JPH09218030A

JPH09218030A - 物体の形状欠損の検出方法及び検出装置

Info

Publication number: JPH09218030A
Application number: JP2630596A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Houkaku; 健法覚; Hiroyuki Ishii; 宏幸石井; Yoshinobu Kashiuchi; 良信樫内; Shigeru Kato; 茂加藤
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1996-02-14
Filing date: 1996-02-14
Publication date: 1997-08-19
Anticipated expiration: 2016-02-14
Also published as: JP3303649B2

Abstract

(57)【要約】【課題】外周稜線の形状欠損を異物や汚れと弁別して
高精度で検出する。【解決手段】異形形状の被検体の形状を画像処理で認
識した後に、その被検体の外周稜線部の外周より微小量
だけ内側を変位計で走査し、その変位を測定することに
より欠損部を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超硬合金工具のス
ローアウェイチップ・半導体ウェハーならびにチップ・
歯車・ピストン等の機械部品・レンズ・バルブ・弁座部
品等、外周稜線部の形状欠陥が機能上重大な欠陥となる
物体の外周及び外周稜線部の欠損の検出方法及び装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の欠損部検出技術は、画像処理方式
による方法が主流であった。画像処理方式は被検体に照
明を当てると、欠損部分が影となって陰影を生ずるの
で、これを画像処理カメラで受光する輝度の差異で検知
しようとするものである。一方、特公昭５０−３６１８
９号公報、特開昭５１−４９７７９号公報ならびに特開
昭０５−２０６２３７号公報には、稜線上の欠陥を非画
像処理方式で検知する方法が開示されている。特公昭５
０−３６１８９号公報の方法はレーザービームの反射光
の強さの差で検知する方法であり、特開昭５１−４９７
７９号公報の方法も、反射受光量の強弱情報によって欠
損部を検知する方法である。特開昭０５−２０６２３７
号公報の方法では、円形状の被検体を回転台の上にのせ
て検査する方法が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】画像処理方式でも欠損
部分は検出できるのであるが、被検体に汚れがあった
り、素材の局部的変色などがあると、欠損ではないが、
陰影と同様に輝度の差異が生ずるので欠損として検出し
てしまうことが多かった。また欠損があってもなめらか
なへこみであると、必ずしも鋭利な陰影としてあらわれ
ないことがあり、見逃すことも多かった。またゴミが付
着しているとゴミの陰影で欠けと誤認識することがあっ
た。これが画像処理方式の解決すべき課題であった。

【０００４】特公昭５０−３６１８９号公報の方法は、
レーザービームの反射光の強さの差で欠陥を検知するも
ので、欠陥の大きさを定量的に把握できない上に、ビー
ムの照射位置の僅かなずれで出力値が変動するという課
題が残っている。特開昭５１−４９７７９号公報の方法
は、レーザー走査による受光量の強弱情報より距離（又
は時間）を測定する方式であるため、測定面の汚れ、付
着物、Ｒ面取りも欠陥として検知してしまうという課題
を有している。特開昭０５−２０６２３７号公報の方法
は、被検体を回転台の上にのせて検査するので稜線が円
形でないものには適用できない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は物体の外周稜線
の欠損部を過検出や見逃しすることなく、信頼性高く直
接的に自動検査・検出しようとするものである。本発明
による検出方法を図１に示す。イは被検体の外周稜線で
あり、ロは稜線上にできた欠損部である。これに対して
外周より微小量ｅだけ内側のハを走査線として、変位計
ｓで変位ｈを計測するものである。

【０００６】

【作用】図１の方法で変位計を走査すると、図２のよう
な変位波形が得られるので、適切な変位の閾値ａを設け
て欠損部を検出するものである。本発明により検出でき
る欠損部の最小寸法は、装置に使用するＸ−Ｙテーブル
と画像処理カメラの合成された精度によって決定され
る。仮りにＸ−Ｙテーブルと画像処理カメラの合成精度
が±ｅμｍとすると、図３に示すように変位計で走査す
る位置は、外周からｅμｍ内側を直線部ｌと円弧部ｎを
含む全周にわたって正確に走査することとなる。この場
合の保証検出精度は２ｅμｍ以上となる。

