JP3177945B2 - 表面欠陥検査装置 - Google Patents

表面欠陥検査装置

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JP3177945B2
JP3177945B2 JP13889496A JP13889496A JP3177945B2 JP 3177945 B2 JP3177945 B2 JP 3177945B2 JP 13889496 A JP13889496 A JP 13889496A JP 13889496 A JP13889496 A JP 13889496A JP 3177945 B2 JP3177945 B2 JP 3177945B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被検査体の表面欠
陥、例えば、自動車ボディの塗装面の表面欠陥を検査す
るのに好適な表面欠陥検査装置に関するものである。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の表面欠
陥検査装置としては、例えば、特開平6−213642
号公報などに示されたものがあるが、このような従来の
表面欠陥検査装置では、被検査面における塗装表面欠陥
を検査し、その結果を表示欠陥マークM,M,M
として表示する場合において、被検査面における所定の
範囲において複数の欠陥が近接混在している欠陥近接部
を検出し、その欠陥近接部における欠陥のうち最も欠陥
の度合いの大きなものを代表表示欠陥マーク(例えば、
表示欠陥マークM)として表示するようにしたものと
なっている。
【0003】しかし、このような従来の表面欠陥検査装
置においては、欠陥近接部における欠陥のうち最も欠陥
の度合いの大きなものを代表表示欠陥マークとして表示
するものであったので、欠陥検出処理以外の表示に関す
る処理に時間がかかり、検査時間全体が長くなってしま
うという問題があったことから、このような問題を解決
することが課題としてあった。
【0004】本発明は、このような従来の課題を解決す
るためになされたものであって、欠陥検出処理と同時に
複数の欠陥をその平均的な位置にある1つの欠陥として
処理することにより、処理時間および検査時間を短くす
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
としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる表面欠陥
検査装置は、請求項1に記載しているように、被検査体
の被検査面に光を照射し、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
査面に所定の明暗パターンを形成する照明手段と、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、画像データにおける空間周波
数成分のうち高い周波数成分でかつレベルが所定値以上
の成分のみを欠陥の候補として抽出してその欠陥候補領
域の面積および重心座標を算出する画像処理手段と、被
検査面もしくは照明手段および撮像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によ
り所定の処理を時系列に連続して実行してそこで得られ
る上記欠陥候補領域が上記被検査面もしくは照明手段お
よび撮像手段の移動と所定の条件で適合するか否かを判
定して所定の回数以上適合した場合に上記欠陥候補領域
を欠陥と判断する欠陥検出手段と、欠陥検出手段におい
て任意の時刻に同時にかつ所定の範囲内に複数の欠陥候
補領域を欠陥と判断した場合にそれら複数の欠陥の平均
的な位置を算出してそれら複数の欠陥を上記平均的な位
置の1つの欠陥として判定する判定手段と、欠陥検出結
果に基づいて欠陥発生位置を表示処理する場合に、上記
複数の欠陥を1つの欠陥として判定したことを表す表示
マークと、他の欠陥を表す表示マークとが異なる表示手
段を備えた構成としたことを特徴としている。
【0006】そして、本発明に係わる表面欠陥検査装置
の実施態様においては、請求項2に記載しているよう
に、表示手段が、欠陥検出結果に基づいて欠陥のサイズ
を判定し、そのサイズに応じて表示マークを決定する手
