JP2003028633A

JP2003028633A - 形状検査装置

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Publication number: JP2003028633A
Application number: JP2001215761A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ono; 隆大野; Ryoichi Sawada; 良一澤田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2003-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】形状検査装置において、最適な形状検査判定
基準を自動調整する。【解決手段】形状検査装置１は、検査体の形状画像を
撮像する撮像手段（２，９，１０）と、形状画像の形状
検査判定基準に基づく画像処理により得られる形状判定
用指標に基づいて検査体の形状検査を行う画像処理手段
５と、形状判定用指標を指標基準値と比較し、当該比較
結果に基づいて前記形状検査判定基準を調整する形状判
定基準調整手段４とを備える。形状判定基準調整手段４
は、比較と調整を繰り返すことによって形状検査判定基
準を自動調整し、画像処理手段は形状判定基準調整手段
で自動調整された形状検査判定基準に基づいて画像処理
し検査体の形状検査を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過Ｘ線像等のＸ
線画像を使用して検査体の形状検査を行う形状検査装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線を検査体に照射し、透過した透過Ｘ
線像を撮像して撮像画像を求め、この撮像画像を画像処
理して得られる画像を用いた検査装置として、検査体内
に混入している異物を検出する異物検査装置の他、検査
体の形状を検査する形状検査装置が知られており、検査
結果に基づいて異物を含む検査体や規定形状から外れる
検査体を排除したり振り分けるといった後処理に利用さ
れる。なお、形状検査は異物検査装置の追加機能として
設けられる場合もある。

【０００３】検査体の形状検査は、撮像画像を画像処理
した画像データに基づいて行われる。この画像データ
は、画像処理において、撮像の信号強度を画像データに
変換するために用いる感度パラメータ値やしきい値等に
よって変化するため、これらの値が変わると検査体の形
状を忠実に表すことができず、良好な形状検査を行うこ
とができない場合が生じる。したがって、これらの値
は、検査体の形状検査において形状検査を判定する基準
となり、形状検査を良好に行うにはこの形状検査判定基
準を調整する必要がある。

【０００４】従来の形状検査装置では、撮像画像及び画
像処理後の画像データを表示モニタに表示させ、操作者
はこの表示モニタの参照しながら操作パネル等を操作す
ることによって、形状検査判定基準を調整している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の形状検査装置で
は、操作者は操作パネルと表示モニタを交互に見なが
ら、形状検査判定基準の調整と画像の確認を行うため、
操作が煩雑となるという問題があり、また、操作と形状
検査判定基準の確認にはある程度の知識と経験を要する
という問題もある。また、形状検査判定基準の調整には
撮像画像及び画像処理後の画像データを表示する画像表
示用の表示モニタを必要とするため、装置構成のコスト
も上昇するという問題もある。

【０００６】そこで、本発明は前記した従来の形状検査
装置が備える課題を解決し、形状検査装置において、最
適な形状検査判定基準を自動調整することを目的とす
る。また、操作パネルと表示モニタを交互に見ることな
く、効率的に形状検査判定基準を調整することを目的と
する。また、画像表示用の表示モニタを不要とすること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、検査体を撮像
して形状画像を求め、この形状画像を形状検査判定基準
に基づいて画像処理して形状判定用指標を求め、求めた
形状判定用指標に基づいて検査体の形状検査を行う形状
検査装置であって、標準検査体から求めた形状判定用指
標と予め設定した指標基準値の比較と、この比較に基づ
く形状検査判定基準の調整を繰り返すことによって、形
状検査判定基準を自動調整する。

【０００８】本発明の形状検査装置の構成は、検査体の
形状画像を撮像する撮像手段と、形状画像の形状検査判
定基準に基づく画像処理により得られる形状判定用指標
に基づいて検査体の形状検査を行う画像処理手段と、形
状判定用指標を指標基準値と比較し、当該比較結果に基
づいて前記形状検査判定基準を調整する形状判定基準調
整手段とを備える。そして、形状判定基準調整手段は、
比較と調整を繰り返すことによって形状検査判定基準を
自動調整し、画像処理手段は形状判定基準調整手段で自
動調整された形状検査判定基準に基づいて画像処理し検
査体の形状検査を行う。

