JPH0668470B2 - 円盤状部品の表面検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、円盤状部品の表面を撮影して、その画像から
この表面の傷等を検査する円盤状部品の表面検査装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来、自動車の制御装置の部品であるディスクロータ
（以下、単にワークと記す）は、所定の加工工程を終え
た後検査工程で、外観検査、面精度検査、寸法検査等の
各種検査が行われていた。これらの検査の内でワークの
表面の、傷の有無の検査は、定盤の上にこのワークを一
方の側面て当接するように載せるワーク設定の工程、他
方の側面を目視で傷の有無を確認する目視工程、ワーク
を定盤からとり除く工程、とを順次作業者が実行してい
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、これら各工程の作業は繰り返し作業であり、
傷等の目視検査には神経の集中が必要であるため、作業
者は一定の作業時間が経過すると疲労する。そのため、
作業性が悪くなったり、傷の見落しが行われる可能性が
大きい。

この問題を解決するために、本発明者らは、テレビカメ
ラでワークを含む二次元撮像空間を撮像し、この二次元
撮像空間の全画素に個別に対応する記憶単位を有する画
像メモリを用い、これら各記憶単位に検査領域か非検査
領域かの信号を記憶させ、この記憶信号によりカメラか
らの二次元画像信号の内、非検査領域の画像信号をマス
キングし、二次元画像信号の内、検査領域の画像信号だ
けを画像処理技術により検査することを考えた。

しかし、この方式は、実用上、大容量の画像メモリが必
要となるという問題を有している。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、装置規
模の圧縮と処理の簡単化が可能な円盤状部品の表面検査
装置を提供することを、その目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の円盤状部品の表面検査装置は、検査すべき円盤
面を有する円盤状部品を保持し、前記円盤状部品の中心
軸を中心に一定角度づつ間欠回転させる回転検査台と、 前記回転検査台に保持された前記円盤状部品の前記円盤
面の一部である扇形領域を含む所定の二次元撮像空間を
撮像して被検査画像信号を出力するテレビカメラと、 前記扇形領域に対応する扇形画像領域を含む二次元画像
記憶空間を構成する複数の記憶単位を有するとともに、
前記扇形画像領域内の前記各記憶単位が１を記憶し、前
記扇形画像領域外の前記各記憶単位が０を記憶するマス
ク画像設定装置と、 前記マスク画像設定装置が出力する基準画像信号及び前
記テレビカメラが出力する前記被検査画像信号に基づい
て前記円盤状部品の表面状態の良否を判定する制御装置
とを備え、 前記制御装置は、 空間的に重畳するタイミングで前記基準画像信号と前記
被検査画像信号との積を順次求める掛算部と、 各前記積の値を所定のしきい値と比較して得た正値また
は０の個数をカウントする比較加算部と、 一つの前記扇形領域の撮像後、前記回転検査台を前記一
定角度回転させる回転指令信号を出力する回転指令部
と、 前記円盤状部品の前記円盤面全体の撮像終了後、前記比
較加算部のカウント値が一定値以上の時に前記円盤状部
品を良又は否と判定する判定部とを備えることを特徴と
する。

