KR20010067345A

KR20010067345A - 비파괴 검사 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20010067345A
Application number: KR1020000063127A
Authority: KR
Inventors: 노모또미네오; 가쯔다다이스께; 아사노도시오; 사까이가오루; 다구찌데쯔오; 다나까이사오
Original assignee: 가나이 쓰토무; 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2001-07-12
Also published as: US7215807B2; US20050259861A1; EP1096249A3; TW586003B; EP1096249A2; KR100442071B1; EP1096249B1; US6950545B1

Abstract

본 발명은 금속 표면 등의 크랙을 검사하는 방법에 관한 것으로, 특히 액체 투과제 검사 및 자기 입자 테스팅 등과 같은 비파괴 검사를 위한 검사 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 검사 대상 샘플의 표면을 광으로 조명하고, 상기 표면의 화상을 취득하고, 취득된 화상을 처리하여 검사된 표면의 흠결 후보를 추출하고, 추출된 흠결 후보의 화상을 표시하고, 추출된 흠결 후보 중에서 흠결을 검출하고, 검출된 흠결의 화상을 메모리에 저장하는 단계를 주로 포함하는 흠결 검사 방법을 제공한다.

Description

비파괴 검사 방법 및 그 장치{NONDESTRUCTIVE INSPECTION METHOD AND AN APPARATUS THEREOF}

본 발명은 금속 표면 등의 크랙을 검사하기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 액체 투과제 검사 및 자기 입자 테스팅 등의 비파괴 검사용 검사 방법 및 장치에 관한 것이다.

액체 투과제 검사 및 자기 입자 테스팅은 금속 표면의 개구를 갖는 틈 (크랙) 등의 흠결을 검사하기 위한 비파괴 검사 방법이다. 이 액체 투과제 검사에서는, 통상 적색 액체 투과제가 검사 표면에 도포된 다음에, 이 투과제가 미리 정해진 기간 후에 세정되고, 백색 분말로 불리는 현상제가 이 표면에 제공된다. 크랙 등의 흠결이 있는 경우에는, 크랙에 남아 있는 투과제가 이 표면에 모세관 현상으로 나타나게 되어, 적색 흠결로 나타나게 된다.

한편, 자기 입자 테스팅의 경우에는, 형광 자기 분말을 포함하는 용액이 자기 성분인 검사 대상 물체 상에 분포된 다음에, 검사 대상 물체가 자기화된다. 크랙 등의 흠결이 있으면, 자속이 이 흠결에 집중되게 된다. 형광 자기 분말에 인력이 생기고, 자외광이 방출되면, 자기 분말은 흠결 표시로서 녹색광을 방출하게 된다. 종래에는, 이들 흠결 표시가 흠결 검사로서 가시적 관찰로 체크되었다.

가시적 관찰에 의한 종래의 검사의 경우, 검사자의 피로로 인해 흠결이 간과될 수 있거나, 개별적인 검사자 간의 차이로 인해 검사 결과가 달라질 수 있다. 또한, 이 검사 결과는 단순히 단어 "통과" 등으로 기록되게 된다. 따라서 검사의 신뢰도에 문제가 있었다.

또한, 자기 입자 테스팅에 대해서, 자동 검사 장치는 중요한 대량 생산 부품을 위해 개발되었지만, 이러한 장치는 특수한 장치로서, 여러 형상의 부품을 용이하게 검사할 수가 없었다.

또한, 액체 투과제 검사에 대해서는, 표면 색상이 고정밀의 이차원 분포로서 검출되어야만 하고, 고정밀의 색도 측정이 가능한 색채계가 있는 경우에도, 이차원의 스위핑이 필요하다. 여러 형상의 부품을 자동으로 검사하는 것은 검사 기간 및 비용 면에서 어렵다.

또한, 검사중인 물체가 큰 경우, 자동 검사로 취득되는 화상에 대응하는 물체의 부품을 식별하거나, 검출된 흠결에 대응하는 물체의 부분을 식별하는 것이 어려울 수 있다.

또한, 액체 투과제 검사와 자기 입자 테스팅 둘다를 하나의 장치에 의해 자동으로 실행할 수 있는 경우 경제적 가치가 극적으로 개선되게 된다. 그러나, 이러한 장치나 기술이 개발되지 못했다.

본 발명의 일 실시예의 목적은 상술된 문제를 해결하고 흠결의 판정을 용이하게 하는 흠결 검사 방법, 흠결 검사 장치 및 흠결 검사 원조 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 일 실시예의 다른 목적은 큰 검사 대상 물체의 흠결 위치도 용이하게 식별하는 흠결 검사 방법, 흠결 검사 장치 및 흠결 검사 원조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에서, 상기 목적을 성취하기 위해서는, 컬러 비디오 카메라가 검사 대상 물체 상에 화상 촬상을 실행하는 데에 사용된다. 컬러 비디오 카메라가 액체 투과제 검사시 사용되면, 조명에 의해 검사 대상 물체로부터의 정 방향 반사광에 의해 화상 촬상이 적당히 실행될 수가 없고, 또한, 자기 입자 테스팅시에는, 검사 대상 물체 상의 모든 이물질 등이 조명광 (자외광)으로 광을 방출하게 되고, 이는 이들 이물질과 흠결 간의 식별을 어렵게 한다. 따라서, 본 발명에서는 정방향 반사광을 제거하기 위해서, 편광 필터가 발광체와 카메라에 모두 제공된다. 또한, 자외광을 차단하기 위해서, 카메라의 정면에 필터가 제공된다.

또한, 본 발명의 실시예에서는, 색상 카메라 및 백색 조명광과 자외광 조명광이 일 프로브에 제공되기 때문에, 이 프로브가 액체 투과제 검사 및 자기 입자 테스팅에 사용될 수 있다. 액체 투과제 검사의 경우, 검사 대상 물체의 xy 색도가 컬러 비디오 카메라로부터의 비디오 신호로부터 연산되어, 적색 흠결 표시를 검출한다. 자기 입자 테스팅의 경우, 녹색 비디오 신호에 대해 차별화 처리가 실행되어, 흠결을 검출할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 실시예에서, 자동 검사시의 간과와 과도 검출을 방지하기 위해서, 검사 결과를 색상 화상으로 표시하고, 자동 검사에서 흠결로 판정된 부분을 장방형 블럭으로 둘러싸도록 하여, 검사자가 원래의 화상에서의 각 장방형 부분을 체크하여 흠결의 여부를 판정할 수 있도록 한다. 원래의 화상과 검사 결과는 자기-광학 디스크 등에 레코드로서 저장된다.

