JP2021047053A - 表面検査装置、表面検査方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】対象物の表面の変色と凹凸の両方の異常を検出することが可能となる。【解決手段】対象物１０を搬送する搬送ベルト２２と、搬送ベルト２２の上方に位置し、対象物１０の表面に光を照射する光源２４と、対象物１０の表面を撮像するカメラ２６と、カメラ２６で撮像された撮像情報の処理や各種制御を行う中央演算ユニットと、を備えており、対象物１０に光源２４から光が照射された状態で、カメラ２６が対象物１０の表面を撮像することにより、撮像情報を得ることができる。この撮像情報から対象物１０の第一領域１２に相当する第一撮像情報と、第一領域１２とは異なる領域であって、第一領域１２よりも光源２４から離れた位置である第二領域１４に相当する第二撮像情報と、が抽出され、第一撮像情報に基づいて対象物１０の表面の変色を、第二撮像情報に基づいて対象物１０の表面の凹凸を、それぞれ検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、表面検査装置、表面検査方法及びプログラムに関する。

従来、反射光量の大きなキズ欠陥とそれが小さいシミ欠陥とを明確に区別して検査できるようにする金属表面の検査方法及び装置が知られている。例えば、特許文献１には、金属製品の表面を斜光照明する照明装置と、斜光照明下にある金属の表面を撮像するＣＣＤカメラと、該表面を撮像して得られる画像に基づいて金属の表面状態を検査する画像処理装置とを備えた検査装置において、画像上でキズ欠陥のみが識別できる第１照明光量と、キズ欠陥とシミ欠陥とが識別できる第２照明光量とに、それぞれ前記照明装置からの光量を調整する手段を備えていると共に、画像処理装置が、撮像された第１画像と第２画像の同一箇所の輝度を比較することでそれぞれ画像処理を行って金属の表面状態を検査することができる金属表面の検査方法及び装置が記載されている。

特開２０００−２６６６８６号公報

しかしながら、上述した金属表面の検査方法では、キズ欠陥を検査する際とシミ欠陥を検査する際とで、光量を変更する必要があるという課題があった。また、金属表面の欠陥は、キズ欠陥とシミ欠陥に限定されるものではなく、表面の着色や汚染等、凹凸を有しない欠陥も存在する。そして、凹凸を有しない汚染等は、上述した金属表面の検査方法では、正確に検出することができないという課題があった。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、表面の凹凸及び変色の両方の欠陥を検出することができる表面検査装置及び表面検査方法を提供することを主目的とする。また、この表面検査方法を実行するためのプログラムを提供することも、目的の一つとする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の表面検査装置は、
対象物を搬送する搬送手段と、
前記対象物の表面の少なくとも一部に光を照射する光源と、
前記対象物の表面の少なくとも一部を撮像し、撮像情報を出力する撮像手段と、
前記撮像情報から、第一領域を含む第一撮像情報と、前記第一領域とは異なる領域である第二領域を含む第二撮像情報と、をそれぞれ抽出する抽出手段と、
前記第一撮像情報に基づいて前記対象物の表面の変色を検出し、前記第二撮像情報に基づいて前記対象物の表面の凹凸を検出する検出手段と、
を備えたことを特徴とする、
ものである。

この表面検査装置は、光源から光が照射された対象物の表面を撮像手段で撮像し、撮像手段から出力された撮像情報から、第一領域を含む第一撮像情報と第一領域とは異なる領域である第二領域を含む第二撮像情報とを抽出し、第一撮像情報に基づいて対象物の表面の変色を検出し、第二撮像領域に基づいて対象物の凹凸を検出する。こうすることにより、対象物の表面の変色及び凹凸のいずれも容易に検出することができる。すなわち、対象物の表面の変色を検出することに適した光の撮影条件と、対象物の表面の凹凸を検出することに適した撮影条件が異なるため、表面の変色を検出することに適した領域である第一領域と、表面の凹凸を検出することに適した領域である第二領域と、をそれぞれ撮像し、第一領域を含む撮像情報である第一撮像情報に基づいて対象物の表面を検出し、第二領域を含む撮像情報である第二撮像情報に基づいて対象物の凹凸を検出することにより、光源から照射される光量や光源の角度、カメラの撮影位置等の条件を変更することなく、表面の変色と凹凸の両方を容易に検出することができる。

