JPH08313454A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速で移動する対象物の静止画像をとらえ
て、正確なシャッタタイミング位置で得られた画像デー
タから欠陥検査をおこなう汎用性の高い画像処理装置を
提供する。 【構成】 検査ラインを移動する対象物を検査する画像
処理装置において、対象物が通過する領域を２次元撮像
装置により撮像する撮像手段２０と、撮像した映像信号
から対象物の位置を検出する位置検出手段２１と、検出
した位置から視野内の所定位置に達するまでの時間を求
める時間検出手段２２と、前記求めた時間を経過するタ
イミングで撮像装置に画像を瞬時に蓄積させる指令を与
える指令手段２３と、指令タイミングで得られた対象物
の静止画像から欠陥の検査をおこなう検査手段２４とを
備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速で移動する対象物
の外観上の欠陥の検査をおこなうために用いる画像処理
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、検査ライン上を移動する対象物の
検査をおこなう検査装置は、外部に検出器を備えてシャ
ッタタイミングを計り、ＣＣＤカメラなどを利用した撮
像装置によって対象物の欠陥検査をおこなっていた。

【０００３】近年、生産効率の向上と共に検査ラインの
高速化の要求が高まり、測定対象物の中心点や重心点な
どの特定点が撮像装置の２次元平面視野内の所定座標位
置に達したことを画像処理によって検出し、この時点か
ら画像処理による検査画像の抽出及び検査処理を開始す
る特開昭６１−７４０５号公報記載の「画像処理装置の
測定開始方法」や、検査ライン上を移動する被検査物の
移動方向と直交する方向に配設された１次元カメラを備
え、１次元カメラから出力される１次元画像データの中
から、予め登録されている欠陥位置情報に対応した位置
の１次元画像データを抽出して、対象画像を順次画像メ
モリへ格納する特開平５−１２８２５６号公報記載の
「欠陥画像処理装置及び静止画像取込装置」が提案され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の特開昭６１
−７４０５号公報記載のものにおいては、対象物の特定
点（例えば、中心点、重心点など）が撮像装置がとらえ
るテレビジョンカメラの２次元平面視野内の所定座標位
置に達したか否かを判別するものであるため、常時サン
プリングをおこない続ける必要があり、高速移動体に対
しては、取り込んだ画像がサンプリング期間中に所定座
標位置から流れてしまい正しく処理することが困難とな
ってしまう。そこで、対象物の移動速度がテレビジョン
カメラの画像出力周期や中心点、重心点などを求める画
像演算処理時間に対し十分低速でなければならず、より
高速な検査をおこなわせることができないという問題が
あった。

【０００５】また、特開平５−１２８２５６号公報記載
のものにおいては、１次元カメラによる１次元画像の撮
像時間は、原理的には２次元ＣＣＤカメラの撮像時間の
ｙ（垂直方向のライン数）分の１となるため、被検査物
の移動速度をｙ倍にしても、鮮明な画像を得ることがで
きる。

【０００６】しかしながら、１次元カメラは、２次元カ
メラと比較して、検査対象部の２次元画像を取り込もう
とした際に、対象物の移動を検出する手段が別に必要と
なりコスト高になるという問題を有していた。

【０００７】また、特開平５−１２８２５６号公報に開
示される１次元のカメラでは、検査対象領域の面の検査
には原理上多くの撮像時間や複雑な処理が必要となる問
題があった。一方、電子シャッタを使用したときは、２
次元カメラであっても１／１０００００秒（１０μｓ）
の静止画像が得られることが知られているが、従来の構
成においては、フォトセンサなどの外部検出器を使って
移動対象物を検出するため、検出器とカメラのシャッタ
タイミング位置の設定や調整が難しく、また対象物の形
状や検査ラインのライン搬送速度の段取り変更などの要
因で、シャッタタイミング位置がばらつくという問題が
あった。

【０００８】そこで、対象物の移動速度や形状に依存し
ない汎用性の高い高速の検査技術が望まれていた。

【０００９】本発明は上記問題に鑑みて、高速で移動す
る対象物の静止画像をとらえて、正確なシャッタタイミ
ング位置で得られた画像データから欠陥検査をおこなう
汎用性の高い画像処理装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来例の
問題点を解決するため、検査ラインを移動する対象物を
検査する画像処理装置において、対象物が通過する領域
を２次元撮像装置により撮像する撮像手段と、撮像した
映像信号から対象物の位置を検出する位置検出手段と、
対象物が前記検出した位置から視野内の所定位置に達す
るまでの時間を求める時間検出手段と、前記求めた時間
を経過するタイミングで撮像装置に画像を瞬時に蓄積さ
せる指令を与える指令手段と、指令タイミングで得られ
た対象物の静止画像から欠陥の検査をおこなう検査手段
とを備えたことを特徴とする。

