特開 2022-20873 撮像装置及び撮像装置を有する表面検査装置、撮像方法及びプログラム

(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】P2022020873

(43)【公開日】2022-02-02

(54)【発明の名称】撮像装置及び撮像装置を有する表面検査装置、撮像方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/88 20060101AFI20220126BHJP

【ＦＩ】

G01N21/88 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020124094

(22)【出願日】2020-07-21

(71)【出願人】

【識別番号】000177058

【氏名又は名称】三友工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100158067

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 基

(72)【発明者】

【氏名】東谷 力雄

(72)【発明者】

【氏名】今田 宗利

(72)【発明者】

【氏名】篠田 貴宏

(72)【発明者】

【氏名】浅井 元輝

【テーマコード（参考）】

2G051

【Ｆターム（参考）】

2G051AA37

2G051AB01

2G051AB02

2G051AB07

2G051BB01

2G051CA03

2G051CA04

2G051CA06

2G051CB01

2G051EA08

2G051EB01

2G051EB05

(57)【要約】

【課題】対象物の表面の汚れ欠陥と凹凸欠陥の両方の欠陥を検出することが可能となる。
【解決手段】対象物１０を搬送する搬送ベルト２２と、搬送ベルト２２の上方に位置し、対象物１０の表面に光を照射する光源２４と、対象物１０の表面を撮像するカメラ２６と、カメラ２６で撮像された撮像情報の処理や各種制御を行う中央演算ユニットと、を備えており、対象物１０の表面における光の照射幅が１ミリメートル以上１０ミリメートル以下であるため、対象物１０の表面に汚れ欠陥がある場合も、凹凸欠陥がある場合も、いずれの場合も欠陥を撮像することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物を搬送する搬送手段と、
前記対象物の表面の少なくとも一部に光を照射する光源と、
前記光が照射された前記対象物の表面を撮像し、撮像情報を出力する撮像手段と、
を備え、
前記対象物の表面における前記光の照射幅は、１ミリメートル以上１０ミリメートル以下であることを特徴とする、
撮像装置。

【請求項2】

対象物の表面の少なくとも一部に光を照射する光源と、
前記光が照射された前記対象物の表面を撮像し、撮像情報を出力する撮像手段と、
前記光源及び前記撮像手段を前記対象物の表面に沿って移動する移動手段と、
を備え、
前記対象物の表面における前記光の照射幅は、１ミリメートル以上１０ミリメートル以下であることを特徴とする、
撮像装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の撮像装置において、
前記照射幅は、１ミリメートル以上５ミリメートル以下であることを特徴とする、
撮像装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記撮像手段の撮像面の中心は、前記光源の中心から照射された光が前記対象物の表面で正反射した際の光路上に位置することを特徴とする、
撮像装置。

【請求項5】

前記光源はＬＥＤ光源であることを特徴とする、
請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像情報に基づいて、輝度差及びエッジ強度を算出し、前記輝度差及び前記エッジ強度に基づいて前記対象物の表面状態を検査する検査手段と、
を備えたことを特徴とする、
表面検査装置。

【請求項7】

対象物を搬送する搬送手段と、前記対象物の表面の少なくとも一部に光を照射する光源と、前記光が照射された前記対象物の表面を撮像し、撮像情報を出力する撮像手段と、を備えた撮像装置を用いて前記対象物の表面を検査する撮像方法であって、
前記対象物の表面に、照射幅が１ミリメートル以上１０ミリメートル以下で前記光を照射する光照射ステップと、
前記光が照射された領域の少なくとも一部を撮像し、前記撮像情報を出力する撮像ステップと、
を含むことを特徴とする、
撮像方法。

