JP2011047698A

JP2011047698A - 外観検査装置

Info

Publication number: JP2011047698A
Application number: JP2009194496A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Tone; 伸行刀根
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2011-03-10
Anticipated expiration: 2029-08-25
Also published as: JP5567804B2

Abstract

【課題】生産を停止することなく新たな検査条件に基づいた良否判定のシミュレートを行うことで、生産速度を向上させることが可能な外観検査装置を提供する。
【解決手段】検査対象物１０の検査対象面を撮像するカメラ３と、カメラ３に接続され、カメラ３からの映像信号に基づいて検査対象物１０の良否判定を行う画像処理装置１と、画像処理装置１に接続されたシミュレート装置２とを備える。画像処理装置１は、画像データを画像処理することで欠陥画素を検出し、欠陥画素数または位置の何れか一方に基づいて設定された第１の検査条件Ｃ１によって、検査対象物の良否判定を行う。シミュレート装置２は、画像処理装置１から画像データを受信し、検査条件Ｃ１とは異なる検査条件Ｃ２に基づいて検査対象物の良否判定をシミュレートする。
【選択図】図１

Description

本発明は、検査対象物を撮像した被検査画像に基づいて、対象物の外観における不良項目を検査する外観検査装置に関するものである。

従来から検査対象を撮像して得た画像データに画像処理を施すことによって、検査対象物の外観上の欠陥の有無を検出し、検査対象物の良否判定を行う外観検査装置がある（例えば、特許文献１）。

特許文献１に記載の板状金属表面自動検査装置は、検査対象物である板状金属製品に照明光を照射する複数種類の照明手段と、板状金属製品を撮像する複数の撮像手段と、撮像手段により撮像して得られた画像データを用いて、板状金属製品に存在する欠陥箇所を検出して良否判定を行う検査部とを備えている。この検査部には、良否判定を行うための検査条件が予め設定されており、この検査条件と画像データに基づいて、欠陥箇所を検出して良否判定をしている。

特開２００９−００８５９６号公報

ところで、これらの外観検査装置においては、良否判定を行うための検査条件を適切に設定することが難しく、検査条件を厳しくすれば合格品の品質は高くなるものの、歩留りが悪くなり、検査条件を緩めると歩留りは良くなるが、品質の低下を招いてしまう。そのため、歩留りを良くしつつ高い品質の製品を製造するためには、蓄積された検査画像データや検査結果に基づいて新たな検査条件を選定して、上記検査部の設定を変更する必要がある。

しかしながら従来の検査装置においては、外見検査装置に記憶されている過去の検査画像を用いて、新たな検査条件に基づく検査結果と、実際の製品の品質とを見比べて、歩留りを良くしつつ品質を確保できる検査条件を決定していた。そのため、一時的に生産を停止する必要があり、高品質の製品を効率良く生産しようとすると、生産時間が長くなるという問題があった。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、生産を停止することなく新たな検査条件に基づいた良否判定のシミュレートを行うことで、生産速度を向上させることが可能な外観検査装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明では、検査対象物を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により前記検査対象物を撮像して得られた画像データを用いて、前記対象物に存在する欠陥箇所を検出する欠陥箇所検出部と、前記欠陥箇所検出部が検出した欠陥箇所と、欠陥箇所の数または位置の少なくとも何れか一方に関する第１検査条件とをもとに前記検査対象物の良否判定を行う検査部と、前記画像データを用いて検出した欠陥箇所と、欠陥箇所の数または位置の少なくとも何れか一方に関して、第１検査条件とは異なる一乃至複数の第２検査条件とをもとに前記検査対象物の良否判定を、前記検査部による良否判定と同時に行うシミュレート部とを有することを特徴とする。

請求項２の発明では、請求項１記載の発明において、前記第１検査条件による良否判定と、前記第２検査条件による良否判定とが異なる結果を示した検査対象物を抽出して、双方の良否判定結果を表示する表示部を備えたことを特徴とする。

請求項３の発明では、請求項２記載の発明において、前記表示部には前記欠陥箇所検出部が検出した欠陥箇所の数及び位置、又は、前記検査対象物の映像のうち少なくとも何れか一方を表示することを特徴とする。

請求項４の発明では、請求項１〜３の何れかの請求項に記載の発明において、前記検査部による不良品の判定数と、前記シミュレート部による不良品の判定数とを比較する比較手段と、比較手段による比較結果に基づいて不良品の判定数が所定数となるような第２検査条件を第１検査条件として、検査部に設定することを特徴とする。