또한, 본 발명의 실시예에서, 검사 대상 물체가 예를 들어 길어서 한 눈에 볼 수 없으면, 화상 촬상 시야에 눈금을 제공하고, 이 눈금과 검사 화상에 동시에 화상 촬상을 실행하여, 검사 위치를 특정화하도록 한다.

또한, 본 발명의 실시예에서의 액체 투과제 검사에 기초한 흠결 검사 방법에서는, 컬러 비디오 카메라에 대해 색상 교정을 실행하기 위해서 컬러 비디오 카메라에 유일한 xyY 값의 변환 파라미터가 R(적색), G(녹색), B(청색) 및 W(백색) 기준 색상에 대한 컬러 비디오 카메라의 화상 촬상으로 취득된 신호를 이용하여 생성된다. 검사 대상 물체의 검사면 상에 화상 촬상으로 취득된 화상은 임시로 변환 파라미터로 변환되고, 흠결 후보는 이 변환된 화상을 이용하여 검출된다.

이들 및 그외 본 발명의 실시예의 목적, 특징 및 장점은 첨부한 도면에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예의 특정 설명을 따라 더욱 명백하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에서 취급되는 검사 대상 물체의 일 예를 나타내는 사시도로서; (a) 액체 투과제 검사 예중 하나이고, (b)는 자기 입자 테스팅 예중 하나이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 일 작업예를 나타내는 흠결 검사 장치의 개략 구성의 정면도.

도 3은 편광 필터의 영향을 나타내는 모니터 디스플레이 스크린의 정면도로서; (a)는 필터가 부착되지 않은 경우 (b)는 필터가 부착된 경우를 나타내는 도면.

도 4는 자외광 차단 필터의 영향을 나타내는 모니터 디스플레이 스크린의 정면도로서;(a)는 필터가 부착되지않은 경우 (b)는 필터가 부착된 경우를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액체 투과제 검사 시의 자동 검사 방법의 플로우를 나타내는 플로우챠트도.

도 6은 xy 색도를 나타내는 도면.

도 7은 카메라 교정 구성의 정면도.

도 8은 카메라 교정 처리의 플로우를 나타내는 플로우챠트도.

도 9의 (a)는 색도 이차원 히스토그램, (b)는 최대 화소수의 x 색도값, (c)는 최대 화소수의 y 색도값을 나타내는 도면.

도 10의 (a)는 화상의 위치(i, j)에서의 색도를 나타내는 도면, (b)는 xy 색도면이나 색도 다이어그램, (c)는 화상의 위치(i, j)에서의 색조를 나타내는 도면.

도 11의 (a)는 화상의 위치 (i, j)에서의 색도를 나타내는 도면, (b)는 xy 색도 면이나 색도 다이어그램, (c)는 화상의 위치 (i, j)에서의 색조를 나타내는 도면.

도 12는 흠결 후보 영역을 취득하는 방법을 나타내는 xy 색도 면을 나타내는 도면.

도 13의 (a)는 흠결 후보 영역, (b)는 (a)의 132에서의 기준 백색에 관련한 색상차를 나타내는 도면, (c)는 흠결 영역, (d)는 색상차 차별화 분포를 나타내는 도면.

도 14의 (a)는 흠결 및 의사 흠결이 명백하게 분간 가능한 경우 색상차 및 색상차 차별화 면에서의 판정선(144a)을 나타내는 도면, (b)는 흠결 및 의사 흠결이 분리되지 않은 경우 색상차 및 색상차 차별화 면에서의 판정선(144a)을 나타내는 도면.

도 15는 본 발명의 실시예의 자기 입자 테스팅시의 화상 처리 알고리즘의 예를 나타내는 플로우챠트.

도 16의 (a)는 흠결 및 의사 흠결의 휘도 분산의 화상도, (b)는 (a)에서의 선(161) 상의 휘도 분포도, (c)는 흠결의 화상도, (d)는 차별화 도면에서의 판정임계값(164)을 나타내는 도면.

도 17은 본 발명의 실시예에서의 흠결 체크 및 데이터 저장의 공정을 나타내는 플로우챠트도.

도 18은 본 발명의 실시예의 흠결 후보 마커(marker)를 생성하기 위한 방법의 예를 나타내는 도면.

도 19는 본 발명의 실시예에서의 흠결 후보 표시 방법의 예를 나타내는 도면.

도 20은 본 발명의 실시예에 따른 검사 위치를 특정하기 위한 방법의 예를 나타내는 도면.

도 21은 본 발명의 실시예에 따른 검사 위치를 특정화하는 정보를 포함하는 검사 화상의 예를 나타내는 도면.

도 22는 저장 장치(7)에 저장된 검사 결과 데이터의 구조예를 나타내는 도면으로서; (a)는 검사면 상의 화상 촬상 범위 예를, (b)는 각 물체에 대한 전체 화상 정보를, (c)는 물체의 분할 화상을 설명하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>

1 : 검사 대상 물체

2 : 흠결

3 : 의사 흠결

4 : 색상 화상 메모리

5 : 컴퓨터

6 : 컬러 모니터

7 : 데이터 저장 장치

21 : 컬러 비디오 카메라

22a : 편광 필터

22b : 자외광 차단 필터

23 : 편광 필터판

24a : 백색 조명광

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에서 검사되는 흠결의 예를 나타내는 도면으로서.

(a)는 액체 투과제 검사의 예를 나타낸다. 검사 대상 물체(1)를 백색 현상액으로 코팅하여, 흠결(2) (컨트라스트: 고) 및 의사 흠결(3) (컨트라스트: 저)을 관찰한다. 액체 투과제 검사법에서는, 흠결(2)이 적색 표시 마크로 표시된다. 의사 흠결은 투과제가 표면 연마 스트리크 등에 남게되어 완전히 세정되어 떨어지지 않을 때 적색 표시 마크로서 나타나게 된다.

