(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射光の輝度が反射位置に応じて連続的に変化する被検査物の表面の外観検査方法であって、
被検査物の表面を撮像して、表面の濃淡に対応する濃度を含む画像情報を得て、
得られた画像情報を、その得られた画像情報の濃度のレベルに基づいて複数の検査エリアに分割し、
各検査エリアの濃度のレベルに応じて各検査エリアごとに濃度の基準値を定め、
この濃度の基準値と各検査エリアの画像情報との比較に基づいて、各検査エリアごとに欠陥の有無を判定し、
上記複数の検査エリアに分割するときには、
被検査物の表面の撮像により得られた画像情報を、予め定める位置に基づく複数の仮エリアに分割し、
分割された各仮エリアの濃度の代表値を求め、
上記複数の検査エリアのうちの少なくとも一つが、互いに隣接し且つ互いの濃度の代表値が一定の濃度幅の範囲内にある複数の仮エリアにより構成されるようにしてあることを特徴とする外観検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の外観検査方法において、
上記被検査物の表面は、軸方向の一対の端部にクラウニングが施された円筒体の外周面を含み、
上記複数の検査エリアに分割するときには、
円筒体の外周面の撮像により得られた画像情報を、円筒体の軸方向の位置に基づいて複数の仮エリアに分割するようにしてあることを特徴とする外観検査方法。
【請求項３】
反射光の輝度が反射位置に応じて連続的に変化する被検査物の表面の外観検査装置であって、
被検査物の表面を撮像して、表面の濃淡に対応する濃度を含む画像情報を得る情報取得手段と、
得られた画像情報を、その得られた画像情報の濃度のレベルに基づいて複数の検査エリアに分割する分割処理手段と、
各検査エリアの濃度のレベルに応じて各検査エリアごとに濃度の基準値を定める設定処理手段と、
この設定処理手段により定められた濃度の基準値と各検査エリアの画像情報との比較に基づいて、各検査エリアごとに欠陥の有無を判定する判定処理手段とを備え、
上記分割処理手段は、
被検査物の表面の撮像により得られた画像情報を、予め定める位置に基づく複数の仮エリアに分割し、
分割された各仮エリアの濃度の代表値を求め、
上記複数の検査エリアのうちの少なくとも一つが、互いに隣接し且つ互いの濃度の代表値が一定の濃度幅の範囲内にある複数の仮エリアにより構成されるようにしてあることを特徴とする外観検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の外観検査装置において、
上記被検査物の表面は、軸方向の一対の端部にクラウニングが施された円筒体の外周面を含み、
上記分割処理手段は、上記外周面の撮像により得られた画像情報を、転動体の軸方向の位置に基づいて複数の仮エリアに分割することを特徴とする外観検査装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の外観検査装置において、
上記各検査エリアの濃度の基準値は、その検査エリア内から抽出される複数の画像情報の濃度の平均値であることを特徴とする外観検査装置。
【請求項６】
請求項５に記載の外観検査装置において、
上記濃度の平均値は、抽出された複数の画像情報の中から、上位と下位の所定数を排除した残りの画像情報の濃度の平均値であることを特徴とする外観検査装置。
【請求項７】
請求項３から６の何れか１項に記載の外観検査装置において、
上記被検査物は、軸受のコロ状の転動体であり、この転動体はクラウニング部を有することを特徴とする外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、軸受部品等を対象とする外観検査方法および外観検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
例えば、軸受部品であるクラウニングコロの外周面にあるきずを検査できる技術が要望されている。この技術として、画像処理技術を利用した次の技術が考えられている。すなわち、照明された外周面をカメラにより撮像し、外周面の濃淡に対応する濃度を含む画像情報を得る。画像情報の濃度を微分処理することにより、互いに近接した位置に対応する濃度間の非連続的な急激な変化、いわゆる濃度エッジを検知し、この濃度エッジに対応するきずの有無を判定する。
【０００３】
ここで、判定に濃度エッジを利用しているのは、クラウニングコロのような被検査物では、その形状に起因して濃度が連続的に変化するので、単に濃度と基準値とを比較したとしても、きずを正常な部分と区別して検知できないことがあるからである。