本発明の表面検査装置において、前記光源は、前記搬送手段の搬送方向に直交する方向を長辺とするライン光源であることを特徴としてもよい。こうすることにより、搬送手段によって対象物が搬送されるに伴って、対象物の表面全体に同一の角度及び同一の光量の光を照射することができる。このため、対象物の表面の変色や凹凸の位置に関わらず、同一の基準で表面状態を検査することができる。

本発明の表面検査装置において、前記第二領域は、前記第一領域よりも前記光源から離れた位置にあることを特徴としてもよい。こうすることにより、対象物の表面の変色及び凹凸のいずれも容易に検出することができる。すなわち、第一領域は第二領域よりも光源から近い領域であるため、第二領域と比較して光源から照射される光量が大きくなる。言い換えると、対象物の表面における輝度が大きくなるため、撮像手段で撮像した際明るい撮像情報（第一撮像情報）が得られる。この第一撮像情報を用いることで、撮像情報に含まれる変色を検出しやすい。加えて、第二領域は第一領域よりも光源から遠い領域であるため、第二領域に照射される光が、第一領域と比較して表面に対してより斜めに照射されることになり、かつ、光量がより小さくなる。このように、光が斜めから照射された状態で撮像手段を用いて撮像することで、表面に対して垂直に光が照射された場合と比較して、凹凸が強調された撮像情報（第二撮像情報）を得ることができる。こうすることにより、画像解析処理等で画像情報に基づいて表面の変色や凹凸を発見しやすい画像情報（第一撮像情報及び第二撮像情報）を得ることができるため、画像解析ソフトを用いて表面の変色や凹凸を解析する際に解析しやすい画像情報を得ることができ、この画像情報を用いることで、表面の変色や凹凸の有無を容易に検出し、対象物の表面の変色及び凹凸の両方を精度良く検査する検査装置を提供することができる。なお、ここで「輝度」とは、対象物の表面を撮像手段で撮像して得られた撮像情報において、色のデータを０から２５５の数字で表したもののことを言う。

本発明の表面検査装置において、前記第一領域は、前記対象物の表面の輝度が１１６以上２５４以下の領域であり、前記第二領域は、前記対象物の表面の輝度が５４以上１８４以下の領域であることを特徴としてもよい。このように、第一領域における対象物の表面の輝度が１１６以上とすることにより、表面に変色を有する場合に、変色部と周辺部との輝度差が明確に現れるため、変色部を発見しやすい。また、第二領域における対象物の表面の輝度が５４以上１８４以下とすることにより、表面に凹凸を有する場合に、凹凸部と周辺部との輝度差が明確に現れるため、凹凸部を発見しやすい。

本発明の表面検査装置において、前記第一領域は、前記光源から照射された光の照射角が８．９°以上１１．４°以下であり、前記第二領域は、前記光源から照射された光の照射角が１０．０°以上１４．９°以下であることを特徴としてもよい。こうすることにより、第一領域の変色部又は第二領域の凹凸部と周辺部との輝度差が明確に現れるため、変色部又は凹凸部を発見しやすい。なお、ここで「照射角」とは、光源の中心から対象物の表面方向に引いた垂線と光源の中心から光の照射位置に引いた直線とが為す角度を意味する。

本発明の表面検査方法は、
対象物を搬送する搬送手段と、前記対象物の表面の少なくとも一部に光を照射する光源と、前記対象物の表面の少なくとも一部を撮像し、撮像情報を出力する撮像手段と、前記撮像情報から、第一領域を含む第一撮像情報と、前記第一領域とは異なる領域である第二領域を含む第二撮像情報と、をそれぞれ抽出する抽出手段と、前記第一撮像情報に基づいて前記対象物の表面の変色を検出し、前記第二撮像情報に基づいて前記対象物の表面の凹凸を検出する検出手段と、を備えた表面検査装置を用いて前記対象物の表面を検査する表面検査方法であって、
前記対象物の表面の少なくとも一部を撮像し、前記撮像情報を出力する撮像ステップと、
前記撮像情報から、前記第一撮像情報と前記第二撮像情報と、をそれぞれ抽出する抽出ステップと、
前記第一領域に基づいて前記対象物の表面の変色を検出し、前記第二領域に基づいて前記対象物の表面の凹凸を検出する検出ステップと、
を含むことを特徴とする、
ものである。

