JPH0540098A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 照明系や結像光学系の影響、あるいは映像信
号自体の影響を除き、安定かつ正確な欠陥検出を行う。 【構成】 イメージセンサからの被検査物体の映像信号
は比較器１に供給される。メモリ４には照明系や結像光
学系の特性に基づいて予め設定された基準信号の振幅デ
ータが記憶されている。制御回路６及びカウンタ５によ
って振幅データのアドレスがメモリ４に入力され、振幅
データが読み出される。読み出されたデータはＤＡ変換
器３によってアナログの基準信号とされ、振幅調整器２
を介して比較器１に入力される。比較器１において映像
信号と基準信号とが比較され、欠陥が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体表面の欠陥を検出
する外観検査装置に関し、特に物体表面の光学的像をイ
メージセンサ等の光電変換素子により変換、走査して得
られる映像信号に基づいてきず等の欠陥を検出する外観
検査装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】物体表面の欠陥を検出する外観検査装置
として、例えば図４に示すような円筒状の被検査物体を
回転させつつ、この物体表面の像を一次元のイメージセ
ンサ（フォトダイオードアレイ等）で電気信号に変換
し、走査して得られる信号（以下「映像信号」という）
に基づいて欠陥の有無を検出するものが従来より知られ
ている。またイメージセンサの出力に接続される信号処
理回路として、図５に示すように、補償遅延回路、ロー
パスフィルタ、ｎ走査分遅延回路、レベル調整回路及び
比較回路から構成されるものが周知である。図５の処理
回路は、映像信号Ａの高周波成分を除去し、ｎ走査分
（例えば２〜３走査分）遅延させ、レベルを調整した信
号を基準信号Ｂとし、この基準信号Ｂと、映像信号Ａを
基準信号Ｂと同期させるべく遅延させた信号Ａ′とを比
較することにより、欠陥を検出するものである。映像信
号Ａ′と基準信号Ｂとの関係は例えば図６に示すように
なり、映像信号Ａ′のレベルが基準信号Ｂのレベルより
低下する部分（矢印Ｘで示す部分）が欠陥として検出さ
れる。なお、図６の波形においてＨで示す部分が被検査
物体表面に対応する像信号部であり、Ｌで示す部分が被
検査物体以外の部分に対応する暗信号部である。

【０００３】一般に、物体表面の光学的像の明るさ分布
は、照明系や結像光学系の制約により、平坦でないた
め、対応する映像信号をある一定値と比較することによ
って欠陥検出を行うと、検出精度の低下あるいは誤判定
を招く。そこで、図５の処理回路は、ｎ走査前の映像信
号から作られた基準信号と、映像信号とを比較すること
によって欠陥検出を行い、上記不具合を解消したもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
図４の円筒物体に一周連続するすじ状の欠陥があると、
上記検出回路における映像信号及び基準信号は図７
（ａ）に示すようになり、欠陥を検出することが困難で
ある。即ち、基準信号がｎ走査前の欠陥による信号成分
を含んでおり、これをローパスフィルタで除去するた
め、カットオフ周波数を低くすると、基準信号の立ち上
がり部及び立ち下がり部が滑らかになり過ぎ、物体面端
部の欠陥検出能力が低下する。

【０００５】また、物体表面に欠陥でない反射光量の多
い部分があると、映像信号及び基準信号は図７（ｂ）に
示すようになり、矢印Ｙで示す部分で誤った欠陥判定が
行われてしまう。

【０００６】本発明は上記従来技術の問題点を解決すべ
くなされたものであり、照明系やイメージセンサ等の映
像光学系の影響、あるいは映像信号自体の影響を受ける
ことなく、安定かつ正確に欠陥検出を行うことができる
外観検査装置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
本発明は、物体の表面の光学的像を光電変換素子により
変換・走査することにより、周期的に得られる映像信号
の波形に基づいて前記物体表面の欠陥を検出する外観検
査装置において、前記物体表面上の位置に対応する前記
映像信号の時間位置を計数するカウンタと、該カウンタ
の計数値である各時間位置の値をアドレスとして、前記
映像信号と比較するための基準信号の振幅データを記憶
するメモリと、該メモリから各時間位置ごとに、対応す
るアドレスから読み出される振幅データが入力され、前
記基準信号に変換するディジタルアナログ変換器と、前
記映像信号と基準信号とを比較する比較器とを設けるよ
うにしたものである。

