JPH0238954A - 表面疵検査装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高速で移動する鋼材等の被検材を撮像し、
静止画として入力し、その画像を用いて外観検査を行う
表面疵検査装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第６図に例えば特開昭５４−１）８２８１）号公報に示
される様な従来の表面疵検査装置の一例の概略の構成図
を示す。第６図において（１）は移動中の被検材、Ｃ２
）はストロボ、（３）は工業用テレビカメラ。

（［４はその視野である。この時視野Ｉは固定値であル
被検材の幅よりも大きくなるように設定されている。α
Ｓは被検材の移動速度を検出するセンサである。ａＧは
同期回路であり、センサ（２）からの信号ＫＡづきスト
ロボ（２）の発光とカメラ（３）の撮像が同期をとって
おこなわれるように制御している。カメラ（３）の出力
であるビデオ信号は信号処理回路αυに大島信号処理回
路αＤでは信号処理によシ疵及びエツジの強調等を行う
。信号処理回路（［７１から出力されたビデオ信号はス
キャンコンバータＵに入力される。Ｑ！Ｉはモニタであ
シスキャンコンバータα６に記憶されていた１画面分の
画像を表示する。

検査員はこの画像を見て外観検査を行う。ここで例に挙
げた従来の表面疵検査装置はこの様にして移動物体の表
面の画像を静止画として表示することによシ外観検査を
行っていた。

ま几、従来例にはストロボの形状を指定していないが、
第７図に従来一般的に用いられている表面検査装置用照
明の一例を示す。例えば第７図（ａ）に示す反射鏡付ス
トロボ（２）のように放電管ＱｒＪの後部に反射鏡■を
堆シ付け、放電管ｔ２１）の発光による直接光と反射板
四での反射光を前面に広角度で照射する。また、第７図
（ｂ）に示すレンズ集光型ストロボ（至）は従来のスト
ロボの他の例であシ、放電管（至）からの光を集光レン
ズ＠で集光し、照射範囲を限定している。

〔発明が解決しようとする！！題〕

まず、第６図に示す様な従来の装置では１画面表示がリ
アルタイムであシ画像が保存されないので、被検材の移
動速度が速くなるとそれに対応してモニタ上の表示周期
が遠くなシ検査員が疵の確認をする時間が少ないため判
定の精度が悪くなる。

また撮像した画像を通常の標準モニタ上に表示している
為、解像度が悪くなり判定精度の低下を招（という２つ
の問題点があった。

更にこの様なカメラで撮像しモニタ上に表示する従来の
装置では、疵の大小、コントラストの濃淡等疵°にょ）
その見え方は様々である。この様なモニタ表示画面に対
して検査員が目視にょシ検査を行う場合６画面全体を見
落としの無いように注意深く見る必要があう、検査員の
疲労のかなりのものと・なる。

第８図（ａＪは第７図（ｂ）のレンズ集元型のストロボ
（ハ）を例にとった場合のストロボとカメラの配置図で
ある。第８・図（１））ｔ′ｉ、第８図（ａ）において
被検材の性質が均一でかつ光沢があった場合のカメラに
写った画像の例である。第８図（ｂ）の中央にある白く
丸い部分はハレーションＨ１であｐ、被検材面に光沢が
あるためストロボの発光源がそのまま写っｔものである
。第８図（Ｃ）は第８図（ａ）において被検材の性質が
縦方向と横方向で異なる場合であシ、この場合には第８
図（ｂ）の例とは違って帯止のハレーションＨ２が生じ
る。この様なハレーションに対して従来のストロボでは
ストロボ或はカメラの前面に部分的に透過率の違うフィ
ルム等を取シ付はハレーション部の光量を減少させるこ
とによシその影響を軽減していた。しかしこの方法は静
止した一定の反射率の被検材に対しては効果があるが。

被検材が移動しストロボと被検材面の角度が変化するこ
とＫよシ画面上のハレーションの位置が動く場合や、被
検材の表面性状が一定ではなくすなわちハレーションの
度合が常に一定ではない場合ＫＦｉ対応できなかった。

この様に従来の照明装置では光沢のある被検材の場合に
はノ・レーションを防ぎきれない場合があフ、ハレーシ
ョンの位置に疵があれば見えなくなってしまうという問
題点があった。

この発明はかかる課題を解決するためになされたもので
あり２画像メモリを複数枚持ち撮像した画像を逐次画像
メモリに蓄積し、さらには光ディスクに記憶させ、任意
の時間に疵画像を見ることを可能とした。さらに、モニ
タは高解像度のディスプレイを用いて画面の解像度を上
げ、これらＫよって外観検査の精度を向上させることを
目的としている。

