JP2022134200A - 検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークに存在する欠陥と当該欠陥の周囲とのコントラストを十分に確保して、ワークにおける欠陥の有無の的確な判断を可能とする。【解決手段】ワークＷで反射されてから個体撮像素子３１（撮像素子）に入射することで出力レンジの最大値の信号を個体撮像素子３１に出力させる光が、ワークＷに照射される。そして、撮像画像Ｍｉにおける、出力レンジの最大値（２５５）を示す白飛びと、出力レンジの最大値未満の値を示す暗領域とを含む撮像画像に基づき、欠陥の有無が判断される。つまり、白飛び（２５５）と暗領域との間のコントラストでもってワークＷにおける欠陥Ｄの有無が判断される。こうして、ワークＷに存在する欠陥Ｄと当該欠陥Ｄの周囲とのコントラストを十分に確保して、ワークＷにおける欠陥Ｄの有無の的確な判断が可能となっている。【選択図】図６

Description

この発明は、ワークに対して光を照射しつつワークを撮像した結果に基づき、ワークにおける欠陥の有無を判断する検査技術に関する。

特許文献１、２に示されるように、ワークの外観を撮像した結果に基づき、ワークにおける欠陥の有無を検査する検査装置が知られている。特に、特許文献１では、ワークの下側に配置された光源部と、ワークに上方から対向するドーム状の反射体とが設けられており、光源部から射出されて反射体で反射された光をワークに照射しつつ、ワークが撮像される。

特開２０２０－４１８００号公報 特開２０１９－８２３３３号公報

このような検査技術により欠陥の有無を的確に判断するためには、ワークに存在する欠陥と、当該欠陥の周囲とのコントラストを十分に確保する必要がある。そこで、このようなコントラストを十分に確保する技術が求められていた。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ワークに存在する欠陥と当該欠陥の周囲とのコントラストを十分に確保して、ワークにおける欠陥の有無の的確な判断を可能とすることを目的とする。

本発明に係る検査装置は、ワークを保持するワーク保持部材と、ワーク保持部材に保持されたワークに光を照射する照明部と、ワークのうち照明部から光が照射された範囲を撮像して、撮像画像を取得する撮像部と、撮像画像に基づきワークにおける欠陥の有無を判断する制御部とを備え、撮像部は、入射してきた光のエネルギーに応じた大きさの信号を所定の出力レンジの範囲内で出力する撮像素子を有し、照明部は、ワークで反射されてから撮像素子に入射することで出力レンジの最大値の信号を撮像素子に出力させる光を、ワークに照射し、撮像部は、撮像画像として、出力レンジの最大値を示す白飛びを表示する画素からなる白飛び領域と、出力レンジの最大値未満の値を示す画素からなる暗領域とを含む画像を取得する。

本発明に係る検査方法は、ワークに光を照射する工程と、入射してきた光のエネルギーに応じた大きさの信号を所定の出力レンジの範囲内で出力する撮像素子を用いて、ワークのうち光が照射された範囲を撮像することで、撮像画像を取得する工程と、撮像画像に基づきワークにおける欠陥の有無を判断する工程とを備え、ワークで反射されてから撮像素子に入射することで出力レンジの最大値の信号を撮像素子に出力させる光が、ワークに照射され、撮像画像として、出力レンジの最大値を示す白飛びを表示する画素からなる白飛び領域と、出力レンジの最大値未満の値を示す画素からなる暗領域とを含む画像が取得される。

このように構成された本発明（検査装置、検査方法）では、ワークで反射されてから撮像素子に入射することで出力レンジの最大値の信号を撮像素子に出力させる光が、ワークに照射される。そして、撮像画像における、出力レンジの最大値を示す白飛びを示す画素からなる白飛び領域を含む画像を用いて、欠陥の有無が判断される。つまり、白飛びの領域を生じる程度の大きな光量を受光して得られた画像を用いてワークにおける欠陥の有無が判断される。こうして、ワークに存在する欠陥と当該欠陥の周囲とのコントラストを十分に確保して、ワークにおける欠陥の有無の的確な判断が可能となっている。

また、制御部は、所定の基準画像を記憶し、基準画像と撮像画像との間における、白飛び領域の範囲の違いに基づき、欠陥の有無を判断するように、検査装置を構成してもよい。かかる構成では、基準画像と撮像画像との比較に基づく欠陥の有無が、白飛びと白飛びを生じていない画素との間のコントラストでもって的確に判断することができる。

