JP6482710B1 - Appearance inspection apparatus and inspection system - Google Patents
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Abstract
【課題】被検物の表面の瑕疵の迅速かつ精度よい検出が可能な外観検査装置を提供する。
【解決手段】外観検査装置10は、被検物を載置するための保持台11と、被検物の被観察面側に対向する凹面を有するドーム状の反射体12と、被検物の被観察面の反対側に位置し、凹面を略一様の照度で照明する光を出射する光源部13と、回転機構14とを備える。反射体12は、光源部13が出射して凹面に到達する入射光を透過させる透過部122と、入射光を反射して被観察面に落射させる明部124と、明部124よりも反射率が低く被観察面に影を作る暗部126とを有する。回転機構14は、保持台11及び暗部126の少なくとも一方を回転させることで暗部126に対する被検物の相対的姿勢を変化させることによって、被観察面の少なくとも一部を、暗部126の作る影がある暗状態と、影がない明状態とで切り替える回転動作を行う。
【選択図】図1A visual inspection apparatus capable of quickly and accurately detecting wrinkles on the surface of a test object.
An appearance inspection apparatus 10 includes a holding table 11 on which a test object is placed, a dome-shaped reflector 12 having a concave surface facing the observation surface side of the test object, and a test object. A light source unit 13 that emits light that illuminates the concave surface with substantially uniform illuminance, and a rotation mechanism 14 are provided on the opposite side of the surface to be observed. The reflector 12 includes a transmission part 122 that transmits incident light that is emitted from the light source part 13 and reaches the concave surface, a bright part 124 that reflects incident light and falls on the surface to be observed, and a reflectance higher than that of the bright part 124. And a dark portion 126 that makes a shadow on the surface to be observed. The rotation mechanism 14 changes the relative posture of the test object with respect to the dark part 126 by rotating at least one of the holding table 11 and the dark part 126, so that the shadow created by the dark part 126 forms at least a part of the observation surface. A rotation operation is performed to switch between a certain dark state and a bright state without a shadow.
[Selection] Figure 1
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 visual inspection of the surface of an object in 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 the illumination light irradiated from one direction only in one direction without diffuse reflection. Therefore, in the appearance inspection of the surface of the object to be inspected, 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 in the direction of the position where the eye or camera lens is 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, the entire surface does not appear to have uniform brightness. If the surface brightness is not uniform, the reflection of the light source becomes an extreme highlight, and the range in which the reflected illumination light does not come into the eye becomes dark and difficult to see. Such an appearance significantly reduces the accuracy of the appearance inspection. Such appearance inspection of the test object can be appropriately executed by observing the entire surface while changing the positional relationship between the light source, the test object, and the observation position. However, such a method requires a certain length of inspection time, or if the inspector is manually involved in the inspection process, the inspector's skill is required to minimize the inspection time and ensure 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 luminaire found in Non-Patent Document 1 irradiates the test object from all directions except the top to suppress the occurrence of highlights and minimize the occurrence of shadows at a time. 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 irradiated from the back of the test object is reflected by the entire concave surface of the hemisphere composed of a half mirror, and the test object is irradiated 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, for example, a three-dimensional test object having a curved surface on the surface to be observed, such as a lens, does not cause highlights or shadows, and the entire surface to be observed is included with almost uniform brightness. 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。 In the case of an apparatus according to the prior art, if there is a flaw such as a stain, uneven color, or adhesion of foreign matter on the surface of the test object, the difference in appearance due to the difference in reflectance or color tone between the wrinkle and other parts. Based on this, this wrinkle can be detected with high accuracy. However, in the case of irregularities such as scratches on the surface, that is, there is a change in shape, but there is almost no difference in reflectance or color tone from other parts, shadows are less likely to occur by falling illumination light from multiple directions Moreover, since it looks the same as other parts, there is a problem that it is difficult to detect with high accuracy by the apparatus according to the prior art.
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。 The present invention provides an apparatus and the like capable of quickly and accurately performing an appearance inspection for detecting wrinkles with small changes in color or reflectance, such as scratches on the surface of an object.
