JP2514727B2 - 外観検査による欠陥検査方法 - Google Patents

外観検査による欠陥検査方法

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JP2514727B2
JP2514727B2 JP1335404A JP33540489A JP2514727B2 JP 2514727 B2 JP2514727 B2 JP 2514727B2 JP 1335404 A JP1335404 A JP 1335404A JP 33540489 A JP33540489 A JP 33540489A JP 2514727 B2 JP2514727 B2 JP 2514727B2
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満 白澤
敏範 井上
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【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
本発明は、検査対象物の外観に基づいて検査対象物の
欠けや位置ずれ等の欠陥を検査する外観検査による欠陥
検査方法に関するものである。
【従来の技術】
従来より、検査対象物を含む空間領域をビデオカメラ
等の画像入力装置で撮像し、画像入力装置より入力され
た原画像の各画素の濃度を、固定または浮動の閾値を用
いて2値化し、2値化された値を各画素する値とする2
値画素に基づいて欠陥を検出する方法が知られている
(たとえば、特開昭62−88946号公報)。すなわち、2
値画像において検査対象物とみなせる領域の内側に値の
反転する部位が存在すれば欠陥とみなすようにしてい
る。
【発明が解決しようとする課題】 上記従来方法では、2値画像に基づいて欠陥を判定す
るから、欠陥の濃度と欠陥の周辺の濃度とが閾値に対し
て同じ領域に含まれていると(たとえば、どちらの濃度
も閾値以上であると)、欠陥の識別ができないという問
題があった。すなわち、欠陥と非欠陥とのコントラスト
が小さいと、欠陥の検出精度が悪くなるという問題があ
った。 とくに、2個の部材を隣接して配置している場合に、
両部材の付き合わせ部位で大きな隙間が存在すること
は、いずれか一方の部材に欠けがあったり、両部材の位
置がずれていたりするという欠陥であるから、このよう
な欠陥を検出する必要がある。しかしながら、上記従来
方法では2値画像を用いるのみであるから、部材に異物
が付着していたり、画像にノイズがあるときにも欠陥と
認識し、誤認が多いという問題もあった。 本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、
主として2部材の突き合わせ部位に形成される隙間の外
観を検査して、欠けや位置ずれを誤認なく正確に検出す
る外観検査による欠陥検査方法を提供しようとするもの
である。
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、画像入力装
置により検査対象物を含む空間領域を撮像した後、画像
入力装置より入力された原画像の各画素の濃度の変化に
基づいて検査対象物の欠けや位置ずれ等の欠陥を検査す
る外観検査による欠陥検査方法において、欠陥の検査を
要する部位に対応して1画素幅を有し互いに平行な同一
形状の複数本の検査ラインを設定し、各検査ライン上の
画素の濃度分布の重心位置を求め、各検査ラインの重心
をもっとも多く含む一つの直線を設定し、各検査ライン
の重心と上記直線との間が所定距離を越える検査ライン
を欠陥候補ラインとし、欠陥候補ラインの総数が所定数
よりも多いときには欠陥が存在すると判定するようにし
ているのである。
【作用】
本発明の方法によれば、複数本の検査ラインを設定
し、各検査ライン上の画素の濃度分布の重心位置を求め
るとともに、各検査ラインの重心をもっとも多く含む一
つの直線を設定し、各検査ラインの重心と上記直線との
間が所定距離を越えるという条件を満たすときに、その
