WO2017014320A1 - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

画像撮影前に、検査対象物の種類に応じた背景色が設定される。画像取得部（５２）はＣＣＤカメラ（２０）から検査対象物のカラー画像を取得し、ＨＳＶ変換部（５４）がＨＳＶのデータへ変換する。品質判定部（５６）は、ＨＳＶ変換後のデータをもとに品質判定を行う。具体的には、品質判定部（５６）は、彩度及び明度に関して検査閾値内にある画素を背景の画素として、検査閾値外の値を検査対象物の画素と判断する。そして、品質判定部（５６）は、検査対象物の画素と判断された数が所定以上の場合、ほつれ（８８）が発生していると判断する。

Description

検査装置及び検査方法

　本発明は、検査装置及び検査方法に係り、特に、電線を端子に接続する部分の不良発生を検出する検査装置及び検査方法に関する。

　カメラを用いて端子圧着部における導線のホツレの検出等を行う技術が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に開示の技術は、圧着端子の圧着部に所定色相の圧着部照明光を照射し、さらに圧着部の背景体に圧着部照明光とは異なる色相の背景体照明光を照射する。その結果、圧着部における電線の被覆色と背景体の背景色が、例えば、白色又はグレー色で両者の色相差が小さい場合でも、圧着部及び背景体にそれぞれ照射される異なる色相の圧着部照明光及び背景体照明光によって広がり、撮像手段で得られた圧着部及び背景体の撮像データのコントラストが大きくなる。その結果、その撮像データを画像処理したとき、圧着状態の良、不良の判断精度を向上させている。

日本国特開２００５－１２７３５号公報

　ところで、特許文献１に開示の技術では、上述の様に、電線の被覆位置を検出しやすいように、被覆の色により、背景の色を照明で変えるが、照度によっては検査結果にバラツキが生じることがあり、照度が変化しても的確に不良を検出する技術が求められていた。特に、近年では芯線にアルミニウム（合金を含む）が用いられるケースが増えているが、アルミニウムの芯線（アルミ線）において、その傾向が強く、対策の技術への要望が強くなっていた。

　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電線を端子に接続する部分の不良発生を検出する検査装置及び検査方法を提供することにある。

　前述した目的を達成するために、本発明に係る運検査装置及び検査方法は、下記（１）～（４）を特徴としている。
（１）　端子が接続された電線を検査対象物として、接続部分における不良を検査する検査装置であって、
　背景色が、ＨＳＶ色空間の明度と彩度をそれぞれに設定された閾値以上の範囲になるように設定されて撮影された検査対象物の画像を取得する画像取得部と、
　前記取得した画像のデータを、ＨＳＶデータに変換するＨＳＶ変換部と、
　前記ＨＳＶデータに変換後の画像データをもとに、背景と前記検査対象物との領域に分離し、前記検査対象物の領域が所定以上である場合に、不良が発生していると判定する判定部と、
　を備える検査装置。

（２）　前記背景色の明度と彩度をそれぞれに設定された閾値以上の範囲になるように、照明を制御する照明制御部を備える上記（１）に記載の検査装置。

（３）　前記電線の芯線は、アルミ線の束であって、
　前記判定部は、前記アルミ線のほつれを不良として検出する
　上記（１）または（２）に記載の検査装置。

（４）　端子が接続された電線を検査対象物として、接続部分における不良を検査する検査方法であって、
　背景色のＨＳＶ色空間における明度と彩度を、それぞれに設定された閾値以上の範囲になるように、検査対象物に光を照射する照射工程と、
　前記光が照射された前記検査対象物の画像データをＲＧＢデータとして取得する画像取得工程と、
　前記ＲＧＢデータをＨＳＶデータへ変換するＨＳＶ変換工程と、
　前記ＨＳＶデータに変換後の画像データをもとに、背景と前記検査対象物との領域に分離し、前記検査対象物の領域が所定以上である場合に、不良が発生していると判定する判定工程と、
　を有する検査方法。

