JP2020041800A - Visual inspection device and inspection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は品質検査における被検物の表面の外観検査のための装置、及びこの装置を含むシステムに関する。 The present invention relates to an apparatus for inspecting the appearance of a surface of a test object in a quality inspection, and a system including the apparatus.
表面が平滑である被検物は、一方向から照射した照明光を拡散反射せず一方向にのみ反射する。そのため、被検物の表面の外観検査においては、その表面で反射された照明光、つまり反射光が観察する目又はカメラレンズのある位置の方向に向かうように光源の方向を調整する必要がある。 A test object having a smooth surface reflects illumination light emitted from one direction only in one direction without diffusely reflecting the illumination light. Therefore, in the appearance inspection of the surface of the test object, it is necessary to adjust the direction of the light source so that the illumination light reflected on the surface, that is, the reflected light is directed toward a certain position of the eye or camera lens to be observed. .
なお、この反射光が向かう方向は、照明光が入射する面の入射光に対する角度によって決まる。したがって照明光がある一方向からのみの場合には、被検物の表面が曲面であれば、そのすべてが一様な明るさに見えることはない。表面の明るさが一様でない見え方では、光源の写り込みが極端なハイライトとなり、かつ、反射された照明光が目に向かってこない範囲は暗く見えにくい状態になる。このような見え方は、外観検査の精度を著しく低下させる。このような被検物の外観検査は、光源、被検物、及び観察位置の位置関係を変化させながら全面を観察することで適切に実行できる。しかし、このような手法では、ある程度の長さの検査時間が必要であり、又は検査の工程に検査員の人手が介在する場合には、検査時間の最短化及び精度の確保に検査員の熟練が要求される。 The direction in which the reflected light travels is determined by the angle of the surface on which the illumination light is incident with respect to the incident light. Therefore, in the case where the illumination light is only from one direction, if the surface of the test object is a curved surface, all of the objects do not appear to have uniform brightness. When the brightness of the surface is not uniform, the reflection of the light source becomes an extreme highlight, and the range where the reflected illumination light does not reach the eyes becomes dark and difficult to see. Such appearance significantly lowers the accuracy of the visual inspection. Such an appearance inspection of the test object can be appropriately performed by observing the entire surface while changing the positional relationship between the light source, the test object, and the observation position. However, in such a method, a certain length of inspection time is required, or when inspector's hand is involved in the inspection process, the inspector's skill is required to minimize the inspection time and to secure the accuracy. Is required.
例えば非特許文献１に見られるドーム状の照明器具は、頂部を除く全方向から被検物に光を照射することでハイライトの発生を抑え、かつ影の発生を最小限にして一度に被観察面の広い範囲の観察を可能にする。 For example, the dome-shaped lighting device disclosed in Non-Patent Document 1 irradiates the test object with light from all directions except the top, thereby suppressing the occurrence of highlights and minimizing the occurrence of shadows. Enables observation of a wide range of the observation surface.
また、特許文献１に記載の発明では、被検物の背後から照射される拡散光をハーフミラーからなる半球の凹面全体で反射させて被検物に一度にあらゆる方向から照明光を照射し、被検物は当該ハーフミラー越しに観察される。 Further, in the invention described in Patent Document 1, the diffused light emitted from behind the test object is reflected by the entire concave surface of the hemisphere composed of the half mirror to irradiate the test object with illumination light from all directions at once, The test object is observed through the half mirror.
これにより、例えばレンズのように、被観察面に曲面を含む立体的な被検物であってもハイライトも影も生じず、ほぼ一様な明るさで被観察面の全体を頂部を含めて一目で観察することが可能である。 As a result, even if the object is a three-dimensional object including a curved surface on the surface to be observed, such as a lens, no highlight or shadow is generated, and the entire surface to be observed including the top is almost uniformly illuminated. It is possible to observe at a glance.
従来技術に係る装置は、被検物の表面にシミ、色むら、又は異物の付着といった瑕疵があれば、その瑕疵とその他の部分との反射率又は色調の差異に因る見え方の差に基づき、この瑕疵を精度よく検出することができる。しかし、表面のキズなどの凹凸、つまり形状には変化があるものの、反射率又は色調はその他の部分との差異がほとんどない瑕疵は、多方向から照明光を落射させることで影が発生しにくい上に、他の部分と同じように見えるため、従来技術に係る装置では精度の高い検出が困難であるという問題がある。 The device according to the prior art, if there is a defect such as spots, uneven color, or foreign matter adhered to the surface of the test object, the difference in appearance due to the difference in the reflectance or color tone between the defect and other parts. Based on this, the defect can be detected with high accuracy. However, irregularities such as scratches on the surface, that is, there is a change in the shape, but the reflectance or color tone has little difference from other parts, shadows are less likely to occur by falling illumination light from multiple directions Above, there is a problem that it is difficult to perform highly accurate detection with the device according to the related art because it looks the same as the other parts.
本発明では、被検物の表面のキズ等の、色又は反射率の変化が小さい瑕疵を検出する外観検査が迅速に精度よく実行可能な装置等を提供する。 According to the present invention, there is provided a device or the like capable of performing a visual inspection for detecting a defect having a small change in color or reflectance, such as a scratch on the surface of a test object, quickly and accurately.
上記課題を解決するために提供される本発明の一態様に係る外観検査装置は、被検物が反射する光がなす反射光像によって前記被検物の外観を検査する外観検査装置であって、前記被検物を保持するための保持台と、前記被検物の被観察面側に位置し、前記被観察面に対向する凹面を有するドーム状の反射体と、前記被検物の被観察面の反対側に位置し、前記凹面を略一様の照度で照明する光を出射する光源部と、回転機構とを備え、前記反射体は、前記光源部が出射して前記凹面に到達した入射光を透過させる透過部と、前記入射光を反射して前記被観察面に落射させる明部と、前記明部よりも反射率が低く前記被観察面に影を作る暗部とを有し、前記回転機構は、前記保持台及び前記暗部の少なくとも一方を回転させることで前記暗部に対する前記被検物の相対的姿勢を変化させることによって、前記被観察面の少なくとも一部を、前記暗部の作る影がある暗状態と、前記影がない明状態とで切り替える回転動作を行う。 An appearance inspection apparatus according to one embodiment of the present invention provided to solve the above-described problem is an appearance inspection apparatus that inspects the appearance of the object using a reflected light image formed by light reflected by the object. A holding table for holding the test object, a dome-shaped reflector positioned on the observation surface side of the test object and having a concave surface facing the observation surface, and a test object of the test object. A light source unit that is located on the opposite side of the observation surface and emits light for illuminating the concave surface with substantially uniform illuminance; and a rotating mechanism, wherein the reflector is configured to emit the light source unit and reach the concave surface. A transmitting portion that transmits the incident light, a bright portion that reflects the incident light and falls on the surface to be observed, and a dark portion that has a lower reflectance than the bright portion and forms a shadow on the surface to be observed. The rotating mechanism rotates at least one of the holding table and the dark portion to rotate the dark portion. Wherein by changing the relative position of the test object to, perform at least a portion of said observation target surface, and a dark state in which there is a shadow made of the dark portion, the rotating operation of switching between a bright state is not the shadow.
また、本発明の一態様に係る外観検査システムは、さらに前記凹面で反射されて前記被観察面にいったん落射し、前記被観察面で反射されてから前記透過部を透過した前記入射光を受光して前記被観察面の画像を撮影する撮影部を備える外観検査装置と、画像処理装置とを備え、前記画像処理装置は、前記回転機構が前記回転動作を行って変化させたことによる異なる前記相対的姿勢の前記被検物の、前記撮影部で撮影された前記被観察面の複数の画像の入力を受け付ける入力部と、入力された複数の前記画像を解析して、前記被観察面の瑕疵を検出する画像解析部と、検出された前記瑕疵を示す情報のデータを出力する出力部とを備える。 Further, the appearance inspection system according to one embodiment of the present invention further receives the incident light reflected by the concave surface and once falling on the surface to be observed, and reflected by the surface to be observed and transmitted through the transmitting portion. An appearance inspection device including an imaging unit that captures an image of the surface to be observed, and an image processing device, wherein the image processing device is configured to perform the rotation operation to change the rotation mechanism. An input unit that receives an input of a plurality of images of the observation surface photographed by the imaging unit, of the test object in a relative posture, and analyzes the plurality of input images to obtain an image of the observation surface. An image analysis unit for detecting a defect and an output unit for outputting data of information indicating the detected defect are provided.
なお、これらの包括的又は具体的な態様は、方法、集積回路、コンピュータプログラム、又は当該コンピュータプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 Note that these comprehensive or specific aspects may be realized by a method, an integrated circuit, a computer program, or a recording medium such as a computer-readable CD-ROM in which the computer program is recorded. , A method, an integrated circuit, a computer program, and a recording medium.
本発明に係る外観検査及び外観検査システムでは、被検物の表面のキズ等の、色又は反射率の変化が小さい瑕疵を迅速に精度よく検出することができる。 The appearance inspection and appearance inspection system according to the present invention can quickly and accurately detect a defect such as a flaw on the surface of the test object, which has a small change in color or reflectance.
以下、実施の形態に係る外観検査システムについて、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a visual inspection system according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
なお、以下の実施の形態は、本発明の包括的又は具体的な例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、並びに、ステップ（工程）及びステップの順序等は、一例であって本発明を限定するものではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意に付加可能な構成要素である。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。 The following embodiment shows a comprehensive or specific example of the present invention. Therefore, the numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement and connection forms of the constituent elements, the steps (processes), the order of the steps, and the like shown in the following embodiments are examples and limit the present invention. is not. Among the components in the following embodiments, components not described in the independent claims are components that can be arbitrarily added. In addition, each drawing is a schematic diagram, and is not necessarily strictly illustrated.
（実施の形態）
本実施の形態における外観検査システムは、被検物の被観察面の全域で多方向から照明光を落射させしながら実施する暗視野観察による検査（以下、落射型暗視野検査ともいう）に用いられる。以下、本実施の形態における外観検査システム１について説明する。
(Embodiment)
The visual inspection system according to the present embodiment is used for inspection by dark-field observation (hereinafter also referred to as epi-illumination-type dark-field inspection) performed while emitting illumination light from multiple directions over the entire observation surface of a test object. Can be Hereinafter, the appearance inspection system 1 according to the present embodiment will be described.
