JPH0792100A - 表面検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カメラにより撮像した受光画像に基づき被検
査表面の検査を行なう表面検査方法において、カメラと
被検査物との間に相対的な位置ずれが生じている場合で
も、受光画像中の非検査領域に対して正確にかつ自動的
にマスキング処理を施して表面検査を行なうことを可能
にする。 【構成】被検査表面に検査光を照射し、該被検査表面か
ら反射された反射光を受光して受光画像を形成し、該受
光画像をその画像データに基づく値例えば輝度に応じて
該受光画像中のボルト穴等に対応する非検査領域６には
零を、それ以外の検査領域30には零以外の値を付与して
２値化し、この２値化した２値化画像と上記受光画像と
を乗算して上記非検査領域６の画像データは零とするマ
スキング処理を施し、このマスキング処理を施したマス
キング画像を画像処理して上記被検査表面の検査を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検査表面に検査光を
照射し、該被検査表面から反射された反射光を受光して
受光画像を形成し、該受光画像を画像処理して上記被検
査表面の欠陥等の表面状態を検査する表面検査方法に関
し、更に詳しくは、上記受光画像中に非検査領域が含ま
れている場合に該非検査領域に対してマスキング処理を
施した上で画像処理して上記被検査表面の検査を行なう
表面検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被検査表面に検査光を照射
し、該被検査表面からの反射光に基づいて被検査表面の
表面状態例えば被検査表面の欠陥の有無、粗さ、凹凸、
色むら等を検査する表面検査方法が知られている。

【０００３】例えば、特開昭６２−２３３７１０号公報
には、被検査表面に光を照射し、該被検査表面からの反
射光を受光して受光画像を形成し、該受光画像における
輝度変化に基づいて被検査表面の表面状態を検査する方
法が開示されている。また、例えば特開平４−２０４３
１４号公報には、輝度が一方向に沿って漸変的に変化す
る明暗光を照射し、被検査表面からの反射光を受光して
受光画像を形成し、該受光画像における輝度変化に基づ
いて被検査表面の表面状態を検査する方法が開示されて
いる。

【０００４】上記の如き表面検査方法においては、上記
受光画像中に例えば被検査表面上に形成されたボルト穴
に対応するボルト穴領域や被検査表面のエッジから外の
被検査表面以外の部分（エッジ外部分）に対応するエッ
ジ外領域等の検査を必要としない非検査領域が含まれて
いる場合、輝度変化を検出するための画像処理の高速化
やその非検査領域内における輝度変化部分を欠陥等とし
て誤検出することを防止するため、従来からそれらの非
検査領域に対してマスキング処理を施し、該非検査領域
については検査をしないつまり画像処理をしないように
している。

【０００５】即ち、図８に示すように、被検査表面２上
に図示しない光源から検査光を照射し、該被検査表面２
からの反射光をカメラで受光して受光画像を形成し、そ
の受光画像を画像処理して該受光画像上の輝度変化に基
づいて欠陥等の検査を行なう場合、たとえばカメラＡで
受光した受光画像中にはボルト穴４に対応するボルト穴
領域６が存在し、あるいはカメラＢで受光した受光画像
中にはエッジ８から外の被検査表面２以外の部分（エッ
ジ外部分）10に対応するエッジ外領域12が存在する場
合、それらの非検査領域であるボルト穴領域６やエッジ
外領域12に対してマスキング処理を施し、それらの非検
査領域域６，12については検査をしないつまり画像処理
をしないようにしている。

