KR102168143B1 - 화상 생성 장치, 결함 검사 장치 및 결함 검사 방법 - Google Patents

화상 생성 장치, 결함 검사 장치 및 결함 검사 방법 Download PDF

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Abstract

결함 검사 장치(100)의 결함 맵 화상 생성부(72)는, 처리 화상 생성부(61)가 생성한 복수의 처리 화상을 합성함으로써 결함 맵 화상을 생성한다. 결함 맵 화상 생성부(72)는, 좌표값 산출부(721), 적산부(722) 및 휘도값 설정부(723)를 갖는다. 좌표값 산출부(721)는, 각 처리 화상의 각 화소의 좌표값, 시트형 성형체(2)의 반송 속도, 및 촬상 장치(5)에 설정되는 프레임 레이트(frame rate)에 기초하여, 결함 맵 화상의 각 화소의 좌표값을 산출한다. 적산부(722)는, 좌표값 산출부(721)가 동일한 좌표값을 산출한 화소 내의 결함 화소의 수나 상기 결함 화소의 계조값의 합계를 구한다. 휘도값 설정부(723)는, 적산부(722)에 의한 계산값에 따라 결함 맵 화상에 있어서의 각 화소의 휘도값을 설정한다.

Description

화상 생성 장치, 결함 검사 장치 및 결함 검사 방법{IMAGE GENERATING DEVICE, DEFECT INSPECTING DEVICE, AND DEFECT INSPECTING METHOD}
본 발명은 편광 필름이나 위상차 필름 등의 시트형 성형체의 결함을 검사하기 위한 화상 데이터를 생성하는 화상 생성 장치, 상기 화상 생성 장치를 구비하는 결함 검사 장치, 및 결함 검사 방법에 관한 것이다.
편광 필름이나 위상차 필름 등의 시트형 성형체의 결함을 검사하는 제1 종래 기술의 결함 검사 장치로서, 라인 센서라고 불리는 1차원 카메라를 이용한 장치가 있다. 도 12A 및 도 12B는 제1 종래 기술의 결함 검사 장치에 있어서, 라인 센서에 의해 취득된 1차원 화상(K1~K19)을 이용하여 결함 맵 화상(L)을 생성하는 경우의 동작을 설명하는 도면이다.
제1 종래 기술의 결함 검사 장치는, 시트형 성형체를 형광관 등의 선형 광원으로 조명하고, 시트형 성형체 표면을 시트형 성형체의 길이 방향을 따라 길이 방향의 일단으로부터 타단까지 라인 센서로 주사하면서, 도 12A에 나타낸 바와 같은, 복수의 1차원 화상(정지 화상)(K1~K19)을 취득한다. 한편, 도 12A에 나타낸 1차원 화상(K1~K19)은, 라인 센서에 의해 촬영된 화상에 대해 결함부를 강조하는 처리(예컨대, 2치화 등의 화상 처리)가 실시되어 있으며, 각각의 화상에 있어서, 흑색 부분은 결함이 없는 부분을 나타내고, 백색 부분은 결함이 있는 부분을 나타낸다. 그리고, 제1 종래 기술의 결함 검사 장치는, 도 12B에 나타낸 바와 같이, 복수의 1차원 화상(K1~K19)을 취득 시간순으로 빈틈없이 깔아서 2차원 화상인 결함 맵 화상(L)을 생성하고, 그 결함 맵 화상(L)에 기초하여 시트형 성형체의 결함을 검사하는 것이다. 한편, 도 12B에 나타낸 결함 맵 화상(L)에 있어서, 흑색 부분은 결함이 없는 부분을 나타내고, 백색 부분은 결함이 있는 부분을 나타낸다. 또한, 결함 강조 처리를 실시하기 전(라인 센서로 취득한 생화상(raw image))의 1차원 화상(K1~K19)을 취득 시간순으로 빈틈없이 깔아서 결함 맵 화상(L)을 작성하고, 결함 맵 화상(L)에 대해 결함부를 강조하는 처리를 실시하는 경우도 있다.
라인 센서에 의해 관측되는 영역에는, 통상, 선형 광원 이미지가 포함된다. 선형 광원과 라인 센서가 시트형 성형체의 한쪽의 면측에 배치되어 있는 경우에는, 선형 광원 이미지는, 선형 광원으로부터 출사되고 시트형 성형체에 의해 정반사되어 라인 센서에 도달한 광의 이미지이며, 선형 광원과 라인 센서 사이에 시트형 성형체가 배치되어 있는 경우에는, 선형 광원 이미지는, 선형 광원으로부터 출사되고 시트형 성형체를 투과하여 라인 센서에 도달한 광의 이미지이다. 이 제1 종래 기술의 결함 검사 장치에서는, 시트형 성형체의 폭이 넓은 경우, 시트형 성형체의 폭 방향 전역을 검사할 수 있도록, 복수 대의 라인 센서를 폭 방향으로 배열하여 이용한다.
이 제1 종래 기술의 결함 검사 장치는, 복수의 1차원 화상(K1~K19)을 빈틈없이 깔아서 생성된 2차원 화상인 결함 맵 화상(L)에 기초하여 시트형 성형체의 결함을 검사하는 것이기 때문에, 결함 맵 화상(L)을 구성하는 각 1차원 화상(K1~K19)에서의 검사 대상 화소와 선형 광원 이미지의 위치 관계는, 하나의 정해진 위치 관계가 된다. 결함은, 검사 대상 화소와 선형 광원 이미지의 위치 관계가 특정한 위치 관계에 있는 경우에만 1차원 화상(K1~K19) 상에 나타나는 경우가 있다. 예컨대, 결함의 1종인 기포는, 선형 광원 이미지의 둘레 가장자리 또는 근방에 있는 경우에만 1차원 화상(K1~K19) 상에 나타나는 경우가 많다. 이와 같이 결함은, 그 위치에 따라서는 검출되지 않는 경우가 있다. 따라서, 라인 센서에 의해 취득된 복수의 1차원 화상(K1~K19)에 의해 구성되는 2차원 화상인 결함 맵 화상(L)을 이용하여 시트형 성형체의 결함을 검사하는 상기 제1 종래 기술의 결함 검사 장치는, 한정된 결함 검출 능력밖에 가지고 있지 않다.
이러한 문제점을 해결하는 제2 종래 기술의 결함 검사 장치로서, 에어리어 센서라고 불리는 2차원 카메라를 이용한 장치가 있다(특허문헌 1, 2 참조). 제2 종래 기술의 결함 검사 장치는, 시트형 성형체를 형광관 등의 선형 광원으로 조명하고, 시트형 성형체를 소정의 반송 방향으로 연속해서 반송하면서, 에어리어 센서를 이용하여 2차원 화상(동화상)을 취득하며, 이 2차원 화상에 기초하여 시트형 성형체의 결함을 검사한다.
제2 종래 기술의 결함 검사 장치에 의하면, 검사 대상 화소와 선형 광원 이미지의 위치 관계가 상이한 복수 매의 2차원 화상에 기초하여 결함이 있는지의 여부를 판정할 수 있기 때문에, 라인 센서를 이용한 제1 종래 기술의 결함 검사 장치보다 결함을 확실히 검출할 수 있다. 따라서, 에어리어 센서를 이용한 제2 종래 기술의 결함 검사 장치는, 라인 센서를 이용한 제1 종래 기술의 결함 검사 장치보다 결함 검출 능력이 향상된다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2007-218629호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2010-122192호 공보
도 13A 및 도 13B는 제2 종래 기술의 결함 검사 장치에 있어서, 에어리어 센서에 의해 취득된 2차원 화상(M1~M6)을 이용하여 결함 맵 화상(N)을 생성하는 경우의 동작을 설명하는 도면이다. 제2 종래 기술의 결함 검사 장치에서는, 에어리어 센서는, 연속해서 반송되는 시트형 성형체에 대해 미리 정한 시간 간격으로 촬상 동작을 행하여, 도 13A에 나타낸 바와 같이, 각 촬상 동작에 대응하여 적어도 일부가 겹쳐진 복수의 2차원 화상(M1~M6)을 취득한다. 한편, 도 13A에 나타낸 2차원 화상(M1~M6)은, 에어리어 센서에 의해 촬영된 화상에 대해 결함부를 강조하는 처리(예컨대, 2치화 등의 화상 처리)가 실시되어 있으며, 각각의 화상에 있어서, 흑색 부분은 결함이 없는 부분을 나타내고, 백색 부분은 결함이 있는 부분을 나타낸다.
제2 종래 기술의 결함 검사 장치에 있어서, 에어리어 센서에 의해 취득된 2차원 화상(M1~M6)은, 2차원 화상(M1)과 2차원 화상(M2) 사이, 2차원 화상(M2)과 2차원 화상(M3) 사이, 2차원 화상(M3)과 2차원 화상(M4) 사이, 2차원 화상(M4)과 2차원 화상(M5) 사이, 및 2차원 화상(M5)과 2차원 화상(M6) 사이에 있어서, 일부가 겹쳐진 중복 부분을 갖는다. 그 때문에, 제2 종래 기술의 결함 검사 장치에 있어서, 2차원 화상(M1~M6)을 취득 시간순으로 순차 빈틈없이 깔아서 결함 맵 화상(N)을 생성한 경우에는, 도 13B에 나타낸 바와 같이, 하나의 결함 맵 화상(N) 중에, 동일한 결함을 나타내는 결함 화소(예컨대, 도 13B에서의 결함 화소(N1))가 복수 존재하게 된다. 이러한 결함 맵 화상(N)을 이용하여 시트형 성형체의 결함을 검사하는 경우에는, 시트형 성형체에 있어서의 결함의 위치를 정확히 파악하는 것이 곤란해진다. 또한, 동일 결함을 중복하여 검출하게 된다.
