JP2018163134A - Surface inspection method and apparatus for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検査対象物の表面を検査するための表面検査方法及びその装置に関するものである。 The present invention relates to a surface inspection method and apparatus for inspecting the surface of an inspection object.
合板材料を加工して製造される木質建材の製造工程においては、木屑などの異物の噛み込みに伴う膨れや異物との圧迫で生じる凹み、木材の割れ、表面材の剥離、引っ掻き傷などの外観不良が生じる。 In the manufacturing process of wood building materials manufactured by processing plywood materials, appearance such as swelling caused by biting of foreign materials such as wood chips and dents caused by pressure with foreign materials, cracking of wood, peeling of surface materials, scratches, etc. Defects occur.
このような検査対象物表面の自動検査技術として、特許文献1には、撮像装置と照明と検査対象物の相対的な位置関係を変化させながら照明の正反射光が入射する位置を特定することにより、検査対象物の面方向を計測する方法が示されている。このものでは、建材などの検査対象物表面に線状の出光部を映りこませた状態で検査対象物を等速で搬送しながら撮像装置で撮影し、検査対象物表面の同一位置での撮像輝度が最大となる位置、すなわち対象物表面で正反射した照明光の成分が最大となる位置を割り出し、撮像装置と照明と検査対象物の相対位置から求められる照明光の入射角と反射角をもとに面方向を推定することで表面の凹凸を計測する。 As such an automatic inspection technique for the surface of an inspection object, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228667 specifies a position where regular reflected light of illumination is incident while changing a relative positional relationship between the imaging device, the illumination, and the inspection object. Shows a method of measuring the surface direction of an inspection object. In this product, the inspection object such as building materials is reflected on the surface of the inspection object while taking the image with the imaging device while conveying the inspection object at a constant speed, and imaging at the same position on the inspection object surface. The position where the luminance is maximized, that is, the position where the component of the illumination light specularly reflected on the object surface is maximized, is determined, and the incident angle and the reflection angle of the illumination light obtained from the relative positions of the imaging device, the illumination and the inspection object are determined. Surface irregularities are measured by estimating the surface direction.
この場合、検査対象物表面に映りこんだ照明像を画像処理で分析するために、表面に光沢のある検査対象物、たとえば金属素材、光沢のある塗装や化粧シート貼りの建材等には適用できる。しかし、表面に光沢のない検査対象物、たとえば無塗装の木材やMDF(Medium Density Fiber)材、光沢のない塗装や化粧シート貼りの建材では、検査対象物表面に照明が映りこまないので適用することができない。 In this case, in order to analyze the illumination image reflected on the surface of the inspection object by image processing, it can be applied to the inspection object having a glossy surface, such as a metal material, a building material with a glossy coating or a decorative sheet, etc. . However, it is applied to inspection objects whose surface is not glossy, such as unpainted wood, MDF (Medium Density Fiber) material, building materials with non-glossy paint or decorative sheet, because the surface of the inspection object will not be illuminated. I can't.
距離を計測することができるもの、例えばレーザー光切断センサなどの専用装置を用いて検査することも考えられる。しかし、上述の建材の表面検査の場合、対象物が最大では短辺数m、長辺は事実上無限長のロール素材であるなど長大であるのに対して、例えば引っ掻き傷などでは深さ10μm、幅1mm未満と極めて小さい。これを明瞭に撮像できる分解能を有する距離計測装置を備える装置は膨大な金額となる問題がある。 It is also conceivable to perform inspection using a dedicated device such as a laser beam cutting sensor that can measure the distance. However, in the case of the above-described surface inspection of building materials, the maximum length of the target object is m, and the long side is virtually infinitely long. For example, scratches are 10 μm deep. The width is very small, less than 1 mm. A device provided with a distance measuring device having a resolution capable of clearly imaging this has a problem of enormous amounts of money.
ところで、照明像の写り込みではなく、照明によって対象物表面に形成される陰影の変化を用いて対象物表面の面方向を計測する「Shape from Shading」と呼ばれる公知の技術がある。 By the way, there is a known technique called “Shape from Shading” in which the surface direction of the object surface is measured using a change in shadow formed on the object surface by illumination instead of the reflection of the illumination image.
この「Shape from Shading」法は、代表的には距離を測定するための専用装置を搭載していない探査機において、惑星などの天体を撮影した複数の画像を用いて、天体・太陽・撮像装置の位置関係をもとに当該天体の同一部分での陰影の変化から天体の立体形状を復元する用途などに使われる技術である。 This “Shape from Shading” method is typically used in a spacecraft that does not have a dedicated device for measuring distances. This technique is used for restoring the three-dimensional shape of the celestial body from the change in shadow in the same part of the celestial body based on the positional relationship of
引っ掻き傷のような深さが浅く幅も小さい欠陥であっても面の方向は大きく変化するので、こういった欠陥の検査には距離を計測するよりも「Shape from Shading」法のような面の方向を計測する方式のほうが遥かに少ないコストでより信頼性の高い検査が実現できる。 Even if the defect is shallow and small in width like a scratch, the direction of the surface changes greatly, so inspecting such a defect is a surface like the `` Shape from Shading '' method rather than measuring the distance The method of measuring the direction of this can achieve a more reliable inspection at a much lower cost.
一方、上述の特許文献1に記載の物体表面の欠陥検出方法においては、光沢のある表面での正反射成分を利用するために、照明方向(照明角度)の変化は数°程度で良いが、「Shape from Shading」法においては陰影を十分に変化させる必要があるために、数十°レベルで照明方向を変化させねばならない。しかし、上記のような長大な検査対象物の場合、照明を移動させることで照明方向を大きく変化させることは事実上困難である。 On the other hand, in the defect detection method for an object surface described in Patent Document 1 described above, a change in illumination direction (illumination angle) may be about several degrees in order to use a regular reflection component on a glossy surface. In the “Shape from Shading” method, it is necessary to change the shadow sufficiently, so the illumination direction must be changed at several tens of degrees. However, in the case of such a long inspection object, it is practically difficult to greatly change the illumination direction by moving the illumination.
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、検査対象物表面に対する照明方向を大きく変化させて行う表面検査を容易に行うことができる表面検査方法及びその装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a surface inspection method and apparatus capable of easily performing a surface inspection performed by greatly changing the illumination direction with respect to the surface of the inspection object.
本発明の一形態にかかる表面検査方法は、検査対象物を照明する線状の出光部を有する照明を検査対象物と検査対象物撮影用の撮像装置との間に配置するとともに、上記照明を上記撮像装置の撮像視野内に配置する。上記撮像装置と上記照明とに対して上記照明の長手方向と直交する方向に相対的に移動する上記検査対象物の上記照明で照らされた部分を上記撮像装置で撮像する。上記検査対象物における同一部分が照明直下を通過する前の画像と照明直下を通過した後の画像とを含む照明方向が異なる複数画像を取得することで、上記撮像装置の撮像視野内を移動する上記検査対象物を上記画像上で追跡する。上記検査対象物上の同一部分における照明方向が異なる複数画像上の輝度情報を元に検査対象物の表面を検査する。 In the surface inspection method according to one aspect of the present invention, an illumination having a linear light emitting portion that illuminates an inspection object is disposed between the inspection object and an imaging device for imaging the inspection object, and the illumination is performed. It arrange | positions in the imaging visual field of the said imaging device. A portion illuminated by the illumination of the inspection object that moves relative to the imaging device and the illumination in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the illumination is imaged by the imaging device. It moves within the imaging field of view of the imaging device by acquiring a plurality of images with different illumination directions, including an image before the same part of the inspection object passes directly under illumination and an image after passing directly under illumination. The inspection object is tracked on the image. The surface of the inspection object is inspected based on luminance information on a plurality of images having different illumination directions in the same part on the inspection object.
