JPH0752159B2 - 表面欠陥検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、物体の表面形態等の欠陥を検査する装置に関
する。

［従来の技術］ 従来より物体表面における凹凸等の有無の検査は、検査
員により視覚あるいは触覚に基づいて行なわれている。
この検査員の視覚あるいは触覚による検査は、検査員の
主観または熟練度が介在し易く、検査の均一性に関して
問題があり、また検査に必要な手間や時間が多くかかり
能率が悪くなるといった問題があった。これらの問題を
解決するものとして、例えば、特開昭52−90988号に示
される「物体の表面欠陥検査方法」等の発明な提案等が
なされている。これらの発明や提案等は、検査される物
体表面に縞状の明暗模様等を写し出し、物体表面に凹凸
等の欠陥があれば、写し出された縞模様等の歪み・乱れ
ることを利用して物体表面の欠陥検査を行なうものであ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記発明や提案等は、検査される物体表面に写し出され
る縞模様等の歪み・乱れにより物体表面の欠陥の有無を
判定することができるので、検査の均一性を向上させ、
作業の能率化を図ることができるという優れた効果を有
するものの、猶、依然として、縞模様等の歪み・乱れの
程度を検査員が判断することによって物体表面の欠陥の
有無を判定しているので、未だに検査結果の均一性に欠
けるといった問題が残されていた。このため、この縞模
様等の歪み・乱れを数値化し、物体表面の欠陥の有無を
定量値として判断しようとする試みもなされているが、
猶、上記問題を解決するには至っていない。この結果、
物体表面の欠陥検査の省力化やロボット等を用いての無
人化は妨げられている。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
あり、物体表面の欠陥の有無を客観的・定量的かつ自動
的に検査することのできる表面欠陥検査装置を提供する
ことをその目的としている。

発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ 本発明の表面欠陥検査装置は、次のように構成されてい
る。即ち、 本発明の表面欠陥検査装置は、 予め定められた明暗模様を被検査表面に写し出す明暗模
様投影手段と、 該明暗模様投影手段により上記被検査表面に写し出され
た上記明暗模様の明部および暗部のどちらにも属しない
中間濃度部を検出する中間濃度部検出手段と、 該中間濃度部検出手段により検出された上記中間濃度部
の内、その有する面積が所定面積以上の中間濃度部を抽
出し上記被検査表面の欠陥部とする欠陥部検出手段と、 を備えて構成されている。

ここで、明暗模様投影手段とは、予め定められた明暗模
様を被検査表面に写し出す手段のことであって、映写機
等を用いて所定パターン、例えば、縞状明暗模様等を被
検査表面に写し出すよう構成すること等種々の構成を考
えることができる。尚、被検査表面に写し出される明暗
模様は、被検査表面の反射によって生じる虚像であって
もよいし、あるいは単に投影された像であってもよい。

中間濃度部を検出する中間濃度部検出手段とは、明暗模
様投影手段により被検査表面に写し出された明暗模様の
明部および暗部のどちらにも属しない所謂中間濃度部を
検出する手段のことであって、一次元もしくは２次元の
撮像手段によって撮像された明暗模様の明るさを所定の
基準値と比較することにより中間濃度部を検出するよう
構成すること等種々の構成を与えることができる。こう
した所定の基準値としては、明暗模様の明るさを一定に
調整し得る場所には一定値としてもよいし、明暗模様の
持つ明るさの平均値に基づく値を用いてもよい。尚、中
間濃度部は、検査される物体表面に写し出された明暗模
様が物体表面の凹凸等の欠陥により歪み・乱れることに
よって生じるので、明暗模様の明部あるいは暗部のどち
らにも属しないレベルとして検出し表面欠陥の検出に供
するのである。

欠陥部検出手段とは、中間濃度部検出手段により検出さ
れた中間濃度部の内、その有する面積が所定面積以上の
中間濃度部を抽出し、被検査表面の欠陥部とする手段で
あって、デイスクリートな回路として、あるいはマイク
ロコンピュータ等を用いた論理演算回路として構成する
こと等が考えられる。

［作用］ 上記構成を有する本発明の表面欠陥検査装置は次の如く
作用する。

本発明の表面欠陥検査装置は、明暗模様投影手段により
被検査表面に写し出された明暗模様の中間濃度部を中間
濃度部検出手段により検出し、この中間濃度部検出手段
により検出された中間濃度部の内、その有する面積が所
定面積以上の中間濃度部を欠陥部検出手段により被検査
表面の欠陥部として抽出するよう働く。

