CN111356895A - 检测装置以及生产电子装置的方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的实施例的检测装置包括成像单元、照明单元、偏振控制单元以及生成单元。成像单元基于入射光生成图像数据。照明单元用线性偏振光照明对象。偏振控制单元控制朝着成像单元行进的要检测的光的偏振状态。生成单元基于由成像单元已经生成的针对偏振状态已经被控制的要检测的光的图像数据来生成关于要检测的光的线性偏振度的信息。

Description

检测装置以及生产电子装置的方法
技术领域
本技术涉及可适用于例如电子装置的组装和检查的检测装置以及生产电子装置的方法。
背景技术
专利文献1公开了一种用于正确地检查膜状透明板等的外形的视觉检查装置。在该视觉检查装置中，第一和第二偏振板部署在光源与成像装置之间的光路上，以具有正交尼科尔关系(crossed Nicols relationship)。然后，将检查目标部署在第一和第二偏振板之间。作为结果，在未通过检查目标的光的量与通过检查目标的光的量之间产生差异，并且生成背景部分暗而检查目标亮的灰度图像。通过将该灰度图像二值化，可以正确地检查检查目标的外形(参见例如专利文献1的说明书的[0009]至[0014]以及图1至图3)。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开号1992-236344
发明内容
技术问题
如上所述，需要一种能够高精度地检测具有透明性的透明对象的外形等的技术。
鉴于上述情形，本技术的目的是提供一种能够高精度地检测即使是具有透明性的对象的外形等的检测装置以及生产电子装置的方法。
问题的解决方案
为了实现上述目的，根据本技术的实施例的检测装置包括：成像单元；照明单元；偏振控制单元；以及生成单元。
成像单元基于入射光生成图像数据。
照明单元用线性偏振光照明对象。
偏振控制单元控制要检测的光的偏振状态，要检测的光朝着成像单元行进。
生成单元基于关于要检测的光的图像数据来生成关于要检测的光的线性偏振度的信息，要检测的光的偏振状态已经被控制，关于要检测的光的图像数据由成像单元生成。
在该检测装置中，用线性偏振光照明对象，并且控制要检测的光的偏振状态，要检测的光朝着成像单元行进。另外，基于关于要检测的光的图像数据来生成关于要检测的光的线性偏振度的信息，要检测的光的偏振状态已经被控制，关于要检测的光的图像数据由成像单元生成。通过使用关于线性偏振度的信息，可以高精度地检测即使是具有透明性的对象的外形等。
关于线性偏振度的信息可以包括要检测的光中包括的线性偏振光分量的强度的最大值、要检测的光中包括的线性偏振光分量的强度的最小值或者线性偏振度中的至少一个。
成像单元可以包括各自生成像素数据的多个像素。在这种情况下，偏振控制单元可以将多个像素分类为多个组，并且针对分类了的组中的每个组控制要检测的光的偏振状态，多个组中的每个组包括预定数量的像素。另外，生成单元可以针对分类了的组中的每个组生成关于线性偏振度的信息。
偏振控制单元可以包括多个偏振设备，所述偏振设备针对分类了的组中的每个组与所述预定数量的像素对应地部署，并且控制朝着所述预定数量的像素中对应的一个像素行进的要检测的光的偏振状态。
多个偏振设备中的每个偏振设备可以关于入射光提取具有不同偏振方向的线性偏振光分量。
所述预定数量的像素可以包括在彼此正交的方向上二乘二地布置的第一至第四像素。在这种情况下，多个偏振设备可以包括与第一至第四像素对应地布置的第一至第四偏振设备。