そして本発明の一形態に係る表面検査装置は、照明と、撮像装置と、画像処理装置と、搬送装置と、を備える。前記照明は、検査対象物の表面を照明する線状の出光部を有する。前記撮像装置は、上記照明によって照明された検査対象物の表面を撮像する。前記画像処理装置は、撮像装置で得た画像の処理を行う。前記搬送装置は、上記検査対象物を上記撮像装置及び上記照明に対して上記照明の長手方向と直交する方向に相対的に移動させる。上記照明は上記撮像装置の撮像視野内に配置されており、上記撮像装置は、上記検査対象物における同一部分が照明直下を通過する前の画像と照明直下を通過した後の画像とを含む照明方向が異なる複数画像を撮像するものである。上記画像処理装置は、上記撮像装置の撮像視野内を移動する上記検査対象物を上記画像上で追跡して、上記検査対象物上の同一部分における照明方向が異なる複数画像上の輝度情報を元に検査対象物の表面の検査を行うものである。 And the surface inspection apparatus which concerns on one form of this invention is equipped with illumination, an imaging device, an image processing apparatus, and a conveying apparatus. The illumination has a linear light output part that illuminates the surface of the inspection object. The imaging device images the surface of the inspection object illuminated by the illumination. The image processing device processes an image obtained by the imaging device. The transport device moves the inspection object relative to the imaging device and the illumination in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the illumination. The illumination is disposed within an imaging field of view of the imaging device, and the imaging device includes an image before the same portion of the inspection object passes directly under the illumination and an image after passing directly under the illumination. A plurality of images having different directions are captured. The image processing device tracks the inspection object moving within the imaging field of view of the imaging device on the image, and based on luminance information on a plurality of images having different illumination directions in the same part on the inspection object. In addition, the surface of the inspection object is inspected.
本発明の一形態によれば、検査対象物が照明直下を通過する前の画像と通過した後の画像とを含む複数画像から表面検査を行うために、照明方向が大きく異なる画像を容易に得ることができるとともに複数画像からの画像処理も容易となり、少ないコストで信頼性の高い表面検査を行うことができる。 According to an aspect of the present invention, in order to perform surface inspection from a plurality of images including an image before the inspection object passes immediately under the illumination and an image after the inspection object, an image with greatly different illumination directions is easily obtained. In addition, image processing from a plurality of images is facilitated, and a highly reliable surface inspection can be performed at a low cost.
本発明は、検査対象物の表面を検査するための表面検査方法及びその装置に関し、さらに詳しくは、検査対象物の表面に線状の出光部から光を照射する表面検査方法及びその装置に関するものである。 The present invention relates to a surface inspection method and apparatus for inspecting the surface of an object to be inspected, and more particularly to a surface inspection method and apparatus for irradiating light from a linear light emitting part onto the surface of an object to be inspected. It is.
以下図1〜図9に示す第1実施形態に基づいて詳述すると、図1は第1実施形態に係る表面形状検査装置の概略を示しており、図中11は検査対象物、12は撮像装置であるカメラ、13は照明である。カメラ12および照明13は架台15に固定されており、検査対象物11は搬送装置16による搬送で照明13の下を図中矢印の方向に等速直線運動する。 Referring to FIG. 1 to FIG. 9 in detail, FIG. 1 shows an outline of the surface shape inspection apparatus according to the first embodiment. In FIG. A camera, which is a device, and 13 are illuminations. The camera 12 and the illumination 13 are fixed to a gantry 15, and the inspection object 11 moves at a constant linear velocity under the illumination 13 in the direction of the arrow in the drawing by the conveyance device 16.
照明13は、図2に示すように、線状の出光部となる棒状の光源21と、カメラ12側に光源21からの光が行かないように上半分が不透明となっているハウジング22とからなり、下半分の周方向に均一な光量を放射する。ここで、「線状」とは、一方向の長さが一方向と直交する方向の長さ(幅とする)と比べて長い(比率でいうと例えば10倍以上)ことをいうものであり、幅は0でなくてもよい。光源21としては、細い冷陰極蛍光管を好適に用いることができるが、これに限定するものではない。 As shown in FIG. 2, the illumination 13 includes a rod-shaped light source 21 serving as a linear light output portion and a housing 22 whose upper half is opaque so that light from the light source 21 does not go to the camera 12 side. And emits a uniform amount of light in the circumferential direction of the lower half. Here, “linear” means that the length in one direction is longer (for example, 10 times or more in terms of the ratio) than the length (width) in the direction orthogonal to the one direction. , The width may not be zero. A thin cold cathode fluorescent tube can be suitably used as the light source 21, but is not limited thereto.
線状の出光部を有する光源21を備える照明13は、カメラ12と検査対象物11との間でカメラ12の直下(カメラ12の光軸上)に、かつ検査対象物11の搬送方向に対して直交するように配置されて、検査対象物11の表面を照明する。カメラ12の撮像視野18の中央を照明13が横切ることになる。 An illumination 13 including a light source 21 having a linear light output part is located directly under the camera 12 (on the optical axis of the camera 12) between the camera 12 and the inspection object 11, and with respect to the conveyance direction of the inspection object 11. The surface of the inspection object 11 is illuminated. The illumination 13 crosses the center of the imaging field 18 of the camera 12.
カメラ12はたとえば工業用のエリアカメラであり、撮像視野18内で検査対象物11が画像の上下方向に移動して見えるよう設置されている。カメラ12で撮影された画像のデータは、CameraLink、USB、Gigabit Ethernetなどの通信インターフェースを介して例えばパーソナルコンピュータである画像処理装置14に送られる。 The camera 12 is, for example, an industrial area camera, and is installed so that the inspection object 11 appears to move in the vertical direction of the image within the imaging visual field 18. Data of an image photographed by the camera 12 is sent to an image processing device 14 which is a personal computer, for example, via a communication interface such as CameraLink, USB, or Gigabit Ethernet.
画像処理装置14は、上記通信インターフェースを介して送られてきた画像データを画像処理装置14自体が内蔵するメモリまたはストレージ上に蓄積するとともに、同じく内蔵する演算装置により、蓄積された画像に対して任意の処理を実行できる機能を有する。 The image processing apparatus 14 accumulates image data sent via the communication interface on a memory or storage built in the image processing apparatus 14 itself, and also for the accumulated image by the built-in arithmetic device. It has a function capable of executing arbitrary processing.
説明を簡単にするために、平板状の検査対象物11をカメラ12の光軸に対して垂直に配置し、搬送装置16が検査対象物11をカメラ12の光軸に対して直角で且つ照明13の長手方向と直交する方向に等速直線運動させるものとする。 In order to simplify the explanation, a flat inspection object 11 is arranged perpendicular to the optical axis of the camera 12, and the conveying device 16 illuminates the inspection object 11 at a right angle to the optical axis of the camera 12. It is assumed that a constant-velocity linear motion is made in a direction orthogonal to the longitudinal direction of 13.
検査対象物11を等速で搬送しながら所定の搬送距離毎に、もしくは所定の時間毎に撮影された画像の例を図3に示す。図中31はカメラ12の直下にある照明13の像であり、32は検査対象物11の表面にある凹凸欠陥の像である。検査対象物11の搬送に伴い、撮影された画像は図3に示すように順次上方へ遷移する。つまり、図3に示す点p1にある像32は、対象物が一定距離だけ動いた時点で撮影された画像ではd画素だけ上方にある点p2の位置に移動している。以下同様にn枚目の画像では1枚目の画像より(n−1)d画素だけ上方に移動した点pnの位置に移動し、最後にはカメラ12の撮像視野18を外れる。 FIG. 3 shows an example of an image taken at every predetermined transport distance or every predetermined time while transporting the inspection object 11 at a constant speed. In the figure, 31 is an image of the illumination 13 immediately below the camera 12, and 32 is an image of a concavo-convex defect on the surface of the inspection object 11. As the inspection object 11 is transported, the photographed image sequentially moves upward as shown in FIG. That is, the image 32 at the point p1 shown in FIG. 3 has moved to the position of the point p2 that is higher by d pixels in the image taken when the target object has moved by a certain distance. Similarly, the n-th image moves to the position of the point pn moved by (n−1) d pixels from the first image, and finally the imaging field 18 of the camera 12 is removed.
