JP3318845B2 - 検査補助装置 - Google Patents

検査補助装置

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JP3318845B2 JP07851193A JP7851193A JP3318845B2 JP 3318845 B2 JP3318845 B2 JP 3318845B2 JP 07851193 A JP07851193 A JP 07851193A JP 7851193 A JP7851193 A JP 7851193A JP 3318845 B2 JP3318845 B2 JP 3318845B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カラーテレビ用ブラウ
ン管に用いられるシャドウマスク、カラー撮像装置用色
分解フィルタ、液晶表示パネル用カラーフィルタ、電子
管に用いられるメッシュ状電極、VDTフィルタ、フォ
トマスク、フレネルレンズ、レンチキラーレンズ、コー
ティングシート、カラーシート、偏光シート、等一定の
光学的性質、形状を有する単位(以下単位パターンとい
う)が1次元方向、或いは2次元方向に規則的に繰り返
し配列されている工業製品、或いは単位パターンがその
光学的性質、形状及び1次元方向、2次元方向の配列ピ
ッチが徐々に変化しながら繰り返し配列されている工業
製品、或いは無地か無地に近い濃淡の差が小さい均等な
光学的性質を有するか、または徐々に変化する光学的性
質を有する工業製品の均一性の乱れ(以下ムラという)
を人間が目視検査するのを補助して、検査の能率と正確
さを向上させるための検査補助装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、単位パターンが繰り返し配列され
ている工業製品の欠陥検査については、配列単位及び欠
陥の形状を解像できる顕微鏡撮像装置によって得たビデ
オ信号に基づき、パターン認識処理によって欠陥を検出
する方法、欠陥のない基準パターンを同様に撮像して得
られた信号と比較することによって欠陥を検出する方法
等が知られている。また、周期的開口を有する製品につ
いてはコヒーレント光を照射した時の周期性パターンに
よる光の回折現象を利用する光学的フーリエ変換、空間
フィルタリング法により欠陥を検出する方法等が提案さ
れているが、工業製品のムラの程度については機械的な
検査が困難なであるため、多くの場合人間が目視で判断
しているのが実情である。この工業製品のムラの程度に
ついて画像処理で透過率の不均一さを数値化して、自動
で良否を識別する技術は存在するが、形状、方向性等の
様々なモードの不良に対応し必要なタクトタイムで検査
するには、画像処理のコストがかかり、採算がとれない
場合がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、目視に
よる判断では、人間の優れたパターン認識能力を活かせ
る反面、定量的な把握ができないと共に、多大な人手を
必要とし、更に熟練度、検査員の主観の違い等により個
人差が生じ、また同一検査員でも疲労の程度、体調や心
理状態によって判定がばらつくため、検査レベルが一定
しないという問題がある。
【0004】本発明は上記問題を解決することを目的と
し、人間が検査することに起因する検査基準の不安定さ
を排除して検査対象のムラ検査、品質管理を行うことが
できるように、人間の目視検査を補助するための安価な
検査補助装置を提供することである。さらに本発明の検
査補助装置を使用することにより、熟練度の低い人間で
あっても、検査を行えるようにすることを目的としてい
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明者らは種々研究した結果、少なくと
も、検査対象を保持する検査対象保持手段、その 検査
対象保持手段に保持された検査対象に光を照射する照明
手段、その検査対象を透過した光を電気信号に変換する
撮影手段、その電気信号を検査対象画像データに変換
し、画像処理を行って、処理後の処理画像データを出力
電気信号に変換する画像処理手段、その出力電気信号を
可視画像として表示するモニターディスプレイ手段、か
ら構成されており、前記画像処理手段は、画像データ記
