JP3168864B2

JP3168864B2 - 表面欠陥検査装置

Info

Publication number: JP3168864B2
Application number: JP05552495A
Authority: JP
Inventors: 正則今西; 祥代方波見; 千典農宗
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 2001-05-21
Anticipated expiration: 2016-05-21
Also published as: JPH08247961A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被検査物体の表面欠
陥、例えば自動車ボディの塗装面の凹凸等のような表面
欠陥を検査する装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来の表面欠陥検査装置としては、例えば
特開平２−７３１３９号公報や特開平５−４５１４２〜
４５１４４号公報などに示されたものがある。これら
は、被検査面に所定の明暗縞（ストライプ）模様を映し
出し、被検査面上に凹凸等の欠陥があった場合、それに
よる明度（輝度）差や明度（輝度）変化をもった受光画
像を微分することにより、被検査面の表面の欠陥を検出
するという方法を用いたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のごとき
従来の表面欠陥検査装置は、受光画像を１画面づつ独立
した静止画像として処理することによって欠陥を検出す
るものであった。そのため、受光画像中にノイズが発生
した場合には、それを欠陥と誤検出することがあり、ま
た、被検査物体が移動するような場合には、受光画像の
取り込みタイミングの影響等の原因によって欠陥が受光
画像に映らず、欠陥の検出漏れが発生するおそれがあ
る、という問題があった。さらに、映し出されるストラ
イプ模様の境界近くになければ受光画像に映し出されな
いような角度の浅い欠陥は検出されにくい、という問題
もあった。

【０００４】本発明は上記のごとき従来技術の問題を解
決するためになされたものであり、第１の目的は、誤検
出や検出漏れのおそれがない表面欠陥検査装置を提供す
ることである。また、第２の目的は、角度の浅い欠陥で
も確実に検出することの出来る表面欠陥検査装置を提供
することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては特許請求の範囲に記載するように
構成している。図１は、本発明のクレーム対応図であ
る。図１において、１００は被検査面であり、例えば塗
装面である。また、１０１は被検査面に所定の明暗パタ
ーンを映し出す照明手段であり、例えば後記図４に示す
照明装置である。また、１０２は被検査面を撮像し、上
記明暗パターンの受光画像を電気信号の画像データに変
換する撮像手段であり、例えばＣＣＤカメラ等のビデオ
カメラである。また、１０３は、上記撮像手段１０２で
得られる受光画像が上記被検査面上を所定方向に所定速
度で順次移動するように駆動する駆動手段である。この
駆動手段１０３は、照明手段１０１と撮像手段１０２と
を固定した状態で、被測定物体（被検査面１００）のみ
を移動させる装置、例えば被測定物体を乗せて移動させ
るベルトコンベア等の検査ラインでもよいし、或いは被
測定物体（被検査面１００）を固定し、照明手段１０１
と撮像手段１０２の方を移動させるものでもよい。一般
的には被測定物体を移動させる方が構造上容易である
が、被測定物体が大型の装置で移動させにくい場合に
は、照明手段１０１と撮像手段１０２を一組にして移動
させるように構成してもよい。なお、上記の所定方向と
は、例えばｘｙ直交座標におけるｘ方向などの一方向の
みに限らず、ｘとｙの両方向に移動し、広い被検査面全
体を順次走査するようなものでもよい。また、上記の所
定速度とは、通常は或る一定の速度の方が後続の信号処
理が容易であるが、変化する速度であっても、その変化
速度が既知あるいは測定できるものであれば適用可能で
ある。また、１０４は、撮像手段１０２で得た受光画像
から被検査面上の欠陥を検出する演算手段である。この
演算手段１０４は、例えばコンピュータで構成される。
なお、演算手段１０４の具体的内容は、請求項１〜請求
項５においてそれぞれ異なる。これらの内容については
次の作用の欄で説明する。上記の演算手段１０４で検出
した欠陥は、図示しない表示手段（例えば図２のモニタ
７等）に表示したり、或いは後続の制御装置（例えば塗
装制御装置）に入力して用いる。

