JPS6338146A - 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】 灸団り亘力 ［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Ｊ：り物体表面における凹凸等の有無の検査は、検
査員により視覚め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問題がおった。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］ 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０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・定損的かつ自動
的に検査することのできる表面欠陥検査装置を１２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、 予め定められた明暗の縞模様を被検査表面に投影する明
暗模様投影手段と、 該明暗模様投影手段により明暗模様の投影された上記被
検査表面を瞳像し白部と黒部との２値信号に分離する分
離手段と、 該分離された２値信号から上記明暗模様投影手段が投影
する明暗の縞模様を除去し、上記被検査表面の欠陥部を
検出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あって
もよいし、あるいは単に投影された像でおってもよい。

分離手段とは、明暗模様投影手段により明１８模様の投
影された被検査表面を九像し白部と黒部との２値信号に
分離する手段であって、−次元もしくは二次元の穎像手
段によって撮像された明暗模様の明度を所定の基準値と
比較することにより白部と黒部との２値信号に分離する
よう構成すること等種々の構成を考えることができる。

こうした所定の基準値としては、明暗模様の明るさを一
定に調整しくｑ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。

一般に、検査される物体表面に凹凸等の欠陥部がある場
合には、物体表面に写し出された明暗模様が欠陥部によ
り歪み・乱され、欠陥部の明るさは明暗模様の明部おる
いは暗部に属しないレベルに変化する。これにより、明
暗模様の投影された物体表面を撮像し、この瞳像によっ
て得られた信号を所定の基準値と比較して白部と黒部と
の２埴信号に分離すれば、１ｑられる２値信号は、投影
手段によって投影された明暗の縞模様と較べて、表面欠
陥部に応じた部分が異なるものとなる。

また、表面欠陥による白部あるいは黒部は、上記所定の
基準値の値によりどららに属するかが決定するが、どち
らに属するよう基準値を選定してもＪ：いことはらちろ
んのことである。

欠陥部検出手段とは、分離手段により分離された２値信
号から明暗模様投影手段が投影する明暗の縞模様を除去
し、被検査表面の欠陥部を検出する手段であって、所定
ピッチの明暗の縞模様に塁づく２値信号分を上記分離手
段による２値信号から除去した後に残った信号を所定方
向に積分する等して被検査表面の欠陥部とする等種々の
構成を考えることができる。また、この時、積分して得
られた面積が所定値以上の時に欠陥部とすることもでき
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
明暗模様の投影された被検査表面を分離手段によって瞳
像し山部と黒部との２値信号に分離し、欠陥部検出手段
によって分離された２値信号から上記明暗の縞模様を除
去し被検査表面の欠陥部を検出するよう働く。

［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Ｏ８の表
面に投影された縞模様の虚像を倣映しその明暗模様を被
検査物ＯＢの表面欠陥部および明暗模様の暗部が各々属
する黒部と明暗模様の明部が属する白部とに分離する２
値化装置３と、２値化装置３により分離された黒部から
明暗模様の暗部に相当する黒部を除去した後の黒部の内
、その有する面積が所定面積以上の黒部を仙出し被検査
物Ｏ８の表面検査結果を出力する判定装置Ｗ　５と、か
ら構成されている。

縞模様投影装＠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・暗部共にスリン１へのその間隔１．５
ｍｍ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。

２値化装置３は、被検査物ＯＢの表面に写る明暗模様を
穎映する撮像管（以下、単にＴＶカメラという＞３０と
、ＴＶカメラ３０により躍映された明暗模様を黒部と白
部とに分離する分配器３１゜ロウパスフィルタ回路３２
．対数増幅器３３．比較器３４．混合器３５とから構成
されている。尚、ＣＲＩ−デイスプレィＤＰ１はＴＶカ
メラ３０により蹟映された縞模様を表示するもので必っ
て、ＣＲＴデイスプレィＤＰ２は混合器３６より出力さ
れる欠陥部を表示するものでおる。

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デイスプレィ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、２値化装置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ｇＶＤ１（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Ｍ
ＤＩは、ＣＲＴデイスプレィＤＰ１にも出力され、ＴＶ
カメラ３０により穎映された画像は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ＶＤＩ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■０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
イレベルあるいは１１１１部のロウレベルのどららにも
属しないレベルの信号、換言すれば、欠陥部に対応する
欠陥部レベル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区間ｂａｄ）。この欠
陥部により歪み・乱された欠陥レベル部ｂａｄは、第１
図に絵画的に示したようにＣＲＴデイスプレィＤＰＩ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ＭＶＤ１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保信号である。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と同朋信＠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．同門
信号ＳＳ）。ビデオ信号■Ｄ１に含まれるビデオ信号Ｖ
　Ｄ　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ＶＤ２は、一方は
比較器３４のプラス側に直接入力され、他方はロウパス
フィルタ回路３２および対数増幅器３３を介して比較器
３４のマイナス側に入力される。即ら、ビデオ信ＡＶＤ
２は、ロウバスフィルタ回路３２と対数増幅器３３とを
介することによりビデオ信号ＶＤ２と比較される基準値
としての浮動しきい値信号に変換される。次に、このロ
ウバスフィルタ回路３２と対数増幅器３３とについて説
明する。

ロウパスフィルタ回路３２は所謂積分回路として構成さ
れ、入力されたビデオ信号ＶＤ２に基づいて浮動しきい
値信号ＳＬＩを作る（第２図タイミングチャート　浮動
しきい値信号５Ｌ１）。この浮動しきい値信号Ｓ１１は
、第２図のタイミングチ〜・−トに示すように、ビデオ
信号ＶＤ２の明部のハイレベル信号より小さく、欠陥レ
ベル部ｂａｄより大きい信号とされている。