この発明の円盤状部品の表面検査装置は、その概念が第
１図のブロックダイアグラムで示される。

即ち、円盤状部品の表面検査装置は、回転検査台10と、
マスク画像領域制御装置20と、テレビカメラ30と、制御
装置40とから構成される。

回転検査台10は、検査すべき円盤状部品を保持し、該円
盤状部品の中心軸を中心に所定角度回転させる装置であ
る。即ち、この回転検査台10の特徴は、この円盤状部品
の検査面を分割して検査するために、テレビカメラ30が
撮影する間は回転を停止させ、この撮影が終了すると次
の検査領域が撮影できるように回転させる装置である。
所定角度の値、即ち１回転を何個の検査領域に分割する
かは、テレビカメラ30の分割能、又その配設位置により
決定するのが望ましい。例えばこの検査領域の個数は、
８個、12個、16個等が考えられる。なお、ここで保持と
は、円盤状部品の検査面を後で述べるテレビカメラ30の
撮影部に安定して対面させるように保てるように、円盤
状部品90を位置設定することがある。従って、この保持
の形態はテレビカメラ30との相対位置によって異なる。
例えば、テレビカメラ30が上方に設定された時は、回転
検査台10は円盤状部品90を単に載せるだけでよいが、テ
レビカメラ20が横方向ないしは斜め方向から撮影する場
合は、この円盤状部品90が回転した時にも落下しないよ
うに、クランプ装置等で保持することが必要である。こ
の回転検査台10の駆動源としては、周知のステッピング
モータ、DCモータ、エアモータ等のアクチュエータが利
用できる。

マスク画像設定装置20は、検査すべき扇形のマスク画像
領域を設定し、領域内を１、領域外を０とする基準画像
信号を出力する装置である。この扇形のマスク画像領域
が設定されるのは、円盤状部品の全面積を効率よく分割
して検査されるためである。そして、この扇形の形状は
検査される円盤状部品の形状に応じて設定される。マス
ク画像領域の内外は、２種類デジタル値により区画され
るように設定される。この設定は、ハード的に設定され
てもよいし、ソフト的に設定されてもよい。

テレビカメラ30は、該回転検査台に保持された該円盤状
部品の検査すべき表面の該中心軸より一定角度範囲にあ
る扇形部分を含む所定部分の表面を撮影し、非検査画像
信号を出力するものである。即ち、このテレビカメラ30
は、検査すべき表面から少なくとも扇形部分の形状を撮
影することを特徴とする。

そして、検査すべき面が、表面、裏面の両法を検査する
場合は、表面、裏面のそれぞれを検査する２台のテレビ
カメラを用いるのが望ましい。

ここでテレビカメラ30の撮像部としては、撮像管、又は
固体撮像素子が用いられる。

制御装置40は、該マスク画像設定装置、該テレビカメラ
からそれぞれ基準画像信号、被検査画像信号を入力し、
該円盤状部品の表面状態の良否を判定する装置である。
この制御装置40は、掛算部41と、比較加算部43と、回転
指令部45と、判定部47とで構成されている。

掛算部41は、基準画像信号とそれに空間的に重畳する被
検査画像信号との積を求める装置である。

比較加算部43は、該掛算部で求められた各積の値を、し
きい値と比較して正または０の個数をカウントする装置
である。

回転指令部45は、前記所定部分が撮像された後、前記回
転検査台を前記一定角度回転させる回転指令信号を出力
する装置である。

判定部47は、前記加算部の値が一定値以上の時に、良又
は否の判定を示す良否判定信号を出力する装置である。
つまり判定部47は、この加算部43からの信号を入力しこ
の円盤状部品90の傷の有無等を判定し、その判定結果を
出力する手段である。

これら、掛算部41、比較加算部43、回転指令部45、判定
部47としては、例えば、コンパレータとか、カウンタ
ー、或いはマイクロコンピュータ等が利用できる。

〔作用〕

検査すべき円盤状部品がこの回転検査台にセットされ、
表面検査装置の起動スイッチが投入されると、回転検査
台は、保持している検査すべき円盤状部品を該円盤状部
品の中心軸を中心に所定角度回転させる。

マスク画像設定装置は、検査すべき扇形のマスク画像領
域を設定し、画像領域内を１とし、領域外を０とする基
準画像信号を出力する。テレビカメラは、該回転検査台
に保持された該円盤状部品の検査すべき表面の該中心軸
より一定角度範囲にある扇形部分を含む所定部分の表面
を撮影し、被検査画像信号を出力する。