段である構成のものとすることができる。
【0007】
【発明の作用】上記のように、請求項1に記載の発明に
おいては、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前記明暗パ
ターンを電気信号の画像データに変換する。
【0008】次に、画像処理手段では、上記明暗パター
ンの画像データにおける空間周波数成分のうち高い周波
数成分でかつレベルが所定値以上の成分のみを抽出す
る。ここで、上記の画像データにおける高周波成分と
は、凹凸状の欠陥などといった輝度変化のある部分であ
り、上記のようにレベルが所定値以上の成分のみを抽出
することにより、欠陥と思われる候補となる領域を欠陥
候補領域として抽出する。そして、画像処理手段では、
前記欠陥候補領域の面積および重心座標を計算して求め
る。
【0009】次いで、欠陥検出手段では、被検査面もし
くは照明手段および撮像手段のいずれか一方を移動と
し、つまり、もう一方を固定とすることにより、被検査
面上の欠陥は上記処理画像中を上記移動と同期して移動
する。よって、画像において欠陥候補が上記移動と同期
しているならば、それを欠陥と判断する。
【0010】ここで、上記欠陥検出手段において、上記
任意の時刻に同時にかつ所定の範囲内に複数の欠陥候補
領域を欠陥と判断した場合、判定手段では、それら複数
の欠陥の平均的な位置を算出し、それら複数の欠陥を上
記平均的な位置の1つの欠陥として判定するので、後処
理で扱うデータ量が減少し、処理の高速化が図れること
となる。
【0011】上記のように、請求項1に記載の発明にお
いて被検査面全体を検査するには、被検査体もしくは照
明手段および撮像手段を順次移動させ、撮像手段の視野
が被検査面全体を走査するように構成する。
【0012】次に、上記欠陥検出手段において、複数の
欠陥を1つの欠陥として判定し、その欠陥発生位置を表
示処理する場合に、その表示マークが他の単独で検出し
た欠陥の表示マークとは異なる表示手段を備えたものと
しているので、後工程の作業者が上記表示結果をもと
に、欠陥が複数固まって存在するのか、単独で発生して
いるのか、ということを表示マークで判断しうるものと
なる。
【0013】
【発明の効果】本発明に係わる請求項1に記載の表面欠
陥検査装置によれば、上記の構成としているので、欠陥
検出処理と同時に複数の欠陥をその平均的な位置にある
1つの欠陥として処理することにより欠陥を判定するよ
うにしているので、後処理で扱うデータ量を減少させる
ことが可能となり、処理時間および検査時間を短縮する
ことができるようになるという著しく優れた効果がもた
らされる。
【0014】また、複数の欠陥を1つの欠陥として判定
し、その欠陥発生位置を表示処理する場合に、その表示
マークが他の単独で検出した欠陥の表示マークとは異な
るものとなっているので、後工程の作業者が上記異なる
表示結果をもとにして、欠陥が複数固まって存在するの
か、単独で発生しているのかを容易に判断することが可
能になるという著しく優れた効果がもたらされる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明による表面欠陥検査装置の
実施の形態について、図1をもとにして説明する。
【0016】図1において、1は被検査体であり、例え
ば、自動車であって、その塗装面が被検査面1aであ
る。また、2は被検査体1の被検査面1aに所定の明暗
パターンを形成する照明手段である。さらに、3は被検
査面1aを撮像して得られる受光画像すなわち上記明暗
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(固体撮像素子)カメラ等のビデ
オカメラである。
【0017】また、4は上記撮像手段3によって得られ
た画像データにおける空間周波数成分のうち高い周波数
成分でかつレベルが所定値以上の成分のみを欠陥の候補
として抽出してその欠陥候補領域の面積(例えば、画素
数)と重心座標を算出する画像処理手段である。
【0018】さらにまた、5は上記被検査体1(被検査
面1a)もしくは照明手段2および撮像手段3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4により所定の処理を時系列に連続して実行し、そこ
