JP2005214720A - Surface inspection device and surface inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は表面検査装置及び方法に関し、例えばシート状物などの被検査物の表面凹凸や濃淡情報として現れる欠陥を検査する装置及び方法に関するものである。 The present invention relates to a surface inspection apparatus and method, and more particularly to an apparatus and method for inspecting defects appearing as surface irregularities and shading information of an object to be inspected such as a sheet-like object.
従来の表面欠陥検査では、検査対象物を光源により照明して、これをカメラで撮像し、この撮像データに基づき表面欠陥の有無や大きさなどを判定している。例えば、特許文献1の表面欠陥の検出方法では、検査対象物表面上の各位置での照明入射角度が連続して変化するように光源、検査対象物、カメラの位置関係を相対的に変化させながらカメラにより連続して取得した、照射入射角度の異なる複数の画像に対して、検出対象物表面全点について、同一の点における照度が最大となる時の正反射照明入射角度の分布を求め、次に正反射照明入射角度の分布を示す角度分布画像を求め、この角度分布画像を判定して検査対象物表面のあらゆる位置における面の傾きを簡単な装置構成により計測している。 In the conventional surface defect inspection, an inspection object is illuminated with a light source, and this is imaged with a camera, and the presence / absence or size of a surface defect is determined based on this imaging data. For example, in the surface defect detection method of Patent Document 1, the positional relationship among the light source, the inspection object, and the camera is relatively changed so that the illumination incident angle at each position on the inspection object surface continuously changes. However, for a plurality of images with different irradiation incident angles obtained continuously by the camera, the distribution of the regular reflection illumination incident angles when the illuminance at the same point is maximum is obtained for all the detection object surface points, Next, an angle distribution image showing the distribution of the regular reflection illumination incident angle is obtained, the angle distribution image is determined, and the inclination of the surface at every position on the surface of the inspection object is measured with a simple device configuration.
また、特許文献2の表面欠陥の検査装置では、自動車のボディの塗装面における凹凸等の表面欠陥を検出するために、被検査体を囲む門型形状をなし被検査体に所定の明暗パターンを形成する照明手段と、被検査体を囲む門型形状をなし被検査体の反射光に基づいて受光画像を作成する複数の撮像手段とを用いて表面欠陥を検査している。 In addition, in the surface defect inspection apparatus of Patent Document 2, in order to detect surface defects such as irregularities on the painted surface of the body of an automobile, a gate-shaped shape surrounding the object to be inspected and a predetermined light and dark pattern on the object to be inspected are provided. Surface defects are inspected using the illumination means to be formed and a plurality of imaging means that form a portal shape surrounding the object to be inspected and create a received light image based on the reflected light of the object to be inspected.
特許文献3の表面欠陥の検査装置では、被検査物を異なる角度から照明し、第1の光の角度で被検査物を撮像した第1の画像に現れた欠陥と、第2の光の角度で被検査物を撮像した第2の画像に現れた欠陥とを比較して、真の欠陥か擬似欠陥かを判断している。
In the surface defect inspection apparatus disclosed in
しかしながら、上記従来の検査装置では、欠陥の検出レベルが所定の閾値を超えたか否かにより欠陥を判定しているため、欠陥の有無は判断できても欠陥の種類を特定することはできないという問題がある。欠陥種類までも特定するためには、各々の欠陥種類に対して複数の検出条件を個々に設定する必要があり、設備が大きくなってしまうという問題がある。 However, in the above conventional inspection apparatus, since the defect is determined based on whether or not the detection level of the defect exceeds a predetermined threshold value, the type of defect cannot be specified even if the presence or absence of the defect can be determined. There is. In order to specify even the defect type, it is necessary to individually set a plurality of detection conditions for each defect type, and there is a problem that the facility becomes large.
本発明は上記課題を解決するためのものであり、被検査物の表面の欠陥について欠陥種類を特定することができる簡易な表面検査装置及び方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a simple surface inspection apparatus and method capable of specifying a defect type for a defect on a surface of an inspection object.
