外観検査装置及び外観検査方法
【課題】物体の外観異常を容易に検査する。
【解決手段】外観検査装置１は、物体１０の画像を取得する画像取得部２と、画像に二値化処理を施して二値化画像を取得する二値化部３ａと、二値化画像に基づき物体１０の外観異常の有無を判定する異常判定部３ｂと、を備えている。異常判定部３ｃは、二値化画像におけるＸ方向に並ぶ複数の画素ごとにおいてＸ方向存在量とＸ方向変化量とをそれぞれ算出すると共に、二値化画像におけるＹ方向に並ぶ複数の画素ごとにおいてＹ方向存在量とＹ方向変化量とをそれぞれ算出し、そして、複数のＸ方向存在量の総和、複数のＸ方向変化量の総和、複数のＹ方向存在量の総和、及び複数のＹ方向変化量の総和のそれぞれが、予め設定されたＸ方向存在量基準値、Ｘ方向変化量基準値、Ｙ方向存在量基準値、及びＹ方向変化量基準値のそれぞれに対し不一致の場合、外観異常が有ると判定する。
【解決手段】外観検査装置１は、物体１０の画像を取得する画像取得部２と、画像に二値化処理を施して二値化画像を取得する二値化部３ａと、二値化画像に基づき物体１０の外観異常の有無を判定する異常判定部３ｂと、を備えている。異常判定部３ｃは、二値化画像におけるＸ方向に並ぶ複数の画素ごとにおいてＸ方向存在量とＸ方向変化量とをそれぞれ算出すると共に、二値化画像におけるＹ方向に並ぶ複数の画素ごとにおいてＹ方向存在量とＹ方向変化量とをそれぞれ算出し、そして、複数のＸ方向存在量の総和、複数のＸ方向変化量の総和、複数のＹ方向存在量の総和、及び複数のＹ方向変化量の総和のそれぞれが、予め設定されたＸ方向存在量基準値、Ｘ方向変化量基準値、Ｙ方向存在量基準値、及びＹ方向変化量基準値のそれぞれに対し不一致の場合、外観異常が有ると判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の外観を検査するための外観検査装置及び外観検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の外観検査装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。このような外観検査装置では、物体の表面（被検査面）に光源から光を照射して所定の明暗パターンを形成し、当該表面の画像をＣＣＤカメラで取得する。そして、取得した画像に基づいて表面上に存在する表面欠陥（例えば、凹凸欠陥、塗料ブツ、キズ及び汚れ等）を検出し、これにより、物体の外観異常を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−６３９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような外観検査装置では、複雑な画像処理や演算が必要であり、また、光源等の設定条件が厳しいものとなる場合がある。さらに、検査対象となる物体の違いによって調整や閾値設定が困難になってしまう問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、物体の外観異常を容易に検査することができる外観検査装置及び外観検査方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、本発明に係る外観検査装置は、物体の外観を検査するための外観検査装置であって、物体の画像を取得する画像取得部と、画像取得部で取得した画像に二値化処理を施し、複数の画素が第１値又は第２値で構成された二値化画像を取得する二値化処理部と、二値化処理部で取得した二値化画像に基づいて、物体の外観異常の有無を判定する異常判定部と、を備え、異常判定部は、二値化画像における一方向に並ぶ複数の画素ごとにおいて、第１値の数としての一方向存在量と、一方向に隣接する２つの画素が第１値及び第２値の間で変化する数としての一方向変化量と、をそれぞれ算出すると共に、二値化画像における一方向と直交する他方向に並ぶ複数の画素ごとにおいて、第１値の数としての他方向存在量と、他方向に隣接する２つの画素が第１値及び第２値の間で変化する数としての他方向変化量と、をそれぞれ算出し、算出した複数の一方向存在量の総和、複数の一方向変化量の総和、複数の他方向存在量の総和、及び複数の他方向変化量の総和のそれぞれが、予め設定された一方向存在量基準値、一方向変化量基準値、他方向存在量基準値、及び他方向変化量基準値のそれぞれに対し不一致の場合、外観異常が有ると判定すること、を特徴とする。なお、例えば存在量としては、「白又は黒の何れかの画素の数」が挙げられ、例えば変化量としては、「白から黒、又は黒から白に画素の分布が変わる回数」が挙げられる。
【０００７】
この本発明の外観検査装置では、物体の画像に二値化処理を施し、複数の画素が二値化され単純化された二値化画像を取得する。そして、この二値化画像の第１値及び第２値についての空間分布を、一方向存在量と一方向変化量と他方向存在量と他方向変化量として単純化して算出し、これにより、物体の外観異常を判定する。つまり、複雑な画像処理や演算を要せず、外観検査に係る異常判定をシンプルなものにして精度よく実施できる。加えて、物体の表面に明暗パターンを形成する必要もなく、ひいては光源等の設定や調整も不要となる。従って、本発明によれば、物体の外観異常を容易に検査することが可能となる。
【０００８】
このとき、異常判定部は、正常な物体の二値化画像についての複数の一方向存在量の総和、複数の一方向変化量の総和、複数の他方向存在量の総和、及び複数の他方向変化量の総和のそれぞれを、一方向存在量基準値、一方向変化量基準値、他方向存在量基準値、及び他方向変化量基準値のそれぞれとして予め設定する場合がある。
【０００９】
また、物体には加工部が形成されており、異常判定部は、加工部の位置ズレ異常の有無を判定する位置ズレ判定部を有し、位置ズレ判定部は、二値化画像における一方向に並ぶ複数の画素ごとにおいて、当該複数の画素に関する他方向の座標値により一方向存在量又は一方向変化量を除した値としての一方向比をそれぞれ算出すると共に、二値化画像における他方向に並ぶ複数の画素ごとにおいて、当該複数の画素に関する一方向の座標値により他方向存在量又は他方向変化量を除した値としての他方向比をそれぞれ算出し、算出した複数の一方向比の総和、及び他方向比の総和のそれぞれが、予め設定された一方向比基準値、及び他方向比基準値のそれぞれに対し不一致の場合、加工部の位置ズレ異常が有ると判定すること、が好ましい。この場合、物体の加工部の位置ズレ異常を容易に検査することが可能となる。
【００１０】
このとき、異常判定部は、正常な物体の二値化画像についての複数の一方向比の総和、及び複数の他方向比の総和のそれぞれを、一方向比基準値、及び他方向比基準値のそれぞれとして予め設定する場合がある。
【００１１】
また、二値化処理部は、画像取得部で取得した画像についての階調に関する明度分布を取得し、明度分布において、明度が最も高い第１ピーク値のときの第１階調と、明度が第１ピーク値の次に高い第２ピーク値のときの第２階調と、を導出し、第１及び第２階調の間の値を、二値化処理を行うための閾値となる二値化レベルとして、画像に二値化処理を施すこと、が好ましい。ここで、画像において、物体の表面本来の部分における明度と、加工部や表面欠陥等（以下、単に「加工部等」という）における明度とでは、階調が互いに異なるピーク値をそれぞれ有することが見出される。よって、本発明のように、明度が第１及び第２ピーク値のときの第１及び第２階調を導出し、これらの間の値を二値化レベルとして二値化処理を施すと、加工部等を好適に識別可能な二値化画像を取得することができる。
【００１２】
また、本発明に係る外観検査方法は、物体の外観を検査するための外観検査方法であって、物体の画像を取得する画像取得工程と、画像取得工程で取得した画像に二値化処理を施し、複数の画素が第１値又は第２値で構成された二値化画像を取得する二値化処理工程と、二値化処理工程で取得した二値化画像に基づいて、物体の異常の有無を判定する異常判定工程と、を備え、異常判定工程では、二値化画像における一方向に並ぶ複数の画素ごとにおいて、第１値の数としての一方向存在量と、一方向に隣接する２つの画素が第１値及び第２値の間で変化する数としての一方向変化量と、をそれぞれ算出すると共に、二値化画像における一方向と直交する他方向に並ぶ複数の画素ごとにおいて、第１値の数としての他方向存在量と、他方向に隣接する２つの画素が第１値及び第２値の間で変化する数としての他方向変化量と、をそれぞれ算出し、算出した複数の一方向存在量の総和、複数の一方向変化量の総和、複数の他方向存在量の総和、及び複数の他方向変化量の総和のそれぞれが、予め設定された一方向存在量基準値、一方向変化量基準値、他方向存在量基準値、及び他方向変化量基準値のそれぞれに対し不一致の場合、異常が有ると判定すること、を特徴とする。
【００１３】
この本発明の外観検査方法では、物体の画像に二値化処理を施し、複数の画素が二値化され単純化された二値化画像を取得する。そして、この二値化画像の第１値及び第２値についての空間分布を、一方向存在量と一方向変化量と他方向存在量と他方向変化量として単純化して算出し、これにより、物体の外観異常を判定する。つまり、複雑な画像処理や演算を要せず、外観検査に係る異常判定をシンプルなものにして精度よく実施できる。加えて、物体の表面に明暗パターンを形成する必要もなく、ひいては光源等の設定や調整も不要となる。従って、本発明においても、物体の外観異常を容易に検査できるという上記効果が奏される。
【００１４】
このとき、一方向存在量基準値、一方向変化量基準値、他方向存在量基準値、及び他方向変化量基準値を予め設定する第１前処理工程を備え、第１前処理工程では、正常な物体の二値化画像についての複数の一方向存在量の総和、複数の一方向変化量の総和、複数の他方向存在量の総和、及び複数の他方向変化量の総和のそれぞれを、一方向存在量基準値、一方向変化量基準値、他方向存在量基準値、及び他方向変化量基準値のそれぞれとして予め設定する場合がある。
【００１５】
また、物体には加工部が形成されており、異常判定工程は、加工部の位置ズレ異常の有無を判定する位置ズレ判定工程を有し、位置ズレ判定工程では、二値化画像における一方向に並ぶ複数の画素ごとにおいて、当該複数の画素に関する他方向の座標値により一方向存在量又は一方向変化量を除した値としての一方向比をそれぞれ算出すると共に、二値化画像における他方向に並ぶ複数の画素ごとにおいて、当該複数の画素に関する一方向の座標値により他方向存在量又は他方向変化量を除した値としての他方向比をそれぞれ算出し、算出した複数の一方向比の総和、及び他方向比の総和のそれぞれが、予め設定された一方向比基準値、及び他方向比基準値のそれぞれに対し不一致の場合、加工部の位置ズレ異常が有ると判定すること、が好ましい。この場合、物体の加工部の位置ズレ異常を容易に検査することが可能となる。
【００１６】
