JP5505247B2 - 外観検査方法および外観検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、外観検査方法および外観検査装置に関するものであり、特に好適には、鋳造品や鍛造品などの被検査体の表面を撮像し、当該撮像した画像を画像処理することによって、被検査体に欠陥がないかなどを検査する外観検査方法および外観検査装置に関するものである。

従来、鋳造工程で生じた鋳造品の疵を確実に検出するために蛍光浸透探傷法が公知である（例えば、特許文献１参照）。これは、鋳造品を蛍光浸透探傷液に浸漬等し、蛍光浸透探傷液を鋳造品表面から疵中に浸透させる。そして鋳造品を洗浄、乾燥させた後、現像剤を鋳造品表面に付着させ、疵中の浸透液を現像皮膜中に吸い上げさせて指示模様を生じさせる。この指示模様は、紫外線下では蛍光を発する。この指示模様による蛍光を目視により観察することで、鋳造品表面の微細な疵を肉眼で発見することができる。

また蛍光浸透探傷法として、被検体に近紫外線を照射して発光した蛍光を撮影し、予め取得した三次元画像と紫外線照射後の撮像画像の位置を対比させる検査方法が公知である（例えば特許文献２参照）。

特開２００６−２６６９５３号公報 特開２００８−３０９６０３号公報

特許文献１に記載されている目視検査は、検査精度は人の技量に依存することになるので、欠陥の見逃しが発生する場合があるという問題があった。

また特許文献２に記載されている画像処理を用いた検査方法では、検査する人の技量に依存しないという利点があるものの、検査装置が大がかりになり、検査後の処理が煩雑であり、時間がかかるという問題があった。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決しようとするものであり、検査を短時間で行うことが可能であり装置や処理が煩雑にならず、欠陥を見逃すことがなく確実に検出することが可能である外観検査方法及び外観検査装置を提供することを目的とするものである。

本発明の外観検査方法は、
被検査体の欠陥部に蛍光剤を浸透させ、被検査体の欠陥部に蛍光剤によるマーキングを施した後、
前記被検査体に紫外線を照射して被検査体を撮像し、得られた蛍光発光画像の画像データに基づいて欠陥部を検査する外観検査方法であって、
前記被検査体を連続回転させた状態で撮像を行い、欠陥部の発光を被検査体の回転移動の軌跡として記録した蛍光発光画像の画像データを取得し、該画像データの画像処理を行い被検査体の欠陥部を検査することを要旨とするものである。

上記外観検査方法において、前記撮像の際の撮像時間が、前記被検査体の周回時間と同じか、或いは周回時間よりも長いことが好ましい。

また上記外観検査方法において、前記撮像は、複数のカメラを用いて異なる位置から同時に被検査体を撮像して、異なる位置から撮像した複数の被検査体の蛍光発光画像の画像データを取得することが好ましい。

また上記外観検査方法において、前記被検査体を回転させずに静止した状態で赤色可視光を照射して撮像し、得られた画像データから被検査体の輪郭画像を検出し、前記蛍光発光画像と前記輪郭画像とを重ね合わせて欠陥部の位置を決定する画像処理を行うことが好ましい。

また上記外観検査方法において、連続回転する被検査体の回転軸を傾けながら撮像を行うことが好ましい。

本発明の外観検査装置は、
被検査体の欠陥部に蛍光剤を浸透させ、被検査体の欠陥部に蛍光剤によるマーキングを施した後、
前記被検査体に紫外線を照射して被検査体を撮像し、得られた蛍光発光画像の画像データに基づいて欠陥部を検査するために用いられる外観検査装置であって、
前記被検査体を連続回転させるためのワーク回転装置と、
連続回転している前記被検査体に紫外線を照射するための紫外線照射装置と、
紫外線が照射された連続回転している被検査体を撮像して、前記欠陥部の発光を被検査体の回転移動の軌跡として記録された蛍光発光画像の画像データを取得するための撮像装置と、
前記撮像装置により取得した蛍光発光画像の画像データの画像処理を行い欠陥部を検査するための画像処理装置と、
を備えることを要旨とするものである。