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 aspect of the present invention provided to solve the above-described problem is an appearance inspection apparatus that inspects the appearance of a test object using a reflected light image formed by light reflected by the test object. A holding table for holding the test object, a dome-shaped reflector located 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 emits light that illuminates the concave surface with a substantially uniform illuminance, and a rotation mechanism, which is located on the opposite side of the observation surface, and a rotating mechanism, the reflector emits the light source unit and reaches the concave surface A transmissive portion that transmits the incident light, a bright portion that reflects the incident light and is incident on the surface to be observed, and a dark portion that has a lower reflectance than the bright portion and creates a shadow on the surface to be observed. The rotating mechanism rotates the at least one of the holding table and the dark part to the dark part. 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。 In addition, the visual inspection system according to an aspect of the present invention further receives the incident light that is reflected by the concave surface and once falls on the surface to be observed, is reflected by the surface to be observed, and passes through the transmission unit. And an image inspection device including an imaging unit that captures an image of the surface to be observed, and the image processing device differs depending on whether the rotation mechanism is changed by performing the rotation operation. An input unit that receives input of a plurality of images of the observation surface captured by the imaging unit of the test object in a relative posture, and a plurality of the input images are analyzed, An image analysis unit that detects wrinkles and an output unit that outputs data of information indicating the detected wrinkles.
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 modes may be realized by a method, an integrated circuit, a computer program, or a computer-readable recording medium such as a CD-ROM on which the computer program is recorded. The present invention may be realized by any combination of 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。 With the appearance inspection and the appearance inspection system according to the present invention, it is possible to quickly and accurately detect wrinkles with small changes in color or reflectance, such as scratches on the surface of the test object.
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, an appearance 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。 Note that the following embodiments show a comprehensive or specific example of the present invention. Therefore, the numerical values, shapes, materials, components, component arrangement and connection forms, steps (steps) and order of steps, and the like shown in the following embodiments are examples and limit the present invention. is not. Among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims can be arbitrarily added. Each figure is a mimetic diagram and is not necessarily illustrated strictly.
(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 appearance inspection system in the present embodiment is used for inspection by dark field observation (hereinafter, also referred to as epi-illumination type dark field inspection) performed while reflecting illumination light from multiple directions over the entire surface to be observed of the object to be inspected. It is done. Hereinafter, the appearance inspection system 1 in 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 appearance inspection system]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an outline and a configuration of an appearance inspection system 1 including an appearance inspection apparatus 10 according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram for explaining an outline of the appearance inspection apparatus 10. FIG. 3A is a perspective view illustrating an appearance of an example of a reflector included in the appearance inspection apparatus 10, and FIG. 3B is a bottom view illustrating an appearance of an example of a reflector included in the appearance inspection apparatus 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 appearance inspection system 1 includes a holding stand 11, a reflector 12, a light source unit 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 so that a surface (hereinafter referred to as an observation surface) to be inspected by an appearance inspection of the test object 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 that is located on the side to be observed of the test object, in the illustrated example, and has a concave surface that faces the surface to be observed of the test object, and reflects the light emitted from the light source unit 13. Reflect and reflect on the surface to be observed. In addition, the reflector 12 includes a transmission part 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. Moreover, in the part other than the transmission part 122 of the reflector 12, the optical characteristic which reflects the incident light to the concave surface with different reflectance depending on the location is given 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 on the convex surface shown in FIG. 3A. The bright part 124 reflects incident light and makes it fall on the observation surface of the test object. Further, the dark portion 126 has a lower reflectance than the bright portion 124, and creates a shadow on the observation surface of the test object. Hereinafter, the region of the surface to be observed having a shadow created by the dark portion 126 is referred to as a dark region, and the state of the dark region having the shadow is also referred to as a dark state. Further, the area of the observed surface that is not shadowed by the dark portion 126 is referred to as a bright area, and the bright area without the 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 surface to be observed of the test object and faces the concave surface of the reflector 12, and is used to illuminate the concave surface with a substantially uniform illuminance. Diffuse light is emitted. The arrows in FIG. 1 schematically show how the light emitted from the light source unit 13 travels in the 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 on the holding base 11 from multiple directions.
The rotation mechanism 14 includes a motor and a roller connected to the motor shaft. The roller is in contact with the reflector 12, and the reflector 12 is rotated by rotating the roller by operating the motor.
