JP2017138106A - 表面欠陥判別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳物表面のような微小凹凸面からなる健全部表面であっても、表面に発生した凸状欠陥をも精度よく判別できる、表面欠陥判別方法を提供する。【解決手段】本発明の表面欠陥判別方法は、注目欠陥の位置を撮像している撮像の角度から、撮像の有効度を示す撮像スコアを算出し、注目欠陥の位置に光を照射している照明の角度から、照明の有効度を示す照明スコアを算出し、撮像スコアと照明スコアとの和を光学スコアとし、この光学スコアを基にして、欠陥候補が欠陥か虚報かを判別する。【選択図】図２

Description

本発明は、鋳物表面のような微小凹凸面からなる健全部表面であっても、表面に発生した凸状欠陥をも精度よく判別できる表面欠陥判別方法に関する。

鋳造は、任意形状の金属部品を大量に生産できる製造手法として広く用いられている。しかし、鋳造により形成された鋳物は、鋳型の欠陥や鋳造条件により欠陥が発生し易く、後工程において欠陥検査が必要になっている。
鋳物の欠陥には、内部欠陥と表面欠陥がある。内部欠陥には、鋳巣欠陥や組織欠陥、亀裂欠陥等があり、鋳物が複雑な形状をしていても、発生部位を特定できる場合がある。そのため、内部欠陥の検査は、検査部位を限定して自動化できる可能性がある。一方、表面欠陥には、鋳型壊れやノロかみにより鋳物表面に発生する凹凸状の欠陥があり、鋳物の表面全てにおいて発生する可能性がある。そのため、表面欠陥の検査は、検査部位を限定して自動化することが困難であり、作業者の目視に頼って検査することが多い。

このような、作業者による目視検査を自動化するための欠陥検出方法が種々検討されている。
例えば、特許文献１には、鋳物表面に発生した凹状欠陥を検出するための欠陥検出方法が記載されている。この方法では、円形の蛍光灯光源により鋳物表面を撮像し、撮像した画像を画像処理して、鋳物表面の凹状欠陥を検出している。

特開平１０−１０３９３８号公報

特許文献１の欠陥検出方法では、円形の蛍光灯光源から鋳物表面に光を照射し、凹状欠陥以外に影を生じさせないようにしている。そのため、凹状欠陥は検出できても、凸状欠陥を検出することは困難である。

また、凸状欠陥を検出するには、指向性の高い点光源により凸状欠陥に影が生じさせ、コントラスの高い画像にして、凸状欠陥を検出することが好ましいと考えられる。しかし、画像のコントラストを高くすると、健全部である鋳物表面の微小凹凸を、欠陥として検出してしまうことがあり、欠陥の検出率が過度に増加して、逆に検査精度が低下してしまう可能性がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、鋳物表面のような微小凹凸面からなる健全部表面であっても、表面に発生した凸状欠陥をも精度よく判別できる、表面欠陥判別方法の提供を目的とする。

本発明の表面欠陥判別方法は、照明と撮像の角度の組み合わせを変えた複数の撮像条件により、被検査物の表面を撮像して複数の画像を取得し、前記複数の画像から複数の欠陥候補を抽出するステップ（Ａ）と、前記複数の欠陥候補の中の一つの欠陥候補に着目し、その欠陥候補を注目欠陥とするステップ（Ｂ）と、前記複数の画像から、前記注目欠陥が映っている全ての画像を選択して複数の注目画像とするステップ（Ｃ）と、前記複数の注目画像の中から１枚の画像を選択して選択画像とし、前記選択画像に映っている前記注目欠陥の位置を特定するステップ（Ｄ）と、前記複数の画像全てについて、前記注目欠陥の位置を撮像している撮像の角度から、撮像の有効度を示す撮像スコアを算出し、前記注目欠陥の位置に光を照射している照明の角度から、照明の有効度を示す照明スコアを算出し、前記撮像スコアと前記照明スコアとの和を光学スコアとし、前記注目欠陥の位置に前記注目欠陥が撮像されている場合には、前記光学スコアに係数ｐを乗じ、前記注目欠陥の位置に前記注目欠陥が撮像されていない場合には、前記光学スコアに係数ｐと逆符号の係数ｑを乗じるステップ（Ｅ）と、前記ステップ（Ｅ）にて夫々係数を乗じた前記光学スコア全てを、光学スコア合計値に合算するステップ（Ｆ）と、前記複数の注目画像を順に前記選択画像として選択して、前記ステップ（Ｄ）〜（Ｆ）を繰り返し、前記複数の注目画像全てから前記光学スコアを夫々算出して、前記光学スコア合計値に合算し、前記注目欠陥の光学スコア最終合計値とするステップ（Ｇ）と、前記ステップ（Ｇ）にて得られた光学スコア最終合計値と、予め定めておいた閾値とを比較し、前記注目欠陥が欠陥か虚報かを判別するステップ（Ｈ）と 、前記ステップ（Ｂ）の未着目の欠陥候補の中から他の欠陥候補に着目し、当該欠陥候補を前記注目欠陥とは異なる他の注目欠陥とし、以下前記ステップ（Ｂ）〜（Ｈ）を繰り返し、前記複数の欠陥候補全てについて欠陥か虚報かを判別するステップ（Ｉ）と、を包含している。

