JP2008232976A - 画像検査方法および画像検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】被検査物を撮像した画像に基づいて、高精度にかつ短時間で被検査物の検査を行うことができる画像検査方法および画像検査装置を提供すること。
【解決手段】画像検査方法は、初期画像情報を取得する初期画像取得工程S4と、初期画像情報に基づいて初期撮像領域に位置する被検査物の位置情報を取得する位置情報取得工程S5と、位置情報に基づいて被検査物の初期撮像領域に含まれない他の部分を撮像する1つ以上の撮像領域の位置および面積を設定する撮像領域設定工程S6と、設定された撮像領域を撮像手段で撮像して検査画像情報を取得する検査画像取得工程S8と、初期画像情報および検査画像情報の各信号レベルを同じレベルに調整する画像信号調整工程S3とを備える。
【選択図】図5
【解決手段】画像検査方法は、初期画像情報を取得する初期画像取得工程S4と、初期画像情報に基づいて初期撮像領域に位置する被検査物の位置情報を取得する位置情報取得工程S5と、位置情報に基づいて被検査物の初期撮像領域に含まれない他の部分を撮像する1つ以上の撮像領域の位置および面積を設定する撮像領域設定工程S6と、設定された撮像領域を撮像手段で撮像して検査画像情報を取得する検査画像取得工程S8と、初期画像情報および検査画像情報の各信号レベルを同じレベルに調整する画像信号調整工程S3とを備える。
【選択図】図5
Description
本発明は、画像検査方法および画像検査装置に関する。
従来、被検査物の光学像を電気信号に変換する撮像素子としてCCD(Charge Coupled Device)素子を採用し、被検査物を撮像するCCDカメラ装置が知られている。
このCCDカメラ装置として、撮像領域全体を撮像することなく、一部分の領域のみを撮像して出力できるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
このCCDカメラ装置では、撮像領域を一部分に限定して小さくすることで撮像データ量を少なくできる。これにより、同じドットクロックであっても、1秒間に更新できる画像情報の取得回数または取得速度であるフレームレートを上げることができ、画像情報の転送時間も短縮することができる。
このCCDカメラ装置として、撮像領域全体を撮像することなく、一部分の領域のみを撮像して出力できるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
このCCDカメラ装置では、撮像領域を一部分に限定して小さくすることで撮像データ量を少なくできる。これにより、同じドットクロックであっても、1秒間に更新できる画像情報の取得回数または取得速度であるフレームレートを上げることができ、画像情報の転送時間も短縮することができる。
しかしながら、撮像領域を小さくした場合は、フレームレートが上がる分、各撮像素子の露光時間(撮影時間)も短くなるため、撮像領域が大きい場合に比べて、画像が暗くなってしまい、撮像した画像情報の信号レベルも異なってしまうという問題があった。
すなわち、各撮像領域において撮像範囲(面積)が相違すると、各撮像素子の露光時間も相違し、撮像した画像の明るさ、つまり信号レベルが異なってしまう。そして、信号レベルの異なる画像情報をもとにして被検査物の検査を行うと、信号レベルが異なるため、判別される結果に誤差が発生するなどの問題がある。
すなわち、各撮像領域において撮像範囲(面積)が相違すると、各撮像素子の露光時間も相違し、撮像した画像の明るさ、つまり信号レベルが異なってしまう。そして、信号レベルの異なる画像情報をもとにして被検査物の検査を行うと、信号レベルが異なるため、判別される結果に誤差が発生するなどの問題がある。
本発明の目的は、被検査物を撮像した画像に基づいて、高精度にかつ短時間で被検査物の検査を行うことができる画像検査方法および画像検査装置を提供することである。
本発明の画像検査方法は、被検査物の一部が含まれる初期撮像領域を撮像手段で撮像して初期画像情報を取得する初期画像取得工程と、前記初期画像情報に基づいて初期撮像領域に位置する被検査物の位置情報を取得する位置情報取得工程と、前記位置情報に基づいて、前記被検査物の初期撮像領域に含まれない他の部分を撮像する1つ以上の撮像領域の位置および面積を設定する撮像領域設定工程と、前記撮像領域設定工程で設定された撮像領域を前記撮像手段で撮像して検査画像情報を取得する検査画像取得工程と、前記初期画像情報および検査画像情報の各信号レベルを同じレベルに調整する画像信号調整工程と、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、初期画像取得工程では、例えば、撮像領域を最大に設定することなどで被検査物の一部が含まれる初期画像情報を取得し、位置情報取得工程では、この初期画像情報に基づいて被検査物の位置情報を取得しているので、被検査物が大まかに配置されていても、その位置情報を自動的に取得することができ、検査の自動化を図ることができる。なお、初期画像情報から被検査物の位置情報を取得する方法としては、被検査物と背景部分との輝度差などを利用して画像処理などで被検査物の配置エリアを抽出して行えばよい。
さらに、撮像領域設定工程では、取得した位置情報に基づいて、初期撮像領域に含まれない被検査物の他の部分を撮像するための撮像領域の位置および面積を設定しているので、必要最小限の撮像領域に設定できる。
例えば、長尺の被検査物を、複数の撮像領域に分割して検査する場合、初期撮像領域の他に、1つ以上の撮像領域を設定して被検査物を撮像しなければならない。この場合、各撮像領域は被検査物が配置されている部分を含む必要があるが、本発明では、予め把握されている被検査物の形状や寸法などの情報と、前記初期画像情報から取得した被検査物の位置情報とを用いることで、被検査物の配置を検出できるため、撮像領域はその被検査物を含む所定範囲に絞って設定できる。
このため、前記初期撮像領域が最大領域に設定されていたとしても、その他の撮像領域は最小限の大きさに設定でき、その分、検査画像取得工程では、撮像時間を短縮でき、被検査物全体の検査時間も短くできる。
