JP4420602B2

JP4420602B2 - 外観検査装置及び外観検査方法

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Publication number: JP4420602B2
Application number: JP2002374755A
Authority: JP
Inventors: 昇一駒坂; 剛吉永
Original assignee: Asahi Kasei Homes Corp
Current assignee: Asahi Kasei Homes Corp
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: JP2004205338A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に規則性を持った模様を形成した板状製品の外観を検査するための装置及びそれを用いた検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、建物の外壁として、工場生産されたＡＬＣ（軽量気泡コンクリート）製の外壁材やプレキャストコンクリート製の外壁材、或いは硬質木片セメント板製の外壁材等が使用されている。このような外壁材では外観を豪華に見せるために彫りの深い凹凸模様を形成したものが多い。
【０００３】
一方、画像処理によって製品の外観不良を検査する方法として、ＣＣＤ（電荷結合デバイス）カメラで撮影された画像を予め設定されている標準画像との濃度差を２値化閾値で全画素を２値化し、表面傷等の不良部分の面積値により良否を判定する方法が一般的に行われている。
【０００４】
また、この２値化の際に光源からの距離に起因する明るさムラがある場合や検査対象物の表面が均一でない場合は、良品画像を比較のための標準画像として予め登録しておき、その標準画像と検査対象画像との濃度差を差分した差分画像を２値化し、２値化後の値から不良部を判別してその不良部分の面積を演算し、部分不良判定の基準となる面積値と比較して部分不良判定を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３３４８１２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来例では、検査対象画像と比較するための標準画像となる良品画像を予め登録しておかなければならず、外壁材の外観検査に適用する場合には、サイズや模様が数万種類に及ぶ膨大な数の外壁材の標準画像を予め登録する必要があった。また、新しい模様やサイズが発生する度に標準画像を用意しなければならないため面倒であった。
【０００７】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、標準画像を用意する必要がなく直接、検査対象画像から模様以外の凹凸を判定出来る外観検査装置及びそれを用いた検査方法を提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る外観検査装置は、表面に規則性を持った模様を形成した板状製品の外観を検査するための装置であって、前記板状製品の表面に斜め方向から光を投光する投光手段と、前記投光手段から投光された光の前記板状製品からの反射光を受光して電気信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段によって変換された電気信号からなる原画像の検出データについて前記投光手段からの距離に起因する明るさのムラを補正する明るさムラ補正手段と、前記原画像の検出データに対して前記明るさムラ補正手段による明るさムラ補正処理をなされたデータに第１の閾値区間を設定し、当該第１の閾値区間に基づいて前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を特定し、当該特定に基づいて前記原画像の検出データから前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を分離して排除する模様データ排除手段と、前記模様データ排除手段に基づいて前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を分離して排除された排除後の原画像の検出データに対し、再度、前記明るさムラ補正手段により明るさのムラを補正し、当該補正後のデータに対して前記第１の閾値区間内に包含され且つ該第１の閾値区間よりも狭い区間を形成する第２の閾値区間を設定し、当該第２の閾値区間に基づいて前記板状製品に存在する模様以外の凹凸部を判定する凹凸部判定手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、前記模様データ排除手段は、原画像の検出データに対して前記明るさムラ補正手段による明るさムラ補正処理をなされたデータから前記板状製品の規則性を持った模様の方向と平行なラインに沿って濃淡値の平均値を算出し、その平均値が特異な部位を、前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分と判断し、当該判断に基づいて前記原画像の検出データから前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を分離して排除することを特徴とする。