［実施例］ 次に本発明の表面欠陥検査装置の構成を一層明らかにす
るために好適な実施例を図面と共に説明する。

第１図は本発明一実施例の表面欠陥検査装置の構成を示
すブロック図である。

本実施例の表面欠陥検査装置は、大きくは、凹凸等の欠
陥の有無が検査される被検査物OBの表面に縞状の明暗模
様を投影する縞模様投影装置１と、被検査物OBの表面に
投影された縞模様の虚像を撮影しその明暗模様の明部お
よび暗部のどちらにも属しない中間濃度部を検出する中
間濃度部検出装置３と、中間濃度部検出装置３により検
出された中間濃度部の内、その有する面積が所定面積以
上の中間濃度部を抽出し被検査物OBの表面検査結果を出
力する判定装置５と、から構成されている。

縞模様投影装置１は、多数の等間隔のスリットを有する
平板10と散乱光を射出する光源11とから構成されてい
て、被検査物OBの表面に所定ピッチの縞模様（本実施例
では、明部・暗部共にその間隔1.5mmとしている）を写
し出す。尚、本実施例では、被検査物OBは光沢を有する
鉄板であって、縞模様は虚像として写し出される。被検
査物OBが光沢を有しない物体の時には、光源11を平行光
を射出する構成とし、縞模様を被検査物OBの表面に投影
することができる。

中間濃度部検出装置３は、被検査物OBの表面に写る縞模
様を撮影する撮像管（以下、単にTVカメラという）30
と、TVカメラ30により撮影された縞模様の中間濃度部を
検出する分配器31,ハイパスフィルタ回路32,絶対値回路
33,ロウパスフィルタ回路34,比較器35,混合器36とから
構成されている。尚、CRTディスプレイDP1はTVカメラ30
により撮映された縞模様を表示するものであって、CRT
ディスプレイDP2は混合器36より出力される中間濃度部
を表示するものである。

判定装置５は、画像収縮回路51,欠陥部抽出回路52とか
ら構成されている。この判定装置５は、所謂マイクロコ
ンピュータを用いた論理演算回路として構成されてい
る。尚、CRTディスプレイDP3は画像収縮回路51より出力
される画像（ビデオ信号）を表示するものである。

次に本実施例の表面欠陥検査装置の作用を、第２図に示
すタイミングチャートを適宜用いて説明する。第２図に
示すタイミグチャートは、中間濃度部検出装置３および
判定装置５の各部の出力信号を表わしたものである。

縞模様投影装置１により被検査物OB上に写される縞模様
の虚像は、TVカメラ30よりビデオ信号VD1（第２図タイ
ミングチャート ビデオ信号VD1）に変換されて分配器3
1に出力される。また、このビデオ信号VD1は、CRTディ
スプレイDP1にも出力され、TVカメラ30により撮影され
た画像はCRTディスプレイDP1の画面上に再生される。TV
カメラ30から出力されるビデオ信号VD1は、被検査物OB
の表面が滑らかな状態の時には、本来縞模様が持つ明部
のハイレベルと暗部のロウレベルとを規則正しい状態で
有する正弦波的な信号となるが、凹凸等の欠陥部を有し
ている時には、その欠陥部により縞模様は歪み・乱され
て明部のハイレベルあるいは暗部のロウレベルのどちら
にも属しないレベル所謂中間濃度の信号を有することに
なる（第２図タイミングチャート ビデオ信号VD1）。
この次陥部により歪み・乱された中間濃度部badは、第
１図に絵画的に示したようにCRTディスプレイDP1の画面
上においても観察することができる。尚、TVカメラ30に
よるビデオ信号VD1は、被検査物OB上の縞模様に直交す
るスキャン走査による映像信号である。従って、第２図
に示されるタイミングチャートは時間ｔをパラメータと
している。

分配器31に入力されたビデオ信号VD1は、ここで、画像
のビデオ信号VD2と同期信号SSとに分離される（第２図
タイミグンチャート ビデオ信号VD2,同期信号SS）。ビ
デオ信号VD1の有するビデオ信号VD2は正のレベル、同期
信号SSは負のレベルなので、分配器31は整流器等を用い
て簡易に構成することができる。