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 indicate 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 base 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 reflector 12 and various wirings for transmitting drive power, control signals, imaging data, and the like are omitted. As shown in FIG. 3A, the reflector 12 is provided with a ridge at its edge, and the ridge is placed so as to be supported by three rollers. When the roller rotates, the reflector 12 rotates around the y axis. The axis of rotation substantially coincides with the optical axis of the camera 15. The camera 15 receives and captures the reflected light of the test object that is transmitted through the transmitting portion 122 of the reflector 12 placed in this manner and received by an image sensor (not shown). 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 apparatus 20 receives an input of an image photographed by the camera 15 and performs an appearance inspection of the test object using the image. The image processing apparatus 20 is realized by, for example, a personal computer as illustrated. The detailed configuration of the image processing apparatus 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。
[Structure 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 part 124 is an area that reflects the incident light emitted from the light source part 13 and reaches the concave surface of the reflector 12 to be reflected on the observation surface of the test object held on the holding table 11. . The bright portion 124 is, for example, white (including approximate colors such as grayish white and milky white), silver, or a mirror surface due to the material of the reflector 12 or the coating agent or film that covers the concave surface thereof. Note that the color and reflectance of the bright portion 124 may be any one that can be used in combination with the dark portion 126 so that the contrast of light and dark on the surface to be observed can be obtained with the intensity required for the inspection described later. The color or reflectance of the surface of the light source, the intensity or color temperature of the light emitted from the light source unit 13, or the necessity or convenience in the image processing in the subsequent process may be changed.
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 making a shadow on the surface to be observed, and is an area having a lower reflectance than the bright part 124. The dark portion 126 has a dark color such as black or brown that absorbs almost all or most of incident light due to the material of the reflector 12 or the coating agent or film covering the concave surface thereof. Note that the color and reflectance of the dark portion 126 may be any one that can be used in combination with the bright portion 124 so that the contrast of light and dark on the surface to be observed can be obtained with the intensity required for an inspection described later. However, in the drawings after FIG. 3B, the dark portion is shown as a shaded region, but the shaded density does not limit the color or reflectance of the dark portion or the difference between these dark portions.
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 region 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 through every part of the surface to be observed at least once while the reflector 12 goes around by the rotating mechanism 14. Pre-adjusted. In other words, while the reflector 12 makes a round by the rotation mechanism 14, it becomes a bright region and a dark region at least once over the entire surface to be observed, or at least once in a dark state and a 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 outline are arranged in a spiral shape from the position near the center of the concave surface to the edge. The size and interval of these dark portions 126 (also the shape and size of the bright portion 124) are assumed to be meridians on the concave surface, and the meridians at any position other than the transmissive portion 122 can be the bright portions 124 and dark portions. Each of 126 is adjusted so as to overlap at one or more places. Thereby, the shadow of the dark part 126 passes through every part of the surface to be observed at least once while the reflector 12 goes around.
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, wrinkles due to a change (unevenness) in the shape of the surface of the test object, which was difficult to detect in the appearance inspection using the conventional technique, are detected with higher accuracy. The principle for 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。
[Principle underlying inspection]
4A, 4B, 5A, and 5B are schematic diagrams for explaining the principle of appearance inspection using the appearance inspection apparatus 10. FIG. More specifically, FIG. 4A shows a state in which the specular surface of the test object is uneven, and FIG. 4B shows a state in which a part of the specular surface of the test object is uneven. 5A shows a part of the situation of FIG. 4A, and FIG. 5B shows an enlarged and emphasized part of the situation of FIG. 4B for convenience of explanation. In these drawings, only one dark portion 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 region on the surface of the test object is captured in the image taken by the camera 15, the angle formed by the dark portion 126-dark region-camera that causes the dark region is the object in which the dark region exists. It is divided into two equal parts by the normal line of the surface of the inspection object (the chain line in the figure). That is, the incident angle (in the figure, the angle formed by the solid line arrow starting from the dark portion 126 and the normal line) 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, since the light reflected from the dark portion 126, that is, the bright portion 124 and reflected on the surface of the test object also follows the law of reflection, 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 incident on the dark region viewed from the position of the camera 15 (in the figure, a dotted arrow starting from the outside of the dark part 126) It does not enter the optical system (in the figure, a dotted arrow starting from the surface of the test object). 5A, the incident light to the test object indicated by the arrow A and the reflected light indicated by the arrow rA, the incident light indicated by the arrow B and the reflected light indicated by the arrow rB, and the arrow C are indicated. Incident light and arrow rC illustrate light traveling in this way.
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。 Thus, in the test object having a specular surface, the dark region caused by the dark portion 126 reflects the color of the dark portion 126 entirely.
