JP2002022666A - Method and apparatus for inspecting spherical surface - Google Patents
Method and apparatus for inspecting spherical surfaceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は球面状表面検査方
法および検査装置に関し、特に、スラスト玉軸受などの
ようにボールの環状軌道輪のような球面の表面を検査す
る球面状表面検査方法および検査装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for inspecting a spherical surface, and more particularly to a method and an apparatus for inspecting a spherical surface such as an annular race of a ball such as a thrust ball bearing. Related to the device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１４はこの発明による検査対象のカッ
プリングを示す図であり、（ａ）は平面図を示し、
（ｂ）は（ａ）の線Ｂ−Ｂ´に沿う断面図であり、
（ｃ）は（ａ）の線Ｃ−Ｃ´に沿う断面図である。この
図１４は特開平５−３３８１１号公報に記載されたカッ
プリングのスラスト玉軸受の軌道輪のみを示している。2. Description of the Related Art FIG. 14 is a view showing a coupling of an inspection object according to the present invention, wherein FIG.
(B) is a cross-sectional view along line BB 'of (a),
(C) is a sectional view taken along line CC ′ of (a). FIG. 14 shows only a bearing ring of a thrust ball bearing of a coupling described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-33811.
【０００３】カップリングは、自動車用空調機のスクロ
ール圧縮機に用いられるものであり、公転スクロール部
材などの公転部材を自転しないように支持するものであ
る。その詳細については、上記公報に記載されているの
で、図１４に示した軌道輪についてのみ説明する。A coupling is used for a scroll compressor of an air conditioner for a vehicle, and supports a revolving member such as a revolving scroll member so as not to rotate. Since the details are described in the above-mentioned publication, only the bearing ring shown in FIG. 14 will be described.
【０００４】軌道輪１は、図１４（ｃ）に示すように、
その環状内外周にフランジ１ａ，１ｂを有する溝型の断
面形状に形成されており、ウエブ外面にはボール２を転
走させる環状の軌道溝３が周方向に等間隔で複数形成さ
れている。各軌道溝３は、図１４（ｂ）に示すように、
溝断面がボール２の半径ｒよりも僅かに大きな曲率半径
の円弧状断面に形成されかつ溝底部に沿う円周軌道の直
径ｅが図示しない公転スクロール部材の公転半径にほぼ
等しく選ばれている。このような軌道溝３においては、
ボール３の転走範囲が局所的な環状軌道溝３の内部に制
限される。[0004] As shown in FIG.
It has a groove-shaped cross-sectional shape having flanges 1a and 1b on its inner and outer circumferences, and a plurality of annular raceway grooves 3 for rolling the balls 2 are formed on the outer surface of the web at equal intervals in the circumferential direction. Each track groove 3 is, as shown in FIG.
The groove cross section is formed in an arc-shaped cross section having a radius of curvature slightly larger than the radius r of the ball 2, and the diameter e of a circumferential orbit along the groove bottom is selected to be substantially equal to the revolving radius of a revolving scroll member (not shown). In such a raceway groove 3,
The rolling range of the ball 3 is limited to the inside of the local annular raceway groove 3.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】図１４に示した軌道輪
１はプレス加工によって断面円弧状に深絞り形成される
が、製造時においてはプレス加工時における疵やバリあ
るいはその他の異常を検査する必要がある。従来は転走
面となる軌道溝３を中心として、全数目視による検査が
行なわれ、疵の有無などが判別される。The orbital ring 1 shown in FIG. 14 is formed into a deep-drawing shape in a circular cross section by press working. During manufacturing, the bearing ring 1 is inspected for flaws, burrs or other abnormalities during press working. There is a need. Conventionally, a 100% inspection is performed on the raceway groove 3 serving as a rolling surface, and the presence or absence of a flaw is determined.
【０００６】しかし、このような目視検査では、労力，
時間の低減につながらず、自動化が必要とされる。その
ためには、画像処理による方法が考えられるが、軌道輪
３は複雑な球面を有しているため、従来の画像処理によ
る方法を用いて実現することは困難であった。However, such a visual inspection requires labor,
Automation is needed without reducing time. For this purpose, a method using image processing is conceivable. However, since the bearing ring 3 has a complicated spherical surface, it is difficult to realize the method using a conventional image processing method.