で得られる時系列に処理された連続した画像に存在する
欠陥候補領域の移動が、上記被検査体1(被検査面1
a)もしくは照明手段2および撮像手段3の移動と所定
の条件で一致するか否かを判定し、所定の回数以上一致
した場合に上記欠陥候補領域を欠陥と判断する欠陥検出
手段である。
【0019】さらにまた、6は上記欠陥検出手段5にお
いて任意の時刻に同時にかつ所定の範囲内に複数の欠陥
候補領域を欠陥と判断した場合にそれら複数の欠陥の平
均的な位置を算出し、それら複数の欠陥を上記平均的な
位置の1つの欠陥として判定する判定手段である。
【0020】そして、これらの画像処理手段4,欠陥検
出手段5,判定手段6の部分は、例えば、コンピュータ
7で構成される。
【0021】上記の構成は、例えば、後記する図2〜図
7で説明する実施例に相当する。
【0022】また、上記欠陥検出手段5において判断し
た欠陥検出結果に基づいて欠陥発生位置を表示処理する
場合に、複数の欠陥を1つの欠陥として判定したことを
表す表示マークと、他の欠陥を表す表示マークとが異な
るようにした表示手段を備えたものとすることができ
る。
【0023】上記の構成は、例えば、後記する図8〜図
9で説明する実施例に相当する。
【0024】
【実施例】以下、本発明による表面欠陥検査装置の実施
例を図面に基づいて説明する。
【0025】図2ないし図7は、本発明の一実施例を示
す図である。
【0026】本実施例では、自動車のボディの塗装面を
被検査面とする場合について説明する。
【0027】図2において、1は被検査体の自動車ボデ
ィであり、2はボディ1の塗装面すなわち被検査面1a
に所定の明暗パターンを映し出す照明手段であって、本
実施例では、照明手段2が、ボディ1の横断面方向の明
暗のストライブ(縞状)パターンを映し出すものとして
説明する。
【0028】3は被検査面1a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。ま
た、3aはカメラ3のアングルを自在に調整することが
できるようにしたカメラホルダーであって、カメラ3を
所定の位置およびアングルに固定する。このカメラホル
ダー3aはカメラスタンド3bに固定されている。ここ
で、被検査面1aの移動方向のカメラ視野の大きさをW
とする。
【0029】4は上記カメラ3によって得られた画像デ
ータを処理する画像処理手段であり、5は画像処理手段
4で処理された時系列に連続した画像から欠陥を検出す
る欠陥検出手段であり、6は欠陥検出手段5で検出した
複数の欠陥を平均的な位置の1つの欠陥として判定する
判定手段であって、これら画像処理手段4,欠陥検出手
段5,判定手段6はパソコン等のコンピュータ7で構成
される。
【0030】本実施例では、カメラ3および照明手段2
が固定され、ボディ1が搬送コンベヤ等のようなもの
(図示せず)で図2の矢印A方向に速度vで移動してい
るものとする。
【0031】図3は、ボディ1の正面方向から見た概略
図であり、ボディ1を囲むように照明手段2およびカメ
ラ3(フード用カメラH1〜H8,ルーフ用カメラR1
〜R7,左側面用カメラSL1〜SL5,右側面用カメ
ラSR1〜SR5)が設置されている。図3中におい
て、ボディ1に向かう線はカメラ3の視野であり、ボデ
ィ1の表面を隙間なく撮像するように、隣合う視野がオ
ーバーラップした帯状の視野を形成している。これによ
って、固定した照明手段2およびカメラ3の門型をなす
内部をボディ1が移動することにより、カメラ3の視野
がボディ1の表面(被検査面1a)の全体を走査するこ
とができる。
【0032】本実施例では、図3に示すように、台車1
6に載ったボディ1がレール17に沿ってコンベヤ18
で搬送され、上記照明手段2およびカメラ3の門型をな
す内部を通過するものとする。
【0033】次に、画像処理手段4における欠陥候補領
域の抽出手順の一例を図4の(a)(b)(c)および
図5(画像処理手段4:S1〜S7)に基づいて説明す
る。
【0034】図4に示すように、ストライブパターンの
映し出された被検査面1aをモノクロのカメラ3で撮像
すると、図4の(a)(S1:原画像)に示すような濃
淡画像が得られる。この段階は図5に示すステップS1
に相当する。
