外觀檢查設(shè)備和外觀檢查方法
【專利摘要】為了提供能夠檢測(cè)被檢體的形狀和被檢體表面的細(xì)微凹凸、并且檢測(cè)“光亮”和“色調(diào)變化”的表面狀態(tài)的外觀檢查設(shè)備和外觀檢查方法，進(jìn)行以下操作：利用波長(zhǎng)彼此不同的三種光中的具有中間波長(zhǎng)的狹縫光來(lái)照射被檢體表面；根據(jù)所接收到的反射光來(lái)獲取被檢體表面的反射亮度數(shù)據(jù)；利用除中間波長(zhǎng)以外的波長(zhǎng)不同的兩個(gè)光從不同方向以彼此重疊的方式照射被檢體表面上的與狹縫光所照射的位置不同的位置，以使得根據(jù)所接收到的反射光獲取被檢體表面的表面數(shù)據(jù)；根據(jù)這兩個(gè)光的強(qiáng)度之間的比率來(lái)檢測(cè)被檢體表面的凹凸的有無(wú)；將反射亮度數(shù)據(jù)和表面數(shù)據(jù)合成以檢測(cè)被檢體表面的色調(diào)的變化；并且基于凹凸的有無(wú)和色調(diào)的變化來(lái)檢測(cè)被檢體表面的光澤。
【專利說(shuō)明】外觀檢查設(shè)備和外觀檢查方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及外觀檢查設(shè)備和外觀檢查方法，尤其涉及用于檢測(cè)諸如輪胎或輪胎組件等的被檢體的形狀、表面凹凸和色調(diào)的變化等的外觀檢查設(shè)備和外觀檢查方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)上所進(jìn)行的輪胎外觀檢查是輪胎的形狀檢查和表面狀態(tài)檢查。在形狀檢查中，在半徑方向上向轉(zhuǎn)動(dòng)中的輪胎的表面照射單色狹縫光，并且利用區(qū)域照相機(jī)對(duì)該狹縫光所照射的部分進(jìn)行攝像。如此，獲取到輪胎的一次轉(zhuǎn)動(dòng)的截面圖像。然后，對(duì)如此獲取到的截面圖像進(jìn)行圖像處理并且與主圖像進(jìn)行比較，以判斷是否存在形狀異常。此外，在表面狀態(tài)檢查中，嘗試檢測(cè)形狀檢查中無(wú)法檢測(cè)到的細(xì)微凹凸。為此，從不同方向向轉(zhuǎn)動(dòng)中的輪胎的表面照射波長(zhǎng)彼此不同的紅色照明和藍(lán)色照明，從而使這些照射光彼此重疊。然后，通過(guò)利用線照相機(jī)沿著輪胎圓周方向?qū)φ丈涔庵丿B的照射部分進(jìn)行攝像，來(lái)獲取輪胎的一次轉(zhuǎn)動(dòng)的表面圖像。然后，將這些表面圖像中所包含的紅色成分和藍(lán)色成分彼此分離，并且根據(jù)紅色成分和藍(lán)色成分的強(qiáng)度之間的比率來(lái)判斷輪胎表面的凹凸的有無(wú)。此外，基于紅色成分和藍(lán)色成分的強(qiáng)度來(lái)計(jì)算輪胎表面的傾斜角，并且通過(guò)評(píng)價(jià)傾斜角分布的變化和缺陷特征之間的一致度來(lái)檢查表面狀態(tài)(例如，在傾斜角為閾值以下的情況下判斷為不存在異常，并且在傾斜角大于閾值的情況下判斷為存在凹凸異常)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)_4] 專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn) 1:W02010/024254A1
【發(fā)明內(nèi)容】

_6] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0007]然而，在如上所述的表面狀態(tài)檢查中，根據(jù)表面圖像中所包含的紅色成分和藍(lán)色成分的強(qiáng)度之間的比率來(lái)判斷有無(wú)凹凸。結(jié)果，例如，由于“光亮(shine)”或“色調(diào)變化”等而可能存在將除凹凸以外的表面狀態(tài)檢測(cè)為凹凸的情況。紅色成分和藍(lán)色成分的強(qiáng)度之間的比率的差異被認(rèn)為歸因于成型時(shí)附著至輪胎表面的脫模劑的“光亮”的鏡面反射或成型時(shí)發(fā)生的橡膠的“色調(diào)變化”的缺陷。為了避免這些誤檢測(cè)，可以認(rèn)為需要通過(guò)一些圖像處理來(lái)檢測(cè)“光亮”或“色調(diào)變化”。然而，由于表面圖像僅具有三原色中的紅色和藍(lán)色，因此可能存在在表面圖像包含綠色成分時(shí)無(wú)法原樣檢測(cè)到“光亮”或“色調(diào)變化”的情況。