上記外観検査装置において、前記紫外線照射装置は、複数のスポット型紫外線ＬＥＤが被検査体の周囲に放射状に配置されたものであることが好ましい。

また上記外観検査装置において、前記撮像装置が、回転軸の一端部側に配置された一台のカメラと、前記回転軸と交差する方向に前記被検査体を挟んで対向する位置に配置された二台のカメラとを有することが好ましい。

また上記外観検査装置において、前記被検査体に赤色可視光を照射するための照明装置を備えることが好ましい。

また上記外観検査装置において、前記ワーク回転装置が、被検査体の回転軸を任意の角度に傾けながら連続回転可能であることが好ましい。

本発明の外観検査方法は、蛍光浸透探傷法を用いた外観検査方法において、欠陥部を蛍光剤でマーキングした部分を検出する際、被検査体を連続回転させた状態で撮像を行い、欠陥部の発光を被検査体の回転移動の軌跡として記録した蛍光発光画像の画像データを取得し、該画像データの画像処理を行い欠陥部を検査するものであるから、検査を短時間で行うことが可能であり、処理が煩雑にならず、欠陥部を見逃すことがなく確実に検出することが可能である。

本発明の外観検査装置は、被検査体を連続回転させるためのワーク回転装置と、紫外線照射装置と、欠陥部の発光を被検査体の回転移動の軌跡として記録された蛍光発光画像の画像データを取得するための撮像装置と、前記撮像装置により取得した蛍光発光画像の画像データの画像処理を行い欠陥部を検査するための画像処理装置とを備えることにより、検査を短時間で行うことが可能であり、装置が複雑にならず、欠陥部を見逃すことがなく確実に検出することが可能である。

本発明外観検査装置の一例の概略を示す正面図である。 図１の平面図である。 図１の外観検査装置の制御関係の構成を示すブロック図である。 本発明外観検査方法の一例の手順を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は、ＣＣＤカメラ３２で羽根車１を撮影した画像の一例を示すものであり、（ａ）は羽根車を回転させない静止状態を赤色可視光で撮像した画像であり、（ｂ）は羽根車を回転させない静止状態で紫外線を照射して撮像した画像であり、（ｃ）は羽根車を回転させた回転状態に紫外線を照射して撮像した画像である。 被検査体画像の合成方法の説明図であり、（ａ）は赤色可視光で撮影した画像であり、（ｂ）は紫外線を照射して撮像した画像であり、（ｃ）は（ａ）の画像から抽出した輪郭画像と（ｂ）の画像を合成した画像である。 （ａ）、（ｂ）は羽根車の回転軸を傾斜させた状態の説明図である。 赤色可視光を用いた外観検査方法の一例を示すフローチャートである。

図１は本発明の外観検査装置の一例の概略を示す正面図であり、図２は図１の平面図であり、図３は図１の外観検査装置の制御関係の構成を示すブロック図である。図１〜図３に示す外観検査装置は、被検査体として自動車のターボチャージャ用の羽根車１（すなわち、タービンホイール）の外観検査に用いられる装置である。この羽根車１は、合金ステンレス、ＴｉＡｌ等の鋳造（たとえば、ロストワックス製法）により成形されるものである。羽根車１は図７に示すように、羽部２と軸部３とから構成されている。

本発明の実施形態にかかる外観検査装置は、被検査体としての羽根車１の外観を蛍光浸透探傷法を用いて、羽根車の欠陥部に蛍光剤を浸透させ、羽根車の欠陥部に蛍光剤によるマーキングを施した後、羽根車に紫外線を照射して、マーキングを施した部分を発光させ、被検査体の発光画像を撮像して画像データを取得し、その画像データの画像処理を行い羽根車の欠陥部を検査して鋳造不良の有無等を客観的に判定する外観検査方法に用いる装置である。

図１〜図３に示すように、本発明の実施形態にかかる外観検査装置１０は、被検査体としての羽根車１を連続回転させて所定の位置に保持することができるワーク回転装置２０と、この連続回転する羽根車１の外観を撮像して画像情報を得ることができるカメラ３１、３２、３３等の撮像装置３０と、連続回転する羽根車１に紫外線を照射することができる紫外線ＬＥＤ４１〜４６等からなる紫外線照射装置４０と、羽根車１の位置を検知することができるワーク位置センサ５０と、撮像した画像の画像処理やワーク回転装置２０の制御などを行うことができる制御ユニット６０と、赤色可視光を照射するための赤色ＬＥＤ照明７１等の可視光照射装置７０を備えている。制御ユニット６０は、演算装置６１、記憶装置６２、制御装置６３等から構成されている。

