DE3885747T2

DE3885747T2 - Vorrichtung zur Erkennung von Mustern.

Info

Publication number: DE3885747T2
Application number: DE19883885747
Authority: DE
Inventors: Masaharu Watanabe
Original assignee: Sigmax Ltd
Current assignee: Sigmax Ltd
Priority date: 1988-09-17
Filing date: 1988-09-17
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2008-09-18
Also published as: DE3885747D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erkennen von Mustern, insbesondere auf eine Vorrichtung, die zum Erkennen von kleinen Fehlern auf einer Schaltungsplatte, einer Beschichtung eines Kraftfahrzeugs oder einer Linse usw. mittels einer Fernsehkamera geeignet ist.
Ein Vorschlag ist in der japanischen Auslegeschrift 39581/1985 offenbart, in der eine Existenz eines Gegenstands oder eines Fehlers in verschiedenen Teilen erkannt wird, indem beurteilt wird, ob ein Signalpegel eines Teils eines Videosignals des Gegenstands, der einem Bereich des zu prüfenden Gegenstands entspricht, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt oder nicht. Im einzelnen wird die Helligkeit des Videosignals, das dem Prüfbereich des Gegenstands entspricht, mit der Helligkeit eines Videosignals eines entsprechenden Bereichs eines (als Vorlage bezeichneten) Standardgegenstands mit normalen Umrissen verglichen, und es wird entschieden, daß der Prüfbereich einen Fehler aufweist, wenn es einen Unterschied in der Helligkeit gibt.
In einem Fall, in dem ein oder mehrere kleine Fehler, die in einem großen Prüfbereich etwa einer Schaltungsplatte, einer Beschichtung eines Kraftfahrzeugs, einer Linse usw. festzustellen sind, muß selbst eine sehr geringe Abweichung der Helligkeit seines Videosignals, die in dem Signal der Vorlage nicht vorkommt, zuverlässig festgestellt werden. Da ein Bereich eines solchen Fehlers erheblich kleiner sein kann als der des Prüfbereichs, ist es in der Praxis schwierig, ein dem Fehler entsprechendes Videosignal von einem Videosignal des Prüfbereichs zu erhalten, wenn es einen Teil, oder Teile, gibt, beispielsweise einen gekrümmten, eckigen oder gemusterten Teil, der das bestrahlende Licht stark örtlich reflektiert, wodurch eine umfangreiche und beträchtliche Variation der unabhängig von dem im Prüfbereich eingeschlossenen Fehler zu erzeugenden Helligkeit verursacht wird, was ein Störgeräusch darstellen kann, das groß genug ist, den beabsichtigten Videosignalteil untrennbar zu machen. Diese Tatsache erweist sich als sehr schwerwiegend, wenn der in Frage kommende Teil eine Randlinie des Prüfbereichs darstellt.
Ist letztgenanntes der Fall und ist das Videosignal des Prüfbereichs relativ zur Stellung der Vorlage versetzt, oder ist der Prüfbereich größenmäßig unterschiedlich gegenüber dem Vorlagebereich, dann wird eine Helligkeitsinformation, die von einem solchen versetzten Randbereich erhalten wird, erheblich größer als die des kleinen Fehlers, selbst wenn eine solche örtliche Versetzung innerhalb eines annehmbaren Bereichs liegt und es so unmöglich wird, den Fehler hiervon zu unterscheiden. Um also solche kleinen Fehler genau festzustellen, müssen entsprechende Pixel des Prüfbereichs mit denen des Vorlagebereichs einzeln und nacheinander verglichen werden. In diesem Fall wird das Problem der örtlichen Versetzung zwischen dem Prüf- und dem Vorlagebereich sehr deutlich, was diese Lösung nicht praktisch erscheinen läßt.
Eine bekannte Fehlererkennungsvorrichtung für die Oberfläche eines Gegenstands, insbesondere einen Streifen, enthält Mittel zum Erhalten erster Bilddaten des Gegenstands, vermutlich Mittel zum Erhalten zweiter Bilddaten einer Vorlage, Mittel zum Vergleichen der ersten Bilddaten mit den zweiten Bilddaten, vermutlich Mittel zum Ausschluß von Bilddatenabschnitten der ersten und zweiten Bilddaten entsprechend deren Randbezirken vom Vergleich und auf einen Ausgang des Ausschließmittels ansprechende Beurteilungsmittel zum Beurteilen, ob der Gegenstand irgendwelche Fehler enthält (DE-A 33 14 465).