본 발명의 목적은, 시트형 성형체의 결함을 검사하기 위한 화상을 생성하는 화상 생성 장치에 있어서, 시트형 성형체에 있어서의 결함의 위치를 높은 검출 능력으로 정확히 검사하는 것을 가능하게 하고, 또한, 동일 결함의 중복 검출의 방지를 가능하게 하는 화상 생성 장치, 결함 검사 장치, 및 결함 검사 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은,
시트형 성형체의 결함을 검사하기 위한 화상을 생성하는 화상 생성 장치에 있어서,
미리 정한 반송 속도로 시트형 성형체를 그 길이 방향으로 반송하는 반송부와,
반송되는 상기 시트형 성형체에 광을 조사하는 광조사부와,
반송되는 상기 시트형 성형체의 표면에 대향하여 배치되며, 미리 정한 시간 간격으로 상기 시트형 성형체의 표면의 일부를 촬상하여 복수의 2차원 화상을 생성하는 촬상부로서, 연속하는 2회의 촬상 동작에 의해 촬상되는 촬상 영역이 일부 겹쳐지도록, 상기 시간 간격이 설정되는 촬상부와,
미리 정한 알고리즘 처리에 의해, 상기 각 2차원 화상을 구성하는 각 화소의 특징량을, 각 화소의 휘도값에 기초하여 산출하는 특징량 산출부와,
상기 각 2차원 화상을 구성하는 각 화소를, 상기 특징량이 미리 정한 역치 이상인 결함 화소와, 상기 특징량이 상기 역치 미만인 잔여 화소로 구별하여, 상기 결함 화소에 대해서는 상기 특징량에 따른 계조값이 부여되고, 상기 잔여 화소에 대해서는 영(zero)의 계조값이 부여된 처리 화상을, 각 2차원 화상에 대응하여 생성하는 처리 화상 데이터 생성부와,
상기 처리 화상 데이터 생성부에 의해 생성된 복수의 처리 화상을 합성함으로써, 시트형 성형체에 있어서의 결함의 분포를 나타내는 결함 맵 화상을 생성하는 결함 맵 화상 생성부로서,
각 처리 화상을 구성하는 각 화소의 좌표값, 상기 반송 속도, 및 상기 시간 간격에 기초하여, 상기 결함 맵 화상을 구성하기 위한 각 화소의 좌표값을 산출하는 결함 맵 화상 좌표값 산출부와,
하기 (1) 또는 하기 (2) 중 어느 하나, 혹은 하기 (1) 및 하기 (2)의 양방을 행하는 적산부:
(1) 상기 결함 맵 화상의 각 화소에 대해, 처리 화상 중의 대응하는 화소 내의 결함 화소의 수를 센다;
(2) 상기 결함 맵 화상의 각 화소에 대해, 처리 화상 중의 대응하는 화소에 부여된 계조값의 합계를 계산한다;
와,
상기 결함 맵 화상의 각 화소의 휘도값으로서, 상기 (1)에서 얻어진 결함 화소의 수, 및/또는, 상기 (2)에서 얻어진 계조값의 합계에 기초하여 산출한 값을 설정함으로써, 결함 맵 화상을 생성하는 휘도값 설정부
를 갖는 결함 맵 화상 생성부
를 구비하는 화상 생성 장치를 제공한다.
또한 본 발명의 화상 생성 장치에 있어서, 상기 시간 간격은, 바람직하게는, 상기 일부 겹쳐지는 촬상 영역의 상기 길이 방향의 길이가, 상기 각 2차원 화상의 상기 길이 방향의 길이의 1/2배 이상이 되도록 설정된다.
또한 본 발명은,
상기 화상 생성 장치와,
상기 화상 생성 장치의 결함 맵 화상 생성부에 의해 생성된 결함 맵 화상을 표시하는 표시부
를 구비하는 결함 검사 장치를 제공한다.
또한 본 발명은, 시트형 성형체의 결함을 검사하기 위한 결함 검사 방법으로서,
반송부에 의해 미리 정한 반송 속도로, 시트형 성형체를 그 길이 방향으로 반송하는 반송 공정과,
반송되는 상기 시트형 성형체에 광을 조사하는 광조사 공정과,
반송되는 상기 시트형 성형체의 표면에 대향하여 배치되는 촬상부에 의해, 미리 정한 시간 간격으로 상기 시트형 성형체의 표면의 일부를 촬상하여 복수의 2차원 화상을 생성하는 촬상 공정으로서, 연속하는 2회의 촬상 동작에 의해 촬상되는 촬상 영역이 일부 겹쳐지도록, 상기 시간 간격이 설정되는 촬상 공정과,
미리 정한 알고리즘 처리에 의해, 상기 각 2차원 화상을 구성하는 각 화소의 특징량을, 각 화소의 휘도값에 기초하여 산출하는 특징량 산출 공정과,
상기 각 2차원 화상을 구성하는 각 화소를, 상기 특징량이 미리 정한 역치 이상인 결함 화소와, 상기 특징량이 상기 역치 미만인 잔여 화소로 구별하여, 상기 결함 화소에 대해서는 상기 특징량에 따른 계조값이 부여되고, 상기 잔여 화소에 대해서는 영의 계조값이 부여된 처리 화상을, 각 2차원 화상에 대응하여 생성하는 처리 화상 데이터 생성 공정과,
상기 처리 화상 데이터 생성 공정에서 생성된 복수의 처리 화상을 합성함으로써, 시트형 성형체에 있어서의 결함의 분포를 나타내는 결함 맵 화상을 생성하는 결함 맵 화상 생성 공정으로서,
각 처리 화상을 구성하는 각 화소의 좌표값, 상기 반송 속도, 및 상기 시간 간격에 기초하여, 상기 결함 맵 화상을 구성하기 위한 각 화소의 좌표값을 산출하는 결함 맵 화상 좌표값 산출 공정과,
하기 (1) 또는 하기 (2) 중 어느 하나, 혹은 하기 (1) 및 하기 (2)의 양방을 행하는 적산 공정:
(1) 상기 결함 맵 화상의 각 화소에 대해, 처리 화상 중의 대응하는 화소 내의 결함 화소의 수를 센다;
(2) 상기 결함 맵 화상의 각 화소에 대해, 처리 화상 중의 대응하는 화소에 부여된 계조값의 합계를 계산한다;
과,
상기 결함 맵 화상의 각 화소의 휘도값으로서, 상기 (1)에서 얻어진 결함 화소의 수, 및/또는, 상기 (2)에서 얻어진 계조값의 합계에 기초하여 산출한 값을 설정함으로써, 결함 맵 화상을 생성하는 휘도값 설정 공정
을 갖는 결함 맵 화상 생성 공정과,
상기 결함 맵 화상 생성 공정에서 생성된 결함 맵 화상을 표시하는 표시 공정
을 포함하는 결함 검사 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 화상 생성 장치는, 시트형 성형체의 결함을 검사하기 위한 화상을 생성하는 장치이며, 반송부, 광조사부, 촬상부, 특징량 산출부, 처리 화상 데이터 생성부, 및 결함 맵 화상 생성부를 구비한다. 화상 생성 장치에 있어서 촬상부는, 광조사부에 의해 광이 조사되면서 반송부에 의해 반송되는 시트형 성형체의 표면을, 미리 정한 시간 간격으로 촬상함으로써, 복수의 2차원 화상을 생성한다. 이 촬상부는, 상기 시간 간격이, 연속하는 2회의 촬상 동작에 의해 촬상되는 촬상 영역이 일부 겹쳐지도록 설정되어 있다. 이렇게 해서 생성된 복수의 2차원 화상은, 연속하는 2회의 촬상 동작에 있어서 생성된 2개의 2차원 화상으로 보면, 시트형 성형체의 길이 방향에 평행한 방향에 있어서, 서로 일부가 겹쳐진 화상이 된다.
특징량 산출부는, 상기 각 2차원 화상을 미리 정한 알고리즘으로 처리함으로써, 각 2차원 화상을 구성하는 각 화소의, 휘도값에 기초한 특징량을 산출한다.
처리 화상 데이터 생성부는, 상기 각 2차원 화상을 구성하는 각 화소를, 상기 특징량이 미리 정한 역치 이상인 결함 화소와, 상기 특징량이 상기 역치 미만인 잔여 화소로 구별하여, 상기 결함 화소에 대해서는 상기 특징량에 따른 계조값이 부여되고, 상기 잔여 화소에 대해서는 영의 계조값이 부여된 처리 화상을, 각 2차원 화상에 대응하여 생성한다.
결함 맵 화상 생성부는, 처리 화상 데이터 생성부에 의해 생성된 복수의 처리 화상을 합성함으로써 결함 맵 화상을 생성하는 부분이며, 결함 맵 화상 좌표값 산출부, 적산부, 및 휘도값 설정부를 갖는다.
결함 맵 화상 좌표값 산출부는, 각 처리 화상을 구성하는 각 화소의 좌표값, 시트형 성형체의 반송 속도, 및 촬상부에 설정되는 상기 시간 간격에 기초하여, 결함 맵 화상을 구성하기 위한 각 화소의 좌표값을 산출한다.
적산부는, 하기 (1) 또는 하기 (2) 중 어느 하나, 혹은 하기 (1) 및 하기 (2)의 양방을 행한다.
(1) 결함 맵 화상의 각 화소에 대해, 처리 화상 중의 대응하는 화소 내의 결함 화소의 수를 센다.
(2) 결함 맵 화상의 각 화소에 대해, 처리 화상 중의 대응하는 화소에 부여된 계조값의 합계를 계산한다.
그리고, 휘도값 설정부는, 결함 맵 화상의 각 화소의 휘도값으로서, 적산부에 있어서, (1)에서 얻어진 결함 화소의 수, 및/또는, (2)에서 얻어진 계조값의 합계에 기초하여 산출한 값을 설정함으로써, 결함 맵 화상을 생성한다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 화상 생성 장치에서는, 촬상부에 의해 생성된, 시트형 성형체의 2차원 화상에 기초하여, 시트형 성형체의 결함을 검사하기 위한 화상인 결함 맵 화상을 생성하기 때문에, 예컨대 라인 센서에 의한 복수의 1차원 화상에 기초하여 결함을 검사하기 위한 화상을 생성하는 경우에 비해, 높은 결함 검출 능력을 유지할 수 있다.
또한 본 발명의 화상 생성 장치에서는, 각 처리 화상을 구성하는 각 화소의 좌표값, 시트형 성형체의 반송 속도, 및 촬상부에 설정되는 상기 시간 간격에 기초하여, 결함 맵 화상을 구성하기 위한 각 화소의 좌표값이 산출된다. 그리고, 산출된 좌표값에 대응하는 각 화소의 휘도값이, 처리 화상 중의 화소이며 동일한 좌표값이 산출된 화소 내의 결함 화소의 수나 상기 결함 화소의 계조값의 합계에 기초하여 설정됨으로써, 결함 맵 화상은 생성되기 때문에, 이 결함 맵 화상을 이용하여 시트형 성형체의 결함을 검사함으로써, 시트형 성형체에 있어서의 결함의 위치를 높은 검출 능력으로 정확히 검사하는 것이 가능하다. 결함 맵에 있어서, 동일 결함은 한군데에 출현하게 되기 때문에, 동일 결함의 중복 검출의 방지가 가능하다.
또한 본 발명에 의하면, 결함 검사 장치는, 상기한 본 발명에 따른 화상 생성 장치와 표시부를 구비한다. 표시부는, 화상 생성 장치의 결함 맵 화상 생성부에 의해 생성된 결함 맵 화상을 표시한다. 표시부에 의해 표시되는 결함 맵 화상을 사용자가 봄으로써, 시트형 성형체에 있어서의 결함의 위치를 확인할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 결함 검사 방법은, 시트형 성형체의 결함을 검사하기 위한 방법이며, 반송 공정, 광조사 공정, 촬상 공정, 특징량 산출 공정, 처리 화상 데이터 생성 공정, 결함 맵 화상 생성 공정, 및 표시 공정을 포함한다.
촬상 공정에서는, 광이 조사되면서 반송되는 시트형 성형체의 표면을 미리 정한 시간 간격으로 촬상부에 의해 촬상함으로써, 복수의 2차원 화상을 생성한다. 이 촬상 공정에서는, 상기 시간 간격이, 연속하는 2회의 촬상 동작에 의해 촬상되는 촬상 영역이 일부 겹쳐지도록 설정되어 있다. 이렇게 해서 생성된 복수의 2차원 화상은, 연속하는 2회의 촬상 동작에 있어서 생성된 2개의 2차원 화상으로 보면, 시트형 성형체의 길이 방향에 평행한 방향에 있어서, 서로 일부가 겹쳐진 화상이 된다.
