JP5357572B2

JP5357572B2 - 外観検査方法および外観検査装置

Info

Publication number: JP5357572B2
Application number: JP2009041534A
Authority: JP
Inventors: 治美小山; 勝弘笹田; 弘高上ミ; 剛増田; 尚伸前田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-02-24
Also published as: JP2010197177A

Description

本発明は、被検査物に生じるクラックを画像処理技術により検出する外観検査方法および外観検査装置に関するものである。

従来から、ＴＶカメラのような撮像手段を用いて取得した画像に対して、コンピュータによる画像処理を施すことによって、画像内に撮像された被検査物の外観を検査する技術が知られている。たとえば、撮像手段により被検査物を含む空間領域を撮像した後、撮像手段により得られた濃淡画像である原画像の各画素の濃淡レベル（濃度）の変化を利用して被検査物の輪郭線を含むエッジ画像を生成し、さらに、原画像とエッジ画像とから被検査物の輪郭線の内側領域を対象として、被検査物の欠け、クラック、異物（ごみ）などの有無を検査する技術がある（特許文献１参照）。

特許文献１に記載された技術では、エッジ画像の中で検査領域の境界線上に検査スタートポイントを設定するとともに、検査スタートポイントを通り直線状かつ一定幅である検出エリアを設定し、検出エリアを検査スタートポイントの周りで回転させている。すなわち、検出エリアを検査領域の中で回転走査させている。

被検査物にクラックが生じているか否かは、検出エリアを回転走査したときの各位置で検出エリア内の画素の微分絶対値および微分方向値を用いることにより判断している。すなわち、微分絶対値が規定値を超えかつ微分方向値が検出エリアの角度に対して所定の角度範囲である画素が検出エリア内に存在するときに当該画素を欠陥候補点とし、検出エリア内で欠陥候補点の総数と欠陥候補点の微分絶対値の総和とがともに規定したしきい値を超えるときに、被検査物にクラックが存在すると判断している。

特許文献１には、上述の技術で検出されたクラックについて、さらに確実な判断を行うために、クラックの連続性を検証する技術も記載されている。すなわち、検査領域を複数個の分割エリアに分割し、クラックと判断された画素群が複数の分割エリアにまたがって存在しているか否かを検証している。

特開２００７−１４７４０７号公報

ところで、特許文献１には、矩形状の分割エリアを検査領域に入れ子状に配置すること、横方向に延長されたクラックを検出するために検査領域を横方向に分割すること、縦方向に延長されたクラックを検出するために検査領域を縦方向に分割すること、縦方向に延長されたクラックと横方向に延長されたクラックとをともに検出するために検査領域を縦横両方向に分割することが記載されている。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、クラックの発生方向に応じて分割エリアの分割方法を経験的に定めており、クラックにかかわりなく適切な分割エリアを自動的に設定することは考慮されていない。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、被検査物にクラックが生じているときにクラックの連続性の検証により確実に検出するとともに、クラックの連続性を検証するのに必要な分割エリアを自動的に設定することで、省力化を図った外観検査方法および外観検査装置を提供することにある。

請求項１の発明は、外観検査方法であって、被検査物の濃淡画像である原画像から生成したエッジ画像に対して設定した検査領域の境界線上に検査スタートポイントを設定する第１ステップと、検査スタートポイントを通る直線状かつ一定幅に設定した検出エリアを検査領域内において検査スタートポイントの周りで検出エリアを回転走査させるとともに検出エリアの各位置においてクラック候補となる画素群を抽出する第２ステップと、検査スタートポイントを通り検査領域を複数個の小区画に分割する補助分割線を設定するとともに補助分割線上の複数個の分割点を通る分割線により各小区画をそれぞれ異なる方向に分割した分割エリアを生成する第３ステップと、複数の分割エリアのうちの規定個数以上にまたがるクラック候補が存在するときに当該クラック候補をクラックと判定する第４ステップとを有することを特徴とする。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記分割線は、前記検査スタートポイントを中心とする多角形の輪郭線の一部であることを特徴とする。

請求項３の発明では、請求項１の発明において、前記検査領域は矩形状であって前記検査スタートポイントは検査領域の１つの頂点に設定され、前記第３ステップでは、検査スタートポイントを通り前記エッジ画像の垂直軸に対して４５度で交差する前記補助分割線により検査領域を２個の小区画に分割するとともに、補助分割線に設定した複数個の分割点から検査スタートポイントを挟む検査領域の２辺にそれぞれ下ろした垂線により検査領域を複数の分割エリアに分割することを特徴とする。

請求項４の発明では、請求項１の発明において、前記検査領域は矩形状であって前記検査スタートポイントは検査領域の１つの頂点に設定され、前記第３ステップでは、検査スタートポイントを通る検査領域の対角線を前記補助分割線として補助分割線により検査領域を２個の小区画に分割するとともに、補助分割線に設定した複数個の分割点から検査スタートポイントを挟む検査領域の２辺にそれぞれ下ろした垂線により検査領域を複数の分割エリアに分割することを特徴とする。

