JPH0616013B2 - 自動検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 人の視覚による製品や部品の目視検査に代って、光イメ
ージセンサ、例えばテレビカメラ等を用いて製品や部品
を撮像し、その映像電気信号をコンピュータ等の電子処
理機（プロセッサ）により処理して、製品や部品の形
状、寸法、表面上の欠陥等を検査する自動検査装置が種
々提案され、利用されている。

本発明はかゝる自動検査装置、特に製品や部品等の絶対
的な寸法値等を測定して検査する検査装置ではなく、簡
便にして極めて実用的な方法によって、光イメージセン
サ等を用いて、製品や部品の欠陥を自動的に検査する自
動検査装置に係るものである。

〔従来の技術〕

第４，第５及び第６図を参照して、従来の製品等の自動
検査装置の数例を簡単に説明する。第４図の例におい
て、(1)はテレビカメラ、(2)はテレビカメラ(1)よりの
ビデオ信号を処理するコンピュータなどによる電子処理
機、即ちプラセッサ、(3)，(3A)は照明用の光源、(4)，
(4A)，(5)，(5A)は反射鏡、(7)は製品や部品等の被検査
物、(6)はその被検査物と同等の欠陥のない基準物であ
る。テレビカメラ(1)には、光源(3)，(3A)により証明さ
れる基準物(6)と被検査物(7)との像が、夫々反射鏡(4)
及び(4A)と、(5)及び(5A)との組合せにより、二者重な
り合って入射する。基準物(6)及び被検査物(7)の形状、
若しくはパターン等が、全く一致していれば良しとし、
プロセッサ(2)は信号を出さないが、一部分でも異なっ
ているところがあれば、欠陥ありとして、プロセッサ
(2)は不良信号を送出する。

即ち、第４図の従来例は、基準物(6)と被検査物(7)とを
別々の個所に置いて、夫々光源により証明し、反射鏡を
利用して二つの像を重ね合わせ、マッチングによって検
査する方法である。

第５図に示す他の従来例においては、被検査物(7)は例
えば黒色部(7A)と透明部(7B)とより構成されるパターン
を有するものであるとし、(8)は被検査物(7)と反対の黒
色部(8A)と透明部(8B)とより成るパターン、即ち被検査
物(7)に対して陰画の関係を有する如き基準パターンを
有する基準物であり、(9)は基準物(8)に対し被検査物
(7)と反対側に配置された反射板である。被検査物(7)と
基準物(8)とを、被検査物(7)側に配置されるテレビカメ
ラ(1)の光軸に体して同軸になる如く設定し、基準物(8)
が、被検査物(7)に対し、その基準となるパターンが忠
実に陽陰の関係を保つ如くする。かゝる場合には、被検
査物(7)側に配置される光源(3)からの光は、若し被検査
物(7)のパターンが忠実に基準物(8)の陰画基準パターン
と陽陰の関係にあれば（欠陥がなければ）、両者を通過
し、反射板(9)で反射され、反射光としてテレビカメラ
(1)に入射することがないが、若し被検査物(7)のパター
ンに欠陥があれば、反射板(9)に致り、そこで反射さ
れ、その反射光が両者(7)，(8)を通過し、テレビカメラ
(1)に入射し、それよりのビデオ信号を受けるプロセッ
サ(2)が、欠陥ありとの判定を下し、不良信号を送出す
る。