ところで、ワークに対する光の照射範囲のうち、入射してきた光の正反射光が撮像部に向かわない部分は、撮像画像において暗領域として表れる。ただし、該当部分に欠陥が存在する場合には、この欠陥で反射された正反射光が撮像部に入射して、撮像画像において白飛びとして表れる場合がある。そこで、制御部は、基準画像および撮像画像のうち撮像画像にのみ白飛びが存在する部分に欠陥が存在すると判断するように、検査装置を構成してもよい。これによって、撮像画像において、暗領域に隣接して表れる微小な白飛びを、欠陥として的確に検出することができる。

あるいは、ワークに所定以上の強度の光を照射した場合、ワークに対する光の照射範囲のうち、入射してきた光の正反射光が撮像部に向かう部分は、撮像画像において白飛びとして表れる。ただし、該当部分に欠陥が存在する場合には、この欠陥で反射された正反射光が撮像部に入射せず、撮像画像において暗領域として表れる場合がある。そこで、制御部は、基準画像および撮像画像のうち撮像画像にのみ暗領域が存在する部分に欠陥が存在すると判断するように、検査装置を構成してもよい。これによって、撮像画像において、白飛びに隣接して表れる微小な暗領域を、欠陥として的確に検出することができる。

なお、基準画像の態様は種々想定される。例えば、制御部は、良品のワーク（すなわち、欠陥を有さないワーク）を示す画像を、基準画像として記憶してもよいし、撮像画像に対して平滑化を実行することで作成した基準画像を記憶してもよい。

また、平滑化の実行により基準画像を作成する場合には、制御部は、オープニングおよびクロージングによって平滑化を実行してもよいし、メディアンフィルタによって平滑化を実行してもよい。前者の場合には、オープニングおよびクロージングの２通りの画像処理を必要とするのに比較して、後者の場合には、メディアンフィルタによる画像処理のみを行えばよく、平滑化に要する時間の短縮を図ることができる。

また、照明部は、ワーク保持部材に保持されたワークに対して、互いに異なる方向から光を照射する複数の照明部材を有し、ワークで正反射されてから撮像素子に入射することで出力レンジの最大値の信号を撮像素子に出力させる光を、複数の照明部材のうちの一部の照明部材からワークに照射するように、検査装置を構成してもよい。かかる構成では、白飛びと暗領域との間のコントラストに基づき欠陥の有無を検査する場合には、一部の照明部材から該当の光を照射すればよい。また、例えば、撮像素子の出力レンジに収まる出力を与える光を複数の照明部材のそれぞれからワークに照射することで、ワークの全体に光を照射しつつワークを撮像するといった他の態様での検査を実行することも可能となる。

また、所定の回転軸を中心にワーク保持部材を回転させる回転駆動部をさらに備え、制御部は、回転駆動部の駆動によってワークを回転させつつ、撮像画像を複数回取得するように、検査装置を構成してもよい。かかる構成では、撮像部が１回に撮像できる範囲よりも広い範囲（例えば、ワークの側面の全範囲）に対して、欠陥の有無を検査することができる。

また、出力レンジの最大値の信号を撮像素子に出力させる光は、照明部から射出されてワークで正反射された光であるように、検査装置を構成してもよい。かかる正反射光によって、撮像画像において白飛びを生じさせることができる。

以上のように、本発明によれば、ワークに存在する欠陥と当該欠陥の周囲とのコントラストを十分に確保して、ワークにおける欠陥の有無の的確な判断が可能となっている。

本発明に係る検査装置の一例を模式的に示す部分断面図。 図１の検査装置が備える照明を模式的に示す底面図。 図１の検査装置が備える電気的構成を示すブロック図。 検査装置で実行される外観検査の一例を示すフローチャート。 図４の外観検査で実行される動作を模式的に示す斜視図。 図５の外観検査で取得・作成される画像を模式的に示す図。

図１は本発明に係る検査装置の一例を模式的に示す部分断面図である。同図および以下の図では、鉛直方向Ｚと、鉛直方向Ｚに平行な回転軸を中心とする回転方向θとを適宜示す。図１の検査装置１はワークＷの外観を検査し、特にワークＷの側面Ｗｓにおいて傷等の形状欠陥（後述する図６の欠陥Ｄ）が存在するか否かを検査することができる。

検査装置１は、ワークＷを保持するテーブル１１を備える。テーブル１１の上面１１１は、鉛直方向Ｚに垂直な（すなわち水平な）平面であり、テーブル１１は上面１１１に載置されたワークＷを保持する。さらに、検査装置１は、テーブル１１を回転方向θに回転させるθ軸モータ１２を有し、θ軸モータ１２がテーブル１１を回転方向θに駆動すると、テーブル１１によって保持されるワークＷが回転方向θに回転する。

