JPH0634349A - 逆反射スクリーンによる表面検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検査対象物の穴や表面外などによる暗部に影
響されることなく，明暗画像を積分処理して凹凸変化の
形状を表示することのできる逆反射スクリーンによる表
面検査方法を提供する。 【構成】 カメラ３に捕らえた検査対象物５表面の明暗
画像に設定した検査領域に検査対象物５の穴や表面外の
部分が含まれている場合に，穴や表面外の部分はグレイ
レベルの低い暗部として表示されているので，これらの
部分を区分できる閾値のグレイレベルを設定して，この
閾値以下の部分をマスキングすると，穴や表面外を除い
た検査対象物５表面のみを積分処理することができる。
従って，検査領域に穴や表面外の部分が含まれていて
も，それらの影響を受けることがないので，積分処理し
た場合に実際形状と異なる凹凸画像が表示されることが
防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，自動車外板，プラスチ
ック面などの表面検査方法に係り，詳しくは，逆反射ス
クリーンを用いて検査対象物表面の欠陥部分を明暗画像
として強調することで，欠陥部分を発見しやすくする表
面検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】逆反射スクリーンによる表面検査装置の
基本的な構成は，図８に示すように逆反射スクリーン３
０，カメラ３１，光源３２の基本要素により構成され
る。同図に示すように，検査対象物３３の表面を逆反射
スクリーン３０と光源３２の間に配して，光源３２の光
が検査対象物３３の表面に当たり，反射して逆反射スク
リーン３０に向かうような相対的位置にそれぞれを配置
する。上記配置により，光源３２からの光は検査対象物
３３で反射し，逆反射スクリーン３０に入って入射光軸
とほぼ同じ方向に反射するので，再び検査対象物３３の
表面で反射して光源３２のやや上方に配置されたカメラ
３１に捕らえられる。この構成によって検査対象物３３
の表面の凹凸変化が光学的に強調された明暗画像をカメ
ラ３１で捕らえることができ，平滑であるべき表面の欠
陥場所を容易に発見することができる。上記逆反射スク
リーンによる表面欠陥の検出原理を，図９及び図１０を
用いて説明する。図９は検査対象物３３の表面に欠陥の
ない場合を示し，図１０は欠陥がある場合を示してい
る。逆反射スクリーン３０は，その表面にビーズ状の反
射球３４が密設されており，各反射球３４は入射光に対
し図示するような指向性の反射パターンを有している。
図９，図１０に示すように光源方向からきた光は，検査
対象物３３の表面で逆反射スクリーン３０の方向に反射
する。一方，光源近傍の光源よりやや上方に配置された
カメラは，図中のカメラビューイング方向から検査対象
物３３表面に向いており，逆反射スクリーン３０からの
反射光が検査対象物３３で再反射する光を捕らえてい
る。検査対象物３３表面のＡ，Ｂ，Ｃの各点をカメラか
ら見るとき，図９に示すように欠陥のない平面では逆反
射スクリーン３０の各反射球３４の角度αで反射される
同じ強さの光を見ていることになり，カメラは濃淡変化
のない中間的な明るさをもった面として捕らえる。図１
０のように検査対象物３３の表面に欠陥がある場合，欠
陥のないＡ点では前記と同様に，逆反射スクリーン３０
の反射球３４の角度αの反射光を捕らえるが，Ｂ点（カ
メラ側から見て下り坂）では反射角γの強い光を捕ら
え，Ｃ点（カメラ側から見て上り坂）では角度βの弱い
反射光を捕らえることになる。従って，Ｂ点のような下
り坂は明るく，Ｃ点のような上り坂は暗く見えることに
なる。逆反射スクリーン３０の反射球３４の反射パター
ンの指向性の幅は約±１度と鋭いため，欠陥の微妙な傾
きでも明暗の変化量が激しく，欠陥の凹凸が強調されて
観測されることになる。上記のようにしてカメラに捕ら
えられる画像は，図１１に示すように検査対象物表面の
凹凸の傾斜方向に伴う明暗変化で表示されているので，
この画像を積分処理して凹凸形状を凹凸レベルの階調で
表示することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，図１１
に示す枠内（イ）を検査領域としたような場合，この検
査領域には検査対象物に形成されている穴（ロ）や検査
対象物表面を外れた領域（ハ）も含まれているため，こ
の検査領域を積分処理すると，光を反射しない穴（ロ）
や表面外（ハ）の影響で，図１３に示すように実際の形
状と異なる処理画像となってしまう問題点があった。こ
れは，穴（ロ）や表面外（ハ）のような光を反射しない
暗部があると，この暗部と明部とが接する位置には，先
に従来例で説明したように凹凸があるかのように判断さ
れてしまうためで，図１２（ａ）に示すように穴（ロ）
を含むラインＡ−Ｂを積分すると，穴（ロ）による暗部
が凸状欠陥の上り坂として判断され，図１２（ｂ）のグ
ラフに示すように，穴（ロ）を含む位置に凸部があるか
のような処理がなされる。本発明は，上記問題点に鑑み
て創案されたもので，検査対象物の穴や表面外などによ
る暗部に影響されることなく，明暗画像を積分処理して
凹凸変化を表示することのできる逆反射スクリーンによ
る表面検査方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用する方法は，逆反射スクリーンと，光源
と，検査対象物とを，前記光源からの光が前記検査対象
物に当たり反射して，前記逆反射スクリーンに向かうよ
うな相対的位置に配置し，前記検査対象物の表面を光源
で照射したときの反射光を逆反射スクリーンで検査対象
物に戻し，検査対象物の表面で再反射した光を光源の近
傍に配置したカメラで捕らえることにより，検査対象物
の欠陥部分の凹凸変化を明暗変化に強調された画像とし
て得ると共に，前記明暗変化の分布を積分処理して前記
明暗変化を凹凸形状として表示する逆反射スクリーンに
よる表面検査方法において，前記カメラに捕らえた検査
対象物の明暗画像中に検査領域を設定して，該検査領域
内の画像のグレイレベルが任意の閾値より低い部分をマ
スキングした後，該マスキング部分以外の前記検査領域
について積分処理することを特徴とする逆反射スクリー
ンによる表面検査方法である。