その上、画像信号調整工程において、初期画像情報および検査画像情報の各信号レベルを同じレベルに調整しているので、撮像領域の面積が異なっていても、各画像情報の明るさは同じレベルにできる。従って、これらの画像情報に基づく被検査物の検査において、誤差が生じる可能性を低減でき、被検査物を高精度にかつ短時間で検査を行うことができる。
例えば、長尺の被検査物を、複数の撮像領域に分割して検査する場合、初期撮像領域の他に、1つ以上の撮像領域を設定して被検査物を撮像しなければならない。この場合、各撮像領域は被検査物が配置されている部分を含む必要があるが、本発明では、予め把握されている被検査物の形状や寸法などの情報と、前記初期画像情報から取得した被検査物の位置情報とを用いることで、被検査物の配置を検出できるため、撮像領域はその被検査物を含む所定範囲に絞って設定できる。
このため、前記初期撮像領域が最大領域に設定されていたとしても、その他の撮像領域は最小限の大きさに設定でき、その分、検査画像取得工程では、撮像時間を短縮でき、被検査物全体の検査時間も短くできる。
その上、画像信号調整工程において、初期画像情報および検査画像情報の各信号レベルを同じレベルに調整しているので、撮像領域の面積が異なっていても、各画像情報の明るさは同じレベルにできる。従って、これらの画像情報に基づく被検査物の検査において、誤差が生じる可能性を低減でき、被検査物を高精度にかつ短時間で検査を行うことができる。
本発明において、前記位置情報取得工程は、被検査物の位置情報として、少なくとも初期画像情報における被検査物の配置位置および被検査物の延長方向を取得し、前記撮像領域設定工程は、前記被検査物の延長方向の寸法と、前記被検査物の配置位置および延長方向とに基づいて、前記撮像領域の位置および面積を設定することが好ましい。
ここで、位置情報取得工程では、例えば、初期画像情報において、X軸およびY軸の座標を設定し、初期画像情報内の被検査物の両端部の座標位置を求めることで、被検査物の配置位置を取得すればよい。同様に、被検査物の延長方向は、初期画像情報の外縁部に被検査物が達していれば、その延長方向に被検査物が連続していると判断できるため、その延長方向を前記座標に基づいて算出すればよい。
また、撮像領域設定工程では、被検査物の延長方向の寸法を予め測定しておき、前記被検査物の配置位置および延長方向の情報から、被検査物の残りの部分がどの範囲に存在するかを予測し、被検査物の残りの部分を撮像するために必要な撮像領域の数と、各撮像領域の位置および面積を設定すればよい。
また、撮像領域設定工程では、被検査物の延長方向の寸法を予め測定しておき、前記被検査物の配置位置および延長方向の情報から、被検査物の残りの部分がどの範囲に存在するかを予測し、被検査物の残りの部分を撮像するために必要な撮像領域の数と、各撮像領域の位置および面積を設定すればよい。
このような構成によれば、被検査物の配置状態に基づいて、各撮像領域の位置及び面積を自動的に求めることができ、被検査物を予め位置決めして配置する必要がないため、検査作業工程を容易に自動化することができる。また、被検査物の全体を複数領域に分割して確実に撮像することができ、顕微鏡などを用いて被検査物の各部分を拡大して撮像することもでき、微細な部分の検査も行うことができる。
本発明において、前記撮像領域設定工程は、前記撮像領域の面積を、前記初期撮像領域の面積に比べて小さく設定することが好ましい。
被検査物が細長い長尺のもの、例えば電子写真用プリンタのラインヘッドや、円筒状のプラテン等を、その長手方向が、撮像した画像情報に設定するX−Y座標において、Y軸方向にほぼ沿うように配置した場合、撮像領域のX方向の幅寸法は、被検査物の幅寸法に対し、ある程度のマージンを加えた寸法に収めれば十分である。
従って、各撮像領域を、被検査物の延長方向(Y軸方向)に沿って複数設ける場合には、最初の初期撮像領域では最大限の領域に設定したとしても、それ以降の撮像領域においてはそのX方向の幅寸法は小さくできる。これにより、検査画像取得工程の撮像時間を短縮することができ、被検査物の検査時間を大幅に短くすることができる。
被検査物が細長い長尺のもの、例えば電子写真用プリンタのラインヘッドや、円筒状のプラテン等を、その長手方向が、撮像した画像情報に設定するX−Y座標において、Y軸方向にほぼ沿うように配置した場合、撮像領域のX方向の幅寸法は、被検査物の幅寸法に対し、ある程度のマージンを加えた寸法に収めれば十分である。
従って、各撮像領域を、被検査物の延長方向(Y軸方向)に沿って複数設ける場合には、最初の初期撮像領域では最大限の領域に設定したとしても、それ以降の撮像領域においてはそのX方向の幅寸法は小さくできる。これにより、検査画像取得工程の撮像時間を短縮することができ、被検査物の検査時間を大幅に短くすることができる。
本発明において、前記撮像手段は、光学像を電気信号に変換する撮像素子を備え、かつ、前記撮像素子での撮影時間を制御する電子シャッタ機能を有するとともに、前記画像信号調整工程は、各撮像領域において面積が異なる場合でも電子シャッタ機能により電子シャッタ時間を一定にすることで前記各画像情報の信号レベルを一定に調整することが好ましい。
CCD等からなる撮像素子を用いた場合には、電子シャッタによって撮像時間を制御できるため、撮像領域の面積が異なる場合でも、電子シャッタ時間を一定にすることで、各画像取得工程において撮像条件、具体的には露光時間が等しくなり、各画像情報の信号レベルも一定にできる。
そして、電子シャッタ時間は容易に制御でき、かつ、撮像された時点で各画像情報の信号レベルを一定にできるために、画像情報を後で補正する必要もなく、精度の高い検査を短時間でかつ容易に行うことができる。
そして、電子シャッタ時間は容易に制御でき、かつ、撮像された時点で各画像情報の信号レベルを一定にできるために、画像情報を後で補正する必要もなく、精度の高い検査を短時間でかつ容易に行うことができる。
ここで、前記画像信号調整工程は、前記電子シャッタ時間を、電子シャッタ機能により設定可能な最短時間に設定することが好ましい。
この発明では、シャッタ時間が設定可能な最短時間に設定されているので、最短の撮像時間でかつ同じ信号レベルで、すべての画像情報(初期画像情報と各検査画像情報)を取得することができ、高精度の検査を短時間で行うことができる。
なお、電子シャッタ時間の最短時間とは、撮像領域を変更できる撮像素子において、設定可能な最小撮像領域を撮像する場合に設定する電子シャッタ時間である。この電子シャッタ時間であれば、それより大きい撮像領域でも撮像が可能であるため、撮像領域の大きさに関係なく撮像でき、かつ撮像した画像情報の信号レベルを同じレベルにできる。
