JP4652024B2 - 表面検査方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、物品の外観を検査する表面検査方法及び装置に関し、特に、主にほぼ平面に近い連続した表面であるが一部に凹凸などの非平面部を有する物品表面の欠陥を検査する表面検査方法及び装置、検査を行う検査エリアの設定を精密に行う表面検査方法及び装置、及び欠陥の判定が正確に行える表面検査方法及び装置に関する。

従来、物品の外観におけるキズなどの欠陥は目視検査により行われていたが、ビデオカメラで撮影した画像をデジタル処理して自動的に欠陥を検査することが行われるようになってきた。特に、半導体製造プロセスでは、半導体ウエハ上に形成した微細パターンの欠陥を検査する外観検査装置が広く使用され、歩留まりの向上に大いに寄与している。また、鉄鋼業などでは連続して搬送される鋼板の表面のキズなどを検査する検査装置が使用されている。これに対して、本発明の表面検査方法及び装置は、半導体製造プロセスや鉄鋼業などで使用されるものではなく、成形や加工された物品の表面のキズなどの欠陥を検査する方法及び装置に関係する。

ほぼ平面である物品表面を照明すると、キズなどの欠陥部分は他の正常な部分と光の反射が異なるので欠陥部分を検出できる。物品表面を検査する表面検査装置は、物品表面を照明する照明装置、物品表面を撮影するビデオカメラなどの撮像装置と、撮影した物品表面の画像をデジタル処理して欠陥部分を検出し、物品の良否を判定する処理装置とを有する。処理装置は、コンピュータシステムで構成され、画像信号を多値デジタルデータに変換した画像データにおいて、あらかじめ設定されている閾値と比較して欠陥部分を検出する。例えば、ビデオカメラが物品表面の正反射成分を捕らえる場合、通常の平面部分は高い輝度になるが、キズなどの欠陥部分は低い輝度になるので、通常の平面部分の輝度に対応する値より低い閾値を設定し、この閾値以下の部分を欠陥部分と判定する。閾値を高くすれば欠陥部分として判定される箇所が増加し、閾値を低くすれば欠陥部分として判定される箇所が減少する。

上記のように、物品表面を照明した場合、欠陥部分は他の正常な部分と光の反射が異なるが、差の現れ方は照明方法により大きく変化する。そこで、従来から表面検査装置における照明装置が各種提案されている。

特許文献１は、ＬＥＤ素子を二次元に配列し、検査対象のワークに応じてＬＥＤ素子を選択的に点灯することにより、所望の照度分布を得る構成を記載している。

特許文献２は、平らな物品表面の欠陥を検査する表面検査装置を記載しており、ビデオカメラ（エリアセンサカメラ）に対して正反射光が入射するように照明することにより、広い撮像範囲内で均一が画像を得られることを記載している。

一方、物品には平らな表面のみを有するものは少なく、大部分の表面は平面に近い連続した表面であるが一部に凹凸などの非平面部を有する物品が、実際には多く存在する。このような物品の表面についても検査できることが望まれている。しかし、凹凸などの非平面部の光の反射は、キズなどの欠陥部分の光の反射と類似しており、非平面部も同様に欠陥部分として検出されることになる。そのため、すべての物品表面は欠陥部分を有すると判定されることになり、これでは検査が行えないという問題を生じる。

そこで、特許文献３及び４は、画像において非平面部にマスクを設けて検査対象範囲から除外することにより、非平面部が欠陥部分として検出されるのを防止する構成を記載している。

また、特許文献５は、複数の異なる角度から物品表面を照明することにより、非平面部が欠陥部分として検出されないようにする構成を記載している。

実開平６−７６８４９号公報 特開２０００−１７１４０３ 特開平６−２４９７９２号公報 特開２０００−４７３６９ 特開平１０−１０３９３８号公報

上記のように、大部分の表面は平面に近い連続した表面であるが一部に凹凸などの非平面部を有する物品表面を検査する表面検査方法及び装置が各種提案されているが、それぞれ問題点を有する。