また、検査装置１は、テーブル１１に支持されるワークＷに光を照射する照明２を備える。照明２はドーム形状を有し、円筒形の断面を有する半球体である。かかる照明２は、鉛直方向Ｚからの平面視においてテーブル１１に保持されるワークＷに重複し、照明２の内壁は、当該ワークＷに上方おより側方から対向する。

図２は図１の検査装置が備える照明を模式的に示す底面図である。照明２は、回転方向θに配列された複数（１５個）の側方照明パネル２１ａ～２１ｏと、複数の側方照明パネル２１ａ～２１ｏの内側で回転方向θに配列された複数（１５個）の上方照明パネル２３ａ～２３ｏとを有し、複数の側方照明パネル２１ａ～２１ｏのそれぞれは、テーブル１１に保持されたワークＷに側方から対向し、上方照明パネル２３ａ～２３ｏのそれぞれは、テーブル１１に保持されたワークＷに斜め上方から対向する。

側方照明パネル２１ａ～２１ｏのそれぞれは、複数の発光素子が二次元的に配列された発光素子アレイと、それを通過する光を拡散させる光拡散板とを有し、発光素子アレイの各発光素子から射出された光は光拡散板を通過してからワークＷに照射される。発光素子は、例えばＬＥＤ(Light Emitting Diode)である。また、上方照明パネル２３ａ～２３ｏのそれぞれも、同様の構成を備える。

さらに、検査装置１は、互いに異なる方向からワークＷを撮像する複数（３台）のカメラ３ａ～３ｃを備える。カメラ３ａ～３ｃのそれぞれは個体撮像素子３１を有し、照明２から射出されてワークＷで反射された光が個体撮像素子３１に入射する。個体撮像素子３１は、それに入射してきた光を電気信号（例えば、電流信号）に変換することで、ワークＷの画像を撮像する。この個体撮像素子３１は、二次元的に配列された複数の画素を有し、各画素はそれに入射してきた光のエネルギーに応じた大きさの電気信号を出力する。個体撮像素子３１の画素は、出力する信号の大きさを２５６段階で変更でき、すなわち「０」から「２５５」までの出力レンジを有する。ただし、個体撮像素子３１の出力レンジの分解能は「２５５」に限られず、「２５５」より小さくても大きくても構わない。このような個体撮像素子３１としては、ＣＣＤイメージセンサあるいはＣＭＯＳイメージセンサ等のイメージセンサを用いることができる。また、ここの例では、個体撮像素子３１は、鉛直方向Ｚおよび回転方向θのそれぞれに複数の画素数を有するエリアセンサであるとする。

複数のカメラ３ａ～３ｃのうち、カメラ３ａは最も低い位置に配置され、カメラ３ｂはカメラ３ａより高くてカメラ３ｃより低い位置に配置され、カメラ３ｃは最も高い位置に配置される。カメラ３ａは、テーブル１１に保持されたワークＷに対して側方から対向し、カメラ３ｂは、当該ワークＷに対して斜め上方から対向し、カメラ３ｃは、当該ワークＷに対して上方から対向する。なお、上述の照明２には複数のカメラ３ａ～３ｃのそれぞれに対応して開口が設けられており、カメラ３ａ～３ｃは、それぞれ対向する開口を介してワークＷに対向する。特に、カメラ３ａに対する開口は、側方照明パネル２１ａを貫通するように設けられており、カメラ３ｂに対する開口は、上方照明パネル２３ａを貫通するように設けられている。

図３は図１の検査装置が備える電気的構成を示すブロック図である。検査装置１は、制御部９を備え、制御部９は、上述のθ軸モータ１２、照明２およびカメラ３ａ～３ｃを制御する。この制御部９は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)等のプロセッサで構成された演算部９１と、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)あるいはＳＳＤ(Solid State Drive)等の記憶装置である記憶部９２とを有する。

演算部９１は、θ軸モータ１２によるテーブル１１の回転位置を制御することで、カメラ３ａ～３ｃに対向させるワークＷの部分を変更する。これによって、ワークＷのうち、カメラ３ａ～３ｃによって撮像する部分を選択することができる。

また、演算部９１は、照明２を制御することで、側方照明パネル２１ａ～２１ｏのうちの一部の側方照明パネル２１を選択的に点灯させたり、上方照明パネル２３ａ～２３ｏのうちの一部の上方照明パネル２３を選択的に点灯させたりする。これによって、ワークＷのうち、照明２からの光を照射する範囲を選択することができる。