しかしながら、欠陥の一種である研磨荒れは、周囲の正常部に対して濃度が徐々に変化するので、濃度エッジが現れないことがある。その結果、上述の技術では、研磨荒れを正常部と区別できないことがあった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、例えば、クラウニングコロのきずおよび研磨荒れを高精度に検知できる外観検査方法および外観検査装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１に記載の発明は、反射光の輝度が反射位置に応じて連続的に変化する被検査物の表面の外観検査方法であって、被検査物の表面を撮像して、表面の濃淡に対応する濃度を含む画像情報を得て、得られた画像情報を、その得られた画像情報の濃度のレベルに基づいて複数の検査エリアに分割し、各検査エリアの濃度のレベルに応じて各検査エリアごとに濃度の基準値を定め、この濃度の基準値と各検査エリアの画像情報との比較に基づいて、各検査エリアごとに欠陥の有無を判定し、上記複数の検査エリアに分割するときには、被検査物の表面の撮像により得られた画像情報を、予め定める位置に基づく複数の仮エリアに分割し、分割された各仮エリアの濃度の代表値を求め、上記複数の検査エリアのうちの少なくとも一つが、互いに隣接し且つ互いの濃度の代表値が一定の濃度幅の範囲内にある複数の仮エリアにより構成されるようにしてあることを特徴とする外観検査方法を提供する。
【０００６】
この発明によれば、画像情報を複数の検査エリアに分けることにより、検査エリア内での正常な外周面（正常部ともいう。）に対応する画像情報の濃度幅を、相対的に小さくできる。この小さな濃度幅から少なくともはみ出す濃度を持つ欠陥であれば、これを欠陥として検知することができ、従って、研摩荒れや小さなきずを、正常部と区別して高精度に検知することができる。
ところで、例えば、正常なクラウニング部の濃度は連続的に変化するが、この変化の態様は、例えば、個体ごとにばらつく。仮に検査エリアを一定の寸法幅で分けるとすると、大きな濃度幅を持つ検査エリアが出現する可能性があり、この検査エリアでは、上述の大きな濃度幅を上回る濃度変化をきたす欠陥しか検知できず、欠陥の検知精度が悪くなる。
【０００７】
これに対して、本発明では、濃度のレベルで検査エリアを分けるので、各検査エリアは必然的に一定の小さな濃度幅を持つ結果、どのエリアについても高い検知精度を達成できる。しかも、各検査エリアの濃度レベルに応じて基準値を定めるので、より高い検知精度が得られる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の外観検査方法において、上記被検査物の表面は、軸方向の一対の端部にクラウニングが施された円筒体の外周面を含み、上記複数の検査エリアに分割するときには、円筒体の外周面の撮像により得られた画像情報を、円筒体の軸方向の位置に基づいて複数の仮エリアに分割するようにしてあることを特徴とする外観検査方法を提供する。
請求項３に記載の発明は、反射光の輝度が反射位置に応じて連続的に変化する被検査物の表面の外観検査装置であって、被検査物の表面を撮像して、表面の濃淡に対応する濃度を含む画像情報を得る情報取得手段と、得られた画像情報を、その得られた画像情報の濃度のレベルに基づいて複数の検査エリアに分割する分割処理手段と、各検査エリアの濃度のレベルに応じて各検査エリアごとに濃度の基準値を定める設定処理手段と、この設定処理手段により定められた濃度の基準値と各検査エリアの画像情報との比較に基づいて、各検査エリアごとに欠陥の有無を判定する判定処理手段とを備え、上記分割処理手段は、被検査物の表面の撮像により得られた画像情報を、予め定める位置に基づく複数の仮エリアに分割し、分割された各仮エリアの濃度の代表値を求め、上記複数の検査エリアのうちの少なくとも一つが、互いに隣接し且つ互いの濃度の代表値が一定の濃度幅の範囲内にある複数の仮エリアにより構成されるようにしてあることを特徴とする外観検査装置を提供する。
【０００８】
この発明の外観検査装置では、請求項１の発明の外観検査方法による作用効果を得ることができる。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の外観検査装置において、上記被検査物の表面は、軸方向の一対の端部にクラウニングが施された円筒体の外周面を含み、上記分割処理手段は、上記外周面の撮像により得られた画像情報を、転動体の軸方向の位置に基づいて複数の仮エリアに分割することを特徴とする外観検査装置を提供する。
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の外観検査装置において、上記各検査エリアの濃度の基準値は、その検査エリア内から抽出される複数の画像情報の濃度の平均値であることを特徴とする外観検査装置を提供する。
この発明によれば、平均値を用いることにより、検査エリア内の画像情報の濃度のばらつきを平滑化して安定した基準値を得られるので、検知精度を高めるのに好ましい。
【０００９】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の外観検査装置において、上記濃度の平均値は、抽出された複数の画像情報の中から、上位と下位の所定数を排除した残りの画像情報の濃度の平均値であることを特徴とする外観検査装置を提供する。
この発明によれば、例えばきず等に対応すると考えられる上述の所定数の画像情報を排除することにより、きず等の影響を排除して安定した基準値を得ることができる。
【００１０】
