JP6049475B2 - 検査装置 - Google Patents

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本発明は、検査装置に関する。
従来、検査面に光を照射し、検査面からの反射光を受光し、受光した反射光に基づいて当該検査面の形状異常を検出する検査装置が知られている。
特許第4544272号公報 特開平5−322543号公報
この種の検査装置では、比較的簡素な処理で検査面の全域にわたって形状異常を検出できることが望まれている。
そこで、本発明の目的は、比較的簡素な処理で不感帯を無くし検査面の全域にわたって形状異常を検出可能な検査装置を得ることにある。
本発明の実施形態にかかる検査装置は、第1方向に延在する線分状の検査光を出射し、検査光の波長が光学的に分離可能で互いに異なる複数種類の光源が、第1方向と交差する第2方向に沿って順番に繰り返し配置された照明装置と、光源から出射され、検査対象物の検査面により反射された検査光を受光して撮像する撮像部と、検査時に検査対象物を前記第1方向に沿って移動させる第1駆動部と、照明装置及び前記撮像部のうち、少なくとも照明装置を前記第2方向に沿って所定の複数箇所の検査位置のいずれかに移動可能な第2駆動部と、撮像部の撮像画像に基づいて検査面の凹状の形状異常を検出する検出部と、を備えている。
本発明によれば、比較的簡素な処理で検査面の全域にわたって形状異常を検出することができる。
図1は、実施形態の検査装置の概要構成説明図である。 図2は、検査面における検査光の照射状態説明図(部分)である。 図3は、検査装置における検査光Lの照射状態の説明図(全体)である。 図4は、実施形態の検査装置の処理フローチャートである。 図5は、撮像合成処理の処理フローチャートである。 図6は、合成撮像画像の説明図である。 図7は、暗領域(凹状形状異常部)の抽出処理の説明図である。 図8は、凸状形状異常判定処理の原理説明図である。 図9は、明領域重ね合わせ処理の説明図である。
次に実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、実施形態の検査装置の概要構成説明図である。
本実施形態の検査装置10は、図1に示すように、検査物11に対し、検査光Lを照射し、検査物11の検査面11Aにより反射された検査光Lを受光して撮像を行う検査ユニット12と、検査ユニット12に対し検査物11を相対的に矢印A方向(第1方向;図1中、左右方向)に移動させる検査物駆動部13と、検査ユニット12を、図1中、紙面垂直方向(第2方向)に移動させる検査ユニット駆動部14と、検査装置10全体の制御を行うともに、検査ユニット12から出力された撮像画像データGに基づいて、検査物11の検査面11Aにおける凹状形状異常(例えば、傷など)及び凸状形状異常(例えば、突起あるいは付着物)を検出する制御演算部15と、を備えている。
検査ユニット12は、検査光Lを出射する照明装置12Aと、検査物11の検査面11Aにより反射された検査光Lを受光して撮像を行う撮像装置12Bと、を備えている。
ここで、本実施形態においては、検査光Lは、赤色(R)の検査光LRと、緑色(G)の検査光LGと、青色(B)の検査光LBと、を含んでおり、照明装置12Aは、検査物11の検査面11A側から見ると、矢印A方向(第1方向)に延在する線分状の検査光LR、LG、LBをそれぞれ出射する、光源(赤色ダイオード)LT−R、光源(緑色ダイオード)LT−G及び光源(青色ダイオード)LT−Bが矢印A方向(第1方向)と交差する矢印B方向(第2方向)に沿って順番に繰り返し配置されている(図3参照)。
撮像装置12Bは、例えば、ラインCCDカメラとして構成されており、矢印A方向に検査物駆動部13により移動されている検査物11の検査面11Aを、検査物11の移動に同期して1ライン(あるいは複数ライン)ずつ撮像して撮像データGを出力する。
図2は、検査面における検査光の照射状態説明図(部分)である。
図2(a)は、検査物11の検査面11における検査光の照射状態であり、矢印A方向に延在する線分状であって、検査光LR、LG、LBがそれぞれ照射され、当該領域における検査光LR、LG、LBのそれぞれの光量が所定のしきい値TH1以上となる照射領域AR、AG、ABが存在する。
したがって、中間領域AIにおいても、図2(a)に示すように、光量は少ないものの検査光LR、LG、LBのうち、少なくとも2種類の検査光が照射されている。
図3は、検査装置における検査光Lの照射状態の説明図(全体)である。
