JP3201217B2 - Surface defect inspection equipment - Google Patents
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- JP3201217B2 JP3201217B2 JP09057495A JP9057495A JP3201217B2 JP 3201217 B2 JP3201217 B2 JP 3201217B2 JP 09057495 A JP09057495 A JP 09057495A JP 9057495 A JP9057495 A JP 9057495A JP 3201217 B2 JP3201217 B2 JP 3201217B2
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Description
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for inspecting a surface defect of an object to be inspected, for example, a surface defect such as unevenness of a painted surface of an automobile body.
【0002】[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。また、上記の従来
例には、被検査面に加工部位など欠陥でないものがあ
り、それが受光画像中にあった場合、欠陥での輝度レベ
ルと上記加工部位など欠陥でない個所での輝度レベルと
に差があることを利用し、欠陥とそれ以外の個所とを区
別する技術が記載されている。2. Description of the Related Art As a conventional surface defect inspection apparatus, for example, JP-A-2-73139 and JP-A-5-45142 are known.
For example, there is one disclosed in Japanese Patent No. 45144. These show a predetermined light and dark fringe (stripe) pattern on the surface to be inspected, and when there is a defect such as unevenness on the surface to be inspected, a received light image having a difference in brightness (brightness) and a change in brightness (brightness) due to the defect. Is differentiated to detect a defect on the surface of the surface to be inspected. Further, in the above conventional example, there is a defect that is not a defect such as a processed part on the surface to be inspected, and when it is present in a received image, the luminance level at the defect and the luminance level at a non-defect part such as the processed part are determined. There is described a technique for distinguishing a defect from other parts by utilizing the difference between the two.
【0003】[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においては、次のごとき問題が
あった。例えば、自動車ボディの塗装において、通常、
表面欠陥と呼ばれるものは、ゴミ等が付着した上に塗装
が行なわれた結果生じる塗装表面の凸部であり、例えば
直径が0.5mm〜2mm程度で厚さが数十μm程度のもので
ある。この程度の凸部は直径が小さいのに高さ(厚さ)
が比較的大きいため、光の乱反射角が大きくなり、目に
つきやすい。これに対して欠陥とはならない凹凸も存在
する。すなわち、塗料溶剤の蒸発する過程において発生
する渦対流により、塗料の濃度が厳密には一定でなくな
るので、塗膜の厚さには極めて薄い(低い)凹凸が周期
的に発生する。この凹凸は、例えば山と山の間隔が1〜
10mm程度で、凹凸の高さが数μm程度である。このよ
うな極めて薄い凹凸は通常では気がつかない程度のもの
であり、欠陥とはならない。しかし、光の加減等では
“ゆず”やオレンジの表面のように見えることがあるの
で、いわゆる“ゆず肌”もしくは“オレンジ肌”と呼ば
れるものである。上記のごとき従来例においては、輝度
変化を強調して検出するため、上記の“ゆず肌”のよう
な欠陥とはならない極めて薄い凹凸も検出し、これを欠
陥と誤判断するおそれがある。However, the conventional surface defect inspection apparatus as described above has the following problems. For example, in painting automotive bodies,
What is called a surface defect is a projection on the surface of the coating resulting from the application of dust and the like, for example, having a diameter of about 0.5 mm to 2 mm and a thickness of about several tens μm. . The height (thickness) of such a convex part is small even though its diameter is small.
Is relatively large, the light diffuse reflection angle becomes large, and it is easy to see. On the other hand, there are irregularities that do not become defects. That is, since the concentration of the paint is not strictly constant due to the eddy convection generated in the process of evaporating the paint solvent, extremely thin (low) irregularities are periodically generated in the thickness of the coating film. The unevenness is, for example, when the interval between the peaks is 1 to
It is about 10 mm, and the height of the unevenness is about several μm. Such extremely thin irregularities are of such a degree that they are usually not noticed and do not become defects. However, it may look like "yuzu" or "orange" depending on the degree of light, so it is called "yuzu skin" or "orange skin". In the conventional example as described above, since the luminance change is emphasized and detected, extremely thin irregularities that do not become a defect like the above-mentioned “Yuzu skin” are also detected, and this may be erroneously determined as a defect.
【0004】例えば、前記の特開平2−73139号公
報においては、ストライプ模様の間隔が狭い(1.5mm
以下)照明を用いて欠陥検出処理を行なうため、被検査
面上に上記の“ゆず肌”などが形成されている場合に
は、ストライプ自身およびその境界(線)が大きく乱れ
るので、例えばストライプの黒い部分が孤立点となり、
画像上のストライプの幅が一定にならないときに誤検出
が発生しやすい。例えば、図22に示すように、ストラ
イプ画像の明暗の境界には表面の粗さに応じた乱れが生
じ、(c)のような孤立点が表れたり、輝度レベルが不
安定となる範囲αが発生する。この範囲αの部分が上記
誤検出の原因となる。そしてこれは表面粗さに比例して
大きくなるので、粗さの程度が大きいほど誤検出が発生
しやすくなる。上記のように、従来技術においては、表
面の粗さに起因したいわゆる“ゆず肌”のような欠陥と
ならない極めて薄い凹凸を欠陥と誤検出するおそれがあ
る、という問題があった。For example, in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-73139, the distance between stripe patterns is small (1.5 mm).
Since the defect detection process is performed using illumination, if the above-mentioned “yuzu skin” is formed on the surface to be inspected, the stripe itself and its boundary (line) are greatly disturbed. The black part becomes an isolated point,
Erroneous detection is likely to occur when the stripe width on the image is not constant. For example, as shown in FIG. 22, a disturbance corresponding to the surface roughness occurs at the boundary between light and dark in the stripe image, and an isolated point as shown in FIG. appear. This part of the range α causes the erroneous detection. Since this increases in proportion to the surface roughness, erroneous detection is more likely to occur as the degree of roughness increases. As described above, in the related art, there is a problem that extremely thin irregularities that do not become defects such as so-called “yuzu skin” due to surface roughness may be erroneously detected as defects.
【0005】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、いわゆる“ゆず肌”
のような表面粗さの影響を受けず、より精密な欠陥検出
を行なうことの出来る表面欠陥検査装置を提供すること
を目的とする。The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and is called "citrus skin".
It is an object of the present invention to provide a surface defect inspection apparatus capable of performing more precise defect detection without being affected by surface roughness as described above.
