JPH01180438A - 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、物体の表面形状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積置は、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
問題があり、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
号公報に示される「物体の表面欠陥検査方法」や特開昭
５２−７１２８９号公報に示される「表面検査装置」あ
るいは特開昭５８−９７６０８号公報に示される「表面
性状測定方法および装置」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課題］ 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、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、次のような問題が考えられた。即ち、 （ａ）　　上記発明や提案等は、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考えられた。

（ｂ）　　また、上記特開昭５８−９７６０８号公報に
示される発明のように、被測定表面から反射された矩形
波パターンを結像光学系により結像面上に投影結像し、
該結像面上の空間的光強度分布をフーリエ変換する等し
て被測定表面の表面性状を定量化して検出しようとする
提案等も為されているが、複雑な操作が必要とされ物体
表面の欠陥の有無を自動的に検出するものではないとい
った問題や、あるいは装置がかなり複雑なものになると
いった問題が考えられた。

上記問題等により、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。

本発明の表面欠陥検査装置は、上記問題点（課題）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を目的と
している。

及皿五璽メ ［課題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、第１図にその基本構成を例示する如く、 本発明の表面欠陥検査装置は、 出力光量を可変とする光源（Ｍｌ）を設け、予め定めら
れた明暗縞模様を被検査表面に写し出す明暗模様投影手
段（Ｍ２）と、 該明暗模様投影手段（Ｍ２）により上記被検査表面に写
し出された明暗縞模様の像を光の強弱レベル信号として
撮像する撮像手段（Ｍ３）と、該撮像手段（Ｍ３）によ
り撮像され出力されるレベル信号の強度に応じて上記光
源（Ｍｌ）の出力光量を調節して上記レベル信号の強度
を所定範囲内の値とする光量調節手段（Ｍ４）と、該光
量調節手段（Ｍ４）により調節された上記撮像手段（Ｍ
３）の出力するレベル信号に基づき上記被検査表面の欠
陥部を抽出する欠陥部抽出手段（Ｍ５）と、 を備えて構成されたことを特徴とする。

［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（Ｍ２）により被検査表面に写し出さ
れた明暗縞模様の像をｍｓ手段（Ｍ３）により光の強弱
レベル信号としてｌｆｌ像し、この瞳像され出力される
レベル信号の強度に応じて光量調節手段（Ｍ４）が上記
明暗模様投影手段（Ｍ２）の光源（Ｍｌ）の出力光量を
調節して１ｆｆｌ像手段（Ｍ３）の出力するレベル信号
を所定範囲内の値とし、この調節された撮像手段（Ｍ３
）の出力するレベル信号に基づき被検査表面の欠陥部を
欠陥部抽出手段（Ｍ５）により抽出するよう働く。これ
により、本発“明の表面欠陥検査装置は、被検査表面の
塗装色の相違等によらず撮像手段（Ｍ３）の出力する光
の強弱レベル信号の強度を所定範囲内の値とし、この所
定範囲内のレベル信号から被検査表面の欠陥部を自動的
に抽出するよう働く。

［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２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
模様を投影する明暗模様投影手段としての縞模様投影装
置１と、被検査物ＯＢの表面に投影された縞模様の虚像
を撮影し光の強弱レベル信号を出力する撮像手段として
の撮像装置２と、撮像装置２が出力する光の強弱レベル
信号の強度に応じて縞模様投影装置１の出力する光量を
調節すると共に、被検査物０３表面の欠陥部を抽°　　
出する光量調節手段および欠陥部抽出手段としての電子
制御装置３等と、から構成されている。

縞模様投影装置１は、光源としてのキセノン管１０と多
数の等間隔のスリットを有する平板１１等とから構成さ
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。

撮像装置２は、被検査物ＯＢの表面に写る縞模様を撮影
する撮像画像以下、単にＴＶカメラという）２０等から
構成されている。

電子制御装置３は、周知のＣＰＵ３０ＳＲＯＭ３１およ
びＲＡＭ３２等を中心とし、これらとＡ／Ｄ変換器３３
、後述する光量制御回路３４と接続されたパラレルＩ１
０ポート３５およびシリアルＩ１０ボート３６とをバス
３７により相互に接続し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ＤＰＩは、ＴＶカメラ２０によ
り撮影された縞模様を表示するものである。また、ＣＲ
ＴデイスプレィＤＰ２は、電子制御装置３のシリアルＩ
１０ボート３６より出力される信号を再生するものであ
る。