【０００６】

【作用】上記のように、本発明においては、照明手段１
０１によって被検査面１００に所定の明暗パターンを映
し出し、それを撮像手段１０２で撮像して上記明暗パタ
ーンを電気信号の画像データに変換する。そして駆動手
段１０３によって、撮像手段１０２で得られる受光画像
が被検査面上を所定方向に所定速度で順次移動するよう
に駆動する。そして演算手段１０４では、撮像手段１０
２で得られる時間的に異なる複数の画像、すなわち動画
像を画像処理して欠陥を検出する。まず、請求項１にお
いては、動画像から画像中の移動物体の少なくとも移動
量を検出し、それに基づいて所定の移動条件の移動物体
を欠陥であると判断する。具体的には、請求項２に記載
のように、駆動手段１０３における移動速度に対応した
理論移動量と画像中の移動物体の移動量とが所定の誤差
範囲内で一致する移動物体を欠陥であると判断する。或
いは、請求項３に記載のように、駆動手段１０３におけ
る移動速度に対応した理論移動量と画像中の移動物体の
移動量とが所定の誤差範囲内で一致し、かつ移動方向が
一致する移動物体を欠陥であると判断する。上記の理論
移動量とは、被検査面が駆動手段の移動速度で移動して
いる場合に、或る時点の受光画像と次の受光画像との間
に移動する量であり、欠陥が存在すれば、受光画像上で
理論移動量だけ移動するものと考えられる。その際、明
暗パターンの画像は、常に同じ場所にあって移動しな
い。したがって理論移動量とほぼ同じ移動量の移動物体
を検出すれば欠陥を検出することが出来る。このよう
に、動画像を画像処理して移動物体を検出することによ
って欠陥を検出するように構成したことにより、ノイズ
による誤検出や欠陥の位置、移動によって欠陥の検出漏
れが発生するおそれがなくなる。また、請求項３に記載
のように、移動方向についても判断すれば、さらに正確
な判定を行なうことが出来る。なお、上記の構成は、例
えば後記図１２のフローチャートで説明する実施例に相
当する。

【０００７】次に、請求項４においては、演算手段１０
４は、撮像手段１０２で得られる時間的に異なる複数の
画像、すなわち動画像から画像中の各点の動きベクトル
を算出し、移動方向と移動速度が駆動手段１０３におけ
る移動方向と移動速度に対応した所定の条件（例えば移
動速度が理論移動量と所定誤差範囲内で一致し、移動方
向が所定誤差範囲内で一致）に一致する個所を欠陥であ
ると判断するものである。なお、上記の構成は、例えば
後記図１４のフローチャートで説明する実施例に相当す
る。

【０００８】また、請求項５においては、演算手段１０
４は、撮像手段１０２で得られる時間的に異なる複数の
画像、すなわち動画像から画像中の各点の動きベクトル
を算出し、受光画像上で上記明暗パターンの境界が上記
被検査物体の移動方向の逆方向に移動した個所に欠陥が
存在する、と判断するものである。後記図１５、図１６
で説明するごとく、欠陥が明暗パターンの境界近傍を移
動した場合には、境界が被検査物体の移動方向の逆方向
に移動する。したがって明暗パターンの境界が被検査物
体の移動方向の逆方向に移動した個所を検出することに
よって欠陥を検出することが出来る。この構成において
は、欠陥自体ではなく、欠陥によって生じる明暗ストラ
イプの境界の変化を検出することによって欠陥の存在を
検出しているので、境界近くになければ受光画像に映し
出されないような角度の浅い欠陥でも正確に検出するこ
とが出来る。

【０００９】次に、請求項６に記載の発明は、上記請求
項１〜請求項５に記載の表面欠陥検査装置における欠陥
検出処理の開始・停止を自動的に制御する構成に関する
ものである。すなわち、受光画像における輝度ヒストグ
ラムを求め、輝度ヒストグラムのピーク値の発生する輝
度値が所定値以上か否かを判別し、所定値以上の場合に
は検査ライン上に被検査物体が存在し、所定値未満の場
合には被検査物体が存在しないと判断する判断手段と、
上記判断手段の結果に基づき、被検査物体が「存在しな
い」から「存在する」に変化した時点で欠陥検出処理を
開始させ、「存在する」から「存在しない」に変化した
時点で欠陥検出処理を終了させる制御手段と、を設ける
ことにより、検査ライン上に被検査物体が存在するか否
かを判断し、存在する場合にのみ自動的に欠陥検出処理
を行なわせることが出来る。

