(57)【要約】  この表面測定方法は、コヒーレントな光ビーム（１０）を被測定面（１００ｄ）に照射し、被測定面（１００ｄ）で反射した反射光をスクリーン（１０２）に投射して光学像（２８０）を形成し、光学像（２８０）を光学センサ（１０７）により撮像する際に、この光学センサ（１０７）による撮像を、スクリーン（１０２）を一方向に連続して移動させた状態で実行する。
2020049971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレントな光ビームを被測定面に照射し、前記被測定面で反射した反射光をスクリーンに投射して光学像を形成し、前記光学像を光学センサにより撮像する表面測定方法であって、
前記光学センサによる撮像を、前記スクリーンを一方向に連続して移動させた状態で実行する
表面測定方法。
【請求項２】
前記スクリーンを前記光学像の幅方向位置によらず一定の速度で連続して移動させる
請求項１に記載の表面測定方法。
【請求項３】
前記スクリーンは、円筒状に形成され、連続的に回転させられる
請求項２に記載の表面測定方法。
【請求項４】
前記光ビームは、スリット状に前記被測定面に照射され、
前記被測定面と前記光ビームとを相対移動させることにより前記被測定面を走査する
請求項３に記載の表面測定方法。
【請求項５】
前記光学センサは、ラインセンサであり、前記光学像を線形状に撮像する
請求項４に記載の表面測定方法。
【請求項６】
前記スクリーンは、円筒状の外周表面が拡散反射体で構成されている
請求項３に記載の表面測定方法。
【請求項７】
前記スクリーンは、帯状であって無端の輪に形成されて少なくとも２つの回転ローラに巻回され、
前記回転ローラを回転駆動することにより前記スクリーンを一方向に連続して移動させる
請求項２に記載の表面測定方法。
【請求項８】
前記被測定面は凸状であり、
前記光ビームは所定の幅および所定の厚さのスリット状をなし、
前記光ビームを凸状の前記被測定面に沿って照射して、凸状の前記被測定面で反射した反射光を前記スクリーンに投射して前記光学像を形成する
請求項２に記載の表面測定方法。
【請求項９】
前記光ビームの一部を凸状の前記被測定面上を通過させて前記スクリーンに直接投射して基準光とし、
前記基準光により特定される前記光学像の測定箇所の反射光強度分布に基づき前記被測定面の表面状態を検査する
請求項８に記載の表面測定方法。
【請求項１０】
被測定面を有する部品の製造方法であって、
前記被測定面を鏡面処理する加工工程と、
コヒーレントな光ビームを前記被測定面に照射し、前記被測定面で反射した反射光をスクリーンに投射して形成した光学像を光学センサにより撮像する検査工程と、
前記検査工程での撮像結果に基づき部品の適否を判断する評価工程と、
前記評価工程での評価結果に応じて部品を異なる場所に搬送する搬送工程と、を含み、
前記検査工程を、前記スクリーンを一方向に連続して移動させた状態で実行する
部品の製造方法。
【請求項１１】
前記スクリーンを前記光学像の幅方向位置によらず一定の速度で連続して移動させる
請求項１０に記載の部品の製造方法。
【請求項１２】
前記スクリーンは、円筒状に形成され、連続的に回転させられる
請求項１１に記載の部品の製造方法。
【請求項１３】
前記被測定面は凸状であり、
前記光ビームは所定の幅および所定の厚さのスリット状をなし、
前記光ビームを凸状の前記被測定面に沿って照射して、凸状の前記被測定面で反射した反射光を前記スクリーンに投射して前記光学像を形成する
請求項１２に記載の部品の製造方法。
【請求項１４】
前記光ビームの一部を凸状の前記被測定面上を通過させて前記スクリーンに直接投射して基準光とし、
前記基準光により特定される前記光学像の測定箇所の反射光強度分布に基づき前記被測定面の表面状態を検査する
請求項１３に記載の部品の製造方法。
【請求項１５】
前記スクリーンは、帯状であって無端の輪に形成されて少なくとも２つの回転ローラに巻回され、
前記回転ローラを回転駆動することにより前記スクリーンを一方向に連続して移動させる
請求項１１に記載の部品の製造方法。
【請求項１６】
鏡面状の被測定面を有する部品の検査方法であって、
コヒーレントな光ビームを前記被測定面に照射し、前記被測定面で反射した反射光をスクリーンに投射して光学像を形成する像形工程と、
前記スクリーンに形成された前記光学像を光学センサにより撮像する撮像工程と、を含み、
前記撮像工程を、前記スクリーンを前記光学像の幅方向位置によらず一定の速度で一方向に連続して移動させた状態で実行する
部品の検査方法。
【請求項１７】
前記スクリーンは、円筒状に形成され、連続的に回転させられる
請求項１６に記載の部品の検査方法。
【請求項１８】
前記被測定面は凸状であり、
前記光ビームは所定の幅および所定の厚さのスリット状をなし、
前記光ビームを凸状の前記被測定面に沿って照射して、凸状の前記被測定面で反射した反射光を前記スクリーンに投射して前記光学像を形成する
請求項１７に記載の部品の検査方法。
【請求項１９】
前記スクリーンは、帯状であって無端の輪に形成されて少なくとも２つの回転ローラに巻回され、
前記回転ローラを回転駆動することにより前記スクリーンを一方向に連続して移動させる
請求項１６に記載の部品の検査方法。
【請求項２０】
部品の被測定面を測定する測定装置であって、
コヒーレントな光ビームをスリット状に形成して前記部品の被測定面に向け出射する照射部と、
前記照射部から照射された前記光ビームと前記部品の被測定面とを相対的に移動させる移動部と、
前記部品の被測定面で反射した反射光が投射されて光学像を形成するスクリーンと、
前記光学像を撮像する光学センサと、
前記スクリーンを一方向に連続して移動させる駆動源と、を備える
部品の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面測定方法、部品の製造方法、部品の検査方法および部品の測定装置に関する。
本願は、２０１８年９月６日に、日本に出願された特願２０１８−１６７２６１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
スペックルノイズによる影響を軽減する技術がある（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０７１５０号公報
【特許文献２】国際公開第２０１４／１６７６７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スペックルノイズによる影響をさらに軽減することが望まれている。【０００５】
本発明は、スペックルノイズによる影響を軽減することが可能な表面測定方法、部品の製造方法、部品の検査方法および部品の測定装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、表面測定方法は、コヒーレントな光ビームを被測定面に照射し、前記被測定面で反射した反射光をスクリーンに投射して光学像を形成し、前記光学像を光学センサにより撮像する。前記光学センサによる撮像は、前記スクリーンを一方向に連続して移動させた状態で実行される。【０００７】
本発明の第２の態様によれば、被測定面を有する部品の製造方法は、前記被測定面を鏡面処理する加工工程と、コヒーレントな光ビームを前記被測定面に照射し、前記被測定面で反射した反射光をスクリーンに投射して形成した光学像を光学センサにより撮像する検査工程と、前記検査工程での撮像結果に基づき部品の適否を判断する評価工程と、前記評価工程での評価結果に応じて部品を異なる場所に搬送する搬送工程と、を含む。前記検査工程は、前記スクリーンを一方向に連続して移動させた状態で実行される。【０００８】
本発明の第３の態様によれば、鏡面状の被測定面を有する部品の検査方法は、コヒーレントな光ビームを前記被測定面に照射し、前記被測定面で反射した反射光をスクリーンに投射して光学像を形成する像形工程と、前記スクリーンに形成された前記光学像を光学センサにより撮像する撮像工程と、を含む。前記撮像工程は、前記スクリーンを前記光学像の幅方向位置によらず一定の速度で一方向に連続して移動させた状態で実行される。【０００９】
本発明の第４の態様によれば、部品の被測定面を測定する測定装置は、コヒーレントな光ビームをスリット状に形成して前記部品の被測定面に向け出射する照射部と、前記照射部から照射された前記光ビームと前記部品の被測定面とを相対的に移動させる移動部と、前記部品の被測定面で反射した反射光が投射されて光学像を形成するスクリーンと、前記光学像を撮像する光学センサと、前記スクリーンを一方向に連続して移動させる駆動源と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
上記した表面測定方法、部品の製造方法、部品の検査方法および部品の測定装置によれば、スペックルノイズによる影響を軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】円筒状の部品の表面で反射された反射光により形成される光学像がスクリーン上に拡大して投射される状態を示す本発明の原理を説明するための図である。
【図２】図１に示される部品上の光の照射領域を示す図である。
【図３】第１実施形態の測定対象であるピストンロッドを含む緩衝器を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態の測定対象であるピストンロッドの製造工程を示す工程図である。
【図５】第１実施形態の測定対象であるピストンロッドの表面検査工程を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態の測定装置を含む検査装置および搬送装置を示す図である。
【図７】第１実施形態の測定装置を示す斜視図である。
【図８】第１実施形態の測定装置を示す側面図である。
【図９】第１実施形態の測定装置を示す平面図である。
【図１０】第１実施形態の測定装置を示す要部の側面図である。
