JP3537958B2

JP3537958B2 - 欠陥検査方法

Info

Publication number: JP3537958B2
Application number: JP19060396A
Authority: JP
Inventors: 典昭湯川; 廣樹井上; 秀夫加納; 宏治吉井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-07-19
Filing date: 1996-07-19
Publication date: 2004-06-14
Anticipated expiration: 2016-07-19
Also published as: JPH1040377A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検査体の検査対
象部位の不連続部分の存在を検査する欠陥検査方法に関
し、特にコイン型やボタン型の小型電池の組立工程にお
いて物質を塗布する際にその物質が途切れなく塗布され
ているかどうかの検査（以下、塗布切れ検査と呼ぶ）を
自動的に行う場合などに好適に適用できる欠陥検査方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の小型電池における上記塗布切れ検
査を行う欠陥検査方法として、小型電池を撮像素子で撮
像して得られた画像の各画素データから塗布物質の不連
続部分の存在を検出する方法がある。ここでは、簡単の
ために２値画像で説明する。この場合、塗布される物質
（以下、Ｈ材と呼ぶ）とコイン型電池のＨ材が塗布され
る部分とは充分明暗の差（コントラスト）があるものと
する。

【０００３】図１０は撮像素子で撮像して得られた２値
画像を示す。また撮像素子に対してコイン型電池の中心
位置３０は精度良く位置決めされるため、常時中心位置
は変わらないものとする。また、Ｈ材３１は２値画像で
「１」、Ｈ材がない部分３２は「０」になるものとす
る。ここでは、塗布される可能性がある領域である破線
円周間領域３３だけ２値化している。

【０００４】第１の従来例を図１１に基づいて説明す
る。第１の従来例は標準パターンを予め設定し、これと
比較することによって塗布切れを判断する方法である。
図１１（ａ）に２値画像で「１」の部分の標準パターン
４１を示す。撮像して得られた２値画像が図１１（ｂ）
に示すように、ほとんど形状・太さが変わらない場合
は、この比較によって、図１１（ｃ）のように差がある
部分だけ抽出され、塗布切れが検出される。

【０００５】しかし、図１１（ｄ）に示すように形状が
異なるもの、図１１（ｅ）に示すように太さが異なるも
のは判断不可能であることは明らかである。

【０００６】次に、第２の従来例を図１０と図１２を参
照して説明する。これは、予め求められていた中心に対
して半径方向所定部分の画素データを読み取り、これを
順次各々の角度で行い、塗布部分が認められない角度が
あるかどうかで判断する方法である。図１２は、被検査
体を撮像し、その２値画像を生成し、それから半径方向
データを抽出し、角度判定を行うという処理の流れを示
している。生成した２値画像は図１０に示す。半径方向
データ抽出に際しては、図１０において、中心に対して
半径方向所定部分（図１０中、ｓ₀−ｅ₀間、・・・ｓ
_i−ｅ_i間・・・）の２値データを読み取り、画素デー
タ「１」が存在するかしないかの判断を行う。ｓ₀−ｅ
₀間、ｓ_i−ｅ_i間では各々線領域３４、３５で画素デ
ータ「１」が存在している。画素データ「１」が存在し
た場合その角度位置にはＨ材が塗布されていることにな
る。一定角度ごとにこの処理を行い、すべての角度位置
でＨ材３１が認められれば、円周方向に途切れることな
くＨ材が塗布されていることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
２の従来例の方法でも、図１３（ａ）、（ｂ）に示すよ
うな塗布良品や、図１３（ｃ）に示すような塗布不良は
判断が可能であるが、図１３（ｄ）に示すような塗布不
良は判断が困難であるという問題がある。すなわち、半
径方向所定部分３４において、画素データ「１」が存在
するにもかかわらず、切れ部分３５が存在する。これ
は、半径方向の所定部分のＨ材３１の存在の有無を判断
しているだけでは複雑な形状で途切れている場合には対
応が困難になることを示している。勿論、各々の角度に
おけるＨ材の存在位置データを組み合わせることにより
検出可能であるが、図１３（ｅ）、（ｆ）に対応させる
には、処理を大幅に複雑化させることを避けることはで
きない。例えば、隣合う角度の半径方向所定部分で検出
された画素「１」の連続性を順次比較して行く必要が生
じることになる。そのため、処理データ量が多くなり、
検査に時間を要するという問題がある。