図１に示す外観検査装置１０は、羽根車１、ワーク回転装置２０、撮像装置３０、照明装置４０等の部分が暗幕（図示せず）で覆われて、暗室内に配置されている。そのため羽根車１に紫外線ＬＥＤ４１〜４６から紫外線を照射してＣＣＤカメラ３１〜３３で撮像する際に、外光の影響を避けることが可能になっている。

ワーク回転装置２０は、羽根車１を所定の位置に保持し、連続回転させることができるように形成されている。図１に示すように、ワーク回転装置２０は、羽根車１の軸部３の下側端部を回転自在に支持する回転支持部２１が基台２２上に設けられている。回転支持部２１には、軸部３の下端部に当接して、軸部３を固定するチャック部（図示せず）と、チャック部を回転させるためのサーボモータ（図示せず）等を備えている。羽根車１は、軸部３が垂直になった状態で軸部３を回転軸として回転させることができる。

羽根車１の回転方向は、図２の矢印Ｒ方向、及び矢印Ｌ方向のいずれの方向にも回転させることが可能であり、回転方向は特に限定されない。

回転支持部２１は、羽根車１の回転軸（軸部３）を任意の角度に傾けた状態で回転させることが可能に形成されている。羽根車１は、図７（ａ）中に点線Ａ１で示すように、軸部３が垂直に支持されて回転した状態から、軸部３を任意の角度に傾けた状態にして回転させることができる。この場合の軸部３を傾ける傾斜角は、特に限定されないが、垂直状態から２０°の範囲とすることが、死角領域を作らないようにすることが可能であるとともに、傾斜させながら回転させる機構もさほど複雑にならないので好ましい。

具体的に図１に示すワーク回転装置２０は、図７（ａ）中に点線Ａ２で示すように、回転軸が左側に２０°傾いた状態から、図７（ａ）中に点線Ａ３で示すように回転軸が右側に２０°傾いた状態まで傾けることができる。この回転軸の傾けた角度を傾斜角という。回転軸を傾ける方向は、図中左右方向に特に限定されず、任意の方向に傾けることを可能としてもよい。

ワーク回転装置２０は、更に羽根車１を連続回転させた状態で回転軸を傾斜させながら撮像することが可能に形成されている。更に回転軸の傾斜角を異ならせた２点間を往復するようにして、所謂揺動させながら連続回転させることも可能である。このようにワーク回転装置２０において、羽根車を連続回転させた状態で、回転軸を傾斜させたり、揺動させたりするには、具体的な装置として、１軸以上のサーボモータ、エアシリンダ、油圧シリンダを用いることができる。また、連続回転と揺動の動きを機械的に同期させるために、ユニバーサルジョイント等を利用することができる。

このようにワーク回転装置２０が、羽根車１の回転軸を傾けて回転可能に形成されていると、ＣＣＤカメラ３１〜３３の位置を固定した状態でも、回転軸を傾けた状態で回転させることにより、羽根車１を撮像する際に、影になってカメラで撮像されない部分となってしまう死角領域をなくすことができる。また、カメラの数を減らすことができる。カメラの数が減ると撮像画像も減少し、画像処理に使用される画像データを削減され、画像処理時間を短縮することができる。

また羽根車１を傾けて回転させることが可能であると、形状が異なる羽根車１を検査する場合でも、羽根車１の欠陥を観察するのに最適な傾斜角を選択することができるので、死角領域を無くして検査を行うことが容易にできる。

またワーク回転装置２０が羽根車１を揺動しながら連続回転させることが可能に形成されていると、撮像装置３０のＣＣＤカメラ（詳細は後述する）は軸方向に一台と側面方向に一台の合計２台だけで、カメラ位置を固定しても死角領域をなくして羽根車１の撮像を行うことが可能である。

更にワーク回転装置２０には、羽根車１の位置や傾き等を検知するためのワーク位置センサ５０が設けられている。ワーク検知センサ５０は、制御ユニット６０の制御装置６３に接続されている。羽根車１の位置をワーク位置センサ５０で検知することで、羽根車１の回転軸を傾ける角度（傾斜角）を任意の角度に制御することができる。