【0006】[0006]
【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は照明手段であり、明暗変化
が連続的または少なくとも2段階以上の段階的に変化
し、その変化が所定の間隔で周期的に繰り返される明暗
パターンを被検査面に映し出すものであり、例えば後記
図4〜図6に示すような照明装置である(詳細後述)。
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、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欠陥検出手段である。この欠陥
検出手段103は、例えばコンピュータで構成される。
この欠陥検出手段103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。In order to achieve the above object, the present invention is configured as described in the appended claims. FIG. 1 is a diagram corresponding to the claims of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a surface to be inspected, for example, a painted surface. Reference numeral 101 denotes an illuminating unit, which reflects a light-dark pattern in which the light-dark change changes continuously or stepwise in at least two or more steps, and the change is periodically repeated at predetermined intervals, For example, it is a lighting device as shown in FIGS.
Reference numeral 102 denotes an imaging unit that images a surface to be inspected and converts the light-receiving image of the light and dark pattern into image data of an electric signal, for example, a video camera such as a CCD camera. Reference numeral 103 denotes a defect detection unit that detects a defect on the surface to be inspected from the received light image obtained by the imaging unit 102. The defect detecting means 103 is constituted by, for example, a computer.
The defect detected by the defect detection unit 103 is displayed on a display unit (not shown) (for example, the monitor 7 in FIG. 2) or input to a subsequent control device (for example, a coating control device) for use.
【0007】[0007]
【作用】本発明においては、照明手段101が映しだす
明暗パターンとして、明暗変化が連続的または少なくと
も2段階以上の段階的に変化し、その変化が所定の間隔
で周期的に繰り返される明暗パターンを用いている。具
体的には、請求項3に記載のように、明暗が正弦波状に
変化するもの(例えば後記図5aの実施例)、または図
5(b)に示すように2段階状に変化するもの等であ
る。このように、明暗パターンの明と暗の境界部分を連
続的または複数の段階的(明から直ちに暗へと1段階で
変化するのではなく少なくとも2段階以上)に変化させ
れば、従来のように明と暗のみに明確に変化するパター
ンに比較して、明暗の境界部分の変化の度合いが緩やか
になる。前記のように、“ゆず肌”を欠陥と誤検出する
のは、“ゆず肌”が明暗の境界線近傍に存在することに
よって境界線が大きく乱れ、例えばストライプの黒い部
分が孤立点となり、画像上のストライプの幅が一定にな
らないときに誤検出が発生しやすい。したがって上記の
ように明暗の境界部分を連続的または段階的に変化さ
せ、境界部分における明暗の変化度合いを緩やかにする
ことにより、“ゆず肌”によって孤立点が生じることが
なくなり、それによって誤検出を防止することが出来
る。In the present invention, a light-dark pattern in which the light-dark change changes continuously or at least in two or more steps and the change is periodically repeated at predetermined intervals is used as the light-dark pattern projected by the illumination means 101. Used. More specifically, as described in claim 3 , the brightness changes in a sinusoidal manner (for example, the embodiment of FIG. 5a described later), or the brightness changes in a two-step manner as shown in FIG. It is. As described above, when the boundary between light and dark in the light-dark pattern is changed continuously or in a plurality of steps (at least two steps instead of one step from light to dark immediately), as in the related art. The degree of change at the boundary between light and dark becomes gentler compared to a pattern that clearly changes only between light and dark. As described above, the erroneous detection of “Yuzu skin” as a defect is caused by the presence of “Yuzu skin” near the boundary between light and dark, so that the boundary is greatly disturbed. Erroneous detection is likely to occur when the width of the upper stripe is not constant. Therefore, as described above, the boundary between light and dark is changed continuously or stepwise, and the degree of change in light and dark at the boundary is made gentle, so that "yuzu skin" does not cause an isolated point, thereby causing erroneous detection. Can be prevented.
【0008】また、請求項1に記載のように、被検査面
の表面粗さを検出する表面粗さ検出手段を備え、表面粗
さに応じて、粗さが大きいほど明暗勾配を小さくするよ
うに制御する照明手段を用いれば、より精密な欠陥検出
を行なうことが出来る。また、請求項4および請求項2
は、欠陥検出手段の構成例を示したものであり、請求項
4は、画像データにおける周波数成分のうち高い周波数
領域で、かつレベルが所定値以上の成分のみを抽出し、
その部分を欠陥であると判断するように構成したもの、
請求項2は、撮像手段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駆
動手段を備え、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ように構成したもので
ある。Further, as described in claim 1, with a surface roughness detecting means for detecting the surface roughness of the inspected surface, depending on the surface roughness, so that the higher the brightness gradient is larger roughness smaller If the illuminating means is used, the defect can be detected more precisely. Claims 4 and 2
Shows an example of the configuration of the defect detection means, claim 4 is to extract only a component of a high frequency region of the frequency components in the image data and the level is a predetermined value or more,
That is configured to determine that part is defective,
Claim 2 comprises driving means for driving the received light image obtained by the imaging means to sequentially move on the surface to be inspected in a predetermined direction at a predetermined speed, and a plurality of temporally different images obtained by the imaging means, At least the moving amount of the moving object in the image is detected from the moving image, and based on the detected amount, the moving object under the predetermined moving condition is determined to be a defect.
【0009】[0009]
【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配置されている(詳細後
述)。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。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 2 is a diagram showing one embodiment of the present invention. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes an illuminating device, which is arranged so as to irradiate the surface 3 to be inspected with light having a predetermined light and dark pattern (to be described in detail later). Reference numeral 2 denotes a video camera (for example, a CCD camera or the like), which is arranged to capture an image of the surface 3 to be inspected on which a light-dark pattern is projected. Reference numeral 4 denotes a camera control unit, which generates an image signal of a received image picked up by the video camera 2 and outputs the image signal to the image processing device 5. Reference numeral 6 denotes a host computer, which has a function of controlling the image processing apparatus 5 and displaying or outputting processing results to the outside. Reference numeral 7 denotes a monitor which displays a screen captured by the video camera 2 and the like.
【0010】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。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the image processing apparatus 5. In FIG. 3, an image signal from the camera control unit 4 is converted into a digital value by an A / D converter 9 via a buffer amplifier 8. Further, an MPU (microprocessor) 10 performs a predetermined operation, processing, and the like on the image data. Reference numeral 11 denotes a memory for storing image data and processing results.
It can be output to the monitor 7 via the / A converter 12 and displayed.
【0011】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が、図示のように
境界部分の明暗が連続的または2段階以上の段階的に変
化しており、明から暗に1段階で変化するものではな
い。Next, FIG. 4 is an exploded perspective view showing the details of the lighting device 1. In the present embodiment, description will be made assuming that illumination of a light and dark stripe pattern is used. In FIG. 4, reference numeral 1a denotes a light source, the light of which is diffused by a diffusion plate 1b and radiated to a surface to be inspected through a stripe plate 1c. The diffusion plate 1b is, for example, a piece of frosted glass, and uniformly irradiates the inspection surface 3 with light. Stripe plate 1
c is a transparent or diffuser plate with black stripes applied at predetermined intervals, but the brightness of the boundary portion changes continuously or in two or more steps as shown in the figure. It does not change in one step from light to dark.
