(57)【要約】【課題】球体物の表面検査を高速に、かつ、正確に行うことができる検査装置を提供する。【解決手段】配給される球体物Ｂを回転させる回転部１１と、球体物Ｂの表面にシート状の白色光を照射する照明部１２と、回転する球体物の表面に照射された白色光を撮像する撮像部１３と、球体物Ｂの向きを変更させる向き調整部１４と、球体物Ｂを供給する供給部１５と、それらの動作を制御し、かつ、球体物Ｂの表面を検査する制御部１６とを備えた検査装置１０。制御部１６は、撮像部１３から得られた二次元画像を処理する画像処理部１７と、画像処理部１７から得られる情報に基づいて球体物Ｂの表面の欠陥を検出する欠陥検出部１８とを備えている。【選択図】図１
2018072252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球体物を回転させる回転部と、
前記球体物の表面に回転軸と平行なシート状の白色光を照射する照明部と、
前記球体物の表面に照射された前記白色光を撮像した二次元画像を取得する撮像部と、
前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面高さ画像を取得する第１処理部および前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面カラー画像を取得する第２処理部を有する画像処理部と、
前記表面高さ画像を基に前記球体物の表面の欠陥を検出する第１検出部および前記表面カラー画像を基に前記球体物の表面の欠陥を検出する第２検出部を有する欠陥検出部とを備えた、
球体物の表面の検査装置。
【請求項２】
前記回転部は、前記球体物を両側から挟持する一対の回転支持部を有する、
請求項１記載の検査装置。
【請求項３】
前記シート状の白色光の両端部の光量が、前記シート状の白色光の中央部の光量より大きい、
請求項１または２記載の検査装置。
【請求項４】
前記球体物が表面に凹部および／または凸部を有する、
請求項１から３いずれか記載の検査装置。
【請求項５】
前記球体物が表面に多数のディンプルを有するゴルフボールである、
請求項４記載の検査装置。
【請求項６】
前記表面高さ画像は、前記球体物の基準表面に対して垂直な方向における前記球体物の表面と基準表面との距離を濃淡で示した画像である、
請求項１から５いずれか記載の検査装置。
【請求項７】
前記表面カラー画像は、前記球体物の表面を平面に展開した画像であって、前記球体物の表面のカラーを示した平面補正画像である、
請求項１から６いずれか記載の検査装置。
【請求項８】
前記表面カラー画像は、検査したい部分を中心とした前記球体物の正射投影画像である、
請求項１から６いずれか記載の検査装置。
【請求項９】
球体物を回転させる工程と、
前記球体物の表面に回転軸と平行なシート状の白色光を照射する工程と、
前記球体物の表面に照射された前記白色光を撮像した二次元画像を取得する工程と、
前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面高さ画像を取得する工程と、
前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面カラー画像を取得する工程と、
前記表面高さ画像を基に前記球体物の表面の欠陥を検出する工程と、
前記表面カラー画像を基に前記球体物の表面の欠陥を検出する工程とを備えた、
球体物の表面の検査方法。
【請求項１０】
前記球体物を回転させる工程が、前記球体物を両側から一対の回転支持部で支持して等速に回転させる工程である、
請求項９記載の検査方法。
【請求項１１】
前記球体物の向きを変える工程を備えた、
請求項１０記載の検査方法。
【請求項１２】
前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面高さ画像を取得する工程が、前記二次元画像の光切断線に湾曲補正して光切断直線を作成し、該光切断直線から球体物の表面の高さ情報を求め、該高さ情報を基に、前記球体物の基準表面に対して垂直な方向における前記球体物の表面と基準表面との距離を濃淡で示した表面高さ画像を取得する工程である、
請求項９から１１いずれか記載の検査方法。
【請求項１３】
前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面カラー画像を取得する工程が、前記二次元画像の光切断線に湾曲補正して光切断直線を作成し、該光切断直線から球体物の表面のカラー情報を求め、該カラー情報を基に、前記球体物の表面を平面に展開した画像であって前記球体物の表面のカラーを示した前記平面補正画像を取得する、
請求項９から１２いずれか記載の検査方法。
【請求項１４】
前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面カラー画像を取得する工程が、前記二次元画像の光切断線を基に球体物の色情報付き三次元モデルを作成し、その色情報付き三次元モデルを基に、検査したい部分を中心にした正射投影画像を取得する工程である、
請求項９から１２いずれか記載の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球体物の表面を検査する検査装置および球体物の表面の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴルフボールはコアとその外周を覆う合成樹脂製のカバーとからなっており、カバーの成形には２分割可能な成形用金型が用いられる。例えば、予め成形した２枚の半球殻体でコアを包んで成形用金型で圧縮成形する圧縮成形方式、あるいは、成形用金型のキャビティー内の中心にコアをサポートピン等で支持し、コアと金型内面との空隙に成形材料を射出し、それと同時にサポートピンを引き抜き、冷却する射出成形方式が挙げられる。
これらの製造において、ゴルフボールの表面にはキズ、ピンバリ（ディンプルの周囲にできる膨らみ）、ウェルド（充填される樹脂から発生したガスによってできる穴）などの欠陥が生じることがある。また成形後、２つの金型のパーティングライン上に形成されるバリを研磨するが、研磨が甘くなることによる膨らみ（スリ）や、研磨しすぎることによる凹み（スリ過ぎ）が生じることもある。
【０００３】
このようなゴルフボールの表面の欠陥の検出測定の自動化が図られている。例えば、特許文献１には、一定速度で回転させたゴルフボールに光を照射し、その回転方向と直交する線上に沿ってラインカメラで撮影し、そのラインカメラの画像データから二次元画像を取得し、その二次元画像の輝度の変化から不良部分を認識させる検査装置が開示されている。また、特許文献２には、ゴルフボールの表面にレーザー光を照射し、そのレーザー光照射位置および受光部の位置関係を検出することにより、ゴルフボールの表面の高低の相対的変化を特定する検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２９２３４９号公報
【特許文献２】特開平１１−３０５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１では、二次元画像上に現れるボールの回転方向の輝度変化を所定単位毎に変換した変化量を比較しながら不良部分を検出しているため、キズ等の欠陥がディンプルと同じように輝度変化を生じさせる場合、欠陥の検出が困難であった。また球体に光を照射する場合、光の両端部に向かって球体の表面に対する光の照射角度が徐々に大きくなり輝度変化する。さらに、マーク等の印刷物が設けられている場合、その印刷物に応じて輝度変化する。そのため、輝度変化だけではディンプル形状を正確に把握することは困難であった。一方、特許文献２は、三次元検査を行っており測定精度は高いがスポット計測であるため、ゴルフボール全体の検査には時間がかかりすぎる。
