JP2009287980A

JP2009287980A - 外観検査装置

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Publication number: JP2009287980A
Application number: JP2008138629A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Fujimoto; 隆博藤本; Masaharu Kuinose; 正治杭ノ瀬
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2009-12-10
Anticipated expiration: 2028-05-27
Also published as: JP5732605B2

Abstract

【課題】１組の光源とラインセンサ型カメラによって欠陥の検出に加え、欠陥の種別の判別も行う。
【解決手段】一定方向に送られる被検査物５の表面に斜光照明を行うライン状光源２と、該光源からの光の被検査物表面での反射光を捕らえるラインセンサ型カメラ１と、上記カメラの出力画像の明暗から欠陥を検出する画像処理回路３とからなる。上記光源の光軸Ｌ２と被検査物表面との交点の位置を、上記カメラの光軸Ｌ１と被検査物表面との交点の位置からずらして、上記光源の光軸と被検査物表面とがなす角度αよりも、上記光源からカメラの光軸と被検査物表面との交点の位置に至る光が被検査物表面とがなす角度α’を小さくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、外観検査装置、殊にフレキシブル銅張積層板の外観検査に好適に用いることができる外観検査装置に関するものである。

銅張積層板の表面上に生じた打痕や汚れなどの欠陥の検査に際しては、単に欠陥を検出するだけでなく、その欠陥が打痕（微小な凹凸）であるか、あるいは汚れが表面に付着したものであるかも判別することができるようにしておくことが求められている。

このような要望のもとに、特開２００７−１０１２３９号公報においては、ラインセンサ型カメラとライン状光源との組み合わせを２組用いて、１組はライン状光源から照射されて被検査物の表面で正反射した光をラインセンサ型カメラで受光し、他の１組はライン状光源から照射されて被検査物の表面で乱反射した光をラインセンサ型カメラで受光するものとし、上記２つのラインセンサ型カメラの明暗についての出力を基に、欠陥の検出を行うと同時に欠陥の種類が打痕であるのか、汚れによるものであるのかの判別を行うものが示されている。

この場合、２組の光源とラインセンサ型カメラが必要であるとともに、２つのラインセンサ型カメラの出力から欠陥種別を判別するにあたって、重心位置の算出が必要となっており、処理に時間がかかるものとなっている。また、極小の凹み、あるいは大きく且つ浅い凹みが被検査物の表面にある場合、上記出力から欠陥であるか欠陥でないかの判別ができないという問題を有している。
特開２００７−１０１２３９号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、１組の光源とラインセンサ型カメラによって欠陥の検出に加え、欠陥の種別の判別も行うことができる外観検査装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係る外観検査装置は、一定方向に送られる被検査物の表面に斜光による照明を行うライン状光源と、該光源からの光の被検査物表面での反射光を捕らえるラインセンサ型カメラと、上記カメラの出力画像の明暗から欠陥を検出する画像処理回路とからなるものにおいて、上記光源の光軸と被検査物表面との交点の位置を、上記カメラの光軸と被検査物表面との交点の位置からずらして、上記光源の光軸と被検査物表面とがなす角度よりも、上記光源からカメラの光軸と被検査物表面との交点の位置に至る光が被検査物表面とがなす角度を小さくしていることに特徴を有している。

上記画像処理回路としては、カメラの出力画像の明暗についての最頻値を基に欠陥面積値を求めるものが、欠陥の有無の高速な判別及び欠陥面積値の正確な算出において好ましい。

本発明は、光源の光軸と被検査物表面との交点の位置を、上記カメラの光軸と被検査物表面との交点の位置からずらして、上記光源の光軸と被検査物表面とがなす角度よりも、上記光源からカメラの光軸と被検査物表面との交点の位置に至る光が被検査物表面とがなす角度を小さくしているために、被検査物表面に付着した汚れと、打痕などの凹みとを共に検出することができるとともに、欠陥が汚れであるか凹みであるかを的確に区別して判別することができるものであり、このために従来は２組必要であった光源とカメラとを１組で済ませることができる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明すると、本発明においてはラインセンサ型カメラ１とライン状光源２との組を用いる点で上記従来例と同じであるが、正反射光用と乱反射光用の２組を用いている従来例と異なり、１組だけを用いる。

また、蛍光灯２０と拡散板２１とからなるライン状光源２は、斜光照明を被検査物５に与えることになる位置に配置し、ラインセンサ型カメラ１は被検査物５表面での正反射光が入らない直上側に配置している。ちなみに図示例ではライン状光源２が斜め６０°の方向から被検査物５を照明することになる角度αで設置し、ラインセンサ型カメラ１は被検査物５に対して７０°の角度βをなすように設置している。

なお、上記角度α，βの例として６０°と７０°とを上げたが、この角度に限定されるものではない。もっとも、角度αは６０°以下であることが好ましい。６０°を越えると、欠陥が浅い凹みである時にラインセンサ型カメラ１で捉えることができる明暗が生じにくくなる。また、角度αはあまり小さくすると、被検査物５の搬送時の上下のぶれの影響が出やすくなり、欠陥検出精度が低下してしまう。

逆に角度βは角度αよりも大きな値とする。角度αと同じであると乱反射光を受けにくくなるからであり、角度αより小さい場合は、打痕などの凹欠陥を検出することができなくなる。図２及び図３に示す例では角度βを９０°としている。