【０００６】かかるマスキング処理としては、従来、受
光画像中におけるボルト穴領域やエッジ外領域等の非検
査領域に対して所定の余裕を見て広めのマスキング領域
をマニュアルにより設定し、このマスキング領域は検査
をしないつまり画像処理をしないようにしている。この
マスキング領域の設定は、予めカメラＡ，Ｂに対して被
検査物を基準位置に位置させ、そうすれば被検査表面２
上における上記ボルト穴４やエッジ８の位置、形状、大
きさを予め調べておくことにより、カメラの視野位置に
基づいてそのときのカメラによる受光画像（図９の左側
の図参照）中のどの位置にボルト穴領域６やエッジ外領
域12が位置するかを算出することができ、従って図９の
中央の図に示すように、上記カメラＡにおける受光画像
中のボルト穴領域６の場合、既知のボルト穴位置に対し
て既知であるボルト穴の半径よりも少し大きい半径の円
形マスキング領域（破線の中の領域）14を設定し、ある
いはカメラＢにおける受光画像中のエッジ外領域12の場
合、既知のエッジ外部分に対して少し広いマスキング領
域（破線より下の領域）14を設定することにより行なわ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のマスキング処理においては、カメラに対し
て被検査物が正確に基準位置に位置している場合は問題
ないが、被検査物が基準位置からずれている場合には、
受光画像上における実際のボルト穴領域６やエッジ外領
域12等の非検査領域の位置と上記マスキング領域14の設
定位置とがずれてしまい、図９中の右側の図に示すよう
に、非検査領域に対して適切にマスキングが行なわれず
あるいは検査領域に対してマスキングが行なわれるとい
う問題がある。また、上記のような従来のマスキング処
理は、マスキング領域の位置、形状、大きさをマニュア
ルにより設定しなければならないので面倒であるという
問題もある。

【０００８】本発明の目的は、上記事情に鑑み、カメラ
と被検査物との間に相対的な位置ずれが生じている場合
でも、受光画像中の非検査領域に対して正確にかつ自動
的にマスキング処理を施して表面検査を行なうことがで
きる表面検査方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る表面検査方
法は、上記目的を達成するため、被検査表面に検査光を
照射し、該被検査表面から反射された反射光を受光して
受光画像を形成し、該受光画像中の非検査領域に対して
マスキング処理を施した上で上記受光画像を画像処理し
て上記被検査表面の検査を行なう表面検査方法であっ
て、上記受光画像をその画像データに基づく値に応じて
上記非検査領域には零を、検査領域には零以外の値を付
与して２値化し、この２値化した２値化画像と上記受光
画像とを乗算してマスキング処理を施し、このマスキン
グ処理を施したマスキング画像を画像処理して上記被検
査表面の検査を行なうことを特徴とする。

【００１０】上記画像データに基づく値としては、画像
データそのものを採用することができる。

【００１１】また、上記検査光が、輝度が一方向に沿っ
て漸変的に変化する明暗光である場合、上記画像データ
に基づく値として、上記受光画像中の上記輝度の変化方
向に対応する方向における上記画像データの勾配値を採
用することができる。

【００１２】上記２値化画像と受光画像とを乗算すると
は、それぞれの画像の対応する領域の値同志を掛け算す
るということであり、典型的には両画像の対応する各画
素ごとの値同志を掛け算することにより行なうことがで
きる。

【００１３】

【作用および発明の効果】本発明に係る表面検査方法
は、上記の様に、受光画像をその画像データに基づく値
に応じて非検査領域には零を、検査領域には零以外の値
を付与して２値化し、この２値化した２値化画像と上記
受光画像とを乗算してマスキング処理を施すので、例え
ば被検査物とカメラとの間に相対的な位置ずれが生じて
いても、２値化画像は受光画像に基づいて作成されるの
で該２値化画像中の零を付与される領域は常に受光画像
中の非検査領域と正確に位置が対応し、従って両者の相
対的位置ずれの有無にかかわらず常に正確に非検査領域
に対するマスキングが可能となる。また、そのマスキン
グも、マニュアル操作を必要とすることなく装置側で完
全に自動的に行なうことができ、極めて容易かつ短時間
に行なうことができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて詳細に説明する。

【００１５】図１は本発明に係る表面検査方法の一実施
例における光源と被検査表面とカメラとの関係を示す
図、図２は上記カメラによる受光画像を示す図、図３は
上記受光画像中のラインＬ１における輝度変化を示す図
である。