【００１０】
また、前記明るさムラ補正手段は、前記投光手段からの同一距離のラインに沿って原画像の濃淡値の平均値を算出し、その平均値から、前記投光手段からの距離と前記原画像の濃淡値の平均値との関係を表す２次近似曲線を算出し、その２次近似曲線により２次曲線近似した座標の点数を所定の数値にて指定することにより前記原画像の検出データを変換することを特徴とする。
【００１１】
また、前記模様データ排除手段は、前記光電変換手段から得られた原画像の検出データに対しても前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を分離して排除可能に構成され、前記凹凸部判定手段は、前記模様データ排除手段により前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を分離して排除された後の原画像の検出データに対しても、前記板状製品に存在する模様以外の凹凸部を判定可能に構成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、前記凹凸部判定手段は、前記光電変換手段から得られた原画像の検出データに対し前記明るさムラ補正手段による明るさムラ補正処理をなされたデータに基づいても、前記板状製品に存在する凹凸部を判定可能に構成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、上述の如く構成したので、投光手段により板状製品の表面に真上から平行に光を投光するか若しくは斜め方向から光を投光することで、上方から見たとき該板状製品の表面の凹凸部に応じた明暗を付けることが出来る。投光手段は蛍光管等のような直線状の光源を板状製品の検出長さ方向に配置すれば好ましい。また、光電変換手段を真上に配置することで受光補正が不要となり好ましい。ここで、模様以外の凹凸部としてはアバタ傷や線傷、窪み、欠け、目地不良等の種々の凹凸傷を想定出来る。
【００１４】
そして、投光された板状製品の真上に配置したＣＣＤ（電荷結合デバイス）カメラ等の光電変換手段により板状製品からの反射光を受光して明暗に応じた電気信号に変換し、斜め方向から光を投光した場合には明るさムラ補正手段によりその光電変換手段によって変換された電気信号からなる検出データについて、その検出部位の投光手段からの距離に起因する明るさのムラを補正する。
【００１５】
この補正には最小自乗法による２次曲線近似を採用することが好ましい。これは検出データからなる座標値群から最小自乗法により２次曲線Ｙ＝ａＸ^２＋ｂＸ＋ｃの各係数値ａ，ｂ，ｃを決定し、２次曲線近似する座標の点数を、例えば、３から５１２までの数値にて指定し、模様データ排除手段により所定の閾値を設定して板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を分離して排除し、凹凸部判定手段により板状製品に存在する模様以外の凹凸部を判定することが出来る。
【００１６】
尚、前記模様データ排除手段により分離して排除された板状製品の模様に応じた規則性の有る部分のデータから前記凹凸部判定手段により前記板状製品に存在する模様以外の凹凸部を判定することも出来る。
【００１７】
また、本発明に係る外観検査方法は、表面に規則性を持った模様を形成した板状製品の外観を検査する方法であって、投光手段により板状製品の表面に斜め方向から光を投光し、その投光された光の該板状製品からの反射光を受光して電気信号に変換する段階と、その電気信号からなる原画像の検出データについて前記投光手段からの同一距離のラインに沿って原画像の濃淡値の平均値を算出し、その平均値から、前記投光手段からの距離と前記原画像の濃淡値の平均値との関係を表す２次近似曲線を算出し、その２次近似曲線により２次曲線近似した座標の点数を所定の数値にて指定することにより前記原画像の検出データを変換することにより距離に起因する明るさのムラを補正する段階と、その明るさのムラが補正されたデータに第１の閾値区間を設定し、当該第１の閾値区間に基づいて前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を特定し、当該特定に基づいて前記原画像の検出データから前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を原画像から分離して排除する段階と、当該排除する段階を経て前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を分離して排除した排除後の原画像の検出データに対し、再度、前記投光手段からの距離に起因する明るさのムラを補正する段階と、その明るさのムラが補正されたデータに対して前記第１の閾値区間内に包含され且つ該第１の閾値区間よりも狭い区間を形成する第２の閾値区間を設定し、当該第２の閾値区間から前記板状製品に存在する模様以外の凹凸部を判定する段階とを含むことを特徴とする。
