(57)【要約】【課題】パイプＡＳＳＹなどの検査対象物の表面についた傷を精度良く検出し、その検出結果に基づいて検査対象物の良否を精度良く判定できる表面検査装置及び表面検査方法を提供する。【解決手段】表面検査装置（１）は、検査対象物の検査領域を含む領域を撮影した検査画像を取得する２次元検出器（２４）と、検査画像に基づいて検査対象物の傷に関する情報を検出する傷検出部（３３）と、その情報に基づいて、検査対象物の良否を判定する良否判定部（３４）とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物の検査領域を含む領域を撮影した検査画像を取得する２次元検出器（２４）と、
前記検査画像に基づいて前記検査対象物の傷に関する情報を検出する傷検出部（３３）と、
前記情報に基づいて、前記検査対象物の良否を判定する良否判定部（３４）と、
を有することを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
前記傷検出部（３３）は、
前記検査画像に基づいて、前記検査領域のアンシャープ画像を生成するアンシャープ画像生成部（４２）と、
前記検査画像と前記アンシャープ画像との差分画像を生成する差分画像生成部（４３）と、
前記差分画像に基づいて、前記検査対象物の傷に関する特徴量を抽出する特徴量抽出部（４４）と、
前記特徴量に基づいて傷の有無を判定する判定部（４５）とを有し、
前記特徴量又は傷の有無を前記情報として出力する、請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項３】
前記傷検出部（３３）は、
前記検査画像から前記検査領域を抽出する領域抽出部（４１）をさらに有する、
請求項２に記載の表面検査装置。
【請求項４】
検査対象物の表面に付いた傷を検出することによって該検査対象物の良否を判定する表面検査装置（１）であって、
前記検査対象物の検査領域を照明する照明光源（２３）と、
前記検査領域を含む領域を撮影した検査画像を取得する２次元検出器（２４）と、
前記検査対象物を保持し、前記検査対象物の異なる部分を前記検査領域に含めるように移動可能な保持部（２１）と、
前記保持部を駆動する駆動部（２２）と、
を有する撮像装置（２）と、
前記撮像装置（２）から前記検査画像を受信する通信部（３０）と、
前記検査画像に基づいて前記検査対象物の傷に関する情報を検出する傷検出部（３３）と、
前記情報に基づいて、前記検査対象物の良否を判定する良否判定部（３４）と、
を有する処理装置（３）と、
を有することを特徴とする表面検査装置。
【請求項５】
前記２次元検出器（２４）は、
前記照明光源（２３）が発し、前記検査領域で鏡面反射された照明光を受光しないように配置される、請求項４に記載の表面検査装置。
【請求項６】
前記傷検出部（３３）は、
前記検査画像に基づいて、前記検査領域のアンシャープ画像を作成するアンシャープ画像生成部（４２）と、
前記検査画像と前記アンシャープ画像の差分画像を生成する差分画像生成部（４３）と、
前記差分画像に基づいて、前記検査対象物の傷に関する特徴量を抽出する特徴量抽出部（４４）と、
前記特徴量に基づいて傷の有無を判定する判定部（４５）とを有し、
前記特徴量又は傷の有無を前記情報として出力する、請求項４又は５に記載の表面検査装置。
【請求項７】
前記傷検出部（３３）は、
前記検査画像から前記検査領域を抽出する領域抽出部（４１）をさらに有する、
請求項６に記載の表面検査装置。
【請求項８】
検査対象物の表面に付いた傷を検出することによって該検査対象物の良否を判定する表面検査方法であって、
前記検査対象物の検査領域を含む領域を２次元検出器で撮影した第１の２次元画像を取得するステップ（Ｓ２０１）と、
前記第１の２次元画像に基づいて前記検査対象物の傷に関する情報を検出するステップ（Ｓ２０３）と、
前記傷に関する情報に基づいて、前記検査対象物の良否を判定するステップ（Ｓ２０４）と、
を含むことを特徴とする表面検査方法。
【請求項９】
前記傷に関する情報を検出するステップ（Ｓ２０３）は、
前記第１の２次元画像に基づいて、前記検査領域のアンシャープ画像を生成するステップ（Ｓ１０２）と、
前記第１の２次元画像と該アンシャープ画像の差分画像を生成するステップ（Ｓ１０３）と、
前記差分画像に基づいて、前記検査対象物の傷に関する特徴量を抽出するステップ（Ｓ１０４）と、
前記特徴量に基づいて傷の有無を判定する（Ｓ１０５）ステップと、
を含む請求項８に記載の表面検査方法。
【請求項１０】
さらに、前記第１の２次元画像取得時において前記検査領域に含まれた前記検査対象物の一部が、前記検査領域の異なる位置に含まれるように前記検査対象物を移動するステップ（Ｓ２０６）と、
前記検査領域を含む領域を２次元検出器で撮影した第２の２次元画像を取得するステップ（Ｓ２０１）と、
前記第２の２次元画像に基づいて前記検査対象物の傷に関する情報を検出するステップ（Ｓ２０３）と、
前記情報に基づいて、前記検査対象物の良否を判定するステップ（Ｓ２０４）と、
を含む請求項８又は９に記載の表面検査方法。
【請求項１１】