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, for example, 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, the light reflected outside the dark portion 126, that is, in the dark region viewed from the position of the camera 15 reflected by the bright portion 124 also enters the optical system of the camera 15. FIG. 5B illustrates light traveling in this way. There are fine irregularities in the dark region caused by the dark portion 126. The light reflected outside the dark portion 126 and falling into the dark region can enter the optical system of the camera 15 as shown in FIG. 5B when reflected on the surface of the test object at the falling position according to the law of reflection. In FIG. 5B, the incident light to the test object indicated by the arrow C and the reflected light indicated by the arrow rC illustrate the light traveling in this way. Note that an arrow C in FIG. 5A and an arrow C in FIG. 5B indicate incident light from the same position of the reflector 12. Actually, the unevenness of the surface of the test object has a more complicated shape, and the incident light on the unevenness is scattered. And the light which advanced in this way is observed as a brighter part reflecting the uneven | corrugated shape in a dark area | 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 appearance inspection apparatus 10. In FIG. 6, a brighter line extending to the left and right within the oval dark region indicated by a white arrow indicates a scratch on the surface of the test object. The difference in visibility is noticeable when comparing the part in the dark area with the part in the bright area near the right end.
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, by changing the relative posture of the test object with respect to the dark part 126, such a dark state is made once in every part of the observation surface of the test object. And the image of the to-be-observed surface in a dark state with the camera 15 is acquired. The image processing apparatus 20 that has acquired the image acquired in this way from the camera 15 detects a scratch on the surface of the test object based on, for example, a luminance difference from the periphery of each pixel.
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。 Note that when the transmissive part 122 is seen from the observation position on the surface to be observed, a dark region by the dark part 126 cannot be formed. Therefore, for example, the test object is inspected by tilting the test object and changing the relative posture of the test object with respect to the dark portion 126. Even when the surface to be observed includes a part parallel or substantially parallel to the optical axis of the camera 15, the camera 15 cannot capture an image of the part. Therefore, also in this case, for example, the test object is tilted and the relative posture of the test object with respect to the dark portion 126 is changed, and further imaging is performed 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 throughout the specular surface. In the bright region, light that should enter the optical system of the camera 15 does not enter the optical system due to the unevenness unless there is unevenness on the surface of the test object. A method of detecting scratches can also be taken.
[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 apparatus]
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 a hardware configuration example 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 illustrated 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 the light reflected by the surface to be observed and then transmitted through the transmission unit 122, and images the image of the surface to be observed. The optical system includes one or more lenses and forms an image suitable for inspection of the surface to be observed on the image sensor. The image sensor converts the received light into an electrical signal and outputs it. Image data based on the electrical signal is transmitted to the image processing apparatus 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 apparatus 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 input of image data of a plurality of images of the observation surface of the test object from the camera 15. These images include images taken when the relative posture of the test object with respect to the dark portion 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 wrinkles on the surface to be observed. Here, the wrinkles are scratches on the surface of the test object that are detected based on the luminance difference, for example, as described above. In addition, wrinkles that can be detected in a bright region may include spots, uneven color, or foreign matter adhesion. Note that a scratch having a size or depth of a certain degree or more may be detectable even in a bright region. In analysis of an image for detection of wrinkles, the image analysis unit 204, for example, performs segmentation (division into small areas), calculation of differences based on pixels or pixel values between small areas, edge detection, and detection within a predetermined range. Threshold processing is performed on the size (area, length, or number of pixels) of continuous pixels having pixel values, or various numerical values.
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 wrinkles of the test object detected by the above analysis, and superimposes and integrates the image on the test object.
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 wrinkles. The output here is, for example, 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 the user. Also, for example, it is an output of inspection result data for accumulation in a storage device inside or outside the appearance inspection apparatus 10. Also, for example, 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 appearance inspection apparatus 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 holds a predetermined program for realizing the control program and 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 video including images. 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 accepting input from the 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 that communicates with the camera 15 via a communication network. The 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。
[Outline of operation of visual inspection system]
Next, an operation for appearance inspection by the appearance inspection system 1 including the image processing apparatus 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 performed by placing the object to be examined on the holding table 11 with the surface to be observed facing the camera 15 and placing the reflector 12 on the rotating mechanism 14 in a proper posture. 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。 When the light source unit 13 emits diffused light toward the concave surface of the reflector 12, the camera 15 covers the reflector 12 (transmission unit 122) each time the rotating mechanism 14 rotates the reflector 12 by a certain amount. Take an image of the inspection. The amount of rotation once is determined in advance based on the size of the dark portion 126 or the bright portion 124 of the reflector 12. The rotation and photographing are continued until the dark state and the bright state are switched once over the entire surface to be observed. During this imaging, the relative position and posture of the subject and the camera 15 do not change, and the relative position and posture of the subject and the camera 15, the dark portion 126, and the bright portion 124 change. Therefore, the plurality of images taken in this way are all images of the same spatial region, and the position and posture of the test object in the image are constant, and the dark portion 126 shown in the test object There is a difference in the shadow, that is, the position, size and shape of the dark region.
