JPH03113352A - ゴム製品などのワークの傷検査方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ゴム製品などの回転体の表面を画像処理によ
って検査する方法に関する。

〔従来の技術および問題点〕

自動車用保安部品であるピストンカップのようなゴム製
品の傷検査は、熟練検査員によって目視によって行われ
ている。ゴム製品では、一般に表面の光の反射率が低い
ために、傷部位と表面とのコントラストが悪く、さらに
塵やごみの付着が傷との識別を困難にしている。このた
め、画像処理によるゴム製品の傷検査の自動化は、難し
いものとされており、実際にまだ実用化されていない。

〔発明の目的〕

したがって、本発明の目的は、コントラストの悪いゴム
製品などの傷部位を強調し、また塵やごみの付着に影響
されない画像処理アルゴリズムを構築することにより、
ゴム製品などの傷検査を画像処理の分野によって容易に
自動化できるようにすることである。

〔発明の解決手段〕

第１図は、検査対象ワークの回転状況、およびカメラの
視野（Ｘ　Ｘ　Ｙ）内での傷やごみなどの付着状態を示
している。

ゴム製品などの検査対象のワークが回転体であるから、
回転軸を中心として線対称の状態にある。

したがって、ワークのある視野での画像と、それからワ
ークを微小角度だけ回転させて得られる視野での画像と
が本来同一でなければならない。

このことから、以下の演算処理が実行される。

２枚の画像について対応の画素間の濃度差が小さければ
、それらの２点の画像の平均値を別に用意した結果収納
メモリに入力し、濃度差が大きくしかも濃度値の低い画
素の濃度値が近傍領域の平均濃度値よりも低いときに、
その画素の部分が傷要素として結果収納メモリに低い画
素の濃度値が入力され、フラグ用メモリにフラグをたて
、また２点の画像の濃度差が大きく、濃度値の低い画素
の濃度値が近傍領域の平均濃度値よりも高いかほぼ等し
いときに平均濃度値を結果収納メモリに入力するという
演算を行う。続いて、対象ワークを微小角だけ回転させ
、上記演算処理を繰り返す。この過程で、フラグ用メモ
リにフラグがたてられているとき、そのフラグの画素は
走査しないものとする。

第２図は第１画面ＦＭ（１１、第２画面ＦＭ＋２）、第
３画面Ｆ　Ｍ　（３１、第４画面Ｆ　Ｍ　＋４１につい
て順次演算処理を行い、結果収納メモリに傷の部分を入
力し、またその傷部位に応じてフラグ用メモリにフラグ
をたてる状態を観念的に示している。

この演算処理により、通常の表面の濃度値は、平均化さ
れ、また傷部位は、結果収納メモリに順次拡大的に蓄積
され、また塵やごみの付着した部分の濃度値は、通常の
表面の平均濃度値に置き換えられていく。したがって、
以上の処理の後に、結果収納メモリの記憶内容から、傷
部位が容易に識別できることになる。

〔実施例〕

第３図は、本発明の傷検査方法を実施するためのシステ
ム構成を示している。

ゴム製品などの検査対象のワーク１は、中心軸２の周り
の回転体であり、回転テーブルなどの上に乗った状態で
、中心軸２を回転軸とする回転機構３によって中心軸２
の周りに回転できるようにな・っている。

そして、この検査対象のワーク１の表面は、照明４のも
とてカメラ５によって撮像される。この照明４およびカ
メラ５は、第４図に示すように、ワークｌの接線面に対
し光学的に同じ角度φとなるように配置されている。こ
の角度φは、カメラ５の画像上で傷の部位がワーク１の
表面よりも可能な限り暗くなるように設定される。第１
図に見られるように、カメラ５の視野の大きさは、（Ｘ
ｘｙ）であり、またワーク１の半径は、ｒであり、回転
機構３の回転角のピッチは、θとして設定される。ここ
で、回転移動量が円周方向の長さＸよりも充分に小さく
つまりＸ）ｒθと設定されるものとすれば、カメラ５が
ワークｌの表面を順次撮像する過程で、１つの傷は、連
続する撮像過程で、視野内に数回現れることになる。な
お、撮像の繰り返し回数すなわち演算処理の繰り返し数
Ｎは、ワークｌの全周を一定の回転ピッチθで撮像する
回数であるから、Ｎ＝（２π／θ）＋１で与えられる。

