JPS6216372B2

JPS6216372B2 -

Info

Publication number: JPS6216372B2
Application number: JP54146276A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kishi; Yasukazu Sano
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1979-11-12
Filing date: 1979-11-12
Publication date: 1987-04-13
Also published as: JPS5669537A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、検査対象物を撮像して得た撮像信号
を処理して、検査対象物上の汚れや疵等を自動的
に検査する欠陥検査装置に関するものである。

一般に、錠剤等の製品の欠陥を自動的に検査す
る場合、検査対象物をテレビカメラ等の撮像装置
で撮像して得た撮像信号を適切な閾値レベルと比
較して２値化し、その２値化信号を処理して検査
対象物表面に於ける欠陥の有無を判別している
が、この欠陥の検査精度は、前記２値化の精度に
ほぼ依存するものとなる。そこで、従来より前述
したような撮像信号を正確に２値化しようと各種
の２値化方式が提案されているが、これらの２値
化精度は要求を完全に満たすものではない。

例えば上記２値化の為に従来多く採用されてい
る固定レベル方式の２値化回路は、第１図に示す
ように、基準レベル設定回路１の基準電圧seと撮
像信号vidとを比較回路３に於いて比較し、その
比較信号sigが２値化信号となるものであるが、
基準電圧seが固定的であるから撮像信号vidの振
幅が被写体の反射光量変化等により変動する場合
あるいは欠陥信号が撮像信号の立上り又は立下り
部に発生する場合には、正確な２値化が困難とな
る。即ち、例えば第２図Ａに示すように、搬送器
５によつて錠剤等の検査対象物７，９，１１が矢
印方向に搬送されている状態で、適当なる照明の
下、検査対象物表面を撮像装置１３で撮像して得
た撮像信号は、欠陥のない検査対象物７の場合は
同図Ｂの実線１５で示すような信号となり、表面
中央部に欠陥１７を有する検査対象物９の場合は
同図Ｂの実線１９で示すような信号となり、また
周辺部に欠陥２１を有する検査対象物１１の場合
には同図Ｂの実線２３で示すような信号になるの
が一般的である。従つて、このような撮像信号１
５，１９，２３を同図Ｂの破線２５で示す固定レ
ベルと比較して２値化を行なうと、同図Ｃに示す
ように検査対象物９の欠陥１７は検出することが
できるが、検査対象物１１の欠陥２１は検出する
ことができない。また、固定レベルを同図Ｂの破
線２７に示す位置に設定すると、同図Ｄに示すよ
うに欠陥２１は検出することができるが、逆に欠
陥１７は検出不可能となつてしまう。

そこで、この種の欠陥検査装置として、従来、
特開昭54−34886号公報に示されるものが知られ
ている。この装置は映像信号を微分して欠陥部を
強調し、微分信号の正ピーク、負ピークを２値化
した正判定信号と負判定信号の数より欠陥の有無
を判定するものであり、断面が方形の裸錠を検出
する際に優れた検査精度を示すものである。とこ
ろが、この裸錠を糖でくるんだいわゆる糖衣錠を
検出対象物とする場合には、糖衣錠の表面は曲面
であるため、欠陥部の反射係数が低い場合には、
これを撮像してもその微分信号は負の値をとらな
いことがある。例えば第５図Ａにおいて、内部の
錠剤が表面に浸み出て汚れＹが付いた糖衣錠を撮
像した信号O₁と、端部の一部に微細な傷Ｚが付
いた糖衣錠を撮像した信号O₂とを考えると、そ
れらの微分信号は同図Ｂの実線P₁，P₂に示すよう
な信号となるが、糖衣錠の形状に起因して波形の
立上がりと立下がりはゆるやかになるため、汚れ
Ｙと傷Ｚに対応する微分信号Q₁，Q₂は負の値と
ならず、このため正・負の基準レベルＲ，Ｓとの
比較を行なつても負のパルスＤは一つしか検出さ
れず欠陥と判定されない。また、特に糖衣錠にお
いては、糖にくるまれた錠剤の一部が糖に浸透
し、表面に汚れとなつて表われることがあり、こ
のような汚れは購買者に悪いイメージを与えるた
め、メーカーにおいては重要欠陥とされているに
もかかわらず反射係数が低く（白い糖衣に黄色の
汚れが着いた場合）、しかも糖衣錠の形状により
ベースとなる信号波形はなめらかな曲線を描くた
め、微分波形を直接２値化する特開昭54−34886
号公報に示された装置では表面中央部と周辺部の
欠陥を同時に２値化することが困難なものとなつ
ていた。