【０００９】本発明の形状検査判定基準は、画像処理に
おいて形状検査判定に適した画像データを形成するため
に用いるものであり、撮像手段で撮像した形状画像の信
号強度を所定階調に変換する感度パラメータ、変換した
階調の段階を判別するしきい値等とすることができる。
また、本発明の形状判定用指標は、検査体の面積にかか
わる値、形状、個数であり、また、指標基準値は標準検
査体の面積にかかわる値、形状、個数である。

【００１０】本発明の形状判定基準調整手段は、検査体
を撮像し画像処理して得た画像データから検査体の面
積、形状、個数等の形状判定用指標を求め、この形状判
定用指標と予め設定しておいた検査体の面積、形状、個
数等の指標基準値とを比較し、形状判定用指標が指標基
準値からずれる程度が所定範囲内となるように、形状検
査判定基準を調整する。

【００１１】感度パラメータ、しきい値等の検査形状判
定基準の調整を、検査体の面積、形状、個数等の検査体
が固有に備える形状情報に基づいて行うことによって、
各検査体に最適な検査形状判定基準を設定することがで
きるため、検査形状判定基準を一度設定するだけで、同
じ形状情報を有する複数の検査体の形状検査を行うこと
ができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の形状検
査装置の概略構成を説明するための概略構成図を示し、
図２は本発明の形状検査装置による形状検査判定基準の
調整手順を説明するためのフローチャートを示してい
る。また、図３は本発明の形状検査装置の形状判定基準
調整手段及び画像処理手段の概略構成を説明するための
概略構成図を示し、図４，５，６は本発明の形状判定基
準調整手段による形状検査判定基準の調整手順を説明す
るためのフローチャート、及びグラフを示し、図７は本
発明の形状判定用指標を面積とした場合の形状検査判定
基準の調整手順を説明するためのフローチャートを示し
ている。

【００１３】はじめに、図１，２を用いて本発明の形状
検査装置の概略構成及び形状検査判定基準の調整手順を
説明する。図１において、形状検査装置１は、異物検査
装置が通常に備える構成と同様な構成とすることがで
き、独立した装置で構成する他、異物検査装置の付加機
能として構成することもできる。また、検査体の形状画
像は可視光画像やＸ線画像等の種々の画像を適用するこ
とができる。

【００１４】以下、Ｘ線を検査体に照射し透過Ｘ線を検
出することで検査体内に含まれる異物を検査するＸ線異
物検査装置と同様の構成によって形状検査装置を構成す
る例を用いて説明する。なお、以下では形状検査装置を
独立した装置として説明しているが、この図示する構成
によればＸ線異物検査装置の付加機能として構成するこ
とも容易である。

【００１５】形状検査装置１は、筐体上部Ａに設けたＸ
線発生手段２から、筐体Ｂ内に設けた搬送コンベア９上
を移動する検査体ＳにＸ線を照射し、検査体Ｓを透過し
た透過Ｘ線を搬送コンベア９の下方に設けたＸ線ライン
センサ等のＸ線検出器１０によって撮像し、撮像画像を
画像処理手段５で画像処理することによって、検査体の
形状検査を行う。

【００１６】Ｘ線発生手段２は、Ｘ線を発生するＸ線発
生ユニット２ａと、Ｘ線発生ユニットａに印加する電圧
等を調整して発生するＸ線強度を制御するＸ線制御手段
２ｂを備える。なお、搬送コンベア９の上流側には光電
センサ等の位置センサを設け、図中の矢印方向に搬送さ
れる検査体ＳがＸ線照射位置に到達したことを検出する
ことができる。

