JPH0395404A - 円盤状部品の表面検査装置 - 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］ 本発明は、円盤状部品の円盤面を撮像して得た映像信号
を画像処理して鋳巣の有無を検査する円盤状部品の表面
検査装置に関する。

［従来の技術コ 従来、自動車の制動装置の部品であるディスクロータは
、所定の加工工程を終えた後、研磨されたその円盤面に
おリる鋳巣の有無を目視検査していた。

［発明の解決しようとする課題］ ところが、上記した目視検査は繰り返し作業であり、神
経の高度の集中が必要であるため、作業者は一定の作業
時間が経過すると疲労し、検査精度が低下するという問
題があった。

一方、この円盤面の検査を、円盤面を眼像する撮像装置
と、撮像された映像信号を処理して傷を判別する画像処
理装置となどを用いて行なうことも考えられるが、現状
では画像処理に時間が掛かり過ぎるという問題があった
。

本発明は、問題に鑑みなされたものであり、高速かつ高
精度な検査が可能な円盤状部品の表面検査装置を提供す
ることをその解決すべき課題としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明の円盤状部品の表面検査装置は、順番に検査する
各円盤状部品を同位置に順次保持する保持手段と、保持
された前記円盤状部品の中心軸と平行な光軸を有し前記
円盤状部品の円盤面を撮像して映像信号を出力する２次
元躍像手段と、前記映像信号を２値化して２値化画像信
号を出力する２値化手段と、前記円盤面の理想輪郭に相
当する基準円を予め記憶する基準円記憶手段と、前記２
値化画像信号が描出される画面から前記基準円で囲まれ
た検査領域を指定し、該検査領域だけを検索して鋳巣領
域を抽出する鋳巣領域抽出手段と、前記鋳巣領域の占有
面積の大小に基いて前記円盤面の良、不良を判別する円
盤面判別手段とを具備することを特徴としている。

測定すべき円盤面は、内側輪郭をもたない円形面でもよ
く、又は、内側輪郭をもつ輪状面であってもよい。また
、躍象画像が円形であれば円錐面であってもよい。

ここで、保持手段は、各円盤状部品を順次に同位置に保
持するが、この場合の同位置とはあくまでも同一形状の
各円盤状部品同士が同位置となるという意味であって、
互いに形状の異なる円盤状部品同士は異なる位置に保持
されることができる。

２次元撤像手段は１個で円盤面全面を躍像することがで
き、また、複数個で円盤面全面を分担して撮像すること
もできる。複数個で円盤面全面を分担して蒙像する場合
、各派像画面における基準円及び画面端部で区画された
検査領域の一部分毎に、順番に検査して円盤面全体の検
査を遂行することができる。また、各２次元＠像手段間
の相対的な位置関係が既知であるので、各２次元躍像手
段から得られた画像の垂直、水平座標を所定量だけ補正
して、共通の画面上に描出することができ、このように
すれば、複数の２次元撮像手段を用いでも、蒙像された
円盤面を共通の画面上で単一画像として処理することが
できる。

なお、この明細書でいう画面は、具体的なものである必
要はなく、２次元座標で指定される仮想の画像空間とし
てもよい。

２値化手段は、鋳巣と正常な円盤面とを区別するように
しきい値を与えられている。

［作用コ 保持手段は、順番に検査する同一形状の各円盤５ 状部品を同位置となるように順次保持する。基準円記憶
手段は予め円盤状部品の基準円を保持している。鋳巣抽
出手段は、画面から基準円で囲まれた検査領域を指定し
、検査領域だけを検索して鋳巣を抽出する。円盤面判別
手段は、鋳巣面積を判別基準として円盤面の良、不良を
判別する。

すなわち、この装置では、基準円で囲まれた検査領域だ
けを検索することにより、不必要な画面領域の画像処理
を省略して処理を高速化する。更にそれと同時に、基準
円と実際の円盤面の実輪郭とに囲まれた輪郭欠落部（す
なわち内外縁に接する鋳巣）を露顕させて、その検査を
可能とする。

