JPS6338144A - 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。

し従来の技術］ 従来より物体表面における凹凸等の有無の検査は、検査
員により視覚お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
問題がおり、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間、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５２−９０９８
８号に示される「物体の表面欠陥検査方法」等の発明ヤ
】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あれば、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
うものである。

［発明が解決しようとする問題点コ 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、楢、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しなされているが、
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１］ボツ［へ等を用いて
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。即ら、 本発明の表面欠陥検査装置は、 予め定められた明Ｈａ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と暗部とのピッチの不規則部を検
出する不規円部検出手段と、該不規円部検出手段により
検出される上記不規則部の内、その有する面積が所定面
積以上の不規則部を抽出し被検査表面の欠陥部とする欠
陥部抽出手段と、 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あって
もよいし、おるいは単に投影された像であってもよい。

不規円部検出手段とは、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と暗部とのピッチの
不規則部を検出する手段のことであって、−次元もしく
は二次元の比像手段によって囮像されたビデオ信号等を
明暗模様の明部と暗部との所定のピッチ信号と比較し、
比較されて検出された不規則ピッチ信号を所定方向に亘
って積分し不規則部として検出する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、不規則部は、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・乱れることにより、明暗模様
の明部と暗部とのピッチと異なったピッチとして検出す
ることができ表面欠陥の検出に供するのである。

欠陥部抽出手段とは、不規円部検出手段にＪ：り検出さ
れた不規則部の内、その有する面積が所定面積以上の不
規則部を抽出し、被検査表面の欠陥部とする手段で゛あ
って、ディスクリートイエ回路として、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不規則部を不規円
部検出手段により検出し、この不規円部検出手段により
検出された不規則部の内、その有する面積が所定面積以
上の不規則部を欠陥部抽出手段により被検査表面の欠陥
部として抽出するよう働く。

［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
すブロック図でおる。

本実施例の表面欠陥検査装置は、大きくは、凹凸笠の欠
陥の有無が検査される被検査物ＯＢの衣而に縞状の明暗
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眼映しその明暗模様の明
部と暗部とのピッチの不規則部を検出する不規則部検出
装置３と、不規則部検出装置３により検出された不規則
部の内、その有する面積が所定面積以上の不規則部を抽
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。

不規則部検出装置３は、被検査物ＯＢの表面に写る縞模
様を躍映する眼像管（以下、単にＴＶカメラという＞３
０と、ＴＶカメラ３０により躍映された縞模様の不規則
部を検出する分配器３１゜２値化回路３２．Ｆ／Ｖコン
バータ３３．微分回路３４．混合器３５とから構成され
ている。尚、ＣＲＴデイスプレィＤＰＩはＴＶカメラ３
０により躍映された縞模様を表示するものであって、Ｃ
ＲＴデイスプレィＤＰ２は混合器３６より出力される不
規則部を表示するものである。

判定装置５は、欠陥部抽出回路５１等から構成されてい
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。

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、不規則部検出装置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ＶＤ１）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デイスプレィＤＰ１にも出力され、Ｔ
Ｖカメラ３０により躍映された画像はＣＲＴデイスプレ
ィＤＰ１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
波的な周期信号となるが、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・乱されて波形
の規則正しい周期信号とはならず波形の乱れた不規則部
ｂａｄ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区間ｂａｄ）。この欠陥部にＪ：り
歪み・乱された不規則部ｂａｄは、第１図に絵画的に示
したようにＣＲＴデイスプレィＤＰ１の画面上において
も観察することができる。尚、ＴＶカメラ３０によるビ
デオ信＠ｖＤ１は、被検査物０８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間ｔ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に含まれるビデオ信号Ｖ
Ｄ２は正のレベル、同期信＠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の出力するビデオ信＠ＶＤ２は、比較器等よ
り構成された２値化回路３２に入力され、２値信号のビ
デオ信号ＶＤ３に変換される（第２図タイミングチャー
ト　ビデオ信号ＶＤ３）。ここで、ビデオ信号ＶＤ２と
比較される基準値としては、積分回路等より構成される
ロウパスフィルタ等を用いてビデオ信号ＶＤ２を平均化
した値を用いてもよいし、あるいは縞模様投影装置１よ
り投影される縞模様の明暗強度が予め判っている場合等
には理論上または実験上京められた所定値を用いてもよ
い。

次に、２値信号のビデオ信号ＶＤ３は、Ｆ／Ｖコンバー
タ３３ににり電圧信号のビデオ信８ＶＤ４に変換される
（第２図タイミングチャート　ビデオ信号ＶＤ４）。Ｆ
／Ｖコンバータ３３は、周波数の高低に応じた電圧信号
を発生する。これにより、ビデオ信号ＶＤ４においては
、不規則部ｂａｄは低レベルとして表わされる。このビ
デオ信号ＶＤ４は微分回路３４に出力される。

