JPH01263774A - 画像処理による欠け検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子部品等の直線状周辺部に発生している欠け
とか割れを画像処理により検査する方法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来、被検査物の周辺部に発生している欠け、割れを検
査する方法として、あらかじめ被検査物の形状データを
画像メモリに記憶しておき、工業用テレビカメラ等の撮
像手段により得た被検査物の画像を２値化画素データと
して処理し、前記あらかじめ記憶させた形状デ÷りと比
較することによって被検査物の割れ欠け部を発見するパ
ターマツチングの手法が用いられている。これに対し周
辺部が直線で構成されている被検査物に関しては、個々
の被検査物が有する製造寸法誤差の影響を排除する目的
で、特願昭６０−０８０６４７号として出願した。これ
は、工業用テレビカメラ等の撮像手段により被検査物の
画像を２値化画素データとして画像メモリに記憶し、被
検査物の直線周辺部に対応する前記２値化画素データの
走査領域を設定し、この走査領域内で直線状周辺部を表
わす一次直線式を最小二乗法の手段を用いて類推して求
め、相隣る前記一次直線式との交点を算出し、これら交
点の２値化画素データの座標を直線状周辺部の欠け割れ
検査の走査始点及び終点とし、前記走査始点から終点ま
で、前記一次直線式にそって２値化画素データを走査し
て被検査物の２値化画素データの有無を判定し、欠け・
割れの大きさを測定する方法が提案されている。又特願
昭６０−０９６２５３号として出願した内容には前記検
査方法において被検査物の周辺部を表す一次直線式を類
推する手法に関して、前記走査領域内で、Ｘ軸又はＹ軸
方向に一定の画素間隔で画素データをサンプリングし、
前記サンプリング座標点について隣り合う座標点の差分
値を求め、この値が予め設定した値以下になるサンプリ
ング座標点の２座標点から、前記直線状周辺部を表す一
次直線を算出する手法が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前述の方式では次のような欠点があった。即ち
、被検査物の周辺部を表わす一次直線式を最小二乗法を
用いて類推するとき、単純に周辺部のサンプリング点の
座標値を用いて類推すると、サンプリング点巾に含まれ
る欠け・割れの座標点のために正確に周辺部を表わす一
次直線式を求めることができなかった。このため、被検
査物の周辺部を正確に走査できず、正確な欠け・割れの
測定ができず、場合によっては測定不能を生じる場合が
あった。

一方差分値を求め周辺部を表す一次直線式を類推する方
法は、上記最小二乗法を用いる方法に対して、欠け・割
れの影響をなくして高精度に一次直線式を類推しようと
する方法であるが、画像メモリに記憶しである２値化画
素データはその撮像手段により量子化されており、差分
値を求める時に量子化誤差が発生する。更に欠け・割れ
の形状・によってはその欠け割れが一次曲線に及ぼす影
響をなくすことができない場合が発生する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、撮像手段により得られる被検査物（周辺部映
像が直線で構成されている）の撮像信号をＸＹ軸方向の
２値化画素データとして画像メモリに記憶した後、直線
状周辺部を含む前記２値化画素データの走査領域を設定
し、前記走査領域内の画素データについて最小二乗法の
手段を用いて一次直線式を算出し、この一次直線式にそ
って前記走査領域の各画素の前記一次直線式、からのＸ
Ｙ力方向距離を求め、この距離が前記直線式の片側又は
両側において予じめ定めた値以上を示す画素を前記画素
データから排除し、残りの画素データについて再び最小
二乗法の手段を用いて新な一次直線式を算出するという
手順を直線式の定数部及び係数部が収束するまで繰り返
し行うことにより前記直線状周辺部を表す一次直線式を
求め、相隣る前記一次直線式の交点を算出し、前記交点
近傍の２値化画素データの座標を前記直線状周辺部の欠
け検査の走査始点及び終点までＸ軸及びＹ軸方向に所定
の画素間隔で前記一次直線式に沿って前記２値化画素デ
ータを走査して欠け部分を検出することを特徴とする画
像処理による欠け検査方法である。

〔実施例〕

以下本発明を実施例に基いて説明する。第１図は本発明
を実施するための機器構成を示すブロック図である。１
はマイクロコンピュータの中央制御装置（ＣＰＵ）で、
２はＣＰＵＩに接続されたバスである。バス２には画像
入カニニット３、画像表示ユニット４、画像メモリ５、
プログラム用メモリ６、入出力制御ユニット７を接続す
る。更に、画像入カニニット３には工業用テレビジョン
・カメラ８からなる撮像手段を、また画像表示ユニット
４にはＣＲＴ９を接続する。１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、
１０ｄは入出力制御装置７により開閉するゲート回路で
ある。

