JP2016212060A - Mirror surface inspecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鏡面検査装置に関する。 The present invention relates to a mirror surface inspection apparatus.
油圧シリンダに使用される金属ロッドは、表面に傷や凹みといった欠陥が生じることがあり、出荷前に検査し、不良品を取り除く必要がある。従来は、金属ロッドの表面検査方法として目視や触診による検査方法か、或いはコンピュータによる自動検査が行われている。金属ロッドの表面は鏡面であることから、目視や触診による検査方法では、時間や人件費がかかる。これに対して、コンピュータによる自動検査は、これらの問題を解決できる。 Metal rods used in hydraulic cylinders may have defects such as scratches and dents on the surface, and it is necessary to inspect them before shipping to remove defective products. Conventionally, as a method for inspecting the surface of a metal rod, an inspection method by visual inspection or palpation, or automatic inspection by a computer has been performed. Since the surface of the metal rod is a mirror surface, the inspection method by visual inspection or palpation takes time and labor costs. On the other hand, automatic inspection by a computer can solve these problems.
前記自動検査では、接触法、非接触法が知られている。接触法は、一度に広範囲を検査できないため、検査時間がかかることや、接触により、検査物が破損する虞がある。一方、非接触法は、光や、音によって検査する方法である(非特許文献1〜非特許文献6)。 In the automatic inspection, a contact method and a non-contact method are known. Since the contact method cannot inspect a wide area at a time, there is a possibility that inspection time may be required and the inspection object may be damaged by contact. On the other hand, the non-contact method is a method of inspecting with light or sound (Non-Patent Document 1 to Non-Patent Document 6).
従来の光による非接触法では、一枚の画像から欠陥の種類を特定する場合、大規模な機材が必要となり、コストを要すること、また、検査対象物の大きさによって、検査時間が長時間となり、結果を得るための画像処理に煩雑な手間や知識が必要となる問題がある。また、従来の光による非接触法は、検査対象の物体表面が曲面であって、かつ鏡面であるため、反射光の影響を受けやすいこと等の問題がある。さらに、従来の光による非接触法では、単色による照明が検査物に対して行われていることから、欠陥部位の凹凸の判別が煩雑となる。 In the conventional non-contact method using light, when identifying the type of defect from a single image, a large-scale equipment is required, which is expensive, and the inspection time is long due to the size of the inspection object. Thus, there is a problem that complicated processing and knowledge are required for the image processing for obtaining the result. In addition, the conventional non-contact method using light has a problem that the object surface to be inspected is a curved surface and a mirror surface, so that it is easily affected by reflected light. Further, in the conventional non-contact method using light, since illumination with a single color is performed on the inspection object, it is complicated to determine the unevenness of the defective part.
本発明の目的は、上記課題を解決して、凸曲面が鏡面となっている検査対象物の、該鏡面の傷の種類の判別を容易に行うことができ、検出時間、コストを従来よりも軽減することができる鏡面検査装置を提供することにある。 The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to easily determine the type of the scratch on the mirror surface of the inspection object whose convex curved surface is a mirror surface. An object of the present invention is to provide a specular inspection device that can be reduced.
上記問題点を解決するために、本発明の鏡面検査装置は、凸曲面を有した検査対象物の検査対象領域に対して、相互に異なる色の光を投射するとともに相互に異なる配置角度で配置された、複数の照明光源を備えた照明部と、前記検査対象物の前記検査対象領域を撮像してカラー画像を取得する撮像部と、前記カラー画像からなる元画像または背景画像に基づく差分画像を得て、前記元画像または前記差分画像の前記検査対象領域に属する画素の画素値における、前記異なる色についての輝度値に基づいて、凹み傷と擦り傷のうち、少なくともいずれか一方の傷の種類判別を行う傷種類判別部と、を備えるものである。 In order to solve the above-described problems, the mirror surface inspection apparatus of the present invention projects light of different colors on the inspection target area of the inspection target having a convex curved surface and is arranged at different arrangement angles. An illumination unit including a plurality of illumination light sources, an imaging unit that captures the inspection target region of the inspection object and obtains a color image, and a difference image based on the original image or the background image composed of the color image And obtaining at least one kind of flaws or scratches based on the luminance values of the different colors in the pixel values of the pixels belonging to the inspection target area of the original image or the difference image. And a wound type discriminating unit that performs discrimination.
また、前記照明部の照明光源は、2つとしてもよい。
また、前記照明部の照明光源は、3つとし、その3つの照明光源のうち、中間に位置する中間照明光源からの投射によって光が正反射する前記検査対象物の領域を、前記検査対象領域とし、前記撮像部は、前記検査対象領域から前記中間照明光源の投射による光が正反射している空間領域に配置してもよい。
Further, the illumination unit may have two illumination light sources.
Further, the illumination unit has three illumination light sources, and among the three illumination light sources, an area of the inspection object in which light is regularly reflected by projection from an intermediate illumination light source located in the middle is the inspection object area. And the said imaging part may be arrange | positioned in the space area | region where the light by the projection of the said intermediate illumination light source is specularly reflected from the said test object area | region.
また、前記撮像部は、前記照明部の照明光源の間を通して前記検査対象物を撮像するように配置されていることが好ましい。
また、前記検査対象物を金属ロッドとしてもよい。
Moreover, it is preferable that the said imaging part is arrange | positioned so that the said test target object may be imaged through between the illumination light sources of the said illumination part.
The inspection object may be a metal rod.
本発明によれば、凸曲面が鏡面となっている検査対象物の、該鏡面の傷の種類の判別を容易に行うことができ、検出時間、コストを従来よりも軽減することができる効果を奏する。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to easily determine the type of scratches on a mirror surface of an inspection object whose convex curved surface is a mirror surface, and it is possible to reduce the detection time and cost compared to the conventional technique. Play.
(第1実施形態)
以下、本発明を具体化した第1実施形態の鏡面検査装置を図1〜図6を参照して説明する。
(First embodiment)
A specular surface inspection apparatus according to a first embodiment embodying the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1(a)に示すように、鏡面検査装置10は、照明部20、撮像部30、金属ロッド40を回転駆動する駆動部50、及び画像処理装置60を備えている。
画像処理装置60は、コンピュータからなり、インターフェイス61、元画像入力部62、背景画像生成部63、差分画像生成部64、傷種類判別部65、元画像記憶部66、背景画像記憶部67、差分画像記憶部68、判別結果記憶部69を備えているとともに、ディスプレイ70が接続されている。
As shown in FIG. 1A, the specular inspection apparatus 10 includes an illumination unit 20, an imaging unit 30, a driving unit 50 that rotationally drives the metal rod 40, and an image processing device 60.
The image processing device 60 includes a computer, and includes an interface 61, an original image input unit 62, a background image generation unit 63, a difference image generation unit 64, a wound type determination unit 65, an original image storage unit 66, a background image storage unit 67, and a difference. An image storage unit 68 and a discrimination result storage unit 69 are provided, and a display 70 is connected.
前記金属ロッド40は、円柱状に形成されていて、その周面(すなわち、表面)は、凸曲面であるとともにクロムメッキ等が施されて鏡面となっている。図1(a)及び図2では金属ロッド40は、紙面に対して直交する方向に延出されている。金属ロッド40は、油圧シリンダ等のシリンダに使用されるものであって、検査対象物に相当する。 The metal rod 40 is formed in a cylindrical shape, and its peripheral surface (that is, the surface) is a convex curved surface and is subjected to chrome plating or the like to be a mirror surface. In FIG. 1A and FIG. 2, the metal rod 40 is extended in a direction orthogonal to the paper surface. The metal rod 40 is used for a cylinder such as a hydraulic cylinder and corresponds to an inspection object.
前記照明部20は、金属ロッド(検査対象物)40に対して、2色の照明を付与するために、相互に異なる色を発光する第1光源21、第2光源22により構成されている。なお、照明部20、撮像部30及び検査対象物は、照明部20以外の他の照明装置、太陽光等の外部の光が差し込まないように暗箱内に配置することが好ましい。第1光源21、及び第2光源22は、照明光源に相当する。なお、本実施形態では、第1光源21、及び第2光源22は、線光源としているが、線光源に限定するものではなく、面光源としてもよく、或いは点光源でもよい。なお、点光源の場合は、金属ロッド40の軸心Oと平行に複数個を配列することが好ましい。 The illumination unit 20 includes a first light source 21 and a second light source 22 that emit different colors in order to give two colors of illumination to the metal rod (inspection object) 40. In addition, it is preferable to arrange | position the illumination part 20, the imaging part 30, and a test target object in a dark box so that external lights other than the illumination part 20, external lights, such as sunlight, may not be inserted. The first light source 21 and the second light source 22 correspond to illumination light sources. In the present embodiment, the first light source 21 and the second light source 22 are linear light sources, but are not limited to linear light sources, and may be surface light sources or point light sources. In the case of a point light source, it is preferable to arrange a plurality of the light sources in parallel with the axis O of the metal rod 40.