특징량 산출 공정에서는, 상기 각 2차원 화상을 미리 정한 알고리즘으로 처리함으로써, 각 2차원 화상을 구성하는 각 화소의, 휘도값에 기초한 특징량을 산출한다. 처리 화상 데이터 생성 공정에서는, 상기 각 2차원 화상을 구성하는 각 화소를, 상기 특징량이 미리 정한 역치 이상인 결함 화소와, 상기 특징량이 상기 역치 미만인 잔여 화소로 구별하여, 상기 결함 화소에 대해서는 상기 특징량에 따른 계조값이 부여되고, 상기 잔여 화소에 대해서는 영의 계조값이 부여된 처리 화상을, 각 2차원 화상에 대응하여 생성한다.
결함 맵 화상 생성 공정에서는, 처리 화상 생성 공정에서 생성된 복수의 처리 화상을 합성함으로써 결함 맵 화상을 생성한다. 이 결함 맵 화상 생성 공정은, 결함 맵 화상 좌표값 산출 공정, 산출 횟수 적산 공정, 및 휘도값 설정 공정을 포함한다.
결함 맵 화상 좌표값 산출 공정에서는, 각 처리 화상을 구성하는 각 화소의 좌표값, 시트형 성형체의 반송 속도, 및 촬상부에 설정되는 상기 시간 간격에 기초하여, 결함 맵 화상을 구성하기 위한 각 화소의 좌표값을 산출한다.
적산 공정에서는, 하기 (1) 또는 하기 (2) 중 어느 하나, 혹은 하기 (1) 및 하기 (2)의 양방을 행한다.
(1) 결함 맵 화상의 각 화소에 대해, 처리 화상 중의 대응하는 화소 내의 결함 화소의 수를 센다.
(2) 결함 맵 화상의 각 화소에 대해, 처리 화상 중의 대응하는 화소에 부여된 계조값의 합계를 계산한다.
휘도값 설정 공정에서는, 결함 맵 화상의 각 화소의 휘도값으로서, 적산 공정에 있어서, (1)에서 얻어진 결함 화소의 수, 및/또는, (2)에서 얻어진 계조값의 합계에 기초하여 산출한 값을 설정함으로써, 결함 맵 화상을 생성한다.
그리고, 표시 공정에서는, 결함 맵 화상 생성 공정에서 생성된 결함 맵 화상을 표시한다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 결함 검사 방법에서는, 촬상 공정에서 생성된, 시트형 성형체의 2차원 화상에 기초하여, 시트형 성형체의 결함을 검사하기 위한 화상인 결함 맵 화상을 생성하기 때문에, 예컨대 라인 센서에 의한 복수의 1차원 화상에 기초하여 결함을 검사하기 위한 화상을 생성하는 경우에 비해, 높은 결함 검출 능력을 유지할 수 있다.
또한 본 발명의 결함 검사 방법에서는, 결함 맵 화상 생성 공정에 있어서, 각 처리 화상을 구성하는 각 화소의 좌표값, 시트형 성형체의 반송 속도, 및 촬상부에 설정되는 상기 시간 간격에 기초하여, 결함 맵 화상을 구성하기 위한 각 화소의 좌표값이 산출된다. 그리고, 산출된 좌표값에 대응하는 각 화소의 휘도값이, 처리 화상 중의 화소이며 동일한 좌표값이 산출된 화소 내의 결함 화소의 수나 상기 결함 화소의 계조값의 합계에 기초하여 설정됨으로써, 결함 맵 화상은 생성되기 때문에, 표시 공정에서 표시되는 결함 맵 화상을 보아 시트형 성형체의 결함을 검사함으로써, 시트형 성형체에 있어서의 결함의 위치를 높은 검출 능력으로 정확히 검사하는 것이 가능하다. 결함 맵에 있어서, 동일 결함은 한군데에 출현하게 되기 때문에, 동일 결함의 중복 검출의 방지가 가능하다.
도 1A는 본 발명의 일 실시형태에 따른 결함 검사 방법의 공정을 나타낸 공정도이다.
도 1B는 본 발명의 일 실시형태에 따른 결함 맵 화상 생성 공정을 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 결함 검사 장치(100)의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 3은 결함 검사 장치(100)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4A는 결함 검출 알고리즘의 일례인 에지 프로파일법을 설명하기 위한 도면이며, 촬상 장치(5)에 의해 생성된 2차원 화상 데이터에 대응하는 2차원 화상(A)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 4B는 처리 화상 생성부(61)에 의해 작성된 에지 프로파일(P1)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 4C는 처리 화상 생성부(61)에 의해 작성된 미분 프로파일(P2)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 5A는 결함 검출 알고리즘의 다른 예인 피크법을 설명하기 위한 도면이며, 촬상 장치(5)에 의해 생성된 2차원 화상 데이터에 대응하는 2차원 화상(B)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 5B는 처리 화상 생성부(61)에 의해 작성된 휘도 프로파일(P3)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 5C는 처리 화상 생성부(61)에 의해 실행되는, 데이터점의 일단으로부터 타단을 향해 이동하는 질점(質點)의 상정 순서를 설명하기 위한 도면이다.
도 5D는 처리 화상 생성부(61)에 의해 작성된 휘도값차 프로파일(P4)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 6A는 결함 검출 알고리즘의 다른 예인 평활화법을 설명하기 위한 도면이며, 촬상 장치(5)에 의해 생성된 2차원 화상 데이터에 대응하는 2차원 화상(C)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 6B는 처리 화상 생성부(61)에 의해 생성된 평활화 프로파일(P5)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 7A는 결함 검출 알고리즘의 다른 예인 제2 에지 프로파일법을 설명하기 위한 도면이며, 촬상 장치(5)에 의해 생성된 2차원 화상 데이터에 대응하는 2차원 화상(D)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 7B는 처리 화상 생성부(61)에 의해 작성된 에지 프로파일(P6)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 7C는 처리 화상 생성부(61)에 의해 작성된 에지 프로파일(P7)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 8A 및 도 8B는 화상 처리 장치(6)가 생성하는 처리 화상(E1~E6)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 9는 화상 해석 장치(7)가 생성하는 결함 맵 화상(F)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 10A는 화상 처리 장치(6)가 생성하는 처리 화상의 다른 예인 처리 화상(G1~G13)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 10B는 화상 해석 장치(7)가 생성하는 결함 맵 화상의 다른 예인 결함 맵 화상(H)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 11A는 화상 처리 장치(6)가 생성한 1차원 화상으로 이루어지는 처리 화상(G1~G13)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 11B는 처리 화상(G1~G13)을 순차 빈틈없이 깔아서 생성한 결함 맵 화상(J)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 12A는 제1 종래 기술의 결함 검사 장치에 있어서, 라인 센서에 의해 취득된 1차원 화상(K1~K19)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 12B는 1차원 화상(K1~K19)을 취득 시간순으로 빈틈없이 깔아서 생성한 결함 맵 화상(L)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 13A는 제2 종래 기술의 결함 검사 장치에 있어서, 에어리어 센서에 의해 취득된 2차원 화상(M1~M6)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 13B는 2차원 화상(M1~M6)을 취득 시간순으로 빈틈없이 깔아서 생성한 결함 맵 화상(N)의 일례를 나타낸 도면이다.
도 1A 및 도 1B는 본 발명의 일 실시형태에 따른 결함 검사 방법의 공정을 나타낸 공정도이다. 본 실시형태의 결함 검사 방법은, 도 1A에 나타낸 반송 공정 s1과, 광조사 공정 s2와, 촬상 공정 s3과, 특징량 산출 공정 s4와, 처리 화상 데이터 생성 공정 s5와, 결함 맵 화상 생성 공정 s6과, 표시 공정 s7을 포함한다. 또한, 결함 맵 화상 생성 공정 s6은, 도 1B에 나타낸, 결함 맵 화상 좌표값 산출 공정 s6-1과, 적산 공정 s6-2와, 휘도값 설정 공정 s6-3을 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 결함 검사 장치(100)의 구성을 나타낸 모식도이다. 도 3은 결함 검사 장치(100)의 구성을 나타낸 블록도이다. 본 실시형태의 결함 검사 장치(100)는, 열가소성 수지 등의 시트형 성형체(2)의 결함을 검출하는 장치이며, 본 발명에 따른 화상 생성 장치(1)와, 표시부(21)를 구비한다. 결함 검사 장치(100)의 화상 생성 장치(1)는, 반송 장치(3), 조명 장치(4), 촬상 장치(5), 화상 처리 장치(6) 및 화상 해석 장치(7)를 구비한다. 결함 검사 장치(100)는, 본 발명에 따른 결함 검사 방법을 실현한다. 반송 장치(3)가 반송 공정 s1을 실행하고, 조명 장치(4)가 광조사 공정 s2를 실행하며, 촬상 장치(5)가 촬상 공정 s3을 실행하고, 화상 처리 장치(6)가 특징량 산출 공정 s4, 및 처리 화상 데이터 생성 공정 s5를 실행하며, 화상 해석 장치(7)가 결함 맵 화상 생성 공정 s6을 실행하고, 표시부(21)가 표시 공정 s7을 실행한다.
결함 검사 장치(100)는, 반송 장치(3)에 의해 일정 폭으로 길이 방향으로 연속하는 시트형 성형체(2)를 일정 방향(시트형 성형체(2)의 폭 방향에 직교하는 상기 길이 방향과 동일 방향)으로, 미리 정한 반송 속도로 반송하고, 이 반송 과정에서 조명 장치(4)에 의해 조명된 시트면을 촬상 장치(5)에 의해 미리 정한 시간 간격으로 촬상하여 2차원 화상을 생성하며, 화상 처리 장치(6)가 복수의 2차원 화상에 각각 대응한 처리 화상을 생성하고, 화상 해석 장치(7)가 화상 처리 장치(6)로부터 출력되는 복수의 처리 화상을 합성하여 결함 맵 화상을 생성하며, 표시부(21)가 결함 맵 화상을 표시하여, 시트형 성형체(2)에 있어서의 결함 검출을 행하는 것이다.
피검사체인 시트형 성형체(2)는, 압출기로부터 압출된 열가소성 수지를 롤의 간극에 통과시켜 표면을 평활하게 하거나 요철 형상을 부여하는 등의 처리가 실시되며, 인취롤에 의해 반송롤 상을 냉각되면서 인취됨으로써 성형된다. 본 실시형태의 시트형 성형체(2)에 적용 가능한 열가소성 수지는, 예컨대, 메타크릴 수지, 메타크릴산메틸-스티렌 공중합체(MS 수지), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀, 폴리카보네이트(PC), 폴리염화비닐(PVC), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐알코올(PVA), 트리아세틸셀룰로오스 수지(TAC) 등이다. 시트형 성형체(2)는, 이들 열가소성 수지의 단층 시트, 적층 시트 등으로부터 성형된다.
또한, 시트형 성형체(2)에 발생하는 결함의 예로서는, 성형시에 발생하는 기포, 피시 아이(fish eye), 이물질, 타이어 흔적, 타흔(打痕), 흠집 등의 점형의 결함(점 결함), 주름 자국 등에 의해 발생하는 이른바 크닉(knick), 두께의 차이에 의해 발생하는 이른바 원단 줄무늬 등의 선형의 결함(선 결함)을 들 수 있다.