微分回路３４に入力されたビデオ信号ＶＤ４は、ここで
、その変化点が抽出される。即ち、電圧信号であるビデ
オ信＠　Ｖ　Ｄ　４の立ち上がり、あるいは立ら下がり
をパルス信号として抽出する。尚、本実施例においては
、微分回路３４には絶対値回路（図示しない）が接続さ
れていて、微分回路３４の出力する信号を仝波整流しビ
デオ信号ＶＤ５としている（第２図タイミングチャート
　ビデオ信号ＶＤ５）。

微分回路３４より出力されるビデオ信ｇＶＤ５は混合器
３５に入力されて図示しない２値化回路により２値化信
号とされるが、この混合器３５には、ＣＲＴデイスプレ
ィ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Ｖ
Ｄ５は同明信ｇ　Ｓ　Ｓを含んだビデオ信＠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に出力される。尚、ビデオ信号ＶＤ６は、ＣＲＴデイ
スプレィＤＰ２にも出力されるが、ＣＲＴデイスプレィ
ＤＰ２の画面上には、ビデオ信号ＶＤ６のパルス信号が
暗部として表示される。ビデオ信、ＱＶＤ６は、周知の
如く、第３図に示す走査線に従った信号である。これに
より、ＣＲＴデイスプレィＤＰ２の画面上には、画面の
左右両端に各々縦１ラインと、ＣＲＴデイスプレィＤＰ
’１の画面に表示された不規則部ｂａｄの左右両端とが
各々暗部として表示される。

判定装置５の欠陥部抽出回路５１では、不規則部ｂａｄ
の面積の大ぎざが判定される。この不規則部ｂａｄの面
積の大きさは、パターン認識の手法を援用して、第３図
に示される不規則部ｂａｄを表示する画素数をカウント
することにより容易に知ることができる。・本実施例で
は、不規則部ｂａｄの大きさが直径１ｍｍ程度の円に相
当する大ぎざ以上の時、即ち、本実施例においては、Ｃ
ＲＴデイスプレィＤＰ１．ＤＰ２の画面ナイスが１ＱＱ
ｍｍｘ１００ｍｍ、走査線の縦・横の１ラインの画素数
は各々５１２とされているので不規則部の画素数が２５
画素以上の時に不規則部ｂａｄを欠陥部としてＮＧ信号
を出力する。

尚、第４図に示すフローチャートは、以上詳細に説明し
た本実施例の不規則部検出装置３および判定装置５の行
なう動作をフローチャートとして表わしたものでおる。

従って、ＴＶカメラ３０によるビデオ信号ＭＤＩを一旦
デジタル画像信号に変換し、不規則部検出装置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１〜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不規則部ｂａｄを用いて正
確かつ自動的に検出することができる。また、Ｆ／Ｖコ
ンバータ３３等を用いるだけで明暗模（、ｌと不規則部
ｂａｄとを明確に区別して欠陥部を高速に検出すること
ができる。

これにより、ロボッ１〜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ＯＢ上の不規則部ｂａｄの大ぎ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、検出結果に均一性を有し
極めて信頼性の高い検出結果を１ｑることかできるとい
う効果も奏している。更に、凹凸等の欠陥部を不規則部
ｂａｄとして検出することができるので、被検査物ＯＢ
の表面が曲面等の場合に、縞模様の明暗が変化してその
間隔が多少狭くなっても、欠陥部にＪ：り縞模様の明部
と暗部とのピッチが乱れる不規則部の面積は一定となり
、正確な検査結果を１ｑることかできるという浸れた効
果も有している。

また、本実施例においては、明暗模様の明部および１１
６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ｂ縞間隔を狭くしてい（すば、欠陥部検
出の精度を向上させることかできるという効果も秦する
。更に、本実施例においては、ＣＲＴデイスプレィを２
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、欠陥部の位置確認
を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
例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲において種々の態様で実施を行なうことがで
きるのはもちろんのことである。

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、Ｉ］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、被検査物上の不規則部の大きさは数値
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、凹凸等の欠陥部を不規則部として検出することか
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図は本発明の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Ｖ１−ト、第３図はそのＣＲＴデイスプレィ
ＤＰ２の走査線を示す説明図、第４図はその不規開部検
出装置３および判定装置５の行なう動作を示リーフ［１
−ヂ？−１−１である。 １・・・縞模様投影装置 ３・・・不規開部検出装置 ５・・・判定装置 ＤＰｌ、ＤＰ２・・・ＣＲＴデイスプレィＯＢ・・・被
検査物 ｂａｄ・・・不規則部 ｒｎ・・・走査線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）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と暗部とのピッチの不規則部を検
   出する不規則部検出手段と、該不規則部検出手段により
   検出される上記不規則部の内、その有する面積が所定面
   積以上の不規則部を抽出し上記被検査表面の欠陥部とす
   る欠陥部抽出手段と、 を備えて構成された表面欠陥検査装置。
2. （２）上記不規則部検出手段は、上記明暗模様の温度レ
   ベルの変化を周波数の変化とするビデオ信号を用い、上
   記不規則部を該ビデオ信号の乱調箇所の積分値として検
   出するよう構成された特許請求の範囲第１項記載の表面
   欠陥検査装置。