なお、記憶部９２は、側方照明パネル２１ａ～２１ｏあるいは上方照明パネル２３ａ～２３ｏの発光素子に供給する電流値を示す２通りの電流値Ｉ１、Ｉ２を記憶する。白飛び電流値Ｉ２は通常電流値Ｉ１より大きく、白飛び電流値Ｉ２の電流を発光素子に供給することで発光素子から射出される光のエネルギーは、通常電流値Ｉ１の電流を発光素子に供給することで発光素子から射出される光のエネルギーより大きい。具体的には、通常電流値Ｉ１の電流の供給を受けた発光素子から射出される光が、ワークＷで正反射した後に個体撮像素子３１に入射すると、出力レンジの最小値（０）より大きく最大値（２５５）より小さい大きさの電気信号が個体撮像素子３１から出力される。一方、白飛び電流値Ｉ２の電流の供給を受けた発光素子から射出される光が、ワークＷで正反射した後に個体撮像素子３１に入射すると、出力レンジの最大値（２５５）の大きさの電気信号が個体撮像素子３１から出力される。このような電流値Ｉ１、Ｉ２は、あらかじめワークＷを照明２によって照明しつつカメラ３ａ～３ｃによって撮像した画像を確認することにより実験的に求めてもよい。この際、ワークＷで正反射した後に個体撮像素子３１に入射すると出力レンジの最大値の大きさの電気信号が個体撮像素子３１から出力される電流値のうち、設定可能な最小の電流値を白飛び電流値Ｉ２として定めてもよい。

したがって、演算部９１は、通常電流値Ｉ１の電流を発光素子に供給する指令（通常照明指令）を照明２の照明パネル２１ａ～２１ｏ、２３ａ～２３ｏの全部あるいは一部に与えつつ、カメラ３ａ～３ｃの全部あるいは一部によって白飛びを抑えた画像を撮像することができる（通常撮像動作）。また、演算部９１は、白飛び電流値Ｉ２の電流を発光素子に供給する指令（白飛び照明指令）を照明２の照明パネル２１ａ～２１ｏ、２３ａ～２３ｏの全部あるいは一部に与えつつ、カメラ３ａ～３ｃの全部あるいは一部によって白飛びが発生した画像を撮像することができる（白飛び撮像動作）。つまり、演算部９１は通常撮像動作と白飛び撮像動作を選択的に実行することができる。後者の白飛び撮像動作の詳細については後述する。

また、演算部９１は、カメラ３ａ～３ｃによってワークＷを撮像することで取得した撮像画像Ｍｉを記憶部９２に記憶する。さらに、演算部９１は、記憶部９２に記憶された基準画像Ｍｒと撮像画像Ｍｉとを比較することで、ワークＷにおける欠陥の有無を判断する外観検査を実行する。続いては、この外観検査について説明する。

図４は検査装置で実行される外観検査の一例を示すフローチャートであり、図５は図４の外観検査で実行される動作を模式的に示す斜視図であり、図６は図５の外観検査で取得・作成される画像を模式的に示す図である。この外観検査は、上述の白飛び撮像動作によってワークＷの側面Ｗｓの外観を検査する。ワークＷは、例えば自動車のエンジン等で使用される金属製の部品であり、図５の例では略円筒形を有し、ワークＷの側面Ｗｓは鏡面仕上げされた滑らかな曲面である。ステップＳ１０１では、作業者あるいは作業ロボットによって、ワークＷがテーブル１１に載置され、テーブル１１が当該ワークＷを保持する。テーブル１１に保持されたワークＷの側面Ｗｓは、カメラ３ａの視野Ｖに部分的に重複し、演算部９１は、視野Ｖ内に存在する側面Ｗｓの一部をカメラ３ａにより撮像することができる。

ステップＳ１０２では、演算部９１は、上述の白飛び照明指令を側方照明パネル２１に出力する。この際、演算部９１は、側方照明パネル２１ａ～２１ｏのうち、カメラ３ａの視野Ｖに光を照射する側方照明パネル２１ａ、２１ｂ、２１ｏ（換言すれば、カメラ３ａに隣接する側方照明パネル２１ａ、２１ｂ、２１ｏ）に対して選択的に白飛び照明指令を出力する。つまり、側方照明パネル２１ａ～２１ｏのうち、側方照明パネル２１ａ、２１ｂ、２１ｏのみがワークＷの側面Ｗｓに光を照射し、側方照明パネル２１ｂ～２１ｎは消灯している。また、上方照明パネル２３ａ～２３ｏはいずれも消灯している。

