JP2002310917A

JP2002310917A - 欠陥検出方法及び装置

Info

Publication number: JP2002310917A
Application number: JP2001115327A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Ajisake; 安志味酒; Nobuhiko Okitsu; 伸彦興津
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2001-04-13
Filing date: 2001-04-13
Publication date: 2002-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】欠陥検出方法及び装置に関し、比較的安価な
アパチュア蛍光灯を照明装置として用いながらも十分な
検出精度を確保できるようにする。【解決手段】アパチュア蛍光灯２からの照射光が撮像
カメラ３に直接入射しない範囲でアパチュア蛍光灯２の
光軸を検査対象物１に対し垂直方向から水平方向に向け
て斜めに傾けるとともに、アパチュア蛍光灯２により照
射される検査対象物上の照射範囲Ｗの撮像カメラ側端部
或いは端部近傍の所定範囲Ｗｐに撮像カメラ３による視
点Ｐを設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検査対象物に光を
照射してその反射画像に基づき表面の欠陥を検出する欠
陥検出技術に関し、特に、照明装置としてアパチュア蛍
光灯を用いた欠陥検出技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、塗装面等の表面の欠陥検査におい
ては、反射光学系に画像処理技術を組み合わせることに
よって表面凹凸の欠陥を自動検出できるようにした欠陥
検出装置が用いられている。この欠陥検出装置は、通
常、検査対象物の表面に線状光線を照射する照明装置
と、検査対象物からの反射光を受光して反射画像を撮像
する撮像カメラと、撮像カメラからの信号（画像情報）
を画像処理して検査対象物の表面の欠陥を検出する画像
処理装置とから構成されている。

【０００３】上記の欠陥検出装置では、表面における反
射光の輝度（強度）が画像信号として画像処理装置に送
られ、この反射光の輝度に基づいて欠陥の検出が行われ
る。したがって、欠陥部の画像信号を認識しやすくして
微細な欠陥でも検出できるようにするためには、欠陥部
と正常部との反射光の階調差を大きくする必要があり、
このためには、表面における乱反射を抑制するととも
に、反射率を上げることが重要になる。

【０００４】そこで、従来の欠陥検出装置では、ハロゲ
ンランプ等の光を光ファイバライトガイドやロッドユニ
ットを用いて照射する照明装置を用い、この照明装置か
らの線状光線を検査対象物の表面に対して低角度から照
射していた。光ファイバライトガイドやロッドユニット
は集光レンズ等を用いることによって照射配光角度を１
０ｄｅｇ程度に設定することができ、略平行な光線を照
射することができる。したがって、これら光ファイバラ
イトガイド等によれば、このように平行光線を照射する
ことによって表面の乱反射が抑えられるとともに、光線
を低角度から照射することによって表面の反射率を上げ
ることができ、正常部と欠陥部との反射光の階調差を大
きくすることが可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光ファイバ
ライトガイドは、線状光線を照射するために複数の光フ
ァイバの先端部を線状に並べたラインタイプのものが用
いられるが、一般には１００〜５００ｍｍ程度の長さの
ものが標準になっている。したがって、検査対象物が１
００〜５００ｍｍの照明幅を必要とする検査対象物であ
れば、市販の光ファイバライトガイドを照明装置として
用いることができる。

【０００６】しかしながら、欠陥検出装置は建物の内装
パネルのような幅広の検査対象物の表面検査にも適用さ
れ、このような幅広の検査対象物に対しては、照明幅の
長い光ファイバライトガイドが必要となる。例えば、上
記内装パネルは幅が２ｍ程度あることから、光ファイバ
ライトガイドも少なくとも２ｍ相当の照明幅のものが要
求される。しかしながら、このような標準サイズを大き
く超えるような光ファイバライトガイドは極めて高価で
あり、コスト上採用することができない場合が多い。

【０００７】また、ロッドユニットは、光ファイバを介
して棒状の石英硝子ロッドに光を導光し、この石英硝子
ロッドの側面から線状光線を照射する仕組みになってい
るが、このロッドユニットも１ｍ程度が標準的な長さで
ある。したがって、上記内装パネルのように幅が２ｍ程
度ある検査対象物にロッドユニットを適用しようとする
と特注生産になってしまい、光ファイバライトガイドと
同様に極めて高価になってしまう。さらに、ロッドユニ
ットの場合、長さ方向の照度が均一とならず５〜１０％
程度の不均一（照度のムラ）が生じてしまうという不具
合もある。