更に他の従来例として、第６図に示す如く、プロセッサ
(2)としてのコンピュータのメモリに、基準パターンを
予め記憶させ、これと、テレビカメラ(1)等により撮像
した被検査物(7)のパターンとを比較し、良否の判定を
行う方法も、行われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した第１及び第２の従来例によって解かる如く、従
来の欠陥検査の方法としては、被検査物に対し、必ず何
らかの基準となるものを必要とした。又、第６図に示す
第３の従来例の場合も、コンピュータのメモリに基準物
のパターン等を記憶させておき、そのパターンと被検査
物を促えたテレビカメラ(1)よりのパターンとを比較し
て、欠陥結果の判定を行っているので、この例も、基準
パターンの設定は、欠くことのできない。という欠点が
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による自動検査装置は、被検査物を撮像したテレ
ビカメラ(1)よりの映像信号を電子回路により処理して
被検査物の欠陥の検査をする自動検査装置において、テ
レビカメラが撮像した被検査物の光像を格納する画像メ
モリ(17)と、この画像メモリ上に設定された１対の領域
のアドレス信号を順次出力する比較アドレス発生手段(1
9)とを設け、画像メモリに格納された被検査物の光像を
夫々互いに合同となる複数の部分(30C)，(30D)，(30E)
に分割し、比較アドレス発生手段の出力信号を画像メモ
リに供給して、この画像メモリの１対の領域から複数の
部分のうち１対の部分の夫々対応する画像信号をアドレ
ス発生手段(19)が出力したアドレス信号に従って順次取
り出して比較し、１対の部分が一致するか否かによって
被検査物の欠陥を検出する様にしたことを特徴とする自
動検査装置。

〔作用〕

かかる構成によれば、被検査物の互いに合同となる複数
の部分画像を一対比較することができて、極めて簡単に
欠陥を検査することができる。

〔実施例〕

第１図Ａ乃至Ｃを参照して、本発明の基本的思想を先づ
説明する。第１図Ａは、テレビカメラが撮像した被検査
物の、そのターゲットスクリーン又は光電変換面（Ｓ）
上の被検査物（図示せず）の、光像(7A)を示す。この場
合、被検査物の形状は、例えば二等辺三角形（ＡＢＣ）
である。この時、第１図Ａに示すごとく、ターゲットス
クリーン（Ｓ）を三角形（Ｓ）を三角形（ＡＢＣ）の一
項点（Ａ）を通る線（Ｘ−Ｙ）で二分すれば、二等辺三
角形状の光像(7A)は、部分(A1)及び(A2)となる。この
時、部分(A1)及び(A2)は、線（Ｘ−Ｙ）に関し、互いに
対称となり、一方を反射すれば合同になるように、光像
(7A)に対して、線（Ｘ−Ｙ）を選択する。かくすれば、
両部分(A1)及び(A2)は、相互に他方に対し基準物とな
る。従って、テレビカメラ(1)よりの両部分(A1)及び(A
2)の対応部分の電気信号を、相互に比較すれば、被検査
物の欠陥等を検査し得る。即ち、両部分(A1)及び(A2)に
何らの異常がなければ、両者の対応する部分のテレビカ
メラ(1)よりの両信号は同一となり、被検査物は良品で
あり、両信号が同一でなければ、被検査物は欠陥品とな
る。

両部分(A1)及び(A2)の比較の一例を説明する。例えば、
テレビカメラのターゲットスクリーン（Ｓ）を、同一の
細かい画素をメッシュ状に配列して構成し（実際には、
後述の如く、ビデオカメラより映像信号を電子回路等
で、このように処理する）、両部分の対応する画素に投
映される被検査物の像の明暗の度合を、電気信号に変換
し、対応電気信号を比較することで、両部分(A1)及び(A
2)の比較を行う。これを、第１図Ａの三角形（ＡＢＣ）
の例えば辺▲▼及び▲▼一部の形状の比較を例
に挙げ説明する。尚、同図にく示す如く、辺▲▼は
完全であるが、辺▲▼には図示の如く欠陥（Ｆ）が
在るものと仮定する。又、上述の如く、テレビカメラの
ターゲットスクリーン（Ｓ）は、細かな画素より成るの
で、欠陥（Ｆ）を含む部分(A1)の小部分(A1a)と、それ
と対応する部分(A2)の部分(A2a)を拡大して示す第１図
Ｂ及びＣを参照して説明する。尚、同図に於て、部分(A
1a)のメッシュ状に配列されている画素を順次（ａ），
（ｂ），（ｃ），…（ｗ），（ｘ），（ｙ）とし、対応
部分(A2a)の画素を順次（ａ′），（ｂ′），
（ｃ′），…（ｗ′），（ｘ′），（ｙ′）とする。

