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公開番号2025139029
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-26
出願番号2024037734
出願日2024-03-12
発明の名称外観検査方法、3次元外観検査装置及び3次元外観検査システム
出願人株式会社OptoComb
代理人個人,個人,個人
主分類G01N 21/88 20060101AFI20250918BHJP(測定;試験)
要約【課題】検査対象物から不良品を効率よく短時間で確実かつ3次元で定量的に検出することのできる外観検査方法、3次元外観検査装置及び3次元外観検査システムを提供する。
【解決手段】
検査対象物5の検査領域の2次元画像を撮像部20により取得される2次元画像を用いて情報処理部50のAI推論不良判定処理部51により不良判定を行い、不良と判定された上記2次元画像の不良領域についてルールベース不良判定処理部52によりサイズ情報(X,Y)を得て、上記2次元画像の不良領域に対応する上記検査対象物5の検査領域内の欠陥候補領域の3次元形状情報を3次元形想定部30により取得される3次元形状情報について、ルールベース不良判定処理部52によりサイズ情報(Z)を得て、サイズ情報(X,Y)とサイズ情報(Z)を用いて、統合処理部54により上記欠陥候補領域の最終不良判定を行う。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
検査対象物の検査領域の２次元画像を取得する２次元画像取得工程と、
上記２次元画像取得工程で取得した２次元画像について、ＡＩ推論による不良判定を行う第１の不良判定工程と、
上記第１の不良判定工程で不良と判定された上記２次元画像の不良領域に対応する上記検査対象物の検査領域内の欠陥候補領域の３次元形状情報を取得する３次元形状情報取得工程と、
上記欠陥候補領域の３次元形状情報についてルールベースのサイズ検出を行ってサイズ情報を得るサイズ検出工程と、
上記サイズ検出工程で得られるサイズ情報を用いて、上記欠陥候補領域の不良判定を行う最終判定工程と
を有し、
上記最終判定工程で不良と判定された上記欠陥候補領域を欠陥領域とすることを特徴とする外観検査方法。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
上記サイズ検出工程は、
上記第１の不良判定工程で不良と判定された上記２次元画像の不良領域についてルールベースのサイズ検出を行って２次元平面でのサイズ情報を取得する第１のサイズ検出工程と、
上記欠陥候補領域の３次元形状情報についてルールベースのサイズ検出を行って高さ方向のサイズ情報を取得する第２のサイズ検出工程と
を有することを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項３】
上記サイズ検出工程では、上記欠陥候補領域の２次元平面における大きさと高さ含むサイズ情報を取得することを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項４】
検査対象物の検査領域の２次元画像を取得する２次元画像取得手段と、
上記検査対象物の検査領域内の欠陥候補領域の３次元形状情報を取得する３次元形状情報取得手段と、
上記検査対象物と上記３次元形状情報取得手段とを相対移動させる相対移動手段と、
上記２次元画像取得手段、３次元形状情報取得手段及び相対移動手段の動作を制御して、上記２次元画像取得手段により取得される２次元画像と上記３次元形状情報取得手段により取得される３次元形状情報を用いて、上記検査対象物の検査領域の欠陥領域を検出する情報処理手段と
を備え、
上記情報処理手段では、上記２次元画像取得手段を駆動して上記検査対象物の検査領域の２次元画像を取得し、取得した２次元画像について、ＡＩ推論による不良判定を行ない、不良と判定された上記２次元画像の不良領域を欠陥候補領域とし、上記相対移動手段と上記３次元形状情報取得手段を駆動して、上記欠陥候補領域の３次元形状情報を取得し、取得した上記欠陥候補領域の３次元形状情報について、ルールベースのサイズ検出を行ってサイズ情報を得て、上記サイズ情報を用いて、上記欠陥候補領域の最終不良判定を行い、上記最終不良判定で不良と判定された上記欠陥候補領域を欠陥領域とすることを特徴とする３次元外観検査装置。
【請求項５】
上記情報処理手段では、上記ＡＩ推論による不良判定により不良と判定された上記２次元画像の不良領域についてルールベースのサイズ検出を行って２次元平面でのサイズ情報を取得するとともに、上記欠陥候補領域の３次元形状情報についてルールベースのサイズ検出を行って高さ方向のサイズ情報を取得することを特徴とする請求項４記載の３次元外観検査装置。
【請求項６】
上記情報処理手段では、上記欠陥候補領域の３次元形状情報についてルールベースのサイズ検出を行って、上記欠陥候補領域の２次元平面における大きさと高さ含むサイズ情報を取得することを特徴とする請求項４記載の３次元外観検査装置。
