JPH109835A - 表面欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面欠陥検査装置の検査精度の向上を図るこ
と。 【解決手段】 被検査面１００に明暗パターンを形成す
る照明手段１０１と、被検査面１００を撮像する撮像手
段１０２と、撮像手段１０２で得られた画像データにお
ける周波数成分のうち高い周波数領域で、かつレベルが
所定値以上の成分のみを欠陥候補領域として抽出する画
像処理手段１０３と、欠陥候補領域の各々の面積を算出
し、所定の条件を満たす面積の欠陥候補領域のみを膨張
処理するか、もしくは膨張、収縮の順で処理する膨張／
収縮処理手段１０４と、膨張／収縮処理後の欠陥候補領
域の面積を算出し、その面積に基づいて欠陥候補領域が
欠陥か否かを判定する欠陥判定手段１０５とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、被検査物体の表
面欠陥、例えば自動車ボディの塗装面を検査する装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】 従来の表面欠陥検査装置としては、例
えば特開平２−７３１３９号公報などに示されたものが
ある。これらは、被検査面に所定の明暗縞（ストライ
プ）模様を映し出し、被検査面上に凹凸などの欠陥があ
った場合、それによる明度（輝度）差や明度（輝度）変
化をもった受光画像を微分することにより、被検査面の
表面の欠陥を検出するという方法を用いたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】 しかし、上記のごと
き従来の表面欠陥検査装置においては、次のごとき問題
があった。すなわち、自動車ボディの塗装において、通
常、表面欠陥と呼ばれるものは、ゴミ等が付着した上に
塗装が行われた結果生じる塗装表面の凸部であり、例え
ば直径が０．５mm〜２mm程度で厚さが数十μｍ程度のも
のである。この程度の凸部は直径が小さいのに高さ（厚
さ）が比較的大きいため、光の乱反射角が大きくなり、
目につきやすい。これに対して欠陥とならない凹凸も存
在する。すなわち、塗料溶剤の蒸発する過程において発
生する渦対流により、塗料の濃度が厳密には一定でなく
なるので、塗膜の厚さには極めて薄い（低い）凹凸が周
期的に発生する。この凹凸は、例えば山と山の間隔が１
〜１０mm程度で、凹凸の高さが数μｍ程度である。この
ような極めて薄い凹凸は通常では気がつかない程度のも
のであり、欠陥とはならない。しかし、光の加減等では
“ゆず”やオレンジの表面のように見えることがあるの
で、いわゆる“ゆず肌”もしくは“オレンジ肌”と呼ば
れるものである。上記のごとき従来例においては、輝度
変化を強調して検出するために、上記の“ゆず肌”のよ
うな欠陥とはならない極めて薄い凹凸も検出し、これを
欠陥と誤判断するおそれがある。このように、従来技術
においては、いわゆる“ゆず肌”のような欠陥とはなら
ない極めて薄い凹凸を欠陥と誤検出するおそれがあると
いう問題があった。本発明は上記のごとき従来技術の問
題を解決するためになされたものであり、いわゆる“ゆ
ず肌”のような欠陥とならない極めて薄い凹凸を欠陥と
誤検出することなく、より精密な欠陥検出を行うことの
できる表面欠陥検査装置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】 上記の目的を達成する
ため、本発明においては特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。図１は、本発明の請求項１に相当する
ものである。図１において、１００は被検査面であり、
例えば塗装面である。また、１０１は被検査面に所定の
明暗パターンを映し出す照明手段である。また、１０２
は被検査面１０１を撮像して上記明暗パターンを電気信
号の画像データに変換する撮像手段であり、例えばＣＣ
Ｄカメラなどのビデオカメラである。また、１０３は上
記撮像手段１０２によって得られた画像データにおける
空間周波数成分のうち高い周波数成分で、かつレベルが
所定値以上の成分のみを欠陥候補領域として抽出する画
像処理手段である。また、１０４は上記欠陥候補領域の
みを膨張処理するか、もしくは所定の手順で膨張および
収縮処理する膨張／収縮手段である。また、１０５は上
記膨張／収縮処理後の欠陥候補領域の面積を算出し、そ
の面積に基づいて欠陥候補領域が欠陥か否かを判定する
欠陥判定手段である。これら１０３、１０４、１０５の
部分は、例えばコンピュータで構成される。なお、この
発明の実施の形態である実施の形態１を図２〜５に示
す。また、請求項２に記載の発明は、上記膨張／収縮手
段１０４は、所定の条件を満たす面積の欠陥候補領域の
みを膨張処理するか、もしくは膨張、収縮の順で処理し
た後、残りの欠陥候補領域を膨張処理するか、もしくは
膨張、収縮の順で処理するものである。上記の発明の実
施の形態は、後記図６，７で説明する実施の形態２に相
当する。また、請求項３に記載の発明は、上記膨張／収
縮手段１０４は、上記欠陥候補領域を所定の方向に膨張
処理するか、もしくは膨張、収縮の順で処理するもので
ある。上記の発明の実施の形態は、後記図８，９で説明
する実施の形態３に相当する。また、請求項４に記載の
発明は、上記被検査面１００もしくは撮像手段１０２お
よび照明手段１０１のいずれか一方を移動させながら、
上記画像処理手段１０３、膨張／収縮手段１０４および
欠陥判定手段１０５で上記所定の処理を行い欠陥を検出
するものである。

