專利名稱：缺陷檢查裝置缺陷檢查方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢查工件的表面是否產(chǎn)生缺陷的技術(shù)，特別是涉及一種對檢查區(qū)域的端部附近的缺陷進行檢查的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，使用在主體的表面利用透明樹脂形成涂層的結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，作為便攜式電話或家電制品等的筐體。在這樣的筐體中，主體部一般由樹脂等形成，并以規(guī)定的色彩著色。通過在該主體部的表面形成上述的涂層從而在表面產(chǎn)生光澤和色彩的變化，由此提高商品價格。
在制造具有上述這樣的涂層的成形體的工廠中，要檢查在涂層的表面是否產(chǎn)生有凹凸。為了檢測出缺陷，以往都是由現(xiàn)場的作業(yè)員進行目視檢查。但是隨著利用這種筐體的產(chǎn)品的多樣化和大量生產(chǎn)，作業(yè)員的負擔增大，并且檢查所需的時間也逐漸變得極大。因此為解決這些問題，正在嘗試使缺陷檢查自動化。
圖10是表示以往的缺陷檢查裝置的結(jié)構(gòu)的概略圖。
參照圖10，缺陷檢查裝置110具有拍攝裝置112、主控制部件113、和未圖示的光源。光源向工件W的被檢查面A發(fā)出照射光L1。照射光L1在工件W的被檢查面A上進行鏡面反射。由此產(chǎn)生鏡面反射光L2。此外，“鏡面反射”是光以與入射角相等的角度反射的現(xiàn)象。
工件W為具有光澤的檢查對象，例如，在金屬或表面上形成透明材料的層的樹脂等。一般根據(jù)鏡面反射光成分的尺寸，來確定物體表面的光澤的尺寸。即，所謂“工件W具有光澤”是與所謂“光在工件W的表面進行鏡面反射”同樣的意思。
調(diào)整未圖示的光源、拍攝裝置112，和工件W的配置，使拍攝裝置112能夠接收鏡面反射光L2。鏡面反射光L2由鏡頭121一次聚集。設(shè)置在拍攝裝置112的內(nèi)部的拍攝元件接收被聚集的鏡面反射光，從而生成圖像數(shù)據(jù)。
在此，照射光L1發(fā)射到檢查面A中的正常部位時，來自正常部位的鏡面反射光L2入射到鏡頭121中。但是在缺陷D進行鏡面反射的鏡面反射光L2不會入射到鏡頭121中。因此在拍攝裝置112所拍攝的圖像中，對應(yīng)于缺陷D的區(qū)域比對應(yīng)于正常部位的區(qū)域暗。
圖10的缺陷D即使為凹狀的缺陷，上述的原理也成立。因此在圖像上對應(yīng)于凹狀缺陷的區(qū)域比周圍暗。這樣通過利用圖像上的明度差能夠自動地檢查在被檢查面上有無凹凸缺陷。
圖11是示意地表示利用圖10的主控制部件113檢查凹凸缺陷的圖。
參照圖11，主控制部件113從拍攝裝置112接收檢查圖像IMG1。主控制部件113對圖像IMG1和預(yù)先存儲的模型圖像IMG2進行比較檢查。在檢查圖像IMG1中包括相對于周圍而有明度差(即比周圍暗)的缺陷區(qū)域DA、DB。模型圖像IMG2是通過拍攝裝置112預(yù)先對沒有凹凸缺陷的被檢查面進行拍攝而得到的圖像。由此，模型圖像IMG2中不存在相對于周圍而產(chǎn)生明度差的區(qū)域。主控制部件113對圖像IMG1和模型圖像IMG2進行比較。主控制部件113根據(jù)缺陷區(qū)域DA、DB的存在而判定在圖10的被檢查面上存在缺陷。
通常工件的表面為曲面的情況較多。將圖10以及圖11所示的方法單純應(yīng)用于曲面上的缺陷檢測時，會產(chǎn)生以下說明的問題。
圖12是在被檢查面為曲面時對在利用圖10的缺陷檢查裝置110進行的檢查中產(chǎn)生的問題點進行說明的圖。
參照圖12，由于被檢查面A為曲面，所以在被檢查面A上存在照射光L1斜入射的部分(傾斜部分)。來自該傾斜部分的鏡面反射光L2不會進入鏡頭121。因此在被檢查面A為曲面時檢查區(qū)域比平面時縮小。
在解決這種問題的以往的方法之中，以下表示兩個例子。
圖13是說明在被檢查面為曲面時能夠確保較廣的檢查區(qū)域的方法的圖。
參照圖13，為了確保適當尺寸的檢查區(qū)域，盡量將光源101的照射面設(shè)定大(例如大于鏡頭121的面)。通過增加光源101的發(fā)光面積而能夠增大被檢查面A的檢查面積、即照射面積。光源101為LED(Light Emitting Diode發(fā)光二極管)等的發(fā)光元件時，通過增加發(fā)光元件的個數(shù)等能夠增加發(fā)光面積。
但是在利用圖13所示的方法時，要對缺陷D從各個方向入射照射光L1。由此來自缺陷D的鏡面反射光L2的一部分有可能入射到鏡頭121中。將這種光以后稱為“雜光”。
雜光進入拍攝裝置時，在檢查圖像上，正常部位和缺陷部位的明度差變小。也就是說在被檢查面為曲面時，若為擴大檢查區(qū)域而增大光源，則會產(chǎn)生缺陷的檢測精度降低這樣的問題。
