非円筒体の外周面検査方法及びその装置
【課題】
非円筒体の外周面をカメラで撮影するに際して、非円筒体の外周面の周速度、カメラの合焦位置、外周面に対向するカメラの指向方向を調節して、最適な撮影条件を設定する。
【解決手段】
非円筒体１を回転させると共に、非円筒体１の外周面３を指向するカメラ４により外周面３の撮影範囲Ｓを撮影し、カメラ４の撮影画像を画像処理部５により外周面３を検査する過程で、予め測定した制御用のデータに基づき、非円筒体１の回転速度Ｎを調節して、撮影範囲Ｓにおける外周面３の周速度Ｖを一定とすると共に、カメラ４を合焦方向に移動させて撮影範囲Ｓの外周面３とカメラ４との間を合焦距離Ｆに保ちながら、撮影範囲Ｓ内の外周面３の法線６上にカメラ４を移動させて、撮影範囲Ｓにカメラ４を指向させる。
非円筒体の外周面をカメラで撮影するに際して、非円筒体の外周面の周速度、カメラの合焦位置、外周面に対向するカメラの指向方向を調節して、最適な撮影条件を設定する。
【解決手段】
非円筒体１を回転させると共に、非円筒体１の外周面３を指向するカメラ４により外周面３の撮影範囲Ｓを撮影し、カメラ４の撮影画像を画像処理部５により外周面３を検査する過程で、予め測定した制御用のデータに基づき、非円筒体１の回転速度Ｎを調節して、撮影範囲Ｓにおける外周面３の周速度Ｖを一定とすると共に、カメラ４を合焦方向に移動させて撮影範囲Ｓの外周面３とカメラ４との間を合焦距離Ｆに保ちながら、撮影範囲Ｓ内の外周面３の法線６上にカメラ４を移動させて、撮影範囲Ｓにカメラ４を指向させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非円筒体の外周面を検査する方法及び装置に関する。なお、この明細書及び特許請求の範囲において、非円筒体とは、完全な円形の筒以外の筒体、例えば輪郭形状楕円の筒体や変形楕円の筒体などを言い、非円筒体は、中空の筒体のほか、円柱以外の柱体、例えば卵型の柱体などを含むものとする。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されているように、完全な円筒体の外周面の検査は、円筒体を一定の速度で回転させ、その外周面をラインカメラにより撮影し、この撮影画像を画像処理することによって行っている。しかし、検査対象が非円筒体の外周面の検査のときに、円筒体の検査と同様に、非円筒体を一定の速度で回転させると、外周面の周速度や合焦位置の変化さらにラインカメラから見た被写体（撮影範囲）の対向角度の変動によって、正確な撮影ができなくなる。
【特許文献１】特開２００８−１８５４３８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本発明の課題は、非円筒体の外周面の検査のために、非円筒体の外周面をカメラで撮影するに際して、非円筒体の外周面の周速度や、カメラの合焦位置、さらに外周面に対向するカメラの指向方向を調節して、最適な撮影条件を設定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題の下に、本発明の請求項１の非円筒体の外周面の検査方法は、検査対象としての非円筒体（１）内の筒方向の中心線（２）を回転中心として非円筒体（１）を回転させると共に、非円筒体（１）の外周面（３）を指向するカメラ（４）により外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）を撮影し、カメラ（４）の撮影画像を画像処理部（５）の画像処理により外周面（３）を検査する過程において、予め測定した制御用のデータにもとづいて、非円筒体（１）の回転速度（Ｎ）を調節して、非円筒体（１）の撮影範囲（Ｓ）における外周面（３）の周速度（Ｖ）を一定とすると共に、カメラ（４）を合焦方向に移動させて、撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）とカメラ（４）との間を合焦距離（Ｆ）に保ちながら、撮影範囲（Ｓ）内の外周面（３）の法線（６）上にカメラ（４）を移動させて、外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させている。
【０００５】
請求項２の非円筒体の外周面の検査方法は、検査前に、非円筒体（１）を一定の回転速度（ｎ）で回転させ、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する外周面（３）の各点（ｐ）での周速度（ｖ）を測定しておき、一定の回転速度（ｎ）と周速度（ｖ）との関係式から検査時における非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する回転速度（Ｎ）を予め決定しておき、検査時に、非円筒体（１）の回転角度（θ）毎に回転速度（Ｎ）を設定することによって、非円筒体（１）の撮影範囲（Ｓ）における外周面（３）の周速度（Ｖ）を一定としている。
【０００６】
請求項３の非円筒体の外周面の検査方法は、検査前に、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）と中心線（２）との距離（ｒ）を予め測定しておき、検査時に、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対応して変化する距離（ｒ）に応じてカメラ（４）を合焦距離（Ｆ）の位置に移動させている。また、請求項４の非円筒体の外周面の検査方法は、検査前に、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）での法線（６）の指向角度（α）を予め求めておき、検査時に、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対応する指向角度（α）に応じて法線（６）上にカメラ（４）を移動させることによって、外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させている。
【０００７】
請求項５の非円筒体の外周面検査装置（１０）は、検査対象としての非円筒体（１）内の筒方向の中心線（２）を回転中心として非円筒体（１）を回転させるとともに、非円筒体（１）の外周面（３）を指向するカメラ（４）により外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）を撮影し、カメラ（４）の撮影画像を画像処理部（５）の画像処理により外周面（３）を検査する非円筒体の外周面検査装置（１０）において、非円筒体（１）を支える回転テーブル（９）のテーブル軸（１１）と、テーブル軸（１１）を駆動する速度可変型の駆動モータ（１２）と、中心線（２）と撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）との距離（ｒ）の変化に応じて第１テーブル（１３）を合焦方向に移動させカメラ（４）を合焦距離（Ｆ）に保つ合焦調節手段（１５）と、第１テーブル（１３）上の第２テーブル（１４）の上でカメラ（４）を支持し外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）の点（ｐ）を中心とする円弧状案内手段（１７）にそってカメラ（４）を移動させ、撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる指向方向調節手段（１８）及び指向方向調節モータ（１９）と、これらを制御する制御部（２０）と有する。
【０００８】
上記の制御部（２０）は、検査時に、予め測定した制御用のデータにもとづいて、駆動モータ（１２）の回転速度（Ｎ）を制御して、非円筒体（１）の撮影範囲（Ｓ）における外周面（３）の周速度（Ｖ）を一定とすると共に、合焦調節手段（１５）によってカメラ（４）を合焦方向に移動させ、外周面（３）とカメラ（４）との間を合焦距離（Ｆ）に保ちながら、予め設定した指向角度（α）にもとづいて指向方向調節モータ（１９）を駆動して、指向方向調節手段（１８）によって外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）内の外周面（３）の法線（６）上にカメラ（４）を移動させ、外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる。
【０００９】
請求項６の合焦調節手段（１５）は、中心線（２）と撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）との距離（ｒ）の変化に応じて第１テーブル（１３）を合焦方向に移動させる合焦調節モータ（１６）を含む。また、請求項７の合焦調節手段（１５）は、テーブル軸（１１）に取り付けられ非円筒体（１）の断面と同じ輪郭のカム（３３）と、第１テーブル（１３）に取り付けられカム（３３）の輪郭に接するカムフォロア３４とからなるカム装置（３２）により構成されている。
【００１０】
請求項８の非円筒体の外周面検査装置（１０）は、請求項１の非円筒体の外周面検査装置（１０）に、外周面（３）に接し非円筒体（１）を一定の回転速度（ｎ）で回転させたときの外周面（３）の周速度（ｖ）を測定する周速度検出器（２１）と、外周面（３）と対向し中心線（２）から撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）までの距離（ｒ）を測定する距離計（２２）とを追加するとともに、合焦調節手段（１５）に駆動源として合焦調節モータ（１６）を組み込んだ構成例である。