また、第1光源21及び第2光源22は、金属ロッド40の軸心Oが延びる方向と同方向に延出されていて、金属ロッド40と平行となるように配置されている。本実施形態では、第1光源21及び第2光源22による発光色を、赤色と青色との組合せにしているが、これらの色の組合せに限定するものではなく、例えば、赤と緑、または緑と青等の組合せでもよい。第1光源21及び第2光源22は、LEDライト等の光源でよく、または、白色発光の光源に前述した各種の色が付いたゼラチンフィルム、または照明用フィルタで覆うことにより、前記各種の色の照明を行ってもよい。なお、各色の光源は、金属ロッド40が有する各種の傷よりも十分に広いことが好ましい。 Further, the first light source 21 and the second light source 22 extend in the same direction as the direction in which the axis O of the metal rod 40 extends, and are arranged so as to be parallel to the metal rod 40. In the present embodiment, the color emitted by the first light source 21 and the second light source 22 is a combination of red and blue, but is not limited to the combination of these colors. For example, red and green or green Or a combination of blue and the like. The first light source 21 and the second light source 22 may be light sources such as LED lights, or the various colors described above by covering the white light source with the above-described gelatin films with various colors or illumination filters. You may perform illumination of. In addition, it is preferable that the light source of each color is sufficiently wider than various scratches of the metal rod 40.
図1(b)に示すように、第1光源21の投射範囲は、金属ロッド40の周面において、第1光源21に向かう面全体に亘るように設定されている。同様に、第2光源22の投射範囲は、金属ロッド40の周面において、第1光源21に向かう面全体に亘るように設定されている。従って、後述するように金属ロッド40の周面において、第1光源21及び第2光源22の両光源からの入射光が重複して投射されている領域が存在する。 As shown in FIG. 1B, the projection range of the first light source 21 is set so as to cover the entire surface toward the first light source 21 on the peripheral surface of the metal rod 40. Similarly, the projection range of the second light source 22 is set so as to cover the entire surface toward the first light source 21 on the peripheral surface of the metal rod 40. Therefore, as will be described later, there is a region where incident light from both the first light source 21 and the second light source 22 is projected in an overlapping manner on the peripheral surface of the metal rod 40.
なお、第1光源21及び第2光源22の金属ロッド40に対する投射範囲は、前述した両光源からの入射光が重複して投射されている領域が金属ロッド40の周面に存在するようにあればよく、必ずしも、金属ロッド40の周面において、光源に向かう面全体に投射することは前提ではない。 The projection range of the first light source 21 and the second light source 22 with respect to the metal rod 40 may be such that a region where the incident light from both light sources described above is projected on the circumferential surface of the metal rod 40 exists. What is necessary is just to necessarily project on the whole surface which goes to the light source in the surrounding surface of the metal rod 40.
撮像部30は画像処理装置60のインターフェイス61に接続されており、照明部20の照明による検査対象物からの反射光を受光することにより撮像画像を取得して、画像処理装置60に出力する。撮像部30は、カラー画像を撮像できるものであればよく、例えば、CCD、或いはCMOSからなるエリアイメージセンサ、或いはラインセンサであってもよい。 The imaging unit 30 is connected to an interface 61 of the image processing device 60, receives a reflected light from an inspection object by illumination of the illumination unit 20, acquires a captured image, and outputs the captured image to the image processing device 60. The imaging unit 30 may be any unit that can capture a color image, and may be, for example, an area image sensor or a line sensor composed of a CCD or a CMOS.
なお、撮像部30がラインセンサの場合、ラインセンサは、金属ロッド40の軸心Oと平行に配置される。この場合、ラインセンサの長さ(すなわち、金属ロッド40の軸心方向に延びる長さ)は、金属ロッド40の全長と一致する必要はなく、例えば、金属ロッド40の全長の1/2、1/3等であってもよい。この場合は、ラインセンサを金属ロッドの軸心方向に順次移動して、カラー画像を取得すればよい。 When the imaging unit 30 is a line sensor, the line sensor is arranged in parallel with the axis O of the metal rod 40. In this case, the length of the line sensor (that is, the length extending in the axial direction of the metal rod 40) does not need to coincide with the entire length of the metal rod 40. / 3 etc. may be sufficient. In this case, a color image may be acquired by sequentially moving the line sensor in the axial direction of the metal rod.
撮像部30の検査対象物である金属ロッド40に対する配置は、凹み傷と擦り傷を有することが既知の金属ロッドから予め得られたカラー画像に基づいて、図5に示すように凹み傷と擦り傷(すなわち、検査対象物の傷)の判別に好適な配置角度θの部位を撮像できるように設定されている。配置角度θの決定方法については後述する。 The arrangement of the imaging unit 30 with respect to the metal rod 40 that is the inspection object is based on a color image obtained in advance from a metal rod that is known to have a dent and an abrasion, as shown in FIG. That is, it is set so that a part having an arrangement angle θ suitable for discrimination of the inspection object) can be imaged. A method for determining the arrangement angle θ will be described later.
駆動部50は、例えば、電動モータからなり、図示しない軸受等に架設した金属ロッド40を図示しない減速機構を介してその軸心Oの周りで所定角度毎に回転させて、撮像部30にてトータル的に金属ロッドの周方向における周面全体を撮像させる。 The drive unit 50 is composed of, for example, an electric motor, and rotates the metal rod 40 installed on a bearing or the like (not shown) around the axis O through a speed reduction mechanism (not shown) at a predetermined angle. The entire peripheral surface in the circumferential direction of the metal rod is imaged in total.
なお、撮像部30がラインセンサの場合、駆動部50は、回転する金属ロッド40の回転速度を検出するロータリーエンコーダ52を有する。ロータリーエンコーダ52は、金属ロッド40の回転数を直接検出してもよく、或いは、電動モータの出力軸の回転速度を検出し、その回転速度と電動モータと金属ロッド40間に設けられて、モータの回転速度を減速する減速機構の減速比とに基づいて金属ロッド40の実回転速度を算出するようにしてもよい。 When the imaging unit 30 is a line sensor, the drive unit 50 includes a rotary encoder 52 that detects the rotation speed of the rotating metal rod 40. The rotary encoder 52 may directly detect the rotation speed of the metal rod 40, or may detect the rotation speed of the output shaft of the electric motor and be provided between the rotation speed, the electric motor and the metal rod 40, and the motor. The actual rotation speed of the metal rod 40 may be calculated based on the reduction ratio of the speed reduction mechanism that reduces the rotation speed of the metal rod 40.
そして、上記のようにして得られた金属ロッド40の回転速度と、撮像部30のスキャン速度に基づいて、ラインセンサの長さ方向と直交する方向の長さが決定され、これにより、撮像部30により得られる1フレームの画像の大きさが定まる。なお、撮像画像(カラー画像)は、静止画像、動画像のいずれでもよい。 Then, the length in the direction orthogonal to the length direction of the line sensor is determined based on the rotation speed of the metal rod 40 obtained as described above and the scanning speed of the imaging unit 30, thereby obtaining the imaging unit. 30 determines the size of an image of one frame obtained. Note that the captured image (color image) may be either a still image or a moving image.
(第1実施形態の作用)
次に、鏡面検査装置10の作用を説明する。
画像処理装置60の元画像入力部62は、撮像部30から入力された撮像画像に対して画像処理における公知の前処理を行った後の画像を元画像(カラー画像)として、元画像記憶部66に格納する。
(Operation of the first embodiment)
Next, the operation of the mirror surface inspection apparatus 10 will be described.
An original image input unit 62 of the image processing apparatus 60 uses an image after performing known preprocessing in image processing on a captured image input from the imaging unit 30 as an original image (color image), and an original image storage unit 66.
背景画像生成部63は、元画像記憶部66に格納されている前記元画像に基づいて背景画像(カラー画像)を作成し、作成した背景画像を背景画像記憶部67に格納する。
なお、背景画像の作成は、検査対象物の金属ロッド40から得られた元画像を使用するのではなく、擦り傷及び凹み傷がない、同じ大きさの金属ロッドを撮像した元画像に基づいて背景画像(カラー画像)を作成し、これを背景画像記憶部67に格納してもよい。
The background image generation unit 63 creates a background image (color image) based on the original image stored in the original image storage unit 66, and stores the created background image in the background image storage unit 67.
