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特開2020-118572表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2020-118572(P2020-118572A)
(43)【公開日】2020年8月6日
(54)【発明の名称】表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法
(51)【国際特許分類】
   G01N 21/89 20060101AFI20200710BHJP
【FI】
   G01N21/89 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2019-10687(P2019-10687)
(22)【出願日】2019年1月24日
(71)【出願人】
【識別番号】000157083
【氏名又は名称】トヨタ自動車東日本株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504165591
【氏名又は名称】国立大学法人岩手大学
(71)【出願人】
【識別番号】504145320
【氏名又は名称】国立大学法人福井大学
(74)【代理人】
【識別番号】100131026
【弁理士】
【氏名又は名称】藤木 博
(74)【代理人】
【識別番号】100194124
【弁理士】
【氏名又は名称】吉川 まゆみ
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 昭芳
(72)【発明者】
【氏名】松井 洋一
(72)【発明者】
【氏名】安味 憲一
(72)【発明者】
【氏名】明石 卓也
(72)【発明者】
【氏名】張 精
(72)【発明者】
【氏名】菊田 真基
(72)【発明者】
【氏名】張 潮
【テーマコード(参考)】
2G051
【Fターム(参考)】
2G051AA89
2G051AB02
2G051CA04
2G051CB01
2G051CB05
2G051CD07
2G051DA06
2G051DA15
2G051EA08
2G051EA11
2G051EB01
2G051EB05
2G051ED05
2G051ED08
(57)【要約】
【課題】被検査面の移動速度が一定でない、または移動軌跡が直線とならない場合でも、精度よく欠陥を検出することができる表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法を提供する。
【解決手段】表面欠陥検査装置1は、撮像手段20と被検査面とを相対的に移動させながら任意の時間ごとに撮像手段20により撮像した複数の画像から欠陥を検出する欠陥検出手段40を備える。欠陥検出手段40は、撮像時刻の異なる複数の画像から欠陥候補を抽出する欠陥候補抽出手段42と、抽出された欠陥候補において、撮像時刻の異なる少なくとも2枚以上の画像間での移動距離及び移動角度が、被検査面に欠陥が存在した時に移動すると想定される基準移動距離及び基準移動角度の範囲内にある場合に、欠陥であると判定する判定手段43とを有する。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光を照射した被検査面を撮像手段により撮像すると共に、前記撮像手段に対する前記被検査面の位置を相対的に移動させて、撮像時刻の異なる複数の画像を取得する撮像手順と、
前記撮像手順により得られた撮像時刻の異なる複数の画像からそれぞれ欠陥候補を抽出する欠陥候補抽出手順と、
前記欠陥候補抽出手順において抽出された欠陥候補について、撮像時刻の異なる少なくとも2枚以上の画像間での移動距離及び移動角度が、前記被検査面に欠陥が存在した時に移動すると想定される基準移動距離及び基準移動角度の範囲内にある場合に、欠陥であると判定する判定手順と
を含むことを特徴とする表面欠陥検査方法。
【請求項2】
被検査面に光を照射する照明手段と、
この照明手段により照射された前記被検査面を撮像して画像を得る撮像手段と、
この撮像手段に対する前記被検査面の位置を相対的に移動させる移動手段と、
この移動手段により前記撮像手段と前記被検査面とを相対的に移動させながら任意の時間ごとに前記撮像手段により撮像した複数の画像から欠陥を検出する欠陥検出手段とを備え、
前記欠陥検出手段は、
撮像時刻の異なる複数の画像のそれぞれから欠陥候補を抽出する欠陥候補抽出手段と、
前記欠陥候補抽出手段により抽出された欠陥候補において、撮像時刻の異なる少なくとも2枚以上の画像間での移動距離及び移動角度が、前記被検査面に欠陥が存在した時に移動すると想定される基準移動距離及び基準移動角度の範囲内にある場合に、欠陥であると判定する判定手段とを有する