반송 장치(3)는, 반송부로서의 기능을 가지며, 시트형 성형체(2)를 일정 방향(반송 방향(Z))으로, 미리 정한 반송 속도로 반송한다. 반송 장치(3)는, 예컨대, 시트형 성형체(2)를 반송 방향(Z)으로 반송하는 송출 롤러와 수취 롤러를 구비하고, 로터리 인코더 등에 의해 반송 거리를 계측한다. 본 실시형태에서는 반송 속도는, 반송 방향(Z)으로 2~30 m/분 정도로 설정된다.
조명 장치(4)는, 광조사부로서의 기능을 가지며, 반송 방향(Z)에 직교하는 시트형 성형체(2)의 폭 방향을 선형으로 조명한다. 조명 장치(4)는, 촬상 장치(5)에 의해 촬영되는 화상에 선형의 반사 이미지가 포함되도록 배치되어 있다. 구체적으로는, 조명 장치(4)는, 시트형 성형체(2)를 기준으로 하여, 촬상 장치(5)와 동일한 측에 있어서, 시트형 성형체(2)의 표면을 향하고, 시트형 성형체(2)의 표면에 있어서의 조명 영역, 즉, 촬상 장치(5)가 촬상하는 촬상 영역까지의 거리가, 예컨대 200 ㎜가 되도록 배치되어 있다.
조명 장치(4)의 광원으로서는, LED(Light Emitting Diode), 메탈 핼라이드 램프, 할로겐 전송 라이트, 형광등 등, 시트형 성형체(2)의 조성 및 성질에 영향을 주지 않는 광을 조사하는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 한편, 조명 장치(4)는, 시트형 성형체(2)를 사이에 두고 촬상 장치(5)와는 반대측에 설치되어 있어도 좋다. 이 경우에는, 촬상 장치(5)에 의해 촬상된 화상에, 시트형 성형체(2)를 투과하는 투과 이미지가 포함된다. 또한, 도 2에서는, 시트형 성형체(2)의 폭 방향으로 직선형으로 연장되는 광원을 구비한 조명 장치(4)를 예시하였으나, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. 조명 장치(4)로서는, 후술하는 처리 화상 생성부(61)에 의한 결함 검출 알고리즘 처리의 종류에 따른 여러 가지 구성이 고려된다. 예컨대, 광원과 시트형 성형체(2) 사이에 배치되는 슬릿 부재를 구비하는 조명 장치(4)의 구성으로 해도 좋다.
결함 검사 장치(100)는, 촬상부로서의 기능을 갖는 복수의 촬상 장치(5)를 구비하며, 각 촬상 장치(5)는, 반송 방향(Z)에 직교하는 방향(시트형 성형체(2)의 폭 방향)으로 등간격으로 배열된다. 또한, 촬상 장치(5)는, 촬상 장치(5)로부터 시트형 성형체(2)의 촬상 영역의 중심을 향하는 방향과 반송 방향(Z)이 예각을 이루도록 배치되어 있다. 촬상 장치(5)는, 시트형 성형체(2)의 조명 장치(4)에 의한 반사 이미지 또는 투과 이미지(이하, 일괄해서 「조명 이미지」라고 함)를 포함하는 2차원 화상을, 미리 정한 시간 간격(촬상 간격)으로 복수 회 촬상하여, 복수의 2차원 화상을 생성한다. 촬상 장치(5)에 있어서는, 연속하는 2회의 촬상 동작에 의해 촬상되는 촬상 영역이 일부 겹쳐지도록, 상기 시간 간격이 설정되어 있다. 이렇게 해서, 연속하는 2회의 촬상 동작에 있어서 생성된 2개의 2차원 화상은, 시트형 성형체(2)의 길이 방향에 평행한 방향에 있어서, 서로 일부가 겹쳐진 화상이 된다.
촬상 장치(5)는, 2차원 화상을 촬상하는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)의 에어리어 센서로 이루어진다. 촬상 장치(5)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 시트형 성형체(2)의 반송 방향(Z)에 직교하는 폭 방향의 전체 영역을 촬상하도록 배치되어 있다. 이와 같이, 시트형 성형체(2)의 폭 방향의 전체 영역을 촬상하고, 반송 방향(Z)에 연속하는 시트형 성형체(2)를 반송함으로써, 효율적으로 시트형 성형체(2)의 전체 영역의 결함을 검사할 수 있다.
촬상 장치(5)의 촬상 간격은, 고정되어 있어도 좋고, 사용자가 촬상 장치(5) 자체를 조작함으로써 변경 가능하게 되어 있어도 좋다. 또한, 촬상 장치(5)의 촬상 간격은, 디지털 스틸 카메라의 연속 촬영의 시간 간격인 수분의 1초 등이어도 좋으나, 검사의 효율을 향상시키기 위해서, 짧은 시간 간격, 예컨대 일반적인 동화상 데이터의 촬상 간격인 1/30초 등인 것이 바람직하다.
또한, 촬상 장치(5)의 촬상 간격은, 일부 겹쳐지는 촬상 영역의 반송 방향(Z)의 길이가, 2차원 화상의 반송 방향(Z)의 길이의 1/2배 이상, 즉, 촬상 간격으로 규정되는 시간에 시트형 성형체(2)가 반송되는 거리가, 2차원 화상의 반송 방향(Z)의 길이의 1/2배 이하가 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 환언하면, 촬상 장치(5)가 촬상하는 2차원 화상의 반송 방향(Z)의 길이는, 촬상 장치(5)가 2차원 화상을 받아들이고 나서 다음의 2차원 화상을 받아들이기까지의 시간 내에, 시트형 성형체(2)가 반송되는 반송 거리의 2배 이상인 것이 바람직하다. 즉, 시트형 성형체(2)의 동일 부분을 2회 이상 촬상하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 2차원 화상의 반송 방향(Z)의 길이를, 촬상 장치(5)가 2차원 화상을 받아들이고 나서 다음의 2차원 화상을 받아들이기까지의 시간에 있어서의 시트형 성형체(2)의 반송 거리보다 크게 하여, 시트형 성형체(2)의 동일 부분의 촬상 횟수를 증가시킴으로써, 고정밀도로 결함을 검사할 수 있다.
화상 처리 장치(6)는, 특징량 산출부 및 처리 화상 데이터 생성부로서의 기능을 갖는 처리 화상 생성부(61)를 구비한다. 화상 처리 장치(6)는, 복수의 촬상 장치(5)의 각각에 대응하여 설치된다. 처리 화상 생성부(61)는, FPGA(Field-progra㎜able gate array)나 GPGPU(General-purpose computing on graphics processing units) 등, 화상 처리 보드나 촬상 장치(5)의 내부의 하드웨어에 의해 실현할 수 있다.
처리 화상 생성부(61)는, 촬상 장치(5)로부터 출력된 각 2차원 화상을, 미리 정한 알고리즘(이하, 「결함 검출 알고리즘」이라고 함)으로 처리함으로써, 상기 각 2차원 화상을 구성하는 각 화소의, 휘도값에 기초한 특징량을 산출한다. 또한, 처리 화상 생성부(61)는, 상기 각 2차원 화상에 있어서, 상기 특징량이 미리 정한 역치 이상인 화소를 결함 화소로서 인식하고, 결함 화소에 대해서는 상기 특징량에 따른 계조값이 부여되고, 결함 화소 이외의 잔여 화소(상기 특징량이 상기 역치 미만인 화소)에 대해서는 영의 계조값이 부여된 처리 화상을, 각 2차원 화상에 대응하여 생성하며, 생성한 각 처리 화상을 출력한다.
처리 화상 생성부(61)에서 이용되는 결함 검출 알고리즘에 대해, 도 4A~도 4C, 도 5A~도 5D, 도 6A 및 도 6B, 및 도 7A~도 7C를 참조하면서 설명한다.
도 4A~도 4C는 결함 검출 알고리즘의 일례인 에지 프로파일법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4A는 촬상 장치(5)에 의해 생성된 2차원 화상 데이터에 대응하는 2차원 화상(A)의 일례를 나타내며, 화상의 상측이 반송 방향(Z) 하류측이고, 화상의 하측이 반송 방향(Z) 상류측이다. 2차원 화상(A)에 있어서, 시트형 성형체(2)의 폭 방향에 평행한 방향을 X 방향으로 하고, 시트형 성형체(2)의 길이 방향(반송 방향(Z)에 평행한 방향)에 평행한 방향을 Y 방향으로 한다. 도 4A에 있어서, 2차원 화상(A)의 Y 방향에 대해 중앙에 위치하며, X 방향으로 연장되는 띠형의 밝은 영역이 조명 이미지(A1)이고, 조명 이미지(A1)의 내부에 존재하는 어두운 영역이 제1 결함 화소군(A21)이며, 조명 이미지(A1)의 근방에 존재하는 밝은 영역이 제2 결함 화소군(A22)이다.
에지 프로파일법에 의한 결함 검출 알고리즘을 이용하는 경우, 처리 화상 생성부(61)는, 먼저, 2차원 화상(A)을, Y 방향을 따른 1열씩의 화소열의 데이터로 분할한다. 다음으로, 처리 화상 생성부(61)는, 각 화소열의 데이터에 대해, Y 방향 일단(도 4A에서의 2차원 화상(A)의 상단)으로부터 타단(도 4A에서의 2차원 화상(A)의 하단)을 향해 에지를 탐사해 가는 에지 판정 처리를 행한다.
구체적으로는, 처리 화상 생성부(61)는, 각 화소열의 데이터에 대해, Y 방향 일단측으로부터 2번째의 화소를 주목 화소로 하고, 주목 화소에 대해 일단측에 인접하는 인접 화소의 휘도값보다 주목 화소의 휘도값이 소정의 역치 이상 큰지의 여부를 판정한다. 인접 화소의 휘도값보다 주목 화소의 휘도값이 소정의 역치 이상 크다고 판정된 경우에는, 처리 화상 생성부(61)는, 인접 화소가 상한 에지(A3)라고 판정한다. 그 이외의 경우에는, 처리 화상 생성부(61)는, 주목 화소를 Y 방향 타단을 향해 1화소씩 이동시키면서, 인접 화소의 휘도값보다 주목 화소의 휘도값이 소정의 역치 이상 크다고 판정될 때까지 에지 판정 처리를 반복한다.
상한 에지(A3)를 검출한 후, 처리 화상 생성부(61)는, 주목 화소를 Y 방향 타단을 향해 1화소씩 이동시키면서, 인접 화소의 휘도값보다 주목 화소의 휘도값이 소정의 역치 이상 작은지의 여부를 판정한다. 인접 화소의 휘도값보다 주목 화소의 휘도값이 소정의 역치 이상 작다고 판정된 경우에는, 처리 화상 생성부(61)는, 인접 화소가 하한 에지(A4)라고 판정한다. 그 이외의 경우에는, 처리 화상 생성부(61)는, 주목 화소를 Y 방향 타단을 향해 1화소씩 이동시키면서, 인접 화소의 휘도값보다 주목 화소의 휘도값이 소정의 역치 이상 작다고 판정될 때까지 에지 판정 처리를 반복한다.