この表面検査方法は、光源から光が照射された対象物の表面を撮像手段で撮像し、撮像手段から出力された撮像情報から、第一領域を含む第一撮像情報と第一領域とは異なる領域である第二領域を含む第二撮像情報とを抽出し、第一撮像情報に基づいて対象物の表面の変色を検出し、第二撮像情報に基づいて対象物の凹凸を検出する。こうすることにより、対象物の表面の変色及び凹凸のいずれも容易に検出することができる。すなわち、対象物の表面の変色を検出することに適した光の撮影条件と、対象物の表面の凹凸を検出することに適した撮影条件が異なるため、表面の変色を検出することに適した領域である第一領域と、表面の凹凸を検出することに適した領域である第二領域と、をそれぞれ撮像し、第一領域を含む撮像情報である第一撮像情報に基づいて対象物の変色を検出し、第二領域を含む撮像情報である第二撮像情報に基づいて対象物の凹凸を検出することにより、光源から照射される光量や光源の角度、カメラの撮影位置等の条件を変更することなく、表面の変色と凹凸の両方を容易に検出することができる。

本発明のプログラムは、上述した表面検査方法の各ステップを１又は２以上のコンピュータに実現させるためのものである。このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（例えばハードディスク、ＲＯＭ、ＦＤ、ＣＤ、ＤＶＤ、コンパクトメモリなど）に記録されていてもよいし、伝送媒体（インターネットやＬＡＮなどの通信網）を介してあるコンピュータから別のコンピュータへ配信されてもよいし、その他どのような形で授受されてもよい。このプログラムを一つのコンピュータに実行させるか又は複数のコンピュータに各ステップを分担して実行させれば、上述した表面検査方法の各ステップが実行されるため、上述した表面検査方法と同様の作用効果が得られる。

図１は、表面検査装置２０の構成の概略を示す説明図である。 図２は、表面検査装置２０の電気的な接続を示すブロック図である。 図３は、撮像情報処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

本発明の実施の形態の一例として、表面検査装置２０について、詳しく説明する。以下に説明する実施の形態及び図面は、本発明の実施形態の一部を例示するものであり、これらの構成に限定する目的に使用されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。なお、各図において対応する構成要素には同一又は類似の符号を付す。また、表面検査装置２０の検査方法の一例を説明することにより、本発明の表面検査方法及びプログラムの一例も明らかにする。

まず、図１を用いて、本発明の実施の形態の一例である表面検査装置２０の構成の概略について詳しく説明する。ここで、図１は、表面検査装置２０の構成の概略を示す説明図である。図１に示すように、表面検査装置２０は、対象物１０を搬送する搬送ベルト２２と、搬送ベルト２２の上方に位置し、対象物１０の表面に光を照射する光源２４と、対象物の表面を撮像するカメラ２６と、カメラ２６で撮像された撮像情報の処理や各種制御を行う中央演算ユニット３０（図２参照）と、を備えており、対象物１０に光源２４から光が照射された状態で、カメラ２６が対象物１０の表面を撮像することにより、撮像情報を得ることができる。この撮像情報は、カメラ２６から出力され、中央演算ユニット３０によって画像情報から対象物１０の第一領域１２に相当する第一撮像情報と、第一領域とは異なる領域であって、第一領域よりも光源２４から離れた位置である第二領域１４に相当する第二撮像情報と、が抽出され、第一撮像情報に基づいて対象物１０の表面の変色を、第二撮像情報に基づいて対象物１０の表面の凹凸を、それぞれ検出する。こうすることにより、対象物１０の表面の変色と凹凸の両方の異常を検出することができる。

