の幅、つまり刻印が跨っている走査ラインＳＬのライン数の最小値および最大値に基づいて設定され、たとえば、図３に示すような刻印が施されている場合には、数値Ｌｍｉｎ は「３（刻印「Ｎ」が跨っている走査ラインＳＬのライン数）」に設定され、数値Ｌｍａｘ は「５（刻印「Ａ」が跨っている走査ラインＳＬのライン数）」に設定される。また、ライン数カウンタは、良否判定処理の開始時に「０」にリセットされている。したがって、このとき、ライン数カウンタのカウント値Ｌが上記条件を満たしているか否かの判断は否定される。
【００３２】
カウント値Ｌが上記条件を満たしているか否かの判断が否定されると、カウント値Ｌが「０」であるか否かが判断される（ステップＳ４）。カウント値Ｌが「０」であれば、次に、すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎが走査されたか否かが判断される（ステップＳ５）。そして、すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎが走査されていない場合には、走査ラインＳＬ１に隣接する走査ラインＳＬ２の走査が行われて（ステップＳ６）、処理はステップＳ２に戻り、走査ラインＳＬ２に含まれる画素がすべて白画素であるか否かが判断される。その後、黒画素を含む径方向ラインＳＬが検出されるまで、上述のステップＳ２〜Ｓ６の処理が繰り返されて、走査ラインＳＬ２以降の走査ラインＳＬが１ラインずつ順に走査されていく。
【００３３】
たとえば、図３（ａ） に示す２値画像に対応する端面ＲＡの良否判定においては、走査ラインＳＬが１ラインずつ順に走査されていく過程で、黒画素を含む走査ラインＳＬ７が刻印候補ラインとして検出される（ステップＳ２でＮＯ）。走査ラインＳＬ７が検出されると、ライン数カウンタのカウント値Ｌがインクリメント（＋１）される（ステップＳ７）。そして、ステップＳ５へと進み、すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎが走査されたか否かの判断が否定された後、次の走査ラインＳＬ８の走査が行われる（ステップＳ６）。つづいて、この走査ラインＳＬ８に含まれる画素がすべて白画素であるか否かが判断される（ステップＳ２）。図３（ａ） に示す２値画像では、走査ラインＳＬ７〜ＳＬ１０に黒画素が含まれているから、ステップＳ２で黒画素を含まない走査ラインＳＬ１１が検出されるまで、上述のステップＳ２，Ｓ７，Ｓ５，Ｓ６の処理が繰り返される。
【００３４】
黒画素を含まない走査ラインＳＬ１１が検出されると（ステップＳ２でＹＥＳ）、ライン数カウンタのカウント値Ｌが調べられて、このカウント値Ｌが上記条件Ｌｍｉｎ ≦Ｌ≦Ｌｍａｘ を満たしているか否かが判断される（ステップＳ３）。このとき、ステップＳ２，Ｓ７，Ｓ５，Ｓ６の処理が繰り返されて、刻印候補ラインとして黒画素を含む走査ラインＳＬ７〜ＳＬ１０が検出されたことにより、ライン数カウンタのカウント値Ｌは「４」になっているから、カウント値Ｌは上記条件Ｌｍｉｎ ≦Ｌ≦Ｌｍａｘ を満たしていると判断される（ステップＳ３でＹＥＳ）。これにより、刻印候補ラインとして検出された走査ラインＳＬ７〜ＳＬ１０上には刻印が施されていると判断され、たとえばＲＡＭ内に設けられた刻印数カウンタのカウント値Ｎがインクリメント（＋１）される（ステップＳ８）。その後、ライン数カウンタのカウント値Ｌが「０」にクリアされて（ステップＳ９）、ステップＳ５に進み、すべての走査ラインＳＬが走査されたか否かが判断される。このとき、すべての走査ラインＳＬの走査は完了していないから、ステップＳ６へ進み、走査ラインＳＬ１１以降の走査ラインＳＬの走査が行われる。
【００３５】
こうして、走査ラインＳＬが１ラインずつ順に走査されて、端面ＲＡに施されている刻印が次々に検出されていく。そして、すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎの走査が行われると（ステップＳ５でＹＥＳ）、刻印数カウンタのカウント値Ｎが調べられ、このカウント値Ｎが「０」であるか否かが判断される（ステップＳ１０）。カウント値Ｎが「０」でなければ（ステップＳ１０でＮＯ）、次に、カウント値Ｎが外軌道輪Ｒの端面ＲＡに実際に施されている刻印の数（以下、「実刻印数」という。）と一致するか否かが判断される（ステップＳ１１）。この実刻印数は、この良否判定処理の開始前に入力されて、たとえばＲＡＭに記憶されている。