図１に示すように、撮像装置３０は、羽根車１の回転軸の一端部側である図１中上側に配置した一台の上面ＣＣＤカメラ３１と、図１及び図２に示す羽根車１の側面に配置された２台の側面ＣＣＤカメラ３２、３３の合計３台のＣＣＤカメラによって構成されている。尚、図２では上面ＣＣＤカメラの記載を省略した。

上面ＣＣＤカメラ３１は、羽根車の軸方向の端部の上から、羽根車の上面を撮像することが可能である。側面ＣＣＤカメラ３２、３３は、羽根車１の回転軸と交差する水平方向に、羽根車１を間に挟んで対向する位置に配置されている。側面ＣＣＤカメラ２２、２３は、羽根車１の側面から羽根車を撮像することが可能である。撮像装置３０は、紫外線を照射した羽根車１を撮像して、蛍光による光学像（蛍光発光画像）の二次元画像情報を電気信号として出力可能なカメラであればよく、ＣＣＤカメラ以外のカメラを用いてもよい。

これらのＣＣＤカメラ３１〜３３は、制御処理ユニット６０の演算装置６１や制御装置６３等に接続されている。ＣＣＤカメラ３１〜３３は、撮像した画像データを、制御ユニット６０の演算装置６１に送信することが可能である。またＣＣＤカメラ３１〜３３による撮像等は、制御装置６３により制御することができる。

紫外線照射装置４０は、図２に示すように、６個の小型スポット型紫外線ＬＥＤ４１〜４６から構成されている。尚、図１では紫外線ＬＥＤ４１〜４３の記載を省略した。紫外線ＬＥＤ４１〜４６は、羽根車１の水平方向の周囲に、羽根車１を中心に等間隔で取り囲むように、放射状に配置されている。または図１に示すように紫外線ＬＥＤ４１〜４６の上下方向の位置は、羽根車の羽部２よりも若干上側に配置され、羽根車１の上面も照射範囲となるように配置されている。紫外線照射装置４０は、羽根車１を略均一に照明するように構成されている。また紫外線ＬＥＤ４１〜４６はバンドパスフィルタを内蔵し、３６５ｎｍ近傍（例えば３６０〜３７０ｎｍ）の波長のみを透過させ、他の波長はカットする。

紫外線照射装置４０は、紫外線を発光する光源であればよく、紫外線ＬＥＤ以外に、ブラックライト、フラッシュライト等の各種紫外線光源を用いることができる。紫外線照射装置４０は、ＬＥＤ４１〜４６を制御ユニット６０の制御装置６３に接続して、ＬＥＤ４１〜４６の発光を任意に制御して調光することもできる。

照明装置７０は、羽根車１に可視光を照射して羽根車１の輪郭を撮像するために用いられる。可視光照射装置７０は、例えば紫外線領域の波長を含まない赤色可視光を照射することが可能な赤色ＬＥＤ照明７１を用いるのが望ましい。赤色可視光は、波長６２０〜７５０ｎｍの光である。

図３に示すように制御ユニット６０は、演算装置６１、記憶装置６２、制御装置６３等を有する。演算装置６１は、ＣＣＤカメラ３１〜３３の撮像の制御や、ＣＣＤカメラ３１〜３３で撮像して得られた画像の画像処理を含む各種の画像処理や、欠陥部の判定処理等を行うことができる。

演算装置６１は、紫外線を照射した羽根車１を撮像した蛍光発光画像の画像データに対して画像処理を行い、欠陥部分の有無を検出することができる。更に演算装置６１は、羽根車１にリングライト７１の光を照射して撮影した輪郭画像に、暗室内で紫外線を照射して撮像した蛍光発光画像を合成する画像処理を行い、羽根車の欠陥位置を輪郭画像にプロットすることができる（詳細は後述する）。

