JP2015059855A - 欠陥検査方法及び欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス板上の黒枠の縁部またはガラス板の縁部に生じる欠陥を検査する欠陥検査方法を提供する。
【解決手段】本発明は、検査対象物の欠陥を検査する欠陥検査方法であって、基準とする対象物の基準画像Ｐ１，Ｑ１を取得する基準画像取得ステップと、検査対象物の検査画像Ｐ２，Ｑ２を取得する検査画像取得ステップと、前記基準画像Ｐ１，Ｑ１と前記検査画像Ｐ２，Ｑ２との輝度差を求め、差分画像Ｐ３，Ｑ３を取得する差分画像取得ステップと、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、欠陥検査方法及び欠陥検査装置に関するものである。

例えばガラス板に黒枠を印刷することがある。この黒枠内において独立した一塊のものとして認識することのできるピンホールのような不良が生じた場合、ピンホールの部分の面積を検出し、所定の面積以上又は以下のものを欠陥として認識する従来技術がある（特許文献１参照）。

特開２００６−１０５８０７号公報

しかし、ピンホールは、黒枠の縁部を挟んで発生することもある。また、黒枠の縁部に印刷のかすれが生じることもある。さらに、ガラス板の縁部に欠けが生じることもある。上記従来技術によると、このような面積を確定しにくい不良を検出することができない。

本発明の課題は、検査対象物における縁部に生じる欠陥を検査可能な欠陥検査方法及び欠陥検査装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。
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、基準とする対象物の基準画像（Ｐ１，Ｑ１）を取得する基準画像取得ステップと、検査対象物の検査画像（Ｐ２，Ｑ２）を取得する検査画像取得ステップと、前記基準画像（Ｐ１，Ｑ１）と前記検査画像（Ｐ２，Ｑ２）との輝度差を求め、差分画像（Ｐ３，Ｑ３）を取得する差分画像取得ステップと、を備え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、前記基準画像（Ｐ１，Ｑ１）と前記検査画像（Ｐ２，Ｑ２）とを縮小してから前記差分画像を取得すること、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、前記差分画像取得ステップの後に、前記差分画像（Ｐ３，Ｑ３）を二値化する二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１〜３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（１）であって、対象物を搬送する搬送ロール（３１）と、前記搬送ロール（３１）の上部に配置され、前記対象物を上から撮影して前記基準画像（Ｐ１，Ｑ１）及び前記検査画像（Ｐ２，Ｑ２）を取得する撮像装置（４）と、前記搬送ロール（３１）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（５）と、前記ステップをそれぞれ実行する演算部（７）と、を備える欠陥検査装置（１）である。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の欠陥検査装置（１）であって、前記照明装置（５）は、前記撮像装置（４）の直下の照明部分に、遮蔽材（２０）が設けられていること、を特徴とする欠陥検査装置（１）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。

本発明によれば、検査対象物における縁部に生じる欠陥を検査可能な欠陥検査方法及び欠陥検査装置を提供することができる。

実施形態の欠陥検査装置の概略図である。 第１実施形態の基準画像の取得における制御部の動作を示すフローチャートである。 第１実施形態における撮影画像の一例を示したものである。 差分画像の他の例を示す図である。 第２実施形態におけるガラス板の縁部の欠けを検出する方法を説明する図である。 第２実施形態の基準画像の取得における制御部の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態における撮影画像の例を示した図である。

１．欠陥検査装置の概要
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。

図示するように、欠陥検査装置１は、被検査対象であるガラス板２を搬送するコンベア３と、コンベア３の所定位置の上方に配置されたラインカメラ４と、撮影時にガラス板２を裏面より照明する照明装置５と、ガラス板検出センサ６と、カメラ４や照明装置５等を制御する制御部７と、を備える。

コンベア３は、図示の矢印の方向にガラス板２を搬送するもので、搬送方向に対して垂直に配置された複数のローラ３１を備える。ローラ３１は円柱状であり、長手方向がガラス板２の搬送方向に対して直交するようにして、所定の間隔で互いに並行に配置されている。これらのローラ３１が回転することにより、ガラス板２がコンベア３上を搬送される。

