JP2016090476A - Foreign matter detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、異物検出方法に関する。 The present invention relates to a foreign object detection method.
検査対象物中に混入している異物又は不良品を検出する技術として、光を用いる検査、金属探知機を用いる検査、磁気センサーを用いる検査、Ｘ線を用いる検査等が知られている。例えば、特許文献１，２に開示された発明では、検査対象物を撮像して得られた画像を解析して、該検査対象物中に混在する異物又は不良品を検出し、さらに、この検出結果に基づいて異物又は不良品と良品とに分別する。 As a technique for detecting foreign matters or defective products mixed in an inspection object, an inspection using light, an inspection using a metal detector, an inspection using a magnetic sensor, an inspection using an X-ray, and the like are known. For example, in the inventions disclosed in Patent Documents 1 and 2, an image obtained by imaging an inspection object is analyzed to detect foreign matters or defective products mixed in the inspection object. Based on the result, it is classified into foreign matters or defective products and non-defective products.
検査対象物を撮像して得られた画像には、検査対象物だけではなく例えばベルトコンベア等の背景も含まれている。したがって、撮像された画像の解析を行う際には、まず、撮像された画像の中から検査対象物を撮像した領域を抽出した後に、異物又は不良品を検出する処理が必要となる。しかしながら、検査対象物に含まれる異物又は不良品が背景と同じような特徴を有していると、異物又は不良品を撮像した領域が背景材料を撮像した領域と判断されてしまう可能性がある。この場合、異物又は不良品を撮像した領域については、検査対象物としての認識もなされず、異物検出の対象にもならないため、見落としが生じる可能性がある。 The image obtained by imaging the inspection object includes not only the inspection object but also a background such as a belt conveyor. Therefore, when analyzing a captured image, first, after extracting an area where the inspection object is captured from the captured image, a process of detecting a foreign object or a defective product is required. However, if the foreign object or defective product included in the inspection object has the same characteristics as the background, there is a possibility that the area where the foreign object or defective product is imaged is determined as the area where the background material is imaged. . In this case, an area where a foreign object or a defective product is imaged is not recognized as an inspection object, and is not a target for detecting a foreign object, which may cause an oversight.
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、異物又は不良品の検出をより高い精度で行うことが可能な異物検出方法の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a foreign matter detection method capable of detecting foreign matter or defective products with higher accuracy.
本願発明は、
（１）背景材料上の検査対象物に対して測定光を照射することで、当該検査対象物からの拡散反射光を画素毎に受光し、当該受光した光の光強度情報を画素毎に取得する測定ステップと、
前記測定ステップで得られた前記光強度情報に基づいて、前記画素が検査対象物を撮像した画素であるか否かを判定する背景判定ステップと、
前記背景判定ステップにおいて前記検査対象物を撮像した画素であると判定された画素について、当該画素が撮像した前記検査対象物が良品であるか否かを判定する良品判定ステップと、を備え、
光学特性が互いに異なる複数の前記背景材料を用いて、前記測定ステップ、前記背景判定ステップ及び前記良品判定ステップを繰り返す異物検出方法、
である。
The present invention is
(1) By irradiating the inspection object on the background material with measurement light, diffuse reflected light from the inspection object is received for each pixel, and light intensity information of the received light is acquired for each pixel. Measuring step to
Based on the light intensity information obtained in the measurement step, a background determination step for determining whether the pixel is a pixel obtained by imaging the inspection object;
A non-defective product determination step for determining whether or not the inspection object imaged by the pixel is a non-defective product for the pixel determined to be a pixel imaged of the inspection object in the background determination step,
Using a plurality of the background materials having different optical characteristics, the foreign substance detection method that repeats the measurement step, the background determination step, and the non-defective product determination step,
It is.
本発明によれば、異物又は不良品の検出をより高い精度で行うことが可能な異物検出方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the foreign material detection method which can detect a foreign material or a defective product with a higher precision is provided.
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。
[Description of Embodiment of Present Invention]
First, embodiments of the present invention will be listed and described.
本願の異物検出方法は、（１）背景材料上の検査対象物に対して測定光を照射することで、当該検査対象物からの拡散反射光を画素毎に受光し、当該受光した光の光強度情報を画素毎に取得する測定ステップと、前記測定ステップで得られた前記光強度情報に基づいて、前記画素が検査対象物を撮像した画素であるか否かを判定する背景判定ステップと、前記背景判定ステップにおいて前記検査対象物を撮像した画素であると判定された画素について、当該画素が撮像した前記検査対象物が良品であるか否かを判定する良品判定ステップと、を備え、光学特性が互いに異なる複数の前記背景材料を用いて、前記測定ステップ、前記背景判定ステップ及び前記良品判定ステップを繰り返すことを特徴とする。 In the foreign matter detection method of the present application, (1) by irradiating the inspection object on the background material with measurement light, diffuse reflected light from the inspection object is received for each pixel, and the light of the received light A measurement step for acquiring intensity information for each pixel, and a background determination step for determining whether the pixel is a pixel obtained by imaging the inspection object based on the light intensity information obtained in the measurement step; A non-defective product determining step for determining whether or not the inspection object imaged by the pixel is a non-defective product for the pixel determined to be a pixel imaged of the inspection object in the background determining step, and optical The measurement step, the background determination step, and the non-defective product determination step are repeated using a plurality of the background materials having different characteristics.
上記のように、光学特性が互いに異なる複数の背景材料を用いて測定ステップ、背景判定ステップ及び良品判定ステップを繰り返すことで、一の背景材料上で測定をした場合には背景であると誤って判定された検査対象物についても、光学特性が異なる背景材料上では検査対象物として判定されるため、誤判定を減らすことができ、異物又は不良品の検出をより高い精度で行うことが可能となる。 As described above, by repeating the measurement step, the background determination step, and the non-defective product determination step using a plurality of background materials having different optical characteristics, if the measurement is performed on one background material, it is mistakenly the background. Since the determined inspection object is also determined as an inspection object on a background material with different optical characteristics, it is possible to reduce erroneous determination and to detect foreign matters or defective products with higher accuracy. Become.
