JPS62249005A

JPS62249005A - 物体の形状異常検査装置

Info

Publication number: JPS62249005A
Application number: JP9116386A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Matsumura; 松村　猛; Riyousuke Fujito; 藤渡　亮輔; Tetsuo Mizuno; 水野　哲男
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1986-04-22
Filing date: 1986-04-22
Publication date: 1987-10-30

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）本発明は物体の形状の異常を自動的に検査する装置に関
するものである。

（従来の技術）ゴム、プラスチック、紙、金属等のシート状物体の表面
にはシワ、重なり、疵などが発生するが、これらは三次
元的な形状の異常として検出できる。

また、幾つかの部品を組立てて構成されている製品にお
いて、部品、例えばワッシャが欠落しているような場合
にも、三次元的な形状の異常として検出できる。さらに
、タイヤ製造工程の自動化を図るためにタイヤの成形を
自動的に行なうことが提案されているが、例えば成形ド
ラムにプライコードが正しく巻回されているか否かをチ
ェックする必要があり、この場合にも三次元的な形状の
異常として検査することが考えられる。

従来、上述したような三次元的な形状の異常を検査する
装置としては、探触針またはタッチローラを有し、これ
を被検物体の表面に接触させながら、その変位を検出す
るものが提案されている。

しかし、多くの場合、このような接触式形状検査方法は
測定精度、耐久性、融通性などの点に問題がある。この
ような問題を解決するために、非接触式の光学的変位計
を利用した形状検査装置が提案されている。さらに最近
では被検物体をテレビカメラで撮像し、得られる画像信
号を画像処理して形状検査を行なう装置も提案されてい
る。

（発明が解決しようとする問題点）上述した従来の光学式非接触形状検査装置は、ポイント
測定であるため、測定面に沿って光点を移動させる必要
があり、測定時間が長く掛かる欠点がある。また、測定
精度を上げるためには、高精度の移動機構が必要となり
、装置全体が複雑で高価となる欠点もある。さらに、光
電変換素子からの出力信号を処理して形状を検査する電
気的処理系が複雑で高価となる問題もある。

また、テレビカメラで物体を撮像する形状検査装置では
、被検物体に生ずる欠陥の形状によっては形状の変化を
正確に撮像することが困難となり、検出精度が低い欠点
がある。特にタイヤの製造に用いるプライコードは表面
全体が黒色であり、例えば各々黒色をしたプライコード
の継目部の形状を高いコントラストを以って撮像するこ
とは困難である。したがってこの検査装置では画像信号
に対して可成り高級な画像処理を施さなと三次元的な形
状の変化を検出することができず、画像処理がきわめて
複雑となり、時間が掛かるとともにコ。

ストも高くなる欠点がある。

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を除去し、き
わめて簡単かつ安価な構成によって三次元的形状の異常
を高感度にかつ精度良く検出することができる物体の形
状異常検査装置を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段）本発明による物体の形状異常検査装置は、形状の異常を
検査すべき物体に所定の方向からスリット状の光束を投
射する光束投射装置と、物体上に形成される前記スリッ
ト状光束の投射軌跡を、光束の投射方向とは異なる方向
から撮像する撮像装置と、この撮像装置からの画像信号
により構成されるパターンを基準パターンと比較して物
体の形状異常を判定する信号処理装置とを具えることを
特徴とするものである。

（作　用）上述した本発明の形状異常検査装置によれば、被検物体
にスリット状の光束を照射するため、このスリット光束
の被検物体上での軌跡は物体の表面の三次元的形状の変
化に応じて変化することになる。したがって、このスリ
ット光束の軌跡を撮像して得られるパターンを、例えば
基準物体を撮像して得られる基準パターンと比較するこ
とによって三次元的形状の異常を正確に検査することが
できる。また、この基準パターンとの比較においてマス
キング手法を採用すると画像処理はきわめて簡単となり
、装置全体の構成は著しく簡単となり、安価となるとと
もに検査時間の短縮が図れる。

（実施例）第１図は本発明による物体の形状異常検査装置の一実施
例の構成を示す線図である。本例では形状の異常を検査
すべき物体は成形中のタイヤとし、そのプライコードの
継目部の異常を検査するものとする。すなわち、成形ド
ラム１に巻回されたプライコード２の重ね合わせ部は、
プライコードが短い場合にはオープンとなり、逆にプラ
イコードが長過ぎる場合にはオーバーラツプとなり、い
ずれの場合にも継目部に段差が生ずることになる。

このような被検物体２に対して斜めからスリット状の光
束を投射するための光束投射装置３を設ける。この光束
投射装置３は、例えばレーザー光源、シリンドリカルレ
ンズおよび投影レンズを具えるものであるが、レーザー
光源、ビームエキスパンダ、スリットを具えるものとす
ることもできる。

本例ではこのスリット光束は第２図Ａに示すように成形
ドラムｌの回転軸線を含む平面内において、所定の角度
θを以て投射する。この角度θは検査対象視野、検査表
面の曲率およびプライコードの厚さによって決まるが、
撮像視野を約４０ｍｍＸ３０ｎ＋ｍ。

