JP2002156337A - 透光体の検査方法、検査装置、検査プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス管等の光の透過体の透過光を撮像し、
それにより微細な欠陥を検出する検査方法と、その撮像
画像の画像処理アルゴリズムおよびそれらを用いた装置
を提供すること。 【解決手段】 照明光にスリット光５Ｌを用い、このス
リット光５Ｌは、被検査体１の回転軸と平行か、この回
転軸に対して水平方向で交差するように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は透明なガラス管等の
透光体の欠陥検出に関する。

【０００２】

【従来の技術】透明なガラス管に発生している微細な欠
陥は、撮像カメラで撮像して画像処理装置で処理した場
合、通常の周囲照明や同軸落射照明や透過照明では明瞭
な画像を得ることができない。このため、現状の検査工
程では、熟練した作業者がガラス管を手で回転させなが
ら光線の変化の具合から判断して欠陥を検出している。

【０００３】しかし、この方法では作業者の疲労が大き
く、また、検査時間が長いばかりでなく、作業者の熟練
を要する。そのため、作業者による個人差も大きく検査
基準が一定しないという問題や、ガラス管の外周のどの
位置に欠陥が存在するかを予測できないため、作業者が
欠陥を見落とす可能性もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、透明
なガラス管に発生したガラス管の軸方向に長さをもつ微
細な欠陥の検出は、従来の撮像カメラと画像処理装置に
よる検出方法では、明瞭な画像が得ることができない。
また、作業者の人手による方法でも検出時間がかかり、
また、作業者ごとに判断基準が不安定であるため、品質
管理を適切に行なうことができない。

【０００５】本発明は、これらの事情にもとづいてなさ
れたもので、ガラス管等の透光体の透過光を撮像し、それ
により微細な欠陥を検出する検査方法とその装置および
検査プログラムと、検査プログラムを記録した記録媒体
を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明による手
段によれば、透光体で形成された被検査体を回転可能に
保持する工程と、前記被検査体の一側方に対してスリッ
ト光を照射する工程と、前記被検査体を透過したスリッ
ト光を受光する工程と、受光したスリット光から前記被
検査体の欠陥を検出する工程とを有することを特徴とす
る透光体の検査方法である。

【０００７】また請求項２の発明による手段によれば、
透光体で形成された被検査体を回転させる回転手段と、
前記被検査体の一側方に対してスリット光を照射する照
明手段と、前記被検査体を透過したスリット光を受光す
る受光手段と、受光したスリット光から前記被検査体の
欠陥を検出する検出手段とを有することを特徴とする透
光体の検査装置である。

【０００８】また請求項３の発明による手段によれば、
透光体で形成された被検査体を透過したスリット光を含
む画像に対して所定ピッチで検査ラインを設定するステ
ップと、前記各検査ライン毎に光の濃度差を検出するス
テップと、前記各検査ライン毎に検出した光の濃度差か
ら被検査体の欠陥を検出するステップとを有することを
特徴とする透光体の検査プログラムである。

【０００９】また請求項４の発明による手段によれば、
透光体で形成された被検査体を透過したスリット光を含
む画像に対して所定ピッチで検査ラインを設定するステ
ップと、前記各検査ライン毎に光の濃度差を検出するス
テップと、前記各検査ライン毎に検出した光の濃度差か
ら被検査体の欠陥を検出するステップとを有する透光体
の検査プログラムを格納した記録媒体である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の透光体の検査につ
いての実施の形態を、図面を参照して説明する。

【００１１】まず、本発明の被検査体の透光体の一例で
あるガラス管の形状について説明する。ガラス管は鉛フ
リーガラス等で形成された蛍光灯の部品で、両端が密閉
封止され、所定の加工が施されて蛍光灯を形成する。こ
の蛍光灯は、例えば、ノートパソコン等の表示部で用いら
れている液晶表示装置のバックライトとして使用される
ものである。この場合、ガラス管の封止個所に、微細な
ものでも傷が存在すると、封止による良好な密閉が得ら
れない恐れがある。したがって、検査により、それらの
封止個所に傷の存在するガラス管は、欠陥部品として組
立工程から排除する必要がある。