このとき、一方向比基準値、及び他方向比基準値を予め設定する第２前処理工程を備え、第２前処理工程では、正常な物体の二値化画像についての複数の一方向比の総和、及び複数の他方向比の総和のそれぞれを、一方向比基準値、及び他方向比基準値のそれぞれとして予め設定する場合がある。
【００１７】
また、二値化処理工程では、画像取得部で取得した画像についての階調に関する明度分布を取得し、明度分布において、明度が最も高い第１ピーク値のときの第１階調と、明度が第１ピーク値の次に高い第２ピーク値のときの第２階調と、を導出し、第１及び第２階調の間の値を、二値化処理を行うための閾値となる二値化レベルとして、画像に二値化処理を施すこと、が好ましい。この場合、上述したように、画像において物体の表面本来の部分における明度と加工部等における明度とでは、階調が互いに異なるピーク値をそれぞれ有することから、本発明のように、明度が第１及び第２ピーク値のときの第１及び第２階調を導出し、これらの間の値を二値化レベルとして二値化処理を施すと、加工部等を好適に識別可能な二値化画像を取得することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、物体の外観異常を容易に検査することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態に係る外観検査装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】一実施形態に係る外観検査装置による外観検査方法を示すフローチャートである。
【図３】基準画像の一例を示す図である。
【図４】明度のヒストグラムの一例を示す図である。
【図５】基準二値化画像の一例を示す図である。
【図６】検査用画像の一例を示す図である。
【図７】検査用二値化画像の一例を示す図である。
【図８】検査用二値化画像の他の一例を示す図である。
【図９】検査用二値化画像のさらに他の一例を示す図である。
【図１０】検査用二値化画像の別の一例を示す図である。
【図１１】検査用二値化画像のさらに別の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る外観検査装置の構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、外観検査装置１は、物体１０の外観を検査し、外観異常を判別するものである。本実施形態の外観検査装置１は、例えば抵抗スポット溶接痕である加工部Ｚ（図３参照）が形成された物体１０の表面１０ａを検査する。物体１０としては、特に限定されるものではなく、車両（鉄道車両、軌道、リニアモータ、自動車等）における窓ガラスや外壁等が挙げられる。
【００２２】
この外観検査装置１は、画像取得部２、画像解析部３及び報知部４を備えている、画像取得部２は、物体１０の表面１０ａのデジタル画像（以下、単に「画像」という）を取得するための撮像部である。この画像取得部２は、画像解析部３に接続されており、取得した画像を画像解析部３に出力する。画像取得部２としては、ＣＣＤカメラ、デジタルカメラ及びスキャナ等が用いられている。
【００２３】
画像解析部３は、画像取得部２で取得した画像に二値化処理を施して二値化画像を取得する二値化部（二値化処理部）３ａと、二値化画像に基づいて物体１０の外観異常の有無を判定する異常判定部３ｂと、加工部Ｚの位置ズレ異常の有無を判定する位置ズレ判定部３ｃと、を含んで構成されている。この画像解析部３は、報知部４に接続されており、異常が有りと判定した場合に異常報知指令を報知部４に出力する。画像解析部３としては、パソコンのＥＣＵが利用され、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を含んで構成されている。
【００２４】
報知部４は、画像解析部３から出力された異常報知指令に基づいて検査者に異常を報知通知）するものである。報知部４としては、例えばスピーカ、ブザー、警告灯、パソコンのディスプレイ（モニタ）等が利用されている。
【００２５】
次に、図２のフローチャートを参照しつつ、上述した外観検査装置１によって物体１０の外観を検査する外観検査方法について説明する。なお、ここでは、一例として、加工部Ｚが形成されている物体１０の外観を検査する場合を例示する。
【００２６】
まず、前処理工程として、外観異常を判定するための基準値（Ｘ方向存在量基準値αｘ、Ｘ方向変化量基準値βｘ、Ｙ方向存在量基準値αｙ、及びＹ方向変化量基準値βｙ）を算出する。これと共に、加工部Ｚの位置ズレ異常を判定するための基準値（Ｘ方向比基準値γｘ、及びＹ方向比基準値γｙ）を算出する。
【００２７】
すなわち、加工部Ｚが正常に形成された物体１０を、画像取得部２によって撮像する。これにより、物体１０において正常な加工部Ｚを含む表面１０ａのデジタル画像である基準画像を取得する（Ｓ１）。図３に示すように、ここでの基準画像１１では、正常な加工部Ｚとして、正円リング状の抵抗スポット溶接痕が表面１０ａに形成されている。
【００２８】
続いて、画像解析部３により、基準画像１１の明度のヒストグラムを導出する（Ｓ２）。具体的には、図４に示すように、画像１１についてグレースケール画像を作成し、各ピクセルの明度（明るさ）を求め、２５６階調に関する明度分布を基準ヒストグラム１２として求める。このとき、各ピクセルの明度は、例えば「明度＝０．２９９×Ｒ成分＋０．５８７×Ｇ成分＋０．１４４×Ｂ成分」とする式で求められる。ここでの基準ヒストグラム１２では、横軸に階調が示されており、当該階調は、０から２５５までの２５６階調で表現されている。また、縦軸に明度が示されており、当該明度は、ピクセル（ｐｘ）で表現されている。
【００２９】
続いて、基準ヒストグラム１２において、明度が最も高い第１ピーク値Ｐ１のときの第１階調１２Ｈと、明度が第１ピーク値Ｐ１の次に高い第２ピーク値Ｐ２のときの第２階調１２Ｌと、を導出する。そして、これら第１及び第２階調１２Ｈ，１２Ｌの中央値１２Ｍを、二値化処理を行うための閾値となる二値化レベルとして設定する（Ｓ３）。続いて、設定した二値化レベルに基づいて基準画像１１に二値化処理を施し、複数の画素が１値（第１値）又は０値（第２値）のみで構成された二値化画像である基準二値化画像１３を取得する（Ｓ４）。
【００３０】
図５は、基準二値化画像の一例を示す図である。図中では、基準二値化画像１３は、その画素Ｇが１２行１１列の非正方行列とされている。この基準二値化画像１３では、その図示左上の隅位置が画素Ｇの座標基準に設定され（つまり、原点（０，０）とされ）、図示左右方向がＸ方向にされ、図示上下方向がＸ方向に直交するＹ方向（他方向）に設定されている。また、図中では、説明の便宜上、基準二値化画像１３に加工部Ｚの画像を重ねて現わすものとする。これらについては、図７〜１１において同様である。図５に示すように、基準二値化画像１３では、加工部Ｚに対応する画素Ｇが１値となり、その他の画素Ｇが０値となっているのがわかる。
【００３１】
続いて、画像解析部３により、基準二値化画像１３におけるＸ方向に並ぶ複数の画素Ｇ（以下、「Ｘ画素群」という）ごとにおいて、１値の数としてのＸ方向存在量Ａｘと、Ｘ方向に隣接する２つの画素Ｇが１値及び０値の間で変化する数としてのＸ方向変化量Ｂｘと、をそれぞれ算出する（Ｓ５）。換言すると、Ｘ列に並ぶ複数の画素Ｇのうちで１値の数をＸ方向存在量Ａｘとし、Ｘ列に並ぶ複数の画素ＧをＸ方向一方側から他方側に順に見たときに１値→０値（又は、０値→１値）となる数をＸ方向変化量Ｂｘとする。
【００３２】
例えば図５中の例に示すＸ画素群Ｇｘ１では、１値の数が５つ存在し、よって、Ｘ方向存在量Ａｘは「５」となる。また、Ｘ画素群Ｇｘ１では、０から１に変化する箇所と、１から０に変化する箇所と、がそれぞれ１箇所ずつ存在し、よって、Ｘ方向変化量Ｂｘは「２」となる。
【００３３】
また上記Ｓ５では、基準二値化画像１３におけるＹ方向に並ぶ複数の画素Ｇ（以下、「Ｙ画素群」という）ごとにおいて、１値の数としてのＹ方向存在量Ａｙと、Ｙ方向に隣接する２つの画素Ｇが１値及び０値の間で変化する数としてのＹ方向変化量Ｂｙと、をそれぞれ算出する。換言すると、Ｙ列に並ぶ複数の画素Ｇのうちで１値の数をＹ方向存在量Ａｙとし、Ｙ列に並ぶ複数の画素ＧをＹ方向一方側から他方側に順に見たときに１値→０値（又は、０値→１値）となる数をＹ方向変化量Ｂｙとする。
【００３４】
例えば図５中の例に示すＹ画素群Ｇｙ１では、１値の数が６つ存在し、よって、Ｘ方向存在量Ａｙは「６」となる。また、Ｘ画素群Ｇｙ１では、０から１に変化する箇所と、１から０に変化する箇所と、がそれぞれ１箇所ずつ存在し、よって、Ｙ方向変化量Ｂｙは「２」となる。
【００３５】
さらにまた、上記Ｓ５では、複数のＸ画素群において、Ｙ方向の座標値によりＸ方向存在量Ａｘを除した値としてのＸ方向比Ｃｘをそれぞれ算出する。また、複数のＹ画素群において、Ｘ方向の座標値によりＹ方向存在量Ａｙを除した値としてのＹ方向比Ｃｙをそれぞれ算出する。換言すると、Ｘ方向存在量Ａｘと当該Ｘ方向存在量ＡｘについてのＹ方向の位置情報（Ｙ座標）との比を、Ｘ方向比Ｃｘとする。また、Ｙ方向存在量Ａｙと当該Ｙ方向存在量ＡｙについてのＸ方向の位置情報（Ｘ座標）との比を、Ｙ方向比Ｃｙとする。
【００３６】
例えば、図５中の例に示すＸ画素群Ｇｘ１では、そのＹ座標値「２」によりＸ方向存在量Ａｘ「５」を除した「２．５」が、Ｘ方向比Ｃｘとなる。一方、Ｙ画素群Ｇｙ１では、そのＸ座標値「２」によりＹ方向存在量Ａｙ「６」を除した「３」が、Ｙ方向比Ｃｙとなる。
【００３７】
続いて、複数のＸ方向存在量Ａｘの総和ΣＡｘをＸ方向存在量基準値αｘと設定し、複数のＹ方向存在量Ａｙの総和ΣＡｙをＹ方向存在量基準値αｙと設定する。また、複数のＸ方向変化量Ｂｘの総和ΣＢｘをＸ方向変化量基準値βｘと設定し、複数のＹ方向変化量Ｂｙの総和ΣＢｙをＹ方向変化量基準値βｙと設定する。そして、複数のＸ方向比Ｃｘの総和ΣＣｘをＸ方向比基準値γｘと設定し、複数のＹ方向比Ｃｙの総和ΣＣｙをＹ方向比基準値γｙと設定する（Ｓ６）。
【００３８】
次に、本工程として、上記Ｓ６にて設定した各基準値を用い、検査用の物体１０の外観を検査する。すなわち、まず、検査用の物体１０を画像取得部２によって撮像し、加工部Ｚを含む表面１０ａのデジタル画像である検査用画像を取得する（Ｓ１１）。図６に例示する検査用画像２１では、例えば溶接条件の悪化により、加工部Ｚが図示左右方向に潰れるたような楕円形状になっている。
【００３９】
続いて、上記Ｓ２〜Ｓ４と同様にして、画像解析部３により、検査用画像２１の明度のヒストグラムを導出し、二値化レベルを設定し、当該二値化レベルに基づいて検査用画像２１に二値化処理を施し、検査用二値化画像２３を取得する（Ｓ１２〜Ｓ１４）。
【００４０】
図７は、検査用二値化画像の一例を示す図である。図７に示すように、この検査用二値化画像２３は、上記図６の検査用画像２１に対応する例であり、ここでは、楕円形状の加工部Ｚに対応する画素Ｇが１値となり、その他の画素Ｇが０値となっている。
【００４１】
