JP2006214890A - 物品欠陥情報検出装置及び物品欠陥情報検出処理プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 撮像装置で撮像された欠陥検査対象物品の複数の画像を形成する画素毎の輝度データを記憶する輝度データ記憶手段22と、複数の画像毎にその画像中に複数の小領域を設定する小領域設定手段24と、小領域を構成する複数画素の輝度データに基づく小領域特徴データを演算する小領域特徴演算手段25と、小領域毎の小領域特徴データを記憶する小領域特徴データ記憶手段25Aと、異なる画像間での複数の小領域の小領域特徴データ間による相互相関係数を演算する相互相関係数演算手段26と、相互相関係数データを記憶する相互相関係数データ記憶手段27と、相互相関係数データにより欠陥を判定する判定手段36と、を備えた。
【選択図】 図1
Description
欠陥検査対象物品が液体封入容器内の液体であり、液体封入容器内に封入された液体中に混入した異物検査のための光学系が、液体封入容器の後方に配置されて液体封入容器の後面に透過光となる光を照射する透過光源と、液体封入容器の前方に配置されたハーフミラーと、ハーフミラーにより反射されて透過光と同一光軸の反射光となる光を液体封入容器の前面に照射する反射光源と、液体封入容器の斜め後方又は横に配置されて液体封入容器の斜め後方又は横から液体封入容器に光を照射する側光源とで構成され、撮像装置が、透過光及び反射光の照射された液体封入容器の内部を撮像可能なように液体封入容器及びハーフミラーの前方において透過光源と相対向する位置に設けられた。
撮像装置が液体封入容器における同一領域を時系列に撮像し、輝度データ記憶手段が時間的に前後して順次入力される複数の画像毎の輝度データを記憶し、相互相関係数演算手段が前後の画像間での同一位置に設定された小領域の小領域特徴データ相互間の変化の有無を判定して変化のある場合にはその時間的に前の画像に設定された小領域と時間的に後の画像の一定領域における複数の小領域との小領域特徴データに基づく相互相関係数データを算出し、相互相関係数データが最大となる小領域を求め、判定手段は、相互相関係数データの値が一定以上大きい場合に、液体封入容器内の液体中に異物があると判定した。
撮像装置が液体封入容器における同一領域を時系列に撮像し、輝度データ記憶手段が時間的に前後して順次入力される複数の画像毎の輝度データを記憶し、相互相関係数演算手段が前後の画像間での同一位置に設定された小領域の小領域特徴データ相互間の変化の有無を判定して変化のある場合にはその時間的に前の画像に設定された小領域と時間的に後の画像の一定領域における複数の小領域との小領域特徴データに基づく相互相関係数データを算出し、相互相関係数データが最大となる小領域を求め、判定手段は、相互相関係数データの値が一定以上大きくて、かつ、時間的にさらに後の画像の一定領域における複数の小領域との小領域特徴データ相互に基づく相互相関係数データを算出し、相互相関係数データが最大となる小領域を求め、その小領域の相互相関係数データと前に求めた相互相関係数データとの一致度が小さい場合には、液体封入容器の液体中に細長い(回転などによる形状変化が多い)異物があると判定し、相互相関係数データの値が一定以上大きくて、かつ、時間的に前の画像に設定された小領域と時間的にさらに後の画像の一定領域における複数の小領域との小領域特徴データ相互に基づく相互相関係数データを算出し、相互相関係数データが最大となる小領域を求め、その小領域の相互相関係数データと前に求めた相互相関係数データとの一致度が大きい場合には、液体封入容器の液体中に塊状の(回転などによる形状変化が少ない)異物があると判定した。
欠陥検査対象物品が回転する円筒状部品であり、撮像装置が円筒状部品の表面に照射される光により円筒状部品の表面において円筒状部品の回転軸に沿った方向に形成される光柱部を撮像する第1の撮像装置と、回転軸に沿った方向の円筒状部品の表面でかつ光柱部の近傍を撮像する第2の撮像装置とを備え、相互相関係数演算手段が第1、第2の撮像装置で撮像された異なる画像間での円筒状部品の回転軸に沿った方向での同一位置に設定された小領域の小領域特徴データ相互間に一定以上の変化があるかどうかを判定して変化がある場合にはその小領域特徴データ相互に基づく相互相関係数データを算出し、判定手段は、相互相関係数データの値が小さい場合に、円筒状部品の表面に小さい傷があると判定した。
取り込んだ画像において輝度差が小さい場合に、画像の全画素の輝度データのうちの最小値と最大値とを検出し、当該最小値と最大値との差を拡大することで輝度データの値を大きくする輝度データレンジ拡大処理手段を備えた。