Ein bekanntes Bildvergleichssystem enthält eine Dehnungseinheit zur peripheren Bildabschaltung (oder -ausschaltung) (GB-A 2 129 546).

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Weiterentwicklung einer Vorrichtung zum Erkennen von Mustern, die in der Lage ist, einen kleinen Fehler in einem großen Bereich festzustellen, ohne daß ein Einfluß von Abschnitten in dem großen Bereich, in dem große Helligkeitsunterschiede vorgesehen sind merkbar ist.
Nach der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst durch eine Verbesserung einer Vorrichtung zum Erkennen von Fehlern eines Werkstücks mit Mitteln zum Bilden erster Videobilddaten des Werkstücks, Mitteln zum Bilden zweiter Videobilddaten einer Vorlage, Mitteln zum anschließenden Ausschluß vom Bilddatenabschnitten der ersten und zweiten Bilddaten entsprechend deren Randbezirken, Mitteln zum anschließenden Vergleich der Ausgänge der Ausschlußmittel entsprechend den ersten und zweiten Videobilddateneingängen und Beurteilungsmitteln, welche auf die Ausgänge der Vergleichsmittel zum Beurteilen ansprechen, ob das Werkstück einen oder mehrere Fehler umfaßt. Die Verbesserung besteht darin, daß die Ausschlußmittel zum Verschieben eines Originalbilds, welches durch die zweiten Bilddaten dargestellt ist, in verschiedene vorbestimmte Richtungen um eine vorbestimmte Entfernung, um mehrere verschobene Bilder zu erzeugen, Mittel zum Formen von Überlappungsdaten eines überlappenden Bildes, welche durch Überlappen des Originalbilds mit verschobenen Bildern gebildet wurden, und Mittel zum Formen von Differenzbilddaten durch Differenzbildung der Überlappungsbilddaten und der Originalbilddaten umfassen, und worin die Ausschlußmittel Mittel zum Erzeugen von Bilddaten einschließlich Daten eines Bezirks, welcher ausgeschlossen werden soll, und eines Bezirks, welcher durch Vergleich der Differenzbilddaten mit einem vorgegebenen Schwellwert beobachtet werden soll, sowie Mittel zum Ausschluß von Abschnitten der ersten und zweiten Bilddaten entsprechend Daten des Bezirks, der von einem Ausgang der Erzeugungsmittel auszuschließen ist, umfassen.

Kurze Figurenbeschreibung

Die Fig. 1 bis 4 veranschaulichen ein Prinzip der vorliegenden Vorrichtung zum Erkennen von Fehlern;
Fig. 5 stellt ein Blockschaltbild dar, das eine Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung zum Erkennen von von Fehlern zeigt;
Fig. 6 stellt ein Flußdiagramm dar, das einen Betrieb der vorliegenden Vorrichtung zum Erkennen von Fehlern zeigt.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Vor der Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mag es zum völligen Verständnis der vorliegenden Erfindung hilfreich sein, ein Prinzip der vorliegenden Erfindung darzulegen. Die Fig. 1 bis 4 veranschaulichen das Prinzip, in dem die Fig. 1 ein Originalbild PTO mit einem durch eine Grenze BDO definierten Bezirk zeigt. Die Helligkeit des Original- PTO wird als 1 angenommen und ein Außenbereich des Bilds wird mit der Helligkeit o angenommen.
Fig. 2 zeigt verschobene Bilder PTO1 und PTO3, die durch Verschieben des Originalbilds PTO in Fig. 1 in vertikal entgegengesetzter Richtung durch je ein Pixel erhalten wurden, und PTO2 und PTO4, die durch Verschieben des Originalbilds PTO in horizontal entgegengesetzter Richtung durch je ein Pixel erhalten wurden. Die Helligkeitsinformation einer gewünschten Anzahl (in diesem Fall, vier) solcher verschobenen Bilder wird, wie in Fig. 2 dargestellt, überlappt, und es wird eine Summe der Helligkeitsinformation für jeden Pixelbezirk erhalten. Eine durchschnittliche Helligkeit eines überlappenden Bilds PT1 wird nach der folgenden Gleichung erhalten:
PT1 = (PT01 + PT02 + PT03 + PT04)/4 (1)
Dann wird die Helligkeitsinformation des überlappenden Bilds durch das Originalbild PT0 reduziert und ein absoluter Wert einer sich ergebenden Differenz, der unten gegeben ist, wird jedem der Pixel zugeteilt, die die entsprechenden Bildabschnitte darstellen, was zu einem Differenzbild PT2, wie in Fig. 3 dargestellt, führt.
