JP2010054246A - 接合部検出方法およびそれを用いた接合部外観検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被接合物と接合対象物との接合部の外形線を確実に検出できる接合部検出方法およびそれを用いることで安定した検査を可能とする接合部外観検査方法を提供する。
【解決手段】接合部検出方法は、例えば部品の端子を基板上の端子に溶接することで形成された接合部の外形線を検出する方法であって、接合部を含む領域を撮像する接合部撮像工程Ｐｒ１と、撮像した画像に対して接合部を含むように検査領域を設定する検査領域設定工程Ｐｒ２と、検査領域内の各画素に対して近傍画素との濃淡値の変化量を算出し、該濃淡値の変化量が予め設定した閾値よりも大きい場合には外形線を形成する候補点として抽出する候補点抽出工程Ｐｒ３と、複数の候補点をつないで外形線を形成する外形線形成工程Ｐｒ４と、複数の外形線が検出された場合には接合部の中心から最も遠い位置にある外形線を該接合部の外形線として検出する外形線検出工程Ｐｒ５とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、接合部検出方法およびそれを用いた接合部外観検査方法に関するものである。

従来より、撮像した画像に基づいて溶接部位の検出、溶接位置の適否および溶接強度の良否判定が行える溶接部外観検査方法が提供されている（例えば特許文献１参照）。この検査方法によれば、溶接部位を有する検査対象物に対して溶接部位と溶接部位の周部との間に照度差が生じるように光を照射した状態で溶接部位を含む領域を撮像し、撮像した画像から溶接部位のエッジ候補点の個数や各画素の微分方向値の度数分布などを求めることで溶接部位が検出され、さらに端子基準線との間の面積や溶接部位の光量値などから溶接位置の適否や溶接強度の良否判定が行えるようになっている。
特開平７−７２０９８号公報（段落［００１７］−段落［００５３］、及び、第１図−第３０図）

上述の特許文献１に示した溶接部外観検査方法では、検査対象物の良品が、例えば溶接部表面に凹凸があって形状が複雑な場合には、溶接部位のエッジ候補点の個数や各画素の微分方向値の度数分布からでは正確に溶接部位を検出するのが難しく、その結果安定した検査ができない場合があった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、被接合物と接合対象物との接合部の外形線を確実に検出できる接合部検出方法およびそれを用いることで安定した検査を可能とする接合部外観検査方法を提供することにある。

請求項１の発明は、接合対象物を被接合物に溶接することで形成された接合部の外形線を検出する方法であって、接合部を含む領域を撮像する接合部撮像工程と、撮像した画像に対して接合部を含むように画像処理を施す検査領域を設定する検査領域設定工程と、検査領域内の各画素に対して近傍画素との濃淡値の変化量を算出し、該濃淡値の変化量が予め設定した閾値よりも大きい場合には外形線を形成する候補点として抽出する候補点抽出工程と、複数の候補点をつないで外形線を形成する外形線形成工程と、複数の外形線が検出された場合には接合部の中心から最も遠い位置にある外形線を該接合部の外形線として検出する外形線検出工程とを有することを特徴とする。

請求項２の発明は、接合対象物を被接合物に溶接することで形成された接合部の外形線を検出する方法であって、接合部を含む領域を撮像する接合部撮像工程と、撮像した画像に対して接合部を含むように画像処理を施す検査領域を設定する検査領域設定工程と、検査領域内の各画素に対して近傍画素との濃淡値の変化量を算出し、該濃淡値の変化量が予め設定した閾値よりも大きい場合には外形線を形成する候補点として抽出する候補点抽出工程と、複数の候補点をつないで外形線を形成する外形線形成工程と、複数の外形線が検出された場合には各外形線上の画素の濃淡変化の方向に基づいて複数の外形線の中から接合部の外形線を検出する外形線検出工程とを有することを特徴とする。

請求項３の発明は、検査領域内に、互いに直交する２つの方向に沿って延びる複数の検査ラインをマトリクス状に設け、候補点抽出工程において各検査ライン上の各画素に対して近傍画素との濃淡値の変化量を算出し、該濃淡値の変化量が閾値よりも大きい場合には外形線を形成する候補点として抽出することを特徴とする。

請求項４の発明は、候補点抽出工程において、濃淡値の変化量が閾値よりも大きい画素のうち、濃淡変化の方向が所定範囲内にある画素を候補点として抽出することを特徴とする。