請求項７に記載の発明は、請求項３から６の何れか１項に記載の外観検査装置において、上記被検査物は、軸受のコロ状の転動体であり、この転動体はクラウニング部を有することを特徴とする外観検査装置を提供する。
この発明によれば、クラウニング部で画像情報の濃度が変化しても、転動体の欠陥を高精度に検知できて、好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態の外観検査装置を説明する。
図１は、本発明の一実施形態の外観検査装置１の概略構成図である。
外観検査装置１は、被検査物２の表面からの反射光を利用して表面の画像信号を得るための、カメラ１１、照明装置１２、被検査物支持装置１３等を含む撮像装置１０と、得られた画像信号に基づいて欠陥の有無を判定するための各種処理を行うマイクロコンピュータ等を含む画像処理装置１４とを有している。
【００１２】
外観検査装置１の被検査物２としては、軸受コロからなる転動体４０であり、特に、クラウニングコロである。この被検査物２では、軸方向に沿って均一な光を照射しても、その反射光の輝度がクラウニング部４１に対応する軸方向の反射位置に応じて連続的に変化する。
外観検査装置１は、上述のように反射光の輝度が反射位置に応じて連続的に変化する被検査物２の表面の外観を検査する。このとき、撮像装置１０および画像処理装置１４の一部は、互いに協働して、被検査物２の表面を撮像して、表面の濃淡に対応する濃度を含む画像情報を得る情報取得手段として機能する。
【００１３】
撮像装置１０は、以下の各部、すなわち、被検査物２である転動体４０の被検査面である外周面４２に光を照射する上述の照明装置１２と、外周面４２からの反射光を受けて外周面４２の濃淡に対応する画像信号を得る上述のカメラ１１と、転動体４０を照明装置１２およびカメラ１１に対して位置合わせしつつ転動体４０を回転可能に支持する上述の被検査物支持装置１３とを有している。これらの各部は、互いに協働して、転動体４０の外周面４２の全周にわたる画像信号を得られるようにされている。また、撮像装置１０の各部は、所定の位置で互いに位置決めされて、安定した画像信号を得られるようにされている。
【００１４】
被検査物支持装置１３は、転動体４０の外周面４２と当接して支持する２つのローラ１５と、これらローラ１５を連動させて同回転方向に回転駆動するためのベルト，プーリ等を含むベルト機構１６と、駆動源となるモータ１７とを有している。２つのローラ１５および転動体４０の中心軸線は、互いに平行に配置されている。転動体４０は、２つのローラ１５の外周面にともに当接して、その上に載置される。２つのローラ１５は、回転可能に支持され、ベルト機構１６を介してモータ１７と駆動連結されている。
【００１５】
照明装置１２は、軸方向に並ぶ多数のＬＥＤを含み、円柱形状の被検査物２の外周面４２を、特に、その頂部近傍部分を軸方向に沿って全体的に照明できるようになっている。
カメラ１１は、軸方向に並ぶ多数の受光素子を含み、これらの受光素子は、外周面４２の頂部と対向して配置されており、外周面４２の頂部において軸方向に並ぶ多数の位置からの反射光の輝度をほぼ同時に一括して検知することができる。
【００１６】
モータ１７が一定速度で駆動されると、ベルト機構１６を介して２つのローラ１５は回転し、これに伴い、転動体４０も速度一定で回転する。転動体４０が回転しながら、所定時間ごとに、照明装置１２およびカメラ１１により外周面４２の頂部が撮像され、その都度、画像信号が得られる。このようにして得られた複数の画像信号から、外周面４２の全周にわたる画像情報が、画像処理装置１４により得られる。
【００１７】
画像処理装置１４は、例えば、マイクロコンピュータ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含み、プログラムに基づいて各種処理を行う。画像処理装置１４は、カメラ１１と接続され、カメラ１１からの画像信号を取り込み、信号処理を行い、後述する画像情報を得る。また、画像処理装置１４は、照明装置１２の制御回路部と一体に構成されており、制御中枢としてのマイクロコンピュータを共用している。照明装置１１の制御回路部は、カメラ１１からの信号に基づいて、照明装置１１の光量を制御することができ、照明装置１１の光源の経時変化を補って、一定の反射光を得られるように構成されている。
【００１８】
先ず、被検査物２を説明する。本外観検査装置１では、円柱形状の被検査物２の外周面４２を検査対象としている。具体的には、被検査物２は、図３（ａ）の模式図に示すように、軸受のコロ状の転動体４０であり、この転動体４０はクラウニング部４１を有するクラウニングコロである。クラウニングコロは、略円柱状、例えば、軸方向の中央部の外径が軸方向の端部の外径よりも大きくされた、略樽形に形成されている。クラウニングコロの外周面４２は、軸方向の両端部にありその中心軸線を含む断面形状においてわずかな曲率の凸の曲線をなしテーパ状に傾斜したクラウニング部４１と、軸方向の略中央部にあり円周面からなる平坦部４３とを有している。以下の説明では、平坦部４３を有する円筒コロであるクラウニングコロを被検査物２とする場合を説明するが、平坦部４３のない円筒コロであるクラウニングコロや、円錐コロのクラウニングコロでも本発明を適用することができる。