図3に示すように、照明装置12Aから出射される検査光Lは、検査物11の幅方向(図3では、矢印B方向)の全域にわたって照射されており、撮像装置12Bにより、検査物11の幅方向が一度に撮像されることとなる。
次に実施形態の検査装置の動作について説明する。
図4は、実施形態の検査装置の処理フローチャートである。
まず、検査装置10は、検査物11が所定の位置にセットされ、検査の開始が指示されると、撮像合成処理を行う(ステップS11)。
図5は、撮像合成処理の処理フローチャートである。
まず、制御演算部5は、検査ユニット駆動部14を制御し、検査ユニット12を初期撮像位置である第1照射位置(位置制御パラメータn=1に相当)へ移動させるべく駆動する(ステップS21)。
この場合において、位置制御パラメータnの最大値、すなわち、撮像回数は、次のようにして定める。
本実施形態においては、光源の種類は、赤色(R)の検査光LR、緑色(G)の検査光LG及び青色(B)の検査光LBに対応する3種類となっている。
ここで、検査光LR、LG、LBの光量がしきい値TH1(=所定の基準光量)未満となる領域である中間領域AIの幅W2が、検査光LR、LG、LBの光量がしきい値TH1以上となる領域の矢印B方向(第2方向)に沿った幅W1のM倍(M:自然数)となるように3種類の光源LT−R、LT−G、LT−Bが配置されている(図3参照)。
この場合に、複数回の撮像で、検査面11Aの矢印B方向の全領域において、検査光L(検査光LR、LG、LBのいずれか)の光量が一度はしきい値TH1以上となるようにするためには、中間領域AIにおける撮像回数は、W2/W1で表されるので、本実施形態においては、最初に検査光Lが照射される領域の撮像回数1回を加えて、撮像回数=n=1+1=2となる。
続いて、制御演算部15は、検査物駆動部13を制御して、検査物11を所定方向である矢印A方向に駆動する(ステップS22)。
この検査物11の矢印A方向への駆動と並行して、制御演算部15は、照明装置12Aを制御して、検査光Lを出射させて、照射する(ステップS23)。
続いて、制御演算部15は、撮像装置12Bを制御して、検査物駆動部13の検査物11の駆動に同期して、撮像を行い、撮像画像データGを出力させる。
そして、制御演算部15は、所定量検査物11を移動させることにより、検査物11の検査面11Aの全域にわたって撮像が完了したか否かを判別する(ステップS25)。
ステップS25の判別において、未だ検査物11の検査面11Aの全域にわたって撮像が完了していない場合には(ステップS25;No)、処理を再びステップS22、S23に移行して、以下同様の処理を繰り返す。
ステップS25の判別において、所定量検査物11を移動させることにより、検査物11の検査面11Aの全域にわたって撮像が完了した場合には(ステップS25;Yes)、制御演算部15は、所定回数(本実施形態では、2回)の撮像が完了したか否かを判別する(ステップS26)。
ステップS26の判別において、所定回数の撮像が完了していない場合には(ステップS26;No)、すなわち、位置制御パラメータnがいまだ最大値となっていない場合には、再度撮像処理を行うために、位置制御パラメータnに1を加えてカウントアップし(ステップS27)、処理を再びステップS21に移行する。
これにより、制御演算部5は、検査ユニット駆動部14を制御し、検査ユニット12を初期撮像位置である第2照射位置(位置制御パラメータn=2に相当)へ移動させるべく駆動する(ステップS21)。
続いて、制御演算部15は、検査物駆動部13を制御して、検査物11を所定方向である矢印A方向に駆動する(ステップS22)。この場合において、検査物駆動部13は、2回目の撮像を行うにさきだって、検査物11を毎回同一のホームポジションに戻すようにして、撮像時の検査物11の移動方向を一定にしたり、1回目の撮像完了後の位置から、矢印A方向に沿って1回目の撮像時の検査物11の移動方向とは逆方向に移動方向を切り替えたりするようにすることも可能である。
この検査物11の矢印A方向への駆動と並行して、制御演算部15は、照明装置12Aを制御して、検査光Lを出射させて、照射し(ステップS23)、撮像装置12Bを制御して、検査物駆動部13の検査物11の駆動に同期して、撮像を行い、撮像画像データGを出力させる。
そして、制御演算部15は、所定量検査物11を移動させることにより、検査物11の検査面11Aの全域にわたって撮像が完了したか否かを再び判別する(ステップS25)。
ステップS25の判別においては、所定量検査物11を移動させることにより、検査物11の検査面11Aの全域にわたって撮像が完了したこととなると(ステップS25;Yes)、制御演算部15は、所定回数(本実施形態では、2回)の撮像が完了したか否かを判別し(ステップS26)、所定回数の撮像が完了したので(ステップS26;Yes)、撮像合成処理を終了する。
