JPH04204148A - 表面欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば、工作機械等により加工された後のワ
ーク表面の欠陥を検査する表面欠陥検査装置に関する。

（従来の技術） 一般的に、生産工場等における製造加工ラインには、加
工後の製品の品質検査を行なう検査行程が設けられてい
るか、自動化の進んだ今日では、作業者による目視検査
に代わってカメラ等の工学機器を用いて製品の品質検査
を行なうようになっている。

この品質検査の内、加工後の製品の表面にキズ等の欠陥
が存在しているか否かの検査をする表面欠陥検査がある
が、例えば、自動車のカムシャフトの表面欠陥検査は、
カムシャフトの被検査面に常に特定の方向から光を照射
し、この被検査面からの光をカメラによって入力し、こ
の入力した光をカメラ内部に設けられているラインセン
サによって受光し、ラインセンサにより光電変換された
電圧値をビデオ信号処理回路によって処理することによ
り、被検査面に欠陥があるかどうかの検査をしている。

この検査において、例えば被検査面に欠陥がある場合に
は、その、欠陥部分で光が乱反射するので、ラインセン
サを構成する素子各部の受光量が不均一になり、このラ
インセンサから出力される電圧値も不均一になることか
ら、この電圧値をビデオ信号処理回路によって処理し、
この電圧値の不均一を検出すれば、欠陥の有無を検出で
きることになる。

（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あ
っては、被検査面に光を照射する照明が固定となってお
り、被検査面に対して常に特定の方向から光を照射する
ようになっていた。換言すれば、被検査面に対するカメ
ラ及び光の照射位置相互の相対位置が常に一定となって
いたために、被検査面に、カメラ及び照明によって形成
される同一の照明条件下では検査不能な複数の欠陥を有
する場合には、それぞれの欠陥に対して最適な照明条件
で検査することができないという問題がある。

すなわち、被検査面に対するカメラ及び光の照射位置相
互の相対位置が常に一定であると、例えば、スクラッチ
のような幅の狭いキズは乱反射の程度が大きくなるので
検出しやすいが、手研のような幅の比較的広いキズは乱
反射の程度が小さいので検出しにくなる場合も起こり得
るし、また照明条件によってはこの逆の場合゛も起こり
得ることになり、このように表面欠陥の種類によっては
検出不能な要素を内在している従来のものにあっては、
表面欠陥検査としての信頼性が欠けることになる。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みて成されたも
のであり、ワークが有する多種類の表面欠陥の種類に応
じて、それぞれの種類の表面欠陥検出に最適な照明条件
が設定された照明と複数台のカメラを当該ワークの周囲
に配置し、表面欠陥の種類の如何に拘らず、確実にその
欠陥を検出できるようにした表面欠陥検査装置を提供す
ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するための本発明は、ワークが有する被
検査面に対して任意方向から光を照射する照明と、前記
被検査面の画像を前記照明により照射されて前記被検査
面から正反射する光の方向から入力する第１画像入力手
段と、前記の被検査面の画像を前記照明により照射され
て前記被検査面から乱反射する光の方向から入力する第
２画像入力手段と、当該画像入力手段に前記被検査面の
画像が入力されるように前記ワークを移動させる駆動手
段と、前記画像入力手段からの画像を入力し、ワークの
被検査面中の異常の有無を判断する判断手段とを有する
ことを特徴とするものである。

（作用） このように構成すると、ワークの被検査面には照明によ
って任意方向から光が照射され、第１画像手段はこの光
がワークの被検査面で正反射する方向からワークの被検
査面の画像を入力し、第２画像手段はこの光がワークの
被検査面で乱反射する方向からワークの被検査面の画像
を入力することになるので、それぞれ異なる照明条件下
でワークの被検査面の表面欠陥検査が行なわれることに
なる。そして、駆動手段によってワークを一回転させる
と、このそれぞれ異なった照明条件下での複数の被検査
面画像が判断手段に入力される。このように、各カメラ
は被検査面を異なる照明条件の下で検査できるので、ど
のような種類の欠陥であってもその検出が可能となり、
表面欠陥検出の信頼性が向上する。