【０００７】それゆえに、この発明の主たる目的は、画
像処理によって複雑な球面形状を有するワークを検査し
得る球面状表面検査方法および検査装置を提供すること
である。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, a main object of the present invention is to provide a spherical surface inspection method and an inspection apparatus capable of inspecting a work having a complicated spherical shape by image processing.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明は、球面状表面
を有するワークの検査方法であって、ワークの球面状表
面に散乱光を照射し、その反射光に基づく画像を、球面
状表面の中心に対してＮ数の同心円に分割し、分割した
それぞれの同心円ごとに２値化するためのしきい値を演
算し、演算したしきい値以下あるいは以上の画素の面積
と予め設定した面積しきい値とを比較し、ワークの良否
を判別することを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method for inspecting a work having a spherical surface, which irradiates the spherical surface of the work with scattered light, and forms an image based on the reflected light on the spherical surface. The center is divided into N concentric circles, a threshold value for binarizing each of the divided concentric circles is calculated, and an area of a pixel equal to or less than the calculated threshold value and a predetermined area are calculated. The threshold value is compared to determine whether the work is good or not.
【０００９】したがって、この発明では、球面状表面を
Ｎ数の同心円ごとに２値化してしきい値を求めているた
め、複雑な球面であってもそれぞれの部分の良否を容易
を判別できる。Therefore, according to the present invention, since the threshold value is obtained by binarizing the spherical surface for every N number of concentric circles, it is possible to easily determine the quality of each part even with a complicated spherical surface.
【００１０】他の発明は球面状表面を有するワークの検
査装置であって、ワークの球面状表面に拡散光を照射す
る光源と、ワークの球面状表面の反射光に基づく画像信
号を出力する画像信号出力手段と、画像信号に基づく画
像を球面状表面の中心に対してＮ数の同心円に分割し、
分割したそれぞれの同心円ごとに２値化するためのしき
い値を演算し、演算したしきい値以下あるいは以上の画
素の面積と予め設定した面積しきい値とを比較し、ワー
クの良否を示す判別信号を出力する画像処理手段とを含
むことを特徴とする。According to another aspect of the present invention, there is provided a device for inspecting a work having a spherical surface, wherein the light source irradiates the spherical surface of the work with diffused light, and an image for outputting an image signal based on the reflected light of the spherical surface of the work. A signal output unit, dividing an image based on the image signal into N concentric circles with respect to the center of the spherical surface,
A threshold value for binarization is calculated for each of the divided concentric circles, and the area of the pixel equal to or smaller than the calculated threshold value is compared with a preset area threshold value to indicate the quality of the work. Image processing means for outputting a determination signal.
【００１１】また、ワークは、球面状表面が一定の間隔
で複数形成されており、各球面状表面の間には平面部が
形成されていて、画像処理手段は画像信号から平面部の
みを検査するマスク画像によりマスク処理して平面部の
２値化処理を行ない、この２値化処理した結果に基づい
て平面部の良否を判別する。The workpiece has a plurality of spherical surfaces formed at regular intervals, and a flat portion is formed between the spherical surfaces, and the image processing means inspects only the flat portion from the image signal. The mask processing is performed using the mask image to be processed, and the plane portion is binarized, and the pass / fail of the plane portion is determined based on the result of the binarization process.
【００１２】さらに、画像処理手段は、同心円ごとに画
素の明暗の分布の平均値と標準偏差とに基づいてしきい
値を決定することを特徴とする。Further, the image processing means is characterized in that the threshold value is determined based on the average value and the standard deviation of the light and dark distribution of pixels for each concentric circle.
【００１３】さらに、ワークの球面状表面は、断面円弧
状に深絞り成形されたスラスト玉軸受の軌道溝であるこ
とを特徴とする。Further, the spherical surface of the work is a raceway groove of a thrust ball bearing deep-drawn in an arc-shaped cross section.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施形態の球
面状表面検査装置の構成を示す図であり、図２は図１に
示したドーム型照明装置の断面図である。FIG. 1 is a view showing the configuration of a spherical surface inspection apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the dome type illumination apparatus shown in FIG.
【００１５】図１において、前述の図１４に示した検査
対象となる軌道輪１は検査ステージ４上に載置される。
検査ステージ４は図示しない駆動部によって駆動されて
回動可能とされている。検査ステージ４には、軌道輪１
の軌道溝３部分を検査する検査部５と、軌道溝３以外の
部分を表面検査する検査部６とが設けられている。検査
部５はその先端部にレンズ５１が設けられたＣＣＤカメ
ラ５２と、同軸落射照明装置５３と、ドーム型照明装置
５４とを含む。In FIG. 1, the orbit 1 to be inspected shown in FIG. 14 is mounted on an inspection stage 4.
The inspection stage 4 is driven by a driving unit (not shown) to be rotatable. Inspection stage 4 includes raceway 1
An inspection unit 5 for inspecting the raceway groove 3 and an inspection unit 6 for inspecting the surface other than the raceway groove 3 are provided. The inspection unit 5 includes a CCD camera 52 provided with a lens 51 at the tip, a coaxial epi-illumination device 53, and a dome-type illumination device 54.