【0012】図5は、上記のストライプの例を示す図で
あり、(a)は明暗が正弦波状に変化するもの、(b)
は明暗が2段階に変化するものを示す。ただし、(a)
に示す図形は、実際には明暗変化が不連続に変化してい
るが、これは図示の都合上連続的な変化を表示すること
が困難なためであり、実施する場合には連続的な正弦波
状に変化するものを用いる。なお、多段階に不連続に変
化するものでもよい。図5(a)のようなストライプを
作るには、ストライプ板1cにストライプ模様を黒色ス
プレー等によって吹き付けるか、或いは連続的に変化す
るストライプ模様の原版をパソコン等で作成し、それを
印刷するなどの方法で作成することが出来る。また、図
5(b)のように、2段階に変化するものは、黒ストラ
イプの境界部分に例えば透過率が50%のフィルタを貼
付ることによって作成することが出来る。なお、さらに
多段階に変化させる場合には、複数の透過率の異なるフ
ィルタを順次並べて張り合わせればよい。FIGS. 5A and 5B are diagrams showing examples of the above-mentioned stripes, wherein FIG. 5A shows a light-dark change in a sine wave shape, and FIG.
Indicates that the brightness changes in two stages. However, (a)
In the figure shown in FIG. 7, the change in brightness is actually discontinuous, but this is because it is difficult to display a continuous change for the sake of illustration. One that changes in a wave shape is used. In addition, it may be one that changes discontinuously in multiple stages. In order to form a stripe as shown in FIG. 5A, a stripe pattern is sprayed on the stripe plate 1c with a black spray or the like, or an original of a continuously changing stripe pattern is created by a personal computer or the like and printed. Can be created in the following way. Also, as shown in FIG. 5B, a filter which changes in two stages can be created by attaching a filter having a transmittance of, for example, 50% to the boundary of the black stripe. In the case of further changing the number of stages, a plurality of filters having different transmittances may be sequentially arranged and bonded.
【0013】また、図6は、ストライプ板1cを用いな
い照明装置の一実施例を示す断面図である。この実施例
においては、複数の光源1aの中間部分の前方に断面が
円形でない複数の回転体1dを設け、この回転体1dを
回転させることによって明暗ストライプの境界部分をぼ
かすようにしたものである。回転体1dの回転速度は、
ビデオカメラ2のシャッタスピードよりも十分速い速度
とする。なお、拡散板1bの設置位置は、光源1aと回
転体1dの中間位置でもよい。上記図5、図6のごとき
照明装置を用いることにより、明と暗の境界部分が明か
ら暗に一挙に変化するのではなく、境界部分がぼけた明
暗変化の度合いが緩やかなストライプを被検査面上に作
ることが出来る。FIG. 6 is a sectional view showing an embodiment of an illuminating device which does not use the stripe plate 1c. In this embodiment, a plurality of rotators 1d having a non-circular cross section are provided in front of an intermediate portion of the plurality of light sources 1a, and by rotating the rotator 1d, a boundary portion between light and dark stripes is blurred. . The rotation speed of the rotating body 1d is
The speed is sufficiently higher than the shutter speed of the video camera 2. The installation position of the diffusion plate 1b may be an intermediate position between the light source 1a and the rotating body 1d. By using the illuminating device as shown in FIGS. 5 and 6, the boundary between light and dark does not change from light to dark at once, but stripes having a blurred boundary with a gradual change in brightness are inspected. Can be made on the surface.
【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7〜図9を用いて説明する。なお、図7〜
図9においては、説明の都合上、明暗が1段階で変化す
るストライプで示している。図7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1
3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。Next, the principle of using a stripe illumination as described above to project a defect on the surface of an object to be inspected in a received light image will be described with reference to FIGS. In addition, FIG.
In FIG. 9, for convenience of explanation, the stripes are shown in which the brightness changes in one step. In FIG. 7, the inspection surface 3
It is assumed that there is a convex defect 13 at the top. Point P1 is any point on the normal surface without defects, and point P2 is
3 is an arbitrary point. When the defect 13 is convex as shown in the figure, each of the arbitrary points on the defect 13 has an angle between a tangent line of the point and a normal surface to be inspected. I do. In this case, it is assumed that the vicinity of the defect 13 and the point P1 is within a bright stripe (a portion irradiated with light) of the stripe illumination.
【0015】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P1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P2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8参照)。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8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。Assuming that the angle between the video camera 2 and the surface 3 to be inspected is an incident angle θi, light is specularly reflected (θi) at a normal plane point P 1, and in that direction, a bright portion of the stripe illumination is provided. Point P1 is bright (white) with video camera 2.
Projected as part. However, the point P2 on the defect 13
, The incident light from the video camera 2 is not specularly reflected but irregularly reflected due to the inclination angle θ, and there is a black stripe in that direction, so that the point P2 is projected black by the video camera 2. Assuming that the irregular reflection angle at this time is θh, the inclination angle θ at the defect point P2 and the angle (incident angle) in a certain direction of the video camera 2 are θi, so that θh = θi + 2θ (Equation 1) (FIG. 8) reference). That is, in the direction of the angle θh, a bright (white) portion of the stripe is projected white, and a black portion of the stripe is projected black (dark). Also,
As described above, since the light is specularly reflected on the normal plane, it can be expressed as θh = θi (Equation 2). Therefore, from the formulas (1) and (2), the irregular reflection due to the defect can be expressed as 2θ based on the regular reflection direction θi. In the above description, the video camera 2 is used as a starting point, but the same applies to the case where the lighting device 1 is used as a starting point. FIG. 8 is an example of the case where the point P2 is on the right slope of the defect. However, the concept is the same even when P2 is on the left slope, and a description thereof will be omitted.
【0016】次に、被検査面が曲面の場合について図9
を用いて説明する。図9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。Next, FIG. 9 shows a case where the surface to be inspected is a curved surface.
This will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9, the surface 3 to be inspected is a curved surface having a radius of curvature R, and its center is C. An arbitrary point on this curved surface is defined as P1 ', and the central angle of the point is θc
And Here, the reflection angle θh at the point P1 ′ on the curved surface is represented by θh = θi + 2θc (Equation 3), and this is the regular reflection angle on the curved surface. Further, when there is a defect at the point P1 ', the reflection angle θh is given by θh = θi + 2θc + 2θ (Equation 4), as in the case of the plane. Therefore, the irregular reflection direction at the defect is 2θ regardless of the plane or the curved surface, based on the regular reflection direction at that point.