(b)는 자기 입사 테스팅의 예를 나타낸다. 형광 자기 분말을 미리 흠결(2)을 갖는 검사 대상 물체(1)에 도포하여 검사 대상 물체를 자기화한다. 이 물체를 자외광으로 조사하면, 자화로 흠결(2)에 집합된 형광 자기 분말은 녹색광을 방출하게 된다. 그러나, 검사 대상 물체(1)가 예를 들어 납땜된 부분을 갖게 되면, 형광 자기 분말이 땜납을 따라 집합하기 때문에, 녹색의 의사 흠결(3)이 나타날 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 흠결 검사 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 검사 대상 물체(1)는 흠결(2) 및 의사 흠결(3)을 갖는다. 컬러 비디오 카메라(21)를 이용하여 물체에 화상 촬상이 실행된다. 액체 투과제 검사의 경우, 백색 조명광(24a)이 턴온되고, 자기 입자 테스팅시 자외 조명광(24b)이 턴온된다. 백색 조명광(24a)은 백색 조명광 집합기(25a)에 접속되고, 조명 케이블(26)를 거쳐 조명 전원(8)에 접속된다.

자기 입자 테스팅의 경우, 조명 케이블(26)은 자외광 조명 커넥터(25b)에 접속된다. 외광에 의한 영향을 방지하기 위해서, 후드(27)가 광에 부착되어 있다. 도 2에서, 조명광은 링 형상의 광이지만, 하나 이상의 바형상의 광을 이용할 수 있다.

컬러 비디오 카메라(21)로부터의 컬러 비디오 신호는 독자적인 R, G 및 B 신호를 포함하거나, 복합 비디오 신호일 수 있다. 어느 경우나, 비디오 신호는 색상 화상 메모리(4) 내에 R, G 및 B 화상 데이터로 저장된다. 색상 화상 데이터는 컴퓨터(5)에 의해 분석되고, 흠결 검출 결과는 컬러 모니터(6) 상에 표시된다. 컴퓨터는 프로그램 및 데이터를 저장하기 위한 메모리, 컬러 비디오 카메라(21)에 의해 검출된 데이터를 처리하기 위한 프로세서 및 키보드 (도시 생략) 및 컬러 모니터(6)에 접속된 입/출력 인터페이스를 구비한다.

또한, 흠결 검사 결과는 데이터 저장 장치(7)에 저장된다. 또한, 컬러 모니터(6) 상에 표시된 화상은 필요에 따라서 프린터 (도시 생략)에 의해 프린트 출력될 수 있다.

편광 필터(22a) 및 자외광 차단 필터(22b)는 컬러 비디오 카메라(21)의 렌즈의 정면측에 부착된다. 또한, 편광 필터판(23)이 백색 조명광(24a) 아래에 제공된다. 편광 필터(22a) 및 편광 필터판(23)는 액체 투과제 검사시의 조명광의 투사 및 검사 대상 물체(1)로부터의 정방향 반사를 방지하는 데에 사용된다. 편광 필터(22a)는 컬러 비디오 카메라(21)로부터의 출력 비디오 신호가 감시되는 동안 회전되고, 편광 필터는 조명광의 투사와 반사가 거의 방지되는 위치에 고정된다. 편광 필터(22a)는 컬러 비디오 카메라(21)로부터의 비디오 출력 신호에 기초하여자동적으로 조절될 수 있다.

자외광 차단 필터는 자외광 조명광(24b)에 의해 부착된 이물질 등으로부터의 불필요한 광 방출을 방지하는 데에 사용된다.

도 3은 편광 필터(22a) 및 편광 필터판(23)의 영향을 도시한다. (a)는 필터가 사용되지 않을 때의 모니터 스크린 상의 디스플레이를 나타내고; (b)는 필터가 부착되고 필터의 회전 각도가 조절될 때의 모니터 스크린 상의 디스플레이를 나타낸다. (a)의 경우, 조명광(3)의 투사는 흠결 검출을 방해한다. 조명광은 백색 조명광(24a)이 링형의 광이기 때문에 링 형상으로 투사된다. (b)의 경우, 투사는 발생하지 않는다.

도 4는 자외광 차단 필터(22b)의 영향을 도시한다. (a)는 필터가 사용되지 않을 때의 모니터 스크린 상의 디스플레이를 나타내고; (b)는 필터가 부착될 때의 모니터 스크린 상의 디스플레이를 나타낸다. (a)의 경우, 실보부라기 등의 이물질(40)로부터의 광 방출 및 검사 대상 물체(1)로부터의 정방향 반사(41)가 컬러 비디오 카메라(21)에 의한 화상 촬상으로 취득되어 흠결 검사를 방해한다. (b)의 경우, 이들 잡음이 차단되어, 화상은 검사자에 의한 검사 대상 물체(1)의 가시 관찰의 경우에서와 같이 형광 자기 분말로부터의 광 방출만을 나타내게 된다.

먼저, 액체 투과제 검사 화상에서의 크랙 흠결 검출 방법을 도 5 내지 도 15와 관련하여 설명한다. 도 5는 액체 투과제 검사시의 흠결(2)의 자동 검출 방법을 나타낸다.

먼저, 현상제로 피복된 검사 대상 물체(1) 상에서 백색 조명광(24a)을 이용하여 화상 촬상(50)이 실행된다. 다음에, 취득된 R, G 및 B 색상 화상 데이터로부터 각 화소의 xy 색도 값을 취득하도록 색도 변환(51)이 실행된다.

다음에, 현상액의 기준 백색 색도를 연산하도록 기준 백색(52)의 판정을 실행하고, 색조 및 색상차(53)의 연산을 기준 백색과 관련하여 각 화상의 위치에서 실행한다.

그 후, 흠결 후보 영역(54)의 추출을 실행하기 위해서, 특정 범위 내의 색조 및 색상차의 영역을 이진화로 추출한다.

