JP2013015359A - 欠陥検査方法および欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で、検査対象物上の直線状の欠陥を検出し、検査対象物の良否判定処理を実行する欠陥検査方法および欠陥検査装置を提供する。
【解決手段】画像メモリ５に記憶した撮像画像の各画素の濃度に基づく微分演算を行い微分絶対値および微分方向値を算出し、微分絶対値に、各画素の微分方向値に対応する重み付け値を乗じて、ノイズ成分の除去または前記直線状の欠陥の境界を強調する強度値をそれぞれ算出し、直線状の欠陥の長手方向に連続し、幅手方向に並設する複数の検査領域を、撮像画像に設定し、該検査領域に配置された各画素の強度値を合算した積算値を、前記検査領域に配置された画素数で除算し、前記検査領域における強度値の特徴量Ｆを、検査領域ごとに算出し、特徴量Ｆのいずれか１つが所定の閾値以上である場合、検査対象物２が直線状の欠陥を有する不良品であると判定する判定ステップとを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、検査対象物を撮像して得た画像に画像処理を施すことによって検査対象物表面の直線状の欠陥の有無を検出する欠陥検査方法および欠陥検査装置に関する。

この種の欠陥検査装置に関するものとしては、例えば特許文献１に記載されているように、撮像装置が撮像した検査対象物の撮像画像に対して、各画素の濃度に基づく微分演算を実行する微分演算部と、各画素の微分絶対値を算出する微分絶対値演算部と、微分絶対値が規定値以上である画素をエッジ画素として抽出するエッジ画素抽出部と、互いに隣接するエッジ画素の集合を位置検出用ランドとして抽出する位置検出用ランド抽出部と、撮像画像の各画素に対して２値化を行って欠陥候補画素を抽出する濃淡２値化演算部と、互いに隣接する欠陥候補画素の集合を欠陥候補ランドとして抽出する欠陥候補ランド抽出部と、欠陥候補ランドの画素数を計測する計測部と、欠陥候補ランドの画素数が規定画素数以上である場合、検査対象物が不良品であると判定する一方、欠陥候補ランドの画素数が画素数閾値未満である場合、検査対象物が良品であると判定する判定部とを備えた欠陥検査装置が知られている。

上記特許文献１記載の欠陥検査装置では、微分演算部がプリューウィットフィルタ（Prewitt filter）やソーベルフィルタ（Sobel filter）のような３×３または５×５の微分フィルタを用いて微分演算を行う。例えば、プリューウィットフィルタとして、３×３の微分フィルタを使用する場合、微分演算部が微分フィルタの中心画素を着目画素とし、この着目画素の８近傍に隣接する８画素の濃度値と微分フィルタの係数との積を求め、求めた積の総和をΔＸおよびΔＹとする。

また、微分演算部は、注目画素の近傍領域における濃度変化を表わす微分絶対値ａｂｓ（Ｅ）と、画素Ｅの近傍領域における濃度値の最大変化の方向に直交する方向を表わす微分方向値ｄｉｒ（Ｅ）とを、ａｂｓ（Ｅ）＝（ΔＸ２＋ΔＹ２）１／２の式と、ｄｉｒ（Ｅ）＝ｔａｎ−１（ΔＹ／ΔＸ）＋（π／２）の式とによって求める。この微分絶対値ａｂｓ（Ｅ）は、注目画素の近傍領域における濃度値の変化率に対応し、撮像画像の画素の濃度変化が大きい部位ほど大きくなる。微分方向値ｄｉｒ（Ｅ）は、画素Ｅの近傍領域における濃度値の最大変化の方向に直交する方向、すなわち、エッジ（境界）に平行な方向（エッジの接線方向）を表わし、この微分方向値は、コード化（デジタル化）した値が用いられ、３６０°を８方向に分割した８個の角度範囲を用い、各角度範囲にそれぞれに対応するコードを付与した微分方向値を用いて処理していた。

特開２０１０−１９７１７６号公報

上記特許文献１に記載されているものでは、微分演算部で算出された微分絶対値が規定値以上であるエッジ画素の領域と２値化した欠陥候補画素の領域とを関連付けた欠陥候補ランドを抽出し、欠陥候補ランドの画素数が規定画素数以上である場合、検査対象物が不良品であると判定しているため、画素間の濃度変化が小さい画素が連続する直線状の欠陥を検出することが困難であった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、構造が簡単で、検査対象物上の直線状の欠陥を検出し、検査対象物の良否判定処理を実行する欠陥検査方法および欠陥検査装置を提供することを目的としている。