【０００５】

【作用】本発明によれば，検査領域に検査対象物の穴や
表面外の部分が含まれている場合に，穴や表面外の部分
はグレイレベルの低い暗部として表示されているので，
これらの部分を区分できる閾値のグレイレベルを設定し
て，この閾値以下の部分をマスキングすると，穴や表面
外を除いた検査対象物表面のみを積分処理することがで
きる。従って，検査領域に穴や表面外の部分が含まれて
いても，それらの影響を受けることがないので，積分処
理した場合に実際形状と異なる凹凸画像が表示されるこ
とが防止される。

【０００６】

【実施例】以下，添付図面を参照して本発明を具体化し
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は本発明を具体化した一例であって，本発明
の技術的範囲を限定するものではない。ここに，図１は
本発明の実施例に係る逆反射スクリーンによる表面検査
装置の構成を示す模式図，図２は実施例に係る画像処理
の手順を示すフローチャート，図３は明暗画像の例，図
４は検査領域の明暗画像，図５はマスキング領域を設定
したマスキング画像，図６は積分処理後の凹凸形状画
像，図７は画像処理の別手順を示すフローチャートであ
る。図１において，表面検査装置１は逆反射スクリーン
２，カメラ３，光源４の基本要素の間に検査対象物５を
おき，光源４の光が検査対象物５の表面に当たり，反射
して逆反射スクリーン２に向かうような相対的位置で配
置されている。光源４からの光は検査対象物５で反射
し，逆反射スクリーン２に入って入射光軸とほぼ同じ方
向に反射するので，再び検査対象物５の表面で反射して
光源４のやや上方に配置されたカメラ３に捕らえられ
る。この構成によって検査対象物５の表面の凹凸変化が
光学的に強調された明暗画像をカメラ３で捕らえること
ができ，平滑であるべき表面の欠陥場所を容易に発見す
ることができる。表面欠陥の検出原理は，従来例で説明
した通りである。上記構成になる表面検査装置１によっ
て，カメラ３に図３に示すような画像が得られる。この
画像は，検査対象物５の表面の僅かな凹凸による平坦面
からの傾斜が，傾斜角度に応じた明暗変化として示され
ているので，この明暗画像を牙城処理部７で積分処理す
ることにより，凹凸の形状画像として表示することがで
きる。この画像処理を行うときに，検査領域内に検査対
象物５に形成された穴が含まれていたり，検査対象物５
の表面外の部分が含まれていたりすると，これらの穴や
表面外の部分の影響で正確な形状が得られないので，穴
や表面外の部分を除外して画像処理する。この処理手順
を図２に示すフローチャートに基づいて説明する。ま
ず，カメラ３により図３に示すような明暗画像を得る
（ステップ１）。この画像内に所要の検査領域を設定す
る（ステップ２）。検査領域の設定は画像全領域とする
こともできる。いま，図３に示す画像の左下部分に検査
領域を設定した場合には，その抽出画像は図４のような
部分明暗画像となるので，この検査領域画像のグレイレ
ベルの変化の大きい部分を結ぶエッジ処理を行う（ステ
ップ３）。エッジで囲われた領域内のグレイレベルが任
意の閾値より低い領域，即ち，図５に示すような穴や表
面外の部分をマスキングする（ステップ４）。その後，
マスキングした領域以外の検査領域を積分処理する（ス
テップ５）。この積分処理された画像は図６に示すよう
になり，マスキングした領域は積分の対象外となり，そ
の他の領域が積分処理されて凹凸レベル毎の階調で表示
されるので，欠陥の許容レベルを設定することにより，
許容レベル以上の欠陥形状を抽出することができる。
尚，上記の穴や表面外の部分をマスキングする手順は，
図７に示すような方法によっても同様に実施することが
できる。図７に示す方法によれば，カメラ３により図３
に示すような明暗画像を得て（ステップ１），この画像
中に図４に示すように検査領域を設定し（ステップ
２），検査領域内のグレイレベルが任意の閾値より低い
画素，即ち，穴や表面外の部分が光を反射しないために
最も暗くなっている画素の領域をマスキングする（ステ
ップ３）。この処理によって，上記と同様に穴や表面外
の部分が積分処理の対象外にすることができるので，残
った検査領域内を積分処理することにより（ステップ
４），図６に示すような凹凸レベル毎の階調で表示され
る欠陥形状の抽出画像が得られる。