検査ラインを欠陥候補ラインと設定し、欠陥候補ライン
の総数が所定数よりも多いときに、欠陥が存在すると判
定するようにしているから、いずれかの検査ライン上に
ごみ等の異物が存在していたり画像に多少のノイズがあ
ったりして単発的な誤認要因が発生しても、誤認が防止
でき、欠陥の存否について正確な判定が行えるのであ
る。
【実施例】
本発明では、第2図に示すように、検査対象物をテレ
ビカメラ等の画像入力装置1により撮像し、各画素の濃
度をアナログ−デジタル変換部2においてデジタル信号
に変換した後、前処理部3において以下の前処理を行う
ことにより、アナログ−デジタル変換部2の出力として
得られる原画像のほかに、微分絶対値画像、微分方向値
画像、エッジ画像を得る。 すなわち、検査対象物を含む空間領域を撮像して得ら
れる原画像は濃淡画像であって、この濃淡画像から検査
対象物の輪郭線等のエッジを抽出する処理は、「エッジ
は濃度変化が大きい部分に対応している」という考え方
に基づいている。したがって、濃度を微分することによ
ってエッジの抽出を行なう。微分処理は、第3図に示す
ように、原画像P1を3×3画素の局所並列ウインドウW
に分割して行なう。つまり、注目する画素Eと、その画
素Eの周囲の8画素(8近傍)A〜D,F〜Iとで局所並
列ウインドウWを形成し、局所並列ウインドウW内の画
素A〜Iの濃度の縦方向の濃度変化ΔVと横方向の濃度
変化ΔHとを次式によって求め、 ΔV=(A+B+C)−(G+H+I) ΔH−(A+D+G)−(C+F+I) さらに、Eについての微分絶対値abs(E)と微分方向
値deg(E)とを次式によって求める。 abs(E)=(ΔV2+ΔV21/2 ただし、A〜Iは対応する画素の濃度を示している。
微分絶対値abs(E)は、原画像の注目する画素Eの近
傍領域における濃度の変化率を表し、微分方向値deg
(E)は、同近傍領域における濃度変化の方向に直交す
る方向を表している。以上の演算を原画像P1の全画素に
ついて行なうことにより、検査対象物の輪郭線のような
濃度変化が大きい部分と、その変化の方向とを抽出する
ことができるものである。ここに、各画素の値が、微分
絶対値abs(E)である画像を微分絶対値画像、微分方
向値deg(E)である画像を微分方向値画像と呼ぶ。 次に細線化処理が施される。細線化処理は、微分絶対
値が大きいほど濃度変化が大きいことを表わしている点
に着目して行なわれる。すなわち、各画素の微分絶対値
を周囲の画素の微分絶対値と比較し、周囲の画素よりも
大きくなるものを連結していくことにより、1画素の幅
を有したエッジを抽出するのである。第4図に示すよう
に、各画素の位置をX−Y座標で表わし、微分絶対値を
Z座標で表した微分絶対値画像P2を考えれば、細線化処
理は、この曲面における稜線を求めることに相当する。
ここまでの処理により、微分絶対値の大小にかかわら
ず、すべての稜線が抽出される。この段階で得られてい
る稜線には、ノイズ等による不要な小さな山も含まれて
いるから、第5図に示すように、適宜閾値SLを設定し、
この閾値SL以上の値のみを採用してノイズ成分を除去
す。この処理で得られた画像は、原画像のコントラスト
が不十分であるときやノイズが多いようなときには、不
連続線になりやすい。そこで、エッジ延長処理を行な
う。エッジ延長処理では、不連続線の端点から始めて、
注目する画素との周囲の画素とを比較し、次式で表わさ
れる評価関数f(J)がもっとも大きくなる方向に線を
延長し、他の線の端点に衝突するまでこれを続ける。 ここに、deg(0)は中心画素(局所並列ウインドウ
WのEに相当する)の微分方向値、deg(J)は隣接画
素(局所並列ウインドウWの8近傍に相当する)の微分
方向値、abs(J)は隣接画素の微分絶対値である。た
だし、J=1,2,……,8である。 以上の処理により、原画像P1において濃度変化が大き
い部分の輪郭をなぞるようなエッジ画像が得られる。以
上の前処理により、第6図に示すように、原画像P1、微
分絶対値画像P2、微分方向値画像P3、エッジ画像P4の4
