(57)【要約】【課題】  被検査物の表面の欠陥について欠陥種類を特定することができる簡易な表面検査装置及び方法を提供する。【解決手段】  表面検査装置５は光源１０と受光器１１とを備えている。光源１０は表面３ａと直角に交わる平面上に設けられ表面３ａに対する角度を各々違えて半円状に並べられている。受光器１１は光源１０が並べられている平面に対して所定角度を成すようにして設けられている。光源１０は照明条件を変化させて検査領域３ｂを照明し、受光器１１は照明の反射光のうち乱反射成分あるいは正反射成分の一部を受光する。各照明条件毎に取得した受光情報に基づいて表面パターンを作成し、この表面パターンと予め記録されている欠陥パターンとを比較する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の表面の欠陥を検査する表面検査装置において、
前記表面に対する照明入射角度を各々違えて複数設けられ、点灯時に前記表面を照明する光源と、
複数の前記光源のうち任意の光源を点灯させることで前記表面の照明条件を変化させる照明条件変更手段と、
前記表面に反射した照明の反射光を受光する受光手段と、
照明条件の変更の度に前記受光手段により取得された受光情報に基づいて、前記表面の表面情報を作成する表面情報作成手段と、
作成された前記表面情報と、欠陥を有する表面について予め取得されている情報であり欠陥種類毎に作成された欠陥情報とを比較して、前記表面における欠陥の有無及び欠陥種類の判別を行う欠陥判別手段とを有することを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
前記光源は前記表面と略直角あるいは一定角度で交わる平面上において半円状に並べられて設けられていることを特徴とする請求項１記載の表面検査装置。
【請求項３】
前記受光手段は反射光のうち散乱成分あるいは正反射成分の一部を電気信号として取得し、前記受光情報は前記電気信号のＳ／Ｎ値情報であり、前記表面情報は前記Ｓ／Ｎ値を大きさに応じて分類した後に前記Ｓ／Ｎ値を照明条件順に配列させた表面パターン情報であり、また、前記欠陥情報は欠陥を有する表面における表面パターン情報であることを特徴とする請求項１または２記載の表面検査装置。
【請求項４】
被検査物の表面の欠陥を検査する表面検査方法において、
前記表面に対する照明入射角度を各々違えて複数設けられた光源のうち、任意の光源を点灯させることで照明条件を変化させて前記表面を照明し、照明条件の変化の度に前記表面に反射した照明の反射光を受光し、受光により取得した受光情報に基づいて前記表面の表面情報を作成し、作成された前記表面情報と、欠陥を有する表面について予め取得されている情報であり欠陥種類毎に作成された欠陥情報とを比較し、前記表面における欠陥の有無及び欠陥種類の判別を行うことを特徴とする表面検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面検査装置及び方法に関し、例えばシート状物などの被検査物の表面凹凸や濃淡情報として現れる欠陥を検査する装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の表面欠陥検査では、検査対象物を光源により照明して、これをカメラで撮像し、この撮像データに基づき表面欠陥の有無や大きさなどを判定している。例えば、特許文献１の表面欠陥の検出方法では、検査対象物表面上の各位置での照明入射角度が連続して変化するように光源、検査対象物、カメラの位置関係を相対的に変化させながらカメラにより連続して取得した、照射入射角度の異なる複数の画像に対して、検出対象物表面全点について、同一の点における照度が最大となる時の正反射照明入射角度の分布を求め、次に正反射照明入射角度の分布を示す角度分布画像を求め、この角度分布画像を判定して検査対象物表面のあらゆる位置における面の傾きを簡単な装置構成により計測している。
【０００３】
また、特許文献２の表面欠陥の検査装置では、自動車のボディの塗装面における凹凸等の表面欠陥を検出するために、被検査体を囲む門型形状をなし被検査体に所定の明暗パターンを形成する照明手段と、被検査体を囲む門型形状をなし被検査体の反射光に基づいて受光画像を作成する複数の撮像手段とを用いて表面欠陥を検査している。
【０００４】
特許文献３の表面欠陥の検査装置では、被検査物を異なる角度から照明し、第１の光の角度で被検査物を撮像した第１の画像に現れた欠陥と、第２の光の角度で被検査物を撮像した第２の画像に現れた欠陥とを比較して、真の欠陥か擬似欠陥かを判断している。
【０００５】
【特許文献１】特許第３３１２８４９号公報
【特許文献２】特許第３２０４４４３号公報
