JP3054165B2 - 外観検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、製品ラインによって搬送されてくる製品
（被検査物品）の外観を撮影した画像信号の解析データ
に基ずいて、検査結果としての判別データを得ることが
できる外観検査装置に関するものである。

［従来の技術］ 例えば工場の製造ラインにおいては、搬入コンベアラ
イン（以下、ラインという）によって順次搬送されてく
る製品に対して、種別によって判別したり、又は不良品
を排除するために、各製品を撮影した画像によって各製
品を検査することが行なわれている。

例えば第５図に示すように、ライン１で搬送されてく
る製品Ｐをフォトセンサ等で構成された検出器２で検出
すると、その検出信号が外観検査装置３に供給され、外
観検査装置３は検出器２の位置から距離d₁だけライン１
の下流側に設置された例えばCCDカメラによる画像セン
サ４及びストロボ照明装置５に制御信号を送り、その製
品を撮影させる。なお、この場合、制御信号の供給タイ
ミングは、距離d₁とライン１の速度ｖに基ずいて設定さ
れ、即ち検出器２で検出された製品Ｐが画像センサ４で
適正に撮影できるように、検出器２の検出信号が得られ
てから（d₁/v）時間の時間差をもって画像センサ４及び
ストロボ照明５が動作するように設定されている。

上記撮影動作により、画像センサ４から得られた画像
データは外観検査装置３において解析される。例えば画
像データを２値化することによりその製品の全体、或は
一部分の面積が算出されたり、また重心の算出などが実
行される。

このように解析によって得られたデータはあらかじめ
設定されている基準値と比較されるなどによりその被検
査物品である製品の良否や種別を判定することができ
る。例えば、製品の或る部分の面積を示すのデータＤに
対して第６図のように上限レベル値L_Hと下限レベル値L_L
が設定されており、面積データＤがこの範囲内に或る場
合は、その製品は適正な面積を有するもの、すなわち正
常品であると判断し、範囲外の製品もの（解析データが
D_Nとなった製品）は、不良品、或は他の種類の製品と判
断する。

このような判定システム＃_０によって、製品の良否や
種別を判別することができるため、この判定システム＃
_０によって得られたデータを制御信号としてライン１の
下流に設けられた選別装置６に供給すれば、例えば第５
図に示すように不良製品Ｐ′をライン１から排除するこ
とができる。なお、選別装置６に対する制御信号は、良
否の判別データの対象製品と、選別装置６で選別される
製品が一致するように、設置位置の離間距離d₂及びライ
ン速度ｖによる時間差を含んで供給される。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上記したように、判定時には、解析データ
を上下基準値（L_H,L_L）と比較することにより判定を行
なうが、この基準値は通常、製品検査の実行前に、判別
システム＃_０を試験的に運転して、その判定基準として
各種検査内容、解析内容及び製品の品目等に対応してそ
れぞれ適当な値を設定し、内部メモリに記憶させててい
る。そして、検査実行時には、その内部メモリから実行
する検査用に設定されている数値を読出し、判定処理に
用いられているものであるため、通常、一旦設定した基
準値は、特に設定変更をしない限り変わらない。

一方、画像センサ４から得られる画像データはその製
品の製造工程上の製造誤差、各装置の経年経時変化、照
明装置５の照明明度の低下等により、たとえ不良品がな
いとしても、常に一定ではない。つまり、照明明度の低
下による画像データの輝度レベルの低下や、製品の着色
時、製造時の誤差等による画像データの変化により、そ
の画像データを解析した結果のデータにも変動が発生し
てしまう。

このため、例えば前記第６図にも示したように、或る
解析データが、検査を続行していくうちに徐々に平均的
に低下していくことなどが発生し、場合によっては、D
_NNとして示すように、良品であるにもかかわらず不良品
であると判別されることも生じるという問題がある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の外観検査装置はこのような問題点にかんがみ
てなされたもので、 製品ラインで搬送されてくる被検査物体を撮影した画像
信号を解析して、その解析データがあらかじめ設定され
た基準条件に適合しているか否かを判別することによ
り、当該被検査物体に係る判別データを生成することが
できる外観検査装置において、 外部からのデータによって基準値が書き換え可能とさ
れている基準値設定手段と、前記外観検査装置によって
被検査物体の外観検査実行中に検出された所定数の被検
査物体の解析データに基づいてその平均値を算出するこ
とができる統計手段と、前記統計手段で算出された平均
値に基づいて、前記基準値設定手段に設定されている基
準値を自動的に変更することができる基準値変更制御手
段を備え、前記被検査物体に対する基準データが、外観
検査が続行されている運転期間を含めて変更可能となる
ように構成したものである。