また、本発明の表面欠陥判別方法では、前記ステップ（Ｅ）に、前記注目欠陥位置が前記被検査物上の検査可能範囲内であるか否かを判別するステップを付加し、前記注目欠陥の位置が前記被検査物上の検査範囲内に無い場合、前記光学スコアに係数０を乗じてステップ（Ｆ）に進める、ことが好ましい。

また、本発明の表面欠陥判別方法では、前記撮像スコアを、前記注目欠陥の位置に対する撮像視線角の関数とし、前記照明スコアを、前記注目欠陥の位置に対する照明入射角の関数とすることが好ましい。

本発明によれば、鋳物表面のような微小凹凸面からなる健全部表面であっても、表面に発生した凸状欠陥をも精度よく判別することができる。

本発明の一実施形態を適用可能な表面検査装置の概念図である。 本発明の一実施形態を示すフローチャートである。 図２のフローチャートの変形例である。 本発明の一実施例における照明の配置角度である。 本発明の一実施例における光学スコア最終合計値の分布である。 本発明の一実施例において算出された光学スコアの分布である。

以下、本発明の表面欠陥判別方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では凸状欠陥の判別を例に説明する。

まず、表面検査装置について説明する。
図１は、本発明を適用し、鋳物１の表面に発生した凸状欠陥を判別して検出できる、表面検査装置７の概念図を示したものである。図１に示すように、表面検査装置７は、カメラ２、レンズ３、照明４、設置台５、制御装置６を備えている。

カメラ２は、ここでは２ａ、２ｂ、２ｃの３台、レンズ３は、３ａ、３ｂ、３ｃの３式であり、３式のレンズ３ａ、３ｂ、３ｃを、設置台５上の鋳物１に向けて配置している。設置台５は、鋳物１を精度良く固定したまま、回転軸Ｙを中心に回転できるようにしている。そして、設置台５の水平軸Ｘに対して、レンズ３ａ、３ｂ、３ｃを、仰俯角α、β、γの３通りの角度にして配置している。こうして鋳物１の検査表面全てを、死角なく撮像できるようにしている。

なお、本発明において、カメラ２の台数は、必ずしも３台にする必要は無い。カメラ２は、鋳物１の形状に応じて任意の数にして配置することができ、鋳物１の検査表面を、死角無く撮像できる数にして配置できればよい。
また、カメラ２には、小型のデジタルカメラを用いることが好ましい。デジタルカメラを用いることにより、画像を電子化して処理することができ、後で説明する画像処理を円滑に行うことができる。

照明４は、ここでは４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの４台であり、夫々の照明から設置台５上の鋳物１に対して光を照射できるようにしている。そして、設置台５の回転軸に平行な面に対して、照明４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを、適切な方位角にして配置し、鋳物１の検査表面全体に、光を照射できるようにしている。

なお、本発明において、照明４の数は、必ずしも４台にする必要は無い。照明４は、鋳物１の形状に応じて任意の数にして配置することができ、鋳物１の検査表面全体に、光を照射できる数にして配置できればよい。
また、照明４には、出射端がスポット形の照明など、指向性の高い照明を用いることが好ましい。このような照明４にすることにより、鋳物１表面の凸状欠陥をより鮮明に撮像することができ、凸状欠陥の検出漏れを少なくすることができる。

