JP7306620B2

JP7306620B2 - 表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法

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Publication number: JP7306620B2
Application number: JP2019010687A
Authority: JP
Inventors: 昭芳伊藤; 洋一松井; 憲一安味; 卓也明石; 精張; 真基菊田; 潮張
Original assignee: Iwate University; University of Fukui; Toyota Motor East Japan Inc
Current assignee: Iwate University; University of Fukui; Toyota Motor East Japan Inc
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2023-07-11
Anticipated expiration: 2039-01-24
Also published as: JP2020118572A

Description

本発明は、表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法に係り、特に自動車のボディ表面の塗装などの状態を検査するのに好適な表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法に関する。

従来より、自動車のボディを塗装する工程においては、検査員の目視により塗装表面の検査作業を行っている。しかし、検査員による外観検査は労力を要する仕事であり、個人によってばらつきがあるため、検査ミスや検査漏れが生じる恐れがある。また、検査員による外観検査では、検査に要する時間も多くなり、人件費が製品の生産コストをあげてしまう要因のひとつになっている。そのため、外観検査の自動化が望まれており、近年では、光学的に自動的に検査することが可能な表面欠陥検査装置の開発が進められている。

例えば、特許文献１には、被検査面にストライプの明暗パターンを照射して被検査面を時間の経過と共に移動させ、任意の時刻ごとに撮像手段により画像を撮像し、撮像時刻の異なる複数枚の画像から欠陥候補を抽出し、欠陥候補が被検査面の移動量に比例して移動している場合には欠陥であると判断する欠陥検査方法及び欠陥検査装置が記載されている。これによれば、ノイズによる誤検出及び境界線の誤認識を回避することができ、欠陥を精度良く検出することができる。

特開平８－１４５９０６号公報

しかしながら、自動車のボディを検査する場合、車体をコンベアで搬送すると、コンベアの搬送速度のムラ、コンベアの歪み、あるいはコンベア上の車体の揺れ等のために、被検査面の移動速度が一定でない、または移動軌跡が直線とならないため、特許文献１のように被検査面の移動量のみを基準として欠陥であるか否かを判断するのでは、精度良く判断することができないという問題があった。また、ストライプの明暗パターンを照射する場合には、明暗の境界線で現れるいわゆるゆず肌を凸状欠陥と判断してしまうという問題もあった。

本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、被検査面の移動速度が一定でない、または移動軌跡が直線とならない場合でも、精度よく欠陥を検出することができる表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法を提供することを目的とする。

本発明の表面欠陥検査装置は、被検査面に光を照射する照明手段と、この照明手段により照射された被検査面を撮像して画像を得る撮像手段と、この撮像手段に対する被検査面の位置を相対的に移動させる移動手段と、この移動手段により撮像手段と被検査面とを相対的に移動させながら任意の時間ごとに撮像手段により撮像した複数の画像から欠陥を検出する欠陥検出手段とを備え、欠陥検出手段は、撮像時刻の異なる複数の画像のそれぞれから欠陥候補を抽出する欠陥候補抽出手段と、欠陥候補抽出手段により抽出された欠陥候補において、撮像時刻の異なる少なくとも２枚以上の画像間での移動距離及び移動角度が、被検査面に欠陥が存在した時に移動すると想定される基準移動距離及び基準移動角度の範囲内にある場合に、欠陥であると判定する判定手段とを有するものである。

本発明の表面欠陥検査方法は、照明手段から光を照射した被検査面を撮像手段により撮像すると共に、撮像手段に対する被検査面の位置を移動手段により相対的に移動させて、撮像時刻の異なる複数の画像を取得する撮像手順と、撮像手順により得られた撮像時刻の異なる複数の画像からそれぞれ欠陥候補を抽出する欠陥候補抽出手順と、欠陥候補抽出手順において抽出された欠陥候補について、撮像時刻の異なる少なくとも２枚以上の画像間での移動距離及び移動角度が、被検査面に欠陥が存在した時に移動すると想定される基準移動距離及び基準移動角度の範囲内にある場合に、欠陥であると判定する判定手順とを含むものである。

本発明によれば、抽出された欠陥候補が、撮像時刻の異なる少なくとも２枚以上の画像間において、被検査面に欠陥が存在した時に移動すると想定される基準移動距離及び基準移動角度の範囲内にある場合に欠陥であると判定するようにしたので、欠陥の経時的な連続性を見ることができ、被検査面の移動速度が一定でない、または移動軌跡が直線とならない場合でも、ノイズ等の誤検出を高い精度で排除することができると共に、欠陥の検出漏れも低減することができる。よって、欠陥を高い精度で検出することができる。

