JPH02190707A - 表面欠陥の検査方法及び装置 - Google Patents

表面欠陥の検査方法及び装置

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JPH02190707A
JPH02190707A JP1112289A JP1112289A JPH02190707A JP H02190707 A JPH02190707 A JP H02190707A JP 1112289 A JP1112289 A JP 1112289A JP 1112289 A JP1112289 A JP 1112289A JP H02190707 A JPH02190707 A JP H02190707A
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JP
Japan
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defect
image
inspection
light
irradiation
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JP1112289A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Baba
馬場 敏之
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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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、板状の表面に発生する加工不良やかけ等の欠
陥を画像処理して検査する方法に関するものである。
〔従来の技術〕
検査面を照射して欠陥部からの散乱光を受光して欠陥の
特徴量として面積・周囲長などを計算して判別し、検査
を行う方法には、例えば特開昭53−72679や特開
昭61−271406がある。
これらの従来例における検査面への照射方法としては、
第6図に示すように検査面61に対して斜め方向から光
源65により照射67を行う。検査面61に欠陥部62
が存在すると、入射光63が散乱されるため、表面に垂
直な方向への散乱光64が正常部よりも増加する。そこ
で、検査面61の垂直方向に置かれた光電子増倍管やテ
レビカメラ等の光検出器66によって検査面61からの
散乱光64を受光する。
この光検出器66から出力される映像信号68により欠
陥部62の検出を行うが、映像信号68の処理方法とし
て例えば特開昭53−72679のように第7図(a)
(b)に示すものがある。欠陥部62の形状によって受
光される散乱光64の強度A、Bが変わるために、映像
信号68に対しであるスライスレベルV、、V、を設定
しておき、このスライスレベルV、、V、で映像信号6
8を2値化し、この2値化された信号から欠陥部62の
特徴量、例えば面積や周囲長などを計算して欠陥の検査
を行う。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述の検査方法では、欠陥の形態によって以下のような
問題点がある。
照射方法に関しては、例えば第8図に(a)、 (b)
に示すような段差状の欠陥81や直線的な加工きずなど
、方向性をもつ欠陥を検出する場合、第8図(a)のよ
うに欠陥81の長手方向に対して光源85からの入射光
82が直角に近い角度で入射する時は欠陥81の部から
の散乱光83が多いため散乱光83を受光する光検出器
86との位置関係による欠陥検出に支障は無い。しかし
第8図[有])のように入射光82の方向に対して欠陥
81の長手方向がほぼ平行である時には正反射成分84
が多くなる反面、欠陥81から光検出器86へ向う散乱
光83が少なくなり、微量な散乱光83を受光したとし
でも欠陥81の周囲と受光量に差がなく検出後の処理は
困難になる。そして、更には検査面87の外周面88が
第8図のように円弧を成している場合には、検査面81
自体の方向性が定めにくい。即ち、外周面88が円弧で
あるから基準となる面や突起がないので、検査時に欠陥
81の方向とワーク89の位置を特定し難く、同一程度
の欠陥でも安定的に検出できないのである。
入射光に対する欠陥の方向を変えるためには、検査面と
か、あるいは光源そのものを回転させて、複数回の検査
をする方法があり、そして特開昭53−72679で開
示されているように複数方向から照射する方法もある。
しかし、前者の方法では少なくとも方向を90°回転さ
せて、1つの検査面であるにも拘らず2回以上の検査を
する必要がある。