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 receives input of data of these multiple images. FIG. 9A is a schematic diagram for explaining an image of an object photographed by the camera 15 when the input unit 202 receives data. In this image, the observation surface of the test object is shown against the top surface of the holding table 11. The shaded portion of the surface to be observed 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-shaped frame member in plan view, and has a cross-sectional shape of a medium 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 is circular as shown in FIG. 3B, the dark region exhibits 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 wrinkles on the observed surface appearing in each image. FIG. 9B is a schematic diagram for explaining an image including wrinkles detected by the image analysis unit 204. The image analysis unit 204 performs the processing exemplified above to detect wrinkles, and identifies pixels in which the detected wrinkles are captured. For example, the image analysis unit 204 extracts a brighter portion (pixel) in the dark region or a darker portion (pixel) in the bright region by threshold processing, and further, the size of such a continuous collection of pixels. Based on (area, length, or number of pixels), it is determined whether or not the pixel has a wrinkle. Thereafter, the image analysis unit 204 generates data of one image in which the pixels in which the wrinkles identified in each image are reflected are changed to a predetermined color. FIG. 9B is an example of an image indicated by this data. In FIG. 9B, the pixels with the detected wrinkles are represented 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 wrinkle 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 way. The image shown in FIG. 9C is generated by superimposing the wrinkle 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 image data generated by the image integration unit 206 is output from the output unit 208, and is displayed on a screen or printed on paper, for example, and 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 appearance inspection apparatus 10 should include in order to detect wrinkles as described above. Various modifications are possible as long as the concave surface of the reflector that should be included in the appearance inspection apparatus 10 includes a bright portion and a dark portion, which are two types of regions having different reflectivities. Hereinafter, the modification will be described.
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. Scratches in the dark region are easy to detect when the incident light hits at right angles to the extending direction of the scratch, and are difficult to detect when the light hits in parallel. Since light enters the dark area formed by the dark part illustrated in FIG. 3B from all the surrounding directions, the possibility of detecting scratches 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 part is not limited to a circle, and may be a polygon such as a rectangle. However, in the inspection by the appearance inspection apparatus 10, the presence / absence of a flaw in the dark region is determined based on whether or not the light incident on the dark region from the oblique direction is irregularly reflected. That is, the light incident on the dark region from the oblique direction is inspection light in the incident-type dark field inspection, and it is desirable that the light is incident on the same dark region from all directions under the same conditions as much as possible. In this respect, the shape of the dark part is most preferably a circle, but even a polygon such as a rectangle can obtain an effect close to a circular dark part.
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。 Examples of other dark part shapes suitable for detecting scratches are shown in FIGS.
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, the two dark portions 126A extending between the periphery of the transmissive portion 122A of the reflector 12A and the end of the reflector 12A have the latitude 10 assuming that the reflector 12A is a hemisphere. Every 45 degrees, 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 outline of the dark portion 126B of the reflector 12B has a trapezoidal wave shape in which +45 degree portions and −45 degree portions appear alternately with respect to the meridian (or latitude line) on the concave surface. Further, the concave line of the reflector 12B, which is at any position outside the range of the transmissive part 122A or 122B, is lined up and down in the figure so that it intersects both the +45 degree portion and the −45 degree portion of the outline. The period in the meridian direction of the contour is shifted between the dark portions 126B. Like these, even in dark areas where the contour intersects with the latitude line of the same latitude at multiple places and the dark area where the crossing angle differs depending on the location of the intersection, the incident light condition is unfavorable for detecting scratches on the surface of the test object There are few directions to become.
