(57)【要約】【課題】光学的自動検査システムと方法を提供する。【解決手段】光学的自動検査システムは、イメージ捕捉モジュール、データ処理ユニット、及び、比較ユニット、からなる。イメージ捕捉モジュールは、単位時間に、異なる被写界深度（depth of field）状態で被検査物の複数の測定値を捕捉する。データ処理ユニットは、イメージ捕捉モジュールにより捕捉された測定値を受信し、演算後、比較値を出力する。比較ユニットは、データ処理ユニットに電気的に接続されて、比較値と参考値を比較し、被検査物に欠陥がないか判断する。上述のシステムは、被検査物が検査中の際に焦点から逸脱し、鮮明なイメージが捕捉できない問題を克服することができる。光学的自動検査方法も開示される。【選択図】図２
2012093315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的自動検査システムであって、
単位時間に、異なる被写界深度状態で被検査物の複数の測定値を捕捉するイメージ捕捉モジュールと、
前記イメージ捕捉モジュールと電気的に接続され、前記複数の測定値を受信し、比較値を出力するデータ処理ユニットと、
前記データ処理ユニットに電気的に接続されて、前記比較値と参考値を比較し、前記被検査物に欠陥がないか判断する比較ユニットと、
を備えることを特徴とする光学的自動検査システム。
【請求項２】
前記データ処理ユニットは、前記単位時間の前記複数の測定値の中の準焦点測定値を前記比較値とし、前記準焦点測定値は前記単位時間内の前記複数の測定値の中に前記イメージ捕捉モジュールの焦点に最接近する測定値であることを特徴とする請求項１に記載の光学的自動検査システム。
【請求項３】
前記準焦点測定値は前記単位時間内の前記複数の測定値中の最小値、又は、最大値であることを特徴とする請求項２に記載の光学的自動検査システム。
【請求項４】
前記データ処理ユニットは、前記データ処理ユニットと電気的に接続され、前記被検査物と前記イメージ捕捉モジュールとの相対位置を検出して、検出信号を出力し、前記検出信号に基づいて、前記準焦点測定値を選択するセンサーを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の光学的自動検査システム。
【請求項５】
前記データ処理ユニットは、前記単位時間の各々の内の前記準焦点測定値を順次的に選択し、スキャンイメージを生成することを特徴とする請求項２から４何れかの一項に記載の光学的自動検査システム。
【請求項６】
前記比較ユニットは、前記スキャンイメージと参考イメージを比較して、前記被検査物に欠陥がないか判断することを特徴とする請求項５に記載の光学的自動検査システム。
【請求項７】
前記データ処理ユニットは、前記単位時間内の前記複数の測定値を平均して、前記比較値とすることを特徴とする請求項１に記載の光学的自動検査システム。
【請求項８】
前記イメージ捕捉モジュールは、イメージ捕捉装置を含み、前記イメージ捕捉装置は、前記単位時間内で、前記被検査物の前記測定値を複数回捕捉することを特徴とする請求項１から７何れかの一項に記載の光学的自動検査システム。
【請求項９】
前記イメージ捕捉モジュールは、焦点がそれぞれ違う複数のイメージ捕捉装置を含むことを特徴とする請求項１から８何れかの一項に記載の光学的自動検査システム。
【請求項１０】
前記イメージ捕捉モジュールは、電荷結合素子(Charge Coupled Device，CCD)、相補型MOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)センサー、又は、密着型センサー(Contact Image Sensor，CIS)を含むことを特徴とする請求項１から９何れかの一項に記載の光学的自動検査システム。
【請求項１１】
前記参考値は人工設定の数値、又は、前の前記単位時間内の前記比較値であることを特徴とする請求項１から８何れかの一項に記載の光学的自動検査システム。
【請求項１２】
光学的自動検査方法であって、
イメージ捕捉モジュールにより、単位時間に、異なる被写界深度状態で被検査物の複数の測定値を捕捉するステップと、
前記単位時間内の前記複数の測定値を平均するか、又は、前記単位時間内の前記複数の測定値の中の１つを準焦点測定値に選定し、比較値とするステップと、
前記比較値と参考値を比較して、前記被検査物に欠陥がないか判断するステップと
を備え、