［実施例］ （第１実施例〉 本発明の円盤状部品の表面検査装置の一実施例を図面に
より説明する。

この円盤状部品の表面検査装置は、第１図に示すように
、保持手段を構戒する検査台１と、白熱灯及び集束レン
ズ内蔵の照明装置２と、２次元撮像手段を構或するＣＯ
Ｄ内蔵の４個のＴＶカメラ６ ３ａ〜３ｄと、マルチプレクサ４と、２値化手段を構或
する２値化回路５と、基準円記憶手段、鋳巣抽出手段及
び円盤面判別手段を構戒する画像処理装置６と、警報装
置７とからなる。

検査台１は、図示しない基部上に搭載されており、円盤
状部品を構或するディスクロータ１００を収容する凹部
１ａを有している。凹部１ａは、斜め上方に゛向けて開
口しており、底面］ｂと、底面１ｂの一端から底面１ｂ
に対して垂直に立設された後壁面ＩＣと、底面１ｂの前
記一端と直角な底面１ｂの他端から底面１ｂに対して垂
直に立設された側壁面１ｄとを有している。底面１ｂと
後壁面ＩＣとは、第１図に示すように、鉛直線に対して
それぞれ４５度方向に伸びている。また、底面１ｂと側
壁面１ｄとは、第２図に示すように鉛直線を挟んで約３
０度、約６０度の方向に伸びている。

ディスクロータ１００は、自重により滑って、その大径
部の外周面１０２が底面１ｂ及び側壁面１ｄに当接し（
第２図参照）、その小径部の端面１０３が後壁面ＩＣに
当接している（第１図参照〉。したがって、この凹部１
ａに順次載置される各ディスクロータ１００は、第２図
に示すスライド方向に滑り各面１ｂ〜１ｄに規制される
ので、同一種類毎にほぼ同じ位置に保持ざれる。

また、検査台１は、第１図に示すように、後壁面１Ｃの
斜め上方に後壁面１ｃと平行に伸びる支持プレート１ｅ
を有しており、この支持プレート１ｅの下面には、照明
装置２及び４個のＴＶカメラ３ａ〜３ｄが固設されてい
る。

照明装置２は後壁面１Ｃと直角な光軸Ｍを有しており、
４個のＴＶカメラ３ａ〜３ｄの各光軸は光軸Ｍから所定
距離を隔ててかつ平行に伸びている。また、ＴＶカメラ
３ａ〜３ｄは照明装置２を中心として９０度回転対称に
配置ざれている。ＴＶカメラ３ａ〜３ｄの撮像画面間の
相対関係を第４図に示す。ａ１〜ａ４で区画される領域
が第１のＴＶカメラ３ａの撮像画面を表し、ｂ１〜ｂ４
で区画ざれる領域が第２のＴＶカメラ３ｂの躍像画面を
表し、０１〜Ｃ４で区画される領域が第３のＴＶカメラ
３Ｇの撮像画面を表し、ｄ１〜ｄ４で区画される領域が
第４のＴＶカメラ３ｄの胤像画面を表す。ＴＶカメラ３
ａ〜３ｄに内蔵されたＣＣ’Ｄ（図示せず）の有効画素
は垂直方向に４９８画素行、水平方向に７６８画素列だ
け配列され、合計約３６万画素の有効画素を有しており
、各画素は順次にアナログサンプリング信号を出力する
。

Ｔカメラ３ａ〜３ｄは、本発明でいう円盤状部品を構戒
するディスクロータ１００を穎像する。

躍像されるディスクロータ１００は、検査台１の載置面
１ａに載置されている。ディスクロータ１００は第１図
に示すように、フランジ形状を有しており、この実施例
では輪状の円盤面１０１が検査対象となっている。なお
、ディスクロータ１００は円盤面１０１を上向きかつ水
平として載置面１ａに載置されている。ディスクロータ
１００の載置はロボット（図示せず）で行なわれるが、
他に、コンベヤなどによる自動搬送装置を採用すること
もできる。ディスクロータ１００は第４図に示すようＩ
；、その中心軸がＴＶカメラ３ａ〜３ｄ９ から等距離に載置されることか好ましい。