カメラ４は、カメラ４の真下の撮影位置Ａにおいて、ガラス板２の表面を搬送方向に対して直交する方向に連続的に撮影可能なカメラ４である。カメラ４は、図示しない架台に取り付けられており、長手方向がガラス板２の搬送方向に対して直交するようにして、搬送されるガラス板２の上方に配置されている。
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。

照明装置５も、長手方向がガラス板２の搬送方向に対して直交するようにして配置されている。照明装置５は、撮影位置Ａの下方に配置されている。

ガラス板検出センサ６は、例えばフォトインタラプタであり、ローラ３１下の、カメラ４による撮影位置Ａの手前（上流側）における、ローラ３１間に配置されており、ガラス板２が、そのローラ３１間に到達したことを検知することが可能である。
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。

制御部７は、照明装置５及びカメラ４を制御する。制御部７は、ガラス板検出センサ６の検出信号を受信すると、照明装置５を動作させてガラス板２に照明光を照射させる。そして、ガラス板２が撮影位置を通過する時間に合わせてカメラ４を作動させ、照明光が照射されたガラス板２の撮影を行わせる。その後、制御部７は、カメラ４による撮影が終了した後、照明装置５による照射を終了させる。
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。

２．第１実施形態
第１実施形態は、ガラス板の表面に存在する欠陥を検出する形態であり、特に、ガラス板２に印刷された黒枠の縁部に生じた欠陥を検出可能である。

２−１．基準画像の取得
まず、欠陥検査装置１において、欠陥検査の基準となる基準画像の取得を行う。図２は第１実施形態の基準画像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３は第１実施形態における撮影画像の一例を示したものである。

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）。
撮像後に、そのガラス板２を目視で確認して、不良がなければ、その撮影画像を基準画像Ｐ１として用いる。図３（ａ）は、基準画像Ｐ１の一例を示したものである。

２−２．検査画像の取得
次いで、検査対象のガラス板２の検査画像Ｐ２の取得を行う。
この検査画像Ｐ２の取得は、基準画像Ｐ１と同様であり、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Ｓ２）。
図３（ｂ）は、検査画像Ｐ２の一例を示したものである。図示するように、検査対象のガラス板２の黒枠１０の内縁に、例えば黒枠１０の印刷がはみ出した部分１０ａが存在する。

２−３．画像の縮小
次に、基準画像Ｐ１と検査画像Ｐ２とを同じ比率で縮小する（ステップＳ３）。
画像を縮小するのは、画像を縮小するほど検査の速度が向上するからである。また画像の縮小により、回転ズレや画像ブレにより発生するガラスの縁部、プリント境界部の誤差を吸収することができる。

しかし、分解能が下がるので検査能力は落ちることになる。例えば５％縮小した場合、元の画像の分解能が０．２ｍｍであれば縮小後の画像の分解能は４ｍｍになる。
ここで、元の画像の大きさの５％に縮小するというのは、撮影されるガラス板２のズレは最大で２ｍｍ程度であると考えられるからである。撮影したままの画像においては、１ピクセルが０．１ｍｍ程度に相当するので、５％に縮小することで、縮小後の画像は、１ピクセルが２ｍｍということになる。
そのため、基準画像Ｐ１と検査画像Ｐ２とのズレを吸収することができるようになり、ズレが影響しない状態で、判定を行うことができるようになる。

２−４．差分画像の取得
検査画像Ｐ２の各ピクセルのＲＧＢの値と、基準画像Ｐ１の各ピクセルのＲＧＢの値との輝度の差分をとり、差分画像Ｐ３を得る（ステップＳ４）。
図３（ｃ）は、差分画像Ｐ３の一例を示したものである。差分画像Ｐ３において、基準画像Ｐ１と検査画像Ｐ２とが一致している部分は、差分により輝度がゼロとなって黒色になる。
一方、黒枠１０の印刷がはみ出した部分１０ａ等の、検査画像Ｐ２と基準画像Ｐ１との間で異なる部分は、差分により輝度がゼロにならず、黒色にならない。

