JP2818347B2 - 外観検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品等のワークの
外観良否を検査するための外観検査装置に関し、特にワ
ーク主面の外観要素を多角的に検査できる外観検査装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワークの外観を検査する外観検査装置と
して、画像処理を行なうものは従来から知られている。
例えば、ワークの上面を撮影するためのカメラとワーク
の側面を撮影するためのカメラを１台ずつ用いることに
よって、ワークの上面および側面の外観を検査する外観
検査装置が知られている。この外観検査装置は、ワーク
の上面および側面を照明装置により照明している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ワークの上面
と側面のみを照明するので、画像処理によって判別可能
な項目が少なく、したがって検査項目が限定される。ま
た、カメラを２台用いるので、高価なものとなる。この
ため、カメラを１台だけ用い、ワークの一方向の面だけ
しか検査しないと、検査できる項目がさらに少なくな
る。

【０００４】そこで、本発明の課題は、１台のカメラを
用いるだけで、細かな外観要素もより多く一度に検査で
きる外観検査装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る外観検査装置は、ワークの主面に対し
その略法線方向であるＸ軸方向から照明する第１の照明
装置と、上記ワークの主面と直交する端面に対しＹ軸方
向から照明する第２の照明装置と、上記ワークの主面と
直交する一側面に対しＺ軸方向から拡散照明する第３の
照明装置と、光学系を介し、上記ワークの主面及び上記
ワークの一側面の反対側である他側面を１撮像画面上で
分離した反射像及びシルエット像として同時に撮り込む
撮像手段とワークの一面に対し照明する第１の照明装置
とを備えている。

【０００６】本発明では、ワークの主面が第１の照明装
置により反射像として撮影されるものであるが、ワーク
の他側面は第３の照明装置によりシルエット像として撮
影されるため、ワークの主面の表面凹凸がシルエット像
のシルエット輪郭として明暗鮮明に浮き上がり、またワ
ークの主面における稜線部分では第２の照明装置による
照明光が強く反射するため、反射像の中にこれが明瞭に
捕捉される。ワークの主面が反射像やシルエット像とし
て撮影されただけでは、ワークの主面の輪郭は明瞭に捕
捉できても、ワークの主面内の表面凹凸や稜線部までは
明瞭に捕捉できない。ところが、本発明では、ワークの
主面の輪郭は勿論のこと、ワーク主面内の表面凹凸や稜
線部までも明瞭に１撮像画面上で捕捉できるため、主面
の外観要素の取込み量が豊富化し、一度に多くの検査項
目を外観検査できる。

【０００７】特に、本発明に係る外観検査装置は、次の
ような画像処理手段を特徴とする。

【０００８】この画像処理手段は、上記撮像画面におい
て上記主面の反射像のみを含む第１の画像領域と上記他
側面のシルエット像のみを含む第２の画像領域とに切り
出す画像切出し手段と、第１の画像領域内の画素データ
に基づき第１の画像領域の輝度分布を作成しその第１の
輝度分布に応じた第１の２値化閾値を抽出すると共に、
第２の画像領域内の画素データに基づき第２の画像領域
の輝度分布を作成しその第２の輝度分布に応じた第２の
２値化閾値を抽出する２値化閾値抽出手段と、第１の２
値化閾値を以て第１の画像領域内の画素データを２値化
して第１の２値化画像を得ると共に第２の２値化閾値を
以て第２の画像領域内の画素データを２値化して第２の
２値化画像を得る２値化処理手段と、第１の２値化画像
及び第２の２値化画像に基づき上記ワークの主面及び他
側面に関する外観良否を判定する外観判定手段とを有す
ることを特徴とする。