本発明は被検査物の表面の欠陥を検査する表面検査装置に関し、前記表面に対する照明入射角度を各々違えて複数設けられ、点灯時に前記表面を照明する光源と、複数の前記光源のうち任意の光源を点灯させることで前記表面の照明条件を変化させる照明条件変更手段と、前記表面に反射した照明の反射光を受光する受光手段と、照明条件の変更の度に前記受光手段により取得された受光情報に基づいて、前記表面の表面情報を作成する表面情報作成手段と、作成された前記表面情報と、欠陥を有する表面について予め取得されている情報であり欠陥種類毎に作成された欠陥情報とを比較して、前記表面における欠陥の有無及び欠陥種類の判別を行う欠陥判別手段とを有することを特徴とする。 The present invention relates to a surface inspection apparatus for inspecting a surface defect of an object to be inspected, and a plurality of illumination incident angles with respect to the surface are provided, and a light source that illuminates the surface at the time of lighting, and any of the plurality of light sources Illumination condition changing means for changing the illumination condition of the surface by turning on a light source, light receiving means for receiving reflected light of the illumination reflected on the surface, and acquired by the light receiving means each time the illumination condition is changed Surface information creation means for creating surface information of the surface based on light reception information, the created surface information, and defect information created for each defect type, which is information acquired in advance for a surface having a defect. And a defect discriminating means for discriminating the presence / absence of a defect and the type of defect on the surface.
前記光源は前記表面と略直角あるいは一定角度で交わる平面上において半円状に並べられて設けられていることが好ましい。 The light sources are preferably arranged in a semicircular shape on a plane that intersects the surface approximately at a right angle or at a constant angle.
前記受光手段は反射光のうち散乱成分あるいは正反射成分の一部を電気信号として取得し、前記受光情報は前記電気信号のS/N値情報であり、前記表面情報は前記S/N値を大きさに応じて分類した後に前記S/N値を照明条件順に配列させた表面パターン情報であり、また、前記欠陥情報は欠陥を有する表面における表面パターン情報であることが好ましい。 The light receiving means acquires a scattered component or a part of the regular reflection component of the reflected light as an electric signal, the light receiving information is S / N value information of the electric signal, and the surface information is the S / N value. It is preferable that the surface pattern information is obtained by arranging the S / N values in order of illumination conditions after classification according to the size, and the defect information is surface pattern information on a surface having a defect.
本発明は被検査物の表面の欠陥を検査する表面検査方法に関し、前記表面に対する照明入射角度を各々違えて複数設けられた光源のうち、任意の光源を点灯させることで照明条件を変化させて前記表面を照明し、照明条件の変化の度に前記表面に反射した照明の反射光を受光し、受光により取得した受光情報に基づいて前記表面の表面情報を作成し、作成された前記表面情報と、欠陥を有する表面について予め取得されている情報であり欠陥種類毎に作成された欠陥情報とを比較し、前記表面における欠陥の有無及び欠陥種類の判別を行うことを特徴とする。 The present invention relates to a surface inspection method for inspecting a surface defect of an object to be inspected, and by changing an illumination condition by turning on an arbitrary light source among a plurality of light sources provided with different illumination incident angles on the surface. The surface information is generated by illuminating the surface, receiving reflected light of the illumination reflected on the surface each time an illumination condition changes, and creating surface information of the surface based on light reception information acquired by light reception. And defect information created for each defect type, which is information acquired in advance for a surface having a defect, and the presence / absence of a defect on the surface and the type of defect are determined.