被検査物５を送り方向に送るとともにラインセンサ型カメラ１で撮影した送り方向と直交する方向のライン画像を上記送りに同期させて取り出すことで面画像を得るわけであるが、上記のように各部材を配置しているために、被検査物５の表面の欠陥が図２(a)に示す打痕のような微小な凹み６である場合、送り方向に被検査物５を送る時のラインセンサ型カメラ１における欠陥を捕らえた部分の経時的出力は、光源２からの斜光線でまず凹み６の中での正反射光がラインセンサ型カメラ１に入り、続いて凹みによって生じる陰影が入るために、図２(b)に示す明部Ｂと暗部Ｄとが連続してあらわれるものとなる。

ここにおいて、この種の外観検査装置においては、上記従来例のものもそうであるように、ライン状光源２の光軸Ｌ２と被検査物５表面との交点が、ラインセンサ型カメラ１の光軸Ｌ１と被検査物５表面との交点に一致するように配置を決定するのであるが、本発明においては、上記両交点を被検査物５の表面に沿った方向で且つ被検査物５の送り方向（図中の矢印方向）において１０ｍｍほどずらすことで、ライン状光源２の光軸Ｌ２と被検査物５表面との交点が、ラインセンサ型カメラ１の光軸Ｌ１と被検査物５表面との交点よりもライン状光源２側に寄ったところにくるようにして上記送り方向において手前側に位置させ、上記光源２の光軸Ｌ２と被検査物５表面とがなす角度αよりも、上記光源２からカメラ１の光軸Ｌ１と被検査物５表面との交点の位置に至る光が被検査物５表面とがなす角度α’を小さくしている。

この場合、光軸Ｌ１，Ｌ２が被検査物５の表面の同じところで交叉するようにした場合（光源２の光軸Ｌ２と被検査物５の表面とがなす角度をα’にした場合）に比して、凹み６によるところの明部Ｂと暗部Ｄとを共に確実に検出することができるものとなる。

また、被検査物５の表面の欠陥が図３(a)に示す汚れ７である場合には、汚れ７の部分ではラインセンサ型カメラ１方向への乱反射光量が抑えられるために、ラインセンサ型カメラ１の欠陥を捕らえた部分の経時的出力は図３(b)に示すように暗部Ｄのあるものとなる。

従って、ラインセンサ型カメラ１の出力画像に対し、画像処理回路３において、明部Ｂを抽出する処理と暗部Ｄを抽出する処理とを行うとともに、これら明部Ｂと暗部Ｄとが占める面積を演算し、さらには明部Ｂと暗部Ｄとが近距離内に存在しているかどうかをチェックすることで、欠陥の検出に加えて、欠陥の種別の判別も行うことができ、しかも０．０５ｍｍ²といった微小な凹み６や汚れ７も検出且つ判別することができる。

ここにおいて、明部Ｂと暗部Ｄの抽出は、常法であれば、前記従来例と同様に、フィルター処理（Sobel処理）の後、２値化するにあたって閾値及び明るい方をとるか暗い方をとるかを適宜選択することで行い、面積は常法であれば、明部Ｂあるいは暗部Ｄとして抽出された画素同士が隣接しておれば連結して連結領域を作成して求めることになるが、図４に示すように最頻値モードのヒストグラムから算出することが好ましい。

なお、図４(a)は打痕などによる凹み６がある場合のヒストグラムを、図４(b)は汚れ７がある場合のヒストグラムを示しており、図中Ｇは背景部分を示している。明部Ｂと暗部Ｄとについて夫々設定した閾値内の度数から欠陥の有無及び欠陥の種別の判断を行い、さらに明部Ｂと暗部Ｄとについて夫々設定した閾値内の度数を画素変換係数を用いて画素数に変換し、これにラインセンサ型カメラ１の分解能を乗ずることで面積を算出するのである。なお、ここで用いる画素変換係数は、先に判別した欠陥の種別に応じて異なる値のものを適用する。

このような最頻値化モードを用いると、面積値を正確に算出することができる上に、ラインセンサ型カメラ１の出力である生画像を直接処理することができるために、短時間な処理が可能である。

本発明の実施の形態の一例のブロック図である。欠陥が凹みである場合を示すもので、(a)は概略断面図、(b)は出力波形図である。欠陥が汚れである場合を示すもので、(a)は概略断面図、(b)は出力波形図である。最頻値モードのヒストグラムを示すもので、(a)は欠陥が凹みである場合の説明図、(b)は欠陥が汚れである場合の説明図である。

符号の説明

１ラインセンサ型カメラ
２ライン状光源
３画像処理回路
５被検査物
６凹み
７汚れ
Ｌ１光軸
Ｌ２光軸

Claims

一定方向に送られる被検査物の表面に斜光による照明を行うライン状光源と、該光源からの光の被検査物表面での反射光を捕らえるラインセンサ型カメラと、上記カメラの出力画像の明暗から欠陥を検出する画像処理回路とからなる外観検査装置であって、上記光源の光軸と被検査物表面との交点の位置を、上記カメラの光軸と被検査物表面との交点の位置からずらして、上記光源の光軸と被検査物表面とがなす角度よりも、上記光源からカメラの光軸と被検査物表面との交点の位置に至る光が被検査物表面とがなす角度を小さくしていることを特徴とする外観検査装置。
画像処理回路は、カメラの出力画像の明暗についての最頻値を基に欠陥面積値を求めるものであることを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。