JPH07122617B2 - 表面検査装置 - Google Patents

表面検査装置

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JPH07122617B2
JPH07122617B2 JP62049041A JP4904187A JPH07122617B2 JP H07122617 B2 JPH07122617 B2 JP H07122617B2 JP 62049041 A JP62049041 A JP 62049041A JP 4904187 A JP4904187 A JP 4904187A JP H07122617 B2 JPH07122617 B2 JP H07122617B2
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N21/95607Inspecting patterns on the surface of objects using a comparative method

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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、被検査物表面の欠陥を検出する表面検査装置
に係わり、特にオンライン下で欠陥種別の基準パターン
を修正する学習機能をもった表面検査装置に関する。
(従来の技術) この種の装置は、被検査物の表面状態を表面検査ヘッド
により光学的に走査して欠陥の種別を判定するものであ
り、この判定結果と実ラインの欠陥の種別とが合致する
ことが検査精度を向上させる意味から大変重要である。
従来、かかる観点からオフラインでラインコンベア上に
予め欠陥種別の知り得るサンプル板を載置し、前記表面
検査ヘッドにより走査してサンプル板の特徴データ量を
自動的に求めさせ、このとき人為的に判定した欠陥の種
別をキーボードから入力して、サンプル板の実際の欠陥
種別と人為的な欠陥種別とが常に一致するような訓練を
繰返すことにより、判定結果の正確性を期している。
しかるに、欠陥の種別ごと、更には各種別の中でその欠
陥の長さ,幅,面積等が多少異なるサンプル板を多数揃
えることは困難であり、したがっていずれの欠陥の種別
についても良好な判定結果を得るための良好な学習が行
なえないので、判定能力の低下は如何ともし難しいもの
であった。また、多数のサンプル板を用意することは勿
論のこと、これらのサンプル板を用いてオンラインで学
習を行なうことは非常に大変で、多くの時間を費やさな
ければならなかった。
(発明が解決しようとする問題点) 上述したように、従来装置においては、オフライン下で
サンプル板を用いて学習を行なっているので、大変繁雑
で相当の労力と時間を費やしており、作業の能率向上の
妨げになる上、多数のサンプル板を用意するのが困難で
判定能力の低下を招き、精度の悪いものであった。
そこで本発明は、オンライン下で欠陥像のサンプリング
を行なって目視観察しながら欠陥基準パターンの修正学
習を行なうことができ、作業の能率向上をはかり得、か
つ実ラインに即した学習が可能で判定能力を充分に高め
ることができ、高精度な欠陥判定を行ない得る表面検査
装置を提供することを目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明の表面検査装置は、走行中の被検査物表面を光学
的に走査して映像信号を出力する表面検査ヘッドを設
け、この表面検査ヘッドからの映像信号により前記被検
査物表面の一定エリアにおける欠陥特徴データを得る特
徴データ抽出手段と、この特徴データ抽出手段により抽
出された一定エリアの表面像の欠陥特徴データと複数の
欠陥基準パターンとの間で類似度を演算し前記欠陥特徴
データに最も近い欠陥基準パターンを出力する類似度演
算手段と、この類似度演算手段によって得られた演算結
果に基いて欠陥の種別を判定する欠陥種別判定手段と、
この欠陥種別判定手段により判定された欠陥種別を前記
一定エリアの表面像とともに表示する表示手段とを講じ
るとともに、前記欠陥種別を入力するための入力装置を