［外観検査システムの構成の概要］
図１は、本実施の形態における、外観検査装置１０を含む外観検査システム１の概要及び構成を説明するための模式図である。図２は、外観検査装置１０の概要を説明するための図である。図３Ａは、外観検査装置１０が備える反射体の一例の外観を示す斜視図であり、図３Ｂは、外観検査装置１０が備える反射体の一例の外観を示す底面図である。
[Outline of configuration of visual inspection system]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the outline and configuration of a visual inspection system 1 including a visual inspection device 10 in the present embodiment. FIG. 2 is a diagram for explaining the outline of the visual inspection device 10. FIG. 3A is a perspective view illustrating the appearance of an example of a reflector included in the appearance inspection device 10, and FIG. 3B is a bottom view illustrating the appearance of an example of the reflector included in the appearance inspection device 10.
外観検査システム１は、保持台１１と、反射体１２と、光源部１３と、回転機構１４と、カメラ１５と、画像処理装置２０とを備える。 The visual inspection system 1 includes a holding table 11, a reflector 12, a light source 13, a rotation mechanism 14, a camera 15, and an image processing device 20.
保持台１１は、被検物の外観検査による検査の対象である表面（以下、被観察面という）が露出するように当該被検物を保持する。 The holding table 11 holds the test object such that a surface to be inspected by the appearance inspection of the test object (hereinafter, referred to as an observation surface) is exposed.
反射体１２は、被検物の被観察面、図示の例では側に位置し、被検物の被観察面に対向する凹面を有するドーム状の物であり、光源部１３が出射する光を反射して被観察面に落射させる。また、反射体１２は、凹面に到達する入射光を透過させる透過部１２２を有する。反射体１２は、例えばポリカーボネート等の透明な樹脂をドーム状に成型してつくられる。また、反射体１２の透過部１２２以外の部分では、蒸着膜、塗料又はフィルムを用いて、凹面への入射光を場所によって異なる反射率で反射する光学特性が与えられる。図３Ｂの底面図によれば、反射体１２の凹面には、図３Ａに表される凸面には見られない明部１２４及び暗部１２６がある。明部１２４は、入射光を反射して被検物の被観察面に落射させる。また、暗部１２６は明部１２４よりも反射率が低く、被検物の被観察面に影を作る。以下では、暗部１２６が作る影がある被観察面の領域を暗領域、当該影がある暗領域の状態を指して暗状態ともいう。また、暗部１２６が作る影がない被観察面の領域を明領域、当該影がない明領域の状態を指して明状態ともいう。反射体１２の詳細な構成は、具体例を用いて後述する。 The reflector 12 is a dome-shaped object having a concave surface facing the observation surface of the test object, in the illustrated example, and facing the observation surface of the test object, and emits light emitted by the light source unit 13. The light is reflected and falls on the surface to be observed. Further, the reflector 12 has a transmitting portion 122 that transmits incident light that reaches the concave surface. The reflector 12 is made by molding a transparent resin such as polycarbonate into a dome shape. In addition, a portion other than the transmission portion 122 of the reflector 12 is provided with an optical characteristic of reflecting the incident light on the concave surface with a different reflectance depending on the location by using a vapor deposition film, a paint, or a film. According to the bottom view of FIG. 3B, the concave surface of the reflector 12 has a bright portion 124 and a dark portion 126 that are not seen in the convex surface shown in FIG. 3A. The bright part 124 reflects the incident light and causes the incident light to fall on the observation surface of the test object. Further, the dark part 126 has a lower reflectance than the bright part 124 and forms a shadow on the surface to be observed of the test object. Hereinafter, an area of the observation surface having a shadow created by the dark portion 126 is referred to as a dark area, and a state of the dark area having the shadow is also referred to as a dark state. Further, an area of the observation surface having no shadow created by the dark portion 126 is referred to as a bright area, and a state of the bright area having no shadow is also referred to as a bright state. The detailed configuration of the reflector 12 will be described later using a specific example.
光源部１３は、被検物の被観察面の反対側に位置し、反射体１２の凹面と対向する面照明（フラット照明）であって、この凹面を略一様の照度で照明するための拡散光を出射する。図１の矢印は、光源部１３が出射した光の、反射体１２の凹面で囲まれる空間内での進み方を模式的に示す。これらの矢印に示されるように、保持台１１に保持される被検物には、反射体１２の凹面で反射された光が多方向から落射する。
回転機構１４は、モーター及びモーターのシャフトに接続されたローラーを備える。ローラーは反射体１２に接触しており、モーターが動作してローラーが回転することで、反射体１２を回転させる。
The light source unit 13 is a surface illumination (flat illumination) that is located on the opposite side of the observation surface of the test object and faces the concave surface of the reflector 12, and illuminates the concave surface with substantially uniform illuminance. Emit diffused light. The arrows in FIG. 1 schematically show how light emitted by the light source unit 13 travels in a space surrounded by the concave surface of the reflector 12. As indicated by these arrows, the light reflected by the concave surface of the reflector 12 falls on the test object held by the holding table 11 from multiple directions.
The rotation mechanism 14 includes a motor and rollers connected to a shaft of the motor. The roller is in contact with the reflector 12, and the motor operates to rotate the roller, thereby rotating the reflector 12.
カメラ１５は、反射体１２に囲まれる被検物の被観察面の画像を透過部１２２越しに撮影して取得する、例えばデジタルカメラである。図１及び図２の一点鎖線は、カメラ１５の光学系の光軸を示す。 The camera 15 is, for example, a digital camera that captures and acquires an image of the observation surface of the test object surrounded by the reflector 12 through the transmission unit 122. 1 and 2 show the optical axis of the optical system of the camera 15.
外観検査装置１０は、上述の保持台１１、反射体１２、光源部１３、回転機構１４及びカメラ１５で構成され、例えば図２のような外観をなす。なお、図２では、反射体１２及び駆動電力、制御信号、又は撮像データ等を送信するための各種の配線の図示を省略している。反射体１２は図３Ａに示されるように縁に鍔を備え、その鍔が３個のローラーで支えられるように置かれる。ローラーが回転すると、反射体１２はｙ軸周りに回転する。回転の軸はカメラ１５の光軸と略一致する。カメラ１５は、そのように置かれた反射体１２の透過部１２２を透過して入射する被検物の反射光をイメージセンサ（図示なし）で受光して撮影する。イメージセンサは本実施の形態における撮影部を構成する。 The appearance inspection apparatus 10 includes the above-described holding table 11, reflector 12, light source unit 13, rotation mechanism 14, and camera 15, and has an appearance as shown in FIG. 2, for example. In FIG. 2, the illustration of the reflector 12 and various wirings for transmitting drive power, control signals, imaging data, and the like is omitted. The reflector 12 is provided with a brim at the edge as shown in FIG. 3A, and is placed so that the brim is supported by three rollers. As the roller rotates, the reflector 12 rotates about the y-axis. The axis of rotation substantially coincides with the optical axis of the camera 15. The camera 15 receives the reflected light of the test object, which is transmitted through the transmission part 122 of the reflector 12 placed as described above, and receives the reflected light by an image sensor (not shown) to capture an image. The image sensor constitutes a photographing unit in the present embodiment.
画像処理装置２０は、カメラ１５によって撮影された画像の入力を受け、当該画像を用いて被検物の外観検査を行う。画像処理装置２０は、例えば図示のようなパーソナルコンピュータで実現される。画像処理装置２０の詳細な構成は例を用いて後述する。 The image processing device 20 receives an input of an image captured by the camera 15 and performs an appearance inspection of the test object using the image. The image processing device 20 is realized by, for example, a personal computer as illustrated. The detailed configuration of the image processing device 20 will be described later using an example.
［反射体の構成］
再び図３Ａ及び図３Ｂを参照して反射体１２の構成を説明する。
[Configuration of reflector]
The configuration of the reflector 12 will be described with reference to FIGS. 3A and 3B again.
図３Ａ及び図３Ｂに示される例では、反射体１２は透過部１２２を除いて不透明である。 In the example shown in FIGS. 3A and 3B, the reflector 12 is opaque except for the transmission part 122.
明部１２４は上述のとおり、光源部１３が出射して反射体１２の凹面に到達した入射光を反射して、保持台１１に保持される被検物の被観察面に落射させる領域である。明部１２４は、反射体１２の材料又はその凹面を覆うコート剤若しくはフィルム等に起因して、例えば白色（灰白色、乳白色等の近似色を含む）、銀色又は鏡面である。なお、明部１２４の色及び反射率は、暗部１２６と合わせて用いることで、被観察面上の明暗のコントラストが後述の検査に必要な強さで得られるものであればよく、被検物の表面の色若しくは反射率、光源部１３の出射光の強度若しくは色温度、又は後工程の画像処理での必要性又は便宜等の理由で変更し得る事項である。 As described above, the bright portion 124 is a region that reflects the incident light that is emitted from the light source unit 13 and reaches the concave surface of the reflector 12 and is incident on the observation surface of the test object held by the holding table 11. . The light portion 124 is, for example, white (including an approximate color such as gray white or milky white), silver, or a mirror surface due to the material of the reflector 12 or a coating agent or a film covering the concave surface thereof. The color and reflectivity of the light portion 124 may be any value as long as the contrast between light and dark on the surface to be observed can be obtained with the strength necessary for the inspection described later by using the dark portion 126 together with the color. Are the items that can be changed for reasons such as the surface color or reflectance, the intensity or color temperature of the light emitted from the light source unit 13, or the necessity or convenience in image processing in a subsequent process.
