(57)【要約】      （修正有）【課題】被検査物の外観検査と回転振れ検査を、同じ一次元撮像手段を用いる装置構成により高精度で行うことができるように、その検査方法について工夫すること。【解決手段】被検査物の表面画像を入力して該被検査物の検査を行う方法であって、先ず、上記一次元撮像手段５をライン状の反射光に対して略平行な所定位置に移動し、少なくとも上記被検査物３の一周以上の画像を入力し、この入力した外観検査用画像を処理することにより、該被検査物の外観検査を行い、次に、上記一次元撮像手段５を上記被検査物３の中心軸に対して斜めになる所定位置に移動し、少なくとも該被検査物の一周以上の画像を入力し、この入力した偏心・回転振れ検出用画像から、該被検査物の回転時の偏心・回転振れを演算し偏心・回転振れ検査を行い、上記被検査物の外観検査と偏心・回転振れ検査を順次行うことである。【選択図】図１
2008224546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物をその中心軸周りに回転し、その表面にライン状照明手段から該被検査物の中心軸に略平行な光を照射し、その反射光を一次元撮像手段に順次取り込むことにより、該被検査物の表面画像を入力して該被検査物の検査を行う方法であって、
先ず、上記一次元撮像手段をライン状の反射光に対して略平行な所定位置に移動し、少なくとも上記被検査物の一周以上の画像を入力し、この入力した外観検査用画像を処理することにより、該被検査物の外観検査を行い、
次に、上記一次元撮像手段を上記被検査物の中心軸に対して斜めになる所定位置に移動し、少なくとも該被検査物の一周以上の画像を入力し、この入力した偏心・回転振れ検出用画像から、該被検査物の回転時の偏心・回転振れを演算し偏心・回転振れ検査を行い、
上記被検査物の外観検査と偏心・回転振れ検査を順次行うことを特徴とする円筒体自動検査方法。
【請求項２】
被検査物をその中心軸周りに回転し、その表面にライン状照明手段から該被検査物の中心軸に略平行な光を照射し、その反射光を一次元撮像手段に順次取り込むことにより、該被検査物の表面画像を入力して該被検査物の検査を行う方法であって、
先ず、上記一次元撮像手段を上記被検査物の中心軸に対して斜めになる所定位置に移動し、少なくとも上記被検査物の一周以上の画像を入力し、この入力した偏心・回転振れ検出用画像から、該被検査物の回転時の偏心・回転振れを演算し偏心・回転振れ検査を行い、
次に、上記一次元撮像手段をライン状の反射光に対して略平行な所定位置に移動し、少なくとも上記被検査物の一周以上の画像を入力し、この入力した外観検査用画像を処理することにより、該被検査物の外観検査を行い、
上記被検査物の偏心・回転振れ検査と外観検査を順次行うことを特徴とする円筒体自動検査方法。
【請求項３】
上記被検査物の偏心・回転振れ検査の結果が合格の場合は、引き続き該被検査物の外観検査を行い、不合格の場合は外観検査を行わないことを特徴とする請求項２に記載の円筒体自動検査方法。
【請求項４】
上記偏心・回転振れ検査を、上記一次元撮像手段を回転軸に垂直な方向に順次移動するとともに、複数回撮像を行うことにより、複数箇所の偏心・回転振れの検査を行うことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の円筒体自動検査方法。
【請求項５】
少なくとも偏心・回転振れ検出用画像の撮像時に、上記ライン状照明手段が複数のライン状の光を平行に照射し、取得した画像のそれぞれの光に対応する領域ごとに、偏心・回転振れを演算することにより、複数箇所の偏心・回転振れの検査を行うことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の円筒体自動検査方法。
【請求項６】
上記偏心・回転振れ検出用画像から回転振れの中央位置を求め、上記外観検査用画像の撮像時における上記一次元撮像手段の位置を、上記偏心・回転振れの中央位置データを用いて変更することを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれかに記載の円筒体自動検査方法。
【請求項７】