［作用］ 製品検査の実行中に、所定サンプル数毎に、解析デー
タの平均値を算出していくことにより、その時点におい
て最も適正と考えられる解析データ値がわかるため、こ
の平均値に基ずいて、判別の基準となるように設定され
た基準値を自動的に変更することにより、経年変化等の
環境条件や、製品ロットによるばらつきに伴うデータ変
動に、基準値を追従させることができる。

［実施例］ まず本発明の外観検査装置の一実施例について、その
全体の構成を説明する。

第１図はその回路ブロックを示したものであり、一点
鎖線で囲った10が外観検査装置を示すものである。な
お、この外観検査装置10と、画像センサ（CCDカメラ）
４、照明装置５、及び検出器２によって、前記した第５
図の如き判定システム＃_０が構成されている。また、照
明装置５は本実施例ではストロボ照明として、画像セン
サ４のシャッタタイミングと同期して照明動作を行なう
ものとするが、例えば蛍光灯のように連続光を照射する
ものであってもよい。

このような判定システム＃_０における本実施例の外観
検査装置10は、前記第５図で説明した製品検査動作によ
って、ライン上で搬送されてきた製品を画像センサ４で
撮影して得たR,G,Bの画像信号が製品判定用のデータと
して入力される。

11R,11G,11BはA/D変換器であり、供給されたR,G,B画
像信号をそれぞれデジタル信号に変換する。12R,12G,12
Bはデジタル信号に変換されたR,G,B信号をそれぞれ記憶
するフレームメモリである。

フレームメモリ12R,12G,12Bに記憶された画像データ
は画像バス13aを介して点線で囲った画像処理部14に供
給され、各種演算処理が行なわれる。

この画像処理部14には例えばハードロジック回路によ
って、２値化処理部14a、重心・傾き演算部14b、周囲長
演算部14c、濃度分散演算部14dなどが設けられており、
製品を撮影した画像データを解析し、その製品に関する
所定の内容のデータを算出することができるようになさ
れている。

２値化処理部14aでは画像データから特定の色を抽出
することにより、例えばその製品（或はその製品の特定
部分）の面積を算出することができる。また、この２値
化データに基ずいて重心・傾き演算部14b、周囲長演算
部14cにおいて各演算が実行され、その製品の重心、傾
き、周囲長等が算出され、また、その周囲長の２乗から
面積を除することにより、その製品の外形の複雑度等を
得ることができる。

また、濃度分散演算部14dでは、フレームメモリ12に
記憶されたR,G,Bの輝度データから、その濃度分布を算
出できるように為されている。

これらの解析動作の他にも、画像処理部14内において
各種画像処理演算を行なうこともでき、それぞれ、実行
される検査判別に必要なデータが画像データに基ずいて
算出される。

15はシステムコントローラ（CPU）であり、画像処理
部14において得られた各種算出結果は制御バス13bを介
してCPU15に供給され、CPU15においては、この算出結果
に対して、予め設定された基準値と比較することによっ
て、当該製品がその設定条件に合致するか否かの判断等
を行なう。

例えば、ライン上で順次搬送されてくる製品の中か
ら、所定の大きさの製品のみを判別したい場合は、その
製品の全体を撮影した画像信号をフレームメモリ12に取
り込み、このデータに対して２値化処理部14aで、その
面積を算出させる。そして、その算出データを制御バス
13bを介して取り込み、その値を予め設定されている上
下基準値（L_H,L_L）と比較し、その範囲内であれば、そ
の製品は該当製品である判別するものである。この判別
結果は判別データとして、例えば前記第５図に示した選
別装置６等に出力することができるように為されてい
る。

なお、フレームメモリ12に取り込まれた画像データを
解析する際には、常に、その１画面分全部のデータを対
象にして解析する必要はなく、CPUの制御により所定に
部分のみをウインドウ処理によって抽出させ、一つの処
理単位として、その部分だけで各種解析を行なうように
してもよい。例えば瓶製品が対象であるときにそのラベ
ル部分だけについて、色の解析を行なうことも可能であ
る。また、同時に複数のウインドウを設定して各解析デ
ータを得、総合判定をすることもできる。例えば瓶のキ
ャップ部の形状とラベルの色が両方適正であるものを、
良品として判断するようにする。

また、CPU15は、検出器２からの検出信号に基ずいて
タイミングを設定し、画像センサ４及び照明装置５（な
お、照明装置が蛍光灯の如き連続光を照射するものであ
るときは、同期制御は不要）に対して動作制御信号を出
力するものである。

