KR20160144918A - 결함 검사 방법 및 결함 검사 장치 - Google Patents

Abstract

워크(9)의 표면에 형성된 선상 패턴인 돌조(92)의 결함을 검사하기 위해, 돌조(92)를 따라 검사 화상(P)을 순차 촬영하는 촬영 공정과, 검사 화상(P)에 대해 순차 결함 검사를 행하는 검사 공정을 갖고, 검사 공정에서는 검사 화상(P)에 포함되는 돌조(92)의 선단면의 윤곽의 연속성 및 화상 면적에 기초하여 결함을 판정한다. 촬영 공정에서는 워크(9)의 가공 프로그램으로부터 얻어지는 돌조(92)의 형상 데이터를 따라 카메라(3)를 이동시킨다.

Description

결함 검사 방법 및 결함 검사 장치{DEFECT INSPECTION METHOD AND DEFECT INSPECTION DEVICE}

본 발명은 표면에 선상 패턴이 형성되는 워크의 결함을 검사하는 결함 검사 방법 및 결함 검사 장치에 관한 것이다.

종래, 표면에 선상 패턴이 형성되는 워크가 있다.

예를 들어, 표시용 스티커의 펀칭 다이는 다이 본체의 표면에, 폐쇄된 환상으로 연속한 돌조를 형성하고, 이 돌조의 선단을 날 끝으로 하여 사용하고 있다(문헌 1: 일본 특허 공개 제2014-193966호 공보 참조).

펀칭 다이를 제조할 때에는, 다이 본체가 평탄한 표면에 절삭 가공 또는 에칭을 실시하고, 스티커 등의 펀칭 윤곽에 대응한 소정 패턴의 돌조를 형성한다. 그리고, 형성된 돌조의 선단에 켄칭 처리 등을 실시하여, 펀칭날로 하고 있다.

펀칭날에 있어서는, 펀칭 가공 특히 컷팅 심도의 정밀도가 요구되는 하프컷을 정확하게 행하기 위해, 날 끝의 폭 및 높이가 패턴 전체에 걸쳐서 소정값인 것이 요구된다.

이와 같은 날 끝의 검사에는 화상 처리에 의한 패턴 검사 장치를 이용할 수 있다.

패턴 검사 장치로서는, 워크인 펀칭 다이의 표면을 촬영하고, 화상에 나타나는 선상 패턴의 날 끝의 형상에 대해, 기준 패턴과의 비교를 행하여, 상위가 있으면 결함으로서 검출하고 있다(문헌 2: 일본 특허 공개 평8-184570호 공보, 문헌 3: 일본 특허 공개 제2006-184037호 공보 참조).

날 끝의 형상 검사에 있어서는, 날 끝의 양측 모서리의 윤곽 형상이 검사되는 것 외에, 날 끝의 폭, 즉 양측 모서리의 거리에 대해서도 검사된다.

전술한 패턴 검사 장치에서는 워크 표면의 선상 패턴이 포함되는 영역만을 선택하고, 검사 범위를 한정함으로써, 검사하는 화상의 처리 시간 및 데이터양을 억제하는 것이 행해지고 있다.

예를 들어, 문헌 2의 검사 장치에서는 마우스 등의 조작 수단에 의해, 검사 대상을 둘러싸는 프레임을 그리고, 이에 의해 화면 상에 검사 범위를 지정하고 있다. 또한, 문헌 3의 검사 장치에서는 검사 대상을 둘러싸는 프레임이 되는 도형을 선택하고, 이 프레임을 화면 상에 배치함으로써, 검사 범위를 지정하고 있다.

그러나, 어떤 장치에 있어서도, 검사 범위의 지정은 작업자가 행하고 있고, 이것이 작업자의 부담이 됨과 함께, 자동화의 방해가 된다는 문제가 있다.

또한, 전술한 패턴 검사 장치에서는 각각의 검색 구획에 있어서, 워크 화상과 기준 화상의 비교를 행하기 위해, 미리 기준 화상을 준비해 둘 필요가 있다.

특히, 워크의 표면에 형성되는 선상 패턴이 미세한 형상인 경우, 그 식별에 높은 해상도가 필요해, 기준 화상의 데이터양이 방대해진다는 문제가 있다.

따라서, 전술한 펀칭 다이의 날 끝 등, 선상 패턴을 갖는 워크의 결함 검사에 기존의 패턴 검사 장치를 사용하는 것으로 하면, 전술한 검사 범위를 지정하는 조작의 문제 및 기준 화상 준비의 문제를 피할 수 없어, 효율적인 결함 검사가 어렵다는 문제가 있었다.

그리고, 동일한 문제는 전술한 펀칭 다이와 같은 돌조가 연속하는 선상 패턴으로 한정되지 않고, 홈이 연속하는 선상 패턴이나, 워크 표면에 광학적으로 다른 특성의 선상을 연속시킨 패턴에 있어서도 마찬가지였다.

본 발명의 목적은 표면에 선상 패턴이 형성되는 워크의 결함 검사를 효율적으로 행할 수 있는 결함 검사 방법 및 결함 검사 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 결함 검사 방법은 표면에 선상 패턴이 형성된 워크에 대해, 상기 선상 패턴의 결함을 검사하는 결함 검사 방법이며, 상기 선상 패턴을 따라 검사 화상을 순차 촬영하는 촬영 공정과, 상기 검사 화상에 대해 순차 결함 검사를 행하는 검사 공정을 갖고, 상기 검사 공정에서는 상기 검사 화상에 포함되는 상기 선상 패턴의 연속성 및 화상 면적 중 적어도 어느 하나에 기초하여 결함을 판정하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에서는 검사 화상에 포함되는 선상 패턴의 연속성 및 화상 면적 중 적어도 어느 하나에 기초하여 결함을 판정하므로, 기준 화상을 미리 준비해 둘 필요가 없다. 또한, 검사 화상은 선상 패턴을 따라 순차 촬영하므로, 검사 구획을 지정하는 조작을 행할 필요가 없다.

