JPH04147044A - 表面状態検査装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、表面に存在するキズ、ごみ、ざらつき、色む
ら（色調の濃淡）等、表面状態を検査する表面状態検査
装置に関する。

［従来の技術］ 従来、表面に存在する異常を検出する装置としては、Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザー光を表面に照射し、これかキズ、ゴミ
等の存在によって任意方向に散乱されることを利用し、
その散乱光を読み取ることにて表面の異常を検出するよ
うにしたものがある。

［発明か解決しようとする課題］ 然しなから、上述の従来技術には下記■〜■の問題点か
ある。

■光学系か複雑てあり、装置か大型となる。

■表面の凹凸を伴わない色むら等の表面状態が検出てき
ない。

■検出結果と、人間の目てとらえた感覚が必ずしも一致
しない。

本発明は、コンパクトな装置構成により、表面の凹凸を
伴わない色むら等も含めた表面状態を、高精度に確実に
検査することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 請求項１に記載の本発明は、被検査体の表面を撮像する
撮像装置と、撮像装置の撮像結果に基づいて被検査体の
表面状態を検定する検定装置と、検定装置の検定結果を
出力する出力装置とを有して構成される表面状態検査装
置であって、検定装置は、撮像装置か撮像した画像デー
タに対する濃度ヒストグラムｎ　（Ｋ）を求め、多数の
良品サンプルのそれぞれから求めておいた各濃度ヒスト
グラムの平均値と標準偏差それぞれの平均値μＵ、σＵ
をもつ正規分布に従う理論度数ｇ　（Ｋ）と、今回の濃
度ヒストグラムｎ　（Ｋ）との差に相当する適合係数Ｆ
を求め、該適合係数Ｆを今回検定対象としての表面状態
に対応して予め設定しておいたしきい値α１．．と比較
することにより、被検査体の表面状態を検定するように
したものである。

請求項２に記載の本発明は、被検査体の表面を撮像する
撮像装置と、撮像装置の撮像結果に基づいて被検査体の
表面状態を検定する検定装置と、検定装置の検定結果を
出力する出力装置とを有して構成される表面状態検査装
置てあって、検定装置は、撮像装置か搬像した画像デー
タに対する濃度ヒストグラムｎ　（Ｋ）を求め、該濃度
ヒストグラムｎ　（Ｋ）に基づく平均値μを求め、多数
の良品サンプルのそれぞれから求めておいた各濃度ヒス
トグラムの平均値と標準偏差それぞれの平均値μｕ、σ
ｕをもつ正規分布を、今回の濃度ヒストグラムｎ　（Ｋ
）の平均値μに対してμ＝μｕとなるようにシフトした
正規分布に従う理論度数ｇ　（Ｋ）を求め、この理論度
数ｇ　（Ｋ）と今回の濃度ヒストグラムｎ　（Ｋ）　　
との差に相当する適合係数Ｆを求め、該適合係数Ｆを今
回検定対象としての表面状態に対応して予め設定してお
いたしきい値αｆｉｔと比較することにより、被検査体
の表面状態を検定するようにしたものである。

［作用］ 請求項１に記載の本発明によれば、下記■〜■の作用か
ある。

■テレビカメラ等の汎用性のある撮像装置を用いて表面
状態を検出てき、装置構成をコンパクトにてきる。

■表面の濃度分布状態により表面状態を検出するもので
あるため、表面の凹凸を伴わない色むら等も含めた表面
状態を人間に近い感覚で検出てきる。

■多数の良品サンプルのそれぞれから求めておいた各濃
度ヒストグラムの平均値と標準偏差それぞれの平均値μ
ｕ、σｕをもつ正規分布に従う理論度数ｇ　（Ｋ）と今
回の濃度ヒストグラムｎ　（Ｋ）との差に相当する適合
係数Ｆをしきい値α１８．と比較して詳細に検定するも
のであるから、被検査体の良否を確実に分離し、検定精
度を向上てきる。

請求項２に記載の発明によれば、上記■、■と同一の作
用に加え、下記■の作用かある。

■多数の良品サンプルのそれぞれから求めておいた各濃
度ヒストグラムの平均値と標準偏差それぞれの平均値μ
ｕ、σｕをもつ正規分布を、今回の濃度ヒストグラムｎ
　（Ｋ）の平均値μに対してμ＝μｕとなるようにシフ
トした正規分布に従う理論度数ｇ　（Ｋ）を求め、この
理論度数ｇ　（Ｋ）と今回の濃度ヒストグラムｎ　（Ｋ
）との差に相当する適合係数Ｆをしきい値αｆｉｔと比
較して詳細に検定するものであるから、被検査体の良否
を確実に分離し、検定精度を向上できる。