種類の画像が得られ、各画像がそれぞれ原画像メモリ
4、微分絶対値画像メモリ5、微分方向値画像メモリ
6、エッジ画像メモリ7に記憶される。以下の説明で
は、各画像P1〜P4の画素の位置をX−Y座標で表現する
ものとし、各画像における画素の濃度をそれぞれf1(x,
y)、f2(x,y)、f3(x,y)、f4(x,y)とする。 原画像は、濃淡画像であって、濃度は通8ビットで表
されるから、各画素における濃度a(=f1(x,y))
は、0≦a≦255となる。また、微分絶対値画像の濃度
(すなわち、微分絶対値)b(=f2(x,y))は、たと
えば6ビットで表され、0≦b≦63となり、微分方向値
画像の濃度(すなわち、微分方向値c(=f3(x,y))
は、たとえば16方向で表され、0≦c≦15となる。エッ
ジ画像については、線の有無のみであるから、線となる
画素は“1"、それ以外の画素は“0"として表される。つ
まり、f4(x,y)の領域は{0,1}となる。なお、以下の
説明においては、濃度という用語は白の濃度を表し、濃
度値が大きいほど明るいものとする。なお、本実施例で
は原画像P1のみを用い、微分絶対値画像P2、微分方向値
P3、エッジ画像画像P4は用いていないが、これらの画像
は、たとえば部材O1,O2の輪郭線の検出などに用いられ
る。 演算処理部8では、以下のような処理を行う。本実施
例では、第1図に示すように、検査対象物が隣接して配
置された一対の部材O1,O2であるものとし、両部材O1,O2
の隙間について外観検査を行うことにより、部材O1,O2
の端縁の欠けや、両部材O1,O2間の位置ずれといった欠
陥を検出するようにした例を示す。また、両部材O1,O2
には、斜め方向から光源10により光を照射し、正面方向
から画像入力装置1による撮像を行うものとする。 本実施例では、原画像のみを用いて処理を行う。検査
領域は両部材O1,O2の突き合わせ部分であって、第7図
に示すように、両部材O1,O2の突き合わせ部分の端縁に
ほぼ直交するように複数本の検査ラインl1〜lnが設定さ
れる。ここに、説明を簡単にするために各検査ラインl1
〜lnを直線とし、端点の位置のY座標は等しいものとす
るが、検査ラインl1〜lnは必ずしも直線である必要はな
く必要に応じて任意の形状とすればよい。各検査ライン
l1〜lnの幅、は1画素であり、同じ長さを有している。
また、各検査ラインl1〜lnは所定画素ずつ離れて互いに
平行になるように設定される。すなわち、第8図に示す
ように、それぞれm画素の長さを有する検査ラインl1
lnが1画素間隔でn本設定されるのである。ここに、1,
m,nは部材O1,O2に応じてあらかじめ設定されている。 次に、各検査ラインl1〜lnの上での濃度分布の重心を
求め、この重心に基づいて欠陥の有無を判定する。以下
の説明では簡略化のために、各検査ラインl1〜lnがY軸
と平行(画像内で垂直方向)に設定され、かつ部材O1,O
2の輪郭線はX軸と平行(画像内で水平方向)であるも
のとする。 一つの検査ラインl1〜lnの上では、たとえば、第9図
に示すような濃度分布が得られる。濃度分布の重心位置
ycは、次式のようにして求めることができる。 ただし、yiは各画像のY座標、aiは各画素の濃度であ
り、iは1〜m(検査ラインl1〜lnの画素数)の自然数
である。このようにして重心位置を求めると、部材O1,O
2の輪郭線が互いに平行である場合には、各検査ラインl
1〜lnについて重心位置は一定になる。しかしながら、
欠けが存在していたり、一方の部材O1,O2の輪郭線がX
軸と平行でないときには、各検査ラインl1〜lnについて
重心位置がずれることになる。 そこで、重心位置のモード(もっとも出現頻度が高い
重心位置)を求め、第10図に示すように、この重心位置
を通りX軸に平行な直線を設定する。輪郭線に欠けてい
る部分があれば、検査ラインl1〜lnの重心位置(第10図
に×印で示す)は、この直線からずれるから、重心位置
と直線との距離を求め、この距離があらかじめ設定され
