(57)【要約】    【構成】  検査装置１０は４台のカメラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを含み、各カメラは歯車の歯の先端に形成された面取り面（３２２ａ−３２２ｄ、３４２ａ−３４２ｄなど）と正対するように配置される。歯車の種類、大きさ、厚みに応じて各カメラは、歯車（３２ａ、３２ｂ）の中心とこの歯車に設けられる複数の歯（３２０、３４０）のうちの検査対象の歯の中心とを通る線に平行な方向に変位される。カメラの位置が調整されると、ワーク（Ｗ）は回転され、カメラは正対する面取り面を撮影する。面取り面の撮影画像は、コンピュータ（５０）で処理され、欠陥の有無が判定される。    【効果】  面取り面を正対するカメラで撮影するので、簡単な構成で多種類の歯車についての検査を行うことができる。【選択図】  図１
2014115222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車を検査する検査装置であって、
前記歯車の歯の先端に形成された面取り面に正対するカメラ、および
前記カメラの撮影画像を処理して前記歯車に欠陥が有るか否かを判定する判定部を備える、検査装置。
【請求項２】
前記歯車の中心と当該歯車に設けられた複数の歯のうちの検査対象の歯の先端の中心とを通る線に平行な方向に前記カメラを変位させる変位部をさらに備える、請求項１記載の検査装置。
【請求項３】
前記歯車の歯の先端には、上下左右に前記面取り面が形成され、
上の前記面取り面に正対する第１カメラ、
下の前記面取り面に正対する第２カメラ、
左の前記面取り面に正対する第３カメラ、および
右の前記面取り面に正対する第４のカメラを備える、請求項１または２記載の検査装置。
【請求項４】
前記面取り面に垂直に光を照射する照射部をさらに備え、
互いの光軸が直交するように、前記第１カメラおよび前記第２カメラを配置し、
互いの光軸が直交するように、前記第３カメラおよび前記第４カメラを配置した、請求項３記載の検査装置。
【請求項５】
前記判定部は、前記撮影画像のうちの暗い領域の面積および当該暗い領域の内接円の半径に基づいて前記歯車に欠陥が有るか否かを判定する、請求項１ないし４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項６】
歯車を検査する検査方法であって、
コンピュータは、前記歯車の歯の先端に形成された面取り面に正対するカメラの撮影画像を処理して前記歯車に欠陥が有るか否かを判定する、検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は検査装置および検査方法に関し、特にたとえば、歯車を検査する、検査装置および検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この発明の背景技術の一例が特許文献１に開示される。この特許文献１の歯車等の異常診断方法では、歯車の歯面やこの歯面に垂直な端面のような被検査面に平行光を一定方向から照射し、その反射光を画像処理してモニタ画面上に明暗パターンとして映し出し、その明暗パターンと正常時のパターンとを比較して被検査面の異常を検知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１５７７０５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１では、曲面を有する歯面を被検査面とし、かつ、平行光を照射する光照射器とその反射光を検出する光検出器を独立した構成としてあるため、歯車の種類、歯面の傾き角度（圧力角）、または歯車の大きさ（基準円直径）が変わると、平行光を照射する光照射器またはその反射光を検出する光検出器或いはそれらの両方の取り付け位置や角度（方向）を歯面に合わせて変更する必要がある。このような変更は非常に面倒であり、多種類の歯車を検査するには不向きである。また、特許文献１では、曲面の歯面に平行光を照射して画像を撮影するため、欠陥の無い部分であるにも拘わらず、暗くなる領域が生じてしまい、それを欠陥として判定する恐れがあった。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、検査装置および検査方法を提供することである。
【０００６】
この発明の他の目的は、簡単な構成で多種類の歯車について欠陥が有るかどうかを判定することができる、検査装置および検査方法を提供することである。
【０００７】
この発明のその他の目的は、欠陥の有無を正確に判定することができる、検査装置および検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、歯車を検査する検査装置であって、歯車の歯の先端に形成された面取り面に正対するカメラ、およびカメラの撮影画像を処理して歯車に欠陥が有るか否かを判定する判定部を備える、検査装置である。
【０００９】