設置台５は、自らの回転を制御できるようにしていて、鋳物１の回転角度を任意に設定できるようにしている。これにより、鋳物１の検査表面全体に、照明４の光を照射し、鋳物１の検査表面を、死角なく撮像できるようにしている。また、このような設置台５は、鋳物１を固定しなおすことなく鋳物１の向きを変えられるので、鋳物１を効率よく撮像することができる。

なお、設置台５は、鋳物１の表面検査部位が一軸対称形状である場合、設置台５の回転軸に、鋳物１の対称軸を一致させ位置決めできるようにすることが好ましい。このようにすることで、カメラ２と照明４を効率よく配置することができ、カメラ２や照明４の配置数を少なくすることができる。

制御装置６は、照明制御部６ａ、データ取得部６ｂ、演算制御部６ｃを有している。照明部６ａには夫々の照明４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが接続され、データ取得部６ｂには夫々のカメラ２ａ、２ｂ、２ｃが接続され、照明制御部６ａとデータ取得部６ｂは演算制御部６ｃに接続されている。

これにより、照明制御部６ａは、照明４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの４台の本体が個別に発光できるよう、また夫々角度を変えて発光できるよう制御している。
また、データ取得部６ｂは、カメラ２ａ、２ｂ、２ｃが個別に撮像できるよう、また夫々角度を変えて撮像した画像データを取得できるようにしている。
また、演算制御部６ｃは、データ取得部６ｂがカメラ２ａ、２ｂ、２ｃから画像を取得するタイミングと、照明制御部６ａが照明４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの発光を制御するタイミングとを、同期制御できるようにしている。すなわち、所定角度に回転した鋳物１に対して、所定の照明４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）から光を照射すると同時に、鋳物１を所定のカメラ２（２ａ、２ｂ、２ｃ）にて撮像し、撮像した画像をデータ取得部６ｂが取得できるようにしている。そして、データ取得部６ｂが取得した画像を画像処理して、鋳物１の表面に発生した凸状欠陥をも、鋳物表面の微小凹凸面に対して精度よく判別できるようにしている。

以上が、表面検査装置７の構成であるが、表面検査装置７は、鋳物１を撮像する際、装置全体を暗室内部に設置する等して外部から遮光し、鋳物１を撮像する際に、照明４以外の光が、鋳物１に照射されないようにすることが好ましい。

次に、表面検査装置７を用いた鋳物１の検査手順を説明しながら、本発明の一実施形態である表面欠陥判別方法について説明する。説明は、図２に示すフローチャートのステップ順に行い、前準備、大きな区分としてのステップＡからステップＩ、後処理、の順に説明する。

［前準備］
まず、図２のフローを開始する前に、鋳物１を設置台５に所定の姿勢にして固定する。そして、カメラ２および照明４を、鋳物１に対して適正な位置に配置する。

［ステップＡ］
次に、ステップＳ２００から検査フローを開始し、ステップＳ２０１に進んで、鋳物１を撮像する。鋳物１の撮像では、鋳物１を設置台５により回転し、制御装置６の演算制御部６ｃにより、データ取得部６ｂと照明制御部６ａとを制御する。そして、鋳物１に光を照射するタイミングで鋳物１を撮像するようにし、照明と撮像の角度の組み合わせを変えた複数の撮像条件により、鋳物１の表面を撮像して「複数の画像」を取得する。

次に、ステップＳ２０２において、画像に撮像された鋳物１の表面部分と、その表面部分に相当する健全な表面画像（予め用意しておいたもの）とを比較し、これら二つの画像に違いが見られた場合、その違い部分を「欠陥候補」とする。そして、この比較を撮像した全ての画像について行い、「複数の欠陥候補」を抽出する。

なお、上記の比較を行うに当たり、撮像した画像と健全な表面部分の画像は、自己の平滑化画像による除算の前処理をしておくことが好ましい。これにより、鋳物１のわずかな形状の違いや、照明の当たりムラ等の外乱があっても、二つの画像を比較する際に、その外乱の影響を排除することができ、これらを起因とする誤検出を低減することができる。

また、鋳物１の検査表面が対称性を有する場合、上記比較において、複数の画像から対称な画像同士を選択して比較するようにしてもよい。これにより、健全な表面画像を用意する必要が無くなるので、検査を容易にすることができる。