【０００５】

【作用】 上記のように、請求項１に記載の発明におい
ては、照明手段によって被検査面に所定の明暗パターン
を映し出し、それを撮像手段で撮像して上記明暗パター
ンを電気信号の画像パターンに変換する。次に、画像処
理手段では、上記明暗パターンの画像データにおける周
波数成分のうち高い周波数成分で、かつレベルが所定値
以上の成分のみを欠陥の候補として抽出する。上記の画
像データにおける高周波成分とは凹凸状の欠陥などとい
った輝度変化のある部分であり、輝度レベルが所定値以
上の成分のみを抽出することにより、欠陥と思われる候
補となる領域を抽出することができる。次に膨張／収縮
手段では、明暗パターンの境界付近に発生するゆず肌に
よる孤立点と明暗パターン境界領域とを一体化すること
ができる。次に、欠陥判定手段では、本物の欠陥と明暗
パターン境界領域とを区別し欠陥のみを検出することが
できる。次に、請求項２記載の発明では、請求項１と同
様に、膨張／収縮手段において明暗パターンの境界付近
に発生するゆず肌による孤立点と明暗パターン境界領域
とを一体化することができる。次に、請求項３記載の発
明では、請求項１および２と同様に、膨張／収縮手段に
おいて明暗パターンの境界付近に発生するゆず肌による
孤立点と明暗パターン境界領域とを一体化することがで
きる。次に、請求項４記載の発明では、欠陥が明暗パタ
ーンに境界に隠れずに境界線から離れた位置に映るよう
にしたもので、欠陥の見逃しを防ぐことができる。ま
た、請求項４に記載の発明において被検査面全体を検査
するには、被検査物体もしくは照明手段と撮像手段を順
次移動させ、カメラの視野が被検査面全体に走査するよ
うに構成する。

【０００６】

【発明の実施の形態】 以下、この発明を図面に基づい
て説明する。図２〜図５は、実施の形態１を示す図であ
る。図２において、１は被検査面６に所定の明暗パター
ンを映し出す照明装置である。２は被検査面６を撮像し
て上記明暗パターンを電気信号の画像データに変換する
ビデオカメラである。図２ではカメラ２の視野内に欠陥
７があることを示している。３は上記ビデオカメラ２に
よって得られた画像データを処理する画像処理装置であ
る。４は画像処理装置３で処理して得られる欠陥候補領
域に対して所定の処理および膨張／収縮処理を行う計算
機である。５は計算機４の結果に基づいて欠陥検出処理
を行う計算機である。

【０００７】次に、欠陥検出手順の一例を図３および図
４に基づいて説明する。図２のように、照明装置１でス
トライプパターンを被検査面６に照射し、その反射光を
モノクロのビデオカメラ２で撮像すると、図３（イ）の
ような濃淡画像（原画像）が得られる。凹凸状の欠陥７
では光が乱反射するため、図３（イ）のように欠陥７は
周囲とは異なる明るさ（輝度）の領域として映る。初め
に画像処理装置３は、原画像を入力する（ステップＳ
１）。ここで画像の横方向をｘ、縦方向をｙとする。次
のステップＳ２では、原画像に対して微分等のエッジ検
出処理を行い、輝度変化のある領域を抽出する。ステッ
プＳ３では、ステップＳ２で得られたエッジ検出画像を
所定の輝度レベルのしきい値で２値化して、例えば図３
（ロ）に示すような輝度変化のある領域が白、それ以外
が黒となる２値画像を得る。よって欠陥７および明暗パ
ターンの境界線およびゆず肌により輝度変化の発生した
領域が白領域として抽出されるが、この時点ではどの白
領域が欠陥かわからないので、この領域を欠陥候補領域
とする。続いて、ステップＳ４では、画像の白領域つま
り欠陥候補領域に対してラベリング（ラベル付け）を行
う。次に、ステップＳ５では、計算機４により上記欠陥
候補領域の各々の面積Ｓを算出し、欠陥候補領域のラベ
ルに対する面積Ｓを記憶する。続いてすべてのラベルつ
まり欠陥候補領域に対して所定の面積Ｓｒｅｆを基準と
した比較を行い（ステップＳ２０）、Ｓ≧Ｓｒｅｆなら
ばステップＳ６にて膨張、収縮の順で処理を行う。図の
ように欠陥７やゆず肌に比べて画像ｙ方向を横切る明暗
パターン境界線の面積の方が明らかに大きい。よって、
検出すべき欠陥および明暗パターンの面積をあらかじめ
測定しておき、その中間的な値をＳｒｅｆとすれば、Ｓ
≧Ｓｒｅｆを満たす明暗パターン境界線のみが膨張／収
縮処理されるので、明暗パターン境界線近傍に発生する
ゆず肌が一体化する（図３（ハ））。ここで膨張処理後
に収縮処理を行うのは、欠陥が明暗パターン境界線の近
くにあり、膨張処理で欠陥が明暗パターン境界線と一体
化してしまった場合、収縮処理で再び分離させるためで
ある。よって、この収縮処理は、ゆず肌と明暗パターン
境界線とを一体化させるという本発明の本質的な処理で
はないので省略してもよい。

