外観検査方法およびその装置
【課題】物品の欠けを不良品とし異物の付着を良品として良否判定を行うにあたり、良否判定の誤認を防止し、無駄ばねを抑制する。
【解決手段】検査領域生成部１６は、検査対象である物品Ｇの濃淡画像について指定した着目領域から検査領域を生成する。方向値画像生成部１４は、検査領域に含まれる画素の濃度勾配に対応付けた方向値を各画素の画素値とする方向値画像を生成する。着目画素抽出部１７は、方向値画像のうち物品の欠けに相当する特定の方向値を持つ画素を着目画素として抽出する。演算部１８は、検査領域において方向値を持つすべての画素の画素数に対する着目画素の画素数の割合を算出する。判定部１９は、演算過程において求めた割合を正常範囲として規定した数値範囲と比較し前記割合が当該数値範囲を逸脱しているときに物品に欠けが存在すると判定する。
【解決手段】検査領域生成部１６は、検査対象である物品Ｇの濃淡画像について指定した着目領域から検査領域を生成する。方向値画像生成部１４は、検査領域に含まれる画素の濃度勾配に対応付けた方向値を各画素の画素値とする方向値画像を生成する。着目画素抽出部１７は、方向値画像のうち物品の欠けに相当する特定の方向値を持つ画素を着目画素として抽出する。演算部１８は、検査領域において方向値を持つすべての画素の画素数に対する着目画素の画素数の割合を算出する。判定部１９は、演算過程において求めた割合を正常範囲として規定した数値範囲と比較し前記割合が当該数値範囲を逸脱しているときに物品に欠けが存在すると判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象である物品を撮像した画像に基づいて物品における欠けと異物付着とを判別する外観検査方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、微細回路パターンを検査対象とし画像処理技術を用いて異物と凹凸とを識別する技術が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１では、検査対象の微分画像において微分値が所定値以上である画素を欠陥候補点とし、欠陥候補点を基準にして所定幅の検査用画素列を設定している。そして、検査用画素列内に欠陥候補点の微分方向値と同一の微分方向値が存在しないか、同一の微分方向値が存在しかつ検査領域内において連続して存在しない場合に、欠陥候補点を異物と判定している。また、検査両画素列内に欠陥候補点の微分方向値と同一の微分方向値が存在しかつ検査領域内において連続して存在している場合には欠陥候補点を凹凸と判定してしている。
【特許文献１】特開２００７−５７４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の技術は、凹凸を良品とし、異物を不良品と判定しており、同一の微分方向値を持つ画素の連続性に着目して良否の判定を行っているものであるから、凹凸を異物を誤判定してしまう可能性が低減されている。しかしながら、同一の微分方向値を持つ画素が連続するような形状の異物であるときには、不良品を良品と誤認する可能性が残る。
【０００４】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、物品の欠けを不良品とし異物の付着を良品として良否判定を行うにあたり、不良品を良品と誤認せず、しかも良品を不良品と誤認する可能性を低減することにより、いわゆる無駄ばねを抑制した外観検査方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、検査対象である物品の濃淡画像について指定した着目領域から検査領域を生成する検査領域生成過程と、検査領域に含まれる画素の濃度勾配に対応付けた方向値を各画素の画素値とする方向値画像を生成する方向値画像生成過程と、方向値画像のうち物品の欠けに相当する特定の方向値を持つ画素を着目画素として抽出する着目画素抽出過程と、検査領域において方向値を持つすべての画素の画素数に対する着目画素の画素数の割合を算出する演算過程と、演算過程において求めた割合を正常範囲として規定した数値範囲と比較し前記割合が当該数値範囲を逸脱しているときに物品に欠けが存在すると判定する判定過程とを有することを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記検査領域生成過程は、前記物品の輪郭線を含む予備検査領域を生成する第１過程と、予備検査領域に含まれる画素を２値化することにより抽出される特徴点の連結領域を囲む検査領域を生成する第２過程とを有することを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、前記検査領域は、前記連結領域に外接する矩形領域であることを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明では、請求項２の発明において、前記検査領域は、前記連結領域の外周縁に沿って外周縁の外側に設定された境界線に囲まれる領域であることを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれかの発明において、前記判定過程では、前記方向値を用いて欠けが存在すると判定した後に、前記検査領域に含まれる画素の濃淡値の平均値を求め、当該平均値が規定の閾値未満である場合には欠けではないと再判定することを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明では、請求項１〜５のいずれかの発明において、前記物品は平面視において多角形状であって、前記着目画素抽出過程では、前記検査領域が前記物品の輪郭線のうちのコーナ部分を含む場合には、当該コーナ部分を挟む直線部分の方向値の間の方向値を物品の欠けに相当する特定の方向値として用い、前記検査領域が前記物品の輪郭線のうち直線部分のみを含む場合には、前記直線部分の方向値の前後の方向値を物品の欠けに相当する特定の方向値として用いることを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明では、請求項１〜５のいずれかの発明において、前記物品は平面視において多角形状であって、前記着目画素抽出過程では、前記検査領域が前記物品の輪郭線のうちのコーナ部分を含む場合には、当該コーナ部分を挟む直線部分の方向値の間の方向値と各直線部分の方向値とを物品の欠けに相当する特定の方向値として用い、前記検査領域が前記物品の輪郭線のうち直線部分のみを含む場合には、前記直線部分の方向値の前後の方向値と前記直線部分の方向値とを物品の欠けに相当する特定の方向値として用いることを特徴とする。
【００１２】
請求項８の発明は、検査対象である物品の濃淡画像を撮像する撮像部と、検査対象である物品の濃淡画像について指定した着目領域から検査領域を生成する検査領域生成部と、検査領域に含まれる画素の濃度勾配に対応付けた方向値を各画素の画素値とする方向値画像を生成する方向値画像生成部と、方向値画像のうち物品の欠けに相当する特定の方向値を持つ画素を着目画素として抽出する着目画素抽出部と、検査領域において方向値を持つすべての画素の画素数に対する着目画素の画素数の割合を算出する演算部と、演算部において求めた割合を正常範囲として規定した数値範囲と比較し前記割合が当該数値範囲を逸脱しているときに物品に欠けが存在すると判定する判定部とを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項９の発明では、請求項８の発明において、前記撮像部は、前記物品を撮像する撮像装置と、物品を照明する照明装置と、撮像装置と物品との間に配置され照明装置から出射した光線を撮像装置の光軸と平行な方向に反射し物体からの反射光を撮像装置に入射させるハーフミラーとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、検査領域内において特定の方向値を持つ画素の画素数が、検査領域内において方向値を持つすべての画素の画素数に占める割合を用いて欠けの有無を判別するから、欠けと異物付着とを分けることにより、良品である異物付着を不良品と判断する無駄ばねを抑制することができる。