【０００８】一方、一般的な線状照明として、棒状の蛍
光灯が従来から存在している。蛍光灯は、安価であって
光ファイバライトガイド等のような長さに対するコスト
上の制約が無いという利点がある。また、長さ方向の照
度の均一性が極めて高いという利点もある。したがっ
て、上記の課題への対応策として蛍光灯を欠陥検出装置
の照明装置として用いることが考えられる。この場合、
一般の蛍光灯は、３６０度の全方向に光を照射する構造
であるため、検査対象物から遠方に配置しない限りは平
行光線を照射することができず、また、低照射角に設置
した場合には撮像カメラに照射光が直接入射してしま
う。このため、現実的には、配光方向を制限したアパチ
ュア蛍光灯が用いられることになる。

【０００９】しかしながら、アパチュア蛍光灯でもその
配光角度は製造上の問題から４０ｄｅｇが限界であるた
め、配光角度が１０ｄｅｇ程度の光ファイバライトガイ
ド等に比較すると光軸上における光線の平行度は低い。
また、配光角度が最小でも４０ｄｅｇであることから、
撮像カメラに照射光が直接入射しないためのアパチュア
蛍光灯の光軸角度は、せいぜい４０ｄｅｇが限界であ
り、光ファイバライトガイド等のように大きく光軸角度
を傾斜させることもできない。したがって、従来の欠陥
検出装置において光ファイバライトガイド等を単純にア
パチュア蛍光灯に置換しただけでは、検出精度（感度）
が低下してしまうことになる。

【００１０】このようにアパチュア蛍光灯は、単純な比
較では光ファイバライトガイド等よりも光線の平行度や
低照射角度の点において劣るものの、上述したようにコ
ストや照度の均一性という点では優れている。したがっ
て、何らかの工夫によりアパチュア蛍光灯によっても光
ファイバライトガイド等と同等の光線の平行度や低照射
角度を実現して検出精度を高め、微細な表面凹凸欠陥で
も検出できるようにして、欠陥検出装置の照明装置とし
て採用できるようにしたい。

【００１１】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、比較的安価なアパチュア蛍光灯を照明装置と
して用いながらも十分な検出精度を確保できるようにし
た、欠陥検出方法及び装置を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、アパチュア蛍
光灯から検査対象物に光を照射し、光照射された上記検
査対象物の反射画像を撮像カメラで撮像し、撮像された
画像情報に基づいて上記検査対象物の表面の欠陥を検出
するにあたり、アパチュア蛍光灯の配光方向と撮像カメ
ラによる視点の位置とを工夫することにより、上記目的
の達成を可能にしたものである。

【００１３】すなわち、本発明の欠陥検出方法は、アパ
チュア蛍光灯からの照射光が撮像カメラに直接入射しな
い範囲でアパチュア蛍光灯の光軸を検査対象物に対し垂
直方向から水平方向に向けて斜めに傾けるとともに、ア
パチュア蛍光灯により照射される検査対象物上の照射範
囲の撮像カメラ側端部或いは端部近傍の所定範囲に撮像
カメラによる視点を設定することを特徴としている。

【００１４】上記のようにアパチュア蛍光灯の光軸を傾
けることにより、検査対象物に対する照射角度が低くな
って反射率が上がり、さらに、撮像カメラによる視点の
位置を上記のように照射範囲の撮像カメラ側端部或いは
端部近傍の所定範囲に設定することで、視点における実
質的な照射角度はさらに低くなって反射率はさらに上が
る。また、同時にアパチュア蛍光灯の開口部と視点との
挟角度が最小角度或いは最小角度近くまで狭まることか
ら視点に照射される光線の平行度も高くなる。

【００１５】この場合、視点の位置が光軸よりも撮像カ
メラ側にあるほど視点における実質的な照射角度は低く
なり、また、アパチュア蛍光灯の開口部と視点との挟角
度が狭いほど視点に照射される光線の平行度が高くなる
ので、撮像カメラの視点の位置は照射範囲の撮像カメラ
側端部が最適位置である。しかしながら、このように撮
像カメラ側端部に視点の位置を合わせることは難しいこ
とから、実質的には端部近傍の所定範囲でも良く、好ま
しくは、アパチュア蛍光灯の開口部と視点との挟角度が
６ｄｅｇ以下となる範囲とする。このような範囲であれ
ば、実質的に平行光線と見なすことができる光線を視点
に照射することができる。なお、アパチュア蛍光灯の配
光角度には特に限定はないが、好ましくは、４０ｄｅｇ
程度或いはそれ以下の角度のものを用いる。

