JPS6355650B2

JPS6355650B2 -

Info

Publication number: JPS6355650B2
Application number: JP56162725A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Yamamura
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1981-10-14
Filing date: 1981-10-14
Publication date: 1988-11-04
Also published as: CH659707A5; US4486777A; GB2108656A; DE3237818A1; DE3237818C2; GB2108656B; JPS5863838A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、例えば錠剤の如き被検査対象物を、
工業用テレビカメラの如き撮像デバイスによりラ
スタ走査して得られる撮像信号の２値化データか
ら該対象物における欠陥（例えば欠け、傷、汚れ
など）を検出する欠陥検出回路に関するものであ
り、更に詳しくは、該欠陥が被検査対象物の周辺
の縁部にあつて輪郭とまぎらわしく、通常のラス
タ走査によつては検出困難な欠陥についても、こ
れを検出しうるようにした欠陥検出回路に関する
ものである。

一般に、錠剤のごとき被検査対象物における欠
け、傷、汚れなどの欠陥は、対象物のどの部分に
生じても同じように検出されなければならない。
しかし、対象物の内側にある欠陥は、周囲から孤
立しているので、カメラの水平走査方向における
走査出力のレベル変化を見るだけで検査できる
が、周辺部すなわち縁部に生じた欠陥は、対象物
の輪郭の１部となつてしまうので、水平走査方向
における走査出力のレベル変化だけでみていたの
では検出されないことがある。

以下、このことを詳しく説明する。被検査対象
物上の欠陥検出回路としては、カメラの１走査周
期の走査線毎に現われる走査出力レベルの大幅な
変化点を求め、その変化点の数が対象物の輪郭に
起因して生じる同様な変化点の数より多いかどう
かで欠陥の有無を検出するものが知られている。

第１図はかかる欠陥検出回路の原理説明図であ
り、第２図イ，ロは第１図における走査線イ，ロ
に沿つたカメラの走査出力のビデオ波形を示す波
形図、である。

第１図において、１は被検査対象物、２は内側
の欠陥、３は周辺部の欠陥、イとロはそれぞれカ
メラによる走査線を示す。第２図において、６と
８はそれぞれビデオ波形、７は走査出力レベルの
変換点（被検査対象物で云うと反射光量の大小の
変化点、濃淡変化点とも云う）、Ｓは水平同期信
号、を示す。

第１図、第２図を参照する。被検査対象物１の
うちで欠陥のないところでの走査線イによるビデ
オ波形は６のようになり、対象物の輪郭に起因し
て２つだけ濃淡変化点７が現われるのに比べ、欠
陥のあるところでの走査線ロによるビデオ波形は
８のようになつて、欠陥に起因する変化点７′，
７′が、輪郭に起因する変化点７，７に加わるの
で、この変化点の数の差によつて欠陥の検出が可
能である。しかしながら、ビデオ波形８の波形か
ら分かるように周辺に欠陥のある場合には、欠陥
が輪郭の一部となり、その部分の欠陥自体による
変化点は別に現われず、検出ができない。

また、周辺における欠陥を輪郭の変動として検
出する方法としては、対象物の形状が円形である
ならば、その円形形状の座標を記憶しておき、入
力された走査出力データと、原点を一致させた上
で座標の比較を行い、ずれ量を求めて周辺におけ
る欠陥を判定するものがある。これだと、大幅な
輪郭変動ほど検出し易く、局所的な変動は検出し
にくいので、小さな周辺部の欠陥検出には適さな
い。また、対象物の大きさの変動に影響され易
い。さらに、座標を逐次的に比較していくので、
演算処理に時間がかかり、座標記憶のためにメモ
リが必要となり、コスト的に高価になるという欠
点もある。