制御装置は、該マスク画像設定装置、該テレビカメラか
らそれぞれ基準画像信号、被検査画像信号を入力し、該
円盤状部品の表面状態の良否を判定する。即ち、その掛
算部は、基準画像信号と被検査画像信号とを空間的に重
畳するタイミングで掛算する。そして、その比較加算部
は、該掛算部で求められた各積の値を、しきい値と比較
して得た正または０の個数をカウントする。その後、回
転指令部は、前記所定部分が撮影された後、前記回転検
査台を前記一定角度回転させる回転指令信号を出力す
る。一方、判定部は、前記比較加算部の値が一定値以上
の時に、良または否の判定を示す良否判定信号を出力す
る。

〔実施例〕

以下、本発明の円盤状部品の表面検査装置を具体的な実
施例に基づいて詳しく説明する。

この円盤状部品の表面検査装置は、自動車の制御装置に
用いられるディスクロータの表面検査装置として適用し
たものであり、その構成が第２図のブロックダイアグラ
ムで示される。円盤状部品の表面検査装置は、回転検査
台10と、マスウ画像設定装置20と、テレビカメラ30と、
制御装置40と、本発明装置に結合され、判定結果を表示
させるCRTデイスプレイ70と、ロボット装置80とから構
成される。

この回転検査台10は、測定すべきディスクロータ91を載
せる回転台12Rと、この回転台12Rの軸部を回転自在に保
持するころがり軸受12Bと、このころがり軸受12Bを保持
するフレーム11Fと、このフレーム11Fを保持するベース
11Bと、この回転台12Rを継手13Cを介して回転力を与え
るステッピングモータ13と、このステッピングモータ13
を駆動する図略のステッピングモータ駆動装置で構成さ
れている。

このマスク画像設定装置20は、扇形形状が設定できるマ
スク画像領域設定部と、後述するテレビカメラ30からの
画像信号を取入れ、これらを輝度に対応させて記憶する
画像メモリとで構成されている。なお、この画像メモリ
は、記憶容量が１フレーム当り１データ８ビットデータ
として、256×256個のデータが記憶できるものである。

この画像メモリは、１画面が縦256画素×横256画素で構
成され、１画素は256階調の濃淡が記憶できる。なお、
１画素は１単位領域に対応し、ワーク面では0.4mm×0.4
mmに相当する。

このテレビカメラ30は、ディスクロータ91の表面、裏面
を撮影する表面用カメラ31、裏面用カメラ33とで構成す
る。各テレビカメラ31、33はモノクローム型で、CCDを
用いた装置である。又、これらのテレビカメラは、後述
する制御装置40からの信号でズームによる撮影範囲が調
整できるものである。

この制御装置40は、掛算部41、比較加算部43、回転指令
部45、判定部47の機能を有するマイクロコンピュータ43
0（以下、コンピュータ430と略記する。）と、入力イン
タフェース420、出力インタフェース440と、で構成され
ている。

CRTディスプレイ70は、制御装置からのその判定結果を
表示できるように、本発明装置に接続されている。

ロボット装置80は、コンピュータ430からの制御信号を
出力インタフェース400を介して入力し、この制御装置
に応じて良品のディスクロータと不良品のディスクロー
タをそれぞれ、良品搬送コンベア、不良品搬送コンベア
に振り分けて積載するものである。このロボット装置
は、公知のロボット装置であるが、その構成の説明は省
略する。

なお、図中示される外部入力機器85は、リミットスイッ
チ、ホトセンサ等をまとめて示したものである。

本実施例装置は以上のように構成されている。

以下、本実施例装置の作用を、コンピュータ430が実行
するプログラムを示す第３図のフローチャートに従って
説明する。

コンピュータ430は制御装置40の起動スイッチが投入さ
れるとステップ100より実行を開始する。

コンピュータ430は、このステップでパラメータＸ、Ｇ
の値を初期設定する。

パラメータＸは、ディスクロータ91の１個の検査領域か
ら欠陥画素が抽出できるためのしきい値のことである。
パラメータＧは、抽出された欠陥画素数がいくつ以上を
超えた時にこのディスクロータ91を不良品と判定する良
品判定基準値のことである。本実施例の場合、Ｘ＝85、
Ｇ＝３と初期設定する。