本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
(１) 検査対象物が撮像された撮像画像を画像メモリに記憶し当該検査対象物の表面に生じる直線状の欠陥を検出する欠陥検査方法であって、前記画像メモリに記憶した撮像画像の各画素の濃度に基づく微分演算を行い画素間の濃度変化の強さを表わす微分絶対値および濃度変化の方向を表す微分方向値を各画素に対して算出する微分演算ステップと、前記微分演算ステップで算出された各画素の前記微分絶対値に、各画素の前記微分方向値に対応する重み付け値を乗じて、ノイズ成分の除去または前記直線状の欠陥の境界を強調する強度値をそれぞれ算出する強度演算ステップと、前記直線状の欠陥の長手方向に連続し、幅手方向に並設する複数の検査領域を、前記撮像画像に設定し、該検査領域に配置された各画素の前記強度値を合算した積算値を、前記検査領域に配置された画素数で除算し、前記検査領域における強度値の特徴量を、前記検査領域ごとに算出する特徴量演算ステップと、前記特徴量演算ステップで算出された複数の特徴量のいずれか１つが所定の閾値以上である場合、前記検査対象物が直線状の欠陥を有する不良品であると判定する判定ステップとを含むものとする。

このような構成とすると、各画素の微分絶対値に重み付け値を乗じた強度値を算出し、各検査領域における強度値の特徴量をもって、検査対象物が不良品であると判定するので、検査対象物の表面上に生じる直線状の欠陥を確実に検出することができ、検査対象物の良否を精度よく判定することができる。

(２) 上記(１)項において、撮像画像に設定された複数の検査領域における強度値の特徴量のすべてが所定の閾値未満である場合、検査対象物が良品であると判定する。

このような構成とすると、検査領域における強度値の特徴量をもって、直線状の欠陥の有無を判定するので、判定処理の負荷を減少させることができる。

(３) 上記(１)または(２)項において、強度演算ステップは、画素の微分方向値が直線状の欠陥における境界に直交する角度に近いほど強度値を大とし、前記微分方向値が直線状の欠陥における境界の接線の角度に近いほど強度値を小とする。

このような構成とすると、直線状の欠陥の境界を強調し、ノイズ成分を低減するので、直線状の欠陥を確実に検出することができる。

(４) 上記(１)〜(３)項において、画像メモリは、撮像装置が撮像する検査対象物を、垂直方向または／および水平方向に圧縮された撮像画像を記憶する。

このような構成とすると、圧縮された撮像画像の各画素を微分演算するので、直線状の欠陥の検出精度を維持し、検査対象物の検査処理時間を短縮することができる。

(５) 上記(１)〜(４)項において、特徴量演算ステップは、直線状の欠陥の長手方向に直線状または帯状に並ぶ複数の画素からなる検査領域ごとに強度値の特徴量を算出する。

このような構成とすると、直線状の欠陥の長手方向に、直線状に並ぶ複数の画素の強度値または帯状に並ぶ複数の画素の強度値のいずれかを積算し、特徴量を算出するので、直線状の欠陥の境界を確実に検出することができる。

(６) 検査対象物が撮像された撮像画像を画像メモリに記憶し当該検査対象物の表面に生じる直線状の欠陥を検出する欠陥検査装置であって、前記画像メモリに記憶した撮像画像の各画素の濃度に基づく微分演算を行い画素間の濃度変化の強さを表わす微分絶対値および濃度変化の方向を表す微分方向値を各画素に対して算出する微分演算手段と、前記微分演算手段で算出された各画素の前記微分絶対値に、各画素の前記微分方向値に対応する重み付け値を乗じて、ノイズ成分の除去または前記直線状の欠陥の境界を強調する強度値をそれぞれ算出する強度演算手段と、前記直線状の欠陥の長手方向に連続し、幅手方向に並設する複数の検査領域を、前記撮像画像に設定し、該検査領域に配置された各画素の前記強度値を合算した積算値を、前記検査領域に配置された画素数で除算し、前記検査領域における強度値の特徴量を、前記検査領域ごとに算出する特徴量演算手段と、前記特徴量演算手段で算出された複数の特徴量のいずれか１つが所定の閾値以上である場合、前記検査対象物が直線状の欠陥を有する不良品であると判定する判定手段とを備えるものとする。

このような構成とすると、各画素の微分絶対値に重み付け値を乗じた強度値を算出し、各検査領域における強度値の特徴量をもって、検査対象物が不良品であると判定するので、検査対象物の表面上に生じる直線状の欠陥を確実に検出することができ、検査対象物の良否を精度よく判定することができる。