PT2 = PT0 - PT1 (2)
Auf diese Art wird lediglich die Randinformation, die durch den in Fig. 2 dargestellten Überlappungsvorgang zugefügt wird, belassen wie sie ist.
Anschließend wird ein Schwellwert der Helligkeit entsprechend der Helligkeitsinformation des Differenzbilds PT2, wie unten gezeigt, auf einen vorbestimmten Wert TH gesetzt
TH = 1/4 (3)
und sodann werden Pixel des Differenzbilds PT2, die eine Helligkeit gleich oder größer als das gesetzte Niveau haben, einem logischen Niveau "1" zugeteilt, wenn
PT2 ≥ TH (4)
wie durch
PT3 = "1" (5)
gezeigt, und einem logisches Niveau "0", wenn
PT2 < TH (6)
wie durch
PT3 = "0" (7)
gezeigt, um ein grenzausgeschlossenes Bild PT3, wie in Fig. 4 dargestellt, zu definieren. Das heißt, ein grenzausgeschlossener Bezirk PT31 des grenzausgeschlossenen Bilds PT3, dem das logische Niveau "1" zugeteilt werden soll, wird ausgeschlossen und ein Vergleich mit der Vorlage wird nur für einen Bezirk PT32 durchgeführt, dem das logische Niveau "0" zugeteilt wird. Solange also eine auf Fehler zu prüfende Probe so angeordnet ist, daß ihr Grenzbezirk in den Bezirk PT31 fällt, kann ein Fehler ähnlicher Größe wie ein Pixel, das im Bezirk PT32 existiert, durch den Vergleich mit der Vorlage ohne solchen Fehler zuverlässig festgestellt werden.
Der Betrieb der Gleichung (1) kann im allgemeinen wie folgt dargestellt werden
wobei ΔX und ΔY Verschiebungsbetragsdaten in X- und Y-Richtung sind und durch
ΔX = i · Δx (i -n + n) (9)
und
ΔY = j · Δy (j = -m + m) (10)
dargestellt werden wobei Δx und Δy Einheits-Bildverschiebungen in X- und Y-Richtung sind und eine Integration einer Helligkeit f(X,Y) bei einer Stellung (X,Y) auf der Bildebene darstellt.
So wird es also möglich, eine mittlere Helligkeit von Pixels zu erhalten, die die entsprechenden Bildabschnitte durch überlappende (2m + 1) (2n + 1) verschobene Bilder darstellen. Es ist festzuhalten, daß der Betrieb der Gleichung (8) äquivalent ist, um durch Filtern des Originalbilds PTO (Fig. 1) durch ein räumliches Tiefpaßfilter ein ausgeglichenes Bild zu erhalten.
Der Vergleich des Schwellwertniveaus TH mit der Helligkeit des Differenzbildes PT2 kann wie folgt dargestellt werden:
f(X,Y) - ≥ TH (11)
f(X,Y) - > TH (12)
Fig. 5 zeigt in einem Blockschaltbild eine allgemeine Konstruktion einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Erkennen von Mustern nach der vorliegenden Erfindung. In Fig. 5 wird mit Hilfe einer Fernsehkamera 3 ein Videobildsignal VD eines Werkstücks 2, beispielsweise einer auf Fehler zu prüfende Linse, erhalten, das mittels eines Analog-Digital-Umsetzers 4 in digitale Daten einer vorbestimmten Anzahl von Bits, beispielsweise 8 Bits, umgesetzt wird. Die digitalen Daten werden in einem Eingangs-Bildspeicher 5 mit einem Rahmenspeicher gespeichert.
Das Videosignal VD wird ebenfalls einem Zeitsteuerteil 6 unmittelbar und einem Prüfteil 8 über eine Überlagerungsschaltung 7 zugeführt.