第１の発明では、検査装置は、歯車を検査する。検査装置は、カメラを備え、このカメラは歯車の歯の先端に形成された面取り面に正対するように配置される。判定部は、カメラの撮影画像を処理して歯車に欠陥が有るか否かを判定する。たとえば、欠陥のない歯車の歯の先端に形成された面取り面の画像との比較に基づいて、欠陥が有るかどうか判定される。
【００１０】
第１の発明によれば、歯車の歯の先端に形成された面取り面を正対する方向から撮影し、撮影した画像を処理して欠陥の有無を判定するので、歯車の種類、大きさ、厚みが変化しても、面取り面を正対する方向から撮影することができる。つまり、簡単な構成で多種類の歯車について欠陥が有るかどうかを判定することができる。また、平面の面取り面を撮影するので、曲面を撮影する場合とは異なり、欠陥の無い領域が暗くなることがないため、撮影画像の明暗に基づいて欠陥の有無を正確に判定することができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明に従属し、歯車の中心と当該歯車に設けられた複数の歯のうちの検査対象の歯の先端の中心とを通る線に平行な方向にカメラを変位させる変位部をさらに備える。
【００１２】
第２の発明では、変位部は、歯車の中心と当該歯車に設けられた複数の歯のうちの検査対象（撮影対象）の歯の先端の中心とを通る線に平行な方向にカメラを変位させる。たとえば、歯車の種類、大きさ、厚みが変化されると、カメラの位置が、歯車の先端に形成された面取り面に正対するように可変的に設定される。
【００１３】
第２の発明によれば、歯車の中心とカメラが正対する面取り面を有する歯の先端の中心とを通る線に平行な方向に当該カメラを変位させるので、歯車の種類、大きさ、厚みが変化しても、カメラと面取り面の位置関係を簡単に調整することができる。
【００１４】
第３の発明は、第１または第２の発明に従属し、歯車の歯の先端には、上下左右に面取り面が形成され、上の面取り面に正対する第１カメラ、下の面取り面に正対する第２カメラ、左の面取り面に正対する第３カメラ、および右の面取り面に正対する第４のカメラを備える。
【００１５】
第３の発明では、歯車の歯の先端に形成された上下左右に面取り面のそれぞれを撮影するための第１カメラ、第２カメラ、第３カメラ、第４カメラが設けられる。
【００１６】
第３の発明によれば、上下左右の面取り面のそれぞれを撮影する４台のカメラを設けるので、歯車を１回転させる間に、すべての歯のすべての面取り面の画像を撮影することができる。
【００１７】
第４の発明は、第３の発明に従属し、面取り面に垂直に光を照射する照射部をさらに備え、互いの光軸が直交するように、第１カメラおよび第２カメラを配置し、互いの光軸が直交するように、第３カメラおよび第４カメラを配置した。
【００１８】
第４の発明では、照射部は、面取り面に垂直に光を照射する。したがって、第１カメラ−第４カメラの受光素子は、面取り面の反射光を受光する。第１カメラと第２カメラを互いの光軸が直交するように配置する。また、第３カメラと第４カメラを互いの光軸が直交するように配置する。
【００１９】
第４の発明によれば、対となる面取り面を撮影する２つのカメラの光軸が直交するように配置するので、一方の面取り面に照射される光が他方の面取り面に照射される光に干渉することがない。したがって、撮影画像に基づく欠陥の有無の判定を正確に行うことができる。
【００２０】
第５の発明は、第１ないし第４の発明のいずれかに従属し、判定部は、撮影画像のうちの暗い領域の面積および当該暗い領域の内接円の半径に基づいて歯車に欠陥が有るか否かを判定する。
【００２１】
第５の発明では、たとえば、判定部は、撮影画像のうちの暗い領域の面積が第１所定値以上であるかどうかを判定する。暗い領域の面積が第１所定値以上であれば、この暗い領域の内接円の半径が第２所定値以上であるかどうかを判定する。そして、内接円の半径が第２所定値以上であれば、歯車に欠陥が有ると判定する。ただし、暗い領域の面積が第１所定値未満であったり、暗い領域の面積が第１所定値以上であっても内接円の半径が第２所定値未満であったりする場合には、歯車に欠陥が無いと判定する。
【００２２】
第５の発明によれば、撮影画像の明暗に基づいて欠陥の有無を判定することができる。
【００２３】
第６の発明は、歯車を検査する検査方法であって、コンピュータは、歯車の歯の先端に形成された面取り面に正対するカメラの撮影画像を処理して歯車に欠陥が有るか否かを判定する、検査方法である。
【００２４】
第６の発明においても、第１の発明と同様に、簡単な構成で多種類の歯車について欠陥が有るかどうかを判定することができるとともに、撮影画像の明暗に基づいて欠陥の有無を正確に判定することができる。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、歯車の歯の先端に形成された面取り面を正対する方向から撮影し、撮影した画像を処理して欠陥の有無を判定するので、歯車の種類、大きさ、厚みが変化しても、面取り面を正対する方向から撮影することができる。つまり、簡単な構成で多種類の歯車について欠陥が有るかどうかを判定することができる。また、平面の面取り面を撮影するので、曲面を撮影する場合とは異なり、欠陥の無い領域が暗くなることがないため、撮影画像の明暗に基づいて欠陥の有無を正確に判定することができる。