設け、この入力装置により入力された欠陥種別と前記欠
陥種別判定手段により判定された欠陥種別とを比較し、
不一致の場合には前記欠陥基準パターンに修正を加えて
新たな欠陥基準パターンとするパターン修正手段を講じ
たものである。
(作用) このような手段を講じた表面検査装置であれば、表面検
査ヘッドからの映像信号により被検査物表面の一定エリ
アにおける欠陥特徴データが得られ、この欠陥特徴デー
タと複数の欠陥基準パターンとの間で類似度が演算され
て欠陥特徴データに最も近い欠陥基準パターンが出力さ
れ、この出力に基いて欠陥の種別が判定されて一定エリ
アの表面像とともに表示され、ここで、入力装置により
欠陥種別が入力されると、この入力された欠陥種別と判
定された欠陥種別とが比較され、不一致の場合には欠陥
基準パターンに修正が加えられて新たな欠陥基準パター
ンが設定される。
(実施例) 第1図は本発明装置の一実施例の構成を示す系統図であ
る。同図において1は帯状の被検査物であって、図中矢
印A方向(ライン走行方向)に走行し、その下流側にて
巻取りローラ2により巻取られている。3は走行中の被
検査物1の表面を光学的に走査して映像信号を出力する
表面検査ヘッドであって、被検査物1の走行方向とは直
角方向に走査しながら照射し、その反射光を受光レンズ
で光電変換素子に集光し、ここで光電変換を行なうこと
により映像信号を得るフライングスポット方式のヘッド
が使用されている。4はライン同期信号発生器であっ
て、搬送ローラ5に連結され、被搬送物1が搬送ライン
走行方向に所定距離移動する毎にパルスを発生する。6
はライン同期信号発生器4からのパルスを受けてライン
走行方向のタイミング信号として出力するタイミング制
御部である。7は前記表面検出ヘッド3からの映像信号
を受けて波形の歪み,走査時間ムラ等を補正し、かつ前
記タイミング制御部6からのタイミング信号によりライ
ン単位長さ当りのディジタル値に変換する前処理部であ
る。8は前記ライン同期信号発生器4から発生されるパ
ルス数を計数して計数値が被検査物1の搬送方向一定長
に相当すると信号を特徴データ抽出部9に出力するカウ
ンタである。特徴データ抽出部9は前記前処理部7にて
ディジタル値に変換された映像信号を取込み、カウンタ
8からの出力信号に応じて被検査物1の搬送方向一定長
の表面画像として捉え、後述する出力制御部13に出力す
る機能を有するとともに、この表面画像データから欠陥
の長さ,幅,面積等のうち所望とする1つ以上の特徴量
を抽出して保持し、かつ特徴量を欠陥特徴データとして
類似度演算部10に出力する機能を有する、類似度演算部
10は基準パターン記憶部11から順次読出した欠陥基準パ
ターンと前記欠陥特徴データとの類似度を演算するもの
であって、この類似度の計算は欠陥基準パターンと欠陥
特徴データとの間での長さ,幅,面積に基く積和演算等
を行なう。この基準パターンと特徴データとの演算は種
々考えられるが、ここでは線形識別関数によるものを例
として挙げる。特徴データ抽出物9の出力をY、基準パ
ターン記憶部11の内容をW(i)、10の出力をFiとする
と、FiはYとW(i)の内積として次式で与えられる。
Fi=W(i)・Y (i=1,2,3,…,d) [dは欠陥種別の数] ここで、Fiを最大とするi0の判定部12で求め、i0番地の
欠陥種別を識別結果として出力する。但し、 Y=(x1,x2,…,xd,1) W(i)={w(i),w(i),…,wd(i),wd+1(i)} なお、x1,x2,…,xdは長さ,幅,面積等の抽出された特
徴量である。W(1),W(2),…,W(d)は求める基
準パターンである。すなわち、判定部12は類似度演算部
10から出力された最も類似度の高い欠陥基準パターンに
基いていずれの欠陥の種別であるかを判定するものであ
って、この欠陥の名称および等級を出力する機能を有す
る。出力制御部13はディスプレイモニタ14を駆動して判
定部12からの欠陥種別情報(欠陥名称,等級)に対応す
る文字を表示させるとともに前記特徴データ抽出部10か
らの表面画像データに対応する表面像を表示させ、か
つ、記録装置15を駆動して上記欠陥種別情報および表示
画像データの記録を行なう。