続いて、画像解析部３により、検査用二値化画像２３におけるＸ画素群ごとにおいて、Ｘ方向存在量Ａｘと、Ｘ方向変化量Ｂｘと、をそれぞれ算出する（Ｓ１５）。図７中の例に示すＸ画素群Ｇｘ２では、１値の数が５つ存在し、よって、Ｘ方向存在量Ａｘは「５」となる。また、Ｘ画素群Ｇｘ１では、０から１に変化する箇所と、１から０に変化する箇所と、がそれぞれ１箇所ずつ存在し、よって、Ｘ方向変化量Ｂｘは「２」となる。
【００４２】
また上記Ｓ１５では、検査用二値化画像２３におけるＹ画素群ごとにおいて、Ｙ方向存在量Ａｙと、Ｙ方向変化量Ｂｙと、をそれぞれ算出する。図７中の例に示すＹ画素群Ｇｙ２では、１値の数が存在せず、よって、Ｘ方向存在量Ａｙは「０」となる。また、Ｘ画素群Ｇｙ２では、０から１に変化する箇所及び１から０に変化する箇所が存在せず、よって、Ｙ方向変化量Ｂｙは「０」となる。
【００４３】
さらにまた、上記Ｓ１５では、複数のＸ画素群においてＸ方向比Ｃｘをそれぞれ算出すし、複数のＹ画素群においてＹ方向比Ｃｙをそれぞれ算出する。図７中の例に示すＸ画素群Ｇｘ２では、そのＹ座標値「２」によりＸ方向存在量Ａｘ「５」を除した「２．５」が、Ｘ方向比Ｃｘとなる。一方、Ｙ画素群Ｇｙ２では、そのＸ座標値「２」によりＸ方向存在量Ａｘ「０」を除した「０」が、Ｘ方向比Ｃｘとなる。
【００４４】
続いて、存在量Ａｘ，Ａｙ及び変化量Ｂｘ，Ｂｙに基づいて外観異常を判定する。具体的には、複数のＸ方向存在量Ａｘを合計し、Ｘ方向存在量Ａｘの総和ΣＡｘを算出すると共に、複数のＸ方向変化量Ｂｘを合計し、Ｘ方向変化量Ｂｘの総和ΣＢｘを算出する。また、複数のＹ方向存在量Ａｙを合計し、Ｙ方向存在量Ａｙの総和ΣＡｙを算出すると共に、複数のＹ方向変化量Ｂｙを合計し、Ｙ方向変化量Ｂｙの総和ΣＢｙを算出する。そして、これら総和ΣＡｘ，ΣＢｘ，ΣＡｙ，ΣＢｙが、上記６にて予め設定した基準値αｘ，βｘ，αｙ，βｙに対し、それぞれ一致するか否かを判定する（Ｓ１６）。
【００４５】
上記Ｓ１６において、総和ΣＡｘ，ΣＢｘ，ΣＡｙ，ΣＢｙのそれぞれが基準値αｘ，βｘ，αｙ，βｙと一致しない場合、「外観異常有り」として、報知部４によりその旨の報知を実施する（Ｓ１７）。
【００４６】
図７の例では、Ｙ方向存在量の総和ΣＡｙが「３２」であり、Ｙ方向存在量基準値αｙの「３６」（図５参照）と一致していない。また、Ｙ方向変化量の総和ΣＢｙが「２８」であり、Ｙ方向存在量基準値αｙの「３２」（図５参照）と一致していない。よって、この場合、加工部Ｚの外観異常が判定され、報知されることとなる。このように、本実施形態では、加工部Ｚの外観異常が存在する場合、かかる外観異常が精度よく検出され報知される。
【００４７】
他方、上記Ｓ１６において、総和ΣＡｘ，ΣＢｘ，ΣＡｙ，ΣＢｙのそれぞれが基準値αｘ，βｘ，αｙ，βｙと一致する場合、加工部Ｚの位置ズレ異常を判定する。具体的には、複数のＸ方向比Ｃｘを合計し、Ｘ方向比Ｃｘの総和ΣＣｘを算出すると共に、複数のＹ方向比Ｃｙを合計し、Ｙ方向比Ｃｙの総和ΣＣｙを算出する。そして、これら総和ΣＣｘ，ΣＣｙが、上記６にて予め設定した基準値γｘ，γｙに対しそれぞれ一致するか否かを判定する（Ｓ１８）。
【００４８】
上記Ｓ１９において、総和ΣＣｘ，ΣＣｙのそれぞれが基準値γｘ，γｙと一致しない場合、「位置ズレ有り」として、報知部４によりその旨の報知を実施する（Ｓ１９）。他方、総和ΣＣｘ，ΣＣｙのそれぞれが基準値γｘ，γｙと一致する場合、物体１０の外観に異常が存在しないと判断し、報知部４により正常である旨の報知を実施する（Ｓ２０）。
【００４９】
図８は、検査用二値化画像の他の一例を示す図である。ここでの物体１０では、加工部Ｚに位置ズレが生じており、図８に示すように、取得した検査用二値化画像２３に加工部Ｚの図示左側への位置ズレが生じている。この図８に示す例では、Ｙ方向比の総和ΣＣｙが「１２．６」であり、Ｙ方向比基準値γｙの「８．１」（図５参照）と一致していない。よって、この場合、上記Ｓ１８，Ｓ１９において加工部Ｚの位置ズレ異常が判定され、報知されることとなる。このように、本実施形態では、加工部Ｚの位置ズレ異常が存在する場合、かかる位置ズレが精度よく検出され報知される。
【００５０】
以上、本実施形態では、物体１０の検査用画像２１を取得し、この検査用画像２１に二値化処理を施すことにより、複数の画素が二値化され単純化された検査用二値化画像２３を取得する。そして、この検査用二値化画像２３の１値及び０値についての空間分布を、Ｘ方向存在量ＡｘとＸ方向変化量ＢｘとＹ方向存在量ＡｙとＹ方向変化量Ｂｙとして単純化して算出することにより、物体１０の外観異常を判定する。つまり、複雑な画像処理や演算を要せず、外観検査に係る異常判定をシンプルなものにして精度よく実施できる。さらには、光源等により物体１０を照らす必要もなく、物体１０の表面１０ａに明暗パターンを形成する必要もなく、ひいては光源等の設定や調整も不要となる。従って、本実施形態によれば、物体１０の外観異常を容易に検査することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態では、上述したように、検査用二値化画像２３の１値及び０値についての空間分布のズレを、Ｘ方向比Ｃｘ及びＹ方向比Ｃｙとして単純化して算出し、これにより、加工部Ｚの位置ズレ異常を判定している。よってこの場合、物体１０の加工部Ｚの位置ズレ異常を容易に検査することが可能となる。
【００５２】
ところで、画像１１，２１において、物体１０の表面本来の部分における明度と、それ以外の加工部等における明度とでは、階調が互いに異なるピーク値をそれぞれ有することが見出される。この点、本実施形態では、上述したように、二値化画像１３，２３を取得する際、画像２１の階調に関する明度分布をヒストグラム１２，２２として取得し、その第１及び第２ピーク値Ｐ１，Ｐ２の第１及び第２階調１２Ｌ，１２Ｈの中央値１２Ｍを二値化レベルとし、画像１１，２１に二値化処理を施している。よって、加工部等を好適に識別可能な二値化画像１３，２３を取得することができる。換言すると、複数の画素において加工部等に対応する画素が精度よく１値となるような二値化画像１３，２３を取得できる。特に、このように中央値１２Ｍを二値化レベルに設定することで、二値化画像１３，２３では表面１０ａ部分と加工部等の部分とが好適に区別され易くなる。
【００５３】
なお、上記においては、外観異常として加工部Ｚの変形を検査する例を説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではない。例えば以下に示すように、「加工部Ｚの欠け」、「汚れ又はキズ」、「未加工」等の外観異常を検査することもできる。
【００５４】
図９は、検査用二値化画像のさらに他の一例を示す図である。ここでの物体１０では、加工部Ｚに欠けが生じており、図９に示すように、取得した検査用二値化画像２３には、図示右上部分が欠けた加工部Ｚが現れている。
【００５５】
この図９に示す例では、Ｘ方向存在量の総和ΣＡｘが「２６」及びＹ方向存在量の総和ΣＡｙが「２６」であり、Ｘ方向存在量基準値αｘの「３４」及びＹ方向存在量基準値αｙの「３６」に対してそれぞれ一致していない（図５参照）。また、Ｘ方向変化量の総和ΣＢｘが「２８」及びＹ方向変化量の総和ΣＢｙが「２６」であり、Ｘ方向存在量基準値αｘの「３６」及びＹ方向存在量基準値αｙの「３２」に対してそれぞれ一致していない（図５参照）。よって、この場合でも、上記Ｓ１６，Ｓ１７において加工部Ｚの外観異常が判定され、報知されることとなる。
【００５６】
図１０は、検査用二値化画像の別の一例を示す図である。ここでの物体１０では、加工部Ｚに汚れ（又は、キズ）が生じており、図１０に示すように、取得した検査用二値化画像２３には、リング状の略中央部分に汚れＺａ（又は、キズＺａ）を有する加工部Ｚが現れている。
【００５７】
この図１０に示す例では、Ｘ方向存在量の総和ΣＡｘが「３５」及びＹ方向存在量の総和ΣＡｙが「３７」であり、Ｘ方向存在量基準値αｘの「３４」及びＹ方向存在量基準値αｙの「３６」に対してそれぞれ一致していない（図５参照）。また、Ｘ方向変化量の総和ΣＢｘが「３８」及びＹ方向変化量の総和ΣＢｙが「３４」であり、Ｘ方向存在量基準値αｘの「３６」及びＹ方向存在量基準値αｙの「３２」に対してそれぞれ一致していない（図５参照）。よって、この場合でも、上記Ｓ１６，Ｓ１７において加工部Ｚの外観異常が判定され、報知されることとなる。
【００５８】
図１１は、検査用二値化画像のさらに別の一例を示す図である。ここでの物体１０では、加工部Ｚが形成されておらず（未加工）、図１０に示すように、取得した検査用二値化画像２３には、加工部Ｚが現れていない。
【００５９】
この図１１に示す例では、Ｘ方向存在量の総和ΣＡｘが「０」及びＹ方向存在量の総和ΣＡｙが「０」であり、Ｘ方向存在量基準値αｘの「３４」及びＹ方向存在量基準値αｙの「３６」に対してそれぞれ一致していない（図５参照）。また、Ｘ方向変化量の総和ΣＢｘが「０」及びＹ方向変化量の総和ΣＢｙが「０」であり、Ｘ方向存在量基準値αｘの「３６」及びＹ方向存在量基準値αｙの「３２」に対してそれぞれ一致していない（図５参照）。よって、この場合でも、上記Ｓ１６，Ｓ１７において加工部Ｚの外観異常が判定されて報知されることとなる。
【００６０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、第１及び第２階調１２Ｌ，１２Ｈの中央値１２Ｍを二値化レベルとして設定したが、これに代えて、第１及び第２ピーク値Ｐ１，Ｐ２の平均値における明度のときの階調を二値化レベルとして設定してもよい。要は、二値化レベルは、第１及び第２階調１２Ｌ，１２Ｈの間の値であればよい。
【００６１】
また、明度のヒストグラム１２，２２には、２つのピーク値（つまり、第１及び第２ピーク値Ｐ１，Ｐ２）が現れているが、３つ以上のピーク値が現れる場合、これらのピーク値の上位２つが第１及び第２ピーク値となる。また、物体１０は、可視光に対し透明なガラス等の透明体であってもよいし、可視光に対し不透明（不透過）な金属等の不透明体であってもよい。これら何れの場合でも、本発明では物体１０の外観を検査できる。
【００６２】
また、上記実施形態では、Ｙ方向の座標値でＸ方向存在量Ａｘを除してなるＸ方向比Ｃｘをそれぞれ算出したが、Ｘ方向比Ｃｘは、Ｙ方向の座標値でＸ方向変化量Ｂｘを除した値としてもよい。同様に、上記実施形態では、Ｘ方向の座標値でＹ方向存在量Ａｙを除してなるＹ方向比Ｃｙをそれぞれ算出したが、Ｙ方向比Ｃｙは、Ｘ方向の座標値でＹ方向変化量Ｂｙを除した値としてもよい。つまり、Ｘ方向比Ｃｘ及びＹ方向比Ｃｙは、存在量に基づき算出してもよいし、変化量に基づき算出してもよい。
【００６３】
また、本発明は、表面１０ａに加工部Ｚが形成されていない物体１０を検査対象とし、表面１０ａのキズや汚れ等の表面欠陥のみを検知することも可能である。なお、この場合、図１１に示す検査用二値化画像２３が基準二値化画像（正常データ）とされ、当該基準二値化画像から基準値が設定される。また、加工部Ｚは、上記実施形態のものに限定されず、種々の形状・態様のものであってもよい。