上記偏心・回転振れ検出用画像から回転振れの複数の中央位置を求め、この複数の中央位置から反射光と円筒体とのなす角度を演算し、上記外観検査用画像の撮像時における上記一次元撮像手段の位置および角度を変更することを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれかに記載の円筒体自動検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的手段を使用し、円筒体の表面の二次元画像を得て、画像処理をすることにより行う円筒体の欠陥検査方法に関する。この欠陥検査方法によれば、被検査物の凹凸、突起または汚れ、表面の濃度変化を伴う欠陥の検出・検査、および被検査物の形状の異常に伴い発生する回転振れの検査等を行うことができる。
【背景技術】
【０００２】
このような円筒体の欠陥検査については、例えば、特開２０００−９４５１号公報（電子写真用感光ドラムの外観検査装置およびそれを用いた外観検査方法）、特開平５−１０７１９７号公報（表面層欠陥検出装置）、および特開２００５−３００５１２号公報（表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラム）等に記載されている。
上記特開２０００−９４５１号公報（特許文献１）に記載されたものは、検査すべき電子写真用感光ドラムの端部を支持することができるように、適宜間隔もって配置された一対の駆動ローラが該感光ドラムの両端部を支持するために一組配置され、これら駆動ローラ上に載置された上記感光ドラムが、該駆動ローラを回転させることでその自重と駆動ローラとの摩擦により回転され、該感光ドラムの表面検査を行うための外観検査が行われるものであって、上記感光ドラムの回転振れによって発生する照射光軸とイメージセンサー走査線のズレを利用して、該イメージセンサーから出力される変動電圧を画像処理装置にて読み取ることにより、回転振れの良否の判定を行っている。
【０００３】
上記特開平５−１０７１９７号公報（特許文献２）に記載されたものは、図１５に示されているように、被検査体（感光体ドラム）４０の表面層（感光層：アンダーコート層＋荷電発生層＋荷電輸送層）４０ａに検査用の帯状光（スリット光）を照射する光照射装置Ｋと、上記表面層４０ａからの上記帯状光の反射光量を検出する多数の受光素子が直線に沿って配置されたラインセンサＳと、このラインセンサＳと上記被検査体４０とを上記多数の受光素子が列設された方向Ｘと垂直な方向Ｚに相対的に移動させる移動装置Ｍとを備えており、上記ラインセンサＳによって検出される上記表面層４０ａからの反射光量により、表面層の欠陥を検出する表面層欠陥検出装置である。
上記光照射装置Ｋは蛍光灯４６、反射鏡４７、およびスリット形成板４８から成り、上記移動装置Ｍは被検査体４０を回転し得るように、歯車４３を持つドラム支持部材４２、および駆動歯車４４を持つステッピングモータ４５から成る。また、上記ラインセンサＳは多数個の受光素子と縮小光学系Ｓaとから成り、Ｘ,Ｙ,Ｚ軸回りの各回転テーブル５１,５２,５３を有するラインセンサ支持装置Ｕに姿勢調整可能に支持されている。なお、符号Ｅは欠陥信号抽出回路である。
【０００４】
また、上記特開２００５−３００５１２号公報（特許文献３）に記載されたものは、図１６に示されているように、感光体ドラムなどの被検査物６２を矢印Ｒ方向に回転させながら、光源６１から光を照射し、その反射光をエリアセンサカメラの第１カメラ６３とラインセンサカメラの第２カメラ６４で撮像する表面欠陥検査装置であり、第１カメラ６３で撮像した画像を反射光位置算出部６６で反射光位置を算出し、この位置変動に基づいて追従制御部６７により第２カメラ６４の視野における相対的位置関係がほぼ一定となるように、第２カメラ６４の位置を位置調整部６５によって調整するものである。上記第１カメラ６３と第２カメラ６４との間の角度βは、第１カメラ６３による光の検出処理時間と追従制御部６７による追従遅れ時間に相当する角度とされている。
このような構成により、第１カメラ６３で直前の被検査物表面の変位状況を検出して、同じ位相で第２カメラ６４を追従制御させることが可能となり、この追従制御させた第２カメラ６４を使って被検査物表面の欠陥検査を行うため、例えば被検査物６２を回転させる回転中心が偏心して、周期的に被検査物表面が変位する場合であっても、常に高精度で欠陥検査を行うことができる。
【０００５】
そして、円筒体の偏心・回転振れは、一般的に変位計で回転表面の位置変化を検出することにより行うことができる。その事例として、図１７に示されているように、モーターシャフトやコピードラムの偏心測定が紹介されている。上記モーターシャフトの偏心測定（図１７(ａ)を参照）では、回転中のモータ７１のシャフトの位置変化をＣＣＤレーザ変位センサ７２で検出しており、また、上記コピードラムの偏心測定（図１７(ｂ)を参照）は、回転中のコピードラム７４の位置変化を接触式変位センサ７５で検出している。（キーエンス社のＷebサイト、http://www.keyence.co.jp/henni/solution/jirei11.jspを参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−９４５１号公報