[0008]作為針對(duì)上述問(wèn)題的解決方案，本發(fā)明提供如下的外觀檢查設(shè)備和外觀檢查方法，其中該外觀檢查設(shè)備和該外觀檢查方法在外觀檢查的形狀檢查和表面狀態(tài)檢查中，不僅檢測(cè)被檢體的形狀和被檢體表面的細(xì)微凹凸，而且還檢測(cè)諸如“光亮”或“色調(diào)變化”等的表面狀態(tài)。
_9] 用于解決問(wèn)題的方案
[0010]在解決上述問(wèn)題時(shí)，一種外觀檢查設(shè)備，包括:第一投光部件，用于將波長(zhǎng)彼此不同的三種光中的具有中間波長(zhǎng)的狹縫光照射至被檢體表面上；第一攝像部件，用于通過(guò)接收所述狹縫光的反射光，來(lái)獲取被檢體表面的反射亮度數(shù)據(jù)；第二投光部件，用于將除所述中間波長(zhǎng)以外的波長(zhǎng)不同的兩個(gè)光從不同方向以彼此重疊的方式照射至被檢體表面上的與所述狹縫光所照射的位置不同的位置；第二攝像部件，用于通過(guò)接收來(lái)自所述兩個(gè)光彼此重疊的部分的反射光，來(lái)獲取被檢體表面的表面數(shù)據(jù)；凹凸缺陷檢測(cè)部件，用于根據(jù)所述表面數(shù)據(jù)中所包含的所述兩個(gè)光的強(qiáng)度之間的比率，來(lái)檢測(cè)被檢體表面的凹凸的有無(wú)；顏色異常缺陷檢測(cè)部件，用于通過(guò)將所述反射亮度數(shù)據(jù)和所述表面數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，來(lái)檢測(cè)被檢體表面的色調(diào)的變化；以及光澤缺陷檢測(cè)部件，用于基于所述凹凸的有無(wú)和所述色調(diào)的變化，來(lái)檢測(cè)被檢體表面的光澤。
[0011]應(yīng)當(dāng)理解，前述
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并非必須列舉出本發(fā)明的所有必要特征，并且所有這些特征的子組合均意圖包括在本發(fā)明內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是示出外觀檢查設(shè)備的示意結(jié)構(gòu)圖的圖。
[0013]圖2是示出第一投光部件的配置的其它形式的圖。
[0014]圖3是示出相對(duì)于輪胎側(cè)面的第一投光部件和第一攝像部件的配置的圖。
[0015]圖4是示出紅光照明器、藍(lán)光照明器和第二攝像部件的配置的圖。
[0016]圖5是示出將表面圖像分離成紅色成分圖像和藍(lán)色成分圖像的概念圖。
[0017]圖6是示出綠色成分圖像、紅色成分圖像和藍(lán)色成分圖像的亮度值的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ的曲線圖。
[0018]圖7是示出將紅色成分圖像和藍(lán)色成分圖像分割成小區(qū)域的概念圖。
[0019]圖8是用于計(jì)算表面傾斜角的概念圖。
[0020]圖9是示出檢查處理裝置所進(jìn)行的處理的流程圖。
[0021]圖10是示出檢查處理裝置所進(jìn)行的處理的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下將基于并不意圖限制本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)的范圍而是例示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。這些實(shí)施例中所述的所有特征及其組合對(duì)于本發(fā)明而言并非都是必須的。
[0023]圖1是外觀檢查設(shè)備I的結(jié)構(gòu)圖。圖1所示的外觀檢查設(shè)備I是應(yīng)用于輪胎T的外觀檢查的優(yōu)選實(shí)施例。外觀檢查設(shè)備I包括:轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝置2，用于使作為被檢體的輪胎T轉(zhuǎn)動(dòng)；形狀獲取裝置3，用于獲取輪胎T的外觀形狀；表面狀態(tài)獲取裝置4，用于獲取輪胎T的表面狀態(tài)；以及檢查處理裝置5，用于通過(guò)對(duì)形狀獲取裝置3和表面狀態(tài)獲取裝置4分別獲取到的圖像進(jìn)行圖像處理來(lái)分別檢查輪胎T的形狀和表面狀態(tài)。在本實(shí)施例中，使用波長(zhǎng)彼此不同的三種光來(lái)以圖像的形式獲取輪胎T的外觀形狀和表面狀態(tài)。這三種波長(zhǎng)彼此不同的光例如是藍(lán)色、綠色和紅色的光的三原色。注意，以下說(shuō)明是基于使用藍(lán)色光、綠色光和紅色光作為波長(zhǎng)彼此不同的三種光。