次に、上記光量制御回路３４について詳細に説明する。

光量制御回路３４は、第３図に示すように、キセノン管
１０の放電用コイルに所定電圧を印加する昇圧トランス
Ｔ１と、昇圧トランスＴ１の一次側を導通・遮断するサ
イリスタＳＲＩと、サイリスタＳＲＩのゲートに動作電
圧ｖ１を印加するためのトランジスタＴＲ１と、同じく
、キセノン管１０の両端に接続された電解コンデンサＣ
１に蓄えられた電荷を放電するためのサイリスタＳＲ２
と、サイリスタＳＲ２のゲートに動作電圧ｖ１を印加す
るためのトランジスタＴＲ２とを中心に、これらと、ト
ランジスタＴＲＩ、ＴＲ２の各々のベースに接続された
論理反転回路ＩＶＩ、ＩＶ２と、キセノン管１０の両端
に整流器Ｄ１，０２を介して直流電圧を印加する交流電
源ＡＶと、電流制限用の抵抗器Ｒ１ないしＲ６と、コン
デンサＣ２及びＣ３等とから構成されている。

上記構成により、パラレルＩ１０ポート３５を介して論
理反転回路ＩＶ１の入力側に出力される出力信号Ｖａが
ハイレベルとされるとく第４図タイミングチャート　出
力信号Ｖａ）、トランジスタＴＲ１はオフ状態とされ、
サイリスタＳＲ１のゲートに動作電圧ｖ１が印加される
。従って、サイリスタＳＲＩが導通しキセノン管１０の
放電用コイルに所定電圧が印加され（即ちζトリガがか
かり）、キセノン管１０は放電を開始して発光する。一
方、論理反転回路ＩＶ２の入力側に出力される出力信号
ｖｂがハイレベルとされると（第４図タイミングチャー
ト　出力信号ｖｂ）、トランジスタＴＲ２はオフ状態と
され、サイリスタＳＲ２のゲートに動作電圧ｖ１が印加
される。従って、サイリスタＳＲ２が導通し電解コンデ
ンサＣ１に蓄えられた電荷は放電される。これにより、
キセノン管１０は放電を停止する。つまり、出力信号Ｖ
ａとｖｂとを各々ハイレベルとする時間差ＴＳの長短を
調節すれば光量制御回路３４は、キセノン管１０の発光
時間、即ちその出力光量を調節するのである。

上記構成を有する本実施例の作用を第５図に示す「欠陥
部抽出ルーチン」と共に説明する。この第５図に示す「
欠陥部抽出ルーチン」は、電子制御装置３のＣＰＵ３０
により行なわれる処理を示したものである。

処理が本ルーチンに移行すると、ＣＰＵ３０は、まず、
パラレルＩ１０ポート３５を介して出力信号■ａとｙｂ
とを所定の時間差Ｔｓｌを有して各々ハイレベルとする
処理を行なう（ステップｉｏｏ＞。これにより、キセノ
ン管１０の出力光量は、予め定められた初期値とされる
。このとき、出力信号ｖａをハイレベルとした直後に、
ＣＰＵ３０は、被検査物Ｏ８上に写された縞模様の虚像
を撮像しビデオ信号ＶＤＩに変換された画像信号をＡ／
Ｄ変換器３３を介して画像メモリとしてのＲＡＭ３２に
取り込む処理を行なう（ステップ１１０ないし１２０）
。この処理により、ビデオ信号ＶＤ１は、予め定められ
た所定レベルＬＬ以下がφφ［１（］とされ、同じく予
め定められた所定レベルＨＬ　（＞ＬＬ）以上がφＦＦ
　Ｅｌ（］とされて、φφ［Ｈ］からφＦＦ　［）−１
１までの２５６段階のデジタル値に変換されてＲＡＭ３
２内に取り込まれる。ここで、［Ｈ］は１６進数である
ことを示す。