【０００８】ここで膨張／収縮処理について説明する。
膨張処理とは、図５のように、ある画素ｅを注目画素と
して、その８近傍画素ａ〜ｄ、ｆ〜ｉの中に少なくとも
１つの白画素画ある場合、注目画素ｅの輝度値を白にす
るものである。このような処理を画像全体に対して走査
しながら実行すると、画像中の白領域が周囲に１画素づ
つ膨張することになる。収縮処理は上記膨張処理とは逆
に、８近傍画素の中に少なくとも１つの黒画素がある場
合、注目画素ｅの輝度値を黒にするもので、画像の白領
域が内側に１画素づつ収縮することになる。なお、上記
膨張／収縮処理は、８近傍を処理する一般的なものであ
るが、被検査面６や欠陥７の状態に応じて膨張／収縮処
理のサイズ、つまり近傍の取り方等を変えても何ら問題
はない。

【０００９】次に計算機５では、上記膨張／収縮処理後
の各欠陥候補領域の面積を再度算出する。この結果、面
積の大きい領域はゆず肌が一体化した明暗パターン境界
線、面積の小さい孤立点が欠陥となるため、例えば上記
Ｓｒｅｆを判定値してＳｒｅｆ以下の領域を欠陥と判定
する面積判定処理を行うことで欠陥７を検出することが
できる（ステップＳ７）（図３（ニ））。本発明の他の
実施の形態としては、上記膨張／収縮処理（ステップＳ
６）での条件を、Ｓ≦Ｓｒｅｆとしても、面積の小さい
ゆず肌領域が膨張し明暗パターン境界線と一体化するの
で、前記実施例と同様な効果が得られる。なお、上記処
理手順、判定方法等は本実施例に限定されるものではな
い。

【００１０】次に、請求項２記載の発明の実施形態であ
る実施の形態２を図６，図７を用いて説明する。本実施
の形態２は、所定の条件を満たす欠陥候補領域を膨張／
収縮処理し、その後、残りの欠陥候補領域を処理するも
のである。本実施の形態２では図６のように、はじめに
Ｓｒｅｆを基準にＳ≧Ｓｒｅｆを満たす大きい面積の領
域を膨張／収縮処理して（ステップＳ６）、その後Ｓｒ
ｅｆより小さい領域を処理する（ステップＳ７）。ここ
で、すべての領域を同時に膨張処理すると、欠陥７と明
暗パターン境界線とがより一体化しやすくなるが、本実
施例のように膨張／収縮処理をステップＳ６，ステップ
Ｓ７とに分けて処理することにより、ゆず肌のみが明暗
パターン境界線と一体化して、面積判定（ステップＳ
８）にてより確実に欠陥のみを検出することができる。
また図７（ロ）のように２値画像（ステップＳ３）の時
点で、欠陥７の白領域の一部分が欠けて映った場合で
も、面積の小さい領域も膨張処理されるため、図７
（ニ）に示す画像（ステップＳ７の処理）のように欠陥
７は欠けた部分のない良好な形状となる。なお、上記処
理手順等は本実施の形態に限定されるものではない。

【００１１】次に請求項３の発明の実施の形態である実
施の形態３を図８、図９を用いて説明する。本実施の形
態３は、欠陥候補領域を所定の方向に膨張／収縮処理す
るものである。図８（ａ）のように検出不要であるゆず
肌の発生しやすい明暗パターン境界線は、画像ｙ方向に
横切っている。よって画像ｙ方向に膨張処理を行うよう
にすれば、欠陥は分離したままで、ゆず肌のみを明暗パ
ターン境界線に一体化させることができる（図８
（ｂ））。例えば図９のように、注目画素をｃとして画
像ｙ方向の４近傍に対して膨張／収縮処理することで実
現できる。なお、上記処理手順等は本実施例に限定され
るものではない。