【０００７】被検体の形状は図４に示すように、多角
形、歯車、円など多様である。従って、被検体の外周内
側ｅμｍを正確に走査するには、先ず、被検体の外周形
状を正確に認識しなければならない。形状は設計上の値
を用いてＣＡＤ情報などから引き出すことも考えられる
が、実際の寸法は設計値に対してバラツキ誤差をもって
いるので、各被検体毎に実際の形状を認識しなければｅ
μｍ内側を正確に走査することは不可能である。本発明
では外周形状の認識に画像処理を用いた。

【０００８】

【発明の実施の形態】

（実施例１）図５は本発明の簡便な実施例を示す。ｂ
は照明装置を内蔵した筒で、その上面ｔは照光テーブル
となっている。ｔ上に置かれた被検体は透過照明として
下方から照明されるので、明瞭なシルエットとなって外
周輪郭が画像処理カメラＣでとらえられる。ｂはＸ−Ｙ
テーブル上に設置され、まず、最初に被検体はＸ−Ｙテ
ーブルでカメラＣの真下にもってこられ、形状認識の
後、Ｘ−Ｙテーブルで変位計Ｓの真下に移動され、Ｘ−
Ｙテーブルの作動で外周のｅμｍ内側走査を行う。

【０００９】（実施例２）透過照明で得られた輪郭シ
ルエットから定量的な形状を認識するために、図６（三
角形の例）に示すようにノーズアール部のウィンドウ
（あ）直線部のウィンドウ（い）で、円弧と直線を夫々
抽出し、その両者から定量的に（座標認識として）形状
を認識する。（図７）。従って図６のようなウィンドウ
は、形状とサイズ毎にあらかじめ設定しておく。被検体
が置かれる位置は、このウィンドウに合った位置に位置
決めされねばならず、図５の実施例ではｂの中に被検体
を、中心に固定する装置とθの回転装置を内蔵してい
る。

【００１０】（実施例３）形状認識した後、外周ｅμ
ｍ内側を走査して得られる変位波形は図８「Ａ」のよう
に、小さい変動波形と大きなうねり波形を含んでいる。
うねり波形は図９に示すように被検体が微小な傾き誤差
をもっているので、この傾き成分が変位のうねりとして
あらわれる。「Ａ」の波形のままで図２ａのような水平
の閾線をひいても欠損部は抽出できないので、「Ａ」を
関数近似して「Ｂ」とし、「Ａ」−「Ｂ」から微小変位
波形「Ｃ」を抽出し、この「Ｃ」に対して閾値を設けて
欠損部を検出するようにした。

【００１１】（実施例４）変位の走査線上にゴミがあ
る場合も変位出力として現われるが、これは変位方向が
欠損部とプラスマイナスが逆なので弁別は容易である。
（図１０）

【００１２】（実施例５）変位計としてはレーザーフ
ォーカス変位形を用いる。高速な走査で高精度で微小欠
損部を検出するのに好適である。

【００１３】（実施例６）図５には簡便な実施例を示
したが、被検体は通常数十万ケ〜数百万ケ／月の多量生
産されるものであり、１ケ当たりの欠損部検査時間は数
秒という高速性が求められる。このような量産型の実施
例として図１１を示す。は欠損部検査の行われる被検
体を収容したパレット。′はの次に検査を行うパレ
ットである。Ｒ₁の直交ロボットはパレットから照光
テーブルまで被検体を搬送および検査済の被検体を
からへ戻す働きのロボットである。スカラロボットＲ
₂は、から又は′へ検査される被検体を搬送およ
び検査済の被検体を又は′からへ戻す働きのロボ
ットである。Ｒ₂ロボット先端Ｈには画像カメラがつい
ており、で被検体をピックアップする時、被検体の姿
勢と位置を判別し、，′へ被検体を置く時、図６の
ウィンドウに合うよう被検体を適正位置に置く機能を有
する。ＸＹ₁，ＸＹ₂は２台のＸＹテーブルで、又は
′で受け取った被検体を，′の位置で形状認識す
ることと、形状認識後の被検体をの位置でレーザーフ
ォーカス変位形で外周内側を走査して欠損部を検出をす
る機能を有す。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、欠損部の検出を画
像処理という光学的な陰影による間接的手法で行なうの
でなく、外周稜線の微小内側部分の凹凸・変位を直接的
な手法で検出することにより、異形形状の被検体の外周
稜線状の微小欠損部を、・汚れによる誤判断・陰影のできにくい欠けの誤判断・付着ゴミによる誤判断をすることなく、信頼性の高い欠損部検出が可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による検出方法。