続いて制御演算部15は、検査物11の検査面11Aにおける凹状形状異常及び凸状形状異常の判定処理を並行して行う(ステップS12〜ステップS19)。
まず、検査物11の検査面11Aにおける凹状形状異常の判定処理について説明する。
制御演算部15は、まず、撮像合成処理において得られた2枚の撮像画像を重ね合わせて検査物11の検査面11Aの全域で検査光LR、LG、LBの光量がしきい値TH1を超えている状態の合成撮像画像を得る(ステップS12)。
図6は、合成撮像画像の説明図である。
なお、図6においては、図示の簡略化のため、形状異常部分については記載していない。
図6(a)が1回目の撮像合成処理で得られる画像の一例の説明図である。
1回目の撮像合成処理で得られる画像FG1には、照射領域AR1、AG1、AB1が互いに中間領域AIを挟んで順番に配置されていることが分かる。
また、図6(b)が検査ユニットを矢印B方向に移動した後に行われる2回目の撮像合成処理で得られる画像の一例の説明図である。
2回目の撮像合成処理で得られる画像FG2には、1回目の撮像合成処理で得られる画像FG1と同様に、照射領域AR2、AG2、AB2が互いに中間領域AIを挟んで順番に配置されていることが分かる。
そして、これらの画像を中間領域AIが無くなるように重ね合わせることにより、合成画像FG0が得られる。
この合成画像FG0においては、画像FG1の照射量域AR1と、画像FG2の照射領域AR2が一体となって検査光LRに対応する照射領域AR0を構成している。
また、画像FG1の照射量域AG1と、画像FG2の照射領域AG2が一体となって検査光LGに対応する照射領域AG0を構成している。
また、画像FG1の照射量域AB1と、画像FG2の照射領域AB2が一体となって検査光LBに対応する照射領域AB0を構成している。
このように合成画像FG0においては、検査物11の検査面11Aの全域において、検査光LR、LG、LBのそれぞれの反射光量が所定のしきい値TH1以上となる照射領域AR0、AG0、AB0となる。
すなわち、検査物11の検査面11Aに、凹状形状異常が存在していない場合を想定すると、検査面11の11A全域で検査光LR、LG、LBのそれぞれの反射光量が所定のしきい値TH1以上となる合成画像FG0が得られることとなる。換言すれば、検査物11の検査面11Aに、凹状形状異常が存在するならば、当該凹状形状異常部分は、検査光LR、LG、LBのいずれかの反射光量が所定のしきい値TH1未満となる暗領域として検出ができるということである。
そこで、制御演算部15は、合成画像FG0を用いて、凹状形状異常部に対応する暗領域を抽出する暗領域抽出処理を行う(ステップS13)。
図7は、暗領域(凹状形状異常部)の抽出処理の説明図である。
図7(a)及び図7(b)に示すように、撮像画像が撮像画像FG1、撮像画像FG2のみであった場合には、例えば、一部しか検出できなかった凹状形状異常部DF1〜DF5であっても、図7(c)に示すように、凹状形状異常部DF1〜DF5を一体に把握することができ、製品管理、製造工程管理等に有効に利用できる。
続いて制御演算部15は、ステップS13で抽出した暗領域に基づいて、所定の検査基準にしたがった判定基準に基づいて凹状形状異常部の判定を行い(ステップS14)、凹状形状異常部の発生箇所、形状、寸法、検査物11における総形状異常数等を図示しないハードディスク装置や、不揮発性メモリなどに記録し、必要に応じてオペレータに表示あるいは音声等による通知を行うこととなる。
次に、検査物11の検査面11Aにおける凸状形状異常の判定処理について説明する。
図8は、凸状形状異常判定処理の原理説明図である。
図8においては、理解の容易のため、凸状形状異常の周辺のみを示している。
制御演算部15は、まず、撮像合成処理において得られた2枚の撮像画像FG1、FG2のそれぞれについて、RGB分解処理を行う(ステップS15)。
図8においては、説明の簡略化のため、R分解画像を例として説明する。
図8(a)は、検査物11の検査面11Aにおける凸状形状異常が存在している領域を説明する図であり、破線丸印で示す領域CA内に凸状形状異常DFX(図8(e)参照)があるものとする。
図8(a)の状態において、検査光LRを照射すると、図8(b)に示すような状態となり、検査物11の検査面11A上には、検査光LRの照射領域ARが位置することとなる。この状態において、領域CAにおいては、図8(c)に示すように、凸状形状異常DFXによる反射光量は、高くはなっているものの、所定のしきい値TH1未満となっているため、画像上では検出されない。