記憶装置６２は、羽根車１に赤色可視光や紫外線を照射して撮像した画像の画像データや、テンプレート画像の画像データ等の各種の画像データ等を保存することができる。

制御装置６３は、ワーク検知センサ５０及びサーボモータ等に接続され、ワーク検知センサ５０からの信号を受信して、サーボモータの動きを制御することできる。また制御装置６３は、ワーク検知センサ５０の信号や、ＣＣＤカメラ３１〜３３で撮像した画像情報等に基づいて、サーボモータの回転支持部を制御して、羽根車１の傾斜角度などを変化させて、羽根車１の撮像画像を死角がないように、最適な位置に制御することができる。

特に図示しないが、制御ユニット６０は、撮像装置３０で撮像した画像や、画像処理を行う際の処理画像等を表示するための液晶ディスプレイ等の表示装置や、キーボード等の入力装置や、カメラ、センサ、サーボモータ等と接続するためのインターフェイスや、画像処理を行うための画像処理ソフトウェア等を備えている。このような制御ユニット６０としては、例えばパーソナルコンピュータを用いることができる。

以下、本発明の外観検査方法について説明する。本発明の外観検査方法は、蛍光浸探傷法を利用した欠陥検出方法である。蛍光浸探傷法は、例えば（ａ）被検査体を蛍光浸探傷液に浸漬して、欠陥部に探傷液を浸透させる浸透処理工程と、（ｂ）被検査体に付着した余分な探傷液を洗浄する洗浄工程と、（ｃ）洗浄後の被検査体に現像剤を付着させて欠陥部の中の探傷液を表面に吸い上げて蛍光剤により指示模様を生じさせてマーキングを行う現像行程と、（ｄ）マーキングした指示模様を観察して欠陥を検出する検査工程とからなる。

上記（ａ）〜（ｃ）の各行程は、従来公知の蛍光探傷法を利用することができる。本発明は上記（ｄ）検査工程において、蛍光剤でマーキングした羽根車を連続回転させながら紫外線を照射し、マーキングされた指示模様の部分に紫外線を照射して発生した蛍光発光画像を撮像装置で撮像して画像データを取得し、この画像データを画像処理することで、欠陥の有無や欠陥の位置を目視ではなく画像処理装置を用いて客観的に評価して検査するようにした点に特徴がある。特に本発明は、被検査体を連続回転させた状態で撮像することにより、羽根車を静止した状態では欠陥部は点状にしか発光しないが、連続回転させることで欠陥部の点状に発光した部分が、回転方向に連続する軌跡として記録された蛍光発光画像が得られる。このように画像には発光部分が拡張して記録されるので、欠陥部分の検出を容易に行うことができる。

以下、（ｄ）検査工程を詳細に説明する。図４は本発明外観検査方法の一例の手順を示すフローチャートである。図４に示すように、本発明に係る外観検査方法は、まず、外観検査装置１０のワーク回転装置２０に羽根車１を設置して、ＬＥＤライト４１〜４６から紫外線を照射する（Ｓ１０）。羽根車１は、既に（ａ）浸透処理工程、（ｂ）洗浄工程、（ｃ）現像行程の処理が施され、欠陥部に指示模様が発生するように処理されている。

このとき、外観検査装置１０のワーク回転装置２０、ＬＥＤライト４１〜４６、ＣＣＤカメラ３１〜３３は、全体が暗幕で覆われ外光が遮光されていて、暗室内に置かれた状態になっている。すなわち外乱光を排除した状態になっていて、被検査体にはＬＥＤライトからの紫外線以外の光が照射されないようにしている。

次に羽根車１（ワーク）を連続回転させる（Ｓ２０）。次にトリガ撮像（Ｓ３０）では、三台のＣＣＤカメラにより、上方のＣＣＤカメラ３１と側面方向の対向する二方向のＣＣＤカメラ３２、３３の合計三台のＣＣＤカメラで羽根車１を撮像する。このとき、カメラの露光時間を通常よりも長くする。具体的には羽根車の周回時間に対し、同じか或いは長くなるようにする。具体的には、例えば羽根車の回転数が６０ｒｐｍの場合、１秒以上、或いは羽根車の回転数が１２０ｒｐｍの場合には、０．５秒以上とすることができる。

次に、必要があればワークを傾斜させる（Ｓ４０）。

紫外線を照射して撮像した画像の画像処理を行いカラー二値化する（Ｓ５０）。ＲＧＢの中からＧ（グリーン）成分だけを取り出してＧ画像を形成する。紫外線の照射では、欠陥部の指示模様の部分のみが蛍光を発する。Ｇ成分のみから形成されるＧ画像は、欠陥部のみが発光部として表示され、それ以外の部分は非発光部として表示された蛍光発光画像である。このようにして、欠陥部分の発光のみを抽出することができる。