また、従来構成のように、特定の方向値を持つ画素の連続性については考慮せず、特定の方向値を持つ画素の画素数が検査領域において方向値を持つ画素の画素数に占める割合を用いて欠けを不良品として良否判定を行うから、不良品を良品と誤認することがない。とくに、欠け特有の条件を用いて欠けの有無を判定するから、他の欠陥とは区別して欠けを抽出することが可能になる。このことにより、良品において切欠が形成される物品については、切欠の存在により良品と判定することが可能になる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、検査領域を特徴点の連結領域を囲む部位に絞り込んでいるから、検査対象となる画素数が少なくなり、短時間での処理が可能になる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、検査領域を連結領域に外接する矩形領域しているから、連結領域の座標を用いて検査領域を簡単に設定することができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、検査領域の外周縁に沿って外周縁の外側に設定された境界線に囲まれる領域を検査領域に用いるから、検査領域が特徴点の連結領域の近傍のみになり、判定の精度を高めることになる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、特徴点の連結領域の濃淡値の傾向として、欠けは異物付着に比較して濃度が大きいことを利用し、方向値によって欠けと判別された場合でも、検査領域に含まれる画素の濃淡値の平均値に基づいて欠けと異物付着との判別を再度行うから、異物付着を発見しやすくなり、結果的に良品を無駄ばねする可能性を低減することになる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、欠けの特徴を持つ方向値の画素に着目して欠けの有無を判定するから、欠けを精度よく判別することができる。
【００２０】
請求項７の発明によれば、欠けの特徴を持つ方向値の画素に着目し、しかも請求項６の方法よりも多くの画素を対象とするから、欠けを見逃すことなく抽出することができる。
【００２１】
請求項８の発明によれば、検査領域内において特定の方向値を持つ画素の画素数が、検査領域内において方向値を持つすべての画素の画素数に占める割合を用いて欠けの有無を判別するから、欠けと異物付着とを分けることにより、良品である異物付着を不良品と判断する無駄ばねを抑制することができる。また、従来構成のように、特定の方向値を持つ画素の連続性については考慮せず、特定の方向値を持つ画素の画素数が検査領域において方向値を持つ画素の画素数に占める割合を用いて欠けを不良品として良否判定を行うから、不良品を良品と誤認することがない。
【００２２】
請求項９の発明によれば、いわゆる同軸落射照明を行うことにより、物品の表面を一様に照明することができ、照明による濃度勾配が発生しにくく、方向値を用いた判別において判別精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に説明する実施形態では、図１に示す構成の検査装置を用いるものとする。この検査装置は、検査対象となる物品Ｇを撮像する撮像部２と、撮像部２から出力される濃淡画像に対する画像処理により着目する情報（すなわち、物品Ｇにおける欠けの有無、異物付着の有無）を抽出する画像処理装置１とにより構成される。本実施形態で検査対象とする物品Ｇは、成形品であって、たとえば配線器具の器体などを想定している。
【００２４】
画像処理装置１は、プロセッサを備える専用装置として構成することができるが、汎用のコンピュータに後述する機能を実現するプログラムを実行させる構成であってもよい。画像処理装置１には、処理過程において生成される画像を表示するモニタ装置３と、キーボードやマウスのような汎用の入力装置４とが接続される。モニタ装置３は画像出力部３２を介して接続され、入力装置４は入力インターフェイス３３を介して接続される。
【００２５】
撮像部２は、図２に示すように、物品Ｇを撮像するＴＶカメラのような撮像装置２１と、物品Ｇを照明する照明装置２２と、撮像装置２１と物品Ｇとの間に配置され照明装置２２から出射した光線を物品Ｇの表面に対して撮像装置２１の光軸と平行な方向に反射するとともに物体Ｇからの反射光を撮像装置２１に入射させるハーフミラー２３とにより構成される。
【００２６】
撮像装置２１は物品Ｇに正対して配置され、ハーフミラー２３は、撮像装置２１の光軸上において、光軸に対して４５度の角度で交差する形で撮像装置２１と物品Ｇとの間に配置される。したがって、撮像装置２１はハーフミラー２３を通して物品Ｇを撮像する。
【００２７】
一方、照明装置２２は、光線の出射方向が撮像装置２１の光軸に直交し、かつ出射光線がハーフミラー２３によって直交方向に向きを変えられる位置に配置される。また、照明装置２２は、物品Ｇの表面を一様に照明することができる面光源を備える。したがって、照明装置２２からの光線により物品Ｇの表面を一様に照明した状態で、撮像装置２１により物品Ｇを撮像することが可能になる。この照明技術は、同軸落射照明として知られている。
【００２８】
撮像装置２１で撮像された物品Ｇの画像は、画像処理装置１に設けた画像取込部１１を通して画像記憶部１２に濃淡画像として格納される。画像取込部１１は、撮像装置１１から出力された画像をフレーム単位で切り出す機能を有し、さらに撮像装置２１がアナログ出力である場合には、アナログ−デジタル変換を行う機能を有する。画像記憶部１２は、ハードディスク装置を含むが、以下の説明では半導体メモリを想定している。画像記憶部１２には、画像処理装置１における各処理段階において生成される画像を記憶するとともに、画像処理に伴って生じるデータを一時的に保存する作業メモリとしても用いられる。
【００２９】
画像処理装置１は、物品Ｇの欠けの有無と物品Ｇの異物付着の有無とを判別する目的で用いられる。欠けと異物付着とを画像処理により判別することは従来から試みられているが、欠けと異物付着とに関して考察したところ、成形品である物品Ｇに欠けが生じる場合にはエッジの方向の偏りが大きく、異物付着の場合にはエッジの方向の偏りが小さいという知見が得られた。本発明は、この知見に基づいて成形品の欠けと異物付着とを判別する技術を提供するものである。
【００３０】
画像処理装置１において物品Ｇの欠けと異物付着との判別を行うために、物品Ｇにおいて検査領域を設定する必要がある。検査領域を設定するには、まず画像記憶部１２に格納された濃淡画像をモニタ装置３に表示し、物品Ｇにおいて欠けが存在すると考えられる着目領域Ａ１（図４参照）を設定する。着目領域Ａ１は、あらかじめ定めておくことができるが、モニタ装置３の画面を見ながら入力装置４を操作することによって設定することも可能である。着目領域Ａ１は、物品Ｇにおける輪郭線（一般には、物品Ｇの外周縁となる輪郭線）の一部を含むように設定される。着目領域Ａ１の設定には着目領域指定部１３が用いられる。
【００３１】
着目領域指定部１３において着目領域Ａ１が決められると、着目領域Ａ１から物品Ｇの輪郭線を抽出するために、着目領域Ａ１に含まれる画素について方向値が求められる。方向値は以下の手順で求める。
【００３２】
濃淡画像内では、一般に、物品Ｇの輪郭線が存在する部位において濃淡値が大きく変化するから、濃淡値を二値化するか濃度勾配を二値化すれば輪郭線を抽出することができる。また、輪郭線の部位において濃度勾配の方向に直交する方向を輪郭線の方向として用いることが可能である。画像処理では、濃度勾配は微分絶対値として算出することができ、濃度勾配の方向に直交する方向は微分方向値として抽出することができる。
【００３３】