暗部１２６は、被観察面に影を作るための領域であって、明部１２４よりも反射率が低い領域である。暗部１２６は、反射体１２の材料、又はその凹面を覆うコート剤若しくはフィルム等に起因して、例えば入射光の略全部又は大部分を吸収する黒色、褐色等の暗色である。なお、暗部１２６の色及び反射率は、明部１２４と合わせて用いることで、被観察面上の明暗のコントラストが後述の検査に必要な強さで得られるものであればよい。ただし、図３Ｂ以降の図において、暗部は網掛けの領域として示されているが、この網掛けの濃度は暗部の色若しくは反射率又はこれらの明部との差を限定するものではない。 The dark part 126 is an area for forming a shadow on the surface to be observed, and has a lower reflectance than the bright part 124. The dark portion 126 is, for example, a dark color such as black or brown which absorbs substantially all or most of incident light due to the material of the reflector 12 or a coating agent or a film covering the concave surface. The color and the reflectance of the dark portion 126 may be used in combination with the bright portion 124 so long as the contrast of light and dark on the surface to be observed can be obtained with the strength required for the inspection described later. However, in the figures after FIG. 3B, the dark area is shown as a shaded area, but the density of the shade does not limit the color or the reflectance of the dark area or their difference from the light area.
反射体１２が回転すると、暗部１２６に対する被検物の相対的姿勢が変化し、被検物の被観察面にできる暗領域は移動する。そして反射体１２の凹面における暗部１２６の大きさ、形状及び配置は、反射体１２が回転機構１４によって一周する間に、被観察面のあらゆる箇所を少なくとも一回は暗部１２６の影が通過するようあらかじめ調整される。別の表現をすると、反射体１２が回転機構１４によって一周する間に、被観察面の全面で少なくとも一回ずつ明領域及び暗領域になる、または、少なくとも一回は暗状態と明状態とで切り替わる。 When the reflector 12 rotates, the relative posture of the test object with respect to the dark part 126 changes, and the dark area formed on the observation surface of the test object moves. The size, shape, and arrangement of the dark portion 126 on the concave surface of the reflector 12 are such that the shadow of the dark portion 126 passes at least once at every point on the surface to be observed while the reflector 12 makes one round by the rotating mechanism 14. Adjusted in advance. In other words, while the reflector 12 makes one round by the rotation mechanism 14, the entire surface of the surface to be observed becomes a bright region and a dark region at least once, or at least once in the dark state and the bright state. Switch.
図３Ｂに示す例では、円形状の輪郭を有する複数の暗部１２６は、凹面の中心寄りの位置から縁までの螺旋状に配置されている。これらの暗部１２６の大きさ及び間隔（明部１２４の形状及び大きさでもある）は、凹面上の経線を想定した場合、透過部１２２以外の部分ではどの位置にある経線も明部１２４及び暗部１２６の両方それぞれと1箇所以上で重なるよう調整されている。これにより、反射体１２が一周する間に被観察面のあらゆる箇所を少なくとも一回は暗部１２６の影が通過する。 In the example illustrated in FIG. 3B, the plurality of dark portions 126 having a circular contour are spirally arranged from a position near the center of the concave surface to the edge. The size and interval of these dark portions 126 (which are also the shape and size of the bright portions 124) are assuming meridians on a concave surface. 126 are adjusted so as to overlap with both of them at one or more locations. As a result, the shadow of the dark part 126 passes at least once at every point on the surface to be observed while the reflector 12 makes one round.
次に、このように構成された外観検査装置１０で、従来技術を用いた外観検査では検出が困難であった被検物の表面の形状の変化（凹凸）による瑕疵が、より精度よく検出する検査を実現する原理を説明する。 Next, with the appearance inspection apparatus 10 configured as described above, a defect due to a change in the shape (irregularity) of the surface of the test object, which has been difficult to detect by the appearance inspection using the conventional technology, is more accurately detected. The principle of realizing the inspection will be described.
［検査の基礎となる原理］
図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ及び図５Ｂは、外観検査装置１０を用いた外観検査の原理を説明するための模式図である。より詳細には、図４Ａは被検物の鏡面的な表面に凹凸がある様子、図４Ｂは被検物の鏡面的な表面の一部に凹凸がある様子を示す。また、図５Ａは、図４Ａの状況の一部、図５Ｂは、図４Ｂの状況の一部を説明の便宜のために拡大、強調して示す。また、これらの図では、暗部１２６は例示のために一つのみを示す。
[Principles underlying inspection]
4A, 4B, 5A, and 5B are schematic views for explaining the principle of the appearance inspection using the appearance inspection device 10. FIG. More specifically, FIG. 4A shows a state in which the specular surface of the test object has irregularities, and FIG. 4B shows a state in which a part of the specular surface of the test object has irregularities. FIG. 5A shows a part of the situation of FIG. 4A, and FIG. 5B shows a part of the situation of FIG. 4B in an enlarged and emphasized manner for convenience of explanation. Also, in these figures, only one dark part 126 is shown for illustration.
この例において、カメラ１５で撮影される画像に被検物の表面上の暗領域が写る場合、この暗領域をもたらしている暗部１２６−暗領域−カメラのなす角度は、当該暗領域がある被検物の表面の法線（図中の一点鎖線）によって二等分される。つまり、この法線を基準とする入射角度（図中、暗部１２６を始点とする実線の矢印と法線とがなす角度）と反射角度（図中、被検物の表面を始点とする実線の矢印と法線とがなす角度）とは、反射の法則に従って等しい。 In this example, when a dark area on the surface of the test object is captured in an image captured by the camera 15, the angle formed by the dark area 126, the dark area, and the camera that provides the dark area is determined by the angle of the object where the dark area is located. It is bisected by the normal line of the specimen surface (the dashed line in the figure). In other words, the incident angle (the angle between the solid line arrow starting from the dark part 126 and the normal line in the figure) and the reflection angle (in the figure, the solid line starting from the surface of the test object). The angle between the arrow and the normal) is equal according to the law of reflection.
また、暗部１２６の外、つまり明部１２４で反射して被検物の表面に落射する光もまた反射の法則に従うため、入射角度と反射角度とが等しい。 In addition, light incident on the surface of the test object after being reflected outside the dark portion 126, that is, the light portion 124, also obeys the law of reflection, so that the incident angle and the reflection angle are equal.
図４Ａでは、上述の入射角度と反射角度の関係を例示する。図４Ａに示されるように、明部１２４で反射してカメラ１５の位置から見た暗領域内に落射した光（図中、暗部１２６の外を始点とする点線の矢印）は、カメラ１５の光学系に入らない（図中、被検物の表面を始点とする点線の矢印）。また、図５Ａにおいて、矢印Ａで示される被検物への入射光及び矢印ｒＡで示されるその反射光、矢印Ｂで示される入射光及び矢印ｒＢで示される反射光、及び矢印Ｃで示される入射光及び矢印ｒＣはこのように進行する光を例示する。 FIG. 4A illustrates the relationship between the incident angle and the reflection angle described above. As shown in FIG. 4A, the light reflected by the bright part 124 and falling into the dark area viewed from the position of the camera 15 (in the figure, a dotted arrow starting from the outside of the dark part 126) is reflected by the camera 15. Does not enter the optical system (in the figure, a dotted arrow starting from the surface of the test object). In FIG. 5A, incident light to the test object indicated by an arrow A and its reflected light indicated by an arrow rA, incident light indicated by an arrow B, reflected light indicated by an arrow rB, and indicated by an arrow C The incident light and the arrow rC exemplify the light traveling in this manner.
このように、鏡面的な表面を持つ被検物では、暗部１２６によってもたらされた暗領域は全面的に暗部１２６の色を反映する。 As described above, in the test object having a mirror-like surface, the dark region provided by the dark portion 126 entirely reflects the color of the dark portion 126.
これに対し、例えば塗装面の引っ掻き傷等による凹凸が表面にある被検物の場合、この凹凸の部分では、入射光が散乱する。したがって、図４Ｂに示すように、暗部１２６の外、つまり明部１２４で反射してカメラ１５の位置から見た暗領域内に落射した光も、カメラ１５の光学系に入る。図５Ｂでは、このように進行する光を例示する。暗部１２６によってもたらされる暗領域内には、細かな凹凸がある。暗部１２６外で反射してこの暗領域内に落射した光は、落射位置での被検物の表面で反射の法則に従って反射した場合に、図５Ｂのようにカメラ１５の光学系に入り得る。図５Ｂにおいて、矢印Ｃで示される被検物への入射光及び矢印ｒＣで示されるその反射光はこのように進行する光を例示する。なお、図５Ａにおける矢印Ｃと図５Ｂにおける矢印Ｃとは、反射体１２の同じ位置から入射光を示す。現実には、被検物の表面の凹凸はより複雑な形状であり、凹凸上への入射光を散乱させる。そしてこのように進行した光は、暗領域の中で凹凸の形状を反映したより明るい部分として観察される。 On the other hand, in the case of a test object having irregularities due to scratches or the like on the painted surface, incident light is scattered at the irregularities. Therefore, as shown in FIG. 4B, light reflected from the dark portion 126, that is, the light reflected by the bright portion 124 and falling into the dark area viewed from the position of the camera 15 also enters the optical system of the camera 15. FIG. 5B illustrates the light traveling in this manner. There are fine irregularities in the dark area provided by the dark part 126. Light reflected outside the dark area 126 and falling into this dark area can enter the optical system of the camera 15 as shown in FIG. 5B when reflected according to the law of reflection on the surface of the test object at the falling position. In FIG. 5B, the light incident on the test object indicated by the arrow C and the reflected light indicated by the arrow rC exemplify the light traveling in this manner. The arrow C in FIG. 5A and the arrow C in FIG. 5B indicate incident light from the same position of the reflector 12. In reality, the irregularities on the surface of the test object have a more complicated shape, and scatter incident light on the irregularities. The light that has proceeded in this way is observed as a brighter portion reflecting the shape of the unevenness in the dark region.
図６は、外観検査装置１０による被検物（部分）の画像の例である。図６において白抜き矢印で指し示す、長円状の暗領域内で左右に伸びるより明るい線が被検物の表面のキズを示す。このキズの、暗領域内にある部分と右端付近の明領域にある部分とを比較すると、視認性の違いは顕著である。 FIG. 6 is an example of an image of a test object (part) by the visual inspection device 10. In FIG. 6, a brighter line, which is indicated by a white arrow and extends left and right in the oval-shaped dark area, indicates a flaw on the surface of the test object. Comparing the portion of the flaw in the dark region with the portion in the bright region near the right end, the difference in visibility is remarkable.