２−５．二値化
差分画像のＲＧＢの輝度それぞれに閾値を定めておき、この閾値に基づいて、差分画像Ｐ３を二値化する（ステップＳ５）。図３（ｄ）は、二値化後の差分画像Ｐ４である。
図示するように、二値化後の差分画像Ｐ４において、部分１０ａは、二値化されて他の部分と明確に区別される。

２−６．塊の検出
次に、二値化によって検出された部分１０ａの塊を検出する（ステップＳ６）。

２−７．欠陥判定
二値化によって明確に区別された部分１０ａの、短径と長径とを測定（ステップＳ７）し、短径を閾値と比較する（ステップＳ８）。
部分１０ａの短径が閾値より小さい場合（ステップＳ８,ＮＯ）、異常なしと判定する。一方、短径が閾値以上の場合（ステップＳ８,ＹＥＳ）、ガラス板２を欠陥と判定する（ステップＳ１０）

ここで、長径でなく短径の長さで判定するのは以下の理由による。
図４は差分画像Ｐ３’の他の例を示す図である。ガラス板２の搬送ブレや回転ズレの程度がかなり大きい場合、上述のように縮小処理してもガラス板２の縁部及び黒枠等の境界で、欠陥ではないが、差分画像Ｐ３において輝度差のある部分(ズレ部３０)を生じることがある。
このズレ部３０は細長い。したがって長径をもとにして欠陥か否かを判定すると、このズレ部３０が欠陥として検出されてしてしまう。ゆえに、長径は判定に用いず、短径が所定長さ以上の部分だけを欠陥と判定する。これにより、ガラス板２の縁部及び黒枠のズレ部３０を欠陥と判定する可能性が低減される。
複数の欠陥がある場合、これを全ての欠陥について短径判定を行う。一つでも欠陥が検出された場合、不良品とみなす。

２−８．欠陥搬出
欠陥が検出されて不良品と判定されたガラス板２を排出する（ステップＳ１１）。
ただし、搬送ブレ、回転ズレの程度がかなり大きい場合、上述の短径も大きくなり、誤検出が多発する可能性がある。その場合、検査は行うが欠陥を検出した場合でもガラスを排出しないようにしてもよい。

以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によると、基準画像Ｐ１と検査画像Ｐ２との差分画像Ｐ３より欠陥を検査するので、検査対象のガラス板２における縁部に生じる欠陥を検査することができる。

（２）黒枠は縁部にぼかし部分を有する場合がある。このような場合、ガラス板２との境界は、急に色が変るわけではなく、徐々に色が変っていく。そのため、基準画像Ｐ１及び検査画像Ｐ２を二値化してから差分画像Ｐ３を取得するようにすると、基準画像Ｐ１と検査画像Ｐ２との間で、位置ずれが生じていたときに、差分画像Ｐ３において縁が残る。
しかし、本実施形態によると、差分をとってから二値化する。したがって黒枠の徐々に色が変っている部分の差分値は、欠けやかすれがある場合よりも小さな値となる。
ゆえに、欠けやかすれのみを特定可能な二値化の閾値を採用することが容易になり、欠けやかすれをより正確に検出することができる。

（３）本実施形態によると、画像を縮小してから差分を取ることで、回転ズレや画像ブレにより発生するガラス板２の縁部、プリント境界部の誤差を吸収することができる。

３．第２実施形態
第２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。
３−１．基準値の取得
図５は第２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５に示すように、本実施形態では、照明装置５のカメラ４の直下部分に、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実施形態と同様に、基準画像の取得を行う。図６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。

第１実施形態と同様に、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Ｓ１１）。
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。

しかし、ガラス板２の縁部１２の場合、縁部１２が他の部分と比べて滑らかでなく、黒テープ２０が貼られていない部分からガラス板２の縁部１２に到達した光は散乱する。
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７（ａ）は得られた画像の例を示したものである。
画像撮像後に、そのガラスを目視で確認して、不良でなければ、その撮影画像を基準画像Ｑ１として用いる。

