(57)【要約】【課題】本発明の目的は、自動的に部材表面の外観検査を行うことができ、検査時間を短縮して検査対象部材の検査効率を向上させることのできる部材の表面検査方法を提供することにある。【解決手段】被検査部材の表面の異常を検出するための方法に関する。  投影部材を、検査面と一定の角度を有した状態で、検査面に近接させる第１の工程と、投影部材の、検査面との近接位置周辺を撮像し、投影された像を取り込む第２の工程と、投影部材と被検査部材との相対位置を変位させる第３の工程と、第３の工程において到達した位置において、検査面との近接位置周辺を撮像し、投影された像を取り込む第４の工程と、撮像された像を読み込み、検査面の状態を判定する第５の工程と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査部材の表面の異常を検出するための方法であって、
表面が鏡面処理された投影面を有する投影部材を、前記被検査部材の表面の一部である検査面と前記投影面とが一定の角度をなすように対向させた状態で、前記検査面に近接させる第１の工程と、
前記投影面の、前記検査面との近接位置周辺を撮像すると共に、投影された前記検査面の一部を表す像を取り込む第２の工程と、
前記一定の角度を保った状態で、前記投影部材と前記被検査部材との相対位置を変位させる第３の工程と、
該第３の工程において到達した位置において、前記投影面の、前記検査面との近接位置周辺を撮像すると共に、投影された前記検査面の一部を表す像を取り込む第４の工程と、
撮像された前記像を読み込み、前記検査面の状態を判定する第５の工程と、を備えることを特徴とする部材の表面検査方法。
【請求項２】
前記第３の工程と、前記第４の工程とを、一回若しくは複数回繰り返して実行し、前記第５の工程では、読み込んだ複数の像を連結して画像処理を行うことにより、前記検査面の状態を判定することを特徴とする請求項１に記載の部材の表面検査方法。
【請求項３】
被検査部材の表面の異常を検出するための方法であって、
表面が鏡面処理された投影面を有する投影部材を、前記被検査部材の表面の一部である検査面と前記投影面とが一定の角度をなすように対向させた状態で、前記検査面に近接させる第１の工程と、
前記一定の角度を保った状態で、前記投影部材と前記被検査部材との相対位置を変位させながら、前記投影部材の、前記検査面との近接位置周辺を連続的に撮像すると共に、投影された前記検査面の一部を表す像を連続的に取り込む第２の工程と、
連続的に撮像された前記像を読み込んで、前記検査面の状態を判定する第３の工程と、を備えることを特徴とする部材の表面検査方法。
【請求項４】
前記第３の工程では、前記像を読み込む毎に、検査面の状態を判定し、異常が検出された場合には、検査処理を終了し、異常が検出されない場合には読み込んだ複数の像を連結することを特徴とする請求項３に記載の部材の表面検査方法。
【請求項５】
被検査部材の表面の異常を検出するための方法であって、
表面が鏡面処理された投影面を有する投影部材を、前記被検査部材の表面の一部である検査面と前記投影面とが一定の角度をなすように対向させた状態で、前記検査面に近接させる第１の工程と、
前記投影面の、前記検査面との近接位置周辺を撮像すると共に、投影された前記検査面の一部を表す像を取り込む第２の工程と、
撮像された前記像を読み込み、前記検査面の状態を判定する第３の工程と、
該第３の工程において、異常が検出された場合には、検査処理を終了し、前記第３の工程において、異常が検出されない場合には、前記一定の角度を保った状態で、前記投影部材と前記被検査部材との相対位置を変位させる第４の工程を行い、
該第４の工程において到達した位置において、前記投影面の、前記検査面との近接位置周辺を撮像すると共に、投影された前記検査面の一部を表す像を取り込む第５の工程と、
撮像された前記像を読み込み、前記検査面の状態を判定する第６の工程と、を備えることを特徴とする部材の表面検査方法。
【請求項６】
前記第２の工程乃至前記第６の工程を、少なくとも一回若しくは異常が検出されるまで繰り返して実行し、前記第６の工程では、読み込んだ複数の像を連結して画像処理を行うことにより、前記検査面の状態を判定することを特徴とする請求項５に記載の部材の表面検査方法。
【請求項７】
前記被検査部材は、筒状部材であるとともに、前記検査面は、前記筒状部材の内孔を構成する内壁面であり、
前記投影部材は、前記内孔内に挿入された状態で、前記検査面との相対位置を変位させることを特徴とする請求項１、請求項３、請求項５いずれか一項に記載の部材の表面検査方法。
【請求項８】
前記投影部材は、少なくとも略正円錐形状の基部に相当する部分を含む部材であり、該部材の外側面が鏡面処理されて投影面となることを特徴とする請求項７に記載の部材の表面検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材の表面検査方法に係り、特に、簡易な構造で高精度に部材の表面状態を検査することのできる部材の表面検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
