JP2000266686A - 金属表面の検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射光量の大きなキズ欠陥とそれが小さいシ
ミ欠陥とを明確に区別して検査できるようにする。 【解決手段】 金属製品Ｗの表面を斜光照明する照明装
置１２と、斜光照明下にある金属Ｗの表面を撮像するＣ
ＣＤカメラ１０と、該表面を撮像して得られる画像に基
づいて金属の表面状態を検査する画像処理装置１６とを
備えた検査装置において、画像上でキズ欠陥のみが識別
できる第１照明光量と、キズ欠陥とシミ欠陥とが識別で
きる第２照明光量とに、それぞれ前記照明装置１２から
の光量を調整する手段を備えていると共に、前記画像処
理装置１６が、撮像された第１画像と第２画像の同一箇
所の輝度を比較することでそれぞれ画像処理を行って金
属の表面状態を検査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、金属表面の検査方
法及び装置、特に金属薄板等の表面状態を検査する際に
適用して好適な、金属表面の検査方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ウェットエッチングにより製造
されるリードフレームやシャドウマスク等の金属薄板か
らなる金属製品の表面にはキズやシミのような表面欠陥
が生じていることがある。ここで、キズ欠陥は、他の製
品のエッジや異物等との接触により製品（金属）表面に
生じる鏡面に近い欠陥を意味し、シミ欠陥は、製造過程
で発生するわずかなシミ、変色、錆、製品の面同士の接
触による表面上のざらつき等を含む、キズ欠陥に比べる
と光の反射が小さい欠陥を意味する。そこで、このよう
な金属製品に対して、表面欠陥がある製品を除くため
に、表面状態の検査が行われている。

【０００３】図１０は、カメラにより金属製品Ｗの表面
を、該表面に対して垂直上方に配置したＣＣＤカメラ１
０により撮像している状態を示し、この場合の照明方法
としては、照明装置１２により金属製品Ｗの撮像面に対
して斜め方向から照明する、いわゆる斜光照明が一般に
採用されている。

【０００４】図１１は、このような斜光照明に用いられ
る照明装置１２を斜視図により拡大して示したもので、
これはライン型光ファイバガイド１２Ａにより、ライン
状に配列された光ファイバの先端を保持した発光部１２
Ｂから、図示しないＬＥＤやハロゲンランプ等の光源か
ら光ファイバケーブル１２Ｃを介して導いた照明光を、
対象の金属表面に照射することができるようになってい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
１０に示したような斜光照明の下で、照明光量をキズ欠
陥の検出に最適なるように調節して、前述した特徴があ
るキズ欠陥とシミ欠陥の両方が存在する金属製品Ｗの表
面を前記カメラ１０により撮像すると、図１２（Ａ）に
イメージを示したような、斜線部で示した暗い金属表面
Ｍの中に、符号Ｋを付したキズ欠陥が明部として表われ
る画像が得られる。この画像では、図中一点鎖線で示し
たラインＬ上の輝度のプロファイルは、同図（Ｂ）に示
すように、金属表面に比べキズ欠陥Ｋの部分の輝度が高
く（明るく）なるため、この欠陥は検出することができ
るが、シミ欠陥は輝度が低いため検出することができな
い。

【０００６】そこで、シミ欠陥をも検出できるように、
照明光量を上げていくと、図１３（Ａ）にイメージを示
したようなキズ欠陥Ｋと共にシミ欠陥Ｓも識別できる画
像が得られるが、ラインＬ上の輝度のプロファイルは、
同図（Ｂ）に示したように、キズ欠陥Ｋの輝度は飽和し
てしまっているものの、シミ欠陥Ｓも検出できる輝度に
することができる。ところが、この場合には両者を明確
に識別して検出することができないという別な問題があ
る。

【０００７】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、反射光量の大きなキズ欠陥とそれが
小さいシミ欠陥とを明確に識別して検出することができ
る金属表面の検査方法及び装置を提供することを課題と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、斜光照明下に
ある金属の表面を撮像して得られる画像に基づいて金属
の表面状態を検査する金属表面の検査方法において、画
像上でキズ欠陥のみが識別できる第１照明条件に調整し
て第１画像を撮像し、画像上でキズ欠陥とシミ欠陥とが
識別できる第２照明条件に調整して第２画像を撮像し、
撮像された第１画像と第２画像とに基づいて金属の表面
状態を検査することにより、前記課題を解決したもので
ある。

