JPS6330749A - 表面欠陥検査装置 - Google Patents

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】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、物体の表面形態等の欠陥を検査する装置に関
する。

［従来の技術］ 従来より物体表面における凹凸等の有無の検査は、検査
員により視覚あるいは触覚に基づいて行なわれている。

この検査員の視覚あるいは触覚による検査は、検査員の
主観または熟練度が介在し易く、検査の均一性に関して
問題があり、また検査に必要な手間や時間が多くかかり
能率が悪くなるといった問題があった。これらの問題を
解決するものとして、例えば、特開昭５２−９０９８８
号に示される「物体の表面欠陥検査方法」等の発明や提
案等がなされている。これらの発明や提案等は、検査さ
れる物体表面に縞状の明暗模様等を写し出し、物体表面
に凹凸等の欠陥がおれば、写し出された縞模様等が歪み
・乱れることを利用して物体表面の欠陥検査を行なうも
のでおる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記発明や提案等は、検査される物体表面に写し出され
る縞模様等の歪み・乱れにより物体表面の欠陥の有無を
判定することができるので、検査の均一性を向上させ、
作業の能率化を図ることができるという優れた効果を有
するものの、猶、依然として、縞模様等の歪み・乱れの
程度を検査員が判断することによって物体表面の欠陥の
有無を判定しているので、未だに検査結果の均一性に欠
けるといった問題が残されていた。このため、この縞模
様等の歪み・乱れを数値化し、物体表面の欠陥の有無を
定量値として判断しようとする試みもなされているが、
猶、上記問題を解決するには至っていない。この結果、
物体表面の欠陥検査の省力化やロボット等を用いての無
人化は妨げられている。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
あり、物体表面の欠陥の有無を客観的・定量的かつ自動
的に検査することのできる表面欠陥検査装置を提供する
ことをその目的としている。

発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ 本発明の表面欠陥検査装置は、次のように構成されてい
る。即ち、 本発明の表面欠陥検査装置は、 予め定められた明暗模様を被検査表面に写し出す明暗模
様投影手段と、 該明暗模様投影手段により上記被検査表面に写し出され
た上記明暗模様の明部および暗部のどららにも属しない
中間濃度部を検出する中間濃度部検出手段と、 該中間濃度部検出手段により検出された上記中間濃度部
の内、その有する面積が所定面積以上の中間濃度部を抽
出し上記被検査表面の欠陥部とする欠陥部検出手段と、 を備えて構成されている。

ここで、明暗模様投影手段とは、予め定められた明暗模
様を被検査表面に写し出す手段のことであって、映写機
等を用いて所定パターン、例えば、縞状明暗模様等を被
検査表面に写し出すよう構成すること等種々の構成を考
えることができる。尚、被検査表面に写し出される明暗
模様は、被検査表面の反射によって生じる虚像でおって
もよいし、あるいは単に投影された像であってもよい。

中間′ａ度部を検出する中間濃度部検出手段とは、明暗
模様投影手段により被検査表面に写し出された明暗模様
の明部および暗部のどちらにも属しない所謂中間濃度部
を検出する手段のことであって、−次元もしくは２次元
の搬像手段によって＠像された明暗模様の明るさを所定
の基準値と比較することにより中間濃度部を検出するよ
う構成すること等種々の構成を与えることができる。こ
うした所定の基準値としては、明暗模様の明るさを一定
に調整し得る場所には一定値としてもよいし、明暗模様
の持つ明るさの平均値に基づく値を用いてもよい。尚、
中間濃度部は、検査される物体表面に写し出された明暗
模様が物体表面の凹凸等の欠陥により歪み・乱れること
によって生じるので、明暗模様の明部あるいは暗部のど
ちらにも属しないレベルとして検出し表面欠陥の検出に
供するのである。

欠陥部検出手段とは、中間濃度部検出手段により検出さ
れた中間濃度部の内、その有する面積が所定面積以上の
中間濃度部を抽出し、被検査表面の欠陥部とする手段で
必って、ディスクリートな回路として、あるいはマイク
ロコンピュータ等を用いた論理演算回路として構成する
こと等が考えられる。

［作用］ 上記構成を有する本発明の表面欠陥検査装置は次の如く
作用する。

本発明の表面欠陥検査装置は、明暗模様投影手段により
被検査表面に写し出された明暗模様の中間濃度部を中間
濃度部検出手段により検出し、この中間濃度部検出手段
により検出された中間濃度部の内、その有する面積が所
定面積以上の中間濃度部を欠陥部検出手段により被検査
表面の欠陥部として抽出するよう動く。