【図１１】第１実施形態において測定対象であるピストンロッドの表面に照射光を照射した状態における光学像を説明するための拡大図である。
【図１２】第１実施形態においてスクリーン上における光学像の観察位置をレーザ発振器側から観た正面図である。
【図１３】第１実施形態の測定装置のラインセンサカメラによるスキャンを説明する正面図である。
【図１４】第１実施形態の測定装置で欠陥のあるピストンロッドを検査する状態を示す側面図である。
【図１５】第１実施形態の欠陥検出を説明する図であって、（ａ）は凹凸がない場合、（ｂ）は凸状の欠陥がある場合、（ｃ）は凹状の欠陥がある場合をそれぞれ示すものである。
【図１６】凹状の欠陥のスクリーン上の反射光強度分布を示す画像データである。
【図１７】図１６の凹状の欠陥の顕微鏡像である。
【図１８】凸状の欠陥のスクリーン上の反射光強度分布を示す画像データである。
【図１９】図１８の凸状の欠陥の顕微鏡像である。
【図２０】スクリーンを振動させた場合にラインセンサカメラで撮像した画像データである。
【図２１】第１実施形態においてラインセンサカメラで撮像した画像データである。
【図２２】第１実施形態の画像処理の工程図である。
【図２３】第１実施形態の画像処理で処理される入力画像の画像データである。
【図２４】第１実施形態の画像処理のハイパスフィルタ画像処理後の画像データである。
【図２５】第１実施形態の画像処理の平滑画像処理後の画像データである。
【図２６】第１実施形態の画像処理のマハラノビス画像の画像データである。
【図２７】第１実施形態の画像処理の２値化処理後の画像データである。
【図２８】第１実施形態の画像処理の出力画像データである。
【図２９】本発明に係る第１実施形態の測定装置の変形例を示す側面図である。
【図３０】本発明の第２実施形態の測定装置を示す斜視図である。
【図３１】本発明の第２実施形態の測定装置を示す側面図である。
【図３２】本発明の第３実施形態の測定装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
まず、最初に測定原理について説明する。
図１は、円筒状の部品の表面で反射された反射光により形成される光学像がスクリーン上に拡大して投射される状態を示す図である。図２は、図１に図示された部品上の照射領域を示す図である。
【００１３】
被検査体である部品１５０は、中心軸Ｏを有する断面形状が円の部材である。すなわち、部品１５０は、円柱状または円筒状の部材である。図１は、部品１５０を軸方向に対して直交する面で切断した図である。部品１５０は、Ｙ軸上に頂点Ａを有する。なお、以下の説明において、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、それぞれ、図示の通りとする。Ｙ方向とＺ方向は直交しており、Ｘ方向はＹ方向およびＺ方向と直交している。Ｙ軸は、部品１５０の中心軸Ｏと頂点Ａを結ぶ直線上に位置している。
【００１４】
部品１５０には、幅（Ｘ方向の長さ）Ｗ×厚さ（Ｙ方向の長さ）ｔ１の帯状の照射光１５１が照射される。照射光１５１の厚さｔ１は、部品１５０の半径Ｒより小さい。照射光１５１の光軸１５１ａは、ＸＺ面と平行である。照射光１５１は、Ｙ方向における部品１５０の頂点Ａの上方から部品１５０の外周表面１５０ａの照明入射点Ｂまでの厚さｔ１の範囲に照射されている。つまり、照射光１５１は、部品１５０の頂点Ａに対し接点となる光線を含んでいる。この光線は、照射光１５１の光軸１５１ａとほぼ平行である。従って、照射光１５１は、部品１５０の頂点Ａに対する接線方向から照射されている。照射光１５１の光軸１５１ａは、Ｙ方向において、部品１５０の頂点Ａと照明入射点Ｂとの間の、部品１５０の外周表面１５０ａの点Ｐに位置している。
【００１５】
部品１５０の照射光１５１に照射される側の反対側には、部品１５０の中心軸Ｏから離間した位置に円筒状のスクリーン１５２が配置されている。スクリーン１５２は、円筒状であり、その中心軸がＸ軸と平行に配置されている。すなわち、スクリーン１５２は、その外周表面１５２ａが円筒面であり、外周表面１５２ａの中心軸がＸ軸と平行に配置されている。
【００１６】
照射光１５１の一部は、部品１５０の外周表面１５０ａの円弧部ＡＢに照射される。また、照射光１５１の、部品１５０の頂点Ａより上方の残りの一部は、基準光として部品１５０の外周表面１５０ａを通過して直接、スクリーン１５２に照射され基準像を形成する。頂点Ａに接する光線がスクリーン１５２に投射される点を基準位置Ｓ０とすると、部品１５０の頂点Ａとスクリーン１５２上に投射された基準位置Ｓ０とは、Ｙ方向において同一の高さとなるように部品１５０の高さ方向位置は調整されている。スクリーン１５２上の点Ｓ０を、基準位置として定義する。従って、基準位置Ｓ０より下方の照射光１５１は、すべて、部品１５０の外周表面１５０ａの円弧部ＡＢに、幅Ｗの帯状に照射される。図２には、部品１５０の外周表面１５０ａの円弧部ＡＢに照射される照射領域１５３に斜線のハッチングを施してある。なお、照射光１５１は、不図示の照射光源からシリンドリカルレンズ１６０を介して部品１５０およびスクリーン１５２に向けて照射される。
【００１７】
図１において、部品１５０の点ＰのＹ軸に対する角度をθとする。部品１５０の点Ｐを特定位置と定義する。上述したように、照射光１５１の光軸１５１ａの位置は特定位置Ｐに一致している。特定位置Ｐにおける照射光１５１の入射角と反射角は共にｕ１である。
特定位置Ｐで反射した光線はスクリーン１５２の外周表面１５２ａ上の点Ｓ１に到達する。特定位置Ｐからの反射光の仰角をφ１とすれば、スクリーン１５２上における基準位置Ｓ０から点Ｓ１までの高さｈ１は、部品１５０の中心軸Ｏから点Ｓ１までのＺ方向の距離Ｌ１を含む式（１）によって求めることができる。
【００１８】
ｈ１＝ｔａｎ（φ１）・（Ｌ１＋Ｒ・ｓｉｎθ）−Ｒ（１−ｃｏｓθ）…（１）
【００１９】
ここで、φ１＝１８０−２・ｕ１、またｕ１＝９０−θである。従って、φ１＝２θである。なお、スクリーン１５２に直接照射される照射光１５１の厚さｔ２は、ｔ１／２−Ｒ（１−ｃｏｓθ）となる。
【００２０】
また、特定位置Ｐから微小角度だけ移動した円弧部ＡＢ上の点Ｑにおいては、照射光１５１の入射角と反射角は共にｕ２であり、点Ｑで反射した光線はスクリーン１５２上の点Ｓ２に到達する。点Ｑからの反射光の仰角をφ２とすれば、スクリーン１５２の外周表面１５２ａ上における基準位置Ｓ０から点Ｓ２までの高さｈ２は、部品１５０の中心軸Ｏから点Ｓ２までのＺ方向の距離Ｌ２を含む式（２）によって求めることができる。
【００２１】
ｈ２＝ｔａｎ（φ２）・（Ｌ２＋Ｒ・ｓｉｎ（θ＋α））−Ｒ（１−ｃｏｓ（θ＋α））……（２）
【００２２】
ここで、φ２＝１８０−２・ｕ２、またｕ２＝９０−（θ＋α）である。従って、φ２＝２（θ＋α）である。なお、αは、円弧部ＰＱに対する中心角である。
【００２３】
同様に、部品１５０の外周上の照明入射点Ｂで反射した光線はスクリーン１５２上の点Ｓ３に到達する。従って、円弧部ＡＢ上に照射された照射光は、スクリーン１５２上の点Ｓ０〜Ｓ３の範囲に投射される。本発明では、いわゆる魔鏡原理を利用し、部品１５０の外周表面１５０ａの凹凸部をスクリーン１５２上に投射される反射光の陰影として顕在化する。
【００２４】
詳細は実施形態として後述するが、式（１）により算出される、部品１５０の特定位置Ｐの反射光がスクリーン１５２上に投射される点Ｓ１の基準位置Ｓ０からの高さｈ１は、半径Ｒが１１ｍｍの場合、５．３９ｍｍであり、半径Ｒが１４ｍｍの場合で５．３０ｍｍである。つまり、半径Ｒが１１ｍｍと１４ｍｍとの場合のｈ１の差は、０．０９ｍｍに過ぎない。この値は、スクリーン１５２の外周表面１５２ａ上でのラインセンサカメラ（図７のラインセンサカメラ１０７参照）の１画素の画素寸法ｃ（例えば、５５μｍ程度）より小さい。
なお、部品１５０又はスクリーン１５２は、部品１５０の半径の大きさに応じてスクリーンの基準位置Ｓ０と部品１５０の頂点Ａとが一致するよう高さが調整される。
【００２５】
次に、部品１５０上の微小領域（円弧部ＰＱ）の拡大倍率を算出する。円弧部ＰＱをｄと置けば、スクリーン１５２の外周表面１５２ａ上での周方向の拡大倍率Ｍは式（３）で得られる。
【００２６】
Ｍ＝（ｈ２−ｈ１）／ｄ    ……（３）
【００２７】
換言すれば、円弧部ＰＱのｄが、ｈ２−ｈ１＝Ｈに拡大される。
【００２８】
ｈ１とｈ２は、それぞれ、式（１）、式（２）から求められる。特定位置Ｐに対して照射光１５１の入射角が９０°に近い程欠陥検出感度が高くなる。このため、θを概ね５°以下の条件で検査すると仮定すれば、式（１）の第２項であるＲ（１−ｃｏｓθ）≒０として扱うことができる。さらに、Ｌ１＞＞Ｒとして考えれば、（Ｌ１＋Ｒ・ｓｉｎ（θ＋α））≒Ｌと近似できる。従って、式（３）は式（４）に簡略化して解釈可能である。
【００２９】
Ｍ＝Ｌ１（ｔａｎ（φ２）−ｔａｎ（φ１））／ｄ    ……（４）
【００３０】
上述の通り、φ１＝２θ、φ２＝２（θ＋α）である。また、α＝３６０・ｄ／２πＲである。従って、微小領域として取り扱う円弧部ＰＱ、即ちｄの寸法が一定であれば、θまたはＬの増大に伴い拡大倍率Ｍが大きくなる。すなわち、Ｌが一定の条件下では、部品１５０上の本発明に係る第１実施形態（欠陥がある場合には欠陥を含む光学像）がスクリーン１５２に投射されたとき、スクリーン１５２上の高さ（Ｙ方向の位置）によって拡大倍率が異なる。
【００３１】
［第１実施形態］
本発明に係る第１実施形態を説明する。
【００３２】
第１実施形態では、円筒形状の外周面を有する部品を、その表面のうちの円筒形状の外周面を測定し検査しつつ製造する。このような部品としては、例えば、緩衝器のピストンロッドや、内燃機関のピストンピン、あるいは、ロータリポンプ、油圧シリンダ、ブレーキ装置等のピストン等がある。ここでは、一例として、図３に示す緩衝器２０１の一部品であるピストンロッド１００を測定し検査しつつ製造する場合を例にとり説明する。
【００３３】