本発明によると、構造が簡単で、検査対象物上の直線状の欠陥を検出し、検査対象物の良否判定処理を実行する欠陥検査方法および欠陥検査装置を提供することができる。

本発明の実施の形態の欠陥検査装置のブロック図である。 図１の欠陥検査装置が検査する検査対象物の平面図である。 図１の欠陥検査装置に用いられる微分フィルタを示す図である。 検査対象物の撮像画像の濃度を示す斜視図である。 図１の欠陥検査装置の処理の流れを示すフロー図である。 図１の欠陥検査装置の良否判定の流れを示すフロー図である。 図１の欠陥検査装置が出力するヒストグラムを示す図である。 図１の画像メモリに記憶する撮像画像のヒストグラムを示す図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、欠陥検査装置１は、検査対象物２を含む空間領域を撮像する撮像装置３からアナログ−デジタル変換部４を介して撮像画像を取得し、検査対象物２の表面上の直線状の欠陥２ａ、２ｂを検出する装置である。

欠陥検査装置１は、撮像装置３から取得した撮像画像を一時的に保存する画像メモリ５と、撮像画像の各画素の濃度に基づく演算処理を実行する中央処理装置(ＣＰＵ)６と、検査処理プログラムを記憶する読み出し専用メモリ(ＲＯＭ)７と、中央処理装置６の演算結果を一時的に記憶するメインメモリ８と、メインメモリ８に記憶された強度値や特徴量をヒストグラムとして外部のモニタ９に出力するデジタル−アナログ変換部１０とを備えている。

中央処理装置６は、バス１２を介して、アナログ−デジタル変換部４、画像メモリ５、読み出し専用メモリ(ＲＯＭ)７、メインメモリ８、デジタル−アナログ変換部１０、キーボードやマウスを含む操作部１１に相互に接続されている。

撮像装置３は、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサを用いた、水平解像度が１５．５μｍの画素ピッチ、垂直解像度が１２．５μｍの画素ピッチの撮像画像を取得可能に設定されている。

メインメモリ８には、微分値領域８ａと、強度値領域８ｂと、特徴量領域８ｃと、検査プログラム領域８ｄとが設けられている。

微分値領域８ａには、微分演算手段として中央処理装置６が画像メモリ５に記憶する撮像画像の各画素の濃度に基づく微分演算を行い画素間の濃度変化の強さを表わす微分絶対値および濃度変化の方向を表す微分方向値を各画素に対して算出する微分値が記憶される。

強度値領域８ｂには、強度算出手段として中央処理装置６が微分演算手段で算出された各画素の微分絶対値に、各画素の微分方向値に対応する重み付け値を乗じて、ノイズ成分の除去または直線状の欠陥２ａ、２ｂの境界を強調する強度値が記憶される。

特徴量領域８ｃには、特徴量算出手段として中央処理装置６が直線状の欠陥２ａまたは２ｂの長手方向に連続し、幅手方向に並設する複数の検査領域を、撮像画像に設定し、検査領域に配置された各画素の強度値を合算した積算値を、検査領域に配置された画素数で除算し、各検査領域における強度値の特徴量Ｆが記憶される。

検査プログラム領域８ｄには、直線状の欠陥２ａ、２ｂを検出させる検査処理プログラムや、判定処理に用いる閾値や、各画素の微分方向値に対応する重み付け値が記憶される。

図２に示すように、検査対象物２は、例えば、原料をＸ軸方向(水平方向)に押出成形した成形体を、加熱行程により焼結させた板状の焼結体である。押出成形される原料は、金属、重合体、セラミックス、コンクリート、食品などがある。本実施形態では、窒化アルミニウムを含むセラミックス焼結体を例示している。このセラミックス焼結体は、平面視におけるＹ軸方向(垂直方向)に延びる左右辺とＸ軸方向に延びる上下辺とを有する基板状のものである。

このセラミックス焼結体は、原料を口金を通じて押し出した成形体を連続生産し、例えば外周を切削加工した後に、焼結したものであるが、押出成形の行程で、成形体の表面で押出方向、すなわちＸ軸方向に直線状の欠陥による配向が生じることがある。例えば押出時の温度が低すぎて原料が金型に固着して発生する直線状の欠陥や、原料と押出加工材との摩擦による直線状の欠陥や、押出速度が高すぎた場合、押出加工材とダイスやダイス表面のメタルとの間のせん断力によって生じる直線状の欠陥による配向が成形体の表面に生じる場合がある。

成形体の表面に生じた直線状の欠陥は、検査行程により不良品として扱うこともできるが、不良品として扱われる成形体の中には、焼結行程において、隣合う原料粒子が除々に接着し、粒子間のすき間が小さくなり成形体が全体的に収縮するので、小さな直線状の欠陥が消滅する場合もある。