ことを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項3】
前記判定手段は、予め、前記被検査面にマークを付して前記移動手段により移動させながら前記撮像手段により撮像時刻の異なる複数の基準画像を撮像することで得られたマーク移動軌跡に基づき、前記基準移動角度が設定されていることを特徴とする請求項2記載の表面欠陥検査装置。
【請求項4】
前記判定手段は、前記マーク移動軌跡の近似直線を引き、前記マークの移動方向に対する幅方向において隣接する近似直線が所定値以上離れている場合には、それらの間を幅方向において分割する分割線を引き、前記近似直線及び前記分割線を基準線とした各基準線の角度に基づき前記基準移動角度が設定されており、前記欠陥候補の移動角度が、前記欠陥候補が隣接する2本の前記基準線の角度の間である場合に、前記基準移動角度の範囲内にあると判断することを特徴とする請求項3記載の表面欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法に係り、特に自動車のボディ表面の塗装などの状態を検査するのに好適な表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、自動車のボディを塗装する工程においては、検査員の目視により塗装表面の検査作業を行っている。しかし、検査員による外観検査は労力を要する仕事であり、個人によってばらつきがあるため、検査ミスや検査漏れが生じる恐れがある。また、検査員による外観検査では、検査に要する時間も多くなり、人件費が製品の生産コストをあげてしまう要因のひとつになっている。そのため、外観検査の自動化が望まれており、近年では、光学的に自動的に検査することが可能な表面欠陥検査装置の開発が進められている。
【0003】
例えば、特許文献1には、被検査面にストライプの明暗パターンを照射して被検査面を時間の経過と共に移動させ、任意の時刻ごとに撮像手段により画像を撮像し、撮像時刻の異なる複数枚の画像から欠陥候補を抽出し、欠陥候補が被検査面の移動量に比例して移動している場合には欠陥であると判断する欠陥検査方法及び欠陥検査装置が記載されている。これによれば、ノイズによる誤検出及び境界線の誤認識を回避することができ、欠陥を精度良く検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平8−145906号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、自動車のボディを検査する場合、車体をコンベアで搬送すると、コンベアの搬送速度のムラ、コンベアの歪み、あるいはコンベア上の車体の揺れ等のために、被検査面の移動速度が一定でない、または移動軌跡が直線とならないため、特許文献1のように被検査面の移動量のみを基準として欠陥であるか否かを判断するのでは、精度良く判断することができないという問題があった。また、ストライプの明暗パターンを照射する場合には、明暗の境界線で現れるいわゆるゆず肌を凸状欠陥と判断してしまうという問題もあった。
【0006】
本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、被検査面の移動速度が一定でない、または移動軌跡が直線とならない場合でも、精度よく欠陥を検出することができる表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の表面欠陥検査装置は、被検査面に光を照射する照明手段と、この照明手段により照射された被検査面を撮像して画像を得る撮像手段と、この撮像手段に対する被検査面の位置を相対的に移動させる移動手段と、この移動手段により撮像手段と被検査面とを相対的に移動させながら任意の時間ごとに撮像手段により撮像した複数の画像から欠陥を検出する欠陥検出手段とを備え、欠陥検出手段は、撮像時刻の異なる複数の画像のそれぞれから欠陥候補を抽出する欠陥候補抽出手段と、欠陥候補抽出手段により抽出された欠陥候補において、撮像時刻の異なる少なくとも2枚以上の画像間での移動距離及び移動角度が、被検査面に欠陥が存在した時に移動すると想定される基準移動距離及び基準移動角度の範囲内にある場合に、欠陥であると判定する判定手段とを有するものである。
【0008】