【００１１】
すなわち、請求項８の非円筒体の外周面検査装置（１０）は、検査対象としての非円筒体（１）内の筒方向の中心線（２）を回転中心として非円筒体（１）を回転させると共に、非円筒体（１）の外周面（３）を指向するカメラ（４）により外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）を撮影し、カメラ（４）の撮影画像を画像処理部（５）の画像処理により外周面（３）を検査する非円筒体の外周面検査装置（１０）において、非円筒体（１）を支える回転テーブル（９）のテーブル軸（１１）と、テーブル軸（１１）を駆動する速度可変型の駆動モータ（１２）と、外周面（３）に接し非円筒体（１）を一定の回転速度（ｎ）で回転させたときの外周面（３）の周速度（ｖ）を測定する周速度検出器（２１）と、外周面（３）と対向し中心線（２）から撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）までの距離（ｒ）を測定する距離計（２２）と、中心線（２）と撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）との距離（ｒ）の変化に応じて第１テーブル（１３）を合焦調節モータ（１６）により合焦方向に移動させカメラ（４）を合焦距離（Ｆ）に保つ合焦調節手段（１５）と、第１テーブル（１３）上の第２テーブル（１４）上でカメラ（４）を支持し外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）を中心とする円弧状案内手段（１７）にそってカメラ（４）を移動させ撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる指向方向調節手段（１８）及び指向方向調節モータ（１９）と、これらを制御する制御部（２０）とからなる。
【００１２】
上記制御部（２０）は、検査前に、非円筒体（１）を一定の回転速度（ｎ）で回転させ、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する外周面（３）の各点（ｐ）での周速度（ｖ）を周速度検出器（２１）により測定し、回転速度（ｎ）と周速度（ｖ）との関係式から検査時における非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する回転速度（Ｎ）を決定しておくとともに、中心線（２）と非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）との距離（ｒ）を距離計（２２）により予め測定しておき、検査時に、決定した回転速度（Ｎ）にもとづいて駆動モータ（１２）の回転速度（Ｎ）を制御して、非円筒体（１）の撮影範囲（Ｓ）における外周面（３）の周速度（Ｖ）を一定とすると共に、測定した距離（ｒ）にもとづいて合焦調節モータ（１６）を駆動して合焦調節手段（１５）によってカメラ（４）を合焦方向に移動させ、外周面（３）とカメラ（４）との間を合焦距離（Ｆ）に保ちながら、予め設定した指向角度（α）にもとづいて指向方向調節モータ（１９）を駆動して指向方向調節手段（１８）によって撮影範囲（Ｓ）内の外周面（３）の法線（６）上にカメラ（４）を移動させ、外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によると、非円筒体（１）の撮影範囲（Ｓ）における外周面（３）の周速度（Ｖ）を一定とすると共に、カメラ（４）を合焦位置に移動させ、かつ、外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させているから、検査の際にカメラ（４）に対して最適な撮影条件が設定できる。これによって、外周面（３）の画像処理による検査の精度が高められる。
【００１４】
請求項２の発明によると、一定の回転速度（ｎ）と周速度（ｖ）との関係式から検査時の回転速度（Ｎ）を設定するから、回転速度（Ｎ）が実測値から容易に設定できる。
【００１５】
請求項３の発明によると、検査前の距離（ｒ）の測定によって、検査時のカメラ（４）の合焦距離（Ｆ）の位置が定められるから、カメラ（４）の合焦制御が回転角度（θ）に応じて容易に行える。
【００１６】
請求項４の発明によると、検査前に、指向角度（α）を予め求めておくから、検査時のカメラ（４）の指向制御が回転角度（θ）に応じて簡単に行える。
【００１７】
請求項５の発明によると、各部の動作によって非円筒体（１）の回転にともない、カメラ（４）に対して最適な撮影条件が設定できるから、撮影範囲（Ｓ）の撮影が能率よく実行でき、外周面（３）の画像処理による検査の精度が高められる。請求項６のように、合焦調節手段（１５）が合焦調節モータ（１６）を含む例では、モータ回転量の制御によって非円筒体（１）の複雑な外周面（３）にも追従が可能となり、また請求項７のように、合焦調節手段（１５）がカム装置（３２）により構成されている例では、特別な駆動源が不要となるため、構成が簡略化できる。
【００１８】
請求項８の発明によると、上記の請求項５の発明による効果のほかに、周速度検出器（２１）及び距離計（２２）が付設されているから、検査時の非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する回転速度（Ｎ）やカメラ（４）の合焦位置が検査前に設定でき、制御用のデータの作成が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１および図２は、本発明に係る非円筒体の外周面検査方法の原理を示している。これらの図１および図２において、検査対象としての非円筒体１は、例えば自動車の楕円形筒状の部品であり、検査時に、非円筒体１内の筒方向の中心線２を回転中心として回転している。なお、中心線２は紙面に対して垂直である。この回転のときに、ライン型のカメラ４は、ライン状の視野を中心線２の方向として、非円筒体１の外周面３を指向し、外周面３の撮影範囲Ｓを所定の時間間隔で撮影することによって複数の撮影画像の画像信号を発生し、これらの画像信号を画像処理部５に送る。複数の撮影画像は、外周面３の全周面を画像上で連続する状態となっている。画像処理装置５は、内蔵の画像処理プログラムにしたがって画面上で輝度の急変部分を抽出することによって外周面３の異物や欠陥の有無を検出する。
【００２０】
既述のように、非円筒体１が中心線２を回転中心として一定の回転速度（回転数）で回転していると仮定したとき、非円筒体１が真円でないために、非円筒体１の撮影位置の外周面３の周速度Ｖおよび撮影位置Ｓの外周面３とカメラ４との距離は常に変化する。しかもカメラ４は、図１のように、初期の設定時に、中心線２を通り中心線２に対して直交する平面上の基準線７上にあって、外周面３の撮影範囲Ｓに向けられていても、初期の設定位置のままであると、非円筒体１の回転によって、図２のように、撮影範囲Ｓに対して斜め方向となり、良好な画像を撮影できなくなる。
【００２１】
そこで、検査の前に、オペレータは、非円筒体１の撮影範囲Ｓにおける外周面３の周速度Ｖを一定とし、かつカメラ４の撮影範囲Ｓにおける外周面３とカメラ４との間を合焦距離Ｆに保つことを目的として、非円筒体１を一定の回転速度ｎで回転させ、非円筒体１の基準回転位置、例えば図１で楕円の長軸上の回転角度０°から３６０°までの回転角度θについて、目標精度に応じて例えば１°毎に撮影範囲Ｓにおける外周面３の点ｐでの周速度ｖを測定し、回転速度ｎと周速度ｖとの関係式から検査時における非円筒体１の回転角度θ毎に回転速度Ｎを決定しておき、かつ回転角度θ毎に中心線２から撮影範囲Ｓの外周面３の点ｐまでの距離ｒを測定しておく。
【００２２】
上記の点ｐは外周面３と基準線７との交点であり、非円筒体１の回転中も常に基準線７上にある。なお、カメラ４の位置は、初期に基準線７の線上に設定されるが、非円筒体１の回転にともなって、図２のように、点ｐを中心とする円弧にとって基準線７の左側、または基準線７の右側に変位させなければならない。
【００２３】
非円筒体１の回転時の周速度Ｖおよびカメラ４の合焦位置は、以下の関係式によって求められる。非円筒体１が一定の回転速度ｎ〔ｒｐｍ〕で回転していると仮定したとき、回転中心としての中心線２から距離ｒ〔ｍ〕の外周面３の点ｐの周速度ｖ〔ｍ／ｓ〕は、関係式ｖ＝ｒ２πｎ／６０で表される。この関係式を利用して、基準位置（回転角度０°）から一定の回転角度θの間隔例えば回転方向に１°毎に距離ｒを測定して、周速度ｖに目標の周速度Ｖの値を、距離ｒに測定した実測値を代入すれば、回転角度θに対応する回転速度Ｎが決定できる。また、距離ｒの測定によって、カメラ３の合焦位置は、外周面３の点ｐからカメラ４までの距離すなわち合焦距離Ｆによって与えられる。
【００２４】
また、外周面３の点ｐの接線に対して点ｐを通る直交方向の直線は、点ｐを含む撮影範囲Ｓの中心位置についての法線６となる。カメラ４がこの法線６上もしくは法線６の近くで撮影範囲Ｓ内の点ｐを指向しておれば、その状態で、カメラ４は、外周面３の撮影範囲Ｓを被写界として正しく向き合い、良好な画像を撮影できるようになる。このときの法線６の方向は、一定の回転角度θ例えば１°の間隔毎に基準線７に対する指向角度αとして実測または図面上から決定できる他、楕円の座標計算によって求めることもできる。なお、図１の初期の位置で、法線６と基準線７とは重なっており、指向角度αは０°である。
【００２５】