【００２６】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１はこの発明の検査装置の外観構成の一例を示す図解図である。
【図２】図２は図１に示す検査装置を上方から見た図解図である。
【図３】図３は図１に示す検査装置を右側面から見た図解図である。
【図４】図４は４つのカメラのＸＹ平面に平行な面内における向きを説明するための図解図である。
【図５】図５は２つのカメラのＸＹ平面に平行な面に対する向きを説明するための図解図である。
【図６】図６はこの実施例の検査装置で検査されるワークに設けられる歯車の一例を示す図解図である。
【図７】図７はこの実施例の検査装置で検査されるワークに設けられる歯車の他の例を示す図解図である。
【図８】図８はこの実施例の検査装置で検査されるワークに設けられる歯車の歯の先端に形成される面取り面を説明するための図解図である。
【図９】図９は図１−図３に示す光学装置の具体的な構成を示す図解図である。
【図１０】図１０はカメラの位置を変更する方法を説明するための図解図である。
【図１１】図１１はこの発明の検査装置の電気的な構成の一例を示すブロック図である。
【図１２】図１２は画像処理によって欠陥の有無を判定する方法を説明するための図解図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１を参照して、この発明の一実施例である検査装置１０は４台のラインセンサカメラ（以下、単に「カメラ」と言う。）１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを含む。カメラ１２ａは光学装置１４ａと一体的に設けられ、カメラ１２ｂは光学装置１４ｂと一体的に設けられ、カメラ１２ｃは光学装置１４ｃと一体的に設けられ、そして、カメラ１２ｄは光学装置１４ｄと一体的に設けられる。
【００２９】
以下、カメラ１２ａ−１２ｄを区別する必要がない場合には、単に「カメラ１２」と表記し、同様に、光学装置１４ａ−１４ｄを区別する必要が無い場合には、単に「光学装置１４」と表記することにする。
【００３０】
図１は検査装置１０を正面から見た正面図である。この実施例では、説明の都合上、検査装置１０を正面から見た場合の横方向を現実空間における３次元座標系のＸ軸方向とし、奥行き方向をＹ軸方向とし、高さ方向をＺ軸方向とする。また、図１において、右方向をＸ軸のプラス方向とし、上方向をＺ軸のプラス方向とし、図１の紙面に対して垂直下向きをＹ軸のプラス方向とする。
【００３１】
また、図面では分からないが、カメラ１２ａは、スライド機構（電動スライダ）を介して支柱１６ａに取り付けられる。同様に、カメラ１２ｂ、１２ｃおよび１２ｄは、それぞれ、スライド機構を介して支柱１６ｂ、１６ｃ、１６ｄに取り付けられる。したがって、カメラ１２および光学装置１４は、その検査装置１０に設置されたワークＷに設けられた歯車のうち、検査位置Ｐに配置された歯車の中心とこの歯車に設けられた複数の歯のうちの検査対象（撮影対象）の歯の先端の中心とを通る線に平行な方向に変位可能である（図１０参照）。ただし、支柱１６ａ−１６ｄは、台座（ベース）１８に固定される。以下、支柱１６ａ−１６ｄを区別する必要が無い場合には、単に「支柱１６」と表記することにする。
【００３２】
図２は検査装置１０を上方から見た図である。図１および図２を参照して分かるように、ベース１８の中央であり、その正面（Ｙ軸のマイナス）寄りに昇降台２０および回転ステージ２２が設けられ、昇降台２０の上に回転ステージ２２が配置される。この回転ステージ２２の中央に、ワークＷが固定されている。図示は省略するが、昇降台２０によって、回転ステージ２２の一部（ワークＷの軸受け部）が昇降される。この実施例では、ワークＷは、１つの軸３０に異なる２つの歯車３２ａおよび３２ｂを有している。たとえば、歯車３２ａおよび３２ｂは、種類、大きさ、厚み（歯幅）の少なくとも１つが異なる。図１からも分かるように、歯車３２ａの種類は、はすば歯車であり、歯車３２ｂの種類は、平歯車である。また、歯車３２ｂの大きさ（基準円直径）は、歯車３２ａの大きさよりも大きい。さらに、歯車３２ｂは、歯車３２ａよりも厚みがある。
【００３３】
なお、ワークＷは実施例のものに限定される必要は無く、検査装置１０では、様々な種類のワークＷを検査することができる。たとえば、軸の無い歯車については、検査用の軸を用いて回転ステージ２２に固定される。
【００３４】