（実施例） 以下に、本発明に係る表面欠陥検査装置を図面に基づい
て詳細に説明する。

第１図は、本発明の表面欠陥検査装置を加工ラインに適
用した場合の一例を示している。

ワークであるピストン１は、洗浄機２によって表面の洗
浄が行なわれた後、搬送装置３の所定位置で待機し、ロ
ーダ４によって検査台５の駆動手段としての回転台６に
載置される。そして、回転台６によってワークが一回転
する間に、この回転台６の周囲に備えられている複数台
のカメラ７によってこのピストン１の被検査面の表面欠
陥検査が行なわれ、この検査結果がＯＫであればピスト
ン１は振分はプッシャー８によって防錆油槽９に送られ
、ＮＧであればピストン１は振分はプッシャー８によっ
てワークスドックエリア１０に送られる。

そして、ＯＫのものはパレタイズロボット１１によって
パレット１２に収納され、ＮＧのものは作業者によって
作業台１３で目視検査の後、防錆油槽１４に入れられて
、パレット１５に収納される。

第２図は、本発明に係る表面欠陥検査装置を備えた検査
ステージの概略構成図を示す。

この検査ステージは、同図に示すように、ピストン１を
支持すると共に回転させる回転台６が備えられており、
この回転台６は、モータ２０によって回転するようにな
っている。また、この回転台６には、エアーチャック２
１が設けられており、このエアーチャック２１によって
ピストン１が支持される。

この回転台６の周囲には、図示するように、照明として
のランプ２２によってたとえば水平に光が照射されたピ
ストン１の被検査面Ｓの画像を入力する２台のカメラ７
ａと７ｂとがそれぞれ配置され、このランプ２２とそれ
ぞれのカメラ７ａ。

７ｂの被検査面Ｓに対する照明条件は、被検査面Ｓの有
する種々の表面欠陥を検出するのに最適となるように設
定されている。

この設定の詳細は第３図（Ａ）に示すように、ランプ２
２は、ピストン１の被検査面Ｓに対して水平方向から光
を照射する位置に設けられ、正反射センサと称されるカ
メラ７ａは、このランプ２２から照射されて被検査面Ｓ
から正反射してきた光を受は得る位置に配置され、乱反
射センサと称されるカメラ７ｂは、このランプ２２から
照射されて被検査面Ｓから反射してきた乱反射光を受は
得る位置に配置されている。なお、このランプ２２から
の光はスポット光である。

このような位置にランプ２２及びカメラ７ａ。

７ｂを配置すると、被検査面Ｓにスクラッチなどの深く
小さい欠陥ａが存在する場合には、図にも示すようにこ
れらの欠陥ａの部分に光が照射されると、この部分で乱
反射を起すことから、正反射センサであるカメラ７ａに
入力される部分的な光量が減ることになる。この場合に
おけるカメラ７ａが１スキヤンする間に受光する部分的
な光量を二次元展開すると、第３図（Ｂ）に概略的に示
すことができ、乱反射を起した欠陥ａの部分に相当する
位置での光量が減じている。したがってこのような照明
条件の下ではスクラッチのような深く小さな欠陥ａを容
易に検出することが可能となる。

また、被検査面Ｓに平研などの浅く広範囲の欠陥すが存
在する場合には、図にも示すようにこれらの欠陥すの部
分に光が照射されると、この部分で乱反射を起すことか
ら、乱反射センサであるカメラ７ｂに入力される部分的
な光量が欠陥のない場合に比較して増える三とになる。

この場合におけるカメラ７ｂが１スキヤンする間に受光
する部分的な光量は第３図（Ｃ）に反転させて概略的に
示すことができ、乱反射を起した欠陥すの部分に相当す
る位置での光量が増加している。したがってこのような
照明条件の下では平研などの浅く広範囲の欠陥すを容易
に検出することが可能となる。