こうして、演算部９１は、側方照明パネル２１ａ、２１ｂ、２１ｏから、白飛び電流値Ｉ２に対応するエネルギーの光をカメラ３ａの視野Ｖに照射しつつ、ワークＷの側面Ｗｓのうち視野Ｖに重複する範囲をカメラ３ａにより撮像することで、図６に示す撮像画像Ｍｉを取得することができる（ステップＳ１０３）。図６の撮像画像Ｍｉに示すように、視野Ｖのうち中央の領域Ｒｃに入射してワークＷの側面Ｗｓで正反射された光は、カメラ３ａの個体撮像素子３１に入射して、撮像画像Ｍｉにおいて白飛びを生じさせる。また、視野Ｖのうち、領域Ｒｃの両側で隣接する領域Ｒｒ、Ｒｌに入射してワークＷの側面Ｗｓで正反射された光は、カメラ３ａの個体撮像素子３１に入射しない。その結果、撮像画像Ｍｉにおいて領域Ｒｒ、Ｒｌに対応する領域は、暗領域となる。ここで、撮像画像Ｍｉにおいて、白飛びが生じた画素は、出力レンジの最大値（２５５）を出力する画素である。暗領域の画素は、出力レンジの最大値（２５５）未満から出力レンジの最小値（０）までの値を出力する画素である。

撮像画像Ｍｉにおいて領域Ｒｒ、Ｒｌに対応する部分の画素に関して詳細に説明する。カメラ３ａの個体撮像素子３１は、領域Ｒｒ、Ｒｌに入射した光の拡散反射光を受光する。鏡面仕上げされた金属面では反射光における拡散反射光の成分は正反射光の成分に比べて非常に小さいため、撮像画像Ｍｉにおいて領域Ｒｒ、Ｒｌに相当する部分の画素に対応する出力レンジの値は、出力レンジの最大値（２５５）に比べ非常に小さくなる。そのため、白飛びが生じた領域と暗領域との間で大きなコントラストが生じる。

図６の撮像画像においては、領域Ｒｃにおいても、局所的に暗領域が発生している。これは、領域Ｒｃに存在する欠陥Ｄで正反射された光が、カメラ３ａの個体撮像素子３１に入射せず、撮像画像Ｍｉにおいて欠陥Ｄに相当する部分が暗領域となって表れたことによる。具体的には、欠陥Ｄにおいて局所的にワークＷの表面の状態が変化し、正反射率が低下している、もしくは欠陥Ｄにおいて凹凸が生じていることにより、正反射光の方向がカメラ３ａの個体撮像素子３１のある方向から逸れている等の場合がある。欠陥Ｄが領域Ｒｃに存在する場合には、白飛び領域に隣接して当該白飛び領域よりも狭い暗領域が表れ、この暗領域が領域Ｒｃにおける欠陥Ｄの存在位置を示す。

また、領域Ｒｒ、Ｒｌにおいても、局所的に白飛びが発生している。これは、領域Ｒｒ、Ｒｌに存在する欠陥Ｄで正反射された光が、カメラ３ａの個体撮像素子３１に入射して、撮像画像Ｍｉにおいて欠陥Ｄに相当する部分が白飛びとなって表れたことによる、つまり、欠陥Ｄが領域Ｒｒ、Ｒｌに存在する場合には、暗領域に隣接して当該暗領域よりも狭い白飛び領域が表れ、この白飛び領域が領域Ｒｒ、Ｒｌにおける欠陥Ｄの存在位置を示す。

こうして取得された撮像画像Ｍｉは、記憶部９２に保存される。さらに、演算部９１は、撮像画像Ｍｉに対して平滑化を実行して基準画像Ｍｒを作成する。具体的には、オープニングとクロージングとが撮像画像Ｍｉに実行される。これによって、領域Ｒｃから暗領域が除去されるとともに、領域Ｒｒ、Ｒｌから白飛びが除去されて、図６に示す基準画像Ｍｒが生成される。そして、演算部９１は、撮像画像Ｍｉと基準画像Ｍｒとの差を取ることで、撮像画像Ｍｉに存在する欠陥Ｄを抽出する。こうして、欠陥Ｄが抽出された場合には、ワークＷの側面Ｗｓに欠陥Ｄが存在し、ワークＷは不良品であると演算部９１により判断され、欠陥Ｄが抽出されない場合には、ワークＷの側面Ｗｓに欠陥Ｄが存在せず、ワークＷは良品であると演算部９１により判断される（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０５では、演算部９１は、ワークＷの側面Ｗｓの全ての撮像を完了したかを判断する。撮像が完了していない場合（ステップＳ１０５で「ＮＯ」の場合）には、演算部９１は、θ軸モータ１２によってワークＷを回転方向θに回転させることで、側面Ｗｓのうち視野Ｖに重複する部分を変更して（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０１～Ｓ１０３を実行する。こうして、ワークＷの回転によって視野Ｖに重複する側面Ｗｓの範囲を変更しつつ、ステップＳ１０１～Ｓ１０３を繰り返すことで、全ての側面Ｗｓについて撮像を完了すると（ステップＳ１０５で「ＹＥＳ」）、図４の外観検査が終了する。