いま、図３に示すように、着目画素Ｐ０について８近傍の画素を用いるとすれば、以下のように計算により微分絶対値および微分方向値を算出することができる。ただし、Ｐ１〜Ｐ８は８近傍の画素の濃淡値である。
微分絶対値＝（ΔＨ２＋ΔＶ２）１／２
微分方向値＝ｔａｎ−１（ΔＶ／ΔＨ）＋π／２
ΔＨ＝（Ｐ４＋Ｐ５＋Ｐ６）−（Ｐ２＋Ｐ１＋Ｐ８）
ΔＶ＝（Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４）−（Ｐ６＋Ｐ７＋Ｐ８）
微分方向値は、０〜２πの間の任意の値を取り得るから、微分方向値をそのまま用いると処理が複雑になる。そこで、４５度の角度区間ごとに右回りに増加する１〜８の整数値を対応付け、この整数値を方向値として用いる。図３に示す画素Ｐ０を着目画素とすれば、微分方向値が−２２．５〜２２．５度の範囲であるときに方向値を１とし、微分方向値が２２．５〜６７．５度の範囲であるときに方向値を２とするのである。簡略化して言えば、画素Ｐ０から画素Ｐ１に向かう微分方向値を持つときに方向値が１、画素Ｐ０から画素Ｐ２に向かう微分方向値を持つときに方向値が２になる。ここに、画素Ｐ０から他の画素に向かう向きは、明領域を右手として画素Ｐ０から輪郭線に沿って進む向きを意味する。なお、着目画素の周囲の濃度変化が小さい場合には、当該画素には方向値を与えない。つまり、方向値を求めるために微分絶対値を求め、微分絶対値が規定した閾値以下である画素については方向値を与えない。
【００３４】
上述のようにして求めた方向値を各画素の画素値とした画像を方向値画像と呼ぶ。方向値画像では、方向値１〜８にそれぞれ特定色を対応付けてあり、モニタ装置３の画面に方向値画像を表示する際には、各画素の方向値ごとに色分けされた画像が表示される。たとえば、方向値１〜８に対して、それぞれ白、赤、橙、黄、緑、水色、青、紫などの色を対応付ける。方向値画像は、方向値画像生成部１４において画像記憶部１２に格納されている濃淡画像を用いて生成され、濃淡画像とともに画像記憶部１２に格納される。
【００３５】
着目領域Ａ１に含まれる物品Ｇの輪郭線上の画素には方向値が付与されているから、輪郭線追跡部１５において、方向値を追跡することにより輪郭線を抽出する。輪郭線追跡部１５では、まず着目領域Ａ１の内部でラスタスキャンを行うことにより方向値を持つ画素を抽出し、この画素を起点にする。起点の画素が抽出されると、輪郭線上での方向値の特性を利用し、着目画素の方向値に対する隣接画素の方向値がたとえば±２（方向値が負になる場合には９を加算する）の範囲内であるときに、隣接画素を次の着目画素とするという手順で着目領域Ａ１の中で輪郭線を追跡する。なお、着目領域Ａ１には物品Ｇの輪郭線以外のノイズも含まれる可能性があるから、連続した画素の画素数が規定数以下であるときには、輪郭線として採用しない。
【００３６】
輪郭線追跡部１５において着目領域Ａ１の範囲における物品Ｇの輪郭線を抽出した後、検査領域生成部１６において、着目領域Ａ１の中で抽出した物品Ｇの輪郭線から規定したオフセット分の画素（たとえば、４〜５画素）だけ物品Ｇの外側を境界線とする予備検査領域Ａ２（図４参照）を設定する。
【００３７】
予備検査領域Ａ２の設定に際しては、着目領域Ａ１の中で抽出した輪郭線の概略形状を指定する。たとえば、物品Ｇの輪郭線が平面視において矩形状であり、かつ物品Ｇの輪郭線の直線部分の延長方向が、濃淡画像の水平方向と垂直方向とに略一致しているときには、輪郭線のうち直線部分かコーナ部分かを指定する。さらに、直線部分であれば、物品Ｇの上下左右のどの輪郭線を着目領域Ａ１に含むのかを指定し、コーナ部分であれば、物品Ｇの４個のコーナ部分のどれを着目領域Ａ１に含むのかを指定する。輪郭線の概略形状の指定には、検査領域生成部１６において用意した選択肢をモニタ装置３の画面に表示し、入力装置４の操作により選択肢を選択する方法を採用すればよい。物品Ｇは平面視において矩形以外の多角形状であってもよいが、以下の説明では矩形状である場合を例として説明する。
【００３８】
着目領域Ａ１から予備検査領域Ａ２を生成するには、まず、上述のようにして指定した物品Ｇの輪郭線に相当する方向値を着目領域Ａ１から抽出し、当該方向値により区切られる領域のうち、指定した側の領域を含むように予備検査領域Ａ２を生成する。
【００３９】
たとえば、物品Ｇの右下のコーナ部分を指定した場合には、着目領域Ａ１の中で方向値を持つ画素はＬ字状に並び、かつ着目領域Ａ１において左上の領域が物品Ｇに相当するから、方向値を持つ画素で区切られる領域のうち左上側の領域に予備検査領域Ａ２を設定する。
【００４０】
予備検査領域Ａ２は、着目領域Ａ１よりも狭い領域であるから、着目領域Ａ１について以下の処理を行う場合に比較すると処理対象となる画素数を低減させることができ、短時間で判定結果を得ることが可能になる。あるいはまた、処理時間を同程度とすれば、判定精度を高めることが可能になる。しかしながら、予備検査領域Ａ２は、依然として欠けや異物に比較すれば大きい領域になるから、本実施形態では、予備検査領域Ａ２からさらに絞り込んだ検査領域Ａ３（図５参照）を設定している。
【００４１】
そのため、本実施形態では、予備検査領域Ａ２に含まれる画素の２値化を行うことにより２値画像を生成する２値画像生成部３１を設けている。２値画像は、画像記憶部１２に格納された濃淡画像のうち予備検査領域Ａ２に含まれる画素から生成され、濃淡画像とともに画像記憶部１２に格納される。また、２値画像を生成する際の閾値は、固定的に設定した閾値を用いることができるが、予備検査領域Ａ２のうち物品Ｇもしくは背景であることが既知である部位の画素の濃淡値に基づいて設定した閾値（浮動閾値）を用いるのが望ましい。
【００４２】
２値画像生成部３１により生成された２値画像では、欠けあるいは異物の存在領域の画素が、他の画素とは区別される特徴点（たとえば、黒画素）として抽出されるから、特定点である画素の連結領域（２値画像において隣接する画素が同じ値である画素）Ｄ１を囲むように検査領域Ａ３を設定する。検査領域Ａ３は、図５（ａ）のように、連結領域Ｄ１に外接する矩形領域（ただし、各辺は画像の水平方向および垂直方向に一致する）として設定するか、図５（ｂ）のように、連結領域Ｄ１の外周縁に沿って所定画素（２〜３画素）だけ外側の境界線に囲まれる領域として設定する。図５（ｂ）のような検査領域Ａ３を設定するには、ラスタスキャンを行って連結領域Ｄ１の輪郭線上の画素を抽出し、抽出した各画素の方向値に直交する方向に所定画素だけ離れた位置の画素を境界線上の画素とすればよい。
【００４３】
検査領域Ａ３として図５（ａ）のように矩形領域を採用する場合には、検査領域Ａ３の設定が座標値のみで行えるから設定が簡単であり、図５（ｂ）のように連結領域Ｄ１の外周縁に沿った領域を採用する場合には、矩形領域よりも検査領域Ａ３に含まれる画素数を少なくすることができるから、後続する処理の高精度化が可能になる。
【００４４】
検査領域Ａ３を設定した後に、検査領域Ａ３に含まれる画素について方向値画像を生成する。検査領域Ａ３は、通常は着目領域Ａ１の範囲内で設定されるから、着目領域Ａ１について方向値画像生成部１４で生成した方向値画像のうち検査領域Ａ３に含まれる範囲の方向値画像を用いることができる。ただし、検査領域Ａ３について、方向値画像生成部１４においてあらためて方向値画像を生成してもよい。
【００４５】
検査領域Ａ３について方向値画像を生成した後には、欠けと異物付着とを区別するために、着目画素抽出部１７では検査領域Ａ３の中で特定の方向値を持つ画素を抽出する。着目画素抽出部１７で抽出する方向値は、検査領域Ａ３が囲む物品Ｇの部位に応じて異なっている。
【００４６】
検査領域Ａ３が物品Ｇの輪郭線のうちの直線部分に着目しているときには、着目画素は、直線部分の方向値と当該方向値に対して前後の規定値（たとえば、着目画素の方向値±１）の方向値を持つ画素、もしくは当該方向値に加えて輪郭線の直線部分の方向値を持つ画素になる。方向値の規定範囲の下限が負の値になる場合には９を加算する。たとえば、検査領域Ａ３が物品Ｇの輪郭線のうち右縁に着目しているとき、右縁の方向値は７であるから、着目画素抽出部１７では検査領域Ａ３に含まれる画素のうち方向値が６、８の画素、あるいは方向値が６、７、８である画素を抽出する。
