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JP2020051959A - Surface inspection device, component manufacturing method, and program - Google Patents

Surface inspection device, component manufacturing method, and program Download PDF

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JP2020051959A JP2018183149A JP2018183149A JP2020051959A JP 2020051959 A JP2020051959 A JP 2020051959A JP 2018183149 A JP2018183149 A JP 2018183149A JP 2018183149 A JP2018183149 A JP 2018183149A JP 2020051959 A JP2020051959 A JP 2020051959A
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inspection
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陽介 佐藤
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Abstract

To provide a surface inspection device and the like that make it easier to grasp a size of a defect in comparison to a case where planarly measuring the size of the defect from one direction with respect to an inspected body whose surface has a curved shape.SOLUTION: A surface inspection device 1 comprises: an illumination 10 that irradiates a workpiece W serving an inspected body with light; a rotation mechanism 20 that causes the workpiece W to rotate with a predetermined axis as a center; a camera 30 that photographs the workpiece W from a direction orthogonal to a direction of the axis as rotating the workpiece W, and thereby captures a plurality of images different in rotation angle; and a control unit 40 that detects a defect existing in a surface of the workpiece W on the basis of the image. The control unit 40 includes: a defect extraction unit that extracts the defect existing in the image; a two-dimensional map preparation unit that develops the extracted defect into a two-dimensional map expressing the surface of the workpiece W by a plane; a three-dimensional map preparation unit that converts the defect in the two-dimensional map to a three-dimensional map matching a curved face shape of the surface of the workpiece W; and a defect detection unit that detects a size of the defect.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、表面検査装置、部品の製造方法、プログラムに関する。   The present invention relates to a surface inspection device, a component manufacturing method, and a program.

従来、被検査体に光を照射し、被検査体を撮影した画像を基に、被検査体の表面における傷等の欠陥の有無を検出する表面検査装置が知られている。
このとき、被検査体の表面が、球面形状等の曲面形状である場合、被検査体を真上から撮影するか、回転させながら複数枚の画像を撮影することで、画像を取得する手法が用いられることがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a surface inspection apparatus that irradiates an object to be inspected with light and detects presence or absence of a defect such as a scratch on the surface of the object to be inspected based on an image of the object to be inspected.
At this time, when the surface of the object to be inspected has a curved surface shape such as a spherical shape, a method of acquiring an image by photographing the object to be inspected from directly above or by taking a plurality of images while rotating the object is known. May be used.

例えば、特許文献1には、球体外観検査装置が、検査対象の球体を球体回転機構で回転させて、球体の全表面をCCDカメラで撮像する。そして、そのCCDカメラで得られた画像データをコンピュータで画像処理することにより、球体の外表面に生じているキズや色ムラの有無を検出することが記載されている。
また、特許文献2には、表面検査装置が、曲面状壁を有する計測空間を構成し、計測空間内の計測対象物に対して照明装置の光源光を均一に減光して照明し、照明された計測対象物の全照明画像の撮影を行うとともに、パターン光投影装置によりパターン光を計測対象物に直接当たらないように曲面状壁に投影して反射させ、カメラ装置によりこの反射パターン光が投影された計測対象物の反射パターン画像の撮像を行うことが記載されている。
For example, in Patent Literature 1, a sphere appearance inspection device rotates a sphere to be inspected by a sphere rotating mechanism and captures an image of the entire surface of the sphere with a CCD camera. The document describes that image data obtained by the CCD camera is subjected to image processing by a computer to detect the presence or absence of scratches and color unevenness occurring on the outer surface of the sphere.
Further, in Patent Document 2, a surface inspection apparatus configures a measurement space having a curved wall and uniformly illuminates a measurement object in the measurement space by illuminating a light source light of an illumination device. All the illumination images of the object to be measured are photographed, and the pattern light is projected and reflected on a curved wall by a pattern light projecting device so as not to directly hit the object to be measured. It describes that imaging of a reflection pattern image of a projected measurement target is performed.

特開2001−13083号公報JP 2001-13083 A 特開2011−179982号公報JP 2011-179982 A

ところが、被検査体の表面が、球面形状等の曲面形状であると、欠陥の大きさが同じでも、場所により撮影された画像における大きさが異なって見える。また、欠陥の傾斜を陰影として検出しようした場合、被検査体の表面全体を撮影するのに適切な照明方法を定めることが、困難である。
本発明は、表面が曲面形状の被検査体に対し、一方向から平面的に欠陥の大きさを測定する場合に比較して、欠陥の大きさをより把握しやすい表面検査装置等を提供することを目的とする。
However, if the surface of the object to be inspected has a curved shape such as a spherical shape, the size of an image photographed differs depending on the location even if the size of the defect is the same. Further, when trying to detect the inclination of a defect as a shadow, it is difficult to determine an appropriate illumination method for photographing the entire surface of the inspection object.
The present invention provides a surface inspection apparatus and the like in which the size of a defect can be more easily grasped as compared with a case where the size of a defect is measured two-dimensionally from one direction on an object to be inspected having a curved surface. The purpose is to:

かかる目的のもとで、本発明は、表面が曲面形状の被検査体に対し光を照射し、被検査体を予め定められた軸を中心として回転させながら、軸の方向と交差する方向から被検査体を撮影する撮影手段から、回転角度が異なる複数枚の画像を取得する画像取得部と、画像の中に存在する欠陥を抽出する欠陥抽出部と、抽出された欠陥を、被検査体の表面を平面にて表す2次元マップに展開する2次元マップ作成部と、2次元マップの中の欠陥を、被検査体の表面の曲面形状に合わせた3次元マップに変換する3次元マップ作成部と、3次元マップを基に、欠陥の大きさを検出する欠陥検出部と、を備える表面検査装置である。
ここで、2次元マップ作成部は、抽出された欠陥を、予め定められた図法で平面上に展開し、回転角度に対応する分の位置を補正し重ね合わせることで、2次元マップを作成するようにすることができる。
また、2次元マップ作成部は、被検査体の表面上における欠陥の出現頻度を考慮した補正値により、補正して2次元マップを作成するようにすることができる。
さらに、作成された2次元マップからノイズを除去する第1のノイズ除去部をさらに備えるようにすることができる。
さらに、2次元マップ作成部は、抽出された欠陥を正積図法により平面上に展開し、3次元マップから予め定められた画素数以下の欠陥をノイズとして取り除く第2のノイズ除去部をさらに備えるようにすることができる。
そして、3次元マップは、直交座標系により欠陥の位置を示すものであるようにすることができる。
また、被検査体は、検査を行なう対象である表面が半球形状であり、欠陥検出部は、半球上において設定される緯度および/または経度により検査の基準となる欠陥の大きさを変更するようにすることができる。
さらに、欠陥検出部は、撮影手段により取得された複数枚の画像の平均画像を作成し、複数枚の画像のそれぞれと平均画像との差分を求めることで欠陥を抽出することができる。
Under such a purpose, the present invention provides a method of irradiating a test object having a curved surface with light, while rotating the test object about a predetermined axis, from a direction intersecting the axis direction. An image acquisition unit that acquires a plurality of images having different rotation angles from an imaging unit that captures an object to be inspected; a defect extraction unit that extracts a defect existing in the image; A two-dimensional map creating unit that develops a two-dimensional map representing the surface of the object into a two-dimensional map, and a three-dimensional map that converts defects in the two-dimensional map into a three-dimensional map that matches the curved surface shape of the surface of the inspection object The surface inspection apparatus includes a unit and a defect detection unit that detects a size of a defect based on a three-dimensional map.
Here, the two-dimensional map creating unit creates the two-dimensional map by developing the extracted defects on a plane by a predetermined projection, correcting the position corresponding to the rotation angle, and superimposing the positions. You can do so.
In addition, the two-dimensional map creation unit can create a two-dimensional map by performing correction using a correction value that takes into account the frequency of occurrence of defects on the surface of the inspection object.
Further, a first noise removing unit for removing noise from the created two-dimensional map can be further provided.
Further, the two-dimensional map creating unit may further include a second noise removing unit that develops the extracted defect on a plane by the equal-area drawing and removes a defect having a number of pixels equal to or less than a predetermined number of pixels from the three-dimensional map as noise. Can be
Then, the three-dimensional map can indicate the position of the defect using a rectangular coordinate system.
In addition, the surface of the inspection object to be inspected has a hemispherical shape, and the defect detection unit changes the size of a defect serving as a reference for inspection based on latitude and / or longitude set on the hemisphere. Can be
Furthermore, the defect detection unit can extract a defect by creating an average image of the plurality of images acquired by the photographing unit and calculating a difference between each of the plurality of images and the average image.

また、本発明は、表面が曲面形状の被検査体に対し光を照射する照明手段と、被検査体を予め定められた軸を中心として回転させる回転手段と、回転手段により被検査体を回転させながら、軸の方向と交差する方向から被検査体を撮影することで、回転角度が異なる複数枚の画像を取得する撮影手段と、撮影手段により取得された画像を基に、被検査体の表面に存在する欠陥を検出する検出手段とを備え、検出手段は、画像の中に存在する欠陥を抽出する欠陥抽出部と、抽出された欠陥を、被検査体の表面を平面にて表す2次元マップに展開する2次元マップ作成部と、2次元マップの中の欠陥を、被検査体の表面の曲面形状に合わせた3次元マップに変換する3次元マップ作成部と、3次元マップを基に、欠陥の大きさを検出する欠陥検出部と、を備える表面検査装置である。   Further, according to the present invention, there is provided an illumination unit that irradiates light to an inspected object having a curved surface, a rotating unit that rotates the inspected object around a predetermined axis, and a rotating unit that rotates the inspected object. By photographing the subject from a direction that intersects the direction of the axis while taking it, a photographing unit that acquires a plurality of images having different rotation angles, and a photographing unit based on the images acquired by the photographing unit. Detecting means for detecting a defect present on the surface, the detecting means comprising: a defect extracting unit for extracting a defect existing in the image; A two-dimensional map creating unit that develops a two-dimensional map, a three-dimensional map creating unit that converts a defect in the two-dimensional map into a three-dimensional map that matches the curved shape of the surface of the inspection object, and a three-dimensional map based on the three-dimensional map. Defect detection to detect the size of defects When a surface inspection apparatus comprising a.

ここで、照明手段は、短冊形状を複数並べることで形成される縞模様をなし、照明手段から発する光の一部を遮るマスクを備え、マスクは、短冊形状を予め定められた角度で組み合わせたV字形状を並べることで形成される縞模様をなすようにすることができる。
また、照明手段は、発光源から発した光を反射させ、反射した光を被検査体に照射する反射面を備え、マスクは、反射面に配されるようにすることができる。
さらに、照明手段は、曲面に沿って光を照射するようにすることができる。
またさらに、照明手段は、被検査体を挟み、撮影手段と反対側に設けられ、被検査体の背後から光を照射するバックライトをさらに含むようにすることができる。
そして、撮影手段は、被検査体に投影されたマスクの縞模様をぼかして撮影することができる。
さらに、撮影手段は、被検査体に焦点を合わせることで、マスクの縞模様をぼかして撮影するようにすることができる。
Here, the lighting unit has a mask that forms a striped pattern formed by arranging a plurality of strips and blocks a part of the light emitted from the lighting unit, and the mask combines the strip shapes at a predetermined angle. A stripe pattern formed by arranging the V-shape can be formed.
The illuminating means may include a reflection surface that reflects light emitted from the light emitting source and irradiates the reflected light to the inspection object, and the mask may be arranged on the reflection surface.
Further, the lighting means may emit light along the curved surface.
Still further, the illuminating means may further include a backlight provided on the opposite side to the photographing means with the object to be inspected therebetween, and irradiating light from behind the object to be inspected.
Then, the photographing means can photograph by blurring the stripe pattern of the mask projected on the inspection object.
Further, the imaging unit can focus on the object to be inspected so as to blur the stripe pattern of the mask for imaging.

さらに、本発明は、半球形状を少なくとも一部に有する部品を製造する製造工程と、部品の半球形状の表面を検査する検査工程と、を含み、検査工程は、半球形状の表面に対し光を照射し、部品を予め定められた軸を中心として回転させながら、軸の方向と交差する方向から半球形状の表面を撮影する撮影手段より、回転角度が異なる複数枚の画像を取得する画像取得工程と、画像の中に存在する欠陥を抽出する欠陥抽出工程と、抽出された欠陥を、半球形状の表面を平面にて表す2次元マップに展開する2次元マップ作成工程と、2次元マップの中の欠陥を、半球形状の表面に合わせた3次元マップに変換する3次元マップ作成工程と、3次元マップを基に、欠陥の大きさを検出する欠陥検出工程と、を有する半球形状を少なくとも一部に有する部品の製造方法である。   Further, the present invention includes a manufacturing process for manufacturing a component having a hemispherical shape at least in part, and an inspection process for inspecting a hemispherical surface of the component, wherein the inspection process includes applying light to the hemispherical surface. An image acquisition step of irradiating and rotating a part about a predetermined axis, and acquiring a plurality of images having different rotation angles by an imaging means for imaging a hemispherical surface from a direction intersecting the axis direction. A defect extraction step of extracting defects present in the image; a two-dimensional map creation step of expanding the extracted defects into a two-dimensional map representing a hemispherical surface as a plane; At least one hemispherical shape having a three-dimensional map creating step of converting the defect into a three-dimensional map adapted to the surface of the hemispherical shape, and a defect detecting step of detecting the size of the defect based on the three-dimensional map. Part It is a method of manufacturing the parts for.

またさらに、本発明は、コンピュータに、表面が曲面形状の被検査体に対し光を照射し、被検査体を予め定められた軸を中心として回転させながら、軸の方向と交差する方向から被検査体を撮影する撮影手段より、回転角度が異なる複数枚の画像を取得する画像取得機能と、取得した画像の中に存在する欠陥を抽出する欠陥抽出機能と、抽出された欠陥を、被検査体の表面を平面にて表す2次元マップに展開する2次元マップ作成機能と、2次元マップの中の欠陥を、被検査体の表面の曲面形状に合わせた3次元マップに変換する3次元マップ作成機能と、3次元マップを基に、欠陥の大きさを検出する欠陥検出機能と、を実現させるプログラムである。   Still further, according to the present invention, a computer irradiates a computer with an object having a curved surface to illuminate the computer, rotates the object around a predetermined axis, and obtains the object from a direction intersecting the axis. An image acquisition function for acquiring a plurality of images having different rotation angles from a photographing means for photographing an inspection object, a defect extraction function for extracting a defect existing in the acquired image, and an extracted defect are inspected. A two-dimensional map creation function that develops a two-dimensional map representing the surface of the body into a two-dimensional map, and a three-dimensional map that converts defects in the two-dimensional map into a three-dimensional map that matches the curved surface shape of the surface of the inspection object This is a program for realizing a creation function and a defect detection function for detecting the size of a defect based on a three-dimensional map.

