(57)【要約】【課題】被検査面の二値化画像のみに基づいて被検査面のエッジライン上の欠陥を検出可能な欠陥検査方法を提供する。【解決手段】被検査面１１を撮像することにより初期画像２０を得て、初期画像２０を二値化して、初期画像２０を第一閾値で二値化した第一の二値化画像３０ａ、及び初期画像２０を第二閾値で二値化した第二の二値化画像３０ｂ、をそれぞれ生成して、第一の二値化画像３０ａと第二の二値化画像３０ｂとに基づいて検査画像４０を生成して、検査画像４０に基づいて被検査面１１のエッジライン１１ａ上の欠陥１２ａを検出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査面を撮像することにより初期画像を得て、
前記初期画像を第一閾値、及び前記第一閾値とは異なる第二閾値でそれぞれ二値化し、前記初期画像を前記第一閾値で二値化した第一の二値化画像、及び前記初期画像を前記第二閾値で二値化した第二の二値化画像、をそれぞれ生成して、
前記第一の二値化画像と前記第二の二値化画像とに基づいて検査画像を生成して、
前記検査画像に基づいて前記被検査面の欠陥を検査する欠陥検査方法であって、
前記初期画像は、当該初期画像を構成する各画素の値の大小で白黒濃淡を表現するグレースケール画像として撮像され、
前記第一閾値は、前記初期画像中において、前記被検査面に対応する被検査面領域と、前記被検査面領域以外の領域とを、画素値の大きさで区分するときの、前記被検査面領域を構成する各画素の値として許容される限界値として設定され、かつ、
前記第二閾値は、前記初期画像中において、前記被検査面中の前記欠陥が発生している部分に対応する欠陥領域と、前記被検査面中の前記欠陥が発生している部分以外の部分に対応する良好領域とを、画素値の大きさで区分するときの、前記良好領域を構成する各画素の値として許容される限界値として設定される、
欠陥検査方法。
【請求項２】
前記検査画像は、前記第一の二値化画像の反転画像と、前記第二の二値化画像とにおいて、位置が対応する画素の値の論理和を求めることによって生成される、
請求項１に記載の欠陥検査方法。
【請求項３】
前記検査画像は、前記第一の二値化画像と、前記第二の二値化画像とにおいて、位置が対応する画素の値の排他的論理和を求めることによって生成される、
請求項１に記載の欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査面上に存在する欠陥を検出する欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検査面のエッジライン上の欠陥を検査する技術は公知であり、例えば特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載の技術は、被検査面を撮像して得られた画像に二値化処理を施して被検査面の二値化画像を生成し、欠陥のない面を撮像して得られた画像に二値化処理を施して欠陥のない面の二値化画像（基準画像）を生成し、被検査面の二値化画像と基準画像とを重ね合わせて排他的論理和を演算し、相違部分を抽出することによって、被検査面のエッジライン上の欠陥を検出する。
しかし、予め上記基準画像を用意しておく必要があり、また、当該基準画像は、製品の形状ばらつき等に影響されるため、被検査面のエッジライン上の欠陥を簡単に検出することができない。
【０００３】
以上のように、基準画像を予め準備し、その基準画像との比較によって検査する手法では被検査面のエッジライン上の欠陥を容易に検出することは不可能であった。
そこで、上記基準画像を用いずに、被検査面１１０を撮像して得られた画像２００の二値化画像３００のみに基づいて被検査面１１０の欠陥を検出する手法について考察する。なお、ここでは、図６（ａ）に示すように、被検査面１１０のエッジライン１１１上に欠陥１０１があり、被検査面１１０上に欠陥１０２があることとする。
【０００４】
図６（ｂ）に示すように、画像２００中において、被検査面１１０に対応する領域を被検査面領域２１０とし、被検査面領域２１０以外の領域であって、被検査面領域２１０の周囲を取り囲む領域を背景領域２２０とする。
また、画像２００中において、被検査面１１０中の欠陥１０１・１０２が存在している部分に対応する領域を欠陥領域２０１・２０２とし、被検査面１１０中の欠陥１０１・１０２が存在している部分以外の部分（被検査面１１０の状態が良好な部分）１０３に対応する領域を良好領域２０３とする。
また、画像２００中において、被検査面１１０のエッジライン１１１に対応するラインを画像エッジライン２１１とする。