【００１２】図１は、ガラス管の外観形状の斜視図で、
ガラス管１は外形がφ２〜４ｍｍで、肉厚は０．１〜
０．５ｍｍであり、全長が１００〜４００ｍｍである。
それぞれの数値に幅が存在するのは、組み込む製品によ
って寸法が異なるためである。

【００１３】図２は、本発明のガラス管検査の原理を示
す模式図である。ガラス管１は、一端がモータ等のアク
チュエータ２のチャック３に把持され、アクチュエータ
２の回転軸を中心にアクチュエータ２の回転に伴って矢
印Ａ方向に回転する。ガラス管１の一方（図中下方）に
はスリット光源４が設けられている。この光源４の、ハ
ロゲンランプ（不図示）の前方（ガラス管１側）には、
スリット５が形成されたスリット板６が設けられてい
る。このスリット５はガラス管１の回転軸とＸＹ平面で
一致するように設けられており、位置的には少なくとも
ガラス管１の封止部および近傍を照射する位置に配置さ
れている。

【００１４】また、ガラス管１の光源４と対向する側
（図中上方）にはＣＣＤカメラ７が設けられている。こ
のＣＣＤカメラ７には画像取込部８と、それに接続した
画像処理部９が設けられている。

【００１５】これらの構成により、図３に模式図を示す
ように、光源４からの光はスリット板６に設けられたス
リット５により、ガラス管１の回転軸と同方向のスリッ
ト光５Ｌに整形されてガラス管１に入射する。ガラス管
１に入射したスリット光５Ｌは、順次、ガラス→空気→ガ
ラス→空気と拡がりながら、それぞれの媒体を伝達して
ＣＣＤカメラ７で受光される。この場合、ガラス管１に
欠陥１０が存在していると、その個所まで進んできたス
リット光５Ｌは、欠陥１０により遮断されたり散乱され
たりする。

【００１６】図４は、ＣＣＤカメラ７での受光の画面の
状態を示した説明図である。画面全体の黒地は被検査体
であるガラス管１であり、縦方向に白い点線で示してい
るのがＣＣＤカメラにおける検査ライン１２ａ、１２
ｂ、１２ｃ…１２ｎである。また、画面の中央部に横方
向に１０度〜１５度程度傾斜して表現されているグレー
の帯はスリット光５Ｌである。スリット光５Ｌの上に現
れた横方向の黒い線が欠陥１０（又は欠陥候補）であ
る。この欠陥１０（又は欠陥候補）により、その個所の
スリット光５Ｌは影響を受けて透過光量が低下した状態
でＣＣＤカメラ７に受光される。なお、スリット光５Ｌ
が傾斜して設けられているのは、スリット光５Ｌでの検
出する領域を拡げるためである。

【００１７】図５は、ＣＣＤカメラ７の１つの検査ライ
ン１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…１２ｎの任意の一点での、
ＣＣＤカメラ７による回転しているガラス管１からスリ
ット光５Ｌを順次受光した結果を示すグラフである。ガ
ラス管１に欠陥１０が存在している場合、その欠陥１０
の大きさに応じて、ガラス管１の濃度値（透過光量）の
差が異なって検出され、Ｕ字状の窪み（以後、ストライ
プ１４と称する）の大きさとして示される。濃度値の差
（以下、濃度差と称する）の大きなストライプは血管の
一部である可能性が高いものである。