（２）また、上述の（１）の異物検出方法において、前記背景材料の変更に応じて、前記背景判定ステップにおいて前記画素が検査対象物を撮像した画素であるか否かを判定するために用いる背景判定条件を変更する態様とすることができる。 (2) In the foreign matter detection method of (1) described above, in order to determine whether or not the pixel is a pixel obtained by imaging the inspection object in the background determination step according to the change in the background material. It can be set as the aspect which changes the background determination conditions to be used.
背景判定条件を背景材料に応じて変更することにより、背景判定ステップにおける判定の精度を高めることができ、異物又は不良品の検出をより高い精度で行うことが可能となる。 By changing the background determination condition according to the background material, it is possible to increase the accuracy of determination in the background determination step, and to detect foreign matters or defective products with higher accuracy.
（３）また、上述の（１）又は（２）に記載の異物検出方法において、複数の前記背景材料のうちの１つは、反射率が０．３未満である態様とすることができる。 (3) Moreover, in the foreign material detection method according to (1) or (2) described above, one of the plurality of background materials may have a reflectance of less than 0.3.
上記のような背景材料を用いることにより、高い反射率を有する検査対象物に関する背景判定及び良品判定を高い精度で行うことができる。 By using the background material as described above, the background determination and the non-defective product determination regarding the inspection object having a high reflectance can be performed with high accuracy.
（４）また、上述の（１）〜（３）のいずれかに記載の異物検出方法において、複数の前記背景材料のうちの１つは、反射率が０．７以上である態様とすることができる。 (4) Moreover, in the foreign material detection method according to any one of (1) to (3) above, one of the plurality of background materials may have a reflectance of 0.7 or more. Can do.
上記のような背景材料を用いることにより、低い反射率を有する検査対象物に関する背景判定及び良品判定を高い精度で行うことができる。 By using the background material as described above, the background determination and the non-defective product determination regarding the inspection object having a low reflectance can be performed with high accuracy.
（５）また、上述の（２）の異物検出方法において、前記検査対象物を撮像したすべての画素が、複数の前記背景材料のそれぞれに対応する背景判定条件のいずれか一つを用いて判定をした場合に、前記検査対象物を撮像した画素であると判定されるように、前記背景判定条件が決められている態様とすることができる。 (5) In the foreign matter detection method according to (2) above, all pixels obtained by imaging the inspection object are determined using any one of the background determination conditions corresponding to each of the plurality of background materials. In this case, the background determination condition may be determined so that it is determined that the pixel is an image of the inspection object.
上記のような背景判定条件を用いる場合、検査対象物を撮像した全ての画素が背景を撮像した画素と判定されることなく、検査対象物を撮像した画素として選定されるため、背景判定ステップにおける判定を高い精度で行うことができる。 When the background determination condition as described above is used, all pixels that image the inspection object are selected as pixels that image the inspection object without being determined as pixels that image the background. The determination can be performed with high accuracy.
［本願発明の実施形態の詳細］
本発明に係る異物検出方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
[Details of the embodiment of the present invention]
A specific example of the foreign object detection method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to these illustrations, is shown by the claim, and intends that all the changes within the meaning and range equivalent to the claim are included.
本発明の一形態に係る異物検出方法を用いる異物検出装置１００について図１を用いて説明する。本実施形態に係る異物検出装置１００は、ベルトコンベア２上に分散載置された検査対象物３を、異物又は不良品と、良品と、に分類することを主な目的とした装置である。 A foreign object detection device 100 that uses a foreign object detection method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The foreign object detection apparatus 100 according to the present embodiment is an apparatus whose main purpose is to classify the inspection objects 3 distributedly placed on the belt conveyor 2 into foreign objects or defective products and non-defective products.
異物検出装置１００の検査対象物３としては、例えば、食品、薬品、工業製品等が挙げられるが特に限定されない。 Examples of the inspection object 3 of the foreign object detection apparatus 100 include, but are not limited to, foods, chemicals, and industrial products.
また、異物検出装置１００では、搬送される検査対象物をインラインで全数検査することに対して好適に用いられる。なお、以下の実施形態では、検査対象物３が四角形状の物質である場合について説明する。検査対象物３は、ベルトコンベア２上に、個体同士が重なり合わないように配置することが好ましく、個体同士を離間して配置することが更に好ましい。 Further, the foreign object detection device 100 is preferably used for in-line inspection of all inspection objects to be conveyed. In the following embodiment, a case where the inspection object 3 is a quadrangular substance will be described. The inspection object 3 is preferably arranged on the belt conveyor 2 so that the individuals do not overlap each other, and more preferably, the individuals are arranged apart from each other.
異物検出装置１００は、測定光を検査対象物３に対して照射することにより得られる拡散反射光のスペクトルを測定し、そのスペクトルに基づいて検査対象物３を検査する。このため、異物検出装置１００は、光源１０、撮像部２０、及び分析部３０（判定部）を備える。 The foreign object detection apparatus 100 measures the spectrum of diffusely reflected light obtained by irradiating the inspection object 3 with measurement light, and inspects the inspection object 3 based on the spectrum. For this reason, the foreign object detection apparatus 100 includes a light source 10, an imaging unit 20, and an analysis unit 30 (determination unit).