請求項８〜１０の何れか一項に記載の表面検査方法を用いてインジェクタを構成するパイプの表面を傷の有無を判定するインジェクタの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面検査装置及び表面検査方法に関するものであり、より詳しくは、検査対象物を撮影した画像に基づいて検査対象物の表面に付いた傷の有無を調べることにより検査対象物の良否判定を行う表面検査装置及び表面検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造工程においては、部品の加工、組み立てなどの工程において、部品の破損を生じることがある。そのため製造工程には、一般に検査工程が設けられ、破損した部品を排除する。例えば、インジェクタに用いられるパイプＡＳＳＹの製造工程を例として説明する。パイプＡＳＳＹの製造工程では、パイプ内径の研削、端面の研削などの加工工程や、パイプＡＳＳＹを別の工程へ運搬する際に、パイプＡＳＳＹをチャックで保持することがある。しかし、チャックが不適切な位置でパイプＡＳＳＹを掴んだ場合、パイプＡＳＳＹのコネクタ接続部のＯリング接触部の表面に傷をつけてしまうこともある。ここで、Ｏリングの接触部表面に傷があるパイプＡＳＳＹが使用されると、経時劣化及び温度変化によってＯリングが硬化し、シール性能が低下する。そこで、検査工程は不良品を確実に排除しなければならない。したがって、その検査工程で使用される検査装置は非常に重要であり、高い精度で良品と不良品を判別できなければならない。
【０００３】
そこで、円筒状の検査対象物を回転させながら画像を取得し、その画像に基づいて検査対象物の表面の傷の有無を判別する検査装置が開発されている（特許文献１参照）。このような検査装置では、画像を取得するためにラインセンサを用いる。そのため、検査対象物の回転とラインセンサによる画像取得について同期を取ることが必要とされている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１２１５６９号公報
【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、例えばコネクタ部にＯリングが使用されるパイプＡＳＳＹでは、Ｏリング接触部に傷があると、Ｏリングが劣化することによってシール性能が低下する。
そこで、本発明の目的は、例えばパイプＡＳＳＹなどの検査対象物の表面についた傷を精度良く検出し、その検出結果に基づいて検査対象物の良否を精度良く判定できる表面検査装置及び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】
【０００６】
本発明の請求項１又は４に記載の形態によれば、上記の課題を解決するために、本発明に係る表面検査装置（１）は、検査対象物の検査領域を含む領域を撮影した検査画像を取得する２次元検出器（２４）と、検査画像に基づいて検査対象物の傷に関する情報を検出する傷検出部（３３）と、その情報に基づいて、検査対象物の良否を判定する良否判定部（３４）とを有する。
【０００７】
また、請求項２又は６の記載によれば、傷検出部（３３）は、検査画像とそのアンシャープ画像との差分画像に基づいて、検査対象物の傷に関する特徴量を抽出する特徴量抽出部（４４）と、その特徴量に基づいて傷の有無を判定する判定部（４５）とを有することにより、細く浅い傷であっても正確に検出することができる。
【０００８】
また、請求項３又は７に記載のように、傷検出部（３３）は、検査画像から検査領域を抽出する領域抽出部（４１）をさらに有することが好ましい。係る構成により、検査画像取得の際に検査対象物の位置がばらつく場合でも、傷の検出に不要な領域を除外した上で傷の検出を行えるので、より正確に傷の検出を行うことができる。
【０００９】
また、請求項５に記載のように、２次元検出器は、照明光源から発せられ、検査領域で鏡面反射された照明光を受光しないように配置されることが好ましい。係る構成により、検査画像上で傷に対応する画素の明るさの値と、傷以外に対応する画素の明るさの値との差を大きくすることができる。
【００１０】
また、請求項８の記載によれば、上記の課題を解決するために、本発明に係る表面検査方法は、検査対象物の検査領域を含む領域を２次元検出器で撮影した第１の２次元画像を取得するステップ（Ｓ２０１）と、第１の２次元画像に基づいて検査対象物の傷に関する情報を検出するステップ（Ｓ２０３）と、その情報に基づいて、検査対象物の良否を判定するステップ（Ｓ２０４）とを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項９の記載のように、傷に関する情報を検出するステップ（Ｓ２０３）は、第１の２次元画像に基づいて、検査領域のアンシャープ画像を生成するステップ（Ｓ１０２）と、第１の２次元画像とアンシャープ画像の差分画像を生成するステップ（Ｓ１０３）と、差分画像に基づいて、検査対象物の傷に関する特徴量を抽出するステップ（Ｓ１０４）と、特徴量に基づいて傷の有無を判定する（Ｓ１０５）ステップとを含むことが好ましい。
【００１２】
さらに、請求項１０の記載のように、本発明に係る表面検査方法は、第１の２次元画像取得時において検査領域に含まれた検査対象物の一部が、検査領域の異なる位置に含まれるように検査対象物を移動するステップ（Ｓ２０６）と、検査領域を含む領域を２次元検出器で撮影した第２の２次元画像を取得するステップ（Ｓ２０１）と、第２の２次元画像に基づいて検査対象物の傷に関する情報を検出するステップ（Ｓ２０３）と、傷に関する情報に基づいて、検査対象物の良否を判定するステップ（Ｓ２０４）とを含むことが好ましい。検査対象物を移動させながら、検査対象物の異なる領域を順次撮影する場合、撮影領域の一部をオーバーラップさせておくことにより、各撮影間において検査対象物の移動量に多少のバラツキが生じても、検査対象物の検査を行う部分を確実に撮影することができる。