【００６４】
ここで、上記実施形態では、加工部Ｚの位置ズレの有無を判定（上記Ｓ１８）に加え、算出したＸ方向比Ｃｘ及びＹ方向比Ｃｙそれぞれの大きさ（偏り）に基づくことで、加工部Ｚの位置ズレの方向を判定することが可能となる。
【００６５】
具体的には、以下に示すように、Ｘ方向比Ｃｘに下限閾値Ｌｘ及び上限閾値Ｈｘを設定し、Ｘ方向比Ｃｘが下限閾値Ｌｘよりも小さい場合には、加工部Ｚが右方向に位置ズレしたと判別し、Ｘ方向比Ｃｘが上限閾値Ｈｘよりも大きい場合には、加工部Ｚが左方向に位置ズレしたと判別する。また、Ｙ方向比Ｃｙに下限閾値Ｌｙ及び上限閾値Ｈｙを設定し、Ｙ方向比Ｃｙが下限閾値Ｌｙよりも小さい場合には、加工部Ｚが下方向に位置ズレしたと判別し、Ｙ方向比Ｃｙが上限閾値Ｈｙよりも大きい場合には、加工部Ｚが上方向に位置ズレしたと判別する。その結果、これらを合わせると、加工部Ｚの位置ズレを「上」「下」「左」「右」「左上」「右上」「左下」「右下」の８方向により判定することができる。
Ｘ方向比Ｃｘ＜下限閾値Ｌｘ → 右方向の位置ズレ
上限閾値Ｈｘ＜Ｘ方向比Ｃｘ → 左方向の位置ズレ
Ｙ方向比Ｃｙ＜下限閾値Ｌｙ → 下方向の位置ズレ
上限閾値Ｈｙ＜Ｙ方向比Ｃｙ → 上方向の位置ズレ
【００６６】
これら下限閾値Ｌｘ，Ｌｙ及び上限閾値Ｈｘ，Ｈｙは、基準二値化画像１３等に基づいて適宜設定することができる。例えば、図５に示す基準二値化画像１３の場合であってＸ方向比Ｃｘ及びＹ方向比Ｃｙが存在量に基づき算出されるときには、Ｘ方向比ＣｘとＹ方向比Ｃｙと位置ズレ方向とは、下表１に示す関係となる。これにより、上限閾値Ｈｘを１０．０、下限閾値Ｌｘを７．０、上限閾値Ｈｙを１０．０、及び下限閾値Ｌｙを６．０とすることで、加工部Ｚの位置ズレ方向を判定できることがわかる。
【表１】
【００６７】
一方、図５に示す基準二値化画像１３の場合であってＸ方向比Ｃｘ及びＹ方向比Ｃｙが変化量に基づき算出されるときには、Ｘ方向比ＣｘとＹ方向比Ｃｙと位置ズレ方向とは、下表２に示す関係となる。これにより、上限閾値Ｈｘを８．０、下限閾値Ｌｘを５．５、上限閾値Ｈｙを８．０、及び下限閾値Ｌｙを５．５とすることで、加工部Ｚの位置ズレ方向を判定できることがわかる。
【表２】
【符号の説明】
【００６８】
１…外観検査装置、２…画像取得部、３ａ…二値化部（二値化処理部）、３ｂ…異常判定部、３ｃ…位置ズレ判定部、１０…物体、１１…（画像）、１２…基準ヒストグラム（ヒストグラム）、１２Ｈ…第１階調、１２Ｌ…第２階調、１３…基準二値化画像（二値化画像）、２１…（画像）、２２…検査用ヒストグラム（ヒストグラム）、２３…検査用二値化画像（二値化画像）、Ａｘ…Ｘ方向存在量（一方向存在量）、Ａｙ…Ｙ方向存在量（他方向存在量）、Ｂｘ…Ｘ方向変化量（一方向変化量）、Ｂｙ…Ｙ方向変化量（他方向変化量）、Ｃｘ…Ｘ方向比（一方向比）、Ｃｙ…Ｙ方向比（他方向比）、Ｐ１…第１ピーク値、Ｐ２…第２ピーク値、Ｚ…加工部、αｘ…Ｘ方向存在量基準値（一方向存在量基準値）、αｙ…Ｙ方向存在量基準値（他方向存在量基準値）、βｘ…Ｘ方向変化量基準値（一方向変化量基準値）、βｙ…Ｙ方向変化量基準値（他方向変化量基準値）、γｘ…Ｘ方向比基準値（一方向比基準値）、γｙ…Ｙ方向比基準値（他方向比基準値）、ΣＡｘ…Ｘ方向存在量の総和（一方向存在量の総和）、ΣＡｙ…Ｙ方向存在量の総和（他方向存在量の総和）、ΣＢｘ…Ｘ方向変化量の総和（一方向変化量の総和）、ΣＢｙ…Ｙ方向変化量の総和（他方向変化量の総和）、ΣＣｘ…（一方向比の総和）、ΣＣｙ…（他方向比の総和）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の外観を検査するための外観検査装置及び外観検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の外観検査装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。このような外観検査装置では、物体の表面（被検査面）に光源から光を照射して所定の明暗パターンを形成し、当該表面の画像をＣＣＤカメラで取得する。そして、取得した画像に基づいて表面上に存在する表面欠陥（例えば、凹凸欠陥、塗料ブツ、キズ及び汚れ等）を検出し、これにより、物体の外観異常を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−６３９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような外観検査装置では、複雑な画像処理や演算が必要であり、また、光源等の設定条件が厳しいものとなる場合がある。さらに、検査対象となる物体の違いによって調整や閾値設定が困難になってしまう問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、物体の外観異常を容易に検査することができる外観検査装置及び外観検査方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、本発明に係る外観検査装置は、物体の外観を検査するための外観検査装置であって、物体の画像を取得する画像取得部と、画像取得部で取得した画像に二値化処理を施し、複数の画素が第１値又は第２値で構成された二値化画像を取得する二値化処理部と、二値化処理部で取得した二値化画像に基づいて、物体の外観異常の有無を判定する異常判定部と、を備え、異常判定部は、二値化画像における一方向に並ぶ複数の画素ごとにおいて、第１値の数としての一方向存在量と、一方向に隣接する２つの画素が第１値及び第２値の間で変化する数としての一方向変化量と、をそれぞれ算出すると共に、二値化画像における一方向と直交する他方向に並ぶ複数の画素ごとにおいて、第１値の数としての他方向存在量と、他方向に隣接する２つの画素が第１値及び第２値の間で変化する数としての他方向変化量と、をそれぞれ算出し、算出した複数の一方向存在量の総和、複数の一方向変化量の総和、複数の他方向存在量の総和、及び複数の他方向変化量の総和のそれぞれが、予め設定された一方向存在量基準値、一方向変化量基準値、他方向存在量基準値、及び他方向変化量基準値のそれぞれに対し不一致の場合、外観異常が有ると判定すること、を特徴とする。なお、例えば存在量としては、「白又は黒の何れかの画素の数」が挙げられ、例えば変化量としては、「白から黒、又は黒から白に画素の分布が変わる回数」が挙げられる。
【０００７】
この本発明の外観検査装置では、物体の画像に二値化処理を施し、複数の画素が二値化され単純化された二値化画像を取得する。そして、この二値化画像の第１値及び第２値についての空間分布を、一方向存在量と一方向変化量と他方向存在量と他方向変化量として単純化して算出し、これにより、物体の外観異常を判定する。つまり、複雑な画像処理や演算を要せず、外観検査に係る異常判定をシンプルなものにして精度よく実施できる。加えて、物体の表面に明暗パターンを形成する必要もなく、ひいては光源等の設定や調整も不要となる。従って、本発明によれば、物体の外観異常を容易に検査することが可能となる。
【０００８】
このとき、異常判定部は、正常な物体の二値化画像についての複数の一方向存在量の総和、複数の一方向変化量の総和、複数の他方向存在量の総和、及び複数の他方向変化量の総和のそれぞれを、一方向存在量基準値、一方向変化量基準値、他方向存在量基準値、及び他方向変化量基準値のそれぞれとして予め設定する場合がある。
【０００９】
また、物体には加工部が形成されており、異常判定部は、加工部の位置ズレ異常の有無を判定する位置ズレ判定部を有し、位置ズレ判定部は、二値化画像における一方向に並ぶ複数の画素ごとにおいて、当該複数の画素に関する他方向の座標値により一方向存在量又は一方向変化量を除した値としての一方向比をそれぞれ算出すると共に、二値化画像における他方向に並ぶ複数の画素ごとにおいて、当該複数の画素に関する一方向の座標値により他方向存在量又は他方向変化量を除した値としての他方向比をそれぞれ算出し、算出した複数の一方向比の総和、及び他方向比の総和のそれぞれが、予め設定された一方向比基準値、及び他方向比基準値のそれぞれに対し不一致の場合、加工部の位置ズレ異常が有ると判定すること、が好ましい。この場合、物体の加工部の位置ズレ異常を容易に検査することが可能となる。
【００１０】
このとき、異常判定部は、正常な物体の二値化画像についての複数の一方向比の総和、及び複数の他方向比の総和のそれぞれを、一方向比基準値、及び他方向比基準値のそれぞれとして予め設定する場合がある。
【００１１】
また、二値化処理部は、画像取得部で取得した画像についての階調に関する明度分布を取得し、明度分布において、明度が最も高い第１ピーク値のときの第１階調と、明度が第１ピーク値の次に高い第２ピーク値のときの第２階調と、を導出し、第１及び第２階調の間の値を、二値化処理を行うための閾値となる二値化レベルとして、画像に二値化処理を施すこと、が好ましい。ここで、画像において、物体の表面本来の部分における明度と、加工部や表面欠陥等（以下、単に「加工部等」という）における明度とでは、階調が互いに異なるピーク値をそれぞれ有することが見出される。よって、本発明のように、明度が第１及び第２ピーク値のときの第１及び第２階調を導出し、これらの間の値を二値化レベルとして二値化処理を施すと、加工部等を好適に識別可能な二値化画像を取得することができる。
【００１２】
また、本発明に係る外観検査方法は、物体の外観を検査するための外観検査方法であって、物体の画像を取得する画像取得工程と、画像取得工程で取得した画像に二値化処理を施し、複数の画素が第１値又は第２値で構成された二値化画像を取得する二値化処理工程と、二値化処理工程で取得した二値化画像に基づいて、物体の異常の有無を判定する異常判定工程と、を備え、異常判定工程では、二値化画像における一方向に並ぶ複数の画素ごとにおいて、第１値の数としての一方向存在量と、一方向に隣接する２つの画素が第１値及び第２値の間で変化する数としての一方向変化量と、をそれぞれ算出すると共に、二値化画像における一方向と直交する他方向に並ぶ複数の画素ごとにおいて、第１値の数としての他方向存在量と、他方向に隣接する２つの画素が第１値及び第２値の間で変化する数としての他方向変化量と、をそれぞれ算出し、算出した複数の一方向存在量の総和、複数の一方向変化量の総和、複数の他方向存在量の総和、及び複数の他方向変化量の総和のそれぞれが、予め設定された一方向存在量基準値、一方向変化量基準値、他方向存在量基準値、及び他方向変化量基準値のそれぞれに対し不一致の場合、異常が有ると判定すること、を特徴とする。
【００１３】
