JP6595708B2 - 目封止ハニカム構造体の欠陥検査装置および欠陥検査方法 - Google Patents

目封止ハニカム構造体の欠陥検査装置および欠陥検査方法 Download PDF

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Description

本発明は、セラミックス体の外面における欠陥の有無を検査する装置および方法に関し、特にハニカム構造体の端面を検査する装置および方法に関する。
内燃機関、ボイラー等からの排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタや、排ガス浄化用触媒の触媒担体として、セラミックス製の多孔体(セラミックス体)であるハニカム構造体が広く用いられている。ハニカム構造体は、筒状をなす外面(外壁)に囲繞された内部に、隔壁によって区画された、それぞれが該構造体の軸方向に沿う複数のセルを有するものである。セラミックス製のハニカム構造体は、耐熱性、耐熱衝撃性、耐酸化性といった点で優れていることから、上述の用途その他に、広く使用されている。
こうしたハニカム構造体のなかには、両端面のセル開口部を交互に(市松模様状に)目封止(目封じともいう)したもの(目封止ハニカム構造体)がある。目封止ハニカム構造体は、例えばDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)に使用されている。
セラミックス製のハニカム構造体は、一般に、その構成材料となるセラミック(例えば、コージェライト、SiC、アルミナなど)の粉体を有機バインダ、水等とともに混練することにより得られる粘土状の坏土を押出成形法によって成形し、これによって得られるハニカム成形体を焼成することにより製造される。また、目封止を施す場合には、例えば、目封止を行わないセルをあらかじめマスキングしたハニカム焼成体の端部をスラリー状の充填材に浸漬することによって、開口しているセルに充填材を充填させた後、ハニカム焼成体を再度焼成するようにすればよい(例えば、特許文献1参照)。あるいは、目封止のないハニカム成形体に対し上述のように充填材を充填したうえで焼成することで、目封止ハニカム構造体を得られることも可能である。
このような手法にて製造されるハニカム構造体は、その側面や開口部を有する端面、さらには内部の隔壁において、クラックや欠け、エグレなどの欠陥がないことが検査によって確認されたうえで、製品として出荷される。
特許文献1には、目封止ハニカム構造体の目封止部分の検査方法として、一方端面側からセル内に光を入射させつつ他方端面側において撮像を行い、得られた撮像画像を画像処理することにより表現される光の明暗(輝度)に基づいて目封止部の欠陥を検出する手法が開示されている。
また、ハニカム構造体の一方端部側においてハニカム構造体の軸線方向に対して所定角度傾斜した方向にテレセントリック光学系および当該光学系と光軸を一致させたカメラとを配置し、隔壁に対して斜めに入射した光による像の明暗を識別することにより、隔壁におけるクラックの検出を行う手法もすでに公知である(例えば、特許文献2参照)。
上述のような、撮像画像に現れる明暗を利用した欠陥検査を、ハニカム構造体の端面を対象に行う場合、セル開口部の周縁に生じているクラック、欠け、エグレ等の欠陥を、セル開口部そのものと確実に識別することが求められる。その一方で、特に目封止ハニカム構造体の場合、目封止部やリブ部に存在する通常の凹凸(製品規格上問題の無い凹凸)をクラック、欠け、エグレ等と誤検出しないことも求められる。
例えば、特許文献2に開示されているような斜光照明を欠陥検査に用いると、欠け、エグレ等の欠陥部分が暗部(影)となりやすいことが知られているが、その一方で、通常の凹凸部分にも影が生じやすくなるため、暗部の存在の有無に基づく欠陥の検出に際して、通常の凹凸部分が欠陥であると誤検出されてしまう可能性が高くなるという問題がある。
特開2010−249798号公報 特開2008−139052号公報
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、例えばハニカム構造体の端面のようなセラミックス体の外面に存在する欠陥を確実に検出するとともに通常の表面凹凸を欠陥と誤検出することが確実に抑制される検査方法および装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の第1の態様は、目封止ハニカム構造体端面における欠陥の有無を検査する装置が、検査対象たる目封止ハニカム構造体が載置されるテーブルと、前記テーブルに載置された前記目封止ハニカム構造体における検査対象面である前記端面の少なくとも一部である検査対象領域を前記検査対象領域の法線方向から撮像する撮像部と、前記撮像部の周囲において互いに等角度間隔な相異なる照射方向からそれぞれが前記検査対象領域に対して同じ照射角度で斜めに照明光を照射する4以上の複数の単位照明を有する、少なくとも1つの照明部と、前記撮像部によって取得された撮像データに基づいて前記検査対象領域における欠陥の有無を判定するための判定用画像データを生成する判定用画像生成部と、前記判定用画像データに基づいて前記検査対象領域における欠陥の有無を判定する欠陥判定部と、を備え、前記複数の単位照明は順次に点灯および消灯され、前記撮像部は、前記複数の単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することによって、複数の撮像データを生成し、前記判定用画像生成部は、前記複数の撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする最小輝度画像データを生成したうえで、前記最小輝度画像データに基づいて前記判定用画像データを二値化データとして生成し、前記欠陥判定部は、前記判定用画像データに所定の第1の暗部用閾値以上の面積で暗部が存在する場合に前記検査対象領域に欠陥があると判定するとともに、前記検査対象領域に存在する開口部に相当する暗部を除外し、存在する場合には接合部に相当する明部および前記目封止ハニカム構造体外部に相当する暗部をさらに除外した前記判定用画像データにおいて、所定の第2の暗部用閾値以上の面積で暗部が存在する場合にも、前記検査対象領域に欠陥があると判定する、ようにした。
本発明の第2の態様は、第1の態様に係る欠陥検査装置において、前記判定用画像生成部が、前記複数の撮像データのそれぞれにおけるあらかじめ定められた基準部分の輝度が、前記複数の撮像データ同士において同水準となるように、前記複数の撮像データにおける輝度値を補正する輝度補正処理部をさらに備え、前記輝度補正処理部によって輝度値が補正された補正済みの前記複数の撮像データに基づいて、前記最小輝度画像データを生成する、ようにした。
本発明の第3の態様は、第1または第2に係る欠陥検査装置において、前記少なくとも1つの照明部として、前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して30°以上60°以下の第1の照射角度で照明光を照射する複数の第1単位照明を備える第1照明部と、前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して60°以上85°以下の第2の照射角度で照明光を照射する複数の第2単位照明を備える第2照明部と、を備えるようにした。
本発明の第4の態様は、第3の態様に係る欠陥検査装置において、前記撮像部は、前記複数の第1単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の第1単位照明の全てについて行うことによって、複数の第1撮像データを生成し、かつ、前記複数の第2単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の第2単位照明の全てについて行うことによって、複数の第2撮像データを生成し、前記複数の第1撮像データと前記複数の第2撮像データが相異なる前記複数の撮像データであり、前記判定用画像生成部は、前記最小輝度画像データとして、前記複数の第1撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする第1最小輝度画像データと、前記複数の第2撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする第2最小輝度画像データとを生成し、前記第1最小輝度画像データに基づいて第1判定用画像データを生成するとともに、前記第2最小輝度画像データに基づいて第2判定用画像データを生成することによって、前記判定用画像データを生成し、前記欠陥判定部は、前記第1判定用画像データと前記第2判定用画像データの双方に基づいて前記検査対象領域における欠陥の有無を判定する、ようにした。
本発明の第5の態様は、第3の態様に係る欠陥検査装置において、前記複数の第1単位照明と前記複数の第2単位照明とは同数であり、かつ、一の前記第1単位照明の照射方向が含まれる鉛直面には必ず一の前記第2単位照明の照射方向が含まれるようにそれぞれが配置されており、前記複数の第1単位照明からは第1の波長帯域に属する照明光が照射され、前記複数の第2単位照明からは前記第1の波長帯域と異なる第2の波長帯域に属する照明光が照射され、照射方向が同じ鉛直面に含まれる前記第1単位照明と前記第2単位照明の組が同時に点灯および消灯され、前記撮像部は、相異なる前記第1単位照明と前記第2単位照明の組が点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することによって、前記複数の撮像データを生成し、前記複数の撮像データのそれぞれを前記第1の波長帯域と前記第2の波長帯域とに基づいて色分解することによって複数の第1分解画像データと複数の第2分解画像データを生成する分解画像生成部、をさらに備え、前記判定用画像生成部は、前記最小輝度画像データとして、前記複数の第1分解画像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする第1最小輝度画像データと、前記複数の第2分解画像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする第2最小輝度画像データとを生成し、前記第1最小輝度画像データに基づいて第1判定用画像データを生成するとともに、前記第2最小輝度画像データに基づいて第2判定用画像データを生成することによって、前記判定用画像データを生成し、前記欠陥判定部は、前記第1判定用画像データと前記第2判定用画像データの双方に基づいて前記検査対象領域における欠陥の有無を判定する、ようにした。
本発明の第6の態様は、第1または第2の態様に係る欠陥検査装置において、前記少なくとも1つの照明部として、前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して5°以上30°以下の照射角度で照明光を照射する複数の低角度単位照明を備える低角度照明部と、前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して30°以上60°以下の照射角度で照明光を照射する複数の中角度単位照明を備える中角度照明部と、前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して60°以上85°以下の照射角度で照明光を照射する複数の高角度単位照明を備える高角度照明部と、を備えるようにした。
本発明の第7の態様は、第6の態様に係る欠陥検査装置において、前記撮像部は、前記複数の低角度単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の低角度単位照明の全てについて行うことによって、複数の低角度撮像データを生成し、前記複数の中角度単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の中角度単位照明の全てについて行うことによって、複数の中角度撮像データを生成し、かつ、前記複数の高角度単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の高角度単位照明の全てについて行うことによって、複数の高角度撮像データを生成し、前記複数の低角度撮像データと前記複数の中角度撮像データと前記複数の高角度撮像データが相異なる前記複数の撮像データであり、前記判定用画像生成部は、前記最小輝度画像データとして、前記複数の低角度撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする低角度最小輝度画像データと、前記複数の中角度撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする中角度最小輝度画像データと、前記複数の高角度撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする高角度最小輝度画像データとを生成し、前記低角度最小輝度画像データに基づいて低角度判定用画像データを生成し、前記中角度最小輝度画像データに基づいて中角度判定用画像データを生成し、前記高角度最小輝度画像データに基づいて高角度判定用画像データを生成することによって、前記判定用画像データを生成し、前記欠陥判定部は、前記低角度判定用画像データと前記中角度判定用画像データと前記高角度判定用画像データとの全てに基づいて前記検査対象領域における欠陥の有無を判定する、ようにした。
本発明の第の態様は、第3ないし第5の態様のいずれかに係る欠陥検査装置において、前記複数の第1単位照明と前記複数の第2単位照明とが一の支持体に支持されており、前記複数の第1単位照明が一の平面内に配置され、前記複数の第2単位照明が異なる一の平面内に配置されている、ようにした。
本発明の第の態様は、第6または第7の態様に係る欠陥検査装置において、前記複数の低角度単位照明のそれぞれが、個別に調光可能な少なくとも2つの調光単位から構成されてなる、ようにした。
本発明の第10の態様は、第の態様に係る欠陥検査装置において、前記複数の低角度単位照明と前記複数の中角度単位照明と前記複数の高角度単位照明とが一の支持体に支持されており、前記複数の低角度単位照明と、前記複数の中角度単位照明と、前記複数の高角度単位照明とがそれぞれ、互いに異なる一の平面内に配置されている、ようにした。
本発明の第11の態様は、第1ないし第10の態様のいずれかに係る欠陥検査装置において、一の前記照明部が有する前記複数の単位照明が8個の単位照明である、ようにした。
本発明の第12の態様は、目封止ハニカム構造体端面における欠陥の有無を検査する方法が、検査対象たる目封止ハニカム構造体を所定のテーブルに載置する載置工程と、前記テーブルに載置された前記目封止ハニカム構造体における検査対象面である前記端面の少なくとも一部である検査対象領域を前記検査対象領域の法線方向から所定の撮像手段によって撮像することによって複数の撮像データを生成する撮像工程と、前記複数の撮像データに基づいて、前記検査対象領域における欠陥の有無を判定するための判定用画像データを生成する判定用画像生成工程と、前記判定用画像データに基づいて前記検査対象領域における欠陥の有無を判定する欠陥判定工程と、を備え、前記撮像工程においては、少なくとも1つの照明部に備わる、前記撮像手段の周囲において互いに等角度間隔な相異なる照射方向からそれぞれが同じ照射角度で斜めに照明光を照射する4以上の複数の単位照明を順次に点灯および消灯させつつ、前記複数の単位照明のそれぞれの点灯時に、前記検査対象領域を撮像することで、前記複数の撮像データを生成し、前記判定用画像生成工程においては、前記複数の撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする最小輝度画像データを生成したうえで、前記最小輝度画像データに基づいて前記判定用画像データを二値化データとして生成し、前記欠陥判定工程においては、前記判定用画像データに所定の第1の暗部用閾値以上の面積で暗部が存在する場合に前記検査対象領域に欠陥があると判定するとともに、前記検査対象領域に存在する開口部に相当する暗部を除外し、存在する場合には接合部に相当する明部および前記目封止ハニカム構造体外部に相当する暗部をさらに除外した前記判定用画像データにおいて、所定の第2の暗部用閾値以上の面積で暗部が存在する場合にも、前記検査対象領域に欠陥があると判定する、ようにした。
本発明の第13の態様は、第12の態様に係る欠陥検査方法において、前記判定用画像生成工程が、前記複数の撮像データのそれぞれにおけるあらかじめ定められた基準部分の輝度が、前記複数の撮像データ同士において同水準となるように、前記複数の撮像データにおける輝度値を補正する輝度補正処理工程をさらに備え、前記輝度補正処理工程において輝度値が補正された補正済みの前記複数の撮像データに基づいて、前記最小輝度画像データを生成する、ようにした。
本発明の第14の態様は、第12または第13の態様に係る欠陥検査方法において、前記少なくとも1つの照明部が、前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して30°以上60°以下の第1の照射角度で照明光を照射する複数の第1単位照明を備える第1照明部と、前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して60°以上85°以下の第2の照射角度で照明光を照射する複数の第2単位照明を備える第2照明部と、であるようにした。
本発明の第15の態様は、第14の態様に係る欠陥検査方法において、前記撮像工程においては、前記複数の第1単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の第1単位照明の全てについて行うことによって、複数の第1撮像データを生成し、かつ、前記複数の第2単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の第2単位照明の全てについて行うことによって、複数の第2撮像データを生成し、前記複数の第1撮像データと前記複数の第2撮像データが相異なる前記複数の撮像データであり、前記判定用画像生成工程においては、前記最小輝度画像データとして、前記複数の第1撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする第1最小輝度画像データと、前記複数の第2撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする第2最小輝度画像データとを生成し、前記第1最小輝度画像データに基づいて第1判定用画像データを生成するとともに、前記第2最小輝度画像データに基づいて第2判定用画像データを生成することによって、前記判定用画像データを生成し、前記欠陥判定工程においては、前記第1判定用画像データと前記第2判定用画像データの双方に基づいて前記検査対象領域における欠陥の有無を判定する、ようにした。
本発明の第16の態様は、第14の態様に係る欠陥検査方法において、前記複数の第1単位照明と前記複数の第2単位照明とを同数とし、かつ、一の前記第1単位照明の照射方向が含まれる鉛直面には必ず一の前記第2単位照明の照射方向が含まれるようにそれぞれを配置したうえで、前記複数の第1単位照明から第1の波長帯域に属する照明光を照射させるとともに、前記複数の第2単位照明から前記第1の波長帯域と異なる第2の波長帯域に属する照明光を照射させ、照射方向が同じ鉛直面に含まれる前記第1単位照明と前記第2単位照明の組を同時に点灯および消灯し、前記撮像工程においては、相異なる前記第1単位照明と前記第2単位照明の組が点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することによって、前記複数の撮像データを生成し、前記複数の撮像データのそれぞれを前記第1の波長帯域と前記第2の波長帯域とに基づいて色分解することによって複数の第1分解画像データと複数の第2分解画像データを生成する分解画像生成工程、をさらに備え、前記判定用画像生成工程においては、前記最小輝度画像データとして、前記複数の第1分解画像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする第1最小輝度画像データと、前記複数の第2分解画像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする第2最小輝度画像データとを生成し、前記第1最小輝度画像データに基づいて第1判定用画像データを生成するとともに、前記第2最小輝度画像データに基づいて第2判定用画像データを生成することによって、前記判定用画像データを生成し、前記欠陥判定工程においては、前記第1判定用画像データと前記第2判定用画像データの双方に基づいて前記検査対象領域における欠陥の有無を判定する、ようにした。
本発明の第17の態様は、第12または第13の態様に係る欠陥検査方法において、前記少なくとも1つの照明部が、前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して5°以上30°以下の照射角度で照明光を照射する複数の低角度単位照明を備える低角度照明部と、前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して30°以上60°以下の照射角度で照明光を照射する複数の中角度単位照明を備える中角度照明部と、前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して60°以上85°以下の照射角度で照明光を照射する複数の高角度単位照明を備える高角度照明部と、であるようにした。
