JPH01191047A - 欠陥検査装置 - Google Patents

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
ーク表面の欠陥の有無を検査する欠陥検査装置に係り、
特に、例えば亀裂のような比較的小さく鋭角的な欠陥と
打痕のような比較的大きく鈍角的な欠陥とを確実に検出
することが可能な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光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
が存在しているか否かの検査をする表面欠陥検査がある
が、この表面欠陥検査は、表面欠陥検査装置が備えられ
た例えば第４図に示すような加工ラインにおいて行なわ
れている。

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、搬送装置３の所定位置で待機し、ロ
ーダ４によって検査ステージに置かれている検査台５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８によって防錆油槽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、０に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１５に収納される。

第５図は、第４図に示した検査ステージの概略構成図を
示す。

この検査ステージには、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
２１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１が支持される。

この回転台６の周囲には、図示するように、ピストン１
の被検査面Ｓに対して水平に光を照射すランプ２２と、
このランプ２２によって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７とがそれぞれ配置さ
れ、このランプ２２とカメラ７によって形成される被検
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。すなわち、第６図に示すように、ランプ２２は、ピ
ストン１の被検査面Ｓに対して水平方向から光を照射す
る位置に設けられ、カメラ７は、このランプ２２から照
射されて被検査面Ｓから正反射してきた光を受は得る位
置に配置されている。

なお、このランプ２２から照射される光はスポット光で
ある。

このような位置にランプ２２及びカメラ７を配置して、
被検査面Ｓの一回転分の画像をカメラ７によって入力し
、この入力した画像を二次元展開すると、例えば、第７
図に示すような画像データカ１得られる。尚、同図中ａ
及びｂの欠陥は第６図に示したワーク１の被検査面Ｓに
存在する欠陥ａ及びｂに相当するものである。そして、
この画像データを二値化処理して境界データを作成する
と、第８図に示すような二次元展開データが得られ、被
検査面Ｓの境界の欠陥検出は、この二次元展開データに
基づいて行なわれるが、この欠陥検出は以下のように行
なわれる。

第８図点線部の一部の拡大を示す第９図に示すように、
予め設定されているサンプリング間隔りをもってサンプ
リング位置を順次シフト（このシフト間隔は同図におい
ては１づつである。つまり、Ｎの値を１からＭ−Ｎまで
１づつずらしている。）させながら各サンプリング位置
Ａ、Ｂ・・・Ｃ，Ｄ・・・等における二次元展開データ
の差分（図においては、ｂｏｒｄ（Ｎ）とｂｏａｄ（Ｎ
＋Ｌ）の位置における境界データの差、Ａ−Ｂ）を順次
演算し、その差分の値が設定されている許容値ｄよりも
大きければ欠陥有りとの判断をしている。例えば、図に
示すように、ｂｏｒｄ（Ｎ＋ｎ）とｂｏａｄ（Ｎ＋＋ｎ
＋Ｌ）の位置における境界データの差、Ｃ−Ｄ＝Ｅの場
合は、Ｅｎｄであるので、欠陥有りとの判断がされるこ
とになる。

尚、前記したサンプリング間隔り及び許容値ｄは、ワー
クに要求される品質によって定められており、極めて小
さな欠陥であってもワークの機能に重大な影響を及ぼす
場合には、サンプリング間隔又は許容値のいずれか一方
あるいは双方を小さく設定（−最内には、誤動作防止の
ためにサンプリング間隔を変化させる。）し、あまり小
さな欠陥は無視しても良いような場合には、サンプリン
グ間隔又は許容値のいずれか一方あるいは双方を小さく
設定している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の欠陥検査装置にあって
は、前記した二次元展開データに基づいて、予め設定さ
れている一種類のサンプリング間隔をもってサンプリン
グ点の値を読込み、そのサンプリング点相互の値の差分
を演算することによってワークの欠陥有無の判断を行な
っていたために、例えば、このサンプリング間隔が第７
図に示したように、比較的小さな亀裂ａのような欠陥を
検出し得るように設定されていると、比較的大きな打痕
Ｃのような欠陥の検出が困難になり、一方、この逆に、
このサンプリング間隔が比較的大きな打痕Ｃのような欠
陥を検出し得るように設定されると、比較的小さな亀裂
ａのような欠陥の検出が困難になるという相矛盾した問
題を有することになる。したがって、亀裂又は打痕のい
ずれかが存在しても不良と判断しなければならないよう
なワークに対しては、欠陥検出を行なうことが極めて困
難となるとうい問題がある。