また特許文献１も特許文献２もディンプル形状の欠陥検出を行うが、ゴルフボールのマーク等の色彩の検査を行うものではなく、そのような検査は他の工程で行う必要があった。特に、汚れ等の箱詰め前の最終検査は、作業員による目視検査により行っているのが現状である。
本発明は、球体物の表面検査を高速に、かつ、正確に行う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している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の球体物の表面の検査装置は、球体物を回転させる回転部と、前記球体物の表面に回転軸と平行なシート状の白色光を照射する照明部と、前記球体物の表面に照射された前記白色光を撮像した二次元画像を取得する撮像部と、前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面高さ画像を取得する第１処理部および前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面カラー画像を取得する第２処理部を有する画像処理部と、前記表面高さ画像を基に前記球体物の表面の欠陥を検出する第１検出部および前記表面カラー画像を基に前記球体物の表面の欠陥を検出する第２検出部を有する欠陥検出部とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
本発明の検査装置は、第１検出部による球体物の表面の欠陥検出と、第２検出部による球体物の表面の欠陥検出とを同時に行うことができる。第１検出部では、表面高さ画像を用いて球体物の表面の立体形状やキズ等の欠陥検出ができる。第２検出部では、表面カラー画像を用いて球体物の表面のマーク等の図形の形状、模様、色彩等の欠陥検出ができる。特に、それぞれの欠陥検出を、それぞれの検査に適した検査データ（表面高さ画像および表面カラー画像）を取得して行っているため、正確にかつ、迅速に行うことができる。さらに、異なる検査に用いられる２つの検査データ（表面高さ画像および表面カラー画像）を、同じ二次元画像から取得しているため、照明部および撮像部を共用することができ、検査装置に必要な部品を最小限にすることができる。このように、本発明の検査装置は、球体物の製造工程において最終の検査装置として適している。
【０００８】
本発明の検査装置であって、前記球体物を両側から挟持する一対の回転支持部を有するものが好ましい。この場合、球体物をしっかり把持しているため、球体物を安定に等速に回転させることができる。
【０００９】
本発明の検査装置であって、前記シート状の白色光の両端部の光量が、前記シート状の白色光の中央部の光量より大きいものが好ましい。シート状の光を球体物に照射する場合、シート状の白色光の両端部に向かうにつれて光の反射光強度が徐々に小さくなるが、シート状の白色光の両端部の光量を大きくすることによりその輝度変化を小さくし、均一なレベルの反射光を得ることができる。
【００１０】
本発明の検査装置は、表面に凹部および／または凸部を有する球体物を検査する検査装置として好ましい。特に、本発明の検査装置は、表面に多数のディンプルを有するゴルフボールの表面を検査する検査装置として好ましい。
【００１１】
本発明の検査装置であって、前記表面高さ画像が、前記球体物の基準表面に対して垂直な方向における前記球体物の表面と基準表面との距離を濃淡で示した画像であるものが好ましい。
本発明において「球体物の基準表面」とは、凹凸がないことを想定した球体物の表面を言う。
表面高さ画像を球体物の基準表面に対して垂直な方向における球体物の表面と基準表面との距離を濃淡で示した画像は、球体物の湾曲形状および表面の凹凸形状による反射光の輝度変化が画像上に現れない。また、球体物の表面に設けられたマーク等による反射光の輝度変化も画像上に現れない。そのため、球体物の表面の凹凸形状（キズを含む）を正確に認識することができる。
【００１２】
本発明の検査装置であって、前記表面カラー画像が、前記球体物の表面を平面に展開した画像であって、前記球体物の表面のカラーを示した平面補正画像であるものが好ましい。
表面カラー画像を平面補正画像とすることにより、球体物の湾曲した表面のマーク等を所定の位置から見るとき、中心から離れるにつれて生じるマーク等の歪みを最小限に抑えることができる。よって、球体物の表面のマーク等の形状、模様、色彩を正確に認識することができる。
特に、平面補正画像が、球体物の基準表面に対して実質的に垂直に見た画像であるのが好ましい。この場合、球体物の湾曲形状だけでなく、表面の凹凸によって生じるマーク等の歪みも最小限に抑えることができる。例えば、マーク等の印刷物が凹部に設けられている場合でも、凹部の影響を最小限に抑えてマーク等の印刷物の形状を画像上に明確に表示することができ、一層欠陥検出を正確に行うことができる。
【００１３】
本発明の検査装置であって、前記表面カラー画像は、検査したい部分を中心とした球体物の正射投影画像であるのが好ましい。
ここで「球体物の正射投影画像」とは、球体物を無限遠にある光源で平面に投影したものを言う。
表面カラー画像を、検査したい部分を中心にした球体物の正射投影画像とすることにより、検査したい部分において、球体物の湾曲形状および表面の凹凸によるマーク等の歪みが小さい。そのため、球体物の表面のマーク等を正確に認識することができる。
【００１４】
本発明の球体物の表面の検査方法は、球体物を回転させる工程と、前記球体物の表面に回転軸と平行なシート状の白色光を照射する工程と、前記球体物の表面に照射された前記白色光を撮像した二次元画像を取得する工程と、前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面高さ画像を取得する工程と、前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面カラー画像を取得する工程と、前記表面高さ画像を基に前記球体物の表面の欠陥を検出する工程と、前記表面カラー画像を基に前記球体物の表面の欠陥を検出する工程とを備えたことを特徴としている。
本発明の検査方法は、異なる検査に用いられる２つの検査データ（表面高さ画像および表面カラー画像）を同じ二次元画像を処理して取得しているため、工程を少なくすることができる。また、この検査にかかる装置の小型化および低コスト化が可能である。
【００１５】
本発明の検査方法であって、球体物を両側から一対の回転支持部で支持して回転させるのが好ましい。この場合、球体物を安定に回転させることができる。
球体物の回転支持部で支持して回転させる本発明の検査方法であって、二次元画像を取得する工程の後に、前記球体物の向きを変える工程を備えた方法が好ましい。球体物を回転支持部で支持して回転させる場合、支持されている球体物の領域の検査ができないが、向きを変えることにより、球体物の全表面の検査がスムースにできる。
【００１６】
