JPH03280165A - 外観検査装置 - 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、製品ラインによって搬送されてくる製品（被
検査物品）の外観を撮像した画像信号の解析データに基
すいて、検査結果としての判別ブタを得ることができる
外観検査装置に関するものである。

［従来の技術］ 例えば工場の製造ラインにおいては、搬入コンベアライ
ン（以下、ラインという）によって順次搬送されてくる
製品に対して、種別によって判別したり、又は不良品を
排除するために、例えば各製品を撮像した画像によって
各製品を検査することが行なわれている。

例えば第５図に示すように、ライン１で搬送されてくる
製品Ｐをフォトセンサ等で構成された検出器２で検出す
ると、その検出信号が外観検査装置３に供給され、外観
検査装置３は検出器２の位置から距離ｄ１だけライン１
の下流側に設置された例えばＣＣＤカメラによる画像セ
ンサ４及びストロボ照明装置５に制御信号を送り、その
製品を撮像させる。なお、この場合、制御信号の供給タ
イミングは、距離ｄ１とライン１の速度■に基ずいて設
定され、即ち検出器２で検出された製品Ｐが画像センサ
４で適正に撮像できるように、検出器２の検出信号が得
られてから（ｄ、／Ｖ）時間の時間差をもって画像セン
サ４及びストロボ照明５が動作するように設定されてい
る。

上記撮像動作により、画像センサ４から得られた画像デ
ータは外観検査装置３において解析される。例えば画像
データを２値化することによりその製品の全体、或は一
部分の面積が算出されたり、また重心の算出などが実行
される。

そして、このように解析によって得られたブタは、例え
ばあらかじめ設定されている基準値と比較されるなどに
よりその被検査物品である製品の良否や種別を判定する
ことができる。

このような判定システム＃。によって、製品の良否や種
別を判別することができるため、この判定システム＃。

によって得られたデータを制御信号としてライン１の下
流に設けられた選別装置６に供給すれば、例えば図示す
るように不良製品Ｐ°をライン１から排除することがで
きる。ただし、選別装置６に対する制御信号は、良否の
判別データの対象製品と、選別装置６で選別される製品
とが一致するように、設置位置の離間距離ｄ２及びライ
ン速度Ｖによる時間差を含んで供給される。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、従来の外観検査装置では、上記したような画
像データに基ずく面積算出等により、明らかな成形不良
や部品の欠如等は検出することができても、その製品表
面の傷や汚れ、或は僅かな欠損、ラベルの有無等を正確
に判断することは困難であるという問題があった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はこのような問題点にかんがみてなされたもので
、撮像画像データに対して各種解析処理を行なう演算処
理手段において、撮像された画像データの所定領域内の
各画素の明度データの明度分布を算出することができる
ように構成し、またさらに、撮像された画像データ内の
所定領域の空間周波数を計算し、その空間周波数分布を
算出することができるように構成した外観検査装置を提
供するものである。

［作用］ 明度分布パターン、或は空間周波数分布パターンに基す
いて判定処理を行なうようにすることにより、製品表面
上の傷や汚れ等も検出できることになる。

［実施例１ まず本発明の外観検査装置の一実施例について、その全
体の構成を説明する。

第１図はその回路ブロックを示したものであり、−点鎖
線で囲った１０が外観検査装置を示すものである。なお
、この外観検査装置１０と、画像センサ（ＣＣＤカメラ
）４、照明装置５、及び検出器２によって、前記した第
５区の如き判定システム＃。が構成されている。また、
照明装置５は本実施例ではストロボ照明として、画像セ
ンサ４のシャッタタイミングと同期して照明動作を行な
うものとするが、例えば蛍光灯のように連続光を照射す
るものであってもよい。

このような判定システム＃。における本実施例の外観検
査装置１０は、前記第５図で説明した製品検査動作によ
って、ライン上で搬送されてきた製品を画像センサ４で
撮像して得たＲ、Ｇ、Ｂの画像信号が製品判定用のデー
タとして入力される。

１１Ｒ，ＩＩＧ、ＩＩＢはＡ／Ｄ変換器であり、供給さ
れたＲ、Ｇ、Ｂ画像信号をそれぞれデジタル信号に変換
する。１２Ｒ，１２Ｇ、１２Ｂはデジタル信号に変換さ
れたＲ、Ｇ、Ｂ信号をそれぞれ記憶するフレームメモリ
である。

フレームメモリ１２Ｒ，１２Ｇ、１２Ｂに記憶された画
像データは画像バス１３ａを介して点線で囲った画像処
理部１４に供給され、各種演算処理が行なわれる。

この画像処理部１４には例えばハード論理回路により、
２値化処理部１４ａ、重心・傾き演算部１４ｂ、周囲長
演算部１４ｃなどが設けられており、製品を撮像した画
像データを解析し、その製品に関する所定の内容のデー
タを算出することができるようになされている。