【００１６】さらに、上記の欠陥検出方法を特に塗装面
を検査対象物とする欠陥検出に用いる場合には、撮像カ
メラにより撮像された反射画像に対して次のような第
１，第２の画像処理を施すことによって欠陥検出を行う
のが好ましい。まず、第１の画像処理は、撮像カメラで
撮像された画像情報から処理領域を抽出し、抽出した処
理領域の平均輝度或いは最頻輝度の±３．５〜４．５σ
の範囲内の所定の閾値を用いて画像情報の二値化処理を
行い、二値化処理によって得られた二値化粒子の所定の
特徴量に基づき欠陥の検出を行う処理である。このよう
な処理を行うことにより、塗装面の表面に存在する凹凸
が数μｍの微細な凹凸欠陥が高精度で検出される。

【００１７】また、第２の画像処理は、撮像カメラで撮
像された画像情報から処理領域を抽出し、抽出した処理
領域の平均輝度或いは最頻輝度の２５〜３５％の範囲内
の所定の閾値を用いて画像情報の二値化処理を行い、二
値化処理によって得られた二値化粒子の所定の特徴量に
基づき欠陥の検出を行う処理である。このような処理を
行うことにより、塗装面に存在する塗料塊による欠陥が
高精度で検出される。

【００１８】なお、上記の第１，第２の画像処理におい
て用いる特徴量は、二値化処理によって得られた二値化
粒子が正常物か欠陥かを判断し、また、欠陥種別を分類
するための判断材料であり、二値化粒子の寸法、面積、
最大／最小輝度、縦横比、面積比、個数のいずれか或い
は組み合わせを用いるのが好ましい。特に、第２の画像
処理における塗料塊による欠陥の検出には、二値化粒子
の面積と個数とを特徴量として用いるのが好ましい。

【００１９】また、本発明は、上記の欠陥検出方法を適
用可能な装置も提供する。この欠陥検出装置は、検査対
象物に光を照射するアパチュア蛍光灯と、光照射された
検査対象物の反射画像を撮像する撮像カメラと、撮像さ
れた画像情報を処理して検査対象物の表面の欠陥を検出
する画像処理手段とを備えた欠陥検出装置であって、ア
パチュア蛍光灯の光軸がアパチュア蛍光灯からの照射光
が撮像カメラに直接入射しない範囲で検査対象物に対し
垂直方向から水平方向に向けて斜めに傾けて設定され、
撮像カメラによる視点がアパチュア蛍光灯により照射さ
れる検査対象物上の照射範囲の撮像カメラ側端部或いは
端部近傍の所定範囲に設定されていることを特徴として
いる。

【００２０】なお、視点の設定位置は、アパチュア蛍光
灯の開口部との挟角度が６ｄｅｇ以下となる範囲である
ことが好ましい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。まず、図１を用いて本
発明の一実施形態にかかる欠陥検出装置の構成について
説明する。図１に示すように本実施形態にかかる欠陥検
出装置は、検査対象物の表面（検査面）１に向けて配置
されたアパチュア蛍光灯２と、同じく検査面１に向けて
配置されたラインセンサカメラ｛ＣＣＤ素子を幅方向に
複数個（例えば５０００個）並設したカメラ、以下、単
にカメラという｝３と、ラインセンサカメラ３に接続さ
れた画像処理装置４とを備えている。

【００２２】本発明では、アパチュア蛍光灯２の配光方
向とカメラ３による検査面１上での視点の位置とが重要
であり、本実施形態においては、アパチュア蛍光灯２と
して配光角度θが４０ｄｅｇのものを用い、開口部２ａ
がカメラ３側を臨むように、その光軸を検査面１に対し
垂直方向から水平方向に向けて傾斜させて配置してい
る。そして、アパチュア蛍光灯２により照射される検査
面１上の照射範囲Ｗ中において、特に照射範囲Ｗのカメ
ラ３側端部付近の所定範囲Ｗｐにカメラ３の視点Ｐを設
定している。

【００２３】上記の所定範囲Ｗｐは、アパチュア蛍光灯
２の開口部２ａと視点Ｐとの挟角度γが６ｄｅｇ以下と
なる範囲である。視点Ｐをこの所定範囲Ｗｐ内に設定す
る場合、仮にアパチュア蛍光灯２の照明高さＨＬが５０
〜２００ｍｍ、カメラ３と視点Ｐとの距離Ｌｃが６００
〜１０００ｍｍであれば、カメラ３の受光角度αは５５
〜７５ｄｅｇの範囲で設定することができ、光軸の角度
βは２０〜４０ｄｅｇの範囲で設定することができる。
ただし、低照射角度による反射率の向上をはかるために
は、光軸の角度βは、アパチュア蛍光灯２からの照射光
がカメラ３に直接入射しない限度で、できるだけ大きく
設定することが好ましい。