[0024]轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝置2包括:轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)21，其上橫向放置有作為被檢體的輪胎T ;馬達(dá)22，用于使轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)21轉(zhuǎn)動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)角檢測(cè)部件23，用于檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)21的轉(zhuǎn)動(dòng)角；以及馬達(dá)控制部件24，用于驅(qū)動(dòng)并控制馬達(dá)22。形成為圓盤(pán)狀板的轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)21在其輪胎安裝面上具有未示出的引導(dǎo)構(gòu)件，其中該輪胎安裝面使輪胎T與轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)21同心。連接至馬達(dá)控制部件24的馬達(dá)22響應(yīng)于從馬達(dá)控制部件24輸出的信號(hào)而轉(zhuǎn)動(dòng)。連接至馬達(dá)控制部件24和后面要說(shuō)明的檢查處理裝置5的轉(zhuǎn)動(dòng)角檢測(cè)部件23輸出測(cè)量得到的轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)21的轉(zhuǎn)動(dòng)角。要使用的轉(zhuǎn)動(dòng)角檢測(cè)部件23例如是編碼器。馬達(dá)控制部件24響應(yīng)于從轉(zhuǎn)動(dòng)角檢測(cè)部件23輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)角信號(hào)來(lái)控制馬達(dá)22的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和驅(qū)動(dòng)時(shí)間。
[0025]形狀獲取裝置3包括:第一投光部件31，用于將波長(zhǎng)彼此不同的三種光中的作為中間波長(zhǎng)的綠色的狹縫光照射至作為被檢體的輪胎側(cè)面的表面S ;以及第一攝像部件32，用于接收從第一投光部件31照射在表面S上的光的反射光。波長(zhǎng)彼此不同的三種光中的中間波長(zhǎng)是表示光的三原色中的色環(huán)的中間色的波長(zhǎng)。色環(huán)中的光的顏色是紅色一綠色一藍(lán)色一紅色...的循環(huán)。因此,紅色是藍(lán)色和綠色的中間色,綠色是紅色和藍(lán)色的中間色,并且藍(lán)色是綠色和紅色的中間色。在本實(shí)施例中，采用綠色光作為波長(zhǎng)彼此不同的三種光中的具有中間波長(zhǎng)的光。然而，代替綠色光，也可以使用紅色光或藍(lán)色光。
[0026]第一投光部件31和第一攝像部件32配置在放置于轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)21上的輪胎T的上方，并且利用未示出的固定部件來(lái)固定。
[0027]要采用的第一投光部件31是在輪胎側(cè)面的表面S處照射狹縫狀的綠色激光束的綠色激光器。綠色激光器被配置成照射表面S的照射部分，以使得狹縫光沿著輪胎半徑方向從輪胎內(nèi)徑向著外徑行進(jìn)。此外，從綠色激光器照射的狹縫光被設(shè)置成以預(yù)定照射角照射表面S。要使用的綠色激光器例如是中心波長(zhǎng)約為532nm的激光。
[0028]要注意，在由于輪胎的半徑大、因而從一個(gè)綠色激光器照射的狹縫光無(wú)法照射輪胎的從內(nèi)徑到外徑的整個(gè)范圍的情況下，如圖2(a)所示，可以在輪胎的半徑方向上配置多個(gè)第一投光部件31，以使得從這些第一投光部件31照射的綠色激光形成直線并且照射表面S的從輪胎內(nèi)徑到輪胎外徑的整個(gè)范圍?？蛇x地，如圖2(b)所示，多個(gè)第一投光部件31可以以在圓周方向上偏移的方式配置。然而，在這種情況下，必須注意，在從相鄰的第一投光部件31照射的狹縫光之間存在重疊。因而，可以利用多個(gè)第一投光部件來(lái)照射具有中間波長(zhǎng)的狹縫光。因而，即使在作為被檢體的輪胎的大小大于一個(gè)狹縫光的寬度的情況下，也可以利用狹縫光來(lái)照射被檢體表面。