また、照明13との位置と距離の関係により、検査対象物11の表面にある凹凸欠陥の陰影が変化する。なお、図3では像32におけるハッチング部分が「陰」となっているところを示しているが、照明13との間の距離が短いほど、輝度低下が少なくなる点等は示していない。 Further, the shadow of the concavo-convex defect on the surface of the inspection object 11 changes depending on the relationship between the position of the illumination 13 and the distance. 3 shows that the hatched portion of the image 32 is “shaded”, but does not show that the lower the distance from the illumination 13, the less the luminance decreases.
上記の画像は画像処理装置14において、たとえば次に説明する手順により処理される。上述のように検査対象物11が所定の搬送距離毎に撮影された画像上で検査対象物11上の同一部分は常にd画素ずつ移動して見える。従って、図4A〜図4Iに示すように、上下方向にd画素分の帯状の領域a1〜a9を単位として、順次カメラ12から送信されてくる時間的にずれた各画像の領域anを追跡画像bnに上詰めで追加しながら複写する処理を任意回数繰り返し行うことにより、追跡画像b1〜b9を生成する。追跡画像b1〜b9における上詰め追加タイミングの違いから、図4Eに示す追跡画像b5では照明13の像31が複数写ったものとなり、追跡画像b5を除く各追跡画像b1〜b4,b6〜b9中においては、前記像32がそれぞれ同じところに位置することになる。なお、図4においても、図3と同様に、照明13からの距離差による輝度の違いは表示していない。 The above image is processed in the image processing apparatus 14 by, for example, the procedure described below. As described above, the same part on the inspection object 11 always appears to move by d pixels on the image in which the inspection object 11 is photographed at every predetermined transport distance. Accordingly, as shown in FIGS. 4A to 4I, the regions an of the images shifted in time sequentially transmitted from the camera 12 are tracked in units of band-like regions a1 to a9 corresponding to d pixels in the vertical direction. The tracking images b1 to b9 are generated by repeatedly performing the copying process while being added to bn in a top-aligned manner. Due to the difference in the timing of addition of the upper end in the tracking images b1 to b9, the tracking image b5 shown in FIG. 4E has a plurality of images 31 of the illumination 13, and in the tracking images b1 to b4 and b6 to b9 excluding the tracking image b5. In FIG. 2, the images 32 are located at the same place. In FIG. 4, as in FIG. 3, the difference in luminance due to the difference in distance from the illumination 13 is not displayed.
また追跡画像b1〜b9は、検査対象物11の同じ範囲を写したものであるが、検査対象物11が図3の領域a1〜a9の位置にある瞬間に撮像された画像をそれぞれ集積したものであるために、追跡画像b1〜b9は、検査対象物11を図5に示す照明方向L1〜L9の平行光でそれぞれ照明して撮影された画像に相当する。つまり、追跡画像b1は、照明方向L1の光でのみ上記範囲を照明したもので構成され、追跡画像b2は照明方向L2の光のみで上記範囲を照明したもので構成される。追跡画像b9は照明方向L9の光のみで上記範囲を照明したもので構成される。これは照明13の直下を通過する前と通過した後の画像で追跡画像b1〜b9が構成されることを意味する。 Further, the tracking images b1 to b9 are obtained by copying the same range of the inspection object 11, but are obtained by collecting images captured at the moment when the inspection object 11 is in the positions of the areas a1 to a9 in FIG. Therefore, the tracking images b1 to b9 correspond to images obtained by illuminating the inspection object 11 with parallel lights in the illumination directions L1 to L9 shown in FIG. That is, the tracking image b1 is configured by illuminating the range only with the light in the illumination direction L1, and the tracking image b2 is configured by illuminating the range with only the light in the illumination direction L2. The tracking image b9 is configured by illuminating the range with only light in the illumination direction L9. This means that the tracking images b <b> 1 to b <b> 9 are composed of images before and after passing directly under the illumination 13.
長大な対象物を撮影するためには図1に示すようにカメラ12は高い位置から対象物を撮像する必要があるが、照明13は検査対象物11近くに設置することで、照明方向L1〜L9の範囲を大きくとることが好ましい。検査対象物11近くに設置した照明13が撮像視野18内のa5の位置に写ってしまうために、生成された追跡画像b1〜b9のうち照明方向L5の光で照明された追跡画像b5は照明13の死角を集めた無効な画像となる。そこで無効な追跡画像b5を除外して、照明方向の変化と陰影の関係から面方向を推定する方法を以下に説明する。 In order to photograph a long object, the camera 12 needs to image the object from a high position as shown in FIG. 1, but the illumination 13 is installed near the inspection object 11, thereby illuminating directions L <b> 1 to L <b> 1. It is preferable to increase the range of L9. Since the illumination 13 installed near the inspection object 11 is reflected at the position a5 in the imaging visual field 18, the tracking image b5 illuminated with light in the illumination direction L5 among the generated tracking images b1 to b9 is illuminated. It becomes an invalid image in which 13 blind spots are collected. Therefore, a method for excluding the invalid tracking image b5 and estimating the surface direction from the relationship between the change in the illumination direction and the shadow will be described below.
図1に示す装置構成を横(照明13の軸方向)から見た図6において、検査対象物11が照明13の下を通過する際、角度とともに距離が変化するので、検査対象物11を照明する照明強度Lは、照明13から検査対象物11上の点pまでの距離rの2乗に応じたものとなるために、定数をαとすると、次の式で求めることができる。 In FIG. 6 in which the apparatus configuration shown in FIG. 1 is viewed from the side (in the axial direction of the illumination 13), when the inspection object 11 passes under the illumination 13, the distance changes with the angle. The illumination intensity L to be performed corresponds to the square of the distance r from the illumination 13 to the point p on the inspection object 11, and can be obtained by the following equation, where α is a constant.
また、照明の正反射方向とカメラの視線がなす角δは、光線入射角をγ、視線角をβとすると、次の式で求めることができる。 Further, the angle δ formed by the specular direction of illumination and the line of sight of the camera can be obtained by the following equation, where γ is the light incident angle and β is the line of sight angle.
カメラ12方向への反射光量Vは、正反射方向と視線のなす角δが大きくなるにつれて余弦のn乗に比例して減衰する反射成分と全方向に均一に分散する拡散成分の和であるので、次の式で表される。 The amount of reflected light V in the direction of the camera 12 is the sum of a reflection component that attenuates in proportion to the cosine of the nth power as the angle δ between the specular reflection direction and the line of sight increases and a diffusion component that is uniformly distributed in all directions. Is represented by the following equation.
上記の式中のρは反射成分の反射率、εは拡散成分の反射率である。この式中の乗数nが大きくなるほど正反射方向に強い反射が生じていて、光沢が高いことを表す。 In the above formula, ρ is the reflectance of the reflection component, and ε is the reflectance of the diffusion component. The greater the multiplier n in this equation, the stronger the reflection in the regular reflection direction, and the higher the gloss.
