JP2020056604A

JP2020056604A - 物品検査装置および物品検査方法

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Publication number: JP2020056604A
Application number: JP2018185645A
Authority: JP
Inventors: 勇輝杉田; Yuki Sugita
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2020-04-09
Anticipated expiration: 2038-09-28
Also published as: JP7157322B2

Abstract

【解決手段】物品検査装置２は、複数の縦線部Ｇａと横線部Ｇｂとが交差した格子状部分Ｇの画像を撮影して画像データを取得する撮影手段６を有し、画像処理手段９は、二値化処理により上記画像データにおける格子状部分Ｇを示す画素を抽出し、検査範囲設定手段１０は、上記抽出された格子状部分を示す画素の集団からなる格子状領域に対して、縦線部の幅方向にオープニング処理およびクロージング処理を行って横線部検査領域Ｐａに変換し、また、上記格子状領域に対して、横線部の幅方向にオープニング処理およびクロージング処理を行って縦線部検査領域Ｐｂに変換し、これら縦線部検査領域と横線部検査領域とを合成して検査範囲Ｐとして上記格子状部分の画像に設定する。【効果】当該格子状の検査範囲を物品の格子状部分の画像に設定することで、物品の格子状部分の検査を正確に行うことができる。【選択図】図１

Description

本発明は物品検査装置および物品検査方法に関し、詳しくは物品に形成された複数の縦線部と横線部とが交差した格子状部分の画像を撮影して、多数の画素が配列された画像データを取得し、当該画像データに基づいて上記格子状部分の検査を行う物品検査装置および物品検査方法に関する。

従来、物品の画像を撮影して多数の画素が配列された画像データを取得し、当該画像データに基づいて物品の検査を行う物品検査装置および物品検査方法が知られ、取得した画像データを所要のしきい値で二値化処理することにより、物品に付着した汚れや異物を認識するようになっている。
一方、例えばプラスチック製のコンテナやトレー、ケース等、底部が格子状に形成されて多数の貫通孔を有する物品があり、このような多数の貫通孔を有する格子状部分の検査においては、二値化処理では汚れや異物を貫通孔と区別することができなかった。
これに対し、物品を撮影した画像に検査対象領域を設定するとともに、該検査対象領域にマスク領域を設定して、該マスク領域を検査対象領域から除外して検査を行うようにした物品検査方法が知られている（特許文献１）

特開２０１０−２５６２２２公報

しかしながら、上述したような格子状部分が形成された物品において、格子状部分の貫通孔の数は多く、画像中の全ての貫通孔を対象にマスク領域を設定することは煩雑であり、また全ての貫通孔を対象にマスク領域を正確に設定するためには、物品を高精度に位置決めをして撮影をする必要があった。
また、プラスチック製のコンテナやトレー、ケースの底部を一つの画像として撮影するには広範囲を撮影する必要があるが、実際の格子状部分では貫通孔が同じ形状で均等に配列されているのに対し、広範囲を撮影した画像では端部に歪が発生し、場所により貫通孔の形状や間隔が異なってしまうことがあるため、このような理由によっても画像中の全ての貫通孔を対象にマスク領域を正確に設定できないという問題があった。
このような問題に鑑み、本発明は物品の格子状部分を検査する場合に、正確に貫通孔を除外して格子状部分を検査することが可能な物品検査装置および物品検査方法を提供するものである。