[0029]應(yīng)當(dāng)注意，本實(shí)施例中的狹縫狀的綠色激光的照射寬度W被設(shè)置為50 μ m并且其有效照射范圍被設(shè)置為90mm?150mm。
[0030]圖3是示出相對(duì)于輪胎側(cè)面的表面S的第一投光部件31和第一攝像部件32的配置的圖。
[0031]例如用作區(qū)域照相機(jī)的第一攝像部件32被配置成接收從綠色激光器向表面S照射的光的鏡面反射的光。更具體地，如圖3所示，相對(duì)于表面S，從綠色激光器照射的狹縫光的照射角和第一攝像部件32接收光的光軸的受光角被配置成同一角度。換句話說(shuō)，狹縫光的反射光的反射角和第一攝像部件32接收光的光軸的受光角被配置成一致。因而，第一攝像部件32通過(guò)接收從第一投光部件31向表面S照射的狹縫光的反射光，不僅獲取照射部處的輪胎T的截面形狀作為截面形狀數(shù)據(jù)，而且還獲取截面形狀數(shù)據(jù)中的反射亮度數(shù)據(jù)。截面形狀數(shù)據(jù)和反射亮度數(shù)據(jù)是在攝像時(shí)從各幀內(nèi)獲取到的。
[0032]也就是說(shuō)，具有中間波長(zhǎng)的狹縫光傾斜地照射至被檢體的表面。因而，第一攝像部件32可以接收在作為被檢體的輪胎的表面S上發(fā)生反射的狹縫光中的光強(qiáng)度最大的通過(guò)鏡面反射得到的反射光。因此，可以鮮明地獲取到輪胎表面的形狀，并且可以進(jìn)行精度良好的檢查。
[0033]利用第一攝像部件32的攝像是按預(yù)定時(shí)間間隔進(jìn)行的。并且位置間隔是根據(jù)如轉(zhuǎn)動(dòng)角檢測(cè)部件23所檢測(cè)到的輪胎T的轉(zhuǎn)動(dòng)角和轉(zhuǎn)動(dòng)速度所計(jì)算出的。
[0034]第一攝像部件32被配置成如下:第一攝像部件32的光接收所用的光軸的方向與第一投光部件31所照射的狹縫光的反射光的方向一致。因而，第一攝像部件32所接收到的反射光是在表面S上發(fā)生反射的狹縫光的鏡面反射。因此，可以將第一攝像部件32所接收到的光的明度設(shè)置為最大，其結(jié)果是可以鮮明地獲取到狹縫光的照射部分的形狀。
[0035]返回參考圖1，配置在與形狀獲取裝置3的位置不同的位置處的表面狀態(tài)獲取裝置4包括:第二投光部件41，用于將波長(zhǎng)彼此不同的三種光中的具有除中間波長(zhǎng)以外的不同波長(zhǎng)的兩個(gè)光照射至表面S ;以及第二攝像部件43，用于接收從所述第二投光部件41照射在表面S上的光的反射光。應(yīng)當(dāng)注意，第二投光部件41在第一投光部件31使用紅色光的情況下，采用藍(lán)色和綠色這兩個(gè)光，或者在第一投光部件31使用藍(lán)色光的情況下，采用紅色和綠色這兩個(gè)光。
[0036]第二投光部件41包括用于照射紅色波長(zhǎng)的光的紅色照明器41A和用于照射藍(lán)色波長(zhǎng)的光的藍(lán)色照明器41B。這些照明器配置在輪胎側(cè)面上方沿輪胎圓周的切線的延長(zhǎng)線彼此間隔預(yù)定距離的位置處，并且由未示出的固定部件固定。紅色照明器41A是用于發(fā)出中心波長(zhǎng)約為660nm的紅色光的LED照明器。此外，藍(lán)色照明器41B是用于發(fā)出中心波長(zhǎng)約為470nm的藍(lán)色光的LED照明器。
[0037]圖4(a)和(b)是示出紅色照明器41A、藍(lán)色照明器41B和第二攝像部件43的配置的圖。
[0038]第二投光部件41的紅色照明器41A、藍(lán)色照明器41B被配置成光沿彼此相對(duì)的方向照射至輪胎側(cè)面的表面S上與第一投光部件31所照射的照射部不同的位置。從紅色照明器41A和藍(lán)色照明器41B所照射的紅色光和藍(lán)色光以這兩者在輪胎表面S上彼此重疊的方式照射從輪胎內(nèi)徑到輪胎外徑的范圍。如圖4(a)所示，將紅色照明器41A和藍(lán)色照明器41B所照射的紅色光和藍(lán)色光的光軸的角度分別設(shè)置為例如相對(duì)于表面S的紅色照明器41A的照射角為45°和相對(duì)于表面S的藍(lán)色照明器41B的照射角為45°的相同角度。然而，要注意，紅色照明器41A和藍(lán)色照明器41B的照射角不限于45度，而是可以設(shè)置為30°?70°的范圍內(nèi)的任何相同照射角。
