JP2015059854A - 欠陥検査方法及び欠陥検査装置 - Google Patents
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Abstract
Description
請求項1に記載の発明は、検査対象物の欠陥を検査する欠陥検査方法であって、対象物のデジタル画像を取得する画像取得ステップと、取得した前記デジタル画像において、前記対象物の輪郭または前記対象物に印刷された印刷部の輪郭を検出する輪郭検出ステップと、前記輪郭を形成している画素を、所定の個数毎に分割する画素分割ステップと、1つの分割領域に含まれる全画素を通る近似直線を求める近似直線取得ステップと、前記近似直線と交差する交差直線を求める交差直線取得ステップと、前記近似直線上の点を始点として、前記交差直線に沿って、前記画素の色の属性が、隣接する画素に対して第1の閾値以上変化する変化画素の検出を行う変化画素検出ステップと、前記始点から前記変化画素までの距離に基づいて、前記検査対象物の欠陥判定を行う判定ステップと、を備えることを特徴とする欠陥検査方法である。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の欠陥検査方法であって、前記交差直線は、前記近似直線に対する法線であること、を特徴とする欠陥検査方法である。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の欠陥検査方法であって、前記画像取得ステップと前記輪郭検出ステップとの間に、前記検査対象物の前記デジタル画像を2値化する2値化ステップを備えること、を特徴とする欠陥検査方法である。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の欠陥検査方法であって、前記2値化ステップと前記輪郭検出ステップとの間に、前記2値化処理によって2分された領域の一方を拡大又は縮小する拡縮ステップを備えること、を特徴とする欠陥検査方法である。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の欠陥検査方法であって、前記近似直線取得ステップと、前記交差直線取得ステップと、前記変化画素検出ステップと、前記判定ステップとは、前記検査対象物の全周における前記分割領域に対してそれぞれ行い、前記分割領域のいずれかにおいて前記検査対象物が欠陥と判定された場合、前記検査対象物を欠陥と判定すること、を特徴とする欠陥検査方法である。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の欠陥検査方法であって、前記輪郭検出ステップにおいて検出する輪郭は、前記印刷部の内縁であり、前記画像取得ステップと、前記輪郭検出ステップと、前記画素分割ステップと、前記近似直線取得ステップと、前記交差直線取得ステップとは、基準値を検出するための基準対象物について行い、前記交差直線と前記始点とを記憶部に記憶する記憶ステップとを備え、前記変化画素検出ステップは、前記検査対象物について行い、前記検査対象物における前記記憶部に記憶された前記始点に相当する位置から前記交差直線に沿って前記輪郭の方向に移動したときに、第2の閾値以内で前記輪郭が検出されなかった場合、前記検査対象物を欠陥と判定すること、を特徴とする欠陥検査方法である。
請求項7に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の欠陥検査方法であって、前記輪郭検出ステップにおいて検出する輪郭は、前記検査対象物の縁部であり、前記検査対象物について行う、第1画像取得ステップと、第1輪郭検出ステップと、第1画素分割ステップと、第1近似直線取得ステップと、第1交差直線取得ステップと、第1変化画素検出ステップと、前記始点から前記変化画素までの距離を求める第1距離演算ステップと、を備え、前記検査対象物における前記距離を基準値と比較し、第3の閾値以上差がある場合に、前記検査対象物を欠陥と判定すること、を特徴とする欠陥検査方法である。
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の欠陥検査方法であって、基準値を検出するための基準となる基準対象物について行う、第2画像取得ステップと、第2輪郭検出ステップと、第2画素分割ステップと、第2近似直線取得ステップと、第2交差直線取得ステップと、第2変化画素検出ステップと、前記始点から前記変化画素までの距離を求める第2距離演算ステップと、前記基準対象物における前記始点と前記距離とを基準値として記憶部に記憶する記憶ステップとを備えること、を特徴とする欠陥検査方法である。