この本発明の外観検査方法では、物体の画像に二値化処理を施し、複数の画素が二値化され単純化された二値化画像を取得する。そして、この二値化画像の第１値及び第２値についての空間分布を、一方向存在量と一方向変化量と他方向存在量と他方向変化量として単純化して算出し、これにより、物体の外観異常を判定する。つまり、複雑な画像処理や演算を要せず、外観検査に係る異常判定をシンプルなものにして精度よく実施できる。加えて、物体の表面に明暗パターンを形成する必要もなく、ひいては光源等の設定や調整も不要となる。従って、本発明においても、物体の外観異常を容易に検査できるという上記効果が奏される。
【００１４】
このとき、一方向存在量基準値、一方向変化量基準値、他方向存在量基準値、及び他方向変化量基準値を予め設定する第１前処理工程を備え、第１前処理工程では、正常な物体の二値化画像についての複数の一方向存在量の総和、複数の一方向変化量の総和、複数の他方向存在量の総和、及び複数の他方向変化量の総和のそれぞれを、一方向存在量基準値、一方向変化量基準値、他方向存在量基準値、及び他方向変化量基準値のそれぞれとして予め設定する場合がある。
【００１５】
また、物体には加工部が形成されており、異常判定工程は、加工部の位置ズレ異常の有無を判定する位置ズレ判定工程を有し、位置ズレ判定工程では、二値化画像における一方向に並ぶ複数の画素ごとにおいて、当該複数の画素に関する他方向の座標値により一方向存在量又は一方向変化量を除した値としての一方向比をそれぞれ算出すると共に、二値化画像における他方向に並ぶ複数の画素ごとにおいて、当該複数の画素に関する一方向の座標値により他方向存在量又は他方向変化量を除した値としての他方向比をそれぞれ算出し、算出した複数の一方向比の総和、及び他方向比の総和のそれぞれが、予め設定された一方向比基準値、及び他方向比基準値のそれぞれに対し不一致の場合、加工部の位置ズレ異常が有ると判定すること、が好ましい。この場合、物体の加工部の位置ズレ異常を容易に検査することが可能となる。
【００１６】
このとき、一方向比基準値、及び他方向比基準値を予め設定する第２前処理工程を備え、第２前処理工程では、正常な物体の二値化画像についての複数の一方向比の総和、及び複数の他方向比の総和のそれぞれを、一方向比基準値、及び他方向比基準値のそれぞれとして予め設定する場合がある。
【００１７】
また、二値化処理工程では、画像取得部で取得した画像についての階調に関する明度分布を取得し、明度分布において、明度が最も高い第１ピーク値のときの第１階調と、明度が第１ピーク値の次に高い第２ピーク値のときの第２階調と、を導出し、第１及び第２階調の間の値を、二値化処理を行うための閾値となる二値化レベルとして、画像に二値化処理を施すこと、が好ましい。この場合、上述したように、画像において物体の表面本来の部分における明度と加工部等における明度とでは、階調が互いに異なるピーク値をそれぞれ有することから、本発明のように、明度が第１及び第２ピーク値のときの第１及び第２階調を導出し、これらの間の値を二値化レベルとして二値化処理を施すと、加工部等を好適に識別可能な二値化画像を取得することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、物体の外観異常を容易に検査することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態に係る外観検査装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】一実施形態に係る外観検査装置による外観検査方法を示すフローチャートである。
【図３】基準画像の一例を示す図である。
【図４】明度のヒストグラムの一例を示す図である。
【図５】基準二値化画像の一例を示す図である。
【図６】検査用画像の一例を示す図である。
【図７】検査用二値化画像の一例を示す図である。
【図８】検査用二値化画像の他の一例を示す図である。
【図９】検査用二値化画像のさらに他の一例を示す図である。
【図１０】検査用二値化画像の別の一例を示す図である。
【図１１】検査用二値化画像のさらに別の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る外観検査装置の構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、外観検査装置１は、物体１０の外観を検査し、外観異常を判別するものである。本実施形態の外観検査装置１は、例えば抵抗スポット溶接痕である加工部Ｚ（図３参照）が形成された物体１０の表面１０ａを検査する。物体１０としては、特に限定されるものではなく、車両（鉄道車両、軌道、リニアモータ、自動車等）における窓ガラスや外壁等が挙げられる。
【００２２】
この外観検査装置１は、画像取得部２、画像解析部３及び報知部４を備えている、画像取得部２は、物体１０の表面１０ａのデジタル画像（以下、単に「画像」という）を取得するための撮像部である。この画像取得部２は、画像解析部３に接続されており、取得した画像を画像解析部３に出力する。画像取得部２としては、ＣＣＤカメラ、デジタルカメラ及びスキャナ等が用いられている。
【００２３】
画像解析部３は、画像取得部２で取得した画像に二値化処理を施して二値化画像を取得する二値化部（二値化処理部）３ａと、二値化画像に基づいて物体１０の外観異常の有無を判定する異常判定部３ｂと、加工部Ｚの位置ズレ異常の有無を判定する位置ズレ判定部３ｃと、を含んで構成されている。この画像解析部３は、報知部４に接続されており、異常が有りと判定した場合に異常報知指令を報知部４に出力する。画像解析部３としては、パソコンのＥＣＵが利用され、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を含んで構成されている。
【００２４】
報知部４は、画像解析部３から出力された異常報知指令に基づいて検査者に異常を報知通知）するものである。報知部４としては、例えばスピーカ、ブザー、警告灯、パソコンのディスプレイ（モニタ）等が利用されている。
【００２５】
次に、図２のフローチャートを参照しつつ、上述した外観検査装置１によって物体１０の外観を検査する外観検査方法について説明する。なお、ここでは、一例として、加工部Ｚが形成されている物体１０の外観を検査する場合を例示する。
【００２６】
まず、前処理工程として、外観異常を判定するための基準値（Ｘ方向存在量基準値αｘ、Ｘ方向変化量基準値βｘ、Ｙ方向存在量基準値αｙ、及びＹ方向変化量基準値βｙ）を算出する。これと共に、加工部Ｚの位置ズレ異常を判定するための基準値（Ｘ方向比基準値γｘ、及びＹ方向比基準値γｙ）を算出する。
【００２７】
すなわち、加工部Ｚが正常に形成された物体１０を、画像取得部２によって撮像する。これにより、物体１０において正常な加工部Ｚを含む表面１０ａのデジタル画像である基準画像を取得する（Ｓ１）。図３に示すように、ここでの基準画像１１では、正常な加工部Ｚとして、正円リング状の抵抗スポット溶接痕が表面１０ａに形成されている。
【００２８】
続いて、画像解析部３により、基準画像１１の明度のヒストグラムを導出する（Ｓ２）。具体的には、図４に示すように、画像１１についてグレースケール画像を作成し、各ピクセルの明度（明るさ）を求め、２５６階調に関する明度分布を基準ヒストグラム１２として求める。このとき、各ピクセルの明度は、例えば「明度＝０．２９９×Ｒ成分＋０．５８７×Ｇ成分＋０．１４４×Ｂ成分」とする式で求められる。ここでの基準ヒストグラム１２では、横軸に階調が示されており、当該階調は、０から２５５までの２５６階調で表現されている。また、縦軸に明度が示されており、当該明度は、ピクセル（ｐｘ）で表現されている。
【００２９】
続いて、基準ヒストグラム１２において、明度が最も高い第１ピーク値Ｐ１のときの第１階調１２Ｈと、明度が第１ピーク値Ｐ１の次に高い第２ピーク値Ｐ２のときの第２階調１２Ｌと、を導出する。そして、これら第１及び第２階調１２Ｈ，１２Ｌの中央値１２Ｍを、二値化処理を行うための閾値となる二値化レベルとして設定する（Ｓ３）。続いて、設定した二値化レベルに基づいて基準画像１１に二値化処理を施し、複数の画素が１値（第１値）又は０値（第２値）のみで構成された二値化画像である基準二値化画像１３を取得する（Ｓ４）。
【００３０】
図５は、基準二値化画像の一例を示す図である。図中では、基準二値化画像１３は、その画素Ｇが１２行１１列の非正方行列とされている。この基準二値化画像１３では、その図示左上の隅位置が画素Ｇの座標基準に設定され（つまり、原点（０，０）とされ）、図示左右方向がＸ方向にされ、図示上下方向がＸ方向に直交するＹ方向（他方向）に設定されている。また、図中では、説明の便宜上、基準二値化画像１３に加工部Ｚの画像を重ねて現わすものとする。これらについては、図７〜１１において同様である。図５に示すように、基準二値化画像１３では、加工部Ｚに対応する画素Ｇが１値となり、その他の画素Ｇが０値となっているのがわかる。
【００３１】
続いて、画像解析部３により、基準二値化画像１３におけるＸ方向に並ぶ複数の画素Ｇ（以下、「Ｘ画素群」という）ごとにおいて、１値の数としてのＸ方向存在量Ａｘと、Ｘ方向に隣接する２つの画素Ｇが１値及び０値の間で変化する数としてのＸ方向変化量Ｂｘと、をそれぞれ算出する（Ｓ５）。換言すると、Ｘ列に並ぶ複数の画素Ｇのうちで１値の数をＸ方向存在量Ａｘとし、Ｘ列に並ぶ複数の画素ＧをＸ方向一方側から他方側に順に見たときに１値→０値（又は、０値→１値）となる数をＸ方向変化量Ｂｘとする。
【００３２】
例えば図５中の例に示すＸ画素群Ｇｘ１では、１値の数が５つ存在し、よって、Ｘ方向存在量Ａｘは「５」となる。また、Ｘ画素群Ｇｘ１では、０から１に変化する箇所と、１から０に変化する箇所と、がそれぞれ１箇所ずつ存在し、よって、Ｘ方向変化量Ｂｘは「２」となる。
【００３３】
また上記Ｓ５では、基準二値化画像１３におけるＹ方向に並ぶ複数の画素Ｇ（以下、「Ｙ画素群」という）ごとにおいて、１値の数としてのＹ方向存在量Ａｙと、Ｙ方向に隣接する２つの画素Ｇが１値及び０値の間で変化する数としてのＹ方向変化量Ｂｙと、をそれぞれ算出する。換言すると、Ｙ列に並ぶ複数の画素Ｇのうちで１値の数をＹ方向存在量Ａｙとし、Ｙ列に並ぶ複数の画素ＧをＹ方向一方側から他方側に順に見たときに１値→０値（又は、０値→１値）となる数をＹ方向変化量Ｂｙとする。
【００３４】
例えば図５中の例に示すＹ画素群Ｇｙ１では、１値の数が６つ存在し、よって、Ｘ方向存在量Ａｙは「６」となる。また、Ｘ画素群Ｇｙ１では、０から１に変化する箇所と、１から０に変化する箇所と、がそれぞれ１箇所ずつ存在し、よって、Ｙ方向変化量Ｂｙは「２」となる。
【００３５】
さらにまた、上記Ｓ５では、複数のＸ画素群において、Ｙ方向の座標値によりＸ方向存在量Ａｘを除した値としてのＸ方向比Ｃｘをそれぞれ算出する。また、複数のＹ画素群において、Ｘ方向の座標値によりＹ方向存在量Ａｙを除した値としてのＹ方向比Ｃｙをそれぞれ算出する。換言すると、Ｘ方向存在量Ａｘと当該Ｘ方向存在量ＡｘについてのＹ方向の位置情報（Ｙ座標）との比を、Ｘ方向比Ｃｘとする。また、Ｙ方向存在量Ａｙと当該Ｙ方向存在量ＡｙについてのＸ方向の位置情報（Ｘ座標）との比を、Ｙ方向比Ｃｙとする。