ＴＶカメラ２０から出力されるビデオ信号ＶＤ１は、第
６図に示すように、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
、所謂中間レベルの信号を有することになる（第５図タ
イミングチャート　ビデオ信＠ＶＤ１区間ｂａｄ）。こ
の欠陥部により歪み・乱された中間レベル部ｂａｄは、
第２図に絵画的に示したようにＣＲＴデイスプレィＤＰ
１の画面上おいても観察することができる。尚、ＴＶカ
メラ２０によるビデオ信号ＶＤ１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像信号である。

従って、第６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。また、ビデオ信号ＶＤ１のマ
イナス側の信号は同期信号を示す。従って、第６図に示
すビデオ信号ｖＤ１は、所謂走査線の水平１ラインを表
わしている。

ビデオ信号ＶＤ１がＲＡＭ３２に取り込まれると、続い
てＲＡＭ３２に記憶されたビデオ信号■Ｄ１のレベルの
最大値■ｍｘと最小値Ｖｍｎとが算出される（ステップ
１３０）。このレベルの最大値ｙｍｘと最小値Ｖｍｎと
は、被検査物ＯＢ上の縞模様の光の強弱レベル、即ち、
光の強度の最大値と最小値とに対応する。尚、第６図の
タイミングチャートにおいては、レベルの最大値Ｖｍｘ
と最小値■ｍｎとは、ビデオ信号ＶＤ１のハイレベルの
値とロウレベルの値とに相当する。

続くステップ１４０ないし１５０の判定処理では、算出
されたレベルの最大値ＶｍｘがφＦＦ［Ｈ］であるか、
レベルの最小値ｖｍｎがφφ［Ｈ］であるかが判定され
る。

上記ステップ１４０において肯定判断された場合は、被
写体としての被検査物ＯＢの表面が過度に明るい場合で
ある。このときには、ＣＰＵ３０は、パラレルＩ１０ポ
ート３６より出力される出力信号■ａとｙｂとの時間差
ＴＳを短くする（ステップ１６０）。これにより、キセ
ノン管１０の出力光量は減少させられ、ＴＶカメラ２０
に入力される光量も減少する。

また、上記−ステップ１５０においで肯定判断された場
合は、被写体としての被検査物ＯＢの表面が暗いときで
あり、出力信号■ａとｖｂどの時間差ＴＳは長くされる
（ステップ１７０）。これにより、ＴＶカメラ２０に入
力される光量は増加する。

キセノン管１０の出力光ｄが調節された後（ステップ１
６０又は１７０）、ｆｆｉ理は、ステップ１１０に戻り
、再び、上述したように被検査物ＯＢ上の縞模様をｉｌ
ｉ像しデジタル値としてのビデオ信号をＲＡＭ３２に取
り込む処理を行なう（ステップ１１０ないし１２０）。

　　′ 一方、上記ステップ１４０および１５０において共に否
定判断されると、処理はステップ１８０以降に進み、被
検査物ＯＢ上の欠陥部を抽出する処理を行なう。

即ち、まず、デジタル値としてＲＡＭ３２内に記憶され
たビデオ信号の明部のハイレベルから暗部のロウレベル
への境界部、あるいは暗部のロウレベルから明部のハイ
レベルへの境界部のみをハイレベルとする処理を行なう
（ステップ１８０）。

これは、信号の急激な変化部を抽出する所謂微分処理に
より容易に行なうことができる。これにより、ステップ
１８０の処理が為された後のビデオ信号ＶＤ２は、縞模
様の明部と暗部とを所定間隔毎にロウレベルとし、欠陥
部としての中間レベル部ｂａｄを連続的にロウレベルと
する信号とされる（第６図タイミングチャート　ビデオ
信号ＶＤ２）。続く処理では、ビデオ信号ＶＤ２のロウ
レベルとなる間隔が所定値以下の部位をハイレベルとす
る所謂画像収縮処理を行なう（ステップ１９０）。これ
により、中間レベル部ｂａｄのみをロウレベルとするビ
デオ信号ＶＤ３が得られる（第６図タイミングチャート
　ビデオ信号ＶＤ３）。