【請求項8】

請求項７に記載の各ステップを１又は２以上のコンピュータに実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像装置及び撮像装置を有する表面検査装置、撮像方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、反射光量の大きなキズ欠陥とそれが小さいシミ欠陥とを明確に区別して検査できるようにする金属表面の検査方法及び装置が知られている。例えば、特許文献１には、金属製品の表面を斜光照明する照明装置と、斜光照明下にある金属の表面を撮像するＣＣＤカメラと、該表面を撮像して得られる画像に基づいて金属の表面状態を検査する画像処理装置とを備えた検査装置において、画像上でキズ欠陥のみが識別できる第１照明光量と、キズ欠陥とシミ欠陥とが識別できる第２照明光量とに、それぞれ前記照明装置からの光量を調整する手段を備えていると共に、画像処理装置が、撮像された第１画像と第２画像の同一箇所の輝度を比較することでそれぞれ画像処理を行って金属の表面状態を検査することができる金属表面の検査方法及び装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００－２６６６８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述した金属表面の検査方法では、キズ欠陥とシミ欠陥のそれぞれに対応した光量を照射する必要があるため、キズ欠陥とシミ欠陥の両方を同時に検査することができないという課題があった。

【0005】

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、キズ欠陥を含む凹凸欠陥とシミ欠陥を含む汚れ欠陥の両方を同時に撮像する撮像装置、撮像方法及びプログラムを提供することを主目的とする。また、この撮像装置を用いて対象物の表面を検査する表面検査装置を提供することも、目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

本発明の撮像装置は、
対象物を搬送する搬送手段と、
前記対象物の表面の少なくとも一部に光を照射する光源と、
前記光が照射された前記対象物の表面を撮像し、撮像情報を出力する撮像手段と、
を備え、
前記対象物の表面における前記光の照射幅は、１ミリメートル以上１０ミリメートル以下であることを特徴とする、
ものである。

【0008】

この撮像装置は、搬送手段で搬送される対象物の表面に光源から光を照射し、光が照射された対象物の表面を撮像手段で撮像し、撮像情報を取得する。こうすることにより、搬送手段によって対象物が搬送されるにともなって、対象物の表面を撮像することができる。このとき、対象物の表面における光の照射幅が１ミリメートル以上１０ミリメートル以下とすることにより、対象物の表面の汚れからなる汚れ欠陥と表面のキズや凹み、突起からなる凹凸欠陥の両方の欠陥のいずれの欠陥がある場合であっても、欠陥を撮像情報として撮像することができる。

【0009】

このような効果が得られる理由は明らかではないが、光の照射幅を１０ミリメートル以下とすることで、光の照射幅が広い場合と比較して、凹凸欠陥の壁面（傾斜面）によって反射した光が撮像手段に到達しにくくなるため、凹凸欠陥の壁面（傾斜面）によって反射した光と正常な表面によって反射した光との明るさの違いをより明確に撮像手段が撮像することができ、汚れ欠陥を撮像可能な明るさの光を照射した場合でも、凹凸欠陥を撮像可能にすることができ、汚れ欠陥と凹凸欠陥の両方を撮像することができると考えている。すなわち、光源から照射される光を強くすると汚れ欠陥は検出しやすくなる一方、凹凸欠陥の壁面（傾斜面）以外から反射した光の影響で凹凸欠陥は検出しにくくなるが、光の照射幅を１０ミリメートル以下とすることで、凹凸欠陥を精度良く撮像することが可能となり、汚れ欠陥と凹凸欠陥の両方を撮像することができると考えている。なお、光の照射幅を１ミリメートル未満とすると、光が照射されている領域を撮像手段で撮像することが難しくなるため、好ましくない。

【0010】

本発明の撮像装置は、
対象物の表面の少なくとも一部に光を照射する光源と、
前記光が照射された前記対象物の表面を撮像し、撮像情報を出力する撮像手段と、
前記光源及び前記撮像手段を前記対象物の表面に沿って移動する移動手段と、
を備え、
前記対象物の表面における前記光の照射幅は、１ミリメートル以上１０ミリメートル以下であることを特徴とする、
撮像装置。

【0011】

この撮像装置は、光源から光が照射された対象物の表面を撮像手段で撮像し、撮像情報を取得する。この撮像装置では、光源及び撮像手段が移動手段によって対象物の表面に沿って移動することで、対象物の表面を撮像することができる。このとき、対象物の表面における光の照射幅が１ミリメートル以上１０ミリメートル以下とすることにより、対象物の表面の汚れからなる汚れ欠陥と表面のキズや凹み、突起からなる凹凸欠陥の両方の欠陥のいずれの欠陥がある場合であっても、欠陥を撮像情報として撮像することができる。