請求項５の発明では、請求項１の発明において、前記検査領域は矩形状であって前記検査スタートポイントは検査領域の一辺上に設定され、前記第３ステップでは、検査スタートポイントを通り検査領域の対辺の両端点とを結ぶ２本の直線をそれぞれ前記補助分割線として２本の補助分割線により検査領域を３個の小区画に分割するとともに、各補助分割線に設定した複数個の分割点から検査領域の残りの２辺に下ろした垂線と、各補助分割線上の分割点の間を結ぶ直線とにより検査領域を複数の分割エリアに分割することを特徴とする。

請求項６の発明では、請求項３〜５のいずれかの発明において、前記検査スタートポイントを中心とする複数個の同心円と前記補助分割線との交点を前記分割点とすることを特徴とする。

請求項７の発明では、請求項３〜５のいずれかの発明において、前記分割エリアは、前記小区画ごとに分割数が設定されることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかの発明において、前記第２ステップでは、前記検出エリアを回転させる角度の範囲が、前記検査領域内において指定された範囲であることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれかの発明において、前記第１ステップでは、前記検査領域に前記検査スタートポイントが複数個設定され、各検査スタートポイントごとに前記分割エリアが設定されることを特徴とする。

請求項１０の発明は、外観検査方法であって、被検査物の濃淡画像である原画像から生成したエッジ画像に対して設定した検査領域の境界線上に検査スタートポイントを設定する第１ステップと、検査スタートポイントを通る直線状かつ一定幅に設定した検出エリアを検査領域内において検査スタートポイントの周りで検出エリアを回転走査させるとともに検出エリアの各位置においてクラック候補となる画素群を抽出する第２ステップと、検査スタートポイントを中心とする異なる径の複数個の円弧からなる分割線により検査領域内を分割した分割エリアを生成する第３ステップと、複数の分割エリアのうちの規定個数以上にまたがるクラック候補が存在するときに当該クラック候補をクラックと判定する第４ステップとを有することを特徴とする。

請求項１１の発明は、外観検査装置であって、被検査物の濃淡画像を撮像する撮像手段と、撮像手段により得られた濃淡画像からエッジ画像を生成するエッジ画像生成部と、エッジ画像内に検査領域を設定する検査領域設定部と、検査領域の境界線上に検査スタートポイントを設定する検査スタートポイント設定部と、検査スタートポイントを通る直線状かつ一定幅の検出エリアを設定し検査スタートポイントを中心として検出エリアを検査領域の範囲内で回転走査させるとともに検出エリアの各位置においてクラック候補となる画素群を抽出する処理部と、検査スタートポイントを通り検査領域を複数個の小区画に分割する補助分割線を設定するとともに補助分割線上の複数個の分割点を通る分割線により各小区画をそれぞれ異なる方向に分割した分割エリアを生成する分割エリア生成部と、複数の分割エリアのうちの規定個数以上にまたがるクラック候補が存在するときに当該クラック候補をクラックと判定するクラック判定部とを備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、検査スタートポイントの周りで幅狭の検出エリアを回転走査することにより検出されるクラック候補について、連続性の検証によりクラックであるか否かを確認する際に、検査スタートポイントを通り検査領域を複数個の小区画に分割する補助分割線を設定し、補助分割線上の複数個の分割点を通る分割線により各小区画をそれぞれ異なる方向に分割した分割エリアを生成し、クラック候補が規定個数以上の分割エリアにまたがるときに、当該クラック候補をクラックと判定するので、クラック候補がクラックか否かを確認するために設定する分割エリアを経験的に設定することなく自動的に設定することが可能になり、分割エリアの設定作業の省力化が可能になる。また、分割エリアを一定のルールに従って自動的に生成することができるから、クラックか否かの判定精度にばらつきがなく、再現性よくクラックを検出することができる。さらに、クラック候補の延長方向によらず分割エリアの分割数がほぼ等しくなるから、クラック候補の延長方向にかかわりなくクラックの連続性をほぼ同精度で検証することが可能になる。

請求項２の発明によれば、検査スタートポイントを中心とする多角形の輪郭線の一部を分割線に用いているから、円弧の一部を分割線に用いる場合に比較すれば、方向性が生じるものの判定が容易であって負荷の少ない処理が可能になる。

請求項３の発明によれば、検査領域を４５度方向の補助分割線で２個の小区画に分割するとともに、小区画ごとに分割方向を異ならせた分割エリアを設定しているから、クラック候補の延長方向によらず、ほぼ同精度でクラックの連続性を判定することができる。

請求項４の発明によれば、検査領域を対角線である補助分割線で２個の小区画に分割するとともに、小区画ごとに分割方向を異ならせた分割エリアを設定しているから、クラック候補の延長方向によらず、ほぼ同精度でクラックの連続性を判定することができる。しかも、対角線を補助分割線に用いているから、補助分割線の設定が容易である。

請求項５の発明によれば、検査領域を２本の補助分割線で３個の小区画に分割するとともに、小区画ごとに分割方向を異ならせた分割エリアを設定しているから、クラック候補の延長方向によらず、ほぼ同精度でクラックの連続性を判定することができる。しかも、３個の小区画に分割することによって、検査領域の一辺上の検査スタートポイント付近から延長されたクラックについて連続性を精度よく判定することができる。