従って、ビデオ信号ＶＤ３を再生するＣＲＴデイスプレ
ィＤＰ２画面上には、中間レベル部ｂａｄのみが暗部と
して写し出される。

ステップ２１０では、暗部として写し出される中間レベ
ル部ｂａｄの大きさが判定され、所定面積、本実施例で
は、直径１ｍｍ程度の円に相当する大きざ以上の面積の
ときにシリアルＩ１０ポート３６から欠陥部有りとして
ＮＧ信号が出力される。

上述した本実施例の表面欠陥検査装置によると、被検査
物０８上の凹凸等の欠陥部を、簡易な構成により、明暗
縞模様の明部と暗部との境界部を含まない部分として正
確かつ自動的に検出することができる。また、明暗模様
投影装置１のキセノン管１０の出力光量は自動的に調節
され、ＴＶカメラ２０の出力するビデオ信号ＶＤ１は所
定範囲内の値とされる。これにより、被検査物ＯＢの塗
装色の相違や光源１１の劣化等に関係なく、−層、正確
かつ安定した欠陥部抽出処理を行なうことができる。

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上の中間レベル部ｂａｄの大きさは数値化するこ
とができ、定量値（本実施例では直径１ｍｍ程度の円）
と比較されて欠陥部と判定されるので、検査結果に客観
性を有し極めて信頼性の高い検査結果を自動的に得るこ
とができるという効果も奏している。更に、凹凸等の欠
陥部を明部と暗部との境界部が存在しない中間レベル部
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、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１１．５ｍｍ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。

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可能である。例え
ば、出力信号Ｖａとｖｂとの時間差Ｔｓを所定の一定値
として出力し、ＴＶカメラ２０の出力するビデオ信号Ｖ
Ｄ１との比較からキセノン管１０の取り換え時期を判断
するような構成を付加してもよい。また、キセ゛ノン管
１０を複数備えて、その出力光量のレンジ巾を更に大き
く変更することのできる構成としてもよい。あるいは、
本実施例においては、光源としてキセノン管１０を用い
たが、通常の連続発光光源を用いてその出力光量を可変
とする構成としてもよい。

発明の効果 本発明の表面欠陥検査装置によると、簡易な構成により
、被検査表面の塗装色の相違や光源の劣、イ墜関係なく
、被検査物上の凹凸等の欠陥部を自動的に、かつ均一性
を有して検出することができ“るという優れた効果を有
する。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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の表面欠陥検査装置の基本構成を例示す
るブロック図、第２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３図は先口制御回路３
４の回路構成を示す回路図、第４図は出力信号Ｖａとｖ
ｂとを各々ハイレベルとする時間差Ｔｓを示すタイミン
グチャート、第５図は「欠陥部抽出ルーチン」の処理を
示すフローチャート、第６図は各部の出力信号を示すタ
イミングチャート、である。 Ｍｌ・・・光源 Ｍ２・・・明暗模様投影手段 Ｍ３・・・撮像手段 Ｍ４・・・光種調節手段 Ｍ５・・・欠陥部抽出手段 １・・・縞模様穎彰装置　　２・・・撮像装置３・・・
電子制御装置　　３７・・・Ｄ／Ａ変換器１０・・・キ
セノン管 ３４・・・先組制御回路 ＤＰｌ、ＤＰ２・・・ＣＲＴデイスプレィＯＢ・・・被
検査物

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 出力光量を可変とする光源を設け、予め定められた明暗
   縞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
   た明暗縞模様の像を光の強弱レベル信号として撮像する
   撮像手段と、 該撮像手段により撮像され出力されるレベル信号の強度
   に応じて上記光源の出力光量を調節して上記レベル信号
   の強度を所定範囲内の値とする光量調節手段と、 該光量調節手段により調節された上記撮像手段の出力す
   るレベル信号に基づき上記被検査表面の欠陥部を抽出す
   る欠陥部抽出手段と、 を備えて構成されたことを特徴とする表面欠陥検査装置
   。