JPH09113467A - 欠陥判別方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蛍光浸透による欠陥検査において、画像処理
により線状欠陥を確実に判別できる欠陥判別方法を提供
する。 【解決手段】 画像処理装置において、取り込んだ画像
に対して、ワークの輪郭をもとに複数の検査ウインドウ
とワーク輪郭近似式を算出し、各検査ウインドウ内にお
いて、蛍光模様の縦及び横方向の輝度のヒストグラムを
求め、各ヒストグラムのピーク波形と予め設定した閾値
との交点から特徴量計測ウインドウを設定し、この内部
の蛍光模様の特徴量を算出することによって欠陥を判別
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機械部品等（以下
ワークという。）の外観検査方法に関し、特に、蛍光浸
透探傷法による外観検査における、画像処理による欠陥
判別方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ワークの表面に存在する欠陥を検出する
方法の一つに蛍光浸透探傷法がある。これは、ワーク表
面の欠陥部分に蛍光液を浸透させ、これに紫外光を照射
して発光させることにより、輝度レベルが異なる蛍光模
様を描き出し、この蛍光模様に基づいてワーク表面に存
在する欠陥を検査するものである。そして、このような
蛍光浸透探傷法においては、蛍光模様をテレビカメラ等
の撮像装置によって撮像することにより、ワーク表面に
存在する欠陥を画像処理により検査する方法が提案され
ている。この方法の実用化のポイントは、塵や汚れと、
傷との識別を確実に行える画像処理方法を開発するかに
係っている。

【０００３】特開平６ー１６０２９５号公報（以下公知
例と称す。）に画像処理による傷検査方法が記載されて
いる。この方法は、傷は細長い形状をして、一つの線状
に並んでいるものとして、検査対象画像の形状と方向性
を判断して、傷か否かを判断するものである。そのため
に、ワークの画像データをある閾値で２値化処理をし
て、図８に示す２値画像群１１を求め、これらの２値画
像群１１を構成する画素を各２値画像毎に分割した分割
領域を作り、その後に、各分割領域毎に２次モーメント
を求めて分割領域の形状と方向性を演算して傷か否かを
判断するデータを作成している。この２次モーメントと
は、分割領域を構成する各画素が任意に座標軸方向にば
らついている程度を示すものであり、分割領域の各方向
の２次モーメントを求め、これらの２次モーメントの中
の最小２次モーメントを短軸２次モーメントとすると、
この短軸２次モーメントが所定値より小さい場合には、
その短軸２次モーメントを有する分割領域が、その短軸
２次モーメントの軸に直角方向に、細長い形状を有する
ことを意味する。従って、この短軸２次モーメントを求
めて、各分割領域がどの方向に長く伸びているかを判断
し、同一方向に伸びている２つの分割領域は、１つの傷
を構成しているとして、前記各分割領域から短軸２次モ
ーメントの軸方向が同じ方向の２つの領域を融合し、こ
の融合した領域がどの方向にどの程度長く伸びているか
を判断するために融合短軸２次モーメントを求め、前記
融合短軸２次モーメントが所定値より小さい前記融合領
域について、前記融合領域の面積と、前記面積と前記融
合短軸２次モーメントとから演算して得られる形状と方
向性とを示す特徴値との組み合わせで傷か否かを判断す
るのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、本公知例に
は、以下に記すような問題点があった。すなわち、ワー
ク表面には不良とすべき重大な欠陥や、実用上差し支え
のない欠陥や、欠陥ではない汚れ等が存在し、それぞれ
の蛍光模様を示すため、本公知例の特徴である画像の形
状と方向性だけでは重大欠陥を判別するには不十分であ
る。また、本公知例は、ワークの輪郭部からかなり離れ
た表面部分に存在する欠陥を対象としており、ワーク境
界部の２値画像と、傷に浸透した蛍光液からの２値画像
との判別については全く記載されていない。実際の欠陥
判別に当たっては、輪郭部周辺の欠陥をいかに輪郭線と
区別して正しく判定するかが一番のポイントであり、本
発明の目的とするところは、ワークの輪郭線を区別しつ
つ、重大欠陥とそれ以外の欠陥や汚れ等を確実に判別で
きる画像処理方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、蛍光液を浸
透させたワークの表面に紫外光を照射し、該ワーク表面
の蛍光模様を撮像して画像信号に変換し、該画像信号を
画像処理装置で処理して該ワーク表面の欠陥を判別する
欠陥判別方法において、画像信号を記憶する画像メモリ
について、ワークの輪郭及び欠陥指示模様を抽出し、該
ワーク輪郭をもとに複数の検査ウインドウと、ワーク輪
郭近似式を算出して、検査ウインドウ内の検査範囲を決
め、検査範囲内において、蛍光模様の縦方向の輝度の和
のヒストグラムを求め、該ヒストグラムのピーク波形と
予め設定した閾値との交点から、横方向に幅を有する領
域を設定し、該領域内の横方向の輝度の和のヒストグラ
ムを求め、該ヒストグラムのピーク波形と予め設定した
閾値との交点から縦方向に幅を有する領域を設定し、こ
の領域を各欠陥の特徴量計測ウインドウとし、該特徴量
計測ウインドウ内の欠陥指示模様の物理的特徴量を算出
し、予め決めた特徴量計測ウインドウの面積及び前記特
徴量判別値に照らして欠陥を判別することを特徴とする
技術手段を有する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。本実施例では、ワークとして図６に
示すような被検面が湾曲した４辺を有する形状のフェラ
イト磁石を対象とした。このワークの外観検査のポイン
トは、重大欠陥であるクラックと、欠陥ではあるが実用
上差し支えのない欠陥（以下疑似欠陥と言う。）とを判
別し、重大欠陥であるクラックを確実にリジェクトする
ことである。図７に重大欠陥であるクラックと、疑似欠
陥の例を示した。ここで、クラックは面積が小さくて細
い線状をなし、ワーク輪郭線に直交した方向性を有する
という特徴がある。これに対して、疑似欠陥のうち、カ
ケと未加工は比較的面積が大きくてワークの輪郭部に存
在し、ゴミとシミとピットは、比較的面積が小さくて縦
横比が１に近く、ワークの位置に無関係であるという特
徴がある。従って、本実施例では、ワーク輪郭線に対し
直交した方向性を有する細長い線状の欠陥を判別するこ
とを主眼としている。