【００１９】
ところで、クラウニングコロの湾曲した外周面４２から得られる画像情報の濃度は、全体的に見ると外周面４２の部分によって大きく変化し、さらに、被検査物ごとの濃度も異なるだけでなく、同一の被検査物の濃度であっても、照明の当たり具合や外周面４２の表面状態等に起因して異なることもある。
また、通常、画像情報では、正常部が明るく、きずや研磨荒れは暗くなる傾向にあるが、上述の軸受コロの外周面４２におけるきずのない正常部では、濃度は連続的にゆるやかに変化し、これと同様にきずによる濃度も変化する。従って、従来の技術では、外周面４２の全体的な濃度が変化する場合には、正常部に対応する濃度幅が広くなり、この広い濃度幅を越える濃度となるきずや研摩荒れしか検知できなかった。
【００２０】
本発明では、被検査物の画像情報を部分ごとに分けて、正常部ときずや研磨荒れとを区別するようにしている。これにより、被検査物全体についてその濃度が大きく変化する場合であっても、部分ごとに画像情報の濃度幅を小さくできるので、この小さな濃度幅を越える研摩荒れや小さなきずであれば検知でき、検知精度を高めることができる。
図２は、処理内容のフローチャートである。
【００２１】
画像処理装置１４は、被検査物２の表面を撮像して、表面の濃淡に対応する濃度を含む画像情報を得る情報取得手段としての画像入力処理（ステップＳ１）と、画像情報の濃度の平均値と濃度のレベルを求める各演算処理（ステップＳ２，３）と、得られた画像情報を濃度のレベルで複数の検査エリアに分割する分割処理（ステップＳ４）と、各検査エリアの濃度のレベルに応じて各検査エリアごとに濃度の基準値を定める設定処理（ステップＳ５）と、この設定処理により定められた濃度の基準値と各検査エリアの画像情報との比較に基づいて、各検査エリアごとに欠陥の有無を判定する判定処理（ステップＳ６）とを行う。設定処理と判定処理とは、各検査エリアごとに（ステップＳ７でＮＯ）、全検査エリアについて（ステップＳ７でＹＥＳ）行われる。このようにして被検査物２の全体に対応する全画像情報について検査することができる。
【００２２】
画像入力処理では、被検査物２はその軸回りに回転されながら、外周面４２の頂部となる表面の濃淡がカメラ１１により撮像される（図３（ａ）に撮像される範囲を一点鎖線で図示した。）。濃淡の撮像は、軸方向に並ぶ複数箇所で一括して行われる。また、被検査物２を一定速度で回転しながら、所定時間ごとに撮像する。これにより、被検査物２の表面を周方向に所定間隔で撮像した複数の画像信号が得られ、画像処理装置１４により画像情報が得られる。画像情報は、複数の画像情報を含み、各画像情報は、図３（ｂ）に示すように、被検査物２の外周面４２を展開した状態の面において、軸方向（図３（ｂ）の矢印Ｓ参照）および周方向（図３（ｂ）の矢印Ｔ参照）に延びる格子の交点となる複数の位置（○印で一部のみ図示した。）に対応している。各画像情報は、対応する被検査物２の外周面４２の位置と、その位置での濃度とを有している。濃度は、０〜２５５までの整数値で表され、明るい状態には小さい数で、暗い状態には大きい数で、２５６階調の濃淡に対応している。
【００２３】
なお、濃度の表現については、暗い状態を下位の濃度とし、明るい状態を上位の濃度として表している。例えば、濃度の値が増すとは、暗い状態の値から明るい状態の値へ変化することである。従って、濃度の説明は、濃度の整数値に基づく表し方とは逆になっている。また、軸方向に沿って一列に並ぶ複数の画像情報を列の画像情報ともいい、周方向に沿って一列に並ぶ複数の画像情報を行の画像情報または単に行ともいう。また、上述の複数の画像情報は、被検査物２に対応する画像情報およびその背景となる画像情報を含んでいる。
【００２４】
次に、全画像情報から、被検査物２に対応する画像情報が抽出される。すなわち、予め定めた一列の画像情報のなかで、互いに隣接する位置の２つの画像情報が以下のものを求める。すなわち、一方の画像情報の濃度が、被検査物２が写っていない暗い状態（例えば、濃度の値が２５５となる。）に対応したものであり、他方の画像情報の濃度が、被検査物２が写っている明るい状態（例えば、濃度の値が所定値よりも小さい値となる。）に対応したものである。一列の画像情報の濃度は、概ね、図３（ｃ）のグラフに示すようになり、上述の２つの画像情報は、画像情報Ｄ１，Ｄ２の組と、画像情報Ｄ３，Ｄ４の組とに相当する。各組の２つの画像情報の位置の間に、被検査物２と背景との境界がある。また、上述の他方の画像情報同士の間が、被検査物２に対応する。なお、上述の他方の画像情報の一つ（例えば、Ｄ２）の軸方向位置Ｐ２を全体の始点といい、他方の画像情報の残り（例えば、Ｄ３）の軸方向位置Ｐ３を全体の終点という。
【００２５】
次に、上述のように抽出された被検査物２に対応する画像情報をもとに、所定方向としての軸方向の位置に応じた仮エリアとしての各行ごとに、その行の代表値として、その行の複数の画像情報の濃度の平均値、特に複数の濃度の中の抽出された濃度の平均値であるベース値が求められる（ステップＳ３）。このベース値は、被検査物２の外周面４２において、各行に対応する環状部分の平均的な濃度に相当する。
