JP2015197396A - Image inspection method and image inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は画像検査方法および画像検査装置に関し、特に、検査対象物を製造する複数の工程を含む製造ラインにおいて検査対象物を検査する画像検査方法および画像検査装置に関する。 The present invention relates to an image inspection method and an image inspection apparatus, and more particularly to an image inspection method and an image inspection apparatus for inspecting an inspection object in a production line including a plurality of steps for manufacturing the inspection object.
従来より、対象物を撮影して画像を取得し、取得した画像について処理を実行することで、製品の検査や対象物の検出を行なう技術が知られている。そのような技術として、たとえば、MTS(Mahalanobis-Taguchi System:マハラノビス・タグチ・システム)法を用いた技術がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a technique for inspecting a product and detecting a target object by capturing an image of the target object, acquiring an image, and executing processing on the acquired image. As such a technique, for example, there is a technique using an MTS (Mahalanobis-Taguchi System) method.
特開2010−276481号公報(特許文献1)には、画像処理装置が開示されている。画像処理装置は、検査対象品を撮影して多数の画素からなる画像を取得する撮影部と、撮影部で取得した画像に基づき検査対象品が良品であるか不良品であるかを判別する判別部とを含む。記憶部の算出パラメータは、良品画像群を構成する各画像の各画素における輝度値と、良品画像群を構成する各画像の各画素における当該画素と隣接する画素との間の輝度の差分値と、良品画像群を構成する各画像の各画素における当該画素及び周囲の画素との輝度の積分値との、相関係数行列から算出される。判別部は、検査対象品の画像について、良品画像群のデータとの統計的距離を算出し、該算出された統計的距離が所定範囲にあるか否かを判別する。 Japanese Patent Laying-Open No. 2010-276481 (Patent Document 1) discloses an image processing apparatus. The image processing apparatus captures an inspection target product and acquires an image composed of a large number of pixels, and determines whether the inspection target product is a non-defective product or a defective product based on the image acquired by the imaging unit. Part. The calculation parameter of the storage unit includes a luminance value at each pixel of each image constituting the non-defective image group and a luminance difference value between the pixel adjacent to the pixel at each pixel of each image constituting the non-defective image group. Then, it is calculated from a correlation coefficient matrix of the luminance value of the pixel and surrounding pixels in each pixel of each image constituting the non-defective image group. The determination unit calculates a statistical distance between the image of the inspection target product and the non-defective image group data, and determines whether or not the calculated statistical distance is within a predetermined range.
また、特開平11−306325号公報(特許文献2)には、対象物検査装置が開示されている。対象物検査装置は、画像入力部から取り込んだ顔画像を含む入力画像に対して、照合領域位置指定部により領域モデルを当て嵌める被照合局所領域の位置を指定する。対象物検査装置は、指定した被照合局所領域毎に輝度正規化部により輝度正規化を行い、さらに、画像処理部によりエッジ検出等の画像処理を行う。そして、対象物検査装置は、判定要素取得部により被照合局所領域の正規化され、画像処理された画像に対して顔の領域モデルを当て嵌めて領域モデル内の各判定要素取得領域の特徴量を抽出し、マハラノビス距離判定部にて抽出した特徴量に基づいて各被照合局所領域毎にマハラノビス距離を算出し、この算出結果により顔の検出を行う。 JP-A-11-306325 (Patent Document 2) discloses an object inspection apparatus. The target object inspection apparatus designates the position of the collation local region to which the region model is fitted by the collation region position designation unit with respect to the input image including the face image captured from the image input unit. The object inspection apparatus performs luminance normalization by the luminance normalization unit for each designated local region to be verified, and further performs image processing such as edge detection by the image processing unit. Then, the object inspection apparatus normalizes the local area to be verified by the determination element acquisition unit and applies the face area model to the image that has been subjected to image processing, so that the feature amount of each determination element acquisition area in the area model And the Mahalanobis distance is calculated for each local area to be checked based on the feature quantity extracted by the Mahalanobis distance determination unit, and the face is detected based on the calculation result.
また、特開平8−327561号公報(特許文献3)には、ガラス板の欠点検査装置が開示されている。欠点検査装置は、ガラス板の搬送方向に設けられた複数の1次元ラインカメラを用いてガラス板の明視野画像、暗視野画像、および透過画像を連続的に撮像し、得られた3種類の画像に基づいて、ガラス板に存在する異物、泡、表面傷、表面凹凸を判別する。。 JP-A-8-327561 (Patent Document 3) discloses a glass plate defect inspection apparatus. The defect inspection apparatus continuously captures a bright-field image, a dark-field image, and a transmission image of a glass plate using a plurality of one-dimensional line cameras provided in the conveyance direction of the glass plate, and obtains three types of obtained images. Based on the image, foreign matter, bubbles, surface scratches, and surface irregularities present on the glass plate are determined. .
しかし、従来の技術では、検査対象物の良否を判定することは可能であるが、複数の工程を経て製造される検査対象物に異常部が発生した場合に、その異常部がどの工程で発生したかを特定することは困難であった。 However, with the conventional technology, it is possible to determine the quality of an inspection object, but when an abnormal part occurs in an inspection object manufactured through multiple processes, the abnormal part occurs in which process. It was difficult to identify what was done.
それゆえに、この発明の主たる目的は、検査対象物の異常部が発生した工程を容易に特定することが可能な画像検査方法および画像検査装置を提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide an image inspection method and an image inspection apparatus capable of easily specifying a process in which an abnormal part of an inspection object has occurred.
この発明に係る画像検査方法は、検査対象物を製造する複数の工程を含む製造ラインにおいて検査対象物を検査する画像検査方法であって、複数の工程の各々の終了後に撮像された検査対象物の画像に基づいて、各工程の終了後の検査対象物に存在する異常部が複数の異常モードのうちのいずれの異常モードに属するかを判別し、異常部の異常モードと検査対象物における異常部の座標とを含むマッピングデータを生成する第1のステップと、複数の工程における検査対象物の寸法変化に基づいて、複数のマッピングデータに含まれる同一異常部の座標が一致するように複数のマッピングデータのサイズを規格化する第2のステップと、規格化された複数のマッピングデータのうちの2つ以上のマッピングデータに含まれる同一異常部をグループ化し、異常部が発生した工程を特定する第3のステップとを備えたものである。 An image inspection method according to the present invention is an image inspection method for inspecting an inspection object in a production line including a plurality of processes for manufacturing the inspection object, and the inspection object is imaged after completion of each of the plurality of processes. On the basis of the image, it is determined which abnormal mode the abnormal part existing in the inspection object after completion of each process belongs to, and the abnormal mode of the abnormal part and the abnormality in the inspection object Based on the first step of generating mapping data including the coordinates of the part and the dimensional change of the inspection object in the plurality of processes, so that the coordinates of the same abnormal part included in the plurality of mapping data match. The second step of normalizing the size of the mapping data and the same abnormal part included in two or more of the standardized mapping data are grouped. And up of, in which a third step of identifying the abnormal portion occurs process.
この発明に係る画像検査方法によれば、検査対象物の異常部がどの工程で発生したかを容易に特定することができる。 According to the image inspection method according to the present invention, it is possible to easily identify in which process the abnormal portion of the inspection object has occurred.
<A.概要>
本実施の形態の画像検査装置は、検査対象物を製造する複数の工程を含む製造ラインにおいて検査対象物を検査する画像検査装置であって、複数の工程の各々の終了後に撮像された検査対象物の画像に基づいて、各工程の終了後の検査対象物に存在する異常部が複数の異常モードのうちのいずれの異常モードに属するかを判別し、異常部の異常モードと検査対象物における異常部の座標とを含むマッピングデータを生成するデータ生成部と、複数の工程における検査対象物の寸法変化に基づいて、複数のマッピングデータに含まれる同一異常部の座標が一致するように複数のマッピングデータのサイズを規格化する規格化部と、規格化された複数のマッピングデータのうちの2つ以上のマッピングデータに含まれる同一異常部をグループ化し、異常部が発生した工程を特定する特定部とを備えたものである。
<A. Overview>
The image inspection apparatus according to the present embodiment is an image inspection apparatus that inspects an inspection object in a production line including a plurality of processes for manufacturing the inspection object, and is an inspection object that is imaged after completion of each of the plurality of processes. Based on the image of the object, the abnormal part existing in the inspection object after completion of each step is determined to which of the abnormal modes belong to the abnormal mode, and the abnormal mode of the abnormal part and the inspection object A data generation unit that generates mapping data including the coordinates of the abnormal part, and a plurality of coordinates so that the coordinates of the same abnormal part included in the plurality of mapping data match based on the dimensional change of the inspection object in the plurality of processes. The normalization part that normalizes the size of mapping data and the same abnormal part included in two or more of the standardized mapping data are grouped Is obtained by a specifying unit configured to specify an abnormal portion occurs process.
以下、上記のような画像検査装置について詳細に説明する。
<B.ハードウェア構成>
図1は、本実施の形態に従う画像検査装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図1を参照して、画像検査装置100は、主たる構成として、CPU(Central Processing Unit)102と、画像検査装置100の使用者による指示の入力を受けるキーボード104およびマウス106と、メモリ108と、各種情報を表示するためのディスプレイ110と、メモリインターフェイス(I/F)115と、通信インターフェイス(I/F)116とを含む。各ハードウェアは、相互にデータバスによって接続されている。
Hereinafter, the image inspection apparatus as described above will be described in detail.
<B. Hardware configuration>
FIG. 1 is a block diagram showing a hardware configuration of the image inspection apparatus according to the present embodiment. Referring to FIG. 1, an image inspection apparatus 100 mainly includes a CPU (Central Processing Unit) 102, a keyboard 104 and a mouse 106 that receive an instruction input by a user of the image inspection apparatus 100, a memory 108, A display 110 for displaying various information, a memory interface (I / F) 115, and a communication interface (I / F) 116 are included. Each hardware is mutually connected by a data bus.
CPU102は、メモリ108に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、画像検査装置100の各部を制御する。より詳細にはCPU102は、当該プログラムを実行することによって、後述する画像検査装置100の処理(ステップ)の各々を実現する。CPU102は、例えば、マイクロプロセッサ(Microprocessor)である。なお、当該ハードウェアは、CPU以外のFPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)およびその他の演算機能を有する回路などであってもよい。 The CPU 102 controls each unit of the image inspection apparatus 100 by reading and executing a program stored in the memory 108. More specifically, the CPU 102 implements each process (step) of the image inspection apparatus 100 described later by executing the program. The CPU 102 is, for example, a microprocessor. The hardware may be an FPGA (Field Programmable Gate Array) other than the CPU, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), a circuit having other arithmetic functions, or the like.
メモリ108は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read-Only Memory)、ハードディスクなどによって実現される。メモリ108は、CPU102によって実行されるプログラム、データなどを記憶する。 The memory 108 is realized by a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read-Only Memory), a hard disk, or the like. The memory 108 stores programs and data executed by the CPU 102.
