JPS6026973B2 - 物体の表面検査方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は整列したウランベレットカーボンプレート、セ
ラミック基板等の各種の対象物体を検査する物体の表面
検査方法及びその装置に関するものである。

一般に側面を密着整列された対象物体の欠陥等を検査す
る場合、撮像装置によりこれらの対象物体の光像を撮嫁
すると第１図に示すようなパターンを有する映像信号が
得られる。

しかしながら、このパターンには実際対象物体に形成さ
れた欠陥１と密着整列された側面から成る境界２，２′
とにおいて同様な黒部が形成されるので、このパターン
を検査したのでは上記境界２，２′も欠陥と判断されて
しまう問題がある。そこで、上記撮像装置の水平同期信
号を基準にしてゲート信号を形成し、このゲート信号に
より上記境界２，２′の部分を○ＦＦして上記パターン
から境界２，２′を除去することが考えられるが、通常
対象物体の長さにはバラツキがあり、このバラツキを考
慮すると上記ゲート信号がＯＮとなる区間３の幅が狭く
なってしまい、境界２，２′附近にある欠陥１を見のが
してしまう欠点がある。この欠点をなくすために、実際
撮像装置が対象物体を撮像して得られる映像信号からこ
の境界２，２′の位贋を抽出し、この抽出された境界位
置を基準にしてゲート信号を形成することが可能である
。しかし、この境界２，２′附近には数多〈の欠陥１が
数多〈存在するので、単に上記映像信号を白領域と黒領
域とに２値化して頻度分布を求めたのでは境界領域にお
いて頻度分布が平坦もしくはなだらかとなり、この頻度
分布の最大値を示す領域が相当塁をしめ真の境界だけを
除去したゲート信号を形成することは困難であった。本
発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、真の
境界だけを除去した形で対象物体の検査有効領域を拡大
して境界附近まで検査できるようにした物体の表面検査
方法及びその装置を提供するにある。

即ち本発明は、互いに対象物体を整列させて直線上の境
界を形成し、該境界に対して直角方向に撮擬装層により
走査して映像信号を検知し、該映像信号の極値位置を抽
出してこの極値位置の頻度分布を求め、この頻度分布に
より頻度分布の最大値もしくは最４・値を示す境界位置
を求め、この境界位置より上記対象物体の検査有効領域
を設定して対象物体を検査することを特徴とする物体の
表面検査方法である。

また本発明は、該物体の表面検査方法を実施する装置に
特徴を有するものである。

以下本発明を図に示す実施例にもとづいて具体的に説明
する。

第２図は本発明の物体の表面検査装置の一実施例である
検査対象物体及び撮像装置等の関係を示した概略構成図
である。第３図は第２図に示す撮像装置から得られる映
像信号の処理回路の概略構成を示した図、第４図は第３
図に示３した極値検出回路、加算回路及びースィープ多
値メモリを具体的に示した回路図、第４図は第２図に示
した最大値位置検出回路を具体的に示した回路図である
。即ち４は検査の対象となる対象物体で、例えばｚ円筒
物体で形成されている。

