JPH0273139A

JPH0273139A - 表面欠陥検査装置

Info

Publication number: JPH0273139A
Application number: JP63225040A
Authority: JP
Inventors: Masato Sakakibara; 正人榊原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1988-09-08
Filing date: 1988-09-08
Publication date: 1990-03-13
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: JP2638121B2

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】［産業上の利用分野コ本発明は、物体の表面に生じた凹凸等の欠陥を検査する
装置に関する。

［従来の技術］従来より物体表面における凹凸等の欠陥の有無の検査は
、検査員により視覚あるいは触覚に基づいて行われてい
る。

この検査員の視覚あるいは触覚により検査は、検査員の
主観または熟練度が介在し易く、検査の均一性に関して
問題があり、また検査に必要な手間や時間が多くかかり
能率が悪くなるといった問題があった。

これらの問題を解決するものとして、例えば、特開昭５
２−９０９８８号「物体の表面欠陥検査方法」や特開昭
５２−７１２８９号に示される「表面検査装置」あるい
は特開昭５８−９７６０８号に示される「表面性状測定
方法及び装置」等の発明や提案等がなされている。

これらの発明や提案等は、検査される物体表面に明暗縞
模様等を写し出し、物体表面に凹凸等の欠陥があれは、
写し出された縞模様等が歪み・乱れることを利用して物
体表面の欠陥検査を行うものである。

上記発明や提案等は、検査の均一性を向上させ、作業の
能率化を図ることができるという優れた効果を有するも
のの次のような問題が考えられた。

（ａ）　　上記発明や提案等は、縞模様等の歪み・乱れ
の程度を検査員が判断することによって物体表面の欠陥
の有無を判定している。そのため、検査員の個人差によ
り検査結果の均一性に欠けるといった問題が考えられた
。

（ｂ）　　また、上記特開昭５８−９７６０８号に示さ
れる発明のように、被測定表面から反射された矩形波パ
ターンを結像光学系により結像面上に投影結像し、該結
像面上の空間的光強度分布をフーリエ変換する等して被
測定表面の表面性状を定量化して検出しようとする提案
等も為されているが、複雑な操作が必要とされ物体表面
の欠陥の有無を自動的に検出するものではないといった
問題や、あるいは装置がかなり複雑なものになるといっ
た問題が考えられた。

（ｃ）　　さらに、上記発明や提案では、単に検出され
た縞模様等の歪み・乱れによって欠陥を判定する。その
ため、物体表面の凹凸等の欠陥と物体に設けられた孔等
の加工部位とを区別することができなかった。

上記問題等により、物体表面の欠陥検査の省力化やロボ
・ント等を用いての無人化は妨げられている。

［発明が解決しようとする課題］本発明の表面欠陥検査装置は、上記問題点を解決するた
めになされたものであり、物体表面の凹凸等の欠陥のみ
の有無を客観的・定量的かつ自動的に検査することを目
的としている。

［課題を解決するための手段］本発明の表面欠陥検査装置は、第１図にその基本構成を
例示する如く、予め定められた明暗縞模様を被検査表面に写し出す明暗
模様投影手段Ｍ１と、該明暗模様投影手段Ｍ１により上記被検査表面に写し出
された明暗縞模様の像を光の強弱レベル信号として撮像
する撮像手段Ｍ２と、該撮像手段Ｍ２により撮像された上記レベル信号を微分
し、レベルの変化度信号とする変化度検出手段Ｍ３と、該変化度信号を所定の基準値と比較することにより変化
度信号の不規則部分を上記被検査表面の不規則部として
抽出する不規副部抽出手段Ｍ４と、上記撮像手段Ｍ２に
より撮像された上記レベル信号を所定の基準値と比較し
、レベルの２値信号とする明暗検出手段Ｍ５と、該２値信号から上記明暗縞模様投影手段Ｍ１が投影する
明暗の縞模様を除去し、上記被検査表面の加工部位を検
出する加工部位検出手段Ｍ６と、上記不規副部抽出手段
Ｍ４で抽出された不規則部から、上記加工部位検出手段
Ｍ６で検出された加工部位を除き、上記被検査表面の欠
陥部を検出する欠陥部検出手段Ｍ７とを備えたことを特徴とする。

