JPH0827240B2

JPH0827240B2 - 傷検出装置

Info

Publication number: JPH0827240B2
Application number: JP61310735A
Authority: JP
Inventors: 憲一今野; 克明鈴木
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-12-26
Filing date: 1986-12-26
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: JPS63163262A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は傷検出装置、特にTVカメラを用いて撮影され
た検出面の映像信号から、検出面上に存在する傷の検出
を行う傷検出装置に関する。

［従来の技術］従来より、ITV（工業用テレビ）カメラを用いて、検
出面に存在する傷検出を行う装置が周知であり、なるべ
く均一な照度となるよう照らされた検出面を、ITVカメ
ラを用いて撮影し、その映像信号を画像処理することに
より検出面上に存在する各種の傷検出を行っていた。

しかし、検出面上に反射光量のむらがあったり、ある
いは検出面が曲面形状をしているような場合には、これ
が映像信号の大きなうねりとなって表われ、このため、
鋳巣、打傷のような大きな傷に対する検出は正確に行う
ことができるが、小さな傷、例えば仕上げ加工面の一部
に荒加工面として残っている灰色の傷に対してはその検
出を行うことができないという問題があった。

すなわち、高精度を要求される機械部品の加工は、ま
ず第６図（Ａ）に示すように、ワーク10の表面を、先端
に刃12aが設けられたバイト12を用いて図中右から左方
向へ荒加工し、ワーク表面に荒加工面100を形成する。

そして、荒加工が終了した後、第６図（Ｂ）に示すよ
うに、ワーク10の表面を図中右方向から左方向に向け仕
上げ加工し、該ワーク10の表面に仕上げ加工面110を形
成していく。

この時、前記荒加工の寸法精度が不十分であると、第
７図に示すように、ワーク10の表面の一部に荒加工面10
0の一部が視覚的に灰色に見える、いわゆる灰色の傷120
となって残ってしまうため、これを正確に検出しその後
処理対策を施すことが製品の品質管理上極めて重要な問
題となる。

しかし、このような灰色の傷120は傷自体が比較的浅
く、その１本当りの幅も0.2mmと極めて小さなものであ
るため、ITVカメラを用いた従来の傷検出装置では、こ
れを正確に検出することができずその有効な対策が望ま
れていた。

第８図には、従来の傷検出装置の一例が示されてい
る。

この装置では、被検出物20の検出面22を、照明ランプ
24を用い、なるべく均一な照度となるように照し、ITV
カメラ26を用いて撮影している。

前記ITVカメラ26の制御は、カメラコントロールユニ
ット28を用いて行われており、その映像信号200は画像
処理装置30へ向け出力される。

そして、画像処理装置30は、検出面22上の傷Ａにおけ
る反射光量の減少を、映像信号200の電圧低下として促
えることにより、検出面22上における傷検出を行ってい
る。

第９図には、ITVカメラ26から出力される映像信号200
の一例が一水平走査分が示されており、同図からも明ら
かなように、検出面22上の傷Ａに該当する箇所は一時的
に電圧が低下するディップ信号200Aとして表れ、傷のな
い箇所はなだらかなスロープを描く信号200Bとして表れ
る。

このため、画像処理装置30は、映像信号200を基準電
圧V_Sと比較し、前記ディップ信号200Aを検出する。そし
て、検出されたディップ信号200Aに基づき、検出面22上
に存在する傷Ａの個数をカウントし、検出個数が所定の
基準個数を上回った場合にこれを不良品として判別し、
判定表示器34のNGランプを点灯する。また、検出個数が
基準個数を下回った場合には、これを合格品と判別し、
判定表示器34のOKランプを点灯する。

また、このような動作と同時に、画像処理回路30はIT
Vカメラ26により撮影された検出面22の映像を、CRT32上
に画像表示している。

従って、当業者は判定表示器34及びCRT32の表示から
被検出物の合格、不合格を即座に判断し、また傷Ａの存
在位置を確認することが可能となる。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、従来技術では、次のような問題点がある。

まず、検出面22上に反射光量のむらが存在するような
場合や、検出面22が曲面形状をしているような場合に
は、ITVカメラ26から出力される映像信号200に第10図
（Ａ）（Ｂ）に示すような大きなうねりが発生する。

特に、映像信号200のうねりは、検出面22が曲面形状
をしている場合に顕著に現れ、このうねりは照明を工夫
するだけでは消去することが難しい。

例えば、第11図に示すごとく、検出面22が曲面形状を
したかまぼこ型の被検出物20をITVカメラ26を用いて検
出した場合を想定し、この検出面の反射光量をＸ軸方
向、Ｙ軸方向に沿って測定するとその測定データは、第
12図（Ａ）及び（Ｂ）に示すようになる。