【００１７】形状検査装置１は制御手段３を備え、Ｘ線
発生手段２，Ｘ線検出器１０，搬送コンベア９，位置セ
ンサなどの各電装部品や画像処理手段５を制御する他、
操作パネル６の操作に基づいて各電装部品の検査パラメ
ータを設定したり、設定した検査パラメータを記憶手段
８に格納する。なお、検査パラメータ項目として、使用
頻度の高い検査パラメータとして例えば、検査対象物の
種類名、発生するＸ線のＸ線条件、透過Ｘ線を検出する
Ｘ検出器の検出感度や面積値、ラインセンサのコントラ
スト及び検査範囲、検出対象物を順次搬送する搬送コン
ベアの速度、排除装置（振り分け装置）の動作時間、Ｘ
線画像の画像処理を行うマスク設定値等があり、使用頻
度の低い検査パラメータとして例えば、センサ（光電セ
ンサ）の取り付け位置、検出対象物に対する撮像画像の
拡大倍率、ビデオプリンタ出力の有無、ウオームアップ
時間等がある。なお、排除装置（振り分け装置）は、形
状検査の結果に応じて検査体を排除したり振り分ける処
理を行う装置である。

【００１８】画像処理手段５は、Ｘ線検出器１０で撮像
した形状画像の画像信号を取り込み、この形状画像を形
状検査判定基準に基づいて画像処理して形状判定用指標
を求め、この形状判定用指標に基づいて形状検査を行
う。形状検査判定基準は、例えば、撮像手段で撮像した
形状画像の信号強度を所定階調に変換する感度パラメー
タや、変換した階調の段階を判別するしきい値である。
画像処理手段５は、形状画像の画像信号を感度パラメー
タによって所定階調に変換し、変換した階調の段階をし
きい値にて判別し、検査体の面積にかかわる値、形状、
個数等の形状判定用指標を形成する。形状検査は、この
形状判定用指標に基づいて行うことができる。

【００１９】制御手段４は形状判定基準調整手段４を備
える。形状判定基準調整手段４は、感度パラメータやし
きい値等の形状検査判定基準を調整する手段であり、調
整用に用意した検査体について求めた形状判定用指標
と、この検査体の指標基準値とを比較することによって
良好な形状検査に適した形状検査判定基準を求め、画像
処理手段５に設定する。

【００２０】検査体の指標基準値である大きさ、形状、
個数等の形状情報は、操作パネル６から形状判定基準調
整手段４に入力することができる。また、表示手段７に
は、画像処理手段５による形状検査の結果や各種指示情
報を表示することができる。なお、筐体下部Ｃには、電
源装置１１が設けられ、Ｘ線発生手段２，搬送コンベア
９、Ｘ線検出器１０の他、形状検査装置１が備える各部
分に対する電力供給を行っている。

【００２１】本発明の形状検査装置による形状検査判定
基準の調整手順は図２に示す手順にしたがって行うこと
ができる。はじめに、操作パネル６から基準となる検査
体の大きさ、形状、個数等の形状情報を入力する。この
形状情報は、形状判定基準調整手段４において検査体の
指標基準値となる。検査体の大きさを入力する場合には
検査体の面積値（あるいは面積にかかわる値）を入力
し、検査体の形状を入力する場合には円形、矩形等の画
像処理で得ることができる形状を入力し、検査体の個数
を入力する場合には一撮像で得られる画像中で区別して
識別される個数を入力する（ステップＳ１）。

【００２２】また、形状判定基準調整手段４における形
状検査判定基準として例えば、感度パラメータやしきい
値を仮設定する。この仮設定値は、形状判定基準調整手
段４内に予め設定したデフォルト値を用いる他、操作パ
ネル６から入力することもできる（ステップＳ２）。画
像処理手段５において、ステップＳ２で仮設定した形状
検査判定基準を用いて形状画像の画像信号を画像処理し
（ステップＳ３）、形状判定用指標を求める（ステップ
Ｓ４）。求めた形状判定用指標とステップＳ１で入力し
ておいた指標基準値とを比較する（ステップＳ５）。