マルチプレクサ４は、画像処理装置により制御される４
個のＣＭＯＳアナログ伝送スイッチからなり、ＴＶカメ
ラ３ａ〜３ｄから入力される各映像信号を順次選択して
２値化手段５に送出する。

２値化手段５は、コンパレー夕で構戒されている。なお
、ＴＶカメラ３ａ〜３ｄの映像信号は各画素が順次出力
する画素信号電圧により構戊されているので、２値化手
段５から出力される２値化画像信号Ｂは、画素周期を１
周期とするパルス信号となっている。

第５図に示すように、照明装置２で照明された正常な円
盤面鎮域１０内の２値化画像信号Ｂは１となっており、
内外の背景部１１、１２は反射光量が少ないのでＯとな
る。鋳巣部１３、１４、１５もまた、反射光量が少ない
のでＯとなる。

画像処理装置６は、第３図に示すように、画像処理プロ
セッサ及び画像メモリを内蔵して画像処理機能を有する
マイコン装置で構成されており、更に、画像処理装置６
はマルヂプレクサの切換タ１０ イミンクを制御するとともに他の機器の電源のオンオフ
をも制御している。画像処理装置６は、本発明でいう輪
郭信号抽出手段と中心座標半径算出手段と基準円記憶手
段と鋳巣抽出手段と円盤面判別手段とを構戊している。

画像メモリは、入力された２値化画像信号を記憶する２
値化画像記憶エリアと、算出された中心座標及び半径か
ら基準円（すなわち理想輪郭）に相当する座標をデータ
を記憶する基準円座標記憶エリアを有している。なお、
画像処理装置６は各ＴＶカメラ３ａ〜３ｄの撮像画面毎
に順番に画像処理を実行するので、２値化画像記憶エリ
アは、約３６０ｋビットの記憶容量をもてばよい。なお
、２値化画像記憶エリアの１ビットはＴＶカメラ３ａ〜
３ｄの１画素に対応している。

警報装置７は、画像処理装置６から受取った不良信号に
基づいて光と音響により警報を発する装置である。

以下、この実施例の装置の動作を、第６図〜第８図のフ
ローチャート及び第５図に従って説明ず１１ る。第５図は第１ＴＶカメラ３ａの撮像画面の一例を示
している。

画像処理装置６は電源人力とともに初期設定される（Ｓ
１０）。この初期設定により、変数ＭをＯに、変数Ｎを
１にセットする。なお、この変数Ｍは、載置されたディ
スクロータ１００が最初の１個かどうかを知るためのも
のである。また、変数Ｎは、どのＴＶカメラの映像信号
を処理するかを決めるものであり変数Ｎの値に応じて、
マルヂプレクサ４はＴＶカメラの一つを選択づる．Ｎが
１に設定されると第ＩＴＶカメラの映像信号が選択され
る。また、電源入力とともに、照明装置２が点灯ざれ、
ＴＶカメラ３８〜３ｄが起動される。

次に、ディスクロータ１００が検査台１の所定位置に戟
置されたかどうかを検出する（Ｓ”１２＞。

なお、この検出はディスクロータ１００により光が遮断
されるフォトインタラプタ（図示せず）からの入力によ
り実行される。

ディスクロータ１００の載置を検出した後、所定時間待
機する（Ｓ１４）。この待機はディスク１２ ロータ１００の検査位置への載置が完全に終了した後で
次のステップに入るためである。

次に、変数Ｍ　ｈ＜　ｏかどうかを調べ（Ｓ１６）、Ｏ
であれば最初の被測定物であるとしてＳ１８に進み、Ｍ
が１であれば２番目以降の被測定物であるとして３１８
を省略してＳ２０に進む。

Ｓ１８では、検査領域指定サブルーチンを実施し、画面
上において検査が必要な検査領域Ｓを指定する。なお、
この検査領域Ｓは本実施例では、基準面に囲まれた領域
に対応している。正確には、検査領域Ｓは、第５図に示
すように、内の基準円の一部と画面端部とで区画される
領域となっている。