このように、正常品に於ける撮像信号１５が例
えば検査対象物の形状等に起因して比較的ゆるや
かな立上り及び立下りを示す信号になるような場
合、固定レベル方式２値化回路では、表面中央部
の欠陥１７及び表面周辺部の欠陥２１を同時に２
値化することができないので、錠剤等の欠陥検査
精度が低下し、充分な検査を行なうことができな
かつた。

本発明はこのような従来の欠点を改善したもの
であり、その目的は、検査対象物の形状および欠
陥の発生する位置や欠陥の大小及び種類等に拘ら
ず、検査対象物上の全ての欠陥を確実に検出する
ことができる欠陥検査装置を提供することにあ
る。以下実施例について詳細に説明する。

第３図は本発明装置の実施例を表わす要部ブロ
ツク図であり、２９は搬送器、３１は正常品であ
る検査対象物、３３は周辺部に欠陥３５を有する
検査対象物、３７は撮像装置、３９，４３は微分
回路、４１，４５は増幅回路、４７はサンプルホ
ールド回路、４９は差動増幅回路、５１，５３は
比較回路、５５，５７は基準レベル設定回路、５
９はサンプルホールドトリガ回路、６１は判定回
路、６３は出力端子である。また、第４図は第３
図示装置を動作させた場合の各部の信号波形を表
わす線図である。

検査対象物３１，３３は、搬送器２９により矢
印方向に搬送され、順次撮像装置３７の撮像視野
内に送り込まれている。この場合、図示しない照
明系により検査対象物３１，３３表面を均一照明
することにより、検査対象物表面に欠陥がない状
態のとき例えば第２図Ｂの信号１５のように、検
査対象物を表わす撮像信号領域の時間に対する微
分係数が只一度零になるようにしておく。これ
は、錠剤等の如く表面が均一である検査対象物の
場合は、通常の照明系により容易に達成すること
ができる。

このような撮像条件の下で撮像装置３７により
検査対象物３１，３３を撮像すると、正常品であ
る検査対象物３１については例えば第４図Ａの実
線ａ１に示すような撮像信号が得られ、また周辺
部に欠陥３５を有する検査対象物３３については
例えば第４図Ａの実線ａ２に示すような撮像信号
が撮像装置３７から出力される。ここで撮像信号
ａ２のレベルダウンしている部分Ｘが欠陥３５に
対応する欠陥信号であり、欠陥３５が反射係数の
小さいゴミや汚れ等である場合を示している。
尚、反射係数の大きな欠陥の場合には、欠陥信号
Ｘはレベルアツプしたものとなる。本実施例では
以下反射係数の小さな欠陥を検出する場合につい
て述べるが、後述する説明で明らかなように、反
射係数の大きな欠陥の場合についても同様に検査
することが可能である。

さて、撮像装置３７の撮像信号ａ１，ａ２は、
微分回路３９に加えられ、ここで微分された後、
次段の増幅回路４１で増幅され、例えば第４図Ｂ
の実線ｂ１，ｂ２に示すような信号に変換され
る。この微分処理された信号ｂ１，ｂ２は、更に
後段の微分回路４３及び増幅回路４５で微分、増
幅されて、例えば第４図Ｃの破線ｃ１，ｃ２に示
すような信号に変換される。この結果、欠陥信号
Ｘは、信号ｃ２に於いて大きくレベル変動する部
分X′となつて現われる。

増幅回路４５の出力である上記信号ｃ１，ｃ２
は、サンプルホールド回路４７及び差動増幅回路
４９の一方の入力端子に加えられ、差動増幅回路
４９の他方の入力端にはサンプルホールド回路４
７の出力が加えられる。このサンプルホールド回
路４７は、後述するサンプルホールドトリガ回路
５９からのサンプルホールドトリガ信号ｊを受け
て、信号ｃ１，ｃ２を逐次サンプルホールドして
出力するものであり、例えば信号ｃ１，ｃ２に対
して第４図Ｃの実線ｄ１，ｄ２に示すような信号
を出力するものである。また差動増幅回路４９
は、信号ｃ１，ｃ２とこれらのサンプルホールド
信号ｄ１，ｄ２との差分を求め、例えば第４図Ｄ
の実線ｅ１，ｅ２に示すような信号を出力するも
のであり、この信号ｅ１，ｅ２は比較回路５１，
５３の一方の入力端子にそれぞれ加えられる。