相互相関係数データ記憶手段に記憶された相互相関係数データのうちの最大値と最小値との差WRを演算し、この差WRと相互相関係数データ記憶手段に記憶可能な相互相関係数データの値の最大表現可能値Mとの比であるγ=M/WRを演算し、相互相関係数データ記憶手段に記憶された相互相関係数データにγを乗算した補正相互相関係数データを記憶する相互相関係数データ補正処理手段を備え、データ出力制御手段が、相互相関係数データの代わりに補正相互相関係数データを欠陥情報の有無判定用データとしてデータ出力装置に出力した。
相互相関係数データの記憶された相互相関係数データ記憶手段において互いに隣接する複数のアドレスに記憶された複数の相互相関係数データを含む小区画を設定する小区画設定手段と、小区画中の相互相関係数データの最大値と最小値との差を演算する相互相関係数差演算手段と、求めた相互相関係数差データを相互相関係数データ記憶手段のアドレスに対応させて記憶する相互相関係数差データ記憶手段とを備え、小区画設定手段が、相互相関係数データ記憶手段の前後のアドレスに設定された互いに隣接する小区画を設定し、データ出力制御手段が、相互相関係数データの代わりに相互相関係数差データを欠陥情報の有無判定用データとしてデータ出力装置に出力した。
小領域特徴演算手段で演算される小領域特徴データを、小領域を構成する複数画素の輝度データの総和値データ、あるいは、小領域を構成する複数画素の輝度データの平均値データ、あるいは、小領域を構成する複数画素の輝度データの最大値と最小値との差データとした。
本発明の物品欠陥情報検出処理プログラムは、コンピュータに、欠陥検査対象物品の複数の画像毎にその画像中に複数の小領域を設定させる機能と、小領域を構成する複数画素の輝度データに基づく小領域特徴データを演算させる機能と、異なる画像間に設定された複数の小領域の小領域特徴データによる相互相関係数を演算させる機能と、相互相関係数データにより欠陥を判定させる機能とを備えた。
液体封入容器内の液体を検査するための光学系の光源として、透過光源及び反射光源の他に側光源を備えたので、液体封入容器内に封入された液体を撮像した画像に光量勾配が付加され、時系列に取り込んだ前後の複数の画像(フレーム画像)におけるある小領域が移動したとされる小領域の画像間において、気泡の輝度変化のみを大きくでき、異物の輝度変化を小さいままとできる。よって、気泡のみの領域が移動したとされる小領域間の相互相関係数データは小さくなり、異物が混入している領域が移動したとされる小領域間の相互相関係数データは大きくなるので、異物と気泡とを精度良く判別できるようになる。
判定手段は、相互相関係数データの値が一定以上大きい場合に、液体封入容器内の液体中に異物があると判定するので、相互相関係数データの値により液体封入容器内の液体中の異物を検出できる。
判定手段は、相互相関係数データの値が大きくて、かつ、時間的に前後して得られる二つの相互相関係数データの一致度が小さい場合には、液体封入容器の液体中に細長い(回転などによる形状変化が多い)異物があると判定し、相互相関係数データの値が大きくて、かつ、時間的に前後して得られる二つの相互相関係数データの一致度が大きい場合には、液体封入容器の液体中に塊状の(回転などによる形状変化が少ない)異物があると判定するので、たとえば髪の毛や糸くずのような細長い異物とゴムのような塊状の異物とを判別でき、製品製造ラインのどこに問題があるかを検証するためのデータを得ることができる。髪の毛や糸くずのような細長い異物が液体中に混在している場合は、人の関与している製造ラインに問題があり、ゴムのような塊状の異物が液体中に混在している場合は、ゴム栓などの打ち込み工程に問題があるというように、欠陥発生原因を特定できるようになり、欠陥発生原因を早期に改善できるようになる。
判定手段は、円筒状部品の光柱部を撮像する第1の撮像装置と光柱部の近傍を撮像する第2の撮像装置とで撮像された異なる画像に基づいて算出された相互相関係数データの値が小さい場合に、円筒状部品の表面に小さい傷があると判定するので、円筒状部品の表面の近似合同模様である縞より輝度変化レベルの小さい傷の検出精度を向上できる。
また、輝度データレンジ拡大処理を行うことで、輝度差のあるベース画像を作成できるので、安定した欠陥情報検出を可能とできる。
また、相互相関係数差データ処理や補正相互相関係数差データ処理を施すことで、波形の振幅を直線化でき、近似合同模様に基づく輝度変化より小さい輝度変化、すなわち、欠陥情報が、相互相関係数差データ間の偏差、あるいは、補正相互相関係数差データ間の偏差として一方向のみに現れるので、欠陥をさらに明瞭に表示でき、欠陥情報検出をさらに容易とできる。
