JPH0743325B2

JPH0743325B2 - 欠け検査装置

Info

Publication number: JPH0743325B2
Application number: JP62292028A
Authority: JP
Inventors: 俊二前田; 仁志窪田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-11-20
Filing date: 1987-11-20
Publication date: 1995-05-15
Anticipated expiration: 2010-05-15
Also published as: JPH01134722A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、薄膜磁気ディスクのヘッド部におけるスライ
ダ等の検査装置に係り、特に欠けの検出を行なう欠け検
査装置に関する。

〔従来の技術〕

第12図に示す薄膜磁気ヘッドのスライダ１のレール部２
は、図示しないディスク円板と接触するため、レール部
２に欠け2a、2bがあると、ディスク円板を損傷する恐れ
があり、極めて厳重な品質管理が行われている。

従来の目視による欠け検出に代わって、自動的に欠けを
検出する技術が種々提供されており、この種の装置とし
て関連するものには例えば特開昭61−255484号或いは特
公昭62−13617号が挙げられる。前者は、テレビカメラ
等により検出した２値画像の直線部境界に最小二乗法を
用いて直線を当てはめ、この直線に沿って２値画像の値
を調べ、欠けの有無を判定するものである。後者は、欠
けにより発生した散乱光を検出するもので、光の投光角
度、散乱光受光素子の配置が最適化されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記２つの従来技術には、次のような問題点がある。前
者の従来技術には、１）境界上の複数点の座標から最小二乗法で直線を求め
る必要があり、計算に時間がかか、或いはハードウェア
規模が大きくなるなど、高速・小規模な形態はとりえな
い。

２）被検査対象のコーナ部に欠けがある場合に対して配
慮がされておらず、コーナの欠けを検出できない。

後者の従来技術には、１）投光器、散乱光受光素子及び被検査対象の位置関係
が決められているため、被検査対象を正確に位置決めす
る必要があり、付帯設備が大掛りとなる。また、投光
器、受光素子の位置関係において複数の品種の形状に適
した共通の位置関係が存在するとは限らず、複数の品種
を１台の検査装置では取扱えない。

本発明の目的は、これらの課題を解決し、被検査対象の
境界に存在する欠け欠陥を、簡単な構成で、被検査対象
の姿勢や形状に影響を受けることなく、しかも見逃すこ
となく、高速に検出することができるようにした欠け検
査装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、被検査対象上の境
界に存在する欠けを検査する装置において、前記境界を
有する被検査対象を撮像して被検査対象を示す２次元の
画像信号を検出する撮像手段と、該撮像手段から検出さ
れる２次元の画像信号から被検査対象を示す２次元の２
値化画像信号に変換する２値化回路と、該２値化回路で
２値化された被検査対象を示す２次元の２値化画像信号
を記憶する画像メモリと、該画像メモリに記憶された被
検査対象を示す２次元の２値化画像信号をｎ×ｎ（ｎは
３以上の整数）の画素で逐次切り出して切り出された被
検査対象を示す２次元の２値化画像信号について基準の
境界方向性を示すｎ×ｎの画素からなるパターンと相関
をとって被検査対象の境界を追跡して境界を示す２次元
座標を順次算出する境界追跡手段と、該境界追跡手段で
順次算出された境界を示す２次元座標を格納する境界座
標テーブルと、該境界座標テーブルに格納された境界を
示す２次元座標を読出して該境界上において中間点から
前後側にｋ画素離れた３点を組にして３点の２次元座標
を抽出して該３点の２次元座標に基づいて前記中間点と
前側の点とを結んだ直線と前記中間点と後側の点とを結
んだ直線とのなす角度を示す曲率または前記前側の点と
後側の点を結んだ直線からの前記中間点の距離からなる
外れ度合いの算出を順次前記境界線に沿って境界の始点
から終点まで行って前記外れ度合いの変化を得る曲率ま
たは欠け幅検出手段と、該曲率または欠け幅検出手段に
よって順次境界線に沿って境界の始点から終点まで行っ
て得られた外れ度合いの変化の少なくとも局所的な極値
を判定基準と比較して被検査対象の境界に存在する欠け
欠陥を検出する判定手段とを備えたことを特徴とする欠
け検査装置である。また本発明は、前記欠け検査装置に
おける前記判定手段において、前記判定基準を、良品の
被検査対象に対して前記曲率または欠け幅検出手段から
得られる境界の始点から終点まで行って得られた外れ度
合いの変化の少なくとも局所的な極値とし、該判定基準
と前記曲率または欠け幅検出手段によって得られた外れ
度合いの変化の少なくとも局所的な極値とを境界座標合
わせをして前記比較することを特徴とする。また本発明
は、前記欠け検査装置における前記判定手段において、
前記判定基準を、設計データに基づいて得られる境界の
始点から終点までの外れ度合いの変化の少なくとも局所
的な極値とし、該判定基準と前記曲率または欠け幅検出
手段によって得られた外れ度合いの変化の少なくとも局
所的な極値とを境界座標合わせをして前記比較すること
を特徴とする。