そして、上記の回転速度Ｎ、合焦位置および指向角度αは、回転角度θすなわち基準位置（回転角度０°）から回転角度３６０°にわたって一定の角度間隔例えば回転方向に１°ごとに制御用のデータとして設定される。この制御用のデータ設定は、同一の非円筒体１について一度行えば、同じ非円筒体１について繰り返し利用できる。
【００２６】
本発明に係る非円筒体の外周面の検査方法は、前記の前準備後の検査過程において、予め測定した制御用のデータにもとづいて、非円筒体１の回転速度Ｎを調節して、非円筒体１の撮影範囲Ｓにおける外周面３の周速度Ｖを一定とすると共に、カメラ４を合焦方向に移動させて、撮影範囲Ｓの外周面３とカメラ４との間を合焦距離Ｆに保ちながら、撮影範囲Ｓ内の外周面３の法線６上にカメラ４を移動させて、撮影範囲Ｓにカメラ４を指向させ、撮影範囲Ｓの撮影を行う。このときのカメラ４の移動は、外周面３の点ｐを中心とし、合焦距離Ｆを半径とする円弧にそっている。
【００２７】
撮影に当たり、カメラ４に固有の写体深度があるため、カメラ４が法線６上から少し外れていても、あるいはカメラ４の撮影位置が合焦距離Ｆに正確に一致していなくても、撮影範囲Ｓの画像に実用上大きな問題はない。検査時の外周面３の周速度Ｖ、カメラ４の位置および向きは、上記のように制御用のデータとして予め測定して設定するが、これらの設定は、既に記載したように、検査対象の非円筒体１の輪郭を平面図上に描き、作図によって求めることもできる。
【００２８】
次に図３は、本発明に係る非円筒体の外周面検査装置１０を示している。なお、図３で、撮影範囲Ｓ、合焦距離Ｆ、点ｐ、距離ｒ、指向角度α、回転角度θなどは、正確に図示できないため、それらの符号は、必要に応じて、既述の図１および図２を参照するものとする。非円筒体の外周面検査装置１０は、前記の非円筒体の外周面検査方法を実施するときの具体的な例であり、回転速度Ｎの測定のための周速度検出器２１、距離ｒの測定のための距離計２２を備えている。しかし、前記のように、検査時の外周面３の周速度Ｖや距離ｒの測定は、作図や座標計算によっても設定できるから、周速度検出器２１、距離計２２は、必要に応じて設けられる。
【００２９】
図３において、非円筒体の外周面検査装置１０は、中心線２を回転中心として非円筒体１を回転させると共に、非円筒体１の外周面３を指向するカメラ４により外周面３の撮影範囲Ｓを撮影し、カメラ４の撮影画像を画像処理部５の画像処理により外周面３を検査をできるようにするために、箱型の機体８の内部において、回転テーブル９、そのテーブル軸１１、速度可変型の駆動モータ１２、周速度検出器２１、距離計２２、合焦調節モータ１６を有する合焦調節手段１５、指向方向調節手段１８及び指向方向調節モータ１９、これらを制御する制御部２０を有している。
【００３０】
テーブル軸１１は、基準線７上にあって、機体８の軸受け３７によって中心線２を回転中心として回転自在に支持され、非円筒体１を保持するための回転テーブル９の中心を支えている。速度可変型の駆動モータ１２は、減速機付きであり、テーブル軸１１を回転速度Ｎにもとづいて速度を加減しながら駆動する。なお、回転角度検出手段としてのエンコーダ３１は、テーブル軸１１に連結されており、その回転角度θを検出している。
【００３１】
駆動モータ１２が非円筒体１を一定の回転速度ｎで回転させているとき、例えば接触式の周速度検出器２１は、そのローラ２３の外周で非円筒体１の外周面３例えばその縁枠の外周面に接し、外周面３の周速度ｖを測定する。なお、周速度検出器２１は、非円筒体１の距離ｒの変化を許容するために、滑り案内式の案内手段２４により支持され、常に外周面３に接するように付勢されている。距離計２２は、例えば非接触式の変位計であり、外周面３と対向し、距離ｒを測定する。なお、周速度ｖや距離ｒは、基準線７上の位置で測定すべきであるが、上記エンコーダ３１により検出される回転角度θに対応させることによって、基準線７上の測定値となる。
【００３２】
合焦調節手段１５は、カメラ４を合焦距離Ｆに保つ手段であり、第１テーブル１３を合焦方向つまり基準線７の方向に移動させるために、例えば滑り案内形式の第１の案内手段２５と第１の送りねじユニット２６とで構成されており、合焦調節モータ１６は、第１の送りねじユニット２６を駆動することによって、距離ｒの変化に応じて第１テーブル１３を合焦方向に移動させる。
【００３３】
指向方向調節手段１８は、カメラ４を撮影範囲Ｓに指向させるために、第１テーブル１３上に設けられ、外周面３の撮影範囲Ｓの点ｐを中心とし、合焦距離Ｆを半径とする円弧にそって第２テーブル１４を移動させる円弧状案内手段１７と、第２の送りねじユニット２７とで構成されている。指向方向調節モータ１９は、第１テーブル１３上にあって、第２の送りねじユニット２７を駆動することによって、第２テーブル１４上のカメラ４を左右に振り、撮影範囲Ｓにカメラ４を指向させる。第２テーブル１４と第２の送りねじユニット２７とは、第２テーブル１４の基準線７の方向の長孔２８と第２の送りねじユニット２７（送りナット）のピン２９とによって連動する。なお、第２テーブル１４の上面に、外周面３の撮影範囲Ｓに対する照明器３０が設置されている。
【００３４】
検査前に、オペレータは、機体８内の制御部２０を操作し、非円筒体１を一定の回転速度ｎで回転させ、非円筒体１の回転角度θに対する外周面３の各点ｐでの周速度ｖを周速度検出器２１により測定し、回転速度ｎと周速度ｖとの関係式から検査時における非円筒体１の回転角度θに対する回転速度Ｎを決定しておくと共に、非円筒体１の回転角度θに対する撮影範囲Ｓの点ｐと中心線２との距離ｒの変化を距離計２２により予め測定し、制御用のデータとして制御部２０の内蔵メモリに記憶しておく。
【００３５】
また、実測または図解によって、非円筒体１の回転角度θに対する指向角度αも制御用のデータとして制御部２０の内蔵メモリに記憶される。このようにして、回転角度θ例えば１°ごとに対する回転速度Ｎ、距離ｒの値および指向角度αが内蔵メモリに制御用のデータとして記憶される。
【００３６】
検査時に、制御部２０は、エンコーダ３１により回転角度θを検出し、回転角度θに対応して決定した回転速度Ｎにもとづいて駆動モータ１２の回転数を加減して、非円筒体１の撮影範囲Ｓにおける外周面３の周速度Ｖを一定に制御すると共に、回転角度θに対応する距離ｒにもとづいて合焦調節モータ１６を駆動して、合焦調節手段１５によってカメラ４を合焦方向に移動させ、外周面３とカメラ４との間を常に合焦距離Ｆに保つ。このときのカメラ４の移動範囲は、距離ｒの最大値と最小値との差に相当する。
【００３７】
これらの制御と同時に、制御部２０は、回転角度θに応じて予め設定した指向角度αにもとづいて指向方向調節モータ１９を駆動し、指向方向調節手段１８によって撮影範囲Ｓ内の外周面３の法線６上にカメラ４を移動させ、外周面３の撮影範囲Ｓにカメラ４を指向させる。
【００３８】
このようにして、非円筒体の外周面検査装置１０は、非円筒体１の撮影範囲Ｓにおける外周面３の周速度Ｖを一定に制御すると共に、カメラ４を常に合焦距離Ｆに保ち、さらに外周面３の撮影範囲Ｓにカメラ４を指向させる。この間に、カメラ４は、非円筒体１の外周面３を一定のシャター周期で撮影し、全外周面画像の信号を画像処理部５に送る。前記の通り、画像処理部５は、全外周面画像から欠陥や異物の有無を画像処理によって非円筒体１の外周面３を検査する。
【００３９】
次に、図４は、合焦調節手段１５をならい方式のカム装置３２によって構成し、合焦調節モータ１６を省略する例である。カム装置３２は、非円筒体１と同じ断面の輪郭を有するカム３３と、カム３３の輪郭に接するカムフォロア３４と、カムフォロア３４を付勢する付勢ばね３５からなる。カム３３は、非円筒体１の縁枠部分とテーブル軸１１との間に設けられ、テーブル軸１１に取り付けられており、カムフォロア３４は、第１テーブル１３に取り付けられ、先端のカムローラ３６によりカム３３の輪郭に接するように配置されている。この例で周速度検出器２１のローラ２３は、カム３３の外周面に接している。そして、付勢ばね３５は一例として圧縮ばねであり、第１テーブル１３と機体８との間に圧縮状態で取り付けられている。なお、図４で、画像処理部５や距離計２２は、省略されている。
【００４０】
テーブル軸１１が回転すると、カムフォロア３４は、距離ｒの変化に追従するため、第１テーブル１３は、距離ｒの最大値と最小値との差をストロークとして移動する。これによって、カメラ４は、非円筒体１の外周面３に対して常に合焦距離Ｆを保って向き合う。なお、付勢ばね３５は、カム３３として確動カムを採用することによって省略できる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、楕円形の非円筒体の外観検査の目的で開発されたが、その他の非円筒体（非円柱体）の外観検査にも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る非円筒体の外周面検査方法の原理図である。
【図２】本発明に係る非円筒体の外周面検査方法の原理図である。
【図３】本発明に係る非円筒体の外周面検査装置の斜面図である。
【図４】本発明に係る他の非円筒体の外周面検査装置の斜面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 非円筒体
２ 中心線
３ 外周面
４ カメラ
５ 画像処理部
６ 法線
７ 基準線
８ 機体
９ 回転テーブル
１０ 非円筒体の外周面検査装置
１１ テーブル軸
１２ 駆動モータ
１３ 第１テーブル
１４ 第２テーブル
１５ 合焦調節手段
