JPS627589B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は計算機を用いて二次元的なパターンの
自動検査を行なう方法に関するものである。

一般に生産ラインにおいては、製品または部品
の外観（形状、寸法、傷等）や製品に貼られたラ
ベル等の位置ずれ、或いはラベルや包装箱等に印
刷された文字や記号のミス、汚れまたは欠落、更
にはラインで混入した異物等の検査を行なう必要
がある。従来この種の検査を自動的に行なう目的
で、１次元イメージセンサで被検査パターンを走
査して得た被検査画像と基準パターンを走査して
得た基準画像とを比較して被検査パターンの良否
の判定を行なうようにした方法が種々提案されて
いる。従来提案されているこの種の方法は、画像
の処理方法によつて３つの方法に分けることがで
きる。その第１の方法は、基準画像と被検査画像
の各絵素のデータをそのまま用いて全ての絵素に
ついて記憶内容を比較する方法であり、この方法
は、被検査物のパターンの変更に容易に対応でき
るという特長がある。しかしこの方法では扱うデ
ータ量が著しく多くなるため処理時間が非常に長
くかかり、生産ラインで用いるには不向きであ
り、一般に実用化されるには至つていない。第２
の方法は、基準画像及び被検査画像を２値化して
白または黒の面積を算出し、両画像の面積の差を
偏差として判定基準に用いる方法である。この方
法によれば、扱うデータ量は減少するが、被検査
パターンによつては、基準パターンと相違する部
分があつても白または黒の部分の面積の総計が基
準パターンと同一になることがあり、このような
場合被検査パターンの良否の判定を誤ることにな
る。また第３の方法は、画像の垂直または水平方
向のいずれかの方向に対して白または黒の部分の
面積の分布を示すヒストグラムを作成して、基準
画像のヒストグラムと被検査画像のヒストグラム
とを重ね合せて比較する方法であり、処理時間を
短縮できるものであるが、この方法でも、被検査
パターンによつてはその一部が異なつてもヒスト
グラムに差が現われないことがあり、上記第２の
方法の場合と同様に判定を誤ることがあつた。こ
のように従来提案されている方法はいずれも一長
一短があり、速応性に欠けたり信頼性が低くかつ
たりする面があるため、完全に実用に供されてい
るものは殆んどないといつてよいのが実情であ
る。

本発明の目的は、速応性を高め、しかも判定の
精度を十分に高くすることができるようにしたパ
ターン自動検査方法を提案することにある。

本発明の方法は、基本的には、基準となる対象
物及び被検査対象物をそれぞれ一次元イメージセ
ンサで走査して得た像を２値化して白または黒の
絵素からなる基準画像及び被検査画像（２値化画
像）を得、これらの画像に含まれる基準パターン
及び被検査パターンのヒストグラムを作成して両
パターンのヒストグラムを重ね合せて比較する方
法である。

本発明において基準パターンと被検査パターン
とのヒストグラムの比較を行なうに当つては、ヒ
ストグラムの面積を単純に比較するのではなく、
両パターンのヒストグラムを重ね合せたときの両
ヒストグラムの一致していない部分の間の面積を
算出し、この面積を基準パターンと被検査パター
ンとの間の相違度とするが、この相違度を算出す
る過程においては、重ね合せたヒストグラムの相
対位置を軸方向に一定長さずつ前後にずらしてヒ
ストグラムの不一致部分の間の面積を算出する過
程をこの面積の最小値が求まるまで繰り返し、こ
の最小値をヒストグラムの相違度とする。このよ
うにすると、検出感度が高くなり過ぎるのを防止
してより適確な検査を行なわせることができる。

以下図面を参照して本発明の方法を詳細に説明
する。

第１図を参照すると、本発明の検査方法を実施
する装置の概略構成が示されており、同図におい
て１はパターン自動検査装置本体、２は被検査対
象物３，３，……を搬送するコンベア、４は検査
装置本体１内の電源にコード_１を介して接続さ
れて検査位置にある被検査対象物３を照明する照
明装置、５はコード_２を介して検査装置本体１
に接続された位置検出センサである。位置検査セ
ンサ５はコンベア２を間にして対向配置された投
光器５ａ及び受光器５ｂからなり、被検査対象物
３が検査位置に来たときにその端縁を検出して受
光器５ｂが位置検出信号（スタート信号）を発生
する。