【００１３】
さらに、請求項１１の記載によれば、本発明に係る表面検査方法を用いてインジェクタを構成するパイプの表面を傷の有無を判定するインジェクタの検査方法が提供される。
【００１４】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明を適用した検査装置について詳細に説明する。
本実施形態では、検査対象物は、インジェクタに使用されるパイプＡＳＳＹであり、そのコネクタ部に備えられた燃料漏れ防止用のＯリング接触部の表面に傷が有るか否かで良品か否か判断される。そのパイプＡＳＳＹのＯリング接触部は、円筒状の形状を有し、その表面に入射した光を鏡面反射する程度に滑らかな表面を有している。
【００１６】
図１に、本発明を適用した検査装置１の構成ブロック図を示す。
本発明を適用した検査装置１は、撮像装置２と処理装置３を有する。そして、撮像装置２では、検査対象物であるパイプＡＳＳＹ１０のＯリング接触部１１の表面の一部に撮影領域１２が設定される。そして撮像装置２は、Ｏリング接触部１１の異なる部分が撮影領域１２に含まれるように、パイプＡＳＳＹ１０を回転軸αを中心として所定角ずつ回転させ、その度に、撮影領域１２を２次元検出器で撮影した画像（以下、検査画像という）を取得し、処理装置３へ送信する。一方、処理装置３は、受信した各検査画像に基づいて、Ｏリング接触部１１の表面の傷の有無など傷に関する情報を検出し、その情報に基づいてパイプＡＳＳＹ１０が良品か否か判定する。
本発明を適用した検査装置は、２次元検出器を用いて検査画像を取得することにより、高速に検査対象物の傷の有無を調べることができ、且つ安価な構成とすることができる。また、検査装置は、検査画像からアンシャープ画像を作成し、検査画像とアンシャープ画像の差分画像に基づいて傷の有無を判別することにより、細く浅い傷も精度良く検出できるので、高精度で良否判定を行うことが可能な装置である。
【００１７】
以下、各部について詳細に説明する。
図２は、撮像装置２の平面模式図である。なお、図１及び図２では、説明の明瞭化のために、説明に不要な部分は省略している。図１及び図２に示すように、撮像装置２では、保持部２１が検査対象物であるパイプＡＳＳＹ１０を保持する。そのために、保持部２１は、パイプＡＳＳＹ１０を固定するチャックと、パイプＡＳＳＹ１０を載置するステージを有する。そしてステージは、ステージの中心を回転軸αとして回転可能であり、チャックは、ステージの回転軸αとパイプＡＳＳＹ１０の中心軸が略一致するように、パイプＡＳＳＹ１０を固定する。またステージは、歯車を介して駆動部２２と連結される。そしてステージは、駆動部２２で生じた動力が歯車を通じて伝達され、その動力によって回転する。そして、ステージが回転すると、保持部２１に保持されたパイプＡＳＳＹ１０もその中心を回転軸として回転する。なお、駆動部２２から保持部２１のステージへの動力の伝達は、プーリとベルトによって行うことも可能である。
【００１８】
駆動部２２は、ステッピングモータ又はステッピングモータの回転軸に取り付けられた歯車を有する。そして、駆動部２２のステッピングモータは、処理装置３からの制御信号に基づいて、１度に所定の回転ステップ数だけ回転することにより、ステージ（すなわち、パイプＡＳＳＹ１０も）所定角回転させる。また、駆動部２２は、ステッピングモータの代わりに、サーボモータを使用してもよい。
【００１９】
一方、撮像装置２では、撮影領域１２において、パイプＡＳＳＹ１０のＯリング接触部１１に傷がある場合、その傷で乱反射された照明光源２３から発せられた照明光を検出器２４で取得するように各部が配置される。そこで、図２に示すように、照明光源２３は、ＬＥＤアレイで構成される棒状光源２３ａ、２３ｂを有する。各棒状光源２３ａ、２３ｂは、撮影領域１２を均一に照明するために、パイプＡＳＳＹ１０の中心軸と略平行に配置され、且つ撮影領域１２の中心の法線ｎに対して左右対称に配置される。また各棒状光源２３ａ、２３ｂは、それぞれ撮影領域１２の法線ｎと６０°の角をなし、撮影領域１２から２８ｍｍ離れたところに配置される。さらに各棒状光源２３ａ、２３ｂには、撮影領域１２内においてパイプＡＳＳＹ１０のＯリング接触部１１の表面に傷がついている場合、その傷が照明光を乱反射し易いように、短波長の光源が使用される。本実施形態では、各棒状光源２３ａ、２３ｂを、一例として青色ＬＥＤのライン状アレイ（波長４７０ｎｍ）で構成した。
【００２０】