【０００８】

【作用】光電変換素子から入力される映像信号に対応し
て、メモリに格納された振幅データが読み出される。該
読み出された振幅データがディジタルアナログ変換さ
れ、基準信号として映像信号と比較される。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

【００１０】図１は本発明の第１の実施例に係る信号処
理回路のブロック図である。同図中のａ（ｔ）は図４に
示したような一次元イメージセンサから出力される映像
信号であり、比較器１に入力されている。

【００１１】６は制御回路であり、映像信号の一周期ご
との時間位置原点を示す同期信号６１及びこの同期信号
６１に同期して映像信号の時間位置（サンプル点）を示
すクロック信号６２を発生し、カウンタ５に入力する。
これらの同期信号６１及びクロック信号６２は前記一次
元イメージセンサにも供給されている。カウンタ５は同
期信号６１によってリセットされ、クロック信号６２を
計数し、該計数値をアドレスデータとしてメモリ４に供
給する。

【００１２】メモリ４には当該検査装置の照明系、一次
元イメージセンサ等の特性（例えばイメージセンサのビ
ット間の感度のばらつき等）に基づいて作成された基準
信号の振幅データが格納されており、カウンタ５から入
力されるアドレスデータに応じて振幅データが時系列的
に読み出される。読み出された振幅データはＤＡ（ディ
ジタルアナログ）変換器３に入力され、アナログの基準
信号に変換される。この基準信号は、振幅調整器２に入
力され、適当な振幅に調整された後、比較器１に入力さ
れる。

【００１３】比較器１において、映像信号ａ（ｔ）と基
準信号とが比較され、判定結果が出力される。

【００１４】以上のように、図１の信号処理回路によれ
ば、装置の照明系やイメージセンサの特性を考慮して予
めメモリに格納された振幅データから基準信号が得られ
るので、基準信号が映像信号の影響を受けることなく、
かつ照明系やイメージセンサの特性の影響を受けること
なく正確な欠陥検出を行うことができる。

【００１５】なお、本実施例においてはメモリ４はリー
ドオンリーメモリ（ＲＯＭ）を使用し、検査対象ごとに
異なった内容のＲＯＭを用いて検査を行うようにしてい
る。図２は本発明の第２の実施例に係る信号処理回路の
ブロック図であり、図１と同じ機能の構成要素には同一
の参照番号を付してある。

【００１６】同図において映像信号ａ（ｔ）は、比較器
１に入力されるとともに、ローパスフィルタ１２に入力
される。ローパスフィルタ１２の出力は、増幅器１０を
介してアナログスイッチ８の一方の入力に接続されると
ともに、第２の比較器１１に接続されている。第２の比
較器１１は、映像信号と所定レベルとを比較し、図３
（ｂ）に示すように像信号部でハイレベル、暗信号部で
ローレベルとなる切換信号をアナログスイッチ８の切換
制御入力に供給する。アナログスイッチ８の他方の入力
には、負の一定電圧を出力する電圧源９が接続されてお
り、切換信号がローレベルのときには電圧源９側が出力
に接続される一方、切換信号がハイレベルのときには増
幅回路１０側が出力に接続される。従って、アナログス
イッチ８の出力信号は例えば図３（ｃ）に示すような信
号となり、この信号がＡＤ（アナログディジタル）変換
器７に入力される。ＡＤ変換器７は、時間位置ｔにおけ
る映像信号ａ（ｔ）の振幅をディジタル値（振幅デー
タ）Ｎ（ｔ）に変換し、メモリ４に供給する。ＡＤ変換
器７及びメモリ４は制御回路６に接続されており、制御
回路６によってディジタル値Ｎ（ｔ）のメモリ４への書
き込みが制御される。即ち、ディジタル値Ｎ（ｔ）は、
時間位置ｔに相当するカウンタ５の計数値をアドレスと
してメモリ４に書き込まれる。従って、本実施例ではメ
モリ４としてＲＯＭではなく、ランダムアクセスメモリ
（ＲＡＭ）を使用する。