【００１０】

【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
図２は、この発明の一実施例を示す図である。図２にお
いて、１は照明装置であり、被検査面３に所定の明暗パ
ターンの光を照射するように配置されている。２はビデ
オカメラ（例えばＣＣＤカメラ等）であり、明暗パター
ンが映し出された被検査面３を撮像するよう配置されて
いる。また、４はカメラコントロールユニットであり、
ここではビデオカメラ２で撮像された受光画像の画像信
号が生成され、画像処理装置５へ出力される。また、６
はホストコンピュータであり、画像処理装置５の制御や
処理結果を外部に表示させたり、出力させる機能を有す
る。また、７はモニタであり、ビデオカメラ２で撮像し
た画面等を表示する。なお、詳細を後述するように、被
検査面３は、図示しない移動装置（例えば後記図１７の
検査ライン１５）によって所定方向へ所定速度で移動す
るようになっている。

【００１１】次に、図３は上記画像処理装置５の構成を
示すブロック図である。図３において、カメラコントロ
ールユニット４からの画像信号は、バッファアンプ８を
介しＡ／Ｄ変換器９でディジタル値に変換される。ま
た、ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）１０は、画像データ
に対して所定の演算、処理等を行なう。１１は画像デー
タや処理結果を記憶するメモリであり、処理結果等はＤ
／Ａ変換器１２を介してモニタ７に出力して表示するこ
とができる。

【００１２】次に、図４は、照明装置１の詳細を示す分
解斜視図である。本実施例においては、明暗のストライ
プパターンの照明を用いるものとして説明する。図４に
おいて、１ａは光源であり、その光は拡散板１ｂで拡散
され、ストライプ板１ｃを通して被検査面に照射され
る。拡散板１ｂは、例えばすりガラスのようなものであ
り、被検査面３に光を均一に照射する。ストライプ板１
ｃは、透明もしくは拡散板のようなものに黒色のストラ
イプを所定の間隔で施したものである。

【００１３】また、図５は、拡散板１ｂを使用しない場
合の照明装置の一例を示す斜視図である。図５におい
て、光源１ａが一般の蛍光灯のような、予め拡散された
光を発生する光源であれば、背景１ｄを黒色にすること
により、上記と同様なストライプ光が得られる。したが
って、このように照明装置を構成することにより、被検
査面３に明暗（白黒）のストライプ模様を映し出すこと
ができる。

【００１４】次に、上記のごときストライプ照明を用い
て、被検査物の表面上の欠陥を受光画像に映し出す原理
について、図６〜図８を用いて説明する。図６におい
て、被検査面３上に凸状の欠陥１３があるものとする。
点Ｐ１は、欠陥のない正常な面上の任意の点であり、点
Ｐ２は、欠陥１３上の任意の点である。欠陥１３が図の
ように凸状の場合、欠陥１３上の任意の点のそれぞれに
おいて、その点の接線と正常な被検査面とのなす角度を
もっており、点Ｐ２におけるこの角度を傾斜角θとす
る。この場合、欠陥１３および点Ｐ１の近傍は、ストラ
イプ照明の明ストライプ内（光が照射されている部分）
にあるものとする。ビデオカメラ２と被検査面３とのな
す角を入射角θｉとした場合に、正常な平面である点Ｐ
１では光は正反射（θｉ）し、その方向にはストライプ
照明の明部分があるので、点Ｐ１はビデオカメラ２で明
（白）部分として映し出される。しかし、欠陥１３上の
点Ｐ２においては、傾斜角θによってビデオカメラ２か
らの入射は正反射せず乱反射し、その方向には黒ストラ
イプがあるため、点Ｐ２はビデオカメラ２で黒く映し出
される。このときの乱反射角をθhとすると、欠陥点Ｐ
２での傾斜角θ、ビデオカメラ２のある方向の角度（入
射角）はθiであるから、 θh＝θi＋２θ …（数１）となる（図７参照）。すなわち、角度θhの方向に、ス
トライプの明（白）部分があれば白、ストライプの黒部
分があれば黒（暗）く映し出されるわけである。また、
上記のように正常な平面では正反射するので、 θh＝θi …（数２）と表せる。よって（数１）、（数２）式より、欠陥によ
る乱反射は、正反射方向θiを基準にすると２θと表す
ことができる。なお、上記の説明ではビデオカメラ２を
始点として説明したが、照明装置１を始点としてもまっ
たく同じである。また、図７は、欠陥の右側の斜面に点
Ｐ２がある場合についての例であるが、Ｐ２が左斜面に
ある場合でも考え方は同じであるので、説明は省略す
る。

