JP2020122662A - Illumination device for surface inspection and surface inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、明るい帯状部と暗い帯状部とが交互に配列されたパターン照明を検査対象の表面に照射するための表面検査用照明装置と、同装置を組み込んだ表面検査装置に関する。 The present invention relates to a surface inspection illumination device for irradiating a surface of an inspection object with pattern illumination in which bright strips and dark strips are alternately arranged, and a surface inspection device incorporating the same.
滑らかな表面を有する製品(ガラス製品、フィルム製品、表面にメッキや塗装等が施された製品等々)を検査対象として、その表面に凹凸や傷などの欠陥が有るか否かを検査する方法として、明るい帯状部と暗い帯状部とが交互に配列されたパターン照明を用いた表面検査装置が広く知られている(例えば、特許文献1を参照)。
表面検査装置には、パターン照明を照射するための光源としては、照明パターンを液晶描画部に描画することができる液晶照明装置が組み込まれている。
As a method for inspecting products with smooth surfaces (glass products, film products, products with plating or coating on the surface, etc.) to see if there are defects such as unevenness or scratches on the surface A surface inspection device using pattern illumination in which bright strips and dark strips are alternately arranged is widely known (for example, see Patent Document 1).
A liquid crystal illumination device capable of drawing an illumination pattern on a liquid crystal drawing unit is incorporated in the surface inspection device as a light source for irradiating pattern illumination.
この種の表面検査装置は、検査対象の表面に上記パターン照明のパターンの明暗をシフトさせながら照射して当該検査対象の表面を撮像して得られた複数の画像を用いて、反射光量の差や輝度の変化に基づき、表面における欠陥の有無を検査する(検査方法の原理については、例えば、非特許文献1及び2を参照)。
This type of surface inspection apparatus uses a plurality of images obtained by irradiating the surface of the inspection object while shifting the brightness of the pattern of the pattern illumination and capturing the surface of the inspection object to obtain a difference in reflected light amount. The presence or absence of a defect on the surface is inspected on the basis of the change of the brightness or the brightness (for the principle of the inspection method, see, for example,
検査対象が複雑な形状でしかも多岐にわたるような場合(たとえばクルマのボデーであって複数の車種が流れてくる検査ラインなど)、正常な表面部分と凹凸や傷などの欠陥がある部分とで、反射光量や輝度の差が大きくなるように、パターン照明における明暗の各帯状部の幅や、検査対象の表面に対するそれら各帯状部の向きを変更する必要がある。 When the inspection target has a complicated shape and a wide variety (for example, an inspection line where multiple body types flow in a car body), there are normal surface parts and parts with defects such as irregularities and scratches. It is necessary to change the widths of the bright and dark strips in the pattern illumination and the orientations of the strips with respect to the surface of the inspection target so that the difference in the amount of reflected light and the brightness becomes large.
そこで、従来の表面検査装置には、パターン照明を照射するための光源(照明装置)をロボットアームに取り付けて、ロボットアームの駆動によりパターン照明の向き(具体的には、明暗の各帯状の向き)を変更する構成を採用するものがある。
また、液晶照明装置の制御部にフレームメモリを搭載し、当該メモリに様々なバリエーションの照明パターンの要素データを記憶させておき、検査対象に応じて最適な照明パターンの要素データを読み出して使用する構成を採用する従来装置も知られている。
Therefore, in the conventional surface inspection apparatus, a light source (illumination device) for irradiating pattern illumination is attached to the robot arm, and the direction of the pattern illumination is driven by the robot arm (specifically, the direction of each strip of light and dark). ) There are some that adopt a configuration that changes.
Further, a frame memory is mounted in the control unit of the liquid crystal lighting device, element data of various variations of the illumination pattern is stored in the memory, and the element data of the optimal illumination pattern is read and used according to the inspection target. A conventional device adopting the configuration is also known.
しかし、ロボットアームの駆動によりパターン照明の向きを変更する構成の従来装置にあっては、ロボットアームの制御が煩雑であり、装置全体が大形化し、かつ設備コストが高価格となる欠点があった。
また、フレームメモリに様々なバリエーションの照明パターンの要素データを記憶させておく構成をした従来の照明装置にあっては、大容量のフレームメモリが必要となって制御部が大形化し、且つ製造コストが高価格となるばかりか、フレームメモリからの要素データの読み出しに時間がかかるため、照明パターンを迅速に描画することができず、そのことが表面検査の高速化を妨げる要因となっていた。
However, in the conventional device configured to change the direction of the pattern illumination by driving the robot arm, there is a drawback that the control of the robot arm is complicated, the entire device becomes large, and the equipment cost becomes high. It was
Further, in the conventional lighting device configured to store the element data of various variations of the illumination pattern in the frame memory, a large-capacity frame memory is required, and the control unit becomes large, and Not only is the cost high, but it also takes time to read the element data from the frame memory, so it is not possible to draw the illumination pattern quickly, which hinders the speedup of surface inspection. ..
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、ロボットアーム等の補助設備を必要とせず、検査対象に対するパターン照明の向きを任意に変更することができ、しかも照明パターンを迅速に描画することができる表面検査用照明装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, does not require auxiliary equipment such as a robot arm, can arbitrarily change the direction of pattern illumination with respect to an inspection target, and quickly draws an illumination pattern. An object of the present invention is to provide a lighting device for surface inspection which can be used.