この発明では、シャッタ時間が設定可能な最短時間に設定されているので、最短の撮像時間でかつ同じ信号レベルで、すべての画像情報(初期画像情報と各検査画像情報)を取得することができ、高精度の検査を短時間で行うことができる。
なお、電子シャッタ時間の最短時間とは、撮像領域を変更できる撮像素子において、設定可能な最小撮像領域を撮像する場合に設定する電子シャッタ時間である。この電子シャッタ時間であれば、それより大きい撮像領域でも撮像が可能であるため、撮像領域の大きさに関係なく撮像でき、かつ撮像した画像情報の信号レベルを同じレベルにできる。
本発明において、前記撮像手段は、光学像を電気信号に変換する撮像素子を備え、前記画像信号調整工程は、前記各撮像領域において最も面積が小さい撮像領域を撮影した際に、前記撮像素子で得られる画像情報の信号レベルを基準とし、他の撮像領域を撮影する際には、その画像情報の信号レベルを、前記最小撮像領域の信号レベルに合わせて調整することが好ましい。
本発明では、各画像情報の信号レベルを、最も面積が小さい撮像領域を撮像した画像情報に合わせているので、最短の撮像時間でかつ同じ信号レベルで、すべての画像情報(初期画像情報と各検査画像情報)を取得することができ、高精度の検査を短時間で行うことができる。
ここで、前記画像信号調整工程は、前記他の撮像領域を撮影する際に、絞り調整または減光フィルタで撮像素子に入る光量を少なくして前記画像情報の信号レベルを調整する方法、前記撮像素子のアンプゲインを調整して前記画像情報の信号レベルを調整する方法、および、前記画像情報を画像処理してその信号レベルを調整する方法のいずれかの方法を実行することが好ましい。
すなわち、撮像領域が大きいために撮像時間も長くなる場合には、絞り調整や減光フィルタ(NDフィルタ)を用い、撮像素子に入る光量を少なくすることで、最も面積が小さい撮像領域を撮像する際の光量に合わせることができ、各画像情報の信号レベルを一定にできる。
また、撮像素子のアンプゲインを調整し、撮像領域が最小の場合の画像情報の信号レベルを高めたり、撮像領域が大きい場合の画像情報の信号レベルを低下させることで、撮像領域の面積に関係なく信号レベルを一定にできる。
さらに、画像情報の信号レベルを後処理で調整することで、撮像素子から出力された時点の画像情報の信号レベルが一致していなくても、検査処理する際に利用する画像情報は信号レベルを一定にできる。
従って、各撮像領域の撮像時間は、その領域の面積に応じて短縮することができ、かつ、画像情報の信号レベルは、撮像領域の面積に関係なく一定にでき、高精度の検査を短時間で行うことができる。
また、撮像素子のアンプゲインを調整し、撮像領域が最小の場合の画像情報の信号レベルを高めたり、撮像領域が大きい場合の画像情報の信号レベルを低下させることで、撮像領域の面積に関係なく信号レベルを一定にできる。
さらに、画像情報の信号レベルを後処理で調整することで、撮像素子から出力された時点の画像情報の信号レベルが一致していなくても、検査処理する際に利用する画像情報は信号レベルを一定にできる。
従って、各撮像領域の撮像時間は、その領域の面積に応じて短縮することができ、かつ、画像情報の信号レベルは、撮像領域の面積に関係なく一定にでき、高精度の検査を短時間で行うことができる。
本発明の画像検査装置は、被検査物の一部が含まれる初期撮像領域を撮像手段で撮像して初期画像情報を取得する初期画像取得手段と、前記初期画像情報に基づいて初期撮像領域に位置する被検査物の位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記位置情報に基づいて、前記被検査物の初期撮像領域に含まれない他の部分を撮像する1つ以上の撮像領域の位置および面積を設定する撮像領域設定手段と、前記撮像領域設定手段で設定された撮像領域を前記撮像手段で撮像して検査画像情報を取得する検査画像取得手段と、前記初期画像情報および検査画像情報の各信号レベルを同じレベルに調整する画像信号調整手段と、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、前述の画像検査方法の発明と同じ効果を奏することができる。
この発明によれば、前述の画像検査方法の発明と同じ効果を奏することができる。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
第1実施形態では、被検査物として電子写真用プリンタのラインヘッドを画像検査する装置を例に挙げて、図1〜6に基づき説明する。
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
第1実施形態では、被検査物として電子写真用プリンタのラインヘッドを画像検査する装置を例に挙げて、図1〜6に基づき説明する。
このラインヘッドには、複数のLEDが長手方向に沿って配置されている。例えば、600dpiのプリンタでは約7000個のLEDが配置される。そして、LEDプリンタでは、各LEDの光を、ロッドレンズアレイを通して感光ドラム上に結像し、静電潜像を形成するため、ラインヘッドからLEDの光が適切に出力されているかを検査する必要がある。
そこで、ラインヘッドにおいてLEDを点灯させて撮像し、その画像情報によって各LEDに欠陥などがないか検査している。本実施形態は、このような検査に用いられるものである。
そこで、ラインヘッドにおいてLEDを点灯させて撮像し、その画像情報によって各LEDに欠陥などがないか検査している。本実施形態は、このような検査に用いられるものである。
図1は、第1実施形態にかかる画像検査装置10の構成を示す概略構成図である。
画像検査装置10は、CCDカメラ1と、CCDカメラ1のレンズ側に設置される顕微鏡2と、送りステージ3と、CCDカメラ1、送りステージ3、および被検査物としてのラインヘッド20などの動作を制御する制御部4とを備えている。
画像検査装置10は、CCDカメラ1と、CCDカメラ1のレンズ側に設置される顕微鏡2と、送りステージ3と、CCDカメラ1、送りステージ3、および被検査物としてのラインヘッド20などの動作を制御する制御部4とを備えている。