[0039]如圖4(a)所示，第二攝像部件43在輪胎側(cè)面的上側(cè)配置在紅色照明器41A和藍(lán)色照明器41B之間，并且利用未示出的固定部件來(lái)固定。第二攝像部件43接收來(lái)自表面S上紅色光和藍(lán)色光彼此重疊的部分的反射光。要采用的第二攝像部件43適用于排列有一列光接收元件的彩色線照相機(jī)。如圖4(b)所示，光接收元件的排列方向與輪胎半徑方向一致的第二攝像部件43接收由于紅色照明器41A所照射的紅色光和藍(lán)色照明器41B所照射的藍(lán)色光重疊而產(chǎn)生的作為紅色成分和藍(lán)色成分的合成的反射光。在本實(shí)施例中，將第二攝像部件43設(shè)置成光接收所用的光軸的方向相對(duì)于表面S為90°。如此，在表面S存在諸如凹凸或起伏等的傾斜的情況下，從表面S反射的光發(fā)生不平衡，并且如第二攝像部件43所接收到的光成分的強(qiáng)度將大于其它光成分的強(qiáng)度。[0040]在本實(shí)施例中，第二攝像部件43的攝像寬度W為10 μ m，攝像視場(chǎng)L為135mm，并且在輪胎T的圓周方向上針對(duì)約50 μ m(由于角速度固定因而隨著測(cè)量對(duì)象的直徑而改變)的每個(gè)位置偏移進(jìn)行攝像。注意，可以根據(jù)如轉(zhuǎn)動(dòng)角檢測(cè)部件23所檢測(cè)到的輪胎T的轉(zhuǎn)動(dòng)角和轉(zhuǎn)動(dòng)速度來(lái)計(jì)算偏移距離。獲取第二攝像部件43所拍攝到的圖像作為包括光的紅色成分和藍(lán)色成分的表面圖像，并且輸出至檢查處理裝置5。
[0041]檢查處理裝置5例如是執(zhí)行輪胎T的外觀檢查所用的處理的計(jì)算機(jī)。因此，檢查處理裝置5包括作為運(yùn)算處理部件的CPU、作為存儲(chǔ)部件的ROM、RAM和HDD、以及作為通信部件的接口，并且根據(jù)存儲(chǔ)部件中所存儲(chǔ)的程序進(jìn)行工作。檢查處理裝置5連接有諸如鍵盤(pán)和鼠標(biāo)等的輸入部件以及諸如監(jiān)視器等的顯示部件。
[0042]返回參考圖1，檢查處理裝置5包括用于檢查輪胎T的立體形狀的形狀檢查部件6和用于檢查表面S的表面狀態(tài)檢查部件7。形狀檢查部件6包括圖像重心計(jì)算單元61、圖像對(duì)準(zhǔn)單元62、坐標(biāo)變換單元63、圖像比較判斷單元64和平面數(shù)據(jù)生成單元65。并且形狀檢查部件6基于截面形狀數(shù)據(jù)和表面圖像來(lái)檢查輪胎T的形狀和表面狀態(tài)。
[0043]圖像重心計(jì)算單元61基于利用第二攝像部件43沿著輪胎圓周方向拍攝并獲取到的多個(gè)截面形狀數(shù)據(jù)的亮度值來(lái)計(jì)算重心位置。更具體地，通過(guò)攝像所獲得的截面形狀數(shù)據(jù)通過(guò)向構(gòu)成攝像得到的各幀的像素分配顏色和明度等的亮度值來(lái)表示輪胎側(cè)面的表面S的截面形狀。然后，圖像重心計(jì)算單元61根據(jù)例如表示原點(diǎn)位于幀的左上角的情況下的形狀的像素的位置、以及這些像素的亮度值，來(lái)計(jì)算幀的截面形狀數(shù)據(jù)的重心位置。
[0044]圖像對(duì)準(zhǔn)單元62使截面形狀數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn)，以使得圖像重心計(jì)算單元61所計(jì)算出的所有幀的重心位置排列在直線上。也就是說(shuō)，使針對(duì)所有幀單獨(dú)獲得的截面形狀數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn)，以使得這些截面形狀數(shù)據(jù)的重心位置彼此一致。在利用圖像對(duì)準(zhǔn)單元62使截面形狀數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn)的情況下，可以執(zhí)行如下處理:即使在輪胎T以相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)21偏心的狀態(tài)配置時(shí)實(shí)際已獲得數(shù)據(jù)的情況下，也通過(guò)使輪胎T的中心與轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)21的中心嚴(yán)格一致來(lái)獲取截面形狀數(shù)據(jù)。