【００１８】図６（ａ）および（ｂ）は、ＣＣＤカメラ
７で受光した欠陥１０（又は欠陥候補）についての直線
判定を行なっている画面の説明図である。図６（ａ）に
示すように、濃度差が最大のストライプが所定数以上直
線状に存在している場合は欠陥と判断し、濃度差が最大
のストライプが所定数以下しか直線状に存在していない
場合は、欠陥と判断しない。したがって、図６（ｂ）の
場合は、いずれも、濃度差が最大のストライプが所定数
以下しか直線状に並んでいないので、欠陥１０は無し、
と判断している。

【００１９】次に、本発明のガラス管の検査プログラム
のアルゴリズムを説明する。まず、全体の検査アルゴリ
ズムを図７を参照して説明し、その後に、各ステップに
おける個別の説明をそれぞれ行なう。

【００２０】全体の検査プログラムのアルゴリズムは、
まず、図４に示したように、ＣＣＤカメラ７により等間
隔にガラス管１の回転方向（Ｙ方向）に検査ライン１２
ａ、１２ｂ、１２ｃ…１２ｎを設定する（Ｓ１）。ＣＣ
Ｄカメラ７により各検査ライン１２ａ、１２ｂ、１２ｃ
…１２ｎでストライプ１４を検出する。このストライプ
１４の検出は、各検査ライン１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…
１２ｎ毎に、図５に示したように欠陥１０の大きさに応
じてストライプ１４の大きさ（濃度値の差の大きさ）と
して検出される（Ｓ２）。次に、検査ライン１２ａ、１
２ｂ、１２ｃ…１２ｎ毎に検出されたストライプ１４
を、予め設定されている閾値と比較して選択・判別する
（Ｓ３）。それらが全検査ライン１２ａ、１２ｂ、１２
ｃ…１２ｎで検出完了したか否かを判断し、もし、完了
していない場合は（Ｓ２）に戻り、フローにしたがって
それ以降のステップを順次行なう（Ｓ４）。次に、スト
ライプ１４が検査ライン１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…１２
ｎ間で直線状に並んでいるか否かの直線判断を行なう
（Ｓ５）。直線判断の結果として直線が存在すると判断
された場合は、ガラス管１に欠陥ありと判断する（Ｓ
６）。一方、直線判断の結果として直線が存在しないと
判断された場合は、ガラス管１に欠陥なしと判断する
（Ｓ７）。これらにより検査を終了する。なお、ガラス
管１に欠陥１０が存在した場合は、そのガラス管１は製
造ラインから外される。

【００２１】次に、各ステップでの個別の説明を行な
う。

【００２２】まず、図７におけるステップＳ２でのスト
ライプ１４の検出について説明する。ストライプ１４の
検出は、各検査ライン１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…１２ｎ
で、白→黒エッジと、黒→白エッジを検出することより
ストライプ１４を求める。図８（ａ）は白→黒エッジ検
出の説明図であり、図８（ｂ）は黒→白エッジ検出の説
明図である。

【００２３】最初に、各検査ライン１２ａ、１２ｂ、１
２ｃ…１２ｎ毎に、各点でのＣＣＤカメラ７で受光した
濃淡データをＧｒａｙ［ｉ］（ｉ＝０…）とし、この濃
淡データでの各点での傾きである Ｄｅｆ［ｉ］Ｇｒａ
ｙ［ｉ＋１］−Ｇｒａｙ〔ｉ＋１〕を求める。さらに、
傾きの最大値Ｄｅｆ＿Ｍａｘ、最小値Ｄｅｆ＿Ｍｉｎを
計算し、エッジ検出の閾値を以下の式で求める。

【００２４】白→黒エッジ閾値 Ｍｉｎ＿Ｔｈｌ＝０．
３×Ｄｅｆ＿Ｍｉｎ 黒→白エッジ閾値 Ｍａｘ＿Ｔｈｌ＝０．３×Ｄｅｆ＿
Ｍａｘ ただし、係数である０．３は、実験により統計的に求め
た値である。

