JPH02190707A - 表面欠陥の検査方法及び装置 - 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、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。