６は被検査対象物３の被検査パターンを撮影し
て電気的な画像を得るカメラで、このカメラは、
第２図に示したように１次元イメージセンサ７
と、被検査パターン８の像をイメージセンサ７の
受光面７ａ上に結ばせる集光レンズ９と、イメー
ジセンサ７を駆動する回路１０とを備えており、
このようなカメラとしては例えば半導体カメラの
名称で市販されているものを用いることができ
る。１次元イメージセンサ７は、走査に電子ビー
ムを用いない固体撮像素子で、自己走査機能を備
えており、シリコンの単一基板上にフオトダイオ
ードＤ_PのアレイとMOSシフトレジスタの走査回
路とを集積したものである。第３図はこのイメー
ジセンサの等価回路を示したもので、同図におい
てＤ_Pは受光面上に一列に並べられたフオトダイ
オード、Ｃは各フオトダイオードＤ_Pに並列接続
されたキヤパシタンス、Ｄは各フオトダイオード
Ｄ_Pに直列に接続されたダイオード、Ｒ_Lは負荷抵
抗、Ｃ_Oは出力キヤパシタンス、Ｖ_Tは直流電源、
SRはシフトレジスタである。このイメージセン
サにおいて、シフトレジスタSRにクロツクパル
スを１個与えると、シフトレジスタSRがフオト
ダイオードＤ_P，Ｄ_P，……の各回路に順次走査パ
ルスを与え、フオトダイオードＤ_Pのアレイを端
から順に自動的に走査する。各フオトダイオード
Ｄ_Pに直列に接続されているダイオードは、常時
逆バイアス状態にあり、走査パルスで走査を受け
た回路のダイオードＤのみがONになつてキヤパ
シタンスＣが電源Ｖ_Tの電圧まで充電される。光
の入射によつてフオトダイオードＤ_Pの導電率が
上がり、キヤパシタンスＣから入射光束量に応じ
た電荷が放電してキヤパシタンスＣの端子電圧が
低下する。１フレーム時間後に再びクロツクパル
スが与えられ、各フオトダイオードの回路に走査
パルスが与えられると、各キヤパシタンスＣが再
充電されるが、このときキヤパシタンスに流れる
充電電流はキヤパシタンスＣの端子電圧の低下
分、即ち入射光束量に比例し、この入射光束量に
比例した信号が連続パルス列の形で映像信号出力
Ｅ_Vとして取り出される。フオトダイオードは電
荷蓄積モードで動作するため、映像信号Ｅ_Vは光
の強さと繰り返し走査時間の積に比例した信号と
なる。現実に使用されているイメージセンサの一
例では、受光部の大きさが50μｍ×50μｍのフオ
トダイオードが50μｍの間隔で64個直線状に並べ
られ、2MHzまでの高速動作が可能になつてい
る。そして入射光束量に対する電気信号出力は直
線的である。

上記のようなイメージセンサ７を内蔵したカメ
ラ６をコンベア２上の被検査対象物に向けて配置
してコンベア２をイメージセンサ７の走査方向Ｙ
と直角な矢印Ｘ方向に移動させ、一定周期のクロ
ツクパルスをシフトレジスタSRに与えると、被
検査物の全面の走査をして被検査物の画像を得る
ことができる。この場合画像の分解能はクロツク
パルスの周波数とイメージセンサのフオトダイオ
ードの数とにより定まる。本発明の方法では、例
えば、前例のようにフオトダイオードの数（１フ
レーム）を64とし、256個のクロツクパルスによ
り１フイールドを構成する。この場合１フイール
ドの絵素の総数は256×64個となる。

第４図を参照すると、本発明の方法を実施する
装置の電気的な構成がブロツク図で示されてお
り、第５図には検査装置本体１の操作表示パネル
部１ａの構成が示されている。イメージセンサ７
から得られる映像信号Ｅ_Vの各パルスの波高値
は、各絵素の明暗に比例している。このイメージ
センサ７から得られる信号は、第４図に示すよう
に、２値化回路１１に入力される。２値化回路１
１は、映像信号Ｅ_Vの各パルスをその波高値が一
定のスレーシヨールドンベル末満であるか以上で
あるかによつて白または黒のいずれかの信号に変
換するもので、２値化回路１１の出力側に得られ
る映像信号Ｅ_V′が表わす画像は、白または黒から
なり灰色部分のない２値化画像となる。２値化回
路１１の出力Ｅ_V′は検査装置本体１内に収納され
たマイクロコンピユータ１２の入力回路１３を通
して中央演算処理装置（CPU）１４に入力され
ている。マイクロコンピユータ１２にはまた、基
準画像を記憶させておく基準画像メモリ
（RAM）１５と、被検査画像を記憶させておく被
検査画像メモリ（RAM）１６と、両画像の比較
をするための演算を行なう際に用いられる演算用
メモリ（RAM）１７と、プログラムを記憶させ
ておくプログラム用メモリ（ROM）１８とが設
けられており、基準画像メモリ１５及び被検査画
像メモリ１６に記憶された基準画像及び被検査画
像はビデオ信号発生回路１９及びブランキング回
路（メモリの像が入つていないアドレスに相応す
る部分を画面から消す回路）２０を通して操作表
示パネル１ａに設けられたモニタテレビ２１に上
下に並べて表示されるようになつている。