本発明の検査方法であって、前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面高さ画像を取得する工程が、前記二次元画像の光切断線に湾曲補正して光切断直線を作成し、該光切断直線から球体物の表面の高さ情報を求め、該高さ情報を基に、前記球体物の基準表面に対して垂直な方向における前記球体物の表面と基準表面との距離を濃淡で示した表面高さ画像を取得する工程であるのが好ましい。
本発明において「湾曲補正」とは、湾曲した光切断線を、長さを維持したまま直線とする補正をいう。そして、湾曲状の光切断線を湾曲補正した直線を光切断直線という。つまり、補正前の光切断線と補正後の光切断直線は同じ長さを有している。湾曲補正としては、極座標変換の他、非線形の歪みを補正する公知の画像変換手法を用いることができる。
本発明において「高さ情報」とは、球体物の基準表面の位置とその位置における基準表面と球体物の表面の高さの差（球体物の半径方向の距離）を表すものをいう。
【００１７】
本発明の検査方法であって、前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面カラー画像を取得する工程が、前記二次元画像の光切断線に湾曲補正して光切断直線を作成し、該光切断直線から表面のカラー情報を求め、該カラー情報を基に、前記球体物の表面を平面に展開した画像であって前記球体物の表面のカラーを示した平面補正画像を取得する工程であるのが好ましい。
【００１８】
本発明の検査方法であって、前記二次元画像の光切断線を処理して前記球体物の表面カラー画像を取得する工程が、前記二次元画像の光切断線を基に球体物の色情報付き三次元モデルを作成し、その色情報付き三次元モデルを基に検査したい部分を中心にした正射投影画像を取得する工程であるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の検査装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の検査装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】図３ａ、図３ｂは、それぞれ図１の検査装置の回転部の待機状態および球体物の挟持状態を示す側面図である。
【図４】図４ａは図１の検査装置の照明部と撮像部との関係を示す概略図であり、図４ｂは球体物の基準表面と凹部の光路差を示す概略図である。
【図５】図５ａ、図５ｂは、それぞれ図１の検査装置の向き調整部の待機状態および球体物の挟持状態を示す側面図である。
【図６】図６ａ、図６ｂ、図６ｃは、それぞれ図１の検査装置の球体物の供給工程、球体物の検査工程、球体物の向き調整工程を示す斜視図である。
【図７】図７ａは図１の検査装置の制御部の動作手順を示すフローチャートであり、図７ｂはその画像処理部の第１処理部の動作手順を示すフローチャートであり、図７ｃはその画像処理部の第２処理部の動作手順を示すフローチャートである。
【図８】図８ａはゴルフボールの二次元画像であり、図８ｂは光切断線の概略図であり、図８ｃ、図８ｄは、座標変換の概念を示す概略図である。
【図９】図９ａは極座標変換後の二次元画像であり、図９ｂは極座標変換後の光切断直線の概略図であり、図９ｃは光切断直線の幅方向の重心点の概念を示す概略図であり、図９ｄは光切断直線の幅方向の中心点の概念を示す概略図である。
【図１０】図１０ａは高さ濃淡直線（照射面の高さ情報）を示す画像であり、図１０ｂは表面高さ画像である。
【図１１】図１１ａは光切断直線からカラー直線の求め方を示す概略図であり、図１１ｂは表面カラー画像である。
【図１２】本発明の他の実施形態である検査装置の第２処理部の動作手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、図面を参照して、本発明の球体物の表面を検査する検査装置の実施形態について説明する。本実施形態の検査装置は、表面にディンプル（以下、凹部）を備えたゴルフボールを検査対象としている。しかし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。そのため、検査対象の球体物としては、ベアリングボール、工業用プラスチックボール、卓球ボール等でもよく、また、表面に凸形状あるいは凹凸形状が設けられているものでもよい。ゴルフボールの他に、例えば、軟式野球ボール、硬式野球ボール、バレーボール、バスケットボール等が挙げられる。
【００２１】
図１の検査装置１０は、配給される球体物Ｂを回転させる回転部１１と、球体物Ｂの表面にシート状の白色光を照射する照明部１２と、回転する球体物Ｂの表面に照射された白色光を撮像する撮像部１３と、球体物Ｂの向きを変更させる向き調整部１４と、球体物Ｂを供給する供給部１５と、それらの動作を制御し、かつ、球体物Ｂの表面を検査する制御部１６とを備えている。制御部１６は、図２に示すように、撮像部１３から得られた二次元画像を処理する画像処理部１７と、画像処理部１７から得られる情報に基づいて球体物Ｂの表面の欠陥を検出する欠陥検出部１８とを備えている。
【００２２】
回転部１１は、図３ａ、図３ｂに示すように、シート状の白色光を照射した照射面Ｌを含む撮像範囲Ａを確保するようにして、球体物Ｂを等速で回転（自転）させる。
回転部１１は、回転軸Ｚ１上において隙間を空けて相対した一対の回転支持部２１ａ、２１ｂと、一方の回転支持部２１ａを回転させる駆動部２２と、それぞれ回転支持部２１ａ、２１ｂを回転軸Ｚ１方向に前後移動させるアクチュエータ２３ａ、２３ｂとを備えている。
【００２３】
回転支持部２１ａ、２１ｂは、それぞれ回転軸Ｚ１周りに回転自在、かつ、回転軸Ｚ１方向（図３ａ、図３ｂの左右方向）に前後移動自在に支持されている。この実施形態では、枠体２５の一対の支柱２５ａ、２５ｂにそれぞれ支持されている。そして、アクチュエータ２３ａ、２３ｂによってこの支柱２５ａ、２５ｂが回転軸Ｚ１方向に前後移動することによって、回転支持部２１ａ、２１ｂは回転軸Ｚ１方向に前後移動する。回転支持部２１ａ、２１ｂは、回転軸Ｚ１を中心軸とした円柱体であり、後面に軸芯２１ａ１、２１ｂ１が設けられている。また先端内面２１ａ２、２１ｂ２が保持する球体物Ｂの外径と実質的に同じ内径の球面となっている。なお球体物Ｂの表面を傷つけないように、先端内面２１ａ２、２１ｂ２に柔らかい保護面を設けてもよい。
【００２４】
駆動部２２は、支柱２５ａ内に固定されており、一方の回転支持部２１ａの軸芯２１ａ１と連結している。駆動部２２の回転速度は、制御部１６によって制御される。
回転速度としては、撮像部１３のシャッター速度に応じて適宜選択することができる。
一度の検査での回転数は、好ましくは１回転以上、より好ましくは１．２回転以上、特に好ましくは１．４回転以上とする。重複部分が多くなるため、好ましくは２回転以下、より好ましくは１．８回転以下、特に好ましくは１．６回転以下である。
なお、両方の回転支持部２１ａ、２１ｂにそれぞれ駆動部２２を連結させてもよい。この場合、両方の駆動部は制御部１６によって同期させる。
【００２５】
アクチュエータ２３ａ、２３ｂは、それぞれ支柱２５ａ、２５ｂ内に固定されており、支柱２５ａ、２５ｂを回転軸Ｚ１方向に前後移動させる。その駆動は、制御部１６によって同期されており、それぞれ支柱２５ａ、２５ｂを反対方向に動かす。つまり、アクチュエータ２３ａ、２３ｂを一方向に駆動させると支柱２５ａ、２５ｂは互いに近づくように同時に移動し、他方向に駆動させると支柱２５ａ、２５ｂは互いに離れるように同時に移動する。