【０００７】図１は本発明の撮像方法の概念図である。
蛍光液に浸漬した後洗浄し、凹部に蛍光液を浸透させた
ワーク１の被検面の上方に撮像装置４及び紫外線照射装
置３を設け、被検面の裏面方向に散乱光を発生する背景
照明装置２を設け、各々の照明装置により該被検面の蛍
光模様とワークの輪郭を撮像するのである。撮像された
画像信号は画像処理装置（図示せず。）で欠陥の判別を
行うのである。以下、処理手順を図２の手順からに
基づいて説明する。

【０００８】１）手順 入力された画像信号から、ワーク輪郭部及び欠陥指示模
様として現れる蛍光模様を公知の２値化処理を用いて抽
出する工程である。

【０００９】２）手順 ワークの検査領域を決める検査ウインドウ算出工程であ
る。本実施例では、過去の本ワークの外観検査データを
もとに、欠陥種類とその発生部位、撮像装置の検出分解
能より、図３（ｄ）に示すような５つの検査領域を設け
た。前述の入力された画像から、ワークの輪郭代表点の
抽出と５つの検査領域の作成の方法について図３をもと
に説明する。まず、画像全範囲にわたってＸ方向に走査
し、図３（ａ）に示すように一つの走査線上毎に急峻な
変化点ｘ１ｓとｘ１ｅ，ｘ２ｓとｘ２ｅ，ｘ３ｓとｘ３
ｅ，…を求め、ｘ１ｓとｘ１ｅの距離Ｌｘ１，ｘ２ｓと
ｘ２ｅの距離Ｌｘ２，ｘ３ｓとｘ３ｅの距離Ｌｘ３，…
をそれぞれ求める。同様に図３（ｂ）に示すように画像
全範囲にわたってＹ方向に走査し、一つの走査線上毎に
急峻な変化点ｙ１ｓとｙ１ｅ，ｙ２ｓとｙ２ｅ，ｙ３ｓ
とｙ３ｅ，…を求め、ｙ１ｓとｙ１ｅの距離Ｌｙ１，ｙ
２ｓとｙ２ｅの距離Ｌｙ２，ｙ３ｓとｙ３ｅの距離Ｌｙ
３，…をそれぞれ求める。