小領域特徴データとして、小領域を構成する全画素の輝度データ値の総和値データを用いて小領域間の相関演算または相互相関係数演算を行うことで、光学的なノイズやシェーディングの影響の除去された相互相関値を得ることができ、例えば、円筒状部品の表面の近似合同模様である縞の輝度変化レベルより輝度変化レベルの小さい傷の検出精度を上げることができる。
小領域特徴データとして、小領域を構成する全画素の輝度データ値の平均値データを用いて小領域間の相関演算または相互相関係数演算を行うことで、場所によって明るさのパターンが変化するような検査対象物品の欠陥、例えば、液体封入容器内の液体中の異物の検出精度を上げることができる。
小領域特徴データとして、小領域を構成する全画素の輝度データ値の最大値と最小値との差データを用いて小領域間の相関演算または相互相関係数演算を行うことで、撮像画像のノイズの影響を少なくでき、検査対象物品の欠陥の検出精度を上げることができる。
また、上述した効果を奏する物品欠陥情報検出装置を実現するための物品欠陥情報検出処理プログラムを提供できる。
図1は本発明の最良の形態による物品欠陥情報検出装置の概略を示し、図2は検査処理装置による処理の流れを示し、図3はデータテーブル相互間の関係を示し、図4は異なる画像間の同一アドレスの小領域を示し、図5は液体封入容器内の異物判定方法を説明し、図6〜図8は液体封入容器内の液体中の異物検出結果を示す。
例えば、判定手段36に、異物と気泡とを区別するための相互相関係数データのしきい値を「0.5」に設定しておき、相互相関係数データの値が「0.5」より大きい場合に、判定手段36に「異物あり」と判定させることで、異物を検出できる。さらに、判定手段36に、細長い異物とゴムのような塊の異物とを区別するための相互相関係数データの前後値の一致度検出のために前後値の値差「0.05」をしきい値に設定しておき、相互相関係数データの値が「0.5」より大きく、かつ、前後値の値差が「0.05」より大きい(一致度が小さい)場合に、判定手段36に「細長い異物あり」と判定させ、相互相関係数データの値が「0.5」より大きく、かつ、前後値の差が「0.05」より小さい(一致度が大きい)場合に、判定手段36に「塊状の異物あり」と判定させることで、異物の種類の判別も可能となる。従って、これらの条件を判定させるようプログラミングした判定手段36を形成すれば、液体封入容器1内の液体中の異物混入検査装置として効果的な装置を得ることができる。
図9に示すように、形態2の物品欠陥情報検出装置は、欠陥検査対象物品としてのレーザープリンタ用感光ドラムの素管(一般にはアルミ素管)1Aなどの円筒状部品の検査領域である表面を撮像する撮像装置としての2つのラインカメラ2A;2Bと、画像処理装置3と、欠陥情報検出装置4Aと、データ出力装置としての表示装置(モニタ)5とを備える。素管1Aは軸200を中心として1方向に回転可能に支持される。そして、素管1Aの軸200に沿った表面201に光源としての蛍光灯202で光を照射する。そして、蛍光灯202の光の照射される素管1Aの軸200に沿った表面201に形成される光柱部203の真ん中の位置を横にスキャンする位置に第1の撮像装置としてのラインカメラ2Aを配置し、光柱部203より下に若干離れた光柱部203に近い部分を横にスキャンする位置に第2の撮像装置としてのラインカメラ2Bを配置する。この2つのラインカメラ2A;2Bで撮像された画像がそれぞれ画像処理装置3を経由して欠陥情報検出装置4Aに送信される。この場合、素管1Aの表面201に1mm程度以下の小さい傷(凹凸)210があった場合に、この傷210が光柱部203に来た時の傷210の部分の輝度とこの傷210の部分の下であって光柱部203より外れたX方向アドレスが同じ位置の部分211の輝度との相互相関係数データの値は小さくなる。表面201に傷210がない場合やよごれのある場合は、傷のない部分やよごれのある部分が光柱部203に来た時の当該部分の輝度と当該部分の下であって光柱部203より外れたX方向アドレスが同じ位置の部分の輝度との相互相関係数データの値は大きくなる(ほぼ「1」である)。本形態2では、この現象を利用することで、素管1Aの表面201に1mm程度以下の小さい傷210がある場合の欠陥、すなわち、素管1Aの表面201における近似合同模様である縞の輝度変化レベルより輝度変化レベルの小さい傷を検出できる。本形態2における欠陥情報検出装置4Aでの小領域設定手段240と小領域特徴演算手段250は形態1のものと比べて異なり、欠陥情報検出装置4Aにおけるその他の構成、及び画像処理装置3、表示装置5は形態1のものと同じである。
