JP2011058940A - 外観検査装置、外観検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】検査対象物Wを撮像装置2により撮像した濃淡画像から2値化手段11により2値画像を生成する。候補選別手段13は、2値画像内で黒画素の連結成分のうち細長い形状の連結成分をクラック候補領域として抽出する。候補選別手段により抽出されたクラック候補領域は、クラスタリング手段14により、慣性主軸の傾きの類似性を用いて分類される。クラスタリング手段により分類されたクラック候補領域は、連結処理手段15により、分類ごとに連結可能性が評価される。判定手段16は、連結処理手段15が1つのクラックに属すると判断したクラック候補領域の長さの合計を用いて検査対象物Wの良否を判定する。
【選択図】図1
Description
本実施形態では、検査対象物におけるクラックの有無を検出するために、検査対象物を含む濃淡画像を2値化した2値画像を用いてクラックの候補となる画素群を背景から分離する技術を採用している。
円形度は、連結成分の面積Sと連結成分の周囲長Lとを用い、4πS/L2と定義する。面積Sは連結成分の画素数であり、周囲長Lは輪郭線の追跡に際して上下左右に追跡する画素数C1と斜めに追跡する画素数C2とを用いて、C1+21/2C2と定義される。この円形度は、連結成分の外形が円形に近いときには最大値である1になり、細長い形状であれば1よりも小さくなる。このことを利用して、円形度が基準値以下である場合に、黒画素の連結成分をクラック候補領域とする。
アスペクト比は、図4に示すように、連結成分Nの慣性主軸Axの方向の長さ寸法L1と、当該方向に直交する方向の幅寸法L2とを用い、L1/L2と定義する。上述のように、黒画素の画素値を1としているから、(p+q)次のモーメントM(p,q)は、数1の上式で表される。このモーメントを用いることにより、2次モーメントを最小にする慣性主軸の傾き(以下では、「主軸角」という)θは、数1の下式で表される。
射影幅は、2値画像の座標軸に連結成分を投影したときの幅として定義される。いま、2値画像の水平方向をx方向とし、垂直方向をy方向とする直交座標系を規定すると、射影幅として、図5に示すように、連結成分Nをx軸に投影したx射影幅Wxと、y軸に投影したy射影幅Wyとを求めることができる。x射影幅Wxとy射影幅Wyとは、連結成分Nに対して座標軸に平行な辺を持つ外接矩形の長辺と短辺との長さ寸法になる。
端点間距離は、クラック候補領域の慣性主軸の方向における端点について、異なるクラック候補領域の端点間の最短距離として定義される。たとえば、図7に示すように、4個のクラック候補領域E11〜E14が同一の集合に含まれている場合に、それぞれ隣接する各一対のクラック候補領域E11〜E14について端点ps1,pe1,ps2,pe2,…,pe4間の最短距離を求め、求めた距離が基準値以下であれば1つのクラックに属していると判断する。
重心間距離は、1つの集合に含まれるクラック候補領域の主軸角を代表する基準方向を規定したときに、着目する一対のクラック候補領域の重心を通る基準方向の直線間の距離として定義する。この重心間距離が基準値以下であれば1つのクラックに属していると判断する。
基本的には(b)の評価方法と同様であるが、(b)の評価方法では、各クラック候補領域の重心を通る直線間の距離を直接求めているのに対して、各直線がy軸と交差する座標(y切片)の差分から求めている点で相違している。y切片の差分は、各直線を数式で表すことにより単純に求めることができる。しかしながら、y切片の差分は基準方向(x軸に対して直線がなす角度)に依存しており、直線間の距離が一定であっても直線の傾きが変化するとy切片の差分は変化する。
一対のクラック候補領域が1つのクラックに属しているときに、両クラック候補領域の重心を結ぶ直線と、クラック候補領域の慣性主軸との角度差は小さいという経験則を用いて、両クラック候補領域を1つのクラックに属すると判断する。
2 撮像装置
10 画像メモリ
11 2値化手段
12 ラベリング手段
13 候補選別手段
14 クラスタリング手段
15 連結処理手段
16 判定手段
W 検査対象物
Claims (11)
- 検査対象物を撮像した濃淡画像から2値画像を生成する2値化手段と、2値画像内で検査対象物に生じたクラックに対応した画素値を持つ連結成分のうちクラックの特性を有する連結成分をクラック候補領域として抽出する候補選別手段と、候補選別手段により抽出されたクラック候補領域を慣性主軸の傾きの類似性を用いて分類するクラスタリング手段と、クラスタリング手段により分類されたクラック候補領域について分類ごとに連結可能性を評価する連結処理手段と、連結処理手段により1つのクラックに属すると判断されたクラック候補領域を用いて検査対象物の良否を判定する判定手段とを備えることを特徴とする外観検査装置。