【００２４】このような配置によれば、アパチュア蛍光
灯２の光軸を傾けることにより、検査面１に対する照射
角度が低くなって反射率が上がり、さらに、カメラ３に
よる視点Ｐの位置を上記の所定範囲Ｗｐ内に設定するこ
とで、視点Ｐにおける実質的な照射角度φがさらに低く
なって反射率はさらに向上する。また、同時にアパチュ
ア蛍光灯２の開口部２ａと視点Ｐとの挟角度γが６ｄｅ
ｇ以下まで狭まることから、視点Ｐに照射される光線
は、ばらつきが６ｄｅｇ以下の範囲の略平行な光線とな
る。

【００２５】ここで、図２，図３は反射光の輝度と検査
面１の形状との関係を示す模式図である。ここでは、図
２（ａ）に示すように、カメラ３の視点Ｐを照射範囲Ｗ
のカメラ３側端部（明暗境目）に設定した場合について
説明する。なお、アパチュア蛍光灯２の配光角度θは図
１と同様に４０ｄｅｇであり、光軸の角度は３３ｄｅｇ
に設定している。また、カメラ３の光軸は、明暗境目の
正反射方向よりも検査面１に対して水平方向に傾けてお
り、ここでは受光角度αは６５ｄｅｇに設定している。

【００２６】アパチュア蛍光灯２から照射された光は検
査面１において散乱反射するが、視点Ｐにおける散乱反
射光は、図中に示すように正反射方向を中心とする滴形
の輝度分布（反射配光曲線）を示す。したがって、反射
光の輝度は正反射方向が最も強く、正反射方向から外れ
るに従って弱くなっていく。このため、上記のようにカ
メラ３の光軸を水平面での正反射方向よりも傾けて設定
することにより、図２（ｂ），図２（ｃ）及び図３
（ａ），図３（ｂ）に示すように、カメラ３には検査面
１の形状に応じた輝度の反射光が入射されることにな
る。

【００２７】具体的には、図２（ｂ）に示すように検査
面１がアパチュア蛍光灯２側からカメラ３側に下方に傾
いている場合、明暗境目の正反射方向も下方に傾き、正
反射方向とカメラ３の光軸方向との角度が狭まる。これ
により、カメラ３に入射する反射光の輝度は図２（ａ）
に示す水平な基準面からの反射光の輝度よりも増大す
る。逆に、図２（ｃ）に示すように検査面１がアパチュ
ア蛍光灯２側からカメラ３側に上方に傾いている場合に
は、明暗境目の正反射方向も上方に傾き、正反射方向と
カメラ３の光軸方向との角度が開く。これにより、カメ
ラ３に入射する反射光の輝度は図２（ａ）に示す水平な
基準面からの反射光の輝度よりも低下する。

【００２８】また、図３（ａ）に示すように検査面１が
基準面よりも高くなっている場合には、明暗境目の正反
射方向は上方に平行移動し、正反射方向の軸とカメラ３
の光軸とが離れる。これにより、カメラ３に入射する反
射光の輝度は図２（ａ）に示す水平な基準面からの反射
光の輝度よりも低下する。逆に、図３（ｂ）に示すよう
に検査面１が基準面よりも低くなっている場合には、明
暗境目の正反射方向は下方に平行移動し、正反射方向の
軸とカメラ３の光軸とが接近する。これにより、カメラ
３に入射する反射光の輝度は図２（ａ）に示す水平な基
準面からの反射光の輝度よりも増大する。

【００２９】このようにカメラ３に入射する反射光の輝
度は検査面１の形状に応じて変化する。そして、カメラ
３から送信される信号（画像情報）はこの反射光の輝度
に対応しているので、カメラ３からの信号を画像処理装
置４において適宜の閾値を用いて二値化処理を行うこと
で検査面１の欠陥を検出することができる。特に、本実
施形態にかかる欠陥検出装置によれば、上述のように従
来の光ファイバライトガイド等を用いた照明装置と同様
に平行光線を低照射角度で検査面１に照射することがで
きるので、反射配光曲線の広がりを抑えるとともに正反
射方向における反射率を高めることができ、検査面１に
おける欠陥部と正常部との反射光の階調差を大きくして
微細な欠陥でも検出することができる。

