專利名稱：通孔內(nèi)異物檢查方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通孔內(nèi)異物檢查方法和裝置，具體地說(shuō)，涉及適宜檢查直徑為幾十微米的通孔內(nèi)部有無(wú)異物的方法和裝置。
該檢查裝置通常的結(jié)構(gòu)如

圖14所示，采用將開孔的工件1配置在固定位置，其下方配置光源2，并且其上方配置顯微鏡單元與面積傳感攝像機(jī)4一體化的圖像獲取裝置的結(jié)構(gòu)。圖像獲取裝置可以通過(guò)Z軸自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)5升降，并且面積傳感攝像機(jī)4通過(guò)自動(dòng)聚焦單元6與圖像處理裝置7連接。通過(guò)這樣的檢查裝置，對(duì)形成圖15所示的開有多個(gè)通孔8的工件1進(jìn)行攝像，獲取的圖像以通孔8為一個(gè)單位，通過(guò)比較基準(zhǔn)通孔的像素面積與測(cè)定像素面積，進(jìn)行通孔的好壞判定。例如，通孔8存在異物的場(chǎng)合下，由于透過(guò)的光量減少，從而測(cè)定像素面積變小，一定閾值以下的像素面積的通孔8判定為有缺陷。
但是，上述傳統(tǒng)的方法，當(dāng)通孔數(shù)很多時(shí)有花費(fèi)過(guò)多的檢查時(shí)間的問(wèn)題，而且，在獲取高倍率的圖像時(shí)，對(duì)裝置的機(jī)械精度的要求很嚴(yán)格，因而制作費(fèi)用變高。即，由于焦點(diǎn)深度變窄，上述的自動(dòng)聚焦單元6和Z軸自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)5變得必要，并且由于視野范圍變窄，要求裝載工件1的工作臺(tái)定位精度高。而且，在進(jìn)行通孔內(nèi)異物檢查時(shí)，使用傳統(tǒng)的面積傳感攝像機(jī)的攝像方法中由于限制了像素的數(shù)目，從而限制了分辨率，特別是在透光性異物的情況下很難進(jìn)行識(shí)別，有將次品作為合格品檢出的可能性。
針對(duì)上述傳統(tǒng)的問(wèn)題點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供能夠低成本、高精度、高速度檢查通孔內(nèi)異物的通孔內(nèi)異物檢查方法及裝置。
利用具有上述結(jié)構(gòu)的線傳感攝像機(jī)，在大范圍獲取圖像、進(jìn)行高分辨率判定的同時(shí)，可以一次處理多個(gè)通孔、設(shè)定較少的圖像獲取次數(shù)及工作臺(tái)移動(dòng)次數(shù)等，從而能夠縮短循環(huán)周期。此外，由于不是逐個(gè)通孔地獲取圖像，能夠設(shè)計(jì)出省卻了圖像獲取時(shí)工作臺(tái)的定位精度、高倍率的自動(dòng)聚焦功能的必要性等過(guò)剩的功能的裝置。同樣，使用線傳感攝像機(jī)也能夠縮短檢查的循環(huán)周期。
另外，本發(fā)明可以這樣構(gòu)成，以便通過(guò)面積傳感攝像機(jī)，以單個(gè)通孔為單位或包括多個(gè)通孔的組為單位，獲取透過(guò)多個(gè)同一尺寸的通孔的光線作為圖像數(shù)據(jù)，相互比較上述圖像數(shù)據(jù)中與各個(gè)通孔對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)的大小，進(jìn)行異物有無(wú)的判定。
在上述這些情況下，可以這樣構(gòu)成本發(fā)明，以便在對(duì)與上述通孔對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)和判定之后，相互比較光接收區(qū)的面積，或者對(duì)上述光接收區(qū)的面積進(jìn)行編號(hào)，相互比較編號(hào)后光接收區(qū)的面積，進(jìn)行異物有無(wú)的判定。
另外，本發(fā)明的通孔內(nèi)異物檢查方法也可以這樣構(gòu)成，以便通過(guò)線傳感攝像機(jī)的相對(duì)的平行移動(dòng)，獲取透過(guò)多個(gè)同一尺寸的通孔的光線作為圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)相鄰?fù)字g的光接收區(qū)差別的大小，比較接收上述圖像數(shù)據(jù)中各個(gè)透過(guò)光線的區(qū)域的大小，進(jìn)行異物有無(wú)的判定。
另外，本發(fā)明的通孔內(nèi)異物檢查方法也可以這樣構(gòu)成，以便通過(guò)在使上述線傳感攝像機(jī)或上述面積傳感攝像機(jī)的攝像焦點(diǎn)離開上述工件的表面的情況下進(jìn)行攝像來(lái)執(zhí)行檢查。
另外，本發(fā)明的通孔內(nèi)異物檢查方法也可以這樣構(gòu)成，以便通過(guò)在使上述線傳感攝像機(jī)或上述面積傳感攝像機(jī)的攝像焦點(diǎn)離開上述工件的表面的情況下進(jìn)行攝像，從而擴(kuò)大所述透過(guò)的光線的攝像面積。