【００１６】図１に示すように、被検査物20の被検査表
面２例えば自動車の車体塗装表面には非検査対象である
ボルト穴４が形成されており、かつ表面欠陥である凸部
22が存在する。この被検査表面２に対して光源24から輝
度が一様な光を照射し、鏡面として作用する被検査表面
２からの反射光を撮像手段であるカメラ例えはＣＣＤカ
メラ26により受光すると図２に示すような受光画像が得
られる。そして、この受光画像における走査ラインＬ１
上の画像データである輝度は、図３に示すように、基本
的には上記光源24の輝度に対応する基準輝度になると共
に、上記凸部22に対応する凸部領域28では中央部で輝度
が少し増大すると共にその両側で輝度が少し減少し、ま
た上記ボルト穴４に対応するボルト穴領域６ではボルト
穴４からは光が反射しないので輝度が大きく低下した状
態となる。なお、図１中のＳは光源24による光照射領域
であり、Ｆはカメラ26の視野であり、カメラ26において
はこの視野Ｆの受光画像が形成される。

【００１７】上記のようにして受光画像を得たら、該受
光画像に対してその非検査領域であるボルト穴領域６に
対してマスキング処理を施す。このマスキング処理につ
いて、図７に示すフローチャートに従って説明する。先
ず、Ｓ１において画像の取り込みを行なう。この画像は
上記受光画像であり、これを原画像とする。次に、Ｓ２
においてこの原画像をコピーしてコピー画像を作成し、
Ｓ３においてこのコピー画像を２値化する。

【００１８】このコピー画像の２値化は、上記原画像の
画像データに基づく値に応じて上記非検査領域には零
を、それ以外の検査領域には零以外の所定値を付与する
ことにより行なう。本実施例では、上記原画像の画像デ
ータに基づく値として画像データである輝度そのものを
採用し、上記凸部領域28における輝度は基準輝度からそ
れ程大きく変化しないが上記ボルト穴領域６における輝
度は大きく低下するので適当なしきい値を設定すればそ
のしきい値に基づいて上記ボルト穴領域である非検査領
域６とそれ以外の検査領域（非検査領域６以外の領域で
あり、上記凸部領域28を含む）30とを区別することが可
能であることに鑑み、図３に示すように非検査領域と検
査領域とを区別することが可能しきい値ＴＨを設定し、
各画素毎に輝度がしきい値ＴＨ以下であるときは零を、
しきい値ＴＨより大であるときは１を付与することによ
り行なう。

【００１９】上記の様にして２値化画像を作成すると、
Ｓ４においてこの２値化画像と上記原画像との乗算を行
なってマスキング画像を作成する。この乗算は両画像の
対応する各画素の値同志を掛け算することにより行な
う。上述のように、２値化画像においては非検査領域で
あるボルト穴領域６は零、その他の検査領域30は１が付
与されているので、マスキング画像においては、上記ボ
ルト穴領域６は零、それ以外の検査領域30は原画像の輝
度そのものとなっており、従ってこのマスキング画像は
上記原画像において非検査領域であるボルト穴領域６が
零になった画像、つまり非検査領域であるボルト穴領域
６にマスキング処理を施した画像となっている。

【００２０】そして、上記のようにしてマスキング画像
を作成したら、Ｓ５においてこのマスキング画像を画像
処理して表面検査を行ない、上記表面欠陥である凸部22
の検出を行なう。この表面検査は、例えば凸部領域28は
上記の如く輝度が変化するので、画像処理によりこの輝
度変化を検出して凸部欠陥の検出を行なう。

【００２１】なお、上記光源24とカメラ26とは図示しな
いロボットに取り付けられ、該ロボットにより被検査表
面２に沿って移動せしめられ、そうすることによって上
記カメラ26によって受光された受光画像に基づいて被検
査表面２の全域が検査される。

【００２２】上記実施例は輝度が一様な光源を使用して
検査する場合の実施例であったが、次に輝度が一方向に
沿って漸変的に変化する明暗光（検査光）を照射する明
暗光源を使用して検査する場合の実施例について説明す
る。

【００２３】図４は上記明暗光源と被検査表面とカメラ
との関係を示す図、図５は上記カメラによる受光画像を
示す図、図６は上記受光画像中のラインＬ１における輝
度変化を示す図である。