【0012】

このような効果が得られる理由は明らかではないが、光の照射幅を１０ミリメートル以下とすることで、光の照射幅が広い場合と比較して、凹凸欠陥の壁面（傾斜面）によって反射した光が撮像手段に到達しにくくなるため、凹凸欠陥の壁面（傾斜面）によって反射した光と正常な表面によって反射した光との明るさの違いをより明確に撮像手段が撮像することができ、汚れ欠陥を撮像可能な明るさの光を照射した場合でも、凹凸欠陥を撮像可能にすることができ、汚れ欠陥と凹凸欠陥の両方を撮像することができると考えている。すなわち、光源から照射される光を強くすると汚れ欠陥は検出しやすくなる一方、凹凸欠陥の壁面（傾斜面）以外から反射した光の影響で凹凸欠陥は検出しにくくなるが、光の照射幅を１０ミリメートル以下とすることで、凹凸欠陥を精度良く撮像することが可能となり、汚れ欠陥と凹凸欠陥の両方を撮像することができると考えている。なお、光の照射幅を１ミリメートル未満とすると、光が照射されている領域を撮像手段で撮像することが難しくなるため、好ましくない。

【0013】

本発明の撮像装置において、前記照射幅は、１ミリメートル以上５ミリメートル以下であることを特徴としてもよい。こうすることにより、対象物の表面に汚れ欠陥がある場合と凹凸欠陥がある場合にいずれの欠陥がある場合であっても、より鮮明に欠陥を撮像情報として撮像することができる。

【0014】

本発明の撮像装置において、前記撮像手段の撮像面の中心は、前記光源の中心から照射された光が前記対象物の表面で正反射した際の光路上に位置することを特徴としてもよい。こうすることにより、対象物の表面に凹凸欠陥を有する場合には、対象物の表面で反射した光が正反射とは異なる角度で反射することになるため、撮像手段で撮像する際、暗く撮像されることになる。このため、撮像情報の明るさで凹凸欠陥の有無を検出する際、より高い精度で欠陥を検出することができる。

【0015】

本発明の撮像装置において、前記光源はＬＥＤ光源であることを特徴としてもよい。光源にＬＥＤ光源を用いることにより、ＬＥＤ光源から照射される光は直進性が高いため、蛍光灯等の照射された光が拡散される光源を用いる場合と比較して、凹凸欠陥の壁面（傾斜面）によって反射した光が撮像手段により到達し難くなり、より鮮明に凹凸欠陥を撮像情報として撮像することができる。

【0016】

本発明の表面検査装置は、
上述した撮像装置と、
前記撮像情報に基づいて、輝度差及びエッジ強度を算出し、前記輝度差及び前記エッジ強度に基づいて前記対象物の表面状態を検査する検査手段と、
を備えたことを特徴とする、
ものである。

【0017】

この表面検査装置では、撮像手段から出力された撮像情報に基づいて、所定の大きさに区分した領域毎の輝度差及び各領域の境界における輝度差であるエッジ強度を算出し、輝度差及びエッジ強度に基づいて表面に欠陥を有するか否かを検査する検査手段を有しているため、撮像情報に基づいて対象物の表面状態を検査することができる。このとき、撮像情報は上述した撮像装置の撮像手段によって撮像されるため、上述した撮像装置と同様の効果、例えば、汚れ欠陥と凹凸欠陥の両方の欠陥を検出することができる。なお、ここで「輝度差」とは、所定の大きさに区分した領域の平均輝度値の差を意味し、「エッジ強度」とは、隣接する領域の輝度値の差を意味する。この差が大きいほど、輝度値が大きく変化していることを意味し、撮像情報における輝度値の変化は対象物の表面の欠陥が原因で生じるため、輝度値の変化から対象物の表面状態、対象物の表面の欠陥の有無を検査することができる。

【0018】

本発明の撮像方法は、
対象物を搬送する搬送手段と、前記対象物の表面の少なくとも一部に光を照射する光源と、前記光が照射された前記対象物の表面を撮像し、撮像情報を出力する撮像手段と、を備えた撮像装置を用いて前記対象物の表面を検査する撮像方法であって、
前記対象物の表面に、照射幅が１ミリメートル以上１０ミリメートル以下で前記光を照射する光照射ステップと、
前記光が照射された領域の少なくとも一部を撮像し、前記撮像情報を出力する撮像ステップと、
を含むことを特徴とする、
ものである。