操作表示パネル部１ａにはまた、画像の分割の
しかたを切換える分割方法設定用切換スイツチ２
２と、基準画像と被検査画像との比較を行なう際
の処理方法を切換える比較処理方法設定用切換ス
イツチ２３と、基準画像のヒストグラムと被検査
画像のヒストグラムとの間の偏差の許容値を設定
する許容偏差設定用デジタルスイツチ２４と、偏
差の書込みを指示する偏差書込み用押ボタンスイ
ツチ２５と、画像を複数の領域に分割する場合に
分割位置を指定する分割領域位置設定用デジタル
スイツチ２６と、偏差の読出を指示する偏差読出
用押ボタンスイツチ２７と、押ボタンスイツチ２
７が押されたときにデジタルスイツチ２６により
指定された領域の偏差を表示する発光ダイオード
（LED）からなるデジタル表示器２８とが設けら
れ、これらのうち、画像分割方法設定用切換スイ
ツチ２２、比較処理方法設定用切換スイツチ２
３、許容偏差値設定用デジタルスイツチ２４、偏
差書込み指示用押ボタンスイツチ２５及び分割領
域位置設定用デジタルスイツチ２６により与えら
れる指示の内容は入力回路２９を介して中央演算
処理装置１４に入力されている。また偏差値表示
用のデジタル表示器２８は、中央処理装置１４に
出力回路３０を介して接続され、押ボタンスイツ
チ２７が押されたときにデジタルスイツチ２６で
指定された領域の偏差を％で表示するようになつ
ている。操作表示パネル１ａには更に、検査した
全数量、良品の数量及び不良品の数量をそれぞれ
表示するLED表示部３１乃至３３を有するカウ
ンタ３４が設けられ、このカウンタは中央演算処
理装置１４に出力回路３５を介して接続されてい
る。カウンタ３４の表示部の下方にはカウンタリ
セツトボタン３６が設けられ、このボタンの側方
には基準画像メモリ１５及び被検査画像メモリ１
６の内容等のクリアをするシステムリセツトボタ
ン３７が設けられている。またカウンタ３４の表
示器の上方には、被検査対象物が良品であるとき
及び不良品であるときにそれぞれ点灯する良品表
示灯３８及び不良品表示灯３９が設けられ、モニ
タテレビ２１の下方にはコンベア２の起動を行な
わせる押ボタンスイツチ４０及びコンベア２を停
止させる押ボタンスイツチ４１が設けられてい
る。またこれらの押ボタンスイツチの下方には電
源スイツチ４２と、電源が投入されているときに
点灯する電源表示灯４３とが設けられている。

次に上記の装置を用いて行なうパターン自動検
査方法の全体の流れを説明するが、以下の説明で
はイメージセンサの走査方向（画面の縦方向）を
ｙ軸方向とし、コンベア２の移動方向（画面の横
方向）をｘ軸方向とする。

検査を開始するに当つては先ず、電源スイツチ
４２をオンにし、システムリセツトスイツチ３７
を押してメモリ１５，１６等をクリアする。次に
検査する対象物に応じて１画像を如何に分割する
かを決定する（第６図のステツプａ）。即ち、検
査精度を向上させるためには、画面の全体をその
まま比較するのではなく、基準画像と被検査画像
とをそれぞれ同じ方法でｎ個の領域に分割して、
両画像のｎ個の領域のうち対応するｍ個（ｍ≦
ｎ）の領域を被検査領域として各検査領域毎に画
像の比較をすることが望ましい。本実施例におい
てこの画像の分割を行なうに当つては、撮像した
画像において検査すべきパターンの先端と後端と
を検出し、その先端と後端との間の領域を検査対
象物に最適と思われる方法で分割する。このよう
に検査すべきパターンの先端と後端とを検出して
分割するようにすると、基準画像と被検査画像と
を常に正確に対応させることができるため、被検
査対象物の位置決め（位置検出センサ５が発生す
る位置検出信号の発生位置）が多少ずれている場
合でも検査を正確に行なわせることができる。本
発明の実施例では、画像の分割方法として、自動
分割、指定分割及び一定分割の３種類の方法が用
意されている。これらの方法について説明すると
下記の通りである。

(イ) 自動分割法 この分割法は、第７図ａに示すように、文字
Ａ，Ｂ，Ｃのような個々に独立した単位パター
ンが間隔をおいて配置されているような被検査
パターンを検査する場合に好適な分割法で、各
単位パターンの先端（図示の例では左端）と後
端（図示の例では右端）とをそれぞれ検出して
各単位パターンの先端と後端との間の領域を検
査領域とする。図示の例ではこの方法でパター
ン全体が含まれる領域が５個の領域b₁〜b₅に分
割され、Ａ，Ｂ，Ｃの各文字を含む３個の領域
b₁，b₃及びb₅が検査領域となる。尚この方法は
パターンが連続している場合には、単位パター
ンの先端及び後端の検出ができないので適用で
きない。

(ロ) 指定分割法 この分割法は、第８図ａに示したように、撮
像した画像（モニタテレビに写し出される画
像）から検査すべきパターンの先端Ｌと、後端
Ｒとを検出し、先端Ｌ及び後端Ｒの間の領域
を、指定した位置で適宜の数に分割する方法で
ある。図示の例では、パターンの先端Ｌと後端
Ｒとの間の領域を文字ＡとＢと間の部分でb₁及
びb₂の領域に分割し、これらの両領域を検査領
域としている。分割位置は、画像に含まれるパ
ターン全体の左端を０％、右端を100％として
デジタルスイツチ２６により指定できるように
なつている。第８図ａの例では領域b₁とb₂との
間の分割位置をパターンの左端から30％の位置
に指定している。この分割法は、被検査パター
ンが連続した図形や模様等であつて部分的に検
査の重要度が高い場合に好適であり、重要度の
高い領域の面積を小さく設定しておけば、その
領域について特に詳しく検査することができ
る。第８図ａに示した例では、領域b₁を領域b₂
よりも詳しく検査することができる。

(ハ) 一定分割法 この分割法は、検査すべきパターン全体の先
端Ｌと後端Ｒとの間の領域を予め定められた分
割数に等分する方法で、分割位置はパターンの
左端を０％として分割数に応じて％で指定され
る。第９図ａに示した例ではパターンの先端と
後端との間の領域が25％、50％及び75％の位置
でb₁〜b₄の検査領域に４等分されている。