［実施例］ 次に本発明の表面欠陥検査装置の構成を一層明らかにす
るために好適な実施例を図面と共に説明する。

第１図は本発明一実施例の表面欠陥検査装置の構成を示
すブロック図である。

本実施例の表面欠陥検査装置は、大きくは、凹凸等の欠
陥の有無が検査される被検査物ＯＢの表面に縞状の明暗
模様を投影する縞模様投影装置１と、被検査物ＯＢの表
面に投影された縞模様の虚像を躍映しその明暗模様の明
部および暗部のどちらにも屈しない中間濃度部を検出す
る中間濃度部検出装置３と、中間濃度部検出装置３によ
り検出された中間濃度部の内、その有する面積が所定面
積以上の中間１１４度部を抽出し被検査物ＯＢの表面検
査結果を出力する判定装置５と、から構成されている。

縞模様投影装置１は、多数の等間隔のスリットを有する
平板１０と散乱光を射出する光源１１とから構成されて
いて、被検査物ＯＢの表面に所定ピッチの縞模様（本実
施例では、明部・暗部共にその間隔１．５ｍｍとしてい
る）を写し出す。尚、本実施例では、被検査物ＯＢは光
沢を有する鉄板であって、縞模様は虚像として写し出さ
れる。被検査物ＯＢが光沢を有しない物体の時には、光
源１１を平行光を射出する構成とし、縞模様を被検査物
Ｏ８の表面に投影することができる。

中間濃度部検出装＠３は、被検査物ＯＢの表面に写る縞
模様を躍映する囮像管（以下、単にＴＶカメラという）
３０と、ＴＶカメラ３０により囮映された縞模様の中間
温度部を検出する分配器３１、バイパスフィルタ回路３
２．絶対値回路３３゜ロウパスフィルタ回路３４．比較
器３５．混合器３６とから構成されている。尚、ＣＲＴ
ディスプレイＤＰ１はＴＶカメラ３０により躍映された
縞模様を表示するもので必って、ＣＲＴディスプレイＤ
Ｐ２は混合器３６より出力される中間濃度部を表示する
ものである。

判定装置５は、画像収縮回路５１．欠陥部抽出回路５２
とから構成されている。この判定装置５は、所謂マイク
ロコンピュータを用いた論理演算回路として構成されて
いる。尚、ＣＲＴディスプレイＤＰ３は画像収縮回路５
１より出力される画像（ビデオ信号）を表示するもので
ある。

次に本実施例の表面欠陥検査装置の作用を、第２図に示
すタイミングチャートを適宜用いて説明する。第２図に
示すタイミングチャートは、中間濃度部検出装置３およ
び判定装置５の各部の出力信号を表わしたものである。

縞模様投影装置１により被検査物ＯＢ上に写される縞模
様の虚像は、ＴＶカメラ３０よりビデオ信号ＶＤ１　（
第２図タイミングチャート　ビデオ信号ＭＤＩ）に変換
されて分配器３１に出力される。また、このビデオ信号
ＶＤ１は、ＣＲＴディスプレイＤＰＩにも出力され、Ｔ
Ｖカメラ３０により躍映された画像はＣＲＴディスプレ
イＤＰＩの画面上に再生される。ＴＶカメラ３０から出
力されるビデオ信号ＶＤ１は、被検査物ＯＢの表面が滑
らかな状態の時には、本来縞模様が持つ明部のハイレベ
ルと暗部のロウレベルとを規則正しい状態で有する正弦
波的な信号となるが、凹凸等の欠陥部を有している時に
は、その欠陥部により縞模様は歪み・乱されて明部のハ
イレベルおるいは暗部のロウレベルのどちらにも属しな
いレベル所謂中間濃度の信号を有することになる（第２
図タイミングチャート　ビデオ信号ＶＤ１）。この欠陥
部により歪み・乱された中間濃度部ｂａｄは、第１図に
絵画的に示したようにＣＲＴディスプレイＤＰ１の画面
上おいても観察することができる。

尚、ＴＶカメラ３０によるビデオ信号ＶＤ１は、被検査
物ＯＢ上の縞模様に直交するスキャン走査による映像信
号である。従って、第２図に示されるタイミングチャー
トは時ｎｔをパラメータとしている。

分配器３１に入力されたビデオ信号ＶＤ１は、ここで、
画像のビデオ信号ＶＤ２と同期信号ＳＳとに分離される
（第２図タイミングチャート　ビデオ信号ＶＤ２．同期
信号ＳＳ）。ビデオ信号ＶＤ１の有するビデオ信号ＶＤ
２は正のレベル、同期信号ＳＳは負のレベルなので、分
配器３１は整流器等を用いて簡易に構成することができ
る。

分配器３１から出力されるビデオ信号Ｄ２は、バイパス
フィルタ回路３２に入力される。バイパスフィルタ回路
３２に入力されたビデオ信号ＶＤ２は、ここでオフセッ
ト電圧力を取り除かれて、縞模様の明部を正レベル、暗
部を９のレベルとするビデオ信号ＶＤ３に変換される。