緩衝器２０１は、有底筒状のシリンダ２０２と、シリンダ２０２内に一端側が挿入され他端側がシリンダ２０２の不図示の開口部から外部に延出するピストンロッド１００と、シリンダ２０２の開口部側を覆うようにシリンダ２０２に取り付けられるカバー２０４とを有している。カバー２０４は、シリンダ２０２の開口部側に取り付けられてシリンダ２０２とピストンロッド１００との間をシールする不図示のシール部材を覆っている。また、緩衝器２０１は、ピストンロッド１００のシリンダ２０２内の端部にナット２０６により固定されるピストン２０７を有している。ピストン２０７は、シリンダ２０２内を２室に区画する。ピストン２０７は、ピストンロッド１００と一体に移動してシリンダ２０２内を摺動する。緩衝器２０１は、ピストンロッド１００のシリンダ２０２に対する軸方向移動によってピストン２０７の流路に生じる２室間の作動流体の移動を抑制して減衰力を発生させる。
【００３４】
緩衝器２０１は、シリンダ２０２の外側に取り付けられるスプリングシート２１０、メインブラケット２１１、ハーネスブラケット２１２およびホースブラケット２１３を有している。スプリングシート２１０は車両のバネ上部分との間にスプリングを保持する。メインブラケット２１１は、緩衝器２０１を車両のバネ下部分に連結する。ハーネスブラケット２１２はハーネスを支持する。ホースブラケット２１３はホースを支持する。緩衝器２０１は、スプリングシート２１０で支持する不図示のスプリングと共にサスペンションストラットアセンブリとして自動車の車体に組み込まれる。ピストンロッド１００は、シリンダ２０２に対する軸方向移動時に、その外周面において不図示のシール部材の内周面に摺接する。
【００３５】
ピストンロッド１００は、その表面に数μｍの凹凸が存在すると、シール部材を傷めることがあり、緩衝器２０１のオイル漏れの原因となる。ピストンロッド１００は、その真円度、円筒度はマイクロメートルオーダーで管理されており、表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、０．０５μｍ以下である。ピストンロッド１００はＳ２５Ｃ等の低炭素鋼を素材とした円筒部品である。ピストンロッド１００は、焼入れと成形工程経た後、表面処理を施してその表面を平坦に仕上げてから組立工程に投入される。被検査対象であるピストンロッド１００は、例えば、直径２２ｍｍ程度、全長２５０ｍｍ程度に形成されている。
【００３６】
ピストンロッド１００には、両端に、機械的な取り合いのための接続部１００ａ、１００ｂが形成されている。ピストンロッド１００は、接続部１００ａ，１００ｂ間にある主軸部１００ｃの外周表面１００ｄがシール部材に摺接する。この主軸部１００ｃの外周表面１００ｄが検査対象となる。両端の接続部１００ａ，１００ｂは検査対象外となる。接続部１００ａは車両のバネ上部分に連結され、接続部１００ｂにはピストン２０７がナット２０６により取り付けられる。
【００３７】
ピストンロッド１００は、切削加工工程、熱処理工程を、この順に経た後、図４に示すように、粗研磨工程ＳＰ１、中研磨工程ＳＰ２、超仕上研磨工程ＳＰ３、ウエット洗浄工程ＳＰ４、エッチング処理工程ＳＰ５、クロムメッキ工程ＳＰ６、バフ研磨工程ＳＰ７、表面検査工程ＳＰ８を、この順に経て製造される。主軸部１００ｃの外周表面１００ｄについては、粗研磨工程ＳＰ１、中研磨工程ＳＰ２、超仕上研磨工程ＳＰ３、ウエット洗浄工程ＳＰ４、エッチング処理工程ＳＰ５、クロムメッキ工程ＳＰ６、バフ研磨工程ＳＰ７、表面検査工程ＳＰ８をすべて行う。バフ研磨工程ＳＰ７は、主軸部１００ｃの外周表面１００ｄを鏡面状、言い換えれば光沢状にする鏡面加工工程である。さらに言い換えれば、バフ研磨工程ＳＰ７は、主軸部１００ｃの外周表面１００ｄを鏡面処理する加工工程である。表面検査工程ＳＰ８は、鏡面状の外周表面１００ｄを有するピストンロッド１００の外周表面１００ｄを検査する検査工程である。
【００３８】
表面検査工程ＳＰ８においては、図５に示すように、粗研磨工程ＳＰ１〜バフ研磨工程ＳＰ７からなる加工工程の終了後に、ピストンロッド１００を搬出する加工終了後搬出工程ＳＰ８−１を行い、図６に示す検査装置２３０に搬入する検査装置搬入工程ＳＰ８−２を行う。また。表面検査工程ＳＰ８においては、検査装置２３０が、測定装置２５０を用いて、ピストンロッド１００の主軸部１００ｃの外周表面１００ｄを被測定面として、この外周表面１００ｄを撮像し測定することによりピストンロッド１００を検査する撮像・検査工程ＳＰ８−３を行い、画像処理によりピストンロッド１００の外周表面１００ｄの欠陥を検出する欠陥検出工程ＳＰ８−４を行う。主軸部１００ｃは、被測定面である外周表面１００ｄが円筒面となっている。よって、被測定面が外側に向け凸の凸状である。
【００３９】
図７，図８に示すように、測定対象部品であるピストンロッド１００の外周表面１００ｄを測定する測定装置２５０は、光ビームをスリット状に広げるレーザスリット光源２５５と、シリンドリカルレンズ１０６、ピストンロッド１００を回転させるローラ１０１ａ，１０１ｂ、ラインセンサカメラ１０７（光学センサ）およびスクリーン１０２を備えている。ローラ１０１ａ，１０１ｂは、いずれも、外周表面が円筒面である。ローラ１０１ａ，１０１ｂは、外周表面の円筒形の中心軸線を平行に配置して、これら中心軸線を中心に回転可能に支持されている。
【００４０】
ピストンロッド１００は、図４に示すバフ研磨工程Ｓ７の後、図５に示す加工終了後搬出工程ＳＰ８−１で搬出され、図６に示す搬送装置２６０で搬送されて、図５に示す検査装置搬入工程ＳＰ８−２において、検査装置２３０に搬入される。検査装置２３０に搬入されたピストンロッド１００は、測定装置２５０のローラ１０１ａおよびローラ１０１ｂに跨って搭載される。
【００４１】
図９，図１０に示すように、ローラ１０１ａとローラ１０１ｂは、同径である。ローラ１０１ａとローラ１０１ｂは、軸心を水平なＸ軸に平行にした状態で、高さ方向であるＹ方向において同一の高さ位置に、Ｘ軸に直交する水平なＺ方向に離間して配置されている。ピストンロッド１００は、ローラ１０１ａとローラ１０１ｂとの境界部の中心線上に軸心が配置されるように、ローラ１０１ａおよびローラ１０１ｂの上に搭載されている。
【００４２】
図７，図９に示すように、ローラ１０１ａは、ローラ駆動モータ１０３に連結されている。ローラ１０１ｂは、軸心に対し、フリーに回転可能となっている。ローラ駆動モータ１０３を回転駆動することで、ローラ１０１ａが回転し、ピストンロッド１００およびローラ１０１ｂが回転する。つまり、ローラ駆動モータ１０３の回転を制御することで、ピストンロッド１００を任意の速度で回転制御可能な構成となっている。ローラ駆動モータ１０３およびローラ１０１ａ，１０１ｂが、検査対象部品であるピストンロッド１００を回転させてその外周表面１００ｄを移動させる移動部２７０となっている。なお、図示はしないが、ローラ１０１ａおよびローラ１０１ｂを含む移動部２７０は、移動ステージに装着されており、一体的に上下方向（Ｙ方向）に移動可能とされている。
【００４３】
レーザスリット光源２５５は、図９，図１０に示すように、ピストンロッド１００にレーザ光（照射光）を照射する可干渉光源であるレーザ発振器１０４とパウエルレンズ１０５とで構成されている。レーザ発振器１０４は、例えば、波長６７０ｎｍ、直径２ｍｍのレーザビーム、すなわちコヒーレントな光ビーム（「照射光」ということもある）１０を出力する。レーザ発振器１０４の出力は、例えば、１００ｍＷ程度である。レーザ発振器１０４から出力された光ビーム１０は、パウエルレンズ１０５でＸＺ平面のみ、すなわち水平面のみ扇形に広げられる。パウエルレンズ１０５は、丸みを帯びた稜線を有する円柱レンズである。パウエルレンズ１０５は、レーザラインジェネレータレンズとも称される。パウエルレンズ１０５は、例えば、レーザ発振器１０４からの直径２ｍｍの光ビーム１０を全角３０°に伸長する。
【００４４】
なお、レーザ発振器１０４はシングルモードレーザであり、出力ビームの強度分布はガウシアン分布で、１／ｅ２径を以ってビーム径と称する。すなわち、ビーム径は、ピーク強度値から１／ｅ２（１３．６％）に落ちた時の強度での幅としている。
【００４５】
シリンドリカルレンズ１０６は、図９に示すように、ＸＺ平面のみ曲率を有している。シリンドリカルレンズ１０６は、水平方向に凸レンズの作用を有し、垂直方向には、レンズの作用を有していない。シリンドリカルレンズ１０６は、レーザ発振器１０４から出射された光行ビーム１０を、シリンドリカルレンズ１０６により所定の幅（Ｘ方向の長さ）Ｗ×所定の厚さ（Ｙ方向の長さすなわち高さ）ｔ１のスリット状の光ビーム１０に成形する。一例を示せば、焦点距離４００ｍｍのシリンドリカルレンズ１０６を用い、パウエルレンズ１０５とシリンドリカルレンズ１０６との間隔を概ね４００ｍｍに調節することで、幅Ｗ＝２００ｍｍ、厚さｔ１＝２ｍｍの光ビーム１０に成形される。シリンドリカルレンズ１０６で成形された光ビーム１０は、ピストンロッド１００の外周表面１００ｄに、スリット状、言い換えれば帯状に照射される。シリンドリカルレンズ１０６で成形された光ビーム１０は、ピストンロッド１００の中心軸線と平行に広がってピストンロッド１００の凸状の外周表面１００ｄに、この外周表面１００ｄの頂点の接線方向に照射される。
【００４６】
レーザ発振器１０４、パウエルレンズ１０５およびシリンドリカルレンズ１０６が、光ビーム１０を所定の幅Ｗ×所定の厚さｔ１のスリット状に形成してピストンロッド１００の被測定面である外周表面１００ｄに向け出射する照射部２９０を構成している。移動部２７０は、この照射部２９０から照射された光ビーム１０と被測定面であるピストンロッド１００の外周表面１００ｄとを相対的に移動させる。
【００４７】