本発明によれば、表面が曲面形状の被検査体に対し、一方向から平面的に欠陥の大きさを測定する場合に比較して、欠陥の大きさをより把握しやすい表面検査装置等を提供することができる。   According to the present invention, there is provided a surface inspection apparatus or the like in which the size of a defect can be more easily grasped as compared with a case where the size of a defect is measured in a plane from one direction for a test object having a curved surface. Can be provided.

第1の実施形態に係る表面検査装置の概略構成を示した図である。It is a figure showing the schematic structure of the surface inspection device concerning a 1st embodiment. (a)〜(b)は、ワークの外観形状について示した図である。(A)-(b) is a figure showing the external appearance shape of the work. (a)は、図2(a)のIIb方向から半球部の表面に生じた欠陥を見たときの模式図である。(b)は、半球部に照明を行なった例を示している。FIG. 2A is a schematic diagram when a defect generated on the surface of a hemispherical portion is viewed from the IIb direction in FIG. 2A. (B) shows an example in which the hemisphere is illuminated. (a)〜(b)は、本実施の形態のドーム照明について、さらに詳しく示した図である。(A)-(b) is a figure which showed in more detail about the dome illumination of this Embodiment. ワークの半球部に生じたゆがみと、問題になる欠陥との相違を示した図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a difference between a distortion generated in a hemispherical portion of a work and a defect that causes a problem. 制御部の機能構成例について示したブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration example of a control unit. (a)〜(b)は、欠陥抽出部が、輪郭を検出し、これからワークの半球部の画像上の中心を求める方法を説明した図である。(A)-(b) is a figure explaining the method in which a defect extraction part detects a contour and finds a center on a picture of a hemisphere part of a work from this. (a)〜(c)は、複数枚の画像のそれぞれと平均画像との差分を求める方法について示した図である。(A)-(c) is a figure which showed the method of calculating | requiring the difference of each of several images and an average image. (a)〜(b)は、2次元マップ作成部が、欠陥を平面上に展開する場合を示した概念図である。(c)は、展開図を作成する上で使用する球上の座標について示した図である。(A)-(b) is a conceptual diagram showing a case where a two-dimensional map creation unit develops a defect on a plane. (C) is a diagram showing coordinates on a sphere used for creating a development view. 2次元マップ作成部が作成した2次元マップの例を示した図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a two-dimensional map created by a two-dimensional map creating unit. (a)は、膨張処理について示した図である。(b)は、収縮処理について示した図である。(A) is a figure showing expansion processing. (B) is a figure showing contraction processing. (a)〜(b)は、第1のノイズ除去部により、ノイズを除去する前と後とで比較した図である。(A)-(b) is the figure by which the 1st noise removal part compared before and after removing noise. (a)〜(b)は、3次元マップ作成部が、第1のノイズ除去部でノイズ除去後の2次元マップ上の欠陥を、3次元マップに変換する方法を説明した図である。FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating a method in which a three-dimensional map creating unit converts a defect on a two-dimensional map after noise removal by a first noise removing unit into a three-dimensional map. 第2の実施形態に係る表面検査装置の概略構成を示した図である。It is a figure showing the schematic structure of the surface inspection device concerning a 2nd embodiment. リング照明により、ワークの半球部に対し照明を行なった場合を示している。The case where the hemispherical portion of the work is illuminated by ring illumination is shown. 表面検査装置の動作について説明したフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation of the surface inspection device. (a)〜(b)は、サンソン図法による展開図と正距円筒図法による展開図とを比較した図である。(A)-(b) is a figure which compared the development view by the Sanson projection and the development view by the equirectangular projection.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。しかし、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to only these embodiments.

<表面検査装置の構成の説明>
{第1の実施形態}
ここでは、まず表面検査装置の構成の第1の実施形態について説明を行なう。
図1は、第1の実施形態に係る表面検査装置1の概略構成を示した図である。
図示する表面検査装置1は、ワークWに対し照明を行なう照明10と、ワークWを回転させる回転機構20と、ワークWの表面を撮影するカメラ30と、表面検査装置1の全体の制御を行なう制御部40とを備える。
<Description of configuration of surface inspection device>
<< 1st Embodiment >>
Here, a first embodiment of the configuration of the surface inspection apparatus will be described first.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a surface inspection apparatus 1 according to the first embodiment.
The illustrated surface inspection device 1 performs overall control of the illumination 10 that illuminates the work W, a rotation mechanism 20 that rotates the work W, a camera 30 that photographs the surface of the work W, and the entire surface inspection device 1. And a control unit 40.

ここでは、まずワークWについて説明を行なう。ワークWは、表面が曲面形状の被検査体の一例である。
図2(a)〜(b)は、ワークWの外観形状について示した図である。
このうち、図2(a)は、ワークWの正面図であり、図2(b)は、ワークWを図2(a)のIIb方向から見た上面図である。
図2(a)に図示するように、ワークWは、全体形状として、半球部Waで示した半球形状の部分と円柱部Wbで示した円柱形状の部分とが一体化した形状をなす。ワークWの表面は、光を反射する性質を有する。即ち、ワークWは、例えば、金属からなり、表面を研磨した部品等である。また、ワークWは、表面にメッキなどを施した部品等である。なお、本実施の形態では、ワークWの表面の全体を検査するわけではなく、半球部Waが検査対象であり、半球部Waの表面に生じた欠陥の大きさを検査する。対して、円柱部Wbの表面は、表面検査装置1を使用した検査対象ではない。
Here, the work W will be described first. The work W is an example of an object to be inspected having a curved surface.
FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating the external shape of the work W. FIG.
2 (a) is a front view of the work W, and FIG. 2 (b) is a top view of the work W as viewed from the IIb direction in FIG. 2 (a).
As illustrated in FIG. 2A, the workpiece W has an overall shape in which a hemispherical portion indicated by a hemispherical portion Wa and a cylindrical portion indicated by a cylindrical portion Wb are integrated. The surface of the work W has a property of reflecting light. That is, the work W is, for example, a part made of metal and having a polished surface. The work W is a component or the like whose surface is plated. In the present embodiment, the entire surface of the workpiece W is not inspected, but the hemispherical portion Wa is an inspection target, and the size of a defect generated on the surface of the hemispherical portion Wa is inspected. On the other hand, the surface of the cylindrical portion Wb is not an inspection target using the surface inspection device 1.

なお、以後、この半球部Waを、地球の北半球に例え、図中横方向に沿った周方向の位置を経度、図中縦方向に沿った周方向の位置を緯度として、半球部Wa上の位置を表すことがある。この場合、半球部Waの底部の外周円は、赤道(緯度0°)に対応し、半球部Waの頂部は、北極点(緯度90°)に対応する。   Hereinafter, this hemisphere Wa is compared to the northern hemisphere of the earth, and the circumferential position along the horizontal direction in the figure is longitude, and the circumferential position along the vertical direction in the figure is latitude. May represent a location. In this case, the outer circumference circle at the bottom of the hemisphere Wa corresponds to the equator (latitude 0 °), and the top of the hemisphere Wa corresponds to the North Pole (latitude 90 °).

図3(a)は、図2(a)のIIb方向から半球部Waの表面に生じた欠陥Kを見たときの模式図である。
図では、欠陥Kとして、「◇」の形状の傷が、半球部Waの表面に存在する場合を示している。ここでは、欠陥Kとして、欠陥K1、欠陥K2、欠陥K3が存在する場合を例に取り説明を行なう。
欠陥K1は、半球部Waの頂部に位置する。また、欠陥K2、欠陥K3は、半球部Waの頂部以外の側部に位置し、欠陥K2より欠陥K3の方が、頂部からより離れた箇所に位置する。この場合、欠陥K1は、直上から見ることになり、その形状および大きさを、ほぼ正確に判断することができる。対して、欠陥K2、欠陥K3は、斜め方向から見ることになり、その形状および大きさは、実際の形状および大きさと異なって見える。これは、欠陥K2より欠陥K3の方が、より顕著である。つまり、半球部Waの頂部から離れるに従い、欠陥Kの形状および大きさは湾曲し、実際とは異なるものとなっていく。これは、欠陥Kの存在する緯度が低いほど、欠陥Kの形状および大きさは湾曲し、実際とは異なるように見えると言い換えることもできる。その結果、欠陥K2、欠陥K3の場合は、大きさを正確に検出することは困難である。
FIG. 3A is a schematic diagram when the defect K generated on the surface of the hemispherical portion Wa is viewed from the IIb direction in FIG. 2A.
The figure shows a case where a defect having a shape of “◇” is present on the surface of the hemispherical portion Wa as the defect K. Here, a description will be given by taking as an example a case where the defect K includes a defect K1, a defect K2, and a defect K3.
The defect K1 is located at the top of the hemisphere Wa. Further, the defects K2 and K3 are located on the sides other than the top of the hemisphere Wa, and the defect K3 is located farther from the top than the defect K2. In this case, the defect K1 is viewed from directly above, and its shape and size can be almost accurately determined. On the other hand, the defect K2 and the defect K3 are viewed from an oblique direction, and their shapes and sizes look different from the actual shapes and sizes. This is more pronounced for defect K3 than for defect K2. In other words, as the distance from the top of the hemispherical portion Wa increases, the shape and size of the defect K become curved and become different from the actual one. In other words, the lower the latitude where the defect K exists, the more the shape and size of the defect K are curved, and the defect K looks different from the actual one. As a result, in the case of the defect K2 and the defect K3, it is difficult to accurately detect the size.

また、図3(b)は、半球部Waに照明を行なった例を示している。
ここでは、図中上方向から矩形状の照明Sにより照明を行なった例を示している。この場合、エリアArの範囲で、より明るく半球部Waを照らすことができる明部となるが、他の箇所は、この照明Sでは、暗くなり、暗部となる。暗部では、欠陥Kを検出することは困難である。つまり、この例では、全体を明るくする照明とはならず、欠陥Kを検出できる範囲も限定的となる。また、広範囲を明るくする照明にした場合、欠陥Kである傷等の傾斜が陰影となりにくく、その結果、欠陥Kも見えにくくなり、欠陥Kが検出しにくくなることがある。対して、図3(b)で示したような狭い範囲を照らした方が、傷等の傾斜が陰影として検出でき、欠陥Kが見えやすくなる。ただし、上述したように、欠陥Kを検出できる範囲が限定的となる。
このように、ワークWの表面が、半球部Wa等の曲面形状を有し、その曲面上の欠陥Kを検出したい場合、一方向だけから、欠陥Kの大きさを検出したり、一方向から照明を行なうだけでは、欠陥Kを検出するのが困難である。
FIG. 3B shows an example in which the hemisphere Wa is illuminated.
Here, an example is shown in which illumination is performed by a rectangular illumination S from above in the drawing. In this case, a bright portion that can illuminate the hemispherical portion Wa more brightly within the range of the area Ar, but other portions become darker and darker with the illumination S. In a dark part, it is difficult to detect the defect K. That is, in this example, the illumination does not brighten the whole, and the range in which the defect K can be detected is also limited. In addition, in the case of illumination for brightening a wide area, the inclination of a defect or the like as a defect K is unlikely to be a shadow, and as a result, the defect K is difficult to see and the defect K may be difficult to detect. On the other hand, when a narrow range as shown in FIG. 3B is illuminated, the inclination of a flaw or the like can be detected as a shadow, and the defect K can be easily seen. However, as described above, the range in which the defect K can be detected is limited.
As described above, when the surface of the work W has a curved surface shape such as a hemispherical portion Wa, and it is desired to detect the defect K on the curved surface, the size of the defect K can be detected from only one direction, or from one direction. It is difficult to detect the defect K only by performing illumination.

一方、ワークWを回転させながら、斜め方向からワークWを撮影し、欠陥Kを検出する方法もあるが、斜め方向から撮影すると、欠陥Kの位置の判定が困難になりやすい。また、検出結果を累積していくと、小さなノイズも累積して大きくなり、ノイズが、欠陥Kとして誤検出されやすくなる。   On the other hand, there is also a method of detecting the defect K by photographing the work W from an oblique direction while rotating the work W. However, when photographing from an oblique direction, it is difficult to determine the position of the defect K. Further, when the detection results are accumulated, small noises also accumulate and become large, and the noises are likely to be erroneously detected as the defect K.

そこで本実施の形態では、図1の表面検査装置1を使用し、これらの問題の抑制を図っている。以下、本実施の形態の表面検査装置1について説明を行なう。   Therefore, in the present embodiment, the surface inspection apparatus 1 of FIG. 1 is used to suppress these problems. Hereinafter, the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment will be described.

照明10は、照明手段の一例であり、ワークWに対し光を照射する。
本実施の形態では、照明10は、ワークWの表面の曲面に沿って光を照射する。これにより、照明10は、ワークWに対し、全体を明るく照らす照明にすることができる。この場合、照明10は、ワークWを覆うようにして、光を照射するドーム照明10aを含む。即ち、照明10として、ワークWの半球部Waの半球面に沿った形状である半球形状のドーム照明10aを採用している。このドーム照明10aにより、ワークWの上方から光を照射することができる。
The illumination 10 is an example of an illumination unit and irradiates the work W with light.
In the present embodiment, the illumination 10 emits light along a curved surface of the surface of the work W. Thus, the illumination 10 can be an illumination that illuminates the work W brightly as a whole. In this case, the illumination 10 includes a dome illumination 10a that irradiates light so as to cover the work W. That is, as the illumination 10, a hemispherical dome illumination 10 a having a shape along the hemispherical surface of the hemispherical portion Wa of the work W is employed. With the dome illumination 10a, light can be emitted from above the work W.