JP特開平11-23243號公報(專利文獻1)中公開有可以解決圖13所示的問題的檢查裝置的例子。在該檢查裝置中，使用可以調(diào)整光的強度的多個光源。
在上述的檢查裝置中，首先，基于預(yù)先檢測出的表面的曲率來調(diào)整光源的光軸角度和光的強度。然后，檢查裝置依次使多個光源發(fā)光，針對與各光源對應(yīng)的檢查區(qū)域進行缺陷檢查。通過對多個光源分別照射的多個區(qū)域進行缺陷檢查，從而上述檢查裝置能夠擴大檢查區(qū)域。另外，通過使各光源的發(fā)光時機不同而能夠防止雜光的產(chǎn)生。
專利文獻1JP特開平11-23243號公報圖14是說明JP特開平11-23243號公報(專利文獻1)所公開的檢查方法的問題點的圖。
參照圖14，被檢查面A上的照射區(qū)域A1、A2為通過未圖示的兩個光源分別照射的區(qū)域。照射光源A1、A2以在X軸上的位置X2上相互抵接端部的方式設(shè)置。X軸上的X1、X3表示照射區(qū)域A1、A2的各自的中央部分的位置。
在圖14的曲線圖中，橫軸表示與X軸平行的軸a上的位置，縱軸表示入射到拍攝裝置的鏡面反射光的強度。曲線圖的曲線B1表示從對照射區(qū)域A1進行照射的光源入射到拍攝裝置的鏡面反射光的強度的變化，曲線圖的曲線B2表示從對照射區(qū)域A2進行照射的光源入射到拍攝裝置的鏡面反射光的強度的變化。各檢查區(qū)域都是端部比中央部分入射到拍攝裝置的鏡面反射光的強度弱。
圖15是說明檢查區(qū)域的端部的缺陷檢側(cè)的圖。
參照圖15，在作為檢查區(qū)域的中央部分的位置X3存在缺陷時，入射到拍攝裝置的鏡面反射光的強度僅降低IA。在檢查區(qū)域的中央部分，鏡面反射光的強度大，所以強度差I(lǐng)A也大。因此在中央部分缺陷的檢測精度較高。
另一方面，在作為檢查區(qū)域的端部的位置X2，入射到拍攝裝置的鏡面反射光的強度自身較小。由于在位置X2存在缺陷D2，所以入射到拍攝裝置的鏡面反射光的強度僅變化IB，但是強度差I(lǐng)B比強度差I(lǐng)A小。這表示在檢查圖像中，端部比中央部分的凹凸缺陷的明度差小。由此檢查區(qū)域的端部的缺陷檢測的精度低于檢查區(qū)域的中央部分。
在工件的被檢查面為平面時，在檢查區(qū)域的端部，缺陷的檢測精度也會降低。其理由是因為拍攝裝置的鏡頭的尺寸以及光源的尺寸有限。
圖16是說明工件的被檢查面為平面時拍攝裝置接收的光的圖。
參照圖16，來自光源101的光在工件W上結(jié)成焦點，使工件W進行反射。從工件W到達鏡頭121的光由鏡頭121聚集并到達拍攝元件122。在圖16中，為了容易理解，光源101相對于工件W而設(shè)置在拍攝裝置2的相反側(cè)。
存在于拍攝元件122的中央的像素PX1經(jīng)由鏡頭121觀察光源101時，在光源101處的視場的尺寸變?yōu)樾∮诨虻扔诠庠?01的寬度W1。也就是說像素PX1能夠全部接收光源101發(fā)出的照射光L1。
另一方面，存在于拍攝元件122的端部的像素PX2經(jīng)由鏡頭121觀察光源101時，只能看到光源101的一部分。假如光源101的寬度為W2，則像素PX2能夠全部接收光源101發(fā)出的照射光L2，但是實際上像素PX2只能夠接收光源101發(fā)出的光的一部分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種可提高檢查區(qū)域的端部的缺陷檢查的精度的缺陷檢查裝置以及缺陷檢查方法。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種缺陷檢查裝置，對表面有光澤度的檢查對象發(fā)出光，通過反射光來對上述檢查對象的表面上有無缺陷進行檢查。其對表面具有光澤度的檢查對象發(fā)出光，通過反射光對檢查對象的表面上有無缺陷進行檢查。缺陷檢查裝置具有拍攝裝置、第一光源、第二光源。拍攝裝置對第一照射光在檢查對象的表面鏡面反射的光進行接收，拍攝檢查對象的表面而生成第一檢查圖像，對第二照射光在檢查對象的表面鏡面反射的光進行接收，拍攝檢查對象的表面而生成第二檢查圖像。第一光源以由拍攝裝置接收在檢查對象的表面鏡面反射的光的方式，來發(fā)出第一照射光。第二光源以由拍攝裝置接收在檢查對象的表面鏡面反射的光的方式，且以與第一照射光不同的角度發(fā)出第二照射光。第一以及第二光源以在檢查對象的表面拍攝裝置能夠接收第一照射光的鏡面反射光的范圍即第一鏡面反射區(qū)域、和在檢查對象的表面拍攝裝置能夠接收第二照射光的鏡面反射光的范圍即第二鏡面反射區(qū)域產(chǎn)生重疊的方式，照射第一以及第二照射光。缺陷檢查裝置還具有主控制部件。控制部件從拍攝裝置取得第一以及第二檢查圖像，重疊第一以及第二檢查圖像，判定在檢查對象的表面上有無與周圍相比呈凸狀或凹狀的缺陷。
優(yōu)選第一以及第二光源從規(guī)定范圍向檢查對象的表面，使入射角度具有寬度而分別發(fā)出第一以及第二照射光。拍攝裝置將在檢查對象的表面鏡面反射的光接收到具有規(guī)定尺寸的開口區(qū)域中。