Becomes
【0017】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7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、被検査物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。As described above, since the reflection angle on the surface to be inspected is obtained from the inclination angle θ at the defect, the distribution of the inclination angle θ at the defect is measured in advance, and it is desired to detect the distribution.
In other words, if the area to be projected in black in the image (to match the minimum rank of the size to be determined as a defect according to the type of the inspection object) is determined, the dark (black) of the stripe in the reflection direction in that area is determined. ), The distance between the stripes (T in FIG. 4) and the distance between the illumination device 1 and the inspection surface 3 (D in FIG. 7; including the angle between the illumination device and the inspection surface) can be determined. At this time, a representative defect is sampled according to the type of the object to be inspected, and is set so as to match the sample.
【0018】次に、欠陥検出処理の第1の実施例につい
て説明する。被検査面3上に図5(a)のごとき明暗ス
トライプが映し出されており、その中に欠陥13がある
とすると、その受光画像は図10(a)のようになる。
図10においては、欠陥13は明ストライプ内に黒く、
暗ストライプ内に白く、境界部分では半分が白く残りが
黒く映し出されている。図10(a)の受光画像におい
て、画面左上を原点として座標軸x,yをとると、欠陥
13におけるx方向の輝度レベルは、図10(b)のよ
うになる。なお、図10(b)において、大きな凹凸は
ストライプの明部分と暗部分とに対応して正弦波状に変
化している。また、細かな凹凸はノイズである。そして
欠陥はノイズよりは大きな細い凹部、或いは細い凸部と
して現われる。前記の画像処理装置5は、図10に示す
ような受光画像を原画像の信号S0として取り込む。例
えば、ビデオカメラ2からの画像信号をA/D変換し、
輝度レベルを8bitのディジタル値に変換した場合に
は、図10(b)に示すように、縦軸において255が
最大値で明、0が黒となり、1画面を例えば512×4
80画素の分解能で取り込んだ場合には、横軸は0〜5
12の画素数となる。Next, a first embodiment of the defect detection processing will be described. If a light and dark stripe as shown in FIG. 5A is projected on the surface 3 to be inspected and a defect 13 is present in the stripe, the received light image is as shown in FIG.
In FIG. 10, the defect 13 is black in the bright stripe,
White appears in the dark stripe, half at the border, and black at the rest. In the received light image of FIG. 10A, when the coordinate axes x and y are set with the origin at the upper left of the screen, the luminance level of the defect 13 in the x direction is as shown in FIG. In FIG. 10B, the large irregularities change in a sine wave shape corresponding to the bright and dark portions of the stripe. Fine irregularities are noise. The defect appears as a narrow concave portion or a fine convex portion larger than the noise. The image processing device 5 takes in a received light image as shown in FIG. 10 as an original image signal S0. For example, the image signal from the video camera 2 is A / D converted,
When the luminance level is converted into an 8-bit digital value, as shown in FIG. 10B, 255 is the maximum value on the vertical axis, bright and 0 is black, and one screen is, for example, 512 × 4.
When the image is captured at a resolution of 80 pixels, the horizontal axis is 0 to 5
The number of pixels is 12.
【0019】なお、図示の信号S0はy軸方向の或る値
(破線部分の値)についての信号であり、このような信
号がy軸の各値について存在する。It should be noted that the signal S0 shown is a signal for a certain value in the y-axis direction (the value indicated by the broken line), and such a signal exists for each value on the y-axis.
【0020】次に、図11は、原画像信号S0に含まれ
る各成分を示す信号波形図である。図11(a)に示す
原画像信号S0には、(b)に示す照度むら等によるシ
ェーディング成分(低周波成分)、(c)に示すストラ
イプ照明の輝度変化成分(中間周波成分)、(d)に示
す雑音および欠陥13による輝度変化成分(高周波成
分)が含まれる。したがって上記の高周波成分を検出
し、レベルの低い雑音成分を除去することにより、欠陥
13に相当する信号のみを検出することが出来る。FIG. 11 is a signal waveform diagram showing each component included in the original image signal S0. The original image signal S0 shown in FIG. 11A includes shading components (low frequency components) due to uneven illuminance shown in FIG. 11B, luminance change components (intermediate frequency components) of stripe illumination shown in FIG. ), And a luminance change component (high-frequency component) due to the defect 13. Therefore, only the signal corresponding to the defect 13 can be detected by detecting the high-frequency component and removing the low-level noise component.
【0021】以下、図12に基づいて上記の欠陥検出処
理を詳細に説明する。まず、原画像信号S0から高周波
成分のみを抽出する。具体的には、例えば原画像信号S
0に微分処理を行なうことによって抽出することが出来
る。すなわち、微分処理は一種のパイパスフィルタであ
るから、信号S0を微分処理してその絶対値を求める
と、図12のS1に示すような高周波成分のみが強調さ
れた信号が得られる。なお、信号S0を適当なパイパス
フィルタに通しても同様である。Hereinafter, the above-described defect detection processing will be described in detail with reference to FIG. First, only high frequency components are extracted from the original image signal S0. Specifically, for example, the original image signal S
It can be extracted by performing differential processing on 0. That is, since the differentiation processing is a kind of a bypass filter, if the signal S0 is differentiated and its absolute value is obtained, a signal in which only the high-frequency components are emphasized as shown in S1 of FIG. 12 is obtained. The same applies to the case where the signal S0 is passed through an appropriate bypass filter.
【0022】次に、上記の高周波成分の信号S1を適当
なしきい値Thで2値化することにより、S2に示すよ
うな欠陥に対応した信号が得られる。このようにして得
られた欠陥画像信号S2に基づいて、欠陥部分のラベリ
ング(ラベル付け)、欠陥の面積計算および欠陥部分の
重心計算を行なう。そしてホストコンピュータ6は、上
記の結果から欠陥の特定、位置およびランク付け等を行
ない、それを表示装置や後続機器(例えば塗装制御装置
等)へ出力する。上記のように、本実施例においては、
照明光の明暗変化が緩やかな勾配を有し、明確な境界
(エッジ)がないので、“ゆず肌”が存在するような表
面粗さの大きな被検査面であっても、境界部分に孤立点
が生じることがなく、したがって“ゆず肌”等を欠陥と
誤検出するおそれがなくなる。Next, by binarizing the high frequency component signal S1 with an appropriate threshold value Th, a signal corresponding to a defect such as S2 is obtained. Based on the defect image signal S2 thus obtained, labeling (labeling) of the defect portion, calculation of the area of the defect, and calculation of the center of gravity of the defect portion are performed. Then, the host computer 6 specifies the defect, positions and ranks the defect based on the above result, and outputs it to a display device or a subsequent device (for example, a coating control device). As described above, in this embodiment,
Since the change in brightness of the illumination light has a gentle gradient and there is no clear boundary (edge), even if the surface to be inspected has a large surface roughness such as "yuzu skin", an isolated point exists at the boundary. Therefore, there is no possibility of erroneously detecting “yuzu skin” or the like as a defect.
