JP4028654B2 - Defect inspection equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーラインセンサカメラを用いた欠陥検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、各種部品の素材表面状況、模様や文字等の印刷状況、素材表面への焼き付けや塗装状況等の良否を検査するに当たり、検査対象の表面をカメラで撮像して、得られた画像を処理することにより光学的に欠陥を検査する装置が普及している。検査対象の良否判断は、表面の汚れ、傷、色等について行われ、通常検査対象の物品を移動させた状態で検査が行われる。特に、従来の撮像画像は白黒画像が主流であったが、カラーカメラを使用した色の検査も検査項目となってきており、更に、表面模様等の複雑化、高精度の検査仕様要求に応じた検査装置が求められている。このような要請に沿った装置として、3板型CCDラインセンサカメラを使用したシート表面の欠陥を検査する検査装置例を図3に示す。
【0003】
図3に示す検査装置は、まず、検査対象として矢印31の方向へ搬送されているシート32の表面を、3板型CCDラインセンサカメラ33により撮像する。シート32の表面にはカラーで印刷された文字34とタイミングマーク35が形成されている。3板型CCDラインセンサカメラ33は、受光用レンズ36と、光軸の調整された位置に配置された分光プリズム37と、分光プリズム37によって分けられた赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の光成分を受光するR−CCD38R、G−CCD38G、B−CCD38Bを有している。分光プリズム37の各反射面はバンドパスフィルタとなっており、RGBそれぞれの色の光成分のみを反射させる。
【0004】
各CCD38R、38G、38Bからの出力信号は、R画像入力部39R、G画像入力部39G、B画像入力部39Bに入力される。このR、G、B各画像入力部39R、39G、39Bには、シート32に形成されているタイミングマーク35を検出するマークセンサ40からのタイミングマーク検出信号が入力され、このタイミングマーク検出信号をトリガーとして各CCD38R、38G、38Bからの撮像信号を取り込む機能を有している。
【0005】
さて、精密に色の検査を行う場合には、検査対象の実際の色を正確に取り込むことが重要であるが、各CCDの特性等により出力となる色信号にばらつきが生じることがある。この結果、検査対象の色と異なる色が出力されることになり、正しい検査結果が得られないことになる。このため、いわゆるホワイトバランス調整といわれる色補正が行われる。即ち、標準的な色を構成するRGB成分からのずれを各色の出力信号に対して補正することにより、色再現性を向上させている。図3のRGB各画像入力部39R、39G、39Bからの出力信号は、赤色を対象としたR濃度変換部41R、緑色を対象としたG濃度変換部41G、青色を対象としたB濃度変換部41Bにてホワイトバランス調整が行われる。このホワイトバランス調整は、各色成分毎に設定されている固定ホワイトバランスパラメータを用いて行われ、各色毎の固定ホワイトバランスパラメータは、ホワイトバランスパラメータ設定部42に保存されている値を用いる。
【0006】
ホワイトバランスが調整された各色の信号は色変換部43に入力される。この色変換部43では、RGB信号をいわゆるHSI信号に変換する。HSI信号は、色相(H)、彩度(S)、明度(I)を表しており、以後の検査のための画像処理はこのHSI信号を用いて行われ、各HSI信号はHフレームメモリ44H、Sフレームメモリ44S、Iフレーム44Iにそれぞれ格納される。また、RGB濃度変換部41R、41G、41Bからの各色信号を利用して、撮像画像を表示装置45により観察することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の検査装置では、ホワイトバランス調整を固定ホワイトバランスパラメータに依存して行っている。このことは、カメラを最初に使用する前に、予め当該カメラ固有のホワイトバランスパラメータを求め、このパラメータを設定しておく方式である。カメラ内のCCD等の各種部品や回路がホワイトバランス変動に経時的に影響を与えないのであればこの固定方式で問題ないが、実際には種々の変動が経時的に発生する。即ち、温度等の使用環境の変化による変動、カメラ内部品等の諸特性の経時的変動等によりホワイトバランス状況は変化する。このため、固定パラメータによる調整のみでは、RGB画像入力部39R、39G、39Bからの画像のホワイトバランスが当初の値から変動していると、正しいホワイトバランス調整が行われないことになり、検査精度の悪化要因となる。