本発明は、上述の如き従来技術の欠点を除去す
るためになされたものであり、従つて本発明の目
的は、輪郭の一部となつた欠陥を、内側にある欠
陥と同じように検出することができ、しかも、そ
のために処理時間を多く必要とすることなく、１
画面の撮像終了と同時に検出を終り、また特別に
座標記憶用のメモリを必要としない安価な欠陥検
出回路を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、被検査
対象物を撮像デバイスによりラスタ走査して得ら
れる撮像信号の２値化データから該対象物におけ
る欠陥を検出する欠陥検出回路において、前記ラ
スタ走査における少なくとも連続した２走査周期
分の２値化データを１走査周期分ずつ区切つて蓄
積するデータ蓄積手段と、第１の走査周期分にお
ける特定の画素位置のデータと第２の走査周期分
における対応した画素位置のデータとを前記蓄積
手段から読み出して比較する手段と、比較の結果
として、ラスタ走査における或る連続した２走査
周期分の２値化データについて、第１の走査周期
分における特定画素位置の２値化データの論理レ
ベルと、続く第２の走査周期分における対応した
画素位置の２値化データの論理レベルと、が或る
第１の極性方向において異なり、その後のラスタ
走査における別の連続した２走査周期分の２値化
データについて、第１の走査周期分における特定
画素位置の２値化データの論理レベルと、続く第
２の走査周期分における対応した画素位置の２値
化データの論理レベルと、が前記第１の極性方向
とは反対の第２の極性方向において異なるとき、
欠陥有りと判定する判定回路と、を具備した。以
下、本発明の動作原理を説明する。

第３図は本発明の動作原理説明図である。第３
図イは、周辺に欠陥のない被検査対象物１を垂直
方向にラスタ走査する場合を想定して描いた説明
図である。第３図イにおいて、走査出力のレベル
変化点はａとｂであり、ａ点では（暗→明）、ｂ
点では（明→暗）であることが分かる。

第３図ロは、周辺に欠陥３のある被検査対象物
１を、該欠陥位置を通るように垂直方向にラスタ
走査した場合を想定して描いた説明図である。こ
の場合は、走査出力のレベル変化点は、ａ，ｂの
ほか、欠陥３に起因してｃ点とｄ点が生じる。レ
ベルの変化は、ｃ点では（明→暗）、ｄ点では
（暗→明）となり、欠陥に起因して生じた変化点
ｂ，ｄにおけるレベル変化の態様と、正常な周辺
に起因して生じる変化点ａ，ｂにおけるレベル変
化の態様は丁度、逆の関係になつていることが分
かる。従つてこの点に着目すれば、対象物の周辺
における欠陥を検出できる筈である。

しかし、一般に対象物を欠陥検査のためにラス
タ走査するときは、水平走査がなされており、垂
直走査は行なつていない。従つて水平走査を行な
いながら、上記の検出原理を利用して欠陥を検出
する方法を講じなければならない。この方法を第
３図ハを参照して次に説明する。

第３図ハを参照する。同図において、ｘは第１
の水平走査線であり、ｙは続いてなされる第２の
水平走査線である。次にｙを改めて第１の水平走
査線とすると、ｚは続いてなされる第２の水平走
査線ということになる。そこで、それぞぜ第１の
水平走査線と第２の水平走査線との間で或る特定
の対応した画素位置Ａ，Ｂの間、Ｂ，Ｃの間で論
理レベルの変化を検出し、しかもそのレベル変化
の態様が、Ａ，Ｂの間では例えば０→１であると
したら、Ｂ，Ｂの間では１→０であるというよう
に、極性が反対であるとき、上述の原理に基づき
欠陥を検出することができる。検出すべき欠陥の
大小により、相互に比較すべき位置Ａ，Ｂ，Ｃに
おける各画素数を大きく、或いは小さく、選択す
るとよい。

以上で本発明の動作原理の説明を終わり、以
下、図を参照して本発明の一実施例を説明する。

第４図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。同図において、９はテレビカメラからのビ
デオ信号入力、１０は２値化回路、１１，１２は
それぞれシフトレジスタ（ラスタ走査における少
なくとも連続した２走査周期分の２値化データを
１走査周期分ずつ区切つて蓄積するデータ蓄積手
段）、１３，１４はそれぞれ比較回路（第１の走
査周期分における特定の画素位置のデータと第２
の走査周期分における対応した画素位置のデータ
とを前記蓄積手段から読み出して比較する手段）、
１５は比較回路１３の出力、１６は比較回路１４
の出力、である。

第４図において、図示せざるテレビカメラから
のビデオ信号入力９を２値化回路１０において、
或る適当なしきい値レベルと比較することにより
２値化し、その２値化データを、１水平走査期間
分のデータシフト容量をもつ第１のシフトレジス
タ１１に入力してシフトさせる。そして第１のシ
フトレジスタ１１のシフト出力を、同じシフト容
量をもつ第２のシフトレジスタ１２に入力しシフ
トさせる。両レジスタの対応するシフト位置（例
えば、QA，QB，QCの３位置）からデータを取
り出し、比較回路１３に入力して比較する。この
ことは、第３図ハで説明すると、ｘ走査線上のＡ
点に位置する水平方向の３画素と、ｙ走査線上の
Ｂ点に位置する水平方向の３画素とのレベル比較
を行なうことに相当する。