これにより、中間濃度部ｂａｄｉるいは縞模様の明部と
暗部との境界部はほぼ零レベルの信号にされる（第２図
タイミングチャート　ビデオ信号ＶＤ３）。尚、オフセ
ット電圧とは、被検査物Ｏ８自体が持つ明暗のレベル信
号である。

バイパスフィルタ回路３２でオフセット電圧分を取り除
かれたビデオ信号ＶＤ３は、絶対値回路３３に入力され
る。絶対値回路３３に入力されたビデオ信＠　Ｖ　Ｄ　
３の暗部等の負のレベル信号は、ここで正レベルの信号
に変換される（第２図タイミングチャート　ビデオ信＠
ＶＤ４）。即ち、絶対値回路３３に入力されたビデオ信
号ＶＤ３は、ここで仝波整流されたビデオ信号ＶＤ４と
なる。

絶対値回路３３より出力されるビデオ信号ＶＤ４は、そ
のままの形で比較器３５のプラス側に入力されると共に
、ロウパスフィルタ回路３４を介して比較器３５のマイ
ナス側にも入力される。

ロウパスフィルタ回路３４は所謂積分回路として構成さ
れていて、入力されたビデオ信号ＶＤ４に基づいて浮動
しきい値信号ＳＬを作る（第２図タイミングチャート　
浮動しきい値信号ＳＬ＞。

この浮動しきい値信号ＳＬは、第２図のタイミングヂャ
ートに示すように、どデオ信＠　Ｖ　Ｄ　４の明部のハ
イレベル信号より小さく、中間濃度部ｂａｄより大きい
信号とされている。

浮動しきい値信号ＳＬを比較の基準値とする比較器３５
は、明部をハイレベル、暗部をロウレベルとする２値信
月のビデオ信号ＶＤ５を混合器３６に出力する（第２図
タイミングチャート　ビデオ信号ＶＤ５＞。

ビデオ信号ＶＤ５は混合器３６に入力されるが、この混
合器３６には、ＣＲＴディスプレイＤＰ２に映像出力す
るために、上述した分配器３１により分離された同期信
号ＳＳも入力され、ビデオ信号ＶＤ５は同期信号ＳＳを
含んだビデオ信号ＶＤ６とされる（第２図タイミングチ
ャート　ビデオ信号ＶＤ６）。同期信号ＳＳを含んだビ
デオ信号ＶＤ６は、判定装置５の画像収縮回路５１に出
力される。尚、ビデオ信号ＶＤ６は、ＣＲＴディスプレ
イＤＰ２にも出力されるが、ＣＲＴディスプレイＤＰ２
の画面上には、ビデオ信号ＶＤ６のロウレベル信号が暗
部として表示される。即ち、上述したＣＲＴディスプレ
イＤＰ１に表示された明部と暗部との境界線と中間濃度
部ｂａｄとが画面上に暗部として表示されるのでおる。

判定装置５の画像収縮回路５１に入力されるビデオ信＠
ＶＤ６は、周知のごとく、第３図に示す走査線に従った
信号である。つまり、中間濃度部ｂａｄが表われる走査
線ｒｎにおいては、ビデオ信号ＶＤ６の１塙模様となる
暗部の画素数は少なく、中間濃度部ｂａｄの画素数は多
数である。これにより、画像収縮回路５１は、暗部とな
る画素数が所定数以上の場合には、暗部となる画素を明
部の画素とする所謂画像収縮作業を行なう。この画像収
縮作業は、縞模様の暗部が消えるまで行なわれる（第２
図タイミングチャート　ビデオ信号ＶＤ７）。ここで、
ＣＲＴディスプレイＤＰ１．ＯＦ２、ＯＦ３の画面サイ
ズは１００ｍｍＸ１００ｍｍであり、走査線の横・縦の
１ラインの画素数は各々５１２とされている。従って、
］画素の面積は約０．２ｘ０．２ｍｍ２である。また、
画像収縮作業は以下のようにして行なわれる。即ち、１
ラインの走査線において、暗部となる画素数が所定数（
本実施例では、２〜３画素）続いている場合のみに１画
素の暗部とし、この作業を所定間隔毎の縦縞が消えるま
で行なうのである。

縞模様の暗部が消去されたビデオ信号ＶＤ７は、欠陥部
抽出回路５２に出力される。尚、このビデオ信号ＶＤ７
は、ＣＲＴディスプレイＤＰ３にも出力され、中間濃度
部ｂａｄは画面上に表示される。この時の中間濃度部ｂ
ａｄは、画像収縮回路５１により若干収縮された画像と
なっている。

