外観検査装置
【課題】複雑な画像処理を行うことなく、虚報を減らすことで、安定的に欠陥を検出し、かつ生産性が向上する外観検査装置を提供する。
【解決手段】検査対象物を撮像して欠陥を検出する外観検査装置であって、照明・撮像系と、画像処理装置と、欠陥判定統合パーソナルコンピューター（ＰＣ）と、検査対象物を移動（搬送）する搬送部とを備え、前記照明・撮像系において、画像撮像用受光部（カメラ）、レンズ、照明を１系統とし、それらが、同一軸上に２系統以上配置され、移動（搬送）される検査対象物の同一フレームを同一条件で２回以上撮像し、その後、前記検査対象物の撮像画像の処理を画像処理装置で行い、それぞれの系統毎で前記検査対象物の欠陥検出候補を抽出し、その結果を、欠陥判定統合ＰＣに出力し、前記の結果の組み合わせにより、検査対象物の欠陥の有無を判定する、外観検査装置。
【解決手段】検査対象物を撮像して欠陥を検出する外観検査装置であって、照明・撮像系と、画像処理装置と、欠陥判定統合パーソナルコンピューター（ＰＣ）と、検査対象物を移動（搬送）する搬送部とを備え、前記照明・撮像系において、画像撮像用受光部（カメラ）、レンズ、照明を１系統とし、それらが、同一軸上に２系統以上配置され、移動（搬送）される検査対象物の同一フレームを同一条件で２回以上撮像し、その後、前記検査対象物の撮像画像の処理を画像処理装置で行い、それぞれの系統毎で前記検査対象物の欠陥検出候補を抽出し、その結果を、欠陥判定統合ＰＣに出力し、前記の結果の組み合わせにより、検査対象物の欠陥の有無を判定する、外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
画像処理を行い、欠陥検出をする外観検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一フレームを一台のカメラで撮像した画像を画像処理して検査対象物の欠陥を検出する事は一般的に行われている（例えば特許文献１参照）。しかし、上記欠陥検出方法では、検査対象物の正常部分を誤って欠陥と捉えた場合の虚報が発生した際、その虚報が最終判断となるという問題がある。
【０００３】
また、今後技術が進歩する事により、検査対象物の形状が小さくなっていく事が考えられ、それに伴い高倍率のレンズを用いた高分解能の撮像を行う必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開１９９８−０６３８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の手法では、一度の撮像で欠陥検出の判断が成されるため、虚報が発生した際の対処が行えない等の問題があった。また、欠陥検出を正確に行うために、複雑な画像処理を行うと、画像処理に時間を要してしまい、生産性が悪化してしまう等の問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、複雑な画像処理を行うことなく、虚報を減らすことで、安定的に欠陥を検出し、かつ生産性が向上する外観検査装置を提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下の通りである。
（１） 検査対象物を撮像して欠陥を検出する外観検査装置であって、照明・撮像系と、画像処理装置と、欠陥判定統合パーソナルコンピューター（ＰＣ）と、検査対象物を移動（搬送）する搬送部とを備え、前記照明・撮像系において、画像撮像用受光部（カメラ）、レンズ、照明を１系統とし、それらが、同一軸上に２系統以上配置され、移動（搬送）される検査対象物の同一フレームを同一条件で２回以上撮像し、その後、前記検査対象物の撮像画像の処理を画像処理装置で行い、それぞれの系統毎で前記検査対象物の欠陥検出候補を抽出し、その結果を、欠陥判定統合ＰＣに出力し、前記の結果の組み合わせにより、検査対象物の欠陥の有無を判定する、外観検査装置。
（２） 画像撮像用受光部（カメラ）の分解能が、０．５〜１０μｍ／ｐｉｘであることを特徴とする（１）記載の外観検査装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、複雑な画像処理を行うことなく、虚報を減らすことで、安定的に欠陥を検出し、かつ生産性が向上する外観検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る外観検査装置の一実施例の外観を示す模式図である。