【００１８】
上記検査方法によれば、先ず、板状製品の規則性を持った模様に応じた規則性の有る部分に応じた第１の閾値を設定して、検出データから板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を分離して排除した後、板状製品に存在する模様以外の凹凸部に応じた第２の閾値を設定して、検出データから板状製品に存在する模様以外の凹凸部を判定することが出来る。
【００１９】
規則性の有る部分に応じた検出データは、その絶対値が非常に大きいので明るさムラ補正を行っても、その検出データがノイズになってしまい十分な補正が出来ない。そこで、規則性の有る部分の検出データを模様データ排除手段により排除した後、再度明るさムラ補正を行うことで補正が十分となり、第２の閾値で小さい傷等の凹凸部をクローズアップして模様以外の小さい傷等の凹凸部を判定することが可能になる。この場合の明るさムラ補正手段は１回目、２回目用に別々に設けても良いし、両方を兼ねても良い。通常は補正するための計算式等のプログラムが同一となるので両方を兼ねた方が好ましい。
【００２０】
また、板状製品の模様に応じて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に２回検査し、それ等を合成して板状製品に存在する模様以外の凹凸部を判定することも出来る。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係る外観検査装置及びそれを用いた検査方法の一例として、表面模様付きＡＬＣパネルの外観検査装置及びそれを用いた検査方法に適用した場合の一実施形態を具体的に説明する。図１は本発明に係る外観検査装置の構成を示す模式ブロック図、図２は本発明に係る外観検査装置の検査原理を説明する図、図３は本発明に係る外観検査装置により検査を行う様子を示すフローチャート、図４はＡＬＣパネル表面に模様溝が無い場合の凹凸部の検出を行う様子を説明する図、図５は表面に模様溝と凹凸部であるアバタ傷が形成されたＡＬＣパネルの一例を示す平面図、図６は図５のＡＬＣパネルの表面の一部を光電変換手段となるＣＣＤカメラで撮像した様子を示す図である。
【００２２】
また、図７（ａ）は図６に示す原画像の検出データをアナログ／デジタル変換した濃淡値の様子を示す図、図７（ｂ）は投光手段から同一距離にある原画像の濃淡値の平均値を示す図、図７（ｃ）は図７（ｂ）の平均値から求めた２次近似曲線に基づいて原画像の濃淡値を変換して明るさムラ補正した濃淡値を示す図、図７（ｄ）は図７（ｃ）の明るさムラ補正した濃淡値において投光手段から同一距離にある明るさムラ補正した濃淡値の平均値を示す図である。
【００２３】
また、図８（ａ）は投光手段から同一距離にある原画像の濃淡値の平均値を座標軸にプロットした図、図８（ｂ）は図８（ａ）の原画像の濃淡値の平均値から２次近似曲線を算出する様子を示す図、図８（ｃ）は図８（ｂ）で求めた２次近似曲線に基づいて原画像の濃淡値を変換して明るさムラ補正した濃淡値の平均値を座標軸にプロットした図、図８（ｄ）は凹凸部であるアバタ傷が発生しているラインでの濃淡値を座標軸にプロットした図である。
【００２４】
また、図９（ａ）は原画像の検出データから特異な部位を排除したデータをアナログ／デジタル変換した濃淡値の様子を示す図、図９（ｂ）は投光手段から同一距離にある分離した画像の濃淡値の平均値を示す図、図９（ｃ）は図９（ｂ）の平均値から求めた２次近似曲線に基づいて分離した画像の濃淡値を変換して明るさムラ補正した濃淡値を示す図である。
【００２５】
また、図10（ａ）は原画像の検出データから特異な部位を特定し、濃淡平均値で閾値を２００以上、１００以下に設定して板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を分離する様子を示す図、図10（ｂ）は分離した画像の濃淡値の平均値を座標軸にプロットした図、図10（ｃ）は図10（ａ）の分離した画像の濃淡値の平均値から２次近似曲線を算出する様子を示す図、図10（ｄ）は図10（ｃ）で求めた２次近似曲線に基づいて分離した画像の濃淡値を変換して明るさムラ補正した濃淡値の平均値を座標軸にプロットした図、図11は凹凸部であるアバタ傷が発生しているラインでの濃淡値を座標軸にプロットした図である。
【００２６】
図１及び図２において、１は表面に規則性を持った模様を形成した板状製品となるＡＬＣ（軽量気泡コンクリート）パネル２の外観を検査するための外観検査装置であり、３はＡＬＣパネル２の表面に斜め方向から光を投光する投光手段となる直線状の蛍光灯である。尚、図示しないがＡＬＣパネル２表面の真上から平行光線を投光する投光手段を採用する場合もある。
【００２７】
本実施形態の蛍光灯３は、その長手方向がＡＬＣパネル２の検査方向（図２の左右方向）と直交する方向（図２の紙面と垂直方向）に配置され、高周波電源３ａにより点灯される。尚、直線状の蛍光灯３の代わりに点光源をＡＬＣパネル２の対角線方向から投光しても良い。
【００２８】