比較回路１３において、シフトレジスタ１１か
らの３画素分のデータA0，B0，C0と、シフトレ
ジスタ１２からの３画素分のデータA1，B1，C1
を比較し、両者間のレベル変化が、例えば（明→
暗）であるとき、第１の比較回路１３は有効出力
１５を発生し、第２の比較回路１４を起動する。
第２の比較回路１４では、第１の比較回路１３に
おける比較動作の時点から１水平走査分の期間経
過後に、同じく第１のシフトレジスタ１１からの
３画素分のデータと第２のシフトレジスタ１２か
らの３画素分のデータとのレベル比較を行なう。
このことは、第３図ハで説明すると、ｙ走査線上
のＢ点に位置する水平方向の３画素と、ｚ走査線
上のＣ点に位置する水平方向の３画素とのレベル
比較に相当する。その結果、両者間のレベル変化
が例えば（暗→明）であつたとすると、第２の比
較回路１４は、欠陥ありの出力信号１６を発生す
る。

以上の説明では、３画素を単位としてレベル比
較を行なつたが、検出すべき欠陥の大小に応じ
て、任意の画素数を単位としてレベル比較を行な
うものであることは説明するまでもないであろ
う。

第５図は、第４図における比較回路１３，１４
の具体例を示す回路図である。同図において、２
２と２３はそれぞれ連動スイツチ、２４と４０は
それぞれ３入力AND素子、２５と４１はそれぞ
れ３入力NOR素子、２６と４２はそれぞれ２入
力AND素子、２７と２８はそれぞれJKフリツプ
フロツプである。

今、（明→←暗）の変換点検出に際し、明部を論
理１、暗部を論理０に対応させて２値化するもの
とし、第５図の回路動作を説明する。

第５図において、連動スイツチ２２，２３を図
示の位置から反対側へ切り換えておくものとす
る。上下に並んだ画素データA1，B1，C1とA0，
B0，C0につき、上（A1，B1，C1）が明（論理
１）で下（A0，B0，C0）が暗（論理０）のと
き、AND素子２４のAND出力は１、NOR素子
２５のNOR出力も１になりAND素子２６の出力
が１となつて、JKフリツプフロツプ２７がセツ
トされる。すなわち、明部から暗部への変化点が
求められたことになる。フリツプフロツプ２７の
出力QAがJKフリツプフロツプ２８のクリア端子
に入り、クリアを解除するのでフリツプフロツプ
２８が動作可能になる。この後（１水平走査期間
経過後）で、上下のデータA1，B1，C1とA0，
B0，C0につき、上が暗で下が明になるとき、
AND素子４０のAND出力は１、NOR素子４１
のNOR出力も１になり、AND素子４２の出力が
１となつて、フリツプフロツプ２８がセツトされ
る。すなわち、暗部から明部への変化点が求めら
れたことになり、初めに明から暗の変化点があ
り、次に暗から明の変化点の現われる欠陥が検出
されたことになる。

連動スイツチ２２，２３の接点をともにA1，
A0，B1，B0へつながないときには、上下に並ん
だ１画素について検査を行うので、１画素相当の
大きさでも被検査対象物の周辺から内側へ入り込
んだ欠陥があれば検出される。連動スイツチ２２
のみをA1，A0へつながないときには、２画素相
当分の大きさ以上、内側へ入り込んだ欠陥が検出
される。連動スイツチ２２，２３をともにA1，
A0，B1，B0へつないだときには、３画素相当分
の大きさ以上、内側へ入り込んだ欠陥が検出され
る。連動スイツチ２２，２３の切替状態によつ
て、１画素相当分以上のものを欠陥として検出す
るか、２画素相当分以上のものを欠陥とするか、
３画素相当分以上にするかの、欠陥の大きさに応
じた検出感度の設定が可能である。

この検査方式では、上下方向に並んだデータに
ついて明→←暗の変化点を求め、欠陥を検出するの
で、欠陥は、被検査対象物が円形であるとしたと
き、円の周辺部にあろうが、内側にあろうが、同
じように検出されることは明らかであろう。