【００２５】白→黒エッジの検出は、図８（ａ）に示す
ように、検査ライン１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…１２ｎに
沿ってＤｅｆ［ｉ］が閾値Ｍｉｎ＿Ｔｈｌより小さい点
を探す。次に、その点から「ストライプ１４の幅の最大
値」までの間でＤｅｆ［ｉ］が最小となる点を探し、白
→黒エッジとする。

【００２６】また、黒→白エッジの検出は、図８（ｂ）
に示すように、（白→黒エッジ）から（ストライプ１４
の幅の最小値）〜（ストライプ１４の幅の最大値）の範
囲で、Ｄｅｆ［ｉ］が最大値になる点を探す。その際の
Ｄｅｆ［ｉ］が閾値Ｍａｘ＿Ｔｈｌより大きければ、黒
→白エッジとする。

【００２７】これらにより、白→黒、黒→白エッジを求
め、両エッジを合わせてストライプ１４とする。この段
階では、上記の条件を満たすストライプ１４を最大で１
０個程度を検出する。

【００２８】なお、ストライプ１４の幅の最小値および
最大値は、画面からユーザが任意に設定できる数値であ
る。

【００２９】次に、図７におけるステップＳ３での、ス
トライプ１４の選択・判別について説明する。

【００３０】ストライプ１４の選択・判定では、ステッ
プ（Ｓ２）で検出した、１本の検査ライン１２ａ又は１
２ｂ又は１２ｃ又は１２ｎに対して最大で１０個のスト
ライプ１４について、欠陥１０の一部である可能性の高
いストライプ１４のみを選ぶもので、選択・判定の基準
は、ストライプ１４とその周辺の濃度差を用いて行う。

【００３１】図９に示すように、ステップＳ２で検出し
た両エッジを用いて両エッジの中点である（ストライプ
中心）を求め、以下の値が最大となるストライプ１４を
選択する。

【００３２】（前後エッジと中心の濃度差）＝（白→黒
エッジの濃度値）−（両エッジの中心の濃度値）＋（黒
→白エッジの濃度値）−（両エッジの中心の濃度値） ストライプ１４の判定 選択したストライプ１４について、（ストライプ中心）
から、ストライプ１４の幅だけ離れた位置を（白→黒エ
ッジ前点）、（白→黒エッジ後点）とする。そして、以
下の式により（周辺濃度差（前））、（周辺濃度差
（後））を求める。

【００３３】（周辺濃度差（前））＝（白→黒エッジ前
の濃度値）−（両エッジの中心の濃度値） （周辺濃度差（後））＝（黒→白エッジ後の濃度値）−
（両エッジの中心の濃度値） （周辺濃度差（前））、（周辺濃度差（後））の両方
が、ユーザが画面から設定した「ストライプ１４の中心
と周辺の濃淡差レベル」よりも大きい場合に、ストライ
プ１４は有効としてガラス管１の欠陥とする。

【００３４】次に、図７におけるステップ（Ｓ５）での
直線判定について説明する。

【００３５】直線判定では、ガラス管１の検査対象の欠
陥１０は、必ず直線状であることから、各検査ライン１
２ａ、１２ｂ、１２ｃ…１２ｎで得られたストライプ１
４が、所定長さ以上の直線位置に並んでいるか否かで、
欠陥１０の有無を判定する。

【００３６】図１０は、直線判定のステップを示すフロ
ーチャートである。

【００３７】まず、図１１（ａ）に示したように、各検
査ライン１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…１２ｎの横方向にス
リット光５Ｌ内のストライプ１４を検出し、１個のスト
ライプ１４を１度として、図１１（ｂ）に示したよう
に、それに対応したヒストグラム（度数分布図）を作成
する（Ｓ２１）。それらの結果から、図１２に示すよう
に、最大度数の近傍のストライプ１４のみを有効とし
て、そのストライプ１４の個数を検出する（Ｓ２２）。
検出したストライプ１４の個数を、予め定められている
欠陥と判断するストライプ１４の個数と比較する（Ｓ２
３）。