따라서, 본 발명에 따르면, 표면에 선상 패턴이 형성되는 워크의 결함 검사를 효율적으로 행할 수 있다.

본 발명의 결함 검사 방법에 있어서, 상기 검사 공정에서는 상기 검사 화상을, 광학적 특성의 상위에 기초하여, 상기 선상 패턴을 나타내는 패턴 영역과, 상기 패턴 영역 외측의 패턴 외 영역으로 구분하고, 상기 패턴 영역 및 상기 패턴 외 영역의 면적을 계산하고, 다른 상기 검사 화상과의 비교에서 면적이 변동되어 있지 않으면 결함 없음으로 판정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 패턴 영역 및 패턴 외 영역의 면적으로서는, 검사 화상에 있어서의 각각의 면적, 화소수를 이용할 수 있고, 어느 한쪽의 점유 비율 등을 이용해도 된다. 또한, 비교하는 다른 검사 화상으로서는, 예를 들어 인접하는 하나 앞의 검사 화상을 이용할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 검사 화상 중의 패턴 영역 및 패턴 외 영역의 면적 계산이라는 간단한 조작으로, 검사 공정으로서의 결함 판정을 행할 수 있다. 예를 들어, 일정 폭으로 연속하는 선상 패턴이면, 이 선상 패턴을 따라 촬영된 검사 화상에 있어서의 패턴 영역 및 패턴 외 영역의 면적은 어느 부위에서든 일정해진다. 이로 인해, 본 발명과 같이, 선상 패턴을 따라 촬영된 복수의 검사 화상에 대해, 각각 패턴 영역 및 패턴 외 영역의 면적을 계산하고, 순차 비교함으로써, 검사 공정으로서의 결함 판정을 효율적으로 행할 수 있다.

본 발명의 결함 검사 방법에 있어서, 상기 검사 공정에서는 상기 검사 화상을, 광학적 특성의 상위에 기초하여, 상기 선상 패턴을 나타내는 패턴 영역과, 상기 패턴 영역 외측의 패턴 외 영역으로 구분하고, 상기 패턴 영역 및 상기 패턴 외 영역의 경계선을 상기 선상 패턴의 윤곽으로 하여 검출하고, 상기 윤곽이 연속적이면 결함 없음으로 판정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 윤곽이 연속적인지 여부의 판정은 하나의 검사 화상에 있어서, 윤곽의 임의의 부위와 이것에 인접하는 부위의, 폭 방향의 변위 또는 기울기 각도의 검출에 의해 행할 수 있다. 또한, 인접하는 다른 검사 화상의 윤곽과의 비교에 의해, 동일한 연속성을 판정해도 된다.

또한, 윤곽이 연속적이란, 윤곽에, 결함에 상당하는 소기의 불연속성이 없는 경우로 한다. 결함에 상당하는 불연속성이란, 윤곽선에 현저한 만곡부나 굴곡부가 있는 경우, 주위보다도 급격하게 곡률이 커지는 부분이 있는 경우, 임의의 점의 전후에서 윤곽선이 교차하는 코너부가 있는 경우 등이다. 선상 패턴의 코너부라도, 굴곡이 곡선으로 구성되어 있는 경우, 윤곽이 연속적인 것으로서 판정 가능한 경우가 있다. 또한, 본 발명에 있어서, 선상 패턴은 직선 부분으로 구성되는 것으로 한정되지 않고, 일부 내지 전체가 곡선으로 구성되어 있어도 된다.

본 발명에 있어서, 불연속으로 판정하는 정도는 검사해야 할 결함의 정도에 기초하여 적절히 설정하면 된다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 검사 화상에 있어서의 선상 패턴의 윤곽의 검출 및 그 연속성의 판정이라는 간단한 조작으로, 검사 공정으로서의 결함 판정을 행할 수 있다. 예를 들어, 연속하는 선상 패턴에 결손이 있으면, 당해 부분의 윤곽은 불연속이 되고, 인접하는 부위와의 비교에 의해 용이하게 판정할 수 있다.

본 발명의 결함 검사 방법에 있어서, 상기 검사 화상은 소정 형상의 검사 프레임으로 지정되고, 상기 촬영 공정에서는 상기 선상 패턴의 임의의 부위에 최초의 상기 검사 프레임을 할당한 후, 상기 선상 패턴의 인접하는 부위에 다음의 상기 검사 프레임을 순차 할당함으로써, 상기 선상 패턴을 따른 복수의 상기 검사 화상을 촬영하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에서는 선상 패턴의 전체 또는 임의의 구간에 대해, 선상 패턴을 따른 복수의 검사 화상을 촬영할 수 있고, 검사 공정에 있어서의 선상 패턴의 연속성 및 화상 면적 중 적어도 어느 하나에 기초하는 결함의 판정에 적합한 검사 화상을 얻을 수 있다.

본 발명의 결함 검사 방법에 있어서, 상기 워크는 가공 프로그램에 따라 동작하는 가공 장치에 의해 표면에 선상 패턴이 형성되는 것이고, 상기 촬영 공정에서는 상기 가공 프로그램에 포함되는 상기 선상 패턴의 형상 데이터에 기초하여, 상기 검사 화상을 순차 촬영하는 부위를 이동시키는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 검사 화상을 순차 촬영하는 동작 시의 이동 경로를, 워크를 가공하기 위한 가공 프로그램을 참조하여 설정할 수 있다. 따라서, 이동 경로를 설정하기 위해, 별도로 워크를 촬영하거나, 매뉴얼 조작으로 지시할 필요를 없앨 수 있다.