15a,15bはCPU15内のメモリ部（ROM,RAM）を示し、各
種制御用データとともに上記した判定用の基準値が対象
品目、判定内容毎に分けられて、予め記憶されている。
なお、CPU15における情報の入出力はCPU内部のインター
フェース部を介在して行なわれているが、説明上インタ
ーフェース部については省略する。

16はCPU15に対して使用者が各種操作を行なうための
操作パネル（キーボード）であり、例えばメモリ部に記
憶されている基準値や制御内容を選択するなどの操作が
行なわれる。

17はフレームメモリ12に保持されている画像及びCPU1
5から供給される制御用画像（操作メニュー、画像ウイ
ンド枠等）を表示するディスプレイを示す。なお、画像
等の表示は外部CRT等により行なうようにしてもよい。

18はメモリカードドライブを示し、外部メモリカード
（例えば自己電源でバックアップを行なうRAMカード、
磁気記録媒体、光記録媒体等）とで情報をやりとりする
ことができるように為され、例えばメモリカードに記憶
された制御データをCPU15に入力したり、フレームメモ
リ12に保持された画像信号をメモリカードに記憶させ、
外部での使用に供すること等が可能とされている。

19は外部機器との間で各種信号の入出力を行なうため
の入出力端子部を示す。例えば入出力端子部19を介し
て、ライン上で搬送される製品を検出する検出器２から
の検出信号が入力されてCPU15に供給され、また、上記
したようにCPU15から出力される各種外部機器の制御信
号が画像センサ4,照明装置5,及び図示しない選別装置等
へ出力されることになる。

本実施例の外観検査装置はこのように全体が構成され
ており、画像センサ４によって撮影した画像に基ずいて
各種解析を行ない、上記したように、その対象製品の各
種判別を行なうことができるように為されている。

そして、本実施例においては、CPU15内において、上
記した通常の製品検査動作のために必要な制御手段の他
に統計手段及び基準値変更制御手段を備えることによ
り、解析データを判別するための基準値を適正状態に自
動変更することができる。

第２図は、CPU15において判別動作に関して構成され
るソフトウエア手段を示す。

図中、30は基準値設定手段であり、例えば操作パネル
16から使用者が実行する検査内容を入力すると、それに
基ずいてメモリ手段（ROM15a,或はRAM15b）から、その
検査内容に対応した基準値を読出して、判別用基準値と
して判別データ発生手段31に供給する。

判別データ生成手段31は、上記したように画像信号処
理動作を制御するとともに、画像処理部14での解析結果
を、基準値設定手段30から供給されている基準値と比較
することにより、その検査対象製品に対する判別データ
を生成し、出力するものである。

32は、入力されるデータ数を計数するカウンタ部およ
びデータレジスタ部（加算値保持手段）を備え、外観検
査実行中に所定数の被検査物体に係る解析データの平均
値を算出することができる統計手段である。平均値を算
出するためのサンプル数は、例えば操作パネル16から使
用者が入力することにより設定される。

33は、基準値設定手段30から現在出力されている基準
値と、統計手段32で算出された平均値を比較し、その結
果に基ずいて基準値設定手段30を制御して、基準値とし
て判別データ生成手段31に供給されている基準値を変更
させる基準値変更制御手段を示す。

CPU15においてこのように判別動作の実行手段を構成
することにより、環境条件や製品ロットのばらつきによ
る解析データ上への影響に対し、基準値を追従変化させ
て対応することができる。

CPU15における基準値自動追従動作、すなわち、統計
手段32および基準値変更制御手段33による動作を第３図
のフローチャートに示す。

なお、運転前において、統計手段32において平均値を
算出するためにサンプル数（ｍ）が設定され、又、統計
手段32内のカウンタ部におけるサンプル数カウント値ｎ
は０にセットされている（F100）。

本実施例の外観検査装置による製品検査が開始され
（F101）、演算処理部14において所定のデータ解析が為
されてCPU15に入力されると（F102）、その解析データ
は上述したように判別データ発生手段において基準値と
比較されて当該対象製品に対する判別データが生成され
るが、その解析データは同時に統計手段32に入力され、
統計手段32ではサンプル数を計数するカウンタ部をイン
クリメントするとともに（F103）、解析データ値をデー
タレジスタ部において加算する（F104）。