そこで、本実施形態では、周辺比較を行って、凸状形状異常DFXに起因して、反射光量が高くなっている周辺比較明領域抽出処理を行っている(ステップS16)。
ここで、周辺比較明領域抽出処理について説明する。
本実施形態の周辺比較明領域抽出処理においては、反射光量ではなく、R、GあるいはBの各色毎に、ある注目画素あるいは注目画素量域における反射光量の当該注目画素の周辺画素あるいは当該注目画素領域の周辺画素領域の平均反射光量との差(の絶対値)と、平均反射光量と、の比が所定の値以上となっている画素領域を抽出し、検査物11の検査面11Aの凸状の形状異常の検出及び位置を特定している。
より具体的には、図8(c)は、図8(b)における検出位置DP上の注目画素における反射光量L1と、当該注目画素の周辺画素の平均反射光量AVRと、を示す図である。
ここで、図8(c)に示すように、注目画素における反射光量L1と、当該注目画素の周辺画素の平均反射光量AVRと、の差を求めた場合、絶対的な反射光量が多い照射領域ARが大きくなる可能性があるが、ある注目画素あるいは注目画素量域における反射光量の当該注目画素の周辺画素あるいは当該注目画素領域の周辺画素領域の平均反射光量との差(の絶対値)と、平均反射光量と、の比を見れば、図8(d)に示すように、凸状形状異常DFXの方が大きな値を示すこととなる。
そこで、ある注目画素あるいは注目画素量域における反射光量の当該注目画素の周辺画素あるいは当該注目画素領域の周辺画素領域の平均反射光量との差(の絶対値)と、平均反射光量と、の比を所定のしきい値TH2と比較することにより、本来的に反射光量の少ない部分(例えば、中間領域AI)、あるいは、本来的に反射光量の多い部分(例えば、照射量域AR、AG、AB)であっても、凸状形状異常DFXの存在を検出することができる。
この結果、得られる検出結果画像は、例えば図8(e)に示すようなものとなる。
続いて、制御演算部15は、対応全撮像画像(本実施形態では、撮像画像FG1、FG2)について、RGB分解処理及び周辺比較明領域抽出処理が完了したか否かを判別する(ステップS17)。
ステップS17の判別において、対応全撮像画像についてRGB分解処理及び周辺比較明領域抽出処理が完了していない場合には(ステップS17;No)、制御演算部15は、再び処理をステップS15に移行し、以下、同様の処理を繰り返す。
ステップS17の判別において、対応全撮像画像についてRGB分解処理及び周辺比較明領域抽出処理が完了した場合には(ステップS17;Yes)、RGB分解処理で得られた各画像毎の周辺比較明領域抽出処理の結果得られる画像に基づいて、明領域加算処理を行う(ステップS18)。
ここで、明領域重ね合わせ処理の具体例を説明する。
図9は、明領域重ね合わせ処理の説明図である。
図9においても、理解の容易のため、凸状形状異常の周辺のみを示している。
図9において、画像SR1、SG1、SB1は、撮像画像FG1に対応する画像であり、画像SR1はR分解画像に対応する周辺比較明領域抽出処理の結果画像であり、画像SG1はG分解画像に対応する周辺比較明領域抽出処理の結果画像であり、SB1はB分解画像に対応する周辺比較明領域抽出処理の結果画像である。
同様に、画像SR2、SG2、SB2は、撮像画像FG1に対応する画像であり、画像SR1はR分解画像に対応するに周辺比較明領域抽出処理の結果画像であり、SG1はG分解画像に対応する周辺比較明領域抽出処理の結果画像であり、SB1はB分解画像に対応する周辺比較明領域抽出処理の結果画像である。
そして、制御演算部15は、画像SR1、SG1、SB1を重ね合わせて第1明領域重ね合わせ画像SRGB1を得る。同様に、制御演算部15は、画像SR2、SG2、SB2を重ね合わせて第2明領域重ね合わせ画像SRGB2を得る。
さらに、制御演算部15は、得られた第1明領域重ね合わせ画像SRGB1及び第2明領域重ね合わせ画像SRGB2を重ね合わせて明領域重ね合わせ結果画像SRGB0を得て、図9中、破線で示す領域を凸状形状異常DFXの存在可能性が高い明領域(位置)を特定する。
そして、制御演算部15は、ステップS18で特定した凸状形状異常DFXの存在可能性が高い明領域に基づいて、所定の検査基準にしたがった判定基準に基づいて凸状形状異常部の判定を行い(ステップS19)、凸状形状異常部の発生箇所、形状、寸法、検査物11における総凸状形状異常数等を図示しないハードディスク装置や、不揮発性メモリなどに記録し、必要に応じてオペレータに表示あるいは音声等による通知を行うこととなる。
