JPH085573A - ワーク表面の検査装置と検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワーク表面の異物や突起の有無を高精度に、
しかもワーク表面全面について均一で安定した検出精度
で検出検査できるワーク表面の検査装置と検査方法を提
供する。 【構成】 ワーク表面を照明する光源と、該ワーク表面
を撮像する撮像手段とを備え、該光源によって照明され
たワーク表面を撮像手段によって撮像して、該ワーク表
面上の異物、突起等の有無を検査するワーク表面の検査
装置において、前記光源が、該ワークの一側方斜め上方
で該ワーク表面に対して浅い入射角度で照明光を射出す
る位置に配置され、前記撮像手段が該ワークの他側方斜
め上方で該ワーク表面に対して浅い撮像角度で撮像する
位置に配置されている構成よりなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワーク（被検査対象
物）表面の検査装置と検査方法に係り、より詳細には、
特に散乱平面を有するワークの表面上の異物、突起等の
有無を検査するワーク表面の検査装置と検査方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】セラミック基板のうち、サーディップ基
板は、セラミックの粉体をプレス成形した後、アルミナ
セラミックスで製作したセッタに搭載して酸化雰囲気中
で焼成して形成するが、該セッタには、焼成炉通過時
に、炉壁や天井から落下したガラス等の異物が付着した
り固着して突起物となることがある。

【０００３】ところが、このような異物や突起物がある
セッタに、前記プレス成形したセラミック板を載置して
焼成すると、焼成後のセラミック基板に大きな反りが発
生するので、通常、該セッタ表面を研磨したものを用い
るが、該表面に付着ないし固着したガラス等の異物や突
起物を完全に除去することは容易でないため、全数外観
検査をしなければならない。

【０００４】ところで、ワーク表面の検査を行う方法と
しては、一般的にワーク表面に対して光源から斜光を当
ててワーク表面の直上に配置した撮像装置によってワー
ク表面を撮像し、この撮像結果を画像処理する方法が採
用されている。しかし、このような検査方法を用いて
も、例えば、前記セッタを構成するセラミックス板のよ
うに表面が光沢のない散乱平面であるワークについて
は、その表面と同じ色の異物や突起を検出することは困
難である。

【０００５】そこで、従来、図８に示すように、被検査
対象物であるワーク１０１の両側方に照明光源１０２，
１０２を配置して、これらの光源１０２によってワーク
１０１の表面に沿って照明光を射出すると共に、ワーク
１０１表面に対して垂直方向に配置した撮像装置１０３
によってレンズ１０４を介してワーク１０１表面を真上
から撮像する方法が知られている。

【０００６】そして、この検査方法によれば、ワーク１
０１の表面に沿って照明光を射出しているので、散乱平
面が暗部となり、ワーク１０１表面に付着している異物
や突起１０５を輝点として検出することができるという
利点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のワーク
表面の検査方法の場合、次のような課題がある。すなわ
ち、 光源によって、ワーク表面に沿って照明光を射出し
ているので、ワーク表面の異物や突起を輝点として検出
できるものの、ワーク表面上の僅かな浮遊異物などでも
強く反射して輝点となるなど、感度が高くなり過ぎる傾
向にあり、その結果却って検査ミスが生じ易くなる。 光源からの輝点の距離によって輝点の明るさが変化
するため、明るさの勾配補正が必要になり、ワーク表面
全面について均一で安定した検出精度を得ることが困難
である。 等の課題がある。

【０００８】本発明は、上述した課題に対処して創案し
たものであって、その目的とする処は、ワーク表面の異
物や突起の有無を高精度に、しかもワーク表面全面につ
いて均一で安定した検出精度で検出検査できるワーク表
面の検査装置と検査方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そして、上記目的を達成
するための手段としての本発明のワーク表面の検査装置
は、光源が、該ワークの一側方斜め上方で該ワーク表面
に対して浅い入射角度で照明光を射出する位置に配置さ
れ、撮像手段が該ワークの他側方斜め上方で該ワーク表
面に対して浅い撮像角度で撮像する位置に配置されてい
る構成としている。

【００１０】また、本発明のワーク表面の検査装置は、
前記発明において、光源から撮像手段に直接入射される
直接光を遮光する遮光部材が設けられている構成、該光
源が線状光源からなり、撮像手段がラインセンサからな
る、あるいは該光源が面状光源からなり、撮像手段がエ
リアセンサからなる構成としている。