【００３８】その結果、検出したストライプ１４の個数
の方が少ない場合は、ガラス管１に欠陥なしと判断する
（Ｓ２７）。一方、検出したストライプ１４の個数が等
しいか多い場合は、図１３に示したように、最小二乗法に
より検出したストライプ１４による近似直線１６を求め
る（Ｓ２４）。この近似直線１６の近傍にあると判断で
きるストライプ１４の個数と、予め定められている欠陥
と判断するストライプ１４の個数と比較する（Ｓ２
５）。この場合、ストライプ１４が近傍にあるか否かの
判断は、近似直線１６からの距離（所定の距離内にある
か否か）により判断する。

【００３９】その結果、近似直線１６の近傍にあると判
断できるストライプ１４の個数の方が等しいか多い場合
は、欠陥ありと判断してそのガラス管１は欠陥があると
判断する（Ｓ２６）。一方、近似直線１６の近傍にある
と判断できるストライプ１４の個数の方が少ない場合
は、Ｓ２３に戻り、それ以降はフローチャートに従って、
順次、各ステップを繰り返す。

【００４０】次に、図１４を参照して本発明のガラス管
１検査装置を説明する。

【００４１】モータ３１の回転軸に軸継手３２を介して
第１回転軸３３が固定されている。この第１回転軸３３
には所定間隔を離間して一対の同径のローラ３４ａ、３
４ｂが形成されている。また、第１回転軸３３と平行に
第２回転軸３５が設けられている。この第２回転軸３５
にも第１回転軸３３と同様に、ローラ３４ａ、３４ｂと
対応する一対の同径のローラ３６ａ、３６ｂが設けられ
ている。また、両回転軸３３、３５に設けられた各ロー
ラ３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂは、その軸方向に微
小なギャップで対向し、径方向に若干重なるように配置
されている。なお、第２回転軸３５は、第１回転軸３３
のモータ３１と反対側に設けられた伝動ベルト３７によ
り第１回転軸３３と同方向（矢印Ｂ方向）に同速度で回
転駆動される。この両回転軸３３、３５に設けられた対
向するローラ（３４ａと３６ａおよび３４ｂと３６ｂ）
の交差する個所の上にガラス管１が載置されると、ガラ
ス管１は各ローラ３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂの回
転に伴い矢印Ｃ方向に回転する。

【００４２】ガラス管１の下方の第１回転軸３３と第２
回転軸３５との間には、ガラス管１の検査位置にそれぞ
れ対応してハロゲンランプを有する光源３８、３９が配
置されている。光源３８、３９の上方にはスリット（不
図示）が形成されたスリット板４１、４２が設けられて
いる。なお、スリット板４１、４２のスリットの方向
は、ガラス管１の回転光軸と僅かに傾斜（１０度〜１５
度程度）している。

【００４３】スリット板４１、４２に対向してガラス管
１の上方には、それぞれＣＣＤカメラ４４、４５が配置
されている。各ＣＣＤカメラ４４、４５は出力側が画像
処理装置である制御用パソコン４７に接続されている。

【００４４】これらの構成により、第１回転軸３３と第
２回転軸３５との対向するローラ（３４ａと３６ａおよ
び３４ｂと３６ｂ）の交差する個所に載置されたガラス
管１が回転駆動された状態で、下方からスリット光が照
射され、このスリット光はガラス管１を透過してＣＣＤ
カメラ４４、４５で受光される。ＣＣＤカメラ４４、４
５で受光されたスリット光による画像処理については上
記に説明した通りである。それらにより、ガラス管１の
回転に伴いガラス管１の全周について欠陥の有無が検査
される。

【００４５】なお、上述の検査プログラムはプログラム
言語に変換されて、ハードディスクやＣＤ−ＲＯＭやＦ
Ｄ等の記録媒体に記録されている。

【００４６】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれ以外にも、例えば、以下のように種々
の変形可能である。