検出器２４は、撮影領域１２の略中央部で鏡面反射された照明光を受光しないように配置される。本実施形態では、検出器２４は、撮影領域１２の法線ｎ上において、撮影領域１２から１１０ｍｍ離れた位置に配置した。また検出器２４は、ＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳセンサなどの光電変換器で構成された２次元検出器と、その２次元検出器上に撮影領域１２の像を結像する結像光学系を有する。当然ながら、２次元検出器の解像度、結像光学系の結像倍率などは、検出しようとする傷を画像上で解像できるように設定される。本実施形態では、２次元検出器として、画素数６５２×４９２の１／３インチＣＣＤを使用した。また、結像光学系として、焦点距離５０ｍｍのカメラ用撮影レンズに筒長２５ｍｍの接写リングを取り付けたものを使用した。また、本実施形態では、検出器２４が２次元検出器であるため、一回の撮影で、円周方向にもある程度の幅を持った画像を取得することができる。そのため、パイプＡＳＳＹ１０のＯリング接触部１１の全周囲を撮影する際、パイプＡＳＳＹ１０の回転と撮影を同期させる必要がない。また、Ｏリング接触部１１の隣接する区間を撮影した二つの検査画像において、Ｏリング接触部１１の同じ部分が写るように隣接区間の一部をオーバーラップさせることにより、各撮影間においてパイプＡＳＳＹ１０が回転する角度に多少のバラツキが生じたり、ステージの回転軸とパイプＡＳＳＹ１０の回転軸に多少のずれが生じてもよい。そのため、撮像装置２の調整は容易である。また、１次元検出器を用いる場合では、このようなバラツキや回転軸のずれが生じると、Ｏリング接触部１１を正確に表現した検査画像を得ることができなくなるため、良否判定精度が低下する。しかし本実施形態では、上記のようなバラツキや回転軸のずれが生じても、各検査画像自体は、撮影領域１２に含まれるＯリング接触部１１を正確に表現できるため、良否判定精度は低下しない。
【００２１】
図３に、検出器２４で取得される撮影領域１２の検査画像３００の一例を示す。検査画像３００は、２５６階調（０−２５５）の多値グレー画像であり、画素値が大きいほど明るく表現される。検査画像３００において、実線で示された領域が撮影領域１２に対応する。このように、検出器２４で実際に取得される領域よりも、撮影領域１２の方が小さい場合がある。そこで、検出器２４は、処理装置３への画像転送及び処理装置３での処理を高速にするため、撮影領域１２に相当する部分の画像のみを取得して処理装置３へ転送するようにしてもよい。なお、検出器２４に対して予め画像を取得する領域を指定しておくことにより、画像取得領域を限定することができる。
【００２２】
また、撮像装置２の他の実施形態として、駆動部２２をステッピングモータの代わりに、連続的に回転するモータで構成することもできる。この場合、撮像装置２は、一定の時間間隔で撮影を繰り返すことにより、Ｏリング接触部１１の全周囲の検査画像を取得することができる。ただし、この場合には、パイプＡＳＳＹ１０が３６０°回転したことを検知する機構を撮像装置２又は処理装置３に備える必要がある。そのような機構の一例として、例えば、検査画像の取得開始から、パイプＡＳＳＹ１０が３６０°回転するまでに要する時間を計時するタイマを設けることができる。また、パイプＡＳＳＹ１０が３６０°回転するのに要する時間は、予め計測しておくことができる。
さらに、照明光源２３を１個の光源のみとしてもよい。ただし、照明光源２３を１個の光源で構成する場合は、検査画像に対して、前処理としてムラ補正を行うことが好ましい。また、照明光源２３を、白色ＬＥＤなど、十分な輝度を有する他の光源で構成してもよい。
なお、撮像装置２は、照明光源２３以外からの光が撮影領域１２に照射されることを防ぐため、不透明な部材で構成されるハウジング（図示せず）を設け、そのハウジング内に各部が配置されるように構成してもよい。
【００２３】
処理装置３は、撮像装置２から取得した各検査画像に基づいて、パイプＡＳＳＹ１０のＯリング接触部１１の表面の傷の有無の有無など、傷に関する情報を検出し、その情報に基づいてパイプＡＳＳＹ１０が良品か否か判定する。そのために、処理装置３は、通信部３０、記憶部３１、制御部３２、傷検出部３３及び良否判定部３４を有し、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びその周辺機器で構成される。
【００２４】
ここで通信部３０は、処理装置３と撮像装置２との間で制御信号及び画像を送受信する入出力インタフェースであり、ＵＳＢ、ＳＣＳＩ、ＲＳ２３２Ｃ、イーサネット（登録商標）などの各種のＩ／Ｏポート及びそれらのドライバで構成される。そして、処理装置３は、通信部３０を通じて撮像装置２から検査画像を受信する。一方、制御部３２で生成された制御信号は、通信部３０を通じて撮像装置２の駆動部２２、照明光源２３又は検出器２４へ送信される。さらに、通信部３０は、パイプＡＳＳＹ１０の良否判定結果を外部の機器へ出力する。
【００２５】
また処理装置３は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、又は磁気ディスク、光ディスク若しくはフラッシュメモリなどの不揮発性メモリで構成される記憶部３１に、撮像装置２から受信した検査画像を一時的に保存する。一方、ＰＣの中央演算装置（ＣＰＵ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの半導体メモリなどで構成され、ＣＰＵに読み込まれたプログラムにしたがって動作する制御部３２は、処理装置３及び撮像装置２の各部を制御する。傷検出部３３は、検査画像に基づいてパイプＡＳＳＹ１０のＯリング接触部１１の表面にある傷の有無、傷の長さなど、傷に関する情報を調べる。そして良否判定部３４は、傷検出部３３で得られた傷に関する情報に基づいて、検査対象物であるパイプＡＳＳＹ１０が良品か否かを判定する。なお、傷検出部３３及び良否判定部３４は、例えばＣＰＵ上で実行されるプログラムモジュールとして実装される。あるいは、傷検出部３３及び良否判定部３４を、ＣＰＵと別個に設けられた画像処理用プロセッサなどを備えた画像処理ボードとして実装してもよい。