第４図は、−本発明に係る表面欠陥検査装置における制
御系のブロック図を示す。

同図に示すように、判断手段としての制御装置４０内に
設けられている入出力装置３ｏには、第１画像入力手段
としてのカメラ７ａ、第２画像入力手段としてのカメラ
７ｂ、ワークであるピストン１を回転させるモータ２０
．このモータ２ｏの回転角度及び回転速度を検出するエ
ンコーダ３１、ピストン１の被検査面に光を照射するラ
ンプ２２及び検査結果を表示する表示装置３２が外部か
ら接続され、これらの機器にあるいはこれらの機器から
の信号は、この入出力装置３ｏを介して授受される。

また、この入出力装置３ｏには、カメラ７ａ。

７ｂの画像信号を処理する画像処理部３３と、モータ２
０．ランプ２２及び表示装置３２の動作を制御する機器
制御部３４とが接続されており、画像処理部３３及び機
器制御部３４には、画像処理部３３からの信号によって
ピストン１の被検査面のキズの有無を検出するキズ検出
部３５が接続されている。そして、機器制御部３４は、
画像処理部３３及びキズ検出部３５からの信号に基づい
てモータ２０の回転速度や表示装置３２等の動作を制御
する。

以上のように構成された本発明の表面欠陥検査装置は、
第５図に示す動作フローチャートのように動作して被検
査面の表面欠陥検査を行なう。以下に、この動作を第２
図から第４図を参照しつつ説明する。

ステップ１ まず、作業の開始が指令され、プログラムがスタートす
ると、第４図に示す制御装置４０及びこの制御装置４０
に接続される全ての機器の動作状態を初期化し、検査処
理の準備を行なう。そして、ピストン１が第２図に示す
ようにエアーチャック２１によって回転台６に支持され
ると、機器制御部３４は入出力装置３０を介してランプ
２２を点灯させると共にモータ２０を駆動してピストン
１を回転させる。

ステップ２ カメラ７ａ、７ｂのそれぞれは、第３図に示したように
、ランプ２２による被検査面Ｓにおける所定範囲からの
正反射光及び乱反射光を受光し、これをカメラの内部に
設けられているＣＣＤ等の素子によって光電変換し、こ
の変換後の信可を入出力部３０に出力する。

ステップ３ 画像処理部３３は、ステップ２において出力された各カ
メラ７ａ、７ｂからのそれぞれの信号を画像データとし
て記憶する。そして、この記憶処理が終了すると、画像
処理部３３は機器制御部３４に信号を出力し、機器制御
部３４は入出力装置３０を介してモータ２０を回転させ
る。これにより、各カメラ７　ａ　ｓ　７　ｂは異なる
領域における正反射光及び乱反射光を入力することにな
る。

ステップ４ 機器制御部３４は、エンコーダ３１からの信号に基づい
て、カメラ７ａ、７ｂによってピストン１の被検査面Ｓ
の全ての部分の画像データが取られたかどうかを判断す
る。換言すれば、ピストン１が原位置から一回転したか
どうかの判断をする。

この判断の結果、被検査面Ｓの全ての部分の画像データ
が取られていなければステップ２からステップ４までの
処理を繰返し、被検査面Ｓの全ての部分の画像データが
取られたら、機器制御部３４は画像処理部３３に終了信
号を出力するとともに入出力装置３０を介してモータ２
０の回転を停止し、次のステップに進む。

ステップ５ 画像処理部３３は、ステップ２及びステップ３の処理に
おいて記憶した全画像データを処理し、そのデータをキ
ズ検出部３５に出力する。

この画像処理部３３における画像データの処理は第６図
の画像処理アルゴリズムに示すように、カメラ７ａから
の信号を記憶した画像データは、その電圧値が所定のし
きい値より大きい（明るい）場合に論理１を、または、
所定のしきい値より小さい（暗い）場合に論理Ｏを割当
てる正論理動作によって二値化処理が行なわれる。一方
、カメラ７ｂからの信号を記憶した画像データは、その
電圧値が所定のしきい値より大きい（明るい）場合に論
理０を、また、所定のしきい値より小さい（ｌｌＳい）
場合に論理１を割当てる負論理動作によって２値化処理
が行われる。さらに、これらの２値化信号は画像処理部
３３において論理積処理が行われ、そのデータがキス検
出部３５に出力されることになる。