面方向がθだけ傾いた点p’における反射光量V’は、正反射方向が2θだけ変化するので正反射方向と視線のなす角δ’を用いて、次の式で表される。 The amount of reflected light V ′ at the point p ′ whose surface direction is inclined by θ is expressed by the following equation using the angle δ ′ formed between the specular reflection direction and the line of sight because the specular reflection direction changes by 2θ.
上記式で求められる反射光量V’の面方向の傾きθによる変化のグラフを図7に示す。図中イは−20°、ロは−10°、ハは0°、ニは10°、ホは20°の傾いた面の場合である。反射光量V’は図7から明らかなように、水平面であれば照明13直下が最も明るく、照明13から左右に離れるにつれて均等に輝度が低下するが、傾いた面では面方向が照明と逆向きの間は陰影により平坦面より暗く、照明直下を通過して面方向が照明のほうを向くと平坦面より明るくなる特徴を示す。 FIG. 7 shows a graph of the change of the reflected light amount V ′ obtained by the above formula depending on the inclination θ in the surface direction. In the figure, “a” is the case of −20 °, “b” is −10 °, “c” is 0 °, “d” is 10 °, and “e” is an inclined surface of 20 °. As is clear from FIG. 7, the reflected light amount V ′ is brightest immediately below the illumination 13 if it is a horizontal plane, and the luminance decreases evenly as it moves away from the illumination 13 to the left and right, but the surface direction is opposite to the illumination on an inclined surface. During the period, it is darker than the flat surface due to the shadow, and when the surface direction is directed toward the illumination after passing directly under the illumination, it becomes brighter than the flat surface.
したがって、各追跡画像b1〜b4,b6〜b9から周囲よりも輝度が高くなっているところの輝度値を夫々求め、各輝度値を図7に示すような上に凸な関数に近似すれば、照明13に遮蔽されて実際の最大輝度を計測できなくても反射光量V’が最大となるピーク位置dpやピーク輝度を求めることができる。 Therefore, if the luminance values where the luminance is higher than the surroundings are obtained from the respective tracking images b1 to b4 and b6 to b9, and each luminance value is approximated to an upward convex function as shown in FIG. Even if the actual maximum luminance cannot be measured due to being shielded by the illumination 13, the peak position dp and the peak luminance at which the reflected light amount V ′ is maximum can be obtained.
V’の変化は「数4」の式に示す通り三角関数を含む非線形な関数であるので、正確に近似するためには表面の光沢度を表す定数n、反射成分と拡散成分の反射率を示すρ、εが既知でなくてはならず、また非線形の回帰近似は反復法を用いる必要があるため処理時間がかかり、実際の検査用途では実用的でない。 Since the change of V ′ is a nonlinear function including a trigonometric function as shown in the equation (4), in order to accurately approximate the constant n representing the glossiness of the surface, the reflectance of the reflection component and the diffusion component, Ρ and ε to be shown must be known, and nonlinear regression approximation requires an iterative method, which requires processing time and is not practical for actual inspection applications.
よって、曲線の形状が似ている線形な式、たとえば次の式を用いることができる。 Therefore, a linear expression having a similar curve shape, for example, the following expression can be used.
この式を用いれば、最小自乗法による近似が可能となり、高速に一意な解を得ることができる。なお、I(d)はカメラ直下位置からの距離dにおける追跡画像の輝度である。最小自乗法により式中のパラメータa,b,cが求められれば、反射光量V’が最大となるピーク位置dpは上記の式の右辺の導関数が0となる位置を求めれば良いので、次の式で表される。 By using this equation, approximation by the method of least squares is possible, and a unique solution can be obtained at high speed. Note that I (d) is the luminance of the tracking image at the distance d from the position directly below the camera. If the parameters a, b, and c in the equation are obtained by the method of least squares, the peak position dp at which the reflected light amount V ′ is maximum may be obtained as the position where the derivative on the right side of the above equation is 0. It is expressed by the following formula.
また、別の方法としては次式に示すガウス関数に近似してもよい。 As another method, approximation may be made to a Gaussian function expressed by the following equation.
ガウス関数を用いる場合、輝度I(d)を距離dに対する確率密度関数と見なして、次の式により確率密度関数の期待値をピーク位置dpとして求めれば良いので、最小自乗法よりも計算量が少なくなり、精度は劣るが処理を高速に行うことができる。 When the Gaussian function is used, the luminance I (d) is regarded as a probability density function with respect to the distance d, and the expected value of the probability density function may be obtained as the peak position dp by the following equation. However, the accuracy is inferior, but the processing can be performed at high speed.
上記ピーク位置dpから面方向を求める理論上の式は次式で示される。 A theoretical formula for obtaining the plane direction from the peak position dp is shown by the following formula.
この場合も表面の光沢度を表す定数n、反射成分と拡散成分の反射率を示すρ、εが既知である必要がある。よって面方向を導出したい場合は、予め検査対象物11と同じ素材で面方向が既知である複数の面を有する図8に示すような形状の多面体テストピースである校正治具4を用いてdpと面方向の関係を求めておけば、高速に面方向情報を取得することができる。 Also in this case, it is necessary that the constant n representing the glossiness of the surface and ρ and ε representing the reflectance of the reflection component and the diffusion component are known. Therefore, when it is desired to derive the surface direction, dp is used by using the calibration jig 4 which is a polyhedral test piece having a shape as shown in FIG. If the relationship between the surface direction is obtained, the surface direction information can be acquired at high speed.
なお、平板状の膨れや凹みなどの局所的な面方向の乱れを不良として検出したい場合などは、良品部の面方向分布から大きく乖離した部分を検出すれば良いので、必ずしも面方向を正確に求める必要はない。このような場合には、dpの値そのものを面方向を表す特徴として利用すればよい。図9Aは光沢のないMDF板表面の凹み部分を撮像して得られたdpの分布を示す画像である。 In addition, if you want to detect local irregularities in the surface direction such as flat bulges and dents as defective, it is only necessary to detect the part that is greatly deviated from the surface direction distribution of the non-defective part. There is no need to ask. In such a case, the dp value itself may be used as a feature representing the surface direction. FIG. 9A is an image showing a distribution of dp obtained by imaging a dent portion on the surface of a non-glossy MDF plate.
図9Aでは、面方向が画面に垂直方向であれば中間色、画面下方向に傾いていれば暗く、画面上方向に傾いていれば明るく表示している。凹み部分の形状が明らかに峻別可能であり、表面欠陥の検査に十分実用になることがわかる。 In FIG. 9A, if the surface direction is perpendicular to the screen, it is an intermediate color, dark if it is tilted downward on the screen, and bright if tilted upward on the screen. It can be seen that the shape of the recessed portion can be clearly distinguished, and is sufficiently practical for inspection of surface defects.
さらに、上記近似関数のピーク値は、検査対象物11を正面から照明した場合の輝度値に相当するので、平坦部では照明13に遮蔽されて見えない照明13直下位置での輝度を復元することができる。これは同軸落射照明を用いて撮像された陰影を含まない画像に相当するので、この輝度情報を用いて汚れや傷など検査対象物11表面の濃淡に伴う不良を検出することもできる。ちなみに、図9Bは図9Aと同時に取得された輝度情報の分布を示す画像である。凹み部分があるにも関わらず、凹み部分と平坦な部分が同じように見えており、陰影を含まない画像が生成できていることがわかる。このために、凹みの影響を受けることなく、検査対象物11表面の濃淡に伴う不良の検出が可能である。 Furthermore, since the peak value of the approximate function corresponds to the luminance value when the inspection object 11 is illuminated from the front, the luminance at the position directly below the illumination 13 that is not covered by the illumination 13 and is not visible in the flat part is restored. Can do. Since this corresponds to an image that does not include a shadow imaged using coaxial epi-illumination, this luminance information can be used to detect defects associated with the density of the surface of the inspection object 11 such as dirt and scratches. Incidentally, FIG. 9B is an image showing the distribution of luminance information acquired simultaneously with FIG. 9A. It can be seen that although the dent portion is present, the dent portion and the flat portion look the same, and an image including no shadow can be generated. For this reason, it is possible to detect a defect associated with the density of the surface of the inspection object 11 without being affected by the dent.
