JPH03280167A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、製品ラインによって搬送されてくる製品（被
検査物品）の外観を撮影した画像信号の解析データに基
ずいて、検査結果としての判別ブタを得ることができる
外観検査装置に関するものである。

［従来の技術］ 例えば工場の製造ラインにおいては、搬入コンベアライ
ン（以下、ラインという）によって順次搬送されてくる
製品に対して、種別によって判別したり、又は不良品を
排除するために、各製品を撮影した画像によって各製品
を検査することが行なわれている。

例えば第５図に示すように、ライン１で搬送されてくる
製品Ｐをフォトセンサ等で構成された検出器２で検出す
ると、その検出信号が外観検査装置３に供給され、外観
検査装置３は検出器２の位置から距離ｄ１だけライン１
の下流側に設置された例えばＣＣＤカメラによる画像セ
ンサ４及びストロポ暉明装置５に制御信号を送り、その
製品を撮影させる。なお、この場合、制御信号の供給タ
イミングは、距離ｄ１とラインｌの速度Ｖに基ずいて設
定され、即ち検出器２で検出された製品Ｐが画像センサ
４で適正に撮影できるように、検出器２の検出信号が得
られてから（ｄ　、　／Ｖ）時間の時間差をもって画像
センサ４及びストロボ照明５が動作するように設定され
ている。

上記撮影動作により、画像センサ４から得られた画像デ
ータは外観検査装置３において解析される。例えば画像
データを２値化することによりその製品の全体、或は一
部分の面積が算出されたり、また重心の算出などが実行
される。

このように解析によって得られたデータはあらかじめ設
定されている基準値と比較されるなどによりその被検査
物品である製品の良否や種別を判定することができる。

例えば、製品の成る部分の面積を示すのデータＤに対し
て第６図のように上限レベル値ＬＨと下限レベル値ＬＬ
が設定されており、面積データＤがこの範囲内に成る場
合は、その製品は適正な面積を有するもの、すなわち正
常晶であると判断し、範囲外の製品もの（解析データが
ＤＮとなった製品）は、不良品、或は他の種類の製品と
判断する。

このような判定システム＃。によって、製品の良否や種
別を判別することができるため、この判定システム＃。

によって得られたデータを制御信号としてライン１の下
流に設けられた選別装置６に供給すれば、例えば第５図
に示すように不良製品Ｐ゛をライン１から排除すること
ができる。なお、選別装置６に対する制御信号は、良否
の判別データの対象製品と、選別装置６で選別される製
品が一致するように、設置位置の離間距離ｄ２及びライ
ン速度■による時間差を含んで供給される。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上記したように、判定時には、解析データを
上下基準値（ＬＨ，ＬＬ）と比較することにより判定を
行なうが、この基準値は通常、製品検査の実行前に、判
別システム＃。を試験的に運転して、その判定基準とし
て各種検査内容、解析内容及び製品の品目等に対応して
それぞれ適当な値を設定し、内部メモリに配゛重させて
ている。

そして、検査実行時には、その内部メモリから実行する
検査用に設定されている数値を読出し、判定処理に用い
られているものであるため、通常、−旦設定した基準値
は、特に設定変更をしない限り変わらない。

一方、画像センサ４から得られる画像データはその製品
の製造工程上の製造誤差、各装置の経年経時変化、照明
装置５の照明明度の低下等により、たとえ不良品がない
としても、常に一定ではない。つまり、照明明度の低下
による画像データの輝度レベルの低下や、製品の着色時
、製造時の誤差等による画像データの変化により、その
画像データを解析した結果のデータにも変動が発生して
しまう。

このため、例えば前記第６図にも示したように、成る解
析データが、検査を続行していくうちに徐々に平均的に
低下していくことなどが発生し、場合によっては、Ｄ　
ＮＮとして示すように、良品であるにもかかわらず不良
品であると判別されることも生しるという問題がある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はこのような問題点にかんがみてなされたもので
、外観検査実行中に、所定数の被検査物体に係る解析デ
ータの平均値を算出することができる統計手段と、この
統計手段で算出された平均値に基ずいて、前記基準条件
として設定されている基準値を自動的に変更することが
できる基準値変更制御手段を備えるようにして、外観検
査装置を構成するものである。

［作用］ 製品検査の実行中に、所定サンプル数毎に、解析データ
の平均値を算出していくことにより、その時点において
最も適正と考えられる解析データ値がわかるため、この
平均値に基ずいて、判別の基準となるように設定された
基準値を自動的に変更することにより、経年変化等の環
境条件や、製品ロットによるばらつきに伴うデータ変動
に、基準値を追従させることができる。