憶手段を有しており、照明手段の照明分布である照明画
像データを画像データ記憶手段に予め記憶しておき、照
明画像データ及び検査対象画像データから、対応する位
置の画素データを取り出し、検査対象画像データの画素
データを照明画像データの画素データで割り算して割り
算画像データを得て、更に画像処理手段の濃度変換処理
により、割り算画像データの明暗を、人間にとってムラ
が見やすいように濃度変換する強調処理を施して強調処
理画像を得るもので、得られた強調処理画像をモニター
ディスプレイ手段に表示するものであり、前記濃度変換
処理は、入力データ値に対する出力データ値を対応させ
た濃度変換テーブルを入出力変換関数とし、強調度合と
範囲とを決定するものであることより上記目的を達成し
た。
【0006】
【作用】本発明は、撮像装置で検査対象の透過光像を撮
像して得た画像データに対して、同じくその撮像装置で
照明手段の照明分布を撮像して得た照明画像データによ
って対応する位置の画素毎に割り算を行う。そうするこ
とにより、照明分布、及び撮像装置の感度分布に影響さ
れない検査対象自身に備わった光透過の属性が得られ
る。更に濃度変換処理によって明暗を強調処理した画像
データを得て、それをモニターディスプレイに表示する
から、目視検査の作業者とっては、検査対象のムラを容
易に見つけることができ、さらにムラの程度も把握する
ことができる。従って、品質検査を行う上で信頼性、精
度、能率等の向上を達成することができる。
【0007】
【実施例】次に、図に基づいて本発明の好適な実施例に
ついて詳細な説明をする。図1は本発明の検査補助装置
の全体構成を示す図、図2は検査補助装置を構成する画
像処理手段の機能ブロック図、図3は画像データの明暗
を強調処理する濃度変換の入出力関数を示す図、図4は
画像データの処理を説明するための図、図5はフィルタ
のパターンを示す図である。
【0008】図1において、1は検査対象保持台、2は
蛍光灯、3は拡散板、4は検査対象、5は撮像手段、6
は画像処理手段、7はスイッチ、8はモニターディスプ
レイである。また9は蛍光灯2と拡散板3等で構成され
る照明手段である。このような構成において、検査作業
者は手作業で検査対象4を1枚づつ検査対象保持台1に
設置し、スイッチ7を操作することによって検査対象保
持台1上の透過光を撮像手段5で撮像し、撮像した検査
対象4の透過画像に対して画像処理手段6により照明手
段9の輝度の不均一を補正処理し、さらに透過画像の濃
度変換処理を行って、画像処理の結果画像をモニターデ
ィスプレイ8に表示する。検査作業員は、モニターディ
スプレイ8上に表示された画像をみて不良箇所を探し、
検査対象保持台1上の検査対象4と見比べて良否を判定
する。
【0009】本実施例では撮像手段としてCCDカメラ
を用いている。CCDカメラとしては冷却型CCDカメ
ラまたは普通のCCDカメラを使用することができる。
冷却型CCDカメラの場合は、電子冷却方式等により冷
却して暗電流やノイズを無視できる程度にまで大幅に減
少させ、暗い領域での長時間露光が可能であり、積算光
量に対する映像信号の直線性が良好で、暗い領域を高画
質で鮮明に写し出すことが可能である。また、普通のC
CDカメラを使用する場合には複数フレームの画像デー
タを加算してノイズを減少させるようにすると実質的な
性能が向上する。
【0010】シャドウマスク等の周期性パターンを持つ
検査対象4は検査対象保持台1の上に保持され、下方よ
り直流安定化電源または高周波安定化電源で駆動される
蛍光灯2により拡散板3を通して照射され、その透過光
をCCDカメラで撮像する。この場合、適宜図示しない
レンズ系を通してCCDカメラに透過光像を結像させる
ようにすれば良い。その際に、検査対象が周期性パター
ンを有する場合はCCDカメラ1の画素と周期性パター
ンとの間で生じるモアレを除去するためにレンズのフォ
ーカスをぼかすようにする。このように取り込んだ画像
データを画像処理手段6に取り込み、直接画像処理する
ことも可能であるが、以下のように透過率画像を用いれ
ば透過率測定を同時に行えるメリットがある。すなわ
ち、検査対象の無い状態で撮像した画像データをI1
検査対象を入れて撮像した画像データをI、CCDカメ
ラの暗電流を表す画像データをI0 とすると、検査対象
上の点の透過率TはT=(I−I0 )/(I−I1 )と