画像検査装置100における処理は、各ハードウェアおよびCPU102により実行されるプログラムによって実現される。このようなプログラムは、メモリ108に予め記憶されている場合がある。また、プログラムは、記録媒体114に格納されて流通している場合もある。あるいは、プログラムは、いわゆるインターネットに接続されている情報提供事業者によって、ダウンロード可能なものとして提供される場合もある。このようなプログラムは、メモリインターフェイス115を介して、あるいは、通信インターフェイス116を介してダウンロードされた後、メモリ108に格納される。 The processing in the image inspection apparatus 100 is realized by each hardware and a program executed by the CPU 102. Such a program may be stored in the memory 108 in advance. The program may be stored in the recording medium 114 and distributed. Alternatively, the program may be provided as a downloadable program by an information provider connected to the so-called Internet. Such a program is stored in the memory 108 after being downloaded through the memory interface 115 or the communication interface 116.
図1に示される画像検査装置100を構成する各ハードウェアは、一般的なものである。したがって、画像検査装置100の各ハードウェアの動作は周知であるので、詳細な説明は行なわない。 Each hardware which comprises the image inspection apparatus 100 shown by FIG. 1 is common. Therefore, the operation of each hardware of the image inspection apparatus 100 is well-known and will not be described in detail.
<C.検査対象物>
ここでは、本実施の形態に従う画像検査装置100が金属板を検査対象物とする場合について説明する。
<C. Inspection object>
Here, a case where image inspection apparatus 100 according to the present embodiment uses a metal plate as an inspection object will be described.
(c1.金属板の製造工程)
本実施の形態に従う画像検査装置100は、検査対象物を製造する複数の工程を含む製造ラインに配置され、複数の工程の各々で撮像された検査対象物の画像に基づいて検査対象物を非破壊で検査する。
(C1. Metal plate manufacturing process)
Image inspection apparatus 100 according to the present embodiment is arranged on a production line including a plurality of processes for manufacturing an inspection object, and removes an inspection object based on an image of the inspection object captured in each of the plurality of processes. Inspect by destruction.
まず、このような製造ラインの一例として金属板の製造工程について説明する。検査対象物である金属板が搬送されながら製造工程を通過し、検査工程に移行する。検査工程では搬送路の一部を撮像視野に含むように配置された撮像部であるラインカメラから、撮像によって得られた対象物の撮像画像を用いて対象物の異常の有無、異常モードが検査される。 First, a metal plate manufacturing process will be described as an example of such a manufacturing line. The metal plate as the inspection object passes through the manufacturing process while being conveyed, and the process proceeds to the inspection process. In the inspection process, the presence or absence of abnormality of the target object and the abnormal mode are inspected using the captured image of the target object obtained from the line camera, which is an imaging unit arranged so as to include a part of the conveyance path in the imaging field of view. Is done.
図2は、金属板の製造工程の一例を示すフローチャートである。ここでは、金属板は、1mm以下の金属薄膜であるものとする。金属板の製造工程では、まず、溶融装置が、銅や金などの金属板を溶融し(ステップST1)、鋳造装置が、インゴット状に鋳造する(ステップST3)。次に、圧延装置が、鋳造されたインゴットを複数のロールで圧延し、当該金属板を薄板化する(ステップST5)。次に、脱脂洗浄装置が、金属表面に付着した油脂分を除去するとともに(脱脂)、洗浄する(ステップST7)。このとき、金属板には、薄板化される過程において、金属溶融時に内包された欠陥、表面に付着した汚れ、傷等が生じる場合がある。 FIG. 2 is a flowchart showing an example of a metal plate manufacturing process. Here, the metal plate is assumed to be a metal thin film of 1 mm or less. In the metal plate manufacturing process, first, the melting device melts a metal plate such as copper or gold (step ST1), and the casting device casts it into an ingot (step ST3). Next, the rolling device rolls the cast ingot with a plurality of rolls to thin the metal plate (step ST5). Next, the degreasing and cleaning device removes the oil and fat adhering to the metal surface (degreasing) and cleaning (step ST7). At this time, in the process of thinning the metal plate, there may be a defect included during melting of the metal, a stain attached to the surface, a scratch, or the like.
次に、レベリング工程において、小径ローラによって金属板の表面が平坦化される(ステップST9)。次に、検査装置が、金属板の外観を検査し、良品と不良品とを判断する(ステップST11)。そして、金属板は、所定の幅で切断され(ステップST13)、製品として出荷される(ステップST15)。 Next, in the leveling step, the surface of the metal plate is flattened by the small diameter roller (step ST9). Next, the inspection device inspects the appearance of the metal plate to determine whether the product is good or defective (step ST11). And a metal plate is cut | disconnected by predetermined width (step ST13), and is shipped as a product (step ST15).
このような製造工程では、圧延により材料は搬送方向に引き伸ばされるが、その延伸率は金属の厚みより推定することが可能である。 In such a manufacturing process, the material is stretched in the conveying direction by rolling, but the stretching ratio can be estimated from the thickness of the metal.
また、製造工程において、金属板が幅方向に切断されることがあるが、この幅についてもモニタされている。製造工程においては、金属板が一度ロール状に巻き取られた後に、別工程において他のロールに再度巻きなおす工程が存在する。この際には撮像時の製品の裏表が逆転する。 In the manufacturing process, the metal plate may be cut in the width direction, and this width is also monitored. In a manufacturing process, after a metal plate is once wound up in a roll shape, there is a process of re-winding around another roll in a separate process. At this time, the front and back of the product at the time of imaging are reversed.
製品は高速に搬送されるために、ロールの回転数から求めた異常部の座標位置には誤差が発生しやすい。レーザーマークによる位置情報の記入も有効であるが、製品の不具合発生原因(張力を加えた場合の製品の断裂、マーク部の使用不可)となる他、マークの読取機構、位置情報の記録等、システムが複雑となる。 Since the product is conveyed at a high speed, an error is likely to occur in the coordinate position of the abnormal portion obtained from the number of rotations of the roll. It is also effective to fill in the position information with the laser mark, but it may cause malfunction of the product (the product breaks when tension is applied, the mark part cannot be used), the mark reading mechanism, the recording of position information, etc. The system becomes complicated.
また、脱脂、洗浄工程で付着した異物に関しても、その大部分が有機物の再付着であることから、紫外線またはX線領域の波長の光を金属表面に照射し、その際の発光部の画像を取得することで、圧延、レベリング時に付着する金属異物(異物発光が無い)と区別することができる。 In addition, most of the foreign matter adhering in the degreasing and cleaning processes is redeposition of organic matter, so light of wavelengths in the ultraviolet or X-ray region is irradiated onto the metal surface, and the image of the light emitting part at that time is displayed. By acquiring, it can be distinguished from metal foreign matter (no foreign matter light emission) adhering during rolling and leveling.
次に、ラインカメラにより撮像された金属板の画像に基づいて、当該金属板を検査する検査工程について説明する。 Next, an inspection process for inspecting the metal plate based on the image of the metal plate taken by the line camera will be described.
図3は、検査工程の概要を示す図である。図3では、レべリング工程に設けられた検査工程が例示されている。図3を参照して、金属板は、レベリング工程において、表面が平坦化されると、検査工程に搬送される。そして、金属板は、ライトから光が照射された状態で、上下方向に設置されたラインカメラにより撮像された後、ロールに巻き取られていく。ラインカメラは、例えば、CCD(Charge Coupled Device)カメラである。なお、ラインカメラは撮像した金属板表面の画像を示す画像データを、画像検査装置100に送信する。画像検査装置100は、通信I/F116を介して撮像された画像データを受信し、メモリ108の所定領域に格納する。 FIG. 3 is a diagram showing an outline of the inspection process. In FIG. 3, the inspection process provided in the leveling process is illustrated. Referring to FIG. 3, the metal plate is transported to the inspection process when the surface is flattened in the leveling process. And a metal plate is taken up by the roll, after imaged with the line camera installed in the up-down direction in the state irradiated with light from the light. The line camera is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) camera. The line camera transmits image data indicating the captured image of the surface of the metal plate to the image inspection apparatus 100. The image inspection apparatus 100 receives image data captured through the communication I / F 116 and stores it in a predetermined area of the memory 108.
ラインカメラには、同様に例えばCCDカメラを用いているが、照射する光の波長を紫外光、またはX線領域の波長とし、その際に得られる蛍光画像を撮像する機構を備えている。 Similarly, for example, a CCD camera is used as the line camera, but it has a mechanism for setting the wavelength of the irradiated light to ultraviolet light or the wavelength of the X-ray region and capturing a fluorescent image obtained at that time.
参考のために、図4(A)(B)に、本実施の形態に係るラインカメラによって撮像された金属板表面の正常部の画像の一例を示す。図4(A)(B)を参照して、金属板の正常部の画像(以下「良品画像」とも称す。)に関しては、画像に特徴的な部分がないことがわかる。すなわち、図4(A)に示された良品画像と、図4(B)に示された良品画像には、特徴的な差がないことがわかる。 For reference, FIGS. 4A and 4B show an example of an image of a normal portion of the metal plate surface imaged by the line camera according to the present embodiment. With reference to FIGS. 4A and 4B, it can be seen that there is no characteristic portion in the image of the normal part image of the metal plate (hereinafter also referred to as “non-defective image”). That is, it can be seen that there is no characteristic difference between the non-defective image shown in FIG. 4A and the good image shown in FIG.
これに対して、図5(A)〜(F)は、ラインカメラによって撮像された金属板表面において異常部が観察される画像の一例を示す図である。図5(A)〜(F)を参照して、金属板の異常部を有する画像(以下「異常品画像」とも称す。)に関しては、図4(A)(B)の良品画像に比較して画像に特徴的な部分があることがわかる。ここでは、金属板で観察される異常部を、例えば、図5(A)〜(F)に示される6種類の異常モードM1〜モードM6に分類する。 On the other hand, FIGS. 5A to 5F are diagrams illustrating examples of images in which abnormal portions are observed on the surface of the metal plate imaged by the line camera. Referring to FIGS. 5A to 5F, an image having an abnormal portion of a metal plate (hereinafter also referred to as “abnormal product image”) is compared with the non-defective product images of FIGS. 4A and 4B. You can see that there is a characteristic part in the image. Here, the abnormal portion observed on the metal plate is classified into, for example, six types of abnormal modes M1 to M6 shown in FIGS.
図5(A)のモードM1の異常部は、金属溶融時に形成された析出物によるものである。また、図5(B)のモードM2の異常部は、金属板の中央付近に黒い筋構造が形成されており、これは圧延時に発生したすり傷を示す。図5(C)のモードM3の異常部は、金属板の中央付近に形成される黒い円状領域を示し、これは、製造時の打痕によるものである。 The abnormal part of mode M1 in FIG. 5A is due to precipitates formed during metal melting. Further, in the abnormal portion of mode M2 in FIG. 5B, a black streak structure is formed in the vicinity of the center of the metal plate, which indicates a scratch generated during rolling. The abnormal part of the mode M3 in FIG. 5C shows a black circular region formed near the center of the metal plate, which is due to a dent during manufacture.