本發(fā)明的通孔內(nèi)異物檢查裝置可以包括設(shè)置在開有多個(gè)通孔的工件的一側(cè)的光源和設(shè)置在所述工件的另一側(cè)的線傳感攝像機(jī)，所述工件設(shè)置在所述光源和所述線傳感攝像機(jī)之間；平行移動(dòng)機(jī)構(gòu)，它使上述工件和線傳感攝像機(jī)相對(duì)平行移動(dòng)，以便使上述線傳感攝像機(jī)可以一次檢測(cè)透過(guò)多個(gè)通孔的光線；以及圖像處理裝置，它接收由上述線傳感攝像機(jī)提供的圖像信號(hào)，以便獲得與上述工件內(nèi)的多個(gè)通孔對(duì)應(yīng)的多個(gè)2值化圖像數(shù)據(jù)，其中，所述圖像處理裝置配備有根據(jù)與各個(gè)通孔對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)之間的偏差判定通孔內(nèi)有無(wú)異物的判定裝置。
此外，本發(fā)明的通孔內(nèi)異物檢查裝置還可以包括設(shè)置在開有多個(gè)通孔的工件的一側(cè)的光源和設(shè)置在所述工件的另一側(cè)的面積傳感攝像機(jī)，所述工件設(shè)置在所述光源和所述面積傳感攝像機(jī)之間；平行移動(dòng)機(jī)構(gòu)，它使上述工件和面積傳感攝像機(jī)相對(duì)平行移動(dòng)，以便使上述面積傳感攝像機(jī)可以檢測(cè)透過(guò)所述多個(gè)通孔中每一個(gè)單獨(dú)的通孔的光線或者一次檢測(cè)透過(guò)所述多個(gè)通孔的光線；以及圖像處理裝置，它接收由上述面積傳感攝像機(jī)提供的圖像信號(hào)，以便獲得與上述工件內(nèi)的多個(gè)通孔對(duì)應(yīng)的多個(gè)2值化圖像數(shù)據(jù)，其中，所述圖像處理裝置配備有根據(jù)與各個(gè)通孔對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)之間的偏差判定通孔內(nèi)有無(wú)異物的判定裝置。
另外，本發(fā)明的通孔內(nèi)異物檢查裝置也可以這樣構(gòu)成，以便這樣設(shè)定上述傳感攝像機(jī)和上述工件的相對(duì)位置，使得上述線傳感攝像機(jī)或上述面積傳感攝像機(jī)的攝像焦點(diǎn)離開上述工件的表面。
另外，本發(fā)明的通孔內(nèi)異物檢查裝置也可以這樣構(gòu)成，以便這樣設(shè)定上述傳感攝像機(jī)和上述工件的相對(duì)位置，使得上述線傳感攝像機(jī)或上述面積傳感攝像機(jī)的攝像焦點(diǎn)離開上述工件的表面，從而可以在擴(kuò)大所述透過(guò)的光線的攝像面積的情況下進(jìn)行攝像。
圖2是同一裝置的重要部分的透視圖。
圖3是表示根據(jù)實(shí)施例的裝置采用的線傳感攝像機(jī)與工件關(guān)系的圖。
圖4是通過(guò)根據(jù)實(shí)施例的裝置獲取圖像的原理圖和透過(guò)通孔獲得的圖像實(shí)例。
圖5是一般的獲取圖像的原理圖和透過(guò)通孔獲得的圖像實(shí)例。
圖6是通過(guò)根據(jù)實(shí)施例的裝置進(jìn)行處理作業(yè)過(guò)程的流程圖。
圖7是圖像匹配的說(shuō)明圖。
圖8是檢查光接收區(qū)數(shù)目的流程圖和測(cè)量的圖像的實(shí)例。
圖9是從工件獲取的圖像實(shí)例的說(shuō)明圖。
圖10是表示工件的通孔位置與面積值的關(guān)系的趨勢(shì)的圖。
圖11是相鄰面積判定處理的基本流程圖。
圖12是表示同一流程圖中相鄰面積判定的具體處理的流程圖。
圖13是表示檢查結(jié)果的正方向和逆方向的通孔位置與通孔面積值的關(guān)系的圖。
圖14是傳統(tǒng)的異物檢查裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖15是通過(guò)傳統(tǒng)裝置進(jìn)行檢查的說(shuō)明圖。
圖1是根據(jù)實(shí)施例實(shí)施通孔內(nèi)異物檢查方法的檢查裝置的方框圖，圖2是同一裝置的主要部分的透視圖。如這些圖所示，基本的結(jié)構(gòu)為，多個(gè)通孔成列狀排列的平板狀工件10的下部配置有光源12，從背面向通孔照射光。另一方面，工件10的上部配置了多個(gè)像素成列狀排列的線傳感攝像機(jī)14，后者具有許多諸如CCD(電荷耦合器件)元件或C-MOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)元件的攝像元件，通過(guò)該線傳感攝像機(jī)14使透過(guò)通孔的光成像。從而，通過(guò)工件10的一個(gè)平面?zhèn)扰渲玫墓庠?2向工件10照射光，通過(guò)跨過(guò)上述工件10、在與光源12相對(duì)的一側(cè)配置的線傳感攝像機(jī)14進(jìn)行拍攝。然后，如圖3所示，通過(guò)該線傳感攝像機(jī)14和上述光源12相對(duì)于工件10作平行移動(dòng)，拍攝所述透過(guò)的光線的平面圖像。通孔內(nèi)有異物的情況下，利用異物擋住光線時(shí)圖像數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)通孔的光接收區(qū)的面積值變小的特性檢查出異物。實(shí)施例中，線傳感攝像機(jī)14采用大約5000像素的視野寬度來(lái)獲取圖像。通過(guò)使用該線傳感攝像機(jī)14，提高分辨率，每個(gè)像素的分辨率能夠提高到約3μm。另外，圖示的例子中，要同時(shí)檢查3個(gè)工件10，為此設(shè)置了3對(duì)光源12和線傳感攝像機(jī)14。當(dāng)然也可以構(gòu)成一個(gè)單元的檢查結(jié)構(gòu)。