【００２３】形状判定用指標と指標基準値とのずれ量が
所定範囲よりも大きい場合には、仮設定した形状検査判
定基準が不適当であると判断し、形状検査判定基準を変
更した後（ステップＳ６）、前記ステップＳ３に戻る。
また、前記ずれ量が所定範囲内である場合には、仮設定
した形状検査判定基準が適当であると判断し、仮設定し
た形状検査判定基準を設定値とする（ステップＳ７）。

【００２４】次に、図３〜図５を用いて、形状判定基準
調整手段及び画像処理手段をより詳細に説明する。図３
において、画像処理手段５は、Ｘ線検出器１０等の撮像
手段から出力された形状画像の画像信号を入力し記憶す
る画像信号メモリ５ａ、記憶した画像信号を階調に変換
する信号変換手段５ｂ、変換した階調信号をしきい値で
判別するしきい値処理手段５ｃを備える。また、形状判
定基準調整手段４は、画像処理手段５の出力に基づいて
検査体の形状を抽出する形状抽出手段（面積算出手段）
４ａ、形状情報（設定面積値）４ｆとの比較によって検
査体の基準形状との照合を行う形状照合手段（面積比較
手段）４ｂ、形状照合手段４ｂの結果に基づいて形状判
定基準の良否を判定し、形状判定基準値４ｄを調整する
判定手段４ｃ、及び形状照合手段４ｂの結果に基づいて
画像処理手段５に画像処理を指令する画像処理指令手段
４ｅを備える。なお、形状判定基準調整手段４は、判定
手段４ｃの判定結果や形状判定基準値を表示手段７に表
示させる表示指示手段３ａと共に制御手段３を構成して
いる。

【００２５】なお、ここでは、画像処理として、画像信
号の信号強度を階調に変換する処理と、階調の段階をし
きい値で判定する処理の例について示しているが、検査
体の大きさ、形状、個数等の形状検査の項目に応じた各
画像処理（例えば、エッジ検出や形状検出等）とするこ
ともでき、対応する処理手段を備える。

【００２６】図３の構成の形状判定基準調整手段による
形状検査判定基準の調整手順を図４のフローチャートを
用いて説明する。はじめに、良品の検査体を用意し（ス
テップＳ１１）、この検査体の形状情報（検査体の大き
さ、形状、個数等の形状情報）を操作パネル６から形状
判定基準調整手段４に入力する（ステップＳ１２）。表
示指示手段３ａは、用意した検査体を搬送コンベア上に
配置する旨の指示情報を操作パネル６の表示手段７に指
示し（ステップＳ１３）。

【００２７】操作者は、表示手段７上に表示された指示
にしたがって検査体を搬送コンベア上に置く。撮像手段
は、検査体を搬送させながらＸ線を照射して透過Ｘ線像
を検出し、検査体の形状画像を得る（ステップＳ１
４）。画像処理手段５は、検査体（良品）の形状画像の
画像信号を取り込み、画像信号メモリ５ａに記憶する
（ステップＳ１５）。

【００２８】形状判定基準調整手段４は、画像処理手段
５（信号変換手段５ｂ、しきい値処理手段５ｃ）に形状
検査判定基準の初期値を設定し（ステップＳ１６）、画
像処理指令手段４ｅは、画像処理手段５（画像信号メモ
リ５ａ，信号変換手段５ｂ，しきい値処理手段５ｃ）に
画像処理を開始する指令を送信する（ステップＳ１
７）。なお、この初期値は、例えば、最大感度（あるい
は最小感度）のパラメータ値や最大しきい値（あるいは
最小しきい値）とする他、任意に定めた感度パラメータ
値やしきい値とすることができる。