上記目的を達成するために、本発明は、明度の異なる明るい帯状部と暗い帯状部とが交互に配列されたパターン照明を検査対象の表面に照射し、当該検査対象の表面を撮像して得られた画像を用いて、当該検査対象の表面状態を検査する表面検査装置に組み込まれ、パターン照明を検査対象の表面に照射するための表面検査用照明装置であって、次の構成を備えたことを特徴としている。
すなわち、本発明に係る表面検査用照明装置は、明るい帯状部と暗い帯状部とが交互に配列された照明パターンをラスター走査方式をもって描画する描画部と、この描画部に照明パターンを描画するための制御デバイスとを備え、この制御デバイスは、あらかじめ設定された描画パラメータに応じて、描画部に照明パターンを描画するための各走査線ごとの描画データを逐次算出する処理回路を構成し、当該逐次算出された各走査線ごとの描画データにより、描画部に照明パターンを描画することを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention irradiates the surface of an inspection target with pattern illumination in which bright strips and dark strips having different lightnesses are alternately arranged, and obtains by imaging the surface of the inspection target. A surface inspection illuminating device for irradiating the surface of the inspection target with pattern illumination, which is incorporated in a surface inspection device for inspecting the surface state of the inspection target using the obtained image, and has the following configuration. It is characterized by that.
That is, the illumination device for surface inspection according to the present invention, for drawing the illumination pattern in the raster scanning method, the drawing unit for drawing the illumination pattern in which the bright strips and the dark strips are arranged alternately, The control device constitutes a processing circuit that sequentially calculates drawing data for each scanning line for drawing an illumination pattern on the drawing unit according to a drawing parameter set in advance. It is characterized in that an illumination pattern is drawn on the drawing unit by the drawing data for each scanning line that is sequentially calculated.
このように本発明に係る表面検査用照明装置は、制御デバイスにより逐次算出された各走査線ごとの描画データにより、描画部に照明パターンを描画する構成であるため、フレームメモリに様々なバリエーションの照明パターンの要素データを記憶させておく必要がなく、しかも照明パターンを迅速に描画することができる。 As described above, the lighting apparatus for surface inspection according to the present invention is configured to draw the illumination pattern on the drawing unit based on the drawing data for each scanning line that is sequentially calculated by the control device. It is not necessary to store the element data of the illumination pattern, and the illumination pattern can be drawn quickly.
ここで、制御デバイスは、描画パラメータとして、照明パターンを形成する明るい帯状部の走査方向への幅寸法と、暗い帯状部の走査方向への幅寸法と、各帯状部を傾斜して描画するための各走査線ごとの当該各帯状部の走査方向へのシフト量と、があらかじめ設定され、これらの各設定値を含む描画パラメータに基づき、描画部に照明パターンを描画するための、各走査線ごとの描画データを逐次生成していく構成とすることができる。 Here, the control device draws, as drawing parameters, the width dimension in the scanning direction of the bright strips forming the illumination pattern, the width dimension in the scanning direction of the dark strips, and the slanted rendering of each strip. And the shift amount of each strip in the scanning direction for each scanning line are set in advance, and each scanning line for drawing the illumination pattern on the drawing unit based on the drawing parameters including these set values. The drawing data for each can be sequentially generated.
さらに、上述した制御デバイスは、描画パラメータとして、各帯状部を幅方向へ移動させるためのシフト量を走査方向に変換した値があらかじめ設定され、この設定値を含む描画パラメータに基づき、描画部に照明パターンを描画するための、各走査線ごとの描画データを逐次生成していく構成とすることもできる。 Further, the control device described above is preset with a value obtained by converting the shift amount for moving each strip in the width direction into the scanning direction as a drawing parameter, and based on the drawing parameter including this set value, the drawing unit It is also possible to adopt a configuration in which drawing data for each scanning line for drawing an illumination pattern is sequentially generated.
なお、上述した制御デバイスは、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)で構成することができる。 The control device described above can be configured by, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array).
また、本発明に係る表面検査装置は、上述した表面検査用照明装置を光源として組み込んだことを特徴とする A surface inspection apparatus according to the present invention is characterized by incorporating the above-described surface inspection illumination device as a light source.
以上説明したように、本発明に係る表面検査用照明装置は、制御デバイスにより逐次算出された各走査線ごとの描画データにより、描画部に照明パターンを描画する構成であるため、フレームメモリに様々なバリエーションの照明パターンの要素データを記憶させておく必要がなく、しかも照明パターンを迅速に描画することができる。 As described above, the lighting device for surface inspection according to the present invention is configured to draw the illumination pattern on the drawing unit by the drawing data for each scanning line that is sequentially calculated by the control device, and therefore, the surface inspection lighting device can be used for various purposes in the frame memory. It is not necessary to store the element data of various variations of the illumination pattern, and the illumination pattern can be drawn quickly.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態に係る表面検査用装置は、ガラス製品、フィルム製品、表面にメッキや塗装等が施された製品など、滑らかな表面を有する各種製品を検査対象4として、その表面に凹凸や傷などの欠陥が有るか否かを検査する機能を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The surface inspection apparatus according to the present embodiment uses various products having a smooth surface, such as glass products, film products, and products whose surfaces are plated or coated, to be inspected 4, and the surface has irregularities or scratches. It has a function of inspecting whether or not there is a defect.
図1(a)は、本発明の実施形態に係る表面検査装置の概要を示す模式図である。
表面検査装置は、表面検査用照明装置(以下、単に照明装置ということもある)1、撮像装置2及びコンピュータ3を含む構成となっている。
照明装置1は、表面検査用のパターン照明を検査対象4の表面に照射するための光源となる構成要素であり、本実施形態では液晶描画部10を備えた液晶照明装置を採用している。液晶照明装置は、描画データに応じて種々の照明パターンを液晶描画部10に描画することができ、バックライト11からの光線を液晶描画部10を通して検査対象4へ照射する構成となっている。
FIG. 1A is a schematic diagram showing an outline of a surface inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
The surface inspection device is configured to include a surface inspection illumination device (hereinafter, also simply referred to as an illumination device) 1, an imaging device 2, and a
The
撮像装置2は、検査対象4の表面を撮像して、その表面画像を得るための構成要素である。この撮像装置2には、例えば、デジタルビデオカメラなどを採用することができる。
コンピュータ3は、照明装置1と撮像装置2とを同期して制御するための中央制御部としての機能を備えるとともに、撮像装置2によって取得した検査対象4の表面画像を用いて、欠陥の有無を検査する機能も備えている。なお、コンピュータ3により処理される表面検査の原理については、既に周知となっているため、詳細な説明は省略する(例えば、特許文献1、非特許文献1及び2を参照)。
The image pickup device 2 is a component for picking up an image of the surface of the inspection object 4 and obtaining an image of the surface. For example, a digital video camera or the like can be adopted as the image pickup device 2.