【0019】

この撮像方法は、光源から光が照射された対象物の表面を撮像手段で撮像し、撮像情報を取得する。このとき、対象物の表面における光の照射幅が１ミリメートル以上１０ミリメートル以下とすることにより、対象物の表面に汚れ欠陥がある場合と凹凸欠陥がある場合のいずれの欠陥がある場合であっても、欠陥を撮像情報として撮像することができる。

【0020】

本発明のプログラムは、上述した撮像方法の各ステップを１又は２以上のコンピュータに実現させるためのものである。このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（例えばハードディスク、ＲＯＭ、ＦＤ、ＣＤ、ＤＶＤ、コンパクトメモリなど）に記録されていてもよいし、伝送媒体（インターネットやＬＡＮなどの通信網）を介してあるコンピュータから別のコンピュータへ配信されてもよいし、その他どのような形で授受されてもよい。このプログラムを一つのコンピュータに実行させるか又は複数のコンピュータに各ステップを分担して実行させれば、上述した撮像方法の各ステップが実行されるため、上述した撮像方法と同様の作用効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、表面検査装置２０の構成の概略を示す説明図である。

【図2】図２は、表面検査装置２０の電気的な接続を示すブロック図である。

【図3】図３は、撮像情報処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

【図4】図４は、深い凹み欠陥を有する対象物の照射幅と評価値の関係を示したグラフである。

【図5】図５は、浅い凹み欠陥を有する対象物の照射幅と評価値の関係を示したグラフである。

【図6】図６は、大きな汚れ欠陥を有する対象物の照射幅と評価値の関係を示したグラフである。

【図7】図７は、小さな汚れ欠陥を有する対象物の照射幅と評価値の関係を示したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明の実施の形態の一例として、表面検査装置２０について、詳しく説明する。以下に説明する実施の形態及び図面は、本発明の実施形態の一部を例示するものであり、これらの構成に限定する目的に使用されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。なお、各図において対応する構成要素には同一又は類似の符号を付す。また、表面検査装置２０の使用方法の一例を明らかにすることにより、本発明の表面検査装置及び撮像装置の使用方法の一例を明らかにすると共に、本発明の撮像方法及びプログラムの一例も明らかにする。

【0023】

まず、図１を用いて、本発明の実施の形態の一例である表面検査装置２０の構成の概略について詳しく説明する。ここで、図１は、表面検査装置２０の構成の概略を示す説明図である。図１に示すように、表面検査装置２０は、対象物１０を搬送する搬送ベルト２２と、搬送ベルト２２の上方に位置し、対象物１０の表面に所定の照射幅で光を照射する光源２４と、光源２４から所定の照射幅で光が照射された領域を含む対象物１０の表面を撮像するカメラ２６（本発明の撮像手段に相当）と、カメラ２６で撮像された撮像情報から欠陥の有無を検出する制御ユニット３０（本発明の検査手段に相当，図２参照）と、を備えており、搬送ベルト２２によって搬送される対象物１０の表面に所定の照射幅で光源２４から光が照射され、光が照射された領域を含む対象物１０の表面をカメラ２６で撮像することで、撮像情報を取得することができる。このとき、光源２４から照射される光の照射幅を所定の照射幅とすることにより、対象物１０の表面に汚れ欠陥及び凹凸欠陥のいずれの欠陥を有する場合であっても、欠陥を撮像情報として捉えることができる。この撮像情報を用いることで、対象物１０の表面の欠陥を容易に検出することができる。

【0024】

搬送ベルト２２は、公知の搬送ベルトであり、本発明の搬送手段に相当する。この搬送ベルト２２は、複数のローラの回転に伴い、対象物１０が一方側から他方側（図１中、右側から左側）に対象物１０を搬送することができる。なお、搬送ベルト２２は、複数のローラによりベルトが回転する搬送ベルトとしたが、対象物１０を搬送可能な形態であればこの態様に限定されるものではなく、例えば、ローラのみにより搬送するものであってもよいし、ベルトのみによって搬送されるものであってもよいし、種々の態様を採用することができる。