特許文献３及び４によれば、画像において非平面部にマスクを設けて検査対象範囲から除外することにより、非平面部が欠陥部分として検出されるのを防止するが、非平面部に存在する欠陥部分は検出されないという問題がある。

また、特許文献５によれば、複数の異なる角度から物品表面を照明することにより、非平面部は欠陥部分として検出されないようになるが、この場合実際の欠陥部分の反射状態と他の部分の反射状態の差が小さくなり、欠陥部分の検出が難しくなるという問題がある。

さらに、検査を行う場合、物品をビデオカメラの下の照明範囲に配置して、物品の表面を撮影するが、物品のサイズなどが異なるので、画像における物品表面の範囲がそれぞれ異なることになる。画像において欠陥部分を検出する場合、画像の大きさに応じて欠陥部分検出に要する処理時間が変化する。そのため、画像全体を処理するのではなく、物品表面のサイズに応じて処理範囲を限定することが望ましい。そのため、検査エリアを設定することが行われていたが、従来この検査エリアを設定は設計データに基づいて行われていた。そのため、撮影時の物品の配置などの影響で、実際の物品表面の画像と検査エリアとの間に差を生じ、検査が行われない部分が生じたり、余計な部分の検査を行うという問題が生じていた。

さらに、検出された欠陥部分は、大きさ、長さ、幅などについてあらかじめ決定されている評価基準と比較され、評価基準を超えるような欠陥を有する場合には、その物品を不合格（ＮＧ）品としていた。しかし、上記のように、欠陥部分と判定される箇所は、照明や設定された閾値などにより変化するため、たとえ目視では１つの連続した欠陥部分と判定される場合でも、複数の別個の欠陥部分として検出される場合がある。この時、１つの連続した欠陥部分であれば評価基準を超えた欠陥であると判定されるが、実際に検出された複数の別個の欠陥部分ならば評価基準を超えず、欠陥であると判定されない場合が起こりえる。このように、欠陥部分を正しく評価できないという問題もあった。

本発明の第１の目的は、大部分の表面は平面に近い連続した表面であるが一部に凹凸などの非平面部を有する物品表面を検査する場合に、通常の非平面部が欠陥部分として検出されることはないが、非平面部内の欠陥部分は検出可能である表面検査方法及び装置を実現することである。

本発明の第２の目的は、検査エリアが正確に設定できる表面検査方法及び装置を実現することである。

本発明の第３の目的は、検出した欠陥部分が評価基準を超えた欠陥であるか正確に判定できる表面検査方法及び装置を実現することである。

上記第１の目的を実現するため、本発明の第１の態様の表面検査方法及び装置は、非平面部の画像を、平面である部分の画像と同等の画像にするように補正する。この補正は、非平面部の画像と平面である部分の画像との差から、非平面部の画像を平面である部分の画像と同等の画像にする非平面部補正データを演算し、非平面部補正データに基づいて非平面部の画像を変化させることにより行われる。そして、補正した画像において、物品表面の欠陥を検出し、所定の評価基準との比較結果に基づいて、物品表面の良否を判定する。

非平面部は、物品表面の設計データに基づいて決定することができる。補正は、非平面部に欠陥が存在するならば、欠陥を示す情報は保存したまま補正することが必要であり、例えば、非平面部の略同一の傾斜角の複数点の画像輝度の平均値と、平面部分の複数点の画像輝度の平均値との差から補正データを演算する。これにより、演算に使用した複数点に欠陥があっても、平均化されるので欠陥の影響は低減され、判定には影響しなくなる。