The
照明装置1は、液晶描画部10に照明パターンを描画するための制御デバイスを内蔵している。具体的には、制御デバイスとしてFPGA(Field Programmable Gate Array)12を採用している。
FPGA12は、演算プログラムをハードウエアにより構築できる半導体集積回路であって、演算プログラム回路をユーザが自由に設定できるとともに、その後も自由に設定変更できることを特徴としている。さらに、FPGA12は、ハードウエアで構築された演算プログラムをもって演算処理を実行するために、ソフトウエアによる演算プログラムを読み出して演算処理を実行するマイコンに比べて、きわめて高速な演算処理を実現できる特徴を有している。
本実施形態に係る照明装置1は、このFPGA12により液晶描画部10への照明パターンの描画処理を実行することで、照明パターンの高速な描画処理を実現している。
The
The
The
図1(b)〜(e)は、本実施形態に係る照明装置において液晶描画部に描画される照明パターンの具体例を示す図である。
本実施形態において、表面検査に用いる照明パターン13には、明度の異なる明るい帯状部13aと暗い帯状部13bとが交互に配列された縞模様の照明パターンを採用している。各帯状部13a,13bは、明度が相違すればどのような色に描画してもよいが、本実施形態では明るい帯状部を白色帯状部13aに、暗い帯状部を黒色帯状部13bにしている。
1B to 1E are diagrams showing specific examples of the illumination pattern drawn on the liquid crystal drawing unit in the lighting device according to the present embodiment.
In the present embodiment, the
例えば、図1(b)及び(c)の照明パターン13は、液晶描画部10の横軸(走査方向)に対して各帯状部13a,13bの向きを傾斜させた形態としてあり、同図(d)の照明パターン13は、液晶描画部10の横軸に対して各帯状部13a,13bを垂直に配置して縦縞模様を形成しており、同図(e)の照明パターン13は、液晶描画部10の横軸に対して各帯状部13a,13bを平行に配置して横縞模様を形成している。
本実施形態に係る照明装置1は、このような各種の照明パターン13を、FPGA12による演算処理をもって、液晶描画部10に高速に描画する構成としてある。
For example, the
The
図2は、一般的な液晶描画部の構成と、液晶描画部に照明パターンを描画するための信号を説明するための図である。
液晶描画部10は、描画領域14とその周囲の非描画領域15で構成されており、垂直同期信号(VS)と水平同期信号(HS)とによりこの全体領域を同期制御している。さらに、DE信号(DE:Data Enable)により描画領域14と同期して、ビデオ信号(R,G,B)を出力し、これにより描画領域14に所望の照明パターン13を描画する構成となっている。
なお、上述した信号による液晶描画部10の制御方式は一例であって、その他にも種々の制御方式が既に周知となっており、本発明の照明装置1はそれらを適宜選択して採用できることは勿論である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration of a general liquid crystal drawing unit and a signal for drawing an illumination pattern on the liquid crystal drawing unit.
The liquid
It should be noted that the control method of the liquid
本実施形態に係る照明装置1は、ラスター走査(Raster scan)方式をもって液晶描画部10に照明パターン13を描画している。
液晶描画部10は、多数の画素が横一列に配列されて走査線(scan line)を形成しており、さらに第1ラインから最終ラインまでの多数本の走査線が上から下に向かって縦方向に配列されて、二次元のフレーム(画面)を構成している。
ラスター走査方式では、液晶描画部10の横軸と平行配置された走査線に対して、通常は図2の左から右に向かって描画データを出力し、これを下側の走査線に逐次移動しながら繰り返して、二次元の照明パターン13を液晶描画部10に描画していく。
The
In the liquid
In the raster scanning method, drawing data is normally output from the left to the right in FIG. 2 with respect to the scanning lines arranged in parallel with the horizontal axis of the liquid
このようにして最初のフレーム(第1フレーム)に照明パターン13を描画した後、次のフレーム(第2フレーム)の描画に移行して、引き続き同じ照明パターン13を描画し、この描画処理をフレームを変えて繰り返し実行する。これにより特に条件を変えない限りは所定の照明パターンが固定された状態で液晶描画部10に描かれ続ける。
In this way, after the
図3は、照明パターンを生成するために必要な設定要素を説明するための図である。
同図(a)及び(b)に示すように、本実施形態に係る照明装置1は、走査線の向きと平行な横軸に対する各帯状部13a,13bの傾斜角度θを任意に設定して照明パターン13を形成することで、各帯状部13a,13bの向きをさまざまな方向へ自由に変更できるようにしてある。これによりロボットアーム等の外部機構を利用することなく、検査対象の表面に対する照明パターン13の向きを変更することができる。
また、白色帯状部13aの幅寸法Waと黒色帯状部13bの幅寸法Wbも、任意に設定することができるようにしてある。
FIG. 3 is a diagram for explaining setting elements necessary for generating an illumination pattern.