請求項５の発明は、候補点抽出工程において、濃淡値の変化量が閾値よりも大きい画素が検出されると、検出した画素の濃淡変化の方向に基づいて、次の候補点を探す範囲を設定することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載の接合部検出方法により検出された接合部の外形線の形状を、所定の判定基準と比較することによって接合部の良否判定を行うことを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載の接合部検出方法により検出された接合部の外形線で囲まれた領域の面積値が、予め設定した範囲内に含まれているか否かによって接合部の良否判定を行うことを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載の接合部検出方法により検出された接合部の外形線上の画素のうち、予め設定した基準線から最も遠い位置にある画素までの距離を算出し、該距離が予め設定した範囲内に含まれているか否かによって接合部の良否判定を行うことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、接合部表面の凹凸形状によって濃淡変化にばらつきが生じ、複数の外形線が検出された場合でも、接合部の中心から最も遠い位置にある外形線を接合部の外形線とすることで、接合部の外形形状を確実に検出することができるという効果がある。

請求項２の発明によれば、接合部表面の凹凸形状によって濃淡変化にばらつきが生じ、複数の外形線が検出された場合でも、各外形線上の画素の濃淡変化の方向に基づいて接合部の外形線か否かを判別することで、接合部の外形形状を確実に検出することができ、また接合部の中心から各外形線までの距離を算出する場合に比べて判別処理が容易になり、短時間で処理することができるという効果がある。

請求項３の発明によれば、検査ライン上に位置する画素のみを演算処理対象とすることで演算処理にかかる時間を短くすることができるから、請求項１又は請求項２の場合に比べて接合部の外形形状を短時間で検出することができるという効果がある。

請求項４の発明によれば、濃淡変化の方向を所定範囲に絞り込むことで、ノイズ的に現れる局所的な濃淡変化の影響を抑えることができるという効果がある。

請求項５の発明によれば、検出した画素の濃淡変化の方向に基づいて、次の候補点を探す範囲を設定しているので、ノイズ的に現れる局所的な濃淡変化の影響を抑えつつ、濃淡変化の方向の連続性を特徴として保持しながら外形線を検出することができるという効果がある。

請求項６の発明によれば、請求項１〜５の何れか１項に記載の接合部検出方法により検出した接合部の外形線の形状に基づいて接合部の良否判定を行うので、接合部表面の凹凸形状による濃淡変化のばらつきの影響を抑えることができ、その結果安定した検査を可能とする接合部外観検査方法を提供することができるという効果がある。

請求項７の発明によれば、請求項１〜５の何れか１項に記載の接合部検出方法により検出した接合部の外形線で囲まれた領域の面積値に基づいて接合部の良否判定を行うので、接合部表面の凹凸形状による濃淡変化のばらつきの影響を抑えつつ、安定した良否判定を行うことができるという効果がある。

請求項８の発明によれば、接合部表面の凹凸形状による濃淡変化のばらつきの影響で接合部の外形線が途切れているような場合でも、請求項１〜５の何れか１項に記載の接合部検出方法により検出した接合部の外形線から算出される接合部の幅寸法に基づいて接合部の良否判定を行うことで、安定した良否判定を行うことができるという効果がある。

以下に本発明に係る接合部検出方法およびそれを用いた接合部外観検査方法の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明に係る接合部検出方法および接合部外観検査方法は、例えば基板に実装される部品の端子を基板上の端子に溶接することで形成される接合部の外形形状を検出し、検出した外形形状に基づいて溶接位置の適否や溶接強度の良否などを検査するために用いられる。

（実施形態１）
図２は本実施形態の接合部検出方法を用いた接合部外観検査装置の概略ブロック図であり、接合対象物が溶接された検査対象物４に対して溶接部位と溶接部位の周部との間に照度差が生じるように光を照射する照明３と、照明３により光を照射した状態で接合部４ａを含むように検査対象物４を撮像する撮像カメラ２（例えばＩＴＶカメラなど）と、撮像カメラ２で撮像した画像を取り込むとともに、取り込んだ画像に基づいて所定の画像処理を行う画像処理装置１とで構成されている。

画像処理装置１は、図２に示すように撮像カメラ２で撮像した原画像を取り込むための画像撮込部１１と、取り込んだ画像を記憶するための画像記憶部１２と、取り込んだ画像を元に以下に示す各種の演算処理を実行する演算処理部１３と、演算処理部１３の演算結果（検査結果）を外部に出力するための結果出力部１４とを備えており、結果出力部１４から出力された検査結果が図示しない液晶モニタなどの表示装置に表示されるようになっている。

