JPH0921763A

JPH0921763A - 欠陥判別方法

Info

Publication number: JPH0921763A
Application number: JP17066495A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Nishi; 重幸西; Koji Yoshimura; 剛治吉村
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1995-07-06
Filing date: 1995-07-06
Publication date: 1997-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】蛍光浸透による欠陥検査において、画像処理
により線状欠陥を確実に判別できる欠陥判別方法を提供
する。【構成】画像処理装置において、取り込んだ画像に対
して、水平方向及び垂直方向に走査し両方向についてワ
ーク輪郭を代表する点を求め、この点を基準にして、輪
郭領域と、この輪郭領域にかこまれる内面領域に分割
し、それぞれの輪郭領域毎に、線状欠陥を強調する処理
を行い、抽出した欠陥画像について縦横２方向の輝度の
和のヒストグラムを算出し、該ヒストグラム波形から特
徴量を計測し、予め定めた欠陥判別値に照らして線状欠
陥を判別する手段を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械部品等（以下ワー
クという。）の外観検査方法に関し、特に、蛍光浸透探
傷法による外観検査における、画像処理による欠陥判別
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ワークの表面に存在する欠陥を検出する
方法の一つに蛍光浸透探傷法がある。これは、ワーク表
面の欠陥部分に蛍光液を浸透させ、これに紫外光を照射
して発光させることにより、輝度レベルが異なる蛍光模
様を描き出し、この蛍光模様に基づいてワーク表面に存
在する欠陥を検査するものである。そして、このような
蛍光浸透探傷法においては、かかる蛍光模様をテレビカ
メラ等の撮像装置によって撮像することにより、ワーク
表面に存在する欠陥を画像処理により検査する方法が提
案されている。この方法の実用化のポイントは、塵や汚
れと、傷との識別を確実に行える画像処理方法を開発す
るかに係っている。