本発明の第18の態様は、第17の態様に係る欠陥検査方法において、前記撮像工程においては、前記複数の低角度単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の低角度単位照明の全てについて行うことによって、複数の低角度撮像データを生成し、前記複数の中角度単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の中角度単位照明の全てについて行うことによって、複数の中角度撮像データを生成し、前記複数の高角度単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の高角度単位照明の全てについて行うことによって、複数の高角度撮像データを生成し、前記複数の低角度撮像データと前記複数の中角度撮像データと前記複数の高角度撮像データが相異なる前記複数の撮像データであり、前記判定用画像生成工程においては、前記最小輝度画像データとして、前記複数の低角度撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする低角度最小輝度画像データと、前記複数の中角度撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする中角度最小輝度画像データと、前記複数の高角度撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする高角度最小輝度画像データとを生成し、前記低角度最小輝度画像データに基づいて低角度判定用画像データを生成し、前記中角度最小輝度画像データに基づいて中角度判定用画像データを生成し、前記高角度最小輝度画像データに基づいて高角度判定用画像データを生成することによって、前記判定用画像データを生成し、前記欠陥判定工程においては、前記低角度判定用画像データと前記中角度判定用画像データと前記高角度判定用画像データとの全てに基づいて前記検査対象領域における欠陥の有無を判定する、ようにした。
本発明の第19の態様は、第17または第18の態様に係る欠陥検査方法において、前記複数の低角度単位照明のそれぞれを、個別に調光可能な少なくとも2つの調光単位にて構成し、前記撮像工程における前記所定の撮像手段による撮像に先立ってあらかじめ、前記少なくとも2つの調光単位について個別に調光することにより、前記撮像手段による撮像範囲内での前記複数の低角度単位照明からの距離差に応じた輝度差を抑制する、ようにした。
本発明の第20の態様は、第12ないし第19の態様のいずれかに係る欠陥検査方法において、一の前記照明部に備わる前記複数の単位照明を8個の単位照明とする、ようにした。
本発明の第1ないし第20の態様によれば、正常なセラミックス面の凹凸を欠陥と誤検出することなく、目封止ハニカム構造体端面に存在する本来検出すべき欠陥を確実に検出することができる。
特に、第5および第16の態様によれば、複数の第1単位照明と複数の第2単位照明とを順次に点灯させながら撮像を行う場合に比して、撮像時間を短縮することができる。
特に、第6、第7、第、第10、第17、第18、および第19の態様によれば、照明部が2つの場合に比して、検査対象領域がより広い場合であっても精度よく検査を行うことができる。
ハニカム構造体1の外観斜視図である。 ハニカム構造体1の一方の端面1aの部分拡大模式図である。 端面1aに生じる可能性のある欠陥と、正常なセラミックス面6に存在する製品規格上問題の無い通常の表面凹凸nsとを模式的に示す斜視図である。 欠陥がセラミックス面6に形成された様子を例示する上面図である。 ハニカム構造体1の端面1aに対していくつかの方向から照明光を照射した場合の様子を模式的に示す図である。 照明光の照射角度の違いが欠陥の検出に与える影響を説明するための図である。 第1の構成態様に係る欠陥検査装置1000の構成を示すブロック図である。 撮像実行部100の要部の下面図である。 図8のA1−A1’断面図である。 欠陥検査装置1000において欠陥検査のために行われる撮像処理の手順を示す図である。 第1判定処理の手順を示す図である。 第1判定処理の前段部分について説明するための図である。 第1判定処理の後段部分について説明するための図である。 第2判定処理の手順を示す図である。 セラミックス面6の通常の表面凹凸nsと、クラックdf1と、エグレdf3についての、第1判定処理および第2判定処理における判定例と、それらを踏まえた総合的な判定内容を一覧にして示す図である。 あるハニカム構造体1の端面1aを検査対象とする欠陥検査の過程で生成された種々の画像を、例示する図である。 あるハニカム構造体1の端面1aを検査対象とする欠陥検査の過程で生成された種々の画像を、例示する図である。 あるハニカム構造体1の端面1aを検査対象とする欠陥検査の過程で生成された種々の画像を、例示する図である。 第2の構成態様に係る欠陥検査装置2000の構成を示すブロック図である。 欠陥検査装置2000において欠陥検査のために行われる撮像処理の手順を示す図である。 色分解・再構成処理の手順を示す図である。 第1照明部120および第2照明部130の配置および構成に係る変形例を示す図である。 第1照明部120および第2照明部130の配置および構成に係る変形例を示す図である。 ハニカム構造体1の端面1aに対して所定の角度で斜め方向から照明光Lsを照射した場合の、ハニカム構造体1の外壁2の近傍における撮像画像IM7を示す図である。 単位照明から被照射位置までの距離が異なることの影響について説明するための図である。 照明光の照射角度と画角の関係が撮像画像に与える影響を説明するための図である。 第2の実施の形態に係る欠陥検査装置3000の構成を示すブロック図である。 撮像実行部100の要部の下面図である。 図28のA4−A4’断面図である。 低角度照明部115から出射される照明光と画角の関係を説明するための図である。 調光単位ごとの調光の効果について説明するための図である。 欠陥検査装置3000を用いた欠陥検査において行われる撮像処理の概略的な手順を示す図である。 撮像処理における具体的な手順を示す図である。 欠陥検査装置3000を用いた欠陥検査において輝度補正処理334により行われる輝度補正処理の概略的な手順を示す図である。 輝度補正処理における処理の内容を例示する図である。 欠陥判定部240において行われる判定処理の流れを示す図である。
<第1の実施の形態>
<ハニカム構造体>
まず、本実施の形態において端面が欠陥検査の対象とされるハニカム構造体について説明する。図1は、ハニカム構造体1の外観斜視図である。図2はハニカム構造体1の一方の端面1aの部分拡大模式図である。
ハニカム構造体1は、内部にいわゆるハニカム構造を有する円筒状のセラミックス製の構造体(セラミックス体)である。ハニカム構造体1は、円筒状をなす外壁2に囲繞された内部に、四角柱状の(断面視正方形状の)複数のセル3を有するものである。それぞれのセル3は、隔壁4(図2(a)参照)によって区画されてなり、ハニカム構造体1の中心軸の方向(軸方向)に沿っている。ただし、セル3は、その長手方向がハニカム構造体1の中心軸に対して傾斜している斜角柱状をなしていてもよい。いずれの場合も、セル3はハニカム構造体1の端面1aにおいて二次元正方格子状に配置されている。なお、特に断らない限り、本明細書において、ハニカム構造体1およびセル3の断面とは、ハニカム構造体1の中心軸に垂直な断面を指し示すものとする。
例えば、外壁2の厚みは100μm〜1500μm程度であり、隔壁4の厚みは150μm〜400μm程度であり、セル3のサイズを規定することとなる隔壁4のピッチは1.0mm〜2.5mm程度である。また、軸方向の長さは100mm〜300mm程度であり、軸方向に垂直な断面における半径(断面半径)は100mm〜200mm程度である。
より詳細には、セル3としては、端面1aに開口部を有する第1セル3aと、端面1aにおいて目封止5が施された(目封止5によって元々存在した開口部が塞がれた)第2セル3bとが存在する。第1セル3aと第2セル3bとは、交互に(市松模様に)配置されている。なお、他方の端面1bにおいては、第1セル3aに目封止が施されており、第2セル3bが開口している。なお、以降においては、第1セル3aの端面1aにおける開口部を単に、第1セル3aと称することがある。
ハニカム構造体1は、セラミック(例えば、コージェライト、SiC、アルミナなど)の焼成体である。ハニカム構造体1は概略、その構成材料となるセラミックの粉体を有機バインダ、水等とともに混練することにより得られる粘土状の坏土を押出成形法によって成形し、これによって得られるハニカム成形体(セラミックス成形体)を焼成することでいったん目封止のないハニカム焼成体を作製した後、該ハニカム焼成体に対し目封止処理を施して対象となるセル3に目封止5を形成することで得られる。係る目封止5は例えば、目封止5を設けない(第1セル3aとする)セル3の端部をマスキングした後、ハニカム焼成体の端部を該ハニカム焼成体の形成に用いたものと同じセラミックス粉体を含有するスラリー状の充填材に浸漬することによって、開口しているセルに該充填材を充填し、続いてハニカム焼成体を再度焼成することで、形成される。
なお、図1および図2(a)においては理解の助けのために、端面1aにおいてセラミックスからなる部分に斜線を付す一方で目封止されている第2セル3bを(より詳細には第2セル3bを区画する隔壁4を)線にて示しているが、実際の(欠陥のない)端面1aにおいては、目封止された第2セル3bは外から視認されない。実際の端面1aは、図2(b)に示すように、図面において斜線にて示すセラミックス面6に第1セル3aが正方格子状に配置されているように視認される。
図3および図4は、以上のような形態をなしているハニカム構造体1の端面1aに生じる可能性のある欠陥について説明するための図である。ハニカム構造体1の端面1aに生じる可能性のある欠陥としては、いずれも端面1aに対して凹部となる、クラックdf1や、欠けdf2、エグレdf3が、例示される。図3は、これらの欠陥と、正常な(欠陥のない)セラミックス面6に存在する製品規格上問題の無い通常の表面凹凸nsとを模式的に示す斜視図であり、図4は、これらの欠陥がセラミックス面6に形成された様子を例示する上面図である。
図3(a)に示すクラックdf1は、例えば焼成時のハニカム焼成体の収縮に伴ってセラミックス面6に形成される亀裂(凹部)である。クラックdf1は、おおよそ100μm〜300μm程度の幅および160μm〜1000μm程度の深さにて形成される。なお、クラックdf1は、図4に示すように、セラミックス面6における第1セル3aの開口部(換言すれば隔壁4の端部)を起点として形成されやすく、ある一の第1セル3aから他の第1セル3aに渡って形成されることもある。
図3(b)に示す欠けdf2は、例えば焼成時あるいは焼成後にセラミックス面6の一部が欠落(脱落)することによって形成される凹部である。欠けdf2は、おおよそ380μm〜500μm程度の幅および200μm〜1000μm程度の深さにて形成される。
また、図3(c)に示すエグレdf3は、例えば焼成時にセラミックス面6において局所的に変形異常が生じるなどの要因によって形成される凹部である。エグレdf3は、おおよそ700μm〜1500μm程度の幅および350μm〜2000μm程度の深さにて形成される。
なお、図4においては端面1aにおいて欠けdf2が第1セル3aに連続して形成され、エグレdf3がセラミックス面6の第1セル3aから離隔した部分(目封止5が施されている部分)に形成されている場合を例示しているが、実際の欠けdf2およびエグレdf3の形成態様はこれに限られるものではない。例えば、エグレdf3が第1セル3aに連続して形成されることもある。
概略的にいえば、クラックdf1、欠けdf2、エグレdf3はいずれも凹部であるが、クラックdf1には、欠けdf2やエグレdf3に比して、幅に対する深さの比率が大きいという特徴がある。一方、欠けdf2とエグレdf3とは形成要因において違いはあるが、サイズは同程度となることがあり、後述する欠陥検査の際にそれらを区別する必要はない。むしろ重要であるのは、正常な(欠陥のない)セラミックス面6が50μm〜500μm程度の凸部間隔および40μm〜300μm程度の深さで図3(d)に示すような表面凹凸nsを有するところ、そのような製品規格上問題の無い通常の表面凹凸nsを欠けdf2やエグレdf3と誤検出しないことである。
以降、このような、端面1aに生じ得る欠陥の検査に関する詳細について、説明する。
<欠陥検査の基本的考え方>
まず、本実施の形態において行う欠陥検査の基本的な考え方について説明する。本実施の形態において行う欠陥検査は、上述のような構成を有するハニカム構造体1の端面1aを対象に行うものであり、概略的には、端面1aに対し斜め方向から照明光を照射したときに、当該端面1aに欠陥が存在していればその存在位置に影領域(周囲に比して輝度の小さい領域)が形成されることを利用して、欠陥の有無を検査するというものであるが、その照明光の照射の仕方および判定用の画像の生成の仕方に特徴を有するものとなっている。
図5は、ハニカム構造体1の端面1aに対していくつかの方向から照明光を照射した場合の様子を模式的に示す図である。
図5(a)は、端面1aが略水平になるようにハニカム構造体1を配置した状態において、端面1aに対し斜め方向から照明光Laを照射した場合の概略上面図であり、図5(b)は照明光Laの照射方向を含む断面についての概略断面図である。係る場合において、端面1aに図5(b)に示すような欠陥(凹部)df4が存在すると、欠陥df4の形状(幅、深さ)および照明光Laの照射角度(照射方向が水平面となす角)によっては、端面1aおよび欠陥df4の大部分は照明光Laの被照射領域RE1aとなる一方で、欠陥df4のうち左側の斜面近傍は照明光Laの当たらない影領域RE2aとなる。
同様に、ハニカム構造体1の配置を図5(a)、(b)の場合と同じにした状態で、ハニカム構造体1の端面1aに対して照明光Lbを照射した場合の概略上面図および照明光Lbの照射方向を含む概略断面図がそれぞれ図5(c)、(d)であり、照明光Lcを照射した場合の概略上面図および照明光Lcの照射方向を含む概略断面図がそれぞれ図5(e)、(f)であり、照明光Ldを照射した場合の概略上面図および照明光Ldの照射方向を含む概略断面図がそれぞれ図5(g)、(h)である。ただし、照明光La、Lb、Lc、Ldの照射角度は全て同じであり、照明光La、Lb、Lc、Ldの照射方向は水平面内において互いに90°ずつ離隔しており、かつ、照明光La、Lb、Lc、Ldの照射範囲は同一であるとする。
照明光Laを照射した場合と同様、照明光Lbを照射した場合には、端面1aおよび欠陥df4の大部分は照明光Lbの被照射領域RE1bとなる一方で、欠陥df4のうち図面上は明示的には現れていない図面視奥側の部分には照明光Lbの当たらない影領域RE2bが存在することになる。
また、照明光Lcを照射した場合には、端面1aおよび欠陥df4の大部分は照明光Lcの被照射領域RE1cとなる一方で、欠陥df4のうち図面視右側の斜面近傍は照明光Lcの当たらない影領域RE2cとなる。
さらには、照明光Ldを照射した場合には、端面1aおよび欠陥df4の大部分は照明光Ldの被照射領域RE1dとなる一方で、欠陥df4のうち図面上は明示的には現れていない図面視手前側の斜面近傍は照明光Ldの当たらない影領域が存在することになる。
このように、欠陥df4が存在する端面1aに対し相異なる方向から斜め方向に照明光を照射した場合、それぞれにおいて欠陥df4に対応して形成される影領域の位置および形状は互いに異なっており、しかも、いずれの場合も欠陥df4の全体に対応するわけではない。
ただし、それぞれの影領域の位置および形状が異なるということは、別の見方をすれば、それぞれの影領域が、欠陥df4の相異なる部分の情報を与えているということでもある。この点を鑑みて、図5(b)、(d)、(f)、(h)の場合に形成された影領域を仮想的に重畳させたものが図5(i)である。この場合、被照射領域RE1は欠陥df4以外の部分のみであり、欠陥df4は全体として影領域RE2となっている。換言すれば、欠陥の実際のサイズに近いサイズで影領域RE2が形成されているということになる。
このことは、図5(a)、(c)、(e)、(g)に示すように相異なる方向から斜めに照明光を照射しつつ端面1aを逐次に撮像し、それぞれの場合に得られる撮像画像を影領域が重畳するように合成して合成画像を生成し、該合成画像に基づいて欠陥の有無を判定するようにすれば、単に斜め方向の照明光を照射した状態で得られる像を用いて判定を行う場合に比して、判定の確度が高められることを意味している。
なお、図5においては、水平面内において互いに90°ずつ離隔した4つの方向から照明光を照射する態様を例示しているが、これは例示であって、さらに多くの方向から照明光を照射する態様であってもよい。
確認的にいえば、相異なる方向から複数の照明光を同時に照射する態様、例えば、例えば互いに対向する位置にて照射される照明光Laと照明光Lcとを同時に照射する態様は、一方のみの照射によって影領域となるところに他方が照射されることによって影領域が形成されなくするものであることから、当該態様が影領域に基づく欠陥判定の確実性を高めるという作用効果を奏することはない。すなわち、本実施の形態においてはあくまで、相異なる複数の方向から個別に照明光を照射してそれぞれに像を得ることに技術的な意義を有する。
次に、図6は、照明光の照射角度の違いが欠陥の検出に与える影響を説明するための図である。一般に、ある凹凸が存在する領域に対して斜めに照明光を照射する場合、その照射角度が大きいほど、かつ、凹凸の深さが小さいほど、影領域は形成されにくくなる。
例えば図6(a)に示すように、ある比較的小さい照射角度の照明光Llがセラミックス面6に存在する通常の凹凸部分である表面凹凸nsに対して照射される場合に、その一部である部分aが影領域となる場合であっても、図6(b)に示すように、照明光Llよりも照射角度が大きい照明光Lhが図6(a)と同じ表面凹凸nsに照射される場合には影領域が形成されないことがある。
これに対し、図6(c)、(d)においてはそれぞれ、セラミックス面6に存在する表面凹凸nsにおける凸部間隔と同程度の幅を有しつつも表面凹凸nsの凹凸深さよりも大きな深さを有するクラックdf5の存在する部分に対し、照明光Llおよび照明光Lhが照射された場合の様子を示している。
係る場合、図6(c)に示すように、照明光Llの照射によってクラックdf5の一部である部分bが影領域となるのみならず、図6(d)に示すような照明光Lhの照射によっても、領域bよりは狭くはなるものの、クラックdf5の一部である部分cが影領域となることがある。
仮に、照明光Llを照射することで得られる端面1aの像に基づいて欠陥判定を行うと、通常の表面凹凸nsに形成される影領域の位置に欠陥が存在すると誤判定してしまう恐れがある。それゆえ、クラックdf5のみを確実に検出し表面凹凸nsを欠陥として誤検出しないためには、照明光Lhのような比較的大きな照射角度の照明光の照射が好ましいということになる。
ただし、クラックに比して深さが小さく幅が大きい欠陥である欠けやエグレの場合も、照射角度が大きいと検出されにくくなる傾向がある。それゆえ、本実施の形態においては、照明光の照射角度を使い分け、それぞれの場合における端面1aの像に現れる暗部の特徴に応じてあらかじめ定めた閾値に基づいて、欠陥の有無を判定することで、確実な判定を実現するようにしている。
<欠陥検査装置および欠陥検査のための処理>
次に、上述の考え方に基づいて実際に欠陥の検査を行う欠陥検査装置、および、該欠陥検査装置において行われる欠陥検査のための処理の具体的な手順について説明する。なお、本実施の形態に係る欠陥検査装置には大別して2通りの構成態様があり、欠陥検査のための処理の内容も欠陥検査装置の構成態様に応じて異なるものとなっている。以下においてはそれぞれについて順に説明する。
(第1の構成態様)
[欠陥検査装置]
図7は、本実施の形態の第1の構成態様に係る欠陥検査装置1000の構成を示すブロック図である。欠陥検査装置1000は、検査対象たるハニカム構造体1が載置されるテーブルTと、該テーブルTに載置されたハニカム構造体1に対して照明光を照射しつつ撮像を行う撮像実行部100と、係る撮像実行部100の制御と撮像実行部100において得られた撮像画像に基づく欠陥判定とを行う制御手段200とを主として備える。
撮像実行部100は、テーブルTに載置されたハニカム構造体1を撮像するカメラ(例えばCCDカメラ)110と、カメラ110における撮像を制御する制御部(カメラドライバー)である撮像制御部111と、それぞれにハニカム構造体1に対して照明光を照射する第1照明部120および第2照明部130と、撮像実行部100をテーブルTに載置されたハニカム構造体1に対して移動させるための移動機構140とを主として備える。
図8は、撮像実行部100の要部の下面図(鉛直下方から撮像実行部100を見上げた図)であり、図9は、図8のA1−A1’断面図である。ここで、図8のA1−A1’断面とは、カメラ110の光軸CXを含む鉛直断面であって、かつ、後述する第1単位照明121a、第1単位照明121e、第2単位照明131a、および第2単位照明131eのそれぞれの対称面でもある。
ただし、図9においては、理解の容易のため、図9において図示を省略するテーブルTの上に載置されたハニカム構造体1についても併せて示している。また、図8および図9には、鉛直方向をz軸方向とする右手系のxyz座標を付しており、図8の図面視左右方向をx軸方向とし、図面視上下方向をy軸方向としている。これにより、図8のA1−A1’断面である図9は、zx断面図ともなっている。
検査の際、ハニカム構造体1は、図9に示すように検査対象面たる端面1aが水平な上面となるように、テーブルT(図示省略)上に載置される。一方、撮像実行部100においては、カメラ110が、鉛直下方を撮像対象とするべく、レンズが鉛直下向きとなる姿勢にて、かつ、その光軸CXを鉛直方向に一致させる態様にて、備わっている。それゆえ、該光軸CXと端面1aとの交点Pを中心とする所定の範囲が、カメラ110によって撮像可能となっている。
なお端面1aが水平な上面であり、かつ、カメラ110の光軸CXが鉛直方向に一致しているということはすなわち、カメラ110が検査対象面たる端面1aをその法線方向から撮像するということを意味する。