前記準焦点測定値は、前記単位時間内の前記複数の測定値の中に、前記イメージ捕捉モジュールの焦点に最接近する測定値であることを特徴とする光学的自動検査方法。
【請求項１３】
前記準焦点測定値は前記単位時間内の前記複数の測定値中の最小値、又は、最大値であることを特徴とする請求項１２に記載の光学的自動検査方法。
【請求項１４】
前記準焦点測定値は、センサーにより、前記被検査物が前記イメージ捕捉モジュールの焦点に最接近する時の位置を検出され、前記イメージ捕捉モジュールにより、前記位置にある前記被検査物のイメージを捕捉される前記測定値であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光学的自動検査方法。
【請求項１５】
前記イメージ捕捉モジュールは、イメージ捕捉装置を含み、前記イメージ捕捉装置は、前記単位時間内で、前記被検査物の前記測定値を複数回捕捉することを特徴とする請求項１２から１４何れかの一項に記載の光学的自動検査方法。
【請求項１６】
前記イメージ捕捉モジュールは、焦点がそれぞれ違う複数のイメージ捕捉装置を含むことを特徴とする請求項１２から１５何れかの一項に記載の光学的自動検査方法。
【請求項１７】
前記参考値は人工設定の数値、又は、前の前記単位時間内の前記比較値であることを特徴とする請求項１２から１６何れかの一項に記載の光学的自動検査方法。
【請求項１８】
複数の前記準焦点測定値を順次的に選択し、スキャンイメージを生成するステップと、
前記スキャンイメージと参考イメージを比較して、前記被検査物に欠陥がないか判断するステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項１２から１７何れかの一項に記載の光学的自動検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的自動検査システム（automated optical inspection system）及び方法に関するものであって、特に、被検査物（specimen）が、検査中に、焦点から逸脱しても、欠陥が検出できる光学的自動検査システムと方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学的自動検査システムは、イメージ捕捉装置を利用して、被検査物のイメージを捕捉し、捕捉されたイメージと参考イメージを比較して、被検査物に欠陥がないか判断する。公知の光学的自動検査システムは、多くが、被検査物をイメージ捕捉装置の焦点に置いて、鮮明なイメージを捕捉することに用いられるので、光学的自動検査システムの応用が制限される。
【０００３】
例えば、図１を参照すると、光学的自動検査システムを利用して、布１２を検査する時、紡織を実行中の際に、布の紡織端（図１の左側）が捕捉イメージの方向に沿って往復移動するので、布は、イメージ捕捉装置の焦点から逸脱して、鮮明なイメージを取得することができない。鮮明なイメージを捕捉するため、イメージ捕捉装置１１を設置する位置は、布１２の紡織端から離して、布１２を、安定して、イメージ捕捉装置１１の焦点位置に設置しなければならない。しかし、イメージ捕捉装置１１の設置位置が布１２の紡織端から離れるので、布１２に欠陥があることが分かった時、多くの廃棄物が生じる。
上述から、被検査物が検査中の際に、焦点から逸脱しても、欠陥が検出できる光学的自動検査システムが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、光学的自動検査システム及び方法を提供し、単位時間に、異なる被写界深度（depth of field）状態で被検査物の複数の測定値を捕捉し、複数の測定値を平均するか、又は、準焦点測定値と参考値を比較して、欠陥がないか判断し、被検査物が検査中の際に、焦点から逸脱し、鮮明なイメージが捕捉できない問題を克服することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施例による光学的自動検査システムは、イメージ捕捉モジュール、データ処理ユニット、及び、比較ユニット、からなる。イメージ捕捉モジュールは、単位時間に、異なる被写界深度状態で被検査物の複数の測定値を捕捉する。データ処理ユニットは、イメージ捕捉モジュールと電気的に接続され、複数の測定値を受信し、比較値を出力する。比較ユニットは、データ処理ユニットに電気的に接続されて、比較値と参考値を比較し、被検査物に欠陥がないか判断する。