所謂“規(guī)定范圍”是指，第一以及第二光源不是點光源，而是用于使發(fā)出的光具有一定尺寸的范圍。所謂“使入射角度具有寬度”包括從規(guī)定范圍內(nèi)的任意場所發(fā)出擴散光的情況、和發(fā)出發(fā)散光或會聚光的情況。就是指發(fā)出角度擴散的光。另外，包括一次聚光之后擴散的光，而平行光除外。由此，能夠接收檢查對象的鏡面反射光的表面上的區(qū)域、即可檢查區(qū)域變大。這在檢查對象為曲面時，有效于擴大檢查區(qū)域。
所謂具有規(guī)定尺寸的開口區(qū)域是指具有有限尺寸的開口區(qū)域。拍攝元件自身具有有限的尺寸，所以開口區(qū)域的尺寸有限。另外，由于經(jīng)由受光透鏡進行拍攝，所以開口區(qū)域的尺寸有限。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過擴散照射光、或在開口區(qū)域的端部遮斷照射光的行進，有時會使第一以及第二鏡面反射區(qū)域的周邊部分的受光靈敏度比中心部分低。對于受光靈敏度低的周邊部分，以第一鏡面反射區(qū)域和第二鏡面反射區(qū)域重疊的方式重疊第一以及第二檢查圖形，來判定有無缺陷，因此即使在靈敏度低的區(qū)域也可以穩(wěn)定的進行缺陷檢查。
優(yōu)選主控制部件在重疊第一以及第二檢查圖像之前，對第一以及第二檢查圖像分別實施二值化處理。
更為優(yōu)選主控制部件對重疊第一以及第二檢查圖像而成的合成圖像所包含的多個像素實施標簽處理。主控制部件這樣進行判定，即，在合成圖像中，當由多個像素中賦予了同一標簽的像素所形成的區(qū)域的面積大于規(guī)定值時，判定區(qū)域存在缺陷。
優(yōu)選第一以及第二照射光為特性相互不同的光。主控制部件同時點亮第一以及第二光源。拍攝裝置根據(jù)特性的不同而對接收到的鏡面反射光進行分離，生成與第一以及第二照射光分別對應(yīng)的第一以及第二檢查圖像。
更為優(yōu)選特性是指峰值波長。
優(yōu)選主控制部件依次點亮第一以及第二光源。
根據(jù)本發(fā)明的其他方面，提供一種缺陷檢查方法，對表面具有光澤度的檢查對象物發(fā)出光，通過拍攝裝置接收反射光，從而對檢查對象的表面上有無缺陷進行檢查。陷檢查方法具有利用第一光源，以使拍攝裝置對第一照射光在檢查對象的表面鏡面反射的光進行接收的方式發(fā)出第一照射光，并利用第二光源，以與第一照射光不同的角度，并以使拍攝裝置對第二照射光在檢查對象的表面鏡面反射的光進行接收的方式發(fā)出第二照射光的步驟。在照射步驟中，以在檢查對象的表面拍攝裝置能夠接收第一照射光的鏡面反射光的范圍即第一鏡面反射區(qū)域、和在檢查對象的表面拍攝裝置能夠接收第二照射光的鏡面反射光的范圍即第二鏡面反射區(qū)域產(chǎn)生重疊的方式，發(fā)出第一以及第二照射光。
陷檢查方法還具有利用拍攝裝置，對第一照射光在檢查對象的表面鏡面反射的光進行接收，拍攝檢查對象的表面而生成第一檢查圖像，對第二照射光在檢查對象的表面鏡面反射的光進行接收，拍攝檢查對象的表面而生成第二檢查圖像的步驟；重疊第一以及第二檢查圖像，判定在檢查對象的表面有無與周圍相比呈凸狀或凹狀的缺陷的步驟。
優(yōu)選第一以及第二光源從規(guī)定范圍向檢查對象的表面，使入射角度具有寬度而分別發(fā)出第一以及第二照射光。拍攝裝置將在檢查對象的表面鏡面反射的光接收到具有規(guī)定尺寸的開口區(qū)域中。
所謂“規(guī)定范圍”是指，第一以及第二光源不是點光源，而是用于使照射光具有一定尺寸的范圍。所謂“使入射角度具有寬度”是包括從規(guī)定范圍內(nèi)的任意的場所發(fā)出擴散光的情況、和發(fā)出發(fā)散光或會聚光的情況。進行照射的角度具有寬度。另外，包括一次聚光之后擴散的光，而除去平行光。由此，能夠接收檢查對象的鏡面反射光的表面上的區(qū)域、即可檢查區(qū)域變大。這在檢查對象為曲面時，有效于擴大檢查區(qū)域。
所謂具有規(guī)定尺寸的開口區(qū)域是指具有有限尺寸的開口區(qū)域。拍攝元件自身具有有限的尺寸，所以開口區(qū)域的尺寸有限。另外，由于經(jīng)由受光透鏡進行拍攝，所以開口區(qū)域的尺寸有限。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過擴散照射光、或在開口區(qū)域的端部遮斷照射光的行進，有時會使第一以及第二鏡面反射區(qū)域的周邊部分的受光靈敏度比中心部分低。對于受光靈敏度低的周邊部分，以第一鏡面反射區(qū)域和第二鏡面反射區(qū)域重疊的方式重疊第一以及第二檢查圖形，來判定有無缺陷，因此即使在靈敏度低的區(qū)域也可以穩(wěn)定的進行缺陷檢查。
優(yōu)選還具有在判定步驟之前，對第一以及第二檢查圖像分別實施二值化處理的步驟。