ま几この発明は画像処理部に記憶された画像に対して信
号処理を行うことにより疵の位置を自動的に検出して検
査員の負担を軽減することを目的としている。

さらにこの発明は表面に光沢のある被検材に対してもハ
レーションを防ぎ、かつ撮像領域の照度を均一にするこ
とを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る表面疵検査装置は、ストロボの発光タイ
ミングに同期して画像を入力し、逐次静止画として第１
のメモリに蓄積できる画像処理部と、第１のメモリ上の
画像データを標準のモニタ２倍程度以上の高い解像度で
表示する高精細度ディスプレイと、第１のメモリ上の画
像データ大量に記憶できる第２のメモリを備えたもので
ある。

また、この発明に係る表面疵検査装置は１画像処理装置
に記憶された画像データに対して各行について移動平均
を用いて８／Ｎを計算し、その大小によフ疵位置を自動
的に検出する信号処理部を備えたものである。

更に、この発明に係る表面疵検査用照明装ｆＩｔは縦長
の棒状の放電管を持つ複数台のストロボと。

これらのストロボから発せられた光を拡散する拡散板を
備えたものである。

〔作用〕

この発明は、複数枚の第１のメモリと第２のメモリを備
えることによ）１枚の疵画像に対して十分に検査の時間
をとることができ、またいつでも画像を呼び出して疵の
確認することができるので外観検査の精度を上げること
ができる。更には。

高精細度ディスプレイを備えているので１枚の画像の解
像度も従来に比べてかな）良くなり、この点でも外観検
査の精度を向上させている。

またこの発明は、カメラで撮像し８画像処理部に取シ込
まれたディジタル画像に対して信号処理部で信号処理を
行うことによシ、撮像された画面内の疵の有無を自動的
に判別する。

さらにこの発明は、拡散板を用いて複数の光源から発せ
られた光を拡散させることによシ、光沢のある表面性状
の被検材に対しても局部的なノ・レーションを防ぐこと
ができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例について説明する。

第１図はこの発明による表面疵検査装置の一例を示す図
である。図において（１）は移動する被検材。

（２）はストロボ、（３）は高精細度カメラ、（４）は
撮像視野である。（５）はセンナ部であシ、光学的な画
像処理以外の方法で予め疵の位置検出する。（６）は制
御部であシセ／す部（５）からの情報を基に撮像タイミ
ングを決定し、ストロボ（２）に発光指令を出力しこれ
と同期をとってカメラの同期信号のリセット信号を出力
する。更に駆動部（７）を移動させカメラ（３）とスト
ロボ（２）を撮像位置に停止させる。（７）は駆動部で
あ）ストロボ（２）とカメラ（３）を搭載し制御部（６
）からの信号で軌道り上を移動しセンサ部（５）で指定
された位置に停止する。（８）は画像処理部であシ。

まずカメラ（３）に対しては外部同期信号を常時出力し
、制御部（６）からの信号でこの外部同期信号をリセッ
トし同期信号の立ち上が９とストロボ（２）の発光のタ
イミングを合わせる。またカメラ（３）からのビデオ信
号を入カレＡ／Ｄ変換して第１のメモリである画像メモ
リ（９）に記憶させる。画像メモリ（９）は複数枚ある
ので取フ込んだ画像を順次具なる画像メモリに記憶させ
る。またα〔は高精細度ディスプレイであシ画像、メモ
リ（９）の内容を表示する。さらＫ（１））は第２のメ
モリとしての光デイスク装置であシ２画像メモリ（９）
の内容を逐次記録する。次に動作について説明する。

まず、搬送路上の撮像地点の上流に設置されたセンサ部
（５）でレーザー等を用いて予め疵を検出し検出信号を
その位置情報と共に出力する。センサ部（５）では疵に
検出と同時に搬送速度も常時検出する。制御部（６）で
はこのセンサ部（５）から疵検出信号と搬送速度の情報
を入力し、検出された疵が丁度カメラ（３）の正面に来
るまでトラッキングを行い。

カメラ（３）の正面を疵が通過する瞬間にストロボ（２
）に発光指令を出力し、ストロボ（２）を発光させる。

また同時に画像処理部（８）には外部同期のリセット信
号を出力する。カメラ（３）は絶えず画像処理部（８）
からの外部同期信号で画像を取り込んでいるが。

画像処理部（８）ではこの取シ込みのタイミングすなわ
ち外部同期信号の立ち上が多をストロボの発光タイミン
グと合わせるために制御部（６）からのリセット信号に
シり外部同期信号をリセットする。画像を連αして３枚
入力する場合を例に取フこれらのタイミングチャートを
Ｎ１２図に示す。