【０００６】
本発明のもう一つの実施例による光学的自動検査方法は、イメージ捕捉モジュールにより、単位時間に、異なる被写界深度状態で被検査物の複数の測定値を捕捉するステップと、単位時間内の複数の測定値を平均するか、又は、単位時間内の複数の測定値の中の準焦点測定値を比較値とするステップと、比較値と参考値を比較して、被検査物に欠陥がないか判断するステップと、からなり、準焦点測定値は、単位時間内の複数の測定値の中に、イメージ捕捉モジュールの焦点に最接近する測定値である。
【０００７】
本発明の更にもう一つの実施例による光学的自動検査方法は、イメージ捕捉モジュールにより、単位時間に、異なる被写界深度状態で被検査物の複数の測定値を捕捉するステップと、複数の単位時間内の準焦点測定値により、スキャンイメージを生成するステップと、スキャンイメージと参考イメージを比較して、被検査物に欠陥がないか判断するステップと、からなり、準焦点測定値は、単位時間内の複数の測定値の中に、イメージ捕捉モジュールの焦点に最接近する測定値である。
【発明の効果】
【０００８】
上述のシステム及び方法により、被検査物が検査中の際に焦点から逸脱する時、鮮明なイメージが捕捉できない問題を克服することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】公知の光学的自動検査システムを布の検査に応用した図である。
【図２】本発明の実施例による光学的自動検査システムを布の検査に応用した図である。
【図３ａ】イメージ捕捉装置と被検査物の相対位置を示す図である。
【図３ｂ】複数のイメージ捕捉装置と被検査物の相対位置を示す図である。
【図４ａ】イメージ捕捉装置と被検査物の相対位置、及び、単位時間に被検査物の異なる被写界深度を有する複数の測定値を示す図である。
【図４ｂ】イメージ捕捉モジュールが連続捕捉する複数の測定値を示す図である。
【図５ａ】欠陥がある被検査物が単位時間に被検査物の異なる被写界深度を有する複数の測定値を示す図である。
【図５ｂ】欠陥がある被検査物が単位時間に被検査物の異なる被写界深度を有する複数の測定値を示す図である。
【図６】本発明の実施例による光学的自動検査方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明のもう一つの実施例による光学的自動検査方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図２を参照すると、本発明の実施例による光学的自動検査システム２は、イメージ捕捉モジュール２１、データ処理ユニット２２、及び、比較ユニット２３、からなる。イメージ捕捉モジュール２１は、単位時間に、異なる被写界深度状態で被検査物３０の複数の測定値を捕捉する。一つの実施例中、イメージ捕捉モジュール２１は、電荷結合素子(Charge Coupled Device，CCD)、相補型MOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)センサー、又は、密着型センサー(Contact Image Sensor，CIS)を含む。データ処理ユニット２２は、イメージ捕捉モジュール２１に電気的に接続される。データ処理ユニット２２は、イメージ捕捉モジュール２１により出力される複数の測定値を受信し、演算処理後、比較値を出力する。比較ユニット２３は、データ処理ユニット２２に電気的に接続される。比較ユニット２３は、データ処理ユニット２２により出力される比較値と参考値を比較し、被検査物３０に欠陥がないか判断する。
【００１１】
図３ａを参照し、一つの実施例におけるイメージ捕捉モジュール２１は、一つのイメージ捕捉装置２１ａだけを含む。イメージ捕捉装置２１ａの焦点が位置Ｆ２にある場合、よって、被検査物３０が位置Ｆ２にある時、イメージ捕捉装置２１ａは鮮明なイメージを捕捉でき、例えば、輝度が低い。被検査物３０が位置Ｆ１、Ｆ３に移動する時、図２で示されるように、被検査物３０がイメージ捕捉装置２１ａの焦点から逸脱し、よって、イメージ捕捉装置２１ａが捕捉するイメージはぼやけ、例えば、輝度が高い。
【００１２】