外観検査装置１０では、暗部１２６に対する被検物の相対的姿勢を変えることで被検物の被観察面のあらゆる箇所で一度はこのような暗状態にする。そして、カメラ１５で暗状態にある被観察面の画像を取得する。このように取得された画像をカメラ１５から取得した画像処理装置２０では、例えば各画素の周辺との輝度差に基づいて被検物の表面のキズを検出する。 In the appearance inspection apparatus 10, such a dark state is established once at every point on the observation surface of the test object by changing the relative posture of the test object with respect to the dark part 126. Then, the camera 15 acquires an image of the observation surface in the dark state. The image processing device 20 that acquires the image thus acquired from the camera 15 detects a flaw on the surface of the test object based on, for example, a luminance difference between the periphery of each pixel and the image.
なお、被観察面において、観察位置から見て透過部１２２が写り込む位置にある場合、暗部１２６による暗領域ができない。したがって、例えば被検物を傾ける等して暗部１２６に対する被検物の相対的姿勢を変えて検査する。また、被観察面にカメラ１５の光軸と平行又は略平行な部分が含まれる場合にも、カメラ１５では当該部分の画像が撮影できない。したがって、この場合も、例えば被検物を傾ける等して暗部１２６に対する被検物の相対的姿勢を変えてさらに撮影して検査する。 In addition, when the transmissive part 122 is in a position where the transmissive part 122 appears on the observation surface when viewed from the observation position, a dark area due to the dark part 126 cannot be formed. Therefore, the inspection is performed by changing the relative posture of the test object with respect to the dark part 126 by, for example, tilting the test object. Further, even when the surface to be observed includes a portion parallel or substantially parallel to the optical axis of the camera 15, the camera 15 cannot capture an image of the portion. Therefore, in this case as well, the relative posture of the test object with respect to the dark portion 126 is changed by, for example, tilting the test object, and the image is further photographed for inspection.
また、反射の法則は鏡面的な表面の至る箇所で成り立つ。そして、明領域内では、被検物の表面の凹凸がなければカメラ１５の光学系に入るべき光が、凹凸によって光学系に入らなくなるため、明領域内のより暗い部分として表れる被観察面のキズを検出する方法をとることもできる。 In addition, the law of reflection is valid everywhere on a specular surface. In the bright region, light that should enter the optical system of the camera 15 without irregularities on the surface of the test object does not enter the optical system due to the irregularities. A method of detecting a flaw can also be used.
［カメラ及び画像処理装置の構成］
図７は、外観検査装置１０が備えるカメラ及び画像処理装置２０の機能構成例を示すブロック図である。また、図８は、画像処理装置２０のハードウェア構成例を示す図である。
[Configuration of Camera and Image Processing Device]
FIG. 7 is a block diagram illustrating a functional configuration example of the camera and the image processing device 20 included in the appearance inspection device 10. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the image processing apparatus 20.
図７に示すように、カメラ１５は、撮影部１５１及び通信部１５２を備える。 As shown in FIG. 7, the camera 15 includes a photographing unit 151 and a communication unit 152.
撮影部１５１は、反射体１２から被観察面にいったん落射し、被観察面で反射されてから透過部１２２を透過した光を受光して被観察面の画像を撮影する。光学系は１枚以上のレンズを含んで、イメージセンサ上に、被観察面の検査に適した画像を結ぶ。イメージセンサは、受光した光を電気信号に変換して出力する。この電気信号に基づく画像データは、通信部１５２によって、画像処理装置２０に送信される。 The imaging unit 151 once falls on the surface to be observed from the reflector 12, receives light that has been reflected by the surface to be observed and transmitted through the transmission unit 122, and photographs an image of the surface to be observed. The optical system includes one or more lenses, and forms an image suitable for inspection of a surface to be observed on an image sensor. The image sensor converts the received light into an electric signal and outputs the electric signal. The image data based on the electric signal is transmitted to the image processing device 20 by the communication unit 152.
画像処理装置２０は、入力部２０２、画像解析部２０４、画像統合部２０６及び出力部２０８を備える。 The image processing device 20 includes an input unit 202, an image analysis unit 204, an image integration unit 206, and an output unit 208.
入力部２０２は、カメラ１５から、被検物の被観察面の複数の画像の画像データの入力を受け付ける。これらの画像は、暗部１２６に対する被検物の相対的姿勢が異なる時に撮影されたものを含む。 The input unit 202 receives, from the camera 15, input of image data of a plurality of images of a surface to be observed of a test object. These images include those taken when the relative posture of the test object with respect to the dark part 126 is different.
画像解析部２０４は、入力部２０２が入力を受け付けた複数の画像の画像データを解析して、被観察面の瑕疵を検出する。ここでの瑕疵とは、例えば上述のように、輝度差に基づいて検出される被検物の表面のキズである。また、明領域で検出可能な瑕疵には、シミ、色むら、又は異物の付着等が含まれてもよい。なお、ある程度以上の大きさ又は深さがあるキズは、明領域でも検出可能な場合がある。瑕疵の検出のための画像の解析において、画像解析部２０４は、例えば、セグメンテーション（小領域への分割）、画素又は小領域間の画素値に基づく差分の算出、エッジ検出、所定の範囲内の画素値を持つ連続画素の大きさ（面積、長さ又は画素数）、又は各種の数値の閾値処理を実行する。 The image analysis unit 204 analyzes image data of a plurality of images received by the input unit 202 and detects defects on the surface to be observed. The defect here is, for example, a flaw on the surface of the test object detected based on the luminance difference as described above. Further, the defects detectable in the light area may include spots, uneven color, adhesion of foreign matter, and the like. Note that a flaw having a certain size or depth may be detectable even in a bright area. In the analysis of an image for detecting a defect, the image analysis unit 204 includes, for example, segmentation (division into small areas), calculation of a difference based on pixels or pixel values between small areas, edge detection, and edge detection. Threshold processing of the size (area, length, or number of pixels) of continuous pixels having pixel values or various numerical values is executed.
画像統合部２０６は、上記の解析によって検出された当該被検物の瑕疵を示す１枚の画像を生成し、当該被検物の画像と重畳して統合する。 The image integration unit 206 generates one image indicating the defect of the subject detected by the above analysis, and superimposes and integrates the image with the image of the subject.
出力部２０８は、検出された瑕疵を示す情報のデータを出力する。ここでの出力とは、例えば画像統合部２０６による上記の統合の結果として得られた画像をユーザに提示するための、画像データのディスプレイへの出力である。また例えば、外観検査装置１０の内部又は外部の記憶装置での蓄積のための検査結果データの出力である。また例えば、別の処理、例えば検査結果の統計的処理のためのプログラムへのデータの出力である。 The output unit 208 outputs data of information indicating the detected defect. The output here is, for example, an output of image data to a display for presenting an image obtained as a result of the integration by the image integration unit 206 to a user. Further, for example, it is output of inspection result data for accumulation in a storage device inside or outside the appearance inspection device 10. Also, for example, the output of data to a program for another process, for example, a statistical process of test results.
また、画像処理装置２０の上記の各構成要素は、外観検査装置１０を実現するパーソナルコンピュータ等において、所定のプログラムが実行されることによって提供される。 Each of the above-described components of the image processing apparatus 20 is provided by executing a predetermined program in a personal computer or the like that implements the appearance inspection apparatus 10.
外観検査装置１０を実現するパーソナルコンピュータは、例えば図８に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１と、主記憶装置２０３と、補助記憶装置２０５と、ディスプレイ２０７と、入力Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）２０９と、通信Ｉ／Ｆ２１１とを備える。 As shown in FIG. 8, for example, a personal computer that implements the visual inspection device 10 includes a CPU (Central Processing Unit) 201, a main storage device 203, an auxiliary storage device 205, a display 207, and an input I / F (Interface). 209) and a communication I / F 211.
ＣＰＵ２０１は、補助記憶装置２０５等に記憶された制御プログラムを実行するプロセッサである。 The CPU 201 is a processor that executes a control program stored in the auxiliary storage device 205 or the like.
主記憶装置２０３は、ＣＰＵ２０１がプログラムを実行するときに使用するワークエリアとして用いられる揮発性の記憶領域である。 The main storage device 203 is a volatile storage area used as a work area used when the CPU 201 executes a program.
補助記憶装置２０５は、制御プログラム及び画像処理装置２０の上記の各構成要素を実現するため所定のプログラムを保持する不揮発性の記憶領域である。 The auxiliary storage device 205 is a non-volatile storage area that stores a control program and a predetermined program for realizing each of the above-described components of the image processing device 20.
ディスプレイ２０７は、画像を含む映像を表示する表示装置である。例えば、ディスプレイ２０７は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどである。 The display 207 is a display device that displays a video including an image. For example, the display 207 is a liquid crystal display, an organic EL display, or the like.
入力Ｉ／Ｆ２０９は、ユーザからの入力を受け付けるためのインタフェースである。入力Ｉ／Ｆ２０９は、マウス、タッチパッド、タッチパネル、トラックボールなどのポインティングデバイスであってもよいし、キーボードであってもよい。 The input I / F 209 is an interface for receiving an input from a user. The input I / F 209 may be a pointing device such as a mouse, a touch pad, a touch panel, or a trackball, or may be a keyboard.
通信Ｉ／Ｆ２１１は、通信ネットワークを介してカメラ１５との間で通信する通信インタフェースである。通信Ｉ／Ｆ２１１は、有線通信インタフェースであってもよいし、無線通信インタフェースであってもよい。 The communication I / F 211 is a communication interface for communicating with the camera 15 via a communication network. Communication I / F 211 may be a wired communication interface or a wireless communication interface.
［外観検査システムの動作の概要］
次に、このような構成要素を備える画像処理装置２０を含む外観検査システム１による外観検査のための動作を例を用いて説明する。
[Overview of the operation of the visual inspection system]
Next, an operation for a visual inspection by the visual inspection system 1 including the image processing device 20 including such components will be described using an example.