【0023】次に、欠陥検出処理の第2の実施例につい
て説明する。この実施例は、照明装置1およびビデオカ
メラ2と被検査面3との相対位置を所定速度で所定方向
に移動させる移動装置(例えば被検査物体をベルトコン
ベア等で順次移動させる検査ライン等)を設け、動画像
から欠陥を検出するものである。Next, a second embodiment of the defect detection processing will be described. In this embodiment, a moving device (for example, an inspection line for sequentially moving an object to be inspected by a belt conveyor or the like) for moving a relative position between the illumination device 1 and the video camera 2 and the surface to be inspected 3 at a predetermined speed in a predetermined direction is used. Provided to detect a defect from a moving image.
【0024】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13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14(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、被測定物体(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14(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、被測定物体(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
は被測定物体を移動させる方が構造上容易である。ただ
し、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。Assuming that a light and dark stripe is projected on the surface 3 to be inspected and that a convex or concave defect 13 exists in the bright portion of the stripe, the received light image is as shown in FIG. Due to the principle, the defect 13 appears black in the bright stripe. Further, as shown in FIG. 14A, when the object to be measured (the surface 3 to be inspected) moves in the direction of the arrow (the x-axis direction in the received light image) with the illumination device 1 and the video camera 2 fixed, The defect 13 moves to the position 13 '. Therefore, as shown in FIG. 14B, the received light image is an image in which only the defect 13 moves in the x-axis direction while the bright and dark stripes remain stationary. Therefore, a defect can be accurately detected by processing a plurality of continuous light-receiving images and detecting a moving object therein.
The object to be measured (the surface to be inspected 3) is fixed, and the illumination device 1 is fixed.
The same applies when the video camera 2 is moved, but it is generally easier to move the measured object in terms of structure. However, when the object to be measured is difficult to move with a large-sized device, the lighting device 1 and the video camera 2 may be configured to be moved as a set.
【0025】次に、画像上の移動物体から欠陥を検出す
る処理について説明する。なお、ここで説明するのは被
測定物体がx軸方向に一定速度で移動する場合の例であ
る。図15は、連続した2フレーム、すなわち時点ft
における画像と時点ft+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ftにおける画像、(b)は時点ft+1
における画像、(c)は両者の差分画像を示す。上記の
ft画像とft+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、被測定物体の移動量と移動方向
から既知であり、かつ、ft画像とft+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15(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。Next, a process for detecting a defect from a moving object on an image will be described. Note that the example described here is an example in which the measured object moves at a constant speed in the x-axis direction. FIG. 15 shows two consecutive frames, ie, the time point f t.
Moving object from the difference image between the image in the image and the time point f t + 1 in, that is a diagram illustrating a method for detecting defects, (a) shows the image at time f t, (b) the time f t + 1
, And (c) shows the difference image between them. In the above ft image and ft + 1 image, the defect 13 hardly moves in the y-axis direction, but moves only in the x-axis direction. The moving amount and the moving direction thereof, is known from the moving direction and the moving amount of the object to be measured, and a constant sampling intervals of Δt between f t image and f t + 1 images. Therefore, the theoretical movement amount ΔD of the defect 13 in the received image can be easily obtained. Therefore, the moving amount Δd of the moving object obtained from the difference image of FIG. 15C is compared with the theoretical moving amount ΔD. You can judge. The above-mentioned predetermined range (error range)
Is an error range due to a change in moving speed, a change in image processing, and the like, and may be appropriately set according to the moving accuracy of the inspection line. In addition to the comparison above,
The inspection accuracy can be further improved by taking the moving direction into consideration.
【0026】図16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17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。ただし、この実施例は、
前記図5(b)に示した明暗が2段階に変化する照明装
置を用いた場合の例である。以下、図17を参照しなが
ら図16のフローについて説明する。図16において、
ステップS1では、時点ftにおける画像を読み込む。
この場合の輝度信号は図17(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ft+1における画像
を読み込む。この場合には、図17(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|ft+1−ft|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17(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。FIG. 16 is a flowchart showing the sequence of the above-described defect detection method. FIG. 17 is a diagram showing a change in the luminance signal at a certain y value (corresponding to a portion where a defect exists) in the received light image. However, in this embodiment,
This is an example in which the lighting device shown in FIG. 5B in which the brightness changes in two stages is used. Hereinafter, the flow of FIG. 16 will be described with reference to FIG. In FIG.
In step S1, reads the image at time f t.
As shown in FIG. 17A, the luminance signal in this case has a high level in a bright portion of the stripe and a low level in a dark portion, and
Defective parts are also indicated by recesses in the high level. In step S2, the image at the time point ft + 1 is read. In this case, as shown in FIG. 17B, the light and dark positions of the stripe do not change, and only the defect position moves. Next, in step S3,
The difference image | f t + 1 −f t | between the two images is calculated. As described above, since the bright and dark positions of the stripe do not change, only the defective portion remains in the difference image, as shown in FIG. 17C. If a slight shift occurs between the light and dark positions of the stripes of both images at the signal processing stage, a thin noise remains at that part as shown in the figure. It can be easily removed by the process of S9.
【0027】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
17(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(=yt−yt+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ΔDy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、被測定物体はx軸方向にの
み移動しているので、理論移動量ΔDy≒0である。ス
テップS7で“NO”の場合、すなわち、理論移動量Δ
Dy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(=xt−xt+1)を求める。Next, in step S4, the difference image is binarized at a predetermined threshold value Th. The binarized waveform is as shown in FIG. 17D, and the x and y coordinates of the position expected to be a defect are obtained. Next, in step S5, a movement amount Δy (= y t −y t + 1 ) of the center of gravity position in the y-axis direction is obtained. Next, in step S7, it is determined whether or not the difference between the movement amount Δy and the theoretical movement amount ΔDy in the y- axis direction is equal to or smaller than a predetermined value. In this case, since the measured object moves only in the x-axis direction, the theoretical movement amount ΔD y ≒ 0. If “NO” in the step S7, that is, the theoretical movement amount Δ
A large difference signal between D y is not a defect, to determine the data one after another, go to only step S8 for those of "YES". In step S8, the amount of movement Δx (= x t −x t + 1 ) of the position of the center of gravity in the x-axis direction is obtained.