【0008】
本発明は、このような従来の欠点を解決するためになされたもので、簡単な構成により経時的に変動するホワイトバランスに十分対応でき、常に正しい調整を可能としたカラーラインセンサカメラを用いた欠陥検査装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、カラーで文字が印刷され、かつタイミングマーカが形成された検査対象物を撮像したとき、前記タイミングマーカの検出に伴って前記検査対象物のR、G、B画像信号をRGB画像入力手段が入力し、これらの画像信号がホワイトバランスパラメータで調整された前記R、G、B画像信号を色変換部が入力して色変換して表示部に表示する欠陥検査装置であって、
前記検査対象物を搬送する搬送手段と、
この前記搬送手段に隣接して配置され、表面が分割されて白領域並びに黒領域が設けられた基準部材と、
前記検査対象物並びに前記基準部材を撮像し、赤、緑、青画像を撮像する3種のラインセンサを有するカメラと、
このカメラからの前記画像信号から前記基準部材の前記白領域の赤、緑、青のそれぞれの第1の画像信号及び前記黒領域の赤、緑、青のそれぞれの第2の画像信号のみを抽出する基準板画像入力部と、
前記第1の画像信号の前記白領域の輝度の平均レベル及び前記第2の画像信号の前記黒領域の輝度の平均レベル並びに目標レベルに基づいて前記赤、緑、青のホワイトバランスパラメータを算出するホワイトバランスパラメータ算出処理部と、
前記RGB画像入力手段からの前記検査対象物の画像信号を、前記ホワイトバランスパラメータに基づいて濃度変換した出力信号を前記色変換部に送出するRGB濃度変換部と
を備えたことを要旨とする。
【0010】
本発明においては、搬送手段が検査対象を搬送すると、3種のラインセンサを有するカメラが搬送手段に隣接して配置された基準部材と、検査対象とを撮像する。
【0011】
そして、ホワイトバランスパラメータ算出処理部がカメラによって撮像されたた基準部材の白領域並びに黒領域の各々の色のホワイトバランスパラメータを算出する。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の一実施例の主要構成を示す図であり、図3と同一な個所は同一符号を付し、かつ重複した説明は原則的に省略した。表面に文字34がカラー印刷された検査対象であるシート32は矢印の方向に搬送されるが、このカラー印刷された文字34は3板型CCDラインセンサカメラ33により検査のために撮像される。撮像された画像の各色成分信号はRGB各CCD38R、38G、38BからRGB各画像入力部39R、39G、39Bに入力され、ホワイトバランス調整を行うRGB各濃度変換部41R、41G、41Bにて補正処理が行われる。ホワイトバランス補正処理がなされた各RGB信号は、色変換部43にてH(色相)、S(彩度)、I(明度)方式に変換される。そして、以後の検査処理はこのHSI信号を使用して行われる。
【0013】
次に本発明の特徴であるホワイトバランスの調整について説明する。先ず、検査対象であるシート32の搬送路の近傍であって、3板型CCDラインセンサカメラ33による撮像範囲内に基準板11を配置する。このように配置することにより、検査対象の物品が順次検査処理が行われ搬送されていく場合であっても、基準板11は、カメラによって検査範囲を撮像する場合、検査対象の画像とともに基準板11の白並びに黒領域11w、11bの画像も撮像されることになる。即ち、経時的に検査対象画像が撮像されると同時に基準板11の画像も経時的に撮像され続けることになる。
【0014】
この基準板11は、中央から上下に2つの領域に区分されており、一方が白領域11wで他方が黒領域11bに形成されている。白領域11w並びに黒領域11bとも光学的に基準となる白並びに黒にされている。即ち、白領域11wは、赤(R)、緑(G)、青(B)成分はいずれも等しい有意な値になるように形成されており、黒領域11bは、RGB各色の成分はいずれもゼロになるように形成されている。
【0015】