次に上記Ｇ画像の解析処理を行う（Ｓ６０）。これは、発光部分の位置やその大きさ等を決定するための処理である。Ｇ画像のフィルタリングや、寸法算出処理を行う。

次に、上記の解析処理（Ｓ６０）の解析結果に基づいて、欠陥部の有無やその大きさ形状等を判定して、羽根車の合否の判定処理を行う（Ｓ７０）。具体的には、画像に発光部からなる表示部がない場合は、欠陥部が存在しないので合格である。また画像に表示、欠陥部の大きさやその位置などが許容範囲以内であれば合格とし、それ以外の場合には不合格として判定することができる。

図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の外観検査方法で用いる画像の一例を示す説明図であり、側面ＣＣＤカメラ３２で羽根車１を撮影した画像の一例を示すものであり、（ａ）は、羽根車を回転させない静止状態を赤色可視光で撮像した画像であり、（ｂ）は羽根車を回転させない静止状態で紫外線を照射して撮像した画像であり、（ｃ）は羽根車を回転させた回転状態に紫外線を照射して撮像した画像である。

図５（ａ）に示すように、羽根車１には点状の鋳造欠陥からなる欠陥部４ａが所定の位置に存在している。仮に羽根車を回転させない状態で、紫外線を照射して撮像し、カラー二値化処理を行うと、同図（ｂ）に示す画像５Ｂが得られる。この画像５Ｂは、欠陥部４ａに対応する位置が点状の発光部として表示され、それ以外の部分が非発光部６として表示される。同図（ｂ）において中央の白い点が発光部であり、それ以外の黒い部分が非発光部である。

これに対し、本発明では羽根車を回転させた状態で撮像するため、この撮像した画像を画像処理してカラー二値化処理を行うと、同図（ｃ）に示すように、欠陥部３に対応する位置の発光部が、羽根車１の回転により移動した軌跡となって直線状の発光部４ｃとして表示され、それ以外の部分は非発光部６として表示される。

カメラの露光時間が、羽根車が周回して一回転する時間に対して、それよりも長い場合は、画像Ｃの中の発光部４ｃの長さは回転方向に対して一方の端部から他方の端部までをつなぐ直線となるので、羽根車を静止した状態で撮像した画像を処理して得られる画像Ｂと比べて、欠陥部が点状から線状に表示されるから、これらの直線状の画像の有無を判別することにより、欠陥部の検出を簡易且つ短時間で行うことができる。

また特に図示しないが、羽根車１を上面ＣＣＤカメラ３１で撮像した位置に点状の欠陥部が存在した場合、発光の軌跡が回転軸を中心とした円形に記録された蛍光発光画像が得られる。

また三台のＣＣＤカメラ３１〜３３を用いて、紫外線を照射して同時に被検査体を撮像することで、異なる位置から同時に撮像した複数の羽根車の蛍光発光画像の画像データを得ることができる。このように多数の蛍光発光画像を取得することで、更に確実な欠陥部の検出を行うことができる。

制御ユニット６０の演算装置６１等を用いて、羽根車に赤色可視光を照射して撮像した画像データから羽根車の輪郭画像を検出し、紫外線を照射して撮像した蛍光発光画像と輪郭画像とを重ね合わせて合成し、欠陥部の位置を決定する画像処理を行い、欠陥部の位置を特定することもできる。図６（ａ）〜(ｃ)は輪郭画像と蛍光発光画像の合成方法の説明図である。図６（ａ）に示すように、赤色ＬＥＤ照明７１から赤色可視光を照射して撮影した画像７Ａを先ず取得する。同図（ａ）と同じカメラで、同じ位置で、羽根車が静止した状態で紫外線を照射して蛍光発光画像を撮像して画像処理を行い、蛍光発光画像７Ｂの画像データを得る。同図（ａ）で取得した画像７Ａの画像処理を行い羽根車の輪郭８の画像を抽出する。同図（ｃ）に示すように、この羽根車１の輪郭８の画像に同図（ｂ）で得られた蛍光発光画像を重ね合わせて合成することで、羽根車１の欠陥部の位置がプロットされた輪郭８の画像からなる画像７Ｃが得られる。この画像処理により、羽根車における欠陥部の位置を特定することができる。