本実施形態では、焼結行程で成形体の直線状の欠陥を消滅または収縮させたセラミックス焼結体の欠陥検査を実施することで、セラミックス焼結体の歩留まりを向上させ、セラミックス焼結体の表面上に、押出方向に連続する直線状の欠陥２ａ、２ｂを精度よく検出し、セラミックス焼結体の良否判定を実行することができる。

検査対象物２は、例えば背景となる基台に搬送され、基台の垂直面に対して照明角度２０°の位置から集光レンズ付き棒状照明装置(図示略)により光が照射され、基台の垂直面に対してカメラ角度１０°の位置から撮像装置３により背景と検査対象物２とを含む撮像画像として撮像される。これにより、検査対象物２における外周境界と表面上の直線状の欠陥２ａ、２ｂの境界とを形成する陰影を欠陥検査装置１に取得させることができる。

中央処理装置６は、読み出し専用メモリ７から読み出した検査処理プログラムを、メインメモリ８における検査処理プログラム領域８ｄへ一時的に記憶し、この検査処理プログラムを実行することにより、バス１２を制御し、微分演算手段と、強度演算手段と、特徴量演算手段と、判定手段とを含む演算機能を実現し、撮像画像の取り込み、画素情報の演算結果を出力することができる。

中央処理装置６は、微分演算手段として、画像メモリ５に記憶する撮像画像における各画素の微分絶対値および微分方向値を算出する。例えば図３に示す画素Ａ〜Ｙの画素情報に記憶された０〜２５５階調の各画素の濃度に基づき、図３に示すＸ方向微分フィルタおよびＹ方向微分フィルタを用いて微分演算を実行する。

本実施形態では、５×５のプリューウィットフィルタ（Prewitt filter）を用いた微分演算を例示するが、他にソーベルフィルタ（Sobel filter）を用いる微分演算を実現してもよく、フィルターサイズは、欠陥サイズや解像度に適合した３×３や７×７などの任意のサイズに変更してもよい。

中央処理装置６は、微分演算手段として、画像メモリ５から画素情報を読み出し、画素情報の中から画素Ｍを着目画素とし、画素Ｍを包囲する画素Ａ〜Ｌ、Ｎ〜Ｙの濃度値と各微分フィルタの係数との積を求め、求めた積の総和を、画素(ｘ、ｙ)ごとに式１および式２を用いて、水平方向の濃度変化ｈ(ｘ、ｙ)および垂直方向の濃度変化ｖ(ｘ、ｙ)を算出する。
ｈ(ｘ、ｙ)＝−（Ａ＋Ｆ＋Ｋ＋Ｐ＋Ｕ）＋（Ｅ＋Ｊ＋Ｏ＋Ｔ＋Ｙ）… 式１
ｖ(ｘ、ｙ)＝−（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）＋（Ｕ＋Ｖ＋Ｗ＋Ｘ＋Ｙ）… 式２

中央処理装置６は、微分演算手段として、水平方向の濃度変化ｈ(ｘ、ｙ)および垂直方向の濃度変化ｖ(ｘ、ｙ)に基づき、注目画素Ｍの近傍領域における濃度変化を表わす微分絶対値ｇと、画素Ｍの近傍領域における濃度値の最大変化の方向を表わす微分方向値ａとを、式３および式４を用いて算出し、各画素の微分絶対値ｇと微分方向値ａとをメインメモリ８における微分値領域８ａに記憶する。なお、微分絶対値ｇは、画素Ｍの近傍領域における濃度値の変化率を表わし、撮像画像の画素の濃度変化が大きい部位ほど大きくなる。
ｇ(ｘ、ｙ)＝｛ｈ(ｘ、ｙ)²＋ｖ(ｘ、ｙ)²｝^1/2… 式３
ａ(ｘ、ｙ)＝ｔａｎ^-1｛ｖ(ｘ、ｙ)／ｈ(ｘ、ｙ)｝… 式４

図４は、図２に示す検査対象物２における表面上の直線状の欠陥２ｂが通過する矩形領域２ｃ内に配置された各画素の濃度値を、３次元的に示した斜視図である。図４に示す水平方向のＸ軸と垂直方向のＹ軸との交点にそれぞれ配置された画素の濃度を、例えば２５６階調でＺ軸に示している。Ａ〜Ｄの四隅に囲まれた矩形領域２ｃの中央部には、押出方向に配向する直線状の欠陥２ｂの濃度が示され、谷底部の画素濃度が両縁部の濃度より低く、かつ谷底部と両縁部との間の傾斜部の濃度変化が、図中の矢印で示すように、Ｘ軸方向の濃度変化に比して谷底部側から両縁部側に向かってＹ軸方向に強く出力されている。