CCDカメラ1は、ラインヘッド20を撮像し、その光学像を電気信号に変換する撮像素子であるCCD素子を備えている。制御部4は、CCDカメラ1に対してカメラ制御信号を送って制御している。
また、ラインヘッド20の光学像は、顕微鏡2で拡大され、さらにCCD素子により電気信号に変換されて、画像検査装置10の制御部4に転送される。これにより、ラインヘッド20は、画像検査装置10により撮像される。
また、ラインヘッド20の光学像は、顕微鏡2で拡大され、さらにCCD素子により電気信号に変換されて、画像検査装置10の制御部4に転送される。これにより、ラインヘッド20は、画像検査装置10により撮像される。
CCDカメラ1は、図2に示すように、撮像領域11を複数の領域(ブロック)に分割可能に構成されている。各分割ブロックには、ブロック番号が設定され、CCDカメラ1を制御するカメラ制御信号において、スタートブロック番号およびエンドブロック番号を設定することで、そのブロック番号間の領域のみを撮像して画像情報を出力可能に構成されている。例えば、図2に示すように、撮像領域11がブロック1からブロック13まで13の領域に分割可能に設定されている場合、スタートブロック番号を「6」、エンドブロック番号を「10」とすると、図3に示すように、ブロック6〜10までの領域12のみが撮像有効領域となり、この撮像有効領域部分の画像情報のみがCCDカメラ1から出力される。
また、CCDカメラ1は、電子シャッタ時間を設定する電子シャッタ機能を備えている。このため、制御部4は、電子シャッタ機能を用いて電子シャッタ時間を設定することで、撮像条件として露光時間を設定できる。
顕微鏡2は、CCDカメラ1のレンズ外側に設置され、ラインヘッド20の光学像を拡大する。拡大されたラインヘッド20の光学像は、CCDカメラ1により撮像される。
送りステージ3は、ラインヘッド20が配置されるテーブル31と、テーブル駆動部32とを備えている。テーブル駆動部32は、図1の矢印33の方向をY軸方向と設定した場合、テーブル31をY軸方向に直線移動可能に構成され、制御部4からのステージ制御信号によって駆動制御される。
このテーブル駆動部32の構成としては、たとえばサーボモータまたはステッピングモータなどの駆動機構と、駆動機構による回転運動を直線移動に変換するボールねじと、ボールねじに連結され精度良い直線移動をさせるリニアガイドとを含む構成が一例として挙げられる。
このテーブル駆動部32の構成としては、たとえばサーボモータまたはステッピングモータなどの駆動機構と、駆動機構による回転運動を直線移動に変換するボールねじと、ボールねじに連結され精度良い直線移動をさせるリニアガイドとを含む構成が一例として挙げられる。
ラインヘッド20は、制御部4からのラインヘッド制御信号によって、各LEDの点灯などが制御されている。
以下、制御部4の構成について、図4に基づき説明する。
制御部4は、ラインヘッド20に対してラインヘッド制御信号を出力して制御するラインヘッド制御手段41と、送りステージ3に対してステージ制御信号を出力して制御する送りステージ駆動手段42と、CCDカメラ1に対してカメラ制御信号を出力して制御するカメラ制御手段43と、CCDカメラ1で撮像された画像情報を、ビデオキャプチャボードなどを介して制御部4に取り込む画像取得手段44と、画像検査制御手段45とを備えている。
制御部4は、ラインヘッド20に対してラインヘッド制御信号を出力して制御するラインヘッド制御手段41と、送りステージ3に対してステージ制御信号を出力して制御する送りステージ駆動手段42と、CCDカメラ1に対してカメラ制御信号を出力して制御するカメラ制御手段43と、CCDカメラ1で撮像された画像情報を、ビデオキャプチャボードなどを介して制御部4に取り込む画像取得手段44と、画像検査制御手段45とを備えている。
画像検査制御手段45は、CCDカメラ1を利用して初期画像情報を取得する初期画像取得手段46と、取得した初期画像情報に基づいてラインヘッド20の位置情報を取得する位置情報取得手段47と、前記位置情報やラインヘッド20の寸法情報などに基づいて撮像領域を設定する撮像領域設定手段48と、設定された撮像領域の画像を取得する検査画像取得手段49と、各画像情報の信号レベルを同じレベルに調整する画像信号調整手段50と、信号レベルが調整された各画像情報に基づいてラインヘッド20の検査を行う画像検査手段51とを備えている。
次に、本実施形態の画像検査装置10における画像検査方法について、図5および図6に基づき説明する。
本実施形態の画像検査方法は、図5に示すように、ラインヘッド制御工程S1と、送りステージ駆動工程S2と、画像信号調整工程S3と、初期画像取得工程S4と、位置情報取得工程S5と、撮像領域設定工程S6と、送りステージ駆動工程S7と、検査画像取得工程S8と、撮像完了判定工程S9と、ラインヘッド20の良否判定を実施する画像検査工程S10とを備えている。
本実施形態の画像検査方法は、図5に示すように、ラインヘッド制御工程S1と、送りステージ駆動工程S2と、画像信号調整工程S3と、初期画像取得工程S4と、位置情報取得工程S5と、撮像領域設定工程S6と、送りステージ駆動工程S7と、検査画像取得工程S8と、撮像完了判定工程S9と、ラインヘッド20の良否判定を実施する画像検査工程S10とを備えている。
制御部4は、被検査物の検査が指示されると、まず、ラインヘッド制御工程S1を実施する。ラインヘッド制御工程S1では、ラインヘッド制御手段41によりラインヘッド20のLEDを点灯させる制御が行われる。
次に、制御部4は、送りステージ駆動工程S2を実施する。送りステージ駆動工程S2では、送りステージ駆動手段42により、テーブル31を直線移動させて、テーブル31を所定の位置に移動させる。具体的には、図6(A)に示すように、ラインヘッド20の一端が、CCDカメラ1の初期撮像領域11Aに含まれる位置に移動する。
なお、本実施形態では、テーブル31上においてラインヘッド20を配置する位置を概略決めておき、図1において、送りステージ3の駆動可能範囲の一端である右端にテーブル31を移動した際に、ラインヘッド20の一端が、CCDカメラ1の初期撮像領域11Aに含まれる位置に移動するように設定している。
なお、テーブル31をこのような位置に移動する方法としては、例えば、送りステージ3の駆動可能範囲の一端である右端から左側に送りステージ3を直線移動させ、図示しないセンサにより決めてもよいし、ラインヘッド20を撮像してラインヘッド20の端部が検出されるまで、CCDカメラ1による撮像とテーブル31の移動とを繰り返すことにより決めてもよい。