【００３６】
カウント値Ｎと実刻印数とが一致する場合には（ステップＳ１１でＹＥＳ）、外軌道輪Ｒの端面ＲＡは良品面であると判定される（ステップＳ１２）。
カウント値Ｎと実刻印数とが一致しない場合には（ステップＳ１１でＮＯ）、外軌道輪Ｒの端面ＲＡに生じている欠陥部分と刻印とが誤って識別されたと判断し、この端面ＲＡは不良品面であると判定される（ステップＳ１３）。
【００３７】
たとえば、図３（ｂ） に示す２値画像では、４本の走査ラインＳＬ２〜ＳＬ５上に欠陥部分Ｄ１が存在している。したがって、この図３（ｂ） に示す２値画像に対応する端面ＲＡの良否判定においては、上述したステップＳ３でライン数カウンタのカウント値Ｌが上記条件Ｌｍｉｎ ≦Ｌ≦Ｌｍａｘ を満たしていると判断され、走査ラインＳＬ２〜ＳＬ５上の欠陥部分Ｄ１は刻印であると誤って判断されてしまう。そして、刻印数カウンタのカウント値Ｎがインクリメント（＋１）され、その結果、すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎの走査が完了した時点で、刻印数カウンタのカウント値Ｎは実刻印数よりも多くなってしまう。そこで、カウント値Ｎと実刻印数とが一致しない場合は、端面ＲＡは不良品面であると判定することにより、欠陥部分Ｄ１のように比較的大きな欠陥部分が端面ＲＡに生じている場合に、端面ＲＡが良品面であると誤って判定されるおそれをなくすことができる。
【００３８】
また、すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎの走査が完了した時点で、カウント値Ｎが「０」である場合には、外軌道輪Ｒの端面ＲＡは刻印の施されていない無刻印面であると判定される（ステップＳ１４）。
一方、たとえば、図３（ｃ） に示す２値画像に対応する端面ＲＡの良否判定においては、走査ラインＳＬが１ラインずつ順に走査されていく過程で、黒画素を含む走査ラインＳＬ５が刻印候補ラインとして検出される（ステップＳ２でＮＯ）。走査ラインＳＬ５が検出されると、ライン数カウンタのカウント値Ｌがインクリメント（＋１）される（ステップＳ７）。そして、ステップＳ５へと進み、すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎが走査されたか否かが判断される。すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎの走査が行われていない場合には、次の走査ラインＳＬ６の走査が行われて（ステップＳ６）、ステップＳ２に戻り、この走査ラインＳＬ６に含まれる画素がすべて白画素であるか否かが判断される。
【００３９】
図３（ｃ） に示す２値画像では、走査ラインＳＬ６には黒画素が含まれていないから、ステップＳ２で走査ラインＳＬ６に含まれる画素はすべて白画素であると判断され、次いで、ライン数カウンタのカウント値Ｌが上記条件Ｌｍｉｎ ≦Ｌ≦Ｌｍａｘ を満たしているか否かが判断される（ステップＳ３）。このとき、ライン数カウンタのカウント値Ｌは「１」であるから、カウント値Ｌは上記条件Ｌｍｉｎ ≦Ｌ≦Ｌｍａｘ を満たしていないと判断され（ステップＳ３でＮＯ）、カウント値Ｌが「０」であるか否かが判断される（ステップＳ４）。そして、このカウント値Ｌが「０」か否かの判断も否定され、これにより、刻印候補ラインとして検出された黒画素を含む走査ラインＳＬ５上には欠陥部分Ｄ２が生じていると判断されて、外軌道輪Ｒの端面ＲＡは不良品面であると判定される（ステップＳ１３）。
【００４０】