【００１０】次に、Ｌｘ１，Ｌｘ２，Ｌｘ３，…を比較
してＸ方向の最大距離を求め、同様にＬｙ１，Ｌｙ２，
Ｌｙ３，…を比較してＹ方向の最大距離を求める。ここ
でｘ３ｅとｙ２ｅは欠陥指示模様による急峻な変化点で
あり、距離Ｌｘ３とＬｙ２はワーク輪郭間距離より小さ
い値を示す。従って、ｘ３ｅとｙ２ｅはワーク輪郭点と
しては採用されない。最大距離となる４つの点を図３
（ｃ）に示すように各輪郭の代表点ｘｓ，ｘｅ，ｙｓ，
ｙｅとする。この４つの代表点の座標とオフセット値か
ら図３（ｄ）に示すような五つの検査領域となる検査ウ
インドウＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５を決定する。な
お、前記オフセット値は、対象ワークの欠陥発生状況の
過去のデータをもとに、予め定めた値を採用する。

【００１１】３）手順 図４（ａ），（ｂ）は先に決定した検査ウインドウ内
で、ワークの輪郭近似線をソフト的に算出する説明図で
ある。図４（ａ）に示すように検査ウインドウＷ４，Ｗ
５内各々において、矢印で示すようにＸ方向走査を順次
行い、急峻な変化点を求め、これを輪郭位置データとし
て抽出する。その輪郭位置データより最小自乗近似方式
で直線近似して、各々直線式ａｘ＋ｂｙ＋ｃ＝０を求
め、これを輪郭線とする。同様に図４（ｂ）に示すよう
に検査ウインドウＷ２，Ｗ３内各々において、矢印で示
すようにＹ方向走査を順次行い、て急峻な変化点を求
め、これを輪郭位置データとして抽出する。ここで、こ
の部分はワークの表面は湾曲しており、撮像装置のレン
ズから等距離にないため輪郭は曲線となり、最小自乗近
似方式で２次曲線近似して、各々２次曲線式ｙ＝ａｘ²
＋ｂｘ＋ｃを求め、これを輪郭線とする。なお、図中の
ウインドウＷ２，Ｗ５のハッチング部は、輪郭部の蛍光
模様の例を示す。

【００１２】４）手順 手順で求めた検査ウインドウについて、手順で算出
した輪郭線をもとに設定したワーク部分の輝度の和を計
測して、蛍光模様の特徴量計測ウインドウを算出する工
程である。図５（ａ）は、検査ウインドウＷ２を例にし
た輝度の和のヒストグラムの算出方法を説明する図であ
る。クラック（輪郭線に直交方向で線状）と、ゴミ、シ
ミ、ピット等面積の比較的小さい疑似欠陥画像が存在す
る場合を示す。該検査ウインドウ内において、前記手順
で算出した近似輪郭線をワーク領域方向に予め設定し
た所定量シフトし、新しい輪郭線Ｒを設定し、輪郭線Ｒ
で囲まれたワーク部分を検査対象範囲とする。前記所定
量は、輪郭線に沿って存在する疑似欠陥が検査対象範囲
から外れるような量に設定しておけば、この時点で明ら
かにクラックとは異なる蛍光模様をある程度排除するこ
とができ、処理効率面で有効である。

【００１３】前記設定した検査対象範囲全面について、
最初に縦方向の輝度の和のヒストグラムを算出すると、
図５（ｂ）に示すようになる。２つの輝度のピークと、
予め設定した閾値の交点から、幅Ｘ１（本例では疑似欠
陥に対応）と幅Ｘ２（本例では線状欠陥に対応）が求ま
る。前記幅Ｘ１、Ｘ２より、縦方向の領域１と領域２を
設定する。図５（ｃ）、（ｄ）は、領域１、２につい
て、横方向の輝度の和のヒストグラムを算出したものを
示す。図５（ｂ）と同様に、輝度のピークと予め設定し
た閾値より幅Ｙ１（疑似欠陥に対応）と幅Ｙ２（線状欠
陥に対応）を求めることができる。この様にして求めた
Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２から各蛍光模様を囲む特徴量計
測ウインドウ（ハッチング部分）を算出する。