光源１０は、測定光をベルトコンベア２上における所定の照射領域Ａ１へ向けて照射する。光源１０が照射する測定光の波長範囲は、検査対象物３によって適宜選択される。測定光としては、例えば近赤外光を用いることができるが、可視光であってもよい。測定光が近赤外光である場合、具体的には、波長範囲が８００ｎｍ〜２５００ｎｍの近赤外光が好適に用いられ、特に波長範囲が１０００ｎｍ〜２３００ｎｍの光が好適に用いられる。測定光の波長範囲については、検査対象物３に応じて適宜選定することが好ましい。光源１０としては例えばハロゲンランプ等が好適に用いられる。 The light source 10 irradiates measurement light toward a predetermined irradiation area A1 on the belt conveyor 2. The wavelength range of the measurement light emitted by the light source 10 is appropriately selected depending on the inspection object 3. As the measurement light, for example, near infrared light can be used, but visible light may also be used. When the measurement light is near-infrared light, specifically, near-infrared light having a wavelength range of 800 nm to 2500 nm is preferably used, and particularly light having a wavelength range of 1000 nm to 2300 nm is preferably used. The wavelength range of the measurement light is preferably selected as appropriate according to the inspection object 3. For example, a halogen lamp is preferably used as the light source 10.
照射領域Ａ１とは、検査対象物３を載置するベルトコンベア２の表面（載置面２ｂ）の一部の領域である。この照射領域Ａ１は、載置面２ｂの進行方向２ａ（図１のｙ軸方向）と垂直な幅方向（ｘ軸方向）に広がり、載置面２ｂの一方の端から他方の端までを覆う領域である。 The irradiation region A1 is a partial region of the surface (mounting surface 2b) of the belt conveyor 2 on which the inspection object 3 is mounted. The irradiation area A1 extends in the width direction (x-axis direction) perpendicular to the traveling direction 2a (y-axis direction in FIG. 1) of the placement surface 2b, and covers from one end to the other end of the placement surface 2b. It is an area.
なお、本実施形態では、光源１０から出射される光が照射領域Ａ１に対して直接照射される構成について説明するが、光源１０からの光を例えばシリンドリカルレンズ等を介してライン上に整形して出射する構成としてもよい。 In the present embodiment, the configuration in which the light emitted from the light source 10 is directly applied to the irradiation area A1 will be described. However, the light from the light source 10 is shaped on a line via, for example, a cylindrical lens. It may be configured to emit light.
光源１０から出力された測定光Ｌ１は、照射領域Ａ１上に載置された検査対象物３により拡散反射される。そして、その一部が、拡散反射光Ｌ２として撮像部２０に入射する。 The measurement light L1 output from the light source 10 is diffusely reflected by the inspection object 3 placed on the irradiation area A1. A part of the light enters the imaging unit 20 as diffusely reflected light L2.
撮像部２０は、ハイパースペクトル画像を取得するハイパースペクトルセンサとしての機能を有する。ここで、本実施形態におけるハイパースペクトル画像について図２を用いて説明する。図２は、ハイパースペクトル画像についてその概略を説明する図である。図２に示すように、ハイパースペクトル画像とは、Ｎ個の画素Ｐ１〜ＰＮにより構成されている画像である。図２ではそのうちの一例として２個の画素Ｐｎ及びＰｍについて具体的に示している。画素Ｐｎ及びＰｍには、それぞれ複数の強度データからなるスペクトル情報Ｓｎ及びＳｍが含まれている。この強度データとは、特定の波長（又は波長帯域）におけるスペクトル強度を示すデータであり、図２では、１５個の強度データがスペクトル情報Ｓｎ及びＳｍとして保持されていて、これらを重ね合わせた状態で示している。このように、ハイパースペクトル画像Ｈは、画像を構成する画素毎に、それぞれ複数の強度データを持つという特徴から、画像としての二次元的要素と、スペクトルデータとしての要素をあわせ持った三次元的構成のデータである。なお、本実施形態では、ハイパースペクトル画像Ｈとは、１画素あたり少なくとも５つの波長帯域における強度データを保有している画素によって構成された画像のことをいう。 The imaging unit 20 has a function as a hyperspectral sensor that acquires a hyperspectral image. Here, the hyperspectral image in this embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining the outline of the hyperspectral image. As shown in FIG. 2, the hyperspectral image is an image configured by N pixels P 1 to P N. Specifically it shows the two pixel P n and P m as them example in FIG. Each of the pixels P n and P m includes spectral information S n and S m including a plurality of intensity data. And the intensity data is data indicating a spectral intensity at a particular wavelength (or wavelength band), 2, 15 intensity data has been held as the spectral information S n and S m, superposition of these It is shown in the state. As described above, the hyperspectral image H is characterized by having a plurality of intensity data for each pixel constituting the image, so that a three-dimensional image having both a two-dimensional element as an image and an element as spectral data. Configuration data. In the present embodiment, the hyperspectral image H refers to an image composed of pixels having intensity data in at least five wavelength bands per pixel.
図２では検査対象物３もあわせて示している。すなわち、図２においてＰｎは検査対象物３を撮像した画素であり、Ｐｍは背景材料（例えば、ベルトコンベアや搬送容器）を撮像した画素である。このように、撮像部２０では、検査対象物３だけでなく背景材料を撮像した画像も取得される。したがって、検査対象物３の分類に係る処理においては、背景材料を撮像した画素を特定しその画素で取得されたスペクトルデータは、検査対象物３を撮像した画素で取得されたスペクトルデータとは区別して取り扱う必要がある。 In FIG. 2, the inspection object 3 is also shown. That, P n in FIG. 2 is a pixel of the captured inspection object 3, P m is the pixel of the captured background material (e.g., a belt conveyor and the conveying container). Thus, the imaging unit 20 acquires not only the inspection object 3 but also an image obtained by imaging the background material. Therefore, in the process related to the classification of the inspection object 3, the pixel data obtained by imaging the background material is identified, and the spectrum data obtained by the pixel is different from the spectrum data obtained by the pixel obtained by imaging the inspection object 3. It must be handled separately.