第６図は、第５図の回路の各部信号のタイミン
グチヤートを示したものである。同図において、
＊HSYCが、テレビカメラの水平走査の同期信号
で、これに同期して、撮像画面が上から下へ順次
走査されていく。＊CLOCKは、一定周期のクロ
ツク信号で、第４図１１，１２のシフトレジスタ
のクロツク入力であり、これに同期して、２値化
データが順次シフトされる。A0，B0，C0の信号
は、カメラから入力された画像信号を２値化した
データをクロツク信号＊CLOCKによつて、順次
１ステツプ（１画素）づつシフトさせた出力であ
る。A1，B1，C1の信号は、それぞれA0，B0，
C0が１水平期間分シフトされた後の信号である。
A0，B0，C0とA1，B1，C1を同じ時点でみれ
ば、上下２段に３つ隣り合つた画素のデータがみ
られることになる。QAは、信号A1，B1，C1お
よびA0，B0，C0に従い明部から暗部への変化部
Ｓ１が検出されたときの第５図２７のフリツプフ
ロツプ出力である。DEFECTは、QAが論理１と
なつた後で、信号A1，B1，C1およびA0，B0，
C0に従い暗部から明部の変化部Ｓ２が求められ
て、欠陥が検出されたときの第５図２８のフリツ
プフロツプの出力である。＊CLEARは、欠陥検
出を始める前に、前回の検出結果をクリアするた
めの信号である。

この発明によれば、撮像画面の上下方向にデー
タをみているので、円形対象物の内側にある欠陥
のように、上下、水平方向の両方向で回りから濃
淡の変化の生じる欠陥の他にも、周辺に接した欠
陥のように、水平方向では輪郭の一部とみなされ
るものでも、上下方向で回りから濃淡変化を生じ
るものが検出できる。しかも、内側にある欠陥も
含めて検出できる。処理時間は、１水平走査期間
分、データをシフトさせるだけで処理するので、
１画面の撮像期間で十分であり、処理スピードを
考慮する必要がない。

対象物の外形座標そのものを求めて検査するの
ではないので、対象の大きさが拡大縮小で変化し
ても、カメラ画面内で移動しても検査には影響は
ない。

検査対象物は、円形のものだけでなく、楕円形
のものを初め左右対象で、凸曲線より構成される
ものであれば、すべてのものの欠陥検出に本発明
は適用できる。また、第７図に示すような垂直方
向に直線的輪郭４３をもつものに、本来あつては
ならない筈の凸凹D₁，D₂がないかどうかを検査
することにより、直線性の検査が可能である。凸
の欠陥を検出するときには、入力画像の白黒を反
転させれば、凹に変化するので、本発明の方法に
より検出が行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の欠陥検出回路の原理説明図、第
２図は第１図における走査線に沿つたカメラの走
査出力のビデオ波形を示す波形図、第３図は本発
明の動作原理説明図、第４図は本発明の一実施例
を示すブロツク図、第５図は第４図における比較
回路１３，１４の具体例を示す回路図、第６図は
第５図における各部信号のタイミングチヤート、
第７図は本発明の用途例を示すための説明図、で
ある。符号説明１……被検査対象物、２……内側欠
陥、３……周辺部の欠陥、６，８……ビデオ波
形、７……走査出力レベルの変化点、９……ビデ
オ信号入力、１０……２値化回路、１１，１２…
…シフトレジスタ、１３，１４……比較回路、１
５，１６……出力、２２，２３……連動スイツ
チ。

Claims

【特許請求の範囲】１被検査対象物を撮像デバイスによりラスタ走
査して得られる撮像信号の２値化データから該対
象物における欠陥を検出する欠陥検出回路におい
て、前記ラスタ走査における少なくとも連続した２
走査周期分の２値化データを１走査周期分ずつ区
切つて蓄積するデータ蓄積手段と、第１の走査周期分における特定の画素位置のデ
ータと第２の走査周期分における対応した画素位
置のデータとを前記蓄積手段から読み出して比較
する手段と、比較の結果として、ラスタ走査における或る連
続した２走査周期分の２値化データについて、第
１の走査周期分における特定画素位置の２値化デ
ータの論理レベルと、続く第２の走査周期分にお
ける対応した画素位置の２値化データの論理レベ
ルと、が或る第１の極性方向において異なり、そ
の後のラスタ走査における別の連続した２走査周
期分の２値化データについて、第１の走査周期分
における特定画素位置の２値化データの論理レベ
ルと、続く第２の走査周期分における対応した画
素位置の２値化データの論理レベルと、が前記第
１の極性方向とは反対の第２の極性方向において
異なるとき、欠陥有りと判定する判定回路と、を
具備したことを特徴とする欠陥検出回路。