すなわち、検出面22の表面が平坦なＸ軸方向からの反
射光量は第12図（Ａ）に示すようにほとんどうねりが含
まれない平坦な波形となるが、検出面22の表面が曲面形
状をしているＹ軸方向からの反射光量は、第12図（Ｂ）
に示すように、その中央部にて大きく両端にいくに従っ
て小さくなるという大きなうねり波形となる。

このため、検出面22上にある傷Ａが小さな場合には、
第10図に示すごとくこの傷Ａに対応して発生するディッ
プ信号200A₂の変化分がうねり波形の振幅より小さな値
となってしまう。

このため、第10図（Ａ）に示すように、基準電圧V_Sを
通常の信号200Bの最低値より低い値に設定すると、鋳
巣、打傷のような大きな傷（ディップ信号200A₁）は正
確に検出できる反面、前述した灰色の傷120（ディップ
信号200A₂）の検出はできないという問題が発生する。

また、第10図（Ｂ）に示すように、基準電圧V_Sを通常
の信号200Bより大きな値に設定すると、通常の信号200B
の一部を誤って傷Ａと判定し、被検出物20が合格品であ
るにも拘らず、これを誤って不合格品と判定しNG表示し
てしまうという問題が発生する。

このような問題を解決するために、従来より映像信号
200を微分しうねり成分を消去して傷検出を行う技術も
知られている。

第13図にはこのような微分処理タイプの傷検出装置の
一例が示されており、この装置は、ITVカメラ26から第1
4図（Ａ）に示されるように出力される映像信号200を微
分処理付き画像処理装置30を用いて微分処理することに
より、そのうねり成分を消去し、第14図（Ｂ）に示すよ
うに信号変化分のみを抽出出力するよう形成されてい
る。

しかし、このような微分処理を施すと、映像信号200
に含まれるうねり成分のみならず、信号変化分の小さな
ディップ信号200A₂も同時に消去されてしまい、前述し
た灰色の傷120の検出を正確に行うことは到底できず、
不良品を誤って合格品として判定してしまうという問題
があった。

［関連技術］本発明に係る傷検出装置の関連技術としては、特開昭
57−33306号に係る提案や、特開昭55−136943号に係る
提案が知られているが、前者の提案は移動物体の表面荒
さを非接触で光学的に検出する装置に関するものであ
り、また後者の提案に係る装置は、物体表面の凹凸を検
出するものではあるが、いずれも灰色の傷を検出するも
のではない点において本発明とは明らかに相違するもの
である。

［発明の目的］本発明は、このような従来の課題に鑑みなされたもの
であり、その目的は、TVカメラを用いて撮影された検出
面の映像信号に基づき、検出面の灰色の傷を正確に検出
することが可能な傷検出装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］前記目的を達成するため、本発明の装置は、前記映像
信号から同期信号を除去し、かつ映像信号からうねり周
波数成分を消去して出力するうねり成分消去手段と、検
出面に存在する灰色の傷に対する基準検出レベルを設定
する基準レベル設定手段と、うねり成分が消去された映
像信号と前記基準レベルとを比較し傷検出信号を出力す
る比較手段と、前記比較手段から傷検出信号が出力され
なくなった時点でカウントしていた傷検出信号の出力時
間をリセットし、前記傷検出信号が所定の基準時間継続
して出力された際、灰色の傷検出信号を出力する傷検出
手段と、を含むことを特徴とする。

ここにおいて、前記うねり成分消去手段は、撮像手段
を用いて撮影された検出面の映像信号から同期信号成分
を分離除去する同期信号分離回路部と、同期信号が分離
除去された映像信号からうねり周波数成分を除去するハ
イパスフィルタ部と、を含むように形成することが好ま
しく、以上の構成とすることにより映像信号中に含まれ
るうねり周波数成分のみを消去し、各種の傷に対応した
周波数成分を含むフラットな映像信号を比較手段に向け
出力することが可能となる。

［作用］本発明は以上の構成からなり、次にその作用を説明す
る。

本発明によれば、撮像手段を用いて撮影された検出面
の映像信号から、そのうねり周波数成分のみが消去さ
れ、比較手段へ入力される。

従って、比較手段に入力される映像信号は、大きな傷
から小さな傷（例えば灰色の傷）までのすべての周波数
を含むフラットな信号となるため、映像信号の変化分が
少ない灰色の傷に合せて基準検出レベルを設定しておけ
ら、比較手段からは検出面上に各種の傷が存在する毎
に、傷検出信号が出力されることとなる。