【００１４】５）手順 最後に、前記の方法で算出した全ての特徴量計測ウイン
ドウについて、蛍光模様の特徴量詳細を計測する。ま
ず、特徴量計測ウインドウ中の実際の蛍光模様につい
て、面積Ｓ、長さＬ（慣性主軸の長さ）、幅Ｗ（慣性副
軸の長さ）、傾きθ（慣性主軸の傾き）、及び傾き延長
線方向のワーク輪郭線Ｒまでの距離を求め、更に長さＬ
と幅Ｗとの比である縦横比を計算する。該ウインドウ内
の実際の蛍光模様は、必ずしも連続した形ではなく、複
数個に分かれていることもあるが、前述した公知例で説
明したと同様に、ソフト的に一つの連続模様になるよう
に処理する。処理後の蛍光模様について、再度前記と同
様な計算処理をする。次に、前記計算値を、疑似欠陥と
クラックとを判別するための予め設定した該検査領域特
有の前記特徴量の判定基準と比較し、クラックであるか
ないかを判別する。これを前記５つの検査領域各々につ
いて行い、ワーク全体の欠陥判別をする。なお、該ウイ
ンドウ自体について、ウインドウ面積が設定量より小さ
いものは、明らかに内在する蛍光模様が形状的に細長い
線状でないと判断し、クラックの特徴を有していないと
して対象外として、処理時間の短縮を図ることもでき
る。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は以下の効
果を有する。 １）ソフト的に輪郭線を設定することで欠陥検出を行う
対象範囲を決めるので、実際の輪郭部近傍に存在する疑
似欠陥を予め除外することができ、処理時間の短縮が図
れる。 ２）輝度の和のヒストグラムを算出して特徴量計測ウイ
ンドウを設定するので、連続した蛍光模様として検出さ
れなかった線状欠陥でも一つの特徴量計測ウインドウ内
にまとめることができ、線状欠陥を見逃すミスが少なく
なった。 ３）特徴量計測ウインドウの設定時点で、対象となる線
状レベルのものかどうか判別すれば、対象外のものは前
述と同様に予め除外することができ、処理時間の短縮が
図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の撮像方法を示す概念図

【図２】本発明の画像処理手順を示す図

【図３】本発明の判定ウインドウの作成方法を説明する
図

【図４】本発明のワーク輪郭算出方法を説明する図

【図５】本発明の特徴量計測ウインドウを説明する図

【図６】被検材の形状の説明図

【図７】欠陥の代表例の説明図

【図８】従来技術の傷の２値画像を説明する図

【符号の説明】

１ ワーク ２ 背景照明 ３ 紫外光照明 ４ 撮像装置 Ｗ１〜Ｗ５ 検査ウインドウ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蛍光液を浸透させたワークの表面に紫外
   光を照射し、該ワーク表面の蛍光模様を撮像して画像信
   号に変換し、該画像信号を画像処理装置で処理して該ワ
   ーク表面の欠陥を判別する欠陥判別方法において、 画像信号を記憶する画像メモリについて、ワークの輪郭
   及び欠陥指示模様を抽出し、該ワーク輪郭をもとに複数
   の検査ウインドウと、ワーク輪郭近似式を算出して、検
   査ウインドウ内のワーク輪郭近似式で区分けされたワー
   ク部分を検査範囲とし、検査範囲内において、蛍光模様
   の縦方向の輝度の和のヒストグラムを求め、該ヒストグ
   ラムのピーク波形と予め設定した閾値との交点から、横
   方向に幅を有する領域を設定し、該領域内の横方向の輝
   度の和のヒストグラムを求め、該ヒストグラムのピーク
   波形と予め設定した閾値との交点から縦方向に幅を有す
   る領域を設定し、この領域を各蛍光模様の特徴量計測ウ
   インドウとし、該特徴量計測ウインドウ内の蛍光模様の
   長さ、幅、傾き、輪郭線からの距離を算出し、予め決め
   た前記特徴量判別値に照らして欠陥を判別することを特
   徴とする欠陥判別方法。