【0035】このとき、カメラ3の視野内の被検査面1
a上に凹凸状の欠陥Eがあると、この欠陥Eで光が乱反
射するため、画像において欠陥は周囲とは異なる明るさ
(輝度)の領域として映し出される。例えば、図4の
(a)に示す原画像S1のように、明ストライプの中に
欠陥Eがある場合、暗い領域となって映し出される。
【0036】この原画像S1に対して図5のステップS
2において微分等のエッジ検出処理を行い、図5のステ
ップS3において所定の輝度レベルのしきい値で2値化
すると、図4の(b)に示すような画像S3において輝
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。
【0037】次に、図5のステップS4において画像の
白領域に対してラベリング(ラベル付け)を行い、図5
のステップS5において面積および重心座標の算出を行
う。ここで、2値画像において、欠陥Eは小さい孤立
点、ストライプパターンの境界線は画面を縦に横切る大
きな領域であるという特徴を利用し、図5のステップS
6で2値画像において所定の面積値より大きい領域を除
去する面積判定処理を行うと、図4の(c)に示すよう
な面積の小さな孤立点のみが残る面積判定画像S6が得
られる。
【0038】ここで抽出した面積の小さい領域は、本物
の欠陥である可能性が高いので、図5のステップS7で
はこの領域を欠陥候補領域として、その面積(領域の画
素数)と重心座標を欠陥候補リストとしてメモリする。
【0039】次に、欠陥検出手段5および判定手段6に
おける欠陥検出および欠陥判定手順の一例を図5(欠陥
検出手段5および欠陥判定手段6:S8〜S15)なら
びに図6の(a)〜(f)および図7に基づいて説明す
る。
【0040】図6の(a)〜(f)は、ある時刻Tから
T+5tまでの時系列に連続して処理した面積判定結果
画像の一例であり、これらの画像を重ねあわせると図7
に示すようなものになる。
【0041】本実施例では、画像の横方向にx軸、縦方
向にy軸をとり、画像中を欠陥Eが図6の(a)〜
(f)に示すようにx軸方向に右から左へ移動するもの
とし、この移動方向における画像の幅(画素数)をLと
する。これによって、例えば、時刻TおよびT+tの画
像において、欠陥Eが真横に移動しy方向の座標変化が
なければ、欠陥Eのx方向の重心座標の差が移動画素数
d1、符号が移動方向を表す。
【0042】まずはじめに、欠陥検出手段5では、図5
のステップS8において、図6の(a)に示すように、
時刻Tにおける欠陥候補リストを画像処理手段4から読
み込み、時刻T以前までのデータ(保留リスト)とから
各欠陥候補領域に対する移動量d1を上記のように算出
する。
【0043】ここで、移動画素数d2は、ボディ1の画
像における移動量であり、例えば、コンベヤ搬送速度な
どのボディ移動情報に基づいてステップS9で算出す
る。
【0044】例えば、欠陥Eが画像をy方向の座標変化
なしで移動するならば、次式(1)により算出すること
ができる。
【0045】 移動画素数d2 =(画像間時間t×移動速度v×画像サイズL)/カメラ視野W ・・・(1) 画像間時間t:比較する2つの時間的に異なる画像間の
時間差。
【0046】移動速度v:ボディ1の移動速度。
【0047】画像サイズL:画像におけるボディ移動方
向の画素数。例えば、x×y=512×480画素の画
像でボディ1がx方向に移動するならば、L=512と
なる。
【0048】カメラ視野W:被検査面移動方向における
カメラ視野の大きさ。例えば、t=0.1[s]、v=
100[mm/s]、L=512[画素]、W=120
[mm]とすると、d2=42.7[画素]となる。
【0049】なお、上記移動画素数d2の算出方法は、
本実施例に限定されるものではない。
【0050】次に、図5のステップS10において、上
記移動量d1,d2に基づいて、各欠陥候補領域が本物
の欠陥かどうかを判定する。つまり、時系列に処理され
た2つの画像からボディ1の移動に同期した移動物体を
検出するものであり、ボディ1と同じ動きをする領域は
欠陥、ボディ1の移動と一致しないものは欠陥ではない
(すなわち、ノイズ)、と判定する。
【0051】例えば、移動量d1,d2が下記のような
条件式(2)を満たすならば、ボディ1の移動とほぼ一