본 발명의 결함 검사 방법에 있어서, 상기 워크를 가공한 상기 가공 장치에 카메라를 장착하고, 상기 카메라에 의해 상기 검사 화상을 촬영하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 워크에 선상 패턴을 가공한 후, 즉시 선상 패턴의 결함 검사를 실행할 수 있다. 이로 인해, 가공의 후검사를 위해 워크를 이동하는 등의 조작을 없앨 수 있다. 그리고, 가공 장치를 결함 검사에도 겸용할 수 있어, 설비 비용 및 설비 공간을 삭감할 수 있다.

본 발명의 결함 검사 방법에 있어서, 상기 촬영 공정에서는 상기 선상 패턴을 따라 카메라를 이동시키면서, 상기 선상 패턴을 스트로보로 간헐적으로 조명하고, 상기 스트로보로 조명되고 있는 기간에 상기 카메라로 상기 검사 화상을 촬영하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 선상 패턴을 따라 이동하는 카메라를, 정지시키지 않고, 스트로보 촬영함으로써, 선명한 검사 화상을 얻을 수 있다. 이로 인해, 이동과 정지를 반복하여 촬영을 행하는 경우에 비해, 촬영을 단시간에 행할 수 있다. 그리고, 하이 스피드 카메라 등의 특수한 카메라가 아니어도 고속 촬영을 행할 수 있으므로, 설비 비용을 저감할 수 있다.

본 발명의 결함 검사 장치는 표면에 선상 패턴이 형성된 워크에 대해, 상기 선상 패턴의 결함을 검사하는 결함 검사 장치이며, 상기 선상 패턴을 따라 검사 화상을 순차 촬영하는 촬영부와, 상기 검사 화상에 대해 순차 결함 검사를 행하는 검사부를 갖고, 상기 검사부는 상기 검사 화상에 포함되는 상기 선상 패턴의 연속성 및 화상 면적 중 적어도 어느 하나에 기초하여 결함을 판정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 촬영부로서는, 예를 들어 워크를 가공하는 공작 기계에 장착된 카메라를 이용할 수 있고, 검사부로서는, 공작 기계를 제어하는 제어 장치를 이용할 수 있다. 제어 장치로서는, 공작 기계에 접속되는 NC 장치(수치 제어 장치)나, NC 장치에 접속되는 외부의 컴퓨터 시스템 등을 이용할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 결함 검사 장치에서는 전술한 본 발명의 결함 검사 방법과 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면, 기준 화상을 미리 준비해 둘 필요가 없고, 또한 검사 화상의 촬영에 있어서 검사 구획을 지정하는 조작이 필요없다. 따라서, 본 발명에 따르면, 표면에 선상 패턴이 형성되는 워크의 결함 검사를 효율적으로 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 장치 구성을 도시하는 모식도.
도 2는 상기 실시 형태의 워크를 도시하는 사시도.
도 3은 상기 실시 형태의 워크를 도시하는 부분 파단 확대 사시도.
도 4는 상기 실시 형태의 촬영 공정을 도시하는 사시도.
도 5는 상기 실시 형태의 촬영 공정을 도시하는 도면으로, (A) 평면도 및 (B) 단면도.
도 6은 상기 실시 형태의 검사 공정에서의 정상적인 상태를 도시하는 평면도.
도 7은 상기 실시 형태의 검사 공정에서의 결함 검출을 도시하는 평면도.
도 8은 상기 실시 형태의 검사 공정에서의 별도의 결함 검출을 도시하는 평면도.
도 9는 상기 실시 형태에서 검사 가능한 다른 선상 패턴을 도시하는 사시도.
도 10은 본 발명의 다른 실시 형태의 촬영 공정을 도시하는 사시도.

이하, 본 발명의 일 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

〔결함 검사 장치(1)〕

도 1에 있어서, 결함 검사 장치(1)는 공작 기계(2)의 주축 헤드(26)에 카메라(3)를 장착하여 구성되어 있다.

공작 기계(2)는 주축(27)에 장착된 공구(4)에 의해, 워크(9)에 대한 삼차원 가공을 행하는 것이다.

공작 기계(2)는 베드(21)의 상면에 테이블(22) 및 문형의 컬럼(23)을 갖고, 컬럼(23)의 크로스 레일(24)에는 새들(25)을 통해 주축 헤드(26)가 지지되고, 주축 헤드(26)에는 주축(27)이 지지되어 있다.

테이블(22)은 베드(21)에 대해 X축 방향으로 이동 가능해지고, 새들(25)은 크로스 레일(24)을 따라 Y축 방향으로 이동 가능해지고, 주축 헤드(26)는 새들(25)에 대해 Z축 방향으로 이동 가능하다.

이들 3축 이동에 의해, 테이블(22)에 적재된 워크(9)에 대해, 카메라(3) 및 공구(4)를 3차원 이동시키는 것이 가능하다.

공작 기계(2)에 있어서의 삼차원 동작을 제어하기 위해, 공작 기계(2)에는 제어 장치(5)가 접속되고, 제어 장치(5)에는 제어용 컴퓨터 시스템(6)이 접속되어 있다.

제어 장치(5)는 기존의 수치 제어 장치이고, 컴퓨터 시스템(6)으로부터의 제어 명령에 기초하여, 공작 기계(2)의 동작을 제어한다. 제어 장치(5)에는 워크(9)를 가공하기 위한 공작 기계(2)의 동작을 기술한 가공 프로그램(51)이 기록되어 있다.