Das Zeitsteuerteil 6 erzeugt ein Taktsignal synchron mit je einem horizontalen und einem vertikalen Synchronisierungssignalteil des Videosignals VD, bildet Adressdaten ADR auf Grund eines Befehlssignals COM von einer CPU 10 über einen CPU-Bus 11, und sendet sie an einen Videoadressenbus 12, so daß Adressdaten, Pixel für Pixel, an eine Vielzahl von mit dem Videoadressbus 12 verbundenen Bildspeichern 25 bis 27 gesandt werden können.
Die in den Eingangsbildspeicher 5 eingeschriebenen Bilddaten werden in der Folge entsprechend den Fehleradressdaten ADRX, die in einer Adresskorrekturschaltung 13 auf der Basis der Adressdaten ADR vom Zeitsteuerteil 6 erhalten werden, ausgelesen und über einen Videodatenbus 14 übertragen. D. h. die Adresskorrekturschaltung 13 korrigiert die Adressdaten ADR entsprechend den Korrekturdaten DAM, die von der CPU 10 in Mengen geliefert werden, die den Verschiebemengen ΔX und ΔY entsprechen, und die sich ergebenden Korrekturadressdaten ADRX werden dem Eingangsbildspeicher 5 zugeleitet, so daß die bereits in Verbindung mit Fig. 2 erwähnten Bilddaten der verschobenen Bilder PT01 bis PT04 zu dem unter der Steuerung der CPU 10 stehenden Videodatenbus 14 geführt werden können.
Die CPU 10 reagiert auf ein Befehlssignal von einem Betriebseingangsteil 21, um mit Hilfe eines RAM 23 ein Mustererkennungs- Verarbeitungsprogramm entsprechend den in einem ROM 22 gespeicherten Daten durchzuführen.
Der mit dem Datenbus 14 verbundene Arbeitsbildspeicher 25 enthält einen Rahmenspeicher mit beispielsweise 16 Bits und wirkt so, daß er eine auf der Grundlage einer Helligkeitsinformation des Originalbilds PT0 erhaltene Helligkeitsinformation des Überlappungsbilds PT1, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 erwähnt, speichert. Der Arbeitsspeicher 25 arbeitet weiterhin so, daß er Helligkeitsdaten des Differenzbilds PT2, die auf der Grundlage des Überlappungsbilds PT1 und des Originalbilds PT0, wie unter Bezugnahme auf Fig. 3 erwähnt, und der Bilddaten des Werkstücks erhaltenen werden, speichert.
Ein ebenfalls mit dem Datenbus 14 verbundener Vergleichsdatenspeicher 28 speichert ein Ergebnis des Vergleichs der Bilddaten des Werkstücks mit dem Bild des Vorlage-Bilds des Werkstücks.
Ein ebenfalls mit dem Datenbus 14 verbundener Grenzdatenspeicher 29 speichert die mit Hinblick auf das Vorlage-Bild, wie unter Bezugnahme auf Fig. 4 erwähnt, erhaltenen Daten des grenzausgeschlossenen Bilds PT3.
Ein ebenfalls mit dem Videodatenbus 14 verbundener Grenzausschlußbereich-Datenspeicher 30 wirkt so, daß er durch ein Steuergerät 31 zur graphischen Darstellung erzeugte Musterdaten unter Steuerung der CPU 10 speichert. Steuert die letztgenannte das Steuergerät 31 zur graphischen Darstellung entsprechend den Befehlsdaten vom Betriebseingangsteil 21, dann werden die Bilddaten im Grenzausschlußbereich-Datenspeicher 30 durch ein Digital-Analog-Umsetzer 32 und die Überlagerungsschaltung 7 so auf dem Monitor 8 dargestellt, daß die Daten des bei dem Test auszuschließenden Bereichs, d. h. des Bereichs des Bilds mit großen Helligkeitsschwankungen, zwar nicht als Endprodukt betrachtet werden aber selektiv im Grenzausschlußbereich- Datenspeicher 30 manuell gespeichert werden können.
Ein mit dem Videodatenbus 14 verbundenes Datenbetriebsteil 35 führt die in Zusammenhang mit den Gleichungen (1) bis (10) erwähnten Operationen der Grenzdaten durch.