本発明はこのような従来の欠点を解消するために成され
たものであり、亀裂のような比較的小さく鋭角的な欠陥
と打痕のような比較的大きく鈍角的な欠陥とを確実に検
出することが可能な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、ワークにおける被
検査面の画像を画像情報として入力する画像入力手段と
、前記画像情報を処理することによって前記被検査面に
おける比較的小さな欠陥の有無を判断する第１判断手段
及び比較的大きな欠陥の有無を判断する第２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、第１判断手段は、画像入力手段
から入力されたワークにおける被検査面の画像情報に基
づいて、この被検査面に存在する比較的小さな欠陥を検
出し、また、第２判断手段は、前記画像情報に基づいて
、この被検査面に存在する比較的大きな欠陥を検出する
。

したがって、ワークの被検査面に有する比較的小さな欠
陥及び比較的大きな欠陥、双方の欠陥を確実に検出する
ことができることになる。

（実施例） 以下に、本発明に係る欠陥検査装置の一実施例を図面に
基づいて詳細に説明する。

第１図には、本発明に係る欠陥検査装置における制御装
置周辺の概略構成図が示しである。

制御装置３０には、内部と外部との信号のやりとりを行
なう入出力装置３１が設けられており、この入出力装置
３１には欠陥検査結果を報知する表示器２５と、画像入
力手段としてのカメラ７と非検査面に光を照射するラン
プ２２と、図示しないワークであるピストンを回転さぜ
るモータ２Ｑ及びこのモータ２０の回転量を検出するエ
ンコーダ２ＯＡとが外部から接続され、また、境界デー
タの基づくワーク境界面の比較的小さな鋭角的な欠陥を
検出する第１判断手段としての鋭角欠陥検出部３３．比
較的大きな鈍角的な欠陥を検出する第２判断手段として
の鈍角欠陥検出部３４及びこれらの両欠陥検出部３３．
３４からの信号に基づいて欠陥を検査する欠陥検査部３
２が接続されている。

以上のように構成された制御装置は、第２図に示す動作
フローチャートに基づいて以下のように動作する。以下
に、この動作フローチャートを第１図、第３図及び第５
図を参照して説明する。

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、制御部３０はこの内部の動作状態及びこれに接続さ
れている外部機器の動作状態を初期化し、欠陥検査開始
の準備を行なう。そして、ピストン１が第５図に示され
るようにエアーチャック２１に装着されると、制御装置
３０は、ランプ２２を点灯させるとともにモータ２０を
駆動してピストン１を所定方向に所定速度で回転させる
。

ステップ２ カメラ７は、ピストン１の被検査面の両頭を人、力し、
これをカメラ７の内部に設けられているＣＣＤ等の素子
によって光電変換し、この変換後の画像信号を入出力装
置３１を介して鋭角欠陥検出部３３及び鈍角欠陥検出部
３４に出力する。

ステップ３ 鋭角欠陥検出部３３と鈍角欠陥検出部３４は、カメラ７
からの画像信号を入力し、この画像信号を二値化して、
この二値化したデータを入力順に記憶する。

ステップ４ 欠陥検査部３２は、エンコーダ２ＯＡからの信号に基づ
いて、鋭角欠陥検査部３３及び鈍角欠陥検査部３４に、
カメラ７によってワーク１の被検査面全ての画像情報が
入力されたかどうかの判断をする。換言すれば、ワーク
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、ワーク１が一回転していなければステップ
２及びステップ３の処理を繰返し、一回転したら、欠陥
検査部３２は、鋭角欠陥検査部３３及び鈍角欠陥検査部
３４に終了信号を出力するとともに、入出力装置３１を
介してモータ２０の回転を停止し、次のステップに進む
。

ステップ５ まず、鋭角欠陥検出部３３は、ステップ３の処理におい
て記憶した画像データに基づいて以下の処理を行なう。

画像の二値化処理後の部分的拡大図である第３図に示す
ように、例えば、この画像データのうち、サンプリング
間隔がＬであるｂｏｒｄ（Ｎ）とｂｏｒｄ（ｔ４＋Ｌ）
との各サンプリング位置の値の差Ｋを演算する。

また、上記処理は、サンプリング位置を１データづつず
らして記憶されている全てのデータについて順次行なわ
れる。尚、処理速度を速くする必要があれば、例えば５
データおきに上記処理を行なうようにすれば良い。