【００１６】同軸落射照明装置５３は図２に示すよう
に、円筒状ケース５３１内に光源（図示せず）が横方向
に向くように配置されており、ＣＣＤカメラ５２のレン
ズ５１の光路上に配置されたハーフミラー５３２によっ
て光源からの光が反射されて９０°下向きの光となって
ドーム型照明装置５４内に照射される。As shown in FIG. 2, the coaxial epi-illumination device 53 has a light source (not shown) disposed in a cylindrical case 531 so as to face in the horizontal direction. The light from the light source is reflected by the arranged half mirror 532 and becomes 90 ° downward light, which is emitted into the dome-shaped lighting device 54.
【００１７】ドーム型照明装置５４は半球状のドーム５
４１から構成されており、ドーム５４１の上部には同軸
落射照明装置５３からの光が入射されるとともに、軌道
輪１で反射された光を、レンズ５１を介してＣＣＤカメ
ラ５２に導くための孔５４２が形成されている。さら
に、たとえばドーム５４１の下部に光源５４３，５４４
が設置され、これらからの光がドーム５４１で拡散さ
れ、軌道輪１に照射される。The dome-type lighting device 54 has a hemispherical dome 5.
In the upper part of the dome 541, light from the coaxial epi-illumination device 53 enters, and a hole for guiding the light reflected by the orbital ring 1 to the CCD camera 52 via the lens 51. 542 are formed. Further, for example, light sources 543 and 544 are provided below the dome 541.
Are installed, and light from these is diffused by the dome 541 and radiated to the orbital ring 1.
【００１８】落射照明やその他のリング照明などの指向
性をもつ照明を用いると、明暗差が大きくなり疵画像を
浮かび上がらせるのが困難となる。これは軌道溝３が複
雑な球面で構成されているからである。ドーム型照明装
置５４と同軸落射照明５３を用いると、さまざまな方向
から光を軌道溝３に照明することができ、軌道溝３をほ
ぼ均一に照らして疵の画像を捉えることができる。When directional illumination such as epi-illumination or other ring illumination is used, the difference in brightness becomes large, and it becomes difficult to make a flaw image appear. This is because the raceway groove 3 is composed of a complicated spherical surface. When the dome-shaped illumination device 54 and the coaxial epi-illumination 53 are used, light can be illuminated on the track groove 3 from various directions, and the track groove 3 can be almost uniformly illuminated to capture an image of a flaw.
【００１９】一方、検査部６は軌道溝３以外の部分を表
面検査するだけであるため、同軸落射照明装置６３だけ
設けられており、同軸落射照明装置６３によって照明さ
れた部分の画像がレンズ６１を介してＣＣＤカメラ６２
によって撮像される。On the other hand, since the inspection section 6 only inspects the surface of the portion other than the track groove 3, only the coaxial epi-illumination device 63 is provided. Through the CCD camera 62
Is imaged.
【００２０】ＣＣＤカメラ５２は軌道溝３の画像信号を
画像処理装置７に与え、後述の図３および図４に示す処
理を行なうとともに、軌道溝３の画像をモニタ８に映し
出す。また、ＣＣＤカメラ６２は軌道溝３以外の部分の
画像信号を画像処理装置９に与え、画像処理装置９はそ
の画像信号を処理するとともに、軌道溝３以外の部分の
画像をモニタ１０に映し出す。The CCD camera 52 supplies the image signal of the track groove 3 to the image processing device 7 to perform the processing shown in FIGS. 3 and 4 described later, and displays the image of the track groove 3 on the monitor 8. Further, the CCD camera 62 gives an image signal of a portion other than the track groove 3 to the image processing device 9, and the image processing device 9 processes the image signal and displays an image of a portion other than the track groove 3 on the monitor 10.
【００２１】画像処理装置７，９はそれぞれ軌道溝３お
よびそれ以外の部分の疵の検査を行ない、その判別信号
をプログラムコントローラ１１に与える。プログラムコ
ントローラ１１には、タッチパネルなどのインタフェー
スからなる入力部１２が接続されていて、この入力部１
２から型番データなどが入力される。The image processing devices 7 and 9 respectively inspect the track grooves 3 and other parts for flaws, and supply the discrimination signals to the program controller 11. An input unit 12 including an interface such as a touch panel is connected to the program controller 11.
2, model number data and the like are input.
【００２２】プログラムコントローラ１１は画像処理装
置７，９に対して型番データや計測トリガ信号などを与
える。また、プログラムコントローラ１１は検査部５，
６からＣＣＤカメラ５２，６２の位置や検査ステージ４
の回転速度などを検出するセンサ出力が与えられてお
り、プログラムコントローラ１１は入力部１２からの入
力に基づいて、検査ステージ４を回動させる。The program controller 11 supplies model number data, a measurement trigger signal, and the like to the image processing devices 7 and 9. Further, the program controller 11 includes an inspection unit 5,
6 to the position of the CCD cameras 52 and 62 and the inspection stage 4
The program controller 11 rotates the inspection stage 4 based on an input from the input unit 12.