部材の外観検査を行う場合、検査員による目視検査が行われることが多いが、目視検査では、検査効率を上げることができないという問題があった。
特に、円筒形状部材の内壁面の検査を目視で行うことは困難であり、検査員の目視による検査では、検査効率を高めるという観点から問題があった。
このような問題を解決するために、検査部位をＣＣＤカメラ等で撮像し、この撮像した画像を処理することにより、検査部位の表面状態を自動で検査する技術が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の技術では、テレビカメラの光軸に中心軸が一致するように配置された円錐形ミラーで、円筒内壁像を円形帯状の像に変換してテレビカメラのＣＣＤ撮影素子に結像し、この結像した像をコンピュータで画像分析することにより、円筒内壁の表面状態を自動検査している。
特許文献２に記載の技術では、円錐鏡を取付けたアクリル棒を円筒形状部材の中に挿入し、この円錐鏡に投影された円筒形状部材の内壁面をＣＣＤカメラから取り込み、次いで、この取込んだ画像を分析することにより、円筒形状部材の内壁を検査している。また、円錐鏡に投影された円筒形状部材の内壁面をより鮮明に取り込み、画像分析の精度を上げるために、照明系が備えられる。
特許文献３に記載の技術では、特許文献１及び特許文献２に記載の技術と同様に、円筒内部にミラーを挿入し、このミラーに投影された像を、カメラにより取り込み、次いで、この取込んだ画像を分析することにより、円筒内壁面を検査している。このとき、被検査物である円筒内壁面に形成された欠陥部分をより確実に検出できるように、ミラーの形状は、多段の円錐形状となるように形成されている。この技術では、単純な円錐形状ミラーを使用するのではなく、頂角の異なる複数の円錐形状の反射面を備える多段構成の円錐形状ミラーを使用している。具体的には、円錐台形状の部分の上に、この円錐台形状の部分の頂角よりも小さい頂角を有する円錐部分を、中心軸を同軸として載置した形状のミラーが使用されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−２４１７６０号公報（第２頁及び第３頁、図１及び図２）
【特許文献２】特開２００３−３２９６０６号公報（第３頁乃至第６頁、図２及び図３）
【特許文献３】特開２００２−０２２６７１号公報（第４頁乃至第６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、特許文献１及び特許文献２の技術では、円錐形状のミラーに投影された円筒内壁面の画像を取込んで分析することにより、自動で筒状部材の内壁面を検査することができる。このため、検査員による目視検査を行う必要がなく、検査を省力化することができ、検査効率を向上させることができる。
しかし、特許文献１に記載の技術で、撮像して取込む画像は、一方向のみ（内壁面に対して垂直方向）の反射光による画像であるため、画像を精緻に認識することが困難である。
このような問題を解決し、精緻な画像を取込むために、特許文献２では、照明系を設けているが、このように照明系を設けると、装置が大型化するとともに、装置のコスト及び検査のランニングコストが増大するとういう問題点がある。
【０００６】
また、精緻な画像を取り込むために、特許文献３に記載されているように、ミラーの形状を変化させる技術が提案されている。
特許文献３に記載の技術では、ミラーを多段の円錐形状となるように形成している。このため、取込まれる画像は、頂角の異なる複数の円錐反射面を介して得られた画像となる。
つまり、取込まれる画像は、円筒内壁面を複数の方向より投影した画像となり、より精緻な画像を得ることができるように構成されている。
しかし、このような技術では、多段の円錐形状となるように形成された特殊なミラーを使用する必要があるため、検査装置が高価なものとなり、検査のためのコストが増大することとなる。
また、円筒内壁面を全周にわたり検査するために、カメラを回転させて、円筒内壁面全体の画像を直接取込む方法もあるが、カメラを回転させる必要があるため、設備費用が高くなる、検査効率を上げることができない等の問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、自動的に部材表面の外観検査を行うことができ、検査時間を短縮して被検査部材の検査効率を向上させることができるとともに、簡易な構成で高精度の検査を行うことが可能な部材の表面検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題は、請求項１に記載の部材の表面検査方法によれば、被検査部材の表面の異常を検出するための方法であって、表面が鏡面処理された投影面を有する投影部材を、前記被検査部材の表面の一部である検査面と前記投影面とが一定の角度をなすように対向させた状態で、前記検査面に近接させる第１の工程と、前記投影面の、前記検査面との近接位置周辺を撮像すると共に、投影された前記検査面の一部を表す像を取り込む第２の工程と、前記一定の角度を保った状態で、前記投影部材と前記被検査部材との相対位置を変位させる第３の工程と、該第３の工程において到達した位置において、前記投影面の、前記検査面との近接位置周辺を撮像すると共に、投影された前記検査面の一部を表す像を取り込む第４の工程と、撮像された前記像を読み込み、前記検査面の状態を判定する第５の工程と、を備えることにより解決される。
