JPH01165940A

JPH01165940A - 表面欠陥検査装置

Info

Publication number: JPH01165940A
Application number: JP32381787A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Masuko; 和也益子
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1987-12-23
Filing date: 1987-12-23
Publication date: 1989-06-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、例えば、工作機械等により加工された後のワ
ーク表面の欠陥を検査する表面欠陥検査装置に関する。

（従来の技術）一般的に、生産工場等における製造加工ラインには、加
工後の製品の品質検査を行なう検査行程が設けられてい
るが、自動化の進んだ今日では、作業者による目視検査
に代わってカメラ等の工学機器を用いて製品の品質検査
を行なうようになっている。

この品質検査の内、加工後の製品の表面にキズ等の欠陥
が存在しいているか否かの検査をする表面欠陥検査があ
るが、例えば、自動車のカムシャフトの表面欠陥検査は
、カムシャフトの被検査面に常に特定の方向から光を照
射し、この被検査面からの光をカメラによって入力し、
この入力した光をカメラ内部に設けられているラインセ
ンサによって受光し、ラインセンサにより光電変換され
た電圧値をビデオ信号処理回路によって処理することに
より、被検査面に欠陥があるかどうかの検査をしている
。この検査において、例えば被検査面に欠陥がある場合
には、その欠陥部分で光が乱反射するので、ラインセン
サを構成する素子各部の受光量が不均一になり、このラ
インセンサから出力される電圧値も不均一になることか
ら、この電圧値をビデオ信号処理回路によって処理し、
この電圧値の不均一を検出すれば、欠陥の有無を検出で
きることになる。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の表面欠陥検査装置にあ
っては、被検査面に光を照射する照明が固定となってお
り、被検査面に対して常に特定の方向から光を照射する
よう（、こなっていた、換言すれば、被検査面に対する
カメラ及び光の照射位置相互の相対位置が常に一定とな
っていたために、被検査面に、カメラ及び照明によって
形成される同一の照明条件下では検査不能な複数の欠陥
を有する場合（・こけ、それぞれの欠陥に対して最適な
照明条件で検査することができないという問題がある。

すなわち、被検査面に対するカメラ及び光の照射位置相
互の相対位置が常に一定であると、例えば、スクラッチ
のような幅の狭いキズは乱反射の程度が大きくなるので
検出しやすいが、平研のようを幅の比較的広いキズは乱
反射の程度が小さいので検出しにくなる場合も起こり得
るし、また照明条件によってはこの逆の場合も起こり得
ることになり、このように表面欠陥の種類によっては検
出不能な要素を内在している従来のものにあっては、表
面欠陥検査としての信頼性が欠けることになる。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みて成されたも
のであり、ワークが有する多種類の表面欠陥の種類に応
じて、それぞれの種類の表面欠陥検出に最適な照明条件
が設定された照明とカメラを当該ワークの周囲に配置し
、表面欠陥の種類の如何に拘らず、確実にその欠陥を検
出できるようにした表面欠陥検査装置を提供することを
目的とする。

（問題点を解決するための手段）前記目的を達成するための本発明は、ワークが有する被
検査面に対してそれぞれ異なる方向から光を照射する照
明と、前記被検査面の画像を前記照明により照射された
光の方向に対応した方向からそれぞれ入力する画像入力
手段と、当該画像入力手段に前記被検査面の画像が入力
されるように前記ワークを移動させる駆動手段と、前記
画像入力手段からの画像を入力し、ワークの被検査面中
の異常の有無を判断する判断手段とを有することを特徴
とするものである。

（作用）このように構成すると、ワークの被検査面には照明によ
って複数の相異なる方向から光が照射され、画像入力手
段もこの光の方向に対応した複数の相異なる方向からワ
ークの被検査面の画像を入力することになるので、それ
ぞれ異なる照明条件下でワークの被検査面の表面欠陥検
査が行なわれることになる。そして、駆動手段によって
ワークを一回転させると、このそれぞれ異なった照明条
件下での複数の被検査面画像が判断手段に入力される。