【００３０】次に、画像処理装置４による画像処理方法
について説明する。画像処理装置４では、適宜の閾値で
画像情報の二値化処理を行うことで検査面１における正
常部と欠陥部とを識別する。閾値は正常部と欠陥部と輝
度の階調差に応じて設定するが、一般に階調差が小さい
ほど閾値を正常部の輝度に近づける必要がある。

【００３１】ところが、塗装を施した内装材を検査対象
物とするときのように、検査面１が塗装面となる場合に
は、塗装面は塗料に起因する表面粗さが比較的大きいた
め、正常部でも反射光の輝度の分散が大きい。このた
め、微細な欠陥でも検出できるように閾値を正常部の輝
度近辺に設定すると、欠陥部のみならず正常部の一部も
欠陥側に二値化されてしまい、正常部を欠陥と誤認識し
てしまう虞がある。

【００３２】また、塗装面の欠陥には、ベースとなる基
板の表面にある凹凸が表に現れたもの（凹凸欠陥）に加
えて、塗料塊による塗装欠陥も含まれている。この塗料
塊による塗装欠陥は、通常、他の微細な凹凸欠陥とは別
扱いされるが、単に二値化処理を行ったのみでは塗装欠
陥も他の凹凸欠陥と同じく通常の欠陥として認識されて
しまう。従来、この塗装欠陥は人間の目視によって検出
していたが、塗装欠陥も微細な凹凸欠陥と同様に自動検
出することが望まれる。

【００３３】そこで、本実施形態では、画像処理装置４
における欠陥検出処理を次のようなアルゴリズムで行う
ことにより、微細な凹凸欠陥の正確な検出と、凹凸欠陥
と塗装欠陥との識別とを可能にした。まず、図４，図５
を用いて本実施形態にかかる欠陥検出処理の概略を説明
する。図４は塗装面の輝度分布の一例を示したものであ
るが、この図に示すように、本実施形態では、凹凸欠陥
と塗装欠陥とで欠陥検出に用いる閾値を異ならせてい
る。すなわち、凹凸欠陥に対しては、平均輝度をｍ、輝
度分散をσとしとき、ｍ±３．５〜４．５σを閾値とし
ている。従来の塗装面の欠陥検出ではｍ±５〜６σを閾
値として設定していたが、本実施形態ではより微細な欠
陥を検出できるように閾値を平均輝度に近づけ、それに
伴う誤判定は後述する特徴量に基づく判定処理によって
防止するようにしている。一方、塗装欠陥に対しては、
塗装塊は背景に対して極めて暗く見えるので、平均輝度
ｍの２５〜３５％程度の極めて低い値を閾値として設定
している。なお、閾値を設定する基準として平均輝度の
代わりに最頻輝度を用いてもよい。

【００３４】上記のように閾値を変えて二値化処理を行
うことにより、微細な凹凸欠陥と塗装欠陥とに対応する
二値化粒子がそれぞれ抽出される。しかしながら、二値
化処理により得られる二値化粒子は凹凸欠陥，塗装欠陥
の各候補にすぎず、正常部の一部が含まれている可能性
がある。そこで、本実施形態では、各欠陥の形状を示す
特徴量に基づく画像処理によって、二値化粒子の中から
凹凸欠陥，塗装欠陥をそれぞれ検出するようにしてい
る。

【００３５】例えば、図５は表面の欠陥のうち代表的な
ものの形状例を示した模式図である。この図に示すよう
に、各欠陥には形状上の特徴があり、その特徴を定量化
したもの（特徴量）に基づいて画像処理を行うことで正
常部との識別が可能になる。そして、下記の表１は欠陥
の種類と対応する閾値及び特徴量との関係を示したもの
である。下表において塗装欠陥は塗装塊による欠陥であ
り、表面欠陥Ａ〜Ｌは凹凸欠陥に対応する。この表に示
すように、各欠陥は、二値化粒子の大きさ、面積、個
数、最大輝度、最小輝度、縦横比｛＝ｍｉｎ（縦長さ，
横長さ）／ｍａｘ（縦長さ，横長さ）｝、面積比｛＝面
積／（縦長さ×横長）｝の適宜の組み合わせを特徴量と
することで正常部との識別が可能になる。特に、塗装欠
陥は、二値化粒子の面積と個数とを特徴量とすることで
正常部との識別が可能になる。