【００１５】次に、被検査面が曲面の場合について図８
を用いて説明する。図８に示すように、被検査面３が曲
率半径Ｒの曲面とし、その中心をＣとする。また、この
曲面上の任意の点をＰ１’とし、その点の中心角をθc
とする。ここで曲面上の点Ｐ１’での反射角θhは、 θh＝θi＋２θc …（数３）と表され、これが曲面での正反射角となる。さらに、点
Ｐ１’に欠陥がある場合、上記平面のときと同様に考え
ると、その反射角θhは、 θh＝θi＋２θc＋２θ…（数４）となる。故に、欠陥での乱反射方向は、その点での正反
射方向を基準にすると、平面、曲面にかかわらず、２θ
となる。

【００１６】上記のように、欠陥での傾斜角θによって
被検査面での反射角が求められるので、あらかじめ欠陥
における傾斜角θの分布を測定しておき、検出したい、
すなわち画像中に黒く映し出したい範囲（被検査体の種
類に応じて、欠陥と判定すべき大きさの最小のランクに
合わせる）を決めておけば、その範囲での反射方向にス
トライプの暗（黒）部分があるようにストライプの間隔
（前記図４のＴ）および照明装置１と被検査面３との距
離（図６のＤ；照明装置と被検査面との角度も含む）が
決定できる。この際、被検査体の種類に応じて代表的な
欠陥をサンプルし、それに合うように設定する。なお、
これまでの説明とは逆に、上記原理を用い被検査面に黒
く映したストライプ内に、欠陥を白く映し出すことも可
能ではあるが、照明装置１の光が拡散光であるため、欠
陥が明るくかつ大きく映らない（白色ではなく暗い灰色
に映り、明るく映る部分の面積も小さい）ので、本実施
例では用いていない。

【００１７】次に、作用を説明する。被検査面３上に明
暗ストライプが映し出されており、そのストライプの明
部分の中に凸状または凹状の欠陥１３があるとすると、
その受光画像は図９のようになり、前記の原理によって
欠陥１３が明ストライプ内に黒く映し出される。また、
図１０（ａ）に示すように、照明装置１とビデオカメラ
２が固定された状態で、被測定物（被検査面３）が矢印
方向（受光画像におけるｘ軸方向）へ移動すると、欠陥
１３は１３’の位置に移動する。そのため受光画像は図
１０（ｂ）に示すように、明暗のストライプは静止した
ままで欠陥１３のみがｘ軸方向に移動する画像となる。
したがって、複数の連続する受光画像を処理し、その中
の移動物体を検出することにより、欠陥を正確に検出す
ることが出来る。なお、被測定物（被検査面３）を固定
し、照明装置１とビデオカメラ２を移動しても同様であ
るが、一般的には被測定物を移動させる方が構造上容易
である。ただし、被測定物が大型の装置で移動させにく
い場合には、照明装置１とビデオカメラ２を一組にして
移動させるように構成してもよい。

【００１８】次に、画像上の移動物体から欠陥を検出す
る処理の第１の実施例について説明する。なお、この実
施例は、被測定物がｘ軸方向に一定速度で移動する場合
の例である。図１１は、連続した２フレーム、すなわち
時点ｆ_tにおける画像と時点ｆ_t+1における画像との差分
画像から移動物体、すなわち欠陥を検出する方法を示す
図であり、（ａ）は時点ｆ_tにおける画像、（ｂ）は時
点ｆ_t+1における画像、（ｃ）は両者の差分画像を示
す。上記のｆ_t画像とｆ_t+1画像とおいて、欠陥１３はｙ
軸方向には殆ど移動せず、ｘ軸方向にのみ移動する。そ
してその移動量および移動方向は、被測定物の移動量と
移動方向から既知であり、かつ、ｆ_t画像とｆ_t+1画像と
の取り込み間隔Δｔも一定である。したがって受光画像
中の欠陥１３の理論移動量ΔＤは容易に求めることが出
来る。故に、図１１（ｃ）の差分画像から求めた移動物
体の移動量Δｄと上記理論移動量ΔＤとを比較し、両者
の差が所定範囲内であれば、その移動物体を欠陥であ
る、と判断することが出来る。なお、上記の所定範囲
（誤差範囲）は、移動速度の変動や画像処理時の変動等
による誤差範囲であるので、検査ラインの移動精度等に
応じて適宜設定すればよい。さらに上記の比較を移動量
だけでなく、移動方向も考慮して行なえば、検査精度を
さらに向上させることが出来る。