次に、図10に基いて第2実施形態について説明する。 Next, a second embodiment will be described based on FIG.
面方向の変化が大きいほど陰影も大きく変動することを利用して、面方向の変化が大きい部分を抽出するようにしてもよい。第2実施形態の装置構成においては、照明13と検査対象物11との距離が漸次変化するために、「数1」の式で示される光源光強度に反比例する乗数を撮像輝度に乗じることにより、図10に示すような輝度変化が得られる。図中イは面方向の傾きθが−20°、ロは面方向の傾きθが−10°、ハは面方向の傾きθが0°、ニは面方向の傾きθが10°、ホは面方向の傾きθが20°の場合である。 A portion where the change in the surface direction is large may be extracted by utilizing the fact that the shadow changes greatly as the change in the surface direction increases. In the apparatus configuration of the second embodiment, since the distance between the illumination 13 and the inspection object 11 gradually changes, the imaging luminance is multiplied by a multiplier that is inversely proportional to the light source light intensity represented by the expression of “Equation 1”. As a result, a luminance change as shown in FIG. 10 is obtained. In the figure, (a) indicates the surface direction inclination θ is -20 °, (b) indicates the surface direction inclination θ is -10 °, (c) indicates the surface direction inclination θ is 0 °, (d) indicates the surface direction inclination θ is 10 °, This is a case where the inclination θ in the surface direction is 20 °.
図10において、輝度の最大値と最小値の差を面方向を表す特徴量として用いることで、検査対象物11表面の凹凸欠陥を検出することができる。第2実施形態の方法によれば、輝度のピークを求めるために関数への近似処理を行う必要がないので、高速な処理が可能となる。 In FIG. 10, by using the difference between the maximum value and the minimum value of the luminance as a feature amount representing the surface direction, it is possible to detect the uneven defect on the surface of the inspection object 11. According to the method of the second embodiment, since it is not necessary to perform an approximation process to a function in order to obtain a luminance peak, high-speed processing is possible.
なお、第2実施形態では、検査対象物11が長大なものであるために検査対象物11を搬送装置16で移動させているが、検査対象物11がさほど長いものではない場合、撮像装置12と照明13とを検査対象物11に対して移動させるようにしてもよいのはもちろんである。また、照明13は、撮像装置12の光軸から数°程度であればずれた位置にあってもよく、厳密に撮像装置12の直下におく必要はない。要は、撮像装置12の撮像視野18内に照明13があり、検査対象物11が照明13直下を通過する前と通過した後の両方の画像を撮像装置12で撮影することができればよい。 In the second embodiment, the inspection object 11 is moved by the transport device 16 because the inspection object 11 is long, but when the inspection object 11 is not so long, the imaging device 12 is moved. Of course, the illumination 13 may be moved relative to the inspection object 11. Further, the illumination 13 may be located at a position shifted by about several degrees from the optical axis of the imaging device 12, and does not need to be strictly below the imaging device 12. In short, the illumination 13 is in the imaging field 18 of the imaging device 12, and it is only necessary that the imaging device 12 can capture both images before and after the inspection object 11 passes directly under the illumination 13.
次に、第1変形例として、第1実施形態および第2実施形態において用いられる照明13の変形例について図11、図12に基いて説明する。 Next, as a first modification, a modification of the illumination 13 used in the first embodiment and the second embodiment will be described with reference to FIGS.
第1実施形態において説明したように、照明13は、図3中の像31に示されるように、撮像装置12の撮像視野18内に位置し、撮像された画像において照明13の像31は検査に寄与せず無効である。このため、像31の面積ができるだけ小さくなるように、照明13の幅を短くすることが好ましい。また、上述した理論式に用いられる距離や角度は、図6に示すように、照明13のうちの一点(図6では中心)を起点とした直線上の長さやこの直線となす角度として定めている。しかし、現実には照明13の出光部に幅があるため、現実の値は理論式より求められる理論値と誤差が生じてしまう。この観点からも、照明13の幅が短い方が好ましい。 As described in the first embodiment, the illumination 13 is located in the imaging field 18 of the imaging device 12 as shown by the image 31 in FIG. 3, and the image 31 of the illumination 13 is inspected in the captured image. It is invalid without contributing to. For this reason, it is preferable to shorten the width of the illumination 13 so that the area of the image 31 is as small as possible. Further, as shown in FIG. 6, the distance and angle used in the above-described theoretical formula are determined as a length on a straight line starting from one point of illumination 13 (center in FIG. 6) or an angle formed with this straight line. Yes. However, since there is actually a width in the light output part of the illumination 13, the actual value may cause an error from the theoretical value obtained from the theoretical formula. Also from this viewpoint, it is preferable that the width of the illumination 13 is short.
また、照明13は、長手方向にわたって光量(照度)のむらがない、すなわち長手方向にわたって光量が均一であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the illumination 13 does not have unevenness in the amount of light (illuminance) in the longitudinal direction, that is, the amount of light is uniform in the longitudinal direction.
以上のようなことから、第1変形例では、図11、図12に示すように、一側面が線状の出光部62となる導光部材6と、導光部材6に入射させる光を発する発光部5と、を有する照明13が用いられている。 As described above, in the first modified example, as shown in FIGS. 11 and 12, the light guide member 6 whose one side surface is a linear light output part 62 and the light incident on the light guide member 6 are emitted. An illumination 13 having a light emitting unit 5 is used.
導光部材6は、断面矩形状をした透光性を有する板状をしたものである。導光部材6の材質としては、透光性を有するのはもちろんのこと、導光部材6内を進行する光500が導光部材6と周囲の空気との界面にて全反射しやすいアクリル等の樹脂が好ましいが、透光性を有していれば特に樹脂に限定されない。 The light guide member 6 has a plate shape with translucency having a rectangular cross section. As a material of the light guide member 6, acrylic or the like that not only has translucency but also light 500 traveling in the light guide member 6 is easily totally reflected at the interface between the light guide member 6 and the surrounding air. However, the resin is not particularly limited as long as it has translucency.
導光部材6の長手方向の端部に位置する一側面(端面)が、出光部62となる。また、導光部材6の長手方向の出光部62と反対側の端部に位置する側面(端面)が、発光部5からの光が入射する入光部61となる。 One side surface (end surface) located at the end portion of the light guide member 6 in the longitudinal direction is the light output portion 62. Further, the side surface (end surface) located at the end of the light guide member 6 on the opposite side to the light exit part 62 in the longitudinal direction becomes the light incident part 61 on which the light from the light emitting part 5 enters.
発光部5は、発光ダイオードからなるもので、基板50に実装される。基板50は、入光部61の長手方向に沿う方向を長手方向とする長尺状をしたもので、その長手方向に間隔をあけて複数の発光部5が配置されている。 The light emitting unit 5 is made of a light emitting diode and is mounted on the substrate 50. The substrate 50 has a long shape whose longitudinal direction is the direction along the longitudinal direction of the light incident portion 61, and a plurality of light emitting portions 5 are arranged at intervals in the longitudinal direction.