して計算できる。ここで、I,I0 ,I1 は対応する位
置の画像データであり、これを各画素について行うこと
により光源のシェーディング、長時間の変動の影響を受
けない透過率画像データが得られる。
【0011】なお、通常のCCDカメラで透過率画像デ
ータを得る場合は電子シャッタ内蔵のCCDカメラを用
いる。電子シャッタにより撮像条件設定方法としてはシ
ャッタ開放の状態で検査対象を撮像し、CCDカメラの
飽和露光量に近くなるように光源輝度を調節し、次に検
査対象を取り除き、光量がオーバーせず、しかも飽和露
光量に近くなるまでシャッタ時間を短くし、その時のシ
ャッタ時間をtc 、開放時のシャッタ時間をt0 とする
と、前述の透過率の式にtc /t0 を乗算し、 T=(I−I0 )/(I1 −I0 )×(tc /t0 ) として透過率画像データを得ることができる。これらの
演算は画像処理手段6により各画像データをフレームメ
モリに記憶した後、画像間演算で行うことができる。
【0012】次に、図4により得られた画像データの処
理方法について説明する。図4(a)は冷却型CCDカ
メラによって撮影した検査対象の透過光像、またはそれ
を用いて作製した透過率像、あるいは通常のCCDカメ
ラで撮像し、複数フレームの画像データを加算し作製し
た検査対象の透過光像、またはそれを用いて作製した透
過率像、あるいは電子シャッタ内蔵のCCDカメラを用
い、前述したように露光時間を変えて得られた透過率像
等の画像データを示すものである。これに平滑化処理を
施し、微小変動を除去することにより図4(b)の画像
データが得られる。さらに図4(b)の画像に2次微分
処理を施し、さらに平滑化処理を行うことにより図4
(c)の画像データを得られる。この時の微分に用いる
空間フィルターを適当に選ぶことによって様々な方向
性、周期性を持つムラを抽出することができる。例え
ば、図5(c)は縦方向に方向性を持つムラを抽出する
空間フィルターのパターンであり、さらに各パターンの
要素間距離dを変えることによって抽出するムラの周期
を任意に選ぶこともできる。上記、図4に示される画像
データの処理は検査対象の光学的性質によっては全て、
或いは一部を省略することができる。例えば検査対象が
無地か無地に近い濃淡の差が小さい均等な光学的性質を
有するか、または徐々に変化する光学的性質を有する工
業製品である場合。或いはそれに近い性質を有する、単
位パターンが規則的に繰り返し配列されている工業製品
等の場合である。
【0013】このようにして得られた前記図4(c)の
画像データから、画像データの最大値maxと最小値m
inを求めておく。この画像データは二次元に配列され
た画素のデータであるから各画素の位置座標を(x,
y)としてf(x,y)と表すことができる。図4の
(d)は画像データを二次元の配列と一次元のデータと
して模式的に表したものである。この画像データf
(x,y)に対して、下記演算を行って0〜255の値
に正規化された新画像データf’(x,y)を得る。 f’(x,y)=255×(f(x,y)−min)/
(max−min) この新画像データf’(x,y)は次に濃度変換処理が
行われる。
【0014】図3は濃度変換処理を行う際の濃度変換テ
ーブルを入出力関数で示した図である。画像データ長が
8bitとすると。入力データは0〜255の値であ
り、出力データも同様に0〜255である。画像データ
長が8bit以外でNbitの場合は、それに応じた数
値の範囲0〜(2N −1)の値をとる。画像データの明
暗を強調する濃度変換の場合、濃度変換テーブルの入出
力変換関数は一次の微分係数が常に正であるシグモイド
関数のような曲線とすることもできるが、特に必要性が
無い場合は直線が用いられる。図3は入出力変換関数に
直線を用いた例であり、図3に於いて、qは入出力変換
関数の値が中心値となる時の入力の値、pは入出力変換
関数の値が最小値となる時の入力の値、rは入出力変換
関数の値が最大値をとる時の入力の値を表している。そ
してp,q,rの中から任意の二つを選択して値を与え
ることにより入出力変換関数が決定する。w=q−p=
r−qのようなwを用いると、qによって明暗を強調し
たい画像データの濃度の中心値を決定でき、wによって
強調の度合い、あるいは範囲を決定することができ便利