このような処理をすると、被検査面に存在する比較的小
さな欠陥を検出する場合に有効である。

そして、鈍角欠陥検出部３４は、ステップ３の処理にお
いて記憶した画像データに基づいて以下の処理を行なう
。

第３図に示すように、ｂｏｒｄ　（Ｎ＋ｎ）からｂｏｒ
ｄ（Ｎ＋ｎ＋Ｒ）の間における各サンプリング位置の値
の総和をサンプリング間隔Ｒで割った値、つまり、ｂｏ
ｒｄ（ｔ４＋ｎ）からｂｏｒｄ（Ｎ＋ｎ＋Ｒ）までの平
均値と、ｂｏｒｄ（ｔ４十ｍ）からｂｏｒｄ（Ｎ＋ｍ＋
Ｓ）の間における各サンプリング位置の値の総和をサン
プリング間隔Ｓで割った値、つまり、ｂｏｒｄ（Ｎ＋ｍ
）からｂｏｒｄ（Ｎ＋ｍ＋Ｓ）までの平均値とを求め、
これら平均値に基づいてその平均値の差Ｑを求める。こ
の処理も、前記したと同様に、１データづつずらして順
次行なう。

このような処理を行なうと、被検査面に存在する比較的
大きななめらかな欠陥を容易に検出することが可能にな
る。

ステップ６．７ 欠陥検査部３２は、鋭角欠陥検出部３３がステップ５に
おいてそれぞれ算出した各サンプリング位置間の差にと
許容値ｄとを比較し、Ｋ＞ｄならばキズ有りとの判断を
し、また、鈍角欠陥検出部３４がステップ５においてそ
れぞれ算出した各サンプリング位置間における平均値Ｑ
と許容値Ｗとを比較し、Ｑ＞Ｗであればキズ有りとの判
断をし、キズ有りとの判断がされたら、入出力装置３１
を介して表示器２５を点灯してピストン１は欠陥品であ
ることを報知する。

このように、本実施例においては、亀裂のように比較的
小さく鋭角的な欠陥はサンプリング間隔を狭めて、その
サンプリング位置における両データの差によって検出す
るようにし、打痕のように比較的大きく鈍角的な欠陥は
、狭広２種類のサンプリング間隔を設定し、その狭いサ
ンプリング間隔内でのサンプリング値の平均値と、その
広いサンプリング間隔内でのサンプリング値の平均値と
の差によって検出するようにしである。

尚、本実施例におけるサンプリング間隔り、　Ｒ、Ｓ、
Ｔは、ピストン１の被検査面に要求される品質上の要求
に基づいて任意に定めである。

また、本実施例ではワークの被検査面の全ての画像を入
力した後、この画像を処理し、検査し、検査結果を表示
するものを例示したが、カメラによって入力される画像
をリアルタイムで画像処理し、この処理結果に基づいて
検査結果を表示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、比
較的小さな欠陥を検出する第１判断手段と、比較的大き
な欠陥を検出する第２判断手段とを個々に設けたので、
ワークが有する比較的小さな欠陥及び比較的大きくなめ
らかな広い欠陥の双方を確実に検出することができ、欠
陥検査の信頼性を向上させることができる。さらには、
どちらの判断手段によって欠陥が検出されたのかを検知
することによって欠陥の分類も行なうことが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る欠陥検査装置の制御装置周辺の
概略構成図、 第２図は、第１図に示した制御装置の動作フロ−チャー
ト、 第３図は、第２図に示した動作フローチャートの説明に
供する図、 第４図は、−最内な表面欠陥検査装置を備えた加工ライ
ンの概略図、 第５図は、第４図に示した検査行程の詳細図、第６図は
、第５図に示した検査行程における照明条件を示す図、 第７図から第９図は、ワークの被検査面における画像処
理後の詳細図である。 ７・・・カメラ（画像入力手段）、 ３３・・・鋭角欠陥検出部（第１判断手段）、３４・・
・鈍角欠陥検出部（第２判断手段）。 特許出願人　　　　　日産自動車株式会社代理人　弁理
士　　　八　１）幹　雄（ほか１名）第２図 第３図 （−ノ 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ワークにおける被検査面の画像を画像情報として入力す
   る画像入力手段と、 前記画像情報を処理することによって前記被検査面にお
   ける比較的小さな欠陥の有無を判断する第１判断手段及
   び比較的大きな欠陥の有無を判断する第２判断手段とを
   有することを特徴とする欠陥検査装置。