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の欠陥検査方法であって、前記検査対象物における前記距離は、前記基準対象物における前記距離のうちの、前記始点が最も近いものと比較すること、を特徴とする欠陥検査方法である。
請求項10に記載の発明は、検査対象物の欠陥を検査する欠陥検査方法であって、前記検査対象物のデジタル画像を取得する画像取得ステップと、前記検査対象物の前記デジタル画像を2値化する2値化ステップと、取得した前記デジタル画像において、前記検査対象物の輪郭を検出する輪郭検出ステップと、前記輪郭の幅を測定する測定ステップと、を備え、前記2値化ステップは、前記2値化の閾値を2種類設け、前記閾値の間の領域と、その間以外の領域とで2値化を行うこと、を特徴とする欠陥検査方法である。
請求項11に記載の発明は、請求項1〜10のいずれか1項に記載の欠陥検査方法を行う欠陥検査装置であって、対象物を搬送する搬送ロールと、前記搬送ロールの上部に配置され、前記対象物を上から撮影して前記デジタル画像を取得する撮像装置と、前記搬送ロールの上部に配置され、前記対象物を下部より照明する照明装置と、前記ステップをそれぞれ実行する演算部と、を備える欠陥検査装置である。
請求項12に記載の発明は、1請求項11に記載の欠陥検査装置であって、前記照明装置は、前記撮像装置の直下の照明部分に、遮蔽材が設けられていること、を特徴とする欠陥検査装置である。
なお、上記構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
図1は、実施形態の欠陥検査装置1の概略図である。
欠陥検査装置1は、表面に黒枠等の印刷が施されたガラス板2における、黒枠の縁部の印刷の欠けやかすれ、ガラス板2の縁部に生じた欠け等の欠陥を検出する装置1である。
欠陥検査装置1は、搬送されているガラス板2の裏面に配置された照明装置5より照明光を照射し、ガラス板2を透過した光をカメラ4で撮影するものである。この欠陥検査装置1は、実際の製造ラインに組み込まれるものであり、製造ラインの動作を停止することなく検査が可能である。
カメラ4は、フォトダイオードなどを直線的に配列したラインカメラ4、通常のCCDカメラ4又はCMOSを用いたラインカメラ4等である。ガラス板2の幅方向の全長にわたり撮像できるように、必要に応じて複数台設けてもよい。
ガラス板検出センサ6は、制御部7に接続されており、コンベア3を流れるガラス板2がガラス板検出センサ6上を通過すると、ガラス板2の検知信号を制御部7に伝達する。
また、制御部7は、カメラ4で撮影された画像を処理する。この画像処理については後述する。さらに、制御部7には、記憶部8及び表示装置9が接続されている。
第1実施形態は、ガラス板2上に印刷された黒枠の外縁に生じた欠陥を検出する形態である。
2−1.基準値の取得
まず、欠陥検査装置1において、ガラス板2の黒枠の10の外縁に生じた欠陥検査を行う前に、基準値(ティーチングデータ)の取得を行う。図2は基準値の取得における制御部7の動作を示すフローチャートである。
ガラス板2が、欠陥検査装置1上を搬送されてガラス板検出センサ6上を通過すると、制御部7は検知信号を受信する。
制御部7は、検知信号を受信すると、照明装置5を作動させて照明光をガラス板2に照射させるとともに、カメラ4により撮影位置Aを通過するガラス板2の撮影を行う(ステップS1)。
図3は、撮影された基準画像の一部を拡大した図である。画像中の縁部は、図示するすように黒枠10の外縁11とガラス板2の縁部12とを含む。
検出したガラス板2の縁部12を、例えば10ピクセルごとに分割する(ステップS3)。ただし、10ピクセルに限定されるわけではなく、それ以上でもそれ以下であってもよい。
その近似直線13の法線14を求める(ステップS5)
近似直線の中点P1(近似直線13の、算出に用いた10ピクセル中の中心)を法線14の始点として、法線ベクトル14に沿ってガラス板2の内方に向かい、黒枠10の外縁11までの距離(基準距離S1)を求める(ステップS6)。
ただし、始点は近似直線の中点に限定されるわけではなく、例えば分割領域の範囲内であれば、他の場所であってもよい。