このように、各カメラは被検査面を異なる条件の下で検
査できるので、どのような種類の欠陥であってもその検
出が可能となり、表面欠陥検出の信頼性が向上する。

（実施例）以下Ｇこ、本発明に係る表面欠陥検査装置を図面に基づ
いて詳Ｉａに説明する。

第１図は、本発明の表面欠陥検査装置を加工ラインに適
用した場合の一例を示している。

ワークであるピストン１は、洗浄機２によって表面の洗
浄が行なわれた後、搬送装Ｗ３の所定位置で待機し、ワ
ーク４によって検査台らの駆動手段としての回転台６に
載置される。そして、回転台６によってワークが一回転
する間に、この回転台６の周囲に備えられている複数台
のカメラ７によってこのピストン１の被検査面の表面欠
陥検査が行なわれ、この検査結果がＯＫであればピスト
ン１は振分はプッシャー８ｔこよって防錆油槽９に送ら
れ、ＮＧであればピストン１は振分はプッシャー８によ
ってワークスドックエリア１０に送られる。

そして、ＯＫのものはパレタイズロボット１１によって
パレット１２に収納され、ＮＧのものは作業者によって
作業台１３で目視検査の後、防錆油槽１４に入れられて
、パレットｉ　５に収納される。

第２図は、本発明に係る表面欠陥検査装置を備えた検査
ステージの概略構成図を示す。

この検査ステージは、同図に示すように、ピストン１を
支持すると共に回転させる回転台６が備えられており、
この回転台６は、モータ２０によって回転するようにな
っている。また、この回転台６には、エアーチャック２
１が設けられており、このエアーチャック２１によって
ピストン］、が支持さえとる。

この回転台６の周囲には、図示するように、照明として
のランプ２２によって斜上から光が照射されたピストン
１の被検査面Ｓの画像を入力するカメラ７ａと、杉ンプ
２３によって斜上から光が照射されたピストン１の被検
査面Ｓ上方の画像を入力するカメラ７ｂと、ランプ２４
によって平行に光が照射されたピストン１の被検査面Ｓ
の画像を入力するカメラ７Ｃと、ランプ２５によって斜
下から光が照射されたピストン１の被検査面Ｓの画像を
入力するカメラ７ｄとがそれぞれ配置されこれらのラン
プとカメラの被検査面Ｓに対する照明条件は、被検査面
Ｓの有する種々の表面欠陥を検出するのに最適となるよ
うに設定されている。

この設定の詳細は第３図から第６図に示してあり、第３
図に示すように、ランプ２４は、ピストンコ、の被検査
面Ｓに対して水平方向から光を照射する位置に投げられ
、カメラ７Ｃは、このランプ２４から照射されて被検査
面Ｓから反射してきた光を受は得る位置に配置されてい
る。なお、この場合に使用されるランプ２４からの光は
拡散光であり、被検査面Ｓ全域が均一な明るさになるよ
うにしている。

このような位置にランプ及びカメラを配置すると、被検
査面Ｓにスクラッチ、打痕、焼けなどの欠陥が存在する
場合には、図にも示すようにこれらの欠陥部に光が照射
されてもこの部分で乱反射を起こすことから、カメラに
入力される部分的な光量が減ることになる。したがって
このような照明条件の下ではこれらの欠陥を容易に検出
することが可能になる。

また、第４図に示すように、ランプ２３は、ピストン１
の被検査面Ｓの上方Ｒ部に対して斜上方向から光を照射
する位置に設けられ、カメラ７ｂは、このランプ２３か
ら照射されて被検査面Ｓから反射してきた光を受は得る
位置に配置されている。なお、この場合に使用されるラ
ンプからの光はスポット光であり、主として前記したＲ
部に光が照射されるようにしている。

このような位置にランプ及びカメラを配置すると、前記
したと同様の作用によって主として被検査面Ｓの上方Ｒ
部における打痕の欠陥を容易（、こ検出することが可能
になる。

さらに、第５図に示すように、ランプ２２は、ピストン
１の被検査面Ｓに対して斜上方向から光を照射する位置
に設けられ、カメラ７ａは、このランプ２２から照射さ
れて被検査面Ｓから反射してきた乱反射光を受は得る位
置に配置されている。