ところで、検出面上に存在する鋳巣、打傷のような大
きな傷はその幅が比較的狭いため、傷検出信号の出力時
間は極めて短いものとなる。

これに対し、検出面上に存在する灰色の傷は、一般的
にその幅が比較的大きいため、前記傷検出信号の出力時
間を、予め灰色の傷に合せて設定された基準時間と比較
することにより、検出された傷が灰色の傷であるかを正
確に検出することが可能となる。

このようにして、本発明によれば、撮像手段を用いて
撮影された検出面の映像信号から、従来装置では検出で
きなかった小さな灰色の傷のみを正確に検出し、製品の
合格不合格を判断することが可能となる。

特に、本発明によれば、基準時間を合否判定の基準幅
に合わせて設定することにより、検出面上に存在する基
準幅以上の灰色の傷のみを検出し、製品の合否判定を行
うことができる。

［実施例］次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。
なお、第６図〜第14図に示す従来技術と対応する部材に
は同一符号を付しその説明は省略する。

第１実施例第１図には本発明に係る傷検出装置の好適な第１実施
例が示されており、第２図及び第３図には実施例の装置
各部における波形データが示されている。

実施例において、ITVカメラ26からは検出面22の映像
信号200がうねり成分消去回路40へ向け出力される。

周知のように、ITVカメラ26から出力される映像信号2
00は、図示しない同期信号発生器から出力される同期信
号300により、水平走査線１本分の信号を単位として区
画形成されている。

本発明の第１の特徴的事項は、うねり成分消去回路40
を用いて、波形歪みを発生させることなく映像信号200
のうねりを消去することにある。

第４図には実施例のうねり成分消去回路40が示され、
該うねり成分消去回路40は、同期信号分離回路40a及び
ハイパスフィルタ40bを用いて形成されている。

前記同期信号分離回路40aは、図示しない同期信号発
生器から出力される同期信号300に基づき映像信号200か
ら同期信号300を分離除去し、同期信号300が含まれない
映像信号400としてハイパスフィルタ40bへ向け出力して
いる。そして、ハイパスフィルタ40bは、入力された映
像信号400からうねり周波数成分も消去するよう形成さ
れている。

ここにおいて、映像信号100及び400中に含まれるディ
ップ信号は100KHz〜1MHzの範囲に存在することが多く、
またうねりは約15KHz〜30KHzの付近の周波数帯域に発生
することが多い。このため、ハイパスフィルタ40bのカ
ットオフ周波数は、30KHz〜100KHzの帯域に設定するこ
とが好ましく、更に好ましくは、40KHz〜90KHzの帯域に
設定することが良く、以上の構成とすることにより、ハ
イパスフィルタ40bからはうねり周波数成分が消去され
た映像信号500が出力されることになる。

特に、本実施例においては、ハイパスフィルタ40bの
前段に同期信号分離回路40aを設けたことにより、ITVカ
メラ26から出力される映像信号200から、波形歪みを生
ずることなくうねりのみを良好に消去することができ
る。

そして、ハイパスフィルタ40bから出力される映像信
号500は比較回路42へ入力され、第１の基準電圧設定器4
4から出力される基準電圧V₁と比較される。

第３図には、映像信号500中に含まれる灰色の傷200A₂
とそれ以外の傷200A₁とが含まれる部分が拡大して示さ
れている。

本発明において、前記基準電圧V₁は、映像信号500の
平均値近くにおいて、該平均値よりやや低めに設定する
ことが好ましく、このようにすることにより、比較回路
42は、入力される映像信号500が基準電圧V₁を下回ると
同時に傷検出パルス600を傷検出回路46に向け出力する
ことができる。

この時、本発明によれば、映像信号500からはうねり
成分が完全に消去されているため、前記比較回路42から
は、検出面22上に存在する小さな傷に対応した検出パル
ス（図示せず）から灰色の傷に対応した検出パルス600A
₂まで確実に検出出力され、これら各検出パルス600を傷
検出回路46へ出力可能であることが理解できる。

本発明の第２の特徴的事項は、前記傷検出パルス600
が所定の基準時間継続して出力されているか否かを判別
し、検出パルス600が所定の基準時間以上継続して出力
された場合に、灰色の傷の検出信号700を出力すること
にある。