１６ 合焦調節モータ
１７ 円弧状案内手段
１８ 指向方向調節手段
１９ 指向方向調節モータ
２０ 制御部
２１ 周速度検出器
２２ 距離計
２３ ローラ
２４ 案内手段
２５ 第１の案内手段
２６ 第１の送りねじユニット
２７ 第２の送りねじユニット
２８ 長孔
２９ ピン
３０ 照明器
３１ エンコーダ（回転角度検出手段）
３２ カム装置
３３ カム
３４ カムフォロア
３５ 付勢ばね
３６ カムローラ
３７ 軸受け
【００４４】
Ｓ 撮影範囲
Ｎ 回転速度
Ｆ 合焦距離
Ｖ 周速度
ｎ 一定の回転速度
ｖ 周速度
ｐ 点
ｒ 距離
α 指向角度
θ 回転角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非円筒体の外周面を検査する方法及び装置に関する。なお、この明細書及び特許請求の範囲において、非円筒体とは、完全な円形の筒以外の筒体、例えば輪郭形状楕円の筒体や変形楕円の筒体などを言い、非円筒体は、中空の筒体のほか、円柱以外の柱体、例えば卵型の柱体などを含むものとする。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されているように、完全な円筒体の外周面の検査は、円筒体を一定の速度で回転させ、その外周面をラインカメラにより撮影し、この撮影画像を画像処理することによって行っている。しかし、検査対象が非円筒体の外周面の検査のときに、円筒体の検査と同様に、非円筒体を一定の速度で回転させると、外周面の周速度や合焦位置の変化さらにラインカメラから見た被写体（撮影範囲）の対向角度の変動によって、正確な撮影ができなくなる。
【特許文献１】特開２００８−１８５４３８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本発明の課題は、非円筒体の外周面の検査のために、非円筒体の外周面をカメラで撮影するに際して、非円筒体の外周面の周速度や、カメラの合焦位置、さらに外周面に対向するカメラの指向方向を調節して、最適な撮影条件を設定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題の下に、本発明の請求項１の非円筒体の外周面の検査方法は、検査対象としての非円筒体（１）内の筒方向の中心線（２）を回転中心として非円筒体（１）を回転させると共に、非円筒体（１）の外周面（３）を指向するカメラ（４）により外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）を撮影し、カメラ（４）の撮影画像を画像処理部（５）の画像処理により外周面（３）を検査する過程において、予め測定した制御用のデータにもとづいて、非円筒体（１）の回転速度（Ｎ）を調節して、非円筒体（１）の撮影範囲（Ｓ）における外周面（３）の周速度（Ｖ）を一定とすると共に、カメラ（４）を合焦方向に移動させて、撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）とカメラ（４）との間を合焦距離（Ｆ）に保ちながら、撮影範囲（Ｓ）内の外周面（３）の法線（６）上にカメラ（４）を移動させて、外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させている。
【０００５】
請求項２の非円筒体の外周面の検査方法は、検査前に、非円筒体（１）を一定の回転速度（ｎ）で回転させ、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する外周面（３）の各点（ｐ）での周速度（ｖ）を測定しておき、一定の回転速度（ｎ）と周速度（ｖ）との関係式から検査時における非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する回転速度（Ｎ）を予め決定しておき、検査時に、非円筒体（１）の回転角度（θ）毎に回転速度（Ｎ）を設定することによって、非円筒体（１）の撮影範囲（Ｓ）における外周面（３）の周速度（Ｖ）を一定としている。
【０００６】
請求項３の非円筒体の外周面の検査方法は、検査前に、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）と中心線（２）との距離（ｒ）を予め測定しておき、検査時に、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対応して変化する距離（ｒ）に応じてカメラ（４）を合焦距離（Ｆ）の位置に移動させている。また、請求項４の非円筒体の外周面の検査方法は、検査前に、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）での法線（６）の指向角度（α）を予め求めておき、検査時に、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対応する指向角度（α）に応じて法線（６）上にカメラ（４）を移動させることによって、外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させている。
【０００７】
請求項５の非円筒体の外周面検査装置（１０）は、検査対象としての非円筒体（１）内の筒方向の中心線（２）を回転中心として非円筒体（１）を回転させるとともに、非円筒体（１）の外周面（３）を指向するカメラ（４）により外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）を撮影し、カメラ（４）の撮影画像を画像処理部（５）の画像処理により外周面（３）を検査する非円筒体の外周面検査装置（１０）において、非円筒体（１）を支える回転テーブル（９）のテーブル軸（１１）と、テーブル軸（１１）を駆動する速度可変型の駆動モータ（１２）と、中心線（２）と撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）との距離（ｒ）の変化に応じて第１テーブル（１３）を合焦方向に移動させカメラ（４）を合焦距離（Ｆ）に保つ合焦調節手段（１５）と、第１テーブル（１３）上の第２テーブル（１４）の上でカメラ（４）を支持し外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）の点（ｐ）を中心とする円弧状案内手段（１７）にそってカメラ（４）を移動させ、撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる指向方向調節手段（１８）及び指向方向調節モータ（１９）と、これらを制御する制御部（２０）と有する。
【０００８】
上記の制御部（２０）は、検査時に、予め測定した制御用のデータにもとづいて、駆動モータ（１２）の回転速度（Ｎ）を制御して、非円筒体（１）の撮影範囲（Ｓ）における外周面（３）の周速度（Ｖ）を一定とすると共に、合焦調節手段（１５）によってカメラ（４）を合焦方向に移動させ、外周面（３）とカメラ（４）との間を合焦距離（Ｆ）に保ちながら、予め設定した指向角度（α）にもとづいて指向方向調節モータ（１９）を駆動して、指向方向調節手段（１８）によって外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）内の外周面（３）の法線（６）上にカメラ（４）を移動させ、外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる。
【０００９】
請求項６の合焦調節手段（１５）は、中心線（２）と撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）との距離（ｒ）の変化に応じて第１テーブル（１３）を合焦方向に移動させる合焦調節モータ（１６）を含む。また、請求項７の合焦調節手段（１５）は、テーブル軸（１１）に取り付けられ非円筒体（１）の断面と同じ輪郭のカム（３３）と、第１テーブル（１３）に取り付けられカム（３３）の輪郭に接するカムフォロア３４とからなるカム装置（３２）により構成されている。
【００１０】
請求項８の非円筒体の外周面検査装置（１０）は、請求項１の非円筒体の外周面検査装置（１０）に、外周面（３）に接し非円筒体（１）を一定の回転速度（ｎ）で回転させたときの外周面（３）の周速度（ｖ）を測定する周速度検出器（２１）と、外周面（３）と対向し中心線（２）から撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）までの距離（ｒ）を測定する距離計（２２）とを追加するとともに、合焦調節手段（１５）に駆動源として合焦調節モータ（１６）を組み込んだ構成例である。
【００１１】