［ステップＢ］
次に、ステップＳ２０３において、複数の欠陥候補の中から、まずは一つの欠陥候補に着目し、その欠陥候補を「注目欠陥」とする。

［ステップＣ］
次に、ステップＳ２０４において、ステップＳ２０１で取得した複数の画像から上記注目欠陥が映っている全ての画像を選択して「複数の注目画像」とする。

［ステップＤ］
次に、ステップＳ２０５において、上記複数の注目画像の中から１枚の画像を選択して、「選択画像」とする。

次に、ステップＳ２０６において、上記選択画像に映っている注目欠陥の位置（以下、注目欠陥位置と称する）を特定する。
注目欠陥位置は、選択画像と、予め用意した鋳物１の三次元データとの照合により特定することができ、例えば、鋳物１を基準とする、三次元座標にて特定することができる。

［ステップＥ］
次に、ステップＳ２０７において、ステップＳ２０１において取得した複数の画像全てについて、注目欠陥位置の「光学スコア」を算出する。光学スコアは、凸状欠陥を撮像した際の撮像条件の適切度を示すものであり、「撮像スコア」と「照明スコア」の和により算出する。

「撮像スコア」は、撮像の有効度を示すものであり、別の言い方をすれば、注目欠陥位置の鋳物１表面に対するカメラ２の向きの適切度を示すものである。そして、撮像スコアは、注目欠陥位置の鋳物１表面の法線とカメラの視線が成す角（撮像視線角）の関数により算出することができ、撮像視線角が小さい場合、すなわち、鋳物１表面の法線とカメラの視線とがほぼ一致する場合には撮像スコアが高く（適切度が高い）、撮像視線角が大きくなる場合には、撮像スコアが低く（適切度が低い）なる関数により算出することができる。別の言い方をすれば、カメラ２を注目欠陥位置の鋳物１表面に正対させた場合には、凸状欠陥を精度良く撮像できるはずなので高い撮像スコアに算出し、逆に、カメラ２を寝た向きにした場合には、凸状欠陥を精度良く撮像できなくなるはずなので低い撮像スコアに算出するようになる。このような関係を持たせることができる。

なお、撮像スコアは、凸状欠陥を撮像できる撮像視線角の範囲においてのみ、算出するようにしてもよく、例えば、最大撮像視線角を設定し、最大撮像視線角以下の撮像視線角の撮像条件のみ撮像スコアを算出し、それ以外の場合は、撮像スコアを０にしてもよい。これにより、最大撮像視線角を超えるような、明らかに精度を欠く撮像条件について、撮像スコアを算出する手間を省くことができ、最終的な判別時間を短くすることができる。

また、「照明スコア」は、撮像における照明４の有効度を示すものであり、別の言い方をすれば、注目欠陥位置の鋳物１表面に対する照明４の向きの適切度を示すものである。そして、照明スコアは、注目欠陥位置の鋳物１表面の法線と照明の光軸が成す角（照明入射角）の関数により算出することができ、照明入射角が大きい場合、すなわち、鋳物１表面と照明の光軸とが平行に近い場合には照明スコアが高く（適切度が高い）、照明入射角が小さくなる場合には、照明スコアが低く（適切度が低い）なる関数により算出することができる。別の言い方をすれば、照明４の光が注目欠陥位置の鋳物１表面に対して平行に近い場合には、凸状欠陥に影が発生しやすくなり、凸状欠陥を精度良く撮像できると予想されるので高い照明スコアに算出し、逆に、照明４の光が鋳物１表面に対して立ってくる場合には、凸状欠陥に影が発生しにくくなって、凸状欠陥を精度良く撮像できなくなると予想されるので低い照明スコアに算出するようになる。このような関係を持たせることができる。

なお、照明スコアは、凸状欠陥を撮像できる照明入射角の範囲においてのみ、算出するようにしてもよく、例えば、最小照明入射角を設定し、最小照明入射角以上の照明入射角の撮像条件のみ撮像スコアを算出し、それ以外の場合には照明スコアを０にしてもよい。これにより、最小照明入射角を下回るような、明らかに精度を欠く撮像条件について、照明スコアを算出する手間を省くことができ、判別にかかる時間を短くすることができる。