特に、予め、被検査面にマークを付して移動させながら撮像時刻の異なる複数の基準画像を撮像することで得られたマーク移動軌跡に基づき、基準移動角度を設定するようにすれば、高い精度で容易に欠陥を検出することができる。

また、マーク移動軌跡の近似直線を引き、近似直線が幅方向において所定値以上離れている場合にはそれらの間に分割線を引き、近似直線及び分割線を基準線とした各基準線の角度に基づき基準移動角度を設定するようにすれば、より容易に短時間で欠陥を検出することができる。

本発明の一実施の形態に係る表面欠陥検査装置の全体構成を表す図である。図１に示した欠陥検出手段の構成を表すブロック図である。前処理手段により得られた画像の一例を表すものである。反射鏡像内欠陥候補抽出手段により得られた画像の一例を表すものである。反射鏡像外欠陥候補抽出手段により得られた画像の一例を表すものである。勾配画像生成手段により得られた勾配画像の一例を表すものである。マーク移動軌跡の一例を表すものである。マーク移動軌跡をマークの移動方向において分割した例を表すものである。マーク移動軌跡の近似直線の一例を表すものである。角度基本直線の一例を表すものである。本発明の一実施の形態に係る表面欠陥検査方法の手順を表す図である。図１１に示した判定手順を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る表面欠陥検査装置１の全体構成を表すものである。この表面欠陥検査装置１は、例えば、自動車のボディの塗装面を被検査面Ｍとし、被検査面Ｍの表面に存在する欠陥を検出するものである。

表面欠陥検査装置１は、例えば、被検査面Ｍに光を照射する照明手段１０と、この照明手段１０により照射された被検査面Ｍを撮像して画像を得る撮像手段２０と、この撮像手段２０に対する被検査面Ｍの位置を相対的に移動させる移動手段３０と、この移動手段３０により撮像手段２０と被検査面Ｍとを相対的に移動させながら任意の時間ごとに撮像手段２０により撮像した複数の画像から欠陥を検出する欠陥検出手段４０と、この欠陥検出手段４０による検出結果を表示する表示手段５０とを備えている。

照明手段１０は、照射光源１１を有しており、照明光源１１には蛍光灯を用いることが好ましい。自動車のボディの色は多種多様であるので白色光源が好ましく、価格も安価だからである。また、被検査面Ｍを多方向から観察できるように、被検査面Ｍに対して照射光源１１を複数配置することが好ましい。撮像手段２０は、例えば、ＣＣＤカメラ等のカメラ２１を有しており、デジタル画像を得ることができるものである。カメラ２１は、例えば、照射光源１１に対向するように配置され、照明光源１１である蛍光灯の反射鏡像及びその周辺領域を撮像するように構成される。

移動手段３０は、撮像手段２０及び被検査面Ｍの少なくとも一方を移動させることにより、撮像手段２０に対する被検査面Ｍの位置を相対的に移動させるものである。例えば、コンベヤー等の搬送手段により被検査面Ｍを一方向に一定の速度で搬送するように構成されていることが好ましい。欠陥検出手段４０は、例えば、コンピュータにより構成されており、画像処理により欠陥を検出するように構成されている。表示手段５０は、例えば、ディスプレイ等により構成され、例えば、欠陥の重心に円マーク等を付して表示するように構成されている。

（欠陥検出手段４０）
図２は、図１に示した欠陥検出手段４０の構成を表すものである。欠陥検出手段４０は、例えば、撮像手段２０と被検査面Ｍとを相対的に移動させながら撮像手段２０により撮像した撮像時刻の異なる複数の画像を記憶するメモリ等の画像記憶手段４１と、この画像記憶手段４１に記憶された撮像時刻の異なる複数の画像のそれぞれから欠陥候補を抽出する欠陥候補抽出手段４２と、この欠陥候補抽出手段４２により抽出された欠陥候補の移動状況から欠陥であるか否かを判定する判定手段４３とを有している。