【０００５】
図６（ｃ）に示すように、画像２００を所定の閾値で二値化して生成した二値化画像３００においては、欠陥領域２０１・２０２を構成する各画素、及び背景領域２２０を構成する各画素が黒表示され、これに対し、良好領域２０３を構成する各画素が白表示される。
これによると、欠陥領域２０２と良好領域２０３との境界を特定でき、欠陥領域２０２を特定できる。
しかし、欠陥領域２０１と背景領域２２０との境界（画像エッジライン２１１）の特定が困難となり、また欠陥領域２０１を背景領域２２０の一部と誤認する場合も生じうる。これにより、二値化画像３００においては、欠陥領域２０１の特定が困難となる。
従って、二値化画像３００のみに基づいて、被検査面１１０のエッジライン１１１上の欠陥１０１を検出することが困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２６４７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、基準画像が不要であり、被検査面の二値化画像のみに基づいて被検査面のエッジライン上の欠陥を検出可能な欠陥検査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の欠陥検査方法は、被検査面を撮像することにより初期画像を得て、前記初期画像を第一閾値、及び前記第一閾値とは異なる第二閾値でそれぞれ二値化し、前記初期画像を前記第一閾値で二値化した第一の二値化画像、及び前記初期画像を前記第二閾値で二値化した第二の二値化画像、をそれぞれ生成して、前記第一の二値化画像と前記第二の二値化画像とに基づいて検査画像を生成して、前記検査画像に基づいて前記被検査面の欠陥を検査する欠陥検査方法であって、前記初期画像は、当該初期画像を構成する各画素の値の大小で白黒濃淡を表現するグレースケール画像として撮像され、前記第一閾値は、前記初期画像中において、前記被検査面に対応する被検査面領域と、前記被検査面領域以外の領域とを、画素値の大きさで区分するときの、前記被検査面領域を構成する各画素の値として許容される限界値として設定され、かつ、前記第二閾値は、前記初期画像中において、前記被検査面中の前記欠陥が発生している部分に対応する欠陥領域と、前記被検査面中の前記欠陥が発生している部分以外の部分に対応する良好領域とを、画素値の大きさで区分するときの、前記良好領域を構成する各画素の値として許容される限界値として設定される。
【０００９】
請求項２に記載の欠陥検査方法においては、前記検査画像は、前記第一の二値化画像の反転画像と、前記第二の二値化画像とにおいて、位置が対応する画素の値の論理和を求めることによって生成される。
【００１０】
請求項３に記載の欠陥検査方法においては、前記検査画像は、前記第一の二値化画像と、前記第二の二値化画像とにおいて、位置が対応する画素の値の排他的論理和を求めることによって生成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被検査面の二値化画像のみに基づいて被検査面のエッジライン上の欠陥を検出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】欠陥検査工程を示すフロー図である。
【図２】（ａ）被検査面、（ｂ）初期画像、を示す図である。
【図３】欠陥検査工程を示す図である。
【図４】欠陥検査工程の別実施形態を示すフロー図である。
【図５】欠陥検査工程の別実施形態の検査画像を示す図である。
【図６】従来の欠陥検査技術を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る欠陥検査方法の実施の一形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態における欠陥検査方法は、被検査物の被検査面１１に、欠陥（キズ、汚れ、欠け、バリ等）があるか否かを検査する方法であり、特に、被検査面１１のエッジライン１１ａ上に存在する欠陥１２ａを確実に検出する方法である。
被検査面１１は、凹凸がなくなるように平面（曲面でもよい）状に加工された面である。
エッジライン１１ａは、平面（又は曲面）状に形成される被検査面１１の端部を構成する境界線である。
【００１４】
本実施形態における欠陥検査方法は、図示せぬ表面検査装置を用いて実施される。
前記表面検査装置は、前記被検査物を所定位置に保持するテーブル、被検査面１１の初期画像２０を撮像するカメラ、及び前記カメラで撮像された初期画像２０に所定の処理を行う制御装置を備える。