以上に説明する実施形態では、ワークＷで正反射されてから個体撮像素子３１（撮像素子）に入射することで出力レンジの最大値の信号を個体撮像素子３１に出力させる光量の光が、ワークＷに照射される（ステップＳ１０２）。そして、撮像画像Ｍｉにおける、出力レンジの最大値（２５５）を示す白飛びの画素領域を含む画像に基づき、欠陥Ｄの有無が判断される（ステップＳ１０４）。つまり、白飛び（２５５）と、暗領域（拡散反射光の受光による出力レンジの値を示す画素）との間のコントラストでもってワークＷにおける欠陥Ｄの有無が判断される。上述の様に、ワークＷが金属加工品である場合、反射光における拡散反射光成分は、正反射光成分に比べて非常に小さい。そのため、ワークＷに存在する欠陥Ｄと当該欠陥Ｄの周囲とのコントラストを十分に確保して、ワークＷにおける欠陥Ｄの有無の的確な判断が可能となっている。

また、制御部９は、所定の基準画像Ｍｒを記憶部９２に記憶し、基準画像Ｍｒと撮像画像Ｍｉとの間における、白飛びおよび暗領域が存在する範囲の違いに基づき、欠陥Ｄの有無を判断する（ステップＳ１０４）。かかる構成では、基準画像Ｍｒと撮像画像Ｍｉとの比較に基づく欠陥Ｄの有無が、白飛びと暗領域との間のコントラストでもって的確に判断することができる。

ところで、ワークＷに対する光の照射範囲（すなわち、視野Ｖ）のうち、入射してきた光をカメラ３ａに向けて正反射しない領域Ｒｒ、Ｒｌは、撮像画像Ｍｉにおいて暗領域として表れる。ただし、該当領域Ｒｒ、Ｒｌに欠陥Ｄが存在する場合には、この欠陥Ｄで反射された正反射光がカメラ３ａに入射して、撮像画像Ｍｉにおいて白飛びとして表れる場合がある（図５の撮像画像Ｍｉ）。そこで、制御部９は、基準画像Ｍｒおよび撮像画像Ｍｉのうち撮像画像Ｍｉにのみ白飛びが存在する部分に欠陥Ｄが存在すると判断する（ステップＳ１０４）。これによって、撮像画像Ｍｉにおいて、暗領域に隣接して表れる微小な白飛びを、欠陥Ｄとして的確に検出することができる。

あるいは、ワークＷに対する光の照射範囲（すなわち、視野Ｖ）のうち、入射してきた光をカメラ３ａに向けて反射する領域Ｒｃは、撮像画像Ｍｉにおいて白飛びとして表れる。ただし、該当領域Ｒｃに欠陥Ｄが存在する場合には、この欠陥Ｄで反射された光がカメラ３ａに入射せず、撮像画像Ｍｉにおいて暗領域として表れる場合がある。そこで、制御部９は、基準画像Ｍｒおよび撮像画像Ｍｉのうち撮像画像Ｍｉにのみ暗領域が存在する部分に欠陥Ｄが存在すると判断する（ステップＳ１０４）。これによって、撮像画像Ｍｉにおいて、白飛びに隣接して表れる微小な暗領域を、欠陥Ｄとして的確に検出することができる。

また、照明２（照明部）は、テーブル１１（ワーク保持部材）に保持されたワークＷに対して、互いに異なる方向から光を照射する複数の照明パネル２１ａ～２１ｏ、２３ａ～２３ｏ（照明部材）を有する。そして、照明２は、ワークＷで反射されてから個体撮像素子３１に入射することで出力レンジの最大値（２５６）の電気信号を個体撮像素子３１に出力させる光を、複数の照明パネル２１ａ～２１ｏ、２３ａ～２３ｏのうちの一部の照明パネル２１ａ、２１ｂ、２１ｏからワークＷに照射する。かかる構成では、白飛びと暗領域との間のコントラストに基づき欠陥Ｄの有無を検査する場合には、一部の照明パネル２１ａ、２１ｂ、２１ｏから該当の光を照射すればよい。また、例えば、個体撮像素子３１の出力レンジに収まる出力を与える光を複数の照明パネル２１ａ～２１ｏ、２３ａ～２３ｏのそれぞれからワークＷに照射することで、ワークＷの全体に光を照射しつつワークＷを撮像するといった他の態様での検査を実行することも可能となる。