（欠陥候補抽出手段４２）
欠陥候補抽出手段４２は、例えば、撮像手段２０により得られた画像を前処理する前処理手段４２１と、この前処理手段４２１により得られた画像について反射鏡像領域を検出する反射鏡像領域検出手段４２２と、検出された反射鏡像領域内の欠陥候補を抽出する反射鏡像内欠陥候補抽出手段４２３と、検出された反射鏡像領域外の欠陥候補を抽出する反射鏡像外欠陥候補抽出手段４２４と、前処理手段４２１により得られた画像から勾配画像を生成する勾配画像生成手段４２５と、欠陥候補を決定する欠陥候補決定手段４２６と、欠陥候補決定手段４２６により決定された欠陥候補を記憶する欠陥候補記憶手段４２７とを有している。

前処理手段４２１は、例えば、撮像手段２０により得らえた画像をグレースケール画像等の濃淡画像に変換して、被検査面Ｍの領域を切り出すと共に、ノイズの低減を行い、２値化するものである。ノイズの低減としては、例えば、ガウシアンフィルタや、メディアンフィルタがある。前処理手段４２１により得られた画像の一例を図３に示す。反射鏡像領域検出手段４２２は、前処理手段４２１により得られた画像について、照明光源１１である蛍光灯の反射鏡像領域を検出するものである。具体的には、例えば、図３において白色の部分が蛍光灯の反射鏡像領域であり、このような白色の部分を検出する。

反射鏡像内欠陥候補抽出手段４２３は、例えば、反射鏡像領域検出手段４２２により検出された反射鏡像領域内の画素を反転し（すなわち、黒画素を白画素、白画素を黒画素とし）、反転後の白画素を記録して、反射鏡像領域内の白画素部分を反射鏡像内欠陥候補として抽出するものである。反射鏡像内欠陥候補抽出手段４２３により得られた画像の一例を図４に示す。図４において、白枠で囲まれている部分が反射鏡像内であり、〇で囲んだ中の白画素部分が反射鏡像内欠陥候補である。

反射鏡像外欠陥候補抽出手段４２４は、例えば、反射鏡像領域検出手段４２２により検出された反射鏡像領域から関心領域を広げて各反射鏡像領域の間の領域を含むようにし、この関心領域に微分フィルタをかけて微分画像を生成し、この微分画像について白画素の塊の面積で閾値処理を行って面積の大きい塊を除去して、残った白画素部分を反射鏡像外欠陥候補として抽出するものである。反射鏡像外欠陥候補抽出手段４２４により得られた画像の一例を図５に示す。図５において〇で囲んだ中の白画素部分が反射鏡像外欠陥候補である。

勾配画像生成手段４２５は、例えば、前処理手段４２１により前処理された画像について、直交する２方向において、正方向及び負方向の両方向から差分演算をそれぞれ行い、演算結果より勾配画像を生成するものである。差分演算は、デジタル画像において近似的な微分処理として実行されるものであり、勾配画像生成手段４２５は、正方向及び負方向の両方向から差分演算をそれぞれ行い、欠陥を、正の差分方向で強調されている正強調部分と、負の差分方向で強調されている負強調部分とで表すことにより、欠陥を２次元的に扱うことができるようにするものである。

具体的には、例えば、勾配画像生成手段４２５は、式１及び式２を用い、直交する２方向について正方向及び負方向の両方向から差分演算をそれぞれ行い、式３及び式４を用い、得られた直交する２方向における第１方向差分及び第２方向差分の正方向及び負方向の勾配ベクトルの絶対値から勾配画像を生成するように構成されることが好ましい。

（式１及び式２において、（ｘ，ｙ）は注目画素の座標を表し、Ｉ（ｘ，ｙ）は画素（ｘ，ｙ）の輝度値である。Ｇ_ｘｎ（ｘ，ｙ）とＧ_ｙｎ（ｘ，ｙ）はそれぞれ直交する２方向における第１方向差分及び第２方向差分である。ｎは差分を取る方向を制御する変数であり、０の時は正方向を表し、１の時は負方向を表す。ｋ及びｓは差分をとるマスクを制御する変数である。ωは差分を取る直交軸を制御する変数であり、ω＝１の時は縦横軸での差分となり、ω＝０の時は斜めの直交軸での差分となる。γとθは同時に０ではなく、（ｘ，ｙ）を注目画素として差分を取る２つの画素の位置関係を制御する変数である。）

