JP2000298726A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価なシステム構成のもとに、対象物の形状
や材質に係わらず、照明による影の影響を受けることな
く常に正確に外観異常を検出することのできる外観検査
装置を提供する。 【解決手段】 対象物Ｗの照明方向を複数の方向に切替
え、その切替えごとに撮像手段１により撮影した対象物
画像データを採取するとともに、照明方向の異なる複数
の対象物画像データの対応画素間で濃淡情報を比較し
て、許容範囲を越えている画素を除外した対象物画像デ
ータを画像処理手段４４において生成して検査に供する
ことで、影による影響のない画像に基づく外観異常の検
査を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、食品、樹脂、印刷
などの各種分野で用いられる外観検査装置に関し、更に
詳しくは、ＣＣＤカメラ等の撮像手段によって対象物を
撮影して得られる画像データを用いて、その対象物の外
観上の異常の有無を検査する外観検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】食品や樹脂製品、あるいは印刷物等の外
観検査装置として、モノクロまたはカラーのＣＣＤカメ
ラを用いて対象物を撮影し、その画像データを取り込ん
で画像処理することによって、その対象物に外観上の異
常があるか否かを自動的に検査する装置は広く知られて
いる。このうち、モノクロＣＣＤカメラを用いた装置に
おいては、対象物画像データの濃淡情報を異常の有無判
別に供し、カラーＣＣＤカメラを用いた装置において
は、通常、対象物画像データの色調情報を異常の有無判
別に供する。

【０００３】また、この種の外観検査装置では、一般
に、対象物を照明した状態で撮影するのであるが、その
照明方式として、透過方式および反射方式があり、ま
た、それぞれの照明方式においても、拡散光やフラッシ
ュ光など、いくつかの光源の種類が採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、対象物の形
状や材質によっては、照明によって影ができてしまい、
画像の濃淡情報によって異常を検出するモノクロＣＣＤ
カメラを用いた従来の外観検査装置においては、照明に
よる影を外観異常として検出してしまったり、あるい
は、対象物表面に実際に存在する薄い汚れを影と見なし
てしまうために、外観異常を正しく検出することができ
ない場合がある。一方、カラーＣＣＤカメラを用いた従
来の外観検査装置では、色調情報を用いて異常を検出す
るが故に照明の影による影響は少ないが、モノクロの場
合に比して、カメラをはじめとしてシステムが極めて高
価になってしまうという欠点がある。

【０００５】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、安価なシステム構成のもとに、対象物の形状や
材質に係わらず、照明による影の影響を受けることなく
常に正確に外観異常を検出することのできる外観検査装
置の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【０００６】上記の目的を達成するため、本発明の外観
検査装置は、撮像手段により対象物を撮影して得られた
画像データを画像処理手段により処理することによっ
て、対象物の外観上の異常の有無を検査する外観検査装
置において、互いに異なる複数の方向から対象物を照明
可能な照明装置と、その照明装置による照明方向を順次
切替えつつ、その切替えに同期して撮像手段からの画像
データを取り込み、照明方向が異なる複数の対象物画像
データを記憶手段に格納する制御手段と、記憶手段内の
複数の対象物画像データの対応画素間で画素濃淡情報を
比較し、その差があらかじめ設定されている許容範囲内
であるか否かを判別する判別手段を有し、上記画像処理
手段は、記憶手段内の複数の対象物画像データのうちの
いずれかと、判別手段による画素ごとの判別結果とを用
いて、画素濃淡情報の差が許容範囲を越えている画素を
含まない対象物画像データを生成して検査に供するよう
構成されていることによって特徴づけられる（請求項
１）。

【０００７】また、本発明においては、上記の請求項１
に記載の画像処理手段に代えて、判別手段による各画素
ごとの判別結果に基づき、画素濃淡情報が上記許容範囲
を越えている画素については、記憶手段内の複数の対象
物画像データにおける該当の画素情報のうち、最も明る
い画素情報を用い、かつ、画素濃淡情報が上記許容範囲
内の画素については、複数の対象物画像データのうちの
任意の画像データの該当の画素情報を用いた対象物画像
データを生成して検査に供する画像処理手段を備えた構
成（請求項２）を採用することもできる。