【００４７】
一方、検査領域Ａ３が物品Ｇの輪郭線のうちコーナ部分に着目しているときには、物品Ｇの輪郭線のうち着目するコーナ部分を挟む２本の直線部分の方向値の間の方向値を持つ画素を着目画素とするか、あるいは、当該方向値に加えて物品Ｇの輪郭線のうち着目するコーナ部分を挟む２本の直線部分の方向値を持つ画素を着目画素とする。たとえば、物品Ｇの左下角のコーナ部分であれば、コーナ部分を挟む２本の直線部分の方向値はそれぞれ３、５であるから、方向値が４である画素を抽出するか、あるいは、３、４、５の方向値を持つ画素を抽出する。
【００４８】
直線部分について、直線部分の方向値に対して前後の方向値を持つ画素を着目画素とする場合は、コーナ部分については、コーナ部分を挟む２本の直線部分の方向値の間の方向値を持つ画素を着目画素とする。また、直線部分について、直線部分の方向値に対して前後の方向値を持つ画素と直線部分の方向値を持つ画素とを着目画素とする場合は、コーナ部分については、コーナ部分を挟む２本の直線部分の方向値の間の方向値を持つ画素とコーナ部分を挟む２本の直線部分の方向値を持つ画素とを着目画素とする。いずれの場合も、着目画素は欠けに相当する画素を含み、前者では着目する方向値が少ないから抽出される画素数が少ない場合があるが、後者では抽出される画素数が多くなる。
【００４９】
着目画素抽出部１７において特定の方向値を持つ着目画素を抽出した後、演算部１８では、検査領域Ａ３において方向値を持つすべての画素の画素数に対する着目画素の割合を算出する。欠けの部位の画素を着目画素としていることにより、演算部１８において求めた割合が大きいほど欠けが存在する可能性が高くなるから、判定部１９では、あらかじめ数値範囲を規定しておき、演算部１８で求めた割合が規定した数値範囲を逸脱したときに（つまり、割合が数値範囲より大きいときに）、欠けが存在すると判断する。
【００５０】
上述した処理により、判定部１９では欠けの有無を判断することができる。すなわち、判定部１９においてまた、判定部１９では欠けが検出されなければ、異物が付着しているだけの良品と判断することになる。なお、上述の例では予備検査領域Ａ２の２値画像に基づいて検査領域Ａ３を設定しているが、予備検査領域Ａ２を検査領域Ａ３に代えて用いてもよい。この場合、処理対象の画素数は多くなるが、上述した処理により欠けを抽出することが可能である。
【００５１】
ところで、上述した良否判定の処理では、方向値のみの情報を用いているから、欠けが存在するとして不良と判定された中に、異物が付着しているだけの良品が含まれている可能性が残される。そこで、判断部１９において欠けが存在すると判断された場合に、異物付着の可能性について再判定する過程を付加するのが望ましい。
【００５２】
判定部１９において再判定を行うにあたっては、検査領域Ａ３を設定した後に、検査領域Ａ３に含まれるすべての画素について濃淡値の平均値を求め、この平均値が閾値未満であるときには、異物が付着していると判定する。すなわち、黒い異物でなければ異物の存在領域の明度は欠けの存在領域の明度よりも高いと考えられるから、検査領域Ａ３の濃淡値の平均値を閾値と比較することにより、欠けと異物とを判別することが可能になる。
【００５３】
たとえば、物品Ｇの輪郭線付近に異物が付着している場合であって、方向値のみでは異物とは判別されずに欠けと誤認されるような場合でも、検査領域Ａ３を用いて再判定を行うことにより異物として抽出することが可能な場合があり、このことによって無駄はねをさらに抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施形態を示すブロック図である。
【図２】同上に用いる撮像部を示す側面図である。
【図３】同上における８近傍の概念を示す図である。
【図４】同上の動作例を示す図である。
【図５】同上における検査領域の設定例を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 画像処理装置
２ 撮像部
３ モニタ装置
４ 入力装置
１１ 画像取込部
１２ 画像記憶部
１３ 着目領域指定部
１４ 方向値画像生成部
１５ 輪郭線追跡部
１６ 検査領域生成部
１７ 着目画素抽出部
１８ 演算部
１９ 判定部
２１ 撮像装置
２２ 照明装置
２３ ハーフミラー
３１ ２値画像生成部
Ｇ 物品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象である物品を撮像した画像に基づいて物品における欠けと異物付着とを判別する外観検査方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、微細回路パターンを検査対象とし画像処理技術を用いて異物と凹凸とを識別する技術が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１では、検査対象の微分画像において微分値が所定値以上である画素を欠陥候補点とし、欠陥候補点を基準にして所定幅の検査用画素列を設定している。そして、検査用画素列内に欠陥候補点の微分方向値と同一の微分方向値が存在しないか、同一の微分方向値が存在しかつ検査領域内において連続して存在しない場合に、欠陥候補点を異物と判定している。また、検査両画素列内に欠陥候補点の微分方向値と同一の微分方向値が存在しかつ検査領域内において連続して存在している場合には欠陥候補点を凹凸と判定してしている。
【特許文献１】特開２００７−５７４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の技術は、凹凸を良品とし、異物を不良品と判定しており、同一の微分方向値を持つ画素の連続性に着目して良否の判定を行っているものであるから、凹凸を異物を誤判定してしまう可能性が低減されている。しかしながら、同一の微分方向値を持つ画素が連続するような形状の異物であるときには、不良品を良品と誤認する可能性が残る。
【０００４】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、物品の欠けを不良品とし異物の付着を良品として良否判定を行うにあたり、不良品を良品と誤認せず、しかも良品を不良品と誤認する可能性を低減することにより、いわゆる無駄ばねを抑制した外観検査方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、検査対象である物品の濃淡画像について指定した着目領域から検査領域を生成する検査領域生成過程と、検査領域に含まれる画素の濃度勾配に対応付けた方向値を各画素の画素値とする方向値画像を生成する方向値画像生成過程と、方向値画像のうち物品の欠けに相当する特定の方向値を持つ画素を着目画素として抽出する着目画素抽出過程と、検査領域において方向値を持つすべての画素の画素数に対する着目画素の画素数の割合を算出する演算過程と、演算過程において求めた割合を正常範囲として規定した数値範囲と比較し前記割合が当該数値範囲を逸脱しているときに物品に欠けが存在すると判定する判定過程とを有することを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記検査領域生成過程は、前記物品の輪郭線を含む予備検査領域を生成する第１過程と、予備検査領域に含まれる画素を２値化することにより抽出される特徴点の連結領域を囲む検査領域を生成する第２過程とを有することを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、前記検査領域は、前記連結領域に外接する矩形領域であることを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明では、請求項２の発明において、前記検査領域は、前記連結領域の外周縁に沿って外周縁の外側に設定された境界線に囲まれる領域であることを