図１に戻り、本実施形態に係る撮像部２０は、カメラレンズ２４と、スリット２１と、分光器２２と、受光部２３と、を備える。この撮像部２０は、その視野領域２０ｓ（撮像領域）がベルトコンベア２の進行方向２ａと垂直な方向（ｘ軸方向）に延びている。撮像部２０の視野領域２０ｓは、載置面２ｂの照射領域Ａ１に含まれるライン状の領域であって、スリット２１を通過した拡散反射光Ｌ２が受光部２３上に像を結ぶ領域である。 Returning to FIG. 1, the imaging unit 20 according to the present embodiment includes a camera lens 24, a slit 21, a spectroscope 22, and a light receiving unit 23. The imaging unit 20 has a visual field region 20s (imaging region) extending in a direction (x-axis direction) perpendicular to the traveling direction 2a of the belt conveyor 2. The visual field region 20s of the imaging unit 20 is a linear region included in the irradiation region A1 of the placement surface 2b, and is a region in which the diffuse reflected light L2 that has passed through the slit 21 forms an image on the light receiving unit 23.
スリット２１は、照射領域Ａ１の延在方向（ｘ軸方向）と平行な方向に開口が設けられる。撮像部２０のスリット２１に入射した拡散反射光Ｌ２は、分光器２２へ入射する。 The slit 21 is provided with an opening in a direction parallel to the extending direction (x-axis direction) of the irradiation region A1. The diffuse reflected light L <b> 2 that has entered the slit 21 of the imaging unit 20 enters the spectroscope 22.
分光器２２は、スリット２１の長手方向、すなわち照射領域Ａ１の延在方向に垂直な方向（ｙ軸方向）に拡散反射光Ｌ２を分光する。分光器２２により分光された光は、受光部２３によって受光される。 The spectroscope 22 splits the diffusely reflected light L2 in the longitudinal direction of the slit 21, that is, the direction perpendicular to the extending direction of the irradiation area A1 (y-axis direction). The light split by the spectroscope 22 is received by the light receiving unit 23.
受光部２３は、複数の受光素子が２次元に配列された受光面を備え、各受光素子が光を受光する。これにより、受光部２３がベルトコンベア２上の幅方向（ｘ軸方向）に沿った各位置で反射した拡散反射光Ｌ２の各波長の光をそれぞれ受光することとなる。各受光素子は、受光した光の強度に応じた信号を位置と波長とからなる二次元平面状の一点に関する情報として出力する。この受光部２３の受光素子から出力される信号が、ハイパースペクトル画像に係る画素毎のスペクトルデータとして、撮像部２０から分析部３０に送られる。 The light receiving unit 23 includes a light receiving surface in which a plurality of light receiving elements are two-dimensionally arranged, and each light receiving element receives light. As a result, the light receiving unit 23 receives light of each wavelength of the diffusely reflected light L2 reflected at each position along the width direction (x-axis direction) on the belt conveyor 2. Each light receiving element outputs a signal corresponding to the intensity of received light as information on a two-dimensional planar point composed of a position and a wavelength. A signal output from the light receiving element of the light receiving unit 23 is transmitted from the imaging unit 20 to the analyzing unit 30 as spectral data for each pixel related to the hyperspectral image.
なお、撮像部２０は、ハイパースペクトルセンサには限定されない。撮像部２０は、画素毎に単一波長又は複数波長の光強度情報を取得する機能を有していればよく、その構成は適宜変更することができる。 Note that the imaging unit 20 is not limited to a hyperspectral sensor. The imaging unit 20 only needs to have a function of acquiring light intensity information of a single wavelength or a plurality of wavelengths for each pixel, and the configuration can be changed as appropriate.
分析部３０は、入力された信号により拡散反射光Ｌ２の反射光スペクトルを得て、この得られたスペクトルに基づいて検査を行う。そして、この分析部３０による分析の結果は、例えば分析部３０に接続されるモニタや、プリンタ等に出力することによって、この異物検出装置１００のオペレータに通知される。 The analysis unit 30 obtains the reflected light spectrum of the diffuse reflected light L2 from the input signal, and performs an inspection based on the obtained spectrum. The result of the analysis by the analysis unit 30 is notified to the operator of the foreign object detection device 100 by, for example, outputting the result to a monitor or printer connected to the analysis unit 30.
この分析部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）、検出部等の他の機器との間の通信を行う通信モジュール、並びにハードディスク等の補助記憶装置等のハードウェアを備えるコンピュータとして構成される。そして、これらの構成要素が動作することにより、分析部３０としての機能が発揮される。 The analysis unit 30 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory) that are main storage devices, a communication module that performs communication with other devices such as a detection unit, The computer is configured with hardware such as an auxiliary storage device such as a hard disk. And the function as the analysis part 30 is exhibited because these components operate | move.
ここで、本実施形態に係る異物検出装置１００においては、異物検出に係る処理を行う際に、背景材料を変更して複数回分析を行うことを特徴とする。 Here, the foreign object detection apparatus 100 according to the present embodiment is characterized in that the analysis is performed a plurality of times by changing the background material when performing the process related to the foreign object detection.
