特許7404747IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

この発明は、表面欠陥の検出対象である車体等のワークを相対的に移動させながら、明暗パターンの照明光をワークの塗装面等の被測定部位に照射した状態で、被測定部位を撮像手段により連続的に撮像したときに得られた複数の画像に基づいて、表面欠陥の検出を行うワークの表面欠陥検出装置及び検出方法、ワークの表面検査システム並びにプログラム

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

しかしながら、特許文献3に記載の検査方法は、基本的には単画像に基づく処理のため情報量が不足しており、小さな表面欠陥を十分な精度で判別できないという問題がある。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

目的は以下の手段によって達成される。 (1)表面欠陥の検出対象であるワークに対し照明装置による明暗パターンを相対的に移動させた状態で、前記ワークの被測定部位についての複数の画像を取得する画像取得手段と、前記画像取得手段により取得された各画像に対する、二値化処理と閾値の適用によって、またはコーナー検出関数の適用によって、画像の特徴点を抽出する特徴点抽出手段と、前記特徴点抽出手段によって抽出・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

前項(1)(6)及び(7)に記載の発明によれば、撮像手段から取得されたワークの被測定部位の位置が連続的にずれた複数の画像から仮欠陥候補が抽出され、抽出された仮欠陥候補の座標が求められる。仮欠陥候補が抽出された画像に後続する複数の画像のそれぞれに対して、仮欠陥候補の座標がどの座標に移動するかを演算して推定座標が求められ、この推定座標とその画像における仮欠陥候補とが対応するかどうかが判定され、後続する画像のうち、推定座標と仮欠陥候補とが対応する画像が、予め設定された閾値以上存在すれば仮欠陥候補が欠陥候補として決定される。そして、決定された欠陥候補毎に、欠陥候補が含まれている複数の画像の中から、欠陥候補の周りの所定領域を推定領域として切り出して、複数の推定領域画像からなる推定領域画像群が作成されるとともに、作成された推定領域画像群に基づいて欠陥検出が行われる。

つまり、欠陥候補が含まれている複数の推定領域画像には、1つの欠陥候補について複数の情報が含まれているから、より多くの情報を用いて欠陥判別を行うことができる。このため、小さな表面欠陥であっても、過検出、誤検出を抑制しながら高精度で安定した検出を行うことができる。

しかも、仮欠陥候補の抽出は、まず画像取得手段により取得された各画像に対する、二値化処理と閾値の適用によって、またはコーナー検出関数の適用によって、画像の特徴点を抽出し、抽出された各特徴点に対し多次元の特徴量を求めることにより行われるから、欠陥部位が強調されて仮欠陥候補の抽出を精度良く行うことができる。

しかも、特許文献2に記載されたような、融合された画像に対してそれぞれ異なる複数の変換処理を実施する必要もない。
また、前項(1)及び(7)に記載の発明では、抽出された各特徴点に対し、周囲の特定範囲の全画素について、当該画素からの縦横斜め全方向の輝度勾配情報を基に多次元の特徴量を求めることにより、仮欠陥候補を抽出できるから、仮欠陥候補の抽出をさらに精度良く行うことができる。
前項(2)及び(8)に記載の発明によれば、欠陥候補が含まれている複数の画像から切り出された複数の推定領域画像を1つの画像に合成し、この合成画像に基づいて欠陥検出が行われるから、欠陥検出に必要な領域のみを合成することができ、高精度な欠陥検出を行うことができる。

前項(3)及び(9)に記載の発明によれば、取得された各画像を二値化し、輪郭抽出した上で、所定回数の膨張及び収縮を行った画像を引き算して、画像における明暗パターンの境界部分を除去するゆず肌マスクを作成し、この作成されたマスクを適用した後の各画像の特徴点が抽出されるから、仮欠陥候補の抽出をさらに精度良く行うことができる。

前項(4)及び(10)に記載の発明によれば、複数の画像のうち、仮欠陥候補の位置が対応する画像が予め設定された閾値以上存在すれば、仮欠陥候補が欠陥候補として決定される。