16はキーボードであって、オペレータ17によりマニュア
ルで欠陥名称,階級等の欠陥種別情報に相当するデータ
を入力可能となっている。18はキーボード16からのキー
信号を入力するキーボード制御部であって、キー入力デ
ータを所定の欠陥種別情報に変換して前記ディスプレイ
モニタ14に出力して表示させるとともに比較演算部19に
出力する機能を有する。比較演算部19は判定部12にて判
定された欠陥種別情報とキーボード制御部18から出力さ
れた欠陥種別情報とを比較して一致するか否かを判断
し、一致する場合には当該欠陥基準パターンが正しいと
判断して修正処理を行なわず、不一致の場合には基準パ
ターン記憶部11内の当該欠陥基準パターンを一定のアル
ゴリズムにしたがって修正し、新たな欠陥基準パターン
とするものである。
次に、このように構成された本実施例装置の動作につい
て説明する。搬送ラインを走行中の被検査物1に対して
表面検査ヘッド3により光学的に走査が行なわれて映像
信号が前処理部7に出力されると、前処理部7により映
像信号の波形歪み,走査時間ムラなどが補正され、さら
に、タイミング制御部6からのタイミング信号によりラ
イン単位長さ当りの映像信号としてディジタル変換され
た後、特徴データ抽出部9に出力される。そうすると、
特徴データ抽出部9にて前回のカウンタ8からの信号出
力時点から今回の出力時点までの期間上記ディジタル化
された映像信号が蓄えられて搬送方向一定長の表面画像
として捉えられ、この表面画像から欠陥の長さ,幅,面
積等のいずれか1つ以上の特徴量が求められる。そし
て、この特徴量は欠陥特徴データとして類似度演算部10
に送出され、基準パターン記憶部11から順次読出される
多数の欠陥基準パターンに基き例えば前述した手法で類
似度が演算される。しかる後、この類似度演算部10から
最も類似度の高い欠陥基準パターンが出力され、判定部
12にてこの基準パターンかいずれの欠陥種別(名称,等
級)であるかが判定される。その結果、ディスプレイモ
ニタ14には、第2図に示す如く、表面画像の静止画20と
ともに自動判定された欠陥像21の名称「ヘゲ」22および
等級「3級」23が一定期間表示される。
この状態で、欠陥判定の正確性をより向上させるため
に、欠陥基準パターンの学習作業を行なう場合には、オ
ペレータ17はディスプレイモニタ14上の表面画像20に対
して目視により欠陥像21の欠陥名称「スリバー」および
等級「4」を判断し、キーボード6上の該当キーを操作
する。そうすると、キーボード制御部18によりキー入力
データに対応する欠陥種別(名称および等級)が求めら
れ、これら名称および等級がディスプレイモニタ14の所
定位置24,25に表示されるとともに、比較演算部19に送
出される。比較演算部19では自動判定された欠陥種別
(ヘゲ:3級)とキー入力された欠陥種別(スリバー:4
級)とを比較する。この場合、両欠陥種別は不一致であ
り被検査物1の欠陥種別と判定部12で判定された欠陥種
別とが間違っており、ひいては実ライン上のある欠陥種
別に対して基準パターンメモリ11に記憶されている欠陥
基準パターンが誤りであることを意味しているので、一
定のアルゴリズムにしたがって基準パターン記憶部11内
の該当欠陥基準パターンを少しずつ修正する。
このような学習動作を順次入力される欠陥像21に対して
繰返すことにより欠陥基準パターンを次々に修正してい
くと、最終的には欠陥基準パターンによる判定欠陥種別
とキーボード16からの目視欠陥種別とがほぼ一致するよ
うになり、実ラインの実際の欠陥種別に合った判定アル
ゴリズムが完成する。したがって、以上のようにしてオ
ペレータ17の目視判定を用いて基準パターンメモリ11の
欠陥基準パターンを修正したならば、以後、同種の被検
査物あるいは同一ラインに関する限り、オペレータ17を
介すことなく無人化によって被検査物1の表面に生じる
欠陥の種別を判定することが可能であり、かつ、正確な
判定結果が得られる。
このように、本実施例によれば、実ライン上の被検査物
1における欠陥像21と、この欠陥像21に対して基準パタ
ーン記憶部11内の各欠陥基準パターンに基づき自動判定
された欠陥種別とをディスプレイモニタ14上に表示さ