なお、この場合に使用されるランプからの光はスポット
光である。

このような位置にランプ及びカメラを配置すると、被検
査面Ｓに荒残りの欠陥が存在する場合には、図にも示す
ように、この欠陥部に光が照射されるとこの部分で乱反
射を起こすことから、カメラに入力される部分的な光量
が欠陥のない場合に比較して増えることになる。このよ
）な欠陥の場合は、第３図のような照明条件においては
乱反射の程度が少なくなるのでこのような照明条件によ
らなければ検出は困難となる。したがって、このような
照明条件によれば荒残りの欠陥を容易に検出することが
可能になる。

そして、第６図に示すように、ランプ２５は、ピストン
１の被検査面Ｓに対して斜下方向から光を照射する位置
に設けられ、カメラ７ｄは、このランプ２５から照射さ
れて被検査面Ｓから反射してきた乱反射光を受は得る位
置に配置されている。

このような位置にランプ及びカメラを配置すると、被検
査面Ｓに平研の欠陥が存在する場合には、図にも示すよ
うに、この欠陥部に光が照射されるとこの部分で乱反射
を起こすことから、カメラに入力される部分的な光量が
欠陥のない場合（、こ比較して増えることになる。した
がって、このような照明条件によれば平研の欠陥を容易
に検出することが可能になる。

なお、これらのランプ２２〜２５のそれぞれは、これら
のランプ２２〜２５にそれぞれ対応するカメラ７ａ〜７
ｄ以外のカメラには影響がないように配置されている。

つまり、相対向する位置に設置されているランプであっ
ても、そのランプに対応するカメラ以外のカメラにはそ
のランプの影響がないような位置に各ランプ２２〜２５
がそれぞれ配置されている。

第７図は、本発明に係る表面欠陥検査装置における制御
系のブロック図を示す。

同図に示すように、判断手段としての制御装置４０内に
設けられている入出力装置３０には、画像入力手段とし
てのカメラ７ａ〜７ｄ、ワークであるピストン１を回転
させるモータ２０、このモータ２０の回転角度及び回転
速度を検出するエンコーダ３１−、ピストン］−の被検
査面に光を照射ずるランプ２２〜２５及び検査結果を表
示する表示装置３２が外部から接続され、これらの機器
にあるいはこれらの機器からの信号は、この入出力部Ｗ
３０を介して授受される。

また、この入出力部Ｗ３０には、カメラ７ａ〜７ｄの画
像信号を処理する画像処理部３３と、モータ２０．ラン
プ２２〜２５及び表示装置３２の動作を制御する機器制
御部３４とが接続されており、画像処理部３３及び機器
制御部３４には、画像処理部３３からの信号によってピ
ストン１の被検査面のキズの有無を検出するキズ検出部
３５が接続されている。そして、機器制御部３４は、画
像処理部３３及びキズ検出部３５からの信号に基づいて
モータ２０の回転速度や表示装置３２等の動作を制御す
る。

以上のように構成された本発明の表面欠陥検査装置は、
第８図に示す動作フローチャートのように動作して被検
査面の表面欠陥検査を行なう。以下に、この動作を第２
図から第７図を参照しつつ説明する。

ステップ１まず、作業の開始が指令され、プログラムがスタートす
ると、第７図に示す制御装置４ｏ及びこの制御装置４０
に接続される全ての機器の動作状態を初期化し、検査処
理の準備を行なう。そして、ピストン１が第２図に示す
ようにエアーチャック２１によって回転台６に支持され
ると、機器制御部３４は入出力装置３０を介してランプ
２２〜２５を点灯させると共にモータ２０を駆動してピ
ストン１を回転させる。

ステップ２カメラ７ａ〜７ｄは、第３図から第６図に示したように
、それぞれ対応するランプ２２〜２５による被検査面Ｓ
における所定範囲からの反射光を受光し、これをカメラ
の内部に設けられているＣＯＤ等の素子によって光電変
換し、この変換後の信号を入出力部３０に出力する。

