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JPH1010053A - 表面欠陥検査装置 - Google Patents

表面欠陥検査装置

Info

Publication number
JPH1010053A
JPH1010053A JP8162942A JP16294296A JPH1010053A JP H1010053 A JPH1010053 A JP H1010053A JP 8162942 A JP8162942 A JP 8162942A JP 16294296 A JP16294296 A JP 16294296A JP H1010053 A JPH1010053 A JP H1010053A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
defect
light
image
inspected
image data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8162942A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanori Imanishi
正則 今西
Yutaka Suzuki
裕 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP8162942A priority Critical patent/JPH1010053A/ja
Publication of JPH1010053A publication Critical patent/JPH1010053A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806Specially adapted optical and illumination features

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検査面上の緩やかな凹凸状の欠陥をも検出
することができる表面欠陥検査装置を提供すること。 【解決手段】 被検査面100に光を照射し、その被検
査面からの反射光に基づいて受光画像を作成し、この受
光画像に基づいて被検査面上の欠陥を検出する表面欠陥
検査装置において、被検査面100に所定の明暗パター
ンを形成する照明手段101と、上記被検査面を撮像し
て得られる受光画像を電気信号の画像データに変換する
撮像手段102と、上記画像データにおいて上記明パタ
ーンと暗パターンとの境界領域を抽出し、上記明暗パタ
ーン境界領域の間隔に基づいて欠陥候補位置を算出する
画像処理手段103と、上記被検査面もしくは撮像手段
および照明手段のいずれか一方を移動させながら任意の
時刻毎に上記画像処理手段で所定の処理を実行し、時系
列に連続して得られる欠陥候補位置が上記移動と所定の
条件で一致するか否かを判定し、一致したならばその欠
陥候補を欠陥と判定する欠陥検出手段104とを備る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被検査物体の表面
欠陥、例えば自動車ボディの塗装面を検査する表面欠陥
検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の表面欠陥検査装置としては、例え
ば特開平2−73139号公報などに示されたものがあ
る。これは、被検査面に所定の明暗縞(ストライプ)模
様を映し出し、被検査面上に凹凸等の欠陥があった場
合、それによる明度(輝度)差や明度(輝度)変化をも
った受光画像を微分することにより、被検査面の表面の
欠陥を検出するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の表面欠陥検査装置においては、次のごとき問
題があった。例えば、自動車ボディの塗装において、通
常、表面欠陥と呼ばれるものは、ゴミ等が付着した上に
塗装が行なわれた結果生じる塗装表面の凸部であり、例
えば直径が0.5〜2mm程度で厚さが数十μm程度の
ものである。この程度の凸部は直径が小さいのに高さ
(厚さ)が比較的大きいため、光の乱反射角が大きくな
り、目につきやすい。しかし、デコヘコと呼ばれる欠陥
は、厚さに対して直径が非常に大きいため、光の乱反射
角が小さく見つけにくい。このようなデコヘコ欠陥は、
従来のように微分等の画像処理を用いても検出できな
い、という問題があった。
【0004】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、被検査面上の緩やかな凹凸状の欠
陥をも検出することができる表面欠陥検査装置を提供す
ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明は、被検査面に光を照射し、その被検査面からの反
射光に基づいて受光画像を作成し、この受光画像に基づ
いて被検査面上の欠陥を検出する表面欠陥検査装置にお
いて、被検査物体表面に所定の明暗パターンを形成する
照明手段と、上記被検査面を撮像して得られる受光画像
を電気信号の画像データに変換する撮像手段と、上記画
像データにおいて上記明パターンと暗パターンとの境界
領域を抽出し、上記明暗パターン境界領域の間隔に基づ
いて欠陥候補位置を算出する画像処理手段と、上記被検
査面もしくは撮像手段および照明手段のいずれか一方を
移動させながら任意の時刻毎に上記画像処理手段で所定
の処理を実行し、時系列に連続して得られる欠陥候補位
置が上記移動と所定の条件で一致するか否かを判定し、