一般的に、対象物１０の表面の変色を検出することに適した光の撮影条件と、対象物１０の表面の凹凸を検出することに適した撮影条件が異なるため、表面の変色を検出することに適した領域である第一領域１２と、表面の凹凸を検出することに適した領域である第二領域１４と、をそれぞれ撮像し、第一領域１２を含む撮像情報である第一撮像情報に基づいて対象物１０の表面を検出し、第二領域１４を含む撮像情報である第二撮像情報に基づいて対象物１０の凹凸を検出することにより、光源２４から照射される光量や光源２４の角度、カメラ２６の撮影位置等の条件を変更することなく、表面の変色と凹凸の両方を容易に検出することができる。加えて、第一領域１２は第二領域１４よりも光源２４から近い位置の領域であるため、第二領域１４よりも対象物１０の表面が明るくなり、対象物１０の表面の輝度が大きくなる。こうすることにより、対象物１０の表面の変色が検出しやすくなる。一方、第二領域１４は、第一領域１２よりも光源２４から遠い位置の領域であるため、対象物１０の表面に光が照射される際、第一領域１２に照射される光よりも表面に対して斜めに光が照射されることになると同時に、対象物１０の表面が第一領域１２よりも暗くなり、対象物１０の表面の輝度が小さくなる。こうすることにより、凹凸を有する領域とその他の領域との輝度差が大きくなり、画像解析ソフト等で画像を解析することで、凹凸領域を検出しやすい画像情報を得ることができ、対象物１０の表面の凹凸が検出しやすくなる。付言すると、第一領域１２に相当する第一撮像情報を用いることで対象物１０の表面の変色が検出しやすく、第二領域１４に相当する第二撮像情報を用いることで対象物１０の表面の凹凸が検出しやすい画像情報を出力することができるため、第一撮像情報に基づいて表面の変色を検出し、第二撮像情報に基づいて表面の凹凸を検出することで、表面の変色と凹凸という二種類の表面異常を感度良く検出することができる。

ここで、第一領域１２は、対象物１０の表面の輝度が１０２以上２５４以下の領域であることが好ましく、１１６以上２５４以下の領域であることがより好ましい。このような領域が好ましい理由は明らかではないが、発明者らは、対象物１０の表面の輝度が１０２以上となる領域とすることで、撮像範囲に十分な明るさが供給され、変色のある領域と周囲の領域との輝度の差が優位になり、変色が検出しやすくなるため好ましく、１１６以上の領域とすることで、より撮像範囲に十分な明るさが供給され、変色のある領域と周囲の領域との輝度の差が優位になり、変色が検出しやすくなるため、より好ましいと考えている。加えて、第一領域１２は、光源２４から照射された光の照射角が８．７°以上１２．０以下であることが好ましく、８．９°以上１１．４°以下であることがより好ましい。このような領域が好ましい理由は明らかではないが、発明者らは、光の照射角度が８．７°以上となる領域とすることで、対象物１０の第一領域１２から反射した光がカメラ２６の撮像範囲に十分に届くことにより、対象物１０の表面に変色を有する場合には、変色部と周辺部との輝度差が大きくなり、変色を検出しやすくなるため好ましく、光の照射角度が８．９°以上となる領域とするとより好ましい、と考えている。言い換えると、光の照射角が８．７°未満の場合には、第一領域１２以外の領域から反射した光がカメラ２６の撮像に影響を与えることで、第一領域１２に変色部を有する場合であっても、変色部と周辺部との輝度差が十分に現れず、変色部を検出することが難しくなるため、好ましくないと考えている。一方、光の照射角度を１２．０以下とした場合には、対象物１０の第一領域１２から反射した光がカメラ２６の撮像範囲に十分に届くことにより、対象物１０の表面に変色を有する場合には、変色部と周辺部との輝度差が大きくなり、変色を検出しやすくなるため好ましい、と考えている。言い換えると、光の照射角が１２．０より大きい場合には、第一領域１２以外の領域から反射した光がカメラ２６の撮像に影響を与えることで、第一領域１２に変色部を有する場合であっても、変色部と周辺部との輝度差が十分に現れず、変色部を検出することが難しくなるため、好ましくないと考えている。なお、ここで「照射角」とは、光源２４の中心から対象物１０の表面に引いた垂線と光源２４の中心から対象物１０の表面のそれぞれの領域の撮像位置とを結ぶ線とがなす角度を意味し、図１中のθで表される角度を意味する。また、ここで「輝度」とは、対象物１０の表面をカメラ２６で撮像して得られた撮像情報において、色のデータを０から２５５の数字で表したもののことを言う。