図5(D)のモードM4の異常部は、金属板の中央付近と上部分における横方向に延びる比較的太い領域を示す。これは金属板表面の変形によるものである。図5(E)のモードM5の異常部は、金属板表面に形成されている筋状の線を示し、これは金属(銅)板の切断時に発生する金属くずが付着したことによる。図5(F)のモードM6の異常部は、金属板表面の中央部から放射状に広がった模様を示す。これは、洗浄時に付着した有機物によるものである。図5(A)〜(F)から異常モードによって、画像の特徴となる異常部の形状、大きさが異なることが分かる。 The abnormal part of mode M4 in FIG. 5D shows a relatively thick region extending in the lateral direction near the center and the upper part of the metal plate. This is due to deformation of the metal plate surface. The abnormal part of mode M5 in FIG. 5 (E) shows a streak line formed on the surface of the metal plate, which is due to the adhering of metal scrap generated when the metal (copper) plate is cut. The abnormal part of mode M6 in FIG. 5 (F) shows a pattern that spreads radially from the central part of the surface of the metal plate. This is due to organic substances adhering during cleaning. From FIGS. 5A to 5F, it can be seen that the shape and size of the abnormal part, which is a feature of the image, differ depending on the abnormal mode.
なお、図5(A)のモードM1の異常部は、金属溶融時に形成された析出物によるものであるため、圧延ロールの径、ロール間の幅等、装置パラメータとの相関が無い。図5(B)のモードM2の異常部は、圧延時に発生した擦り傷であるため、特定の圧延ロールの装置パラメータとの相関がある。図5(C)のモードM3の異常部は、製造時の打痕であるため、表面と裏面の画像位置が一致している。 In addition, since the abnormal part of mode M1 of FIG. 5 (A) is based on the precipitate formed at the time of metal melting, there is no correlation with apparatus parameters, such as the diameter of a rolling roll, the width | variety between rolls. Since the abnormal portion of mode M2 in FIG. 5B is a scratch generated during rolling, there is a correlation with the apparatus parameters of a specific rolling roll. Since the abnormal portion of mode M3 in FIG. 5C is a dent at the time of manufacture, the image positions on the front surface and the back surface are the same.
図5(D)のモードM4の異常部は、金属表面の微小変形によるものであるため、レベリング工程のローラー間隔やローラー径との対応が見られる。図5(E)のモードM5の異常部では、筋状の線が入っており、これは銅の切断時に発生した金属くずが付着したものであるため、切断工程で発生したものと特定できる。図5(F)のモードM6の異常部は、洗浄時に付着した有機物である。有機物である場合は蛍光画像でも通常画像と同様の異常形状が見られる。 Since the abnormal portion of mode M4 in FIG. 5D is due to minute deformation of the metal surface, correspondence with the roller interval and the roller diameter in the leveling process can be seen. In the abnormal part of the mode M5 in FIG. 5E, a streak-like line is included, and this is because the metal scrap generated at the time of cutting the copper is attached, so that it can be identified as generated in the cutting process. The abnormal part of mode M6 in FIG. 5F is an organic substance adhering during cleaning. In the case of an organic material, an abnormal shape similar to that of a normal image can be seen in a fluorescent image.
<D.マハラノビス距離、およびその算出方式>
まず、本実施の形態に従うマハラノビスの距離の算出方式について、簡単に説明する。具体的には、これは、MT(Mahalanobis-Taguchi)法に基づく算出方式である。
<D. Mahalanobis distance and calculation method>
First, the Mahalanobis distance calculation method according to the present embodiment will be briefly described. Specifically, this is a calculation method based on the MT (Mahalanobis-Taguchi) method.
例えば、取得されたデータをYip、データ項目数をi=1〜k、データセット数をp=1〜nとし、データ項目ごとにデータYipの平均値Miと、標準偏差σiとを計算する。 For example, the acquired data is Y ip , the number of data items is i = 1 to k, the number of data sets is p = 1 to n, the average value M i of the data Y ip for each data item, and the standard deviation σ i Calculate
次に、平均値Miおよび標準偏差σiを用いて、次式(1)により基準化値yipを計算する。 Next, the standardized value y ip is calculated by the following equation (1) using the average value M i and the standard deviation σ i .
本実施の形態では、取得されたデータYipは、各異常モード当たり、後述する9種類の特徴量(1)〜(9)を用いて異常モードに分類された画像を100個とすれば、9×100の計900個になる。このように、データ項目数は、各画像の特徴量である9個、データセット数はモード毎に分類された画像個数(各100個程度)とする。 In the present embodiment, if the acquired data Y ip is 100 images classified into the abnormal mode using nine types of feature values (1) to (9) described later for each abnormal mode, 9 × 100 total 900 pieces. As described above, the number of data items is nine, which is the feature amount of each image, and the number of data sets is the number of images classified for each mode (about 100 each).
次に、基準化値yipを用いて、次式(2)および(3)により基準化値の相関行列Rを作成する。 Next, using the normalized value y ip , a correlation matrix R of the normalized values is created by the following equations (2) and (3).
次に、次式(4)により相関行列Rの逆行列AMTを作成する。 Next, an inverse matrix A MT of the correlation matrix R is created by the following equation (4).
最後に、次式(5)によりマハラノビスの距離D2を計算する。 Finally, the Mahalanobis distance D2 is calculated by the following equation (5).
<E.特徴量の抽出>
次に、画像解析に必要となる画像の特徴量を抽出するために、以下のような画像処理を実施する。
<E. Feature Extraction>
Next, the following image processing is performed in order to extract the image feature amount necessary for image analysis.
まず、画像処理に際して画像解像度を変化させた画像を生成する。具体的には、解像度を高解像度、中解像度、低解像度の3段階に変化させた被検査画像を用いた。被検査画像は通常の可視光(自然光)の反射光により撮像した異常部の画像と、紫外またはX線領域の波長の光を照射した際に放出される蛍光をCCDで撮像した画像を用いる。つまり、画像数は1異常部に対して6画像である。 First, an image with a changed image resolution is generated during image processing. Specifically, an image to be inspected with the resolution changed in three stages of high resolution, medium resolution, and low resolution was used. As the image to be inspected, an image of an abnormal portion captured by reflected light of normal visible light (natural light) and an image captured by a CCD of fluorescence emitted when irradiated with light having a wavelength in the ultraviolet or X-ray region are used. That is, the number of images is six for one abnormal part.
これら6画像について、画像の特徴量を強調するために、以下の画像処理を実施した。
(e1.画像の平滑化と判別分析法による2値化処理)
ここでは、ガウシアン分布に基づく画像の平滑化と、判別分析法を用いた画像処理による2値化処理について説明する。まず、画像のノイズを除去するために、ガウシアン分布に基づいて、画像の輝度値を平坦化させる。次に、判別分析法を適用した2値化処理を実行する。なお、判別分析法は、分離度(separation metrics)が最大となる閾値を求め、自動的に2値化を行う手法である。分離度はクラス間分散(between-class variance)とクラス内分散(within-class variance)との比で算出することができる。
For these six images, the following image processing was performed in order to emphasize the feature amount of the image.
(E1. Image smoothing and binarization by discriminant analysis)
Here, smoothing of an image based on a Gaussian distribution and binarization processing by image processing using a discriminant analysis method will be described. First, in order to remove image noise, the luminance value of the image is flattened based on the Gaussian distribution. Next, binarization processing to which the discriminant analysis method is applied is executed. The discriminant analysis method is a method of obtaining a threshold value that maximizes the separation metrics and automatically performing binarization. The degree of separation can be calculated by the ratio of between-class variance and within-class variance.
閾値tで2値化したとき、閾値tよりも輝度値が小さい側(黒クラス)の画素数をω1、平均をm1、分散をσ1、輝度値が大きい側(白クラス)の画素数を画素数をω2、平均をm2、分散をσ2、画像全体の画素数をωt、平均をmt、分散をσtとしたときクラス内分散σ2 wは、次式(6)によって算出される。 When binarization is performed with the threshold value t, the number of pixels on the side having a smaller luminance value than the threshold value t (black class) is ω 1 , the average is m 1 , the variance is σ 1 , and the pixel having the larger luminance value (white class) When the number is the number of pixels ω2, the average is m 2 , the variance is σ 2 , the total number of pixels in the image is ω t , the average is m t , and the variance is σ t , the intra-class variance σ 2 w is ).
次に、クラス間分散σ2 bは、全分散(total variance)σtは、それぞれ次の式(7)と式(8)によって算出される。 Next, the interclass variance σ 2 b and the total variance σ t are calculated by the following equations (7) and (8), respectively.
したがって、クラス間分散σ2 bとクラス内分散σ2 wとの比である分離度は、次式(9)によって算出される。 Therefore, the degree of separation, which is the ratio between the interclass variance σ 2 b and the intraclass variance σ 2 w , is calculated by the following equation (9).
そして、この分離度が最大となる閾値tを算出して、自動的に2値化処理がなされる。
(e2.平均値による2値化処理、ラベリング処理および膨張処理)
次に、ラインカメラによって撮像された画像から検査対象となる金属板部分を抽出するために、予め抽出したい領域(金属板部分)が定められた、上記方式で2値化処理を行なった2値化画像を用いて、マスク処理を行なった。すなわち、ラインカメラによって撮像された画像から、金属板以外の部分を削除した(金属板部分を抽出した)。なお、ラインカメラによって撮像された各画像について、2値化処理の実施後に、処理前の状態に戻して金属板部分を抽出してもよい。
Then, a threshold value t that maximizes the degree of separation is calculated, and binarization processing is automatically performed.
(E2. Binarization processing by average value, labeling processing and expansion processing)
Next, in order to extract the metal plate portion to be inspected from the image captured by the line camera, the binarization processing is performed by the above method in which the region (metal plate portion) to be extracted is determined in advance. Mask processing was performed using the converted image. That is, a portion other than the metal plate was deleted from the image captured by the line camera (the metal plate portion was extracted). In addition, about each image imaged with the line camera, after implementation of a binarization process, you may return to the state before a process and may extract a metal plate part.
次に、金属以外の部分を削除後、画像ノイズを削除し実効検査領域を抽出する。ここで、実効検査領域とは、2値化画像に基づいて不良品と判断される要因とは異なる要因で生じたノイズを除外したものである。すなわち、画像上、実際に検査すべき領域とは別の領域を除外したものである。ここでは、画像処理により、画像ノイズとして異常部ではない金属端のうねりによる影部が除外されることについて説明する。 Next, after deleting portions other than metal, image noise is deleted and an effective inspection region is extracted. Here, the effective inspection area is obtained by excluding noise generated by a factor different from the factor determined as a defective product based on the binarized image. That is, an area other than the area to be actually inspected is excluded from the image. Here, it will be described that a shadow portion due to metal edge undulation that is not an abnormal portion is excluded as image noise by image processing.
まず、画素の輝度の平均値を閾値として、画像に対して2値化処理が実施される。次に、2値化処理後の画像に対して、ラベリング処理を実施する。ここで、ラベリング処理とは、2値化処理された画像において、白領域(または黒領域)が連続した画素に同じ番号を割り振る処理のことであり、同じ番号が割り振られた画素はひとつのオブジェクトと捉えることが可能となる。次に、画像の特徴量を取得する領域(以下「特徴量取得領域」とも称す。)を特定する。これは、例えば、画像をラベリング処理したときに抽出される白領域のオブジェクトが、画像上におけるどの位置に存在するかを解析することで特定される。 First, binarization processing is performed on an image using an average value of luminance of pixels as a threshold value. Next, a labeling process is performed on the image after the binarization process. Here, the labeling process is a process of assigning the same number to pixels in which a white area (or black area) is continuous in a binarized image, and a pixel assigned the same number is a single object. It is possible to grasp. Next, an area for acquiring the feature quantity of the image (hereinafter also referred to as “feature quantity acquisition area”) is specified. This is specified, for example, by analyzing the position on the image where the object of the white area extracted when the image is labeled.