各行のベース値は、以下のように求められる。各行の画像情報（図３（ｂ）の矢印Ｔ方向に沿って一列に並ぶ画像情報）のなかで、予め定める複数、例えば、５０箇所の位置に対応する５０個の画像情報を抽出する。これらの５０個の画像情報は、被検査物２の外周面４２において周方向にほぼ均等の間隔で並ぶ部位にそれぞれ対応している。なお、これらの５０個の画像情報は、各行の全画像情報の一部を抽出しているが、画像情報の全部を用いてもよい。次に、上述の５０個の画像情報のなかで、濃度が平均的な値となる中位の画像情報を抽出する。すなわち、濃度が明るい上位の所定数、例えば、１５個の画像情報と、濃度が暗い下位の所定数、例えば、１５個の画像情報とを求める。これらの上位および下位の合計３０個の画像情報を、上述の５０個の画像情報から除き、除いた残りの２０個の画像情報を得る。これら２０個の画像情報が中位の画像情報となる。中位の２０個の画像情報の平均値を求めて、これを各行のベース値とする。なお、各行のベース値としては、上述の残りの画像情報に加えて上位および下位の少なくとも一部の画像情報も用いた平均値や、各行の画像情報の濃度の中央値を利用することも考えられる。
【００２６】
上述のようにして求めた各ベース値には、その行に応じて被検査物２の軸方向位置がそれぞれ対応して決まる。この軸方向位置を横軸とし、濃度を縦軸として、各ベース値をグラフ化すると、図３（ｃ）のグラフに示すように、軸方向に沿った濃度の変化を示す濃度変化線（線Ｇ参照）が得られる。例えば、濃度変化線は、クラウニング部４１に対応する右上がりの傾斜部分、平坦部４３に対応する水平に延びる部分、クラウニング部４１に対応する右下がりの傾斜部分を有する。
【００２７】
本発明では、図４に示すように、濃度変化線に示される濃度の変化に対応して複数段階の濃度のレベルＬ０，Ｌ１，Ｌ２を決め（ステップＳ３）、濃度のレベルで検査エリアＡ１，Ａ２，Ａ３…を決め、検査エリアごとに画像情報を分ける分割処理（ステップＳ４）を行っている。
これらの処理は、行ごとに、上述の全体の始点Ｐ２から軸方向に沿って行われる。最初に、全体の始点Ｐ２の行のベース値Ｂ１から複数の濃度のレベルＬ０，Ｌ１，Ｌ２が決まり、これらのレベルから第１の検査エリアＡ１と、これと隣接する第２の検査エリアＡ２の一端の軸方向位置である始点Ｐ５とが決まる。次に、第２の検査エリアＡ２の始点Ｐ５の行のベース値Ｂ４から次の複数の濃度のレベルＬ０，Ｌ１，Ｌ２が決まり、これらのレベルから第２の検査エリアＡ２の他端の軸方向位置である終点Ｐ６と、さらに次の検査エリアＡ３の始点Ｐ７とが決まる。以下、この処理が順に行われて被検査物の全体の終点Ｐ３の行に至るまで、濃度のレベルＬ０，Ｌ１，Ｌ２と検査エリアＡ１，…とが順次決められる。各検査エリアＡ１，…には、対応する複数、例えば、３つの濃度のレベルＬ０，Ｌ１，Ｌ２が決まっている。
【００２８】
濃度のレベルは、濃度について段階的に決められた値であり、対応する検査エリアの始点のベース値をもとに決められている。具体的には、３つの濃度のレベルは、下値Ｌ２と中値Ｌ０と上値Ｌ１とを含み、中値Ｌ０は、対応する検査エリアの始点のベース値と一致し、例えば、検査エリアＡ１の中値Ｌ０は、始点Ｐ２のベース値Ｂ１と同じ値である。上値Ｌ１は、中値Ｌ０からレベル差ＬＥを増した値と一致する。下値Ｌ２は、中値Ｌ０からレベル差ＬＥを減じた値と一致する。各レベルの間のレベル差ＬＥは、濃度の階調表現の最小値よりも大きくされ、例えば、上述の中値Ｌ０の５％の値とされている。なお、レベル差は、特に限定されず、５％の他、例えば、１０％としてもよい。また、上値Ｌ１のレベル差と、下値Ｌ２のレベル差とを、互いに異ならせてもよい。
【００２９】
検査エリアは、全画像情報を行単位で分けたものであり、対応する複数の濃度のレベルから決まる濃度幅ＬＢ（図５参照）を有している。この濃度幅ＬＢは、上述の上値Ｌ１および下値Ｌ２の差と一致する値であり、この値は２つのレベル差ＬＥの和となっている。また、濃度幅ＬＢは、濃度のレベルＬ１，Ｌ２の差の値としてだけでなく、濃度のレベルＬ１，Ｌ２の値そのものの意味をも含むものである。検査エリアは、全画像情報に対する全体の始点Ｐ２から全体の終点Ｐ３までの間に、互いに隣接して複数、例えば、図４では５つ決められている。
【００３０】
検査エリアＡ１は以下のように決められる。まず、全体の始点Ｐ２が検査エリアＡ１の始点とされ、この始点から３つの濃度のレベルＬ０，Ｌ１，Ｌ２（図５で左側に図示した。）が決められる。各行のベース値Ｂ１，Ｂ２，…と、検査エリアＡ１に対応する濃度のレベルの上値Ｌ１および下値Ｌ２とが比較されて、各行のベース値が検査エリアＡ１の濃度幅に含まれるか否かが判断される。この判断は、始点Ｐ２を含む行から軸方向に沿って順に一行ごとに行われる。例えば、第１行（Ｂ１の行）、第２行（Ｂ２の行）、第３行（Ｂ３の行）…の順で行われる場合で説明すると、第１行について、ベース値Ｂ１が濃度幅ＬＢの内にあれば、この第１行は検査エリアＡ１に含まれ、引き続き、第１行に隣接する第２行についても、同様にベース値Ｂ２が濃度幅ＬＢの内にあるか否かが判断される。以後同様に、前の行が検査エリアＡ１に含まれれば、次の行が検査エリアＡ１に含まれるかが判断される。一方、第３行が検査エリアＡ１に含まれ、次の第４行（Ｂ４の行）について、そのベース値Ｂ４が濃度幅ＬＢ外になると、第４行は検査エリアＡ１に含まれないと判断される。この場合、第３行が検査エリアＡ１の終点Ｐ８に対応し、第４行が次の検査エリアＡ２の始点Ｐ５に対応する。このようにして、一つの検査エリアＡ１が、その濃度のレベルに対応して且つ互いに隣接しあう各行を含むように決められる。