また、請求項３〜５の発明では、検査領域が矩形状であり、直線状の補助分割線により検査領域を２〜３個の小区画に分割しているから、クラックの連続性の判定が容易であり、処理負荷の小さい高速な判断が可能になる。

請求項６の発明によれば、補助分割線上の分割点を検査スタートポイントを中心とした複数個の同心円により規定しているから、分割線を幾何学的に設定することができ、被検査物ごとの検査精度のばらつきを防止できる。

請求項７の発明によれば、小区画ごとに分割数を設定しているから、クラック候補の延長方向によらず、クラックの連続性を検証する精度が一定になるように分割数を規定することが可能になる。あるいはまた、クラック候補の延長方向に応じて、クラックの連続性を検証する精度を異ならせるように分割数を設定することも可能である。

請求項８の発明によれば、検出エリアの回転操作の範囲を制限することができるから、不要な範囲についてクラック候補を検出することによる誤検出の可能性を低減することができる。

請求項９の発明によれば、検査スタートポイントを検査領域に複数個設定することにより、１個の検査領域で複数のクラックについて検査することが可能になる。

請求項１０の発明によれば、
検査スタートポイントの周りで幅狭の検出エリアを回転走査することにより検出されるクラック候補について、連続性の検証によりクラックであるか否かを確認する際に、検査スタートポイントを中心とする径の異なる複数個の円弧を分割線に用いて検査領域を複数の分割エリアに分割し、クラック候補が規定個数以上の分割エリアにまたがるときに、当該クラック候補をクラックと判定するので、クラック候補がクラックか否かを確認するために設定する分割エリアを経験的に設定することなく自動的に設定することが可能になり、分割エリアの設定作業の省力化が可能になる。また、分割エリアを一定のルールに従って自動的に生成することができるから、クラックか否かの判定精度にばらつきがなく、再現性よくクラックを検出することができる。しかも、分割線が検査スタートポイントを中心とする円弧の一部であるから、検査領域の中でクラックの連続性を方向性なく検出することができる。さらに、クラック候補の延長方向によらず分割エリアの分割数がほぼ等しくなるから、クラック候補の延長方向にかかわりなくクラックの連続性をほぼ同精度で検証することが可能になる。

請求項１１の発明の構成によれば、検査スタートポイントの周りで幅狭の検出エリアを回転走査することにより検出されるクラック候補について、連続性の検証によりクラックであるか否かを確認する際に、検査スタートポイントを通り検査領域を複数個の小区画に分割する補助分割線を設定するとともに、補助分割線上の複数個の分割点を通る分割線により各小区画をそれぞれ異なる方向に分割した分割エリアを生成し、さらに、クラック候補が規定個数以上の分割エリアにまたがるときに、当該クラック候補をクラックと判定するので、クラック候補がクラックか否かを確認するために設定する分割エリアを経験的に設定することなく自動的に設定することが可能になり、分割エリアの設定作業の省力化が可能になる。また、分割エリアを一定のルールに従って自動的に生成することができるから、クラックか否かの判定精度にばらつきがなく、再現性よくクラックを検出することができる。また、クラック候補の延長方向によらず分割エリアの分割数がほぼ等しくなるから、クラック候補の延長方向にかかわりなくクラックの連続性をほぼ同精度で検証することが可能になる。

実施形態を示すブロック図である。同上における検査スタートポイントの概念を示す図である。同上における検出エリアの概念を示す図である。同上における分割エリアの設定例を示す図である。同上における分割エリアの別の設定例を示す図である。同上における分割線の設定方法を示す図である。同上の動作説明図である。同上における分割エリアの他の設定例を示す図である。同上における分割エリアのさらに他の設定例を示す図である。同上の動作説明図である。

本発明では、合成樹脂成形品のような被検査物に生じるクラックと、被検査物の表面に付着しているごみのような異物とを区別する技術について説明する。被検査物に付着している異物は拭き取ることにより除去することができるから、異物が付着している被検査物を良品として扱うことにより、いわゆる無駄はねを防止することができる。すなわち、異物の付着している被検査物とクラックの生じている被検査物とを区別することにより、無駄はねによる歩留まりの低下を抑制することができる。

図１に示すように、被検査物１を含む空間領域を撮像する撮像手段としてＴＶカメラ２を用いる。ＴＶカメラ２により撮像された原画像は、画像処理装置１０に入力される。画像処理装置１０は、コンピュータにより適宜のプログラムを実行することで実現される。したがって、図１に示していないが、操作入力装置として少なくともキーボードとマウスとを利用でき、またモニタ装置としてＣＲＴや液晶表示器を用いることができる。操作入力装置は入力インターフェイス２１に接続され、モニタ装置は画像出力部２２に接続される。

ＴＶカメラ２により撮像された画像は、コンピュータに装着されるビデオキャプチャボードからなる画像撮込部２３を通して取り込まれ、デジタル画像として画像記憶部１１に格納される。画像記憶部１１としては、通常は半導体メモリを用いるが、必要に応じてハードディスク装置のような大容量記憶装置を併用してもよい。