中央処理装置６は、強度演算手段として、微分値領域８ａから微分方向値ａを読み出し、微分方向値ａと垂直方向とのずれ量に基づいて、画素の重み付け値ｗを算出する。例えば、微分方向値ａがＹ軸方向の垂線を基準に３０°(π／６)未満の角度の場合、重み付け値ｗを絶対値１以下の範囲に設定することにより、直線状の欠陥２ａ、２ｂの押出方向に現れる両縁部の境界を強調させることができる。一方、微分方向値ａがＹ軸方向の垂線を基準に３０°(π／６)以上の角度の場合、重み付け値ｗを０に設定し、直線状の欠陥２ａ、２ｂの両縁部の接線方向に近い画素の強度をノイズ成分として除去することができる。

重み付け値ｗは、微分方向値ａの角度が垂線を基準に３０°(π／６)以上の場合、ノイズ成分を除去するように設定してもよく、垂線を基準に４５°(π／４)以上の角度の場合、ノイズ成分を除去するように設定してもよい。つまり、検査対象物２の押出方向に現れる直線状の欠陥２ａ、２ｂの両縁部の境界が強調可能な角度を用いればよい。

中央処理装置６は、強度演算手段として、各画素の微分絶対値ｇと重み付け値ｗとの積｛ｗ×ｇ(ｘ、ｙ)｝を求め、求めた積を各画素の直線状の欠陥２ａ、２ｂの強度値としてメインメモリ８における強度値領域８ｂに記憶する。

中央処理装置６は、特徴量演算手段として、強度値領域８ｂから直線状の欠陥２ａ、２ｂの長手方向(水平方向)に配置された各画素の直線状の欠陥２ａ、２ｂの強度値を読み出し、この強度値の総和を直線状の欠陥２ａ、２ｂの長手方向に配置された画素数Ｎで除算した強度値の特徴量Ｆを次に示す式５により算出し、強度値の特徴量Ｆをメインメモリ８における特徴量領域８ｃに記憶する。
Ｆ＝(１／Ｎ)×Σ｛ｗ×ｇ(ｘ、ｙ)｝… 式５

中央処理装置６は、判定手段として、特徴量演算手段が算出し特徴量領域８ｃに記憶させた特徴量Ｆのいずれか１つが所定の閾値以上である場合、検査対象物２が直線状の欠陥２ａ、２ｂを有する不良品であると判定し、モニタ９に不良品の報知情報を表示させ、特徴量領域８ｃに記憶させた特徴量Ｆがすべて閾値未満である場合、検査対象物２が良品であると判定し、モニタ９に良品の報知情報を表示させる。

図５を参照して、本実施形態の欠陥検査装置１を用いた欠陥検査方法を説明する。本実施形態の欠陥検査装置１は、撮像装置３が撮像した検査対象物２の撮像画像を画像メモリ５に記憶し、画像メモリ５のアドレスカウンタを初期値に設定している。

中央処理装置６は、微分演算ステップＳ１を実行し、画像メモリ５のアドレスカウンタを増減させ、画像メモリ５に記憶した撮像画像の各画素の濃度に基づく微分演算を行い、画素間の濃度変化の強さを表わす微分絶対値および濃度変化の方向を表す微分方向値を各画素に対して算出し、算出された微分絶対値および微分方向値を微分値領域８ａに記憶する。

中央処理装置６は、全画素の微分演算が完了したか否かを微分演算完了ステップＳ２で判定し、全画素の微分演算が完了するまで微分演算ステップＳ１を繰り返す。微分演算完了ステップＳ２の判定条件は、画像メモリ５に記憶された撮像画像の画素のすべてを走査して微分演算を完了させてもよく、撮像画像内の検査対象物２に相当する画素のみ微分演算を完了させてもよく、好ましくは、検査対象物２に相当する画素の外周部をマスクし、このマスクに囲まれた領域の画素のみ微分演算を完了させてもよい。判定条件を満たした場合、処理を強度演算ステップＳ３へ分岐させる。
検査対象物２は、例えばマスクに囲まれた領域に導電層が形成される場合、検査対象物２の外周部に直線状の欠陥が存在しても機械的および電気的な不良が生じないため、微分演算する画素範囲を絞り込むことができる。