【００１１】また、位置検出手段が撮像装置により得ら
れた映像信号の中で、その範囲を限定した領域内におけ
る画像を記憶する記憶手段と、以降のフレームにおける
上記同領域内の画像との差分を求める差分検出手段とを
備えて、その差分値が顕著になる位置を検出し、更に時
間検出手段が、位置検出手段で検出した対象物の複数の
位置データから対象物の移動速度を求める速度検出手段
を備えて、前記求めた移動速度から所定位置に達するま
での予想時間を求めることが好適である。

【００１２】

【作用】本発明は上記構成によって、次のような作用を
営むことができる。すなわち、上記画像処理装置は、ま
ず対象物が通過する領域を撮像装置により撮像して、そ
の映像信号から対象物の位置を検出している。そして、
対象物が前記検出した位置から視野内の所定位置に達す
るまでの時間を求め、その時間が経過するタイミング
で、撮像装置に画像を瞬時に蓄積する信号を与える。こ
の瞬時蓄積動作により対象物は、視野内の所望の位置で
静止画像としてとらえることができ、正確な位置の欠陥
検査をおこなうことができる。ここで、瞬時蓄積動作は
シャッタタイミングを１／１０００００秒程度の極めて
短い時間で与えることで、２次元カメラは高速に移動す
る対象物の静止画像を正確なタイミング位置でとらえる
ことができる。

【００１３】また、位置検出手段が撮像装置により得ら
れた映像信号の中で範囲を限定した領域内における画像
を記憶し、以降のフレームにおける上記同領域内の画像
との差分を求めて、その差が顕著に発生する位置を検出
するものであれば、対象物がない場合の画像濃度と、対
象物が接近してきて撮像装置の視野の一部に対象物が入
り込んだときのフレーム間の画像の濃度に差が発生す
る。ここで、限定したライン領域のフレーム間の濃度差
検出から、差分値がどの位置で顕著となるかを求めるこ
とで、その端点位置が極めて短い処理時間で容易に求め
ることが可能となり高速で対象物の位置検出ができる。
この場合、ラインの段取り変更などで対象物の形状や大
きさが変更された場合であっても、無調整で容易に対象
物の端点位置を検出することができる。

【００１４】さらに、時間及び空間的に異なる複数のタ
イミング位置で検出した対象物の移動速度（方向を含
む）を求めることで、対象物が所望位置に達するまでの
予想時間を求めることができる。また、求められた予想
時間後に上記瞬時蓄積動作による高速シャッタ動作をお
こなえば所望の位置で確実に対象物の画像がえられる。

【００１５】この場合、ラインの段取り変更などで移動
速度が変更された場合であっても、無調整で容易に対象
物が所望位置に到達する時間を求めることができる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１〜図５は本発明の実施例を
示すものである。本発明を適用した図１に示す検査ライ
ン５は、小型の電子部品の外観検査を行うもので、生産
数が１分間に６０個から１２００個の範囲の高スピード
で部品の搬送をおこなっている。

【００１７】ここではコンデンサ１が被検査対象物であ
る。この対象物をとらえるテレビカメラ２は、高速で移
動するコンデンサ１を撮像するため、フレームシャッタ
ー機能を有し通常のテレビジョン信号の少なくとも２倍
で画像を得ることができる高速テレビジョンカメラであ
る。なお、コンデンサ１は、テレビカメラ２の側面に配
された超高輝度ＬＥＤ３の照明で照らされて、高速テレ
ビジョンカメラ２で映像信号として取り込まれて画像処
理装置４で検査処理がおこなわれる。

【００１８】また、図２はコンデンサ１の外観検査をす
るための視野を表したもので、図２（ａ）は、対象物が
ない状態であり、図２（ｂ）は、１８／６０秒後に対象
物が視野に入ってきた状態であり、図２（ｃ）は、図２
（ａ）から３９／６０秒後に対象物が図１の矢印で示す
方向に進行した状態を示している。