【０００９】本発明は又、金属の表面を斜光照明する照
明手段と、斜光照明下にある金属の表面を撮像する撮像
手段と、該表面を撮像して得られる画像を処理して金属
の表面状態を検査する画像処理手段とを備えている金属
表面の検査装置において、画像上でキズ欠陥のみが識別
できる第１照明条件と、画像上でキズ欠陥とシミ欠陥と
が識別できる第２照明条件とに、それぞれ前記照明手段
を調整する照明調整手段を備えていると共に、前記画像
処理手段が、前記第１照明条件下と第２照明条件下で、
前記撮像手段により撮像された第１画像と第２画像をそ
れぞれ画像処理し、金属の表面状態を検査することによ
り、同様に前記課題を解決したものである。

【００１０】即ち、本発明においては、照明条件を調整
して金属表面からキズ欠陥のみを識別できる第１画像
と、キズ欠陥とシミ欠陥の両方を識別できる第２画像と
を、それぞれ撮像し、両者を対比させて表面状態を検査
するようにしたので、キズ欠陥とシミ欠陥とを明確に区
別して検査することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明に係る一実施形態の金属表
面の検査装置の要部構成を示す、ブロック図を含む概略
正面図、図２は該検査装置の制御系の概略を示すブロッ
ク図である。

【００１３】本実施形態の検査装置は、前記図１０に要
部を示した従来の装置と同様に、金属製品Ｗの表面状態
を、その垂直上方から撮像して画像入力する入力部であ
るＣＣＤカメラ（撮像手段）１０と、該金属製品Ｗの表
面を斜光照明する照明装置１２と、該照明装置１２に照
明光を供給する光源１４と、斜光照明下で、前記カメラ
１０で撮像した金属表面の画像を画像処理して表面状態
を検査する画像処理部１６と、検査装置全体を制御する
制御部１８とを備えている。

【００１４】又、本実施形態では、金属製品Ｗを撮像す
る検査部が、該金属製品Ｗを搬送するベルトコンベア
（搬送部）２０で構成され、該製品Ｗは、上流側のベル
トコンベア２０Ａにより検査部に搬入されると、ベルト
コンベア２０により矢印方向に移動され、カメラ１０の
下方の二点鎖線で示した位置に停止されて、その表面が
撮像され、この撮像が終了すると、再び移動されて、下
流側のベルトコンベア２０Ｂにより搬出されるようにな
っている。これらコンベア２０、２０Ａ、２０Ｂからな
る搬送部の各動作は、図２にも示したように、カメラ１
０からなる入力部、画像処理装置（画像処理部）１６、
照明装置１２及び光源１４等からなる照明部から、操作
結果、処理結果等の信号が制御部１８に入力されると、
該制御部１８により適切にタイミング制御されるように
なっている。

【００１５】又、本実施形態では、照明装置１２として
は前記図１１に示したライン型光ファイバガイドを使用
しているが、上記照明部では金属製品Ｗの表面を該照明
装置１２により斜光照明する際の光量を切り換えること
が可能になっている。図３には、この照明部の特徴を示
し、ＬＥＤやハロゲンランプからなる光源１４には、光
ファイバケーブル１２Ｃの受光端部の手前に、機械的な
絞り（照明調整手段、切換手段）２２を設置し、該絞り
２２の開閉を前記制御部１８により制御することによ
り、照明装置１２から照射される光量を調整できるよう
になっている。

【００１６】本実施形態においては、金属製品Ｗの表面
に対して、例えば４５°以下の低い角度で、前記照明装
置１２により斜光照明し、その照明下で該製品Ｗの表面
を前記ＣＣＤカメラ１０により撮像して得られる画像に
基づいて金属製品Ｗの表面状態を検査する。その際、画
像上でキズ欠陥のみが識別できる第１照明光量に調整し
て第１画像を撮像し、該第１照明光量より大きな第２照
明光量に調整して第２画像を撮像し、こうして撮像され
た第１画像と第２画像とを、前記画像処理部１６により
画像処理することにより、金属の表面状態を検査する。