実際のガラス板2においては、黒枠10の外縁11とガラス板2の縁部12とは図4(a)に示すように所定の距離d、離間している。しかし、ガラス板2の縁部12において斜めの方向から撮影される部分がある。斜めの方向から撮影されると、図4(a)のラインLで示すように、ガラス板2の裏面の縁部12と、黒枠10の外縁11とが重なって写る場合がある。
このため、図4(b)に示すように、ガラス板2の縁部12と黒枠10の外縁11との間の間隔が実際の間隔より狭く、又は間隔がないように撮影される部分が生じる。
このような場合、上述のステップ7におけるガラス板2の縁部から黒枠10までの距離はゼロとする。
以上のように求めた基準値を基に、欠陥検査装置1を搬送される検査用のガラス板2の欠陥検査を行う。図5は、検査用ガラス板2の欠陥検査における制御部7の動作を示すフローチャートである。
制御部7は、検知信号を受信すると、照明装置5を作動させて照明光をガラス板2に照射させるとともに、カメラ4により、撮影位置Aを通過するガラス板2の撮影を行う(ステップS11)。
検出したガラス板2の縁部12を10ピクセルごとに分割する(ステップS13)。
分割された領域に含まれる10ピクセルを通る近似直線を求める(ステップS14)。
その近似直線の法線を求める(ステップS15)。
近似直線の中点を法線ベクトルの始点P2として、法線ベクトルに沿って内側に向かって黒枠10までの距離S2(測定距離S2)を求める(ステップS16)。
そして、比較の結果、測定距離S2と基準距離S1との間に、一定値以上の差があった場合(ステップS17,YES)、エラーとする(ステップS18)。
これを全周繰り返して、全て異常なしあればガラス板2は良品と判定する。
1箇所でもエラーが検知された場合検査ガラス板2は不良品とする。
そして、検査対象のガラス板も同様に縁部間の距離を求め、基準値と比較する。その比較結果によりガラス板の欠陥判定を行う。
したがって、黒枠の外縁に生じる、面積を確定しにくいかすれ等の欠陥を検査する欠陥検査方法を提供することができる。
(2)本実施形態によると、法線を用いるので、面積を確定しにくい縁部に生じるかすれ等の欠陥の検出をしやすい。
(3)画像を2値化するので縁部を検出しやすい。
第2実施形態は、ガラス板2上に印刷された黒枠10の内縁に生じた欠陥を検出する形態である。
3−1.基準値の取得
(1)基準値の取得方法の概要
まず、第1実施形態と同様に、ガラス板2の黒枠10の内縁に生じた欠陥検査を行う前に、基準値(ティーチングデータ)の取得を行う。図6は基準値の取得における制御部7の動作を示すフローチャートである。図7は第2実施形態における欠陥検査方法を示す図である。図8は基準値の取得における制御部7の動作を示すフローチャートである。
制御部7は、検知信号を受信すると、照明装置5を作動させて照明光をガラス板2に照射させるとともに、カメラ4により撮影位置Aを通過するガラス板2の撮影を行う(ステップS31)。
このため、ドットを拡縮処理してドットを成長させ、ドット同士、又はドットと黒枠とがつながるようにする(ステップS33)。これにより黒枠がドットと一体となって縁部が滑らかになり、検出誤差が減少する。なお、ドットが生じていない場合、又は影響が小さい場合は省略してもよい。
分割された領域に含まれる10ピクセルを通る近似直線16を求める(ステップS35)。
その近似直線16の法線17を求める(ステップS36)。
記憶部8に、法線17と、近似直線16の中点Q1(近似直線16の、算出に用いた10ピクセル中の中心)と、を基準値として記憶する(ステップS37)。
以上のように求めた基準値を基に、欠陥検査装置1を搬送される検査用のガラス板2の欠陥検査を行う。
制御部7は、検知信号を受信すると、照明装置5を作動させて照明光をガラス板2に照射させるとともに、カメラ4により、撮影位置Aを通過するガラス板2の撮影を行う(ステップS41)。
次いで、拡縮処理を行い、ドットを連続させる(ステップS43)。
そして、図7(b)に示すように、対応点Q2からの距離tが所定範囲(例えば3mm,実際のガラス板2上での長さに対応する長さ)内において黒枠10の内縁15が検出されれば(ステップS47,YES)、異常なしとする(ステップS48)。
そして、図7(c)に示すように、対応点Q2からの距離tが所定範囲(例えば3mm,実際のガラス板2上での長さに対応する長さ)内において黒枠10の内縁15が検出されれば(ステップS47,YES)、異常なしとする(ステップS48)。