　本発明によれば、端子が接続された電線を検査対象物として、接続部分における不良を検査する際に、的確に不良を検出することができる。

図１は、実施形態に係る、アルミ線の束を撮影した図である。 図２（ａ）～図２（ｃ）は、実施形態に係る、図１の測定場所（明暗部）における画素値（ＲＧＢの値）をＨＳＶ変換して、度数分布で示したグラフである。 図３は、実施形態に係る、照度を変化させたときのアルミ線の明度と彩度の関係を示すグラフである。 図４（ａ）および図４（ｂ）は、実施形態に係る、背景色の明度及び彩度を各１４０とした場合の画像例を示す図である。 図５は、実施形態に係る、本実施形態に係る検査システムの概要を示す図である。 図６は、実施形態に係る、検査対象物である端子部が接続された電線を示す図である。 図７は、実施形態に係る、検査用コンピュータの構成を示す機能ブロック図である。 図８は、実施形態に係る、検査対象物の検査領域を説明する図である。 図９は、実施形態に係る、検査の手順を示すフローチャートである。

　以下、発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、画像処理によって端子圧着部における芯線（導線）のホツレの検出の新しい技術を導入する。この技術では、検査対象物（端子に電線を圧着した製品）の画像を取得する際に、照明をコントロールすることで検査対象物の背景色の明度及び彩度を所望の領域内に制御するものである。

　まず、本実施形態で提案する技術の基本的概念を説明する。図１は、アルミ線の束を撮影した図である。この図は、照度５００ルクスの条件でＲＧＢ画像としてＣＣＤカメラで撮影したものである。図２は、図１の測定場所（明暗部）における画素値（ＲＧＢの値）をＨＳＶ変換して、度数分布で示したものである。図２（ａ）は色相（Ｈ）の分布を示し、図２（ｂ）は彩度（Ｓ）の分布を示し、図２（ｃ）は明度（Ｖ）の分布を示す。なお、画像データのＲＧＢ色空間からＨＳＶ色空間への変換は公知の変換式を用いる。

　図２（ａ）の色相（Ｈ）の分布に示されるように、色相値全域にわたって分布している。アルミニウムは、銀色無彩色金属であり、一般には色相値を特定できないとされている。したがって、理論上も上述のような分布を示すことになる。

　図２（ｂ）の彩度（Ｓ）の分布に示されるように、彩度値全域にわたって分布しているといえる。図１に示す様に、アルミ線の束の検査対象領域は、凹凸が大きく、光の当たり方が不均一となる。その結果、彩度がばらついてしまう。

　図２（ｃ）は明度（Ｖ）の分布に示されるように、明度値全域にわたって分布している。これも、図２（ｂ）と同様に、アルミ線の束の検査対象領域は、凹凸が大きく、光の当たり方が不均一となることに起因する。

　このように、芯線にアルミ線を用いている場合、色相、彩度、明度のそれぞれ単独の閾値を用いて画像処理により芯線のほつれを認識することは困難であることが分かる。

　このような状況のもと、本願発明者は、次の知見を得た。すなわち、図１に示すようなアルミ線の芯線の画像をＨＳＶ系で表した場合に、明度と彩度との関係において、値を取らない領域が存在することを確認した。図３は、照度を変化させたときのアルミ線の明度と彩度の関係を示すグラフである。ここでは、照度３００ｌｘ、５００ｌｘ、９００ｌｘについての結果と理論式によるグラフをプロットしている。また、照度３００ｌｘ、５００ｌｘ、９００ｌｘの各照度におけるサンプル数（画素数）Ｎは、それぞれ２００画素としている。