発光部5と導光部材6は、ケース7に収納されてユニット化されている。ケース7は、板状をした導光部材6の一方の板面の端縁部を押さえる第1の押さえ片71と、導光部材6の他方の板面の大部分を押さえる第2の押さえ片72と、第1の押さえ片71と第2の押さえ片72とを連結する連結片73と、を有する。 The light emitting unit 5 and the light guide member 6 are housed in a case 7 and unitized. The case 7 includes a first pressing piece 71 that holds the edge of one plate surface of the plate-shaped light guide member 6 and a second pressing piece that holds most of the other plate surface of the light guide member 6. 72, and a connecting piece 73 that connects the first pressing piece 71 and the second pressing piece 72.
発光部5を実装する基板50は、第1の押さえ片71と第2の押さえ片72の間の部分に、接着剤、ビス止めまたは嵌合等により第1の押さえ片71と第2の押さえ片72と連結片73の少なくともいずれかに固定される。 The substrate 50 on which the light emitting unit 5 is mounted has the first pressing piece 71 and the second pressing piece in a portion between the first pressing piece 71 and the second pressing piece 72 by adhesive, screwing or fitting. It is fixed to at least one of the piece 72 and the connecting piece 73.
導光部材6は、第1の押さえ片71と第2の押さえ片72の間に挿入されて、第1の押さえ片71と第2の押さえ片72とで挟持される。導光部材6の第1の押さえ片71か第2の押さえ片72と接する部分には接着剤が塗布されて、導光部材6のケース7からの抜け止めがなされる。 The light guide member 6 is inserted between the first pressing piece 71 and the second pressing piece 72 and is sandwiched between the first pressing piece 71 and the second pressing piece 72. An adhesive is applied to a portion of the light guide member 6 that is in contact with the first pressing piece 71 or the second pressing piece 72 to prevent the light guide member 6 from coming off from the case 7.
このとき、導光部材6の他方の板面の大部分は接着剤により第2の押さえ片72と接着されるが、接着剤の屈折率は空気の屈折率よりもアクリル等からなる導光部材6の屈折率に近いため、この接着面においては導光部材6内を進行する光500が全反射せずに出光されやすくなる。そこで、導光部材6の第2の押さえ片72と接する側の板面に、アルミニウム等の金属を蒸着等により積層した反射膜63が形成されている。なお、このような反射膜63は、第1の押さえ片71と接する側の板面に形成されてもよい。 At this time, most of the other plate surface of the light guide member 6 is bonded to the second pressing piece 72 by an adhesive, but the refractive index of the adhesive is made of acrylic or the like rather than the refractive index of air. Since the refractive index is close to 6, the light 500 traveling in the light guide member 6 is easily emitted from the adhesive surface without being totally reflected. Therefore, a reflective film 63 in which a metal such as aluminum is laminated by vapor deposition or the like is formed on the plate surface of the light guide member 6 on the side in contact with the second pressing piece 72. Such a reflective film 63 may be formed on the plate surface on the side in contact with the first pressing piece 71.
第1変形例においては、照明13に線状の出光部62を有する導光部材6が用いられるため、冷陰極蛍光管が用いられる照明13と比べて照明13の幅を短く(細く)することが可能となる。これにより、撮像された画像において無駄となる照明13の像31の面積をできるだけ小さくすることができる。 In the first modification, since the light guide member 6 having the linear light output part 62 is used for the illumination 13, the width of the illumination 13 is made shorter (thinner) than the illumination 13 using the cold cathode fluorescent tube. Is possible. Thereby, the area of the image 31 of the illumination 13 that is wasted in the captured image can be made as small as possible.
また、発光ダイオードからなる発光部5が入光部61の長手方向に沿って複数が配置されているが、発光部5から発して導光部材6の入光部61に入射した光500は、板面等で反射しながら出光部62へ進行する。このとき、導光部材6内を進行する光500は長手方向に均一化されるため、出光部62からの光量が長手方向において均一となる。また、発光部5に発光ダイオードが用いられるため、立ち上げ時間が短く、かつ、長期間安定した大きな光量を維持することができる。 Further, a plurality of light emitting units 5 made of light emitting diodes are arranged along the longitudinal direction of the light incident part 61, but the light 500 emitted from the light emitting part 5 and incident on the light incident part 61 of the light guide member 6 is The light advances to the light exiting part 62 while being reflected by a plate surface or the like. At this time, since the light 500 traveling in the light guide member 6 is made uniform in the longitudinal direction, the amount of light from the light output part 62 becomes uniform in the longitudinal direction. In addition, since a light emitting diode is used for the light emitting unit 5, a large amount of light can be maintained with a short start-up time and stable for a long period of time.
次に、第1変形例から派生する第2変形例について図13に基いて説明する。 Next, a second modification derived from the first modification will be described with reference to FIG.
第2変形例は、第1変形例におけるのと同様の導光部材6の出光部62に、照明13から出光する光を検査対象物11の搬送方向(図6における左右方向)に拡散させる拡散部として、凹みからなる傷64が多数形成されている。傷64は、深さは1mm以下のものが半分以上を占めるが、具体的な数値は特に限定されない。また、傷64は、その長手方向が出光部62の長手方向に沿うように形成されているが、傷64の長手方向の向きや傷64の形状および大きさは限定されない。 In the second modified example, diffusion that diffuses the light emitted from the illumination 13 in the light emitting part 62 of the light guide member 6 in the same way as in the first modified example in the transport direction of the inspection object 11 (left and right direction in FIG. 6). As a part, a lot of scratches 64 made of dents are formed. The scratches 64 have a depth of 1 mm or less occupying more than half, but the specific numerical values are not particularly limited. Further, the scratch 64 is formed so that its longitudinal direction is along the longitudinal direction of the light output portion 62, but the longitudinal direction of the scratch 64 and the shape and size of the scratch 64 are not limited.
導光部材6がアクリルからなる場合、周囲の空気との界面における臨界角は42.2度で、出光部62から出光される光は最大で光軸を中心として±47.8度の配光角しか有しない。また、発光部5である発光ダイオード自体も配光は光軸方向に偏りがあるので、出光部62が滑面であると、導光部材6内を進行中に光500が撹拌されても光軸付近が明るく、周方向に離れるにつれて減光するような配光となる。出光部62からの出射光を検査対象物11の搬送方向にさらに均一化し、広い配光角を与える凹みからなる傷64からなる拡散部が設けられる。 When the light guide member 6 is made of acrylic, the critical angle at the interface with the surrounding air is 42.2 degrees, and the light emitted from the light emitting section 62 is a maximum of ± 47.8 degrees light distribution centered on the optical axis. Has only corners. In addition, since the light distribution of the light emitting diode itself which is the light emitting unit 5 is also biased in the optical axis direction, if the light output unit 62 is a smooth surface, the light 500 is stirred even when the light 500 is agitated while traveling in the light guide member 6. The light distribution is such that the vicinity of the axis is bright and the light decreases as it moves away in the circumferential direction. There is provided a diffusing portion made of a scratch 64 made of a dent that further uniformizes the emitted light from the light emitting portion 62 in the conveying direction of the inspection object 11 and gives a wide light distribution angle.
凹みからなる傷64は、導光部材6の出光部62にやすりがけを手作業等により行うことで形成される。 The scratches 64 made of dents are formed by manually sanding the light output portion 62 of the light guide member 6.
このような傷64からなる拡散部が設けられることにより、出光部62からの出射光を検査対象物11の搬送方向にさらに均一化し、広い配光角を与えることができる。 By providing such a diffusing portion composed of the scratches 64, the light emitted from the light exiting portion 62 can be made more uniform in the transport direction of the inspection object 11, and a wide light distribution angle can be given.
また、凹みからなる傷64は、やすりがけ等により簡単に形成可能である。 Further, the scratch 64 made of a dent can be easily formed by a file or the like.
次に、第1変形例から派生する第3変形例について図14に基いて説明する。 Next, a third modification derived from the first modification will be described with reference to FIG.