【００１７】メモリ４に書き込まれた振幅データは、検
査時に前記図１の場合と同様に読み出され、ＤＡ変換器
３及び振幅調整器２を介して、アナログの基準信号とし
て比較器１に入力される。

【００１８】本実施例においては、新たな被検査物体の
検査を開始するときには、その代表的なサンプル（欠陥
のないもの）を検査位置に設置し、外部より制御回路６
に指令信号を与えることによって、そのサンプルの映像
信号の振幅データをメモリ４に記憶する。次いで、メモ
リ４から読み出された振幅データによって生成される基
準信号と、前記サンプルと同種の被検査物体の映像信号
とを同期した状態で比較し、検査を行う。なお、メモリ
４の内容は、同一の被検査物体についても定期的に、あ
るいは照明系若しくはイメージセンサの変更時等に書き
換えを行うことが望ましい。

【００１９】以上のように本実施例によれば、被検査物
体の代表的なサンプルの振幅データをメモリに記憶し、
検査時に基準信号として使用するようにしたので、前記
図１の実施例と同様の効果が得られるのみならず、メモ
リ４の内容を容易に更新することができるので、多品種
の検査に容易に対応できる。更に、照明系やイメージセ
ンサの経時変化の影響、あるいは加工工程の変動に伴う
被加工面の性状の経時変化の影響を受けることなく、正
確な検査を行うことができる。

【００２０】なお、図１及び図２における振幅調整器２
は必ずしも必要でなく、ＤＡ変換器３に用いられる基準
電圧源を調整することによっても同様の振幅調整が可能
である。また、図２の増幅器１０も同様の理由で必ずし
も必要ではない。

【００２１】また、図２のローパスフィルタ１２は映像
信号から雑音及び被検査物体表面の性状の影響を抑圧す
るためのものであり、このローパスフィルタによって信
号が遅延するので、これにもとづく基準信号は検査時の
映像信号より遅れることになる。また、ＡＤ変換時のサ
ンプリング時点から変換後のデータをメモリに書き込む
までにある時間を必要とするので、メモリからの読み出
し時、即ち基準信号の発生時には１サンプル時間の遅れ
が生ずる。以上の遅延は基準信号の発生時に補償可能で
ある。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明は、予めメモ
リに格納された振幅データに基づいて基準信号を発生さ
せ、該基準信号と映像信号と比較するようにしたので、
基準信号が照明系若しくはイメージセンサ等の結像光学
系の影響、あるいは映像信号自体の影響を受けることが
なく、安定かつ正確な外観検査を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る外観検査装置の信
号処理回路のブロック図である。

【図２】本発明の第２の実施例に係る外観検査装置の信
号処理回路のブロック図である。

【図３】メモリに記憶される波形を説明するための図で
ある。

【図４】外観検査装置の光学系の構成を示す図である。

【図５】従来の外観検査装置の信号処理回路のブロック
図である。

【図６】図５の回路における映像信号及び基準信号の波
形を示す図である。

【図７】図５の回路の問題点を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１ 比較器 ２ 振幅調整器 ３ ディジタルアナログ変換器 ４ メモリ ５ カウンタ ６ 制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体の表面の光学的像を光電変換素子に
   より変換・走査することにより、周期的に得られる映像
   信号の波形に基づいて前記物体表面の欠陥を検出する外
   観検査装置において、前記物体表面上の位置に対応する
   前記映像信号の時間位置を計数するカウンタと、該カウ
   ンタの計数値である各時間位置の値をアドレスとして、
   前記映像信号と比較するための基準信号の振幅データを
   記憶するメモリと、該メモリから各時間位置ごとに、対
   応するアドレスから読み出される振幅データが入力さ
   れ、前記基準信号に変換するディジタルアナログ変換器
   と、前記映像信号と基準信号とを比較する比較器とを設
   けたことを特徴とする外観検査装置。