図4(a)〜(b)は、本実施の形態のドーム照明10aについて、さらに詳しく示した図である。
このうち、図4(a)は、図1と同様の正面方向からドーム照明10aを見た図であり、図4(b)は、図4(a)のIVb方向から、ドーム照明10aを見た図である。
図示するように、ドーム照明10aは、ドーム11の底面の円環部に、発光源として、白色のLED(Light Emitting Diode)12が配される。ただし、発光色は、白色に限られるものではなく、他の色であってもよい。LED12から発した光は、ドーム11の内面11aに拡散反射され、ワークWの半球部Waに照射する。図では、拡散反射される光を、矢印Lで模式的に表している。即ち、ドーム11の内面11aは、LED12から発した光を反射させ、反射した光をワークWに照射する反射面であると捉えることができる。ドーム照明10aを利用することで、ワークWの半球部Waの表面の広範囲を明るく照らすことができる。
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing the dome illumination 10a of the present embodiment in more detail.
4A is a view of the dome illumination 10a viewed from the same front direction as FIG. 1, and FIG. 4B is a view of the dome illumination 10a viewed from the IVb direction of FIG. 4A. FIG.
As shown in the figure, the dome lighting 10a has a white LED (Light Emitting Diode) 12 as a light emitting source arranged in an annular portion on the bottom surface of the dome 11. However, the emission color is not limited to white, and may be another color. Light emitted from the LED 12 is diffusely reflected on the inner surface 11a of the dome 11, and irradiates the hemispherical portion Wa of the work W. In the figure, light that is diffusely reflected is schematically represented by an arrow L. That is, the inner surface 11a of the dome 11 can be regarded as a reflection surface that reflects light emitted from the LED 12 and irradiates the reflected light to the work W. By using the dome illumination 10a, it is possible to brightly illuminate a wide area of the surface of the hemispherical portion Wa of the work W.

また、図4(b)に示すように、本実施の形態では、ドーム照明10aは、ドーム11の内面11aにマスク13を備える。このマスク13は、短冊形状Taを複数並べることで形成される縞模様Smをなし、ドーム照明10aのLED12から発する光の一部を遮る。
また、この縞模様Smは、2つの短冊形状Ta1、Ta2を予め定められた角度で組み合わせたV字形状Vjを並べることで形成される。即ち、図示する例では、短冊形状Taが、それぞれ基準線Lsから、予め定められた角度をなすように傾斜している。この角度は、例えば、30°である。この縞模様Smは、カメラ30の視野を確保するためにドーム11に形成された穴部11b以外の、内面11a全体に形成される。
Further, as shown in FIG. 4B, in the present embodiment, the dome lighting 10 a includes a mask 13 on the inner surface 11 a of the dome 11. The mask 13 forms a striped pattern Sm formed by arranging a plurality of strips Ta, and blocks a part of light emitted from the LED 12 of the dome illumination 10a.
The striped pattern Sm is formed by arranging a V-shape Vj obtained by combining two strip shapes Ta1 and Ta2 at a predetermined angle. That is, in the illustrated example, each of the strip shapes Ta is inclined so as to form a predetermined angle from the reference line Ls. This angle is, for example, 30 °. The striped pattern Sm is formed on the entire inner surface 11a except for the hole 11b formed in the dome 11 to secure the field of view of the camera 30.

このような縞模様Smにてマスク13を形成すると、縞模様Smのパターンが、ワークWの半球部Waの表面に投影される。即ち、ワークWの半球部Waに縞状の明部と暗部とが交互に生じる。これにより、傷等の傾斜が陰影として検出されやすくなり、欠陥Kがより見えやすくなる。そして、明部と暗部との境界に欠陥Kがある場合は、それが、より顕著となる。   When the mask 13 is formed with such a striped pattern Sm, the pattern of the striped pattern Sm is projected on the surface of the hemispherical portion Wa of the work W. In other words, bright and dark stripes alternate in the hemisphere Wa of the workpiece W. Thereby, the inclination of a flaw or the like is easily detected as a shadow, and the defect K is more easily seen. If there is a defect K at the boundary between the bright part and the dark part, it becomes more noticeable.

そして、この縞模様Smを、予め定められた角度で組み合わせたV字形状Vjを並べて形成することで、種々の方向に生じた傷等の欠陥Kを見ることがでできる。即ち、縞模様Smが一方向のみに形成された場合、傷等の欠陥Kの方向によっては、傷等の傾斜が陰影となりにくく、欠陥Kが検出できない場合がある。これを抑制するため、縞模様Smの方向が異なるマスク13が形成された複数のドーム11を交換して、測定を行うことも考えられるが、交換を行なう手間が生じ、測定を何回も行なう必要がある。本実施の形態のマスク13では、縞模様Smが、V字形状Vjを並べて形成されることで、2つの方向を向くため、1度の測定で、種々の方向に生じた傷等の欠陥Kを見ることができる。   Then, by forming the striped pattern Sm by arranging V-shaped shapes Vj which are combined at a predetermined angle, defects K such as scratches generated in various directions can be seen. That is, when the stripe pattern Sm is formed in only one direction, depending on the direction of the defect K such as a flaw, the inclination of the flaw or the like is unlikely to be a shadow, and the defect K may not be detected. In order to suppress this, it is conceivable to perform measurement by exchanging a plurality of domes 11 on which the masks 13 having different directions of the striped pattern Sm are formed, but it is troublesome to perform the exchange, and measurement is performed many times. There is a need. In the mask 13 of the present embodiment, since the stripe pattern Sm is formed in a V-shape Vj and is oriented in two directions, the defect K such as a flaw or the like generated in various directions in one measurement is obtained by one measurement. Can be seen.

また、本実施の形態では、照明10は、ワークWを挟み、カメラ30と反対側に設けられ、ワークWの背後から光を照射するバックライト10bをさらに含む。バックライト10bにより、ワークWの下方から光を照射することができる。詳しくは後述するが、これにより、カメラ30でワークWの半球部Waを撮影する際に、その輪郭を容易に識別することができる。バックライト10bは、例えば、LEDを複数配列した発光源を備えるが、これに限られるものではなく、蛍光ランプ、白熱灯、液晶パネル、有機EL(OLED:Organic Light Emitting Diode)パネル、無機EL(IEL:Inorganic Electro-Luminescence)パネル等を発光源としてもよい。また、上述したドーム照明10aのLED12をこれらの発光源としてもよい。   In the present embodiment, the illumination 10 further includes a backlight 10b provided on the opposite side to the camera 30 with the work W interposed therebetween, and irradiating light from behind the work W. Light can be emitted from below the work W by the backlight 10b. As described later in detail, when the camera 30 captures an image of the hemispherical portion Wa of the work W, the outline thereof can be easily identified. The backlight 10b includes, for example, a light emitting source in which a plurality of LEDs are arranged, but is not limited thereto. A fluorescent lamp, an incandescent lamp, a liquid crystal panel, an organic EL (OLED: Organic Light Emitting Diode) panel, an inorganic EL ( An IEL (Inorganic Electro-Luminescence) panel or the like may be used as the light emitting source. Further, the LED 12 of the dome lighting 10a described above may be used as these light emitting sources.

図1に戻り、回転機構20は、回転手段の一例であり、ワークWを予め定められた軸を中心として回転させる。回転機構20は、ワークWを保持する図示しない保持部を有する。回転機構20は、例えば、モータを回転動力源として備え、この回転動力源により保持部を回転させることで、ワークWを回転させる。このとき、回転機構20の回転軸の方向は、ワークWの軸の方向と一致するようにする。   Referring back to FIG. 1, the rotation mechanism 20 is an example of a rotation unit, and rotates the work W about a predetermined axis. The rotation mechanism 20 has a holding unit (not shown) that holds the work W. The rotation mechanism 20 includes, for example, a motor as a rotation power source, and rotates the work W by rotating the holding unit using the rotation power source. At this time, the direction of the rotation axis of the rotation mechanism 20 is made to coincide with the direction of the axis of the work W.

カメラ30は、撮影手段の一例であり、回転機構20によりワークWを回転させながら、軸の方向と交差する方向からワークWを撮影する。そしてこれにより、ワークWについて、回転角度が異なる複数枚の画像を取得する。交差する方向の角度としては、例えば、図1に示すように、40°とする。また、この角度は、水平面を基準にしたときは50°であると見ることもできる。カメラ30は、照明10のドーム11の穴部11bを通して、ワークWの半球部Waを撮影する。この場合、穴部11bは、ドーム11の頂部に形成されており、カメラ30は、鉛直方向からワークWの半球部Waを撮影する。
また、カメラ30は、ワークWに対し、予め定められた回転角度毎に撮影を行なう。この回転角度は、例えば、6°であり、この場合、ワークWが1回転(360°回転)すると、合計60枚の撮影画像が得られる。
The camera 30 is an example of a photographing unit, and photographs the work W from a direction intersecting the axis direction while rotating the work W by the rotation mechanism 20. Thus, a plurality of images of the work W having different rotation angles are obtained. The angle of the intersecting directions is, for example, 40 ° as shown in FIG. This angle can also be viewed as 50 ° with respect to the horizontal plane. The camera 30 captures an image of the hemisphere Wa of the work W through the hole 11b of the dome 11 of the lighting 10. In this case, the hole 11b is formed at the top of the dome 11, and the camera 30 captures an image of the hemisphere Wa of the work W from the vertical direction.
Further, the camera 30 captures an image of the work W at each predetermined rotation angle. The rotation angle is, for example, 6 °. In this case, when the work W makes one rotation (360 ° rotation), a total of 60 shot images are obtained.

またこのとき、カメラ30は、ワークWに投影されたマスク13の縞模様Smをぼかして撮影する。これにより、ワークWの半球部Waに生じたゆがみを撮影しないようにすることができる。   At this time, the camera 30 blurs and shoots the striped pattern Sm of the mask 13 projected on the workpiece W. Accordingly, it is possible to prevent the distortion generated in the hemispherical portion Wa of the workpiece W from being photographed.

図5は、ワークWの半球部Waに生じたゆがみUgと、問題になる欠陥Kとの相違を示した図である。
図5において、ゆがみUgは、半球面の一部が、半球面からわずかに外れた面であり、例えば、半球面の一部が、平らになった面、半球面の曲率とは少し異なる曲率を有する面、緩やかに凹んだ面である。この場合、ゆがみUgは、理想の半球面からは外れるが、存在しても支障がない。対して、欠陥Kは、擦過傷、打痕、圧痕等であり、例えば、半球面に対し角度のついた溝形状を有する。このような欠陥Kが、予め定められた大きさ以上になると、ワークWの機能を損ない、製品として不良品になりやすい。
FIG. 5 is a diagram showing a difference between the distortion Ug generated in the hemispherical portion Wa of the workpiece W and the defect K which is a problem.
In FIG. 5, the distortion Ug is a surface in which a part of the hemisphere is slightly deviated from the hemisphere, for example, a surface in which a part of the hemisphere becomes flat, a curvature slightly different from the curvature of the hemisphere. , And a gently concave surface. In this case, the distortion Ug deviates from the ideal hemisphere, but there is no problem even if it is present. On the other hand, the defect K is an abrasion, a dent, an indentation, or the like, and has, for example, a groove shape that is angled with respect to a hemisphere. When such a defect K has a size equal to or larger than a predetermined size, the function of the work W is impaired, and the product is likely to be defective.

実際には、カメラ30は、ワークWに焦点を合わせることで、マスク13の縞模様Smをぼかして撮影する。つまり、マスク13の位置に焦点を合わせると、マスク13の縞模様Smは、ぼけなくなる。よって、焦点をこの箇所以外の箇所に合わせる必要がある。そして、ワークWの半球部Waの表面に焦点を合わせることで、欠陥Kの存在する箇所に焦点を合わせることになり、欠陥Kがより見えやすくなる。   Actually, the camera 30 focuses on the work W to blur and photograph the striped pattern Sm of the mask 13. That is, when the position of the mask 13 is focused, the stripe pattern Sm of the mask 13 is not blurred. Therefore, it is necessary to focus on a part other than this part. Then, by focusing on the surface of the hemispherical portion Wa of the workpiece W, the focus is on the location where the defect K exists, and the defect K becomes more visible.

再び図1に戻る。制御部40は、検出手段の一例であり、表面検査装置1全体の制御を行なうとともに、カメラ30により取得された画像を基に、ワークWの表面に存在する欠陥Kを検出する。
図6は、制御部40の機能構成例について示したブロック図である。
図示するように、制御部40は、ワークWの欠陥Kを抽出する欠陥抽出部41と、欠陥Kの2次元マップを作成する2次元マップ作成部42と、2次元マップ上のノイズの除去を行なう第1のノイズ除去部43と、欠陥Kの3次元マップを作成する3次元マップ作成部44と、3次元マップ上のノイズの除去を行なう第2のノイズ除去部45と、欠陥Kの大きさを検出する欠陥検出部46とを備える。
Returning to FIG. The control unit 40 is an example of a detection unit, controls the entire surface inspection apparatus 1, and detects a defect K existing on the surface of the work W based on an image acquired by the camera 30.
FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the control unit 40.
As illustrated, the control unit 40 performs a defect extraction unit 41 that extracts a defect K of the work W, a two-dimensional map creation unit 42 that creates a two-dimensional map of the defect K, and a noise removal on the two-dimensional map. A first noise removing unit 43 for performing a three-dimensional map of the defect K; a second noise removing unit 45 for removing noise on the three-dimensional map; And a defect detection unit 46 for detecting the defect.

欠陥抽出部41は、カメラ30で撮影した画像の中に存在する欠陥Kを抽出する。
このとき、欠陥抽出部41は、まず、ワークWの輪郭を利用して、それぞれの画像について位置合わせを行なう。具体的には、欠陥抽出部41は、ワークWの輪郭から中心の位置を求め、中心の位置を合わせることで位置合わせを行なう。この輪郭は、バックライト10bにより照射された光により検出できる。
The defect extraction unit 41 extracts a defect K existing in an image captured by the camera 30.
At this time, first, the defect extraction unit 41 performs positioning of each image using the outline of the work W. More specifically, the defect extracting unit 41 obtains the position of the center from the contour of the work W, and performs positioning by adjusting the position of the center. This contour can be detected by the light emitted from the backlight 10b.

図7(a)〜(b)は、欠陥抽出部41が、輪郭を検出し、これからワークWの半球部Waの画像上の中心を求める方法を説明した図である。
このうち、図7(a)は、撮影された複数枚の画像Gのうち1枚の画像Gについて、ワークWの半球部Waの輪郭Rkを検出した場合を示している。この場合、画像Gの上方において半球部Waの部分と背景とが、バックライト10bにより照射された光により明確に区別できるため、その境界を検出して、輪郭Rkとする。そして、以下に説明するように、検出した輪郭Rkを利用して複数枚の画像Gの位置合わせを行なった上で欠陥Kを抽出する。
FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating a method in which the defect extracting unit 41 detects a contour and obtains a center of the hemispherical portion Wa of the workpiece W on the image from the contour.
Among them, FIG. 7A shows a case where the contour Rk of the hemispherical portion Wa of the work W is detected for one image G among the plurality of captured images G. In this case, since the hemispherical portion Wa and the background can be clearly distinguished by the light emitted from the backlight 10b above the image G, the boundary is detected and set as the contour Rk. Then, as described below, a defect K is extracted after performing alignment of a plurality of images G using the detected contour Rk.