外観検査システム１による外観検査のための動作は、被検物が被観察面をカメラ１５に向けた状態で保持台１１に載置され、反射体１２が回転機構１４上に然るべき姿勢で置かれてから開始する。 The operation for appearance inspection by the appearance inspection system 1 is as follows. The test object is placed on the holding base 11 with the surface to be observed facing the camera 15, and the reflector 12 is placed on the rotating mechanism 14 in an appropriate posture. And then start.
光源部１３が反射体１２の凹面に向けて拡散光を出射している状態で、回転機構１４が反射体１２を一定量回転させる度にカメラ１５が反射体１２（透過部１２２）越しに被検物の画像を撮影する。一度の回転の量は、反射体１２の暗部１２６又は明部１２４の大きさに基づいてあらかじめ決定される。回転及び撮影は、被観察面の全体で一回は暗状態と明状態とが切り替わるまで続けられる。この撮影の間、被検物とカメラ１５との相対的な位置及び姿勢は変わらず、被検物及びカメラ１５と暗部１２６及び明部１２４との相対的な位置及び姿勢が変化する。したがって、このようにして撮影された複数の画像は、いずれも同じ空間領域を写した画像であって、当該画像内における被検物の位置及び姿勢は一定であり、被検物に映る暗部１２６の影、つまり暗領域の位置、大きさ及び形状に違いがある。 With the light source unit 13 emitting diffused light toward the concave surface of the reflector 12, the camera 15 is moved over the reflector 12 (transmission unit 122) every time the rotating mechanism 14 rotates the reflector 12 by a fixed amount. Take an image of the inspection object. The amount of one rotation is determined in advance based on the size of the dark part 126 or the light part 124 of the reflector 12. The rotation and the photographing are continued at least once on the entire surface to be observed until the dark state and the bright state are switched. During this imaging, the relative position and orientation of the subject and the camera 15 do not change, and the relative positions and orientations of the subject and the camera 15 and the dark part 126 and the bright part 124 change. Therefore, the plurality of images captured in this manner are all images of the same spatial region, and the position and orientation of the test object in the image are constant, and the dark portion 126 reflected on the test object is included. , There is a difference in the position, size and shape of the dark area.
画像処理装置２０では、入力部２０２がこれらの複数の画像のデータの入力を受け付ける。図９Ａは、入力部２０２がデータの入力を受けた、カメラ１５で撮影された被検物の画像を説明するための模式図である。この画像には、保持台１１の天面を背景に、被検物の被観察面が写っている。被観察面の網掛けが付された部分は暗領域であり、それ以外の部分は明領域である。図９Ａに例として示す被検物は、平面視で略平行四辺形の枠材であって、断面は中高の弓なりの形状であり、全体としては複雑な表面角度を持つ。被検物のこのような形状のため、暗部１２６が図３Ｂに示されるような円形であっても、暗領域は観察位置から見て円形とは異なる多様な形状を呈する。 In the image processing apparatus 20, the input unit 202 accepts input of data of the plurality of images. FIG. 9A is a schematic diagram for explaining an image of the test object captured by the camera 15 when the input unit 202 receives data input. In this image, the observation surface of the test object is shown with the top surface of the holding table 11 as a background. The shaded portion of the observed surface is a dark region, and the other portions are bright regions. The test object shown as an example in FIG. 9A is a substantially parallelogram frame material in a plan view, has a cross-sectional shape of a middle and high bow, and has a complicated surface angle as a whole. Due to such a shape of the test object, even when the dark portion 126 has a circular shape as shown in FIG. 3B, the dark region has various shapes different from the circular shape when viewed from the observation position.
画像解析部２０４は、このデータを解析して、各画像に写る被観察面の瑕疵を検出する。図９Ｂは、画像解析部２０４が検出した瑕疵を含む画像を説明するための模式図である。画像解析部２０４は、上記に例示した処理を実行して瑕疵を検出し、検出した瑕疵が写る画素を特定する。例えば、画像解析部２０４は、暗領域内のより明るい部分（画素）又は明領域内のより暗い部分（画素）を閾値処理によって抽出し、さらに、このような画素の連続的な集まりの大きさ（面積、長さ又は画素数）に基づいて瑕疵が写る画素であるか否かを判定する。その後、画像解析部２０４は、各画像で特定した瑕疵が写る画素を所定の色に変えたひとつの画像のデータを生成する。図９Ｂはこのデータが示す画像の例である。図９Ｂでは、検出された瑕疵の写る画素が、枠で示す画像の中に散在する黒い部分として表されている。 The image analysis unit 204 analyzes this data and detects a defect on the observed surface in each image. FIG. 9B is a schematic diagram for explaining an image including a defect detected by the image analysis unit 204. The image analysis unit 204 detects the defect by executing the above-described processing, and specifies the pixel on which the detected defect appears. For example, the image analysis unit 204 extracts a lighter part (pixel) in a dark area or a darker part (pixel) in a light area by threshold processing, and furthermore, a size of a continuous group of such pixels. It is determined based on (area, length, or number of pixels) whether or not the pixel has a defect. After that, the image analysis unit 204 generates data of one image in which the pixel showing the defect specified in each image is changed to a predetermined color. FIG. 9B is an example of an image represented by this data. In FIG. 9B, the pixels with the detected defects appear as black portions scattered in the image indicated by the frame.
画像統合部２０６は、画像解析部２０４が検出した瑕疵の像を、上記の複数の画像のいずれかひとつに重畳する。図９Ｃは、このようにして画像統合部２０６が生成する画像を説明するための模式図である。図９Ｃに示す画像は、図９Ａに示す画像に、図９Ｂに示す画像内の瑕疵の像が重畳されることで生成されている。 The image integration unit 206 superimposes the defect image detected by the image analysis unit 204 on any one of the plurality of images. FIG. 9C is a schematic diagram for explaining an image generated by the image integration unit 206 in this manner. The image shown in FIG. 9C is generated by superimposing the defect image in the image shown in FIG. 9B on the image shown in FIG. 9A.
画像統合部２０６が生成した画像のデータは出力部２０８から出力されて、例えば画面に表示又は紙面に印刷されてユーザに提示されたり、記憶装置に蓄積されたりする。 The data of the image generated by the image integration unit 206 is output from the output unit 208, and is displayed on a screen or printed on paper, presented to a user, or stored in a storage device.
［反射体の変形例］
上述のように構成される反射体１２は、上述のように瑕疵を検出するために外観検査装置１０が備えるべき反射体の一例である。外観検査装置１０が備えるべき反射体凹面に反射率の異なる２種類の領域である明部及び暗部を備えるものであれば、種々の変形が可能である。以下、変形例を挙げながら説明する。
[Modification of reflector]
The reflector 12 configured as described above is an example of a reflector that the visual inspection device 10 should have to detect a defect as described above. Various modifications are possible as long as the concave portion of the reflector to be included in the visual inspection device 10 includes a bright portion and a dark portion, which are two types of regions having different reflectances. Hereinafter, description will be made with reference to a modification.
まず、図３Ｂに例示した暗部は、多様な方向のキズの検出に好適な形状の例である。暗領域内のキズは、落射する光がキズの延伸方向に対して直角に当たる場合に検出しやすく、平行に当たる場合は検出しにくい。図３Ｂに例示した暗部によってできた暗領域には、周囲の全方向から光が入るため、キズが検出できる可能性を高めて検査の精度を向上させる。 First, the dark part illustrated in FIG. 3B is an example of a shape suitable for detecting scratches in various directions. The flaw in the dark area is easily detected when the falling light hits at right angles to the direction in which the flaw extends, and is hard to detect when it hits in parallel. Since light enters from all directions around the dark area formed by the dark part illustrated in FIG. 3B, the possibility of detecting a scratch is increased, and the accuracy of the inspection is improved.
また、暗部の形状は円形に限定されず、例えば矩形などの多角形でもよい。ただし外観検査装置１０による検査では、暗領域に斜方向から落射する光が乱反射されるか否かで当該暗領域内におけるキズの有無が判定される。つまり、暗領域に斜方向から落射する光が落射型暗視野検査における検査光であり、一つの暗領域で全方向から極力同一の条件で落射することが望ましい。この点で、暗部の形状は円形が最も好適であるが、矩形等の多角形でも円形の暗部に近い効果は得られる。 The shape of the dark portion is not limited to a circle, but may be a polygon such as a rectangle. However, in the inspection by the visual inspection device 10, the presence or absence of a flaw in the dark area is determined based on whether or not the light falling obliquely to the dark area is reflected irregularly. In other words, the light falling from the oblique direction to the dark area is the inspection light in the epi-illumination dark field inspection, and it is desirable that the light falls from all directions in one dark area under the same conditions as much as possible. In this respect, the shape of the dark part is most preferably circular, but an effect similar to a circular dark part can be obtained even with a polygon such as a rectangle.
キズの検出に好適な他の暗部の形状の例を図１０及び図１１に示す。 FIGS. 10 and 11 show other examples of the shape of the dark portion suitable for detecting a flaw.
図１０に示す例では、反射体１２Ａの透過部１２２Ａの周囲と反射体１２Ａの端との間にわたって延在する２個の暗部１２６Ａは、反射体１２Ａを半球体と見立てて想定する緯度の１０度おきに、凹面の法線方向に見て＋４５度又は−４５度屈曲する。図１１に示す例では、反射体１２Ｂの暗部１２６Ｂの輪郭は、凹面上の経線（又は緯線）に対して＋４５度の部分と−４５度の部分とが交互に現れる台形波状である。また、反射体１２Ｂの凹面の、透過部１２２Ａ又は１２２Ｂの範囲外のどの位置にある緯線も輪郭の＋４５度の部分及び−４５度の部分の両方と交差するよう、図中で上下に並ぶ２個の暗部１２６Ｂ間で輪郭の経線方向の周期をずらしている。これらのように、輪郭が同一の緯度の緯線と複数個所で交差し、交差の箇所によって交差角度が異なる暗部によって生じる暗領域でも、被検物の表面のキズの検出に不利な光の落射条件になる方向が少なく抑えられる。 In the example shown in FIG. 10, two dark portions 126A extending between the periphery of the transmission portion 122A of the reflector 12A and the end of the reflector 12A have a latitude of 10 which is assumed assuming the reflector 12A as a hemisphere. At every degree, it bends +45 degrees or -45 degrees when viewed in the normal direction of the concave surface. In the example shown in FIG. 11, the contour of the dark portion 126B of the reflector 12B has a trapezoidal waveform in which a +45 degree portion and a -45 degree portion appear alternately with respect to the meridian (or latitude line) on the concave surface. In addition, the parallels located at any positions on the concave surface of the reflector 12B outside the range of the transmission part 122A or 122B are arranged vertically in the figure so as to intersect both the +45 degree part and the −45 degree part of the contour. The period in the meridian direction of the contour is shifted between the dark portions 126B. As described above, even in a dark area where a contour intersects with a latitude line having the same latitude at a plurality of locations and an intersection angle varies depending on the intersection, a light incident condition that is disadvantageous for detecting a flaw on the surface of the test object is used. Direction is reduced.