가공 프로그램(51)은 제어 장치(5)로의 조작에 의해 실행되거나, 또는 컴퓨터 시스템(6)을 통해 제어 장치(5)에 지시함으로써 실행되고, 공작 기계(2)의 동작을 제어한다. 이에 의해, 공작 기계(2)에 있어서는, 공구(4)에 의한 워크(9)의 가공이 행해져, 워크(9)에 소정 형상을 형성할 수 있다.

컴퓨터 시스템(6)에는 본 발명의 결함 검사 방법에 기초하는 동작을 공작 기계(2)에 실행시키기 위한 검사 프로그램(62)이 기록되어 있다.

또한, 컴퓨터 시스템(6)에는 검사 프로그램(62)에서 참조하기 위해, 제어 장치(5)에 기록된 가공 프로그램(51)과 동일한 가공 프로그램(61)이 기록되어 있다.

본 실시 형태의 결함 검사 장치(1)에 있어서는, 공작 기계(2)에 장착된 카메라(3)가 촬영부이고, 검사 프로그램(62)을 따라 동작하는 컴퓨터 시스템(6)이 검사부이다.

〔워크(9)〕

도 2에 있어서, 본 실시 형태의 워크(9)는 스티커의 펀칭 다이로서 사용되는 것이고, 평탄한 상면(91)에 펀칭날이 되는 돌조(92)가 형성되어 있다.

돌조(92)는 환상으로 연속한 볼록 형상의 선상 패턴이고, 워크(9)의 기재(90)의 표면을, 엔드밀 등의 공구(4)로 절삭함으로써 깎아 내어진 것이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 돌조(92)는 선단면(93)이 평탄해지고, 이 선단면(93)은 돌조(92)의 전체 길이에 걸쳐서 동일한 높이로 가공되어 있다.

돌조(92)는 펀칭날로서 사용하기 위해, 선단면(93)의 폭이 작고, 근원, 즉 기재(90)의 측의 폭이 커지도록, 단면 삼각 형상의 산형으로 형성되어 있고, 돌조(92)의 양측의 측면(94, 95)은 각각 경사면으로 되어 있다.

〔결함 검사 수순〕

본 실시 형태에서는 전술한 공작 기계(2)에 공구(4)를 장착한 상태에서, 제어 장치(5)에서 가공 프로그램(51)을 실행함으로써, 전술한 돌조(92)(선상 패턴)를 갖는 워크(9)를 형성한다.

그리고, 가공 후, 공작 기계(2)에 장착된 카메라(3)를 사용하여, 컴퓨터 시스템(6)에서 검사 프로그램(62)을 실행함으로써, 선상 패턴인 돌조(92) 중에서도 펀칭날로서 기능하는 선단면(93)의 형상에 있어서의 결함 검사를 행한다.

검사 프로그램(62)에 기초하는 결함 검사는 이하에 설명하는 촬영 공정 및 검사 공정에 의해 행해진다.

〔촬영 공정〕

촬영 공정에서는 공작 기계(2)에 장착된 카메라(3)에 의해, 워크(9)의 돌조(92)를 촬영한다.

도 4에 있어서, 카메라(3)에 의한 촬영은 워크(9)의 표면에 있어서 검사 프레임 Pf로 둘러싸인 영역에 대해 행해진다. 그리고, 카메라(3)로 촬영된 화상은 제어 장치(5)로부터 컴퓨터 시스템(6)으로 전송되고, 검사 화상 P로서 순차 기록된다.

검사 화상 P에 있어서의 해상도는 워크(9)의 전체에 대해 미세한 돌조(92)의 선단면(93)을 검사하는 데 충분한 높은 해상도가 된다. 따라서, 검사 화상 P의 넓이는 돌조(92)의 전체를 한번에 촬영할 수 있을 만큼 넓게 할 수 없다.

따라서, 검사 프로그램(62)을 실행하는 컴퓨터 시스템(6)은 공작 기계(2)를 동작시켜, 카메라(3)를 돌조(92)를 따라 이동시키고, 카메라(3)의 검사 프레임 Pf를 순차 이동시켜 촬영을 반복해서 행한다.

이와 같이, 돌조(92)를 따라 촬영된 복수의 검사 화상 P를 순차 연속시킴으로써, 돌조(92)의 전체를 촬영할 수 있다.

촬영 공정에 있어서, 돌조(92)를 따라 카메라(3)를 이동시키기 위해, 검사 프로그램(62)을 실행하는 컴퓨터 시스템(6)은 컴퓨터 시스템(6)에 유지되어 있는 가공 프로그램(61)을 참조하여, 그 가공 명령의 내용으로부터 돌조(92)의 위치 및 형상의 데이터를 취득한다. 그리고, 취득된 돌조(92)의 형상 데이터에 기초하여, 돌조(92)를 추적하도록 카메라(3)의 이동 경로를 설정한다.

구체적으로는, 돌조(92)의 임의의 부위에 최초의 검사 프레임 Pf를 할당하고, 이 검사 프레임 Pf에서 촬영을 행하여 검사 화상 P를 취득한 후, 돌조(92)를 따라 검사 프레임 Pf의 하나분만큼 이동하고, 먼저 촬영을 종료한 검사 프레임 Pf와 인접하는 부위에, 다음의 검사 프레임 Pf를 할당하고, 검사 화상 P의 촬영을 행한다. 이하, 돌조(92)를 추적하면서 순차 이동과 촬영을 반복함으로써, 돌조(92)의 전체를 커버하는 복수의 검사 화상 P를 취득할 수 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 검사 프레임 Pf 및 순차 촬영된 검사 화상 P는 그 영역이, 돌조(92)의 폭 방향으로 연장되는 직사각 형상이 된다.