また、図１および図２から分かるように、支柱１６ａ−１６ｄは、昇降台２０および回転ステージ２２の奥寄り（Ｙ軸のプラス寄り）に設けられる。図２に示すように、支柱１６ａはベース１８の左奥側に配置され、支柱１６ｄはベース１８の右奥側に配置され、支柱１６ａと支柱１６ｄの間に、支柱１６ｂおよび支柱１６ｃが配置される。このような配置にするのは、ワークＷを回転ステージ２２に取り付けたり、交換したりする場合に、カメラ１２、光学装置１４および支柱１６が邪魔にならないからである。
【００３５】
図３は検査装置１０を右側面から見た右側面図である。図１および図３から分かるように、支柱１６ａ−１６ｄは、それぞれ、所定の高さを有している。この実施例では、支柱１６ａおよび１６ｄは同じ高さであり、支柱１６ｂの高さは最も高く、支柱１６ｃの高さは最も低い。
【００３６】
図１から分かるように、カメラ１２ａおよびカメラ１２ｄは、ベース１８の上面からの高さｈ１が同じになるように設置される。ただし、高さｈ１はベース１８の上面からカメラ１２ａおよびカメラ１２ｄの中心までの距離である。図示は省略するが、カメラ１２の中心は、立方体の中心とする。高さｈ１は、様々な種類のワークＷを検査可能とするために決定された値である。また、この高さｈ１で決まるＺ軸方向の位置Ｐが歯車（この実施例では、３２ａ、３２ｂ）の検査位置となる。
【００３７】
ワークＷは、昇降台２０によって上下に移動して高さが調整され、最初に検査される歯車（図１では３２ａ）がＺ軸方向の位置Ｐとなるように調整される。歯車３２ａの検査が終了すると、次に検査される歯車（図１では３２ｂ）がＺ軸方向の位置Ｐとなるように調整される。
【００３８】
図３に示すように、カメラ１２ｂはベース１８の上面からの高さｈ２に設置され、カメラ１２ｃはベース１８の上面からの高さｈ３に設置される。ただし、後述するように、カメラ１２ｂおよびカメラ１２ｃは、ＸＹ平面に平行な面に対して所定の角度をなして設置されるため、スライダ機構によって高さ（ｈ２、ｈ３）は変化される。高さｈ２および高さｈ３もまた、様々な種類のワークＷを検査可能とするために決定された値である。
【００３９】
また、カメラ１２ａ−１２ｄは、それぞれ、所定の方向を撮影するように支柱１６ａ−１６ｄに取り付けられる。具体的には、図１に示すように、カメラ１２ａおよびカメラ１２ｄは、それぞれの光軸がＸＹ平面に水平（平行）である。また、図４に示すように、カメラ１２ａはその光軸が歯車（この実施例では、３２ａ、３２ｂ）の中心とこの歯車に設けられた複数の歯のうちの検査対象の歯の先端の中心とを通る線（中心線）Ｌに対して４５°（図４では左側に４５°）傾くように配置されている。また、カメラ１２ｄは中心線Ｌに対して４５°（図４では右側に４５°）傾くように配置される。したがって、カメラ１２ａの光軸とカメラ１２ｄの光軸は直交する。このため、後述する光学装置１４ａから照射される落射光と光学装置１４ｄから照射される落射光が干渉することはない。
【００４０】
また、カメラ１２ｂは、図４に示すように、検査装置１０を上方から見た場合には、その光軸が中心線Ｌに対して角度αだけ傾くとともに、図５に示すように、検査装置１０を横から見た場合には、その光軸がＸＹ平面と平行な面（または中心線Ｌ）に対して上方に４５°傾いて配置される。また、カメラ１２ｃは、図４に示すように、検査装置１０を上方から見た場合には、その光軸が中心線Ｌに対して角度βだけ傾くとともに、図５に示すように、検査装置１０を横方向から見た場合には、その光軸がＸＹ平面と平行な面（または中心線Ｌ）に対して下方に４５°傾いて配置される。したがって、カメラ１２ｂの光軸とカメラ１２ｃの光軸は、横（検査装置１０を右側または左側）から見た場合に直交する。このため、後述する光学装置１４ｂから照射される落射光と光学装置１４ｃから照射される落射光が干渉することはない。
【００４１】
ただし、図５では、簡単のため、歯車３２ａ、光学装置１４ｂ、１４ｃの一部およびカメラ１２ｂ、１２ｃの光軸のみを示してある。また、この実施例では、角度αおよび角度βは１５°程度であるが、限定される必要はなく、また、角度αと角度βは異なる値であってもよい。
【００４２】
ワークＷは、製造工程の最終段階においてバリを除去された後にエッジを面取りされる。たとえば、図６（Ａ）に示すように、歯車３２ａでは、或る歯３２０に着目すると、面取りによって、その先端（歯先）に、歯面３２０ａから連続的に設けられる縦長の平面（以下、「面取り面」と言う。）３２２ａ、３２２ｂが形成され、また、この歯面３２０ａに直交して水平に設けられる面（側面）３２０ｂから連続的に設けられる横長の平面（面取り面）３２２ｃ、３２２ｄが形成される。説明は省略するが、他の歯３２０についても同じである。つまり、各歯３２０の歯先の上下左右に面取り面３２２ａ−３２２ｄが形成される。
【００４３】
同様に、図７（Ａ）に示すように、歯車３２ｂでは、或る歯３４０に着目すると、面取りによって、その先端（歯先）に、歯面３４０ａから連続的に設けられる縦長の面取り面３４２ａ、３４２ｂが形成され、また、この歯面３４０ａに直交して設けられる側面３４０ｂから連続的に設けられる横長の面取り面３４２ｃ、３４２ｄが形成される。説明は省略するが、他の歯３４０についても同じである。つまり、各歯３４０の歯先の上下左右に面取り面３４２ａ−３４２ｄが形成される。