画像入カニニット３は、撮像手段８で撮像した被検査物
の撮像信号を２値化画素データに変換しこのデータを画
像メモリ５にＸＹ軸方向の２次元の座標データ（例えば
Ｘ軸方向５１２ドツト、Ｙ軸方向４８６ドツト）として
記憶するための装置である０画像表示ユニット４は、撮
像手段８で撮像した画像、或いは画像メモリ５に記憶し
た被検査物の２値化画素データをＣＲＴ９に表示するた
めの装置である。プログラム用メモリ６は、システム全
体の制御を行なうためのマイクロコンピュータ−のプロ
グラムを記憶するメモリである。

次に、上記機器構成に基いて本発明の詳細な説明する。

まず、ＣＰＵＩにより入出力制御装置７を制御してゲー
ト回路１０ａ、１０ｃを閉、ゲート回路１０ｂ、１０ｄ
を開にする。続いて撮像手段８により被検査物を撮像し
、画像入カニニット３により撮像信号をＸＹ軸方向の２
次元の２値化画素データとし、この画素データをバス２
を介して画像メモリ５に記憶させる。このとき、ゲート
回路１０ｃ、１０ｄを開にしておくと、撮像手段８で撮
像し画像メモリ５に記憶した画像をそのままＣＲＴ９に
表示することができる。

続いて、ゲート回路１０ａ、１０ｄを開、１０ｂ、ｌｏ
ｃを閉にしてＣＰＵＩにより画像メモリ５をアクセス可
能にした後、プログラム用メモリ６に記憶したプログラ
ムにより次の処理を行なう。

（１）画像メモリ５に記憶した２次元の２値化画素デー
タ（例えば、被検査物に相当する部分は“１”その他は
“０”として記憶）に基いて、被検査物の欠けを検査す
べき直線状周辺部の画素データを含む走査領域（窓）を
設定する。これを第２図に基いて説明する。第２図は、
画像メモリ５に記憶している画素データを２次元で表示
したものである。Ｓが被検査物の画像に相当する部分、
Ｌｌ　＊　　ＬＩ　ｒ　　Ｋ３　＋　　Ｋ４　＋　・・
・が被検査物の直線状周辺部、Ｅ　Ｉ　＊　ＥＸ　＋　
Ｅｓ　＋　Ｅａ　＋・・・が被検査物の角部に相当する
。そしｉ、各直線状周辺部Ｌｌ＋Ｌｘ　、　　Ｌｓ　、
　Ｋ４　、・・パを含む走査領域Ｗ、、Ｗ、。

Ｗ、、Ｗ、、・・・を設定する。この走査領域は、Ｘ軸
、Ｙ軸に平行な辺を有する矩形でよい、またこの走査領
域は、被検査物を撮像するとき、被検査物はほぼ一定位
置に固定することができるので、メモリ６に記憶したプ
ログラムにより自動設定することが可能になる。

（２）続いて、各走査領域Ｗ、、Ｗ、、Ｗ、。

Ｗ４．・・・における直線状周辺部Ｌ＋　＋　　ＬＩ　
＋　　Ｌｘ　＋Ｋ４＋　・・・の一次直線式を算出する
。この算出方法を第３図に基いて説明する。第３図（ａ
）は走査領域Ｗ＋における直線状周辺部り、の一次直線
式を求める方法を示す図である。

まず、走査領域Ｗｌの走査開始点Ａ＋からＹ軸の下向き
方向に１画素づつ被検査物の画像に相当する画素データ
（“１”）が検出されるまで走査する。そして、被検査
物に相当する画素データに１が検出されるとその座標を
メモリ６に記憶する。

続いてＡ＋からＸ軸方向に１画素右方向に進んだ点から
Ｙ軸方向へ１画素づつ被検査物に相当する画素データが
表れるまで走査し、その画素データの座標に２を求める
。以下同様にして境界線上の画素データＫｘＫ４・・・
Ｋ、を求める。この時走査領域Ｗｌにおける直線上周辺
部に第４図に示すように欠けＦｌ　＋　　Ｆｌ　＋　・
・・Ｆ、が存在した場合、画像メモリ上には画像データ
に’ｌ（Ｋ’ＸＩ＋に′□）、に’　ｚ　　（Ｋ’　、
ｔ、に’　Ｂ）、・・・Ｋ　Ｋ７（Ｋ’　、、、に’　
、、）が記憶される。この場合における求めようとする
直線状周辺部はＬＩで示す破線となり、 Ｌｌ　＝ａ、Ｘ＋ｂ＋　　　　　　　　　　　・・−（
１）で表される。