【０００８】本発明は、対象物を照明することによって
生じる影は、照明方向を変えることによってその位置が
変化することを利用し、照明方向が異なる複数の対象物
画像データから、影の影響を受けている画素情報と、影
の影響を受けない対象物自体の外観情報をのみを反映し
た画素情報とを峻別し、影の影響を受けている画素情報
を除外した画像データを生成して検査に供し（請求項
１）、あるいは、影の影響を受けていると判別された画
素については、照明方向の異なる複数の対象物画像デー
タのうち、最も明るい、つまり照明による影が落ちてい
ない状況で撮影されたときの画素情報をピックアップ
し、影の影響を受けていないと判別されている画素につ
いては複数の対象物画像データのうちの任意のものから
ピックアップして、全体の対象物画像データを生成して
検査に供する（請求項２）ことにより、所期の目的を達
成しようとするものである。

【０００９】すなわち、一定の方向から照明して得られ
た対象物画像データ内の各画素のうち、照明による影の
影響を受けている画素については、照明方向を変化させ
ることによって影の影響をなくすると、その濃淡情報が
大きく変化する。従って、照明方向を相違させた複数の
対象物画像データの各画素について、対応する画素間で
それぞれ画素情報を比較し、画素濃淡情報が許容範囲を
越えているものについては影の影響を受けている画素情
報として、影の影響を受けていない画素情報に対して峻
別することが可能である。

【００１０】請求項１に係る発明では、各画素について
の影の影響の有無の判別結果に基づいて、照明方向を変
えて採取した複数の対象物画像データのうちの一つの対
象物画像データから、影の影響を受けている画像情報を
除外した対象物画像データを生成して画像処理手段に供
する。このようにして生成された対象物画像データは、
照明による影の影響が除外されているため、対象物自体
の外観異常を的確に検出することができる。

【００１１】また、請求項２に係る発明では、各画素に
ついての影の影響の有無の判別結果に基づき、影の影響
があると判別された画素については、複数の対象物画像
データの該当の画素情報のうち、最も明るいもの、従っ
てその画素位置に影が落ちていない状態で撮影された画
素情報を用いるとともに、影の影響がないと判別された
画素については、複数の対象物画像データのうちの任意
の画像データにおける該当の画素情報を用いて全体の対
象物画像データを構築し、画像処理手段に供する。この
請求項２の画像データ生成手段で生成された対象物画像
データは、言わば全方位から均等な照明を施すことによ
って影が全く生じていない状況下で対象物を撮影して得
た画像データと等価となり、上記と同様に対象物自体の
外観異常を的確に検出することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
好適な実施の形態について述べる。図１は本発明の実施
の形態の構成を示すブロック図である。なお、図１にお
いて、データ処理装置４は実際にはコンピュータとその
周辺機器を主体として構成され、後述する各機能を達成
するプログラムに従って動作するが、説明の便宜上、プ
ログラム内の各機能ごとに対応するブロック図によって
表している。

【００１３】検査すべき対象物Ｗは、モノクロのＣＣＤ
カメラ１の視野内に静置されて撮影される。ＣＣＤカメ
ラ１の左右両側には２つの照明灯２ａおよび２ｂが対向
配置されており、この各照明灯２ａ，２ｂは照明駆動回
路３から供給される駆動信号によって点／消灯される。

【００１４】ＣＣＤカメラ１による対象物画像データ
は、２つの照明灯２ａ，２ｂの点／消灯と同期したタイ
ミングのもとにデータ処理装置４内のメモリ４１内に取
り込まれる。すなわち、データ処理装置４は、照明駆動
回路３を制御するとともに、メモリ４１への対象物画像
データの取り込みタイミングを制御する制御部４２を含
み、この制御部４２は、一方の照明灯２ａのみを点灯し
た照明状態において第１の対象物画像データをメモリ４
１内に取り込んだ後、その照明灯２ａを消灯して他方の
照明灯２ｂのみを点灯した照明状態において第２の対象
物画像データをメモリ４１内に取り込む。従って、この
メモリ４１には、照明方向が互いに相違する２つの対象
物画像データが格納されることになる。