以上のように、この実施形態では、外軌道輪Ｒの端面ＲＡがＣＣＤカメラ３で撮像され、このＣＣＤカメラ３から出力される画像信号が、２値化されることにより２値画像データに変換される。そして、この２値画像データにより表される端面ＲＡの２値画像において、外軌道輪Ｒの径方向に沿った走査（径方向走査）が、周方向に予め定める間隔（たとえば０．５°間隔）で端面ＲＡの全周にわたって行われる。この過程で、黒画素を含む主走査ラインである刻印候補ラインが検出されると、その刻印候補ラインの連続数Ｌが調べられる。そして、このライン連続数Ｌが上記条件Ｌｍｉｎ ≦Ｌ≦Ｌｍａｘ を満たしていれば、その連続する刻印候補ラインの領域に刻印が施されていると判断される。一方、ライン連続数Ｌが上記条件Ｌｍｉｎ ≦Ｌ≦Ｌｍａｘ を満たしていなければ、その領域には欠陥部分が生じていると判断され、端面ＲＡは不良品面であると判定される。
【００４１】
したがって、黒画素で表される各領域の形状を認識し、検査対象面に実際に施されている刻印の形状以外の形状を有する領域を欠陥部分と判断するパターンサーチとは異なり、黒画素で表される各領域の形状を認識する必要がないので、検査時間を大幅に短縮することができる。また、刻印の品質が低い場合であっても、刻印と欠陥部分との識別を良好に行うことができる。
【００４２】
また、この実施形態では、すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎの走査が完了した時点で、刻印と判断された領域の数が実刻印数と一致すれば、外軌道輪Ｒの端面ＲＡは良品面であると判定され、一致しない場合には、外軌道輪Ｒの端面ＲＡは不良品面と判定される。これにより、欠陥部分が比較的大きいために、刻印であると誤って判断された場合であっても、端面ＲＡの良否が誤って判定されるおそれがない。
【００４３】
なお、検査対象面の良否判定方法は、刻印と判断された領域の数と実刻印数とが一致するか否かを判断して、検査対象面の良否を判定する上述の方法に限定される必要はない。たとえば、図４に示す検査対象面の良否判定においては、検査対象面に実際に施されている刻印列の数（この場合、刻印列の数＝３）と、各刻印列に含まれる刻印の数（この場合、刻印列Ｓ１の刻印数＝５、刻印列Ｓ２の刻印数＝５、刻印列Ｓ３の刻印数＝３）とを予め入力しておく。そして、走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎの走査の過程で、刻印と判断された領域と次に刻印と判断された領域との間隔が所定間隔よりも小さければ、それらの領域は一連の刻印列であると判断して、刻印列数と各刻印列に含まれる刻印数とを検出する。そして、すべての走査ラインＳＬ１〜ＳＬｎの走査が完了した時点で、検出された刻印列数および各刻印列の刻印数と予め入力されている刻印列数および各刻印列の刻印数とがそれぞれ一致すれば、検査対象面は良品面であると判定し、一致しなければ、検査対象面は不良品面であると判定してもよい。
【００４４】
また、この実施形態では、ベアリングの外軌道輪Ｒの端面ＲＡを検査対象面としたが、たとえば、外軌道輪Ｒの外周面または内周面が検査対象面とされてもよい。なお、外軌道輪Ｒの外周面または内周面が検査対象面である場合には、それぞれ図５または図６に示す外観検査装置が用いられるとよい。
図５は、外軌道輪Ｒの外周面を検査するための外観検査装置の構成を簡略化して示す断面図である。なお、この図５において、上述した図１の各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。
【００４５】
この外観検査装置には、ホルダ１による外軌道輪Ｒの保持位置の側方を取り囲むように、逆円錐状の反射面６１を有する反射ミラー６が配置されている。これにより、照明光学系２からの照明光は、反射ミラー６の反射面６１で反射されて、ホルダ１に保持された外軌道輪Ｒの外周面ＲＯに導かれる。そして、この外軌道輪Ｒの外周面ＲＯで反射された光が、さらに反射ミラー６の反射面６１で反射されて散乱光となり、その散乱光の一部がＣＣＤカメラ３にとらえられることにより、モニタ５に外軌道輪Ｒの外周面ＲＯを表す円環状の白黒画像が映し出される。
【００４６】