上記した分割方法の指定は、分割方法設定用切
換スイツチ２２とデジタルスイツチ２６とにより
行なわれる。即ち、自動分割法による場合には、
切換スイツチ２２を「自動」側に切換えると、こ
のスイツチによる指令が入力回路２９を通して中
央演算処理装置（CPU）１４に与えられ、CPU
１４は後記するフローチヤートに従つて各単位パ
ターンの先端と後端とを検出して自動分割を行な
う。次に指定分割法による場合には切換スイツチ
２２を「一定」側に切り換えた上でデジタルスイ
ツチ２６により分割位置を％で指定する。この場
合デジタルスイツチ２６により与えられた信号は
入力回路２９を介してCRU１４に入力され、
CPU１４は後記するフローチヤートに従つて指
定分割を行なう。また一定分割法による場合に
は、切換スイツチ２２を「一定」側に切り換えて
デジタルスイツチ２６を０％に設定しておく。本
実施例ではこの場合パターンの先端と後端との間
の領域を第９図に示したように４等分するように
なつている。

上記のようにして分割方法を設定した後、パタ
ーンの比較方法を決定する（第６図のステツプ
ｂ）。前述のように、本発明では、基準画像と被
検査画像のパターンを比較するに当り、一つの軸
方向のヒストグラムのみを比較する方法（以下１
軸法という。）でもまた２つの異なる軸方向のヒ
ストグラムを比較する方法（以下２軸法とい
う。）でも検査を行なえるようになつている。検
査精度を或程度犠性にしてよい場合、或いは被検
査対象物の性格上一つの軸方向のヒストグラムの
みでも検査精度を高めることができる特別の場合
には、処理時間を短くできる点で一軸方向のヒス
トグラムのみで比較を行なつた方が有利である。
このパターンの比較方法の設定は、比較処理方法
設定用切換スイツチ２３を「１軸法」または「２
軸法」に切換えることにより行なわれ、このスイ
ツチにより与えられた指令は入力回路２９を通し
てCPU１４に与えられる。CPU１４は後述のフ
ローチヤートに従つて作成されたプログラムによ
つていずれかの方法でパターンの比較処理を行な
う。

パターンの比較処理方法を決定した後、コンベ
ア２を起動させて検査の基準とすべき被検査対象
物を撮像し、基準画像のデータを取り込む（第６
図のステツプｃ）。このデータの取り込みは、位
置検出センサ５が信号を発生すると同時に開始さ
れ、256個のクロツクパルスが与えられた時点で
終了する。カメラ６から得られた像は２値化回路
１１により黒または白の絵素からなる２値化画像
に変換され、この２値化画像はモニタテレビ２
１の画面の上方に表示される（第６図ｄ）。次に
オペレータはこのテレビ画面の像を見て基準画像
として適当か否かを判断し（第６図ｅ）、もし基
準画像として不適当な場合には、基準となるべき
被検査物の変更や、照明の具合の調節等の必要な
処置を行なつた後システムリセツトスイツチ３７
を押してメモリ１５を再度クリアしてから基準画
像のデータを取り込む（第６図のステツプｆ）。
モニタテレビ２１上に表示された基準画像が適当
な場合には、被検査物の中から正常と思われるも
のをコンベア２上に配置し、前記と同様にしてそ
の画像データを取り込む。この正常な被検査物の
２値化画像はモニタテレビ２１の画面の下方に
表示される（第６図のステツプｇ）。尚カメラ６
から与えられる画像信号を基準画像とすべきか否
かは、オペレータの判断により行ない、画像デー
タの起動は位置検出センサ５の出力信号により行
なう。即ち、システムリセツトスイツチ３７が押
された後最初に発生した位置検出センサの出力に
より走査を開始して得た画像のみが基準画像とし
て基準画像メモリ１５に記憶され、その後に発生
する位置検出センサの出力により走査を開始して
得た画像は被検査画像として被検査画像メモリ１
６に記憶される。基準画像メモリ１５の内容はシ
ステムリセツトスイツチ３７が再び押されるまで
保持され、従つてモニタテレビ２１上の基準画像
もシステムリセツトスイツチ３７が押されるまで
保持される。被検査画像メモリ１６の内容は、位
置検出センサ５の出力が発生して新たな被検査画
像のデータが入力される毎に書き変えられ、モニ
タテレビ２１上の被検査画像もその都度新たな被
検査画像と入れ換わる。

次にCPU１４は、２値化された基準画像及び
被検査画像のそれぞれから検査すべきパターン
（前述の例ではＡ，Ｂ，Ｃの３つの文字）の先端
と後端とを検出し、検出した先端と後端との間の
領域を指定された方法で複数の検査領域に分割す
る（第６図のステツプｈ）。この分割を行なう場
合、パターンの先端と後端との検出は、２値化画
像のｘ軸方向に対して作成したパターンの面積の
ヒストグラムを用いて行なう。例えば自動分割を
行なう場合には第７図ａに示すような２値化画像
に対して同図ｂに示すように各単位パターンの面
積のｘ軸方向ヒストグラムHx₁，Hx₂及びHx₃を
作成する。この場合、パターンの面積のとり方と
しては白の部分の面積をとる方法と黒の部分の面
積をとる方法とが考えられるが、黒地に白抜きで
パターン例えば白色の文字が現われるような特別
な場合を除いて黒の面積をとるのが好ましい。第
７図ｂに示すようなヒストグラムを作成した後、
ヒストグラムHx₁，Hx₂及びHx₃のそれぞれの先
端Ｌと後端Ｒとを検出して検査すべき領域を検査
領域b₁，b₃及びb₅に分割する。また指定分割の場
合には、第８図ｂに示すようにヒストグラムHx₁
の先端ＬとヒストグラムHx₃の後端Ｒとを検出し
て、先端Ｌを基準として指定された位置で先端Ｌ
と後端Ｒとの間の領域を検査領域b₁とb₂とに分割
する。同様に、一定分割の場合には、第９図ｂに
示すようにヒストグラムHx₁の先端Ｌとヒストグ
ラムHx₃の後端Ｒとを検出して先端Ｌと後端Ｒと
の間の領域を４等分する。