上記第２の目的を実現するため、本発明の第２の態様の表面検査方法及び装置は、画像において、物品表面の撮影時の背景に対するエッジを検出して、検査エリアを設定する。エッジの検出を全画像範囲で行うのは演算処理量が増加する問題があるので、本発明では、画像において、確実に物品表面の範囲外である部分を示すマスクエリアと、確実に前記物品表面の範囲内である部分を示すワーク内エリアを設定し、マスクエリアとワーク内エリアの間の部分である中間部分において物品表面のエッジを検出する。これにより、エッジ検出の演算処理量が大幅に低下する。

上記第３の目的を実現するため、本発明の第３の態様の表面検査方法及び装置は、検出した欠陥のうち、隣接する他の欠陥との距離が所定の距離内にある欠陥は、まとめて１つの欠陥とされた上で、比較を行う。近接して存在する欠陥は、本来１つの欠陥であり、各種の条件で別個の欠陥として検出されたと考えられ、またこのようにまとめて１つの欠陥とした方が人間が実際に観察した時に受ける感覚と合致していると考えられる。従って、本発明により、人間が実際に観察した時により近い判定を行えるようになる。

本発明の第１の態様によれば、大部分の表面は平面に近い連続した表面であるが一部に凹凸などの非平面部を有する物品表面を検査する場合に、従来は検査が行えなかった非平面部の欠陥も検出できるようになり、検査の品質が向上する。

本発明の第２の態様によれば、少ない演算処理量の増加で、検査範囲を正確に設定できるようになり、検査の品質が向上する。

本発明の第３の態様によれば、人間が実際に観察した時により近い判定を行えるようになり、検査の品質が向上する。

図１は、本発明の第１実施例の表面検査装置の全体構成を示す図である。図示のように、検査対象の表面を有するワーク１０を載置台５の上に載置し、照明装置４からの照明光をビームスプリッタ３で反射させてワーク１０の表面に照射する。ビデオカメラ２は、ビームスプリッタ３を通してワーク１０の表面の画像を捕らえ、画像信号を発生する。以下、ワーク１０の表面の画像も参照番号１０で示すことにする。画像信号は、処理装置として動作するコンピュータシステム１に送られる。コンピュータシステム１は、ディスプレイ及びキーボードなどの各種入力装置を有し、送られてきた画像信号をデジタル変換して画像データを発生し、各種の処理を行う。

図２は、照明装置４を示す図である。照明装置４は、特許文献１及び２に記載されたようなＬＥＤ素子６を二次元に配列した構成を有し、ＬＥＤ素子６を選択的に点灯することにより照明範囲が変えられるようになっている。

ビデオカメラ２は、視野角の狭い光学系を有し、ワーク１０の表面及び載置台５の表面で正反射された照明光を捕らえるように構成されている。さらに、照明装置４は、各ＬＥＤ素子６がある程度の指向性を有し、ワーク１０の表面及び載置台５の表面で正反射された主光線がビデオカメラ２に入射するように構成されている。従って、ワーク表面画像１０においては、平らな表面が明るく、キズなどの欠陥及び凹凸などの非平面部分は暗くなる。

コンピュータシステム１は、画像データに対して以下に説明するような処理を行い、欠陥を検出して対象となる物品の良否を判定する。

図３は、第１実施例のコンピュータシステム１の処理を示すフローチャートである。また、図４は、第１実施例の処理を説明するためのワーク１０の例を示す。

図４の（Ａ）は、ワーク１０の上面図、すなわちワーク表面画像であり、図４の（Ｂ）は図４の（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図示のように、ワーク表面画像１０は、長方形の形状を有し、２個の切り欠き１４を有する。ワークの表面の大部分１１は平面に近い連続した表面であるが、ワークのデザインの関係で中心部分に長方形の浅いくぼみ１２と上側の辺に沿って設けられた細長い溝１３を有する。図４の（Ｂ）に示すように、細長い溝１３の断面は、円形の一部である。従って、中心部分に長方形の浅いくぼみ１２の外辺部分と細長い溝１３が、非平面部に相当する。