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。 In addition, the shape of the dark part shown using the angle (10 degree | times, +45 degree | times, -45 degree | times) included in the said description about FIG.10 and FIG.11 is an example, and the shape of the dark part which a reflector has is limited to these. Not. For example, as a modification of the dark part as shown in FIG. 10, the contour may be denser and bend in small increments, or may be a continuous curve. The shape of the dark part shown in FIG. 10 and FIG. 11 is the direction in which a plurality of boundaries between the dark part and the bright part run through one arbitrary point of the test object due to the rotation of the reflector (normal line of the concave surface of the reflector). This is an example of enabling detection with higher accuracy while suppressing the influence of the direction in which the scratches including the point run due to variations in the angle (viewed in the direction). That is, by using a reflector having a dark part 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。 Further, the size of the dark part is appropriately determined according to the depth of the scratch to be detected and the size, height, and degree of change of the curved surface of the entire test object. For example, when the scratch is shallow, that is, when the angle at which the scratch enters the surface of the test object is small, the change width of the reflection angle is small. Therefore, it is easier to detect scratches when the incident angle of light incident on the surface of the object from the bright part is reduced. However, if the dark part is small, the dark region becomes thin (bright). However, depending on the darkness of the dark region, the contrast with the bright part is low due to irregular reflection due to the scratch, and it is difficult to detect the scratch. Therefore, in order to maintain accuracy, the dark portion needs to have a certain size. Further, when the test object is large, it is easier to detect scratches in the larger dark part. Further, when the change in the curved surface of the surface of the test object is large, the dark region on the observation surface is greatly distorted. Therefore, the size of the dark portion is determined so that the dark region resulting from the distortion has a size suitable for the scratch 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。 Further, the arrangement of the dark part is adjusted in advance so that the shadow of the dark part passes through every part of the surface to be observed at least once while the reflector goes around as described above. Although FIG. 3B shows an example adjusted in this way, fewer dark areas may be used. 12 and 13 are arrangement examples 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, a circular dark portion 126C is arranged only in a substantially half region of the reflector 12C. However, if the reflector 12C makes a round around the y-axis, the shadow of the dark part passes through at least one portion of the observation surface of the test object held by the holding base 11 and surrounded by the reflector 12C. The position of the dark portion on the concave surface in the latitude direction is adjusted in advance. In such an arrangement, it is easy to detect wrinkles such as spots and color unevenness 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, circular dark portions 126D are arranged along the four parallels 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 portion passes at least once through every portion of the observation surface of the test object held by the holding base 11 and surrounded by the reflector 12C. Thus, the position of the dark portion on the concave surface in the latitude direction is adjusted in advance. For example, when each dark portion 126D is a circle with a diameter of 30 mm, it is arranged at a pitch of 57 mm on each latitude line. Further, in 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. It should be noted that the present invention is not limited to the example of FIG. 13, and at any position in the dark region of the observation surface, in order to secure light that is reflected by the bright portion of the reflector and is incident obliquely, between the adjacent dark portions separated by the bright portion. Requires a certain 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, in practice, if the reflector 12D is rotated 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 part is arranged by shifting the position in the latitudinal direction along only two parallels facing each other on the concave surface of the reflector 12D, in order to pass the shadow of the dark part once over the entire surface of the test object Needs to rotate the reflector 12D 360 degrees around the y-axis. In other words, 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。 Moreover, you may replace the dark part and the bright part in each above-mentioned reflector. A 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 in a region outside the circular contour of the dark portion 126D. On the other hand, in the example of FIG. 14, on the concave surface of the reflector 12E, the bright part 124E is a plurality of areas having a circular outline, and the dark part 126E is located in an area outside the circular outline of the bright part 124E. is there. The reflector 12E having a larger dark portion 126E is suitable for inspection in which a deeper scratch is detected 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 reflectors having different shapes, sizes, and arrangements of the dark part and the bright part may be appropriately used depending on the shape of the test object or the properties of the eyelid to be detected.