更為優(yōu)選在判定步驟中，對重疊第一以及第二檢查圖像而成的合成圖像所包含的多個像素實施標簽處理，在合成圖像中，當由多個像素中賦予了同一標簽的像素所形成的區(qū)域的面積大于規(guī)定值時，判定區(qū)域存在缺陷。
優(yōu)選第一以及第二照射光為特性相互不同的光。在照射步驟中，同時點亮第一以及第二光源。在生成步驟中，拍攝裝置根據(jù)特性的不同而對接收到的鏡面反射光進行分離，生成與第一以及第二照射光分別對應(yīng)的第一以及第二檢查圖像。
優(yōu)選特性是指峰值波長。
優(yōu)選在照射步驟中，依次點亮第一以及第二光源。
根據(jù)本發(fā)明，能夠在整個檢查區(qū)域進行高精度的缺陷檢查。


圖1是表示第一實施方式的缺陷檢查裝置的基本結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是更詳細地說明圖1的光源1A、1B的配置的圖。
圖3是更詳細地說明圖1的主控制部件3的結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是表示圖2的主控制部件3執(zhí)行的檢查處理的流程的流程圖。
圖5是說明第一實施方式的缺陷檢查裝置的效果的第一圖。
圖6是說明第一實施方式的缺陷檢查裝置的效果的第二圖。
圖7是說明第一實施方式的缺陷檢查裝置的檢查區(qū)域的圖。
圖8是說明第一實施方式的缺陷檢查裝置對圖7所示的檢查區(qū)域進行了檢查的結(jié)果的圖。
圖9是表示第二實施方式的缺陷檢查裝置中的檢查處理的流程的流程圖。
圖10是表示以往的缺陷檢查裝置的結(jié)構(gòu)的概略圖。
圖11是示意地表示利用圖10的主控制部件113進行的凹凸缺陷的檢查的圖。
圖12是說明在被檢查面為曲面時，在利用圖10的缺陷檢查裝置110進行的檢查中產(chǎn)生的問題點的圖。
圖13是說明在被檢查面為曲面時能夠確保較寬的檢查區(qū)域的方法的圖。
圖14是說明JP特開平11-23243號公報(專利文獻1)所公開的檢查方法的問題點的圖。
圖15是說明檢查區(qū)域的端部的缺陷檢測的圖。
圖16是說明工件的被檢查面為平面時拍攝裝置接收的光的圖。
具體實施例方式
以下，對本發(fā)明的實施方式參照附圖進行詳細說明。此外，圖中同一附圖標記表示相同或者相當?shù)牟糠帧?br> 圖1是表示第一實施方式的缺陷檢查裝置的基板結(jié)構(gòu)的圖。
參照圖1，缺陷檢查裝置100在工件W(檢查對象)中檢查具有光澤度的表面有無缺陷。此外，所謂缺陷是指凹凸缺陷(與周圍相比呈凸狀或者凹狀的缺陷)。
工件W例如為在金屬或表面涂敷透明材料的樹脂等。此外在圖1中，工件W的表面(被檢查面A)為曲面，但是工件W的表面也可以是平面。
缺陷檢查裝置100具有多個光源1A、1B、拍攝裝置2、主控制部件3。
光源1A向被檢查面A發(fā)出照射光LA1。由此在被檢查面A上形成照射區(qū)域A1。照射光LA1在被檢查面A上進行鏡面反射。由此產(chǎn)生鏡面反射光LA2。
光源1B向被檢查面A發(fā)出照射光LB1。由此在被檢查面A上形成照射區(qū)域A2。照射區(qū)域A2形成得至少與照射區(qū)域A1的端部重合。照射光LB1在被檢查面A上進行鏡面反射。由此產(chǎn)生鏡面反射光LAB2。此外，照射區(qū)域A1、A2為缺陷檢查裝置100中的檢查區(qū)域。
也就是說，光源1A以在被檢查面A進行鏡面反射的光(鏡面反射光LA2)被拍攝裝置2接收的方式，來發(fā)出照射光LA1。光源1B以在被檢查面A進行鏡面反射的光(鏡面反射光LB2)被拍攝裝置2接收的方式，來發(fā)出照射光LB1。光源1B以與照射光LA1不同的角度來發(fā)出照射光LB1。光源1A、1B，以在被檢查面A上拍攝裝置2能夠接收照射光LA1的鏡面反射光的范圍即第一鏡面反射區(qū)域(照射區(qū)域A1)、和在被檢查面A上拍攝裝置2能夠接收照射光LB2的鏡面反射光的范圍即第二鏡面反射區(qū)域(照射區(qū)域A2)產(chǎn)生重疊的方式，來分別發(fā)出照射光LA1、LB1。光源1A、1B的位置被相對地決定。
照射光LA1、LB1為“特性不同的”光，具體來說為峰值波長互不相同(即顏色互不相同)的光。鏡面反射光LA2、LB2入射到拍攝裝置2。例如光源1A為發(fā)出紅光的光源，光源1B為發(fā)出藍光的光源。例如光源1A、1B都具備有多個LED。
拍攝裝置2對鏡面反射光LA2、LB2進行聚集，根據(jù)鏡面反射光LA2的受光來拍攝被檢查面A而生成檢查圖形PA，并根據(jù)鏡面反射光LB2的受光來拍攝被檢查面A而生成檢查圖形PB。拍攝裝置2根據(jù)鏡面反射光LA2、LB2的特性(即，峰值波長)的不同，來生成分別與照射光LA1、LB1相對應(yīng)的檢查圖形PA、PB。