為了能夠通過(guò)使線傳感攝像機(jī)14相對(duì)于工件10作平行移動(dòng)來(lái)獲取平面圖像，如圖1、2所示的實(shí)施例中，工件10裝載在XY工作臺(tái)16上，沿著與像素列垂直的方向移動(dòng)和掃描。
為了在XY工作臺(tái)16的固定位置配置工件10，使用夾持工件10的固定夾具18。夾具18由下夾具18D和上夾具18U組成并通過(guò)適當(dāng)?shù)墓潭ㄑb置定位在工作臺(tái)的固定位置并固定。夾具18中形成有與工件10的通孔列對(duì)應(yīng)的狹縫20，透過(guò)的光通過(guò)狹縫20被線傳感攝像機(jī)14獲取，并且，使XY工作臺(tái)16的下方配置的光源12形成線狀的照明。另外，工作臺(tái)下部安裝有擴(kuò)散板22，緩和來(lái)自光源12的光的強(qiáng)度不均，使光均勻地照射在通孔列上。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)工件10在XY工作臺(tái)16上的移動(dòng)，線傳感攝像機(jī)14能夠拍攝到透過(guò)通孔列的光，該圖像數(shù)據(jù)輸入圖像處理裝置24，通過(guò)內(nèi)置的判定裝置判定通孔內(nèi)有無(wú)異物。在獲取圖像時(shí)，如果是透光性的異物，由于判定變得困難，因而在本實(shí)施例中，把線傳感攝像機(jī)14的焦點(diǎn)位置設(shè)定成與上述工件10的表面位置不一致，而是離開工件的表面位置。即，線傳感攝像機(jī)14的位置相對(duì)于工件10的通孔，設(shè)定成比焦距L長(zhǎng)的(L+α)，使透過(guò)光的拍攝面積明顯擴(kuò)大。
圖4表示了該原理，圖5表示了比較的例子。首先，線傳感攝像機(jī)14配備有多個(gè)CCD元件成直線狀排列的傳感器本體26；近攝環(huán)部分28；以及光學(xué)透鏡系統(tǒng)30(參照?qǐng)D4)。一般來(lái)說(shuō)，在設(shè)定傳感攝像機(jī)的場(chǎng)合，如圖5(1)所示，通過(guò)調(diào)整近攝環(huán)部分28而配置成使焦點(diǎn)與工件10上形成的通孔32的開口的平面一致(焦距L)，獲取與通孔32的開口的尺寸一致的圖像。但是，在本實(shí)施例中，焦點(diǎn)位置設(shè)定在工件10的表面位置的上方(傳感器側(cè))。從而，獲取的圖像處于聚焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，如圖5(2)所示，檢查出由于通孔內(nèi)異物遮蔽透過(guò)光而形成的例如2個(gè)像素面積大小的區(qū)域，而在本實(shí)施例中，如圖4(2)所示，能夠檢查出8個(gè)像素面積大小的區(qū)域。換句話說(shuō)，處于聚焦?fàn)顟B(tài)時(shí)僅僅檢查出通孔32的開口部分的透過(guò)光。但是，在離焦?fàn)顟B(tài)的本實(shí)施例的情況下，雖然每個(gè)單位面積的光的強(qiáng)度降低，獲取的圖像中與通孔32對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)的面積值變大，同樣，異物面積也明顯變大。從而，根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，測(cè)定值即透過(guò)光量的面積值X可以表示成下式。
X＝(S-α)β式中，S是對(duì)應(yīng)通孔32的光接收區(qū)的面積值，α是異物區(qū)域的面積值，β表示離焦效果的面積擴(kuò)大率(β＞1)。β＝1時(shí)為聚焦與工作表面一致的情況。
從而，積極地將線傳感攝像機(jī)14的焦點(diǎn)位置設(shè)定成與上述工件10的通孔32不一致、而是錯(cuò)開的狀態(tài)，通過(guò)離焦效果明顯擴(kuò)大拍攝圖像，因而提高檢測(cè)出異物的能力。
上述線傳感攝像機(jī)14的檢測(cè)信號(hào)輸入由計(jì)算機(jī)組成的圖像處理裝置24，求出與工件10內(nèi)的包括多個(gè)通孔32的列或規(guī)定區(qū)對(duì)應(yīng)的多個(gè)2值圖像數(shù)據(jù)。該圖像處理裝置24設(shè)置有這樣的判定裝置，該裝置能夠執(zhí)行根據(jù)上述的2值圖像數(shù)據(jù)、對(duì)與各個(gè)通孔32對(duì)應(yīng)的塊的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)并判定其是否與設(shè)定值相同的判定處理；以及比較相鄰面積、判定異物有無(wú)的判定處理。