また、第二領域１４は、対象物１０の表面の輝度が５３以上１９５以下であることが好ましく、５４以上１８４以下の領域であることがより好ましい。このような領域が好ましい理由は明らかではないが、発明者らは、対象物１０の表面の輝度が５３より小さい領域の場合には、全体的な輝度が低くなるため、凹凸のある領域と周囲の領域との輝度の差が小さくなり、凹凸を検出しにくくなるため、好ましくないと考えている。一方、対象物１０の表面の輝度が１９５より大きい領域の場合には、凹凸を有する領域と周囲の領域との輝度差が小さくなり、凹凸を検出しにくくなるため好ましくないとも考えている。加えて、第二領域１４は、光源２４から照射された光の照射角が９．９°以上１５．０°以下であることが好ましく、１０．０°以上１４．９°以下であることがより好ましい。このような領域が好ましい理由は明らかではないが、発明者らは、光の照射角度が９．９°より大きな領域とすることで、凹凸の壁面に光が当たりやすくなり、凹凸が検出しやすくなるため好ましいと考えている。一方、光の照射角度が１５．０°より大きい領域とした場合には、象物１０の表面での光の反射の影響が大きくなり、凹凸が検出しにくくなるため好ましくない、とも考えている。

搬送ベルト２２は、公知の搬送ベルトであり、本発明の搬送手段に相当する。この搬送ベルト２２は、複数のローラの回転に伴い、対象物１０が一方側から他方側（図１中、右側から左側）に対象物１０を搬送することができる。なお、搬送ベルト２２は、複数のローラによりベルトが回転する搬送ベルトとしたが、対象物１０を搬送可能な形態であればこの態様に限定されるものではなく、例えば、ローラのみにより搬送するものであってもよいし、ベルトのみによって搬送されるものであってもよいし、種々の態様を採用することができる。

光源２４は、公知のライン照明であり、複数のＬＥＤが対象物１０の搬送方向に直交する方向（図１中、前後方向）に配置されている。こうすることにより、対象物１０が一方側から他方側に搬送される際、対象物１０の全体に同じ強さの光を照射することができるため、対象物１０の表面に変色や凹凸を有する場合には、変色や凹凸の位置にかかわらず、撮像情報に同様の変化が現れることになる。こうすることにより、撮像情報から対象物１０の表面の変色や凹凸を検出する際、検出しやすい。

カメラ２６は、公知のデジタルカメラであり、本発明の撮像手段に相当する。このカメラ２６は、対象物１０の両側方向全体（図１中、前方側の側面から後方側の側面）を撮像可能な公知のエリアカメラである。このカメラ２６は、光源２４から光が照射された対象物１０の表面を撮像する際、第一領域１２及び第二領域１４を含む領域を同時に撮像可能なエリアカメラであり、カメラ２６によって撮像された撮像情報には、第一領域１２に相当する第一撮像情報と第二領域１４に相当する第二撮像情報とが含まれる。このように、対象物１０の表面の変色がわかりやすい第一領域と対象物１０の凹凸がわかりやすい第二領域との二つの領域を同時に撮影することができるため、対象物１０の表面の変色と凹凸の両方の表面状態を一回の撮影で両方検査することができる。

中央演算ユニット３０は、ＣＰＵ３１を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、撮像情報を解析や、搬送ベルト２２及びカメラ２６の動作を制御するための各種処理プログラム等を記憶したＲＯＭ３２と、一時的に各種データを記憶するＲＡＭ３３と、搬送ベルト２２や記憶手段２８等と接続を可能とするインタフェース３４（以下、「Ｉ／Ｆ３４」と言う。）と、を備え、これらはバス３５を介してお互いに信号のやりとりが可能に接続されている。この中央演算ユニット３０は、カメラ２６から入力された撮像情報から第一撮像情報と第二撮像情報とを抽出し、記憶手段２８に記憶する。続いて、第一撮像情報に基づいて対象物１０の表面の変色を検出し、第二撮像情報に基づいて対象物１０の表面の凹凸を検出する。こうすることにより、対象物１０の表面の変色と凹凸の両方の表面状態を一回の撮影で両方検査することができる。