次に、ステップＳ２０８において、複数の画像全てについて、ステップＳ２０５で特定した注目欠陥位置に、注目欠陥が撮像されているか否かを確認する。
そして、画像の注目欠陥位置に注目欠陥が撮像されている場合には、ステップＳ２０９に進み、光学スコアに係数ｐ（例えば＋１）を乗じて、ステップＳ２１１に進む。一方、画像の注目欠陥位置に注目欠陥が映っていない場合には、ステップＳ２１０に進み、係数ｐと逆符号の係数ｑ（例えば−１）を乗じて、ステップＳ２１１に進む。

［ステップＥの他の実施形態］
なお、ステップＳ２０８において、画像の注目欠陥位置に注目欠陥が映っていない場合、図３に示すように、ステップＳ３０１に進むようにして、注目欠陥位置が、画像の検査可能範囲内にあるか否かを確認するようにしてもよい。
この場合、注目欠陥位置が、検査可能範囲内にある場合には、ステップＳ２１０に進み、光学スコアに、係数ｐと逆符号の係数ｑを乗じて、ステップＳ２１１に進む。また、注目欠陥位置が、画像の検査可能範囲外にある場合、例えば、カメラ２の撮像視線角あるいは照明４の照明入射角が、明らかに精度を欠く撮像条件であったり、注目欠陥位置が鋳物１の陰に入って見えない場合には、ステップＳ３０２に進み、光学スコアに０を乗じて、ステップＳ２１１に進む。

［ステップＦ］
次に、ステップＳ２１１において、既にある光学スコア合計値に、ステップ２０９、ステップＳ２１０の係数を乗じた光学スコアを合算する。また、場合によってはステップＳ３０２において係数を乗じた光学スコアを合算する。

［ステップＧ］
次に、ステップＳ２１２において、ステップＳ２０５に未選択の注目画像がある場合、ステップＳ２１２からステップＳ２０５に戻り、未選択の注目画像から新たな選択画像を順に選択して、ステップＳ２０５からステップＳ２１２のフローを繰り返す。そして、光学スコア合計値は、光学スコアを算出する度に合算するようにする。この繰り返しは、全ての注目画像を選択画像として選択するまで続け、全ての注目画像を選択した際の、Ｓ２１１の光学スコア合計値を、Ｓ２０３で着目した注目欠陥の光学スコア最終合計値として、ステップＳ２１３に進む。

［ステップＨ］
ステップＳ２１３では、注目欠陥の光学スコア最終合計値と、予め定めておいた閾値とを比較し、注目欠陥が欠陥か虚報かを判別する。
なお、ステップＳ２０９において正の係数ｐを乗じている場合、ステップＳ２１３では、光学スコア最終合計値が閾値以上である場合に、ステップＳ２１４に進んで注目欠陥を欠陥と判別し、光学スコア最終合計値が閾値未満である場合に、ステップＳ２１５に進んで注目欠陥を虚報と判別し、ステップＳ２１６に進む。
また、ステップＳ２０９において負の係数ｐを乗じている場合、ステップＳ２１３では、光学スコア最終合計値が閾値未満である場合に、ステップＳ２１４に進んで注目欠陥を欠陥と判別し、光学スコア最終合計値が閾値以上である場合に、ステップＳ２１５に進んで注目欠陥を虚報と判別し、ステップＳ２１６に進む。

［ステップＩ］
次に、ステップＳ２１６において、ステップＳ２０３に未着目の欠陥候補がある場合、ステップＳ２１６からステップＳ２０３に戻り、未着目の欠陥候補の中の新たな注目欠陥一つに着目して、ステップＳ２０３からステップＳ２１６のフローを繰り返す。そして、光学スコア合計値は、光学スコアを算出する度に合算するようにする。この繰り返しは、全ての欠陥候補を注目欠陥として着目するまで続け、繰り返しが終了した後、ステップＳ２１７に進んでフローを終了する。

［後処理］
図２のフローが終了した後、設置台５から鋳物１を取り外すとともに、欠陥の情報を、検査装置７から出力し、検査を終了する。なお、出力の方法としては、制御装置６に記憶装置を接続し、欠陥の有無、欠陥の個数等を記憶し、後工程において、良品、不良品を判断する判断材料にすることができる。また、制御装置６にスピーカーを接続し、鋳物１に予定個数以上の欠陥が判別された時、検査終了時に音を発して、作業者に通知するようにしてもよい。