圖6表示一系列的處理流程。即，具有判定裝置的圖像處理裝置24，通過(guò)線傳感攝像機(jī)14一次獲得包含多個(gè)檢查范圍的區(qū)域的圖像(步驟100)，為了修正檢查范圍的位置進(jìn)行圖像匹配(步驟200)。根據(jù)圖像匹配，與基準(zhǔn)圖像有位置偏差時(shí)進(jìn)行檢查范圍的位置修正(步驟300)，作為檢查的前處理，對(duì)攝制的圖像進(jìn)行2值化處理(步驟400)。到此為止為由圖像處理裝置24進(jìn)行的處理過(guò)程。然后轉(zhuǎn)移到好壞判定處理，首先，為了確認(rèn)是否存在規(guī)定數(shù)目的通孔，把對(duì)應(yīng)于各個(gè)通孔32的光接收區(qū)作為一個(gè)塊，對(duì)其數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，判斷所開孔數(shù)是否為規(guī)定的通孔數(shù)目(步驟500)。然后，最終進(jìn)行與相鄰面積的比較處理、根據(jù)異物的有無(wú)作出好壞判斷(步驟600)。
以下說(shuō)明各個(gè)步驟的具體處理內(nèi)容。首先，在每次檢查開始、或每次獲取圖像時(shí)，相對(duì)于基準(zhǔn)圖像發(fā)生位置偏差的場(chǎng)合，由于作為檢查對(duì)象的通孔32可能偏出檢查范圍，因而進(jìn)行步驟200的圖像匹配處理以便修正該位置偏差。如圖7(a)所示，以工件10的標(biāo)準(zhǔn)的圖像獲取范圍(二點(diǎn)線定位)為基準(zhǔn)圖像，計(jì)算出工件10中設(shè)定的搜索圖案(●)與將原先基準(zhǔn)圖像中設(shè)定的包圍通孔列的檢查范圍(一點(diǎn)線定位)的相對(duì)距離，在如圖7(b)所示、獲取的圖像發(fā)生位置偏差的場(chǎng)合，移動(dòng)、調(diào)整檢查范圍，使得搜索圖案與檢查范圍的相對(duì)位置間隔一致，如圖7(c)所示，進(jìn)行位置修正使得作為檢查對(duì)象的通孔列進(jìn)入檢查范圍。
步驟400的自動(dòng)2值化處理是一般在圖像處理中進(jìn)行的，但在線傳感攝像機(jī)中進(jìn)行該處理是為了區(qū)別被來(lái)自通孔的透過(guò)光感光的CCD元件與不感光的CCD元件，以便進(jìn)行圖像測(cè)量、獲得面積值等的特征量。這里所說(shuō)的自動(dòng)2值，不是指固定2值化的電平，而是能夠?qū)?yīng)光量多少的變化，自動(dòng)調(diào)整2值電平的功能。
到此為止的處理為通過(guò)圖像處理裝置24進(jìn)行的處理過(guò)程，通過(guò)上述處理獲得的圖像數(shù)據(jù)輸入判定裝置，首先進(jìn)行步驟500的光接收區(qū)數(shù)目的計(jì)數(shù)處理，然后進(jìn)行步驟600的相鄰面積判定處理，進(jìn)行好壞判定。光接收區(qū)數(shù)目的計(jì)數(shù)處理比較上述檢查范圍內(nèi)滿足一定條件的光接收區(qū)部分的數(shù)目以確定它們是否相同。具體的檢查流程如圖8(1)所示。為了對(duì)能夠識(shí)別為與各個(gè)通孔32對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，首先檢查出滿足條件的光接收區(qū)(步驟510)。上述條件為測(cè)量對(duì)象的顏色、測(cè)量對(duì)象面積的上限值、測(cè)量對(duì)象面積的下限值。由于測(cè)量對(duì)象的顏色通過(guò)2值化處理，可以選擇“白”或“黑”。如果面積值超出測(cè)量對(duì)象面積的上限值或下限值，則判斷其不是光接收區(qū)。
例如，圖8(2)所示，檢查出5個(gè)光接收區(qū)候補(bǔ)，其面積用括弧內(nèi)的數(shù)字表示，當(dāng)面積的下限值為100，上限值為800時(shí)，滿足條件的光接收區(qū)的數(shù)目為3。如此檢查出合乎條件的光接收區(qū)的數(shù)目后，將該數(shù)目與設(shè)定值比較(步驟520)。設(shè)定值為必須包括在檢查范圍內(nèi)的通孔數(shù)目的規(guī)定值。如果通孔數(shù)目與規(guī)定值一致，則轉(zhuǎn)移到(步驟530)好壞判斷的相鄰面積判定處理(步驟600)。如果不一致，則視為通孔數(shù)不合格而進(jìn)行檢查終止處理(步驟540)。