【００２４】図４に示すように、被検査物20の被検査表
面２には非検査対象であるボルト穴４が形成されてお
り、かつ表面欠陥である凸部22が存在する。この被検査
表面２に対して光源24から輝度が一方向（Ｘ方向）に沿
って漸変的に変化するつまりＸ方向に向けて輝度が小か
ら大に徐々に直線的に変化する明暗光（図４中の線分ｍ
の長さは輝度の大きさを表わす）を照射し、上記被検査
表面２からの反射光を撮像手段であるカメラ26により受
光すると図５に示すような受光画像が得られる。そし
て、この受光画像における上記輝度の変化方向Ｘに対応
する方向（Ｘ１方向）と平行な方向に延びる走査ライン
Ｌ１上の輝度は、図６に示すように、基本的に上記明暗
光源24の輝度変化に応じた基準輝度勾配を有し、かつ上
記凸部22に対応する凸部領域28では輝度が少し減少し次
に増大してまた減少すると共に上記ボルト穴４に対応す
るボルト穴領域６ではボルト穴４からは光が反射しない
ので輝度が大きく低下しかつ輝度変化は殆んどない状態
となる。なお、図５において縦線ｎの密度が疎であるほ
ど輝度が大であり、縦線ｎの密度が密であるほど輝度が
小である。

【００２５】次に、上記受光画像に対してその非検査領
域であるボルト穴領域６に対してマスキング処理を施
す。このマスキング処理は図７に示すフローチャートに
従って前述と同様の方法により行なう。ただし、本実施
例の場合は、上記２値化画像の作成を、輝度に応じて２
値化するのではなく、輝度の勾配値に応じて２値化する
ことにより行なう。すなわち、２値化は上記原画像の画
像データに基づく値に応じて上記非検査領域には零を、
それ以外の検査領域には零以外の所定値を付与すること
により行なう訳であるが、本実施例の場合は上記原画像
の画像データに基づく値として画像データである輝度の
勾配値（輝度勾配値）を採用し、検査領域30は基本的に
上記基準輝度勾配値となるが非検査領域であるボルト穴
領域６では基本的に勾配値は零になるので輝度勾配に対
して適当なしきい値を設定すればそのしきい値に基づい
て上記非検査領域６と検査領域30とを区別することが可
能であることに鑑み、図６に示すように非検査領域６と
検査領域30とを区別することが可能しきい値、例えば上
記基準輝度勾配値を中心とする所定の勾配値範囲（しき
い値範囲つまり最大値ＴＨ１と最小値ＴＨ２との間の範
囲）αを設定し、各画素毎に輝度勾配値がそのしきい値
範囲α外であるときは零を、しきい値範囲α内であると
きは１を付与することにより行なう。

【００２６】上記各画素における輝度勾配値は上記光源
24の輝度変化方向Ｘに対応する方向Ｘ１と平行なライン
上における輝度勾配値であり、例えば上記Ｘ１方向と平
行なラインＬ１上において、注目画素とその隣接もしく
は近傍の画素例えば注目画素から図中右側に数画素離れ
た位置にある画素との間の輝度の差分を求め、その差分
をその注目画素の輝度勾配値とし、これをラインＬ１上
の各画素について算出すると共にこの算出をラインＬ１
に平行な各ラインにおいて行なうことにより求める。

【００２７】なお、上記の如き輝度勾配値に応じた２値
化を行なうと、上記ボルト穴領域６のみでなく上記凸部
領域28においても零が付与される場合が生じる。従っ
て、上記２値化に当たっては、上記輝度勾配値に応じて
２値化し、しかる後その２値化した画像において、凸部
等の欠陥領域は面積が非常に小さいがボルト穴等の非検
査領域は非常に面積が大きいということに鑑み、その様
な欠陥領域と非検査領域とを区別し得るような適当な面
積値（しきい値）を設定し、上記２値化した画像中の零
が繋がっている領域のそれぞれに対してその領域の面積
（画素数）が上記しきい値以下か否かを判断し、以下の
場合は非検査領域ではないと判断してその領域に対して
は１を付与し直し、このステップを経た後の画像を上記
乗算の対象となる２値化画像とする。

【００２８】また、上記いずれの実施例の場合も、上記
非検査領域と検査領域との境界部分では輝度変化が生じ
ることがあり、上記画像データに基づく値に応じて２値
化した場合例えば２値化のためのしきい値の設定如何に
よっては上記境界部分における輝度変化が生じている領
域が検査領域と判定されて１を付与されることが生じ
得、その結果上記境界部分がそこの輝度変化により欠陥
部分等であると誤検出されることもあり得る。従って、
そのような誤検出が生じ得るような場合にはそれに対す
る対策を講じることが望ましく、その対策としては種々
のものを採用し得るが、例えば、上記乗算の対象となる
２値化画像を作成するに当たって、上記のように画像デ
ータに基づく値に応じて非検査領域に対して零を付与し
た後、その零が付与された非検査領域に対してその非検
査領域から検査領域に向けて数画素分の領域をその非検
査領域の全周に亘って零を付与し直し、それによって上
記輝度変化が生じ得る境界部分にもマスキング処理を施
す方法を採用することができる。

