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JP3312849B2 - 物体表面の欠陥検出方法 - Google Patents

物体表面の欠陥検出方法

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JP3312849B2
JP3312849B2 JP18548696A JP18548696A JP3312849B2 JP 3312849 B2 JP3312849 B2 JP 3312849B2 JP 18548696 A JP18548696 A JP 18548696A JP 18548696 A JP18548696 A JP 18548696A JP 3312849 B2 JP3312849 B2 JP 3312849B2
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JP18548696A
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一成 吉村
良介 三高
国法 中村
康之 結城
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/303—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces using photoelectric detection means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体の３次元形状
を拾得する画像処理方法を用いて基板等の微少凹凸欠陥
並びに濃淡情報として現れる欠陥を、高速かつ高精度に
検出する物体表面の欠陥検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】まずＴＶカメラを用いて取得した画像を
処理することにより物体の３次元形状を計測する手段の
一つとして特開昭６３−８３８７３号公報に示されるよ
うな、複数の光源を順次点灯して得た複数の画像を用い
て、物体表面の反射率を基に物体の３次元形状を計測す
る方法（照度差ステレオ法）が提案されている。この方
法においては基準物体を複数の照明装置の各々により照
明した際の画像を基に物体表面の面の方向とＴＶカメラ
により観測される明るさとの関係を表すリフレクタンス
マップを求め、実際の計測対象物体を同じように各照明
装置により照明してＴＶカメラにより観測した明るさを
当リフレクタンスマップと照合することにより物体表面
の面素の傾きを求め、これを用いて物体の３次元形状を
再構成する方法である。
【０００３】また光沢物の物体表面の欠陥検出方法とし
ては特開平３−２９６４０８号公報に示されるように、
レーザー光の干渉を利用する方法が提案されている。例
えば銅張り積層板の製造工程においては、絶縁材の両面
に数十ミクロンの厚みの銅の層を形成したものを、エッ
チング加工し、これを複数枚積層して最終製品とする工
法をとるが、積層前の基板の表面には傷や凹み、錆、汚
れ等の欠陥が発生するのでこれを予め検出せねばならな
い。基板表面は銅箔の圧延の際に生じた、数μｍ程度の
ごく小さな凹凸のため鈍い金属光沢があり、かつ絶縁材
が繊維に樹脂を含浸して作られているため繊維の編み目
が表面に転写されて表れている。当該公知例の欠陥検査
方法においては、このような全面に規則的な凹凸があ
り、かつ半光沢をもつ平面上の微細欠陥を検出するため
に、面に対して非常に浅い角度でレーザーを照射し、基
板表面で光源が反射する際に表面の微細構造により生じ
る干渉縞を観測して欠陥を検出方法が提案されている。
図３３は当該欠陥検査方法を説明する図であり、この図
３３で示すようにレーザー光源１０より発生されたビー
ムはレンズレンズ１１によってスリット状に広げられ投
光レンズ１２によって、基板上の幅ｗの領域に浅い角度
θで反射される。その反射光１７はレーザー光源１０と
正対して配置されたスクリーン１４に干渉パターンとし
て写される。基板１３表面に傷がある場合には干渉によ
り筋状の縞が観測されるので、これをＴＶカメラ１５で
撮像し、画像処理装置１６を使って欠陥と判定すること
ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記の３
次元形状検出方法においては、次のような問題があっ