【００３６】

【表１】

【００３７】次に、図６〜図９のフローチャートを用い
て、本実施形態にかかる欠陥検出処理をより具体的に説
明する。まず、図６に示すように、画像処理装置４は、
カメラ３から画像情報（輝度信号）を受信し、受信した
画像情報をメモリに蓄積していく（ステップＳ１１
０）。そして、塗装面上の所定の面積に対応するだけの
画像情報（例えば、２０４８画素×１０００ライン）が
蓄積されたところで、ステップＳ１２０以降の画像処理
を開始する。

【００３８】ステップＳ１２０では、画像処理装置４
は、ステップＳ１１０で得られた画像に対してヒストグ
ラム処理を施し、画像全体の平均輝度ｍ、最頻度輝度、
及び標準偏差σを算出する。なお、このヒストグラム処
理は画像全体について行ってもよく、いくつかの特定の
ラインについて行ってもよい。続いて、画像処理装置４
は、ステップＳ１３０において平均輝度ｍに基づき画像
のシェーディング補正を行う。そして、ステップＳ１４
０において閾値（ｍ−４σ）で二値化処理を行い、正常
部よりも暗い欠陥（以下、黒欠陥という）の候補となる
粒子を抽出する。また、ステップＳ１５０において閾値
（ｍ＋４σ）で二値化処理を行い、正常部よりも明るい
欠陥（以下、白欠陥という）の候補となる粒子を抽出す
る。

【００３９】次に、画像処理装置４は、ステップＳ１６
０において画像のノイズ処理を行い、ステップＳ１４
０，Ｓ１５０で抽出した粒子からノイズを除去する。そ
して、ノイズ除去により残った粒子についてラベリング
を行い（ステップＳ１７０）、粒子間距離が所定距離内
にある粒子は同一粒子とみなして統合する（ステップＳ
１８０）。そして、各粒子について、座標、面積、縦横
長さ、縦横比、面積比、平均からの最小・最大輝度をそ
れぞれ計算する（ステップＳ１９０）。

【００４０】以上の前処理が完了すると、画像処理装置
４は、まず、図７に示すフローにしたがい塗装欠陥の検
出処理を行う。ステップＳ２１０では、画像処理装置４
は、最小輝度が閾値（ｍ−０．７ｍ）よりも小さい粒子
が存在するか否か判断する。ステップＳ２１０の条件を
満たす粒子が存在する場合、ステップＳ１４０で抽出さ
れた黒欠陥の候補となる粒子について閾値（ｍ−０．７
ｍ）で再び二値化処理を行い（ステップＳ２２０）、続
いて、二値化処理で抽出された各粒子の面積を計算する
（ステップＳ２３０）。そして、ステップＳ２４０にお
いて、（所定値Ａ０≦面積＜所定値Ａ１）の関係を満た
す粒子が所定値Ｘ０個以上、或いは、（所定値Ａ１≦面
積）の関係を満たす粒子が所定値Ｘ１（＜Ｘ０）個以上
存在するか否か判定し、ステップＳ２４０の条件を満た
す粒子が存在する場合には、その粒子については塗装欠
陥と判定する。

【００４１】次に、画像処理装置４は、図８に示すフロ
ーにしたがい塗装欠陥以外の黒欠陥、すなわち、表面欠
陥Ａ〜Ｇの検出処理を行う。まず、ステップＳ３１０で
は、｛所定値Ｓ０≦粒子サイズ＜所定値Ｓ１、かつ、−
０．７ｍ≦（最小輝度−ｍ）＜所定値Ｄ｝の関係を満た
す粒子が存在するか判定し、存在する場合にはその粒子
は何れかの黒欠陥と判定する。次に、ステップＳ３２０
では、｛所定値Ｓ１≦粒子サイズ＜所定値Ｓ２、かつ、
（最小輝度−ｍ）＜所定値Ｄ｝の関係を満たす粒子が存
在するか判定し、存在する場合にはその粒子も何れかの
黒欠陥と判定する。さらに、ステップＳ３３０では、
（所定値Ｓ２≦粒子サイズ）の関係を満たす粒子が存在
するか判定し、存在する場合にはその粒子も何れかの黒
欠陥と判定する。