As shown in (a) and (b) of the figure, in the
Further, the width dimension Wa of the
既述したように、本実施形態に係る照明装置1では、ラスター走査方式をもって液晶描画部10に照明パターン13を描画するので、各帯状部13a,13bが走査方向(すなわち、横軸と平行な方向)に対して傾斜しているときは、白色帯状部13aの幅寸法Waと黒色帯状部13bの幅寸法Wbを走査方向の寸法値に変換する必要がある。
図3(d)に示すように、白色帯状部13aの走査方向の幅寸法Haは、Ha=Wa/sinθの式をもって算出することができる。同様に、黒色帯状部13bの走査方向の幅寸法Hbは、Hb=Wb/sinθの式をもって算出することができる。
As described above, in the
As shown in FIG. 3D, the width dimension Ha of the
また、各帯状部13a,13bの傾斜角度θの設定値に応じて、各帯状部13a,13bを傾斜して描画するための各走査線ごとの各帯状部13a,13bの走査方向へのシフト量(ライン間シフト量)cを算出する必要がある。このライン間シフト量cは、c=1/tanθの式をもって算出することができる。
各走査線の描画処理に際して、このライン間シフト量が加味されることによって、液晶描画部10に各帯状部13a,13bが傾斜した二次元の照明パターン13を描画することができる。
Further, in accordance with the set value of the inclination angle θ of each
By adding the shift amount between the lines in the drawing process of each scanning line, the two-
また、本実施形態では、液晶描画部10に描画される照明パターン13について、各帯状部13a,13bを幅方向へ逐次移動させるためのシフト量Lをあらかじめ設定することもできる。これは検査を行う際、照明パターン13をシフトさせて画像を取得するためのものである。例えば、非特許文献2に記載されたような原理をもって表面検査を実施する場合に、照明パターン13をフレーム間でシフトして描画することが必要となる。
Further, in the present embodiment, with respect to the
このシフト量Lが設定されている場合は、当該シフト量Lを走査方向へのシフト量(フレーム間シフト量)sに変換する必要がある。図3(d)に示すように、このフレーム間シフト量sは、s=L/sinθの式をもって算出することができる。
なお、フレーム間シフト量sは、白色帯状部13aの走査方向の幅寸法Haと黒色帯状部13bの走査方向の幅寸法Hbのうち、いずれか小さい方の幅寸法よりも小さい値に設定される。
When this shift amount L is set, it is necessary to convert the shift amount L into a shift amount (interframe shift amount) s in the scanning direction. As shown in FIG. 3D, the interframe shift amount s can be calculated by the equation s=L/sin θ.
The inter-frame shift amount s is set to a value smaller than the smaller one of the width dimension Ha of the
なお、本実施形態では、図3(c)に示すように、走査方向に対する各帯状部13a,13bの傾斜角度θを、横軸と平行な角度を0゜とし、これを原点に時計方向の傾斜を正(+)、反時計方向の傾斜を負(−)と規定している。また、走査方向への移動(図3(d)の左から右)を正(+)、その逆方向(同じく右から左)を負(−)と規定している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3(c), the inclination angle θ of each of the
図4は、FPGAの内部に構成された照明パターンを描画するための処理回路の概要を示すブロック図である。
照明パターン13を描画するための処理回路は、ビデオタイミング生成部20と、照明パターン生成部21とを含んでいる。
FIG. 4 is a block diagram showing an outline of a processing circuit for drawing an illumination pattern configured inside the FPGA.
The processing circuit for drawing the
ビデオタイミング生成部20には、描画対象となる液晶描画部10の仕様に基づき、当該液晶描画部10の水平総ピクセル数、水平アクティブピクセル数、垂直総ライン数、垂直アクティブライン数、水平ピクセルオフセット量、垂直ラインオフセット量の各情報が、あらかじめ設定されている。水平総ピクセル数は、図2に示した液晶描画部10において横方向に延びる走査線を構成する画素数である。水平アクティブピクセル数は、走査線を構成する画素のうち、同図の描画領域14に配置された画素数である。垂直総ライン数は、同図の液晶描画部10において縦方向に配列された走査線の総本数である。垂直アクティブライン数は、走査線の総本数のうち、同図の描画領域14に配置された走査線の本数である。
The video
これらの設定値は、描画対象となる液晶描画部10を変更した際には、変更後の液晶描画部10の仕様に基づいて書き換えられる。ビデオタイミング生成部20を、後述する照明パターン生成部21と分けて構成することで、液晶描画部10の仕様変更(例えば、解像度の変更)に対して、ビデオタイミング生成部20だけの設定値の変更で対応できるため、当該仕様変更への対応が容易となる。
When the liquid
ビデオタイミング生成部20は、これらの設定情報に基づき、図2に示した垂直同期信号(VS)、水平同期信号(HS)及びDE信号と、描画初期値の計算タイミング信号とを、クロック信号にタイミングを合わせて出力する。これらの出力信号のうち、垂直同期信号(VS)と水平同期信号(HS)は、液晶描画部10に送られる。また、DE信号は、照明パターン生成部21と液晶描画部10にそれぞれ送られる。そして、描画初期値の計算タイミング信号は、照明パターン生成部21に送られる。
The video
照明パターン生成部21には、液晶描画部10に描画する照明パターン13に関する設定値が、描画パラメータとしてあらかじめ設定される。
本実施形態では、図3(d)に示した白色帯状部13aの走査方向の幅寸法Ha、黒色帯状部13bの走査方向の幅寸法Hb、ライン間シフト量c、フレーム間シフト量sの各設定値が、描画パラメータとして、照明パターン生成部21にあらかじめ設定される。これらの設定値は、任意に書き換えることができる。
The illumination
In the present embodiment, each of the width dimension Ha in the scanning direction of the
照明パターン生成部21は、ビデオタイミング生成部20からフレーム初期値を入力したとき、これらの描画パラメータに基づき、液晶描画部10に描画する各フレームの最初の走査線(第1ライン)を描画するための描画データを生成して、液晶描画部10に出力する。さらに引き続き、ビデオタイミング生成部20から入力したDE信号に同期して、各走査線ごとの描画データ(ビデオ信号)を逐次生成していく。
When the frame initial value is input from the video
上述した各描画パラメータは、符号のない固定小数点フォーマットをもって照明パターン生成部21に設定される。
例えば、描画対象となる液晶描画部10を、1920×1080ピクセルの画面解像度を備えたフルHDの液晶ディスプレイで構成した場合、この液晶描画部10に少なくとも各帯状部13a,13bがそれぞれ1本以上描画されることを前提とすれば、各帯状部13a,13bの幅寸法Wa,Wbの最大値は、1920ピクセルの半分の寸法幅(960ピクセル)に設定すれば十分である。そして、傾斜角度θを1゜に設定したとき、各帯状部13a,13bの走査方向の幅寸法Ha,Hbが最大値となる。