た。つまり前者の従来例では、物体の表面性状が全面で
同一であるという仮定に基づいてリフレクタンスマップ
を構築するため、表面に反射率のばらつきがあるような
対象物には適用できない。また物体表面を照明装置によ
り照明した際の乱反射成分を用いるため、乱反射成分が
得られない光沢物には適用できない。更に物体表面を照
明装置により照明した際の輝度を基に３次元形状を求め
るため、照明の２次反射の影響が大きい。
【０００５】また後者の物体表面の欠陥検出方法におい
ては次のような問題があった。つまり、基板上の異物に
より干渉縞が大きく変化し、不良と誤検出される。更に
基板の反りがあると干渉縞が観測視野を外れてしまい、
正常に観測できない。３次元形状が得られないため凹み
を伴う欠陥と凹みを伴わない欠陥を区別できない。また
レーザーの干渉現象を利用するため基板表面の微細構造
に検出が大きく影響される。
【０００６】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
で、検出対象物の表面性状や異物の影響の少ない、安定
した物体表面の欠陥検出ができる物体表面の欠陥検出方
法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明では、対象物を撮像するＴＶカメラと
当該対象物を照明する光源を用いて物体の表面欠陥を検
出する方法において、当該対象物表面上の各位置での照
明入射角度が連続して変化するように当該光源、当該対
象物、当該ＴＶカメラの位置関係を相対的に変化させな
がら当該ＴＶカメラにより連続して取得した、照明入射
角度の異なる複数の画像に対して、検出対象物表面全点
について、同一の点における明度が最大となる時の正反
射照明入射角度の分布を求める段階と、検出対象物表面
全点の正反射照明入射角度の分布を示す角度分布画像を
求める段階と、前記角度分布画像を判定して、検出対象
物表面を判定する段階とから成ることを特徴とし、検出
対象物表面のあらゆる位置における面の傾きを簡単な装
置構成により計測し、平面物体の凹凸欠陥を検出するこ
とができる。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】請求項２の発明では、対象物を撮像するＴ
Ｖカメラと当該対象物を照明する光源を用いて物体の表
面欠陥を検出する方法において、当該対象物表面上の各
位置での照明入射角度が連続して変化するように当該光
源、当該対象物、当該ＴＶカメラの位置関係を相対的に
変化させながら当該ＴＶカメラにより連続して取得し
た、照明入射角度の異なる複数の画像に対して、検出対
象物表面全点について、同一の点における明度が最大と
なる時の正反射照明入射角度の分布を求める段階と、検
出対象物表面全点の正反射照明入射角度における明度の
分布を示す明度分布画像を求める段階と、前記明度分布
画像を判定して、検出対象物表面を判定する段階と、か
ら成ることを特徴とし、検出対象物表面のあらゆる位置
における表面反射率を簡単な装置構成により計測し、平
面物体の明度欠陥を検出することができる。
【００１６】請求項３の発明では、請求項１又は２の発
明において、標準となる角度分布画像のパターンと前記
角度分布画像を比較することにより表面欠陥の検出を行
うことを特徴とし、単純な処理によって検出対象物の欠
陥部分を検出することができる。請求項４の発明では、
請求項１又は２の発明において、対象物の同一位置にお
ける正反射照明入射角度を記録する際、最大明度を示す
番号の前後の画像における明度情報を基に補間処理を行
うことを特徴とし、検出対象物表面の面の傾きおよび明
度の検出精度を向上することができる。
【００１７】請求項５の発明では、請求項１の発明にお
いて、角度分布画像を、観測される正反射成分の移動方
向に一次微分することを特徴とし、得られた画像を一次
微分することによって認識処理に適した画像に変換する
ことができる。請求項６の発明では、請求項１の発明に
おいて、角度分布画像の照明入射角度の変化の範囲を基
に観測される正反射成分の移動方向に生じる画素値の傾
きを補正することを特徴とし、画像の傾きを補正するこ
とによって認識処理に適した画像に変挽することができ
る。
【００１８】請求項７の発明では、請求項１の発明にお
いて、角度分布画像の欠陥部近傍の正反射照明入射角度
の変化を基に欠陥の種類を判別することを特徴とし、得
られた画像から凹み、膨れなどの凹凸を持つ欠陥を検出
するとともに、欠陥の種別を判定することができる。請