〔作用〕

欠けが無ければ、境界上で選んだいずれの３点も一直線
を成す。しかし、欠けが存在する場合、その欠けが存在
する箇所に上記３点のうち少なくとも１点が選択された
とき、この３点は一直線にはならない。従って、３点の
座標が一直線上にあるか否かをその外れの度合で検査し
ていけば、欠けの有無が判別できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

先ず、欠けの検出原理を説明する。境界上の３点を選択
し、その一直線からの外れの度合を曲率と欠け幅で見る
場合、第13図に示す様に、レール２の境界線上の３点a,
b,cの直線abと直線bcの成す角θを曲率、第14図に示す
様に、直線acと点ｂとの距離Ｄを欠け幅とする。今、ａ
点の座標を（x_a,y_a）、ｂ点の座標を（x_b,y_b）、ｃ点の
座標を（x_c,y_c）とし、直線abとａ点におけるレール２
の境界線の法線がなす角を、直線bcとｂ点における直
線abの法線がなす角をγ、直線acと直線bcがなす角をα
とすると、 θ＝−γ Ｄ＝bC・sin α となる。

上述した曲率θ、欠け幅Ｄを逐次算出するため、第15図
（ａ）に示すように、レール部の境界を右回りに追跡し
て境界座標を順次検出し、境界上のｋ画素づつ離れた３
点を順に選択する。求めた曲率θは、第16図（ａ），
（ｂ）に示すように、直線部境界上で、正常であれば
零、欠け2aでは負の値になる。一方、コーナ部イ，ロ，
ハ，ニ（16図（ａ））では、それが正常であれば第16図
（ｂ）のイ，ロ，ニに示すようにπ/2、欠け2bがあれば
それより小さな値になる。従って、曲率θの大小によっ
て欠けの有無を検出できる。曲率θは、例えば第17図に
示すように、角度のとりうる値をテーブルに記憶して
おき（同様に角度γも）、これを参照することにより、
高速にしかも小さいメモリ容量で求めることが可能であ
る。メモリ容量は、点a,b,cの間隔ｋによって変わる
が、第17図に示すｋ＝５のときは1kbit,k＝10のとき4kb
it,k＝20のときでさえ14kbitにすぎない。また、第15図
（ｂ）に示す境界座標テーブルを全て作ってから曲率θ
を求めるのではなく、境界を追跡しながら曲率θを求め
ることが可能であり、高速で欠けを検出できる。

また、第14図に示した方法によって求めた欠け幅Ｄは、
三角形abcの高さに相当し、第16図（ｃ）に示すように
直線部境界上で正常であれば零、欠け2aでは欠け幅W₁に
等しい値になる。一方、コーナ部では、それが正常であ
れば第16図（ｃ）のイ，ロ，ニに示すように欠け2bがあればそれより小さい値になる。この場合、はW₂に等しい。従って、欠け幅Ｄを境界点について逐次
求めることにより、レール全周について発生した欠けの
大きさを正確に検出できる。この欠け幅Ｄも曲率θと同
様にテーブル参照方式が適用でき、小さいメモリ容量で
高速に求めることができる。