第3変形例は、第1変形例におけるのと同様の導光部材6の出光部62に、拡散部として、溝65が複数形成されている。溝65は、深さは1mm、2mm等、第2変形例の傷64より深いことが好ましく、また、2mmを超えたり1mm未満であってもよく、具体的な数値は特に限定されない。 In the third modification, a plurality of grooves 65 are formed as diffusion parts in the light output part 62 of the light guide member 6 similar to that in the first modification. The groove 65 is preferably deeper than the scratch 64 of the second modified example, such as 1 mm, 2 mm, etc., and may be more than 2 mm or less than 1 mm, and specific numerical values are not particularly limited.
溝65は、断面がV字状をしており、複数本が出光部62の長手方向に平行に並設されている。この溝65は、出光部62からの出射光を検査対象物11の搬送方向に屈折させて拡げるレンズとして機能する。 The groove 65 has a V-shaped cross section, and a plurality of grooves 65 are arranged in parallel to the longitudinal direction of the light emitting portion 62. The groove 65 functions as a lens that refracts and expands the light emitted from the light output portion 62 in the direction in which the inspection object 11 is conveyed.
このような溝65からなる拡散部が設けられることにより、出光部62からの出射光を検査対象物11の搬送方向にさらに均一化し、広い配光角を与えることができる。 By providing such a diffusing portion composed of the groove 65, the emitted light from the light emitting portion 62 can be further uniformized in the transport direction of the inspection object 11, and a wide light distribution angle can be given.
また、第2変形例と比較すると、第2変形例では傷64に油などが入り込んで拡散部としての機能が低下しやすいが、溝65は油が入り込んでも拡散部としての機能は低下しにくい。 Also, compared with the second modification, in the second modification, oil or the like enters the scratches 64 and the function as the diffusing portion is likely to deteriorate. However, even if oil enters the groove 65, the function as the diffusing portion is unlikely to decrease. .
次に、第1変形例から派生する第4変形例について図15に基いて説明する。 Next, a fourth modification derived from the first modification will be described with reference to FIG.
第4変形例は、第1変形例におけるのと同様の導光部材6の出光部62に、拡散部として、凹シリンドリカルレンズ加工部66が形成されている。凹シリンドリカルレンズ加工部66は、出光部62の長手方向に垂直な断面における形状が出射方向に凹となる凹面であり、出光部62からの出射光を検査対象物11の搬送方向に屈折させて拡げるレンズとして機能する。 In the fourth modification, a concave cylindrical lens processing part 66 is formed as a diffusion part in the light output part 62 of the light guide member 6 similar to that in the first modification. The concave cylindrical lens processing section 66 is a concave surface whose shape in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the light exit section 62 is concave in the exit direction, and refracts the light emitted from the light exit section 62 in the transport direction of the inspection object 11. Functions as an expanding lens.
このような凹シリンドリカルレンズ加工部66からなる拡散部が設けられることにより、出光部62からの出射光を検査対象物11の搬送方向にさらに均一化し、広い配光角を与えることができる。 By providing such a diffusing unit including the concave cylindrical lens processing unit 66, the emitted light from the light emitting unit 62 can be further uniformized in the transport direction of the inspection object 11, and a wide light distribution angle can be given.
また、凹シリンドリカルレンズ加工部66の曲率を変えることにより、任意の配向角を得ることができる。 In addition, an arbitrary orientation angle can be obtained by changing the curvature of the concave cylindrical lens processing portion 66.
以上、述べた第1実施形態、第2実施形態およびこれらの第1変形例〜第4変形例から明らかなように、第1の態様の表面検査方法は、検査対象物11を照明する線状の出光部を有する照明13を検査対象物11と検査対象物11撮影用の撮像装置12との間に配置するとともに、照明13を撮像装置12の撮像視野18内に配置する。撮像装置12と照明13とに対して照明13の長手方向と直交する方向に相対的に移動する検査対象物11の照明13で照らされた部分を撮像装置12で撮像する。検査対象物11における同一部分が照明13直下を通過する前の画像と照明13直下を通過した後の画像とを含む照明方向が異なる複数画像を取得することで、撮像装置12の撮像視野内を移動する検査対象物11を上記画像上で追跡する。検査対象物11上の同一部分における照明方向が異なる複数画像上の輝度情報を元に検査対象物11の表面を検査する。 As is apparent from the first embodiment, the second embodiment, and the first to fourth modifications described above, the surface inspection method of the first aspect is a linear pattern that illuminates the inspection object 11. The illumination 13 having the light emitting part is arranged between the inspection object 11 and the imaging device 12 for photographing the inspection object 11, and the illumination 13 is arranged in the imaging visual field 18 of the imaging device 12. A portion illuminated by the illumination 13 of the inspection object 11 that moves relative to the imaging device 12 and the illumination 13 in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the illumination 13 is imaged by the imaging device 12. By acquiring a plurality of images having different illumination directions including an image before the same portion of the inspection object 11 passes directly under the illumination 13 and an image after passing through the illumination 13, the imaging field of the imaging device 12 is acquired. The moving inspection object 11 is tracked on the image. The surface of the inspection object 11 is inspected based on luminance information on a plurality of images having different illumination directions in the same part on the inspection object 11.
第1の態様によれば、検査対象物11が照明13直下を通過する前の画像と通過した後の画像とを含む複数画像から表面検査を行うために、照明方向が大きく異なる画像を容易に得ることができるとともに複数画像からの画像処理も容易となり、少ないコストで信頼性の高い表面検査を行うことができる。 According to the first aspect, in order to perform surface inspection from a plurality of images including an image before the inspection object 11 passes immediately under the illumination 13 and an image after the inspection object 11 passes, images with greatly different illumination directions can be easily obtained. It can be obtained, and image processing from a plurality of images is facilitated, and a highly reliable surface inspection can be performed at low cost.
第2の態様では、第1の態様との組み合わせにより実現される。第2の態様では、照明方向が異なる複数の画像において、検査対象物11表面の同一部分における輝度変化を上に凸な曲線となる関数に近似して、当該関数のピーク位置をもとに検査対象物11の表面の面方向分布を表す画像を取得する。 The second aspect is realized by a combination with the first aspect. In the second aspect, in a plurality of images having different illumination directions, the luminance change in the same portion of the surface of the inspection object 11 is approximated to a function that becomes a convex curve, and the inspection is performed based on the peak position of the function. An image representing the surface direction distribution of the surface of the object 11 is acquired.
第2の態様によれば、当該関数のピーク位置をもとに、検査対象物11の表面の面方向分布を表す画像を取得して、検査対象物11の表面を検査することができる。 According to the 2nd aspect, based on the peak position of the said function, the image showing the surface direction distribution of the surface of the test object 11 can be acquired, and the surface of the test object 11 can be test | inspected.
第3の態様では、第1の態様との組み合わせにより実現される。第3の態様では、照明方向が異なる複数の画像において、検査対象物11表面の同一部分における輝度変化を上に凸な曲線となる関数に近似して、当該関数のピーク位置をもとに検査対象物11の表面の反射率分布を表す画像を取得する。 The third aspect is realized by a combination with the first aspect. In the third aspect, in a plurality of images having different illumination directions, the luminance change in the same portion of the surface of the inspection object 11 is approximated to a function that becomes a convex curve, and the inspection is performed based on the peak position of the function. An image representing the reflectance distribution on the surface of the object 11 is acquired.
第3の態様によれば、当該関数のピーク位置をもとに、検査対象物11の表面の反射率分布を表す画像を取得して、検査対象物11の表面を検査することができる。 According to the 3rd aspect, based on the peak position of the said function, the image showing the reflectance distribution of the surface of the test object 11 can be acquired, and the surface of the test object 11 can be test | inspected.