今、3板型CCDラインセンサカメラ33により検査範囲を撮像した場合、シート32の表面に印刷されたカラーの文字34を含むシート32の画像とともに基準板11の白領域11w、黒領域11bの画像も撮像される。この結果、RGBに対応するCCD38R、38G、38Bからは、文字34の画像と基準板11の画像が併せて出力されることになる。そこで、検査対象である文字34の画像信号は、RGB画像入力部39R、39G、39Bに入力される如くし、基準板11の画像信号は、基準板画像入力部12に入力される。基準板画像入力部12に入力された基準板11の白領域11w並びに黒領域11bの画像は、RGBの各CCD38R、38G、38BにてRGB成分毎に出力されたものである。
【0016】
基準板画像入力部12のデータは、ホワイトバランスパラメータ算出処理部13に入力され、RGB毎に算出されたホワイトバランスパラメータはR濃度変換部41R、G濃度変換部41G、B濃度変換部41Bにそれぞれ入力して、ホワイトバランス補正が行われる。このように、検査対象を検査の目的で所定範囲撮像する際に、同時に基準板も撮像され白領域11w、黒領域11bの画像を抽出することができ、この結果を用いてホワイトバランスパラメータを作成することができることから、検査環境の変化があってもリアルタイムでそのときに最適なホワイトバランスを補正することができるようになった。
【0017】
さて、基準板画像入力部12に入力された基準板11の黒領域11b並びに白領域11wから赤(R)、緑(G)、青(B)成分の色信号を抽出して、ホワイトバランスパラメータ算出処理部13にて各色成分毎のホワイトバランスパラメータが算出される。これらのホワイトバランスパラメータは、RGB各濃度変換部41R、41G、41Bに提供される。図2は、ホワイトバランスパラメータ算出動作を概略的に示したもので、いずれも赤色(R)を例に説明する。
【0018】
図2(a)は、基準板11からの黒信号Rb並びに白信号Rwが、全くホワイトバランス補正の必要のない最適状態の場合を示したものである。入力信号(R
【外1】
の場合が理想的な黒であることからして、適正な黒を取り込んでいることを表し
【外2】
に相当するレベルとなっており、出力信号R´としては何らホワイトバランス補正を必要としていないことを示している。なお、黒信号、白信号の平均値は、基準板の黒領域11b並びに白領域11wにおいて一定の矩形領域が設定されており、この矩形領域内の平均輝度をいうものである。
【0019】
【外3】
からずれていることになる。このため、黒信号は30ほど下げるように補正し、白信号は55ほど上げるように補正することにより、適正な色信号として取り込むことができる。ここでは、赤(R)のみを例に説明したが、同様な補正処理を他の緑(G)、青(B)についても行うことにより、各色信号が適正な信号として取り込むことができる。
【0020】
以上の関係を数式で表現すると、次のようになる。ここで、Rは入力信号、
【外4】
平均レベル、Ltは目標レベル(基準板の白領域がこのラベルに変換される)である。なお、上記は赤(R)の例であるが、式中、緑はG、青はBであって、それぞれ上記の意味と同一である。
【0021】
【数1】
【数2】
【数3】
上記各数式に各色毎の数値を代入してその結果を該当する濃度変換部に設定することによって、適切なホワイトバランス調整が行われる。
【0022】
【発明の効果】
本発明によれば、検査対象が搭載される位置の近傍に白領域並びに黒領域からなる基準板を設け、検査対象を撮像すると同時にこの基準板の白領域並びに黒領域を撮像し、これら基準板からの信号に基づいてホワイトバランス調整を実施することができるようになり、このためリアルタイムでホワイトバランスの調整を行うことができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略構成図である。
【図2】本発明の動作を説明するためのグラフである。
【図3】従来技術を示す概略構成図である。
【符号の説明】
11 基準板
11w 白領域
11b 黒領域
12 基準板画像入力部
13 ホワイトバランスパラメータ算出処理部
32 シート
33 3板型CCDラインセンサカメラ
38R R−CCD
38G G−CCD
38B B−CCD
39R R画像入力部
39G G画像入力部
39B B画像入力部
41R R濃度変換部
41G G濃度変換部
41B B濃度変換部
43 色変換部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a defect inspection apparatus using a color line sensor camera.