【特許文献２】特開平５−１０７１９７号公報
【特許文献３】特開２００５−３００５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１〜３に示すように、一様な照明手段からの投射光を被測定物表面に照射し、その反射光分布から得られる画像に対して、物体表面の傷や凹凸および汚れ等を検出もしくは検査すること、特に、円筒状の物体においては、撮像素子としてラインセンサを用いて、円筒体を回転して副走査し、これにより得られた表面画像を処理する方法は一般に行われている。
また、複写機やレーザービームプリンタ等の電子写真プロセスを用いた画像生成装置においては、感光体ドラム、現像ローラ、および定着ローラ等の円筒体が使用されているが、このような部品においては表面の欠陥検査と共に、円筒体の偏心・回転振れ精度の検査も行われている。この偏心や回転振れの測定は、一般的にはレーザ変位計や渦電流式の変位計を用いて変位の変化を検出し、その大きさにより良否の判別が行われている。
従来では、外観検査機により回転振れを検出することができないため、回転振れの検出は異なる検出装置を用いており、装置サイズの増大やコストの増大の原因となっていた。
【０００８】
上記の問題を解決する試みをしたものとして、上記特許文献１に記載されたものが存在する。この特許文献１に記載のものでは、回転振れによって発生する照射光軸とイメージセンサのズレにより発生する反射光量の変化によって検出するものである。
ところが、我々の検査対象において同様の変化を計測したものとして、上記特許文献３の図１７に示されているように、反射光量の変化と輝線からの距離（前記ズレに相当）との関係を表したグラフがある。このグラフから分かるように、輝度と距離の相関はあるものの、ばらつきが大きく、特に輝線からの距離が離れるほど、誤差が大きくなってしまうことが分かる。この特許文献３において輝度で位置を評価できるのは、同一の被検査物の条件を変えて撮像した分布に対して、再度撮像したときの輝度変動を観測しているからであり、現実に連続して生産される被検査物は製造工程のばらつき等により反射率も異なる（同一輝度で１０％以上変動する）ため、輝度変化だけでは回転振れの検査に必要な精度で測定することは難しい。
【０００９】
本発明の技術課題は、上記従来技術の問題点を解決するために、被検査物の外観検査と回転振れ検査を、同じ一次元撮像手段を用いる装置構成により高精度で行うことができるように、その検査方法について工夫することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために講じた手段を作用と共に説明する。
(１) 本発明に係る円筒体自動検査方法（請求項１に対応）は、被検査物をその中心軸周りに回転し、その表面にライン状照明手段から該被検査物の中心軸に略平行な光を照射し、その反射光を一次元撮像手段に順次取り込むことにより、該被検査物の表面画像を入力して該被検査物の検査を行う方法であって、
先ず、上記一次元撮像手段をライン状の反射光に対して略平行な所定位置に移動し、少なくとも上記被検査物の一周以上の画像を入力し、この入力した外観検査用画像を処理することにより、該被検査物の外観検査を行い、
次に、上記一次元撮像手段を上記被検査物の中心軸に対して斜めになる所定位置に移動し、少なくとも該被検査物の一周以上の画像を入力し、この入力した偏心・回転振れ検出用画像から、該被検査物の回転時の偏心・回転振れを演算し偏心・回転振れ検査を行い、
上記被検査物の外観検査と偏心・回転振れ検査を順次行うことである。
【００１１】
このように構成することにより、一次元撮像手段（ラインセンサ）を平行にして、被検査物である円筒体を回転して得られる円筒体表面の画像データから、該円筒体の表面の傷や汚れ等の欠陥を検査し得るとともに、一次元撮像手段を円筒体の回転軸に対して斜めに配置して、円筒体を回転して得られる画像データから、回転振れの特性を検査することができるので、製造コストの低減と検査装置の小型化を実行することができる。
また、一般的に演算量の大きな外観検査処理を画像取得後に直ぐに開始し、この処理中に回転振れ画像の撮像を行うことが可能であるため、１回の検査にかかる処理タクトを上げることができる。