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。 In addition, although all the reflectors illustrated so far have a difference in area 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 variations]
As described above, the appearance inspection system according to one or more aspects of the present invention has been described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to this embodiment. Without departing from the spirit of the present invention, other various modifications conceived by those skilled in the art are applied to the above-described embodiments, and the embodiments constructed by combining the configurations of the embodiments and the modifications are also included in the present invention. It may be included in one or a plurality of 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。 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 an appearance inspection system but also as an appearance inspection apparatus for acquiring an inspection image. Further, it can be implemented as an appearance inspection apparatus that does not include 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 surface illumination, and it is sufficient that the entire concave surface of the reflector can be illuminated 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。 Moreover, when a reflector is a transparent body, the sticking position of the film etc. for providing a dark part or a bright part is not limited to the concave surface side of the reflector which is dome shape, The convex surface side may be sufficient. Further, the dark part or the bright part is not fixed to the concave surface of the reflector, but may be realized by a plate-like 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。 Moreover, what is affixed in order to give a desired optical characteristic to the concave surface of a reflector is not limited to said film. For example, paper, cloth, foil-like metal, or the like 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。 Moreover, the rotation mechanism should just change the relative attitude | position of the test object with respect to a dark part, for example, may rotate both a holding stand or a holding stand and a dark part. The rotation of the dark part may be the rotation of the reflector to which the dark part is fixed, or may be the rotation of a plate-like member that realizes the dark part or the bright part as described above. In addition, the rotation mechanism that supports the holding table or the reflector may be further inclined to provide a function of changing the relative posture of the test object with respect to the dark part. As a result, the positional relationship between the surface to be observed and the transmission portion, that is, the surface to be observed and the observation position as described above also changes, and a portion of the observation surface having a complicated shape that is parallel or nearly parallel to the optical axis of the camera This inspection can be easily performed without removing the dome once and tilting the test object, for example.
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 above-described transparent resin, and may be a resin that does not transmit light, metal, paper, or the like molded into a dome shape, and processed to give optical characteristics to the concave surface as necessary. It may be a thing. The transmission part may be a hole penetrating the dome or a transparent member such as resin, glass, or cellophane attached so as 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。 Moreover, a part of the reflector may be a half mirror, and the transmission part and the bright part may overlap in the area of the half mirror. In this case, the region of the half mirror may reflect the light incident on the concave surface, and the camera or the inspector may acquire the image of the test object by capturing the light transmitted through the region. In an appearance inspection apparatus including such a reflector made of a half mirror, the degree of freedom of the observation position can be obtained as long as a dark part can be prevented from entering the optical path of the camera. For example, as described above, it is possible to inspect a wider range of the object having a complicated shape by changing the position of the camera without tilting the rotation mechanism that supports the holding table or the reflector.
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。 Regardless of whether the reflector is a half mirror, the boundary between the transmissive portion and the bright portion may not be clear as shown in the drawings 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。 Moreover, the dark part of a reflector is transparent or it is a through-hole of a reflector, Comprising: You may be provided by darkening the space by the side of the convex surface of a reflector. In this case, it is desirable that the appearance inspection apparatus is configured so that light originating from the light source unit does not leak into the space on the convex surface side of the reflector as much as possible from below the transmissive part 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 apparatus, a process for detecting wrinkles based on a brighter part in a range where a dark area is captured in an image and a process for detecting wrinkles based on a darker part within a range where a bright area is captured. Only one of the processes may be executed, or both may be executed.
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。 In addition, the dark area and the bright area in the above description are recognized using a predetermined threshold relating to luminance in image processing, but a third area having an intermediate luminance located between the dark area and the bright area. May also be used. In this case, wrinkle detection is performed based on a darker or brighter portion in the third region.
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, as described above, the darker or brighter portion in the image that is used for the detection of wrinkles is not limited to the one that appears in continuous pixels. For example, even if it is a minute flaw or a stain and is not determined as a wrinkle in an image that appears alone in an image, it may be included in a target that is detected as a wrinkle based on its number and arrangement. As a specific example, a thing in which a plurality of minute scratches are densely arranged or a line having a certain length or more across a short interval is easily recognized by a person and relates to the quality of the product. Individual images of such scratches are non-continuous on the image, but may be recognized as wrinkles based on their spacing or extent that extends or extends.
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 image of the eyelid is not limited to an image in which a dark area and a bright area are shown as shown in FIG. 9A. For example, it may be an image of an object photographed under a reflector having a uniform reflectivity over the entire concave surface, or may be an image of an object photographed in a situation where no reflector is placed. . Or, it may be a processed image of a specimen imaged with a reflector, for example, an image of a specimen 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, an image analysis unit performs processing for attaching information (coloring, enclosing, arrows, etc.) indicating the position of the wrinkle to the image itself in which wrinkles are detected by the analysis, and the processed image data is output to the output unit May be output from. The output is not limited to image data. For example, it may be data including a number for identifying the eyelid, coordinates indicating the position of the eyelid or its outline in the image, and the like. When a plurality of types of wrinkles can be detected, the presentation mode may be changed for each type of wrinkles.