次に、鋳巣検査サブルーチンを実施し、指定された検査
領域内部にお（プる鋳巣の有無を調べ、所定面積以上の
鋳巣がある場合に警報を出力する（Ｓ’２０＞。

次に、変数Ｎに１を加え（Ｓ２２〉、Ｎが４以下であれ
ば（８２４）、Ｓ１８に復帰して次々に２値化画像信号
を処理してゆき、Ｎが５になった１３ ら、Ｎを］にリセットしＭを１にセットして（Ｓ２６）
　、Ｓｌ　２に復帰して次のディスクロータ］ＯＯが載
置されるのを待つ。

検査領域指定サブルーチンを第７図のフローチャートを
参照して説明する。

まず、２値化回路５から２値化画像信号を受取り、受取
った順番に画像メモリに順番に書込む（５１００＞。

次に、記憶された２値化画像信号を処理して、所定個数
の内輪郭データ（すなわら、内輪郭座標〉をサーチして
求める（Ｓ１０２）。内輪郭データのサーチは以下のよ
うにして行なう。画像メモリに記憶された２値化画像信
号は４９８本の水平走査線（以下、口Ｓしという）から
なるから、垂直方向に互いに等間隔に存在する３２本の
ＨＳＬを選択する。選択された口ＳＬの一本を第４図に
示す。次に、これら３２本の口ＳＬにおいて、白（１〉
から黒（０）に変化するエツジＥｉに接する白（１〉の
画素の垂直、水平アドレス（画素番地〉をメモリする。

このようにして、３２個の内１４ 輪郭データ（内輸郭番地）が得られる。

次に、得た３２個の内輪郭データから異常なデタを除外
する。すなわち、各内輪郭データは、円周軌跡上に存在
する筈であり、互いの相互座標関係を演算して特異的な
内輪郭データを除外する（Ｓ１０４）。

同様に、記憶された２値化画像信号を処理して、所定個
数の外輪郭データ（すなわち、外輪郭座標）をサーヂし
て求める（Ｓ１０６）。外輪郭データのサーチは以下の
ようにして行なう。内輸郭デタのサーチでサブリングし
た上記３２本の口ＳＬを用い、これら３２本の口ＳＬに
おいて、黒（０）から白（１〉に代るエツジＥｅに接す
る白（１）の画素の垂直、水平アドレス（画素番地〉を
メモリする。このようにして、３２個の外輪郭データ（
外輪郭番地〉が得られる。

次に、３１０４と同様にして３２個の外輪郭デタから異
常なデータを除外する（３１０８）。

次に、最小二乗法を用いて、残った有効な内輪郭データ
から最も近接する円（正確にはほぼ１／１５ ４円の中心座標と半径とを算出し、同様に、残った有効
な外輪郭データから最も近接する円〈正確にはほぼ１／
４円の中心座標と半径とを算出し（８１１０）、算出し
た中心座標と半径とから、基準円（正確にはその一部〉
を決定し、この基準円の座標データを各口ＳＬ毎にメモ
リする（Ｓ１１２〉。この基準円は鋳巣の無い内外輪郭
に対応している。

次に、鋳巣検査サブルーチンを第８図のフロチャートを
参照して説明する。

まず、基準円の各種データを用いて、基準円により区画
される検査領域Ｓに含まれる画素数をカウントし、カウ
ントした数値に１画素の面積を掛けて基準円盤面（正確
にはその一部〉の面積３ｔを計算する（３２００）。

次に、検査饋域Ｓにおいて白（１〉をもつ画素数をカウ
ントし、カウントした数値に１画素の面積を掛けて正常
な円盤面１０（正確にはその一部）の面積Ｓｒを計算す
る（Ｓ２０２）。

次に、基準円盤面積Ｓｔと正常な円盤面積ｓｒ１ｅ！ との差を求め（８２０４＞、差（Ｓｔ−Ｓｒ）が所定値
より大きい場合には警報信号を出力して（Ｓ２１０＞、
ルーチンを終え、差が所定値以下であれば検査領域Ｓ内
の各鋳巣の面積を算出する（Ｓ２０６＞。この各鋳巣の
面積の算出は、検査饋域内部において、２画素以上の互
いに隣接する黒（０）領域をサーチし、各黒（０）領域
を鋳巣領域とする。そして、各鋳巣領域について、その
画素数をカウントし、カウントした数値に１画素の面積
を掛けて各鋳巣の面積を算出する。例えば、第４図にお
いて、鋳巣１３、１４、１５が検出され、その面積が算
出される。