ここで、変化度検出手段Ｍ３とは、撮像手段Ｍ２により
撮像された光の強弱レベル信号を微分しレベルの変化度
信号とする手段であればよい。例えば、コンデンサと抵
抗器とを用いた所謂ＣＲ微分回路等にディスクリートな
回路として構成したものや、撮像された光の強弱レベル
信号を一旦デジタル画像信号に変換し、該変換されたデ
ジタル画像信号をマイクロコンピュータ等を用いた論理
演算回路を用いて微分する構成とすること等が考えられ
る。

また、加工部位検出手段Ｍ６の加工部位とは、必要に応
じて物体表面に設けられた孔等のことである。

［作用コ明暗模様投影手段Ｍ１により被検査表面に写し出された
明暗縞模様の像を、撮像手段Ｍ２により光の強弱レベル
信号として検出すると、明部のハイレベルと暗部のロウ
レベルとを一定の間隔で繰り返す信号となる。

この光の強弱レベル信号を変化度検出手段Ｍ３を用いて
微分し、さらに不規副部抽出手段Ｍ４にて所定の基準値
と比較すれば、レベル信号の変化の度合の大きいところ
、即ち、明部のハイレベルと暗部のロウレベルとの境界
部を後述する中間レベル部と区別して検出することがで
きる。

被検査表面に凹凸等の欠陥部があれは、この欠陥部によ
り、歪み・乱された欠陥部のレベルは、上記明部のハイ
レベル及び暗部のロウレベルのどちらにも属しないいわ
ゆる中間レベルの信号として検出され、この部分を微分
した変化度信号は上記明部と暗部との境界部を有しない
信号として検出される。

ただし、被検査表面に孔等の加工部位が形成されている
と、この部分も明部と暗部との境界部を有しない信号と
して検出される。

したがって、不規副部抽出手段Ｍ４により抽出された不
規則部には、欠陥部だけでなく、加工部位も含まれてい
る。

一方、孔等の加工部位における上記レベル信号は、暗部
のロウレベルと同程度あるいはそれよりも暗いものであ
る。いいかえれば、加工部位の明暗のレベルは、欠陥部
の中間レベルよりも暗い。

したがって、撮像手段Ｍ２により検出されたレベル信号
を、明暗検出手段Ｍ５にて、例えは上記中間レベルより
も暗い所定の基準値と比較して２値化することにより、
上記欠陥部を除去した２（１貞信号とすることができる
。

そして、加工部位検出手段Ｍ６にて、この２値信号から
明暗の縞模様を除去すると、孔等の加工部位のみが検出
される。

したがって、欠陥部検出手段Ｍ７にて、上記のように不
規副部抽出手段Ｍ４で抽出された不規則部位と、加工部
位検出手段Ｍ６で検出された加工部位とを、比較するこ
とにより、欠陥部のみを孔等の加工部位と区別して検出
することができる。

［実施例コ本発明の一実施例を図面と共に説明する。

第２図は本発明一実施例の表面欠陥検査装置の構成を示
すブロック図である。

本実施例の表面欠陥検査装置は、被検査物ＯＢの表面に
縞状の明暗模様を投影する縞模様投影装置１０と、被検
査物ＯＢの表面に投影された縞模様の虚像を撮影し光の
強弱レベル信号を出力する撮像装置２０と、撮像装置２
０が出力する光の強弱レベル信号を処理する電子制御装
置３０とを備える。

縞模様投影装置１０は、多数の等間隔のスリットを有す
る平板１１と散乱光を照射する光源１２とから構成され
ていて、被検査物ＯＢの表面に所定ピッチの縞模様（本
実施例では、明部・暗部共にその間隔１．５ｍｍとして
いる）を写し出す。