The creation of the background image does not use the original image obtained from the metal rod 40 of the inspection object, but the background image based on the original image obtained by imaging the metal rod of the same size without scratches and dents. An image (color image) may be created and stored in the background image storage unit 67.
差分画像生成部64は、元画像記憶部66に格納した前記元画像と、予め得られている前記背景画像から背景差分を得る。この差分画像生成は、金属ロッド40において、検査対象領域を得るために、検査対象領域以外の領域を除き、差分画像(すなわち、検査対象画像)を取得するためのものである。なお、この差分画像は、カラー画像である。 The difference image generation unit 64 obtains a background difference from the original image stored in the original image storage unit 66 and the background image obtained in advance. This difference image generation is for obtaining a difference image (that is, an inspection object image) in the metal rod 40 in order to obtain an inspection object area except for an area other than the inspection object area. This difference image is a color image.
なお、差分画像の生成は、前記背景差分に限定するものではなく、フレーム間差分等の公知の方法でもよい。なお、前述の背景差分法では、予め撮像部30で、背景となる画像を複数撮像し、平均化処理して背景画像を用意しておき、そのときどきに入力される元画像と前記背景画像との差分を得る方法である。 The generation of the difference image is not limited to the background difference but may be a known method such as interframe difference. In the background subtraction method described above, a plurality of images as a background are captured in advance by the imaging unit 30, and a background image is prepared by averaging processing. The original image input at that time, the background image, This is a method for obtaining the difference.
また、フレーム間差分は、連続する3フレーム(撮像順にa,b,cフレームとする)の元画像のうち、時間軸で前の2つの画像(aフレームとbフレーム)間の差分画像S1と、時間軸で後の2つの画像(bフレームとcフレーム)間の差分画像S2を得た後、さらに差分画像S1,S2間の差分画像S3を得る方法である。得られた差分画像S3は、背景画像記憶部67に格納される。 Further, the inter-frame difference is the difference image S1 between the two previous images (a frame and b frame) on the time axis among the original images of three consecutive frames (a, b, and c frames in the imaging order). In this method, after obtaining a difference image S2 between two subsequent images (b frame and c frame) on the time axis, a difference image S3 between the difference images S1 and S2 is obtained. The obtained difference image S3 is stored in the background image storage unit 67.
金属ロッド40は、周面(凸曲面)が断面円形となっているため、元画像には、図4(a)の元画像に示すように検査対象領域Z0を挟むようにしてX軸に沿った一対の帯状をなす反射領域ZR、ZB(すなわち、周辺領域)が生ずる。これらのうち、一つの反射領域ZRは第1光源21の発光色(例えば、赤色)の反射光が主なものであり、他の一つの反射領域ZBは第2光源22(例えば、青色)の反射光が主なものである。これらの帯状をなす反射領域は、検査対象領域Z0以外の変化していない領域の代表的なものである。 Since the circumferential surface (convex curved surface) of the metal rod 40 has a circular cross section, the pair of original images along the X axis with the inspection target region Z0 interposed therebetween as shown in the original image of FIG. The reflection regions ZR and ZB (that is, the peripheral region) having a belt-like shape are generated. Among these, one reflection region ZR is mainly reflected light of the light emission color (for example, red) of the first light source 21, and the other one reflection region ZB is the second light source 22 (for example, blue). The reflected light is the main one. These band-like reflection regions are representative of regions that have not changed other than the inspection target region Z0.
なお、図4(a)に示す反射領域ZRは、図1(a)に示す金属ロッド40上では、第1光源21に近い金属ロッド40の周面にある領域40aを撮像した部分である。また、図4(a)に示す反射領域ZBは、図1(a)に示す金属ロッド40上では、第2光源22に近い金属ロッド40の周面にある領域40bを撮像した部分である。また、図4(a)に示す検査対象領域Z0は、図1(a)に示す金属ロッド40上では、前記領域40a、40b間にある領域40cを撮像した部分である。この領域40cは、第1光源21及び第2光源22の両光源からの入射光が重複して投射されている領域の一部である。 Note that the reflection region ZR illustrated in FIG. 4A is a portion obtained by imaging the region 40a on the peripheral surface of the metal rod 40 close to the first light source 21 on the metal rod 40 illustrated in FIG. Moreover, the reflective area ZB shown in FIG. 4A is a portion obtained by imaging the area 40b on the circumferential surface of the metal rod 40 close to the second light source 22 on the metal rod 40 shown in FIG. Further, the inspection target area Z0 shown in FIG. 4A is a portion obtained by imaging the area 40c between the areas 40a and 40b on the metal rod 40 shown in FIG. The region 40c is a part of a region where incident light from both the first light source 21 and the second light source 22 is projected in an overlapping manner.
また、図4(a)の元画像に示すように、金属ロッド40の領域40cに擦り傷mや凹み傷nがある場合は、検査対象領域Z0内に、その傷に特有の反射光による領域が現れる。そして、図4(b)の差分画像では、反射領域ZR、ZBの像がなくなり、検査対象領域Z0には、擦り傷mや凹み傷nによる像が残る。 Further, as shown in the original image of FIG. 4A, when the region 40c of the metal rod 40 has a scratch m or a dent scratch n, a region due to reflected light peculiar to the scratch is present in the inspection target region Z0. appear. In the difference image of FIG. 4B, the images of the reflection areas ZR and ZB disappear, and an image due to the scratch m or the dent flaw remains in the inspection target area Z0.
この擦り傷mと凹み傷nによる反射光について説明する。
図2は擦り傷mの場合に拡散反射光が生ずる説明図であり、図3は凹み傷nの場合の反射光の説明図である。なお、説明の便宜上、図2及び図3において、金属ロッド40の周面に形成された擦り傷及び凹み傷に対しても、元画像及び差分画像の擦り傷及び凹み傷に付したm、nを付す。また、説明の便宜上、図2、図3はともに、金属ロッド40の周面を、曲面ではなく平面で表わしており、第1光源21の直下の領域と第2光源22の直下の領域の間において、その擦り傷m、凹み傷nが存在するとともに紙面と直交方向(すなわち、金属ロッド40の軸心方向)に延びているものとする。
The reflected light by the scratch m and the dent n will be described.
FIG. 2 is an explanatory diagram in which diffusely reflected light is generated in the case of the scratch m, and FIG. 3 is an explanatory diagram of the reflected light in the case of the concave n. For convenience of explanation, in FIGS. 2 and 3, m and n attached to the scratches and dents in the original image and the difference image are also attached to the scratches and dents formed on the peripheral surface of the metal rod 40. . 2 and 3 both show the peripheral surface of the metal rod 40 as a flat surface instead of a curved surface, and between the region immediately below the first light source 21 and the region directly below the second light source 22. In FIG. 2, the scratch m and the dent flaw n exist and extend in the direction orthogonal to the paper surface (that is, the axial direction of the metal rod 40).
図2に示すように、金属ロッド40の周面が鏡面に仕上げられているのに対して、擦り傷mの場合は、半鏡面となっており、第1光源21及び第2光源22からの入射光は、拡散反射する。そのため、元画像及び差分画像では擦り傷mがある領域(像)の画素値(すなわち、第1光源21及び第2光源22の各反射光の色の輝度値)は、拡散反射していない場合に比して低くなる。 As shown in FIG. 2, the peripheral surface of the metal rod 40 is finished to be a mirror surface, whereas in the case of the scratch m, it is a semi-mirror surface and is incident from the first light source 21 and the second light source 22. Light is diffusely reflected. Therefore, in the original image and the difference image, the pixel value (that is, the luminance value of the color of each reflected light of the first light source 21 and the second light source 22) of the region (image) where the scratch m exists is not diffusely reflected. It becomes lower than that.
なお、本実施形態では元画像及び差分画像はカラー画像であり、画素値は、RGB、すなわち、赤色、緑色、青色の構成要素の輝度値を有する。また、本実施形態では、輝度値は、0〜255の値である。なお、輝度値の数値範囲は、0〜255に限定するものではなく、画素に与えられる情報量に応じてその階調数を決定してもよい。 In this embodiment, the original image and the difference image are color images, and the pixel values have luminance values of RGB, that is, red, green, and blue components. In the present embodiment, the luminance value is a value from 0 to 255. Note that the numerical value range of the luminance value is not limited to 0 to 255, and the number of gradations may be determined according to the amount of information given to the pixel.
また、図3に示すように、凹み傷nの表面は、一定の傾きをもった面の部分が多くなり、この面にて第1光源21、及び第2光源22からの光が反射する。
この場合、凹み傷nが、金属ロッド40の軸心方向に延びている場合、第1光源21からの入射光は、凹み傷nの片側の面naでは影になって反射せず、他方の片側の面nbで反射する。一方、第2光源22からの入射光は、凹み傷nの片側の面nbでは影になって反射せず、他方の片側の面naで反射する。
Further, as shown in FIG. 3, the surface of the dent flaw n has a portion of a surface having a certain inclination, and light from the first light source 21 and the second light source 22 is reflected on this surface.