この対象物体４は、互いに端面どうしを接触させた状態
で２つの回転ローラ５，５′上に銭檀され、回転ローラ
５，５′の回転によりつれ回り回転している。この対象
物体４の外周は、２つの照明装置６，６′により約４５
度鏡斜した状態で照明され、この反射光像は猿像装置７
により猿像されて映像信号に変換される。この撮像袋道
７は結像レンズ８と例えばリニヤイメージセンサ等から
なる撮像素子９とから構成され、上記照明装置６，６′
と共に移動テーブル１０１こ載層固定されている。この
移動テーフル１０は、送りモータ１１、送りネジ１２及
び摺動部１３，１３′により、対象物４を１個づつ順次
検出できるように対象物体４の長さに応じてステップ的
に左右に移動できるように構成されている。従って対象
物体４は撮像装置７に対して左右方向に位贋決めされた
状態で回転し、緑像装置７の撮像素子９からは第１図に
示すようなパターンが映像信号１４の形で出力される。
この映像信号１４は第３図に示す如く、水平同期信号で
あるトリガー信号１５を基準にして動作するゲート制御
回路１６、該ゲート制御回路１６から出力されるゲート
信号にもとづいて上記映像信号１４の入力を開閉するゲ
ート１７、極値検出回路１８、加算回路１９、ースィー
プ分の多値メモリ２０、最大値位置検出回路２１、検査
有効領域設定回路２２、該検査有効領域設定回路２２の
出力信号とトリガー信号１５とにもとづいて動作するゲ
ート制御回路２３、該ゲート制御回路２３から出力され
るゲート信号にもとづいて上記映像信号１４の入力を開
閉するゲート２４、及び該ゲ−ト２４を通過した映像信
号によって対象物体４の外周表面の欠陥等を検査判定す
る判定回路２５において処理され、対象物体４の外周表
面に所定の大きな所定の形状等を有する欠陥が存在する
か否かが検査される。ところでゲート制御回路１６は第
４図に示す如く、基本のクロック信号２６を受けて撮像
素子９の走査同期信号を発生する同期信号発生回路２７
と、該同期信号発生回路２７からの同期信号を受けて撮
後面上での座標を発生する座標発生回路２８と、同期信
号にもとづいて極値検出を行なう領域を指定する信号を
発生する領域指定信号発生回路３０と、上記座標発生回
路２８及び領域指定信号発生回路３０からの出力からゲ
ート信号を作成するゲート回路２９と、該ゲート回路２
９の出力をクロック信号２６でゲートし、指定した領域
だけサンプリングパルス３２を発生するようにするゲー
ト回路３１とから構成されている。ゲート回路１７はＡ
／Ｄ変換器で構成され、上記映像信号１４をサンプリン
グパルス３２でサンプリングしてＡ／Ｄ変換するもので
ある。極値検出回路１８は、連続する３絵素分のビデオ
信号を記憶素子３３３，３３２，３３，と時系列に入力
して記憶するように形成された奥行のあるシフトレジス
タ３３と、記憶素子に記憶された内容が３３２＜３３．
のとき出力を出す比較回路３４と、記憶素子に記憶され
た内容が３３２＜３３３のとき出力を出す比較回路３５
と、該比較回路３４及び比較回路３５が同時に出力する
とき極小値であることを判定する論理ゲート回路３６と
から構成されている。加算回路１９は上記極値検出回路
１８から得られる出力信号によって起動して加算するも
のである。ースィープ分の多値メモリ２０は、番地３９
１，３９２……３９ｍ，……３９ｎの各々を各絵素に対
応させ、領域指定信号発生回路３０から発生する領域指
定信号の指定領域内において極小値になった頻度を記憶
するメモリ３９と、座標発生回路２８の出力から記憶素
子３３２に現在入力されている絵素に対応する番地（座
標）から記憶内容を加算回路１９へ読み出すように選択
する選択回路３７と、上註記億素子３３２ に現在入力
されている絵素に対応する番地に加算回路１９で加算さ
れた値（頻度）を記憶させるように選択する選択回路３
８とから構成されている。最大値位置検出回路２１は、
第５図に示す如く、一方の技大値位置検出だけについて
のみ示し、ｍ＜ｎである。即ち最大値位置検出回路２１
はメモリ３９の各番地３９，〜３９ｍに対応する絵素座
標を順次発生する座標発生回路４１と、該座標発生回路
４１から出力される座標値に対応させてメモリ１９の番
地の中から記憶内容を謙出すように選択する選択回路４
２と、各番地３９，〜３９ｍの値の最大値を記憶するレ
ジスタ４３と、該レジスタ４３と選択回路４２より選択
しているメモリの内容とを比較し、レジスタ４３の内容
より選択回路４２により選択読出された内容の方が大き
いとき出力を発生する比較回路４４と、該比較回路４４
から出力があったとき選択回路４２により選択読出され
内容をレジスタ４３に記憶させるゲート回路４５と、上
記比較回路４４から出力があったとき座標発生回路４１
から出力される座標信号を謙込ませるゲート回路４６と
、該ゲート回路４６から出力されたとき、新らたな座標
を更新する座標用レジスタ４７とから構成されている。
而して先ずースイープ分の多値メモリ２０のメモリ３９
はゼロクリアする。