本発明の表面欠陥検査方法は、照明手段から光を照射した被検査面を撮像手段により撮像すると共に、撮像手段に対する被検査面の位置を移動手段により相対的に移動させて、撮像時刻の異なる複数の画像を取得する撮像手順と、撮像手順により得られた撮像時刻の異なる複数の画像からそれぞれ欠陥候補を抽出する欠陥候補抽出手順と、欠陥候補抽出手順において抽出された欠陥候補について、撮像時刻の異なる少なくとも2枚以上の画像間での移動距離及び移動角度が、被検査面に欠陥が存在した時に移動すると想定される基準移動距離及び基準移動角度の範囲内にある場合に、欠陥であると判定する判定手順とを含むものである。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、抽出された欠陥候補が、撮像時刻の異なる少なくとも2枚以上の画像間において、被検査面に欠陥が存在した時に移動すると想定される基準移動距離及び基準移動角度の範囲内にある場合に欠陥であると判定するようにしたので、欠陥の経時的な連続性を見ることができ、被検査面の移動速度が一定でない、または移動軌跡が直線とならない場合でも、ノイズ等の誤検出を高い精度で排除することができると共に、欠陥の検出漏れも低減することができる。よって、欠陥を高い精度で検出することができる。
【0010】
特に、予め、被検査面にマークを付して移動させながら撮像時刻の異なる複数の基準画像を撮像することで得られたマーク移動軌跡に基づき、基準移動角度を設定するようにすれば、高い精度で容易に欠陥を検出することができる。
【0011】
また、マーク移動軌跡の近似直線を引き、近似直線が幅方向において所定値以上離れている場合にはそれらの間に分割線を引き、近似直線及び分割線を基準線とした各基準線の角度に基づき基準移動角度を設定するようにすれば、より容易に短時間で欠陥を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明の一実施の形態に係る表面欠陥検査装置の全体構成を表す図である。
図2図1に示した欠陥検出手段の構成を表すブロック図である。
図3】前処理手段により得られた画像の一例を表すものである。
図4】反射鏡像内欠陥候補抽出手段により得られた画像の一例を表すものである。
図5】反射鏡像外欠陥候補抽出手段により得られた画像の一例を表すものである。
図6】勾配画像生成手段により得られた勾配画像の一例を表すものである。
図7】マーク移動軌跡の一例を表すものである。
図8】マーク移動軌跡をマークの移動方向において分割した例を表すものである。
図9】マーク移動軌跡の近似直線の一例を表すものである。
図10】角度基本直線の一例を表すものである。
図11】本発明の一実施の形態に係る表面欠陥検査方法の手順を表す図である。
図12図11に示した判定手順を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0014】
図1は、本発明の一実施の形態に係る表面欠陥検査装置1の全体構成を表すものである。この表面欠陥検査装置1は、例えば、自動車のボディの塗装面を被検査面Mとし、被検査面Mの表面に存在する欠陥を検出するものである。
【0015】
表面欠陥検査装置1は、例えば、被検査面Mに光を照射する照明手段10と、この照明手段10により照射された被検査面Mを撮像して画像を得る撮像手段20と、この撮像手段20に対する被検査面Mの位置を相対的に移動させる移動手段30と、この移動手段30により撮像手段20と被検査面Mとを相対的に移動させながら任意の時間ごとに撮像手段20により撮像した複数の画像から欠陥を検出する欠陥検出手段40と、この欠陥検出手段40による検出結果を表示する表示手段50とを備えている。
【0016】
照明手段10は、照射光源11を有しており、照明光源11には蛍光灯を用いることが好ましい。自動車のボディの色は多種多様であるので白色光源が好ましく、価格も安価だからである。また、被検査面Mを多方向から観察できるように、被検査面Mに対して照射光源11を複数配置することが好ましい。撮像手段20は、例えば、CCDカメラ等のカメラ21を有しており、デジタル画像を得ることができるものである。カメラ21は、例えば、照射光源11に対向するように配置され、照明光源11である蛍光灯の反射鏡像及びその周辺領域を撮像するように構成される。
【0017】
移動手段30は、撮像手段20及び被検査面Mの少なくとも一方を移動させることにより、撮像手段20に対する被検査面Mの位置を相対的に移動させるものである。例えば、コンベヤー等の搬送手段により被検査面Mを一方向に一定の速度で搬送するように構成されていることが好ましい。欠陥検出手段40は、例えば、コンピュータにより構成されており、画像処理により欠陥を検出するように構成されている。表示手段50は、例えば、ディスプレイ等により構成され、例えば、欠陥の重心に円マーク等を付して表示するように構成されている。
【0018】
(欠陥検出手段40)