そして、カメラ５は、画像処理装置６に接続され、その
内部のＡ／Ｄ変換器７を介し、２つの画像メモリ８１．
８２、さらにＣＰＵ９に接続されている。このＣＰＵ９
は、本発明の検査方法を実行するために、プログラム収
納用のＲＯＭｌ０に接続され、さらに結果収納メモリ１
１　　（Ｍ）　、転送用メモリ１３（Ｍｌ）、転送用メ
モリ１４　（Ｍ２）、フラグ用メモリ１２（Ｆ）および
回転量制御のために、回転機構３に接続されている。な
お、これらのメモリ１１、Ｉ２．１３．１４．８１．８
２は、それぞれプログラム上で括弧内の記号Ｍ、Ｆ、Ｍ
ｌ、Ｍ２、画像メモリ１、画像メモリ２として表されて
いる。

第５図は、画像メモリ８１．８２、結果収納メモリ１１
およびフラグ用メモリ１２および転送用メモリ１３．１
４の構造を示している。

まず、画像メモリ８１は、（ＫＸＬ）画素の大きさで、
その濃度値は８ビツト、またｎを奇数としたときの第ｎ
画面（・ＦＭ　（ｎ））を構成する。

次に画像メモリ８２も、（ＫｘＬ）画素の大きさで、濃
度値は８ビツト、ｎを偶数としたときの第ｎ画面（ＦＭ
　（ｎ））を構成する。続いて、結果収納メモリ１１（
Ｍ）は、（ＫＸＬ）画素の大きさで、濃度値は８ビツト
である。さらに、フラグ用メモリ１２（Ｆ）は、（Ｋ　
Ｘ　Ｌ）画素の大きさで、濃度値は１ビツトである。ま
た転送用メモリ１３と１４の大きさと濃度値は画像メモ
リ８１．８２と同一である。

傷部位の強調は、第６図のフローチャートにより１、ま
たその中での演算処理は、第７図に示すフローチャート
にしたがって行われる。

ここに、ｉＳ　ｊはメモリ配列要素番号、ｎは、ワーク
回転のステップ数、ｆｎ　（ｉ、ｊ）は第ｎ画面の画素
（ｉ、ｊ）の濃度値、ａは第ｎ画面と第ｎ−１画面の同
一画素間の濃度差の絶対値、Ｆ（ｉ、ｊ）はフラグ用メ
モリ１２の画素（ｉ、ｊ）の濃度値、Ｍ（ｉ、ｊ）は結
果収納メモリ１１の画素（ｉ、ｊ）の濃度値、ｂは、第
ｎ画面または第ｎ−１画面の同一位置画素の低い方の濃
度値、ｂｌは第ｎ画面または第ｎ−１画面の低い方の濃
度値を持つ画素の８近傍画素の濃度平均値、αは濃度差
の闇値である。

第６図に示すように、傷強調処理の過程で、フラグ用メ
モリＦのクリア、第１画面ＦＭＩの撮像、ＦＮＩ−結果
収納メモリＭの転送の後に、ｎ＝１と設定され、次の画
面の撮像に入る。

この次のステップで、ｎ＝ｎ＋１の設定後、回転角ピッ
チθの回転によって、第ｎ画面の撮像が設定され、第ｎ
画面ＦＭ（ｎ、）の撮像対比画素の初期の後に、ｉ＝ｏ
、ｊ＝０と設定された後、ｊ−ｊ＋１、ｉ＝ｉ＋ｌの設
定によって、演算すべき画素が指定され、その画素につ
いて演算が行われた後、ｉについての全ての画素数にの
演算処理が行われたら、次に全ての行数りについての演
算処理が行われたかどうかの判断がなされ、当該第ｎ画
面についての全ての画素について演算処理が行われたら
、全ての画面（繰り返し数）Ｎについて繰り返し同様の
処理が行われる。