【００３６】
例えば、図５中の例に示すＸ画素群Ｇｘ１では、そのＹ座標値「２」によりＸ方向存在量Ａｘ「５」を除した「２．５」が、Ｘ方向比Ｃｘとなる。一方、Ｙ画素群Ｇｙ１では、そのＸ座標値「２」によりＹ方向存在量Ａｙ「６」を除した「３」が、Ｙ方向比Ｃｙとなる。
【００３７】
続いて、複数のＸ方向存在量Ａｘの総和ΣＡｘをＸ方向存在量基準値αｘと設定し、複数のＹ方向存在量Ａｙの総和ΣＡｙをＹ方向存在量基準値αｙと設定する。また、複数のＸ方向変化量Ｂｘの総和ΣＢｘをＸ方向変化量基準値βｘと設定し、複数のＹ方向変化量Ｂｙの総和ΣＢｙをＹ方向変化量基準値βｙと設定する。そして、複数のＸ方向比Ｃｘの総和ΣＣｘをＸ方向比基準値γｘと設定し、複数のＹ方向比Ｃｙの総和ΣＣｙをＹ方向比基準値γｙと設定する（Ｓ６）。
【００３８】
次に、本工程として、上記Ｓ６にて設定した各基準値を用い、検査用の物体１０の外観を検査する。すなわち、まず、検査用の物体１０を画像取得部２によって撮像し、加工部Ｚを含む表面１０ａのデジタル画像である検査用画像を取得する（Ｓ１１）。図６に例示する検査用画像２１では、例えば溶接条件の悪化により、加工部Ｚが図示左右方向に潰れるたような楕円形状になっている。
【００３９】
続いて、上記Ｓ２〜Ｓ４と同様にして、画像解析部３により、検査用画像２１の明度のヒストグラムを導出し、二値化レベルを設定し、当該二値化レベルに基づいて検査用画像２１に二値化処理を施し、検査用二値化画像２３を取得する（Ｓ１２〜Ｓ１４）。
【００４０】
図７は、検査用二値化画像の一例を示す図である。図７に示すように、この検査用二値化画像２３は、上記図６の検査用画像２１に対応する例であり、ここでは、楕円形状の加工部Ｚに対応する画素Ｇが１値となり、その他の画素Ｇが０値となっている。
【００４１】
続いて、画像解析部３により、検査用二値化画像２３におけるＸ画素群ごとにおいて、Ｘ方向存在量Ａｘと、Ｘ方向変化量Ｂｘと、をそれぞれ算出する（Ｓ１５）。図７中の例に示すＸ画素群Ｇｘ２では、１値の数が５つ存在し、よって、Ｘ方向存在量Ａｘは「５」となる。また、Ｘ画素群Ｇｘ１では、０から１に変化する箇所と、１から０に変化する箇所と、がそれぞれ１箇所ずつ存在し、よって、Ｘ方向変化量Ｂｘは「２」となる。
【００４２】
また上記Ｓ１５では、検査用二値化画像２３におけるＹ画素群ごとにおいて、Ｙ方向存在量Ａｙと、Ｙ方向変化量Ｂｙと、をそれぞれ算出する。図７中の例に示すＹ画素群Ｇｙ２では、１値の数が存在せず、よって、Ｘ方向存在量Ａｙは「０」となる。また、Ｘ画素群Ｇｙ２では、０から１に変化する箇所及び１から０に変化する箇所が存在せず、よって、Ｙ方向変化量Ｂｙは「０」となる。
【００４３】
さらにまた、上記Ｓ１５では、複数のＸ画素群においてＸ方向比Ｃｘをそれぞれ算出すし、複数のＹ画素群においてＹ方向比Ｃｙをそれぞれ算出する。図７中の例に示すＸ画素群Ｇｘ２では、そのＹ座標値「２」によりＸ方向存在量Ａｘ「５」を除した「２．５」が、Ｘ方向比Ｃｘとなる。一方、Ｙ画素群Ｇｙ２では、そのＸ座標値「２」によりＸ方向存在量Ａｘ「０」を除した「０」が、Ｘ方向比Ｃｘとなる。
【００４４】
続いて、存在量Ａｘ，Ａｙ及び変化量Ｂｘ，Ｂｙに基づいて外観異常を判定する。具体的には、複数のＸ方向存在量Ａｘを合計し、Ｘ方向存在量Ａｘの総和ΣＡｘを算出すると共に、複数のＸ方向変化量Ｂｘを合計し、Ｘ方向変化量Ｂｘの総和ΣＢｘを算出する。また、複数のＹ方向存在量Ａｙを合計し、Ｙ方向存在量Ａｙの総和ΣＡｙを算出すると共に、複数のＹ方向変化量Ｂｙを合計し、Ｙ方向変化量Ｂｙの総和ΣＢｙを算出する。そして、これら総和ΣＡｘ，ΣＢｘ，ΣＡｙ，ΣＢｙが、上記６にて予め設定した基準値αｘ，βｘ，αｙ，βｙに対し、それぞれ一致するか否かを判定する（Ｓ１６）。
【００４５】
上記Ｓ１６において、総和ΣＡｘ，ΣＢｘ，ΣＡｙ，ΣＢｙのそれぞれが基準値αｘ，βｘ，αｙ，βｙと一致しない場合、「外観異常有り」として、報知部４によりその旨の報知を実施する（Ｓ１７）。
【００４６】
図７の例では、Ｙ方向存在量の総和ΣＡｙが「３２」であり、Ｙ方向存在量基準値αｙの「３６」（図５参照）と一致していない。また、Ｙ方向変化量の総和ΣＢｙが「２８」であり、Ｙ方向存在量基準値αｙの「３２」（図５参照）と一致していない。よって、この場合、加工部Ｚの外観異常が判定され、報知されることとなる。このように、本実施形態では、加工部Ｚの外観異常が存在する場合、かかる外観異常が精度よく検出され報知される。
【００４７】
他方、上記Ｓ１６において、総和ΣＡｘ，ΣＢｘ，ΣＡｙ，ΣＢｙのそれぞれが基準値αｘ，βｘ，αｙ，βｙと一致する場合、加工部Ｚの位置ズレ異常を判定する。具体的には、複数のＸ方向比Ｃｘを合計し、Ｘ方向比Ｃｘの総和ΣＣｘを算出すると共に、複数のＹ方向比Ｃｙを合計し、Ｙ方向比Ｃｙの総和ΣＣｙを算出する。そして、これら総和ΣＣｘ，ΣＣｙが、上記６にて予め設定した基準値γｘ，γｙに対しそれぞれ一致するか否かを判定する（Ｓ１８）。
【００４８】
上記Ｓ１９において、総和ΣＣｘ，ΣＣｙのそれぞれが基準値γｘ，γｙと一致しない場合、「位置ズレ有り」として、報知部４によりその旨の報知を実施する（Ｓ１９）。他方、総和ΣＣｘ，ΣＣｙのそれぞれが基準値γｘ，γｙと一致する場合、物体１０の外観に異常が存在しないと判断し、報知部４により正常である旨の報知を実施する（Ｓ２０）。
【００４９】
図８は、検査用二値化画像の他の一例を示す図である。ここでの物体１０では、加工部Ｚに位置ズレが生じており、図８に示すように、取得した検査用二値化画像２３に加工部Ｚの図示左側への位置ズレが生じている。この図８に示す例では、Ｙ方向比の総和ΣＣｙが「１２．６」であり、Ｙ方向比基準値γｙの「８．１」（図５参照）と一致していない。よって、この場合、上記Ｓ１８，Ｓ１９において加工部Ｚの位置ズレ異常が判定され、報知されることとなる。このように、本実施形態では、加工部Ｚの位置ズレ異常が存在する場合、かかる位置ズレが精度よく検出され報知される。
【００５０】
以上、本実施形態では、物体１０の検査用画像２１を取得し、この検査用画像２１に二値化処理を施すことにより、複数の画素が二値化され単純化された検査用二値化画像２３を取得する。そして、この検査用二値化画像２３の１値及び０値についての空間分布を、Ｘ方向存在量ＡｘとＸ方向変化量ＢｘとＹ方向存在量ＡｙとＹ方向変化量Ｂｙとして単純化して算出することにより、物体１０の外観異常を判定する。つまり、複雑な画像処理や演算を要せず、外観検査に係る異常判定をシンプルなものにして精度よく実施できる。さらには、光源等により物体１０を照らす必要もなく、物体１０の表面１０ａに明暗パターンを形成する必要もなく、ひいては光源等の設定や調整も不要となる。従って、本実施形態によれば、物体１０の外観異常を容易に検査することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態では、上述したように、検査用二値化画像２３の１値及び０値についての空間分布のズレを、Ｘ方向比Ｃｘ及びＹ方向比Ｃｙとして単純化して算出し、これにより、加工部Ｚの位置ズレ異常を判定している。よってこの場合、物体１０の加工部Ｚの位置ズレ異常を容易に検査することが可能となる。
【００５２】
ところで、画像１１，２１において、物体１０の表面本来の部分における明度と、それ以外の加工部等における明度とでは、階調が互いに異なるピーク値をそれぞれ有することが見出される。この点、本実施形態では、上述したように、二値化画像１３，２３を取得する際、画像２１の階調に関する明度分布をヒストグラム１２，２２として取得し、その第１及び第２ピーク値Ｐ１，Ｐ２の第１及び第２階調１２Ｌ，１２Ｈの中央値１２Ｍを二値化レベルとし、画像１１，２１に二値化処理を施している。よって、加工部等を好適に識別可能な二値化画像１３，２３を取得することができる。換言すると、複数の画素において加工部等に対応する画素が精度よく１値となるような二値化画像１３，２３を取得できる。特に、このように中央値１２Ｍを二値化レベルに設定することで、二値化画像１３，２３では表面１０ａ部分と加工部等の部分とが好適に区別され易くなる。
【００５３】
なお、上記においては、外観異常として加工部Ｚの変形を検査する例を説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではない。例えば以下に示すように、「加工部Ｚの欠け」、「汚れ又はキズ」、「未加工」等の外観異常を検査することもできる。
【００５４】
図９は、検査用二値化画像のさらに他の一例を示す図である。ここでの物体１０では、加工部Ｚに欠けが生じており、図９に示すように、取得した検査用二値化画像２３には、図示右上部分が欠けた加工部Ｚが現れている。
【００５５】
この図９に示す例では、Ｘ方向存在量の総和ΣＡｘが「２６」及びＹ方向存在量の総和ΣＡｙが「２６」であり、Ｘ方向存在量基準値αｘの「３４」及びＹ方向存在量基準値αｙの「３６」に対してそれぞれ一致していない（図５参照）。また、Ｘ方向変化量の総和ΣＢｘが「２８」及びＹ方向変化量の総和ΣＢｙが「２６」であり、Ｘ方向存在量基準値αｘの「３６」及びＹ方向存在量基準値αｙの「３２」に対してそれぞれ一致していない（図５参照）。よって、この場合でも、上記Ｓ１６，Ｓ１７において加工部Ｚの外観異常が判定され、報知されることとなる。
【００５６】
図１０は、検査用二値化画像の別の一例を示す図である。ここでの物体１０では、加工部Ｚに汚れ（又は、キズ）が生じており、図１０に示すように、取得した検査用二値化画像２３には、リング状の略中央部分に汚れＺａ（又は、キズＺａ）を有する加工部Ｚが現れている。
【００５７】
この図１０に示す例では、Ｘ方向存在量の総和ΣＡｘが「３５」及びＹ方向存在量の総和ΣＡｙが「３７」であり、Ｘ方向存在量基準値αｘの「３４」及びＹ方向存在量基準値αｙの「３６」に対してそれぞれ一致していない（図５参照）。また、Ｘ方向変化量の総和ΣＢｘが「３８」及びＹ方向変化量の総和ΣＢｙが「３４」であり、Ｘ方向存在量基準値αｘの「３６」及びＹ方向存在量基準値αｙの「３２」に対してそれぞれ一致していない（図５参照）。よって、この場合でも、上記Ｓ１６，Ｓ１７において加工部Ｚの外観異常が判定され、報知されることとなる。
【００５８】
図１１は、検査用二値化画像のさらに別の一例を示す図である。ここでの物体１０では、加工部Ｚが形成されておらず（未加工）、図１０に示すように、取得した検査用二値化画像２３には、加工部Ｚが現れていない。
【００５９】
この図１１に示す例では、Ｘ方向存在量の総和ΣＡｘが「０」及びＹ方向存在量の総和ΣＡｙが「０」であり、Ｘ方向存在量基準値αｘの「３４」及びＹ方向存在量基準値αｙの「３６」に対してそれぞれ一致していない（図５参照）。また、Ｘ方向変化量の総和ΣＢｘが「０」及びＹ方向変化量の総和ΣＢｙが「０」であり、Ｘ方向存在量基準値αｘの「３６」及びＹ方向存在量基準値αｙの「３２」に対してそれぞれ一致していない（図５参照）。よって、この場合でも、上記Ｓ１６，Ｓ１７において加工部Ｚの外観異常が判定されて報知されることとなる。