【図２】本発明に係る外観検査装置の欠陥判定処理の流れの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の外観検査装置は、検査対象物を撮像して欠陥を検出する外観検査装置であって、照明・撮像系と、画像処理装置と、欠陥判定統合パーソナルコンピューター（ＰＣ）と、検査対象物を移動（搬送）する搬送部とを備え、前記照明・撮像系において、画像撮像用受光部（カメラ）、レンズ、照明を１系統とし、それらが、同一軸上に２系統以上配置され、移動（搬送）される検査対象物の同一フレームを同一条件で２回以上撮像し、その後、前記検査対象物の撮像画像の処理を画像処理装置で行い、それぞれの系統毎で前記検査対象物の欠陥検出候補を抽出し、その結果を、欠陥判定統合ＰＣに出力し、前記の結果の組み合わせにより、検査対象物の欠陥の有無を判定するものである。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、実施の形態の外観検査装置の全体構成図例である。この外観検査装置は、照明・撮像系、画像処理装置、欠陥判定統合ＰＣ、被検査物（検査対象物）を移動（搬送）する搬送部から成り、外観検査方法を実行する。
【００１１】
上記照明・撮像系は、画像撮像用受光部（カメラ）６、レンズ５、照明７を１系統とし、それを同一軸上に２系統以上配置し、移動（搬送）される被検査物（検査対象物）の同一箇所（同一フレーム）を同一条件で２回以上撮像し、画像処理装置１５で画像処理を行う。それぞれの系統で欠陥検出候補を抽出し、欠陥判定統合ＰＣ１９にフィードバックする。
なお、照明・撮像系は、同一軸上に２系統以上配置されるが、同一軸上とは、一般的に、搬送部により移動（搬送）する検査対象物に対し、同方向で、かつ、略同距離に配置されている状態である。
通常、同一箇所（同一フレーム）を同一条件で撮像すれば同一の結果が得られるが、本発明の外観検査装置の検査対象は、主に１０μｍ程度の微小な欠陥を対象としており、この大きさに合わせた分解能で撮像を行うと、風等の些細な外乱の影響が撮像画像に影響を及ぼし、撮像画像に違いを及ぼす事があり、それが虚報の原因となることがある。従って、本発明では、照明・撮像系は３系統以上だと虚報低減が図れ、好ましいが、５系統以上だと統合処理に時間を要し、検査時間が多くなってしまう事で生産性が悪化するおそれがある。そのため、３系統、又は、４系統がより好ましい。
【００１２】
被検査物（検査対象物）は、例えば、リール状に巻き取られたフィルム状の製品や、枚葉の板状の製品である。本発明の外観検査装置は、上記被検査物（検査対象物）中に含まれる微小な大きさの欠陥を検出するものである。
【００１３】
本発明の外観検査装置で対象とする欠陥は、一般的に、被検査物（検査対象物）表面上に存在する異物、傷、凹み、変色、形状異常、クラック、ボイド、バリ、さらに被検査物（検査対象物）が透明である場合の被検査物（検査対象物）内にある異物、ボイド等で、主に３〜２０μｍ程度の大きさの欠陥を対象とする。
【００１４】
例えば、３μｍ程度の大きさの欠陥を検出する場合、カメラは、一般に、存在するラインセンサ方式、エリアセンサ方式で、素子のサイズが１０μｍ以下の物とし、１００万ｐｉｘ以上のカメラとするのが好ましい。レンズは、光学倍率が１０〜１５倍のレンズを使用し、分解能が０．５〜１μｍ／ｐｉｘを実現する高解像度の撮像系であることが好ましい。この分解能は、通常、カメラの素子サイズ／レンズの光学倍率により計算される。本発明では、対象とする欠陥に合わせ、分解能を決める事とし、カメラの分解能を０．５〜１０μｍ／ｐｉｘとすることが好ましい。
【００１５】
搬送部は、例えば、被検査物（検査対象物）が、フィルムでリール状に巻かれた状態の場合、照明・撮像系上でフィルムが重なった状態とならないように被検査物（検査対象物）をリール状から剥がし、１枚の状態にした上で、フィルムを移動させ、外観検査装置の終点で再び巻き取るとい機構を含む。さらに、照明・撮像系の部分にはドラムを配置し、被検査物（検査対象物）が、風等の外乱から影響を受けにくく安定している構造を有することが好ましい。
【実施例】
【００１６】
本発明の外観検査装置において、欠陥検出手段は、撮像画像に対して様々な画像処理を施し、欠陥候補を検出する。具体的には画像に重畳したノイズを除去するためにガウシアンフィルタ等のローパスフィルタ、或いはミディアンフィルタ等を施し、次にソーベルフィルタやラプラシアンフィルタ等でエッジを強調して、適当な閾値で２値化し、連結成分毎にラベリングして、連結成分を欠陥候補とする等の処理が一般的である。欠陥検出の手法は、様々な方法が提案されており、対象撮像画像に応じて適切な手法を用いれば良く、本発明の外観検査装置において、欠陥検出の手法を限定するものではない。