　明度が低い側（暗部側）では、彩度は比較的高い値までとるが、明度が高い側（明部（ハレーション）側）では低い値をとる。理論式のグラフと近似する範囲に実際の値（計測値）が存在しているのが分かる。別の見方をすると、明度及び彩度のそれぞれ所定値以上の範囲には、計測値がないことが分かる。例えば、明度＞１００、彩度＞１００の範囲には計測値が存在しない。そこで、画像処理を用いて芯線のほつれを検出する場合には、検査対象物（端子付き電線）の背景を、明度及び彩度に関して計測値として存在しない範囲の色とすることで、的確にほつれを判断できる。

　図４は背景色の明度及び彩度を各１４０とした場合の画像例を示している。図４（ａ）はカラー画像として示した図で、図４（ｂ）は画像処理を施した図である。ここでは、検査領域で示す部分に画像処理を施し、アルミ線と背景とを分離している。

　以上の基本概念を用いた具体的な検査装置を以下に説明する。
　図５は、本実施形態に係る検査システム１０の概要を示す図である。検査システム１０は、ＣＣＤカメラ２０と、検査用コンピュータ４０と、照明３０とを備え、検査台９９の上に置かれた検査対象物８０の不良発生有無を画像処理によって検査する。ＣＣＤカメラ２０は例えばカラー画像（ＲＧＢ画像）を取得する。照明３０はＬＥＤ光源を有し、検査用コンピュータ４０の制御により検査対象物８０の背景色を所望の色に照らすことができる。

　図６は、検査対象物８０である端子部８１が接続された電線８２を示した図であり、当該状態がＣＣＤカメラ２０によって撮影される。電線８２の被覆８５が剥がされたアルミ芯線８６の末端部分が圧着部８７で端子部８１に圧着固定されている。圧着固定には、例えば超音波圧着が用いられる。図示の領域Ｘ１に示すように、被覆８５の端部において、ほつれ８８が発生することがあるため、そのほつれ８８を検査システム１０が検出する。

　図７は検査用コンピュータ４０の構成を示す機能ブロック図であって、検査用コンピュータ４０は、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等のハードウェア及びそれらで実行されるアプリケーションによって構成される。

　検査用コンピュータ４０は、検査処理部５０と、データ記録部６０とを備える。検査処理部５０は、画像取得部５２と、ＨＳＶ変換部５４と、品質判定部５６と、照明制御部５８とを備える。

　画像取得部５２は、ＣＣＤカメラ２０の撮像結果をカラー画像、すなわちＲＧＢの各値として取得する。

　ＨＳＶ変換部５４は、画像取得部５２が取得したカラー画像のデータ（ＲＧＢ値）をＨＳＶ系のデータに変換する。変換式は、上述の様に公知の変換式を用いる。

　品質判定部５６は、ＨＳＶ変換部５４で変換された画像データを解析し、検査対象物８０に不良が発生しているか、すなわち、ほつれ８８が発生しているか否かを判断する。具体的な判断手法については、図９のフローチャートで後述する。

　照明制御部５８は、照明３０を制御し、検査対象物８０に照射する光の色・強さを制御する。より具体的には、照明制御部５８は、検査対象物８０の背景色が所望になるように照明３０を制御する。

　データ記録部６０は、部品管理部６２と、画像蓄積部６４と、基準保持部６６と、検査結果蓄積部６８とを備える。

　部品管理部６２は、検査対象物８０の管理番号のデータ等を保持する。検査は、この管理番号と対応付けして行われる。画像蓄積部６４は、撮影した検査対象物８０の画像データを所定期間保持する。画像データは、ＲＧＢのデータでもＨＳＶ変換後のデータでもよい。基準保持部６６は、背景色及び検査閾値を検査対象物８０の種類と関連づけて保持する。検査閾値は、明度と彩度のそれぞれについて設定される。例えば、検査閾値は、明度＞１００、彩度＞１２０と設定され、さらに、背景色は、その検査閾値内に含まれる値、例えば、明度＝１４０、彩度＝１４０と設定される。なお、種類によって背景色を変更せず一定の場合には、背景色は１つの色となる。ここで、背景色として、明度と彩度が規定される。検査結果蓄積部６８は、検査結果を検査対象物８０の管理番号と関連づけて記録し保持する。