[0045]坐標(biāo)變換單元63對(duì)圖像對(duì)準(zhǔn)單元62對(duì)準(zhǔn)后的截面形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行從正交坐標(biāo)系向著圓柱坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。也就是說(shuō)，第二攝像部件43所獲取到的截面形狀數(shù)據(jù)是在幀的正交坐標(biāo)上獲取到的。因此，如果要根據(jù)所有的截面形狀數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建3維(3D)輪胎狀的檢查圖像，則需要對(duì)通過(guò)攝像所獲得的所有截面形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)變換。因而，坐標(biāo)變換單元63通過(guò)基于所拍攝到的轉(zhuǎn)動(dòng)角度對(duì)所有的截面形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)變換來(lái)創(chuàng)建3D形狀數(shù)據(jù)。
[0046]圖像比較判斷單元64將3D形狀數(shù)據(jù)與預(yù)先已存儲(chǔ)在檢查處理裝置5的存儲(chǔ)單元中的作為被檢體的輪胎T的3D主數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并且檢測(cè)3D形狀數(shù)據(jù)相對(duì)于該主數(shù)據(jù)的差。因此，圖像比較判斷單元64在主數(shù)據(jù)和3D形狀數(shù)據(jù)之間的差小于閾值的情況下判斷為不存在形狀異常，并且在該差大于閾值的情況下判斷為存在形狀異常。
[0047]平面數(shù)據(jù)生成單元65根據(jù)利用圖像對(duì)準(zhǔn)單元62對(duì)準(zhǔn)后的截面形狀數(shù)據(jù)來(lái)生成排除高度信息以外的平面數(shù)據(jù)。該平面數(shù)據(jù)是僅提取出對(duì)準(zhǔn)后的截面形狀數(shù)據(jù)的反射亮度數(shù)據(jù)并且使各幀的反射亮度數(shù)據(jù)排成直線而得到的數(shù)據(jù)。換句話說(shuō)，該平面數(shù)據(jù)是使用綠色成分光所獲得的輪胎側(cè)面的表面S的綠色成分圖像。以下將該平面數(shù)據(jù)稱為綠色成分圖像。[0048]表面狀態(tài)檢查部件7包括顏色成分分離部件16、顏色異常缺陷檢測(cè)部件17、凹凸缺陷檢測(cè)部件18和光澤缺陷檢測(cè)部件19。
[0049]圖5示出將表面圖像分離成紅色成分圖像和藍(lán)色成分圖像的概念圖。注意，該圖中的附圖標(biāo)記10表示通過(guò)后續(xù)檢測(cè)處理要檢測(cè)的凹痕。
[0050]如圖5所示，顏色成分分離部件16將第二攝像部件43所拍攝到的表面S的2維(2D)表面圖像分離成紅色成分和藍(lán)色成分，由此分離出紅色成分圖像和藍(lán)色成分圖像這兩個(gè)圖像。
[0051]顏色異常缺陷檢測(cè)部件17包括亮度成分標(biāo)準(zhǔn)化單元71、彩色圖像合成單元72、顏色異常判斷單元73和顏色異常存儲(chǔ)單元74。
[0052]圖6(a)是示出綠色成分圖像、紅色成分圖像和藍(lán)色成分圖像的亮度值的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ的曲線圖。圖6(b)示出通過(guò)基于標(biāo)準(zhǔn)偏差σ對(duì)亮度值進(jìn)行縮放而對(duì)準(zhǔn)的綠色成分圖像、紅色成分圖像和藍(lán)色成分圖像的亮度值的大小。
[0053]亮度成分標(biāo)準(zhǔn)化單元71對(duì)第一攝像部件32所拍攝到的綠色成分圖像以及顏色成分分離部件16所創(chuàng)建的紅色成分圖像和藍(lán)色成分圖像分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。更具體地，亮度成分標(biāo)準(zhǔn)化單元71首先進(jìn)行由于攝像開(kāi)始位置的差異而處于位置偏移狀態(tài)的綠色成分圖像相對(duì)于紅色成分圖像和藍(lán)色成分圖像的位置對(duì)準(zhǔn)。然后，亮度成分標(biāo)準(zhǔn)化單元71如圖6 (a)所示計(jì)算構(gòu)成綠色成分圖像、紅色成分圖像和藍(lán)色成分圖像的像素的各顏色成分圖像的平均值m和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ，并且如圖6(b)所示，通過(guò)基于平均值m和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ使綠色成分圖像、紅色成分圖像和藍(lán)色成分圖像對(duì)齊來(lái)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。