又は、図３ｂを参照し、イメージ捕捉モジュール２１は、複数のイメージ捕捉装置２１ａ、２１ｂ、２１ｃを含む。イメージ捕捉装置２１ａ、２１ｂ、２１ｃの焦点が、それぞれ、位置Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３にある場合、よって、被検査物３０が位置Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３のどれかに置かれる時、イメージ捕捉装置２１ａ、２１ｂ、２１ｃの一つは鮮明なイメージを捕捉し、残りはぼやけたイメージを捕捉する。図３ｂで示されるように、被検査物３０が位置Ｆ２にある時、イメージ捕捉装置２１ｂは鮮明なイメージを捕捉し、イメージ捕捉装置２１ａ、２１ｃはぼやけたイメージを捕捉する。なお、複数のイメージ捕捉装置２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、単位時間内で、被検査物の測定値を複数回捕捉してもよい。
【００１３】
データ処理ユニット２２は、イメージ捕捉モジュール２１が単位時間内で捕捉した複数の測定値を平均するか、又は、複数の測定値を準焦点測定値に選定し、比較値として出力する。いわゆる「準焦点測定値」とは、イメージ捕捉モジュール２１が単位時間内で捕捉した複数の測定値中のイメージ捕捉モジュール２１の焦点に最接近する測定値のことである。注意すべきことは、異なる測定値を採用する、又は、異なる演算処理により、データ処理ユニットは、単位時間内の複数の測定値の中の最小値、又は、最大値を準焦点測定値とすることができることである。
【００１４】
図４ａを参照すると、被検査物３０を布として説明しているが、これに限定されない。緯線３２は、上下交錯方式で経線３１の間に織り込まれる。イメージ捕捉モジュール２１が捕捉する測定値の頻度は、布を織る速度より高いので、イメージ捕捉モジュール２１は、布の各経線３１位置で、異なる被写界深度状態で複数の測定値を捕捉することができる。イメージ捕捉モジュール２１の焦点に接近していくと、輝度は低くなり、イメージ捕捉モジュール２１焦点から離れていくと、輝度は高くなる。これにより、図４ａ下方の時間と測定値の関係図が生成される。各単位時間は、即ち、イメージ捕捉モジュール２１が、各経線３１位置で、特定数量の測定値を捕捉するのに必要な時間である。単位時間の長短は、イメージ捕捉モジュール２１に含まれるイメージ捕捉装置の個数によって変動する。データ処理ユニット２２は、各経線３１位置で捕捉される複数の輝度値を平均するか、又は、輝度が最低のものを比較値として選定する。
【００１５】
例えば、イメージ捕捉モジュール２１は、図４ｂで示されるように、布の測定値を連続捕捉する。図中の細い棒は、それぞれ、イメージ捕捉モジュール２１が捕捉した一回の測定値で、斜線で塗りつぶした測定値４２は、布を織る際に、シャトルが照明光線を遮蔽することにより生じた陰影を示す。測定値４１ａ、４１ｂは、それぞれ、イメージ捕捉モジュール２１が正常の位置での布の異なる経線３１を捕捉された測定値を示す。よって、データ処理ユニット２２は、測定値４２を境界とし、区間Ｙに複数の測定値４１ｂをイメージ捕捉モジュール２１の布の経線３１位置で捕捉された測定値（即ち、単位時間内に捕捉された測定値）とし、平均するか、又は、その複数の測定値を準焦点測定値に選定する。注意すべきことは、異なる表面特徴がある被検査物を検査する時、単位時間を区分する方法は異なることである。この他、区間Ｙ内で正常に捕捉された測定値４１ｂ、及び、シャトルが照明光線を遮蔽する時の測定値４２の数量は、サンプリング頻度によって増減する。よって、後続の準焦点測定値の選定、又は、平均処理は、対応して変化する。
【００１６】
一つの実施例中、光学的自動検査システムは、センサー（図示しない）を含み、センサーがデータ処理ユニット２２に電気的に接続される。センサーは、被検査物３０とイメージ捕捉モジュール２１の相対位置を検出し、検出信号を出力する。例えば、センサーは、赤外線センサー、又はイメージ捕捉装置である。被検査物３０がイメージ捕捉モジュールの焦点を通過する時、センサーは、検出信号を出力して、データ処理ユニットが準焦点測定値を選択する基準とする。
【００１７】
図４ａを続けて参照すると、比較ユニット２３は、データ処理ユニット２２が出力する比較値と参考値Ｒｅｆを比較し、比較値が参考値Ｒｅｆより、設定値以上大きくなる場合は、欠陥であると判断する。例えば、図５ａを参照すると、経線３１ｂが経線３１ａの位置に併合される場合、イメージ捕捉モジュール２１が経線３１ａ位置で捕捉する複数の輝度値の中の準焦点測定値が参考値Ｒｅｆより小さい。比較ユニット２３は、経線３１ａの位置に欠陥が存在すると判断する。又は、イメージ捕捉モジュール２１が経線３１ａ位置で捕捉する複数の輝度値の平均値も、参考平均値より小さい、比較ユニット２３は、経線３１ａの位置に欠陥があると判断することができる。この他、経線３１ｃの位置に油等の異物５０がある時、イメージ捕捉モジュール２１が経線３１ｃ位置で捕捉する複数の輝度値の中の準焦点測定値は、参考値Ｒｅｆより小さく、比較ユニット２３は、経線３１ｃの位置に欠陥があると判断する。