これらは、いずれの方式もレールの姿勢の影響を全く受
けないので、スライダの整列位置決めなどの付帯設備は
不要である。また、いずれの方式も複数の品種を１台の
検査装置で検査できる。

なお、欠け幅Ｄを求める上で、角度αは曲率θの算出に
おいて座標ｂとｃの交換（ｂｃ） θにπ−θを導入（θ→π−θ）により、α＝θとして得ることができ、同一のハードウ
ェアで検出できる。

特に、本方法によれば、直線部境界上の欠けは必らず負
の値として検出され、何ら特別な手段を必要とすること
なく、簡単に欠けのみを検出できる。

第１図は、上述した検出方法を実行する欠け検査装置の
構成図である。第１図において、光源４により照明され
たスライダ１のレール部２を対物レンズ３を介して光電
変換器５により検出する。光電変換器としてはリニアイ
メージセンサ、TVカメラ等いかなるものでも使用可能で
あるが、本実施例ではTVカメラを用いた例を示す。TVカ
メラ５により検出した画像を２値化回路６により２値化
し、２値画像を画像メモリ７に記憶する。レール部２は
明るく、その他の部分は暗く検出されるので、レール部
２に値１、その他は値０が入る。記憶した２値画像に対
し、境界追跡回路８はレール部２の境界を追跡し、第15
図（ｂ）に示すような境界座標テーブルに順次検出した
境界座標x,yを書き込む。欠け幅検出回路10は、境界座
標テーブルより、境界上ｋ画素離れた境界座標を３点ず
つ順次抽出し、第14図に示す欠け幅Ｄを算出する。判定
回路11は、算出した欠け幅波形により欠陥かどうか判定
する。

次に境界追跡回路８を中心に第２図を用いて動作を詳し
く説明する。第２図において、画像メモリ７は、例えば
3000画素×3000画素×2bitのサイズをもち、2bitの上位
bitは終点検出フラグ、下位bitは画像データを表わす。
終点検出フラグは、境界追跡の終点検出用に設けたもの
で、フラグセット回路12により、追跡した境界はその座
標の終点検出フラグに値１がセットされており、このフ
ラグをフラグチェック回路13によりチェックする。値１
がセットされていれば、レール部の境界を一周し、始点
に戻ったとして境界追跡を終了する。画像メモリ７のア
ドレスはアドレス制御回路14により制御する。フラグチ
ェック回路13の出力NE信号15は、境界追跡中、アドレス
制御回路14を“active"にし、境界追跡が終了すると“n
ot active"の状態にする。３×３切出し回路16は、境界
追跡が終了するまで、画像メモリ７より３×３画素の画
像データを逐次切出す。次に、パターン発生回路17によ
り第３図に示す８種類のパターン（各パターンでの空欄
は不確定）を発生し、相関器18により、これらのパター
ンと３×３切出し回路16の出力の相関をとり、デコード
回路19に入力することにより、極めて高速にx,y座標のU
P/DOWN信号20を得る。このUP/DOWN信号20により、アド
レス制御回路14を制御し、次の境界座標を発生し、次の
境界点へ移る。同時に、アドレス制御回路14の出力を境
界座標テーブル９に書込む。境界座標テーブル９は、x,
y座標をそれぞれ12bit、境界長が10000画素として、高
々256kbitのメモリ容量となる。欠け幅検出回路10は、
境界座標テーブル９においてｋ画素離れた３点の座標を
順次読み出して第14図に示す角度，γ及びbcを記憶し
たROMテーブル21を参照して、欠け幅Ｄを算出する。

境界追跡は、第４図に示すように、レール部２の値１の
画素（１マスが１画素を示す）に着目し、８連結を保っ
て境界を追跡する。第３図に示した８種類のパターンと
デコード回路19の出力であるUP/DOWN信号の関係を第５
図に示す。例えば、第４図においてアドレス制御回路14
がＡ点を示している場合、３×３切出し回路16の出力は
第３図のパターンNo.と一致するので、第５図に示す
ようにｘ方向に−1,y方向に＋１のUP/DOWN信号が得ら
れ、アドレス制御回路14は次にＢ点を示すことになる。
なお、第３図に示したパターンは右回り（時計回り）追
跡用に設定したものであり、左回り用にもパターンは設
定可能である。