【００１５】メモリ４１内に格納された第１および第２
の対象物画像データは、判別部４３において、互いに対
応する各画素間でその濃淡情報が比較され、両者の差が
あらかじめ設定されている許容範囲ｅ内にあるか否かが
判別される。すなわち、第１および第２の対象物画像デ
ータ中におけるｉ番目の行のｊ番目の列の画素の濃淡情
報をそれぞれＤ１_i,j およびＤ２_i,j とすると、 ｜Ｄ１_i,j −Ｄ２_i,j ｜≧ｅ ・・・・（１） であるか否かが全画素について判別され、許容範囲ｅ内
であれば真、許容範囲ｅを越えていれば偽と判定する。
この各画素についての真偽判別結果は、２つの対象物画
像データのうちのいずれか一方、例えば第１の対象物画
像データとともに画像処理部４４に送られる。画像処理
部４４では、第１の対象物画像データ中の各画素のう
ち、偽と判別された画素を除外して補正された対象物画
像データを生成する。このようにして生成された対象物
画像データは、照明による影の影響を受けない画像デー
タとなり、公知の手法によって対象物Ｗの外観検査プロ
グラムに供される。

【００１６】すなわち、図２に模式的に示すと、第１の
対象物画像データＤ１には、一方の照明灯２ａからの照
明によって生じた影Ｓ１が含まれ、第２の対象物画像デ
ータＤ２には他方の照明灯２ｂからの照明によって生じ
た影Ｓ２が含まれる。照明方向を変化させた後に採取し
たデータＤ２における影Ｓ２の位置は、照明方向を変化
させる前に採取されたデータＤ１における影Ｓ１の位置
と異なる位置となっている。判別部４３における各画素
の（１）式に基づく真偽判別により、影Ｓ１またはＳ２
の影響を受けている画素については偽と判別され、影Ｓ
１，Ｓ２のいずれにも影響を受けていない画素は真と判
別される結果、真を１、偽を０で表すと画像データ内の
各画素に対応して図中Ｆで示すような判別結果が得られ
る。画像処理部４４では、この判別結果Ｆをフィルタと
して用い、第１の画像データＤ１の各画素のうち、偽０
の画素については表示せずに（例えば白レベルとし
て）、真１の画素のみを用いた、補正された対象物画像
データＣを生成する。従ってこの画像データＣには、影
Ｓ１，Ｓ２の像に関しての情報が含まれず、対象物Ｗ自
体に存在する黒点Ｂ等の外観情報のみのデータとなる。

【００１７】以上のような補正された対象物画像データ
Ｃは、画像処理部４４において更に二値化等の処理が施
された後、黒点の個数、大きさなどを識別する公知の外
観検査プログラムに従って処理され、その結果がＣＲＴ
５に表示される。このようにして得た結果は、照明によ
る影の影響を受けないために正確なものとなる。

【００１８】ここで、以上の実施の形態では、影Ｓ１ま
たはＳ２の影響を受けている画素を除外し、その画素の
濃淡情報については例えば白レベルとした画像データＣ
を生成して検査に供したが、影Ｓ１，Ｓ２の影響を受け
ている画素をも含み、かつ、影Ｓ１，Ｓ２の影響を受け
てない画像データを生成して検査に供することもでき、
以下、その手法について述べる。

【００１９】すなわち、上記と同様に判別部４３により
各画素の真偽判別を行った後、その判別により偽、つま
り影Ｓ１またはＳ２の影響を受けていると判別された画
素については、第１および第２の対象物画像データにお
いて該当する画素どうしの濃淡情報の比較を行い、明る
い方の画素情報、従って影Ｓ１またはＳ２が射していな
い状況下で撮影された方の画素情報を採用するととも
に、真と判別された画素については、第１と第２の対象
物画像データのうちの任意のデータにおける該当の画素
情報を採用し、これらの組み合わせによって画像データ
を生成する。このような手法により生成される対象物画
像データは、検査対象となる全画素が実際にＣＣＤカメ
ラ１によって撮影された画素情報を用いたデータとな
り、しかも影Ｓ１およびＳ２の影響は全く受けないデー
タとなる。

【００２０】ここで、本発明に用いる撮像手段として
は、ＣＣＤカメラに限らず、少なくとも画素の濃淡情報
が得られる撮像装置であれば任意のものを用いることが
でき、また、モノクロの撮像装置のほかにカラーＣＣＤ
カメラ等のカラー撮像装置を用いることができるが、本
発明の採用によってモノクロのカメラを用いて画素濃淡
情報によって外観異常の検査を行っても影の影響を受け
ないことから、特に高価なカラーのカメラを用いる必要
性はなくなる。

