JP2005258724A - 製品検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像手段で製品外観を撮像して取得した外観画像に基づいて外観不良を有する製品の検出を行う製品検査装置において、高速かつ高精度で外観不良を有する製品の検出を行うことができる製品検査装置を提供する。
【解決手段】撮像手段で製品外観を撮像して取得した外観画像に基づいて外観不良を有する製品の検出を行う製品検査装置において、外観画像に含まれるノイズを除去した第１の処理画像を生成する第１画像処理手段と、外観画像に含まれるノイズと外観不良とを平滑化処理により除去した第２の処理画像を生成する第２画像処理手段と、第１の処理画像と第２の処理画像との差分処理によって外観不良の領域を抽出する不良領域抽出手段とを有する製品検査装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、製品の外観品質の良否判定を行う製品検査装置に関するものであって、特に、製品表面に発生した不良箇所を検出し、その不良箇所のレベル判定を行うことにより良否判定を行う製品検査装置に関するものである。

従来、電子部品をはじめとして外観品質が要求される製品では、製品の製造途中や出荷前において外観検査を行い、不良品の排除または不良品の再生等を行っている。特に、積層チップコンデンサやチップコンデンサ等のチップ型電子部品では、側面部分に電極ペーストを塗布・焼成して側面電極を形成しており、電極ペーストの塗布不良あるいは電極ペーストの焼成不良等によって生じる側面電極の形成不良に起因した外観不良は、チップ型電子部品を実装基板に実装する場合において実装不良を生じる原因となっていることから、外観検査によって側面電極の形成不良を有するチップ型電子部品を選別除去している。

この外観検査では、検査者の目視検査によって行われる場合もあるが、最近では検査の効率化のために自動的に外観検査を行う製品検査装置を用いて不良品の検出・選別を行っていることが多い。

このような製品検査装置では、ＣＣＤ等の画像撮像装置を有するデジタルカメラを用いて製品の検査面を撮像することにより検査面のデジタル画像データを取得し、このデジタル画像データの各画素において、２値化処理により画素ごとにあるしきい値レベルで’０’と’１’の２値データとすることによって不良領域の抽出を行い、必要に応じてこの不良領域の面積を算出したり、不良領域の位置または形状を検出したりして、所定の基準値と比較して良否判定を行うようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−２４３６５５号公報

しかしながら、デジタル画像データを取得する場合、検査面が完全な平面とはなっていないために検査面を照らす照明に対して検査面の向きが微妙に異なり、その結果、検査面の照度にバラツキが生じて、この照度のバラツキがデジタル画像データごとの明るさの変動として現れることとなっていた。

そのため、デジタル画像データごとの明るさの変動を考慮することなく単に２値化処理を行っただけでは不良領域を正しく検出できない場合が多く、良品を不良品と判断したり、逆に不良品を良品と判断したりするおそれがあった。

そこで、不良領域の検出精度を高めるために、まず、低解像度のデジタル画像データを取得して不良領域を粗く抽出することにより不良領域の存在領域を特定し、次いで、この不良領域の存在領域部分における高解像度のデジタル画像データを取得して不良領域を高精度で抽出しやすくすることを行った場合には、検査時間が長くなることによって非常に効率が悪かった。

あるいは、様々な状態の不良基準画像データを用いてマッチング検査を行うようにした場合には、適正な不良基準画像データをあらかじめ準備しておくことが困難であって、あまり妥当ではない不良基準画像データに基づいてマッチング検査が行われることによって、検査精度を向上させることができない場合があった。

そこで、本発明の製品検査装置では、撮像手段で製品外観を撮像して取得した外観画像に基づいて外観不良を有する製品の検出を行う製品検査装置において、外観画像に含まれるノイズを除去した第１の処理画像を生成する第１画像処理手段と、外観画像に含まれるノイズと外観不良とを平滑化処理により除去した第２の処理画像を生成する第２画像処理手段と、第１の処理画像と前記第２の処理画像との差分処理によって外観不良の領域を抽出する不良領域抽出手段とを有することとした。