例えば、ω＝１、γ＝θ＝１の時、式１及び式２は、横方向及び縦方向について差分をとる式５及び式６になる。

（式５及び式６において、符号の意味は式１及び式２と同一である。）

式１及び式２により計算した直交する２方向の差分結果において、正の値は輝度が「明」から「暗」に変わるところを表し、負の値は逆に「暗」から「明」への変化を表している。そこで、その計算結果から正の値のみを用いると、正方向の差分で「明」から「暗」の変化を表し、負方向の差分で「暗」から「明」の変化を表すことができる。更に、式３及び式４を用いて、勾配画像を生成すると、例えば凸状欠陥が存在する場合、凸状欠陥の半分が正の差分方向で強調され、反対半分が負の差分方向で強調されて表される。よって、例えば、正の差分方向で強調されている正強調部分と、負の差分方向で強調されている負強調部分とを異なる色で表すことにより、欠陥を容易に認識することができる。

図６に勾配画像の一例を示す。図６（Ａ）は、正の差分方向で強調されている正強調部分を緑色、負の差分方向で強調されている負強調部分を赤色で表したものである。図６（Ａ）において、左右方向に延びる２本の線が蛍光灯の反射鏡像の境界領域、挟まれた部分が蛍光灯の反射鏡像であり、白破線で囲んだ部分が凸状欠陥である。図６（Ｂ）は図６（Ａ）の白破線で囲んだ部分を拡大し、正の差分方向で強調されている正強調部分（緑色部分）を左下斜線のハッチングで表し、負の差分方向で強調されている負強調部分（赤色部分）を右下斜線のハッチングで表したものである。なお、反射鏡像外の領域でも同様に表されるが、欠陥の場合、背景が暗く、欠陥部分が明るいので、正の差分方向で強調されている正強調部分と、負の差分方向で強調されている負強調部分の位置が逆になる。

一方、欠陥ではなく、いわゆる“ゆず肌”が存在する場合には、図６に示したような、半分が正の差分方向で強調され、反対半分が負の差分方向で強調されているような部分は現れにくい。よって、勾配画像生成手段４２５により生成した勾配画像を用いれば、欠陥とゆず肌とを容易に区別することができるので好ましい。

また、勾配画像生成手段４２５は、直交する２方向において、正方向及び負方向の両方向から差分演算をそれぞれ行い、演算結果より勾配画像を生成するのではなく、直交する２方向において、差分演算を行い、演算結果より正の値のみを用いて算出する勾配ベクトルの絶対値と、演算結果より負の値のみを用いて算出する勾配ベクトルの絶対値とから勾配画像を生成するように構成するようにしてもよい。

具体的には、例えば、勾配画像生成手段４２５は、式７及び式８を用い、直交する２方向について差分演算を行い、式９及び式１０を用い、差分演算の結果より正の値のみを用いて算出する勾配ベクトルの絶対値と負の値のみを用いて算出する勾配ベクトルの絶対値とから勾配画像を生成するように構成されることが好ましい。

（式７及び式８において、（ｘ，ｙ）は注目画素の座標を表し、Ｉ（ｘ，ｙ）は画素（ｘ，ｙ）の輝度値である。Ｇ_ｘ（ｘ，ｙ）とＧ_ｙ（ｘ，ｙ）はそれぞれ直交する２方向における第１方向差分及び第２方向差分である。ｋ及びｓは差分をとるマスクを制御する変数である。ωは差分を取る直交軸を制御する変数であり、ω＝１の時は縦横軸での差分となり、ω＝０の時は斜めの直交軸での差分となる。γとθは同時に０ではなく、(x, y)を注目画素として差分を取る２つの画素の位置関係を制御する変数である。）

例えば、ω＝１、γ＝θ＝１の時、式７及び式８は、横方向及び縦方向について差分をとる式１１及び式１２になる。

（式１１及び式１２において、符号の意味は式７及び式８と同一である。）

式７及び式８により計算した直交する２方向の差分結果において、正の値は輝度が「明」から「暗」に変わるところを表し、負の値は逆に「暗」から「明」への変化を表しているので、その計算結果から正の値のみを用いると、「明」から「暗」の変化を表し、負の値のみを用いると「暗」から「明」の変化を表すことができる。よって、式９及び式１０を用いて、勾配画像を生成すると、例えば凸状欠陥が存在する場合、凸状欠陥の半分が正の値で強調され、反対半分が負の値で強調されて表される。よって、例えば、正の値で強調されている正強調部分と、負の値で強調されている負強調部分とを異なる色で表すことにより、欠陥を容易に認識することができる。