【０００９】撮像装置で撮り込んだ１撮像画面上には主
面の反射像と他側面のシルエット像とが分離して含まれ
ているが、まず、画像切出し手段により主面の反射像の
みを含む第１の画像領域と他側面のシルエット像のみを
含む第２の画像領域とに切り出される。次に、２値化閾
値抽出手段が、第１の画像領域内の画素データに基づき
第１の画像領域の輝度分布を作成しその輝度分布に応じ
た第１の２値化閾値を抽出すると共に、第２の画像領域
内の画素データに基づき第２の画像領域の輝度分布を作
成しその第２の画像領域の輝度分布に応じた第２の２値
化閾値を抽出する。ここに、それぞれ固有の２値化閾値
を抽出する理由は、照明手段が異なるからである。しか
る後、２値化処理手段が第１の２値化閾値で第１の画像
領域内の画素データを２値化して第１の２値化画像を得
ると共に第２の２値化閾値で第２の画像領域内の画素デ
ータを２値化して第２の２値化画像を得る。そして、外
観判定手段が第１の２値化画像及び第２の２値化画像に
基づき上記ワークの主面及び他側面に関する外観良否を
判定する。

【００１０】このように、本発明は、主面の反射像のみ
を含む第１の画像領域と他側面のシルエット像のみを含
む第２の画像領域とに切り出して分離し、それぞれの画
像領域での固有の輝度分布に応じた２値化閾値を導出し
た後、それぞれ固有の２値化閾値を以て画像領域の２値
化処理を実行するものであるから、反射像とシルエット
像の言わば陰陽逆関係の画像でもそれぞれ最適な２値化
処理を施すことができ、主面の輪郭は勿論のこと、ワー
ク主面内の表面凹凸や稜線部等の細部を明瞭に識別で
き、より多くの検査項目を精確に検査できる。

【００１１】特に、第２の照明装置によってワークの主
面の反射像の中に高輝度の稜線部分が含まれているた
め、第１の画像領域の輝度分布における反射像に応じた
高輝度域がより高輝度側にシフトして強調されるので、
輝度分布の裾野部分が明確化し、第１の２値化閾値の抽
出が容易となり、第１の画像領域の２値化処理が適切に
なる。また、シルエット像を含む第２の画像領域の輝度
分布の裾野部分も明確であり、第２の２値化閾値の抽出
が容易で、第２の画像領域の２値化処理も適切になる。
従って、ワーク主面内の細かな外観要素もより多く一度
に検査できる。

【００１２】また、本発明は、ワークをワーク搬送路に
沿って検査位置へ搬送し、かつ検査後に該検査位置から
排出するワーク搬送手段を具備し、上記第１，第２及び
第３の照明装置のいずれかが上記ワーク搬送路内に配置
されており、上記ワーク搬送路内に配置された照明装置
を前進・後退させる照明装置駆動手段を具備し、該照明
装置駆動手段は、上記ワークが上記検査位置まで搬送さ
れる際に該照明装置を上記ワーク搬送路から後退させて
ワークを通過させ、ワーク通過後に該照明装置を前進さ
せることを特徴とする。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向にそれぞれ照
明装置が配されるような構造でも、ワークの搬入搬出と
照明装置の干渉を防止できる。

【００１３】

【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。

【００１４】図１は本発明の外観検査装置の一実施例の
主要部を概略的に示す正面図、図２は同側面図である。

【００１５】図において、画像処理手段１に接続された
カメラ２のレンズ２Ａの下方に、ワーク３が配置されて
いる。本実施例の説明に用いるワーク３は、リード線３
ｂを一体に構成した圧着端子である。このワーク３を囲
むようにして３つの照明装置、すなわち、リング照明装
置（第１の照明装置）４、透過照明装置（第３の照明装
置）５、ファイバ照明装置（第２の照明装置）６が設け
られている。また、ワーク３を挟んで透過照明装置５と
対向して反射ミラー７が設けられている。

【００１６】リング照明装置４はカメラ２の真下に設け
られ、ワーク３の上面（主面）をその略法線方向である
Ｘ軸（鉛直）方向から照射するもので、カメラ２により
リング照明装置４の中央開口を介してワーク３の反射像
を撮像する。