なお、支柱２５ａ、２５ｂを固定し、アクチュエータ２３ａ、２３ｂによって回転支持部２１ａ、２１ｂを直接前後移動させるようにしてもよく、回転支持部２１ａ、２１ｂの軸芯２１ａ１、２１ｂ１を伸縮するようにしてもよい。また上記いずれの場合もどちらかのみを回転軸Ｚ１方向に移動可能としてもよい。さらに、両方の回転支持部２１ａ、２１ｂで球体物Ｂを互いに押圧するように、両方または一方の回転支持部２１ａ、２１ｂに弾性体を設けてもよい。
【００２６】
このように構成された回転部１１は、次のように作動する。
図３ａのように回転部１１の回転支持部２１ａ、２１ｂが互いに離れた状態で、回転部１１の中心に球体物Ｂが供給される。
図３ｂのように、球体物Ｂが供給されると、回転支持部２１ａ、２１ｂが互いに近づくように回転軸Ｚ１上を移動し、先端内面２１ａ２、２１ｂ２が球体物Ｂと当接し、球体物Ｂを押圧するように挟持する。そして、この挟持状態において駆動部２２が駆動し、回転支持部２１ａ、２１ｂが回転軸Ｚ１周りに回転する。つまり、球体物Ｂが回転する。
球体物Ｂの検査が終了して球体物Ｂの回転を停止させると、球体物Ｂを後述する向き調整部１４または供給部１５に支持させ、回転支持部２１ａ、２１ｂは互いに遠ざかり図３ａの状態に戻る。
【００２７】
この回転部１１は、球体物Ｂを回転支持部２１ａ、２１ｂで挟持して回転するため、球体物Ｂを回転支持部２１ａ、２１ｂの先端内面と滑らせることなく回転軸Ｚ１周りに回転させることができる。つまり、球体物Ｂを任意の速度で正確に回転させることができる。また球体物Ｂの表面の回転支持部分以外（図５ｂの領域Ｚ以外）が常時開放されており、表面の検査できる領域が広い。そのため、照明部１２や撮像部１３の配置の自由度が高い。例えば、この実施形態では、装置の斜め上方に照明部１２と撮像部１３を配置し、球体物Ｂの斜め上方部分を撮像範囲Ａとしている（図３ｂ、図６ｂ参照）。しかし、装置の斜め下方に照明部１２と撮像部１３を配置し、球体物Ｂの斜め下部分を撮像範囲としてもよい。
【００２８】
照明部１２は、シート状の白色光を球体物の回転軸Ｚ１と平行に、回転軸に向かって照射する。
そして、照射面の幅が、検査精度の面から好ましくは７５０μｍ以下、より好ましくは６００μｍ以下、特に好ましくは５５０μｍ以下となるようにシート状の白色光を照射する。一方、撮像部１３は白色光の照射面を角度θ（図４ａ参照）で撮像しており、球体物Ｂの表面に凹凸が設けられている場合、撮像部から照射面が見えない部分ができるため、照射面の幅が小さすぎると、一部が切れた光切断線となってしまう。そのため、好ましくは１μｍ以上となるようにシート状の白色光を照射する。
一方、万遍なく検査を行うため、照射面の長さが、球体物Ｂの直径の好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上、特に好ましくは７５％以上となるようにシート状の白色光を照射する。なお、白色光の幅が長すぎると検査部以外を照射することになり、迷光による測定誤差（ノイズ）の原因となるため、照射面の長さが、球体物Ｂの直径の好ましくは９９％以下、より好ましくは９５％以下、特に好ましくは９０％以下となるようにシート状の白色光を照射する。
【００２９】
またシート状の白色光は、光量が中央部に比べて両端部が高くなるようにするのが好ましい。白色光を球体物Ｂの表面に照射する場合、光の両端部に向かって球体物Ｂの表面と光の照射角度が徐々に大きくなり、撮像部１３が受光する反射光の輝度も徐々に小さくなる。つまり、撮像部１３に入る白色光の両端部の輝度は、白色光の中央部の輝度に比べて小さくなる。そのため、シート状の白色光の両端部の光量を高くすることで、球体物Ｂの表面が湾曲することにより光の照射角度が変化することによる輝度の変化を小さくすることができる。なお、白色光の光量は、両端部に向かって連続的に高くしても、断続的に高くしてもよい。そのような白色光の光量を調整する手段としては、例えば、照明部１２に、中央部に光量を下げるフィルタを設ける方法等が挙げられる。
【００３０】
撮像部１３は、シート状の白色光の照射面Ｌが含まれた球体物Ｂの表面の一部領域（撮像範囲Ａ、図３ｂ参照）を照明部１２とは別の角度から撮像するエリアカメラである。
撮像部１３は、球体物Ｂが１回転する間に連続的に撮像した多数の二次元画像を取得する。二次元画像の枚数は多い方が正確な表面高さ画像および表面カラー画像を取得することができる。そのため、球体物が１回転する間に連続的に撮像する二次元画像の枚数としては、好ましくは１００枚以上、より好ましくは５００枚以上、特に好ましくは７５０枚以上である。枚数が多くなりすぎると処理枚数が多くなりすぎて検査速度が遅くなるため、球体物が１回転する間に連続的に撮像する二次元画像の枚数としては、好ましくは２０００枚以下、より好ましくは１５００枚以下、特に好ましくは１２５０枚以下である。
撮像部１３のシャッター速度は、回転速度および二次元画像の枚数に応じて適宜選択できる。例えば、撮像に大きな光量が必要となるため、撮像部１３のシャッター速度は、好ましくは１００μｓ以上、より好ましくは５００μｓ以上、特に好ましくは７００μｓ以上である。一方、画像のブレが大きくなるため、撮像部１３のシャッター速度は、好ましくは１５００μｓ以下、より好ましくは１０００μｓ以下、特に好ましくは、５００μｓ以下である。
【００３１】
照明部１２の白色光の照射方向と撮像部１３の撮像方向との間の角度θは、図４ａに示すように、球体物Ｂの表面（撮像範囲）を中心として、好ましくは３０度以上、より好ましくは３５度以上、特に好ましくは４０度以上となっている。この角度θが大きいほうが、凹部Ｂ２の深さに対する二次元画像上の凹部Ｂ２の変位Δ（図４ｂ参照）を大きくすることができ、高さ情報の精度を上げることができる。一方、この角度θが大きくなりすぎると、球体物Ｂの表面の凹凸で反射した白色光が死角に入り光切断線が途切れやすくなる、また、撮像部１３に入る反射光強度が小さくなるため、好ましくは８５度以下、より好ましくは８０度以下、特に好ましくは７５度以下としている。
【００３２】
このように照明部１２と撮像部１３とは構成されているため、図４ｂに示すように、照明部１２から球体物Ｂの基準表面にシート状の白色光を照射角度９０度で照射し、照明部１２から角度θの撮像部１３で二次元画像を撮像すると、凹部Ｂ２の深さは二次元画像の光切断線上において変位Δとして現れる。このときの変位Δと、凹部Ｂ２の深さＨ（基準表面Ｂ１（凹部がないことを想定した球体物の表面）に対する凹部Ｂ２の深さ）とは次のような関係式で表すことができる。
式１：Δ＝Ｈ・ｓｉｎθ
そのため、前述したように照明部１２はシート状の白色光が回転軸Ｚ１を通るように配置する（球体物Ｂの表面に対する照射角度が９０度）ことにより、二次元画像の光切断線における変位Δを大きくできる。また球体物Ｂの表面の白色光の反射強度を大きくすることができ、照明部１２の設置も簡単である。
【００３３】
向き調整部１４は、球体物Ｂの向きを変える部位である。検査装置１０の回転部１１は、球体物Ｂを回転支持部２１ａ、２１ｂで挟持して回転させるため、回転支持部２１ａ、２１ｂと当接している領域（球体物Ｂの両端部の領域）Ｚ（図５ｂ参照）の表面検査はできない。そのため、向き調整部１４にて球体物Ｂの向きを変え、複数回の検査を行うことにより、球体物Ｂの全表面の検査を可能としている。