両部分(A1a)，(A2a)の対応する画素（ａ）…（ｙ′）及
び（ａ′）…（ｙ′）よりの電気信号を順次比較してい
くが、部分(A1a)の画素（ｎ），（ｒ）及び（ｑ）に投
映される被検査物の部分には、欠陥（Ｆ）の縁部が在る
ので、これ等画素（ｎ），（ｒ）及び（ｑ）に対応する
電気信号は勿論、これ等画素に隣接する画素（ｈ），
（ｌ）及び（ｍ）に対応する電気信号と、部分(A2a)の
対応画素（ｎ′），（ｒ′）及び（ｑ′）及び
（ｈ′），（ｌ′）及び（ｍ′）よりの電気信号とに
は、差が生ずる。従って、辺▲▼と辺▲▼とは
異なることが検出し得る。これは、被検査物が欠陥品で
あることを検出したことになる。

次に、上述した検査を行う一具体例を、第２図を参照し
て説明する。

第２図において、光イメージセンサとしてテレビカメラ
(1)からの被検査物（図示せず）の映像信号は、上述の
如きプロセッサとしての電子回路(2)内の映像信号増幅
器(10)、同期信号分離器(11)、モニタテレビ(12)に同時
に加えられる。映像信号増幅器(10)は、Ａ／Ｄ（アナロ
グ・デジタル）変換器(14)に、増幅した映像信号を送
り、このＡ／Ｄ変換器(14)によって、アナログ映像信号
をデジタル信号に変換する。同期信号分離器(11)は、コ
ンポジット映像信号から、垂直同期信号と、水平同期信
号とを分離して出力する。この場合、テレビカメラ(1)
の内部にこの分離器が含まれているときは、この同期信
号分離器(11)は不要となる。モニタテレビ(12)は、テレ
ビカメラ(1)の撮像視野の内に被検査物（図示せず）が
正しい位置にあるか、またはテレビカメラ(1)の焦点が
被検査物に合っているか否か等のチェックを行う為等に
使われる。

さて、同期信号分離器(11)により分離された垂直同期信
号と水平同期信号とはアドレス制御器(15)に送られる。
このアドレス制御器(15)は、両同期信号に同期したアド
レス信号を、スイッチ(16)を介して画像メモリ(17)のア
ドレス入力端子に供給する。一方、Ａ／Ｄ変換器(14)か
らのデジタル化された映像信号を、スイッチ(16)と連動
しているオンオフスイッチ(18)を介して、画像メモリ(1
7)に供給し、上記２個の同期信号のタイミングにより、
即ちアドレス信号のタイミングにより、画像メモリ(17)
に、順序良く配列して格納するようになす。かくして、
一定の配列を以って、１フレーム分のデジタル化された
被検査物の映像信号が、映像メモリ(17)に格納される。
この様なメモリ装置は、画像フレームメモリとして一般
市販されているので、特に詳述を要さないことであろ
う。

又、(19)は、画像中の比較するべき部分のアドレス信号
を順次出力する比較アドレス発生器、(20)は、画像メモ
リ(17)及び比較アドレス発生器(19)の両出力が供給され
るデータ分配器、(21)は、データ分配器(20)の２個の出
力データを比較するデジタルコンパレータである。

被検査物の映像信号がＡ／Ｄ変換器(14)でデジタル信号
に変換され、画像メモリ(17)にその１フレーム分が格納
された後、オンオフスイッチ(18)及びスイッチ(16)を連
動して、図示と異る位置に切り換える。すると、Ａ／Ｄ
変換器(14)から画像メモリ(17)への信号の入力は断たれ
る。一方、この時、画像メモリ(17)のアドレス入力端
が、比較アドレス発生器(19)のアドレス信号出力端に切
り換え接続される。従って、この時、比較アドレス発生
器(19)よりの上述した画像中の相互に比較すべき部分に
対応するアドレス信号が、順次画像メモリ(17)に供給さ
れる。この比較アドレス発生器(19)よりのアドレス信号
は、例えば、第１図Ｂ及びＣに就いては、画素（ａ），
（ａ′），（ｂ），（ｂ′）…（ｙ），（ｙ′）の各対
に相応するアドレス信号である。