【００３１】
検査エリアＡ１の終点Ｐ８が決まると、上述のように、検査エリアＡ２の始点Ｐ５も決まる。この始点Ｐ５の行のベース値Ｂ４に基づいて、次の３つの濃度のレベルＬ０，Ｌ１，Ｌ２（図５で右側に図示した。）が決められる。この３つの濃度のレベルは、検査エリアＡ２の始点Ｐ５の行のベース値Ｂ４と一致する中値Ｌ０と、この中値Ｌ０からレベル差ＬＥを増した上値Ｌ１と、中値Ｌ０からレベル差ＬＥを減じた下値Ｌ２とである。なお、レベル差ＬＥは、例えば、中値Ｌ０の５％の値とされている。これらの濃度のレベルＬ０，Ｌ１，Ｌ２に基づいて、検査エリアＡ１を決める手順と同様にして検査エリアＡ２が決められる。以後同様に、濃度のレベルおよびこれに対応する検査エリアが順次決められて、画像情報の全体が複数の検査エリアＡ１〜Ａ５で分けられる。
【００３２】
このようにして決められた各検査エリアＡ１〜Ａ５には、少なくとも１行の画像情報が含まれている。各検査エリアは、被検査物２の外周面４２の環状部分に対応し、一つの環状部分では、濃淡の度合いが同程度となる。各検査エリアでは、正常部に対応する画像情報の濃度は、概ね、その検査エリアの濃度幅ＬＢの内に入るようになる。また、きずや研摩荒れに対応する部分があれば、その濃度は、通常、検査エリアの濃度幅ＬＢから外れることになる。
【００３３】
検査エリアの濃度幅ＬＢの略中央に、その検査エリアの始点でのベース値があるようにしている。それゆえ、検査エリア内で濃度が変化する傾向が、始点のベース値に対して増加傾向か減少傾向かにかかわらず、全画像情報を検査エリアに問題なく分けることができる。
判定処理では、図５に示すように、上述のようにして決めた各検査エリアＡ１〜Ａ５ごとに、その検査エリア内の全画像情報の濃度と、濃度の基準値としての濃度のレベルの中値Ｌ０から決まる判定値Ｃ１，Ｃ２と比較して、欠陥の有無を判定する。
【００３４】
判定値Ｃ１，Ｃ２は、各検査エリアごとに定められ、この検査エリアの濃度のレベルに応じて定められる。判定値Ｃ１，Ｃ２は、正常部に対応する濃度の上限値および下限値を決める２つの値である。判定値Ｃ１，Ｃ２間の幅は、対応する検査エリアの濃度幅ＬＢと一致させてある。また、判定値Ｃ１，Ｃ２は、濃度レベルの上値Ｌ１および下値Ｌ２と一致している。これら上値Ｌ１および下値Ｌ２は、上述のように、濃度の基準値としての濃度のレベルの中値Ｌ０に基づいたものであり、この中値Ｌ０は各検査エリアの始点の行のベース値であり、このベース値はその検査エリア内から抽出される複数の画像情報の濃度の平均値であり、特に、この濃度の平均値は、抽出された複数の画像情報の中から、上位と下位の所定数を排除した残りの画像情報の濃度の平均値となっている。
【００３５】
各画像情報の濃度が、２つの判定値Ｃ１，Ｃ２の間、すなわち、下限値以上且つ上限値以下であれば、その画像情報は正常部に対応していると判定される（図５の黒丸印参照）。一方、各画像情報の濃度が、判定値Ｃ１，Ｃ２の２つの値で決まる範囲外、すなわち、下限値未満であるかまたは上限値を越えていれば、その画像情報はきずや研摩荒れ等の欠陥に対応していると判定される（図５の×印参照）。
【００３６】
より具体的に判定処理を説明すると、各画像情報の濃度が、検査エリアの判定値Ｃ１，Ｃ２の間（濃度幅ＬＢの内でもある。）にあれば、その画像情報の濃度を、正常であることを示す所定値、例えば、濃度レベルの中値Ｌ０に変換する（図５の三角印参照）。各画像情報の濃度が、検査エリアの判定値Ｃ１，Ｃ２の外側にあれば、その画像情報の濃度を、欠陥有りの旨を示す他の所定値、例えば、暗い状態を示す２５５に変換する。
【００３７】
なお、判定値Ｃ１，Ｃ２は、上述の値に限定されない。例えば、通常きず等は、正常部に比べて暗くなるので、暗いきずに対応する単一の判定値Ｃ２だけを用いてもよい。また、２つの判定値Ｃ１，Ｃ２を、検査エリアの濃度のレベルの上値Ｌ１および下値Ｌ２の少なくとも一方と異ならせて定めてもよい。例えば、２つの判定値Ｃ１，Ｃ２が上値Ｌ１および下値Ｌ２を挟むようにして、２つの判定値Ｃ１，Ｃ２を設定してもよい。また、判定値Ｃ１，Ｃ２を、濃度のレベルの他、その検査エリア内の任意の平均値、例えば、その検査エリア内の任意の行のベース値、複数の行のベース値の平均値等に基づいて定めてもよい。
【００３８】
このように本実施形態の外観検査装置１によれば、画像情報を複数の検査エリアＡ１，…に分けることにより、画像情報を互いに近接するもの同士でまとめることができ、その画像情報の濃度幅、特に正常部に対応する画像情報の濃度幅を相対的に小さくできる。例えば、図４に示すように、検査エリアＡ１の濃度幅Ｈ１は、全画像情報の濃度幅Ｈ２に比べて小さくなっている。この小さな濃度幅Ｈ１から少なくともはみ出す濃度を持つ欠陥であれば、これを欠陥として検知することができ、従って、研摩荒れや小さなきずを、正常部と区別して高精度に検知することができる。