【００１９】図２に示すＬは対象物の通過を検出するた
めの濃度差分検出ラインである。

【００２０】この限定された領域のラインＬは、１フレ
ーム（１／６０秒）前の検出ラインＬ（ｉ，ｊ）の濃度
と現在のフレームの検出ラインＬ（ｉ＋１，ｊ）の濃度
の差分値を画素ｊ毎に計算して求めている。

【００２１】ここで、図３に示す画像処理装置のブロッ
ク図を参照しながら、その動作原理を説明する。

【００２２】対象物が通過する領域を２次元撮像装置に
より撮像する撮像手段２０は、フレームシャッター機能
を有し通常のテレビジョン信号の少なくとも２倍で画像
を得ることができる高速テレビジョンカメラ２で構成さ
れている。

【００２３】また、撮像した映像信号から対象物の位置
を検出する位置検出手段２１は、高速テレビジョンカメ
ラ２に対して垂直同期信号と水平同期信号を与えるため
のタイミングを発生するタイミング発生器１０と、水平
同期信号によりカウントアップする垂直カウンタ１１
と、図２で示した検出ラインＬの位置に垂直カウンタの
値がセットされていて１ライン分の画像データを蓄積す
るようにゲート信号を出力する垂直比較器１２と、１ラ
イン分の画像データを蓄積するバッファメモリ（記憶手
段）１３と、バッファメモリ１３に格納された１フレー
ム前の検出ラインの画像データと現在の画像データの差
分を計算する算術演算器（差分検出手段）１４と、算術
演算器１４の出力が設定値以上になると信号を出力する
比較器１５と、比較信号を受けて水平座標を記憶する座
標レジスタ１６と、座標レジスタ１６に水平方向の画素
数をあたえる水平カウンタ１７とを備えている。

【００２４】なお、上記位置検出手段２１で検出した対
象物の複数の位置データから対象物の移動速度を求める
速度検出手段２２ａと、視野内の所定位置に達するまで
の時間を求める時間検出手段２２と、求めた時間を経過
するタイミングで撮像装置に画像を瞬時に蓄積させる指
令タイミング（フレームシャッタ信号）を与える指令手
段２３は、ＣＰＵ（中央演算装置）９の演算処理でおこ
なわれている。

【００２５】さらに、上記指令タイミングで得られた対
象物の静止画像から欠陥の検査をおこなう検査手段２４
は、高速テレビジョンカメラ２からの映像信号を標本化
及び量子化してデジタル信号の画像データとして出力す
るＡＤ変換器７と、画像データを格納するフレームメモ
リ８と、フレームメモリ８をアクセスして画像処理技法
で欠陥検査をおこなうＣＰＵ９とを備えている。

【００２６】以上のように構成された検査ラインを移動
する対象物を検査する画像処理装置４は、高速テレビジ
ョンカメラ２で検査ライン５上を高速搬送されてくるコ
ンデンサ１を待ち受ける。このとき撮像された画像は図
２（ａ）のようになる。しばらくすると、コンデンサ１
が視野内に入ってきて検出ラインＬによってコンデンサ
１の端点の位置が検出される。

【００２７】その原理を図４及び図５を参照しながら説
明する。図４に示す差分データはＡＤ変換器７を通過し
た後の画像データの１フレームの図２のＬで示す限定さ
れた領域の濃度差データの一例を示している。この図４
に示すフレーム１７（前回のデータ）とフレーム１８
（現在のデータ）の画像データのＸ座標で示す画素単位
毎の差分値は、算術演算器１４によって計算される。そ
して比較器１５により、例えば設定値を１００としたと
きに、差分値が１００超えるＸ座標が座標レジスタ１６
に記憶される。これは、図４に示すＸ座標が３１５の位
置でコンデンサ１の端点が検出されている。

【００２８】すなわちコンデンサ１がないときは、暗い
背景を写しているだけなので濃度が低いが、コンデンサ
１が撮像されるとＬＥＤ３の反射光でその濃度が高くな
り、その濃度差を検出することでコンデンサ１の端点位
置が判明する。