若更具體地說明，則拍攝裝置2為彩色圖形拍攝裝置(彩色照相機)。通常彩色照相機具有濾色鏡或棱鏡等，從而能夠?qū)⑷肷涞墓馍纸鉃樗{色、紅色、綠色的光。由此拍攝裝置2能夠輸出紅色的圖像和藍色的圖像。
主控制部件3控制光源1A、1B使光源1A、1B同時點亮。另外主控制部件3從拍攝裝置2接收兩個檢查圖像PA、PB。主控制部件3重疊檢查圖像PA、PB來判定被檢查面A中有無缺陷。
主控制部件3包括光源控制部件35和缺陷識別部件30。光源控制部件35控制光源1A、1B的點亮以及熄滅的時機，并調(diào)整各光源的光量。缺陷識別部件30這樣識別，即，在重疊從拍攝裝置2接收的兩個檢查圖像而成的合成圖像中，在與周圍不同的區(qū)域的面積在規(guī)定值以上時，識別該區(qū)域為被檢查面A上的缺陷。
這樣光源1A、1B分別以相互的檢查區(qū)域(照射區(qū)域)的端部相重疊的方式發(fā)出照射光LA1、LB1。拍攝裝置2接收鏡面反射光LA2、LB2，生成與光源1A、1B分別對應(yīng)的兩個圖像。主控制部件3合成兩個圖像來判定有無缺陷。照射光LA1、LB1從相互不同的方向照射被檢查面A，從而在各圖像中表示缺陷的區(qū)域的位置稍微偏離。因此，在各圖像中即使表示缺陷的區(qū)域的表面較小，也可以通過重疊兩個圖像而在合成后的圖像中使表示缺陷部位的區(qū)域的面積變大。由此能夠提高檢查區(qū)域的端部的缺陷檢測的精度。
此外，雖然在圖1中作為多個光源表示光源1A、1B，但是在本發(fā)明的缺陷檢查裝置中至少具有兩個光源即可。
接著，針對光源1A、1B的配置詳細地說明。
圖2是更詳細地說明圖1的光源1A、1B的圖。
參照圖2，光源1A為板型光源，光源1B為環(huán)型光源。另外，將拍攝裝置2的焦點置于被檢查面A上的點P。光源1A、1B從具有有限尺寸的發(fā)光區(qū)域，使入射角度具有寬度，來分別發(fā)出照射光LA1、LB1。另外，拍攝裝置21在具有規(guī)定尺寸的開口區(qū)域(透鏡21)接收鏡面反射光。
入射到拍攝裝置2的鏡頭21的光在拍攝元件22上的像素PX1成像。從成像點(像素PX1)觀察被檢查面A時，在像素PX1的視場F內(nèi)包括光源1A的照射面以及光源1B的照射面(照射光LA1、LB1在視場F內(nèi)經(jīng)過)時，發(fā)射到被檢查面A上的點P的光的鏡面反射光全部在像素PX1上成像。也就是說，配置光源1A、1B，使在“成像點(像素PX1)處的視場”內(nèi)包括光源1A、1B兩者，從而在點P進行鏡面反射的光源1A、1B的鏡面反射光都能夠通過像素PX1拍攝。
拍攝裝置2光軸朝向鉛垂方向而配置在工件W的上方。在拍攝裝置2的光軸上設(shè)置半透半反鏡4。光軸1A設(shè)置在半透半反鏡4的側(cè)方。來自被檢查面A的鏡面反射光透過半透半反鏡4而入射到拍攝裝置2。
圖3為更詳細地說明圖1的主控制部件3的結(jié)構(gòu)的圖。
參照圖3，主控制部件3具有CPU(Central Processing Unit中央處理器)31、存儲器32、輸入部件33、輸出部件34、光源控制部件35、照相機控制部件36、檢查圖像存儲器37、模型圖像存儲器38、參數(shù)存儲用存儲器39。
CPU31控制主控制部件3的整體的動作。存儲器32存儲在CPU31上執(zhí)行的程序。輸入部件33輸入檢查所需的條件或參數(shù)等，例如由鍵盤或者鼠標等構(gòu)成。輸出部件34輸出檢查結(jié)果，由對于外部裝置和監(jiān)視器裝置(都未圖示)的接口電路構(gòu)成。
光源控制部件35基于來自CPU31的指令，來控制光源1A、1B的各自點亮以及熄滅和光量。照相機控制部件36也基于來自CPU31的指令，來控制拍攝裝置2的動作。由此拍攝裝置2生成檢查圖像。
檢查圖像存儲器37存儲利用各光源拍攝的被檢查面的圖像數(shù)據(jù)。模型圖像存儲器38在檢查之前存儲拍攝合格品的工件時所生成的模型圖像。此外，從拍攝裝置2送出的檢查圖像以及模型圖像經(jīng)由圖像總線分別被存儲到檢查圖像存儲器37以及模型圖像存儲器38中。
在參數(shù)存儲用存儲器39中，存儲有檢查所需的各種參數(shù)。各種參數(shù)例如為用于對后述的差分運算圖像進行二值化的二值化閾值、用于判別有無缺陷的判定用閾值、光源1A、1B的光量的調(diào)整值等。此外，這些參數(shù)值與上述模型圖像同樣，在檢查之前已被確定。
在此，CPU(Central Processing Unit中央處理單元)31、存儲器32、輸入部件33、輸出部件34、照相機控制部件36、檢查圖像存儲器37、模型圖像存儲器38、參數(shù)存儲用存儲器39，包括在圖1的缺陷識別部件30中。另外，主控制部件3所包括的這些模塊經(jīng)由CPU總線而相互進行數(shù)據(jù)的交換。
圖4是表示圖2的主控制部件3執(zhí)行的檢查處理的流程的流程圖。
參照圖4以及圖3，當開始處理時，首先，在步驟S1中，CPU31以及光源控制部件35基于存儲在參數(shù)存儲用存儲器39的條件(參數(shù))來調(diào)整光量，同時點亮光源1A、1B。