【００６０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、第１及び第２階調１２Ｌ，１２Ｈの中央値１２Ｍを二値化レベルとして設定したが、これに代えて、第１及び第２ピーク値Ｐ１，Ｐ２の平均値における明度のときの階調を二値化レベルとして設定してもよい。要は、二値化レベルは、第１及び第２階調１２Ｌ，１２Ｈの間の値であればよい。
【００６１】
また、明度のヒストグラム１２，２２には、２つのピーク値（つまり、第１及び第２ピーク値Ｐ１，Ｐ２）が現れているが、３つ以上のピーク値が現れる場合、これらのピーク値の上位２つが第１及び第２ピーク値となる。また、物体１０は、可視光に対し透明なガラス等の透明体であってもよいし、可視光に対し不透明（不透過）な金属等の不透明体であってもよい。これら何れの場合でも、本発明では物体１０の外観を検査できる。
【００６２】
また、上記実施形態では、Ｙ方向の座標値でＸ方向存在量Ａｘを除してなるＸ方向比Ｃｘをそれぞれ算出したが、Ｘ方向比Ｃｘは、Ｙ方向の座標値でＸ方向変化量Ｂｘを除した値としてもよい。同様に、上記実施形態では、Ｘ方向の座標値でＹ方向存在量Ａｙを除してなるＹ方向比Ｃｙをそれぞれ算出したが、Ｙ方向比Ｃｙは、Ｘ方向の座標値でＹ方向変化量Ｂｙを除した値としてもよい。つまり、Ｘ方向比Ｃｘ及びＹ方向比Ｃｙは、存在量に基づき算出してもよいし、変化量に基づき算出してもよい。
【００６３】
また、本発明は、表面１０ａに加工部Ｚが形成されていない物体１０を検査対象とし、表面１０ａのキズや汚れ等の表面欠陥のみを検知することも可能である。なお、この場合、図１１に示す検査用二値化画像２３が基準二値化画像（正常データ）とされ、当該基準二値化画像から基準値が設定される。また、加工部Ｚは、上記実施形態のものに限定されず、種々の形状・態様のものであってもよい。
【００６４】
ここで、上記実施形態では、加工部Ｚの位置ズレの有無を判定（上記Ｓ１８）に加え、算出したＸ方向比Ｃｘ及びＹ方向比Ｃｙそれぞれの大きさ（偏り）に基づくことで、加工部Ｚの位置ズレの方向を判定することが可能となる。
【００６５】
具体的には、以下に示すように、Ｘ方向比Ｃｘに下限閾値Ｌｘ及び上限閾値Ｈｘを設定し、Ｘ方向比Ｃｘが下限閾値Ｌｘよりも小さい場合には、加工部Ｚが右方向に位置ズレしたと判別し、Ｘ方向比Ｃｘが上限閾値Ｈｘよりも大きい場合には、加工部Ｚが左方向に位置ズレしたと判別する。また、Ｙ方向比Ｃｙに下限閾値Ｌｙ及び上限閾値Ｈｙを設定し、Ｙ方向比Ｃｙが下限閾値Ｌｙよりも小さい場合には、加工部Ｚが下方向に位置ズレしたと判別し、Ｙ方向比Ｃｙが上限閾値Ｈｙよりも大きい場合には、加工部Ｚが上方向に位置ズレしたと判別する。その結果、これらを合わせると、加工部Ｚの位置ズレを「上」「下」「左」「右」「左上」「右上」「左下」「右下」の８方向により判定することができる。
Ｘ方向比Ｃｘ＜下限閾値Ｌｘ → 右方向の位置ズレ
上限閾値Ｈｘ＜Ｘ方向比Ｃｘ → 左方向の位置ズレ
Ｙ方向比Ｃｙ＜下限閾値Ｌｙ → 下方向の位置ズレ
上限閾値Ｈｙ＜Ｙ方向比Ｃｙ → 上方向の位置ズレ
【００６６】
これら下限閾値Ｌｘ，Ｌｙ及び上限閾値Ｈｘ，Ｈｙは、基準二値化画像１３等に基づいて適宜設定することができる。例えば、図５に示す基準二値化画像１３の場合であってＸ方向比Ｃｘ及びＹ方向比Ｃｙが存在量に基づき算出されるときには、Ｘ方向比ＣｘとＹ方向比Ｃｙと位置ズレ方向とは、下表１に示す関係となる。これにより、上限閾値Ｈｘを１０．０、下限閾値Ｌｘを７．０、上限閾値Ｈｙを１０．０、及び下限閾値Ｌｙを６．０とすることで、加工部Ｚの位置ズレ方向を判定できることがわかる。
【表１】
【００６７】
一方、図５に示す基準二値化画像１３の場合であってＸ方向比Ｃｘ及びＹ方向比Ｃｙが変化量に基づき算出されるときには、Ｘ方向比ＣｘとＹ方向比Ｃｙと位置ズレ方向とは、下表２に示す関係となる。これにより、上限閾値Ｈｘを８．０、下限閾値Ｌｘを５．５、上限閾値Ｈｙを８．０、及び下限閾値Ｌｙを５．５とすることで、加工部Ｚの位置ズレ方向を判定できることがわかる。
【表２】
【符号の説明】
【００６８】
１…外観検査装置、２…画像取得部、３ａ…二値化部（二値化処理部）、３ｂ…異常判定部、３ｃ…位置ズレ判定部、１０…物体、１１…（画像）、１２…基準ヒストグラム（ヒストグラム）、１２Ｈ…第１階調、１２Ｌ…第２階調、１３…基準二値化画像（二値化画像）、２１…（画像）、２２…検査用ヒストグラム（ヒストグラム）、２３…検査用二値化画像（二値化画像）、Ａｘ…Ｘ方向存在量（一方向存在量）、Ａｙ…Ｙ方向存在量（他方向存在量）、Ｂｘ…Ｘ方向変化量（一方向変化量）、Ｂｙ…Ｙ方向変化量（他方向変化量）、Ｃｘ…Ｘ方向比（一方向比）、Ｃｙ…Ｙ方向比（他方向比）、Ｐ１…第１ピーク値、Ｐ２…第２ピーク値、Ｚ…加工部、αｘ…Ｘ方向存在量基準値（一方向存在量基準値）、αｙ…Ｙ方向存在量基準値（他方向存在量基準値）、βｘ…Ｘ方向変化量基準値（一方向変化量基準値）、βｙ…Ｙ方向変化量基準値（他方向変化量基準値）、γｘ…Ｘ方向比基準値（一方向比基準値）、γｙ…Ｙ方向比基準値（他方向比基準値）、ΣＡｘ…Ｘ方向存在量の総和（一方向存在量の総和）、ΣＡｙ…Ｙ方向存在量の総和（他方向存在量の総和）、ΣＢｘ…Ｘ方向変化量の総和（一方向変化量の総和）、ΣＢｙ…Ｙ方向変化量の総和（他方向変化量の総和）、ΣＣｘ…（一方向比の総和）、ΣＣｙ…（他方向比の総和）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の外観を検査するための外観検査装置であって、
前記物体の画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部で取得した前記画像に二値化処理を施し、複数の画素が第１値又は第２値で構成された二値化画像を取得する二値化処理部と、
前記二値化処理部で取得した前記二値化画像に基づいて、前記物体の外観異常の有無を判定する異常判定部と、を備え、
前記異常判定部は、
前記二値化画像における一方向に並ぶ複数の前記画素ごとにおいて、前記第１値の数としての一方向存在量と、前記一方向に隣接する２つの前記画素が前記第１値及び前記第２値の間で変化する数としての一方向変化量と、をそれぞれ算出すると共に、
前記二値化画像における前記一方向と直交する他方向に並ぶ複数の前記画素ごとにおいて、前記第１値の数としての他方向存在量と、前記他方向に隣接する２つの前記画素が前記第１値及び前記第２値の間で変化する数としての他方向変化量と、をそれぞれ算出し、
算出した複数の前記一方向存在量の総和、複数の前記一方向変化量の総和、複数の前記他方向存在量の総和、及び複数の前記他方向変化量の総和のそれぞれが、予め設定された一方向存在量基準値、一方向変化量基準値、他方向存在量基準値、及び他方向変化量基準値のそれぞれに対し不一致の場合、外観異常が有ると判定すること、を特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
前記異常判定部は、正常な前記物体の前記二値化画像についての複数の前記一方向存在量の総和、複数の前記一方向変化量の総和、複数の前記他方向存在量の総和、及び複数の前記他方向変化量の総和のそれぞれを、前記一方向存在量基準値、前記一方向変化量基準値、前記他方向存在量基準値、及び前記他方向変化量基準値のそれぞれとして予め設定すること、を特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
【請求項３】
前記物体には加工部が形成されており、
前記異常判定部は、前記加工部の位置ズレ異常の有無を判定する位置ズレ判定部を有し、
前記位置ズレ判定部は、
前記二値化画像における前記一方向に並ぶ複数の前記画素ごとにおいて、当該複数の画素に関する前記他方向の座標値により前記一方向存在量又は前記一方向変化量を除した値としての一方向比をそれぞれ算出すると共に、
前記二値化画像における前記他方向に並ぶ複数の前記画素ごとにおいて、当該複数の画素に関する前記一方向の座標値により前記他方向存在量又は前記他方向変化量を除した値としての他方向比をそれぞれ算出し、
算出した複数の前記一方向比の総和、及び前記他方向比の総和のそれぞれが、予め設定された一方向比基準値、及び他方向比基準値のそれぞれに対し不一致の場合、前記加工部の位置ズレ異常が有ると判定すること、を特徴とする請求項１又は２記載の外観検査装置。
【請求項４】
前記位置ズレ判定部は、正常な前記物体の前記二値化画像についての複数の前記一方向比の総和、及び複数の前記他方向比の総和のそれぞれを、前記一方向比基準値、及び前記他方向比基準値のそれぞれとして予め設定すること、を特徴とする請求項３記載の外観検査装置。
【請求項５】
前記二値化処理部は、
前記画像取得部で取得した前記画像についての階調に関する明度分布を取得し、
前記明度分布において、前記明度が最も高い第１ピーク値のときの第１階調と、前記明度が前記第１ピーク値の次に高い第２ピーク値のときの第２階調と、を導出し、
前記第１及び第２階調の間の値を、前記二値化処理を行うための閾値となる二値化レベルとして、前記画像に前記二値化処理を施すこと、を特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載の外観検査装置。
【請求項６】
物体の外観を検査するための外観検査方法であって、
前記物体の画像を取得する画像取得工程と、
前記画像取得工程で取得した前記画像に二値化処理を施し、複数の画素が第１値又は第２値で構成された二値化画像を取得する二値化処理工程と、
前記二値化処理工程で取得した前記二値化画像に基づいて、前記物体の外観異常の有無を判定する異常判定工程と、を備え、
前記異常判定工程では、
前記二値化画像における一方向に並ぶ複数の前記画素ごとにおいて、前記第１値の数としての一方向存在量と、前記一方向に隣接する２つの前記画素が前記第１値及び前記第２値の間で変化する数としての一方向変化量と、をそれぞれ算出すると共に、
前記二値化画像における前記一方向と直交する他方向に並ぶ複数の前記画素ごとにおいて、前記第１値の数としての他方向存在量と、前記他方向に隣接する２つの前記画素が前記第１値及び前記第２値の間で変化する数としての他方向変化量と、をそれぞれ算出し、
算出した複数の前記一方向存在量の総和、複数の前記一方向変化量の総和、複数の前記他方向存在量の総和、及び複数の前記他方向変化量の総和のそれぞれが、予め設定された一方向存在量基準値、一方向変化量基準値、他方向存在量基準値、及び他方向変化量基準値のそれぞれに対し不一致の場合、外観異常が有ると判定すること、を特徴とする外観検査方法。
【請求項７】