尚上記のようなヒストグラムは、２値化回路の
出力から黒のパルス数を計数するか、または基準
画像メモリ及び基準画像メモリの内容から黒の絵
素を記憶しているアドレスを計数することにより
作成できる。

画像を分割した後、CPUは、所定のプログラ
ムに従つて、１軸法または２軸法で各検査領域毎
に基準画像と被検査画像とのヒストグラムの比較
を行なわせる（第６図のステツプｌ）。この比較
処理の方法について第１０図乃至第１５図を参照
して説明する。

先ず１軸法で比較処理する場合には、基準画像
及び被検査画像の各検査領域に含まれるパターン
の面積の１つの軸方向のヒストグラムを比較す
る。本実施例では画像を分割するために既にｘ軸
方向ヒストグラムが作成されているので、このｘ
軸方向ヒストグラムを各検査領域毎に比較する。
また２軸法による場合には、ｙ軸方向のヒストグ
ラムも作成して、ｘ軸方向とｙ軸方向の両ヒスト
グラムを比較する。第１０図は、検査領域に文字
Ａが含まれている場合を例にとつてｘ軸方向及び
ｙ軸方向のヒストグラムHx及びHyを示してい
る。

基準画像及び被検査画像の各検査領域のヒスト
グラムの比較を行なうに当つては、先ず比較すべ
き２つのヒストグラムの中心を合せて両ヒストグ
ラムを重ね合せ、両ヒストグラムの一致していな
い部分の間の面積を算出する。次いで両ヒストグ
ラムの相対位置を軸方向の前後に一定長さずつず
らして同じように不一致部分の間の面積を算出す
る。そしてこの操作を不一致部分の間の面積の最
小値が求まるまで繰り返し、この最小値を両ヒス
トグラムの相違度とする。例えば、基準画像の或
検査領域に含まれる基準パターンのｘ軸方向ヒス
トグラムHxsが第１１図ａに示す通りである場合
において、被検査画像の対応する被検査領域に含
まれる被検査パターンのｘ軸方向ヒストグラム
Hxが同図ｂに示す通りであつたとした場合、こ
れらのヒストグラムを比較するには、先ず同図ｃ
に示すように両ヒストグラムの中心位置x₀を重ね
合せて両ヒストグラムの一致していない部の間の
面積（第１１図ｃに斜線を施して示した部分の面
積）sx₀を算出する。次いで両ヒストグラムの相
対位置をｘ軸の例えば右方向に一定長さずつずら
して各重ね合せ位置で同じように両ヒストグラム
の不一致部分の間の面積sx₁，sx₂……を算出し、
算出された面積が最小値であることが確認される
までこの操作を繰り返す。次に両ヒストグラムの
相対位置をｘ軸の左方向に一定長さずつずらして
各重ね合せ位置で同じように両ヒストグラムの不
一致部分の間の面積sx₁′，sx₂′……を算出し、算
出された面積が最小値であることが確認されるま
でこの操作を繰り返す。そしてsx₀，sx₁，sx₂，
……，sx₁′，sx₂′，……の中から最小のもの、
sxminを選んでｘ軸方向ヒストグラムの相違度と
し、この相違度を良否の判定資料とする。１軸法
により良否の判定を行なう場合には、例えばこの
面積の最小値sxminを基準パターンのｘ軸方向ヒ
ストグラムHxsの全面積Ｓで除して、偏差dx＝
（sxmin／Ｓ）×100（％）を求め、その偏差dxを
予め設定しておいた許容偏差d₀と比較すればよ
い。

２軸法により比較を行なう場合には、上記と全
く同様にして基準パターンと被検査パターンのｙ
軸方向ヒストグラムを重ね合せて位置をずらしな
がら比較し、両パターンのヒストグラムの不一致
部分の間の面積syの最小値syminを相違度として
算出してこの面積syminをも判定の資料とする。
この場合の判定のしかたとしては例えば、ｘ軸方
向ヒストグラムの相違度を示す面積sxminとｙ軸
方向のヒストグラムの相違度を示す面積syminと
を比較して大きい方、max（sxmin、symin）を
ヒストグラムの全面積Ｓ（ｘ軸方向ヒストグラム
とｙ軸方向ヒストグラムの全面積は等しい。）で
除して偏差ｄ＝｛max（sxmin、symin）／Ｓ｝×
100（％）を求め、この偏差ｄを許容偏差d₀と比
較する方法をとればよい。尚良否の判定はヒスト
グラムの不一致を示す面積の最小値sxmin、
syminをそれぞれ基準値と比較することによつて
も行なうことができるが、この場合はｘ軸方向及
びｙ軸方向の双方に対して基準値を設定しておく
必要がある。これに対し上記した偏差により良否
の判定を行なう場合には、ｘ軸及びｙ軸の両方向
のヒストグラムに対して共通の許容偏差を設定で
きるので扱いが容易となる。以下の説明では、偏
差を用いて良否の判定を行なうものとする。