次に滋像装置７の撮像素子９が同期信号発生回略２７の
同期信号によって電気的に走査され、この緑像素子９は
第６図ｂに示す如く−スィープ分の映像信号１５を検知
する。

領域指定信号発生回路３０は第６図ａの左端において発
生する水平同ｏ期信号（トリガー信号）１５にもとづい
て○〜日なる区間“１”、及びＬ〜Ｌ十日なる区間“１
”なる指定領域信号を出力する。この指定領域信号によ
りゲート回路１７であるＡ／Ｄ変換器が作動して第６図
ｃに示される如く、映像信号は上記区夕闇のみ抽出され
ると同時にクロックパルス信号２６によりサンプリング
されて、ディジタル信号に変換される。このディジタル
信号に変換された映像信号は、極値検出回路１８のシフ
トレジスタ３３内に入力され、シフトレジスタ３３の各
記憶素子３３，，３３２，３３３に記憶される。この各
記憶素子３３，，３３２，３３に連続して時系列で記憶
された３絵素分の映像信号は比較回路３４で３３２＜３
３・であるか否かを比較し、比較回路３５で３３２く３
３３であるか否かを比較し、３３２く３１，で３３２＜
３３３であるときは３３２ に記憶された内容が極小値
であることから論理ゲート回路３６より極４・値を示す
位置なる信号を出力する。従って極値検出回路１８は映
像信号の極小位置を検出し、その位置に相当する−スイ
ープ分の多値メモリ２１のメモリ３９の番地に“１”を
加算すべく加算器１９にその情報を送る。第６図ｄは第
６図ｅに示す映像信号より検出された極小位置を点で示
したものである。一方対象物体４は回転ローラ５，５′
によって回転しているので、順次水平同期信号（トリガ
ー信号）によって撮像素子９を作動させることによって
異なる位置において多数のラスタが走査されて、多くの
映像信号１５が検知され、同様に極値検出回路１８によ
りこの映像信号１５の極小位置が検出され、この極小位
置がメモリ３９の各番地に加算されていく。即ち加算回
路１９は選択回路３７により選択したメモリ３９の番地
に記憶してある頻度データに順次加算し、この新たな頻
度データを選択回路３８で選択している同じメモリの番
地に首込む。

このような処理を多数本のラスタで繰返すことにより、
メモリ３９には各絵素が極値をとった頻度分布が形成さ
れる。そこで一般に研削等機械加工面乃至焼結面等の平
常面ではその映像信号は表面の面粗さを検出することに
なり、映像信号の極小位置はランダムに変化する。しか
しながら、対象物体４の端面で形成される境界において
は常にその境界位置において極小値を有する。