４は蛍光灯３から投光された光のＡＬＣパネル２からの反射光３ｂを受光して電気信号に変換する光電変換手段となるＣＣＤ（電荷結合デバイス）カメラであり、蛍光灯３により投光されたＡＬＣパネル２の真上に配置され、カメラ電源４ａにより駆動される。
【００２９】
５は画像処理装置であり、ＣＣＤカメラ４によって変換された電気信号からなる検出データについて蛍光灯３からの距離に起因する明るさのムラを補正するための明るさムラ補正手段と、検出データからＡＬＣパネル２の模様に応じた規則性の有る部分を分離して排除する模様データ排除手段と、該模様データ排除手段によりＡＬＣパネル２の模様に応じた規則性の有る部分を原画像から分離して排除され、且つ明るさムラ補正手段により明るさのムラが補正されたデータからＡＬＣパネル２に存在する模様以外の凹凸部となるアバタ傷や線傷、窪み、欠け、目地不良等の種々の凹凸傷を判定する凹凸部判定手段とを含むコンピュータシステムにより構成される。尚、画像処理装置５は市販のパソコンレベルの画像処理装置（ファースト社製「画像処理用ソウトウエアライブラリ関数」のソフトウエアを搭載した画像処理装置）が適用出来る。
【００３０】
６は画像処理装置５に接続され、ＣＣＤカメラ４により撮像されたＡＬＣパネル２の画像や、明るさのムラが補正された後の画像、更にはＡＬＣパネル２の模様に応じた規則性の有る部分を原画像から分離して排除された画像、ＡＬＣパネル２に存在する模様以外の凹凸部の画像等を適宜モニター出来るビデオモニターである。
【００３１】
図１では蛍光灯３、高周波電源３ａ及びＣＣＤカメラ４、カメラ電源４ａが夫々２組設けられており、連続して生産されるＡＬＣパネル２の製造工程において、コンベア上を移送されるＡＬＣパネル２を所定の位置に設置された二対の蛍光灯３とＣＣＤカメラ４とにより撮像するように構成した一例である。
【００３２】
尚、固定位置に配置したＡＬＣパネル２に対して、キャリッジに搭載された一対の蛍光灯３とＣＣＤカメラ４とが一体的に移動してＡＬＣパネル２を撮像するように構成することも出来る。
【００３３】
図２（ｂ）に示すように、蛍光灯３によりＡＬＣパネル２の表面に対して斜め方向から光を投光すると、ＡＬＣパネル２表面に形成された溝部２ａの蛍光灯３に背を向けた部分のＣＣＤカメラ４により撮像されたビデオ信号は該ＡＬＣパネル２表面の平坦部のビデオ信号よりも暗くなり、該溝部２ａの蛍光灯３に対面した部分のＣＣＤカメラ４により撮像されたビデオ信号は該ＡＬＣパネル２表面の平坦部のビデオ信号よりも明るくなる。この明暗を検知することによりＡＬＣパネル２表面に形成された溝部２ａが検出出来る。
【００３４】
次に図３を用いて本発明に係る外観検査装置によりＡＬＣパネル２の外観を検査する様子について説明する。先ず、図３のステップＳ_１において、ＣＣＤカメラ４によりＡＬＣパネル２表面の画像を１枚撮影する（図５、図６参照）。ＣＣＤカメラ４により撮影されたアナログビデオ信号はアナログ／デジタル変換されて、１〜２５６の範囲でデジタル濃淡値に変換される（ステップＳ_２、Ｓ_３）。図７（ａ）はＣＣＤカメラ４により撮影されたアナログビデオ信号がアナログ／デジタル変換されたデジタル濃淡値の一例である。
【００３５】
そして、ステップＳ_４において、図７（ａ）に示すような原画像の検出データとなるデジタル濃淡値の中で規則性デザインに相当する特異な部位が存在するか否かを判断する。その場合、例えば、板状製品であるＡＬＣパネル２の規則性を持った模様溝部２ａの方向と平行なラインに沿ってデジタル濃淡値の平均値を算出し（図７（ｂ）参照）、その濃淡平均値が特異な部位をＡＬＣパネル２の模様に応じた規則性の有る部分と判断することが出来る。図７（ｂ）では濃淡平均値で「２００」と「４５」が隣接して現れた部位がＡＬＣパネル２の模様溝部２ａであると判断される。
【００３６】
ステップＳ_４において、規則性デザインが無いと判断される場合には、ステップＳ_５において、明るさムラが有るか否かを判断する。図７（ａ）に示すように、投光手段で照明となる蛍光灯３に近い方（図７（ａ）の下側）がデジタル濃淡値が大きく、蛍光灯３から遠い方（図７（ａ）の上側）がデジタル濃淡値が小さい分布を示していれば明るさムラが有ると判断される。
【００３７】
ステップＳ_５において、明るさムラが有ると判断された場合には、ステップＳ_６において、原画像のデジタル濃淡値から投光手段であって照明となる蛍光灯３からの同一距離のライン（例えば、図７（ａ）の左右方向ライン）に沿ってデジタル濃淡値の平均値を算出する（図７（ｂ）参照）。図４（ａ）は、そのデジタル濃淡値の平均値を座標軸上にプロットした図である。
【００３８】
図４（ａ）は模様溝が無いＡＬＣパネル２をＣＣＤカメラ４により撮像した明るさムラ補正前のビデオ信号の蛍光灯３からの同一距離にある濃淡値を平均化した波形の一例であり、縦軸の「照明からの距離」は蛍光灯３からの離間距離（cm）を示す目盛りである。
【００３９】
一方、横軸はデジタル濃淡値に対応する目盛りであり、ＣＣＤカメラ４から出力される明るさに比例した電圧信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）した後のデジタル値である。例えば、ＣＣＤカメラ４の明るさ出力値（電圧値）の最低値から最大値の範囲を０Ｖ〜５Ｖとしたとき、Ａ／Ｄコンバータで１〜２５６のデジタル値に変換した値を採用する。