分配器31から出力されるビデオ信号VD2は、ハイパスフ
ィルタ回路32に入力される。ハイパスフィルタ回路32に
入力されたビデオ信号VD2は、ここでオフセット電圧分
を取り除かれて、縞模様の明部を正レベル、暗部を負の
レベルとするビデオ信号VD3に変換される。これによ
り、中間濃度部badあるいは縞模様の明部と暗部との境
界部はほぼ零レベルの信号にされる（第２図タイミング
チャート ビデオ信号VD3）。尚、オフセット電圧と
は、被検査物OB自体が持つ明暗のレベル信号である。

ハイパスフィルタ回路32でオフセット電圧分を取り除か
れたビデオ信号VD3は、絶対値回路33に入力される。絶
対値回路33に入力されたビデオ信号VD3の暗部等の負の
レベル信号は、ここで正レベルの信号に変換される（第
２図タイミングチャート ビデオ信号VD4）。即ち、絶
対値回路33に入力されたビデオ信号VD3は、ここで全波
整流されたビデオ信号VD4となる。

絶対値回路33より出力されるビデオ信号VD4は、そのま
まの形で比較器35のプラス側に入力されると共に、ロウ
パスフィルタ回路34を介して比較器35のマイナス側にも
入力される。

ロウパスフィルタ回路34は所謂積分回路として構成され
ていて、入力されたビデオ信号VD4に基づいて浮動しき
い値信号SLを作る（第２図タイミングチャート 浮動し
きい値信号SL）。この浮動しきい値信号SLは、第２図の
タイミングチャートに示すように、ビデオ信号VD4の明
部のハイレベル信号より小さく、中間濃度部badより大
きい信号とされている。

浮動しきい値信号SLを比較の基準値とする比較器35は、
明部をハイレベル、暗部をロウレベルとする２値信号の
ビデオ信号VD5を混合器36に出力する（第２図タイグチ
ャート ビデオ信号VD5）。

ビデオ信号VD5は混合器36に入力されるが、この混合器3
6には、CRTディスプレイDP2に映像出力するために、上
述した分配器31により分離された同期信号SSも入力さ
れ、ビデオ信号VD5は同期信号SSを含んだビデオ信号VD6
とされる（第２図タイミングチャート ビデオ信号VD
6）。同期信号SSを含んだビデオ信号VD6は、判定装置５
の画像収縮回路51の出力される。尚、ビデオ信号VD6
は、CRTディスプレイDP2にも出力されるが、CRTディス
プレイDP2の画面上には、ビデオ信号VD6のロウレベル信
号が暗部として表示される。即ち、上述したCRTディス
プレイDP1に表示された明部と暗部との境界線と中間濃
度部badとが画面上に暗部として表示されるのである。

判定装置５の画像収縮回路51に入力されるビデオ信号VD
6は、周知のごとく、第３図に示す走査線に従った信号
である。つまり、中間濃度部badが表われる走査線rnに
おいては、ビデオ信号VD6の縞模様となる暗部の画素数
は少なく、中間濃度部badの画素数は多数である。これ
により、画像収縮回路51は、暗部となる画素数が所定数
以上の場合には、暗部となる画素を明部の画素とする所
謂画像収縮作業を行なう。この画像収縮作業は、縞模様
の暗部が消えるまで行なわれる（第２図タイミングチャ
ート ビデオ信号VD7）。ここで、CRTディスプレイDP1,
DP2,DP3の画面サイズは100mm×100mmであり、走査線の
横・縦の１ラインの画素数は各々512とされている。従
って、１画素の面積は約0.2×0.2mm²である。また、画
像収縮作業は以下のようにして行なわれる。即ち、１ラ
インの走査線において、暗部となる画素数が所定数（本
実施例では、２〜３画素）続いている場合のみに１画素
の暗部とし、この作業を所定間隔毎の縦縞が消えるまで
行なうのである。

縞模様の暗部が消去されたビデオ信号VD7は、欠陥部抽
出回路52に出力される。尚、このビデオ信号VD7は、CRT
ディスプレイDP3にも出力され、中間濃度部badは画面上
に表示される。この時の中間濃度部badは、画像収縮回
路51により干渉収縮された画像となっている。

欠陥部抽出回路52では。中間濃度部badの面積の大きさ
が判定される。本実施例では、中間濃度部badの大きさ
が直径1mm程度の円に相当する大きさ以上の時、即ち、
中間濃度badの画素数が25画素以上の時に中間濃度部bad
を欠陥部とし、NG信号を出力する。