ステップ102、106では、この分割された検査領域の表面
の状態を検査する。そして、ステップ108、110、112で
はこの円盤状部品90の裏面の検査領域の状態を検査す
る。

このステップ104、110は、第４図のサブルーチンに示す
フローチャートに従って、テレビカメラ31、33からそれ
ぞれ検出すべき表面と裏面の画像データを処理するステ
ップである。

この第４図のフローチャートについて説明する。ステッ
プ129で、マイクロコンピュータ430は入力画像の扇形検
査部とマスク画像領域のズレを修正し位置合わせをす
る。なお、この電子信号処理による位置合わせ演算は互
いのりんかく線（エッジ）を検出してその２次元的なズ
レベクトルを求めて一方をシフトしたり、または両信号
の扇形エッジの中心点のズレを求めて、このズレ分だけ
２次元シフトすればよく、周知の技術であるので説明を
省略する。もちろんディスクロータ91を精密的にセット
すればこのステップ129は省略できる。

ステップ130は、入力画像と、マスク画像領域（第５図
に示される扇形の形状で、各画素のアドレスは同図に示
される順で定義されている）間の積を求め検査領域外は
良品データに置換える。この様子は第５図乃至第９図で
示される。

ここで第５図は、検査しようとする扇形部分の領域を２
値化によって示したものであり、検査領域内を「１」、
これ以外の領域を「０」で示してある。

第６図はテレビカメラ31（又は33）から入力した画像を
示すものであり、各点の輝度が８ビットデータ（０乃至
255で最も暗い点の輝度を０値、最も明るい点の輝度を2
55と定義してある）で示したものであり、これから検査
しようとする部分を扇形で示してある。

第７図は、この第６図で示された各点の輝度の内、扇形
外の部分をその輝度のいかんにかかわらず０値とした時
の状態を示している。これは後述する積を求めた時に検
査外の領域の輝度値が０となるようにするためである。

第８図は、第５図に於ける扇形の検査領域と第７図に於
ける現実の輝度領域に各点の輝度の積を求めた状態を示
している。そして、検査領域に於ける値が１を点の個数
をカウントしようとするところである。なお第９図はCR
Tディスプレイ上の点の定義を示す図であり、左上方角
をOOOO番地、右上方角をOOFF番地、左下方角をFFOO番
地、右下方角をFFFF番地としてそれぞれ10進数表示で示
したものである。

ステップ132は検査領域内の画像データをステップ100で
設定したしきい値Ｘで２値化処理するステップである。

ステップ134は２値化後の画像データ中の欠陥画素数を
加算するステップである。

その後プログラムは主プログラムに復帰する。

ステップ106、112はこれまで加算された欠陥画素数と、
良品を判定する判定基準値Ｇとの大小を判定するステッ
プである。

本実施例の場合、少なくともその大きさが面積で0.5mm²
以上の傷は必ず検出できることを目的としている。即
ち、１画素が0.4mmであるから、 0.4×0.4×Ｇ≦0.5 ……（１） 式（１）を満たすＧはＧ≦3.125である。

従って、判定基準Ｇを３（画素の個数）と設定すれば、
0.5mm²以上の傷は必ず検出することができる。本実施例
ではこのようにしてＧが初期設定されている。

ステップ106、112で傷が有りと判定された時はステップ
192にジャンプし、傷有り（NG）の判定がなされロボッ
ト装置80へその判定結果が出力され、ロボット装置80が
この検査されたディスクロータを不良品搬送コンベアに
載せる。

このステップで傷なしと判定された時は、ステップ116
で、コンピュータは次の検査領域が検査できるようにデ
ィスクロータ91を回転させるために、ステッピングモー
タ13を作動させる制御信号を出力する。