図９には、シリンドリカルレンズ１０６を介してピストンロッド１００の外周表面１００ｄに照射される照射光１０の照射領域１１０を斜めのハッチングで示している。照射光１０は、ピストンロッド１００の被測定面である外周表面１００ｄで反射されてスクリーン１０２に投射される。ピストンロッド１００の凸状の湾曲面である外周表面１００ｄで反射される反射光は、この外周表面１００ｄで拡大されてスクリーン１０２に投射されて、スクリーン１０２で図７、図８に示す光学像２８０となる。すなわち、照射部２９０からの光ビーム１０をピストンロッド１００の凸状の外周表面１００ｄの頂点の接線方向に沿って照射して、凸状の外周表面１００ｄで反射した反射光をスクリーン１０２に投射して光学像２８０を形成する。光学像２８０は、Ｘ方向が幅方向となる。この光学像２８０は、スクリーン１０２の回転時の外周表面１０２ａの移動方向であるＹ方向に対して直交するＸ軸方向に直線状に延び、その全体がスクリーン１０２の外周表面１０２ａに投影される。
【００４８】
スクリーン１０２は、Ｚ方向におけるピストンロッド１００のレーザスリット光源２５５側とは反対側に、ピストンロッド１００とは離間して配置されている。スクリーン１０２は、ピストンロッド１００の外周表面１００ｄで反射された反射光が投射されることにより、この反射光から光学像２８０を形成する。測定装置２５０は、図７に示すように、スクリーン１０２と、スクリーン１０２を駆動するスクリーン駆動モータ３００（駆動源）とを有している。
【００４９】
スクリーン１０２は、図７，図８に示すように、円筒状である。言い換えれば、外周表面１０２ａが円筒面となっている。スクリーン１０２は、外周表面１０２ａの円筒形の中心軸線がＸ軸に平行に配置されている。スクリーン１０２は、この中心軸線を中心に回転するように支持されている。スクリーン１０２は、その円筒状の外周表面１０２ａが、拡散反射表面としての塗装されたランバート散乱体９９（拡散反射体）で構成されている。このランバート散乱体の反射表面９９は、例えば、硫酸バリウムのコーティングまたは発砲樹脂加工されたＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）である。
【００５０】
スクリーン駆動モータ３００は、スクリーン１０２をスクリーン１０２の中心軸線を中心に回転させる。スクリーン駆動モータ３００が、スクリーン１０２を回転させることによって、スクリーン１０２に対しＸ方向およびＹ方向の一定位置に投影される光学像２８０に対し、スクリーン１０２の外周表面１０２ａを移動させる。言い換えれば、スクリーン駆動モータ３００は、スクリーン１０２における光学像２８０が形成される部分を、Ｘ方向は一定のまま、Ｙ方向に移動させる。
【００５１】
スクリーン１０２に拡大して投射された反射光で形成された光学像２８０は、ＴＶカメラレンズ１０８を介してラインセンサカメラ１０７で撮像され、観察される。ラインセンサカメラ１０７は、スクリーン１０２に形成された光学像２８０をＸ軸に平行な直線形状に撮像し、ローラ駆動モータ１０３の駆動と同期して撮像する。ＴＶカメラレンズ１０８とラインセンサカメラ１０７とは、同軸に配置され、図１０に示すように、レーザ発振器１０４、パウエルレンズ１０５、シリンドリカルレンズ１０６が直線状に配列された光学面に対し、仰角βの角度に配置されている。本実施形態では、ラインセンサカメラ１０７の仰角βを３０°に設定した。
このように、ラインセンサカメラ１０７とレーザ発振器１０４からの光学面との配置をスクリーン１０２上の撮像ターゲットＳ１に対して迎角を持たせることにより、ピストンロッド１００の反射光をスクリーン１０２上で正面から受けることになる。
なお、スクリーン１０２には拡散反射表面としての塗装されたランバート散乱体を塗装しているが、これはラインセンサカメラ１０７がピストンロッド１００の反射光をスクリーン１０２上で正面から受けない場合であっても撮像を可能にするためである。ピストンロッド１００の反射光を正面から受ける場合は、特にスクリーン１０２を拡散反射表面としなくても撮像が可能である。
【００５２】
ここで、一般的な平滑でない表面にレーザ光が入射すると、一部は表面で正反射するが、残りのレーザ光は拡散反射される。よって、スクリーン１０２の外周表面１０２ａを一般的な平滑でない表面とすると、ラインセンサカメラ１０７の撮像角度によって、輝度が変化する。ランバート散乱体９９での反射、すなわちランバート反射においては、入射角度にかかわらず、出射光は全ての方向に均一に反射される。よって、光ビーム１０の反射面であるスクリーン１０２の外周表面１０２ａの見た目の明るさ(輝度)は、ラインセンサカメラ１０７がどの方向から撮像しても一定になる。
【００５３】
図１１は、被検査部品であるピストンロッド１００の外周表面１００ｄに照射光を照射した状態における光学像２８０を説明するための拡大図である。図１１を用いて、スクリーン１０２上におけるラインセンサカメラ１０７の視野とピストンロッド１００の外周表面１００ｄからの反射光との位置関係について説明する。
【００５４】
本実施形態では、ピストンロッド１００の外周表面１００ｄ上の特定位置Ｐへの照明入射角ｕ１を８７°に設定する。従って、図１１におけるθは３°である。ピストンロッド１００を搭載した移動部２７０のローラ１０１ａ，１０１ｂは、上述した通り、不図示の移動ステージにより上下方向に移動可能とされている。予め決められた検査レシピに基づいて、移動ステージによりピストンロッド１００を上下方向に移動させて、厚さｔ１の光ビーム１０の光軸１０ａの高さにピストンロッド１００の最上部の頂点Ａ（一側縁）の高さを正確に一致させる。この状態から、光ビーム１０の光軸１０ａが特定位置Ｐに一致するように、ピストンロッド１００をＹ方向に上昇させる。ピストンロッド１００の移動量、換言すれば、特定位置Ｐから頂点ＡまでのＹ方向の高さをδとすると、図１１において、δ＝Ｒ（１−ｃｏｓθ）である。ピストンロッド１００の径は２２ｍｍであり、従って、半径Ｒ＝１１ｍｍ、またθ＝３°であるから、δ＝０．０１５ｍｍとなる。
【００５５】
ここで、ピストンロッド１００に照射されずにスクリーン１０２に、直接、照射される照射光１０の厚さｔ２は、ｔ１／２−δで求まる。ｔ１＝２ｍｍであることからｔ２＝０．９８５ｍｍとなる。厚さｔ１の光ビーム１０の最下面の光線がピストンロッド１００の外周表面１００ｄに照射される照明入射点Ｂに対するＹ軸からの角度をｖとすると、ｃｏｓ（ｖ）＝（Ｒ−（ｔ１／２＋δ））／Ｒである。この関係式から、角度ｖは、２４．８°となる。
【００５６】
ピストンロッド１００の中心軸Ｏからスクリーン１０２上の点Ｓ３までの間隔Ｌ３を５０ｍｍとすれば、照明入射点Ｂで反射した光線はスクリーン１０２上の点Ｓ３に到達した時の高さｈ３は、式（１）のＬ１を、ピストンロッド１００の中心軸Ｏから点Ｓ３までのＺ方向の距離Ｌ３に置き換え、φ１をｖに置き換えるによって求めることができ、ｈ３＝６３．１６ｍｍとなる。また、θ＝３°であることから、特定位置Ｐで反射した光線はスクリーン１０２上の点Ｓ１に到達した時、式（１）によって、ピストンロッド１００の中心軸Ｏからスクリーン１０２上の点Ｓ１までの間隔Ｌ１を６０ｍｍとすれば、ｈ１＝６．３ｍｍと求められる。Ｓ１におけるピストンロッド１００の外周表面１００ｄの周方向の拡大倍率Ｍを式（３）で算出すると、Ｍ＝１０．０２である。
【００５７】
図１２は、スクリーン１０２上における光学像２８０の観察位置をレーザ発振器１０４側から観た正面図である。
【００５８】
スクリーン１０２の寸法は、例えば、半径２１５ｍｍ×幅４８０ｍｍである。ピストンロッド１００の外周表面１００ｄで反射した光束は、２点鎖線で示す幅Ｗ＝２００ｍｍ×高さｈ３＝６３．１６ｍｍの投射領域１２に投射される。この投射領域１２に光学像２８０が形成される。但し、この投射領域１２には、ピストンロッド１００に照射されない照射光１０の基準光により形成される基準像としての直接照明範囲１１が含まれている。つまり、厚さｔ１の光ビーム１０のうち、ピストンロッド１００の頂点Ａより上方の一部の領域の厚さｔ２の光束は、ピストンロッド１００の凸状の外周表面１００ｄ上を通過してスクリーン１０２の直接照明範囲１１に直接投射される基準光となり、直接照明範囲１１に基準像を形成する。ラインセンサカメラ１０７の視野位置１０９は、スクリーン１０２上の基準光の下端位置である点Ｓ０を基準位置としてｈ１の高さに合わせる。本実施形態では、ｈ１＝６．３ｍｍである。表面検査工程ＳＰ８においては、この基準光により特定される光学像２８０の検査箇所の、ラインセンサカメラ１０７により検出される反射光強度分布像に基づきピストンロッド１００の外周表面１００ｄの表面状態を検査する。
【００５９】
ラインセンサカメラ１０７は４０９６画素で、１画素の素子寸法ｃは５．５μｍの正方形状である。これをＴＶカメラレンズ１０８で１０倍に拡大してスクリーン１０２と共役関係に配置している。スクリーン１０２上でのラインセンサカメラ１０７の１画素の素子寸法ｃは５５μｍである。これらの条件からラインセンサカメラ１０７の視野長Ｃは２２５ｍｍとなり、反射光の投射領域の幅Ｗ＝２００ｍｍを包含する。
【００６０】
ローラ駆動モータ１０３を回転駆動してピストンロッド１００を１回転させ、ピストンロッド１００の周方向の全範囲を観察する検査時間について述べる。スクリーン１０２上でのラインセンサカメラ１０７の１画素の素子寸法をｃ、ラインレートをｆと定めたとき、ピストンロッド１００の半径Ｒ、スクリーン１０２上における拡大倍率Ｍから、ピストンロッド１００の外周表面１００ｄの周方向の全範囲の検査を行うための回転の角速度Ｎの最大値は式（５）によって得ることができる。
【００６１】
Ｎ≦c・ｆ／（２πＲ・Ｍ）    ……（５）
【００６２】
ここで、ｃ＝０．０５５ｍｍ、ｆ＝５ｋＨｚ、Ｒ＝１１ｍｍ、Ｍ＝１０倍の場合、Ｎ≦０．３９ｒｐｓとなる。この逆数をとれば、試料１本当りの検査時間が約２．５６ｓｅｃ／本となる。
【００６３】
上記は、ピストンロッド１００の半径Ｒを１１ｍｍとして説明したが、これ以外の径のピストンロッド１００についても同一の方法で検査可能である。例えば、Ｒ＝１４ｍｍの試料について、被検査面である外周表面１００ｄへの照明入射角が８７°となる条件で検査する場合を以下に述べる。
【００６４】