なお、テーブル31をこのような位置に移動する方法としては、例えば、送りステージ3の駆動可能範囲の一端である右端から左側に送りステージ3を直線移動させ、図示しないセンサにより決めてもよいし、ラインヘッド20を撮像してラインヘッド20の端部が検出されるまで、CCDカメラ1による撮像とテーブル31の移動とを繰り返すことにより決めてもよい。
次に、制御部4は、画像信号調整手段50を用いて、画像信号調整工程S3を実施する。画像信号調整工程S3では、CCDカメラ1の電子シャッタ時間t1を設定している。すなわち、本実施形態では、被測定物が長尺のラインヘッド20であり、その幅寸法やY軸方向に対して傾斜して配置される場合のマージンを考慮し、最小の撮像領域を5ブロック分に設定している。
このため、画像信号調整手段50は、電子シャッタ時間を、図3に示すように、5ブロック分の撮像領域12を撮像する場合の電子シャッタ時間t1に設定している。
このため、画像信号調整手段50は、電子シャッタ時間を、図3に示すように、5ブロック分の撮像領域12を撮像する場合の電子シャッタ時間t1に設定している。
なお、電子シャッタ時間としては、撮像領域11における1ブロック分を撮像する場合に設定される時間に設定してもよい。すなわち、前記電子シャッタ時間を、電子シャッタ機能により設定可能な最短時間に設定してもよい。
また、前記ラインヘッド制御工程S1、送りステージ駆動工程S2、画像信号調整工程S3は、それぞれ並行して処理できるため、本実施形態の順序に限定されず、処理順を変更してもよいし、各工程を同時に実行してもよい。
また、前記ラインヘッド制御工程S1、送りステージ駆動工程S2、画像信号調整工程S3は、それぞれ並行して処理できるため、本実施形態の順序に限定されず、処理順を変更してもよいし、各工程を同時に実行してもよい。
次に、制御部4は、初期画像取得手段46により、初期画像取得工程S4を実施する。すなわち、初期画像取得手段46は、カメラ制御手段43を介してCCDカメラ1にカメラ制御信号を出力し、図6(A)に示すように、設定可能な最大領域つまり全ブロック領域の撮像を、前記電子シャッタ時間t1で撮像させる。
そして、撮像された初期画像情報を、画像取得手段44を介して取得する。
そして、撮像された初期画像情報を、画像取得手段44を介して取得する。
次に、制御部4は、位置情報取得手段47により、位置情報取得工程S5を実施する。位置情報取得工程S5では、図6(A)に示す初期撮像領域11Aに位置するラインヘッド20の位置情報を取得する。
すなわち、位置情報取得手段47は、取得した初期画像情報を分析し、初期撮像領域11Aに位置するラインヘッド20の延長方向寸法L、幅方向寸法W、ラインヘッド20の延長方向、具体的にはテーブル31のY軸方向に対する傾斜角度θを取得する。傾斜角度θは、たとえば、ラインヘッド20の幅方向寸法Wの中間点を少なくとも2箇所、例えば初期画像情報におけるラインヘッド20の両端の点A,Bで検出することで算出できる。
すなわち、位置情報取得手段47は、取得した初期画像情報を分析し、初期撮像領域11Aに位置するラインヘッド20の延長方向寸法L、幅方向寸法W、ラインヘッド20の延長方向、具体的にはテーブル31のY軸方向に対する傾斜角度θを取得する。傾斜角度θは、たとえば、ラインヘッド20の幅方向寸法Wの中間点を少なくとも2箇所、例えば初期画像情報におけるラインヘッド20の両端の点A,Bで検出することで算出できる。
次に、制御部4は、撮像領域設定手段48により、撮像領域設定工程S6を実施する。撮像領域設定工程S6では、前記位置情報をもとにして、以降の撮像領域を算出して設定する。
本実施形態では、テーブル31をY軸方向に移動することで、CCDカメラ1とラインヘッド20の相対位置を変更するため、以降の撮像領域は、図6(B)に示す撮像領域12Aおよび図6(C)に示す撮像領域12Bのように、Y軸方向の位置が前記撮像領域11のY軸方向の寸法分だけ異なる位置に設定される。
また、撮像領域12A,12Bのブロック位置および数、つまりスタートブロック番号およびエンドブロック番号は、各ラインヘッド20の位置情報に基づいて、ラインヘッド20が含まれるように設定される。
このため、撮像領域12A,12Bは、初期撮像領域11Aに比べて面積を小さくでき、限定されたブロックにより構成されている。
本実施形態では、テーブル31をY軸方向に移動することで、CCDカメラ1とラインヘッド20の相対位置を変更するため、以降の撮像領域は、図6(B)に示す撮像領域12Aおよび図6(C)に示す撮像領域12Bのように、Y軸方向の位置が前記撮像領域11のY軸方向の寸法分だけ異なる位置に設定される。
また、撮像領域12A,12Bのブロック位置および数、つまりスタートブロック番号およびエンドブロック番号は、各ラインヘッド20の位置情報に基づいて、ラインヘッド20が含まれるように設定される。
このため、撮像領域12A,12Bは、初期撮像領域11Aに比べて面積を小さくでき、限定されたブロックにより構成されている。
次に、制御部4は、送りステージ駆動手段42により、送りステージ駆動工程S7を実施し、テーブル31を一定の移動量(前記撮像領域11のY軸寸法)だけ左側に直線移動させることにより、CCDカメラ1により撮像する領域を、撮像領域12Aへ移す。
その後、制御部4は、検査画像取得手段49により、検査画像取得工程S8を実施する。具体的には、検査画像取得手段49は、撮像領域設定工程S6で設定された撮像領域12Aのスタートブロック番号およびエンドブロック番号と、画像信号調整工程S3で設定された電子シャッタ時間t1でCCDカメラ1を制御する。図6(B)の例では、スタートブロック番号は「6」、エンドブロック番号は「10」である。
そして、CCDカメラ1から出力される検査画像情報を取得する。
そして、CCDカメラ1から出力される検査画像情報を取得する。
次に、制御部4は、撮像完了判定工程S9を実施し、撮像領域設定工程S6で設定された撮像領域の全ての撮像が完了したかを判定する。
そして、撮像が完了していない場合には、送りステージ駆動工程S7、検査画像取得工程S8を繰り返し、次の撮像領域12Bを撮像し、検査画像情報を取得する。