次に、特定された特徴量取得領域における周辺部分に関しても白黒を逆転する膨張処理を実施する。膨張処理により互いに白、黒が異なる隣接した画素同士を白または黒に統一することなどにより、画像上の当該領域の特徴を強調する。 Next, expansion processing for reversing black and white is also performed on the peripheral portion in the specified feature amount acquisition region. The features of the region on the image are emphasized by unifying adjacent pixels that are different in white and black into white or black by expansion processing.
(e3.特徴量抽出処理)
図6(A)は上記の画像処理を施す前の元画像を示し、図6(B)は上記の画像処理を施した後の画像を示す図である。本実施の形態では、画像処理後の画像を用いて、以下の画像特徴量の抽出を実施する。
(E3. Feature amount extraction process)
FIG. 6A shows an original image before the above image processing is performed, and FIG. 6B shows an image after the above image processing is performed. In the present embodiment, the following image feature amount extraction is performed using the image after image processing.
上記のような画像処理により特定された特徴量取得領域における、画像毎の以下の特徴量(1)〜(9)を抽出する。
(1)1画像内の異常部の個数
(2)異常部の横幅
(3)異常部の縦横比
(4)異常部の画素面積
(5)異常部の周囲長さ
(6)異常部の円形度を含む(円形度は4πS/Lで表現される)
(7)異常部の外形の曲率
(8)異常部の輝度積分値
(9)異常部の重心の位置
これら特徴量の算出には、周知の方法を用いることができるので、ここでは説明を繰り返さないが、例えば輝度積分値の算出方法を簡単に説明する。
The following feature amounts (1) to (9) for each image in the feature amount acquisition region specified by the image processing as described above are extracted.
(1) Number of abnormal portions in one image (2) Width of abnormal portion (3) Aspect ratio of abnormal portion (4) Pixel area of abnormal portion (5) Perimeter of abnormal portion (6) Circular shape of abnormal portion Including degrees (circularity is expressed in 4πS / L)
(7) Curvature of the outer shape of the abnormal portion (8) Luminance integrated value of the abnormal portion (9) Position of the center of gravity of the abnormal portion A known method can be used to calculate these feature amounts, so the description will be repeated here. For example, a method for calculating the luminance integral value will be briefly described.
特徴量取得領域の部分画像について直交するX軸(横方向)およびY軸(縦方向)を設定して、特定のX座標におけるY軸が延びる方向の画素輝度を積分した値、または、特定のY座標におけるX軸が延びる方向の画素輝度を積分した値を特徴量として取得する。なお、複数の座標ごとに算出される上記の複数の積分値を、それぞれ特徴量として取得してもよい。すなわち、例えば、X座標におけるY軸が延びる方向の画素輝度の積分値を1つの特徴量、Y座標におけるX軸が延びる方向の画素輝度の積分値を別の特徴量として取得してもよい。 The X-axis (horizontal direction) and Y-axis (vertical direction) orthogonal to the partial image of the feature amount acquisition region are set, and the pixel luminance in the direction in which the Y-axis extends in a specific X coordinate is integrated, or a specific value A value obtained by integrating pixel luminances in the direction in which the X axis extends in the Y coordinate is acquired as a feature amount. Note that the plurality of integral values calculated for each of a plurality of coordinates may be acquired as feature amounts. That is, for example, an integrated value of pixel luminance in the direction in which the Y axis extends in the X coordinate may be acquired as one feature amount, and an integrated value of pixel luminance in the direction in which the X axis in the Y coordinate extends may be acquired as another feature amount.
なお、本実施の形態では、マハラノビスの距離の算出に際しては、上記の(1)〜(9)の特徴量のうち少なくとも1つ以上を用いればよい。また、上記の9種類とは異なる特徴量を用いてもよい。 In the present embodiment, when calculating the Mahalanobis distance, at least one or more of the feature quantities (1) to (9) may be used. Moreover, you may use the feature-value different from said 9 types.
<F.機能構成>
次に、本実施の形態に従う画像検査では、予め異常品であること、および対応する製造工程の異常モードが判っている複数の異常品対象物を撮像した、異常モード毎の複数の異常品画像からなる画像群を取得しておく。このように、上記の各異常モードについて複数の異常品画像を予め準備しておくが、本実施の形態では、これを、異常モード別の基準画像ともいう。画像検査装置100は、異常モード毎に、当該異常モードに該当する複数の基準画像のマハラノビス距離の代表値(以下、基準マハラノビスという場合がある)を計算して取得する。検査時は、被検査画像の特徴量に関し各異常モードの基準マハラノビスに対する距離から、被検査画像が帰属する異常モードを判定する。基準マハラノビスとして、ここでは複数の基準画像のマハラノビス距離の平均値を用いるが、代表値であれば、最頻値、中央値であってもよい。
<F. Functional configuration>
Next, in the image inspection according to the present embodiment, a plurality of abnormal product images for each abnormal mode obtained by imaging a plurality of abnormal product objects that are known to be abnormal products in advance and the abnormal mode of the corresponding manufacturing process. The image group which consists of is acquired. As described above, a plurality of abnormal product images are prepared in advance for each of the above abnormal modes. In the present embodiment, this is also referred to as a reference image for each abnormal mode. For each abnormal mode, the image inspection apparatus 100 calculates and acquires a representative value of the Mahalanobis distance (hereinafter sometimes referred to as reference Mahalanobis) of a plurality of reference images corresponding to the abnormal mode. At the time of inspection, the abnormal mode to which the image to be inspected belongs is determined from the distance to the reference Mahalanobis in each abnormal mode with respect to the feature quantity of the image to be inspected. Here, an average value of Mahalanobis distances of a plurality of reference images is used as the reference Mahalanobis, but a mode value or a median value may be used as long as it is a representative value.
(f1.装置構成)
図7は、本実施の形態に従う画像検査装置100の機能構成を示すブロック図である。
(F1. Device configuration)
FIG. 7 is a block diagram showing a functional configuration of image inspection apparatus 100 according to the present embodiment.
図7を参照して、画像検査装置100は、各異常モードの基準画像についてマハラノビス距離を算出する機能構成として、異常モードM1に対応する異常品特徴量抽出部32および基準空間構成部34と、異常モードM2に対応する異常品特徴量抽出部42および基準空間構成部44と、異常モードM3に対応する異常品特徴量抽出部52および基準空間構成部54を備える。ここでは、説明を簡単にするために図示は省略されるが、異常モードM4〜M6に対応する異常品特徴量抽出部と基準空間構成部も異常モードM1〜M3と同様にして備えることができる。 Referring to FIG. 7, the image inspection apparatus 100 has, as a functional configuration for calculating the Mahalanobis distance for the reference image of each abnormal mode, an abnormal product feature amount extraction unit 32 and a reference space configuration unit 34 corresponding to the abnormal mode M1, An abnormal product feature amount extraction unit 42 and a reference space configuration unit 44 corresponding to the abnormal mode M2 and an abnormal product feature amount extraction unit 52 and a reference space configuration unit 54 corresponding to the abnormal mode M3 are provided. Here, for the sake of simplicity, illustration is omitted, but the abnormal product feature amount extraction unit and the reference space configuration unit corresponding to the abnormal modes M4 to M6 can be provided in the same manner as the abnormal modes M1 to M3. .
また、画像検査装置100は、検査対象画像のマハラノビス距離の算出に関する機能構成として特徴量抽出部20を備える。 In addition, the image inspection apparatus 100 includes a feature amount extraction unit 20 as a functional configuration related to calculation of the Mahalanobis distance of the inspection target image.
また、画像検査装置100は、被検査画像の異常モードを判定するための情報を格納するメモリ108の所定記憶領域に相当する情報格納部70、検査対象画像の特徴量に関し各異常モードの基準マハラノビスに対する距離を算出するモード毎の距離計算部90(以下、距離計算部90という場合がある)、および距離計算部90の算出結果から検査対象画像が帰属する異常モードを分類し判定する異常モード分類部95を備える。画像検査装置100は、金属板の製造工程に適用される装置の製造に係る特性を示す装置パラメータデータ112と、各工程の検査対象画像およびプロセスデータ118とを入力し情報格納部70に格納する。 In addition, the image inspection apparatus 100 includes an information storage unit 70 corresponding to a predetermined storage area of the memory 108 that stores information for determining an abnormal mode of an image to be inspected, and a reference Mahalanobis for each abnormal mode regarding the feature amount of the inspection target image. The distance calculation unit 90 for each mode for calculating the distance to the distance (hereinafter, sometimes referred to as the distance calculation unit 90), and the abnormal mode classification for determining and determining the abnormal mode to which the inspection target image belongs from the calculation result of the distance calculation unit 90 Part 95 is provided. The image inspection apparatus 100 inputs apparatus parameter data 112 indicating characteristics related to the manufacture of an apparatus applied to a metal plate manufacturing process, and inspection target images and process data 118 of each process, and stores them in the information storage unit 70. .
さらに、画像検査装置100は、異常部規格化マッピングデータ生成部120、同一異常特定部122、異常発生工程特定部124、異常原因判定部126、異常発生時の距離計算部128、および要因分析部130を備える。 Furthermore, the image inspection apparatus 100 includes an abnormal part normalization mapping data generation unit 120, an identical abnormality identification unit 122, an abnormality occurrence process identification unit 124, an abnormality cause determination unit 126, an abnormality occurrence distance calculation unit 128, and a factor analysis unit. 130.
上述した機能は、基本的には、画像検査装置100のCPU102がメモリ108に格納されたプログラムを実行し、画像検査装置100の構成要素へ指令を与えることなどによって実現される。すなわち、CPU102は画像検査装置100の動作全体を制御する制御部としての機能を有する。なお、これらの機能構成の一部または全部はハードウェアで実現されていてもよい。 The above-described functions are basically realized by the CPU 102 of the image inspection apparatus 100 executing a program stored in the memory 108 and giving a command to the components of the image inspection apparatus 100. That is, the CPU 102 has a function as a control unit that controls the entire operation of the image inspection apparatus 100. Note that some or all of these functional configurations may be realized by hardware.
(f2.情報格納部)
図8は本実施の形態に係る情報格納部70に格納される情報の一例を模式的に示す図である。情報格納部70の領域は、検査のために参照されるデータを対応づけて格納する領域E1と、異常モード毎に異常品画像を分類して格納するための領域E2と、異常原因を特定するためのデータを格納する領域E3と、各工程の検査対象画像およびプロセスデータを格納する領域E4とを含む。
(F2. Information storage unit)
FIG. 8 is a diagram schematically illustrating an example of information stored in the information storage unit 70 according to the present embodiment. The area of the information storage unit 70 specifies an area E1 in which data referred to for inspection is stored in association with each other, an area E2 in which abnormal product images are classified and stored for each abnormal mode, and an abnormality cause. And an area E4 for storing inspection target images and process data for each process.