【００１７】透過照明装置５は、ワーク３の上面と直交
する一側面に対し水平Ｚ軸方向から拡散照明するもので
あり、照明源８からの照明光を反射する透過照明用反射
ミラー９、該透過照明用反射ミラー９からの光を拡散さ
せるオパールグラス等の拡散板１０等から構成されてい
る。透過照明装置５は、拡散板１０からの拡散光をワー
ク３の一側面へ投射し、該一側面の反対側である他側面
をシルエット像として反射ミラー７上へ投影する。反射
ミラー７上に投影されたシルエット像はカメラ２の方向
へ反射される。この透過照明装置５はシリンダ１１（照
明装置駆動手段）によって上下動可能にされている。フ
ァイバ照明装置６は、ワーク３の上面と直交する端面に
対し水平Ｙ軸方向から限定照明するものである。

【００１８】ワーク３は、ワーク搬送手段１２によりワ
ーク搬送路１３に沿って検査位置（図１のワーク３の位
置）へ搬送される。ワーク搬送手段１２は、駆動手段１
４と、該駆動手段１４により図２のＡ方向および図１の
ワーク搬送路１３に沿った方向に移動可能とされたクラ
ンプ１５とにより構成される。ワーク３は、リード線３
ｂをクランプ１５によってクランプされ、図１の右方向
からワーク搬送路１３に沿って検査位置へ搬送される。
透過照明装置５は、このワーク搬送路１３上に位置する
ので、ワーク３が検査位置まで搬送される際にシリンダ
１１によって下方に後退され、ワーク３の通過後、上方
に前進される。ワーク３の検査が終了した後、ワーク３
は、ワーク搬送手段１２により図２の左方へ移動されて
排出される。なお、画像処理手段１はモニタ１７に接続
されている。

【００１９】図３はカメラ２により撮影される画像を示
す図であり、ひとつの画像の中にワーク３の上面の反射
像１８と、反射ミラー７からの反射されたワーク３の他
側面のシリエット像１９が含まれている。上面の反射像
１８は、ファイバ照明装置６からの照明により、端面側
から見える面（端面自体も含む）の稜線１８Ａ，１８Ｂ
が明瞭に撮影される。したがって、端面等の部位に検査
項目のあるワーク３の場合や他の稜線部分も精確に検査
可能である。

【００２０】この像１８，１９は後述のように画像処理
手段１によって処理され、各種の検査が行なわれる。

【００２１】図４は上記外観検査装置の全体を示す正面
図、図５は同側面図であり、画像処理手段１およびモニ
タ１７の図示は省略してある。ベース２０上には支柱２
１とシリンダ支持フレーム２２が固定されている。支柱
２１の上端に、上アーム２３が取付けられ、該上アーム
にカメラ２が固定されている。また、支柱２１の中央付
近には下アーム２４が取付けられ、該下アーム２４と上
アーム２３にフレーム２５が固定されている。このフレ
ーム２５には、取付具２６を介してリング照明装置４
が、取付具２７を介してファイバ照明装置６が、取付具
２８を介して反射ミラー７がそれぞれ固定されている。
シリンダ支持フレーム２２にはシリンダ１１および照明
源８が固定されている。

【００２２】図６は、画像処理手段１の機能ブロック図
である。カメラ２からのビデオ信号はたとえば５１２×
５１２の画素からなり、Ａ／Ｄ変換手段３０により１画
素につきたとえば８ビットの信号に変換される。ディジ
タル変換さた信号は、メモリ３１内に取り込まれる。

【００２３】カメラ２からのビデオ信号には上面の反射
像１８と他側面のシリエット像１９が含まれているの
で、これら２つの像を分割するために、領域指定メモリ
３２が設けられている。この領域指定メモリ３２は、図
７に示すように、２つの像１８，１９をぞれぞれ含むよ
うにコーナー位置Ｐ１〜Ｐ４，Ｑ１〜Ｑ４の切出し領域
指定データを格納するためのものである。なお、この位
置データの決定方法についての説明は省略する。