【００４２】次に、画像処理装置４は、図９に示すフロ
ーにしたがい白欠陥である表面欠陥Ｈ〜Ｌの検出処理を
行う。まず、ステップＳ４１０では、（粒子サイズ≦所
定値Ｓ４）の関係を満たす粒子が所定値Ｘ２個以上存在
するか判定し、存在する場合にはその粒子は表面欠陥Ｈ
と判定する。次に、ステップＳ４２０では、（所定値Ｓ
４≦粒子サイズ、かつ、縦横比＜所定値Ｒ）の関係を満
たす粒子が存在するか判定し、存在する場合にはその粒
子も表面欠陥Ｈと判定する。さらに、ステップＳ４３０
では、（所定値Ｓ４≦粒子サイズ、かつ、面積比＜所定
値Ｂ）の関係を満たす粒子が存在するか判定し、存在す
る場合にはその粒子は表面欠陥Ｋと判定する。そして、
ステップＳ４４０では、図８のステップＳ３１０〜ステ
ップＳ３３０と同様の判定処理を行い、判定条件を満た
す粒子が存在する場合にはその粒子はその他の白欠陥と
判定する。以上の処理の結果、いずれの欠陥も検出され
なかった検査対象物（塗装面）については良品と判定
し、これにより一連の欠陥検出処理を終了する。

【００４３】塗装面の表面粗さＲａは０．２〜１．０μ
ｍであるのに対し、図５に示したような塗装面上の凹凸
欠陥は、表面凹凸の傾斜角度が０．２〜１．０ｄｅｇで
高低差が数μｍ程度の微細なものであるが、図１に示す
光学系を用いて塗装面の画像情報を取得し、その画像情
報を上述のようなアルゴリズムによって処理すること
で、このような微細な欠陥でも正確に検出することが可
能になる。また、閾値を変えて二値化処理を行うことに
よって、塗装面における凹凸欠陥と塗装欠陥とを混同す
ることなく正確に識別することもできる。

【００４４】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
することができることは言うまでもない。例えば、本発
明の欠陥検出方法及び装置は、実施形態のような塗装面
の欠陥検出に限定されず、樹脂シートや金属表面等の欠
陥検出にも適用することができる。本発明によれば、従
来の光ファイバライトガイド等を用いた照明装置と同様
に平行光線を低照射角度で検査対象物の表面に照射する
ことができるので、検査対象物によらず、十分な検出精
度を確保することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の欠陥検出
方法及び装置によれば、アパチュア蛍光灯からの照射光
が撮像カメラに直接入射しない範囲でアパチュア蛍光灯
の光軸を検査対象物に対し垂直方向から水平方向に向け
て斜めに傾けるとともに、アパチュア蛍光灯により照射
される検査対象物上の照射範囲の撮像カメラ側端部或い
は端部近傍の所定範囲に撮像カメラによる視点を設定す
ることにより、平行に近い光線を低照射角度で検査対象
物の表面に照射することができるので、表面における反
射率を高めて欠陥部と正常部との反射光の階調差を大き
くすることができ、これにより微細な欠陥でも正確に検
出することができるという効果がある。

【００４６】特に、アパチュア蛍光灯の開口部と視点と
の挟角度を６ｄｅｇ以下となるように設定することによ
って、実質的に平行光線と見なすことができる光線を視
点に照射することができる。検査対象物が２ｍ相当の照
明幅を必要とする場合、本発明の欠陥検出方法及び装置
によりアパチュア蛍光灯を採用することによって、幅方
向の照度均一性が極めて高く、略平行な線状照明手段を
低コストで得ることができる。

【００４７】また、塗装面を検査対象物とする場合に
は、平均輝度或いは最頻輝度の±３．５〜４．５σの範
囲内の所定の閾値を用いて画像情報の二値化処理を行
い、二値化粒子の所定の特徴量に基づき欠陥の検出を行
うことにより、塗装面の凹凸欠陥を高精度で検出するこ
とができ、平均輝度或いは最頻輝度の２５〜３５％の範
囲内の所定の閾値を用いて画像情報の二値化処理を行
い、二値化粒子の所定の特徴量に基づき欠陥の検出を行
うことにより、塗装面の塗装欠陥を高精度で検出するこ
とができる。この場合、特徴量として二値化粒子の寸
法、面積、最大／最小輝度、縦横比、面積比、個数のい
ずれか或いは組み合わせを用いることにより、凹凸欠陥
や塗装欠陥をより高精度で検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる欠陥検出装置の構
成を示す図である。

【図２】本発明の一実施形態にかかる反射光の輝度と検
査面の形状との関係を示す模式図であり、（ａ）は水平
面（基準面）における反射状態を示す図、（ｂ）は下方
へ傾斜した傾斜面における反射状態を示す図、（ｃ）は
上方へ傾斜した傾斜面における反射状態を示す図であ
る。

【図３】本発明の一実施形態にかかる反射光の輝度と検
査面の形状との関係を示す模式図であり、（ａ）は基準
面よりも高い面における反射状態を示す図、（ｂ）は基
準面よりも低い面における反射状態を示す図である。