【0028】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ΔDx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、被測定物体の移動
量が理論移動量ΔDxとなる。ステップS9で“NO”
の場合、すなわち、理論移動量ΔDx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、“Y
ES”のものについてのみステップS10へ行く。な
お、前記図17(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ΔDx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。Next, in step S9, the movement amount Δx
It is determined whether or not the difference between the distance and the theoretical movement amount ΔD x in the x-axis direction is equal to or smaller than a predetermined value. In this case, the amount of movement of the object to be measured becomes the stoichiometric amount of movement [Delta] D x. “NO” in step S9
In other words, a signal having a large difference from the theoretical movement amount ΔD x is not a defect, and data is determined one after another.
The process goes to step S10 only for those of "ES". Note that the thin noise at the boundary between light and dark in FIG.
Since the movement amount Δx ≒ 0, the difference from the theoretical movement amount ΔD x is large, and therefore, the difference is removed by the processing in this step. Next, in step S10, the portion where the difference between the movement amount and the theoretical movement amount is equal to or smaller than a predetermined value in both the y-axis direction and the x-axis direction is stored as defect portion data. As described above,
In the present embodiment, since a defect is detected by processing a moving image and detecting a moving object, erroneous detection due to noise and omission of defect detection occur due to the position and movement of the defect. There is no fear.
【0029】次に、欠陥を検出する処理の他の実施例に
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
δx、δy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+δx,y+δy,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。Next, another embodiment of the processing for detecting a defect will be described. In this embodiment, a motion vector (optical flow) of each frame is obtained from a moving image, and thereby a defect is detected. A certain time t in the video
Is the brightness at frame coordinates (x, y) at f
(x, y, t). Then, assuming that the brightness at the point (x, y) after the time δt for moving by δ x and δ y in the x direction and the y direction does not change, the following equation (5) holds. f (x, y, t) = f (x + δ x, y + δ y, t + δt) ... ( 5) points to the equation (5) (x, y, t) when Taylor expansion for the following equation (6) Is obtained.
【0030】[0030]
【数6】 (Equation 6)
【0031】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。Here, ignoring the second-order and higher-order terms, the following equation (7) is obtained from the equations (5) and (6).
【0032】[0032]
【数7】 (Equation 7)
【0033】また、被測定物体を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。When the object to be measured is moved in the x-axis direction, it hardly moves in the y-axis direction. Therefore, if the y term is ignored, the following equation (8) is obtained.
【0034】[0034]
【数8】 (Equation 8)
【0035】上記(数8)式から下記(数9)式が得ら
れる。The following equation (9) is obtained from the above equation (8).
【0036】[0036]
【数9】 (Equation 9)
【0037】(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
定物体の移動方向で決まる)であり、また、被検査面3
(被測定物体)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。In the equation (9), ∂f / ∂x: change in brightness in the x direction at the point (x, y) = differentiation of the image f in the x direction ∂f / ∂t: at the point (x, y) Temporal change of brightness = difference between both frames dx / dt: x component of motion vector at point (x, y) Therefore, a motion vector at each point is obtained from the differential image and the difference image. The moving direction of the defect is known (determined by the moving direction of the object to be measured).
Since the moving speed of the (measured object) is also substantially constant and known, a defect can be detected from the obtained moving vector of the received light image.
【0038】図18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
8において、まずステップS20では、時点tにおける
原画像ftを取り込み、ステップS21で、時点t+1
における原画像ft+1を取り込む。次に、ステップS2
2では、原画像ftのx方向の微分値(∂f/∂x)を
求め、ステップS23では、原画像ft+1と原画像ft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
物体の移動に相当)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。FIG. 18 is a flowchart showing the processing sequence when detecting a defect by the above method. FIG.
In 8, first, in step S20, it fetches the original image f t at time t, in step S21, the time t + 1
The original image ft + 1 in is acquired. Next, step S2
In 2, x-direction differential value of the original image f t a (∂f / ∂x) determined, in step S23, obtains a difference (∂f / ∂t) of the original image f t + 1 and the original image f t . Next, step S24
Then, from the results of S22 and S23, the motion vector (dx
/ Dt) is determined by the above (Equation 9). Next, in step S25, of the motion vectors obtained in step S24, only points having a movement amount (corresponding to movement of the measured object) within a predetermined range in a predetermined movement direction are detected as defects. Next, in step S26, labeling (numbering), area calculation, centroid calculation, and the like of the detected defect are performed.
【0039】なお、被測定物体の検査面上に、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18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16のフローチャートでも同様
である。上記のように、欠陥検出処理の3種の手法につ
いて説明したが、本発明は基本的には照明装置の部分に
特徴を有するものであり、欠陥検出の手法は上記以外の
他の手法を用いてもよい。If there are processing holes or irregularities provided as a design on the inspection surface of the object to be measured, they also move together in the received light image, so that they are erroneously detected as defects. There is a risk. However, while the size of a defect is generally about several mm or less in diameter,
Since the area of the processing hole or the unevenness provided as a design is considerably large, and the shape is predetermined and constant, it can be distinguished from a true defect by utilizing its properties. For example, in the flowchart of FIG. 18, a step may be provided in which only those having a defect area equal to or smaller than a predetermined value determined in step S26 are determined to be true defects.
This process is the same in the flowchart of FIG. As described above, the three types of the defect detection processing have been described. However, the present invention basically has a feature in the illumination device, and the defect detection method uses another method other than the above. You may.
【0040】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。この実施例は、被検査面3の表面粗さを検出し、そ
れに応じて照明装置の明暗勾配を変化させるように構成
したものである。すなわち、被検査面の表面粗さが大き
いほど欠陥検出におよぼす影響が大きくなり、誤検出を
生じる可能性も増加する。したがって表面粗さが大きい
ほど照明装置の明暗勾配を小さくし、明暗の境界をぼか
すことによって、より精密な欠陥検出を行なうことが出
来る。Next, another embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the surface roughness of the inspection surface 3 is detected, and the brightness gradient of the illumination device is changed accordingly. That is, the larger the surface roughness of the surface to be inspected, the greater the influence on the defect detection, and the more likely the erroneous detection will occur. Therefore, the higher the surface roughness, the smaller the brightness gradient of the illumination device, and the more precise defect detection can be performed by blurring the boundary between light and dark.