また、鉛直方向Ｚに平行な回転軸を中心にテーブル１１を回転させるθ軸モータ１２（回転駆動部）が設けられており、制御部９は、θ軸モータ１２の駆動によってワークＷを回転させつつ、撮像画像Ｍｉを複数回取得する（ステップＳ１０５、Ｓ１０６）。かかる構成では、カメラ３ａが１回に撮像できる範囲（視野Ｖ）よりも広い範囲（例えば、ワークＷの側面Ｗｓの全範囲）に対して、欠陥Ｄの有無を検査することができる。

また、出力レンジの最大値（２５５）の信号を個体撮像素子３１に出力させる光は、照明２から射出されてワークＷで正反射された光である。かかる正反射光によって、撮像画像Ｍｉにおいて白飛びを生じさせることができる。

以上に説明した実施形態では、検査装置１が本発明の「検査装置」の一例に相当し、テーブル１１が本発明の「ワーク保持部材」の一例に相当し、θ軸モータ１２が本発明の「回転駆動部」の一例に相当し、照明２が本発明の「照明部」の一例に相当し、側方照明パネル２１ａ～２１ｏおよび上方照明パネル２３ａ～２３ｏが本発明の「複数の照明部材」の一例に相当し、カメラ３ａが本発明の「撮像部」の一例に相当し、個体撮像素子３１が本発明の「撮像素子」の一例に相当し、制御部９が本発明の「制御部」の一例に相当し、
欠陥Ｄが本発明の「欠陥」の一例に相当し、撮像画像Ｍｉが本発明の「撮像画像」の一例に相当し、基準画像Ｍｒが本発明の「基準画像」の一例に相当し、ワークＷが本発明の「ワーク」の一例に相当する。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、基準画像Ｍｒの作成のために撮像画像Ｍｉに対して平滑化を実行する具体的手法は、上述のオープニングおよびクロージングの組み合わせに限られない。したがって、演算部９１は、メディアンフィルタによって撮像画像Ｍｉに平滑化を実行して、基準画像Ｍｒを作成してもよい。メディアンフィルタを用いた方法によれば、演算部９１はメディアンフィルタによる画像処理のみを実行すればよく、オープニングおよびクロージングの２通りの画像処理を実行する方法と比較して平滑化に要する時間の短縮を図ることができる。

あるいは、基準画像Ｍｒを撮像画像Ｍｉから作成する必要は必ずしもない。つまり、良品のワークＷをカメラ３ａによって予め撮像した画像を基準画像Ｍｒとして記憶部９２に記憶しておいてもよい。

また、個体撮像素子３１として、エリアセンサではなく、鉛直方向Ｚに平行に配置されたラインセンサを用いてもよい。この場合、演算部９１は、１ラインに相当する角度ずつθ軸モータ１２によってワークＷを回転しつつ、ラインセンサである個体撮像素子３１によって撮像を行うことで、ワークＷの側面Ｗｓの全体について撮像画像Ｍｉを取得できる。かかる手法によれば、白飛び範囲に局所的に表れる暗領域の範囲を欠陥Ｄとして抽出することができる。

また、カメラ３ａ～３ｃの個数や配置は、上記の例に限られない。さらに、照明２として、上記のドーム型照明とは異なる照明を使用してもよい。

また、ワークＷの形状は、上記の例に限られず、平板形状のワークＷの外観を検査することもできる。この場合、カメラ３ａおよび当該カメラ３ａに隣接して設けられた棒状の照明２を、ワークＷの長尺方向に移動させることで、ワークＷの全体を撮像するように構成してもよい。

また、ワークＷの表面は、正反射光成分に対して拡散反射成分が十分に小さい面であれば、鏡面仕上げされていない面であってもよく、また、金属面でなくてもよい。例えば、ワークＷの表面が光沢をもった樹脂からなる面であってもよい。