次に、こうして構成された本実施の形態の表面検査装置２０の動作、特に、撮像情報の処理方法について、図３を用いて詳しく説明する。ここで、図３は、撮像情報処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。この撮像情報処理ルーチンは、ＲＯＭ３２に予め記憶されており、図示しない開始ボタンを押圧されることにより発信される開始信号を受信した際に、実行される。

なお、撮像情報処理ルーチンが実行される前には、表面に凹凸及び汚れを有する対象物を撮像することで、第一領域１２及び第二領域１４を決定する校正作業が予め行われているものとする。

この撮像処理ルーチンが実行されると、ＣＰＵ３１は、搬送ベルト２２によって対象物１０の搬送を開始すると共に、カメラ２６による連続的な撮像を開始する（ステップＳ１１０）。具体的には、ＣＰＵ３１からカメラ２６に撮像開始信号が発信されると、カメラ２６は一定間隔（搬送ベルト２２の搬送速度に応じて、対象物１０の全体を所定の領域で撮像可能な間隔）で対象物１０の表面を撮像し、カメラ２６から発信された撮像情報は、記憶手段２８に記憶される。

続いて、ＣＰＵ３１は、記憶手段２８に記憶された撮像情報から、第一撮像情報及び第二撮像情報を抽出する（ステップＳ１２０）。具体的には、記憶手段２８に記憶された撮像情報を読み出し、撮像情報の中から、校正操作によって定められた第一領域１２が撮像された第一撮像情報及び第二領域１４が撮像された第二撮像情報を抽出する。上述した通り、第一領域１２が撮像された第一撮像情報は、第一領域１２に変色を有する場合に、この変色を有する領域とこの領域以外の領域との差を検出しやすいように光が照射された状態で撮像されているため、第一撮像情報を用いることで、対象物１０の表面に変色を有する領域がある場合に、検出しやすい。また、第二領域１４が撮像された第二撮像情報は、第二領域１４に凹凸を有する場合に、この凹凸を有する領域とこの領域以外の領域との差を検出しやすいように光が照射された状態で撮像されているため、第二撮像情報を用いることで、対象物１０の表面に凹凸を有する領域がある場合に、検出しやすい。

続いて、ＣＰＵ３１は、第一撮像情報に基づいて表面の変色の有無を判定するとともに、第二撮像情報に基づいて表面の凹凸の有無を判定する（ステップＳ１３０）。具体的には、変色又は凹凸を有する領域（以下、「欠陥領域」とも言う。）と欠陥領域以外の領域における平均輝度をそれぞれ算出し、この平均輝度の差から、対象物１０の表面に変色又は凹凸を有する領域の有無を判定する。このとき、欠陥領域の検出方法については、公知の種々の方法を採用することができるが、例えば、ＨＡＬＣＯＮ（株式会社リンクス社製）等の画像処理ソフトを用いた画像処理によって判定しても良いし、予め機械学習を行った人工知能システムを用いて判定を行っても良い。いずれの場合であっても、表面の変色を第一撮像情報から、表面の凹凸を第二撮像情報から、それぞれ判定することにより、同一の撮像情報から変色及び凹凸の両方を判定する場合と比較して、高い判定精度を有する。

最後に、本発明の第一領域及び第二領域の範囲を定める根拠となる実験結果について、詳しく説明する。以下の表１は、それぞれの表面輝度における変色を有する領域と変色を有する領域以外の領域における平均輝度差と、表面の変色の判別のしやすさを評価した評価結果を示す表である。ここで、評価結果とは、ＨＡＬＣＯＮを用いて欠陥領域と欠陥領域以外の領域との輝度差を判定した際、判別の容易さを表す指標であり、輝度差が０以上４０未満を「×」、輝度差が４０以上５０未満を「△」、輝度差が５０以上６０未満を「○」、輝度差が６０以上を「◎」として評価したものである。

表１から明らかなように、表面輝度が１１６以上２５４以下の領域において良好な評価結果が得られた。このため、表面輝度が１１６以上２５４以下の領域を第一領域１２とすることが好ましいことは、明らかである。