従って、表示回路54は、このようにして出力される灰
色の傷の検出信号700に基づき、検出面22の合格、不合
格を表示することができる。

すなわち、検出面22上に存在する傷について詳細に検
討すると、灰色の傷120は他の傷に比べてその幅が広
く、例えば10本以上まとまって存在する場合が多い（例
えば、0.2mmの灰色の傷が10本以上まとまって存在する
と、その幅は2mm以上となる。）。

従って、前記傷検出パルス600に対する灰色の傷検出
用の基準時間を必要に応じて適切な値に設定することに
より、比較回路42から出力される傷検出パルス600のパ
ルス幅に基づき灰色の傷120のみを正確に検出しその検
出信号700を出力することが可能となる。

また、第３図に示すように、灰色の傷120に対応して
映像信号500中に含まれるディップ信号200A₂の変化量
は、他の傷のディップ信号に比べて極めて小さく、映像
信号500中に含まれるノイズ信号200A₃の変化量と区別が
つきにくいため、これをどのようにして識別するかが問
題となる。

しかし、このようなノイズ信号200A₃は、同図に示す
ようにその変化している時間が灰色の傷のディップ信号
200A₂に比べて極めて短く、実測によれば1/50〜1/200程
度となる。

従って、比較回路42から出力される傷検出パルス600
の出力時間を前述した灰色の傷検出用の基準時間と比較
することにより、両者は明確に識別することができ、従
って、本発明によればこのようなノイズ成分に影響され
ることなく灰色の傷を確実に検出可能であることが理解
されよう。

実施例において、この傷検出回路46は、積分回路部4
8、比較回路部50及び基準電圧設定部52から構成されて
おり、前記積分回路部48は比較回路42から傷検出パルス
600が出力される毎に該パルス電圧を積分し、その積分
電圧700aを比較回路部50へ向け出力する。

なお、この積分電圧700aは、比較回路42の出力する傷
検出パルス600の立下りに同期してリセットされるた
め、該積分回路部48からは各傷検出パルス600の出力時
間に対応した積分電圧700aが出力される。従って、傷検
出パルス600の出力時間が長いほど該積分電圧700aの電
圧は高いものとなる。

このため、前記基準電圧設定部52には、傷検出パルス
600が灰色の傷に対応した時間だけ出力された際に到達
する積分電圧を基準電圧V₂として設定しておき、該設定
電圧V₂を比較回路部52へ向け出力している。

そして、比較回路部50は、前記積分電圧700aと基準電
圧V₂と比較し、積分電圧700aが基準電圧V₂を上回った際
灰色の傷の検出信号700を表示回路54へ向け出力する。

以上説明したように、本発明によれば、検出面22上に
存在する灰色の傷120は、傷のない部分に比べて反射光
量の差が極めて少ない反面、その面積が他の傷に比べて
大きいという特徴を有することを利用して、従来の装置
では検出が困難であった灰色の傷120を確実に検出する
ことができる。

特に、本発明によれば、前記基準電圧V₂を合否判定の
基準幅に合わせて設定することにより、検出面上に存在
する基準幅以上の灰色の傷のみを選択的に検出し、製品
の合否判定を行うことができる。

また、本実施例の装置によれば、この灰色の傷の検出
回路を、コンピュータなどを用いたソフト処理を行うこ
となくアナログ処理により行っているため、メインのコ
ンピュータなどを使用している場合には、その負担を軽
減することができ、更にITVカメラ26から出力される映
像信号200から灰色の傷120のみをリアルタイムで検出
し、その検出時間を大幅に短縮することが可能となる。

第２実施例第５図には本発明に係る傷検出装置の好適な第２実施
例が示されており、本実施例の特徴的事項は、傷検出回
路46をデジタル的に形成したことにある。

実施例において、この傷検出回路46は、発振器60、ア
ンドゲート62、カウンタ64、基準カウント値設定部66及
び比較回路部68とから構成されている。

ここにおいて、前記発振器60は、ITVカメラ26から出
力される映像信号200中に含まれる灰色の傷120に対応し
たディップ信号出力時間より充分短い時間間隔でクロッ
クパルスCPをアンドケート62へ向け出力するよう形成さ
れている。

そして、アンドゲート62は、比較回路42から傷検出パ
ルス600が出力される毎に、発振器60から出力されるク
ロックパルスCPをカウンタ64へ向け出力し、カウンタ64
は、このようにして入力されるクロックパルスCPをカウ
ントしこのカウント値を比較回路部68へ出力するよう形
成されている。