図2は、図1に示した欠陥検出手段40の構成を表すものである。欠陥検出手段40は、例えば、撮像手段20と被検査面Mとを相対的に移動させながら撮像手段20により撮像した撮像時刻の異なる複数の画像を記憶するメモリ等の画像記憶手段41と、この画像記憶手段41に記憶された撮像時刻の異なる複数の画像のそれぞれから欠陥候補を抽出する欠陥候補抽出手段42と、この欠陥候補抽出手段42により抽出された欠陥候補の移動状況から欠陥であるか否かを判定する判定手段43とを有している。
【0019】
(欠陥候補抽出手段42)
欠陥候補抽出手段42は、例えば、撮像手段20により得られた画像を前処理する前処理手段421と、この前処理手段421により得られた画像について反射鏡像領域を検出する反射鏡像領域検出手段422と、検出された反射鏡像領域内の欠陥候補を抽出する反射鏡像内欠陥候補抽出手段423と、検出された反射鏡像領域外の欠陥候補を抽出する反射鏡像外欠陥候補抽出手段424と、前処理手段421により得られた画像から勾配画像を生成する勾配画像生成手段425と、欠陥候補を決定する欠陥候補決定手段426と、欠陥候補決定手段426により決定された欠陥候補を記憶する欠陥候補記憶手段427とを有している。
【0020】
前処理手段421は、例えば、撮像手段20により得らえた画像をグレースケール画像等の濃淡画像に変換して、被検査面Mの領域を切り出すと共に、ノイズの低減を行い、2値化するものである。ノイズの低減としては、例えば、ガウシアンフィルタや、メディアンフィルタがある。前処理手段421により得られた画像の一例を図3に示す。反射鏡像領域検出手段422は、前処理手段421により得られた画像について、照明光源11である蛍光灯の反射鏡像領域を検出するものである。具体的には、例えば、図3において白色の部分が蛍光灯の反射鏡像領域であり、このような白色の部分を検出する。
【0021】
反射鏡像内欠陥候補抽出手段423は、例えば、反射鏡像領域検出手段422により検出された反射鏡像領域内の画素を反転し(すなわち、黒画素を白画素、白画素を黒画素とし)、反転後の白画素を記録して、反射鏡像領域内の白画素部分を反射鏡像内欠陥候補として抽出するものである。反射鏡像内欠陥候補抽出手段423により得られた画像の一例を図4に示す。図4において、白枠で囲まれている部分が反射鏡像内であり、〇で囲んだ中の白画素部分が反射鏡像内欠陥候補である。
【0022】
反射鏡像外欠陥候補抽出手段424は、例えば、反射鏡像領域検出手段422により検出された反射鏡像領域から関心領域を広げて各反射鏡像領域の間の領域を含むようにし、この関心領域に微分フィルタをかけて微分画像を生成し、この微分画像について白画素の塊の面積で閾値処理を行って面積の大きい塊を除去して、残った白画素部分を反射鏡像外欠陥候補として抽出するものである。反射鏡像外欠陥候補抽出手段424により得られた画像の一例を図5に示す。図5において〇で囲んだ中の白画素部分が反射鏡像外欠陥候補である。
【0023】
勾配画像生成手段425は、例えば、前処理手段421により前処理された画像について、直交する2方向において、正方向及び負方向の両方向から差分演算をそれぞれ行い、演算結果より勾配画像を生成するものである。差分演算は、デジタル画像において近似的な微分処理として実行されるものであり、勾配画像生成手段425は、正方向及び負方向の両方向から差分演算をそれぞれ行い、欠陥を、正の差分方向で強調されている正強調部分と、負の差分方向で強調されている負強調部分とで表すことにより、欠陥を2次元的に扱うことができるようにするものである。
【0024】
具体的には、例えば、勾配画像生成手段425は、式1及び式2を用い、直交する2方向について正方向及び負方向の両方向から差分演算をそれぞれ行い、式3及び式4を用い、得られた直交する2方向における第1方向差分及び第2方向差分の正方向及び負方向の勾配ベクトルの絶対値から勾配画像を生成するように構成されることが好ましい。
【0025】
【数1】
(式1及び式2において、(x,y)は注目画素の座標を表し、I(x,y)は画素(x,y)の輝度値である。Gxn(x,y)とGyn(x,y)はそれぞれ直交する2方向における第1方向差分及び第2方向差分である。nは差分を取る方向を制御する変数であり、0の時は正方向を表し、1の時は負方向を表す。k及びsは差分をとるマスクを制御する変数である。ωは差分を取る直交軸を制御する変数であり、ω=1の時は縦横軸での差分となり、ω=0の時は斜めの直交軸での差分となる。γとθは同時に0ではなく、(x,y)を注目画素として差分を取る2つの画素の位置関係を制御する変数である。)
【0026】
【数2】
【0027】