欠陥部抽出回路５２では、中間濃度部ｂａｄの面積の大
きざが判定される。本実施例では、中間濃度部ｂａｄの
大きさが直径１ｍｍ程度の円に相当する大きさ以上の時
、即ち、中間濃度部ｂａｄの画素数が２５５画素上の時
に中間濃度部ｂａｄを欠陥部とし、ＮＧ信号を出力する
。

尚、第４図に示すフローヂャートは、以上詳細に説明し
た本実施例の中間濃度部検出装置３および判定装置３の
行なう動作をフローチャートとして表わしたものである
。従って、ＴＶカメラ３０によるビデオ信号ＶＤ１を一
旦デジタル画像信号に変換し、中間濃度部検出装置３と
判定装置５とを論理演算回路として構成した場合には、
第４図に示すフローチャートに従って上述した処理を実
現すればよい。

本実施例の表面欠陥検査装置によると、被検査物Ｏ８上
の凹凸等の欠陥部を、ＴＶカメラ３０がとらえた被検査
物０８表面の画像に含まれる中間濃度部を用いて正確か
つ自動的に検出することができる。また、画像収縮作業
により明暗模様の明部と暗部との境界に発生する中間濃
度部と、欠陥による中間濃度部ｂａｄとを明確に区別し
て欠陥部を検出することができる。

これにより、ロボット等の産業機器を用いて物体の表面
検査を無人化することができ、著しく作業効率を高める
ことができるという優れた効果を有する。また、被検査
物０８上の中間濃度部ｂａｄの犬きざは数値化すること
ができ、定量値（本実施例では２５画素以上）と比較さ
れて欠陥部と判定されるので、検査結果に均一性を有し
極めて信頼性の高い検査結果を得ることができるという
効果も奏している。更に、凹凸等の欠陥部を中間ａ’１
３Ｅ部ｂａｄとして検出することができるので、被検査
物Ｏ８の表面が曲面等の場合に、明暗の縞模様の間隔が
狭くなっても、欠陥部により歪み・乱れる縞の面積は一
定となり正確な検査結果を得ることができるという優れ
た効果を有している。

また、本実施例においては、明暗模様の明部および暗部
の間隔を各々１．５ｍｍとしたが、検出したい欠陥部の
大きさよりも縞間隔を狭くしていけば、欠陥部検出の精
度を向上させることができるという効果も奏する。更に
、本実施例においては、ＣＲＴディスプレイを３台用い
て、検査処理の各段階の状態を見ることができるので、
判定装置５の出力結果と合わせて用いることにより誤検
出を防ぐことができると共に、欠陥部の位置確Ｈ，９で
きるという効果も有している。

以上、本発明の表面欠陥検査装置の一実施例について詳
細に説明したが、本発明の表面欠陥検査装置は上記実施
例に回答限定されるものではなく、本発明を逸脱しない
範囲において種々の実施を行なうことができるのはもら
ろんのことである。

発明の効果 本発明の表面欠陥検査装置によると、被検査物上の凹凸
等の欠陥部を自動的に検出することができるという優れ
た効果を有している。これにより、ロボット等の産業機
器を用いて物体の表面検査を無人化することができ、著
しく作業効率を高めることができるという優れた効果を
有する。また、被検査物上の中間濃度部の大きさは数値
化することができ、定量値と比較されて欠陥部と判定さ
れるので、検査結果に均一性を有し極めて信頼性の高い
検査結果を（ｑることかできるという効果も奏している
。更に、凹凸等の欠陥部を中間濃度部として検出するこ
とができるので、被検査物の表面が曲面等の場合に、明
暗の縞模様の間隔が狭くなっても、欠陥部により歪み・
乱れる縞の面積は一定となり正確な検査結果を得ること
ができるという優れた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の表面欠陥検査装置の構成を示
すブロック図、第２図はその各部の出力信号を示すタイ
ミングチャート、第３図はそのＣＲＴディスプレイＤＰ
２の走査線を示す説明図、第４図はその中間濃度部検出
装置３および判定装置５の行なう動作を示すフローチャ
ート、で必る。 １・・・縞模様投影装置 ３・・・中間濃度部検出装置 ５・・・判定装置 ＤＰＩ、ＤＰ２．ＤＰ３・・・ＣＲＴディスプレイＯＢ
・・・被検査物 ｂａｄ・・・中間濃度部 ｒｎ・・・走査線

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 予め定められた明暗模様を被検査表面に写し出す明暗模
   様投影手段と、 該明暗模様投影手段により上記被検査表面に写し出され
   た上記明暗模様の明部および暗部のどららにも属しない
   中間濃度部を検出する中間濃度部検出手段と、 該中間濃度部検出手段により検出された上記中間濃度部
   の内、その有する面積が所定面積以上の中間濃度部を抽
   出し上記被検査表面の欠陥部とする欠陥部検出手段と、 を備えて構成された表面欠陥検査装置。