【００４４】
図８（Ａ）に示すように、歯車３２ｂの歯３４０を側面３４０ｂ側から見ると、縦長の面取り面３４２ａは、先端面３４０ｃの中心を通る中心線ＬをＸＹ平面に平行な面内において時計周りに４５°回転させた直線に平行な直線Ｌ１と直交する。また、縦長の面取り面３４２ｂは、先端面３４０ｃの中心を通る中心線ＬをＸＹ平面に平行な面内において反時計回りに４５°回転させた直線に平行な直線Ｌ２と直交する。
【００４５】
また、図８（Ｂ）に示すように、歯車３２ｂの歯３４０を歯面３４０ａ側から見ると、横長の面取り面３４２ｃは、先端面３４０ｃの中心を通る中心線ＬをＸＹ平面に垂直な平面内において反時計周りに４５°回転させた直線に平行な直線Ｌ３と直交する。また、横長の面取り面３４２ｄは、先端面３４０ｃの中心を通る中心線ＬをＸＹ平面に垂直な平面内において時計周りに４５°回転させた直線に平行な直線Ｌ４と直交する。
【００４６】
図示は省略するが、歯車３２ａについても歯車３２ｂと同様に、歯３２０の先端のエッジに歯車３２ａの中心と歯３２０の先端面３２０ｃの中心とを通る中心線Ｌに対して４５°の角度となる面取り面３２２ａ−３２２ｄが形成される。
【００４７】
したがって、歯車３２ａを検査する場合に、ワークＷが軸３０を中心に右周り（時計周り）に回転されると、各歯３２０の面取り面３２２ａがカメラ１２ａの光軸と交差する位置において、面取り面３２２ａとカメラ１２ａが正対する。ただし、ワークＷの回転方向は逆でもよい。同様に、各歯３２０の面取り面３２２ｂがカメラ１２ｄの光軸と交差する位置において、面取り面３２２ｂとカメラ１２ｄが正対する。また、歯車３２ａを検査する場合に、ワークＷが回転されると、各歯３２０の面取り面３２２ｃがカメラ１２ｂの光軸と交差する位置において、面取り面３２２ｃとカメラ１２ｂが正対する。同様に、各歯３２０の面取り面３２２ｄがカメラ１２ｃの光軸と交差する位置において、面取り面３２２ｄとカメラ１２ｃが正対する。
【００４８】
たとえば、図６（Ａ）において、歯車３２ａの手前側にカメラ１２ａ−１２ｄが配置されているとすると、カメラ１２ｄは図６（Ａ）の点線で囲む一部を拡大した拡大図を示す図６（Ｂ）において斜線を付した面取り面３２２ｂと正対する。
【００４９】
同様に、歯車３２ｂを検査する場合に、ワークＷが回転されると、各歯３４０の面取り面３４２ａがカメラ１２ａの光軸と交差する位置において、面取り面３４２ａとカメラ１２ａが正対する。同様に、各歯３４０の面取り面３４２ｂがカメラ１２ｄの光軸と交差する位置において、面取り面３４２ｂとカメラ１２ｄが正対する。また、歯車３２ｂを検査する場合に、ワークＷが回転されると、各歯３４０の面取り面３４２ｃがカメラ１２ｂの光軸と交差する位置において、面取り面３４２ｃとカメラ１２ｂが正対する。同様に、各歯３４０の面取り面３４２ｄがカメラ１２ｃの光軸と交差する位置において、面取り面３４２ｄとカメラ１２ｃが正対する。
【００５０】
たとえば、図７（Ａ）において、歯車３２ｂの手前側にカメラ１２ａ−１２ｄが配置されているとすると、カメラ１２ｄは図７（Ａ）の点線で囲む一部を拡大した拡大図を示す図７（Ｂ）において斜線を付した面取り面３４２ｂと正対する。
【００５１】
図９は図１に示した光学装置１４ａの具体的な構成を示す。ただし、図９では、光学装置１４ａから図面の下方に光を照射する場合について示してある。また、図９では、光学装置１４ａについて説明するが、他の光学装置１４ｂ、１４ｃ、１４ｄも同じである。したがって、重複した説明は省略することにする。
【００５２】
図９に示すように、光学装置１４ａは、ＬＥＤ光源１４０ａを含み、ＬＥＤ光源１４０ａから出力（発光）された光は、ハーフミラー１４２ａで反射され、下方に照射される。ハーフミラー１４２ａで反射され、下方に照射されたＬＥＤ光源１４０ａからの光（落射光）は、対物レンズ１４４ａを介してワークＷの表面（この実施例では、面取り面（３２２ａ−３２２ｄ、３４２ａ−３４２ｄなど））で反射（正反射）され、上方に向かう。そして、ワークＷの表面で反射され、上方に向かう光（正反射光）は、対物レンズ１４４ａおよびハーフミラー１４２ａを透過し、さらに、絞り１４６ａおよび結像レンズ１４８ａを介してカメラ１２ａに内蔵される受光素子１２０ａに照射される。これによって、明視野画像が取得される。図示は省略するが、カメラ１２ａ（受光素子１２０ａ）の光軸と光学装置１４ａの光軸は一致し、カメラ１２ａと光学装置１４ａは同軸落射照明系を構成するのである。
【００５３】
このように、面取り面（３２２ａ−３２２ｄ、３４２ａ−３４２ｄなど）に垂直に光を照射するのは、打痕などの欠陥により変形した部分（異常部）を暗くし、欠陥の無い正常な部分（正常部）を明るくするためである。つまり、面取り面（３２２ａ−３２２ｄ、３４２ａ−３４２ｄなど）の表面に垂直に光を照射すると、受光素子１２０ａ（１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ）では、その正反射光を受光するので、欠陥の凹凸に関わらず異常部は暗く観察され、正常部は明るく観察され、欠陥をコントラストよく撮影することが可能となる。
