JPS61213752A - 鏡面反射特性を有する回転面物体のキズ検出装置 - Google Patents

鏡面反射特性を有する回転面物体のキズ検出装置

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JPS61213752A
JPS61213752A JP5707685A JP5707685A JPS61213752A JP S61213752 A JPS61213752 A JP S61213752A JP 5707685 A JP5707685 A JP 5707685A JP 5707685 A JP5707685 A JP 5707685A JP S61213752 A JPS61213752 A JP S61213752A
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JP5707685A
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Katsushi Ikeuchi
克史 池内
Shigemi Osada
茂美 長田
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Fujitsu Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Fujitsu Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鏡面反射特性を有する面のキズの有無を検出す
るキズ検出装置に係り、特に鏡面反射特性を有する回転
面物体のキズ検出装置に関する。
例えば第6図に示す如きドアのノブやその他の機械部品
の如き鏡面反射特性を有する回転面物体(ある物体を回
転させることにより得られるもの)の表面にキズの有無
を検出し製品の良、不良を判別することが必要である。
このような鏡面反射特性を有する回転面物体の表面のキ
ズの有無を検出するとき、従来は目視によるものがほと
んどである。ところでこの目視による場合には検出もれ
が存在するのでコンピュータにおける画像処理技術を用
いて、このようなキズ検出を自動的に行うことが試みら
れている。
〔従来の技術〕
ととろでコンピュータにおける画像処理技術を用いてキ
ズの検出を行う場合、その物体の表面の濃淡画像をメモ
リに一度記憶させ、一旦2値化処理を行ない、その「1
」または「O」の境界の幾何学的形状からキズの有無の
検出を行う方式と、前記濃淡値を微分してエツジ検出を
行い、そのエツジ強度からキズの検出を行う方式がある
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしこれらの方式はいずれも闇値の設定が難かしく、
したがってキズ検出を正確に行うことが非常に困難であ
るという問題点が存在する。
〔問題点を解決するための手段〕
前記の如き問題点を解決するため、本発明の鏡面反射特
性面のキズ検出装置では、対象物体を観測する濃淡画像
入力手段と、該濃淡画像入力手段より入力された濃淡画
像データを保持する画像メモリを具備するキズ検出装置
において、対象物体の周辺を円周状に照射する円周状照
射光源と、該円周状照射光源と対象物体との相対距離を
順次変更する光源位置制御手段と、保持された画像デー
タを円周形状に検索する制御手段と、前記円周状に読出
された画像データの端部分を検出してキズの有無を判定
する手段を設けたことを特徴とする。
〔作用〕
本発明ではキズの有無の検査対象物体がある物体を回転
した形状を有する回転面表面からなること、またその表
面が鏡面反射特性を有することを利用して、例えばサー
キュラー・ランプのような円周状照射光源(円形状の線
光源)を用い、光源と対象物体間の位置、距離を徐々に
変化させながら観測される画像データを取込み、そのデ
ータを円周形状に探索することにより、もしキズが存在
するときその円周状照射光源で照射されたことによる反
射光に濃淡が存在することよりこの濃淡値により容易に
、高速にキズの有無を検出するものである。
すなわち、第1図t8>に示す如く、例えば円錐台形の
検査対象物体1の鏡面反射特性を有する物体表面1−1
におけるキズの有無を検出するとき、その周囲を均一に