図１１においてδ＝Ｒ（１−ｃｏｓθ）である。特定位置Ｐの位置θ＝３°は同一となるが、Ｒ＝１４ｍｍであるから、δ＝０．０１９ｍｍとなる。ここで、ピストンロッド１００に照射されずにスクリーン１０２に直接照射される照射光１０の厚さｔ２は、ｔ１／２−δで求まる。ｔ１＝２ｍｍであることからｔ２＝０．９８１ｍｍとなる。また、ピストンロッド１００の外周の照明入射点Ｂの角度ｖについては、ｃｏｓ（ｖ）＝（Ｒ−（ｔ１／２＋δ））／Ｒの関係式から、２２．０°となる。ピストンロッド１００の回転の中心軸Ｏからスクリーン１０２上の点Ｓ３までの間隔Ｌ３は５０ｍｍである。照明入射点Ｂで反射した光線はスクリーン１０２上の点Ｓ３に到達した時、式（１）のφ１をｖに置き換えるによって求めることができ、ｈ３＝５２．３３ｍｍとなる。同様に、θ＝３°であることから、特定位置Ｐで反射した光線はスクリーン１０２の外周表面１０２ａ上の点Ｓ１に到達した時、ピストンロッド１００の回転の中心軸Ｏからスクリーン１０２の外周表面１０２ａ上の点Ｓ１までの間隔Ｌ１は５．３１ｍｍである。式（１）によってｈ１＝５．１ｍｍと求められる。Ｓ１におけるピストンロッド１００の外周表面１００ｄの拡大倍率Ｍを式（３）で算出すると、Ｍ＝１０．２６である。
【００６５】
図１２において、ピストンロッド１００の外周表面１００ｄで反射した光束は、２点鎖線で示す幅Ｗ＝２００ｍｍ×高さｈ３＝５２．３３ｍｍの投射領域１２に投射される。ラインセンサカメラ１０７の視野位置１０９はスクリーン１０２上の点Ｓ０を基準としてｈ１の高さに合わせる。ピストンロッド１００の半径Ｒ＝１４ｍｍの場合、ｈ１＝５．１０ｍｍとなる。半径Ｒ＝１１ｍｍのピストンロッド１００ではｈ１＝５．０６ｍｍである。
スクリーン１０２上でのラインセンサカメラ１０７の画素寸法ｃは０．０５５ｍｍである。従って、半径Ｒが異なる上記２例のピストンロッド１００におけるｈ１の差（０．０４ｍｍ）は、スクリーン１０２上でのラインセンサカメラ１０７の画素寸法ｃよりも小さい。それ故、ラインセンサカメラ１０７の視野位置１０９の変更は不要である。つまり、ピストンロッド１００の半径Ｒ＝１１ｍｍとＲ＝１４ｍｍとの表面欠陥検査は、ピストンロッド１００の特定位置Ｐの設定位置（設定高さ）を変えることなく、継続して行うことができる。なお、ラインセンサカメラ１０７の画素寸法ｃや観察するピストンロッド１００の状態によっても異なるが、通常、ｈ１の差が、スクリーン１０２上における１画素の画素寸法ｃ以内であれば、ピストンロッド１００の特定位置Ｐの設定位置（設定高さ）を変更する必要はないものと判断される。
【００６６】
ローラ駆動モータ１０３を駆動してピストンロッド１００を１回転させ、ピストンロッド１００の周方向の全範囲を観察する検査時間について述べる。ラインセンサカメラ１０７のスキャンレートｆを５ｋＨｚとすれば、ｃ＝０．０５５ｍｍ、Ｒ＝１４ｍｍ、Ｍ＝１０．２６倍であるから、式（５）よりＮ≦０．３０ｒｐｓとなる。この逆数をとればピストンロッド１００の１本当りの検査時間は、約３．３３ｓｅｃ／本となる。ピストンロッド１００の半径Ｒ＝１１ｍｍの場合、検査時間は約２．５７ｓｅｃ／本であり、ラインセンサカメラ１０７のスキャンレートｆを一定として検査を行う場合、ピストンロッド１００の径に応じて検査時間が変動する。但し、実用上、両者はほぼ同一と見なせる。ピストンロッド１００の径が拡大した一方で検査時間がほぼ同一となる理由は、スクリーン１０２上におけるピストンロッド１００表面の拡大倍率Ｍの差が原因である。Ｒ＝１１ｍｍの場合は拡大倍率Ｍ＝１０．２６倍であるのに対し、Ｒ＝１４ｍｍの場合はＭ＝１０．３４倍と倍率が小さくなる。
【００６７】
スクリーン１０２上のラインセンサカメラ１０７の画素寸法ｃは０．０５５ｍｍであるから、スクリーン１０２に投射された光学像２８０を、スクリーン１０２を介してピストンロッド１００の周方向をｃ／Ｍの空間分解能で観察することに相当する。ピストンロッド１００の径によって周方向の観察分解能が異なり、ラインセンサカメラ１０７で得られる光学像２８０の画素寸法ｃは、Ｒ＝１１ｍの場合は４．２２μｍ、Ｒ＝１４ｍｍの場合は５．３６μｍである。
【００６８】
ピストンロッド１００の外周表面１００ｄの周方向の全範囲を観察するに要する検査時間は、ピストンロッド１００の半径Ｒ＝１１ｍｍの場合は、約３．３３ｓｅｃ／本、半径Ｒ＝１４ｍｍの場合は、約２．５７ｓｅｃ／本である。しかし、ピストンロッド１００の半径Ｒ＝１１ｍｍおよびＲ＝１４ｍｍの場合に、両者の検査時間が同一となるように他の条件を設定することもできる。
以下に、その設定条件について述べる。ここでは、検査時間３ｓｅｃ／本とする場合として例示する。
【００６９】
ピストンロッド１００が半径Ｒ＝１１ｍｍの場合、検査時間を３ｓｅｃ／本で終了するためには、式（５）においてスキャンレートｆを未知数として求めれば良い。検査時間３ｓｅｃ／本の逆数が角速度に相当するため、Ｎ＝１／３として代入すると、スキャンレートｆ＝４．１９ｋＨｚとなる。また、ピストンロッド１００が半径Ｒ＝１４ｍｍの場合、式（５）においてＮ＝１／３として代入すると、スキャンレートｆ＝５．３３ｋＨｚとなる。従って、ラインセンサカメラ１０７のスキャンレートｆを、ピストンロッド１００が半径Ｒ＝１１ｍｍの場合には、４．１９ｋＨｚとし、ピストンロッド１００が半径Ｒ＝１４ｍｍの場合には、５．３３ｋＨｚとすれば、どちらの場合も、ピストンロッド１００の周方向の全範囲の検査を３ｓｅｃ／本で終了することができる。この様に、ラインセンサカメラ１０７のスキャンレートｆを変更することで、異径のピストンロッド１００の表面欠陥検査を同一のタクトで行うことができる。
【００７０】
撮像・検査工程ＳＰ８−３においては、測定装置２５０が、移動部２７０のローラ１０１ａ，１０１ｂ上のピストンロッド１００の外周表面１００ｄに、照射部２９０によって斜方向から光ビーム１０を照射し、外周表面１００ｄで反射した反射光をスクリーン１０２の外周表面１０２ａに投影して光学像２８０を形成する像形工程と、像形工程でスクリーン１０２の外周表面１０２ａに形成された光学像２８０をラインセンサカメラ１０７により撮像する撮像工程と、を含んでいる。これら像形工程と撮像工程とを並行して実行してピストンロッド１００の外周表面１００ｄを測定する。
【００７１】
撮像・検査工程ＳＰ８−３において、像形工程と撮像工程とを並行して実行する際に、測定装置２５０は、移動部２７０のローラ駆動モータ１０３でローラ１０１ａ，１０１ｂを回転させることよりピストンロッド１００を回転させて、照射部２９０から照射された光ビーム１０とピストンロッド１００の外周表面１００ｄとを相対的に移動させることにより外周表面１００ｄを走査して、外周表面１００ｄの周方向の全範囲を測定する。すなわち、図８に示すように、ピストンロッド１００が回転することによって、図１３に示すように、ラインセンサカメラ１０７が所定のスキャン間隔ｐでピストンロッド１００の外周表面１００ｄを周方向に順次測定することにより、外周表面１００ｄを周方向の全範囲にわたって測定する。
【００７２】
また、撮像・検査工程ＳＰ８−３において、測定装置２５０は、ローラ１０１ａ，１０１ｂを回転させることと並行して、スクリーン駆動モータ３００により円筒状のスクリーン１０２を一方向に連続して一定速度で回転させる。その結果、スクリーン１０２の外周表面１０２ａは、一方向に連続して移動する。すなわち、光学像２８０をスクリーン１０２に形成してラインセンサカメラ１０７により撮像する際に、スクリーン駆動モータ３００は、スクリーン１０２の外周表面１０２ａを一方向に連続して移動させる。これにより、スクリーン１０２は、一定位置に投影される光学像２８０に対し、その外周表面１０２ａにおける光学像２８０を映し出す部分が、一方向に連続してずれていく。
【００７３】
なお、スクリーン１０２は回転軸がＸ方向に延びる円筒状であり、スクリーン１０２の光学像２８０は、Ｘ方向が幅方向となる。このため、スクリーン駆動モータ３００は、スクリーン１０２を光学像２８０の幅方向位置によらず一定の速度で連続して移動させる。言い換えれば、スクリーン駆動モータ３００は、スクリーン１０２を光学像２８０の全幅において一定の速度で連続して移動させる。よって、撮像工程は、スクリーン１０２を、光学像２８０の幅方向位置によらず一定の速度で一方向に連続して移動させた状態で実行される。スクリーン１０２は、光学像２８０を映し出す部分が、光学像２８０の幅方向に対し直交する方向に移動する。
【００７４】
撮像・検査工程ＳＰ８−３においては、検査装置２３０が、測定装置２５０を用いて、ピストンロッド１００の外周表面１００ｄを被測定面として、この外周表面１０２ｄを測定することによりピストンロッド１００を検査する。外周表面１０２ｄは円筒面である。
【００７５】
撮像・検査工程ＳＰ８−３においては、図１４に示すように、光ビーム１０をピストンロッド１００の外周表面１００ｄに斜め方向から照射し、外周表面１００ｄで反射した反射光をスクリーン１０２に投射して光学像２８０を形成し、光学像２８０を光学センサであるラインセンサカメラ１０７により撮像する。そして、スクリーン１０２上に投射された光学像２８０の反射光強度分布像から、ピストンロッド１００の外周表面１００ｄの凹凸状態を判定する。例えば、図１４に示すような外周表面１００ｄの凹状の欠陥４００を検出する。
【００７６】
図１５（ａ）に示すように、ピストンロッド１００の外周表面１００ｄに凹凸がない場合、スクリーン１０２の光学像２８０に明暗は生じることがない。また、図１５（ｂ）に示すように、外周表面１００ｄに凸状の欠陥４０１がある場合、凸状の欠陥４０１の端縁部での反射光は明るくなり、凸状の欠陥４０１の中間部での反射光は暗くなる。また、図１５（ｃ）に示すように、外周表面１００ｄに凹状の欠陥４００がある場合、凹状の欠陥４００の端縁部での反射光は暗くなり、凹状の欠陥４００の中間部での反射光は明るくなる。このような反射光強度分布像からピストンロッド１００の外周表面１００ｄの凹凸状態を判定する。
【００７７】
図１６に、バフ剥がれからなる凹状の欠陥４００を含むピストンロッド１００をラインセンサカメラ１０７により撮像した反射光強度分布像を示す。また、図１７に、このピストンロッド１００のバフ剥がれからなる凹状の欠陥４００を含む顕微鏡像を示す。さらに、図１８に、粒状突起からなる凸状の欠陥４０１を含むピストンロッド１００をラインセンサカメラ１０７により撮像した反射光強度分布像を示す。また、図１９に、このピストンロッド１００の粒状突起からなる凸状の欠陥４０１を含む顕微鏡像を示す。