【００１１】本発明のワーク表面の検査方法は、照明光
の該ワーク表面に対する入射角度が浅い角度になる位置
に配置された光源によって該ワークの一側方斜め上方か
ら該ワーク表面を照明し、該ワークの他側方斜め上方に
該ワーク表面を浅い撮像角度で撮像する位置に配置され
た撮像手段によって該ワーク表面を撮像する構成として
いる。

【００１２】

【作用】本発明のワーク表面の検査装置と検査方法によ
れば、光源によってワーク表面に対して浅い入射角度で
斜め上方から照明光を射出してワーク表面を照明し、該
ワーク表面に対して浅い撮像角度の斜め上方からワーク
表面を撮像することで、散乱平面のワーク表面にでも高
い反射率が得られ、ワーク表面の異物や突起を影として
捉らえることができるように作用する。

【００１３】また、本発明の請求項２のワーク表面の検
査装置は、光源と撮像手段との間に設けられた遮光部材
によって光源から撮像手段に直接入射される直接光を遮
光するように作用する。更に、本発明の請求項３のワー
ク表面の検査装置は、光源が線状光源からなり、撮像手
段がラインセンサからなるので、ワーク表面を線状に検
査することで高い分解能が得られて微小突起を検出でき
るように作用し、さらに請求項４の検査装置は、光源が
面状光源からなり、撮像手段がエリアセンサからなるの
で、一度に広範囲のワーク表面を検査することで検査能
率が向上するように作用する。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明を具体化
した実施例について説明する。ここに、図１〜図６は、
本発明の一実施例を示し、図１は模式的配置図、図２は
図１の要部拡大説明図、図３は図２の撮像手段の視野の
説明図、図４は検査工程のフロー図、図５は図４の説明
図、図６は別の撮像手段の視野の説明図、図７はワーク
表面粗さと最適検査角度との関係を示すグラフである。

【００１５】本実施例のワーク表面の検査装置は、セラ
ミック基板を焼成するためにプレス成形されたセラミッ
ク粉体を載置するセッタ（ワーク）表面の異物や突起等
の有無を検査するための検査装置であって、概略する
と、セッタであるワーク１の一側方斜め上方で、ワーク
１の表面に対して浅い入射角度で照明光を射出する位置
に配置された光源２と、ワーク１の他側方斜め上方で、
ワーク１表面に対して浅い撮像角度で撮像する位置に配
置された撮像装置３とを有し、光源２からの照明光でワ
ーク１表面を照明して、撮像装置３でワーク１表面を撮
像することにより、ワーク１表面の異物や突起等（以下
「突起４」と総称する。）の有無を検査する構成として
いる。

【００１６】光源２としては、ハロゲンランプや蛍光灯
等を用いることができ、ここでは光源２から照明光によ
って検査対象面であるワーク１の表面１ａ全面を照明で
きる面状光源としてしている。この光源２は、その照明
光のワーク１の表面１ａに対する入射角度が、ワーク１
の表面１ａの略中心位置で浅い入射角度αになるように
ワーク１の一側方斜め上方位置に配置している。この場
合、光源２による照明光の入射角度αは、ワーク１の表
面１ａの突起４で影を形成できる角度であればよい。

【００１７】撮像装置３としては、撮像管、ＣＣＤカメ
ラ等の各種撮像装置を用いることができ、本実施例で
は、検査効率を重視してワーク１の表面１ａ全面を撮像
できる、例えば、５００×５００（pixels）のエリアセ
ンサを用いている。この撮像装置３は、ワーク１の表面
１ａに対する撮像角度（光軸の角度）、すなわちワーク
１の表面１ａから撮像装置３に入射される反射光の反射
角度が、ワーク１の表面１ａの略中心位置で浅い撮像角
度βになるようにワーク１の他側方斜め上方位置に配置
している。この場合、撮像装置３の撮像角度βは光源２
からの照明光によってワーク１の表面１ａの存在する突
起４で形成される影を捉らえることができる角度であれ
ばよい。