一致したならばその欠陥候補を欠陥と判定する欠陥検出
手段と、を備えた構成とする。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実
施の形態を示す説明図であって、請求項1に相当するも
のである。
【0007】図1において、100は被検査面であり、
例えば自動車ボディの塗装面である。また、101は被
検査面に所定の明暗パターンを映し出す照明手段であ
る。また、102は被検査面を撮像して上記明暗パター
ンを電気信号の画像データを変換する撮像手段であり、
例えばCCDカメラ等のビデオカメラである。また、1
03は上記画像データにおいて上記明パターンと暗パタ
ーンとの境界領域を抽出し、隣合う上記明暗パターン境
界領域の間隔に基づいて欠陥候補位置を算出する画像処
理手段である。また、104は、上記被検査面もしくは
撮像手段および照明手段のいずれか一方を移動させなが
ら任意の時刻毎に上記画像処理手段で所定の処理を実行
し、時系列に連続して得られる欠陥候補位置が上記移動
と所定の条件で適合するか否かを判定し、適合したなら
ばその欠陥候補を欠陥と判定する欠陥検出手段である。
これら画像処理手段103、欠陥検出手段104の部分
は、例えばコンピュータで構成される。
【0008】上記の構成によると、照明手段によって被
検査面に所定の明暗パターンを映し出し、それを撮像手
段で撮像して上記明暗パターンを電気信号の画像データ
に変換する。次に、画像強調手段では、上記画像データ
から明暗パターンの境界領域を抽出し、画像において隣
合う上記境界領域の間隔が一様でない領域があったなら
ばそこにデコヘコ欠陥がある可能性が高いと判断できる
ので、その位置を欠陥候補位置として算出する。次に、
欠陥検出手段では、上記被検査面もしくは撮像手段およ
び照明手段のいずれか一方を移動させながら任意の時刻
毎に上記画像処理手段で所定の処理を実行する。ここで
時系列に連続して得られる欠陥候補位置の変化が、上記
被検査面もしくは照明およびカメラの移動と所定の条件
で適合したならば、その欠陥候補を欠陥と判定すること
ができる。つまり画像中を上記移動に一致した移動物体
(領域)があれば、その領域を欠陥と判定するものであ
る。
【0009】図2〜図4は、本発明の第2の実施の形態
を示す図である。図2において、1は被検査面6に所定
の明暗パターンを映し出す照明装置である。2は被検査
面を撮像して上記明暗パターンを電気信号の画像データ
に変換する撮像手段であり、例えばCCDカメラ等のビ
デオカメラである。3は上記カメラ2によって得られた
画像データを処理する画像処理装置である。4は画像処
理装置3で処理された時系列に連続した画像データから
欠陥7を検出する欠陥検出手段であり、パソコン等のコ
ンピュータである。
【0010】本実施の形態ではカメラ2および照明装置
1が固定され、被検査面6が搬送コンベヤのようなもの
(図示せず)で図2矢印の方向に移動しているものとす
る。
【0011】次に、画像処理装置3における欠陥候補領
域の抽出手順の一例を説明する。図2のように、照明装
置1で明暗パターンを被検査面6に照射し、その反射光
をモノクロのカメラ2で撮像すると、図3(原画像)の
ような濃淡画像が得られる。ここで上記デコヘコ欠陥が
明暗パターンの境界線近くにあると、その部分の境界線
がデコヘコ欠陥の凹凸に沿って歪んだ画像となる。
【0012】図3において、まずはじめに画像処理装置
3は、原画像を入力する(ステップ1:S1)。ここで
画像の横方向をx、縦方向をyとする。次のステップで
は、原画像に対して微分等のエッジ検出処理を行い、輝
度変化のある領域を抽出する(S2)。ここで得られた
微分画像を所定の輝度レベルのしきい値で2値化する
と、輝度変化のある領域が白、それ以外が黒となる2値
画像が得られる(S3)。続いて、画像の白領域に対し
てラベリング(ラベル付け:S4)および面積/重心座
標計算(S5)を行う。次に、デコヘコ欠陥検出に必要
な明暗パターン境界領域のみの画像を得るために、孤立
点除去処理を行う(S6)。これは、例えば明暗パター
ン境界領域に比べて面積の小さい領域を除去する、とい
った処理で実現できる。
【0013】次に、明暗パターン境界領域の間隔を算出
する(S7)。これは、画像(S6)のx方向のランリ
スト、つまり1ラインにおける白領域の始点、終点座標
から算出できる。被検査面6にデコヘコ欠陥7がなけれ
ば、隣合う明暗パターン境界領域の間隔は、ほぼ一定と
なる。デコヘコ欠陥7がある場合、明暗パターン境界領
域が歪むので、その部分の明暗パターン境界領域の間隔
が局所的に大きく変化する。よって、上記変化のあった
位置にデコヘコ欠陥7がある可能性が高いので、その座
標を欠陥候補位置とする(S8)。
【0014】次に、コンピュータ4における欠陥検出手
順の一例を説明する。コンピュータ4は、メモリから前
回までの欠陥候補位置を読み込み(S9)、上記S8で
算出した今回の欠陥候補位置との移動量d1を算出する
(S10)。
【0015】本実施の形態では、被検査面6が図3矢印
のように画像のx方向に移動するものとして説明する
(y方向の移動はなし)。よって、前回の画像から今回
の画像までの欠陥の移動量d1は、今回の欠陥候補のx
方向座標と前回の欠陥候補のx方向座標との差として算
出できる。
【0016】次に、被検査面6の移動量d2を算出する
(S11)。本実施の形態では被検査面6は、搬送コン
ベヤで移動しているので、例えば、コンベヤ駆動源の回
転量をパルスジェネレータ等で検出し、その検出結果か
ら移動量d2を算出することができる。このように求め
た移動量d1,d2の一致度合いに基づいて欠陥か否か
を判定する(S12) 。例えば、上記d1とd2の差が