【０００３】特開平６ー１６０２９５号公報（以下公知
例と称す。）に画像処理による傷検査方法が記載されて
いる。この方法は、傷はその傷が複数個に分かれていて
も、細長い形状をして、一つの線状に並んでいるものと
して、検査対象画像の形状と方向性を判断して、傷か否
かを判断するものである。そのために、ワークの画像デ
ータをある閾値で単純に２値化処理して、図８に示す２
値画像群１１を求め、これらの２値画像群１１を構成す
る画素を各２値画像毎に分割した分割領域を作り、その
後に、各分割領域毎に２次モーメントを求めて分割領域
の形状と方向性を演算して傷か否かを判断するデータを
作成している。この２次モーメントとは、分割領域を構
成する各画素が任意に座標軸方向にばらついている程度
を示すものであり、分割領域の各方向の２次モーメント
を求め、これらの２次モーメントの中の最小２次モーメ
ントを短軸２次モーメントとすると、この短軸２次モー
メントが所定値より小さい場合には、その短軸２次モー
メントを有する分割領域が、その短軸２次モーメントの
軸に直角方向に、細長い形状を有することを意味する。
従って、この短軸２次モーメントを求めて、各分割領
域がどの方向に長く伸びているかを判断し、同一方向に
伸びている２つの分割領域は、１つの傷を構成している
可能性があるとして、前記各分割領域から短軸２次モー
メントの軸方向が同じ方向の２つの領域を融合し、この
融合した領域がどの方向にどの程度長く伸びているかを
判断するために融合短軸２次モーメントを求め、前記融
合短軸２次モーメントが所定値より小さい前記融合領域
について、前記融合領域の面積と、前記面積と前記融合
短軸２次モーメントとから演算して得られる形状と方向
性とを示す特徴値との組み合わせで傷か否かを判断する
のである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記公知例
には、以下に記すような問題点があった。即ち、照明む
らによるワーク表面各部の画像上の蛍光模様のばらつき
による検査精度の低下の問題である。ワーク表面形状が
平坦な場合は均一な照明が可能であり、公知例のように
単純な２値化処理で欠陥画像の抽出が可能であるが、表
面形状が湾曲しているような場合は特に照明むらが発生
し易く、単純な２値化処理では細い線状欠陥の抽出が不
十分である。本発明は前記従来技術の問題点を解決すべ
く、その目的とするところは、画像上の蛍光模様から、
ワークの全表面に存在する細い線状欠陥を確実に判別で
きる画像処理方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、蛍光液を浸透させたワークの表面に紫
外光を照射し、該ワーク表面の蛍光模様を撮像して画像
信号に変換し、該画像信号を画像処理装置で処理して該
ワーク表面の欠陥を判別する欠陥判別方法において、画
像信号を記憶する画像メモリを空間フィルタリングオペ
レータを用いて処理し、該処理後の画像メモリについ
て、まず、縦方向について輝度の和のヒストグラムを求
め、該ヒストグラムのピーク波形と予め設定した閾値と
の交点から、横方向に幅を有する領域を設定し、次に、
横方向について、前記設定した領域内の輝度の和のヒス
トグラムを求め、該ヒストグラムのピーク波形と予め設
定した閾値との交点から縦方向に幅を有する領域を設定
し、前記横方向の領域幅と縦方向の領域幅の比を算出
し、予め決めた欠陥判別値に照らして細い線状欠陥を判
別することを特徴とする技術手段を有する。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。本実施例では、ワークとして図６に示すような
被検面が湾曲した４辺を有する形状のフェライト磁石を
対象とした。このワークの外観検査のポイントは、重大
欠陥であるクラックと、欠陥ではあるが実用上差し支え
のない欠陥とを判別し、重大欠陥であるクラックを確実
にリジェクトすることである。図７に重大欠陥であるク
ラックと、実用上差し支えない欠陥（以下疑似欠陥と言
う。）の例を示した。クラックは面積が小さくて細い線
状をなし、ワーク輪郭線に直交した方向性がある。これ
に対して、疑似欠陥のうち、カケと未加工は比較的面積
が大きくてワークの輪郭部に存在し、ゴミとシミとピッ
トは、比較的面積が小さくて縦横比が１に近く、ワーク
の位置に無関係であるという特徴がある。面積の大きい
カケと未加工は公知の方法で判別できるが、面積の比較
的小さく且つ方向性を有するクラックとゴミ、シミ、ピ
ットを判別する方法が本発明の主眼である。

【０００７】図１は本発明の撮像方法の概念図である。
蛍光液を浸透させたワーク１の被検面の上方に撮像装置
４及び紫外線照射装置３を設け、被検面の裏面方向に散
乱光を発生する背景照明装置２を設け、各々の照明装置
により該被検面の蛍光模様とワークの輪郭を撮像するの
である。撮像された画像信号は画像処理装置（図示せ
ず。）で欠陥の判別を行うのである。以下、処理手順を
図２の手順からに基づいて説明する。

【０００８】１）手順入力された画像信号からワーク輪郭及び欠陥部を公知の
２値化処理を用いて抽出する工程である。

【０００９】２）手順ワークの検査領域を決める判定ウインドウ算出工程であ
る。本実施例では、過去の本ワークの外観検査データを
もとに、欠陥種類とその発生部位、撮像装置の検出分解
能より、図３（ｄ）に示すような５つの検査領域を設け
た。前述の入力された画像から、ワークの輪郭代表点の
抽出と５つの検査領域の作成の方法について図３をもと
に説明する。まず、画像全範囲にわたってＸ方向に走査
し、図３（ａ）に示すように一つの走査線上毎に急峻な
変化点ｘ１ｓとｘ１ｅ，ｘ２ｓとｘ２ｅ，ｘ３ｓとｘ３
ｅ，…を求め、ｘ１ｓとｘ１ｅの距離Ｌｘ１，ｘ２ｓと
ｘ２ｅの距離Ｌｘ２，ｘ３ｓとｘ３ｅの距離Ｌｘ３，…
をそれぞれ求める。同様に図３（ｂ）に示すように画像
全範囲にわたってＹ方向に走査し、一つの走査線上毎に
急峻な変化点ｙ１ｓとｙ１ｅ，ｙ２ｓとｙ２ｅ，ｙ３ｓ
とｙ３ｅ，…を求め、ｙ１ｓとｙ１ｅの距離Ｌｙ１，ｙ
２ｓとｙ２ｅの距離Ｌｙ２，ｙ３ｓとｙ３ｅの距離Ｌｙ
３，…をそれぞれ求める。