尚、本実施例では、被検査物ＯＢは光沢を有する鉄板で
あって、縞模様は虚像として写し出される。

撮１象装置２０は、電子制御装置３０にビデオ信号ＶＤ
Ｉを出力するものであり、被検査物ＯＢの表面に写る縞
模様を撮影する撮像管等から構成されている。

また、この撮像装置２０にはＣＲＴデイスプレィＤＰＩ
が接続されており、撮像された縞模様を観測することが
できる。

電子制御回路３０は、撮像装置２０から人力されるビデ
オ信号ＶＤＩを例えば２５６階調のデジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換回路３１、デジタル信号に変換された画
像信号等を例えは２５６×２５６のマトリックスとして
格納するメモリ３２、画像信号を微分しレベルの変化度
信号とする微分演算回路３３、後述する画像収縮回路３
４、画像膨張回路３５、人力された信号をその平均順等
と比較して２値化する浮動２値化回路３６、これらの回
路等を制御するＣＰＵ３７、ＣＰＵ３７に接続された■
／○回路３８及び上記回路等を相互に接続するバス３９
を備える。

さらに、Ｉ１０回路３日には、電子側ｆａｊ装置３０に
種々の指示を与えるキーボードＫＢ、キーボードＫＢの
指示によって処理された各段階の画像を表示するＣＲＴ
デイスプレィＤＰ２等が接続されている。

本実施例の表面欠陥検査装置の動作を第３図の流れに基
づき説明する。

先ず、処理が開始されるとステップＳ１０にて、撮像装
置２０から縞模様投影装置１０により被検査物ＯＢ上に
写される縞模様の虚像が、ビデオ信号ＶＤＩとして撮像
装置２０よりＡ／Ｄ変換回路３１に取り込まれる。

第４図（Ａ）は、取り込まれた画像の一例であり、孔Ｈ
を有する被検査物ＯＢ表面を撮像した場合である。なお
、第３図の各ステップを示す番号の下に記された符号（
Ａ）〜（Ｈ）は、各々第４１１ｆｆｉ　（Ａ）〜（Ｈ）
に対応する画像を示す符号である。

また、第５図は、画像（Ａ）のＬ−Ｌ線上に対応するビ
デオ信号ＶＤＩを示すものである。欠陥部のビデオ信号
ＶＤＩは明部と暗部との中間レベルであり、孔部■」の
ビデオ信号ＶＤＩは暗部よりもさらに暗いことが分かる
。

続いて、ステップ３２０〜Ｓ５０にて、被検査物ＯＢの
表面に設けられた加工部位、例えは孔Ｈを検出する処理
を行う。

まず、ステップＳ２０にて、メモリ３２に格納される画
像信号を浮動２値化回路３６を用いて、第４図（Ｂ）に
示す如き２値画像とする。尚、以下の処理等で得られる
画像は、いずれもメモリ３２内に格納される。

この２値化処理の明暗の基準値は、平均温度より所定値
α、例えは２０を引いた値である。

前述の第５図に示すように、欠陥部の）震度はほぼ平均
）震度と同程度である。

したがって、この平均）震度より所定値αだけ低いレベ
ルを基準値とし、基準値より高いレベルの画素を白（濃
度２５５）、基準値より低いレベルの画素を黒（濃度０
）とすることにより、縞模様と孔Ｈ等の加工部位とから
なる画像（Ｂ）が得られる。

ついで、ステップＳ３０にて、上記画像（Ｂ）を画１象
収縮回路３４にて後述する収縮処理することにより、縞
模様を除去し、孔Ｈ等の加工部位を抽出し、第４図（Ｃ
）に示される画像を得る。