せ、このときの欠陥基準パターンを、キーボード18から
目視判定により入力された欠陥種別を自動判定するよう
に修正できるようにしたので、従来のようにサンプル板
を用いることなくオンライン下で学習能力を発揮させな
がらより実ラインの状態に近付いた欠陥基準パターンを
作成できる。したがって、各種サンプル板の収集,オフ
ライン下による学習作業といった手間を省くことがで
き、学習時間の短縮および労力の軽減をはかり得る。ま
た、オンライン下で学習作業が行なわれるので、被検査
物1の変更等に容易に対応できる上、学習作業による欠
陥基準パターンの修正効果が実ラインの欠陥判定に速や
かに繁栄される。かくして、被検査物1の表面検査を高
精度にかつ大変効率よく行なうことができる。
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではない。
例えば、前記実施例では表面検査ヘッド3としてフライ
ングスポット方式のものを使用したが、これに限定され
ず、例えば棒状光源で表面を照射しその表面画像をCCD
を用いたリニアセンサーカメラで取込んで光電変換する
ような構成のものであってもよい。また、特徴データ抽
出部10での特徴量の抽出は欠陥の長さ,幅,面積等につ
いて述べたが、これらに限定されないのは言うまでもな
い。このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変
形実施可能であるのは勿論である。
[発明の効果] 以上詳述したように、本発明によれば、オンライン下で
欠陥像のサンプリングを行なって目視観察しながら欠陥
基準パターンの修正学習を行なうことができ、作業の能
率向上をはかり得、かつ実ラインに即した学習が可能で
判定能力を充分に高めることができ、高精度な欠陥判定
を行ない得る表面検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成を示す系統図、第2図
は同実施例におけるディスプレイモニタの一表示例を示
す図である。 1……被搬送物、3……表面検査ヘッド、4……ライン
同期信号発生器、6……タイミング制御部、7……前処
理部、8……カウンタ、9……特徴データ抽出部、10…
…類似度演算部、11……基準パターン記憶部、12……判
定部、13……出力制御部、14……ディスプレイモニタ、
16……キーボード、18……キーボード制御部、19……比
較演算部、20……表面画像、21……欠陥像。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】走行中の被検査物表面を光学的に走査して
    映像信号を出力する表面検査ヘッドと、この表面検査ヘ
    ッドからの映像信号により前記被検査物表面の一定エリ
    アにおける欠陥特徴データを抽出する特徴データ抽出手
    段と、この特徴データ抽出手段により抽出された一定エ
    リアの表面像の欠陥特徴データと複数の欠陥基準パター
    ンとの間で類似度を演算し前記欠陥特徴データに最も近
    い欠陥基準パターンを出力する類似度演算手段と、この
    類似度演算手段によって得られた演算結果に基いて欠陥
    の種別を判定する欠陥種別判定手段と、この欠陥種別判
    定手段により判定された欠陥種別を前記一定エリアの表
    面像とともに表示する表示手段と、前記欠陥種別を入力
    するための入力装置と、この入力装置により入力された
    欠陥種別と前記欠陥種別判定手段により判定された欠陥
    種別とを比較し、不一致の場合には前記欠陥基準パター
    ンに修正を加えて新たな欠陥基準パターンとするパター
    ン修正手段とを具備したことを特徴とする表面検査装
    置。
  2. 【請求項2】前記表示手段は、前記欠陥種別判定手段に
    より判定された欠陥種別と前記入力装置により入力され
    た欠陥種別とを対比して前記表面像とともに表示させる
    ディスプレイ装置を有するものである特許請求の範囲第
    (1)項記載の表面検査装置。
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