かくして、スイッチ(16)及び(18)の切換え後は、画像メ
モリ(17)に格納されているデシタル値の画像信号が、前
述の如き順序で、即ち比較アドレス発生器(19)よりのア
ドレス信号に従い、次々にデータ分配器(20)に送られ
る。比較すべき２つの部分のアドレス信号、例えば最初
の画素（ａ）及び（ａ′）の部分の２つのアドレス信号
が画像メモリ(17)に送られた後は、比較アドレス発生器
(19)は、データ分配器(20)に対して、対応する画素
（ａ），（ａ′）のデータを送出する命令信号を、デー
タ分配器(20)へ送る。すると、データ分配器(20)は画像
メモリ(17)より送られてきた画素（ａ）と（ａ′）との
部分の２つのデータ（デジタル化された映像信号）を、
同時にデジタルコンパレータ(21)の入力端に夫々入力す
る。尚、画素（ａ）及び（ａ′）の２個のデータは、デ
ータ分配器(20)に順次に加えられるので、このデータ分
配器(20)は例えば「ラッチ」とか「シフトレジスタ」等
のメモリ機能を有する論理回路で構成する。コンパレー
タ(21)は２つのデータを比較して、若し両者に差異があ
れば（被検査物が血管の場合に相当する）、信号を出力
する。この信号によって、例えば警報器(22)を働かせて
被検査物に欠陥があることを知らせたり、或いは図示せ
ずも、コンベヤイによって運ばれている被検査物を検査
している場合は、この信号によって、コンベヤより不良
品排除手段（図示せず）を駆動することもできる。

この第２図の実施例は、例えば第１図Ａに示した如き簡
単な形状の被検査物の検査のばあいについてのものであ
るが、被検査物の形状が複雑な場合は、若千回路を変更
すればよい。

又、第２図の例は、あくまでも本発明の要旨を分り易く
説明する為の例である。

本発明を実施するには、ソフトウエアの作成により１台
のＣＰＵを働かせることで、簡易に行われるものであ
り、当業者が用意になし得る技術内容であると同時に、
ソフトウェアを説明するのが本発明の主旨ではないの
で、実施者がソフトウェアプログラムを作成するのに参
考になる如く、第２図のような系統図をもって要旨説明
に代えたものである。

コンピュータについては、昨今マイクロコンピュータの
機能も向上し、価格も低下し、そのソフトウェアの作成
も通常の技術知識を有する電子技術者によって容易に達
成し得る時代となっているので、本発明ほ実用化は、極
めて容易である。例えば、相互に比較し得る画像領域の
設定は、予めソフトウェア、プログラム作成の段階に於
て定めても良く、或いは外部キーボードによるか、ライ
トペン等によって、その都度自由に設定する如くすると
かは、応用目的によって使用者が容易に選択設計し得る
ことは明白である。

また、ターゲットスクリーン（Ｓ）を分割する方法は、
第１図に関連して説明した如く、画素をメッシュ状にす
るのみに限定する必要はなく、例えば第１図Ａに関して
は、線（Ｘ−Ｙ）より、両部分(A1)及び(A2)の辺▲
▼及び▲▼に致る垂直距離、換言すれば、線（Ｘ−
Ｙ）より三角形（ＡＢＣ）状の被検査物の両外郭の境界
までの距離を比較するようになしてもよい。