第一偏振设备可以从要检测的光中提取具有第一偏振方向的线性偏振光分量。在这种情况下，第二偏振设备可以从要检测的光中提取具有第二偏振方向的线性偏振光分量，该第二偏振方向是通过将第一偏振方向在预定方向上旋转大约45°而获得的。另外，第三偏振设备可以从要检测的光中提取具有第三偏振方向的线性偏振光分量，该第三偏振方向是通过将第一偏振方向在所述预定方向上旋转大约90°而获得的。另外，第四偏振设备可以从要检测的光中提取具有第四偏振方向的线性偏振光分量，该第四偏振方向是通过将第一偏振方向在所述预定方向上旋转大约135°而获得的。
生成单元可以基于由第一至第四像素分别生成的第一至第四像素数据来生成针对所述组中的每个组的关于线性偏振度的信息。
生成单元可以基于第一至第四像素数据，通过执行使用预定的周期函数的拟合处理来生成关于线性偏振度的信息。
偏振控制单元可以包括部署在成像单元的光轴上的偏振设备，以及能够使偏振设备以成像单元的光轴为基准相对于成像单元旋转的旋转机构单元。
旋转机构单元可以使偏振设备以预定的旋转位置为基准相对旋转到大约0°、大约45°、大约90°和大约135°的旋转位置。在这种情况下，生成单元可以基于根据偏振设备的旋转而生成的多条图像数据来生成关于线性偏振度的信息。
生成单元可以基于多条图像数据，通过执行使用预定的周期函数的拟合处理来生成关于线性偏振度的信息。
旋转机构单元可以使偏振设备以预定的旋转位置为基准相对于成像单元旋转至少180°。在这种情况下，生成单元可以基于根据偏振设备的旋转而生成的多条图像数据来生成关于线性偏振度的信息。
检测装置还可以包括基于所生成的关于线性偏振度的信息来生成对象的图像的图像生成单元。
检测装置还可以包括基于所生成的关于线性偏振度的信息来检测对象的外形的检测单元。
检测装置还可以包括基于所生成的关于线性偏振度的信息来确定对象的状态的确定单元。
照明单元可以包括：背表面侧的偏振设备，部署在部署有对象的部署表面的背表面侧；以及扩散板，部署在背表面侧的偏振设备的与所述部署表面相对的一侧。
根据本技术的实施例的生产电子装置的方法包括用线性偏振光照明对象，该对象是电子装置的至少一部分。
控制要检测的光的偏振状态，要检测的光朝着成像单元行进。
基于关于要检测的光的图像数据来生成关于要检测的光的线性偏振度的信息，要检测的光的偏振状态已经被控制，关于要检测的光的图像数据由成像单元生成。
基于所生成的关于线性偏振度的信息来检测对象的外形，基于其检测结果拾取对象并将对象移动到预定位置。
在这种生产电子装置的方法中，用线性偏振光照明对象，该对象是电子装置的至少一部分，并且控制要检测的光的偏振状态，要检测的光朝着成像单元行进。另外，基于关于要检测的光的图像数据来生成关于要检测的光的线性偏振度的信息，要检测的光的偏振状态已经被控制，关于要检测的光的图像数据由成像单元生成。通过使用关于线性偏振度的信息，可以高精度地检测即使是具有透明性的对象的外形等。作为结果，可以提高电子装置的生产准确性。
发明的有益效果
如上所述，根据本技术，可以高精度地检测即使是具有透明性的对象的外形等。应当注意，在此描述的效果不一定是限制性的，并且可以是本公开中描述的任何效果。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的拾取装置的配置示例的示意图。
图2是示意性地示出图1所示的载物台和偏振相机的图。
图3是示意性地示出偏振相机的配置示例的图。
图4是示出控制器的功能配置示例的框图。
图5是示出直到工件被拾取并移动到预定位置为止的处理的示例的流程图。
图6是用于描述最大亮度Imax和最小亮度Imin的曲线图。
图7是用于描述偏振度图像的配置示例的示意图。
图8是用于描述工件图像的示例的照片。
图9是示出根据第二实施例的拾取装置的配置示例的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本技术的实施例。