図7(b)は、検出された輪郭Rkから、ワークWの半球部Waの画像の中心を求める場合を示している。この場合、輪郭Rkは、円の一部と考えられるため、この輪郭Rkを輪郭Rkの下方に延長し、円を作成する。図では、輪郭Rkと延長部Enとにより円を作成した場合を表している。そして、この円の中心Oの座標を求める。なお、本実施の形態で、画素の座標は、画素(pixel)の数で表されるピクセル座標である。
そして、欠陥抽出部41は、撮影した複数枚の各画像Gについて同様の処理を行ない、中心Oの座標を求める。さらに、各画像Gについて、図中左右上下方向に移動させることで、中心Oを同じ座標に揃え、位置合わせを行なう。
FIG. 7B shows a case where the center of the image of the hemispherical portion Wa of the workpiece W is obtained from the detected contour Rk. In this case, since the contour Rk is considered to be a part of a circle, the contour Rk is extended below the contour Rk to create a circle. The figure shows a case where a circle is created by the contour Rk and the extension En. Then, the coordinates of the center O of the circle are obtained. In the present embodiment, the coordinates of a pixel are pixel coordinates represented by the number of pixels.
Then, the defect extraction unit 41 performs the same processing for each of the plurality of captured images G to obtain the coordinates of the center O. Further, by moving each image G in the left, right, up, and down directions in the figure, the center O is aligned with the same coordinates, and alignment is performed.

次に、欠陥抽出部41は、カメラ30により取得された複数枚の画像Gの平均画像Ghを作成する。ここで、平均画像Ghとは、位置合わせを行なった後の複数枚の画像Gについて、同じ座標にある各画素の画素値を平均し、その平均値を画素値とする画像である。この場合、複数枚の画像Gは、グレーの画像である。そして、画素値は、例えば、8ビットで表され、0以上255以下の何れかの整数値となる。欠陥抽出部41は、画像G中で同じ座標にあるそれぞれの画素について、画素値を合算し、合算した積算値を画像Gの枚数で除算することで、それぞれの画素値の平均値を求める。画像Gの枚数は、上述した場合では、60枚である。そして、この60枚の画像Gの平均画素値を有する画素からなる画像を1枚の平均画像Ghとする。このとき、平均画像Ghは、欠陥Kがない場合の画像であるとみなせる。つまり、欠陥Kは、ワークWを回転させながら撮影するために、各画像Gで異なる位置に撮影される。そして、欠陥Kは、高い頻度で出現するものではなく、その数は少ない。欠陥Kがあると、欠陥Kがない場合に比べ、画像Gの画素値が変化するが、平均画像Ghの場合、その変化が均されてしまい、画素値は、欠陥がない場合とほぼ同じとなる。   Next, the defect extraction unit 41 creates an average image Gh of the plurality of images G acquired by the camera 30. Here, the average image Gh is an image in which the pixel values of the pixels at the same coordinates are averaged for a plurality of images G after the alignment, and the average value is used as the pixel value. In this case, the plurality of images G are gray images. Then, the pixel value is represented by, for example, 8 bits, and is any integer value of 0 or more and 255 or less. The defect extraction unit 41 calculates the average value of the pixel values by summing up the pixel values of the pixels at the same coordinates in the image G and dividing the summed value by the number of images G. The number of images G is 60 in the case described above. Then, an image composed of pixels having the average pixel value of the 60 images G is defined as one average image Gh. At this time, the average image Gh can be regarded as an image when there is no defect K. That is, the defect K is photographed at a different position in each image G in order to photograph while rotating the work W. The defect K does not appear at a high frequency, and the number thereof is small. When there is a defect K, the pixel value of the image G changes as compared with the case where there is no defect K. However, in the case of the average image Gh, the change is evened out, and the pixel value is almost the same as when there is no defect. Become.

そして、欠陥抽出部41は、位置合わせ後の複数枚の画像Gのそれぞれと平均画像Ghとの差分を求めることで欠陥Kを抽出する。
図8(a)〜(c)は、複数枚の画像Gのそれぞれと平均画像Ghとの差分を求める方法について示した図である。
このうち、図8(a)は、平均画像Ghについて示した図である。そして、撮影された複数枚の画像Gのうち1枚の画像Gについて、平均画像Ghとの差分を求める。差分は、上述したように、中心Oの位置合わせを行ない、それぞれの画像Gについて同じ座標にある画素について求める。
Then, the defect extracting unit 41 extracts the defect K by calculating a difference between each of the plurality of images G after the alignment and the average image Gh.
FIGS. 8A to 8C are diagrams illustrating a method of calculating a difference between each of the plurality of images G and the average image Gh.
FIG. 8A is a diagram showing the average image Gh. Then, a difference between the average image Gh and one image G among the plurality of captured images G is obtained. As described above, the difference is obtained for the pixels located at the same coordinates in each image G by performing the alignment of the center O.

図8(b)は、差分の画素値を有する画像を差分画像Gsとして示した図である。この差分画像Gsは、上述した例では、60枚作成される。なおこの場合、差分は、負の数となる場合もあるため、ここで言う差分の画素値は、正の数および0だけでなく負の数となる場合がある。この差分画像Gsでは、欠陥Kが存在する箇所の画素値の絶対値が大きくなる。即ち、欠陥Kが存在しない箇所では、画素値は、平均画像Ghの画素値と近いため、0または0に近くなる。対して、欠陥Kが存在する箇所では、画素値は、平均画像Ghの画素値の近くならないため、より大きな正の数またはより小さな負の数となる。よって、欠陥Kが存在する箇所は、絶対値が予め定められた閾値以上であると考えられる。この場合、例えば、閾値を30とし、欠陥Kの存在する箇所として、差分の画素値の絶対値が30以上の場合、欠陥Kとする。   FIG. 8B is a diagram illustrating an image having a difference pixel value as a difference image Gs. In the example described above, 60 difference images Gs are created. In this case, since the difference may be a negative number, the pixel value of the difference may be not only a positive number and 0 but also a negative number. In the difference image Gs, the absolute value of the pixel value at the position where the defect K exists is large. That is, at a portion where no defect K exists, the pixel value is close to the pixel value of the average image Gh, and thus becomes 0 or close to 0. On the other hand, at the position where the defect K exists, the pixel value does not come close to the pixel value of the average image Gh, and thus becomes a larger positive number or a smaller negative number. Therefore, it is considered that the location where the defect K exists has an absolute value equal to or greater than the predetermined threshold. In this case, for example, when the threshold value is 30 and the absolute value of the pixel value of the difference is 30 or more as the location where the defect K exists, it is determined as the defect K.

さらに、欠陥抽出部41は、差分画像Gsから、高周波成分を求めることで、欠陥Kのエッジ画像を求める。上述したゆがみUgの場合、エッジの画素値の絶対値は、小さくなる。対して、傷等の欠陥Kの場合、エッジの画素値の絶対値は大きくなる。よって、欠陥Kが存在する箇所は、求めたエッジの画素値の絶対値が予め定められた閾値以上であると考えられる。この場合、閾値を25とし、求めたエッジの画素値の絶対値が25以上の場合、欠陥Kとする。つまり、欠陥抽出部41は、差分を求めることで抽出された欠陥Kのエッジの画素値が、予め定められた範囲以外の場合に、欠陥Kとは扱わないようにする。これにより、さらに、ゆがみUgを排除することができる。   Further, the defect extracting unit 41 obtains an edge image of the defect K by obtaining a high-frequency component from the difference image Gs. In the case of the distortion Ug described above, the absolute value of the pixel value of the edge becomes small. On the other hand, in the case of the defect K such as a scratch, the absolute value of the pixel value of the edge becomes large. Therefore, it is considered that the absolute value of the obtained pixel value of the edge is greater than or equal to the predetermined threshold value at the location where the defect K exists. In this case, the threshold is set to 25, and when the absolute value of the pixel value of the obtained edge is 25 or more, it is determined to be a defect K. That is, the defect extraction unit 41 does not treat the edge K of the defect K extracted by calculating the difference as a defect K when the pixel value of the edge of the defect K is out of a predetermined range. Thereby, the distortion Ug can be further eliminated.

図8(c)は、これらの処理の結果、欠陥抽出部41が抽出した欠陥Kの画像である抽出画像Gcを示している。そして、欠陥抽出部41は、この欠陥Kの抽出を、各差分画像Gsについて行なう。この画像は、二値画像であり、抽出された欠陥Kの箇所は、1、欠陥Kでない箇所は、0の画素値で表される。また、差分画像Gsが60枚の場合、抽出画像Gcも60枚となる。
本実施の形態では、上述したように、照明10にバックライト10bを設ける。そして、欠陥抽出部41は、バックライト10bにより照射された光によりワークWの半球部Waの輪郭Rkを検出し、検出した輪郭Rkにより複数枚の画像Gの位置合わせを行なった上で欠陥Kを抽出する。
FIG. 8C shows an extracted image Gc which is an image of the defect K extracted by the defect extracting unit 41 as a result of these processes. Then, the defect extraction unit 41 extracts the defect K for each difference image Gs. This image is a binary image, and the location of the extracted defect K is represented by a pixel value of 1 and the location of the extracted defect K is represented by a pixel value of 0. When the number of difference images Gs is 60, the number of extracted images Gc is also 60.
In the present embodiment, the backlight 10b is provided in the illumination 10 as described above. Then, the defect extraction unit 41 detects the contour Rk of the hemispherical portion Wa of the work W from the light emitted by the backlight 10b, performs alignment of a plurality of images G based on the detected contour Rk, and then detects the defect K. Is extracted.

2次元マップ作成部42は、欠陥抽出部41により抽出された欠陥Kを、ワークWの表面を平面にて表す2次元マップMpに展開する。この場合、2次元マップ作成部42は、まず、欠陥抽出部41が抽出した欠陥Kを予め定められた図法で平面上に展開する。
図9(a)〜(b)は、2次元マップ作成部42が、欠陥Kを平面上に展開する場合を示した概念図である。
このうち、図9(a)は、図8(c)と同じ図であり、抽出画像Gcを示している。また、図9(b)は、図9(a)に示す抽出画像Gc中の欠陥Kを、予め定められた図法で平面上に展開した場合を示している。
ここでは、2次元マップ作成部42は、図法として、正積図法を用いる。正積図法は、球上の微小面積と平面上のこれに相応する小面積とが一定の比例関係にあるようにした図法である。本実施の形態では、この正積図法として、サンソン図法を用いる。サンソン図法は、平行直線とする全ての緯線(緯度を表す線)と、それに直交する直線の中央経線に沿って距離が正しく表される正距としたもので、経線(経度を表す線)が正弦曲線となる正積図法である。
この場合、図9(a)に示す欠陥Kは、図9(b)に示す平面上に展開される。この場合、半球部Wa上の欠陥Kは、平面上の座標に変換され、プロットされる。なお以後、図9(b)のように、欠陥Kが展開された平面を、「展開図Tn」と言うことがある。この展開図Tnは、矩形の左下の頂点が、経度および緯度が0°であり、経度は、右方に行くに従い、大きくなり、最も右方では、360°−経度分解能以下である。なお、図では、説明をわかりやすくするため、360°と表記している(以下の図面も同じ)。また、緯度は、上方に行くに従い、大きくなり、最も上では、90°である。また、展開図Tnは、二値画像であり、展開された欠陥Kの箇所の画素値は、1であり、欠陥Kでない箇所の画素値は、0である。
The two-dimensional map creation unit 42 develops the defect K extracted by the defect extraction unit 41 into a two-dimensional map Mp that represents the surface of the work W by a plane. In this case, the two-dimensional map creation unit 42 first develops the defect K extracted by the defect extraction unit 41 on a plane by a predetermined projection.
FIGS. 9A and 9B are conceptual diagrams showing a case where the two-dimensional map creating unit 42 develops the defect K on a plane.
9 (a) is the same as FIG. 8 (c), and shows the extracted image Gc. FIG. 9B shows a case where the defect K in the extracted image Gc shown in FIG. 9A is developed on a plane by a predetermined projection.
Here, the two-dimensional map creation unit 42 uses the equal-area projection as the projection. The equal-area projection is a projection in which a small area on a sphere and a corresponding small area on a plane have a certain proportional relationship. In the present embodiment, the Sanson projection is used as the equal-area projection. In the Sanson projection, all parallels that are parallel straight lines (lines representing latitude) and equidistant distances that are correctly expressed along the central meridian of a line perpendicular to the parallel lines are used. This is an equal-area projection that provides a sine curve.
In this case, the defect K shown in FIG. 9A is developed on the plane shown in FIG. 9B. In this case, the defect K on the hemisphere Wa is converted into coordinates on a plane and plotted. Hereinafter, as shown in FIG. 9B, the plane on which the defect K is developed may be referred to as a “development view Tn”. In this developed view Tn, the lower left vertex of the rectangle has a longitude and a latitude of 0 °, and the longitude becomes larger as going to the right, and is 360 ° -longitude resolution or less at the rightmost. In addition, in the figure, it is described as 360 degrees for easy understanding of the description (the same applies to the following drawings). The latitude increases as it goes upward, and is 90 ° at the top. Further, the developed view Tn is a binary image, and the pixel value of the developed defect K is 1 and the pixel value of the non-defect K is 0.

次に、展開図Tnを作成する具体的な方法について説明する。
図9(c)は、展開図Tnを作成する上で使用する球上の座標について示した図である。
2次元マップ作成部42は、まず、図9(a)に例示される1枚の抽出画像Gcの欠陥Kを構成する画素のうち1つの画素を選択する。そして、この画像の球中心座標(半球部Waの中心座標)の基準画像の球中心座標からのズレ量を考える。この基準画像は、例えば、1枚目に撮影された画像Gを基に作成された図9(a)の画像である。この画素の座標を(Row、Col)とし、ズレ量を、(Rowoffset、Coloffset)とすると、この画素の球上の座標(X、Y、Z)は、下記数1式で表すことができる。なお、数1式において、Rは、画素数で表した球の半径である。
Next, a specific method of creating the development view Tn will be described.
FIG. 9C is a diagram showing coordinates on a sphere used for creating the development view Tn.
First, the two-dimensional map creation unit 42 selects one pixel from the pixels constituting the defect K of one extracted image Gc illustrated in FIG. 9A. Then, the amount of deviation of the spherical center coordinates (center coordinates of the hemispherical portion Wa) of this image from the spherical center coordinates of the reference image is considered. This reference image is, for example, the image shown in FIG. 9A created based on the image G shot on the first image. Assuming that the coordinates of this pixel are (Row, Col) and the amount of displacement is (Row offset , Col offset ), the coordinates (X, Y, Z) of this pixel on the sphere can be expressed by the following equation (1). it can. In the equation 1, R is the radius of the sphere expressed by the number of pixels.