図6では、模式的に3回の撮像でラインヘッド20全体を撮像しているが、実際には、顕微鏡2で拡大しているために、1つの撮像領域で撮像可能なエリアは非常に小さく、LEDが約7000個配置された600dpiのラインヘッド20では、500個程度の撮像領域に分割されるため、送りステージ駆動工程S7、検査画像取得工程S8は500回程度繰り返される。
そして、撮像が完了していない場合には、送りステージ駆動工程S7、検査画像取得工程S8を繰り返し、次の撮像領域12Bを撮像し、検査画像情報を取得する。
図6では、模式的に3回の撮像でラインヘッド20全体を撮像しているが、実際には、顕微鏡2で拡大しているために、1つの撮像領域で撮像可能なエリアは非常に小さく、LEDが約7000個配置された600dpiのラインヘッド20では、500個程度の撮像領域に分割されるため、送りステージ駆動工程S7、検査画像取得工程S8は500回程度繰り返される。
撮像完了判定工程S9で撮像完了と判定されると、制御部4は、画像検査手段51により画像検査工程S10を実施する。
画像検査工程S10では、初期画像取得手段46で取得した初期画像情報と、検査画像取得手段49で取得した各検査画像情報とに基づいて、LED部分の明るさや面積などを分析し、各LEDの欠陥などを検査する。この際、各画像情報は、電子シャッタ時間t1が同じであるため、LEDの明るさが同じであれば同じ信号レベルとなる。従って、各画像情報において、他のLEDよりも非常に暗いLEDがあれば、そのLEDは欠陥であることが検出できる。
画像検査工程S10では、初期画像取得手段46で取得した初期画像情報と、検査画像取得手段49で取得した各検査画像情報とに基づいて、LED部分の明るさや面積などを分析し、各LEDの欠陥などを検査する。この際、各画像情報は、電子シャッタ時間t1が同じであるため、LEDの明るさが同じであれば同じ信号レベルとなる。従って、各画像情報において、他のLEDよりも非常に暗いLEDがあれば、そのLEDは欠陥であることが検出できる。
以上により、ラインヘッド20の検査が完了する。他のラインヘッド20を検査する場合には、ラインヘッド20をテーブル31に置いて上記ラインヘッド制御工程S1から画像検査工程S10までを実行すればよい。
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
(1)撮像領域設定手段48によって、ラインヘッド20を撮像するために最小限の撮像領域12A,12Bを設定して撮像しているので、ラインヘッド20を分割して撮像する際に、すべての撮像領域を最大の撮像領域11Aにする場合に比べて、画像取得時間を短縮でき、ラインヘッド20の検査時間も短くできて検査効率を向上できる。
(1)撮像領域設定手段48によって、ラインヘッド20を撮像するために最小限の撮像領域12A,12Bを設定して撮像しているので、ラインヘッド20を分割して撮像する際に、すべての撮像領域を最大の撮像領域11Aにする場合に比べて、画像取得時間を短縮でき、ラインヘッド20の検査時間も短くできて検査効率を向上できる。
(2)初期画像取得手段46および位置情報取得手段47によって、ラインヘッド20の位置情報を求め、撮像領域設定手段48ではその位置情報に基づいて撮像領域12A,12Bを設定しているので、テーブル31上にラインヘッド20を配置する際に、その配置位置が多少ずれても、ラインヘッド20の配置位置を正確にかつ自動的に検出できる。このため、撮像領域設定手段48で設定される撮像領域12A,12Bを最小限の大きさに設定しても、その領域内にラインヘッド20を確実に配置でき、検査画像情報を確実に取得できる。
(3)また、各撮像領域11A,12A,12Bの大きさが異なっていても、電子シャッタ時間t1を一定にしているので、各画像情報の信号レベルを一定にできる。このため、LEDの明るさのばらつきなども各画像情報から容易に検出でき、画像情報を補正処理する必要もなく、ラインヘッド20の良否判定も正確にかつ短時間で行うことができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について、図7のフローチャートに基づいて説明する。なお、本実施形態において、前記第1実施形態と同様の構成は同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。
次に、本発明の第2実施形態について、図7のフローチャートに基づいて説明する。なお、本実施形態において、前記第1実施形態と同様の構成は同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。
第1実施形態では、画像信号調整工程S3において電子シャッタ時間t1を設定し、各撮像領域11A,12A,12Bを撮像する際に電子シャッタ時間t1を一定にすることで、画像情報の信号レベルを一定にしていた。
これに対し、第2実施形態では、画像情報を取得後に、画像補正処理を行うことで信号レベルを一定にするものである。このため、図7に示すように、撮像完了判定工程S9で全ての撮像が完了した後に、取得した各画像情報の信号レベルを一定にする画像信号調整工程S11を実施している。
これに対し、第2実施形態では、画像情報を取得後に、画像補正処理を行うことで信号レベルを一定にするものである。このため、図7に示すように、撮像完了判定工程S9で全ての撮像が完了した後に、取得した各画像情報の信号レベルを一定にする画像信号調整工程S11を実施している。
画像信号調整工程S11では、例えば、各画像情報において、共通の基準となる部分の信号レベルを比較し、その差が無くなるように補正処理を行えばよい。共通の基準となる部分とは、例えば、ラインヘッド20のフレーム部分など、各撮像領域11A,12A,12Bで撮像した際に、どの撮像領域においても信号レベルが一定となる部分を設定すればよい。また、各撮像領域11A,12A,12Bにおいて、ラインヘッド20に隣接して基準となるLEDを配置し、この基準LEDの明るさが各画像情報において一致するように補正してもよい。
このような第2実施形態によれば、前記第1実施形態と同じ作用効果を奏することができる。