［実施例］ 第１図は本発明の検査装置の一例を示すブロック図、第
２図は画像データを示す模式図、第３図は本発明による
検査手順を示す流れ図、第４図は本発明による検定結果
を示す模式図、第５図は本発明による他の検査手順を示
す流れ図、第６図は本発明による他の検定結果を示す模
式図である。

表面状態検査装置１は、テレビカメラ１０（撮像装置）
と、検定装置２０と、出力装置３０とを有し、被検査体
である例えば熱可塑性発泡体シートの表面の異常の有無
を検査する。

表面状態検査装置１の基本的動作は下記（１）〜（４）
である。

（１）テレビカメラ１０により、発泡体シートの表面を
撮像する。

テレビカメラ１０は、画素単位てサンプリンクした多値
画像を検定装置２０に転送する。

（２）検定装置２０は、テレビカメラ１０の撮像データ
をＡ／Ｄ変換器２１て例えば８ビツト（２５６階調）に
て量子化し、ＭＸＮ画素のデジタル画像を作り、これを
画像メモリ２２に入力する。

（３）検定装置２０は、画像メモリ２２に入力された画
像に基づいて、ＣＰＵ２３により表面の異常の有無を検
定する。

（４）出力装置３０は、検定装置２０の検定結果を表示
し、必要により警報を発生せしめる。

尚、撮像装置（１０）としては、テレビカメラの代わり
に、Ｍ個の空間分解能を持つラインセンサを用いても良
く、この場合には、ラインセンサと被検査体とを相対移
動させ、得られるＮ個群のデータを画像メモリに蓄える
。

検定装置２０は、必ずしも画像メモリ２２を用いす、Ａ
／Ｄ変換器２１の出力データを直接的にＣＰＵ２３に入
力しても良い。

然るに、上記検定装置２０による検査動作は、下記の第
１方式又は第２方式の如くなされる。

第１方式（第３図参照） ■ＭＸＮ画素の画像データに対して、濃度ヒストグラム
ｎ　（ｋ）を求める（ｋ：濃度値、ｎ：度数　ン　。

この濃度ヒストグラムｎ　（ｋ）の作成に際しては、被
検査体において予め予想される異常部分の大きさ、或い
はテレビカメラ１０によるサンプリンタ密度によっては
、検定装置２０に入力されたＭＸＮ画素全てを使わなく
とも、その中のｍＸｎ（ｎ５Ｍ、ｎ≦Ｎ）画素（第２図
（Ａ）参照）や、又例えばＮか偶数の画素（第２図（Ｂ
）参照）のようにＭｘＮ画素の一部を用いても良い。

■ヒストグラムを滑らかにするため各濃度値を隣同士で
平均化する０例えば、濃度値にの度数ｎ　’　（Ｋ）を ｎ　’　（Ｋ）　＝　　［ｎ　（ｋ−２）　　＋　　２
　　ｎ　（Ｋ−１）＋　　３　　ｎ　　（Ｋ）　　＋　
　２　　ｎ　　（Ｋ＋１）＋　　ｎ　　（ｋ＋２）　　
　コ　／　９　　　　　　　　　　・・・　（１）て置
き換える。

■多数の良品サンプルから求めておいた理論度数ｇ　（
Ｋ）と今回の濃度ヒストグラムｎ　’　（Ｋ）との差に
相当する適合係数Ｆを下記（２）式又は（３）式により
求める。但し、この適合係数Ｆは、ｇ（Ｋ）≠０の濃度
値について求め、又（２）式と（３）式においてβビッ
ト量子化ならばＬ＝　　２β−１である。

ここて、上述の理論度数ｇ　（Ｋ）は、（ａ）多数の良
品サンプルのそれぞれについて、前記■、■と同一のス
テップを経ることにて、各濃度ヒストグラムの平均値と
標準偏差を求め、（ｂ）それら平均値と標準偏差それぞ
れの平均値μｕ、σｕをもつ正規分布に従って求めたも
のである。

■適合係数Ｆを今回検定対象としての表面状態に対応し
て予め設定しておいたしきい値αｔ＋Ｌと比較し、 Ｆ≦αｆｉｔ　　　異常なし Ｆ〉αｆｉｔ　　　異常あり　　　　　　・・・（４）
と判定し、結果を出力する（第４図参照）。