【００２４】制御手段３３内のデータ転送手段３４は、
この領域指定メモリ３２から上記コーナーの指定データ
を読出し、制御手段３３は該コーナーの位置を基準とし
て、メモリ３１内に取り込まれた画像データから２つの
像１８，１９のデータを分割する。即ち、撮像画面にお
いて反射像１８のみを含む第１の画像領域とシルエット
像１９のみを含む第２の画像領域とに切り出す。領域指
定メモリ３２，制御手段３３及び及びメモリ３１は画像
切出し手段を構成している。分割された２つの画像領域
のデータは、それぞれ個別に輝度分布抽出手段３５へ送
られる。

【００２５】このように、２つの像１８，１９を分割し
て別個に輝度分布抽出手段３５へ送るのは、各像が異な
る照明装置によって照明されているので、２値化を行な
う際の閾値（２値化レベル）を異ならしめる為である。

【００２６】輝度分布抽出手段３５は一時記憶用のメモ
リ３５ａを有する。この輝度分布作成手段３５では、各
像１８，１９についての各画素の輝度分布を作成する。
図８に、反射像を含む画像領域の輝度分布１８とシルエ
ット像を含む画像領域の輝度分布１９のヒストグラムを
示す。図において、横軸は輝度、縦軸は画素数であり、
上面の反射像１８の輝度分布１８Ｋは各輝度レベルにわ
たって画素が分布しているが、反射像１８の中に高輝度
の稜線部分が含まれているため、高輝度域で山形にの分
布を呈している。この高輝度域の山形部分が反射像１８
の中のワーク上面部分である。他側面のシルエット像１
９の輝度分布１９Ｋはシルエット像であるので、像自体
が明暗に峻別されるため、輝度分布は高低２箇所に山形
状を呈している。低域側の山形部分がシルエット像１９
の他側面部分である。

【００２７】この輝度分布は２値化レベル抽出手段３６
へ送られる。２値化レベル抽出手段３６は一時記憶用の
メモリ３６ａを有する。この２値化レベル抽出手段３６
は、輝度分布に基づいて、２値化レベルを決定する。こ
の決定方法は、たとえば輝度分布の中央値をしきい値と
する方法、あるいは輝度ヒストグラムの最高輝度の６０
％をしきい値とする方法等を採用することができる。な
お、制御手段３３等の外部から、いずれの方法を採るか
を指示することもできる。

【００２８】このような輝度分布から２値化レベルを決
定できる訳は、反射像１８の高域側の山形分布やシルエ
ット像１９の低域側の山形分布が明確だからである。特
に、ファイバ照明装置６によって反射像１８の中に高輝
度の稜線部分が含まれているため、反射像１８の高域側
の山形分布がより高域側で強調されるので、輝度分布の
裾野部分が明確化している。

【００２９】輝度分布抽出手段３５からの信号は２値化
手段３８に送られる。また、メモリ３１内の画像データ
が２つの像１８，１９に分割された後、データ転送手段
３４により、各画像データが２値化処理手段３８に搬送
される。２値化処理手段３８は上記２値化レベルを閾値
として、各像１８，１９についての２値化処理を行な
う。

【００３０】２値化されたデータは、２値化メモリ３７
へ格納される。この２値化メモリ３７は、上面の反射像
１８のデータを格納するための第１の２値化メモリ３７
Ａと、側面のシルエット像１９のデータを格納するため
の第２の２値化メモリ３７Ｂとからなる。

【００３１】図９は、画像処理手段１の行なう手順のフ
ローチャート図である。

【００３２】ステップＳ１でカメラ２からのビデオ信号
をＡ／Ｄ変換した後、ステップＳ２でメモリ３１内に取
り込む。ステップＳ３でワーク３の上面の反射像１８と
他側面のシルエット像１９を分割する。次いでステップ
Ｓ４で、輝度分布を抽出し、ステップＳ５で２値化レベ
ルを抽出する。ステップＳ６で各像のデータの２値化を
行ない、ステップＳ７では、この２値化されたデータに
より、ワーク３の外観の検査を行なう。この検査は、各
画像の基準位置を決定した後、ワーク３の各部位の位置
を抽出し、その位置と基準位置間の距離が基準値内にあ
るか否かによって検査する方法、各部位の長さを検出し
て、その長さが基準内にあるか否かによって検査する方
法等の各種の公知の方法を採用して行なうことができ
る。最後にステップＳ８において検査結果をモニタ１７
に表示し、或いはプリンタで印刷する等により出力す
る。

