JP2721199B2 - 傷検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えば、工場生産ライン等において使用
され、製品外観の傷を画像情報を利用して検知する傷検
知装置の改良に関する。

（従来の技術） 従来の傷検知装置には、第４図に示すものがある。

即ち、製品等の対象物１がベルトコンベアあるいは回
転テーブル等の搬送機器２の上に載置され、照明器具３
からの光照射を受けているものとする。対象物１の上方
にはITV（工業用テレビジョン）カメラ４が設けられ、
対象物１の映像をとらえるとともに、その映像は画像処
理回路５に供給される。

画像処理回路５はITVカメラ４からの映像信号をＡ−
Ｄ（アナログ−デジタル）信号に変換するとともに、変
換して得られた画像情報２値化してブラウン管等の表示
手段６に供給表示される。

いま、このような従来の装置で、ITVカメラ４からの
１つの走査テレビジョン映像信号（プロフィル）が、例
えば第５図に示すような対象物信号Ｓとして得られたと
する。この信号Ｓの中に比較的浅い傷の情報Ｃを含むと
すると、画像処理回路５で２値化されるとき、傷情報Ｃ
はスレシホールドの２値化レベルＡに達せず、傷として
検知することができなくなる。

このような比較的浅い軽微な傷を検知するのに、画像
情報を高速フーリエ変換で解析し、検知する方法も考え
られるが、傷がある規則性を有し一定間隔で生じている
ような場合はともかく、例えば鋳物などにしばしば見ら
れる孤立した何等規則性のない傷は検知出来ないことが
多かった。

（発明が解決しようとする課題） 従来の傷検知装置は、比較的深さが浅くまたランダム
に孤立して発生している傷を検知する有効な手段が得ら
れなかった。特に、対象物の面に起伏がある場合、その
起伏によって映像信号のレベルが変化するため、傷が浅
い場合などは傷の検知が困難であった。

そこでこの発明は、比較的小さな傷でも、またその傷
が孤立してランダムに発生している場合でも、確実に検
知できる傷検知装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明による傷検知装置は、光を照射方向可変に対
象物に照射する照明手段と、前記対象物の映像を映像信
号に変換する撮像装置と、この撮像装置で変換された前
記映像信号の１画面を複数に区分する局所ごとに、前記
局所における前記映像信号のレベルの平均値と前記局所
におけるそれぞれの前記映像信号とのレベル差を求める
信号処理手段と、この信号処理手段で求められた前記レ
ベル差を所定レベルで２値化し、前記対象物の傷情報を
抽出する抽出手段とを具備したことを特徴とする。

（作 用） この発明による傷検知装置は、光の照射方向を変える
ことができる照明手段を有するので、対象物からの反射
光が全反射に近い状態で対象物の映像をとらえるように
設定することができる。従って、TVカメラ等の画像入力
手段では、傷そのものの映像をその周囲の画像（背景）
信号との間に大きなレベル差を持って取込むことができ
る。

また、信号処理手段では前記画像入力手段からの画像
情報を入力し、傷の映像と、その背景画像との濃度差に
着目して信号を取出す、いわゆる分散値計測を行うの
で、仮に対象物自体の明るさが変わっても、傷情報は明
瞭に抽出され、表示手段により表示して検知できる。ま
た、撮像装置から出力された映像信号を２値化する際
に、予め、映像信号の１画面を複数に区分する局所ごと
に、局所における映像信号のレベルの平均値と局所にお
けるそれぞれの映像信号とのレベル然を求めている。し
たがって、対象物の表面に起伏があっても傷情報を確実
に抽出することができる。

（実施例） 以下、この発明による傷検知装置の実施例を第１図な
いし第３図を参照して詳細に説明する。

なお、第４図に示す従来の装置と同一構成には同一符
号を付し、詳細な説明は省略する。

第１図はこの発明装置の一実施例を示す回路構成図で
ある。

即ち、対象物１は搬送機器２等の上に載置されるとと
もに、この対象物１の上面に対し、照明器具３からの光
が照射される。

照明器具３は光源3aからの光が回転鏡3bを介して、前
記対象物１に照射されるもので、回転鏡3bの回転軸3cを
中心とした回動によって、対象物１への照射方向を制御
することができる。なお、この場合、回転鏡3aを回転プ
リズムに代えて構成しても良い。

対象物１の上方には、ITVカメラ４等の撮像装置から
なる画像入力手段が設けられ、照明器具３により照射さ
れた対象物１像をとらえ、テレビジヨン走査映像信号と
して取出される。

ITVカメラ４による対象物１の映像信号は、信号処理
手段７に供給される。

信号処理手段７はＡ−Ｄ変換回路7a,ヒストグラム（h
istogram）計測回路7b,局所分散値計測回路7c及び２値
化回路7dから構成される。

Ａ−Ｄ変換回路7aはITVカメラ４からの対象物アナロ
グ映像信号をデジタル信号に変換するもので、変換され
たデジタル映像信号はヒストグラム計測回路6aに供給さ
れる。

ヒストグラム計測回路7bは、入力されるデジタル映像
信号について走査方向の単位メッシュ毎に信号レベルの
分布関数を計測するもので、この計測回路7bの出力信号
レベルが最大になるよう、制御信号Ｂにより回転軸3cが
制御される。この制御信号Ｂによる回転軸3cの制御は、
その照射光が全反射に近い状態で対象物１の映像信号を
得ることにある。