本発明によれば、被検査物の表面に対する照明入射角度を各々違えて複数設けられ、点灯時に前記表面を照明する光源と、複数の前記光源のうち任意の光源を点灯させることで前記表面の照明条件を変化させる照明条件変更手段と、前記表面に反射した照明の反射光を受光する受光手段と、照明条件の変更の度に前記受光手段により取得された受光情報に基づいて、前記表面の表面情報を作成する表面情報作成手段と、作成された前記表面情報と、欠陥を有する表面について予め取得されている情報であり欠陥種類毎に作成された欠陥情報とを比較して、前記表面における欠陥の有無及び欠陥種類の判別を行う欠陥判別手段とを有するので、簡易な構造により被検査物の表面に生じた欠陥の欠陥種類を特定することができる。 According to the present invention, a plurality of illumination incident angles with respect to the surface of the object to be inspected are provided, and a light source that illuminates the surface at the time of lighting and an arbitrary light source among the plurality of light sources are lit to turn on the surface. Illumination condition changing means for changing illumination conditions, light receiving means for receiving reflected light of the illumination reflected on the surface, and light reception information acquired by the light receiving means each time the illumination condition is changed, The surface information creating means for creating the surface information, the created surface information, and the defect information created for each defect type which is information acquired in advance for the surface having a defect, Since it has defect determination means for determining the presence / absence of a defect and the defect type, it is possible to specify the defect type of a defect generated on the surface of the inspection object with a simple structure.
本発明によれば、前記表面に対する照明入射角度を各々違えて複数設けられた光源のうち、任意の光源を点灯させることで照明条件を変化させて前記表面を照明し、照明条件の変化の度に前記表面に反射した照明の反射光を受光し、受光により取得した受光情報に基づいて前記表面の表面情報を作成し、作成された前記表面情報と、欠陥を有する表面について予め取得されている情報であり欠陥種類毎に作成された欠陥情報とを比較し、前記表面における欠陥の有無及び欠陥種類の判別を行うので、簡易な構造により被検査物の表面に生じた欠陥の欠陥種類を特定することができる。 According to the present invention, the illumination condition is changed by turning on an arbitrary light source among a plurality of light sources provided with different illumination incident angles with respect to the surface. The reflected light of the illumination reflected on the surface is received, the surface information of the surface is created based on the received light information obtained by light reception, and the created surface information and the surface having a defect are acquired in advance. Compares the defect information created for each defect type with information and determines the presence or absence of the defect on the surface and the defect type, so the defect type of the defect generated on the surface of the inspection object can be identified with a simple structure can do.
図1に示すように、表面検査システム2は、被検査物3を水平面上で搬送させる搬送装置4と、被検査物3の表面3aの欠陥を検査する表面検査装置5とから構成される。被検査物3は、表面3aに傷、塗布ムラ、付着物等により欠陥が生じるシート状物であり、例えば感光性平板印刷版、感光シート、鋼板等である。