【００２６】
ここで、再度図３を参照しつつ、撮像装置２で取得され、傷検出部３３の処理に使用される検査画像３００の特徴について説明する。図３に示すように、撮影領域１２の中央の暗領域は、パイプＡＳＳＹ１０のＯリング接触部１１に付いた傷の検査の対象となる検査領域３１０である。そして検査領域３１０では、その表面につけられた傷３２０に対応する領域を除いて相対的に画素値が小さい。これは、上記のように、照明光源２３から発せられ、撮影領域１２の略中央部で鏡面反射された照明光が検出器２４に入射しないように、照明光源２３及び検出器２４を配置したためである。一方、傷３２０は、照明光源２３から発せられた照明光を乱反射し、照明光を広範囲に拡散するため、検査画像３００上で傷３２０は明領域として検出される。また、パイプＡＳＳＹ１０は円筒形状を有しているため、撮影領域１２の左側端部近傍又は右側端部近傍では鏡面反射された照明光は、検出器２４に入射する。そのため、検査画像３００上の撮影領域１２の左端部３３０及び右端部３４０は明領域となる。
【００２７】
また、パイプＡＳＳＹ１０のＯリング接触部１１は、保持部２１のチャックがパイプＡＳＳＹ１０を保持する際にステージの回転軸とパイプＡＳＳＹ１０の回転軸がずれるために、撮影領域１２に対して検査画像を取得する度に若干異なる可能性がある。そのため撮影領域１２は、Ｏリング接触部１１を必ず含むように、左右方向に関して、Ｏリング接触部１１の幅よりも広く設定される。
さらに、傷３２０が浅く細い場合、画像において、傷３２０に対応する画素の値と検査領域３１０の他の部分に含まれる画素の値との差は少なく、その差は、検査領域３１０内の信号ムラと同程度となることもある。したがって、検査領域３１０に対して単純な２値化処理を行っても、傷３２０を正確に検出することは困難である。
図４及び図５を用いて、傷検出部３３について詳細に説明する。図４は傷検出部３３の機能ブロック図である。図４に示されるように、傷検出部３３は、領域抽出部４１、アンシャープ画像生成部４２、差分画像生成部４３、特徴量抽出部４４、判定部４５を有する。また図５は、傷検出部３３における傷の有無を調べる動作のフローチャートである。
【００２８】
上記のように、撮影領域１２には、傷を検出する上で望ましくない明領域（図３に示される領域３３０、３４０）が存在する。そこでまず、傷検出部３３の領域抽出部４１は、検査画像からＯリング接触部１１に対応する検査領域を抽出する（ステップＳ１０１）。
次に、傷に対応する画素の値と他の領域に対応する画素の値との差を強調した差分画像を得るために、傷検出部３３のアンシャープ画像生成部４２は、検査画像に基づいて検査領域をぼかしたアンシャープ画像を生成する（ステップＳ１０２）。そして、傷検出部３３の差分信号生成部４３は、検査画像とアンシャープ画像との差分を行い、差分画像を生成する（ステップＳ１０３）。差分画像が生成されると、傷検出部３３の特徴量抽出部４４は、傷に対応する領域の長さ、面積などの特徴量を抽出する（ステップＳ１０４）。最後に、傷検出部３３の判定部４５は、抽出された特徴量と所定の判定基準とを比較して、傷の有無を判別する（ステップＳ１０５）。そして、傷の有無、長さなど、傷に関する情報を出力する（ステップＳ１０６）。以下、傷検出部３３の各部について詳細に説明する。
【００２９】
領域抽出部４１は、Ｏリング接触部１１に対応する検査領域３１０を検査画像３００から抽出する。そのために、一例として、領域抽出部４１は、検査画像３００を検査領域３１０とその他の領域に区分した２値化画像を生成する。そこで、領域抽出部４１は、検査画像３００全体の平均画素値を算出し、その平均画素値を２値化閾値に設定する。領域抽出部４１は、検査画像３００の各画素を順次着目画素として設定し、その着目画素の値と算出された２値化閾値を比較する。そして、検査画像３００の着目画素の画素値が２値化閾値以上であれば、２値化画像の対応する画素の値を‘１’、２値化閾値未満であれば２値化画像の対応する画素の値を‘０’に設定する。検査領域３１０は、２値化画像の画素値‘０’の領域に対応する。さらに、領域抽出部４１は、傷３２０に対応する画素のように、検査領域３１０中において比較的明るい画素が検査領域３１０に含まれなくなることを防ぐために、２値化画像の画素値‘０’の画素に対して、モルフォロジー演算のクロージング処理を行ってもよい。得られた２値化画像は、アンシャープ画像生成部４２などで利用できるように、処理装置３を構成するメモリに記憶される。
【００３０】
また、検査領域３１０を抽出する別の一例を以下に説明する。検査対象物であるパイプＡＳＳＹ１０が、一種類である場合、検査画像３００においてＯリング接触部１１に対応する検査領域３１０の大きさもほぼ一定となる。そこで、領域抽出部４１は、想定される検査領域３１０と略同サイズのフィルタ領域を、そのフィルタ領域の左端が撮影領域１２の左端と一致するように設定し、そのフィルタ領域内の平均画素値を算出する。その後領域抽出部４１は、フィルタ領域を右側へ１画素ずらして設定し、再度フィルタ領域内の平均画素値を算出する。以後同様に、領域抽出部４１は、フィルタ領域の右端が撮影領域１２の右端と一致するまで、フィルタ領域を右側へ１画素ずつずらしながら、フィルタ領域内の平均画素値の算出を繰り返す。そして、その平均画素値が最小となった場合のフィルタ領域を、検査領域３１０として設定する。