カメラ110には撮像制御部111が付随しており、カメラ110に対して撮像指示を与えるとともに、カメラ110による撮像により生成される撮像データを制御手段200に転送する役割を、担っている。
また、図8に示すように、撮像実行部100においては、係る態様にて配置されたカメラ110の周囲を取り囲むように、第1照明部120と第2照明部130とが設けられている。第1照明部120と第2照明部130とはいずれも、撮像実行部100を構成する支持体101の下面に配設されてなり、カメラ110は少なくともその撮像時、支持体101に設けられた開口部102に挿入されるようになっている。
より具体的には、第1照明部120は図8に示すように8個の第1単位照明121(121a、121b、121c、121d、121e、121f、121g、および121h)から構成される。これら8個の第1単位照明121は、それぞれが水平方向に長手方向を有する態様にて、水平面内において45°ずつ離隔させて設けられてなり、かつ、図9において第1単位照明121aおよび121eによって例示されるように、それぞれが傾斜姿勢にて支持体101に付設されている。より詳細には、それぞれの第1単位照明121の照射方向D1が水平面と所定の角度θ1をなしており、その光軸L1と端面1aとの交点は、カメラ110の光軸CXと端面1aとの交点Pと一致するようになっている。これにより、8個の第1単位照明121は、交点Pを中心とする略同一の領域に対し、水平面内において互いに45°ずつ離隔した相異なる方向から同じ照射角度θ1にて照明光を照射できるようになっている。
図9においては、8個の第1単位照明121のうち互いに対向配置されている2つである第1単位照明121aと121eについて、それぞれの照射方向D1(D1a、D1e)が水平面と所定の角度θ1をなしており、それぞれの光軸L1(L1a、L1e)と端面1aとの交点がカメラ110の光軸CXと端面1aとの交点Pと一致する様子を例示している。
また、第2照明部130は図8に示すように8個の第2単位照明131(131a、131b、131c、131d、131e、131f、131g、および131h)から構成される。これら8個の第2単位照明131は、それぞれが水平方向に長手方向を有する態様にて、水平面内において45°ずつ離隔させて設けられてなり、かつ、図9において第2単位照明131aおよび131eによって例示されるように、それぞれが傾斜姿勢にて支持体101に付設されている。より詳細には、それぞれの第2単位照明131の照射方向D2が水平面と角度θ1より大きい所定の角度θ2をなしており、その光軸L2と端面1aとの交点も、カメラ110と端面1aとの交点Pと一致するようになっている。これにより、8個の第2単位照明131も、交点Pを中心とする略同一の領域に対し、水平面内において互いに45°ずつ離隔した相異なる方向から同じ照射角度θ2にて照明光を照射できるようになっている。
図9においては、8個の第2単位照明131のうち互いに対向配置されている2つである第2単位照明131aと131eについて、それぞれの照射方向D2(D2a、D2e)が水平面と所定の角度θ2をなしており、それぞれの光軸L2(L2a、L2e)と端面1aとの交点がカメラ110と端面1aとの交点Pと一致する様子を例示している。
第1単位照明121の照射角度θ1は、30°〜60°であることが好ましく、例えば45°である。一方、第2単位照明131の照射角度θ2は、60°〜85°であることが好ましく、例えば75°である。なお、第1単位照明121の照射角度θ1を30°未満とすると、セラミックス面6の通常の表面凹凸nsに生じる影領域が増大し、係る表面凹凸nsを欠陥と誤検出する可能性が高くなるため好ましくない。一方、第2単位照明131の照射角度θ2を85°より大きくすることは、欠陥部分において影領域が形成されにくくなり、欠陥を検出できなくなる可能性が高くなるため好ましくない。また、形状の異なる種々の欠陥をより確実に検出するという観点からはθ1とθ2の差は最低でも15°であることが好ましい。
第1単位照明121および第2単位照明131としては、多数のLED素子が矩形状に配列されたバー照明を用いるのが好適である。また、それぞれの照明光の波長には特に制限はなく、白色光あるいは単色光のいずれが用いられる態様であってもよく、第1単位照明121と第2単位照明131とで照明光の波長が異なっていてもよい。LED素子としては、指向角半値幅が5°〜30°程度のものを用いればよい。
ただし、第1照明部120に備わる第1単位照明121の個数は8個に限定されるものではなく、一般には、それぞれの照射角度が全てθ1であるm個(m≧4)の同一性能の第1単位照明121が、水平面内においてカメラ110の周りに等角度間隔で設けられていればよい。
同様に、第2照明部130に備わる第2単位照明131の個数は8個に限定されるものではなく、一般には、それぞれの照射角度が全てθ2であるn個(n≧4)の同一性能の第2単位照明131が、水平面内においてカメラ110の周りに等角度間隔で設けられていればよい。また、本構成態様においては、m≠nであってもよい。
なお、検査対象面たる端面1aが水平となる姿勢にてハニカム構造体1がテーブルTに載置されている一方で、第1照明部120に備わる複数の第1単位照明121と第2照明部130に備わる複数の第2単位照明131とがそれぞれ水平面内おいて互いに離隔して設けられているということは、複数の第1単位照明121と複数の第2単位照明131とがそれぞれ、検査対象面たる端面1aに平行な異なる平面内において互いに離隔して配置されているということを意味する。
移動機構140は、カメラ110と第1照明部120および第2照明部130が付設された支持体101とを移動させるために備わる。カメラ110の解像度等の理由からカメラ110の撮像範囲がハニカム構造体1の端面1aの面積よりも小さい場合は、ある撮像箇所における撮像が終了する都度、移動機構140がカメラ110および支持体101を次の撮像箇所にまで移動させる。
なお、カメラ110と支持体101とが固定的に設けられ、テーブルTが移動するように、欠陥検査装置1000が構成されていてもよい。
制御手段200は、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどのコンピュータによって実現されるものである。制御手段200は、例えばマウスやキーボードなどからなり、作業者による欠陥検査の実行指示や条件設定のための入力がなされる入力操作部201と、欠陥検査のためのメニュー表示や検査結果の表示などが行われるディスプレイなどの表示部202を備える。
加えて、制御手段200は、当該コンピュータに備わるハードディスク等の図示しない記憶部に記憶された動作プログラムが、同じく当該コンピュータに備わるCPU、ROM、RAM等からなる図示しない制御部において実行されることで実現される機能的構成要素として、欠陥検査装置1000全体の動作を統括的に制御する統括制御部210と、第1照明部120および第2照明部130における照明の点灯/消灯(ON/OFF)の切替動作を制御する照明制御部220と、カメラ110による撮像によって生成された撮像画像データに基づいて欠陥の有無の判定に用いられる判定用画像データを生成する判定用画像生成部230と、判定用画像データに基づいて欠陥の有無を判定する欠陥判定部240とを備える。
統括制御部210は、入力操作部201からの検査実行指示に応答して、照明制御部220と撮像実行部100に備わる撮像制御部111とを同期的に制御し、端面1aに対し照明光を照射した状態での欠陥検査用の画像データの撮像を実行させる。
具体的には、統括制御部210から照明制御部220に対して所定の制御信号が与えられると、照明制御部220はこれに応答して、第1照明部120に備わるm個の第1単位照明および第2照明部130に備わるn個の第2単位照明を所定のタイミングおよび点灯時間にて順次に点灯/消灯させる。
一方、統括制御部210から撮像制御部111に対しては、カメラ110による撮像を、m個の第1単位照明121およびn個の第2単位照明131の順次の点灯に同期させて逐次に行わせるための制御信号が与えられる。撮像制御部111は、係る制御信号に応答して、所定のタイミングでカメラ110に撮像を行わせる。
また、統括制御部210は、ある撮像箇所における撮像が終了すると、次の撮像箇所へと撮像実行部100を移動させるための指示も行う。加えて、欠陥判定部240において生成された判定結果データを表示部202に表示させるための処理も担っている。
判定用画像生成部230は、カメラ110による撮像によって生成された撮像画像データを撮像制御部111から直接にまたは間接に(統括制御部210を介して)取得して、判定用画像データを生成する。判定用画像生成部230は、係る判定用画像データの生成を担う機能的構成要素として、最小輝度画像生成部231と、フィルタ処理部232とを備える。
上述のように、第1照明部120にはm個(例えば8個)の第1単位照明121が備わっており、それらが順次に点灯されるたびに逐次に撮像がなされる。それゆえ、照射角度θ1にてハニカム構造体1の端面1aに対して照射された照明に対しては、m個の撮像データ(第1撮像データ)が得られる。同様に、第2照明部130にはn個(例えば8個)の第2単位照明131が備わっており、それらが順次に点灯されるたびに逐次に撮像がなされる。それゆえ、照射角度θ2にてハニカム構造体1の端面1aに対して照射された照明に対しても、n個の撮像データ(第2撮像データ)が得られる。
それらm個の第1撮像データおよびn個の第2撮像データは、前処理として輝度補正を施されたうえで、最小輝度画像生成部231における最小輝度画像の生成に供される。この輝度補正には種々の手法が適用されてよく、例えば、後述する第2の実施の形態において行われる輝度補正処理が適用されてもよい。輝度補正処理は、当該処理の機能が備わっているのであれば、カメラ110、撮像制御部111、最小輝度画像生成部231のいずれにおいて行われてもよい。あるいは、後述する第2の実施の形態に係る欠陥検査装置3000のように、輝度補正処理を担う処理部が設けられてもよい。
最小輝度画像生成部231は、m個の第1撮像データから第1最小輝度画像データを生成し、n個の第2撮像データから第2最小輝度画像データを生成する処理を担う。
ここで、第1最小輝度画像データとは、その画素(x,y)における輝度値をB1(x,y)とし、i個目の第1撮像データの個々の画素(x,y)における輝度値をB1(x,y)iとするときに、B1(x,y)が、
1(x,y)=Min{B1(x,y)1,B1(x,y)2,・・・B1(x,y)m} ・・・(1)
なる式で表される画像データである。
すなわち、第1最小輝度画像データは、m個の第1撮像データのそれぞれの画素(x,y)における輝度値の最小値Min{B1(x,y)1,B1(x,y)2,・・・B1(x,y)m}を画素(x,y)についての輝度値とする画像データである。
同様に、第2最小輝度画像データとは、その画素(x,y)における輝度値をB2(x,y)とし、j個目の第2撮像データの個々の画素(x,y)における輝度値をB2(x,y)jとするときに、B2(x,y)が、
2(x,y)=Min{B2(x,y)1,B2(x,y)2,・・・B2(x,y)n} ・・・(2)
なる式で表される画像データである。
すなわち、第2最小輝度画像データは、n個の第2撮像データのそれぞれの画素(x,y)における輝度値の最小値Min{B2(x,y)1,B2(x,y)2,・・・B2(x,y)n}を画素(x,y)についての輝度値とする画像データである。
m個の第1撮像データおよびn個の第2撮像データが欠陥に相当する影領域を含む場合、これら第1最小輝度画像データおよび第2最小輝度画像データが表すのは、図5において概念的に例示したような、それぞれの撮像データにおける影領域を仮想的に重畳させた画像である。このことは、第1最小輝度画像データおよび第2最小輝度画像データにおいては、欠陥に由来する影領域(輝度値の低い領域)が強調されているということを意味する。
その一方で、ある方向から照射された第1単位照明もしくは第2単位照明のもとで撮像が行われることにより得られた第1撮像データまたは第2撮像データにおいて、セラミックス面6に存在する通常の表面凹凸nsに起因する影領域があったとしても、当該表面凹凸nsの面積は比較的小さいことから、同一箇所に対し異なる方向から第1単位照明もしくは第2単位照明を照射しつつ撮像が行われることにより得られた第1撮像データまたは第2撮像データにおいては、当該表面凹凸nsに対応する影領域よりも、欠け、エグレが強調される。そもそも、照射角度が大きい第2単位照明のもとでは、表面凹凸nsに対応する影領域は形成されにくい。
欠陥検査装置1000においては、このような特性を有する第1最小輝度画像データおよび第2最小輝度画像データを欠陥の有無の判定に利用することで、ハニカム構造体1の端面1aにおける欠陥の検出の確実さが高められている。
フィルタ処理部232は、最小輝度画像生成部231において生成された第1最小輝度画像データおよび第2最小輝度画像データに対して種々のフィルタ処理を施し、欠陥の有無の判定により適したデータとする処理を担う。フィルタ処理としては、いずれも公知の画像処理技術である二値化処理、クロージング処理(膨張収縮処理)、ラベリング処理が含まれる。
フィルタ処理部232は、第1最小輝度画像データに対しフィルタ処理を施すことで第1判定用画像データを生成し、第2最小輝度画像データに対しフィルタ処理を施すことで第2判定用画像データを生成する。
フィルタ処理部232は、概略的には、各画素が階調値を有する第1最小輝度画像データおよび第2最小輝度画像データのそれぞれに対し所定の輝度閾値に基づいて二値化処理を施し、その結果、輝度0の暗画素となった画素領域(暗画素が連続する領域)に対しクロージング処理を施すことでノイズ成分となる微小な暗画素領域を排除し、残った暗画素領域に対しラベリング処理によってラベリングを行うことで、第1判定用画像データおよび第2判定用画像データを生成する。
加えて、フィルタ処理部232は、第1判定用画像データおよび第2判定用画像データによって表現される画像において必ず影領域となる、第1セル3aを欠陥判定の対象から除外するための開口部マスク処理も担う。
欠陥判定部240は、第1判定用画像データおよび第2判定用画像データに基づいて欠陥の有無を判定する。概略的には、第1判定用画像データおよび第2判定用画像データのそれぞれによって表される判定用画像において、あるいはそれら第1判定用画像データおよび第2判定用画像データに対して開口部マスク処理を施すことで得られる判定用画像において、所定の閾値以上の面積にて暗画素領域が存在する場合、欠陥判定部240は、当該暗画素領域の存在位置に欠陥が存在していると判定する。
[撮像処理]
図10は、以上のような構成を有する欠陥検査装置1000において欠陥検査のために行われる撮像処理の手順を示す図である。なお、図10およびこれに関連する説明においては、欠陥検査の対象とされるハニカム構造体1を「ワーク」とも称し、そのハニカム構造体1において検査対象面とされる端面1aを「ワークの端面」とも称することがある。
まず、作業者によって、あるいは所定の搬送手段(載置手段)によって、ワークがその端面を上面とする姿勢にてテーブルTに載置される(ステップS1)。係るワークの載置後、入力操作部201を通じて欠陥検査の実行指示が与えられると、移動機構140が駆動されることによって、撮像実行部100が(より具体的にはカメラ110と第1照明部120および第2照明部130を支持する支持体101が)撮像箇所へと移動させられる(ステップS2)。カメラ110の撮像範囲がワークの端面1aの面積よりも小さい場合は、複数回に分けて検査を行うことになるため、端面1aの所定の一部分が一の検査処理における検査対象領域つまりは撮像箇所となる。
係る場合においては、矩形状に規定されるカメラ110の撮像範囲における縦横の軸方向に沿ってワークのセル3が(外見上は第1セル3aが)配列するように、ワークがテーブルTに載置される際に位置決めがなされるか、もしくは、カメラ110の水平面内における姿勢が調整されてもよい。ただし、セル3の配列方向がカメラ110の撮像範囲における縦横の軸方向から多少傾斜していたとしても、判定処理の際に必要に応じて係る傾斜を考慮した補正を行うことで、判定処理は問題なく行うことができる。
なお、テーブルTにワークが載置されたことを検知するセンサが設けられており、係るセンサからの検知信号に応答して、統括制御部210が欠陥検査装置1000の各部に対し撮像処理およびその後の判定処理を順次に実行させるための所定の制御信号を発する態様であってもよい。
撮像実行部100が撮像箇所に配置された状態が実現されると、i=1を初期値として(ステップS3)、第1照明部120に属するm個の第1単位照明121を順次に点灯させながらのカメラ110による逐次の撮像が行われる。
具体的には、第1照明部120に属するi番目の第1単位照明121が点灯され(ステップS4)、係る点灯状態のもとでカメラ110がワークを撮像する(ステップS5)。係る撮像により得られたi個目の第1撮像データは、撮像制御部111から最小輝度画像生成部231へと転送され(ステップS6)、後述する判定処理に供される。係る撮像および転送が完了すると、それまで点灯していたi番目の第1単位照明121は消灯される(ステップS7)。あるいは、撮像の完了後、直ちにi番目の第1単位照明121が消灯される態様であってもよい。また、m番目の第1単位照明121を点灯した状態での撮像が完了した時点で、全ての第1撮像データを最小輝度画像生成部231へと転送する態様であってもよい。
この時点でi=mをみたさない場合(ステップS8でNO)、つまりは、まだ点灯させていない第1単位照明121が存在する場合、i=i+1として(ステップS9)、ステップS4以降を繰り返す。
一方、i=mをみたす場合(ステップS8でYES)、つまりは、m個全ての第1単位照明121を順次に点灯させて、それぞれの点灯状態のもとでカメラ110による撮像を逐次に行った場合、続いて、j=1を初期値として(ステップS10)、第2照明部130に属するn個の第2単位照明131を順次に点灯させながらのカメラ110による逐次の撮像が行われる。
具体的には、第2照明部130に属するj番目の第2単位照明131が点灯され(ステップS11)、係る点灯状態のもとでカメラ110がワークを撮像する(ステップS12)。係る撮像により得られたj個目の第2撮像データは、撮像制御部111から最小輝度画像生成部231へと転送され(ステップS13)、後述する判定処理に供される。係る撮像および転送が完了すると、それまで点灯していたj番目の第2単位照明131は消灯される(ステップS14)。あるいは、撮像の完了後、直ちにj番目の第2単位照明131が消灯される態様であってもよい。
この時点でj=nをみたさない場合(ステップS15でNO)、つまりは、まだ点灯させていない第2単位照明が存在する場合、j=j+1として(ステップS16)、ステップS11以降を繰り返す。
一方、j=nをみたす場合(ステップS16でYES)、つまりは、n個全ての第2単位照明131を順次に点灯させて、それぞれの点灯状態のもとでカメラ110による撮像を逐次に行った場合は、撮像処理は終了となる。
なお、カメラ110の撮像範囲がワークの端面の面積よりも小さい場合は、撮像実行部100が次の撮像箇所へと移動させられて、ステップS3以降の処理が繰り返される。
[判定処理]
次に、欠陥検査装置1000において行う欠陥の有無の判定処理について説明する。欠陥検査装置1000においては、m個の第1撮像データに基づく第1判定処理と、n個の第2撮像データに基づく第2判定処理とを行う。なお、本構成態様においては、第1判定処理および第2判定処理をともに撮像処理の完了後に行う必要はなく、撮像処理において全ての第1撮像データが生成されたタイミングで第1判定処理を行い、全ての第2撮像データが生成されたタイミングで第2判定処理を行う態様であってもよい。
図11は、第1判定処理の手順を示す図である。第1判定処理においては、まず、最小輝度画像生成部231において、撮像制御部111から転送されてきたm個の第1撮像データから、上述の式(1)に基づいて第1最小輝度画像データが生成される(ステップS21)。
最小輝度画像生成部231において生成された第1最小輝度画像データは、フィルタ処理部232におけるフィルタ処理に供される(ステップS22)。
具体的には、まず、画素(x,y)における輝度値B1(x,y)が所定の輝度閾値以上であれば当該画素(x,y)を輝度1の明画素とし、輝度値B1(x,y)が所定の輝度閾値未満であれば当該画素(x,y)を輝度0の暗画素とする公知の二値化処理を行う。この時点で、明画素とされた画素は、以降の判定処理の対象からは除外されることになる。以下、暗画素の連続部分によって構成される領域を暗部もしくは暗領域とも称する。
続いて、暗部を対象に公知のクロージング処理(膨張収縮処理)を行い、二値化処理後の画像データにおいて離散的に存在しノイズ成分となっている領域面積の小さい(構成画素数の小さい)暗部を以降の判定処理の対象から除外する。
なお、上述したように、処理対象たる画像データには、セラミックス面6に存在する製品規格上問題の無い通常の表面凹凸nsに起因した暗部が存在する場合があるそうした暗部は比較的領域面積が小さいため、クロージング処理を行うことにより判定処理の対象から相当程度除外されることが見込まれる。
最後に、クロージング処理後に残った暗部を識別するために、全ての暗部に対しそれぞれを一意に識別するための識別情報を関連付ける公知のラベリング処理を行う。
以上のフィルタ処理によって得られる第1判定用画像データが、欠陥判定部240による判定に供される。図12は、第1判定処理の前段部分について説明するための図である。図13は、第1判定処理の後段部分について説明するための図である。
図12(a)は、第1判定用画像データによって表現される第1判定用画像IM1を例示している。図12(a)に示す第1判定用画像IM1は、図4に例示したセラミックス面6に対応するものである。図12においては、暗部SDにクロスハッチングを付している。