３−２．検査画像の取得
次いで、検査対象のガラス板２の検査画像Ｑ２の取得を行う。
この検査画像取得は、基準画像Ｑ１と同様であり、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Ｓ１２）。
図７（ｂ）は、検査画像Ｑ２の一例を示したものである。図示するように、検査対象のガラス板２の内縁に、例えば欠けにより散乱光量が多い部分１２ａが存在している。
なお、この欠け等による部分がガラス板２の縁部１２と重なって生じている場合は、図７（ｂ）において欠け部が縁部１２の他の部分よりも明るくなるか、または暗くなる。

３−３．画像の縮小
第２実施形態においても、基準画像Ｑ１と検査画像Ｑ２とを同じ比率で縮小する（ステップＳ１３）。

３−４．差分画像の取得
検査画像Ｑ２の各ピクセルのＲＧＢの値と、基準画像Ｑ１の各ピクセルのＲＧＢの値との輝度の差分をとり、差分画像Ｑ３を得る（ステップＳ１４）。
図７（ｃ）は、差分画像Ｑ３の一例を示したものである。差分画像Ｑ３において、基準画像Ｑ１と検査画像Ｑ２とが一致している部分は、差分により輝度がゼロとなり、黒くなる。一方、ガラス縁の欠け等の、基準画像Ｑ１と異なる部分１２ａは、基準画像Ｑ１に対して輝度差を生じ、明るくなる。

３−５．二値化
差分画像Ｑ３のＲＧＢのそれぞれの輝度に閾値を定めておき、この閾値に基づいて、差分画像を二値化する（ステップＳ１５）。

３−６．塊の検出
次に、二値化画像において検出された輝度差のある部分１２ａの塊を検出する（ステップＳ１６）。

３−７．欠陥判定
二値化した結果の画像より、輝度差領域の、短径と長径とを測定（ステップＳ１７）し、短径を閾値と比較する（ステップＳ１８）。
そして、部分１２ａの短径が閾値より小さい場合（ステップＳ１８,ＮＯ）、異常なしと判定する。一方、短径が閾値以上の場合（ステップＳ１８,ＹＥＳ）、ガラス板を欠陥と判定する（ステップＳ２０）。
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。

３−８．欠陥搬出
欠陥が検出されて不良品と判定されたガラスを搬出する（ステップＳ２１）。
ただし、搬送ブレ、回転ズレによっては誤検出が多発する場合がある。その場合は検査は行うが欠陥を検出した場合でもガラスを検査コンベアに搬出しないようにしてもよい。

以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）ガラス板２の縁部における散乱光量は、急に変化するわけではなく、徐々に変化する。そのため、二値化してから差分画像Ｑ３を取得するようにすると、基準画像Ｑ１と検査画像Ｑ２との間で、位置ずれが生じていたときに、差分画像Ｑ３において縁が残る。
しかし、本実施形態によると、差分をとってから二値化する。したがって縁部の徐々に光量が変っている部分の差分値は、欠けがある場合よりも小さな値となる。
ゆえに、欠けやかすれのみを特定可能な二値化の閾値を採用することが容易になり、欠けやかすれをより正確に検出することができる。

Ｐ１：基準画像、Ｐ２：検査画像、Ｐ３：差分画像、Ｐ４：差分画像、Ｑ１：基準画像、Ｑ２：検査画像、Ｑ３：差分画像、１：欠陥検査装置、２：ガラス板、５：照明装置、６：ガラス板検出センサ、７：制御部、８：記憶部、１０：黒枠

Claims (5)

1. 検査対象物の欠陥を検査する欠陥検査方法であって、
   基準とする対象物の基準画像を取得する基準画像取得ステップと、
   検査対象物の検査画像を取得する検査画像取得ステップと、
   前記基準画像と前記検査画像との輝度差を求め、差分画像を取得する差分画像取得ステップと、
   を備える欠陥検査方法。
2. 請求項１に記載の欠陥検査方法であって、
   前記基準画像と前記検査画像とを縮小してから前記差分画像を取得すること、
   を特徴とする欠陥検査方法。
3. 請求項１または２に記載の欠陥検査方法であって、
   前記差分画像取得ステップの後に、
   前記差分画像を二値化する二値化ステップを備えること、
   を特徴とする欠陥検査方法。
4. 請求項１〜３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基準画像及び前記検査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。
5. 請求項４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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