なお、ドットを消した画像は印刷の境界が凸凹になるので、誤検出を少なくするために、この所定範囲は大きめにすることが好ましい。
1箇所でもエラーが検知された場合検査ガラス板2は不良品とする。
次いで、検査対象のガラス板において、基準値の始点と対応する位置から、法線に沿って、黒枠の内縁までの距離を求め、基準値と比較する。その比較結果によりガラス板の欠陥判定を行う。
したがって、第1実施形態と同様に、黒枠の内縁に生じる、面積を確定しにくいかすれ等の欠陥を検査する欠陥検査方法を提供することができる。
(2)また、内縁に形成されているドットを拡縮処理してドットを成長させ、ドット同士、又はドットと黒枠とがつながるようにするので、縁部が滑らかになり、検出誤差が減少する。
第3実施形態は、ガラス板2の縁部の欠けを検出する形態である。
4−1.基準値の取得
図9は第3実施形態におけるガラス板2の縁部の欠けを検出する方法を説明する図である。 図9(a)に示すように欠陥検査装置1において照明装置5における、カメラ4の直下にカメラ4の並び沿って細い黒テープ20を貼る。
この状態で、第1実施形態及び第2実施形態と同様に、基準値(ティーチングデータ)の取得を行う。図10は第3実施形態の基準値の取得方法を示すフローチャートである。
制御部7は、検知信号を受信すると、照明装置5を作動させて照明光をガラス板2に照射させるとともに、カメラ4により撮影位置Aを通過するガラス板2の撮影を行う(ステップS51)。
ここで、本実施形態では、照明装置5からの光は黒テープ20によって遮られ、カメラ4に到達しなくなる。したがって、カメラ4の下を通過するガラス板2を撮影した画像は、全体的に黒くなる。
このため、ガラス板2の縁部がカメラ4の下を通過する際に得られた画像において、ガラス板2の縁部12付近が明るく、他の部分が黒い画像が得られる。図9(b)は得られた画像を示したものである。
ここで、縁部12の付近に、欠け等生じている場合、その欠けの部分は、縁部12の明るさと異なる明るさとなる。欠けの部の明るさは、縁部12と比べて明るい場合もあり、また暗い場合もある。このため、二値化の際の閾値は、二種類設け、縁部12の明るさに対して所定の範囲以上明るい場合と、暗い場合とで外縁と内縁を検出する。
記憶部8に、求めた幅と位置とを基準値として記憶させる(ステップS54)。
以上のように求めた基準値を基に、欠陥検査装置1を搬送される検査用のガラス板2の欠陥検査を行う。図11は、第3実施形態の欠陥検査方法を示すフローチャートである。
制御部7は、検知信号を受信すると、照明装置5を作動させて照明光をガラス板2に照射させるとともに、カメラ4により、撮影位置Aを通過するガラス板2の撮影を行う(ステップS61)。
次いで、検査用ガラス板2の検査画像を二値化して画像中に存在する内縁と外縁を検出する(ステップS62)。
本実施形態においても、求めた幅を、記憶部8に記憶された対応する位置における基準値の幅と比較する(ステップS64)。
そして、比較結果より、求めた幅と、基準幅との差が所定の範囲に入っていれば(ステップS64,YES)、不良ではないと見なす(ステップS65)。
比較結果より、求めた幅と、基準幅との差が所定の範囲に入っていなければ(ステップS64,NO)、エラーとする(ステップS66)。
これを全周にわたって行い、不良がなければ、それで良品であると判定する。
Claims (12)
- 検査対象物の欠陥を検査する欠陥検査方法であって、
対象物のデジタル画像を取得する画像取得ステップと、
取得した前記デジタル画像において、前記対象物の輪郭または前記対象物に印刷された印刷部の輪郭を検出する輪郭検出ステップと、
前記輪郭を形成している画素を、所定の個数毎に分割する画素分割ステップと、
1つの分割領域に含まれる全画素を通る近似直線を求める近似直線取得ステップと、
前記近似直線と交差する交差直線を求める交差直線取得ステップと、
前記近似直線上の点を始点として、前記交差直線に沿って、前記画素の色の属性が、隣接する画素に対して第1の閾値以上変化する変化画素の検出を行う変化画素検出ステップと、
前記始点から前記変化画素までの距離に基づいて、前記検査対象物の欠陥判定を行う判定ステップと、
を備えることを特徴とする欠陥検査方法。 - 請求項1に記載の欠陥検査方法であって、
前記交差直線は、前記近似直線に対する法線であること、
を特徴とする欠陥検査方法。 - 請求項1または2に記載の欠陥検査方法であって、