２値化処理部１４ａでは画像データから特定の色を抽出
することにより、例えばその製品（或はその製品の特定
部分）の面積を算出することができる。また、この２値
化データに基すいて重心・傾き演算部１４ｂ、周囲長演
算部１４ｃにおいて各演算が実行され、その製品の重心
、傾き、周囲長等が算出され、また、その周囲長の２乗
から面積を除することにより、その製品の外形の複雑度
等を得ることができる。

なお、明度分布演算部１４ｄ、空間周波数分布演算部１
４ｅについては後述する。

１５はシステムコントローラ（ＣＰＵ）であり、画像処
理部１４において得られた各種算出結果は制御バス１３
ｂを介してＣＰＵ１５に供給され、ＣＰＵ１５において
は、この算出結果に対して、予め設定された基準値や基
準分布パターン等と比較することによって、当該製品が
その設定条件に合致するか否かの判断等を行なう。

例えば、ライン上で順次搬送されて（る製品の中から、
所定の大きさの製品のみを判別したい場合は、その商品
の全体を撮像した画像信号をフレームメモリ１２に取り
込み、このデータに対して２値化処理部１４ａによって
面積を算出させる。

そして、その算出データを制御バス１３ｂを介して取り
込み、その値を、予め設定されている基準値Ｋ（例えば
上下基準値（ＫＮ、ＫＬ））と比較し、その範囲内であ
れば、その製品は該当製品である判別するものである。

この判別結果は判別ブタとして、前記第５図に示した選
別装置６等に出力することができるように為されている
。

なお、フレームメモリ１２に取り込まれた画像を解析す
る際には、常に、その１画面分全部のブタを対象にして
解析する必要はなく、ＣＰＵ１５の制御機能によって、
撮像した１画面の画像信号内において１又は複数の領域
（以下、ウィンドウという）を設定し、そのウィンドウ
単位で演算処理部１４における解析動作が行なわれるよ
うに制御することもできる。この場合において複数（ｎ
個）のウィンドウを設定したときは、ウィンドウ毎の解
析データに対して各々基準値に１〜に、、と比較するこ
とにより、ウィンドウ単位の判別データを生成し、この
ｎ個の判別データをさらに演算処理することにより、総
合的な判別データを得ることができる。

またＣＰＵ１５では、さらにその制御機能によって、検
出器２からの検出信号に基すいてタイミングを設定し、
画像センサ４及び照明装置５（なお、照明装置がストロ
ボタイプではなく連続光を照射するものであるときは、
同期制御は不要）に対して動作制御信号を出力するもの
である。

１５ａ、１５ｂはＣＰＵ１５内のメモリ部（ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ）を示し、各種制御用データとともに上記した判定
用の基準値が対象品目、判定内容毎に分けられて、予め
記憶されている。なお、ＣＰＵ１５における情報の入出
力はＣＰＵ内部のインターフェース部を介在して行なわ
れているが、説明上インターフェース部については省略
する。

１６はＣＰＵ１５に対して使用者が各種操作を行なうた
めの操作パネル（キーボード）であり、例えばメモリ部
に記憶されている基準値や制御内容を選択するなどの操
作が行なわれる。

１７はフレームメモリ１２に保持されている画像及びＣ
ＰＵ１５から供給される制御用画像（操作メニュー、画
像ウィンド枠等）を表示するデイスプレィを示す。なお
、画像等の表示は外部ＣＲＴ等により行なうようにして
もよい。

１８はメモリカードドライブを示し、外部メモリカード
（自己電源でバックアップを行なうＲＡＭ−ＩＣカード
、磁気記録媒体、光記録媒体等）とで画像データや基準
値等の制御情報をやりとりすることができるように為さ
れている。

１９は外部機器との間で各種信号の人出力を行なうため
の入出力端子部を示す。例えば入出力端子部１９を介し
て、ライン上で搬送される製品を検出する検出器２から
の検出信号が入力されてＣＰｔＪ１５に供給され、また
、上記したようにＣＰＵ１５から出力される各種外部機
器の制御信号が画像センサ４．照明装置５．及び図示し
ない選別装置等へ出力されることになる。

本実施例の外観検査装置はこのように全体が構成されて
おり、画像センサ４によって撮像した画像に基すいて各
種解析を行ない、上記したように、その対象製品の各種
判別を行なうことができるように為されている。

そして本実施例では、上記演算処理部１４において明度
分布演算部１４ｄと空間周波数分布演算部１４ｅが設け
られ、より精密な判定動作が行なうことができることに
なる。