中央処理装置６は、強度演算ステップＳ３を実行し、微分値領域８ａから微分方向値を読み出し、微分方向値に基づいて重み付け値を設定または算出し、設定または算出した重み付け値と微分値領域８ａから読み出した微分絶対値との積を求め、求めた積を直線状の欠陥２ａ、２ｂの強度値としてメインメモリ８における強度値領域８ｂに記憶する。

中央処理装置６は、全画素の強度演算が完了したか否かを強度演算完了ステップＳ４で判定し、全直線状の欠陥の強度演算が完了するまで強度演算ステップＳ３を繰り返す。強度演算完了ステップＳ４の判定条件は、メインメモリ８における強度値領域８ｂに記憶された画素の直線状の欠陥の強度値の演算がすべて完了した場合であり、判定条件を満たした場合、処理をノードＮ１を経由して特徴量演算ステップＳ５へ分岐させる。

中央処理装置６は、特徴量演算ステップＳ５を実行し、撮像画像の画素の直線状の欠陥２ａ、２ｂの長手方向(水平方向)に対応させて検査領域を設定し、強度値領域８ｂから検査領域に配置された各画素の直線状の欠陥２ａ、２ｂの強度値を読み出し、この強度値の総和を検査領域に配置された画素数Ｎで除算した強度値の特徴量Ｆを算出し、強度値の特徴量Ｆをメインメモリ８における特徴量領域８ｃに記憶する。例えば、中央処理装置６が指定する検査領域を、撮像画像の最上段ラインから下方に移動させながら最下段ラインまで、それぞれ特徴量Ｆを算出し、特徴量領域８ｃに記憶するように処理することができる。

ここで検査領域は、撮像画像の画素の直線状の欠陥２ａ、２ｂの長手方向(水平方向)に対応させて直線状に並ぶ各画素を、１段または相互に隣接する複数段に設定してもよく、直線状の欠陥２ａ、２ｂの幅手方向(垂直方向)に所定の間隔を隔てて平行に配置された複数の画素の段を１つの検査領域として設定してもよい。要は、１画素の幅を有する直線状の検査領域でも、複数画素の幅を有するブロック状の検査領域でも、すだれ状の検査領域でも、直線状の欠陥２ａ、２ｂの特徴量Ｆを取得することができる。

上述した検査領域は、押出方向が水平に撮影された検査対象物２に基づいて、直線状の欠陥２ａ、２ｂを検査するように設定したが、本発明は、押出方向が水平に撮像された検査対象物２に限定されず、例えば、検査対象物２が傾き、撮像装置３により押出方向が斜めに傾斜した検査対象物２を撮影する場合、中央処理装置６が画像メモリ５の中に記憶する原画像の傾斜を、水平方向に補正する角度補正処理を実行し検査領域内における直線状の欠陥２ａ、２ｂを検査することもできる。この場合、検査対象物２の上縁または下縁を水平の基準線として検査領域を設定してもよく、画像メモリ５に記憶する直線状の欠陥２ａ、２ｂのエッジを水平の基準線として検査領域を設定することもできる。要は、中央処理装置６が画像メモリ５に記憶する傾斜した原画像を、水平方向に回転させ補正画像の各画素に基づいて、直線状の欠陥２ａ、２ｂを検出することができる。

中央処理装置６は、全検査領域の特徴量演算が完了したか否かを検査領域完了ステップＳ６で判定し、全検査領域の特徴量演算が完了するまで特徴量演算ステップＳ５を繰り返す。検査領域完了ステップＳ６の判定条件は、メインメモリ８における特徴量領域８ｃに記憶された検査領域の特徴量Ｆの演算がすべて完了した場合であり、判定条件を満たした場合、処理を良否判定ステップＳ７へ分岐させる。

中央処理装置６は、良否判定ステップＳ７を実行し、特徴量領域８ｃに記憶する特徴量Ｆのいずれか１つが所定の閾値以上である場合、検査対象物２が直線状の欠陥２ａ、２ｂを有する不良品であると判定し、処理を報知処理ステップＳ８へ分岐させ、モニタ９に不良品の報知情報を表示させる。一方、特徴量領域８ｃに記憶させた特徴量Ｆがすべて閾値未満である場合、検査対象物２が良品であると判定し、モニタ９に良品の報知情報を表示させてもよく、モニタ９に報知情報を送信せずにノードＮ２を介して処理を終了させることもできる。良否の判定条件は、例えば検査領域に導電層が形成される場合、導電層が直線状の欠陥２ａ、２ｂと検査対象物２の表面との段差により断線するか否かにより閾値を決定する。例えば、直線状の欠陥の深さが１μｍ以上を示す特徴量Ｆを用いることが好ましい。