【００１５】
被検査面１１を前記カメラで撮像することにより得られた画像である初期画像２０は、グレースケール画像であり、例えば０〜２５５の画素値により２５６階調の白黒濃淡が表現されるグレースケール画像である。
【００１６】
前記制御装置は、制御部、及び表示部を備える。
前記制御部は前記カメラに接続されており、前記カメラで撮像された初期画像２０に係る情報は前記制御部に送信される。
前記制御部は、前記カメラから受信した初期画像２０に係る情報に後述する所定の画像処理を行うことによって、後述する検査画像４０を生成する。
前記表示部は前記制御部に接続されており、前記制御部による初期画像２０の処理状況（検査画像４０等）を表示する。
【００１７】
以下では、前記表面検査装置を用いて被検査面１１の欠陥１２ａ・１２ｂを検査するときの手順について、（１）〜（５）の順に説明する（図１参照）。
なお、図２（ａ）に示すように、被検査面１１においては、エッジライン１１ａ上に欠陥１２ａがあり、エッジライン１１ａの内側に欠陥１２ｂがあることとする。
また、被検査面１１中の欠陥１２ａ・１２ｂが発生している部分以外の部分（被検査面１１の状態が良好な部分）を良好部分１３とする。
【００１８】
（１）前記被検査物が上記テーブルによって保持された状態で、前記カメラで被検査面１１の初期画像２０が撮像される（撮像工程Ｓ１１）。つまり、被検査面１１を撮像することにより初期画像２０を得る。
【００１９】
図２（ｂ）に示すように、初期画像２０中において、被検査面１１に対応する領域を被検査面領域２１とする。
また、初期画像２０中において、被検査面１１中の欠陥１２ａ・１２ｂが発生している部分に対応する領域を欠陥領域２２ａ・２２ｂとし、良好部分１３に対応する領域を良好領域２３とする。
また、初期画像２０中において、被検査面領域２１以外の領域であって、被検査面領域２１の周囲を取り囲む領域を背景領域２４とする。
また、初期画像２０中において、被検査面１１のエッジライン１１ａに対応するラインを画像エッジライン２１ａとする。
【００２０】
また、本実施形態の白黒の濃淡画像で表現される初期画像２０においては、（１）被検査面領域２１（欠陥領域２２ａ・２２ｂ及び良好領域２３を含む）を構成する各画素の値の方が、背景領域２４を構成する各画素の値よりも大きく（白く表現され）、（２）良好領域２３を構成する各画素の値の方が、欠陥領域２２ａ・２２ｂを構成する各画素の値よりも大きい（白く表現される）こととする。
撮像された初期画像２０に係る情報（位置情報、画素値情報等）は、前記制御部に送信される。
【００２１】
（２）前記制御部は、初期画像２０に二つの異なる閾値（第一閾値（α）・第二閾値（β））でそれぞれ二値化処理を施し、初期画像２０から二つの異なる二値化画像（第一の二値化画像３０ａ・第二の二値化画像３０ｂ）をそれぞれ生成する（二値化工程Ｓ１２）。
【００２２】
二値化処理は、画像を構成する各画素の値を所定の閾値と比較し、画素値が所定の閾値以上である場合には「１」、つまり白とし、画素値が所定の閾値未満である場合には「０」、つまり黒とする画像処理を指す。
【００２３】
この二つの異なる閾値は、予め前記制御部に設定され、かつ、経験的に設定される値であり、比較的小さい第一閾値（α）と、比較的大きい第二閾値（β）である。
【００２４】
第一閾値（α）は、初期画像２０中において、被検査面領域２１（良好領域２３及び欠陥領域２２ａ・２２ｂ）と、背景領域２４とを、画素値の大きさで区分するときの、被検査面領域２１を構成する各画素の値として許容される限界値（最小値）である。
【００２５】
第二閾値（β）は、初期画像２０中において、欠陥領域２２ａ・２２ｂと、良好領域２３とを、画素値の大きさで区分するときの、良好領域２３を構成する各画素の値として許容される限界値（最小値）である。
【００２６】
本実施形態において、第一閾値（α）は、被検査面領域２１を構成する各画素の値より小さく、かつ、背景領域２４を構成する各画素の値より大きくなるように設定されていることとする。
また、第二閾値（β）は、良好領域２３を構成する各画素の値より小さく、かつ、欠陥領域２２ａ・２２ｂを構成する各画素の値より大きくなるように設定されていることとする。
【００２７】
図３に示すように、前記制御部が初期画像２０を第一閾値（α）で二値化して生成した第一の二値化画像３０ａにおいては、被検査面領域２１を構成する各画素の値が「１」（白）となるのに対し、背景領域２４を構成する各画素の値が「０」（黒）となり、被検査面領域２１と背景領域２４とを区別でき、被検査面領域２１と背景領域２４との境界（画像エッジライン２１ａ）を特定できる。