原画像は濃淡画像であり、画像記憶部１１に格納された原画像に対しエッジ画像生成部１２において周知の微分や細線化を施すことによりエッジ画像が生成される。エッジ画像は画像記憶部１１に格納される。エッジ画像を生成する際には、濃度勾配の大きさに相当する微分絶対値（微分値）が求められ、また濃度の勾配方向に直交する方向が微分方向値（基準方向に対する角度または方向ごとに割り当てたコードを用いる）として求められる。微分方向値はエッジの延長方向に対応する。

なお、微分絶対値および微分方向値は、本実施形態では、着目する画素を中心とする３×３画素の正方領域（言い換えると、８近傍）の濃度を用いて求める。微分絶対値は、正方領域において水平方向に沿った各辺の３個ずつの画素の濃度の和同士の差分と、正方領域において垂直方向に沿った各辺の３個ずつの画素の濃度の和同士の差分との比として求めることができる。また、微分方向値には、微分絶対値の逆正接によって求めた角度を９０度回転させ、４５度ずつの８個の角度区間に０〜７のコードを割り当てた値を用いる。たとえば、−２２．５〜２２．５度を０とし、１５７．５〜２０２．５度を４とする。上述した微分絶対値および微分方向値の求め方は一例であり、周知の他の求め方を用いることも可能である。

ところで、エッジ画像は被検査物１の着目する領域についてのみ求めればよいから、領域を限定するために検査領域設定部１３が設けられている。検査領域設定部１３では、原画像またはエッジ画像において着目する検査領域を設定する。検査領域は、被検査物１においてＴＶカメラ２に対面する一面の範囲内で設定する。また、検査領域の形状についてとくに制限はなく、検出しようとする形状に合わせて円形状や楕円形状の検査領域を設定することが可能であるが、以下の説明では、設定が容易である矩形状の検査領域を用いる。

検査領域設定部１３では、原画像またはエッジ画像を出力装置であるモニタ装置の画面で確認しながら入力装置を用いて人手により検査領域を設定する。ＴＶカメラ２に対する被検査物１の位置は、通常は別装置により制御されているから、検査領域を一旦設定した後は検査領域を画像内の定位置に固定しておくことが可能である。ただし、この構成を採用する場合には、検査領域は定期的に修正する必要がある。検査領域設定部１３としては、原画像の濃度変化などを利用して画像処理により検査領域を自動的に抽出する構成を採用してもよい。

以下では、被検査物１を撮像した原画像が画像記憶部１１に格納され、さらに原画像において検査領域が指定され、検査領域内の濃度を用いて生成されたエッジ画像が画像記憶部１１に格納されているものとする。また、検査領域内について、エッジ画像の生成に用いた微分絶対値を画素値に持つ微分絶対値画像と、微分方向値を画素値に持つ微分方向値画像とが画像記憶部１１に格納されているものとする。

上述したように、クラックは異物に比較すると長く、またクラックの延長方向は被検査物１の部位に応じてほぼ決まっているから、延長方向と長さとの情報を抽出すれば、クラックと異物とを区別できると考えられる。以下では、クラックとごみのような異物との形状の特徴を利用して両者を識別する技術について説明する。

被検査物１は、たとえば、合成樹脂成形品の器体を備える配線器具を想定し、器体が２部材（ボディとカバーと呼ぶ）を結合して形成されているものとする。すなわち、ボディの外側面に組立爪が突設され、カバーから延設した組立脚に設けた矩形状の組立孔が組立爪に係合することにより、ボディとカバーとが結合される周知構成の配線器具を被検査物１とする。この構成の配線器具では、組立脚の弾性を利用してボディとカバーとを結合しているから、組立脚の変形時にクラックが生じる場合がある。とくに、組立孔が矩形状であるから、クラックは組立孔の角付近に生じる可能性が高くなる。

本実施形態では、図２に示すように、検査領域Ｄｄを長方形状とし、検査領域Ｄｄの長辺を原画像の水平方向に一致させ、短辺を原画像の垂直方向に一致させている。

検査領域Ｄｄが設定されると、検査スタートポイント設定部１４により、検査領域Ｄｄを囲む境界線Ｌｂの上に複数個の検査スタートポイントＰｓが設定される。検査スタートポイント設定部１４は、検査領域設定部１３により設定される検査領域Ｄｄに対してあらかじめ定められている位置に検査スタートポイントＰｓを設定する。検査スタートポイントＰｓは、図２に示す複数位置に設定することができる。ただし、以下に説明する実施形態では、検査スタートポイントＰｓを、検査領域Ｄｄの左上角に設定する場合と、検査領域Ｄｄの左辺に設定する場合とについてのみ例示する。

検査スタートポイントＰｓが設定されると、処理部１５により、図３に示すように、検査スタートポイントＰｓを通る直線状かつ一定幅である狭幅の検出エリアＥｃが設定され、検査スタートポイントＰｓの周りで検出エリアＥｃが走査される。ただし、検出エリアＥｃの走査範囲は、検査領域Ｄｄの中に制限される。

以下では、検査スタートポイントＰｓを中心として検出エリアＥｃを走査する処理を回転走査と呼ぶ。検出エリアＥｃの回転走査の際には、たとえば１度刻みで検出エリアＥｃの位置を変化させる。ここに、検出エリアＥｃは検査領域Ｄｄの中のみを走査範囲とするから、検出エリアＥｃの長さは回転位置に応じて伸縮する。