第６図に、３×３切出し回路16の出力と８種類のパター
ンの相関のとり方を示す。シフトレジスタにより構成し
た３×３切出し回路16の出力と各パターン間で対応画素
のEXORをゲート30でとり、不確定以外の画素についてこ
れらのORをゲート31でとる。そして８個のOR出力をデコ
ード回路19に入力し、第５図に従ってUP/DOWN信号を生
成する。デコード回路19はPAL等を用いて実現できる。

判定回路11は、得られた欠け幅Ｄより例えば次のように
欠陥かどうか判定する。５画素以上の欠けを欠陥と判定
する場合では、例えばならば欠陥とする。

なお、欠け幅検出回路10で境界座標テーブル９より第15
図（ｂ）に示したようにｋ画素離れた座標を読出した
が、欠け幅を正確に検出するためには、第７図に示した
ように、ｋmax（m₁,m₂）となるよう選択すればよい
（m₁,m₂は境界に沿った長さ。単位は画素）。

第１図、第２図では、欠け幅検出の例を示したが、曲率
θ検出も同様な構成で実現できる。また、境界追跡は、
８連結の例を用いて説明したが、４連結でも適用できる
ことは言うまでもない。その場合のパターンの例を第８
図に示しておく。

本実施例によれば、小さいメモリ容量で極めて高速に欠
けを検出できる。また、判定回路11において、コーナ間
隔をチェックすることによりレールサイズの良否も判定
できる。また、欠けの発生した位置も正確に検出できる
ことは言うまでもない。

次に、比較による欠け検出の例を第９図を用いて説明す
る。スライダは、第12図に示すように２つのレールを有
しており、これらを比較検査する。まず左のレールにつ
いて欠け幅を求め、欠け幅検出回路10の出力を一旦メモ
リ22に記憶する。次に、右のレールについて欠け幅を求
め、これとメモリ22に記憶されている左のレールの欠け
幅を比較する。位置合せ回路25において、左右のレール
の欠け幅波形のコーナの位置を合せる。差信号検出回路
26は、これらの欠け幅波形の差信号を算出し、２値化回
路27でこの差信号を２値化し、欠けを検出する。第10図
にこの様子を示す。第10図（ａ）は左レールの欠け幅検
出波形ｆであり、（ｂ）は右レールの欠け幅検出波形ｇ
であるが、これらには位置ずれがある。そこで、位置合
せ回路2fにより波形ｇを右にシフトし、第10図（ｃ）の
シフト波形ｇ′を得る。そして、波形ｆとｇ′の差信号
波形1f−ｇ′１（第10図（ａ））をとり、欠けを検出す
る。尚、Thは２値化の閾値である。

また、異なるスライダ間のレールを比較検査すること
も、本構成によれば可能である。

同様に第11図に示すように、設計データ発生回路23によ
り理想的な欠け幅波形を発生し、これと検出した欠け幅
波形を比較することも可能である。

なお、曲率θ検出もこれらの実施例と同様な構成で実現
できることは言うまでもない。

最後に、本実施例では第13図或いは第14図で示したよう
に、境界上の３点の座標により曲率θ或いは欠け幅Ｄを
検出したが、第18図に示すように、境界上の複数点a₁〜
a_iより平均座標を求めることによってこれらを実現することも可能であ
る。