前記画像取得ステップと前記輪郭検出ステップとの間に、
前記検査対象物の前記デジタル画像を2値化する2値化ステップを備えること、
を特徴とする欠陥検査方法。 - 請求項3に記載の欠陥検査方法であって、
前記2値化ステップと前記輪郭検出ステップとの間に、前記2値化処理によって2分された領域の一方を拡大又は縮小する拡縮ステップを備えること、
を特徴とする欠陥検査方法。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の欠陥検査方法であって、
前記近似直線取得ステップと、前記交差直線取得ステップと、前記変化画素検出ステップと、前記判定ステップとは、前記検査対象物の全周における前記分割領域に対してそれぞれ行い、
前記分割領域のいずれかにおいて前記検査対象物が欠陥と判定された場合、前記検査対象物を欠陥と判定すること、
を特徴とする欠陥検査方法。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の欠陥検査方法であって、
前記輪郭検出ステップにおいて検出する輪郭は、前記印刷部の内縁であり、
前記画像取得ステップと、前記輪郭検出ステップと、前記画素分割ステップと、前記近似直線取得ステップと、前記交差直線取得ステップとは、基準値を検出するための基準対象物について行い、
前記交差直線と前記始点とを記憶部に記憶する記憶ステップとを備え、
前記変化画素検出ステップは、前記検査対象物について行い、前記検査対象物における前記記憶部に記憶された前記始点に相当する位置から前記交差直線に沿って前記輪郭の方向に移動したときに、第2の閾値以内で前記輪郭が検出されなかった場合、前記検査対象物を欠陥と判定すること、
を特徴とする欠陥検査方法。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の欠陥検査方法であって、
前記輪郭検出ステップにおいて検出する輪郭は、前記検査対象物の縁部であり、
前記検査対象物について行う、第1画像取得ステップと、第1輪郭検出ステップと、第1画素分割ステップと、第1近似直線取得ステップと、第1交差直線取得ステップと、第1変化画素検出ステップと、前記始点から前記変化画素までの距離を求める第1距離演算ステップと、を備え、
前記検査対象物における前記距離を基準値と比較し、第3の閾値以上差がある場合に、前記検査対象物を欠陥と判定すること、
を特徴とする欠陥検査方法。 - 請求項7に記載の欠陥検査方法であって、
基準値を検出するための基準となる基準対象物について行う、第2画像取得ステップと、第2輪郭検出ステップと、第2画素分割ステップと、第2近似直線取得ステップと、第2交差直線取得ステップと、第2変化画素検出ステップと、前記始点から前記変化画素までの距離を求める第2距離演算ステップと、前記基準対象物における前記始点と前記距離とを基準値として記憶部に記憶する記憶ステップとを備えること、
を特徴とする欠陥検査方法。 - 請求項8に記載の欠陥検査方法であって、
前記検査対象物における前記距離は、
前記基準対象物における前記距離のうちの、前記始点が最も近いものと比較すること、
を特徴とする欠陥検査方法。 - 検査対象物の欠陥を検査する欠陥検査方法であって、
前記検査対象物のデジタル画像を取得する画像取得ステップと、
前記検査対象物の前記デジタル画像を2値化する2値化ステップと、
取得した前記デジタル画像において、前記検査対象物の輪郭を検出する輪郭検出ステップと、
前記輪郭の幅を測定する測定ステップと、
を備え、
前記2値化ステップは、前記2値化の閾値を2種類設け、前記閾値の間の領域と、その間以外の領域とで2値化を行うこと、
を特徴とする欠陥検査方法。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の欠陥検査方法を行う欠陥検査装置であって、
対象物を搬送する搬送ロールと、
前記搬送ロールの上部に配置され、前記対象物を上から撮影して前記デジタル画像を取得する撮像装置と、
前記搬送ロールの上部に配置され、前記対象物を下部より照明する照明装置と、
前記ステップをそれぞれ実行する演算部と、
を備える欠陥検査装置。 - 請求項11に記載の欠陥検査装置であって、
前記照明装置は、前記撮像装置の直下の照明部分に、遮蔽材が設けられていること、
を特徴とする欠陥検査装置。
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