領域E1には、異常モードM1〜M6のそれぞれに対応して、当該異常モードの識別子(M1〜M6)と、算出される基準マハラノビス距離(D1g〜D6g)とが格納される。 In the area E1, the abnormal mode identifiers (M1 to M6) and the calculated reference Mahalanobis distances (D1g to D6g) are stored corresponding to the abnormal modes M1 to M6, respectively.
領域E2には、各異常モードについて、当該異常モードの異常品画像が格納される。異常品画像には、予め準備された基準画像と、検査時に当該異常モードに帰属すると判定された検査対象画像とが含まれる。 In the area E2, an abnormal product image of the abnormal mode is stored for each abnormal mode. The abnormal product image includes a reference image prepared in advance and an inspection target image determined to belong to the abnormal mode at the time of inspection.
領域E3には、異常モード毎に異常原因特定データ701が格納される。異常原因特定データ701は、金属板上における各異常部について異常部関連データ61を含む。異常部関連データ61は、当該異常部の発生の位置・周期を示す位置パラメータ111と、当該異常発生に起因する製造装置に関するパラメータを示す装置パラメータデータ112と、当該異常の発生原因を示す発生原因データ113とを対応付けて含む。領域E3のデータは予め実験などにより取得されて格納される。 In the area E3, abnormality cause identification data 701 is stored for each abnormality mode. The abnormality cause identification data 701 includes abnormal part related data 61 for each abnormal part on the metal plate. The abnormal part related data 61 includes a position parameter 111 indicating the position / cycle of occurrence of the abnormal part, device parameter data 112 indicating parameters relating to the manufacturing apparatus resulting from the occurrence of the abnormality, and a cause of occurrence indicating the cause of the abnormality. It includes data 113 in association with each other. The data in the area E3 is acquired and stored in advance through experiments or the like.
位置パラメータ111は、単位製造量あたり例えば1ロットあたりの金属板における異常部発生位置と発生周期を示す。なお、検査時において、検査対象画像には、対応する金属板の当該1ロットにおける位置を示す位置情報が付加される。位置情報は、製造ラインの金属板の搬送速度とラインカメラの撮影速度(シャッタ速度)とを用いて算出される。これら速度は、一般的に固定値である。ラインカメラ側で両速度から位置情報を算出して撮像画像に付加する、または画像検査装置100で算出して、検査対象画像を入力する毎に当該画像に付加する。 The position parameter 111 indicates an abnormal portion occurrence position and an occurrence cycle in a metal plate per unit production amount, for example, per lot. At the time of inspection, position information indicating the position of the corresponding metal plate in the one lot is added to the inspection target image. The position information is calculated using the conveyance speed of the metal plate in the production line and the shooting speed (shutter speed) of the line camera. These speeds are generally fixed values. The position information is calculated from both speeds on the line camera side and added to the captured image, or calculated by the image inspection apparatus 100 and added to the image every time the inspection target image is input.
装置パラメータデータ112としては、例えば、対応の位置パラメータ111が示す異常部の発生位置と発生周期に対応する異常部の画像と製品の位置(座標情報)関係、異常部の発生に関わる製造装置に関するパラメータ(圧延ロールの円周、圧延ロールの間隔、レベリング工程のロールの径、レベリング工程のロールの間隔など)、製品の幅、当該異常部の形状、通常モードの画像と蛍光モードの画像との対応関係などのうち、当該異常発生に起因する1つ以上のパラメータを含む。 As the apparatus parameter data 112, for example, the position of the abnormal part indicated by the corresponding position parameter 111 and the image of the abnormal part corresponding to the generation period and the position (coordinate information) of the product, and the manufacturing apparatus related to the generation of the abnormal part are included. Parameters (rolling roll circumference, rolling roll interval, leveling step roll diameter, leveling step roll interval, etc.), product width, shape of the abnormal part, normal mode image and fluorescence mode image One or more parameters resulting from the occurrence of the abnormality are included in the correspondence relationship.
発生原因データ113は、当該異常発生の原因(工程の種類、製造ラインにおける異常発生の場所など)を示す。 The occurrence cause data 113 indicates the cause of the occurrence of the abnormality (process type, location of occurrence of abnormality in the production line, etc.).
領域E4には、各工程の検査対象画像とプロセスデータ118が格納される。プロセスデータは、たとえば、製品の処理温度、製品の処理溶液のPH、製品の処理溶液の液組成、製品の処理溶液の溶存酸素量、製品の処理溶液の粘度、製品の処理時の張力、製品の処理溶液の次亜塩素酸濃度を含む。 In the area E4, the inspection target image and the process data 118 of each process are stored. Process data includes, for example, product processing temperature, product processing solution PH, product processing solution composition, product processing solution dissolved oxygen content, product processing solution viscosity, product processing tension, product Containing the hypochlorous acid concentration of the treatment solution.
(f3.各部の機能)
図7を参照して、異常品特徴量抽出部32は、予めモードM1に該当する異常(不良)品であることがわかっている複数の異常品対象物をラインカメラで撮像して得られた複数の異常品画像の各々について複数の特徴量を取得する。具体的には、異常品特徴量抽出部32は、対象の画像を基準閾値に基づいて2値化処理することによって2値化画像を生成し、2値化画像に基づいて異常品と判断される要因とは異なる要因で生じたノイズを除外した実効検査領域を抽出し、実効検査領域に基づいて特徴量を取得する。異常品特徴量抽出部32は、実効検査領域から特定された特徴量取得領域の各画素における上記の9種類の特徴量(1)〜(9)を取得する。
(F3. Function of each part)
Referring to FIG. 7, abnormal product feature quantity extraction unit 32 is obtained by imaging with a line camera a plurality of abnormal product objects that are known to be abnormal (defective) products corresponding to mode M1 in advance. A plurality of feature amounts are acquired for each of a plurality of abnormal product images. Specifically, the abnormal product feature amount extraction unit 32 generates a binarized image by binarizing the target image based on the reference threshold, and is determined to be an abnormal product based on the binarized image. An effective inspection area excluding noise caused by a factor different from the above-described factor is extracted, and a feature amount is acquired based on the effective inspection area. The abnormal product feature amount extraction unit 32 acquires the nine types of feature amounts (1) to (9) in each pixel in the feature amount acquisition region specified from the effective inspection region.
基準空間構成部34は、モードM1の複数の異常品画像の各々についての特徴量(1)〜(9)に基づいて、異常品画像ごとのマハラノビス距離を算出する。基準空間構成部34は、異常品画像ごとのマハラノビス距離を平均した基準マハラノビス距離D1gを算出する。 The reference space configuration unit 34 calculates the Mahalanobis distance for each abnormal product image based on the feature values (1) to (9) for each of the plurality of abnormal product images in mode M1. The reference space constituting unit 34 calculates a reference Mahalanobis distance D1g obtained by averaging the Mahalanobis distance for each abnormal product image.
上記のモードM1の異常品画像についての基準マハラノビス算出方法は、モードM2の異常品画像についての異常品特徴量抽出部42および基準空間構成部44でも同様に実施されて、モードM2の異常品画像ごとのマハラノビス距離を平均した基準マハラノビス距離D2gが算出される。同様にして、モードM3の異常品画像についての異常品特徴量抽出部52および基準空間構成部54でもモードM3の異常品画像ごとのマハラノビス距離を平均した基準マハラノビス距離D3gが算出される。さらに、他の異常モードM4〜M6それぞれについても、基準マハラノビス距離D4g〜D6gが算出される。 The reference Mahalanobis calculation method for the abnormal product image of the mode M1 is similarly performed in the abnormal product feature amount extraction unit 42 and the reference space configuration unit 44 for the abnormal product image of the mode M2, and the abnormal product image of the mode M2 is performed. A reference Mahalanobis distance D2g obtained by averaging the Mahalanobis distances for each is calculated. Similarly, a reference Mahalanobis distance D3g obtained by averaging the Mahalanobis distance for each abnormal product image in mode M3 is also calculated in the abnormal product feature amount extraction unit 52 and the reference space configuration unit 54 for the abnormal product image in mode M3. Further, the reference Mahalanobis distances D4g to D6g are calculated for each of the other abnormal modes M4 to M6.
情報格納部70は、モードM1〜M6について算出された基準マハラノビス距離D1g〜D6gを、領域E1に各異常モードに対応づけて格納する。 The information storage unit 70 stores the reference Mahalanobis distances D1g to D6g calculated for the modes M1 to M6 in association with each abnormal mode in the region E1.
特徴量抽出部20は、検査時に検査対象物を撮像して得られた被検査画像について上記の9種類の特徴量(1)〜(9)を取得する。特徴量抽出部20は、各々の異常品画像に対して異常品特徴量抽出部32,42,52が実現する機能と同様の機能を被検査画像に対して実現する。 The feature amount extraction unit 20 acquires the above nine types of feature amounts (1) to (9) for the inspected image obtained by imaging the inspection object at the time of inspection. The feature quantity extraction unit 20 realizes the same function as that of the abnormal product feature quantity extraction units 32, 42, and 52 for each abnormal product image.
モード毎の距離計算部90は、特徴量抽出部20から出力された特徴量から被検査画像のマハラノビス距離Dоを算出する。 The distance calculation unit 90 for each mode calculates the Mahalanobis distance Dо of the inspected image from the feature amount output from the feature amount extraction unit 20.
距離計算部90と異常モード分類部95とは、検査対象画像のマハラノビス距離Dоと領域E1の基準マハラノビス距離D1g〜D6gとから当該検査対象画像が帰属する異常モードを判定する。具体的には、基準マハラノビス距離D1g〜D6gそれぞれのうち検査対象画像のマハラノビス距離Dоと最も近い、言い換えるとマハラノビス距離Dоとの差を算出し、差の最も小さい基準マハラノビス距離に対応の異常モードを、検査対象画像が帰属する異常モードであると判定する。 The distance calculation unit 90 and the abnormal mode classification unit 95 determine the abnormal mode to which the inspection target image belongs from the Mahalanobis distance Dо of the inspection target image and the reference Mahalanobis distances D1g to D6g of the region E1. Specifically, among the reference Mahalanobis distances D1g to D6g, the difference between the Mahalanobis distance Do and the Mahalanobis distance Do of the image to be inspected is calculated, in other words, the difference between the Mahalanobis distance Do and the abnormal mode corresponding to the smallest difference Mahalanobis distance Do The abnormal mode to which the inspection target image belongs is determined.
CPU102は、検査対象画像を、判定された異常モードに対応づけて領域E2に格納する。 The CPU 102 stores the inspection target image in the area E2 in association with the determined abnormal mode.
異常部規格化マッピングデータ生成部120は、異常部の異常モードと検査対象物における異常部の座標とを含むマッピングデータを生成し、複数の工程における検査対象物の寸法変化に基づいて、複数のマッピングデータに含まれる同一異常部の座標が一致するように複数のマッピングデータのサイズを同一サイズに規格化する。 The abnormal part normalization mapping data generation part 120 generates mapping data including the abnormal mode of the abnormal part and the coordinates of the abnormal part in the inspection object, and based on the dimensional change of the inspection object in a plurality of processes, The sizes of a plurality of mapping data are normalized to the same size so that the coordinates of the same abnormal part included in the mapping data match.