すなわち、請求項８の非円筒体の外周面検査装置（１０）は、検査対象としての非円筒体（１）内の筒方向の中心線（２）を回転中心として非円筒体（１）を回転させると共に、非円筒体（１）の外周面（３）を指向するカメラ（４）により外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）を撮影し、カメラ（４）の撮影画像を画像処理部（５）の画像処理により外周面（３）を検査する非円筒体の外周面検査装置（１０）において、非円筒体（１）を支える回転テーブル（９）のテーブル軸（１１）と、テーブル軸（１１）を駆動する速度可変型の駆動モータ（１２）と、外周面（３）に接し非円筒体（１）を一定の回転速度（ｎ）で回転させたときの外周面（３）の周速度（ｖ）を測定する周速度検出器（２１）と、外周面（３）と対向し中心線（２）から撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）までの距離（ｒ）を測定する距離計（２２）と、中心線（２）と撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）との距離（ｒ）の変化に応じて第１テーブル（１３）を合焦調節モータ（１６）により合焦方向に移動させカメラ（４）を合焦距離（Ｆ）に保つ合焦調節手段（１５）と、第１テーブル（１３）上の第２テーブル（１４）上でカメラ（４）を支持し外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）を中心とする円弧状案内手段（１７）にそってカメラ（４）を移動させ撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる指向方向調節手段（１８）及び指向方向調節モータ（１９）と、これらを制御する制御部（２０）とからなる。
【００１２】
上記制御部（２０）は、検査前に、非円筒体（１）を一定の回転速度（ｎ）で回転させ、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する外周面（３）の各点（ｐ）での周速度（ｖ）を周速度検出器（２１）により測定し、回転速度（ｎ）と周速度（ｖ）との関係式から検査時における非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する回転速度（Ｎ）を決定しておくとともに、中心線（２）と非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）との距離（ｒ）を距離計（２２）により予め測定しておき、検査時に、決定した回転速度（Ｎ）にもとづいて駆動モータ（１２）の回転速度（Ｎ）を制御して、非円筒体（１）の撮影範囲（Ｓ）における外周面（３）の周速度（Ｖ）を一定とすると共に、測定した距離（ｒ）にもとづいて合焦調節モータ（１６）を駆動して合焦調節手段（１５）によってカメラ（４）を合焦方向に移動させ、外周面（３）とカメラ（４）との間を合焦距離（Ｆ）に保ちながら、予め設定した指向角度（α）にもとづいて指向方向調節モータ（１９）を駆動して指向方向調節手段（１８）によって撮影範囲（Ｓ）内の外周面（３）の法線（６）上にカメラ（４）を移動させ、外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によると、非円筒体（１）の撮影範囲（Ｓ）における外周面（３）の周速度（Ｖ）を一定とすると共に、カメラ（４）を合焦位置に移動させ、かつ、外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させているから、検査の際にカメラ（４）に対して最適な撮影条件が設定できる。これによって、外周面（３）の画像処理による検査の精度が高められる。
【００１４】
請求項２の発明によると、一定の回転速度（ｎ）と周速度（ｖ）との関係式から検査時の回転速度（Ｎ）を設定するから、回転速度（Ｎ）が実測値から容易に設定できる。
【００１５】
請求項３の発明によると、検査前の距離（ｒ）の測定によって、検査時のカメラ（４）の合焦距離（Ｆ）の位置が定められるから、カメラ（４）の合焦制御が回転角度（θ）に応じて容易に行える。
【００１６】
請求項４の発明によると、検査前に、指向角度（α）を予め求めておくから、検査時のカメラ（４）の指向制御が回転角度（θ）に応じて簡単に行える。
【００１７】
請求項５の発明によると、各部の動作によって非円筒体（１）の回転にともない、カメラ（４）に対して最適な撮影条件が設定できるから、撮影範囲（Ｓ）の撮影が能率よく実行でき、外周面（３）の画像処理による検査の精度が高められる。請求項６のように、合焦調節手段（１５）が合焦調節モータ（１６）を含む例では、モータ回転量の制御によって非円筒体（１）の複雑な外周面（３）にも追従が可能となり、また請求項７のように、合焦調節手段（１５）がカム装置（３２）により構成されている例では、特別な駆動源が不要となるため、構成が簡略化できる。
【００１８】
請求項８の発明によると、上記の請求項５の発明による効果のほかに、周速度検出器（２１）及び距離計（２２）が付設されているから、検査時の非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する回転速度（Ｎ）やカメラ（４）の合焦位置が検査前に設定でき、制御用のデータの作成が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１および図２は、本発明に係る非円筒体の外周面検査方法の原理を示している。これらの図１および図２において、検査対象としての非円筒体１は、例えば自動車の楕円形筒状の部品であり、検査時に、非円筒体１内の筒方向の中心線２を回転中心として回転している。なお、中心線２は紙面に対して垂直である。この回転のときに、ライン型のカメラ４は、ライン状の視野を中心線２の方向として、非円筒体１の外周面３を指向し、外周面３の撮影範囲Ｓを所定の時間間隔で撮影することによって複数の撮影画像の画像信号を発生し、これらの画像信号を画像処理部５に送る。複数の撮影画像は、外周面３の全周面を画像上で連続する状態となっている。画像処理装置５は、内蔵の画像処理プログラムにしたがって画面上で輝度の急変部分を抽出することによって外周面３の異物や欠陥の有無を検出する。
【００２０】
既述のように、非円筒体１が中心線２を回転中心として一定の回転速度（回転数）で回転していると仮定したとき、非円筒体１が真円でないために、非円筒体１の撮影位置の外周面３の周速度Ｖおよび撮影位置Ｓの外周面３とカメラ４との距離は常に変化する。しかもカメラ４は、図１のように、初期の設定時に、中心線２を通り中心線２に対して直交する平面上の基準線７上にあって、外周面３の撮影範囲Ｓに向けられていても、初期の設定位置のままであると、非円筒体１の回転によって、図２のように、撮影範囲Ｓに対して斜め方向となり、良好な画像を撮影できなくなる。
【００２１】
そこで、検査の前に、オペレータは、非円筒体１の撮影範囲Ｓにおける外周面３の周速度Ｖを一定とし、かつカメラ４の撮影範囲Ｓにおける外周面３とカメラ４との間を合焦距離Ｆに保つことを目的として、非円筒体１を一定の回転速度ｎで回転させ、非円筒体１の基準回転位置、例えば図１で楕円の長軸上の回転角度０°から３６０°までの回転角度θについて、目標精度に応じて例えば１°毎に撮影範囲Ｓにおける外周面３の点ｐでの周速度ｖを測定し、回転速度ｎと周速度ｖとの関係式から検査時における非円筒体１の回転角度θ毎に回転速度Ｎを決定しておき、かつ回転角度θ毎に中心線２から撮影範囲Ｓの外周面３の点ｐまでの距離ｒを測定しておく。
【００２２】
上記の点ｐは外周面３と基準線７との交点であり、非円筒体１の回転中も常に基準線７上にある。なお、カメラ４の位置は、初期に基準線７の線上に設定されるが、非円筒体１の回転にともなって、図２のように、点ｐを中心とする円弧にとって基準線７の左側、または基準線７の右側に変位させなければならない。
【００２３】
非円筒体１の回転時の周速度Ｖおよびカメラ４の合焦位置は、以下の関係式によって求められる。非円筒体１が一定の回転速度ｎ〔ｒｐｍ〕で回転していると仮定したとき、回転中心としての中心線２から距離ｒ〔ｍ〕の外周面３の点ｐの周速度ｖ〔ｍ／ｓ〕は、関係式ｖ＝ｒ２πｎ／６０で表される。この関係式を利用して、基準位置（回転角度０°）から一定の回転角度θの間隔例えば回転方向に１°毎に距離ｒを測定して、周速度ｖに目標の周速度Ｖの値を、距離ｒに測定した実測値を代入すれば、回転角度θに対応する回転速度Ｎが決定できる。また、距離ｒの測定によって、カメラ３の合焦位置は、外周面３の点ｐからカメラ４までの距離すなわち合焦距離Ｆによって与えられる。
【００２４】
また、外周面３の点ｐの接線に対して点ｐを通る直交方向の直線は、点ｐを含む撮影範囲Ｓの中心位置についての法線６となる。カメラ４がこの法線６上もしくは法線６の近くで撮影範囲Ｓ内の点ｐを指向しておれば、その状態で、カメラ４は、外周面３の撮影範囲Ｓを被写界として正しく向き合い、良好な画像を撮影できるようになる。このときの法線６の方向は、一定の回転角度θ例えば１°の間隔毎に基準線７に対する指向角度αとして実測または図面上から決定できる他、楕円の座標計算によって求めることもできる。なお、図１の初期の位置で、法線６と基準線７とは重なっており、指向角度αは０°である。
【００２５】
そして、上記の回転速度Ｎ、合焦位置および指向角度αは、回転角度θすなわち基準位置（回転角度０°）から回転角度３６０°にわたって一定の角度間隔例えば回転方向に１°ごとに制御用のデータとして設定される。この制御用のデータ設定は、同一の非円筒体１について一度行えば、同じ非円筒体１について繰り返し利用できる。
【００２６】
本発明に係る非円筒体の外周面の検査方法は、前記の前準備後の検査過程において、予め測定した制御用のデータにもとづいて、非円筒体１の回転速度Ｎを調節して、非円筒体１の撮影範囲Ｓにおける外周面３の周速度Ｖを一定とすると共に、カメラ４を合焦方向に移動させて、撮影範囲Ｓの外周面３とカメラ４との間を合焦距離Ｆに保ちながら、撮影範囲Ｓ内の外周面３の法線６上にカメラ４を移動させて、撮影範囲Ｓにカメラ４を指向させ、撮影範囲Ｓの撮影を行う。このときのカメラ４の移動は、外周面３の点ｐを中心とし、合焦距離Ｆを半径とする円弧にそっている。