以下、図４の（Ａ）のワークの表面画像１０を例として、第１実施例のコンピュータシステム１の処理を説明する。

まず、ステップ１０１で、ワーク１０の大きさ及び位置を認識し、ワーク１０が所定の配置から大きくずれていたら、位置を調整する。これにより、図５に示すように、２０’で示す範囲が照明され、その中央にワーク１０が配置された画像が得られる。この場合、ワーク１０に比べて広い範囲２０’が照明されており、ワーク１０以外の部分での反射が欠陥の検出に悪影響を及ぼす。そこで、ステップ１０２で、照明範囲をワーク１０より少し広い参照番号２０で示す範囲に設定する。

次に、ステップ１０３で画像を取り込む。

ステップ１０４で、位置認識を行い、画像におけるワークの位置を認識する。この処理は、例えば、ワークの所定の部分の位置を認識するなどして行う。

ステップ１０５で検出したワーク位置に基づいてあらかじめ指定してある検査エリアを設定する。図６は、取り込んだ画像において検査エリアを設定した状態を示す。斜線部分２０が非検査エリアを示し、その内側の部分が検査エリアであり、この部分について表面検査が行われる。図６の例では、平面部分１１と中央の長方形のくぼみ１２の内側の部分は明るく（高輝度）、長方形のくぼみ１２の外辺部と上辺に平行な溝１３の非平面部は暗くなっており（低輝度）、さらに平面部分１１と溝１３の部分にキズ３０があり、その部分も暗くなっている。

ステップ１０６で、光学系や照明装置２の影響による輝度むら（シェーディング）を補正する。シェーディング補正は、あらかじめ全面がほぼ平面で、キズのない参照表面の画像を取り込み、その画像を全面で同じ輝度にするシェーディング補正量を求めておき、シェーディング補正量分の補正を行う。

ステップ１０７で、設計データに基づいて、ワークの仕様上設けられている非平面部を補正エリアに設定する。ここでは、長方形のくぼみ１２の辺の部分と上辺に平行な溝１３が非平面部であり、補正エリアはこれらの非平面部を含む若干広い範囲に設定する。

ステップ１０８で、補正エリア内の輝度補正データを演算し、ステップ１０９で補正エリア内の輝度を輝度補正データ分だけ補正する。図７は、輝度補正データの演算手順の例を示す図であり、上辺に平行な溝１３を含む補正エリアにおける輝度補正データの演算手順の例を示す図である。図７の（Ａ）に示すように、溝１３の断面は円形の一部である。図７の（Ａ）では、溝１３のエッジにキズ３０がある。このような溝１３の画像は、図７の（Ｂ）のようになる。図７の（Ｂ）における矢印４１で示す溝１３を横切る線に沿った画像データ（輝度）は、図７の（Ｃ）のようになり、輝度は溝１３のエッジで急激に低下した後、溝１３の中央で一旦増加した後、再び低下し、エッジで急激に増加する。

溝１３は、上辺に平行に伸びており、同じ断面を有する。従って、図７の（Ｃ）に示すような画像データを求め、溝以外の平面部分との差を演算する。溝１３内の輝度をこの差だけ補正すれば溝１３の部分は平面部分１１と同じ輝度になる。そこで、図７の（Ｄ）に示すように、溝１３を横切る複数の線４２について図７の（Ｃ）のような画像データを求め、その平均データを演算し、溝以外の平面部分との差を演算して、補正データを求める。図７の（Ｄ）に示すように、線４２の部分にキズなどの欠陥があると正しい補正データを求めることができないが、複数の線４２について画像データを求めて平均データを演算することにより、たとえ１本の線４２の部分に欠陥があっても平均化することによりほぼ正しい補正データを求めることができるためである。溝１３の補正エリア内の画像について補正データ分の補正を行うことにより、欠陥のない溝１３の部分の画像は平面部分１１と同じ画像データになり、欠陥のある溝１３の部分の画像は、溝１３と平面部分１１の差は補正されるが、欠陥に相当する差が保存されたままである。
なお、図７の（Ｄ）に示すように複数の線４２について画像データを求める替りに、溝１３の幅内で、溝１３のエッジに沿った水平ライン毎に所定のライン長分の連続データの平均値を求めて、平面部との輝度差をそれぞれ算出し、溝内の全範囲において、水平ライン上の画素について算出した輝度差を加減して輝度補正を行うようにしてもよい。なお平均値を求める水平ラインの長さは任意に指定する。