次に、2次元マップ作成部42は、ワークWを撮影したときのワークWの角度を補正する。上記画素の球上における補正後の座標(A、B、C)は、下記数2式で表すことができる。なお、数2式において、θは、ワークWを撮影したときの水平面を基準にしたときのワークWの角度に対応し、上述した例では、50°である。   Next, the two-dimensional map creation unit 42 corrects the angle of the work W when the work W is photographed. The corrected coordinates (A, B, C) of the pixel on the sphere can be expressed by the following equation (2). In Expression 2, θ corresponds to the angle of the work W with respect to the horizontal plane when the work W is photographed, and is 50 ° in the above-described example.

そして、2次元マップ作成部42は、球上における補正後の座標(A、B、C)を、緯度、経度の座標(φ、λ)に変換する。緯度、経度の座標(φ、λ)は、下記数3式で表すことができる。   Then, the two-dimensional map creation unit 42 converts the corrected coordinates (A, B, C) on the sphere into latitude and longitude coordinates (φ, λ). The coordinates of latitude and longitude (φ, λ) can be expressed by the following equation (3).

さらに、2次元マップ作成部42は、緯度、経度の座標(φ、λ)を、展開図Tnの横方向、縦方向の画素数に合わせる。その結果、展開図Tnにおける緯度、経度の座標(RowDev、ColDev)は、下記数4式で表すことができる。なお、数4式で、HeightDevは、展開図Tnの縦方向の画素数である。また、ScaleDevは、展開図Tnの経度分解能(rad/pixel)である。これにより、1つの画素を展開図Tn上に展開することができる。なお、展開図Tnで展開後の欠陥Kの画素値は、1であり、欠陥Kがない箇所の画素値は、0となる。即ち、展開図Tnは、二値画像となる。 Further, the two-dimensional map creation unit 42 matches the coordinates of the latitude and longitude (φ, λ) with the number of pixels in the horizontal direction and the vertical direction of the developed view Tn. As a result, the latitude and longitude coordinates (Row Dev , Col Dev ) in the developed view Tn can be expressed by the following equation (4). In Expression 4, Height Dev is the number of pixels in the vertical direction of the development view Tn. The Scale Dev is the longitude resolution (rad / pixel) of the developed view Tn. Thereby, one pixel can be developed on the development diagram Tn. Note that the pixel value of the defect K after development in the development diagram Tn is 1, and the pixel value of a portion without the defect K is 0. That is, the developed view Tn is a binary image.

そして、2次元マップ作成部42は、欠陥Kを構成する他の画素について、同様の処理を行ない、図9(b)に示すような、1枚の展開図Tnが完成する。以後、他の抽出画像Gcについて同様の処理を行なう。抽出画像Gcが60枚である場合、展開図Tnは、60枚となる。   Then, the two-dimensional map creator 42 performs the same processing for the other pixels constituting the defect K, and a single development Tn as shown in FIG. 9B is completed. Thereafter, the same processing is performed for the other extracted images Gc. When the number of the extracted images Gc is 60, the developed view Tn is 60.

図9(b)に示すように、この場合、展開図Tnの図中横方向は、半球面である半球部Waの経度を表し、縦方向は、緯度を表す。経度は、0°以上360°−経度分解能以下である。以下となり、緯度は、0°以上90°以下となる。この展開図Tnの解像度は、緯度、経度ごとにそれぞれ角度分解能を定めることで決まる。例えば、緯度については、90°/緯度分解能とすることができ、経度については、360°/経度分解能とすることができる。そして、この展開図Tn上に欠陥Kが、プロットされる。   As shown in FIG. 9B, in this case, the horizontal direction in the developed view Tn represents the longitude of the hemispherical portion Wa, which is a hemispherical surface, and the vertical direction represents the latitude. The longitude is not less than 0 ° and not more than 360 ° -longitude resolution. And the latitude is 0 ° or more and 90 ° or less. The resolution of the developed view Tn is determined by determining the angular resolution for each latitude and longitude. For example, the latitude may be 90 ° / latitude resolution, and the longitude may be 360 ° / longitude resolution. Then, the defect K is plotted on the developed view Tn.

そして、2次元マップ作成部42は、展開図Tn上に展開された欠陥Kを、回転角度に対応する分の位置を補正し重ね合わせることで、2次元マップMpを作成する。抽出画像Gc上の欠陥Kは、上述したようにワークWを回転させながら撮影した画像Gを基にしている。これにより、各画像Gには、経度方向に0°〜360°−経度分解能以下の範囲で、ずれが生じているため、回転角度に応じて経度方向の位置を補正する必要がある。なお、補正にあたり、1枚目に撮影した画像Gを0°の位置とし、これを基準として、回転角度を求め、補正する。そして補正後に、同じ座標にある画素の画素値を、全て合算する。このとき、展開図Tnが60枚である場合、この60枚が合算の対象となり、その結果、1枚の2次元マップMpが作成される。上述したように、展開図Tnでは、欠陥Kの箇所の画素の画素値は1であり、欠陥Kでない箇所の画素の画素値は0である。よって、展開図Tnが60枚である場合、2次元マップMpを構成する各画素の画素値は、0以上60以下となる。
図10は、以上の処理により、2次元マップ作成部42が作成した2次元マップMpの例を示している。
Then, the two-dimensional map creation unit 42 creates a two-dimensional map Mp by correcting the position of the defect K developed on the development view Tn by an amount corresponding to the rotation angle and superimposing the defect K. The defect K on the extracted image Gc is based on the image G captured while rotating the work W as described above. As a result, since each image G has a deviation in the longitude direction within a range of 0 ° to 360 ° -longitude resolution or less, it is necessary to correct the position in the longitude direction according to the rotation angle. In the correction, the first image G is set to the position of 0 °, and the rotation angle is obtained and corrected based on this position. After the correction, the pixel values of the pixels at the same coordinates are all added up. At this time, if the development map Tn is 60, the 60 maps are to be added, and as a result, one 2-dimensional map Mp is created. As described above, in the development view Tn, the pixel value of the pixel at the position of the defect K is 1, and the pixel value of the pixel at a position other than the defect K is 0. Therefore, when the development diagram Tn is 60, the pixel value of each pixel constituting the two-dimensional map Mp is 0 or more and 60 or less.
FIG. 10 shows an example of the two-dimensional map Mp created by the two-dimensional map creating unit 42 by the above processing.

さらに、本実施の形態では、2次元マップ作成部42は、ワークWの表面上の測定範囲における欠陥Kの出現頻度を考慮した補正値により、補正して2次元マップMpを作成することが好ましい。つまり、ワークWを回転させた場合、半球部Waの赤道では、最も測定範囲が狭く、緯度が大きくなるほど測定範囲が広くなる。また、緯度90°近傍では、略全周分測定範囲に含まれる。そのため、ワークWが一周する間に撮影された画像内の同一の欠陥Kの出現頻度は半球部Waの赤道付近では低く、緯度が大きくなるほど高くなる。その結果、赤道付近では、欠陥Kの画像は、撮影される枚数が少なくなり、緯度が大きくなるほど、撮影される枚数が多くなる。即ち、欠陥Kの出現頻度が緯度により異なる。この場合、展開図Tnの画素値に影響を与えるため、出現頻度を補正する必要が生ずる。具体的には、欠陥Kが測定範囲内で通過する経線の本数に応じた係数を各緯度ごとに設定し、それを補正値として合算した画素値に乗算する。   Furthermore, in the present embodiment, it is preferable that the two-dimensional map creator 42 creates the two-dimensional map Mp by correcting the correction value in consideration of the frequency of occurrence of the defect K in the measurement range on the surface of the workpiece W. . That is, when the workpiece W is rotated, the measurement range is the narrowest at the equator of the hemisphere Wa, and the measurement range becomes wider as the latitude increases. In addition, the vicinity of 90 ° latitude is included in the measurement range for substantially the entire circumference. Therefore, the appearance frequency of the same defect K in an image photographed while the work W makes one round is low near the equator of the hemisphere Wa, and increases as the latitude increases. As a result, the number of images of the defect K near the equator decreases, and the number of images increases as the latitude increases. That is, the appearance frequency of the defect K differs depending on the latitude. In this case, it is necessary to correct the appearance frequency because it affects the pixel value of the developed view Tn. Specifically, a coefficient corresponding to the number of meridians through which the defect K passes within the measurement range is set for each latitude, and the resultant value is multiplied by a pixel value obtained by summing the correction values.

第1のノイズ除去部43は、2次元マップ作成部42により作成された2次元マップMpからノイズを除去する。第1のノイズ除去部43は、例えば、2種類の方法により2次元マップMpの中のノイズを除去する。
1つ目の方法は、2次元マップMpを二値化し二値画像を作成することで、ノイズを除去する方法である。この場合、予め定められた閾値を用意し、2次元マップMp上の各画素の画素値についてこの閾値以下の場合、画素値を0、閾値を超える場合は、画素値を1とする二値画像を作成する。これにより、カメラ30により撮影された画像で、少数しか撮影されていないものは、2次元マップMpの画素値が小さくなるため、ノイズとして除去される。
The first noise removing unit 43 removes noise from the two-dimensional map Mp created by the two-dimensional map creating unit 42. The first noise removing unit 43 removes noise in the two-dimensional map Mp by, for example, two types of methods.
The first method is to remove noise by binarizing the two-dimensional map Mp and creating a binary image. In this case, a predetermined threshold value is prepared, and the pixel value of each pixel on the two-dimensional map Mp is set to 0 when the pixel value is equal to or less than the threshold value, and to 1 when the pixel value exceeds the threshold value. Create As a result, among the images captured by the camera 30, only a small number of the images are captured, so that the pixel values of the two-dimensional map Mp are reduced, and thus are removed as noise.

2つ目の方法は、2次元マップMpに対し膨張処理および収縮処理することで、ノイズを除去する方法である。
図11(a)は、膨張処理について示した図である。
膨張処理は、2次元マップMp中の1つの画素を注目画素Pcとし、注目画素Pcの画素値が0のときに、注目画素Pcの周囲8近傍に1つでも画素値1の画素があれば、画素値を0から1に置き換える処理である。
図11(b)は、収縮処理について示した図である。
収縮処理は、2次元マップMp中の1つの画素を注目画素Pcとし、注目画素Pcの画素値が1のときに、注目画素Pcの周囲8近傍に1つでも画素値0の画素があれば、画素値を1から0に置き換える処理である。
膨張処理および収縮処理を組み合わせて行なうことで、ノイズを除去することができる。このとき、膨張処理、収縮処理は、1回ずつとは限らず、2回以上であってもよい。
The second method is a method of removing noise by performing expansion processing and contraction processing on the two-dimensional map Mp.
FIG. 11A is a diagram illustrating the expansion processing.
In the expansion processing, one pixel in the two-dimensional map Mp is set as the target pixel Pc, and when the pixel value of the target pixel Pc is 0, there is at least one pixel having a pixel value of 1 in the vicinity of 8 around the target pixel Pc. , The pixel value is replaced from 0 to 1.
FIG. 11B illustrates the contraction process.
In the contraction processing, one pixel in the two-dimensional map Mp is set as the target pixel Pc, and when the pixel value of the target pixel Pc is 1, if there is at least one pixel having a pixel value 0 near 8 around the target pixel Pc. , The pixel value is replaced with 1 to 0.
By performing the expansion processing and the contraction processing in combination, noise can be removed. At this time, the expansion processing and the contraction processing are not limited to once, but may be two or more.

図12(a)〜(b)は、第1のノイズ除去部43により、ノイズを除去する前と後とで比較した図である。
このうち、図12(a)は、ノイズを除去する前の画像であり、上述した2次元マップMpである。また、図12(b)は、2次元マップMpから、ノイズを除去した後のノイズ除去2次元マップMp’である。
図12(b)は、図12(a)に比較して細かい点が消え、ノイズが除去される。
第1のノイズ除去部43で2次元マップMpからノイズを除去することで、小さなノイズが累積して大きくなり、ノイズが、欠陥Kとして誤検出されやすいという問題を抑制できる。
FIGS. 12A and 12B are diagrams comparing the noise before and after the noise is removed by the first noise removing unit 43.
Among them, FIG. 12A shows an image before removing noise, which is the above-described two-dimensional map Mp. FIG. 12B is a noise-removed two-dimensional map Mp ′ after removing noise from the two-dimensional map Mp.
In FIG. 12B, fine points disappear as compared with FIG. 12A, and noise is removed.
By removing the noise from the two-dimensional map Mp by the first noise removing unit 43, it is possible to suppress the problem that small noises are accumulated and increased, and the noise is likely to be erroneously detected as the defect K.

3次元マップ作成部44は、2次元マップMpの中の欠陥Kを、ワークWの表面の曲面形状に合わせた3次元マップに変換する。
図13(a)〜(b)は、3次元マップ作成部44が、第1のノイズ除去部43でノイズ除去後の2次元マップMp’上の欠陥Kを、3次元マップMsに変換する方法を説明した図である。
ここでは、曲面は、半球面であるため、ノイズ除去後の2次元マップMp’上の欠陥Kは、半球面上に位置するように座標変換される。この場合、図13(a)に示す2次元マップMp上の欠陥Kは、図13(b)に示す球面上にプロットされる。
The three-dimensional map creation unit 44 converts the defect K in the two-dimensional map Mp into a three-dimensional map that matches the curved shape of the surface of the work W.
FIGS. 13A and 13B show a method in which the three-dimensional map creating unit 44 converts the defect K on the two-dimensional map Mp ′ after the first noise removing unit 43 removes noise into a three-dimensional map Ms. FIG.
Here, since the curved surface is a hemisphere, the coordinates of the defect K on the two-dimensional map Mp ′ after noise removal are converted so as to be located on the hemisphere. In this case, the defect K on the two-dimensional map Mp shown in FIG. 13A is plotted on the spherical surface shown in FIG.