しかし、一般的に、微小で複雑な欠陥を検出する場合には、虚報を避けるため、上記処理を組み合わせ、複雑なアルゴリズムを構成する事が多い。そのため、画像処理に時間を要してしまう事で、生産性が悪化してしまうおそれがある。
【００１７】
本発明の外観検査装置は、この複雑なアルゴリズムを避け、なおかつ虚報を低減させる目的で、２系統以上で撮像を行うため、この画像処理を２系統以上で行う。図２は、本発明に関わる欠陥検出アルゴリズムのフロー例を表している。
例えば、カラーカメラで撮像を行った場合、欠陥検出アルゴリズムは、Ｈ（色相）、Ｓ（彩度）、Ｖ（明度）、それぞれのパラメータで２値化を行った後、膨張処理、収縮処理を行い、面積が３０〜５０ｐｉｘ以上を欠陥候補として検出するというフローを３系統で行う。１系統で欠陥候補が検出された場合、その情報を統合ＰＣにフィードバックし、他のフローでの結果と比較する。
その結果、他の系統全てで同一フレームの同一座標の欠陥候補が検出されている場合を欠陥検出として出力し、１系統でも欠陥候補が検出されていなければ、欠陥検出としての出力は行わない。欠陥検出の出力の際には、欠陥検出位置、欠陥検出サイズを出力し、後で再検査を可能とする。本検出アルゴリズムを実現する画像処理装置として、例えば、ＫＥＹＥＮＣＥ ＸＧ−７５００（株式会社キーエンス製商品名）等がある。
【符号の説明】
【００１８】
１；製品巻き出し部、２；搬送ロール、３；製品巻取り部、４；フィルム状製品、５；１系統レンズ、６；１系統カメラ、７；１系統照明、８；２系統レンズ、９；２系統カメラ、１０；２系統照明、１１；３系統レンズ、１２；３系統カメラ、１３；３系統照明、１４；画像伝送ケーブル、１５；１系統画像処理装置、１６；２系統画像処理装置、１７；３系統画像処理装置、１８；欠陥情報伝送ケーブル、１９；欠陥判定統合ＰＣ。
【技術分野】
【０００１】
画像処理を行い、欠陥検出をする外観検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一フレームを一台のカメラで撮像した画像を画像処理して検査対象物の欠陥を検出する事は一般的に行われている（例えば特許文献１参照）。しかし、上記欠陥検出方法では、検査対象物の正常部分を誤って欠陥と捉えた場合の虚報が発生した際、その虚報が最終判断となるという問題がある。
【０００３】
また、今後技術が進歩する事により、検査対象物の形状が小さくなっていく事が考えられ、それに伴い高倍率のレンズを用いた高分解能の撮像を行う必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開１９９８−０６３８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の手法では、一度の撮像で欠陥検出の判断が成されるため、虚報が発生した際の対処が行えない等の問題があった。また、欠陥検出を正確に行うために、複雑な画像処理を行うと、画像処理に時間を要してしまい、生産性が悪化してしまう等の問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、複雑な画像処理を行うことなく、虚報を減らすことで、安定的に欠陥を検出し、かつ生産性が向上する外観検査装置を提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下の通りである。
（１） 検査対象物を撮像して欠陥を検出する外観検査装置であって、照明・撮像系と、画像処理装置と、欠陥判定統合パーソナルコンピューター（ＰＣ）と、検査対象物を移動（搬送）する搬送部とを備え、前記照明・撮像系において、画像撮像用受光部（カメラ）、レンズ、照明を１系統とし、それらが、同一軸上に２系統以上配置され、移動（搬送）される検査対象物の同一フレームを同一条件で２回以上撮像し、その後、前記検査対象物の撮像画像の処理を画像処理装置で行い、それぞれの系統毎で前記検査対象物の欠陥検出候補を抽出し、その結果を、欠陥判定統合ＰＣに出力し、前記の結果の組み合わせにより、検査対象物の欠陥の有無を判定する、外観検査装置。
（２） 画像撮像用受光部（カメラ）の分解能が、０．５〜１０μｍ／ｐｉｘであることを特徴とする（１）記載の外観検査装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、複雑な画像処理を行うことなく、虚報を減らすことで、安定的に欠陥を検出し、かつ生産性が向上する外観検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る外観検査装置の一実施例の外観を示す模式図である。