次に、実際の工業製品に対する画像分割による比較検査
について、第３図に示すような電子部品を例として説明
する。

第３図は、電気回路の接続の際用いられる端子台(30)を
示すもので、同図Ａはその上面図、同図Ｂはその側面図
である。(30A)，(30B)は、端子台(30)の絶縁体（通常プ
ラスチック）の端末部分を示し、(30C)，(30D)，(30E)
は、金属製の端子板を示す。この際、図の点線(n1)，(n
2)，(n3)，(n4)に沿って端子台(30)を５つに分割すれ
ば、両端末部分(30A)，(30B)は対称となり、各端子板(3
0C)，(30D)，(30E)は合同となって、それぞれ前述のよ
うな部分画像の一対比較により、端子台(30)の欠陥を検
査することができる。

部分画像が合同の場合は、ターゲットスクリーンＳ上の
部分画像の対応画素が、第１図Ｂ，Ｃに示すような鏡像
関係ではないので、例えば第１図Ｃが左右反転して、同
一の画素配列となるようにすれば、比較アドレス発生器
(19)から画像メモリ(17)へのアドレス信号の送出順を変
更せずともよくなる。

上述のように、被検査物の画像の分割数を増やすことに
より、欠陥検査の精度を向上させることができると共
に、欠陥が被検査物のどの部分にあるか等が解る利点も
ある。

以上の如き本発明の分割比較検査は、上記電子部分等の
みならず他にも応用し得る部品が数多くあることは、明
らかであろう。

〔発明の効果〕

本発明は被検査物に対する基準を使用せず、被検査物を
適宜に分割し、相互に他方に対して基準となる合同の部
分を設け、これ等の対応部分を比較するので、検査が極
めて簡単となる。

又、本発明は、明らかに被検査物において相互に合同と
なって比較し得る部分があることが前提となる条件を有
してはいるが、一般商品、向上製品、或いはその部品、
素材等においては、相互に合同となって比較し得る部分
を有する、即ち本発明が適用し得るものが数多くある。
前述の条件を有するといえども、本発明の実施がきわめ
て容易であり、簡易構成の装置で済むことから、低価格
な検査装置が提供でき、しかも操作も簡単なものであ
り、応用の自在性も極めて広いので、有効にして実用度
の高い検査装置であることは明白である。被検査物が変
更になったときも、単に比較すべき領域の指定分割を設
定すれば良い文であり、従来の如きソフトウェアプログ
ラムを全く別個に作り代えるような必要がないことは実
用的な意義が非常に大きいものといえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本原理を説明するに使用する略線
図、第２図は本発明による自動検査装置の一例のブロッ
ク図、第３図は夫々本発明により欠陥が検査される被検
査物を示す略線図、第４，５及び第６図は夫々従来の自
動検査装置を示す略線図である。 図に於て、(1)は光イメージセンサ、(10)は映像信号増
幅器、(11)は同期信号分離器、(12)はモニタテレビ、(1
4)はＡ／Ｄ変換器、(15)はアドレス制御器、(16)，(18)
はスイッチ，(17)は画像メモリ、(19)は比較アドレス発
生器、(20)はデータ分配器、(21)はデジタルコンパレー
タ、(22)警報器、（Ｓ）はターゲットスクリーン、(7A)
は被検査物の像を夫々示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査物を撮像したテレビカメラよりの映
   像信号を電子回路により処理して被検査物の欠陥の検査
   をする自動検査装置において、 上記テレビカメラが撮像した上記被検査物の光像を格納
   する画像メモリと、 この画像メモリ上に設定された１対の領域のアドレス信
   号を順次出力する比較アドレス発生手段とを設け、 上記画像メモリに格納された上記被検査物の光像を夫々
   互いに合同となる複数の部分に分割し、 上記比較アドレス発生手段の出力信号を上記画像メモリ
   に供給して、 当該画像メモリの上記１対の領域から上記複数の部分の
   うち１対の部分の夫々対応する画像信号を、上記アドレ
   ス発生手段が出力したアドレス信号に従って順次取り出
   して比較し、 上記１対の部分が一致するか否かによって上記被検査物
   の欠陥を検出するようになしたことを特徴とする自動検
   査装置。