図12(a)に示す、第1判定用画像IM1に存在する暗部SDには、いくつかの種類がある。具体的には、正方形状の6個の暗部SD0と、正方形状の暗部に対し図4に例示したクラックdf1や欠けdf2に由来する暗部が連続している暗部SD1、SD2と、正方形状の暗部とは独立に存在する図4に例示したエグレdf3に由来するSD3との、全9個の暗部SDが存在する。これら9個の暗部SDには、ラベリング処理によってあらかじめ識別情報が関連付けられている。
なお、第1判定用画像IM1に暗部SD0が存在するのは、第1判定用画像データがそもそも、端面1aにおいて開口している第1セル3aを撮像範囲に含んで撮像されたm個の第1撮像データに由来するデータであることによる。従って、欠陥が全く存在しないセラミックス面6を対象とする第1判定用画像データにおいても、暗部SD0は格子状に存在することになる。
第1判定用画像データが生成されると、欠陥判定部240は係る第1判定用画像データを対象に、欠陥の有無を判定する処理を行う。
具体的にはまず、第1判定用画像データとあらかじめ定められた第1閾値(第1の暗部用閾値)とが照合され、第1判定用画像データに含まれる、ラベリングされた暗部SDに、第1閾値以上の面積(より詳細には当該面積に相当する構成画素数)を占めるものが存在するか否かが、判定される(ステップS23)。この第1閾値に基づく判定は、図4に例示した、クラックdf1や欠けdf2のように、第1セル3aに連続する態様にて存在する欠陥を検出するべく行われる。
それゆえ、第1閾値としては、第1セル3aの開口部の面積(画素数)よりもわずかに大きな値が定められる。これにより、開口部に欠陥が連続しない正常な第1セル3aに由来する正常な暗部SD0を欠陥の存在箇所と誤判定することを防ぎつつ、開口部に連続する欠陥が存在する第1セル3aに由来する暗部SDを、確実に抽出することができる。
例えば、図12(a)においては、理解の容易のために、係る第1閾値に相当する面積を有する第1閾値領域TH1を、正方形領域として線にて付している。ただし、当然ながら、第1閾値領域TH1は正方形領域に限られるものではない。また、図12(b)は、第1判定用画像IM1から、第1閾値以上の面積を有する暗部SDのみを抽出した像である抽出画像IM2を例示している。
図12(b)に示す抽出画像IM2に存在するのは、第1セル3aに連続する欠陥が存在していたことに起因して第1閾値領域TH1よりも(当然ながら暗部SD0よりも)面積が大きくなっている暗部SD1、SD2のみであり、暗部SD0は除外されている。なお、抽出画像IM2においてはエグレdf3に対応する暗部SD3も除外されているが、これは、暗部SD3の面積が、第1閾値領域TH1よりも面積が小さいためである。
また、仮にセラミックス面6に存在する通常の表面凹凸nsに起因した暗部がこの段階まで残っていたとしても、それらは第1閾値よりも小さいために確実に抽出対象外とされるので、そのような表面凹凸nsが欠陥と誤検出されることもない。
第1閾値以上の面積を有する(例えば暗部SD1、SD2のような)暗部SDが存在しない場合(ステップS23でNO)、少なくとも第1セル3aに連続する態様にて存在する欠陥は検出されなかったということになる(ステップS24)。一方、そのような暗部SDが存在する場合(ステップS23でYES)、セラミックス面6に係る態様の欠陥が存在するものと判定される(ステップS25)。
第1閾値との照合の結果、欠陥が検出されなかった第1判定用画像データは、フィルタ処理部232による開口部マスク処理に供される(ステップS26)。一方、第1判定用画像データにおいて欠陥が検出された場合、検査対象たるセラミックス面6に欠陥が存在することは確定しているので、そのまま第1判定処理を終了してもよいが、この場合においても、第1判定用画像データを以降の欠陥判定処理の対象としてもよく、その場合には、欠陥が検出されなかった場合と同様、第1判定用画像データは、フィルタ処理部232による開口部マスク処理に供される。
ここで、開口部マスク処理とは、第1判定用画像データにおいて第1セル3aに対応して存在する全ての矩形状の暗部を判定処理の対象から除外する処理である。ハニカム構造体1の端面1aに存在する第1セル3aの配置位置(配置間隔)およびサイズは(外壁2近傍の第1セル3aについては形状も)既知である。フィルタ処理部232は、あらかじめ入力されたそれらの情報に基づいて、パターンマッチングや、セル領域の膨張収縮処理や最大輝度値画像を用いた二値化処理などを行い、その結果、端面1aにおいて第1セル3aと同じ形状と判断された暗部を、判定処理の対象から除外する。これはいわば、矩形状の暗部に仮想的にマスクを施す処理に相当する。
図13(a)は、第1判定用画像データによって表現される第1判定用画像IM1に存在する矩形状の領域に対して、仮想的にマスクMSを施したマスク処理済み画像IM3を示している。開口部マスク処理においては、第1判定用画像IM1に存在する全ての矩形状の暗部SDに対し、第1セル3aに連続する欠陥に対応する部分が連続しているか否かによらず、仮想的にマスクMSが施される。それゆえ、マスク処理済み画像IM3においても暗部SDとして残るのは、第1判定用画像IM1における暗部SD1の一部であって図4に例示したクラックdf1に相当する暗部SD1aと、同様に暗部SD2の一部であって欠けdf2に相当する暗部SD2aと、エグレdf3に相当する暗部SD3のみである。
そして、係る開口部マスク処理後の第1判定用画像データとあらかじめ定められた第2閾値(第2の暗部用閾値)とが照合され、開口部マスク処理後に残っている暗部SDに、第2閾値以上の面積(より詳細には当該面積に相当する構成画素数)を占めるものが存在するか否かが、判定される(ステップS27)。この第2閾値に基づく判定は、上述した第1閾値に基づく判定では検出されなかった、第1セル3aとは独立に存在する欠陥を主に検出するべく行われる。それゆえ、第2閾値は、第1閾値に比して十分に小さな値に設定される。例えば、セラミックス面6の通常の表面凹凸nsの凸部間隔よりも多少大きい程度に設定されるのが好適である。ただし、矩形状の暗部をマスクする関係上、第1セル3aに連続する欠陥に対応する、矩形状の暗部に連続して存在していた暗部についても、検出の対象となる。それらの欠陥については上述のように第1閾値に基づく判定によって先に検出されてはいるが、重複した検出がなされることについて、特段の不具合はない。
例えば、図13(b)においては、理解の容易のために、係る第2閾値に相当する面積を有する第2閾値領域TH2を線にて付している。より具体的には、形状の相異なる3通りの第2閾値領域TH2(TH2a、TH2b、TH2c)を付している。
開口部マスク処理後の第1判定用画像データにおいて第2閾値以上の面積を有する暗部SDが存在しない場合(ステップS27でNO)、第1セル3aと独立に存在する欠陥は検出されなかったということになる(ステップS28)。一方、そのような暗部SDが存在する場合(ステップS27でYES)、何らかの欠陥が存在するものと判定される(ステップS29)。より詳細には、第1閾値との関係において欠陥は検出されず、第2閾値との関係において欠陥が検出された場合、それは第1セル3aと独立に存在する欠陥が存在することを指し示している。一方、第1閾値との関係において欠陥は検出され、かつ、第2閾値との関係において欠陥が検出された場合には、第1セル3aと独立に存在する欠陥が存在するかは必ずしも特定されない。
図14は、第1判定処理に続いて行う第2判定処理の手順を示す図である。第2判定処理においては、第1判定処理と同様、n個の第2撮像データから、上述の式(2)に基づいて第2最小輝度画像データが生成され(ステップS31)、係る第2最小輝度画像データが、フィルタ処理部232におけるフィルタ処理に供される(ステップS32)ことで得られた第2判定用画像データが、欠陥判定部240による判定に供されるようになっている。また、欠陥判定部240における具体的な処理内容(ステップS33〜S39)も、第1閾値に代えて第3閾値を第1の暗部用閾値として用い、第2閾値に代えて第4閾値を第2の暗部用閾値として用いるようにしたほかは、第1判定処理における処理内容(ステップS23〜S29)と同様である。それゆえ、第2判定処理に関する詳細な説明は省略する。
なお、第2判定処理において用いられる第2撮像データは、第1判定処理において用いられた第1撮像データに比して照射角度の大きな照明光のもとで得られている。それゆえ、その撮像画像においてセラミックス面6の通常の表面凹凸nsに起因する影領域は第1撮像データよりも生じにくくなっている。そのため、(2)式に基づいて生成される第2最小輝度画像データさらにはこれをフィルタ処理して得られる第2判定用画像データにおいては、表面凹凸nsに相当する暗部は第1判定用画像データよりもさらに存在する可能性が小さくなっている。それゆえ、第2判定処理においては、第1判定処理よりもさらに、正常な表面凹凸nsの誤検出が抑制されている。
その一方で、例えばクラックdf1のような幅が小さい一方で深さが大きい欠陥に対する暗部は、(2)式に基づく第2最小輝度画像データの生成によっても形成されやすいままである(図6参照)。しかしながら、第1判定処理において検出された欠陥を第2判定処理において再び検出する必要性は小さく、第2判定処理はむしろ、第1判定処理において検出されなかった欠陥を検出することに意義があることから、第3閾値および第4閾値はそれぞれ、第1閾値および第2閾値に比して小さい値が設定される。よって、仮にクラックdf1のような幅が小さい一方で深さが大きい欠陥が第1判定処理において検出されなかったとしても、第2判定処理を行うことで、そのような欠陥を確実に検出できるようになっている。
第1判定処理および第2判定処理における判定処理の結果は適宜、判定結果データとして欠陥判定部240から統括制御部210へと与えられる。統括制御部210は、係る判定結果データの記述内容に基づいて、表示部202に欠陥判定の結果を表示させる。その表示形式には種々の態様が採用可能である。例えば、検査対象領域における欠陥の有無のみが表示される態様であってもよいし、ラベリング情報に基づいて欠陥の位置が表示される態様であってもよい。あるいはさらに、暗部の面積(画素数)に基づいて欠陥のサイズが表示される態様であってもよい。
図15は、以上の説明内容を踏まえた、セラミックス面6の通常の表面凹凸nsと、クラックdf1と、エグレdf3(いずれも、図3等参照)についての、第1判定処理および第2判定処理における判定例と、それらを踏まえた総合的な判定内容を一覧にして示す図である。なお、欠けについてはエグレと同様の態様にて判定がなされることから、図15においては代表してエグレについて示している。なお、図15において「OK」とは欠陥として検出されないことを意味しており、「NG」とは欠陥として検出されることを意味している。
より詳細には、図15においては、第1判定処理に関し、ある一の第1単位照明121(照射方向D1)が点灯している状態における通常の表面凹凸nsと、クラックdf1と、エグレdf3の様子と、m個の第1撮像データに基づいて生成される第1判定用画像データが表す判定用画像における通常の表面凹凸nsと、クラックdf1と、エグレdf3の様子と、それらの様子に基づく判定結果とが示されている。
同様に、第2判定処理に関しても、ある一の第2単位照明131(照射方向D2)が点灯している状態における通常の表面凹凸nsと、クラックdf1と、エグレdf3の様子と、n個の第2撮像データに基づいて生成される第2判定用画像データが表す判定用画像における通常の表面凹凸nsと、クラックdf1と、エグレdf3の様子と、それらの様子に基づく判定結果とが示している。
さらには、第1判定処理と第2判定処理との結果に基づく総合的な(最終的な)判定の結果についても示されている。
まず、通常の表面凹凸nsの場合、個々の第1単位照明121が順次に点灯した際に生じる影部分Aが合成されることにより、第1判定用画像において影領域A’が形成されたとしても、係る影領域A’は通常、第2閾値に相当する閾値領域THaよりも小さい(当然ながら第1閾値に相当する領域よりも小さい)ので、欠陥としては検出されない。
また、第1単位照明121の照射方向D1が水平面となす角度θ1よりも第2単位照明131の照射方向D2が水平面となす角度θ2の方が大きいことから、第2判定用画像においては通常、表面凹凸nsに影領域は形成されない。あるいは形成されたとしても第4閾値に相当する閾値領域THbよりも小さい(当然ながら第3閾値に相当する領域よりも小さい)。
よって、第1判定処理および第2判定処理のいずれにおいても、通常の表面凹凸が欠陥として誤検出されることはない。
これに対し、クラックdf1の場合、個々の第1単位照明121が順次に点灯した際に生じる影部分Bが合成されることにより、第1判定用画像において影領域B’が形成されるが、係る影領域B’のサイズが小さい場合、閾値領域THaよりも小さくなることがある。この場合、クラックdf1は第1判定処理においては欠陥としては検出されない。
しかしながら、クラックdf1の場合、個々の第2単位照明131が順次に点灯した際にも影部分Dが生じ、それゆえ第2判定用画像においても影領域D’が形成される。従って、そのような影領域D’が欠陥として検出されるよう、閾値領域THbを定めておくことで、たとえ第1判定処理において欠陥として検出されなかったとしても、第2判定処理においては欠陥として検出されることになる。
すなわち、クラックについては、たとえ第1判定処理において欠陥として検出されないとしても、少なくとも第2判定処理においては欠陥として検出される。なお、当然ながら、第1判定処理に際してクラックの影領域B’が閾値領域THaよりも大きい場合には、第1判定処理の時点で欠陥として検出されることになる。
また、エグレdf3の場合は、個々の第1単位照明121が順次に点灯した際に生じる影部分Cが合成されることにより、第1判定用画像において影領域C’が形成される。そのような影領域C’が欠陥として検出されるよう、閾値領域THaを定めておくことで、エグレdf3は第1判定処理において欠陥として検出されることになる。
なお、エグレdf3の場合、幅が比較的大きいために、第2判定用画像において影領域は形成されにくい。それゆえ、第2判定処理においては欠陥としては検出されにくいが、第1判定処理において欠陥として検出されることから、最終的には、問題なく欠陥として検出がなされる。なお、このことは、欠けについても同様である。
よって、本構成態様によれば、エグレ・欠けについては第1判定処理によって検出が可能であり、クラックについては、たとえ第1判定処理によって検出がなされない場合であっても、第2判定処理によって検出が可能である。しかも、通常の表面凹凸が欠陥であるとして誤検出されることはない。すなわち、本構成態様によれば、精度の高い欠陥検出が実現される。
[画像例および最小輝度画像データ使用の効果]
図16ないし図18は、図8に示すような第1単位照明121と第2単位照明とをそれぞれ8個ずつ備える欠陥検査装置1000を用いて行った、あるハニカム構造体1の端面1aを検査対象とする欠陥検査の過程で生成された種々の画像を、例示する図である。なお、図16ないし図18に含まれる撮像画像は全て、照射角度θ1を45°とした第1単位照明121を照射した状態で撮像されたものである。
まず、図16の画像IM4a、IM4c、IM4e、およびIM4gはそれぞれ、一の第1セル3a近傍について、第1単位照明121a、121c、121e、および121gを点灯させた状態で得られた第1撮像画像データによる撮像画像である。そして、それら4つの第1撮像画像データと、残りの第1単位照明121b、121d、121f、および121hをそれぞれ点灯させた状態で得られた図16において図示しない4つの第1撮像画像データとに基づいて生成された第1最小輝度画像データによって表されるのが、最小輝度画像IM4である。
また、図17の画像IM5a、IM5c、IM5e、およびIM5gはそれぞれ、端面1aのセラミックス面6の一部について、図16の4つの撮像画像と同様の態様にて得られた第1撮像画像データによる撮像画像である。そして、それら4つの第1撮像画像データと、残りの第1単位照明121b、121d、121f、および121hをそれぞれ点灯させた状態で得られた図17において図示しない4つの第1撮像画像データとに基づいて生成された第1最小輝度画像データによって表されるのが、最小輝度画像IM5である。
さらに、図18の画像IM6a、IM6c、IM6e、およびIM6gはそれぞれ、欠陥を有さず通常の表面凹凸のみを有するセラミックス面6について、図16の4つの撮像画像と同様の態様にて得られた第1撮像画像データによる撮像画像である。そして、それら4つの第2撮像画像データと、残りの第1単位照明121b、121d、121f、および121hをそれぞれ点灯させた状態で得られた図18において図示しない4つの第1撮像画像データとに基づいて生成された第1最小輝度画像データによって表されるのが、最小輝度画像IM6である。
図16の最小輝度画像IM4においては、第1セル3aに連続する態様にて存在する欠陥(エグレ)df6に相当する暗部が確認される。なお、係る欠陥df6に相当する暗部は、IM4gにおいては確認されない一方で、画像IM4cにおいては最小輝度画像IM4と同様の位置に確認され、画像IM4aおよびIM4eにおいても部分的に確認される。しかしながら、画像IM4cよりも最小輝度画像IM4の方が暗部の面積が大きくなっている。
また、図17の最小輝度画像IM5においては、一の第1セル3aから他の第1セル3aに至る態様にて存在する欠陥(クラック)df7に相当する暗部が確認される。なお、係る欠陥df7に相当する暗部は、画像IM5aおよびIM5eにおいては確認されるが、画像IM5cおよびIM5gにおいては不明瞭である。
これに対し、図18の最小輝度画像IM6においては、像の四端に存在する第1セル3aに相当する暗部を除き、顕著な暗部は形成されていない。
図16および図17の最小輝度画像IM4、IM5と図18の最小輝度画像IM6とを対比すると、端面1aに欠陥が存在する場合には、最小輝度画像において当該欠陥に対応する暗部が明瞭に形成される一方で、欠陥が存在せず通常の表面凹凸nsが形成されているに過ぎないセラミックス面6についての最小輝度画像の様子には、顕著な差異が生じていないことがわかる。
その一方で、例えば図16の画像IM5cや画像IM5gは、欠陥df7が存在している領域についての撮像画像であるにも関わらず、図18の最小輝度画像IM6とあまり差異が生じていない。
これらのことは、一の照射方向から照明光を照射した状態で得られたに過ぎない撮像データを用いて欠陥の有無を判定する場合、照明光の照射方向によっては欠陥を検出できない可能性がある一方で、相異なる照射方向から照明光を照射した状態で得られた複数の撮像データから生成される最小輝度画像データを用いて欠陥の有無を判定する場合には、欠陥を確実に検出できることを、意味している。
以上、説明したように、本構成態様によれば、それぞれを得る際の照明光の照射方向が違えられた複数の撮像データから生成される最小輝度画像データを用いて欠陥の有無を判定することで、正常なセラミックス面の凹凸を欠陥と誤検出することなく、本来検出すべき欠陥を確実に検出することができる。
(第2の構成態様)
図19は、本実施の形態の第2の構成態様に係る欠陥検査装置2000の構成を示すブロック図である。欠陥検査装置2000の構成要素の大部分は第1の構成態様に係る欠陥検査装置1000の構成要素と同様であるので、共通する部分には同じ符号を付してその詳細な説明は省略し、以下においては欠陥検査装置1000との差異点を中心に説明を行うものとする。
欠陥検査装置2000も欠陥検査装置1000と同様、検査対象面たる端面1aが水平となる姿勢にてハニカム構造体1が載置されるテーブルTと、該テーブルTに載置されたハニカム構造体1の端面1aに対し照明光を照射しつつ該端面1aの撮像を行う撮像実行部100と、係る撮像実行部100の制御と撮像実行部100において得られた撮像画像に基づく欠陥判定とを行う制御手段200とを主として備える。
撮像実行部100に含まれる、カメラ110の構成および配置態様と、第1照明部120および第2照明部130の構成および配置態様は、m=8かつn=8の場合について図8および図9に例示した、第1の構成態様における構成および配置態様と概ね同様である。すなわち、カメラ110は、鉛直下方を撮像対象とするべく、レンズが鉛直下向きとなる姿勢にて、かつ、その光軸CXを鉛直方向に一致させる態様にて備わっている。また、複数の第1単位照明121および複数の第2単位照明はそれぞれ、照射角度θ1、θ2にて、水平面内においてカメラ110の周りに等角度間隔にて、配置されている。
ただし、欠陥検査装置2000においては、n=mであり、かつ、ある一の第1単位照明121の照射方向D1が含まれる鉛直面には必ず、ある一の第2単位照明131の照射方向D2が含まれるようになっている。
また、第1単位照明121から照射される照明光の波長が属する波長帯域(第1の波長帯域)と、第2単位照明131から照射される照明光の波長が属する波長帯域(第2の波長帯域)とは、異なるように定められている。これは例えば、第1単位照明121に赤色光を発するものを用い、第2単位照明131に青色光を発するものを用いる態様や、その逆の態様などによって実現される。ここで、赤色光とは、発光波長が600nm〜800nmの波長帯域に属する光であるとし、青色光とは、発光波長が400nm〜500nmの波長帯域に属する光であるとする。あるいは、第1単位照明121に白色光を発するものを用い、第2単位照明131に紫外光を発するもの用いる態様や、その逆の態様などによっても実現される。ここで、白色光とは、発光波長が300nm〜800nmの波長帯域に属する光であるとし、紫外光とは、発光波長が100nm〜400nmの波長帯域に属する光であるとする。
なお、これに対応して、カメラ110としては、第1単位照明121が発する照明光の波長が属する第1の波長帯域と第2単位照明131が発する照明光の波長が属する第2の波長帯域に対して良好な感度を有するものを用いる。
