JPS6338147A - 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】 及皿り貝仰 ［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
定伍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。

１更の貝式 ［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、 該明暗模様の写し出された被検査表面を所定の分解能で
躍像し、該分解能に応じた画素の明度を順次に検出し画
像信号として出力する画像信号出力手段と、 該画像信号出力手段により順次出力される画像信号に基
づいて、上記明暗模様の少なくとも明部に属しない画素
が所定個数以上続いたことを検出した時、所定の欠陥部
信号を出力する欠陥部信号出力手段と、 該欠陥部信号を用いて、上記被検査表面の欠陥部の面積
を算出し、該算出された面積が所定以上の部位を欠陥部
として抽出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。

画像信号出力手段とは、明暗模様投影手段により明暗模
様の写し出された被検査表面を所定の分解能で暗像し、
この分解能に応じた画素の明度を順次に検出し画像信号
として出力する手段であって、明１１８の縞模トにと交
差する方向に走る走査線に従って被検査表面に形成され
た明暗模様を所定の分解能で撮像し、所定の分解能に応
じた画素の明度を電圧レベルとして出力する等種々の構
成を考えることができる。

所定の欠陥部信号を出力する欠陥部信号出力手段とは、
画像信号出力手段により順次出力される画像信号に基づ
いて、被検査表面に写し出される明暗模様の少なくとも
明部に属しない画素が所定個数以上続いたことを検出し
た時、所定の信号を欠陥部信号として出力する手段であ
って、ディスクリートな回路や論理演算回路として構成
することが考えられる。一般に、明暗模様投影手段によ
り被検査表面に形成される明暗模様は、被検査表面に凹
凸等の欠陥部を有する場合には、欠陥部により歪み・乱
されて少なくとも正常時の明暗模様の明部に属しない明
度に変化する。これにより、被検査表面の少なくとも明
部に属しない明度の部位を検出し表面欠陥の検出に供す
るのでおる。

［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を画像信号出力手段
により所定の分解能で撮像すると共に該分解能に応じた
画素の明度を順次に画像信号として出力し、この画像信
号に基づいて、欠陥部信号出力手段により上記明暗模様
の少なくとも明部に属しない画素が所定面積以上続いた
ことを検出した時、所定の欠陥部信号を出力し、該欠陥
部信号を用いで、欠陥部抽出手段により算出された被検
査表面の欠陥部の面積が所定面積以上の時にこれを欠陥
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囮映し明暗模様の濃度レ
ベルの変化を周波数の変化とするビデオ信号を出力する
画像信号出力装置３と、画像信号出力装置３より出力さ
れる画像信号から被検査物ＯＢの表面欠陥による欠陥部
信号を検出する欠陥部信号検出装置５と、欠陥部信号検
出装置５から出力される欠陥部信号に基づく欠陥部の面
積が所定面積以上の場合ＮＧ信号を出力する判定装置７
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０８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。

画像信号出力装置３は、本実施例では撮像管（以下、単
にＴＶカメラという＞３０を用いて構成されている。Ｔ
Ｖカメラ３０は、被検査物ＯＢ上の縞模様に直交するス
キャン走査による画像信号（ビデオ信号）を欠陥部信号
検出装置５の中間濃度部検出回路５１に出力すると共に
、ＣＲＴデイスプレィＤＰＩにも出力しその撮映した画
像を画面上に再生する。

欠陥部信号検出装置５は、中間濃度部検出回路５１、パ
ルス発生回路５２．５個のシフトレジスタよりなるシフ
トレジスタ回路５３．アンド回路５４、インバータ５５
．混合器５６とから構成されている。これら各回路の構
成および作用については詳しく後述する。尚、ＣＲＴデ
イスプレィＤＰ２は、混合器５６より出力される欠陥部
信号を画面上に再生するものである。

判定装置７は、欠陥部抽出回路７０を中心とし、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、画像信号出力装置３．欠陥
部信号検出装置５および判定装置７の各部の出力信号を
表わしたものでおる。

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１ｍ像は、画像信号出力装＠３の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＠ＶＤＩ）に変換されて欠陥部信号検出装置５
の中間濃度部検出回路５１に出力される。このビデオ信
号ＶＤ１は、ＣＲＴデイスプレィＤＰ１にも出力され、
第３図に示す走査線に従ってＣＲＴデイスプレィＤＰ１
の画面上に画像を再生するよう働く。ＣＲＴデイスプレ
ィＤＰ１の画面サイズは１００ｍｍｘ１００ｍｍとされ
、走査線の横・縦の１ラインの画素数は各々５１２個と
されている。ここで、ＴＶカメラ３０から出力されるビ
デオ信号ＶＤ１は、被検査物Ｏ８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１８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区間ｂａｄ）。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デイスプレィＤＰＩの画
面上おいてもＩ２察することができる。

中間濃度部検出回路５１は、ビデオ信号出力装置３より
入力したビデオ信号ＶＤ１を２値信号のビデオ信号ＶＤ
２と同明信号ＳＳとに分離する（第２図タイミングチャ
ート　ビデオ信号ＶＤ２゜同期信号ＳＳ）。即ち、ビデ
オ信号ＶＤ１に含まれる負のレベルの同期信号ＳＳを整
流器等を用いて分離すると共に、正のレベルのビデオ信
号の内、縞模様の明部と暗部との境界の中間濃度部と欠
陥部としての中間濃度部ｂａｄとを零レベルとして仝波
整流し、これを２値信号に変換する。この中間濃度部検
出回路５１は、コンパレータ等を中心としたディスクリ
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ができる。