すなわち請求項１の発明にかかる物品検査装置は、物品に形成された複数の縦線部と横線部とが交差した格子状部分の画像を撮影して、多数の画素が配列された画像データを取得する撮影手段と、当該撮影手段が取得した画像データに基づいて、上記格子状部分の検査を行う検査手段とを有する物品検査装置において、
上記検査手段は、上記撮影手段により取得された画像データを二値化処理する画像処理手段と、上記撮影手段が撮影した画像データに格子状の検査範囲を設定する検査範囲設定手段とを備え、
上記画像処理手段は、二値化処理により上記画像データより格子状部分を示す画素を抽出し、上記検査範囲設定手段は、上記抽出された格子状部分を示す画素の集団からなる格子状領域に対して、縦線部の幅方向にオープニング処理を行ってからクロージング処理を行うことにより、横線部のみからなる横線部検査領域に変換し、また、上記格子状領域に対して、横線部の幅方向にオープニング処理を行ってからクロージング処理を行うことにより、縦線部のみからなる縦線部検査領域に変換し、これら横線部検査領域と縦線部検査領域とを合成して上記格子状の検査範囲として設定することを特徴としている。
また請求項２の発明にかかる物品検査方法は、物品に形成された複数の縦線部と横線部とが交差した格子状部分の画像を撮影して、多数の画素が配列された画像データを取得する撮影手段と、当該撮影手段が取得した画像データに基づいて、上記格子状部分の検査を行う検査手段とを有する物品検査方法において、
上記格子状部分の画像を撮影して画像データを取得し、当該画像データを二値化処理して格子状部分を示す画素を抽出し、
上記抽出された格子状部分を示す画素の集団からなる格子状領域に対して、縦線部の幅方向に所定画素分収縮させて膨張させるオープニング処理を行って、格子状領域のうち縦線部を示す画素を除外した残りの画素の集団からなる横線部領域に変換し、さらに当該横線部領域に対して縦線部の幅方向に所定画素分膨張させて収縮させるクロージング処理を行って横線部検査領域とし、
また、上記格子状領域に対して、横線部の幅方向に所定画素分収縮させて膨張させるオープニング処理を行って、格子状領域のうち横線部を示す画素を除外した残りの画素の集団からなる縦線部領域に変換し、さらに当該縦線部領域に対して横線部の幅方向に所定画素分膨張させて収縮させるクロージング処理を行って縦線部検査領域として、
これら横線部検査領域と縦線部検査領域とを合成して格子状の検査範囲とし、上記撮影手段で撮影した格子状部分の画像に設定することを特徴としている。

上記請求項１、２の発明によれば、物品に形成された複数の縦線部と横線部とが交差した格子状部分を撮影した画像データから、格子状部分を示す画素の集団からなる格子状領域を求め、さらに当該格子状領域を横線部検査領域および縦線部検査領域に変換している。
これら横線部検査領域および縦線部検査領域は、今回検査を行うために撮影した物品の画像データに基づくものであり、これらを合成した格子状の検査範囲は
今回検査を行う物品の格子状部分を正確に反映していることから、当該格子状の検査範囲を物品の格子状部分の画像に設定することで、物品の格子状部分の検査を正確に行うことができる。

本実施例にかかる物品検査装置の正面断面図コンテナの平面図コンテナの格子状部分の画像の一例を示す図格子状領域を縦線部の幅方向にオープニング処理してからクロージング処理した場合の領域の変換状況を説明する図格子状領域を横線部の幅方向にオープニング処理してからクロージング処理した場合の領域の変換状況を説明する図格子状の検査範囲を示す図

以下図示実施例について説明すると、図１は物品としてのプラスチック製のコンテナ１の検査を行う物品検査装置２の正面断面図を示し、特に上記コンテナ１の底部に形成された格子状部分Ｇに付着した汚れや異物等を検出する物品検査装置２となっている。
上記コンテナ１は全体がプラスチック製となっており、図２に示す上記コンテナ１の平面図において、当該コンテナ１の底部に形成された格子状部分Ｇは複数の平行な縦線部Ｇａと横線部Ｇｂとが交差した構成を有し、これら複数の縦線部Ｇａと横線部Ｇｂとによって格子が形成されている。また、黒色で示した部分は、これら縦線部Ｇａおよび横線部Ｇｂの間に形成される貫通孔Ｈとなっている。

上記物品検査装置２は、上記コンテナ１を搬送する搬送コンベヤ３と、搬送コンベヤ３を覆って設けられた暗室４と、当該暗室４の内部に設けられて上記コンテナ１に検査光を照射する照明手段５と、上記暗室４の内部に設けられて上記コンテナ１の内部を撮影する撮影手段６と、これら搬送コンベヤ３、照明手段５、撮影手段６の作動を制御する制御手段７とを備えている。
上記搬送コンベヤ３は一対の無端状の丸ベルトによって構成され、各丸ベルトによって上記コンテナ１を下方から支持するようになっている。図１に示した実施例においては、搬送コンベヤ３の図示左端部で人手によりコンテナ１が供給されると、左から右へとコンテナ１を搬送するようになっている。
また上記搬送コンベヤ３には上記コンテナ１を検出するセンサ３ａが設けられており、当該センサ３ａがコンテナ１を検出すると、制御手段７に検出信号が送信され、制御手段７の制御によって照明手段５を発光させるとともに、撮影手段６に撮影を指示する。
上記照明手段５は上記暗室４の内部に設けられるとともに、上記搬送コンベヤ３によって位置されるコンテナ１を四方から取り囲むように上方に配置されている。
照明手段５をこのように配置することで、コンテナ１の底部に影が生じないように均等に検査光を照射することができ、上記格子状部分Ｇを構成する複数の縦線部Ｇａおよび横線部Ｇｂに均等に検査光が照射されるようになっている。