【００７８】
ここで、照射光源がレーザ光源の場合、スクリーンでレーザスペックルが生じ、ラインセンサカメラ１０７により撮像した画像データに、スペックルノイズが含まれてしまう。
スペックルノイズは、レーザ光のようなコヒーレント光をスクリーンに投影すると、スクリーン表面の凹凸の反射光と投射光とが重なって干渉し、増幅することにより生じる。スペックルノイズは、ラインセンサカメラ１０７等の光学センサにより撮像すると画像に輝点あるいは黒点として観察される。スペックルノイズを除去するために、上記した特許文献１の装置では、スクリーンを振動させている。特許文献２の装置では、スクリーンを揺動させている。
【００７９】
スクリーンを揺動させた場合の画像データに含まれるスペックルノイズは、図２０に示すように、周期的な波形状のノイズパターンとなり、画像処理による除去が困難となる。
【００８０】
これに対して、第１実施形態のようにスクリーン１０２を一方向に連続して移動させた状態でラインセンサカメラ１０７による撮像を実行すると、スペックルノイズの画像処理による除去が容易となる。すなわち、スクリーン１０２を一方向に連続して移動させる際に、スクリーン１０２を光学像２８０の幅方向位置によらず一定の速度で連続して移動させると、画像データに含まれるスペックルノイズは、図２１に示すように、縦筋状のノイズパターンとなり、画像処理による除去が一層容易となる。
【００８１】
撮像・検査工程ＳＰ８−３の後、画像処理による欠陥検出工程ＳＰ８−４を行う。この画像処理としては、図２２に示すように、まず、ラインセンサカメラ１０７により撮像した画像データを入力画像とする（ステップＳＰａ１）。次に、入力画像を２次元ＦＦＴ処理を行って画像データから周波数領域データに変換し振幅スペクトルを抽出したＦＦＴ画像を得る（ステップＳＰａ２）。この振幅スペクトル上では低周波数成分が中心に集中し、中心から離れるにしたがって高周波数成分となる。
【００８２】
次に、この振幅スペクトルをハイパスフィルタによって高周波数成分を残し、低周波数成分を除去するハイパスフィルタ処理を行う（ステップＳＰａ３）。その結果、低周波数成分の背景情報がなくなり、高周波数成分の輪郭だけが強調された結果が得られる。その後、ＦＦＴ画像を２次元逆ＦＦＴ処理（２次元逆フーリエ変換処理）を行って、周波数領域データから画像データ、すなわち２次元画像に戻す（ステップＳＰａ４）。これにより、入力画像の輪郭だけが残る画像が得られる。上記のハイパスフィルタを使用することにより回転するスクリーンの縦筋状のノイズパターンを除去することができる。
【００８３】
例えば、入力画像が、図２３に示すように、凹状の欠陥４００を有し縦筋状のノイズを有している場合に、２次元ＦＦＴ処理、ハイパスフィルタ処理および２次元逆ＦＦＴ処理を行うと、図２４に示すように、周期的な縦筋ノイズの濃淡情報が失われ、欠陥４００の輪郭が強調されたハイパスフィルタ画像を得ることができる。
【００８４】
次に、平滑フィルタでデジタルノイズを低減する平滑処理を行う（ステップＳＰａ５）。すると、図２４に示すハイパスフィルタ画像から、図２５に示すように、デジタルノイズが低減された平滑画像が得られる。次に、あらかじめ求めた画素(ピクセル)の基準輝度情報とデジタルノイズが低減された平滑画像から得られる各画素の輝度と比較して、基準輝度と各画素の輝度の差を濃淡値とする画像（輝度差分画像）を構成する（ステップＳＰａ６）。図２６は、図２５に示す平滑画像の輝度差分画像である。
【００８５】
次に、輝度差分画像から設定した輝度差以上の画素を抽出する２値化処理を行うことによって欠陥を抽出する（ステップＳＰａ７）。図２７は、図２６に示す高輝度抽出画像から欠陥を抽出した２値化画像である。次に、所定のラベリング画素面積を基準として、欠陥判定を行い、欠陥判定画像を生成する（ステップＳＰａ８）。例えば、ラベリング画素面積が１０画素以上であると欠陥と判定する。図２８は、図２７の２値化画像の欠陥を抽出した欠陥判定画像である。
【００８６】
検査装置２３０は、図６に示す信号処理部２３１が、図４に示す上記した表面検査工程ＳＰ８の、図５に示す撮像・検査工程ＳＰ８−３および欠陥検出工程ＳＰ８−４でのラインセンサカメラ１０７の撮像結果および画像処理結果に基づきピストンロッド１００の適否を判断する評価工程ＳＰ９を行う。すなわち、検出した欠陥の数と欠陥の大きさとからピストンロッド１００が良品であるか不良品であるかを判定する。例えば、欠陥の数が所定数以上であれば不良品と判定し、欠陥の数がこの所定数未満であっても欠陥の大きさが所定値よりも大きい致命的欠陥があれば不良品と判定し、これら以外を良品と判定する。
【００８７】
搬送装置２６０は、信号処理部２３１で制御される分岐部２６５を有している。搬送装置２６０は、検査装置２３０で良品と判定されたピストンロッド１００を分岐部２６５で良品ライン２６１に搬送し良品ライン２６１を介して組み立てラインに搬出する良品搬送工程ＳＰ１０と、不良品と判定されたピストンロッド１００を分岐部２６５で不良品ライン２６２に搬出する不良品搬送工程ＳＰ１１とを含む搬送工程を行う。すなわち、搬送装置２６０は、評価工程での評価結果に応じて部品であるピストンロッド１００を搬送工程において異なる場所に搬送する。
【００８８】
上述したように、照射光源がレーザ光源の場合、スクリーンでレーザスペックルが生じ、光学センサにより撮像した画像データに、スペックルノイズが含まれてしまう。これを除去するために、上記した特許文献１の装置では、スクリーンを振動させており、特許文献２の装置では、スクリーンを揺動させているが、例えばスクリーンを揺動させた場合の画像データのスペックルノイズは、図２０に示すように、波形状のノイズパターンとなり、画像処理による除去が困難となってしまう。また、スクリーンを振動させたり、揺動させたりすると、そのために振動が生じ、この振動が測定に影響を及ぼしてしまう可能性がある。
【００８９】
これに対して、以上に述べた第１実施形態によれば、主に下記の効果を奏する。
【００９０】
（１）光ビーム１０を被測定面であるピストンロッド１００の外周表面１００ｄに照射し、この外周表面１００ｄで反射した反射光をスクリーン１０２に投射して光学像２８０を形成し、この光学像２８０を光学センサであるラインセンサカメラ１０７により撮像する際に、スクリーン１０２を一方向に連続して移動させた状態でラインセンサカメラ１０７による撮像を実行する。これにより、スペックルノイズの画像処理による除去が容易となって、スペックルノイズによる影響を軽減することが可能となる。このようにスペックルノイズの影響を軽減することにより、ピストンロッド１００の外周表面１００ｄの測定精度が向上する。
【００９１】
（２）スクリーン１０２を一方向に連続して移動させるため、スクリーン１０２を振動させたり、揺動させたりする場合と比べて、振動が生じ難く、振動が測定に影響を及ぼしてしまう可能性を低減することができる。
【００９２】
（３）スクリーン１０２を一方向に連続して移動させた状態でラインセンサカメラ１０７による撮像を実行する際に、スクリーン１０２を光学像２８０の幅方向位置によらず一定の速度で連続して移動させる。これにより、ノイズパターンが、図２１に示すように縦筋状となり、スペックルノイズの画像処理による除去が一層容易となる。したがって、ピストンロッド１００の外周表面１００ｄの測定精度が一層向上する。
【００９３】
（４）スクリーン１０２を、円筒状に形成し、連続的に回転させることで、スクリーン１０２の外周表面１０２ａの移動が安定し測定精度が向上する。これにより、スペックルノイズの画像処理による除去が一層容易となる。したがって、ピストンロッド１００の外周表面１００ｄの測定精度が一層向上する。
【００９４】
（５）光ビーム１０が、被測定面であるピストンロッド１００の外周表面１００ｄにスリット状に照射され、この光ビーム１０とピストンロッド１００の外周表面１００ｄとを相対移動させることにより外周表面１００ｄを走査する。このため、被測定面が曲面である上記のようなピストンロッド１００の外周表面１００ｄであっても測定ができる。
【００９５】
（６）スクリーン１０２に投射した光学像２８０を撮像する光学センサとして、ラインセンサカメラ１０７を用いて、光学像２８０を直線形状に撮像する。このため、測定のタクトタイムを短縮することができる。
【００９６】
（７）スクリーン１０２を一方向に連続して移動させることで、スクリーン１０２に投射した光学像２８０を撮像する光学センサとしてラインセンサカメラ１０７を用いた場合、同じ焦点深度で撮像できる。
【００９７】
（８）スクリーン１０２の円筒状の外周表面１０２ａがランバート散乱体９９で構成されている。このため、外周表面１０２ａを均質にでき、光学像２８０が安定する。このため、ピストンロッド１００の外周表面１００ｄの測定精度が一層向上する。
【００９８】
（９）被測定面であるピストンロッド１００の外周表面１００ｄが凸状であり、光ビーム１０が所定の幅および所定の厚さのスリット状をなし、光ビーム１０を凸状のピストンロッド１００の外周表面１００ｄに沿って照射して、凸状のピストンロッド１００の外周表面１００ｄで反射した反射光をスクリーン１０２に投射して光学像２８０を形成する。凸状のピストンロッド１００の外周表面１００ｄにより光ビーム１０の反射光が拡大されてスクリーン１０２に投射されるため、ピストンロッド１００の外周表面１００ｄの表面測定精度が一層向上する。
【００９９】
（１０）光ビーム１０の一部を凸状の被測定面であるピストンロッド１００の外周表面１００ｄ上を通過させてスクリーン１０２に直接投射して基準光とし、基準光により特定される光学像２８０の測定箇所の反射光強度分布に基づきピストンロッド１００の外周表面１００ｄの表面状態を検査する。よって、測定箇所の位置を正確に特定できるため、ピストンロッド１００の外周表面１００ｄの測定精度が一層向上する。