［実施例］ まず本発明の外観検査装置の一実施例について、その全
体の構成を説明する。

第１図はその回路ブロックを示したものであり、−点鎖
線で囲った１０が外観検査装置を示すものである。なお
、この外観検査装置１０と、画像センサ（ＣＯＤカメラ
）４、照明装置５、及び検出器２によって、前記した第
５図の如き判定システム＃。が構成されている。また、
照明装置５は本実施例ではストロボ照明として、画像セ
ンサ４のシャッタタイミングと同期して照明動作を行な
うものとするが、例えば蛍光灯のように連続光を照射す
るものであってもよい。

このような判定システム＃。における本実施例の外観検
査装置１０は、前記第５図で説明した製品検査動作によ
って、ライン上で搬送されてきた製品を画像センサ４て
撮影して得たＲ、Ｇ、Ｂの画像信号が製品判定用のデー
タとして人力される。

１１Ｒ，１１Ｇ、ＩＩＢはＡ／Ｄ変換器であり、供給さ
れたＲ、Ｇ、Ｂ画像信号をそれぞれデジタル信号に変換
する。１２Ｒ，１２Ｇ、１２Ｂはデジタル信号に変換さ
れたＲ、Ｇ、Ｂ信号をそれぞれ記゛臆するフレームメモ
リである。

フレームメモリＬ２Ｒ，１２Ｇ、１２Ｂに記憶された画
像データは画像バス１３ａを介して点線で囲った画像処
理部１４に供給され、各種演算処理が行なわれる。

この画像処理部１４には例えばハードロジック回路によ
って、２値化処理部１４ａ、重心・傾き演算部１４ｂ、
周囲長演算部１４ｃ、濃度分散演算部１４ｄなどが設け
られており、製品を撮影した画像データを解析し、その
製品に関する所定の内容のデータを算出することができ
るようになされている。

２値化処理部１４’ａでは画像データから特定の色を抽
出することにより、例えばその製品（或はその製品の特
定部分）の面積を算出することができる。また、この２
値化データに基すいて重心・傾き演算部１４ｂ、周囲長
演算部１４ｃにおいて各演算が実行され、その製品の重
心、傾き、周囲長等が算出され、また、その周囲長の２
乗から面積を除することにより、その製品の外形の複雑
度等を得ることができる。

また、濃度分散演算部１４ｄでは、フレームメモリ１２
に記憶されたＲ、Ｇ、Ｂの輝度データから、その濃度分
布を算出できるように為されている。

これらの解析動作の他にも、画像処理部１４内において
各種画像処理演算を行なうこともでき、それぞれ、実行
される検査判別に必要なデータが画像データに基すいて
算出される。

１５はシステムコントローラ（ＣＰＵ）であり、画像処
理部１４において得られた各種算出結果は制御バス１３
ｂを介してＣＰＵ１５に供給され、ＣＰＵ１５において
は、この算出結果に対して、予め設定された基準値と比
較することによって、当該製品がその設定条件に合致す
るか否かの判断等を行なう。

例えば、ライン上で順次搬送されてくる製品の中から、
所定の大きさの製品のみを判別したい場合は、その製品
の全体を撮影した画像信号をフレームメモリ１２に取り
込み、このデータに対して２値化処理部１４ａで、その
面積を算出させる。

そして、その算出データを制御バス１３ｂを介して取り
込み、その値を予め設定されている上下基準値（Ｌ　Ｈ
，Ｌ　Ｌ　）と比較し、その範囲内であれば、その製品
は該当製品である判別するものである。この判別結果は
判別データとして、例えば前記第５図に示した選別装置
６等に出力することができるように為されている。

なお、フレームメモリ１２に取り込まれた画像データを
解析する際には、常に、その１画面分全部のデータを対
象にして解析する必要はなく、ＣＰＵの制御により所定
に部分のみをウィンドゥ処理によって抽出させ、一つの
処理単位として、その部分だけで各種解析を行なうよう
にしてもよい。例えば瓶製品が対象であるときにそのラ
ベル部分だけについて、色の解析を行なうことも可能で
ある。また、同時に複数のウィンドウを設定して各解析
データを得、総合判定をすることもできる。例えば瓶の
キャップ部の形状とラベルの色が両方適正であるものを
、良品として判断するようにする。

また、ＣＰＵ１５は、検出器２からの検出信号に基すい
てタイミングを設定し、画像センサ４及び解明装置５（
なお、照明装置が蛍光灯の如き連続光を照射するもので
あるときは、同期制御は不要）に対して動作制御信号を
出力するものである。