上記のように基準パターンのヒストグラムと被
検査パターンのヒストグラムとを比較する場合
に、両ヒストグラムの相対位置をずらしながら不
一致部分間の面積を算出してこの面積の最小値を
求め、この最小値を判定の資料として用いるよう
にすると、基準パターンのヒストグラムと被検査
パターンのヒストグラムとの重ね合せが多少ずれ
ている場合でも適確な相違度を求めることがで
き、また被検査パターンに許容できる欠陥がある
場合に必要以上に大きな相違度を算出して不良品
と判定するといつた不都合をなくすことができ
る。したがつて目視による検査に近いより適確な
検査を行なわせることができる。

更に、上記のように不一致部分間面積の最小値
を判定資料にすると、基準となる対象物を走査す
る速度と被検査対象物を走査する速度との間に差
が生じた場合の誤差を少なくすることができる。
一例として或基準対象物を速度V₀で走査した場
合に第１３図ａに示すような基準パターンのヒス
トグラムが得られたとする。ここで判り易くする
ため極端な場合を考え、同じパターンを含む被検
査対象物を50％低い速度0.5V₀で走査したとする
と、得られる被検査パターンのヒストグラムは第
１３図ｂに示すように同図ａのヒストグラムをｘ
軸方向に1.5倍に引伸ばした形になる。ここで先
ず、第１４図に示したように、第１３図ａ及びｂ
の両ヒストグラムを、中心位置x₀を合せて重ねた
とすると、不一致部分間の面積は、7.5×20＋7.5
×10＝225〔mm²〕となる。これに対し、第１５図
に示したように、不一致部分間面積が最小になる
ように重ねた場合、不一致部分間面積は2.5×10
＋15×10＝175〔mm²〕となり、第１４図の場合に
比べて小さくすることができる。即ち、基準パタ
ーンのヒストグラムと被検査パターンのヒストグ
ラムとを、不一致部分間面積を最小にするように
重ね合せることにより、走査速度の変動（コンベ
ア２の移動速度の変動）による誤差を少なくする
ことができる。

２軸法により基準パターンと被検査パターンと
の比較処理を行なうと、１軸法では判定できない
被検査パターンの良否をも判定できる。例えば基
準パターンPsが第１２図ａに示すような場合に
被検査パターンPiが同図ｂに示す通りであつたと
すると、両パターンのｘ軸方向ヒストグラムHxs
及びHxには差が現われないが、ｙ軸方向ヒスト
グラムHys及びHyには明瞭な差が現われる。

上記のようにして行なわれるパターンの比較処
理は、各検査領域ごとに行なわれ、各検査領域ご
とに基準パターンと被検査パターンとの偏差が算
出される（第６図のステツプｊ）。

全ての検査領域の偏差が算出された後、許容偏
差が既に設定されているか否かの判定が行なわれ
る（第６図のステツプｋ）。最初はこの許容偏差
の設定が行なわれていないので、次に第６図のス
テツプｌに進み、ステツプｊで算出された各検査
領域毎の偏差を続み出す。オペレータはこの読み
出されたデータに基いて良品のバラツキによる偏
差のバラツキの範囲を示すデータをとる（第６図
のステツプｍ）。良品の偏差のバラツキ範囲を知
るために十分なデータが得られていないと判断さ
れた場合（第６図のステツプｎ）には再びステツ
プｆに戻り、正常な被検査物の画像データを取り
込む。以下ステツプｇ〜ｎを繰り返し、良否の偏
差のバラツキ範囲を示すのに十分なデータが得ら
れたときに、得られたデータに基いて各検査領域
ごとに許容偏差を設定する（第６図のステツプ
ｏ）。この許容偏差の設定は、操作パネル１ａの
偏差設定用デジタルスイツチ２４と偏差書込み用
押ボタンスイツチ２５とにより行なわれる。許容
偏差の設定を行なつた後、被検査物の画像データ
を取り込み（第６図のステツプｐ）、第６図のス
テツプｇに戻る。以下ステツプｈ〜ｋを順次行な
い、ステツプｋでは、既に許容偏差が設定されて
いるので、ステツプｑへと進む。ステツプｑで
は、すべての検査領域について基準パターンと被
検査パターンの偏差を許容偏差と比較し、すべて
の検査領域で偏差が許容偏差以下の場合にその被
検査物が良品であることを示す良品信号を出力す
る（第６図のステツプｒ）。この良品信号が出力
されると操作表示パネルの良品表示灯３８が点灯
し、またカウンタ３４の良品数量表示部３２に表
示される計数値が１つ増加する（第６図のステツ
プｓ）。またステツプｑにおいていずれかの検査
領域で偏差が許容偏差より大きい場合には被検査
物が不良品であることを示す不良品信号を出力す
る（第６図のステツプｔ）。この不良品信号が出
力されると、不良品表示灯３９が点灯するととも
に、カウンタ３４の不良品数量表示部３３の計数
値が１つ増加する（第６図のステツプｕ）。カウ
ンタの全数量表示部３１の計数値は、良品信号ま
たは不良品信号が出力されるごとに１つ増加し、
検査を行なつた被検査物の全数量を表示する（第
６図のステツプｖ）。また不良品信号が出力され
たときには不良品をコンベアから除去するための
信号が出力される（第６図のステツプｗ）。