請求項５の発明では、請求項１〜３の何れかの請求項に記載の発明において、前記検査部による不良品の判定数と、前記シミュレート部による不良品の判定数とを比較する比較手段を備え、前記比較手段による比較結果に基づいて、不良品の判定数が最も多い、あるいは、最も少ない第２検査条件を、第１検査条件として検査部に設定することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、製品の外観検査を行うと同時に、同じ製品について異なる検査条件を用いてシミュレートすることが可能であり、製品の生産ラインを停止させることなく、新たな検査条件を選定することができる。

請求項２の発明によれば、検査条件の違いによって検査結果が異なった製品を表示することができるので、検査条件を選定する際の参考として利用でき、適切な検査条件を新たに選定することができる。

請求項３の発明によれば、検査結果として欠陥画素数や製品画像を表示することができるので、検査条件を選定する際の参考として利用でき、より適当な検査条件を新たに選定することができる。

請求項４、５の発明によれば、検査条件が人の手によらずに変更されることで、欠陥判定が少なく、且つ、品質の高い製品を安定して生産することができる。

本実施の形態にかかる外観検査装置を示す、概略ブロック図である。同外観検査装置の良否判定動作を示す概略フロチャート図である。（ａ）は検査対象物の基準画像であり、（ｂ）〜（ｆ）は同外観検査装置における検査結果の例を示す画像である。

以下に本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。

図１に示すように、本発明にかかる外観検査装置は、検査対象物１０を撮像するカメラ３と、カメラ３に接続され、カメラ３からの映像信号に基づいて検査対象物１０の良否判定を行う画像処理装置１と、画像処理装置１に接続されたシミュレート装置２とを備える。この外観検査装置は、他の装置と共に検査対象物１０の生産ラインを構成しており、外観検査装置が検査対象物１０の欠陥を検出して良否判定を行い、検査対象物１０を仕分けする設備制御装置に良否判定を出力することで、検査対象物１０は良品と不良品とに仕分けされる。

カメラ３は、例えばＣＣＤカメラなどであり、検査対象物１０の検査面に対して光軸が垂直となるように設置され、検査面を真上方向から撮像している。カメラ３が撮像した検査対象物１０の検査面を含む映像信号は、接続ケーブル６を介して画像処理装置１に出力されている。

またカメラ３の近傍には、検査対象物１０の検査面に斜め上方向から照明用の光を照射するライト４が設置されており、検査面に存在するチリ、キズなどの欠陥がカメラ３によって撮像されやすいように設定されている。

画像処理装置１は、例えば液晶ディスプレイからなるモニタ１２と、検査対象物１０の製造ラインを制御する設備制御装置（図示せず）に接続された装置本体１１とを備える。また画像処理装置１は、例えば商用電源（図示せず）に接続され、商用電源からの供給電力を動作電力として動作している。

装置本体１１は、カメラで撮像された映像信号を画像データに変換するキャプチャボード、画像データを演算することで良否判定を行うＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）並びにＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、画像データ及び良否判定結果を記憶するＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）、シミュレート装置２との間で通信を行うためのＬＡＮケーブル５を接続するイーサネット（登録商標）カード、及び、商用電源に接続され動作電力を供給する電源ユニットなどにより構成されている。

また装置本体１１は、検査対象物１０の検査面に欠陥が存在しない状態の基準画像（図３（ａ）を参照）と、欠陥画素数及び欠陥画素の位置に応じて良否を判定するための検査条件Ｃ１とが予め設定されており、検査対象物１０の良否判定を行う。

検査対象物１０の良否判定方法は、まず、装置本体１１のキャプチャボードなどによって、カメラ３から入力された映像信号をカメラ３の解像度に基づいて複数の画素に分割された画像データに変換する。次に、例えばこの画像データを微分処理をほどこして微分画像を作成し、この微分画像の微分値が大きな画素を中心として非線形演算行いエッジ検出を行う。その後、検出したエッジ情報に基づいて基準画像との位置及び映像の方向を合わせるとともに、画像データから基準画像を減算し、減算後の画素が所定の範囲内に収まっていない場合には、欠陥画素として検出する。その後、検出した欠陥画素数及び、欠陥画素の位置を検査条件Ｃ１と比較することによって、良品・不良品の何れであるかを判定する。なお、良否判定に使用した画像データ、欠陥画素数、欠陥画素の位置、及び、良否判定の判定結果は、それぞれ関連性を持たせた状態で装置本体１１のＨＤＤに記憶している。また装置本体１１は、良否判定結果を設備制御装置に出力し、設備制御装置がこの良否判定結果に基づいて良品と不良品を仕分けする。