　以上の構成による検査処理の流れを説明する。図８は、検査対象物８０の検査領域を説明する図である。また、図９は、検査の手順を示すフローチャートである。

　検査対象物８０の撮影前に、照明制御部５８は基準保持部６６を参照して検査対象物８０の種類に応じた背景色を設定する（Ｓ１０）。なお、背景色は、検査員の指定を受けてもよい。

　背景色の設定が完了すると、画像取得部５２はＣＣＤカメラ２０から検査対象物８０のカラー画像を取得する（Ｓ１２）。その後、ＨＳＶ変換部５４が取得したカラー画像のデータの形式を、ＲＧＢのデータからＨＳＶのデータへ変換する（Ｓ１４）。

　品質判定部５６は、ＨＳＶ変換後のデータをもとに品質判定を行う（Ｓ１６）。一般に、検査対象物８０（端子部８１付きの電線８２）は、その形状及び検査台９９上の位置が決まっている。したがって、アルミ芯線８６のほつれ８８が発生する領域をある程度の範囲に絞ることができる。そこで、品質判定部５６は、図８に示すように、被覆８５からアルミ芯線８６が露出する位置から端子部８１に向けた所定の範囲（ここでは第１～第３の検査領域Ａ１～Ａ３）に対して画像処理を施す。第１～第３の検査領域Ａ１～Ａ３は、それぞれ、例えば１００画素×１００画素の正方形の領域である。なお、公知のオートアライメント技術によって、検査対象物８０の向き及び背景との境界を把握する技術が用いられてもよい。

　品質判定部５６は、画像処理にもとづき、第１～第３の検査領域Ａ１～Ａ３のそれぞれにおいて、彩度及び明度に関して検査閾値内にある画素を背景の画素として、検査閾値外の値を検査対象物８０の画素と判断する。そして、品質判定部５６は、検査対象物８０の画素と判断された数が所定以上の場合、ほつれ８８が発生していると判断する。

　品質判定が終了すると、品質判定部５６は判定結果を所定の形式で通知するとともに判定結果を検査対象物８０の管理番号と関連づけて検査結果蓄積部６８に記録する（Ｓ１８）。

　このような処理を行うことで、電線８２のアルミ芯線８６が端子部８１に圧着される部分において、ほつれ８８等の不良が発生していることを的確に検出することができる。特に、アルミ芯線８６の場合、上述のようにアルミ線の束の特性上、色相、彩度、明度のそれぞれ単独の閾値を用いて画像処理により芯線のほつれを認識することは困難であった。しかし、背景色の彩度と明度を適切に設定した上で画像処理を施すことで、アルミ芯線８６のほつれ８８を的確に検出することができる。

　以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素及びその組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、実施形態では、背景色の範囲として、明度と彩度のそれぞれを所定値以上とする処理例を例示したが、これに限る趣旨では無い。あくまでも、アルミ芯線８６の画像が取らない値の範囲が選択されていればよく、例えば、数式で表される範囲でもよいし、また、事前に複数サンプルの検査対象物８０を用いて画像処理によるキャリブレーションによって範囲を定めてもよい。また、当然に、より安全サイドを求める場合には、厳しい範囲（明度、彩度ともより大きい値）が選択されるものである。

　ここで、上述した本発明に係る検査装置及び検査方法の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［４］に簡潔に纏めて列記する。