<第一实施例>
[拾取装置的配置]
图1是示出根据本技术的第一实施例的拾取装置的配置示例的示意图。拾取装置100被配置为例如能够应用于电子装置的生产线中的输送部件的过程或组装零件的过程的工业机器人。如下面将详细描述的，拾取装置100是使用机器视觉的装置，并且已经实现了处理的自动化。
拾取装置100包括机械臂10和载物台20。在这个实施例中，工件W通过例如另一个拾取装置或任意运输机构部署在载物台20的部署表面21上。拾取装置100拾取部署在部署表面21上的工件W，并使工件W以预定姿势移动到相邻的运输机构5上的预定位置P。在这个实施例中，工件W与对象对应。
在这个实施例中，工件W由具有透明性的树脂材料形成。短语“具有透明性”包括透明和半透明这二者，并且包括彩色形式。不用说，本技术不限于树脂材料，并且也适用于任意材料。
如图1中所示，机械臂10包括支撑基座11、驱动单元12、铰接式臂13、手单元14、偏振相机15和控制器16。控制器16例如部署在驱动单元12的内部。
支撑基座11部署在地面等上，并且支撑驱动单元12。驱动单元12基于从控制器16发送的控制命令来驱动铰接式臂13和手单元14。例如，驱动单元12使铰接式臂13伸展和收缩并且绕垂直轴(Z轴)旋转，并且使手单元14旋转。
铰接式臂13包括例如垂直铰接式臂，但不限于此。铰接式臂13可以包括另一种类型的铰接式臂，例如水平铰接式臂、SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm，选择顺应性装配机械臂)铰接式臂、青蛙腿(frog leg)铰接式臂以及平行链接铰接式臂。
手单元14包括支撑单元17以及连接到支撑单元17的两个指状物18a和18b。两个指状物18a和18b被配置为能够改变它们之间的距离，并且能够响应于来自控制器16的控制命令而夹住并保持工件W。
手单元14的具体配置不受限制，并且指状物的数量、用于夹住工件W的配置等可以任意设计。另外，可以采用用于保持工件W的另一种配置或方法。例如，可以执行真空吸附或粘附。
偏振相机15连接到手单元14的支撑单元17。偏振相机15被部署为使得手单元14沿垂直方向向下延伸并且光轴O在垂直方向延伸。偏振相机15能够生成围绕光轴O形成的成像区域R的图像数据(图像信号)。偏振相机15所部署的位置、朝向等不受限制，并且可以任意设计。
图2是示意性地示出载物台20和偏振相机15的图。载物台20包括支撑基座22、扩散板23和偏振器24。支撑基座22部署在地面等上。扩散板23具有反射和扩散光的功能，并且部署在支撑基座22上。作为扩散板23，通常使用任意的白色扩散板。然而，另一个构件可以用作扩散板23。
偏振器24从已经进入偏振器24的入射光中提取与偏振器24的偏振轴方向大致相等的偏振方向上的线性偏振光分量。即，当光进入偏振器24的一个表面时，与偏振轴方向大致相等的偏振方向上的入射光的线性偏振光从另一个表面输出。偏振器24的具体配置不受限制。可以采用诸如使用晶体材料的偏振设备和线栅偏振设备这样的任意配置。
在这个实施例中，偏振器24的表面用作载物台20的部署表面21。不用说，本技术不限于此。能够维持偏振状态的透明构件等可以部署在偏振器24的表面上，并且透明构件的表面可以用作部署表面21。
在这个实施例中，部署有拾取装置100的空间中的环境光(例如室内光(荧光光))被扩散板23反射和扩散。被扩散板23反射和扩散的环境光进入偏振器24，并且其线性偏振光分量被提取。线性偏振光从偏振器24朝着部署表面21输出。通过适当地设置偏振器24的偏振轴方向，可以适当地控制要输出到部署表面21的线性偏振光的偏振方向。