そして、ステップ114で全検査領域（本実施例において
は16個の領域に分割）が検査されたと判定されるまでス
テップ116乃至102の繰り返しルーチンが実行される。全
ての検査領域が検査され、ステップ114でこのディスク
ロータ91に傷がなしと判定されるとステップ190にジャ
ンプし、傷なし（OK）の判定がなされロボット装置80
へ、その判定結果が出力され、ロボット装置80が検査さ
れたディスクロータ91を良品搬送コンベアに載せる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、カメラの二次元撮像空間を構成する複
数の画素に画像メモリの複数の記憶単位を個別に対応さ
せ、その二次元撮像空間を検査領域と非検査領域とに分
割し、検査領域の画素に個別に対応する各記憶単位に１
を記憶させ、非検査領域に対応する各記憶単位に０を記
憶させ、画像メモリからの基準画像信号によりカメラか
らの被検査画像信号をマスキングするとともに、検査す
べき円盤面の全領域をその所定角度づつの回転を利用し
てカメラに対する撮像位置を変えることなく互いに同形
の部分検査領域（扇形領域）に分割することにより、こ
れら互いに同形の各扇形領域に対応する共通の小容量画
像メモリ（マスク画像設定装置）を一個準備すればよ
く、円盤面を精細に検査する場合でもマスク画像設定装
置の記憶容量を従来より格段に削減できる。

また、撮像装置の画素数の制約を超えて被検査品を高精
度に検査することができ、かつ、円盤状部品の一定角度
づつの回転を採用するので、各扇形領域毎に位置合わせ
を必要としない。

更に、上述の方法で非検査領域（非扇形領域）をマスキ
ングされた二次元画像信号を一律に二値化した後、カウ
ントするだけで検査領域の良否を判定することができ、
良否判定のための信号処理が簡単となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の具体的な実施例に係る円盤状部品の
表面検査装置の概念を示すブロックダイアグラムであ
る。第２図は本発明の具体的な実施例に係る円盤状部品
（ディスクロータ）の表面検査装置のブロックダイアグ
ラムである。第３図、第４図は同実施例において用いた
マイクロコンピュータの実行するプログラムを示すフロ
ーチャートである。第５図乃至第８図は、第４図に示さ
れるフローチャートの作業内容を説明図、第５図はマス
ク画像領域、第６図は入力画像、第７図は検査領域外を
０値とした画像、第８図は輝度の積を求めた図である。
第９図は同実施例に於いて用いた扇形部の位置設定の説
明図である。 10……回転検査台 20……マスク画像設定装置 30……テレビカメラ、40……制御装置 41……掛算部、43……比較加算部 45……回転指令部、47……判定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−143168（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−17079（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検査すべき円盤面を有する円盤状部品を保
   持し、前記円盤状部品の中心軸を中心に一定角度づつ間
   欠回転させる回転検査台と、 前記回転検査台に保持された前記円盤状部品の前記円盤
   面の一部である扇形領域を含む所定の二次元撮像空間を
   撮像して被検査画像信号を出力するテレビカメラと、 前記扇形領域に対応する扇形画像領域を含む二次元画像
   記憶空間を構成する複数の記憶単位を有するとともに、
   前記扇形画像領域内の前記各記憶単位が１を記憶し、前
   記扇形画像領域外の前記各記憶単位が０を記憶するマス
   ク画像設定装置と、 前記マスク画像設定装置が出力する基準画像信号及び前
   記テレビカメラが出力する前記被検査画像信号に基づい
   て前記円盤状部品の表面状態の良否を判定する制御装置
   とを備え、 前記制御装置は、 空間的に重畳するタイミングで前記基準画像信号と前記
   被検査画像信号との積を順次求める掛算部と、 各前記積の値を所定のしきい値と比較して得た正値また
   は０の個数をカウントする比較加算部と、 一つの前記扇形領域の撮像後、前記回転検査台を前記一
   定角度回転させる回転指令信号を出力する回転指令部
   と、 前記円盤状部品の前記円盤面全体の撮像終了後、前記比
   較加算部のカウント値が一定値以上の時に前記円盤状部
   品を良又は否と判定する判定部とを備えることを特徴と
   する円盤状部品の表面検査装置。