図７では、溝１３を含む補正エリアにおける補正を説明したが、長方形のくぼみ１２の辺を含む補正エリアについても同様である。また、補正方法は上記の例に限定されず、凹凸に起因する平面部分との差が補正され、補正後も欠陥に相当する差が保存されるならば、どのような方法で補正してもよい。凹凸は仕様上定められているので、そのサイズ、断面形状、及び方向性などは設計データから予測することが可能であり、凹凸に起因する平面部分との差を高精度に補正することが可能である。

ステップ１０９を終了することにより、図８のような画像が得られる。図８に示すように、長方形のくぼみ１２の辺の部分と上辺に平行な溝１３の非平面部は平面部分１１とほぼ同じ輝度になるが、平面１１上のキズ及び溝１３の部分のキズ３０は、そのまま保存されて存在が確認できる。

ステップ１１０で、検査エリア内の画像に対して複数の欠陥強調フィルタを使用して欠陥を強調する処理を行う。さらに、ステップ１１１で検査エリア内の画像を所定の閾値と比較してニ値化する処理を行う。閾値以下と判定された部分が欠陥に相当し、図８では欠陥３０が検出される。

ステップ１１２で検出した欠陥についてラベリング処理を行う。後述するように、ワーク表面の欠陥について許容されるか許容されないかが判定されるが、一般に大きな目立つ欠陥は許容されないが、小さな目立たない欠陥は許容される。そのため、欠陥の幅、長さなどを評価基準として設定し、検出した欠陥を評価基準と比較し、評価基準を超えるような欠陥を有する場合には、そのワークを不合格（ＮＧ）品としている。しかし、上記のように、欠陥部分と判定される箇所は、照明や設定された閾値などにより変化するため、たとえ目視では１つの連続した欠陥部分と判定される場合でも、複数の別個の欠陥部分として検出される場合がある。この時、１つの連続した欠陥部分であれば評価基準を超えた欠陥であると判定されるが、実際に検出された複数の別個の欠陥部分ならば評価基準を超えず、欠陥であると判定されない場合が起こりえる。このように、欠陥部分を正しく評価できないという問題があった。

そこで、ステップ１１３でラベリング連結処理を行い、互いに近接する欠陥、例えば所定距離内にある欠陥は１つの欠陥として検出する。

ステップ１１４で、ラベリング連結処理の終了した欠陥について、欠陥の幅や長さなどの特徴量を演算し、ステップ１１５で、演算した特徴量を評価基準と比較してワークが良品であるか、不良品であるかを判定する。

第１実施例では、ステップ１０５における検査エリアの設定は、設計データに基づいて行われたが、撮影時のワークの配置及びワークの形状のバラツキなどのために、実際のワーク表面の画像と検査エリアとの間に差を生じ、検査が行われない部分が生じたり、余計な部分の検査を行うという問題が生じていた。第２実施例ではこの問題を解決する。

本発明の第２実施例の表面検査装置は、第１実施例の装置と、ステップ１０５の検査エリアの設定処理のみが異なり、他は同じ構成を有する。図９は、第２実施例の検査エリアの設定処理を示すフローチャートである。また、図１０は、第２実施例の検査エリアの設定処理を説明するための図である。