画像収縮回路３４で行われる画像収縮処理とは、ある画
素に着目し、その画素を取り囲む８個の画素のうち、１
つ以上が黒であれば着目した画素を黒とする処理を、全
ての画素に対して適用する処理である。

本ステップでは、この処理を３回行うことによって、縞
模様の明部（濃度２５５）を除去し、孔Ｈ等の加工部位
のみの画像（Ｃ）を得る。

続く、ステップＳ４０では、上記画像（Ｃ）を画像膨張
回路３５にて後述する膨張処理を行うことにより、上記
画像収縮処理によって実際より小さくなった孔Ｈ等の加
工部位を必要な大きさにし、第４図（Ｄ）に示される画
像を得る。

画像膨張回路３５で行われる画像膨張処理は、２つのモ
ード１，２を有している。

モード１は、ある画素に着目し、その画素を取り囲む８
個の画素のうち、１つ以上が白であれば着目した画素を
白とする処理を、全ての画素に対して適用する処理であ
り、モード２は、着目した画素を取り囲む８個の画素の
うち、２つ以上が白であれは着目した画素を白とする処
理である。

本ステップでは、モード１、モード２を交互に７回ずつ
繰り返し行うことにより、孔Ｈ等の加工部位を膨張させ
画像（Ｄ）を得る。

ステップＳ５０では、上記画像（Ｄ）の各画素を反転さ
せる。

一方、電子制御装置３０は、ステップ３６０〜Ｓ８０に
て、被検査物ＯＢの表面にある欠陥部、加工部位等の不
規則部を検出する。

先ず、ステップＳ６０にて、Ａ／Ｄ変換回路３１でデジ
タル化されメモリ３２に格納されるビデオ信号ＶＤＩに
基づく画像信号を微分演算回路３３を用いて微分し、レ
ベルの変化度信号とする。

ついで、ステップＳ７０にて、上記レベルの変化度信号
を浮動２値化回路３６を用いて、第４図（Ｆ）に示す如
き２値画像とする。

このステップにおける２値化処理の基準値は変化度信号
の平均値である。

前述の第５図に示すように、欠陥部あるいは孔Ｈ等の加
工部位は明暗の変化が、縞模様の部分に比べて少ない。

したがって、画像信号を微分して変化度信号とし、変化
度信号の平均値を基準値とし、基準値より絶対値が小さ
いレベルの画素を白（濃度２５５）、基準値より絶対１
直が大きいレベルの画素を黒（濃度０）とすることによ
り、欠陥部あるいは孔Ｈ等の加工部位である明暗の不規
則部が白い画素の塊となった画像（Ｆ）を得る。

そして、ステップＳ８０にて、上記画像（Ｆ）を画像収
縮回路３４にてステップＳ３０と同様の収縮処理を２回
行うことにより、欠陥部あるいは孔Ｈ等の加工部位であ
る明暗の不規則部を抽出し、第４図（Ｇ）に示される画
像を得る。

さらに、ステ・ンプＳ９０にて、ステップ３２０〜Ｓ５
０にて得られた加工部位を暗部として示す画像（Ｅ）と
、ステップ３６０〜Ｓ８０にて得られた欠陥部あるいは
孔Ｈ等の加工部位である明暗の不規則部を明部として示
す画像（Ｇ）との、対応する各画素の論理積をとること
により、第４図（Ｈ）に示す不規則部から孔Ｈ等の加工
部位を除去した画像を得ることができる。

そして、この画像（Ｈ）上の明部の面積を測定し、所定
以上の面積があったときに、欠陥部有りと判定し、Ｉ１
０回路３日からＮＧ倍信号出力する。

以上説明したように、本実施例の表面欠陥検査装置は、
被検査物ＯＢ上の凹凸等の欠陥部と孔等の加工部位とを
混同することなく、欠陥部のみを正確かつ自動的に検出
することができる。