そのため、検査をする時間が長くなるという欠点がある
。また後者の場合でも複数個の照明装置が必要となり、
設置空間が大となり複雑構成となるのである。
また映像信号の処理に関しては、従来例のように映像信
号をそのまま2値化する方法では、段差量の小さな欠陥
や深さの小さい欠陥の場合、乱反射光量の重化が小さい
ため、このような欠陥は安定して2値化することができ
ない。さらに、第6図の構成で斜方から比較的広い検査
面61の全体を照明67した場合、検査面61が正常面
であっても照射光量が一様ではない。即ち、光源65か
ら離れるに従って徐々に暗くなっていくため、映像信号
の2値化処理の上では不利である。
以上に述べたように、欠陥が段差をもった溝状であって
、更にはその方向性をもつ、そのような欠陥のある検査
面の外周面が円弧を成しているワークを検査するには、
従来の何れも満足できない。
照射する方向による散乱光の受光量が問題であって、ワ
ークや光源を回転させて複数回の検査をすると時間が長
くなり、複数個の照射でも検査面への照射光量が一様に
ならない。このようにワークの形状と欠陥の種類、及び
照射手段による映像信号とその後の2値化処理において
、満足するべきものがない。本発明は前述のことを解決
するべく成したもので、ワークとその欠陥に対して映像
信号を明確にし、更に2値化処理を確実にすることを目
的とする。
〔財苅点を解決するための手段〕
本発明は、検査面と同じ高さ若しくは検査面よりも高い
位置で検査面を取り囲むように構成された発光部を持ち
、検査面に対して周囲から均一に照射を行う照射装置と
、検査面からの散乱光を検査面の垂直方向から受光して
検査面画像を撮像する撮像装置と、検査面の画像を処理
する画像処理装置で構成され、撮像された検査面の原画
像に対して、少なくとも2方向にそれぞれ微分処理を行
い、得られたそれぞれの微分画像を適当なスライスレベ
ルで2値化し、得られた2値化画像のOR画像を作り、
このOR画像と予め画像処理装置に記憶されているマス
ク画像とのAND画像を作り、このAND画像に対して
ノイズの除去処理を行って欠陥部を抽出するようにする
のである。
〔実施例〕
本発明の実施例について、第1図から第5図に基づいて
詳説する。
第1図は本発明の機器構成を示し、第2図は被検体であ
るワークと照明器について示している。
ワーク13は円板状を成していて検査面21には段差状
の欠陥22をもつものである。欠陥22については複数
条の並列もあれば、交差するようになったものもあり、
欠陥22の断面はその側面や底面が検査面に対して斜め
である。
このようなワーク13をベース23上に静置し、ワーク
13の検査面21を周囲から照射する面照射装置11と
、ワーク13の検査面21を正面から照射する輪郭照射
装置15を独立して別個に設け、検査面21の面と輪郭
を撮像装置であるテレビカメラ14にて撮像し、その映
像信号はモニタ16を介して画像処理装置18に入力さ
れ記憶するようにする。マスク画像処理部と欠陥画像処
理部とノイズ除去処理部をもつ画像処理装置1日は他の
モニタ17とも連結されている。
ベース23の表面は無反射のシートであって、黒色ラシ
ャ紙が最適である。このベース23に静置したワーク1
3のエツジ28に対して、等間隔になるような内周をも
つリング状の照明器24を設け、光ファイバを介して光
量制御できる光源ユニット26に連結する。
照明器24の内周には面照射19の角度θ2をもつ発光
部12を設け、角度θ2の内角にワーク13のエツジ2
8が入るようにする。
この照明器24の上方にはワーク13へ輪郭照射20す
るリング状の照明器25を設け、光ファイバを介して光
量制御できる光源ユニット27に連結する。
ワーク13と照明器24.25は、ベース23の表面に
対して垂立する垂線0−0にその各々の中心が合致する
ように設けるが、照明器25の上方にはテレビカメラ1
4の中心を合致して設ける。
このように構成してワーク13の検査面21と、エツジ
28を映像信号として検出する作用について述べる。
ワーク13の検査面21の光沢・色調と欠陥22の種類
によって光源ユニット26からの光量を調整し、発光部
12から検査面21の全面に亘って面照射19する。欠
陥22からの反射光はテレビカメラ14に受光され、そ
の映像信号はモニタ16を介して画像処理装置18へと
送信する。
次に照明器25の輪郭照射20は角度θ1を以て、ワー
ク13の検査面21に向けるが、この輪郭照射20は光
量を調整できる光源ユニット27から光ファイバを介し
て成される。面照射19と輪郭照射20は各々別途に成
して、その各々の映像信号は画像処理装置18に記憶さ
れる。照射する角度θ1.θ2は光量及びワーク13と
の間隔と照射方向にて左右されるが、はぼ30度から7