【特許文献３】特許第３０１２６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の検査装置では、欠陥の検出レベルが所定の閾値を超えたか否かにより欠陥を判定しているため、欠陥の有無は判断できても欠陥の種類を特定することはできないという問題がある。欠陥種類までも特定するためには、各々の欠陥種類に対して複数の検出条件を個々に設定する必要があり、設備が大きくなってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、被検査物の表面の欠陥について欠陥種類を特定することができる簡易な表面検査装置及び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】
【０００８】
本発明は被検査物の表面の欠陥を検査する表面検査装置に関し、前記表面に対する照明入射角度を各々違えて複数設けられ、点灯時に前記表面を照明する光源と、複数の前記光源のうち任意の光源を点灯させることで前記表面の照明条件を変化させる照明条件変更手段と、前記表面に反射した照明の反射光を受光する受光手段と、照明条件の変更の度に前記受光手段により取得された受光情報に基づいて、前記表面の表面情報を作成する表面情報作成手段と、作成された前記表面情報と、欠陥を有する表面について予め取得されている情報であり欠陥種類毎に作成された欠陥情報とを比較して、前記表面における欠陥の有無及び欠陥種類の判別を行う欠陥判別手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
前記光源は前記表面と略直角あるいは一定角度で交わる平面上において半円状に並べられて設けられていることが好ましい。
【００１０】
前記受光手段は反射光のうち散乱成分あるいは正反射成分の一部を電気信号として取得し、前記受光情報は前記電気信号のＳ／Ｎ値情報であり、前記表面情報は前記Ｓ／Ｎ値を大きさに応じて分類した後に前記Ｓ／Ｎ値を照明条件順に配列させた表面パターン情報であり、また、前記欠陥情報は欠陥を有する表面における表面パターン情報であることが好ましい。
【００１１】
本発明は被検査物の表面の欠陥を検査する表面検査方法に関し、前記表面に対する照明入射角度を各々違えて複数設けられた光源のうち、任意の光源を点灯させることで照明条件を変化させて前記表面を照明し、照明条件の変化の度に前記表面に反射した照明の反射光を受光し、受光により取得した受光情報に基づいて前記表面の表面情報を作成し、作成された前記表面情報と、欠陥を有する表面について予め取得されている情報であり欠陥種類毎に作成された欠陥情報とを比較し、前記表面における欠陥の有無及び欠陥種類の判別を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被検査物の表面に対する照明入射角度を各々違えて複数設けられ、点灯時に前記表面を照明する光源と、複数の前記光源のうち任意の光源を点灯させることで前記表面の照明条件を変化させる照明条件変更手段と、前記表面に反射した照明の反射光を受光する受光手段と、照明条件の変更の度に前記受光手段により取得された受光情報に基づいて、前記表面の表面情報を作成する表面情報作成手段と、作成された前記表面情報と、欠陥を有する表面について予め取得されている情報であり欠陥種類毎に作成された欠陥情報とを比較して、前記表面における欠陥の有無及び欠陥種類の判別を行う欠陥判別手段とを有するので、簡易な構造により被検査物の表面に生じた欠陥の欠陥種類を特定することができる。
【００１３】
本発明によれば、前記表面に対する照明入射角度を各々違えて複数設けられた光源のうち、任意の光源を点灯させることで照明条件を変化させて前記表面を照明し、照明条件の変化の度に前記表面に反射した照明の反射光を受光し、受光により取得した受光情報に基づいて前記表面の表面情報を作成し、作成された前記表面情報と、欠陥を有する表面について予め取得されている情報であり欠陥種類毎に作成された欠陥情報とを比較し、前記表面における欠陥の有無及び欠陥種類の判別を行うので、簡易な構造により被検査物の表面に生じた欠陥の欠陥種類を特定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に示すように、表面検査システム２は、被検査物３を水平面上で搬送させる搬送装置４と、被検査物３の表面３ａの欠陥を検査する表面検査装置５とから構成される。被検査物３は、表面３ａに傷、塗布ムラ、付着物等により欠陥が生じるシート状物であり、例えば感光性平板印刷版、感光シート、鋼板等である。
【００１５】
搬送装置４は、被検査物３が固定される搬送テーブル９と、搬送テーブル９を水平面上の二次元方向で変位させる駆動機構（図示なし）から構成される。駆動機構の駆動により搬送テーブル９とともに搬送テーブル９に固定された被検査物３が水平面上で搬送され、被検査物３の全面の検査が可能になる。
【００１６】