【００１８】ここで、光源２による入射角度αと撮像装
置３による撮像角度βは、ワーク１の表面１ａが散乱平
面であることから浅い角度であることが好ましく、特に
入射角度αと撮像角度βは、いずれも０°より大きく且
つ１０°以下であることが好ましく、ワーク１の表面１
ａの粗さに応じて角度も調整することが好ましい。これ
は、実験結果得られた角度であって、図７にワークの表
面粗さＲａ（μｍ）と最適検査角度（°）との実験結果
例を示している。なお、光源２による入射角度αと撮像
装置３による撮像角度βは、ほぼ同一角度であれば良
い。

【００１９】ところで、本実施例においては、撮像装置
３としてエリアセンサを用いているので、被写界深度が
浅いときには前後端の画像がぼけるため、光源２の照明
光の照度を高くし、絞りを絞って被写界深度を深くする
と共に、図２に示すように、撮像装置３の前方に集光用
レンズ５を配置し、このレンズ５の光軸に対して撮像装
置３を傾斜させて配置することで合焦点範囲を広くして
いる。

【００２０】また、光源２と撮像装置３をワーク１の両
側方斜め上方に配置し、入射角度及び撮像角度を浅くし
ていることから、光源２と撮像装置３前方のレンズ５と
の間に遮光部材６を配置して光源２からの照明光が撮像
装置３に直接入射されることがないようにしている。

【００２１】次に、本実施例のワーク表面の検査装置を
用いた検査方法について説明すると、まず、光源２によ
ってワーク１の表面１ａ全面を略均一に照明し、撮像装
置３によって、ワーク１の表面１ａ全面を撮像すると、
ワーク１の表面１ａが散乱平面であるが、光源２からの
照射光の入射角度とワーク１の表面１ａから撮像装置３
に対する反射光の反射角度、すなわち撮像装置３の撮像
角度が浅い角度であるため、ワーク１の表面１ａの反射
率が高くなって、ワーク１の表面１ａに存在する突起４
による影が生じて、図３に示すように、撮像画像上、黒
く見えるように作用する。この場合、ワーク１の表面１
ａに斜め方向から照明光を当て、斜め方向から撮像して
いるので、微小な浮遊異物までは捕捉することは無い。

【００２２】そこで、撮像装置３からの撮像画像につい
て画像処理を施して突起４の有無、およびそれが許容範
囲内にあるか否かの良否判定を行うことができる。この
画像処理と判定処理の一例について、図４、図５を参照
して説明すると、図４に示すように、撮像装置３の撮像
画像を取り込んで、この撮像画像入力を予め定めた基準
値と比較して２値化する２値化処理をし、例えば、図５
（ａ）に示すような画像Ａを得て、この２値化画像に膨
張処理を施し、同図（ｂ）に示すような画像Ｂを生成
し、更にこの膨張処理をした画像に収縮処理を施して同
図（ｃ）に示すような画像Ｃ、すなわちワーク１の表面
１ａから突起４等の画像データを消去した画像を生成す
る。

【００２３】その後、２値化画像Ａを反転処理して同図
（ｄ）に示すような反転画像Ｄを生成し、この反転画像
Ｄと画像Ｃとの論理積（ＡＮＤ）を取ることによって、
ワーク１の表面１ａに存在する突起４を抽出した同図
（ｅ）に示すような画像Ｅを得る。そこで、この画像Ｅ
に存在する突起４に相当する部分の面積を計測するラベ
リング処理を行い、予め定めた許容範囲内の突起面積と
比較してその良否を判定する。

【００２４】以上のように、撮像装置３としてエリアセ
ンサを用いた場合には、被写界深度が浅い場合にワーク
１の表面１ａの撮像方向前後端の画像がぼけるために被
写界深度を深くし、合焦点範囲を広くする等の措置を講
じる必要があり、分解能も低下するが、ワーク１の表面
１ａ全面の画像を瞬時に得ることができるように作用
し、検査能率が高くなる。