然后，在步驟S2中，CPU31以及照相機控制部件36控制拍攝裝置2。由此拍攝裝置2進行拍攝而輸出對應(yīng)于各光源的檢查圖像。檢查圖像被存儲在檢查圖像存儲器37中。
然后，在步驟S3中CPU31從模型圖像存儲器38中讀取模型圖像，生成被存儲到檢查圖像存儲器37的檢查圖像和模型圖像的差分圖像。
CPU31以通過光源1A照射被檢查面得到的檢查圖像、和對應(yīng)于該檢查圖像的模型圖像，來求出處于對應(yīng)關(guān)系的像素間的濃度值的差。利用該濃度差的值，生成表示相對于模型圖像的明度的差的程度的圖像數(shù)據(jù)。此外，對應(yīng)于各光源而生成差分圖像。
在步驟S4中，CPU31利用規(guī)定的二值化閾值，從差分圖像生成二值化圖像。對多個差分圖像中的每個進行該處理。
在步驟S41中，CPU31通過重疊多個二值化圖像，來生成合成圖像。
在步驟S5中，CPU31對合成圖像實施標簽處理(labeling process)。在此，所謂標簽處理是，通過對連結(jié)的像素賦予同樣的標簽從而將多個區(qū)域作為組來分類的處理，在圖像處理中廣為應(yīng)用。
標簽處理的手法種類繁多，在作為代表手法的利用四鄰域進行的標簽處理中，首先，在圖像上找到?jīng)]有賦予標簽的像素，對其像素賦予新的標簽。然后，相對于該像素，對在±x方向以及±y方向的四個方向上連結(jié)的像素賦予同樣的標簽。然后，對在四個方向上與賦予同樣的標簽的像素連結(jié)的像素，賦予同樣的標簽。只要圖像內(nèi)有賦予標簽的像素，就反復(fù)執(zhí)行該操作。
此外，也可以代替連結(jié)的像素，而對處于僅距離規(guī)定像素數(shù)的范圍內(nèi)的像素進行賦予同樣的標簽的處理。
在本實施方式中，通過該標簽處理，在檢查圖像中確定與模型圖像相比產(chǎn)生明度差的區(qū)域(在多個像素之中通過賦予同一標簽的像素所形成的區(qū)域)。
在步驟S6中，CPU31對每一個通過賦予同樣標簽的多個像素而形成的區(qū)域，計測該區(qū)域的面積。然后，如果計測的面積大于規(guī)定值，則CPU31判定該區(qū)域為存在凹凸缺陷的區(qū)域。而且，基于該識別結(jié)果，CPU31最終判定有無缺陷。對多個二值化圖像中的每一個進行該處理。
在步驟S7中CPU31將上述的判別結(jié)果輸出到輸出部件34。當CPU31輸出判別結(jié)果時整個處理結(jié)束。
圖5是說明第一實施方式的缺陷檢查裝置的效果的第一圖。
參照圖5，在檢查區(qū)域的端部設(shè)有缺陷D。當光源1A、1B分別將照射光LA1、LB1發(fā)射到缺陷D時，對于缺陷D的照射光LA1、LB1的入射角不同。因此，在光源1A照射缺陷D時，缺陷D中鏡面反射光未拍攝的部分(由圖1的主控制部件3識別為缺陷的部分)為缺陷部位DA1，在光源1B照射缺陷D時為缺陷部位DA2。
這樣，在點亮光源1A時和點亮光源1B時，反映到檢查圖像的缺陷的位置產(chǎn)生錯位。因此在重疊分別與光源1A、1B對應(yīng)的兩個檢查圖像而成的合成圖像中，缺陷部位的面積變大。
圖6是說明第一實施方式的缺陷檢查裝置的效果的第二圖。
參照圖6，光源為一個時，由于在檢查圖像中缺陷部位的面積較小，所以不能區(qū)別缺陷部位和白噪聲(white noise)。另一方面，通過在光源為多個時合成多個檢查圖像而使缺陷部位的面積變大，因此區(qū)別缺陷部位和白噪聲變得容易。因此在檢查區(qū)域的端部也能夠檢測出缺陷。
圖7是說明第一實施方式的缺陷檢查裝置的檢查區(qū)域的圖。
參照圖7，被檢查面A上的照射區(qū)域A1、A2分別與圖1的照射區(qū)域A1、A2對應(yīng)。照射區(qū)域A2形成為包括照射區(qū)域A1。也就是說照射區(qū)域A1至少端部與照射區(qū)域A2重合。
位置P1～P3為存在于照射區(qū)域A1、A2中的缺陷的位置。位置P2表示照射區(qū)域A1的邊界部位。
圖8是說明第一實施方式的缺陷檢查裝置對圖7所示的檢查區(qū)域進行檢查的結(jié)果的圖。
參照圖8，將在光源為一個時所得到的檢查圖像、和光源為兩個時所得到的合成圖像，與位置P1～P3建立對應(yīng)關(guān)系來表示。此外，由于主控制部件3表示是否能夠檢測出缺陷，所以在圖像的左上標上“○”(能檢測出)和“×”(不能檢測出)的某個的記號。
在僅利用光源1A、1B的一方來拍攝照射區(qū)域A1的邊界部位(位置P2)時，檢查圖像上的缺陷部位的面積較小，所以不能檢測出缺陷。與此相對，利用圖1的光源1A、1B這兩個光源來對位置P2的附近進行拍攝時，在檢查圖像中表示缺陷部位的區(qū)域的面積變大，因此能夠檢測出缺陷。另外在位置P1、P3，能夠僅用單獨的光源檢測出缺陷。
