エッジのキーワードサーチ

続いて、画像処理の本題である検査ツールのご紹介です。
検査内容毎に大きく4種類に分けることができます。




【外観検査関連】 【位置検出関連】 【計測処理関連】 【文字認識】

●傷
● パターンサーチ
●エッジ幅
● OCR

● トレンドエッジ欠陥
● ShapeTraxⅡTM
●エッジピッチ

● ブロブ（特徴量）
●エッジ位置
●エッジ角度

● エリア
● トレンドエッジ位置
● ペアエッジ

● 濃淡検査
● ブロブ（重心）
● トレンドエッジ幅

● 色検査




【この検査ツールから最新のトレンドエッジ欠陥、
輪郭形状サーチShapeTraxⅡTM、画像演算をご紹介します】

トレンドエッジ欠陥

右のコンデンサのように曲線で構成されるワーク上の小さく、緩や
かなバリや欠けは従来検査が困難でした。
業界初の自由曲線対応バリ・欠け検出アルゴリズム トレンドエッ
「
ジ欠陥」であれば、ワークを囲むだけで１画素程度のバリ・欠けを
確実に検出できます。
アルゴリズムは第2回セミナーで説明します。
お楽しみにしてください。




輪郭形状サーチ ShapeTraxⅡTM

位置決め・アライメント用途で効果を発揮する、輪郭形状サーチ
ShapeTraxⅡTM。従来の幾何サーチと比較して抜群の精度と高速
性、そしてロバスト性を誇ります。右は十字アライメントマークを
サーチする用途ですが、ワークが大きく欠けても、明るく ても、
なっ
極端に暗く ても安定して追いかけます。
なっ
アルゴリズムは第3回セミナーで説明します。
お楽しみにしてください。




画像演算 欠損部分のみ抽出

安定した検査を実現するには、外観検査なら外観検査に適した、
位置決めなら位置決めに適した画像に加工することが重要です。 画
像
画像a
当社は最新画像処理システムで遂に複数画像（最大32枚）を演算
演
して最適な画像に加工する画像演算機能を搭載しました。 算
右の用途は電子部品の角の欠損を、表面の文字や汚れを無視して
検出する場合です。今まで不可能であった検出を可能にする技術
生成画像
です。

画像b



03

寸法検査の秘密 なぜキーエンスＣ シ
Ｖ リーズが選ばれるのか？




現場の安定性を考えた検出原理
選ばれる理由 その1

現場で起こ う
り る安定したエッジ検出を妨げる ま な要因に対し、
さ ざま CVシリーズでは
検出を3つのSTEPに分けて高精度検出を図っています。
こ まで細かい検出を行なっている画像センサは、
こ CVシリーズのみです。




照度変化




位置データ エ ジ強度
ッ


投影波形 微分波形 100%補正
ステップ 1 ステップ 2 ステップ 3

100％
255


255
検出レベル
濃度値



0 0
0
検出位置
微分処理を行なうことで、ワーク個体 100%補正を行な こ
う とで、装置の振動などに
差による検出位置ズレを防止 ます。
し よる明るさ変動にも高い検出能力 を発揮 ま
し す。




エ ジを見える化〈 エッジ強度波形表示 〉
ッ
選ばれる理由 その2
ココが
！
スゴイ
エッジ強度波形を表示する と
こ で最適な い値を設定する とがで ます。 た検出方向や
しき こ き ま
エッジ強度上下限を変更する とで、
こ 検出したいエッジを安定検出する とができ
こ ます。


現在の入力画像に対し、
設定調整が行なえます。


エッジ感度
エ ジ強度の最大値
ッ
を100
（％） したと
と き、
この 感 度 ％ ）
（ より エッジ強度上限
小さい強度はエッジ この値よ り大きな値は
として認識しない。 エ ジ して認識し
ッと ません。



エッジ強度下限
この値よ り小さな値は
エ ジ して認識し
ッと ません。




計測したい箇所を確実検出 トレンドエッジ 〉
〈
選ばれる理由 その3

一つのウイ ドウで複数のポイ トの位置データ
ン ン を
一括検出するこ とができます。最大/最小/平均
値の位置データからの判定、 また複数点情報か
らの直線や円の検出が可能です。



エ ジ誤検出で円の位置が異常
ッ 異常点は計測値から除去され
円の位置は正常

3

エッジ検出方法の違いによる安定性の比較
エッジ検出は、 く分けると以下の3種類の方法があり
大き ます。それぞれの検出方法について「コネクタピンの位置検出」を例として解説します。


コネ ピン
クタ




投影処理後の波形に対して検出レベルを設定する方法
検出方法1

投影波形 問題点
投影波形に検出レベルを設定し、
その交点を検出位置とします。
エッジ検出レベル設定によって計測値が変化します。
255 レベル=80 レベル=200