第4の態様では、第1の態様との組み合わせにより実現される。第4の態様では、照明方向が異なる複数の画像において、照明13との距離の変化に伴う輝度変化分を推定して検査対象物11表面の同一部分における輝度変化を正規化し、照明方向の変化に伴う輝度の変化量をもとに検査対象物11表面の面方向分布を表す画像を取得する。 The fourth aspect is realized by a combination with the first aspect. In the fourth aspect, in a plurality of images having different illumination directions, a luminance change accompanying a change in the distance to the illumination 13 is estimated to normalize the luminance change in the same portion of the surface of the inspection object 11 and change the illumination direction. An image representing the surface direction distribution on the surface of the inspection object 11 is acquired based on the amount of change in luminance associated with.
第4の態様によれば、輝度変化分を推定することで、輝度の変化量をもとに検査対象物11表面の面方向分布を表す画像を取得して、検査対象物11の表面を検査することができる。 According to the fourth aspect, by estimating the luminance change amount, an image representing the surface direction distribution of the surface of the inspection object 11 is acquired based on the amount of change in luminance, and the surface of the inspection object 11 is inspected. can do.
第5の態様の表面検査装置は、照明13と、撮像装置12と、画像処理装置14と、搬送装置16と、を備える。照明13は、検査対象物11の表面を照明する線状の出光部を有する。撮像装置12は、照明13によって照明された検査対象物11の表面を撮像する。画像処理装置14は、撮像装置12で得た画像の処理を行う。搬送装置16は、検査対象物11を撮像装置12及び照明13に対して照明13の長手方向と直交する方向に相対的に移動させる。照明13は撮像装置12の撮像視野18内に配置されており、撮像装置12は、検査対象物11における同一部分が照明13直下を通過する前の画像と照明13直下を通過した後の画像とを含む照明方向が異なる複数画像を撮像するものである。画像処理装置14は、撮像装置12の撮像視野内を移動する検査対象物11を上記画像上で追跡して、検査対象物11上の同一部分における照明方向が異なる複数画像上の輝度情報を元に検査対象物11の表面の検査を行うものである。 The surface inspection apparatus according to the fifth aspect includes an illumination 13, an imaging device 12, an image processing device 14, and a transport device 16. The illumination 13 has a linear light output part that illuminates the surface of the inspection object 11. The imaging device 12 images the surface of the inspection object 11 illuminated by the illumination 13. The image processing device 14 processes the image obtained by the imaging device 12. The transport device 16 moves the inspection object 11 relative to the imaging device 12 and the illumination 13 in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the illumination 13. The illumination 13 is disposed in the imaging field 18 of the imaging device 12, and the imaging device 12 includes an image before the same portion of the inspection object 11 passes immediately below the illumination 13 and an image after passing immediately below the illumination 13. A plurality of images including different illumination directions are captured. The image processing device 14 tracks the inspection object 11 moving within the imaging field of the imaging device 12 on the image, and based on luminance information on a plurality of images with different illumination directions in the same part on the inspection object 11. In addition, the surface of the inspection object 11 is inspected.
第5の態様によれば、検査対象物11が照明13直下を通過する前の画像と通過した後の画像とを含む複数画像から表面検査を行うために、照明方向が大きく異なる画像を容易に得ることができるとともに複数画像からの画像処理も容易となり、少ないコストで信頼性の高い表面検査を行うことができる。 According to the fifth aspect, in order to perform surface inspection from a plurality of images including an image before the inspection object 11 passes directly under the illumination 13 and an image after the inspection object 11 passes, images with greatly different illumination directions can be easily obtained. It can be obtained, and image processing from a plurality of images is facilitated, and a highly reliable surface inspection can be performed at low cost.
第6の態様では、第5の態様との組み合わせにより実現される。第6の態様では、照明13は、一側面が線状の出光部62となる導光部材6と、導光部材6に入射させる光を発する発光部5と、を有する。 The sixth aspect is realized by a combination with the fifth aspect. In the sixth aspect, the illuminator 13 includes the light guide member 6 that has a linear light output part 62 on one side surface, and the light emitting part 5 that emits light incident on the light guide member 6.
第6の態様によれば、導光部材6が用いられるため、導光部材6が用いられない例えば冷陰極蛍光管が用いられるものと比較して、撮像された画像において無駄となる照明13の像31の面積を小さくすることができる。 According to the sixth aspect, since the light guide member 6 is used, the illumination 13 that is wasted in the captured image is used as compared with, for example, a cold cathode fluorescent tube in which the light guide member 6 is not used. The area of the image 31 can be reduced.
第7の態様では、第6の態様との組み合わせにより実現される。第7の態様では、導光部材6は、出光部62の長手方向に沿う長手方向を有する別の側面が前記発光部からの光が入射する入光部61となり、発光ダイオードからなる発光部5が、入光部61の長手方向に沿って複数が配置される。 The seventh aspect is realized by a combination with the sixth aspect. In the seventh aspect, in the light guide member 6, another side surface having a longitudinal direction along the longitudinal direction of the light exiting portion 62 becomes the light incident portion 61 into which light from the light emitting portion is incident, and the light emitting portion 5 made of a light emitting diode. However, a plurality of light incident portions 61 are arranged along the longitudinal direction.
第7の態様によれば、出光部62からの光量が長手方向において均一となり、また、発光部5の立ち上げ時間が短く、かつ、長期間安定した大きな光量を維持することができる。 According to the 7th aspect, the light quantity from the light emission part 62 becomes uniform in a longitudinal direction, the starting time of the light emission part 5 is short, and it can maintain the big light quantity stabilized for a long period of time.
11 検査対象物
12 カメラ(撮像装置)
13 照明
14 画像処理装置
16 搬送装置
18 撮像視野
5 発光部
6 導光部材
61 入光部
62 出光部
11 Inspection object 12 Camera (imaging device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Illumination 14 Image processing apparatus 16 Conveyance apparatus 18 Imaging visual field 5 Light emission part 6 Light guide member 61 Light incident part 62 Light emission part
Claims (7)
上記照明は撮像装置の撮像視野内に配置されており、
上記撮像装置は、上記検査対象物における同一部分が照明直下を通過する前の画像と照明直下を通過した後の画像とを含む照明方向が異なる複数画像を撮像するものであり、
上記画像処理装置は、上記撮像装置の撮像視野内を移動する上記検査対象物を上記画像上で追跡して、上記検査対象物上の同一部分における照明方向が異なる複数画像上の輝度情報を元に検査対象物の表面の検査を行うものであることを特徴とする表面検査装置。 Illumination having a linear light emitting part that illuminates the surface of the inspection object, an imaging device that images the surface of the inspection object illuminated by the illumination, and an image processing device that processes an image obtained by the imaging device The inspection object consists of the imaging device and a transport device that moves relative to the illumination in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the illumination,
The illumination is arranged in the imaging field of the imaging device,
The imaging device captures a plurality of images having different illumination directions including an image before the same part of the inspection object passes directly under illumination and an image after passing directly under illumination,
The image processing device tracks the inspection object moving within the imaging field of view of the imaging device on the image, and based on luminance information on a plurality of images having different illumination directions in the same part on the inspection object. A surface inspection apparatus for inspecting the surface of an inspection object.
発光ダイオードからなる前記発光部が、前記入光部の長手方向に沿って複数配置されることを特徴とする請求項6記載の表面検査装置。 In the light guide member, another side surface having a longitudinal direction along the longitudinal direction of the light output portion serves as a light incident portion on which light from the light emitting portion is incident,
The surface inspection apparatus according to claim 6, wherein a plurality of the light emitting units made of light emitting diodes are arranged along a longitudinal direction of the light incident unit.
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