【００２３】図３〜図６は、この発明の実施形態による
処理動作を説明するための図であり、特に、図３は校正
のための基準データを作成する処理過程を示し、図４は
実際の検査処理過程を示し、図５は軌道溝の疵検出処理
を示し、図６は軌道溝以外の部分の疵検出処理を示す。FIGS. 3 to 6 are views for explaining the processing operation according to the embodiment of the present invention. In particular, FIG. 3 shows a processing step for creating reference data for calibration, and FIG. 5 shows a process of detecting a flaw in a track groove, and FIG. 6 shows a process of detecting a flaw in a portion other than the track groove.
【００２４】図３に示す校正処理では、たとえば溝を除
去した軌道輪が模範ワークとして検査ステージ４上に載
置され、溝部検査ポイントとしてのｎ番目の軌道溝３が
図１に示した落射照明装置５３とドーム型照明装置５４
とによって照明される。そして、軌道溝３の反射画像が
レンズ５１を介してＣＣＤカメラ５２によって撮像され
る。ＣＣＤカメラ５２の出力の画像信号は画像処理装置
７に与えられてカメラ視野内の画像がモニタ８に映し出
される。画像処理装置７は与えられた画像信号をあるし
きい値レベルでレベル弁別して２値化し、円の中心と半
径を算出する。円の中心および半径の算出は、画像処理
においては、周知の技術であるため、ここではその説明
を省略する。画像処理装置７は算出した円の中心および
半径のデータを基準データとして内蔵しているメモリに
記憶する。In the calibration process shown in FIG. 3, for example, a raceway from which a groove has been removed is placed on the inspection stage 4 as a model work, and the n-th raceway groove 3 as a groove inspection point is the epi-illumination shown in FIG. Device 53 and dome-shaped lighting device 54
And is illuminated by. Then, a reflected image of the track groove 3 is captured by the CCD camera 52 via the lens 51. The image signal output from the CCD camera 52 is supplied to the image processing device 7, and an image in the camera field of view is displayed on the monitor 8. The image processing device 7 performs level discrimination of the given image signal at a certain threshold level, binarizes the signal, and calculates the center and radius of the circle. The calculation of the center and the radius of the circle is a well-known technique in image processing, and thus the description thereof is omitted here. The image processing device 7 stores the calculated data of the center and radius of the circle as reference data in a built-in memory.
【００２５】一方、表面検査ポイントとしてのｍ番目の
表面は図１に示した落射照明装置６３によって照明さ
れ、その反射像がレンズ６１を介してＣＣＤカメラ６２
で撮像される。ＣＣＤカメラ６２の出力の画像信号は画
像処理装置９に与えられ、カメラ視野内の画像がモニタ
１０に表示される。また、画像処理装置９は入力された
画像信号を２値化処理後、ノイズ除去などの膨張，収縮
などを行いデータをマスク画像として内蔵されているメ
モリに記憶する。On the other hand, the m-th surface as a surface inspection point is illuminated by the epi-illumination device 63 shown in FIG.
Is imaged. An image signal output from the CCD camera 62 is supplied to the image processing device 9, and an image in the camera field of view is displayed on the monitor 10. Further, the image processing device 9 performs a binarization process on the input image signal, performs expansion and contraction such as noise removal, and stores the data as a mask image in a built-in memory.
【００２６】次に、図３に示した模範ワークに代えて、
図４に示す検査ワークが検査ステージ４上に載置され
る。そして、図３の説明と同様にして、ｎ番目の溝のカ
メラ視野内の画像信号がＣＣＤカメラ５２から出力され
て画像処理装置７に与えられ、ｍ番目の表面のカメラ視
野内の画像信号がＣＣＤカメラ６２から出力されて画像
処理装置９に与えられる。Next, instead of the exemplary work shown in FIG.
The inspection work shown in FIG. 4 is placed on the inspection stage 4. Then, similarly to the description of FIG. 3, an image signal in the camera field of view of the nth groove is output from the CCD camera 52 and given to the image processing device 7, and an image signal in the camera field of view of the mth surface is obtained. The output from the CCD camera 62 is provided to the image processing device 9.
【００２７】画像処理装置７は図５（ａ）に示すよう
に、メモリに記憶されているｎ番目の基準画像データ
と、図５（ｂ）に示すｎ番目の検査原画像データとを比
較する。すなわち、画像処理装置７は基準画像データの
円の中心と半径の情報に基づいて、図５（ｂ）に示すｎ
番目の検査原画像の溝の中心と半径を決定し、図５
（ｃ）に示すように、円の情報の決定された検査画像を
図８で後述するリング分割により２値化処理を行なっ
て、ラべリング処理により図５（ｄ）に示すような画像
を得て疵の有無を判別する。疵の有無の判別動作につい
ては後述する。As shown in FIG. 5A, the image processing apparatus 7 compares the n-th reference image data stored in the memory with the n-th inspection original image data shown in FIG. 5B. . That is, the image processing apparatus 7 determines the n shown in FIG. 5B based on the information on the center and radius of the circle of the reference image data.