また、図１は画像処理装置１による検査方法のフローチャートであり、接合部を含むように検査対象物４を撮像する接合部撮像工程Ｐｒ１と、撮像した原画像に対して接合部４ａを含むように検査領域を設定する検査領域設定工程Ｐｒ２と、検査領域内の各画素に対して近傍画素との濃淡値の変化量（微分値）を算出し、該濃淡値の変化量が予め設定した閾値よりも大きい場合には外形線を形成する候補点として抽出する候補点抽出工程Ｐｒ３と、候補点抽出工程Ｐｒ３において抽出された複数の候補点をつないで外形線を形成する外形線形成工程Ｐｒ４と、外形線形成工程Ｐｒ４において複数の外形線が検出された場合には接合部４ａの中心から最も遠い位置にある外形線を該接合部４ａの外形線として検出する外形線検出工程Ｐｒ５とを有している。

接合部撮像工程Ｐｒ１は、演算処理部１３からの撮像指示があると撮像カメラ２が接合部を含むように検査対象物４を撮像する工程であって、例えば図３（ａ）に示すようにプリント基板ＰＣＢ上の端子Ｔ１とプリント基板ＰＣＢに実装される部品の端子Ｔ２との接合部４ａを含むように原画像ＰＩ１が撮像され、撮像された原画像ＰＩ１は画像撮込部１１を介して画像記憶部１２に記憶される。

検査領域設定工程Ｐｒ２は、接合部撮像工程Ｐｒ１において撮像された原画像ＰＩ１に対して、演算処理部１３が接合部４ａを含むように検査領域ＴＥ１を設定する工程である（図３（ｂ）参照）。さらに本実施形態では、演算処理部１３により検査領域ＴＥ１内に、互いに直交する２つの方向に沿って延びる複数の検査ラインＬ_１ｎ、Ｌ_２ｎ（ｎ＝１，２，…）が設定され（図７参照）、後述する候補点抽出工程Ｐｒ３において微分演算処理の対象となる画素を、検査ラインＬ_１ｎ、Ｌ_２ｎ上に位置する画素に絞り込んでいる。

候補点抽出工程Ｐｒ３は、演算処理部１３により接合部４ａの外形線を構成する候補点（画素）を抽出する工程であり、図１に示すように微分演算処理により検査領域ＴＥ１内の各画素に対して近傍画素との濃淡値の変化量（微分値）を算出するステップＳ３と、算出した微分値が予め設定した閾値よりも大きいか否かを判別するステップＳ４と、上記微分値が閾値よりも大きい場合、その画素を外形線の候補点として抽出するステップＳ５の３つのステップで構成される。以下に、ステップＳ３における微分演算処理について説明する。

微分演算処理は、図４に示すように原画像ＰＩ１内に設定された検査領域ＴＥ１を３×３画素の局所並列ウィンドウＷ１に分割して行う。つまり、検査領域ＴＥ１の中で注目する画素Ｅを中心として、その画素Ｅの周囲の８画素（８近傍）Ａ〜ＤおよびＦ〜Ｉとで局所並列ウィンドウＷ１を形成し（図４（ｂ）参照）、局所並列ウィンドウＷ１内の画素Ａ〜Ｉの濃度の縦方向の濃度変化ΔＶと横方向の濃度変化ΔＨとを次式によって求める。
ΔＶ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）−（Ｇ＋Ｈ＋Ｉ）
ΔＨ＝（Ａ＋Ｄ＋Ｇ）−（Ｃ＋Ｆ＋Ｉ）
ただし、Ａ〜Ｉは対応する画素の濃度を示している。さらに、画素Ｅについての微分値ａｂｓ（Ｅ）と微分方向値ｄｅｇ（Ｅ）とを次式によって求める。
ａｂｓ（Ｅ）＝（ΔＶ^２＋ΔＨ^２）^１／２
ｄｅｇ（Ｅ）＝ｔａｎ^−１（ΔＶ／ΔＨ）＋π／２
ここに、微分値ａｂｓ（Ｅ）は検査領域ＴＥ１の中で注目する画素Ｅの近傍領域における濃度の変化率を表わし、微分方向値ｄｅｇ（Ｅ）は同近傍領域における濃度変化の方向に直交する方向を表わしている。また、上記の微分方向値は０°〜３６０°内の値を取り得るが、本実施形態では４５°刻みで８分割して１〜８の値を割り当てることで、後段の処理を簡略化している。

そして、本実施形態では、検査領域ＴＥ１内に設定された複数の検査ラインＬ_１ｎ、Ｌ_２ｎ上に位置する画素についてのみ上記の微分演算処理を実行することで、演算処理にかかる時間を短縮している。なお、演算処理対象に設定される画素は上記の検査ラインＬ_１ｎ、Ｌ_２ｎ上に位置する画素に限定されるものではなく、例えば検査領域ＴＥ１内の全画素について上記の演算処理を実行するように構成してもよい。