向き調整部１４は、図５に示すように、回転軸Ｚ１と交差するＺ２線上において隙間を空けて相対している一対の支持部３１ａ、３１ｂと、一方の支持部３１ａを回転させる駆動部３２と、それぞれの支持部３１ａ、３１ｂをＺ２線方向に移動させるアクチュエータ３３ａ、３３ｂとを備えている。つまり、支持部３１ａ、３１ｂは、回転支持部２１ａ、２１ｂと同じ高さに設けられている（図１参照）。なおＺ２線は、回転軸Ｚ１と直交するのが好ましい。
【００３４】
支持部３１ａ、３１ｂは、それぞれＺ２線周りに回転自在に、かつ、Ｚ２線方向に前後移動自在に支持されている。この実施形態では、枠体２５の一対の支柱２５ｃ、２５ｄに支持されている。この支柱２５ｃ、２５ｄがアクチュエータ３３ａ、３３ｂによって移動し、支持部３１ａ、３１ｂはＺ２線方向に移動する。支持部３１ａ、３１ｂは、Ｚ２線を中心軸とした円柱体であり、後面に軸芯３１ａ１、３１ｂ１が設けられている。また先端内面３１ａ２、３１ｂ２が保持する球体物Ｂの外径と実質的に同じ内径の球面となっている。なお、球体物Ｂの表面を傷つけないように、先端内面を柔らかい保護面を設けてもよい。なお球体物Ｂの表面を傷つけないように、先端内面を柔らかい保護面を設けてもよい。
【００３５】
駆動部３２は、支柱２５ｃ内に固定され、一方の支持部３１ａの軸芯３１ａ１と連結している。駆動部３２の回転角度は、球体物Ｂを一度回転させることにより検査できる範囲に応じて選択される。向き調整部１４による向き調整の回数が増えすぎることから、回転角度は好ましくは２０度以上、より好ましくは４５度以上である。一方、大きすぎると重複する範囲が大きくなるため、９０度以下が好ましい。なお、９０度以上の回転を望む場合は、逆回転とすることにより、時間を短縮できる。
なお、両方の支持部３１ａ、３１ｂにそれぞれ駆動部３２を連結させてもよい。この場合、両方の駆動部を制御部１６によって同期させる。
【００３６】
アクチュエータ３３ａ、３３ｂは、それぞれ支柱２５ｃ、２５ｄ内に固定されており、支柱２５ｃ、２５ｄをＺ２線方向に前後移動させる。その駆動は、アクチュエータ２３ａ、２３ｂと同様に、制御部１６によって同期されており、それぞれ支柱２５ｃ、２５ｄを反対方向に移動させる。
なお、支柱２５ｃ、２５ｄを固定し、支持部３１ａ、３１ｂを直接移動させてもよく、支持部３１ａ、３１ｂの軸芯３１ａ１、３１ｂ１を伸縮するようにしてもよい。さらに上記いずれの場合もどちらかのみをＺ２線方向に移動可能としてもよい。さらに、両方の支持部３１ａ、３１ｂで球体物Ｂを互いに押圧するように、両方または一方の支持部３１ａ、３１ｂに弾性体を設けてもよい。
【００３７】
このように構成された向き調整部１４は、次のように作動する。
図５ａのように、向き調整部１４の支持部３１ａ、３１ｂが互いに離れた状態で、球体物Ｂは回転しながら表面の検査が行われる。
図５ｂのように、検査が終了し、球体物Ｂが静止すると、支持部３１ａ、３１ｂは互いに近づくようにＺ２線軸上を移動し、球体物Ｂを挟持する。そして、球体物Ｂから回転部１１の回転支持部２１ａ、２１ｂが離れた後、駆動部３２が駆動して、支持部３１ａ、３１ｂがＺ２線周りに回転する。つまり、球体物ＢがＺ２線周りに回転し、球体物Ｂの向きが変わる。
球体物Ｂの向きを変えた後は、回転部１１の回転支持部２１ａ、２１ｂで球体物Ｂを挟持させ、それと同時に、支持部３１ａ、３１ｂは互いに遠ざかり球体物Ｂから離れる。そして、この向きにおいて、再度、球体物Ｂの検査が行われる。
一つの球体物Ｂに対して、向きを好ましくは２回〜５回、特に好ましくは２回〜３回変える。
【００３８】
この向き調整部１４は、回転軸（Ｚ２線）が回転部１１の回転軸Ｚ１と直交しているため、互いに干渉することなく球体物Ｂの受け渡しができる。なお、互いの動作が干渉しあわない範囲で、回転軸Ｚ１とＺ２線とは９０度未満で角度を有してもよい。また、回転部１１と同様に、支持部３１ａ、３１ｂで球体物Ｂを挟持するため、球体物Ｂを正確に回転させることができる。
【００３９】
供給部１５は、枠体２５の下方から球体物Ｂを検査位置まで運ぶ。
供給部１５は、図６ａに示すように、枠体２５の中央に設けられた孔１５ａと、その孔１５ａ内を上下動する支持部１５ｂとからなる。支持部１５ｂの上面１５ｂ１は、球体物Ｂを支持できるように球面となっている（図６ｂ参照）。
【００４０】
支持部１５ｂは、枠体２５の下方において球体物Ｂを受け取った後、上昇して球体物Ｂを検査位置まで運ぶ。球体物Ｂが回転支持部２１ａ、２１ｂに挟持されると同時に、待機位置（図６ｂ、図６ｃ参照）まで移動する。検査が完了すると、上昇して球体物Ｂを受け取り、下降して枠体２５外に排出し、次の球体物Ｂを受け取る。
なお、供給部１５の支持部１５ｂに球体物Ｂを支持させた状態で、上下に動く円柱状の支持部１５ｂを軸芯周りに回転させてもよい。この場合、供給部１５の支持部１５ｂが向き調整部として作用する。この場合、図１における向き調整部１４が必要でないため、検査装置１０の側面が開放され、さらに他の部品の自由度が高くなる。
【００４１】
制御部１６は、図２に示すように、二次元画像の光切断線を処理して球体物Ｂの表面高さ画像を取得する第１処理部１７ａおよび二次元画像の光切断線を処理して球体物Ｂの表面のカラー画像を取得させる第２処理部１７ｂを有する画像処理部１７と、表面高さ画像を基に球体物Ｂの表面の立体形状の欠陥を検出する第１検出部１８ａおよび表面カラー画像を基に球体物Ｂの表面の色彩の欠陥を検出する第２検出部１８ｂを有する欠陥検出部１８とを備えている。また制御部１６は、回転部１１、照明部１２、撮像部１３、向き調整部１４および供給部１５の動作を制御する。
【００４２】
次に、図６を参照しながら制御部１６の動作の一例を図７ａに示す。
スタート後、供給部１５に球体物Ｂを検査位置に供給させる（Ｓ１、図６ａ参照）。
回転部１１に球体物Ｂを挟持させ、球体物Ｂを等速に回転させる（Ｓ２、図６ｂ参照）。
照明部１２に、シート状の白色光を回転している球体物Ｂの表面に照射させる（Ｓ３、図６ｂ参照）。
撮像部１３に、白色光の照射面Ｌを含む球体物Ｂの表面の撮像範囲Ａを撮像した二次元画像を連続して多数取得させる（Ｓ４、図６ｂ参照）。撮像部１３は、球体物を回転させている間に、例えば、１０００枚ずつの二次元画像を取得する。
次いで、画像処理部１７に二次元画像を取り込ませ、二次元画像の光切断線を処理して球体物Ｂの表面高さ画像および球体物Ｂの表面カラー画像を算出させる（Ｓ５、図６ｂ参照）。ここで二次元画像は、撮像部１３で取得する毎に随時画像処理部１７に取り込ませるのが好ましい。つまり、撮像部１３が撮像している状態で、前に撮像された二次元画像の処理を同時にさせるのが好ましい。この画像処理部１７の動作（第１処理部１７ａによる工程Ｓ５Ａおよび第２処理部１７ｂによる工程Ｓ５Ｂ）は後述する。
欠陥検出部１８に、表面高さ画像および表面カラー画像を基に球体物Ｂの表面検査（表面の欠陥を検出）をさせる（Ｓ６、図６ｂ参照）。つまり、欠陥検出部１８の第１検出部１８ａと第２検出部１８ｂの２つの動作が行われる。それぞれ同時に行わせるのが好ましい。
検査の終了を確認してカウンターの番号を１追加し、カウンターの数値がＮであるかを確認する（Ｓ７）。カウンターの数字がＮのとき、供給部１５に球体物Ｂを検査装置１０から排出させて終了する。なお、次の球体物Ｂがある場合は、スタートに戻る。
一方、カウンターの数字がＮより小さいとき、向き調整部１４に球体物Ｂの向きを変えさせる（Ｓ８、図６ｃ参照）。その後、工程Ｓ２に戻る。
カウンターの数字Ｎは、回転部１１の回転数、白色光の照射面の大きさ（長さ）、向き調整部１４の角度等に応じて選択される。好ましくは２回〜５回、特に好ましくは２回〜３回である。またカウンターの数字に応じて、向き調整部１４の角度を変更してもよい。例えば、一回の検査において回転部１１に球体物Ｂを１．５回転させる場合、カウンターが２のときに６０度回転、カウンターが３のときに６０度逆回転とするように、カウンターの数字で異なる角度に回転するようにしてもよい。