図６は、外軌道輪Ｒの内周面を検査するための外観検査装置の構成を簡略化して示す断面図である。なお、この図６において、上述した図１の各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。
この外観検査装置では、照明光学系２がホルダ１の下方に配置されており、この照明光学系２からの照明光によって、ホルダ１に保持された外軌道輪Ｒの内周面ＲＩが照明されるようになっている。そして、外軌道輪Ｒの内周面ＲＩで反射された光がＣＣＤカメラ３にとらえられることにより、モニタ５に外軌道輪Ｒの内周面ＲＩを表す円環状の白黒画像が映し出されるようになっている。
【００４７】
図７は、この発明のさらに好ましい実施形態について説明するための図である。
たとえば、検査対象面の面積が比較的大きい場合には、その検査対象面において照明光学系２による照明のむらを生じるおそれがある。また、外軌道輪Ｒの外周面ＲＯを検査するための外観検査装置では、図５に示すように外周面ＲＯの下端部付近が陰になり、その結果、ＣＣＤカメラ３から出力される画像信号に基づいて得られる外周面ＲＯの濃淡画像は、内周付近の濃度が外周付近の濃度に比べて高くなってしまう。そのため、ＣＣＤカメラ３から出力される画像信号を一定のしきい値で２値化した場合、外周面ＲＯの濃淡画像の内周付近の画素が黒画素とされ、上述した良否判定処理で外周面ＲＯが不良品面であると判定されるおそれがある。
【００４８】
そこで、この図７に示すように、外周面ＲＯの濃淡画像を、内周付近の領域Ａ１と外周付近の領域Ａ２とに分割して、各領域Ａ１，Ａ２ごとに適切な２値化しきい値を設定する。そして、各領域Ａ１，Ａ２に含まれる画素に対応する画像信号を、それぞれ個別に設定された２値化しきい値で２値化することにより２値画像データに変換する。これにより、ＣＣＤカメラ３から出力される画像信号の２値化を良好に行うことができ、良否判定処理における外周面ＲＯの良否判定をより正確に行うことができる。
【００４９】
なお、この実施形態では、外周面ＲＯの濃淡画像が２つの領域Ａ１，Ａ２に分割されて２値化が行われるとしたが、外周面ＲＯの濃淡画像が３つ以上の領域に分割されて、各領域ごとに設定されたしきい値に基づいて、ＣＣＤカメラ３から出力される画像信号の２値化が行われてもよい。
以上、この発明のいくつかの実施形態について説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。たとえば、上述の実施形態では、ベアリングの外軌道輪の端面、外周面または内周面が検査対象面とされた例を取り上げたが、ベアリングの外軌道輪には限定されず、ベアリングの内軌道輪の端面、外周面または内周面が検査対象面とされてもよい。また、ベアリングの完成品の端面、外周面または内周面が検査対象面とされてもよい。
【００５０】
さらに、ベアリングの端面のような円環状の表面に限らず、撮像手段によって２次元画像として撮像できれば、任意の形状の表面を検査対象面とすることができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で、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】この発明の一実施形態に係る外観検査装置の構成を簡略化して示す断面図である。
【図２】良否判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】良否判定処理について説明するための図である。
【図４】他の良否判定方法について説明するための図である。
【図５】外軌道輪の外周面を検査するための外観検査装置の構成を簡略化して示す断面図である。
【図６】外軌道輪の内周面を検査するための外観検査装置の構成を簡略化して示す断面図である。
【図７】この発明のさらに好ましい実施形態について説明するための図である。
【符号の説明】
３ ＣＣＤカメラ（撮像手段）
４ 画像処理部
４１ 変換処理部（変換手段）
４２ 良否判定部（走査検出手段、ライン数検出手段、識別手段、記憶手段、刻印数検出手段、良否判定手段）
Ａ１，Ａ２ 領域
Ｄ１，Ｄ２ 欠陥部分
Ｒ 外軌道輪（物体）