また、候補点抽出工程Ｐｒ３では、図５（ａ）に示すように検査ラインＬ_１ｎ上に微分値が閾値よりも大きい画素Ｐ_１が抽出されると、図５（ｂ）に示すように画素Ｐ_１の８近傍の画素についてステップＳ４、Ｓ５が実行される。そして、図５（ｂ）において次の外形線の候補点となる画素Ｐ_２が抽出されると、図５（ｃ）に示すように画素Ｐ_２の８近傍の画素について同様にステップＳ４、Ｓ５が実行され、次の候補点となる画素Ｐ_３が抽出される。そして、最後に抽出された候補点の８近傍の画素について、次の候補点が抽出されなくなるまでステップＳ４、Ｓ５が実行される。なお、上記ステップＳ４、Ｓ５は、すべての検査ラインＬ_１ｎ、Ｌ_２ｎ上の画素に対して実行される。ここにおいて、図３（ｃ）はステップＳ３で算出された微分値に基づいて形成された接合部４ａを含む微分画像のイメージ図であり、図中の太線部が、微分値の大きい画素で構成される輪郭線を示している。また、図３（ｄ）はステップ５において抽出された候補点Ｐ_ｎ（ｎ＝１，２，…）を示したイメージ図である。

外形線形成工程Ｐｒ４は、上記の候補点抽出工程Ｐｒ３で抽出した候補点をつなぐことで外形線を形成する工程であり、例えば図５（ｄ）に示すように１つの検査ラインＬ_１ｎについて抽出された画素Ｐ_１〜画素Ｐ_６をつなぐことで１つの外形線が形成される。なお、本工程Ｐｒ４もすべての検査ラインＬ_１ｎ、Ｌ_２ｎについて実行される。

外形線検出工程Ｐｒ５は、外形線形成工程Ｐｒ４において形成された接合部４ａの外形線が複数ある場合に、演算処理部１３により接合部４ａの中心から最も遠い位置にある外形線を接合部４ａの外形線として検出する工程である。したがって、図６に示すように２本の外形線ａ、ｂが検出された場合には、演算処理部１３は接合部４ａの中心Ｃ１から最も遠い位置（すなわち、最も外側）にある外形線ａを接合部４ａの外形線として検出することになる。

次に、本実施形態の接合部検出方法の手順を図１〜図３に基づいて説明する。まず、接合部４ａを含むように検査対象物４を撮像カメラ２により撮像した後（ステップＳ１）、撮像した原画像ＰＩ１に対して明るい部分（すなわち溶接部位）が含まれるような形で検査領域ＴＥ１が設定されるとともに、検査領域ＴＥ１内に複数の検査ラインＬ_１ｎ、Ｌ_２ｎが設定される（ステップＳ２）。その後、演算処理部１３において検査ラインＬ_１ｎ、Ｌ_２ｎ上の各画素について微分演算処理が順次実行された後（ステップＳ３）、各検査ラインＬ_１ｎ、Ｌ_２ｎ上の画素の微分値と、予め設定された閾値との比較が順次行われる（ステップＳ４）。このとき、微分値が上記閾値よりも大きい画素が検出された場合には、その画素は外形線を形成する候補点として抽出されることになる（ステップＳ５）。そして、例えば検査ラインＬ_１ｎにおいて外形線の候補点が抽出された場合には、この候補点の８近傍の画素について同様に微分演算処理が実行され、微分値が上記閾値よりも大きい画素が抽出された場合には、その画素を次の候補点として抽出する。なお、上記の候補点を抽出する処理は、最後の候補点における８近傍の画素について次の候補点が抽出されなくなるまで実行される（図５（ａ）〜図５（ｄ）参照）。そして、上記のステップＳ４、Ｓ５は、すべての検査ラインＬ_１ｎ、Ｌ_２ｎ上の画素について順次実行され（ステップＳ６）、すべての検査ラインＬ_１ｎ、Ｌ_２ｎ上の画素について実行されると次のステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、上記の候補点抽出工程Ｐｒ３で抽出された複数の候補点をつなぐことで外形線が形成される。なお、ステップＳ７についてもすべての検査ラインＬ_１ｎ、Ｌ_２ｎについて実行される。そして、外形線形成工程Ｐｒ４において形成された外形線が複数ある場合には、上述したように、接合部４ａの中心から最も遠い位置にある外形線が接合部４ａの外形線として検出される（ステップＳ９）。