さらに、第1実施形態では、予め撮像領域12A,12Bの面積(前記実施形態では5ブロック分)に合わせて電子シャッタ時間t1を設定しているため、撮像領域設定工程S6においてさらに小さい面積に撮像領域を設定することはできない。これに対し、本実施形態は、撮像後の画像処理で信号レベルを一定にできるため、撮像時の領域はその都度調整することもでき、例えば、検査画像取得を繰り返している途中で、4ブロック分の撮像領域に変更することもでき、その分、撮像時間をより短縮することもできる。
さらに、第1実施形態では、予め撮像領域12A,12Bの面積(前記実施形態では5ブロック分)に合わせて電子シャッタ時間t1を設定しているため、撮像領域設定工程S6においてさらに小さい面積に撮像領域を設定することはできない。これに対し、本実施形態は、撮像後の画像処理で信号レベルを一定にできるため、撮像時の領域はその都度調整することもでき、例えば、検査画像取得を繰り返している途中で、4ブロック分の撮像領域に変更することもでき、その分、撮像時間をより短縮することもできる。
(変形例)
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記第1実施形態では、画像信号調整工程S3において、撮像領域12A,12Bのブロック数を5に設定し、各撮像領域11A,12A,12Bを撮像する場合の電子シャッタ時間t1を、前記5ブロック分の領域を撮像する際の時間に設定していたが、設定可能な最短時間、具体的には1ブロック分の領域を撮像する際の時間に設定してもよい。
このように構成した場合には、撮像領域が1ブロックから全ブロック(13ブロック)のいずれの場合でも撮像可能であり、かつ、撮像した画像情報の信号レベルを一定にできる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記第1実施形態では、画像信号調整工程S3において、撮像領域12A,12Bのブロック数を5に設定し、各撮像領域11A,12A,12Bを撮像する場合の電子シャッタ時間t1を、前記5ブロック分の領域を撮像する際の時間に設定していたが、設定可能な最短時間、具体的には1ブロック分の領域を撮像する際の時間に設定してもよい。
このように構成した場合には、撮像領域が1ブロックから全ブロック(13ブロック)のいずれの場合でも撮像可能であり、かつ、撮像した画像情報の信号レベルを一定にできる。
また、画像情報の信号レベルを一定にする方法としては、第1実施形態のように電子シャッタ時間t1を一定にする方法や、第2実施形態のように、画像処理で行う方法に限らない。
例えば、CCDカメラ1のレンズに入る光量を減少させるNDフィルタ(Neutral Density Filter)を、顕微鏡2のレンズとラインヘッド20との間、またはCCDカメラ1と顕微鏡2との間のいずれかに配置可能にし、NDフィルタを用いることで、撮像領域の面積に応じて前記光量を調整して信号レベルを一定にしてもよい。
例えば、CCDカメラ1のレンズに入る光量を減少させるNDフィルタ(Neutral Density Filter)を、顕微鏡2のレンズとラインヘッド20との間、またはCCDカメラ1と顕微鏡2との間のいずれかに配置可能にし、NDフィルタを用いることで、撮像領域の面積に応じて前記光量を調整して信号レベルを一定にしてもよい。
すなわち、電子シャッタ時間を一定に調整しない場合、撮像領域の面積が大きくなるほど撮像時間つまり露光時間が長くなり、その分、CCDカメラ1に入る光量も増加する。従って、例えば、撮像領域が最小となる場合にCCDカメラ1に入る光量を基準とし、撮像領域が大きくなるに従ってNDフィルタを用いて光量を減少させ、前記基準の光量に一致するようにして、各画像情報の信号レベルを一定にしてもよい。
また、CCDカメラ1のレンズに入る光量を減少させる方法としては、CCDカメラ1に絞り機構を設け、絞りを調整する方法を採用してもよい。
さらに、CCDカメラ1において、CCD素子により変換された電気信号を電気的に増幅するアンプゲイン機能を利用して、各画像情報の信号レベルを一定にしてもよい。すなわち、電子シャッタ時間を一定にしない場合、撮像領域が最も大きい画像情報の信号レベルが最も高くなり、撮像領域の面積が小さくなるほど信号レベルも低下する。従って、この低下した信号レベルを前記アンプゲイン機能で増幅することで各撮像領域12A,12Bの検査画像情報の信号レベルを、初期撮像領域11Aの初期画像情報の信号レベルに一致させることができる。
また、前記実施形態では、すべての撮像領域の撮像した後で画像検査工程S10を行っていたが、例えば、基準となるラインヘッド20を撮像した画像と、被検査物のラインヘッド20を撮像した画像とを比較して良否を判定する場合には、前記基準画像と信号レベルが一致するように設定するとともに、検査画像取得工程S8で各撮像領域を撮像するたびに、取得した検査画像情報と前記基準画像とを比較して画像検査工程S10を行ってもよい。
さらに、前記実施形態では、初期画像情報に基づいて被検査物であるラインヘッド20の位置情報を求め、撮像領域設定工程S6で予め撮像領域12A,12Bを設定していたが、例えば、検査画像取得工程S8で取得した画像情報に基づいて被検査物の位置情報をその都度求め、次の撮像領域の設定を行ってもよい。このようにすれば、直前の被検査物の位置情報に基づいて次の撮像領域を設定しているので、撮像領域の設定をより精度良く実行できる。特に、被検査物が湾曲している場合や、形状が判明していない場合には、撮像領域の設定を精度良く行え、被検査物を確実に撮像することができる。
なお、この場合、最初に撮像領域の最小面積の予測ができないため、電子シャッタ時間を一定にする場合には、前述したように、撮像領域の最小面積である1ブロック分の領域を撮像する際の時間に設定すればよい。
なお、この場合、最初に撮像領域の最小面積の予測ができないため、電子シャッタ時間を一定にする場合には、前述したように、撮像領域の最小面積である1ブロック分の領域を撮像する際の時間に設定すればよい。
また、前記実施形態ではテーブル31を移動させていたが、CCDカメラ1側を移動させてもよく、要するに被測定物およびCCDカメラ1が相対的に移動可能に設けられていればよい。
さらに、テーブル31の移動方向は1軸方向に限定されるものではなく、2軸方向または3軸方向に移動可能な構造を備える構成としてもよく、また、軸を中心にテーブル31を回転移動させる手段を備える構成としてもよい。
これらは被測定物の形状などの測定条件に応じて設定すればよい。