【０００８】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、被検
査体の本来閉ループになるべき検査対象部位の連続性の
検査を複雑な処理をせずに確実に行うことができる欠陥
検査方法を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の欠陥検査方法
は、被検査体の本来閉ループになるべき検査対象部位の
連続性を判断する欠陥検査方法において、被検査体を撮
像して得られる画像の各画素データから、前記検査対象
部位の各境界画素と被検査体の中心とトレース始点とを
結ぶ直線との角度を求め、求めた角度の分布状況から前
記検査対象部位の連続性を判断するものである。

【００１０】なお、被検査体は、例えば小型電池で、検
査対象部位が閉ループ状に塗布される物質とすることが
でき、その画像はビデオカメラ等で写した画像だけでな
く、完全に人工的に作った画像もあげられる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の欠陥検査方法の一
実施形態を図１〜図９を参照しながら説明する。

【００１２】まず、欠陥検査装置の概略構成を図１を参
照しながら説明する。図１において、１は被検査体であ
るコイン型の小型電池であり、位置決めテーブル２上に
設置される。小型電池１は位置決めテーブル２により正
確に位置決めされ、その中心位置は変動しない。小型電
池１の表面にはハーフミラー３を介して光源４の光が照
射され、かつその表面がハーフミラー３を介してビデオ
カメラ５にて撮像される。ビデオカメラ５はＣＣＤセン
サを備えており、各画素毎の濃淡信号が得られ、デジタ
ル化された状態でコンピュータ６に送り込まれる。

【００１３】コンピュータ６は、図２に示すように、撮
像回路部１１と、２値画像生成部１２と、始点検出部１
３と、追跡回路部１４と、座標点数計算部１５と、角度
頻度計算部１６と、判定部１７とを備えている。

【００１４】撮像回路部１１は、ビデオカメラ５からデ
ジタル化された状態で送り込まれた各画素毎の濃淡信号
を、画素の行と列に対応した形で、例えば８ビットの濃
度データとして記憶部に格納する。

【００１５】２値画像生成部１２では、２値画像生成を
行う。本実施形態の場合、図３（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、円周間の領域２０の濃度頻度（以下、ヒストグラ
ムと呼ぶ）を求め、背景濃度に対応する最多頻度濃度ｄ
０を求める。そのため円周間の領域２０のうちＨ材２１
以外の部分である背景濃度領域が充分大きくなるように
しておく。Ｈ材２１部分の濃度レベルがＨ材２１の存在
しない部分の濃度レベルｄ０に対して５０％の濃度レベ
ルｄ１以下であれば、最多頻度濃度ｄ０の５０％の濃度
レベルｄ１より低い濃度レベルを「１」、それ以外を
「０」とすればよい。

【００１６】なお、ここでは背景濃度の変動に追従する
ようにヒストグラム基準の２値画像生成方法を示した
が、コントラストに差がある場合固定しきい値による２
値化でも問題はない。また、他の方式のしきい値決定方
式を用いても問題はない。

【００１７】始点検出部１３では、図４に示すように、
被検査体である小型電池１の中心２２から垂直上方に円
周間の領域２０を検索し、最初に「１」を持つ画素を検
出してトレース始点２３とする。なお、垂直上方向を角
度０度方向とする。

【００１８】追跡回路部１４では、「１」を持つ画素の
境界のトレース追跡を行う。トレース始点２３から時計
回りに順次トレース点を追跡して行く。これをトレース
始点２３に戻るまで続ける。これにより、トレース点数
とトレース画素座標が求まる。図５（ａ）、（ｂ）にト
レース方法を示している。中心２２からトレース始点２
３（ｔ０とする）に進み、この始点ｔ０から次の画素ト
レースは、図５（ｂ）のベクトル方向７の位置から画素
を探しながら順に反時計回りに探す。ここでは、ベクト
ル方向３に画素ｔ１が見つかる。次は、前のベクトル方
向から一つ時計回りに進んだベクトル方向から探す。つ
まり、ベクトル方向４から探し、画素ｔ２がベクトル方
向２に見つかる。この方法でｔ３、ｔ４・・・ｔ１２・
・・と見つかる。最終的には始点ｔ０に戻るまでこの作
業を繰り返す。もし、予め定められた座標点数に達して
も始点に戻らない場合は閉ループではないと判断する。

