図面 (/)

技術 板状体の欠陥検出方法及び欠陥検出装置

出願人 キヤノン化成株式会社
発明者 畑中孝行
出願日 2005年7月26日 (14年7ヶ月経過) 出願番号 2005-215887
公開日 2007年2月8日 (13年1ヶ月経過) 公開番号 2007-033192
状態 特許登録済
技術分野 光学的手段による材料の調査の特殊な応用 電子写真におけるクリーニング・その他 画像処理 イメージ分析
主要キーワード 検査水準 ノイズ軽減 画素欠け 検査対象範囲 検査判定 同一製品 エッジ部近傍 設定個数
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年2月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

板状体製品内部に埋没する透明又は半透明凝固物欠陥に対して、製品ごとの透明又は半透明の板状体の表面平坦部の粗さ、板状体の透過率の差に関わらず、正確に欠陥を検出する。

解決手段

少なくとも投光手段と、撮像手段と、デジタル画像処理手段により、被検査対象物である透明又は半透明の板状体に投光し、透過光により撮像して得られた画像を用いて欠陥を検出する板状体の欠陥検出方法において、前記板状体の撮像画像を複数の枠に分割し、枠ごとの各画素受光量の正規分布による標準偏差を算出し、隣接する枠との標準偏差の差分値を算出し、差分値と基準値を比較し、基準値を超える枠の位置情報により、前記板状体内の欠陥を検出する。

概要

背景

板状体欠陥判別する方法として、人手で行う方法、検査装置を用いて行う方法があった。人手で行う方法に関しては、製品高精度化に伴い、微小な欠陥を発見する必要があり、そのために長時間集中しなければならない根気のいる作業となり、精神的な負担も大きくなり疲労も倍増することになる。また、視覚による検査は、検査員主観的な検査判定であって、検査員の判断に依存し、検査員が異なる場合や極端な場合において、同じ検査員であっても、検査時間の推移によって、検査水準が変化する可能性がある。

上記検査員の視覚による検査に代わる方法として、CCDカメラを用いた電子撮像装置による外観検査手法も明らかにされている(例えば、下記特許文献1、特許文献2)。これらは、透明な製品を透過した光が、透明な製品に欠陥があった場合には、その欠陥部分で光の乱反射が起こることを利用し、撮像装置により撮影し、映像信号化し、その映像信号を2値化処理して、欠陥部分を検出する方法である。
特開平2−257007号公報
特開平4−305144号公報

概要

板状体製品内部に埋没する透明又は半透明凝固物の欠陥に対して、製品ごとの透明又は半透明の板状体の表面平坦部の粗さ、板状体の透過率の差に関わらず、正確に欠陥を検出する。 少なくとも投光手段と、撮像手段と、デジタル画像処理手段により、被検査対象物である透明又は半透明の板状体に投光し、透過光により撮像して得られた画像を用いて欠陥を検出する板状体の欠陥検出方法において、前記板状体の撮像画像を複数の枠に分割し、枠ごとの各画素受光量の正規分布による標準偏差を算出し、隣接する枠との標準偏差の差分値を算出し、差分値と基準値を比較し、基準値を超える枠の位置情報により、前記板状体内の欠陥を検出する。

目的

本発明は、板状体製品内部に埋没する透明又は半透明の凝固物の欠陥に対して、板状体に投光し、板状体内を透過した光により撮像して得られた画像から板状体の欠陥を検出する方法において、製品ごとの透明又は半透明の板状体の表面平坦部の粗さ、透明又は半透明の板状体の透過率の差に関わらず、正確に欠陥を検出することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

少なくとも投光手段と、撮像手段と、デジタル画像処理手段により、被検査対象物である透明又は半透明板状体に投光し、透過光により撮像して得られた画像を用いて欠陥を検出する板状体の欠陥検出方法において、前記板状体の撮像画像を複数の枠に分割し、枠ごとの各画素受光量の正規分布による標準偏差を算出し、隣接する枠との標準偏差の差分値を算出し、差分値と基準値を比較し、基準値を超える枠の位置情報により、前記板状体内の欠陥を検出することを特徴とする板状体の欠陥検出方法。