なお、図１０及び図１１についての上記説明に含まれる角度（１０度、＋４５度、−４５度）を用いて示した暗部の形状は例であり、反射体が有する暗部の形状はこれらに限定されない。例えば図１０に示すような暗部の変形例として、その輪郭がより密で小刻みに屈曲するものであってもよいし、連続的な曲線であるものも好適である。図１０及び図１１に示す暗部の形状は、反射体の回転によって被検物の任意の一点上を通過する、暗部と明部との複数本の境界の走る方向（反射体の凹面の法線方向に見た角度）にバリエーションがあることで、当該点を含むキズの走る方向の影響を抑えた、より高い精度での検出を可能にするものの例である。つまり、このような形状の暗部を有する反射体を用いることで、図１０及び図１１に示す例に限らず同様の効果が得られる。 Note that the shapes of the dark portions shown using the angles (10 degrees, +45 degrees, and -45 degrees) included in the above description of FIGS. 10 and 11 are examples, and the shape of the dark portions of the reflector is not limited thereto. Not done. For example, as a modified example of the dark portion as shown in FIG. 10, the contour may be finer and bend in small increments, or a continuous curve is also suitable. The shape of the dark part shown in FIG. 10 and FIG. 11 corresponds to the direction in which a plurality of boundaries between the dark part and the light part run on an arbitrary point on the test object due to the rotation of the reflector (the normal to the concave surface of the reflector). This is an example of the detection that can be performed with higher accuracy while suppressing the influence of the running direction of the flaw including the point by having variations in the angle viewed in the direction. That is, by using a reflector having a dark portion having such a shape, the same effect can be obtained without being limited to the examples shown in FIGS.
また、暗部の大きさについては、検出対象とするキズの深さ、並びに被検物全体の大きさ、高さ及び曲面の変化の程度に応じて適宜決定される。例えば、キズが浅い、つまりキズが被検物の表面に入る角度が小さい場合、反射角度の変化幅は小さい。したがって、被検物の表面に明部から落射する光の入射角は小さくするほうがキズの検出が容易である。ただし、暗部が小さければ、暗領域が薄く（明るく）なる。ただし、暗領域の暗さによっては、キズによる乱反射によって明るい部分とのコントラストが低くキズが検出しにくくなるため、精度を維持するには、暗部はある程度の大きさが必要である。また、被検物が大きい場合には、より大きい暗部の方がキズの検出が容易である。また、被検物の表面の曲面の変化が大きい場合には被観察面上の暗領域が大きく歪む。したがって、歪んだ結果の暗領域が検出対象のキズに適した大きさになるよう暗部の大きさが決定される。 The size of the dark part is appropriately determined according to the depth of the flaw to be detected and the degree of change in the size, height, and curved surface of the entire test object. For example, when the flaw is shallow, that is, when the angle at which the flaw enters the surface of the test object is small, the change width of the reflection angle is small. Therefore, the smaller the incident angle of the light falling from the bright part on the surface of the test object, the easier the detection of the flaw. However, if the dark part is small, the dark area becomes thin (bright). However, depending on the darkness of the dark area, the contrast with the bright part is low due to diffuse reflection due to the scratches, making it difficult to detect the scratches. Therefore, in order to maintain the accuracy, the dark portions need to have a certain size. In addition, when the test object is large, the detection of the flaw is easier in the larger dark part. In addition, when a change in the curved surface of the surface of the test object is large, a dark region on the observation surface is greatly distorted. Therefore, the size of the dark part is determined so that the distorted dark area has a size suitable for the flaw to be detected.
また、暗部の配置については、上述のとおり反射体が一周する間に、被観察面のあらゆる箇所を少なくとも一回は暗部の影が通過するようあらかじめ調整される。図３Ｂに示すのはこのように調整された例であるが、より少ない暗部であってもよい。図１２及び図１３は、反射体の凹面における、より少ない暗部の配置例である。 As described above, the arrangement of the dark part is adjusted in advance so that the shadow of the dark part passes at least once at every point on the observation surface while the reflector makes one round. FIG. 3B shows an example in which the adjustment is performed in such a manner. However, the number of dark portions may be smaller. FIG. 12 and FIG. 13 are examples of the arrangement of fewer dark portions on the concave surface of the reflector.
図１２の例では、反射体１２Ｃの略半分の領域のみに円形状の暗部１２６Ｃが配置されている。ただし、反射体１２Ｃがｙ軸周りに一周すれば、保持台１１に保持されて反射体１２Ｃに囲まれる被検物の被観察面のあらゆる箇所を、少なくとも一回は暗部の影が通過するよう、凹面における暗部の緯度方向の位置があらかじめ調整されている。このような配置では、暗部のない図の上半分の領域を用いることで、シミ、色むら等の瑕疵の検出がしやすい。 In the example of FIG. 12, the circular dark part 126C is arranged only in a substantially half area of the reflector 12C. However, if the reflector 12C makes a round around the y-axis, the shadow of the dark part passes at least once through every part of the observation surface of the test object held by the holding table 11 and surrounded by the reflector 12C. The position of the dark part on the concave surface in the latitude direction is adjusted in advance. In such an arrangement, defects such as spots and color unevenness can be easily detected by using the upper half area of the figure without dark portions.
図１３の例では、反射体１２Ｄの凹面上で４本の緯線に沿って、円形状の暗部１２６Ｄが配置されている。この例でも、反射体１２Ｄがｙ軸周りに一周すれば、保持台１１に保持されて反射体１２Ｃに囲まれる被検物の被観察面のあらゆる箇所を、少なくとも一回は暗部の影が通過するよう、凹面における暗部の緯度方向の位置があらかじめ調整されている。例えば各暗部１２６Ｄが直径３０ｍｍの円である場合、各緯線上では５７ｍｍのピッチで配置されている。また、隣り合う緯線にある暗部１２６Ｄ同士では、各暗部１２６の中心は同一の経線上にはなく、緯度方向に２８．５ｍｍずつずらしてある。なお、図１３の例に限らず、被観察面の暗領域のどの位置においても、反射体の明部で反射され斜入射する光を確保するために、明部で離隔されて隣り合う暗部間にはある程度の距離が必要である。 In the example of FIG. 13, a circular dark portion 126D is arranged along four latitude lines on the concave surface of the reflector 12D. Also in this example, if the reflector 12D makes a round around the y-axis, the shadow of the dark part passes at least once through any part of the observation surface of the test object held by the holding table 11 and surrounded by the reflector 12C. The position of the dark part on the concave surface in the latitude direction is adjusted in advance. For example, when each dark portion 126D is a circle having a diameter of 30 mm, the dark portions 126D are arranged at a pitch of 57 mm on each latitude line. Further, between the dark portions 126D on the adjacent latitude lines, the centers of the dark portions 126 are not on the same meridian, but are shifted by 28.5 mm in the latitude direction. In addition to the example of FIG. 13, at any position in the dark region of the observation surface, in order to secure light reflected by the bright portion of the reflector and obliquely incident, a space between adjacent dark portions separated by the bright portion is secured. Requires some distance.
なお、図１３の例では、実際には反射体１２Ｄをｙ軸周りに１８０度回転させれば被検物の表面の全域を、一回は暗部の影が通過する。例えば暗部を反射体１２Ｄの凹面上で対向する２本の緯線のみに沿って緯度方向の位置をずらして配置する場合、被検物の表面の全域に一回は暗部の影を通過させるためには、反射体１２Ｄをｙ軸周りに３６０度回転させる必要がある。つまり、過密でない程度に暗部を多く配置することで、検査時間の短縮を図ることができる。 In the example of FIG. 13, when the reflector 12D is actually rotated by 180 degrees around the y-axis, the shadow of the dark portion passes through the entire surface of the test object once. For example, in the case where the dark portion is shifted in the latitude direction along only two opposing latitude lines on the concave surface of the reflector 12D, in order to pass the shadow of the dark portion once over the entire surface of the test object. Needs to rotate the reflector 12D 360 degrees around the y-axis. That is, the inspection time can be shortened by arranging a large number of dark portions so as not to be overcrowded.
また、上述の各反射体における暗部と明部とを入れ替えてもよい。暗部と明部とを入れ替えた反射体について具体例を用いて説明する。図１４は、図１３の例の暗部と明部とを入れ替えた反射体を示す。図１３の例では、反射体１２Ｄの凹面において、暗部１２６Ｄは、円形状の輪郭を有する複数の領域であり、明部１２４Ｄは、暗部１２６Ｄの円形状の輪郭の外側の領域にある。これに対し、図１４の例では、反射体１２Ｅの凹面において、明部１２４Ｅは、円形状の輪郭を有する複数の領域であり、暗部１２６Ｅは明部１２４Ｅの円形状の輪郭の外側の領域にある。より大きな暗部１２６Ｅを持つ反射体１２Ｅは、反射体１２Ｄに比べてより深いキズを検出対象とする検査に適している。 Further, the dark part and the light part in each of the above-mentioned reflectors may be exchanged. The reflector in which the dark part and the bright part are exchanged will be described using a specific example. FIG. 14 shows a reflector in which the dark part and the bright part in the example of FIG. 13 are interchanged. In the example of FIG. 13, in the concave surface of the reflector 12D, the dark portion 126D is a plurality of regions having a circular contour, and the bright portion 124D is located outside the circular contour of the dark portion 126D. On the other hand, in the example of FIG. 14, in the concave surface of the reflector 12E, the bright portion 124E is a plurality of regions having a circular contour, and the dark portion 126E is located in a region outside the circular contour of the bright portion 124E. is there. The reflector 12E having the larger dark portion 126E is suitable for an inspection for detecting a deeper flaw as compared with the reflector 12D.