上記の異物検出装置１００では、単一波長又は複数波長の光の光強度情報に基づいて検査対象物が良品であるか否かを判断する。しかしながら、検査に用いる波長の光に対して異物又は不良品と分類すべき検査対象物が、良品の検査対象物と同一程度の強度分布を有していた場合は、正確に分類することが困難となる。そのため、精度の高い分類を実現させるために、検査対象物間の光学的差異を解析するために多変量解析が用いられることがある。多変量解析では、多数の入力変数を用いて良品か否かのための判定用パラメータを算出するため、判定処理が複雑になると計算速度の低下が顕著になるため、解析に係る負荷を低減して処理速度を向上させるためにも、検査対象物が存在しない背景部分を撮像した画素を先に特定して、良品か否かの判定処理を省略するという構成が採用される。 In the foreign object detection device 100 described above, it is determined whether or not the inspection object is a non-defective product based on the light intensity information of light having a single wavelength or a plurality of wavelengths. However, if the inspection object to be classified as foreign or defective with respect to the light of the wavelength used for inspection has the same intensity distribution as the non-defective inspection object, it is difficult to classify correctly. It becomes. Therefore, multivariate analysis is sometimes used to analyze optical differences between inspection objects in order to realize highly accurate classification. In multivariate analysis, a number of input variables are used to calculate the parameters for determining whether or not the product is non-defective.Therefore, when the determination process is complicated, the calculation speed decreases significantly. In order to improve the processing speed, a configuration is adopted in which a pixel in which a background portion where no inspection object is present is first identified and a determination process for determining whether or not it is a non-defective product is omitted.
背景部分の画素を先に取り除く方式を実現するためには、背景材料を撮像した画素と検査対象物を撮像した画素とを何らかの条件に基づいて切り分ける必要がある。しかし、この構成の場合は、検査対象物を撮像した画素について背景材料を撮像した画素と誤判定された場合に、異物又は不良品を良品と区別することができないという問題がある。実際には背景ではなく検査対象物を撮像した画素であるのに、背景材料を撮像した画素であると判定されてしまうと、良品か否かの判定が省略されるため、異物又は不良品と判定されなくなるためである。このような問題が生じるケースとしては、例えば、反射強度が高い白色背景を使用して任意の波長で一定の信号強度以上の画素を背景と判定する構成とした場合が考えられる。この場合、鏡面反射等によりその波長で背景よりも信号強度が高い、または同程度の強度を有する異物が存在したとすると、この異物を撮像した画素についても背景とみなして見逃す可能性が考えられる。 In order to realize a method of removing the pixels in the background portion first, it is necessary to separate the pixel that has imaged the background material and the pixel that has imaged the inspection object based on some condition. However, in the case of this configuration, there is a problem in that a foreign object or a defective product cannot be distinguished from a non-defective product when the pixel that images the inspection object is erroneously determined as the pixel that images the background material. Actually, it is a pixel that has imaged the object to be inspected but not the background, but if it is determined that it is a pixel that has imaged the background material, the determination of whether or not it is a non-defective product is omitted. This is because it is not determined. As a case where such a problem occurs, for example, a case where a white background having a high reflection intensity is used and a pixel having a certain signal intensity or higher at an arbitrary wavelength is determined as the background can be considered. In this case, if there is a foreign object having a higher signal intensity than the background at the wavelength due to specular reflection or the like, or a pixel having captured the foreign object may be regarded as the background and missed. .
そこで、本実施形態に係る異物検出装置１００では、光学特性の異なる２つ以上の背景を使用して複数回検査を実施することにより、異物又は不良品を撮像した画素が背景を撮像した画素と判定されることが防止される。光学特性としては、「色調」、「反射率」等が挙げられる。 Therefore, in the foreign object detection device 100 according to the present embodiment, by performing the inspection a plurality of times using two or more backgrounds having different optical characteristics, a pixel that images a foreign object or a defective product is It is prevented from being determined. Examples of the optical characteristics include “color tone” and “reflectance”.
具体的には、図３に示すフローチャート及び図４に示す背景の変更例を参照しながら設営する。まず、第１の背景を用いて検査を開始（Ｓ０１）する。異物検出装置１００では、検査対象物３に対して背景となるのがベルトコンベア２になるので、図４（Ａ）に示すように、第１の背景色のコンベア２５を使用して測定を行う（測定ステップ）。その後、撮像された画素について、背景領域であるかの判定が行われ（Ｓ０２：背景判定ステップ）、背景領域ではないと判定された画素、すなわち、検査対象物を撮像したと判定された画素については、異物又は不良品であるか否かの判定が行われる（Ｓ０３：良品判定ステップ）。このとき、異物又は不良品であると判定された画素の検査対象物３は、ベルトコンベア上から除去される（Ｓ０４）。 Specifically, the operation is performed with reference to the flowchart shown in FIG. 3 and the background change example shown in FIG. First, an inspection is started using the first background (S01). In the foreign object detection device 100, since the background of the inspection object 3 is the belt conveyor 2, the measurement is performed using the first background color conveyor 25 as shown in FIG. (Measurement step). Thereafter, it is determined whether or not the imaged pixel is a background region (S02: background determination step), and the pixel determined not to be the background region, that is, the pixel determined to have imaged the inspection object. Is determined whether it is a foreign object or a defective product (S03: non-defective product determination step). At this time, the inspection object 3 of the pixel determined to be a foreign object or a defective product is removed from the belt conveyor (S04).
その後、第１の背景に代えて第２の背景に変更して（Ｓ０５）、同様の検査を行う。すなわち、図４（Ｂ）に示すように、第２の背景色のコンベア２６を使用して測定を行う（測定ステップ）。この際には、背景材料を撮像した画素であるか否かの判定に用いる条件は、変更後の背景色のコンベアに対応したものとされる。すなわち、背景材料を撮像したか画素であるか否かの背景判定条件は、背景に応じて変更される。背景材料に応じて背景判定条件を変更することで、背景材料を撮像した画素であるか否かの判定をより高い精度で行うことができる。 Thereafter, the second background is used instead of the first background (S05), and the same inspection is performed. That is, as shown in FIG. 4B, measurement is performed using the conveyor 26 of the second background color (measurement step). In this case, the conditions used for determining whether or not the pixel is a pixel obtained by imaging the background material correspond to the changed background color conveyor. That is, the background determination condition of whether or not the background material is imaged or the pixel is changed according to the background. By changing the background determination condition according to the background material, it is possible to determine whether or not the pixel is an image of the background material with higher accuracy.