図３の例では、検出エリアＥｃが検査領域Ｄｄの長辺に接しているときには、検出エリアＥｃの長さは検査領域Ｄｄの長辺の長さ寸法に一致し、検出エリアＥｃが検査領域Ｄｄの短辺に接しているときには、検出エリアＥｃの長さは検査領域Ｄｄの短辺の長さ寸法に一致する。

図示例では、検出エリアＥｃが回転走査される範囲は９０度であって、検出エリアＥｃの長さが最大になるのは、検出エリアＥｃが検査領域Ｄｄの対角線に重なる場合である。検出エリアＥｃは検査領域Ｄｄの中で時計回りに回転走査させる。したがって、図３に示す例では、検出エリアＥｃが検査領域Ｄｄの長辺に重なる位置から回転走査が開始され、短辺に重なる位置で回転走査が終了する。

上述の動作は、検査領域Ｄｄの全領域について検出エリアＥｃの回転走査を行うことを想定しているが、検出エリアＥｃの回転走査を行う角度範囲を制限することにより誤検出を防止することができる上に、回転走査に伴う処理時間が短縮される。回転走査の角度範囲は、回転走査角度設定部１６により設定可能になっている。すなわち、入力インターフェイス２１に接続された走査入力装置により回転走査の角度範囲を指示すると、回転走査角度設定部１６に回転走査の角度範囲が設定され、処理部１５では当該角度範囲において検出エリアＥｃの回転走査を行う。

検出エリアＥｃの幅は、クラックの幅よりやや大きくなる程度に経験的に設定される。すなわち、検出エリアＥｃがクラックに重なったときに、クラックの大部分が検出エリアＥｃに含まれるように検出エリアＥｃの幅が設定される。ただし、検出エリアＥｃの幅が大きすぎると、１つの検出エリアＥｃに複数のクラックが含まれる場合があるから、検出エリアＥｃの幅は１個のクラックが含まれる程度に設定される。

検出エリアＥｃの回転走査を行う間には、検出エリアＥｃの各位置ごとに検出エリアＥｃの中でラスター走査を行い、微分絶対値が規定値を超える画素を抽出する。つまり、クラックなどの欠陥部のエッジ上に存在する画素の有無を探索する。微分絶対値に対する規定値は、クラックに相当するエッジが検出できるように経験的に決定される。

検出エリアＥｃの中で微分絶対値が規定値を超える画素が存在するときには、当該画素について微分方向値を規定の角度範囲と比較する。つまり、検出エリアＥｃの回転走査が行われる間に、検出エリアＥｃの位置（角度）ごとにクラックの延長方向に相当する角度範囲（要するに、検出エリアＥｃの延長方向に対して所定の角度範囲）をあらかじめ規定しておき、上述のようにして微分方向値を求めたときに、当該微分方向値がこの角度範囲内であるときには、当該画素を欠陥候補点として記憶する。欠陥候補点の検出は、処理部１５において行う。また、欠陥候補点が抽出されると、処理部１５において欠陥候補点の微分絶対値を積算する。

処理部１５では、検出エリアＥｃの各位置ごとに欠陥候補点の総数および欠陥候補点の微分絶対値の総和を求め、欠陥候補点の総数と欠陥候補点の微分絶対値の総和との両方が、それぞれに対して規定されたしきい値を超える場合は、当該検出エリアＥｃにおける欠陥候補点の連結領域をクラック候補と判断する。

ここにおいて、狭幅の検出エリアＥｃを設定していることにより、検査領域Ｄｄの中で被検査物１に付着している異物とクラックとを分離することができるから、クラックと異物とのそれぞれの特徴量について検査することでクラックと異物とを識別することが可能になる。

ところで、上述の処理では、欠陥候補点の総数と欠陥候補点に関する微分絶対値の総和とをそれぞれしきい値と比較することによってクラック候補を検出しているが、本実施形態では、クラック候補がクラックであることを検証するために、クラック候補の連続性についても確認している。

クラック候補の連続性を確認するために、本実施形態では、検査領域Ｄｄの中を複数個の分割エリアに分割し、クラック候補として抽出された画素群（連結領域）が複数の分割エリアにまたがって存在しているか否かを判定する方法を採用する。本実施形態は、クラックの延長方向によらずクラックの連続性を確認することができるように分割エリアを設定する技術に特徴を有している。

すなわち、理想的な状態としてクラックの一端に検査スタートポイントＰｓが設定されている場合には、クラックは、検査領域Ｄｄの中で検査スタートポイントＰｓから延長されることになる。言い換えると、クラックの延長方向は、検査スタートポイントＰｓを中心とする円の半径方向にほぼ沿っていると言える。

したがって、検査スタートポイントＰｓを中心とした異なる直径の複数個の円弧を設定し、当該円弧を分割線に用いて検査領域Ｄｄを分割線で分割した分割エリアを形成すると、クラックの延長方向にかかわらず、クラックが分割線に交差する可能性が高くなる。すなわち、検査スタートポイントＰｓを中心とする複数個の同心円を設定し、同心円の輪郭線のうち検査領域Ｄｄに含まれる部位を分割線に用い、検査領域Ｄｄを分割線により複数個の分割エリアに区分するのである。なお、各分割線は、等間隔で設定するのが望ましい。