ステップ１２１では、図１０に示すように、確実にワーク表面の範囲外である部分を示すマスクエリア５１、及び確実にワーク表面の範囲内である部分を示すワーク内エリア５２を設定する。そして、ステップ１２２で、マスクエリア５１とワーク内エリア５２の間の中間部分５３においてワーク表面のエッジ５４を検出する。ステプ１２３で、検出したエッジに基づいて、検査エリアを設定する。

第２実施例によれば、ワーク表面のエッジ５４を検出して検査エリアを設定するので、たとえ撮影時のワークの配置及びワークの形状がばらついても、正確に検査エリアを設定できる。また、エッジの検出は、マスクエリア５１とワーク内エリア５２の間の中間部分５３において行われるので、エッジ検出の演算処理量を小さくすることが可能で、処理の高速化が図れる。

以上、本発明の実施例を説明したが、例示した実施例の構成以外に各種の変形例が可能なのはいうまでもない。例えば、上記の実施例ではビデオカメラはワーク表面で正反射された光を捕らえたが、逆に照明光をワーク表面に対して斜めに入射させ、正反射された光を捕らえないようにすることも可能である。この場合、平面部分は暗く、非平面部やキズなどの欠陥部分は明るくなる。
（付記１）
ほぼ平面に近い連続した表面と仕様上設けられた凹凸などの非平面部とを有する物品表面の欠陥を検査する表面検査方法であって、
前記物品表面の画像を撮影し、
前記非平面部の画像と平面である部分の画像との差から、前記非平面部の画像を平面である部分の画像と同等の画像にする非平面部補正データを演算し、
前記非平面部補正データに基づいて前記非平面部の画像を補正し、
前記非平面部の画像を補正した後の前記物品表面の画像を処理して、前記物品表面の欠陥を検出することを特徴とする表面検査方法。（１）
（付記２）
さらに、検出した欠陥の所定の評価基準との比較結果に基づいて、前記物品表面の良否を判定する付記１に記載の表面検査方法。（２）
（付記３）
前記物品表面の画像の撮影は、前記物品表面を照明して行われ、
前記物品表面のサイズに応じて、照明の範囲が変化される付記１に記載の表面検査方法。
（付記４）
前記非平面部は、前記物品表面の設計データに基づいて決定される付記１に記載の表面検査方法。
（付記５）
前記非平面部補正データは、前記非平面部の略同一の傾斜角の複数点の画像輝度の平均値から決定される付記１に記載の表面検査方法。
（付記６）
前記物品表面の欠陥の検出は、設定された検査エリア内で行われる付記１に記載の表面検査方法。
（付記７）
前記検査エリアは、前記物品表面の設計データに基づいて決定される付記５に記載の表面検査方法。
（付記８）
前記画像において、確実に前記物品表面の範囲外である部分を示すマスクエリアを設定し、
前記画像において、確実に前記物品表面の範囲内である部分を示すワーク内エリアを設定し、
前記画像における、前記マスクエリアと前記ワーク内エリアの間の部分である中間部分において、前記物品表面のエッジを検出し、
検出した前記物品表面のエッジに基づいて、前記検査エリアが設定される付記６に記載の表面検査方法。
（付記９）
検出した欠陥のうち、隣接する他の欠陥との距離が所定の距離内にある欠陥は、まとめて１つの欠陥とされる付記１に記載の表面検査方法。
（付記１０）
物品表面の画像を撮影し、
撮影した画像において検査エリアを設定し、
設定した前記検査エリア内の画像において、前記物品表面の欠陥を検出する表面検査方法であって、
前記画像において、確実に前記物品表面の範囲外である部分を示すマスクエリアを設定し、
前記画像において、確実に前記物品表面の範囲内である部分を示すワーク内エリアを設定し、
前記画像における、前記マスクエリアと前記ワーク内エリアの間の部分である中間部分において、前記物品表面のエッジを検出し、
検出した前記物品表面のエッジに基づいて、前記検査エリアの設定が行われることを特徴とする表面検査方法。（３）
（付記１１）
物品表面の画像を撮影し、
前記画像において、前記物品表面の欠陥を検出し、
検出した欠陥を所定の評価基準と比較し、
前記比較結果に基づいて前記物品表面の良否を判定する表面検査方法であって、