以下、3次元マップMsを作成する具体的な方法について説明する。
まず、3次元マップ作成部44は、2次元マップMp上の欠陥Kを構成する画素のうち1つの画素を選択する。そして、この画素の2次元マップMp上の緯度、経度の座標(φ、λ)を求める。緯度、経度の座標(φ、λ)は、下記数5式で表すことができる。
Hereinafter, a specific method of creating the three-dimensional map Ms will be described.
First, the three-dimensional map creation unit 44 selects one of the pixels constituting the defect K on the two-dimensional map Mp. Then, the coordinates (φ, λ) of the latitude and longitude of the pixel on the two-dimensional map Mp are obtained. The coordinates of latitude and longitude (φ, λ) can be expressed by the following equation (5).

そして、3次元マップ作成部44は、緯度、経度の座標(φ、λ)を、球上の座標(A、B、C)に変換する。この変換は、下記数6式で表すことができる。   Then, the three-dimensional map creating unit 44 converts the coordinates of the latitude and longitude (φ, λ) into the coordinates on the sphere (A, B, C). This conversion can be expressed by the following equation (6).

これにより、1つの画素を3次元マップMs上に展開することができる。なお、3次元マップMsで展開後の欠陥Kの画素値は、1であり、欠陥Kがない箇所の画素値は、0となる。即ち、3次元マップMsは、3次元の二値画像となる。
そして、3次元マップ作成部44は、2次元マップMp上の欠陥Kを構成する他の画素について、同様の処理を行なう。その結果、3次元マップMs上に欠陥Kが、プロットされ、1枚の3次元マップMsが完成する。この3次元マップMsは、直交座標系により欠陥Kの位置を示すものになる。そして、3次元マップMsは、直交座標系で位置が定められた画素群により欠陥Kを表す。
Thereby, one pixel can be developed on the three-dimensional map Ms. Note that the pixel value of the defect K after expansion in the three-dimensional map Ms is 1, and the pixel value of a portion without the defect K is 0. That is, the three-dimensional map Ms is a three-dimensional binary image.
Then, the three-dimensional map creator 44 performs the same processing for the other pixels constituting the defect K on the two-dimensional map Mp. As a result, the defect K is plotted on the three-dimensional map Ms, and one three-dimensional map Ms is completed. The three-dimensional map Ms indicates the position of the defect K using a rectangular coordinate system. Then, the three-dimensional map Ms represents the defect K by a pixel group whose position is determined in the orthogonal coordinate system.

第2のノイズ除去部45は、3次元マップMsからノイズを取り除く。本実施の形態では、第2のノイズ除去部45は、3次元マップMsにプロットされた欠陥Kに対し、予め定められた大きさ以下の欠陥Kをノイズとして取り除く。   The second noise removing unit 45 removes noise from the three-dimensional map Ms. In the present embodiment, the second noise removing unit 45 removes, as noise, a defect K having a size equal to or smaller than a predetermined size from the defect K plotted on the three-dimensional map Ms.

欠陥検出部46は、第2のノイズ除去部45でノイズが取り除かれた3次元マップMsを基に、欠陥Kの大きさを検出する。
具体的には、欠陥検出部46は、プロットされノイズが除去された後の欠陥Kについて、ラベリングを行なう。そして、ラベリングした欠陥Kについて、この欠陥Kを構成する点群の座標から、欠陥Kの大きさを求める。欠陥Kの大きさは、欠陥Kの幅が最も大きくなるときの長さとして定義される。欠陥Kの幅を求める際の方向は、経度方向や緯度方向のみならず、これらの方向と交差する方向、いわゆる斜め方向であってもよい。
The defect detector 46 detects the size of the defect K based on the three-dimensional map Ms from which noise has been removed by the second noise remover 45.
Specifically, the defect detection unit 46 performs labeling on the defect K after plotting and removing noise. Then, for the labeled defect K, the size of the defect K is obtained from the coordinates of the points forming the defect K. The size of the defect K is defined as the length when the width of the defect K is the largest. The direction for obtaining the width of the defect K may be not only the longitude direction and the latitude direction but also a direction intersecting these directions, that is, a so-called oblique direction.

そして、欠陥検出部46は、予め定められた大きさ以上の欠陥Kの数を求める。そして、この数が予め定められた個数以上存在したときは、検査結果として、ワークWが、不良品であるとする。対して、この数が予め定められた個数未満であるときは、検査結果として、ワークWが、良品であるとする。   Then, the defect detection unit 46 calculates the number of defects K having a size equal to or larger than a predetermined size. If the number is equal to or larger than the predetermined number, it is determined that the inspection result indicates that the workpiece W is defective. On the other hand, when this number is less than the predetermined number, it is determined that the work W is a non-defective product as an inspection result.

また、欠陥検出部46は、半球部Wa上において設定される経度および/または緯度により、検査の基準となる欠陥の大きさを変更するようにしてもよい。例えば、ある緯度範囲や経度範囲では、50μm以上の大きさの欠陥Kの数を求める。一方、他の緯度範囲や経度範囲では、100μm以上の大きさの欠陥Kの数を求める。   Further, the defect detection unit 46 may change the size of a defect serving as a reference for inspection based on the longitude and / or latitude set on the hemisphere Wa. For example, in a certain latitude range or longitude range, the number of defects K having a size of 50 μm or more is obtained. On the other hand, in other latitude ranges and longitude ranges, the number of defects K having a size of 100 μm or more is obtained.

{第2の実施形態}
次に、表面検査装置1の構成の第2の実施形態について説明を行なう。第2の実施形態では、第1の実施形態に対し、照明10の変更を行なう。
図14は、第2の実施形態に係る表面検査装置1の概略構成を示した図である。
図示する表面検査装置1は、図1に示した表面検査装置1と同様に、ワークWに対し照明を行なう照明10と、ワークWを回転させる回転機構20と、ワークWの表面を撮影するカメラ30と、表面検査装置1の全体の制御を行なう制御部40とを備える。
ただし、図示する表面検査装置1は、図1に示した表面検査装置1とは、照明10において、ドーム照明10aではなく、リング照明10cを使用している点で異なる。なお、他の箇所は、同様の構成および機能を有する。
リング照明10cは、検査等の用途で用いられる通常のリング照明であり、円環形状(リング形状)をなす。そして、この円環の部分に発光源であるLED等が備えられ、ワークWの上方から光を照射することができる。なお、第1の実施形態で説明したような縞模様Smは、リング照明10cには、形成されない。
リング照明10cも円環の部分が、ワークWの半球部Waの半球面に沿った形状となっており、ワークWの曲面に沿って光を照射する。よって、リング照明10cは、ワークWに対し、より広い範囲で明るく照らす照明にすることができる。
<< 2nd Embodiment >>
Next, a second embodiment of the configuration of the surface inspection apparatus 1 will be described. In the second embodiment, the illumination 10 is changed from the first embodiment.
FIG. 14 is a diagram illustrating a schematic configuration of the surface inspection apparatus 1 according to the second embodiment.
The surface inspection apparatus 1 shown in the drawing has a lighting 10 for illuminating the work W, a rotation mechanism 20 for rotating the work W, and a camera for photographing the surface of the work W, similarly to the surface inspection apparatus 1 shown in FIG. 30 and a control unit 40 that controls the entire surface inspection apparatus 1.
However, the illustrated surface inspection apparatus 1 is different from the surface inspection apparatus 1 illustrated in FIG. 1 in that the illumination 10 uses a ring illumination 10c instead of the dome illumination 10a. Other parts have the same configuration and function.
The ring illumination 10c is a normal ring illumination used for inspection or the like, and has a ring shape (ring shape). An LED or the like, which is a light emitting source, is provided in the annular portion, and light can be emitted from above the work W. The striped pattern Sm as described in the first embodiment is not formed on the ring illumination 10c.
The ring illumination 10c also has an annular portion shaped along the hemisphere of the hemispherical portion Wa of the work W, and irradiates light along the curved surface of the work W. Therefore, the ring illumination 10c can be an illumination that illuminates the work W brightly in a wider range.

図15は、リング照明10cにより、ワークWの半球部Waに対し照明を行なった場合を示している。
リング照明10cは、発光源がリング状に配されるため、より明るくワークWの半球部Waを照らすことができる明部もリング形状となる。図では、エリアArで明部を示している。なお、バックライト10bにより、ワークWの半球部Waの輪郭Rkが、明確に検出できるのは、第1の実施形態と同様である。
この場合、このリング状の照射範囲について、欠陥Kの抽出などを行なうことになる。なお、エリアAr以外の箇所は、暗部となるが、明部と暗部との境界では、欠陥Kが、検出しやすく、特に検出したい緯度をこの箇所とすると、より正確に欠陥Kが検出できる。
FIG. 15 shows a case where the hemispherical portion Wa of the workpiece W is illuminated by the ring illumination 10c.
In the ring illumination 10c, since the light-emitting sources are arranged in a ring shape, a bright portion that can illuminate the hemispherical portion Wa of the work W more brightly also has a ring shape. In the figure, a bright portion is indicated by an area Ar. The outline Rk of the hemispherical portion Wa of the work W can be clearly detected by the backlight 10b as in the first embodiment.
In this case, the defect K is extracted from the ring-shaped irradiation range. Note that, although the portion other than the area Ar is a dark portion, the defect K is easily detected at the boundary between the bright portion and the dark portion, and the defect K can be detected more accurately if the latitude to be detected is set as this portion.

以上説明した表面検査装置1によれば、3次元マップ作成部44により欠陥Kを3次元マップMs上にプロットする。これにより、欠陥Kの大きさや形状がより正確に再現される。そのため、欠陥Kの大きさを、より正確に把握することができ、欠陥Kの大きさを測定する際に、より正確に測定が可能である。即ち、ワークWを回転させながら、斜め方向からワークWを撮影する方法でも、欠陥Kの位置の判定が容易である。   According to the surface inspection apparatus 1 described above, the defect K is plotted on the three-dimensional map Ms by the three-dimensional map creation unit 44. Thereby, the size and shape of the defect K are reproduced more accurately. Therefore, the size of the defect K can be grasped more accurately, and the measurement of the size of the defect K can be performed more accurately. In other words, the position of the defect K can be easily determined even by a method of photographing the work W from an oblique direction while rotating the work W.

また、この3次元マップMsは、直交座標系により欠陥Kの位置を示すものになる。そして、3次元マップMsは、直交座標系で位置が定められた画素群により欠陥Kを表す。そのため、欠陥Kの大きさの算出がより容易である。この場合、緯度、経度方向だけでなく、特に緯度、経度方向と交差する斜め方向の欠陥Kの大きさを、より正確に測定できる。よって、被検査体であるワークWの表面が曲面形状であっても、欠陥Kの大きさをより正確に測定することができる。   Further, this three-dimensional map Ms indicates the position of the defect K in the rectangular coordinate system. Then, the three-dimensional map Ms represents the defect K by a pixel group whose position is determined in the orthogonal coordinate system. Therefore, it is easier to calculate the size of the defect K. In this case, the size of the defect K not only in the latitude and longitude directions but also in a diagonal direction intersecting the latitude and longitude directions can be measured more accurately. Therefore, even if the surface of the workpiece W to be inspected has a curved surface shape, the size of the defect K can be measured more accurately.

また、以上説明した表面検査装置1によれば、第1のノイズ除去部43により、2次元マップMpからノイズを除去する。これにより、小さなノイズが累積して大きくなり、ノイズが、欠陥Kとして誤検出されやすいという問題を抑制できる。   Further, according to the surface inspection apparatus 1 described above, the first noise removing unit 43 removes noise from the two-dimensional map Mp. Thus, it is possible to suppress the problem that small noises accumulate and increase, and the noises are likely to be erroneously detected as the defect K.

さらに、第1の実施形態によれば、照明としてドーム照明10aを用いる。これにより、より広い範囲でワークWの半球部Waの表面の照明を行なうことができる。また、本実施の形態では、回転機構20によりワークWを回転させながら、軸の方向と交差する方向からワークWを撮影する。そして、ワークWについて、回転角度が異なる複数枚の画像を取得する。そのため、欠陥Kも複数の角度から撮影することになり、広範囲を明るくする照明にしても、欠陥Kが検出されやすくなる。
またさらに、ドーム照明10aのドーム11の内面11aに、縞模様Smとなるマスク13を形成することで、傷等の傾斜が陰影として検出されやすくなり、欠陥Kがより見えやすくなる。そして、この縞模様Smを、予め定められた角度で組み合わせたV字形状Vjを並べ形成することで、種々の方向に生じた傷等の欠陥Kを見ることができる。
Further, according to the first embodiment, the dome illumination 10a is used as illumination. Thereby, it is possible to illuminate the surface of the hemispherical portion Wa of the work W in a wider range. In the present embodiment, while rotating the work W by the rotation mechanism 20, the work W is photographed from a direction intersecting the axial direction. Then, a plurality of images of the work W having different rotation angles are acquired. For this reason, the defect K is also photographed from a plurality of angles, and the defect K is easily detected even with illumination that brightens a wide area.
Further, by forming a mask 13 having a stripe pattern Sm on the inner surface 11a of the dome 11 of the dome illumination 10a, the inclination of a flaw or the like is easily detected as a shadow, and the defect K is more easily seen. By forming the striped pattern Sm in a V-shape Vj formed by combining them at a predetermined angle, defects K such as scratches generated in various directions can be seen.

そして、本実施形態によれば、サンソン図法等の正積図法を用いることで、展開図Tnや2次元マップMpを作成した場合、欠陥Kが存在する緯度によらず、元の画像Gにおける面積の比率は維持される。これは、元の画像Gにおいて、欠陥Kの面積が同じならば、展開図Tnや2次元マップMpで欠陥Kを構成する画素数は、緯度により変化しないと言うこともできる。よって、3次元マップMsでも、緯度によらず、欠陥Kを構成する画素数は変化しない。そのため、第2のノイズ除去部45において、3次元マップMsにプロットされた欠陥Kに対し、予め定められた画素数以下の欠陥Kをノイズとして取り除くという処理が可能となる。その結果、他の図法の場合よりも、計算時間がより少なくなりやすい。さらに、図9(b)に例示されるサンソン図法により作成された展開図Tnは、全体の画素数が、他の図法よりも少なくなりやすい。その結果、他の図法の場合よりも、座標変換に要する計算回数がより少なくなり、計算時間がより少なくなる。   Then, according to the present embodiment, when the development view Tn and the two-dimensional map Mp are created by using the equal-area projection such as the Sanson projection, the area of the original image G is determined regardless of the latitude at which the defect K exists. The ratio is maintained. This means that if the area of the defect K is the same in the original image G, the number of pixels constituting the defect K in the developed view Tn and the two-dimensional map Mp does not change depending on the latitude. Therefore, even in the three-dimensional map Ms, the number of pixels constituting the defect K does not change regardless of the latitude. Therefore, the second noise removing unit 45 can perform a process of removing a defect K having a number of pixels equal to or less than a predetermined number of pixels from the defect K plotted on the three-dimensional map Ms as noise. As a result, the calculation time tends to be shorter than in other projections. Further, in the developed view Tn created by the Sanson projection illustrated in FIG. 9B, the total number of pixels tends to be smaller than other projections. As a result, the number of calculations required for coordinate transformation is smaller than in other projections, and the calculation time is shorter.