【０００９】
また、前記課題は、請求項３に記載の部材の表面検査方法によれば、被検査部材の表面の異常を検出するための方法であって、表面が鏡面処理された投影面を有する投影部材を、前記被検査部材の表面の一部である検査面と前記投影面とが一定の角度をなすように対向させた状態で、前記検査面に近接させる第１の工程と、前記一定の角度を保った状態で、前記投影部材と前記被検査部材との相対位置を変位させながら、前記投影部材の、前記検査面との近接位置周辺を連続的に撮像すると共に、投影された前記検査面の一部を表す像を連続的に取り込む第２の工程と、連続的に撮像された前記像を読み込んで、前記検査面の状態を判定する第３の工程と、を備えることにより解決される。
【００１０】
このように、本発明に係る部材の表面検査方法では、投影部材の投影面に投影された画像を取り込んで画像処理を行うが、このとき、投影部材の投影面と被検査部材の検査面とが最も近接する位置付近に投影されている像を中心に取り込んで、画像処理を行う。
この画像処理は、例えば、輪郭抽出若しくは二値化処理等を行う処理であり、このような処理を行うことによって、部材の表面に形成された傷等の異常を検出することができる。
投影部材の表面に投影された像を取り込むためには、投影面からの反射光を取り込む必要があるため、投影部材の投影面と検査面とを、一定の角度を有した状態で配置する必要があり（つまり、平行配置はできない）、このため、投影部材の投影面と検査面との距離は一定とはならない。
よって、投影部材の投影面と検査面の距離が小さい部分と、大きい部分とでは、画像処理を行う際の分解能が異なる。つまり、投影部材の投影面と検査面とが近接している位置から取り込んだ像の分解能が一番高く、投影部材の投影面と検査面との距離が大きくなるにつれ分解能が低下する。
そこで、請求項１に係る部材の表面検査方法では、投影部材と被検査部材との相対位置を変位させることによって、投影部材の投影面と検査面とが近接している位置付近（つまり、分解能が高い部分）を中心として画像処理に利用する。
また、請求項３に記載の部材の表面検査方法では、投影部材と被検査部材との相対位置を変位させながら、投影部材と検査面とが最も近接する位置付近（つまり、分解能が高い部分）に投影されている像を連続的に取り込んで、画像処理を行う。
分解能の低い部分を利用していないので、分解能の低い部分を高精度に画像処理する必要がなく、高価な画像処理装置が不要であるとともに、特殊な形状の投影部材等もまた不要である。また、複雑な照明系も不要であり、部材の表面検査に要するコストを低減させることができる。また、請求項３に記載の発明のように、連続的に画像を読み込んで判定を行えば、検査時間が短縮され、更に検査効率が向上する。
また、検査を自動化することが可能であるため、検査に要する時間が短縮され、部材の生産性も向上する。
【００１１】
また、請求項１に記載の発明において、前記第３の工程と、前記第４の工程とを、一回若しくは複数回繰り返して実行し、前記第５の工程では、読み込んだ複数の像を連結して画像処理を行うことにより、前記検査面の状態を判定すると、分解能の高い部分を連結して画像処理を行うことができるため、分解能の低い部分を高精度に画像処理する必要がなく好適である。
【００１２】
更に、請求項３に記載の発明において、前記第３の工程では、前記像を読み込む毎に、検査面の状態を判定し、異常が検出された場合には、検査処理を終了し、異常が検出されない場合には読み込んだ複数の像を連結するように構成されていると、連続撮像しながら異常が判定された時点で検査処理を終了することができるため、検査効率が向上し、好適である。
【００１３】
また、前記課題は、請求項５に記載の部材の表面検査方法によれば、被検査部材の表面の異常を検出するための方法であって、表面が鏡面処理された投影面を有する投影部材を、前記被検査部材の表面の一部である検査面と前記投影面とが一定の角度をなすように対向させた状態で、前記検査面に近接させる第１の工程と、前記投影面の、前記検査面との近接位置周辺を撮像すると共に、投影された前記検査面の一部を表す像を取り込む第２の工程と、撮像された前記像を読み込み、前記検査面の状態を判定する第３の工程と、該第３の工程において、異常が検出された場合には、検査処理を終了し、前記第３の工程において、異常が検出されない場合には、前記一定の角度を保った状態で、前記投影部材と前記被検査部材との相対位置を変位させる第４の工程を行い、該第４の工程において到達した位置において、前記投影面の、前記検査面との近接位置周辺を撮像すると共に、投影された前記検査面の一部を表す像を取り込む第５の工程と、撮像された前記像を読み込み、前記検査面の状態を判定する第６の工程と、を備えることにより解決される。