【図２】本発明に係る外観検査装置の欠陥判定処理の流れの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の外観検査装置は、検査対象物を撮像して欠陥を検出する外観検査装置であって、照明・撮像系と、画像処理装置と、欠陥判定統合パーソナルコンピューター（ＰＣ）と、検査対象物を移動（搬送）する搬送部とを備え、前記照明・撮像系において、画像撮像用受光部（カメラ）、レンズ、照明を１系統とし、それらが、同一軸上に２系統以上配置され、移動（搬送）される検査対象物の同一フレームを同一条件で２回以上撮像し、その後、前記検査対象物の撮像画像の処理を画像処理装置で行い、それぞれの系統毎で前記検査対象物の欠陥検出候補を抽出し、その結果を、欠陥判定統合ＰＣに出力し、前記の結果の組み合わせにより、検査対象物の欠陥の有無を判定するものである。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、実施の形態の外観検査装置の全体構成図例である。この外観検査装置は、照明・撮像系、画像処理装置、欠陥判定統合ＰＣ、被検査物（検査対象物）を移動（搬送）する搬送部から成り、外観検査方法を実行する。
【００１１】
上記照明・撮像系は、画像撮像用受光部（カメラ）６、レンズ５、照明７を１系統とし、それを同一軸上に２系統以上配置し、移動（搬送）される被検査物（検査対象物）の同一箇所（同一フレーム）を同一条件で２回以上撮像し、画像処理装置１５で画像処理を行う。それぞれの系統で欠陥検出候補を抽出し、欠陥判定統合ＰＣ１９にフィードバックする。
なお、照明・撮像系は、同一軸上に２系統以上配置されるが、同一軸上とは、一般的に、搬送部により移動（搬送）する検査対象物に対し、同方向で、かつ、略同距離に配置されている状態である。
通常、同一箇所（同一フレーム）を同一条件で撮像すれば同一の結果が得られるが、本発明の外観検査装置の検査対象は、主に１０μｍ程度の微小な欠陥を対象としており、この大きさに合わせた分解能で撮像を行うと、風等の些細な外乱の影響が撮像画像に影響を及ぼし、撮像画像に違いを及ぼす事があり、それが虚報の原因となることがある。従って、本発明では、照明・撮像系は３系統以上だと虚報低減が図れ、好ましいが、５系統以上だと統合処理に時間を要し、検査時間が多くなってしまう事で生産性が悪化するおそれがある。そのため、３系統、又は、４系統がより好ましい。
【００１２】
被検査物（検査対象物）は、例えば、リール状に巻き取られたフィルム状の製品や、枚葉の板状の製品である。本発明の外観検査装置は、上記被検査物（検査対象物）中に含まれる微小な大きさの欠陥を検出するものである。
【００１３】
本発明の外観検査装置で対象とする欠陥は、一般的に、被検査物（検査対象物）表面上に存在する異物、傷、凹み、変色、形状異常、クラック、ボイド、バリ、さらに被検査物（検査対象物）が透明である場合の被検査物（検査対象物）内にある異物、ボイド等で、主に３〜２０μｍ程度の大きさの欠陥を対象とする。
【００１４】
例えば、３μｍ程度の大きさの欠陥を検出する場合、カメラは、一般に、存在するラインセンサ方式、エリアセンサ方式で、素子のサイズが１０μｍ以下の物とし、１００万ｐｉｘ以上のカメラとするのが好ましい。レンズは、光学倍率が１０〜１５倍のレンズを使用し、分解能が０．５〜１μｍ／ｐｉｘを実現する高解像度の撮像系であることが好ましい。この分解能は、通常、カメラの素子サイズ／レンズの光学倍率により計算される。本発明では、対象とする欠陥に合わせ、分解能を決める事とし、カメラの分解能を０．５〜１０μｍ／ｐｉｘとすることが好ましい。
【００１５】
搬送部は、例えば、被検査物（検査対象物）が、フィルムでリール状に巻かれた状態の場合、照明・撮像系上でフィルムが重なった状態とならないように被検査物（検査対象物）をリール状から剥がし、１枚の状態にした上で、フィルムを移動させ、外観検査装置の終点で再び巻き取るとい機構を含む。さらに、照明・撮像系の部分にはドラムを配置し、被検査物（検査対象物）が、風等の外乱から影響を受けにくく安定している構造を有することが好ましい。
【実施例】
【００１６】