【００１０】次に、Ｌｘ１，Ｌｘ２，Ｌｘ３，…を比較
してＸ方向の最大距離を求め、同様にＬｙ１，Ｌｙ２，
Ｌｙ３，…を比較してＹ方向の最大距離を求める。ここ
でｘ３ｅとｙ２ｅは欠陥指示模様による急峻な変化点で
あり、距離Ｌｘ３とＬｙ２はワーク輪郭間距離より小さ
い値を示す。従って、ｘ３ｅとｙ２ｅはワーク輪郭点と
しては採用されない。最大距離となる４つの点を図３
（ｃ）に示すように各輪郭の代表点ｘｓ，ｘｅ，ｙｓ，
ｙｅとする。この４つの代表点の座標と所定のオフセッ
ト値から図３（ｄ）に示すような五つの検査領域となる
ウインドウＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５を決定する。
なお、前記オフセット値は画素の分解能やワークの寸法
公差を基準に予め定めた値を採用する。

【００１１】３）手順前述の五つ検査領域各々について、全画像メモリ内の画
像信号から線状の信号を強調する処理工程であり、本例
では空間フィルタリングオペレータとして、公知のエッ
ジ検出オペレータを用いて処理をした。図４（ａ）に今
回用いたＰｒｅｗｉｔｔオペレータを示す。３×３の加
重マトリックスとして表現され、これは画素領域につい
て線状信号の方向に直交する方向に輝度の差が強調され
るオペレータである。なお、線状欠陥の輝度に対応する
オペレータの配列を任意に設定することによって、強調
する線状欠陥を選択することが出来る。

【００１２】前記オペレータによる処理の一例を説明す
る。図４（ｂ）は処理前の各画素の輝度を示す。該画像
メモリ内の全ての画素について、前記のオペレータを用
いて各画素の輝度を算出し直す。例えばＡで示す画素に
ついての算出輝度は下記のように計算される。輝度Ａ＝６０×（＋１）×３＋７０×（−１）×３＝−
３０同様に画素Ｂ、Ｃ、Ｄについての算出輝度は次のように
なる。輝度Ｂ＝０輝度Ｃ＝３０輝度Ｄ＝０

【００１３】ここで、負の値を取った輝度については０
とし、図４（ｃ）に、図４（ｂ）に示した各画素の輝度
を算出し直した値を示す。図４（ｂ）において、上から
３行目と４行目及び５行目の画素列の輝度差が１０であ
ったのが、図４（ｃ）では、下に１行分各々移動してい
るが、輝度差が３０と大きくなっている。即ち、欠陥部
に蛍光浸透液がしみこんだ部分の輝度が強調されたこと
がわかる。次項で説明するように、縦又は横方向に輝度
の積算をしたもので、欠陥判別をする場合、この差は一
層顕著になり、欠陥検出が容易になる。本実施例ではオ
ペレータとして縦方向に輝度差を付けた配列のものを用
いたが、横方向に輝度差を付けた配列のものを用いれ
ば、縦方向の線状信号を強調することも出来る。