Das heißt, daß bei der Durchführung der Addieroperation in Zusammenhang mit den Gleichungen (1) und (8) oder der durch die Gleichungen (2) und (9) dargestellten Subtraktionsoperation die zu addierenden oder zu subtrahierenden Daten in einer ersten und einer zweiten Verriegelungsschaltung 36 bzw. 37 verriegelt werden und die vorgesehene Operation in einer Additions-/Subtraktions- Schaltung 38 unter der Steuerung der CPU 10 durchgeführt wird.
Bei der Durchführung des Divisionsoperation der Gleichungen (1) und (8) werden die zu dividierenden Daten in die zweite Verriegelungsschaltung gesetzt und durch einen Verschieber 39 gegen das unbedeutendste Bit verschoben.
Zusätzlich werden bei der Durchführung der Vergleiche zwischen dem Differenzbild PT2 und dem Schwellniveau TH, wie in den Gleichungen (4) und (6) und den Gleichungen (9) und (10) dargestellt, die Daten des Schwellniveaus TH von der CPU 10 in die erste Verriegelungsschaltung 36 und die Daten des Differenzbilds PT2 in die zweite Verriegelungsschaltung 37 eingeschrieben. Durch Subtrahieren der Daten voneinander in der Addier/Subtrahier- Schaltung 38 kann über ein logisches Niveau des grenzausgeschlossenen Bilds PT3 (Fig. 4) entschieden werden.
Ein Beurteilungsteil 41 ist ebenfalls an den Videodatenbus 14 geschaltet. Das Beurteilungsteil 41 enthält eine dritte, eine vierte und eine fünfte Verriegelungsschaltung 42, 43 bzw. 45. Die dritte Verriegelungsschaltung 42 speichert Helligkeitsdaten des Werkstücks, die vierte Verriegelungsschaltung 43 speichert die Daten des grenzausgeschlossenen Bilds PT3 und die fünfte Verriegelungsschaltung 44 speichert Daten, die den ausgeschlossenen Bereich vom Grenzausschlußbereich-Speicher 30 betreffen.
Die in den jeweiligen Verriegelungsschaltungen 42, 43 und 44 gespeicherten Daten DATA1, DATA2 und DATA3 werden einer Beurteilungsschaltung 41 zugeführt, durch die, zusammen mit durch die CPU 10 in einer Beurteilungsparameter-Verriegelungsschaltung 46 gesetzten Beurteilungsparameterdaten DATA4, eine Akzeptanz des Werkstücks beurteilt wird; die sich ergebenden Daten DATA dieser Beurteilung werden als Beurteilungs-Ausgang der Vorrichtung zum Erkennen von Mustern erhalten.
Die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung zum Erkennen von Mustern wirkt so, daß sie nach einem in Fig. 6 dargestellten Programm beurteilt, ob das Werkstück 2 einen oder mehrere kleine Fehler aufweist oder nicht.
In Fig. 6 beginnt die CPU 10 mit dem Betrieb bei Schritt SP1, bei dem das Vorlage-Werkstück 2 in das Blickfeld der Videokamera 3 gesetzt wird. Bei Schritt SP2 nimmt die CPU 10 einen Rahmen der Bilddaten im Bildeingangsspeicher 5 auf der Basis eines Videosignals VD des Vorlage-Werkstücks auf. Gleichzeitig setzt die CPU 10 die Adresskorrekturdaten ΔX = 0 und ΔY = 0 in der Adressenkorrekturschaltung 13, so daß die Adressdaten ADR im Zeitsteuerteil 6 als die korregierten Adressdaten ADRX in den Eingangsbildspeicher 5 eingebracht werden, woraufhin die Daten des ursprünglichen Vorlage-Bilds PT0 (Fig. 1) im Eingangsbildspeicher 5 gesetzt werden.
In dem Schritt SP3 löscht dann die CPU 10 die Bilddaten im Arbeitsbildspeicher 25 und bei Schritt SP4 setzt sie die Korrekturdaten DAM, die sich aus den in Zusammenhang mit den Gleichungen (9) und (19) erwähnten Verschiebungsdaten ΔX und ΔY zusammensetzen, Pixel für Pixel aufeinanderfolgendend in die Adresskorrekturschaltung 13.