第４図は上記■の適合係数Ｆを用いた検定結果てあり、
しきい値αｆｉｔにより、良品と不良品を確実に分離で
きる（○は良品、・は不良品を示す）。

第２方式（第５図参照） ■ＭＸＮ画素の画像データに対して、濃度ヒストグラム
ｎ　（ｋ）を求める（ｋ：濃度値、ｎ：度数）。

この濃度ヒストグラムｎ　（ｋ）の作成に際しては、被
検査体において予め予想される異常部分の大きさ、或い
はテレビカメラ１０によるサンプリング密度によっては
、検定装置２０に入力されたＭＸＮ画素全てを使わなく
とも、その中のｍＸｎ（ｎ５Ｍ、ｎ５Ｎ）画素（第２図
（Ａ）参照）や、又例えばＮか偶数の画素（第２図（Ｂ
）参照）のようにＭＸＮ画素の一部を用いても良い。

■ヒストグラムを滑らかにするため各濃度値を隣同士て
平均化する。例えば、濃度値にの度数ｎ　’　（Ｋ）を ｎ　’　（Ｋ）＝　［ｎ　（ｋ−２１＋　２　ｎ　（Ｋ
−１）＋　３　ｎ　（Ｋ）　＋２　ｎ　（Ｋ＋１）十　
ｎ　　（ｋ＋２）　　　コ　／　９　　　　　　　　　
　・・・　（５）て置き換える。

■上記平均化した濃度ヒストグラムｎ　’　（Ｋ）に基
づき、その平均値μを求める。

Σに−ｎ’（Ｋ） ■多数の良品サンプルから求めておいた理論度数ｇ　（
Ｋ）と今回の濃度ヒストグラムｎ　’　（Ｋ）との差に
相当する適合係数Ｆを下記（７）式又は（８）式により
求める。但し、この適合係数Ｆは、ｇ　（Ｋ）≠０の濃
度値について求め、又（７） 式と（８） 式に おいてρビット量子化ならばＬ＝ｌ−１である。

ｇ　　（Ｋ） ・・・（７） ｇ　　（Ｋ）　　　　　　　　　　　　　・・・（８）
ここて、上述の理論度数ｇ　（Ｋ）は、（ａ）多数の良
品サンプルのそれぞれについて、前記■、■と同一のス
テップを経ることにて、各濃度ヒストグラムの平均値と
標準偏差を求め、（ｂ）それら平均値と標準偏差それぞ
れの平均値μｕ、σｕをもつ正規分布を、今回の濃度ヒ
ストグラムｎ　’　（Ｋ）の平均値μに対してμ＝μｕ
となるようにシフトした正規分布に従って求めたもので
ある。

■適合係数Ｆを今回検定対象としての表面状態に対応し
て予め設定しておいたしきい値α、□、と比較し、 Ｆ≦αｆｆｔ　　　異常なし Ｆ〉α１．、　　　異常あり　　　　　　・・・（９）
と判定し、結果を出力する（第６図参照）。

第６図は上記■の適合係数Ｆを用いた検定結果てあり、
しきい値αｔｒＬにより、良品と不良品を確実に分離て
きる（○は良品、・は不良品を示す） 尚、上述の第１方式と第２方式のいずれにおいても、し
きい値データα（α１、ｔ）は、同種表面状態の等級区
分（正常／異常）に応じて１つ存在するものであっても
良いか、等級区分（良／可／不可）に応して２つ存在す
るものであっても良い 又、しきい値α（αｆｉｔ　）は、異常の種類（Ｐ）と
同数存在するのて、 α１≦α２≦・・・≦α、　　　　　・・・（１０）な
らば、今回検出した異常に合わせて α＝α＋（ｉ＝１．・・・、Ｐ）　　　・・・（１１）
と設定すれば良い。そして、各種異常を同時に検出しよ
うとする場合には、今回検出したい各種異常に対応する
各種α、のうちの最小のα、を採用すれば足りる。

次に、上記実施例の作用について説明する。

■テ１／ビカメラ１０等の汎用性のある撮像装置を用い
て表面状態を検出てき、装置構成をコンパクトにてきる
。又、処理内容が単純であって、表面状態を短時間で検
定でき被検査体の搬送ライン上でも検査を完了できる。