請求項2

前記板状体を移動し、複数の撮像画像を得ることを特徴とする請求項1に記載の板状体の欠陥検出方法。

請求項3

前記基準値が2.5〜6.5であることを特徴とする請求項1に記載の板状体の欠陥検出方法。

請求項4

前記板状体は、画像形成装置用ブレードであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の板状体の欠陥検出方法。

請求項5

少なくとも投光手段と、撮像手段と、デジタル画像処理手段を有し、被検査対象物である透明又は半透明の板状体に投光し、透過光により撮像して得られた画像を用いて欠陥を検出する板状体の欠陥検出装置において、前記板状体の撮像画像を複数の枠に分割し、枠ごとの各画素の受光量の正規分布による標準偏差を算出し、隣接する枠との標準偏差の差分値を算出し、差分値と基準値を比較、基準値を超える枠の位置情報により、前記板状体内の欠陥を検出することを特徴とする板状体の欠陥検出装置。

技術分野

0001

本発明は、透明又は半透明板状体に光を照射して行う欠陥検出方法及び欠陥検出装置に関する。

背景技術

0002

板状体の欠陥判別する方法として、人手で行う方法、検査装置を用いて行う方法があった。人手で行う方法に関しては、製品高精度化に伴い、微小な欠陥を発見する必要があり、そのために長時間集中しなければならない根気のいる作業となり、精神的な負担も大きくなり疲労も倍増することになる。また、視覚による検査は、検査員主観的な検査判定であって、検査員の判断に依存し、検査員が異なる場合や極端な場合において、同じ検査員であっても、検査時間の推移によって、検査水準が変化する可能性がある。

0003

上記検査員の視覚による検査に代わる方法として、CCDカメラを用いた電子撮像装置による外観検査手法も明らかにされている(例えば、下記特許文献1、特許文献2)。これらは、透明な製品を透過した光が、透明な製品に欠陥があった場合には、その欠陥部分で光の乱反射が起こることを利用し、撮像装置により撮影し、映像信号化し、その映像信号を2値化処理して、欠陥部分を検出する方法である。
特開平2−257007号公報
特開平4−305144号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、製品の内部に埋没する欠陥に対し外観を正確に検査ができるのは製品内部にある、エアーゴミケバなど透過する光を大きく遮断する異物不良のときであり、製品内部に埋没する透明又は半透明の凝固物に対しては、一定の閾値を設定した2値化処理のみでは、製品ごとの透明又は半透明の板状体の表面平坦部の粗さ、板状体の透過率の差より、製品内部のノイズを拾ってしまい正確な検査が出来ないという課題があった。

0005

また、自動2値化処理という、2値化の閾値を自動的に設定できるという処理があるが、この処理においては撮像装置により撮影した映像信号の光量差により閾値を設定しているため、透明又は半透明の板状体内部に埋没する透明又は半透明の凝固物に関しては、光量差の違いが大きく出ない為、同様に検出が難しいという課題があった。

0006

本発明は、板状体製品内部に埋没する透明又は半透明の凝固物の欠陥に対して、板状体に投光し、板状体内を透過した光により撮像して得られた画像から板状体の欠陥を検出する方法において、製品ごとの透明又は半透明の板状体の表面平坦部の粗さ、透明又は半透明の板状体の透過率の差に関わらず、正確に欠陥を検出することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

上記課題を解決するため、本発明の板状体の欠陥検出方法は、少なくとも投光手段と、撮像手段と、デジタル画像処理手段により、被検査対象物である透明又は半透明の板状体に投光し、透過光により撮像して得られた画像を用いて欠陥を検出する板状体の欠陥検出方法において、
前記板状体の撮像画像を複数の枠に分割し、枠ごとの各画素受光量の正規分布による標準偏差を算出し、隣接する枠との標準偏差の差分値を算出し、差分値と基準値を比較し、基準値を超える枠の位置情報により、前記板状体内の欠陥を検出することを特徴とする。