In this case, when the dent n extends in the axial direction of the metal rod 40, the incident light from the first light source 21 is not reflected by the one side surface na of the dent n and is reflected on the other side. Reflected on one surface nb. On the other hand, incident light from the second light source 22 is not reflected in the shadow nb on one side surface nb of the dent flaw n, but is reflected on the other side surface na.
なお、前述の凹み傷nが金属ロッド40の軸心方向に延びている場合とは、軸心と平行の場合及び平行ではなく斜交する場合を含む。
このような場合、凹み傷nがある領域(像)において、面nbからの反射光が反映した画像における画素値は、第1光源21の赤色の輝度値の方が、青色の輝度値よりも高くなる。一方、面naからの反射光が反映した画像における画素値は、第2光源22の青色の輝度値の方が、赤色の輝度値よりも高くなる。
In addition, the case where the above-mentioned dent flaw n is extended in the axial direction of the metal rod 40 includes the case where it is parallel to the axis and the case where it is not parallel but oblique.
In such a case, in the region (image) having the dent flaw n, the pixel value in the image in which the reflected light from the surface nb is reflected, the red luminance value of the first light source 21 is higher than the blue luminance value. Get higher. On the other hand, as for the pixel value in the image reflecting the reflected light from the surface na, the blue luminance value of the second light source 22 is higher than the red luminance value.
図4(a)、図4(b)は、上部側の傷が凹み傷nの場合、下部側の傷が擦り傷mの場合の画像の例である。同図では、下部側の擦り傷mによる拡散反射光によって、第1光源21の赤色及び第2光源22の青色が入り交じった色となっているため、擦り傷mの部分を、格子状のハッチングで示している。 FIG. 4A and FIG. 4B are examples of images in the case where the scratch on the upper side is a dent scratch n and the scratch on the lower side is a scratch m. In the figure, the diffusely reflected light due to the scratch m on the lower side is a color in which the red color of the first light source 21 and the blue color of the second light source 22 are mixed together. Show.
また、図4(a)、図4(b)において、面na、nbを有する凹み傷nは、金属ロッド40の軸心方向に延びている。このため、面naには、上から斜め左下に向かう左向きハッチングで第1光源21による赤色の反射光が現れていることを示し、面nbには、第2光源22による青色の反射光が現れていることを上から斜め右下に向かう右向きハッチングで示している。 Further, in FIGS. 4A and 4B, the recess n having the surfaces na and nb extends in the axial direction of the metal rod 40. For this reason, it is shown that the red reflected light from the first light source 21 appears on the surface na by the leftward hatching from the top toward the diagonally lower left, and the blue reflected light from the second light source 22 appears on the surface nb. This is indicated by hatching to the right from the top to the lower right.
ちなみに、図4(a)の反射領域ZRは、第1光源21による赤色の反射光が現れていることを、同様に左向きハッチングで示し、反射領域ZBは、第2光源22による青色の反射光が現れていることを、同様に右向きハッチングで示している。 Incidentally, the reflection area ZR of FIG. 4A shows that the red reflected light from the first light source 21 appears in the same way by leftward hatching, and the reflection area ZB is the blue reflected light from the second light source 22. In the same way, the right-hand hatching shows that the symbol appears.
次に、図1(a)に示す傷種類判別部65は、前記差分画像(検査対象画像)内の画素の画素値における赤色の輝度値と、赤色用に設定されている第1赤色閾値と比較する。
また、傷種類判別部65は、前記差分画像(検査対象画像)内の画素の画素値における青色の輝度値と、青色用に設定されている第1青色閾値と比較する。そして、第1光源21の赤色の輝度値、及び第2光源22の青色の輝度値のうち、少なくともいずれか一方がそれらの閾値よりも高い場合を凹み傷と判別する。
Next, the scratch type discriminating unit 65 shown in FIG. 1A includes a red luminance value in a pixel value of a pixel in the difference image (inspection target image) and a first red threshold value set for red. Compare.
Further, the wound type determination unit 65 compares the blue luminance value of the pixel value of the pixel in the difference image (inspection target image) with the first blue threshold value set for blue. A case where at least one of the red luminance value of the first light source 21 and the blue luminance value of the second light source 22 is higher than the threshold is determined as a dent.
また、傷種類判別部65は、前記差分画像(検査対象画像)内の画素の画素値における赤色の輝度値と、予め設定されている第2赤色閾値(<第1赤色閾値)とを比較するとともに、前記画素の画素値における青色の輝度値と予め設定されている第2青色閾値(<第1青色閾値)とを比較する。そして、第1光源21の赤色の輝度値、及び第2光源22の青色の輝度値が、ともに前記閾値よりも低い領域を擦り傷と判別する。 Further, the wound type determination unit 65 compares the red luminance value of the pixel value of the pixel in the difference image (inspection target image) with a preset second red threshold value (<first red threshold value). At the same time, the blue luminance value in the pixel value of the pixel is compared with a preset second blue threshold (<first blue threshold). Then, a region where both the red luminance value of the first light source 21 and the blue luminance value of the second light source 22 are lower than the threshold is determined as an abrasion.
なお、第2赤色閾値及び第2青色閾値は、拡散反射を判別するための閾値であって、反射光が拡散している場合と、拡散していない場合の輝度値を試験等により得て、その閾値の大きさが設定されている。 The second red threshold value and the second blue threshold value are threshold values for determining diffuse reflection, and the brightness value when the reflected light is diffused and when the reflected light is not diffused is obtained by a test or the like, The size of the threshold is set.
なお、傷種類判別部65は、予め線形判別分析によって得られた判別境界を使用して、前記差分画像(検査対象画像)像から、金属ロッド40の検査対象領域Z0における傷の種類を判別してもよい。そして、傷種類判別部65は、前記傷の種類の判別結果を、ディスプレイ70にその判別結果を表示し、または、判別結果記憶部69に記憶する。 Note that the wound type discriminating unit 65 discriminates the type of the flaw in the inspection target region Z0 of the metal rod 40 from the difference image (inspection target image) image using the determination boundary obtained in advance by linear discriminant analysis. May be. The wound type determination unit 65 displays the determination result of the wound type on the display 70 or stores the determination result in the determination result storage unit 69.
(検査対象領域の配置角度θの決定)
次に、金属ロッド40における検査対象領域を配置する際の、好適な配置角度θの決定方法を図5、図6を参照して説明する。
(Determination of the arrangement angle θ of the inspection target area)
Next, a preferred method for determining the arrangement angle θ when arranging the inspection target region in the metal rod 40 will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
金属ロッド40の軸心OをX軸と一致させ、X軸を含む仮想平面Hに含まれるようにX軸と直交する方向をY軸としたとき、X軸及びY軸に直交するZ軸から光源側(図5、図6では左側、すなわち、−Y方向)へ偏位した位置に撮像部30(例えば、エリアイメージセンサ)を配置する。この場合、撮像部30と金属ロッド40の検査対象領域の中心部Pとの距離をLとする。なお、検査対象領域の中心部Pは、撮像部30の光軸K上にある。 When the axis O of the metal rod 40 coincides with the X axis and the direction orthogonal to the X axis is defined as the Y axis so as to be included in the virtual plane H including the X axis, from the Z axis orthogonal to the X axis and the Y axis The imaging unit 30 (for example, an area image sensor) is disposed at a position displaced to the light source side (left side in FIGS. 5 and 6, that is, the −Y direction). In this case, the distance between the imaging unit 30 and the central portion P of the inspection target region of the metal rod 40 is L. Note that the central portion P of the inspection target region is on the optical axis K of the imaging unit 30.
図6に示すように、金属ロッド40の軸心Oと第1光源21となす角度(仮想平面Hとのなす角度、以下、配置角度という)をθrとし、金属ロッド40の軸心Oと第2光源22となす角度をθb(配置角度)とする。 As shown in FIG. 6, the angle between the axis O of the metal rod 40 and the first light source 21 (the angle between the virtual plane H, hereinafter referred to as the arrangement angle) is θr, and the axis O of the metal rod 40 and the first light source 21 are The angle between the two light sources 22 is defined as θb (arrangement angle).