在要输出到部署表面21的线性偏振光束中，通过工件W的光在其偏振状态被树脂中的双折射特性扰动之后朝着偏振相机15行进。通常，线性偏振光被转换成椭圆偏振光。未通过工件W的光大致维持偏振状态并且朝着偏振相机15行进。即，大致线性偏振的光进入偏振相机15。
在这个实施例中，如图2所示，从部署有工件W的部署表面21朝着偏振相机15行进的光是要检测的光L。要检测的光L既包括通过工件W的光，又包括未通过工件W的光。
在这个实施例中，扩散板23和偏振器24实现了用线性偏振光照明对象的照明单元。另外，偏振器24与背表面侧的偏振设备对应，该偏振设备部署在部署有对象的部署表面的背表面侧。扩散板23与部署在背表面侧的偏振设备的与部署表面相对的一侧的扩散板对应。
图3是示意性地示出偏振相机15的配置示例的图。偏振相机15包括图像传感器(成像设备)30和偏振控制板31。
图像传感器30基于入射光生成图像数据。如图3所示，图像传感器30包括各自生成像素数据的多个像素32。由多个像素32生成的多条像素数据构成图像数据。
多个像素32的数量不受限制，并且可以使用具有任意数量的像素32的图像传感器30。注意，在图3中仅图示了位于图像传感器30的左上端附近的部分像素32。
作为图像传感器30，使用例如CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器、CCD(电荷耦合器件)传感器等。可以使用其它图像传感器。在这个实施例中，图像传感器30用作成像单元。
偏振控制板31部署在图像传感器30的前面。因此，朝着图像传感器30行进的要检测的光L的偏振状态由偏振控制板31控制。在这个实施例中，偏振控制板31用作控制朝着成像单元行进的要检测的光的偏振状态的偏振控制单元。
如图3所示，偏振控制板31包括各自具有与图像传感器30的每个像素32的像素尺寸大致相等的尺寸的多个偏振器33。多个偏振器33与多个像素32对应地部署。即，偏振控制板31被配置为使得一个偏振器33部署在一个像素32的前面。因此，多个像素32的数量和多个偏振器33的数量彼此相等。多个偏振器33也能够被称为偏振器像素。
在图3中，为了使多个像素32和多个偏振器33之间的关系更容易理解，图示了部署在位于左上端附近的16个像素32前面的16个偏振器33。而且，省略了部署在其它像素32前面的偏振器33的图示。不用说，实际上偏振器33部署在所有像素32的前面。
在这个实施例中，图像传感器30的多个像素32被分类为各自包括预定数量的像素32的组35。然后，针对分类了的组35中的每个组，执行要检测的光L的偏振控制。
具体地，作为预定数量的像素32，选择作为彼此正交的两个方向的横向方向(x方向)和纵向方向(y方向)上二乘二地布置的第一至第四像素32a至32d。这些第一至第四像素32a至32d形成一个组35。注意，在图3中，通过使用链状线来表示组35。
在组35中的每个组中，左上像素32是第一像素32a，并且右上像素32是第二像素32b。另外，左下像素32是第三像素32c，并且右下像素32是第四像素32d。不用说，本技术不限于这种关系。例如，左下像素32可以是第一像素32a。
如图3所示，针对组35中的每个组，与第一至第四像素32a至32d对应地部署了第一至第四偏振器33a至33d。具有被设置为横向方向(x方向)的偏振轴方向的第一偏振器33a部署在左上第一像素32a的前面。
第一偏振器33a从朝着第一像素32a行进的要检测的光L中提取平行于横向方向的偏振方向(下文中称为第一偏振方向)上的线性偏振光分量。因此，具有第一偏振方向的线性偏振光进入第一像素32a。
偏振轴方向被设置为通过将横向方向在左旋转方向上旋转大约45°而获得的方向的第二偏振器33b针对右上第二像素32b而部署。因此，第二偏振器33b从朝着第二像素32b行进的要检测的光L中提取与通过将横向方向在左旋转方向上旋转大约45°而获得的方向平行的偏振方向(下文中称为第二偏振方向)上的线性偏振光分量。作为结果，具有第二偏振方向的线性偏振光进入第二像素32b。