（実施例）
次に、上記実施形態の一実施例について詳細に説明する。

本実施例では、鋳物１として、精密鋳造法により作成したタービンホイール（翼数：９）を用いた。タービンホイールの翼表面は、微小凹凸面であり、本実施例では、直径０．５ｍｍ以上、高さ０．５ｍｍ以上の、異常凸形状を、凸状欠陥とした。
また、タービンホイールは、回転軸を中心に回転できるよう、設置台５に固定した。

カメラ２には、３台のＣＣＤカメラ（有効画素数：２メガピクセル）を用い、レンズ３には、３式のレンズ（焦点距離５０ｍｍ）を用いた。
３台のＣＣＤカメラは、タービンホイール重心に向かって、仰俯角を、４０°、１０°、−２０°の角度にし、ワーキングディスタンスを、４３０ｍｍにして配置した。なお、上記仰俯角は、タービンホイール重心に向かって、タービンホイール軸に垂直な角度を０°とし、上方を正の角度、下方を負の角度としたものである。

照明４には、キセノンランプストロボ照明（出力：２５Ｗ）とライトガイド（出射部口径：８ｍｍ）を組み合わせたものを、９台用いた。
９台の照明は、タービンホイールとライトガイド出射部との距離を１５０ｍｍとし、タービンホイールに対して、図４に示す角度で配置した。
なお、図４に示す方位角は、タービンホイール重心に向かって、タービンホイール軸に平行な面に対し、撮影装置と同じ角度を０°として、上方から見て反時計回りを正の角度、時計回りを負の角度としたものである。また、仰俯角は、カメラ２における定義と同じである。

撮像では、設置台５により、タービンホイールを、２０°ピッチで回転し、タービンホイールが静止する間に、照明制御部６ａにより９台の照明を順次発光させ、１台の照明が発光する度に、演算制御部６ｃにより、３台のカメラがタービンホイールを撮像するようにした。そして、撮像により、データ取得部６ｂが、縦１２３６ピクセル、横１６２４ピクセル、輝度２５６階調からなる複数のグレー画像を取得するようにした。

複数の画像は、自己の平滑化画像による除算結果により前処理を行った。この前処理では、画像の平滑化に、３１×３１ピクセルのメディアンフィルタを用いた。

図２に示したフローのステップＳ２０７では、撮像スコアと照明スコアを、
［撮像スコア］＝５０×（１−θ_ｃ／θ_ｃｍａｘ）
［照明スコア］＝５０×（θ_ｌ−θ_ｌｍｉｎ）／（９０−θ_ｌｍｉｎ）
の式から算出するようにした。なお、式中の記号は、
θ_c：撮像視線角（°）
θ_cmax：最大撮像視線角（°）
θ_l：照明入射角（°）
θ_lmin：最小照明入射角（°）
であり、具体的には、θ_cmax＝６０（°）、θ_lmin＝４５（°）とした。

また、ステップＳ２０９では、係数ｐとして１を乗じるようにし、ステップＳ２０９において、画像の注目欠陥位置に注目欠陥が映っていない場合、図３に示すステップＳ２１０に進むようにした。そして、撮像視線角が角度が６０°以下、照明入射角が４５°以上、原画像をメディアンフィルタ（３１×３１）で平滑化した際の画素値が２０以上であるときに、注目欠陥位置が検査可能範囲内にあると判断し、ステップＳ２１１では、係数ｑとして−１を乗じるようにした。

また、ステップＳ２１３では、光学スコア合計値の初期値を０とし、閾値を１００に設定した。そしてステップＳ２１４では、光学スコア合計値が閾値以上であれば注目欠陥は欠陥であるとし、ステップＳ２１５では、光学スコア合計値が閾値未満であれば注目欠陥は虚報であるとした。

図５は、本実施例で取得した全ての欠陥候補について光学スコア合計値を算出し、その発生頻度をグラフ化したものである。目視検査により、光学スコア最終合計値が閾値以上である欠陥候補は、全て凸状欠陥であり、光学スコア最終合計値が閾値未満である欠陥候補は、全て虚報で欠陥ではなかった。これにより、本発明の方法を用いることにより、鋳物であるタービンホイール表面に発生した凸状欠陥を精度良く判別できることを確認した。