第２の背景色のコンベア２６を用いて撮像された画素について、背景領域であるかの判定が行われ（Ｓ０６：背景判定ステップ）、背景領域ではないと判定された画素、すなわち、検査対象物を撮像したと判定された画素については、異物又は不良品であるか否かの判定が行われる（Ｓ０７：良品判定ステップ）。このとき、異物又は不良品であると判定された画素の検査対象物３は、ベルトコンベア上から除去される（Ｓ０４）。なお、３つ以上の背景を用いて検査を行う場合は、背景変更（Ｓ０５）以降の処理を繰り返すことで、異物又は不良品の検出を繰り返す。 A pixel imaged using the second background color conveyor 26 is determined whether it is a background region (S06: background determination step), and a pixel determined not to be a background region, that is, an inspection object. It is determined whether or not the pixel determined to have imaged is a foreign object or a defective product (S07: non-defective product determination step). At this time, the inspection object 3 of the pixel determined to be a foreign object or a defective product is removed from the belt conveyor (S04). When inspection is performed using three or more backgrounds, the detection of foreign matters or defective products is repeated by repeating the processes after the background change (S05).
ここで、図４（Ａ）に示す検査対象物３１が良品であって、検査対象物３２，３３が異物又は不良品であるとすると、図４（Ａ）に示すような第１の背景色のコンベア２５を用いて検査を行った場合、検査対象物３２は第１の背景色のコンベア２５とは異なる系統の色であるため、スペクトル形状の差異等から背景領域とは認識されず（Ｓ０２−ＮＯ）、異物と判定される（Ｓ０３−ＹＥＳ）ため、コンベア２５からの除去が可能である。一方、検査対象物３２は第１の背景色のコンベア２５と同系統の色であるため、スペクトル形状が背景と類似する可能性があり、この場合背景領域であると判定される（Ｓ０２−ＹＥＳ）。背景領域であると判定されると、当該画素については異物又は不良品であるか否かの判定（Ｓ０３）が行われない。したがって、第１の背景色のコンベア２５を用いた検査だけでは、検査対象物３３は異物として除去されない。 Here, if the inspection object 31 shown in FIG. 4A is a non-defective product and the inspection objects 32 and 33 are foreign matters or defective products, the first background color as shown in FIG. When the inspection is performed using the conveyor 25, since the inspection object 32 is a color of a different system from the conveyor 25 of the first background color, the background region is not recognized due to the difference in the spectrum shape or the like (S02). -NO), since it is determined as a foreign object (S03-YES), removal from the conveyor 25 is possible. On the other hand, since the inspection object 32 has the same color as the first background color conveyor 25, the spectrum shape may be similar to the background, and in this case, it is determined to be the background region (S02-YES). ). If it is determined that the pixel is a background region, the pixel is not determined whether it is a foreign object or a defective product (S03). Therefore, the inspection object 33 is not removed as a foreign object only by the inspection using the conveyor 25 of the first background color.
これに対して、図４（Ｂ）に示すように、第２の背景色のコンベア２６を用いて画像の撮像を再度行うことで、検査対象物３３は第２の背景色のコンベア２６とは系統が異なるために、背景領域とは認識されず（Ｓ０６−ＮＯ）、異物と判定される（Ｓ０７−ＹＥＳ）。これにより、検査対象物３３についても異物として判定されてコンベア２６から除去することが可能となる。 On the other hand, as shown in FIG. 4B, the inspection object 33 is different from the second background color conveyor 26 by taking an image again using the second background color conveyor 26. Since the system is different, the background area is not recognized (S06-NO), and is determined as a foreign object (S07-YES). Thereby, the inspection object 33 is also determined as a foreign substance and can be removed from the conveyor 26.
このように、光学特性の異なる２つの背景として、系統色が互いに異なる２つの背景を用いて検査を行った場合、一方の背景を用いた場合には背景材料を撮像した画素であると判定されてしまうような異物を撮像した画素に関しても、他方の背景を用いた場合には検査対象物として撮像した画素として判定されるため、検査対象物を撮像した画素に関して確実に良品か否かの検査を行うことができることから、異物又は不良品の検出をより高い精度で行うことが可能となる。さらに、良品か否かの判定を行う前に背景部分の画素を先に取り除く方式を採用しているため、従来と同様に高速に分析を行うことができる。 As described above, when inspection is performed using two backgrounds having different system colors as two backgrounds having different optical characteristics, when one of the backgrounds is used, it is determined that the pixel is an image of the background material. Even if a pixel has imaged a foreign object, it is determined as a pixel imaged as an inspection object when the other background is used. Therefore, it is possible to detect foreign matters or defective products with higher accuracy. Furthermore, since the method of removing the pixels of the background portion first before determining whether or not the product is non-defective is adopted, the analysis can be performed at high speed as in the conventional case.
なお、上記の方法を用いた分析の際に、良品か否かの判定を行う背景の順序と分析の結果との相関はない。すなわち、どの色の背景から分析を行ったとしても、互いに異なる系統色の背景を用いて分析を行うことで、背景材料を撮像した画素と判断されるために良品か否かの判定が省略される画素をなくすことができる。 In the analysis using the above method, there is no correlation between the background order for determining whether or not the product is non-defective and the result of the analysis. In other words, even if the background is analyzed from any color background, it is determined that the background material is an imaged pixel by performing an analysis using backgrounds of different system colors, so that the determination of whether or not it is a non-defective product is omitted. Pixels can be eliminated.
次に、光学特性の異なる２つの背景として、反射率が互いに異なる２つの背景を用いる場合について説明する。 Next, a case where two backgrounds having different reflectances are used as two backgrounds having different optical characteristics will be described.