【０１００】
（１１）加工工程によって、ピストンロッド１００の外周表面１００ｄを鏡面処理する。検査工程によって、光ビーム１０をピストンロッド１００の外周表面１００ｄに照射し、この外周表面１００ｄで反射した反射光をスクリーン１０２に投射して形成した光学像２８０を光学センサであるラインセンサカメラ１０７により撮像する。評価工程によって、検査工程での撮像結果に基づき部品の適否を判断する。搬送工程によって、評価工程での評価結果に応じてピストンロッド１００を異なる場所に搬送する。このようにして、被測定面としての外周表面１００ｄを有するピストンロッド１００を製造する。このようにピストンロッド１００を製造する際に、検査工程での検査精度が、上記のように一層向上するため、ピストンロッド１００の良品と不良品との仕分けの精度が一層向上する。
【０１０１】
（１２）像形工程によって、光ビーム１０を鏡面状のピストンロッド１００の外周表面１００ｄに照射し、この外周表面１００ｄで反射した反射光をスクリーン１０２に投射して形成した光学像２８０を形成し、撮像工程によって、スクリーン１０２を光学像２８０の幅方向位置によらず一定の速度で一方向に連続して移動させた状態でスクリーン１０２に形成された光学像２８０を光学センサであるラインセンサカメラ１０７により撮像する。
このようにピストンロッド１００を検査する。その際に、検査精度が、上記のように一層向上するため、より正確にピストンロッド１００の外周表面１００ｄを検査することができる。
【０１０２】
（１３）測定装置２６０は、照射部２９０が、光ビーム１０をスリット状に形成して部品の被測定面であるピストンロッド１００の外周表面１００ｄに向け出射する。移動部２７０が、照射部２９０から照射された光ビーム１０とピストンロッド１００の外周表面１００ｄとを相対的に移動させる。スクリーン駆動モータ３００が、ピストンロッド１００の外周表面１００ｄで反射した反射光が投射されて光学像２８０を形成するスクリーン１０２を回転させる。光学センサであるラインセンサカメラ１０７が光学像２８０を撮像する。スクリーン駆動モータ３００が、スクリーン１０２を一方向に連続して移動させる。このため、スペックルノイズの画像処理による除去が容易となって、スペックルノイズによる影響を軽減することが可能となる。このようにスペックルノイズの影響を軽減することにより、ピストンロッド１００の外周表面１００ｄの測定精度が向上する。
【０１０３】
ここで、第１実施形態においては、凸状のピストンロッド１００の外周表面１００ｄを被測定面として走査測定する場合を例にとり説明したが、ラインセンサカメラ１０７を用いるため、被測定面として種々の面を走査測定することが可能である。例えば、図２９に示す変形例のように、被測定面が平面３１０からなる部品３１１の平面３１０を、スライド移動機構を含む移動部３１２によって同一平面内でスライドさせながら、平面３１０で反射した反射光をスクリーン１０２に投射して光学像３１５を形成し、光学像３１５をラインセンサカメラ１０７により撮像するようにしても良い。このときも、ラインセンサカメラ１０７は、移動部３１２と同期して撮像する。
【０１０４】
［第２実施形態］
次に、本発明に係る第２実施形態を主に図３０，図３１に基づいて第１実施形態との相違部分を中心に説明する。なお、第１実施形態と共通する部位については、同一称呼、同一の符号で表す。
【０１０５】
第２実施形態においては、測定装置２５０Ａが、一定厚さの帯状であって無端の輪に形成されたスクリーン１０２Ａを有している。そして、第２実施形態の測定装置２５０Ａは、このスクリーン１０２Ａが、２つの回転ローラ３２０，３２１に巻回されている。２つの回転ローラ３２０，３２１は、いずれも、外周表面が円筒面であり、外周表面の円筒形の中心軸線を中心に回転可能に支持されている。これらの回転ローラ３２０，３２１は、中心軸線をＸ軸に平行に配置しており、互いに、Ｘ方向の位置を合わせている。ここで、スクリーン１０２Ａが巻回される回転ローラは少なくとも２つあれば良く、３つ以上としても良い。その場合も、すべての回転ローラが中心軸線を平行にする。
【０１０６】
第２実施形態の測定装置２５０Ａは、これら回転ローラ３２０，３２１のＹ方向の間位置に、平坦な押圧面３３０を有するテンショナ３３１が設けられている。テンショナ３３１は、長手方向に直交する面での断面が略台形状となる板状部材である。テンショナ３３１は、平坦な押圧面３３０と、これと平行な平坦な背面３３２と、これらを繋ぐ一対の接続面３３３，３３４とを有している。
【０１０７】
押圧面３３０は、長手方向に直交する長さが背面３３２よりも短く、長手方向に直交する方向の中央位置を背面３３２と合わせている。一方の接続面３３３は、押圧面３３０の長手方向に直交する方向の一端縁部と、背面３３２の長手方向に直交する方向の一端縁部とを結んでいる。他方の接続面３３４は、押圧面３３０の長手方向に直交する方向の他端縁部と、背面３３２の長手方向に直交する方向の他端縁部とを結んでいる。一対の接続面３３３，３３４は、いずれも、円筒面の一部の形状であり、テンショナ３３１の外側に向けて凸状となるように湾曲している。
【０１０８】
テンショナ３３１は、押圧面３３０が、２つの回転ローラ３２０，３２１の中心軸線を含む面、すなわちＸＹ面と平行に配置されて、Ｙ方向において２つの回転ローラ３２０，３２１間の中間位置に配置されている。テンショナ３３１は、この押圧面３３０で、輪状のスクリーン１０２Ａを輪の内側から外側に向けて押圧する。これにより、スクリーン１０２Ａに、テンショナ３３１の押圧面３３０に倣って平面となる被投射面１０２Ａａを形成する。被投射面１０２Ａａは、ＸＹ面に平行に広がっている。
【０１０９】
そして、２つの回転ローラ３２０，３２１のうちの一方を不図示のスクリーン駆動モータで駆動する。すると、回転ローラ３２０，３２１のこの一方で駆動されてスクリーン１０２Ａおよび他方の回転ローラが回転する。これにより、スクリーン１０２Ａは、被投射面１０２Ａａを形成する部分がＹ方向に連続的に移動する。言い換えれば、スクリーン１０２Ａは、一定位置に投影される光学像２８０Ａに対し、その被投射面１０２Ａａにおける光学像２８０Ａを映し出す部分が、一方向に連続してずれていく。
【０１１０】
第１実施形態と同様の照射部２９０が、光ビーム１０を所定の幅Ｗ×所定の厚さｔ１のスリット状に形成して、第１実施形態と同様の移動部２７０によって回転させられるピストンロッド１００の被測定面である外周表面１００ｄに向け出射すると、スクリーン１０２Ａは、ピストンロッド１００の外周表面１００ｄでの反射光を平坦な被投射面１０２Ａａに投射して光学像２８０Ａを形成し、この光学像２８０Ａを、第１実施形態と同様のラインセンサカメラ１０７により撮像する。この光学像２８０Ａは、第１実施形態と同様、スクリーン１０２Ａの被投射面１０２Ａａを形成する部分の移動方向であるＹ方向に対して直交するＸ方向に直線状に延び、全体がスクリーン１０２Ａの被投射面１０２Ａａに投影される。ラインセンサカメラ１０７は、第１実施形態と同様、スクリーン１０２Ａの被投射面１０２Ａａに形成された光学像２８０ＡをＸ軸に平行な直線形状に撮像する。
【０１１１】
第２実施形態においても、光学センサであるラインセンサカメラ１０７による撮像を、スクリーン１０２Ａを一方向に連続して移動させた状態で実行する。ラインセンサカメラ１０７による撮像を、スクリーン１０２Ａを光学像２８０Ａの幅方向位置によらず一定の速度で連続して移動させて実行する。スクリーン１０２Ａは、光学像２８０Ａを映し出す部分が、光学像２８０Ａの幅方向に対し直交する方向に移動する。
【０１１２】
第２実施形態によれば、スクリーン１０２Ａが、帯状であって無端の輪に形成されて２つの回転ローラ３２０，３２１に巻回されているため、被投射面１０２Ａａを平坦にすることができる。このようにすれば、光学像２８０Ａがゆがみにくいため、ピストンロッド１００の外周面１００ｄの測定精度が一層向上する。
【０１１３】
［第３実施形態］
次に、本発明に係る第３実施形態を主に図３２に基づいて第１実施形態との相違部分を中心に説明する。なお、第１実施形態と共通する部位については、同一称呼、同一の符号で表す。
【０１１４】
第３実施形態においては、測定装置２５０Ｂが、図３２に示すように、一定厚さの帯状であって無端の輪に形成されたスクリーン１０２Ｂを有している。そして、第３実施形態の測定装置２５０Ｂは、このスクリーン１０２Ｂが、２つの回転ローラ３５０，３５１に巻回されている。２つの回転ローラ３５０，３５１は、いずれも、外周表面が円筒面であり、外周表面の円筒形の中心軸線を中心に回転可能に支持されている。これらの回転ローラ３５０，３５１は、中心軸線をＹ軸に平行に配置しており、互いに、Ｙ方向の位置を合わせ、Ｚ方向の位置を合わせている。ここで、スクリーン１０２Ｂが巻回される回転ローラは少なくとも２つあれば良く、３つ以上としても良い。その場合も、すべての回転ローラが中心軸線を平行にする。
【０１１５】
第３実施形態の測定装置２５０Ｂは、スクリーン１０２Ｂにおけるこれら回転ローラ３５０，３５１の間に平面な被投射面１０２Ｂａを形成する。被投射面１２０Ｂａは、ＸＹ面に平行に広がっている。
【０１１６】
そして、２つの回転ローラ３５０，３５１のうちの一方を不図示のスクリーン駆動モータで駆動する。すると、回転ローラ３５０，３５１のうちのこの一方で駆動されてスクリーン１０２Ｂおよび他方の回転ローラが回転する。これにより、スクリーン１０２Ｂは、被投射面１０２Ｂａを形成する部分がＸ方向に連続的に移動する。言い換えれば、スクリーン１０２Ｂは、一定位置に投影される光学像２８０Ｂに対し、その被投射面１０２Ｂａにおける光学像２８０Ｂを映し出す部分が、一方向に連続してずれていく。
【０１１７】