2 エリアカメラ、2A;2B ラインカメラ(撮像装置)、3 画像処理装置、
4;4A 欠陥情報検出装置、5 表示装置(データ出力装置)、
11 AD変換処理手段、12 積分処理手段、
13 コントラスト強調処理手段、
21 輝度データレンジ拡大処理手段、22 輝度データ記憶手段、
23 輝度データテーブル作成処理手段、24 小領域設定手段、
25 小領域特徴演算手段、25A 小領域特徴データ記憶手段、
25B 小領域特徴データテーブル作成処理手段、
26 相互相関係数演算手段、27 相互相関係数データ記憶手段、
28 相互相関係数データテーブル作成処理手段、
29 相互相関係数データ補正処理手段、
30 補正相互相関係数データ記憶手段、
31 補正相互相関係数データテーブル作成処理手段、
32 小区画設定手段、33 補正相互相関係数差演算手段、
34 補正相互相関係数差データ記憶手段、
35 補正相互相関係数差データテーブル作成処理手段、
36 判定手段、37 表示制御手段、101 反射光源、101a 反射光、
102 透過光源、102a 透過光、103 側光源、103a 側面光、
104 ハーフミラー。
Claims (12)
- 欠陥検査対象物品を撮像した画像を取り込んで物品の欠陥情報を検出する物品欠陥情報検出装置において、撮像装置で撮像された欠陥検査対象物品の複数の画像を形成する画素毎の輝度データを記憶する輝度データ記憶手段と、複数の画像毎にその画像中に複数の小領域を設定する小領域設定手段と、小領域を構成する複数画素の輝度データに基づく小領域特徴データを演算する小領域特徴演算手段と、小領域毎の小領域特徴データを記憶する小領域特徴データ記憶手段と、異なる画像間での複数の小領域の小領域特徴データ間による相互相関係数を演算する相互相関係数演算手段と、相互相関係数データを記憶する相互相関係数データ記憶手段と、相互相関係数データにより欠陥を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする物品欠陥情報検出装置。
- 欠陥検査対象物品が液体封入容器内の液体であり、液体封入容器内に封入された液体中に混入した異物検査のための光学系が、液体封入容器の後方に配置されて液体封入容器の後面に透過光となる光を照射する透過光源と、液体封入容器の前方に配置されたハーフミラーと、ハーフミラーにより反射されて透過光と同一光軸の反射光となる光を液体封入容器の前面に照射する反射光源と、液体封入容器の斜め後方又は横に配置されて液体封入容器の斜め後方又は横から液体封入容器に光を照射する側光源とで構成され、撮像装置が、透過光及び反射光の照射された液体封入容器の内部を撮像可能なように液体封入容器及びハーフミラーの前方において透過光源と相対向する位置に設けられたことを特徴とする請求項1に記載の物品欠陥情報検出装置。
- 撮像装置が液体封入容器における同一領域を時系列に撮像し、輝度データ記憶手段が時間的に前後して順次入力される複数の画像毎の輝度データを記憶し、相互相関係数演算手段が前後の画像間での同一位置に設定された小領域の小領域特徴データ相互間の変化の有無を判定して変化のある場合にはその時間的に前の画像に設定された小領域と時間的に後の画像の一定領域における複数の小領域との小領域特徴データに基づく相互相関係数データを算出し、相互相関係数データが最大となる小領域を求め、判定手段は、相互相関係数データの値が一定以上大きい場合に、液体封入容器内の液体中に異物があると判定したことを特徴とする請求項2に記載の物品欠陥情報検出装置。
- 撮像装置が液体封入容器における同一領域を時系列に撮像し、輝度データ記憶手段が時間的に前後して順次入力される複数の画像毎の輝度データを記憶し、相互相関係数演算手段が前後の画像間での同一位置に設定された小領域の小領域特徴データ相互間の変化の有無を判定して変化のある場合にはその時間的に前の画像に設定された小領域と時間的に後の画像の一定領域における複数の小領域との小領域特徴データ相互に基づく相互相関係数データを算出し、相互相関係数データが最大となる小領域を求め、判定手段は、相互相関係数データの値が一定以上大きくて、かつ、時間的に前の画像に設定された小領域と時間的にさらに後の画像の一定領域における複数の小領域との小領域特徴データ相互に基づく相互相関係数データを算出し、相互相関係数データが最大となる小領域を求め、その小領域の相互相関係数データと前に求めた相互相関係数データとの一致度が小さい場合には、液体封入容器の液体中に細長い異物があると判定し、相互相関係数データの値が一定以上大きくて、かつ、時間的に前の画像に設定された小領域と時間的にさらに後の画像の一定領域における複数の小領域との小領域データ相互に基づく相互相関係数データを算出し、相互相関係数データが最大となる小領域を求め、その小領域の相互相関係数データと前に求めた相互相関係数データとの一致度が大きい場合には、液体封入容器の液体中に塊状の異物があると判定したことを特徴とする請求項2に記載の物品欠陥情報検出装置。