【0025】

光源２４は、公知のライン照明であり、複数のＬＥＤが対象物１０の搬送方向に直交する方向（図１中、前後方向）に配置されていることにより、対象物１０の表面を所定の照射幅で光を照射することができる。このとき、対象物１０が一方側から他方側に搬送される際、対象物１０の全体に同じ強さの光を所定の照射幅で照射することができるため、対象物１０の表面に汚れや凹凸を有する場合には、汚れや凹凸の位置にかかわらず、撮像情報に同様の変化が現れることになる。このとき、所定の照射幅は、１ミリメートル以上１０ミリメートル以下が好ましく、１ミリメートル以上５ミリメートル以下がより好ましい。照射幅を１ミリメートル以上とすることにより、光が照射された領域をカメラ２６で撮像しやすくなるため好ましく、照射幅を１０ミリメートル以下とすることで、汚れ欠陥と凹凸欠陥の両方を撮像しやすくなるため好ましい。こうすることにより、対象物１０の表面に汚れ欠陥及び凹凸欠陥のいずれの欠陥が存在する場合であっても、容易に欠陥を撮像することができる。

【0026】

カメラ２６は、公知のデジタルカメラである。このカメラ２６は、対象物１０の両側方向全体（図１中、前方側の側面から後方側の側面）を撮像可能な公知のエリアカメラである。このカメラ２６は、光源２４から光が照射された対象物１０の表面を撮像する際、光が照射された領域を撮像可能なエリアカメラであり、カメラ２６によって撮像された撮像情報には、光源２４から光が照射された領域が含まれる。この撮像情報を用いることで、対象物１０の表面に汚れ欠陥及び凹凸欠陥のいずれの欠陥が存在する場合であっても、容易に欠陥を撮像することができる。

【0027】

また、カメラ２６の撮像面（レンズの表面）２７の中心は、光源２４の中心から照射された光が対象物１０の表面で正反射した際の光路上に位置する。言い換えると、カメラ２６の撮像面２７の中心は、光源２４の中心から照射された光が正反射した際の光を撮像する位置に位置し、対象物１０の表面から垂直方向に伸ばした仮想線と光源２４の中心との角度（図１中θ１，光の入射角に相当）と、仮想線と撮像面２７の中心との角度（図１中θ２，光の反射角に相当）とが等しくなる位置に位置する。こうすることにより、対象物１０の表面に凹凸を有する場合には、表面に凹凸を有しない対象物１０の表面から正反射した位置と異なる位置に光が反射されることになるため、光源２４の中心から照射された光は撮像面２７の中心に反射されず、凹凸を有しない場合と比較して暗くなることになる。このため、対象物１０の表面の凹凸を高精度で撮像することができる。このような効果は、光源２４としてＬＥＤ光源を使用した場合に特に効果が高い。ＬＥＤ光源から照射された光は直進性が高いため、直進性が低い光源を利用している場合と比較して、対象物１０の表面における反射角の変化が撮像情報の明暗として現れやすいためである。

【0028】

中央演算ユニット３０は、ＣＰＵ３１を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、撮像情報を解析や、搬送ベルト２２及びカメラ２６の動作を制御するための各種処理プログラム等を記憶したＲＯＭ３２と、一時的に各種データを記憶するＲＡＭ３３と、搬送ベルト２２や記憶手段２８等と接続を可能とするインタフェース３４（以下、「Ｉ／Ｆ３４」と言う。）と、を備え、これらはバス３５を介してお互いに信号のやりとりが可能に接続されている。この中央演算ユニット３０は、カメラ２６から入力された撮像情報から所定の範囲で区分した各領域の輝度値の差である輝度差を算出すると共に、隣接する各領域の輝度値の差であるエッジ強度を算出する。この輝度差及びエッジ強度を用いることにより、対象物１０の表面に欠陥が存在する場合に、欠陥を検出することができる。

【0029】

次に、こうして構成された本実施の形態の表面検査装置２０の動作、特に、撮像情報の処理方法について、図３を用いて詳しく説明する。ここで、図３は、撮像情報処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。この撮像情報処理ルーチンは、ＲＯＭ３２に予め記憶されており、図示しない開始ボタンを押圧されることにより発信される開始信号を受信した際に、実行される。