- 前記候補選別手段は、前記2値化手段により生成した2値画像の連結成分について円形度を求め、円形度が基準値以下である連結成分をクラック候補領域として抽出することを特徴とする請求項1記載の外観検査装置。
- 前記候補選別手段は、前記2値化手段により生成した2値画像の連結成分について慣性主軸の方向の長さ寸法が、当該方向に直交する方向の幅寸法に対してなすアスペクト比を求め、アスペクト比が基準値以上である連結成分をクラック候補領域として抽出することを特徴とする請求項1記載の外観検査装置。
- 前記候補選別手段は、前記2値化手段により生成した2値画像の連結成分について2値画像の座標軸に平行な辺を有する外接矩形の対角線の傾きと、当該連結成分の慣性主軸の傾きとの角度差が基準値以下である連結成分をクラック候補領域として抽出することを特徴とする請求項1記載の外観検査装置。
- 前記クラスタリング手段は、前記候補選別手段により抽出された複数個のクラック候補領域のうち慣性主軸の角度差が最小である2個のクラック候補領域を抽出し、両クラック候補領域の面積を重み係数として慣性主軸の傾きの重み付き平均を慣性主軸の傾きに持つとともに両クラック候補領域の面積の合計を面積に持つ新たなクラック候補領域を元のクラック候補領域に代えて設定する処理を、慣性主軸の角度差が規定範囲内のクラック候補領域がなくなるまで繰り返し、新たなクラック候補領域の設定に用いた元のクラック候補領域の集合を、慣性主軸の傾きに類似性を有するクラック候補領域の集合とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の外観検査装置。
- 前記連結処理手段は、前記クラスタリング手段が形成した集合内に複数個のクラック候補領域が存在すると、各クラック候補領域の慣性主軸の方向における端点の位置を求めるとともに、互いに異なるクラック候補領域の端点間距離が基準値以下である2個のクラック候補領域を1つのクラックに属するクラック候補領域と判断することを特徴とする請求項5記載の外観検査装置。
- 前記連結処理手段は、前記クラスタリング手段が形成した集合内に複数個のクラック候補領域が存在すると、各クラック候補領域の面積を重み係数とした慣性主軸の傾きの重み付き平均である基準方向を求めるとともに、各クラック候補領域の重心を通る基準方向の直線を設定し、直線間の距離が基準値以下である2個のクラック候補領域を1つのクラックに属するクラック候補領域と判断することを特徴とする請求項5記載の外観検査装置。
- 前記連結処理手段は、前記クラスタリング手段が形成した集合内に複数個のクラック候補領域が存在すると、各クラック候補領域の面積を重み係数とした慣性主軸の傾きの重み付き平均である基準方向を求めるとともに、各クラック候補領域の重心を通る基準方向の直線を設定して2値画像の座標軸と各直線の交点の位置を求め、基準方向を用いて交点間の距離を基準方向に直交する方向に正規化し、正規化した距離が基準値以下である2個のクラック候補領域を1つのクラックに属するクラック候補領域と判断することを特徴とする請求項5記載の外観検査装置。
- 前記連結処理手段は、前記クラスタリング手段が形成した集合内に複数個のクラック候補領域が存在すると、すべてのクラック候補領域の面積を重み係数とした慣性主軸の傾きの重み付き平均である基準方向と、各クラック候補領域の重心同士を結ぶ直線との角度差を求め、角度差が規定範囲内である2個のクラック候補領域を1つのクラックに属すると判断することを特徴とする請求項5記載の外観検査装置。
- 前記判定手段は、前記連結処理手段で1つのクラックに属すると判断された複数個のクラック候補領域のそれぞれを2値画像の座標軸に投影した射影幅を求めるとともに、射影幅の合計を判定閾値と比較し、投影幅の合計が判定閾値以上であれば、検査対象物をクラックの生じた不良品と判断することを特徴とする請求項6〜9のいずれか1項に記載の外観検査装置。
- 検査対象物を撮像した濃淡画像から2値画像を生成した後、2値画像内で検査対象物に生じたクラックに対応した画素値を持つ連結成分のうちクラックの特性を有する連結成分をクラック候補領域として抽出し、抽出されたクラック候補領域を慣性主軸の方向の類似性を用いて分類し、さらに分類されたクラック候補領域について分類ごとに連結可能性を評価し、1つのクラックに属すると判断されたクラック候補領域を用いて検査対象物の良否を判定することを特徴とする外観検査方法。
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