また、本発明の製品検査装置では、検査対象の製品外観の外観画像を生成する撮像手段と、この撮像手段によって取得した外観画像に含まれるノイズを除去して第１の処理画像を生成する第１画像処理手段と、外観画像に含まれるノイズと外観不良とを平滑化処理により除去して第２の処理画像を生成する第２画像処理手段と、第１の処理画像と第２の処理画像との差分処理を行って差分画像を生成する差分処理手段と、差分画像のヒストグラムの均一化処理を行った後に２値化処理を行って２値化差分画像を生成する２値化処理手段と、２値化差分画像のノイズ除去を行った後に、外観画像を２値化処理して特定した検査領域に基づいて、ノイズ除去された２値化差分画像から外観不良の領域抽出を行う領域抽出手段と、この領域抽出手段で抽出された不良領域に基づいて良否判定を行う判定手段とからなる製品検査装置とした。

請求項１記載の発明によれば、外観画像に含まれるノイズを除去した第１の処理画像を生成する第１画像処理手段と、外観画像に含まれるノイズと外観不良とを平滑化処理により除去した第２の処理画像を生成する第２画像処理手段と、第１の処理画像と前記第２の処理画像との差分処理によって外観不良の領域を抽出する不良領域抽出手段とを設けたことにより、第２の処理画像を基準画像として外観不良の領域を抽出することができるので、画像の位置補正や明るさ調整、特に画像中に含まれる明るさ斑の調整を不要として、高速かつ正確な外観不良の領域抽出を行うことができる。

しかも、検査のために撮像した外観画像から基準画像となる第２の処理画像を生成しているので、基準画像データを別途設ける必要がなく、そのうえ撮像して得た外観画像ごとに照度が変動しても調整作業を行うことなく追従することができ、検査精度を向上させることができる。

請求項１記載の発明によれば、検査対象の製品外観の外観画像を生成する撮像手段と、この撮像手段によって取得した外観画像に含まれるノイズを除去して第１の処理画像を生成する第１画像処理手段と、外観画像に含まれるノイズと外観不良とを平滑化処理により除去して第２の処理画像を生成する第２画像処理手段と、第１の処理画像と第２の処理画像との差分処理を行って差分画像を生成する差分処理手段と、差分画像のヒストグラムの均一化処理を行った後に２値化処理を行って２値化差分画像を生成する２値化処理手段と、２値化差分画像のノイズ除去を行った後に、外観画像を２値化処理して特定した検査領域に基づいて、ノイズ除去された２値化差分画像から外観不良の領域抽出を行う領域抽出手段と、この領域抽出手段で抽出された不良領域に基づいて良否判定を行う判定手段とからなる製品検査装置としたことによって、請求項１記載の発明と同様に、第２の処理画像を基準画像として外観不良の領域を抽出することができるので、画像の位置補正や明るさ調整を不要として、高速かつ正確な外観不良の領域抽出を行うことができる。

特に、外観画像を２値化処理して特定した検査領域に基づいて、ノイズ除去された２値化差分画像から外観不良の領域抽出を行う領域抽出手段を設けたことにより、検査対象領域に対してのみ外観不良の領域を抽出することができるので、抽出処理時間を短縮することができるとともに、必要な外観不良のみを確実に抽出することができる。

本発明の製品検査装置では、ＣＣＤ等の個体撮像装置を用いて検査対象の製品を撮像して取得した外観画像から、第１の処理画像と第２の処理画像とを生成し、この第１の処理画像と第２の処理画像とを差分処理して生成した差分画像を用いて製品における外観不良の領域を抽出するようにしているものである。

特に、製品の外観不良部分もノイズ（雑音）の一つと考えて、外観不良を含めたノイズの除去処理を平滑化処理によって行うことにより第２の処理画像を生成し、この第２の処理画像を基準画像としているものである。

一方、第１の処理画像は、一般的なノイズ成分だけを除去して生成することにより、図１に示すように、第２の処理画像の画素濃度の分布（図１中の波線）は、外観不良部分も平滑化されていることにより第１の処理画像の画素濃度の分布（図１中の実線）よりも平滑化されており、第２の処理画像の画素濃度と第１の処理画像の画素濃度とに差が生じている領域に外観不良が含まれているので、第１の処理画像と第２の処理画像とを差分処理して生成した差分画像では、外観画像に含まれている外観不良の部分を抽出していることとなっている。

なお、図１では、第２の処理画像の画素濃度よりも第１の処理画像の画素濃度の低い部分に外観不良が含まれているものとしているが、外観不良の種類によっては、第２の処理画像の画素濃度よりも第１の処理画像の画素濃度の高い部分に外観不良が含まれているものとしてもよい。

第１の処理画像を生成するための外観画像からのノイズ成分の除去は、ノイズ成分の除去のみを可能とする平滑化処理で行ってもよいし、それ以外の画像処理によってノイズ除去を行ってもよい。