【００２９】上記の如き表面検査方法は、上述の様に、
受光画像をその画像データに基づく値に応じて被検査領
域には零を、検査領域には零以外の値を付与して２値化
し、この２値化した２値化画像と上記受光画像とを乗算
してマスキング処理を施すので、例えば被検査物とカメ
ラとの間に相対的な位置ずれが生じていても、２値化画
像は受光画像に基づいて作成されるので該２値化画像中
の零を付与される領域は常に受光画像中の非検査領域と
正確に位置が対応し、従って被検査物とカメラとの間の
相対的位置ずれの有無にかかわらず常に正確に非検査領
域に対するマスキングが可能となる。また、そのマスキ
ングも、マニュアル操作を必要とすること無く装置側で
完全に自動的に行なうことができ、極めて容易かつ短時
間に行なうことができる。

【００３０】以上、本発明による表面検査方法の実施例
を説明したが、本発明による表面検査方法は、かかる実
施例の具体的態様に限定されるものではなく、種々の変
更が可能であることはもちろんである。

【００３１】即ち、画像データに基づく値が非検査領域
と検査領域との間で明らかな差があり、所定のしきい値
でもって２値化することにより非検査領域と検査領域と
を区別し得る場合であればどの様な場合にも本発明は適
用可能であり、従って例えば画像データとしては上記実
施例では輝度を用いているが必ずしも輝度に限定される
ものではなく、例えば図４に示す実施例の場合、光源と
して一方向に波長が漸変的に変化する検査光を照射する
ものを採用することができ、その場合には画像データと
して波長を採用することが可能である。また画像データ
に基づく値としても画像データそのものや画像データの
勾配値に限定されるものではなく、２値化の具体的方法
も種々の態様を取り得る。勿論、非検査領域も上記ボル
ト穴領域に限らず上述のエッジ外領域やその他の領域を
対象とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表面検査方法の一実施例における
光源と被検査表面とカメラとの関係を示す図

【図２】図１におけるカメラによる受光画像を示す図

【図３】図２に示す受光画像中のラインＬ１における輝
度変化を示す図

【図４】本発明に係る表面検査方法の他の実施例におけ
る光源と被検査表面とカメラとの関係を示す図

【図５】図４におけるカメラによる受光画像を示す図

【図６】図５に示す受光画像中のラインＬ１における輝
度変化を示す図

【図７】本発明に係るマスキング処理の手順を示すフロ
ーチャート

【図８】非検査領域を含む被検査表面とカメラとを示す
図

【図９】従来のマスキング処理方法を示す図

【符号の説明】

２ 被検査表面 ６，12 非検査領域 30 検査領域

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査表面に検査光を照射し、該被検査
   表面から反射された反射光を受光して受光画像を形成
   し、該受光画像中の非検査領域に対してマスキング処理
   を施した上で上記受光画像を画像処理して上記被検査表
   面の検査を行なう表面検査方法であって、 上記受光画像をその画像データに基づく値に応じて上記
   非検査領域には零を、検査領域には零以外の値を付与し
   て２値化し、この２値化した２値化画像と上記受光画像
   とを乗算してマスキング処理を施し、このマスキング処
   理を施したマスキング画像を画像処理して上記被検査表
   面の検査を行なうことを特徴とする表面検査方法。
2. 【請求項２】 上記画像データに基づく値が、画像デー
   タそのものであることを特徴とする請求項１記載の表面
   検査方法。
3. 【請求項３】 上記検査光が、輝度が一方向に沿って漸
   変的に変化する明暗光であり、上記画像データに基づく
   値が、上記受光画像中の上記輝度の変化方向に対応する
   方向における上記画像データの勾配値であることを特徴
   とする請求項１記載の表面検査方法。