<表面検査装置の動作の説明>
次に、表面検査装置1の動作の説明を行なう。
図16は、表面検査装置1の動作について説明したフローチャートである。
まず、ワークWを回転機構20にセットし、照明10により光を照射する(ステップ101)。
次に、回転機構20を動作させることでワークWを回転させ、予め定められた回転角度でカメラ30による撮影を行ない、画像Gを取得する(ステップ102)。このとき、第1の実施形態では、カメラ30は、ワークWに焦点を合わせることで、ドーム照明10aのマスク13の縞模様Smをぼかして撮影する。撮影する画像Gの枚数は、例えば、60枚である。
撮影された画像Gの画像データは、制御部40に送られ、制御部40により以下の処理が行われる。
<Description of operation of surface inspection device>
Next, the operation of the surface inspection apparatus 1 will be described.
FIG. 16 is a flowchart illustrating the operation of the surface inspection apparatus 1.
First, the work W is set on the rotation mechanism 20, and light is emitted from the illumination 10 (step 101).
Next, the work W is rotated by operating the rotation mechanism 20, and the image is captured by the camera 30 at a predetermined rotation angle to obtain an image G (step 102). At this time, in the first embodiment, the camera 30 focuses on the workpiece W to blur and photograph the stripe pattern Sm of the mask 13 of the dome illumination 10a. The number of images G to be photographed is, for example, 60.
The image data of the captured image G is sent to the control unit 40, and the control unit 40 performs the following processing.

まず、欠陥抽出部41が、撮影された複数枚の画像Gのうち1枚の画像Gについて、図7(a)で説明した方法により、ワークWの半球部Waの輪郭Rkを検出する(ステップ103)。
次に、欠陥抽出部41は、図7(b)で説明した方法により、輪郭Rkを延長した延長部Enと併せて円を作成し、この円の中心Oの座標を求める(ステップ104)。
そして、欠陥抽出部41は、全ての画像Gについて、ステップ103〜ステップ104の処理を行なった後、円の中心Oを同じ座標に揃え、位置合わせを行なう(ステップ105)。
First, the defect extracting unit 41 detects the contour Rk of the hemispherical portion Wa of the workpiece W for one image G of the plurality of captured images G by the method described with reference to FIG. 103).
Next, the defect extraction unit 41 creates a circle by using the method described with reference to FIG. 7B together with the extension En that extends the contour Rk, and obtains the coordinates of the center O of the circle (step 104).
Then, after performing the processing of steps 103 to 104 for all the images G, the defect extraction unit 41 aligns the center O of the circle to the same coordinates and performs alignment (step 105).

そして、欠陥抽出部41は、位置合わせ後の複数枚の画像Gを使用して、図8(a)に示すような平均画像Ghを作成する(ステップ106)。
さらに、欠陥抽出部41は、複数枚の画像Gのそれぞれと平均画像Ghとの差分を求め、図8(b)に示すような差分画像Gsを作成する(ステップ107)。
そして、欠陥抽出部41は、差分画像Gsについて、画素値の絶対値およびエッジの画素値の絶対値が、予め定められた閾値以上の画素値である場合、欠陥Kとし、図8(c)および図9(a)に示すような抽出画像Gcを作成する(ステップ108)。
Then, the defect extracting unit 41 creates an average image Gh as shown in FIG. 8A using the plurality of images G after the alignment (step 106).
Further, the defect extraction unit 41 calculates a difference between each of the plurality of images G and the average image Gh, and creates a difference image Gs as shown in FIG. 8B (step 107).
Then, when the absolute value of the pixel value and the absolute value of the pixel value of the edge of the difference image Gs are equal to or larger than a predetermined threshold value, the defect extracting unit 41 determines that the defect K is a defect K, and FIG. Then, an extracted image Gc as shown in FIG. 9A is created (step 108).

次に、2次元マップ作成部42が、欠陥抽出部41が抽出した欠陥Kを予め定められた図法で平面上に展開する。即ち、2次元マップ作成部42は、ステップ108で作成した抽出画像Gcから、図9(b)で示すような展開図Tnを作成する(ステップ109)。この図法は、サンソン図法となる。
そして、2次元マップ作成部42は、展開図Tn上に展開された欠陥Kを、回転角度に対応する分の位置を補正し重ね合わせることで、欠陥Kの2次元マップMpを作成する(ステップ110)。このとき、上述した出現頻度補正を行うことが好ましい。作成された2次元マップMpは、例えば、図10で示したようなものとなる。
Next, the two-dimensional map creation unit 42 develops the defect K extracted by the defect extraction unit 41 on a plane using a predetermined projection. That is, the two-dimensional map creation unit 42 creates a developed view Tn as shown in FIG. 9B from the extracted image Gc created in step 108 (step 109). This projection is the Sanson projection.
Then, the two-dimensional map creator 42 creates a two-dimensional map Mp of the defect K by correcting the position of the defect K developed on the development view Tn by correcting the position corresponding to the rotation angle (step S1). 110). At this time, it is preferable to perform the above-described appearance frequency correction. The created two-dimensional map Mp is, for example, as shown in FIG.

次に、第1のノイズ除去部43が、2次元マップMpを二値化し二値画像を作成することで、ノイズを除去する(ステップ111)。
さらに、第1のノイズ除去部43は、2次元マップMpに対し膨張処理および収縮処理することで、ノイズを除去する(ステップ112)。
Next, the first noise removing unit 43 removes noise by binarizing the two-dimensional map Mp to create a binary image (step 111).
Further, the first noise removing unit 43 removes noise by performing expansion processing and contraction processing on the two-dimensional map Mp (step 112).

次に、3次元マップ作成部44が、2次元マップMpの中の欠陥Kを、ワークWの表面の球面形状に合わせた3次元マップMsを作成する(ステップ113)。作成された3次元マップMsは、例えば、図13(b)で示したようなものとなる。
そして、第2のノイズ除去部45が、3次元マップMsからノイズを取り除く(ステップ114)。このとき、第2のノイズ除去部45は、3次元マップMsにプロットされた欠陥Kに対し、予め定められた画素数以下の欠陥Kをノイズとして取り除く。
Next, the three-dimensional map creation unit 44 creates a three-dimensional map Ms that matches the defect K in the two-dimensional map Mp with the spherical shape of the surface of the work W (step 113). The created three-dimensional map Ms is, for example, as shown in FIG.
Then, the second noise removing unit 45 removes noise from the three-dimensional map Ms (Step 114). At this time, the second noise removing unit 45 removes, as noise, a defect K having a number of pixels equal to or less than a predetermined number of pixels from the defect K plotted on the three-dimensional map Ms.

欠陥検出部46は、第2のノイズ除去部45でノイズが取り除かれた3次元マップMsを基に、欠陥Kの大きさを検出する(ステップ115)。
そして、欠陥検出部46は、予め定められた大きさ以上の欠陥Kの数を求める(ステップ116)。
さらに、欠陥検出部46は、この数が予め定められた個数以上であるか否かを判断する(ステップ117)。
その結果、この数が予め定められた個数以上である場合(ステップ117でYes)、検査結果として、ワークWが、不良品であるとする(ステップ118)。対して、この数が予め定められた個数未満である場合(ステップ117でNo)、検査結果として、ワークWが、良品であるとする(ステップ119)。
The defect detection unit 46 detects the size of the defect K based on the three-dimensional map Ms from which noise has been removed by the second noise removal unit 45 (step 115).
Then, the defect detection unit 46 calculates the number of defects K having a size equal to or larger than a predetermined size (step 116).
Further, the defect detection unit 46 determines whether or not this number is equal to or greater than a predetermined number (step 117).
As a result, if the number is equal to or larger than the predetermined number (Yes in step 117), it is determined that the inspection result indicates that the workpiece W is defective (step 118). On the other hand, when the number is less than the predetermined number (No in step 117), it is determined that the work W is a non-defective product as an inspection result (step 119).

なお、上述した方法は、半球面形状を少なくとも一部に有する部品として、ワークWの製造方法であると捉えることができる。ワークWの製造方法は、半球形状を少なくとも一部に有するワークWを製造する製造工程と、ワークWの半球形状の表面を検査する検査工程と、を含む。そして、検査工程は、半球形状の表面に対し光を照射し、ワークWを予め定められた軸を中心として回転させながら、軸の方向と交差する方向から半球形状の表面を撮影する撮影手段より、回転角度が異なる複数枚の画像を取得する画像取得工程と、画像の中に存在する欠陥を抽出する欠陥抽出工程と、抽出された欠陥を、半球形状の表面を平面にて表す2次元マップに展開する2次元マップ作成工程と、2次元マップの中の欠陥を、半球形状の表面に合わせた3次元マップに変換する3次元マップ作成工程と、3次元マップを基に、欠陥の大きさを検出する欠陥検出工程と、を有する。   Note that the above-described method can be considered as a method of manufacturing the work W as a part having a hemispherical shape at least in part. The method of manufacturing the work W includes a manufacturing step of manufacturing the work W having at least a part of a hemispherical shape, and an inspection step of inspecting the hemispherical surface of the work W. Then, the inspection step irradiates light onto the hemispherical surface, and rotates the work W about a predetermined axis, while photographing the hemispherical surface from a direction intersecting the direction of the axis. An image acquiring step of acquiring a plurality of images having different rotation angles, a defect extracting step of extracting a defect present in the image, and a two-dimensional map representing the extracted defect with a hemispherical surface as a plane. A two-dimensional map creating step for developing the defect, a three-dimensional map creating step for converting a defect in the two-dimensional map into a three-dimensional map adapted to a hemispherical surface, and a defect size based on the three-dimensional map. And a defect detection step of detecting

なお、第1の実施形態では、ゆがみUgを検出しないようにするため、マスク13の縞模様Smをぼかして撮影していたが、ワークWの検査として、ゆがみUgを検出する必要がある場合も生じ得る。この場合は、ぼかさずに、縞模様Smに焦点を合わせて撮影を行なうことで、ゆがみUgの検出が可能である。また、この場合、ぼかすことで、縞模様Smの境界がグラデーションとなると考えられる。よって、ゆがみUgを検出しないようにするためには、上述したマスク13の縞模様Smをぼかして撮影する方法以外に、マスク13の縞模様Smの外縁をグラデーションのパターンにするようにしてもよい。この場合、マスク13は、短冊形状Taの短辺方向において、中央部が、例えば、黒色であり、外縁部が、中央部から外縁部に向かう方向に対し、明度が明るくなるグラデーションとなる。そしてこの場合は、縞模様Smをぼかして撮影するのではなく、マスク13の縞模様Smに焦点を合わせて撮影を行なう。
また、マスク13のパターンは、縞模様Smであったが、これに限られるものでなく、例えば、水玉模様、チェッカーボード(市松模様)等であってもよい。ただし、この場合、ゆがみUgを、より検出しやすい傾向にあり、縞模様Smの方が、ゆがみUgを検出しにくいという観点から、より好ましい。
さらに、上述した形態では、被検査体であるワークWの検査対象である半球部Waの表面は、半球面であったが、これに限られるものではなく、表面が曲面である被検査体であれば、本実施の形態の表面検査装置1の適用が可能である。よって、例えば、表面検査装置1を使用して、ワークWの円柱部Wbの表面を検査することもできる。
In the first embodiment, the striped pattern Sm of the mask 13 is blurred in order to prevent the distortion Ug from being detected. However, the inspection of the workpiece W may require the detection of the distortion Ug. Can occur. In this case, the distortion Ug can be detected by focusing and photographing the striped pattern Sm without blurring. Further, in this case, it is considered that the boundary of the striped pattern Sm becomes gradation by blurring. Therefore, in order to prevent the distortion Ug from being detected, the outer edge of the striped pattern Sm of the mask 13 may be set to a gradation pattern in addition to the method of blurring and photographing the striped pattern Sm of the mask 13 described above. . In this case, the mask 13 has a gradation in which the center is, for example, black in the short side direction of the strip shape Ta, and the outer edge is brighter in the direction from the center to the outer edge. In this case, instead of blurring and photographing the striped pattern Sm, the photographing is performed by focusing on the striped pattern Sm of the mask 13.
Further, the pattern of the mask 13 is the striped pattern Sm, but is not limited to this, and may be, for example, a polka dot pattern, a checkerboard (checkered pattern), or the like. However, in this case, the distortion Ug tends to be more easily detected, and the striped pattern Sm is more preferable from the viewpoint that it is difficult to detect the distortion Ug.
Furthermore, in the above-described embodiment, the surface of the hemispherical portion Wa to be inspected of the workpiece W to be inspected has a hemispherical surface. However, the present invention is not limited to this. If there is, the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment can be applied. Therefore, for example, the surface of the columnar portion Wb of the work W can be inspected using the surface inspection device 1.

またさらに、上述した形態では、サンソン図法等の正積図法により欠陥Kを平面上に展開して展開図Tnを作成したが、図法は、これに限られるものではなく、例えば、正距円筒図法を用いた展開法でもよい。
図17(a)〜(b)は、サンソン図法による展開図Tnと正距円筒図法による展開図Tnとを比較した図である。
このうち、図17(a)は、サンソン図法による展開図Tnであり、図17(b)は、正距円筒図法による展開図Tnである。上述したように、サンソン図法では、経線が正弦曲線となる。また、緯線は、直線である。対して、正距円筒図法では、緯線および経線は、ともに直線であり、直角かつ等間隔に交差する。
Further, in the above-described embodiment, the defect K is developed on a plane by the equal-area projection such as the Sanson projection, and the development view Tn is created. However, the projection is not limited to this, and for example, the equirectangular projection is used. The expansion method used may be used.
FIGS. 17A and 17B are diagrams comparing a developed view Tn by the Sanson projection and a developed view Tn by the equirectangular projection.
Among them, FIG. 17A is a developed view Tn by the Sanson projection, and FIG. 17B is a developed view Tn by the equirectangular projection. As described above, in the Sanson projection, the meridians are sinusoidal. The latitude line is a straight line. On the other hand, in the equirectangular projection, the parallels and meridians are both straight lines and intersect at right angles and at equal intervals.