上記撮影手段６は上記暗室４の内部に設けられるとともに、上記搬送コンベヤ３および上記照明手段５の上方に設けられており、当該撮影手段６として従来公知のＣＣＤやＣＭＯＳなどの光電素子（イメージセンサ）を備えたカメラを使用することができ、本実施例では静止画をカラーで撮影するようになっている。
また、コンテナ１の格子状部分Ｇの全体を撮影するため、撮影手段６には広角レンズ６ａが装着されており、撮影手段６の撮影範囲の中心が、上記コンテナ１の底部の略中心となるように設定されている。
撮影手段６がコンテナ１の底部を撮影すると、当該撮影手段６を構成する光電素子が、当該コンテナ１の底部の画像を多数の画素が配列された画像データとして取得することとなる。
具体的には、上記撮影手段６を構成する光電素子は縦横（Ｘ−Ｙ）に多数の画素が配列されて構成されており、撮影手段６でコンテナ１の底部を撮影すると、各画素においてそれぞれ色相と彩度と輝度からなる各種情報を電気信号に変換して、上記画像データとして取得するようになっている。

上記制御手段７はパーソナルコンピュータ等によって構成され、また当該制御手段７に格納された制御プログラムとして、上記撮影手段６によりコンテナ１の格子状部分の画像を撮影し、取得した画像データに基づいてコンテナ１の検査を行う検査手段８が設けられている。
そして上記検査手段８は、上記撮影手段６により取得された画像データを二値化処理する画像処理手段９と、上記撮影手段６が撮影した画像に、図６に示す格子状の検査範囲Ｐを設定する検査範囲設定手段１０と、当該検査範囲Ｐの設定された画像の画像データを二値化処理して汚れや異物の有無を判定する判定手段１１とを備えて構成されている。

以上のように構成される物品検査装置２において、本実施例では次のようにコンテナ１に形成された格子状部分Ｇの検査を行うようになっている。
すなわち、上記搬送コンベヤ３によって搬送されるコンテナ１を上記センサ３ａにより検出すると、制御手段７は照明手段５を発光させるとともに、上記撮影手段６によって上方からコンテナ１の底部を撮影するようになっている。
図３は、撮影手段６で撮影したコンテナ１の底部に形成された格子状部分Ｇの画像を示しており、Ａは縦線部Ｇａや横線部Ｇｂに付着した汚れや異物等の付着物を表している。
上記検査手段８の動作指令により、上記撮影手段６によって格子状部分Ｇの画像データを取得すると、画像処理手段９が画像データより格子状部分Ｇを含む矩形をしたコンテナ１の底部の画像を切り出し、当該底部の輪郭が、直交するＸ−Ｙ方向に沿うように画像の傾きを補正する。
なお、図示したコンテナ１の場合は、格子状部分Ｇを構成する縦線部Ｇａおよび横線部Ｇｂが、矩形をした底部の輪郭に沿うように形成されているが、これに対して縦線部Ｇａおよび横線部Ｇｂが、矩形をした当該底部の輪郭に対して斜めに配置された斜め格子の場合は、縦線部Ｇａおよび横線部ＧｂがそれぞれＸ方向もしくはＹ方向に沿うように、画像データにおいて上記底部を回転させる。

続いて画像処理手段９は、上記撮影手段６より取得した画像データにおける各画素の輝度について、各画素を所定のしきい値に基づいて二値化処理する。
その際、画像処理手段９は撮影手段６の光電素子の各画素から電気信号を読み出す順序を決めておくことで（例えば、左から右、上から下）、取得した画像データにおける各画素の位置情報を取得するようになっている。
その結果、上記格子状部分Ｇを構成する縦線部Ｇａおよび横線部Ｇｂが白色（１）の画素に変換され、上記貫通孔Ｈや格子状部分Ｇに付着した付着物Ａが黒色（０）の画素として除外されることとなる。