도 4A에서는, 처리 화상 생성부(61)에 의한 에지 판정 처리에 의해 검출된 상한 에지(A3)의 예를 「○」로 나타내고, 하한 에지(A4)의 예를 「●」로 나타내고 있다. 도 4A로부터 명백한 바와 같이, 2차원 화상(A)에 있어서 결함이 존재하는 제1 결함 화소군(A21) 및 제2 결함 화소군(A22)에서는, 상한 에지(A3)와 하한 에지(A4)의 Y 방향에 대한 좌표값(Y 좌표값)의 차이가, 결함 화소 이외의 잔여 화소에 있어서의 Y 좌표값의 차이보다 극단적으로 작다. 또한, 2차원 화상(A)에서의 제2 결함 화소군(A22)에서는, 상한 에지(A3)의 Y 좌표값이, 결함 화소 이외의 잔여 화소에 있어서의 Y 좌표값과 분명히 상이하다.
이러한 특징을 이용하여, 처리 화상 생성부(61)는, 도 4B에 나타낸 에지 프로파일(P1)을 작성한다. 도 4B에 나타낸 에지 프로파일(P1)에서는, 2차원 화상(A)에서의 제2 결함 화소군(A22)에 대응하여, 상한 에지(A3)의 Y 좌표값에 대응하는 피크(P11)가 출현하고 있다. 한편, 처리 화상 생성부(61)는, 상한 에지(A3)와 하한 에지(A4)의 Y 좌표값의 차이에 기초하여, 에지 프로파일을 작성하도록 구성되어 있어도 좋다. 이 경우에는, 처리 화상 생성부(61)에 의해 작성된 에지 프로파일에서는, 2차원 화상(A)에서의 제1 결함 화소군(A21) 및 제2 결함 화소군(A22)에 대응하여, 상한 에지(A3)와 하한 에지(A4)의 Y 좌표값의 차이가 작은 피크가 출현하게 된다.
또한, 처리 화상 생성부(61)는, 에지 프로파일(P1)에 대해 미분 처리를 행하여, 도 4C에 나타낸 미분 프로파일(P2)을 작성한다. 도 4C에 나타낸 미분 프로파일(P2)에서는, 에지 프로파일(P1)에 있어서의 피크(P11)에 대응하여, 즉, 2차원 화상(A)에서의 제2 결함 화소군(A22)에 대응하여, 미리 정한 역치 이상의(미분값이 큰) 특징량(P22)을 갖는 피크(P21)가 출현하고 있다.
처리 화상 생성부(61)는, 미분 프로파일(P2)에 기초하여, 미리 정한 역치 이상의 특징량(P22)을 갖는 피크(P21)에 대응하는, 2차원 화상(A)에서의 화소를 결함 화소로서 추출한다. 도 4C에 나타낸 미분 프로파일(P2)의 예에서는, 처리 화상 생성부(61)는, 결함 화소로서 제2 결함 화소군(A22)을 추출한다.
도 5A~도 5D는 결함 검출 알고리즘의 다른 예인 피크법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5A는 촬상 장치(5)에 의해 생성된 2차원 화상 데이터에 대응하는 2차원 화상(B)의 일례를 나타내며, 화상의 상측이 반송 방향(Z) 하류측이고, 화상의 하측이 반송 방향(Z) 상류측이다. 2차원 화상(B)에 있어서, 시트형 성형체(2)의 폭 방향에 평행한 방향을 X 방향으로 하고, 시트형 성형체(2)의 길이 방향(반송 방향(Z)에 평행한 방향)에 평행한 방향을 Y 방향으로 한다. 도 5A에 있어서, 2차원 화상(B)의 Y 방향에 대해 중앙에 위치하며, X 방향으로 연장되는 띠형의 밝은 영역이 조명 이미지(B1)이고, 조명 이미지(B1)의 내부에 존재하는 어두운 영역이 제1 결함 화소군(B21)이며, 조명 이미지(B1)의 근방에 존재하는 밝은 영역이 제2 결함 화소군(B22)이다.
피크법에 의한 결함 검출 알고리즘을 이용하는 경우, 처리 화상 생성부(61)는, 먼저, 2차원 화상(B)을, Y 방향을 따른 1열씩의 화소열의 데이터로 분할한다. 다음으로, 처리 화상 생성부(61)는, 각 화소열의 데이터에 대해, 2차원 화상(B)의 Y 방향에 평행한 일직선(L) 상을 따른 위치에 있어서의 휘도값의 데이터를 점으로서 연속적으로 묘화하고, 이들을 연결한 곡선을, 도 5B에 나타낸 휘도 프로파일(P3)로서 작성한다.
2차원 화상(B)에 결함 화소가 존재하지 않는 경우, 휘도 프로파일(P3)은, 골(valley) 부분이 출현하지 않는 단봉(單峰)의 프로파일을 나타내지만, 결함 화소가 존재하는 경우에는 도 5B에 나타낸 바와 같이, 골 부분(P31)이 출현한 쌍봉(雙峰)의 프로파일을 나타내게 된다.
다음으로, 처리 화상 생성부(61)는, 각 화소열의 휘도 프로파일(P3)에 대해, 인접하는 데이터점간의 이동 시간이 데이터점간의 거리에 관계없이 일정하게 되도록, 휘도 프로파일(P3)의 X 방향의 일단으로부터 타단을 향해 이동하는 질점을 상정한다. 여기서, 상기 질점이, 도 5C에 나타낸 바와 같이, 데이터점(c)으로부터 그것에 인접하는 데이터점(b)으로, 데이터점(b)으로부터 그것에 인접하는 데이터점(a)으로, 데이터점(a)으로부터 그것에 인접하는 데이터점(d)으로 이동해 간다고 하자. 또한, 데이터점(d)이 주목 화소에 대응하는 데이터점인 것으로 하자.
처리 화상 생성부(61)는, 데이터점(d)의 직전에 질점이 통과한 데이터점(a, b, c)에서의 질점의 속도 벡터 및 가속도 벡터를 구한다. 즉, 처리 화상 생성부(61)는, 데이터점(d)의 직전에 질점이 통과한 2개의 데이터점(a) 및 데이터점(b)의 좌표와, 상기 이동 시간에 기초하여, 데이터점(b)으로부터 데이터점(a)까지의 구간에 있어서의 질점의 속도 벡터를 구한다. 또한, 처리 화상 생성부(61)는, 데이터점(a)의 직전에 질점이 통과한 2개의 데이터점(b) 및 데이터점(c)의 좌표와, 상기 이동 시간에 기초하여, 데이터점(c)으로부터 데이터점(b)까지의 구간에 있어서의 질점의 속도 벡터를 구한다. 또한, 처리 화상 생성부(61)는, 데이터점(b)으로부터 데이터점(a)까지의 구간에 있어서의 질점의 속도 벡터와, 데이터점(c)으로부터 데이터점(b)까지의 구간에 있어서의 질점의 속도 벡터에 기초하여, 데이터점(c)으로부터 데이터점(a)까지의 구간에 있어서의 질점의 가속도 벡터를 구한다. 그리고, 처리 화상 생성부(61)는, 데이터점(b)으로부터 데이터점(a)까지의 구간에 있어서의 질점의 속도 벡터와, 데이터점(c)으로부터 데이터점(a)까지의 구간에 있어서의 질점의 가속도 벡터로부터, 데이터점(d)의 좌표를 예측한다(예측 데이터점(f)).
처리 화상 생성부(61)는, 상기한 바와 같이 하여 예측된 데이터점(d)의 예측 데이터점(f)의 휘도값과, 데이터점(d)의 실제(실측)의 휘도값의 차이를 구하여, 도 5D에 나타낸 휘도값차 프로파일(P4)을 작성한다. 도 5D에 나타낸 휘도값차 프로파일(P4)에서는, 도 5B에 나타낸 휘도 프로파일(P3)에 있어서의 골 부분(P31)에 대응하여, 즉, 2차원 화상(B)에서의 제1 결함 화소군(B21)에 대응하여, 미리 정한 역치 이상의(휘도값차가 큰) 특징량(P42)을 갖는 피크(P41)가 출현하고 있다.
처리 화상 생성부(61)는, 휘도값차 프로파일(P4)에 기초하여, 미리 정한 역치 이상의 특징량(P42)을 갖는 피크(P41)에 대응하는, 2차원 화상(B)에서의 화소를 결함 화소로서 추출한다. 도 5D에 나타낸 휘도값차 프로파일(P4)의 예에서는, 처리 화상 생성부(61)는, 결함 화소로서 제1 결함 화소군(B21)을 추출한다.
도 6A 및 도 6B는 결함 검출 알고리즘의 다른 예인 평활화법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6A는 촬상 장치(5)에 의해 생성된 2차원 화상 데이터에 대응하는 2차원 화상(C)의 일례를 나타내며, 화상의 상측이 반송 방향(Z) 하류측이고, 화상의 하측이 반송 방향(Z) 상류측이다. 2차원 화상(C)에 있어서, 시트형 성형체(2)의 폭 방향에 평행한 방향을 X 방향으로 하고, 시트형 성형체(2)의 길이 방향(반송 방향(Z)에 평행한 방향)에 평행한 방향을 Y 방향으로 한다. 도 6A에 있어서, 2차원 화상(C)의 Y 방향에 대해 중앙에 위치하며, X 방향으로 연장되는 띠형의 밝은 영역이 조명 이미지(C1)이고, 조명 이미지(C1)의 내부에 존재하는 어두운 영역이 제1 결함 화소군(C21)이며, 조명 이미지(C1)의 근방에 존재하는 밝은 영역이 제2 결함 화소군(C22)이다.
평활화법에 의한 결함 검출 알고리즘을 이용하는 경우, 처리 화상 생성부(61)는, 먼저, 2차원 화상(C)을, Y 방향을 따른 1열씩의 화소열의 데이터로 분할한다. 다음으로, 처리 화상 생성부(61)는, X 방향 및 Y 방향으로 수화소(예컨대, X 방향으로 5화소, Y 방향으로 1화소)의 커널(C31)을 작성한다.
그리고, 처리 화상 생성부(61)는, 각 화소열의 데이터에 대해, 2차원 화상(C)의 Y 방향에 평행한 일직선(L) 상을 따른 위치에 있어서의 커널(C31) 내의 중앙 화소의 휘도값과, 커널(C31) 내의 전체 화소의 휘도값의 평균값과의 차이의 데이터를 점으로서 연속적으로 묘화하고, 이들을 연결한 곡선을, 도 6B에 나타낸 평활화 프로파일(P5)로서 작성한다. 도 6B에 나타낸 평활화 프로파일(P5)에서는, 2차원 화상(C)에서의 제1 결함 화소군(C21)에 대응하여, 미리 정한 역치 이상의(휘도값차가 큰) 특징량(P52)을 갖는 피크(P51)가 출현하고 있다.
처리 화상 생성부(61)는, 평활화 프로파일(P5)에 기초하여, 미리 정한 역치 이상의 특징량(P52)을 갖는 피크(P51)에 대응하는, 2차원 화상(C)에서의 화소를 결함 화소로서 추출한다. 도 6B에 나타낸 평활화 프로파일(P5)의 예에서는, 처리 화상 생성부(61)는, 결함 화소로서 제1 결함 화소군(C21)을 추출한다.