而して、本実施形態によれば、接合部４ａ表面の凹凸形状によって濃淡変化にばらつきが生じ、複数の外形線が検出された場合でも、接合部４ａの中心から最も遠い位置にある外形線を接合部４ａの外形線とすることで、接合部４ａの外形形状を確実に検出することができる。また、本実施形態のように検査領域ＴＥ１内に複数の検査ラインＬ_１ｎ、Ｌ_２ｎを設けた場合には、検査ラインＬ_１ｎ、Ｌ_２ｎ上に位置する画素のみを演算処理対象とすることで演算処理にかかる時間を短くすることができるから、検査領域ＴＥ１内のすべての画素を演算処理対象とした場合に比べて接合部４ａの外形形状を短時間で検出することができる。

なお、本実施形態では、部品の端子Ｔ２をプリント基板ＰＣＢの端子Ｔ１に溶接することで形成された接合部４ａを例に説明したが、接合部は本実施形態に限定されるものではなく、接合対象物を被接合物に溶接することで形成されるものであれば他の形態でもよい。

（実施形態２）
本発明に係る接合部検出方法の実施形態２を図８および図９に基づいて説明する。実施形態１では、微分値（濃淡値の変化量）が予め設定した閾値よりも大きい画素を外形線の候補点として抽出しているが、本実施形態では微分値が上記閾値よりも大きく且つ微分方向値（濃淡変化の方向）が所定範囲内にある画素を外形線の候補点として抽出する点で異なっている。なお、それ以外の構成は実施形態１と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。

図９は濃淡変化のパターンと微分方向値の関係を規定した関係図であり、濃淡変化のパターンを４５°刻みで８パターンに分け、各パターンにそれぞれ１〜８の微分方向値を対応させている。ここにおいて、接合部４ａの外形線近傍では、溶接部位側が明るく、溶接部位の周部が暗くなることから、本実施形態では接合部４ａの上側の外形線の候補点が抽出できるように、下側（すなわち溶接部位側）が明るくなるような濃淡変化のパターンを有する画素（すなわち微分方向値が１、２または８の画素）を外形線の候補点として抽出するように構成している。以下にその手順について図８に基づいて説明する。

図８（ａ）に示すように、検査ラインＬ_１ｎ上に、微分値が予め設定した閾値よりも大きく且つ微分方向値が１である画素Ｐ_１が外形線の候補点として抽出されると、図８（ｂ）に示すように画素Ｐ_１の８近傍の画素から次の候補点を探すことになる。そして、図８（ｂ）において、微分値が上記閾値よりも大きい画素Ｐ_２の微分方向値が２である場合には、画素Ｐ_２が次の候補点として抽出され、図８（ｃ）に示すように画素Ｐ_２の８近傍の画素から次の候補点を探すことになる。さらに、図８（ｃ）において、微分値が上記閾値よりも大きい画素Ｐ_３の微分方向値が１である場合には、画素Ｐ_３が次の候補点して抽出される。このように、外形線の候補点を順次探していくことになるが、例えば図８（ｄ）中の画素Ｐ_ｎ＋１が、微分値は上記閾値よりも大きいが、微分方向値が７である場合には、微分方向値が所定の範囲内（微分方向値が１、２または８）にないから、画素Ｐ_ｎ＋１は候補点として抽出されないことになる。したがって、本例では、画素Ｐ_１〜画素Ｐ_ｎが外形線の候補点として抽出され、外形線形成工程Ｐｒ４において図８（ｅ）に示すように外形線ｃが形成される。

而して、本実施形態によれば、微分方向値（濃淡変化の方向）を所定範囲（本実施形態では１、２または８）に絞り込むことで、ノイズ的に現れる局所的な濃淡変化の影響を抑えることができる。

なお、本実施形態では、接合部４ａの上側の外形線を構成する候補点を抽出するために、微分方向値が１、２または８の画素を候補点として抽出しているが、微分方向値は本実施形態に限定されるものではなく、例えば下側の外形線を構成する候補点を抽出する場合には、微分方向値が４、５または６の画素を候補点として抽出するように構成すればよい。

（実施形態３）
本発明に係る接合部検出方法の実施形態３を図１０に基づいて説明する。実施形態２では、外形線の候補点として抽出された画素の８近傍の画素から次の候補点を探しているが、本実施形態では微分方向値に基づいて次の候補点を探す範囲を絞り込んでいる点で異なっている。なお、それ以外の構成は実施形態２と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。