本発明の外観検査装置において、欠陥検出手段は、撮像画像に対して様々な画像処理を施し、欠陥候補を検出する。具体的には画像に重畳したノイズを除去するためにガウシアンフィルタ等のローパスフィルタ、或いはミディアンフィルタ等を施し、次にソーベルフィルタやラプラシアンフィルタ等でエッジを強調して、適当な閾値で２値化し、連結成分毎にラベリングして、連結成分を欠陥候補とする等の処理が一般的である。欠陥検出の手法は、様々な方法が提案されており、対象撮像画像に応じて適切な手法を用いれば良く、本発明の外観検査装置において、欠陥検出の手法を限定するものではない。
しかし、一般的に、微小で複雑な欠陥を検出する場合には、虚報を避けるため、上記処理を組み合わせ、複雑なアルゴリズムを構成する事が多い。そのため、画像処理に時間を要してしまう事で、生産性が悪化してしまうおそれがある。
【００１７】
本発明の外観検査装置は、この複雑なアルゴリズムを避け、なおかつ虚報を低減させる目的で、２系統以上で撮像を行うため、この画像処理を２系統以上で行う。図２は、本発明に関わる欠陥検出アルゴリズムのフロー例を表している。
例えば、カラーカメラで撮像を行った場合、欠陥検出アルゴリズムは、Ｈ（色相）、Ｓ（彩度）、Ｖ（明度）、それぞれのパラメータで２値化を行った後、膨張処理、収縮処理を行い、面積が３０〜５０ｐｉｘ以上を欠陥候補として検出するというフローを３系統で行う。１系統で欠陥候補が検出された場合、その情報を統合ＰＣにフィードバックし、他のフローでの結果と比較する。
その結果、他の系統全てで同一フレームの同一座標の欠陥候補が検出されている場合を欠陥検出として出力し、１系統でも欠陥候補が検出されていなければ、欠陥検出としての出力は行わない。欠陥検出の出力の際には、欠陥検出位置、欠陥検出サイズを出力し、後で再検査を可能とする。本検出アルゴリズムを実現する画像処理装置として、例えば、ＫＥＹＥＮＣＥ ＸＧ−７５００（株式会社キーエンス製商品名）等がある。
【符号の説明】
【００１８】
１；製品巻き出し部、２；搬送ロール、３；製品巻取り部、４；フィルム状製品、５；１系統レンズ、６；１系統カメラ、７；１系統照明、８；２系統レンズ、９；２系統カメラ、１０；２系統照明、１１；３系統レンズ、１２；３系統カメラ、１３；３系統照明、１４；画像伝送ケーブル、１５；１系統画像処理装置、１６；２系統画像処理装置、１７；３系統画像処理装置、１８；欠陥情報伝送ケーブル、１９；欠陥判定統合ＰＣ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物を撮像して欠陥を検出する外観検査装置であって、照明・撮像系と、画像処理装置と、欠陥判定統合パーソナルコンピューター（ＰＣ）と、検査対象物を移動（搬送）する搬送部とを備え、前記照明・撮像系において、画像撮像用受光部（カメラ）、レンズ、照明を１系統とし、それらが、同一軸上に２系統以上配置され、移動（搬送）される検査対象物の同一フレームを同一条件で２回以上撮像し、その後、前記検査対象物の撮像画像の処理を画像処理装置で行い、それぞれの系統毎で前記検査対象物の欠陥検出候補を抽出し、その結果を、欠陥判定統合ＰＣに出力し、前記の結果の組み合わせにより、検査対象物の欠陥の有無を判定する、外観検査装置。
【請求項２】
画像撮像用受光部（カメラ）の分解能が、０．５〜１０μｍ／ｐｉｘであることを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
【請求項１】
検査対象物を撮像して欠陥を検出する外観検査装置であって、照明・撮像系と、画像処理装置と、欠陥判定統合パーソナルコンピューター（ＰＣ）と、検査対象物を移動（搬送）する搬送部とを備え、前記照明・撮像系において、画像撮像用受光部（カメラ）、レンズ、照明を１系統とし、それらが、同一軸上に２系統以上配置され、移動（搬送）される検査対象物の同一フレームを同一条件で２回以上撮像し、その後、前記検査対象物の撮像画像の処理を画像処理装置で行い、それぞれの系統毎で前記検査対象物の欠陥検出候補を抽出し、その結果を、欠陥判定統合ＰＣに出力し、前記の結果の組み合わせにより、検査対象物の欠陥の有無を判定する、外観検査装置。
【請求項２】
画像撮像用受光部（カメラ）の分解能が、０．５〜１０μｍ／ｐｉｘであることを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２１１８７６（Ｐ２０１２−２１１８７６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７８５７８（Ｐ２０１１−７８５７８）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
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