検査面の曲率半径を約３３ｃｍ、プライコード厚み１．
５ｍｍの場合、この投射角度θは３０°近傍とするのが
好適であることを確めた。このように斜め方向からスリ
ット光束を投射するときは、プライコード２が適正に巻
回されている場合、すなわちオープンもオーバーラツプ
も生じていない場合にはスリット光束のプライコード上
での投射軌跡すなわち輝線Ｐは第２−８に示すように所
定の弧を描くが、プライコードの継目部に第２図Ｃに示
すように、例えばオーバーラツプがあると、その段差Ｓ
′のために投射軌跡Ｐ′は第２図Ｃに示すように１つの
弧とはならず途中で切れて分岐したものとなる。本発明
ではこのようなスリット光束の投射軌跡の形状を検出し
て被検物体の形状異常を判定するものである。この目的
のために成形ドラム１の上方に撮像装置４を配置する。

この撮像装置４の出力画像信号を画像処理装置５に供給
し、後述するような手法によって形状の異常を検出する
。

本例ではこの検出結果を外部制御装置６に供給して自動
タイヤ成形機のような外部装置の動作を制御したり、モ
ニタ７上に表示したりする。

撮像装置４は、３８４　Ｘ４９１画素のＣＣＤカメラと
、レーザ光源の発光波長の光を選択的に透過する光学フ
ィルタとを具えるものである。すなわち、半導体レーザ
光源の実効出力を２５ｍＷ、　発光波長を８３０±ｌＱ
ｎｍとするとき、中心波長が８３０±５ｎｍで半値幅が
３００ｍの光学フィルタを用いる。このような光学フィ
ルタを用いることにより周囲光に影響されずＳ／Ｎの高
い画像信号が得られる。

第３図は画像処理装置の一例の構成を示すブロック図で
ある。入力端子１１を介して撮像装置４から供給される
アナログ画像信号をＡ／Ｄ変換器１２に供給し、２次元
画像をｍｘｎの画素群に分割し、各画素毎に明暗濃度に
対応したアナログ値を、例えば１２８階調のデジタル画
像信号に変換し、これを多階調２次元画像記憶部１３に
記憶する。この２次元画像情報は、撮像装置４に設けた
光学フィルタの効果により第４図に示すような２極分離
分布像を確実に２値画像として切出すことができる。

すなわち、多階調２次元画像記憶部１３から読出した信
号を濃度分布演算部１４に供給して第４図に示すような
濃度分布を求め、それから２値化しきい値を決定し、濃
度変換部１５において２値化する。

このようにして２値化した２階調２次元画像情報は２階
調２次元画像記憶部１６に供給して記憶する。

このようにして得られる２階調２次元画像情報をさらに
処理して形状の検査を行なうが、本発明では基準パター
ンを予じめ作成し、被検物体の画像パターンを基準パタ
ーンと比較して形状検査を行なうものである。したがっ
て先ず基準パターンの作成について説明する。

先ずプライコードの継目部に異常がないようにプライコ
ードを成形ドラムに巻回した標準物体を用い、第５図Ａ
に示すようにプライコード継目部におけるスリット光束
の軌跡、すなわち輝線Ｐを撮像し、上述した処理を行な
って２階調２次元画像情報を作成する。

次に第５図Ｂに示すスリット軌跡画像を巾方向に１画素
まで狭巾化し、第５図Ｃに示す画像を作成する。

次に、このようにして得られる１画素の幅を有する画像
を所定画素まで膨張させ、第５図りに示すように一定の
幅を有する画像に変換する。次に、この白黒を反転し、
第５図Ｅに示すように画像部分が「０」、背景部分がｒ
ｌＪの基準パターンを作成する。上述した処理は第３図
に示す２階調画像処理部１７において行ない、得られた
基準パターンは基準パターン記憶部１８に記憶する。

次に、被検物体を撮像して得られる画像信号を上述した
ようにして２階調２次元画像信号に変換し、各画素の信
号と基準パターンの対応する画素の信号との論理積を２
階調画像処理部１７で求める。

この場合第６図Ａに示す基準パターンと第６ｍ３に示す
被検物体のパターンとを比べると明らかなように、基準
パターンが「０」で被検物体パターンが「０」となると
ころは勿論のこと、基準パターンが「０」で被検物体パ
ターンが「１」のところおよび基準パターンが「１」で
被検物体パターンが「０」のところでも論理積は「０」
となるが、基準パターンが「１」で被検物体パターンが
同じく「１」となる画素では第６図Ｃに示すように論理
積は「１」となる。このように論理積が「１」となるの
は、被検物体が基準物体と相違している部分であり、形
状に異常があると判定することができる。

このようにして論理積が「１」となる画素の個数を一画
面に亘って求め、これを比較判定部１９に供給する。こ
の比較判定部１９には検査許容限界値記憶部２０から許
容限界値を供給し、計数値と比較する。この比較のため
の許容限界値は設定部２１から任意に設定することでき
る。