上記二値化処理により本実施例の画像処理手段９は、画像データより格子状部分Ｇを示す画素を抽出し、これを格子状部分Ｇを示す画素の集団によって構成された格子状領域として認識する。
この際に、コンテナ１の格子状部分Ｇに付着した付着物Ａについては、格子状部分Ｇよりも貫通孔Ｈに輝度が近く、黒色の画素に変換されるため、実際には格子状部分Ｇ上にあるものの、上記格子状領域からは除外されることとなる。

上記検査範囲設定手段１０は、上記画像処理手段９により認識される格子状領域を用いて、格子状の検査範囲Ｐを設定する。
最初に検査範囲設定手段１０は、上記画像処理手段９が抽出した画素の集団からなる上記格子状領域に対して、縦線部Ｇａの幅方向すなわち図３における横方向（Ｘ方向）にオープニング処理を行う。これにより、図４（ａ）に示す付着物Ａの部分がくり抜かれた複数の横線部Ｇｂからなる横線部領域Ｐａ’に変換される。
その後当該横線部領域Ｐａ’に対してクロージング処理を行って、図４（ｂ）に示すような各横線部Ｇｂが連続している横線部検査領域Ｐａに変換する。

上記オープニング処理では、検査範囲設定手段１０が上記格子状領域を、Ｘ方向に所定画素分収縮させてから膨張させて、図４（ａ）に示す横線部領域Ｐａ’に変換する。
オープニング処理における収縮段階では、二値化処理により得られた格子状領域を構成する白色の画素において、所定画素分領域の端からＸ方向に領域の内側に向けて、それまで白色であった画素を黒色の画素に変換する。
ここで収縮のために変換させる所定画素数としては、画像の歪を顧慮して縦線部Ｇａの幅について、画像中で最も広い幅の半分の長さを超える画素数を設定すればよく、これにより格子状領域から縦線部Ｇａに相当する領域が消滅する。
続いて、オープニング処理における膨張段階では、上記収縮させた画素数と同じ画素分だけ、領域の端からＸ方向に領域の外側に向けて、それまで黒色であった画素を白色の画素に変換する。
これにより、収縮段階で収縮した横線部Ｇｂの領域が元に戻り、図４（ａ）に示すような縦線部Ｇａが除去された横線部Ｇｂのみからなる横線部領域Ｐａ’に変換することができる。
この場合、縦線部Ｇａについては消滅しているため、膨張処理を行っても領域が復活することはない。ただし、当該横線部領域Ｐａ’には、依然として横線部Ｇｂに付着した付着物Ａの部分がくり抜かれた状態で残っている。

次に、上記クロージング処理では、図４（ａ）に示す上記オープニング処理を行った上記横線部領域Ｐａ’に対し、Ｘ方向に所定画素分膨張させてから収縮させて、図４（ｂ）に示す横線部検査領域Ｐａに変換するようになっている。
まず、図４（ａ）にかかるオープニング処理を行った横線部領域Ｐａ’には、上記横線部Ｇｂに付着した付着物Ａが黒色の画素としてくり抜かれて表れている。
そこで検査範囲設定手段１０は、上記クロージング処理における膨張段階として、上記横線部領域Ｐａ’ について、所定画素分領域の端からＸ方向に領域の外側に向けて、それまで黒色であった画素を白色の画素に変換する。
これにより、上記横線部Ｇｂ上でくり抜かれていた付着物Ａを示す黒色の画素が白色の画素に置き換えられ、上記横線部領域Ｐａ’は途切れのない連続した直線的な領域に変換される。この場合の膨張させる所定画素数としては、想定される付着物Ａの大きさに応じて決定することができる。
続いてクロージング処理における収縮段階では、検査範囲設定手段１０は上記膨張させた画素数と同じ画素分だけ、領域の端からＸ方向に領域の内側に向けて、それまで白色であった画素を黒色の画素に変換する。これにより、膨張段階で膨張した横線部Ｇｂの領域が元に戻り、図４（ｂ）に示すような、撮影した画像を反映する長さからなる連続した横線部検査領域Ｐａが得られることとなる。この場合、付着物Ａを示す黒色の画素については全て白色の画素に変換されているため、膨張処理を行っても復活することはない。