比較回路５１に於いては、基準レベル設定回路
５５で生成した例えば第４図Ｄの破線ｆに示すよ
うな正の基準レベルと、上記差動増幅回路４９の
出力ｅ１，ｅ２とを比較し、信号ｅ１，ｅ２が基
準レベルｆより大きい間その出力を“１”にし
て、例えば第４図Ｅに示すようなパルス列信号ｇ
１，ｇ２を出力する。即ち、増幅回路４５の出力
である信号ｃ１，ｃ２の上昇部分にのみパルスを
含むパルス列信号が出力されることになり、信号
ｃ１，ｃ２の上昇領域が検出される。また、比較
回路５３に於いては、基準レベル設定回路５７で
生成した例えば第４図Ｄの破線ｈで示すような負
の基準レベルと、差動増幅器４９の出力である信
号ｅ１，ｅ２とが比較され、信号ｅ１，ｅ２が基
準レベルｈより小さい間“１”が出力されて、例
えば第４図Ｆに示すようなパルス列信号ｉ１，ｉ
２が形成される。即ち、信号ｃ１，ｃ２の下降部
分にのみパルスを含むパルス列信号が出力される
ことになり、信号ｃ１，ｃ２の下降領域が検出さ
れる。

上記比較回路５１及び比較回路５３の出力であ
るパルス列信号ｇ１，ｇ２，ｉ１，ｉ２は、欠陥
有無の識別を行なう判定回路６１に加えられると
共に、サンプルホールドトリガ回路５９に加えら
れ、このサンプルホールドトリガ回路５９では、
両信号ｇ１，ｉ１又はｇ２，ｉ２が出力されるご
とに第４図Ｇに示すようなパルス列信号を形成す
る。このパルス列信号が前述したサンプルホール
ドトリガ信号ｊとなるものである。

パルス列信号は撮像信号を微分、増幅して得ら
れる信号とこれらのサンプルホールド信号との差
分が予め設定した基準レベルに達するたびに発せ
られるものであるから、このパルス信号に同期す
るトリガ信号の周期は一定でなく、出力ｃ１，ｃ
２の変化、換言すれば欠陥の度合いに応じて変化
する。すなわち、同図Ｇから明らかなように、信
号ｃ１，ｃ２の変化が激しい部分に於いては、周
期の短かいサンプルホールドトリガ信号が形成さ
れるので、高周波的な欠陥信号を確実に検出する
ことが可能となり、また信号ｃ１，ｃ２の変化が
ゆるやかな部分に於いては、周期の長いサンプル
ホールドトリガ信号が形成されるので、低周波的
な欠陥信号を検出することが容易となる。従つ
て、一定周期を有するサンプルホールドトリガ信
号を使用する場合に比べて欠陥の検出精度が高ま
ることになる。

判定回路６１に於ける欠陥有無の判定は、例え
ば次のようにして行なわれる。すなわち、第４図
Ｅ，Ｆにおいて、信号ｇ１のＡからＩのパルスに
対し、信号ｉ１のＪからＰのパルスが信号ｇ１の
ＢとＣのパルスの間に存在しているため、信号ｇ
１のＡとＢを１つのパルス群とし、ＣからＩを１
つのパルス群とする。同様に、信号ｉ１のＪから
Ｒのパルスに対し、信号ｇ１のＣからＩのパルス
（１パルスでもよい）が信号ｉ１のＰとＱのパル
スの間に存在しているため、信号ｉ１のＪからＰ
を１つのパルス群とし、ＱとＲを１つのパルス群
とすると、正常品である検査対象物３１について
の比較回路５１の出力パルス列信号ｇ１及び比較
回路５３の出力パルス列信号ｉ１と、欠陥を有す
る検査対象物３３についての比較回路５１の出力
パルス列信号ｇ２及び比較回路５３の出力パルス
列信号ｉ２とを対比してみれば明らかなように、
正常品の場合は、比較回路５１の出力パルス列信
号ｇ１は２つのパルス列群を有し、比較回路５３
の出力パルス列信号ｉ１も２つのパルス列群を有
することになるが、欠陥がある場合には、比較回
路５１，５３の出力パルス列信号ｇ２，ｉ２のど
ちらか或は双方とも３以上のパルス列群を含むこ
とになる。従つて、判定回路６１を、第６図に示
すように、フリツプフロツプ８０，８１、エクス
ルシブORゲート８２，８３および計数器８４，
８５で構成し、比較回路５１，５３（第３図）か
らそれぞれ信号ｇ（ｇ１，ｇ２），ｉ（ｉ１，ｉ
２）を入力し、また検査対象物領域を表す信号Ｔ
（第４図Ｉを参照）を入力すれば、計数器８５に
おいて信号ｇに含まれるパルス群を、計数器８５
において信号ｉに含まれるパルス群を計数するこ
とができ、１個の検査対象物について、比較回路
５１の出力に２つのパルス列群が存在し且つ比較
回路５３の出力に２つのパルス列群が存在する場
合にのみ、その検査対象物を正常品と判定するこ
とができる。第４図Ｈは、判定回路６１の出力を
示し、検査対象物３３については、欠陥有を示す
パルスが出力されている。