검사 프레임 Pf는 도 5의 (A)부 및 (B)부에 도시한 바와 같이, 돌조(92)의 선단면(93)을 중심으로, 양측이 경사진 측면(94, 95)을 넘어 워크(9)의 상면(91)에 도달하도록 설정되어 있다.

그리고, 복수의 검사 화상 P는 각각의 긴 변이 순차 인접한 상태에서, 돌조(92)를 따라 배치된다. 전술한 검사 프레임 Pf의 이동은 복수의 검사 화상 P가 이와 같은 배열이 되도록 행해진다.

〔검사 공정〕

검사 공정은 전술한 촬영 공정이 돌조(92)의 전체에 대해 완료되기 전에 개시된다. 즉, 다른 부위에서 촬영 공정을 실행하면서, 이미 촬영 완료된 검사 화상 P에 대해 결함 검사를 실행한다.

검사 공정에 있어서는, 검사 화상 P 중의 영역 면적에 관한 면적 검사와, 검사 화상 P에 나타나는 윤곽의 연속성에 관한 연속성 검사의 2개의 검사를 실행한다.

검사 공정에서는 검사 화상 P에 대해, 광학적 특성의 상위에 기초하여, 선상 패턴을 나타내는 패턴 영역과, 패턴 영역 외측의 패턴 외 영역으로 구분한다.

도 6에 있어서, 인접하는 검사 화상 P1, P2, P3에는 그 폭 방향의 중앙에 세로로 연장되는 명부 영역 AC1, AC2, AC3이 나타나고, 그 양측에는 암부 영역 AL1, AL2, AL3 및 암부 영역 AR1, AR2, AR3이 나타나 있다.

명부 영역 AC1, AC2, AC3은 선상 패턴인 돌조(92)의 선단면(93)을 카피한 영역(패턴 영역)이다. 선단면(93)은 평탄해지고 또한 카메라(3)에 정면 대향됨으로싸, 조명광의 대부분을 반사하여 카메라(3)에 입사시키므로, 검사 화상 P1, P2, P3에 있어서는 밝은 영역이 된다.

암부 영역 AL1, AL2, AL3 및 암부 영역 AR1, AR2, AR3은 선상 패턴인 돌조(92)의 측면(94, 95)을 카피한 영역(패턴 외 영역)이다. 이들의 측면(94, 95)은 카메라(3)에 대해 경사진 면이고, 카메라(3)에 입사되는 조명광의 반사광이 적고, 검사 화상 P1, P2, P3에 있어서는 어두운 영역이 된다.

〔면적 검사〕

면적 검사에서는 각 검사 화상 P1 내지 P3에 있어서, 명부 영역 AC1 내지 AC3 및 암부 영역 AL1 내지 AR3의 각 화소수를 적산하고, 그 변동으로부터 결함을 판정한다.

구체적으로는, 검사 화상 P1에 있어서, 명부 영역 AC1은 20화소, 암부 영역 AL1이 40화소, 암부 영역 AR1이 40화소였던 것으로 한다.

도 6에 있어서는, 다음의 검사 화상 P2 및 그 다음의 검사 화상 P3에서, 명부 영역 AC2, AC3은 각각 20화소, 암부 영역 AL2, AL3이 각각 40화소, 암부 영역 AR2, AR3이 각각 40화소이다.

즉, 검사 화상 P1 내지 P3에 있어서, 명부 영역 AC1 내지 AC3 및 암부 영역 AL1 내지 AR3의 각 화소수에는 변동이 없다.

따라서, 검사 화상 P1 내지 P3이 촬영된 부위의 돌조(92)의 선단면(93)에는 결함이 없다고 판정한다.

도 7에 있어서는, 검사 화상 P1, P2는 전술한 도 6과 동일하지만, 검사 화상 P3에서는 좌측의 암부 영역 AL3이 돌출되고, 명부 영역 AC3의 일부에 들어가 있다.

이와 같은 상태에서는, 암부 영역 AL3은 40화소를 초과하고, 명부 영역 AC3은 20화소를 하회한다. 즉, 검사 화상 P3에 있어서는, 검사 화상 P1, P2에 대해, 명부 영역(패턴 영역) 및 암부 영역(패턴 외 영역)의 면적이 변동되므로, 결함 있음으로 판정한다.

이와 같은 도 7의 결함은 선단면(93)의 변 모서리에 결함이 발생했을 때 등에 검출된다.

또한, 도 8에 도시하는 검사 화상 P3과 같이, 선단면(93)이 폭 방향으로 왜곡된 경우, 다른 검사 화상 P1, P2에 대해, 명부 영역 AC3의 화소수에 변동이 없어도, 양측의 암부 영역 AL3, AR3의 화소수가 변동되므로, 결함으로서 검출할 수 있다.

〔연속성 검사〕

도 8에 있어서, 전술한 바와 같이, 검사 화상 P3과 같이, 선단면(93)이 폭 방향으로 왜곡된 경우, 명부 영역(패턴 영역)의 윤곽의 연속성, 즉 암부 영역(패턴 외 영역)과의 경계선의 형상에 있어서의 연속성을 검사함으로써, 결함을 판정할 수 있다.

연속성 검사에서는, 각 검사 화상 P1 내지 P3에 있어서, 명부 영역 AC1 내지 AC3과 암부 영역 AL1 내지 AL3의 경계선 EL1 내지 EL3 및, 명부 영역 AC1 내지 AC3과 암부 영역 AR1 내지 AR3의 경계선 ER1 내지 ER3을, 이들을 선상 패턴인 돌조(92)의 선단면(93)의 윤곽으로 하여 검출한다.