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれかの発明において、前記判定過程では、前記方向値を用いて欠けが存在すると判定した後に、前記検査領域に含まれる画素の濃淡値の平均値を求め、当該平均値が規定の閾値未満である場合には欠けではないと再判定することを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明では、請求項１〜５のいずれかの発明において、前記物品は平面視において多角形状であって、前記着目画素抽出過程では、前記検査領域が前記物品の輪郭線のうちのコーナ部分を含む場合には、当該コーナ部分を挟む直線部分の方向値の間の方向値を物品の欠けに相当する特定の方向値として用い、前記検査領域が前記物品の輪郭線のうち直線部分のみを含む場合には、前記直線部分の方向値の前後の方向値を物品の欠けに相当する特定の方向値として用いることを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明では、請求項１〜５のいずれかの発明において、前記物品は平面視において多角形状であって、前記着目画素抽出過程では、前記検査領域が前記物品の輪郭線のうちのコーナ部分を含む場合には、当該コーナ部分を挟む直線部分の方向値の間の方向値と各直線部分の方向値とを物品の欠けに相当する特定の方向値として用い、前記検査領域が前記物品の輪郭線のうち直線部分のみを含む場合には、前記直線部分の方向値の前後の方向値と前記直線部分の方向値とを物品の欠けに相当する特定の方向値として用いることを特徴とする。
【００１２】
請求項８の発明は、検査対象である物品の濃淡画像を撮像する撮像部と、検査対象である物品の濃淡画像について指定した着目領域から検査領域を生成する検査領域生成部と、検査領域に含まれる画素の濃度勾配に対応付けた方向値を各画素の画素値とする方向値画像を生成する方向値画像生成部と、方向値画像のうち物品の欠けに相当する特定の方向値を持つ画素を着目画素として抽出する着目画素抽出部と、検査領域において方向値を持つすべての画素の画素数に対する着目画素の画素数の割合を算出する演算部と、演算部において求めた割合を正常範囲として規定した数値範囲と比較し前記割合が当該数値範囲を逸脱しているときに物品に欠けが存在すると判定する判定部とを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項９の発明では、請求項８の発明において、前記撮像部は、前記物品を撮像する撮像装置と、物品を照明する照明装置と、撮像装置と物品との間に配置され照明装置から出射した光線を撮像装置の光軸と平行な方向に反射し物体からの反射光を撮像装置に入射させるハーフミラーとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、検査領域内において特定の方向値を持つ画素の画素数が、検査領域内において方向値を持つすべての画素の画素数に占める割合を用いて欠けの有無を判別するから、欠けと異物付着とを分けることにより、良品である異物付着を不良品と判断する無駄ばねを抑制することができる。また、従来構成のように、特定の方向値を持つ画素の連続性については考慮せず、特定の方向値を持つ画素の画素数が検査領域において方向値を持つ画素の画素数に占める割合を用いて欠けを不良品として良否判定を行うから、不良品を良品と誤認することがない。とくに、欠け特有の条件を用いて欠けの有無を判定するから、他の欠陥とは区別して欠けを抽出することが可能になる。このことにより、良品において切欠が形成される物品については、切欠の存在により良品と判定することが可能になる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、検査領域を特徴点の連結領域を囲む部位に絞り込んでいるから、検査対象となる画素数が少なくなり、短時間での処理が可能になる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、検査領域を連結領域に外接する矩形領域しているから、連結領域の座標を用いて検査領域を簡単に設定することができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、検査領域の外周縁に沿って外周縁の外側に設定された境界線に囲まれる領域を検査領域に用いるから、検査領域が特徴点の連結領域の近傍のみになり、判定の精度を高めることになる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、特徴点の連結領域の濃淡値の傾向として、欠けは異物付着に比較して濃度が大きいことを利用し、方向値によって欠けと判別された場合でも、検査領域に含まれる画素の濃淡値の平均値に基づいて欠けと異物付着との判別を再度行うから、異物付着を発見しやすくなり、結果的に良品を無駄ばねする可能性を低減することになる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、欠けの特徴を持つ方向値の画素に着目して欠けの有無を判定するから、欠けを精度よく判別することができる。
【００２０】
請求項７の発明によれば、欠けの特徴を持つ方向値の画素に着目し、しかも請求項６の方法よりも多くの画素を対象とするから、欠けを見逃すことなく抽出することができる。
【００２１】
請求項８の発明によれば、検査領域内において特定の方向値を持つ画素の画素数が、検査領域内において方向値を持つすべての画素の画素数に占める割合を用いて欠けの有無を判別するから、欠けと異物付着とを分けることにより、良品である異物付着を不良品と判断する無駄ばねを抑制することができる。また、従来構成のように、特定の方向値を持つ画素の連続性については考慮せず、特定の方向値を持つ画素の画素数が検査領域において方向値を持つ画素の画素数に占める割合を用いて欠けを不良品として良否判定を行うから、不良品を良品と誤認することがない。
【００２２】
請求項９の発明によれば、いわゆる同軸落射照明を行うことにより、物品の表面を一様に照明することができ、照明による濃度勾配が発生しにくく、方向値を用いた判別において判別精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に説明する実施形態では、図１に示す構成の検査装置を用いるものとする。この検査装置は、検査対象となる物品Ｇを撮像する撮像部２と、撮像部２から出力される濃淡画像に対する画像処理により着目する情報（すなわち、物品Ｇにおける欠けの有無、異物付着の有無）を抽出する画像処理装置１とにより構成される。本実施形態で検査対象とする物品Ｇは、成形品であって、たとえば配線器具の器体などを想定している。
【００２４】
画像処理装置１は、プロセッサを備える専用装置として構成することができるが、汎用のコンピュータに後述する機能を実現するプログラムを実行させる構成であってもよい。画像処理装置１には、処理過程において生成される画像を表示するモニタ装置３と、キーボードやマウスのような汎用の入力装置４とが接続される。モニタ装置３は画像出力部３２を介して接続され、入力装置４は入力インターフェイス３３を介して接続される。
【００２５】
撮像部２は、図２に示すように、物品Ｇを撮像するＴＶカメラのような撮像装置２１と、物品Ｇを照明する照明装置２２と、撮像装置２１と物品Ｇとの間に配置され照明装置２２から出射した光線を物品Ｇの表面に対して撮像装置２１の光軸と平行な方向に反射するとともに物体Ｇからの反射光を撮像装置２１に入射させるハーフミラー２３とにより構成される。
【００２６】
撮像装置２１は物品Ｇに正対して配置され、ハーフミラー２３は、撮像装置２１の光軸上において、光軸に対して４５度の角度で交差する形で撮像装置２１と物品Ｇとの間に配置される。したがって、撮像装置２１はハーフミラー２３を通して物品Ｇを撮像する。
【００２７】
