JP4315899B2 - 表面検査方法及び表面検査装置 - Google Patents
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Description
そして、先行技術文献情報として下記に示す特許文献1には、検査光の特定パターンとして所定の横幅を備えたストライプ状の明暗パターンを用い、被検査面と撮像ユニットのいずれかを時間の経過と共に移動させることで塗装面の欠陥を検査する技術が記されている。この特許文献1に記された検査装置では、明のストライプ部位では暗く、暗のストライプ部位では明るく撮像される画像を欠陥画像の候補として捕え、撮像画像に存在する欠陥候補点の中から被検査面の相対移動量と比例して移動するものが欠陥と判定される。しかし、この従来技術では、検査光がストライプ状の明暗パターンであるため、照射光の回り込みは、ストライプ状の明暗パターンを横断する方向でしか発生しない。その結果、例えばこのストライプパターンのストライプ方向(ストライプの延長方向と同方向)に沿って延びた特に小さい傷などは、検査光によって十分に照射され難いため、欠陥として捕らえ難いという問題があった。
検査光の前記特定パターンを、所定寸法の暗部と前記暗部を外周から包囲する明部とからなる単位発光面を前記相対移動の方向と交差する方向に複数隣接配置した発光面列と、前記発光面列と隣接した位置で前記発光面列と平行に連続的に延びた列状暗部とで構成し、
前記撮像部によって撮像される前記発光面列の画像に基づいて第1の欠陥を検出し、前記撮像部によって撮像される前記列状暗部の画像に基づいて前記第1の欠陥と異なる第2の欠陥を検出するように構成した点にある。
したがって、本発明の第2の特徴構成による表面検査装置では、照明部の装置自身としては、前記技術文献に記載されているような、全面に発光素子が付いた従来の装置をそのまま利用することができる。さらに、この照明部の発光素子の一部を適宜消灯操作することで、単位発光面や暗部の面積及び形状を比較的自由に設定変更できて好都合である。
前記欠陥検知手段が、前記撮像画像における孤立した高輝度領域を欠陥候補と判定する孤立点抽出部を備え、
検査光の前記所定パターンが、所定寸法の暗部と前記暗部を外周から包囲する明部とからなる単位発光面を前記相対移動の方向と交差する方向に多数隣接配置した発光面列と、前記発光面列と隣接した位置で前記発光面列と平行に連続的に延びた列状暗部とを有する点にある。
このように構成すると、形状が六角形と等しく、寸法も互いに等しい単位発光面のみで発光面列を埋め尽くすことができるので、特定パターンが規則正しいものとなり、照明部の設計や製作が容易となるだけでなく、欠陥検出のためのアルゴリズムがより単純化されて都合が良い。また、特定パターンの基本をセルが六角形のハニカム状とすれば、明部を構成する水平な辺が左右に隣接する複数の発光面列にわたって連続的に延びることがないので、小さな欠陥は必ずいずれかの発光面列において確実に孤立点として検出される。
図2に示すように、照明部3には、多数のLED素子30を、被検査面に特定パターンPを持つ検査光が照射されるように配置している。この特定パターンPは、所定寸法(直径数十mm程度)の暗部Dと、暗部Dを外周から包囲する六角形の明部Lとからなる単位発光面Uを上下方向(コンベア2の移動方向と交差する方向の一例)に多数隣接配置した発光面列FRの他に、やはり上下方向に連続的に延びた列状暗部DRを備えている。列状暗部DRと発光面列FRとは左右に隣接した位置にあり、いずれも、発光面3aの下端付近から上端付近まで延びている。尚、ここでは、六角形の明部Lは多数のLED素子30を切れ目無く隣接配置して形成することで、暗部Dを全周から包囲している。
1基の撮像カメラ4が、そのレンズ面4aが発光面3a内の中央に近い暗部Dに位置するように組み込まれている。但し、照明部3の発光面3aサイズによっては複数の撮像カメラ4を設置すれば良い。
そして、被検査面に小さい欠陥(凹凸や傷など)が存在する場合は、欠陥が発光面列FRに進入している時に、その欠陥を外周から照射する検査光による乱反射により、暗領域に白く浮かび上がる孤立点X1として示される。また、入力画像に見られる単位発光面Uの二分の一前後を超えるような比較的大きな寸法の欠陥が存在する場合は、欠陥像が発光面列FRにある間はLED素子30の反射像と融合するために孤立点とならないが、図4に示すように、発光面列FRから出て列状暗部DRに進入した時に、その欠陥を外周から照射する検査光による乱反射により、暗領域に白く浮かび上がる孤立点X2として表示される。