Bei Schritt SP5 werden also die Daten eines Bilds, das durch ΔX und ΔY in X- bzw. Y-Richtung verschoben wurde, zu einem Zeitpunkt der Adressdaten ADR aus dem Zeitsteuerteil 6 Pixel für Pixel ausgelesen und, nachdem die Bilddaten im Betriebsbildspeicher 25 des Datenbetriebsteils 35 hinzugefügt wurden, im Betriebsbildspeicher 25 umgeschrieben.
Beim Schritt SP6 sodann beurteilt die CPU 10, ob die Integration vollendet ist oder nicht, und wenn nicht, dann wird die Operation zu Schritt SP4 zurückgeführt, um die Operationen der Schritte SP4 und SP5 für einen nächsten Pixel durchzuführen. Ähnlich wiederholt die CPU 10 die Operationen der Schritte SP4, SP5, SP6 bis SP4 für die Helligkeitsdaten der entsprechenden Pixel der entsprechenden verschobenen Bilder i = -n +n, j -m +m, und die Integration für alle verschobenen Bilder PT1 bis PT4 ist vollendet. So werden die integrierten Bilddaten zum Erhalt des in Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnten Überlappungsbilds PT1 im Arbeitsbildspeicher 25 gespeichert.
Unter diesen Umständen wird die Beurteilung bei Schritt SP6 Ja und die Operation wandert dann zu Schritt SP7, bei dem die Daten im Arbeitsbildspeicher 25 zur Verriegelungsschaltung 37 des Betriebsteils 35 übertragen und, nachdem sie im Verschieber 39 geteilt wurden, zum Arbeitsbildspeicher 25 zurückgeführt werden.
Anschließend wird die Operation zu Schritt SP8 geführt, bei dem die Daten im Arbeitsbildspeicher 25 in die Verriegelungsschaltung 36 des Datenbetriebsteils 35 Pixel für Pixel ausgelesen werden, und die Bilddaten der diesen entsprechenden Pixel werden vom Eingangsbildspeicher 5 in die Verriegelungsschaltung 36 ausgelesen, und nach der durch die Gleichung (2) dargestellte Divisionsoperation wird eine absoluter Wert des Ergebnisses in den Arbeitsbildspeicher 25 zurückgeführt. Die Bilddaten des Differentialbilds PT2 (Fig. 3) werden also im Arbeitsbildspeicher 25 erhalten.
Die Operation wird dann zu Schritt SP9 geführt, bei dem die Daten des Schwellniveaus TH in der Verriegelungsschaltung 36 gesetzt werden, und dann werden, in Schritt SP10, die Bilddaten des im Arbeitsbildspeicher 25 gespeicherten Differenzbilds PT2 mit den Daten des Schwellniveaus TH in der Verriegelungsschaltung 36 Pixel für Pixel verglichen, und die Daten eines Bits, die ihrem Vorzeichen entsprechen, werden in den Grenzdatenspeicher 29 geschrieben, der nun die Bilddaten des grenzausgeschlossenen Bilds PT3 (Fig. 4) speichert.
Setzen und Verarbeitung des Bilds PT3, das den Erfassungsausschlußbereich PT31 darstellt, der bei der Beurteilung der Grenze der Vorlage ausgeschlossen werden soll, ist nun vollendet. Die Operation wird sodann zu Schritt SP11 geführt, bei dem die Bilddaten im Eingangsbildspeicher 5 zum Arbeitsbildspeicher 25 zur folgenden Beurteilung der Akzeptanz von Werkstücken übertragen werden.
Die Operation wird dann zu Schritt SP12 geführt, bei dem die Bilddaten im Eingangsbildspeicher in die Verriegelungsschaltung 37 ausgelesen werden und einer Addition und einer Subtraktion hinsichtlich der Daten des darin gesetzten Schwellniveaus TH unterzogen werden, wobei die Ergebnisse in den Arbeitsbildspeichern 26 und 27 als obere Grenzdaten bzw. untere Grenzdaten gespeichert werden.