【００１２】
(２) 本発明に係る円筒体自動検査方法（請求項２に対応）は、被検査物をその中心軸周りに回転し、その表面にライン状照明手段から該被検査物の中心軸に略平行な光を照射し、その反射光を一次元撮像手段に順次取り込むことにより、該被検査物の表面画像を入力して該被検査物の検査を行う方法であって、
先ず、上記一次元撮像手段を上記被検査物の中心軸に対して斜めになる所定位置に移動し、少なくとも上記被検査物の一周以上の画像を入力し、この入力した偏心・回転振れ検出用画像から、該被検査物の回転時の偏心・回転振れを演算し偏心・回転振れ検査を行い、
次に、上記一次元撮像手段をライン状の反射光に対して略平行な所定位置に移動し、少なくとも上記被検査物の一周以上の画像を入力し、この入力した外観検査用画像を処理することにより、該被検査物の外観検査を行い、
上記被検査物の偏心・回転振れ検査と外観検査を順次行うことである。
【００１３】
このように構成することにより、一次元撮像手段（ラインセンサ）を被検査物である円筒体の回転軸に対して斜めに配置して、該円筒体を回転して得られる画像データから、回転振れの特性を検査し得るとともに、一次元撮像手段を平行にして、該円筒体を回転して得られる円筒体表面の画像データから、該円筒体の表面の傷や汚れ等の欠陥を検査することができるので、製造コストの低減と検査装置の小型化を実行することができる。
また、先に被検査物の回転振れ検査が行われるので、その検出結果によって外観検査画像の撮像位置を制御するような場合に有効である。
【００１４】
(３) 上記円筒体自動検査方法において、上記被検査物の偏心・回転振れ検査の結果が合格の場合は、引き続き該被検査物の外観検査を行い、不合格の場合は外観検査を行わないようにすることができる。（請求項３に対応）
このような構成により、回転振れの検査結果が不合格である場合には、次の外観検査処理を実行しないので、処理時間を削減することができる。
【００１５】
(４) 上記円筒体自動検査方法において、上記偏心・回転振れ検査を、上記一次元撮像手段を回転軸に垂直な方向に順次移動するとともに、複数回撮像を行うことにより、複数箇所の偏心・回転振れの検査を行うことができる。（請求項４に対応）
このような構成により、一次元撮像手段を回転軸に直交する方向に移動して複数回撮像することができるので、複数の異なる箇所で回転振れ測定を行うことが可能である。
【００１６】
(５) 上記円筒体自動検査方法において、少なくとも偏心・回転振れ検出用画像の撮像時に、上記ライン状照明手段が複数のライン状の光を平行に照射し、取得した画像のそれぞれの光に対応する領域ごとに、偏心・回転振れを演算することにより、複数箇所の偏心・回転振れの検査を行うことができる。（請求項５に対応）
このような構成により、複数のライン状の光を平行に照射することができるので、同時に被検査物の異なる位置の偏心や回転振れを検出することが可能となる。
【００１７】
(６) 上記円筒体自動検査方法において、上記偏心・回転振れ検出用画像から回転振れの中央位置を求め、上記外観検査用画像の撮像時における上記一次元撮像手段の位置を、上記偏心・回転振れの中央位置データを用いて変更すること。（請求項６に対応）
このような構成により、回転振れの検査結果から外観検査の撮像位置を変更することができるので、最適な位置で外観検査用画像を撮像することが可能となる。
【００１８】
(７) 上記円筒体自動検査方法において、上記偏心・回転振れ検出用画像から回転振れの複数の中央位置を求め、この複数の中央位置から反射光と円筒体とのなす角度を演算し、上記外観検査用画像の撮像時における上記一次元撮像手段の位置および角度を変更することことができる。（請求項７に対応）
このような構成により、回転振れの検査の結果から、外観検査での一次元撮像手段の角度および撮像位置を変更することができるので、最適な位置と角度で外観検査用画像を撮像することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の効果を主な請求項について整理すると、次のとおりである。
(１) 請求項１、２に係る発明
外観と回転振れの異なる機能の検査を、同じ一次元撮像手段で行うことにより、センサの購入コストを削減できるばかりでなく、センサ取り付け機構部の簡略化によるコスト削減や、検査装置の小型化を実現することができる。