0008

また、本発明の板状体の欠陥検出装置は、少なくとも投光手段と、撮像手段と、デジタル画像処理手段を有し、被検査対象物である透明又は半透明の板状体に投光し、透過光により撮像して得られた画像を用いて欠陥を検出する板状体の欠陥検出装置において、
前記板状体の撮像画像を複数の枠に分割し、枠ごとの各画素の受光量の正規分布による標準偏差を算出し、隣接する枠の標準偏差の差分値を算出し、差分値と基準値を比較し、基準値を超える枠の位置情報により、前記板状体内の欠陥を検出することを特徴とする。

発明の効果

0009

本発明により、板状体製品ごとの透明又は半透明の板状体の表面平坦部の粗さ、透明又は半透明の板状体の透過率の差に関わらず、製品内部に埋没する透明又は半透明の凝固物に対して、正確な欠陥検出を可能にすることができる。

発明を実施するための最良の形態

0010

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら更に詳しく説明する。

0011

本発明においては、撮影手段としてCCDカメラを使用し、前記撮像装置の撮影範囲を板状体の検査対象範囲内に設置する。

0012

検査時には板状体を移動ステージにより移動させることにより、前記撮像装置が板状体の検査対象範囲の場所に対し逐次撮影を行い、検査対象範囲全域を撮影する。本発明において撮像手段としてはCCDカメラを用いたが、撮像手段としてはこれに限定するものではない。CMOSセンサのような固体撮像装置でもよい。

0013

その複数画像において、欠陥がある場合には、移動ステージより出されているトリガより、取り込み画像番号、及び撮像画像を複数の枠に分割し、欠陥が発見された画像における枠の位置情報を算出し、検査物における不良箇所の位置情報を得る。同時に、欠陥の大きさ、1回の検査における欠陥の数等も記憶して表示可能としておく。

0014

本発明の特徴的なところは、検査する板状体に投光し該板状体内を透過させ、透過光により撮像して得られた撮像画像に対し、撮像画像を複数の枠に分割し、枠ごとの各画素の受光量の正規分布による標準偏差を算出し、隣接する枠との標準偏差の差分値を算出し、差分値と基準値を比較することにより、製品ごとの透明又は半透明の板状体の表面平坦部の粗さ、板状体の透過率の差に関わらず、製品内部に埋没する透明又は半透明の凝固物に対して、正確な欠陥検出を可能にした要素を導入した点にある。

0015

この点について、更に説明する。本発明は、板状体製品内部に埋没する透明又は半透明の凝固物の欠陥に対して、欠陥を検出するものである。撮像画像を複数の枠に分割し、枠ごとの各画素の受光量の平均値、また、各画素の受光量の正規分布による標準偏差は、欠陥が無くても、板状体の製品が異なれば相違が生ずる。すなわち、板状体は、製品ごとに表面平坦部の粗さ、透過率が異なるからである。欠陥が無ければ、該平均値も標準偏差も、同一製品では一定であるが、欠陥が有ると、欠陥の有る枠の標準偏差にズレが生ずる。そこで、標準偏差の大きさ自体を評価するのではなく、隣接する枠との標準偏差の差分値を欠陥検出の評価対象としている。差分値を基準値と比較して判定し、基準値を超える枠の位置情報により、欠陥を検出する。

0016

一方、本発明においては、対象となる透明又は半透明の板状体の持つ製品としての公差の観点から、撮像した画像において製品平坦部の荒れ、及び板状体の光の透過率の差に関わり無く、処理が可能なような枠の設置位置の設定、及び枠の設定個数及び、枠の大きさ設定に工夫を要した。

0017

すなわち、本発明を実施する際、枠の設置位置は、単に設定すればよいのではなく、適合配置が有り、撮影した画像において、透明又は半透明の板状体の平坦部の粗さ、板状体の透過率の差が軽減できるような位置に配置する必要がある。