도 7A~도 7C는 결함 검출 알고리즘의 다른 예인 제2 에지 프로파일법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7A는 촬상 장치(5)에 의해 생성된 2차원 화상 데이터에 대응하는 2차원 화상(D)의 일례를 나타내며, 화상의 상측이 반송 방향(Z) 하류측이고, 화상의 하측이 반송 방향(Z) 상류측이다. 2차원 화상(D)에 있어서, 시트형 성형체(2)의 폭 방향에 평행한 방향을 X 방향으로 하고, 시트형 성형체(2)의 길이 방향(반송 방향(Z)에 평행한 방향)에 평행한 방향을 Y 방향으로 한다. 도 7A에 있어서, 2차원 화상(D)의 Y 방향에 대해 중앙에 위치하며, X 방향으로 연장되는 띠형의 밝은 영역이 조명 이미지(D1)이고, 조명 이미지(D1)의 내부에 존재하는 어두운 영역이 제1 결함 화소군(D21)이며, 조명 이미지(D1)의 근방에 존재하는 밝은 영역이 제2 결함 화소군(D22)이다.
제2 에지 프로파일법에 의한 결함 검출 알고리즘을 이용하는 경우, 처리 화상 생성부(61)는, 먼저, 2차원 화상(D)을, Y 방향을 따른 1열씩의 화소열의 데이터로 분할한다. 다음으로, 처리 화상 생성부(61)는, 각 화소열의 데이터에 대해, Y 방향 일단(도 7A에서의 2차원 화상(D)의 상단)으로부터 타단(도 7A에서의 2차원 화상(D)의 하단)을 향해 에지를 탐사해 가는 에지 판정 처리를 행한다.
구체적으로는, 처리 화상 생성부(61)는, 각 화소열의 데이터에 대해, Y 방향 일단측으로부터 2번째의 화소를 주목 화소로 하고, 주목 화소에 대해 일단측에 인접하는 인접 화소의 휘도값보다 주목 화소의 휘도값이 소정의 역치 이상 큰지의 여부를 판정한다. 인접 화소의 휘도값보다 주목 화소의 휘도값이 소정의 역치 이상 크다고 판정된 경우에는, 처리 화상 생성부(61)는, 인접 화소가 에지(D3)라고 판정한다. 그 이외의 경우에는, 처리 화상 생성부(61)는, 주목 화소를 Y 방향 타단을 향해 1화소씩 이동시키면서, 인접 화소의 휘도값보다 주목 화소의 휘도값이 소정의 역치 이상 크다고 판정될 때까지 에지 판정 처리를 반복한다.
도 7A에서는, 처리 화상 생성부(61)에 의한 에지 판정 처리에 의해 검출된 에지(D3)의 예를 「○」로 나타내고 있다. 도 7A로부터 명백한 바와 같이, 2차원 화상(D)의 밝은 영역과 어두운 영역의 경계 부분에 있어서 결함이 존재하는 제2 결함 화소군(D22)에서는, 에지(D3)의 Y 방향에 대한 좌표값(Y 좌표값)이 극단적으로 변화한다.
이러한 특징을 이용한, 2차원 화상(D)에서의 결함 화소를 추출하는 방법으로서는 2종류가 있다. 도 7B에 나타낸 제1 방법에서는, 처리 화상 생성부(61)는, 2차원 화상(D)에서의 에지(D3)에 대응한 에지 프로파일(P6)을 작성한다. 한편, 도 7B에서는, 2차원 화상(D)의 제2 결함 화소군(D22)의 근방에 있어서의 에지(D3)에 대응한 에지 프로파일(P6)을 확대하여 나타내고 있다. 도 7B에 나타낸 에지 프로파일(P6)에서는, 2차원 화상(D)에서의 제2 결함 화소군(D22)에 대응하여, Y 좌표값이 극단적으로 변화하고 있다.
처리 화상 생성부(61)는, 작성한 에지 프로파일(P6) 상의 임의의 2점인 점(P61) 및 점(P62)을 선택하고, 점(P61)과 점(P62)을 연결하는 직선과, 에지 프로파일(P6)의 곡선으로 둘러싸인 영역(P63)의 면적을 특징량으로서 산출한다. 처리 화상 생성부(61)는, 에지 프로파일(P6)에 기초하여, 미리 정한 역치 이상의 특징량(영역(P63)의 면적)을 갖는 프로파일 부분에 대응하는, 2차원 화상(D)에서의 화소를 결함 화소로서 추출한다.
도 7C에 나타낸 제2 방법에서는, 처리 화상 생성부(61)는, 2차원 화상(D)에서의 에지(D3)에 대응한 에지 프로파일(P7)을 작성한다. 한편, 도 7C에서는, 2차원 화상(D)의 제2 결함 화소군(D22)의 근방에 있어서의 에지(D3)에 대응한 에지 프로파일(P7)을 확대하여 나타내고 있다. 도 7C에 나타낸 에지 프로파일(P7)에서는, 2차원 화상(D)에서의 제2 결함 화소군(D22)에 대응하여, Y 좌표값이 극단적으로 변화하고 있다.
처리 화상 생성부(61)는, 작성한 에지 프로파일(P7) 상의 임의의 2점인 점(P71) 및 점(P72)을 선택하고, 점(P71)에서의 에지 프로파일(P7)의 접선(P711)과, 점(P72)에서의 에지 프로파일(P7)의 접선(P721)을 작성한다. 다음으로, 처리 화상 생성부(61)는, X축에 평행한 가상 직선(P73)과 접선(P711)이 이루는 각도(α1), 및 가상 직선(P73)과 접선(P721)이 이루는 각도(α2)를 산출하고, 그 산출한 각도(α1)와 각도(α2)의 차이인 각도(α3)를 구한다. 그리고, 처리 화상 생성부(61)는, 에지 프로파일(P7)에서의 점(P71)과 점(P72) 사이의 호(弧; P74)의 길이와, 각도(α3)를 이용하여, 에지 프로파일(P7)에서의 점(P71)과 점(P72) 사이의 호(P74)에 대한 곡률 반경(R)을 특징량으로서 산출한다. 처리 화상 생성부(61)는, 에지 프로파일(P7)에 기초하여, 미리 정한 역치 범위 내의 특징량(곡률 반경(R))을 갖는 프로파일 부분에 대응하는, 2차원 화상(D)에서의 화소를 결함 화소로서 추출한다.
시트형 성형체(2)에 발생하는 결함으로서는, 전술한 바와 같이, 기포, 피시 아이, 이물질, 타이어 흔적, 타흔, 흠집 등의 점 결함, 주름 자국 등에 의해 발생하는 이른바 크닉(knick), 두께의 차이에 의해 발생하는 이른바 원단 줄무늬 등의 선 결함을 들 수 있다.
처리 화상 생성부(61)에 의한 처리 화상의 생성시에 이용되는 결함 검출 알고리즘의 종류에 따라, 추출 가능한 결함의 종류가 상이하다. 결함 검출 알고리즘의 일례인 상기 에지 프로파일법은, 이물질이나 타이어 흔적, 흠집 등의 결함에 대해서는 높은 추출능으로 추출할 수 있다. 상기 피크법은, 이물질, 타흔, 흠집 등의 결함에 대해서는 높은 추출능으로 추출할 수 있다. 상기 평활화법은, 기포, 피시 아이, 타흔 등의 결함에 대해서는 높은 추출능으로 추출할 수 있다. 상기 제2 에지 프로파일법은, 원단 줄무늬나 크닉 등의 결함에 대해서는 높은 추출능으로 추출할 수 있다.
이러한, 결함 검출 알고리즘의 종류에 따른 결함 추출능의 차이를 이용하여, 처리 화상 생성부(61)가 복수의 결함 검출 알고리즘을 이용한 처리에 의해 특징량을 산출한다. 그리고, 그 산출한 특징량을 이용하여 2차원 화상에서의 결함 화소를 추출함으로써, 촬상 장치(5)가 생성한 2차원 화상에서의 결함 영역의 결함 종류의 구별이 가능해진다.
도 8A 및 도 8B는 화상 처리 장치(6)가 생성하는 처리 화상(E1~E6)의 일례를 나타낸 도면이다. 본 실시형태에서는, 화상 처리 장치(6)의 처리 화상 생성부(61)는, 촬상 장치(5)로부터 출력된 각 2차원 화상을, 전술한 결함 검출 알고리즘으로 처리하여 결함 화소를 추출한 후, 도 8A 및 도 8B에 나타낸 바와 같은 처리 화상(E1~E6)을, 각 2차원 화상에 대응하여 생성한다. 한편, 도 8A 및 도 8B에 나타낸 처리 화상(E1~E6)에 있어서, 흑색 부분은 결함이 없는 부분인 잔여 화소를 나타내고, 백색 부분은 결함이 있는 부분인 결함 화소를 나타낸다.
또한, 도 8A 및 도 8B에 나타낸 처리 화상(E1~E6)에 있어서, 시트형 성형체(2)의 폭 방향에 평행한 방향을 X 방향으로 하고, 시트형 성형체(2)의 길이 방향(반송 방향(Z)에 평행한 방향)에 평행한 방향을 Y 방향으로 한다. 도 8A 및 도 8B에 나타낸 처리 화상(E1~E6)은, X 방향 일단(도 8A 및 도 8B에서의 각 처리 화상의 좌단)으로부터 타단(도 8A 및 도 8B에서의 각 처리 화상의 우단)을 향해 0, 1, 2, …, m-2, m-1의 순으로 위치된 X 방향으로 늘어서는 m개의 화소, Y 방향 일단(도 8A 및 도 8B에서의 각 처리 화상의 상단)으로부터 타단(도 8A 및 도 8B에서의 각 처리 화상의 하단)을 향해 0, 1, 2, …, n-2, n-1의 순으로 위치된 Y 방향으로 늘어서는 n개의 화소에 의해 구성되는 화상이다.
도 8A 및 도 8B에 나타낸 예에서는, 처리 화상 생성부(61)는, 미리 정한 시간 간격으로 촬상 장치(5)에 의해 촬상되어 생성되는 각 2차원 화상에 대응하여, 촬상 순서에 따라 처리 화상(E1), 처리 화상(E2), 처리 화상(E3), 처리 화상(E4), 처리 화상(E5), 및 처리 화상(E6)의 순서로, 순차 처리 화상을 생성한다. 처리 화상 생성부(61)에 의해 생성되는 처리 화상(E1~E6)의 크기 및 형상은, 각 2차원 화상의 크기 및 형상과 동일하며, 처리 화상(E1~E6)을 구성하는 각 화소의, 처리 화상(E1~E6)에서의 위치를 나타내는 처리 화상 위치 좌표는, 대응하는 2차원 화상을 구성하는 각 화소의, 2차원 화상에서의 위치를 나타내는 좌표값과 일치한다. 또한, 처리 화상 생성부(61)에 의해 생성되는 처리 화상(E1~E6)은, 생성 순서가 연속하는 2개의 처리 화상 사이, 구체적으로는, 처리 화상(E1)과 처리 화상(E2) 사이, 처리 화상(E2)과 처리 화상(E3) 사이, 처리 화상(E3)과 처리 화상(E4) 사이, 처리 화상(E4)과 처리 화상(E5) 사이, 및 처리 화상(E5)과 처리 화상(E6) 사이에 있어서, 적어도 일부가 겹쳐진 중복 부분을 갖는다.
처리 화상 생성부(61)에 의해 생성된 처리 화상(E1~E6)은, 화상 해석 장치(7)에 입력된다.