この加算動作は、（カウンタ部におけるカウント値
ｎ）＝（設定されたサンプル数ｍ）、となるまで、即
ち、ライン上で搬送されてくるｍ個の製品に対して検査
判別が実行されるまで継続され、サンプル数に達する
と、演算処理部14から供給された解析データの平均値算
出を行なう。つまり、データレジスタ部に保持された合
計値をサンプル数ｍで除算し、その算出された平均値を
基準値変更制御手段33に出力する（F105,F106）。

基準値変更制御手段33では、基準値設定手段30によっ
て現在出力されている上下基準値の中央値と、解析デー
タの平均値の差に応じて制御信号を出力し、基準値設定
手段から平均値が中央値となるような上下基準値が出力
されるように制御する（F107）。

そして統計手段32ではカウンタをクリアし（F108）、
製品検査が終了するまで上記動作を続け、製品検査数が
再びサンプル値に達したら、その解析データの平均を算
出し、基準値変更制御手段33によって基準値が追従する
ように制御される。

このような動作が行なわれることにより、第４図に示
すように解析データが平均的に変動していっても、例え
ば点線で示すように所定のサンプル数に達する毎に、基
準値L_H,L_Lを追従させることができ、環境条件等の影響
によって、良品であるにもかかわらず不良品と判定する
などの誤判断を行なうことはなくなる。

なお、上記フローチャートにおいては示していない
が、すべての解析データで平均値を求めると（即ち実際
には不良品と認定されるべきデータD_Nも含んで平均値を
算出すると）、平均値が必ずしも適正な値にならないお
それがあるため、第２図に点線で示すように統計手段32
に判別データを供給すれようにし、基準値範囲外とされ
た解析データについては、統計手段32内のカウンタ部に
おけるカウントと、データレジスタ部における加算を行
なわないようにすることが好ましい。基準値範囲外のデ
ータを除外して平均値を求めることにより、その平均値
データは、環境条件等の外部要因による変動を明確に表
わす、より適正な数値となる。

なお、サンプル数ｍに達して基準値を変化させる時点
において、アラーム音等を発し、或は変動した基準値を
ディスプレイ17で表示するなどして、使用者が基準値の
変動を把握できるようにすることが好ましい。

また、運転開始当初の基準値はメモリから読み込むよ
うにしたが、最初に所定のサンプル数だけ仮に製品検査
を実行すれば、その仮検査による解析データから平均値
や標準偏差を求め、その値を用いて基準値を自動設定す
ることもできる。

なお、ウインドウを複数設定して処理を行なう場合に
は、ウインドウ単位で各解析データを判定する各基準値
を、それぞれ上記の如く追従制御させるようにすること
はいうまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の外観検査装置は、CPU
において、供給された解析データによる製品の各種判別
に用いる基準値を、外観検査続行中に検出された解析デ
ータの平均値に基づいて変化させることができるように
しているため、各装置部における経年経時変化や製品ロ
ットのばらつきなどの外部条件により解析データ値が平
均的に変化していくような場合が発生しても、それら外
部要因によって誤判別を生じることを防止できるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の外観検査装置の１実施例を示すブロッ
ク図、 第２図は本実施例におけるCPUにおいて形成されるソフ
トウエア手段の一例を示すブロック図 第３図は本実施例のCPUにおける基準値制御動作例を示
すフローチャート、 第４図は基準値追従動作の説明図、 第５図は製品検査システムの説明図、 第６図は外部要因による解析データ変化の説明図であ
る。 ２は検出器、４は画像センサ、５は照明装置、６は選別
装置、10は外観検査装置、12R,12G,12Bはフレームメモ
リ、14は画像処理部、15はCPU、15aはROM、15bはRAM、1
9は入出力端子、30は基準値設定手段、31は判別データ
発生手段、32は統計手段、33は基準値変更制御手段を示
す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−27873（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−215854（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 1/00 G06T 7/00 - 7/60 G01N 21/88

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】製品ラインで搬送されてくる被検査物体を
   撮影した画像信号を解析して、その解析データがあらか
   じめ設定された基準条件に適合しているか否かを判別す
   ることにより、当該被検査物体に係る判別データを生成
   することができる外観検査装置において、 外部からのデータによって基準値が書き換え可能とされ
   ている基準値設定手段と、 前記外観検査装置によって被検査物体の外観検査実行中
   に検出された所定数の被検査物体の解析データに基づい
   てその平均値を算出することができる統計手段と、 前記統計手段で算出された平均値に基づいて、前記基準
   値設定手段に設定されている基準値を変更することがで
   きる基準値変更制御手段を備え、 前記被検査物体に対して正常品と判定される前記基準値
   のデータが、外観検査が続行されている運転期間を含め
   て自動的に変更可能となるように構成したことを特徴と
   する外観検査装置。