また、本実施例では、加工部位の検出あるいは不規則部
の検出における２傾化処理において、基準］直として平
均濃度を使用している。

したがって、被検査物ＯＢの表面塗装色等が検査する旬
に異なったとしても、常に適切な基準値を使用して２値
化でき、表面塗装色の持つ光の強弱しベルにとられれず
欠陥部を検出することができる。

これにより、ロボット等の産業機器を用いて物体の表面
検査を無人化することができ、著しく作業効率を高める
ことができる。

さらに、被検査物ＯＢ上の欠陥部の大きさは数値化する
ことができ、定量値と比較されて欠陥部と判定されるの
で、検査結果に客観性を有し極めて信頼性の高い検査結
果を自動的に得ることができるという効果も奏している
。

そして、凹凸等の欠陥部は、明部と暗部との境界部が存
在しない中間レベル部として検出することができる。

そのため、被検査物ＯＢの表面が平面ではなく曲面等で
あり、明暗の縞模様の間隔が狭くなっても、欠陥部によ
り歪み・乱れる縞の面積は一定となり正確な検査結果を
得ることができる。

また、本実施例においては、明暗模様の明部及び暗部の
間隔を各々１．５ｍｍとしたが、検出したい欠陥部の大
きさよりも縞間隔を狭くしていけば、欠陥部検出の精度
を向、上させることができるという効果も奏する。

さらに、本実施例においては、ＣＲＴデイスプレィＤＰ
２に検査処理の各段階の状態を出力できるので、電子制
御装置３０の出力結果と合わせて用いることにより誤検
出を防ぐことができると共に、欠陥部の位置確認もでき
る。

また、被検査物ＯＢ上の欠陥部が中間レベル部として検
出されなく、明部のハイレベルあるいは暗部のロウレベ
ルと同じレベルとして検出されても、欠陥部には上記境
界部が存在しないので欠陥部を検出することができると
いう効果も奏する。

［発明の効果］本発明の表面欠陥検査装置は、簡易な構成により、被検
査物上の凹凸等の欠陥部を孔等の加工部位と区肘して、
自動的に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を例示する説明図、第２図は本発
明の一実施例の構成図、第３図はその動作を説明する流
れ図、第４図は各処理を説明する画像の説明図、第５図
はそれに使用するビデオ信号ＶＤＩの説明図である。Ｍｌ、１０・・・明暗模様投影手段（縞模様投影装置）
、Ｍ２．２０・・・撮像手段（撮像装置）、Ｍ３゜３３
・・・変化度検出手段（黴分演ｎ回路）、Ｍ４・・・不
規副部抽出手段、Ｍ５・・・明暗検出手段、Ｍ６・・・
加工部位検出子「役、Ｍｌ・・・欠陥部検出手段、ＯＢ
・・・被検査物、３０・・・電子制ｉＢ９装置、３６・
・・浮動２埴化回路代理人　弁理士　定立　勉（ばか２名）第１図第図第４図

Claims

【特許請求の範囲】　予め定められた明暗縞模様を被検査表面に写し出す明
暗模様投影手段と、該明暗模様投影手段により上記被検査表面に写し出され
た明暗縞模様の像を光の強弱レベル信号として撮像する
撮像手段と、該撮像手段により撮像された上記レベル信号を微分し、
レベルの変化度信号とする変化度検出手段と、該変化度信号を所定の基準値と比較することにより変化
度信号の不規則部分を上記被検査表面の不規則部として
抽出する不規則部抽出手段と、上記撮像手段により撮像
された上記レベル信号を所定の基準値と比較し、レベル
の２値信号とする明暗検出手段と、該２値信号から上記明暗縞模様投影手段が投影する明暗
の縞模様を除去し、上記被検査表面の加工部位を検出す
る加工部位検出手段と、上記不規則部抽出手段で抽出された不規則部から、上記
加工部位検出手段で検出された加工部位を除き、上記被
検査表面の欠陥部を検出する欠陥部検出手段とを備えたことを特徴とする表面平滑度自動検査装置。