図１０（ａ）に示すように、検査ラインＬ_１ｎ上に外形線の候補点となる画素Ｐ_１が抽出されると、画素Ｐ_１の微分方向値に基づいて次の候補点を探す範囲が設定される。すなわち本実施形態によれば、候補点を探す範囲が、抽出された画素の微分方向値ｄｅｇ（Ｅ）からπ／２を引いた方向にある画素と、その画素の両側にある画素に絞り込まれることになり、例えば画素Ｐ_１の微分方向値（微分方向値については図９参照）が１である場合には、画素Ｐ_１の微分方向値ｄｅｇ（Ｐ_１）からπ／２を引いた方向にある画素Ｂと、その両側にある画素Ａ、Ｃに絞り込まれることになる（図１０（ｂ）参照）。そして、同様にして次の候補点となる画素Ｐ_２が抽出され、画素Ｐ_２の微分方向値が１である場合には、次の候補点を探す範囲が、画素Ｐ_２の微分方向値ｄｅｇ（Ｐ_２）からπ／２を引いた方向にある画素Ｅと、その両側にある画素Ｄ、Ｆに絞り込まれることになる（図１０（ｃ）参照）。

而して、本実施形態によれば、検出した画素の微分方向値（濃淡変化の方向）に基づいて、次の候補点を探す範囲を設定しているので、ノイズ的に現れる局所的な濃淡変化の影響を抑えつつ、濃淡変化の方向の連続性を特徴として保持しながら外形線を検出することができる。

（実施形態４）
本発明に係る接合部検出方法の実施形態４を図１１に基づいて説明する。実施形態１〜３では、接合部４ａの外形線として複数の外形線が検出された場合、接合部４ａの中心から最も遠い位置にある外形線を接合部４ａの外形線として検出するように構成しているが、本実施形態では各外形線上の画素の微分方向値に基づいて接合部４ａの外形線を検出する点で異なっている。なお、それ以外の構成は実施形態１と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。

本実施形態では、図１１に示すように所定の検査ラインＬ_２ｎにおいて複数（本実施形態では２個）の候補点Ｐ_ａ、Ｐ_ｂが抽出され、それぞれを含む外形線ａ、ｂが検出された場合について説明する。ここにおいて、本実施形態では、接合部４ａの上側の外形線が検出できるように、下側（すなわち溶接部位側）が明るくなるような濃淡変化のパターンを有する画素（すなわち微分方向値が１、２または８の画素）からなる外形線を接合部４ａの外形線として検出するように構成されている。今、検査ラインＬ_２ｎ上の画素Ｐ_ａの微分方向値が２で、画素Ｐ_ｂの微分方向値が６であるとすると、上記条件を満たすのは画素Ｐ_ａであるから、画素Ｐ_ａを含む外形線ａが接合部４ａの外形線として検出されることになる。

而して、本実施形態によれば、接合部４ａ表面の凹凸形状によって濃淡変化にばらつきが生じ、複数の外形線が検出された場合でも、各外形線上の画素の微分方向値（濃淡変化の方向）に基づいて接合部４ａの外形線か否かを判別することで、接合部４ａの外形形状を確実に検出することができ、また既に算出した微分方向値に基づいて外形線か否かを判別することになるから、実施形態１（接合部４ａの中心から各外形線までの距離を算出する場合）に比べて判別処理が容易になり、短時間で処理することができる。

なお、本実施形態では、２本の外形線が検出された場合を例に説明したが、３本以上であってもよいことは言うまでもない。

（実施形態５）
以下に、上述した実施形態１〜４の何れかの方法により検出された接合部４ａの外形形状に基づいて、接合部４ａの良否判定を行う接合部外観検査方法の実施形態について説明する。

図１２（ａ）は撮像カメラ２で撮像した原画像ＰＩ１を示しており、図中に形成された扇形の破線部は接合部４ａの上側の外形線の良否判定基準となる基準範囲Ｒａ１を示している。そして、図１２（ｂ）に示すように接合部４ａの外形線ｄが基準範囲Ｒａ１内に含まれている場合には接合部４ａは良品であると判定され、図１２（ｃ）に示すように外形線ｄの一部が基準範囲Ｒａ１からはみ出している場合には接合部４ａは不良品であると判定される。判定結果は上述した画像処理装置１の結果出力部１４から出力され、液晶モニタに表示されるとともに、電気信号として外部制御装置（図示せず）に入力される。

而して、本実施形態によれば、実施形態１〜４の何れかの方法により検出した接合部４ａの外形線の形状に基づいて接合部４ａの良否判定を行うので、接合部４ａ表面の凹凸形状による濃淡変化のばらつきの影響を抑えることができ、その結果安定した検査を可能とする接合部外観検査方法を提供することができる。