[0054]也就是說(shuō)，由于綠色成分圖像、紅色成分圖像和藍(lán)色成分圖像的亮度的明度彼此不同，因此這些亮度的平均值m和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ也彼此不同。因此，通過(guò)對(duì)像素值進(jìn)行移位和縮放以使得各顏色成分圖像的平均值m和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ相等，來(lái)使綠色成分圖像、紅色成分圖像和藍(lán)色成分圖像的明度均等。結(jié)果，在合成綠色成分圖像、紅色成分圖像和藍(lán)色成分圖像的情況下，可以生成顏色成分無(wú)偏差的清晰彩色圖像。
[0055]彩色圖像合成單元72將利用亮度成分標(biāo)準(zhǔn)化單元71進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后的綠色成分圖像、紅色成分圖像和藍(lán)色成分圖像合成為2D彩色圖像。
[0056]顏色異常判斷單元73通過(guò)將彩色圖像合成單元72合成后的彩色圖像與預(yù)定閾值進(jìn)行比較來(lái)判斷顏色異常的有無(wú)。更具體地，顏色異常判斷單元73進(jìn)行用以從彩色圖像中提取缺陷特征量的圖像處理濾波計(jì)算，并且在該缺陷特征量大于閾值的情況下判斷為存在顏色異常，并在該缺陷特征量小于閾值的情況下判斷為不存在顏色異常。要注意，這里的顏色異常例如是指輪胎T的硫化成型期間附著至輪胎T的表面S的脫模劑的“光亮”、或者由于硫化成型工藝期間的加熱所引起的橡膠的“色調(diào)變化”。
[0057]此外，作為用于利用顏色異常判斷單元73判斷顏色異常的其它方法，在構(gòu)成彩色圖像的像素中的任意鄰接像素的亮度值之間的斜率大于閾值的情況下，可以判斷為存在顏色異常，并且在該斜率小于閾值的情況下，可以判斷為不存在顏色異常。
[0058]顏色異常存儲(chǔ)單元74存儲(chǔ)由顏色異常判斷單元73檢測(cè)為顏色異常的顏色異常的位置和大小。
[0059]凹凸缺陷檢測(cè)部件18包括亮度分布波形計(jì)算單元81、峰間隔計(jì)算單元82、峰間隔判斷單元83、表面傾斜角計(jì)算單元84、凹凸判斷單元85和凹凸存儲(chǔ)單元86。此外，凹凸缺陷檢測(cè)部件18檢測(cè)表面S上的細(xì)微異物的附著以及成型時(shí)的表面粗糙度或細(xì)微裂紋等。
[0060]圖7是將紅色成分圖像和藍(lán)色成分圖像分割成小區(qū)域的概念圖。
[0061]亮度分布波形計(jì)算單元81通過(guò)將紅色成分圖像和藍(lán)色成分圖像各自中所包含的亮度分布作為近似正態(tài)分布進(jìn)行處理，來(lái)計(jì)算紅色成分圖像和藍(lán)色成分圖像各自的檢查對(duì)象范圍內(nèi)的像素值的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。
[0062]峰間隔計(jì)算單元82檢測(cè)紅色成分圖像的各小區(qū)域的亮度分布波形的紅色峰和藍(lán)色成分圖像的各小區(qū)域的藍(lán)色峰，并且計(jì)算紅色成分圖像和藍(lán)色成分圖像中的相應(yīng)位置處的各小區(qū)域的紅色峰和藍(lán)色峰之間的間隔。
[0063]峰間隔判斷單元83將峰間隔計(jì)算單元82所計(jì)算出的各小區(qū)域的峰間隔與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，并且 在該峰間隔小于閾值的情況下判斷為不存在凹凸，并在該峰間隔為閾值以上的情況下判斷為存在異常。
[0064]也就是說(shuō)，在紅色成分的峰和藍(lán)色成分的峰之間的間隔小于閾值的情況下，峰間隔判斷單元83判斷為在表面S上不存在細(xì)微裂紋、凹凸和起伏等。此外，在紅色成分的峰和藍(lán)色成分的峰之間的間隔等于或大于閾值的情況下，由于在這種情況下在光所照射的部分中、這些顏色成分其中之一可能因裂紋或凹凸等被遮擋或發(fā)生散射，因此峰間隔判斷單元83判斷為在表面S上存在細(xì)微裂紋、凹凸和起伏等。
[0065]如上所述，本發(fā)明可以在表面S上檢測(cè)到細(xì)微裂紋、凹凸和起伏等。
