JPH03118453A - 表面検査装置 - 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】 及肛尖旦狗 ［産業上の利用分野］ 本発明は表面検査装置に関し、詳しくは被検査物の表面
を撮像し、その走査毎に得られる画像信号の波形に基づ
いて被検査物表面の欠陥部を検出する表面検査装置に関
する。

［従来の技術］ 従来のこの種の表面検査装置として、例えば金属板を移
送しながらその表面を一次元のＣＣＤカメラで撮像し、
ＣＣＤカメラが走査毎に出力する画像信号の波形に基づ
いて表面の低　汚れ等の欠陥部を検出する装置がある。

この構成では金属板の表面に傷があれ（戯　画像信号１
：、第６図（Ａ）に示すようなパルスＰが傷の幅に対応
する幅で現れる。従来装置ではこの画像信号をさらに微
分し、第６図（Ｂ）に示すように微分信号に対して所定
のしきい値ＳＬをかけて、微分信号のパルスＤＰの幅Ｗ
を測定することにより、傷の幅を推定し、所定幅以上の
ものを欠陥部として検出するという構成を備えてい翫 従来装置がこのように微分信号に基づいて欠陥部を検出
する構成とされていたの（よ　この金属板の表面検査の
ように被検査物を移送しながら検査を行なう装置では雑
音の影響が大きいため、画像信号に対して単にしきい値
をかける構成は適用できないからである。雑音には例え
ば移送に伴う金属板表面とＣＯＤカメラとの距離の変動
や、表面の面質の微妙な相違などによって発生する直流
成分の雑音があるが、こうした雑音の影響により画像信
号のレベルが変化すれＩ−ｊ、　　画像信号にしきい値
をかけても傷の存在そのものの検出さえ困難になり、傷
の幅から欠陥部を検出することは側底できなくなってし
まう。

これに対し従来装置が備える構成では、画像信号の雑音
が除去されかつＳ／Ｎ比が高められた微分信号のパルス
幅Ｗから欠陥部を判断するから、欠陥部を比較的良好に
検出することができん［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記構成では微分信号に基づいて検出を
行なっているので、傷等の幅を正確に測定できず、欠陥
部の検出を誤る場合があるという問題があった　微分信
号のパルスの幅Ｗは画像信号に形成されたパルスＰの波
形の傾きが反映されるものであって、画像信号のパルス
の幅に対応して形成されるものではないからである。微
分信号のパルスの幅を検出しても傷等の幅を正確に測定
できないのである。

本発明の表面検査装置は上記課題を解決し、欠陥部検出
精度の向上を図ることを目的とする。

λ肝公盗滅 かかる目的を達成する本発明の構成について以下説明す
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の表面検査装置は、 被検査物の表面を撮像し、その走査毎に得られる画像信
号の波形に基づいて前記被検査物表面の欠陥部を検出す
る表面検査装置において、前記走査毎に得られる画像信
号を微分する微分手段と、 該微分された信号の正方向のパルスおよび負方向のパル
スを検出するパルス検出手段と、該検出された正方向の
パルスおよび負方向のパルスのずれに基づいて前記欠陥
部を検出する欠陥部検出手段と を備えることを特徴とする。

［作用］ 上記構成を有する本発明の表面検査装置１．ｔ、走査毎
に得られる画像信号を微分手段が微分し、微分された信
号の正方向のパルスおよび負方向のパルスをパルス検出
手段が検出する。ここでパルス検出手段が検出する正方
向のパルスおよび負方向のパルス１表　被検査物表面の
傷や汚れの存在によって画像信号に現れるパルスの立ち
上がり成分および立ち下がり成分によって生ずるもので
ある。

本発明の構成では、欠陥部検出手段がこれらのパルスの
すね　即ち画像信号のパルスの幅に直接関連する要素に
基づいて欠陥部を検出する。

［実施例］ 以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするた
めに、以下本発明の表面検査装置の好適な実施例につい
て説明する。第１図は本発明一実施例としての表面検査
装置の構成図である。