　[１]　端子が接続された電線を検査対象物（８０）として、接続部分における不良を検査する検査装置であって、
　背景色が、ＨＳＶ色空間の明度と彩度をそれぞれに設定された閾値以上の範囲になるように設定されて撮影された検査対象物の画像を取得する画像取得部（５２）と、
　前記取得した画像のデータを、ＨＳＶデータに変換するＨＳＶ変換部（５４）と、
　前記ＨＳＶデータに変換後の画像データをもとに、背景と前記検査対象物との領域に分離し、前記検査対象物の領域が所定以上である場合に、不良が発生していると判定する判定部（品質判定部５６）と、
　を備える検査装置。
　［２］　前記背景色の明度と彩度をそれぞれに設定された閾値以上の範囲になるように、照明（３０）を制御する照明制御部（５８）を備える上記［１］に記載の検査装置。
　［３］　前記電線の芯線は、アルミ線の束であって、
　前記判定部は、前記アルミ線のほつれ（８８）を不良として検出する
　上記［１］または［２］に記載の検査装置。
　［４］　端子が接続された電線を検査対象物として、接続部分における不良を検査する検査方法であって、
　背景色のＨＳＶ色空間における明度と彩度を、それぞれに設定された閾値以上の範囲になるように、検査対象物に光を照射する照射工程と、
　前記光が照射された前記検査対象物の画像データをＲＧＢデータとして取得する画像取得工程と、
　前記ＲＧＢデータをＨＳＶデータへ変換するＨＳＶ変換工程と、
　前記ＨＳＶデータに変換後の画像データをもとに、背景と前記検査対象物との領域に分離し、前記検査対象物の領域が所定以上である場合に、不良が発生していると判定する判定工程と、
　を有する検査方法。

　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

　本出願は、2015年7月22日出願の日本特許出願（特願2015－144798）
に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

　本発明によれば、端子が接続された電線を検査対象物として、接続部分における不良を検査する際に、的確に不良を検出することができるという効果を奏する。この効果を奏する本発明は、電線を端子に接続する部分の不良発生を検出する検査装置及び検査方法に関して有用である。

　１０　検査システム
　２０　ＣＣＤカメラ
　３０　照明
　４０　検査用コンピュータ
　５０　検査処理部
　５２　画像取得部
　５４　ＨＳＶ変換部
　５６　品質判定部
　５８　照明制御部
　６０　データ記録部
　６２　部品管理部
　６４　画像蓄積部
　６６　基準保持部
　６８　検査結果蓄積部
　８０　検査対象物
　９９　検査台

Claims (4)

1. 　端子が接続された電線を検査対象物として、接続部分における不良を検査する検査装置であって、
   　背景色が、ＨＳＶ色空間の明度と彩度をそれぞれに設定された閾値以上の範囲になるように設定されて撮影された検査対象物の画像を取得する画像取得部と、
   　前記取得した画像のデータを、ＨＳＶデータに変換するＨＳＶ変換部と、
   　前記ＨＳＶデータに変換後の画像データをもとに、背景と前記検査対象物との領域に分離し、前記検査対象物の領域が所定以上である場合に、不良が発生していると判定する判定部と、
   　を備える検査装置。
2. 　前記背景色の明度と彩度をそれぞれに設定された閾値以上の範囲になるように、照明を制御する照明制御部を備える請求項１に記載の検査装置。
3. 　前記電線の芯線は、アルミ線の束であって、
   　前記判定部は、前記アルミ線のほつれを不良として検出する
   　請求項１または２に記載の検査装置。
4. 　端子が接続された電線を検査対象物として、接続部分における不良を検査する検査方法であって、
   　背景色のＨＳＶ色空間における明度と彩度を、それぞれに設定された閾値以上の範囲になるように、検査対象物に光を照射する照射工程と、
   　前記光が照射された前記検査対象物の画像データをＲＧＢデータとして取得する画像取得工程と、
   　前記ＲＧＢデータをＨＳＶデータへ変換するＨＳＶ変換工程と、
   　前記ＨＳＶデータに変換後の画像データをもとに、背景と前記検査対象物との領域に分離し、前記検査対象物の領域が所定以上である場合に、不良が発生していると判定する判定工程と、
   　を有する検査方法。

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