[0002]
[Prior art]
In recent years, inspecting the surface quality of various parts, the printing status of patterns, characters, etc., the quality of baking, painting, etc. on the surface of the material, the surface to be inspected is imaged with a camera, and the resulting image is processed. By doing so, apparatuses for optically inspecting defects have become widespread. Whether the inspection target is good or bad is determined with respect to dirt, scratches, colors, and the like on the surface, and the inspection is normally performed with the article to be inspected being moved. In particular, black-and-white images have been the mainstream of conventional captured images, but color inspection using a color camera has also become an inspection item, and in addition to the complexity of surface patterns and the demand for high-precision inspection specifications. There is a need for an inspection device. FIG. 3 shows an example of an inspection apparatus for inspecting a sheet surface defect using a three-plate CCD line sensor camera as an apparatus that meets such requirements.
[0003]
The inspection apparatus shown in FIG. 3 first picks up an image of the surface of the
[0004]
Output signals from the
[0005]
In the case of precise color inspection, it is important to accurately capture the actual color to be inspected, but there may be variations in the output color signal depending on the characteristics of each CCD. As a result, a color different from the color to be inspected is output, and a correct inspection result cannot be obtained. For this reason, so-called white balance adjustment is performed. That is, the color reproducibility is improved by correcting the deviation from the RGB components constituting the standard color with respect to the output signal of each color. The output signals from the RGB
[0006]
The signals of each color whose white balance has been adjusted are input to the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional inspection apparatus, white balance adjustment is performed depending on a fixed white balance parameter. This is a method in which a white balance parameter specific to the camera is obtained in advance and this parameter is set before the camera is used for the first time. If various parts and circuits such as a CCD in the camera do not affect the white balance fluctuation over time, this fixing method is not a problem, but actually, various fluctuations occur over time. That is, the white balance situation changes due to fluctuations due to changes in the usage environment such as temperature, changes over time in various characteristics of camera components, and the like. For this reason, if the white balance of the image from the RGB
[0008]
The present invention has been made to solve such conventional drawbacks, and uses a color line sensor camera that can sufficiently cope with the white balance that varies over time with a simple configuration and always enables correct adjustment. An object is to provide a defect inspection apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, when an inspection object on which characters are printed in color and a timing marker is imaged, R, G, and B image signals of the inspection object are input to the RGB image as the timing marker is detected. A defect inspecting apparatus in which the color conversion unit inputs the R, G, B image signals in which these image signals are adjusted by the white balance parameter, and performs color conversion to display on the display unit.
Conveying means for conveying the inspection object,
The said is positioned adjacent to the conveying means, and the reference member surface is divided white region and the black region is provided,
A camera having three types of line sensors for imaging the inspection object and the reference member, and imaging red, green, and blue images;
From the image signal from the camera, only the first image signals of red, green, and blue in the white region of the reference member and the second image signals of red, green, and blue in the black region are extracted. A reference plate image input unit
The red, green, and blue white balance parameters are calculated based on an average level of luminance of the white region of the first image signal, an average level of luminance of the black region of the second image signal, and a target level. A white balance parameter calculation processing unit;
An RGB density conversion unit that sends an output signal obtained by density-converting the image signal of the inspection object from the RGB image input unit to the color conversion unit based on the white balance parameter. The gist.
[0010]
In the present invention, when the conveying means conveys the inspection object, a camera having three types of line sensors images the reference member arranged adjacent to the conveying means and the inspection object.
[0011]
Then, the white balance parameter calculation processing unit calculates the white balance parameter of each color of the white area and the black area of the reference member imaged by the camera.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of an embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted in principle. The
[0013]
Next, white balance adjustment, which is a feature of the present invention, will be described. First, the reference plate 11 is arranged in the vicinity of the conveyance path of the
[0014]
The reference plate 11 is divided into two regions from the center up and down, one of which is formed as a white region 11w and the other as a
[0015]
Now, when the inspection range is imaged by the three-plate CCD
[0016]
The data of the reference plate image input unit 12 is input to the white balance parameter calculation processing unit 13, and the white balance parameters calculated for each RGB are respectively input to the R
[0017]
Now, color signals of red (R), green (G), and blue (B) components are extracted from the
[0018]
FIG. 2A shows a case where the black signal Rb and the white signal Rw from the reference plate 11 are in an optimum state where no white balance correction is required. Input signal (R
[Outside 1]
Because the case of is an ideal black, it means that the appropriate black has been captured [Outside 2]
This indicates that no white balance correction is required for the output signal R ′. The average value of the black signal and the white signal means an average luminance in the rectangular area in which a certain rectangular area is set in the
[0019]
[Outside 3]
It will deviate from. For this reason, the black signal is corrected to be lowered by 30 and the white signal is corrected to be raised by 55, so that it can be taken in as an appropriate color signal. Here, only red (R) has been described as an example, but by performing the same correction process for other green (G) and blue (B), each color signal can be captured as an appropriate signal.