次に、各鋳巣の面積が所定値以下かどうかを検出する（
Ｓ２０８〉。第５図では、１ｏ画素分以上の面積をもつ
鋳巣１３、１４、１５が存在するのでディスクロータ１
００を不，良品としている。

すなわち、各、鋳巣の面積が１０画素面積以上であれば
、警報信号を出力してルーチンを終え、そうでなければ
、メインルーチンにリターンする。

（第２実施例〉 １７ 本発明の円盤状部品の表面検査装置の他の一実施例を図
面により説明する。

この円盤状部品の表面検査装置は、第９図に示すように
検査台１と、照明装置２と、ＴＶカメラ３ａ〜３ｅと、
マルチプレクサ４と、２値化手段５と、画像処理装置６
と、警報装置７とからなる。

この検査装置は、実施例１の装置にＴカメラ３ｅを付加
し、画像処理装置６の動作を変更したものである。この
実施例の検査装置は、順序不定に検査台１に載置される
各種大きさの円盤状部品の検査が可能なように構成ざれ
ている。

ＴＶカメラ３ｅは、支持プレート１ｅに保持されており
その光軸は光軸Ｍと平行となっている。

ＴＶカメラ３ｅは５１２ビットのＣＣＤリニアイメージ
センサを内蔵している。ＴＶカメラ３ｅの撮像画面は、
第１０図に示すように、載置されたディスクロータ１０
０の円盤面１０１の外輪郭１０５の一部と交差して半径
方向に伸びている。したがって、ＴＶカメラ３ｅは円盤
面１０１の外輪郭の一部を撮像し、ＴＶカメラ３ｅの１
行のライ１８ ン映像信号は所定のタイミングでマルチプレクサ４を介
して２値化回路５で１ラインの２値化画像信号に変換さ
れて、画像処理装置６に入力ざれる。

なお、第１０図に示すように、ディスクロータ１００の
機種が異なると、円盤面’１０１の外輪郭１０５は二点
鎖線Ｌ１〜「３の如く変動し、それに応じて、上記ライ
ン映像信号における外輪郭位置Ｓは変動する。

この画像処理装置６の動作を第１１図のフロチャートを
参照して説明する。

第１１図のフローヂャートは第６図のフローチャートに
３３０−８３２を付け加え、Ｓ１６を省略したものであ
る。

Ｓ１４で所定時間待機した後、３３０でＴＶ力メラ３ｅ
から２値化画像信号を受取り（Ｓ３０）、受取った２値
化画像信号を処理して、その最も外端側に位置する白（
１）画素と黒（０）画素との境界部の座標位置Ｓを検出
・し（Ｓ３１）、この座標位置Ｓによりディスクロータ
１００の機種が既知のものかどうかを判別する（Ｓ３２
）。なお、１９ この実施例では、ディスクロータ１００の各機種はそれ
ぞれ円盤面１０１の半径が異なるものとする。ディスク
ロータ１００の機種が既知かどうかは、検出した座標位
置Ｓに近似する座標位置を有するディスクロータ１００
の中心座標及び半径情報をメモリに保持しているかどう
かで決定する。

そして、既知のディスクロータであれば、３１８を迂回
して直接Ｓ２０に進み、新規なディスクロータであれば
、Ｓ１８に進んでその検査領域を指定する。

なお、本実施例の８１８の検査領域指定サブルチン（第
７図参照〉において、得られた各機種の中心座標及び半
径と、それらにより決定される基準円の座標データはメ
モリにそれぞれ記憶されている。

また、本実施例の８２０の鋳巣検査サブルーチン〈第８
図参照〉において、検査領域は、記憶している各種の基
準円の座標から、８１６より指定された機種のものを選
択して用いている。