なお、本実施例によれば、境界を追跡しながら検出した
境界座標から逐次、曲率或いは欠け幅を検出したが、特
に境界追跡において、追跡方向を決めるために、８種類
の方向を順次調べて進路を決定するのが通常考えられる
方式であるが、本方式によれば、これを同時に並列に行
うことができ、従来の1/8の時間で進路が決定できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、被検査対象の境界に存在する欠け欠陥
を、簡単な構成で、被検査対象の姿勢や形状に影響を受
けることなく、しかも見逃すことなく、高速に検出する
ことできる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係欠け検査装置の概略構成
図、第２図は第１図に示す欠け検査装置の詳細説明図、
第３図は境界追跡用パターンを表わす図、第４図、第５
図、第６図は境界追跡を説明する図、第７図は欠け幅検
出の条件を説明する図、第８図は境界追跡用パターンを
表わす図、第９図、第10図（ａ），（ｂ），（ｃ），
（ｄ）は実物同士の比較による検査の説明図、第11図は
設計データ比較による検査の説明図、第12図は欠けを有
するスライダ斜視図、第13図は曲率の説明図、第14図は
欠け幅の説明図、第15図（ａ），（ｂ）は境界座標テー
ブルの説明図、第16図（ａ），（ｂ），（ｃ）は曲率及
び欠け幅波形の説明図、第17図はROMテーブル図、第18
図は曲率の説明図である。１……スライダ、２……レール、６……２値化回路、７
……画像メモリ、８……境界追跡回路、９……境界座標
テーブル、10……欠け幅検出回路、11……判定回路、13
……フラグチェック回路、14……アドレス制御回路、16
……３×３切出し回路、17……パターン発生回路、18…
…相関器、19……デコード回路、22……メモリ、25……
位置合せ回路、26……差信号検出回路、27……２値化回
路、23……設計データ発生回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査対象上の境界に存在する欠けを検査
する装置において、前記境界を有する被検査対象を撮像
して被検査対象を示す２次元の画像信号を検出する撮像
手段と、該撮像手段から検出される２次元の画像信号か
ら被検査対象を示す２次元の２値化画像信号に変換する
２値化回路と、該２値化回路で２値化された被検査対象
を示す２次元の２値化画像信号を記憶する画像メモリ
と、該画像メモリに記憶された被検査対象を示す２次元
の２値化画像信号をｎ×ｎ（ｎは３以上の整数）の画素
で逐次切り出して切り出された被検査対象を示す２次元
の２値化画像信号について基準の境界方向性を示すｎ×
ｎの画素からなるパターンと相関をとって被検査対象の
境界を追跡して境界を示す２次元座標を順次算出する境
界追跡手段と、該境界追跡手段で順次算出された境界を
示す２次元座標を格納する境界座標テーブルと、該境界
座標テーブルに格納された境界を示す２次元座標を読出
して該境界上において中間点から前後側にｋ画素離れた
３点を組にして３点の２次元座標を抽出して該３点の２
次元座標に基づいて前記中間点と前側の点とを結んだ直
線と前記中間点と後側の点とを結んだ直線とのなす角度
を示す曲率または前記前側の点と後側の点を結んだ直線
からの前記中間点の距離からなえ外れ度合いの算出を順
次前記境界線に沿って境界の始点から終点まで行って前
記外れ度合いの変化を得る曲率または欠け幅検出手段
と、該曲率または欠け幅検出手段と、該曲率または欠け
幅検出手段によって順次境界線に沿って境界の始点から
終点まで行って得られた外れ度合いの変化の少なくとも
局所的な極値を判定基準と比較して被検査対象の境界に
存在する欠け欠陥を検出する判定手段とを備えたことを
特徴とする欠け検査装置。
【請求項２】前記判定手段において、前記判定基準を、
良品の被検査対象に対して前記曲率または欠け幅検出手
段から得られる境界の始点から終点まで行って得られた
外れ度合いの変化の少なくとも局所的な極値とし、該判
定基準と前記曲率または欠け幅検出手段によって得られ
た外れ度合いの変化の少なくとも局所的な極値とを境界
座標合わせをして前記比較することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の欠け検査装置。
【請求項３】前記判定手段において、前記判定基準を、
設計データに基づいて得られる境界の始点から終点まで
の外れ度合いの変化の少なくとも局所的な極値とし、該
判定基準と前記曲率または欠け幅検出手段によって得ら
れた外れ度合いの変化の少なくとも局所的な極値とを境
界座標合わせをして前記比較することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の欠け検査装置。