表面検査装置５は、複数の光源１０と、受光器１１とを備えている。複数の光源１０は、搬送テーブル９にセットされた被検査物３の表面３ａと直角に交わる平面上に設けられており、被検査物３の表面３ａの検査領域３ｂを照明する。複数の光源１０は、表面３ａに対する角度を各光源で各々違えて半円状に並べて設けられている。そのため、各光源によって検査領域３ｂへの照明入射角度が違っている。照明入射角度は図１中左に位置するものからそれぞれ５、２５、４５、６５、９０、１１５、１３５、１５５、１７５度となっている。光源１０にはＬＥＤが用いられる。光源１０にはＬＥＤの替わりにストロボ、ハロゲンランプ等の公知のものを用いてもよい。各光源の近傍には、それぞれの光源に対応してコンデンサーレンズ１２が設けられており、各光源から発された光はコンデンサーレンズ１２によって平行光となって検査領域３ｂを照明する。光源１０は後述する光源作動部１５（図３参照）によって作動し点灯する。
【００１７】
図２の側面図に示すように、受光器１１は、複数の光源１０が半円状に並べられる平面に対して所定角度を成すようにして１つ設けられている。図２においては、複数の光源１０のうち、最も上部に設けられている光源以外の光源は図示を省略している。受光器１１にはエリア型のＣＣＤカメラを用いているが、光電変換できるものであればよく、他の受光センサを用いてもよい。受光器１１は複数の光源１０が並べられている平面に対して所定角度を成すようにして設けられているため、検査領域３ｂからの反射光のうち、乱反射成分の一部を受光することができる。また、検査領域３ｂの表面状態によっては、反射光のうち、正反射成分の一部を受光することもある。なお、反射光は、正反射成分と乱反射成分とから構成される。
【００１８】
図３に示すように、光源作動部（照明条件変更手段）１５は制御部１６からの指示信号をうけて複数の光源１０のうち所定の光源を作動させて点灯させる。光源作動部１５は制御部１６からの指示信号をうけると、まず、図１中最も左側に位置している光源を点灯させる。光源の点灯は図１中時計回りに各光源毎に順次行われる。なお、点灯は短時間のみ行われる。
【００１９】
制御部１６は、搬送装置４の駆動を制御するとともに、光源作動部１５及び受光器１１の駆動を制御するものである。制御部１６は、搬送装置４を駆動させて被検査物３を所定位置に停止させた後に、光源作動部１５及び受光器１１を駆動させる。
【００２０】
受光器１１は反射光のうち乱反射成分あるいは正反射成分の一部を受光し、これを電気信号に変換する。各照明条件毎に取得された電気信号は信号処理部２０を介して表面パターン作成部（表面情報作成手段）１７へと送られる。信号処理部２０は、検査領域３ｂに対応する各画素の信号を平均化している。なお、図示しない外部操作入力装置の操作により、披検査物３の種類や検査対象欠陥の種類に応じて最適な検査領域３ｂの範囲が設定されている。表面パターン作成部１７では、送られた電気信号に基づいてＳ／Ｎ値を算出する。Ｓ／Ｎ値は、電気信号のレベルが大きいと高い値となり、電気信号のレベルが小さいと低い値となる。
【００２１】
表面パターン作成部１７では、Ｓ／Ｎ値を値の大きさに応じて４段階に分類し、段階別に記号を付す。そして、この記号を照明条件順に並べ、配列とする。この配列が表面パターンとなる。詳細は後述する。検出された表面パターンは表面パターン情報として欠陥判別部１８へと送られる。
【００２２】
欠陥判別部１８では、検出された表面パターンと、欠陥パターンとを比較する。欠陥パターンは、検査前に予め取得されているものであり、欠陥がある場合の表面パターンである。欠陥パターンは欠陥種類毎に作成されている。検出された表面パターンが欠陥パターンのいずれかに一致するときには、被検査物３の検査領域３ｂにおいてこの欠陥パターンの種類の欠陥があると判定される。一方、検出された表面パターンが欠陥パターンのいずれにも一致しないときには、被検査物３の検査領域３ｂにおいて欠陥がないと判定される。具体的な例は後述する。モニタ１９は、判定結果を表示する。
【００２３】
以下、上記構成による作用について説明する。表面検査システム２は、被検査物３の表面３ａを複数の検査領域に分割し、その検査領域毎に検査を行う。検査領域を変更する際には、搬送装置４が駆動され、被検査物３が水平面上を移動する。
【００２４】
搬送装置４の駆動が停止され、被検査物３の表面３ａの所定領域が検査領域３ｂに定められると、複数の光源１０のうち、図１中最も左に位置する光源から点灯を開始し、図１中時計回りの順に点灯される。このようにして照明条件が変化する。検査領域３ｂには平行光が照射され、検査領域３ｂからの反射光のうち、乱反射成分あるいは正反射成分の一部が受光器１１に取得され電気信号に変換される。
【００２５】
表面パターン作成部１７では、送られてきた電気信号に基づいて各照明条件毎のＳ／Ｎ値を算出する。表面パターン作成部１７では、表１に示すように、Ｓ／Ｎ値が１．５未満であれば×、１．５以上２．５未満であれば△、２．５以上４．０未満であれば○、４．０以上であれば◎の記号が付される。そして、これらの記号を照明条件順に並べ配列とし、検出した表面パターンとして記録する。なお、これらの分類の判断基準は、被検査物３の種類や検査対象欠陥の種類、サイズ等に応じて適宜変更してよい。また、分類数も適宜変更してよい。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