１５ａ、１５ｂはＣＰＵ１５内のメモリ部（ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ）を示し、各種制御用データとともに上記した判定
用の基準値が対象品目、判定内容毎に分けられて、予め
記憶されでいる。なお、ＣＰＵ１５における情報の人出
力はＣＰＵ内部のインターフェース部を介在して行なわ
れているが、説明上インターフェース部については省略
する。

■６はＣＰＵ１５に対して使用者が各種操作を行なうた
めの操作パネル（キーボード）であり、例えばメモリ部
に記憶されている基準値や制御内容を選択するなどの操
作が行なわれる。

１７はフレームメモリ１２に保持されている画像及びＣ
ＰＵ１５から供給される制御用画像（操作メニュー、画
像ウィンド枠等）を表示するデイスプレィを示す。なお
、画像等の表示は外部ＣＲＴ等により行なうようにして
もよい。

１８はメモリカードドライブを示し、外部メモリカード
（例えば自己電源でバックアップを行なうＲＡＭカード
、磁気記録媒体、光記録媒体等）とで情報をやりとりす
ることができるように為され、例えばメモリカードに記
憶された制御データをＣＰＵ１５に入力したり、フレー
ムメモリ１２に保持された画像信号をメモリカードに記
憶させ、外部での使用に供すること等が可能とされてい
る。

１９は外部機器との間で各種信号の人出力を行なうため
の入出力端子部を示す。例えば入出力端子部１９を介し
て、ライン上で搬送される製品を検出する検出器２から
の検出信号が入力されてＣＰＵ　ｌ　５に供給され、ま
た、上記したようにＣＰＵ　１５から出力される各種外
部機器の制御信号が画像センサ４．μｓ明装置５．及び
図示しない選別装置等へ出力されることになる。

本実施例の外観検査装置はこのように全体が構成されて
おり、画像センサ４によって撮影した画像に基すいて各
種解析を行ない、上記したように、その対象製品の各種
判別を行なうことができるように為されている。

そして、本実施例においては、ＣＰＵ１５内において、
上記した通常の製品検査動作のために必要な制御手段の
他に統計手段及び基準値変更制御手段を備えることによ
り、解析データを判別するための基準値を適正状態に自
動変更することができる。

第２図は、ｃｐｕ　ｌ　５において判別動作に関して構
成されるソフトウェア手段を示す。

図中、３０は基準値設定手段であり、例えば操作パネル
１６かも使用者が実行する検査内容を入力すると、それ
に基すいてメモリ手段（ＲＯＭ１５ａ、或はＲＡＭ１５
ｂ）から、その検査内容に対応した基準値を読出して、
判別用基準値として判別データ発生手段３１に供給する
。

判別データ生成手段３１は、上記したように画像信号処
理動作を制御するとともに、画像処理部１４ての解析結
果を、基準値設定手段３０から供給されている基準値と
比較することにより、その検査対象製品に対する判別デ
ータを生成し、出力するものである。

３２は、人力されるデータ数を計数するカウンタ部およ
びデータレジスタ部（加算値保持手段）を備え、外観検
査実行中に所定数の被検査物体に係る解析データの平均
値を算出することができる統計手段である。平均値を算
出するためのサンプル数は、例えば操作パネル１６から
使用者が入力することにより設定される。

３３は、基準値設定手段３０から現在出力されている基
準値と、統計手段３２て算出された平均値を比較し、そ
の結果に基ずいて基準値設定手段３０を制御して、基準
値として判別データ生成手段３１に供給されている基準
値を変更させる基準値変更制御手段を示す。

ＣＰＵ１５においてこのように判別動作の実行手段を構
成することにより、環境条件や製品ロットのばらつきに
よる解析データ上への影響に対し、基準値を追従変化さ
せて対応することができる。

ＣＰＵ１５における基準値自動追従動作、すなわち、統
計手段３２および基準値変更制御手段３３による動作を
第３図のフローチャートに示す。

なお、運転前において、統計手段３２において平均値を
算出するためにサンプル数（ｍ）が設定され、又、統計
手段３２内のカウンタ部におけるサンプル数カウント値
ｎは０にセットされている（ＦｌｏｏＩ。

本実施例の外観検査装置による製品検査が開始され（Ｆ
ＩＯＩ）、演算処理部１４において所定のデータ解析が
為されてＣＰＵ１５に入力されると［Ｆ１０］、その解
析データは上述したように判別データ発生手段において
基準値と比較されて当該対象製品に対する判別データが
生成されるが、その解析データは同時に統計手段３２に
人力され、統計手段３２ではサンプル数を計数するカウ
ンタ部をインクリメントするとともに（Ｆ２Ｏ３）、解
析データ値をデータレジスタ部において加算する（Ｆ２
Ｏ３）。