【００４０】
次に、ステップＳ_７において、図４（ａ）に示す濃淡平均値から、図４（ｂ）に示すような２次近似曲線ｍ_１を算出する。
【００４１】
図４（ｂ）は図４（ａ）の波形について、検出データからなる座標値群から最小自乗法により２次曲線Ｙ＝ａＸ^２＋ｂＸ＋ｃの各係数値ａ，ｂ，ｃを決定して、２次近似曲線ｍ_１を生成したものである。
【００４２】
次にステップＳ_８において、生成した２次近似曲線ｍ_１に基づいて、原画像の検出データを変換して明るさのムラを補正する。
【００４３】
図４（ｃ）は図４（ｂ）に示す２次近似曲線ｍ_１により２次曲線近似した原画像の座標の点数を、例えば、３から５１２までの数値にて指定することで明るさムラを補正した後の蛍光灯３から同一距離にある濃淡平均値を座標軸上にプロットした図である。
【００４４】
次にステップＳ_９において、板状製品となるＡＬＣパネル２に存在する模様以外の凹凸部となるアバタ傷ｔの有る部分を特定する。図４（ｄ）は明るさムラ補正後のアバタ傷ｔが発生しているラインでの濃淡波形を示し、所定の閾値Ｌ_１，Ｌ_２を設定して模様溝部２ａが無いＡＬＣパネル２の表面に存在する模様以外の凹凸部となるアバタ傷ｔを判定する。図４（ｄ）では、閾値Ｌ_１を１２０に設定し、閾値Ｌ_２を１３５に設定して、それ等の閾値Ｌ_１，Ｌ_２から外れるデジタル濃淡値として検出されたアバタ傷ｔを検出している。
【００４５】
前記ステップＳ_５において、明るさムラが無いと判断された場合には、ステップＳ_９において、原画像のデジタル濃淡値から特異な濃淡値が検出された部位をアバタ傷ｔとして直接検出することが出来る。
【００４６】
図５は表面に規則性を持った模様溝部２ａを形成した板状製品となるＡＬＣパネル２の一例であって所定部位に模様以外の凹凸部となるアバタ傷ｔが形成されている。図６は図５のアバタ傷ｔが存在する部位をＣＣＤカメラ４で撮像したカメラの視野４ｂの範囲でのアナログビデオ画像である。
【００４７】
そして、図７（ａ）はＣＣＤカメラ４から出力される明るさに比例した電圧信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）した後のデジタル濃淡値である。
【００４８】
前記ステップＳ_４において、図７（ａ）に示す原画像の検出データとなるデジタル濃淡値の中で規則性デザインに相当する特異な部位が存在するか否かを判断するが、図７（ｂ）に示すように、板状製品であるＡＬＣパネル２の規則性を持った模様溝部２ａの方向と平行なラインに沿って、図７（ａ）に示すデジタル濃淡値の平均値を算出し、その濃淡平均値が特異な部位をＡＬＣパネル２の模様に応じた規則性の有る部分と判断することが出来る。図７（ｂ）では濃淡平均値で「２００」と「４５」が隣接して現れた部位がＡＬＣパネル２の模様溝部２ａであると判断される。
【００４９】
そして、前記ステップＳ_４において、規則性デザインが有ると判断された場合には、ステップＳ₁₀において、明るさムラが有るか否かを判断する。図７（ａ），（ｂ）に示すように、投光手段で照明となる蛍光灯３に近い方（図７（ａ），（ｂ）の下側）がデジタル濃淡値が大きく、蛍光灯３から遠い方（図７（ａ），（ｂ）の上側）がデジタル濃淡値が小さい分布を示していれば明るさムラが有ると判断される。
【００５０】
ステップＳ₁₀において、明るさムラが無いと判断された場合には、ステップＳ₁₁において、原画像の検出データであるデジタル濃淡値から板状製品の規則性を持った模様溝部２ａの方向と平行なライン（例えば、図７（ａ）の左右方向ライン）に沿ってデジタル濃淡値の平均値を算出する（図７（ｂ）参照）。
【００５１】
そして、ステップＳ₁₂において、その濃淡平均値が特異な部位を特定し、ステップＳ₁₃において、原画像の検出データから、その濃淡平均値が特異な部位を板状製品となるＡＬＣパネル２の模様溝部２ａに応じた規則性の有る部分と判断して分離して排除する。
【００５２】
次にステップＳ_９において、原画像の検出データから、その濃淡平均値が特異な部位の検出データを削除した分離した画像に基づいて、前述と同様に、板状製品となるＡＬＣパネル２に存在する模様以外の凹凸部となるアバタ傷ｔの有る部分を特定する。
【００５３】
例えば、図４（ｄ）で示したと同様に、アバタ傷ｔが発生しているラインでの濃淡波形において、所定の閾値Ｌ_１，Ｌ_２を設定して模様溝部２ａが有るＡＬＣパネル２の表面に存在する模様以外の凹凸部となるアバタ傷ｔを判定する。
【００５４】
前記ステップＳ₁₀において、図７（ａ）に示すように、投光手段で照明となる蛍光灯３に近い方（図７（ａ）の下側）がデジタル濃淡値が大きく、蛍光灯３から遠い方（図７（ａ）の上側）がデジタル濃淡値が小さい分布を示していて明るさムラが有ると判断された場合には、ステップＳ₁₄に進む。
【００５５】