また、外観検査は位置検出に比較して、人の官能に寄る部分が大きく明確な良否判定が難しいため、実際に自動外観検査機を製造ラインに投入しても、想定している性能が出ない場合もあった。そのため、検査機の導入が遅れたり、導入を見合わせたりする場合も多かった。
しかし、本発明により、ほぼ同じ装置構成にて偏心・回転振れ検査を行うことができるようになったため、自動検査機の導入がし易くなり、実際の生産工程での検査機の稼動ができるので、外観検査処理性能の向上のためのデータも蓄積し易いという、副次的ではあるが大きな効果を生じる。
【００２０】
(２) 請求項３に係る発明
回転振れの検出結果が許容値を超えて不良（不合格）となった場合には、次の外観検査処理を実行しないので、処理時間を削減することができ、タクト要求の厳しい生産工程に適用することができる。
【００２１】
(３) 請求項４に係る発明
一次元撮像手段を回転軸に直交する方向に移動して複数回撮像することにより、複数の異なる箇所で回転振れ測定を行うことができるので、被検査物の回転振れ特性をより詳細に測定することが可能である。
(４) 請求項５に係る発明
照射する光をライン状の複数の平行光とすることにより、一度に異なる箇所の回転振れ測定を行うことができるので、被検査物の回転振れ特性をより詳細に測定することが可能である。
【００２２】
(５) 請求項６に係る発明
先に回転振れの検査を行う場合に、この回転振れの検査結果から、外観検査の撮像位置の輝線から位置を変更することにより、最適な位置で外観検査用画像を撮像することができるので、凹凸や傷の検出感度を高くすることが可能である。
(６) 請求項７に係る発明
先に回転振れの検査を行う場合に、この回転振れの検査結果から、外観検査での一次元撮像手段の撮像位置および角度の輝線からの位置を変更することにより、最適な位置で外観検査用画像を撮像することができるので、凹凸や傷の検出感度を高くすることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図６を参照しながら説明する。
被検査物（被検査体）をその中心軸周りに回転し、その表面にライン状照明手段から中心軸に略平行な光を照射し、その反射光を一次元撮像手段（ラインセンサ）に順次取り込むことにより、被検査物の表面画像を入力するための光学系の配置は、上記特許文献２に示されている。
この特許文献２に示された外観検査装置（表面層欠陥検出装置）では、図１５に示されているように、ライン状光源Ｋ、被検査体４０、およびラインセンサＳは、おおよそ平行になるように配置されており、該被検査体４０の表面画像をほぼ一様な条件で取得することが可能である。
【００２４】
本発明の検査方法での画像取得についての概略図を図１に示す。図１(ａ)に示す検査画像撮像時には、上記図１５に示されたものと同様に、ライン状光源１、被検査物３、および多数個の受光素子とレンズから成る一次元撮像手段（ラインセンサ）５が、ほぼ平行となるように一次元撮像手段５の位置を制御する。また、図１(ｂ)に示す偏心・回転振れ検出用の撮像時には、ライン状光源１と被検査物３の位置関係を平行に保ったまま、一次元撮像手段５を傾けることを特徴としている。一次元撮像手段５を傾けたときに得られる画像は、被検査物３の回転時の偏心や回転振れの情報を含有する。一次元撮像手段５を３度傾けたときに得られる画像の例を図２に示す。
【００２５】
上記図２に示されている画像は、特許文献３に記述されているように、回転振れにより輝線位置とラインセンサの相対位置がずれ、軸方向の濃度分布（輝度分布）がシフトした状態の画像となっている。この特許文献３において示される、輝線の移動に伴う濃度分布の移動量を得るために、先ず、軸方向ラインごとの設定領域内において下記式(１)で表される画像の重心ｇ(ｙ)を求める。ただしｉ(ｙ,ｘ)は画像の輝度を表す。
【数１】
2008224546.tif 000003
【００２６】
図４には、上記方法にて得られた軸方向ラインごとの重心値を、図２の画像に重ねて示している。なお、破線で示した矩形が検出領域を示す。
斜めにラインセンサを設置しているから、実際の輝線の移動は、解像度Ａ（μｍ/画素）、相対角度をθとして、
ｈ(ｙ)＝Ａ・sinθ・ｇ(ｙ)  [μｍ]  ‥‥‥‥‥ (２)
となる。このｈ(ｙ)の最大、最小の幅が偏心・回転振れに相当し、中央値が回転中心位置となる。
また、この現象を図３を用いて簡単に説明する。
図３は、ラインセンサ５を、輝線（軸方向）に対して、角θ傾けた場合の輝線移動と輝度分布の移動のモデルであり、図３(ａ)は輝線とラインセンサとの位置関係を示し、図３(ｂ)は図３(ａ)のラインセンサの輝度分布を示す。