検出レベル
200
濃度値

80
変化する
0
検出位置
計測値 178.21画素 計測値 180.11画素



微分波形に検出レベルを設定する方法（100%補正をしない場合）
検出方法2

微分波形に検出レベルを設定し、それを超えた部分の微分波形の
微分波形 問題点
ピーク点を検出位置とします。
ワークの色むら、照度変化によって誤検出します。
通常時 照度変化が生じた時（暗くなった時）
255
検出レベル

微分値

誤検出

255 255
0
検出位置 エ ジ認識できない
ッ




0 0



エッジ強度の最大値が100%になるように補正する方法（CVシリーズ）
検出方法3

［通常時］

メッ
リト
位置データ
エッジ強度 実ラインで生じるような照度変化がおきても、 常にエッジ強度の
最大値が100%になるように補正するため安定したエッジ検出が
実現できます。
補正後

100％


補正前
［照度変化が生じた時］

255




0 0




検 出方法による精度&安定度比較
設定方法による精度 照度変化に対応する安定度

× 検出レベル設定によって計測誤差が発生 △ 検出レベル設定によって計測誤差が発生
検出方法1

○ 計測方法に関係なく高精度計測 △ エッジが検出できないことがある
検出方法2

○ 計測方法に関係なく高精度計測 ○ 安定検出が可能
検出方法3




Vision Journalvol.3

汚れに強い ＬＳ-７０００シリーズのエッジ検出方 式

LS-7000 シリーズ

CMOS モニタカメラ HL-CCD テレセントリック光学系
測 定 ポイントをリアル に 専用設計の CCD を採用 必要な平行光のみ結像し、
映し出 す 超 小 型 CMOS 。 し、高速・高精度を実現。 高精度測定が可能。




コリメータレンズ・ 高輝度 GaNグリーン LED
特殊拡散ユニット 波長が短く信頼性の高い、
窒化ガリウムグリーンLED
GaN_LED 光をムラなく、均一
を採用。
な平行光にする光学ユニット。




このＣＣＤの受光波形
ミストや浮遊している
明
ほこりの影響で投受
光部のガラスが汚れると･･･
光量ダウン


暗
光量が落ちて赤線のような
ワークの影 受光波形になります。
この寸法からワークの大きさを
測定します。



エッジ検出方式の違い LS-7000シリーズのエッジ検出方式

しきい値方式 明 明




エッジ検出
暗
しきい値レベル
暗

この 差 が 誤 差 に なります
ＬＳ−7000シリーズでは光の明暗の中間をエッジと
しきい値と交わったところをエッジとすると、汚れなど 認識します。汚れなどで光量が変化してもエッジの
で光量が変化するとエッジの位置が変わってしまいます。 位置は変わりません。

⇒測定誤差が発生します。 ⇒測定誤差が発生しません。




さらに 現 場 のことを 考 慮し 、エアパ ージユ ニットをオプションにご 用 意して います 。
エアパージユニッ （別売）
ト
エアパージ
ユニット
OP-79428 LS-7030 M）
［ （ 用］
OP-79429 LS-7070 M）
［ （ 用］

エアパージユニットをセンサヘッド
前面に装着。エアを一定流量流す
ことで、センサヘッド前面の汚れ
エア配管 付着を防止します。

5

検査方法
いろいろな検査モード 【参考】トレンドエッジモードとは

・外径・内径測定モード
ワークの外径や内径（穴径）の測定が簡単にできます。
・ピッチ計測モード
ギャップピッチ、センターピッチ、エッジ数の計測が可能です。

・トレンドエッジモード
領域内をスキャンして、エッジ位置の最大値・最小値、さ
らに、ワークの最大幅、最小幅を検出できます。XY 方向の
セグメント（エッジ検出領域）をトレンド方向に移
スキャンだけでなく、回転方向のスキャンも計測可能です。 動させ、エッジ位置の最大値、最小値、平均値、幅
⇒【参考】トレンドエッジモードとは を計測することができます。トレンド方向は XY 方
向、さらに円周方向を選択することが可能です。




テクニカルガイド
◆画素単位での表示を mm などの実寸表示にするには？
→ スケーリング（キャリブレーション）機能を使用して、表示を任意の単位表示にすることができます。
★ 既知寸法のマスターワークを用意すれば係数の自動計算が可能な機種もあります


◆2 台のカメラで幅広シートの幅を測定するには？
→ 左右のエッジ位置を 2 台のカメラでそれぞれ検出し、
各カメラの視野に入らないシート中央部の長さを演算機
能で足し算（オフセット）すれば全体の長さを求めることが可能です。