明度分布演算部１４ｄは、フレームメモリ１２に記憶さ
れたＲ、Ｇ、Ｂの１画像分のデータのうち、ウィンドウ
設定した特定の領域内の各画素における明度データを柚
比し、その明度分布（即ち各明度レベル区分における画
素数）を算出するようにＣＰＵ１５によって制御されて
いる。例えば第２図に示すように、検査対象製品がボト
ルである場合に、画像センサ４から一点鎖線で示す画像
データを取り込んだうち、ウィンドウＷとして設定され
た領域、即ちボトルの胴体表面部における明度分布を算
出する。

このとき、検査対象のボトルが、その胴体部に傷や汚れ
等のない良品であれば、そのウィンドウＷの明度分布と
しては第３図（ａ）のように、成る明度レベルに集中す
るものであるとする。

この場合、検査対象ボトルに、第２図に示すように傷Ｈ
があると、ウィンドウＷの明度分布としては、その傷Ｈ
が胴体部より暗（なって見える場合は第３図（ｂ）に示
すように低明度部分に分布がみられ、逆に傷Ｈが光って
いれば、第３図（Ｃ）に示すように高明度部分に分布が
みられるようになる。いづれにしても、傷Ｈにより、通
常はとんど現われない明度レベルを有する画素が増加す
るため、通常の明度分布とは異なる明度分布が観測され
ることになる。

従って、ＣＰＵ１５において基準パターンデータとして
第３図（ａ）の分布データを保持しておき、それを明度
分布演算部１４ｄにおいて算出された分布データと比較
すれば、その検査対象製品の異常を検出することができ
る。或はまた、明度データから標準偏差を算出するよう
にして、その標準偏差がＣＰＵ１５に保持されている基
準値と比較するようにしても同様に検出可能である。

さらに、ＣＰＵ１５で判定する際に、明度分布演算部１
４ｄで算出された明度分布データのうち、例えば第３図
（ｃ）で示すように特定の明度範囲Ｚの画素数を入力し
、その範囲内において、画素数が所定の基準値り、以上
の明度区分があれば、傷等が存在すると判定するように
してもよい。

また、空間周波数分布演算部１４ｅでは、ウィンドウＷ
内の画像データに対して２次元フーリエ変換を行ない、
空間周波数分布データが得られるようになされている。

この場合、上記第２図に示したような傷Ｈの検出を例に
あげると、正常晶については第４図（ａ）に示すように
空間周波数の低域部分に分布が集中することになるが、
傷Ｈ等がある場合は、例えば第４図（ｂ）に示すように
高域周波数成分上で分布が現われることになる。従って
、この分布データからその検査対象製品が良品であるか
不良品であるかを判別できることになる。なお、この分
布データに基すいてＣＰＵ１５で実行される判別方式に
ついては、上記明度分布の場合と同様各種考えられる。

本実施例においては、このように明度分布或は空間周波
数分布データに基ずいてＣＰＴＪ１５において判定動作
を行なうことができるようにしたため、傷、汚れ、外形
部分以外での僅かな欠損の検出や、ラベルの有無、さら
に格子模様のように同じパターンが繰り返されているも
のの歪や乱れなど、製品の面積や重心或は外形等のデー
タのみでは検出が困難なものについても、検出すること
が容易になる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の外観検査装置は、その演
算処理部において明度分布演算部及び又は空間周波数分
布演算部を設けるようにし、製品の所定領域における明
度分布或は空間周波数分布のデータによって各種判別動
作を行なうことができるようにしたため、より詳細な判
定要素についても判定できるようになり、製品検査シス
テムの性能を向上させることができるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の外観検査装置の一実施例を示すブロッ
ク図、 第２図は本実施例における明度分布等の演算領域の説明
図、 第３図（ａ）〜（ｃ）は算出される明度分布ブタ例を示
す説明図、 第４図（ａ）（ｂ）は算出される空間周波数分布データ
例を示す説明図、 第５図は製品検査システムの説明図である。 ２は検出器、４は画像センサ、５は照明装置、６は選別
装置、１０は外観検査装置、１２Ｒ９１２Ｇ、１２Ｂは
フレームメモリ、１４は画像処理部、１４ｄは明度分布
演算部、１４ｅは空間周波数分布演算部、１５はＣＰＵ
を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）製品ラインで搬送されてくる被検査物体を撮像す
   る画像センサと、 前記画像センサによって撮像された画像信号に対してデ
   ータ処理を行なう演算処理手段と、前記演算処理手段に
   よって処理された結果が、予め設定された基準パターン
   と異なる場合に、前記被検査物体に外観不良があると判
   断することができる判別手段を備えた外観検査装置にお
   いて、前記演算処理手段においては、撮像された画像デ
   ータの所定領域内の各画素の明度データの明度分布を算
   出することができるように構成されていることを特徴と
   する外観検査装置。
2. （２）前記演算処理手段においては、撮像された画像デ
   ータの所定領域内の空間周波数を計算し、その空間周波
   数分布を算出することができるように構成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の外観検査
   装置。