求項８の発明では、請求項２の発明において、明度分布
画像の線状に明るさの変化が生じている部分を検出し、
欠陥の種類を判別することを特徴とし、得られた画像か
ら傷欠陥を検出することができる。
【００１９】請求項９の発明では、請求項２の発明にお
いて、欠陥部面積の基準値を設け、明度分布画像の標準
明度と明度が大きく異なる画素が当該基準値よりも大き
な面積を、もって連続して存在する部分を検出し、欠陥
の種類を判別することを特徴とし、得られた画像から錆
欠陥を検出することができる。請求項１０の発明では、
請求項２記載の発明において、欠陥部面積の基準値を設
け、明度分布画像において標準明度と明度が大きく異な
る画素が当該基準値よりも小さな面積をもって連続して
存在する部分を検出し、欠陥の種類を判別することを特
徴とし、得られた画像から検出対象平面上の異物を検出
することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の物体表面の欠陥検出
方法に用いる画像処理装置の概念的構成を示し、該装置
はＴＶカメラ１、光源２、画像処理部４を備え、光源２
により金属表面を持つ検出対象物（銅張り積層基板）３
表面を照射し、ＴＶカメラ１で撮像するようになってお
り、ＴＶカメラ１で撮像された画像を画像処理部４によ
り処理する。
【００２１】更に詳述すると検出対象となる検出対象物
３の金属表面には、圧延の際に生じた数μｍ程度の凹凸
が圧延方向に沿って筋状に、かつ全面に亘って存在して
いるため、光源２から発せられた光は表面の微細な凹凸
により乱反射されるが、圧延方向に沿った反射角方向に
は強い正反射成分が生じる。従って図示装置では当該圧
延方向と略一致する方向に当該正反射成分を観測するＴ
Ｖカメラ１を配置し、光源２、ＴＶカメラ１、検出対象
物３の相互の位置関係を矢印で示すように変化させて、
当該正反射成分を観察する。この観察した場合の、異な
る照明入射角度に対する画像の見え方を説明する図を図
２乃至図４に示す。ここで光源２が図２のＬｌの位置に
あるとき、図２のＡの位置では検出対象物３の表面は平
面に近いため、光源３の正反射成分は図３でＡｌに示す
ように画面横方向の帯状となって現れるが、図２のＢに
示す凹凸を持つ欠陥部では、図３のＢｌに示すように局
所的に正反射成分が現れる。次に光源２が図２のＬ２の
位置にあるときには、図２のＡの位置に対応する図４の
Ａ２部分では正反射成分が観測されず、代わりに図２の
Ｂ付近に対応する図４のＢ２部分で帯状の正反射成分が
観測されるようになる。しかしながら、面の方向が局所
的に異なる欠陥部（図２のＢ）では正反射成分が得られ
ない。照明入射角度を変化させたときの図４のＡ、Ｂの
各々の位置での明度の変化を図５に示す。同図で○によ
り示す平面部Ａと、これと傾きの異なる●で示す欠陥部
Ｂでは最大明度を示す照明入射角度（位置Ｐａ、Ｐｂに
対応）が異なることがわかる。このように、照明入射角
度を変化させながら連続して明度を計測することによ
り、対象物の各測定点において明度が最大となる照明角
度、すなわち正反射照明入射角度が求められ、当該正反
射照明入射角度を検出対象物の全点において求めること
により、正反射照明入射角度の分布を表す画像（角度分
布画像）が得られる。
【００２２】次に上記画像処理部４の処理動作について
図６に示すフローチャートに従って説明する。まず、最
も単純な構成となる、光源２を移動させる場合を例とし
て説明する。尚図７により本発明の装置の動作を示す。
更に図８にＴＶカメラ１にて得られる画像を示す。まず
検出対象物３を光源２により照明した場合の正反射成分
がＴＶカメラ１の視野の端に入射するようにＴＶカメラ
１、光源２、検出対象物３の位置を初期設定（ｉ←０）
する。次に光源２側を移動させ、光源２が一定量移動す
る毎（ｉ←ｉ＋１）にＴＶカメラ１より画像処理部４に
２５６階調の濃淡画像を入力する。対象物３に正反射し
た光源２の光がＴＶカメラ１の視野の反対側の端に見え
るようになるまで、光源２の位置をｐｏ〜ｐｎまで移動
しながら図８に示す画像Ｓ０〜Ｓｎを取り込む。
【００２３】次に取り込んだ画像の各画素について、画
像Ｓｏ〜Ｓｎの同じ座標（ｘ，ｙ）における明度Ｉ０〜
Ｉｎを比較し、最大値を示す画像番号ｉとそのときの明
度Ｉｉを求める。更に画像番号ｉを照明の角度を表す数
値とみなし、角度分布画像ＲＰの座標（ｘ，ｙ）におけ
る画素値として記録する。また、最大明度Ｉｉを明度分