尚、第４図に示すフローチャートは、以上詳細に説明し
た本実施例の中間濃度部検出装置３および判定装置３の
行なう動作をフローチャートとして表わしたものであ
る。従って、TVカメラ30によるビデオ信号VD1を一旦デ
ジタル画像信号に変換し、中間濃度部検出装置３と判定
装置５とを論理演算回路として構成した場合には、第４
図に示すフローチャートに従って上述した処理を実現す
ればよい。

本実施例の表面欠陥検査装置によると、被検査物OB上の
凹凸等の欠陥部を、TVカメラ30がとらえた被検査物OB表
面の画像に含まれる中間濃度部を用いて正確かつ自動的
に検出することができる。また、画像収縮作業により明
暗模様の明部と暗部との境界に発生する中間濃度部と、
欠陥による中間濃度部badとを明確に区別して欠陥部を
検出することができる。

これにより、ロボット等の産業機器を用いて物体の表面
検査を無人化することができ、著しく作業効率を高める
ことができるという優れた効果を有する。また、被検査
物OB上の中間濃度部badの大きさは数値化することがで
き、定量値（本実施例では25画素以上）と比較されて欠
陥部と判定されるので、検査結果に均一性を有し極めて
信頼性の高い検査結果を得ることができるという効果も
奏している。更に、凹凸等の欠陥部を中間濃度部badと
して検出することができるので、被検査物OBの表面が曲
面等の場合に、明暗の縞模様の間隔が狭くなっても、欠
陥部により歪み・乱れる縞の面積は一定となり正確な検
査結果を得ることができるという優れた効果を有してい
る。また、本実施例においては、明暗模様の明部および
暗部の間隔を各々1.5mmとしたが、検出したい欠陥部の
大きさよりも縞間隔を狭くしていけば、欠陥部検出の精
度を向上させることができるという効果も奏する。更
に、本実施例においては、CRTディスプレイを３台用い
て、検査処理の各段階の状態を見ることができるので、
判定装置５の出力結果と合わせて用いることにより誤検
出を防ぐことができると共に、欠陥部の位置確認をでき
るという効果も有している。

以上、本発明の表面欠陥検査装置の一実施例について詳
細に説明したが、本発明の表面欠陥検査装置は上記実施
例に何等限定されるものではなく、本発明を逸脱しない
範囲において種々の実施を行なうことができるのはもち
ろんのことである。

発明の効果 本発明の表面欠陥検査装置によると、被検査物上の凹凸
等の欠陥部を自動的に検出するとができるという優れた
効果を有している。これにより、ロボット等の産業機器
を用いて物体の表面検査を無人化することができ、著し
く作業効率を高めることができるという優れた効果を有
する。また、被検査物上の中間濃度部の大きさは数値化
することができ、定量値と比較されて欠陥部と判定され
るので、検査結果に均一性を有し極めて信頼性の高い検
査結果を得ることができるという効果も奏している。更
に、凹凸等の欠陥部を中間濃度部として検出することが
できるので、被検査物の表面が曲面等の場合に、明暗の
縞模様の間隔が狭くなっても、欠陥部により歪み・乱れ
る縞の面積は一定となり正確な検査結果を得ることがで
きるという優れた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の表面欠陥検査装置の構成を示
すブロック図、第２図はその各部の出力信号を示すタイ
ミングチャート、第３図はそのCRTディスプレイDP2の走
査線を示す説明図、第４図はその中間濃度部検出装置３
および判定装置５の行なう動作を示すフローチャート、
である。 １……縞模様投影装置 ３……中間濃度部検出装置 ５……判定装置 DP1,DP2,DP3……CRTディスプレイ OB……被検査物 bad……中間濃度部 rn……走査線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予め定められた明暗模様を被検査表面に写
   し出す明暗模様投影手段と、 該明暗模様投影手段により上記被検査表面に写し出され
   た上記明暗模様の明部および暗部のどちらにも属しない
   中間濃度部を検出する中間濃度部検出手段と、 該中間濃度部検出手段により検出された上記中間濃度部
   の内、その有する面積が所定面積以上の中間濃度部を抽
   出し上記被検査表面の欠陥部とする欠陥部検出手段と、 を備えて構成された表面欠陥検査装置。