【００５４】
また、カメラ１２ａの光軸と光学装置１４ａの光軸が同一方向のため、歯車の大きさや種類が変わったとしてもカメラ１２ａと光学装置１４ａの姿勢を変更させて光軸調整を行うことを逐一実施する必要が無く、歯車の中心と歯の先端の中心とを通る線に平行な方向にカメラ１２ａを移動させるだけでカメラ１２ａを歯の先端に形成された面取り面に正対させることができるので、カメラ１２ａと面取り面との位置関係を簡単に調整することができる。すなわち、或るワークＷにおいて検査する歯車（この実施例では、３２ａ、３２ｂ）を変更したり、検査するワークＷ自体を異なる種類のものに変更したりしたときの段取り替えが非常に簡単である。
【００５５】
たとえば、図１０に示すように、検査する歯車の大きさが異なる際には、スライド機構によって、カメラ１２ａおよび光学装置１４ａを歯車の中心と歯の先端の中心とを通る線Ｌに平行な方向（白抜きの矢印で示す方向）に移動させるだけで、このカメラ１２ａおよび光学装置１４ａを検査対象の歯の面取り面に正対させることができる。
【００５６】
なお、図１０は、図８（Ａ）に示したように、歯車の一部をその歯面に直交する側面側から見た図である。また、図１０では、光学装置１４ａを省略してある。
【００５７】
図１１は、検査装置１０の電気的な構成を示すブロック図である。図１１に示すように、検査装置１０は、コンピュータ５０を含み、コンピュータ５０には、カメラ１２ａ−１２ｄ、ＬＥＤ光源１４０ａ−１４０ｄ、スライダ用モータ５２ａ−５２ｄ、昇降用モータ５４、スピンドルモータ５６およびモニタ５８が接続される。
【００５８】
コンピュータ５０は、汎用のパーソナルコンピュータないしサーバであり、ＣＰＵ５０ａおよびＲＡＭ５０ｂなどのコンポーネントを内蔵する。ＣＰＵ５０ａは、カメラ１２ａ−１２ｄの各々に撮影指示を与えるとともに、各カメラ１２ａ−１２ｄで撮影された画像（撮影画像）に対応するデータ（撮影画像データ）を取得して、ＲＡＭ５０ｂに記憶する。ＣＰＵ５０ａは、ＲＡＭ５０ｂをバッファ領域およびワーク領域として使用し、撮影画像データを処理することにより、歯車３２ａおよび３２ｂの欠陥の有無を判定する。
【００５９】
ただし、カメラ１２ａは、ラインセンサカメラであり、また、ワークＷは右回転されるため、各歯３２０、３４０の面取り面３２２ａ、３４２ａを左端から右端に向けて１ラインずつ撮影する。同様に、カメラ１２ｂは、各歯３２０、３４０の面取り面３２２ｃ、３４２ｃを左端から右端に向けて１ラインずつ撮影する。同様に、カメラ１２ｃは、各歯３２０、３４０の面取り面３２２ｄ、３４２ｄを左端から右端に向けて１ラインずつ撮影する。同様に、カメラ１２ｄは、各歯３２０、３４０の面取り面３２２ｂ、３４２ｂを左端から右端に向けて１ラインずつ撮影する。
【００６０】
また、ＣＰＵ５０ａは、ＬＥＤ光源１４０ａ−１４０ｄの点灯および消灯を制御する。この実施例では、歯車３２ａおよび３２ｂの検査時に、ＬＥＤ光源１４０ａ−１４０ｄは点灯され、ワークＷの交換時やワークＷの昇降中などの検査時（厳密には、撮影時）以外においては、ＬＥＤ光源１４０ａ−１４０ｄは消灯される。ただし、ＬＥＤ光源１４０ａ−１４０ｄは、ワークＷの交換時のみ消灯されてもよい。
【００６１】
さらに、ＣＰＵ５０ａは、スライダ用モータ５２ａ−５２ｄ、昇降用モータ５４およびスピンドルモータ５６の駆動を制御する。
【００６２】
スライダ用モータ５２ａ−５２ｄは、上述した電動スライダを構成する直流モータである。スライダ用モータ５２ａは、歯車（この実施例では、３２ａ、３２ｂ）の中心とこの歯車に設けられた複数の歯のうちの検査対象の歯の先端の中心とを通る中心線Ｌに平行な方向にカメラ１２ａを変位するために用いられる。同様に、スライダ用モータ５２ｂは、歯車（この実施例では、３２ａ、３２ｂ）の中心とこの歯車に設けられた複数の歯のうちの検査対象の歯の先端の中心とを通る中心線Ｌに平行な方向にカメラ１２ｂを変位するために用いられる。同様に、スライダ用モータ５２ｃは、歯車（この実施例では、３２ａ、３２ｂ）の中心とこの歯車に設けられた複数の歯のうちの検査対象の歯の先端の中心とを通る中心線Ｌに平行な方向にカメラ１２ｃを変位するために用いられる。同様に、スライダ用モータ５２ｄは、歯車（この実施例では、３２ａ、３２ｂ）の中心とこの歯車に設けられた複数の歯のうちの検査対象の歯の先端の中心とを通る中心線Ｌに平行な方向にカメラ１２ｄを変位するために用いられる。
【００６３】