5度の範囲が好ましい。
次に欠陥22を画像処理する手順を第3.4゜5図に基
づいて詳説する。
まず、検査面21の形状がエツジ28を輪郭とするマス
ク原画像を作成する。この時の照明には検査面21全体
を上方から一様に照明するマスク原画像用の輪郭照射装
置15を使用する。この状態でのマスク原画像を、適当
なスライスレベルで2値化することにより、検査面21
の形状をした・2値化画像を得る。そして次に検査面2
1のエツジ28部分を検査領域から除くため、適当な回
数N1だけ縮退処理を行ないマスク画像51を得る。
このマスク画像51について、以上に述べた実施例では
円板状のワーク13としているが、多角形若しくは楕円
形をした検査面での輪郭であっても良く、平坦な検査面
である場合に適用できる。
即ち、いろいろな輪郭をしたその図形をその周囲から一
様に縮める処理をするのである。以上、本発明の実施例
での処理により得られた検査面21のマスク画像51を
第4図(a)に示す。図中の白部分が以降で欠陥抽出を
行なう検査領域50となる。
次に、欠陥画像の作成について説明する。照明は面照射
装置11を使用する。欠陥22の部分では散乱光成分が
増加するために欠陥原画像では白く光って撮像されるが
、欠陥22の程度によってはその白さ、即ち明るさには
違いがある。第5図(a)の欠陥原画像のある特定部で
ある直線A−A’上での明るさの分布を第5図(a゛)
に示す。本発明では、欠陥原画像に対して微分処理を行
った後に2値化する。即ち、欠陥原画像に対して次式で
表わされる処理を行なうものである。
AX f (i、41ミl f (i+I+ j)  
f (i−1+ j)AV f (i+ jl =lf
 (L jl目−f (i+j−11l(但しf (i
+j) は(i+j)アドレスにおける明るさ) この微分処理には明から暗、あるいは暗から明への明る
さの変化が2.激な部分を更に強調する作用がある。第
5図い)は第5図(a)の欠陥原画像に対して、図中矢
印のX方向に微分を行った後のA−A’における明るさ
分布を示す。この微分した明るさ分布に対して、適当な
スライスレベルS、Lを設定する。この事により、欠陥
部を安定して2値化することができる。また照明むら等
のように欠陥原画像において、徐々に変化する明るさの
影響も微分処理をすることにより少なくできる。
微分処理には方向性があるため、第5図(a)に示すよ
うに欠陥原画像に対してX方向、X方向それぞれについ
て微分して後に2値化を行い、各々の2値化画像のOR
を取る。微分する方向は、前記x’y方向に限らず複数
方向であれば良い。第4図(b)に2値化画像からのO
R画像52を示すが、ワーク13の検査面21のエツジ
28部分と欠陥22の部分が白画素として2値化されて
いる。そして次にこのOR画像52と第4図(a)のマ
スク画像51のANDを取ることにより、第4図(C)
に示されるように周囲の大部分が除かれた欠陥画像53
が得られる。
最後に、上記までの処理で得られた欠陥画像53のノイ
ズ除去処理について説明する。欠陥画像53には第4図
(C)の小さな白部分53a、53bのようにワーク1
3の検査面21の欠陥部分を示す傷取外にも、ワーク1
3のエツジ28の微小なかけ等がノイズとして現われる
場合があり、これらのノイズを除去する必要がある。ノ
イズを除去する方法として、第3図に示すように欠陥画
像53の膨張をN2回、収縮をN1回、膨張をN4回す
るなど、適当な回数を繰り返し行う。ここでいう膨張処
理とは図形の境界を1層分太らせる処理であり、収縮処
理は逆に境界点を取り除いて1層分小さくする処理であ
る。膨張・収縮処理を繰り返すことにより、ある大きさ
以下の図形は消滅する。そのため、ノイズを除去する処
理をした後の欠陥画像と、その処理をする前の欠陥画像
のANDを取ることにより、第4図(d)に示すような
欠陥部のみが抽出され、欠陥抽出画像54が得られる。
第3図を基にして画像54への処理方法を述べたが、以
外のノイズ除去方法としては、欠陥画像53のラベリン
グ処理を行ない、各欠陥図形毎の面積を求めて、一定面
積以下の欠陥図形は消去する方法も考えられる。
第3図に基づく処理をして、最後に得られた欠陥抽出画
像54から欠陥面積、あるいは長さ等を計算することに
より検査面の自動判定をするのである。
〔発明の効果] 本発明によれば、検査面上に発生する欠陥を安定に検出
することができ、特に従来は検出が不安定であった段差
や加工きずなどの方向性を有する欠陥に対しても、欠陥
の方向とは無関係に検出が可能となる。また、照明に対
する欠陥の方向を変えるために必要とされていたワーク
又は照明位置を回転したり、あるいは複数の照明装置を
設けることが不用となり、検査時間の短縮と検査ステー