た閾値を越える場合に、その検査ラインl1〜lnを欠陥候
補ラインと判定する。さらに、欠陥候補ラインの総数
が、あらかじめ設定された閾値を越えるときに、欠陥が
存在すると判定するのである。 以上のように、複数本の検査ラインl1〜lnを設定し、
各検査ラインl1〜lnについて濃度の重心位置を求め、こ
の重心位置の変化に基づいて決定した欠陥候補ラインの
総数によって、欠陥の存否を判定するから、第11図に示
すように、検査ラインl1〜lnのうちの1〜2本程度が、
両部材O1,O2間の隙間と同程度の濃度を有するごみ9な
どの上を通っていたとしても、ごみ9を欠陥であると誤
認識するのを防止できる。すなわち、欠けや隙間はごみ
よりも広い範囲に亙って存在しているのが普通であるか
ら、上述したような処理によって、欠陥を精度よく識別
することができるのである。
【発明の効果】
本発明は上述のように、欠陥の検査を要する部位に対
応して1画素幅を有し互いに平行な同一形状の複数本の
検査ラインを設定し、各検査ライン上の画素の濃度分布
の重心位置を求め、各検査ラインの重心をもっとも多く
含む一つの直線を設定し、各検査ラインの重心と上記直
線との間が所定距離を越える検査ラインを欠陥候補ライ
ンとし、欠陥候補ライン総数が所定数よりも多いときに
は欠陥が存在すると判定するので、いずれかの検査ライ
ン上にごみ等の異物が存在していたり画像に多少のノイ
ズがあったりして単発的な誤認要因が発生しても、誤認
が防止でき、欠陥の存否について正確な判定が行えると
いう効果を奏する。 また、濃度分布のみによって欠陥検査を行なうから、
複雑な演算が不要であり、処理を簡単かつ高速に行なえ
ることになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る外観検査による欠陥検査方法にお
ける部材、光源、画像入力手段の位置関係を示す斜視
図、第2図は同上における処理回路のブロック図、第3
図は同上における局所並列ウインドウの概念を示す説明
図、第4図は同上における微分絶対値画像の概念を示す
説明図、第5図は同上において微分絶対値画像からエッ
ジ画像を得る段階でのノイズ除去を行う処理の説明図、
第6図は同上における原画像、微分絶対値画像、微分方
向値画像、エッジ画像の関係を示す説明図、第7図は本
発明の実施例における検査ラインの設定状態を示す動作
説明図、第8図は同上における検査ラインの概念を示す
説明図、第9図は同上における濃度分布の概念を示す説
明図、第10図は同上における欠陥と重心位置との関係を
示す説明図、第11図は同上の動作説明図である。 l0〜ln……検査ライン、O1,O2……部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−200479(JP,A) 特開 昭59−180451(JP,A) 特開 昭59−84522(JP,A) 特開 平1−305476(JP,A) 実開 昭62−257584(JP,U) 実開 昭60−153570(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像入力装置により検査対象物を含む空間
    領域を撮像した後、画像入力装置より入力された原画像
    の各画素の濃度の変化に基づいて検査対象物の欠けや位
    置ずれ等の欠陥を検査する外観検査による欠陥検査方法
    において、欠陥の検査を要する部位に対応して1画素幅
    を有し互いに平行な同一形状の複数本の検査ラインを設
    定し、各検査ライン上の画素の濃度分布の重心位置を求
    め、各検査ラインの重心をもっとも多く含む一つの直線
    を設定し、各検査ラインの重心と上記直線との間が所定
    距離を越える検査ラインを欠陥候補ラインとし、欠陥候
    補ラインの総数が所定数よりも多いときには欠陥が存在
    すると判定することを特徴とする外観検査による欠陥検
    査方法。
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