注意，第二偏振方向与通过将第一偏振方向在左旋转方向上旋转大约45°而获得的偏振方向对应。另外，左旋转方向与预定方向对应。
偏振轴方向被设置为通过将横向方向在左旋转方向上旋转大约90°而获得的方向的第三偏振器33c针对右下第三像素32c而部署。因此，第三偏振器33c从朝着第三像素32c行进的要检测的光L中提取与通过将横向方向在左旋转方向上旋转大约90°而获得的方向平行的偏振方向(下文中称为第三偏振方向)上的线性偏振光分量。作为结果，具有第三偏振方向的线性偏振光进入第三像素32c。
偏振轴方向被设置为通过将横向方向在左旋转方向上旋转大约135°而获得的方向的第四偏振器33d针对左下第四像素32d而部署。因此，第四偏振器33d从朝着第四像素32d行进的要检测的光L中提取与通过将横向方向在左旋转方向上旋转大约135°而获得的方向平行的偏振方向(下文中称为第四偏振方向)上的线性偏振光分量。作为结果，具有第四偏振方向的线性偏振光进入第四像素32d。
如上所述，在这个实施例中，图像传感器30的多个像素32被分类为多个组35，并且针对每个组部署了第一至第四偏振器33a至33d。然后，第一至第四偏振器33a至33d从要检测的光L中提取具有不同偏振方向的线性偏振光分量，并且线性偏振光分量被引导至组35中的每个组中的第一至第四像素32a至32d。作为结果，能够测量要检测的光L的偏振状态，即，部署有工件W的成像区域P的偏振状态。
在这个实施例中，第一至第四偏振器33a至33d与多个偏振设备对应，所述偏振设备针对分类了的组中的每个组与预定数量的像素对应地部署，并且控制朝着所述预定数量的像素中的对应的一个像素行进的要检测的光的偏振状态。
形成组35的方法不受限制。组35可以各自由具有任意位置关系的任意数量的像素32形成。另外，上述第一至第四偏振方向设置在哪个方向上也不受限制，并且可以任意设置。另外，周期性地部署有第一至第四偏振器33a至33d的偏振控制板31的具体配置不受限制，并且可以任意设计。
控制器16全面控制机械臂10的操作。控制器16具有计算机所必需的硬件配置，诸如CPU和存储器(RAM、ROM)。CPU将存储在存储器等中的控制程序等加载到RAM中并执行它，从而执行各种类型的处理。
作为控制器16，例如，可以使用诸如FPGA(现场可编程门阵列)的PLD(可编程逻辑设备)或者诸如ASIC(专用集成电路)的其它设备。
图4是示出控制器16的功能配置示例的框图。在这个实施例中，控制器16的CPU执行根据这个实施例的程序，从而实现功能块，即，图像数据获取单元40、偏振度信息生成单元41、工件分析单元42、图像生成单元43、臂控制单元44和相机控制单元45。然后，这些功能块执行根据这个实施例的检测方法。注意，为了实现各个功能块，可以适当地使用诸如IC(集成电路)的专用硬件。
程序经由例如各种记录介质安装在机械臂10中。可替代地，可以经由互联网等安装程序。
[拾取工件的方法]
图5是示出直到工件W被拾取并移动到预定位置P为止的处理的示例的流程图。首先，相机控制单元45控制偏振相机15的成像操作。例如，设置诸如变焦和曝光时间的成像条件，并且执行成像操作。然后，图像数据获取单元40获取由偏振相机15生成的图像数据(步骤101)。
偏振度信息生成单元41生成偏振度信息。在这个实施例中，针对各自包括第一至第四像素32a至32d的组35中的每个组生成偏振度信息。首先，在步骤102中，生成最大亮度Imax和最小亮度Imin作为偏振度信息。