上述のような複数個の分割エリアを形成しておけば、クラックは複数個の分割エリアにまたがって検出されることが予想されるから、クラック候補が通った分割エリアの個数に対して閾値を規定しておくことにより、クラック候補の連続性を確認することができ、クラックか否かを判別することが可能になる。つまり、分割エリア生成部１７において分割エリアを設定し、さらにクラック判定部１８においてクラック候補がまたがっている分割エリアの個数を閾値と比較し、閾値を超えていれば、クラックが存在すると判定するのである。

ところで、上述のように、円弧の一部である分割線を用いて分割エリアを形成すると、分割線の座標位置とクラック候補に含まれる画素の座標位置とを比較する処理の負荷が大きくなる。そこで、図４（ｂ）に示すように、分割線Ｌｄとして多角形の輪郭線の一部を用いてもよい。

このような分割線Ｌｄを設定する際には、各多角形の辺同士がそれぞれ平行になるように各多角形の頂点位置を設定するのが望ましい。このような分割線Ｌｄを設定する場合は、図４（ａ）に示すように、検査スタートポイントＰｓを通る直線状の補助分割線Ｌａにより検査領域Ｄｄを複数個の小区画Ｂｓに分割し、図４（ｂ）のように、小区画Ｂｓごとに補助分割線Ｌａに交差しかつ互いに平行な複数本の部分分割線Ｌｐを設定する。図示例では４本の補助分割線Ｌａにより５個の小区画Ｂｓに分割している。

ここで、隣接する小区画Ｂｓの一対の部分分割線Ｌｐが補助分割線Ｌａの上で交点を持つように位置を設定することにより、隣接する小区画Ｂｓの部分分割線Ｌｐを連結した分割線Ｌｄを形成することができる。すなわち、多角形の輪郭線の一部を分割線Ｌｄとする複数個の分割エリアＥｄが検査領域Ｄｄの中に形成される。

図４（ｂ）に示す分割線Ｌｄにより検査領域Ｄｄを分割した分割エリアＥｄを用いると、同心円状の分割線Ｌｄで検査領域Ｄｄを分割した場合と同様に、クラック候補がまたがっている分割エリアＥｄの個数を閾値と比較することによりクラックの連続性を確認することができる。

多角形の輪郭線の一部を用いた図４（ｂ）のような分割線Ｌｄは、円弧の一部を分割線Ｌｄに用いる場合に比較すると処理負荷が少なくなるものの、補助分割線Ｌａの本数が多くなるほど処理負荷が増加するから、依然として処理負荷は比較的大きい。

ここで、多角形の輪郭線の一部を分割線Ｌｄに用いている場合の処理負荷を軽減するには、部分分割線Ｌｐをエッジ画像の水平方向または垂直方向に平行になるように設定することが有効と考えられる。これは、部分分割線Ｌｐが水平方向に設定されていれば、クラック候補の連続性を垂直方向の座標位置のみに着目して確認することができ、部分分割線Ｌｐが垂直方向に設定されていれば、クラック候補の連続性を水平方向の座標位置のみに着目して確認することができるからである。

そこで、検査領域Ｄｄの角部に検査スタートポイントＰｓを設定しているときには、図５（ａ）のように、検査スタートポイントＰｓを通り、検査領域Ｄｄを２個の小区画Ｂｓに分割する直線状の補助分割線Ｌａを設定し、図５（ｂ）のように、補助分割線Ｌａを複数に分割する分割点から水平方向と垂直方向とに部分分割線Ｌｐを延長することにより分割エリアＥｄを形成する。つまり、各小区画Ｂｓにおける部分分割線Ｌｐの交点は補助分割線Ｌａの上の分割点に一致する。

補助分割線Ｌａの上に分割点を設定するには、図６に示すように、検査スタートポイントＰｓを中心とする複数個の円弧Ｃｃを等間隔で設定し、各円弧Ｃｃと補助分割線Ｌａとの交点を分割点に用いればよい。

いま、図７（ａ）のように、被検査物１の左上角付近からクラックＣ１，Ｃ２が生じている場合を想定する。ここで、図７（ｂ）に示すように、矩形状の検査領域Ｄｄを垂直方向の分割線Ｌｄ′により分割し水平方向において複数の分割エリアＥｄ′を設けている場合と、図７（ｃ）に示すように、矩形状の検査領域Ｄｄの１つの対角線を補助分割線ＬａとしてＬ字状の分割線Ｌｄを用いて分割エリアＥｄを設けている場合とを比較する。

クラック候補の連続性を確認するための閾値を５とすれば、図７（ｂ）のような短冊状の分割エリアＥｄ′を用いると、水平方向に沿って延長されているクラックＣ１は５個の分割エリアＥｄ′にまたがっていることにより連続性があると判断されてクラックとして検出される。一方、垂直方向に沿って延長されているクラックＣ２は３個の分割エリアＥｄ′にしかまたがっていないから連続性がないと判断される。

これに対して、図７（ｃ）のようなＬ字状の分割エリアＥｄを用いると、水平方向に沿って延長されているクラックＣ１と、垂直方向に沿って延長されているクラックＣ２とがともに５個の分割エリアＥｄにまたがっているから、いずれも連続性があると判断される。