そのときの各帯状部13a,13bの走査方向の幅寸法Ha,Hbは、Ha=Hb=960/sin1゜=55006.741となる。当該数値の整数部分5桁を2進数で演算処理するには16ビットが少なくとも必要となり、同様に当該数値の小数点部分3桁を2進数で演算処理するには少なくとも12ビットが必要となる。
The drawing parameters described above are set in the illumination
For example, when the liquid
The widths Ha and Hb in the scanning direction of the
そこで、本実施形態では、整数部分に16ビット、小数点部分に12ビットを割り当てた固定小数点フォーマットを採用している。
ここで、照明パターン生成部21は、演算処理は小数点部分も含めて実行するが、演算処理により得られた結果は、整数部分のみを用いて照明パターン13の描画データを作成するようにしている。これにより、FPGA12に構築する処理回路の構成を簡素化でき、照明パターン13をいっそう高速に描画できるようになる。上述した説明において、各帯状部13a,13bの走査方向の幅寸法Ha,Hbに関する最大値を求める際に、各帯状部13a,13bの傾斜角度θを1゜に設定したのも、整数部分のみで検討したからに他ならない。
なお、FPGA12に構築される照明パターン生成部21の仕様は、これに限定されないことは勿論である。
Therefore, in this embodiment, a fixed point format is used in which 16 bits are assigned to the integer part and 12 bits are assigned to the decimal point part.
Here, the illumination
The specification of the illumination
さて、上述したように照明パターン生成部21が、固定小数点フォーマットの整数部分のみで照明パターン13の描画データを作成する場合、各帯状部13a,13bの傾斜角度θが0゜、すなわち図1(e)に示したような横縞模様の照明パターン13を描画する場合に、演算処理に不都合が生じるおそれがある。
すなわち、ライン間シフト量cは、c=1/tan0゜=∞となってしまうため、16ビットの二進数で処理される整数部分で、正確に傾斜角度θ=0゜の横縞模様の照明パターン13を描画することができない。
As described above, when the illumination
That is, since the line shift amount c is c=1/tan0°=∞, it is an integer part processed by a 16-bit binary number, and a horizontal striped illumination pattern with an accurate inclination angle θ=0° is used. 13 cannot be drawn.
そこで、本実施形態では、傾斜角度θ=0゜の横縞模様の照明パターン13を描画する場合のみ、固定小数点フォーマットの整数部分の容量を大きく(例えば、16ビットから28ビットに変更)することで対応するようにしている。これにより、傾斜角度θ=0゜の横縞模様に近似させ、視覚的には横縞模様に見える照明パターン13を描画することが可能となる。ただしこの場合、θ=0°に対応した回路をFPGA12内に構築する必要がある。
あるいはまた、θ=0°を含むすべての角度について最初から整数部28ビットで対応するモードを用意してもよい。この場合はFPGA12内において同一の回路ですべての角度の描画を行うことができる。
Therefore, in the present embodiment, the capacity of the integer part of the fixed-point format is increased (for example, changed from 16 bits to 28 bits) only when the horizontal
Alternatively, a mode may be prepared in which the integer part corresponds to 28 bits from the beginning for all angles including θ=0°. In this case, the same circuit in the
また、傾斜角度θ=0゜の横縞模様の照明パターン13を描画する場合のみ、アルゴリズムを変更して、あらかじめ用意した傾斜角度θ=0゜の横縞模様の照明パターン13の描画データをメモリから読み出して液晶描画部10に出力する構成としてもよい。
Further, only when the horizontal
次に上述した照明パターン生成部21による液晶描画部10への照明パターン13の描画方法について説明する。
図5及び図6は、液晶描画部10の走査線に出力する描画データを説明するための図である。
各帯状部13a,13bが走査方向に対して傾斜した照明パターン13(例えば、図1(b)又は(c)の照明パターン)を描画するには、各走査線ごとに所定のオフセット量を加味して描画処理が実行される。なお、図5及び図6に基づく以下の描画方法では、シフト量L(フレーム間シフト量s)は設定せず、照明パターン13が静止した状態で液晶描画部10に描かれ続ける。
Next, a method of drawing the
5 and 6 are diagrams for explaining drawing data output to the scanning lines of the liquid
In order to draw the illumination pattern 13 (for example, the illumination pattern of FIG. 1B or 1C) in which the
本実施形態では、各帯状部13a,13bの走査線に対する傾斜角度θが正(+)の値の照明パターン13を描画する場合は、図5に示す手順で描画処理を実行する。
In the present embodiment, when drawing the
まず、液晶描画部10の最初のフレーム(初期フレーム)における最初の走査線(第1ライン)は、最初の帯状部をオフセット部Aに設定し、このオフセット部Aを、次のように描画する。すなわち、一方の帯状部13a又は13bの全幅をオフセット量e1に設定するとともに、当該一方の帯状部13a又は13bの色をオフセット色(本実施例の場合は黒か白であり、隣接する帯状部の色と同じにならないように選択される)に設定して、オフセット部Aを描画する。その後は、連続して他方の帯状部13b又は13aと一方の帯状部13a又は13bとを交互に描画していく。
First, in the first scanning line (first line) in the first frame (initial frame) of the liquid
図5に示す具体例では、第1ラインにおけるオフセット部Aについて、白色帯状部13aの全幅Haをオフセット量e1に設定して描画する。さらに、オフセット部Aに連続して、黒色帯状部13bと白色帯状部13aとを交互に描画していく。
In the specific example shown in FIG. 5, with respect to the offset portion A in the first line, the entire width Ha of the
次に、初期フレームにおけるnライン目の走査線(第nライン、nは自然数)については、原則として、オフセット部A(最初の帯状部)からライン間シフト量cを逐次減算していく。すなわち、第2ラインでは、第1ラインで設定したオフセット量e1からライン間シフト量cを減算して、オフセット部Aを描画する。続く第3ラインでは、第2ラインで設定したオフセット量e2からライン間シフト量cを減算して、オフセット部分Aを描画する。
各ラインのオフセット部Aの次には、異なる色の帯状部13a,13bを交互に配置するように描画していく。