【００４３】
次に画像処理部１７の動作（工程Ｓ５）について説明する。画像処理部１７は、表面高さ画像を取得する第１処理部１７ａによる動作（工程Ｓ５Ａ）および表面カラー画像を取得する第２処理部１７ｂによる動作（工程Ｓ５Ｂ）を有する。
【００４４】
最初に工程Ｓ５Ａについて説明する。
画像処理部１７の第１処理部１７ａは、球体物の基準表面に対して垂直な方向における球体物の表面と基準表面との距離を濃淡で示した球体物の表面高さ画像を求める。詳しくは、二次元画像の光切断線を湾曲補正して光切断直線を作成し、その光切断直線から球体物表面の高さ情報を求め、その高さ情報を基に表面高さ画像を作成する。
【００４５】
工程Ｓ５Ａの動作手順の一例を、図７ｂに示す。
二次元画像の光切断線を極座標変換（湾曲補正）して、略楕円弧状の光切断線から略直線状の光切断直線に変換する（工程Ｓ５Ａ−１）。
極座標変換した光切断直線の幅方向の重心点を求める（工程Ｓ５Ａ−２）。
重心点の座標に応じてグレイ値（輝度値）を設定して、光切断直線の各Ｘ座標の高さをグレイ値で表した照射面の高さ濃淡直線（球体物Ｂの照射面の高さ情報）を求める（工程Ｓ５Ａ−３）。工程Ｓ５Ａ−１から工程Ｓ５Ａ−３は、少なくとも球体物を一回転させたときの二次元画像の数ｎ（例えば、１０００回）だけ行う。それらの全ての情報を合わせたものが、球体物の表面の高さ情報となる。工程Ｓ５Ａ−１から工程Ｓ５Ａ−３は、取得される二次元画像の順番に随時行うのが好ましい。つまり、一つ前の工程の動作と同時に、一つ前の二次元画像の処理を行うのが好ましい。しかし、各工程でまとめて行ってもよい。
各二次元画像の光切断線から求められる各照射面の高さ濃淡直線を、撮像された順番に連結して球体物の表面高さ画像を求める（工程Ｓ５Ａ−４）。
【００４６】
次に各動作の詳細を示す。
初めに、二次元画像の光切断線を極座標変換して、略楕円弧状の光切断線から略直線状の光切断直線に変換する（工程Ｓ５Ａ−１）。
球体物Ｂの照射面の断面形状を表す二次元画像の光切断線Ｌ１は、楕円弧状を呈している。例えば、図８ａは、ゴルフボールを撮像したときの二次元画像であり、画像上の光切断線が楕円弧状に湾曲しているのがわかる。さらに詳述すると、図８ｂに示すように、光切断線Ｌ１は楕円の周の一部（楕円弧）が波打った形状を有する。
シート状の白色光を凹凸が無いと想定した球体物の表面（以下、「基準表面」という）に照射し、その球体物の照射面の反射光を撮像した二次元画像には、球体物の回転軸Ｚ１上の直径を長軸とする楕円弧の光切断線（以下、「基準光切断線」という）（図８ｄ参照）が表れる。そして、図８ｄの照射面の点Ｐの座標を、球体物Ｂの中心と点Ｐの距離Ｒ（図８ｃの縦軸（Ｙ軸））と、球体物Ｂの中心と点Ｐとを結ぶ直線と回転軸Ｚ１の角度α（図８ｃの横軸（Ｘ軸））とで表される図８ｃの点Ｐ’に座標変換することにより、楕円弧の基準光切断線から水平（Ｘ軸に平行）な基準光切断直線に変換される。
光切断線Ｌ１に、これと実質的に同じ極座標変換することにより光切断直線ｃＬ１が求められる。この光切断直線ｃＬ１は、図９ｂに示すように、水平（Ｘ軸に平行）な直線が波打った形状を呈する。図９ａの画像は、図８ａの二次元画像を極座標変換したものである。
【００４７】
次に、光切断直線ｃＬ１の幅方向、すなわち縦方向（Ｙ軸方向）の重心点を求める（工程Ｓ５Ａ−２）。光切断直線は、Ｙ軸方向に波打っているため、球体物の表面には凹部があることがわかる。しかし、図９ｂに示すように、シート状の白色光のシートの厚さに応じてある幅を持った帯状に表れるため、高さは不明確である。照射面（球体物の表面）の重心点を求めることにより、凹部の高さを明確にすることができる。
重心点を求める場合、Ｘ座標がｘである点について、図９ｃに示すように、Ｙ座標（光切断直線の幅方向）に対して輝度値をプロットして、所定以上の輝度値の点をつないだ曲線Ｓを作成し、曲線Ｓと所定の輝度値ｃｄ１との間の面積を、Ｙ軸と直交する線分によって半分となるＹ座標ｙｇを求める。
なお、重心点でなく、中心点を求めても良い。中心点を求める場合、Ｘ座標がｘである点について、図９ｄに示すように、Ｙ座標（光切断直線の幅方向）に対して輝度値をプロットして、所定以上の輝度値の光切断直線の両端のＹ座標（最大値ｙＨと最小値ｙＬ）の平均値のＹ座標ｙｍを求める。このように光切断線の中心点を取ることにより、印刷されたマーク等による輝度変化の影響を抑えることができる。また、単純に輝度値のピークを求めてもよい。
この光切断直線の重心点を繋いだ線ｃＬｇは、図９ｂの想像線で示すように、波打っている。この線ｃＬｇと基準光切断直線とは、光切断直線の波打っている部分以外は重複している。つまり、この波打っている部分の線ｃＬｇ（球体物の表面の高さ）と、基準光切断直線（基準表面）との変位（図４ｂのΔ）が球体物Ｂの凹部の高さとなる。このように重心点または中心点を求めることにより、各Ｘ座標の高さが明確になり、次工程の計算を簡素化できる。
【００４８】
次に、重心点の座標に応じてグレイ値（輝度値）を設定して、各Ｘ座標の高さをグレイ値で表した照射面の高さ濃淡直線（球体物Ｂの照射面の高さ情報）を求める（工程Ｓ５Ａ−３）。
光切断直線の水平方向の位置を示すＸ座標は、基準光切断直線のＸ座標と対応しており、基準表面の位置と対応している。つまり、照射面の高さ濃淡直線は、図１０ａに示すように、照射面における球体物の基準表面の位置とその位置における基準表面と球体物の表面の高さの差（球体物の半径方向の差）との関係を表す情報である。
そして、Ｘ座標がｘであるときの重心点のグレイ値ｇｘは、重心点のＹ座標（ｙｍ）によって次のように表すことができる。
式２：ｇｘ＝ｋ１・ｙｍ+ｋ２
ここで、ｋ１、ｋ２は、図１０ａに示すようにｙｍのＹ座標が最大値のときにグレイ値の最大値（白）となり、ｙｍのＹ座標が最小値のときにグレイ値の最小値（黒）となるように設定するのが好ましい。しかし、ｋ１、ｋ２は、任意に設定してよい。
このように工程Ｓ５Ａ−１から工程Ｓ５Ａ−３によって、一つの二次元画像の光切断線より一つの照射面の高さ濃淡直線（球体物Ｂの照射面の高さ情報）が求められる。この高さ濃淡直線は、照射面を基準表面に対して実質的に垂直に見た直線画像であり、照射面の表面とその基準表面との距離を濃淡で示した直線画像である。
【００４９】
次に、各二次元画像の光切断線から求められる各高さ濃淡直線を、撮像された順番に連結して、球体物の表面高さ画像を求める（工程Ｓ５Ａ−４）。
このとき、高さ濃淡直線を所定のＹ座標におけるＸ軸方向の画素の並びの輝度値とし、連続して取得される高さ濃淡直線をＹ軸方向に少しずつずらして合成する。Ｙ軸方向にずらず量は、連続する撮像間に、球体物の表面が回転方向に移動する距離に等しいことが好ましい。そして、ずらす量が、Ｙ軸方向に１画素となるように回転量および撮像間隔を調整するのが好ましい。
多数の高さ濃淡直線を全部連結することにより、合成した球体物Ｂの表面高さ画像ができる。つまり、球体物の表面を基準表面に対して実質的に垂直に見た画像であって、球体物の表面と基準表面との距離を濃淡で示した画像が求められる。図１０ｂはゴルフボールの表面高さ画像である。表面高さ画像のＸ軸は、回転軸を地軸とした球体物の緯線であり、それぞれの光切断線の照射面である。表面高さ画像は、求められる高さ濃淡直線の順番に順次繋いでいって作成することにより、早く算出できて好ましい。しかし、高さ濃淡直線の全てを集めてから作成してもよい。