ロウバスフィルタ回路３４より出力される浮動しきい値
信号ＳＬＩは対数増幅器３３に入力される。この対数増
幅器３３は、入力信号を対数的に増幅、即ら、人力信号
が低い（１らの時には増幅率を大きくし入力信号が高い
値の時には増幅率を小さくして入力信号を増幅するもの
である。従って、対数増幅器３３から出力される浮動し
きい値信号Ｓ　Ｌ　２は、第２図のタイミングチャー１
〜に示すように、欠陥レベル部ｂａｄに対して浮動しき
い値信号ＳＬＩより大ぎい値の信号となる（第２図タイ
ミングチャート　）１動しきい値信号Ｓｔ　２＞。

この処理は、次の理由による。即ち、比較器３４は、浮
動しきい値信号Ｓ［−２とビデオ信号ＶＤ２とを比較し
、欠陥レベル部ｂａｄを黒部とする処理を行なうため、
浮動しきい値信号３１２を欠陥レベル部ｂａｄより確実
に大きい値としているのである。尚、この処理は、オフ
レット電圧を浮動しきい値信＠ＳＬ１に印加することに
よっても実現することができる。

浮動しきい値信号ＳＬ２を比較の基準値とする比較器３
４は、ビデオ信号ＶＤ２を２値信号のビデオ信号ＶＤ３
として出力するく第２図タイミングチャート　ビデオ信
号ＶＤ３）。

ビデオ信号ＶＤ３は混合器３５に入力されるが、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ＶＤ３は同期信号ＳＳを
含んだビデオ信号ＶＤ４とされる（第２図タイミングチ
ャート〜　ビデオ信号ＶＤ４）。同明信号ＳＳを含んだ
ビデオ信号ＶＤ４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ＶＤ４は、ＣＲＴデイスプ
レィＤＰ２にも出力されるが、ＣＲＴデイスプレィＤＰ
２の画面上には、ビデオ信号ＶＤ４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デイスプ
レィＤＰＩに表示された暗部と欠陥レベル部ｂａｄとが
画面上に黒部として表示されるのである。

判定装置５の画像収縮回路５］に入力されるビデオ信号
ＶＤ４は、周知のごとく、第３図に示す走査線に従った
信号でおる。つまり、欠陥レベルｂａｄが表われる走査
線ｒｎにおいては、ビデオ信号ＶＤ４の縞模様となる黒
部の画素数は少なく、欠陥レベル部ｂ　ａ　ｄの画素数
は多数である。これにより、画像収縮回路５１は、黒部
となる画素数が所定数以上の場合には、黒部となる画素
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８ＶＤ５＞。ここ
で、ＣＲＴデイスプレィＤＰ１．ＤＰ２．ＤＰ３の画面
サイズは１００ｍｍｘ１００ｍｍ、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、１
画素の面積は約０．２ＸＯ，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。■１ら、］
ラインの走査線において、黒部となる画素数が所定数（
本実施例では、５〜６画素）続いている鳴合のみに１画
素の黒部とし、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。

縞模様の黒部が消去されたビデオ信号Ｄ５は、欠陥部抽
出回路５２に出力される。尚、このビデオ信号ＶＤ５は
、ＣＲＴデイスプレィＤ１つ”３にし出力され、欠陥レ
ベル部ｂａｄは画面上に表示される。この１１！Ｉの欠
陥レベル部ｂ　ａ　ｄ　Ｌ−１、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、欠陥レベル部ｂａｄの面積の
大きざが判定される。本実施例では、欠陥レベル部ｂａ
ｄの大きざが直径１．Ｏｍｍ程度の円に相当する大きざ
以上の時、即ら、欠陥レベル部ｂａｄの画素数が２５画
素を越える時に欠陥レベル部ｂａｄを欠陥部とし、ＮＧ
信号を出力する。これは、縞模様投影装置１の平板１０
のスリット間隔が１．５ｍｍであっても、被検査物０８
表面に写し出される明暗模様の暗部が巾１．Ｏｍｍ以下
になることに起因する。

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２値化装置３および判定装置５の行なう動
作をフローチ＋７−１”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−Ｈデ
ジタル画像信号に変換し、２値化装置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ＯＢ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欠陥レベル部を用いて正確
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暗部に相当する黒部と、欠陥部によ
る欠陥レベル部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ＯＢ上の欠陥レベル部ｂａｄの大きさは数値化するこ
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、凹凸等の欠陥部による黒部
の欠陥レベル部ｂａｄを簡易な構成により検出すること
ができるという優れた効果を有する。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デイスプレィを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、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、被検査物上の欠陥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。

【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Ｖ−ト、第３図はそのＣＲＴデイスプレィＤＰ
２の走査線を示す説明図、第４図はその２値化装置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
ある。 １・・・縞模様投影装置 ３・・・２値化装置 ５・・・判定装置 ＤＰｌ、ＤＰ２．ＤＰ３・・・ＣＲＴデイスプレィＯＢ
・・・被検査物 ｂａｄ・・・欠陥レベル部 ｒｎ・・・走査線

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 予め定められた明暗の縞模様を被検査表面に投影する明
   暗模様投影手段と、 該明暗模様投影手段により明暗模様の投影された上記被
   検査表面を撮像し白部と黒部との２値信号に分離する分
   離手段と、 該分離された２値信号から上記明暗模様投影手段が投影
   する明暗の縞模様を除去し、上記被検査表面の欠陥部を
   検出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。