이들 경계선 EL1 내지 EL3 및 경계선 ER1 내지 ER3은 명부 영역 AC1 내지 AC3과 암부 영역 AL1 내지 AL3의 밝기의 차 및 명부 영역 AC1 내지 AC3과 암부 영역 AR1 내지 AR3의 밝기의 차로부터, 각각 위치를 검출할 수 있다.

여기서, 검사 화상 P1, P2에서는, 경계선 EL1, EL2는 직선적으로 연장되어 있다. 그러나, 검사 화상 P3에서는 암부 영역 AL3이 명부 영역 AC3에 침출하고, 경계선 EL3은 호상으로 만곡되어 있다. 그 결과, 경계선 EL1, EL2의 연장선(검사 화상 P3에 쇄선으로 표시)에 대해, 경계선 EL3은 크게 어긋나게 되고, 이를 결함으로서 판정한다.

마찬가지로, 경계선 ER1, ER2에 대해, 경계선 ER3은 호상으로 만곡되어 있고, 경계선 ER1, ER2의 연장선(검사 화상 P3에 쇄선으로 표시)에 대해, 경계선 ER3은 크게 어긋나게 되고, 이를 결함으로서 판정한다.

〔검사의 종료〕

전술한 바와 같은 촬영 공정 및 검사 공정을 순차 실행하여, 면적 검사 및 연속성 검사의 어느 것에서도 결함이 발견되지 않고 선상 패턴인 돌조(92)를 한바퀴 돌면, 검사한 워크(9)는 「결함 없음」으로 하고 결함 검사를 종료한다.

한편, 면적 검사 및 연속성 검사 중 어느 하나에서, 결함이 발견되면, 그 시점에서 촬영 공정 및 검사 공정의 순차 실행을 중지하고, 그 워크(9)에 결함을 기록한다.

〔실시 형태의 효과〕

본 실시 형태에서는 검사 공정에 있어서, 검사 화상 P에 나타나는 선상 패턴인 돌조(92)의 연속성 및 화상 면적 중 적어도 어느 하나에 기초하여 결함을 판정할 수 있고, 결함 검사에 있어서 돌조(92)의 기준 화상을 미리 준비해 둘 필요가 없다.

또한, 촬영 공정에 있어서, 검사 화상 P는 선상 패턴인 돌조(92)를 따라 순차 촬영하므로, 작업자가 검사 구획을 지정하는 조작을 행할 필요가 없다.

따라서, 표면에 선상 패턴인 돌조(92)가 형성된 워크(9)의 결함 검사를 효율적으로 행할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 검사 공정에 있어서 면적 검사를 채용하였으므로, 검사 화상 P 중의 패턴 영역(명부 영역 AC1 내지 AC3) 및 패턴 외 영역(암부 영역 AL1 내지 AR3)의 면적의 계산이라는 간단한 조작으로, 검사 공정으로서의 결함 판정을 행할 수 있다.

특히, 본 실시 형태에서는 각 검사 화상 P1 내지 P3 중의 각 영역의 화소수를 적산하고, 다른 검사 화상에서의 화소수와 비교하도록 하였으므로, 검사 공정으로서의 결함 판정을 더욱 효율적으로 행할 수 있다.

본 실시 형태에서는 검사 공정에 있어서 연속성 검사도 행하도록 하였으므론, 결함 검사를 더욱 확실하게 행할 수 있다.

연속성 검사에 있어서는, 검사 화상 P에 있어서의 선상 패턴의 윤곽의 검출(명부 영역 및 암부 영역의 경계선 검출) 및 그 연속성의 판정이라는 간단한 조작으로, 검사 공정으로서의 결함 판정을 행할 수 있다.

본 실시 형태에서는 촬영 공정에 있어서, 선상 패턴인 돌조(92)를 따라 검사 프레임 Pf를 순차 할당하고, 복수의 검사 화상 P를 촬영하도록 하였으므로, 검사 공정에 있어서의 전술한 면적 검사 및 연속성 검사에 적합한 검사 화상을 얻을 수 있다.

특히, 본 실시 형태에서는 검사 화상 P를 순차 촬영하는 동작 시의 이동 경로를, 워크(9)를 가공하기 위한 가공 프로그램(51)과 동일한 가공 프로그램(61)을 참조하여 설정할 수 있다. 따라서, 이동 경로를 설정하기 위해, 별도로 워크(9)를 촬영하거나, 매뉴얼 조작으로 지시할 필요를 없앨 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 워크(9)를 가공한 공작 기계(2)에 카메라(3)를 장착하고, 이 카메라(3)에 의해 검사 화상 P를 순차 촬영하도록 하였으므로, 워크(9)에 선상 패턴인 돌조(92)를 가공한 후, 즉시 그 결함 검사를 실행할 수 있다.

이로 인해, 가공 후, 검사를 위해 워크(9)를 이동 탑재하는 등의 조작을 없앨 수 있다. 그리고, 공작 기계(2)를 결함 검사 장치(1)로서 겸용할 수 있어, 설비 비용 및 설비 스페이스를 삭감할 수 있다.

〔다른 실시 형태〕

본 발명은 전술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내의 변형 등은 본 발명에 포함된다.

상기 실시 형태에서는 검사 공정에 있어서, 면적 검사 및 연속성 검사의 양쪽을 행하였지만, 어느 한쪽만을 행해도 된다.

면적 검사로서는, 상기 실시 형태와 같이, 검사 화상 P 중의 패턴 영역(명부 영역 AC1 내지 AC3) 및 2개의 패턴 외 영역(암부 영역 AL1 내지 AL3 및 암부 영역 AR1 내지 AR3)의 각각의 면적을 계산하는 것으로 한정되지 않는다.