図5に示すように、また、金属ロッド40の周面上において、検査対象領域の位置(すなわち、金属ロッド40の検査対象領域の中心部Pの位置)は、軸心Oを含む仮想平面Hからの配置角度θであらわす。 As shown in FIG. 5, the position of the inspection target region (that is, the position of the central portion P of the inspection target region of the metal rod 40) on the peripheral surface of the metal rod 40 is an imaginary plane H including the axis O. It is expressed by an arrangement angle θ from
上記のようにして撮像部30、照明部20を配置した状態で、凹み傷と擦り傷をともに有していることが既知の金属ロッドを撮像部で撮像する。
次に、A〜E(θr<A<B<C<D<E<θb)の既知の角度となるように金属ロッドの周面にある検査対象領域の傷を配置して、撮像する。第1光源21、及び第2光源22を照明している状態で、A〜Eの角度に、凹み傷と擦り傷(以下、単に傷という)が位置するように金属ロッド40を順次回転する度に撮像部30で前記傷の領域を含めて撮像したカラー画像を得る。
In the state where the imaging unit 30 and the illumination unit 20 are arranged as described above, a metal rod known to have both a dent and a scratch is imaged by the imaging unit.
Next, images of the inspection target region on the peripheral surface of the metal rod are arranged and imaged so as to have a known angle of A to E (θr <A <B <C <D <E <θb). Each time the metal rod 40 is sequentially rotated so that a dent and a scratch (hereinafter simply referred to as a scratch) are positioned at angles A to E with the first light source 21 and the second light source 22 illuminated. A color image captured by the imaging unit 30 including the scratch area is obtained.
なお、撮像部30と、検査対象領域の中心部Pとの相対位置関係は、前記元画像を得るときと同様である。
そして、A〜Eの角度に傷を配置したときに撮像部30により得られた撮像画像に、第1光源21の色を主に有する第1光源凹み傷画像(すなわち、面nbの画像)、第2光源22の色を主に有する第2光源色凹み画像(すなわち、面naの画像)、第1光源21の色と第2光源色が入り交じった色の領域を有する擦り傷画像が含まれるものがある。
Note that the relative positional relationship between the imaging unit 30 and the central portion P of the inspection target region is the same as that when the original image is obtained.
And the 1st light source dent scratch image (namely, image of surface nb) which mainly has the color of the 1st light source 21 in the picked-up image obtained by image pick-up part 30 when a crack is arranged at the angle of A-E, 2nd light source color dent image (namely, image of surface na) mainly having the color of the 2nd light source 22, and the scratch image which has the area | region of the color where the color of the 1st light source 21 and the 2nd light source color intermingled are included. There is something.
なお、図6に示すように、凹み傷がX軸(軸心O)に対して平行に或いは交差するように形成されている場合は、第1光源21は、第2光源22よりも低い配置角度に位置しているため、凹み傷の溝の上面側に反射することが多くなり、反対に下面側は影になりやすい。このため、第1光源色凹み傷画像は、凹み傷の上面側に第1光源色が多く付いたものとなる。 As shown in FIG. 6, the first light source 21 is disposed lower than the second light source 22 when the dent is formed so as to be parallel or intersecting with the X axis (axis O). Since it is located at an angle, it is often reflected on the upper surface side of the groove of the dent scar, and conversely, the lower surface side tends to become a shadow. For this reason, a 1st light source color dent flaw image becomes what has many 1st light source colors attached to the upper surface side of the dent flaw.
それに対して、第2光源22は第1光源21よりも、高い配置角度にしているため、凹み傷の溝の下面側に反射することが多くなり、反対に上面側は影になりやすい。このため、第2光源色凹み画像では、凹み傷の下面側に第2光源色が多く付く。 On the other hand, since the second light source 22 has a higher arrangement angle than the first light source 21, the second light source 22 is often reflected on the lower surface side of the groove of the dent and the upper surface side tends to be a shadow. For this reason, in a 2nd light source color dent image, many 2nd light source colors attach to the lower surface side of a dent flaw.
一方、擦り傷画像では、擦り傷が前述したように半鏡面となっていることから、第1光源の発光色と第2光源の発光色が入り交じった色となった画像を有している。
このようにして、A〜Eの角度毎の背景画像、第1光源色凹み傷画像、第2光源色凹み画像、及び擦り傷画像をトレーニングデータとして、線形判別分析を行うことによって、判別境界を求める。
On the other hand, the scratch image has an image in which the emission color of the first light source and the emission color of the second light source are mixed since the scratch is a semi-mirror surface as described above.
In this way, the discrimination boundary is obtained by performing linear discriminant analysis using the background image, the first light source color dent image, the second light source color dent image, and the scratch image for each angle of A to E as training data. .
また、未知の傷(すなわち、凹み傷、擦り傷)を有する金属ロッドを同様に撮像して、前記得られた判別境界を用いて得られた画像に関して誤判別率と、判別境界を求め、この結果において、誤判別率が低い角度を適正な配置角度θとする。この配置角度θで傷を有する検査対象領域の中心部が存在すると、誤判別が最も少なくなるため、この配置角度で金属ロッドの傷がある場合に、撮像することが好ましいものとなる。 In addition, a metal rod having an unknown scratch (that is, a dent scratch, an abrasion) is similarly imaged, and a misclassification rate and a discrimination boundary are obtained with respect to an image obtained using the obtained discrimination boundary. , An angle with a low misclassification rate is set as an appropriate arrangement angle θ. If there is a central portion of the inspection target area having a scratch at this arrangement angle θ, the erroneous determination is minimized, so that it is preferable to take an image when there is a scratch on the metal rod at this arrangement angle.
本実施形態では、下記の特徴を有する。
(1)鏡面検査装置10は、凸曲面を有した金属ロッド40(検査対象物)の検査対象領域Z0及び該検査対象領域に隣接する反射領域ZR、ZB(周辺領域)に対して、相互に異なる色の光を投射するとともに相互に異なる配置角度で配置された、第1光源21及び第2光源22(複数の照明光源)を備えた照明部20を有する。また、鏡面検査装置10は、金属ロッド(検査対象物)40の検査対象領域Z0及び反射領域ZR、ZB(周辺領域)を撮像してカラー画像を取得する撮像部30を有する。また、鏡面検査装置10は、カラー画像からなる元画像及び背景画像に基づく差分画像を得て、この差分画像の検査対象領域Z0に属する画素の画素値における、前記異なる色についての輝度値に基づいて、凹み傷と擦り傷の種類判別を行う傷種類判別部65を有する。
This embodiment has the following features.
(1) The mirror surface inspection apparatus 10 mutually applies to the inspection object area Z0 of the metal rod 40 (inspection object) having a convex curved surface and the reflection areas ZR and ZB (peripheral areas) adjacent to the inspection object area. The illumination unit 20 includes a first light source 21 and a second light source 22 (a plurality of illumination light sources) that project light of different colors and are arranged at different arrangement angles. Further, the mirror surface inspection apparatus 10 includes an imaging unit 30 that captures the inspection target area Z0 and the reflection areas ZR and ZB (peripheral areas) of the metal rod (inspection target) 40 and acquires a color image. Further, the specular inspection apparatus 10 obtains a difference image based on the original image and the background image that are color images, and based on the luminance values for the different colors in the pixel values of the pixels belonging to the inspection target area Z0 of the difference image. Thus, it has a wound type discriminating section 65 for discriminating the type of dents and scratches.
この結果、本実施形態によれば、凸曲面が鏡面となっている検査対象物の、該鏡面の傷の種類の判別を容易に行うことができ、検出時間、コストを従来よりも軽減することができる。 As a result, according to the present embodiment, it is possible to easily determine the type of the scratch on the mirror surface of the inspection target object having a convex curved surface, and to reduce the detection time and cost compared to the conventional case. Can do.
(2)鏡面検査装置10は、照明部20の照明光源は、第1光源21と第2光源22の2つとしている。この結果、本実施形態によれば、2つの照明部のそれぞれが投射する光の色によって、容易に、検査対象物の鏡面の傷の種類の判別を容易に行うことができ、検出時間、コストを従来よりも軽減することができる効果を奏する。 (2) In the mirror surface inspection apparatus 10, the illumination light source of the illumination unit 20 has two light sources, a first light source 21 and a second light source 22. As a result, according to the present embodiment, it is possible to easily determine the type of specular flaws on the inspection object according to the color of light projected by each of the two illumination units, and the detection time and cost can be easily determined. The effect that can be reduced compared to the conventional is exhibited.