良品信号または不良品を除去するための信号が
出力された後、再びステツプｐに戻り、次の被検
査物の画像データを取り込んで上記と同様の検査
を繰り返す。

次に、第１６Ａ図乃至第１６Ｅ図を参照する
と、上記実施例の検査方法を実施するために用い
るコンピユータのプログラムを作成するためのフ
ローチヤートが示されている。第１６Ａ図におい
てａの部分は基準画像のデータを入力してｘ軸方
向ヒストグラムを作成する過程であり、ｂの部分
はｘ軸方向ヒストグラムからパターンの先端と後
端とを検出して指定された方法で基準画像を分割
し、各検査領域のｘ軸方向ヒストグラムの中心位
置を求める過程である。

第１６Ｂ図においてｃの部分は比較処理方法が
１軸法か２軸法かを判断して２軸法の場合に基準
画像のｙ軸方向ヒストグラムを各検査領域毎に作
成し、各ヒストグラムの中心位置を求める過程で
ある。またｄ及びｅの部分は被検査画像のデータ
を入力して指定された分割法で画像を分割し、各
検査領域のｘ軸方向ヒストグラムの中心位置を求
める過程である。

第１６Ｃ図において、ｆの部分は比較処理方法
が１軸法か２軸法かを判断して２軸法による場合
に被検査画像のｙ軸方向ヒストグラムを各検査領
域毎に作成し、各ヒストグラムの中心位置を求め
る過程である。またｇ及びｈの部分は、基準画像
と被検査画像の第１の検査領域のｘ軸方向ヒスト
グラムを重ね合せて位置をずらしながら両ヒスト
グラムの一致していない部分の間の面積の最小値
sxminを算出し記憶させる過程である。

第１６Ｄ図において、ｉの部分は、比較処理方
法が１軸法か２軸法かを判断して２軸法による場
合に基準画像と被検査画像の第１番目の検査領域
のｙ軸方向ヒストグラムを中心を合せて重ね合せ
位置をずらしながら両ヒストグラムの不一致部分
の間の面積の最小値syminを算出する過程であ
り、ｊの部分は各検査領域について算出した面積
の最小値sxmin及びsyminのうち大きい方に基い
て偏差ｄを算出する過程である。またｋの過程
は、すべての検査領域について偏差ｄの算出が終
了したか否かを判断して終了していない場合には
前記ｇの過程に戻り、終了している場合には次の
過程ｌに進むことを指示する過程である。そして
ｌの過程は、各検査領域ごとに算出された偏差を
許容偏差と比較して判定を行なう過程である。

上記の実施例では、ヒストグラムの比較を行な
う場合に、最初に比較しようとする２つのヒスト
グラムの中心を合せて重ね合せるようにしたが、
最初に先端または後端を合せて重ね合せてその後
一方向にずらしていくようにしてもよい。但し、
最初に先端または後端を合せた場合には、各検査
領域に含まれるパターンの先端部または後端部に
欠陥がある場合に最小値が求まるまでに時間がか
かる傾向がある。

上記実施例では、ｘ軸方向及びｙ軸方向のヒス
トグラムを作成して比較したが、ｘ軸方向または
ｙ軸方向だけの１軸法であつてもよく、さらに２
軸法による場合、２つの軸は相互間に角度をもつ
た異なる軸であればよく、ｘ軸及びｙ軸以外の軸
を基準にとるようにしてもよい。

上記の実施例では、画像に含まれるパターン全
体の先端と後端とを検出して検出した先端と後端
との間の領域を複数の検査領域に分割するように
したが、検査すべきパターンが１つの文字だけで
あるような場合には、パターン全体の先端と後端
とを検出して検出した先端と後端との間の領域を
そのまま検査領域としてもよい。

次に第１７図を参照すると、本発明の方法の応
用例を種々示してある。即ち同図ａは被検査物の
印刷もれや汚れを検査する場合であり、同図ｂは
ラインに異物（図示の例では印刷された文字が異
なる箱）が混入しているのを検査する場合であ
る。また同図ｃは錠剤等のパツクの検査（錠剤の
不足、錠剤の欠け等）を行なう場合であり、同図
ｄはカメラを水平方向に配置して製品に印刷され
た文字や汚れを検査する場合である。更に同図ｅ
は被検査物をターンテーブルＴに載せて検査する
場合で、びんや円筒体のような物の検査を行なう
場合である。また同図ｆはびんに貼られたラベル
の位置ずれを検査する場合である。