【００１９】図１２は、上記の欠陥検出方法の順序を示
すフローチャートである。また、図１３は、受光画像中
の或るｙの値（欠陥の存在する部分に相当）における輝
度信号の変化を示す図である。以下、図１３を参照しな
がら図１２のフローについて説明する。図１２におい
て、ステップＳ１では、時点ｆ_tにおける画像を読み込
む。この場合の輝度信号は図１３（ａ）に示すように、
ストライプの明部分が高レベル、暗部分が低レベルとな
り、また欠陥部分は高レベル中で落ちこんだ凹部で示さ
れる。また、ステップＳ２では、時点ｆ_t+1における画
像を読み込む。この場合には、図１３（ｂ）に示すよう
に、ストライプの明と暗の位置は変わらず、欠陥の位置
のみが移動した波形となる。次に、ステップＳ３では、
上記両画像の差分画像｜ｆ_t+1−ｆ_t｜を演算する。上記
のように、ストライプの明と暗の位置は変わらないの
で、差分画像では欠陥部分のみが残り、図１３（ｃ）に
示すようになる。なお、信号処理の段階で両画像のスト
ライプの明と暗の位置に多少のずれが生じると、図示の
ごとく、その部分に細いノイズが残るが、これは発現位
置が殆ど変化しないので、後記ステップＳ９の処理で簡
単に除去することが出来る。

【００２０】次に、ステップＳ４では、所定のしきい値
Ｔｈで差分画像を２値化する。２値化された波形は、図
１３（ｄ）に示すようになり、欠陥と予想される位置の
ｘ，ｙ座標が求められる。次に、ステップＳ５では、重
心位置のｙ軸方向の移動量Δｙ（＝ｙ_t−ｙ_t+1）を求め
る。次に、ステップＳ７では、上記移動量Δｙとｙ軸方
向の理論移動量ΔＤ_yとの差が所定値以下であるか否か
を判断する。この場合には、被測定物はｘ軸方向にのみ
移動しているので、理論移動量ΔＤ_y≒０である。ステ
ップＳ７で“ＮＯ”の場合、すなわち、理論移動量ΔＤ
_yとの差が大きい信号は、欠陥ではないので、次々にデ
ータを判定し、“ＹＥＳ”のものについてのみステップ
Ｓ８へ行く。ステップＳ８では、重心位置のｘ軸方向の
移動量Δｘ（＝ｘ_t−ｘ_t+1）を求める。

【００２１】次に、ステップＳ９では、上記移動量Δｘ
とｘ軸方向の理論移動量ΔＤ_xとの差が所定値以下であ
るか否かを判断する。この場合には、被測定物の移動量
が理論移動量ΔＤ_xとなる。ステップＳ９で“ＮＯ”の
場合、すなわち、理論移動量ΔＤ_xとの差が大きい信号
は、欠陥ではないので、次々にデータを判定し、“ＹＥ
Ｓ”のものについてのみステップＳ１０へ行く。なお、
前記図１３（ｄ）の明暗境界部分の細いノイズは、移動
量Δｘ≒０であるため、理論移動量ΔＤ_xとの差が大き
く、したがって、このステップの処理で除去される。次
に、ステップＳ１０では、ｙ軸方向、ｘ軸方向共に、移
動量と理論移動量との差が所定値以下であった個所を欠
陥部分のデータとして記憶する。上記のように、本実施
例においては、動画像を画像処理して移動物体を検出す
ることによって欠陥を検出するように構成しているの
で、ノイズによる誤検出や欠陥の位置、移動によって欠
陥の検出漏れが発生するおそれがなくなる。

【００２２】次に、欠陥を検出する処理の第２の実施例
について説明する。この実施例は、動画像から各フレー
ムの動きベクトル（オプティカルフロー）を求め、それ
によって欠陥を検出するものである。動画中の或る時刻
ｔにおけるフレーム座標（ｘ，ｙ）における明るさをｆ
(ｘ,ｙ,ｔ）と表す。そしてｘ方向、ｙ方向にそれぞれ
δ_x、δ_yだけ移動する時間δｔ後の点（x,y）の明るさ
は変化しないと仮定すると、下記（数５）式が成立す
る。ｆ(ｘ,ｙ,ｔ）＝ｆ(ｘ＋δ_x,ｙ＋δ_y,ｔ＋δｔ） …（数５）上記（数５）式を点（ｘ,ｙ,ｔ）についてテーラー展開
すると、下記（数６）式が得られる。