例えば、ω=1、γ=θ=1の時、式1及び式2は、横方向及び縦方向について差分をとる式5及び式6になる。
【0028】
【数3】
(式5及び式6において、符号の意味は式1及び式2と同一である。)
【0029】
式1及び式2により計算した直交する2方向の差分結果において、正の値は輝度が「明」から「暗」に変わるところを表し、負の値は逆に「暗」から「明」への変化を表している。そこで、その計算結果から正の値のみを用いると、正方向の差分で「明」から「暗」の変化を表し、負方向の差分で「暗」から「明」の変化を表すことができる。更に、式3及び式4を用いて、勾配画像を生成すると、例えば凸状欠陥が存在する場合、凸状欠陥の半分が正の差分方向で強調され、反対半分が負の差分方向で強調されて表される。よって、例えば、正の差分方向で強調されている正強調部分と、負の差分方向で強調されている負強調部分とを異なる色で表すことにより、欠陥を容易に認識することができる。
【0030】
図6に勾配画像の一例を示す。図6(A)は、正の差分方向で強調されている正強調部分を緑色、負の差分方向で強調されている負強調部分を赤色で表したものである。図6(A)において、左右方向に延びる2本の線が蛍光灯の反射鏡像の境界領域、挟まれた部分が蛍光灯の反射鏡像であり、白破線で囲んだ部分が凸状欠陥である。図6(B)は図6(A)の白破線で囲んだ部分を拡大し、正の差分方向で強調されている正強調部分(緑色部分)を左下斜線のハッチングで表し、負の差分方向で強調されている負強調部分(赤色部分)を右下斜線のハッチングで表したものである。なお、反射鏡像外の領域でも同様に表されるが、欠陥の場合、背景が暗く、欠陥部分が明るいので、正の差分方向で強調されている正強調部分と、負の差分方向で強調されている負強調部分の位置が逆になる。
【0031】
一方、欠陥ではなく、いわゆる“ゆず肌”が存在する場合には、図6に示したような、半分が正の差分方向で強調され、反対半分が負の差分方向で強調されているような部分は現れにくい。よって、勾配画像生成手段425により生成した勾配画像を用いれば、欠陥とゆず肌とを容易に区別することができるので好ましい。
【0032】
また、勾配画像生成手段425は、直交する2方向において、正方向及び負方向の両方向から差分演算をそれぞれ行い、演算結果より勾配画像を生成するのではなく、直交する2方向において、差分演算を行い、演算結果より正の値のみを用いて算出する勾配ベクトルの絶対値と、演算結果より負の値のみを用いて算出する勾配ベクトルの絶対値とから勾配画像を生成するように構成するようにしてもよい。
【0033】
具体的には、例えば、勾配画像生成手段425は、式7及び式8を用い、直交する2方向について差分演算を行い、式9及び式10を用い、差分演算の結果より正の値のみを用いて算出する勾配ベクトルの絶対値と負の値のみを用いて算出する勾配ベクトルの絶対値とから勾配画像を生成するように構成されることが好ましい。
【0034】
【数4】
(式7及び式8において、(x,y)は注目画素の座標を表し、I(x,y)は画素(x,y)の輝度値である。G(x,y)とG(x,y)はそれぞれ直交する2方向における第1方向差分及び第2方向差分である。k及びsは差分をとるマスクを制御する変数である。ωは差分を取る直交軸を制御する変数であり、ω=1の時は縦横軸での差分となり、ω=0の時は斜めの直交軸での差分となる。γとθは同時に0ではなく、(x, y)を注目画素として差分を取る2つの画素の位置関係を制御する変数である。)
【0035】
【数5】
【0036】
例えば、ω=1、γ=θ=1の時、式7及び式8は、横方向及び縦方向について差分をとる式11及び式12になる。
【0037】
【数6】
(式11及び式12において、符号の意味は式7及び式8と同一である。)
【0038】
式7及び式8により計算した直交する2方向の差分結果において、正の値は輝度が「明」から「暗」に変わるところを表し、負の値は逆に「暗」から「明」への変化を表しているので、その計算結果から正の値のみを用いると、「明」から「暗」の変化を表し、負の値のみを用いると「暗」から「明」の変化を表すことができる。よって、式9及び式10を用いて、勾配画像を生成すると、例えば凸状欠陥が存在する場合、凸状欠陥の半分が正の値で強調され、反対半分が負の値で強調されて表される。よって、例えば、正の値で強調されている正強調部分と、負の値で強調されている負強調部分とを異なる色で表すことにより、欠陥を容易に認識することができる。
【0039】