<プログラムの説明>
ここで、以上説明を行った本実施の形態における制御部40が行なう処理は、例えば、アプリケーションソフトウェア等のプログラムとして用意される。そして、この処理は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働することにより実現される。即ち、制御部40に設けられたコンピュータ内部の図示しないCPUが、上述した各機能を実現するプログラムを実行し、これらの各機能を実現させる。
<Description of the program>
Here, the processing performed by the control unit 40 in the present embodiment described above is prepared, for example, as a program such as application software. This processing is realized by cooperation between software and hardware resources. That is, a CPU (not shown) in the computer provided in the control unit 40 executes a program for realizing each of the above-described functions, and realizes each of these functions.

よって、本実施の形態で、制御部40が行なう処理は、コンピュータに、表面が曲面形状の被検査体であるワークWに対し光を照射し、ワークWを予め定められた軸を中心として回転させながら、軸の方向と交差する方向からワークWを撮影するカメラ30より、回転角度が異なる複数枚の画像Gを取得する画像取得機能と、取得した画像G中に存在する欠陥Kを抽出する欠陥抽出機能と、抽出された欠陥Kを、ワークWの表面を平面にて表す2次元マップMpに展開する2次元マップ作成機能と、2次元マップMpの中の欠陥Kを、ワークWの表面の曲面形状に合わせた3次元マップMsに変換する3次元マップ作成機能と、3次元マップMsを基に、欠陥Kの大きさを検出する欠陥検出機能と、を実現させるプログラムとして捉えることもできる。   Therefore, in the present embodiment, the processing performed by the control unit 40 is as follows. The computer irradiates the computer with light on the work W, which is a test object having a curved surface, and rotates the work W about a predetermined axis. The camera 30 that captures the workpiece W from a direction that intersects the direction of the axis while capturing a plurality of images G having different rotation angles and a defect K existing in the captured image G are extracted. A defect extraction function, a two-dimensional map creation function for expanding the extracted defect K into a two-dimensional map Mp representing the surface of the work W in a plane, and a defect K in the two-dimensional map Mp A three-dimensional map creation function for converting to a three-dimensional map Ms conforming to the curved surface shape of the object and a defect detection function for detecting the size of the defect K based on the three-dimensional map Ms. It can be.

なお、本実施の形態を実現するプログラムは、通信手段により提供することはもちろんCD−ROM等の記録媒体に格納して提供することも可能である。   It should be noted that the program for realizing the present embodiment can be provided not only by communication means but also stored in a recording medium such as a CD-ROM.

以上、本実施の形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、種々の変更または改良を加えたものも、本発明の技術的範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。   Although the embodiment has been described above, the technical scope of the invention is not limited to the scope described in the embodiment. It is apparent from the description of the claims that various modifications or improvements made to the above embodiment are included in the technical scope of the present invention.

1…表面検査装置、10…照明、10a…ドーム照明、10b…バックライト、20…回転機構、30…カメラ、40…制御部、41…欠陥抽出部、42…2次元マップ作成部、43…第1のノイズ除去部、44…3次元マップ作成部、45…第2のノイズ除去部、46…欠陥検出部、G…画像、Gh…平均画像、K…欠陥、Rk…輪郭、Mp…2次元マップ、Ms…3次元マップ、W…ワーク、Wa…半球部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Surface inspection apparatus, 10 ... Lighting, 10a ... Dome lighting, 10b ... Backlight, 20 ... Rotation mechanism, 30 ... Camera, 40 ... Control part, 41 ... Defect extraction part, 42 ... Two-dimensional map creation part, 43 ... 1st noise removing section, 44: three-dimensional map creating section, 45: second noise removing section, 46: defect detecting section, G: image, Gh: average image, K: defect, Rk: contour, Mp: 2 Dimensional map, Ms: 3D map, W: Work, Wa: Hemisphere

Claims (17)

表面が曲面形状の被検査体に対し光を照射し、当該被検査体を予め定められた軸を中心として回転させながら、当該軸の方向と交差する方向から当該被検査体を撮影する撮影手段から、回転角度が異なる複数枚の画像を取得する画像取得部と、
前記画像の中に存在する欠陥を抽出する欠陥抽出部と、
抽出された欠陥を、前記被検査体の表面を平面にて表す2次元マップに展開する2次元マップ作成部と、
前記2次元マップの中の欠陥を、前記被検査体の表面の曲面形状に合わせた3次元マップに変換する3次元マップ作成部と、
前記3次元マップを基に、欠陥の大きさを検出する欠陥検出部と、
を備える表面検査装置。
An imaging unit configured to irradiate a light on a test object having a curved surface and to rotate the test object about a predetermined axis while photographing the test object from a direction intersecting the direction of the axis; An image acquisition unit that acquires a plurality of images having different rotation angles from
A defect extraction unit for extracting a defect present in the image,
A two-dimensional map creating unit that develops the extracted defect into a two-dimensional map representing the surface of the inspection object by a plane,
A three-dimensional map creating unit that converts a defect in the two-dimensional map into a three-dimensional map adapted to a curved shape of the surface of the inspection object;
A defect detection unit that detects the size of the defect based on the three-dimensional map;
A surface inspection device comprising:
前記2次元マップ作成部は、抽出された欠陥を、予め定められた図法で平面上に展開し、前記回転角度に対応する分の位置を補正し重ね合わせることで、前記2次元マップを作成することを特徴とする請求項1に記載の表面検査装置。   The two-dimensional map creating unit creates the two-dimensional map by developing the extracted defect on a plane by a predetermined projection, correcting the position corresponding to the rotation angle, and superimposing the position. The surface inspection apparatus according to claim 1, wherein: 前記2次元マップ作成部は、前記被検査体の表面上における欠陥の出現頻度を考慮した補正値により、補正して前記2次元マップを作成することを特徴とする請求項2に記載の表面検査装置。   3. The surface inspection according to claim 2, wherein the two-dimensional map creating unit creates the two-dimensional map by performing correction using a correction value that takes into account the frequency of occurrence of defects on the surface of the inspection object. apparatus. 作成された前記2次元マップからノイズを除去する第1のノイズ除去部をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の表面検査装置。   The surface inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a first noise removing unit that removes noise from the created two-dimensional map. 前記2次元マップ作成部は、抽出された欠陥を正積図法により平面上に展開し、
前記3次元マップから予め定められた画素数以下の欠陥をノイズとして取り除く第2のノイズ除去部をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の表面検査装置。
The two-dimensional map creating unit develops the extracted defect on a plane by the equal-area drawing method,
The surface inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a second noise removing unit that removes a defect having a number of pixels equal to or less than a predetermined number from the three-dimensional map as noise.
前記3次元マップは、直交座標系により欠陥の位置を示すものであることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の表面検査装置。   The surface inspection apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the three-dimensional map indicates a position of a defect using a rectangular coordinate system. 前記被検査体は、検査を行なう対象である表面が半球形状であり、
前記欠陥検出部は、半球上において設定される緯度および/または経度により検査の基準となる欠陥の大きさを変更することを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の表面検査装置。
The object to be inspected has a hemispherical surface to be inspected,
The surface inspection according to any one of claims 1 to 6, wherein the defect detection unit changes the size of a defect serving as a reference for inspection based on latitude and / or longitude set on a hemisphere. apparatus.
前記欠陥検出部は、前記撮影手段により取得された前記複数枚の画像の平均画像を作成し、当該複数枚の画像のそれぞれと当該平均画像との差分を求めることで欠陥を抽出することを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の表面検査装置。   The defect detection unit may extract a defect by creating an average image of the plurality of images acquired by the imaging unit, and calculating a difference between each of the plurality of images and the average image. The surface inspection apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein 表面が曲面形状の被検査体に対し光を照射する照明手段と、
前記被検査体を予め定められた軸を中心として回転させる回転手段と、
前記回転手段により前記被検査体を回転させながら、前記軸の方向と交差する方向から当該被検査体を撮影することで、回転角度が異なる複数枚の画像を取得する撮影手段と、
前記撮影手段により取得された前記画像を基に、前記被検査体の表面に存在する欠陥を検出する検出手段と、
を備え、
前記検出手段は、
前記画像の中に存在する欠陥を抽出する欠陥抽出部と、
抽出された欠陥を、前記被検査体の表面を平面にて表す2次元マップに展開する2次元マップ作成部と、
前記2次元マップの中の欠陥を、前記被検査体の表面の曲面形状に合わせた3次元マップに変換する3次元マップ作成部と、
前記3次元マップを基に、欠陥の大きさを検出する欠陥検出部と、
を備える表面検査装置。
Illumination means for irradiating light to the inspection object having a curved surface,
Rotating means for rotating the test object about a predetermined axis,
While rotating the object to be inspected by the rotating unit, by photographing the object to be inspected from a direction intersecting the direction of the axis, an imaging unit that acquires a plurality of images having different rotation angles,
Based on the image obtained by the imaging unit, a detection unit that detects a defect present on the surface of the inspection object,
With
The detection means,
A defect extraction unit for extracting a defect present in the image,
A two-dimensional map creating unit that develops the extracted defect into a two-dimensional map representing the surface of the inspection object by a plane,
A three-dimensional map creating unit that converts a defect in the two-dimensional map into a three-dimensional map adapted to a curved shape of the surface of the inspection object;
A defect detection unit that detects the size of the defect based on the three-dimensional map;
A surface inspection device comprising:
前記照明手段は、短冊形状を複数並べることで形成される縞模様をなし、当該照明手段から発する光の一部を遮るマスクを備え、
前記マスクは、前記短冊形状を予め定められた角度で組み合わせたV字形状を並べることで形成される縞模様をなすことを特徴とする請求項9に記載の表面検査装置。
The illuminating unit has a mask that forms a striped pattern formed by arranging a plurality of strips and blocks a part of light emitted from the illuminating unit,
The surface inspection apparatus according to claim 9, wherein the mask forms a stripe pattern formed by arranging a V-shape obtained by combining the strip shapes at a predetermined angle.
前記照明手段は、発光源から発した光を反射させ、反射した光を前記被検査体に照射する反射面を備え、前記マスクは、当該反射面に配されることを特徴とする請求項10に記載の表面検査装置。   11. The illumination device according to claim 10, wherein the illumination unit includes a reflection surface that reflects light emitted from a light emitting source and irradiates the reflected light to the object to be inspected, and the mask is disposed on the reflection surface. Surface inspection apparatus according to 1. 前記照明手段は、曲面に沿って光を照射することを特徴とする請求項9乃至11の何れか1項に記載の表面検査装置。   12. The surface inspection apparatus according to claim 9, wherein the illumination unit irradiates light along a curved surface. 前記照明手段は、前記被検査体を挟み、前記撮影手段と反対側に設けられ、当該被検査体の背後から光を照射するバックライトをさらに含むことを特徴とする請求項9乃至12の何れか1項に記載の表面検査装置。   13. The lighting device according to claim 9, wherein the illumination unit further includes a backlight provided on a side opposite to the imaging unit with the object to be inspected therebetween, and irradiating light from behind the object to be inspected. The surface inspection apparatus according to claim 1 or 2. 前記撮影手段は、前記被検査体に投影された前記マスクの縞模様をぼかして撮影することを特徴とする請求項10に記載の表面検査装置。   The surface inspection apparatus according to claim 10, wherein the imaging unit is configured to blur and image a stripe pattern of the mask projected on the inspection object. 前記撮影手段は、前記被検査体に焦点を合わせることで、前記マスクの縞模様をぼかして撮影することを特徴とする請求項14に記載の表面検査装置。   15. The surface inspection apparatus according to claim 14, wherein the imaging unit focuses on the object to be inspected to blur the stripe pattern of the mask. 半球形状を少なくとも一部に有する部品を製造する製造工程と、
前記部品の前記半球形状の表面を検査する検査工程と、
を含み、
前記検査工程は、
前記半球形状の表面に対し光を照射し、前記部品を予め定められた軸を中心として回転させながら、当該軸の方向と交差する方向から当該半球形状の表面を撮影する撮影手段より、回転角度が異なる複数枚の画像を取得する画像取得工程と、
前記画像の中に存在する欠陥を抽出する欠陥抽出工程と、
抽出された欠陥を、前記半球形状の表面を平面にて表す2次元マップに展開する2次元マップ作成工程と、
前記2次元マップの中の欠陥を、前記半球形状の表面に合わせた3次元マップに変換する3次元マップ作成工程と、
前記3次元マップを基に、欠陥の大きさを検出する欠陥検出工程と、
を有する半球形状を少なくとも一部に有する部品の製造方法。
A manufacturing process for manufacturing a part having a hemispherical shape at least in part,
An inspection step of inspecting the hemispherical surface of the component;
Including
The inspection step includes:
By irradiating the hemispherical surface with light and rotating the component around a predetermined axis, a rotation angle is obtained by a photographing unit that photographs the hemispherical surface from a direction intersecting the direction of the axis. An image obtaining step of obtaining a plurality of images different from each other,
A defect extraction step of extracting a defect present in the image,
A two-dimensional map creating step of developing the extracted defects into a two-dimensional map representing the hemispherical surface as a plane;
Converting a defect in the two-dimensional map into a three-dimensional map adapted to the hemispherical surface;
A defect detection step of detecting the size of the defect based on the three-dimensional map;
A method for producing a component having at least a part of a hemispherical shape having
コンピュータに、
表面が曲面形状の被検査体に対し光を照射し、当該被検査体を予め定められた軸を中心として回転させながら、当該軸の方向と交差する方向から当該被検査体を撮影する撮影手段より、回転角度が異なる複数枚の画像を取得する画像取得機能と、
取得した前記画像の中に存在する欠陥を抽出する欠陥抽出機能と、
抽出された欠陥を、前記被検査体の表面を平面にて表す2次元マップに展開する2次元マップ作成機能と、
前記2次元マップの中の欠陥を、前記被検査体の表面の曲面形状に合わせた3次元マップに変換する3次元マップ作成機能と、
前記3次元マップを基に、欠陥の大きさを検出する欠陥検出機能と、
を実現させるプログラム。
On the computer,
An imaging unit configured to irradiate a light on a test object having a curved surface and to rotate the test object about a predetermined axis while photographing the test object from a direction intersecting the direction of the axis; An image acquisition function for acquiring a plurality of images having different rotation angles,
A defect extraction function for extracting a defect present in the acquired image,
A two-dimensional map creation function of developing the extracted defect into a two-dimensional map representing the surface of the inspection object by a plane,
A three-dimensional map creation function for converting a defect in the two-dimensional map into a three-dimensional map adapted to a curved surface shape of the surface of the inspection object;
A defect detection function for detecting the size of a defect based on the three-dimensional map;
The program that realizes.
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