【００２５】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で変
形実施できる構成を含むものである。因みに、上記実施
例ではワークとして散乱平面を有するセラミック基板焼
成用セッタの表面検査をする例について説明したが、こ
れ以外のワークの表面検査にも同様に適用することがで
きる。また、前述した実施例においては、光源２として
面状光源を用い、撮像手段としてエリアセンサを用いた
構成で説明したが、光源２として線状に照射光を射出す
る線状光源を使用し、撮像装置３としてラインセンサと
した構成としてもよい。そして、この構成の場合、ライ
ンセンサは線状の合焦点位置のみを撮像するため、検査
対象ワークを移動させながら１ラインずつ撮像信号を記
憶することにより、図６に示すようなワーク表面全面の
撮像画像が得られる。そして、この構成にあっては、前
述した実施例と異なり、ワークを移動させる機構が必要
になり検査能率は落ちるが、高精細な検査ができるよう
に作用し、エリアセンサを用いる場合に比べてより微小
な突起について補足することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の請求項１のワーク表面の検査装置、および請求項５の
検査方法によれば、光源によってワーク表面に対して浅
い入射角度で斜め上方から照明光を射出してワーク表面
を照明し、該ワーク表面に対して浅い撮像角度の斜め上
方からワーク表面を撮像するようにしたので、散乱平面
のワーク表面にでも高い反射率が得られてワーク表面の
異物や突起を影として捉らえることができると共に、微
小な浮遊異物などは捉えるようなことも無く、結果とし
てワーク表面の異物や突起の有無を高精度に、しかもワ
ーク表面全面について均一で安定した検出精度で検出検
査できるという効果を有する。

【００２７】また、本発明の請求項２のワーク表面の検
査装置によれば、光源と撮像手段との間に設けられた遮
光部材によって光源から撮像手段に直接入射される直接
光を遮光するようにしたので、光源と撮像手段をいずれ
も斜め上方に配置したことによる光源から撮像手段への
直接光の入射を防止することができて、検査誤りを防止
できるという効果を有する。

【００２８】さらに、本発明の請求項３のワーク表面の
検査装置によれば、線状光源とラインセンサを用いたの
で、高精細な検査が可能になるという効果を有する。さ
らにまた、本発明の請求項４のワーク表面の検査装置に
よれば、面状光源とエリアセンサを用いたので、検査効
率が向上するという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の模式的配置図である。

【図２】 図１の要部拡大説明図である。

【図３】 図２の撮像手段の視野の説明図である。

【図４】 検査工程のフロー図である。

【図５】 図４の説明図である。

【図６】 他の撮像手段の視野の説明図である。

【図７】 ワーク表面粗さと最適検査角度との関係を示
す線図である。

【図８】 従来の検査装置を示す模式的構成図である。

【符号の説明】

１・・・ワーク（被検査対象物）、１ａ・・・ワーク１
の表面、２・・・光源、３・・・撮像装置、４・・・突
起、５・・・レンズ、６・・・遮光部材、α・・・照明
光の入射角度、β・・・撮像装置の撮像角度

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワーク表面を照明する光源と、該ワーク
   表面を撮像する撮像手段とを備え、該光源によって照明
   されたワーク表面を撮像手段によって撮像して、該ワー
   ク表面上の異物、突起等の有無を検査するワーク表面の
   検査装置において、前記光源が、該ワークの一側方斜め
   上方で該ワーク表面に対して浅い入射角度で照明光を射
   出する位置に配置され、前記撮像手段が該ワークの他側
   方斜め上方で該ワーク表面に対して浅い撮像角度で撮像
   する位置に配置されていることを特徴とするワーク表面
   の検査装置。
2. 【請求項２】 光源から撮像手段に直接入射される直接
   光を遮光する遮光部材が設けられている請求項１に記載
   のワーク表面の検査装置。
3. 【請求項３】 光源が、線状光源からなり、撮像手段が
   ラインセンサからなる請求項１または２に記載のワーク
   表面の検査装置。
4. 【請求項４】 光源が、面状光源からなり、撮像手段が
   エリアセンサからなる請求項１または２に記載のワーク
   表面の検査装置。
5. 【請求項５】 ワーク表面を照明する光源と、該ワーク
   表面を撮像する撮像手段とを備え、該光源によって照明
   されたワーク表面を撮像手段によって撮像して、該ワー
   ク表面上の異物、突起等の有無を検査するワーク表面の
   検査方法において、照明光の該ワーク表面に対する入射
   角度が浅い角度になる位置に配置された前記光源によっ
   て該ワークの一側方斜め上方から該ワーク表面を照明
   し、該ワークの他側方斜め上方に該ワーク表面を浅い撮
   像角度で撮像する位置に配置された前記撮像手段によっ
   て該ワーク表面を撮像することを特徴とするワーク表面
   の検査方法。