【００１７】即ち、一般に、金属製品Ｗの表面は鏡面に
近いため、斜光照明下では図４に示すように、入射光Ｉ
の殆どが正反射して反射光Ｒとなるため、該表面に対し
て垂直方向に配された前記カメラ１０には入力されな
い。ところが、その表面に図５に示すようなキズ欠陥Ｋ
があると、通常、キズの表面は金属表面に対して傾斜を
持っており、しかも鏡面に近いため、反射光Ｒの正反射
成分の多くは、カメラ１０に入力されることになり、比
較的小さい第１照明光量でも、前記図１２に示したと同
様に、画像上で該キズ欠陥Ｋを明部として認識すること
ができる。

【００１８】ところが、錆や変色等のシミ欠陥Ｓでは、
その表面は金属表面に比べて粗いため、該シミ欠陥に照
射された光は乱反射する。この様子を図６に示したよう
に、反射光Ｒの一部には、垂直方向に向かってカメラ１
０に入射される成分もあるものの、キズ欠陥Ｋからの反
射光に比べると弱いため、上記第１照明光では前記図１
２に示したように、シミ欠陥が明部として認識されない
第１画像が得られることになる。

【００１９】そこで、照明光量を上げていくと、当然シ
ミ欠陥Ｓからの乱反射光Ｒも増加するため、該シミ欠陥
Ｓをも画像上で明部として認識できるようになる。図７
には、同一の照明装置を使い、照明光量のみを変化させ
て金属製品Ｗの表面を撮像した場合に得られる画像上の
キズ欠陥Ｋとシミ欠陥Ｓにおける輝度の相対的な変化を
示した。

【００２０】この図から分かるように、キズ欠陥Ｋの場
合の輝度は光量がの段階でほぼ飽和してしまうが、シ
ミ欠陥Ｓの場合はの段階で飽和し、それまでは徐々に
増加するカーブを描く。従って、の光量に調整して金
属製品Ｗを撮像すると、キズ欠陥Ｋとシミ欠陥Ｓの両方
が明部として認識され、前記図１３と同様の第２画像が
得られることになる。

【００２１】その結果、前記絞り２２を使って、照明光
量をとにそれぞれ切換え、第１画像と第２画像を撮
像し、両者の同一箇所の輝度を対比させることにより、
図８に対応関係を示したように、両画像で明部であれば
キズ欠陥Ｋ、第２画像のみ明部であればシミ欠陥Ｓとい
うように、両者を区別して検査することが可能となる。
本実施形態では、前記画像処理装置１６で、カメラ１
０を介して入力される第１、第２の両画像を、図７にＴ
ｈと併記した輝度を閾値として、２値化し、２値画像を
作成し、この２つの２値画像を使うことにより、キズ欠
陥Ｋとシミ欠陥Ｓを区別する検査を自動化することも可
能となる。

【００２２】その際、第１、第２の両画像を対比させ、
キズ欠陥Ｋ、シミ欠陥Ｓを識別する処理は、画素毎に行
ってもよいが、両画像で同一の明部を構成する画素領域
にはそれぞれ同一番号を付してラベリングし、検出され
たオブジェクト（明部）を対比させるようにしてもよ
い。又、識別後は、各オブジェクトの面積やフィレ径等
を算出して、その結果を予め作成してある判定基準と比
較し、最終的に欠陥とするか否かの良否判定を行うよう
にしてもよい。その際に使用する判定基準は、キズ欠陥
とシミ欠陥で異なる基準を採用するようにしてもよい。

【００２３】次に、本発明に係る第２実施形態について
図９を参照して説明する。

【００２４】図９には、本実施形態の検査装置が有する
照明部の特徴を示してあり、ライン型光ファイバガイド
からなる照明装置１２に、２台の光源１４Ａ、１４Ｂか
らそれぞれ別個の光ファイバケーブル１２Ｃを介して照
明光が供給されるようになっており、光源１４Ａの方を
常にＯＮに（点灯）しておき、照明部１４Ｂの方を制御
部１８によりメカニカルシャッタ２４を開閉して、照明
光の供給をＯＮ／ＯＦＦすることにより、照明光量を切
り換えることができるようにしてある。それ以外は、実
質的に前記第１実施形態の場合と同一である。