【００３１】
アンシャープ画像生成部４２は、検査画像３００からアンシャープ画像を生成する。そのために、アンシャープ画像生成部４２は、検査画像３００の検査領域３１０に含まれる任意の画素Ｉｐ（ｘｋ，ｙｋ）（ただし、ｘｋは水平座標、ｙｋは垂直座標を表す）について、以下の式に基づいてアンシャープ画像における対応画素Ｕｐ（ｘｋ，ｙｋ）の値を算出する。
【数１】
2007285869.tif 000003
すなわち、アンシャープ画像生成部４２は、検査画像３００の画素Ｉｐ（ｘｋ，ｙｋ）を中心とした横（２ｍ＋１）×縦（２ｎ＋１）画素（ただし、ｍ、ｎは０以上の整数）の領域（以下、マスク領域という）に含まれる画素の平均値を算出し、その平均値をアンシャープ画像における対応画素Ｕｐ（ｘｋ，ｙｋ）の値とする。ただし、アンシャープ画像では、後述する差分画像において傷３２０に対応する画素の値が大きくなるように、傷３２０に対応する画素の値がその周囲の画素の値とともに平均化されることが好ましい。そこで、マスク領域は、想定される傷に対して、傷に対応する画素以外の画素も含むように設定する。
【００３２】
ここで、想定される傷が、図３に示されるように、パイプＡＳＳＹ１０の軸方向に沿って生じる場合、すなわち、想定される傷が検査画像３００において略垂直方向に生じる場合、例えば、ｍ＝１０、ｎ＝１に設定することができる。ただし、マスク領域中に検査領域３１０に含まれない画素が存在する場合、その画素は平均値の算出から除外する。なお着目する画素が、検査領域３１０に含まれるか否かは、上記の２値化画像における対応画素の値で判断することができ、その対応画素の値が‘０’のとき、着目する画素は検査領域３１０に含まれる。検査領域３１０に含まれる各画素に対して上記の処理を行うことにより、アンシャープ画像が生成される。生成されたアンシャープ画像は、マスク領域のサイズよりも小さな構造がぼかされた画像となる。
【００３３】
なお、使用されるマスク領域の形状は、上記のものに限られない。例えば、アンシャープ画像の検査領域３１０に対応する領域において、同じ列の画素が全て同じ値となるように、マスク領域の縦の長さを検査領域３１０の縦方向の長さの２倍となるように設定してもよい。また、想定される傷がパイプＡＳＳＹ１０の円周方向に生じる場合（すなわち、検査画像３００に対して水平方向に生じる場合）、例えばｍ＝１、ｎ＝１０に設定してもよい。さらに、マスク領域は２次元形状を有してもよい。例えば、ｍ＝５、ｎ＝５に設定してもよい。ただし、アンシャープ画像では、後述する差分画像において傷３２０に対応する画素の値が大きくなるように、傷３２０に対応する画素の値がその周囲の画素の値と平均化されることが好ましい。そこで、マスク領域は、想定される傷に対して、傷に対応する画素以外の画素も含むように設定する。
得られたアンシャープ画像は、差分画像生成部４３などで利用できるように、処理装置３を構成するメモリに記憶される。
【００３４】
差分画像生成部４３は、検査画像３００とアンシャープ画像から差分画像を生成する。そのために、差分画像生成部４３は、検査画像３００の検査領域３１０に含まれる任意の画素Ｉｐ（ｘｋ，ｙｋ）について、その値及びアンシャープ画像の対応する画素Ｕｐ（ｘｋ，ｙｋ）の値と、以下の式を用いて差分画像における対応画素Ｓｐ（ｘｋ，ｙｋ）の値を算出する。
【数２】
2007285869.tif 000004
アンシャープ画像では、傷３２０に対応する画素の値がその周辺の画素の値とともに平均化されているため、差分画像では、例えば照明のムラなどに起因する全体的な画素値の変化はキャンセルされ、傷３２０のように局所的に画素値が変化する部分だけが相対的に大きな画素値となる。そのため、傷３２０に対応する画素を他の画素と容易に識別することができる。
得られた差分画像も、特徴量抽出部４４などで利用できるように、処理装置３を構成するメモリに記憶される。
【００３５】
特徴量抽出部４４は、差分画像に基づいて、傷３２０に起因する特徴量を抽出する。以下にその一例を説明する。特徴量抽出部４４は、まず差分画像を２値化する。特徴量抽出部４４は、差分画像Ｓ全体の平均画素値を算出し、その平均画素値に所定のオフセット値を加えた値を２値化閾値に設定する。オフセット値は、検査領域３１０内にＯリング接触部１１の傷が存在しない場合に、検査領域３１０の一部が誤って傷３２０として抽出されることがないように、例えば１０に設定される。そして、特徴量抽出部４４は、差分画像の各画素を順次着目画素として設定し、その着目画素の値と算出された２値化閾値を比較する。そして、差分画像の着目画素の値が２値化閾値以上であれば、着目画素の値を‘１’に設定し、２値化閾値未満であれば着目画素の値を‘０’に設定する。傷３２０に対応する画素は、相対的に高い値を有するため、２値化された差分画像において画素値‘１’を有する可能性が高い。一方、差分画像において、傷３２０以外の画素は、相対的に低い値を有するため、二値化された差分画像において画素値‘０’を有する可能性が高い。すなわち、二値化された差分画像において、画素値‘１’を有する画素の分布に基づいて、傷３２０の有無を調べることができる。
【００３６】
そこで、特徴量抽出部４４は、２値化された差分画像において、画素値‘１’の画素について、最長のランレングスを求め、その値を第１の特徴量とする。さらに特徴量抽出部４４は、２値化された差分画像において画素値‘１’の画素数（画素値‘１’の画素が占める面積に相当）を求め、第２の特徴量とする。