【００５０】
第１処理部１７ａ（工程Ｓ５Ａ）で得られる球体物Ｂの表面高さ画像は、Ｙ座標の上が白、Ｙ座標の下が黒としたとき、球体物Ｂの凹部の無い表面（最も高い場所）にあたる部分が最も明るく、凹部（図１０ｂのゴルフボールのディンプル）部分が深さに比例して暗くなっている。つまり、この表面高さ画像には、球体物の湾曲形状、表面の凹部の形状および表面に設けられたマーク等の印刷物による反射光の輝度変化が現れない。そのため、球体物の表面の凹凸形状（キズを含む）を正確に認識することができる。このように表面高さ画像は、球体物Ｂの表面の立体形状の欠陥を検出するのに適している。
【００５１】
この実施形態では、湾曲補正（極座標変換）した光切断直線を作成してから表面高さ画像を求めているが、座標変換をすることなく、楕円弧状のまま重心点（または中心点）を求めてもよい。しかし、この場合、計算が煩雑となる。
この実施形態では、照射面の高さ情報として、照射面の高さ濃淡直線を挙げたが、例えば、基準表面の位置と高さとが対応した表のように、基準表面の位置と高さとの対応関係を示すものであれば特に限定されない。
この実施形態では、球体物Ｂの表面高さ画像として、高さを濃淡で表した３Ｄ距離画像を挙げたが、例えば、３Ｄ立体構造を特定の角度から写した画像としてもよく、球体物の表面の位置とその高さとが確認できる画像であれば特に限定されない。
【００５２】
画像処理部１７の第２処理部１７ｂは、球体物の表面を平面に展開した画像であって、前記球体物の表面のカラーを示した平面補正画像を求める。詳しくは、二次元画像の光切断線を湾曲補正して光切断直線を作成し、その光切断直線から球体物表面のカラー情報を求め、このカラー情報を基に平面補正画像を取得する。この実施形態において、この平面補正画像が「表面カラー画像」となる。
【００５３】
工程Ｓ５Ｂの動作手順の一例を、図７ｃに示す。
二次元画像の光切断線を極座標変換（湾曲補正）して楕円弧状の光切断線から略直線状の光切断直線に変換する（工程Ｓ５Ｂ−１）。
光切断直線から、球体物の基準表面の位置とその位置と球体物の中心とを結ぶ線（半径方向の線）上における球体物の表面の色を表すカラー直線（球体物の照射面のカラー情報）を取得する（工程Ｓ５Ｂ−２）。工程Ｓ５Ｂ−１から工程Ｓ５Ｂ−２は、少なくとも球体物を一回転させたときの二次元画像の数ｎ（例えば、１０００回）だけ行う。そして、工程Ｓ５Ｂ−１から工程Ｓ５Ｂ−２は、取得される二次元画像の順番に随時行うのが好ましい。つまり、一つ前の工程の動作と同時に、一つ前の二次元画像の処理を行わせるのが好ましい。しかし、各工程でまとめて行わらせてもよい。
各二次元画像の光切断線から求められる各照射面のカラー直線を、撮像された順番に連結して球体物の表面を表す平面補正画像を求める（工程Ｓ５Ｂ−３）。
【００５４】
次に各動作の詳細を示す。
初めに、二次元画像の光切断線を極座標変換して楕円弧状から略直線状に変換する（工程Ｓ５Ｂ−１）。光切断線の極座標変換は、工程Ｓ５Ａ−１と同じである。
【００５５】
次に、極座標変換した光切断直線からカラー直線（球体物の照射面のカラー情報）を取得する（工程Ｓ５Ｂ−２）。
前述したように光切断直線の水平方向の位置を示すＸ座標は、基準光切断直線のＸ座標と同じであり、基準表面の位置と対応している。
一方、光切断直線のＸ座標がｘである点について、所定以上の輝度値の点を挙げて、それらの点の輝度値の平均を求める。なお、輝度値の平均は、二次元画像を構成する複数の単色画像のそれぞれについて求める。単色の組み合わせとしては、組み合わせて白となる色の組み合わせが好ましい。特に、容易に入手できることから、赤色、青色、緑色の組み合わせが好ましい。色の輝度の平均値を求めることにより、次の工程で取得する平面補正画像をクリアにできる。
そして、基準光切断直線上に平均した輝度値をプロットしたものがカラー直線ＣＬ（球体物の照射面のカラー情報）である。このカラー直線ＣＬは、図１１に示すように、光切断直線ｃＬ１の色情報を同じ長さの直線に投影した直線と考えることができる。つまり、カラー直線は、照射面をその基準表面に対して実質的に垂直に見た画像である。
このように工程Ｓ５Ｂ−１および工程Ｓ５Ｂ−２によって、一つの二次元画像の光切断線より一つのカラー直線が求められる。
【００５６】
次に、カラー直線を、撮像された順番に連結して平面補正画像を求める（工程Ｓ５Ｂ−３）。
連続して取得されるカラー直線を、Ｙ軸方向に少しずつずらして合成する。Ｙ軸方向にずらず量は、連続する撮像間に、球体物の表面が回転方向に移動する距離に等しいことが好ましい。そして、ずらす量が、Ｙ軸方向に１画素となるように回転量および撮像間隔を調整するのが好ましい。
多数のカラー直線を全部連結することにより、球体物Ｂの表面を表す平面補正画像を合成できる。図１１ｂは、ゴルフボールの平面補正画像である。平面補正画像は、求められるカラー直線の順番に順次繋いでいって作成することにより、早く算出できて好ましい。しかし、カラー直線の全てを集めてから作成してもよい。
【００５７】
このように第２処理部で求める球体物Ｂの平面補正画像は、球体物Ｂの湾曲した表面を平面に展開しているため、球体物Ｂの湾曲によるマーク等の歪みがない。また、実質的に球体物表面に垂直な方向から見た画像であるため、ゴルフボール表面の凹部によるマーク等の歪みもない。そのため、球体物Ｂの表面の汚れの検査、および、球体物Ｂの表面上のマーク等の検査に適している。
【００５８】
この実施形態では、光切断線の幅方向の色の平均化を行っているが、Ｘ座標がｘである点について、工程Ｓ５Ａ−２と同様（図９ｃ参照）に輝度値の重心点を計算し、重心点から上下に所定の幅の輝度値を足し合わせて平均輝度を求めてもよい。このように重心点を中心とした平均輝度を求めることにより、ゴルフボール表面の凹凸によるマーク等の歪みをより正確に除去することができる。光切断線近傍の色情報のみを用いることで、照射面の高さ位置と正確に対応した色情報を取得でき、ノイズを含まない凹凸補正が可能となるからである。
また色の平均化をすることなく、光切断直線を撮像された順番に連結して平面補正画像を求めてもよい。この場合、カラー直線を連結した平面補正画像に比べて球体物の表面の凹凸によって生じる歪みは抑えることができないが、計算を簡略化することができる。なお、この場合、光切断直線自体が球体物の表面のカラー情報となる。
【００５９】
このように求めた平面補正画像は、球体物の湾曲した表面および表面の凹凸に応じたマーク等の歪みが現れない。そのため、表面の模様をより正確に認識することができ、球体物Ｂの表面の色彩の欠陥を検出するのに一層適している。特に、印刷されたマークや模様等の検査を精度良く行うことができる。例えば、表面に凹部のあるゴルフボールにパッド印刷されたマークやロゴを検査する際、凹部による歪みを除去して正確なパターンマッチングが可能となる。
【００６０】
次に欠陥検出部１８の動作（工程Ｓ６）について説明する。欠陥検出部１８の動作は、第１検出部１８ａによる動作および第２検出部１８ｂによる動作とからなる。
【００６１】
第１検出部１８ａは、表面高さ画像に基づいて球体物Ｂの表面の立体形状の欠陥を検出する。
【００６２】
次に第１検出部１８ａの検出方法の一例を挙げる。