図３(ａ)において、移動前、ラインセンサ５と輝線７がクロスする点が、ラインセンサ上では最も輝度が高く図３(ｂ)の分布の頂点となる。
図３(ａ)に示す方向に輝線移動した場合、クロス点が左下に移動するので、図３(ｂ)に示すように輝度の分布は左に移動する。
【００２７】
図４に重ねて表示したグラフ部分を図５に再度示す。ラインごとの処理では表面の粗さなどにより、非常にばらついていることが分かる。このため、回転振れの値としては、ローパスフィルタを通すことが望ましい。ここでは、１ラインごとに測定した値と、３０点平均したグラフを併記する。また、ローパスフィルタは、前記のように測定した値に対してかける方法の他に、画像の段階でかける方法等がある。
さらに、図４の画像取得条件（Ａ＝８０，θ＝３度）から、図６に上記式(２)にてμｍに変換し、同じ状態で別途測定したレーザ変位計の測定結果と共に示す。ただし、双方の測定結果のゼロ点が異なるため、ここでは共に平均値が０になるように値にオフセットをかけてある。測定原理や観測している表面状態に差があること等の影響で、グラフの形状は多少異なるが、振幅も含めよい相関があると言える。
なお、上記測定条件では、一画素当たりの偏心・回転振れの移動量が ４[μｍ]＝８０*sin(３°)となる。必要とする測定精度に依存するが、必ずしも(１)式のような多値の重心を求めるような複雑な処理ではなく、２値化し重心を求める方法や、２値化しその中間の位置を求めるという方法を含め、さまざまな処理手法があり、ここでは限定しない。
【００２８】
以上の議論により、同一の光学系の構成にて、ラインセンサの角度を制御することにより、外観検査用画像と偏心・回転振れ画像を取得できることが分かる。
本発明は、このようにラインセンサの角度を適宜制御することによって、自動検査を実現する検査方法であり、以下に、各実施例について図７〜図１４を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２９】
先ず、本発明の実施例１の自動検査方法（請求項１に対応）について、図７を参照しながら説明する。図７は自動検査方法の処理シーケンスを示す。
本実施例１の自動検査方法では、先に被検査物（被検査体）３を検査装置（検査機）にセットし（ステップ１）、ラインセンサ５を平行な位置に移動して（ステップ２）、該被検査物３を回転しながら外観検査画像を撮像し（ステップ３）、外観検査処理を行う（ステップ４）。次に、ラインセンサ５を傾けた位置に移動し（ステップ５）、該被検査物３を回転しながら回転振れ画像を撮像し（ステップ６）、偏心・回転振れ検査処理を行う（ステップ７）。次に、上記検査結果を出力すると共に（ステップ８）、該被検査物３を検査装置から取出す（ステップ９）。このような撮像および処理を被検査物３がなくなるまで順次繰り返して行う（ステップ１０）。
この実施例１の自動検査方法では、一般的に演算量の大きな外観検査処理を画像取得後に直ぐに開始し、この処理中に回転振れ画像の撮像を行うことが可能となり、１回の検査にかかる処理タクトを上げることが可能となる。このため、被検査物３を１本ごとバッチ処理するような自動検査装置に適する。
【実施例２】
【００３０】
次に、本発明の実施例２の自動検査方法（請求項２に対応）について、図８を参照しながら説明する。図８は自動検査方法の処理シーケンスを示す。
本実施例２の自動検査方法では、先に、ラインセンサ５を傾けた位置に移動して、回転振れ画像の撮像および偏心・回転振れの検査を行い、次に、ラインセンサ５を平行な位置に移動して外観検査画像の撮像および処理を行っている。
即ち、被検査物（被検査体）３を検査装置（検査機）にセットし（ステップ１１）、ラインセンサ５を傾けた位置に移動し（ステップ１２）、該被検査物３を回転しながら回転振れ画像を撮像し（ステップ１３）、偏心・回転振れ検査処理を行う（ステップ１４）。次に、ラインセンサ５を平行な位置に移動して（ステップ１５）、該被検査物３を回転しながら外観検査画像を撮像し（ステップ１６）、外観検査処理を行う（ステップ１７）。次に、上記検査結果を出力すると共に（ステップ１８）、該被検査物３を検査装置から取出す（ステップ１９）。このような撮像および処理を被検査物３がなくなるまで順次繰り返して行う（ステップ２０）。
【００３１】
この実施例２の自動検査方法は、後述する実施例６、７にあるように、被検査物３の回転振れの検出結果から、外観検査画像の撮像位置を制御するような場合に有効なシーケンスである。なお、このシーケンスにおいては、単体の被検査物の処理時間が上記実施例１よりも長くなるが、連続して検査を行う場合等には、画像処理中に次の被検査物の撮像を行うことにより、上記実施例１と同等の処理時間を実現することが可能である。