致するので、本物の欠陥である可能性がさらに高いと判
断できる。
【0052】 |d1−d2|<Δd ・・・(2) Δd:誤差を考慮した判定値よって、上記判定処理を時
系列に得られる画像に対してくり返し行い、1つの欠陥
候補において上記一致回数が所定の回数以上であったな
らば、その欠陥候補を欠陥と判定する。例えば、図6の
(a)〜(f)に示すように、欠陥が画面に現れてから
通過するまで6回映ったとすると、上記一致回数の判定
値は6回以下となるわけであり、判定値の設定は実験的
に決定すればよい。
【0053】なお、上記欠陥判定手順は本実施例に限定
されるものではない。
【0054】そして、図5のステップS10で欠陥と判
定した領域が、所定の範囲内に複数存在するならば、近
接して複数存在する複数近接欠陥であるとステップS1
1において判断する。例えば、1台のカメラ視野がx×
y=150mm×100mm程度の範囲であるならば、
図7に示すように、ある時刻に複数の領域を同時に欠陥
と判定した場合、それらを複数近接欠陥と判断しても問
題ない範囲である。ここで、上記複数近接欠陥と判定す
る範囲は、後工程の作業者が視線を動かさずに一目で、
近接する複数の欠陥をすべて認識することができる範囲
(すなわち、広さ)であることが望ましく、厳密に、作
業者の視野角と欠陥認識度合いとの関係に基づいて実験
的に決定してもよい。
【0055】そして、ステップS10で同時刻に複数の
領域を欠陥と判定し、ステップS11でその個数がn個
以上であると判定したならば、複数近接欠陥と判断し、
それらの領域の重心座標からステップS12において
x,y座標の平均座標を算出し、ステップS13におい
て上記平均座標に存在する1つの欠陥として欠陥リスト
にメモリする。ここで、面積は、複数の欠陥を1つの欠
陥としてメモリしたことを表すために、所定の値を書き
込んでおけばよい。
【0056】このように、複数の欠陥をそれらの平均的
な座標位置にある1つの欠陥とすることにより、データ
量が減少し、後述する欠陥表示処理に関する処理時間や
データ通信時間が短くなり、この結果、検査全体にかか
る時間を短縮することができる。
【0057】また、上記処理の結果、欠陥と判定されな
かったが、まだ欠陥である可能性がある欠陥候補領域
は、ステップS14において保留リストとして次回の画
像データと処理するためにメモリする。
【0058】次に、ステップS15において、センサー
(図示せず)からの検査開始/終了情報を基に判断す
る。
【0059】このように、ボディ1が通過し終わるまで
上記一連の処理を、図3に示したようにボディ1の全面
を走査するように取り付けられたすべてのカメラ3の画
像に対して繰り返し実行することにより、ボディ1の全
面の欠陥データがメモリされる。つまり、ボディ1が本
実施例の表面欠陥検査装置を通過し終わると同時に、欠
陥検査処理は終了する。
【0060】なお、上記複数近接欠陥の判定手順は本実
施例に限定されるものではない。
【0061】次に、表示手段の実施例を図8および図9
に基づいて説明する。
【0062】上記欠陥検出結果を表示する表示手段(図
示せず)は、すべてのカメラ3に対する欠陥リストデー
タを図8のステップS16において読み込み、そのデー
タから実際の欠陥発生位置をステップS17において算
出する。例えば、図9に示すように、欠陥位置をボディ
展開図に重ねてプリントアウトする場合、プリンタ用紙
上のボディ展開図に合わせたマーキング位置を算出すれ
ばよい。これは、カメラ3とボディ1との相対的な位置
関係が既知であるので、算出可能である。
【0063】次に、欠陥の面積データに従って、図9に
示すように欠陥のサイズ(M,M,M)を判定
し、ステップS18において表示マークを決定する。こ
こで、複数近接欠陥は、上記のように他の単独に発生す
る欠陥と区別するために面積データが所定の値となって
いるので、図9に示すように複数近接欠陥専用の表示マ
ークMを選択させる。
【0064】すべての欠陥の表示マークが決定したなら
ば、ステップS19において所定の表示処理を実行す
る。
【0065】従来の技術のように、欠陥のサイズ(大き
さ)や個数,種類を判定し、その結果に応じて欠陥表示
マークを設定するという構成では、上記判定にミスがあ
った場合、後工程の作業者を混乱させてしまい、作業性