Next, for the scanning line of the nth line (nth line, n is a natural number) in the initial frame, as a general rule, the inter-line shift amount c is sequentially subtracted from the offset portion A (first strip portion). That is, in the second line, the offset amount A is drawn by subtracting the inter-line shift amount c from the offset amount e 1 set in the first line. In the subsequent third line, the offset amount A is drawn by subtracting the inter-line shift amount c from the offset amount e 2 set in the second line.
Next to the offset portion A of each line, drawing is performed so that the
ここで、オフセット部Aの次に描画した帯状部(二番目の帯状部)の幅をa、さらにその次に描画した帯状部(三番目の帯状部)の幅をbとする。 Here, the width of the strip-shaped portion (second strip-shaped portion) drawn next to the offset portion A is a, and the width of the strip-shaped portion (third strip-shaped portion) drawn next is b.
そして、第n−1ラインのオフセット量en−1が、ライン間シフト量cよりも小さくなった場合(en−1<c)には、第n−1ラインにおける上記二番目の帯状部の幅aを使用して、次の第nラインのオフセット量enを算出して設定する。このオフセット量enは、a−|en−1−c|となる。 When the offset amount en -1 of the ( n-1 )th line becomes smaller than the inter-line shift amount c (en -1 <c), the second strip-shaped portion on the ( n-1 )th line is used. use width a, calculates and sets the offset amount e n of the next n-th line. The offset amount e n is, a- | a | e n-1 -c.
具体的には、図5の第3ラインに示すように、オフセット量e3がライン間シフト量cよりも小さくなった場合(e3<c)には、この第3ラインにおける二番目の帯状部の幅aを使用して、次の第4ラインのオフセット量e4を算出して設定する。この第4ラインのオフセット量e4は、a−|e3−c|となる。このように最終ラインまで描画を終えた後、また第1ラインから描画を行うが、その際オフセット量を初期の設定値e1に戻す。こうすることで特に初期条件を変えない限りは所定の照明パターンが固定された状態で液晶描画部10に描かれ続ける。
Specifically, as shown in the third line of FIG. 5, when the offset amount e 3 becomes smaller than the inter-line shift amount c (e 3 <c), the second strip shape in the third line is formed. Using the width a of the part, the offset amount e 4 of the next fourth line is calculated and set. Offset e 4 of the fourth line, a- | e 3 -c | become. After the drawing is completed up to the last line, the drawing is started from the first line, and the offset amount is returned to the initial set value e 1 at that time. By doing so, unless a particular initial condition is changed, a predetermined illumination pattern is fixed and continues to be drawn on the liquid
次に、各帯状部13a,13bの走査線に対する傾斜角度θが負(−)の値の照明パターン13を描画する場合には、図6に示す手順で描画処理を実行する。
Next, when drawing the
まず、液晶描画部10の最初のフレーム(初期フレーム)における最初の走査線(第1ライン)には、オフセット量をゼロに設定し、一方の帯状部13a又は13bから描画を開始して、引き続き、隣接する帯状部が同じ色にならないように、交互に各帯状部13a及び13bを描画していく。
First, the offset amount is set to zero for the first scanning line (first line) in the first frame (initial frame) of the liquid
図6に示す具体例では、第1ラインを、白色帯状部13aから描画し、さらに連続して黒色帯状部13bと白色帯状部13aとを交互に描画していくようにしてある。
In the specific example shown in FIG. 6, the first line is drawn from the white band-shaped
次に、初期フレームにおけるnライン目の走査線(第nライン、nは自然数)については、原則として、最初の帯状部をオフセット部Aに設定し、このオフセット部Aにライン間シフト量cを逐次加算していく。 Next, for the scanning line of the nth line (nth line, n is a natural number) in the initial frame, as a general rule, the first strip portion is set to the offset portion A, and the offset amount A is set to the line shift amount c. Sequentially add.
図6に示す具体例では、第2ラインのオフセット部Aは、第1ラインの最初の帯状部(白色帯状部13a)とは異なる黒色で描画している。なお、第1ラインはオフセット量がゼロだったので、第2ラインのオフセット量e2はライン間シフト量cとなる。続く第3ラインでは、第2ラインで設定したオフセット量e2にライン間シフト量cを同じ色で加算して、オフセット部分Aを描画する。
各ラインのオフセット部の次には、異なる色の帯状部13a,13bを交互に配置するように描画していく。
In the specific example shown in FIG. 6, the offset portion A of the second line is drawn in a black color different from that of the first strip portion (
Next to the offset portion of each line, drawing is performed so that
ここでも、オフセット部分Aの次に描画した帯状部(二番目の帯状部)の幅をa、さらにその次に描画した帯状部(三番目の帯状部)の幅をbとする。 Also in this case, the width of the strip portion (second strip portion) drawn next to the offset portion A is a, and the width of the strip portion (third strip portion) drawn next is a.