同一異常特定部122は、規格化された複数のマッピングデータのうちの2つ以上のマッピングデータに含まれる同一異常部を特定してグループ化する。異常原因判定部126は、規格化された複数のマッピングデータと、グループ化された異常部とに基づいて各異常部が発生した工程を特定する。異常原因判定部126は、検査対象物に発生した異常部の異常モードと、その異常部が発生した工程とに基づいて、異常部が発生した原因を判定し、判定結果をディスプレイ110などに出力する。 The same abnormality specifying unit 122 specifies and groups the same abnormal parts included in two or more mapping data among a plurality of standardized mapping data. The abnormality cause determination unit 126 identifies a process in which each abnormal part has occurred based on the plurality of standardized mapping data and the grouped abnormal parts. The abnormality cause determination unit 126 determines the cause of the abnormal part based on the abnormal mode of the abnormal part generated in the inspection target and the process in which the abnormal part has occurred, and outputs the determination result to the display 110 or the like. To do.
(f3.原因プロセスの特定方法)
次に異常が発生した場合の原因プロセスの特定方法について述べる。各工程におけるプロセスデータは情報格納部70に保管される。情報格納部70内において、正常製品を製造した際のプロセスデータ群を基準データ群として、基準空間を作成する。
(F3. Method for identifying the cause process)
Next, a method for identifying the cause process when an abnormality occurs will be described. Process data in each process is stored in the information storage unit 70. In the information storage unit 70, a reference space is created using a process data group when a normal product is manufactured as a reference data group.
異常発生時の距離計算部128は、作成された基準空間に対して、異常製品製造時のプロセスデータを用いてマハラノビス距離を算出する。要因分析部130は、異常発生時のマハラノビス距離が大きくなる要因を要因分析により求め、そのことにより、異常の発生原因プロセスを特定する。 The distance calculation unit 128 when an abnormality occurs calculates a Mahalanobis distance with respect to the created reference space using process data at the time of manufacturing an abnormal product. The factor analysis unit 130 obtains a factor that increases the Mahalanobis distance at the time of occurrence of abnormality by factor analysis, and thereby identifies the cause process of occurrence of the abnormality.
プロセスデータのマハラノビス距離の算出時には、プロセスデータ同士の相関係数が大きくなるため多重共線性の問題が発生する場合が多い。この問題を解決するために、通常の逆行列計算を実施するのではなく、一般化逆行列を適用する。 When calculating the Mahalanobis distance of process data, the correlation coefficient between the process data becomes large, and thus a problem of multicollinearity often occurs. To solve this problem, a generalized inverse matrix is applied instead of performing a normal inverse matrix calculation.
一般化逆行列を用いてマハラノビス距離Dを計算する方法を以下に示す。まず、相関係数行列Rは次式(10)で示される。 A method for calculating the Mahalanobis distance D using a generalized inverse matrix is shown below. First, the correlation coefficient matrix R is expressed by the following equation (10).
ここで、相関係数行列Rの要素rijは、単位データについてのi番目の項目とj番目の項目の相関係数であり、次式(11)で示される。ただし、rij=rjiであり、i=jのときはrij=1である。 Here, the element r ij of the correlation coefficient matrix R is the correlation coefficient of the i-th item and the j-th item for the unit data, and is represented by the following equation (11). However, r ij = r ji and r ij = 1 when i = j.
次に、一般化逆行列Aを算出する。固有値行列Λ、固有ベクトル行列W、行列Vを求める。次式(12)に基づいて、相関係数行列Rの固有値を求める。 Next, a generalized inverse matrix A is calculated. Eigenvalue matrix Λ, eigenvector matrix W, and matrix V are obtained. Based on the following equation (12), an eigenvalue of the correlation coefficient matrix R is obtained.
数式(12)を満たす固有値λを求め、大きい順にλ1、λ2、…λk≧0と並べ、次式(13)で示される特異値行列Λを得る。 Eigenvalues λ satisfying Equation (12) are obtained, and arranged in the order of λ 1 , λ 2 ,... Λ k ≧ 0 to obtain a singular value matrix Λ represented by the following Equation (13).
次に、数式(14)を満たすλ1に対する固有ベクトル、すなわち数式(15)で示される固有ベクトルを求める。なお、λ1は平方根をとった特異値ではない。 Next, the eigenvector for λ 1 that satisfies Equation (14), that is, the eigenvector represented by Equation (15) is obtained. Note that λ 1 is not a singular value having a square root.
同様に、λi(i=1〜k)に対して固有ベクトルを求め、次式(16)で示される固有ベクトル行列Wを得る。 Similarly, eigenvectors are obtained for λ i (i = 1 to k), and an eigenvector matrix W represented by the following equation (16) is obtained.
次に、次式(17)で表わされる行列Vを求める。 Next, a matrix V expressed by the following equation (17) is obtained.
また、次式(18)で表わされる一般化逆行列Aを求める。なお、Vtは、行列Vの転置行列である。 Further, a generalized inverse matrix A expressed by the following equation (18) is obtained. Note that V t is a transposed matrix of the matrix V.
次に、単位データのサンプル毎にマハラノビス距離D(単)1を次式(19)に基づいて求める。 Next, the Mahalanobis distance D (single) 1 is obtained for each sample of unit data based on the following equation (19).
同様に、信号データのマハラノビス距離D(信)hを数式(20)に基づいて求め、道データのマハラノビス距離D(未)hを数式(21)に基づいて求める。 Similarly, the Mahalanobis distance D (trust) h of the signal data is obtained based on the formula (20), and the Mahalanobis distance D (not yet) h of the road data is obtained based on the formula (21).
<G.処理手順>
図9は、画像検査装置100の動作を示すフローチャートである。まず、画像検査装置が実行するマハラノビス距離の算出処理手順(マハラノビス算出工程)について説明する。概略として、画像検査装置100は、ラインカメラによって撮像されることにより、取得した撮像画像に基づいて、金属板画像の特徴量を取得し、取得した特徴量に基づいてマハラノビス距離を算出する。以下に示す各ステップは、基本的には、CPU102がプログラムを実行することで実現される。
<G. Processing procedure>
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the image inspection apparatus 100. First, the Mahalanobis distance calculation processing procedure (Mahalanobis calculation step) executed by the image inspection apparatus will be described. As an outline, the image inspection apparatus 100 is captured by a line camera, acquires a feature amount of a metal plate image based on the acquired captured image, and calculates a Mahalanobis distance based on the acquired feature amount. Each step shown below is basically realized by the CPU 102 executing a program.
CPU102はステップS10において、ラインカメラによって撮像された被検査画像を取得する。次にCPU102はステップS12において、取得した画像の特徴量を抽出する。すなわち、CPU102は、撮像画像について、ガウシアンフィルタによる平滑化を行なう。続いて、CPU102は、当該平滑化がされた画像について、判別分析法による2値化処理を用いて、金属板表面の異常部を抽出する。続いて、CPU102は、当該金属板部分が抽出された画像について、画素の輝度の平均値を閾値として2値化処理を実施するとともに、ラベリング処理により複数の異常部を特徴化する。続いて、CPU102は、特徴量を取得する領域を特定し、当該領域について膨張処理を実施し、画像の特徴量を強調化する。 In step S10, the CPU 102 acquires an image to be inspected captured by the line camera. Next, in step S12, the CPU 102 extracts the feature amount of the acquired image. That is, the CPU 102 smoothes the captured image using a Gaussian filter. Subsequently, the CPU 102 extracts an abnormal portion on the surface of the metal plate by using a binarization process by a discriminant analysis method for the smoothed image. Subsequently, the CPU 102 performs binarization processing on the image from which the metal plate portion is extracted, using the average value of the luminance of the pixels as a threshold value, and characterizes a plurality of abnormal portions by labeling processing. Subsequently, the CPU 102 specifies a region from which the feature amount is acquired, performs an expansion process on the region, and emphasizes the feature amount of the image.
次に、CPU102は、当該取得した特徴量を所定手順に従って正規化する(ステップS14)。次に、CPU102は、異常モード毎の異常品画像を領域E2から読み出し取得する。続いて、各異常モードに対応する異常品特徴量抽出部および基準空間構成部は、領域E2から読み出された当該異常モードに対応の複数の異常品画像について上述したマハラノビス距離算出により、当該異常モードの基準マハラノビス距離を算出する(ステップS16)。これにより、基準マハラノビス距離D1g〜D6gが算出されて、領域E1に格納される。 Next, the CPU 102 normalizes the acquired feature amount according to a predetermined procedure (step S14). Next, the CPU 102 reads out and acquires an abnormal product image for each abnormal mode from the region E2. Subsequently, the abnormal product feature amount extraction unit and the reference space configuration unit corresponding to each abnormal mode perform the abnormalities by calculating the Mahalanobis distance described above for a plurality of abnormal product images corresponding to the abnormal mode read from the region E2. The mode reference Mahalanobis distance is calculated (step S16). Thereby, the reference Mahalanobis distances D1g to D6g are calculated and stored in the area E1.
続いて、距離計算部90はステップS18において、検査対象画像の特徴量を抽出し、検査対象画像の各異常モード毎のマハラノビス距離Dоを算出する。異常モード分類部95は、検査対象画像のマハラノビス距離Dоと、マハラノビス距離に関する所定しきい値とを比較し、所定しきい値よりも小さい値である場合(ステップS20でYES)、検査対象画像は良品画像であると判別する。 Subsequently, in step S18, the distance calculation unit 90 extracts the feature amount of the inspection target image, and calculates the Mahalanobis distance Dо for each abnormal mode of the inspection target image. The abnormal mode classification unit 95 compares the Mahalanobis distance Dо of the inspection target image with a predetermined threshold value related to the Mahalanobis distance, and when the value is smaller than the predetermined threshold value (YES in step S20), the inspection target image is It is determined that the image is a non-defective image.
一方、所定しきい値以上であると判定すると(ステップS20でNO)、異常モード分類部95は、検査対象画像のマハラノビス距離Dоと領域E1から読み出した異常モードM1〜M6の基準マハラノビス距離D1g〜D6gそれぞれとを比較し、異常モード分類部95は、その比較結果から、距離が最も近い基準マハラノビス距離の異常モードを特定(判定)する(ステップS22)。 On the other hand, if it is determined that the threshold value is greater than or equal to the predetermined threshold value (NO in step S20), the abnormal mode classification unit 95 determines the Mahalanobis distance Dо of the image to be inspected and the reference Mahalanobis distance D1g of the abnormal modes M1 to M6 read from the region E1. Each of the D6g is compared, and the abnormal mode classification unit 95 specifies (determines) the abnormal mode of the reference Mahalanobis distance that is the closest from the comparison result (step S22).
CPU102は、異常モードが判定された検査対象画像を、領域E2の対応する異常モードの異常品画像として追加格納する。追加された画像を基準空間データに含めて異常モードの基準空間を再構成し、次の被検査画像の判定を実施する。このことで、被検査画像の増加とともに、検査精度は向上する。 The CPU 102 additionally stores the inspection target image for which the abnormal mode is determined as an abnormal product image corresponding to the abnormal mode in the region E2. The added image is included in the reference space data to reconstruct the abnormal mode reference space, and the next image to be inspected is determined. This increases the inspection accuracy as the number of images to be inspected increases.