このため、この極小位置の頻度分布を求めると、第６図
ｅに示すように平常面では均一に低レベルを有し、境界
２，２′では鋭く立上って極めて大きくなる。即ち境界
２，２′から僅かはずれると頻度分布は低レベルとなる
。従って最大位置検出回路２１において区間日に相当す
る各範囲内におけるメモリ３９の最大値を示す番地、即
ち座標を求めれば、それが境界が存在する位置（座標）
である。即ち比較回路４４はしジスタ４３に記憶されて
いる内容と選択回路４２により選択されて謙出されたメ
モリ３９のある番地の内容とを比較し、番地の内容の方
がレジスタ４３の内容より大きいとき、出力を発生して
ゲート回路４５，４６を動作させ、夫々選択回路４２に
よって謙出された内容がレジスタ４３へ、座標発生回路
４１から出力される絵素座標が座標用レジスタ４７へ転
送される。このようにメモリ３９を一巡すると、レジス
タ４３にはメモリ３９の最大値が座標用レジスタ４７に
はそのときの絵素座標が記憶される。従って座標用レジ
スタ４７に最後に記憶された絵素座標が対象物体４の境
界２，２′の絵素座標であり、それに検査有効領域設定
回路２２で予め設定した微小な△Ｗを加算もしくは減算
すれば、第６図ｅに示す如く内側の位置Ｍ，Ｍ′をマス
ク端とする広域な検査有効領域が設定される。そしてこ
の指示に従ってゲート制御回路２３を駆動し、ゲート２
４を開閉し、対象物体４の両端境界から△Ｗ区間だけ完
全に消去された映像信号が得られる。この映像信号は処
理回路２５において、例えば規定レベル以上であるか否
か、または規定上の大きさを有するものであるか否か等
が判定処理され、対象物体４の表面に規定以上の欠陥が
存在するか否かが検査される。以上説明したように本発
明によれば、対象物体の寸法が変化しても常に整列され
た対象物体の境界を正確に検出でき、検査有効領域を広
域にとることができ、境界に著しく近接した位置にある
欠陥等をみのがすことを防止することができる効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は密着整列された対象物体から得られるパターン
を示した図、第２図は本発明による物体の表面検査菱魔
の一実施例の機構部を示した棺畑略構成図、第３図は第
２図に示す装置から得られる映像信号の処理回鞍を示し
た概略構成図、第４図は第３図に示すゲート制御回路、
ゲート、極値検出回路、加算回路及びースィープ多値メ
モリを具体的に示した回路構成図、第５図は第３図に示
す最大値位置検出回路を具体的に示した回路図、第６図
ａは対象物体を示した図、第６図ｂは撮像素子から得ら
れる映像信号の波形を示した図、第６図ｃは指定領域に
し‘まられた映像信号の波形を示した図、第６図ｄはラ
スタ分によって得られる映像信号の極小値位置を点で示
した図、第６図ｅは映像信号の極小値位置の頻度分布を
示した図である。 符号の説明、１・・・・・・欠陥、２，２′・・・・・
・境界、４…・・・対象物体、５，５′・・・・・・回
転ローラ、６，６′・・・・・・照明装置、７・・・・
・・映像信号、９・・・・・・撮像素子、１４・・・・
・・映像信号、１６・…＾・ゲート制御回路、１７・・
・・・・ゲート、１８・・・・・・極億検出回路、１９
・・・・・・加算回路、２０・・・・・・ースィープ多
値メモリ、２１・・・・・・最大値位置検出回路、２２
・・・・・・検査有効領域設定回路、２３・・・・・・
ゲート制御回路、２４……ゲート、３３……シフトレジ
スタ、３４，３５・・・・・・比較回路、３６・・・・
・・論理ゲート、３７，３８・・・・・・選択回路、３
９・・・・・・メモリ。 オー囚才２図 才３四 グ４図 オＳ図 オる図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対象物体を整列させて直線状の境界に対して直角方
   向に撮像装置により走査して得られる映像信号を絵素化
   し、この絵素化映像信号の隣接した部分における極値を
   示す位置信号を抽出する操作を境界方向に対して順次行
   なつてその極値位置信号の頻度分布を求め、この頻度分
   布の最大値を示す位置を境界位置とし、この境界位置よ
   り上記対象物体の検査有効領域を設定して対象物体を検
   査することを特徴とする物体の表面検査方法。 ２ 直線状の境界を有する対象物体を整列配置して該対
   象物体を境界に対して直角方向に走査して映像信号を検
   知する撮像装置を設け、該撮像装置から検知される映像
   信号をサンプリング信号でサンプリングして絵素化する
   ゲート回路を設け、該ゲート回路から出力される絵素化
   映像信号と隣接した他の絵素化映像信号とを比較して極
   値を示す座標信号を検出する極値位置検出手段を設け、
   該極値位置検出手段から得られる極値座標信号を記憶し
   て上記撮像装置の走査毎に順次加算して頻度分布を求め
   る第１の手段を設け、該第１の手段によつて求められた
   頻度分布の最大値を示す境界座標を検出する第２の手段
   を設け、該第２の手段から得られる境界座標により対象
   物体の有効検査領域を設定する第３の手段を設け、該第
   ３の手段から得られる有効検査領域にもとづいて対象物
   体を検査するようにしたことを特徴とする物体の表面検
   査装置。