布画像ＲＩの座標（ｘ，ｙ）における画素値として記録
する。
【００２４】以上の手順により、図９に示す角度分布画
像ＲＰと、図１０に示す示す明度分布画像ＲＩが結果と
して得られる。角度分布画像ＲＰに記憶されている情報
は各座標において明度が最大となる画像番号であり、こ
の画像番号におけるＴＶカメラ１、光源２、検出対象物
３の位置関係は機器構成より既知であるので、これを基
に角度分布画像ＲＰを図１１に示すような本来の面の傾
きを表す画像に変換することができる。また、この傾き
画像を図１１のｙ方向に積分することにより、図１２に
示すような完全な３次元形状を復元することも可能であ
る。
【００２５】上記の画像処理の方法では、角度分布画像
ＲＰを生成する際、照明入射角度を示す指標として取り
込んだ画像の番号を使用しているが、この方法において
は結果の分解能がＴＶカメラ１、光源２、検出対象物３
の相対移動速度と画像の取り込み間隔により決定される
照明入射角度変化の分解能に限定されてしまう。この点
を補う方法として、図１３に示すように照明入射角度と
明度の関係をガウス関数や２次関数などで近似し、その
関数のピークから照明角度の移動分解能を超える分解能
で明度のピークを求める方法（サブピクセル検出方法）
が考えられる。つまり近似関数ＦＰによりピーク（Ｂ）
を求めることによって、単純に最大値を求めた場合
（Ａ）よりもより高分解能で最大明度を与える照明入射
角度を求めることができ、計測分解能が向上する。
【００２６】上記図７に示す画像処理装置においては、
ＴＶカメラ１及び検出対象物３の位置を固定し、光源２
側を移動させる装置を用いたが、表面が例えばロール銅
板等のように長大である検出対象物３の場合などでは、
１回の検出範囲がＴＶカメラ１の視野サイズに限定され
る上記の方法では適当でない場合がある。このような場
合には、ＴＶカメラ１と光源２を１つのユニットとして
位置関係を固定し、検出対象物３あるいは当該ユニット
を相対的移動させて計測を実施する方法が有効である。
この方法を用いた画像処理装置の概略構成を示す図１４
に示す。図中５は検出対象物３を移動させるコンベアを
示す。
【００２７】また、検出対象物３の横幅が大きく、光源
２たる照明装置が大型になるような場合には、検出対象
物３及び光源２を固定しておき、ＴＶカメラ１を移動さ
せることにより上記検出を行う手段が有効になる。この
方法を用いた画像処理装置の概略構成を図１５に示す。
ただし、図１４、図１５に示すような方法では、光源２
を移動させる場合と違ってＴＶカメラ１と検出対象物３
の位置関係に変化が生じるため、画像間で検出対象物３
の同一点の対応付けを行う必要がある。図１６（ａ）
（ｂ）は検出対象物３の表面の同一の欠陥部Ｂを示す
が、ＴＶカメラ１と検出対象物３の相対移動により画面
上では移動して見える。この移動量は、検出対象物３と
ＴＶカメラ１の相対移動速度および光学系の構成より推
定が可能であるため、これにより検出対象物３上の同一
点の対応付けを行う。
【００２８】また、検出対象物３がＴＶカメラ１に対し
て大きい場合や高速の処理が必要な場合などでは、１台
のＴＶカメラ１ではまかないきれない場合が考えられ
る。このような場合には、複数台のＴＶカメラ１を図１
７に示すように並列に使用することにより問題が解決で
きる。更に、光源２として発光ダイオードやネオン管等
の色のついた光線を用いてＴＶカメラ１の１視野に複数
の色の正反射成分をとらえ、カラー画像処理によってこ
れらを分離して処理することにより、画像取り込みを行
う回数を減らし、より短時間で計測を行うことができ
る。この方法における画像処理装置の構成を図１８に示
す。図中２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは、赤色、緑色、青色の光色
の光源を示す。
【００２９】上記図７に示す画像処理装置において説明
した方法では、光源２を移動させることにより図８に示
すように平坦な部分では正反射成分が次第に移動してい
くような複数の画像が得られる。角度分布画像ＲＰは、
これらの画像のうち各画素で明度が最大となる画像の番
号を画素値としているため、図１９に示すように上下方
向に傾きのある画像になっている。このままでは単純な
しきい値処理等による欠陥部検出が行いにくいため、こ
の傾きを補正せねばならない。この方法には２通りの方
法が考えられる。
【００３０】まず第１の方法は角度分布画像ＲＰの傾き
が画面上下方向にのみ生じることを利用し、画像を画面