【００１２】次に、請求項４記載の発明の実の形態であ
る実施の形態４について説明する。本実施の形態４は、
欠陥７が明暗パターン境界線上にある場合の見逃しを防
ぐためには、被検査面６もしくはビデオカメラ２および
照明装置１のいずれか一方を移動させながら上記一連の
欠陥検出処理を連続して実行し、欠陥７を検出するもの
である。例えば、図２において、照明装置１、ビデオカ
メラ２を固定とし、被検査物体を搬送コンベヤ等を用い
て（図示せず）移動させる。この移動速度に比べて上記
欠陥検出処理時間が十分速ければ、欠陥７がビデオカメ
ラ２の視野の中を通過する間に上記欠陥検出処理を複数
実行することができる。したがって、ある時刻の画像に
おいて欠陥７が明暗パターン境界線に隠れても、欠陥７
がビデオカメラ２の視野の中を通過する他の時刻の画像
に１度でも映っていれば欠陥７を検出することができ
る。ここで、１画面当たりに映る明暗パターン境界線の
数が多いほど欠陥７の隠れる確率が高くなるので、上記
処理時間を速くする必要がある。よって、１画面あたり
に映る明暗パターン境界線の数、および上記画像処理装
置３や計算機４，５の処理能力に応じて、ビデオカメラ
２の視野の大きさや上記移動速度等を決定すればよい。

【００１３】他の実施の形態としては、照明装置１およ
びビデオカメラ２をロボット（図示せず）等を用いて順
次移動させ、ビデオカメラ２の視野が被検査面６全体を
走査するようにしてもよい。

【００１４】

【発明の効果】 以上説明してきたように、本発明にお
いては、“ゆず肌”のような欠陥とならない極めて薄い
凹凸が平面でない被検査面に形成されていても、欠陥の
みを精度よく検出することができるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機能ブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態１を示す全体である。

【図３】実施の形態１による画像処理を示す図である。

【図４】実施の形態１の制御流れを示すフローチャート
である。

【図５】実施の形態１の説明図である。

【図６】実施の形態２の制御流れを示フローチャートで
ある。

【図７】実施の形態２の画像処理を示す図である。

【図８】実施の形態３の画像処理を示す図である。

【図９】実施の形態３の説明図である。

【符号の説明】

１ 照明装置 ２ ビデオカメラ ３ 画像処理装置 ４ 計算機 ５ 計算機 ６ 被検査面 ７ 欠陥 １００ 被検査面 １０１ 照明手段 １０２ 撮像手段 １０３ 画像処理手段 １０４ 膨張／収縮手段 １０５ 欠陥判定手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査面に光を照射し、その被検査面か
   らの反射光に基づいて受光画像を作成し、この受光画像
   に基づいて被検査面上の欠陥を検出する表面欠陥検査装
   置において、 前記被検査物体表面に所定の明暗パターンを形成する照
   明手段と、上記被検査面を撮像して得られる受光画像を
   電気信号の画像データに変換する撮像手段と、上記画像
   データにおける周波数成分のうち高い周波数領域で、か
   つレベルが所定値以上の成分のみを欠陥候補領域として
   抽出する画像処理手段と、上記欠陥候補領域の各々の面
   積を算出し、所定の条件を満たす面積の欠陥候補領域の
   みを膨張処理するか、もしくは膨張、収縮の順で処理す
   る膨張／収縮処理手段と、上記膨張／収縮処理後の欠陥
   候補領域の面積を算出し、その面積に基づいて欠陥候補
   領域が欠陥か否かを判定する欠陥判定手段と、を備えた
   ことを特徴とする表面欠陥検査装置。
2. 【請求項２】 上記膨張／収縮手段において、上記欠陥
   候補領域の各々の面積を算出し所定の条件を満たす面積
   の欠陥候補領域のみを膨張処理するか、もしくは膨張、
   収縮の順で処理した後、残りの欠陥候補領域を膨張処理
   するか、もしくは膨張、収縮の順で処理することを特徴
   とする請求項１記載の表面欠陥検査装置。
3. 【請求項３】 上記膨張／収縮手段において、上記欠陥
   候補領域を所定の方向に膨張処理するか、もしくは膨
   張、収縮の順で処理することを特徴とする請求項１記載
   の表面欠陥検査装置。
4. 【請求項４】 上記被検査面もしくは撮像手段および照
   明手段のいずれか一方を移動させながら、上記画像処理
   手段、膨張／収縮手段および欠陥判定手段で上記所定の
   処理を行い欠陥を検出することを特徴とする請求項１な
   いし３記載の表面欠陥検査装置。