上記横線部検査領域Ｐａの作成に並行して、検査範囲設定手段１０は上記格子状領域から、図５（ｂ）に示す上記格子状部分Ｇにおける縦線部Ｇａについての縦線部検査領域Ｐｂを作成する。
検査範囲設定手段１０は、上記格子状領域に対して、横線部Ｇｂの幅方向すなわち図３における縦方向（Ｙ方向）にオープニング処理を行う。これにより、図５（ａ）に示す付着物Ａの部分がくり抜かれた縦線部Ｇａからなる縦線部領域Ｐｂ’に変換される。
その後当該縦線部領域Ｐｂ’に対してクロージング処理を行って、図５（ｂ）に示すような各縦線部Ｇａが連続している縦線部検査領域Ｐｂに変換する。
なお、当該縦線部検査領域Ｐｂの作成手順は、上記横線部検査領域Ｐａの作成手順に対して、オープニング処理およびクロージング処理を行う方向がＹ方向あって、オープニング処理で収縮・膨張させる画素数が横線部Ｇｂの幅に応じて設定する点を除いては、上記横線部検査領域Ｐａの作成手順とほぼ同じであるため、詳細な説明は省略する。

そして検査範囲設定手段１０は、横線部検査領域Ｐａおよび縦線部検査領域Ｐｂを作成すると、これら縦線部検査領域Ｐｂと横線部検査領域Ｐａとを合成して、図６に示す格子状の検査範囲Ｐを作成する。この格子状の検査範囲Ｐは、範囲内の全ての画素が白色の画素をからなる画像データとして認識されている。
上記縦線部検査領域Ｐｂと横線部検査領域Ｐａとは、いずれも今回検査を行うために撮影したコンテナ１の画像データに基づくものであり、これらを合成した格子状の検査範囲Ｐは、今回検査を行うコンテナ１の縦線部Ｇａと横線部Ｇｂとが交差した格子状部分を正確に反映しており、物品の格子状部分Ｇの検査を正確に行うことができる。

そして次に画像処理手段９によって、上記撮影手段６が撮影したコンテナ１の格子状部分Ｇの画像に、上記検査範囲設定手段１０で作成した格子状の検査範囲Ｐを設定して、付着物Ａの有無を判定するために二値化処理を行う。
画像処理手段９は、上記撮影手段６で取得したコンテナ１の格子状部分Ｇの画像データにおいて、上記格子状の検査範囲Ｐの範囲に含まれる画素を対象として、色相、彩度、輝度の各々について二値化処理を行う。
色相による二値化処理では、コンテナ１の格子状部分Ｇと付着物Ａの色合いが異なる場合に有効で、格子状部分Ｇの色に基づく所定のしきい値の範囲を設定して、色相が所定範囲内であれば白色に変換する。
また、彩度については、コンテナ１の格子状部分Ｇと付着物Ａの色合いは同じで鮮やかさが異なる場合に有効で、格子状部分Ｇの鮮やかさに基づく所定のしきい値の範囲を設定して、彩度が所定範囲内であれば白色に変換する。
さらに、輝度は明るさの度合いであり、格子状部分Ｇの明るさに基づく所定のしきい値の範囲を設定して、輝度が所定範囲内であれば白色に変換する。

判定手段１１は、色相により二値化処理された画像データ、彩度により二値化処理された画像データ、輝度により二値化処理された画像データのそれぞれについて、上記検査範囲Ｐにおいて対応する同じ位置の画素同士を比較し、相違する画素の集団を付着物Ａとして検知することで、格子状部分における付着物Ａの有無を判定する。
このとき、上記検査範囲Ｐは、今回検査を行うために撮影した画像と同じ画像データから抽出した格子状領域に基づいて作成したものであるため、検査範囲Ｐと検査対象とする画像データにおける格子状部分Ｇは正確に一致しており、貫通孔Ｈを正確に検査対象から除外することができる。