【００２３】

【数６】

【００２４】ここで、２次以上の項を無視すると、上記
（数５）式と（数６）式から下記（数７）式が得られ
る。

【００２５】

【数７】

【００２６】また、被測定物をｘ軸方向に移動させた場
合には、ｙ軸方向には殆ど移動しないので、ｙの項を無
視すると、下記（数８）式が得られる。

【００２７】

【数８】

【００２８】上記（数８）式から下記（数９）式が得ら
れる。

【００２９】

【数９】

【００３０】（数９）式において、 ∂ｆ／∂ｘ：点（x,y）における明るさのｘ方向の変化
＝画像ｆのｘ方向微分 ∂ｆ／∂ｔ：点（x,y）における明るさの時間的な変化
＝両フレームの差分ｄｘ／ｄｔ：点（x,y）における動きベクトルのｘ成分であるから、微分画像と差分画像から各点での動きベク
トルが求められる。そして欠陥の移動方向は既知（被測
定物の移動方向で決まる）であり、また、被検査面３
（被測定物）の移動速度もほぼ一定で既知であるから、
求めた受光画像の移動ベクトルから欠陥を検出すること
が出来る。

【００３１】図１４は、上記の方法によって欠陥を検出
する場合の処理順序を示すフローチャートである。図１
４において、まずステップＳ２０では、時点ｔにおける
原画像ｆ_tを取り込み、ステップＳ２１で、時点ｔ＋１
における原画像ｆ_t+1を取り込む。次に、ステップＳ２
２では、原画像ｆ_tのｘ方向の微分値（∂ｆ／∂ｘ）を
求め、ステップＳ２３では、原画像ｆ_t+1と原画像ｆ_tと
の差分（∂ｆ／∂ｔ）を求める。次に、ステップＳ２４
では、Ｓ２２とＳ２３の結果から、動きベクトル（ｄｘ
／ｄｔ）を上記（数９）式によって求める。次に、ステ
ップＳ２５では、ステップＳ２４で求めた動きベクトル
のうち、所定の移動方向で所定範囲内の移動量（被測定
物の移動に相当）の点のみを欠陥として検出する。次
に、ステップＳ２６では、検出した欠陥のラベリング
（番号付け）、面積計算、重心計算等を行なう。

【００３２】なお、被測定物の検査面上に、加工穴やデ
ザインとして施されている凹凸等が存在する場合には、
受光画像においてそれらも一緒に移動するため、それを
欠陥として誤検出するおそれがある。しかし、欠陥の大
きさは一般に直径数ｍｍ程度以下であるのに対し、加工
穴やデザインとして施されている凹凸等の面積はかなり
大きく、しかも形状も予め決まっていて一定であるた
め、その性質を利用して真の欠陥と区別することが出来
る。例えば、図１４のフローチャートにおいて、ステッ
プＳ２６で求めた欠陥の面積が所定値以下のもののみを
真の欠陥であると判断するステップを設ければよい。な
お、この処理は前記図１２のフローチャートでも同様で
ある。

【００３３】次に、欠陥を検出する処理の第３の実施例
を説明する。この実施例は、欠陥が明暗ストライプの境
界を横切る際に発生するストライプ境界線の乱れ（不規
則な動き）を検出し、それに基づいて欠陥を検出するも
のである。この方法は、角度が浅いため照明光を反射す
る角度が小さい欠陥の場合に特に有効である。図１５、
図１６は、欠陥が明暗ストライプの境界を横切る際に発
生するストライプ境界線の乱れを説明するための図であ
り、図１５は、欠陥がストライプの境界付近にある場合
の受光画像を示す図、図１６は、欠陥部分の輝度信号
（図１５ａの破線部分の輝度信号）を示す図である。な
お、図１５と図１６の（ａ）〜（ｅ）は同一符号の図が
それぞれ対応している。なお、この場合も被測定物の移
動に伴って欠陥１３が移動することを前提としている。

【００３４】図１５および図１６において、（ａ）と
（ｂ）に示すように、白（明）ストライプ中の欠陥１３
は、黒（暗）ストライプに近づくに従って、より黒く、
より大きく映しだされる。また、（ｂ）、（ｃ）に示す
ように、欠陥１３がストライプの境界線上にある場合に
は、境界線を中心として白と黒が反転して現われる。さ
らに欠陥１３が移動して黒ストライプ中に入ると、
（ｄ）、（ｅ）に示すように、欠陥は黒ストライプ中に
白く映る。上記の動作において、欠陥１３は、図１６の
破線Ｂで示すように、図の左方から右方へ一定の動きを
示す。しかし、欠陥の横切るストライプ境界は図１６の
破線Ａで示すような動きを示し、特に（ｃ）から（ｄ）
にかけては、図の右方から左方へと動き、欠陥とは逆の
動きを示す。したがって他の個所とは異なる方向に移動
する個所に欠陥が存在することになるので、動画像から
動きベクトルを抽出し、ストライプ境界が逆方向に移動
した個所に欠陥が存在すると判断することにより、欠陥
を検出することが出来る。上記のように本実施例におい
ては、欠陥自体を検出するのではなく、欠陥によって生
じる明暗ストライプの境界の変化から欠陥を検出するよ
うに構成しているので、境界近くになければ受光画像に
映し出されないような角度の浅い欠陥でも正確に検出す
ることが出来る。