上下方向に一次微分することにより傾きを除去する方法
が考えられる。この方法を図２０に示す。この方法によ
れば、傾きの補正のみならず、検出対象物３の表面の大
きなうねり、反り等の除去を行うとともに、微細な欠陥
部を強調する効果が得られる。
【００３１】また第２の方法としては、照明入射角度の
変化量を基に結果画像に生じる傾きを予め予測し、これ
と角度分布画像ＲＰの差分を取ることにより傾きを補正
する方法である。この方法を図２１に示す。この方法に
よれば、図２１のIIに示す傾き量を元の画素偉から差し
引くことにより、図２２に示すような平坦な画像にする
ことができる。この方法においては検出対象物３の表面
のうねりや反りは除去されないため、うねりや反りを検
出する必要がある場合に有効である。
【００３２】次に、得られた角度分布画像ＲＰを用いて
実際の欠陥検出を行う場合の処理方法について説明す
る。まず、最も簡単な欠陥検出方法として、良品を当該
検出方法によって計測したデータを図２３（ａ）に示す
標準画像として保存しておき、これと検査対象物を計測
した図２３（ｂ）に示す検査画像データとを比較する方
法が考えられる。
【００３３】また、角度分布画像ＲＰに記録されている
面の傾き情報を利用することにより、検出対象物３の平
面上に存在する微細な凹み、膨れ、傷等を検出すること
ができる。また、この面の傾き情報は、凹み欠陥と膨れ
欠陥では光源移動方向に沿った傾きの変動が丁度正反対
になるので、この情報を利用して欠陥の種別を判定する
ことができる。凹み欠陥の場合と膨れ欠陥の場合の、図
７におけるＹ方向の照明入射角度の変化を図２４
（ａ），（ｂ）に示す。
【００３４】次に、得られた明度分布画像ＲＩを用いて
実際の欠陥検出を行う場合の処理方法について説明す
る。上記実施形態において説明した方法によって得られ
る明度分布画像ＲＩには、検出対象物３の表面の反射率
の情報が記録されており、これを解析することで明度の
変動を伴うような欠陥、すなわち傷欠陥や錆欠陥を検出
することができる。
【００３５】まず傷欠陥は、金属表面が別の硬い物体に
よって擦過されて生じるもので、表面の微細構造が潰れ
て鏡面に近い表面性状になっている。このため反射率が
非常に高く、得られる明度分布画像ＲＩにおいて図２５
に示すような明欠陥として発生する。また、傷は線状に
発生する特徴があるため、明度分布画像中で明度が線状
に変化している部分を抽出することにより、傷欠陥を抽
出することが可能である。
【００３６】次に錆欠陥の場合は、金属表面の酸化によ
り表面の反射率が低くなるため、得られる明度分布画像
において図２６に示すような暗欠陥として発生する。ま
た、錆欠陥は他の欠陥に比べてはるかに面積が大きいた
め、明度分布画像において周囲よりも明度の低い部分が
ある程度大きな面積をもって存在する部分により錆欠陥
と判断することができる。
【００３７】図２７に示すフローチャートに沿って錆欠
陥の検出方法を説明する。まず明度（分布）画像ＲＩを
しきい値ＴＨ１で二値化する。次に連続した領域を図２
８に示すように…というように抽出する。次に抽出し
た各領域…の面積を求め、この求めた領域…の面積
がしきい値ＩＴ１以上である部分を錆欠陥部とする。図
２９はの領域が錆欠陥部と判断された状況を示す。
【００３８】また、検出対象物３の平面上に異物が存在
した場合、図３０に示すように光源２は必ず異物６を挟
んでＴＶカメラ１と反対側に存在するため、ＴＶカメラ
１により観察した異物６は必ずシルエットになる。この
ため、明度分布画像では図３１に示すようにその部分が
暗く表れる。このように、異物６のほうが膨れ欠陥に比
べて高さが大きいために上記のような特徴が現れること
になり、面上の異物６と膨れ欠陥を区別することが可能
である。異物６の場合、当該部分は明度分布画像におい
て面積の小さい暗欠陥として現れるので、錆欠陥の場合
とは逆に明度の低い部分が小さな面積をもって存在する
部分をもって異物６と判断することができる。
【００３９】ここで図３２に示すフローチャートにそっ
て異物６の検出方法を説明する。まず明度（分布）画像
ＲＩをしきい値ＴＨ２で二値化する。次に連続した領域
…を図２８に示すように抽出し、各領域…の面積を
求め、そして面積がしきい値ＩＴ２未満である領域を異
物とする。この場合図２９はの領域が異物６であると
判断された状況を示す。
【００４０】
【発明の効果】請求項１の発明は、対象物を撮像するＴ
Ｖカメラと当該対象物を照明する光源を用いて物体の表