欠陥候補決定手段426は、例えば、反射鏡像内欠陥候補抽出手段423により抽出した反射鏡像内欠陥候補、及び、反射鏡像外欠陥候補抽出手段424により抽出した反射鏡像外欠陥候補と、勾配画像生成手段425により生成した勾配画像とから、欠陥候補を決定するものである。具体的には、生成した勾配画像において、抽出した反射鏡像内欠陥候補の領域又は反射鏡像外欠陥候補の領域に、正強調部分と、負強調部分とが現れており、かつ、これら正強調部分及び負強調部分の画素数が所定の閾値以上である場合に、その領域を欠陥候補として決定し、それ以外の場合には欠陥でないと判別するように構成されることが好ましい。
【0040】
欠陥候補記憶手段427は、例えば、メモリ等により構成され、欠陥候補決定手段426により決定された欠陥候補の重心座標を記憶するように構成されている。
【0041】
(判定手段43)
判定手段43は、例えば、欠陥候補抽出手段42により抽出された欠陥候補において、撮像時刻の異なる少なくとも2枚以上の画像間での移動距離及び移動角度が、被検査面Mに欠陥が存在した時に移動すると想定される基準移動距離及び基準移動角度の範囲内にある場合に、欠陥であると判定する連続性判断手段431と、基準移動距離及び基準移動角度を記憶する基準値記憶手段432とを有している。欠陥候補の移動距離及び移動角度は、例えば、撮像時刻の順に連続する3枚以上の画像間について見ることが好ましいが、被検査面Mに応じて、画像数は任意に決定することができる。また、被検査面Mに応じて、2枚の画像間で見るようにしてもよい。欠陥候補の移動距離は、例えば、撮像時刻の異なる画像間における欠陥候補を結ぶ直線の長さであり、欠陥候補の移動角度は、例えば、撮像時刻の異なる画像間における欠陥候補を結ぶ直線の角度である。
【0042】
カメラレンズには歪曲収差があるため、移動手段30による移動速度を一定としても、被検査面Mに存在する欠陥の移動軌跡は直線とならないので、被検査面Mに存在する欠陥の移動軌跡に基づいて判断することにより高い精度で判断することができる。被検査面Mに欠陥が存在した時に移動すると想定される基準移動距離及び基準移動角度は、例えば、予め、被検査面Mにマークを付して移動手段30により一定速度で移動させながら撮像手段20により一定の時間間隔で撮像することにより撮像時刻の異なる複数の基準画像を取得し、これら複数の基準画像を合わせることにより得られたマーク移動軌跡に基づいて設定されることが好ましい。図7にマーク移動軌跡の一例を示す。
【0043】
図7に示したように、マークの移動距離は、画像における欠陥の位置により異なる。基準移動距離は、マーク移動軌跡に基づき、画像における欠陥の位置(すなわち座標)に応じて所定の範囲内に設定するようにしてもよいが、連続性判断手段431では、基準移動距離に加えて基準移動角度でも判断するので、基準移動距離の範囲は比較的広くてもよい。例えば、移動距離がマイナスのもの(移動方向が逆のもの)、及び、移動距離が所定の距離閾値よりも大きいものを排除することができればよいので、0よりも大きく所定の距離閾値以下とすることが好ましい。距離閾値は、例えば、マーク移動軌跡に基づきマークの移動時間に対応して決定することが好ましい。
【0044】
また、図7に示したように、マークの移動角度も、画像における欠陥の位置により異なる。基準移動角度は、マーク移動軌跡に基づき、画像における欠陥の位置(すなわち座標)に応じて所定の範囲内に設定されることが好ましい。例えば、マーク移動軌跡の近似直線を引き、この近似直線を基準線として、各基準線の角度に基づいて基準移動角度を設定することが好ましい。なお、マーク移動軌跡は、図7に示したように曲線状であるので、誤差が大きくならないように、例えば、図8に示したように、マークの移動方向においてマーク移動軌跡を複数に分割して、それぞれにおいて近似直線を引くことが好ましい。図8ではマークの移動方向において3つに分割する場合について示したが、マーク移動軌跡に応じて、2つに分割してもよく、4つ以上に分割してもよい。図9に近似直線の一例を示す。図9において白破線はマーク移動軌跡の分割位置である。
【0045】
更に、隣接するマークの移動軌跡の近似直線がマークの移動方向に対する幅方向において所定値以上離れている場合には、それらの間を幅方向において分割する分割線を引き、近似直線及び分割線を基準線とすることが好ましい。すなわち、隣接する近似直線の間が離れている場合には、それらの間を分割する分割直線を基準線に加えることが好ましい。
欠陥の判定精度を高くするためである。分割線は、例えば、射影変換により引くことができる。
【0046】