這樣的光接收區(qū)計(jì)數(shù)處理不僅可以防止后續(xù)的相鄰面積判定中的漏檢，而且可以用于檢查對(duì)象工件的規(guī)格的判定，進(jìn)一步減少無(wú)謂的圖像處理。即，在進(jìn)行相鄰?fù)字g相互比較的判定處理(步驟600)中，檢查范圍內(nèi)的光接收區(qū)全部不合格的情況下，相對(duì)的比較值(面積值差)全部變小，不能判定為不合格，有發(fā)生異物漏檢的危險(xiǎn)性，通過(guò)在該處理之前進(jìn)行光接收區(qū)數(shù)目的計(jì)數(shù)處理，能夠防止漏檢的發(fā)生。并且，由于檢查范圍可以設(shè)定成多個(gè)、各個(gè)檢查范圍單位中可以設(shè)定光接收區(qū)(通孔)數(shù)目，根據(jù)獲取圖像中的檢查范圍的組合，可以簡(jiǎn)單地判別工件的規(guī)格。例如，可以判別檢查范圍數(shù)為3、在各個(gè)檢查范圍的光接收區(qū)(通孔)數(shù)目設(shè)定為50、50、50的工件與光接收區(qū)數(shù)目設(shè)定為30、30、30的工件，或檢查范圍數(shù)為2、光接收區(qū)數(shù)目設(shè)定為30、20的工件等。而且，光接收區(qū)數(shù)目與設(shè)定值不一致時(shí)，對(duì)該工件進(jìn)行檢查終止的處理(步驟540)，從而減輕圖像處理裝置24的處理負(fù)擔(dān)，并能夠因此縮短處理時(shí)間。
上述光接收區(qū)數(shù)目計(jì)數(shù)處理完成后，接著進(jìn)行步驟600的相鄰面積判定處理，該步驟不將每個(gè)光接收區(qū)與基準(zhǔn)面積值(上限值、下限值)比較，而是求出與相鄰?fù)?2對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)之間的面積差，根據(jù)該面積差是否在設(shè)定面積差以上來(lái)進(jìn)行好壞的判定。即，分別求出獲取圖像的各個(gè)檢查范圍中與各個(gè)通孔對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)的面積。例如，如圖9所示，求出No.1350、No.2330、No.3250、No.4330……，計(jì)算出這樣檢查出的光接收區(qū)的面積差。如果該面積差在基準(zhǔn)值以內(nèi)，則更新一個(gè)作為對(duì)象的通孔并同樣計(jì)算出面積差。如果該面積差超出基準(zhǔn)值，則以外徑較大的一個(gè)為基準(zhǔn)，將該外徑較大的通孔面積與下一個(gè)測(cè)量的光接收區(qū)面積比較。例如，面積差的基準(zhǔn)值為“50”時(shí)，No.1與No.2的面積差是“-20”為合格，接著進(jìn)行一次更新、求出No.2和No.3的面積差。該差為“80”，由于這時(shí)超出了基準(zhǔn)值，面積較大的No.2為合格、面積較小的No.3為不合格。接著，將合格的No.2與No.4作為比較對(duì)象進(jìn)行比較。從而，可以利用由于異物的存在使光接收區(qū)面積變小的特性進(jìn)行好壞判定。
獲取的圖像中，如果作為檢查對(duì)象的通孔32的光接收區(qū)面積值非常小，那么，異物檢測(cè)條件變得嚴(yán)格。結(jié)果，由于例如工件的彎曲等引起的各工件的個(gè)別狀態(tài)，或許在每次攝制圖像時(shí)，與各個(gè)通孔對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)面積會(huì)發(fā)生變化。從而，如圖10所示，由于預(yù)先用光接收區(qū)面積的絕對(duì)值設(shè)定了進(jìn)行好壞判定的閾值，會(huì)發(fā)生雖然實(shí)際上沒有異物但是由于面積值小而誤檢(圖10的A處)、或雖然有不合格處但是由于光接收區(qū)面積值大而不能檢測(cè)出不合格處(圖10的B處)的情況。因而，本實(shí)施例中，通過(guò)比較與相鄰?fù)?2對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)之間的面積值，沒有工件彎曲的情況等所謂的傾向值的影響，可以進(jìn)行沒有誤檢的穩(wěn)定的檢查。
從No.1到No.n進(jìn)行正向判定處理，然后，從No.n到No.1進(jìn)行反向判定處理。然后，在最后的合格或不合格判定中(步驟640)獲得正向和反向測(cè)量結(jié)果的AND(邏輯與)。甚至當(dāng)作為檢查對(duì)象的多個(gè)通孔32不排列成行時(shí)，如果在同一檢查范圍內(nèi)檢查對(duì)象具有相同的尺寸，那么也可以用類似的方式處理。在這種情況下，可以利用圖像處理裝置的編號(hào)功能，以便按照編號(hào)的次序獲得光接收區(qū)之間的面積差值。采用根據(jù)其坐標(biāo)將它們按次序編號(hào)的方法進(jìn)行所述編號(hào)。
相鄰面積判定處理的具體例子的流程如圖11所示。首先將第一階段的光接收區(qū)(通孔)數(shù)目的計(jì)數(shù)和判定處理(步驟500)中判定為合格(OK)的工件10作為面積判定對(duì)象，開始進(jìn)行處理(步驟530)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)其中通孔排成一列的檢查對(duì)象進(jìn)行檢查。在這種情況下，利用圖像處理裝置24的編號(hào)(號(hào)碼賦予)功能。