面欠陥を検出する方法において、当該対象物表面上の各
位置での照明入射角度が連続して変化するように当該光
源、当該対象物、当該ＴＶカメラの位置関係を相対的に
変化させながら当該ＴＶカメラにより連続して取得し
た、照明入射角度の異なる複数の画像に対して、検出対
象物表面全点について、同一の点における明度が最大と
なる時の正反射照明入射角度の分布を求める段階と、検
出対象物表面全点の正反射照明入射角度の分布を示す角
度分布画像を求める段階と、前記角度分布画像を判定し
て、検出対象物表面を判定する段階とから成るので、検
出対象物表面のあらゆる位置における面の傾きを簡単な
装置構成により計測し、平面物体の凹凸欠陥を検出する
ことができるという効果がある。
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】請求項２の発明は、対象物を撮像するＴＶ
カメラと当該対象物を照明する光源を用いて物体の表面
欠陥を検出する方法において、当該対象物表面上の各位
置での照明入射角度が連続して変化するように当該光
源、当該対象物、当該ＴＶカメラの位置関係を相対的に
変化させながら当該ＴＶカメラにより連続して取得し
た、照明入射角度の異なる複数の画像に対して、検出対
象物表面全点について、同一の点における明度が最大と
なる時の正反射照明入射角度の分布を求める段階と、検
出対象物表面全点の正反射照明入射角度における明度の
分布を示す明度分布画像を求める段階と、前記明度分布
画像を判定して、検出対象物表面を判定する段階と、か
ら成るので、検出対象物表面のあらゆる位置における表
面反射率を簡単な装置構成により計測し、平面物体の明
度欠陥を検出することができるという効果がある。
【００４９】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、標準となる角度分布画像のパターンと前記角
度分布画像を比較することにより表面欠陥の検出を行う
ので、単純な処理によって検出対象物の欠陥部分を検出
することができるという効果がある。請求項４の発明
は、請求項１又は２の発明において、対象物の同一位置
における正反射照明入射角度を記録する際、最大明度を
示す番号の前後の画像における明度情報を基に補間処理
を行うので、検出対象物表面の面の傾きおよび明度の検
出精度を向上することができるという効果がある。
【００５０】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、角度分布画像を、観測される正反射成分の移動方向
に一次微分するので、得られた画像を一次微分すること
によって認識処理に適した画像に変換することができる
という効果がある。請求項６の発明は、請求項１の発明
において、角度分布画像の照明入射角度の変化の範囲を
基に観測される正反射成分の移動方向に生じる画素値の
傾きを補正するので、画像の傾きを補正することによっ
て認識処理に適した画像に変挽することができるという
効果がある。
【００５１】請求項７の発明は、請求項１の発明におい
て、角度分布画像の欠陥部近傍の正反射照明入射角度の
変化を基に欠陥の種類を判別するので、得られた画像か
ら凹み、膨れなどの凹凸を持つ欠陥を検出するととも
に、欠陥の種別を判定することができるという効果があ
る。請求項８の発明は、請求項２の発明において、明度
分布画像の線状に明るさの変化が生じている部分を検出
し、欠陥の種類を判別するので、得られた画像から傷欠
陥を検出することができるという効果がある。
【００５２】請求項９の発明は、請求項２の発明におい
て、欠陥部面積の基準値を設け、明度分布画像において
標準明度と明度が大きく異なる画素が当該基準値よりも
大きな面積を、もって連続して存在する部分を検出し、
欠陥の種類を判別するので、得られた画像から錆欠陥を
検出することができるという効果がある。請求項１０の
発明は、請求項２記載の発明において、欠陥部面積の基
準値を設け、明度分布画像において標準明度と明度が大
きく異なる画素が当該基準値よりも小さな面積をもって
連続して存在する部分を検出し、欠陥の種類を判別する
ので、得られた画像から検出対象平面上の異物を検出す
ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる画像処理装置の概念的な構成説
明図である。
【図２】同上の原理説明図である。
【図３】同上の図２におけるＴＶカメラにより撮像した