【０００７】

【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば，検査
領域に検査対象物の穴や表面外の部分が含まれている場
合に，穴や表面外の部分はグレイレベルの低い暗部とし
て表示されているので，これらの部分を区分できる閾値
のグレイレベルを設定して，この閾値以下の部分をマス
キングすると，穴や表面外を除いた検査対象物表面のみ
を積分処理することができる。従って，検査領域に穴や
表面外の部分が含まれていても，それらの影響を受ける
ことがないので，積分処理した場合に実際形状と異なる
凹凸画像が表示されることが防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る表面検査装置の構成を
示す模式図。

【図２】 実施例に係る画像処理の手順を示すフローチ
ャート。

【図３】 実施例に係るカメラによる明暗画像。

【図４】 施例に係る検査領域の明暗画像。

【図５】 実施例に係るマスキング領域を示すマスキン
グ画像。

【図６】 実施例に係る積分処理後の凹凸形状画像。

【図７】 実施例に係る画像処理の別手順を示すフロー
チャート。

【図８】 逆反射スクリーンによる表面検査装置の基本
構成図。

【図９】 逆反射スクリーンによる表面検査の原理を説
明する模式図。

【図１０】 逆反射スクリーンによる表面検査の原理を
説明する模式図。

【図１１】 従来例に係るカメラによる明暗画像。

【図１２】 従来例に係る明暗画像中の穴部分の積分ラ
インの設定図（ａ）と積分ラインのグラフ。

【図１３】 従来例に係る積分処理画像。

【符号の説明】

１──表面検査装置 ２──逆反射スクリーン ３──カメラ ４──光源 ５──検査対象物 ７──画像処理部（画像処理手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 逆反射スクリーンと，光源と，検査対象
   物とを，前記光源からの光が前記検査対象物に当たり反
   射して，前記逆反射スクリーンに向かうような相対的位
   置に配置し，前記検査対象物の表面を光源で照射したと
   きの反射光を逆反射スクリーンで検査対象物に戻し，検
   査対象物の表面で再反射した光を光源の近傍に配置した
   カメラで捕らえることにより，検査対象物の欠陥部分の
   凹凸変化を明暗変化に強調された画像として得ると共
   に，前記明暗変化の分布を積分処理して前記明暗変化を
   凹凸形状として表示する逆反射スクリーンによる表面検
   査方法において，前記カメラに捕らえた検査対象物の明
   暗画像中に検査領域を設定して，該検査領域内の画像の
   グレイレベルが任意の閾値より低い部分をマスキングし
   た後，該マスキング部分以外の前記検査領域について積
   分処理することを特徴とする逆反射スクリーンによる表
   面検査方法。