【図４】本発明の一実施形態にかかる欠陥検出処理の概
略を説明するための輝度分布図である。

【図５】表面の凹凸欠陥の代表的な形状例を示す模式図
である。

【図６】本発明の一実施形態にかかる欠陥検出処理の流
れを示すフローチャートである。

【図７】図６のフローチャートの続きであり、塗装欠陥
の検出処理の流れを示すフローチャートである。

【図８】図７のフローチャートの続きであり、塗装面の
欠陥（黒欠陥）の検出処理の流れを示すフローチャート
である。

【図９】図８のフローチャートの続きであり、塗装面の
欠陥（白欠陥）の検出処理の流れを示すフローチャート
である。

【符号の説明】

１検査面２アパチュア蛍光灯２ａ開口部３ラインセンサカメラ（撮像カメラ）４画像処理装置Ｐ視点 θ 配光角度 α カメラの受光角度 β アパチュア蛍光灯の光軸角度 γ アパチュア蛍光灯の開口部と視点との挟角度 φ 視点への実質的な照射角度Ｗ照射範囲Ｗｐ視点の設定範囲ＨＬ照明高さＬｃカメラと視点との距離

フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA49 AA61 CC31 DD02 DD04 DD09 FF04 FF44 GG03 GG16 HH02 JJ03 JJ05 JJ08 JJ26 QQ06 QQ21 QQ32 QQ43 SS04 SS13 UU03 UU05 UU07 2G051 AB07 AB12 BA20 BB01 CA04 CB01 CB05 EA11 EB01 EC02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アパチュア蛍光灯から検査対象物に光を
照射し、光照射された上記検査対象物の反射画像を撮像
カメラで撮像し、撮像された画像情報に基づいて上記検
査対象物の表面の欠陥を検出する方法であって、上記アパチュア蛍光灯からの照射光が上記撮像カメラに
直接入射しない範囲で、上記アパチュア蛍光灯の光軸を
上記検査対象物に対し垂直方向から水平方向に向けて斜
めに傾けるとともに、上記アパチュア蛍光灯により照射される上記検査対象物
上の照射範囲の上記撮像カメラ側の端部或いは上記端部
近傍の所定範囲に、上記撮像カメラによる視点を設定す
ることを特徴とする、欠陥検出方法。
【請求項２】上記所定範囲が、上記アパチュア蛍光灯
の開口部と上記視点との挟角度が６ｄｅｇ以下となる範
囲であることを特徴とする、請求項１記載の欠陥検出方
法。
【請求項３】上記画像情報から処理領域を抽出し、抽
出した処理領域の平均輝度或いは最頻輝度の±３．５〜
４．５σの範囲内の所定の閾値を用いて上記画像情報の
二値化処理を行い、二値化処理によって得られた二値化
粒子の所定の特徴量に基づき表面の凹凸欠陥を検出する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の欠陥検出方
法。
【請求項４】上記検査対象物が塗装面であり、上記画
像情報から処理領域を抽出し、抽出した処理領域の平均
輝度或いは最頻輝度の２５〜３５％の範囲内の所定の閾
値を用いて上記画像情報の二値化処理を行い、二値化処
理によって得られた二値化粒子の所定の特徴量に基づき
塗料塊による塗装欠陥を検出することを特徴とする、請
求項１〜３の何れかの項に記載の欠陥検出方法。
【請求項５】上記特徴量が、上記二値化粒子の寸法、
面積、最大／最小輝度、縦横比、面積比、個数のいずれ
か或いは組み合わせであることを特徴とする、請求項３
又は４記載の欠陥検出方法。
【請求項６】検査対象物に光を照射するアパチュア蛍
光灯と、光照射された上記検査対象物の反射画像を撮像
する撮像カメラと、撮像された画像情報を処理して上記
検査対象物の表面の欠陥を検出する画像処理手段とを備
えた欠陥検出装置であって、上記アパチュア蛍光灯の光軸が、上記アパチュア蛍光灯
からの照射光が上記撮像カメラに直接入射しない範囲で
上記検査対象物に対し垂直方向から水平方向に向けて斜
めに傾けて設定され、上記撮像カメラによる視点が、上記アパチュア蛍光灯に
より照射される上記検査対象物上の照射範囲の上記撮像
カメラ側の端部或いは上記端部近傍の所定範囲に設定さ
れていることを特徴とする、欠陥検出装置。
【請求項７】上記視点が、上記アパチュア蛍光灯の開
口部との挟角度が６ｄｅｇ以下となる範囲に設定されて
いることを特徴とする、請求項６記載の欠陥検出装置。