第１実施形態と同様の照射部２９０が、光ビーム１０を所定の幅Ｗ×所定の厚さｔ１のスリット状に形成して、第１実施形態と同様の移動部２７０によって回転させられるピストンロッド１００の被測定面である外周表面１００ｄに向け出射する。そうすると、スクリーン１０２Ｂは、ピストンロッド１００の外周表面１００ｄでの反射光を平坦な被投射面１０２Ｂａに投射して光学像２８０Ｂを形成する。この光学像２８０Ｂを、第１実施形態と同様のラインセンサカメラ１０７により撮像する。この光学像２８０Ｂは、スクリーン１０２Ｂの被投射面１０２Ｂａを形成する部分の移動方向に対して沿う方向、すなわちＸ方向に直線状に延び、ラインセンサカメラ１０７は、第１実施形態と同様、スクリーン１０２Ｂに形成された光学像２８０ＢをＸ軸に平行な直線形状に撮像する。
【０１１８】
第３実施形態においても、光学センサであるラインセンサカメラ１０７による撮像を、スクリーン１０２Ｂを一方向に連続して移動させた状態で実行する。ラインセンサカメラ１０７による撮像を、スクリーン１０２Ｂを光学像２８０Ｂの幅方向位置によらず一定の速度で連続して移動させて実行する。スクリーン１０２Ｂは、光学像２８０Ｂを映し出す部分が、光学像２８０Ｂの幅方向に移動する。
【０１１９】
第３実施形態によれば、スクリーン１０２Ｂが、帯状であって無端の輪に形成されて２つの回転ローラ３５０，３５１に巻回されているため、被投射面１０２Ｂａを平坦にすることができる。このようにすれば、光学像２８０Ｂがゆがみにくいため、ピストンロッド１０１の外周表面１０１ａの測定精度が一層向上する。
【０１２０】
以上に述べた実施形態の第１の態様は、コヒーレントな光ビームを被測定面に照射し、前記被測定面で反射した反射光をスクリーンに投射して光学像を形成し、前記光学像を光学センサにより撮像する表面測定方法であって、前記光学センサによる撮像を、前記スクリーンを一方向に連続して移動させた状態で実行する。これにより、スペックルノイズの影響を軽減することができ、測定精度が向上する。
【０１２１】
第２の態様は、第１の態様において、前記スクリーンを前記光学像の幅方向位置によらず一定の速度で連続して移動させる。このように、光学像の幅方向位置によらずスクリーンの移動速度が一定になることでノイズパターンが縦筋状となり測定精度が向上する。
【０１２２】
第３の態様は、第２の態様において、前記スクリーンは、円筒状に形成され、連続的に回転させられる。これにより、スクリーンの表面移動が安定し検査精度が向上する。
【０１２３】
第４の態様は、第３の態様において、前記光ビームは、スリット状に前記被測定面に照射され、前記被測定面と前記光ビームとを相対移動させることにより前記被測定面を走査する。これにより、被測定面が曲面であっても測定ができる。
【０１２４】
第５の態様は、第４の態様において、前記光学センサは、ラインセンサであり、前記光学像を線形状に撮像する。これにより、測定のタクトタイムを短縮できる。
【０１２５】
第６の態様は、第３の態様において、前記スクリーンは、円筒状の外周表面が拡散反射体で構成されている。これにより、スクリーンの表面を均質にでき、光学像が安定するため測定精度が向上する。
【０１２６】
第７の態様は、第２の態様において、前記スクリーンは、帯状であって無端の輪に形成されて少なくとも２つの回転ローラに巻回され、前記回転ローラを回転駆動することにより前記スクリーンを一方向に連続して移動させる。これにより、スクリーンの被投射面が平坦になり光学像がゆがみにくいため、測定精度を向上できる。
【０１２７】
第８の態様は、第２の態様において、前記被測定面は凸状であり、前記光ビームは所定の幅および所定の厚さのスリット状をなし、前記光ビームを凸状の前記被測定面に沿って照射して、凸状の前記被測定面で反射した反射光を前記スクリーンに投射して前記光学像を形成する。これにより、凸面である被測定面によって光ビームの反射光が拡大されるため、表面測定精度が向上する。
【０１２８】
第９の態様は、第８の態様において、前記光ビームの一部を凸状の前記被測定面上を通過させて前記スクリーンに直接投射して基準光とし、前記基準光により特定される前記光学像の測定箇所の反射光強度分布に基づき前記被測定面の表面状態を検査する。これにより、測定箇所の位置を特定でき測定精度が向上する。
【０１２９】
第１０の態様は、被測定面を有する部品の製造方法であって、前記被測定面を鏡面処理する加工工程と、コヒーレントな光ビームを前記被測定面に照射し、前記被測定面で反射した反射光をスクリーンに投射して形成した光学像を光学センサにより撮像する検査工程と、前記検査工程での撮像結果に基づき部品の適否を判断する評価工程と、前記評価工程での評価結果に応じて部品を異なる場所に搬送する搬送工程と、を含み、前記検査工程を、前記スクリーンを一方向に連続して移動させた状態で実行する。これにより、検査工程でのスペックルノイズの影響を軽減することができ、検査精度を向上できる。
【０１３０】
第１１の態様は、第１０の態様において、前記スクリーンを前記光学像の幅方向位置によらず一定の速度で連続して移動させる。このように、光学像の幅方向位置によらずスクリーンの移動速度が一定になることでノイズパターンが縦筋状となり検査精度が向上する。
【０１３１】
第１２の態様は、第１１の態様において、前記スクリーンは、円筒状に形成され、連続的に回転させられる。これにより、スクリーンの表面移動が安定し検査精度が向上する。
【０１３２】
第１３の態様は、第１２の態様において、前記被測定面は凸状であり、前記光ビームは所定の幅および所定の厚さのスリット状をなし、前記光ビームを凸状の前記被測定面に沿って照射して、凸状の前記被測定面で反射した反射光を前記スクリーンに投射して前記光学像を形成する。これにより、凸面である被測定面により光ビームの反射光が拡大されるため、検査精度が向上する。
【０１３３】
第１４の態様は、第１３の態様において、前記光ビームの一部を凸状の前記被測定面上を通過させて前記スクリーンに直接投射して基準光とし、前記基準光により特定される前記光学像の測定箇所の反射光強度分布に基づき前記被測定面の表面状態を検査する。これにより、測定箇所の位置が特定でき検査精度が向上する。
【０１３４】
第１５の態様は、第１１の態様において、前記スクリーンは、帯状であって無端の輪に形成されて少なくとも２つの回転ローラに巻回され、前記回転ローラを回転駆動することにより前記スクリーンを一方向に連続して移動させる。これにより、スクリーンの被投射面が平坦になり光学像がゆがみにくいため、検査精度が向上する。
【０１３５】
第１６の態様は、鏡面状の被測定面を有する部品の検査方法であって、コヒーレントな光ビームを前記被測定面に照射し、前記被測定面で反射した反射光をスクリーンに投射して光学像を形成する像形工程と、前記スクリーンに形成された前記光学像を光学センサにより撮像する撮像工程と、を含み、前記撮像工程を、前記スクリーンを前記光学像の幅方向位置によらず一定の速度で一方向に連続して移動させた状態で実行する。これにより、撮像工程でのスペックルノイズの影響を軽減することができ、検査精度を向上できる。
【０１３６】
第１７の態様は、第１６の態様において、前記スクリーンは、円筒状に形成され、連続的に回転させられる。これにより、スクリーンの表面移動が安定し検査精度が向上する。
【０１３７】
第１８の態様は、第１７の態様において、前記被測定面は凸状であり、前記光ビームは所定の幅および所定の厚さのスリット状をなし、前記光ビームを凸状の前記被測定面に沿って照射して、凸状の前記被測定面で反射した反射光を前記スクリーンに投射して前記光学像を形成する。これにより、凸面からなる被測定面によって光ビームの反射光が拡大され、検査精度が向上する。
【０１３８】
第１９の態様は、第１６の態様において、前記スクリーンは、帯状であって無端の輪に形成されて少なくとも２つの回転ローラに巻回され、前記回転ローラを回転駆動することにより前記スクリーンを一方向に連続して移動させる。これにより、スクリーンの被投射面が平坦になり光学像がゆがみにくいため、検査精度を向上できる。
【０１３９】
第２０の態様は、部品の被測定面を測定する測定装置であって、コヒーレントな光ビームをスリット状に形成して前記部品の被測定面に向け出射する照射部と、前記照射部から照射された前記光ビームと前記部品の被測定面とを相対的に移動させる移動部と、前記部品の被測定面で反射した反射光が投射されて光学像を形成するスクリーンと、前記光学像を撮像する光学センサと、前記スクリーンを一方向に連続して移動させる駆動源と、を備える。これにより、スペックルノイズの影響を軽減することができ、測定精度が向上する。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
上記した表面測定方法、部品の製造方法、部品の検査方法および部品の測定装置によれば、スペックルノイズによる影響を軽減することが可能となる。
【符号の説明】
【０１４１】
１０  光ビーム
９９  ランバート散乱体（拡散反射体）
１００  ピストンロッド（部品）
１００ｄ  外周表面（被測定面）
１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ  スクリーン
１０２ａ  外周表面（被投射面）
１０２Ａａ，１０２Ｂａ  被投射面
１０７  ラインセンサカメラ（光学センサ）
１５０  部品
１５１  照射光（光ビーム）
１７０，２８０，２８０Ａ，２８０Ｂ，３１５  光学像
２５０，２５０Ａ，２５０Ｂ  測定装置
２７０，３１２  移動部
２９０  照射部
３００，３００Ａ，３００Ｂ  スクリーン駆動モータ（駆動源）
３１０  平面（被投射面）
３１１  部品
３２０，３２１，３５０，３５１  回転ローラ
【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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【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１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際調査報告】
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