【００１４】４）手順手順で求めた処理後の画像について、輝度の和を計測
する工程である。図５は手順で算出した検査ウインド
ウについて、輝度の和のヒストグラムの算出方法を説明
する図である。図５（ａ）は検査ウインドウに面積の比
較的小さい疑似欠陥画像（ゴミ、シミ、ピット）と線状
欠陥画像（クラック）が存在する場合を示す。該検査ウ
インドウ全面について、最初に縦方向の輝度の和のヒス
トグラムを算出すると、図５（ｂ）に示すようになる。
２つの輝度のピークと、予め設定した閾値の交点から、
幅Ｘ１（疑似欠陥に対応）と幅Ｘ２（線状欠陥に対応）
が求まる。前記幅Ｘ１、Ｘ２より、縦方向の領域１と領
域２（図中のハッチング部分）を設定する。図５
（ｃ）、（ｄ）は、領域１、２について、横方向の輝度
の和のヒストグラムを算出したものを示す。図５（ｂ）
と同様に、輝度のピークと予め設定した閾値より幅Ｙ１
（疑似欠陥に対応）と幅Ｙ２（線状欠陥に対応）を求め
ることができる。

【００１５】５）手順線状欠陥と疑似欠陥（面積の小さいゴミ、ピット）の判
別工程である。手順で算出した欠陥指示模様に対する
幅寸法Ｘ１、Ｙ１、Ｘ２、Ｙ２から欠陥指示模様の縦横
比（Ｘ／Ｙ）を求めることが出来る。本発明の対象アイ
テムであるフェライト磁石の外観検査結果の過去の蓄積
データから、疑似欠陥（面積の小さいゴミ、ピット）は
縦横比が１の近辺に分布しており、縦横比を用いて疑似
欠陥と線状欠陥を判別することが可能である。これを前
記５つの検査領域について行い、ワーク全体の欠陥判別
をする。なお、前記縦横比は各検査領域独自に設定する
ことができる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明した技術的手段により本発明は
以下の効果を有する。１）蛍光浸透探傷検査の蛍光液洗浄過程で過洗浄とな
ったり、欠陥深さが浅く蛍光液が洗い流され易い線状欠
陥のために、蛍光模様の輝度が低くなっても、線状欠陥
方向に輝度の和のヒストグラムを算出することにより、
線状欠陥を強調することが出来る。従って、確実に線状
欠陥を判別することが出来るのである。２）線状欠陥（クラック）と疑似欠陥（面積の小さい
ゴミ、シミ、ピット）を高精度に判別することが可能な
ことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の撮像方法を示す概念図

【図２】本発明の画像処理手順を示す図

【図３】本発明のウインドウの作成方法を説明する図

【図４】本発明の線状欠陥強調オペレータを説明する図

【図５】本発明の輝度の和のヒストグラムの算出方法を
説明する図

【図６】被検材の形状の説明図

【図７】欠陥の代表例の説明図

【図８】従来技術の傷の２値画像を説明する図

【符号の説明】

１フェライト磁石２背景照明３紫外光照明４撮像装置６紫外光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蛍光液を浸透させたワークの表面に紫外
光を照射し、該ワーク表面の蛍光模様を撮像して画像信
号に変換し、該画像信号を画像処理装置で処理して該ワ
ーク表面の欠陥を判別する欠陥判別方法において、画像信号を記憶する画像メモリを空間フィルタリングオ
ペレータを用いて処理し、該処理後の画像メモリについ
て、まず、縦方向について輝度の和のヒストグラムを求
め、該ヒストグラムのピーク波形と予め設定した閾値と
の交点から、横方向に幅を有する領域を設定し、次に、
横方向について、前記設定した領域内の輝度の和のヒス
トグラムを求め、該ヒストグラムのピーク波形と予め設
定した閾値との交点から縦方向に幅を有する領域を設定
し、前記横方向の領域幅と縦方向の領域幅の比を算出
し、予め決めた欠陥判別値に照らして細い線状欠陥を判
別することを特徴とする欠陥判別方法。