所定値drefより小さければ、その欠陥候補は被検査
面6と同じ動き方をしているので、欠陥である確率が高
いと判定し、その欠陥候補の一致回数変数mを+1する
(S13)。このような一連の処理を時系列に連続した
画像データに対して行い、上記変数mが所定値以上にな
ったならば、その欠陥候補を欠陥と判定しメモリする
(S14)。つまり、欠陥7は時間の変化と共に図4の
ように移動し、この移動が被検査面6自身の移動と一致
していれば、欠陥7が本物の欠陥である、と判定するも
のである。なお、上記画像処理手段および欠陥検出手段
における処理手順や判定方法等は本実施の形態に限定さ
れるものではない。
【0017】次に、第3の実施の形態を説明する。この
実施の形態は請求項2に対応する実施の形態である。図
5のように、欠陥部の凹凸の角度θが大きいほど明暗パ
ターン境界線の歪みは大きくなる。よって、より小さい
欠陥を検出するためには、明暗パターンの間隔を狭くす
れば良いが、狭くしすぎると欠陥とはならない“ゆず
肌”による凹凸の影響が大きくなってしまう。また、本
発明は欠陥による明暗パターン境界線の歪み、および被
検査面もしくはカメラと照明装置の移動を利用する検出
原理であるため、1画面当たりに映る上記境界線の数は
2本以上が望ましい。よって、上記のように角度θやゆ
ず肌の影響および1画面当たりの境界線数を考慮し、明
暗パターンを設定する。
【0018】例えば、検出したいデコヘコ欠陥の最小サ
イズのサンプルを用意し、この欠陥の三次元形状を測定
し上記角度θを求め、この最小サイズの欠陥が検出可能
となるような、つまり明暗パターン境界線の歪みがカメ
ラ受光画像に捕らえることのできる明暗パターンのピッ
チや明暗パターン幅の比率を上記角度θから算出する
か、もしくは実験的に決定すればよい。
【0019】次に、第3の実施の形態を説明する。この
第3の実施の形態は請求項3に対応する実施の形態であ
る。本発明は、被検査面6に加工部位といった検査不要
の領域、つまり非検査領域がある場合、その領域を検出
し、かつその非検査領域に対しては上記欠陥検出処理を
行わないようにするものである。図6のように、孔など
の非検査領域5では光の反射がほとんどないため、その
輝度値は周囲の表面に比べて低い、つまり暗い領域とな
って映る。従って、所定のしきい値で被検査面と上記孔
とを分離し、図6のように非検査領域5を抽出すること
ができる。この非検査領域5に対して前記欠陥検出処理
を行わないようにすれば、非検査領域5によって明暗パ
ターン境界線が歪んでも、非検査領域5をマスクして処
理するので、欠陥のみを検出することができる。なお、
上記非検査領域の抽出方法は本実施の形態に限定される
ものではない。
【0020】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明におい
ては、緩やかな凹凸のデコヘコ欠陥を被検査面の状態に
かかわらず精度よく検出することが出来る、という効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の機能ブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態を示す図である。
【図3】欠陥検出手順の説明のための画像および処理フ
ローを示す図である。
【図4】時系列の処理(動画像処理)の説明図である。
【図5】角度θと明暗パターン境界線の歪みの関係を示
す図である。
【図6】非検査領域の抽出の説明図である。
【符号の説明】
1 照明装置 2 CCDカメラ 3 画像処理装置 4 コンピュータ 5 非検査領域 6 被検査面 7 欠陥 100 被検査面 101 照明手段 102 撮像手段 103 画像処理手段 104 欠陥検出手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検査面に光を照射し、その被検査面か
    らの反射光に基づいて受光画像を作成し、この受光画像
    に基づいて被検査面上の欠陥を検出する表面欠陥検査装
    置において、 被検査物体表面に所定の明暗パターンを形成する照明手
    段と、 上記被検査面を撮像して得られる受光画像を電気信号の
    画像データに変換する撮像手段と、 上記画像データにおいて上記明パターンと暗パターンと
    の境界領域を抽出し、上記明暗パターン境界領域の間隔
    に基づいて欠陥候補位置を算出する画像処理手段と、 上記被検査面もしくは撮像手段および照明手段のいずれ
    か一方を移動させながら任意の時刻毎に上記画像処理手
    段で所定の処理を実行し、時系列に連続して得られる欠
    陥候補位置が上記移動と所定の条件で一致するか否かを
    判定し、一致したならばその欠陥候補を欠陥と判定する
    欠陥検出手段と、 を備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
  2. 【請求項2】 上記照明手段の明暗パターン間隔を、欠
    陥の凹凸による角度に基づいて設定することを特徴とす
    る請求項1に記載の表面欠陥検査装置。
  3. 【請求項3】 上記画像処理手段は、上記画像データか
    ら非検査領域を検出し、検出された上記非検査領域以外
    の画像データから欠陥候補位置を算出することを特徴と
    する請求項1に記載の表面欠陥検査装置。
JP8162942A 1996-06-24 1996-06-24 表面欠陥検査装置 Pending JPH1010053A (ja)

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