一方、制御部（６）はセンナ部（５）から疵の幅方向の
情報を入力し、駆動部（７）に駆動指令を出力しストロ
ボ（２）とカメラ（３）を疵が撮像点を通過するまでに
被検材の幅方向について予め設定した位置へ移動させる
。駆動部（７）は搬送方向に垂直に置かれ友軸動り上を
移動する。この様に本実施例ではカメラ（３）が任意の
位置に移動することができるため、撮像視野（４）は従
来のように必ずしも被検材の全幅をカバーしている必要
はなく、視野を小さく設定できるため解像度が向上する
。

撮像が行われると１画像処理部（８）は前述のリセット
信号を基準にして画像を取り込み２画像メモリ（９）に
逐次記憶させる。画像メモリ（９）は複数枚ある次め一
個の疵に対して連続的に何枚かの画像を取り込むことも
可能である。画像処理部（８）ではカメ２（３）からの
入力画像に対して階調処理を行って目視判別をしやす＜
シ友上でメモリに：書き込むこともできる。

画像メモリ（９）上に書き込まれた画像データは高精細
度ディスプレイａＯ上に表示され検査員が目視によシ疵
の蓚認、疵名の判定等を行う。現在、鋼材を始めとする
外観検査ではユーザーからの要求も厳しくなシ、微細疵
の検出が必要となっている。

そこで２例えば走査線１５００本の高精細度ディスプレ
イを用いることによシ標準モニタの約３倍の解像度を得
ることができ、微細な疵の認識性能ががな夛向上する。

画像メモリ（９）の画像データは光ディスク装置αＤＫ
随時記録することができ、取シ込んだ画像を後で確認す
ることが可能である。なお１本実施例において１画像処
理部（８）では２値化を始めとする画像処理を行うこと
ができるので１画像処理の手法を用いて疵の形状や大き
さ等の判定を画像処理部（８）の内部で行うことも可能
である。

この実施例中、メモリの容量または使用目的によっては
第１のメモリ、第２のメモリを兼用し。

どちらか一方のみとすることも可能である。

Ｎ３図は、この発明の他の実施例を示す表面疵検査装置
の構成図である。

第３図において（１）からα〔は第１図と同様であシ。

α３はこの発明によって追加され良信号処理部である。

ま之、第１図にあった光デイスク装置は、第３図では画
像メモリ（９）と兼用するものとして省略した。

次に動作について説明する。撮像から画像処理部の画像
メモリへの画像データの記憶までは先に述べた実施例の
場合と同様であシ、まずセンサ部（５）で撮像位置を検
出し、制御部（６）が駆動部【７）に指令を出しストロ
ボ（２）とカメラ（３）を撮像地点に移動させる。一方
制御部（６）はトラッキングによ夕撮像タイミングを求
めストロボ（２１を発光させ２画像処理部（８）Ｋ画像
取り込み指令を出力する。画像処理部（８）ではこの画
像取り込み指令に基づきカメラ（３）に撮像トリガを出
力し画像を取シ込みＡ／Ｄ変換を行った後画像メモリ（
９１Ｋデータを記憶する。この画像メモリ（９）に記憶
され九データに対して信号処理部１３では１枚の画像の
各行（１走査分〕毎に移動平均を計算し、８／Ｎを求め
てその大小によシ疵の判定を行う。高精細度ディスプレ
イ員では画像メモリのデータと共に信号処理によって見
付けられ次疵の位置を表示する。次に信号処理部での処
理内容について述べる。まず画像データの１走査分につ
いて１次式に従って移動平均を求める。１上式において
ＩＩｊは水平方向のアドレス、ＤＩは処理を行う前の画
像データ、Ｄｌは被検材表面の健全部の推定値、　Ｄｌ
は画像データからノイズ分を除去したいと考えられる値
である。Ｎ１はＤｌを求めるための移動平均回数、　Ｎ
２はＤｌを求めるための移動平均回数であル１通常Ｎ１
）Ｎ２である。これによって得られ九２つの移動平均値
を用いてＳ（信号レベル）　＝　ｌ　Ｄｌ（１）−Ｄｌ
（１月　　（３）Ｎ（ノイズレベルノ：ｌ　Ｄ　ｆ（１
）−Ｄ　３（１月　　　１４）を計算し。

Ｓ／Ｎ＞δ を満たす所を疵とみなす。本処理を水平１ラインに適用
した例を第４図に示す。第１図（ａ）は元の画像であシ
中央の黒い線が疵Ｆである。第４図（１））は第２図（
ａ）の矢印の行について上記処理を施し次ものであり２
点Ａを例にと５１）．Ｎ２，１３．Ｎを示す。又図中点
で表わしたものが処理前の画像データＤＩ、実線がＤ２
．−点鎖線がＤ３　である。第４図（１））では疵のと
ころでＳ値が大きくなって詔シ疵であることを示してい
る。