対象物１からの全反射による映像信号は、傷の周囲の
映像（背景）信号との比較において、傷の映像を最も明
瞭に映し出す状態であるから、この状態における映像信
号をとらえて、次の局所分散値計測回路7cに供給され
る。

局所分散値計測回路7cは、入力されたデジタル映像信
号の局所的な値の分散値、即ち、画像信号上において、
映像信号の１画面を複数に区分する局所、例えばメッシ
ュ単位ごとに、局所における映像信号のレベルの平均値
と局所におけるそれぞれの映像信号とのレベル差を求め
ている。したがって、第５図のようなプロフィルの場合
においても、第２図に示すように対象物１における製品
の輪郭信号P1,P2は勿論のこと、製品表面に現れている
クラック等微妙な傷についても映像Ｃとして明瞭に抽出
される。また、対象物の表面に起伏があっても、画面の
一部である局所では、起伏による映像信号のレベル変化
が小さいため、傷によるレベルの変換分は相対的に大き
くなる。

この局所分散値計測回路7cの出力信号は２値化回路7d
に供給され、従来と同様、スレシホールドレベルをしき
い値とした「１」「０」の２値信号に変換され、ブラウ
ン管等の表示手段６に供給表示される。

なお、分散値計測回路7cからの第２図に示したような
対象物１の輪郭信号P1,P2を含むデジタル映像信号か
ら、傷に対応した映像Ｃのみを抽出するためには、映像
信号から、予め設定された対象物１の輪郭信号P1,P2等
を引算すれば良い。

制御回路８は照明器具３から表示手段６に至るまでの
各段に対し、夫々に対応した制御信号を供給することに
より、装置全体の有機的な動作を保証するものである。

次に、この実施例による傷検知装置の作用を第３図に
示すフォローチャートも合せ参照し説明する。

即ち、まず制御回路８からの制御信号により、回転鏡
3bの光照射方向が設定される（ステップ（イ））。次
に、その光照射方向において、ITVカメラ４の撮像走査
により対象物１の画像信号が得られる（ステップ
（ロ））。画像信号は信号処理手段７に供給されＡ−Ｄ
変換後，ヒストグラム計測回路7bに供給される（ステッ
プ（ハ））。ヒストグラム計測回路7bにおいて走査方向
に区分されたメッシュ単位毎に信号分布の値を計測し、
対象物１での光反射が全反射に近い値か否か判断し（ス
テップ（ニ））、否の場合には制御信号により前記回転
軸3cを調整し、その他の場合は、最適な画像情報が得ら
れているとして局所分散値計算回路7cに供給される（ス
テップ（ホ））。局所分散値計算回路7cでは、撮像対象
領域のメッシュ単位毎に信号濃度の平均値との差異を取
出し、第２図に示したような傷や輪郭に対応した信号を
導出し、スレシホールドレベル判定（ステップ（ヘ））
の後、一定レベル以上の信号は２値化回路7d（ステップ
（ト））を経て、表示手段６に供給される（ステップ
（チ））。他の場合には、次のメッシュでの局所分散値
計算を行うようステップ（ホ）の入力段にフィードバッ
クされる。

この発明による傷検知装置は以上のように構成され、
まず光の照射方向を変えることができる照明手段を有
し、対象物からの反射光が全反射に近い状態で対象物の
映像をとらえるので、僅かな傷でも映像信号とそれに隣
接する周囲の画像信号との間に大きなレベル差を持つ明
瞭な画像情報として取込むことができる。

また、その画像情報は、画面の一部である局所ごと
に、いわゆる分散値情報として背景信号との明度差信号
を抽出するので、対象物自体の明度の影響を受けず、ま
た、対象物の面に起伏があっても傷情報のみを明確にと
らえ、表示手段により検知することができる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明による傷検知装置は、照射方
向可変の照明手段と、対象物の映像信号を分散値画像情
報として処理するので、対象物の面に起伏がある場合
に、従来検出できなかった僅かな傷をも明瞭に検知でき
るものであり、実用に際して得られる効果大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による傷検知装置の一実施例を示す回
路構成図、第２図は第１図に示した装置における２値化
回路出力信号を示す波形図、第３図は第１図に示す装置
の動作を説明するフローチャート、第４図は従来の傷検
知装置を示す回路構成図、第５図は第４図におけるITV
カメラの出力波形図である。 １……対象物 ３……照明器具 ４……ITVカメラ ６……表示手段 ７……信号処理回路 7b……ヒストグラム計測回路 7c……局所分散値計測回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光を照射方向可変に対象物に照射する照明
   手段と、前記対象物の映像を映像信号に変換する撮像装
   置と、この撮像装置で変換された前記映像信号の１画面
   を複数に区分する局所ごとに、前記局所における前記映
   像信号のレベルの平均値と前記局所におけるそれぞれの
   前記映像信号とのレベル差を求める信号処理手段と、こ
   の信号処理手段で求められた前記レベル差を所定レベル
   で２値化し、前記対象物の傷情報を抽出する抽出手段と
   を具備した傷検知装置。