前記検出した欠陥のうち、隣接する他の欠陥との距離が所定の距離内にある欠陥は、まとめて１つの欠陥とされた上で、比較が行われることを特徴とする表面検査方法。（４）
（付記１２）
ほぼ平面に近い連続した表面と仕様上設けられた凹凸などの非平面部とを有する物品表面の欠陥を検査する表面検査装置であって、
前記物品表面の画像を撮影する撮像装置と、
前記非平面部の画像と平面である部分の画像との差から、前記非平面部の画像を平面である部分の画像と同等の画像にする非平面部補正データを演算する補正データ演算ユニットと、
前記非平面部補正データに基づいて前記非平面部の画像を補正する非平面補正ユニットと、
前記非平面部の画像を補正した後の前記物品表面の画像を処理して、前記物品表面の欠陥を検出する欠陥検出ユニットとを備えることを特徴とする表面検査装置。（５）
（付記１３）
検出した欠陥の所定の評価基準との比較結果に基づいて、前記物品表面の良否を判定する判定ユニットをさらに備える付記１２に記載の表面検査装置。
(付記１４）
前記物品表面を照明する照明装置をさらに備え、
前記照明装置は、照明範囲が変化可能で、前記物品表面のサイズに応じて、照明の範囲が変化される付記１２に記載の表面検査装置。
（付記１５）
前記物品表面の設計データに基づいて前記非平面部を設定する非平面部設定ユニットをさらに備える付記１２に記載の表面検査装置。
（付記１６）
前記補正データ演算ユニットは、前記非平面部の略同一の傾斜角の複数点の画像輝度の平均値に基づいて非平面部補正データを決定する付記１２に記載の表面検査装置。
（付記１７）
前記欠陥検出ユニットが前記物品表面の欠陥の検出を行う画像上の検査エリアを設定する検査エリア設定ユニットをさらに備える付記１２に記載の表面検査装置。
（付記１８）
前記検査エリア設定ユニットは、前記物品表面の設計データに基づいて前記検査エリアを決定する付記１７に記載の表面検査装置。
（付記１９）
前記検査エリア設定ユニットは、
前記画像において、確実に前記物品表面の範囲外である部分を示すマスクエリアを設定するマスクエリアユニットと、
前記画像において、確実に前記物品表面の範囲内である部分を示すワーク内エリアを設定するワーク内エリアユニットと、
前記画像における、前記マスクエリアと前記ワーク内エリアの間の部分である中間部分において、前記物品表面のエッジを検出するエッジ検出ユニットと、
検出した前記物品表面のエッジに基づいて、前記検査エリアが設定するエリア設定ユニットとを備える付記１７に記載の表面検査装置。
（付記２０）
前記欠陥検出ユニットは、前記検出した欠陥のうち、隣接する他の欠陥との距離が所定の距離内にある欠陥は、まとめて１つの欠陥とする付記１２に記載の表面検査装置。
（付記２１）
物品表面の画像を撮影する撮影装置と、
撮影した画像において検査エリアを設定する検査エリア設定ユニットと、
設定した前記検査エリア内の画像において、前記物品表面の欠陥を検出する欠陥検出ユニットと、
検出した欠陥の所定の評価基準との比較結果に基づいて、前記物品表面の良否を判定する判定ユニットとを備える表面検査装置であって、
前記検査エリア設定手段は、
前記画像において、確実に前記物品表面の範囲外である部分を示すマスクエリアを設定するマスクエリアユニットと、
前記画像において、確実に前記物品表面の範囲内である部分を示すワーク内エリアを設定するワーク内エリアユニットと、
前記画像における、前記マスクエリアと前記ワーク内エリアの間の部分である中間部分において、前記物品表面のエッジを検出するエッジ検出ユニットと、
検出した前記物品表面のエッジに基づいて、前記検査エリアの設定を行うエリア設定ユニットとを備えることを特徴とする表面検査装置。
（付記２２）
物品表面の画像を撮影する撮像装置と、
前記画像において、前記物品表面の欠陥を検出する欠陥検出ユニットと、
検出した欠陥を所定の評価基準と比較する比較ユニットと、
前記比較結果に基づいて前記物品表面の良否を判定する判定ユニットとを備える表面検査装置であって、
前記欠陥検出ユニットは、前記検出した欠陥のうち、隣接する他の欠陥との距離が所定の距離内にある欠陥は、まとめて１つの欠陥とすることを特徴とする表面検査装置。