欠陥候補決定手段４２６は、例えば、反射鏡像内欠陥候補抽出手段４２３により抽出した反射鏡像内欠陥候補、及び、反射鏡像外欠陥候補抽出手段４２４により抽出した反射鏡像外欠陥候補と、勾配画像生成手段４２５により生成した勾配画像とから、欠陥候補を決定するものである。具体的には、生成した勾配画像において、抽出した反射鏡像内欠陥候補の領域又は反射鏡像外欠陥候補の領域に、正強調部分と、負強調部分とが現れており、かつ、これら正強調部分及び負強調部分の画素数が所定の閾値以上である場合に、その領域を欠陥候補として決定し、それ以外の場合には欠陥でないと判別するように構成されることが好ましい。

欠陥候補記憶手段４２７は、例えば、メモリ等により構成され、欠陥候補決定手段４２６により決定された欠陥候補の重心座標を記憶するように構成されている。

（判定手段４３）
判定手段４３は、例えば、欠陥候補抽出手段４２により抽出された欠陥候補において、撮像時刻の異なる少なくとも２枚以上の画像間での移動距離及び移動角度が、被検査面Ｍに欠陥が存在した時に移動すると想定される基準移動距離及び基準移動角度の範囲内にある場合に、欠陥であると判定する連続性判断手段４３１と、基準移動距離及び基準移動角度を記憶する基準値記憶手段４３２とを有している。欠陥候補の移動距離及び移動角度は、例えば、撮像時刻の順に連続する３枚以上の画像間について見ることが好ましいが、被検査面Ｍに応じて、画像数は任意に決定することができる。また、被検査面Ｍに応じて、２枚の画像間で見るようにしてもよい。欠陥候補の移動距離は、例えば、撮像時刻の異なる画像間における欠陥候補を結ぶ直線の長さであり、欠陥候補の移動角度は、例えば、撮像時刻の異なる画像間における欠陥候補を結ぶ直線の角度である。

カメラレンズには歪曲収差があるため、移動手段３０による移動速度を一定としても、被検査面Ｍに存在する欠陥の移動軌跡は直線とならないので、被検査面Ｍに存在する欠陥の移動軌跡に基づいて判断することにより高い精度で判断することができる。被検査面Ｍに欠陥が存在した時に移動すると想定される基準移動距離及び基準移動角度は、例えば、予め、被検査面Ｍにマークを付して移動手段３０により一定速度で移動させながら撮像手段２０により一定の時間間隔で撮像することにより撮像時刻の異なる複数の基準画像を取得し、これら複数の基準画像を合わせることにより得られたマーク移動軌跡に基づいて設定されることが好ましい。図７にマーク移動軌跡の一例を示す。

図７に示したように、マークの移動距離は、画像における欠陥の位置により異なる。基準移動距離は、マーク移動軌跡に基づき、画像における欠陥の位置（すなわち座標）に応じて所定の範囲内に設定するようにしてもよいが、連続性判断手段４３１では、基準移動距離に加えて基準移動角度でも判断するので、基準移動距離の範囲は比較的広くてもよい。例えば、移動距離がマイナスのもの（移動方向が逆のもの）、及び、移動距離が所定の距離閾値よりも大きいものを排除することができればよいので、０よりも大きく所定の距離閾値以下とすることが好ましい。距離閾値は、例えば、マーク移動軌跡に基づきマークの移動時間に対応して決定することが好ましい。

また、図７に示したように、マークの移動角度も、画像における欠陥の位置により異なる。基準移動角度は、マーク移動軌跡に基づき、画像における欠陥の位置（すなわち座標）に応じて所定の範囲内に設定されることが好ましい。例えば、マーク移動軌跡の近似直線を引き、この近似直線を基準線として、各基準線の角度に基づいて基準移動角度を設定することが好ましい。なお、マーク移動軌跡は、図７に示したように曲線状であるので、誤差が大きくならないように、例えば、図８に示したように、マークの移動方向においてマーク移動軌跡を複数に分割して、それぞれにおいて近似直線を引くことが好ましい。図８ではマークの移動方向において３つに分割する場合について示したが、マーク移動軌跡に応じて、２つに分割してもよく、４つ以上に分割してもよい。図９に近似直線の一例を示す。図９において白破線はマーク移動軌跡の分割位置である。