The center and radius of the groove of the second inspection original image are determined, and FIG.
As shown in (c), the inspection image in which the information of the circle is determined is subjected to a binarization process by ring division described later in FIG. 8, and an image as shown in FIG. Then, the presence or absence of a flaw is determined. The operation for determining the presence or absence of a flaw will be described later.
【００２８】一方、画像処理装置９は図６（ａ）に示す
ように、図３の説明で予め記憶しているｍ番目のマスク
画像と、図６（ｂ）に示すｍ番目の検査原画像の各画素
を比較して図６（ｃ）に示すマスクした検査原画像を生
成する。そして、画像処理装置９はマスクした検査原画
像を２値化して図６（ｄ）に示すような画像を得て疵の
有無を判別する。On the other hand, as shown in FIG. 6 (a), the image processing device 9 sets the m-th mask image previously stored in the description of FIG. 3 and the m-th inspection original image shown in FIG. 6 (b). Are compared to generate a masked inspection original image shown in FIG. Then, the image processing device 9 binarizes the masked inspection original image to obtain an image as shown in FIG. 6D and determines the presence or absence of a flaw.
【００２９】次に、この発明の特徴となる疵の有無を判
別する方法についてより詳細に説明する。Next, a method of determining the presence or absence of a flaw, which is a feature of the present invention, will be described in more detail.
【００３０】図７は単純な２値化処理画像を示す図であ
り、図８は同心上のリングに分割する方法を説明するた
めの図である。FIG. 7 is a diagram showing a simple binarized image, and FIG. 8 is a diagram for explaining a method of dividing into concentric rings.
【００３１】図１および図２に示したドーム型照明装置
５４によるドーム型照明でＣＣＤカメラ５２から得られ
る画像を単純に２値化しただけでは、図７に示すように
多少残っている同心円状の照明むらがノイズとなり、精
度よく疵を検出することができない。If the image obtained from the CCD camera 52 is simply binarized by the dome-type illumination by the dome-type illumination device 54 shown in FIGS. 1 and 2, as shown in FIG. Illumination unevenness causes noise, and the flaw cannot be detected accurately.
【００３２】そこで、この発明では、図５（ｃ）に示し
た検査原画像を図８に示すように、Ｎ個の同心上のリン
グに分割し、そのリングごとにヒストグラムを作成し、
平均値および標準偏差を算出して２値化してしきい値を
決定する。そして、ラベリング，特徴量の計算および画
素の面積によって疵であるかあるいはノイズであるかの
判定が行なわれる。Therefore, in the present invention, the inspection original image shown in FIG. 5C is divided into N concentric rings as shown in FIG. 8, and a histogram is created for each ring.
The average value and the standard deviation are calculated and binarized to determine a threshold value. Then, labeling, calculation of the feature amount, and determination of a flaw or noise are performed based on the area of the pixel.
【００３３】図９〜図１３は疵とノイズの判別方法を説
明するための図である。図８に示したＮ個のリングのう
ち、図９に示すＬ番目とＭ番目のリング内の画素を母集
団とするヒストグラムは、図１０（ａ），（ｂ）に示す
ようになる。図１０において、縦軸は度数（画素数）を
示しており、横軸は濃度階調を示している。２値化する
ためのしきい値は次式で決定される。FIGS. 9 to 13 are diagrams for explaining a method of determining flaws and noise. Of the N rings shown in FIG. 8, the histograms with the pixels in the L-th and M-th rings shown in FIG. 9 as the population are as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b). In FIG. 10, the vertical axis indicates frequency (the number of pixels), and the horizontal axis indicates density gradation. The threshold for binarization is determined by the following equation.
【００３４】２値化しきい値＝平均−係数α×標準偏差 ここで、係数αは検出したい疵が浮かび上がるような値
として、たとえば２．５〜３．５に選ばれる。Threshold value = average-coefficient α × standard deviation Here, the coefficient α is selected as a value such that a flaw to be detected emerges, for example, 2.5 to 3.5.
【００３５】図１０（ａ）に示したヒストグラムは他の
リングと比べてＬ番目のリング内の画素が全体的に暗い
場合、しきい値も低くなり、しきい値以下の部分は黒画
素と判別され、しきい値以上の部分は白画素と判別され
る。In the histogram shown in FIG. 10A, when the pixels in the L-th ring are darker than the other rings, the threshold value becomes lower, and the portion below the threshold value becomes a black pixel. It is determined, and a portion equal to or larger than the threshold value is determined as a white pixel.