モニタ１２には、検査対象物１０の撮像画像、良否判定結果、及び、設備制御装置の動作状況などが必要に応じて表示されている。

シミュレート装置２は、いわゆるノートパソコンなどからなり、ＬＡＮケーブル５を介して画像処理装置１と通信を行っている。画像処理装置１との通信には、例えばＴＣＰ／ＩＰなどのプロトコルが使用され、画像処理装置１からシミュレート装置２へは検査対象物１０の画像データ及び良否判定結果が随時送信されている。また、シミュレート装置２から画像処理装置１へは検査条件が必要に応じて送信される。

シミュレート装置２は、検査対象物１０の検査面に欠陥が存在しない状態の基準画像と、欠陥画素数及び欠陥画素の位置に応じて良否を判定するための検査条件Ｃ２とが予め設定されており、装置本体１１での良否判定方法と同様の方法を用いて、検査対象物１０の良否判定を行っている。ここで、検査条件Ｃ２は検査条件Ｃ１とは異なる条件に設定されており、例えば検査条件Ｃ１よりも厳しい条件で良品と判定するように設定されている。また、シミュレート装置２は、良否判定を行った検査対象物１０の総数を記憶し、この総数と良否判定結果に応じて、画像処理装置１に検査条件Ｃ２を送信する。なお、以下の説明では、検査条件Ｃ２が１つである場合を説明するが、複数の異なる条件が設定されている場合でも良い。

また、シミュレート装置２は液晶ディスプレイなどからなるモニタ２１を備えており、上述の良否判定結果を表示している。また、シミュレート装置２を操作することで、画像処理装置１での良否判定結果と、シミュレート装置２での良否判定結果とをそれぞれ比較して生成した情報を表示することができる。具体的には、画像処理装置１では良品と判定され、シミュレート装置２では不良品として判定された検査対象物１０の検査面の映像と、欠陥画素数と、欠陥画素の位置情報とが並べて表示される。これにより、映像に基づいて検査対象物１０の実際の品質と、検査条件Ｃ１及び検査条件Ｃ２の妥当性を視覚的に確認して、検査条件の変更などを行うことができる。ここで、図３（ｂ）〜（ｆ）は、欠陥画素が検出された検査対象物１０の検査面の例を示しており、欠陥画素数及び欠陥画素の位置情報とともにモニタ２１に検査面の映像として表示される。なお、図３（ｂ）は、傷（傷２１）がある場合の検査面を示す例であり、図３（ｃ）は、吸着パッドの跡（吸着パッド跡２２）が残っている場合の検査面を示す例であり、図３（ｄ）は、ほこり（ほこり２３）が付着している場合の検査面を示す例である。また、図３（ｅ）は、吸着パッドの跡とほこり、図３（ｆ）は、傷とほこりがそれぞれ組み合わさった場合の検査面を示す例である。

次に、図２を用いて外観検査装置全体の動作について説明を行う。なお、ここで検査条件Ｃ１、Ｃ２は、欠陥画素数のみを条件としており、検査条件Ｃ１は欠陥画素数が３０画素未満であることを良品の条件とし、検査条件Ｃ２は欠陥画素数が２０画素未満であることを良品の条件としている。これらの検査条件Ｃ１、Ｃ２は、以下の説明を行うための例であり、欠陥画素数、欠陥画素の位置などの条件を複数組み合わせた条件を用いても良い。

まず、カメラ３が検査対象物１０を撮像し（処理Ｓ１１）、画像処理装置１が映像信号を画像データに変換してシミュレート装置２に送信する（処理Ｓ１２）。画像処理装置１は、予め設定されている検査条件Ｃ１を用いて良否判定を行い（処理Ｓ１３）、例えば欠陥画素数が３０画素未満であれば良品と判定し（処理Ｓ１３のＹｅｓ）、欠陥画素数が３０画素以上であれば不良品と判定する（処理Ｓ１３のＮｏ）。画像処理装置１は、この判定結果をシミュレート装置２に送信するとともに（処理Ｓ１４）、設備制御装置に出力する（処理Ｓ１５）。