なお、特徴量抽出部４４は、特徴量をより正確に求めるために、２値化された差分画像の画素値‘１’の画素に対してモルフォロジー演算のクロージング処理を行ってから、上記のランレングス、面積などを求めるようにしてもよい。さらに、傷が存在する可能性が少ない場合には、無駄な演算を省いて処理を高速化することが好ましい。そこで特徴量抽出部４４は、２値化された差分画像において画素値‘１’の画素の数を調べ、その画素数が所定数以下の場合、クロージング処理を行わず、第１の特徴量も‘０’として出力するようにしてもよい。
【００３７】
また、抽出される特徴量は、これらに限られない。例えば、上記の最長ランレングスとなる画素値‘１’の画素の集合の上端及び下端画素の位置、２値化された差分画像において画素値‘１’の画素と対応する差分画像の画素の平均値（この平均値を求める場合には、２値化された差分画像を、元の差分画像と別個に作成する必要がある）などを特徴量として抽出してもよい。
抽出された各特徴量は、判定部４５に送られる。
【００３８】
判定部４５は、取得した特徴量を所定の判定基準と比較することにより、Ｏリング接触部１１の表面に傷が有るか否かを判別する。所定の判定基準は、検査対象物であるパイプＡＳＳＹ１０の規格に基づいて定めることができる。例えば、Ｏリング接触部１１に長さ１ｍｍ、平均幅０．２ｍｍ以上の傷を検出する場合、上記の第１の特徴量（画素値‘１’の画素のランレングス）に対する第１の判定基準を、長さ１ｍｍに相当する画素数に設定することができる。また同様に、上記の第２の特徴量（画素値‘１’の画素が占める面積）に対する第２の判定基準を、長さ１ｍｍ×幅０．２ｍｍに相当する画素数に設定することができる。
判定部４５は、上記の第１の特徴量及び第２の特徴量を、それぞれ第１の判定基準及び第２の判定基準と比較する。そして判定部４５は、それら特徴量の何れか一方でも判定基準を超える場合、パイプＡＳＳＹ１０のＯリング接触部１１に傷があると判定する。また判定部４５は、傷があると判定した場合、その傷の長さ、面積などの特徴量、及び傷が有ることを示す情報など傷に関する情報を良否判定部３４に送る。一方、判定部４５は、傷がないと判定した場合、傷がないということを示す情報を良否判定部３４に送る。
【００３９】
良否判定部３４は、傷検出部３３から取得した傷に関する情報に基づいて、検査対象物であるパイプＡＳＳＹ１０が良品か否か判定する。そのために、良否判定部３４は、傷検出部３３から取得した傷に関する情報が所定の良否判定基準を満たすか否かを調べる。そして、その良否判定基準が満たされる場合、良否判定部３４は、パイプＡＳＳＹ１０を不良品と判定する。良否判定基準は、検査対象物であるパイプＡＳＳＹ１０の規格に基づいて定めることができ、検出された傷の数に基づいて定めてもよく、あるいは、傷の数と傷に関する特徴量の組み合わせに基づいて定めてもよい。本実施形態では、最も単純な例として、良否判定基準は、傷が１個以上有ることとした。すなわち、良否判定部３４は、何れかの検査画像３００において傷が有ると判定されると、パイプＡＳＳＹ１０を不良品と判定する。
【００４０】
別の一例では、良否判定基準を、長さが２ｍｍ以上の傷が１個以上、又は傷の長さに関係なく、傷が２個以上有ることとすることができる。なお、良否判定基準が、傷の数に関して２以上の値に設定されている場合、良否判定部３４は、傷が有ると判定された検査画像の数を加算して傷の累計を算出し、その累計を良否判定に使用する。このように、良否判定基準を、検査対象物の仕様に合わせて、好適に設定することができる。
【００４１】
図６に示したフローチャートを用いて、本発明を適用した検査装置１で実施される検査についての動作について説明する。本発明を適用した検査装置１で実施される検査では、検査対象物であるパイプＡＳＳＹ１０を、１周するまで所定角ずつ回転させ、回転させる度に検査画像を取得して傷の有無を検出する。そして、傷が見つかった場合、そのパイプＡＳＳＹ１０を不良品と判定する。
【００４２】
検査装置１は、検査対象物であるパイプＡＳＳＹ１０が撮像装置２の保持部２１に保持され、処理装置３の制御部３１に、処理装置３の記憶部３２から閾値パラメータなどの所定の設定情報が読み込まれ、撮像装置２、処理装置３が初期化されると、検査を開始する。検査が開始されると、撮像装置２は、パイプＡＳＳＹ１０のＯリング接触部１１の一部に設定された撮影領域１２の検査画像を取得する（ステップＳ２０１）。制御部３１は、取得した検査画像を処理装置３の傷検出部３３で使用可能なように、記憶部３２に保存する（ステップＳ２０２）。
【００４３】
次に、傷検出部３３は、記憶部３２から検査画像を読み込み、その画像に基づいてパイプＡＳＳＹ１０のＯリング接触部１１の表面の傷の有無、長さなど、傷に関する情報を検出する（ステップＳ２０３）。なお、傷に関する情報の検出処理の詳細については、図５に示したとおりである。次に、良否判定部３４は、傷に関する情報に基づいて、パイプＡＳＳＹ１０が良品か否かを判定する（ステップＳ２０４）。そして良否判定部３４は、パイプＡＳＳＹ１０を不良品と判定すると、そのパイプＡＳＳＹ１０は不良品であることを示す信号を通信部３０を通じて出力し（ステップＳ２０５）、検査を終了する。
【００４４】