本実施形態では、撮像画像の画素の直線状の欠陥２ａ、２ｂの長手方向(水平方向)に対応させて検査領域を設定し、全検査領域の特徴量Ｆを算出した後、良否判定を実行するように制御しているが、本発明は、全検査領域の特徴量Ｆを算出する態様に限定されず、図６に示すようなステップバイステップ処理を遂行することもできる。

図６を参照して、本実施態様の検査装置に用いられるステップバイステップ処理を説明する。この処理は、図５のノードＮ１とノードＮ２との間の処理シーケンスが直線状の欠陥２ａ、２ｂにおける特徴量演算ステップＳ５毎に良否判定する点が相違する。

中央処理装置６は、不良品判定ステップＳ９を実行し、特徴量演算ステップＳ５で算出された特徴量Ｆが、所定の閾値以上である場合、検査対象物２が直線状の欠陥２ａまたは２ｂを有する不良品であると判定し、処理を報知処理ステップＳ８へ分岐させ、モニタ９に不良品の報知情報を表示させる。一方、特徴量演算ステップＳ５で算出された特徴量Ｆが閾値未満である場合、処理を検査領域完了ステップＳ６に分岐させる。

これにより、中央処理装置６は、直線状の欠陥２ａまたは２ｂが検出された段階で、検査対象物２を不良品であると判定し、次の検査対象物２の検査処理を遂行することができる。

中央処理装置６は、全検査領域の特徴量演算が完了したか否かを検査領域完了ステップＳ６で判定し、全検査領域の特徴量演算が完了するまで特徴量演算ステップＳ５を繰り返す。この場合、検査領域移動ステップＳ１０を介して検査領域を、撮像画像の下方または上方に移動させ、新たな検査領域の特徴量Ｆを、特徴量演算ステップＳ５で演算させることができる。検査領域完了ステップＳ６の判定条件は、メインメモリ８における特徴量領域８ｃに記憶された検査領域の特徴量Ｆの演算がすべて完了した場合であり、判定条件を満たした場合、処理をノードＮ２に分岐させ終了させることができる。

図７は、本実施形態の欠陥検査装置１が出力するヒストグラムを示す図である。
図中では、縦軸に特徴量演算ステップＳ５により得られた特徴量Ｆを表し、横軸に特徴量演算ステップＳ５が取得する画素群の水平ライン番号を表している。

中央処理装置６は、統計解析処理を実行し、特徴量領域８ｃに記憶する強度値の特徴量データの分布状況を視覚的に認識するヒストグラム情報を生成し、デジタル−アナログ変換部１０を介して、モニタ９に出力する。

モニタ９には、左端部から右端部に亘り、検査対象物２の上縁部より下方に設定した出発水平ラインから、検査対象物２の下縁部より上方に設定した終了水平ラインまで、それぞれライン番号が割り振られ、両端部の間に２つのピーク点が出力しているヒストグラムを表示させている。このピーク点は、検査対象物２の表面上に生じている直線状の欠陥２ａおよび２ｂを視覚的に表しているものである。

各ピーク点の両側には、特徴量Ｆとその変化とが共に小さいフラット領域が出力されている。このフラット領域では、検査対象物２の表面が滑らかであり直線状の欠陥が存在しない領域、直線状の欠陥ほど顕在化されない汚れなどが含まれている。

中央処理装置６は、ピーク点の最大値とフラット領域との間に設定された閾値を、例えばピーク点の最大値とフラット領域との中間値またはピーク点波形の実効値のいずれかに設定し、検査対象物２の良否判定を実現することができる。

図８は、図１に示す画像メモリ５に記憶された撮像画像のヒストグラムを示す図である。
図中では、縦軸に画素の濃度値を水平方向に平均した濃度平均値を表し、横軸に図７と同様の画素群の水平ライン番号を表している。

中央処理装置６は、統計解析処理を実行し、画像メモリ５に記憶する撮像画像の画素の強度値を、水平ライン毎に平均した特徴量Ｆデータの分布状況を視覚的に認識するヒストグラム情報を生成し、デジタル−アナログ変換部１０を介して、モニタ９に出力する。

モニタ９には、左端部から右端部に亘り、検査対象物２の上縁部より下方に設定した出発水平ラインから、検査対象物２の下縁部より上方に設定した終了水平ラインまで、それぞれライン番号が割り振られ、特徴量Ｆの絶対値とその変化とが共に小さいフラット領域が連続して出力されているヒストグラムを表示させている。上述した図８のように、検査対象物２の表面上に生じている直線状の欠陥２ａおよび２ｂに対応するライン番号には、ピーク点がフラット領域に埋もれてしまい視覚的に判断することが困難であり、中央処理装置６も同様に、撮像画像の画素の強度を、水平方向に平均した値から直線状の欠陥２ａ、２ｂを識別することが困難である。