ＲＡ 端面（検査対象面）
ＲＩ 内周面（検査対象面）
ＲＯ 外周面（検査対象面）
ＳＬ１〜ＳＬｎ 走査ライン（主走査ライン）
Claims (6)
- 刻印が施された検査対象面を有する物体の外観を検査するための外観検査装置であって、
上記検査対象面を撮像し、その撮像した検査対象面に対応する画像信号を出力する撮像手段と、
この撮像手段から出力される画像信号を２値化して２値画像データに変換する変換手段と、
この変換手段により生成される２値画像データにより表される上記検査対象面の２値画像において、所定の副走査方向にほぼ等間隔で設定された複数の主走査ラインを順に走査して、予め定める値の２値画像データの画素を含む主走査ラインである刻印候補ラインを検出する走査検出手段と、
この走査検出手段によって検出された刻印候補ラインの連続数を検出するライン数検出手段と、
このライン数検出手段によって検出された刻印候補ライン連続数に基づいて、この連続する刻印候補ラインの領域に、刻印が施されているか欠陥部分が生じているかを識別する識別手段と
を含むことを特徴とする外観検査装置。 - 上記検査対象面に実際に施されているべき刻印の数を記憶する記憶手段と、
上記識別手段で識別された刻印の数をカウントして、上記検査対象面の全域に施されている刻印の数を検出する刻印数検出手段と、
上記記憶手段に記憶されている刻印の数と上記刻印数検出手段によって検出された刻印の数とを比較して、上記検査対象面が良品面であるか不良品面であるかを判定する良否判定手段と
をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。 - 上記変換手段は、上記撮像手段から出力される画像信号に基づいて得られる上記検査対象面の濃淡画像を複数の領域に分割し、この複数の領域に含まれる画素に対応する画像信号を、各領域ごとに設定したしきい値でそれぞれ２値化することにより、上記撮像手段から出力される画像信号を２値画像データに変換するものであることを特徴とする請求項１または２記載の外観検査装置。
- 刻印が施された検査対象面を有する物体の外観を検査するための外観検査方法であって、
上記検査対象面を撮像し、その撮像した検査対象面に対応する画像信号を取得する撮像ステップと、
この撮像ステップで取得された画像信号を２値化して２値画像データに変換する変換ステップと、
この変換後の２値画像データにより表される上記検査対象面の２値画像において、所定の副走査方向にほぼ等間隔で設定された複数の主走査ラインを順に走査して、予め定める値の２値画像データの画素を含む主走査ラインである刻印候補ラインを検出する走査検出ステップと、
この走査検出ステップで検出された刻印候補ラインの連続数を検出するライン数検出ステップと、
このライン数検出ステップで検出された刻印候補ライン連続数に基づいて、この連続する刻印候補ラインの領域に、刻印が施されているか欠陥部分が生じているかを識別する識別ステップと
を含むことを特徴とする外観検査方法。 - 上記検査対象面に実際に施されているべき刻印の数を記憶手段に記憶させる記憶ステップと、
上記識別ステップで識別された刻印の数をカウントして、上記検査対象面の全域に施されている刻印の数を検出する刻印数検出ステップと、
上記記憶手段に記憶されている刻印の数と上記刻印数検出ステップで検出された刻印の数とを比較して、上記検査対象面が良品面であるか不良品面であるかを判定する良否判定ステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項４記載の外観検査方法。 - 上記変換ステップでは、上記撮像ステップで取得された画像信号に基づいて得られる上記検査対象面の濃淡画像を複数の領域に分割し、この複数の領域に含まれる画素に対応する画像信号を、各領域ごとに設定したしきい値でそれぞれ２値化することにより、上記撮像ステップで取得された画像信号が２値画像データに変換されることを特徴とする請求項４または５記載の外観検査方法。
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