更に、隣接するマークの移動軌跡の近似直線がマークの移動方向に対する幅方向において所定値以上離れている場合には、それらの間を幅方向において分割する分割線を引き、近似直線及び分割線を基準線とすることが好ましい。すなわち、隣接する近似直線の間が離れている場合には、それらの間を分割する分割直線を基準線に加えることが好ましい。
欠陥の判定精度を高くするためである。分割線は、例えば、射影変換により引くことができる。

具体的には、基準移動角度の範囲は、欠陥の位置（すなわち座標）に応じて、隣接する２本の基準線の角度の範囲とすることが好ましい。より容易に短時間で欠陥を検出することができるからである。なお、判定手段４３における移動角度、基準移動角度、基準線の角度は、マークの移動方向に対する幅方向に延長した角度基本直線に対する角度である。図１０に角度基本直線の一例を示す。図１０において、白太実線は角度基本直線、白破線はマーク移動軌跡の分割位置である。すなわち、連続性判断手段４３１は、欠陥候補抽出手段４２により抽出された欠陥候補の移動角度が、その欠陥候補が隣接する２本の基準線の角度の間である場合には、基準移動角度の範囲内にあると判断するように構成されていることが好ましい。

この表面欠陥検査装置１は、例えば、次のようにして用いられる。図１１は、表面欠陥検査装置１を用いた表面欠陥検査方法の手順を表すものである。この表面欠陥検査方法では、まず、照明手段１０から光を照射した被検査面Ｍを撮像手段２０により撮像すると共に、撮像手段２０に対する被検査面Ｍの位置を移動手段３０により相対的に移動させて、撮像時間の異なる複数の画像を取得する（ステップＳ１１０；撮像手順）。撮像手段２０により撮像された画像は、画像記憶手段４１に保存する。

次いで、例えば、撮像手順（ステップＳ１１０）により得られた撮像時刻の異なる複数の画像からそれぞれ欠陥候補を抽出する（ステップＳ１２０；欠陥候補抽出手順）。欠陥候補抽出手順（ステップＳ１２０）では、例えば、まず、前処理手段４２１により、上述したようにして撮像手段２０で得られた画像について前処理を行う（ステップＳ１２１；前処理手順）。

続いて、例えば、反射鏡像領域検出手段４２２により、前処理した画像から照明光源１１である蛍光灯の反射鏡像領域を検出する（ステップＳ１２２；反射鏡像領域検出手順）。反射鏡像領域を検出できない場合には（ステップＳ１２２：Ｎ）処理を終了し、反射鏡像領域を検出した場合には（ステップＳ１２２：Ｙ）次の手順に進む。次いで、例えば、前処理した画像から勾配画像生成手段４２５により上述したようにして勾配画像を生成する（ステップＳ１２３；勾配画像生成手順）。

次いで、例えば、反射鏡像内欠陥候補抽出手段４２３により、反射鏡像領域検出手段４２２により検出された反射鏡像内について、上述したようにして、反射鏡像内欠陥候補を抽出する（ステップＳ１２４；反射鏡像内欠陥候補抽出手順）。また、例えば、反射鏡像外欠陥候補抽出手段４２４により、反射鏡像領域検出手段４２２により検出された反射鏡像外について、上述したようにして、反射鏡像外欠陥候補を抽出する（ステップＳ１２５；反射鏡像外欠陥候補抽出手順）。

次いで、例えば、欠陥候補決定手段４２６により、勾配画像生成手段（ステップＳ１２３）において生成した勾配画像と、反射鏡像内欠陥候補抽出手順（ステップＳ１２４）において抽出した反射鏡像内欠陥候補、及び、反射鏡像外欠陥候補抽出手順（ステップＳ１２５）において抽出した反射鏡像外欠陥候補とから、欠陥候補を決定する（ステップｐＳ１２６；欠陥候補決定手順）。欠陥候補決定手段４２６により決定された欠陥候補は欠陥候補記憶手段４２７に保存する。

欠陥候補抽出手順（ステップＳ１２０）により欠陥候補を抽出した後、例えば、判定手段４３において、連続性判断手段４３１により、上述したようにして抽出した欠陥候補が欠陥であるか否かを判定する（ステップＳ１３０；判定手順）。すなわち、抽出された欠陥候補において、撮像時刻の異なる少なくとも２枚以上の画像間での移動距離及び移動角度が、被検査面Ｍに欠陥が存在した時に移動すると想定される基準移動距離及び基準移動角度の範囲内にある場合に、欠陥であると判定する。