第１検出部１８ａは、表面高さ画像に基づいて球体物Ｂの表面の凹（または凸）形状、凹（または凸）の大きさ、凹（または凸）の間隔を検査する。それらの大きさ、形状等は、予め設定した検査しきい値との比較で検査してもよいし、予め取得した基準のサンプル表面高さ画像との比較で検査してもよい。
例えば、検査対象をゴルフボールとし、表面高さ画像をグレイ値化された３Ｄ距離画像とする場合、凹部（ディンプル）は黒く検出され、それ以外は白く検出される。この３Ｄ距離画像に基づいた表面検査は、次の（１）から（６）のように行うのが好ましい。
（１）全体検査
全体から極端に黒い部分または白い部分の有無を検査する。３Ｄ距離画像（表面高さ画像）において、大きなバリやきずは、極端に黒い部分または白い部分として検出される。従来の２Ｄ画像の場合、光が大きなバリやキズに隠れてしまい、または、乱反射して正確に検出することができなかった。
（２）凹部間隔の検査
凹部間隔の形状または面積に異常がないかを検査する。凹部間隔を検査することにより、凹部が浅い部分（例えば、スリ）、あるいは、凹部が完全に埋まってしまう部分を検出できる。
（３）凹部形状の検査
凹部形状が変形していないかを検査する。歪な形の凹部を検出できる。
（４）凹部内の検査
凹部形状の検査で引っかからなかった凹部を対象に、凹部内の白い部分または極端な黒い部分の有無を検査する。３Ｄ距離画像において、凹部内の膨らみは凹部内の白い部分として検出され、凹部内の穴（例えば、ウェルド）は凹部内の極端な黒い部分として検出される。
（５）凹部外の検査
凹部以外の部分で極端に黒いまたは白い部分の有無を検査する。３Ｄ距離画像において、凹部外の膨らみは極端な白い部分として検出され、凹部外の凹みは黒い部分として検出される。
（６）凹部周囲の検査
凹部周囲とは、凹部内と凹部外の間または境界領域を示す。この領域における極端な白い部分の有無を検査する。３Ｄ距離画像において、凹部周囲の膨らみ（例えば、バリ）は、この領域における極端な白い部分として検出される。
なお、３Ｄ距離画像の凹凸検査を補うことを目的に、上述するような３Ｄ距離画像の検査と同時に、２Ｄカラー画像で凹凸検査（特に、全体検査）を行ってもよい。
【００６３】
第２検出部１８ｂは、表面カラー画像に基づいて、球体物Ｂの表面に設けられた印刷物やマーク等の形状および色等の欠陥検出、さらには、球体物Ｂの表面の汚れ等を検査する。詳しくは、予め設定した検査しきい値または予め取得した基準のサンプル画像と比較して検査を行う。
【００６４】
この検査装置１０は、球体物Ｂの表面の形状の欠陥検出と、球体物の表面の色彩の欠陥検出とを実質的に同時に行うことができる。また球体物Ｂの表面の形状の欠陥検出には表面高さ画像を用い、球体物Ｂの表面の色の欠陥検出には表面カラー画像を用い、それぞれの欠陥検出に適した検査データを取得して行っているため、正確にかつ、迅速に行うことができる。さらに、異なる検査に用いられる表面高さ画像および表面カラー画像を、同じ二次元画像から取得しているため、照明部および撮像部を共用することができ、検査装置を小型化することができる。このように、検査装置１０は、球体物（ゴルフボール）Ｂの最終の検査装置として最適である。
【００６５】
次に検査装置１０の第２処理部の第２の実施形態（第２処理部１７ｂ１）を示す。
【００６６】
画像処理部１７の第２処理部１７ｂ１は、検査したい部分を中心にした球体物の正射投影画像を求める。詳しくは、二次元画像の光切断線を基に球体物の色情報付き三次元モデルを作成し、その色情報付き三次元モデルを基に検査したい部分を中心にした正射投影画像を取得する。この実施形態では、正射投影画像が「表面カラー画像」となる。
【００６７】
工程Ｓ５Ｂ１の動作手順の一例を、図１２に示す。
二次元画像の光切断線からそれぞれの点における座標（ｘ、ｙ、ｚ）およびカラー情報を取得し、それらを基に色情報付き三次元モデルを求める（工程Ｓ５Ｂ１−１）。
色情報付き三次元モデルから検査したい部分が中心となるような正射投影画像を取得する（工程Ｓ５Ｂ１−２）。
【００６８】
次にそれぞれの動作の詳細を示す。
二次元画像の光切断線からそれぞれの点における三次元座標および色情報を取得する（工程Ｓ５Ｂ１−１）。
二次元画像の光切断線から二次元画像上の二次元座標（ｘ、ｙ）および色情報が直接求められる。一方、それぞれの二次元画像は、球体物を一定の速度で回転させ、かつ、一定のシャッター速度で撮像されたものである。そのため、二次元画像の光切断線から直接求められる情報と、その光切断線が写っている二次元画像の取得時間から、それぞれの二次元画像上の二次元座標を変換して球体物の三次元座標を求めることができる。
そして、求めた三次元座標および色情報を基に色情報付き三色次元モデルが求められる。
【００６９】
色情報付き三次元モデルから検査したい部分が中心となるような正射投影画像を取得する（工程Ｓ５Ｂ１−２）。
三次元モデルの正射投影画像は、三次元モデルを無限遠にある光源で平面に投影したものである。三次元モデルの正射投影画像は、中心から離れるに従って球体物の湾曲に応じた歪みが生じる。そのため、検査したい部分が中心となるように正射投影画像を取得する。
【００７０】
このように第２処理部１７ｂ１で求める球体物Ｂの正射投影画像は、検査したい部分を中心としているため、球体物の湾曲した表面および表面の凹凸に応じた歪みを最小限にすることができる。
【００７１】
黄色等の色付きゴルフボールなどのように、顔料を含む透明層を備えた球体物がある。
このような球体物の表面に照射されたシート状の白色光は、表面だけでなく、透明層内に入り込んで拡散反射して、撮像部１３で受光される。
この場合、二次元画像の光切断線は、幅が拡大し、エッジもぼやけて見えるため、光切断線の重心点（または中心点）および光切断線の輝度の平均値を正確に求めることが難しい。
このような球体物を検査対象とする場合、二次元画像の光切断線の幅方向に明るい部分（輝度の高い部分）から所定の幅を選択的に切り取り、その他の部分の輝度を０として演算処理することにより、光切断線の重心点（または中心点）および光切断線の輝度の平均値を求めることができる。
この方法は、上述したいずれの実施形態の検査装置にも採用することができる。また、白色光が表面で反射する球体物Ｂの検査に対しても用いることができて好ましい。
【符号の説明】
【００７２】
Ａ  撮像範囲
Ｂ  球体物
Ｂ１  基準表面
Ｂ２  凹部
Ｌ  照射面
Ｌ１  光切断線
ｃＬ１  光切断直線
Ｚ  把持領域
Ｚ１、Ｚ２  回転軸
１０  検査装置
１１  回転部
１２  照明部
１３  撮像部
１４  向き調整部
１５  供給部
１５ａ  孔
１５ｂ  支持部
１５ｂ１  上面
１６  制御部
１７  画像処理部
１７ａ  第１処理部
１７ｂ、１７ｂ１  第２処理部
１８  欠陥検出部
１８ａ  第１検出部
１８ｂ  第２検出部
２１ａ  回転支持部
２１ａ１  軸芯
２１ａ２  先端内面
２１ｂ  回転支持部
２１ｂ１  軸芯
２１ｂ２  先端内面
２２  駆動部
２３ａ、２３ｂ  アクチュエータ
２５  枠体
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ  支柱
３１ａ  支持部
３１ａ１  軸芯
３１ａ２  先端内面
３１ｂ  支持部
３１ｂ１  軸芯
３１ｂ２  先端内面
３２  駆動部
３３ａ、３３ｂ  アクチュエータ
【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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