である。
【0015】本実施例では、検査対象の光学特性に応じ
て最もムラの見やすい濃度変換処理を行わせるように、
q,wを選定し、上記新画像データf’(x,y)に対
して上記濃度変換処理を実行することで、人間にとって
最もムラの見やすいように画像データの明暗を強調する
ことができる。上記本実施例の画像データ処理過程は検
査対象の特性や、利用方法に応じて処理の実施態様を変
形するか、一部を省略するか、あるいは公知の技術と組
み合わせることができ、そのような実施例についても本
発明に含まれることは言うまでもない。
【0016】
【発明の効果】本発明の検査補助装置によれば、画像処
理により明暗を強調するので、微妙な明暗差も見やすく
なり、熟練度の低い検査員でも的確に検査が行え、ま
た、熟練者にとっても見逃し防止、検査速度アップ等の
効果がある。また透過率画像を利用しているため、光源
の輝度分布に影響されない、検査対象透過率のムラを見
ることができる。また、処理が簡単なため、低コストで
実現できる。
【0017】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の検査補助装置の全体構成を示す図。
【図2】検査補助装置を構成する画像処理手段の機能ブ
ロック図。
【図3】画像データの明暗を強調処理する濃度変換の入
出力関数を示す図。
【図4】画像データの処理を説明するための図。 (a)CCDカメラによって撮影した検査対象の透過光
像。 (b)(a)の画像に平滑化処理を施し、微小変動を除
去した画像データ。 (c)(b)の画像に2次微分処理を施し、さらに平滑
化処理を行った画像データ。 (d)画像データを二次元の配列と一次元のデータとし
て模式的に表したもの。
【図5】フィルタのパターンを示す図。
【符号の説明】
1検査対象保持台 2蛍光灯 3拡散板 4検査対象 5撮像手段 6画像処理手段 7スイッチ 8モニターディスプレイ 9照明手段 10A/D変換器 11画像メモリー 12D/A変換器 13CPU 14画像間演算器 15濃度変換器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも、検査対象を保持する検査対
    象保持手段、その検査対象保持手段に保持された検査対
    象に光を照射する照明手段、その検査対象を透過した光
    を電気信号に変換する撮影手段、その電気信号を検査対
    象画像データに変換し、画像処理を行って、処理後の処
    理画像データを出力電気信号に変換する画像処理手段、
    その出力電気信号を可視画像として表示するモニターデ
    ィスプレイ手段、から構成されており、前記画像処理手
    段は、画像データ記憶手段を有しており、照明手段の照
    明分布である照明画像データを画像データ記憶手段に予
    め記憶しておき、照明画像データ及び検査対象画像デー
    タから、対応する位置の画素データを取り出し、検査対
    象画像データの画素データを照明画像データの画素デー
    タで割り算して割り算画像データを得て、更に画像処理
    手段の濃度変換処理により、割り算画像データの明暗
    を、人間にとってムラが見やすいように濃度変換する強
    調処理を施して強調処理画像を得るもので、得られた強
    調処理画像をモニターディスプレイ手段に表示するもの
    であり、前記濃度変換処理は、入力データ値に対する出
    力データ値を対応させた濃度変換テーブルを入出力変換
    関数とし、強調度合と範囲とを決定するものであること
    を特徴とする検査補助装置。
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JPH0922612A (ja) * 1995-07-06 1997-01-21 Com Syst:Kk 照明装置
JP4941593B2 (ja) * 2008-05-14 2012-05-30 日本コンピューター・システム株式会社 物質表面粗さ検出プログラム及びこれが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体、ならびに物質表面粗さ検出装置
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