Die Verarbeitung der Bilddaten der Vorlage ist somit vollendet, und die Operation der CPU 10 wird zu einem Verarbeitungsschritt zur Beurteilung der Akzeptanz der einzeln ins Blickfeld der Videokamera 3 gesetzten Werkstücke auf der Basis der Daten der Vorlage geführt. Nachdem in Schritt SP13 die Bilddaten, die sich auf ein Videosignal VD des Werkstücks gründen, im Eingangsbildspeicher 5 gespeichert wurde, wird die Operation zu Schritt SP14 geführt, bei dem die Bilddaten im Speicher 5 zur Verriegelungsschaltung 36 gebracht und die Bilddaten im Arbeitsbildspeicher 25 der Verriegelungsschaltung 37 zugeführt werden. Diese Daten werden einer Subtraktionsoperation in der Additions/Subtraktionsschaltung unterzogen, wobei der absolute Wert des Ergebnisses in den Vergleichsdatenspeicher 28 geschrieben wird.
Da der Arbeitsbildspeicher 25 die Bilddaten der Vorlage speichert und der Eingangsbildspeicher 5 die Bilddaten des zu beurteilenden Werkstücks speichert, speichert der Vergleichsdatenspeicher 28 die Differenzdaten der Helligkeit zwischen den jeweiligen Pixel des Vorlagebilds und des Werkstückbilds.
Die Differenzdaten werden auch für die Grenzbezirke des Vorlagebilds und des Werkstückbilds in Betracht gezogen und werden im Vergleichsdatenspeicher 28 als Daten gespeichert, die einen Unterschied in den von der Videokamera 3 erhaltenen Videosignalen VD darstellen. Wenn daher eine Stellung des Werkstücks gegenüber der Stellung der Vorlage geschoben ist, dann wird der Helligkeitsunterschied groß, weil seine Grenzbezirke relativ zu einander verschoben sind. Ist die Größe des Werkstücks unterschiedlich gegenüber der der Vorlage, dann wird sie im Vergleichsdatenspeicher 28 als Daten gespeichert, die eine große Helligkeitsdifferenz haben, da ihre Grenzbezirke sich weitgehend relativ zueinander verschoben haben.
Solche Differenzdaten des Grenzbezirks werden bei der Beurteilung der Akzeptanz der Werkstücks in Schritt SP15 ausgeschlossen.
Das heißt, in Schritt SP15 werden die Daten des Schwellniveaus TH in der Verriegelungsschaltung 36 verriegelt, und die Bilddaten im Vergleichsdatenspeicher 28 werden in der Verriegelungsschaltung 37 Pixel für Pixel verriegelt. Diese verriegelten Daten werden in der Additions-/Subtraktionsschaltung 38 verglichen, und die Vergleichsdaten eines Bits, das durch ein Vorzeichen eines Ausgangs der Schaltung 38 dargestellt ist, wird in einer dritten Verriegelungsschaltung 42 des Beurteilungsbetriebsteils 41 verriegelt.
Gleichzeitig verriegelt die CPU 10 die Daten des grenzausgeschlossenen Bilds PT3 im Grenzdatenspeicher 29 in einer vierten Verriegelungsschaltung 43 und verriegelt die Daten im Erfassungsausschlußbereich-Datenspeicher 30 in einer fünften Verriegelungsschaltung 44.
Die Beurteilungsschaltung 45 reagiert also auf die Daten DATA1, DATA2 und DATA3 von den Verriegelungsschaltungen 42, 43 und 44, um Beurteilungsdaten DG zu liefern, die logisch "1" sind, wenn DATA1 = "1", DATA2 = "0" und DATA3 = "0"; d. h. wenn die Helligkeit eines Pixels des Werkstücks die gleiche ist wie die der Vorlage, dann wird das Pixel in den Erfassungsbezirks PT32 (Fig. 4) einbezogen und das Pixel wird nicht in den Erfassungsausschlußbezirk PT31 einbezogen, und logisch "0" sind, wenn DATA1 = "0", DATA2 = "1" oder DATA3 = "1", d. h. wenn die Helligkeit des Pixels des Werkstücks unterschiedlich ist gegenüber der der Vorlage, dann gehört das Pixel zum Erfassungsausschlußbezirk PT31.