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。 In addition, the camera and the image processing device are not individual devices such as the camera 15 and the image processing device 20 illustrated in FIG. 2, but a camera, an arithmetic processing device, a storage device, or the like such as a notebook computer, a tablet computer, or a smartphone. It may be realized by a general-purpose or dedicated single 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。 In addition, a device that implements 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。 In addition, the embodiment has been described by using a specimen whose surface is a mirror surface or a mirror surface as an example, but this is a specimen that can be visually inspected using the appearance inspection system or the appearance inspection apparatus according to the present invention. It is not limited. For example, it can also be used for appearance inspection of a test object that has been subjected to surface treatment of hairline or satin.
[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 a test object having a complicated surface angle can be quickly and widely inspected for stains, color unevenness, and the same as those wrinkles. It is also possible to detect a flaw on the mirror surface or a surface close to the mirror surface, which is difficult to detect in the inspection, 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。 The present invention can be used for an appearance inspection of an article as an apparatus or a system.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Appearance inspection system 10 Appearance inspection apparatus 11 Holding stand 12, 12A, 12B, 12C, 12D, 12E Reflector 13 Light source part 14 Rotating mechanism 15 Camera 20 Image processing apparatus 122, 122A, 122B, 122C, 122D, 122E Transmission part 124 , 124A, 124B, 124C, 124D, 124E Bright part 126, 126A, 126B, 126C, 126D, 126E Dark part 151 Imaging part 152 Communication part 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 apparatus for inspecting 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-like reflector having a concave surface located on the side of the surface to be observed of the test object and facing the surface to be observed;
A light source unit that is located on the opposite side of the surface to be observed of the test object and emits light that illuminates the concave surface with a substantially uniform illuminance;
A rotation mechanism,
The reflector includes a transmissive portion that transmits incident light emitted from the light source unit and reaching the concave surface, a bright portion that reflects the incident light and falls on the surface to be observed, and is more reflective than the bright portion. A dark portion having a low rate and creating a shadow on the surface to be observed;
The rotating mechanism changes at least one of the holding table and the dark part to change a relative posture of the test object with respect to the dark part, thereby forming at least a part of the observation surface of the dark part. Rotating operation to switch between dark state with shadow and bright state without shadow,
Appearance inspection device.
請求項1に記載の外観検査装置。 The rotating mechanism switches the observation surface at least once between the dark state and the bright state by changing the relative posture of the test object with respect to the dark part.
The appearance inspection apparatus according to claim 1.
請求項1又は2に記載の外観検査装置。 The reflector is partly a half mirror, and the transmission part and the bright part overlap in the region of the half mirror.
The appearance inspection apparatus according to claim 1 or 2.
請求項1又は2に記載の外観検査装置。 In the reflector, the transmissive part is transparent or a through-hole of the reflector, and the bright part is a white surface or a mirror surface.
The appearance inspection apparatus according to claim 1 or 2.
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 region having a circular contour on the concave surface, and the other is in a region outside the contour.
The appearance inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4.
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 an outline that intersects with one latitude line assumed for the reflector at a plurality of locations on the concave surface, and intersecting angles with the latitude lines at the plurality of locations are different from each other. A region having a contour, the other being in a region outside the contour,
The appearance inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4.
請求項5又は6に記載の外観検査装置。 One of the bright part and the dark part is a plurality of regions separated by the other in the concave surface,
The appearance inspection apparatus according to claim 5 or 6.
請求項1から7のいずれか一項に記載の外観検査装置。 Further, an imaging unit that captures an image of the observed surface by receiving the incident light that is reflected by the concave surface and once falls on the observed surface, then reflected by the observed surface and then transmitted through the transmitting portion. Comprising
The appearance inspection apparatus according to any one of claims 1 to 7.
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 apparatus according to claim 8;
An image processing apparatus,
The image processing apparatus includes:
An input unit that receives input of a plurality of images of the surface to be observed imaged by the imaging unit of the test object in a different relative posture due to the rotation mechanism performing the rotation operation; and
Analyzing the plurality of input images, an image analysis unit for detecting wrinkles on the observed surface;
An output unit that outputs data of information indicating the detected wrinkles,
Appearance inspection system.
請求項9に記載の外観検査システム。 The image analysis unit detects the wrinkle based on a brighter part in the range where the dark state area is reflected in the image or a darker part in the range where the bright state area is reflected.
The appearance inspection system according to claim 9.
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