【００１９】座標点数計算部１５は座標点数計算を行
い、角度頻度計算部１６は角度頻度計算検出を行う。座
標点数計算は、始点２３から始点２３までの座標画素合
計として求められる。角度頻度計算は、中心画素とトレ
ース画素座標間の角度を各々求める。例えば、図５
（ａ）の画素ｔ５の角度θｔ５は、中心座標（ｘｃ，ｙ
ｃ）、ｔ５座標（ｘ５，ｙ５）とすると、以下の式から
求められる。

【００２０】 θｔ５＝ｔａｎ^-1〔（ｘ５−ｘｃ）／（ｙｃ−ｙ５）〕こうして求められた各々の角度から角度頻度が求められ
る。

【００２１】判定部１７は、切れ判定を行う。連続性は
以下の２つの条件を満たすかどうかで判断される。１つ
目は、トレース座標点数Ｔの基準点数との比較である。
塗布位置と中心の距離がＲ画素の場合、円周上の画素点
数は２πＲに近い値になる。

【００２２】塗布状態から基準点数がＴ_STDとなる場
合、正常座標トレース点数は、塗布状態の変動があって
も、０．８Ｔ_STD≦Ｔ≦１．２Ｔ_STDを満たすものとな
る。言うまでもなく、図１３（ａ）、（ｂ）のような対
象はこの条件を満たし、図１３（ｃ）、（ｄ）のような
対象はこの条件を満たさない。図６（ａ）は、図１３
（ｃ）に対してトレース追跡を行ったものであり、トレ
ース始点２３から矢印の塗布境界をたどって行き、塗布
切れ部分２４で時計回りから反時計回りに向きが変わ
り、再び塗布切れ部分２５で反時計回りから時計回りに
向きが変わり、トレース始点２３に戻ってくるため、ト
レース座標点数は基準点数Ｔ_STDの約２倍の大きさにな
る。このため、明らかにこのトレース座標点数は上記の
条件を満たさないため、塗布切れが判断できる。

【００２３】しかし、図６（ｂ）に示すような対象は、
トレース座標点数だけの評価では不連続判定が不可能と
なる。これは、２ヶ所塗布切れがあるにもかかわらずト
レース座標点数の条件を満たす場合である。

【００２４】２つ目は、角度頻度でトレース点が存在し
ない角度領域があるかどうかの判断である。なお、各角
度領域の大きさは正常トレース座標点数によって異な
り、トレース座標点数が３６０点以上の場合はその半数
の２度毎に１つの角度領域を、トレース座標点数が７２
０点以上の場合はその半数の１度毎に１つの角度領域を
設定すればよい。要するに、基準点数付近になる被検査
体に対し、正常の場合にはトレース点が存在しない部分
がないように角度領域を設定すればよい。言うまでもな
く、塗布形状によっても様々な場合があるので、状況に
応じて角度領域を定めると良い。そして、トレース座標
点数が全く存在しない角度領域が存在した場合、塗布切
れが発生しているものと判断できる。

【００２５】なお、角度頻度だけでは塗布切れの判断が
不可能な場合もある。しかし、第２の従来例の方法を併
用すると、もし塗布切れがある場合、角度頻度から塗布
切れの角度位置は推定可能である。図１３（ｄ）に対応
する図７の角度頻度は顕著な例を示している。つまり、
塗布切れが存在する部分でも角度頻度が０になっていな
い。しかし、角度頻度を詳しく見ることによって塗布切
れ位置、塗布状態の乱れている部分が検出される。

【００２６】以上の実施形態の場合、２値画像生成部１
２において、「１」の画素が存在しなかった場合、次の
始点検出部１３以下の処理を行わない。また、追跡回路
部１４でのトレース方向を時計回りとしたが、方向が逆
であっても問題はない。また、簡単のため２値画像を対
象としたが、トレース追跡を濃淡画像を対象にしてもよ
い。また、コイン型の小型電池１を対象に説明したが、
本来閉ループ形状をもつ対象物なら特定されない。例え
ば、図８（ａ）、（ｂ）のような形状があげられる。