照射するサーキュラー・ランプ2を配置する。そしてこ
の検査対象物体1の上方にTVカメラ3の如き濃淡画像
入力部を配置する。
したがってサーキュラー・ランプ2より検査対象物体1
を照射した光はその鏡面反射特性を有する物体の表面1
−1より反射され、法線ベクトルLに対する入射角θ0
と同一の反射角θ0で反射されることになる。サーキュ
ラー・ランプ2が第1図(alに示す、第1位置にある
ときその表面1−1の最上位部分より反射される光が入
射する検査対象物体10回転中心の上方にTVカメラ3
を配置しておけば第1図山)の如きこの表面1−1の画
像データ1′を入力することができる(サーキュラー・
ランプ2からの光は直接TVカメラ3に入射しないもの
とする)。この画像データ1′はリング状の明部分1−
i−oと端部分1−1 ’と、同じく上面部分1−2に
相当する円形の端部分1−2′よりなる(第1図では説
明の都合上白く示しである)。
この状態で第1図(C)に示す如き位置まで、サーキュ
ラー・ランプ2を下方に移動して、サーキュラー・ラン
プ2と検査対象物体1との距離を徐々に変化させること
により、第1図(b)に示す如き、リング状の明部分1
−1−0が傾斜面の最上位にある画像データから第1図
(d)に示す如き、リング状の明部分1−1−nが最下
位にある画像データを順次得ることができる。
もし、第1図(e)に示す如く、検査対象物体1の表面
にキズAがあれば、この部分の反射光はTVカメラ3に
入射しないので、この場合の画像データは、第1図(f
)に示す如く、リング状の明部分1−1−mの一部に端
部分A′の存在するものとなる。すなわち、検査対象物
体1の回転中心を中心とする同一円周上の表面にキズが
存在すれば、その部分の微小面素からの反射光は観測部
であるTVカメラ3には入射せず、他の方向に反射する
ので、その部分は暗くなる。したがって、キズの検出は
、リング状の明るい帯状の領域内の暗い部分を検出する
ことに帰着する。
このキズ検出(リング状の明領域内からの暗部分検出)
は次の3段階の処理より成る。
(1)  円状走査によるリングの内径の検出(2)円
状走査によるヒストグラム作成(3)キズの検出 以上これらの各処理について、第2図及び第3図により
説明する。
(11円状走査によるリングの内径の検出まず画像デー
タの明るい部分と暗い部分の濃淡レベルの間に闇値Th
oを設定する。この場合、TVカメラの出力データは、
暗い部分の濃淡レベルが非常に低く、明るい部分の濃淡
レベルは鏡面反射光が入射されるため高いので、この閾
値設定は非常に容易である。そして画像データの回転中
心を中心とした同心円周上を走査する。このとき第1図
(a)、(C)、(e)等に示す円錐台形の場合には、
その上面の直径の円周Doから前記走査を行えば効率的
である。このようにして直径Doから順次大きな円周D
I、D2−・−を走査し、各円周毎に画像データを前記
闇値Thoと比較し、これより小さいときは「0」、等
しいか大きいときは「1」とし、同一円周における「1
」の個数をカウントする。そしてこの個数が閾値Th1
以上であれば、その円周を明るいリング状の帯状部分(
以下リングという)の内径とする。このようにして、例
えば第2図(blに示す如く、円周D1の場合には、0
°〜360“までオール「0」が得られ、D2の場合に
も0°〜360°までオールrOJが得られるが、D3
の場合には90°の近傍を除き「1」が得られ、この「
1」の個数は前記Tlzより大きいのでこのD3がリン
グ内径であることがわかる。この場合円の直径が大きく
なり走査すべき円周が大になるにつれて前記T h 1
の値もこれに応じて変化するように定めるか、あるいは
円周のデータを中心からのある角度単位で出力してその
濃淡データの平均値をとり、これを前記T h 1と比
較することが必要となる。単にリング内径のみを決定す
るものであればどの手法でもよいが、後述する如く、キ
ズの検出の際に必要な角度単位でヒストグラムを作成す
るために後者の手法が望ましい。
(2)円状走査によるヒストグラム作成前記(1)によ
りリング内径が検出されたとき、第3図(a)に示す如
く、このリングの内径diから外径dnまで、前記(1
1と同様に、順次円周上に走査して単位角度毎の「1」