대부분의 경우 흠결(2)은 선명한 아웃라인을 가지고, 의사 흠결은 선명하지 않은 아웃라인을 가진다. 따라서, 색상차 화상의 차별화(55)를 실행하여, 추출된 흠결 후보 영역의 아웃라인 부분의 색상차의 변경률을 취득한다. 다음에, 형상 측정(56)이 실행되어 흠결 후보 영역의 면적, 길이 대 폭의 비율, 길이를 측정한다. 그 후, 흠결 검출(57)이 실행되어 색상차 변경률이 크고 흠결(2)로서 미리 정해지거나 그 보다 더 큰 값을 갖는 길이 및 면적을 갖는 영역만을 검출한다. 또한, 검사 결과가 검사자의 흠결 체크를 위해서 컬러 모니터(2) 상에 표시되고, 다음에 화상 데이터, 형상 데이터, 위치 정보 등이 저장 장치(7)에 저장되거나, 하드 카피로서 프린트 출력 및 저장된다(58).

색상에 의한 검사는 양적인 색상 평가를 필요로 한다. 따라서, 색도 변환 단계 51에서, 취득된 색상 화상의 RGB 데이터는 CIE (Commission Internationale de l'Eclairage)에 의해 정의되는 색도 x, y 및 휘도 Y로 변환되고, 이 데이터를 이용하여 검사를 실행한다. 도 6에서 나타낸 바와 같이, 색도 x, y로 나타내는 이차원의 직교 좌표는 색도 다이어그램으로 부른다. 색도 다이어그램에서, 각 색상은 중심인 백색 주위에 배열되고, 각 색상은 백색에서 떨어져 선명하게 되어 있다. 이하, 색상 톤을 색조, 각 색상의 선명도, 순도로 부르고, 색도 다이어그램 상의 두 색도 값 간의 차를 색상차로 부른다. 도 6은 액체 투과제 검사 화상의 색상차 범위(60)를 나타낸다.

본 방법에서는, RGB 데이터를 고정밀도로 색도 x, y 및 휘도 Y로 변환하기 위해서, 색상 교정을 도 7에서 나타낸 바와 같이 카메라 교정 색상 챠트(71)를 이용하여 미리 행한다. 도 8은 처리의 플로우를 나타낸다. 카메라 교정 색상 챠트(71)는 세 개 이상의 색상으로 피복된다. 컬러 비디오 카메라(21)로 화상 촬상되고(81), 각 색상의 RGB 값을 연산한다(82). 또한, 이들 색상의 색도 x, y 및 휘도 Y가 색채계(72)에 의해 측정된다(83). RGB 값과 xyY 값 간의 관계를 수학식 1 및 수학식 2로 나타낸다.

X, Y, 및 Z를 트리스티물러스 (tristimulus) 값으로 부르는 것에 유의한다.

색도 :

휘도 : Y

따라서, 카메라로부터 취득한 각 색상의 RGB 값을 수학식 1 및 수학식 2로 대체하여 xyY 값을 연산하고, 색채계로 측정한 xyY 값에 대응하는 값 a₁₁및 a₃₃을 취득하면, 카메라에 유일한 변환 파라미터를 취득할 수 있다. 미지의 파마리터의 값이 9이면, 이 파라미터는 적어도 세 개의 색상 RGB 값 (R₁G₁B₁) 내지 (R₃G₃B₃) 및 색채계 (x₁y₁Y₁) 내지 (x₃y₃Y₃)으로 연산될 수 있다.

수학식 2로부터 XYZ를 다음의 수학식 3에 의해 xyY로부터 연산할 수 있다.

색채계에 의한 세 개의 색상의 xyY 값을 수학식 3으로 치환하여 XYZ를 취득하고, 이 XYZ를 수학식 1로 치환한다.

이 수학식으로, 카메라에 유일한 변환 파라미터 a₁₁내지 a₃₃를 취득하고(84), 색채계의 것과 동일한 xyY 값을 카메라의 RGB 값으로부터 취득할 수 있다.

액체 투과제 검사시 사용되는 카메라 교정 색상 챠트(71)로서, R, G, B 및 W 기준 색상 및 백색의 현상액에서 적색의 투과제로 변환하는 복수 형태의 색상의 구성이 색상 교정에 바람직하다. 변환 파라미터의 재생성은 도 6에서의 액체 투과제 검사 화상의 색도 범위(60)로부터, 현상액의 것과 근접하는 백색, 흠결 후보의 색상로서의 핑크, 흠결에 대응하는 적색을 단계식으로 선택하고, xyY 값을 측정하고, 이들 값을 카메라에 유일한 xyY 값에 대해 이미 생성된 변환 파라미터를 이용하여 연산된 각 xyY 값과 비교하여 체크될 수 있다. 신뢰 가능하며 고정밀도인 색도 측정은 액체 투과제 검사시 (또는 이 이전에도 바람직함) 도 6에서 나타낸 바와 같이 색상 칩을 이용하여 색상 재생성을 주기적으로 체크하여 용이하게 실현될 수 있다.

또한, 본 발명은 조명 광원의 색상 온도에 따라서 상기 색상 챠트의 기준 색상이 다른 것을 관찰했다. 즉, 도 2의 실시예에서 광원으로 사용되는 백색 조명광이 사용되는 액체 투과제 검사의 경우와, 광원으로 할로겐 램프가 사용되는 액체 투과제 검사의 경우이다.

도 6의 색도 범위가 다르기 때문에, 색상 교정 색도는 광원에 따라서 선택되어야 한다.

또한, 백색에서 적색으로의 색도는 검사 대상 물체의 표면 (스테인레스 등의 금속 표면, 철 등의 가죽과 유사한 암 표면, 러스티 브라운 표면) 상태의 색조 차에 따라 다르다. 따라서, xyY의 변환은 백색, 핑크 및 적색의 증가된 개수의 보간 색상으로 색상 교정을 실행하여 정밀도를 더 높게 하여 실행될 수 있다.

또한, 현상액 및 투과제의 색도에 따라서, 적색, 녹색, 청색, 백색의 기준 색상, 및 백색에서 적색으로 변하는 색상의 색도를 선택하는 것이 바람직하다.

카메라로부터 취득된 RGB 값이 미리 교정에 의해 연산된 카메라에 유일한 변환 파라미터를 이용하여 xyY 값으로 색도 변환되고, 화상의 색도 분포가 단계 52에서 연산되면, 기준값으로서 현상액의 색도, 즉 흠결 이외의 부분의 색도로 연산이 실행된다. 먼저, 화상의 각 화소의 색도값 x, y가 조사되고, 각 x, y 값의 화소수가 계수되어, 색도 이차원 히스토그램이 도 9(a)의 그래프로서 생성된다.