此外，在以上的說明中，表示“峰值波長(即，顏色)不同的光”作為“特性不同的照射光”，但是在本發(fā)明中，所謂“特性不同的照射光”并不僅限于上述這樣的光，例如也可以是偏振光方向或相位或強度等不同的光。
如上所述，根據(jù)第一實施方式，重疊分別與多個光源對應(yīng)的檢查圖像來進行缺陷檢查，從而能夠提高檢查區(qū)域(照射區(qū)域)的端部的缺陷的檢測精度。
(第二實施方式)第二實施方式的缺陷檢查裝置的整體結(jié)構(gòu)與圖1所示的缺陷檢查裝置100的結(jié)構(gòu)相同。因此對于第二實施方式的缺陷檢查裝置的結(jié)構(gòu)，在以后的說明中不再反復(fù)。另外，第二實施方式的缺陷檢查裝置所具備的主控制部件的框圖與圖3所示的框圖相同，所以在以后的說明中不再反復(fù)。
在圖1中的照射光LA1、LB1的峰值波長相同的點(即，特性相同)這方面，第二實施方式的缺陷檢查裝置與第一實施方式不同。另外，主控制部件3依次點亮光源1A、1B。在這些方面，第二實施方式的缺陷檢查裝置與第一實施方式的缺陷檢查裝置不同。
在照射光LA1、LB1的峰值波長相同時，不能使光源1A、1B同時點亮。其理由為，若同時點亮光源1A、1B，則會使光源的面積增加。其理由是，如圖13所示，當光源的面積增大時，雜光入射到拍攝裝置2，導(dǎo)致缺陷檢測的精度降低。因此在第二實施方式中依次點亮光源1A、1B。
圖9表示第二實施方式的缺陷檢查裝置中的檢查處理的流程的流程圖。
參照圖9以及圖4，在圖9的流程圖中，在步驟S2之后賦予步驟S21、S22這方面與圖4所示的流程圖不同。圖9的流程圖中的其他步驟中的處理與在圖4的流程圖中對應(yīng)的步驟的處理相同。因此，下面說明步驟S21、S22涉及的處理，其他的步驟中的處理的說明不再反復(fù)。
接著，參照圖9以及圖3來說明圖9的流程圖。在步驟S1中，首先點亮光源1A。于是在步驟S21中，CPU31熄滅光源1A。然后在步驟S22中，CPU31判定光源1A、1B是否已全部點亮。在全部點亮光源1A、1B時(在步驟S22為是)，處理進到步驟S3。另一方面，還沒有點亮光源1B時(在步驟S22為否)，處理再次返回到步驟S1。CPU31重復(fù)步驟S1～S21的處理，直到點亮光源1A、1B。由此依次點亮光源1A、1B。此外，也可以將點亮光源1A、1B的順序顛倒。
按照圖9所示的流程來執(zhí)行檢查處理，從而在重疊兩個檢查圖像而成的合成圖像中，缺陷部位的面積變大。因此根據(jù)第二實施方式，與第一實施方式同樣的能夠提高檢查區(qū)域的端部的缺陷的檢測精度。
另外，根據(jù)第二實施方式，不需要對每個光源變更照射光的波長。因此，在第二實施方式中，例如可取代彩色照相機而將黑白照相機用于拍攝裝置等，從而能夠提高缺陷檢查裝置的結(jié)構(gòu)的自由度。
應(yīng)該認為此次所公開的實施方式全部的內(nèi)容都是示例，并沒有限制的意思。本發(fā)明的范圍不由上述的說明表述，而是由權(quán)利要求書來表述的，應(yīng)理解為包括與權(quán)利要求等價的意思以及范圍內(nèi)的全部的變更。
權(quán)利要求
1.一種缺陷檢查裝置，對表面具有光澤的檢查對象發(fā)出光，并通過反射光檢查在上述檢查對象的表面上有無缺陷，其特征在于，具有拍攝裝置，其接收第一照射光在上述檢查對象的表面發(fā)生鏡面反射的光，從而拍攝上述檢查對象的表面而生成第一檢查圖像，并接收第二照射光在上述檢查對象的表面發(fā)生鏡面反射的光，從而拍攝上述檢查對象的表面而生成第二檢查圖像；第一光源，其以上述拍攝裝置能夠接收在上述檢查對象的表面發(fā)生鏡面反射的光的方式發(fā)出上述第一照射光；第二光源，其以上述拍攝裝置能夠接收在上述檢查對象的表面發(fā)生鏡面反射的光的方式、且以與上述第一照射光不同的角度發(fā)出上述第二照射光，上述第一以及第二光源以使第一鏡面反射區(qū)域和第二鏡面反射區(qū)域重疊的方式發(fā)出上述第一以及上述第二照射光，其中，上述第一鏡面反射區(qū)域是指上述檢查對象表面上的、上述拍攝裝置能夠接收上述第一照射光的鏡面反射光的范圍，上述第二鏡面反射區(qū)域是指上述檢查對象表面上的、上述拍攝裝置能夠接收上述第二照射光的鏡面反射光的范圍，該缺陷檢查裝置還具有主控制部件，其從上述拍攝裝置取得第一以及第二檢查圖像，并重疊上述第一以及第二檢查圖像，然后判定在上述檢查對象的表面上有無與周圍相比呈凸狀或凹狀的缺陷。
2.如權(quán)利要求1所記載的缺陷檢查裝置，其特征在于，上述第一以及第二光源在使入射角度具有寬度的狀態(tài)下從規(guī)定范圍向上述檢查對象的表面分別發(fā)出上述第一以及第二照射光，上述拍攝裝置將在上述檢查對象的表面發(fā)生鏡面反射的光接收到具有規(guī)定尺寸的開口區(qū)域中。
3.如權(quán)利要求1所記載的缺陷檢查裝置，其特征在于，上述主控制部件在重疊上述第一以及第二檢查圖像之前，對上述第一以及第二檢查圖像分別實施二值化處理。