ステップ６ キズ検出部３５は、このデータに基づいてキズの有無を
判定し、その結果を機器制御部３４に出力する。そして
、機器制御部３４は、入出力装置３０を介して表示装置
３２を作動させ、表示装置３２に検査結果を表示させる
。

このように、１台のランプに対応する正反射センサと乱
反射センサを配置することにより被検査面Ｓに対して複
数の照明条件を設定し、この設定されたそれぞれの照明
条件の下においてこの被検査面Ｓの画像をカメラによっ
て入力し、この画像を制御装置４０によって処理して種
々の表面欠陥を検査すると、カメラは、同一の被検査面
Ｓを複数の照明条件下で見ることになり、種々の欠陥を
検出することが容易となるので、表面欠陥検査の信頼性
が向上することになる。

なお、本実施例中ワークの一例としてピストンを例示し
たか、これに限らず、二次元及び三次元平面を有する形
状のものであればどのようなものであっても本発明の表
面欠陥検査装置の適用は可能である。

また、本実施例においては、被検査面に対して水平方向
から照射するランプに対応する２台のカメラを配置する
照明条件を例示したが、これに限らず、斜上方向又は斜
下方向から照射する位置にランプを配置することも可能
であり、２台以上のカメラを配置してもよい。しかも、
被検査面に対して水平方向から照射するランプに対応す
るカメラを配置するとともに、他の位置でたとえば斜上
方向から照射するランプに対応するカメラを配置するこ
とも可能である。

さらには、画像処理は、ワークの被検査面における全画
像データを記憶の後行なうような処理を例示したが、カ
メラによって得られる画像データをリアルタイムで処理
するようにしても良いのはもちろんである。

（発明の効果） 以上の説明により明らかなように、本発明によれば、ワ
ークが有する多種類の表面欠陥の種類に応じてそれぞれ
の種類の表面欠陥検圧に最適な照明条件が設定された照
明と複数台の画像入力手段とを当該ワークの周囲に配置
し、駆動手段によってワークを移動させ、判断手段によ
って表面欠陥検出を行なうようにしたので、画像入力手
段は同一の被検査面Ｓを複数の照明条件下で見ることか
できることから、表面欠陥の種類の如何に拘らず確実に
その欠陥を検出できることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る表面欠陥検査装置を加工ライン
に適用した場合の一例を示す図、第２図は、本発明に係
る表面欠陥検査装置を備えた検査ステージの概略構成図
、 第３図（Ａ）は、第２図に示した検査ステージにおける
ランプとカメラとの設定状況を示す図、第３図（Ｂ）は
正反射光を受光するカメラが受光した光量を示す概略図
、 第３図（Ｃ）は乱反射光を受光するカメラが受光した光
量を示す概略図、 第４図は、本発明に係る表面欠陥検査装置における制御
系のブロック図、 第５図は、第４図に示した制御系の動作フローチャート
、 第６図は、第５図に示したステップ５の画像処理のアル
ゴリズム。 １・・・ピストン（ワーク）、 ６・・・回転台（駆動手段）、 ７ａ・・・カメラ（第１画像入力手段）、７ｂ・・・カ
メラ（第２画像入力手段）、２２・・・ランプ（照明）
、 ４０・・・制御装置（判断手段）、 Ｓ・・・被検査面。 第２図 第４図 第６図 がう７ｂの２１８１１す 手続補正書 平成３年２月７日 平成２年　特許願　第３３５．４６２号表面欠陥検査装
置 傷賭　入来　豊 自発補正

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ワークが有する被検査面に対して任意方向から光を照射
   する照明と、 前記被検査面の画像を前記照明により照射されて前記被
   検査面から正反射する光の方向から入力する第１画像入
   力手段と、 前記の被検査面の画像を前記照明により照射されて前記
   被検査面から乱反射する光の方向から入力する第２画像
   入力手段と、 当該画像入力手段に前記被検査面の画像が入力されるよ
   うに前記ワークを移動させる駆動手段と、前記画像入力
   手段からの画像を入力し、ワークの被検査面中の異常の
   有無を判断する判断手段とを有することを特徴とする表
   面欠陥検査装置。