前記一方向存在量基準値、前記一方向変化量基準値、前記他方向存在量基準値、及び前記他方向変化量基準値を予め設定する第１前処理工程を備え、
前記第１前処理工程では、
正常な前記物体の前記二値化画像についての複数の前記一方向存在量の総和、複数の前記一方向変化量の総和、複数の前記他方向存在量の総和、及び複数の前記他方向変化量の総和のそれぞれを、前記一方向存在量基準値、前記一方向変化量基準値、前記他方向存在量基準値、及び前記他方向変化量基準値のそれぞれとして予め設定すること、を特徴とする請求項６記載の外観検査方法。
【請求項８】
前記物体には加工部が形成されており、
前記異常判定工程は、前記加工部の位置ズレ異常の有無を判定する位置ズレ判定工程を有し、
前記位置ズレ判定工程では、
前記二値化画像における前記一方向に並ぶ複数の前記画素ごとにおいて、当該複数の画素に関する前記他方向の座標値により前記一方向存在量又は前記一方向変化量を除した値としての一方向比をそれぞれ算出すると共に、
前記二値化画像における前記他方向に並ぶ複数の前記画素ごとにおいて、当該複数の画素に関する前記一方向の座標値により前記他方向存在量又は前記他方向変化量を除した値としての他方向比をそれぞれ算出し、
算出した複数の前記一方向比の総和、及び前記他方向比の総和のそれぞれが、予め設定された一方向比基準値、及び他方向比基準値のそれぞれに対し不一致の場合、前記加工部の位置ズレ異常が有ると判定すること、を特徴とする請求項６又は７記載の外観検査方法。
【請求項９】
前記一方向比基準値、及び前記他方向比基準値を予め設定する第２前処理工程を備え、
前記第２前処理工程では、
正常な前記物体の前記二値化画像についての複数の前記一方向比の総和、及び複数の前記他方向比の総和のそれぞれを、前記一方向比基準値、及び前記他方向比基準値のそれぞれとして予め設定すること、を特徴とする請求項８記載の外観検査方法。
【請求項１０】
前記二値化処理工程では、
前記画像取得部で取得した前記画像についての階調に関する明度分布を取得し、
前記明度分布において、前記明度が最も高い第１ピーク値のときの第１階調と、前記明度が前記第１ピーク値の次に高い第２ピーク値のときの第２階調と、を導出し、
前記第１及び第２階調の間の値を、前記二値化処理を行うための閾値となる二値化レベルとして、前記画像に前記二値化処理を施すこと、を特徴とする請求項６〜９の何れか一項記載の外観検査方法。
【請求項１】
物体の外観を検査するための外観検査装置であって、
前記物体の画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部で取得した前記画像に二値化処理を施し、複数の画素が第１値又は第２値で構成された二値化画像を取得する二値化処理部と、
前記二値化処理部で取得した前記二値化画像に基づいて、前記物体の外観異常の有無を判定する異常判定部と、を備え、
前記異常判定部は、
前記二値化画像における一方向に並ぶ複数の前記画素ごとにおいて、前記第１値の数としての一方向存在量と、前記一方向に隣接する２つの前記画素が前記第１値及び前記第２値の間で変化する数としての一方向変化量と、をそれぞれ算出すると共に、
前記二値化画像における前記一方向と直交する他方向に並ぶ複数の前記画素ごとにおいて、前記第１値の数としての他方向存在量と、前記他方向に隣接する２つの前記画素が前記第１値及び前記第２値の間で変化する数としての他方向変化量と、をそれぞれ算出し、
算出した複数の前記一方向存在量の総和、複数の前記一方向変化量の総和、複数の前記他方向存在量の総和、及び複数の前記他方向変化量の総和のそれぞれが、予め設定された一方向存在量基準値、一方向変化量基準値、他方向存在量基準値、及び他方向変化量基準値のそれぞれに対し不一致の場合、外観異常が有ると判定すること、を特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
前記異常判定部は、正常な前記物体の前記二値化画像についての複数の前記一方向存在量の総和、複数の前記一方向変化量の総和、複数の前記他方向存在量の総和、及び複数の前記他方向変化量の総和のそれぞれを、前記一方向存在量基準値、前記一方向変化量基準値、前記他方向存在量基準値、及び前記他方向変化量基準値のそれぞれとして予め設定すること、を特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
【請求項３】
前記物体には加工部が形成されており、
前記異常判定部は、前記加工部の位置ズレ異常の有無を判定する位置ズレ判定部を有し、
前記位置ズレ判定部は、
前記二値化画像における前記一方向に並ぶ複数の前記画素ごとにおいて、当該複数の画素に関する前記他方向の座標値により前記一方向存在量又は前記一方向変化量を除した値としての一方向比をそれぞれ算出すると共に、
前記二値化画像における前記他方向に並ぶ複数の前記画素ごとにおいて、当該複数の画素に関する前記一方向の座標値により前記他方向存在量又は前記他方向変化量を除した値としての他方向比をそれぞれ算出し、
算出した複数の前記一方向比の総和、及び前記他方向比の総和のそれぞれが、予め設定された一方向比基準値、及び他方向比基準値のそれぞれに対し不一致の場合、前記加工部の位置ズレ異常が有ると判定すること、を特徴とする請求項１又は２記載の外観検査装置。
【請求項４】
前記位置ズレ判定部は、正常な前記物体の前記二値化画像についての複数の前記一方向比の総和、及び複数の前記他方向比の総和のそれぞれを、前記一方向比基準値、及び前記他方向比基準値のそれぞれとして予め設定すること、を特徴とする請求項３記載の外観検査装置。
【請求項５】
前記二値化処理部は、
前記画像取得部で取得した前記画像についての階調に関する明度分布を取得し、
前記明度分布において、前記明度が最も高い第１ピーク値のときの第１階調と、前記明度が前記第１ピーク値の次に高い第２ピーク値のときの第２階調と、を導出し、
前記第１及び第２階調の間の値を、前記二値化処理を行うための閾値となる二値化レベルとして、前記画像に前記二値化処理を施すこと、を特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載の外観検査装置。
【請求項６】
物体の外観を検査するための外観検査方法であって、
前記物体の画像を取得する画像取得工程と、
前記画像取得工程で取得した前記画像に二値化処理を施し、複数の画素が第１値又は第２値で構成された二値化画像を取得する二値化処理工程と、
前記二値化処理工程で取得した前記二値化画像に基づいて、前記物体の外観異常の有無を判定する異常判定工程と、を備え、
前記異常判定工程では、
前記二値化画像における一方向に並ぶ複数の前記画素ごとにおいて、前記第１値の数としての一方向存在量と、前記一方向に隣接する２つの前記画素が前記第１値及び前記第２値の間で変化する数としての一方向変化量と、をそれぞれ算出すると共に、
前記二値化画像における前記一方向と直交する他方向に並ぶ複数の前記画素ごとにおいて、前記第１値の数としての他方向存在量と、前記他方向に隣接する２つの前記画素が前記第１値及び前記第２値の間で変化する数としての他方向変化量と、をそれぞれ算出し、
算出した複数の前記一方向存在量の総和、複数の前記一方向変化量の総和、複数の前記他方向存在量の総和、及び複数の前記他方向変化量の総和のそれぞれが、予め設定された一方向存在量基準値、一方向変化量基準値、他方向存在量基準値、及び他方向変化量基準値のそれぞれに対し不一致の場合、外観異常が有ると判定すること、を特徴とする外観検査方法。
【請求項７】
前記一方向存在量基準値、前記一方向変化量基準値、前記他方向存在量基準値、及び前記他方向変化量基準値を予め設定する第１前処理工程を備え、
前記第１前処理工程では、
正常な前記物体の前記二値化画像についての複数の前記一方向存在量の総和、複数の前記一方向変化量の総和、複数の前記他方向存在量の総和、及び複数の前記他方向変化量の総和のそれぞれを、前記一方向存在量基準値、前記一方向変化量基準値、前記他方向存在量基準値、及び前記他方向変化量基準値のそれぞれとして予め設定すること、を特徴とする請求項６記載の外観検査方法。
【請求項８】
前記物体には加工部が形成されており、
前記異常判定工程は、前記加工部の位置ズレ異常の有無を判定する位置ズレ判定工程を有し、
前記位置ズレ判定工程では、
前記二値化画像における前記一方向に並ぶ複数の前記画素ごとにおいて、当該複数の画素に関する前記他方向の座標値により前記一方向存在量又は前記一方向変化量を除した値としての一方向比をそれぞれ算出すると共に、
前記二値化画像における前記他方向に並ぶ複数の前記画素ごとにおいて、当該複数の画素に関する前記一方向の座標値により前記他方向存在量又は前記他方向変化量を除した値としての他方向比をそれぞれ算出し、
算出した複数の前記一方向比の総和、及び前記他方向比の総和のそれぞれが、予め設定された一方向比基準値、及び他方向比基準値のそれぞれに対し不一致の場合、前記加工部の位置ズレ異常が有ると判定すること、を特徴とする請求項６又は７記載の外観検査方法。
【請求項９】
前記一方向比基準値、及び前記他方向比基準値を予め設定する第２前処理工程を備え、
前記第２前処理工程では、
正常な前記物体の前記二値化画像についての複数の前記一方向比の総和、及び複数の前記他方向比の総和のそれぞれを、前記一方向比基準値、及び前記他方向比基準値のそれぞれとして予め設定すること、を特徴とする請求項８記載の外観検査方法。
【請求項１０】
前記二値化処理工程では、
前記画像取得部で取得した前記画像についての階調に関する明度分布を取得し、
前記明度分布において、前記明度が最も高い第１ピーク値のときの第１階調と、前記明度が前記第１ピーク値の次に高い第２ピーク値のときの第２階調と、を導出し、
前記第１及び第２階調の間の値を、前記二値化処理を行うための閾値となる二値化レベルとして、前記画像に前記二値化処理を施すこと、を特徴とする請求項６〜９の何れか一項記載の外観検査方法。
【図１】
【図２】
【図４】
【図１１】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図４】
【図１１】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１２２９６５（Ｐ２０１２−１２２９６５Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７６０３３（Ｐ２０１０−２７６０３３）
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（０００００３３７７）東急車輛製造株式会社 (332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（０００００３３７７）東急車輛製造株式会社 (332)
【Ｆターム（参考）】
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