ステップ３画像処理部３３は、ステップ２において出力された各カ
メラ７ａ〜７ｄがらのそれぞれの信号を画像データとし
て記憶する。そして、この記憶処理が終了すると、画像
処理部３３は機器制御部３４に信号を出力し、機器制御
部３４は入出力装置３０を介してモータ２０を回転させ
る。これにより、各カメラ７ａ〜７ｄは異なる領域にお
ける反射光を入力することになる。

ステップ４機器制御部３４は、エンコーダ３１からの信号に基づい
て、カメラ７ａ〜７ｄによってピストン１の被検査面Ｓ
の全ての部分の画像データが取られたかどうかを判断す
る。換言すれば、ピストン１が原位置から一回転したか
どうかの判断をする。

この判断の結果、被検査面Ｓの全ての部分の画像データ
が取られていなければステップ２からステップ４までの
処理を繰返し、被検査面Ｓの全ての部分の画像データが
取られたら、機器制御部３４は画像処理部３３に終了信
号を出力するとともに入出力装置３０を介してモータ２
０の回転を停止し、次のステップに進む。

ステップ５画像処理部３３は、ステップ２及びステップ３の処理に
おいて記憶した全画像データを処理し、そのデータをキ
ズ検出部３５に出力する。

ステップ６キズ検出部３５は、このデータに基づいてキズの有無を
判定し、その結果を機器制御部３４に出力する。そして
、機器制御部３４は、入出力装置３０を介して表示装置
３２を作動させ、表示装置３２に検査結果を表示させる
。

このように、被検査面Ｓに対して複数の照明条件を設定
し、この設定されたそれぞれの照明条件の下においてこ
Ω被検脊面Ｓの画像をカメラによって入力し、この画像
を制御装置４ｏによって処理して種々の表面欠陥を検査
すると、カメラは、同一の被検査面Ｓを複数の照明条件
下で見ることＧこなり、種々の欠陥を検出することが容
易となるので、表面欠陥検査の信頼性が向上することに
なる。

なお、本実雄側中ワークの一例としてピストンを例示し
たが、これに限らず、三次元平面を有する形状のもので
あればどのようなものであっても本発明の表面欠陥検査
装置の適用は可能である。

さらには、画像処理は、ワークの被検査面における全画
像データを記憶の後行なうような処理を例示したが、カ
メラによって得られる画像データをリアルタイムで処理
するようにしても良いのはもちろんである。

（発明の効果）以上の説明により明らかなように、本発明によれば、ワ
ークが有する多種類の表面欠陥の種類に応じてそれぞれ
の種類の表面欠陥検出に最適な照明条件が設定された照
明と画像入力手段とを当該ワークの周囲に配置し、駆動
手段によってワークを移動させ、判断手段によって表面
欠陥検出を行なうようにしたので、画像入力手段は同一
の被検査面Ｓを複数の照明条件下で見ることができるこ
とから、表面欠陥の種類の如何に拘らず確実にその欠陥
を検出できることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る表面欠陥検査装置を加エライン
に適用した場合の一例を示す図、第２図は、本発明に係
る表面欠陥検査装置を備えた検査ステージの概略構成図
、第３図から第６図は、第２図に示した検査ステージにお
けるランプとカメラとの設定状況を示す図、　第７図は
、本発明に係る表面欠陥検査装置における制御系のブロ
ック図、第８図は、第７図に示した制御系の動作フローチャート
。１−・・・ピストン（ワーク）、６・・・回転台（駆動手段）、７ａ〜７ｄ・・・カメラ（画像入力手段）、２２〜２５
・・・ランプ（照明）、４０・・・制御装置（判断手段）、Ｓ・・・被検査面。

Claims

【特許請求の範囲】ワークが有する被検査面に対してそれぞれ異なる方向か
ら光を照射する照明と、前記被検査面の画像を前記照明により照射された光の方
向に対応した方向からそれぞれ入力する画像入力手段と
、当該画像入力手段に前記被検査面の画像が入力されるよ
うに前記ワークを移動させる駆動手段と、前記画像入力
手段からの画像を入力し、ワークの被検査面中の異常の
有無を判断する判断手段とを有することを特徴とする表
面欠陥検査装置。