そして、凹状形状異常及び凸状形状異常の検出が完了すると、制御演算部15は、処理を終了する。
以上の説明のように、本実施形態によれば、比較的簡素な処理で検査面の全域にわたって形状異常(凹状形状異常及び凸状形状異常)を検出できる。
したがって、検査物の検査面における凹状形状異常及び凸状形状異常を一体に把握することができ、製品管理、製造工程管理等に有効に利用できる。
以上の説明においては、凹状形状異常及び凸状形状異常を並行して検出するために、光源として、光源LT−R、LT−G、LT−Bの3種類の光源を用いていたが、複数種類の光源を用いるのであれば、同様に適用が可能である。
以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態はあくまで一例である。実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、実施形態の構成や形状は、部分的に他の構成や形状と入れ替えて実施することも可能である。また、各構成や形状等のスペック(構造や、種類、方向、角度、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等)は、適宜に変更して実施することができる。
10…検査装置
11…検査物
11A…検査面
12…検査ユニット
12A…照明装置
12B…撮像装置
13…検査物駆動部(第1駆動部)
14…検査ユニット駆動部(第2駆動部)
15…制御演算部(抽出部、検出部)
L…検査光
LT−R、LT−G、LT−B…光源

Claims (7)

  1. 第1方向に延在する線分状の検査光を出射し、前記検査光の波長が光学的に分離可能で互いに異なる複数種類の光源が、前記第1方向と交差する第2方向に沿って順番に繰り返し配置された照明装置と、
    前記光源から出射され、検査対象物の検査面により反射された検査光を受光して撮像する撮像装置と、
    検査時に前記検査対象物を前記第1方向に沿って移動させる第1駆動部と、
    前記照明装置及び前記撮像部のうち、少なくとも前記照明装置を前記第2方向に沿って所定の複数箇所の検査位置のいずれかに移動可能な第2駆動部と、
    前記撮像部の撮像画像に基づいて前記検査面の凹状の形状異常を検出する検出部と、
    を備えた検査装置。
  2. 前記検査位置は、他の検査位置において、前記検査光の光量が所定の基準光量未満となる位置に設定されている、
    請求項1記載の検査装置。
  3. 前記検査光の光量が所定の基準光量未満となる領域が、前記検査光の光量が所定の基準光量以上となる領域の前記第2方向に沿った幅のM倍(M:自然数)となるように前記複数種類の光源が配置されている、
    請求項2記載の検査装置。
  4. 前記検出部は、前記検査位置毎に撮像した複数の撮像画像を合成した合成画像に基づいて、前記検査面の凹状の形状異常を検出する、
    請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の検査装置。
  5. 前記検出部は、前記合成画像に含まれ、かつ、前記検査光の光量が所定の基準光量未満となる領域を凹状の形状異常が生じている領域であるとして前記凹状の形状異常を検出する、
    請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の検査装置。
  6. 前記複数種類の光源は、R光源、G光源及びB光源であり、
    前記撮像画像のRGB分解処理を行い、R、GあるいはBの各色毎に、ある注目画素あるいは注目画素量域における反射光量の当該注目画素の周辺画素あるいは当該注目画素領域の周辺画素領域の平均反射光量との差と、前記平均反射光量と、の比が所定の値以上となっている画素領域を抽出する抽出部を備え、
    前記検出部は、前記抽出部により抽出されたR、G及びBの各色毎に前記差と、前記平均反射光量と、の比が所定の値以上となっている画素あるいは画素領域に基づいて前記検査面の凸状の形状異常を検出する、
    請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の検査装置。
  7. 前記検出部は、前記差と、前記平均反射光量と、の比が所定の値以上となっている画素あるいは画素領域をR、GあるいはBの各色毎に抽出する抽出部を備え、
    前記検出部は、前記抽出部により抽出された画素あるいは画素領域を重ね合わせた画像に基づいて前記凸状の形状異常の存在位置を検出する、
    請求項6記載の検査装置。
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