一方、図６は、ステップＳ２０７にて算出した全ての光学スコアの分布について、目視検査の結果を基に、欠陥と虚報とに分けて示したものである。図に示すように、光学スコアが高い部分であっても、欠陥と虚報が混在していることがわかる。すなわち、撮像条件が良い場合であっても、欠陥を過検出してしまう可能性があることを示している。これは、鋳物１表面に微小凹凸が存在するためであり、この微小凹凸を一つの撮像条件にして見ただけでは、欠陥と誤認してしまう可能性を示している。

そこで、本発明では、全ての注目画像について光学スコアを算出し、注目欠陥位置に注目欠陥が映っているか否かを基に光学スコアに係数を乗じて合算し、この最終合計値を基に注目画像に映った注目欠陥が、欠陥か虚報かを判別している。これにより、微小凹凸を欠陥と誤認してしまう可能性を小さくすることができ、鋳物のような微小凹凸面からなる健全部表面であっても、表面に発生した凸状欠陥を精度よく判別することができる。

以上、本発明の表面欠陥判別方法について、実施形態を用いて説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載されている技術範囲において、内容を変更することが可能である。例えば、上記実施形態では、凸状欠陥の判別について記載したが、凸状欠陥に代えて凹状欠陥を対象にして欠陥の判別を行ってもよい。

１：鋳物
２：カメラ
３：レンズ
４：照明
５：設置台
６：制御装置
７：検査装置

Claims (3)

1. 照明と撮像の角度の組み合わせを変えた複数の撮像条件により、被検査物の表面を撮像して複数の画像を取得し、前記複数の画像から複数の欠陥候補を抽出するステップ（Ａ）と、
   前記複数の欠陥候補の中の一つの欠陥候補に着目し、その欠陥候補を注目欠陥とするステップ（Ｂ）と、
   前記複数の画像から、前記注目欠陥が映っている全ての画像を選択して複数の注目画像とするステップ（Ｃ）と、
   前記複数の注目画像の中から１枚の画像を選択して選択画像とし、前記選択画像に映っている前記注目欠陥の位置を特定するステップ（Ｄ）と、
   前記複数の画像全てについて、
   前記注目欠陥の位置を撮像している撮像の角度から、撮像の有効度を示す撮像スコアを算出し、
   前記注目欠陥の位置に光を照射している照明の角度から、照明の有効度を示す照明スコアを算出し、
   前記撮像スコアと前記照明スコアとの和を光学スコアとし、
   前記注目欠陥の位置に前記注目欠陥が撮像されている場合には、前記光学スコアに係数ｐを乗じ、
   前記注目欠陥の位置に前記注目欠陥が撮像されていない場合には、前記光学スコアに係数ｐと逆符号の係数ｑを乗じるステップ（Ｅ）と、
   前記ステップ（Ｅ）にて夫々係数を乗じた前記光学スコア全てを、光学スコア合計値に合算するステップ（Ｆ）と、
   前記複数の注目画像を順に前記選択画像として選択して、前記ステップ（Ｄ）〜（Ｆ）を繰り返し、前記複数の注目画像全てから前記光学スコアを夫々算出して、前記光学スコア合計値に合算し、前記注目欠陥の光学スコア最終合計値とするステップ（Ｇ）と、
   前記ステップ（Ｇ）にて得られた光学スコア最終合計値と、予め定めておいた閾値とを比較し、前記注目欠陥が欠陥か虚報かを判別するステップ（Ｈ）と 、
   前記ステップ（Ｂ）の未着目の欠陥候補の中から他の欠陥候補に着目し、当該欠陥候補を前記注目欠陥とは異なる他の注目欠陥とし、以下前記ステップ（Ｂ）〜（Ｈ）を繰り返し、前記複数の欠陥候補全てについて欠陥か虚報かを判別するステップ（Ｉ）と、
   を包含することを特徴とする表面欠陥判別方法。
2. 前記ステップ（Ｅ）に、前記注目欠陥位置が前記被検査物上の検査可能範囲内であるか否かを判別するステップを付加し、前記注目欠陥の位置が前記被検査物上の検査範囲内に無い場合、前記光学スコアに係数０を乗じてステップ（Ｆ）に進める、
   ことを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥判別方法。
3. 前記撮像スコアを、前記注目欠陥の位置に対する撮像視線角の関数とし、前記照明スコアを、前記注目欠陥の位置に対する照明入射角の関数とする、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の表面欠陥判別方法。