前記演算■は、第７図のフローチャートに基づいて行わ
れる。

まず、フラグ用メモリＦについてその有無のチェンジが
行われ、ＹＥＳであるときにリターンに行（が、ＮＯで
あるときに演算処理に入り、２枚の画像の対応する画素
点の間で絶対値ａが求められる。この絶対値ａと閾値α
との比較が行われ、ＮＯであるときに加算平均値が求め
られ、メモリＭ　（ｉ、ｊ）に格納される。しかし、Ｙ
ＥＳであるときに、傷部位またはごみなどの高輝度部が
検出されたものとして１１次のステップで２枚の画素の
濃度値の比較が行われる。比較の結果ＹＥＳであるとき
、前の画素について低濃度値すが設定され、その画素に
ついての８近傍の平均値ｂ１が表面の濃度値として設定
される。またＮｏであるとき、今の画素について低濃度
値すが設定され、８近傍の平均値ｂ１が設定される。次
に、低濃度値すと平均値ｂ１との絶対差と閾値αとの大
小比較が行われ、Ｎｏであるとき、その低濃度値すの画
素が表面の濃度値であるとし、そのメモリＭ（ｉ、ｊ）
に平均値ｂ１が格納される。また、ＹＥＳであるとき、
低濃度値すと平均値ｂ１との大小比較が行われ、ＹＥＳ
であるとき、その低濃度値の画素がごみなどの濃度値で
あるため、前記ＮＯの場合と同様に、低濃度値すが平均
値ｂ１に置き換えられる。しかし、ＮＯであるとき、そ
の低濃度値ｂは、傷と対応しているため、結果収納メモ
リＭ（ｉ、ｊ）にその低濃度すが入力され、フラグ用メ
モリＦ　（ｉ、、ｊ）にフラグがセットされる。このよ
うな演算処理は、全ての撮像画面の画素について順次繰
り返される。

さて、傷検査方法は、第８図にしたがって実施される。

まず最初に、マスターワークがセットされ、このマスタ
ーワークについて傷強調処理が行われる。

続いて、結果収納メモリＭに対し垂直微分処理を行い、
垂直エツジを抽出する。ここで、垂直微分処理を行うの
は、画像上の回転方向がＸ軸に沿うため、レンズが水平
エツジとして出現しやすく、これを避けるためである。

垂直微分処理は、第９図に示すような（３Ｘ３）マスク
フィルターを結果収納メモリＭに適用し、ある閾値βよ
りも小さければ、「Ｏ」、そうでなければ「１」とする
ような処理を施せばよい。そして、続いて孤立点除去処
理によって、濃度値Ｍ　（ｉ、ｊ）＝１であるメモリの
８近傍に「１」の濃度値がなければ、濃度値Ｍ（ｉＳｊ
）＝Ｑとする処理を施し、ノイズによるエツジを消去す
る。このようにして得られる結果収納メモリＭの内容を
メモリＭ１に転送する。マスターワークを外し、対象ワ
ーク１をセットした後、同様の処理を繰り返すことによ
り、得られる結果収納メモリＭの内容をメモリＭ２に転
送する。

この後のマツチング処理は、Ｘ方向、ｙ方向ともに±１
画素の余裕度を求めて行う。

このマツチング処理は、各画面の画素毎に比較し゛、全
ての画素について傷をカウントし、最終的に闇値との比
較によって、傷無しまたは傷有りと判定する。第１０図
のマツチング処理過程で、初期化の後に、判別要素番号
ｉ、ｊに対して、Ｍ２（ｉ、ｊ）が１であり、かつＭｌ
　（ｔ、ｊ）および８近傍点の濃度値１の点がなければ
、カウント値Ｃをｔプラスする処理を施す。ここで、カ
ウント値Ｃは、画像中の傷の要素数を意味し、初期要件
として「０」に設定されている。メモリＭ１とメモリＭ
２の全てのメモリ要素にこの処理を施した後、設定され
た闇値ＳＬよりもカウント値Ｃが太きいか等しければ対
象のワーク１に傷有りと判定し、そうでなければ傷無し
と判定する。