ＣＰＵ５０ａは、歯車３２ａおよび３２ｂの種類、大きさ、厚みに応じてスライダ用モータ５２ａ−５２ｄの駆動を制御し、カメラ１２ａ−１２ｄの位置を調整する。この実施例では、ワークＷおよびワークＷに設けられる歯車３２ａおよび３２ｂの種類、大きさおよび厚みについては既知であるため、検査するワークＷの歯車３２ａおよび３２ｂ毎に、各カメラ１２ａ−１２ｄの位置（変位後の位置）が予め決定されている。したがって、検査する歯車３２ａおよび３２ｂに応じて、予め決定されている位置に、各カメラ１２ａ−１２ｄが設定（配置）されるように、ＣＰＵ５０ａは、スライダ用モータ５２ａ−５２ｄの駆動を制御するのである。
【００６４】
昇降モータ５４は、たとえば、直流モータである。ＣＰＵ５０ａは、検査する歯車３２ａおよび３２ｂを検査位置Ｐに設定（配置）するために、昇降モータ５４の駆動を制御する。ただし、ワークＷを回転ステージ２２に取り付けた場合の各歯車３２ａおよび３２ｂの高さは既知であるため、検査する歯車３２ａおよび３２ｂを容易に検査位置Ｐに設定することができる。
【００６５】
スピンドルモータ５６は、たとえば、ステッピングモータ（パルスモータ）である。ＣＰＵ５０ａは、検査時に回転ステージ２２およびワークＷを時計周りに回転させるために、スピンドルモータ５６の駆動を制御する。たとえば、カメラ１２ａ−１２ｄの周方向の分解能は所定長さ（この実施例では、数十μｍ）であるため、１ライン撮影される毎に、周方向の長さが最大で所定長さに相当する角度だけ歯車３２ａおよび３２ｂが回転されるように制御される。
【００６６】
モニタ５８は、ＣＲＴモニタやＬＣＤであり、撮影画像や検査結果などを表示するために用いられる。ただし、モニタ５８に代えて、または、モニタ５８とともに、プリンタなどの他の出力装置を設けてもよい。
【００６７】
この検査装置１０では、ワークＷを回転させながら、撮影を行い、撮影画像を処理することにより、欠陥（打痕）の有無を判定する。具体的には、ワークＷが回転ステージ２２に取り付けられ、検査を開始すると、歯車３２ａの中心が検査位置Ｐの高さに設定されるように、回転ステージ２２の軸受け部およびワークＷが上昇される。ただし、既に歯車３２ａの中心が検査位置Ｐの高さである場合には、回転ステージ２２の軸受け部およびワークＷは上昇されない。
【００６８】
歯車３２ａの中心が検査位置Ｐの高さに設定されると、歯車３２ａの検査対象となる歯３２０の面取り面（３２２ａ−３２２ｄ）と正対する位置に、各カメラ１２ａ−１２ｄが設定（配置）される。続いて、回転ステージ２２およびワークＷが回転を開始される。この実施例では、回転ステージ２２およびワークＷが所定の回転速度（５秒で１回転）で回転するように、スピンドルモータ５６は回転を制御される。ただし、所定の回転速度は、カメラ１２の撮影能力に起因するため、撮影能力が高ければさらに高速にすることができる。回転ステージ２２およびワークＷが１回転されると、歯車３２ａのすべての歯３２０の面取り面３２２ａ−３２２ｄの撮影画像が取得される。ただし、カメラ１２ａ−１２ｄは、それぞれ、正対する面取り面３２２ａ−３２２ｄの画像を撮影する。このことは、歯車３２ｂの撮影処理においても同じである。撮影処理が終了されると、撮影画像が処理され、歯車３２ａに打痕などの欠陥が有るかどうかが判定される。欠陥の有無を判定する判定処理については後で説明することにする。
【００６９】
歯車３２ａの撮影処理が終了すると、歯車３２ａについての判定処理に平行して、歯車３２ｂの撮影処理および判定処理が行わる。このため、歯車３２ａの撮影処理が終了すると、歯車３２ｂの中心が検査位置Ｐの高さに設定されるように、回転ステージ２２の軸受け部およびワークＷが上昇される。また、歯車３２ｂの検査対象となる歯３４０の面取り面（３４２ａ−３４２ｄ）と正対する位置に、各カメラ１２ａ−１２ｄが設定（配置）される。そして、歯車３２ａの場合と同様に、回転ステージ２２およびワークＷが所定の回転速度で回転され、撮影処理が行われる。歯車３２ｂの撮影処理が終了すると、この歯車３２ｂについての判定処理が開始される。これと同時に、回転ステージ２２およびワークＷは下降され、回転ステージ２２が元の位置（ワークＷを上昇させる前の位置）に戻される。そして、ワークＷが交換され、上述したような動作が繰り返される。
【００７０】
ここで、上述した判定処理について説明する。まず、撮影画像に２値化処理が施され、面取り面（３２２ａ−３２２ｄ、３４２ａ−３４２ｄなど）の撮影画像が１または複数の閉領域で表される。たとえば、ワークＷの或る面取り面３２２ｃ（または、３２２ｄ、３４２ｃ、３４２ｄ）の撮影画像に対して２値化処理が施されると、図１２（Ａ）に示すような閉領域のパターン（検査対象パターン）が生成される。
【００７１】
なお、図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）では、簡単のため、撮影画像のうちの面取り面３２２ｃ（または、３２２ｄ、３４２ｃ、３４２ｄ）の部分についてのみ示してある。
【００７２】