比較の結果、論理積が「１」となる画素の数が許容限界
値よりも少ないときには被検物体の形状は正常であると
判断し、それ以外の場合には被検物体の形状に異常があ
ると判断する。このような判定結果は表示部２２で表示
したり、外部インターフェイス２３を介して外部装置へ
供給する。なお画像処理装置には、Ａ／Ｄ変換器１２、
多階調２次元画像記憶部１３、濃度分布演算部１４、濃
度変換部１５．２階調２次元画像記憶部１６．２階調画
像処理部１７および基準パターン記憶部１８を制御する
画像制御ユニット２４と、この画像制御ユニット２４、
比較判定部１９、検査許容限界値記憶部２０、設定部２
１、表示部２２および外部インターフェイス２３を制御
するためのシステム処理プロセッサ２５とを設ける。ま
た、基準バクーン記憶部１８および検査許容限界値記憶
部２０は不揮発性の読出しを行なえるメモリを以て構成
する。

第７図は上述した画像処理装置の動作を示すフロチャー
トである。

上述した画像処理装置においては被検物体の画像パター
ンは単に２値化しただけであるが、２値化した値を巾方
向に収縮して細線化した後基準パターンと比較すること
もできる。

また、２値化処理は上述したヒストグラム手法に限られ
るものではなく、例えばスレッシュホールドレベルを画
像濃度の中間の値に設定することもできる。さらに基準
画像を作成する方法も上述した実施例に限られるもので
はなく、種々の手法が可能であり、場合によっては異常
のない標準物体を用いずにソフト的に基準パターンを設
定することもできる。

また、上述した画像処理装置においては被検物体パター
ンの画像中、基準パターンの非画像部に存在する画素の
個数を計数して形状異常の有無の判定を行なったが、第
８図に示すように、実線で示す基準パターンを細線化す
るとともに被検物体パターンも破線で示すように細線化
し、これらのパターンのスリット幅方向のずれｄの大き
さを求め、これを予じめ設定した許容限界値と比較して
形状の異常の判定を行なったり、第９図に示すように被
検物体パターンの、基準パターンからのずれの部分の長
さｌを計測し、これを許容限界値と比較することによっ
て形状の異常の判定を行なうこともでき、またこれら第
８図および第９図に示した手法を上述した異常画素数の
計数による手法と任意に組合せて採用することもできる
。

また、第１図に示した実施例ではスリット光投射装置は
１台としたが、第１０図に示すように２台のスリット光
投射装置３１および３２を、被検物体３３上においてス
リット軌跡が互いに直交するようにスリット光が斜めか
ら投射されるように配置し、これらスリット軌跡の像を
１台の撮像装置３４で撮像することもできる。撮像装置
３４には光学フィルタ３５と撮像器３６を設け、周囲光
に妨害されずにコントラストの高い画像を撮像できるよ
うにする。

このようにして得られる画像信号を画像処理装置３７に
おいて上述したようにして処理し、形状異常を検査する
ことができる。

このように本発明では被検物体の形状、構造や生じ得る
形状異常などに応じて複数のスリット光を所定の方向か
ら所定の角度で投射することにより形状異常を正確に検
査することができる。

（発明の効果）上述した本発明の物体の形状異常検査装置によれば、ス
リット状の光束の投射軌跡の像を撮像しているため、小
さな三次元的な欠陥も正確に検査することができるとと
もに例えばゴムシートのようにコントラストが少ない物
体に対してもきわめて有効に異常を検出することができ
る。また、被検物体の画像を基準画像でマスキングして
異常部分の抽出を行なう場合には、画像処理は比較的簡
単となり、単時間で異常の検査を行なうことができると
ともに装置の構成も非常に簡単となりコストも安価とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による物体の形状異常検査装置の一実施
例の構成を示す線図、第２図Ａ、ＢおよびＣはスリット状光束投射装置と被検
物体との位置関係およびスリット状光束の投射軌跡と被
検物体の表面形状との関係を示す線図、第３図は画像処理装置の一例の構成を示すブロック図、第４図は２値化処理の手法を説明するためのグラフ、第５図Ａ−Ｄは基準画像の形晟方法を説明するための線
図、第６図Ａ−Ｃは形状異常判定の手法を説明するための線
図、第７図は画像処理工程を示すフローチャート、第８図お
よび第９図は異常検出の他の手法を説明するための線図
、第１０図は本発明の形状異常検査装置の他の実施例の構
成を示す図である。１・・・成形ドラム　　　　２・・・プライコード３・
・・スリット状光束投射装置４・・・撮像装置　　　　　５・・・画像処理装置６・
・・外部制御装置　　　７・・・モニタ特許出願人　　
株式会社　ブリデストン第１図、４．撮イ（３ＡＪ、置第４図第５図第１０図

Claims

【特許請求の範囲】

１、形状の異常を検査すべき物体に所定の方向からスリ
ット状の光束を投射する光束投射装置と、物体上に形成
される前記スリット状光束の投射軌跡を、光束の投射方
向とは異なる方向から撮像する撮像装置と、この撮像装
置からの画像信号により構成されるパターンを基準パタ
ーンと比較して物体の形状異常を判定する信号処理装置
とを具えることを特徴とする物体の形状異常検査装置。