すなわち、欠陥検出は、2値化画像における輝度が突出している領域(この実施形態では白い領域)であって、所定のパターンで連続していない領域、つまり孤立点を探し出せば良い。そして、所定レベルの輝度値(濃度値)を有しながら連続する画素を探したり、孤立した領域を探したりする画像処理アルゴリズム自体は良く知られたものを用いることができる。
まず、撮像カメラ4から画像入力部7を介して順次送られてくるフレーム画像をメモリ8に取り込む(#01)。取り込まれた入力画像は、輝度調整部61によって輝度(濃度値)調整される(#02)。その際に入力画像の特徴量が必要となるが、その特徴量は入力画像を所定数の区画に分割し、個々の区画毎に演算された濃度平均値の最大値を特徴量とすることが好ましい。この特徴量は、次の2値化閾値の決定や撮像カメラ4のレンズ開口度の調整にも利用できる。次に、2値化閾値決定部62aで2値化閾値が決定されるとともに(#03)、画像特徴抽出部62bで画像の平滑化及びエッジ強調を行った後(#04)、この入力画像は2値化処理されて2値化画像となる(#05)。
上述した実施形態では、検査光の特定パターンが一定に固定され、列状暗部が発光面列の等倍の幅を備えている構成としたが、予測される欠陥の最大寸法に応じて列状暗部の幅を選択的に設定変更可能な構成としても良い。このような構成は、例えば、照明部3の照射面3aの全体に、多数のLED素子30を、六角形の単位発光面Uが上下左右に満遍なく連接されたハニカム状となるように配置しておき、必要な列状暗部の幅に応じて、所定の位置のLED素子30が消灯されるようにすれば実現できる。このように構成することで、より大きなサイズの欠陥の検知に適した、例えば、列状暗部が発光面列の2乃至3倍の幅を備えている特定パターンに適宜切り替えることができる。
2:コンベア(搬送機構)
3:照明部(撮像ユニットA)
L:明部
D:暗部
U:単位発光面
FR:発光面列
DR:列状暗部
WL:白い輪郭線
X1,X2:孤立点(欠陥候補)
4:撮像カメラ(撮像ユニットA)
5:コントローラ
6:欠陥評価手段
30:発光素子(LED素子)
60A:前処理部
60B:欠陥決定部(欠陥検知手段)
61:輝度調整部
62:2値化処理部
63:欠陥候補抽出部(孤立点抽出部)
64:欠陥候補選別部
65:画像マスク生成部
66:ラベル設定部
67:面積演算部
68:欠陥判定部
Claims (3)
- 被検査面に特定パターンの検査光を照射する照明部と、前記照明部によって照射された被検査面を撮像可能な撮像部とで撮像ユニットを構成し、被検査面を前記撮像ユニットに対して相対移動させながら、得られた前記撮像画像に含まれる孤立した高輝度領域を欠陥候補と判定する表面検査方法であって、
検査光の前記特定パターンを、所定寸法の暗部と前記暗部を外周から包囲する明部とからなる単位発光面を前記相対移動の方向と交差する方向に複数隣接配置した発光面列と、前記発光面列と隣接した位置で前記発光面列と平行に連続的に延びた列状暗部とで構成し、
前記撮像部によって撮像される前記発光面列の画像に基づいて第1の欠陥を検出し、前記撮像部によって撮像される前記列状暗部の画像に基づいて前記第1の欠陥とは異なる第2の欠陥を検出するように構成した表面検査方法。 - 前記相対移動方向に沿った方向に前記発光面列が連続配置された前記特定パターンを形成可能なように、多数の発光素子を隣接配置し、前記発光素子の一部を適宜消灯操作する請求項1に記載の表面検査方法。
- 被検査面に特定パターンの検査光を照射する照明部と、前記照明部によって照射された被検査面を撮像可能な撮像部とからなる撮像ユニット、前記被検査面を前記撮像ユニットに対して相対移動させる搬送機構、及び、得られた前記撮像画像に基づいて前記被検査面の欠陥を検知する欠陥検知手段を備えている表面検査装置であって、
前記欠陥検知手段が、前記撮像画像における孤立した高輝度領域を欠陥候補と判定する孤立点抽出部を備え、
検査光の前記所定パターンが、所定寸法の暗部と前記暗部を外周から包囲する明部とからなる単位発光面を前記相対移動の方向と交差する方向に多数隣接配置した発光面列と、前記発光面列と隣接した位置で前記発光面列と平行に連続的に延びた列状暗部とを有する表面検査装置。
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