JPH01206242A - 曲面検査方法及び装置 - 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】 ま＝ 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば円筒物体の表面のような曲面の被検査曲
面の欠陥を検査する曲面検査方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

凹みや傷のような欠陥があるビール缶やジュース缶は出
荷段階で検査して市場に出ないようにする必要がある。

また、ビールやジュース等を詰めるための空缶を出荷し
たり受入れたりする場合でも、缶に欠陥がないかどうか
を検査する必要がある６缶のような円筒物体の表面に凹
みや傷のような欠陥があるか否かは、従来作業者により
目視により検査されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、人の感覚に顆る目視検査では作業者の熟
練度や疲労度により検査結果にばらつきが生じ、検査の
信頼性に難点があった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、精度が高
く信頼性のある検査を自動的に行うことができる曲面検
査方法及び装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕 上記目的は、被検査曲面上の欠陥を検査する曲面検査方
法において、前記被検査曲面の回転軸線に対して傾斜し
た線状光像が前記被検査曲面上に形成されるように前記
被検査曲面を照射し、前記線状光像を含む前記被検査曲
面像を撮像し、前記被検査曲面像中の前記線状光像が変
形しているか否かに基づいて前記被検査曲面の欠陥の有
無を判定することを特徴とする曲面検査方法により達成
される。

上記目的は、被検査曲面上の欠陥を検査する曲面検査装
置において、前記被検査曲面の回転軸線に対して傾斜し
た線状光像が前記被検査曲面上に形成されるように前記
被検査曲面を照射する照射手段と、前記線状光像を含む
前記被検査曲面像を撮像する撮像手段と、前記被検査曲
面像中の前記線状光像が変形しているか否かに基づいて
前記被検査曲面上の欠陥の有無を判定する判定手段とを
備えたことを特徴とする曲面検査装置により達成される
。

〔作　用〕

本発明は以上のように構成されているので、被検査曲面
上に傾斜した線状光像が形成されるように光を照射し、
この線状光像が変形しているか否かに基づいて欠陥の有
無を判定するようにしている。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の一実施例に基づいて説明する。

第１図に本発明の一実施例による曲面検査装置を示す。

本実施例では被検査物体１０として円筒形のアルミニウ
ム缶を検査する場合を例として説明する。

被検査物体１０に対向するように線状光源１２が配置さ
れている。この線状光源１２は被検査物体１０の回転軸
に対して所定角度傾けて設置されている。このため、被
検査物体１０の表面に、回転軸に対して傾いた反射光像
１１が形成される。

線状光源１２は線状の光像を被検査物体１０面に形成す
るもので、例えばラインフィラメントや列フォトダイオ
ードのような線光源でもよいし、拡散光源の前に線状の
スリットを設けてもよい。

被検査物体１０は回転台１３上に載置されており、回転
装置１４により回転台１３は回転され、回転台１３が１
回転する間に被検査物体１０の全面が検査される。２次
元撮像装置１６は被検査物体１０の正面に配置され、被
検査物体１０の反射光像を撮像する。

被検査物体１０と線状光源１２と２次元撮像装置１６の
配置関係を明らかにするために、第２図に曲面検査装置
を上部から見た平面図を示す、被検査物体１０、線状光
源１２及び２次元撮像装置１６は架台１５上に設置され
ており、線状光源１２は被検査物体１０の近くに設置さ
れ、２次元撮像装置１６は被検査物体１０の被検査物体
１０の反射像が見えるような位置に所定距離をもって設
置されている。

２次元撮像装置１６により撮像された被検査物体１０の
像は多値の画像メモリ１８に格納される。

第３図（ａ）に被検査物体１０の像の具体例を示す。

第３図（ａ）の像は、被検査物体１０の反射光＠１１が
真っ直ぐになっていることから、被検査物体１０の表面
には欠陥がないことがわかる。

検査領域決定回路２０は、画像メモリ１８に格納された
被検査物体１０の像から実際に欠陥の有無を判定するた
めの領域である検査領域２１を決定するためのものであ
る。この検査領域２１は第３図（ｂ）に−点鎖線により
示すように、被検査物体１０の像部分が入るように予め
定められたものである。なお、第３図（ｂ）では被検査
物体１０に凹みがあるので反射光像１１に変形１１ａが
あられれている。

線状光像抽出回路２２は、画像メモリ１８の検査領域２
１内を横方向に見て最大輝度の位置から線状光像を抽出
する。検査領域２１内を横方向に走査し、その走査線上
で例えば４ドツト離れたドツトの輝度同士を比較し、よ
り大きい輝度のドツトのアドレスをアドレスレジスタ２
４に格納する。