以上のように、本発明によれば、基準パターン
と被検査パターンとについてｘ軸方向若しくはｙ
軸方向の１軸方向だけのヒストグラムまたは異な
る２つの軸方向のヒストグラムを作成して、これ
らのヒストグラムを重ね合せて比較する際に、重
ね合せる位置をずらしながらヒストグラムの不一
致部分の間の面積が最小値を示す位置をさがして
この最小値をヒストグラムの相違度とするので許
容できる欠陥を敏感に検出して不良品と判断する
ような不都合をなくすことができ、目視による検
査に近いより適確な検査を行なわせることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置の外観を
示す斜視図、第２図は本発明の方法においてカメ
ラで被検査物を撮像している状態を示す説明図、
第３図は本発明の方法で用いるイメージセンサの
構成を示す回路図、第４図は本発明の方法を実施
する装置の概略構成を示すブロツク図、第５図は
本発明を実施する装置の操作表示パネルの構成を
示す正面図、第６図は本発明の一実施例の流れを
示すフローチヤート、第７図ａ，ｂは自動分割法
による画像の分割のしかたを説明する説明図、第
８図ａ，ｂは指定分割法による画像の分割のしか
たを説明する説明図、第９図ａ，ｂは一定分割法
による画像の分割のしかたを説明する説明図、第
１０図は被検査パターンのｘ軸方向及びｙ軸方向
ヒストグラムを示す説明図、第１１図ａ乃至ｃは
ヒストグラムの比較法を説明する線図、第１２図
ａ，ｂは本発明により検査できる基準パターンと
被検査パターンをヒストグラムとともに示した説
明図、第１３図ａ及びｂはそれぞれ走査速度が異
なる場合の基準パターン及び被検査パターンのｘ
軸方向ヒストグラムを示す線図、第１４図は第１
３図ａ及びｂのヒストグラムを中心を合せて重ね
合せた状態を示す説明図、第１５図は第１３図ａ
及びｂのヒストグラムを不一致部分間面積が最小
になるように重ね合せた状態を示す説明図、第１
６Ａ図乃至第１６Ｄ図は本発明で用いるコンピユ
ータのプログラムの一例を作成するためのフロー
チヤート、第１７図ａ乃至ｆは本発明の種々の応
用例を示す斜視図である。 １……パターン自動検査装置本体、２……コン
ベア、３……被検査物、４……照明装置、５……
位置検出センサ、６……カメラ、７……イメージ
センサ、Ps……基準パターン、Pi……被検査パ
ターン、Hxs……基準パターンのｘ軸方向ヒスト
グラム、Hx……被検査パターンのｘ軸方向ヒス
トグラム、Hys……基準パターンのｙ軸方向ヒス
トグラム、Hy……被検査パターンのｙ軸方向ヒ
ストグラム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基準となる対象物及び被検査対象物をそれぞ
   れ一次元イメージセンサで走査して得た像を２値
   化して白または黒の絵素からなる基準画像及び被
   検査画像を得、前記基準画像及び被検査画像にそ
   れぞれ含まれる基準パターン及び被検査パターン
   を比較して被検査対象物の良否の判定を行なう、
   下記のステツプを備えたことを特徴とするパター
   ン自動検査方法。 (イ) 前記基準パターンのヒストグラムを作成す
   る。 (ロ) 前記被検査パターンのヒストグラムを作成す
   る。 (ハ) 前記基準パターンの前記ヒストグラムと前記
   被検査パターンの前記ヒストグラムとを重ね合
   せて両ヒストグラムの一致していない部分の間
   の面積を算出する。 (ニ) 前記(ハ)のステツプで重ね合せた両ヒストグラ
   ムの相対位置を軸方向に一定長さずつ前後にず
   らして両ヒストグラムの一致していない部分の
   間の面積を算出するステツプを算出された面積
   の最小値が求まるまで繰り返し、該最小値を相
   違度として被検査物の良否の判定資料とする。 ２ 前記(ハ)のステツプにおいてヒストグラムを重
   ね合せる際には両ヒストグラムの中心位置を合せ
   て重ね合せることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載のパターン自動検査方法。 ３ 基準となる対象物及び被検査対象物をそれぞ
   れ一次元イメージセンサで走査して得た像を２値
   化して白または黒の絵素からなる基準画像及び被
   検査画像を得、前記基準画像及び被検査画像にそ
   れぞれ含まれる基準パターン及び被検査パターン
   を比較して被検査対象物の良否の判定を行なう、
   下記のステツプを備えたことを特徴とするパター
   ン自動検査方法。 (イ) 前記基準パターンの第１の軸方向のヒストグ
   ラムを作成する。 (ロ) 前記基準パターンの面積の前記第１の軸に対
   して角度をもつた第２の軸方向のヒストグラム
   を作成する。 (ハ) 前記被検査パターンの面積の前記第１の軸方
   向のヒストグラムを作成する。 (ニ) 前記被検査パターンの面積の前記第２の軸方
   向のヒストグラムを作成する。 (ホ) 前記基準パターンの前記第１の軸方向のヒス
   トグラムと前記被検査パターンの前記第１の軸
   方向のヒストグラムとを重ね合せて両ヒストグ
   ラムの一致していない部分の間の面積を算出す
   る。 (ヘ) 前記(ホ)のステツプで重ね合せた両ヒストグラ
   ムの相対位置を第１の軸方向に一定長さずつ前
   後にずらして両ヒストグラムの一致していない
   部分の間の面積を算出するステツプを算出され
   た面積の最小値が求まるまで繰り返し、該最小
   値を第１の相違度とする。 (ト) 前記基準パターンの前記第２の軸方向のヒス
   トグラムと前記被検査パターンの前記第２の軸
   方向のヒストグラムとを重ね合せて両ヒストグ
   ラムの一致していない部分の間の面積を算出す
   る。 (チ) 前記(ト)のステツプで重ね合せた両ヒストグラ
   ムの相対位置を第２の軸方向に前後に一定長さ
   ずつずらして両ヒストグラムの一致していない
   部分の間の面積を算出するステツプを算出され
   た面積の最小値が求まるまで繰り返し、該最小
   値を第２の相違度とする。 (リ) 前記第１の相違度及び第２の相違度のうち大
   きい方を被検査対象物の良否の判定資料とす
   る。 ４ 前記(ホ)及び(ト)のステツプにおいてヒストグラ
   ムを重ね合せる際には両ヒストグラムの中心位置
   を合せて重ね合せることを特徴とする特許請求の
   範囲第３項に記載のパターン自動検査方法。