具体的には、基準移動角度の範囲は、欠陥の位置(すなわち座標)に応じて、隣接する2本の基準線の角度の範囲とすることが好ましい。より容易に短時間で欠陥を検出することができるからである。なお、判定手段43における移動角度、基準移動角度、基準線の角度は、マークの移動方向に対する幅方向に延長した角度基本直線に対する角度である。図10に角度基本直線の一例を示す。図10において、白太実線は角度基本直線、白破線はマーク移動軌跡の分割位置である。すなわち、連続性判断手段431は、欠陥候補抽出手段42により抽出された欠陥候補の移動角度が、その欠陥候補が隣接する2本の基準線の角度の間である場合には、基準移動角度の範囲内にあると判断するように構成されていることが好ましい。
【0047】
この表面欠陥検査装置1は、例えば、次のようにして用いられる。図11は、表面欠陥検査装置1を用いた表面欠陥検査方法の手順を表すものである。この表面欠陥検査方法では、まず、照明手段10から光を照射した被検査面Mを撮像手段20により撮像すると共に、撮像手段20に対する被検査面Mの位置を移動手段30により相対的に移動させて、撮像時間の異なる複数の画像を取得する(ステップS110;撮像手順)。撮像手段20により撮像された画像は、画像記憶手段41に保存する。
【0048】
次いで、例えば、撮像手順(ステップS110)により得られた撮像時刻の異なる複数の画像からそれぞれ欠陥候補を抽出する(ステップS120;欠陥候補抽出手順)。欠陥候補抽出手順(ステップS120)では、例えば、まず、前処理手段421により、上述したようにして撮像手段20で得られた画像について前処理を行う(ステップS121;前処理手順)。
【0049】
続いて、例えば、反射鏡像領域検出手段422により、前処理した画像から照明光源11である蛍光灯の反射鏡像領域を検出する(ステップS122;反射鏡像領域検出手順)。反射鏡像領域を検出できない場合には(ステップS122:N)処理を終了し、反射鏡像領域を検出した場合には(ステップS122:Y)次の手順に進む。次いで、例えば、前処理した画像から勾配画像生成手段425により上述したようにして勾配画像を生成する(ステップS123;勾配画像生成手順)。
【0050】
次いで、例えば、反射鏡像内欠陥候補抽出手段423により、反射鏡像領域検出手段422により検出された反射鏡像内について、上述したようにして、反射鏡像内欠陥候補を抽出する(ステップS124;反射鏡像内欠陥候補抽出手順)。また、例えば、反射鏡像外欠陥候補抽出手段424により、反射鏡像領域検出手段422により検出された反射鏡像外について、上述したようにして、反射鏡像外欠陥候補を抽出する(ステップS125;反射鏡像外欠陥候補抽出手順)。
【0051】
次いで、例えば、欠陥候補決定手段426により、勾配画像生成手段(ステップS123)において生成した勾配画像と、反射鏡像内欠陥候補抽出手順(ステップS124)において抽出した反射鏡像内欠陥候補、及び、反射鏡像外欠陥候補抽出手順(ステップS125)において抽出した反射鏡像外欠陥候補とから、欠陥候補を決定する(ステップpS126;欠陥候補決定手順)。欠陥候補決定手段426により決定された欠陥候補は欠陥候補記憶手段427に保存する。
【0052】
欠陥候補抽出手順(ステップS120)により欠陥候補を抽出した後、例えば、判定手段43において、連続性判断手段431により、上述したようにして抽出した欠陥候補が欠陥であるか否かを判定する(ステップS130;判定手順)。すなわち、抽出された欠陥候補において、撮像時刻の異なる少なくとも2枚以上の画像間での移動距離及び移動角度が、被検査面Mに欠陥が存在した時に移動すると想定される基準移動距離及び基準移動角度の範囲内にある場合に、欠陥であると判定する。
【0053】
具体的には、まず、図12に示したように、撮像時刻の順に連続する4枚の画像間において、欠陥候補の移動距離が基準移動距離の範囲内にあるものを抽出し、それらをグループ化する(ステップS131;移動距離判断手順)。具体的には、例えば、撮像時刻の最も遅い画像を本フレームとし、本フレームにおいて抽出された各欠陥候補のうちの1つを取り出し、他の画像において抽出された各欠陥候補のうち、本フレームで取り出した欠陥候補との距離が基準距離の範囲内にあるものを抽出する。図12において、〇は本フレームで取り出した1つの欠陥候補、△は本フレームよりも1つ前のフレームから抽出した欠陥候補、□は本フレームよりも2つ前のフレームから抽出した欠陥候補、▽は本フレームよりも3つ前のフレームから抽出した欠陥候補であり、△、□、▽は、〇で示した本フレームで取り出した1つの欠陥候補に対して、他のフレームにおいて基準移動距離の範囲内にある欠陥候補である。
【0054】