【００２５】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は、前記実施形態に示したものに限られるも
のでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
ある。

【００２６】例えば、前記実施形態では、光源としてＬ
ＥＤやハロゲンランプを使用し、その光を光ファイバで
ライン型光ファイバガイドの発光部に導いて照射する場
合を示したが、光源はこれに限定されるものでなく、又
発光部の形状等もこれに制限されない。

【００２７】又、第１画像、第２画像をそれぞれ入力す
る２回の撮像は、前記実施形態のように光量を切り換え
て同じ場所で撮像する場合に限らず、カメラを２台使用
して異なる場所で、異なる照明条件の下で撮像するよう
にしてもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
反射光量の大きなキズ欠陥とそれが小さいシミ欠陥とを
明確に区別して検査することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施形態の検査装置の要部構
成を示す概略正面図

【図２】上記検査装置の制御系の概略を示すブロック図

【図３】上記検査装置が有する照明部の特徴を示す説明
図

【図４】金属表面と照明との関係を示す説明図

【図５】キズ欠陥と照明との関係を示す説明図

【図６】シミ欠陥と照明との関係を示す説明図

【図７】照明光量と画像上のキズ欠陥及びシミ欠陥の輝
度との関係を示す線図

【図８】画像上の明暗と表面欠陥との対応関係を示した
図表

【図９】第２実施形態の要部を示す説明図

【図１０】斜光照明下で金属表面を撮像する検査装置の
要部を示す概略正面図

【図１１】照明装置を拡大して示す斜視図

【図１２】金属の表面状態を撮像した画像と、画像上の
輝度との関係を示す説明図

【図１３】金属の表面状態を撮像した画像と、画像上の
輝度との関係を示す他の説明図

【符号の説明】

１０…カメラ １２…照明装置 １４…光源 １６…画像処理装置 １８…制御部 ２０…ベルトコンベア ２２…絞り ２４…シャッタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 謙太 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 戸塚 貴之 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA49 BB00 BB25 DD04 FF04 GG00 GG02 GG07 GG24 HH12 JJ03 JJ26 LL03 LL30 NN01 PP15 QQ24 QQ25 UU01 2G051 AA37 AB02 AB07 BB07 BC03 CA04 CB01 EA11 EA16 ED05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】斜光照明下にある金属の表面を撮像して得
   られる画像に基づいて金属の表面状態を検査する金属表
   面の検査方法において、 画像上でキズ欠陥のみが識別できる第１照明条件に調整
   して第１画像を撮像し、 画像上でキズ欠陥とシミ欠陥とが識別できる第２照明条
   件に調整して第２画像を撮像し、 撮像された第１画像と第２画像とに基づいて金属の表面
   状態を検査することを特徴とする金属表面の検査方法。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記第１照明条件及び第２照明条件がいずれも照明光量
   であることを特徴とする金属表面の検査方法。
3. 【請求項３】金属の表面を斜光照明する照明手段と、斜
   光照明下にある金属の表面を撮像する撮像手段と、該表
   面を撮像して得られる画像を処理して金属の表面状態を
   検査する画像処理手段とを備えている金属表面の検査装
   置において、 画像上でキズ欠陥のみが識別できる第１照明条件と、画
   像上でキズ欠陥とシミ欠陥とが識別できる第２照明条件
   とに、それぞれ前記照明手段を調整する照明調整手段を
   備えていると共に、 前記画像処理手段が、前記第１照明条件下と第２照明条
   件下で、前記撮像手段により撮像された第１画像と第２
   画像をそれぞれ画像処理し、金属の表面状態を検査する
   ことを特徴とする金属表面の検査装置。
4. 【請求項４】請求項３において、 前記照明手段が、前記照明手段による照明光量を２段階
   に切り換える切換手段であることを特徴とする金属表面
   の検査装置。
5. 【請求項５】請求項３において、 前記画像処理手段が、前記第１画像及び第２画像を同一
   の閾値で２値化して２値画像を作成し、両２値画像を基
   に表面状態を検査することを特徴とする金属表面の検査
   装置。