【００２７】
撮影に当たり、カメラ４に固有の写体深度があるため、カメラ４が法線６上から少し外れていても、あるいはカメラ４の撮影位置が合焦距離Ｆに正確に一致していなくても、撮影範囲Ｓの画像に実用上大きな問題はない。検査時の外周面３の周速度Ｖ、カメラ４の位置および向きは、上記のように制御用のデータとして予め測定して設定するが、これらの設定は、既に記載したように、検査対象の非円筒体１の輪郭を平面図上に描き、作図によって求めることもできる。
【００２８】
次に図３は、本発明に係る非円筒体の外周面検査装置１０を示している。なお、図３で、撮影範囲Ｓ、合焦距離Ｆ、点ｐ、距離ｒ、指向角度α、回転角度θなどは、正確に図示できないため、それらの符号は、必要に応じて、既述の図１および図２を参照するものとする。非円筒体の外周面検査装置１０は、前記の非円筒体の外周面検査方法を実施するときの具体的な例であり、回転速度Ｎの測定のための周速度検出器２１、距離ｒの測定のための距離計２２を備えている。しかし、前記のように、検査時の外周面３の周速度Ｖや距離ｒの測定は、作図や座標計算によっても設定できるから、周速度検出器２１、距離計２２は、必要に応じて設けられる。
【００２９】
図３において、非円筒体の外周面検査装置１０は、中心線２を回転中心として非円筒体１を回転させると共に、非円筒体１の外周面３を指向するカメラ４により外周面３の撮影範囲Ｓを撮影し、カメラ４の撮影画像を画像処理部５の画像処理により外周面３を検査をできるようにするために、箱型の機体８の内部において、回転テーブル９、そのテーブル軸１１、速度可変型の駆動モータ１２、周速度検出器２１、距離計２２、合焦調節モータ１６を有する合焦調節手段１５、指向方向調節手段１８及び指向方向調節モータ１９、これらを制御する制御部２０を有している。
【００３０】
テーブル軸１１は、基準線７上にあって、機体８の軸受け３７によって中心線２を回転中心として回転自在に支持され、非円筒体１を保持するための回転テーブル９の中心を支えている。速度可変型の駆動モータ１２は、減速機付きであり、テーブル軸１１を回転速度Ｎにもとづいて速度を加減しながら駆動する。なお、回転角度検出手段としてのエンコーダ３１は、テーブル軸１１に連結されており、その回転角度θを検出している。
【００３１】
駆動モータ１２が非円筒体１を一定の回転速度ｎで回転させているとき、例えば接触式の周速度検出器２１は、そのローラ２３の外周で非円筒体１の外周面３例えばその縁枠の外周面に接し、外周面３の周速度ｖを測定する。なお、周速度検出器２１は、非円筒体１の距離ｒの変化を許容するために、滑り案内式の案内手段２４により支持され、常に外周面３に接するように付勢されている。距離計２２は、例えば非接触式の変位計であり、外周面３と対向し、距離ｒを測定する。なお、周速度ｖや距離ｒは、基準線７上の位置で測定すべきであるが、上記エンコーダ３１により検出される回転角度θに対応させることによって、基準線７上の測定値となる。
【００３２】
合焦調節手段１５は、カメラ４を合焦距離Ｆに保つ手段であり、第１テーブル１３を合焦方向つまり基準線７の方向に移動させるために、例えば滑り案内形式の第１の案内手段２５と第１の送りねじユニット２６とで構成されており、合焦調節モータ１６は、第１の送りねじユニット２６を駆動することによって、距離ｒの変化に応じて第１テーブル１３を合焦方向に移動させる。
【００３３】
指向方向調節手段１８は、カメラ４を撮影範囲Ｓに指向させるために、第１テーブル１３上に設けられ、外周面３の撮影範囲Ｓの点ｐを中心とし、合焦距離Ｆを半径とする円弧にそって第２テーブル１４を移動させる円弧状案内手段１７と、第２の送りねじユニット２７とで構成されている。指向方向調節モータ１９は、第１テーブル１３上にあって、第２の送りねじユニット２７を駆動することによって、第２テーブル１４上のカメラ４を左右に振り、撮影範囲Ｓにカメラ４を指向させる。第２テーブル１４と第２の送りねじユニット２７とは、第２テーブル１４の基準線７の方向の長孔２８と第２の送りねじユニット２７（送りナット）のピン２９とによって連動する。なお、第２テーブル１４の上面に、外周面３の撮影範囲Ｓに対する照明器３０が設置されている。
【００３４】
検査前に、オペレータは、機体８内の制御部２０を操作し、非円筒体１を一定の回転速度ｎで回転させ、非円筒体１の回転角度θに対する外周面３の各点ｐでの周速度ｖを周速度検出器２１により測定し、回転速度ｎと周速度ｖとの関係式から検査時における非円筒体１の回転角度θに対する回転速度Ｎを決定しておくと共に、非円筒体１の回転角度θに対する撮影範囲Ｓの点ｐと中心線２との距離ｒの変化を距離計２２により予め測定し、制御用のデータとして制御部２０の内蔵メモリに記憶しておく。
【００３５】
また、実測または図解によって、非円筒体１の回転角度θに対する指向角度αも制御用のデータとして制御部２０の内蔵メモリに記憶される。このようにして、回転角度θ例えば１°ごとに対する回転速度Ｎ、距離ｒの値および指向角度αが内蔵メモリに制御用のデータとして記憶される。
【００３６】
検査時に、制御部２０は、エンコーダ３１により回転角度θを検出し、回転角度θに対応して決定した回転速度Ｎにもとづいて駆動モータ１２の回転数を加減して、非円筒体１の撮影範囲Ｓにおける外周面３の周速度Ｖを一定に制御すると共に、回転角度θに対応する距離ｒにもとづいて合焦調節モータ１６を駆動して、合焦調節手段１５によってカメラ４を合焦方向に移動させ、外周面３とカメラ４との間を常に合焦距離Ｆに保つ。このときのカメラ４の移動範囲は、距離ｒの最大値と最小値との差に相当する。
【００３７】
これらの制御と同時に、制御部２０は、回転角度θに応じて予め設定した指向角度αにもとづいて指向方向調節モータ１９を駆動し、指向方向調節手段１８によって撮影範囲Ｓ内の外周面３の法線６上にカメラ４を移動させ、外周面３の撮影範囲Ｓにカメラ４を指向させる。
【００３８】
このようにして、非円筒体の外周面検査装置１０は、非円筒体１の撮影範囲Ｓにおける外周面３の周速度Ｖを一定に制御すると共に、カメラ４を常に合焦距離Ｆに保ち、さらに外周面３の撮影範囲Ｓにカメラ４を指向させる。この間に、カメラ４は、非円筒体１の外周面３を一定のシャター周期で撮影し、全外周面画像の信号を画像処理部５に送る。前記の通り、画像処理部５は、全外周面画像から欠陥や異物の有無を画像処理によって非円筒体１の外周面３を検査する。
【００３９】
次に、図４は、合焦調節手段１５をならい方式のカム装置３２によって構成し、合焦調節モータ１６を省略する例である。カム装置３２は、非円筒体１と同じ断面の輪郭を有するカム３３と、カム３３の輪郭に接するカムフォロア３４と、カムフォロア３４を付勢する付勢ばね３５からなる。カム３３は、非円筒体１の縁枠部分とテーブル軸１１との間に設けられ、テーブル軸１１に取り付けられており、カムフォロア３４は、第１テーブル１３に取り付けられ、先端のカムローラ３６によりカム３３の輪郭に接するように配置されている。この例で周速度検出器２１のローラ２３は、カム３３の外周面に接している。そして、付勢ばね３５は一例として圧縮ばねであり、第１テーブル１３と機体８との間に圧縮状態で取り付けられている。なお、図４で、画像処理部５や距離計２２は、省略されている。
【００４０】
テーブル軸１１が回転すると、カムフォロア３４は、距離ｒの変化に追従するため、第１テーブル１３は、距離ｒの最大値と最小値との差をストロークとして移動する。これによって、カメラ４は、非円筒体１の外周面３に対して常に合焦距離Ｆを保って向き合う。なお、付勢ばね３５は、カム３３として確動カムを採用することによって省略できる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、楕円形の非円筒体の外観検査の目的で開発されたが、その他の非円筒体（非円柱体）の外観検査にも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る非円筒体の外周面検査方法の原理図である。
【図２】本発明に係る非円筒体の外周面検査方法の原理図である。
【図３】本発明に係る非円筒体の外周面検査装置の斜面図である。
【図４】本発明に係る他の非円筒体の外周面検査装置の斜面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 非円筒体
２ 中心線
３ 外周面
４ カメラ
５ 画像処理部
６ 法線
７ 基準線
８ 機体
９ 回転テーブル
１０ 非円筒体の外周面検査装置
１１ テーブル軸
１２ 駆動モータ
１３ 第１テーブル
１４ 第２テーブル
１５ 合焦調節手段
１６ 合焦調節モータ
１７ 円弧状案内手段
１８ 指向方向調節手段
１９ 指向方向調節モータ
２０ 制御部
２１ 周速度検出器
２２ 距離計
２３ ローラ
２４ 案内手段
２５ 第１の案内手段
２６ 第１の送りねじユニット
２７ 第２の送りねじユニット
２８ 長孔
２９ ピン
３０ 照明器
３１ エンコーダ（回転角度検出手段）
３２ カム装置
３３ カム
３４ カムフォロア
３５ 付勢ばね
３６ カムローラ
３７ 軸受け
【００４４】
Ｓ 撮影範囲
Ｎ 回転速度
Ｆ 合焦距離
Ｖ 周速度
ｎ 一定の回転速度
ｖ 周速度
ｐ 点
ｒ 距離
α 指向角度