そして、本構成態様に係る欠陥検査装置2000においては、それぞれの照射方向D1、D2が同じ鉛直面に含まれる第1単位照明121と第2単位照明131との組が、カメラ110の光軸CXと端面1aとの交点P(図9参照)の周りにおいて、同じ方向から異なる照射角度θ1、θ2にて同時に、照明光を照射するようになっている。これはすなわち、本構成態様に係る欠陥検査装置2000においては、異なる波長帯域に属する波長の照明が同じ方向から重畳的に照射されることを意味する。換言すれば、本構成態様に係る欠陥検査装置2000は、m個(例えば8個)の第1単位照明121と第2単位照明131の組を備えているものと捉えることができる。カメラ110もこれに対応して、そのような2つの照明光が重畳的に照射された状態において、撮像を行うようになっている。
一方、制御手段200についていえば、判定用画像生成部230に分解画像生成部233がさらに備わる点が、欠陥検査装置1000の制御手段200と相違する。
分解画像生成部233は、カメラ110による撮像によって生成された撮像データを取得し、該撮像データから、第1の波長帯域に属する色成分を主に含む第1分解画像データと第2の波長帯域に属する色成分を主に含む第2分解画像データとを生成する画像分解処理を担う。
なお、第1分解画像データは主として第1単位照明121が照射する照明光によって形成される像についての画像データとして生成されることが意図されており、第2分解画像データは主として第2単位照明131が照射する照明光によって形成される像についての画像データとして生成されることが意図されているものとする。換言すれば、第1分解画像データは第1の構成態様における第1撮像データに相当するデータとして生成されることが意図されたデータであり、第2分解画像データは第2撮像データに相当するデータとして生成されることが意図されたデータである。
例えば、第1単位照明121として赤色光を発する照明が用いられ、第2単位照明131に青色光を発する照明が用いられた場合には、第1分解画像データはR成分を主に含むデータとして生成され、第2分解画像データはB成分を主に含むデータとして生成される。なお、係る場合、カメラ110はRGB形式の撮像データを生成することが好ましい。
ただし、欠陥判定部240における欠陥の有無の判定の支障とならない程度において、例えば外光などの他の光による成分がそれぞれの分解画像データに含まれることは、許容される。
図20は、本構成態様に係る欠陥検査装置2000において欠陥検査のために行われる撮像処理の手順を示す図である。なお、図20およびこれに関連する説明においても、上述した図10に関する説明と同様、欠陥検査の対象とされるハニカム構造体1を「ワーク」とも称し、そのハニカム構造体1において検査対象面とされる端面1aを「ワークの端面」とも称することがある。
まず、ワークがテーブルTに載置され(ステップS41)、続いて、撮像実行部100が撮像箇所へと移動させられる(ステップS42)点については、欠陥検査装置1000における手順と同様であるので、その詳細は省略する。
撮像実行部100が撮像箇所に配置された状態が実現されると、k=1を初期値として(ステップS43)、第1照明部120に属するk番目の第1単位照明121と、第2照明部130に属するk番目の第2単位照明131とが同時に点灯される(ステップS44)。ただし、それら同時に点灯される第1単位照明121と第2単位照明131の照射方向は、同じ鉛直面に属している。そして、係る点灯状態のもとでカメラ110がワークを撮像する(ステップS45)。これにより、例えばRGB形式にて表される一の画像データである撮像データが生成される。
係る撮像により得られたk個目の撮像データは、撮像制御部111から分解画像生成部233へと転送される(ステップS46)。係る撮像および転送が完了すると、それまで点灯していたk番目の第1単位照明121および第2単位照明131は消灯される(ステップS47)。あるいは、撮像の完了直ちにk番目の第1単位照明121および第2単位照明131が消灯される態様であってもよい。また、m番目の第1単位照明121および第2単位照明131を点灯した状態での撮像が完了した時点で、全ての撮像データを分解画像生成部233へと転送する態様であってもよい。
この時点でk=mをみたさない場合(ステップS48でNO)、つまりは、まだ点灯させていない第1単位照明121および第2単位照明131が存在する場合、k=k+1として(ステップS49)、ステップS44以降を繰り返す。
一方、k=mをみたす場合(ステップS48でYES)、つまりは、m個全ての第1単位照明121および第2単位照明131を順次に点灯させて、それぞれの点灯状態のもとでカメラ110による撮像を逐次に行った場合は、撮像処理は終了となる。
結果として、第1単位照明121と第2単位照明131の組が順次に点灯されるたびに逐次にカメラ110による撮像がなされ、m個の撮像データが得られることになる。
また、図21は、本構成態様に係る欠陥検査装置2000において欠陥判定処理に先立って行われる色分解・再構成処理の手順を示す図である。
上述したように、本構成態様ではm個の撮像データが得られるが、それらはいずれも、波長および照射角度の相異なる2つの照明光を重畳的に照射させた状態で得られたものである。色分解・再構成処理は、それらm個の撮像データに基づいて、第1の構成態様と同様の第1最小輝度画像データと第2最小輝度画像データを生成する処理である。
まず、分解画像生成部233において、撮像制御部111から転送されてきたm個の撮像データを順次色分解して、2つの分解画像データを生成する(ステップS51)。
例えば、第1単位照明121が赤色光を照射し、第2単位照明131が青色光を照射し、撮像データがRGB形式にて記述される場合であれば、撮像データからそのR成分のみを抽出した画像データ(R画像データ)を生成し、該R画像データを輝度データに変換することによって第1分解画像データを生成するとともに、撮像データからそのB成分のみを抽出した画像データ(B画像データ)を生成し、該B画像データを輝度データに変換することによって第2分解画像データを生成するのが好適な一例である。
ただし、欠陥判定部240における判定の支障とならない範囲であれば、例えば、画素値が所定のしきい値以下の範囲であれば、第1分解画像データの生成に用いる画像データがR成分以外の色成分を含んでいてもよく、第2分解画像データの生成に用いる画像データがB成分以外の色成分を含んでいてもよい。また、外光に起因した成分が重畳していてもよい。
分解画像生成部233において生成される第1分解画像データと第2分解画像データはそれぞれ、一の第1単位照明121のみが点灯している状態においてカメラ110による撮像を行うことによって得られる第1撮像データと、一の第2単位照明131のみが点灯している状態においてカメラ110による撮像を行うことによって得られる第2撮像データとに、実質的に相当するものである。
このような分解画像生成部233における色分解の結果として、m個の第1分解画像データとm個の第2分解画像データが生成されると、最小輝度画像生成部231は、前者から(1)式に基づいて第1最小輝度画像データを生成し(ステップS52)、後者から(2)式に基づいて第2最小輝度画像データを生成する(ステップS53)。
これら第1最小輝度画像データと第2最小輝度画像データとが得られた後の処理、具体的には、フィルタ処理および欠陥判定処理は、第1の構成態様と同様に行われる。
よって、本構成態様においても、第1の構成態様と同様、それぞれを得る際の照明光の照射方向が違えられた複数の撮像データから生成される最小輝度画像データを用いて欠陥の有無を判定することで、正常なセラミックス面の凹凸を欠陥と誤検出することなく、本来検出すべき欠陥を確実に検出することができる。
しかも、本構成態様の場合、第1の構成態様においては別々に照射していた第1単位照明による照明光と第2単位照明による照明光とを同時に照射するので、第1の構成態様に比して、撮像に要する時間が短縮される。
<第1の実施の形態の変形例>
図22および図23は、第1照明部120および第2照明部130の配置および構成に係る変形例を示す図である。
図8においては、m=n=8であって、A1−A1’断面が第1単位照明121a、第1単位照明121e、第2単位照明131a、および第2単位照明131eのそれぞれの対称面となっている場合を示しているが、第1の構成態様に係る欠陥検査装置1000の場合、これは必須の態様ではない。例えば、図22に示すように、第1単位照明121aと第1単位照明121eのそれぞれの対称面であるA2−A2’断面と第2単位照明131aと第2単位照明131eのそれぞれの対称面であるA3−A3’断面とが所定の角度δをなすように、第1照明部120における第1単位照明121の配置と第2照明部130における第2単位照明131の配置が定められている態様であってもよい。
また、図8においては、第1照明部120および第2照明部130においてそれぞれ、第1単位照明121および第2単位照明131が離散的に配置されているが、これも必須の態様ではない。例えば、図23に示すように、第1照明部120および第2照明部130がそれぞれカメラ110の周りにリング状に配置され、それぞれをm等分あるいはn等分(図23においてはm=n=8の場合を例示)した領域が第1単位照明121および第2単位照明131として用いられる態様であってもよい。
あるいは、第1照明部120または第2照明部130の一方においては図8に例示するように第1単位照明121または第2単位照明131が離散的に配置され、他方においては図23に例示するようにリング状の構成が採用される態様であってもよい。
また、図8に例示した構成では、第1単位照明121と第2単位照明131がそれぞれ一の平面内に配置されていたが、照射方向が等角度間隔であり、照射角度および撮像箇所における個々の第1単位照明121および第2単位照明131による照明光の照度が同じであるならば、第1単位照明121および第2単位照明131はそれぞれ、同じ平面内になくてもよい。
第1の構成態様では、第1単位照明121を点灯しての撮像の後に、第2単位照明131を点灯しての撮像を行っているが、この順序は反対でもよい。その場合、第1判定処理よりも先に第2判定処理が行われてよい。
また、ハニカム構造体1の構造によっては、接合部と称される端面1aにおいて格子状の部分が存在し、ハニカム構造体1の材質によっては(例えばSiCから構成される場合などは)、判定用画像において係る接合部に相当する明部(画像において白く視認される部分)が存在することがある。ここで、接合部は、ハニカム構造体1がハニカムセグメントと称される複数の部分(単位体)から構成される場合において、ハニカムセグメント同士を接合してなる部位である。
上述の実施の形態では、判定用画像において第1セル3aに対応して存在する矩形状の暗部を開口部マスク処理によって判定処理の対象から除外するようにしているが、判定用画像に当該明部が存在する場合には、開口部マスク処理による暗部の除外に加えて、当該明部についても同様のマスク処理によって判定処理の対象から除外するようにしてもよい。すなわち、端面1aに存在する接合部の配置位置やサイズは既知であることから、フィルタ処理部232は、開口部マスク処理を行う場合と同様、あらかじめ入力されたそれらの情報に基づいて、パターンマッチングや、セル領域の膨張収縮処理や最大輝度値画像を用いた二値化処理などを行い、接合部に対応する明部を判定用画像から除外することができる。
また、上述の実施の形態においては、ハニカム構造体1の端面1aに凹部として存在する欠陥を検出の対象としているが、上述の実施の形態において示した欠陥検査の手法は、ハニカム構造体1の端面1aに凸部として存在する欠陥(例えば突起など)を検出の対象とする場合に応用することができる。
具体的にいえば、上述の実施の形態においては、判定用画像生成部230は、複数の第1(第2)撮像データもしくは複数の第1(第2)分解画像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする第1(第2)最小輝度画像データを生成し、該第1(第2)最小輝度画像データに基づいて第1(第2)判定用画像データを生成しているが、これに代えて、複数の第1(第2)撮像データもしくは複数の第1(第2)分解画像データの同一画素位置での輝度値の最大値を当該画素位置における輝度値とする第1(第2)最大輝度画像データを生成したうえで、該第1(第2)最大輝度画像データに基づいて第1(第2)判定用画像データを生成するようにする。この場合、第1(第2)最大輝度画像データは、それぞれの第1(第2)撮像データにおける輝度値の高い領域を仮想的に重畳させた画像である。このことは、第1(第2)最大輝度画像データは、凸状の欠陥に由来する輝度値の高い領域が強調されたデータとなっている。
そして、欠陥判定部240は、第1判定用画像データと第2判定用画像データのそれぞれが表す判定用画像において、所定の明部用閾値以上の面積にて明画素領域が存在する場合、当該明画素領域の存在位置に凸状の欠陥が存在していると判定する。これにより、正常なセラミックス面の凹凸を欠陥と誤検出することなく、セラミックス体の外面に存在する本来検出すべき凸状の欠陥を確実に検出することができる。
また、上述の実施の形態における欠陥検出の手法では、相異なる照射方向に照明光を照射する複数の単位照明のそれぞれが点灯される都度、撮像を行うことにより、影領域の形成のされ方が異なる複数の撮像データが取得され、係る複数の撮像データに基づいて最小輝度画像データが生成されるようになっている。それゆえ、一の最小輝度画像データを得るためには複数回の撮像が必須となっているが、第1照明部120および第2照明部130の構成によっては、一の最小輝度画像データを得るための撮像を一回とすることも可能である。
例えば、m個の第1単位照明121から照射される照明光の波長帯域をそれぞれに違えるとともに、n個の第2単位照明131から照射される照明光の波長帯域をそれぞれに違え、m個の第1単位照明121を同時に点灯した状態で一度目の撮像を行い、続いて、n個の第2の単位照明131を同時に点灯した状態で2度目の撮像を行うようにする。それぞれの撮像は、複数の照明光が重畳的に照射された状態でなされているものの、それぞれの照明光は波長帯域および照射方向はともに異なるので、得られた2つの撮像データをそれぞれ、照明光の波長帯域毎に(m個またはn個に)色分解すれば、それぞれに生成される複数の分解画像データは実質的に、第1の構成態様における複数の撮像データや、第2の構成態様における複数の分解画像データに相当するものとなる。すなわち、生成された複数の分解画像データは、上述の第1の構成態様と同様のフィルタ処理および欠陥判定処理に供することができる。係る場合、2回の撮像のみで欠陥の有無を判定することが可能となる。
あるいはさらに、第2の構成態様のようにn=mとし、m個の第1単位照明121およびm個第2単位照明131から照射される照明光の波長帯域を違えるようにした場合には、全ての第1単位照明121および全ての第2単位照明131を同時に点灯した状態で、1回の撮像を行いさえすれば、係る撮像によって得られる撮像データを全ての照明光の波長帯域毎に、つまりは全部で2m個の分解画像データに色分解することで、欠陥の有無を判定することも可能である。
<第2の実施の形態>
<検査対象領域拡大への対応>
第1の実施の形態において説明した欠陥検査装置1000または2000を用いた欠陥検査の手法には、原理上、検査対象となるハニカム構造体1のサイズについて限定はない。すなわち、欠陥検査装置1000または2000の撮像実行部100(特に第1照明部120および第2照明部130)がハニカム構造体1のサイズに見合うように構成されていさえすれば、どのようなサイズのハニカム構造体1であろうと、第1の実施の形態の手法による欠陥検査を行うことが可能なはずである。あるいは、検査対象領域がハニカム構造体1の端面1aのサイズに比して小さい場合であっても、検査対象領域を移動させながら複数回の欠陥検査を繰り返す事で、端面1a全面の欠陥検査は可能である。
係る場合、検査対象領域が大きいほど、具体的には、カメラ110の画角(撮像範囲)を広げるほど、一のハニカム構造体1に対する検査の繰り返し回数が少なくてすみ、検査時間は短縮される。しかしながら、実際には、検査対象領域を拡大しつつ第1の実施の形態の手法によって欠陥検査を行うようにした場合、以下に示すような問題点が顕著となる。
[単位照明と被照射位置との距離に起因する問題]
図24は、ハニカム構造体1の端面1aに対して所定の角度で斜め方向から(図面視左側から)照明光Lsを照射した場合の、ハニカム構造体1の外壁2の近傍における撮像画像IM7を示す図である。なお、係るハニカム構造体1には接合部7が存在し、端面1aにおいて格子状をなしているものとする。そして、図24に示す場合においては、照明光Lsの入射方向(光軸方向)のうち端面1aに平行な成分(水平成分)と、ある一の接合部7の端面1aにおける延在方向とが、一致しているものとする。
撮像画像IM7においては、左側に行くほど照明光源の近くが写されており、右側に行くほど照明光源に遠いところが写されていることになる。照明光の照度は光源からの距離の2乗に反比例するので、撮像画像IM7において照明光からの距離が異なる2つの箇所における輝度には、両箇所の表面状態に相違がなくとも、相違が生じることになる。
例えば、図24に示す、照明光Lsの水平成分に沿って互いに離隔する2つの点P1とP2は、いずれも接合部7上の点であるので、両点の間においては輝度が一定であることが期待されるが、実際には、前者の輝度b1と後者の輝度b2との間には輝度差Δb=b2−b1が生じる。
検査の繰り返し回数を減らし、検査時間を短縮するために、検査対象領域(撮像範囲)を大きくすると、係る輝度差が欠陥検査処理に与える影響を無視できなくなる。すなわち、検査対象領域を拡大する場合、この点に対する方策が必要となる。
また、第1の実施の形態において用いられる欠陥検査装置1000または2000のように、各単位照明の光軸L1と端面1aとの交点がカメラ110の光軸CXと端面1aとの交点Pと一致する場合(図9参照)、係る交点Pの近傍部分においては、各単位照明までの距離は実質的に同一とみなすことができる。すなわち、当該近傍部分においては、各単位照明の照度は同じであるとみなされる。それゆえ、ハニカム構造体1のサイズがさほど大きくなく、端面1aが当該近傍部分に収まるような場合には、各単位照明までの距離の相違に起因した撮像画像間の輝度の相違は、実質的に無視することができる。
しかしながら、検査対象領域を拡大するべくカメラ110の画角(撮像範囲)を広げると(具体的には、カメラ110のレンズをより広角なものとすると)、当該カメラ110による撮像画像のうち、カメラ110の画角の端部近傍部分においては、各単位照明から被照射位置までの距離の相違が当該被照射位置における輝度に対して与える影響が、顕著となる。
図25は、単位照明から被照射位置までの距離が異なることの影響について説明するための図である。
図25(a)は、ハニカム構造体1の端面1aの法線方向(図面手前から奥に向かう方向)に対して互いに対称な方向から、2つの照明光Lnと照明光Lfが端面1aに対し斜めに照射される様子を示している。ここで、照明光Lnは、カメラ110の画角(撮像範囲)におけるある任意の端部近傍部分(以下、単に端部と称する)fv1から近い単位照明から照射されており、照明光Lfは、当該端部fv1から遠い単位照明から照射されているものとする。なお、図25(a)においては説明のために2つの照明光を併せて図示しているが、実際には両者は同時に照射されるわけではない。
また、図25(b)と図25(c)はそれぞれ、端部fv1に含まれる欠陥(エグレ)df8近傍に対し、照明光Lnと照明光Lfとが照射された際の様子を模式的に示す断面図である。
照明光Lnが照射された場合、図25(b)に示すように、端面1aのうち欠陥df8のない部分と欠陥df8の大部分とは係る照明光Lnの被照射領域RE11aとなるが、欠陥df8の斜面の一部は影領域RE12aとなる。同様に、照明光Lfが照射された場合、図25(c)に示すように、端面1aのうち欠陥df8のない部分と欠陥df8の大部分とは係る照明光Lfの被照射領域RE11bとなるが、欠陥df8の斜面の一部は影領域RE12bとなる。
仮に、端部fv1における照明光Lnと照明光Lfの照度が同じであれば、それぞれの照明光を照射した状態でカメラ110による撮像を行うことにより得られる2つの撮像画像データにおいて2つの被照射領域RE11aとRE11bにおける輝度は同じであり、2つの影領域RE12aとRE12bにおける輝度も同じとなるはずである。あるいはさらに、第1の実施の形態における欠陥検査手法においては、少なくとも2つの被照射領域RE11aとRE11bにおける輝度は同じであることが、前提となっているともいえる。
しかしながら、光源までの距離の相違に起因して、端部fv1における照明光Lnと照明光Lfの間に照度の相違がある場合、被照射領域RE11aとRE11bの輝度は同じとはならず、影領域RE12aとRE12bの輝度も同じとはならない。場合によっては、光源までの距離が近い照明光Lnにより形成される影領域RE12aの輝度値の方が、光源までの距離が遠い照明光Lfにより形成される被照射領域RE11bの輝度値よりも大きいようなことも起こり得る。例えば、影領域RE12が判定用画像に反映されない場合もあり得る。このような場合、欠陥検査を精度よく行うことは難しい。欠陥検査の精度を確保するには例えば、被照射領域RE11aとRE11bの輝度レベルを揃えるなどの対応が必要となる。それゆえ、検査対象領域を拡大する場合、この点に対しても方策が必要である。
[照明光の照射角度と画角の関係に起因する問題]
検査対象領域の拡大のためにカメラ110の画角(撮像範囲)を広げることの影響は、照明光の照射角度と画角の関係においても現れる。図26は、照明光の照射角度と画角の関係が撮像画像に与える影響を説明するための図である。