検出された表面パターンは、欠陥判別部１８で欠陥パターンと比較される。比較される欠陥パターンを表２に示す。検出された表面パターンが、欠陥Ａから欠陥Ｆのいずれかの欠陥パターンと一致するときには、検査領域３ｂ内に一致した欠陥パターンの種類の欠陥があると判別される。一方、検出された表面パターンが、欠陥Ａから欠陥Ｆのいずれの欠陥パターンにも一致しないときには、検査領域３ｂ内には欠陥がないと判断される。このように、検査領域３ｂにおける欠陥の有無及び欠陥種類の判別を行うことができる。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
なお、欠陥は凹凸や色ムラ等に因するものである。特に、色ムラによる欠陥を判別したいときには、色ムラに対応した所定の波長を有する光を照射する光源を用いる。
【００３０】
検査領域３ｂにおける欠陥の有無及び判別された欠陥種類の情報はモニタ１９に出力される。この後、欠陥の種類に応じて、許容できる欠陥と許容できない欠陥の判断（ＯＫ／ＮＧ判断）を行ってもよい。例えば、９０度の照明入射角度の光源を点灯したときにのみ、Ｓ／Ｎ値が高くなる欠陥Ａと欠陥Ｂに関して、欠陥ＡはＮＧ、欠陥ＢはＯＫと判断してもよい。
【００３１】
検査領域３ｂの検査を終えると、搬送装置４が駆動して被検査物３を搬送し、未検査の検査領域の表面検査が行われる。披検査物３の表面全領域が検査されると、検査動作が完了する。
【００３２】
なお、上記実施形態では、複数の光源１０のうち、図１中最も左に位置している光源から順に点灯と消灯を繰り返していたため、照明を１つの光源によって行っていたが、これに代えて、または加えて、任意の光源を同時に点灯してもよい。例えば、隣接する光源同士を同時に点灯したり、１つおき、または複数おきの光源を同時に点灯してもよい。このようにすることで、さらに照明条件を増やすことができ、欠陥判別の判別精度を上げることができる。
【００３３】
上記実施形態では、被検査物３の表面３ａと直角に交わる平面上に複数の光源１０を設けたが、これに代えて表面３ａと任意の角度で交わる平面上に複数の光源１０を設けてもよい。なお、この角度が、受光器１１の設けられている角度と同じ大きさであり、かつ表面３ａの垂直面に対向している場合（すなわち、図４に示す場合）には、受光器１１は積極的に正反射成分を取得し、この正反射成分による情報を後の判定に用いることができる。このように、一部の光源の照射時において積極的に正反射成分を取得してもよい。積極的に正反射成分を取得するときには、光源としてＬＥＤリング照明を用い、そのＬＥＤリング照明の中心部に受光器１１を配置すると設計上好適である。
【００３４】
上記実施形態では、被検査物３の表面３ａと直角に交わる１つの平面上に複数の光源１０を設けたが、表面３ａと任意の角度で交わる複数の平面上に分散させて光源を設けてもよい。さらに、複数の光源１０は、半円状に限られずに任意の形状に並べてよい。
【００３５】
上記実施形態では、表面パターン作成部１７において、電気信号に基づいて各照明条件毎のＳ／Ｎ値を算出してそのＳ／Ｎ値に基づいて表面パターンを作成していたが、その替わりに、電気信号をそのまま表面パターンとして記録し、予め欠陥種類毎に求めた表面パターンとのパターンマッチング処理によって欠陥種類を判別してもよい。
【００３６】
上記実施形態では、モニタ１９に欠陥種類の情報等を出力したが、この他に、搬送装置４からの検査領域位置情報と欠陥種類の情報等を対応させてメモリ等に記録し、モニタ１９やプリンタに欠陥位置と欠陥種類を示す画像やデータを出力するようにしてもよい。
【００３７】
上記実施形態では、欠陥検査装置５を固定しておき披検査物３を水平面上で移動させていた。この替わりに、被検査物３を固定しておき欠陥検査装置５を水平面上で移動させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】表面検査装置及び被検査物の概略を示す正面図である。
【図２】表面検査装置及び被検査物の概略を示す側面図である。
【図３】表面検査装置の電気的概略を示すブロック図である。
【図４】別の実施形態における表面検査装置及び被検査物の概略を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３９】
２    表面検査システム
３    被検査物
３ａ  表面
３ｂ  検査領域
５    表面検査装置
１０  光源
１１  受光器（受光手段）
１５  光源作動部（照明条件変更手段）
１６  制御部
１７  表面パターン作成部（表面情報作成手段）
１８  欠陥判別部（欠陥判別手段）
２０  信号処理部
【図１】
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【図２】
2005214720.tif 000006
【図３】
2005214720.tif 000007
【図４】
2005214720.tif 000008