本発明は、大部分はほぼ平面であるが一部に仕様上凹凸部分が存在する物品の外観検査に広く応用可能である。

また、本発明を適用することにより、これまで検査から除外されてきた仕様上存在する凹凸部分の欠陥についても検査が可能になり、検査範囲を適切に設定できるようになり、さらに検出した欠陥を適切に判定できるようになるので、高品質の外観を有する物品を適正なコストで出荷できるようになる。

本発明の第１実施例の表面検査装置の全体構成図である。 第１実施例の照明装置を示す図である。 第１実施例の検査処理を示すフローチャートである。 説明に使用するワークの例を示す図である。 照明エリアの設定を説明する図である。 得られた画像の例を示す図である。 第１実施例における凹部の輝度補正を説明する図である。 補正後の画像を示す図である。 本発明の第２実施例の検査エリア設定処理を示すフローチャートである。 第２実施例における検査エリア設定のためのエッジ検出範囲を説明する図である。

符号の説明

１ コンピュータシステム
２ ビデオカメラ
３ ビームスプリッタ
４ 照明装置
５ 載置台
１０ ワーク

Claims (3)

1. ほぼ平面に近い連続した表面と仕様上設けられた凹凸などの非平面部とを有する物品表面の欠陥を検査する表面検査方法であって、
   前記物品表面の画像を撮影し、
   前記非平面部の画像と平面である部分の画像との差から、前記非平面部の画像を平面である部分の画像と同等の画像にする非平面部補正データを演算し、
   前記非平面部補正データに基づいて前記非平面部の画像を補正し、
   前記非平面部の画像を補正した後の前記物品表面の画像を処理して、前記物品表面の欠陥を検出し、
   前記非平面部は、前記物品表面の設計データに基づいて決定され、
   前記非平面部補正データは、前記非平面部の略同一の傾斜角の複数点の画像輝度の平均値から決定されることを特徴とする表面検査方法。
2. さらに、検出した欠陥の所定の評価基準との比較結果に基づいて、前記物品表面の良否を判定する請求項１に記載の表面検査方法。
3. ほぼ平面に近い連続した表面と仕様上設けられた凹凸などの非平面部とを有する物品表面の欠陥を検査する表面検査装置であって、
   前記物品表面の画像を撮影する撮像装置と、
   前記物品表面の設計データに基づいて前記非平面部を設定する非平面部設定ユニットと、
   前記非平面部の画像と平面である部分の画像との差から、前記非平面部の画像を平面である部分の画像と同等の画像にする非平面部補正データを演算する補正データ演算ユニットと、
   前記非平面部補正データに基づいて前記非平面部の画像を補正する非平面補正ユニットと、
   前記非平面部の画像を補正した後の前記物品表面の画像を処理して、前記物品表面の欠陥を検出する欠陥検出ユニットと、を備え、
   前記補正データ演算ユニットは、前記非平面部の略同一の傾斜角の複数点の画像輝度の平均値に基づいて非平面部補正データを決定することを特徴とする表面検査装置。

Images