【００１４】
このように、請求項５に記載の部材の表面検査方法によれば、画像を取り込んで表面の異常検出を行い、異常が検出された場合には、その時点で処理を終了する。
このため、被検査部材に異常が検出された場合には、それ以上検査を継続することなく終了することができ、検査効率が向上する。
特に、この表面検査方法を実現する装置を製造ラインに組み込む場合には、異常が検出された被検査部材を製造ラインから排除することができるため、検査効率及び製造効率が向上し、生産性が向上する。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明において、前記第２の工程乃至前記第６の工程を、少なくとも一回若しくは異常が検出されるまで繰り返して実行し、前記第６の工程では、読み込んだ複数の像を連結して画像処理を行うことにより、前記検査面の状態を判定するよう構成されていると好適である。
このように構成されているため、投影部材の移動距離が残存する場合には、投影部材の移動、検査面の撮像、検査面の異常判定を繰り返すとともに、異常が検出された場合には、検査をその時点で中止することができ、検査効率が向上する。
【００１６】
更に、前記被検査部材は、筒状部材であるとともに、前記検査面は、前記筒状部材の内孔を構成する内壁面であり、前記投影部材は、前記内孔内に挿入された状態で、前記検査面との相対位置を変位させるよう構成されていると、外部に露出していない内孔の内壁面の表面検査を簡易に行うことができるため好適である。
【００１７】
また、このとき、前記投影部材は、少なくとも略正円錐形状の基部に相当する部分を含む部材であり、該部材の外側面が鏡面処理されて投影面となるよう構成されていると、投影部材を回転させることなく、内孔の内壁面全体を投影面に投影することが可能となり、設備費を低減させることができるため好適である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、投影部材に形成された投影面と検査面とが近接する位置付近である分解能が高い位置に投影されている像を取り込んで、画像処理を行う。
つまり、本発明によれば、投影部材と被検査部材との相対位置を変位させることによって、投影部材の投影面と検査面とが近接している位置付近（つまり、分解能が高い部分）を中心として画像処理に利用することができる。
よって、分解能の低い部分を高精度に画像処理する必要がないため、高価な画像処理装置が不要であるとともに、特殊な形状の投影部材、複雑な照明系等もまた不要である。
このため、簡易な構成で検査の精度を向上させることが可能となり、部材の表面検査に要するコストを低減させることができる。
更に、本発明によれば、検査を自動化することが可能であるため、検査時間を短縮し、部材の生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
図１乃至図８は本発明の一実施形態を示す図で、図１は表面検査装置の原理を示す説明図、図２は画像処理部を構成するコンピュータのハード構成図、図３は表面検査装置を示す説明図、図４はミラーの投影部分を示す説明図、図５は表面検査装置の使用状態を示す説明図、図６は取込んだ画像の展開状態を示す説明図、図７は検査の工程を示す工程図、図８は表面検査の処理を示すフローチャートである。また、図９は表面検査の処理の他の実施形態を示すフローチャートである。
【００２０】
図１により、本実施形態に係る表面検査装置Ｓの画像取り込みについて説明する。
本実施形態に係る表面検査装置Ｓは、投影部材としてのミラー１、撮像部２、画像処理部３を主要構成としている。
本実施形態に係るミラー１は、被検査部材Ｗを投影するための部材であり、被検査部材Ｗの検査面Ｗ１が、このミラー１に投影される。ミラー１の一面は鏡面処理されており、この面（以下、「投影面１Ａ」と記す）に、検査面Ｗ１が投影される。
本実施形態に係る撮像部２は、例えばＣＣＤカメラであり、ミラー１に投影された像（被検査部材Ｗの検査面Ｗ１が投影された像）を撮像する。
本実施形態に係る画像処理部３は、撮像部２で取込んだ画像を分析して、被検査部材Ｗの検査面Ｗ１に形成された傷等の異常を検出する。画像処理部３としては、例えばコンピュータが使用され、このコンピュータには、画像処理プログラムが格納されている。
【００２１】
次いで、画像処理部３を構成するコンピュータのハード構成例について説明する。
本実施形態に係る画像処理部３のハード構成の一例を図２に示す。