0018

なお、撮像した画像において透明又は半透明の板状体の表面平坦部の粗さ、板状体の光の透過率の差が軽減できるような条件と、枠の個数、大きさとの関係は実験的に最適値は得られる。

0019

本実施形態において、枠の数は10枠、枠の位置は、製品短手方向へ半透明の板状体のエッジ位置より内部に50画素内側の位置から200画素分製品内側の位置、及び製品長手方向へ均等に10分割可能な範囲とした。枠の形状は取り込んだ画像領域カバーさせるという観点から長方形になるように設定した。また、1つの枠の画素は、取り込んだ画像の光量ムラに影響されない程度の画素数を得るという観点より、約1万〜2.5万画素程度になるように設定した。エッジ位置は製品寸法の公差、駆動装置のはしり精度の影響を受けないよう、画像処理により取り込み画像ごとに検出可能なようにしておく。

0020

画像取り込み、エッジ位置の抽出、検査領域の抽出を行い、輝度変換をし、ノイズ軽減のために平滑化処理を行い、その後、枠を割り当て、前記、枠ごとの各画素の受光量の正規分布による標準偏差を算出し、前記枠と隣接する枠との標準偏差の差分値を算出し、差分値と基準値を比較することにより、透明又は半透明の凝固物が内部に存在する枠の検出が可能となる。

0021

取り込み画像の輝度変換の調整値は、255階調中の好きな数値に設定可能だが、好ましくは、製品の公差に左右されにくい輝度にするという観点より135付近が望ましいが、製品内部を良好に撮影可能であれば、この数値に限定するものではない。

0022

平滑化処理に関しては、データの伝送時に発生する外因的な影響によるノイズ、カメラ画素欠けによるノイズ等を低減させる為に設定している。従い、検出条件設置状況の違いにより対応可能なよう設定値の数値変更は可能なようにしておく。

0023

本実施形態において、分割した枠の各画素の受光量の正規分布による標準偏差を算出し、前記枠と隣接する枠との標準偏差の差分値を算出し、差分値と基準値を比較することにより、枠内部に存在する透明又は半透明の凝固物の検出が可能となる。撮像した画像において透明又は半透明の板状体の表面平坦部の粗さ、透明又は半透明の板状体の光の透過率の差が軽減できるような数値にするという観点より、基準値は3.5と設定したが、透明又は半透明の板状体の表面平坦部の粗さ、透明又は半透明の板状体の光の透過率の差が軽減できるような数値であれば、この数値に限定されるものではない。2.5〜6.5の範囲で適宜選択することができる。

0024

なお、本発明は、透明又は半透明の板状体に適用されるものであるが、画像形成装置における板状のブレード部材、例えば電子写真装置におけるクリーニングブレードの欠陥検出方法として優れたものである。

0025

以下、本発明の具体的な実施の形態を、図面を参照して説明する。

0026

図1は、本発明の板状体の欠陥検出方法を実施する装置の概略構成を示す図である。

0027

図2は、板状体の取り込み画像を示す概略図、図3は、取り込み画像を分割した枠の概略図である。

0028

図4は、板状体の画像を解析する工程を示したフローチャートである。

0029

本発明の欠陥検出方法の実施形態について、図1〜3を用いて以下に説明する。

0030

11は検査ステージ、12は板状体、13は撮像装置、14はレンズ、15は投光装置、16は拡散板、17は記憶装置及び処理装置、18は表示装置、19は駆動装置である。板状体12を挟んで、投光装置15、拡散板16と撮像装置13、レンズ14は、対向して配置される。投光装置15よりの光が拡散板16、板状体12内部を通り、レンズ14を通り結像し、撮像装置13に撮影される。撮影された画像は、記憶装置及び処理装置17に転送される。その際転送された画像番号は記憶装置及び処理装置17に記憶するようにしておく。