シミュレート装置２は、画像処理装置１からの画像データの受信を待機する待機状態であり、画像データを受信すると（処理Ｓ２１）、検査条件Ｃ２を用いて良否判定を行い（処理Ｓ２２）、例えば欠陥画素数が２０画素未満であれば良品と判定し（処理Ｓ２２のＹｅｓ）、欠陥画素数が２０画素以上であれば不良品と判定する（処理Ｓ２２のＮｏ）。その後、シミュレート装置２は、画像処理装置１での良否判定結果を受信し（処理Ｓ２３）、良否判定の比較結果をモニタ２１に表示する。またシミュレート装置２は、例えば、検査対象物１０の総数が所定の数（例えば１００００個）を超えており、且つ、歩留（総数における良品の割合）が９８％を超えるとの条件を満たす場合には（処理Ｓ２４のＹｅｓ）、検査条件Ｃ２を画像処理装置１に送信する（処理Ｓ２５）。また、この条件を満たさない場合には、再び画像データの受信を待機する待機状態に移行する（処理Ｓ２４のＮｏ）。

画像処理装置１は、検査条件Ｃ２を受信すると（処理Ｓ１６）、検査条件を書き換えて動作を続け、次の検査対象物１０の良否判定（処理Ｓ１３）では、検査条件Ｃ２を用いて判定を行う。また、検査条件Ｃ２を受信しない場合には、検査条件Ｃ１を用いて次の検査対象物１０の検査を続行する。

このようにして、生産を停止することなく、実際の検査に用いる検査条件Ｃ１とは異なる検査条件Ｃ２に基づいた良否判定のシミュレートをシミュレート装置２で行い、その結果が良ければ検査条件Ｃ１を置き換えているので、生産速度を落すことなく、高品質で歩留りの良い条件の設定が行える。

なお、本実施の形態においては、所定の条件を満たすと自動的に検査条件Ｃ２を画像処理装置１に送信しているが、使用者がシミュレート装置２のモニタ２１に表示される情報に基づいて操作することで、画像処理装置１に検査条件Ｃ２を送信するようにしても良い。

また、それぞれの検査条件を異ならせたシミュレート装置２を複数台接続したり、シミュレート装置２に複数の検査条件を設定して、複数の検査条件によって良否判定を同時に行えるようにしても良い。

なお、上述の良否判定に使用した基準値などは、その数や方法を限定するものではなく、検査対象物や生産目標値などに応じて適宜設定されることは言うまでもない。例えば、欠陥判定が一番少ない検査条件Ｃ２に設定を変更したり、その逆に、欠陥判定が一番多い検査条件Ｃ２に設定を変更したりといった、その時の事情に応じた検査条件に変更することができる。

１画像処理装置（検出部、検査部）
２シミュレート装置（シミュレート部）
３カメラ（撮像手段）
４ランプ
５ＬＡＮケーブル
６接続用ケーブル
１０検査対象物
Ｃ１第１検査条件
Ｃ２第２検査条件

Claims

検査対象物を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により前記検査対象物を撮像して得られた画像データを用いて、前記対象物に存在する欠陥箇所を検出する欠陥箇所検出部と、
前記欠陥箇所検出部が検出した欠陥箇所と、欠陥箇所の数または位置の少なくとも何れか一方に関する第１検査条件とをもとに前記検査対象物の良否判定を行う検査部と、
前記画像データを用いて検出した欠陥箇所と、欠陥箇所の数または位置の少なくとも何れか一方に関して、第１検査条件とは異なる一乃至複数の第２検査条件とをもとに、前記検査対象物の良否判定を、前記検査部による良否判定と同時に行うシミュレート部とを有することを特徴とする外観検査装置。
前記第１検査条件による良否判定と、前記第２検査条件による良否判定とが異なる結果を示した検査対象物を抽出して、双方の良否判定結果を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
前記表示部には、前記欠陥箇所検出部が検出した欠陥箇所の数及び位置、又は、前記検査対象物の映像のうち少なくとも何れか一方を表示することを特徴とする請求項２に記載の外観検査装置。
前記検査部による不良品の判定数と、前記シミュレート部による不良品の判定数とを比較する比較手段を備え、前記比較手段による比較結果に基づいて、不良品の判定数が所定数となるような第２検査条件を、第１検査条件として検査部に設定することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の外観検査装置。
前記検査部による不良品の判定数と、前記シミュレート部による不良品の判定数とを比較する比較手段を備え、前記比較手段による比較結果に基づいて、不良品の判定数が最も多い、あるいは、最も少ない第２検査条件を、第１検査条件として検査部に設定することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の外観検査装置。