このように暗部及び明部の形状、大きさ及び配置が異なる各種の反射体は、被検物の形状又は検出対象とする瑕疵の性状等に応じて適宜使い分けられてもよい。 As described above, various types of reflectors having different shapes, sizes, and arrangements of the dark portion and the bright portion may be appropriately used depending on the shape of the test object, the nature of the defect to be detected, and the like.
なお、ここまでに例示した反射体はいずれも暗部と明部とで面積に差があるが、暗部と明部とは面積が等しくてもよい。 Although the reflectors exemplified so far have different areas between the dark part and the bright part, the dark part and the bright part may have the same area.
［その他の変形例］
以上、本発明の一つ又は複数の態様に係る外観検査システムについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が想到するさらに他の各種変形を上記の実施の形態に施したもの、実施の形態及び各変形例の構成を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つ又は複数の態様に含まれてもよい。
[Other Modifications]
As described above, the appearance inspection system according to one or more aspects of the present invention has been described based on the embodiment, but the present invention is not limited to this embodiment. Unless departing from the gist of the present invention, various other modifications conceived by those skilled in the art may be applied to the above-described embodiment, and a form constructed by combining the configurations of the embodiment and each of the modifications may be implemented by the present invention. May be included in one or more embodiments.
また、以下のような変形例も本発明の一つ又は複数の態様に含まれる。 Further, the following modifications are also included in one or more aspects of the present invention.
例えば、本発明は外観検査システムとしてのみではなく、検査画像を取得するための外観検査装置としても実施可能である。また、カメラを含まない外観検査装置としても実施可能であり、例えば検査員による目視と、又は外部のカメラと組み合わせて用いられ得る。 For example, the present invention can be implemented not only as a visual inspection system but also as a visual inspection device for acquiring an inspection image. Further, the present invention can also be implemented as a visual inspection device not including a camera, and can be used, for example, by visual inspection by an inspector or in combination with an external camera.
また、光源部は、面照明に限定されず、反射体の凹面全体を略一様に照明可能であればよい。 Further, the light source unit is not limited to the surface illumination, and may be any light source that can illuminate the entire concave surface of the reflector substantially uniformly.
また、反射体が透明体である場合、暗部又は明部を設けるためのフィルム等の貼り付け位置は、ドーム状である反射体の凹面側に限定されず、凸面側であってもよい。また、暗部又は明部は反射体の凹面に固定されるものではなく、凹面上又はその近傍に設けられる板状の部材で実現されてもよい。 When the reflector is a transparent body, the position where the film or the like for providing the dark portion or the bright portion is attached is not limited to the concave side of the dome-shaped reflector, and may be the convex side. Further, the dark portion or the bright portion is not fixed to the concave surface of the reflector, but may be realized by a plate-shaped member provided on or near the concave surface.
また、反射体の凹面に所望の光学特性を与えるために貼り付けられるものは、上記のフィルムに限定されない。例えば、紙、布、又は箔状の金属等が貼り付けられてもよい。 What is attached to the concave surface of the reflector to give desired optical characteristics is not limited to the above-mentioned film. For example, metal such as paper, cloth, or foil may be attached.
また、回転機構は、暗部に対する被検物の相対的姿勢を変化させることができればよく、例えば保持台、又は保持台及び暗部の両方を回転させてもよい。暗部の回転とは、暗部が固定された反射体の回転でもよいし、上記のように暗部又は明部を実現する板状の部材の回転であってもよい。また、保持台又は反射体を支える回転機構がさらに傾斜することで、暗部に対する被検物の相対的姿勢を変化させる機能を備えてもよい。これにより、上述のような被観察面と透過部、つまりは被観察面と観察位置との位置関係も変わり、複雑な形状の被観察面のうち、カメラの光軸と平行又は平行に近い部分の検査を、例えばいったんドームを外して被検物を傾けたりすることなく容易に行うことができる。 Further, the rotating mechanism only needs to be able to change the relative posture of the test object with respect to the dark part, and may rotate, for example, the holding stand or both the holding stand and the dark part. The rotation of the dark part may be the rotation of the reflector to which the dark part is fixed, or the rotation of the plate-like member that realizes the dark part or the bright part as described above. Further, a function of changing the relative posture of the test object with respect to the dark portion may be provided by further tilting the rotation mechanism that supports the holding table or the reflector. As a result, the position of the observation surface and the transmission portion as described above, that is, the positional relationship between the observation surface and the observation position changes, and a portion of the observation surface having a complicated shape, which is parallel or nearly parallel to the optical axis of the camera. Can be easily performed without, for example, once removing the dome and tilting the test object.
反射体１２の材料は上述の透明な樹脂に限定されず、光を透過しない樹脂、金属又は紙等をドーム状に成型したものでもよく、凹面に必要に応じて光学特性を与える加工がなされたものであってもよい。また、透過部はドームを貫通する孔、又はこの孔を塞ぐように取り付けられる樹脂、ガラス若しくはセロファン等の透明な部材であってもよい。 The material of the reflector 12 is not limited to the transparent resin described above, but may be a resin that does not transmit light, a metal or paper molded into a dome shape, and the concave surface is processed to give optical characteristics as necessary. It may be something. Further, the transmission portion may be a hole penetrating the dome, or a transparent member such as resin, glass, or cellophane attached to close the hole.
また、反射体は一部がハーフミラーであってもよく、このハーフミラーの領域内で透過部と明部とが重畳してもよい。この場合、ハーフミラーの領域は、凹面に入射する光を反射し、カメラ又は検査員は当該領域を透過する光を捉えて被検物の像を取得してもよい。このようなハーフミラーからなる反射体を備える外観検査装置では、カメラの光路に暗部が入ることが避け得る限度において観察位置の自由度が得られる。例えば上述のように保持台又は反射体を支える回転機構を傾斜させることなく、カメラの位置を変えることで複雑な形状の被検物のより広範な範囲を検査することができる。 In addition, a part of the reflector may be a half mirror, and the transmissive part and the bright part may overlap each other in the area of the half mirror. In this case, the area of the half mirror reflects the light incident on the concave surface, and the camera or the inspector may capture the light transmitted through the area to obtain an image of the test object. In the appearance inspection apparatus including the reflector including the half mirror, the degree of freedom of the observation position can be obtained as long as a dark portion can be prevented from entering the optical path of the camera. For example, a wider range of a test object having a complicated shape can be inspected by changing the position of the camera without tilting the holding mechanism or the rotating mechanism supporting the reflector as described above.
また、反射体がハーフミラーであるか否かに拘わらず、透過部と明部との境界は本願の各図面に示すような明確なものではなくてもよい。 In addition, regardless of whether the reflector is a half mirror or not, the boundary between the transmitting portion and the bright portion may not be clear as shown in each drawing of the present application.
また、反射体の暗部は、透明であるか又は反射体の貫通孔であって、反射体の凸面側の空間を暗くすることで設けられてもよい。この場合、外観検査装置は、透過部又は反射体の下からは光源部由来の光が反射体の凸面側の空間に極力漏れないよう構成されるのが望ましい。 The dark portion of the reflector may be transparent or a through hole of the reflector, and may be provided by darkening a space on the convex surface side of the reflector. In this case, it is desirable that the appearance inspection device be configured so that light from the light source unit does not leak to the space on the convex surface side of the reflector as much as possible from below the transmission unit or the reflector.
また、画像処理装置による画像解析では、画像内で暗領域が写る範囲内のより明るい部分に基づいて瑕疵を検出する処理と、明領域が写る範囲内のより暗い部分に基づいて瑕疵を検出する処理との一方のみが実行されてもよいし、両方が実行されてもよい。 Further, in the image analysis by the image processing device, a process of detecting a defect based on a brighter portion in a range where a dark region appears in the image, and a process of detecting a defect based on a darker portion within a range where a bright region appears in the image Only one of the processes may be performed, or both may be performed.
また、上記の説明における暗領域と明領域とは、画像処理において輝度に関する所定の閾値を用いて認識されるが、暗領域と明領域との間に位置する中間的な輝度の第三の領域がさらに用いられてもよい。この場合、第三の領域内のより暗い部分又はより明るい部分に基づいて瑕疵の検出が行われる。 Further, the dark area and the bright area in the above description are recognized using a predetermined threshold regarding luminance in the image processing, but the third area of intermediate luminance located between the dark area and the bright area May also be used. In this case, the defect detection is performed based on a darker portion or a brighter portion in the third area.
また、上記のように瑕疵の検出に用いられる、画像内のより暗い部分又はより明るい部分とは、連続する画素に写るものに限定されない。例えば、微小なキズ又はシミ等であって単独では画像に写る像では瑕疵とは判定されないものであっても、その個数及び配置に基づいて瑕疵として検出される対象に含められてもよい。具体例として、複数の微小なキズが密集するもの、又は短い間隔を挟んである程度の長さ以上の線状に並ぶものは、人にも認識されやすく製品の良否に関わる。このようなキズの個々の像は画像上では非連続であるが、その間隔、又は広がる若しくは延びる範囲に基づいて瑕疵として認識されてもよい。 Further, the darker portion or the brighter portion in the image used for detecting a defect as described above is not limited to a portion which is displayed in a continuous pixel. For example, even if the image is a minute scratch or a stain and is not included in the image alone and is not determined as a defect, the image may be included in a target detected as a defect based on the number and arrangement of the images. As a specific example, a product in which a plurality of minute flaws are densely formed or a product in which a plurality of fine flaws are arranged in a line having a certain length or more with a short interval therebetween are easily recognized by humans and relate to the quality of the product. Individual images of such flaws are non-continuous on the image, but may be recognized as defects based on their spacing, or extents that extend or extend.