これらは被測定物の形状などの測定条件に応じて設定すればよい。
本発明の被測定物としては、電子写真用プリンタのラインヘッド20に限定されない。特に、一定幅寸法で長手方向に延長された長尺物であることが好ましく、例えば、プリンタのプラテンなどでもよい。
本発明は、長尺な被測定物などの表面の傷や光源の明るさなど、画像情報の明るさなどに基づいて検査可能な各種の画像検査に広く適用できる。
本発明は、長尺な被測定物などの表面の傷や光源の明るさなど、画像情報の明るさなどに基づいて検査可能な各種の画像検査に広く適用できる。
1…CCDカメラ、2…顕微鏡、3…送りステージ、4…制御部、10…画像検査装置、11,12,12A,12B…撮像領域、11A…初期撮像領域、20…ラインヘッド、31…テーブル、32…テーブル駆動部、41…ラインヘッド制御手段、42…送りステージ駆動手段、43…カメラ制御手段、44…画像取得手段、45…画像検査制御手段、46…初期画像取得手段、47…位置情報取得手段、48…撮像領域設定手段、49…検査画像取得手段、50…画像信号調整手段、51…画像検査手段。
Claims (8)
- 被検査物の一部が含まれる初期撮像領域を撮像手段で撮像して初期画像情報を取得する初期画像取得工程と、
前記初期画像情報に基づいて初期撮像領域に位置する被検査物の位置情報を取得する位置情報取得工程と、
前記位置情報に基づいて、前記被検査物の初期撮像領域に含まれない他の部分を撮像する1つ以上の撮像領域の位置および面積を設定する撮像領域設定工程と、
前記撮像領域設定工程で設定された撮像領域を前記撮像手段で撮像して検査画像情報を取得する検査画像取得工程と、
前記初期画像情報および検査画像情報の各信号レベルを同じレベルに調整する画像信号調整工程と、
を備えることを特徴とする画像検査方法。 - 請求項1に記載の画像検査方法において、
前記位置情報取得工程は、被検査物の位置情報として、少なくとも初期画像情報における被検査物の配置位置および被検査物の延長方向を取得し、
前記撮像領域設定工程は、前記被検査物の延長方向の寸法と、前記被検査物の配置位置および延長方向とに基づいて、前記撮像領域の位置および面積を設定することを特徴とする画像検査方法。 - 請求項1または請求項2に記載の画像検査方法において、
前記撮像領域設定工程は、前記撮像領域の面積を、前記初期撮像領域の面積に比べて小さく設定することを特徴とする画像検査方法。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の画像検査方法において、
前記撮像手段は、光学像を電気信号に変換する撮像素子を備え、かつ、前記撮像素子での撮影時間を制御する電子シャッタ機能を有するとともに、
前記画像信号調整工程は、各撮像領域において面積が異なる場合でも電子シャッタ機能により電子シャッタ時間を一定にすることで前記各画像情報の信号レベルを一定に調整することを特徴とする画像検査方法。 - 請求項4に記載の画像検査方法において、
前記画像信号調整工程は、前記電子シャッタ時間を、電子シャッタ機能により設定可能な最短時間に設定することを特徴とする画像検査方法。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の画像検査方法において、
前記撮像手段は、光学像を電気信号に変換する撮像素子を備え、
前記画像信号調整工程は、前記各撮像領域において最も面積が小さい撮像領域を撮影した際に、前記撮像素子で得られる画像情報の信号レベルを基準とし、
他の撮像領域を撮影する際には、その画像情報の信号レベルを、前記最小撮像領域の信号レベルに合わせて調整することを特徴とする画像検査方法。 - 請求項6に記載の画像検査方法において、
前記画像信号調整工程は、前記他の撮像領域を撮影する際に、絞り調整または減光フィルタで撮像素子に入る光量を少なくして前記画像情報の信号レベルを調整する方法、前記撮像素子のアンプゲインを調整して前記画像情報の信号レベルを調整する方法、および、前記画像情報を画像処理してその信号レベルを調整する方法のいずれかの方法を実行することを特徴とする画像検査方法。 - 被検査物の一部が含まれる初期撮像領域を撮像手段で撮像して初期画像情報を取得する初期画像取得手段と、
前記初期画像情報に基づいて初期撮像領域に位置する被検査物の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報に基づいて、前記被検査物の初期撮像領域に含まれない他の部分を撮像する1つ以上の撮像領域の位置および面積を設定する撮像領域設定手段と、
前記撮像領域設定手段で設定された撮像領域を前記撮像手段で撮像して検査画像情報を取得する検査画像取得手段と、
前記初期画像情報および検査画像情報の各信号レベルを同じレベルに調整する画像信号調整手段と、
を備えることを特徴とする画像検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007076107A JP2008232976A (ja) | 2007-03-23 | 2007-03-23 | 画像検査方法および画像検査装置 |
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JP2007076107A JP2008232976A (ja) | 2007-03-23 | 2007-03-23 | 画像検査方法および画像検査装置 |
Publications (1)
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JP (1) | JP2008232976A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014013146A (ja) * | 2012-07-03 | 2014-01-23 | Canon Inc | 3次元計測装置及びロボット装置 |
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-
2007
- 2007-03-23 JP JP2007076107A patent/JP2008232976A/ja not_active Withdrawn
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