【００３９】
また、欠陥の判定は、画像情報の濃度そのものに基づき、濃度エッジの現れ難い研磨荒れやきず等を検知するのに好ましい。これに加えて、検査エリアに分けることにより、小さなきずをも高精度に検知できるので、小さなきずの集まりである研摩荒れを検知するのに好ましい。
ところで、例えば、正常なクラウニング部４１の濃度は連続的に変化するが、この変化の態様は、例えば、個体ごとにばらつく。仮に検査エリアを一定の寸法幅で分けるとすると、大きな濃度幅を持つ検査エリアが出現する可能性があり、この検査エリアでは、上述の大きな濃度幅を上回る濃度変化をきたす欠陥しか検知できず、欠陥の検知精度が悪くなる。
【００４０】
これに対して、本発明では、濃度のレベルで検査エリアを分けるので、被検査物２の個体ごとの濃度の変化にかかわらず、各検査エリアは必然的に一定の小さな濃度幅ＬＢを持つ結果、どの検査エリアについても高い検知精度を達成できる。しかも、各検査エリアの濃度レベルに応じて基準値を定めるので、より高い検知精度が得られる。従って、濃度の変化するクラウニング部４１にあるきず等をも正確に検知できる。
【００４１】
また、きずや研磨荒れを正常部と正確に区別できるので、正常部を欠陥と判定したり、欠陥を正常部と判定する誤判定を防止できる。
また、各検査エリアのレベル差をほぼ一定にして、濃度幅ＬＢをほぼ一定にできるので、濃度幅一定の検査エリアに適切に分けることができる。例えば、クラウニング部４１のように濃度が急に変化するような部位では、検査エリアを細かく分けることができる。また、平坦部４３のように濃度がほぼ一定のような部位では、検査エリアを大きくすることができる。
【００４２】
また、検査エリアや判定値Ｃ１，Ｃ２を被検査物２ごとに決めているので、被検査物の個体ごとに照明むら等に起因した濃度のばらつきが生じるとしても、個体ごとの濃度に応じて検査エリアや判定値を適切に設定できる結果、個体ごとの濃度のばらつきに適応して、きずや研摩荒れを問題なく検知できる。
換言すれば、全体的な画像情報の濃度が変化したり、被検査物２ごとに濃度が異なるとしても、判定には問題ないので、例えば、全体的な濃度の変化や、個体ごとの濃度のばらつきを抑制するために、照明装置１２や被検査物２を高精度に位置決めする手間を軽減できる。
【００４３】
また、濃度のレベルで検査エリアを分けることは、照明むらや被検査物２の位置ずれを防止することに比べて、画像処理装置１４による自動化が容易であり、また、外観検査装置１の準備時間や検査にかかる時間が短くて済む。
特に、判定値Ｃ１，Ｃ２を、その検査エリアの濃度のレベルに応じて、特にその検査エリアの濃度幅ＬＢに応じて決めているので、その中になる画像情報の濃度幅（例えば、Ｈ１，Ｈ２）に応じて決めることになり、その結果、きずや研磨荒れの判定にとって最適値にすることができる。
【００４４】
また、判定処理での各検査エリアの濃度の基準値としての濃度のレベルの中値Ｌ０は、その検査エリア内から抽出される複数の画像情報の濃度の平均値とされている。これにより、検査エリア内の画像情報の濃度のばらつきを平滑化して安定した基準値を得られるので、高精度の検知に好ましい。
特に、基準値を決める濃度の平均値は、抽出された複数の画像情報の中から、上位と下位の所定数を排除した残りの画像情報の濃度の平均値であることにより、欠陥に起因して濃度の範囲が大きくなる場合であっても、欠陥等の影響を排除して安定した基準値を得ることができる。
【００４５】
また、本発明の外観検査装置１の被検査物２には、クラウニング部４１を有する軸受コロが好適である。クラウニング部４１の表面で濃淡が変化する場合であっても、転動体の欠陥を高精度に検知できて、好ましい。
また、外観検査装置１では、判定値Ｃ１，Ｃ２を画像情報の濃度幅に応じて自動的に設定できるので、検査の手間がかからない。例えば、従来の外観検査装置では、多数の画像情報の濃度幅に対応できる単一の判定値を探索するために、判定値の設定に約１．５時間を要したのに対して、本実施形態の外観検査装置１では、時間がほとんどかからずに済む。
【００４６】
しかも、判定値Ｃ１，Ｃ２を検査ごとに最適値に設定できるので、判定精度をより一層高めることができる。例えば、被検査物２ごとの表面の濃淡（光沢）が異なる場合に、正常部を欠陥部と判定する虚報の発生率（全検査数に対する虚報のあった検査数の割合）を約３分の１に低減できる。
また、照明装置１２、カメラ１１等の光学系各部の配置に起因した照明むらが生じるとしても問題なく検査できるので、光学系各部の位置決めの手間を軽減できる。例えば、照明装置１２の交換時には、照明装置１２等の光学系各部を取り外し、その後、再度組み付けるときに光学系各部間の芯合わせを再調整する必要があるが、この際、少量の芯ずれであれば問題ないので、光学系各部間の芯合わせの手間を低減できる。従来、１個の照明光源を交換するのにさえ、高精度な再調整作業等により約１時間を要していたのに対して、本発明の外観検査装置１では、簡易な調整で済むので、照明光源の交換が約１０分で済み、メンテナンスの手間を低減できる。