【００３６】一方、図９に示すＭ番目のリングのヒスト
グラムは、図１０（ｂ）に示すように、他のリングと比
べて全体的に明るい場合、比較的しきい値も高くなる。
この場合も、しきい値以下の部分が黒画素と判別され、
しきい値以上の部分は白画素と判別される。On the other hand, the histogram of the M-th ring shown in FIG. 9 has a relatively high threshold value when the whole ring is brighter than the other rings as shown in FIG. 10B.
Also in this case, the portion below the threshold value is determined as a black pixel,
The portion above the threshold value is determined as a white pixel.
【００３７】上述のごとく、複数のリングごとに２値化
して黒画素と白画素とを区別するラベリング処理が行わ
れ、全体の２値化画像を表わしたのが図１１（ａ）であ
る。As described above, the labeling process for binarizing a plurality of rings and discriminating between black pixels and white pixels is performed, and FIG. 11A shows the entire binarized image.
【００３８】図１１（ａ）において、黒の点が黒画素と
判別されたものである。この黒画素は、必ずしも疵によ
るものだけではなく、汚れなどの外乱を吸収して黒画素
となっているノイズもあり、これと疵とを区別する必要
がある。このため、各黒画素の塊の面積が求められ、こ
の面積と予め設定されている面積しきい値とが比較さ
れ、面積しきい値以下の黒画素はノイズによるものと判
別され、面積しきい値以上の黒画素は疵によるものと判
別される。ノイズと判別された場合には、そのノイズを
削除する処理が行なわれ、図１１（ｂ）に示すように良
と判別された画像の判別信号が画像処理装置７からプロ
グラムコントローラ１１に出力される。In FIG. 11A, a black point is determined as a black pixel. The black pixels are not necessarily caused by flaws, but also include noise that becomes a black pixel by absorbing disturbance such as dirt, and it is necessary to distinguish these from flaws. For this reason, the area of each lump of black pixels is obtained, this area is compared with a preset area threshold, and black pixels below the area threshold are determined to be due to noise, and the area threshold is determined. Black pixels with a value greater than or equal to the value are determined to be due to flaws. When it is determined that the image is noise, a process of deleting the noise is performed, and a determination signal of the image determined as good is output from the image processing device 7 to the program controller 11 as shown in FIG. .
【００３９】図９および図１１は軌道輪１に疵がない例
を示したが、図１２および図１３は疵がある場合の例で
ある。図１２に示すように、Ｌ番目のリングに疵がある
と、図１０に示すヒストグラムに基づくしきい値で２値
化すると、図１３（ａ）に示すように、疵による黒画素
が比較的大きな塊となって現われ、それ以外にノイズと
なる小さな黒画素が現われている。黒画素の比較的大き
な塊の面積が求められ、その面積と予め定める面積しき
い値とが比較され、面積しきい値を超える黒画素は疵と
判別され、面積しきい値以下の黒画素はノイズと判別さ
れる。そして、図１３（ｂ）に示すように、ノイズとし
ての黒画素は除去され、疵の黒画素のみが残され、この
画像により不良品と判別された判別信号が画像処理装置
７からプログラムコントローラ１１に出力される。FIGS. 9 and 11 show examples in which the race 1 has no flaws, while FIGS. 12 and 13 show examples in which there is a flaw. As shown in FIG. 12, if there is a flaw in the L-th ring, binarization is performed using a threshold based on the histogram shown in FIG. 10, and as shown in FIG. It appears as a large lump, and other small black pixels that cause noise. The area of a relatively large lump of black pixels is determined, the area is compared with a predetermined area threshold, black pixels exceeding the area threshold are determined to be flaws, and black pixels below the area threshold are determined. It is determined as noise. Then, as shown in FIG. 13B, black pixels as noise are removed, and only black pixels with flaws are left. A discrimination signal, which is discriminated as a defective product from this image, is sent from the image processing device 7 to the program controller 11. Is output to
【００４０】また、画像処理装置９は、図６で説明した
ように、マスクした検査画像を２値化して、図６（ｄ）
に示すような２値化画像が得られたとき、黒画素の塊の
面積を求め、その面積と予め定める面積しきい値とを比
較し、面積しきい値以下であればノイズとみなし、面積
しきい値以上であれば疵であると判別され、良品，不良
品の判別信号がプログラムコントローラ１１に出力され
る。The image processing device 9 binarizes the masked inspection image as described with reference to FIG.
When a binarized image as shown in (1) is obtained, the area of a block of black pixels is obtained, and the area is compared with a predetermined area threshold. If it is equal to or greater than the threshold value, it is determined to be a flaw, and a signal for discriminating between a good product and a defective product is output to the program controller 11.