前項(5)及び(11)に記載の発明によれば、抽出された仮欠陥候補の座標が求められ、仮欠陥候補が抽出された画像に後続する複数の画像のそれぞれに対して、仮欠陥候補の座標がどの座標に移動するかを演算して推定座標が求められ、この推定座標とその画像における仮欠陥候補とが対応するかどうかが判定され、後続する画像のうち、推定座標と仮欠陥候補とが対応する画像が、予め設定された閾値以上存在すれば仮欠陥候補が欠陥候補として決定されるから、複数の画像のうち、仮欠陥候補の位置が対応する画像が予め設定された閾値以上存在するかどうかを確実に判定することができる。

前項(12)に記載の発明によれば、欠陥候補が含まれている複数の画像を1つの画像に合成し、この合成画像に基づいて欠陥を検出する処理をコンピュータに実行させることができる。

この特許の権利範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 この発明の一ワークの表面検査システムの構成例を示す平面図である。
【図2】 ワークの進行方向前方から見たときの照明フレームの垂直断面図である。
【図3】 ワークの進行方向前方から見たときのカメラフレームの垂直断面図である。
【図4】 図1に示したワークの表面検査システムにおける電気的な構成を示す平面図である。
【図5】 ワークの表面欠陥検査システム全体の処理を示すフローチャートである。
【図6】 (A)は1台のカメラから時系列で連続的に取得された画像、(B)は(A)の最初の画像に対する後続画像において仮欠陥候補の座標を推定した状態を示す図、(C)は推定領域画像群の各画像を重ね合わせて合成画像を作成する処理を示す図、(D)は推定領域画像群の各画像を重ね合わせて合成画像を作成する他の処理を示す図である。
【図7】 推定領域画像の中心座標を、画像における明帯部と暗帯部の境界から欠陥候補の位置に応じて補正する処理を説明するための図である。
【図8】 (A)~(D)は、推定領域画像群の各画像を異なる態様で重ね合わせて合成画像を作成する処理を示す図である。
【図9】 仮欠陥候補の抽出処理の一例を説明するための図である。
【図10】 欠陥検出PCで実行される第1の表面欠陥検出処理の内容を示すフローチャートである。
【図11】 図10のステップS17のマッチング処理をより詳細に説明するためのフローチャートである。
【図12】 図10のステップS17のマッチング処理の変形例を説明するためのフローチャートである。
【図13】 図10のフローチャートのステップS12~S18の詳細を示すフローチャートである。
【図14】 欠陥検出PCで実行される第2の表面欠陥検出処理を示すフローチャートである。
【図15】 図14のフローチャートのステップS12~S18の詳細を示すフローチャートである。
【図16】 第3の表面欠陥検出処理を説明するための図で、連続的に時系列で取得される複数(この例では2枚)の画像を示す図である。
【図17】 ワーク(車体)の位置と像面変位量の関係の一例を示すグラフである。
【図18】 欠陥検出PCで実行される第3の表面欠陥検出処理の内容を示すフローチャートである。
【図19】 図18のフローチャートのステップS32~S40の詳細を示すフローチャートである。
【図20】 標準偏差画像の作成処理を示すフローチャートである。
【図21】 明暗パターンの照明を行う照明装置のワークに対する照度のグラフを示す図である。
【図22】 標準偏差画像の作成処理の他の例を示すフローチャートである。
【図23】 標準偏差画像の作成処理の他の例を示すフローチャートである。

代表図 図1本件の代表的な図

1 ワーク 2 移動機構 3 照明フレーム 4 支持台 6 照明ユニット 7 カメラフレーム 8 カメラ 21 マスターPC 22 欠陥検出PC 30 仮欠陥候補 40 推定座標 221 画像取得部 222 仮欠陥候補抽出部 223 座標推定部 224 欠陥候補決定部 225 画像群作成部 226 画像合成部 227 欠陥検出部

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