画像処理部３は、データの演算・制御を行う中央演算処理装置としてのＣＰＵ３２、記憶装置であるＲＡＭ３３、ＲＯＭ３４、ＨＤＤ３５、記憶媒体装置３６、通信装置３７を主要構成として構成されている。
【００２２】
ＣＰＵ３２は、ＲＯＭ３４又はＨＤＤ３５に記憶されているプログラムにしたがって各種の処理を実行するようになされ、各機能構成群の動作管理や各信号の入出力制御など、所定の処理を実行するための中枢的役割を担うものである。
ＲＡＭ３３には、ＣＰＵ３２が各種処理を実行する上において必要なデータなどが適宜記憶される。
撮像部２により受信した画像データは、ＲＡＭ３３に一時的に保存される。この画像データは、適宜所定タイミングにより読み出され、画像処理プログラムに従って画像処理される。
【００２３】
記憶媒体装置３６は、外付けハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ、メモリスティック等により構成されている。
通信装置３７は、データの送受信を行う際の中継点となるものであり、送受信用のデータの送受信を行う際に、これらのデータが適宜一時的に記憶される。
【００２４】
入力装置であるキーボード３８とマウス３９は、ＣＰＵ３２に所定の指令を入力するときに適宜操作される。
更に、表示装置４０、プリンタ４１には、所定の書式で表示される情報、画像等が出力表示される。
【００２５】
本実施形態においては、ミラー１の投影面１Ａに投影された像を全て一度に取込んで画像処理を行うわけではなく、被検査部材Ｗに対してミラー１を相対的に移動させながら、一部ずつ検査面Ｗ１の画像を取込む。
つまり、本例では、分解能が最も高い位置である、ミラー１と検査面Ｗ１とが最近接している位置付近を撮像して取り込むこととしているため、ミラー１と検査面Ｗ１とが最も近接している範囲であるサンプリング面１ａに投影された像（検査面Ｗ１の第１検査面Ｗ１ａが投影された像）を中心に撮像部２で取り込み、ミラー１を移動させる。次いで、移動した後の位置で、サンプリング面１ａに投影された像（検査面Ｗ１の第２検査面Ｗ１ｂが投影された像）を中心に撮像部２で取り込み、ミラー１を更に移動させる。
このように、ミラー１を移動させながら、サンプリング面１ａに投影された像を撮像部２で取り込む動作を繰り返し、検査面Ｗ１を全てトレースする。
この画像を画像処理部３で解析することにより、検査面Ｗ１に形成された傷等の異常を検出する。
【００２６】
被検査部材Ｗは、検査面Ｗ１を、ミラー１の投影面１Ａと対向する方向へ向けて配設される。
つまり、検査面Ｗ１がミラー１の投影面１Ａに投影される位置に配設される。
また、撮像部２は、図示しないレンズをミラー１の投影面１Ａに向けた状態で、ミラー１の上部（図１のＸ方向）に配設される。
ミラー１は、上部（図１のＸ方向）に向かうにつれ、検査面Ｗ１と投影面１Ａとの距離が大きくなるように、若干傾斜させた状態で配設される。
この傾斜角度は、本実施形態では略４５°に設定されている。これは、水平方向に入射した入射光を略垂直方向へ反射させ、この反射光を直上に配設される撮像部２に入射させるためである。しかし、傾斜角度は、特に限定されるものではなく、０°＜傾斜角度＜９０°の範囲であればどのような範囲であってもよいし、反射鏡、プリズム等の光学系を用いて所定の角度に変換してもよい。
このように、ミラー１が若干傾斜した状態で配設されているため、ミラー１の上部（図１のＸ方向）に配設されている撮像部２によって、ミラー１の投影面１Ａに投影された像を撮像することができる。
撮像部２と画像処理部３は、有線若しくは無線で接続されており、撮像部２で取り込んだ像は、画像処理部３に送信されて解析される。
【００２７】
以上のように、本実施形態に係る表面検査装置Ｓでは、ミラー１のサンプリング面１ａに投影された像を撮像部２により取込む。この取り込みは、ミラー１（サンプリング面１ａ）を移動させながら、繰り返し実行される。このようにして取り込まれた画像は、平面帯状画像に展開された後連結され、画像処理される。
【００２８】
ただし、移動と撮像は、段階的に行われるのみではなく、移動と撮像を無段階に行ってもよい。
つまり、ミラー１を移動させながら、撮像部２のシャッターを連続的に駆動し、サンプリング面１ａに投影された像を連続的に取り込んでもよい。
このように、ミラー１のサンプリング面１ａのみを投影面として使用するのは、画像の分解能の高い部分のみを使用して画像処理を行うためである。
【００２９】
つまり、上述のとおり配設されたミラー１による投影像を取り込んで画像解析する場合には、検査面Ｗ１とミラー１の投影面１Ａとの距離が離れる程、すなわち投影面１Ａの上部（図１のＸ方向）に進む程、画像の分解能が低くなる。
このため、ミラー１に投影された検査面Ｗ１の像を一度に取り込むと、検査面Ｗ１の上部（図１のＸ方向）に形成された傷等の異常を検出する精度が低くなる。
よって、画像の分解能が高く、検出精度の良いサンプリング面１ａを移動させ、このサンプリング面１ａに投影された像を中心として取り込んで、画像分析することとしたものである。