【００４７】
また、同様に、被検査物支持装置１３が低精度なものであっても問題なく判定できるので、被検査物支持装置１３を低コスト化できる。
なお、検査エリアの分割は、以下のようにしてもよい。例えば、画像情報の濃度が、濃度のレベルの中値に対して、増加傾向にあるのか減少傾向にあるのか、被検査物の形状に基づいて予め判っていることがある。このような場合、図６に示すように、濃度が増加傾向にある部位では、濃度のレベルの下値に代えて中値Ｌ０を用いて、この中値Ｌ０と上値Ｌ１とで、各検査エリアＡ１，Ａ２，Ａ３を決める。また、濃度が減少傾向にある部位では、濃度のレベルの上値に代えて中値Ｌ０を用いて、この中値Ｌ０と下値Ｌ２とで、各検知エリアＡ４，Ａ５，Ａ６を決める。この場合には、検査エリアの濃度幅ＬＢを、画像情報の濃度幅とほぼ一致させて、狭くできる。また、判定処理では、図７に示すように、濃度が増加傾向にある各検知エリアＡ１，Ａ２，Ａ３では、判定値Ｃ１，Ｃ２は、濃度レベルの上値Ｌ１および中値Ｌ０と一致している。また、図示していないが、各検知エリアＡ４，Ａ５，Ａ６では、判定値Ｃ１，Ｃ２は、濃度レベルの中値Ｌ０と下値Ｌ２と一致している。
【００４８】
また、全画像情報の濃度幅に対応する複数の濃度のレベルを、例えば、全体の始点のベース値と所定のレベル差をもとに予め決めておき、各濃度のレベルで画像情報を複数の検査エリアに分けるようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、被検査物２の全画像情報を濃度のレベルで検査エリアに分けていたが、被検査物の一部の画像情報を分けるようにしてもよい。例えば、上述のクラウニング部４１に対応する位置を予め設定しておき、この位置に基づき、クラウニング部４１に対応する部分を、上述のように検査エリアに分けるようにしてもよい。
【００４９】
また、上述の判定値Ｃ１，Ｃ２は、上述の平均値の他、他の公知の統計的手段を用いて求めた値に基づいてもよい。
また、上述の実施形態の外観検査装置１では、軸受の転動体４０を被検査物２としていたが、これには限定されない。例えば、被検査物２としては、軸受部品以外のものや、円筒形状以外のものでもよい。要は、反射光の輝度が反射位置に応じて連続的に変化する被検査物２の表面の外観を検査する外観検査装置１に、本発明を適用することができる。
【００５０】
また、本発明を以下の外観検査方法として実施してもよい。すなわち、本発明の外観検査方法は、反射光の輝度が反射位置に応じて連続的に変化する被検査物２の表面の外観検査方法であって、被検査物２の表面を撮像して、表面の濃淡に対応する濃度を含む画像情報を得て、得られた画像情報を濃度のレベルで複数の検査エリアに分割し、各検査エリアの濃度のレベルに応じて各検査エリアごとに濃度の基準値を定め、この濃度の基準値と各検査エリアの画像情報との比較に基づいて、各検査エリアごとに欠陥の有無を判定するようにしてもよい。この外観検査方法でも、上述した虚報防止および検査の手間の低減等の作用効果を得ることができる。
【００５１】
その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の外観検査装置の概略構成図である。
【図２】図１の外観検査装置の処理内容のフローチャートである。
【図３】図１の外観検査装置の処理内容を説明するための模式図等であり、（ａ）に被検査物の転動体を模式的に図示した正面図を、（ｂ）に転動体の外周面に対応した画像情報の配置を示す模式図を、（ｃ）に各行のベース値をグラフ化した模式図を図示している。
【図４】分割処理を説明するための説明図であり、横軸に軸方向位置、縦軸にベース値を示す。
【図５】判定処理を説明するための説明図であり、横軸に軸方向位置、縦軸に濃度を示す。
【図６】他の実施形態の分割処理を説明するための説明図であり、横軸に軸方向位置、縦軸にベース値を示す。
【図７】図６に対応する判定処理を説明するための説明図であり、横軸に軸方向位置、縦軸に濃度を示す。
【符号の説明】
１  外観検査装置
２  被検査物
１０  撮像装置（情報取得手段）
１４  画像処理装置（情報取得手段）
４０  転動体（被検査物、円筒体）
４１  クラウニング部（端部）
４２  外周面（被検査物の表面）
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５  検査エリア
Ｈ１，Ｈ２  画像情報の濃度幅
Ｌ０  濃度のレベルの中値（濃度の基準値、代表値）
Ｌ１  濃度のレベルの上値
Ｌ２  濃度のレベルの下値
ＬＢ  検知エリアの濃度幅
Ｓ  軸方向（所定方向）
ステップＳ１  画像入力処理（情報取得手段）
ステップＳ３  演算処理（分割処理手段）
ステップＳ４  分割処理（分割処理手段）
ステップＳ５  設定処理（設定処理手段）
ステップＳ６  判定処理（判定処理手段）
【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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