- 欠陥検査対象物品が回転する円筒状部品であり、撮像装置が円筒状部品の表面に照射される光により円筒状部品の表面において円筒状部品の回転軸に沿った方向に形成される光柱部を撮像する第1の撮像装置と、回転軸に沿った方向の円筒状部品の表面でかつ光柱部の近傍を撮像する第2の撮像装置とを備え、相互相関係数演算手段が第1、第2の撮像装置で撮像された異なる画像間での円筒状部品の回転軸に沿った方向での同一位置に設定された小領域の小領域特徴データ相互間に一定以上の変化があるかどうかを判定して変化がある場合にはその小領域特徴データ相互に基づく相互相関係数データを算出し、判定手段は、相互相関係数データの値が小さい場合に、円筒状部品の表面に小さい傷があると判定したことを特徴とする請求項1に記載の物品欠陥情報検出装置。
- 取り込んだ画像において輝度差が小さい場合に、画像の全画素の輝度データのうちの最小値と最大値とを検出し、当該最小値と最大値との差を拡大することで輝度データの値を大きくする輝度データレンジ拡大処理手段を備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の物品欠陥情報検出装置。
- 相互相関係数データ記憶手段に記憶された相互相関係数データのうちの最大値と最小値との差WRを演算し、この差WRと相互相関係数データ記憶手段に記憶可能な相互相関係数データの値の最大表現可能値Mとの比であるγ=M/WRを演算し、相互相関係数データ記憶手段に記憶された相互相関係数データにγを乗算した補正相互相関係数データを記憶する相互相関係数データ補正処理手段を備え、データ出力制御手段が、相互相関係数データの代わりに補正相互相関係数データを欠陥情報の有無判定用データとしてデータ出力装置に出力したことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の物品欠陥情報検出装置。
- 相互相関係数データの記憶された相互相関係数データ記憶手段において互いに隣接する複数のアドレスに記憶された複数の相互相関係数データを含む小区画を設定する小区画設定手段と、小区画中の相互相関係数データの最大値と最小値との差を演算する相互相関係数差演算手段と、求めた相互相関係数差データを相互相関係数データ記憶手段のアドレスに対応させて記憶する相互相関係数差データ記憶手段とを備え、小区画設定手段が、相互相関係数データ記憶手段の前後のアドレスに設定された互いに隣接する小区画を設定し、データ出力制御手段が、相互相関係数データの代わりに相互相関係数差データを欠陥情報の有無判定用データとしてデータ出力装置に出力したことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の物品欠陥情報検出装置。
- 小領域特徴演算手段で演算される小領域特徴データが、小領域を構成する複数画素の輝度データの総和値データであることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の物品欠陥情報検出装置。
- 小領域特徴演算手段で演算される小領域特徴データが、小領域を構成する複数画素の輝度データの平均値データであることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の物品欠陥情報検出装置。
- 小領域特徴演算手段で演算される小領域特徴データが、小領域を構成する複数画素の輝度データの最大値と最小値との差データであることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の物品欠陥情報検出装置。
- コンピュータに、欠陥検査対象物品の複数の画像毎にその画像中に複数の小領域を設定させる機能と、小領域を構成する複数画素の輝度データに基づく小領域特徴データを演算させる機能と、異なる画像間に設定された複数の小領域の小領域特徴データによる相互相関係数を演算させる機能と、相互相関係数データにより欠陥を判定させる機能とを備えたことを特徴とする物品欠陥情報検出処理プログラム。
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