θ 回転角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象としての非円筒体（１）内の筒方向の中心線（２）を回転中心として非円筒体（１）を回転させると共に、非円筒体（１）の外周面（３）を指向するカメラ（４）により外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）を撮影し、カメラ（４）の撮影画像を画像処理部（５）の画像処理により外周面（３）を検査する過程において、予め測定した制御用のデータにもとづいて、非円筒体（１）の回転速度（Ｎ）を調節して、非円筒体（１）の撮影範囲（Ｓ）における外周面（３）の周速度（Ｖ）を一定とすると共に、カメラ（４）を合焦方向に移動させて、撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）とカメラ（４）との間を合焦距離（Ｆ）に保ちながら、撮影範囲（Ｓ）内の外周面（３）の法線（６）上にカメラ（４）を移動させて、外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる、ことを特徴とする非円筒体の外周面の検査方法。
【請求項２】
検査前に、非円筒体（１）を一定の回転速度（ｎ）で回転させ、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する外周面（３）の各点（ｐ）での周速度（ｖ）を測定しておき、一定の回転速度（ｎ）と周速度（ｖ）との関係式から検査時における非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する回転速度（Ｎ）を予め決定しておき、検査時に、非円筒体（１）の回転角度（θ）毎に回転速度（Ｎ）を設定することによって、非円筒体（１）の撮影範囲（Ｓ）における外周面（３）の周速度（Ｖ）を一定とする、ことを特徴とする請求項１記載の非円筒体の外周面の検査方法。
【請求項３】
検査前に、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）と中心線（２）との距離（ｒ）を予め測定しておき、検査時に、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対応して変化する距離（ｒ）に応じてカメラ（４）を合焦距離（Ｆ）の位置に移動させる、ことを特徴とする請求項１記載の非円筒体の外周面の検査方法。
【請求項４】
検査前に、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）での法線（６）の指向角度（α）を予め求めておき、検査時に、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対応する指向角度（α）に応じて法線（６）上にカメラ（４）を移動させることによって、外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる、ことを特徴とする請求項１記載の非円筒体の外周面の検査方法。
【請求項５】
検査対象としての非円筒体（１）内の筒方向の中心線（２）を回転中心として非円筒体（１）を回転させると共に、非円筒体（１）の外周面（３）を指向するカメラ（４）により外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）を撮影し、カメラ（４）の撮影画像を画像処理部（５）の画像処理により外周面（３）を検査する非円筒体の外周面検査装置（１０）において、
非円筒体（１）を支える回転テーブル（９）のテーブル軸（１１）と、テーブル軸（１１）を駆動する速度可変型の駆動モータ（１２）と、中心線（２）と撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）との距離（ｒ）の変化に応じて第１テーブル（１３）を合焦方向に移動させカメラ（４）を合焦距離（Ｆ）に保つ合焦調節手段（１５）と、第１テーブル（１３）上の第２テーブル（１４）の上でカメラ（４）を支持し外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）の点（ｐ）を中心とする円弧状案内手段（１７）にそってカメラ（４）を移動させ撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる指向方向調節手段（１８）及び指向方向調節モータ（１９）と、検査時に、予め測定した制御用のデータにもとづいて、駆動モータ（１２）の回転速度（Ｎ）を制御して、非円筒体（１）の撮影範囲（Ｓ）における外周面（３）の周速度（Ｖ）を一定とするとともに、合焦調節手段（１５）によってカメラ（４）を合焦方向に移動させ、外周面（３）とカメラ（４）との間を合焦距離（Ｆ）に保ちながら、予め設定した指向角度（α）にもとづいて指向方向調節モータ（１９）を駆動して指向方向調節手段（１８）によって撮影範囲（Ｓ）内の外周面（３）の法線（６）上にカメラ（４）を移動させ、外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる制御部（２０）と、からなることを特徴とする非円筒体の外周面検査装置（１０）。
【請求項６】
合焦調節手段（１５）を、中心線（２）と撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）との距離（ｒ）の変化に応じて第１テーブル（１３）を合焦方向に移動させる合焦調節モータ（１６）により構成する、ことを特徴とする請求項５記載の非円筒体の外周面検査装置（１０）。
【請求項７】
合焦調節手段（１５）を、テーブル軸（１１）に取り付けられ非円筒体（１）の断面と同じ輪郭のカム（３３）と、第１テーブル（１３）に取り付けられカム（３３）の輪郭に接するカムフォロア（３４）とからなるカム装置（３２）により構成する、ことを特徴とする請求項５記載の非円筒体の外周面検査装置（１０）。
【請求項８】
検査対象としての非円筒体（１）内の筒方向の中心線（２）を回転中心として非円筒体（１）を回転させると共に、非円筒体（１）の外周面（３）を指向するカメラ（４）により外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）を撮影し、カメラ（４）の撮影画像を画像処理部（５）の画像処理により外周面（３）を検査する非円筒体の外周面検査装置（１０）において、
非円筒体（１）を支える回転テーブル（９）のテーブル軸（１１）と、テーブル軸（１１）を駆動する速度可変型の駆動モータ（１２）と、外周面（３）に接し非円筒体（１）を一定の回転速度（ｎ）で回転させたときの外周面（３）の周速度（ｖ）を測定する周速度検出器（２１）と、外周面（３）と対向し中心線（２）から撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）までの距離（ｒ）を測定する距離計（２２）と、中心線（２）と撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）との距離（ｒ）の変化に応じて第１テーブル（１３）を合焦調節モータ（１６）により合焦方向に移動させカメラ（４）を合焦距離（Ｆ）に保つ合焦調節手段（１５）と、第１テーブル（１３）上の第２テーブル（１４）上でカメラ（４）を支持し外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）を中心とする円弧状案内手段（１７）にそってカメラ（４）を移動させ撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる指向方向調節手段（１８）及び指向方向調節モータ（１９）と、検査前に、非円筒体（１）を一定の回転速度（ｎ）で回転させ、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する外周面（３）の各点（ｐ）での周速度（ｖ）を周速度検出器（２１）により測定し、回転速度（ｎ）と周速度（ｖ）との関係式から検査時における非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する回転速度（Ｎ）を決定しておくとともに、中心線（２）と非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）との距離（ｒ）を距離計（２２）により予め測定しておき、検査時に、決定した回転速度（Ｎ）にもとづいて駆動モータ（１２）の回転速度（Ｎ）を制御して、非円筒体（１）の撮影範囲（Ｓ）における外周面（３）の周速度（Ｖ）を一定とすると共に、測定した距離（ｒ）にもとづいて合焦調節モータ（１６）を駆動して合焦調節手段（１５）によってカメラ（４）を合焦方向に移動させ、外周面（３）とカメラ（４）との間を合焦距離（Ｆ）に保ちながら、予め設定した指向角度（α）にもとづいて指向方向調節モータ（１９）を駆動して指向方向調節手段（１８）によって撮影範囲（Ｓ）内の外周面（３）の法線（６）上にカメラ（４）を移動させ、外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる制御部（２０）と、からなることを特徴とする非円筒体の外周面検査装置（１０）。
【請求項１】