【００３３】ワーク３の他側面はシルエット像として撮
影されるため、ワーク３上面内の表面凹凸が他側面のシ
ルエット像においてシルエット輪郭として明暗鮮明に浮
き上がる。またワーク３上面における稜線部分では反射
像の中に明瞭に捕捉される。

【００３４】ワーク上面の輪郭は勿論のこと、ワーク上
面内の表面凹凸や稜線部を明瞭に１撮像画面上に捕捉で
きるため、主面の外観要素の取込み量が豊富化し、一度
に多くの検査項目を外観検査でき、検査省力化が図れ
る。

【００３５】以上、本発明を図面に示した実施例に基づ
いて説明したが、本発明はこの実施例には限定されず種
々変形可能である。なお、２値化された画像データのみ
に基づくのではなく、取り込まれた多値（例えば８ビッ
ト）の画像データとを併用して外観検査の画像処理を施
しても良い。また２画像の同時取込みに限らず、２画像
以上の取込みと分割処理も可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ワーク
の主面は第１の照明装置により反射像として撮影される
ものであるが、ワークの他側面は第３の照明装置により
シルエット像として撮影されるため、ワーク主面内の表
面凹凸が他側面のシルエット像においてシルエット輪郭
として明暗鮮明に浮き上がり、またワーク主面における
稜線部分では第２の照明装置による照明光が強く反射す
るため、反射像の中にこれが明瞭に捕捉される。ワーク
主面の輪郭は勿論のこと、ワーク主面内の表面凹凸や稜
線部を明瞭に１撮像画面上に捕捉できるため、主面の外
観要素の取込み量が豊富化し、一度に多くの検査項目を
外観検査でき、検査省力化が図れる。

【００３７】更に、本発明は、主面の反射像のみを含む
第１の画像領域と他側面のシルエット像のみを含む第２
の画像領域とに切り出して分離し、それぞれの画像領域
での固有の輝度分布に応じた２値化閾値を導き出した
後、それぞれ固有の２値化閾値を以て画像領域の２値化
処理を実行するものであるから、反射像とシルエット像
の言わば陰陽逆関係の画像でもそれぞれ最適な２値化処
理を施すことができ、主面の輪郭は勿論のこと、ワーク
主面内の表面凹凸や稜線部等の細部を明瞭に識別でき、
より多くの検査項目を精確に検査できる。

【００３８】特に、第２の照明装置によってワークの主
面の反射像の中に高輝度の稜線部分が含まれているた
め、第１の画像領域の輝度分布における反射像に応じた
高輝度域がより高輝度側にシフトして強調されるので、
輝度分布の裾野部分が明確化し、第１の２値化閾値の抽
出が容易となり、第１の画像領域の２値化処理が適切に
なる。また、シルエット像を含む第２の画像領域の輝度
分布の裾野部分も明確であり、第２の２値化閾値の抽出
が容易で、第２の画像領域の２値化処理も適切になる。
従って、ワーク主面内の細かな外観要素もより多く一度
に検査できる。

【００３９】また、本発明は、ワークをワーク搬送路に
沿って検査位置へ搬送し、かつ検査後に該検査位置から
排出するワーク搬送手段を具備し、上記第１，第２及び
第３の照明装置のいずれかが上記ワーク搬送路内に配置
されており、上記ワーク搬送路内に配置された照明装置
を前進・後退させる照明装置駆動手段を具備し、該照明
装置駆動手段は、上記ワークが上記検査位置まで搬送さ
れる際に該照明装置を上記ワーク搬送路から後退させて
ワークを通過させ、ワーク通過後に該照明装置を前進さ
せることを特徴とする。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向にそれぞれ照
明装置が配されるような構造でも、ワークの搬入搬出と
照明装置の干渉を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の外観検査装置の一実施例の主要部を概
略的に示す正面図である。