時の対象物の表面の見え方を示す図である。
【図４】同上の図２におけるＴＶカメラにより撮像した
時の対象物の表面の見えかたを示す別の図である。
【図５】同上における、傾きの異なる面での明度変化の
説明図である。
【図６】同上のフローチャートである。
【図７】同上の装置の説明図である。
【図８】同上によって得られた画像の説明図である。
【図９】同上によって得られた角度分布画像を示す説明
図である。
【図１０】同上によって得られた明度分布画像を示す説
明図である。
【図１１】同上の図９に示す角度分布画像を変換して得
られる面の傾き分布画像の説明図である。
【図１２】同上の図１１に示す傾き分布画像を処理して
得られる３次元画像の説明図である。
【図１３】同上に用いた精度向上のための補間処理に関
する説明図である。
【図１４】本発明に用いる別の画像処理装置の説明図で
ある。
【図１５】本発明に用いる他の画像処理装置の説明図で
ある。
【図１６】図１４、図１５に示す画像処理装置における
ＴＶカメラと検出対象物の位置関係に変化が現れる場合
の、検出対象物上の同一位置の対応付け説明図である。
【図１７】本発明に用いる画像処理を高速に実施するた
めの画像処理装置の説明図である。
【図１８】本発明に用いる画像処理を高速に実施するた
めの別の画像処理装置の説明図である。
【図１９】本発明に用いる画像処理装置による角度分布
画像の特徴に関する説明図である。
【図２０】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて傾き補正を行なう場合の実施形態の説明図である。
【図２１】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて傾き補正を行なう場合の別の実施形態の説明図であ
る。
【図２２】同上の説明図である。
【図２３】（ａ）は本発明における物体表面の欠陥検出
方法において欠陥を検出する実施形態に用いる標準画像
の説明図である。 （ｂ）は同上の検査画像の説明図である。
【図２４】（ａ）は同上の凹み欠陥の場合に、光源に直
交する方向に現れる照明角度の変化を示す図である。 （ｂ）は同上の膨れ欠陥の場合に、光源に直交する方向
に現れる照明角度の変化を示す図である。
【図２５】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて傷欠陥を検出する実施形態の説明図である。
【図２６】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて錆欠陥を検出する実施形態の説明図である。
【図２７】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて錆欠陥を検出する実施形態を説明するフローチャー
トである。
【図２８】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて暗欠陥部の面積を基に欠陥を検出する実施形態の説
明図である。
【図２９】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて暗欠陥部の面積を基に欠陥を検出する実施形態の説
明図である。
【図３０】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて異物を検出する実施形態の原理説明図である。
【図３１】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて異物を検出する実施形態の説明図である。
【図３２】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて異物を検出する実施形態を説明するフローチャート
である。
【図３３】一従来例の説明図である。
【符号の説明】
１ ＴＶカメラ ２ 光源 ３ 対象物 ４ 画像処理部
フロントページの続き (72)発明者 結城 康之 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−204353（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−87740（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−48751（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−152416（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−129545（ＪＰ，Ａ) 特公 平５−37244（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭57−21048（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G01N 21/88