具体的には、まず、図１２に示したように、撮像時刻の順に連続する４枚の画像間において、欠陥候補の移動距離が基準移動距離の範囲内にあるものを抽出し、それらをグループ化する（ステップＳ１３１；移動距離判断手順）。具体的には、例えば、撮像時刻の最も遅い画像を本フレームとし、本フレームにおいて抽出された各欠陥候補のうちの１つを取り出し、他の画像において抽出された各欠陥候補のうち、本フレームで取り出した欠陥候補との距離が基準距離の範囲内にあるものを抽出する。図１２において、〇は本フレームで取り出した１つの欠陥候補、△は本フレームよりも１つ前のフレームから抽出した欠陥候補、□は本フレームよりも２つ前のフレームから抽出した欠陥候補、▽は本フレームよりも３つ前のフレームから抽出した欠陥候補であり、△、□、▽は、〇で示した本フレームで取り出した１つの欠陥候補に対して、他のフレームにおいて基準移動距離の範囲内にある欠陥候補である。

基準移動距離は、例えば、上述したように、０よりも大きく所定の距離閾値以下とする。所定の距離閾値としては、例えば、全てのフレームにおいて欠陥候補の中心の移動量の最大値をとることができる。例えば、図１２において×で示した本フレームよりも前のフレームにおける欠陥候補は、〇で示した本フレームで取り出した欠陥候補に対して移動方向が逆（移動距離がマイナス）であるか、又は、〇で示した本フレームの欠陥候補に対して所定の距離閾値よりも離れているので排除される。なお、本フレームで取り出した１つの欠陥候補について、他の全てのフレームにおいて基準移動距離の範囲内にある欠陥候補がなくてもよい。例えば、撮像時刻順に連続する４枚の画像間について欠陥候補を抽出する場合、第２、３フレームは検出なしでも、第１、４フレームにおいて検出された欠陥候補が基準移動距離の範囲内にあれば、第１、４フレームの画像で抽出された欠陥候補をグループ化してもよい。欠陥候補の検出漏れもあるからである。これを本フレームにおいて抽出された各欠陥候補について、順に行う。

次いで、例えば、移動距離判断手順（ステップＳ１３１）においてグループ化した欠陥候補について、隣接する欠陥候補間の移動角度が基準移動角度の範囲内にある場合に、欠陥であると判定する（ステップＳ１３２；移動角度判断手順）。具体的には、例えば、上述したように、予め、被検査面Ｍにマークを付して一定速度で移動させながら一定の時間間隔で撮像することにより得られたマーク移動軌跡に基づいて基準線を引き、その各基準線の角度に基づいて基準移動角度を設定しておき、グループ化した欠陥候補において、隣接する欠陥候補間の移動角度が、その欠陥候補が隣接する２本の基準線の角度の間である場合に、基準移動角度の範囲内にあると判断する。なお、図１２において、隣接する欠陥候補間を結ぶ直線を破線で示している。これをグループ化した欠陥候補の各グループについて、順に行う。

そののち、表示手段５０により、判定手順（ステップＳ１３０）で得られた判定結果を表示する（ステップＳ１４０；表示手順）。表示手段５０では、例えば、ディスプレイ等に、欠陥の重心に円マーク等を付して表示する。これにより、表面欠陥の検査を行うことができる。

このように本実施の形態によれば、抽出された欠陥候補が、撮像時刻の異なる少なくとも２枚以上の画像間において、被検査面Ｍに欠陥が存在した時に移動すると想定される基準移動距離及び基準移動角度の範囲内にある場合に欠陥であると判定するようにしたので、欠陥の経時的な連続性を見ることができ、被検査面Ｍの移動速度が一定でない、または移動軌跡が直線とならない場合でも、ノイズ等の誤検出を高い精度で排除することができると共に、欠陥の検出漏れも低減することができる。よって、欠陥を高い精度で検出することができる。

特に、予め、被検査面Ｍにマークを付して移動させながら撮像時刻の異なる複数の基準画像を撮像することで得られたマーク移動軌跡に基づき、基準移動角度を設定するようにすれば、高い精度で容易に欠陥を検出することができる。

以上、実施の形態を挙げて本願発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、各構成要素について具体的に説明したが、全ての構成要素を備えていなくてもよく、また、他の構成要素を備えていてもよい。

