JP4254323B2

JP4254323B2 - 異物検査方法及び異物検査装置

Info

Publication number: JP4254323B2
Application number: JP2003114641A
Authority: JP
Inventors: 昭弘大東; 康宏金子; 隆室崎; 克美倉谷; 義雄伊奈
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2023-04-18
Also published as: JP2004317431A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異物検査方法及び装置に関し、例えば、燃料噴射を行うインジェクタに付着する異物を検出する異物検査方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、精密で高品質が要求される製品の製造工程において、ゴミやバリのような異物が付着する場合があり、製品の品質上の問題となる場合が多かった。例えば、図５に示す車両のエンジンの燃料噴射を行うインジェクタ４０のニードル４１のクリアランスは約５０μｍであり、そこに異物４２が詰まるとニードル４１が全開状態となり、制御不能になってしまう。このような異物は、製造工程で発生する金属バリや切削粉、インジェクタが載置されるパレットのポリアセタール等のプラスチック屑、作業服の繊維屑あるいは紙類、人体の皮膚や爪など金属や非金属の雑多なものである。従来からインジェクタ製造工程の１工程が終了するごとに異物を洗い流す洗浄工程を介在させ、何回も洗浄を行うようにして、異物が付着しないようにしている。また、工程管理の一環として、どの工程でどのような異物が付着するかを知るために、異物検査が行われ、異物寸法の計測等が行われていた。
【０００３】
異物検査では、洗浄工程で洗い流される異物をろ紙のような計測フィルタ上に収集し、顕微鏡により拡大したフィルタ像を撮影し、得られた画像を画像処理して異物を背景から切り出す。この異物を切り出すために画像の２値化処理が行われるが、計測フィルタ上に異物を採集すると、工程ごとにフィルタの背景色が異なることになる。したがって、フィルタ上の異物を２値化する場合、背景に連動して閾値を決定する動的閾値の方法を採用する必要があり、従来次の計算式で閾値を決定していた。
閾値＝最小輝度＋係数×（最大輝度−最小輝度）
【０００４】
背景と異物は区別されればよいので、どちらが輝度が高いか低いかは問わないが、ここでは、異物は背景より輝度が低いものとしている。したがって、最小輝度は、画像内の異物の輝度に相当する。
【０００５】
図６は、インジェクタ製造工程の一工程における異物画像における光量度数分布を示すヒストグラムである。図のグラフの横軸は輝度、縦軸はその輝度を有する画素数である。ヒストグラムの山Ｂは、多数の画素が有する輝度であって、計測フィルタ自体の輝度、すなわち背景の輝度を表わす。異物Ａは、背景より暗く数が少ないので、ヒストグラムの山よりも輝度が低い部分にわずかに現われる。ヒストグラム上に、最大輝度Ｍ及び最小輝度Ｌのラインと閾値Ｈのラインを示した。従来のものにあっては、前記式に従って、最大輝度と最小輝度及び設定された係数により、閾値Ｈを算出していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述のように、異物を採取した計測フィルタの背景色は工程ごとに異なり、背景色に対応させて上記式の係数を変化させる必要があった。すなわち、対象となる異物がどの工程から出たかを知る必要があった。また、計測フィルタ上に異物が存在しない場合には、最大輝度と最小輝度が一致し、背景の輝度が閾値となって、背景を異物と誤って検出してしまうという問題点があった。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑み、すべての工程に共通に使用でき、誤検出のない閾値を用いる異物検出方法及び異物検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、画像を２値化して異物を検査する異物検査方法であって、予め抽出した異物サンプルを撮像した異物サンプル画像中の異物サンプルの輝度を求め、前記異物サンプル画像に基づいて異物を検出するための第１の閾値を求め、前記異物サンプルの輝度と前記第１の閾値とに基づいて回帰曲線を求め、該回帰曲線に基づいて第２の閾値を求め、該第２の閾値により前記画像を２値化する異物検査方法を提供する。
【０００９】
この回帰曲線は、一次式により決定されることができ、また、回帰曲線を求めるために、初回に求められた回帰曲線から所定距離はなれたサンプルを除外して、再度回帰曲線を求めるようにしてもよい。
【００１０】
このように求められた閾値を使用すると、異物が得られた工程を知る必要はなくなり、また背景を異物と誤って検出することがなくなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を図１〜４を参照して説明する。