As shown in FIG. 1, the surface inspection system 2 includes a
搬送装置4は、被検査物3が固定される搬送テーブル9と、搬送テーブル9を水平面上の二次元方向で変位させる駆動機構(図示なし)から構成される。駆動機構の駆動により搬送テーブル9とともに搬送テーブル9に固定された被検査物3が水平面上で搬送され、被検査物3の全面の検査が可能になる。
The
表面検査装置5は、複数の光源10と、受光器11とを備えている。複数の光源10は、搬送テーブル9にセットされた被検査物3の表面3aと直角に交わる平面上に設けられており、被検査物3の表面3aの検査領域3bを照明する。複数の光源10は、表面3aに対する角度を各光源で各々違えて半円状に並べて設けられている。そのため、各光源によって検査領域3bへの照明入射角度が違っている。照明入射角度は図1中左に位置するものからそれぞれ5、25、45、65、90、115、135、155、175度となっている。光源10にはLEDが用いられる。光源10にはLEDの替わりにストロボ、ハロゲンランプ等の公知のものを用いてもよい。各光源の近傍には、それぞれの光源に対応してコンデンサーレンズ12が設けられており、各光源から発された光はコンデンサーレンズ12によって平行光となって検査領域3bを照明する。光源10は後述する光源作動部15(図3参照)によって作動し点灯する。
The
図2の側面図に示すように、受光器11は、複数の光源10が半円状に並べられる平面に対して所定角度を成すようにして1つ設けられている。図2においては、複数の光源10のうち、最も上部に設けられている光源以外の光源は図示を省略している。受光器11にはエリア型のCCDカメラを用いているが、光電変換できるものであればよく、他の受光センサを用いてもよい。受光器11は複数の光源10が並べられている平面に対して所定角度を成すようにして設けられているため、検査領域3bからの反射光のうち、乱反射成分の一部を受光することができる。また、検査領域3bの表面状態によっては、反射光のうち、正反射成分の一部を受光することもある。なお、反射光は、正反射成分と乱反射成分とから構成される。
As shown in the side view of FIG. 2, one
図3に示すように、光源作動部(照明条件変更手段)15は制御部16からの指示信号をうけて複数の光源10のうち所定の光源を作動させて点灯させる。光源作動部15は制御部16からの指示信号をうけると、まず、図1中最も左側に位置している光源を点灯させる。光源の点灯は図1中時計回りに各光源毎に順次行われる。なお、点灯は短時間のみ行われる。
As shown in FIG. 3, the light source operating unit (illumination condition changing means) 15 receives a command signal from the
制御部16は、搬送装置4の駆動を制御するとともに、光源作動部15及び受光器11の駆動を制御するものである。制御部16は、搬送装置4を駆動させて被検査物3を所定位置に停止させた後に、光源作動部15及び受光器11を駆動させる。
The
受光器11は反射光のうち乱反射成分あるいは正反射成分の一部を受光し、これを電気信号に変換する。各照明条件毎に取得された電気信号は信号処理部20を介して表面パターン作成部(表面情報作成手段)17へと送られる。信号処理部20は、検査領域3bに対応する各画素の信号を平均化している。なお、図示しない外部操作入力装置の操作により、披検査物3の種類や検査対象欠陥の種類に応じて最適な検査領域3bの範囲が設定されている。表面パターン作成部17では、送られた電気信号に基づいてS/N値を算出する。S/N値は、電気信号のレベルが大きいと高い値となり、電気信号のレベルが小さいと低い値となる。
The
表面パターン作成部17では、S/N値を値の大きさに応じて4段階に分類し、段階別に記号を付す。そして、この記号を照明条件順に並べ、配列とする。この配列が表面パターンとなる。詳細は後述する。検出された表面パターンは表面パターン情報として欠陥判別部18へと送られる。
The surface
欠陥判別部18では、検出された表面パターンと、欠陥パターンとを比較する。欠陥パターンは、検査前に予め取得されているものであり、欠陥がある場合の表面パターンである。欠陥パターンは欠陥種類毎に作成されている。検出された表面パターンが欠陥パターンのいずれかに一致するときには、被検査物3の検査領域3bにおいてこの欠陥パターンの種類の欠陥があると判定される。一方、検出された表面パターンが欠陥パターンのいずれにも一致しないときには、被検査物3の検査領域3bにおいて欠陥がないと判定される。具体的な例は後述する。モニタ19は、判定結果を表示する。
The defect
以下、上記構成による作用について説明する。表面検査システム2は、被検査物3の表面3aを複数の検査領域に分割し、その検査領域毎に検査を行う。検査領域を変更する際には、搬送装置4が駆動され、被検査物3が水平面上を移動する。
Hereinafter, the operation of the above configuration will be described. The surface inspection system 2 divides the surface 3a of the
搬送装置4の駆動が停止され、被検査物3の表面3aの所定領域が検査領域3bに定められると、複数の光源10のうち、図1中最も左に位置する光源から点灯を開始し、図1中時計回りの順に点灯される。このようにして照明条件が変化する。検査領域3bには平行光が照射され、検査領域3bからの反射光のうち、乱反射成分あるいは正反射成分の一部が受光器11に取得され電気信号に変換される。
When driving of the conveying