ステップＳ₁₄において、図７（ａ）に示す原画像のデジタル濃淡値から投光手段であって照明となる蛍光灯３からの同一距離のライン（図７（ａ）の左右方向ライン）に沿ってデジタル濃淡値の平均値を算出する（図７（ｂ）参照）。図８（ａ）は、そのデジタル濃淡値の平均値を座標軸上にプロットした図である。
【００５６】
図８（ａ）は図５に示すような模様溝部２ａが有るＡＬＣパネル２をＣＣＤカメラ４により撮像した明るさムラ補正前のビデオ信号の蛍光灯３からの同一距離にある濃淡値を平均化した波形の一例であり、縦軸の「照明からの距離」は蛍光灯３からの離間距離（cm）を示す目盛りである。
【００５７】
次に、ステップＳ₁₅において、図８（ａ）に示す濃淡平均値から、図８（ｂ）に示すような２次近似曲線ｍ_２を算出する。
【００５８】
図８（ｂ）は図８（ａ）の波形について、データからなる座標値群から最小自乗法により２次曲線Ｙ＝ａＸ^２＋ｂＸ＋ｃの各係数値ａ，ｂ，ｃを決定して、２次近似曲線ｍ_２を生成したものである。
【００５９】
次にステップＳ₁₆において、生成した２次近似曲線ｍ_２に基づいて、原画像の検出データを変換して明るさのムラを補正する。図７（ｃ）は図７（ａ）に示す原画像のデジタル濃淡値を２次近似曲線ｍ_２に基づいて変換した後のデジタル濃淡値である。
【００６０】
次にステップＳ₁₇において、図７（ｃ）に示す明るさムラ補正後のデジタル濃淡値から板状製品の規則性を持った模様溝部２ａの方向と平行なライン（例えば、図７（ｃ）の左右方向ライン）に沿ってデジタル濃淡値の平均値を算出する（図７（ｄ）参照）。
【００６１】
図８（ｃ）は図８（ｂ）に示す２次近似曲線ｍ_２により２次曲線近似した座標の点数を、例えば、３から５１２までの数値にて指定することで明るさムラを補正する。ここで、図８（ｄ）に示すように、明るさムラ補正後のアバタ傷ｔが発生しているラインでの濃淡波形において、図４（ｄ）で前述したと同様に、閾値Ｌ_１を１２０に設定し、閾値Ｌ_２を１３５に設定して、それ等の閾値Ｌ_１，Ｌ_２から外れるデジタル濃淡値をＡＬＣパネル２の表面に存在する模様以外の凹凸部となるアバタ傷ｔとして判定しようとしてもアバタ傷ｔと模様溝部２ａとの判別が出来ない。
【００６２】
そこで、ステップＳ₁₈において、図７（ｄ）に示す明るさムラ補正後の濃淡平均値が特異な部位を特定する。図７（ｄ）では明るさムラ補正後の濃淡平均値で「２２０」と「４０」が隣接して現れた部位がＡＬＣパネル２の模様溝部２ａであると判断される。
【００６３】
そして、ステップＳ₁₉において、図７（ａ）に示す原画像の検出データから、その明るさムラ補正後の濃淡平均値が特異な部位を板状製品となるＡＬＣパネル２の模様溝部２ａに応じた規則性の有る部分と判断して分離して排除する（図９（ａ）参照）。
【００６４】
具体的には、図10（ａ）に示すように、先ず、画像処理装置５の模様データ排除手段によりＡＬＣパネル２の表面に形成された模様溝部２ａを分離するための所定の閾値Ｌ_３，Ｌ_４を設定して、ＡＬＣパネル２の表面に形成された模様溝部２ａを分離して排除する。図10（ａ）では、閾値Ｌ_３を１００に設定し、閾値Ｌ_４を２００に設定して、それ等の閾値Ｌ_３，Ｌ_４から外れるデジタル濃淡値として検出された模様溝部２ａを検出している。
【００６５】
そして、ステップＳ₂₀において、図７（ａ）に示す原画像のデジタル濃淡値から模様溝部２ａに対応するデジタル濃淡値を削除した図９(ａ)に示すデジタル濃淡値から、投光手段であって照明となる蛍光灯３からの同一距離のライン（図９（ａ）の左右方向ライン）に沿ってデジタル濃淡値の平均値を算出する（図９（ｂ）参照）。図10（ｂ）は、そのデジタル濃淡値の平均値を座標軸上にプロットした図である。
【００６６】
次に、ステップＳ₂₁において、図10（ｂ）に示す濃淡平均値から、図10（ｃ）に示すような２次近似曲線ｍ_３を算出する。
【００６７】
図10（ｃ）は図10（ｂ）に示す模様溝部２ａが排除されたデータ波形について、該データからなる座標値群から最小自乗法により２次曲線Ｙ＝ａＸ^２＋ｂＸ＋ｃの各係数値ａ，ｂ，ｃを決定して、２次近似曲線ｍ_３を生成したものである。
【００６８】
次にステップＳ₂₂において、生成した２次近似曲線ｍ_３に基づいて、原画像の検出データを変換して明るさのムラを補正する。図９（ｃ）は図７（ａ）に示す原画像から模様溝部２ａの部位を削除した図９(ａ)に示すデジタル濃淡値を２次近似曲線ｍ_３に基づいて変換した後のデジタル濃淡値である。
【００６９】
そして、図10（ｄ）に示すように、図10（ｃ）に示す２次近似曲線ｍ_３により２次曲線近似した座標の点数を、例えば、３から５１２までの数値にて指定することで明るさムラを補正することが出来る。
【００７０】
次にステップＳ_９において、原画像の検出データから、その濃淡平均値が特異な部位の検出データを削除した分離した画像に基づいて、前述と同様に、板状製品となるＡＬＣパネル２に存在する模様以外の凹凸部となるアバタ傷ｔの有る部分を特定する。
【００７１】