【００４１】プログラムコントローラ１１では、画像処
理装置７，９から疵の有無を示す判別信号が出力される
と、１つの軌道輪の画像を取込みおよび処理が終わった
ものと判別し、検査ステージ４を回動させ、次の軌道溝
の画像がＣＣＤカメラ５２，６２で撮像できるようにす
る。また、プログラムコントローラ１１は疵が検出され
たとき、その検査対象を検査ステージ４上から排出させ
るようにしてもよい。When the discrimination signal indicating the presence or absence of a flaw is output from the image processing devices 7 and 9, the program controller 11 determines that the image of one raceway has been captured and processed, and sets the inspection stage 4. It is rotated so that the next track groove image can be captured by the CCD cameras 52 and 62. Further, when a flaw is detected, the program controller 11 may discharge the inspection target from the inspection stage 4.
【００４２】また、プログラムコントローラ１１で次の
軌道溝を検査するためにワークの回動，位置調整してい
る間に、画像処理装置７，９で同心円に画像分割→ヒス
トグラム作成→平均値・標準偏差の算出→２値化しきい
値の演算→２値化→ラベリング→特徴量（黒，暗部）の
計算→面積しきい値との比較→判別が行なわれる。Also, while the work and the position of the workpiece are adjusted by the program controller 11 to inspect the next track groove, the image processing devices 7 and 9 divide the image into concentric circles → create a histogram → average value / standard The calculation of the deviation → the calculation of the binarization threshold → the binarization → the labeling → the calculation of the characteristic amount (black and dark portions) → the comparison with the area threshold → the discrimination is performed.
【００４３】ここで、すべての軌道溝の画像処理，面積
しきい値との比較，判別が終了してから、プログラムコ
ントローラ１１によって正常，不良のワーク選別を行な
うようにしてもよいが、効率の面からある時点で比較，
判別の結果、不良となればその時点でプログラムコント
ローラ１１に信号を送信して、ワークを不良品として選
別するようにすればよい。Here, after the image processing of all the raceway grooves, the comparison with the area threshold value, and the determination are completed, the program controller 11 may select normal or defective workpieces. At some point from the surface,
As a result of the determination, if a defect is found, a signal may be transmitted to the program controller 11 at that time to sort the work as a defective product.
【００４４】また、上述の実施形態では、２値化のため
のしきい値を黒画素を判別するために行なったが、逆に
しきい値以上の白画素を判別するようにしてもよい。In the above-described embodiment, the threshold value for binarization is used to determine a black pixel. However, a white pixel having a threshold value or more may be determined.
【００４５】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
【００４６】[0046]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ワー
クの球面状表面の反射光に基づく画像を球面状表面の中
心に対してＮ数の同心円に分割し、分割したそれぞれの
同心円ごとに２値化するためのしきい値を演算し、演算
したしきい値以下あるいは以上の面積と予め設定した面
積しきい値とを比較し、ワークの良否を判別するように
したので、複雑な球面状表面であっても比較的簡単な画
像処理で検査することができる。その結果、省力化に寄
与し、検査コストを低減できる。As described above, according to the present invention, an image based on the reflected light of the spherical surface of the work is divided into N concentric circles with respect to the center of the spherical surface, and each of the divided concentric circles is divided. A threshold value for binarizing the work is calculated, and an area equal to or smaller than the calculated threshold value is compared with a preset area threshold value to judge whether the work is good or bad. Even a spherical surface can be inspected by relatively simple image processing. As a result, it contributes to labor saving and can reduce the inspection cost.
【図１】 この発明の一実施形態の球面状表面検査装置
の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a spherical surface inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】 図１に示した同軸落射照明装置およびドーム
型照明装置の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of the coaxial epi-illumination device and the dome type illumination device shown in FIG.
【図３】 基準データを作成する処理過程を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a process of creating reference data.
【図４】 実際の検査処理動作を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an actual inspection processing operation.
【図５】 軌道溝の疵検出処理動作を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a track groove flaw detection processing operation.
【図６】 溝以外の部分の疵検出処理動作を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing a flaw detection processing operation of a portion other than a groove.
【図７】 単純な２値化処理画像を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a simple binarized image.
【図８】 同心上のリングに分割する方法を説明するた
めの図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a method of dividing into concentric rings.
【図９】 図８に示したＮ個に分割したリングについて
ヒストグラムを作成する方法を説明するための図であ
る。FIG. 9 is a diagram for explaining a method of creating a histogram for the N divided rings shown in FIG. 8;
【図１０】 図９に示したＬ番目のリングのヒストグラ
ムを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a histogram of the L-th ring shown in FIG. 9;
【図１１】 図９のＭ番目のリングのヒストグラムを示
す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a histogram of an M-th ring in FIG. 9;
【図１２】 疵があるＬ番目のリングとＭ番目のリング
を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an L-th ring and an M-th ring having flaws.