【0041】図19および図20は、それぞれ明暗勾配
を変化させることの出来る照明装置の実施例の断面図で
ある。まず、図19において、光源1aと拡散板に黒ス
トライプのみを施したストライプ板1cとの間には、大
きさの異なる一対のフィルタ15、15’が設けられて
いる。これらのフィルタ15、15’は、図示しない照
明制御装置によって図の矢印で示した方向(ストライプ
板1cに垂直な方向)に移動できるようになっている。
このフィルタ15、15’が拡散板1cから遠ざかるほ
ど、黒ストライプ端部のコントラストは低下し、明暗の
境界がぼけることになる。なお、上記の説明ではストラ
イプ板1cを拡散板にしているが、ストライプ板1cの
外側に拡散板(図示せず:例えば図4の拡散板1b)を
設ければ、さらに明暗の境界をぼかすことが出来る。FIGS. 19 and 20 are cross-sectional views of an embodiment of a lighting device capable of changing the brightness gradient. First, in FIG. 19, a pair of filters 15 and 15 'having different sizes are provided between the light source 1a and the stripe plate 1c in which only the black stripe is provided on the diffusion plate. These filters 15, 15 'can be moved in the direction shown by the arrow in the figure (the direction perpendicular to the stripe plate 1c) by an illumination control device (not shown).
As the filters 15 and 15 'are farther from the diffusion plate 1c, the contrast at the end of the black stripe decreases and the boundary between light and dark is blurred. In the above description, the stripe plate 1c is a diffusion plate. However, if a diffusion plate (not shown: for example, the diffusion plate 1b in FIG. 4) is provided outside the stripe plate 1c, the boundary between light and dark can be further blurred. Can be done.
【0042】また、図20において、光源1aと拡散板
に黒ストライプのみを施したストライプ板1cとの間に
は、フィルタ16、16’が設けられている。これらの
フィルタ16、16’は、それぞれ二つに別れており、
図の矢印方向(ストライプ板1cに平行な方向)に移動
できるようになっている。これらのフィルタ16、1
6’が黒ストライプの中心(図に破線で示す)から遠ざ
かるほど黒ストライプ端部のコントラストは低下し、明
暗の境界がぼけることになる。なお、この場合にもスト
ライプ板1cの外側に拡散板を設ければ、さらに明暗の
境界をぼかすことが出来る。上記のように、図19、図
20に記載の照明装置においては、フィルタの位置を変
化させることによってストライプ端部のコントラストを
低下させることが出来るので、表面粗さに応じて境界の
明暗勾配を変化させることが出来る。In FIG. 20, filters 16 and 16 'are provided between the light source 1a and the stripe plate 1c in which only the black stripe is provided on the diffusion plate. These filters 16, 16 'are each divided into two,
It can be moved in the direction of the arrow in the figure (the direction parallel to the stripe plate 1c). These filters 16, 1
The farther 6 ′ is from the center of the black stripe (indicated by the dashed line in the figure), the lower the contrast of the end of the black stripe is, and the brighter and darker the boundary becomes. In this case, if a diffusion plate is provided outside the stripe plate 1c, the boundary between light and dark can be further blurred. As described above, in the illuminating devices shown in FIGS. 19 and 20, the contrast at the stripe end can be reduced by changing the position of the filter. Can be changed.
【0043】次に、表面粗さの検出方法について説明す
る。図21は、表面粗さと受光画像のパワースペクトル
との関係を示す図であり、(a)は表面粗さが小さい場
合、(b)は表面粗さが大きい場合を示す。図示のごと
く、(b)においてはストライプの境界部分が乱れてい
る。ストライプ模様の映し出された受光画像において
は、被検査面の粗さが大きいほどストライプ模様も大き
く乱れるという性質がある。したがって、表面欠陥を検
出するための前記ビデオカメラ2による受光画像を用い
て表面粗さも検出することが出来る。ストライプ模様の
乱れ量は、例えば、ビデオカメラ2の受光画像を高速フ
ーリエ変換(FFT)してパワースペクトルを求め、そ
の内の第2番目の山の面積を求めることによって検出す
ることが出来る。すなわち、図21に示すパワースペク
トル特性において、左端の大きな山は、明暗のストライ
プ模様に対応しており、その次の山(長波長領域)の面
積がストライプの乱れ量、すなわち表面粗さに対応して
いる。したがって図21のパワースペクトル特性におけ
る斜線部分の面積を求めることにより、表面粗さを検出
することが出来る。そしてその結果に応じて、図示しな
い照明制御装置によって前記図19のフィルタ15、1
5’または図20のフィルタ16、16’を移動させれ
ば、表面粗さに適応した明暗勾配を実現することが出来
る。Next, a method for detecting the surface roughness will be described. FIGS. 21A and 21B are diagrams showing the relationship between the surface roughness and the power spectrum of the received light image. FIG. 21A shows the case where the surface roughness is small, and FIG. 21B shows the case where the surface roughness is large. As shown in the figure, the boundary of the stripe is disturbed in FIG. In a light-receiving image on which a stripe pattern is projected, the larger the roughness of the surface to be inspected, the more the stripe pattern is disturbed. Therefore, the surface roughness can also be detected using the light reception image of the video camera 2 for detecting a surface defect. The amount of disturbance of the stripe pattern can be detected, for example, by obtaining a power spectrum by performing a fast Fourier transform (FFT) on a received image of the video camera 2 and obtaining an area of a second peak in the power spectrum. That is, in the power spectrum characteristics shown in FIG. 21, the large peak at the left end corresponds to the bright and dark stripe pattern, and the area of the next peak (long wavelength region) corresponds to the amount of disturbance of the stripe, that is, the surface roughness. are doing. Therefore, the surface roughness can be detected by obtaining the area of the hatched portion in the power spectrum characteristics of FIG. According to the result, the filters 15, 1 in FIG.
By moving the filter 5 'or the filter 16, 16' in FIG. 20, a light-dark gradient adapted to the surface roughness can be realized.
【0044】[0044]
【発明の効果】以上説明したごとく、本発明において
は、明暗変化が連続的または少なくとも2段階以上の段
階的に変化し、その変化が所定の間隔で周期的に繰り返
される明暗パターンの照明手段を用いたことにより、従
来のように明と暗のみに明確に変化するパターンに比較
して、明暗の境界部分の変化の度合いが緩やかになるの
で、“ゆず肌”のような表面粗さの影響を受けることが
少なくなり、それによって誤検出を防止することが出来
る、という効果が得られる。また、被検査面の表面粗さ
を検出する表面粗さ検出手段を備え、表面粗さに応じ
て、粗さが大きいほど明暗勾配を小さくするように制御
する照明手段を用いたものにおいては、より精密な欠陥
検出を行なうことが出来る、という効果が得られる。As described above, according to the present invention, there is provided an illuminating means for a light-dark pattern in which the brightness changes continuously or at least in two or more steps and the change is periodically repeated at predetermined intervals. By using this, the degree of change at the boundary between light and dark becomes more gradual compared to a pattern that clearly changes only to light and dark as in the past. This leads to an effect that erroneous detection can be prevented. Further, in the case of using an illumination unit that includes a surface roughness detection unit that detects a surface roughness of a surface to be inspected, and that controls the brightness to be smaller as the roughness is larger according to the surface roughness, The effect that more precise defect detection can be performed is obtained.