この処理を走査線上で一方の端から他方の端まで行うと
、第３図（Ｃ）に示すように最終的にはアドレスレジス
タ２４にはその走査線上で最大輝度のドツト、すなわち
線状光像に位置のアドレスが格納されることになる。検
査領域２１の横方向の各走査線について上述の処理をお
こなうと、アドレスレジスタ２４には検査領域２１の反
射光像１１の位置を示すアドレスが格納されることにな
る。

反射光像１１は被検査物体１０上に斜めに形成されてい
るため、検査領域２１内でも斜めになっている。＠角度
修正回路２６は、斜めの反射光像１１が垂直になるよう
に画像メモリ１８の像の角度を修正し、修正された像を
画像メモリ２８に格納する。すなわち、像角度修正回路
２６は、まず、アドレスレジスタ２４に格納された最大
輝度のドツトのアドレスに基づいて反射光像１１の傾斜
角を演算する０次に、画像メモリ１８の検査領域２１内
の像を、反射光＠１１の最上部が画像メモリ２８の上部
中心に位置し、かつ反射光像１１の再下部が画像メモリ
２８の下部中心に位置するように修正しく第３図（ｄ）
）、２値の画像メモリ２８に格納する。この修正は画像
メモリ１８から像を読取るときのアドレスを変換する方
法でなされる。

なお、反射光像１１の角度が被検査物体１０によりあま
り変化しない場合には予め定められた角度で修正するよ
うにしてもよい。

そして、最大輝度のドツトを「１」その他のドツトを「
０」にして「１」　「０」のパターンを形成すると、反
射光像１１は第３図（ｄ）に示すように垂直になると共
に、多値から２値に変換される。

欠陥点検出回路３０は画像メモリ２８に格納された像か
ら欠陥点を検出する。この欠陥点検出回路３０による欠
陥点の検出方法は次の通りである。

まず、画像メモリ２８において所定距離能れた横方向の
ライン同士を比較する。横方向のライン同士で対応する
ドツト同士を比較する。比較の結果、ドツトの値が同じ
であれば「０」とし、同じでなければ「１」とする、「
１」として残ったドツトが欠陥点となる０画像メモリ２
８の一番上のラインからこの処理を行い、第３図（ｅ）
に示すような欠陥点１１ａ−を示す処理画像を同じ画像
メモリ２８に格納する。

欠陥点検出回路３０は更に第３図（ｅ）に示された画像
メモリ２８の画像を圧縮して１次元の列データにして、
欠陥画像メモリ３２に格納する。欠陥点検出回路３０に
より例えば次のようなアルゴリズムによりデータ圧縮を
行う。

■　第３図（ｅ）の画像メモリ２８の画像において横方
向のラインに「１」のドツトが連続して所定個数以上あ
ると欠陥ラインとし、そのラインに対応する列データの
ビットを「１」にする。

■　画像メモリ２８の画像において横方向のラインにお
ける「１」のドツト数を計数し、合計値が所定個数以上
あると欠陥ラインとし、そのラインに対応する列データ
のビットを「１」にする。

上述の方法により全ラインについての処理を終了すると
、欠陥点１１″を含む欠陥画像メモリ３２中の１列の列
データが生成されたことになり、画像メモリ２８に格納
されている欠陥点を含む画像の圧縮が終了したことにな
る。すなわち、この１列の列データは、反射光像１１が
形成された被検査物体１０の表面の状態を示すデータと
なる。

したがって、被検査物体１０の表面に欠陥があると、そ
の部分が「１」として表されることになる。

以上の処理は被検査物体１０がある回転位置での静止状
態での画像を処理したものであり、換言すれば被検査物
体１０上の反射光像１１を処理したものである。回転装
置１４により被検査物体１０を回転し、この回転に同期
して一定時間間隔毎に上記処理を行うことにより、被検
査物体１０の全周にわたる欠陥点を示す画像が第３図（
ｆ）に示すように欠陥画像メモリ３２に格納されること
になる。すなわち、欠陥画像メモリ３２に格納された画
像は、被検査物体１０の全周を平らに伸ばした画像に相
当する。欠陥画像メモリ３２内の「１」は被検査物体１
０表面の凹凸や傷などの欠陥の位置と大きさにほぼ相当
するものとなる。

欠陥判定回路３４は欠陥画像メモリ３２に格納された画
像から欠陥の大きさを判断し、排除すべき欠陥か否かを
判定する。欠陥画像メモリ３２の画像を横方向と縦方向
の両方向に走査することにより判定する。なお、この判
定にあたっては第３図（ｆ）に示すように上下に独立し
た欠陥が現れることがあるため、欠陥画像メモリ３２を
例えば上下に３つの領域に分けて、それぞれについて欠
陥の有無を判定することが望ましい、また、たまたま領
域にわたる欠陥があると誤って判定する虞があるため、
各領域は重複部分を設けておくことが望ましい。