図26(a)は、ハニカム構造体1の端面1aに対し照明光Lαが水平面との間に所定の角度(照射角度)θαをなして斜めに照射された状態で、カメラ110による撮像を行う場合を示している。係る場合においては、カメラ110の画角fv2の中央部pos1の直下に矩形状の開口部を有する第1セル3a(以下、中央部セル3a1とも称する)が存在し、画角fv2の端部pos2の直下にも同様に第1セル3a(以下、端部セル3a2とも称する)が存在しているものとする。また、説明の簡単のため、画角fv2内において照明光Lαの照度は一定であるとする。
係る態様にて照明光Lαが照射されると、端面1aのうち第1セル3a(3a1、3a2)がない部分が当該照明光Lαの被照射領域RE13a、RE14aとなるのは当然のこと、第1セル3a(3a1、3a2)の壁面8のうち、端面1aの近傍部分の一部も、係る被照射領域RE13a、RE14aに含まれる。ここで、被照射領域RE13a、RE14aに含まれる壁面8の範囲は、照明光Lαの照射角度θαが大きいほど大きくなる。
一方、壁面8の他の部分および第1セル3a(3a1、3a2)の奥部には、照明光Lαは届かないため、それらの部分は影領域RE13b、RE14bとなる。
すなわち、中央部セル3a1と端部セル3a2における照明光Lαの照射状態は同じである。
しかしながら、このような照射状態においてカメラ110による撮像が行われた場合における、得られた撮像画像での像の形成のされ方には、中央部セル3a1と端部セル3a2において以下に示すような相違が生じる。
まず、中央部セル3a1の像は、輝度値がほぼ0である矩形状の暗部SD13となる。
一方、端部セル3a2の像は、その大部分は暗部SD13と同様に輝度値がほぼ0である暗部SD14aとなるものの、係る暗部SD14aよりもやや輝度が大きい(わずかに明るく視認される)弱暗部SD14bも所定の幅を有して存在する。これは、壁面8のうち、被照射領域RE14aに含まれた部分が写り込んだものである。係る写り込みは、照射角度θαが大きいほど顕著となる。
すなわち、中央部セル3a1の像と端部セル3a2の像とでは、暗部の面積に相違が生じる。そのため、このような写り込みを含む撮像画像(撮像データ)に基づき判定用画像(判定用画像データ)が生成された場合、本来は暗部SD14aと弱暗部SD14bとを併せた全暗部SD14が第1セル3aに由来するセル領域として認識されるべきところ、正しい認識が行われなくなってしまうという不具合が生じてしまう可能性がある。図26(b)は、このような判定用画像IM8を例示する図である。判定用画像IM8においては、部分Eに壁面8が写り込んだ弱暗部が存在している。
係る不具合は、検査対象領域を拡大するべく画角fv2を大きくする場合に顕著となる。それゆえ、検査対象領域を拡大する場合、この点に対しても方策が必要である。
<欠陥検査装置>
図27は、本実施の形態に係る欠陥検査装置3000の構成を示すブロック図である。欠陥検査装置3000の構成要素の大部分は第1の実施の形態に係る欠陥検査装置1000の構成要素と同様であるので、共通する部分には同じ符号を付してその詳細な説明は省略し、以下においては欠陥検査装置1000との差異点を中心に説明を行うものとする。
図27に示すように、欠陥検査装置3000も欠陥検査装置1000と同様、検査対象面たる端面1aが水平となる姿勢にてハニカム構造体1が載置されるテーブルTと、該テーブルTに載置されたハニカム構造体1の端面1aに対し照明光を照射しつつ、カメラ110にて該端面1aの撮像を行う撮像実行部100と、係る撮像実行部100の制御と撮像実行部100において得られた撮像画像に基づく欠陥判定とを行う制御手段200とを主として備える。
ただし、本実施の形態に係る欠陥検査装置3000は、第1の実施の形態に係る欠陥検査装置1000を用いる場合に比べ、より広い検査対象領域において精度よく欠陥検査を行えることを意図したものである。なお、本実施の形態において、検査装置3000の検査対象領域が第1の実施の形態に係る検査装置1000よりも検査対象領域が広いとは、両装置におけるカメラ110から検査対象面であるハニカム構造体1の端面1aまでの距離(カメラ距離)を略同一であるか、あるいは、検査装置3000の方が検査装置1000よりも当該カメラ距離が小さいとした場合の比較を想定している。これは、第1の実施の形態に係る検査装置1000においてもカメラ距離を大きくするほど撮像対象範囲は拡大されるものの、そのような場合、検査装置1000が大型化してしまうことや、画像解像度の低下などの問題が生じるため、好ましくないからである。
このような検査対象領域の拡大に対応すべく、カメラ110としては、欠陥検査装置1000において用いられるカメラ110よりも広角な範囲を撮像可能なレンズスペックを有するものが用いられる。実際のカメラ110のレンズスペックは、検査条件(一の検査での検査領域のサイズなど)を鑑みて定められればよい。
図28は、撮像実行部100の要部の下面図(鉛直下方から撮像実行部100を見上げた図)であり、図29は、図28のA4−A4’断面図である。ここで、図28のA4−A4’断面とは、カメラ110の光軸CXを含む鉛直断面であって、かつ、後述する低角度単位照明116a、低角度単位照明116e、中角度単位照明121a、および中角度単位照明121eのそれぞれの対称面でもあり、さらには、高角度単位照明131aと高角度単位照明131bの間を通る面かつ高角度単位照明131eと高角度単位照明131fの間を通る面である。ただし、図29においては図示の都合上、A4−A4’断面が高角度単位照明131aと高角度単位照明131eとを通るものとしている。
加えて、図29においては、理解の容易のため、図29において図示を省略するテーブルTの上に載置されたハニカム構造体1についても併せて示している。また、図28および図29には、鉛直方向をz軸方向とする右手系のxyz座標を付しており、図28の図面視左右方向をx軸方向とし、図面視上下方向をy軸方向としている。これにより、図28のA4−A4’断面である図29は、zx断面図ともなっている。
本実施の形態に係る欠陥検査装置3000におけるテーブルTおよびカメラ110の構成および配置態様は、図8および図9に例示した、欠陥検査装置1000における構成および配置態様と概ね同様である。すなわち、検査の際、ハニカム構造体1は、図29に示すように検査対象面たる端面1aが水平な上面となるように、テーブルT(図示省略)上に載置される。一方、撮像実行部100においては、カメラ110が、鉛直下方を撮像対象とするべく、レンズが鉛直下向きとなる姿勢にて、かつ、その光軸CXを鉛直方向に一致させる態様にて、備わっている。それゆえ、該光軸CXと端面1aとの交点Pを中心とする所定の範囲が、カメラ110によって撮像可能となっている。
また、第1の実施の形態に係る欠陥検査装置1000の撮像実行部100においては、カメラ110の周囲を取り囲むように、第1照明部120と第2照明部130との2つの照明部が設けられていたが、本実施の形態に係る欠陥検査装置3000においては、低角度照明部115と中角度照明部120と高角度照明部130との3つの照明部が、カメラ110の周囲を取り囲むように、撮像実行部100を構成する支持体101の下面に図示を省略する適宜の配設手段にて配設されてなる。なお、カメラ110が少なくともその撮像時、支持体101に設けられた開口部102に挿入されるようになっている点、および、移動機構140によってカメラ110および各照明部が配設されてなる支持体101が移動可能とさせられてなる点は、欠陥検査装置1000と同様である。
より具体的には、中角度照明部120と高角度照明部130はそれぞれ、第1の実施の形態に係る欠陥検査装置1000の第1照明部120と第2照明部130に相当する。以降の説明においては、理解の容易のため、中角度照明部120と高角度照明部130の構成要素に、第1照明部120と第2照明部130の対応する構成要素の符号と同一の符号を付している。
すなわち、中角度照明部120は、それぞれの照射角度が全てθ1(好ましくはθ1=30°〜60°)であるm1個(m1≧4)の同一性能の中角度単位照明121が、水平面内においてカメラ110の周りに等角度間隔で設けられた構成を有する。図28および図29においては、m1=8の場合を例示している。すなわち、8つの中角度単位照明121(121a〜121h)が設けられた場合を例示している。また、それぞれの中角度単位照明121としては、多数のLED素子が矩形状に配列されたバー照明を例示している。
また、高角度照明部130は、それぞれの照射角度が全てθ2(好ましくはθ2=60°〜85°)であるm2個(m2≧4)の同一性能の高角度単位照明131が、水平面内においてカメラ110の周りに等角度間隔で設けられた構成を有する。ただし、より詳細には、図28および図29においては、m2=8であって、高角度照明部130が、多数のLED素子を同心円状に配列させることによって図23に示す第1の実施の形態の変形例のようにリング状に配置されたリング照明として設けられ、係るリング照明を8等分した領域がそれぞれの高角度単位照明131(131a〜131h)として用いられる場合を例示している。
このように図28および図29においてはm1=m2=8であるが、m1=m2であることは必須ではなく、m1≠m2であってもよい。また、図28においては水平面内でのカメラ110周りの方向(周方向)における個々の中角度単位照明121の配置位置と個々の高角度単位照明131の配置位置とが22.5°ずつずれているが、これも必須の態様ではなく、図8のように周方向における個々の中角度単位照明121の配置位置と個々の高角度単位照明131の配置位置とが一致していてもよい。
そして、本実施の形態に係る欠陥検査装置3000は上述のように、これら中角度照明部120および高角度照明部130に加え、低角度照明部115を備えている。
図28および図29に示す場合においては、低角度照明部115が8個の低角度単位照明116(116a、116b、116c、116d、116e、116f、116g、および116h)から構成される場合を例示している。係る場合において、これら8個の低角度単位照明116は、それぞれが水平方向に長手方向を有する態様にて、水平面内において45°ずつ離隔させて設けられてなり、かつ、図29において低角度単位照明116aおよび116eによって例示されるように、それぞれが傾斜姿勢にて支持体101に付設されている。また、それぞれの低角度単位照明116としては、中角度単位照明121と同様、多数のLED素子が矩形状に配列されたバー照明を例示している。
より詳細には、それぞれの低角度単位照明116の照射方向D0が水平面と角度θ1よりも小さい所定の角度θ0をなしており、その光軸L0と端面1aとの交点は、中角度単位照明121の光軸L1および高角度単位照明の光軸L2と同様、カメラ110の光軸CXと端面1aとの交点Pと一致するようになっている。これにより、8個の低角度単位照明116は、交点Pを中心とする略同一の領域に対し、水平面内において互いに45°ずつ離隔した相異なる方向から同じ照射角度θ0にて照明光を照射できるようになっている。
また、複数の低角度単位照明116と、複数の中角度単位照明(第1単位照明)121と、複数の高角度単位照明(第2単位照明)131とは、検査対象面たる端面1aに平行な異なる平面内において互いに離隔して配置されている。
低角度単位照明116の照射角度θ0は、5°〜30°であることが好ましく、例えば15°である。
なお、第1の実施の形態においては、第1単位照明121の照射角度θ1を30°未満とすることは、セラミックス面6の通常の表面凹凸nsに生じる影領域が増大し、係る表面凹凸nsを欠陥と誤検出する可能性が高くなるため好ましくないとしていた。これに対し、本実施の形態においては、検査対象領域を拡大するにあたって、第1単位照明121に相当する中角度単位照明121については照射角度θ1を維持しつつ、係る中角度照明部120とは別個に照射角度θ0がθ1よりも小さい低角度照明部115を設けている。そして、後述するように、係る低角度照明部115を用いた撮像により得られる撮像データに由来する判定用画像データを用いた判定処理に際しては、中角度照明部120を用いた撮像により得られる撮像データに由来する判定用画像データを用いた判定処理とは異なる閾値を採用するようにしている。それゆえ、上述のような誤検出の問題は生じない。
低角度照明部115に備わる低角度単位照明116の個数は8個に限定されるものではなく、一般には、それぞれの照射角度が全てθ0であるm0個(m0≧4)の同一性能の低角度単位照明116が、水平面内においてカメラ110の周りに等角度間隔で設けられていればよい。
また、図28においては水平面内での周方向における個々の低角度単位照明116の配置位置と個々の中角度単位照明121の配置位置とが一致しているが、これも必須の態様ではなく、中角度単位照明121の配置位置と高角度単位照明131の配置位置との関係のように、両者の配置位置はずれていてもよい。
第1の実施形態に係る欠陥検査装置1000と同様、本実施の形態に係る欠陥検査装置3000においても、低角度照明部115に備わるm0個(例えば8個)の低角度単位照明116が順次に点灯されるたびに逐次にカメラ110による撮像がなされることで、m0個の撮像データ(低角度撮像データ)が得られる。同様に、中角度照明部120に備わるm1個(例えば8個)の中角度単位照明121が順次に点灯されるたびに逐次に撮像がなされることで、m1個の撮像データ(中角度撮像データ)が得られる。さらに、高角度照明部130に備わるm2個(例えば8個)の高角度単位照明131が順次に点灯されるたびに逐次に撮像がなされることで、m2個の撮像データ(高角度撮像データ)が得られる。
欠陥検査装置3000における低角度照明部115の具備は、上述のような、検査対象領域の拡大に起因する、撮像画像に第1セル3aの壁面8が写り込むことに伴う不具合を防ぐことを目的の一つとしている。図30は、低角度照明部115から出射される照明光と画角の関係を説明するための図である。
図30は、ハニカム構造体1の端面1aに対しある低角度単位照明116から照明光Lβが水平面との間に所定の角度(照射角度)θ0=θβ(<θα)をなして斜めに照射された状態で、カメラ110による撮像を行う場合を示している。係る場合における、カメラ110の画角fv2と、中央部セル3a1および端部セル3a2の配置位置とは、図26(a)に示した場合と同じであるとする。
係る態様にて照明光Lβが照射された場合も、端面1aのうち第1セル3a(3a1、3a2)がない部分が当該照明光Lβの被照射領域RE15a、RE16aとなるほか、第1セル3a(3a1、3a2)の壁面8のうち、端面1aの近傍部分の一部も、係る被照射領域RE15a、RE16aに含まれる。一方、当然ながら、壁面8の他の部分および第1セル3a(3a1、3a2)の奥部は影領域RE15b、RE16bとなる。
ただし、図26(a)の場合の照明光Lαの照射角度θαに比して、照明光Lβの照射角度θβは小さいため、被照射領域RE13a、RE14aに含まれる壁面8の範囲は、照明光Lαが照射される場合に比して小さくなる。
そして、このような照射状態においてカメラ110による撮像が行われた場合における、得られた撮像画像での中央部セル3a1と端部セル3a2像の形成のされ方を、図26(a)の場合と対比すると、以下のようになる。
まず、中央部セル3a1の像は、図26(a)の場合と同様、輝度値がほぼ0である矩形状の暗部SD15となる。
一方、端部セル3a2の像も、その大部分は暗部SD15と同様に輝度値がほぼ0である暗部SD16aとなる。なお、図26(a)の場合と同様、壁面8の写り込みに起因する弱暗部SD16bも形成され得るが、その形成範囲は暗部SD16aに比して十分に小さくなり、検査の精度を鑑みると、実質的に無視できるほどとなる。
このことはつまり、低角度照明部115を用いた撮像を行うことで、セル領域を正しく認識することが可能な判定用画像データが得られることを意味する。
さらに、このような低角度照明部115の具備に加えて、本実施の形態に係る欠陥検査装置3000は、撮像実行部100に備わる各照明部のそれぞれの単位照明が、各々の上半分と下半分とを個別に調光可能にも構成されている。
具体的には、それぞれの低角度単位照明116はその上半分と下半分とがそれぞれ、個別に調光可能な調光単位116Uと調光単位116Lになっている。すなわち、調光単位116Uと調光単位116Lは、その光量を個別に調整可能とされてなる。同様に、それぞれの中角度単位照明121においても、その上半分の調光単位121Uと下半分の調光単位121Lとが互いに個別に調光可能とされている。さらには、それぞれの高角度単位照明131においても、その上半分の調光単位131Uと下半分の調光単位131Lとが互いに個別に調光可能とされている。
それゆえ、低角度単位照明116(116a〜116h)、中角度単位照明121(121a〜121h)、および高角度単位照明131(131a〜131h)はいずれも、全体としては、それぞれの光軸L0、L1、L2がカメラ110の光軸CXとハニカム構造体1の端面1aとの交点Pを通るように配置されているが、各調光単位についてみれば、その光軸は当該交点Pからずれていることになる。具体的には、調光単位116L、121L、131Lの光軸は交点Pよりも手前側を通り、調光単位116U、121U、131Uの光軸は交点Pよりも奥側を通っている。
なお、各調光単位の調光は、照明制御部220の制御のもとで行われる。また、個別調光を好適に行うという観点からは、LED素子として、指向角半値幅が5°〜30°程度(各単位照明から交点Pまでの距離が180mm程度の場合で例えば12°)のものを用いるのが好ましい。但し、照明から交点Pまでの距離が長い場合は、照明光が検査対象物に到達するまでに広がるために指向半値角が狭い事が好ましく、逆に照明から交点Pまでの距離が短い場合は、指向半値角が広い事が好ましい。
図31は、調光単位ごとの調光(個別調光)の効果について説明するための図である。具体的には、図31は、ある一様な平坦面に対して一の低角度単位照明116から照明光を斜め方向から照射した状態で当該平坦面を撮像したときの、照明(光源)からの水平距離と輝度との関係(輝度分布)を示す図である。
上述したように、照明光の照度は光源からの距離の2乗に反比例する。それゆえ、調光単位116Lおよび116Uごとの個別調光を行わない場合、図31において「調光なし」として示すように、照明(光源)からの水平距離が遠くなるほど、輝度は単調に低下する。図31の「調光なし」の場合、撮像範囲(画角)の両端で輝度差Δb1が生じている。これは、一の単位照明が全体を一括して調光可能とされているに過ぎず、個別調光を行い得ない場合も同様である。
一方、図31において「調光あり」として示しているのは、調光単位116Lおよび116Uにおいて個別調光を行うことにより、照明に近い側の輝度を「調光なし」の場合と同程度に保ちつつ、照明から遠い側の輝度についても「調光なし」の場合に比して増大させた例である。具体的には低角度単位照明116のうち上半分の調光単位116Uの光量を下半分の調光単位116Lの光量に比して相対的に大きくする態様での調光を行っている。
係る場合、撮像範囲のうち照明に近い側から中ほどまでの輝度は概ね一定か、むしろ中ほど近くの方がやや大きくなっており、撮像範囲の両端での輝度差Δb2も、「調光なし」の場合の輝度差Δb1に比して小さくなっている。
本実施の形態に係る欠陥検査装置3000においては、全ての低角度単位照明116、中角度単位照明121、および高角度単位照明131について、検査に先立ってあらかじめこのような個別調光を行うことで、撮像範囲内での各単位照明からの距離差に応じた輝度差を、抑制できるようになっている。
個別調光の具体的な手法および要件は特に限定されないが、例えば、最低輝度や輝度差Δb2についてある基準が設けられ、当該基準をみたすように調光が行われる態様などが例示される。
なお、撮像画像における輝度分布に基づく調光に代わり、撮像範囲内における照度を所定の計測手段にて直接に測定し、その分布(照度分布)に基づいて個別調光を行う態様であってもよい。
次に、制御手段200について説明する。本実施の形態に係る欠陥検査装置3000においても、第1の実施の形態に係る欠陥検査装置1000と同様、制御手段200は、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどのコンピュータによって実現されるものである。すなわち、入力操作部201と、表示部202とを主として備えるほか、当該コンピュータに備わるハードディスク等の図示しない記憶部に記憶された動作プログラムが、同じく当該コンピュータに備わるCPU、ROM、RAM等からなる図示しない制御部において実行されることで実現される、機能的構成要素を備える。
ただし、図7と図27との対比から明らかなように、本実施の形態に係る欠陥検査装置3000の制御手段200は、判定用画像生成部230に輝度補正処理部234がさらに備わる点が、第1の実施の形態に係る欠陥検査装置1000の制御手段200と相違する。
輝度補正処理部234は、カメラ110による撮像によって生成された撮像データ(低角度撮像データ、中角度撮像データ、高角度撮像データ)を取得し、該撮像データの輝度分布を補正する輝度補正処理を担う。
輝度補正処理部234における輝度補正処理は、概略、判定用画像データ(低角度判定用画像データ、中角度判定用画像データ、および高角度判定用画像データ)を生成するべくm0個の低角度撮像データ、m1個の中角度撮像データ、およびm2個の高角度撮像データのそれぞれから最小輝度画像データ(m0個の低角度最小輝度画像データ、m1個の中角度最小輝度画像データ、およびm2個の高角度最小輝度画像データ)を得るに先立って、図25に基づいて説明したような、照明(光源)からの遠近の相違に起因する不具合の発生を抑制するべく、低角度撮像データ同士、中角度撮像データ同士、および高角度撮像データ同士での、ハニカム構造体1の端面1aの輝度レベルを揃えることを、目的とする処理である。概略的には、端面1aのうち開口している第1セル3aや接合部7や、欠陥などが存在しない正常部分を基準部分(ベース部分)とし、当該基準部分の輝度が、各撮像データ同士で同水準となるようにする処理である。