同様に、それぞれの表面輝度における凹凸を有する領域と凹凸を有する領域以外の領域における平均輝度の差と表面の凹凸の判別のしやすさを評価した評価結果を以下の表２で示す。なお、評価結果を示す符号については、表１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

表２から明らかなように、表面輝度が５４以上１８４以下の領域において良好な評価結果が得られた。このため、表面輝度が５４以上１８４以下の領域を第二領域１４とすることが好ましいことは、明らかである。

続いて、それぞれの照射角度における変色を有する領域と変色を有する領域以外の領域における平均輝度差と、表面の変色の判別のしやすさを評価した評価結果を以下の表３で示す。なお、評価結果を示す符号については、表１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

表３から明らかなように、照射角度が８．９°以上１１．４°以下の領域において良好な評価結果が得られた。このため、照射角度が８．９°以上１１．４°以下の領域を第一領域１２とすることが好ましいことは、明らかである。

同様に、それぞれの照射角度における凹凸を有する領域と凹凸を有する領域以外の領域における平均輝度の差と表面の凹凸の判別のしやすさを評価した評価結果を以下の表４で示す。なお、評価結果を示す符号については、表１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

表４から明らかなように、照射角度が１０．０°以上１４．９°以下の領域において良好な評価結果が得られた。このため、照射角度が１０．０°以上１４．９°以下の領域を第二領域１４とすることが好ましいことは、明らかである。

以上詳述した本実施の形態の表面検査装置２０では、光源２４から光が照射された対象物１０の表面をカメラ２６で撮像し、カメラ２６から出力された撮像情報から、第一領域１２を含む第一撮像領域と第一領域１２とは異なる領域である第二領域１４を含む第二撮像領域とを抽出し、第一撮像情報に基づいて対象物１０の表面の変色を検出し、第二撮像領域に基づいて対象物１０の表面の凹凸を検出する。こうすることにより、対象物１０の表面の変色及び凹凸のいずれも容易に検出することができる。

このとき、表面輝度が１１６以上２５４以下の領域を第一領域１２とし、表面輝度が５４以上１８４以下の領域を第二領域１４とすることで、第一撮像情報から対象物１０の表面の変色を、第二撮像情報から対象物１０の表面の凹凸を、それぞれ検出しやすい。

また、光源２４から照射される光の照射角度が８．９°以上１１．４°以下の領域を第一領域１２とし、照射角度が１０．０°以上１４．９°以下の領域を第二領域１４とすることで、第一撮像情報から対象物１０の表面の変色を、第二撮像情報から対象物１０の表面の凹凸を、それぞれ検出しやすい。

更にまた、光源２４は、複数のＬＥＤが対象物１０の搬送方向に直交する方向に配置されたライン光源であるため、対象物１０が搬送ベルト２２によって搬送される際、対象物１０の一端側から他端側まで均一の光量の光を同一の照射角度で照射することができ、対象物１０の表面の変色や凹凸の位置にかかわらず、同一の基準で表面の変色及び凹凸を検出することができる。

そして、第一領域１２は、第二領域１４よりも光源２４に近い位置にあるため、第二領域と比較して表面の輝度が高く照射角度が小さくなり、第二領域１４で表面の変色を検査する場合と比較して、画像解析で対象物１０の表面の変色を検出しやすい撮像情報（第一撮像情報）を得ることができ、この撮像情報を用いることで、高い精度で表面の変色及び凹凸を検出することができる。

また、第二領域１４は、第一領域１２よりも光源２４から離れた位置にあるため、第一領域と比較して表面の輝度が低く照射角度が大きくなり、第一領域１２で表面の凹凸を検査する場合と比較して、画像解析で対象物１０の表面の凹凸を検出しやすい撮像情報（第二撮像情報）を得ることができ、この撮像情報を用いることで、高感度で表面の凹凸を検査することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施の形態では、光源２４は複数のＬＥＤからなるライン照明であるとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、ＬＥＤのバー照明であってもよいし、蛍光灯や面照明等であってもよい。いずれの場合であっても、第一領域１２と第二領域１４の光量及び光の照射角度が変化することになるため、第一領域１２で表面の変色を、第二領域１４で表面の凹凸を、それぞれ検知しやすい。