欠陥判定回路３４は例えば次のようなアルゴリズムによ
り欠陥の判定を行う。

■　線状の欠陥はその長さにより判定する。すなわち、
１本の縦又は横走査ライン内で「１」がＮ１個以上連続
する場合又は「１」の合計数がＮ２個以上の場合に欠陥
と判定する。

■　面上の欠陥はその面積により判定する。すなわち、
Ｎ３個以上連続する縦又は横走査ラインが、Ｎ４本以上
連続した場合に欠陥と判定する。

このようなアルゴリズムにより欠陥の有無が判定される
と、欠陥判定回路３４がら判定結果が出力される。この
判定結果は本実施例の曲面検査装置が組込まれたシステ
ムにより処理方法は異なる。

例えば、缶にビールやジュース等の中味を詰める製造ラ
インに本実施例の曲面検査装置が組込まれた場合、欠陥
があるという判定結果が出力されると、警報ランプを点
灯させたり、製造ラインから不良缶を排除するようにす
る。

次に動作を説明する。

検査すべき被検査物体１０を回転台１３上に載置し、回
転装置１４により回転台１３を回転させる０回転装置１
４からのタイミング信号により２次元撮像装置１６は被
検査物体１０の撮像を開始する。所定のタイミングで撮
像された被検査物体１０の静止画像（第３図（ｂ））は
画像メモリ１８に格納される。検査領域決定回路２０に
より決定された検査領域内で、線状光像抽出回路２２が
線状光源１２の反射光像１１を抽出し、抽出された反射
光１１１のアドレスをアドレスレジスタ２４に格納する
（第３図（Ｃ））、像角度修正回路２６はアドレスレジ
スタ２４に格納された反射光像１１のアドレスに基づい
て、被検査物体１０の反射光像１１の傾斜角を演算し、
反射光像１１が上下に真っ直ぐになるように像を修正し
、同時に２値化して画像メモリ２８に格納する（第３図
（ｄ））、欠陥点検出回路３０は画像メモリ２８に格納
された画像から欠陥点を検出し、欠陥画像メモリ３２中
の１列のドツトラインとして格納する（第３図（ｅ））
。

被検査物体１０の次の回転位置について上述の処理を行
い、次の列のドツトラインを欠陥画像メモリ３２に格納
し、これらの処理を繰返して欠陥画像メモリ３２に被検
査物体１０の全周にわたって欠陥画像（第３図（ｆ））
を格納する。

欠陥画像メモリ３２への全周の欠陥画像の格納が終了す
ると、欠陥判定回路３４により欠陥の有無が判定され、
判定結果が出力される。

このように本実施例によれば２次元撮像装置により撮像
した画像から欠陥を検出するようにしているので、非接
触で欠陥を検出することができる。

また、２次元撮像装置により撮像した被検査物体の静止
画像から線状光像を抽出するようにしているので、被検
査物体の位置精度が低くても容易に欠陥を検出すること
ができる。さらに、被検査物体上に線状光源の反射光像
が傾いて形成されるので、被検査物体の欠陥が相対的に
増幅されて容易に欠陥を検出することができる。また、
本実施例の曲面検査装置では機構部分が回転装置１４ま
わりだけであるため故障率が低く保守も容易である。

本発明の他の実施例による曲面検査装置を第４図に示す
。上記実施例と同一の構成要素には同一符号を付し説明
を省略する。本実施例は２つの線状光源１２１．１２２
により被検査物体１０を照射する点に特徴がある。線状
光源１２１．１２２は被検査物体１０に対向し、対称的
に配置されている。線状光源１２１．１２２は、その反
射光像１１１．１１２が被検査物体１０の回転軸に対し
て斜めになるように配置されている。しかも第５図に示
すように線状光源１２１の反射光像１１１と線状光源１
２２の反射光像１１２が同じ方向ではなく所定角度をな
すように位置が調整されている。

反射光像１１１，１１２を含む被検査物体１０の像は２
次元撮像装置１６により撮像され、先の実施例と同様に
処理される。しかし、第５図に示すように１画像中には
２つの反射光像１１１．１１２があるため、検査領域決
定回路２０において画像を左右２つに検査領域に分け、
それぞれの検査領域について線状光像を抽出して欠陥点
を抽出する。抽出された欠陥点を示す列ドツトラインは
、それぞれ別の欠陥画像として欠陥画像メモリ３２に格
納され、それぞれの欠陥画像について欠陥判定回路３４
により欠陥の有無が判別される。