例えば、図11に示すように、アバタ傷ｔが発生しているラインでの濃淡波形において、画像処理装置５の模様データ排除手段により所定の閾値Ｌ_１，Ｌ_２を設定し、画像処理装置５の凹凸部判定手段により模様溝部２ａが有る板状製品となるＡＬＣパネル２の表面に存在する模様以外の凹凸部となるアバタ傷ｔを判定する。図11では、閾値Ｌ_１を１２０に設定し、閾値Ｌ_２を１３５に設定して、それ等の閾値Ｌ_１，Ｌ_２から外れるデジタル濃淡値をＡＬＣパネル２の表面に存在する模様以外の凹凸部となるアバタ傷ｔとして判定したものである。
【００７２】
明るさムラ補正はＡＬＣパネル２の模様溝部２ａを含めた全ての画像に対してｎ次曲線（２次，３次，…，ｎ次曲線）を求めて明るさを補正することが出来る。また、ＣＣＤカメラ４をＡＬＣパネル２のＸ，Ｙ方向から夫々撮像し、撮像された濃淡画像をＸ方向、Ｙ方向に蛍光灯３からの同一距離にあるデジタル濃淡値を平均化して、図５及び図６に示すように縦横に規則性の有る模様溝部２ａを分離することが出来る。
【００７３】
上記構成により、表面に規則性を持った模様（デザイン）の有る板或いはシート等の表面の凹凸傷を検出出来る。特に住宅外壁に用いられる表面デザイン加工済みＡＬＣパネル２のようにパネルの寸法や表面デザインの種類、デザイン加工位置が不特定であるものに対しても安定して表面の凹凸傷を検出出来る。
【００７４】
従って、従来例のように表面に規則性を持ったデザインの有る板やシートの表面傷を検査する際に表面のデザイン形状やデザイン位置、検査物の外形寸法等が様々に変わっても一々比較画像を持つことなく直接検査することが出来、表面に複雑な凹凸模様のある各種の板状製品に対しても明るさムラの補正が安定して確実に出来る。
【００７５】
尚、模様データ排除手段により分離された板状製品の規則性の有る部分のデータから模様部位に有る模様以外の凹凸部を判定して模様部位の外観検査を行うことも出来る。
【００７６】
【発明の効果】
本発明は、上述の如き構成と作用とを有するので、表面に規則性を持った模様を形成した板状製品に対して、種々の異なるデザインであっても予め標準画像を登録しておく必要が無く、直接、検査対象画像から模様以外の凹凸を判定出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る外観検査装置の構成を示す模式ブロック図である。
【図２】本発明に係る外観検査装置の検査原理を説明する図である。
【図３】本発明に係る外観検査装置により検査を行う様子を示すフローチャートである。
【図４】ＡＬＣパネル表面に模様溝が無い場合の凹凸部の検出を行う様子を説明する図である。
【図５】表面に模様溝と凹凸部であるアバタ傷が形成されたＡＬＣパネルの一例を示す平面図である。
【図６】図５のＡＬＣパネルの表面の一部を光電変換手段となるＣＣＤカメラで撮像した様子を示す図である。
【図７】（ａ）は図６に示す原画像の検出データをアナログ／デジタル変換した濃淡値の様子を示す図、（ｂ）は投光手段から同一距離にある原画像の濃淡値の平均値を示す図、（ｃ）は図７（ｂ）の平均値から求めた２次近似曲線に基づいて原画像の濃淡値を変換して明るさムラ補正した濃淡値を示す図、（ｄ）は図７（ｃ）の明るさムラ補正した濃淡値において投光手段から同一距離にある明るさムラ補正した濃淡値の平均値を示す図である。
【図８】（ａ）は投光手段から同一距離にある原画像の濃淡値の平均値を座標軸にプロットした図、（ｂ）は図８（ａ）の原画像の濃淡値の平均値から２次近似曲線を算出する様子を示す図、（ｃ）は図８（ｂ）で求めた２次近似曲線に基づいて原画像の濃淡値を変換して明るさムラ補正した濃淡値の平均値を座標軸にプロットした図、（ｄ）は凹凸部であるアバタ傷が発生しているラインでの濃淡値を座標軸にプロットした図である。
【図９】（ａ）は原画像の検出データから特異な部位を排除したデータをアナログ／デジタル変換した濃淡値の様子を示す図、（ｂ）は投光手段から同一距離にある分離した画像の濃淡値の平均値を示す図、（ｃ）は図９（ｂ）の平均値から求めた２次近似曲線に基づいて分離した画像の濃淡値を変換して明るさムラ補正した濃淡値を示す図である。
【図１０】（ａ）は原画像の検出データから特異な部位を特定し、濃淡平均値で閾値を２００以上、１００以下に設定して板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を分離する様子を示す図、（ｂ）は分離した画像の濃淡値の平均値を座標軸にプロットした図、（ｃ）は図10（ａ）の分離した画像の濃淡値の平均値から２次近似曲線を算出する様子を示す図、（ｄ）は図10（ｃ）で求めた２次近似曲線に基づいて分離した画像の濃淡値を変換して明るさムラ補正した濃淡値の平均値を座標軸にプロットした図である。
【図１１】凹凸部であるアバタ傷が発生しているラインでの濃淡値を座標軸にプロットした図である。
【符号の説明】
１…外観検査装置
２…ＡＬＣパネル
２ａ…溝部（模様溝部）
３…蛍光灯
３ａ…高周波電源
３ｂ…反射光
４…ＣＣＤカメラ
４ａ…カメラ電源
４ｂ…カメラの視野
５…画像処理装置
６…ビデオモニター

Claims

表面に規則性を持った模様を形成した板状製品の外観を検査するための装置であって、
前記板状製品の表面に斜め方向から光を投光する投光手段と、
前記投光手段から投光された光の前記板状製品からの反射光を受光して電気信号に変換する光電変換手段と、