4.如權(quán)利要求3所記載的缺陷檢查裝置，其特征在于，上述主控制部件對包含在重疊上述第一以及第二檢查圖像而成的合成圖像中的多個像素實施標簽處理，并且，在上述合成圖像中，當由上述多個像素中賦予了同一標簽的像素所形成的區(qū)域的面積大于規(guī)定值時，判定在上述區(qū)域存在缺陷。
5.如權(quán)利要求1所記載的缺陷檢查裝置，其特征在于，上述第一以及第二照射光為特性相互不同的光，上述主控制部件同時點亮上述第一以及第二光源，上述拍攝裝置根據(jù)上述特性的不同而對接收到的鏡面反射光進行分離，從而生成分別與上述第一以及第二照射光對應(yīng)的上述第一以及第二檢查圖像。
6.如權(quán)利要求5所記載的缺陷檢查裝置，其特征在于，上述特性是指峰值波長。
7.如權(quán)利要求1所記載的缺陷檢查裝置，其特征在于，上述主控制部件依次點亮上述第一以及第二光源。
8.一種缺陷檢查方法，對表面具有光澤的檢查對象發(fā)出光，并通過拍攝裝置接收反射光，從而檢查上述檢查對象的表面有無缺陷，其特征在于，具備照射步驟，利用第一光源以使上述拍攝裝置能夠接收上述第一照射光在上述檢查對象的表面發(fā)生鏡面反射的光的方式發(fā)出第一照射光，并利用第二光源以與上述第一照射光不同的角度、且以使上述拍攝裝置能夠接收上述第二照射光在上述檢查對象的表面發(fā)生鏡面反射的光的方式發(fā)出第二照射光，在上述照射步驟中，以使第一鏡面反射區(qū)域和第二鏡面反射區(qū)域重疊的方式發(fā)出上述第一以及上述第二照射光，其中，上述第一鏡面反射區(qū)域在是在上述檢查對象的表面上的由上述拍攝裝置能夠接收上述第一照射光的鏡面反射光的范圍，上述第二鏡面反射區(qū)域是在上述檢查對象的表面上的由上述拍攝裝置能夠接收上述第二照射光的鏡面反射光的范圍，還具備生成步驟，利用上述拍攝裝置，接收上述第一照射光在上述檢查對象的表面發(fā)生鏡面反射的光，從而拍攝上述檢查對象的表面而生成第一檢查圖像，接收上述第二照射光在上述檢查對象的表面發(fā)生鏡面反射的光，從而拍攝上述檢查對象的表面而生成第二檢查圖像；判定步驟，重疊上述第一以及第二檢查圖像，并判定在上述檢查對象的表面有無與周圍相比呈凸狀或凹狀的缺陷。
9.如權(quán)利要求8所記載的缺陷檢查方法，其特征在于，上述第一以及第二光源在使入射角度具有寬度的狀態(tài)下從規(guī)定范圍向上述檢查對象的表面分別發(fā)出上述第一以及第二照射光，上述拍攝裝置將在上述檢查對象的表面發(fā)生鏡面反射的光接收到具有規(guī)定尺寸的開口區(qū)域中。
10.如權(quán)利要求8所記載的缺陷檢查方法，其特征在于，還具有二值化處理步驟，在進行上述判定步驟之前，對上述第一以及第二檢查圖像分別實施二值化處理。
11.如權(quán)利要求10所記載的缺陷檢查方法，其特征在于，在上述判定步驟中，對包含在重疊上述第一以及第二檢查圖像而成的合成圖像中的多個像素實施標簽處理，并且，在上述合成圖像中，當由上述多個像素中賦予了同一標簽的像素所形成的區(qū)域的面積大于規(guī)定值時，判定在上述區(qū)域存在缺陷。
12.如權(quán)利要求8所記載的缺陷檢查方法，其特征在于，上述第一以及第二照射光為特性相互不同的光，在上述照射步驟中，同時點亮上述第一以及第二光源，在上述生成步驟中，上述拍攝裝置根據(jù)上述特性的不同而對接收到的鏡面反射光進行分離，從而生成分別與上述第一以及第二照射光對應(yīng)的上述第一以及第二檢查圖像。
13.如權(quán)利要求12所記載的缺陷檢查方法，其特征在于，上述特性是指峰值波長。
14.如權(quán)利要求8所記載的缺陷檢查方法，其特征在于，在上述照射步驟中，依次點亮上述第一以及第二光源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠提高對檢查區(qū)域的端部的缺陷檢查的精度的缺陷檢查裝置以及缺陷檢查方法。光源(1A、1B)以使彼此的照射區(qū)域(檢查區(qū)域)的端部重疊的方式分別發(fā)出照射光(LA1、LB1)。拍攝裝置(2)接收鏡面反射光(LA2、LB2)而生成分別與光源(1A、1B)對應(yīng)的兩個圖像。主控制部件(3)合成兩個圖像并判定有無缺陷。照射光(LA1、LB1)從相互不同的方向發(fā)射到被檢查面(A)，從而使各圖像中表示缺陷的區(qū)域的位置稍微錯位。因此，在各圖像中，即使表示缺陷的區(qū)域的面積小，但通過重疊兩個圖像，也能夠使在合成后的圖像中表示缺陷部的區(qū)域的面積變大。由此能夠提高對檢查區(qū)域的端部的缺陷檢測的精度。
文檔編號G06T1/00GK101034069SQ20071008620
公開日2007年9月12日 申請日期2007年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月10日
發(fā)明者岡部浩史, 金谷義宏, 松本俊彥 申請人:歐姆龍株式會社