そして、第n−1ラインのオフセット量en−1にライン間シフト量cを加算した値が、第n−1ラインにおける上記三番目の帯状部の幅bよりも大きくなった場合(en−1+c>b)には、第n−1ラインにおける当該三番目の帯状部の幅bを使用して、次の第nラインのオフセット量enを算出して設定する。このオフセット量enは、en−1+c−bとなる。そして、そのオフセット部Aの色は別の色に変更する。 Then, if the value obtained by adding the offset amount e n-1 to the line between the shift amount c of the n-1 line, becomes larger than the width b of the third strip portion in the n-1 line (e n -1 + c to> b), using the width b of the third strip portion in the n-1 line, calculates and sets the offset amount e n of the next n-th line. The offset amount e n becomes e n-1 + c-b . Then, the color of the offset portion A is changed to another color.
具体的には、図6の第3ラインに示すように、オフセット量e3にライン間シフト量cを加算した値が、第3ラインにおける三番目の帯状部の幅bよりも大きくなった場合(e3+c>b)に、この第3ラインにおける三番目の帯状部の幅bを使用して、次の第4ラインのオフセット量e4を算出して設定する。すなわち、次の第4ラインのオフセット量e4は、e3+c−bとなる。この第4ラインのオフセット部Aの色は、白に変更する。このように最終ラインまで描画を終えた後、また第1ラインから描画を行うが、その際オフセット量を初期の設定値(ゼロ)に戻す。こうすることで特に初期条件を変えない限りは所定の照明パターンが固定された状態で液晶描画部10に描かれ続ける。
Specifically, as shown in the third line in FIG. 6, when the value obtained by adding the inter-line shift amount c to the offset amount e 3 is larger than the width b of the third strip in the third line. The width b of the third strip in the third line is used for (e 3 +c>b) to calculate and set the offset amount e 4 of the next fourth line. That is, the offset amount e 4 of the next fourth line is e 3 +c−b. The color of the offset portion A of the fourth line is changed to white. After the drawing is completed up to the last line, the drawing is started from the first line, and the offset amount is returned to the initial setting value (zero). By doing so, unless a particular initial condition is changed, a predetermined illumination pattern is fixed and continues to be drawn on the liquid
次に、シフト量Lを設定した場合の照明パターン13の描画方法について、図7及び図8を参照して説明する。
液晶描画部10に描画される照明パターン13についてシフト量Lをあらかじめ設定した場合には、図3(d)に示したフレーム間シフト量sだけ走査方向又はその逆方向へ移動させた照明パターン13を、各フレームごとに描画していく。
Next, a method of drawing the
When the shift amount L is preset for the
例えば、図7に示すように、照明パターン13を4枚のフレームによって1周期分を走査方向へ移動させて初期フレームの位置に戻す場合は、次のように各フレームを描画すればよい。
すなわち、初期フレームの各ライン(第nライン)について、先端から1周期分の画像Bを4分割した分割画像B1〜B4を想定し、それら各分割画像B1〜B4に相当する画像を後ろから、各フレームにおける同じラインの先端に逐次追加して、照明パターンを描画する。各分割画像B1〜B4の幅は、フレーム間シフト量sとなる。
For example, as shown in FIG. 7, when the
That is, for each line (nth line) of the initial frame, assume that divided images B1 to B4 are obtained by dividing the image B for one period from the leading end into four, and the images corresponding to these divided images B1 to B4 are set from the rear, An illumination pattern is drawn by sequentially adding to the tip of the same line in each frame. The width of each of the divided images B1 to B4 is the interframe shift amount s.
具体的には、図7に示すように、第2フレームにおける同じライン(第nライン)の先端には、後ろから1つ目の分割画像B1(幅s)に相当する画像を追加して、照明パターン13を描画し、同様に、第3フレームでは後ろから2つ目までの分割画像B1+B2(幅2s)に相当する画像を追加し、第4フレームでは後ろから3つ目までの分割画像B1+B2+B3(幅3s)に相当する画像を追加し、第5フレームでは後ろから4つ目までの分割画像B1+B2+B3+B4(幅4s)に相当する画像を追加して、それぞれ照明パターン13を描画していく。
Specifically, as shown in FIG. 7, an image corresponding to the first divided image B1 (width s) from the rear is added to the tip of the same line (nth line) in the second frame, The
次の周期のフレーム、すなわち第6フレーム以降は、図7に示した第2フレームから第5フレームまでの手順を繰り返して、移動する照明パターン13を描画していけばよい。
For the frame of the next cycle, that is, the sixth frame and thereafter, the moving
また、図8に示すように、照明パターン13を4枚のフレームによって1周期分を走査方向と逆の方向へ移動させて初期フレームの位置に戻す場合は、次のように各フレームを描画すればよい。
Further, as shown in FIG. 8, when the
すなわち、初期フレームの各ライン(第nライン)について、先端から1周期分の画像Bを4分割した分割画像B1〜B4を想定し、それらの各分割画像B1〜B4に相当する画像を前から切り取って、各フレームにおける同じラインの描画を実行する。 That is, for each line (nth line) of the initial frame, assume that divided images B1 to B4 are obtained by dividing the image B for one period from the leading end into four, and the images corresponding to these divided images B1 to B4 are arranged from the front. Cut out and draw the same line in each frame.