図４に示す例では、色の系統が異なる２つの背景を用いた場合について説明したが、色の系統の違いは、単一波長のように少ない種類の波長の光で判断することは困難な場合がある。このような場合には、互いに異なる反射率を有する２つの背景を利用して分析を行う構成が有用となることが考えられる。 In the example shown in FIG. 4, the case where two backgrounds having different color systems are used has been described. However, it is difficult to determine the difference between color systems using light of a small number of wavelengths such as a single wavelength. There is a case. In such a case, it is conceivable that a configuration in which analysis is performed using two backgrounds having different reflectances is useful.
具体的には、図５（Ａ）に示すように、検査に用いる波長帯において反射率が低い黒色背景のコンベア２７と、図５（Ｂ）に示すように、同じ波長帯において反射率が高い白色背景のコンベア２８と、を採用し、一又は複数波長の光強度情報から任意の演算式により算出したスコアレベルにより、背景部分を撮像した画像であるか否かの判定を行う方式があげられる。この場合、図５（Ａ）に示す黒色背景の場合は一定のスコアレベル以下が背景と判定され、図５（Ｂ）に示す逆に白色背景の場合は一定のスコアレベル以上が背景と判定される。すなわち、反射率の異なる複数の背景を用いて撮像をする場合も、背景材料を撮像したか画素であるか否かの判定条件は、背景に応じて変更される。 Specifically, as shown in FIG. 5A, the black background conveyor 27 having a low reflectance in the wavelength band used for the inspection, and as shown in FIG. 5B, the reflectance is high in the same wavelength band. And a white background conveyor 28, and a method for determining whether or not the image is an image of a background portion based on a score level calculated by an arbitrary arithmetic expression from light intensity information of one or a plurality of wavelengths. . In this case, in the case of the black background shown in FIG. 5A, a background below a certain score level is determined as the background. On the contrary, in the case of the white background shown in FIG. 5B, a background above the certain score level is determined as the background. The That is, even when imaging is performed using a plurality of backgrounds having different reflectivities, the determination condition as to whether the background material is imaged or a pixel is changed according to the background.
図５（Ａ）に示す検査対象物３１が良品であって、検査対象物３５，３６が異物又は不良品であるとすると、図５（Ａ）に示すような第１の背景色のコンベア２５を用いて検査を行った場合、検査対象物３５は黒色背景のコンベア２７において、背景及び検査対象物３１とは異なるスコアレベルを示すため、当該スコアレベルに基づいて背景領域とは認識されず（Ｓ０２−ＮＯ）、異物と判定される（Ｓ０３−ＹＥＳ）。したがって、検査対象物３５は、コンベア２７からの除去が可能である。一方、検査対象物３６は反射率が黒色背景と類似しているため、スコアレベルが黒色背景のコンベア２５と類似する可能性があり、この場合背景領域であると判定される（Ｓ０２−ＹＥＳ）。背景領域であると判定されると、当該画素については異物又は不良品であるか否かの判定（Ｓ０３）が行われない。したがって、黒色背景のコンベア２７を用いた検査だけでは、検査対象物３６は異物として除去されない。 If the inspection object 31 shown in FIG. 5A is a non-defective product and the inspection objects 35 and 36 are foreign matters or defective products, the conveyor 25 having the first background color as shown in FIG. When the inspection object 35 is inspected, since the inspection object 35 shows a different score level from the background and the inspection object 31 on the black background conveyor 27, the background area is not recognized based on the score level ( (S02-NO), it is determined as a foreign object (S03-YES). Therefore, the inspection object 35 can be removed from the conveyor 27. On the other hand, since the reflectance of the inspection object 36 is similar to that of the black background, there is a possibility that the score level is similar to that of the conveyor 25 having the black background, and in this case, it is determined to be the background area (S02-YES). . If it is determined that the pixel is a background region, the pixel is not determined whether it is a foreign object or a defective product (S03). Therefore, the inspection object 36 is not removed as a foreign object only by inspection using the black background conveyor 27.
これに対して、図５（Ｂ）に示すように、白色背景のコンベア２８を用いて画像の撮像を再度行うことで、検査対象物３６は白色背景のコンベア２８とは異なるスコアレベルとなるため、背景領域とは認識されず（Ｓ０６−ＮＯ）、異物と判定される（Ｓ０７−ＹＥＳ）。これにより、検査対象物３６についても異物として判定されてコンベア２８から除去することが可能となる。 On the other hand, as shown in FIG. 5B, the inspection object 36 has a different score level from the white background conveyor 28 by re-taking the image using the white background conveyor 28. The background area is not recognized (S06-NO), and is determined to be a foreign object (S07-YES). Thereby, the inspection object 36 is also determined as a foreign substance and can be removed from the conveyor 28.
このように、反射率が異なる背景を用いて検査対象物の撮像及び異物又は不良品と良品との分類を行う構成とした場合でも、一方の背景を用いた場合には背景材料を撮像した画素であると判定されてしまうような異物を撮像した画素に関して、他方の背景を用いた場合には検査対象物として撮像した画素として判定されるため、検査対象物を撮像した画素に関して確実に良品か否かの検査を行うことができることから、異物又は不良品の検出をより高い精度で行うことが可能となる。さらに、良品か否かの判定を行う前に背景部分の画素を先に取り除く方式を採用しているため、従来と同様に高速に分析を行うことができる。 In this way, even when configured to perform imaging of an inspection object using a background with different reflectivity and classification of a foreign object or a defective product and a non-defective product, when one of the backgrounds is used, a pixel obtained by imaging the background material If the other background is used for a pixel that has imaged a foreign object that is determined to be a pixel, it will be determined as a pixel that has been imaged as the inspection object, so that the pixel that has imaged the inspection object is definitely good. Since it is possible to inspect whether or not, foreign matter or defective products can be detected with higher accuracy. Furthermore, since the method of removing the pixels of the background portion first before determining whether or not the product is non-defective is adopted, the analysis can be performed at high speed as in the conventional case.