このように、サンプリング面１ａに投影された像を連結して使用することにより、分解能の低い部分を高度な画像解析にかける必要がないため、装置に要するコストを低減させることができる。
また、特殊な構造のミラーや特殊な構造の装置を使用することなく、精度の高い表面検査を行うことができる。
よって、表面検査のためのコストを上昇させることなく、精度の高い表面検査を行うことができるとともに、表面検査を自動化することができるため、生産性も向上する。
【００３０】
次いで、図３乃至図９により、表面検査装置Ｓを実際に適用した例を説明する。
本例では、被検査部材Ｗとして、円筒形状の部材を想定し、この被検査部材Ｗの内孔壁面を検査面Ｗ１として表面検査を行う。
図３に示すように、本例に係るミラー１は、略円錐形状の投影部材であり、その外側面は鏡面仕上げされ、像を投影することが可能となるよう構成されている。この外側面が投影面１Ａとなる。
この略円錐形状のミラー１は、略正円錐形状の鏡が使用される。これは、円筒形状の被検査部材Ｗの中心軸とミラー１の中心軸とを同軸に配置した場合に、被検査部材Ｗの内壁面とミラー１の投影面１Ａとの距離（内壁面上の、水平面と平行な同心円上の各点と投影面１Ａまでの距離）が同一となるように構成するためである。
また、本実施形態においては、ミラー１の頂角は略直角に構成されている。よって、底面と母線は略４５°をなしている。このため、水平面に対し略鉛直に起立する被検査部材Ｗの内壁面とミラー１の投影面１Ａがなす角度は略４５°となっている。
ただし、ミラー１の頂角は特に限定されるものではなく、０°＜頂角＜１８０°の範囲であればどのような角度でもよく、４５°＜頂角＜１３５°程度の範囲が望ましい。また、反射光は略垂直に反射されることが望ましいので、反射鏡、プリズム等の光学系を用いて所定の角度の反射光が、撮像部２に入射するように構成してもよい。
【００３１】
本例では、被検査部材Ｗが円筒形状であり、その内孔壁面を投影する。このため、上述のように、ミラー１の投影面１Ａを傾斜させて配設するためには、ミラー１を円錐形状に形成し、被検査部材Ｗ内孔の中心軸とミラー１の中心軸を同軸に配設すると、最も効率的である。
つまり、このように、配設されていれば、検査面Ｗ１に対してミラー１の投影面１Ａを傾斜させて配設することができるとともに、検査面Ｗ１の同心（内孔の水平方向断面の仮想中心）上の各点とミラー１の投影面１Ａとの距離を一定とすることができる。
よって、撮像部２のレンズの中心をミラー１の中心軸に整合させれば、ミラー１に投影された像を一度に撮像できる。
また、ミラー１は、支持部材１１により支持されている。この支持部材１１には、図示しない駆動部が備えられており、モータ等の駆動源により被検査部材Ｗの内孔部を進退可能となるように構成されている。
【００３２】
図４により、ミラー１のサンプリング面１ａについて説明する。
本例においては、ミラー１外側面の、底面から頂部方向への幅ｔの範囲が、サンプリング面１ａとして使用される。
この幅ｔは、必要とされる画像の精度及び画像処理部の処理能力等により適宜設定される。
このサンプリング面１ａの範囲は、略円錐台形状の外側面であり、ミラー１を被検査部材Ｗの内孔に挿入した際、被検査部材Ｗの内壁面に最も近接する部分（つまり、分解能が高い部分）である。この部分が、ミラー１外側面（投影面１Ａ）の他の部分よりも、画像分解能が高いことから、この部分に投影された像を画像処理に使用することとしたものである。
【００３３】
図５により、本例における表面検査装置Ｓの動きを説明する。
撮像部２としては、ＣＣＤカメラが使用されている。
この撮像部２は、レンズが、ミラー１の頂点と対向する位置へ配設される。このとき、レンズの中心はミラー１の頂点と整合する位置へ配設される。
【００３４】
図５（ａ）に示すように、ミラー１を被検査部材Ｗの内孔内部に挿入する。次いで、ミラー１に投影された像（被検査部材Ｗの内壁面が投影された像）を撮像部２により撮像する。このとき、サンプリング面１ａ付近を中心に撮像を行う。この撮像された像は、被検査部材Ｗ内壁面の第１検査面Ｗ１ａが投影された像である。
このように撮像を行った後、撮像部２が配設されている方向（図４のＹ方向）へ向かってミラー１を移動させる。
【００３５】
ミラー１の移動後の状態が図５（ｂ）であり、この状態で、ミラー１のサンプリング面１ａ付近を中心に撮像を行う。このとき撮像される像は、被検査部材Ｗ内壁面の第２検査面Ｗ１ｂが投影された像である。
以上のように、本例では、撮像部２及び被検査部材Ｗを固定し、ミラー１を移動させることによって、被検査部材Ｗ内孔の内壁面である検査面Ｗ１の表面検査を行う。
【００３６】
このように、サンプリング面１ａに投影された像を順次取り込んで連結することにより、被検査部材Ｗ内孔の内壁面である検査面Ｗ１全体の投影像を取得することができる。