次に、正常な面取り面の撮影画像について生成した閉領域のパターン（正常パターン）とマッチングを行い、その差分を検出する。たとえば、欠陥の無い（正常な）面取り面３２２ｃ（または、３２２ｄ、３４２ｃ、３４２ｄ）についての撮影画像に対して、２値化処理が施されると、図１２（Ｂ）に示すような正常な面取り面３２２ｃ（または、３２２ｄ、３４２ｃ、３４２ｄ）についての正常パターンが生成される。ただし、正常な面取り面３２２ｃ（または、３２２ｄ、３４２ｃ、３４２ｄ）の形状および大きさはワークＷの設計図から知ることができるため、撮影等の処理を行わずに、設計図に基づいて正常パターンを生成してもよい。そして、図１２（Ｃ）に示すように、検査対象パターンと正常パターンのマッチングが行われ、その差分が検出（算出）される。図１２（Ｃ）では、差分に斜線を付して示してある。
【００７３】
そして、検出した差分の領域についての面積（画素数）が第１所定値（たとえば、５００ピクセル）以上であり、その差分の領域についての内接円（差分の領域が線状あるいは不連続の場合には、大きさが最大となる内接円）の半径が第２所定値（たとえば、１０ピクセル）以上である場合に、この面取り面３２２ｃ（または、３２２ｄ、３４２ｃ、３４２ｄ）を有する歯３２０（３４０）ないし歯車３２ａ（３２ｂ）に欠陥（打痕）が有ると判定する。ただし、第１所定値および第２所定値は、実験等により、経験的に得られた数値である。たとえば、図１２（Ｃ）に斜線を付して示した差分の領域についての面積が第１所定値以上である場合には、図１２（Ｄ）に示すような差分の領域についての内接円の半径が第２所定値以上であるか否かが判断される。内接円の半径が第２所定値以上であれば、欠陥が有ると判定される。また、差分の領域の面積が第１所定値未満である場合や差分の領域の面積が第１所定値以上であっても内接円の半径が第２所定値未満である場合には、欠陥が無いと判定される。
【００７４】
この実施例によれば、面取り面に正対するようにカメラを設置するので、歯車の種類、大きさ、厚みが変化しても、面取り面を正対する方向から撮影することができる。つまり、簡単な構成で多種類の歯車についての検査を行うことができる。
【００７５】
また、この実施例によれば、平面の面取り面に落射光を落射するので、欠陥の無い部分が暗くなるのを防止することができる。つまり、画像の明暗に基づいて欠陥の有無を正確に判定することができる。
【００７６】
さらに、この実施例によれば、電動スライダによって、歯車の中心とこの歯車に設けられる複数の歯のうちの検査対象の歯の中心とを通る線に平行な方向にカメラを変位させるので、歯車の種類、大きさ、厚みが変化しても、カメラと面取り面との位置関係を簡単に調整することができる。
【００７７】
なお、この実施例では、ワークを１回転させる間に検査する歯車に設けられたすべての歯のそれぞれに形成された上下左右（４つ）の面取り面を撮影するようにするため、４つのカメラおよび光学装置を設けるようにしたが、これに限定される必要はない。カメラ１２ａまたは１２ｄを省略するとともに、カメラ１２ｂまたは１２ｃを省略することもできる。かかる場合には、実施例で示した向きにワークを取り付けて、撮影処理および判定処理を行った後に、ワークを上下反転させて取り付け、各歯車について撮影処理および判定処理を行えば良い。たとえば、カメラ１２ａとカメラ１２ｂを設置した場合には、歯車３２ａについては、面取り面３２２ａおよび面取り面３２２ｃについて撮影処理および判定処理が行われ、ワークＷが上下反転された後に、面取り面３２２ｂおよび面取り面３２２ｄについて撮影処理および判定処理が行われる。
【００７８】
また、この実施例で示したカメラおよび光学装置のＸＹ平面内における配置位置は一例であり、限定されるべきでない。面取り面に正対するように配置されるのであれば、たとえば、Ｘ軸のプラス方向に、カメラ１２ａ、１２ｄ、１２ｂ、１２ｃの順に並べてもよい。このようにした場合であっても、カメラ１２ａおよび光学装置１４ａの光軸と、カメラ１２ｄおよび光学装置１４ｄの光軸が直交するように配置すれば、光学装置１４ａから照射される落射光と光学装置１４ｄから照射される落射光が干渉することはない。
【００７９】
さらに、この実施例で示した具体的な数値は単なる一例であり、限定されるべきではなく、実際の装置ないし製品等に応じて適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１０  …検査装置
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ  …カメラ
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ  …光学装置
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ  …支柱
３２ａ、３２ｂ  …歯車
５０  …コンピュータ
５０ａ  …ＣＰＵ
５０ｂ  …ＲＡＭ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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