(3)鏡面検査装置10は、検査対象物である金属ロッドの鏡面検査を行うようにしている。この結果、本実施形態によれば、金属ロッドの周面(鏡面)の傷の種類の判別を容易に行うことができ、検出時間、コストを従来よりも軽減することができる。 (3) The mirror surface inspection apparatus 10 performs a mirror surface inspection of a metal rod that is an inspection object. As a result, according to the present embodiment, it is possible to easily determine the type of scratch on the peripheral surface (mirror surface) of the metal rod, and it is possible to reduce the detection time and cost as compared with the conventional case.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態の鏡面検査装置10を図7(a)及び図7(b)を参照して説明する。なお、本実施形態も含めた以下の実施形態では、鏡面検査装置10の構成中、第1実施形態と同一構成または相当する構成については、第1実施形態の鏡面検査装置10の構成に付した符号と同一符号を付してその詳細な説明を省略し、異なる構成について説明する。
(Second Embodiment)
Next, the mirror surface inspection apparatus 10 of 2nd Embodiment is demonstrated with reference to Fig.7 (a) and FIG.7 (b). In the following embodiments including this embodiment, the same or corresponding configuration as the first embodiment is applied to the configuration of the mirror inspection device 10 of the first embodiment among the configurations of the mirror inspection device 10. The same reference numerals are assigned to the reference numerals, detailed description thereof is omitted, and different configurations will be described.
第1実施形態では、図5に示すように、Z軸から−Y方向へ偏位した位置に撮像部30を配置し、かつ、照明部20の第1光源21と、第2光源22とを同じ方向にさらに偏位させて配置した。これに対して、第2実施形態では、図7(a)、(b)に示すように、撮像部30を金属ロッド40の軸心Oを通る仮想鉛直面Vに光軸が含まれるように配置し、かつ、撮像部30を挟むようにして、第1光源21と第2光源22とを配置したところが第1実施形態と異なっている。また、第1光源21及び第2光源22は面光源としているところが、第1実施形態と異なっている。他の構成は、第1実施形態と同様である。 In the first embodiment, as illustrated in FIG. 5, the imaging unit 30 is disposed at a position displaced in the −Y direction from the Z axis, and the first light source 21 and the second light source 22 of the illumination unit 20 are provided. It was further displaced in the same direction. On the other hand, in the second embodiment, as shown in FIGS. 7A and 7B, the optical axis is included in the virtual vertical plane V that passes through the axis O of the metal rod 40 in the imaging unit 30. The first embodiment differs from the first embodiment in that the first light source 21 and the second light source 22 are disposed so as to be disposed and sandwich the imaging unit 30 therebetween. Further, the first light source 21 and the second light source 22 are surface light sources, which is different from the first embodiment. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
本実施形態では、下記の特徴を有する。
(1)鏡面検査装置10の撮像部30は、照明部20の第1光源21と第2光源22の間を通して金属ロッド(検査対象物)40を撮像するように配置されている。このように構成しても、第2実施形態の鏡面検査装置10は第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
This embodiment has the following features.
(1) The imaging unit 30 of the mirror surface inspection apparatus 10 is disposed so as to image the metal rod (inspection object) 40 through between the first light source 21 and the second light source 22 of the illumination unit 20. Even if comprised in this way, the mirror surface inspection apparatus 10 of 2nd Embodiment can have an effect similar to 1st Embodiment.
(第3実施形態)
次に、第3実施形態の鏡面検査装置10を図8〜図10を参照して説明する。
図8に示すように、本実施形態の鏡面検査装置10では、照明部20は、照明光源としての第1光源21、第2光源22及び両光源の間に位置する第3光源23から構成されている。本実施形態では、第1光源21、第2光源22及び第3光源23による発光色を、赤色、青色、緑色にそれぞれしているが、これらの色の組合せに限定するものではなく、他の色の組合せでもよい。第3光源23は、中間照明光源に相当する。
(Third embodiment)
Next, the mirror surface inspection apparatus 10 of 3rd Embodiment is demonstrated with reference to FIGS.
As shown in FIG. 8, in the specular inspection apparatus 10 of the present embodiment, the illumination unit 20 includes a first light source 21, a second light source 22, and a third light source 23 positioned between the two light sources as illumination light sources. ing. In the present embodiment, the colors emitted by the first light source 21, the second light source 22, and the third light source 23 are red, blue, and green, respectively, but are not limited to combinations of these colors. A combination of colors may be used. The third light source 23 corresponds to an intermediate illumination light source.
第1光源21、第2光源22及び撮像部30は、第2実施形態と同様に配置されており、第3光源23は、撮像部30にケラレが生じない範囲で撮像部30の光軸Kに近接して配置され、第3光源23はその光軸が撮像部30の光軸Kと平行または略平行になるように金属ロッド40に向かって配置されている。 The first light source 21, the second light source 22, and the imaging unit 30 are arranged in the same manner as in the second embodiment, and the third light source 23 is an optical axis K of the imaging unit 30 within a range where no vignetting occurs in the imaging unit 30. The third light source 23 is disposed toward the metal rod 40 so that its optical axis is parallel or substantially parallel to the optical axis K of the imaging unit 30.
図8に示すように、金属ロッド40の周面において、第1光源21と第2光源22の両光源の入射光が重複し投射されている領域に対して第3光源23からの入射光がさらに重複して投射されるように各光源の光軸が、金属ロッド40に対して向くように設定されている。 As shown in FIG. 8, incident light from the third light source 23 is incident on a region where the incident light of both the first light source 21 and the second light source 22 overlaps and is projected on the peripheral surface of the metal rod 40. Furthermore, the optical axis of each light source is set so as to face the metal rod 40 so as to be projected in an overlapping manner.
上記のように各光源の光軸の向きが設定されていることにより、金属ロッド40の周面には領域40dが設定され、同領域40dは、3つの光源の投射光による加法混色により白色となるように設定されている。なお、前記領域40dが、3つの光源からの投射光により白色となるように設定する場合には、金属ロッド40の周面に白色の紙を巻回した状態で、前記3つの光源から入射光を投射させ、領域40d上面の紙が、3つの光源によって、白色を呈するように設定すればよい。また、前記領域40dは、金属ロッド40の周面に傷がない場合、第3光源23から投射した入射光が正反射する領域でもある。領域40dで正反射した反射光の一部は、撮像部30に入射される。すなわち、撮像部30は、第3光源23(中間照明光源)の投射による光が正反射している空間領域に配置されている。また、本実施形態では、画像処理装置60は、第1実施形態の構成中、差分画像生成部64、及び差分画像記憶部68が省略されているところが異なっている。 By setting the direction of the optical axis of each light source as described above, a region 40d is set on the peripheral surface of the metal rod 40, and the region 40d is whitened by additive color mixing using the projection light of the three light sources. It is set to be. When the region 40d is set to be white by the projection light from the three light sources, the incident light from the three light sources is wound in a state where white paper is wound around the peripheral surface of the metal rod 40. And the paper on the upper surface of the region 40d may be set so as to be white by three light sources. Further, the region 40d is a region where the incident light projected from the third light source 23 is regularly reflected when the peripheral surface of the metal rod 40 is not damaged. A part of the reflected light that is regularly reflected by the region 40 d is incident on the imaging unit 30. In other words, the imaging unit 30 is disposed in a spatial region in which light generated by the projection of the third light source 23 (intermediate illumination light source) is regularly reflected. In the present embodiment, the image processing apparatus 60 is different in that the difference image generation unit 64 and the difference image storage unit 68 are omitted in the configuration of the first embodiment.
(第3実施形態の作用)
上記のように構成された鏡面検査装置10の作用を説明する。
画像処理装置60の元画像入力部62は、撮像部30から入力された撮像画像に対して画像処理における公知の前処理を行った後の画像を元画像(カラー画像)として、元画像記憶部66に格納する。
(Operation of the third embodiment)
The operation of the mirror surface inspection apparatus 10 configured as described above will be described.
An original image input unit 62 of the image processing apparatus 60 uses an image after performing known preprocessing in image processing on a captured image input from the imaging unit 30 as an original image (color image), and an original image storage unit 66.
金属ロッド40は、周面(凸曲面)が断面円形となっているため、元画像には、図10に示すように検査対象領域Z0(すなわち、図8の領域40dを撮像した部分)の帯状の部分と、該部分を間にするようにして2つの帯状をなす反射領域ZR、ZBが存在する。 Since the peripheral surface (convex curved surface) of the metal rod 40 has a circular cross section, the original image has a belt-like shape in the inspection target region Z0 (that is, the portion where the region 40d in FIG. 8 is imaged) as shown in FIG. And two reflective regions ZR and ZB having a band shape with the portion in between.
これらのうち、一つの反射領域ZRは第1光源21の発光色(例えば、赤色)の反射光が主なものであり、他の一つの反射領域ZBは第2光源22(例えば、青色)の反射光が主なものである。また、検査対象領域Z0は、第1光源21、第2光源22及び第3光源23の発光色により白色となった領域である。 Among these, one reflection region ZR is mainly reflected light of the light emission color (for example, red) of the first light source 21, and the other one reflection region ZB is the second light source 22 (for example, blue). The reflected light is the main one. In addition, the inspection target area Z0 is an area that becomes white due to the emission colors of the first light source 21, the second light source 22, and the third light source 23.