【請求項７】
上記相対移動手段は、上記検査対象物又は上記３次元形状情報取得手段を３次元方向に移動させるＸＹＺステージであることを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れか１項に記載の３次元外観検査装置。
【請求項８】
上記相対移動手段は、上記３次元形状情報取得手段を３次元方向に移動させる多関節ロボットであることを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れか１項に記載の３次元外観検査装置。
【請求項９】
上記３次元形状情報取得手段は、測定光で上記検査対象物の検査領域内の欠陥候補領域をスキャンして３次元形状情報を取得する光学的３次元形状測定装置であることを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れか１項に記載の３次元外観検査装置。
【請求項１０】
搬送装置により検査対象物を搬送する搬送ラインに設けられ、上記検査対象物の検査領域を撮像して２次元画像を取得し、取得した２次元画像について、ＡＩ推論による不良判定を行い、不良と判定された上記２次元画像の不良領域についてルールベースのサイズ検出を行ってサイズ情報を得る定性検査を行うＡＩ外観検査装置と、
上記ＡＩ外観検査装置により不良と判定された上記検査対象物について、上記２次元画像の不良領域に対応する上記検査対象物の検査領域内の欠陥候補領域の３次元形状情報を取得し、取得した上記欠陥候補領域の３次元形状情報について、ルールベースのサイズ検出を行って高さ方向のサイズ情報を得て、上記定性検査工程で得られたサイズ情報と上記高さ方向のサイズ情報を用いて、上記欠陥候補領域の最終不良判定を行い、上記最終判定工程で不良と判定された上記欠陥候補領域を欠陥領域とする定量検査を行う３次元外観検査装置と
を備えることを特徴とする３次元外観検査システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象物から不良品を検出するための外観検査方法、３次元外観検査装置及び３次元外観検査システムに関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、製造業や品質管理の分野では、製造ラインにおける製品表面のキズや欠けなどを検査する外観検査は、多くの人手に頼っており、高いスキルが必要な熟練作業となっている。近年、生産年齢人口の減少を背景に、人手不足が深刻化していることから、ディープラーニング等の人工知能（AI:Artificial Intelligence）技術やルールベースで構築されたエキスパートシステムを適用して外観検査の自動化が進められており、検査対象画像を処理し、色、形状、質感、表面の特性などの定量的なパラメータを測定、評価するようにしている（例えば、特許文献１－４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－１９０９１１号公報
特開２０１９－２０４３２１号公報
特開２０２１－１７４４５６号公報
特許第７４１６０７１号公報
特許第７３５３６４４号公報
特許第７３８５９１９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来より、画像カメラによる外観検査は一般的ではあるが、二次元画像による検査のため、凹凸形状の判定ができないという問題がある。
【０００５】
製造業や品質管理の分野において、ＡＩやルールベースで外観検査の自動化が進められているが、ＡＩやルールベースで自動化された外観検査では、熟練者の判定による学習が、機械的な良品／判定結果を事後的に見直す態様で実行されるので、ある程度学習が進んでからでないと、稼働させることが難しいという問題がある。
【０００６】
ルールベースはエキスパートによる極めて繊細なチューニングが必要であるが、それにも関わらずロバスト性が低く過検出および誤検出が多いという問題がある。
【０００７】
また、不良品率が低い製造ラインでは、学習対象となる不良品のサンプルが少ないためＡＩ精度が上がらず、不良品の過検出および誤検出が多いという問題がある。
【０００８】
一方で、ＡＩは未知の不良の検出、不良種類の特定を得意としている。ルールベースは得られたデータの定量化を得意としている。画像カメラは高速での撮像を得意としている。３次元センサーは３次元定量化を得意としている。
【０００９】
そこで、本発明は、上述の如き従来のそれぞれの技術の問題点および得意点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、検査対象物から不良品を効率よく短時間でよく短時間で確実かつ３次元で定量的に検出することのできる外観検査方法、３次元外観検査装置及び３次元外観検査システムを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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