また、検査装置１は、上記の通常撮像動作と白飛び撮像動作の両方を実行できる必要はなく、白飛び撮像動作のみを実行してもよい。

本発明は、ワークに対して光を照射しつつワークを撮像した結果に基づき、ワークにおける欠陥の有無を判断する検査技術の全般に適用可能である。

１…検査装置
１１…テーブル（ワーク保持部材）
１２…θ軸モータ（回転駆動部）
２…照明（照明部）
２１ａ～２１ｏ…側方照明パネル（照明部材）
２３ａ～２３ｏ…上方照明パネル（照明部材）
３ａ…カメラ（撮像部）
３１…個体撮像素子（撮像素子）
９…制御部
Ｄ…欠陥
Ｍｉ…撮像画像
Ｍｒ…基準画像
Ｗ…ワーク

Claims (12)

1. ワークを保持するワーク保持部材と、
   前記ワーク保持部材に保持された前記ワークに光を照射する照明部と、
   前記ワークのうち前記照明部から光が照射された範囲を撮像して、撮像画像を取得する撮像部と、
   前記撮像画像に基づき前記ワークにおける欠陥の有無を判断する制御部と
   を備え、
   前記撮像部は、入射してきた光のエネルギーに応じた大きさの信号を所定の出力レンジの範囲内で出力する撮像素子を有し、
   前記照明部は、前記ワークで反射されてから前記撮像素子に入射することで前記出力レンジの最大値の信号を前記撮像素子に出力させる光を、前記ワークに照射し、
   前記撮像部は、前記撮像画像として、前記出力レンジの最大値を示す白飛びを表示する画素の集合からなる白飛び領域と、前記出力レンジの最大値未満の値を示す画素からなる暗領域とを含む画像を取得する検査装置。
2. 前記制御部は、所定の基準画像を記憶し、前記基準画像と前記撮像画像との間における、前記白飛び領域の範囲の違いに基づき、前記欠陥の有無を判断する請求項１に記載の検査装置。
3. 前記制御部は、前記基準画像および前記撮像画像のうち前記撮像画像にのみ前記白飛びが存在する部分に前記欠陥が存在すると判断する請求項２に記載の検査装置。
4. 前記制御部は、前記基準画像および前記撮像画像のうち前記撮像画像にのみ前記暗領域が存在する部分に前記欠陥が存在すると判断する請求項２または３に記載の検査装置。
5. 前記制御部は、良品の前記ワークを示す画像を、前記基準画像として記憶する請求項２ないし４のいずれか一項に記載の検査装置。
6. 前記制御部は、前記撮像画像に対して平滑化を実行することで作成した前記基準画像を記憶する請求項２ないし４のいずれか一項に記載の検査装置。
7. 前記制御部は、オープニングおよびクロージングによって前記平滑化を実行する請求項６に記載の検査装置。
8. 前記制御部は、メディアンフィルタによって前記平滑化を実行する請求項６に記載の検査装置。
9. 前記照明部は、前記ワーク保持部材に保持された前記ワークに対して、互いに異なる方向から光を照射する複数の照明部材を有し、前記ワークにおける正反射光が前記撮像素子に入射することで前記出力レンジの最大値の信号を前記撮像素子に出力させる光を、前記複数の照明部材のうちの一部の照明部材から前記ワークに照射する請求項１ないし８のいずれか一項に記載の検査装置。
10. 所定の回転軸を中心に前記ワーク保持部材を回転させる回転駆動部をさらに備え、
    前記制御部は、前記回転駆動部の駆動によって前記ワークを回転させつつ、前記撮像画像を複数回取得する請求項１ないし９のいずれか一項に記載の検査装置。
11. 前記出力レンジの最大値の信号を前記撮像素子に出力させる光は、前記照明部から射出されて前記ワークで正反射された光である請求項１ないし８のいずれか一項に記載の検査装置。
12. ワークに光を照射する工程と、
    入射してきた光のエネルギーに応じた大きさの信号を所定の出力レンジの範囲内で出力する撮像素子を用いて、前記ワークのうち光が照射された範囲を撮像することで、撮像画像を取得する工程と、
    前記撮像画像に基づきワークにおける欠陥の有無を判断する工程と
    を備え、
    前記ワークに光を照射する工程では、前記ワークで反射されてから前記撮像素子に入射することで前記出力レンジの最大値の信号を前記撮像素子に出力させる光が、前記ワークに照射され、
    前記撮像画像を取得する工程では、前記撮像画像として、前記出力レンジの最大値を示す白飛びを表示する画素からなる白飛び領域と、前記出力レンジの最大値未満を表示する画素からなる暗領域を含む撮像画像を取得する検査方法。
    
    

Images