なお、該カウンタ64は、比較回路42から出力される傷
検出パルス600の立下りに同期してリセットされるた
め、カウンタ64から出力されるカウント値Ｃは傷検出パ
ルス600の出力時間と比例することになる。

従って、実施例の基準カウント値設定部66は、灰色の
傷120と対応した傷検出パルス600が出力された際カウン
タ64から出力されるカウント値を基準カウント値C_Sとし
て設定し、比較回路68へ入力している。

そして、比較回路68は、カウンタ64のカウント値Ｃと
基準カウント値C_Sと比較し、カウント値Ｃが基準カウン
ト値C_Sを上回った際、灰色の傷の検出パルス700を表示
回路54へ向け出力することになる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、従来の傷検出
装置では検出できなかった灰色の傷を確実に検出するこ
とが可能となる。

更に、本発明によれば、被検出物の検出面上に存在す
る灰色の傷を、他の傷と識別して検出することができる
ため、例えば検出された傷の種類に応じて後工程におけ
る処理が異なる場合に極めて好適なものとなり、例えば
工場のラインなどにおいて不合格品として判別された製
品を、その原因別に仕分けする作業を極めて能率的に行
うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る傷検出装置の好適な第１実施例を
示すブロック図、第２図及び第３図は前記第１実施例の回路各部における
波形図、第４図は前記第１実施例のうねり成分消去回路の具体的
な回路構成を示すブロック図、第５図は本発明の好適な第２実施例を示すブロック図、第６図は機械加工部品の切削加工状況の説明図、第７図は灰色の傷が発生したワークの表面形状の説明
図、第８図は従来の傷検出装置の一例を示す説明図、第９図及び第10図は従来装置の波形説明図、第11図及び第12図は曲面形状をした検出面の反射光量測
定実験の説明図、第13図は従来の傷検出装置の他の一例を示す説明図、第14図は前記第13図に示す従来装置の波形説明図であ
る。 20……被検出面 22……検出面 26……ITVカメラ 40……うねり成分消去回路 40a……同期信号分離回路 40b……ハイパスフィルタ 42……比較回路 46……傷検出回路 48……積分回路部 50……比較回路部 52……基準電圧設定部 60……発振器 62……アンドゲート 64……カウンタ 66……基準カウント値設定部 68……比較回路部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭53−27477（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−69039（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−72095（ＪＰ，Ａ) 特公昭53−4156（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像手段を用いて撮影された検出面の映像
信号から、検出面上に存在する傷の検出を行う傷検出装
置において、前記映像信号から同期信号を除去し、かつ映像信号から
うねり周波数成分を消去して出力するうねり成分消去手
段と、検出面に存在する灰色の傷に対する基準検出レベルを設
定する基準レベル設定手段と、うねり成分が消去された映像信号と前記基準レベルとを
比較し傷検出信号を出力する比較手段と、前記比較手段から傷検出信号が出力されなくなった時点
でカウントしていた傷検出信号の出力時間をリセット
し、前記傷検出信号が所定の基準時間継続して出力された場
合に、灰色の傷検出信号を出力する傷検出手段と、を含み、検出面上に存在する灰色の傷を検出することを
特徴とする傷検出装置。
【請求項２】特許請求の範囲（１）記載の装置におい
て、前記うねり成分消去手段は、撮像手段を用いて撮影された検出面の映像信号から、同
期信号成分を分離除去する同期信号分離回路部と、同期信号が分離除去された映像信号からうねり周波数成
分を消去するハイパスフィルタ部と、を含むことを特徴とする傷検出装置。
【請求項３】特許請求の範囲（１），（２）のいずれか
に記載の装置において、前記傷検出手段は、比較手段から出力される傷検出信号を時間積分する積分
回路と、灰色の傷に対応した基準積分レベルを設定する設定部
と、前記積分値が基準積分レベルを上回った際、灰色の傷の
検出信号を出力する比較回路部と、を含み、検出面上に存在する灰色の傷の検出を行うこと
を特徴とする傷検出装置。
【請求項４】特許請求の範囲（１），（２）のいずれか
に記載の装置において、前記傷検出手段は、比較手段から傷検出信号が出力される毎に、該信号の出
力期間中クロックパルスをカウントするカウント部と、灰色の傷に対応した基準カウント値を設定する設定部
と、前記カウント値が基準カウント値を上回った際、灰色の
傷の検出信号を出力する比較回路部と、を含み、検出面上に存在する灰色の傷を検出することを
特徴とする傷検出装置。