なお、反射率の異なる材料を背景として用いて分析を行う場合、複数の背景のうちの１つは反射率が０．３未満であることが好ましい。この場合、反射率が低い異物又は不良品を撮像した画素は、背景材料を撮像した画素と判定されて異物又は不良品として検出されない可能性があるが、その他の異物又は不良品を好適に検出することができる。 Note that when analysis is performed using materials having different reflectances as the background, it is preferable that one of the plurality of backgrounds has a reflectance of less than 0.3. In this case, a pixel that captures a foreign object or defective product with low reflectivity may be determined as a pixel that images the background material and may not be detected as a foreign material or defective product. can do.
また、反射率の異なる材料を背景として用いて分析を行う場合、複数の背景のうちの１つは反射率が０．７以上であることが好ましい。この場合、反射率が高い異物又は不良品を撮像した画素は、背景材料を撮像した画素と判定されて異物又は不良品として検出されない可能性があるが、その他の異物又は不良品を好適に検出することができる。 Further, when analysis is performed using materials having different reflectances as the background, it is preferable that one of the plurality of backgrounds has a reflectance of 0.7 or more. In this case, a pixel that captures a foreign object or defective product with high reflectivity may be determined as a pixel that images the background material and may not be detected as a foreign material or defective product, but other foreign materials or defective products are preferably detected. can do.
すなわち、反射率の異なる材料を背景として用いて分析を行う場合、複数の背景のうちの１つは反射率が０．３未満であり、その他の背景のうちの１つは反射率が０．７以上である場合、異物又は不良品の反射率に拘らず異物又は不良品を好適に検出することができる。 That is, when an analysis is performed using materials having different reflectances as the background, one of the plurality of backgrounds has a reflectance of less than 0.3, and one of the other backgrounds has a reflectance of 0.1. In the case of 7 or more, the foreign matter or defective product can be suitably detected regardless of the reflectance of the foreign matter or defective product.
また、図４では、色の系統が異なる背景を複数用いた場合について説明し、図５では、反射率が異なる背景を複数用いた場合について説明したが、これらを組み合わせて複数種類の背景を準備して、分析を行う構成としてもよい。この場合、より高い精度で異物又は不良品の検出が可能となる。 FIG. 4 illustrates the case where a plurality of backgrounds having different color systems are used, and FIG. 5 illustrates the case where a plurality of backgrounds having different reflectances are used. Thus, the analysis may be performed. In this case, it is possible to detect foreign matters or defective products with higher accuracy.
また、背景材料を撮像した画素であるかを判断するための背景判定条件は、検査対象物を撮像したすべての画素が、複数の背景材料各々に対応する背景判定条件のいずれか一つを用いて判定をした場合に、検査対象物を撮像した画素であると判定されるように決められているとすることが好ましい。このような背景判定条件を用いる場合、検査対象物を撮像した画素が背景材料を撮像した画素と判定されることを防ぐことができるため、背景判定ステップにおける判定を高い精度で行うことができる。 In addition, the background determination condition for determining whether or not the pixel is an image of the background material uses any one of the background determination conditions corresponding to each of the plurality of background materials for all the pixels that have imaged the inspection object. When the determination is made, it is preferable that the pixel is determined to be a pixel obtained by imaging the inspection target. When such a background determination condition is used, it is possible to prevent the pixel that has imaged the inspection object from being determined as the pixel that has imaged the background material. Therefore, the determination in the background determination step can be performed with high accuracy.
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary.
例えば、異なる背景を有する複数台の異物検出装置を使用して異物検出を行ってもよいし、一台の異物検出装置を使い背景を変えて複数回の測定を行ってもよい。上記実施形態では、ハイパースペクトル画像を撮像した場合について説明をしているが、少なくとも一波長の光の強度情報を取得すればよくその構成は適宜変更することができる。 For example, foreign object detection may be performed using a plurality of foreign object detection devices having different backgrounds, or multiple measurements may be performed using a single foreign object detection device while changing the background. In the above-described embodiment, a case where a hyperspectral image is captured has been described. However, it is only necessary to acquire intensity information of at least one wavelength of light, and the configuration can be changed as appropriate.
１００…異物検出装置、３…検査対象物、１０…光源、２０…撮像部、２１…スリット、２２…分光器、２３…受光部、３０…分析部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Foreign object detection apparatus, 3 ... Test object, 10 ... Light source, 20 ... Imaging part, 21 ... Slit, 22 ... Spectroscope, 23 ... Light-receiving part, 30 ... Analysis part.
Claims (5)
前記測定ステップで得られた前記光強度情報に基づいて、前記画素が検査対象物を撮像した画素であるか否かを判定する背景判定ステップと、
前記背景判定ステップにおいて前記検査対象物を撮像した画素であると判定された画素について、当該画素が撮像した前記検査対象物が良品であるか否かを判定する良品判定ステップと、を備え、
光学特性が互いに異なる複数の前記背景材料を用いて、前記測定ステップ、前記背景判定ステップ及び前記良品判定ステップを繰り返す異物検出方法。 A measurement step of irradiating the inspection object on the background material with measurement light to receive diffusely reflected light from the inspection object for each pixel and obtaining light intensity information of the received light for each pixel When,
Based on the light intensity information obtained in the measurement step, a background determination step for determining whether the pixel is a pixel obtained by imaging the inspection object;
A non-defective product determination step for determining whether or not the inspection object imaged by the pixel is a non-defective product for the pixel determined to be a pixel imaged of the inspection object in the background determination step,
A foreign matter detection method that repeats the measurement step, the background determination step, and the non-defective product determination step by using a plurality of the background materials having different optical characteristics.
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