图6是用于描述最大亮度Imax和最小亮度Imin的曲线图。例如，假设通过合成线性偏振光和非偏振光而获得的部分偏振光进入图像传感器的一个像素。在这种情况下，偏振器被部署为垂直于入射光的光轴(或者还有像素的光轴)，并且将偏振器绕光轴旋转。然后，由下式表示输入到像素的入射光的亮度(强度)，并且获得图6所示的曲线图。
(数学式1)
Figure BDA0002493054220000111
如图6所示，最大亮度Imax是当旋转偏振器时作为像素数据获取的亮度值的最大值。最小亮度Imin是当旋转偏振器时作为像素数据获取的亮度值的最小值。注意，在(公式1)中示出的
Figure BDA0002493054220000112
是当亮度值为最大亮度Imax时偏振器的偏振轴的角度。
最大亮度Imax与入射光中包括的线性偏振光分量的强度的最大值对应。另外，最小亮度Imin与入射光中包括的线性偏振光分量的强度的最小值对应。Imax和Imin也能够分别被称为偏振最大值和偏振最小值。另外，亮度值为最大亮度Imax时的偏振器的偏振轴的角度
Figure BDA0002493054220000121
能够说是初始相位。不用说，曲线图的形状根据以哪个方向为基准设置偏振轴的角度而改变。
在这个实施例中，进入第一像素32a的第一偏振方向上的线性偏振光分量的亮度值是基于已经进入第一像素32a的光的第一像素数据。进入第二像素32b的第二偏振方向上的线性偏振光分量的亮度值是基于已经进入第二像素32b的光的第二像素数据。
进入第三像素32c的第三偏振方向上的线性偏振光分量的亮度值是基于已经进入第三像素32c的光的第三像素数据。进入第四像素32d的第四偏振方向上的线性偏振光分量的亮度值是基于已经进入第四像素32d的光的第四像素数据。
偏振度信息生成单元41基于第一至第四像素数据，执行使用(公式1)所示的余弦函数的拟合处理。然后，生成最大亮度值Imax和最小亮度值Imin。
例如，参照作为图3所示的第一偏振器33a的偏振轴方向的横向方向来设置角度θ。即，假设角度θ以横向方向为0°沿左旋转方向增加。在这种情况下，图6所示的0°的亮度值与第一像素数据对应，并且45°的亮度值与第二像素数据对应。另外，90°的亮度值与第三像素数据对应，并且135°的亮度值与第四像素数据对应。通过基于这些条像素数据执行拟合处理，可以生成最大亮度值Imax和最小亮度值Imin作为关于组35的偏振度信息。
在这个实施例中，(公式1)的余弦函数与预定的周期函数对应。可以使用诸如三角函数的其它周期函数。
在步骤103中，生成线性偏振度ρ作为偏振度信息(步骤103)。线性偏振度ρ是通过以下公式计算的参数，并且是根据要检测的光L的偏振状态的评价值。线性偏振度ρ在要检测的光L为完全偏振光的情况下为1(Imin＝0)，并且在要检测的光L为非偏振光的情况下为0(Imax＝Imin)。随着要检测的光L的偏振状态越接近完全偏振，线性偏振度ρ越接近1。
(数学式2)
Figure BDA0002493054220000131
在这个实施例中，偏振度信息与关于要检测的光L的线性偏振度的信息对应。关于要检测的光L的线性偏振度的信息包括最大亮度Imax和最小亮度Imin这二者以及线性偏振度ρ。另外，偏振度信息生成单元41用作生成单元。
图4所示的图像生成单元43生成作为工件W的图像的工件图像(步骤104)。在这个实施例中，基于在步骤103中生成的线性偏振度ρ来生成工件W的偏振度图像。
图7是用于描述偏振度图像的配置示例的示意图。图像生成单元43针对组35中的每个组生成线性偏振度ρ。然后，图像生成单元43基于由此生成的线性偏振度ρ来计算显示亮度值。通常，通过将显示亮度值的范围(渐变范围)与线性偏振度ρ的0至1的范围线性地相关联来计算与线性偏振度ρ对应的显示亮度值。