【図1】本発明の機能ブロック図。FIG. 1 is a functional block diagram of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施例図。FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
【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。FIG. 3 is a block diagram of an example of an image processing apparatus 5 in the embodiment of FIG.
【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。FIG. 4 is an exploded perspective view of an example of the illumination device 1 in the embodiment of FIG.
【図5】照明装置1における明暗パターンと明暗レベル
の実施例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an example of a light-dark pattern and a light-dark level in the lighting device 1.
【図6】照明装置1の他の実施例の断面図。FIG. 6 is a sectional view of another embodiment of the illumination device 1.
【図7】被検査物体の表面上の欠陥を受光画像に映し出
す原理を示す図。FIG. 7 is a view showing the principle of displaying a defect on the surface of an inspection object in a received light image.
【図8】被検査物体の表面上の欠陥を受光画像に映し出
す原理を示す図。FIG. 8 is a view showing the principle of displaying a defect on the surface of an inspection object in a received light image.
【図9】被検査表面が曲面の場合を説明するための図。FIG. 9 is a diagram for explaining a case where the surface to be inspected is a curved surface.
【図10】受光画像における明暗ストライプと欠陥とを
示す図。FIG. 10 is a diagram showing light and dark stripes and defects in a received light image.
【図11】受光画像における各周波数成分を示す特性
図。FIG. 11 is a characteristic diagram showing each frequency component in a received light image.
【図12】欠陥検出処理の第1の実施例における信号波
形を示す図。FIG. 12 is a diagram showing signal waveforms in the first example of the defect detection processing.
【図13】受光画像における明暗ストライプと欠陥とを
示す図。FIG. 13 is a view showing light and dark stripes and defects in a received light image.
【図14】被検査面が移動した場合における欠陥の移動
を示す図。FIG. 14 is a view showing the movement of a defect when the surface to be inspected moves.
【図15】時点ftにおける画像と時点ft+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。[15] moving object from the difference image between the image in the image and the time point f t + 1 at time f t, ie illustrates a method of detecting defects.
【図16】欠陥検出処理の第1の実施例における演算処
理を示すフローチャート。FIG. 16 is a flowchart showing a calculation process in the first embodiment of the defect detection process.
【図17】図16の処理における輝度信号波形を示す
図。FIG. 17 is a diagram showing a luminance signal waveform in the processing of FIG. 16;
【図18】欠陥検出処理の第2の実施例における演算処
理を示すフローチャート。FIG. 18 is a flowchart illustrating a calculation process in a second embodiment of the defect detection process.
【図19】照明装置の第2の実施例の断面図。FIG. 19 is a sectional view of a second embodiment of the lighting device.
【図20】照明装置の第3の実施例の断面図。FIG. 20 is a sectional view of a third embodiment of the lighting device.
【図21】表面粗さと受光画像のパワースペクトルとの
関係を示す図。FIG. 21 is a diagram showing a relationship between surface roughness and a power spectrum of a received light image.
【図22】表面粗さとストライプ画像の乱れを示す図。FIG. 22 is a view showing surface roughness and disturbance of a stripe image.
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…MPU 1d…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 15、15’…
フィルタ 5…画像処理装置 16、16’…
フィルタ 6…ホストコンピュータDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Illumination device 7 ... Monitor 1a ... Light source 8 ... Buffer amplifier 1b ... Diffusion plate 9 ... A / D converter 1c ... Stripe plate 10 ... MPU 1d ... Background 11 ... Memory 2 ... Video camera 12 ... D / A converter 3 … Inspection surface 13… defect 4… camera control unit 15, 15 ′…
Filter 5 ... Image processing device 16, 16 '...
Filter 6: Host computer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−231853(JP,A) 特開 昭63−108249(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01N 21/84 - 21/958 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-231853 (JP, A) JP-A-63-108249 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 11/00-11/30 102 G01N 21/84-21/958
Claims (4)
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、 明暗変化が連続的または少なくとも2段階以上の段階的
に変化し、その変化が所定の間隔で周期的に繰り返され
る明暗パターンを被検査面に映し出す照明手段と、 上記被検査面を撮像して得られる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、 上記撮像手段によって得られた画像データを処理して被
検査面上の欠陥を検出する欠陥検出手段と、被検査面の表面粗さを検出する表面粗さ検出手段と、 を備え、上記照明手段は、上記の検出した表面粗さに応
じて、粗さが大きいほど明暗勾配を小さくするように制
御するものである、ことを特徴とする請求項1に記載の
表面欠陥検査装置。1. A method of irradiating light to a surface to be inspected, and from the surface to be inspected.
A received light image is created based on the reflected light of
Defect Inspection System for Detecting Defects on Inspection Surface Based on
In which, the light-dark change is continuous or at least two steps or more
And the change is repeated periodically at predetermined intervals.
An illumination means for projecting a light and dark pattern on the surface to be inspected; and a light receiving image obtained by imaging the surface to be inspected as an electric signal.
Imaging means for converting the image data into image data; and
Defect detection means for detecting defects on the inspection surface;Surface roughness detection means for detecting the surface roughness of the surface to be inspected, And the illumination means responds to the detected surface roughness.
In contrast, the greater the roughness, the smaller the light / dark gradient.
The method according to claim 1, wherein
Surface defect inspection equipment.
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
動する駆動手段を備え、 上記欠陥検出手段は、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。2. The image forming apparatus according to claim 1, further comprising a driving unit that drives the received light image obtained by the imaging unit to sequentially move on the surface to be inspected in a predetermined direction at a predetermined speed. The defect detection unit is obtained by the imaging unit. A plurality of temporally different images, that is, at least the moving amount of the moving object in the image is detected from the moving image, and based on the detected moving object, the moving object with the predetermined moving condition is determined to be a defect, The surface defect inspection apparatus according to claim 1, wherein
るストライプ模様を被検査面に映し出すものである、こ
とを特徴とする請求項1または請求項2に記載の表面欠
陥検査装置。Wherein said illuminating means is to project a stripe pattern brightness varies sinusoidally in the inspected surface, that the surface defect inspection apparatus according to claim 1 or claim 2, characterized in.
周波数成分のうち高い周波数領域で、かつレベルが所定
値以上の成分のみを抽出し、その部分を欠陥であると判
断するものである、ことを特徴とする請求項1または請
求項3に記載の表面欠陥検査装置。4. The defect detecting means extracts only a component having a level higher than a predetermined value in a high frequency region among frequency components in the image data, and judges the portion as a defect. The surface defect inspection apparatus according to claim 1 or claim 3, wherein:
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