【００３５】次に、欠陥検出処理の開始および終了のタ
イミングを決定する処理について説明する。この処理
は、受光画像の輝度情報を用いて被検査物体の有無を検
出するものであり、本実施例では、受光画像の輝度ヒス
トグラムを用いた場合について説明する。図１７は、被
検査物体の検査ラインの概略を示す側面図である。図１
７に示すように、被検査物体１４が検査ライン１５上を
矢印方向へ移動する場合に、ビデオカメラ２の視野１６
内に被検査物体がなければ、ビデオカメラ２には照明さ
れていない暗い背景が映るので、その輝度ヒストグラム
は図１８（ａ）のようになり、ピーク値の位置が暗方向
に偏る。また、視野内に被検査物体１４がある場合に
は、図１８（ｂ）のようになり、ピーク値の位置が明方
向に偏る。したがって輝度ヒストグラムのピーク値が発
生する輝度値が所定値以上か否かを判別することによっ
て被検査物体の有無を判定することが出来、その結果を
用いて欠陥検出処理の開始と終了の制御を自動的に行な
うことが出来る。例えば、被検査物体が「無」から
「有」に変化した時点で欠陥検出処理を開始し、「有」
から「無」に変化した時点で終了させればよい。上記の
ように構成すれば、被検査物体の有無を検出するための
特別なセンサを設ける必要がなく、欠陥検出用に設けら
れているビデオカメラの受光画像から被検査物体の有無
を確実かつ容易に検出し、被検査物体の存在する場合に
のみ欠陥検出処理を自動的に行なわせることが出来る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明において
は、動画像を画像処理して移動物体を検出することによ
って欠陥を検出するように構成しているので、ノイズに
よる誤検出や欠陥の位置、移動によって欠陥の検出漏れ
が発生するおそれがなくなる。また、欠陥によって生じ
る明暗ストライプの境界の変化を検出するように構成し
たものにおいては、境界近くになければ受光画像に映し
出されないような角度の浅い欠陥でも正確に検出するこ
とが出来る、という効果が得られる。また、輝度ヒスト
グラムから被検査物体の有無を検出して欠陥検出処理を
自動的に行なわせるように構成したものにおいては、被
検査物体の有無を検出するための特別なセンサを設ける
必要がなく、欠陥検出用に設けられているビデオカメラ
の受光画像から被検査物体の有無を確実かつ容易に検出
し、被検査物体の存在する場合にのみ欠陥検出処理を自
動的に行なわせることが出来る、という効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機能ブロック図。

【図２】本発明の第１の実施例図。

【図３】図２の実施例における画像処理装置５の一例の
ブロック図。

【図４】図２の実施例における照明装置１の一例の分解
斜視図。

【図５】図２の実施例における照明装置１の他の一例の
斜視図。

【図６】被検査物の表面上の欠陥を受光画像に映し出す
原理を示す図。

【図７】被検査物の表面上の欠陥を受光画像に映し出す
原理を示す図。

【図８】被検査表面が曲面の場合を説明するための図。

【図９】受光画像における明暗ストライプと欠陥とを示
す図。

【図１０】被検査面が移動した場合における欠陥の移動
を示す図。

【図１１】時点ｆ_tにおける画像と時点ｆ_t+1における画
像との差分画像から移動物体、すなわち欠陥を検出する
方法を示す図。

【図１２】本発明の第１の実施例における演算処理を示
すフローチャート。

【図１３】図１２の処理における輝度信号波形を示す
図。

【図１４】本発明の第２の実施例における演算処理を示
すフローチャート。

【図１５】本発明の第３の実施例におけるストライプ境
界の変化を示す図。

【図１６】図１５における輝度信号波形の変化を示す
図。

【図１７】被検査物体の検査ラインの概略を示す側面
図。

【図１８】被検査物体の有無による輝度ヒストグラムの
変化を示す特性図。

【符号の説明】

１…照明装置７…モニタ１ａ…光源８…バッファ
アンプ１ｂ…拡散板９…Ａ／Ｄ変
換器１ｃ…ストライプ板１０…ＭＰＵ１ｄ…背景１１…メモリ２…ビデオカメラ１２…Ｄ／Ａ変
換器３…被検査面１３…欠陥４…カメラコントロールユニット１４…被検査物
体５…画像処理装置１５…検査ライ
ン６…ホストコンピュータ１６…ビデオカ
メラの視野