【0030】

この撮像処理ルーチンが実行されると、ＣＰＵ３１は、搬送ベルト２２によって対象物１０の搬送を開始すると共に、光源２４から所定の照射幅で光が照射された領域を含む対象物１０の表面をカメラ２６で連続的に撮像する（ステップＳ１１０）。具体的には、ＣＰＵ３１からカメラ２６に撮像開始信号が発信されると、カメラ２６は一定間隔（搬送ベルト２２の搬送速度に応じて、対象物１０の全体を所定の領域で撮像可能な間隔）で対象物１０の表面を撮像し、カメラ２６から発信された撮像情報は、記憶手段２８に記憶される。

【0031】

続いて、ＣＰＵ３１は、記憶手段２８に記憶された撮像情報から、輝度差を算出する（ステップＳ１２０）。具体的には、まず、記憶手段２８から撮像情報を読み出し、ＲＡＭ３３に一時的に記憶する。次に、撮像情報を所定の大きさの領域に分割し、それぞれの領域の平均輝度を算出し、この平均輝度の差を輝度差として算出する。このように、周囲の領域より平均輝度が変化している領域は、欠陥が位置する可能性が高いため、このような領域は、欠陥を有する可能性が高い。

【0032】

続いて、ＣＰＵ３１は、記憶手段２８に記憶された撮像情報から、エッジ強度を算出する（ステップＳ１３０）。具体的には、まず、記憶手段２８から撮像情報を読み出し、ＲＡＭ３３に一時的に記憶する。次に、撮像情報を所定の大きさの領域（例えば、ピクセル毎）に分割し、隣接するピクセルの輝度値の差の最も大きな値をエッジ強度の値とする。こうすることにより、輝度値が大きく変化している領域を抽出することができる。このように、輝度値が大きく変化している領域は、欠陥の外縁に位置する可能性が高いため、このような領域は、欠陥を有する可能性が高い。

【0033】

次に、ＣＰＵ３１は、輝度差及びエッジ強度の値から評価値を算出し（ステップＳ１４０）、評価値が予め定めた所定の値（例えば、値０）より大きいの場合に、欠陥を有すると判定する（ステップＳ１４０）。こうすることにより、対象物１０の表面に欠陥を有するか否かを容易に判定することができる。具体的には、輝度差及びエッジ強度の値が０以上１０未満を値０、値が１０以上２０未満を値１、２０以上３０未満を値２、３０以上４０未満を値３、４０以上５０未満を値４、５０以上６０未満を値５、６０以上７０未満を値６、７０以上８０未満を値７、８０以上９０未満を値８、９０以上１００未満を値９、１００を値１０とし、輝度差の値及びエッジ強度の値の平均を評価値とし、この評価値が値０より大きいか否かを判定することで、欠陥の有無を判定した。

【0034】

続いて、この表面検査装置２０で表面検査を行った実験結果について、詳しく説明する。表面検査装置２０において、光源２４から照射される照射幅を変更し、表面に深い凹みを有する対象物について、照射幅と評価値の関係を示したグラフを図４に示す。図４に示すように、照射幅を１０ミメートルより小さい幅とした場合には評価値が０より大きくなり、深い凹みを撮像情報として検出できていることが分かる。このことから、照射幅を１０ミリメートルより小さい幅とすることにより、表面に存在する深い凹みを撮像情報として明確に撮像することができ、表面の凹みによる欠陥を容易に検出することができたと言える。なお、図４のグラフにおいて、縦軸は評価値を、横軸は対象物１０の表面における照射幅を、それぞれ示し、同一の条件で３回行った平均値を示す。

【0035】

次に、表面に浅い凹みを有する対象物について、照射幅と評価値の関係を示したグラフを図５に示す。図５に示すように、照射幅を５ミメートルより小さい幅とした場合には評価値が大きく上昇していることが分かる。このことから、照射幅を５ミリメートルより小さい幅とすることにより、表面に存在する浅い凹みを撮像情報として明確に撮像することができ、表面の凹みによる欠陥を容易に検出することができたと言える。なお、図５のグラフにおいて、縦軸は評価値を、横軸は対象物１０の表面における照射幅を、それぞれ示し、同一の条件で３回行った平均値を示す。