ここで、欠け・割れを含んだ画像データに、。

Ｋｔ、に、、・・・Ｋ１を用いて最小二乗法の手段で一
次直線を算出すると第５図（ａ）に示す直線（Ｌ、）１
が求まり （Ｌｔ）＋　＝　（ａ＋Ｌ　ｘ＋　（ｂ＋）＋　　　　
　−（２）で表される。この時第（１）式と第（２）式
のａ、と（ａυ＋、ｂ聰と（ｂｅｌｔの差は、第（２）
式が欠け・割れを含んだ画素データを基に算出したため
に生ずる誤差である。次に画像メモリ上の画像データに
＋　、Ｋｚ　、に３　、・・・Ｋ１に対応する点を第（
２）式で示す直線上にとり、（Ｋｔ）＋　、　　（Ｋｔ
）＋　、・・・（Ｋ−Ｌ　としそれぞれの差を求め、 （δ＋）　Ｉ＝　（ＫｔＬ　　Ｋ１　　　　　・・・（
３）（δｚ）　ｒ　＝　（Ｋｚ）ｌＫｚ　　　　　　・
・・（３）′（δ、）、＝　（Ｋ、）、−に３　　　　
　　・・・（３）１とし、（δｆｉ）Ｉがあらかじめ定
めた値δより大きくなる画像データＫを排除して、残り
の画像データで再び最小二乗法の手段を用いて一次直線
を算出すると、第５図ら）に示す一次直線（Ｌ　１）ｚ
となり、 （Ｌ＋）ｔ　＝　（ａｔ）ｚ　Ｘ＋　（ｔｚ）ｚ　　　
　・（４）で示される。次に画像メモリ上の画像データ
Ｋｌ。

Ｋ、、に、、・・・Ｋ７に対応する点を第（３）式で示
す直線上にとり、（Ｋｔ）ｔ　、　　（Ｋｚ）ｚ　、　
・”　（Ｋ、）！とじ、それぞれの差を （δ＋）　ｔ　＝　（Ｋｔ）ｚ　　Ｋｔ　　　　　　・
・・（５）（６ｇ）　ｔ　−（Ｋｇ）ｔ　　Ｋｔ　　　
　　　・・・（５）′（δａ）　ｚ　＝　ＣＫｎ＞ｚ−
に、　　　　　　・（５）″としくδ、、）２≧δなる
画像データＫを排除する。

以上の操作を最小二乗法で算出される一次直線式％式％
（６） なるまで繰り返す。この時 ａｌＸ　＋　ｂｌ　’＝　（ａｔ）Ｊ　＋（ｂｔ）、　
　　・（８）となり、第（８）式を走査領域ＷＩ内の直
線状周辺部Ｌ１を表す式とすることができ ｔ、、　＝ａ、ｘ　＋　ｂｔ　　（ａ＋＝（ａ＋Ｌｂ＋
＝（ｂｔ）＊）・・・（９） が求まる。

第３図（ｂ）は、走査領域Ｗ２内の直線状周辺部Ｌ２の
一次直線式を求める方法を示している。この場合、直線
状周辺部Ｌ２は右上りになっているので、走査始点Ａ、
からＸ軸右方向に１画素づつ走査して行き、被検査物の
画像の境界点で被検査物の画素データの座標点に、を求
める。そしてに１点からＹ軸の下向きに一定の画素数ｈ
２進んだ後、Ｘ軸方向の左向きに１画素づつ走査して行
き、被検査物の画像の境界点で被検査物の画素データの
座標点に２を求める。以下同様にして境界点に、、に、
・・・を求め、その座標値をメモリ６に記憶する。

以下、第（９）式を求めたと同様に り、＝ａ、χ＋ｂｚ　　　　　　　　　・００）を求め
る。

以下、同様にして走査領域Ｗ、、Ｗ、・・・内の境界線
Ｌｘ　、Ｌ３　、Ｌ４・・・の一次直線式％式％（ （３）続いて、上記で求めた一次直線式（９）、　Ｑ（
Ｉ）。

００、　（１２）・・・について相隣る直線状周辺部に
対応する一次直線式の交点の座標を求める。求めた交点
の座標のＸ成分値、Ｙ成分値が少数点になった場合には
、四捨五入等の処理により整数値に換算し、画像メモリ
５に記憶している画像データの座標に対応する交点座標
Ｐ、、Ｐ！＋　　Ｐ３＋　　Ｐ、・・・とする（第６図
に示す）。