[0020]
The above relationship is expressed by mathematical formulas as follows. Where R is the input signal,
[Outside 4]
The average level, Lt, is the target level (the white area of the reference plate is converted to this label). In addition, although the above is an example of red (R), in the formula, green is G and blue is B, and each has the same meaning as described above.
[0021]
[Expression 1]
[Expression 2]
[Equation 3]
Appropriate white balance adjustment is performed by substituting the numerical value for each color into each of the above equations and setting the result in the corresponding density converter.
[0022]
【The invention's effect】
According to the present invention, a reference plate composed of a white area and a black area is provided in the vicinity of a position where the inspection object is mounted, and simultaneously, the white area and the black area of the reference plate are imaged. The white balance can be adjusted based on the signal from the camera, and thus the white balance can be adjusted in real time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph for explaining the operation of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a conventional technique.
[Explanation of symbols]
11 Reference plate
38G G-CCD
38B B-CCD
39R R image input unit 39GG G
Claims (2)
前記検査対象物を搬送する搬送手段と、
この前記搬送手段に隣接して配置され、表面が分割されて白領域並びに黒領域が設けられた基準部材と、
前記検査対象物並びに前記基準部材を撮像し、赤、緑、青画像を撮像する3種のラインセンサを有するカメラと、
このカメラからの前記画像信号から前記基準部材の前記白領域の赤、緑、青のそれぞれの第1の画像信号及び前記黒領域の赤、緑、青のそれぞれの第2の画像信号のみを抽出する基準板画像入力部と、
前記第1の画像信号の前記白領域の輝度の平均レベル及び前記第2の画像信号の前記黒領域の輝度の平均レベル並びに目標レベルに基づいて前記赤、緑、青のホワイトバランスパラメータを算出するホワイトバランスパラメータ算出処理部と、
前記RGB画像入力手段からの前記検査対象物の画像信号を、前記ホワイトバランスパラメータに基づいて濃度変換した出力信号を前記色変換部に送出するRGB濃度変換部と
を具備することを特徴とする欠陥検査装置。 When an image of an inspection object on which characters are printed in color and a timing marker is imaged, the RGB image input means inputs R, G, B image signals of the inspection object along with the detection of the timing marker. A defect inspection apparatus in which the color conversion unit inputs the R, G, and B image signals in which these image signals are adjusted with white balance parameters, performs color conversion, and displays them on the display unit,
Conveying means for conveying the inspection object,
The said is positioned adjacent to the conveying means, and the reference member surface is divided white region and the black region is provided,
A camera having three types of line sensors for imaging the inspection object and the reference member, and imaging red, green, and blue images;
From the image signal from the camera, only the first image signals of red, green, and blue in the white region of the reference member and the second image signals of red, green, and blue in the black region are extracted. A reference plate image input unit
The red, green, and blue white balance parameters are calculated based on an average level of luminance of the white region of the first image signal, an average level of luminance of the black region of the second image signal, and a target level. A white balance parameter calculation processing unit;
An RGB density conversion unit that sends an output signal obtained by density-converting the image signal of the inspection object from the RGB image input means based on the white balance parameter to the color conversion unit. A feature defect inspection device.
前記ホワイトバランスパラメータ算出処理部により得られたパラメータ信号並びに前記3種のセンサからの検査対象の画像データが入力された各画像データの濃度を変換することを特徴とする請求項1記載の欠陥検査装置。 RGB density converter
2. The defect inspection according to claim 1, wherein the density of each image data to which the parameter signal obtained by the white balance parameter calculation processing unit and the image data to be inspected from the three types of sensors are input is converted. apparatus.
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