上述のように、本実施形態では、中央処理装置６が撮像画像の画素の濃度変化に基づく微分演算を実行し、微分演算結果を重み付けした強度値を算出し、算出した強度値を用いて水平方向に平均した特徴量Ｆを算出しているので、検査対象物２の表面上に現れる直線状の欠陥２ａ、２ｂと汚れとを区別し、検査対象物２の良否判定を精度よく判定することができる。

１ 欠陥検査装置
２ 検査対象物
２ａ直線状の欠陥
２ｂ直線状の欠陥
２ｃ検査領域
３ 撮像装置(カメラ)
４ アナログ−デジタル変換部
５ 画像メモリ
６ 中央処理装置(ＣＰＵ)
７ 読み出し専用メモリ(ＲＯＭ)
８ メインメモリ
８ａ微分値領域
８ｂ強度値領域
８ｃ特徴量値領域
８ｄ検査処理プログラム領域
９ モニタ
１０ デジタル−アナログ変換部
１１ 操作部
１２ バス

Claims (6)

1. 検査対象物が撮像された撮像画像を画像メモリに記憶し当該検査対象物の表面に生じる直線状の欠陥を検出する欠陥検査方法であって、
   前記画像メモリに記憶した撮像画像の各画素の濃度に基づく微分演算を行い画素間の濃度変化の強さを表わす微分絶対値および濃度変化の方向を表す微分方向値を各画素に対して算出する微分演算ステップと、
   前記微分演算ステップで算出された各画素の前記微分絶対値に、各画素の前記微分方向値に対応する重み付け値を乗じて、ノイズ成分の除去または前記直線状の欠陥の境界を強調する強度値をそれぞれ算出する強度演算ステップと、
   前記直線状の欠陥の長手方向に連続し、幅手方向に並設する複数の検査領域を、前記撮像画像に設定し、該検査領域に配置された各画素の前記強度値を合算した積算値を、前記検査領域に配置された画素数で除算し、前記検査領域における強度値の特徴量を、前記検査領域ごとに算出する特徴量演算ステップと、
   前記特徴量演算ステップで算出された複数の特徴量のいずれか１つが所定の閾値以上である場合、前記検査対象物が直線状の欠陥を有する不良品であると判定する判定ステップと
   を含むことを特徴とする欠陥検査方法。
2. 撮像画像に設定された複数の検査領域における強度値の特徴量のすべてが所定の閾値未満である場合、検査対象物が良品であると判定する請求項１記載の欠陥検査方法。
3. 強度演算ステップは、画素の微分方向値が直線状の欠陥における境界に直交する角度に近いほど強度値を大とし、前記微分方向値が直線状の欠陥における境界の接線の角度に近いほど強度値を小とする請求項１または２記載の欠陥検査方法。
4. 画像メモリは、撮像装置が撮像する検査対象物を、垂直方向または／および水平方向に圧縮された撮像画像を記憶する請求項１〜３のいずれかに記載の欠陥検査方法。
5. 特徴量演算ステップは、直線状の欠陥の長手方向に直線状または帯状に並ぶ複数の画素からなる検査領域ごとに強度値の特徴量を算出する請求項１〜４のいずれかに記載の欠陥検査方法。
6. 検査対象物が撮像された撮像画像を画像メモリに記憶し当該検査対象物の表面に生じる直線状の欠陥を検出する欠陥検査装置であって、
   前記画像メモリに記憶した撮像画像の各画素の濃度に基づく微分演算を行い画素間の濃度変化の強さを表わす微分絶対値および濃度変化の方向を表す微分方向値を各画素に対して算出する微分演算手段と、
   前記微分演算手段で算出された各画素の前記微分絶対値に、各画素の前記微分方向値に対応する重み付け値を乗じて、ノイズ成分の除去または前記直線状の欠陥の境界を強調する強度値をそれぞれ算出する強度演算手段と、
   前記直線状の欠陥の長手方向に連続し、幅手方向に並設する複数の検査領域を、前記撮像画像に設定し、該検査領域に配置された各画素の前記強度値を合算した積算値を、前記検査領域に配置された画素数で除算し、前記検査領域における強度値の特徴量を、前記検査領域ごとに算出する特徴量演算手段と、
   前記特徴量演算手段で算出された複数の特徴量のいずれか１つが所定の閾値以上である場合、前記検査対象物が直線状の欠陥を有する不良品であると判定する判定手段と
   を備えることを特徴とする欠陥検査装置。

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