代表的な照明

バックライト照明

透過光でワークのシルエットを映し出すのがバックライト方
式です。
ワークの表面状態の影響を受けやすい直接反射方式に
比べ、確実で高精度な形状判別や寸法検査が可能で
す。




ローアングルタイプ照明

低いアングルからワークのエッジに照射できるローアングル
方式です。
上方からの直接照明では光が拡散し、認識が困難なエ
ッジや表面上の凹凸に斜め側方から照射することで、陰
影のコントラストを撮像、判別します。
特に光沢面のキズや汚れ、ワーク端面の欠け検出などに
効果的です。


6
用途編

半導体製造の課題を解決する
新機能

ウエハの位置決めに効果的な「新トレンドエッジ機能」
ウエハの端面の位置を複数箇所検出し、そのデータから仮想円を求めてウエハの中心位置を簡単に求めることができ
ます。また、検出を安定させるために端面の計測ポイントを最大5000点まで増やすことが可能です。


検出原理
セグメントのシフト幅
幅の狭い領域セグメン トを細かいピッチで移動 セグメントサイズ
しながら、各ポイントでのエッジ幅やエッジ位置
検出されるエッジ
を検出します。
（最大値）
トレンド方向
検出されるエッジ
（最小値）

■ 高精度な位置検出をするときは…セグメントサイズを小さくします。
計測対象ワーク

■ 処理時間を短縮するときは…セグメントのシフト幅(=移動量)を小さくします。
計測領域

■  レン
ト ド方向とは…セグメントを移動させる方向のことです。
ウエハ端面の複数エッジ位置の情報から
エッジ検出方向
ウエハの中心を求めます。




高精度測定を実現するクラス最高の200万画素カメラ
一 般的な24万画素カメラと比較して、8倍精度が向上し 〈拡大画像での比較〉
ます。 同じ視野ならより精度が向上し、同じ精度を維持す
るならより広い視野の検出が可能になります。



従来（24万画素）




200万画素 の 画像は拡大
してもエッジがはっきりして
おり、細部までありのままに
とらえています。 200万画素




デジタル転送カメラによる エッジ検出精度
高精度サブピクセル処理 （代表例）
［検出条件］
CCDからの情報をカメラ内部でA/D変換することで、従来アナログ
カ メ ラ ：CV-035C（色抽出 グレー）
：
伝送であったカメラケーブル内の画像データの転送をデジタル化し
視 野 ：約50mm
ています。 レ ン ズ ：CA-LH16
その結果、転送中の画像データの劣化がなくなり、 サブピクセル処理 計測回数：3000 回
などの精度が向上します。


〈 拡大画像での比較イメージ 〉
（画素）




±0.02 画素
計測値




計測回数
アナログ方式 デジタル方式

半導体製造の課題を解決する
新機能

ウエハの位置決めに効果的な「新トレンドエッジ機能」
ウエハの端面の位置を複数箇所検出し、そのデータから仮想円を求めてウエハの中心位置を簡単に求めることができ
ます。また、検出を安定させるために端面の計測ポイントを最大5000点まで増やすことが可能です。


検出原理
セグメントのシフト幅
幅の狭い領域セグメン トを細かいピッチで移動 セグメントサイズ
しながら、各ポイントでのエッジ幅やエッジ位置
検出されるエッジ
を検出します。
（最大値）
トレンド方向
検出されるエッジ
（最小値）

■ 高精度な位置検出をするときは…セグメントサイズを小さくします。
計測対象ワーク

■ 処理時間を短縮するときは…セグメントのシフト幅(=移動量)を小さくします。
計測領域

■  レン
ト ド方向とは…セグメントを移動させる方向のことです。
ウエハ端面の複数エッジ位置の情報から
エッジ検出方向
ウエハの中心を求めます。




高精度測定を実現するクラス最高の200万画素カメラ
一 般的な24万画素カメラと比較して、8倍精度が向上し 〈拡大画像での比較〉
ます。 同じ視野ならより精度が向上し、同じ精度を維持す
るならより広い視野の検出が可能になります。



従来（24万画素）




200万画素 の 画像は拡大
してもエッジがはっきりして
おり、細部までありのままに
とらえています。 200万画素




デジタル転送カメラによる エッジ検出精度
高精度サブピクセル処理 （代表例）
［検出条件］
CCDからの情報をカメラ内部でA/D変換することで、従来アナログ
カ メ ラ ：CV-035C（色抽出 グレー）
：
伝送であったカメラケーブル内の画像データの転送をデジタル化し
視 野 ：約50mm
ています。 レ ン ズ ：CA-LH16
その結果、転送中の画像データの劣化がなくなり、 サブピクセル処理 計測回数：3000 回
などの精度が向上します。