また、画像統合部が瑕疵の像を重畳する画像は、図９Ａに示すような暗領域及び明領域が写る画像に限定されない。例えば凹面全体の反射率が一様な反射体下で撮影された被検物の画像であってもよいし、又は反射体を置かない状況で撮影された被検物の画像であってもよい。または、反射体を置いて撮影した被検物の画像を処理したもの、例えば複数の画像から抽出した明領域を統合して得られる、暗領域を含まない被検物の写る画像であってもよい。 Further, the image on which the image integration unit superimposes the defect image is not limited to the image in which the dark area and the bright area are shown as shown in FIG. 9A. For example, the image of the test object may be an image of the test object taken under a reflector having a uniform concave reflectance, or may be an image of the test object taken without a reflector. . Alternatively, a processed image of the test object photographed with the reflector placed, for example, an image of the test object that does not include a dark area, obtained by integrating bright areas extracted from a plurality of images. Good.
また、画像統合部による画像の統合処理は必須ではない。例えば画像解析部によって、解析によって瑕疵が検出された画像そのものに、瑕疵の位置を示す情報（着色、囲み、矢印等）が付すための加工が施され、この加工後の画像のデータが出力部から出力されてもよい。また、出力されるのは画像データに限定されない。例えば、瑕疵を特定する番号、画像内における瑕疵又はその輪郭の位置を示す座標等を含むデータであってもよい。また、複数種類の瑕疵が検出可能である場合には、瑕疵の種類ごとに提示の態様を変えてもよい。 Further, the image integration processing by the image integration unit is not essential. For example, the image analysis unit performs processing for adding information (coloring, enclosing, arrow, etc.) indicating the position of the defect to the image itself in which the defect has been detected by the analysis, and outputs the processed image data to the output unit. May be output. The output is not limited to image data. For example, the data may include a number specifying a defect, coordinates indicating the position of the defect or its outline in the image, and the like. When a plurality of types of defects can be detected, the manner of presentation may be changed for each type of defect.
また、カメラ及び画像処理装置は、図２に示すカメラ１５及び画像処理装置２０のような個別の装置ではなく、ノート型コンピュータ、タブレット型コンピュータ、スマートフォン等の、カメラ、演算処理装置及び記憶装置等を備える汎用、又は専用の一台の機器で実現されてもよい。 Further, the camera and the image processing device are not individual devices such as the camera 15 and the image processing device 20 shown in FIG. 2, but are a camera, an arithmetic processing device, a storage device, and the like such as a notebook computer, a tablet computer, and a smartphone. May be realized by a single general-purpose device or a dedicated device.
また、画像処理装置を実現する機器は、所定のプログラムを実行して回転機構、光源部又はカメラの動作の制御を行ってもよい。つまり、画像処理装置が外観検査システム全体の制御を行い、また、ユーザにとってのインタフェースであってもよい。 Further, a device that realizes the image processing apparatus may execute a predetermined program to control the operation of the rotation mechanism, the light source unit, or the camera. That is, the image processing apparatus controls the entire appearance inspection system, and may be an interface for the user.
また、実施の形態は、表面が鏡面又は鏡面に近い被検物を例に用いて説明したが、本発明における外観検査システム又は外観検査装置を用いて外観検査をし得る被検物はこれに限定されない。例えば、ヘアライン又は梨地の表面処理がなされた被検物の外観検査にも用い得る。 Further, although the embodiment has been described using an example of a test object whose surface is a mirror surface or close to a mirror surface, a test object that can be subjected to a visual inspection using the visual inspection system or the visual inspection device according to the present invention is not limited thereto. Not limited. For example, it can also be used for the appearance inspection of a test object on which a hairline or satin finish has been subjected to surface treatment.
［本発明の効果］
本発明における外観検査システム又は外観検査装置によれば、複雑な表面角度を持った被検物でも、広い範囲に対して迅速に、シミ、色むらの検査、及び従来はこれらの瑕疵と同一の検査での検出が困難だった、鏡面又は鏡面に近い表面のキズをも高精度に検出することができる。
[Effect of the present invention]
According to the appearance inspection system or the appearance inspection apparatus of the present invention, even for a test object having a complicated surface angle, a wide range can be quickly inspected for spots and color unevenness, and conventionally, the same defect as these defects is detected. Scratches on a mirror surface or a surface close to a mirror surface, which were difficult to detect by inspection, can be detected with high accuracy.
本発明は、装置又はシステムとして物品の外観検査に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as an apparatus or a system for visual inspection of an article.
１ 外観検査システム
１０ 外観検査装置
１１ 保持台
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ 反射体
１３ 光源部
１４ 回転機構
１５ カメラ
２０ 画像処理装置
１２２、１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄ、１２２Ｅ 透過部
１２４、１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｃ、１２４Ｄ、１２４Ｅ 明部
１２６、１２６Ａ、１２６Ｂ、１２６Ｃ、１２６Ｄ、１２６Ｅ 暗部
１５１ 撮影部
１５２ 通信部
２０１ ＣＰＵ
２０２ 入力部
２０３ 主記憶装置
２０４ 画像解析部
２０５ 補助記憶装置
２０６ 画像統合部
２０７ ディスプレイ
２０８ 出力部
２０９ 入力Ｉ／Ｆ
２１１ 通信Ｉ／Ｆ
Reference Signs List 1 appearance inspection system 10 appearance inspection device 11 holding table 12, 12A, 12B, 12C, 12D, 12E reflector 13 light source unit 14 rotation mechanism 15 camera 20 image processing device 122, 122A, 122B, 122C, 122D, 122E transmission unit 124 , 124A, 124B, 124C, 124D, 124E Light section 126, 126A, 126B, 126C, 126D, 126E Dark section 151 Imaging section 152 Communication section 201 CPU
202 input unit 203 main storage device 204 image analysis unit 205 auxiliary storage device 206 image integration unit 207 display 208 output unit 209 input I / F
211 Communication I / F
Claims (10)
前記被検物を保持するための保持台と、
前記被検物の被観察面側に位置し、前記被観察面に対向する凹面を有するドーム状の反射体と、
前記被検物の被観察面の反対側に位置し、前記凹面を略一様の照度で照明する光を出射する光源部と、
回転機構とを備え、
前記反射体は、前記光源部が出射して前記凹面に到達した入射光を透過させる透過部と、前記入射光を反射して前記被観察面に落射させる明部と、前記明部よりも反射率が低く前記被観察面に影を作る暗部とを有し、
前記回転機構は、前記保持台及び前記暗部の少なくとも一方を回転させることで前記暗部に対する前記被検物の相対的姿勢を変化させることによって、前記被観察面の少なくとも一部を、前記暗部の作る影がある暗状態と、前記影がない明状態とで切り替える回転動作を行う、
外観検査装置。 An appearance inspection device that inspects the appearance of the test object by a reflected light image formed by light reflected by the test object,
A holding table for holding the test object,
A dome-shaped reflector that is located on the observation surface side of the test object and has a concave surface facing the observation surface,
A light source unit that is located on the opposite side of the observation surface of the test object and emits light that illuminates the concave surface with substantially uniform illuminance,
With a rotation mechanism,
The reflector is a transmitting portion that transmits the incident light that is emitted from the light source portion and reaches the concave surface, a bright portion that reflects the incident light and falls on the surface to be observed, and more reflective than the bright portion. Having a dark area that creates a shadow on the surface to be observed with a low rate,
The rotation mechanism changes at least one of the holding table and the dark portion to change a relative posture of the test object with respect to the dark portion, thereby forming at least a part of the observation surface by the dark portion. Performing a rotating operation to switch between a dark state with a shadow and a bright state without the shadow,
Appearance inspection device.
請求項１に記載の外観検査装置。 The rotation mechanism switches the observation surface between the dark state and the bright state at least once on the entire surface by changing a relative posture of the test object with respect to the dark part.
The visual inspection device according to claim 1.
請求項１又は２に記載の外観検査装置。 A part of the reflector is a half mirror, and the transmission part and the bright part overlap in a region of the half mirror;
The appearance inspection device according to claim 1.
請求項１又は２に記載の外観検査装置。 In the reflector, the transmitting portion is transparent or a through hole of the reflector, and the bright portion is a white surface or a mirror surface,
The appearance inspection device according to claim 1.
請求項１から４のいずれか一項に記載の外観検査装置。 One of the bright portion and the dark portion is a region having a circular contour on the concave surface, and the other is in a region outside the contour.
The visual inspection device according to claim 1.
請求項１から４のいずれか一項に記載の外観検査装置。 One of the bright part and the dark part is a contour that intersects at a plurality of locations with one latitude line assumed for the reflector on the concave surface, and the intersection angles of the latitude lines at the multiple locations are different from each other. A region having a contour, the other being in a region outside the contour,
The visual inspection device according to claim 1.
請求項５又は６に記載の外観検査装置。 One of the bright portion and the dark portion is a plurality of regions separated by the other in the concave surface,
An appearance inspection apparatus according to claim 5.
請求項１から７のいずれか一項に記載の外観検査装置。 Furthermore, an imaging unit that receives the incident light that has been reflected by the concave surface and once falls on the surface to be observed and that has been reflected by the surface to be observed and then transmitted through the transmission unit to capture an image of the surface to be observed. Comprising,
The appearance inspection device according to claim 1.
画像処理装置とを備え、
前記画像処理装置は、
前記回転機構が前記回転動作を行って変化させたことによる異なる前記相対的姿勢の前記被検物の、前記撮影部で撮影された前記被観察面の複数の画像の入力を受け付ける入力部と、
入力された複数の前記画像を解析して、前記被観察面の瑕疵を検出する画像解析部と、
検出された前記瑕疵を示す情報のデータを出力する出力部とを備える、
外観検査システム。 An appearance inspection device according to claim 8,
With an image processing device,
The image processing device,
An input unit that receives input of a plurality of images of the observation surface photographed by the photographing unit, of the test object having different relative postures caused by the rotation mechanism changing by performing the rotation operation,
An image analysis unit that analyzes the plurality of input images and detects a defect of the observed surface,
An output unit that outputs data of information indicating the detected defect,
Visual inspection system.
請求項９に記載の外観検査システム。 The image analysis unit detects the defect based on a brighter portion in a range where the dark region is reflected in the image or a darker portion in a range where the bright region is reflected in the image.
The visual inspection system according to claim 9.
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