このように、外観画像から第１の処理画像と基準画像となる第２の処理画像とを生成することによって、第１の処理画像と第２の処理画像とは撮像条件が一致しているので、画像の位置補正や明るさ調整、特に画像中に含まれる明るさ斑の調整を不要とすることができる。

しかも、一度の撮像で得られた外観画像から外観不良の領域を抽出しているので、撮像領域検出用の撮像と、外観不良の領域を抽出するための撮像との２回に分けて撮像を行う場合と比較しても高速に処理を実行することができる。

また、差分画像から外観不良の部分を抽出する場合に、外観画像を２値化処理して特定した検査領域の範囲内でのみ外観不良の部分を抽出することによって、抽出処理が実行される領域を縮減して抽出処理時間を短縮することができるとともに、必要な外観不良のみを確実に抽出することができる。

以下において、図面に基づいて本発明の実施形態について詳説する。

図２は、本実施形態の製品検査装置Ａの概略説明図である。製品検査装置Ａでは、ステージ１上に載置された製品２を撮像するＣＣＤカメラ３と、このＣＣＤカメラ３から出力された外観画像が入力されて後述するように外観不良の領域の抽出を行うとともに、抽出された外観不良の領域に基づいて良否判定を行う電子計算機からなる制御部４とから構成している。図２中、５は製品２を照らす照明装置である。

なお、本実施形態における製品２はチップ型電子部品であって、チップ型電子部品への側面電極ペーストの塗布・焼成によって側面電極を形成した後に、側面電極の形成不良を製品検査装置Ａで外観不良として検出・選別しているものである。

製品検査装置Ａの制御部４では、ステージ１上に載置された製品２に対して、図３に示すフローチャートに基づいて検査処理を実行するようにしている。

すなわち、制御部４では、撮像手段であるＣＣＤカメラ３で製品２の外観を撮像して生成した外観画像を所定のタイミングで取り込み、外観画像を取得する（ステップＳ１）。

次いで、制御部４では、取得した外観画像を所定のしきい値を用いて２値化処理することにより、検査位置の設定を行う（ステップＳ２）。すなわち、ステップＳ１で取得した外観画像には、製品２の外観画像だけでなく、製品２の周囲のステージ１の外観画像も含まれているために、後段において検査の必要のない領域まで画像処理を実行することによる無駄を省くために、２値化処理によって検査位置を特定し、検査位置の設定を行っている。

なお、検査位置の設定のための２値化処理は、ノイズ除去処理を行った後述する第１処理画像に対して行うようにしてもよい。

次いで、制御部４では、外観画像の第１平滑化処理を行って、第１処理画像を生成する（ステップＳ３）。第１平滑化処理では、外観画像に含まれるノイズを除去できる程度の平滑化処理であればよい。なお、外観画像においてノイズが少ない場合には、必ずしも第１平滑化処理を行う必要はなく、外観画像をそのまま第１処理画像としてもよい。

本実施形態では平滑化処理によってノイズ除去を行っているが、必ずしも平滑化処理に限定するものではなく、ノイズ除去が可能であれば、どのような画像処理であってもよい。ただし、後述する第２処理画像が平滑化処理された画像であるために、第１処理画像も平滑化処理された画像である方が望ましい。

次いで、制御部４では、外観画像の第２平滑化処理を行って、第２処理画像を生成する（ステップＳ４）。第２平滑化処理では、外観画像に含まれるノイズだけでなく外観不良部分もノイズとして除去できる程度の平滑化処理としている。特に、本実施形態では、サーフボードフィルタを用いて第２平滑化処理を行っており、側面電極の形成不良にともなう外観不良部分における画像の平滑化において、外観不良部分の輪郭を抽出しやすいように平滑化することができるので、第２平滑化処理によって誤差が介入するおそれを最小限とすることができる。

なお、第１処理画像の生成と、第２処理画像の生成はどちらを先に行ってもよく、第１処理画像と第２処理画像とが生成されればよい。

次いで、制御部４では、ステップＳ３で生成した第１処理画像と、ステップＳ４で生成した第２処理画像との差分処理を行って差分画像を生成する（ステップＳ５）。すなわち、差分処理では、所定の位置における第１処理画像の画素の画像濃度と第２処理画像の画素の画像濃度との差を各差分データとして差分画像を生成している。

特に、第２処理画像は、サーフボードフィルタを用いた第２平滑化処理によって外観不良部分の輪郭を抽出しやすいように平滑化していることによって、差分処理において精度よく外観不良の領域を抽出することができる。