〈 拡大画像での比較イメージ 〉
（画素）




±0.02 画素
計測値




計測回数
アナログ方式 デジタル方式

V isionMagazine Vol.6
エッジの検出原理と
画像処理の代表的な計測ツールとして、エッジ検出が
活用事例 あります。対象物の寸法や位置を計測することで、
さまざまなアプリケーションを実現します。
ここでは、エッジ検出についての検出原理をはじめとし、
その応用事例や実ラインで安定して使用するテクニックを
説明します。




エッジ検出の活用事例
■位置・傾き計測
端面位置・ リード傾き検出
X 15.640mm
Y 9.850mm
ラベル位置検出 2 つのエッジ検出の結果から、
X
・Y 方向の端面位置、 自動的にリードの傾き角度を
ラベル位置を計測します。 計測します。

Angle 2.310°




■寸法・角度計測
外径・内径・幅計測 回転角度検出
1. 16.025mm
2. 8.105mm
金属部品の各種寸法を検査し 円領域内の濃淡変化をとらえ
3. 1.210mm

ます。 プラグ部品の回転角度を計測
します。
例：かしめ不良検出
  打ち抜き穴径計測
角度 62
  外形寸法計測

■その他応用事例
中心ずれ検出 幾何計測
Max 1.625mm
Min 1.015mm

矩形領域を縦・横・斜め方向 矩形領域のエッジ検出の結果
a
に複数設定し、対象物の隙間 を組み合わせて幾何演算を行
b

を計測します。中心ずれが起 ないます。2 直線交点・点と
きると隙間が変化することで 直線の距離など、通常のエッ
a. 5.120mm
b. 4.030mm
判別します。 ジ検出だけではできない複雑
な形状の寸法計測ができます。
（対象機種：CV-2500/XV-1000）

V isionMagazine Vol.6
エッジの検出原理と
画像処理の代表的な計測ツールとして、エッジ検出が
活用事例 あります。対象物の寸法や位置を計測することで、
さまざまなアプリケーションを実現します。
ここでは、エッジ検出についての検出原理をはじめとし、
その応用事例や実ラインで安定して使用するテクニックを
説明します。




エッジ検出の活用事例
■位置・傾き計測
端面位置・ リード傾き検出
X 15.640mm
Y 9.850mm
ラベル位置検出 2 つのエッジ検出の結果から、
X
・Y 方向の端面位置、 自動的にリードの傾き角度を
ラベル位置を計測します。 計測します。

Angle 2.310°




■寸法・角度計測
外径・内径・幅計測 回転角度検出
1. 16.025mm
2. 8.105mm
金属部品の各種寸法を検査し 円領域内の濃淡変化をとらえ
3. 1.210mm

ます。 プラグ部品の回転角度を計測
します。
例：かしめ不良検出
  打ち抜き穴径計測
角度 62
  外形寸法計測

■その他応用事例
中心ずれ検出 幾何計測
Max 1.625mm
Min 1.015mm

矩形領域を縦・横・斜め方向 矩形領域のエッジ検出の結果
a
に複数設定し、対象物の隙間 を組み合わせて幾何演算を行
b

を計測します。中心ずれが起 ないます。2 直線交点・点と
きると隙間が変化することで 直線の距離など、通常のエッ
a. 5.120mm
b. 4.030mm
判別します。 ジ検出だけではできない複雑
な形状の寸法計測ができます。
（対象機種：CV-2500/XV-1000）

最新検 査アルゴリズムを基 礎から学ぶ




画
像
道
場




あらゆるワークの微小なバリ 欠けを検 出 す る 最 新 ア ル ゴ リ ズ ム

・テーマ トレンドエッジ欠陥モード



トレンドエッジ 欠 陥 モ ードとは
1
「外観検査」といえば、ワーク表面の汚れ・異物検査が一番多い用途であり、そのための傷モードの効果や進化については
画像道場中級編②で説明しました。 しかし、傷モードだけでは検出できない外観異常に 「バリ・欠け」があり、この検出に
今まで多くの方が苦労されていました。 新開発の「トレンドエッジ欠陥モード」とは、バリ・欠け検査に特化して、 あらゆる
ワークに対応できる能力を持っています。 今回は直線でも、自由曲線でもあらゆるワークのバリ・ 欠けを検出できた実例
とそのアルゴリズムを紹介いたします。


金属板の破断検査




画像処理




拡 大

上のような金属板の破断検査は、ワークエッジ部を
囲むだけで検出できます。エッジ部を囲むと、自動で
多数のエッジ検出をします。
（右上処理後画像）この
多点情報から、理想のモデル線を自動生成し、その
モデル先から外れる点をバリ・欠けとして認識しま
す。
（右下拡大画像）欠け部分に緑の点が10 点以上
あるのがわかります。