上述した実施の形態では、中央演算ユニット３０で第一撮像情報及び第二撮像情報を抽出するものとしたが、カメラ２６で対象物１０の表面を撮像する際、第一領域１２及び第二領域１４をそれぞれ撮像し、第一撮像情報及び第二撮像情報を出力してもよい。この場合であっても、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

上述した実施の形態では、中央演算ユニット３０で、第一撮像情報及び第二撮像情報を抽出し、第一撮像情報に基づいて表面の変色を、第二撮像情報に基づいて表面の凹凸を検出するものとしたが、撮像情報の処理は、中央演算ユニット３０に限定されるものではない。例えば、この中央演算ユニット３０では、搬送ベルト２２やカメラ２６の動作の制御のみを行い、第一撮像情報及び第二撮像情報の抽出及び変色や凹凸の検出は、電気通信回線等で接続された他の制御装置（例えば、１又は複数の汎用型コンピュータ等）で行ってもよい。これらの場合であっても、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

上述した実施の形態で示すように、品質検査分野、特に、表面検査装置として利用することができる。

１０…対象物、１２…第一領域、１４…第二領域、２０…表面検査装置、２２…搬送ベルト、２４…光源、２６…カメラ、２８…記憶手段、３０…中央演算ユニット、３１…ＣＰＵ、３２…ＲＯＭ、３３…ＲＡＭ、３４…インタフェース、３５…バス。

Claims (7)

1. 対象物を搬送する搬送手段と、
   前記対象物の表面の少なくとも一部に光を照射する光源と、
   前記対象物の表面の少なくとも一部を撮像し、撮像情報を出力する撮像手段と、
   前記撮像情報から、第一領域を含む第一撮像情報と、前記第一領域とは異なる領域である第二領域を含む第二撮像情報と、をそれぞれ抽出する抽出手段と、
   前記第一撮像情報に基づいて前記対象物の表面の変色を検出し、前記第二撮像情報に基づいて前記対象物の表面の凹凸を検出する検出手段と、
   を備えたことを特徴とする、
   表面検査装置。
2. 前記光源は、前記搬送手段の搬送方向に直交する方向を長辺とするライン光源であることを特徴とする、
   請求項１に記載の表面検査装置。
3. 前記第二領域は、前記第一領域よりも前記光源から離れた位置にあることを特徴とする、
   請求項１又は２に記載の表面検査装置。
4. 前記第一領域は、前記対象物の表面の輝度が１１６以上２５４以下の領域であり、
   前記第二領域は、前記対象物の表面の輝度が５４以上１８４以下の領域であることを特徴とする、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の表面検査装置。
5. 前記第一領域は、前記光源から照射された光の照射角が８．９°以上１１．４°以下であり、
   前記第二領域は、前記光源から照射された光の照射角が１０．０°以上１４．９°以下であることを特徴とする、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の表面検査装置。
6. 対象物を搬送する搬送手段と、前記対象物の表面の少なくとも一部に光を照射する光源と、前記対象物の表面の少なくとも一部を撮像し、撮像情報を出力する撮像手段と、前記撮像情報から、第一領域を含む第一撮像情報と、前記第一領域とは異なる領域である第二領域を含む第二撮像情報と、をそれぞれ抽出する抽出手段と、前記第一撮像情報に基づいて前記対象物の表面の変色を検出し、前記第二撮像情報に基づいて前記対象物の表面の凹凸を検出する検出手段と、を備えた表面検査装置を用いて前記対象物の表面を検査する表面検査方法であって、
   前記対象物の表面の少なくとも一部を撮像し、前記撮像情報を出力する撮像ステップと、
   前記撮像情報から、前記第一撮像情報と前記第二撮像情報と、をそれぞれ抽出する抽出ステップと、
   前記第一領域に基づいて前記対象物の表面の変色を検出し、前記第二領域に基づいて前記対象物の表面の凹凸を検出する検出ステップと、
   を含むことを特徴とする、
   表面検査方法。
7. 請求項６に記載の各ステップを１又は２以上のコンピュータに実行させるプログラム。

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