相鄰?fù)椎墓饨邮諈^(qū)面積判定的具體處理流程如圖12所示。分別計(jì)算掃描工件所獲取的圖像中的檢查范圍內(nèi)與多個(gè)通孔對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)的面積值，首先，為了進(jìn)行第一次判定而設(shè)定參數(shù)(步驟621)。No.1的通孔的光接收區(qū)面積值設(shè)定為參數(shù)A，用于作為比較對(duì)象的通孔的光接收區(qū)面積值，作為檢查對(duì)象的相鄰的No.2的通孔的光接收區(qū)面積值設(shè)定為參數(shù)B。為了進(jìn)行后續(xù)的判定，為了轉(zhuǎn)移與下次判定用的檢查對(duì)象的通孔對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)而進(jìn)行變量設(shè)定(步驟622)，然后，進(jìn)行相鄰?fù)?2的光接收區(qū)之間面積的比較(步驟623)。該比較處理通過(guò)上述光接收區(qū)面積值的差(A-B)與規(guī)定值比較、基于下式進(jìn)行判定。
|A-B|≤規(guī)定值規(guī)定值可以根據(jù)通孔10的尺寸和異物尺寸等設(shè)定。
當(dāng)各光接收區(qū)的面積差值在規(guī)定值以內(nèi)時(shí)，A通孔判定為合格品，同時(shí)參數(shù)B變換成A(步驟624)。另外，當(dāng)所述光接收區(qū)的面積差值超過(guò)規(guī)定值時(shí)，比較A和B的面積值(步驟625)，對(duì)應(yīng)于具有小面積值的光接收區(qū)的通孔被判定為不合格通孔。這是由于異物的存在使面積值變小。A＜B的情況下，A成為不合格點(diǎn)，將B更新成下一次的比較對(duì)象通孔(步驟626)。A＞B的情況下，B成為不合格點(diǎn)，繼續(xù)維持A作為下一次檢查的比較對(duì)象通孔(步驟627)。通過(guò)轉(zhuǎn)移檢查對(duì)象的通孔(步驟628)，重復(fù)上述操作直到通孔數(shù)目達(dá)到設(shè)定的通孔數(shù)目為止(步驟629)。
相鄰?fù)坠饨邮諈^(qū)面積的判定處理沿著通孔列的正方向和逆方向進(jìn)行，該實(shí)際的測(cè)定結(jié)果如表1和2所示。該結(jié)果是在通孔數(shù)為13、規(guī)定值為100的情況下得出的。表1表示正方向的情況，表2表示逆方向的情況。另外，圖13(1)是表示正方向的通孔位置與通孔光接收區(qū)面積值的關(guān)系的圖，圖13(2)是表示逆方向的通孔位置與通孔光接收區(qū)面積值的關(guān)系的圖。表1《正方向相鄰面積判定》

表2《逆方向相鄰面積判定》


表1中，首先，通孔位置No.2成為檢查對(duì)象(成為B)，進(jìn)行No.1(A)和No.2(B)的比較，由于面積差在規(guī)定值以內(nèi)，No.1判定為合格，No.3成為檢查對(duì)象時(shí)，No.2和No.3進(jìn)行比較，由于同樣光接收區(qū)面積差在規(guī)定值以內(nèi)，No.2判定為合格。No.3和No.4比較時(shí)，面積差為161，由于No.4的面積值大，根據(jù)步驟626，No.4判定為合格，No.3判定為不合格。另外，例如，No.7成為檢查對(duì)象時(shí)，由于比較對(duì)象No.6的通孔對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)面積大(A＞B)，No.7判定為不合格，No.6成為下一次的比較對(duì)象。以下進(jìn)行相同的判定處理。另外，表2所示的逆方向的判定中，No.13(成為B)和No.12(成為A)比較時(shí)，由于偏差為108且B＞A，根據(jù)步驟626，No.13判定為不合格，No.12判定為合格。通過(guò)這樣的處理，求出在正方向和逆方向上表1、2所示的判定結(jié)果。
這種判定處理用于最終的通孔位置的好壞判定。如步驟640(圖)所示，采用正方向、逆方向的測(cè)定結(jié)果的AND(邏輯與)，進(jìn)行最終的好壞判定。該判定處理的結(jié)果如下表所示。表3



從而，分別進(jìn)行正方向、逆方向的好壞判定，通過(guò)采用它們的AND(邏輯與)，正確地進(jìn)行開始通孔、終端通孔的好壞判定。
根據(jù)上述實(shí)施例的通孔內(nèi)異物檢查方法及裝置，線傳感攝像機(jī)14對(duì)開有多個(gè)通孔的工件10進(jìn)行掃描，一次獲取包含多個(gè)檢查范圍的區(qū)域，對(duì)獲取的圖像中設(shè)定的每個(gè)檢查范圍，求出由來(lái)自各個(gè)通孔的透過(guò)光形成的光接收區(qū)的數(shù)目和光接收區(qū)的面積，與以單個(gè)通孔為單位進(jìn)行比較的檢查處理相比較，處理速度可以顯著加快。即，大范圍地獲取圖像，一次處理多個(gè)通孔。雖然也取決于工件的形狀，現(xiàn)在可以一次獲取與大約300個(gè)通孔對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)，可獲得非常高的效率。另外，這時(shí)由于錯(cuò)開了線傳感攝像機(jī)14的焦點(diǎn)位置進(jìn)行拍攝，通孔內(nèi)的異物即使是透明物，與正常的通孔的光接收區(qū)面積的差變大，可以容易地進(jìn)行比較判定。檢查出的透明異物的大小(面積)達(dá)到基準(zhǔn)通孔的光接收區(qū)面積的15％以上。另外，如果是有色異物，可以檢查出更小的異物。