また、係る輝度補正処理は、上述した調光単位ごとの個別調光によってもなお残り得る、画角内での照明光からの距離の相違に起因した輝度差の解消にも、効果を有する。
本実施の形態に係る欠陥検査装置3000においては、この輝度補正処理部234における輝度補正処理によって各撮像データに基づき生成された補正済み撮像データ(m0個の低角度補正済み撮像データ、m1個の中角度補正済み撮像データ、m2個の高角度補正済み撮像データ)が、最小輝度画像生成部231における最小輝度画像データ(低角度最小輝度画像データ、中角度最小輝度画像データ、高角度最小輝度画像データ)の生成に供される。
輝度補正処理部234における輝度補正処理の詳細については後述する。
<欠陥検査処理>
以降においては、欠陥検査装置3000において行われる欠陥検査処理について、第1の実施の形態に係る欠陥検査装置1000との相違点を中心に説明する。
[撮像処理]
図32は、欠陥検査装置3000を用いた欠陥検査において行われる撮像処理の概略的な手順を示す図である。
撮像処理においては、まず、第1の実施の形態と同様に、ワーク(欠陥検査の対象とされるハニカム構造体1)がその端面を上面とする姿勢にてテーブルTに載置され(ステップS61)、係る載置の後、入力操作部201を通じて欠陥検査の実行指示が与えられると、移動機構140が駆動されることによって、撮像実行部100が(より具体的にはカメラ110と低角度照明部115、中角度照明部120、および高角度照明部130を支持する支持体101が)撮像箇所へと移動させられる(ステップS62)。
係る場合においては、第1の実施の形態と同様、矩形状に規定されるカメラ110の撮像範囲における縦横の軸方向に沿ってワークのセル3が(外見上は第1セル3aが)配列するように、ワークがテーブルTに載置される際に位置決めがなされるか、もしくは、カメラ110の水平面内における姿勢が調整されてもよい。ただし、セル3の配列方向がカメラ110の撮像範囲における縦横の軸方向から多少傾斜していたとしても、判定処理の際に必要に応じて係る傾斜を考慮した補正を行うことで、判定処理は問題なく行うことができる。
また、やはり第1の実施の形態と同様、テーブルTにワークが載置されたことを検知するセンサが設けられており、係るセンサからの検知信号に応答して、統括制御部210が欠陥検査装置3000の各部に対し撮像処理およびその後の判定処理を順次に実行させるための所定の制御信号を発する態様であってもよい。
撮像実行部100が撮像箇所に配置された状態が実現されると、低角度照明部115を使用した撮像(ステップS63)、中角度照明部120を使用した撮像(ステップS64)、および高角度照明部を使用した撮像(ステップS130)が順次に行われる。上述のように、係る撮像は、撮像範囲内での輝度差が低減されるよう、各単位照明があらかじめ個別調光されたうえで行われる。
図33は、これらの撮像処理における具体的な手順を示す図である。それぞれの撮像処理の手順は、図10において個別に示している、第1の実施の形態における第1照明部120を使用した撮像処理と第2照明部130を使用した撮像処理の手順と同様である。
すなわち、いずれの撮像処理においても、p=1を初期値として(ステップS71)、全ての単位照明を順次に点灯させながらのカメラ110による逐次の撮像が行われる。
具体的には、それぞれの照明部(低角度照明部115、中角度照明部120、または高角度照明部130)に属するp番目の単位照明(低角度単位照明116、中角度単位照明121、または高角度単位照明131)が点灯され(ステップS72)、係る点灯状態のもとでカメラ110がワークを撮像する(ステップS73)。係る撮像により得られたp個目の撮像データ(低角度撮像データ、中角度撮像データ、または高角度撮像データ)は、撮像制御部111から輝度補正処理部234へと転送され(ステップS74)、後述する判定処理に供される。係る撮像および転送が完了すると、それまで点灯していたp番目の単位照明(低角度単位照明116、中角度単位照明121、または高角度単位照明131)は消灯される(ステップS75)。あるいは、撮像の完了後、直ちにp番目の単位照明が消灯される態様であってもよい。また、それぞれの照明部について、全ての単位照明が撮像に使用され最後の撮像が完了した時点で、全ての撮像データ(低角度撮像データ、中角度撮像データ、または高角度撮像データ)を最小輝度画像生成部231へと転送する態様であってもよい。
この時点で全ての単位照明が使用されていない場合(ステップS76でNO)、つまりは、まだ点灯させていない単位照明が存在する場合、p=p+1として(ステップS77)、ステップS72以降を繰り返す。
一方、全ての単位照明が使用された場合(ステップS76でYES)、当該照明部を用いた撮像処理は終了する。
[輝度補正処理]
図34は、欠陥検査装置3000を用いた欠陥検査において輝度補正処理334により行われる輝度補正処理(低角度補正処理、中角度補正処理、および高角度補正処理)の概略的な手順を示す図である。また、図35は、輝度補正処理における処理の内容を例示する図である。
いま、撮像データが図35(a)に示すような輝度分布pf1を有しているものとする。具体的には、周囲よりも輝度値が顕著に小さい画素領域RE21が、開口部である第1セル3aの像を表し、周囲よりも輝度値が顕著に大きい画素領域RE22が、接合部7の像を表し、周囲よりも輝度値が若干に小さい画素領域RE23が、端面1aに形成された欠陥(典型的にはエグレ)の像を表しているとする。以降、これらの画素領域RE21、RE22、およびRE23以外の部分をベース部分と称することとする。このベース部分を初めとして輝度分布pf1が全体的に図面視右下がりとなっているのは、個別調光を行ったものの解消しきれなかった輝度差を示したものである。なお、検査対象たるハニカム構造体1の構成によっては、接合部7は存在しない場合もある。
輝度補正処理においてはまず、このような輝度分布pf1を与える撮像データについて、各画素における輝度値の平均値(平均輝度値)Avrを算出する(ステップS81)。図35(a)においては係る平均輝度値Avrを破線にて示している。
平均輝度値Avrが得られると、画素領域RE21のような第1セル3aの輝度値や、存在する場合には画素領域RE22のような接合部7の輝度値を、平均輝度値Avrで置換する(ステップS82)。図35(b)には、係る置換後の画像データ(置換後データ)による輝度分布pf2を示すとともに、当初の輝度分布pf1についても破線にて示している。第1セル3aや接合部7の配置位置やサイズは既知であり、それゆえ、それらの像を構成する画素の位置は特定可能であるので、係る置換は容易に行える。
係る置換がなされると、次に、置換後データを平滑化処理し、平滑化データを生成する(ステップS83)。平滑化処理には公知の手法を適用可能である。図35(c)には、得られた平滑化データによる輝度分布pf3を示している。
平滑化データによって与えられる輝度分布pf3は、輝度補正処理に供された撮像データが与える輝度分布pf1と同様、図面視右下がりとなっている。これはすなわち、いったん置換後データを生成し、係る置換後データを平滑化の対象とすることで得られた平滑化データが与える輝度分布pf3が、第1セル3aや接合部7といった、もとの輝度分布pf1においてはいわば既知の特異点ともいえるような部分を除く他の部分についての、大まかな輝度の分布傾向を示すものであることを意味する。
また、撮像に使用した単位照明からの距離が近い撮像データに由来する平滑化データにおける輝度値の方が、当該単位照明からの距離が遠い撮像データに由来する平滑化データにおける輝度値よりも、全体として大きくなる傾向がある。
平滑化データが得られると、輝度分布pf1を与える当初の撮像データと平滑化データとの差分を生成し、これを補正済み撮像データとする(ステップS84)。図35(d)には、得られた補正済み撮像データによる輝度分布pf4を示している。より具体的には、補正済み撮像データは、撮像データと平滑化データの同じ画素位置についての輝度値の差分を全ての画素位置において演算することで得られる。
図35(d)に示すように、補正済み撮像データによって表される輝度分布pf4は、図35(a)に示す当初の撮像データと同様、第1セル3aに相当する画素領域RE21と、接合部7に相当する画素領域RE22と、端面1aに形成された欠陥(典型的にはエグレ)に相当する画素領域RE23とを有する。その一方で、これらの画素領域以外のベース部分における輝度値は、概ね一定となっている。これは、当初の撮像データと同様に図面視右下がりの傾向を有する平滑化データの輝度値を、当初の撮像データから差し引いたことの効果である。
このようにベース部分の輝度値が概ね一定となっていることで、補正済み撮像データにおいては、撮像に用いた単位照明からの距離に起因した輝度値の相違が、解消されたものとなっている。
しかも、単位照明からの距離に応じた輝度値の平滑化データが当初の撮像データから差し引かれるので、低角度照明部115、中角度照明部120、および高角度照明部130のそれぞれにおいて、全ての単位照明が同じように照射される端面1aの正常な(欠陥のない)部分であるベース部分の輝度は、各低角度補正済み撮像データ同士、各中角度補正済み撮像データ同士、および各高角度補正済み撮像データ同士で、同水準(略同一)とみなし得る値となる。これにより、相異なる単位照明からの距離の相違に起因した輝度値の相違についても、解消されてなる。
[判定処理]
本実施の形態に係る欠陥検査装置3000においては、以上のような輝度補正処理により得られたm0個の低角度補正済み撮像データに基づく低角度判定処理と、m1個の中角度補正済み撮像データに基づく角度判定処理と、m2個の角度補正済み撮像データに基づく角度判定処理とを行う。
まず、それぞれの補正済み撮像データ(低角度補正済み撮像データ、中角度補正済み撮像データ、および高角度補正済み撮像データ)が、最小輝度画像生成部231に供されて、最小輝度画像データ(低角度最小輝度画像データ、中角度最小輝度画像データ、高角度最小輝度画像データ)の生成に用いられる(図27参照)。これらの補正済み撮像データの生成は、図11に示した第1判定処理のステップS21における第1最小輝度画像データの生成や、図14に示した第2判定処理のステップS31における第2最小輝度画像データの生成と同様の内容にて行われる。
そして、最小輝度画像生成部231において生成された最小輝度画像データは、フィルタ処理部232におけるフィルタ処理に供される。係るフィルタ処理により、判定用画像データ(低角度判定用画像データ、中角度判定用画像データ、高角度判定用画像データ)が生成される(図27参照)。係るフィルタ処理は、図11に示した第1判定処理のステップS22や、図14に示した第2判定処理のステップS32におけるフィルタ処理と同様の内容にて行われる。
そして、得られた判定用画像データを用いて、欠陥判定部240における欠陥の有無の判定処理が行われる(図27参照)。
図36は、欠陥判定部240において行われる判定処理の流れを示す図である。図36に示すように、本実施の形態に係る欠陥検査装置3000においては、フィルタ処理部232においてそれぞれに生成された、低角度判定用画像データと、中角度判定用画像データと、高角度判定用画像データに基づく判定(ステップS91〜S93)が、順次に行われる。それぞれの判定処理を低角度判定処理、中角度判定処理、高角度判定処理と称する。
なお、判定用画像接合部7に相当する明部が存在する場合、上述した第1の実施の形態の変形例と同様、開口部マスク処理を行う際には、当該明部についてもマスク処理を行うようにする。
また、図24の撮像画像IM7に示されるような、ハニカム構造体1の外壁2の近傍が検査対象となる場合、検査用の撮像画像においてはハニカム構造体1の外部空間(ワーク背景)EXに対応する部分の像も暗部となるので、開口部マスク処理を行う際には、係る外部空間EXに対応する暗部についても、マスク処理を行うようにする。これは、第1の実施の形態においてこのような外部空間に相当する暗部を含む撮像画像が検査に供される場合も同様である。
なお、図26(a)と図30との対比からも明らかであるが、照明光の照射角度が小さい場合、画角内のどの位置であっても、撮像画像において第1セル3aに相当する矩形状の暗部(セル領域)の像が実際の第1セル3aの配置位置およびサイズと合致しやすくなる。このことを利用し、開口部マスク処理におけるマスクパターンとして、低角度最小輝度画像データに記述された、第1セル3aに相当する暗部のパターンを用いるようにしてもよい。
それぞれの判定処理の具体的な処理の流れは、図11のステップS23以降の処理、および、図14のステップS23以降の処理と同様である。特に、中角度判定処理の内容は、図11に示した第1判定処理と同一であり、高角度判定処理の内容は、図14に示した第2判定処理と同一である。
また、これらに先立って行われる低角度判定処理についても、実施手順は第1判定処理(つまりは中角度判定処理)および第2判定処理(高角度判定処理)と同じである。ただし、低角度判定処理において、ステップS23およびステップS33に相当する判定に用いる閾値(第1の暗部用閾値)は、第1判定処理(中角度判定処理)における第1閾値よりも大きな値とされ、ステップS27およびステップS37に相当する判定に用いる閾値(第2の暗部用閾値)も、第1判定処理(中角度判定処理)における第2閾値よりも大きな値とされる。
これは、検査対象領域を拡大するべくカメラ110の画角が拡大されることに伴うものである。具体的には、中角度照明部120を用いて得られた中角度撮像データに基づく中角度判定処理では、これと同一の判定処理である第1の実施の形態の第1判定処理において意図していたエグレ・欠けの検出が、十分に行えない可能性があることを考慮したものである。
これはすなわち、本実施の形態に係る欠陥検査装置3000においては、比較的大きなハニカム構造体1を検査するに際して、比較的深さが小さいエグレや欠けと行った欠陥については低角度判定処理にて検出し、深さが大きいクラックについては高角度判定処理にて検出し、両者の中間程度の欠陥については中角度判定処理にて検出するようになっているということでもある。
第1の実施の形態と同様、低角度判定処理、中角度判定処理および高角度判定処理における判定処理の結果に基づいて、欠陥の有無が総合的に判定される(ステップS94)。判定の結果は適宜、判定結果データとして欠陥判定部240から統括制御部210へと与えられる。欠陥判定部240は、検査対象領域につき、低角度判定処理、中角度判定処理または高角度判定処理の少なくとも1つにおいていずれかの箇所に欠陥があると判定された場合、当該検査対象領域に欠陥があると判定する。
統括制御部210は、係る判定結果データの記述内容に基づいて、表示部202に欠陥判定の結果を表示させる。その表示形式には種々の態様が採用可能である。例えば、検査対象領域における欠陥の有無のみが表示される態様であってもよいし、ラベリング情報に基づいて欠陥の位置が表示される態様であってもよい。あるいはさらに、暗部の面積(画素数)に基づいて欠陥のサイズが表示される態様であってもよい。
以上、説明したように、本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様、それぞれを得る際の照明光の照射方向が違えられた複数の撮像データから生成される最小輝度画像データを用いて欠陥の有無を判定することで、正常なセラミックス面の凹凸を欠陥と誤検出することなく、本来検出すべき欠陥を確実に検出することができる。
特に、本実施の形態に係る欠陥検査装置においては、第1の実施の形態に係る欠陥検査装置における第1照明部および第2照明部に相当する中角度照明部と高角度照明部に加え、照明光の照射角度が第1照明部における照射角度よりもさらに小さい低角度照明部を設け、第1の実施の形態における第1判定処理および第2判定処理に相当する中角度照明部および高角度照明部を用いた判定処理に加えて、当該低角度照明部を使用した撮像により得られる低角度撮像データに基づく判定処理をも行うようにすることで、第1の実施の形態に係る欠陥検査装置に比して、より広い検査対象領域について精度よく検査を行うことができる。
それゆえ、本実施の形態に係る欠陥検査装置によれば、カメラからハニカム構造体の端面までの距離が略同一である場合の比較で、第1の実施の形態に係る欠陥検査装置の検査対象領域に比して数十倍程度の面積の検査対象領域について、好適な検査が可能となる場合もある。係る場合、欠陥検査装置を大型化せずとも、非常に大きな検査対象領域について精度よく検査を行えることになる。例えば、第1の実施の形態に係る欠陥検査装置の検査対象領域が10mm×10mm=100mmの正方領域であり、本実施の形態に係る欠陥検査装置の検査対象領域が60mm×60mm=3600mmの正方領域である場合であれば、後者の検査対象領域は前者の36倍である。
<第2の実施の形態の変形例>
上述の第2の実施の形態では、図32に示すように、低角度照明部115を使用した撮像、中角度照明部120を使用した撮像、および高角度照明部130を使用した撮像を、この順に行っているが、この順序は入れ替わってもよい。その場合、図36に示した、対応する判定処理の順序についても、入れ替わってよい。
また、ハニカム構造体1のサイズが比較的小さい場合、検査の精度が確保されるのであれば、欠陥検査装置3000を使用した欠陥検査に際し、低角度照明部115を使用した撮像と、これにより得られる低角度撮像データに基づくその後の低角度判定処理に至るまでの一連の処理を省略する態様であってもよい。換言すれば、欠陥検査装置3000を、第1の実施の形態に係る欠陥検査装置1000として用いる態様であってもよい。
また、第2の実施の形態の検査手法も、第1の実施の形態の検査手法と同様、ハニカム構造体1の端面1aに凸部として存在する欠陥(例えば突起など)を検出の対象とする場合に応用することができる。
具体的にいえば、上述の第2の実施の形態の場合、判定用画像生成部230は、複数の低角度(中角度、高角度)補正済み撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする低角度(中角度、高角度)最小輝度画像データを生成し、該低角度(中角度、高角度)最小輝度画像データに基づいて低角度(中角度、高角度)判定用画像データを生成しているが、これに代えて、複数の低角度(中角度、高角度)補正済み撮像データの同一画素位置での輝度値の最大値を当該画素位置における輝度値とする低角度(中角度、高角度)最大輝度画像データを生成したうえで、該低角度(中角度、高角度)最大輝度画像データに基づいて低角度(中角度、高角度)判定用画像データを生成するようにする。この場合、低角度(中角度、高角度)最大輝度画像データは、それぞれの低角度(中角度、高角度)撮像データにおける輝度値の高い領域を仮想的に重畳させた画像である。このことは、低角度(中角度、高角度)最大輝度画像データは、凸状の欠陥に由来する輝度値の高い領域が強調されたデータとなっている。
そして、欠陥判定部240は、低角度判定用画像データと中角度判定用画像データと高角度判定用画像データのそれぞれが表す判定用画像において、所定の明部用閾値以上の面積にて明画素領域が存在する場合、当該明画素領域の存在位置に凸状の欠陥が存在していると判定する。これにより、正常なセラミックス面の凹凸を欠陥と誤検出することなく、セラミックス体の外面に存在する本来検出すべき凸状の欠陥を確実に検出することができる。
また、上述の第2の実施の形態においては、低角度単位照明116、中角度単位照明121、および高角度単位照明131のそれぞれが調光単位ごとに個別調光が可能とされているが、高角度単位照明131について、あるいはさらに、中角度単位照明121についても、個別調光の機能が省略される態様であってもよい。これは、輝度の距離依存性が最も顕著となるのが低角度単位照明116であり、中角度単位照明121さらには高角度単位照明131と、照射角度が大きくなるほど、個別調光を行わずとも画角内において略一定の輝度が得られやすいということによる。
また、上述の第2の実施の形態においては、低角度単位照明116、中角度単位照明121、および高角度単位照明131のそれぞれが2つの調光単位から構成されているが、これに代わり、さらに多くの調光単位から構成され、それぞれの調光単位が個別に調光可能とされる態様であってもよい。
<その他の変形例>
また、上述の実施の形態においては、ハニカム構造体1の端面1aを検査の対象としているが、欠陥検査装置1000および2000による検査は、微細な凹凸を有するもののマクロには水平なセラミックス面(セラミックス体の表面)であれば、上述した態様と同様の態様にて適用可能である。
上述の実施の形態では、四角柱状の(断面視正方形状の)セルを有するハニカム構造体を検査対象として例示しているが、六角柱状の(断面視正六角形状の)セルを有するハニカム構造体が検査対象とされてもよく、あるいはさらに、五角柱状や八角柱状その他、種々の形状のセルを有するハニカム構造体が検査対象とされてもよい。

Claims (20)

  1. 目封止ハニカム構造体端面における欠陥の有無を検査する装置であって、
    検査対象たる目封止ハニカム構造体が載置されるテーブルと、
    前記テーブルに載置された前記目封止ハニカム構造体における検査対象面である前記端面の少なくとも一部である検査対象領域を前記検査対象領域の法線方向から撮像する撮像部と、
    前記撮像部の周囲において互いに等角度間隔な相異なる照射方向からそれぞれが前記検査対象領域に対して同じ照射角度で斜めに照明光を照射する4以上の複数の単位照明を有する、少なくとも1つの照明部と、
    前記撮像部によって取得された撮像データに基づいて前記検査対象領域における欠陥の有無を判定するための判定用画像データを生成する判定用画像生成部と、
    前記判定用画像データに基づいて前記検査対象領域における欠陥の有無を判定する欠陥判定部と、
    を備え、
    前記複数の単位照明は順次に点灯および消灯され、
    前記撮像部は、前記複数の単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することによって、複数の撮像データを生成し、