（実施形態６）
本発明に係る接合部外観検査方法の別の実施形態を図１３に基づいて説明する。実施形態５では、接合部検出方法により検出した接合部４ａの外形線ｄが基準範囲Ｒａ１内に入っているか否かにより接合部４ａの良否判定を行っているが、本実施形態では接合部４ａの外形線で囲まれた面積値が予め設定した範囲内に含まれているか否かにより良否判定を行う点で異なっている。なお、それ以外の構成は実施形態５と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。

図１３（ａ）は撮像カメラ２で撮像した原画像ＰＩ１を示しており、図中の破線枠は良否判定を行うための対象領域ＴＥ２を示している。そして、本実施形態では、図１３（ｂ）に示すように接合部４ａの外形線ｅと対象領域ＴＥ２の下辺とで囲まれた斜線部の面積値Ｓを算出し、算出した面積値Ｓを予め設定した上限値Ｓｕｔｈおよび下限値Ｓｌｔｈと比較することで良否判定を行っている。すなわち、面積値Ｓが、Ｓｌｔｈ＜Ｓ＜Ｓｕｔｈを満たす場合には接合部４ａは良品であると判定され、それ以外（Ｓ≧ＳｕｔｈまたはＳ≦Ｓｌｔｈ）の場合には接合部４ａは不良品であると判定される。なお、接合部の外形線で囲まれる領域とは、外形線のみで囲まれた領域だけではなく、本実施形態のように接合部４ａの外形線ｅと対象領域ＴＥ２の下辺とで囲まれる領域も含まれるものとする。

而して、本実施形態によれば、実施形態１〜４の何れかの方法により検出した接合部４ａの外形線ｅと対象領域ＴＥ２の下辺とで囲まれた領域の面積値Ｓに基づいて接合部４ａの良否判定を行うので、接合部４ａ表面の凹凸形状による濃淡変化のばらつきの影響を抑えつつ、安定した良否判定を行うことができる。

なお、本実施形態では、接合部４ａの外形線ｅと対象領域ＴＥ２の下辺とで囲まれた領域の面積値Ｓを所定の基準値と比較することで接合部４ａの良否判定を行っているが、例えば接合部４ａ全体の外形線で囲まれた領域の面積値を所定の基準値と比較することで接合部４ａの良否判定を行うように構成してもよい。

（実施形態７）
本発明に係る接合部外観検査方法のさらに別の実施形態を図１４に基づいて説明する。実施形態６では、接合部４ａの外形線ｅと対象領域ＴＥ２の下辺とで囲まれた領域の面積値Ｓが所定範囲内に入るか否かにより接合部４ａの良否判定を行っているが、本実施形態では接合部４ａの外形線ｅ上の画素のうち、基準線ＳＬから最も遠い位置にある画素Ｐ_Ｌまでの距離Ｌが予め設定した範囲内に含まれているか否かにより良否判定を行う点で異なっている。なお、それ以外の構成は実施形態６と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。

図１４（ａ）は撮像カメラ２で撮像した原画像ＰＩ１を示しており、図中の破線枠は良否判定を行うための対象領域ＴＥ２を示している。そして、本実施形態では、図１４（ｂ）に示すように対象領域ＴＥ２の下辺を基準線ＳＬとするとともに、この基準線ＳＬから最も遠い位置にある外形線ｅ上の画素Ｐ_Ｌまでの距離Ｌを算出し、この距離Ｌを予め設定した上限値Ｌｕｔｈおよび下限値Ｌｌｔｈと比較することで良否判定を行っている。すなわち、距離Ｌが、Ｌｌｔｈ＜Ｌ＜Ｌｕｔｈを満たす場合には接合部４ａは良品であると判定され、それ以外（Ｌ≧ＬｕｔｈまたはＬ≦Ｌｌｔｈ）の場合には接合部４ａは不良品であると判定される。

而して、本実施形態によれば、接合部４ａ表面の凹凸形状による濃淡変化のばらつきの影響で接合部４ａの外形線が途切れているような場合でも、実施形態１〜４の何れかの方法により検出した接合部４ａの外形線ｅから算出される距離Ｌ（幅寸法）に基づいて接合部４ａの良否判定を行うことで、安定した良否判定を行うことができる。