いずれかの欠陥画像について欠陥が存在していると判定
されると、判定結果は「欠陥あり」となる。

このように本実施例では、互いに所定の角度をなす２つ
の線状光源の反射光像により欠陥を検出するようにして
いるため、欠陥の検出もれがない。

たまたま欠陥が線状光源に垂直になると、欠陥として検
出されないことがあるが、本実施例によれば欠陥が一方
の反射光像と垂直で検出できなくても、他方の反射光像
とはある角度をなすため検出が可能であるからである。

上述の実施例において被検査物体１０の表面に印刷模様
１０ａが施されている場合、印刷ｉ＊ｉ０ａを欠陥と誤
まって認識する虞がある。これを防止するために、印刷
模様１０ａによる線状光像の変形１１ｂの特徴を利用し
て、線状光像抽出回路２２での処理アルゴリズムを次の
ようにするすなわち、印刷模様１０ａによる線状光像は
、第６図に示すように切れ切れの部分１１ｂになる。し
かし、この切れ切れの部分１１ｂは短く凹みや傷のとき
のように長く連続することはない、したがって、線状光
像抽出回路２２で線状光像を抽出するとき、所定の長さ
以内の短い切れのためアドレスレジスタ２４に格納され
たアドレスが飛び飛びになった場合には、そのアドレス
を前後のアドレスと一致させるようにする。

本発明は上記実施例に限らず種々の変形が可能である。

例えば、上記実施例ではビールやジュースの缶の欠陥を
検査したが、円筒体、円錐体等の回転体の缶でもよい、
また、缶ではなくパイプや透明壜や不透明場でもよい、
さらに、金属シートやフィルム等のような平板上のもの
でも、その巻き付は部分で曲面が形成されるから、この
部分に線状光源を照射すれば平板の欠陥を検出できる。

要は、被検査面が曲面であればいかなるものであっても
表面の欠陥を検出できる。

また、３本以上の線状光源により被検査物体の表面を照
射して欠陥を検出してもよい、なお、検出できる欠陥は
傷や凹凸に限らず、欠け、クラック、打傷、付着した異
物、整形不良等のいかなる欠陥であっても検出可能であ
る。

さらに、欠陥判定処理を高速化する必要がある場合には
第１図に示す構成を複数系統設け、並列処理するように
してもよい。

〔発明の効果〕

以上の通り本発明によれば被検査曲面の位置決め精度が
厳しくなくても非接触で精度の高い検査を自動的にする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による曲面検査装置の構成図
、第２図は同曲面検査装置の平面図、第３図は同曲面検
査装置の検査処理を説明するための図、第４図は本発明
の他の実施例による曲面検査装置の平面図、第５図は同
曲面検査装置の検査処理を説明するための図、第６図は
印刷模様が書かれた缶における被検査物体の反射光像を
示す図である。 １０・・・被検査物体、１１・・・反射光像、１２・・
・線状光源、１３・・・回転台、１４・・・回転装置、
１５・・・架台、１６・・・２次元撮像装置、１８・・
・画像メモリ、２０・・・検査領域決定回路、２２・・
・線状光像抽出回路、２４・・・アドレスレジスタ、２
６・・・像角度修正回路、２８・・・画像メモリ、３０
・・・欠陥点検出回路、３２・・・欠陥画像メモリ、３
４・・・欠陥判定回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検査曲面上の欠陥を検査する曲面検査方法におい
   て、 前記被検査曲面の回転軸線に対して傾斜した線状光像が
   前記被検査曲面上に形成されるように前記被検査曲面を
   照射し、 前記線状光像を含む前記被検査曲面像を撮像し、前記被
   検査曲面像中の前記線状光像が変形しているか否かに基
   づいて前記被検査曲面の欠陥の有無を判定することを特
   徴とする曲面検査方法。 ２、請求項１記載の方法において、前記被検査曲面上に
   互いに傾斜角度が異なる複数の線状光像が形成されるよ
   うに、前記被検査曲面を照射することを特徴とする曲面
   検査方法。 ３、被検査曲面上の欠陥を検査する曲面検査装置におい
   て、 前記被検査曲面の回転軸線に対して傾斜した線状光像が
   前記被検査曲面上に形成されるように前記被検査曲面を
   照射する照射手段と、 前記線状光像を含む前記被検査曲面像を撮像する撮像手
   段と、 前記被検査曲面像中の前記線状光像が変形しているか否
   かに基づいて前記被検査曲面上の欠陥の有無を判定する
   判定手段と を備えたことを特徴とする曲面検査装置。 ４、請求項３記載の装置において、前記照射手段は、前
   記被検査曲面上に互いに傾斜角度が異なる複数の線状光
   像が形成されるように、前記被検査曲面を照射すること
   を特徴とする曲面検査装置。