【実施例３】
【００３２】
本発明の実施例３の自動検査方法（請求項３に対応）について、図９を参照しながら説明する。図９は自動検査方法の処理シーケンスを示す。
本実施例３の自動検査方法は、上記実施例２（図８を参照）と同様であるが、回転振れの検査結果が許容値を超えて不良となった場合には、その被検査物の外観検査処理を実行することなく（ステップ２５）、上記回転振れの検査結果を出力する（ステップ２９）。これにより、処理時間を削減することができ、タクト要求の厳しい生産工程に適用することができる。
【実施例４】
【００３３】
本発明の実施例４の自動検査方法（請求項４に対応）について、図１０を参照しながら説明する。図１０は自動検査方法において、ラインセンサを移動することによって、複数の異なる観測位置で撮像する場合の概念図である。
上記特許文献３に記述されるように、傷や凹凸に対する検出感度が輝線からの距離によって大きく変化するため、外観検査装置においては一次元撮像手段（ラインセンサ）を、周方向に移動する機構を備えているものが多い。
本実施例４では、このような機構を用いて、ラインセンサ５を斜めにした状態で回転軸と直交する方向に該ラインセンサ５を移動し、複数回撮像することによって、回転振れの観測位置が変わるので、被検査物（被検査体）の異なる位置での偏心や回転振れを検出することが可能となる。
この実施例４における自動検査方法の処理シーケンスは、上記実施例１〜３（図７〜９を参照）の場合と同様である。
【実施例５】
【００３４】
本発明の実施例５の自動検査方法（請求項５に対応）について、図１１を参照しながら説明する。図１１は自動検査方法において、複数のライン状の光を照射して複数箇所の観測を同時に行う場合の概念図である。
偏心および回転振れの検出は、一次元撮像手段の一部分に取り込まれる最も明るい部分の近傍でのみ処理を行っている。
このため、本実施例５では、図１１に示すように複数のライン状の光を平行に照射することによって、同時に被検査物３の異なる位置の偏心や回転振れを検出することが可能となる。複数のライン状の光は、実際に複数の光源を設置して照射する方法の他に、光源前に複数スリット持つスリット形成板を置く方法等が考えられる。また、このスリット形成板を待避させる機構を加えて、実回転振れ測定時と外観検査撮像時において出し入れする方法や、入れたままで外観検査をする方法もある。
この実施例５における自動検査方法の処理シーケンスは、上記実施例１〜３（図７〜９を参照）の場合と同様である。
【実施例６】
【００３５】
本発明の実施例６の自動検査方法（請求項６に対応）について、図１２を参照しながら説明する。図１２は自動検査方法の処理シーケンスを示す。
上記特許文献３に記述されているように、傷や凹凸に対する検出感度は輝線からの距離によって大きく変化する。本実施例６は、被検査物（被検査体）の撮像位置をワークごとに調整する方法に特徴を有する。
この実施例６の自動検査方法では、上記実施例２の処理シーケンス（図８を参照）において、回転振れ演算（ステップ４４）を行った後、振れ幅だけではなくその回転振れの中心位置を求め、この測定位置から一次元撮像手段（ラインセンサ）の位置を決定し（ステップ４５）、軸と直交方向に移動してから（ステップ４７）外観検査画像を撮像する（ステップ４８）。回転振れの中央位置と一次元撮像手段の位置との関係は、対応するマップを用意する方法や、簡単にするには直線変換する方法等が考えられる。
なお、直線変換は、撮像位置＝Ｋ1＊振れ中央位置＋Ｋ2（Ｋ1は比例定数、Ｋ2はオフセット量）で表すことが可能ある。図１２では、回転振れの検査結果によらず外観検査を行うシーケンスを示すが、回転振れの検査結果が不良の場合に、上記実施例３（図９を参照）と同様に外観検査を行わないようにすることも、勿論可能である。
【実施例７】
【００３６】
本発明の実施例７の自動検査方法（請求項７に対応）について、図１３および図１４を参照しながら説明する。図１３は自動検査方法の処理シーケンスを示し、図１４は被検査物の傾き角度の算出方法に関する説明図である。
上記特許文献３に記述されているように、傷や凹凸に対する検出感度は輝線からの距離によって大きく変化する。本実施例７は、被検査物の撮像位置に加え、角度もワークごとに調整する方法に特徴を有する。