【図２】本発明の外観検査装置の一実施例の主要部を概
略的に示す側面図である。

【図３】カメラにより撮影される画像を示す図である。

【図４】図１の実施例の全体を示す正面図である。

【図５】図１の実施例の全体を示す側面図である。

【図６】画像処理手段の機能ブロック図である。

【図７】カメラにより撮影される画像を示し、２つの画
像の分割する方法を説明するための図である。

【図８】輝度分布抽出手段によって抽出される輝度のヒ
ストグラムを示す図である。

【図９】画像処理手段の行なう手順のフローチャート図
である。

【符号の説明】

１…画像処理手段 ２…カメラ ２Ａ…レンズ ３…ワーク ３ｂ…リード線 ４…リング照明装置（第１の照明装置） ５…透過照明装置（第３の照明装置） ６…ファイバ照明装置（第２の照明装置） ７…反射ミラー ８…照明源 ９…透過照明用反射ミラー １０…拡散板 １１…シリンダ（照明装置駆動手段） １２…ワーク搬送手段 １３…ワーク搬送路 １４…駆動手段 １５…クランプ １７…モニタ １８…上面の像 １８Ｋ…上面の像の輝度分布 １９…側面の像（ミラー像） １９Ｋ…側面の像の輝度分布 ２０…ベース ２１…延柱 ２２…シリンダ支持フレーム ２３…上アーム ２４…下アーム ２５…フレーム ２６〜２８…取付具 ３０…Ａ／Ｄ変換手段 ３１…メモリ ３２…領域指定メモリ ３３…制御手段 ３４…データ転送手段 ３５…輝度分布抽出手段 ３５ａ…メモリ ３６…２値化レベル抽出手段 ３６ａ…メモリ ３７…２値化メモリ ３７Ａ…第１の２値化メモリ ３７Ｂ…第２の２値化メモリ ３８…２値化処理手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 B07C 5/10 G06F 15/62 G06F 15/64

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークの主面に対しその略法線方向であ
   るＸ軸方向から照明する第１の照明装置と、前記ワーク
   の主面と直交する端面に対しＹ軸方向から照明する第２
   の照明装置と、前記ワークの主面と直交する一側面に対
   しＺ軸方向から拡散照明する第３の照明装置と、光学系
   を介し、前記ワークの主面及び前記ワークの一側面の反
   対側である他側面を１撮像画面上で分離した反射像及び
   シルエット像として同時に撮り込む撮像手段と、前記撮
   像画面において前記主面の反射像のみを含む第１の画像
   領域と前記他側面のシルエット像のみを含む第２の画像
   領域とに切り出す画像切出し手段と、第１の画像領域内
   の画素データに基づき第１の画像領域の輝度分布を作成
   しその第１の輝度分布に応じた第１の２値化閾値を抽出
   すると共に、第２の画像領域内の画素データに基づき第
   ２の画像領域の輝度分布を作成しその第２の輝度分布に
   応じた第２の２値化閾値を抽出する２値化閾値抽出手段
   と、第１の２値化閾値を以て第１の画像領域内の画素デ
   ータを２値化して第１の２値化画像を得ると共に第２の
   ２値化閾値を以て第２の画像領域内の画素データを２値
   化して第２の２値化画像を得る２値化処理手段と、第１
   の２値化画像及び第２の２値化画像に基づき前記ワーク
   の主面及び他側面に関する外観良否を判定する外観判定
   手段とを有することを特徴とする外観検査装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記ワークをワーク
   搬送路に沿って検査位置へ搬送し、かつ検査後に該検査
   位置から排出するワーク搬送手段を具備し、前記第１，
   第２及び第３の照明装置のいずれかが前記ワーク搬送路
   内に配置されており、前記ワーク搬送路内に配置された
   照明装置を前進・後退させる照明装置駆動手段を具備
   し、該照明装置駆動手段は、前記ワークが前記検査位置
   まで搬送される際に該照明装置を前記ワーク搬送路から
   後退させてワークを通過させ、ワーク通過後に該照明装
   置を前進させることを特徴とする外観検査装置。