また、上記実施の形態では、自動車のボディの塗装面を検査する場合について具体的に説明したが、本願発明は、自動車のボディに限らず、他の塗装製品の表面検査をする場合についても適用することができる。更に、塗装面に限らず、反射性質を有する表面の検査をする場合にも適用することもできる。

更に、上記実施の形態では、欠陥候補抽出手段４２及び欠陥候補抽出手順（ステップＳ１２０）について具体的に説明したが、他の構成及び手順により欠陥候補を抽出するようにしてもよい。

１…表面欠陥検査装置、１０…照明手段、１１…照明光源、２０…撮像手段、２１…カメラ、３０…移動手段、４０…欠陥検出手段、４１画像記憶手段、４２…欠陥候補抽出手段、４２１…前処理手段、４２２…反射鏡像領域検出手段、４２３…反射鏡像内欠陥候補抽出手段、４２４…反射鏡像外欠陥候補抽出手段、４２５…勾配画像生成手段、４２６…
欠陥候補決定手段、４２７…欠陥候補記憶手段、４３…判定手段、４３１…連続性判断手段、４３２…基準値記憶手段４３２、５０…表示手段、Ｍ…被検査面

Claims

照明手段から光を照射した被検査面を撮像手段により撮像すると共に、前記撮像手段に対する前記被検査面の位置を相対的に移動させて、撮像時刻の異なる複数の画像を取得する撮像手順と、
前記撮像手順により得られた撮像時刻の異なる複数の画像から、それぞれ、前記照明手段の反射鏡像領域を検出し、反射鏡像領域内について反射鏡像内欠陥候補を抽出すると共に、反射鏡像領域外について反射鏡像外欠陥候補を抽出することにより、欠陥候補を抽出する欠陥候補抽出手順と、
前記欠陥候補抽出手順において抽出された欠陥候補について、撮像時刻の異なる少なくとも２枚以上の画像間での移動距離及び移動角度が、前記被検査面に欠陥が存在した時に移動すると想定される予め得た移動軌跡に基づいて設定される基準移動距離及び基準移動角度の範囲内にある場合に、欠陥であると判定する判定手順と
を含むことを特徴とする表面欠陥検査方法。
被検査面に光を照射する照明手段と、
この照明手段により照射された前記被検査面を撮像して画像を得る撮像手段と、
この撮像手段に対する前記被検査面の位置を相対的に移動させる移動手段と、
この移動手段により前記撮像手段と前記被検査面とを相対的に移動させながら任意の時間ごとに前記撮像手段により撮像した複数の画像から欠陥を検出する欠陥検出手段とを備え、
前記欠陥検出手段は、
撮像時刻の異なる複数の画像のそれぞれから欠陥候補を抽出する欠陥候補抽出手段と、
前記欠陥候補抽出手段により抽出された欠陥候補が欠陥であるか否かを判定する判定手段とを有し、
前記欠陥候補抽出手段は、前記照明手段の反射鏡像領域を検出する反射鏡像領域検出手段と、検出された反射鏡像領域内の欠陥候補を抽出する反射鏡像内欠陥候補抽出手段と、検出された反射鏡像領域外の欠陥候補を抽出する反射鏡像外欠陥候補抽出手段とを有し、
前記判定手段は、前記欠陥候補抽出手段により抽出された欠陥候補において、撮像時刻の異なる少なくとも２枚以上の画像間での移動距離及び移動角度が、前記被検査面に欠陥が存在した時に移動すると想定される予め得た移動軌跡に基づいて設定される基準移動距離及び基準移動角度の範囲内にある場合に、欠陥であると判定する
ことを特徴とする表面欠陥検査装置。
前記判定手段は、予め、前記被検査面にマークを付して前記移動手段により移動させながら前記撮像手段により撮像時刻の異なる複数の基準画像を撮像することで得られたマーク移動軌跡に基づき、前記基準移動角度が設定されていることを特徴とする請求項２記載の表面欠陥検査装置。
前記判定手段は、前記マーク移動軌跡の近似直線を引き、前記マークの移動方向に対する幅方向において隣接する近似直線が所定値以上離れている場合には、それらの間を幅方向において分割する分割線を引き、前記近似直線及び前記分割線を基準線とした各基準線の角度に基づき前記基準移動角度が設定されており、前記欠陥候補の移動角度が、前記欠陥候補が隣接する２本の前記基準線の角度の間である場合に、前記基準移動角度の範囲内にあると判断することを特徴とする請求項３記載の表面欠陥検査装置。