다음에, 화상의 최대수의 화소의 x 색도 값(도 9(b)) 및 최대수의 화소의 y 색도 값 (도 9(c))이 취득된다. 대부분의 화상 부분은 흠결을 포함하지 않기 때문에, 이차원의 색도 분포에서의 피크 값의 x, y 색도 값은 기준 백색의 xy 색도 값이 된다.

단계 53에서, 기준 백색과 관련하여 화상의 각 위치의 색조 및 색상차를 연산한다. 기준 백색의 색도가 (x_c, y_c)이고, 화상의 일 위치의 색도가 (x_ij, y_ij)라고 가정하면, 일 위치 (i, j)의 색조는 도 10에서 나타낸 바와 같이 색도 다이어그램 상에서 기준 색상을 향한 방향으로 연산된다. 이 수학식을 수학식 5로 나타낸다.

색조 :

또한, 도 11에서 나타낸 바와 같이, 위치 (i, j)에서의 색상차는 색도 다이어그램 상에서의 기준 색상으로부터의 거리로 연산된다. 이 수학식을 수학식 6으로 나타낸다.

색상차:

도 12에서 나타낸 바와 같이, 상술된 바와 같이 연산된, 기준 백색과 관련하여 화상의 각 위치에서의 색조와 색상차로부터, 흠결로 검출된 범위가 색조로 제한되고 (도 12에서, 색조는 범위 θ₁≤θ≤θ₂로 나타냄), 기준 백색으로부터 선명함의 차 레벨은 색상차로 제한된다 (도 12에서 색상차 d는 범위 d₁≤d≤d₂로 나타냄). 다음에 이 범위 내의 일부를 흠결 후보 영역으로 추출한다.

이런 방법으로 색조와 색상차의 범위를 제한하여 취득한 흠결 후보 중에는 흠결로 검출되지 않는 영역이 있다. 예를 들어, 색도가 기준 백색과 관련하여 점차 변하는 영역이 흠결이 아니라, 선명한 아웃라인을 갖는 영역이 흠결이다. 따라서, 주변 색상과 관련하여 색상이 원할하게 변하는 영역을 정상부나 의사 흠결(3)로 간주하고, 급격하게 변하는 영역만을 흠결(2)로 간주한다. 단계 55에서, 흠결 후보 영역과 관련하여, 기준 백색과 관련하여 색상차의 변경양을 취득하고, 변경양 값이 미리 정해진 값과 동일하거나 더 큰 영역만을 흠결로 간주한다.

도 13을 참조하면, (a)는 단계 54에서 추출된 후보 흠결 영역(131)을 나타낸다. (b)에서의 참조 부호 133는 (a)의 132에서의 기준 백색과 관련한 색상 차의 그래프를 나타낸다. 또한, 132 상의 각 위치에서의 색상차(133)의 변경양, 즉 133의 차별화가 (d)에서의 색상차 차별화 분포이다. 이런 방법으로, 기준 백색과 관련한 색상차의 변경양이 적은 위치에서, 차별화 값이 적다. (d)에서 나타낸 바와 같이, 차별화 값이 일정값(135) 보다 큰 영역만을 흠결 영역으로 간주한다. 그 결과, 색상차가 큰 즉 아웃라인이 선명한 (c)와 같은 흠결 영역(136) 만이 검출되게 된다.

다음에, 임계값(135)의 판정법을 도 14를 참조하여 설명한다. 도 14(a)의 그래프에서, 수직축은 색조 및 색상차로 추출한 각 흠결 후보 영역 내의 색상차의 최대 값이고, 수평축은 각 흠결 영역의 아웃라인 부분의 색상차 차별화 값의 최대값이고, 흠결(2)의 값은 "×"으로 나타내고 의사 흠결(3)의 값은 ""으로 나타낸다. 또한, 141a는 각 색상차 차별화 값의 히스토그램을 나타내고, 142a는 색상차 값의 히스토그램을 나타낸다. 흠결과 의사 흠결이 명백하게 서로 구별되는 경우, 판정선(144a)은 히스토그램(141a 및 142a)의 피크 값을 통과하며 플롯된 점의 관성 주축(143a)에 수직인 일직선(144a)이다. 또한, 흠결과 의사 흠결이 구별되지 않는 경우, 즉 히스토그램 곡선에 피크가 없는 경우, 판정선은 144b이 된다. 즉, 모든 흠결 후보 영역이 흠결로서 검출되어, 간과를 방지할 수 있게 한다.

다음에, 자기 입자 테스팅에 의한 흠결 검출 방법을 도 15 및 도 16을 참조하여 설명한다.

도 15는 자기 입자 테스팅시 화상 메모리(7)의 내용을 분석하기 위한 화상 처리 알고리즘의 예를 나타낸다. RGB 화상이 판독되고(151), 다음에 형광 자기 분말로부터의 광 방출에 대한 최대양의 정보를 갖는 G 화상에 대해 차별화 처리가 실행된다(152). 이 처리에 의해, 크랙 흠결과 같이 선형 휘도 변경을 갖는 영역이개선되는 한편, 축적된 자기 분말과 같이 휘도는 높지만 휘도 변경이 적은 영역은 개선되지 않는다.

다음에, 이진화 임계값이 G 차별화 화상의 평균값으로부터 판정되어, 이진화가 실행된다(153). 이진화 화상으로부터, 격리점 등의 화상 잡음을 제거한 다음에(154), 흠결 후보를 취득한다. 다음에, 이들 흠결 후보의 길이, 콘트라스트 등을 연산한다(155). 이들 값이 미리 정해진 값 보다 크면, 이 영역을 흠결로 판정한다.