また、羽根車を撮像する際、羽根車１の回転軸を傾斜させながら連続回転させてもよい。図７（ｂ）に示すように、ワーク回転装置２０に設けられた回転軸を傾斜させる機構を利用して、羽根車１を回転させた状態で、回転軸が図中左側に傾いた状態１Ａから、回転軸が右側に傾いた状態１Ｂまでの間を揺動させながら、紫外線を照射して撮像を行ってもよい。このように揺動させることで、死角領域のない状態で撮像することを容易に行うことができる。

図８は赤色可視光を用いた外観検査方法の一例を示すフローチャートである。図８に示す方法では、ワーク（羽根車）を傾動させて撮像する方法も併用した。図８に示す外観検査方法は、パターンマッチングステップ（ステップＳ１００）、ワーク撮像ステップ（ステップＳ１１０）、ステップ回転数判別ステップ（ステップＳ１２０）、ワーク傾動撮像ステップ（ステップＳ１３０）、ステップ回転数判別ステップ（ステップＳ１４０）、輪郭検出用マスク作成ステップ（ステップＳ１５０）、発光部検出ステップ（ステップＳ１６０）、ＯＫ／ＮＧ判定ステップ（ステップＳ１７０）、マスク合成ステップ（ステップＳ１８０）、発光部検出ステップ（ステップＳ１９０）、ＯＫ／ＮＧ判定ステップ（ステップＳ２００）、翼枚数判別ステップ（ステップＳ２１０）を順次行う。以下、各ステップについて説明する。

初期位置パターンマッチングステップＳ１００は、赤色ＬＥＤ照明を点灯し赤色可視光でワーク（羽根車）の上面を撮像し、パターンマッチング処理を開始する。ワークを回転し、パターンマッチングが完了したならば、赤色ＬＥＤ照明を消灯しワークの回転を停止する。ワークの初期位置が設定される。

ワーク水平撮像ステップスＳ１１０は、ワークを傾けない状態の水平位置で照明装置から赤色可視光と紫外線を照射して撮像を行い、画像データをバッファメモリに保存する。撮像後ワークを次の羽根の位置までステップ回転させる。ステップ回転数判別ステップＳ１２０で、羽根（翼）の枚数に到達（Ｎ＝翼枚数）するまで、ワーク水平撮像ステップＳ１１０を繰り返す。

ワーク傾動撮像ステップ（ステップＳ１３０）は、ワークを傾動させ、照明装置から赤色可視光と紫外線を照射して撮像を行い、画像データをバッファメモリに保存する。ワークを次の羽根の位置までステップ回転させる。ステップ回転数判別ステップＳ１４０で、羽根（翼）の枚数に到達（Ｎ＝翼枚数）するまで、ワーク傾動撮像ステップＳ１３０を繰り返す。

輪郭検出用マスク作成ステップ（ステップＳ１５０）は、撮像した画像について検査範囲を設定し、赤色光成分を抽出し、輪郭検出用マスク画像を作成する。

発光部検出ステップ（ステップＳ１６０）は、撮像した画像のカラー二値化処理を行い緑色光成分の画像を抽出する。緑色光の成分は欠陥部が発光した部分を示している。次いでこの画像に対し、粒子フィルタにて検出ピクセル数を制限し、発光部（欠陥部）の粒子の検出と粒子解析を行う。粒子解析では、欠陥部の個数をカウントし、欠陥部の寸法を算出する。欠陥部の寸法は、ピクセルと長さ（ｍｍ）に換算し較正する。

ＯＫ／ＮＧ判定ステップ（ステップＳ１７０）、予め設定されている閾値に基づいて、ＯＫ又はＮＧの判別を行う。

マスク合成ステップ（ステップＳ１８０）は、先に作成した輪郭検出用マスクを発光部検出ステップの欠陥部の画像に重ね合わせる。この状態で発光部検出ステップ（ステップＳ１９０）を行い、欠陥部の位置を羽根車の位置に対応させる。