表面パターン作成部17では、送られてきた電気信号に基づいて各照明条件毎のS/N値を算出する。表面パターン作成部17では、表1に示すように、S/N値が1.5未満であれば×、1.5以上2.5未満であれば△、2.5以上4.0未満であれば○、4.0以上であれば◎の記号が付される。そして、これらの記号を照明条件順に並べ配列とし、検出した表面パターンとして記録する。なお、これらの分類の判断基準は、被検査物3の種類や検査対象欠陥の種類、サイズ等に応じて適宜変更してよい。また、分類数も適宜変更してよい。
The surface
検出された表面パターンは、欠陥判別部18で欠陥パターンと比較される。比較される欠陥パターンを表2に示す。検出された表面パターンが、欠陥Aから欠陥Fのいずれかの欠陥パターンと一致するときには、検査領域3b内に一致した欠陥パターンの種類の欠陥があると判別される。一方、検出された表面パターンが、欠陥Aから欠陥Fのいずれの欠陥パターンにも一致しないときには、検査領域3b内には欠陥がないと判断される。このように、検査領域3bにおける欠陥の有無及び欠陥種類の判別を行うことができる。
The detected surface pattern is compared with the defect pattern by the
なお、欠陥は凹凸や色ムラ等に因するものである。特に、色ムラによる欠陥を判別したいときには、色ムラに対応した所定の波長を有する光を照射する光源を用いる。 Defects are caused by unevenness and color unevenness. In particular, when it is desired to determine a defect due to color unevenness, a light source that emits light having a predetermined wavelength corresponding to the color unevenness is used.
検査領域3bにおける欠陥の有無及び判別された欠陥種類の情報はモニタ19に出力される。この後、欠陥の種類に応じて、許容できる欠陥と許容できない欠陥の判断(OK/NG判断)を行ってもよい。例えば、90度の照明入射角度の光源を点灯したときにのみ、S/N値が高くなる欠陥Aと欠陥Bに関して、欠陥AはNG、欠陥BはOKと判断してもよい。
Information on the presence / absence of a defect in the
検査領域3bの検査を終えると、搬送装置4が駆動して被検査物3を搬送し、未検査の検査領域の表面検査が行われる。披検査物3の表面全領域が検査されると、検査動作が完了する。
When the inspection of the
なお、上記実施形態では、複数の光源10のうち、図1中最も左に位置している光源から順に点灯と消灯を繰り返していたため、照明を1つの光源によって行っていたが、これに代えて、または加えて、任意の光源を同時に点灯してもよい。例えば、隣接する光源同士を同時に点灯したり、1つおき、または複数おきの光源を同時に点灯してもよい。このようにすることで、さらに照明条件を増やすことができ、欠陥判別の判別精度を上げることができる。
In the above-described embodiment, since the
上記実施形態では、被検査物3の表面3aと直角に交わる平面上に複数の光源10を設けたが、これに代えて表面3aと任意の角度で交わる平面上に複数の光源10を設けてもよい。なお、この角度が、受光器11の設けられている角度と同じ大きさであり、かつ表面3aの垂直面に対向している場合(すなわち、図4に示す場合)には、受光器11は積極的に正反射成分を取得し、この正反射成分による情報を後の判定に用いることができる。このように、一部の光源の照射時において積極的に正反射成分を取得してもよい。積極的に正反射成分を取得するときには、光源としてLEDリング照明を用い、そのLEDリング照明の中心部に受光器11を配置すると設計上好適である。
In the above embodiment, the plurality of
上記実施形態では、被検査物3の表面3aと直角に交わる1つの平面上に複数の光源10を設けたが、表面3aと任意の角度で交わる複数の平面上に分散させて光源を設けてもよい。さらに、複数の光源10は、半円状に限られずに任意の形状に並べてよい。
In the above embodiment, the plurality of
上記実施形態では、表面パターン作成部17において、電気信号に基づいて各照明条件毎のS/N値を算出してそのS/N値に基づいて表面パターンを作成していたが、その替わりに、電気信号をそのまま表面パターンとして記録し、予め欠陥種類毎に求めた表面パターンとのパターンマッチング処理によって欠陥種類を判別してもよい。
In the above embodiment, the surface
上記実施形態では、モニタ19に欠陥種類の情報等を出力したが、この他に、搬送装置4からの検査領域位置情報と欠陥種類の情報等を対応させてメモリ等に記録し、モニタ19やプリンタに欠陥位置と欠陥種類を示す画像やデータを出力するようにしてもよい。
In the above embodiment, the defect type information or the like is output to the
上記実施形態では、欠陥検査装置5を固定しておき披検査物3を水平面上で移動させていた。この替わりに、被検査物3を固定しておき欠陥検査装置5を水平面上で移動させてもよい。
In the said embodiment, the
2 表面検査システム
3 被検査物
3a 表面
3b 検査領域
5 表面検査装置
10 光源
11 受光器(受光手段)
15 光源作動部(照明条件変更手段)
16 制御部
17 表面パターン作成部(表面情報作成手段)
18 欠陥判別部(欠陥判別手段)
20 信号処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2