第１１図および第１２図は、マスターワークと対象ワー
クとの関係で、微分処理、孤立点除去処理を行い、最終
的に傷を判定する過程を示している。濃度値１の画素数
ＣがＣ≧ＳＬであるため、傷有りと判定される。

また、第１３図および第１４図は、同様にマスターワー
クと対象ワークとの関連で、傷検出過程を示している。

特に、この例は、視野内にワークの稜線が現れる場合を
示している。この処理過程でも、同様に微分処理、孤立
点除去処理が行われ、最終的にマツチングによって、傷
の有無が判別される。

（発明の効果〕 本発明では、下記の特有の効果が得られる。

（１）　　結果収納メモリでワーク表面部の濃度値が加
算平均処理により均一化されるため、ノイズが発生しに
＜＜、微分処理が行いやすくなる。

（２）ごみやほこりなどの高輝度部が傷強調処理によっ
て消去され、ワーク表面の濃度値で置き換えられるため
、高輝度部が傷として検出されな（なる。

（３）　　傷部位がワークの微小角度の回転により結果
収納メモリの中で複数回出現するため、小さい傷でも誤
りなく高い関度で発生できる。

（４）最終的な傷判断がマスターワークとのマツチング
処理によって行われるため、画像上にワークの稜線など
が現れたとしても、その影響がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はワークの斜面図、第２図は傷強調処理の説明図
、第３図は検査システムのブロック線図、第４図は照明
とカメラとの配置状態の平面図、第５図はメモリの構成
図、第６図は傷強調処理のフローチャート図、第７図は
演算処理のフローチャート図、第８図は傷検出のフロー
チャート図、第９図は垂直エツジ検出フィルターの説明
図、第１０図はマツチング処理のフローチャート図、第
１１図は傷検出の説明図、第１２図は傷検出過程での撮
像状態の斜面図、第１３図は傷検出の説明図、第１４図
は傷検出の撮像状態の斜面図である。 １・・検査対象のワーク、２・・中心軸、３・・回転機
構、４・・照明、５・・カメラ、６・・画像処理装置、
７・・Ａ、　／　Ｄ変換器、８１．８２・・画像メモリ
、９・・ＣＰＵ、１０・・ＲＯＭ、１１・・結果収納メ
モリ、１２・・フラグ用メモリ、１３．１４・・転送用
メモリ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中心軸を含む断面形状が常に線対称であるゴム製
   品などのワークの表面の傷検査において、中心軸を回転
   軸とする回転機構と、対象ワークの表面を照らす照明と
   、ワークの表面を撮像するカメラと、カメラからの画像
   信号を入力し処理する画像処理プログラムを用いた画像
   処理装置とにより、対象ワークの表面を撮像する過程、
   ワークを微小角だけ回転させ、再び撮像する過程、２つ
   の画像を比較し、各画素間の濃度差が小さいときにそれ
   らの平均値を結果収納メモリに入力し、濃度差が大きく
   かつ濃度値の低い画素の濃度値が近傍領域の平均濃度値
   よりも低いときに傷要素としてその濃度値を結果収納メ
   モリに入力し、フラグ用メモリにフラグをたて、また濃
   度差が大きく、濃度値が近傍領域の平均濃度値よりも高
   いかほぼ等しいときに平均濃度値を結果収納メモリに入
   力する演算過程、以上の処理を繰り返して結果収納メモ
   リの傷部位を強調する過程からなることを特徴とするゴ
   ム製品などのワークの傷検査方法。
2. （２）傷のないマスターワークに対し特許請求の範囲第
   １項記載の傷強調処理を行った後、結果収納メモリに微
   分処理と孤立点除去処理とを施し、転送用メモリ１に転
   送する過程、次に検査対象のワークに特許請求の範囲第
   １項の傷強調処理を行った後、結果収納メモリに微分処
   理と孤立点除去処理とを施して転送用メモリ２に転送す
   る過程、これらの転送用メモリのマッチング処理を行い
   、対象ワークの傷を検出することを特徴とするゴム製品
   などのワークの傷検査方法。