본 실시형태의 결함 검사 장치(100)에 구비되는 화상 해석 장치(7)는, 처리 화상 생성부(61)에 의해 생성된 복수의 처리 화상(E1~E6)을 합성함으로써, 시트형 성형체(2)에 있어서의 결함의 분포를 나타내는, 도 9에 나타낸 바와 같은 결함 맵 화상(F)을 생성한다. 도 9는 화상 해석 장치(7)가 생성하는 결함 맵 화상(F)의 일례를 나타낸 도면이다. 한편, 도 9에 나타낸 결함 맵 화상(F)에 있어서, 흑색 부분은 결함이 없는 부분인 잔여 화소를 나타내고, 백색 부분은 결함이 있는 부분인 결함 화소를 나타낸다.
또한, 도 9에 나타낸 결함 맵 화상(F)에 있어서, 시트형 성형체(2)의 폭 방향에 평행한 방향을 X 방향으로 하고, 시트형 성형체(2)의 길이 방향(반송 방향(Z)에 평행한 방향)에 평행한 방향을 Y 방향으로 한다. 도 9에 나타낸 결함 맵 화상(F)은, X 방향 일단(도 9에서의 결함 맵 화상(F)의 좌단)으로부터 타단(도 9에서의 결함 맵 화상(F)의 우단)을 향해 0, 1, 2, …, t-2, t-1의 순으로 위치된 X 방향으로 늘어서는 t개의 화소, Y 방향 일단(도 9에서의 결함 맵 화상(F)의 상단)으로부터 타단(도 9에서의 결함 맵 화상(F)의 하단)을 향해 0, 1, 2, …, u-2, u-1의 순으로 위치된 Y 방향으로 늘어서는 u개의 화소에 의해 구성되는 화상이다.
화상 해석 장치(7)는, 처리 화상 입력부(71), 결함 맵 화상 생성부(72), 및 제어부(73)를 구비한다.
처리 화상 입력부(71)는, 화상 처리 장치(6)의 처리 화상 생성부(61)로부터 출력된 처리 화상(E1~E6)을 입력한다.
결함 맵 화상 생성부(72)는, 결함 맵 화상(F)을 생성하는 부분이며, 결함 맵 화상 좌표값 산출부인 좌표값 산출부(721)와, 적산부(722)와, 휘도값 설정부(723)를 구비한다.
좌표값 산출부(721)는, 처리 화상 생성부(61)에 의해 순차 생성된 각 처리 화상(E1~E6)을 구성하는 각 화소의 좌표값(이하, 「처리 화상 위치 좌표」라고 함)에 기초하여, 결함 맵 화상(F)을 구성하는 각 화소의 좌표값(이하, 「결함 맵 화상 위치 좌표」라고 함)을 산출한다.
상기 촬상 순서에 따라 순차 생성되는 처리 화상이며, 생성 순서가 N번째인 처리 화상을 구성하는 각 화소의 처리 화상 위치 좌표를 (XN, YN)으로 하고, 결함 맵 화상(F)을 구성하는 각 화소의 결함 맵 화상 위치 좌표를 (Xt, Yu)로 한 경우, 좌표값 산출부(721)는, 처리 화상 위치 좌표가 (XN, YN)인 화소에 대응하는 결함 맵 화상 위치 좌표 (Xt, Yu)를, 하기 식 (3)에 따라 산출한다.
Xt=XN
Yu=N×LS÷(FR×RS)+YN …(3)
[식 중, 「N」은 처리 화상의 생성 순서를 나타내고, 「LS」는 반송 장치(3)에 의한 시트형 성형체(2)의 반송 속도(㎜/초)를 나타내며, 「FR」은 촬상 장치(5)에 의한 촬상 동작의 프레임 레이트(단위 시간당의 촬상 횟수=촬상 간격의 역수(逆數), 단위: /초)를 나타내고, 「RS」는 촬상 장치(5)의 분해능(㎜/pixel)을 나타낸다.]
적산부(722)는, 하기 (1) 또는 하기 (2) 중 어느 하나, 혹은 하기 (1) 및 하기 (2)의 양방을 행한다.
(1) 상기 결함 맵 화상(F)의 각 화소에 대해, 처리 화상 중의 대응하는 화소 내의 결함 화소의 수를 센다.
(2) 상기 결함 맵 화상(F)의 각 화소에 대해, 처리 화상 중의 대응하는 화소에 부여된 계조값의 합계를 계산한다.
전술한 바와 같이, 처리 화상 생성부(61)에 의해 생성되는 처리 화상(E1~E6)은, 생성 순서가 연속하는 2개의 처리 화상 사이에 있어서, 적어도 일부가 겹쳐진 중복 부분을 갖는다. 그 때문에, 좌표값 산출부(721)에 있어서의 처리에 의해, 동일한 결함 맵 화상 위치 좌표를 갖는 화소가, 복수의 처리 화상으로부터 산출되고 있는 경우가 있다. 본 발명에 있어서 바람직하게는, 결함 맵 화상(F)의 모든 화소에 대해, 2 이상의 처리 화상으로부터 동일한 결함 맵 화상 위치 좌표가 산출되고 있다. 즉, 처리 화상의 화소이며 상기 결함 맵 화상(F)의 각 화소에 대응하는 화소는, 1 또는 2 이상 존재한다. 상기 (1)의 처리에서는, 이러한 1 또는 2 이상 존재하는 처리 화상의 화소 내, 그것이 결함 화소인 수를 센다. 2차원 화상에 결함이 찍혀 있는 경우, 전술한 바와 같이, 처리 화상은 결함 화소와 잔여 화소를 갖는다. 결함 화소에는, 상기 특징량에 따른 계조값이 부여되고, 잔여 화소에는 영의 계조값이 부여되어 있다. 상기 (2)의 처리에서는, 이러한 1 또는 2 이상 존재하는 처리 화상의 화소의 각각에 부여된 계조값의 합계를 계산한다.
그리고, 휘도값 설정부(723)는, 좌표값 산출부(721)에 의해 산출된 결함 맵 화상 위치 좌표로 나타나는 결함 맵 화상(F)의 각 화소의 휘도값으로서, 적산부(722)에 있어서의 상기 (1)에서 얻어진 결함 화소의 수, 및/또는, 상기 (2)에서 얻어진 계조값의 합계에 기초하여 산출한 값을 설정한다. 예컨대, 휘도값 설정부(723)는, 결함 맵 화상(F)의 각 화소에 대응하는 처리 화상(E1~E6)에 있어서의 각 화소의 휘도값의 평균값에, 상기 (1)에서 얻어진 결함 화소의 수를 곱한 값을, 휘도값으로서 설정한다. 또한, 휘도값 설정부(723)는, 상기 (2)에서 얻어진 계조값의 합계를, 결함 맵 화상(F)의 각 화소의 휘도값으로서 설정해도 좋고, 상기 (1)에서 얻어진 결함 화소의 수를 결함 맵 화상(F)의 각 화소의 휘도값으로서 설정해도 좋다.
휘도값 설정부(723)가, 상기한 바와 같이 결함 맵 화상(F)을 구성하는 각 화소의 휘도값을 설정하기 때문에, 결함 화소와 잔여 화소의 휘도값의 차이가 커져, 그 결과, 결함 맵 화상(F)에 있어서 결함 화소가 보다 선명해진다. 또한, 결함 맵 화상(F)에 있어서, 상기 (1)에서 얻어진 결함 화소의 수나 상기 (2)에서 얻어진 계조값의 합계가 큰 결함 맵 화상 위치 좌표에 대응하는 결함 화소일수록 휘도값이 커지기 때문에, 결함 화소 사이에 있어서도 선명 정도를 다르게 할 수 있다.
결함 맵 화상 생성부(72)에 의해 생성된 결함 맵 화상(F)은, 제어부(73)에 입력된다. 제어부(73)는, 입력된 결함 맵 화상(F)을 표시부(21)에 출력한다.
표시부(21)는, 예컨대, 액정 디스플레이, EL(Electroluminescence) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 등이다. 표시부(21)는, 결함 맵 화상 생성부(72)에 의해 생성된 결함 맵 화상(F)을, 표시 화면에 표시한다.
[산업상 이용가능성]
이상과 같이 구성된 본 실시형태에 따른 결함 검사 장치(100)에서는, 촬상 장치(5)에 의해 생성된, 시트형 성형체(2)의 2차원 화상에 기초하여, 시트형 성형체(2)의 결함을 검사하기 위한 화상인 결함 맵 화상(F)을 생성하기 때문에, 예컨대 라인 센서에 의한 복수의 1차원 화상에 기초하여 결함을 검사하기 위한 화상을 생성하는 경우에 비해, 높은 결함 검출 능력을 유지할 수 있다.
또한 본 실시형태의 결함 검사 장치(100)에서는, 각 화소의 결함 맵 화상(F) 에서의 위치를 나타내는 결함 맵 화상 위치 좌표가, 각 처리 화상(E1~E6)의 각 화소의 좌표값에 기초하여 상기 식 (3)에 따라 산출되고, 복수의 처리 화상(E1~E6) 중의 화소이며 동일한 결함 맵 화상 위치 좌표가 산출된 화소 내의 결함 화소의 수나 상기 결함 화소의 계조값의 합계에 기초하여, 결함 맵 화상(F)의 각 화소의 휘도값이 설정되기 때문에, 이 결함 맵 화상(F)을 이용하여 시트형 성형체(2)의 결함을 검사함으로써, 시트형 성형체(2)에 있어서의 결함의 위치를 높은 검출 능력으로 정확히 검사할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 결함 검사 장치(100)에 있어서, 표시부(21)는, 결함 맵 화상 생성부(72)에 의해 생성된 결함 맵 화상(F)을 표시하기 때문에, 표시부(21)에 의해 표시되는 결함 맵 화상(F)을 사용자가 봄으로써, 시트형 성형체(2)에 있어서의 결함의 위치를 확인할 수 있다.
도 10A 및 도 10B는 화상 처리 장치(6)가 생성하는 처리 화상의 다른 예인 처리 화상(G1~G13), 및 화상 해석 장치(7)가 생성하는 결함 맵 화상의 다른 예인 결함 맵 화상(H)을 나타낸 도면이다. 도 11A 및 도 11B는 화상 처리 장치(6)가 생성한 1차원 화상으로 이루어지는 처리 화상(G1~G13)을 순차 빈틈없이 깔아서 결함 맵 화상(J)을 생성한 경우의 화상 해석 장치(7)의 동작을 설명하는 도면이다. 한편, 도 10A 및 도 11A에 나타낸 처리 화상(G1~G13), 도 10B에 나타낸 결함 맵 화상(H), 도 11B에 나타낸 결함 맵 화상(J)에 있어서, 흑색 부분은 결함이 없는 부분인 잔여 화소를 나타내고, 백색 부분은 결함이 있는 부분인 결함 화소를 나타낸다.