ジの小形化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例について、機器構成を示す図、
第2図は被検体であるワークと照明器の関係を示す図、
第3図は本発明における画像処理の手順を示す図、第4
図は実施例における処理画像例、第5図は実施例におけ
る検査面上での濃度分布を表わす図、第6図は従来例を
示す構成図、第7図は従来例における映像信号の2値化
を示す図、第8図は従来例における欠陥の方向による散
乱光の違いを示す図である。 11:面照射装置、13:ワーク、15:輪郭照射装置
、14:テレビカメラ、18:画像処理装置。 第1図 第2図 (Q) (b) 第4 (Q) (b) 第7図 (a′) 第5 図 81・・・欠陥 82・・・入射光 83・・・散乱光 84・・・正反射光 85・・・光源 86・・・光検出器 第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、被検体であるワークの検査面の欠陥を、画像処理に
    より検査する方法において、 イ、検査面を周囲から照射して、欠陥の状態を映像信号
    に変換する手段、 ロ、検査面を正面から照射して、検査面の輪郭を映像信
    号に変換する手段、 ハ、前記の映像信号はそれぞれに画像処理装置に入力さ
    れ記憶する手段、 ニ、前記画像処理装置においては、前記輪郭の映像信号
    に基づいてマスク画像を得、前記 欠陥の状態の映像信号に基づいて欠陥画像 を得、前記両画像の論理積ANDを介して ノイズ除去処理をし、欠陥抽出画像を得る 手段から成る、 ことを特徴とする表面欠陥の検査方法。 2、マスク画像は、輪郭の映像信号から得られたマスク
    原画像を2値化し、2値化画像を少なくとも1回以上の
    縮退処理することによって得られ、そして欠陥画像は欠
    陥の状態の映像信号から得られた欠陥原画像に対し、複
    数方向のそれぞれについて微分した後に2値化し、それ
    ぞれの2値化画像を得、この両者の2値化画像からのO
    R画像と前記マスク画像のANDを取ることにより作成
    されることを特徴とする請求項1の表面欠陥の検査方法
    。 3、ノイズ除去は、欠陥画像と欠陥画像を膨張し収縮し
    膨張して得られた画像の両者のANDを取ることにより
    欠陥抽出画像を得ることを特徴とする請求項1の表面欠
    陥の検査方法。 4、被検体であるワークの検査面に欠陥を有し、この欠
    陥を撮像して画像処理する表面欠陥の検査装置において
    、 イ、ワークの検査面を周囲から照射する面照射装置と、
    ワークの検査面を正面から照射す る輪郭照射装置が独立して別個に設けられ、ロ、検査面
    の面と輪郭を撮像する撮像装置と、ハ、マスク画像処理
    部と欠陥画像処理部とノイズ除去処理部をもつ画像処理
    装置と、 から成ることを特徴とする表面欠陥の検査装置。 5、面照射装置は光量制御できる光源ユニットと、光フ
    ァイバを介したリング状の照明器からなり、輪郭照射装
    置は光量制御できる光源ユニットと、光ファイバを介し
    たリング状の照明器から成り立ち、検査面と照明器と照
    明器と撮像装置とが順にその中心線を合致して設けるこ
    とを特徴とする請求項4の表面欠陥の検査装置。 6、ワークの検査面が平坦であって円形、多角形若しく
    は楕円形の輪郭であって、その面内に段差状の欠陥を有
    するワークを、表面が無反射のシートに静置して検査す
    ることを特徴とする請求項1の表面欠陥の検査方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07243825A (ja) * 1994-03-08 1995-09-19 Japan Tobacco Inc 線状材の検査方法
JPH07243821A (ja) * 1994-03-08 1995-09-19 Japan Tobacco Inc 線状材の検査方法
US5791771A (en) * 1995-12-19 1998-08-11 United Parcel Service Of America, Inc. Unsymmetrical elliptical reflector for spatial illumination

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07243825A (ja) * 1994-03-08 1995-09-19 Japan Tobacco Inc 線状材の検査方法
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