【００２７】また、撮像方法も上記説明した方法に限ら
れるものではなく、図９（ａ）、（ｂ）に示すような方
法を採用してもよい。図９（ａ）に示すように、被検査
体１を回転させて１次元ＣＣＤなどのラインセンサ２５
を用いた場合、画像２６が得られる。撮像中に回転を３
６０°以上行う場合は、同一場所２７が２回撮像され
る。同一場所２７のうち一方を始点に決定し、回転角度
方向にトレースし、始点に戻ることにより追跡がなさ
れ、角度頻度を回転角度方向２８の頻度に置き換えるこ
とにより切れ検査が実現される。

【００２８】従来例と本実施形態の比較を行うと、中心
と塗布位置の距離が１００画素で円周上の画素が３２０
画素とする。円周間処理領域内で半径方向に１０画素あ
る場合、従来例では「１」の部分を見つけるのに５画素
アクセスで見つかるものとすると、３２０×５＝１７０
０画素を扱うことになる。本実施形態では、始点画素か
らトレースする際、次のトレース点が３画素アクセスで
見つかるものとすると３２０×３＝９６０画素を扱うこ
とになる。この比較は、塗布位置・形状が大きく変わる
際、従来例で「１」を探す領域が大きくなるため、従来
例の方が扱う画素が多くなる。これに対し、本実施形態
では境界画素に沿ってトレースするため、扱う画素は急
には大きくならない。また、従来例では角度上の画素を
求める計算が小数点計算となるため、処理時間の低下を
招く。円周間処理領域内の画素がさらに大きくなると計
算量が膨大となる。一方、本実施形態ではトレースされ
た画素に対してのみ角度計算を行うに留まる。実績で
は、円周上の画素が５００画素の場合、本実施形態の方
法が従来例の７０％の処理時間で目的を達成することが
できる。

【００２９】本発明の適用対象としては、小型電池、円
筒型電池を始めてとして、各種ディスク製造工程におけ
る自動検査がある。

【００３０】

【発明の効果】本発明の欠陥検査方法によれば、複雑な
処理方法を用いることなく被検査体の本来閉ループにな
るべき検査対象部位の不連続部分を検出することがで
き、また扱うデータ量が少ないために処理時間も大幅に
短縮できるという効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の欠陥検査方法の一実施形態における装
置の構成図である。

【図２】同実施形態におけるコンピュータのブロック回
路図である。

【図３】同実施形態における２値画像生成方法の説明図
である。

【図４】同実施形態における始点検出の説明図である。

【図５】同実施形態における画素トレースの説明図であ
る。

【図６】同実施形態におけるトレース点数単独での判定
した場合の課題の説明図である。

【図７】同実施形態における角度頻度での判定時に第２
の従来例の角度頻度判定を併用した場合の説明図であ
る。

【図８】同実施形態の適用可能な円形以外の閉ループ形
状の説明図である。

【図９】同実施形態における他の画像取り込み方式の説
明図である。

【図１０】被検査体の２値画像の説明図である。

【図１１】第１の従来例の説明図である。

【図１２】第２の従来例の処理の流れを示す説明図であ
る。

【図１３】第２の従来例で検査可能又は不可能な各種Ｈ
材塗布形態の説明図である。

【符号の説明】

１小型電池（被検査体）５ビデオカメラ６コンピュータ１１撮像回路部１２２値画像生成部１３始点検出部１４追跡回路部１５座標点数計算部１６角度頻度計算部１７判定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉井宏治大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開昭63−277959（ＪＰ，Ａ) 特開平８−50081（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−121585（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−75283（ＪＰ，Ａ) 特開平９−218166（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 7/00 - 7/60 G06T 1/00 G01B 11/00 - 11/30 G01N 21/84 - 21/958

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査体の本来閉ループになるべき検
査対象部位の連続性を判断する欠陥検査方法において、
被検査体を撮像して得られる画像の各画素データから、
前記検査対象部位の各境界画素と被検査体の中心とトレ
ース始点とを結ぶ直線との角度を求め、求めた角度の分
布状況から前記検査対象部位の連続性を判断することを
特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】被検査体が小型電池であり、その検査
対象部位が閉ループ状に塗布される物質である請求項１
に記載の欠陥検査方法。