基準移動距離は、例えば、上述したように、0よりも大きく所定の距離閾値以下とする。所定の距離閾値としては、例えば、全てのフレームにおいて欠陥候補の中心の移動量の最大値をとることができる。例えば、図12において×で示した本フレームよりも前のフレームにおける欠陥候補は、〇で示した本フレームで取り出した欠陥候補に対して移動方向が逆(移動距離がマイナス)であるか、又は、〇で示した本フレームの欠陥候補に対して所定の距離閾値よりも離れているので排除される。なお、本フレームで取り出した1つの欠陥候補について、他の全てのフレームにおいて基準移動距離の範囲内にある欠陥候補がなくてもよい。例えば、撮像時刻順に連続する4枚の画像間について欠陥候補を抽出する場合、第2、3フレームは検出なしでも、第1、4フレームにおいて検出された欠陥候補が基準移動距離の範囲内にあれば、第1、4フレームの画像で抽出された欠陥候補をグループ化してもよい。欠陥候補の検出漏れもあるからである。これを本フレームにおいて抽出された各欠陥候補について、順に行う。
【0055】
次いで、例えば、移動距離判断手順(ステップS131)においてグループ化した欠陥候補について、隣接する欠陥候補間の移動角度が基準移動角度の範囲内にある場合に、欠陥であると判定する(ステップS132;移動角度判断手順)。具体的には、例えば、上述したように、予め、被検査面Mにマークを付して一定速度で移動させながら一定の時間間隔で撮像することにより得られたマーク移動軌跡に基づいて基準線を引き、その各基準線の角度に基づいて基準移動角度を設定しておき、グループ化した欠陥候補において、隣接する欠陥候補間の移動角度が、その欠陥候補が隣接する2本の基準線の角度の間である場合に、基準移動角度の範囲内にあると判断する。なお、図12において、隣接する欠陥候補間を結ぶ直線を破線で示している。これをグループ化した欠陥候補の各グループについて、順に行う。
【0056】
そののち、表示手段50により、判定手順(ステップS130)で得られた判定結果を表示する(ステップS140;表示手順)。表示手段50では、例えば、ディスプレイ等に、欠陥の重心に円マーク等を付して表示する。これにより、表面欠陥の検査を行うことができる。
【0057】
このように本実施の形態によれば、抽出された欠陥候補が、撮像時刻の異なる少なくとも2枚以上の画像間において、被検査面Mに欠陥が存在した時に移動すると想定される基準移動距離及び基準移動角度の範囲内にある場合に欠陥であると判定するようにしたので、欠陥の経時的な連続性を見ることができ、被検査面Mの移動速度が一定でない、または移動軌跡が直線とならない場合でも、ノイズ等の誤検出を高い精度で排除することができると共に、欠陥の検出漏れも低減することができる。よって、欠陥を高い精度で検出することができる。
【0058】
特に、予め、被検査面Mにマークを付して移動させながら撮像時刻の異なる複数の基準画像を撮像することで得られたマーク移動軌跡に基づき、基準移動角度を設定するようにすれば、高い精度で容易に欠陥を検出することができる。
【0059】
また、マーク移動軌跡の近似直線を引き、近似直線が幅方向において所定値以上離れている場合にはそれらの間に分割線を引き、近似直線及び分割線を基準線とした各基準線の角度に基づき基準移動角度を設定するようにすれば、より容易に短時間で欠陥を検出することができる。
【0060】
以上、実施の形態を挙げて本願発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、各構成要素について具体的に説明したが、全ての構成要素を備えていなくてもよく、また、他の構成要素を備えていてもよい。
【0061】
また、上記実施の形態では、自動車のボディの塗装面を検査する場合について具体的に説明したが、本願発明は、自動車のボディに限らず、他の塗装製品の表面検査をする場合についても適用することができる。更に、塗装面に限らず、反射性質を有する表面の検査をする場合にも適用することもできる。
【0062】
更に、上記実施の形態では、欠陥候補抽出手段42及び欠陥候補抽出手順(ステップS120)について具体的に説明したが、他の構成及び手順により欠陥候補を抽出するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0063】
1…表面欠陥検査装置、10…照明手段、11…照明光源、20…撮像手段、21…カメラ、30…移動手段、40…欠陥検出手段、41画像記憶手段、42…欠陥候補抽出手段、421…前処理手段、422…反射鏡像領域検出手段、423…反射鏡像内欠陥候補抽出手段、424…反射鏡像外欠陥候補抽出手段、425…勾配画像生成手段、426…
欠陥候補決定手段、427…欠陥候補記憶手段、43…判定手段、431…連続性判断手段、432…基準値記憶手段432、50…表示手段、M…被検査面
図1
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図12