一方、照明装置２２は、光線の出射方向が撮像装置２１の光軸に直交し、かつ出射光線がハーフミラー２３によって直交方向に向きを変えられる位置に配置される。また、照明装置２２は、物品Ｇの表面を一様に照明することができる面光源を備える。したがって、照明装置２２からの光線により物品Ｇの表面を一様に照明した状態で、撮像装置２１により物品Ｇを撮像することが可能になる。この照明技術は、同軸落射照明として知られている。
【００２８】
撮像装置２１で撮像された物品Ｇの画像は、画像処理装置１に設けた画像取込部１１を通して画像記憶部１２に濃淡画像として格納される。画像取込部１１は、撮像装置１１から出力された画像をフレーム単位で切り出す機能を有し、さらに撮像装置２１がアナログ出力である場合には、アナログ−デジタル変換を行う機能を有する。画像記憶部１２は、ハードディスク装置を含むが、以下の説明では半導体メモリを想定している。画像記憶部１２には、画像処理装置１における各処理段階において生成される画像を記憶するとともに、画像処理に伴って生じるデータを一時的に保存する作業メモリとしても用いられる。
【００２９】
画像処理装置１は、物品Ｇの欠けの有無と物品Ｇの異物付着の有無とを判別する目的で用いられる。欠けと異物付着とを画像処理により判別することは従来から試みられているが、欠けと異物付着とに関して考察したところ、成形品である物品Ｇに欠けが生じる場合にはエッジの方向の偏りが大きく、異物付着の場合にはエッジの方向の偏りが小さいという知見が得られた。本発明は、この知見に基づいて成形品の欠けと異物付着とを判別する技術を提供するものである。
【００３０】
画像処理装置１において物品Ｇの欠けと異物付着との判別を行うために、物品Ｇにおいて検査領域を設定する必要がある。検査領域を設定するには、まず画像記憶部１２に格納された濃淡画像をモニタ装置３に表示し、物品Ｇにおいて欠けが存在すると考えられる着目領域Ａ１（図４参照）を設定する。着目領域Ａ１は、あらかじめ定めておくことができるが、モニタ装置３の画面を見ながら入力装置４を操作することによって設定することも可能である。着目領域Ａ１は、物品Ｇにおける輪郭線（一般には、物品Ｇの外周縁となる輪郭線）の一部を含むように設定される。着目領域Ａ１の設定には着目領域指定部１３が用いられる。
【００３１】
着目領域指定部１３において着目領域Ａ１が決められると、着目領域Ａ１から物品Ｇの輪郭線を抽出するために、着目領域Ａ１に含まれる画素について方向値が求められる。方向値は以下の手順で求める。
【００３２】
濃淡画像内では、一般に、物品Ｇの輪郭線が存在する部位において濃淡値が大きく変化するから、濃淡値を二値化するか濃度勾配を二値化すれば輪郭線を抽出することができる。また、輪郭線の部位において濃度勾配の方向に直交する方向を輪郭線の方向として用いることが可能である。画像処理では、濃度勾配は微分絶対値として算出することができ、濃度勾配の方向に直交する方向は微分方向値として抽出することができる。
【００３３】
いま、図３に示すように、着目画素Ｐ０について８近傍の画素を用いるとすれば、以下のように計算により微分絶対値および微分方向値を算出することができる。ただし、Ｐ１〜Ｐ８は８近傍の画素の濃淡値である。
微分絶対値＝（ΔＨ２＋ΔＶ２）１／２
微分方向値＝ｔａｎ−１（ΔＶ／ΔＨ）＋π／２
ΔＨ＝（Ｐ４＋Ｐ５＋Ｐ６）−（Ｐ２＋Ｐ１＋Ｐ８）
ΔＶ＝（Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４）−（Ｐ６＋Ｐ７＋Ｐ８）
微分方向値は、０〜２πの間の任意の値を取り得るから、微分方向値をそのまま用いると処理が複雑になる。そこで、４５度の角度区間ごとに右回りに増加する１〜８の整数値を対応付け、この整数値を方向値として用いる。図３に示す画素Ｐ０を着目画素とすれば、微分方向値が−２２．５〜２２．５度の範囲であるときに方向値を１とし、微分方向値が２２．５〜６７．５度の範囲であるときに方向値を２とするのである。簡略化して言えば、画素Ｐ０から画素Ｐ１に向かう微分方向値を持つときに方向値が１、画素Ｐ０から画素Ｐ２に向かう微分方向値を持つときに方向値が２になる。ここに、画素Ｐ０から他の画素に向かう向きは、明領域を右手として画素Ｐ０から輪郭線に沿って進む向きを意味する。なお、着目画素の周囲の濃度変化が小さい場合には、当該画素には方向値を与えない。つまり、方向値を求めるために微分絶対値を求め、微分絶対値が規定した閾値以下である画素については方向値を与えない。
【００３４】
上述のようにして求めた方向値を各画素の画素値とした画像を方向値画像と呼ぶ。方向値画像では、方向値１〜８にそれぞれ特定色を対応付けてあり、モニタ装置３の画面に方向値画像を表示する際には、各画素の方向値ごとに色分けされた画像が表示される。たとえば、方向値１〜８に対して、それぞれ白、赤、橙、黄、緑、水色、青、紫などの色を対応付ける。方向値画像は、方向値画像生成部１４において画像記憶部１２に格納されている濃淡画像を用いて生成され、濃淡画像とともに画像記憶部１２に格納される。
【００３５】
着目領域Ａ１に含まれる物品Ｇの輪郭線上の画素には方向値が付与されているから、輪郭線追跡部１５において、方向値を追跡することにより輪郭線を抽出する。輪郭線追跡部１５では、まず着目領域Ａ１の内部でラスタスキャンを行うことにより方向値を持つ画素を抽出し、この画素を起点にする。起点の画素が抽出されると、輪郭線上での方向値の特性を利用し、着目画素の方向値に対する隣接画素の方向値がたとえば±２（方向値が負になる場合には９を加算する）の範囲内であるときに、隣接画素を次の着目画素とするという手順で着目領域Ａ１の中で輪郭線を追跡する。なお、着目領域Ａ１には物品Ｇの輪郭線以外のノイズも含まれる可能性があるから、連続した画素の画素数が規定数以下であるときには、輪郭線として採用しない。
【００３６】
輪郭線追跡部１５において着目領域Ａ１の範囲における物品Ｇの輪郭線を抽出した後、検査領域生成部１６において、着目領域Ａ１の中で抽出した物品Ｇの輪郭線から規定したオフセット分の画素（たとえば、４〜５画素）だけ物品Ｇの外側を境界線とする予備検査領域Ａ２（図４参照）を設定する。
【００３７】
予備検査領域Ａ２の設定に際しては、着目領域Ａ１の中で抽出した輪郭線の概略形状を指定する。たとえば、物品Ｇの輪郭線が平面視において矩形状であり、かつ物品Ｇの輪郭線の直線部分の延長方向が、濃淡画像の水平方向と垂直方向とに略一致しているときには、輪郭線のうち直線部分かコーナ部分かを指定する。さらに、直線部分であれば、物品Ｇの上下左右のどの輪郭線を着目領域Ａ１に含むのかを指定し、コーナ部分であれば、物品Ｇの４個のコーナ部分のどれを着目領域Ａ１に含むのかを指定する。輪郭線の概略形状の指定には、検査領域生成部１６において用意した選択肢をモニタ装置３の画面に表示し、入力装置４の操作により選択肢を選択する方法を採用すればよい。物品Ｇは平面視において矩形以外の多角形状であってもよいが、以下の説明では矩形状である場合を例として説明する。
【００３８】
着目領域Ａ１から予備検査領域Ａ２を生成するには、まず、上述のようにして指定した物品Ｇの輪郭線に相当する方向値を着目領域Ａ１から抽出し、当該方向値により区切られる領域のうち、指定した側の領域を含むように予備検査領域Ａ２を生成する。
【００３９】
たとえば、物品Ｇの右下のコーナ部分を指定した場合には、着目領域Ａ１の中で方向値を持つ画素はＬ字状に並び、かつ着目領域Ａ１において左上の領域が物品Ｇに相当するから、方向値を持つ画素で区切られる領域のうち左上側の領域に予備検査領域Ａ２を設定する。
【００４０】
予備検査領域Ａ２は、着目領域Ａ１よりも狭い領域であるから、着目領域Ａ１について以下の処理を行う場合に比較すると処理対象となる画素数を低減させることができ、短時間で判定結果を得ることが可能になる。あるいはまた、処理時間を同程度とすれば、判定精度を高めることが可能になる。しかしながら、予備検査領域Ａ２は、依然として欠けや異物に比較すれば大きい領域になるから、本実施形態では、予備検査領域Ａ２からさらに絞り込んだ検査領域Ａ３（図５参照）を設定している。
【００４１】