0031

撮像装置13の設置位置については、撮像した画像において、透明又は半透明の板状体が撮影できる範囲にする必要がある。

0032

拡散板16の設置位置については、投光装置15よりの光が拡散板16により板状体12に対し光の指向性が軽減できるような位置に配置する必要がある。拡散板16の設置位置は、板状体12から、投光装置15の間の範囲に設定できるが、好ましくは光の指向性を効率よく軽減させるという観点から0.5[mm]以上5[mm]以下の範囲が望ましい。

0033

また、撮像可能範囲の位置は撮像される画像において、板状体12平坦部が映る範囲でよいが、本実施形態ではレンズ14の被写界深度が板状体12平坦部を十分にカバーできる幅に設定した。

0034

次に動作について説明する。図4のフローチャートにより画像を解析する工程が示されている。投光装置15は、図示しない電源及び制御部によって電源を供給され均一化された光量の可視光発光する。スポットの大きさは、レンズ倍率と撮像装置視野の観点からφ15程度とした。このスポット光は拡散板16を透過後、板状体12に照射される。この拡散光は板状体12中に欠陥がある場合、欠陥によって影となり、その欠陥によって形成された光が、レンズ14を通過し結像し、撮像装置13に画像データとして取込まれる。

0035

レンズ14は、パーフォカル光学系を用いた高解像度マクロズームレンズを使用し、アイリス絞り機能を有し光量を調節可能なものを使用し、撮像装置13において、像がハレーションを起こすことなく、精度よく結像できるようなものを選択した。

0036

その撮像された像は、記憶装置及び処理装置17に電気信号で転送され、記憶装置に画像データとして収納される。その後画像データは、処理装置へ転送される。処理装置においてデジタル処理により標準偏差の算出等の演算が行われる。

0037

撮像された像は、予め設定された複数の枠に分割されており、枠内の各画素の光量の正規分布による標準偏差を算出し、前記枠と隣接する枠との標準偏差の差分値を算出し、差分値と基準値を比較することにより、内部に透明又は半透明の凝固物が存在する枠の検出が可能となる。

0038

その際には、各々のレンズ14の倍率、撮像装置13の設置角度、撮像可能範囲の位置などの設定はあらかじめ処理装置の方へ登録しておく。前記情報を元に、欠陥の有る枠の位置情報、大きさを処理装置上で算出し、記憶装置に記録を行い、表示装置18へ出力する。

0039

また、記憶装置は、駆動装置19と連動させ、設定した計測分解能に従い検査ステージ11を制御し、検査位置を順次変え画像を切換えていくことで、板状体全体を検査することが可能なようになっている。

0040

[比較例]
撮像された像を分割した枠を設けずに2値化にて処理する方法にて、検査を行った。そのときに用いた板状体サンプルは、製品エッジ部近傍に半透明の凝固物が埋没している物で、製品平坦部の粗さも、製品の透明度も、各々のサンプルにより違うものを選択した。また、凝固物の大きさは拡大顕微鏡による測定により、80[μm]程度ものを20本選択した。その際、製品の表面粗さに関わらず20本中14本のサンプルの凝固物箇所の検出が可能であった。

0041

しかし、本発明の実施形態においては、撮像された像を分割した枠の各画素の光量の正規分布による標準偏差を算出し、前記枠と隣接する枠との標準偏差の差分値を算出し、差分値と基準値を比較する方法にて検査を行った。その際、製品の表面粗さの違い、製品の透明度の違いに関わらず20本中全てのサンプルの凝固物の検出が可能であった。

0042

このことより、実施形態における板状体の欠陥検出方法は、比較例における検出方法により正確に検査が可能であるということがいえた。

図面の簡単な説明

0043

本発明の板状体の欠陥検出方法を実施する装置の概略構成を示す図
板状体の取り込み画像を示す概略図
取り込み画像を分割した枠の概略図
板状体の画像を解析する工程を示したフローチャート

符号の説明

0044

11…検査ステージ
12…板状体
13…撮像装置
14…レンズ
15…投光装置
16…拡散板
17…記憶装置及び処理装置
18…表示装置
19…駆動装置
21…取り込み画像エッジ部
22…取り込み画像製品部
23…分割した枠

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