このように、上記構成を有する本実施例の物品検査装置２では、上記撮影手段６がコンテナ１を撮影する度に、上記検査範囲設定手段１０によって当該コンテナ１についての検査範囲Ｐを作成し、判定手段１１は撮影手段６が撮影したコンテナ１の画像データと、当該画像データから作成した検査範囲Ｐとを用いて良否判定を行うようになっている。
上記検査範囲設定手段１０は上記検査範囲Ｐを格子状部分Ｇの画像データから作成するため、検査範囲Ｐの各画素の位置は格子状部分Ｇの画像データにおける対応する画素の位置と一致し、検査範囲Ｐを画像データにマッチングさせる作業は不要である。
これに対し、従来のように、撮影した画像データに予め準備した比較用パターンをマッチングさせるには、コンテナを上記搬送コンベヤに正確に位置決めしたり、画像処理によって画像データの傾きや位置を調整する必要があった。

なお、実施例では、物品として底部に格子状部分が形成されたコンテナ１について説明したが、これに限定されず、同様に底部に格子状部分が形成されたトレーやケースを対象としてもよく、さらにはこれらコンテナやトレー、ケース等の収容体に限らず様々な物品の格子状部分を対象とすることができる。

１コンテナ（物品）２物品検査装置
３搬送コンベヤ６撮影手段
６ａ広角レンズ７制御手段
８検査手段９画像処理手段
１０検査範囲設定手段１１判定手段
Ｇ格子状部分Ｇａ縦線部
Ｇｂ横線部Ｐ検査範囲
Ｐａ横線部検査領域Ｐｂ縦線部検査領域

Claims

物品に形成された複数の縦線部と横線部とが交差した格子状部分の画像を撮影して、多数の画素が配列された画像データを取得する撮影手段と、当該撮影手段が取得した画像データに基づいて、上記格子状部分の検査を行う検査手段とを有する物品検査装置において、
上記検査手段は、上記撮影手段により取得された画像データを二値化処理する画像処理手段と、上記撮影手段が撮影した画像データに格子状の検査範囲を設定する検査範囲設定手段とを備え、
上記画像処理手段は、二値化処理により上記画像データより格子状部分を示す画素を抽出し、上記検査範囲設定手段は、上記抽出された格子状部分を示す画素の集団からなる格子状領域に対して、縦線部の幅方向にオープニング処理を行ってからクロージング処理を行うことにより、横線部のみからなる横線部検査領域に変換し、また、上記格子状領域に対して、横線部の幅方向にオープニング処理を行ってからクロージング処理を行うことにより、縦線部のみからなる縦線部検査領域に変換し、これら横線部検査領域と縦線部検査領域とを合成して上記格子状の検査範囲として設定することを特徴とする物品検査装置。
物品に形成された複数の縦線部と横線部とが交差した格子状部分の画像を撮影して、多数の画素が配列された画像データを取得する撮影手段と、当該撮影手段が取得した画像データに基づいて、上記格子状部分の検査を行う検査手段とを有する物品検査方法において、
上記格子状部分の画像を撮影して画像データを取得し、当該画像データを二値化処理して格子状部分を示す画素を抽出し、
上記抽出された格子状部分を示す画素の集団からなる格子状領域に対して、縦線部の幅方向に所定画素分収縮させて膨張させるオープニング処理を行って、格子状領域のうち縦線部を示す画素を除外した残りの画素の集団からなる横線部領域に変換し、さらに当該横線部領域に対して縦線部の幅方向に所定画素分膨張させて収縮させるクロージング処理を行って横線部検査領域とし、
また、上記格子状領域に対して、横線部の幅方向に所定画素分収縮させて膨張させるオープニング処理を行って、格子状領域のうち横線部を示す画素を除外した残りの画素の集団からなる縦線部領域に変換し、さらに当該縦線部領域に対して横線部の幅方向に所定画素分膨張させて収縮させるクロージング処理を行って縦線部検査領域として、
これら横線部検査領域と縦線部検査領域とを合成して格子状の検査範囲とし、上記撮影手段で撮影した格子状部分の画像に設定することを特徴とする物品検査方法。
上記オープニング処理において、縦線部の幅方向に収縮させる画素数を縦線部の幅に応じて設定し、横線部の幅方向に収縮させる画素数を横線部の幅に応じて設定することを特徴とする請求項２に記載の物品検査方法。