このように本実施例に依れば、検査対象物を撮
像して得た撮像信号を２回微分することによつ
て、撮像信号中に含まれる欠陥信号を正負に大き
くレベル変動する信号に変換しているので、微小
な欠陥をも検出することができると共に、欠陥の
発生部位によつて検出精度が低下することがな
い。また微分して得られた信号を、例えば第４図
Ｃの一点鎖線ｐで示すような基準レベルと直接比
較して欠陥信号を２値化するのではなく、微分信
号をサンプルホールドして得た信号とその微分信
号との差を差動増幅回路４９に於いて求め、この
差動増幅出力をそれぞれ異極性の基準レベルと比
較することにより微分信号の上昇領域および下降
領域を求めて、その上昇領域及び下降領域の発生
頻度から間接的に欠陥信号の有無を判別している
ので、撮像信号の微分信号を固定閾値で直接２値
化するものでは多数の異なるマルチレベルの固定
閾値を必要とするのに対して回路構成が簡単とな
る効果がある。

なお、以上の説明に於いては、検査対象物３１
の撮像信号ａ１に対する処理動作と検査対象物３
３の撮像信号ａ２に対する処理動作を並列的に説
明したが、これは説明の便宜上の為であり、検査
対象物３１の撮像信号ａ１についての処理が終了
したのち検査対象物３３の撮像信号ａ２について
の処理が開始されることは勿論のことである。ま
た、撮像信号ａ１，ａ２は、検査対象物上の或る
１ライン分の信号を示すものであり、各検査対象
物の全てのラインについて同様な処理を行なうも
のである。

更に、本実施例に於いては、撮像信号を２階微
分した後の信号を処理しているが、本発明はこれ
だけに限定されず、撮像信号を１階微分した後の
信号を処理する構成にすることも可能である。こ
の場合は、第３図示装置に於いて例えば微分回路
４３及び増幅回路４５を省略し、増幅回路４１の
出力を直接にサンプルホールド回路４７及び差動
増幅回路４９に加える構成とする。また、判定回
路６１は、比較回路５１及び比較回路５３の出力
パルス列信号中に二つ以下のパルス列群が含まれ
ている場合にのみその検査対象物が正常品である
と識別するように構成する。このように１階微分
処理を行なう構成では回路構成は若干単純化され
るが、検出精度は２階微分処理の方が高くなる。

以上説明したように、本発明は、検査対象物を
表わす撮像信号を微分して得た微分信号と、この
微分信号を逐次サンプルホールドして得たサンプ
ルホールド信号とを差動増幅回路に加えて両信号
の差を求め、この差分信号をそれぞれ異極性の基
準レベルと比較して２種類の２値化信号を生成
し、この２種類の２値化信号中に含まれるパルス
列群の個数によつて前記検査対象物上の欠陥を検
出するようにしたものであり、欠陥の発生部位や
その大小等に拘らず高精度な欠陥検出が可能とな
るものでる。従つて、本発明装置を錠剤、カプセ
ル等の工業製品の自動欠陥検査に適用すれば非常
に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は固定レベル２値化回路のブロツク図、
第２図は第１図示回路を使用して欠陥を検査する
場合の説明図、第３図は本発明の実施例を表わす
要部ブロツク図、第４図は第３図示装置を動作さ
せた場合の各部の信号波形を表わす線図第５図は
従来の欠陥検出装置の機能を説明するための波形
図、第６図は本発明に係る判定回路の一例を示す
回路図である。２９は搬送器、３１，３３は検査対象物、３５
は欠陥、３７は撮像装置、３９，４３は微分回
路、４１，４５は増幅回路、４７はサンプルホー
ルド回路、４９は差動増幅回路、５１，５３は比
較回路、５５，５７は基準レベル設定回路、５９
はサンプルホールドトリガ回路、６１は判定回
路、６３は出力端子である。

Claims

【特許請求の範囲】

１検査対象物を撮像装置で撮像して得た撮像信
号を処理して前記検査対象物上の欠陥の有無を検
査する欠陥検査装置に於いて、前記撮像信号を少
なくとも１階微分する微分回路と、該微分回路出
力をサンプルホールドするサンプルホールド回路
と、該サンプルホールド回路出力と前記微分回路
出力との差分を求める差動増幅回路と、該差動増
幅回路出力を正極性の基準電圧と比較して２値化
する比較回路と、前記差動増幅回路出力を負極性
の基準電圧と比較して２値化する比較回路と、該
両比較回路出力に含まれるパルス列群を計数し該
計数結果に基づいて欠陥の有無を判定する判定回
路と、前記両比較回路の出力が出されるたびに前
記サンプルホールド回路のサンプルホールドトリ
ガ信号を生成するサンプルホールドトリガ回路と
を具備したことを特徴とする欠陥検査装置。