【００２９】同様に、さらに移動した状態の図２（ｃ）
におけるコンデンサ１の位置では、図５に示すＸ座標が
１５３の位置でコンデンサ１の端点が検出できる。

【００３０】上記に示す異なる時間におけるコンデンサ
１の位置をＣＰＵ９によって演算し対象物の移動速度と
方向が検出される。さらに、コンデンサ１が視野の所望
位置にくるまでの予想時間を計算し、その時刻にフレー
ムシャッタ信号を高速テレビジョンカメラ２に出力し
て、その瞬間画像を捕らえるためＣＣＤの蓄積時間が短
く制御されて、正確な位置での静止画像をフレームメモ
リ８に格納する。この瞬時蓄積動作はシャッタタイミン
グを１／１０００００秒程度の極めて短い時間で与える
ことで、２次元カメラは高速に移動する対象物の静止画
像を正確なタイミング位置でとらえることができてい
る。

【００３１】フレームメモリ８に格納された端点が正確
な位置に揃えられたコンデンサ１の静止画像は、ＣＰＵ
９で画像処理が施されて正確な位置の欠陥検査が実行で
きる。

【００３２】以上のように、本実施例の画像処理装置に
おいては、対象物を撮像するカメラ自身で対象物の通過
を検出し、所望の位置で正確にフレームシャッタの指令
がおこなわれるため、図３に示す比較的簡単なハードウ
ェア構成で高速に移動する対象物であっても正確な画像
データを得ることができる。

【００３３】なお本発明では、対象物の移動速度を検出
できるので、ラインスピードが変化しても追従すること
が可能であると共に、対象物の形状の変更があっても、
容易に対応することができる汎用性の高い画像処理装置
となる。

【００３４】なお、本実施例においては上記実施例では
フレームシャッタ機能を有するＣＣＤカメラを用いて瞬
時蓄積の信号を指令手段２３が出力する原理を説明した
が、フレームシャッタ機能の代わりに高速スイッチング
が可能な超高輝度ＬＥＤによる照明３を瞬時発光するこ
とでも同様の効果が得られる。また、図３に示すブロッ
ク図において、タイミング発生器１０や垂直カウンタ１
１または水平カウンタ１７などは、テレビジョンカメラ
２の信号を利用するような構成であってもよく、必ずし
も図３に示す制御ブロックである必要はない。すなわち
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発
明の範囲から排除するものではない。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、高速で移動する対象物
の静止画像を２次元カメラによってとらえて、高速に移
動対象物の位置や速度の検出をおこなうと共に、正確な
シャッタタイミング位置で俊敏なシャッタ動作で得られ
た画像データから欠陥検査をおこなう汎用性の高い画像
処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す構成図。

【図２】その原理を示すものであって、（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）は各々概念図。

【図３】画像処理装置を示すブロック図。

【図４】その差分データを示すデータ図。

【図５】他の差分データを示すデータ図。

【符号の説明】

１ コンデンサ（対象物） ２ 高速テレビジョンカメラ ４ 画像処理装置 ５ 検査ライン １３ バッファメモリ（記憶手段） １４ 算術演算器（差分検出手段） ２０ 撮像手段 ２１ 位置検出手段 ２２ 時間検出手段 ２２ａ 速度検出手段 ２３ 指令手段 ２４ 検査手段

フロントページの続き (72)発明者 岡橋 善一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査ラインを移動する対象物を検査する
   画像処理装置において、対象物が通過する領域を２次元
   撮像装置により撮像する撮像手段と、撮像した映像信号
   から対象物の位置を検出する位置検出手段と、対象物が
   前記検出した位置から視野内の所定位置に達するまでの
   時間を求める時間検出手段と、前記求めた時間を経過す
   るタイミングで撮像装置に画像を瞬時に蓄積させる指令
   を与える指令手段と、指令タイミングで得られた対象物
   の静止画像から欠陥の検査をおこなう検査手段とを備え
   たことを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】 位置検出手段が撮像装置により得られた
   映像信号の中で、その範囲を限定した領域内における画
   像を記憶する記憶手段と、以降のフレームにおける上記
   同領域内の画像との差分を求める差分検出手段とを備え
   て、その差分値が顕著になる位置を検出する請求項１記
   載の画像処理装置。
3. 【請求項３】 時間検出手段が位置検出手段で検出した
   対象物の複数の位置データから対象物の移動速度を求め
   る速度検出手段を備えて、前記求めた移動速度から所定
   位置に達するまでの予想時間を求める請求項１または２
   記載の画像処理装置。