【００４７】上述の実施の形態においては、ＣＣＤカメ
ラによりスリット光による画像の撮像により欠陥の検出
をおこなったが、肉眼あるいは顕微鏡により人間が欠陥
を検出する際にも、同様の照明方法を用いることができ
る。

【００４８】また、上述の実施の形態においては、透光
体の被検査体として、透明なガラス管を対象としたが、
他の材質や半透明な材質の場合でも、上述の方法、装置
を適用できる。さらに、形状も円筒に限らず断面が多角
形の筒などにも適用することができる。

【００４９】また、上述の実施の形態では、照明光源と
して１本のスリット光を用いたが、複数本のスリットを
用いることもできる。その場合は、図１５に示すような
スリット５ａ、５ｂ、５ｃに対応した画像が得られ、そ
の画像について上述と同様の画像処理を施せば、ガラス
管１の欠陥をより迅速に検査することができる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、透光体に発生した微細
な傷等の欠陥を迅速に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガラス管の外観形状の斜視図。

【図２】本発明のガラス管検査の原理を示す模式図。

【図３】スリット光の進路を示すに模式図。

【図４】検査ラインの説明図。

【図５】検査ラインで順次受光した結果を示すグラフ。

【図６】（ａ）および（ｂ）は直線判定を行なっている
画面の説明図。

【図７】検査アルゴリズム示すフローチャート。

【図８】（ａ）は白→黒エッジ検出の説明図、（ｂ）は
黒→白エッジ検出の説明図。

【図９】ストライプの選択・判定の説明図。

【図１０】直線判定のステップを示すフローチャート。

【図１１】（ａ）各検査ラインの横方向にスリット光内
のストライプの検出の説明画面、 （ｂ）そのヒストグラム。

【図１２】最大度数近傍のストライプ個数の検出説明画
面。

【図１３】近似直線近傍のストライプ個数の検出説明画
面。

【図１４】本発明のガラス管検査装置の模式図。

【図１５】複数のスリットを用いた際の説明画面。

【符号の説明】

１…ガラス管、４、３８、３９…光源、５、５ａ、５
ｂ、５ｃ…スリット、５Ｌ…スリット光、７、４４、４
５…ＣＣＤカメラ、９…画像処理部、１２ａ、１２ｂ、
１２ｃ〜１２ｎ…検査ライン、１４…ストライプ、１６
…近似直線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光体で形成された被検査体を回転可能
   に保持する工程と、 前記被検査体の一側方に対してスリット光を照射する工
   程と、 前記被検査体を透過したスリット光を受光する工程と、 受光したスリット光から前記被検査体の欠陥を検出する
   工程とを有することを特徴とする透光体の検査方法。
2. 【請求項２】 透光体で形成された被検査体を回転させ
   る回転手段と、 前記被検査体の一側方に対してスリット光を照射する照
   明手段と、 前記被検査体を透過したスリット光を受光する受光手段
   と、 受光したスリット光から前記被検査体の欠陥を検出する
   検出手段とを有することを特徴とする透光体の検査装
   置。
3. 【請求項３】 透光体で形成された被検査体を透過した
   スリット光を含む画像に対して所定ピッチで検査ライン
   を設定するステップと、 前記各検査ライン毎に光の濃度差を検出するステップ
   と、 前記各検査ライン毎に検出した光の濃度差から被検査体
   の欠陥を検出するステップとを有することを特徴とする
   透光体の検査プログラム。
4. 【請求項４】 透光体で形成された被検査体を透過した
   スリット光を含む画像に対して所定ピッチで検査ライン
   を設定するステップと、 前記各検査ライン毎に光の濃度差を検出するステップ
   と、 前記各検査ライン毎に検出した光の濃度差から被検査体
   の欠陥を検出するステップとを有する透光体の検査プロ
   グラムを格納した記録媒体。