（４）続いて、上記で求めた相隣る交点座標間について
、一次直線式に沿って、被検査物の周辺部に欠けがある
かどうかの走査を行なう。この走査方法を第７図に基い
て説明する。

まず、交点Ｐ、からＸ軸の右方向に一定画素数ｍはど進
んだｇｌ点からＹ軸の下向きに１画素はど進んだ座標点
ｔ、の画素データが欠け（画素データが０″）であるか
どうか走査する。この走査ピッチｍは、一次直線式Ｌ１
の傾きａ、を考慮し各走査点’Ｉ＋　　ｊ！＋　　”２
＋　・・・が一次直線式Ｌ１に沿うように設定する。こ
のようにして、欠け検査の走査始点Ｐ１からｍ画素数づ
つ進んだｇｌ　＋　　ｇｔ　＋　　ｇｓ　ｌ　・・・点
からＹ軸方向（被検査物の画像方向）に１画素進んだ点
ｔＩｎ　　ｊ！＋　　ｔ３＋・・・の画素データが欠け
であるかどうか走査する。

そして、その点の画素データが欠けでない場合には次の
走査点を走査する。もし、欠けの画素データである場合
には次の処理を行なう。すなわち、第７図に示すように
、走査点ｔＳが欠けである場合には、さらにＹ軸の下向
き方向に１画素づつ走査して欠けが続いているかどうか
チエツク、すなわち、欠けの深さを測定する。この走査
は被検査物の画素データが表われるまで行なう。第７図
に示す走査点も、では欠けの深さは、座標も、とｔ　、
　ｒのＹ軸方向の差として求めることができる。

同様にして、走査点ｆ、ａ、Ｔ、ｑＯＸ軸方向の差が欠
けの幅として求めることができる。

（５）上記の手順で求めた欠けの深さ、及び幅はメモリ
６に記憶する。そして、前述と同様の方法で欠けを検査
すべき交点Ｐ２とＰ３の間、交点Ｐ、とＰ４の間・・・
、についても欠けの有無、欠けの深さと幅を走査する。

続いて、メモリ６に記憶した各々の欠けの深さ、幅につ
いて予め設定した値（欠け不品を判定するための値）と
比較することにより、この被検査物が欠け不良品である
かどうか判定するのである。

〔発明の効果〕

以上に説明したように本発明は次の効果を有している。

（１）２値化画素データの直線状周辺部を求め、この周
辺部に沿って欠け部分を走査するので、被検査物を正確
に位置決めする必要がない。即ち、被検査物の直線状周
辺部をＸ軸又はＹ軸と平行になるように正確に位置決め
する必要がない。

（２）２値化画素データの直線状周辺部のみを走査する
ので処理時間を短縮することができる。

（３）被検査物の画素データの直線状周辺部に沿って欠
けを走査するので、検査精度が加工精度に影響されるこ
とがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための装置の概要を示すブロ
ック図、第２図は画素データに基いて直線状周辺部に走
査領域を設定する方法を説明する図、第３図、第４図及
び第５図は同じく直線状周辺部の一次直線式を求める方
法を説明する図、第６図及び第７図は同じく直線状周辺
部の欠けを走査する方法を説明する図である。 第１図 第２図 第３図。 （ａ）　　　　　　　　　　（ｂ） 第４図 に１ ｆ　に２ 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　被検査物の直線状周辺部の欠けを画像処理により検査
   する方法において、撮像手段により得られる被検査物の
   撮像信号をＸＹ軸方向の２値化画素データとして画像メ
   モリに記憶した後、制御装置により直線状周辺部を含む
   前記２値化画素データの走査領域を設定し、前記走査領
   域内の画素データについて最小二乗法の手段を用いて一
   次直線式を算出し、この一次直線式にそって前記走査領
   域の各画素の前記一次直線式からのＸＹ方向の距離を求
   め、この距離が前記直線式の片側又は両側において予じ
   め定めた値以上を示す画素を前記画素データから排除し
   、残りの画素データについて再び最小二乗法の手段を用
   いて新な一次直線式を算出するという手順を直線式の定
   数部及び係数部が収束するまでくり返し行うことにより
   前記直線状周辺部を表す一次直線式を求め、相隣る前記
   一次直線式の交点を算出し、前記交点近傍の２値化画素
   データの座標を前記直線状周辺部の欠け検査の走査始点
   及び終点までＸ軸及びＹ軸方向に所定の画素間隔で前記
   一次直線式に沿って前記２値化画素データを走査して欠
   け部分を検出することを特徴とする画像処理による欠け
   検査方法。