第５図は、ストロボ（２）及び拡散板ａ３の構成例であ
る。図において（１）は被検材、（２）は棒状の放電管
をもつストロボでありこの実施例では２台のストロボを
用いる。０は白色塩化ビニル等の不透明な材質ででき几
拡散板である。

ま九、第５図において（ａ）はこの装置の平面図。

（１）ｌは同じく正面図である。

次に第５図の構成について説明する。

まず２台のストロボ（２）を放電管が平行になるように
配置する。本実施例では２台のストロボを放電管が縦に
なる用に配置するが、被検材の特性等によシ横向きにお
いても何ら差し支えはない。このストロボの放電管は棒
状であシ、放電管の長平方向のある範囲に対しては比較
的−様な照度が得られる。しかし、横方向については放
電管の正面では照度が高いが２台のストロボの中央は暗
くな夛−様な照度は得られない。そこで拡散板０を入れ
その表面でストロボ光を拡散させることによフ被検材面
での照度差を少なくする。このように拡散板を挿入する
ことによシ被検材に対して均一な照明を行う様な拡散光
を発する面状の光源を冥現することができる。ま几スト
ロボと被検材の角度によっては光源と被検材の距離差の
ため被検材面の左右で照度に差が生ずることが考えられ
るがこの場合には第５図に示す様に被検材との距離が遠
い刀のストロボの位置を前にずらせることにより左右を
均一にすることが可能である。

〔発明の効果〕

以上の様に、この発明によれば疵が連続して発生した場
合でも、複数枚の第１のメモリま友は第２のメモリに画
像を記憶させることＫＣ，！ｌ）検査の時間を稼ぐこと
ができ外観検査精度を向上させることができる。更にカ
メラを移動させることによシ視野を小さくでき、ま几高
精細度ディスプレイを用いることにより表示される画像
の解像度を上げることができるので、これによっても検
査精度を向上させることができる。

ま几、信号処理によって疵の自動判定機能を持たせるこ
とにより検査員の負担を軽減し、安定した精度をえるこ
とができる。

さらに、この発明によれば表面に光沢のある被検材に対
してもツル−ジョンを生じさせることなく均一な照度を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の構成図、第２図はタイミン
グチャートの例を示す説明図、第３図はこの発明の他の
実施例の構成図、第４図は信号処理の実行例を示す説明
図、第５因はこの発明によるストロボの配置図、第６図
は従来の実施例の構成図、第７図は従来のストロボの説
明図、第８図は従来のストロボによるツル−ジョンを示
す説明図である。 図において、（１）は被検材、（２）はストロボ、（３
）は高精細度カメラ、（４）はこの発明による撮像視野
。 （５）はセンサ部、（６）は制御部、（７）は駆動部、
（８）は画像処理部、（９）は画像メモリ、αＧは高精
細度ディスプレイ、　＋１）１は光デイスク装置、　１
３は信号処理部。 αｊは拡散板である。 なお２図中同一符号は同一ま九は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動する物体を撮像し、静止画として入力すると
   ともにその画像を用いて外観検査を行う表面疵検査装置
   において、被検材を照らすストロボと、被検材面の画像
   を入力する高精細度カメラと、前記ストロボと高精細度
   カメラを搭載し被検材上を移動することができる駆動部
   と、ライン上の撮像位置を検出するセンサ部と、このセ
   ンサ部で得られた位置情報を元に前記駆動部に対して駆
   動指令を出力し、また同時に撮像タイミングを計算し前
   記ストロボに対してストロボ発光指令を出力し、さらに
   撮像の同期信号のリセット指令のタイミングを計算する
   制御部と、上記カメラに同期信号を出力しカメラからの
   画像信号を静止画として取り込み画像処理を行うことが
   できる画像処理部と、この画像処理部に入力された画像
   を複数枚記憶することができる第１のメモリと、この第
   １のメモリ上の静止画像を記憶、保存する第２のメモリ
   と、上記第１のメモリまたは第２のメモリの画像を表示
   する高精細度ディスプレイを備えたことを特徴とする表
   面疵検査装置。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項記載の表面疵検査装置
   において、画像処理部で記憶された画像に対して信号処
   理を施して疵を検出する信号処理部を備えたことを特徴
   とする表面疵検査装置。
3. （３）特許請求の範囲第（１）項記載の表面疵検査装置
   において、ストロボを複数個とし、さらにその前にハレ
   ーシヨンを防止する拡散板を設置したことを特徴とする
   表面疵検査装置。