このようにすれば、実施例１の装置に比較して２０ ８１８のステップを迂回できるので高速化することがで
き、かつ、異なる機種のディスクロータを順不同に検査
することができる。

なお、この実施例において、載置されるディスクロータ
１００の機種の決定に関しては、マニュアル設定や重量
検出など各種の方法を採用することができ、例えば、Ｔ
Ｖカメラ３ａ〜３ｄの一つを用いて輪郭検出して実行す
ることも可能である。

［発明の効果］ 本発明の円盤状部品の表面検査装置によれば、円盤状部
品の基準円を記憶しておき、各円盤状部品を同位置とな
るように順次保持して得たＷ＆像画像から上記基準円で
囲まれた検査領域を指定し、この検査領域だけを検索し
て鋳巣を抽出している。

すなわち、この装置では、基準円で囲まれた検査領域だ
けを検索することにより、不必要な画面領域の画像処理
を省略して処理を高速化し、それと同時に、基準円と実
際の円盤面の実輪郭とに囲まれた輪郭欠落部を露顕させ
て、その検査を可能としている。

２１ したがって、本発明の円盤状部品の表面検査装置によれ
ば、以下の効果を奏することができる。

（１〉まず、撮像画面全体を検査する必要がなく、検査
領域だけを検査すればよいので、高精度の検査を行って
も検査速度が高速となる。

（２）内外輪郭に接する鋳巣領域は画面上で背景と同じ
信号レベルとなるが、基準円により内、外輪郭に接する
鋳巣領域を区別することができるので、それらの検査か
可能となる。

すなわち、本発明によれば予め記憶する基準円により検
査領域の選択と、内外の実輪郭に接する鋳巣の露顕が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の円盤状部品の表面検査装置のブロッ
ク図、第２図は保持装置１の一部拡大正面図、第３図は
画像処理装置６のブロック図、第４図はＴＶカメラ３ａ
〜３ｄの撮像画面を表す模式図、第５図はＴＶカメラ３
ａの蒙像画像を表す模式図、第６図、第７図、第８図は
画像処理装置６の動作を表すフローチャートである。第
９図は２２ 本発明の実施例２を示すブロック図、第１０図はＴＶカ
メラ３ｅの撮像位置を示す模式図、第１１図は実施例２
を表すフローチャートである。 １・・・検査台〈保持手段〉 ２・・・照明装置 ３ａ〜３ｄ・・・ＴＶカメラ （二次元躍像手段〉 ４・・・マルチプレクサ ５・・・２値化回路 ６・・・画像処理装置 ７・・・警報装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）順番に検査する各円盤状部品を同位置に順次保持
   する保持手段と、 保持された前記円盤状部品の中心軸と平行な光軸を有し
   前記円盤状部品の円盤面を撮像して映像信号を出力する
   ２次元撮像手段と、 前記映像信号を２値化して２値化画像信号を出力する２
   値化手段と、 前記円盤面の理想輪郭に相当する基準円を予め記憶する
   基準円記憶手段と、 前記２値化画像信号が描出される画面から前記基準円で
   囲まれた検査領域を指定し、該検査領域だけを検索して
   鋳巣領域を抽出する鋳巣領域抽出手段と、 前記鋳巣領域の占有面積の大小に基いて前記円盤状部品
   の良、不良を判別する円盤面判別手段とを具備すること
   を特徴とする円盤状部品の表面検査装置。
2. （２）所定の円盤状部品の２値化画像信号から円盤面の
   実輪郭に相当する輪郭信号を求める輪郭信号抽出手段と
   、前記輪郭信号を最小二乗法で処理して前記基準円の中
   心座標及び半径を求める中心座標半径算出手段とを有し
   ている特許請求の範囲第１項記載の円盤状部品の表面検
   査装置。
3. （３）前記基準円記憶手段は、検査すべき複数種類の円
   盤状部品の各基準円を予め記憶しており、測定すべき前
   記円盤状部品に応じて対応する前記基準円を選択するも
   のである特許請求の範囲第１項記載の円盤状部品の表面
   検査装置。