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】対象物を撮像するＴＶカメラと当該対象物
    を照明する光源を用いて物体の表面欠陥を検出する方法
    において、当該対象物表面上の各位置での照明入射角度
    が連続して変化するように当該光源、当該対象物、当該
    ＴＶカメラの位置関係を相対的に変化させながら当該Ｔ
    Ｖカメラにより連続して取得した、照明入射角度の異な
    る複数の画像に対して、検出対象物表面全点について、
    同一の点における明度が最大となる時の正反射照明入射
    角度の分布を求める段階と、検出対象物表面全点の正反
    射照明入射角度の分布を示す角度分布画像を求める段階
    と、前記角度分布画像を判定して、検出対象物表面を判
    定する段階とから成ることを特徴とする物体表面の欠陥
    検出方法。
  2. 【請求項２】対象物を撮像するＴＶカメラと当該対象物
    を照明する光源を用いて物体の表面欠陥を検出する方法
    において、当該対象物表面上の各位置での照明入射角度
    が連続して変化するように当該光源、当該対象物、当該
    ＴＶカメラの位置関係を相対的に変化させながら当該Ｔ
    Ｖカメラにより連続して取得した、照明入射角度の異な
    る複数の画像に対して、検出対象物表面全点について、
    同一の点における明度が最大となる時の正反射照明入射
    角度の分布を求める段階と、検出対象物表面全点の正反
    射照明入射角度における明度の分布を示す明度分布画像
    を求める段階と、前記明度分布画像を判定して、検出対
    象物表面を判定する段階と、から成ることを特徴とする
    物体表面の欠陥検出方法。
  3. 【請求項３】標準となる角度分布画像のパターンと前記
    角度分布画像を比較することにより表面欠陥の検出を行
    うことを特徴とする請求項１又は２記載の物体表面の欠
    陥検出方法。
  4. 【請求項４】対象物の同一位置における正反射照明入射
    角度を記録する際、最大明度を示す番号の前後の画像に
    おける明度情報を基に補間処理を行うことを特徴とする
    請求項１又は２記載の物体表面の欠陥検出方法。
  5. 【請求項５】角度分布画像を、観測される正反射成分の
    移動方向に一次微分することを特徴とする請求項１記載
    の物体表面の欠陥検出方法。
  6. 【請求項６】角度分布画像において、照明入射角度の変
    化の範囲を基に観測される正反射成分の移動方向に生じ
    る画素値の傾きを補正することを特徴とする請求 項１記
    載の物体表面の欠陥検出方法。
  7. 【請求項７】角度分布画像において、欠陥部近傍の正反
    射照明入射角度の変化を基に欠陥の種類を判別すること
    を特徴とする請求項１記載の物体表面の欠陥検出方法。
  8. 【請求項８】明度分布画像において、線状に明るさの変
    化が生じている部分を検出し、欠陥の種類を判別するこ
    とを特徴とする請求項２記載の物体表面の欠陥検出方
    法。
  9. 【請求項９】欠陥部面積の基準値を設け、明度分布画像
    において標準明度と明度が大きく異なる画素が当該基準
    値よりも大きな面積をもって連続して存在する部分を検
    出し、欠陥の種類を判別することを特徴とする請求項２
    記載の物体表面の欠陥検出方法。
  10. 【請求項１０】欠陥部面積の基準値を設け、明度分布画
    像において標準明度と明度が大きく異なる画素が当該基
    準値よりも小さな面積をもって連続して存在する部分を
    検出し、欠陥の種類を判別することを特徴とする請求項
    ２記載の物体表面の欠陥検出方法。
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