【００２１】また、以上の各実施の形態においては、照
明方向を２方向に切り替えてそれぞれの照明状態におけ
る対象物画像データを採取した例を示したが、照明方向
を３方向以上の任意の複数方向としてそれぞれの照明状
態における対象物画像データを採取してもよく、この場
合、３つ以上の対象物画像データに関して対応画素間の
濃淡情報を比較して、いずれかのデータ間で許容範囲ｅ
を越える濃淡の差がある場合にはその画素を偽と判別す
ればよい。

【００２２】更に、本発明は、複数の照明灯を用いて交
互に点灯させることによって照明方向を変化させるほ
か、１つの照明灯を用いてこれを対象物Ｗの周囲で回転
させ、その照明灯が特定の複数の位置に到来するごと
に、それと同期させてＣＣＤカメラからの画像データを
採取する構成を採用することもできる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、対象物
の照明方向を複数に変化させて対象物の画像データを取
り込みことにより、照明方向が異なる複数の対象物画像
データを得るとともに、その複数の画像データの対応画
素間で濃淡情報を比較し、その差があらかじめ設定され
ている許容範囲外にある画素については、照明による影
の影響があると判別し、その画素情報を除外した画像デ
ータを生成するか、あるいは、複数の画像データ中で該
当の画素濃淡情報が最も明るいものを採用して、影の影
響のない画素と組み合わせた画像データを生成して検査
に供するから、低価格のモノクロカメラを用いても、対
象物の形状や材質等に関わらず常に照明による影の影響
を受けない正確な外観異常検査を行うことが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】本発明の実施の形態のデータ処理部におけるデ
ータの処理手法を説明するための模式図である。

【符号の説明】

１ ＣＣＤカメラ ２ａ，２ｂ 照明灯 ３ 照明駆動回路 ４ データ処理装置 ４１ メモリ ４２ 制御部 ４３ 判別部 ４４ 画像処理部 ５ ＣＲＴ Ｗ 対象物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G051 AA01 AB07 AB11 BA01 BB01 CA04 CB01 EA16 EA23 EB05 ED08 GC04 GD02 GD05 5B047 AA11 AB02 BB04 BC05 BC11 CA17 CA19 CB04 5B057 AA02 BA02 BA19 BA23 BA25 CA01 CA02 CA08 CA12 CA16 CB08 DA03 DA16 DB02 DB09 DC23 5C054 AA01 CA04 CC02 CC05 CH03 EA01 EA05 EA07 FA01 FC04 GA04 HA02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像手段により対象物を撮影して得られ
   た画像データを画像処理手段により処理することによっ
   て、対象物の外観上の異常の有無を検査する外観検査装
   置において、 互いに異なる複数の方向から対象物を照明可能な照明装
   置と、その照明装置による照明方向を順次切替えつつ、
   その切替えに同期して上記撮像手段からの画像データを
   取り込み、照明方向が異なる複数の対象物画像データを
   記憶手段に格納する制御手段と、上記記憶手段内の複数
   の対象物画像データの対応画素間で画素濃淡情報を比較
   し、その差があらかじめ設定されている許容範囲内であ
   るか否かを判別する判別手段を有し、 上記画像処理手段は、上記記憶手段内の複数の対象物画
   像データのいずれかと、判別手段による画素ごとの判別
   結果とを用いて、画素濃淡情報の差が許容範囲を越えて
   いる画素を含まない対象物画像データを生成して検査に
   供するよう構成されていることを特徴とする外観検査装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像処理手段に代え
   て、上記各画素ごとの判別結果に基づき、画素濃淡情報
   が上記許容範囲を越えている画素については、上記記憶
   手段内の複数の対象物画像データにおける該当の画素情
   報のうち、最も明るい画素情報を用い、かつ、画素濃淡
   情報が上記許容範囲内の画素については上記複数の対象
   物画像データのうちの任意の画像データの該当の画素情
   報を用いた対象物画像データを生成して検査に供する画
   像処理手段を備えていることを特徴とする外観検査装
   置。