前記光電変換手段によって変換された電気信号からなる原画像の検出データについて前記投光手段からの距離に起因する明るさのムラを補正する明るさムラ補正手段と、
前記原画像の検出データに対して前記明るさムラ補正手段による明るさムラ補正処理をなされたデータに第１の閾値区間を設定し、当該第１の閾値区間に基づいて前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を特定し、当該特定に基づいて前記原画像の検出データから前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を分離して排除する模様データ排除手段と、
前記模様データ排除手段に基づいて前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を分離して排除された排除後の原画像の検出データに対し、再度、前記明るさムラ補正手段により明るさのムラを補正し、当該補正後のデータに対して前記第１の閾値区間内に包含され且つ該第１の閾値区間よりも狭い区間を形成する第２の閾値区間を設定し、当該第２の閾値区間に基づいて前記板状製品に存在する模様以外の凹凸部を判定する凹凸部判定手段と、
を有することを特徴とする外観検査装置。
前記模様データ排除手段は、原画像の検出データに対して前記明るさムラ補正手段による明るさムラ補正処理をなされたデータから前記板状製品の規則性を持った模様の方向と平行なラインに沿って濃淡値の平均値を算出し、その平均値が特異な部位を、前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分と判断し、当該判断に基づいて前記原画像の検出データから前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を分離して排除することを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
前記明るさムラ補正手段は、前記投光手段からの同一距離のラインに沿って原画像の濃淡値の平均値を算出し、その平均値から、前記投光手段からの距離と前記原画像の濃淡値の平均値との関係を表す２次近似曲線を算出し、その２次近似曲線により２次曲線近似した座標の点数を所定の数値にて指定することにより前記原画像の検出データを変換することを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
前記模様データ排除手段は、前記光電変換手段から得られた原画像の検出データに対しても前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を分離して排除可能に構成され、
前記凹凸部判定手段は、前記模様データ排除手段により前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を分離して排除された後の原画像の検出データに対しても、前記板状製品に存在する模様以外の凹凸部を判定可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
前記凹凸部判定手段は、前記光電変換手段から得られた原画像の検出データに対し前記明るさムラ補正手段による明るさムラ補正処理をなされたデータに基づいても、前記板状製品に存在する凹凸部を判定可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
表面に規則性を持った模様を形成した板状製品の外観を検査する方法であって、
投光手段により板状製品の表面に斜め方向から光を投光し、その投光された光の該板状製品からの反射光を受光して電気信号に変換する段階と、
その電気信号からなる原画像の検出データについて前記投光手段からの同一距離のラインに沿って原画像の濃淡値の平均値を算出し、その平均値から、前記投光手段からの距離と前記原画像の濃淡値の平均値との関係を表す２次近似曲線を算出し、その２次近似曲線により２次曲線近似した座標の点数を所定の数値にて指定することにより前記原画像の検出データを変換することにより距離に起因する明るさのムラを補正する段階と、
その明るさのムラが補正されたデータに第１の閾値区間を設定し、当該第１の閾値区間に基づいて前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を特定し、当該特定に基づいて前記原画像の検出データから前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を原画像から分離して排除する段階と、
当該排除する段階を経て前記板状製品の模様に応じた規則性の有る部分を分離して排除した排除後の原画像の検出データに対し、再度、前記投光手段からの距離に起因する明るさのムラを補正する段階と、
その明るさのムラが補正されたデータに対して前記第１の閾値区間内に包含され且つ該第１の閾値区間よりも狭い区間を形成する第２の閾値区間を設定し、当該第２の閾値区間から前記板状製品に存在する模様以外の凹凸部を判定する段階と、
を含むことを特徴とする外観検査方法。