【００２９】画像処理手段５は、信号変換処理やしきい
値処理等の画像処理を行い（ステップＳ１８）、画像処
理結果を形状判定基準調整手段４に送る（ステップＳ１
９）。形状判定基準調整手段４において、形状抽出手段
４ａは画像処理結果に基づいて形状に係わる形状判定用
指標（例えば、検査体の面積）を抽出し、形状照合手段
４ｂは抽出した形状判定用指標を指標基準値（例えば、
設定面積値等の形状情報４ｆ）と照合する（ステップＳ
２０）。照合の結果、形状判定用指標の指標基準値から
のずれ量が所定範囲を超え、形状判定用指標が不適な値
であると判定された場合には（ステップＳ２１）、形状
検査判定基準４ｄ（感度パラメータ値，しきい値）を変
更し（ステップＳ２２）、ステップＳ１８の工程に戻
る。ステップＳ１８〜ステップＳ２２を繰り返して形状
検査判定基準４ｄの値を調整し、形状判定用指標を指標
基準値に近づける。

【００３０】図５は、形状画像の信号強度を階調に変換
する信号変換処理を説明する図である。図５（ａ）は信
号強度から階調への変換特性を示す図である。この変換
特性によって、例えば、図５（ｂ）に示される信号強度
は図５（ｃ），（ｄ），あるいは（ｅ）に示される階調
分布に変換される。形状判定基準調整手段４によって、
感度パラメータ値を最大感度から下げる調整を行う場
合、例えば、処理結果は図５（ｃ），（ｄ），（ｅ）の
順で変化するとしたとき、しきい値処理した結果が検査
体の形状を的確に表すまで変更することで、最適な感度
パラメータ値に調整することができる。

【００３１】また、図６は、階調をしきい値で判別する
しきい値処理を説明する図である。しきい値処理の結果
は、しきい値を変更することによって、例えば、図６
（ａ），（ｂ），（ｃ），あるいは（ｄ）に示されるＳ
１〜Ｓ３の結果が得られる形状判定基準調整手段４によ
って、しきい値を最大から下げる調整を行う場合、例え
ば、処理結果は図６（ｂ），（ｃ），（ｄ）の順で変化
する。このとき、しきい値処理した結果が検査体の形状
を的確に表すまで変更することで、最適なしきい値に調
整することができる。

【００３２】ステップＳ１８〜ステップＳ２２の工程を
繰り返すことによって、形状判定用指標の指標基準値か
らのずれ量が所定範囲内となり、形状判定用指標が適切
な値であると判定された場合には（ステップＳ２１）、
形状検査判定基準４ｄ（感度パラメータ値，しきい値）
の値を設定し（ステップＳ２３）、表示指示手段３ａか
ら操作パネル６の表示手段７に調整完了を表示させる
（ステップＳ２４）。

【００３３】上記したステップＳ１１〜ステップＳ２４
の工程によって形状検査判定基準を調整した後、実際に
形状検査を行う検査体を搬送コンベア上に配置して形状
検査を行う。検査体の形状検査は、前記ステップＳ１１
〜ステップＳ１５の工程において、ステップＳ１３とス
テップＳ１４との間に、形状判定基準調整手段４によっ
て、形状検査判定基準（感度パラメータ値、しきい値）
４ｄを画像処理手段５（信号変換手段５ｂ、しきい値処
理手段５ｃ）に送信する工程を挿入することで行うこと
ができる。

【００３４】図７は、前記ステップＳ１８〜ステップＳ
２３の工程において、形状判定用指標として検査体の面
積を用いて形状検査判定基準を調整する場合のフローチ
ャートを示している。Ｘ線ラインセンサから得られる検
出信号は、搬送ベルトを移動させることに二次元データ
として扱うことができ、形状画像は各画素の信号として
扱うことができる。そこで、各画素をｎで表し、検査体
の面積をｃで表す。

【００３５】画素ｎを１とし、面積ｃを０に初期設定し
た後（ステップＳ３１）、画素ｎの信号強度を読み出し
（ステップＳ３２）、読み出した信号強度を階調値に変
換した後（ステップＳ３３）、この階調値をしきい値と
比較して像の有無を判定する（ステップＳ３４）。ステ
ップＳ３４の判定によって、当該画素に像があると判定
された場合にはｃに１を加える処理を行う。この処理を
ｎに１を加えながら（ステップＳ３７）ｎが全画素数Ｎ
となるまで行って（ステップＳ３８）検査体の面積を算
出する（ステップＳ３５）。