そのため、本実施形態では、予備検査領域Ａ２に含まれる画素の２値化を行うことにより２値画像を生成する２値画像生成部３１を設けている。２値画像は、画像記憶部１２に格納された濃淡画像のうち予備検査領域Ａ２に含まれる画素から生成され、濃淡画像とともに画像記憶部１２に格納される。また、２値画像を生成する際の閾値は、固定的に設定した閾値を用いることができるが、予備検査領域Ａ２のうち物品Ｇもしくは背景であることが既知である部位の画素の濃淡値に基づいて設定した閾値（浮動閾値）を用いるのが望ましい。
【００４２】
２値画像生成部３１により生成された２値画像では、欠けあるいは異物の存在領域の画素が、他の画素とは区別される特徴点（たとえば、黒画素）として抽出されるから、特定点である画素の連結領域（２値画像において隣接する画素が同じ値である画素）Ｄ１を囲むように検査領域Ａ３を設定する。検査領域Ａ３は、図５（ａ）のように、連結領域Ｄ１に外接する矩形領域（ただし、各辺は画像の水平方向および垂直方向に一致する）として設定するか、図５（ｂ）のように、連結領域Ｄ１の外周縁に沿って所定画素（２〜３画素）だけ外側の境界線に囲まれる領域として設定する。図５（ｂ）のような検査領域Ａ３を設定するには、ラスタスキャンを行って連結領域Ｄ１の輪郭線上の画素を抽出し、抽出した各画素の方向値に直交する方向に所定画素だけ離れた位置の画素を境界線上の画素とすればよい。
【００４３】
検査領域Ａ３として図５（ａ）のように矩形領域を採用する場合には、検査領域Ａ３の設定が座標値のみで行えるから設定が簡単であり、図５（ｂ）のように連結領域Ｄ１の外周縁に沿った領域を採用する場合には、矩形領域よりも検査領域Ａ３に含まれる画素数を少なくすることができるから、後続する処理の高精度化が可能になる。
【００４４】
検査領域Ａ３を設定した後に、検査領域Ａ３に含まれる画素について方向値画像を生成する。検査領域Ａ３は、通常は着目領域Ａ１の範囲内で設定されるから、着目領域Ａ１について方向値画像生成部１４で生成した方向値画像のうち検査領域Ａ３に含まれる範囲の方向値画像を用いることができる。ただし、検査領域Ａ３について、方向値画像生成部１４においてあらためて方向値画像を生成してもよい。
【００４５】
検査領域Ａ３について方向値画像を生成した後には、欠けと異物付着とを区別するために、着目画素抽出部１７では検査領域Ａ３の中で特定の方向値を持つ画素を抽出する。着目画素抽出部１７で抽出する方向値は、検査領域Ａ３が囲む物品Ｇの部位に応じて異なっている。
【００４６】
検査領域Ａ３が物品Ｇの輪郭線のうちの直線部分に着目しているときには、着目画素は、直線部分の方向値と当該方向値に対して前後の規定値（たとえば、着目画素の方向値±１）の方向値を持つ画素、もしくは当該方向値に加えて輪郭線の直線部分の方向値を持つ画素になる。方向値の規定範囲の下限が負の値になる場合には９を加算する。たとえば、検査領域Ａ３が物品Ｇの輪郭線のうち右縁に着目しているとき、右縁の方向値は７であるから、着目画素抽出部１７では検査領域Ａ３に含まれる画素のうち方向値が６、８の画素、あるいは方向値が６、７、８である画素を抽出する。
【００４７】
一方、検査領域Ａ３が物品Ｇの輪郭線のうちコーナ部分に着目しているときには、物品Ｇの輪郭線のうち着目するコーナ部分を挟む２本の直線部分の方向値の間の方向値を持つ画素を着目画素とするか、あるいは、当該方向値に加えて物品Ｇの輪郭線のうち着目するコーナ部分を挟む２本の直線部分の方向値を持つ画素を着目画素とする。たとえば、物品Ｇの左下角のコーナ部分であれば、コーナ部分を挟む２本の直線部分の方向値はそれぞれ３、５であるから、方向値が４である画素を抽出するか、あるいは、３、４、５の方向値を持つ画素を抽出する。
【００４８】
直線部分について、直線部分の方向値に対して前後の方向値を持つ画素を着目画素とする場合は、コーナ部分については、コーナ部分を挟む２本の直線部分の方向値の間の方向値を持つ画素を着目画素とする。また、直線部分について、直線部分の方向値に対して前後の方向値を持つ画素と直線部分の方向値を持つ画素とを着目画素とする場合は、コーナ部分については、コーナ部分を挟む２本の直線部分の方向値の間の方向値を持つ画素とコーナ部分を挟む２本の直線部分の方向値を持つ画素とを着目画素とする。いずれの場合も、着目画素は欠けに相当する画素を含み、前者では着目する方向値が少ないから抽出される画素数が少ない場合があるが、後者では抽出される画素数が多くなる。
【００４９】
着目画素抽出部１７において特定の方向値を持つ着目画素を抽出した後、演算部１８では、検査領域Ａ３において方向値を持つすべての画素の画素数に対する着目画素の割合を算出する。欠けの部位の画素を着目画素としていることにより、演算部１８において求めた割合が大きいほど欠けが存在する可能性が高くなるから、判定部１９では、あらかじめ数値範囲を規定しておき、演算部１８で求めた割合が規定した数値範囲を逸脱したときに（つまり、割合が数値範囲より大きいときに）、欠けが存在すると判断する。
【００５０】
上述した処理により、判定部１９では欠けの有無を判断することができる。すなわち、判定部１９においてまた、判定部１９では欠けが検出されなければ、異物が付着しているだけの良品と判断することになる。なお、上述の例では予備検査領域Ａ２の２値画像に基づいて検査領域Ａ３を設定しているが、予備検査領域Ａ２を検査領域Ａ３に代えて用いてもよい。この場合、処理対象の画素数は多くなるが、上述した処理により欠けを抽出することが可能である。
【００５１】
ところで、上述した良否判定の処理では、方向値のみの情報を用いているから、欠けが存在するとして不良と判定された中に、異物が付着しているだけの良品が含まれている可能性が残される。そこで、判断部１９において欠けが存在すると判断された場合に、異物付着の可能性について再判定する過程を付加するのが望ましい。
【００５２】
判定部１９において再判定を行うにあたっては、検査領域Ａ３を設定した後に、検査領域Ａ３に含まれるすべての画素について濃淡値の平均値を求め、この平均値が閾値未満であるときには、異物が付着していると判定する。すなわち、黒い異物でなければ異物の存在領域の明度は欠けの存在領域の明度よりも高いと考えられるから、検査領域Ａ３の濃淡値の平均値を閾値と比較することにより、欠けと異物とを判別することが可能になる。
【００５３】
たとえば、物品Ｇの輪郭線付近に異物が付着している場合であって、方向値のみでは異物とは判別されずに欠けと誤認されるような場合でも、検査領域Ａ３を用いて再判定を行うことにより異物として抽出することが可能な場合があり、このことによって無駄はねをさらに抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施形態を示すブロック図である。
【図２】同上に用いる撮像部を示す側面図である。
【図３】同上における８近傍の概念を示す図である。
【図４】同上の動作例を示す図である。
【図５】同上における検査領域の設定例を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 画像処理装置
２ 撮像部
３ モニタ装置
４ 入力装置
１１ 画像取込部
１２ 画像記憶部
１３ 着目領域指定部
１４ 方向値画像生成部
１５ 輪郭線追跡部
１６ 検査領域生成部
１７ 着目画素抽出部
１８ 演算部
１９ 判定部
２１ 撮像装置
２２ 照明装置
２３ ハーフミラー
３１ ２値画像生成部
Ｇ 物品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象である物品の濃淡画像について指定した着目領域から検査領域を生成する検査領域生成過程と、検査領域に含まれる画素の濃度勾配に対応付けた方向値を各画素の画素値とする方向値画像を生成する方向値画像生成過程と、方向値画像のうち物品の欠けに相当する特定の方向値を持つ画素を着目画素として抽出する着目画素抽出過程と、検査領域において方向値を持つすべての画素の画素数に対する着目画素の画素数の割合を算出する演算過程と、演算過程において求めた割合を正常範囲として規定した数値範囲と比較し前記割合が当該数値範囲を逸脱しているときに物品に欠けが存在すると判定する判定過程とを有することを特徴とする外観検査方法。