ＯＫ／ＮＧ判定ステップ（ステップＳ２００）では、欠陥部の検出を行った羽根車が良品（ＯＫ）が不良品（ＮＧ）かの判別を行う。翼数判別ステップＳ２１０で、羽根（翼）の枚数に到達（Ｎ＝翼枚数）するまで、上記の発光検出ステップＳ１６０からＯＫ／ＮＧ判定ステップＳ２００までのステップを繰り返す。全ての翼の枚数の処理を行ったら検査を終了する。

本発明の外観検査装置は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記態様の外観検査装置は、３台のＣＣＤカメラにより撮像装置３０を構成したが、被検査体の回転軸方向の一端部に一台と、回転軸と交差する方向である被検査体の側面に一台の合計２台のＣＣＤカメラにより撮像装置３０を構成してもよい。また撮像装置３０は、４台以上のＣＣＤカメラを用いて構成してもよい。

１ 被検査体（羽根車）
２ 羽部
３ 軸部
４ａ 欠陥部
５ｂ 点状の発光部
５ｃ 線状の発光部（発光部の移動軌跡）
８ 羽根車の輪郭画像
１０ 外観検査装置
２０ ワーク回転装置
３０ 撮像装置
３１〜３３ ＣＣＤカメラ
４０ 紫外線照射装置
４１〜４６ 紫外線ＬＥＤ
６０ 制御ユニット
７１ 赤色ＬＥＤ照明

Claims (10)

1. 被検査体の欠陥部に蛍光剤を浸透させ、被検査体の欠陥部に蛍光剤によるマーキングを施した後、
   前記被検査体に紫外線を照射して被検査体を撮像し、得られた蛍光発光画像の画像データに基づいて欠陥部を検査する外観検査方法であって、
   前記被検査体を連続回転させた状態で撮像を行い、欠陥部の発光を被検査体の回転移動の軌跡として記録した蛍光発光画像の画像データを取得し、該画像データの画像処理を行い被検査体の欠陥部を検査することを特徴とする外観検査方法。
2. 前記撮像の際の撮像時間が、前記被検査体の周回時間と同じか、或いは周回時間よりも長いことを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
3. 前記撮像は、複数のカメラを用いて異なる位置から同時に被検査体を撮像して、異なる位置から撮像した複数の被検査体の蛍光発光画像の画像データを取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の外観検査方法。
4. 前記被検査体を回転させずに静止した状態で赤色可視光を照射して撮像し、得られた画像データから被検査体の輪郭画像を検出し、前記蛍光発光画像と前記輪郭画像とを重ね合わせて欠陥部の位置を決定する画像処理を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の外観検査方法。
5. 連続回転する被検査体の回転軸を傾けながら撮像を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の外観検査方法。
6. 被検査体の欠陥部に蛍光剤を浸透させ、被検査体の欠陥部に蛍光剤によるマーキングを施した後、
   前記被検査体に紫外線を照射して被検査体を撮像し、得られた蛍光発光画像の画像データに基づいて欠陥部を検査するために用いられる外観検査装置であって、
   前記被検査体を連続回転させるためのワーク回転装置と、
   連続回転している前記被検査体に紫外線を照射するための紫外線照射装置と、
   紫外線が照射された連続回転している被検査体を撮像して、前記欠陥部の発光を被検査体の回転移動の軌跡として記録された蛍光発光画像の画像データを取得するための撮像装置と、
   前記撮像装置により取得した蛍光発光画像の画像データの画像処理を行い欠陥部を検査するための画像処理装置と、
   を備えることを特徴とする外観検査装置。
7. 前記紫外線照射装置は、複数のスポット型紫外線ＬＥＤが被検査体の周囲に放射状に配置されたものであることを特徴とする請求項６記載の外観検査装置。
8. 前記撮像装置が、回転軸の一端部側に配置された一台のカメラと、前記回転軸と交差する方向に前記被検査体を挟んで対向する位置に配置された二台のカメラとを有することを特徴とする請求項６又は７記載の外観検査装置。
9. 前記被検査体に赤色可視光を照射するための照明装置を備えることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の外観検査装置。
10. 前記ワーク回転装置が、被検査体の回転軸を任意の角度に傾けながら連続回転可能であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の外観検査装置。