この表面検査装置（上　第１図に示すように金属板表面
を検査するもので、移送される金属板の表面Ｓを幅方向
に亘って撮像するＣＣＤカメラ１と、金属板表面を照ら
す光源３と、ＣＣＤカメラ］の出力に基づいて欠陥部を
検出する制御装置５とからなる。

ＣＯＤカメラ］は一次元のカメラであって、走査毎に金
属板表面の輝度に対応したアナログの画像信号を出力す
るものである。電荷蓄積時間（よＣＣＤカメラ自体の調
節機構または制御装置５がらの指令値に基づき変更でき
るようにされている。

制御装置５（表　第２図にその構成を示すように、ＣＣ
Ｄカメラ１が出力する画像信号を前処理するアナログ回
路７および論理回路９と、前処理されたデータに基づい
て欠陥部の検出処理を行なうマイクロコンピュータ１１
とを備える。

アナログ回路７１ＬＣＣＤカメラ１に接続されてＣＣＤ
カメラ１が出力した画像信号を増幅するアンプ１３と、
アンプ１３に接続されてアンプ１３が増幅した画像信号
を微分する微分回路］５とからなる。

微分回路］５の出力端に接続した論理回路９は、微分回
路１５の出力線に並列に接続した２個のコンパレータ１
７，１９と、コンパレータ１７の出力線をセット端子に
接続したフリップフロップ２１と、フリップフロップ２
１の出力線に接続したカウンタ２３とを備えている。こ
の論理回路９はさらに誤動作防止の回路として、コンパ
レータ］９の出力線を入力側に接続したオア回路２５と
、オア回路２５ならびにコンパレータ１７の間に接続し
たリセットパルス発生回路２７とを備えている。コンパ
レータ１９およびリセットパルス発生回路２７を接続し
たオア回路２５の出力線（表　フリップフロップ２］の
リセット端子に接続されている。

２個のコンパレータ１７，１９のうち一方のコンパレー
タ１７（よ　その演算増幅器の（＋）端子に微分回路１
５の出力線が接続さ札（−）端子に基準電圧Ｖｒｅｆ（
＋）が接続されている。他方のコンパレータ１９（よ　
その演算増幅器の（−）端子に微分回路１５の出力線が
接続さね（＋）端子に基準電圧Ｖｒｅｆ（−）が接続さ
れている。

フリップフロップ２１に接続されたカウンタ２３（よ　
入力信号が「Ｈ」信号となっている時が加算処理を行な
うものである。

誤動作防止回路として備えられたリセットパルス発生回
路２７（よ　コンパレータ１７の出力線を接続したもの
であり、パルスの入力によりセットさね　所定時間経過
後にリセットパルスを発生する。セットからパルス発生
に要する時間（よ　備えられた調整機構によって設定さ
れる。このリセットパルス発生回路２７の出力線はオア
回路２５に接続されている。

従って、以上の論理回路の構成ではコンパレータ１７は
所定の大きさ以上の正方向のパルス入力によって方形の
パルスを出力してフリップフロップ２１をセットする。

コンパレータ１９は所定の大きさ以上の負方向のパルス
入力によって方形のパルスを出力し、先にセットされた
フリップフロップ２１をリセットする。

制御装置５のマイクロコンピュータ１１（上　周知のＣ
ＰＵ、　　ＲＯＭ、　　ＲＡＭ等を内蔵するものである
。その入力ポートにカウンタ２３の出力線が接続されて
いる。このマイクロコンピュータ１１ｆｉＲＯＭに記憶
されたプログラムを実行することにより、所定の機構　
　ここでは欠陥部の検出処理を実現する。