도 16은 흠결과 의사 흠결 사이의 식별 방법을 나타낸다. 예를 들어, (a)에서 나타낸 바와 같이, 흠결(2) 및 의사 흠결(3)의 휘도 분포를 라인(161)으로 플롯하면, (b)에서와 같이 휘도 분포를 취득한다. 흠결(2) 및 의사 흠결(3)의 휘도 값은 서로 대략 동일하다. 휘도 분포(162)가 차별화되면, (b)에서 나타낸 바와 같은 휘도 차별화 분포를 취득한다. 흠결(2)에서, 휘도는 급격히 변하는 반면, 의사 흠결(3)에서는 원할하게 변한다. (d)에서 나타낸 바와 같이 판정 임계값(164)을 이용하여 차별화 처리 결과를 판정함으로써, (c)에서와 같이 흠결(2) 만을 추출할 수 있다.

도 17을 참조하여, 흠결 체크와 데이터 저장을 설명한다. 흠결 및 의사 흠결을 자동 검사로 분리하여 흠결만을 추출하여 액체 투과제 검사 및 자기 입자 테스팅시의 간과나 오판정을 방지하고, 마지막으로 가시적 관찰로 흠결 체크를 실행한다.

도 17은 흠결 체크 처리를 나타내는 플로우챠트이다. 먼저, 자동 판정에 의해 흠결로 판정된 부분은 흠결 후보(171)로서 마커로 표시된다. 다음에, 컴퓨터(5)는 검사자가 흠결 후보를 하나씩 판정할 것을 요구한다(172). 검사자는 후보가 색상 원 화상(173)을 감시하여 흠결인지의 여부를 판정하고, 그 후보가 흠결이라고 판정하게 되면, 흠결의 위치, 길이, 콘트라스트 등을 데이터 저장 장치(7)에 등록하고(174), 이 마커를 적색으로 변환한다(175).

흠결 후보 체크시, 검사자가 후보를 의사 흠결로 판정하게 되면, 마커가 삭제된다(176). 다른 흠결 후보가 존재하면, 마커는 다음의 흠결 후보 상에 표시된다. 모든 흠결 부호가 체크되면(177), 색상 원 화상이 데이터 저장 장치(7)에 저장된다(178).

도 18은 흠결 후보 마커 생성 방법의 일예를 나타낸다. 흠결 후보(181)에서, 시작점 P1을 종료점 P2에 접속하는 중심선(182)을 구하고, 흠결 후보 마커(183)의 장변측 AB 및 CD가 중심선과 평행한 위치에서 라인에서 일정값 m 떨어진 위치에 설정된다. 단변측 AD 및 BC가 유사하게 설정된다. 흠결의 길이는 점 P1 및 P2 사이의 거리이다. 자기 입자 테스팅의 경우, 콘트라스트 연산선(184)을 P1에서 P2로 스캐닝하고, 라인 상에서의 평균 휘도와 최대 휘도 간의 차이를 취득하고, P1에서 P2 간의 차를 취득하고, 흠결의 콘트라스트로서 차의 평균값을 취득하여 흠결의 깊이에 관련한 콘트라스트를 얻는다. 흠결 후보 마커는 장방형 형상으로 제한되지는 않는다. 단변측 AD 및 BC는 반원형 선일 수 있다. 흠결이 마커로 가려지지 않도록 하는 것이 중요하다.

도 19는 컬러 모니터(9) 상의 흠결 후보 표시법의 예를 나타낸다. 원 화상을 이용하여 긴 후보로부터 순차적으로 체크하는 것이 필요하다. 먼저, 모든 마커를 백색으로 표시한 다음에, 흠결로 판정된 후보의 마커를 다른 색상, 예를 들어, 적색으로 변환하여, 의사 흠결로 판정된 후보의 마커를 삭제한다.

도 20은 검사 대상 물체(1)가 긴 물체일 때 검사 위치를 특정화하는 방법의 예를 나타낸다. 마킹된 눈금(201)은 검사 대상 물체(1)에 고정되므로, 눈금(201)이 카메라 시야(202)의 일부에 들어간다. 눈금의 마킹은 예를 들어, 1센티미터의 간격의 숫자이다. 또한 액체 투과제 검사를 위한 눈금(201) 및 자기 입자 테스팅을 위한 눈금은 여러 색상이 될 수 있다. 예를 들어, 액체 투과제 검사의 경우, 눈금(201)은 적색 마킹과 숫자를 갖는 백색 계열의 눈금인 한편, 자기 입자 테스팅인 경우 눈금(201)은 녹색 형광 색상으로 된 마킹과 숫자를 갖는 백색계열의 눈금이다.

도 21은 화상 촬상으로 취득한 화상의 예를 나타낸다. 눈금(201)의 화상을 동시에 화상 스크린의 저측부에 위치시켜, 검사 대상 물체(1)의 카메라 위치를 눈금(201)으로부터 연산한다. 즉, 눈금(201)으로서 컴퓨터(5)를 이용하여 패턴 매칭법으로 인식 가능한 마킹 숫자(210)를 갖는다. 또한, 눈금(201)이 예를 들어 1센티미터의 간격의 체크선(211)을 가지므로 더욱 상세한 카메라 위치를 연산할 수 있다. 화상의 C1 내지 C2의 테스팅 라인(212)의 화상 신호로서, 교차 신호(213)을 취득한다. 다음에, 좌측단 A와 우측단 B의 위치, 체크선(211)의 E1, E2, E3, E4 및 E5를 취득한다. 화상 촬상 자화를 위치 E1, E2, E3, E4 및 E5의 위치로부터 연산할 수 있으며, 마킹 부호(210)로 검사 대상 물체(1) 상의 정확한 흠결(2)의 위치를 연산할 수 있다.

검사 결과는 저장 장치(7)에 저장된다. 도 22는 저장의 예를 나타낸다.

검사 대상 물체(1) 중 검사된 표면이 너무 크고 전체 검사 표면이 하나의 검사 화상 스크린 보다 더 크면, 이 표면은 몇개의 화상으로 분할되고 이 화상에 대해 화상 촬상 및 검사가 실행된다. 이 때, 분할된 화상에서는, 화상 촬상 범위가 검사 표면 상에서 적은 양 서로 중첩하게 된다. 221a, 221b, 및 221c는 검사 대상 물체(1)의 분할 화상을 나타낸다. 각 분할 화상에 대해 이 검사가 실행된다. 222로 나타낸 바와 같이, 결과적으로 각 검사 대상 물체에 의해 전체 화상 정보를 저장하고, 또한 각 흠결의 위치, 길이, 영역, 색도 및 색조 등에 대한 정보가 화상 정보로 저장된다.