【図１３】 疵がある場合の２値化画像を示す図であ
る。FIG. 13 is a diagram showing a binarized image when there is a flaw.
【図１４】 この発明が適用される検査対象を示す図で
ある。FIG. 14 is a diagram showing an inspection target to which the present invention is applied.
１ 軌道輪、４ 検査ステージ、５，６ 検査部、７，
９ 画像処理装置、８，１０ モニタ、１１ プログラ
ムコントローラ、１２ 入力部、５１，６１レンズ、５
２，６２ ＣＣＤカメラ、５３，６３ 同軸落射照明装
置、５４ ドーム型照明装置、５３１ 円筒部、５３２
ハーフミラー、５４１ ドーム、５４２ 孔、５４
３，５４４ 光源。1 orbit, 4 inspection stage, 5, 6 inspection section, 7,
9 image processing device, 8,10 monitor, 11 program controller, 12 input unit, 51,61 lens, 5
2,62 CCD camera, 53,63 Coaxial epi-illumination device, 54 Dome type illumination device, 531 Cylindrical part, 532
Half mirror, 541 dome, 542 hole, 54
3,544 light source.
Claims (5)
あって、 前記ワークの球面状表面に散乱光を照射し、その反射光
に基づく画像を、該球面状表面の中心に対してＮ数の同
心円に分割し、分割したそれぞれの同心円ごとに２値化
するためのしきい値を演算し、演算したしきい値以下あ
るいは以上の画素の面積と予め設定した面積しきい値と
を比較し、前記ワークの良否を判別することを特徴とす
る、球面状表面検査方法。1. A method for inspecting a work having a spherical surface, the method comprising: irradiating the spherical surface of the work with scattered light, and forming an image based on the reflected light into an N number relative to the center of the spherical surface. Calculates a threshold value for binarizing each of the divided concentric circles, and compares an area of a pixel equal to or smaller than the calculated threshold value with a preset area threshold value. And determining whether the work is good or bad.
あって、 前記ワークの球面状表面に拡散光を照射する光源と、 前記ワークの球面状表面の反射光に基づく画像信号を出
力する画像信号出力手段と、 前記画像信号出力手段から出力される画像信号に基づく
画像を前記球面状表面の中心に対してＮ数の同心円に分
割し、分割したそれぞれの同心円ごとに２値化するため
のしきい値を演算し、演算したしきい値以下あるいは以
上の画素の面積と、予め設定した面積しきい値とを比較
し、前記ワークの良否を示す判別信号を出力する画像処
理手段とを備えた、球面状表面検査装置。2. A device for inspecting a work having a spherical surface, comprising: a light source for irradiating diffuse light to the spherical surface of the work; and an image for outputting an image signal based on light reflected from the spherical surface of the work. A signal output unit for dividing an image based on the image signal output from the image signal output unit into N concentric circles with respect to the center of the spherical surface, and binarizing each of the divided concentric circles Image processing means for calculating a threshold value, comparing the area of the pixel equal to or less than the calculated threshold value with a predetermined area threshold value, and outputting a determination signal indicating the acceptability of the work. Also, a spherical surface inspection device.
間隔で複数形成されており、各球面状表面の間には平面
部が形成されていて、 前記画像処理手段は、前記画像信号出力手段から出力さ
れた画像信号から前記平面部のみを検査するマスク画像
によりマスク処理して前記平面部の２値化処理を行な
い、その２値化処理した結果に基づいて、前記平面部の
良否を判別することを特徴とする、請求項２に記載の球
面状表面検査装置。3. The workpiece has a plurality of the spherical surfaces formed at regular intervals, and a flat portion formed between the spherical surfaces. The image processing means outputs the image signal. Based on the image signal output from the means, mask processing is performed with a mask image for inspecting only the plane part, and the plane part is binarized. Based on the binarization result, the quality of the plane part is determined. The spherical surface inspection device according to claim 2, wherein the determination is performed.
画素の明暗の分布の平均値と標準偏差とに基づいて前記
しきい値を決定することを特徴とする、請求項２に記載
の球面状表面検査装置。4. The spherical surface according to claim 2, wherein said image processing means determines said threshold value based on an average value and a standard deviation of a distribution of brightness of pixels for each of said concentric circles. Surface inspection equipment.
に深絞り成形されたスラスト玉軸受の軌道溝であること
を特徴とする、請求項２から４のいずれかに記載の球面
状表面検査装置。5. The spherical surface according to claim 2, wherein the spherical surface of the workpiece is a raceway groove of a thrust ball bearing formed by deep drawing in an arc-shaped cross section. Inspection equipment.
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|---|---|---|---|
| JP2000209344A JP2002022666A (en) | 2000-07-11 | 2000-07-11 | Method and apparatus for inspecting spherical surface |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2000-07-11 JP JP2000209344A patent/JP2002022666A/en active Pending
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