在異物判定時(shí)，由于首先判定檢查范圍內(nèi)的光接收區(qū)數(shù)目是否設(shè)定的通孔數(shù)目，可以防止第二判定處理中的相鄰?fù)椎墓饨邮諈^(qū)面積判定中的漏檢的發(fā)生。如果不能識(shí)別設(shè)定的通孔數(shù)目的光接收區(qū)，終止對(duì)該工件10的檢查作業(yè)，從而減輕圖像處理裝置24的處理負(fù)擔(dān)。并且，對(duì)具有正規(guī)的通孔數(shù)目的工件，求出與其相鄰?fù)椎墓饨邮諈^(qū)的面積差，不判斷各個(gè)通孔的光接收區(qū)的面積值，而是與相鄰?fù)椎墓饨邮諈^(qū)面積值進(jìn)行比較，從而可以防止由工件彎曲等引起的誤檢和漏檢的發(fā)生。
應(yīng)當(dāng)指出，由于離焦使異物檢查條件變得嚴(yán)格，在不同的工件之間或者在獲取圖像時(shí)，與通孔對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)的面積可能發(fā)生變化。因此，在單純將通孔的光接收區(qū)面積值與作為閾值的基準(zhǔn)面積值進(jìn)行比較、判斷好壞的情況下，有發(fā)生誤檢漏檢的危險(xiǎn)性，而在進(jìn)行相鄰?fù)椎墓饨邮諈^(qū)之間的面積值相互比較的處理中，可以獲得穩(wěn)定的檢查。
應(yīng)當(dāng)指出，上述方法也適用于不使用線傳感攝像機(jī)，而使用面積傳感攝像機(jī)的情況。該裝置的結(jié)構(gòu)可以通過(guò)用面積傳感攝像機(jī)取代圖1中的線傳感攝像機(jī)14而實(shí)現(xiàn)。在使用面積傳感攝像機(jī)拍攝工件的情況下，可以將通孔32作為一個(gè)單位拍攝，但為了提高速度，最好一次獲取多個(gè)通孔組的拍攝數(shù)據(jù)。面積傳感攝像機(jī)被透過(guò)通孔的光感光，將對(duì)應(yīng)各個(gè)通孔32的光接收區(qū)2值化，可以通過(guò)計(jì)算單位攝像元件求出光接收區(qū)面積值。從而，每個(gè)通孔32的光接收區(qū)面積作為一個(gè)塊、求出塊的數(shù)目，與基準(zhǔn)數(shù)目進(jìn)行比較，判斷其是否相同。然后，與各個(gè)通孔對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)的面積值之間相互比較，可以判斷異物的有無(wú)。該判定處理與上述采用線傳感攝像機(jī)14獲取圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的處理過(guò)程相同。
根據(jù)上述實(shí)施例，不一定采用線傳感攝像機(jī)14而是采用面積傳感攝像機(jī)，由此，按照與上述類似的方法，將所述各光接收區(qū)的大小彼此相互比較，也可以對(duì)通孔32是否存在異物作出精確的判定。甚至當(dāng)工件10彎曲時(shí)，也能夠用比傳統(tǒng)方法簡(jiǎn)單的設(shè)備結(jié)構(gòu)，獲得高精度的異物檢查效果。
權(quán)利要求
1.一種通孔內(nèi)異物檢查方法，其特征在于通過(guò)線傳感攝像機(jī)的相對(duì)的平行移動(dòng)，獲取透過(guò)多個(gè)同一尺寸的通孔的光作為圖像數(shù)據(jù)，相互比較接收上述圖像數(shù)據(jù)中各個(gè)透過(guò)光線的區(qū)域的大小，進(jìn)行異物有無(wú)的判定。
2.一種通孔內(nèi)異物檢查方法，其特征在于通過(guò)面積傳感攝像機(jī)，以單個(gè)通孔為單位或包括多個(gè)通孔的組為單位，獲取透過(guò)多個(gè)同一尺寸的通孔的光線作為圖像數(shù)據(jù)，相互比較上述圖像數(shù)據(jù)中與各個(gè)通孔對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)的大小，進(jìn)行異物有無(wú)的判定。
3.權(quán)利要求1或2的通孔內(nèi)異物檢查方法，其特征在于在對(duì)與上述通孔對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)和判定之后，相互比較光接收區(qū)的面積?；蛘邔?duì)上述光接收區(qū)的面積進(jìn)行編號(hào)，相互比較編號(hào)后光接收區(qū)的面積，進(jìn)行異物有無(wú)的判定。
4.權(quán)利要求1或2的通孔內(nèi)異物檢查方法，其特征在于對(duì)上述光接收區(qū)的面積進(jìn)行編號(hào)，相互比較編號(hào)后光接收區(qū)的面積，進(jìn)行異物有無(wú)的判定。