フロントページの続き (56)参考文献特開平２−73139（ＪＰ，Ａ) 特開平８−145906（ＪＰ，Ａ) 特開平８−94333（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−179639（ＪＰ，Ａ) 特開平５−45142（ＪＰ，Ａ) 特開平１−213509（ＪＰ，Ａ) 特開平６−201607（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958 G01B 11/30 G06T 7/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査物体の被検査面に光を照射し、その
被検査面からの反射光に基づいて受光画像を作成し、こ
の受光画像に基づいて被検査面上の欠陥を検出する表面
欠陥検査装置において、被検査面に所定の明暗パターンを映し出す照明手段と、上記被検査面を撮像し、受光画像を電気信号の画像デー
タに変換する撮像手段と、上記撮像手段で得られる受光画像が上記被検査面上を所
定方向に所定速度で順次移動するように駆動する駆動手
段と、上記撮像手段で得られる時間的に異なる複数の画像、す
なわち動画像から画像中の移動物体の少なくとも移動量
を検出し、それに基づいて所定の移動条件の移動物体を
欠陥であると判断する演算手段と、を備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項２】上記演算手段は、上記駆動手段における移
動速度に対応した理論移動量と上記画像中の移動物体の
移動量とが所定の誤差範囲内で一致する移動物体を欠陥
であると判断するものである、ことを特徴とする請求項
１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項３】上記演算手段は、移動物体の移動量の他に
移動方向も検出し、上記駆動手段における移動速度に対
応した理論移動量と上記画像中の移動物体の移動量とが
所定の誤差範囲内で一致し、かつ移動方向が一致する移
動物体を欠陥であると判断するものである、ことを特徴
とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項４】被検査物体の被検査面に光を照射し、その
被検査面からの反射光に基づいて受光画像を作成し、こ
の受光画像に基づいて被検査面上の欠陥を検出する表面
欠陥検査装置において、被検査面に所定の明暗パターンを映し出す照明手段と、上記被検査面を撮像し、受光画像を電気信号の画像デー
タに変換する撮像手段と、上記撮像手段で得られる受光画像が上記被検査面上を所
定方向に所定速度で順次移動するように駆動する駆動手
段と、上記撮像手段で得られる時間的に異なる複数の画像、す
なわち動画像から画像中の各点の動きベクトルを算出
し、移動方向と移動速度が上記駆動手段における移動方
向と移動速度に対応した所定の条件に一致する個所を欠
陥であると判断する演算手段と、を備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項５】被検査物体の被検査面に光を照射し、その
被検査面からの反射光に基づいて受光画像を作成し、こ
の受光画像に基づいて被検査面上の欠陥を検出する表面
欠陥検査装置において、被検査面に所定の明暗パターンを映し出す照明手段と、上記被検査面を撮像し、受光画像を電気信号の画像デー
タに変換する撮像手段と、上記撮像手段で得られる受光画像が上記被検査面上を所
定方向に所定速度で順次移動するように駆動する駆動手
段と、上記撮像手段で得られる時間的に異なる複数の画像、す
なわち動画像から画像中の各点の動きベクトルを算出
し、受光画像上で上記明暗パターンの境界が上記被検査
物体の移動方向の逆方向に移動した個所に欠陥が存在す
ると判断する演算手段と、を備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項６】受光画像における輝度ヒストグラムを求
め、輝度ヒストグラムのピーク値の発生する輝度値が所
定値以上か否かを判別し、所定値以上の場合には検査ラ
イン上に被検査物体が存在し、所定値未満の場合には被
検査物体が存在しないと判断する判断手段と、上記判断手段の結果に基づき、被検査物体が「存在しな
い」から「存在する」に変化した時点で欠陥検出処理を
開始させ、「存在する」から「存在しない」に変化した
時点で欠陥検出処理を終了させる制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れ
かに記載の表面欠陥検査装置。