また、ステップS24においてプロセスデータ118を取得し、情報格納部70に格納する。次にステップS26において、金属板の厚さおよび幅から各工程における形状変化を予測する。 In step S24, the process data 118 is acquired and stored in the information storage unit 70. Next, in step S26, the shape change in each process is predicted from the thickness and width of the metal plate.
次いでステップS28において、異常モード毎に分類された画像に関して、マッピングデータの形状を規格化する。すなわち、母材の厚み、幅から上流のプロセスにおいて規定されたサイズに規格化したマッピングデータを作成する。 Next, in step S28, the shape of the mapping data is normalized with respect to the images classified for each abnormal mode. That is, mapping data standardized to the size defined in the upstream process from the thickness and width of the base material is created.
ここでマッピングデータについて定義する。この実施の形態で取り扱う金属板に関しては、溶解後に板材として製造される鋳造工程においては厚さが20mm程度ある。この板材を圧延、焼き鈍しを繰り返しながら、厚さ500μm〜10μmの金属薄板、金属箔へ加工する。その際に圧延により板厚が小さくなるとともに、板の長さが増加し、最終的に長さ数100m〜数1000mの長さとなる。 Here, mapping data is defined. The metal plate handled in this embodiment has a thickness of about 20 mm in a casting process that is manufactured as a plate material after melting. This plate material is processed into a metal thin plate and metal foil having a thickness of 500 μm to 10 μm while repeating rolling and annealing. At that time, the plate thickness is reduced by rolling, the length of the plate is increased, and finally the length is several hundreds to several thousand meters.
画像検査装置100においては、この表面の異常部の画像をその金属薄板または金属薄膜上の座標情報に紐付けして記憶している。このデータは工程毎にまとめられ、その工程におけるサンプル表面の異常部の位置(すなわち座標)と異常部が属する異常モードと画像情報を1つのデータベースとして保存していることから、便宜上「マッピングデータ」と呼ぶ。 In the image inspection apparatus 100, the image of the abnormal portion on the surface is stored in association with coordinate information on the metal thin plate or metal thin film. This data is collected for each process, and the position (ie, coordinates) of the abnormal part of the sample surface in that process, the abnormal mode to which the abnormal part belongs, and the image information are stored as one database. Call it.
規格化されたマッピングデータに関して、異常モード毎の相対距離、相対角度の位置関係情報から同一異常を工程間のマッピングデータに関してグルーピング化する。ここで、相対位置、相対角度の意味について説明する。規格化前のマッピングデータにおいては、異常モードの発生点の絶対位置は工程間で異なる。また、異常点同士の相対位置関係において、ある点を基準とした他の異常点の角度は、圧延の方向、切断位置によって異なっている。そのため、サンプルの圧延率、圧延方向、切断前の形状を基準としたサンプルを各工程間で規格化する必要がある。このようにして規格化されたマッピング化を実施することで、異常部同士の相対位置、角度の比較が可能となり、そのことによって、マッピング上の異常の特定を実施することができる。 With respect to the standardized mapping data, the same abnormality is grouped with respect to the mapping data between processes based on the positional relationship information of the relative distance and relative angle for each abnormality mode. Here, the meaning of the relative position and the relative angle will be described. In the mapping data before normalization, the absolute position of the occurrence point of the abnormal mode differs between processes. Further, in the relative positional relationship between the abnormal points, the angles of other abnormal points based on a certain point differ depending on the rolling direction and the cutting position. Therefore, it is necessary to standardize the sample based on the rolling rate of the sample, the rolling direction, and the shape before cutting between each process. By carrying out standardized mapping in this way, it becomes possible to compare the relative positions and angles of the abnormal parts, and thereby, it is possible to identify abnormalities on the mapping.
図10(A)(B)は、本実施の形態において、異常の発生工程を特定する方法を示す図である。この方法によれば、グルーピング化により特定された同一異常は工程のどの段階で発生したかを特定することができる。図10(A)は、画像検査装置により記録された各工程毎のマッピングデータを示している。鋳造時には板厚が大きく、その代わりに板の長さが短い。これが圧延、焼鈍を繰り返す中で板厚が小さく、圧延方向に長い状態に加工されていく。その過程においてロールのキズ、金属に内在されていた欠陥が顕在化し、異常部として画像のマッピングデータに記録されていく。 FIGS. 10A and 10B are diagrams showing a method for specifying an abnormality occurrence step in the present embodiment. According to this method, it is possible to specify at which stage of the process the same abnormality specified by grouping has occurred. FIG. 10A shows mapping data for each process recorded by the image inspection apparatus. When casting, the plate thickness is large, and instead the plate length is short. While this is repeated rolling and annealing, the plate thickness is small, and it is processed into a long state in the rolling direction. In the process, scratches on the roll and defects inherent in the metal become apparent and are recorded in the image mapping data as an abnormal part.
各画像のマッピングデータは各工程毎に1つのデーターセットとして保管されるため、その情報を比較することはできない。また、工程には切断による一部取り出しと、切断部の再圧延も加わる。各マッピングデータは工程毎のデータセットであるため、工程内の異常発生状況を別ロットで比較できるが、工程間の同一ロットの異常の発生状況を比較することはできない。 Since the mapping data of each image is stored as one data set for each process, the information cannot be compared. Further, part of the process by cutting and re-rolling of the cut part are added to the process. Since each mapping data is a data set for each process, the occurrence status of abnormalities in the process can be compared between different lots, but the occurrence status of abnormalities in the same lot between processes cannot be compared.
そこで、図10(B)に示すように、マッピングデータの規格化を実施する。つまり、板材の厚さ情報、切断情報からマッピングデータDAの位置情報をマッピングデータDBの位置情報に変換する。こうすることで、工程間の異常の発生位置を同一の規格化された面内情報で比較することが可能となる。 Therefore, normalization of mapping data is performed as shown in FIG. That is, the position information of the mapping data DA is converted into the position information of the mapping data DB from the thickness information and the cutting information of the plate material. By doing so, it is possible to compare the occurrence positions of abnormalities between processes with the same standardized in-plane information.
たとえば、鋳造工程終了後に金属板に存在する異常部は、圧延工程の終了後にも金属板に存在する。圧延工程の前後で金属板の長さが異なるので、マッピングデータDAでは、鋳造工程終了後における異常部の位置と、圧延工程終了後における異常部の位置は異なる。しかし、規格化されたマッピングデータDBでは、鋳造工程終了後における異常部の位置と、圧延工程終了後における異常部の位置とは同じになる。 For example, an abnormal portion present in the metal plate after the casting process is present in the metal plate even after the rolling process is completed. Since the length of the metal plate is different before and after the rolling process, in the mapping data DA, the position of the abnormal part after the casting process is different from the position of the abnormal part after the rolling process. However, in the standardized mapping data DB, the position of the abnormal part after the end of the casting process is the same as the position of the abnormal part after the end of the rolling process.
また、先に述べた異常部の画像によるモード分類から規格化された面内情報において、異常部の座標(規格化後)とその異常モードを特定したマッピングデータDBを得ることができる。規格化後の異常モードを含むマッピングデータを用いることで、同一ロットにおける異なる工程間の特定の異常の発生有無を比較することができる。そこで、図9のステップS30で複数工程のマッピングデータを比較し、ステップS32で同一異常を特定し、ステップS34で異常発生工程を特定する。 In addition, in the in-plane information standardized from the mode classification based on the image of the abnormal part described above, the mapping data DB specifying the coordinates of the abnormal part (after normalization) and the abnormal mode can be obtained. By using mapping data including an abnormal mode after normalization, it is possible to compare the presence / absence of a specific abnormality between different processes in the same lot. Therefore, the mapping data of a plurality of processes is compared in step S30 of FIG. 9, the same abnormality is specified in step S32, and the abnormality occurrence process is specified in step S34.
例えば、図10(B)のマッピングデータDBにおいて、圧延工程終了後に金属板に存在する異常部の位置および異常モードが、鋳造工程終了後に金属板に存在する異常部の位置および異常モードと同じである場合、その異常部(×)は鋳造工程で発生したと判別することができる。 For example, in the mapping data DB of FIG. 10B, the position and the abnormal mode of the abnormal part existing in the metal plate after the rolling process is the same as the position and the abnormal mode of the abnormal part existing in the metal plate after the end of the casting process. In some cases, it can be determined that the abnormal portion (x) has occurred in the casting process.
また、マッピングデータDBにおいて、圧延工程終了後に金属板に存在する異常部が、鋳造工程終了後に金属板に存在しない場合、その異常部(△)は圧延工程で新規に発生したものと判別することができる。 Moreover, in mapping data DB, when the abnormal part which exists in a metal plate after completion | finish of a rolling process does not exist in a metal plate after completion | finish of a casting process, it will discriminate | determine that the abnormal part ((triangle | delta)) newly generate | occur | produced in the rolling process. Can do.
同様に、焼鈍時のマッピングデータDBで見られる☆で示す異常は圧延時には見られないので、この異常が焼鈍時に発生したものと特定できる。また、切断(1/4)工程後で見られた直線状の異常は、焼鈍時には見られないので、切断(1/4)工程で発生したものと特定できる。また、切断(1/4)部再圧延工程後で見られた★で示す異常は、切断(1/4)部取り出し工程では見られないので、切断(1/4)部再圧延工程で発生したものと特定できる。 Similarly, since the abnormality indicated by ☆ seen in the mapping data DB at the time of annealing is not seen at the time of rolling, it can be specified that this abnormality has occurred at the time of annealing. Further, since the linear abnormality observed after the cutting (1/4) process is not observed during the annealing, it can be specified that it has occurred in the cutting (1/4) process. Moreover, since the abnormality shown by ★ after the cutting (1/4) part re-rolling process is not seen in the cutting (1/4) part taking-out process, it occurs in the cutting (1/4) part re-rolling process. Can be identified.
また、各工程におけるプロセスデータは情報格納部70に保管されており、情報格納部70内において、正常製品を製造した際のプロセスデータ群を基準データ群として、基準空間を作成する。ステップS36において、作成した基準空間に対して、製品製造時のプロセスデータを用いてマハラノビス距離を算出する。異常発生時のマハラノビス距離が大きくなる要因を要因分析により求め、ステップS38において、異常の発生原因プロセスを特定する。 In addition, process data in each process is stored in the information storage unit 70, and a reference space is created in the information storage unit 70 using a process data group when a normal product is manufactured as a reference data group. In step S36, a Mahalanobis distance is calculated for the created reference space using process data at the time of product manufacture. A factor that increases the Mahalanobis distance when an abnormality occurs is obtained by factor analysis, and in step S38, the cause process of the abnormality is specified.
プロセスデータのマハラノビス距離の算出時には、プロセスデータ同士の相関係数が大きくなるために発生する多重共線性の問題が発生する場合が多い。この問題を解決するために、通常の逆行列計算を実施するのではなく、一般化逆行列を適用した。 When calculating the Mahalanobis distance of process data, there is often a problem of multicollinearity that occurs because the correlation coefficient between process data increases. To solve this problem, a generalized inverse matrix was applied instead of performing a normal inverse matrix calculation.