【0036】

次に、表面に市販の印鑑の朱肉を付着させた大きな汚れ欠陥を有する対象物について、照射幅と評価値の関係を示したグラフを図６に示す。図６に示すように、照射幅が狭くなるにつれて評価値が上昇していることが分かる。このことから、照射幅を狭くすることで、汚れを撮像情報として明確に撮像することができ、表面の汚れによる欠陥を容易に検出することができたと言える。なお、図６のグラフにおいて、縦軸は評価値を、横軸は対象物１０の表面における照射幅を、それぞれ示し、同一の条件で３回行った平均値を示す。

【0037】

次に、表面に市販の印鑑の朱肉を付着させた小さな汚れ欠陥を有する対象物について、照射幅と評価値の関係を示したグラフを図７に示す。図７に示すように、照射幅が狭くなるにつれて評価値が上昇していることが分かる。このことから、照射幅を狭くすることで、汚れを撮像情報として明確に撮像することができ、表面の汚れによる欠陥を容易に検出することができたと言える。なお、図７のグラフにおいて、縦軸は評価値を、横軸は対象物１０の表面における照射幅を、それぞれ示し、同一の条件で３回行った平均値を示す。

【0038】

以上詳述した本実施の形態の表面検査装置２０によれば、光源２４から光が照射された対象物１０の表面をカメラ２６で撮像し、撮像情報を取得する。このとき、対象物１０の表面における光の照射幅が１ミリメートル以上１０ミリメートル以下であるため、対象物１０の表面に汚れ欠陥がある場合も、凹凸欠陥がある場合も、いずれの場合も欠陥を撮像することができる。

【0039】

また、カメラ２６の撮像面２７の中心が、光源２４の中心から照射された光が対象物１０の表面で正反射した際の光路上に位置するため、対象物１０の表面に凹凸欠陥がある場合には、対象物１０の表面で反射した光が撮像面２７の中心から離れた位置に反射することになり、凹凸欠陥の位置が比較的暗く撮像され、凹凸欠陥を検出しやすい。

【0040】

更に、光源２４はＬＥＤ光源であるため、光源から照射される光の直進性が高いため、対象物の表面の凹凸によって反射される光の直進性が低い場合と比較して、正反射の際の反射角度から変化しやすい。言い換えると、微細な凹凸によって撮像手段の中心位置に光が反射しなくなるため、凹凸欠陥を検出しやすい。

【0041】

更にまた、撮像情報から算出した輝度差の値及びエッジ強度の値に基づいて評価値を算出することで、凹凸欠陥や汚れ欠陥によって撮像情報が暗くなる欠陥領域を高精度で検出することができる。

【0042】

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

【0043】

例えば、上述した実施の形態では、搬送ベルト２２によって対象物１０が搬送されることで、光源２４から光が照射される位置及びカメラ２６が撮像する位置を変更するものとしたが、搬送ベルト２２で対象物１０を搬送することに替えて、光源２４及びカメラ２６を動かすことにより、撮像する位置を変更するものとしてもよい。例えば、光源２４及びカメラ２６の相対位置を固定した状態で、対象物１０の表面に沿って移動させる移動手段（例えば、表面に沿って移動可能なジャッキやキャリッジ等）で光源２４及びカメラ２６を移動させてもよい。いずれの場合であっても、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

【0044】

上述した実施の形態では、光源２４は複数のＬＥＤからなるライン照明であるとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、ＬＥＤのバー照明であってもよい。いずれの場合であっても、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

【0045】

上述した実施の形態では、複数のＬＥＤが対象物１０の搬送方向に直交する方向に配置することで所定の照射幅で光を照射するものとしたが、例えば、光源２４の一部を遮蔽することで照射される光の一部を遮蔽し、所定の照射幅で光を照射してもよい。いずれの場合であっても、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

【0046】

上述した実施の形態では、カメラ２６は公知のエリアカメラであるものとしたが、ラインカメラであってもよい。この場合も、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

【産業上の利用可能性】

【0047】

上述した実施の形態で示すように、品質検査分野、特に、表面検査装置として利用することができる。

【符号の説明】

【0048】

１０…対象物、２０…表面検査装置、２２…搬送ベルト、２４…光源、２６…カメラ、２７…撮像面、２８…記憶手段、３０…中央演算ユニット、３１…ＣＰＵ、３２…ＲＯＭ、３３…ＲＡＭ、３４…インタフェース、３５…バス。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】