この加算動作は、（カウンタ部におけるカウント値ｎ）
＝（設定されたサンプル数ｍ）、となるまで、即ち、ラ
イン上で搬送されてくるｍ個の製品に対して検査判別が
実行されるまで継続され、サンプル数に達すると、演算
処理部１４がら供給された解析データの平均値算出を行
なう。つまり、データレジスタ部に保持された合計値を
サンプル数ｍで除算し、その算出された平均値を基準値
変更制御手段３３に出力する（Ｆ２Ｏ３，Ｆ２Ｏ３）基
準値変更制御手段３３では、基準値設定手段３０によっ
て現在出力されている上下基準値の中央値と、解析デー
タの平均値の差に応じて制御信号を出力し、基準値設定
手段から平均値が中央値となるような上下基準値が出力
されるように制御する（Ｆ１Ｏ７１゜ そして統計手段３２ではカウンタをクリアしくＦ２Ｏ３
）、製品検査が終了するまで上記動作を続け、製品検査
数が再びサンプル値に達したら、その解析データの平均
を算出し、基準値変更制御手段３３によって基準値が追
従するように制御される。

このような動作が行なわれることにより、第４図に示す
ように解析データが平均的に変動していっても、例えば
点線で示すように所定のサンプル数に達する毎に、基準
値Ｌ□、ＬＬを追従させることができ、環境条件等の影
響によって、良品であるにもかかわらず不良品と判定す
るなどの誤判断を行なうことはなくなる。

なお、上記フローチャートにおいては示していないが、
すべての解析データで平均値を求めると（即ち実際には
不良品と認定されるべきデータＤＮも含んで平均値を算
出すると）、平均値が必ずしも適正な値にならないおそ
れがあるため、第２図に点線で示すように統計手段３２
に判別データを供給するようにし、基準値範囲外とされ
た解析データについては、統計手段３２内のカウンタ部
におけるカウントと、データレジスタ部における加算を
行なわないようにすることが好ましい。

基準値範囲外のデータを除外して平均値を求めることに
より、その平均値データは、環境条件等の外部要因によ
る変動を明確に表わす、より適正な数値となる。

なお、サンプル数ｍに達して基準値を変化させる時点に
おいて、アラーム音等を発し、或は変動した基準値をデ
イスプレィ１７で表示するなどして、使用者が基準値の
変動を把握できるようにすることが好ましい。

また、運転開始当初の基準値はメモリから読み込むよう
にしたが、最初に所定のサンプル数だけ仮に製品検査を
実行すれば、その仮検査による解析データから平均値や
標準偏差を求め、その値を用いて基準値を自動設定する
こともできる。

なお、ウィンドウを複数設定して処理を行なう場合には
、ウィンドウ単位で各解析データを判定する各基準値を
、それぞれ上記の如（追従制御させるようにすることは
いうまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の外観検査装置は、ＣＰＵ
において、供給された解析データによる製品の各種判別
に用いる基準値を、その解析データ平均値に基すいて変
化させることができるため、各装置部における経年経時
変化や製品ロットのばらつきなどの外部条件により解析
データ値が平均的に変化していくような場合が発生して
も、それら外部要因によって誤判別を生しることを防止
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の外観検査装置の１実施例を示すブロッ
ク図、 第２図は本実施例におけるＣＰＵにおいて形成されるソ
フトウェア手段の一例を示すブロック図第３図は本実施
例のＣＰＵにおける基準値制御動作例を示すフローチャ
ート、 第４図は基準値追従動作の説明図、 第５図は製品検査システムの説明図、 第６図は外部要因による解析データ変化の説明図である
。 ２は検出器、４は画像センサ、５は照明装置、６は選別
装置、１０は外観検査装置、１２Ｒ９１２Ｇ、１２Ｂは
フレームメモリ、１４は画像処理部、１５はＣＰＵ、１
５ａはＲＯＭ、１５ｂはＲＡＭ、１９は入出力端子、３
ｏは基準値設定手段、３１は判別データ発生手段、３２
は統計手段、３３は基準値変更制御手段を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　製品ラインで搬送されてくる被検査物体を撮影した画
   像信号を解析して、その解析データがあらかじめ設定さ
   れた基準条件に適合しているか否かを判別することによ
   り、当該被検査物体に係る判別データを生成することが
   できる外観検査装置において、 外観検査実行中に、所定数の被検査物体に係る解析デー
   タの平均値を算出することができる統計手段と、 前記統計手段で算出された平均値に基ずいて、前記基準
   条件として設定されている基準値を自動的に変更するこ
   とができる基準値変更制御手段を備えるようにしたこと
   を特徴とする外観検査装置。