反射領域ZRは、図8に示す金属ロッド40上では、第1光源21に近い金属ロッド40の周面にある領域40aを撮像した部分である。また、反射領域ZBは、金属ロッド40上では、第2光源22に近い金属ロッド40の周面にある領域40bを撮像した部分である。 The reflection region ZR is a portion obtained by imaging the region 40a on the peripheral surface of the metal rod 40 close to the first light source 21 on the metal rod 40 shown in FIG. Further, the reflection region ZB is a portion obtained by imaging the region 40b on the peripheral surface of the metal rod 40 close to the second light source 22 on the metal rod 40.
また、図10の元画像に示すように、金属ロッド40の領域40cに擦り傷mや凹み傷nがある場合は、検査対象領域Z0内に、その傷に特有の反射光による領域が現れる。そして、図10の元画像では、検査対象領域Z0には、擦り傷mや凹み傷nによる反射領域が現れる。 Further, as shown in the original image of FIG. 10, when the region 40c of the metal rod 40 has a scratch m or a dent scratch n, a region due to reflected light peculiar to the scratch appears in the inspection target region Z0. In the original image of FIG. 10, a reflection area due to the scratch m or the dent flaw appears in the inspection target area Z0.
この凹み傷nと擦り傷mの反射領域の反射光について説明する。
図9は凹み傷の場合の反射光の説明図である。なお、説明の便宜上、図9において、金属ロッド40の周面に形成された凹み傷nに対しても、元画像の擦り傷及び凹み傷に付したnを付す。また、説明の便宜上、図9は、第3光源23の直下の領域40dにおいて、その擦り傷m、凹み傷nが存在するとともに紙面と直交方向(すなわち、金属ロッド40の軸心方向)に延びているものとする。
The reflected light of the reflection area of the dent scratch n and the scratch m will be described.
FIG. 9 is an explanatory diagram of reflected light in the case of a dent flaw. For convenience of explanation, in FIG. 9, n attached to the scratches and dents in the original image is also attached to the dents n formed on the peripheral surface of the metal rod 40. For convenience of explanation, FIG. 9 shows an area 40d immediately below the third light source 23, where the scratch m and the dent flaw exist, and extend in a direction perpendicular to the paper surface (that is, the axial center direction of the metal rod 40). It shall be.
図9に示すように、凹み傷nの表面は、一定の傾きをもった面の部分が多くなり、この面にて第1光源21、及び第2光源22からの光が反射する。
この場合、第1光源21からの入射光は、凹み傷nの片側の面naでは影になって反射せず、他方の片側の面nbで反射する。一方、第2光源22からの入射光は、凹み傷nの片側の面nbでは影になって反射せず、他方の片側の面naで反射する。
As shown in FIG. 9, the surface of the dent flaw n has a portion of a surface having a certain inclination, and light from the first light source 21 and the second light source 22 is reflected on this surface.
In this case, the incident light from the first light source 21 is not reflected on the surface na on one side of the dent flaw n but reflected on the surface nb on the other side. On the other hand, incident light from the second light source 22 is not reflected in the shadow nb on one side surface nb of the dent flaw n, but is reflected on the other side surface na.
このような場合、凹み傷nがある領域において、面nbからの反射光が反映した画像における画素値は、第1光源21の赤色の輝度値の方が、青色の輝度値よりも高くなる。一方、面naからの反射光が反映した画像における画素値において、第2光源22の青色の輝度値の方が、赤色の輝度値よりも高くなる。また、面na、nbからの第3光源23の緑色の正反射が少ない、またはないため緑色の輝度値は、低いものとなる。 In such a case, the pixel value in the image in which the reflected light from the surface nb is reflected in the region having the dent flaw n, the red luminance value of the first light source 21 is higher than the blue luminance value. On the other hand, in the pixel value in the image reflecting the reflected light from the surface na, the blue luminance value of the second light source 22 is higher than the red luminance value. Further, since the green regular reflection of the third light source 23 from the surfaces na and nb is little or absent, the green luminance value is low.
図示はしないが、擦り傷mの場合は、金属ロッド40の周面が鏡面に仕上げられているのに対して、半鏡面となっており、第1光源21、第2光源22及び第3光源からの入射光は、拡散反射する。そのため、元画像は擦り傷mがある領域の画素値(すなわち、第1光源21、第2光源22、第3光源23の各反射光の色の輝度値)は、拡散反射していない、周囲の白色を呈している領域の場合に比して低くなる。 Although not shown, in the case of the scratch m, the peripheral surface of the metal rod 40 is a mirror surface, whereas it is a semi-mirror surface, and the first light source 21, the second light source 22, and the third light source Incident light is diffusely reflected. Therefore, the pixel value of the area where the scratch m is in the original image (that is, the luminance value of the color of each reflected light of the first light source 21, the second light source 22, and the third light source 23) is not diffusely reflected, This is lower than in the case of a white area.
次に、図8に示す傷種類判別部65は、前記元画像(検査対象画像)内の画素の画素値における赤色の輝度値と、赤色用に設定されている第1赤色閾値と比較する。また、傷種類判別部65は、前記元画像(検査対象画像)内の画素の画素値における青色の輝度値と、青色用に設定されている第1青色閾値と比較する。また、傷種類判別部65は、前記元画像(検査対象画像)内の画素の画素値における緑色の輝度値と、緑色用に設定されている第1緑色閾値と比較する。第1緑色閾値は、例えば、輝度値の範囲が0から255とした場合、10未満とする。なお、この第1緑色閾値の値は、この数値に限定するものではなく、緑色の輝度値が少ないということを判別するために適宜設定されていればよい。 Next, the wound type determination unit 65 shown in FIG. 8 compares the red luminance value of the pixel value of the pixel in the original image (inspection target image) with the first red threshold value set for red. Further, the wound type determination unit 65 compares the blue luminance value of the pixel value of the pixel in the original image (inspection target image) with the first blue threshold value set for blue. Further, the wound type determination unit 65 compares the green luminance value of the pixel value of the pixel in the original image (inspection target image) with the first green threshold value set for green. For example, when the luminance value range is 0 to 255, the first green threshold is less than 10. Note that the value of the first green threshold is not limited to this value, and may be set as appropriate in order to determine that the green luminance value is small.
そして、第1光源21の赤色の輝度値、及び第2光源22の青色の輝度値のうち、少なくともいずれか一方の輝度値がそれらの閾値よりも高い場合であって、第3光源23の緑色の第1緑色閾値よりも小さければ凹み傷と判別する。また、傷種類判別部65は、前記元画像(検査対象画像)内の画素の画素値における赤色の輝度値と、予め設定されている第2赤色閾値(<第1赤色閾値)とを比較するとともに、前記画素の画素値における青色の輝度値と予め設定されている第2青色閾値(<第1青色閾値)とを比較する。また、傷種類判別部65は、前記画素の画素値における緑色の輝度値と予め設定されている第2緑色閾値(>第1緑色閾値)とを比較する。 Then, at least one of the red luminance value of the first light source 21 and the blue luminance value of the second light source 22 is higher than the threshold value, and the green color of the third light source 23 is If it is smaller than the first green threshold value, it is determined as a dent flaw. Further, the wound type determination unit 65 compares the red luminance value of the pixel value of the pixel in the original image (inspection target image) with a preset second red threshold value (<first red threshold value). At the same time, the blue luminance value in the pixel value of the pixel is compared with a preset second blue threshold (<first blue threshold). Further, the wound type determination unit 65 compares the green luminance value in the pixel value of the pixel with a preset second green threshold (> first green threshold).
なお、第3実施形態における第2赤色閾値、第2青色閾値及び第2緑色閾値は、拡散反射を判別するための閾値であって、拡散している場合と、拡散していない場合の輝度値を試験等により得て、その閾値の大きさが設定されている。 Note that the second red threshold value, the second blue threshold value, and the second green threshold value in the third embodiment are threshold values for discriminating diffuse reflection, and are luminance values when diffused and not diffused. Is obtained by a test or the like, and the threshold value is set.
そして、傷種類判別部65は、第1光源21の赤色の輝度値、第2光源22の青色の輝度値、及び第3光源23の緑色の輝度値が、ともに前記閾値よりも低い場合は、各光源からの入射光が散乱しているものとして、画素の領域を擦り傷と判別する。 Then, the scratch type discriminating unit 65, when the red luminance value of the first light source 21, the blue luminance value of the second light source 22, and the green luminance value of the third light source 23 are both lower than the threshold value, Assuming that incident light from each light source is scattered, the pixel region is determined as a scratch.