こうして構成した実施例の表面検査装置（友　金属板を
移送しながら表面ＳをＣＣＤカメラ１で順次撮像し、検
査を行なう。ＣＣＤカメラ１が走査毎に出力する画像信
号（上　第３図（Ａ）に示すようなアナログ信号である
。金属板の表面Ｓに傷や汚れなどがあれｌｆ、画像信号
には傷等の幅に対応する幅でパルスＰが形成される。こ
の画像信号はアンプ１３により、第３図（Ｂ）に示すよ
うに増幅さ札　続いて微分回路１５により第３図（Ｃ）
に示すように微分される。この過程で直流成分の雑音が
除去さｉｓ／Ｎ比の高い微分信号が得られる。微分信号
に（上　画像信号のパルスＰの立ち上がり成分により正
方向の急峻なパルスＤＰＩが形成さ札　パルスＰの立ち
下がり成分により負方向の急峻なパルスＤＰ２が形成さ
れる。

この微分信号は２つのコンパレータ１７，１９に入力さ
れる。第３図（Ｄ）に示すようにコンパレータ１７が最
初１：、正方向のパルスＤＰＩの入力によりパルスを出
力し、第３図（Ｆ）に示すようにフリップフロップ２１
をセットする。これにより、第３図（Ｇ）に示すよう１
ニカウンタ２３は計数を開始する。

微小時間経過後、−コンパレータ１９が微分信号の負方
向のパルスＤＰ２の入力により、第３図（Ｅ）に示すよ
うにパルスを出力する。このパルスはオア回路２５を介
してフリップフロップ２１に入力し、第３図（Ｆ）に示
すようにフリップフロップ２１をリセットする。この結
果、第３図（Ｇ）二示すようにカウンタ２３は計数を終
了する。

こうしてカウンタ２３が計数を終了すると、マイクロコ
ンピュータ１１は欠陥部検出処理を行なう。この処理（
表　第４図のフローチャートにその例を示すように、ま
ず、計数が終了したカウンタの計数値の読み込み処理（
ステップ１００）ｉｔ行ない、読み込んだ計数値から微
分信号の正方向のパルスおよび負方向のパルスのずれを
表す到達時間の差を算出する処理（ステップ１１０）を
行なう。続いて、算出した時間差から金属板表面の傷や
汚れの幅を算出し、幅が所定値以上の傷や汚れは欠陥部
として検出する処理（ステップ１２０）を行なう。最後
にカウンタ２３にリセット信号の出力処理（ステップ１
３０）や検査結果を表示するための処理（ステップ１４
０）などを行ない、一連の処理を一旦終了する。

以上説明したようにしてこの装置は欠陥部を検出するが
、この検出の風　誤動作防止回路は以下二説明する状況
においてこの検査装置の誤動作を防止する。

傷の構造や汚れの種類によって法　第５図（Ｃ）に示す
ように微分信号に形成される負方向のパルスＤＰ２のレ
ベルが小さく、コンパレータ］９がパルスを出力しない
場合がある。このままではフッツブフロップ２１がリセ
ットされず、カウンタ２３が計数を継続する。こうした
状況において、第５図（Ａ）に示すように、もし−走査
中の画像信号に２個目の傷によるパルスＰ２が存在すれ
ｆｉ微分信号に形成される２個目の負方向のパルスＤＰ
４によってコンパレータ１９がパルスを出力し、フリッ
プフロップ２］をリセットすることになる。

これではカウンタ２３の計数値が極めて大きくなり、マ
イクロコンピュータ１］が過大な欠陥部を検出したと誤
った判断をしてしまう。

この表面検査装置で（表　第５図（Ｄ）に示すようにコ
ンパレータ１７が時刻ｔ１に一番目の正方向のパルスＤ
ＰＩに基づいて出力したパルス＋Ｌフリップフロップ２
１の（ａ　　リセットパルス発生回路２７にも入力され
る。リセットパルス発生回路２７はこうしてセット状態
となり、第５図（Ｆ）に示すように所定時間経過後の時
刻ｔ２にはリセットパルスを発生する。発生したリセッ
トパルスはオア回路２５を介してフリップフロップ２１
に入力し、フリップフロップ２１をリセットする。