具体的には、図8に示すように、第2フレームにおける同じライン(第nライン)では、前から1つ目の分割画像B4(幅s)に相当する画像を切り取って照明パターン13を描画する。同様に、第3フレームでは前から2つ目までの分割画像B4+B3(幅2s)に相当する画像を切り取り、第4フレームでは前から3つ目までの分割画像B4+B3+B2(幅3s)に相当する画像を切り取り、第5フレームでは前から4つ目までの分割画像B4+B3+B2+B1(幅4s)に相当する画像を切り取って、それぞれ同じライン(第nライン)を描画していく。
Specifically, as shown in FIG. 8, in the same line (nth line) in the second frame, the image corresponding to the first divided image B4 (width s) is cut out and the
次の周期のフレーム、すなわち第6フレーム以降は、図8に示した第2フレームから第5フレームまでの手順を繰り返して、移動する照明パターン13を描画していけばよい。
From the frame of the next cycle, that is, the sixth frame and thereafter, the moving
図7及び図8に示した描画方法では、照明パターン13を4枚のフレームによって1周期分を走査方向へ移動させる描画方法を示したが、任意の枚数のフレームによって1周期分を走査方向へ移動させることもできる。その場合は、先端から1周期分の画像をフレームの枚数に対応する数の画像に分割して、上述した実施形態と同様に、それらの分割画像を各フレームごとに追加又は切り取っていけばよい。
In the drawing method shown in FIGS. 7 and 8, the drawing method is shown in which the
また、移動する照明パターン13を描画する各フレームの間に、静止した照明パターン13を描画するフレームを適宜挿入することで、照明パターン13が間欠的に移動する画像を描画することも可能である。
It is also possible to draw an image in which the
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の応用実施例や変形実施が可能であることは勿論である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various application examples and modified implementations are possible as necessary.
1:照明装置、2:撮像装置、3:コンピュータ、4:検査対象、
10:液晶描画部、11:バックライト、12:FPGA(制御デバイス)、13:照明パターン、13a:白色帯状部(明るい帯状部)、13b:黒色帯状部(暗い帯状部)、14:描画領域、15:非描画領域、
20:ビデオタイミング生成部、21:照明パターン生成部、
A:オフセット部、B:最初から1周期分の画像、B1,B2,B3,B4:分割画像
1: Illumination device, 2: Imaging device, 3: Computer, 4: Inspection target,
10: Liquid crystal drawing unit, 11: Backlight, 12: FPGA (control device), 13: Illumination pattern, 13a: White band (light band), 13b: Black band (dark band), 14: Drawing area , 15: non-drawing area,
20: video timing generation unit, 21: illumination pattern generation unit,
A: offset part, B: image for one cycle from the beginning, B1, B2, B3, B4: divided images
Claims (5)
前記パターン照明を前記検査対象の表面に照射するための表面検査用照明装置であって、
前記明るい帯状部と前記暗い帯状部とが交互に配列された照明パターンをラスター走査方式をもって描画する描画部と、この描画部に前記照明パターンを描画するための制御デバイスとを備え、
前記制御デバイスは、あらかじめ設定された描画パラメータに応じて、前記描画部に前記照明パターンを描画するための各走査線ごとの描画データを逐次算出する処理回路を構成し、当該逐次算出された各走査線ごとの描画データにより、前記描画部に前記照明パターンを描画することを特徴とした表面検査用照明装置。 The surface of the inspection target is irradiated with pattern illumination in which bright strips and dark strips of different brightness are alternately arranged, and the image obtained by imaging the surface of the inspection target is used. Built into the surface inspection device that inspects the condition,
A surface inspection illumination device for irradiating the surface of the inspection object with the pattern illumination,
A drawing unit that draws an illumination pattern in which the bright strips and the dark strips are arranged alternately by a raster scanning method; and a control device for drawing the illumination pattern on the drawing unit,
The control device constitutes a processing circuit that sequentially calculates drawing data for each scanning line for drawing the illumination pattern in the drawing unit according to a drawing parameter set in advance, and An illumination device for surface inspection, wherein the illumination pattern is drawn on the drawing unit according to drawing data for each scanning line.
前記描画パラメータとして、前記照明パターンを形成する前記明るい帯状部の走査方向への幅寸法と、前記暗い帯状部の走査方向への幅寸法と、前記各帯状部を傾斜して描画するための各走査線ごとの当該各帯状部の走査方向へのシフト量と、があらかじめ設定され、
これらの各設定値を含む前記描画パラメータに基づき、前記描画部に前記照明パターンを描画するための、各走査線ごとの描画データを逐次生成していくことを特徴とする請求項1に記載の表面検査用照明装置。 The control device is
As the drawing parameter, the width dimension in the scanning direction of the bright strip-shaped portion forming the illumination pattern, the width dimension in the scanning direction of the dark strip-shaped portion, and each for drawing the respective strip-shaped portions with inclination The shift amount in the scanning direction of each strip portion for each scanning line is preset,
The drawing data for each scanning line for drawing the illumination pattern on the drawing unit is sequentially generated based on the drawing parameter including each of these set values. Lighting device for surface inspection.
前記描画パラメータとして、さらに前記各帯状部を幅方向へ移動させるためのシフト量を走査方向に変換した値があらかじめ設定され、
この設定値を含む前記描画パラメータに基づき、前記描画部に前記照明パターンを描画するための、各走査線ごとの描画データを逐次生成していくことを特徴とする請求項2に記載の表面検査用照明装置。 The control device is
As the drawing parameter, a value obtained by converting the shift amount for moving the strips in the width direction in the scanning direction is set in advance,
The surface inspection according to claim 2, wherein drawing data for each scanning line for drawing the illumination pattern on the drawing unit is sequentially generated based on the drawing parameter including the set value. Lighting equipment.
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