예를 들어, 2개의 패턴 외 영역(암부 영역 AL1 내지 AL3 및 암부 영역 AR1 내지 AR3)을 합쳐서, 밝은 패턴 영역과 어두운 패턴 외 영역의 2개를 계산하도록 해도 된다.

특히, 2개의 영역으로서 취급하는 경우, 검사 화상 P를 2개의 영역에서 나누므로, 밝은 패턴 영역과 어두운 패턴 외 영역 중 어느 하나의 면적(화소수)을 계산할 수 있으면, 이를 검사 프레임 Pf에 의해 기지의 검사 화상 P의 전체 면적(전체 화소수)으로부터 감산함으로써, 다른 쪽의 면적도 산출할 수 있다.

이와 같은 면적 검사에서도, 도 7과 같은 명부 영역 AC3의 편측의 윤곽이 만곡되는 결함의 검출이 가능하다.

연속성 검사로서는, 상기 실시 형태와 같이, 검사 화상 P 중의 패턴 영역(명부 영역 AC1 내지 AC3)과 양측의 패턴 외 영역(암부 영역 AL1 내지 AL3 및 암부 영역 AR1 내지 AR3)의 경계선에 대해, 인접하는 검사 화상 P와의 비교를 행하는 것으로 한정되지 않는다.

예를 들어, 동일한 검사 화상 P 중에서, 거기에 나타나는 경계선의 연속성을 검사하여, 결함에 상당하는 불연속성을 검출하도록 해도 된다.

상기 실시 형태에서는 검사 대상의 선상 패턴으로서, 도 2에 도시하는 직사각형의 돌조(92)를 사용하였다. 상기 실시 형태의 검사 대상은 각 부가 직선으로 구성된 직사각형으로 한정되지 않고, 일부 내지 전체가 곡선으로 구성된 선상 패턴이어도 되고, 예를 들어 도 9에 도시하는 원형의 돌조(92A)를 사용해도 된다.

상기 실시 형태에서는, 촬영 공정에 있어서, 소정 형상의 검사 프레임 Pf를 사용하여 촬영을 행하고, 일정한 사이즈의 검사 화상 P를 복수 취득하고 있었다.

이에 대해, 촬영 시에 검사 프레임 Pf를 사용하지 않고, 돌조(92) 등의 선상 패턴에 따른 형상 및 치수의 화상을 취득하고, 이를 검사 공정에서 검사해도 된다.

단, 본 실시 형태와 같이, 복수의 검사 화상 P를 일정한 형상 치수로 함으로써, 검사 공정에 있어서의 검사를 효율적으로 처리할 수 있다.

상기 실시 형태에서는 선상 패턴인 돌조(92)의 일부에서 촬영 공정을 실행하면서, 이미 검사 화상 P가 촬영 완료된 부위에 대해, 검사 공정을 실행함으로써, 이들의 촬영 공정 및 검사 공정을 병렬적으로 행하여, 처리 시간의 효율화를 도모하고 있었다.

단, 선상 패턴인 돌조(92)에 대해 촬영 공정을 순차 실행하고, 돌조(92)의 전체에 대해 검사 화상 P를 취득한 후, 통합하여 검사 공정을 실행하도록 해도 된다.

상기 실시 형태에서는 촬영 공정에 있어서, 카메라(3)를 돌조(92)(선상 패턴)를 따라 이동시키면서, 검사 프레임 Pf를 사용하여 촬영을 행하고, 복수의 검사 화상 P를 취득하고 있었다. 통상의 카메라(3)에서는 선명한 화상을 얻기 위해, 촬영 위치에 있어서 정지할 필요가 있다. 즉, 카메라(3)는 이동~정지~촬영~이동이라는 동작을 반복하게 되어, 처리 시간이 길어질 가능성이 있다.

이에 대해, 본 발명의 다른 실시 형태로서, 스트로보 촬영을 채용할 수 있다.

도 10에 있어서, 본 실시 형태는 기본적으로 전술한 도 1 내지 도 9의 실시 형태와 동일한 구성을 갖는다. 단, 카메라(3)에 인접하여 스트로브 라이트(3A)가 설치되고, 카메라(3)의 검사 프레임 Pf를 커버하는 영역 Lf를 강한 광으로 간헐적으로 조명 가능하다.

이와 같은 본 실시 형태에서는 카메라(3)를 돌조(92)를 따라 연속적으로 이동시키고, 그 동안에, 스트로브 라이트(3A)로 돌조(92)를 간헐적으로 조명하고, 조명되고 있는 동안에 카메라(3)로 촬영을 행한다.

이에 의해, 돌조(92)는 스트로브 라이트(3A)의 강한 광으로 조명되어, 카메라(3)로 촬영되는 화상을 선명하게 할 수 있다. 또한, 카메라(3)는 정지할 필요가 없으므로, 촬영의 처리 시간을 단축할 수 있다.

그 결과, 하이 스피드 카메라를 사용하지 않고도 고속으로 선명한 화상을 얻을 있게 되어, 설비 비용을 저감할 수 있다.

상기 실시 형태에서는 워크(9)를 가공하는 공작 기계(2)에 있어서, 주축(27)에 공구(4)를 장착하고, 또한 주축 헤드(26)에 카메라(3)를 장착함으로써, 결함 검사 장치(1)로서 사용되도록 하고 있었다.

그러나, 공작 기계(2)에 카메라(3)와 공구(4)를 동시에 설치하는 것은 아니고, 교환식으로 해도 된다. 예를 들어, 주축(27)에 공구(4)를 장착하여 워크(9)의 가공을 행한 후, 공구(4)를 제거하고, 그 대신에 주축(27)에 카메라(3)를 장착하고, 워크(9)의 촬영을 행하도록 해도 된다.