【００３６】ここで、検査体の基準面積Ｃとしておき、
算出した面積ｃが基準面積Ｃの定める範囲内であるか否
かを判定する。この判定は、面積に許容量を例えばａと
したとき、面積ｃをＣ＋ａ及びＣ−ａと比較することで
行うことができる（ステップＳ３９）。面積ｃがＣ−ａ
よりも小さいとき及び面積ｃがＣ＋ａよりも大きいとき
はそれぞれ感度パラメータ値、しきい値を変更し（ステ
ップＳ４０，４１）ステップＳ１に戻って前記工程を繰
り返す。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の形状検査
装置によれば、最適な形状検査判定基準を自動調整する
ことができる。また、操作パネルと表示モニタを交互に
見ることなく、効率的に形状検査判定基準を調整するこ
とができ、画像表示用の表示モニタを不要とすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の形状検査装置の概略構成を説明するた
めの概略構成図である。

【図２】本発明の形状検査装置による形状検査判定基準
の調整手順を説明するためのフローチャートである。

【図３】本発明の形状検査装置の形状判定基準調整手段
及び画像処理手段の概略構成を説明するための概略構成
図である。

【図４】本発明の形状判定基準調整手段による形状検査
判定基準の調整手順を説明するためのフローチャートで
ある。

【図５】本発明の形状判定基準調整手段による形状検査
判定基準の調整手順を説明するためのグラフである。

【図６】本発明の形状判定基準調整手段による形状検査
判定基準の調整手順を説明するためのグラフである。

【図７】本発明の形状判定用指標を面積とした場合の形
状検査判定基準の調整手順を説明するためのフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１…検出検査装置、２…Ｘ線発生手段、２ａ…Ｘ線発生
ユニット、２ｂ…Ｘ線制御手段、３…制御手段、３ａ…
表示指示手段、４…形状判定基準調整手段、４ａ…形状
抽出手段、４ｂ…形状照合手段、４ｃ…判定手段、４ｄ
…形状検査判定基準、４ｅ…画像処理指令手段、４ｆ…
形状情報、５…画像処理手段、５ａ…画像信号メモリ、
５ｂ…信号変換手段、５ｃ…しきい値処理手段、６…操
作パネル、７…表示手段、８…記憶手段、９…搬送コン
ベア、１０…Ｘ線検出器（Ｘ線ラインセンサ）、１１…
電源装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F067 AA51 AA57 HH04 JJ03 KK06 LL16 NN02 NN03 PP15 RR35 2F069 AA64 BB34 DD16 FF00 FF07 GG04 GG08 GG11 GG62 GG71 GG77 HH30 JJ13 NN00 PP07 2G001 AA01 BA11 CA01 DA02 DA08 FA01 JA09 KA04 PA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査体の形状画像を撮像する撮像手段
と、前記形状画像の形状検査判定基準に基づく画像処理
により得られる形状判定用指標に基づいて検査体の形状
検査を行う画像処理手段と、前記形状判定用指標を指標
基準値と比較し、当該比較結果に基づいて前記形状検査
判定基準を調整する形状判定基準調整手段とを備え、前
記形状判定基準調整手段は、前記比較と調整を繰り返す
ことによって形状検査判定基準を自動調整し、前記画像
処理手段は形状判定基準調整手段で自動調整された形状
検査判定基準に基づく画像処理によって検査体の形状検
査を行う、形状検査装置。
【請求項２】前記形状検査判定基準は、前記形状画像
の信号強度を所定階調に変換する感度パラメータ、及び
／又は変換した階調の段階を判別するしきい値を含む、
請求項１記載の形状検査装置。
【請求項３】前記形状判定用指標は検査体の面積にか
かわる値であり、前記指標基準値は標準検査体の面積に
かかわる値である、請求項１、又は２記載の形状検査装
置。