、「0」の出力を算出し、第3図(b)に示す如く、「
1」出力のヒストグラムを作成する。このときリングの
外径の検出は、前記+11の内径検出と同様に「1」出
力の個数が閾値Th+以下の部分を外径dnとする。
(3)  キズの検出 前記(2)により得られたヒストグラムに対し、第3図
(blに示す如く、閾値Thzを設定し、閾値Th2よ
り「1」の数が小さいところをキズとして検出する。
このようにして、第3図(a)において黒く示したキズ
の部分を正確に検出することができる。
〔実施例〕
次に前記(11〜(3)を遂行する、本発明の一実施例
構成を、第4図にもとづき地図を参照しつつ説明する。
第4図において、3はTVカメラであって検査対象物体
1からの光が入力され、画像データを出力するもの、4
は光源位置制御回路であって、検査対象物体1を照射す
る光源がサーキエラー・ランプ2の場合には第1図に示
す如く、これを上下動するものであるが、後述する第5
図に示す如く、点状光源の場合には、この点状光源を相
対的に検査対象物体の周囲を回動するとともに、この点
状光源を上下動するものである。5は画像メモリであっ
てTVカメラ3より出力された画像データを保持するも
の、6はアドレス・コントローラであって例えば画像メ
モリ5に記憶されている画像データを円周状に読み出す
ためのアドレスを出力するもの、7は閾値設定部であっ
て前記(1)〜(3)で説明した閾値Tho、Tb1、
Th2を出力するもの、8は明点抽出回路であって画像
メモリ5から順次出力された画像データの「1」、rO
Jを判定しこれを出力するもの、9は内径外径検出回路
であってリングの内径および外径を検出するもの、10
はヒストグラム作成回路であって前記(2)に示す如く
ヒストグラムを作成するもの、11はキズ検出回路であ
ってキズの有無を検出するものである。
次にこの第4図に示す本発明の動作を光源としてサーキ
ュラー・ランプを使用した場合について説明する。
(a)  まず、第1図(a)に示す如く、サーキュラ
ー・ランプ2を光源位置制御回路4により、その検査対
象物体1の最上面からの反射光がTVカメラ3に入射す
るような位置におき、第1図(b)に示す如き画像デー
タを画像メモリ5に記憶させる。
(bl  明点抽出回路8は画像メモリ5に画像データ
が入力されたとき、アドレス・コントローラ6を制御し
て、第2図(a)に示す如く、中心点0より一定半径の
画像データを円周状に出力させる。このときアドレス・
コントローラ6は、検査対象物体1のサイズ例えばその
上面部分1−2の大きさがあらかじめわかっているとき
には、中心点近傍からスタートするより、この既知のデ
ータにもとづき最初の円周状データを出力させる方が効
率的である。そしてこのようにして画像メモリ5から円
周状に読出した画像データを闇値設定部7から伝達され
た閾値T h oと比較してこれよりも大きな場合に「
1」として、この「1」の数を内径外径検出回路9に伝
達する。この内径外径検出回路9には閾値設定部7から
閾値Th+が伝達されており、同一円周状の「1」の数
がこの閾値T h 1を越えたとき、その円周を明るい
帯状のリングの内径と判別する。そしてこの内径検出を
ヒストグラム作成回路10に伝達する。
(C)  これによりヒストグラム作成回路10はその
とき明点中心回路8から送出されている「1」のデータ
を0°〜360°の単位角度毎にカウントを開始する。
アドレス・コントローラ6は直径方向の単位幅毎に、円
周状に画像データを出力するようにアドレスを出力する
ので、第3図(a)に示す如く、リングの内径d1を出
力したのち、d2、d3・−と順次円周状に画像データ
を出力する。そしてこのd2、d3−毎にその「1」の
数が単位角度毎にカウントされ、これにより第3図伽)
に示す如く、ヒストグラムが作成される。このようにし
てリングの画像データを順次出力しているときに、dn
においてその円周状の「1」の数が前記閾値T h s
以下になったことが内径外径検出回路9により検出され
たとき、このdnがリングの外径として判別されるので
、これにより外径検出信号がアドレス・コントローラ6
に出力されて画像メモリ5の読出しが一時停止され、ま
た光源位置制御回路4、ヒストグラム作成回路10およ
びキズ検出回路11にも外径検出信号が伝達され、この