Die Beurteilungsschaltung 45 zählt die Anzahl der Pixel, für die die erhaltenen Beurteilungsdaten DG logisch "1" sind, und die CPU 10 liefert Beurteilungsdaten DATA5, die für eine negative Entscheidung im Schritt SP16 stehen, wenn die Anzahl der Pixel größer ist als der Wert, der durch die in einer Beurteilungsparameter-Verriegelungsschaltung 36 durch die CPU 10 gesetzten Daten DATA4 angezeigt wird. Der Betrieb wird dann zu Schritt SP17 geschoben, bei dem eine Verarbeitung für eines fehlerhaftes Werkstück durchgeführt wird, und dann wieder zu Schritt SP13 zurückgebracht.
Ist die gezählte Pixelanzahl kleiner als der Inhalt der Daten DATA4, dann liefert die CPU 10 die Daten DATA5, die für eine positive Entscheidung stehen, und der Betrieb wird zu Schritt SP18 geschoben, in dem eine Verarbeitung für ein akzeptables Werkstück durchgeführt wird, und dann wieder zu Schritt SP13 zurückgebracht.
Nach der oben erwähnten Ausführungsform werden die Daten, die die Grenzlinie des zu beobachteten Bezirks darstellen und die eine große Helligkeitsdifferenz gegenüber der festzustellenden aufweisen, in der Beurteilung ausgeschlossen, wenn sie zu dem vorbestimmten Bezirk PT31 gehören (Fig. 4). Daher ist möglich, einen oder mehrere kleine Defekte zuverlässig zu erfassen, selbst wenn die Stellung des Werkstücks gegenüber der der Vorlage verschoben ist oder die Grenzlinie der Werkstücks auf Grund unterschiedlicher Größen nicht mit der der Vorlage übereinstimmt.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Gleichung (8) durch die folgende Gleichung ersetzt.
Das heißt, obwohl in der Gleichung (8) der Fall, in dem i = 0 und j = 0 ist, berücksichtigt wird, um die mittlere Helligkeit jedes Pixels zu erhalten, ist dieser Fall in Gleichung (13) ausgeschlossen.

Claims

1. Vorrichtung zum Erkennen von Fehlern eines Werkstücks (2) mit Mitteln (3, 4) zum Bilden erster Videobilddaten des Werkstücks, Mitteln zum Bilden zweiter Videobilddaten einer Vorlage, Mitteln (35) zum anschließenden Ausschluß von Bilddatenabschnitten der ersten und zweiten Bilddaten entsprechend deren Randbezirken, Mitteln (28) zum anschließenden Vergleich der Ausgänge der Ausschlußmittel entsprechend den ersten und zweiten Videobilddateneingängen und Beurteilungsmitteln (41), welche auf die Ausgänge der Vergleichsmittel (35) zum Beurteilen ansprechen, ob das Werkstück einen oder mehrere Fehler umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschlußmittel Mittel (13) zum Verschieben eines Originalbilds, welches durch die zweiten Bilddaten dargestellt ist, in verschiedene vorbestimmte Richtungen um eine vorbestimmte Entfernung, um mehrere verschobene Bilder zu erzeugen, Mittel (35) zum Formen von Überlappungsdaten eines überlappenden Bildes, welche durch Überlappen des Originalbilds mit verschobenen Bildern gebildet wurden, und Mittel (35) zum Formen von Differenzbilddaten durch Differenzbildung der Überlappungsbilddaten und der Originalbilddaten umfassen, und worin die Ausschlußmittel Mittel zum Erzeugen von Bilddaten einschließlich Daten eines Bezirks, welcher ausgeschlossen werden soll, und eines Bezirks, welcher durch Vergleich der Differenzbilddaten mit einem vorgegebenen Schwellwert beobachtet werden soll, sowie Mittel zum Ausschluß von Abschnitten der ersten und zweiten Bilddaten entsprechend Daten des Bezirks, der von einem Ausgang der Erzeugungsmittel auszuschließen ist, umfassen.

2. Vorrichtung zum Erkennen von Fehlern nach Anspruch 1, worin die Beurteilungsmittel (41) eine Übereinstimmung der ersten Videobilddaten mit den zweiten Videobilddaten beurteilen, wenn die Helligkeiten der entsprechenden Pixel der ersten und zweiten Videobilddaten einander gleich sind und die Pixel nicht innerhalb des auszuschließenden Bezirks, sondern innerhalb des zu beobachtenden Bezirks liegen.