    前記判定用画像生成部は、
    前記複数の撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする最小輝度画像データを生成したうえで、前記最小輝度画像データに基づいて前記判定用画像データを二値化データとして生成し、
    前記欠陥判定部は、
    前記判定用画像データに所定の第1の暗部用閾値以上の面積で暗部が存在する場合に前記検査対象領域に欠陥があると判定するとともに、
    前記検査対象領域に存在する開口部に相当する暗部を除外し、存在する場合には接合部に相当する明部および前記目封止ハニカム構造体外部に相当する暗部をさらに除外した前記判定用画像データにおいて、所定の第2の暗部用閾値以上の面積で暗部が存在する場合にも、前記検査対象領域に欠陥があると判定する、
    ことを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査装置。
  2. 請求項1に記載の欠陥検査装置であって、
    前記判定用画像生成部が、前記複数の撮像データのそれぞれにおけるあらかじめ定められた基準部分の輝度が、前記複数の撮像データ同士において同水準となるように、前記複数の撮像データにおける輝度値を補正する輝度補正処理部をさらに備え、
    前記輝度補正処理部によって輝度値が補正された補正済みの前記複数の撮像データに基づいて、前記最小輝度画像データを生成する、
    ことを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の欠陥検査装置であって、
    前記少なくとも1つの照明部として、
    前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して30°以上60°以下の第1の照射角度で照明光を照射する複数の第1単位照明を備える第1照明部と、
    前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して60°以上85°以下の第2の照射角度で照明光を照射する複数の第2単位照明を備える第2照明部と、
    を備えることを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査装置。
  4. 請求項3に記載の欠陥検査装置であって、
    前記撮像部は、前記複数の第1単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の第1単位照明の全てについて行うことによって、複数の第1撮像データを生成し、かつ、前記複数の第2単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の第2単位照明の全てについて行うことによって、複数の第2撮像データを生成し、
    前記複数の第1撮像データと前記複数の第2撮像データが相異なる前記複数の撮像データであり、
    前記判定用画像生成部は、前記最小輝度画像データとして、前記複数の第1撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする第1最小輝度画像データと、前記複数の第2撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする第2最小輝度画像データとを生成し、前記第1最小輝度画像データに基づいて第1判定用画像データを生成するとともに、前記第2最小輝度画像データに基づいて第2判定用画像データを生成することによって、前記判定用画像データを生成し
    記欠陥判定部は、前記第1判定用画像データと前記第2判定用画像データの双方に基づいて前記検査対象領域における欠陥の有無を判定する、
    ことを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査装置。
  5. 請求項3に記載の欠陥検査装置であって、
    前記複数の第1単位照明と前記複数の第2単位照明とは同数であり、かつ、一の前記第1単位照明の照射方向が含まれる鉛直面には必ず一の前記第2単位照明の照射方向が含まれるようにそれぞれが配置されており、
    前記複数の第1単位照明からは第1の波長帯域に属する照明光が照射され、前記複数の第2単位照明からは前記第1の波長帯域と異なる第2の波長帯域に属する照明光が照射され、
    照射方向が同じ鉛直面に含まれる前記第1単位照明と前記第2単位照明の組が同時に点灯および消灯され、
    前記撮像部は、相異なる前記第1単位照明と前記第2単位照明の組が点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することによって、前記複数の撮像データを生成し、
    前記複数の撮像データのそれぞれを前記第1の波長帯域と前記第2の波長帯域とに基づいて色分解することによって複数の第1分解画像データと複数の第2分解画像データを生成する分解画像生成部、
    をさらに備え、
    前記判定用画像生成部は、前記最小輝度画像データとして、前記複数の第1分解画像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする第1最小輝度画像データと、前記複数の第2分解画像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする第2最小輝度画像データとを生成し、前記第1最小輝度画像データに基づいて第1判定用画像データを生成するとともに、前記第2最小輝度画像データに基づいて第2判定用画像データを生成することによって、前記判定用画像データを生成し
    記欠陥判定部は、前記第1判定用画像データと前記第2判定用画像データの双方に基づいて前記検査対象領域における欠陥の有無を判定する、
    ことを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査装置。
  6. 請求項1または請求項2に記載の欠陥検査装置であって、
    前記少なくとも1つの照明部として、
    前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して5°以上30°以下の照射角度で照明光を照射する複数の低角度単位照明を備える低角度照明部と、
    前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して30°以上60°以下の照射角度で照明光を照射する複数の中角度単位照明を備える中角度照明部と、
    前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して60°以上85°以下の照射角度で照明光を照射する複数の高角度単位照明を備える高角度照明部と、
    を備えることを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査装置。
  7. 請求項6に記載の欠陥検査装置であって、
    前記撮像部は、前記複数の低角度単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の低角度単位照明の全てについて行うことによって、複数の低角度撮像データを生成し、前記複数の中角度単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の中角度単位照明の全てについて行うことによって、複数の中角度撮像データを生成し、かつ、前記複数の高角度単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の高角度単位照明の全てについて行うことによって、複数の高角度撮像データを生成し、
    前記複数の低角度撮像データと前記複数の中角度撮像データと前記複数の高角度撮像データが相異なる前記複数の撮像データであり、
    前記判定用画像生成部は、前記最小輝度画像データとして、前記複数の低角度撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする低角度最小輝度画像データと、前記複数の中角度撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする中角度最小輝度画像データと、前記複数の高角度撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする高角度最小輝度画像データとを生成し、前記低角度最小輝度画像データに基づいて低角度判定用画像データを生成し、前記中角度最小輝度画像データに基づいて中角度判定用画像データを生成し、前記高角度最小輝度画像データに基づいて高角度判定用画像データを生成することによって、前記判定用画像データを生成し
    記欠陥判定部は、前記低角度判定用画像データと前記中角度判定用画像データと前記高角度判定用画像データとの全てに基づいて前記検査対象領域における欠陥の有無を判定する、
    ことを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査装置。
  8. 請求項3ないし請求項5のいずれかに記載の欠陥検査装置であって、
    前記複数の第1単位照明と前記複数の第2単位照明とが一の支持体に支持されており、
    前記複数の第1単位照明が一の平面内に配置され、前記複数の第2単位照明が異なる一の平面内に配置されている、
    ことを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査装置。
  9. 請求項6または請求項7に記載の欠陥検査装置であって、
    前記複数の低角度単位照明のそれぞれが、個別に調光可能な少なくとも2つの調光単位から構成されてなる、
    ことを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査装置。
  10. 請求項に記載の欠陥検査装置であって、
    前記複数の低角度単位照明と前記複数の中角度単位照明と前記複数の高角度単位照明とが一の支持体に支持されており、
    前記複数の低角度単位照明と、前記複数の中角度単位照明と、前記複数の高角度単位照明とがそれぞれ、互いに異なる一の平面内に配置されている、
    ことを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査装置。
  11. 請求項1ないし請求項10のいずれかに記載の欠陥検査装置であって、
    一の前記照明部が有する前記複数の単位照明が8個の単位照明である、
    ことを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査装置。
  12. 目封止ハニカム構造体端面における欠陥の有無を検査する方法であって、
    検査対象たる目封止ハニカム構造体を所定のテーブルに載置する載置工程と、
    前記テーブルに載置された前記目封止ハニカム構造体における検査対象面である前記端面の少なくとも一部である検査対象領域を前記検査対象領域の法線方向から所定の撮像手段によって撮像することによって複数の撮像データを生成する撮像工程と、
    前記複数の撮像データに基づいて、前記検査対象領域における欠陥の有無を判定するための判定用画像データを生成する判定用画像生成工程と、
    前記判定用画像データに基づいて前記検査対象領域における欠陥の有無を判定する欠陥判定工程と、
    を備え、
    前記撮像工程においては、少なくとも1つの照明部に備わる、前記撮像手段の周囲において互いに等角度間隔な相異なる照射方向からそれぞれが同じ照射角度で斜めに照明光を照射する4以上の複数の単位照明を順次に点灯および消灯させつつ、前記複数の単位照明のそれぞれの点灯時に、前記検査対象領域を撮像することで、前記複数の撮像データを生成し、
    前記判定用画像生成工程においては、
    前記複数の撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする最小輝度画像データを生成したうえで、前記最小輝度画像データに基づいて前記判定用画像データを二値化データとして生成し、
    前記欠陥判定工程においては、
    前記判定用画像データに所定の第1の暗部用閾値以上の面積で暗部が存在する場合に前記検査対象領域に欠陥があると判定するとともに、
    前記検査対象領域に存在する開口部に相当する暗部を除外し、存在する場合には接合部に相当する明部および前記目封止ハニカム構造体外部に相当する暗部をさらに除外した前記判定用画像データにおいて、所定の第2の暗部用閾値以上の面積で暗部が存在する場合にも、前記検査対象領域に欠陥があると判定する、
    ことを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査方法。
  13. 請求項12に記載の欠陥検査方法であって、
    前記判定用画像生成工程が、前記複数の撮像データのそれぞれにおけるあらかじめ定められた基準部分の輝度が、前記複数の撮像データ同士において同水準となるように、前記複数の撮像データにおける輝度値を補正する輝度補正処理工程をさらに備え、
    前記輝度補正処理工程において輝度値が補正された補正済みの前記複数の撮像データに基づいて、前記最小輝度画像データを生成する、
    ことを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査方法。
  14. 請求項12または請求項13に記載の欠陥検査方法であって、
    前記少なくとも1つの照明部が、
    前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して30°以上60°以下の第1の照射角度で照明光を照射する複数の第1単位照明を備える第1照明部と、
    前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して60°以上85°以下の第2の照射角度で照明光を照射する複数の第2単位照明を備える第2照明部と、
    であることを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査方法。
  15. 請求項14に記載の欠陥検査方法であって、
    前記撮像工程においては、前記複数の第1単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の第1単位照明の全てについて行うことによって、複数の第1撮像データを生成し、かつ、前記複数の第2単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の第2単位照明の全てについて行うことによって、複数の第2撮像データを生成し、
    前記複数の第1撮像データと前記複数の第2撮像データが相異なる前記複数の撮像データであり、
    前記判定用画像生成工程においては、前記最小輝度画像データとして、前記複数の第1撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする第1最小輝度画像データと、前記複数の第2撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする第2最小輝度画像データとを生成し、前記第1最小輝度画像データに基づいて第1判定用画像データを生成するとともに、前記第2最小輝度画像データに基づいて第2判定用画像データを生成することによって、前記判定用画像データを生成し
    記欠陥判定工程においては、前記第1判定用画像データと前記第2判定用画像データの双方に基づいて前記検査対象領域における欠陥の有無を判定する、
    ことを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査方法。
  16. 請求項14に記載の欠陥検査方法であって、
    前記複数の第1単位照明と前記複数の第2単位照明とを同数とし、かつ、一の前記第1単位照明の照射方向が含まれる鉛直面には必ず一の前記第2単位照明の照射方向が含まれるようにそれぞれを配置したうえで、前記複数の第1単位照明から第1の波長帯域に属する照明光を照射させるとともに、前記複数の第2単位照明から前記第1の波長帯域と異なる第2の波長帯域に属する照明光を照射させ、
    照射方向が同じ鉛直面に含まれる前記第1単位照明と前記第2単位照明の組を同時に点灯および消灯し、
    前記撮像工程においては、相異なる前記第1単位照明と前記第2単位照明の組が点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することによって、前記複数の撮像データを生成し、
    前記複数の撮像データのそれぞれを前記第1の波長帯域と前記第2の波長帯域とに基づいて色分解することによって複数の第1分解画像データと複数の第2分解画像データを生成する分解画像生成工程、
    をさらに備え、
    前記判定用画像生成工程においては、前記最小輝度画像データとして、前記複数の第1分解画像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする第1最小輝度画像データと、前記複数の第2分解画像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする第2最小輝度画像データとを生成し、前記第1最小輝度画像データに基づいて第1判定用画像データを生成するとともに、前記第2最小輝度画像データに基づいて第2判定用画像データを生成することによって、前記判定用画像データを生成し
    記欠陥判定工程においては、前記第1判定用画像データと前記第2判定用画像データの双方に基づいて前記検査対象領域における欠陥の有無を判定する、
    ことを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査方法。
  17. 請求項12または請求項13に記載の欠陥検査方法であって、
    前記少なくとも1つの照明部が、
    前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して5°以上30°以下の照射角度で照明光を照射する複数の低角度単位照明を備える低角度照明部と、
    前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して30°以上60°以下の照射角度で照明光を照射する複数の中角度単位照明を備える中角度照明部と、
    前記複数の単位照明として、それぞれが前記検査対象領域に対して60°以上85°以下の照射角度で照明光を照射する複数の高角度単位照明を備える高角度照明部と、
    であることを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査方法。
  18. 請求項17に記載の欠陥検査方法であって、
    前記撮像工程においては、前記複数の低角度単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の低角度単位照明の全てについて行うことによって、複数の低角度撮像データを生成し、前記複数の中角度単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の中角度単位照明の全てについて行うことによって、複数の中角度撮像データを生成し、前記複数の高角度単位照明のそれぞれが点灯される都度、前記検査対象領域を撮像することを、前記複数の高角度単位照明の全てについて行うことによって、複数の高角度撮像データを生成し、
    前記複数の低角度撮像データと前記複数の中角度撮像データと前記複数の高角度撮像データが相異なる前記複数の撮像データであり、
    前記判定用画像生成工程においては、前記最小輝度画像データとして、前記複数の低角度撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする低角度最小輝度画像データと、前記複数の中角度撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする中角度最小輝度画像データと、前記複数の高角度撮像データの同一画素位置での輝度値の最小値を当該画素位置における輝度値とする高角度最小輝度画像データとを生成し、前記低角度最小輝度画像データに基づいて低角度判定用画像データを生成し、前記中角度最小輝度画像データに基づいて中角度判定用画像データを生成し、前記高角度最小輝度画像データに基づいて高角度判定用画像データを生成することによって、前記判定用画像データを生成し
    記欠陥判定工程においては、前記低角度判定用画像データと前記中角度判定用画像データと前記高角度判定用画像データとの全てに基づいて前記検査対象領域における欠陥の有無を判定する、
    ことを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査方法。
  19. 請求項17または請求項18に記載の欠陥検査方法であって、
    前記複数の低角度単位照明のそれぞれを、個別に調光可能な少なくとも2つの調光単位にて構成し、
    前記撮像工程における前記所定の撮像手段による撮像に先立ってあらかじめ、前記少なくとも2つの調光単位について個別に調光することにより、前記撮像手段による撮像範囲内での前記複数の低角度単位照明からの距離差に応じた輝度差を抑制する、
    ことを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査方法。
  20. 請求項12ないし請求項19のいずれかに記載の欠陥検査方法であって、
    一の前記照明部に備わる前記複数の単位照明を8個の単位照明とする、
    ことを特徴とする目封止ハニカム構造体の欠陥検査方法。
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