[0066]圖8(a)是示出輪胎側(cè)面的表面S中的凹痕的示意圖。圖8 (b)示出用于計(jì)算輪胎側(cè)面的表面S中的凹痕的表面傾斜角α的概念圖。這里應(yīng)當(dāng)注意，凹痕10在深而寬的情況下，可以通過(guò)形狀檢查來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。表面傾斜角計(jì)算單元84在利用峰間隔判斷單元83判斷為峰間隔存在異常的情況下，計(jì)算表示表面S的凹凸的傾斜程度的表面傾斜角α。
[0067]按照如下計(jì)算表面傾斜角α。
[0068]在設(shè)P表示表面S的點(diǎn)P(x, y, z)處輪胎圓周方向上的傾斜、q表示該點(diǎn)處輪胎半徑方向上的傾斜的情況下，可以通過(guò)以下表達(dá)式來(lái)表示P和q。注意，下標(biāo)B代表藍(lán)色光并且下標(biāo)R代表紅色光。例如，Pb表示沿著傾斜P(pán)的藍(lán)色光成分，并且Pk表示顏色傾斜P(pán)的紅色光成分。同樣，Qb表示沿著傾斜q的藍(lán)色光成分，并且qK表示沿著傾斜q的紅色光成分。
[0069]數(shù)學(xué)式I
【權(quán)利要求】
1.一種外觀檢查設(shè)備，包括: 第一投光部件，用于將波長(zhǎng)彼此不同的三種光中的具有中間波長(zhǎng)的狹縫光照射至被檢體表面上； 第一攝像部件，用于通過(guò)接收所述狹縫光的反射光，來(lái)獲取被檢體表面的反射亮度數(shù)據(jù)； 第二投光部件，用于將除所述中間波長(zhǎng)以外的波長(zhǎng)不同的兩個(gè)光從不同方向以彼此重疊的方式照射至被檢體表面上的與所述狹縫光所照射的位置不同的位置； 第二攝像部件，用于通過(guò)接收來(lái)自所述兩個(gè)光彼此重疊的部分的反射光，來(lái)獲取被檢體表面的表面數(shù)據(jù)； 凹凸缺陷檢測(cè)部件，用于根據(jù)所述表面數(shù)據(jù)中所包含的所述兩個(gè)光的強(qiáng)度之間的比率，來(lái)檢測(cè)被檢體表面的凹凸的有無(wú)； 顏色異常缺陷檢測(cè)部件，用于通過(guò)將所述反射亮度數(shù)據(jù)和所述表面數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，來(lái)檢測(cè)被檢體表面的色調(diào)的變化；以及 光澤缺陷檢測(cè)部件，用于基于所述凹凸的有無(wú)和所述色調(diào)的變化，來(lái)檢測(cè)被檢體表面的光澤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外觀檢查設(shè)備，其中，具有所述中間波長(zhǎng)的所述狹縫光是相對(duì)于被檢體表面而傾斜照射的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的外觀檢查設(shè)備，其中，具有所述中間波長(zhǎng)的所述狹縫光是由多個(gè)所述第一投光部件形成的。
4.一種外觀檢查方法，包括以下步驟: 通過(guò)將波長(zhǎng)彼此不同的三種光中的具有中間波長(zhǎng)的狹縫光照射至被攝體表面上、并且利用第一攝像部件接收所述狹縫光的反射光，來(lái)獲取被檢體表面的反射亮度數(shù)據(jù)； 通過(guò)將除所述中間波長(zhǎng)以外的波長(zhǎng)不同的兩個(gè)光從不同方向以彼此重疊的方式照射至被檢體表面上的與所述狹縫光所照射的位置不同的位置、并且利用第二攝像部件接收來(lái)自所述兩個(gè)光彼此重疊的部分的反射光，來(lái)獲取被檢體表面的表面數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述第二攝像部件所獲得的所述表面數(shù)據(jù)中所包含的所述兩個(gè)光的強(qiáng)度之間的比率，來(lái)檢測(cè)被檢體表面的凹凸的有無(wú)； 通過(guò)將所述表面數(shù)據(jù)和所述第一攝像部件所獲得的所述反射亮度數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，來(lái)檢測(cè)被檢體表面的色調(diào)的變化；以及 基于所述凹凸的有無(wú)和所述色調(diào)的變化，來(lái)檢測(cè)被檢體表面的光澤。
【文檔編號(hào)】G01N21/95GK104040324SQ201280065630
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月28日
【發(fā)明者】助川哲也 申請(qǐng)人:株式會(huì)社普利司通