<実施の形態の変形例>
上記では、金属板を検査対象物として説明したが、画像として取得できるものであればこれに限られない。例えば、液晶パネルに用いられる偏光フィルムを検査対象物としてもよい。発明者らは、上述した検査方式を液晶パネル用の偏光フィルム検査工程、液晶パネルへの貼付後のパネル検査工程に適用した。
<Modification of Embodiment>
In the above description, the metal plate is described as the inspection object, but the present invention is not limited to this as long as it can be acquired as an image. For example, it is good also considering the polarizing film used for a liquid crystal panel as a test subject. The inventors applied the above-described inspection method to a polarizing film inspection process for a liquid crystal panel and a panel inspection process after being attached to a liquid crystal panel.
偏光フィルムの製造工程においては、フィルムの表面の傷、ゴミの付着等による変色の問題がある。特に液晶パネルへ貼付後に、静電気等を与えて液晶に配向性を与える際に、静電気を与えるための接触物により、細かな傷や配向の乱れが発生する。 In the manufacturing process of a polarizing film, there is a problem of discoloration due to scratches on the film surface, adhesion of dust, and the like. In particular, when the liquid crystal panel is attached to the liquid crystal panel by applying static electricity or the like to give orientation to the liquid crystal, a fine scratch or disorder of alignment occurs due to the contact object for applying static electricity.
ここでも、異常モードごとに算出されたマハラノビス距離が異なることが確認された。液晶パネル用の偏光フィルム検査工程、液晶パネルへの貼付後のパネル検査工程に、上述した検査方式を導入することで、これまで特定の部位で発生する特定の異常の検査に終始していた検査工程が、未知の異常に関しても高速に、精度良く異常を検出することができるようになった。 Again, it was confirmed that the Mahalanobis distance calculated for each abnormal mode was different. Inspection that has been conducted for inspection of specific abnormalities that have occurred so far in specific parts by introducing the inspection method described above into the polarizing film inspection process for liquid crystal panels and the panel inspection process after being attached to the liquid crystal panel. The process can detect anomalies with high speed and accuracy even with unknown anomalies.
<実施の形態の効果>
本実施の形態によれば、画像の特徴量から算出されるマハラノビス距離により、被検査画像の異常モードを特定することができる。また、被検査画像の増加とモードへの分類、新たな基準空間の構成により、モード毎の判定精度を被検査画像の増加とともに向上することができる。
<Effect of Embodiment>
According to the present embodiment, the abnormal mode of the inspected image can be specified by the Mahalanobis distance calculated from the image feature amount. Further, the increase in the number of images to be inspected, the classification into modes, and the construction of a new reference space can improve the determination accuracy for each mode as the number of images to be inspected increases.
また、被検査画像のマハラノビスの距離から、異常が同一の原因で発生したと推定される画像グループを特定することができる。それら画像グループ同士の有する位置パラメータの相対関係から異常の発生工程を特定することができる。その際、工程間で圧延、切断によるサイズ変化が発生する場合がある。圧延により変化する母材の厚さ、切断により変化する母材の幅の変化から、母材のサイズを規格化する。規格化されたサイズにおける異常モード毎の相対的な位置関係から、特定異常が発生した工程を決定することができる。 Further, it is possible to identify an image group that is presumed that the abnormality has occurred due to the same cause from the Mahalanobis distance of the image to be inspected. The abnormality generation process can be specified from the relative relationship between the position parameters of the image groups. In that case, a size change by rolling and cutting may occur between processes. The size of the base material is standardized from the change in the thickness of the base material that changes due to rolling and the change in the width of the base material that changes due to cutting. The process in which the specific abnormality has occurred can be determined from the relative positional relationship for each abnormality mode in the standardized size.
また、異常が発生した原因工程において、正常時に取得したプロセスデータを基準空間データとして計算する。基準空間データに対する製品製造時のマハラノビス距離をモニターし、画像検査において異常が発生した際のマハラノビス距離の変化に影響する要因となったパラメータを要因分析により特定する。 Further, in the causal process in which the abnormality has occurred, the process data acquired at the normal time is calculated as the reference space data. The Mahalanobis distance at the time of product manufacture with respect to the reference spatial data is monitored, and parameters that have been a factor affecting the change in the Mahalanobis distance when an abnormality occurs in the image inspection are specified by factor analysis.
上記の実施結果より、異常モード毎の発生工程、発生原因を特定することが可能となる。また、ガラス、フィルム等、マーキングが困難な製品であってもマーキングする事なしに、異常の発生工程、発生原因の特定が可能となる。 From the above implementation results, it is possible to identify the generation process and generation cause for each abnormal mode. Moreover, even if it is difficult to mark products such as glass and film, it is possible to specify the process and cause of abnormality without marking.
また、異常部の数、大きさではなく、多変量パターン認識を用いることで異常モードを特性することにより、圧延により大きさが変化した場合にも、CCD画像を用いた異常モード毎の分類が可能となる。 In addition, by characterizing the abnormal mode by using multivariate pattern recognition instead of the number and size of abnormal parts, even when the size changes due to rolling, the classification for each abnormal mode using a CCD image is possible. It becomes possible.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
20 特徴量抽出部、32,42,52 異常品特徴量抽出部、34,44,54 基準空間構成部、70 情報格納部、90 モード毎の距離計算部、95 異常モード分類部、100 画像検査装置、102 CPU、104 キーボード、106 マウス、108 メモリ、110 ディスプレイ、111 位置パラメータデータ、112 装置パラメータデータ、113 発生原因データ、115 メモリインターフェイス、116 通信インターフェイス、118 検査対象画像およびプロセスデータ、120 異常部規格化マッピングデータ生成部、122 同一異常特定部、124 異常発生工程特定部、126 異常原因判定部、128 異常発生時の距離計算部、130 要因分析部、D1g〜D6g 基準マハラノビス距離、E1〜E4 領域、M1〜M6 異常モード。 20 feature quantity extraction unit, 32, 42, 52 abnormal product feature quantity extraction unit, 34, 44, 54 reference space configuration unit, 70 information storage unit, distance calculation unit for each 90 modes, 95 abnormal mode classification unit, 100 image inspection Device, 102 CPU, 104 Keyboard, 106 Mouse, 108 Memory, 110 Display, 111 Position parameter data, 112 Device parameter data, 113 Source data, 115 Memory interface, 116 Communication interface, 118 Image to be inspected and process data, 120 Abnormal Normalization mapping data generation unit, 122 Same abnormality identification unit, 124 Abnormality generation process identification unit, 126 Abnormal cause determination unit, 128 Distance calculation unit when abnormality occurs, 130 Factor analysis unit, D1g to D6g Reference Mahalanobis distance, E1 E4 Region, M1-M6 Abnormal mode.
Claims (6)
前記複数の工程の各々の終了後に撮像された前記検査対象物の画像に基づいて、各工程の終了後の前記検査対象物に存在する異常部が複数の異常モードのうちのいずれの異常モードに属するかを判別し、異常部の異常モードと前記検査対象物における異常部の座標とを含むマッピングデータを生成する第1のステップと、
前記複数の工程における前記検査対象物の寸法変化に基づいて、複数の前記マッピングデータに含まれる同一異常部の座標が一致するように複数の前記マッピングデータのサイズを規格化する第2のステップと、
規格化された複数の前記マッピングデータのうちの2つ以上のマッピングデータに含まれる同一異常部をグループ化し、異常部が発生した工程を特定する第3のステップとを備える、画像検査方法。 An image inspection method for inspecting the inspection object in a production line including a plurality of steps for producing the inspection object,
Based on the image of the inspection object imaged after the completion of each of the plurality of processes, the abnormal part existing in the inspection object after the completion of each process is in any of the plurality of abnormal modes. A first step of determining whether it belongs and generating mapping data including an abnormal mode of an abnormal part and coordinates of the abnormal part in the inspection object;
A second step of normalizing the sizes of the plurality of mapping data so that the coordinates of the same abnormal portion included in the plurality of mapping data coincide with each other based on the dimensional change of the inspection object in the plurality of steps; ,
A third step of grouping the same abnormal parts included in two or more mapping data out of the plurality of standardized mapping data and specifying a process in which the abnormal part has occurred.
前記第1のステップでは、前記検査対象物の画像の特徴部から第1のマハラノビス距離を算出し、算出した第1のマハラノビス距離と前記複数の基準マハラノビス距離とを比較し、比較結果に基づいて当該異常部が前記複数の異常モードのうちのいずれの異常モードに属するかを判別する、請求項1に記載の画像検査方法。 In advance, images of a plurality of abnormal portions belonging to the plurality of abnormal modes are captured in advance, and a plurality of reference Mahalanobis distances corresponding to the plurality of groups of abnormal portions are calculated from feature portions of the images of the plurality of abnormal portions, respectively. And
In the first step, a first Mahalanobis distance is calculated from a feature portion of the image of the inspection object, the calculated first Mahalanobis distance is compared with the plurality of reference Mahalanobis distances, and based on the comparison result The image inspection method according to claim 1, wherein it is determined which of the plurality of abnormal modes the abnormal part belongs to.
さらに、異常部を含む検査対象物が製造されたときのプロセスデータを用いて第2のマハラノビス距離を算出し、算出結果と前記基準空間に基づいて異常部が発生する原因を特定する第4のステップを備える、請求項1または請求項2に記載の画像検査方法。 In advance, a reference space is created with a process data group when a test object that does not include an abnormal part is manufactured as a reference data group,
Further, a fourth Mahalanobis distance is calculated using process data when an inspection object including an abnormal part is manufactured, and a cause for the occurrence of the abnormal part is specified based on the calculation result and the reference space. The image inspection method according to claim 1, further comprising a step.
前記複数の工程のうちの少なくとも1つの工程は圧延工程である、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の画像検査方法。 The inspection object is a film,
The image inspection method according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one of the plurality of steps is a rolling step.
前記複数の工程の各々の終了後に撮像された前記検査対象物の画像に基づいて、各工程の終了後の前記検査対象物に存在する異常部が複数の異常モードのうちのいずれの異常モードに属するかを判別し、異常部の異常モードと前記検査対象物における異常部の座標とを含むマッピングデータを生成するデータ生成部と、
前記複数の工程における前記検査対象物の寸法変化に基づいて、複数の前記マッピングデータに含まれる同一異常部の座標が一致するように複数の前記マッピングデータのサイズを規格化する規格化部と、
規格化された複数の前記マッピングデータのうちの2つ以上のマッピングデータに含まれる同一異常部をグループ化し、異常部が発生した工程を特定する特定部とを備える、画像検査装置。 An image inspection apparatus for inspecting the inspection object in a production line including a plurality of steps for manufacturing the inspection object,
Based on the image of the inspection object imaged after the completion of each of the plurality of processes, the abnormal part existing in the inspection object after the completion of each process is in any of the plurality of abnormal modes. A data generation unit that determines whether it belongs, and generates mapping data including the abnormal mode of the abnormal part and the coordinates of the abnormal part in the inspection object;
Based on the dimensional change of the inspection object in the plurality of steps, a normalization unit that normalizes the size of the plurality of mapping data so that the coordinates of the same abnormal part included in the plurality of mapping data match,
An image inspection apparatus comprising: a specific unit that groups the same abnormal parts included in two or more mapping data of the plurality of standardized mapping data and specifies a process in which the abnormal part has occurred.
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