すなわち、Ｌ字状の分割エリアＥｄを用いることにより、クラックＣ１，Ｃ２の延長方向にかかわらずクラックの連続性を確認することが可能になる。

図示例では検査領域Ｄｄの対角線を補助分割線Ｌａに用いているが、検査スタートポイントＰｓを通り水平方向に対して４５度をなす直線を補助分割線Ｌａに用いることもできる。前者の補助分割線Ｌａは設定が容易であり、後者の補助分割線Ｌａでは、各小区画Ｂｓにおいて補助分割線Ｌａが等間隔になるから、クラック候補の延長方向によらず同じ精度で連続性を確認することができる。

前者のように検査領域Ｄｄの対角線を補助分割線Ｌａに用いている場合において、クラック候補の延長方向によらずに連続性の確認の精度を等しくするには、図８に示すように、各小区画Ｂｓごとに部分分割線Ｌｐを等間隔で設定してもよい。この場合、各小区画Ｂｓの部分分割線Ｌｐは補助分割線Ｌａの上で交差しないが、各小区画Ｂｓの中ではクラック候補の連続性を同精度で確認することができる。

ところで、上述の例では検査スタートポイントＰｓを検査領域Ｄｄの角部に設定している場合について説明したが、検査スタートポイントＰｓは、図９に示すように、検査領域Ｄｄの一辺に設定する場合もある。検査スタートポイントＰｓを検査領域Ｄｄの一辺に設定することは、角部に検査スタートポイントＰｓを設定している検査領域Ｄｄを２個連接したことと等価であるから、角部に検査スタートポイントＰｓを備える２個の検査領域Ｄｄとみなして分割線Ｌｄを設定すればよい。

図９に示す例は、検査領域Ｄｄの対角線を補助分割線Ｌａに用いる場合と同様に、検査スタートポイントＰｓを通る直線状の補助分割線Ｌａを設定する。ここで、図９に示す検査領域Ｄｄを、検査スタートポイントＰｓを通る水平方向の直線で上下に分ければ、角部に検査スタートポイントＰｓを設定した２個の検査領域を連接したものとみなせるから、連接した各検査領域ごとに検査スタートポイントＰｓを通る対角線を補助分割線Ｌａに用いることにより、図５に示した例と同様の手順で分割線Ｌｄを設定することができる。

この例では、図９（ａ）のように、検査領域Ｄｄに２本の補助分割線Ｌａが設定されることにより３個の小区画Ｂｓが形成され、各小区画Ｂｓを水平方向または垂直方向の部分分割線Ｌｐで分割することにより、分割エリアＥｄを形成することができる。上述した例と同様に、隣接する小区画Ｂｓにおける部分分割線Ｌｐの交点が補助分割線Ｌａの上に位置するように部分分割線Ｌｐを設定すればよいが、隣接する小区画Ｂｓに設定した部分分割線Ｌｐが補助分割線Ｌａの上に交点を持つことは必須ではなく、各小区画Ｂｓける部分分割線Ｌｐの間隔を等しくしてもよい。

上述した分割線Ｌｄの間隔は被検査物１に応じて設定され、たとえば１〜２ｍｍの間隔に設定される。また、検査領域Ｄｄに形成する分割エリアＥｄの個数は、たとえば上限を１６個として、任意に個数が設定される。クラック候補の連続性を確認してクラックと判定するための閾値は、たとえば５〜８に設定しておけばよい。すなわち、クラック候補が５〜６個の分割エリアＥｄにまたがっていることが確認されると、当該クラック候補をクラックと判定するのである。

上述したクラックの検出技術について処理の手順をまとめると、図１０のようになる。まず、ＴＶカメラ２により被検査物１を撮像し（Ｓ１）、被検査物１の濃淡画像を用いてエッジ画像を生成する（Ｓ２）。検査領域設定部１３ではエッジ画像において検査領域Ｄｄを設定し、さらに検査スタートポイント設定部６では検査領域Ｄｄについて検査スタートポイントＰｓを設定する。さらに、処理部１５において、検出エリアＥｃを設定し、検出エリアＥｃの回転走査を行う（Ｓ４）。検出エリアＥｃの回転走査を行う間に、微分絶対値および微分方向値を用いてクラック候補を検出する（Ｓ３）。

クラック候補が検出されると、分割エリア生成部１７により検査領域Ｄｄを複数に分割した分割エリアＥｄが設定され、クラック判定部１８においてクラック候補の連続性が確認される（Ｓ５）。クラック候補がまたがっている分割エリアＥｃの個数が閾値以上であると（つまり、連続性があると）、クラック候補をクラックと判定する（Ｓ６）。一方、クラック候補が存在しないか（Ｓ３：ＮＯ）、クラック候補に連続性がないと（Ｓ５：ＮＯ）、クラックのない良品と判定する（Ｓ７）。

上述の例では、検査領域Ｄｄにおける１個の検査スタートポイントＰｓに着目して説明したが、上述したように、検査領域Ｄｄには複数個の検査スタートポイントＰｓが設定されるから、各検査スタートポイントＰｓごとに検出エリアＥｃを設定することで、１個の検査領域Ｄｄを用いて複数箇所の検査を行うことが可能になる。