이와 같이 카메라(3)를 주축(27)에 장착하는 경우, 주축 헤드(26)에 카메라(3)를 장착할 필요가 없고, 자동 공구 교환 장치를 사용하여 간단하게 카메라(3)를 장착할 수 있다.

단, 공구(4)와 카메라(3)를 빈번히 교환하는 것은 효율적이지 않으므로, 공구(4)에 의한 워크(9)의 가공이 모두 완료된 후, 카메라(3)에 의한 돌조(92)(선상 패턴)의 촬영을 순차 행한다는 수순으로 한정된다.

이에 대해, 상기 실시 형태와 같이, 공작 기계(2)에 카메라(3) 및 공구(4)를 설치해 두면, 워크(9)의 일부를 가공하고, 가공할 수 있었던 부분을 촬영하고, 다음 부분을 가공하고, 더 촬영하는 등의 수순도 채용할 수 있다.

상기 실시 형태에서는 공작 기계(2)에 카메라(3)를 장착하여 결함 검사 장치(1)로서 겸용하였지만, 워크(9)를 가공하는 공작 기계(2)와는 별도로, 전용의 결함 검사 장치(1)를 사용해도 된다.

이 경우, 공작 기계(2)의 제어 장치(5)에서 실행되는 가공 프로그램(51) 또는 그것에 지정되는 돌조(92)의 형상(선상 패턴)을 취출하고, 전용의 결함 검사 장치(1)에 도입하여 촬영 공정에서 이용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 실시 형태에서는 워크(9)를 가공하기 위해 제어 장치(5)에 기록된 가공 프로그램(51)과 동일한 가공 프로그램(61)을 컴퓨터 시스템(6)에도 기록해 두고, 이 가공 프로그램(61)을 참조하여, 촬영 공정에 있어서 선상 패턴인 돌조(92)의 추적을 행하였다. 그러나, 워크(9)를 가공하는 가공 프로그램(51, 61)과는 별도로 선상 패턴의 형상 데이터가 있으면, 이것을 이용해도 된다.

Claims (8)

1. 표면에 선상 패턴이 형성된 워크에 대해, 상기 선상 패턴의 결함을 검사하는 결함 검사 방법이며,
   상기 선상 패턴을 따라 검사 화상을 순차 촬영하는 촬영 공정과, 상기 검사 화상에 대해 순차 결함 검사를 행하는 검사 공정을 갖고,
   상기 검사 공정에서는 상기 검사 화상에 포함되는 상기 선상 패턴의 연속성 및 화상 면적 중 적어도 어느 하나에 기초하여 결함을 판정하는 것을 특징으로 하는, 결함 검사 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 검사 공정에서는 상기 검사 화상을, 광학적 특성의 상위에 기초하여, 상기 선상 패턴을 나타내는 패턴 영역과, 상기 패턴 영역 외측의 패턴 외 영역으로 구분하고,
   상기 패턴 영역 및 상기 패턴 외 영역의 면적을 계산하고,
   다른 상기 검사 화상과의 비교에서 면적이 변동되어 있지 않으면 결함 없음으로 판정하는 것을 특징으로 하는, 결함 검사 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 검사 공정에서는 상기 검사 화상을, 광학적 특성의 상위에 기초하여, 상기 선상 패턴을 나타내는 패턴 영역과, 상기 패턴 영역 외측의 패턴 외 영역으로 구분하고,
   상기 패턴 영역 및 상기 패턴 외 영역의 경계선을 상기 선상 패턴의 윤곽으로 하여 검출하고,
   상기 윤곽이 연속적이면 결함 없음으로 판정하는 것을 특징으로 하는, 결함 검사 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 검사 화상은 소정 형상의 검사 프레임으로 지정되고,
   상기 촬영 공정에서는 상기 선상 패턴의 임의의 부위에 최초의 상기 검사 프레임을 할당한 후, 상기 선상 패턴의 인접하는 부위에 다음의 상기 검사 프레임을 순차 할당함으로써, 상기 선상 패턴을 따른 복수의 상기 검사 화상을 촬영하는 것을 특징으로 하는, 결함 검사 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 워크는 가공 프로그램에 따라 동작하는 가공 장치에 의해 표면에 선상 패턴이 형성되는 것이고,
   상기 촬영 공정에서는 상기 가공 프로그램에 포함되는 상기 선상 패턴의 형상 데이터에 기초하여, 상기 검사 화상을 순차 촬영하는 부위를 이동시키는 것을 특징으로 하는, 결함 검사 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 워크를 가공한 상기 가공 장치에 카메라를 장착하고, 상기 카메라에 의해 상기 검사 화상을 촬영하는 것을 특징으로 하는, 결함 검사 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촬영 공정에서는 상기 선상 패턴을 따라 카메라를 이동시키면서, 상기 선상 패턴을 스트로보로 간헐적으로 조명하고, 상기 스트로보로 조명되고 있는 기간에 상기 카메라로 상기 검사 화상을 촬영하는 것을 특징으로 하는, 결함 검사 방법.
8. 표면에 선상 패턴이 형성된 워크에 대해, 상기 선상 패턴의 결함을 검사하는 결함 검사 장치이며,
   상기 선상 패턴을 따라 검사 화상을 순차 촬영하는 촬영부와, 상기 검사 화상에 대해 순차 결함 검사를 행하는 검사부를 갖고,
   상기 검사부는 상기 검사 화상에 포함되는 상기 선상 패턴의 연속성 및 화상 면적 중 적어도 어느 하나에 기초하여 결함을 판정하는 것을 특징으로 하는, 결함 검사 장치.

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