【図２】変位波形図。

【図３】走査位置と欠損部の大きさの関係図。

【図４】被検体の形状例。

【図５】本発明の実施例。

【図６】本発明による形状認識方法(1)。

【図７】本発明による形状認識方法(2)。

【図８】変位波形のうねり補償法。

【図９】被検体の傾きとうねりの原因。

【図１０】ゴミの変位波形図。

【図１１】本発明の実施例。

【符号の説明】

イ・・・外周稜線ロ・・・欠損部ハ・・・走査線ｅ・・・走査線と稜線の間隔ｓ・・・変位計ａ・・・閾値ｌ・・・直線部ｎ・・・円弧部ｂ・・・照明装置を内蔵した筒ｔ・・・照光テーブルｃ・・・画像カメラあ・・・ノーズアール部のウィンドウい・・・直線部のウィンドウＡ・・・測定した変位波形Ｂ・・・閾値近似した波形Ｃ・・・微小変位波形・・・待避位置・・・被検体収容用パレット置場 ′・・予備パレット置場・・・照光テーブルＲ₁・・・直交ロボットＲ₂・・・スカラロボット・・・入替位置(1) ′・・入替位置(2) ・・・形状認識位置(1) ′・・形状認識位置(2) ・・・外周トレース位置

フロントページの続き (72)発明者加藤茂兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二つの面が接する稜線上の小さな欠損部
を検出する方法において、稜線が描く外周形状から微小
量内側に入った線上を高精度変位計で走査し、走査線上
の凹凸を検知することを特徴とする物体の外周稜線上の
微小欠損を検出する方法。
【請求項２】物体の外周形状の認識方法として、画像
処理を用いて形状認識することを特徴とする請求項１記
載の欠損検出方法。画像処理：カメラ、スキャナ等によ
って撮像された画像（二次元に分布した物理量）の処理
を行い、画像の修正、特徴抽出、測定、認識、理解等を
行う処理。
【請求項３】物体の外周形状を認識する場合に、物体
の外周を直線成分と曲線成分、円弧成分に分解し、その
組み合わせで精密に形状認識することを特徴とする請求
項２に記載の欠損検出方法。
【請求項４】外周形状の微小量内側を変位計で走査し
て得られた変位データの曲線（物体表面の微小凹凸を検
出した微小変位波形と、物体走査面の傾きに起因する大
きなうねり状の変位波形の２ツの波形成分が含まれる）
を関数近似してなめらかな変位波形を抽出し、原変位波
形から関数近似波形を差し引いて、微小凹凸の変位波形
のみを抽出し、これに対して変位幅の閾値を設けて欠損
を検出することを特徴とする請求項１記載の欠損検出方
法。
【請求項５】外周走査線上の変位データがプラスマイ
ナス逆方向になることによって、欠損とゴミを弁別する
ことを特徴とする請求項４記載の欠損検出方法。
【請求項６】請求項１の形状欠損検出方法において、
変位計としてレーザーフォーカス変位計を用いることを
特徴とする欠損検出装置。レーザーフォーカス変位計：
レーザー式変位計の一種。レーザーをレンズで集光し、
その焦点を上下にスキャンさせ、共焦点原理より物体ま
での距離を計測する装置。
【請求項７】変位計で外周より微小量内側を走査させ
る方法として、物体又は変位計のいずれか一方をＸＹテ
ーブル上にのせて画像処理による認識に基づいてＮＣ作
動させる走査用ＸＹテーブルを具備する請求項６記載の
欠損検出装置。
【請求項８】物体の外周形状を認識する部位と、欠損
検出のため変位計を走査させる部位を別々に設け、両者
がシリーズでなくパラレルに作動して、欠損検出時間を
最短とする構造の請求項６、７に記載の欠損検出装置。