검사자는 먼저 모니터(6)의 디스플레이 스크린 상의 저장 장치(7)에 저장된 각 검사 대상 물체의 데이터(222)를 표시하고, 이를 체크하고, 또한 검사자가 흠결의 일부를 상세하게 보길 원한다면, 대응하여 분할된 화상을 검사 대상 물체의 이름, 그 이름 번호로부터 판독하여, 모니터(6)의 디스플레이 스크린 상에 표시한다. 이 때, 모니터(6)의 디스플레이 스크린 상에, 표시된 화상 데이터에 따라서 저장된 위치, 길이, 면적, 색도 및 색조에 대한 정보를 또한 표시할 수 있다.

또한, 검출된 흠결 후보가 디스플레이 스크린 상에 마커 등을 이용하여 개선되어 표시되게 되기 때문에, 약 0.1 내지 0.3㎜의 크기, 종래의 가시적 관찰 검사시와 거의 동일한 크기 보다 더 큰 흠결의 간과를 방지할 수 있다.

또한, 화상 검출 배율을 증가시켜, 가시적으로 관찰 가능한 크기 보다 더 미세한 흠결을 검출할 수 있다. 또한, 디스플레이 스크린 상에 가시적으로 관찰 가능한 크기 보다 더 미세한 흠결을 확대하여 표시함으로써, 흠결의 위치, 길이, 면적, 색도, 색조 등을 디스플레이 스크린 상에 표시할 수 있다.

본 발명에 따르면, 컬러 비디오 카메라를 이용하여 화상 입력이 실행되면, 자기 입자 테스팅에 의한 흠결 검사시, 검사 대상 물체로부터 반사된 자외광을 자외광 차단 필터에 의해 차단할 수 있다. 따라서, 검사자는 자동 흠결 검사의 결과를 용이하게 체크할 수 있다. 또한, 흠결 후보가 디스플레이 스크린 상에 자동으로 나타나기 때문에, 검사시의 간과를 거의 완전히 방지할 수 있다. 또한, 검사 화상이 저장되기 때문에, 검사 후에 저장된 화상이 디스플레이 스크린 상에 표시되어 흠결을 다시 체크할 수 있다. 따라서, 검사 신뢰도를 향상할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 컬러 비디오 카메라가 이용되기 때문에, 자기 입자 테스팅 및 액체 투과제 검사에 의한 자동 흠결 검사를 동일한 센서 프로브에 의해 실행할 수 있다. 따라서 편의성이 더욱 개선되게 된다.

본 발명은 그 정신이나 주요 특성에서 벗어나지 않고 다른 특정 형태로 실현될 수 있다. 따라서 본 실시예는 모든 면에서 설명적인 것이지 제한적인 것이 아니며, 본 발명의 정신은 상술한 설명 및 청구범위의 등가물의 의미 및 범위 내의 모든 변경에 의해서가 아니라 첨부한 청구범위에 의해 나타낸 것이므로 청구범위에 포함되는 것이다.

Claims

자기 입자 테스팅에 의한 흠결 검사 방법에 있어서,

컬러 비디오 카메라를 이용하여 자기 입자가 피복되는 검사 대상 샘플의 표면의 화상을 취득하는 단계;

상기 검사된 표면의 흠결 후보를 상기 취득된 화상을 처리하여 추출하는 단계;

상기 추출된 흠결 후보의 화상을 디스플레이 스크린 상에 표시하는 단계; 및

상기 표시된 화상을 메모리에 저장하는 단계

를 포함하는 자기 입자 테스팅에 의한 흠결 검사 방법.
제1항에 있어서, 상기 저장 단계에서 상기 메모리 내에 저장된 화상은 상기 흠결 후보로부터 추출된 흠결의 화상인 자기 입자 테스팅에 의한 흠결 검사 방법.
제1항에 있어서, 상기 흠결 후보는 상기 컬러 비디오 카메라로부터의 세 개의 RGB 원색 신호 중에서 녹색 (G) 신호 성분의 휘도에 대한 정보를 이용하여 검출되는 자기 입자 테스팅에 의한 흠결 검사 방법.
제1항에 있어서, 상기 취득 단계에서 취득된 화상은 위치 정보를 포함하고 상기 위치 정보는 상기 표시 단계에서 상기 화상으로 상기 디스플레이 스크린 상에표시되는 자기 입자 테스팅에 의한 흠결 검사 방법.
액체 투과제 테스팅에 의한 흠결 검사 방법에 있어서,

검사 대상 샘플의 표면을 편광으로 조명하는 단계;

상기 편광으로 조명된 상기 표면의 화상을 취득하는 단계;

상기 취득된 화상을 처리하여 상기 표면의 상기 검출된 화상으로부터 흠결 후보를 추출하는 단계; 및

상기 추출된 흠결 후보의 화상을 표시하는 단계

를 포함하는 액체 투과제 테스팅에 의한 흠결 검사 방법.
제5항에 있어서, 상기 취득된 화상의 색도는 상기 검출 단계에서 파라미터를 이용하여 변환되는 액체 투과제 테스팅에 의한 흠결 검사 방법.
제6항에 있어서, 상기 화상은 컬러 비디오 카메라를 이용하여 검출되고 상기 화상의 색도를 변환하기 위한 파라미터는 상기 컬러 비디오 카메라에 유일한 것인 액체 투과제 테스팅에 의한 흠결 검사 방법.
제5항에 있어서, 상기 표시 단계에서 표시된 화상은 위치 정보와 관련되는 액체 투과제 테스팅에 의한 흠결 검사 방법.
제8항에 있어서, 상기 위치 정보는 상기 취득 단계에서 상기 화상으로 취득되는 액체 투과제 테스팅에 의한 흠결 검사 방법.
제5항에 있어서,

상기 추출된 흠결 후보로부터 흠결을 검출하는 단계; 및

상기 검출된 흠결의 화상을 메모리에 저장하는 단계

를 더 포함하는 액체 투과제 테스팅에 의한 흠결 검사 방법.
흠결 검사 방법에 있어서,

검사 대상 샘플의 표면을 광으로 조명하는 단계;