ただし、構成はこれに限られるものではなく、被検査部材Ｗとミラー１は相対的に変位すればよい。つまり、ミラー１を固定し、被検査部材Ｗを移動させてもよい。
また、ミラー１の移動と撮像を、段階的に繰り返すのではなく、ミラー１を移動させながら連続的に撮像を行ってもよい。
【００３７】
次いで、図６に撮像部２から取り込んだ画像を展開した例を示す。
図６（ａ）は、撮像部２が取り込んだ画像であり、ミラー１を頂点方向から撮像している。
このとき、サンプリング面１ａには、傷Ｐが形成されている。
画像処理部３では、この撮像部２が取り込んだ画像を展開して処理する。
【００３８】
図６（ｂ）は、画像展開を行った後の図である。
このように、傷Ｐは、展開された画像上に鮮明に表出する。
画像処理は、例えば、以下のように行うとよい。
まず、取り込まれた複数の画像に対して検査を行う部分の範囲設定を行った後、画像を展開して連結する。その後、グラディエント若しくはラプラシアンにて輪郭抽出を行って、異常部分（傷等）を検出してもよいし、規定した閾値にて二値化処理を行って、異常部分（傷等）を検出してもよい。
例えば、取り込んだ画像に原点を設定し、その原点から１画素を単位として２次元座標系を設定する。
この２次元座標系により、検査を行う部分の範囲設定を行う。例えば、二値化処理を行う場合には、「１」が立つべき部分でない場所の範囲を設定する。これは、光学系の分析であるため、中央から離れるに従い、乱反射光が混入する可能性が高く、正確な判定が困難になる。このため、確実に判定できる範囲であって、「１」が立つべき部分でない場所の範囲を設定することとしたものである。
よって、範囲を（ａ１，ｂ１）≦（ｘ，ｙ）≦（ａ２，ｂ２）等に定める（ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２は、それぞれ画素単位の２次元座標を表す整数値とする）。
このように定められた範囲内に、閾値を越える点（「１」が立つ点）が検出されれば、異常有りと判定する。
この判定は、閾値を越える点が何点か連続的に検出された場合に異常有りとしてもよいし、それら座標を抽出し、その重心及び面積を算出して一定の面積以上である場合に異常有りと検出してもよい。重心及び面積は通常の２次元座標系による算定方法で算出する。
また、面積においては、検出された点の数をカウントして画素単位としてもよい。
【００３９】
図７は、本例に係る表面検査の工程図である。
まず、工程１で、被検査部材Ｗを所定位置に配置する。
被検査部材Ｗは、内孔の中心軸が、撮像部２を構成するＣＣＤカメラのレンズの中央部及びミラー１の中心軸に整合する位置へ固定される。
このように、工程１で被検査部材Ｗを配置した後、工程２でミラー１を被検査部材Ｗ内孔内方向へ移動させる。この移動は、ミラー１の中心軸と内孔の中心軸が同軸となる状態を保って実施される。
次いで、工程３で、表面検査処理が実施され、この処理が終了すると、処理が終了する。
表面検査処理に関しては、図８及び図９のフローチャートにより詳述する。
【００４０】
図８は、本例に係る表面検査の処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、請求項１に係る発明を具現化するための処理である。
まず、ステップＳ１で、ミラー１を、披検査部材Ｗの内孔内で移動させる。
次いで、ステップＳ２で、ミラー１を所定位置で停止させる。
この停止位置は、各種センサ等により検知してもよいし、タイマー等により移動時間を制御することにより規定してもよい。また、ミラー１の駆動源としてモータを使用している場合には、エンコーダ等の出力により規定してもよい。
【００４１】
次いで、ステップＳ３で、撮像部２により、撮像を行う。このとき、サンプリング面１ａに投影された像を中心として撮像を行う。
次いで、ステップＳ４で、更に移動距離が残存しているか、つまり、まだ撮像すべき場所が残存しているかを判定する。
移動距離が残存している場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１へ戻り、ミラー１を被検査部材Ｗ内孔内部で移動させる。
このように、撮像すべき場所が残存している限り、ミラー１の移動及び停止、撮像部２による撮像を繰り返す。
【００４２】
移動距離が残存していない場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、ステップＳ５で画像処理部３へ撮像した画像を送信する。
次いで、ステップＳ６で画像処理を行い、傷Ｐ等の異常の有無を判定して処理を終了する。
【００４３】
画像処理は、上述のように、例えば、処理範囲を決定して展開した画像を連結し、輪郭抽出や二値化処理等の技術を用いて行う。
ただし、処理の流れは、これに限られるものではなく、ミラー１を連続的に移動させながら、撮像部２により連続的に撮像を行ってもよい。この場合、例えば、一定時間毎（タイマーにより管理）に撮像部２のシャッターがおりるように設定するとよい。