次いで、制御部４では、差分画像のヒストグラムの均一化処理を行う（ステップＳ６）。すなわち、差分処理によって生成した差分画像のコントラストや明るさの偏りを調整するように増幅して、後段の２値化処理の精度を高めるようにしている。

次いで、制御部４では、ヒストグラムの均一化処理がされた差分画像に対して所定のしきい値を用いて２値化処理を行って２値化差分画像を生成する（ステップＳ７）。この２値化差分画像が外観不良の領域抽出用画像となる。

なお、画像処理において２値化処理を行った場合には、一般に「ごま塩ノイズ」と呼ばれるノイズが発生する場合がある。

そこで、制御部４では、２値化差分画像のノイズ除去を行っている（ステップＳ８）。このノイズ除去では、所定の画素において近傍の画素に一つでも黒があれば白に変える収縮処理を行った後に、所定の画素において近傍の画素に１つでも白があった場合に白に変える膨張処理を行っている。

次いで、制御部４では、ノイズ除去された２値化差分画像に対して、ステップ２で設定された検査位置に基づいて外観不良の抽出領域を設定する（ステップＳ９）。すなわち、本実施形態のように側面電極の外観不良を検出する場合には、外観画像における側面電極のエッジ部分の色調が外観不良の色調とほぼ同一となるために、側面電極のエッジ部分には外観不良がないにもかかわらず常に外観不良として検出されるため、あらかじめステップ２で設定した検査位置に基づいて、側面電極のエッジ部分における外観不良の検出を行わないように検出領域を調整しているものである。

次いで、制御部４では、ノイズ除去された２値化差分画像から外観不良領域を抽出する（ステップＳ１０）。このとき、外観不良領域の数や、各外観不良領域における画素数をカウントするようにしている。

次いで、制御部４では、抽出された不良領域に基づいて良否判定を行う（ステップＳ１１）。すなわち、外観不良領域の数や、各外観不良領域の画素数と、あらかじめ設定している良否判別しきい値とを比較して良否判定を行い、不良と判定された製品２は良品の製品２とは分別されるようにしている。

以上のようにして、製品検査装置Ａは外観不良を有する製品２を検出している。このように、外観画像から基準画像となる第２処理画像を生成して、ノイズ除去した外観画像からなる第１処理画像、あるいは外観画像との差分処理を行うことにより、画像の位置補正や明るさ調整、特に画像中に含まれる明るさ斑の調整をする必要がなく、高速かつ精度よく外観不良を有する製品２を検出できる。

第１の処理画像と第２の処理画像との関係を説明するための説明図である。 本発明に係る製品検査装置の概略説明図である。 本発明に係る製品検査装置における検査処理のフローチャートである。

符号の説明

Ａ 製品検査装置
１ ステージ
２ 製品
３ ＣＣＤカメラ
４ 制御部
５ 照明装置

Claims (2)

1. 撮像手段で製品外観を撮像して取得した外観画像に基づいて外観不良を有する製品の検出を行う製品検査装置において、
   前記外観画像に含まれるノイズを除去した第１の処理画像を生成する第１画像処理手段と、
   前記外観画像に含まれるノイズと前記外観不良とを平滑化処理により除去した第２の処理画像を生成する第２画像処理手段と、
   前記第１の処理画像と前記第２の処理画像との差分処理によって前記外観不良の領域を抽出する不良領域抽出手段と
   を有することを特徴とする製品検査装置。
2. 検査対象の製品外観の外観画像を生成する撮像手段と、
   この撮像手段によって取得した前記外観画像に含まれるノイズを除去して第１の処理画像を生成する第１画像処理手段と、
   前記外観画像に含まれるノイズと外観不良とを平滑化処理により除去して第２の処理画像を生成する第２画像処理手段と、
   前記第１の処理画像と前記第２の処理画像との差分処理を行って差分画像を生成する差分処理手段と、
   前記差分画像のヒストグラムの均一化処理を行った後に２値化処理を行って２値化差分画像を生成する２値化処理手段と、
   前記２値化差分画像のノイズ除去を行った後に、前記外観画像を２値化処理して特定した検査領域に基づいて、ノイズ除去された前記２値化差分画像から前記外観不良の領域抽出を行う領域抽出手段と、
   この領域抽出手段で抽出された不良領域に基づいて良否判定を行う判定手段と
   からなる製品検査装置。

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