전술한 실시형태에서는, 처리 화상 생성부(61)는, 촬상 장치(5)에 의해 생성된 2차원 화상과 크기 및 형상이 동일한 처리 화상(E1~E6)을, 각 2차원 화상에 대응하여 생성하도록 구성되어 있으나, 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시형태에서는, 처리 화상 생성부(61)는, 촬상 장치(5)에 의해 생성된 2차원 화상에서의 조명 이미지의 밝은 부분과 어두운 부분의 경계 영역 부분을 추출하여, 도 10A에 나타낸 바와 같은, 1차원 화상으로 이루어지는 처리 화상(G1~G13)을 생성한다. 또한, 촬상 장치(5)에 의해 생성된 2차원 화상에 대해, 상기 결함 검출 알고리즘에 의해 결함 화소를 추출하여, 1차원 화상으로 이루어지는 처리 화상(G1~G13)을 생성해도 좋다.
처리 화상 생성부(61)에 의해 생성되는 처리 화상(G1~G13)을 구성하는 각 화소는, 휘도값을 나타내는 휘도값 정보가 저장된 휘도값 정보 저장 비트열에, 처리 화상 위치 좌표의 정보가 저장된 좌표 정보 저장 비트열이 부가된 비트열에 의해 구성되어 있다. 처리 화상(G1~G13)을 구성하는 각 화소의, 상기 좌표 정보 저장 비트열에는, 촬상 장치(5)에 의해 생성된 2차원 화상을 구성하는 각 화소의 좌표에 대응하는 좌표값의 정보가, 처리 화상 위치 좌표의 정보로서 저장되어 있다.
여기서, 결함 맵 화상 생성부(72)가, 처리 화상 생성부(61)에 의해 생성된 복수의 처리 화상(G1~G13)을, 생성 순서에 따라 순차 빈틈없이 깔아서 결함 맵 화상을 생성한 경우에는, 도 11B에 나타낸 바와 같은 결함 맵 화상(J)이 생성되어 버려, 하나의 결함 맵 화상(J) 중에, 동일한 결함을 나타낸 결함 화소가 복수 존재하게 된다. 이러한 결함 맵 화상(J)을 이용하여 시트형 성형체(2)의 결함을 검사하는 경우에는, 시트형 성형체(2)에 있어서의 결함의 위치를 정확히 파악하는 것이 곤란해진다. 또한, 동일 결함을 중복하여 검출해 버리게 된다.
이에 비해, 본 실시형태에서는, 결함 맵 화상 생성부(72)는, 처리 화상 생성부(61)에 의해 생성된 복수의 처리 화상(G1~G13)을 합성함으로써, 도 10B에 나타낸 바와 같은 결함 맵 화상(H)을 생성한다.
결함 맵 화상 생성부(72)의 좌표값 산출부(721)는, 각 처리 화상(G1~G13)을 구성하는 각 화소의, 좌표 정보 저장 비트열에 저장되어 있는 처리 화상 위치 좌표의 정보에 기초하여, 결함 맵 화상(H)을 구성하는 각 화소의, 결함 맵 화상(H)에 있어서의 위치를 나타내는 결함 맵 화상 위치 좌표를, 상기 식 (3)에 따라 산출한다.
적산부(722)는, 좌표값 산출부(721)가 복수의 처리 화상(G1~G13) 중의 화소이며 동일한 결함 맵 화상 위치 좌표를 산출한 화소 내의 결함 화소의 수 및/또는 상기 결함 화소의 계조값의 합계를 구한다. 그리고, 휘도값 설정부(723)는, 좌표값 산출부(721)에 의해 산출된 결함 맵 화상 위치 좌표로 나타나는 결함 맵 화상(H)의 각 화소의 휘도값을, 적산부(722)에 의해 얻어진 결함 화소의 수 및/또는 계조값의 합계에 기초해서 산출하여 설정한다.
본 실시형태의 결함 검사 장치(100)에서는, 결함 맵 화상(H)에 있어서의 위치를 나타내는 결함 맵 화상 위치 좌표가, 각 처리 화상(G1~G13)의 각 화소의 좌표 정보 저장 비트열에 저장되어 있는 처리 화상 위치 좌표의 정보에 기초하여, 상기 식 (3)에 따라 산출되고, 동일한 결함 맵 화상 위치 좌표가 산출된 복수의 처리 화상(G1~G13)의 화소 내의 결함 화소의 수나 계조값의 합계에 기초하여, 결함 맵 화상(H)의 각 화소의 휘도값이 설정되기 때문에, 이 결함 맵 화상(H)을 이용하여 시트형 성형체(2)의 결함을 검사함으로써, 시트형 성형체(2)에 있어서의 결함의 위치를 높은 검출 능력으로 정확히 검사하는 것이 가능하다. 결함 맵에 있어서, 동일 결함은 한군데에 출현하게 되기 때문에, 동일 결함의 중복 검출의 방지가 가능하다.
[부호의 설명]
1: 화상 생성 장치
2: 시트형 성형체
3: 반송 장치
4: 조명 장치
5: 촬상 장치
6: 화상 처리 장치
7: 화상 해석 장치
21: 표시부
61: 처리 화상 생성부
71: 처리 화상 입력부
72: 결함 맵 화상 생성부
73: 컨트롤 CPU
100: 결함 검사 장치
721: 좌표값 산출부
722: 적산부
723: 휘도값 설정부

Claims (4)

  1. 시트형 성형체의 결함을 검사하기 위한 화상을 생성하는 화상 생성 장치에 있어서,
    미리 정한 반송 속도로 시트형 성형체를 그 길이 방향으로 반송하는 반송부와,
    반송되는 상기 시트형 성형체에 광을 조사하는 광조사부와,
    반송되는 상기 시트형 성형체의 표면에 대향하여 배치되며, 미리 정한 시간 간격으로 상기 시트형 성형체의 표면의 일부를 촬상하여 복수의 2차원 화상을 생성하는 촬상부로서, 연속하는 2회의 촬상 동작에 의해 촬상되는 촬상 영역이 일부 겹쳐지도록, 상기 시간 간격이 설정되는 촬상부와,
    미리 정한 알고리즘 처리에 의해, 상기 각 2차원 화상을 구성하는 각 화소의 특징량을, 각 화소의 휘도값에 기초하여 산출하는 특징량 산출부와,
    상기 각 2차원 화상을 구성하는 각 화소를, 상기 특징량이 미리 정한 역치 이상인 결함 화소와, 상기 특징량이 상기 역치 미만인 잔여 화소로 구별하여, 상기 결함 화소에 대해서는 상기 특징량에 따른 계조값이 부여되고, 상기 잔여 화소에 대해서는 영(zero)의 계조값이 부여된 처리 화상을, 각 2차원 화상에 대응하여 생성하는 처리 화상 데이터 생성부와,
    상기 처리 화상 데이터 생성부에 의해 생성된 복수의 처리 화상을 합성함으로써, 시트형 성형체에 있어서의 결함의 분포를 나타내는 결함 맵 화상을 생성하는 결함 맵 화상 생성부로서,
    각 처리 화상을 구성하는 각 화소의 좌표값, 상기 반송 속도, 및 상기 시간 간격에 기초하여, 상기 결함 맵 화상을 구성하기 위한 각 화소의 좌표값을 산출하는 결함 맵 화상 좌표값 산출부와,
    하기 (1) 또는 하기 (2) 중 어느 하나, 혹은 하기 (1) 및 하기 (2)의 양방을 행하는 적산부:
    (1) 상기 결함 맵 화상의 각 화소에 대해, 처리 화상 중의 대응하는 화소 내의 결함 화소의 수를 센다;
    (2) 상기 결함 맵 화상의 각 화소에 대해, 처리 화상 중의 대응하는 화소에 부여된 계조값의 합계를 계산한다;
    와,
    상기 결함 맵 화상의 각 화소의 휘도값으로서, 상기 (1)에서 얻어진 결함 화소의 수, 및/또는, 상기 (2)에서 얻어진 계조값의 합계에 기초하여 산출한 값을 설정함으로써, 결함 맵 화상을 생성하는 휘도값 설정부
    를 갖는 결함 맵 화상 생성부
    를 구비하는 화상 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시간 간격은, 상기 일부 겹쳐지는 촬상 영역의 상기 길이 방향의 길이가, 상기 각 2차원 화상의 상기 길이 방향의 길이의 1/2배 이상이 되도록 설정되는 화상 생성 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 기재된 화상 생성 장치와,
    상기 화상 생성 장치의 결함 맵 화상 생성부에 의해 생성된 결함 맵 화상을 표시하는 표시부
    를 구비하는 결함 검사 장치.
  4. 시트형 성형체의 결함을 검사하기 위한 결함 검사 방법으로서,
    반송부에 의해 미리 정한 반송 속도로, 시트형 성형체를 그 길이 방향으로 반송하는 반송 공정과,
    반송되는 상기 시트형 성형체에 광을 조사하는 광조사 공정과,
    반송되는 상기 시트형 성형체의 표면에 대향하여 배치되는 촬상부에 의해, 미리 정한 시간 간격으로 상기 시트형 성형체의 표면의 일부를 촬상하여 복수의 2차원 화상을 생성하는 촬상 공정으로서, 연속하는 2회의 촬상 동작에 의해 촬상되는 촬상 영역이 일부 겹쳐지도록, 상기 시간 간격이 설정되는 촬상 공정과,
    미리 정한 알고리즘 처리에 의해, 상기 각 2차원 화상을 구성하는 각 화소의 특징량을, 각 화소의 휘도값에 기초하여 산출하는 특징량 산출 공정과,
    상기 각 2차원 화상을 구성하는 각 화소를, 상기 특징량이 미리 정한 역치 이상인 결함 화소와, 상기 특징량이 상기 역치 미만인 잔여 화소로 구별하여, 상기 결함 화소에 대해서는 상기 특징량에 따른 계조값이 부여되고, 상기 잔여 화소에 대해서는 영의 계조값이 부여된 처리 화상을, 각 2차원 화상에 대응하여 생성하는 처리 화상 데이터 생성 공정과,
    상기 처리 화상 데이터 생성 공정에서 생성된 복수의 처리 화상을 합성함으로써, 시트형 성형체에 있어서의 결함의 분포를 나타내는 결함 맵 화상을 생성하는 결함 맵 화상 생성 공정으로서,
    각 처리 화상을 구성하는 각 화소의 좌표값, 상기 반송 속도, 및 상기 시간 간격에 기초하여, 상기 결함 맵 화상을 구성하기 위한 각 화소의 좌표값을 산출하는 결함 맵 화상 좌표값 산출 공정과,
    하기 (1) 또는 하기 (2) 중 어느 하나, 혹은 하기 (1) 및 하기 (2)의 양방을 행하는 적산 공정:
    (1) 상기 결함 맵 화상의 각 화소에 대해, 처리 화상 중의 대응하는 화소 내의 결함 화소의 수를 센다;
    (2) 상기 결함 맵 화상의 각 화소에 대해, 처리 화상 중의 대응하는 화소에 부여된 계조값의 합계를 계산한다;
    과,
    상기 결함 맵 화상의 각 화소의 휘도값으로서, 상기 (1)에서 얻어진 결함 화소의 수, 및/또는, 상기 (2)에서 얻어진 계조값의 합계에 기초하여 산출한 값을 설정함으로써, 결함 맵 화상을 생성하는 휘도값 설정 공정
    을 갖는 결함 맵 화상 생성 공정과,
    상기 결함 맵 화상 생성 공정에서 생성된 결함 맵 화상을 표시하는 표시 공정
    을 포함하는 결함 검사 방법.
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