【００２８】
前記制御部が初期画像２０を第二閾値（β）で二値化して生成した第二の二値化画像３０ｂにおいては、良好領域２３を構成する各画素の値が「１」（白）となるのに対し、欠陥領域２２ａ・２２ｂを構成する各画素の値が「０」（黒）となり、良好領域２３と欠陥領域２２ａ・２２ｂとを区別でき、良好領域２３と欠陥領域２２ａ・２２ｂとの境界を特定できる。
【００２９】
（３）前記制御部は、第一の二値化画像３０ａの反転画像３１ａを生成する（反転工程Ｓ１３）。
図３に示すように、反転画像３１ａは、第一の二値化画像３０ａを構成する各画素において、画素値「０」（黒）のものを「１」（白）に、画素値「１」（白）のものを「０」（黒）に、それぞれ変換した画像である。
【００３０】
（４）前記制御部は、反転画像３１ａと第二の二値化画像３０ｂとを重ね合わせる、つまり反転画像３１ａと第二の二値化画像３０ｂとにおいて位置が対応する画素の値の論理和を求めることによって、検査画像４０を生成する（検査画像生成工程Ｓ１４）。
詳細には、前記制御部は、反転画像３１ａと第二の二値化画像３０ｂとにおける位置が対応する画素同士において、共に画素値が「０」（黒）の場合には「０」（黒）とし、共に画素値が「１」（白）の場合及び両者の画素値が異なる場合には「１」（白）とすることによって、検査画像４０を生成する。
これにより、検査画像４０においては、欠陥領域２２ａ・２２ｂを構成する各画素の値が「０」（黒）になり、良好領域２３及び背景領域２４を構成する各画素の値が「１」（白）になる（図３参照）。
【００３１】
このように生成された検査画像４０は前記表示部に表示される。
【００３２】
（５）検査画像４０に基づいて被検査面１１の欠陥検査がなされる（検査工程Ｓ１５）。
検査画像４０においては、欠陥領域２２ａ・２２ｂを構成する各画素の画素値が「０」（黒）になり、良好領域２３及び背景領域２４を構成する各画素の画素値が「１」（白）になるので、欠陥領域２２ａ・２２ｂを特定できる（図３参照）。
従って、検査画像４０に基づいて、つまり検査画像４０の生成に用いた被検査面１１の二値化画像（第１・２二値化画像３０ａ・３０ｂ）のみに基づいて、被検査面１１のエッジライン１１ａ上の欠陥１２ａ、及び内側の欠陥１２ｂを検出できる。
【００３３】
また、上記特許文献１に記載されている基準画像に相当する画像が不要であり、製品の形状ばらつきに影響されず、被検査面１１のエッジライン１１ａ上の欠陥１２ａを簡単に検出することができる。従って、被検査面１１を有する被検査物に対するロバスト性を向上できる。
【００３４】
なお、図４に示すように、（１）撮像工程Ｓ１１→（２）二値化工程Ｓ１２、の後、上記（３）の手順を行わずに、第一の二値化画像３０ａの各画素と第二の二値化画像３０ｂの各画素とにおける位置が対応する画素同士の画素値の排他的論理和を演算することによって、検査画像４１（図５参照）を生成する構成としてもよい（検査画像生成工程Ｓ２３）。
詳細には、前記制御部は、第一の二値化画像３０ａと第二の二値化画像３０ｂとにおける位置が対応する画素同士において、共に画素値が「１」（白）の場合及び共に画素値が「０」（黒）の場合には「０」（黒）とし、両者の画素値が異なる場合には「１」（白）とすることによって、検査画像４１を生成する。
そして、検査画像４１に基づいて前記被検査面の欠陥検査がなされる（検査工程Ｓ２４）。
検査画像４１においては、欠陥領域２２ａ・２２ｂを構成する各画素の画素値が「１」（白）になり、良好領域２３及び背景領域２４を構成する各画素の画素値が「０」（黒）になるので、欠陥領域２２ａ・２２ｂを特定できる。
【符号の説明】
【００３５】
１１            被検査面
１１ａ          エッジライン
１２ａ・１２ｂ  欠陥
１３            良好部分
２０            初期画像
２１            被検査面領域
２２ａ・２２ｂ  欠陥領域
２３            良好領域
２４            背景領域
３０ａ          第一の二値化画像
３０ｂ          第二の二値化画像
４０・４１      検査画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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