この実施例７の自動検査方法では、上記実施例２の処理シーケンス（図８を参照）において、複数位置の回転振れ幅および中心位置の演算を行った後、求めた複数の中央位置から被検査物の傾きを算出し、角度の補正量を求める（ステップ６５）。その後、一次元撮像手段の位置および角度を補正移動した後（ステップ６７）、外観検査画像を撮像する。
【００３７】
角度の算出方法の例として、上記実施例２（図８を参照）において２箇所で回転振れを検出した場合の算出方法を、図１４を用いて説明する（簡単にするために、左側の観測位置は固定してある）。また、被検査物３の中心軸が傾くことにより輝線７が傾くことになるが、この図１４では図面が煩雑になるのを避けるために、傾いた被検査物は図示しておらず、傾いた輝線７’のみを破線で示している。
先ず、被検査物３に傾きが無い場合について、三角形Ｉを用いて解説する。斜めの観察角をθとして、ラインセンサ５を直交方向にΔＤ移動すると、該ラインセンサ上ではsinθ／ΔＤ動き、このとき被検査物３上ではΔＤ＊tanθずれた位置を観測する。
次に、傾いた輝線７'を破線で示すように、被検査物３が傾いた場合について三角形IIに着目して考察すると、該ラインセンサ５上での２点の振れ中心位置が、想定していた値sinθ／ΔＤからΔＸ変動したときに、輝線の位置はΔＸ＊sinθずれていることになる。図１４の下側に示した拡大図から、被検査物の傾きはtanφ＝ΔＸ＊sinθ／（ΔＤ＊tanθ＋ΔＸ＊cosθ）として求めることができる。
また、外観検査は周方向の解像度を確保するために、１回転で１０００ライン以上の入力が必要になるが、回転振れの測定には、それほど分解能が必要でない場合もあり、そのようなラインセンサが斜めの撮像時には、回転速度を早くして全体のタクトを向上する方法も適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】は、本発明の円筒体自動検査方法による画像取得について説明する概略図であり、(ａ)は外観検査用画像の撮像時であり、(ｂ)は偏心・回転振れ検出用画像の撮像時である。
【図２】は、本発明の円筒体自動検査方法による画像取得において、ラインセンサを３度傾けたときに得られる画像を示す。
【図３】は、ラインセンサを傾けた場合の輝線移動と輝線分布の移動に関する説明図であり、(ａ)は輝線とラインセンサとの位置関係を示し、(ｂ)は(ａ)のラインセンサの輝度分布を示す。
【図４】は、ラインセンサを３度傾けたときに得られる図２の画像に、検出結果を重ねた図である。
【図５】は、回転振れの測定結果を示すグラフであり、画像データラインが１ライン毎のものと、３０ライン平均のものが示されている。
【図６】は、回転振れの測定結果を比較して示したグラフであり、斜めに配置したラインセンサによるものと、レーザー変位計によるものが示されている。
【図７】は、本発明の実施例１の検査方法による処理シーケンスを示す。
【図８】は、本発明の実施例２の検査方法による処理シーケンスを示す。
【図９】は、本発明の実施例３の検査方法による処理シーケンスを示す。
【図１０】は、本発明の実施例４の検査方法において、ラインセンサを回転軸と直交方向に移動して、複数の異なる観測位置で撮像する場合の概念図である。
【図１１】は、本発明の実施例５の検査方法において、複数のライン状の光を照射して複数箇所での観測を同時に行う場合の概念図である。
【図１２】は、本発明の実施例６の検査方法による処理シーケンスを示す。
【図１３】は、本発明の実施例７の検査方法による処理シーケンスを示す。
【図１４】は、本発明の実施例７の検査方法において、被検査体の傾き角度の算出方法に関する説明図である。
【図１５】は、従来の円筒体の表面欠陥検出装置を説明する模式的な斜視図である。
【図１６】は、従来の円筒体の表面欠陥検査装置を説明する模式図である。
【図１７】は、従来の円筒体の偏心・回転振れを変位計により検出する場合の説明図であり、(ａ)はレーザ変位センサによる場合、(ｂ)は接触式変位センサよる場合を示す。
【符号の説明】
【００３９】
１…ライン状照明手段（光源）            ３…被検査物（被検査体）
５…一次元撮像手段（ラインセンサ）      ７，７’…輝線
【図１】
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【図３】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１７】
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