が低下してしまうという欠点があったが、本発明では、
欠陥のサイズ(大きさ)や個数,種類にかかわらず、欠
陥が単独で発生しているのか、複数が近接して発生して
いるのか、ということを後工程の作業者に知らせること
を本質とするものであるため、後工程の作業性が確実に
向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる表面欠陥検査装置の一実施形態
を示す機能ブロック図である。
【図2】本発明に係わる表面欠陥検査装置の一実施例を
機能ブロック図と共に示す概略平面説明図である。
【図3】本発明に係わる表面欠陥検査装置の一実施例を
示す正面説明図である。
【図4】本発明に係わる表面欠陥検査装置の一実施例に
おいて、カメラで映し出された画像の処理による変化を
(a)〜(c)に分けて示す説明図である。
【図5】画像処理手段における欠陥候補領域の抽出手順
(S1〜S7)ならびに欠陥検出手段および判定手段に
おける欠陥検出および欠陥判定手順(S8〜S15)を
示す説明図である。
【図6】ある時刻TからT+5tまでの時系列に連続し
て処理した面積判定結果画像の変化を(a)〜(f)に
別けて示す説明図である。
【図7】図6に示す面積判定結果画像を重ね合わせた画
像を示す説明図である。
【図8】表示手段における欠陥表示手順(S16〜S1
9)を示す説明図である。
【図9】ボディの展開図に重ねて欠陥位置を表示する状
況を示す説明図である。
【符号の説明】
1 被検査体(自動車ボディ) 1a 被検査面 2 照明手段 3 撮像手段(カメラ) 4 画像処理手段 5 欠陥検出手段 6 判定手段 7 コンピュータ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−86634(JP,A) 特開 平8−94333(JP,A) 特開 平5−209844(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01N 21/84 - 21/958

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検査体の被検査面に光を照射し、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、被検査面に所定の明暗パターンを形
    成する照明手段と、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、画像
    データにおける空間周波数成分のうち高い周波数成分で
    かつレベルが所定値以上の成分のみを欠陥の候補として
    抽出してその欠陥候補領域の面積および重心座標を算出
    する画像処理手段と、被検査面もしくは照明手段および
    撮像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により所定の処理を時系列に連続し
    て実行してそこで得られる上記欠陥候補領域が上記被検
    査面もしくは照明手段および撮像手段の移動と所定の条
    件で適合するか否かを判定して所定の回数以上適合した
    場合に上記欠陥候補領域を欠陥と判断する欠陥検出手段
    と、欠陥検出手段において任意の時刻に同時にかつ所定
    の範囲内に複数の欠陥候補領域を欠陥と判断した場合に
    それら複数の欠陥の平均的な位置を算出してそれら複数
    の欠陥を上記平均的な位置の1つの欠陥として判定する
    判定手段と、欠陥検出結果に基づいて欠陥発生位置を表
    示処理する場合に、上記複数の欠陥を1つの欠陥として
    判定したことを表す表示マークと、他の欠陥を表す表示
    マークとが異なる表示手段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】 表示手段が、欠陥検出結果に基づいて欠
    陥のサイズを判定し、そのサイズに応じて表示マークを
    決定する手段であ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。
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