상기 표면의 화상을 취득하는 단계;

상기 취득된 화상을 처리하여 상기 검사된 표면의 흠결 후보를 추출하는 단계;

상기 추출된 흠결 후보의 화상을 표시하는 단계;

상기 검출된 흠결의 화상을 메모리에 저장하는 단계

를 포함하는 액체 투과제 테스팅에 의한 흠결 검사 방법.
제11항에 있어서, 상기 저장된 흠결 화상을 재표시하는 단계를 더 포함하는 액체 투과제 테스팅에 의한 흠결 검사 방법.
제11항에 있어서, 상기 샘플 표면을 조명하는 광은 편광인 액체 투과제 테스팅에 의한 흠결 검사 방법.
제11항에 있어서, 상기 샘플 표면을 조명하는 광은 자외광인 액체 투과제 테스팅에 의한 흠결 검사 방법.
제11항에 있어서, 상기 화상은 상기 검출 단계에서 컬러 비디오 카메라를 이용하여 검출되는 액체 투과제 테스팅에 의한 흠결 검사 방법.
제11항에 있어서, 상기 표시 단계에서 상기 화상은 위치 정보와 함께 스크린 상에 표시되는 액체 투과제 테스팅에 의한 흠결 검사 방법.
제11항에 있어서, 상기 표시 단계에서 표시되는 상기 화상의 색도는 상기 컬러 비디오 카메라에 유일한 파라미터를 이용하여 상기 검출 단계의 화상으로부터 변환되는 흠결 검사 방법.
제11항에 있어서, 상기 흠결 후보의 화상은 다른 것과 구별 가능하게 스크린 상에 표시되는 흠결 검사 방법.
흠결 검사 방법에 있어서,

검사 대상 물체의 표면의 화상을 취득하는 단계;

상기 취득된 화상으로부터 흠결을 검출하는 단계;

스크린 상에 상기 검출된 흠결 화상을 표시하는 단계; 및

상기 표시된 흠결 화상을 메모리에 저장하는 단계

를 포함하고, 상기 흠결 화상은 상기 물체의 다른 부분과 구별 가능하게 상기 스크린 상에 표시되는 흠결 검사 방법.
제19항에 있어서, 상기 물체를 편광으로 조명하는 단계를 더 포함하는 흠결 검사 방법.
제19항에 있어서, 상기 물체를 자외광으로 조명하는 단계를 더 포함하는 흠결 검사 방법.
제19항에 있어서, 상기 화상은 상기 취득 단계에서 컬러 비디오 카메라를 이용하여 검출되는 흠결 검사 방법.
제19항에 있어서, 상기 검출된 흠결 화상은 상기 표시 단계에서 위치 정보와 함께 스크린 상에 표시되는 흠결 검사 방법.
흠결 테스팅에 기초한 흠결 검사 장치에 있어서,

검사 대상 샘플의 표면을 조명하기 위한 조명 수단;

상기 표면의 화상을 취득하는 컬러 비디오 카메라;

상기 컬러 비디오 카메라에 의해 취득된 상기 화상으로부터 상기 표면의 흠결 후보를 추출하기 위한 흠결 후보 추출 수단;

상기 흠결 후보 추출 수단에 의해 추출된 상기 흠결 후보의 화상을 표시하기 위한 디스플레이 수단;

상기 표시된 흠결 후보로부터 흠결을 검출하는 흠결 검출 수단; 및

상기 흠결 검출 수단에 의해 검출된 상기 흠결의 화상을 저장하기 위한 메모리 수단

을 포함하는 흠결 테스팅에 기초한 흠결 검사 장치.
제24항에 있어서, 상기 디스플레이 수단은 위치 정보에 따라 상기 흠결 후보의 화상을 표시하는 흠결 테스팅에 기초한 흠결 검사 장치.
흠결 테스팅에 기초한 흠결 검사 장치에 있어서,

검사 대상 샘플의 표면을 조명하는 광원;

상기 표면의 화상을 취득하는 컬러 비디오 카메라;

상기 컬러 비디오 카메라에 유일한 변환 계수를 이용하여 상기 컬러 비디오 카메라에 의해 취득된 상기 화상의 색도를 변화는 색도 변환기;

상기 색도 변환기에 의해 색도가 변환된, 상기 컬러 비디오 카메라에 의해취득된 상기 화상으로부터 상기 표면의 흠결 후보를 추출하는 흠결 후보 추출기;

색도가 변환된 상기 추출된 흠결 후보의 화상을 스크린 상에 표시하는 디스플레이;

상기 표시된 흠결 후보로부터 흠결을 검출하는 흠결 검출기; 및

상기 흠결 검출기에 의해 검출된 상기 흠결의 화상을 저장하는 메모리

를 포함하는 흠결 테스팅에 기초한 흠결 검사 장치.
제26항에 있어서, 상기 색도 변환기는 상기 컬러 비디오 카메라에 유일한 RGB(적색, 녹색 및 청색) 색도 값을 기준 xy 색도 값으로 변환하기 위한 변환 계수를 취득하는 흠결 테스팅에 기초한 흠결 검사 장치.
검사 대상 물체를 이용하여 흠결 검사 방법용 코드를 저장하는 컴퓨터 메모리에 있어서,

상기 물체의 표면의 화상을 취득하기 위한 코드;

상기 취득된 화상의 색도를 변환하여 흠결 후보를 추출하기 위한 코드;

상기 추출된 흠결 후보로부터 흠결을 검출하기 위한 코드; 및

상기 검출된 흠결 화상을 스크린 상에 표시하기 위한 코드

를 포함하는 컴퓨터 메모리.
검사 대상 물체를 이용하여 흠결 검사 방법용 코드를 저장하는 컴퓨터 메모리에 있어서,

상기 물체의 표면의 화상을 취득하기 위한 코드;

상기 취득된 화상의 색도를 변환하기 위한 코드;

상기 취득된 화상으로부터 색도가 변환된 상기 물체의 화상을 스크린 상에 표시하기 위한 코드;

상기 스크린 상에 흠결 후보를 표시하기 위한 코드; 및

상기 후보로부터 검출된 스크린 상에 흠결 화상을 표시하기 위한 코드

를 포함하는 컴퓨터 메모리.