このミラー１を連続的に移動させながら、撮像部２により連続的に画像を取り込む処理が、請求項３に係る発明を具現化したものである。
【００４４】
次いで、図９のフローチャートにより、表面検査処理の他の実施例を説明する。
このフローチャートは、請求項５に係る発明を具現化するための処理である。
まず、ステップＳ１１で、ミラー１を、披検査部材Ｗの内孔内で移動させる。
次いで、ステップＳ１２で、ミラー１を所定位置で停止させる。
この停止位置は、各種センサ等により検知してもよいし、タイマー等により移動時間を制御することにより規定してもよい。また、ミラー１の駆動源としてモータを使用している場合には、エンコーダ等の出力により規定してもよい。
【００４５】
次いで、ステップＳ１３で、撮像部２により、撮像を行う。このとき、サンプリング面１ａに投影された像を中心として撮像を行う。
次いで、ステップＳ１４で、ステップＳ１２で撮像部２により撮像した画像を、画像処理部３へ送信する。
次いで、ステップＳ１５で、画像処理を行い、傷Ｐ等の異常の有無を判定する。
ステップＳ１６で異常有りと判定された場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１７で異常部材を排除して処理を終了する。
この排除は、この表面検査装置Ｓが製造ラインに組み込まれている場合には、製造ラインに公知の部材排出機構を備えておき、この部材排出機構に排出指令を送信することにより実施するとよい。また、表面検査装置Ｓが独立している場合には、これ以上検査を行う必要がないため、検査を終了し、固定している被検査部材Ｗを取り外して処理するとよい。
【００４６】
ステップＳ１６で異常無しと判定された場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）、ステップＳ１８で更に移動距離が残存しているか、つまり、まだ撮像すべき場所が残存しているかを判定する。
移動距離が残存している場合（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１１へ戻り、ミラー１を被検査部材Ｗ内孔内部で移動させる。
このように、撮像すべき場所が残存している限り、ミラー１の移動、停止、撮像、画像処理、異常判定を繰り返す。
移動距離が残存していない場合（ステップＳ１８：Ｎｏ）、処理を終了する。
このように本例においては、撮像する毎に異常の有無を判定して、異常の有る被検査部材Ｗを排除することができるため、検査効率を向上させることができる。
なお、前例と同様に、ミラー１を連続的に移動させながら、撮像部２により連続的に画像を取り込むとともに連続的に画像処理を行い、異常が検出されると処理を終了するように構成してもよいことは勿論のことである。この処理は、請求項４に係る発明を具現化したものに相当する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に係る表面検査装置の原理を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る画像処理部を構成するコンピュータのハード構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る表面検査装置を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るミラーの投影部分を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る表面検査装置の使用状態を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る取込んだ画像の展開状態を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る検査の工程を示す工程図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る表面検査の処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の他の実施形態に係る表面検査の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１‥ミラー（投影部材）、１Ａ‥投影面、１ａ‥サンプリング面、
２‥撮像部、３‥画像処理部、
１１‥支持部材、
３２‥ＣＰＵ、３３‥ＲＡＭ、３４‥ＲＯＭ、３５‥ＨＤＤ、３６‥記憶媒体装置、３７‥通信装置、３８‥キーボード、３９‥マウス、４０‥表示装置、４１‥プリンタ、
Ｐ‥傷、Ｓ‥表面検査装置、Ｗ‥被検査部材、Ｗ１‥検査面、Ｗ１ａ‥第１検査面、Ｗ１ｂ‥第２検査面
【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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