図１は、本発明の１実施形態である例えばインジェクタ異物等を検査するための異物検査装置の概要を示す図面である。
【００１２】
顕微鏡１は、例えば実体顕微鏡で、ＣＣＤカメラ１１が備えられている。接眼部１２は、双眼鏡となっており、対物部１３の下には、試料を載置するＸ−Ｙテーブル１４が備えられている。Ｘ−Ｙテーブル１４には、異物を採集した計測フィルタが装着される。例えば計測フィルタを４枚装着可能なテーブルを用いてもよい。顕微鏡１にはその他操作に必要な公知のアタッチメントが装着されることができる。画像解析装置２は、例えばパーソナルコンピュータからなる、顕微鏡１により取得された試料画像を解析するための装置で、本体２１、表示装置２２及びキーボード２３等を備える。本体２１にはハードディスク等の記憶装置を備え、図示しないが、その他の公知の入力装置や出力装置を備えることができる。
【００１３】
次に、本実施形態の異物検出工程を説明する。
まず、各洗浄工程においてインジェクタを洗浄することにより異物を計測フィルタに集める。使用した計測フィルタの直径は５０ｍｍである。
【００１４】
次に、各工程から所定数のサンプルを抽出する。例えば、５工程であれば、各工程６〜８個程度のサンプルをとればよい。図３に表示装置２２（図１）上のサンプル画像を示す。サンプル画像は、計測フィルタを約６０分割したもので、縦横４〜５ｍｍの大きさであり。画素数は６４０×４８０であるから、１画素は、７．５μｍ程度である。図３に示されている異物３は、繊維屑である。
【００１５】
このような異物サンプル画像を観察しながら、当該異物を明りょうに判別できる最適な閾値を目視により決定する。この場合、異物は画像内の輝度最小値であることが多く、異物は画像内の輝度最小値で表わされるとしてよい。本実施形態では、輝度は０（暗）〜２５５（明）の２５６段階に分かれており、例えば異物の輝度である輝度最小値１００で背景と明りょうに分離できる最適閾値が１２０とすれば、輝度最小値１００と閾値１２０のデータセットが得られることになる。
【００１６】
このようにして、輝度最小値と閾値とのデータセットが得られる。このデータを、横軸を輝度最小値、縦軸を閾値とするグラフ上にプロットする。プロットした結果を図４に示す。得られたデータは、データが採取された工程に依存する関係（例えば、各工程毎にまとまってプロットされる等）は認められなかった。すなわち、各工程から採取された異物は、各々グラフ全体にちらばってプロットされた。図３に示すように、このデータから回帰曲線Ｌ１（本実施形態では回帰直線）を求め、その係数を決定した。得られた一次式は、
y=0.4961x+93.32
であった。この式は、ｙは閾値であり、ｘは輝度最小値であるから、
閾値＝係数×輝度最小値＋オフセット
と表現することができる。
【００１７】
この式を用いて算出された閾値を使用すると、予め計測画像がどこの工程から出たかを知る必要なく、異物を検出することができる。また異物が存在しない画像に対しては、背景の輝度が最小値でありかつ最大値であるということになるが、本発明による閾値は、輝度最小値に係数がかかったものにオフセット部分が足しあわされており、背景を異物として拾うことはない。
【００１８】
また、回帰曲線を求めるに当って、図４に示した回帰曲線を求めた後に、得られた回帰曲線からある一定以上離れたサンプルＳ（図３に破線で囲って示した。）を除外して再度回帰曲線を求めるとよい。図５に、再度得られた回帰曲線を示す。得られた式は、
y=0.6772x+64.185
であった。
【００１９】
図４のものでは、特異な値を示した４点を除外して回帰曲線を求めているから、図３のものに比較して相関係数の値が高くなり、より精度よく閾値を決定することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である異物検出装置を示す図である。
【図２】異物の顕微鏡写真の一例を示す図である。
【図３】本発明による閾値決定手段の一例を示す図である。
【図４】本発明による閾値決定手段の他の例を示す図である。
【図５】インジェクタにおける異物の影響を示す図である。
【図６】異物画像のヒストグラムと閾値を示す図である。
【符号の説明】
１…顕微鏡
１１…ＣＣＤカメラ
１２…接眼レンズ
１３…対物レンズ
１４…ＸＹテーブル
２…画像解析装置
２１…本体
２２…表示装置
２３…キーボード
３…異物

Claims

画像を２値化して異物を検査する異物検査方法であって、
予め抽出した異物サンプルを撮像した異物サンプル画像中の異物サンプルの輝度を求め、
前記異物サンプル画像に基づいて異物を検出するための第１の閾値を求め、
前記異物サンプルの輝度と前記第１の閾値とに基づいて回帰曲線を求め、
該回帰曲線に基づいて第２の閾値を求め、
該第２の閾値により前記画像を２値化する異物検査方法。
前記異物は、画像の最小輝度部分である請求項１に記載の異物検査方法。
前記回帰曲線は、一次式により決定される請求項１又は２に記載の異物検査方法。
前記回帰曲線は、求められた回帰曲線から所定距離はなれたサンプルを除外して、再度求められた回帰曲線である請求項１〜３のいずれか１項に記載の異物検査方法。