【００１８】
図５ｂを参照すると、経線３１ｄ位置に断線が発生する時、即ち、経線３１ｄが存在しない時、この時、イメージ捕捉モジュール２１が経線３１ｄ位置で捕捉する複数の輝度値の中の準焦点測定値が、参考値Ｒｅｆより大きく、比較ユニット２３は、経線３１ｄ位置に欠陥があると判断する。
【００１９】
一つの実施例中、参考値Ｒｅｆは、まず、複数の合格被検査物測定値を捕捉し、統計分析後生成されてから、本発明の光学的自動検査システムに設定される。一つの実施例中、被検査物が均一、又は、周期性があるイメージである時、本発明の光学的自動検査システムは、前の単位時間内の比較値を参考値Ｒｅｆとし、後続の比較の基準とすることができる。
【００２０】
一つの実施例中、データ処理ユニット２２は、各単位時間内の準焦点測定値を順次的に選択し、スキャンイメージを生成し、その他の応用とすることができる。例えば、比較ユニット２３は、データ処理ユニット２２が生成するスキャンイメージと参考イメージを比較し、被検査物上の複雑なパターンに欠陥がないか判断するか、又は、更に、欠陥の種類を判断する。
【００２１】
図６を参照すると、本発明の実施例による光学的自動検査方法を説明する。まず、イメージ捕捉モジュールにより、単位時間内に、異なる被写界深度状態で被検査物の複数の測定値を捕捉する（Ｓ６１）。続いて、単位時間内の複数の測定値を平均し、又は、単位時間内の複数の測定値を準焦点測定値に選定して比較値とする（Ｓ６２）。最後に、比較値と参考値を比較して、被検査物に欠陥がないか判断する（Ｓ６３）。上述のステップの詳細は前述したので、ここで詳述しない。
【００２２】
図７を参照すると、本発明のもう一つの実施例による光学的自動検査方法を説明する。まず、イメージ捕捉モジュールにより、単位時間に、異なる被写界深度状態で被検査物の複数の測定値を捕捉する（Ｓ７１）。続いて、複数の単位時間内の準焦点測定値を順次的に選択することにより、スキャンイメージを生成する（Ｓ７２）。最後に、スキャンイメージと参照イメージを比較して、被検査物に欠陥がないか判断する（Ｓ７３）。上述のステップの詳細は前述したので、ここで詳述しない。
【００２３】
総合すると、本発明の光学的自動検査システム及び方法は、単位時間に、異なる被写界深度状態で複数の測定値を捕捉すると共に、複数の測定値を平均し、又は、準焦点測定値と参考値を比較して、欠陥がないか判断する。よって、本発明のシステム及び方法は、被検査物が、検査中の際に、焦点から逸脱して、鮮明なイメージが捕捉出来ない問題を克服する。つまり、被検査物がイメージ捕捉モジュールを通過する時、大きい震動に耐えて、欠陥を検出し、誤判を防止することができる。布の検査にとって、欠陥を早く検出することが、過剰廃棄物生成を防止することができる。
【００２４】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００２５】
１１  イメージ捕捉装置
１２  布
２  光学的自動検査システム
２１  イメージ捕捉モジュール
２１ａ〜２１ｃ  イメージ捕捉装置
２２  データ処理ユニット
２３  比較ユニット
３０  被検査物
３１  経線
３１ａ〜３１ｄ  経線
３２  緯線
４１ａ、４１ｂ  測定値
４２  測定値
５０  異物
Ｒｅｆ  参考値
Ｓ６１〜６３、Ｓ７１〜７３  ステップ
Ｙ  区間
【図１】
2012093315.tif 000003
【図２】
2012093315.tif 000004
【図３ａ】
2012093315.tif 000005
【図３ｂ】
2012093315.tif 000006
【図４ａ】
2012093315.tif 000007
【図４ｂ】
2012093315.tif 000008
【図５ａ】
2012093315.tif 000009
【図５ｂ】
2012093315.tif 000010
【図６】
2012093315.tif 000011
【図７】
2012093315.tif 000012