またステップＳ２０４において、良否判定部３４がパイプＡＳＳＹ１０を不良品と判定しない場合、制御部３１は、撮像装置２の駆動部２２に対して、保持部２１に固定されたパイプＡＳＳＹ１０が所定の角度（例えば、１０°）回転するように、所定の回転ステップ数だけ回転させる指令を送る。そして駆動部２２のステッピングモータは、その指令を受けて所定の回転ステップ数だけ回転する（ステップＳ２０６）。なお、パイプＡＳＳＹ１０が実際に回転する角度に多少のバラツキが生じてもよいように、上記の所定の角度は、Ｏリング接触部１１の隣接する区間を撮影した二つの検査画像において、Ｏリング接触部１１の同じ部分が写るように隣接区間の一部がオーバーラップするように設定される。
【００４５】
制御部３１は、駆動部２２のステッピングモータが回転動作を終えたか否か、すなわち、パイプＡＳＳＹ１０が所定角回転したか否か判定する（ステップＳ２０７）。そしてステッピングモータの回転が終了していない場合、制御をステップＳ２０７の前に戻し、所定時間経過後、再度ステップＳ２０７の判定を行う。一方、ステップＳ２０７において、ステッピングモータの回転が終了したと判定された場合、制御部３１は、ステッピングモータの回転ステップ数が、パイプＡＳＳＹ１０が３６０°回転したことを示す所定数に到達したか否かを判定する（ステップＳ２０８）。そして、制御部３１は、ステッピングモータの回転ステップ数が所定数に到達していないと判定した場合、制御をステップＳ２０１の前に戻し、再度ステップＳ２０１以降の処理を繰り返す。
【００４６】
一方、制御部３１は、ステッピングモータの回転ステップ数が所定数に到達したと判定した場合、パイプＡＳＳＹ１０は良品であることを示す信号を通信部３０を通じて出力し（ステップＳ２０９）、検査を終了する。
なお、検査装置１を、上記の傷の検出及び良否判定に関するステップ（ステップＳ２０３、Ｓ２０４）と、パイプＡＳＳＹ１０の回転に関するステップ（ステップＳ２０６、Ｓ２０７）を並行して実行可能なように構成してもよい。
【００４７】
以上説明してきたように、本発明を適用した検査装置１は、撮像装置２の検出器２４に２次元検出器とすることにより、検査対象物の回転と、画像の取得の同期を取らなくてよいため、複雑な調整を必要とせず、またその同期を取るための機構を必要としない。さらに、検査装置１は、検査画像と検査画像をぼかしたアンシャープ画像との差分画像に基づいて傷の検出を行うため、細く浅い傷でも正確に検出することができる。したがって、検査装置１は、高精度でパイプＡＳＳＹ１０の良否を判定することができる。
【００４８】
なお、上述してきた実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明は、パイプＡＳＳＹのような円筒物以外の、例えば平板状の検査対象物の表面の検査装置にも適用することができる。本発明をそのような検査対象物の検査装置に適用する場合、上記の実施形態における保持部は、ＸＹステージのように、水平面内で移動可能なステージを備えることが好ましい。
【００４９】
また、上記の実施形態において、照明光源から発せられ、検査領域で鏡面反射された照明光を受光しないように検出器を配置したが、逆に、検査領域で鏡面反射された照明光を受光するように検出器を配置してもよい。この場合には、傷がある部分は検査画像上で他の部分よりも暗くなるため、上記の傷検出処理において明暗を逆に扱う必要がある。
【００５０】
さらに、上記の検査装置の動作手順において、検査装置は、検査画像が得られる度に良否判定を行う代わりに、全ての検査画像を取得し、各検査画像に対して傷の検出を行った後に、良否判定を行うようにしてもよい。この場合、パイプＡＳＳＹの良否判定結果とともに、検出された傷の数を出力するようにしてもよい。
以上のように、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明を適用した検査装置の構成ブロック図である。
【図２】撮像装置の平面模式図である。
【図３】撮像装置で取得される画像の一例である。
【図４】傷検出部の機能ブロック図である。
【図５】傷検出処理の動作手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明を適用した検査装置の動作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１    検査装置
１０    パイプＡＳＳＹ
１１    Ｏリング接触部
１２    撮影領域
２    撮像装置
２１    保持部
２２    駆動部
２３、２３ａ、２３ｂ    照明光源
２４    検出器
３    処理装置
３０    通信部
３１    制御部
３２    記憶部
３３    傷検出部
３４    良否判定部
４１    領域抽出部
４２    アンシャープ画像生成部
４３    差分画像生成部
４４    特徴量抽出部
４５    判定部
３００    検査画像
３１０    検査領域
３２０    傷
３３０、３４０    明領域
【図１】
2007285869.tif 000005
【図２】
2007285869.tif 000006
【図３】
2007285869.tif 000007
【図４】
2007285869.tif 000008
【図５】
2007285869.tif 000009
【図６】
2007285869.tif 000010