5.一種通孔內(nèi)異物檢查方法，其特征在于通過(guò)線傳感攝像機(jī)的相對(duì)的平行移動(dòng)，獲取透過(guò)多個(gè)同一尺寸的通孔的光線作為圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)相鄰?fù)字g的光接收區(qū)差別的大小，比較接收上述圖像數(shù)據(jù)中各個(gè)透過(guò)光線的區(qū)域的大小，進(jìn)行異物有無(wú)的判定。
6.一種通孔檢查方法，其特征在于在使線傳感攝像機(jī)或面積傳感攝像機(jī)的攝像焦點(diǎn)離開工件的表面的情況下來(lái)進(jìn)行攝像。
7.權(quán)利要求6的通孔檢查方法，其特征在于在使線傳感攝像機(jī)或面積傳感攝像機(jī)的攝像焦點(diǎn)離開工件的表面的情況下來(lái)進(jìn)行攝像，從而擴(kuò)大所述透過(guò)的光線的圖像面積。
8.一種通孔內(nèi)異物檢查裝置，它包括設(shè)置在開有多個(gè)通孔的工件的一側(cè)的光源和設(shè)置在所述工件的另一側(cè)的線傳感攝像機(jī)，所述工件設(shè)置在所述光源和所述線傳感攝像機(jī)之間；平行移動(dòng)機(jī)構(gòu)，它使上述工件和線傳感攝像機(jī)相對(duì)平行移動(dòng)，以便使上述線傳感攝像機(jī)可以一次檢測(cè)透過(guò)多個(gè)通孔的光線；以及圖像處理裝置，它接收由上述線傳感攝像機(jī)提供的圖像信號(hào)，以便獲得與上述工件內(nèi)的所述多個(gè)通孔對(duì)應(yīng)的多個(gè)2值化圖像數(shù)據(jù)；其中，所述圖像處理裝置配備有根據(jù)與所述各個(gè)通孔對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)之間的偏差判定所述通孔內(nèi)有無(wú)異物的判定裝置。
9.一種通孔內(nèi)異物檢查裝置，它包括設(shè)置在開有多個(gè)通孔的工件的一側(cè)的光源和設(shè)置在所述工件的另一側(cè)的面積傳感攝像機(jī)，所述工件設(shè)置在所述光源和所述面積傳感攝像機(jī)之間；平行移動(dòng)機(jī)構(gòu)，它使上述工件和面積傳感攝像機(jī)相對(duì)平行移動(dòng)，以便使上述面積傳感攝像機(jī)可以檢測(cè)透過(guò)所述多個(gè)通孔中每一個(gè)單獨(dú)的通孔的光線或者一次檢測(cè)透過(guò)所述多個(gè)通孔的光線；以及圖像處理裝置，它接收由上述面積傳感攝像機(jī)提供的圖像信號(hào)，以便獲得與上述工件內(nèi)的多個(gè)通孔對(duì)應(yīng)的多個(gè)2值化圖像數(shù)據(jù)；其中，所述圖像處理裝置配備有根據(jù)與各個(gè)通孔對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)之間的偏差判定通孔內(nèi)有無(wú)異物的判定裝置。
10.一種通孔檢查裝置，其特征在于這樣設(shè)定上述傳感攝像機(jī)和上述工件的相對(duì)位置，使得上述線傳感攝像機(jī)或上述面積傳感攝像機(jī)的攝像焦點(diǎn)離開上述工件的表面。
11.權(quán)利要求10的通孔檢查裝置，其特征在于這樣設(shè)定上述傳感攝像機(jī)和上述工件的相對(duì)位置，使得上述線傳感攝像機(jī)或上述面積傳感攝像機(jī)的攝像焦點(diǎn)離開上述工件的表面，從而可以在擴(kuò)大所述透過(guò)的光線的攝像面積的情況下進(jìn)行攝像。
全文摘要
能夠低成本、高精度、高速度檢查通孔內(nèi)異物的通孔內(nèi)異物檢查方法及裝置。所述裝置配備有設(shè)置在開有多個(gè)通孔的工件10的一側(cè)的光源12和設(shè)置在所述工件的另一側(cè)的線傳感攝像機(jī)14(或面積傳感攝像機(jī)),所述工件設(shè)置在所述光源和所述線傳感攝像機(jī)之間。設(shè)置平行移動(dòng)機(jī)構(gòu)(XY工作臺(tái)),用以使上述工件和線傳感攝像機(jī)相對(duì)平行移動(dòng),以便使上述線傳感攝像機(jī)可以一次檢測(cè)透過(guò)多個(gè)通孔的光線;并且設(shè)置圖像處理裝置24,用以接收由上述線傳感攝像機(jī)提供的檢測(cè)信號(hào),以便獲得與上述工件內(nèi)的所述多個(gè)通孔對(duì)應(yīng)的多個(gè)2值化圖像數(shù)據(jù)。圖像處理裝置配備有根據(jù)與各個(gè)通孔對(duì)應(yīng)的光接收區(qū)之間的偏差判定通孔內(nèi)有無(wú)異物的判定裝置。
文檔編號(hào)G01N21/94GK1383485SQ01801799
公開日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2001年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月27日
發(fā)明者后藤登, 齊藤干男 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社