実施形態１の接合部検出方法の手順を示すフローチャートである。 同上に用いられる接合部外観検査装置の概略ブロック図である。 同上の各工程におけるイメージ図を示し、（ａ）は原画像のイメージ図、（ｂ）は検査領域のイメージ図、（ｃ）は微分画像のイメージ図、（ｄ）は外形線を形成する候補点のイメージ図である。 （ａ）、（ｂ）は同上における微分演算処理を説明する説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は同上の手順を説明する説明図である。 同上の手順を説明する別の説明図である。 同上の検査領域設定工程における検査領域の別のイメージ図である。 （ａ）〜（ｅ）は実施形態２の接合部検出方法の手順を説明する説明図である。 同上における濃淡変化のパターンと微分方向値との関係を規定した関係図である。 （ａ）〜（ｃ）は実施形態３の接合部検出方法の手順を説明する説明図である。 実施形態４の接合部検出方法の手順を説明する説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は実施形態５の接合部外観検査方法の手順を説明する説明図である。 （ａ）、（ｂ）は実施形態６の接合部外観検査方法の手順を説明する説明図である。 （ａ）、（ｂ）は実施形態７の接合部外観検査方法の手順を説明する説明図である。

符号の説明

４ 検査対象物
４ａ 接合部
Ｐ_ｎ 候補点
Ｐｒ１ 接合部撮像工程
Ｐｒ２ 検査領域設定工程
Ｐｒ３ 候補点抽出工程
Ｐｒ４ 外形線形成工程
Ｐｒ５ 外形線検出工程
ＰＩ１ 原画像
Ｔ１ 端子（被接合物）
Ｔ２ 端子（接合対象物）
ＴＥ１ 検査領域

Claims (8)

1. 接合対象物を被接合物に溶接することで形成された接合部の外形線を検出する方法であって、前記接合部を含む領域を撮像する接合部撮像工程と、撮像した画像に対して前記接合部を含むように画像処理を施す検査領域を設定する検査領域設定工程と、前記検査領域内の各画素に対して近傍画素との濃淡値の変化量を算出し、該濃淡値の変化量が予め設定した閾値よりも大きい場合には外形線を形成する候補点として抽出する候補点抽出工程と、複数の前記候補点をつないで外形線を形成する外形線形成工程と、複数の外形線が検出された場合には前記接合部の中心から最も遠い位置にある外形線を該接合部の外形線として検出する外形線検出工程とを有することを特徴とする接合部検出方法。
2. 接合対象物を被接合物に溶接することで形成された接合部の外形線を検出する方法であって、前記接合部を含む領域を撮像する接合部撮像工程と、撮像した画像に対して前記接合部を含むように画像処理を施す検査領域を設定する検査領域設定工程と、前記検査領域内の各画素に対して近傍画素との濃淡値の変化量を算出し、該濃淡値の変化量が予め設定した閾値よりも大きい場合には外形線を形成する候補点として抽出する候補点抽出工程と、複数の前記候補点をつないで外形線を形成する外形線形成工程と、複数の外形線が検出された場合には各外形線上の画素の濃淡変化の方向に基づいて前記複数の外形線の中から前記接合部の外形線を検出する外形線検出工程とを有することを特徴とする接合部検出方法。
3. 前記検査領域内に、互いに直交する２つの方向に沿って延びる複数の検査ラインをマトリクス状に設け、前記候補点抽出工程において各検査ライン上の各画素に対して近傍画素との濃淡値の変化量を算出し、該濃淡値の変化量が前記閾値よりも大きい場合には外形線を形成する候補点として抽出することを特徴とする請求項１又は２の何れか１項に記載の接合部検出方法。
4. 前記候補点抽出工程において、前記濃淡値の変化量が前記閾値よりも大きい画素のうち、濃淡変化の方向が所定範囲内にある画素を候補点として抽出することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の接合部検出方法。
5. 前記候補点抽出工程において、前記濃淡値の変化量が前記閾値よりも大きい画素が検出されると、検出した画素の濃淡変化の方向に基づいて、次の候補点を探す範囲を設定することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の接合部検出方法。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の接合部検出方法により検出された接合部の外形線の形状を、所定の判定基準と比較することによって前記接合部の良否判定を行うことを特徴とする接合部外観検査方法。
7. 請求項１〜５の何れか１項に記載の接合部検出方法により検出された接合部の外形線で囲まれた領域の面積値が、予め設定した範囲内に含まれているか否かによって前記接合部の良否判定を行うことを特徴とする接合部外観検査方法。
8. 請求項１〜５の何れか１項に記載の接合部検出方法により検出された接合部の外形線上の画素のうち、予め設定した基準線から最も遠い位置にある画素までの距離を算出し、該距離が予め設定した範囲内に含まれているか否かによって前記接合部の良否判定を行うことを特徴とする接合部外観検査方法。

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