そして、傷種類判別部65は、前記傷の種類の判別結果を、ディスプレイ70にその判別結果を表示し、または、判別結果記憶部69に記憶する。
本実施形態では、下記の特徴を有する。
The wound type determination unit 65 displays the determination result of the wound type on the display 70 or stores the determination result in the determination result storage unit 69.
This embodiment has the following features.
(1)本実施形態の鏡面検査装置10では、照明部20は、照明光源として第1光源21、第2光源22及び第3光源23の3つとしている。また、第3光源23は、第1光源21と第2光源の中間に位置する中間照明光源としている。 (1) In the mirror surface inspection apparatus 10 of the present embodiment, the illumination unit 20 has three light sources: a first light source 21, a second light source 22, and a third light source 23 as illumination light sources. The third light source 23 is an intermediate illumination light source located between the first light source 21 and the second light source.
そして、3つの照明光源からの投射によって光がともに正反射する金属ロッド(検査対象物)40の領域を、検査対象領域Z0とし、撮像部30は、検査対象領域Z0から第3光源23(中間照明光源)の投射による光が正反射している空間領域に配置している。 An area of the metal rod (inspection object) 40 in which light is regularly reflected by projection from the three illumination light sources is set as an inspection object area Z0, and the imaging unit 30 starts from the inspection object area Z0 to the third light source 23 (intermediate). (Illumination light source) is arranged in a spatial region where the light reflected by the projection is regularly reflected.
この結果、本実施形態によれば、中間照明光源が投射した光が正反射している検査対象領域において、容易に、検査対象物の鏡面の傷の種類の判別を容易に行うことができ、検出時間、コストを従来よりも軽減することができる効果を奏する。 As a result, according to the present embodiment, in the inspection target area where the light projected by the intermediate illumination light source is specularly reflected, it is possible to easily determine the type of specular scratch on the inspection target, The detection time and cost can be reduced more than before.
なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように変更しても良い。
・第1実施形態及び第2実施形態では、差分画像生成部64にて差分画像を取得して、その差分画像の検査対象領域に属する画素の画素値における、異なる色についての輝度値に基づいて、凹み傷と擦り傷の判別をするようにしたが、背景画像生成部63、差分画像生成部64、背景画像記憶部67及び差分画像記憶部68を省略してもよい。
In addition, embodiment of this invention is not limited to the said embodiment, You may change as follows.
-In 1st Embodiment and 2nd Embodiment, based on the luminance value about a different color in the pixel value of the pixel which belongs to the inspection object area | region of the difference image by acquiring a difference image in the difference image generation part 64. The dent and scratch are discriminated, but the background image generation unit 63, the difference image generation unit 64, the background image storage unit 67, and the difference image storage unit 68 may be omitted.
この場合は、元画像の検査対象領域に属する画素の画素値における、異なる色についての輝度値に基づいて、凹み傷と擦り傷の判別をするようにする。このようにしても、精度は落ちるが、傷の種類判別ができる。 In this case, dents and scratches are discriminated based on the luminance values for different colors in the pixel values of the pixels belonging to the inspection target area of the original image. Even if it does in this way, although the precision falls, the kind classification of a crack can be performed.
・前記実施形態では、凸曲面を有する検査対象物を金属ロッドとしたが、検査対象物は金属ロッドに限定するものではない。金属ロッド以外の凸曲面を有する検査対象物であって、凸曲面が鏡面になっているものであればよい。例えば、球面を有する検査対象物であってもよい。 In the embodiment, the inspection object having a convex curved surface is a metal rod, but the inspection object is not limited to a metal rod. Any inspection object having a convex curved surface other than a metal rod may be used as long as the convex curved surface is a mirror surface. For example, it may be an inspection object having a spherical surface.
・第3実施形態の構成を、図11に示すように変形してもよい。この変形例では、照明部20の第3光源23による金属ロッド40に対する照明構成が落射照明となるように構成されているところが、第3実施形態と異なっている。 The configuration of the third embodiment may be modified as shown in FIG. This modification differs from the third embodiment in that the illumination configuration for the metal rod 40 by the third light source 23 of the illumination unit 20 is epi-illumination.
落射照明は、第3光源23から出た光が第3光源23の光軸に対して45度度の角度で配置されたハーフミラー(半透明ミラー)24で反射して、金属ロッド40に照射され、金属ロッド40で反射された光は、再度、ハーフミラー24を透過して撮像部30に入射するようにされている。 In the epi-illumination, the light emitted from the third light source 23 is reflected by a half mirror (semi-transparent mirror) 24 disposed at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis of the third light source 23 to irradiate the metal rod 40. The light reflected by the metal rod 40 passes through the half mirror 24 again and enters the imaging unit 30.
このように第3光源23を落射照明とすることによっても、第3実施形態と同様な効果を奏することができる。
・前記実施形態では、鏡面検査装置10の傷種類判別部65は、凹み傷と擦り傷の傷の種類判別を行うようにしたが、いずれか一方の傷のみを行うようにしてもよい。
Thus, the effect similar to 3rd Embodiment can be show | played also by making the 3rd light source 23 into epi-illumination.
In the embodiment described above, the wound type determination unit 65 of the specular inspection apparatus 10 performs the type determination of the dent and scratches, but may perform only one of the scratches.
10…鏡面検査装置、20…照明部、1…第1光源(照明光源)、
22…第2光源(照明光源)、
23…第3光源23(照明光源、中間照明光源)、
24…ハーフミラー、30…撮像部、40…金属ロッド、50…駆動部、
52…ロータリーエンコーダ、60…画像処理装置、
61…インターフェイス、62…元画像入力部、63…背景画像生成部、
64…差分画像生成部、65…傷種類判別部、66…元画像記憶部、
67…背景画像記憶部、68…差分画像生成部、69…判別結果記憶部、
70…ディスプレイ、
P…検査対象領域の中心部、K…光軸、
Z0…検査対象領域、ZR、ZB…反射領域(周辺領域)、
θ、θr、θb…配置角度。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Mirror surface inspection apparatus, 20 ... Illumination part, 1 ... 1st light source (illumination light source),
22 ... 2nd light source (illumination light source),
23. Third light source 23 (illumination light source, intermediate illumination light source),
24 ... Half mirror, 30 ... Imaging unit, 40 ... Metal rod, 50 ... Drive unit,
52 ... Rotary encoder, 60 ... Image processing device,
61 ... Interface, 62 ... Original image input unit, 63 ... Background image generation unit,
64 ... difference image generation unit, 65 ... wound type determination unit, 66 ... original image storage unit,
67 ... Background image storage unit, 68 ... Difference image generation unit, 69 ... Discrimination result storage unit,
70 ... Display,
P: central portion of inspection target region, K: optical axis,
Z0 ... inspection object area, ZR, ZB ... reflection area (peripheral area),
θ, θr, θb: arrangement angles.
Claims (5)
前記検査対象物の前記検査対象領域を撮像してカラー画像を取得する撮像部と、
前記カラー画像からなる元画像または背景画像に基づく差分画像を得て、前記元画像または前記差分画像の前記検査対象領域に属する画素の画素値における、前記異なる色についての輝度値に基づいて、凹み傷と擦り傷のうち、少なくともいずれか一方の傷の種類判別を行う傷種類判別部と、を備える鏡面検査装置。 An illumination unit including a plurality of illumination light sources, which projects light of different colors and is arranged at different arrangement angles with respect to the inspection target region of the inspection target having a convex curved surface,
An imaging unit that captures a color image by imaging the inspection target region of the inspection target;
A difference image based on an original image or a background image composed of the color image is obtained, and a dent is formed based on a luminance value for the different color in a pixel value of a pixel belonging to the inspection target area of the original image or the difference image. A specular surface inspection apparatus comprising: a wound type discriminating unit that discriminates at least one of wounds and scratches.
その3つの照明光源のうち、中間に位置する中間照明光源からの投射によって光が正反射する前記検査対象物の領域を、前記検査対象領域とし、
前記撮像部は、前記検査対象領域から前記中間照明光源の投射による光が正反射している空間領域に配置した請求項1に記載の鏡面検査装置。 The illumination unit has three illumination light sources,
Of the three illumination light sources, the region of the inspection object in which light is regularly reflected by projection from an intermediate illumination light source located in the middle is defined as the inspection region.
The specular inspection apparatus according to claim 1, wherein the imaging unit is disposed in a spatial region in which light generated by the projection of the intermediate illumination light source is regularly reflected from the inspection target region.
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