検査対象としての非円筒体（１）内の筒方向の中心線（２）を回転中心として非円筒体（１）を回転させると共に、非円筒体（１）の外周面（３）を指向するカメラ（４）により外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）を撮影し、カメラ（４）の撮影画像を画像処理部（５）の画像処理により外周面（３）を検査する過程において、予め測定した制御用のデータにもとづいて、非円筒体（１）の回転速度（Ｎ）を調節して、非円筒体（１）の撮影範囲（Ｓ）における外周面（３）の周速度（Ｖ）を一定とすると共に、カメラ（４）を合焦方向に移動させて、撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）とカメラ（４）との間を合焦距離（Ｆ）に保ちながら、撮影範囲（Ｓ）内の外周面（３）の法線（６）上にカメラ（４）を移動させて、外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる、ことを特徴とする非円筒体の外周面の検査方法。
【請求項２】
検査前に、非円筒体（１）を一定の回転速度（ｎ）で回転させ、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する外周面（３）の各点（ｐ）での周速度（ｖ）を測定しておき、一定の回転速度（ｎ）と周速度（ｖ）との関係式から検査時における非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する回転速度（Ｎ）を予め決定しておき、検査時に、非円筒体（１）の回転角度（θ）毎に回転速度（Ｎ）を設定することによって、非円筒体（１）の撮影範囲（Ｓ）における外周面（３）の周速度（Ｖ）を一定とする、ことを特徴とする請求項１記載の非円筒体の外周面の検査方法。
【請求項３】
検査前に、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）と中心線（２）との距離（ｒ）を予め測定しておき、検査時に、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対応して変化する距離（ｒ）に応じてカメラ（４）を合焦距離（Ｆ）の位置に移動させる、ことを特徴とする請求項１記載の非円筒体の外周面の検査方法。
【請求項４】
検査前に、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）での法線（６）の指向角度（α）を予め求めておき、検査時に、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対応する指向角度（α）に応じて法線（６）上にカメラ（４）を移動させることによって、外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる、ことを特徴とする請求項１記載の非円筒体の外周面の検査方法。
【請求項５】
検査対象としての非円筒体（１）内の筒方向の中心線（２）を回転中心として非円筒体（１）を回転させると共に、非円筒体（１）の外周面（３）を指向するカメラ（４）により外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）を撮影し、カメラ（４）の撮影画像を画像処理部（５）の画像処理により外周面（３）を検査する非円筒体の外周面検査装置（１０）において、
非円筒体（１）を支える回転テーブル（９）のテーブル軸（１１）と、テーブル軸（１１）を駆動する速度可変型の駆動モータ（１２）と、中心線（２）と撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）との距離（ｒ）の変化に応じて第１テーブル（１３）を合焦方向に移動させカメラ（４）を合焦距離（Ｆ）に保つ合焦調節手段（１５）と、第１テーブル（１３）上の第２テーブル（１４）の上でカメラ（４）を支持し外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）の点（ｐ）を中心とする円弧状案内手段（１７）にそってカメラ（４）を移動させ撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる指向方向調節手段（１８）及び指向方向調節モータ（１９）と、検査時に、予め測定した制御用のデータにもとづいて、駆動モータ（１２）の回転速度（Ｎ）を制御して、非円筒体（１）の撮影範囲（Ｓ）における外周面（３）の周速度（Ｖ）を一定とするとともに、合焦調節手段（１５）によってカメラ（４）を合焦方向に移動させ、外周面（３）とカメラ（４）との間を合焦距離（Ｆ）に保ちながら、予め設定した指向角度（α）にもとづいて指向方向調節モータ（１９）を駆動して指向方向調節手段（１８）によって撮影範囲（Ｓ）内の外周面（３）の法線（６）上にカメラ（４）を移動させ、外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる制御部（２０）と、からなることを特徴とする非円筒体の外周面検査装置（１０）。
【請求項６】
合焦調節手段（１５）を、中心線（２）と撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）との距離（ｒ）の変化に応じて第１テーブル（１３）を合焦方向に移動させる合焦調節モータ（１６）により構成する、ことを特徴とする請求項５記載の非円筒体の外周面検査装置（１０）。
【請求項７】
合焦調節手段（１５）を、テーブル軸（１１）に取り付けられ非円筒体（１）の断面と同じ輪郭のカム（３３）と、第１テーブル（１３）に取り付けられカム（３３）の輪郭に接するカムフォロア（３４）とからなるカム装置（３２）により構成する、ことを特徴とする請求項５記載の非円筒体の外周面検査装置（１０）。
【請求項８】
検査対象としての非円筒体（１）内の筒方向の中心線（２）を回転中心として非円筒体（１）を回転させると共に、非円筒体（１）の外周面（３）を指向するカメラ（４）により外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）を撮影し、カメラ（４）の撮影画像を画像処理部（５）の画像処理により外周面（３）を検査する非円筒体の外周面検査装置（１０）において、
非円筒体（１）を支える回転テーブル（９）のテーブル軸（１１）と、テーブル軸（１１）を駆動する速度可変型の駆動モータ（１２）と、外周面（３）に接し非円筒体（１）を一定の回転速度（ｎ）で回転させたときの外周面（３）の周速度（ｖ）を測定する周速度検出器（２１）と、外周面（３）と対向し中心線（２）から撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）までの距離（ｒ）を測定する距離計（２２）と、中心線（２）と撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）との距離（ｒ）の変化に応じて第１テーブル（１３）を合焦調節モータ（１６）により合焦方向に移動させカメラ（４）を合焦距離（Ｆ）に保つ合焦調節手段（１５）と、第１テーブル（１３）上の第２テーブル（１４）上でカメラ（４）を支持し外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）を中心とする円弧状案内手段（１７）にそってカメラ（４）を移動させ撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる指向方向調節手段（１８）及び指向方向調節モータ（１９）と、検査前に、非円筒体（１）を一定の回転速度（ｎ）で回転させ、非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する外周面（３）の各点（ｐ）での周速度（ｖ）を周速度検出器（２１）により測定し、回転速度（ｎ）と周速度（ｖ）との関係式から検査時における非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する回転速度（Ｎ）を決定しておくとともに、中心線（２）と非円筒体（１）の回転角度（θ）に対する撮影範囲（Ｓ）の外周面（３）との距離（ｒ）を距離計（２２）により予め測定しておき、検査時に、決定した回転速度（Ｎ）にもとづいて駆動モータ（１２）の回転速度（Ｎ）を制御して、非円筒体（１）の撮影範囲（Ｓ）における外周面（３）の周速度（Ｖ）を一定とすると共に、測定した距離（ｒ）にもとづいて合焦調節モータ（１６）を駆動して合焦調節手段（１５）によってカメラ（４）を合焦方向に移動させ、外周面（３）とカメラ（４）との間を合焦距離（Ｆ）に保ちながら、予め設定した指向角度（α）にもとづいて指向方向調節モータ（１９）を駆動して指向方向調節手段（１８）によって撮影範囲（Ｓ）内の外周面（３）の法線（６）上にカメラ（４）を移動させ、外周面（３）の撮影範囲（Ｓ）にカメラ（４）を指向させる制御部（２０）と、からなることを特徴とする非円筒体の外周面検査装置（１０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１０７２２０（Ｐ２０１０−１０７２２０Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７６７５９（Ｐ２００８−２７６７５９）
【出願日】平成２０年１０月２８日（２００８．１０．２８）
【出願人】（３９００１０９３９）株式会社ロゼフテクノロジー (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２８日（２００８．１０．２８）
【出願人】（３９００１０９３９）株式会社ロゼフテクノロジー (10)
【Ｆターム（参考）】
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