０表面の濃度分布状態により表面状態を検出するもので
あるため、ざらつき等も含めた表面状態を、人間に近い
感覚て検出できる。

■第１方式においては、多数の良品サンプルのそれぞれ
から求めておいた各濃度ヒストグラムの平均値と標準偏
差それぞれの平均値μｕ、σｕをもつ正規分布に従う理
論度数ｇ　（Ｋ）と、今回の濃度ヒストグラムｎ　’　
（Ｋ）との差に相当する適合係数Ｆをしきい値αｆｉｔ
と比較して詳細に検定するものであるから、被検査体の
良否を確実に分離し、検定精度を向上てきる。

■第２方式においては、多数の良品サンプルのそれぞれ
から求めておいた各濃度ヒストグラムの平均値と標準偏
差それぞれの平均値μｕ、σｕをもつ正規分布を、今回
の濃度ヒストグラムｎ　’　（Ｋ）の平均値μに対して
μ：μＵとなるようにシフトした正規分布に従う理論度
数ｇ　（Ｋ）を求め、この理論度数ｇ　（Ｋ）と今回の
濃度ヒストグラムｎ　’　（Ｋ）との差に相当する適合
係数Ｆをしきい値αｆｉｔと比較して詳細に検定するも
のであるから、被検査体の良否を確実に分離し、検定精
度を向上できる。

■しきい値α（αｆｉｔ　）を１つ用いて表面状態を２
等級評価（正常／異常等）するたけてなく、例えばしき
い値α（αｔｒｔ　）を２つ用いて表面状態を３等級評
価（良／可／不可等）することもてきる。

■しきい値α（αｔｒｔ　）を表面状態の種類（表面あ
れ、色むら等）の数（Ｐ）と同数用意することにより、
各種表面状態を検出てきる。

尚、本発明は、表面の異常検査のみてなく、表面状態の
等級分類等のために広く利用できる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、コンパクトな装置構成に
より、表面の凹凸を伴わない色むら等も含めた表面状態
を、高精度に確実に検査できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の検査装置の一例を示すブロック図、第
２図は画像データを示す模式図、第３図は本発明による
検査手順を示す流れ図、第４図は本発明による検定結果
を示す模式図、第５図は本発明による他の検査手順を示
す流れ図、第６図は本発明による他の検定結果を示す模
式図である。 １０・・・撮像装置、 ２０・・・検定装置、 ３０・・・出力装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検査体の表面を撮像する撮像装置と、撮像装置
   の撮像結果に基づいて被検査体の表面状態を検定する検
   定装置と、検定装置の検定結果を出力する出力装置とを
   有して構成される表面状態検査装置であって、検定装置
   は、撮像装置が撮像した画像データに対する濃度ヒスト
   グラムｎ（Ｋ）を求め、多数の良品サンプルのそれぞれ
   から求めておいた各濃度ヒストグラムの平均値と標準偏
   差それぞれの平均値μｕ、σｕをもつ正規分布に従う理
   論度数ｇ（Ｋ）と、今回の濃度ヒストグラムｎ（Ｋ）と
   の差に相当する適合係数Ｆを求め、該適合係数Ｆを今回
   検定対象としての表面状態に対応して予め設定しておい
   たしきい値α＿ｆ＿ｉ＿ｔと比較することにより、被検
   査体の表面状態を検定するものである表面状態検査装置
   。
2. （２）被検査体の表面を撮像する撮像装置と、撮像装置
   の撮像結果に基づいて被検査体の表面状態を検定する検
   定装置と、検定装置の検定結果を出力する出力装置とを
   有して構成される表面状態検査装置であって、検定装置
   は、撮像装置が撮像した画像データに対する濃度ヒスト
   グラムｎ（Ｋ）を求め、該濃度ヒストグラムｎ（Ｋ）に
   基づく平均値μを求め、多数の良品サンプルのそれぞれ
   から求めておいた各濃度ヒストグラムの平均値と標準偏
   差それぞれの平均値μｕ、σｕをもつ正規分布を、今回
   の濃度ヒストグラムｎ（Ｋ）の平均値μに対してμ＝μ
   ｕとなるようにシフトした正規分布に従う理論度数ｇ（
   Ｋ）を求め、この理論度数ｇ（Ｋ）と今回の濃度ヒスト
   グラムｎ（Ｋ）との差に相当する適合係数Ｆを求め、該
   適合係数Ｆを今回検定対象としての表面状態に対応して
   予め設定しておいたしきい値α＿ｆ＿ｉ＿ｔと比較する
   ことにより、被検査体の表面状態を検定するものである
   表面状態検査装置。