【請求項２】
前記検査領域生成過程は、前記物品の輪郭線を含む予備検査領域を生成する第１過程と、予備検査領域に含まれる画素を２値化することにより抽出される特徴点の連結領域を囲む検査領域を生成する第２過程とを有することを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項３】
前記検査領域は、前記連結領域に外接する矩形領域であることを特徴とする請求項２記載の外観検査方法。
【請求項４】
前記検査領域は、前記連結領域の外周縁に沿って外周縁の外側に設定された境界線に囲まれる領域であることを特徴とする請求項２記載の外観検査方法。
【請求項５】
前記判定過程では、前記方向値を用いて欠けが存在すると判定した後に、前記検査領域に含まれる画素の濃淡値の平均値を求め、当該平均値が規定の閾値未満である場合には欠けではないと再判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の外観検査方法。
【請求項６】
前記物品は平面視において多角形状であって、前記着目画素抽出過程では、前記検査領域が前記物品の輪郭線のうちのコーナ部分を含む場合には、当該コーナ部分を挟む直線部分の方向値の間の方向値を物品の欠けに相当する特定の方向値として用い、前記検査領域が前記物品の輪郭線のうち直線部分のみを含む場合には、前記直線部分の方向値の前後の方向値を物品の欠けに相当する特定の方向値として用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の外観検査方法。
【請求項７】
前記物品は平面視において多角形状であって、前記着目画素抽出過程では、前記検査領域が前記物品の輪郭線のうちのコーナ部分を含む場合には、当該コーナ部分を挟む直線部分の方向値の間の方向値と各直線部分の方向値とを物品の欠けに相当する特定の方向値として用い、前記検査領域が前記物品の輪郭線のうち直線部分のみを含む場合には、前記直線部分の方向値の前後の方向値と前記直線部分の方向値とを物品の欠けに相当する特定の方向値として用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の外観検査方法。
【請求項８】
検査対象である物品の濃淡画像を撮像する撮像部と、検査対象である物品の濃淡画像について指定した着目領域から検査領域を生成する検査領域生成部と、検査領域に含まれる画素の濃度勾配に対応付けた方向値を各画素の画素値とする方向値画像を生成する方向値画像生成部と、方向値画像のうち物品の欠けに相当する特定の方向値を持つ画素を着目画素として抽出する着目画素抽出部と、検査領域において方向値を持つすべての画素の画素数に対する着目画素の画素数の割合を算出する演算部と、演算部において求めた割合を正常範囲として規定した数値範囲と比較し前記割合が当該数値範囲を逸脱しているときに物品に欠けが存在すると判定する判定部とを有することを特徴とする外観検査装置。
【請求項９】
前記撮像部は、前記物品を撮像する撮像装置と、物品を照明する照明装置と、撮像装置と物品との間に配置され照明装置から出射した光線を撮像装置の光軸と平行な方向に反射し物体からの反射光を撮像装置に入射させるハーフミラーとを備えることを特徴とする請求項８記載の外観検査装置。
【請求項１】
検査対象である物品の濃淡画像について指定した着目領域から検査領域を生成する検査領域生成過程と、検査領域に含まれる画素の濃度勾配に対応付けた方向値を各画素の画素値とする方向値画像を生成する方向値画像生成過程と、方向値画像のうち物品の欠けに相当する特定の方向値を持つ画素を着目画素として抽出する着目画素抽出過程と、検査領域において方向値を持つすべての画素の画素数に対する着目画素の画素数の割合を算出する演算過程と、演算過程において求めた割合を正常範囲として規定した数値範囲と比較し前記割合が当該数値範囲を逸脱しているときに物品に欠けが存在すると判定する判定過程とを有することを特徴とする外観検査方法。
【請求項２】
前記検査領域生成過程は、前記物品の輪郭線を含む予備検査領域を生成する第１過程と、予備検査領域に含まれる画素を２値化することにより抽出される特徴点の連結領域を囲む検査領域を生成する第２過程とを有することを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項３】
前記検査領域は、前記連結領域に外接する矩形領域であることを特徴とする請求項２記載の外観検査方法。
【請求項４】
前記検査領域は、前記連結領域の外周縁に沿って外周縁の外側に設定された境界線に囲まれる領域であることを特徴とする請求項２記載の外観検査方法。
【請求項５】
前記判定過程では、前記方向値を用いて欠けが存在すると判定した後に、前記検査領域に含まれる画素の濃淡値の平均値を求め、当該平均値が規定の閾値未満である場合には欠けではないと再判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の外観検査方法。
【請求項６】
前記物品は平面視において多角形状であって、前記着目画素抽出過程では、前記検査領域が前記物品の輪郭線のうちのコーナ部分を含む場合には、当該コーナ部分を挟む直線部分の方向値の間の方向値を物品の欠けに相当する特定の方向値として用い、前記検査領域が前記物品の輪郭線のうち直線部分のみを含む場合には、前記直線部分の方向値の前後の方向値を物品の欠けに相当する特定の方向値として用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の外観検査方法。
【請求項７】
前記物品は平面視において多角形状であって、前記着目画素抽出過程では、前記検査領域が前記物品の輪郭線のうちのコーナ部分を含む場合には、当該コーナ部分を挟む直線部分の方向値の間の方向値と各直線部分の方向値とを物品の欠けに相当する特定の方向値として用い、前記検査領域が前記物品の輪郭線のうち直線部分のみを含む場合には、前記直線部分の方向値の前後の方向値と前記直線部分の方向値とを物品の欠けに相当する特定の方向値として用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の外観検査方法。
【請求項８】
検査対象である物品の濃淡画像を撮像する撮像部と、検査対象である物品の濃淡画像について指定した着目領域から検査領域を生成する検査領域生成部と、検査領域に含まれる画素の濃度勾配に対応付けた方向値を各画素の画素値とする方向値画像を生成する方向値画像生成部と、方向値画像のうち物品の欠けに相当する特定の方向値を持つ画素を着目画素として抽出する着目画素抽出部と、検査領域において方向値を持つすべての画素の画素数に対する着目画素の画素数の割合を算出する演算部と、演算部において求めた割合を正常範囲として規定した数値範囲と比較し前記割合が当該数値範囲を逸脱しているときに物品に欠けが存在すると判定する判定部とを有することを特徴とする外観検査装置。
【請求項９】
前記撮像部は、前記物品を撮像する撮像装置と、物品を照明する照明装置と、撮像装置と物品との間に配置され照明装置から出射した光線を撮像装置の光軸と平行な方向に反射し物体からの反射光を撮像装置に入射させるハーフミラーとを備えることを特徴とする請求項８記載の外観検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−３２３３２（Ｐ２０１０−３２３３２Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９４１４８（Ｐ２００８−１９４１４８）
【出願日】平成２０年７月２８日（２００８．７．２８）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２８日（２００８．７．２８）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]