中間濃度部検出回路５１より出力される同期信号ＳＳは
、パルス発生回路５２に入力される。パルス発生回路５
２では、同期信号ＳＳの負のレベルのパルスとパルスと
の間、即ち、第３図に示す１ラインの走査線ｒｎにおい
て、等間隔の５１２個のパルス信号ＰＳを出力する（第
２図タイミングチャート　パルス信号ＰＳ）。この５１
２個のパルス信号ＰＳは、１ラインの走査線ｒｎにおけ
る５１２個の画素に対応したものである。

一方、中間濃度部検出回路５１より出力されるビデオ信
号ＶＤ２はシフトレジスタ回路５３に入力される。シフ
トレジスタ回路５３は、５個のシフトレジスタ５３ａな
いし５３ｅより構成され、パルス発生回路５２より出力
されるパルス信号ＰＳに同期してシリアルのビデオ信号
Ｄ２を順次パラレル信号に変換する。即ち、ビデオ信号
ＶＤ２の６画素に相当するシリアル信号を、６画素のパ
ラレル信号に順次変換する。

アンド回路５４は、シフトレジスタ回路５３より出力さ
れる６画素のパラレル信号が総てロウレベルの時のみそ
の出力をハイレベルとする。即ら、パルス発生回路５２
．シフトレジスタ回路５３゜アンド回路５４の働きによ
り、中間濃度部検出回路５１より出力されるビデオ信＠
　Ｖ　Ｄ　２に、走査線上の１画素に相当するパルス信
号ＰＳ１を単位として６画素以上零レベルの部分が存在
する場合を除いて、アンド回路５４の出力はそのまま零
レベルに保持する。従って、ビデオ信号ＶＤ２に、表面
欠陥により６画素以上に亘る零レベル信号が存在する場
合のみ、インバータ５５の出力はロウレベルとなり、こ
れを欠陥部信号として混合器５６に出力する。一方、被
検査物ＯＢの表面に欠陥がない場合は、ビデオ信号ＶＤ
２に、６画素以上に亘る零レベル信号が存在しなくなり
、インバータ５５の出力は総てハイレベルとなる。

インバータ５５より出力されるビデオ信号ＶＤ３は混合
器５６に入力されるが、この混合器５６には、ＣＲＴデ
イスプレィＤＰ２に映像出力するために、上述した中間
濃度部検出回路５１により分離された同明信号ＳＳも入
力され、ビデオ信号Ｄ３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）。同期信＠ＳＳを含んだビデオ信号ＶＤ
４は、判定装置７の欠陥部抽出回路７０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ＤＰ２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ＤＰ１に
表示された表面欠陥による中間濃度部ｂａｄが画面−Ｆ
に暗部として表示されるのである。

欠陥部抽出回路７０では、ＣＲＴデイスプレィＤＰ２の
画面上に表示される中間濃度部ｂａｄの面積の大きさが
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ざ以上の時、即
ち、中間濃度部ｂａｄの画素数が２５画素以上の時に中
間濃度部ｂａｄを欠陥部とし、ＮＧ倍信号出力する。

尚、第４図に示すフローチャートは、以上詳細に説明し
た本実施例の表面欠陥検査装置の行なう動作をフローチ
ｐ−１〜として表わしたちのである。

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、欠陥部信号検出装置５と判
定装置７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。またシフトレジスタ
回路５３等の働き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をリアルタイムに除去し表面欠陥
による中間濃度部ｂａｄのみを高速で検出することがで
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の大きさは数値化すること
ができ、定聞値（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、凹凸等の欠陥部を中間濃度
部ｂａｄとして検出することができるので、被検査物Ｏ
Ｂ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。例えば、本実施例にお
いては、シフトレジスタ回路５３のシフトレジスタの数
を５個としたが、除去したい中間濃度部の画素数に応じ
て適宜その数を変更すればよい。また、本実施例におい
ては、被検査物０８の欠陥部を中間濃度部ｂａｄとして
検出したが、ＴＶカメラ３ｏがら出力されるビデオ信号
■Ｄ１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値信号に分離し、該２値信号から明暗模様の明部
に相当する白部あるいは暗部に相当する黒部をシフトレ
ジスタ回路５３、アンド回路５４等を用いて除去する等
して欠陥部を検出するよう構成してもよい。

λ皿府苅ヌ 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かつ高速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Ｊ：す、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、被検査物上の所定濃度部の大
ぎざは数値化することができ、定聞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、凹凸等の欠陥部を所定濃度部として検
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
）ｑることか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デイスプレィＤＰ
１の走査線を示す説明図、第４図はその表面欠陥検査装
置の行なう動作を示すフローチャート、である。 １・・・、憤模様投影装置 ３・・・画像信号出力装置 ５・・・欠陥部信号検出装置 ７・・・判定装置 ＤＰＩ、ＤＰ２・・・ＣＲＴデイスプレィＯＢ・・・被
検査物 ｂａｄ・・・中間濃度部 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、 該明暗模様の写し出された被検査表面を所定の分解能で
   撮像し、該分解能に応じた画素の明度を順次に検出し画
   像信号として出力する画像信号出力手段と、 該画像信号出力手段により順次出力される画像信号に基
   づいて、上記明暗模様の少なくとも明部に属しない画素
   が所定個数以上続いたことを検出した時、所定の欠陥部
   信号を出力する欠陥部信号出力手段と、 該欠陥部信号を用いて、上記被検査表面の欠陥部の面積
   を算出し、該算出された面積が所定以上の部位を欠陥部
   として抽出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）上記欠陥部信号出力手段は、順次入力した上記画
   像信号を逐次所定ビット数のパラレル信号に変換するシ
   フトレジスタと、該パラレル信号の論理積をとり、該論
   理積の結果を上記所定の欠陥部信号として出力するアン
   ド回路と、から構成されたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の表面欠陥検査装置。