１被検査物
２ＴＶカメラ
１０画像処理装置
１１画像記憶部
１２エッジ画像生成部
１３検査領域設定部
１４検査スタートポイント設定部
１５処理部
１６回転走査角度設定部
１７分割エリア生成部
１８クラック判定部
Ｂｓ小区画
Ｃ１，Ｃ２クラック
Ｄｄ検査領域
Ｅｃ検出エリア
Ｅｄ分割エリア
Ｌａ補助分割線
Ｌｄ分割線
Ｌｐ部分分割線
Ｐｓ検査スタートポイント

Claims

被検査物の濃淡画像である原画像から生成したエッジ画像に対して設定した検査領域の境界線上に検査スタートポイントを設定する第１ステップと、検査スタートポイントを通る直線状かつ一定幅に設定した検出エリアを検査領域内において検査スタートポイントの周りで検出エリアを回転走査させるとともに検出エリアの各位置においてクラック候補となる画素群を抽出する第２ステップと、検査スタートポイントを通り検査領域を複数個の小区画に分割する補助分割線を設定するとともに補助分割線上の複数個の分割点を通る分割線により各小区画をそれぞれ異なる方向に分割した分割エリアを生成する第３ステップと、複数の分割エリアのうちの規定個数以上にまたがるクラック候補が存在するときに当該クラック候補をクラックと判定する第４ステップとを有することを特徴とする外観検査方法。
前記分割線は、前記検査スタートポイントを中心とする多角形の輪郭線の一部であることを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
前記検査領域は矩形状であって前記検査スタートポイントは検査領域の１つの頂点に設定され、前記第３ステップでは、検査スタートポイントを通り前記エッジ画像の垂直軸に対して４５度で交差する前記補助分割線により検査領域を２個の小区画に分割するとともに、補助分割線に設定した複数個の分割点から検査スタートポイントを挟む検査領域の２辺にそれぞれ下ろした垂線により検査領域を複数の分割エリアに分割することを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
前記検査領域は矩形状であって前記検査スタートポイントは検査領域の１つの頂点に設定され、前記第３ステップでは、検査スタートポイントを通る検査領域の対角線を前記補助分割線として補助分割線により検査領域を２個の小区画に分割するとともに、補助分割線に設定した複数個の分割点から検査スタートポイントを挟む検査領域の２辺にそれぞれ下ろした垂線により検査領域を複数の分割エリアに分割することを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
前記検査領域は矩形状であって前記検査スタートポイントは検査領域の一辺上に設定され、前記第３ステップでは、検査スタートポイントを通り検査領域の対辺の両端点とを結ぶ２本の直線をそれぞれ前記補助分割線として２本の補助分割線により検査領域を３個の小区画に分割するとともに、各補助分割線に設定した複数個の分割点から検査領域の残りの２辺に下ろした垂線と、各補助分割線上の分割点の間を結ぶ直線とにより検査領域を複数の分割エリアに分割することを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
前記検査スタートポイントを中心とする複数個の同心円と前記補助分割線との交点を前記分割点とすることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の外観検査方法。
前記分割エリアは、前記小区画ごとに分割数が設定されることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の外観検査方法。
前記第２ステップでは、前記検出エリアを回転させる角度の範囲が、前記検査領域内において指定された範囲であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の外観検査方法。
前記第１ステップでは、前記検査領域に前記検査スタートポイントが複数個設定され、各検査スタートポイントごとに前記分割エリアが設定されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の外観検査方法。
被検査物の濃淡画像である原画像から生成したエッジ画像に対して設定した検査領域の境界線上に検査スタートポイントを設定する第１ステップと、検査スタートポイントを通る直線状かつ一定幅に設定した検出エリアを検査領域内において検査スタートポイントの周りで検出エリアを回転走査させるとともに検出エリアの各位置においてクラック候補となる画素群を抽出する第２ステップと、検査スタートポイントを中心とする異なる径の複数個の円弧からなる分割線により検査領域内を分割した分割エリアを生成する第３ステップと、複数の分割エリアのうちの規定個数以上にまたがるクラック候補が存在するときに当該クラック候補をクラックと判定する第４ステップとを有することを特徴とする外観検査方法。
被検査物の濃淡画像を撮像する撮像手段と、撮像手段により得られた濃淡画像からエッジ画像を生成するエッジ画像生成部と、エッジ画像内に検査領域を設定する検査領域設定部と、検査領域の境界線上に検査スタートポイントを設定する検査スタートポイント設定部と、検査スタートポイントを通る直線状かつ一定幅の検出エリアを設定し検査スタートポイントを中心として検出エリアを検査領域の範囲内で回転走査させるとともに検出エリアの各位置においてクラック候補となる画素群を抽出する処理部と、検査スタートポイントを通り検査領域を複数個の小区画に分割する補助分割線を設定するとともに補助分割線上の複数個の分割点を通る分割線により各小区画をそれぞれ異なる方向に分割した分割エリアを生成する分割エリア生成部と、複数の分割エリアのうちの規定個数以上にまたがるクラック候補が存在するときに当該クラック候補をクラックと判定するクラック判定部とを備えることを特徴とする外観検査装置。