15 Light source operating part (lighting condition changing means)
16
18 Defect determination unit (defect determination means)
20 Signal processor
Claims (4)
前記表面に対する照明入射角度を各々違えて複数設けられ、点灯時に前記表面を照明する光源と、
複数の前記光源のうち任意の光源を点灯させることで前記表面の照明条件を変化させる照明条件変更手段と、
前記表面に反射した照明の反射光を受光する受光手段と、
照明条件の変更の度に前記受光手段により取得された受光情報に基づいて、前記表面の表面情報を作成する表面情報作成手段と、
作成された前記表面情報と、欠陥を有する表面について予め取得されている情報であり欠陥種類毎に作成された欠陥情報とを比較して、前記表面における欠陥の有無及び欠陥種類の判別を行う欠陥判別手段とを有することを特徴とする表面検査装置。 In the surface inspection device that inspects the surface defect of the inspection object,
A plurality of illumination incident angles with respect to the surface are provided, and a light source that illuminates the surface during lighting,
Illumination condition changing means for changing the illumination condition of the surface by turning on an arbitrary light source among the plurality of light sources;
A light receiving means for receiving reflected light of the illumination reflected on the surface;
Surface information creating means for creating the surface information of the surface based on the light reception information acquired by the light receiving means each time the illumination condition is changed,
A defect that determines the presence or absence of a defect and the type of defect on the surface by comparing the created surface information with defect information that has been acquired in advance for a surface having a defect and is created for each defect type A surface inspection apparatus comprising: a determination unit.
前記表面に対する照明入射角度を各々違えて複数設けられた光源のうち、任意の光源を点灯させることで照明条件を変化させて前記表面を照明し、照明条件の変化の度に前記表面に反射した照明の反射光を受光し、受光により取得した受光情報に基づいて前記表面の表面情報を作成し、作成された前記表面情報と、欠陥を有する表面について予め取得されている情報であり欠陥種類毎に作成された欠陥情報とを比較し、前記表面における欠陥の有無及び欠陥種類の判別を行うことを特徴とする表面検査方法。
In a surface inspection method for inspecting defects on the surface of an inspection object,
Illuminating the surface by changing an illumination condition by turning on an arbitrary light source among a plurality of light sources provided with different illumination incident angles on the surface, and reflected on the surface every time the illumination condition changes Receiving reflected light of illumination, creating surface information of the surface based on received light information acquired by light reception, and information acquired in advance for the created surface information and a surface having a defect, for each defect type A surface inspection method comprising comparing the defect information created in step 1 to determine the presence or absence of defects on the surface and the type of defect.
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