この結果、カウンタ２３は計数を停止する。

こうした構成によれ（ｆ、２番目の欠陥以前にフッツブ
フロップ２１がリセットさね　マイクロコンピュータ１
１が過大な欠陥部を検出するという誤判断は行なわない
。また、これにより、第５図（Ｇ）に示すよう１：、フ
リップフロップ２１（よ微分信号の２番目のパルスの組
ＤＰ３．ＤＰ４に基づいてセットおよびリセットがなさ
れるから、２番目の傷についてマイクロコンピュータ１
１が正常な判断を行なうことができる。

以上説明したようにこの表面検査装置にょれＩｆ。

画像信号を微分して得た微分信号の正方向のパルスＤＰ
Ｉおよび負方向のパルスＤＰ２の時間差に基づいて傷等
の欠陥部を判断するから、微分信号に基づいて検査を行
なう利点、例えば画像信号に含まれる雑音の影響を排除
できがっＳ／Ｎ比の改善を図ることができるという点を
確保しつつ、傷等の正確な幅を測定して欠陥部の検出を
行なうことを可能にし、検出精度の向上を格段に図るこ
とができるという優れた効果を奏する。

また、実施例装置は誤動作防止回路を設けたことにより
、ありえない判断の実行を防止することができ、さらに
金属板表面の一走査上に複数の欠陥部が存在する場合で
あっても各欠陥部について正常な判断を下すことができ
、実用性および信頼性の向上を図ることができるという
効果を奏する。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこう
した実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得
ることは勿論である。例えば微分回路は画像信号の立ち
上がり成分を微分する回路と立ち下がり成分を微分する
回路からなるものでもよい。ＣＯＤカメラを用いる場合
、カメラの特性土　画像信号に形成されるパルスの立ち
上がり成分の波形と立ち下がり成分の波形とは非対称に
なるが、微分回路を成分毎に分けて微分する構成とすれ
（戯　立ち上がり成分および立ち下がり成分の波形をそ
れぞれの特性に併せた形状に微分し、非対称性の影響を
排除することができる利点がある。

発明の効果 以上詳述したように、本発明の表面検査装置によれＩｆ
、　　画像信号を微分して得た微分信号の正方向のパル
スおよび負方向のパルスのずれに基づいて傷等の欠陥部
を判断するから、微分信号に基づいて検査を行なう利点
、例えば画像信号に含まれる雑音の影響を排除できかつ
Ｓ／Ｎ比の改善を図ることができるという点を確保しつ
つ、傷等の正確な幅を測定して欠陥部の検出を行なうこ
とを可能にし、検出精度の向上を格段に図ることができ
るという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例としての表面検査装置の構成医
　第２図はそのブロック医　第３図は画像信号処理の過
程を示すタイミングチャート、第４図はマイクロコンピ
ュータが行なう処理の一例を示すフローチャート、第５
図は他の画像信号処理の過程を示すタイミングチャート
、第６図は従来装置が行なう画像信号処理の過程を示す
グラフである。 １・・・ＣＣＤカメラ　３・・・光源 ５・・・制御装置 １・・・マイクロコンピュータ ５・・・微分回路 ７、１９・・・コンパレータ ］・・・フリップフロップ ３・・・カウンタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　被検査物の表面を撮像し、その走査毎に得られる画
   像信号の波形に基づいて前記被検査物表面の欠陥部を検
   出する表面検査装置において、前記走査毎に得られる画
   像信号を微分する微分手段と、 該微分された信号の正方向のパルスおよび負方向のパル
   スを検出するパルス検出手段と、該検出された正方向の
   パルスおよび負方向のパルスのずれに基づいて前記欠陥
   部を検出する欠陥部検出手段と を備えることを特徴とする表面検査装置。