ときまでに作成されていた、例えば第3図山)の如きヒ
ストグラムがキズ検出回路11に伝達され、前記闇値T
h2と比較されてこの閾値Th2より小さいものが存在
するとき、これをキズと判定し、その有無を出力する。
したがってヒストグラムが第3図(b)の如き場合には
、キズ有という判別結果が出力されることになる。
(d)  ところで前記外径検出信号は光源位置制御回
路4にも伝達され、これによりサーキュラー・ランプ2
を一定位置だけ下方に移動させる。そして前記(a)〜
(C)と同様にして新しく得られた画像データに対して
キズの有無の検出処理を行うことになる。このとき、先
に外径検出信号により外径dnまで画像データを読出し
たことがアドレス・コントローラ6において認識されて
いるので、このdnをもとにしてリングの内径を検出す
るようにアドレスを出力することになる。
(el  このようなことを第1図(C1に示す如く、
サーキュラー・ランプ2があらかじめ定められた最下位
の位置まで繰返されたとき検査対象物体1に対する検査
が終了することになり、それまでキズ有信号が出力され
なければその検査対象物体はキズがないものとして判定
される。
前記説明では、明るい帯状のリングの画像データを得る
ため1.第5図山)に示す如く、サーキュラー・ランプ
2を使用した例について説明したが、この代りに、第5
図(a)に示す如く、点状光源2′を使用してこれを検
査対象物体1の周りを回転させることもできる。勿論こ
の点状光源2′を使用する場合この点状光源2′を円周
状に回転させる代りにこれを固定して検査対象物体1を
回転させてもよい。
1:発明の効果〕 本発明によれば検査対象物体の鏡面反射特性と回転面に
応じた光源を利用しているので、正常部分とキズの部分
との濃淡レベルを太き(異なった形で抽出することがで
きるので、濃淡値のみでキズ検出が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(f)は本発明の概略説明図、第2図(
11)、(b)は明るい帯状のリングの内径検出状態説
明図、同(C)はキズの状態説明図、第3図(a)、偽
)はヒストグラム作成状態説明図、第4図は本発明の一
実施例構成図、第5図(a)、ら)は本発明の円周状照
射光源の説明図、第6図は検査対象物体の一例である。 図中、lは検査対象物体、2はサーキエラー・ランプ、
3はTVカメラ、4は光源位置制御回路、5は画像メモ
リ、6はアドレス・コントローラ、7は闇値設定部、8
は明点抽出回路、9は内径外径検出回路、10はヒスト
グラム作成回路、11はキズ検出回路を示す。 特許出願人  工業技術院長 (外1名)復代理人弁理
士 山谷晧榮 第1図 第2図 υ″ キス゛の涜荒、 第5図 Cb)  □と=ト、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、対象物体を観測する濃淡画像入力手段と、該濃淡画
    像入力手段より入力された濃淡画像データを保持する画
    像メモリを具備するキズ検出装置において、対象物体の
    周辺を円周状に照射する円周状照射光源と、該円周状照
    射光源と対象物体との相対距離を順次変更する光源位置
    制御手段と、保持された画像データを円周形状に検索す
    る制御手段と、前記円周形状に読出された画像データの
    暗部分を検出してキズの有無を判定する手段を設けたこ
    とを特徴とする鏡面反射特性面のキズ検出装置。 2、前記円周状照射光源としてサーキュラー・ランプを
    使用したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    鏡面反射特性面のキズ検出装置。 3、前記円周状照射光源として対象物体の周辺を順次照
    射する点状光源を使用したことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の鏡面反射特性面のキズ検出装置。
JP5707685A 1985-03-20 1985-03-20 鏡面反射特性を有する回転面物体のキズ検出装置 Granted JPS61213752A (ja)

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