例如，在渐变范围为0至255的情况下，对于线性偏振度为0，应用0作为显示亮度值。对于线性偏振度为1，应用255作为显示亮度值。对于线性偏振度的范围为0至1，根据线性偏振度的值来应用0至255范围内的值作为显示亮度值。即，随着线性偏振度ρ越大，显示亮度值设置得越大。
基于线性偏振度ρ计算显示亮度值的方法不受限制。例如，可以使用指示线性偏振度ρ和显示亮度值之间的关系的表信息。另外，可以设置与线性偏振度ρ相关的阈值。例如，在线性偏振度ρ大于预定的第一阈值的情况下，分配高显示亮度值(例如最大亮度值)。在线性偏振度ρ小于第二阈值的情况下，分配低显示亮度值(例如最小亮度值)。因此，可以高精度地检测工件W的外形等。
不用说，线性偏振度ρ和显示亮度值之间的关系可以设置为相反。即，对于线性偏振度为0，应用255作为显示亮度值。对于线性偏振度为1，应用0作为显示亮度值。即使在这样的情况下，也可以强调工件W的边缘并且高精度地检测外形等。
在这个实施例中，针对包括第一至第四像素32a至32d的每个组35生成线性偏振度ρ，并且类似地针对组35中的每个组计算与线性偏振度ρ对应的相同的显示亮度值。因此，如图7所示，与第一至第四像素32a至32d对应的四个像素50a至50d在偏振度图像I1中具有相同的显示亮度值。不用说，可以基于相邻的组35(四个像素50a至50d)的显示亮度值来校正四个像素50a至50d的各个显示亮度值。即，可以执行渐变校正等，使得四个像素50a至50d彼此不同。
图8是用于描述工件图像的示例的照片。在此，作为工件W，对具有圆柱形状的透明树脂形成的容器(盖部为白色)和具有薄板形状的透明树脂形成的容器进行了成像。
图8的部分A是示出工件W的彩色图像I2的照片。图8的部分B是示出工件W的单色图像I3的照片。在彩色图像I2和单色图像I3这二者中，照明光的反射/透射量在背景和工件W之间大致彼此相等。因此，难以在背景和工件W之间获得清晰的对比度，并且难以检测工件W的外形。
图8的部分C是示出工件W的偏振度图像I1的照片。在偏振度图像I1中，背景由不通过工件W的要检测的光L表示。即，由于背景由具有高线性偏振度ρ的光表示，因此用高显示亮度值显示。作为结果，背景以接近白色的明亮颜色显示。不用说，在能够应用最大亮度值的情况下，背景以白色显示。
工件W由偏振状态已经被树脂中的双折射特性扰动的光表示。即，由于工件W由具有低线性偏振度ρ的光表示，因此用低显示亮度值显示。作为结果，工件W以从灰色到黑色的颜色显示。
工件W的具有低透明性的部分(例如具有圆柱形状的容器的盖子)由在该部分处反射的非偏振环境光表示。因此，线性偏振度ρ大致为零，并且该部分以大致黑色表示。
通过如上所述生成基于要检测的光L的线性偏振度ρ的偏振度图像I1，可以在背景和工件W之间获得清晰的对比度，并且实现边缘锐化和强调。作为结果，可以高精度地检测工件W的外形。注意，关于线性偏振度的信息还包括偏振度图像I1。
工件分析单元42基于偏振度图像Il来检测工件W的外形(步骤105)。检测外形的方法不受限制。例如，可以使用诸如包括二值化处理等的对比度边缘的检测这样的任意的外形检测算法。另外，可以使用利用DNN(深度神经网络)的机器学习算法等。例如，通过使用执行深度学习的AI(人工智能)，可以提高检测精度。
基于关于检测到的外形的信息来执行拾取操作(步骤106)。例如，臂控制单元44发送控制命令，使得工件W的预定位置能够夹在图1所示的指状物8a和8b之间。另外，发送用于将工件W以适当姿势移动到预定位置P的控制命令。由于已经基于偏振度图像I1高精度地检测了工件W的外形，因此可以以非常高的精度执行拾取操作。
不用说，可以基于关于外形的信息来计算关于工件W的姿势、重心、朝向、位置等的信息，并且可以基于计算出的信息来执行拾取工件W的操作。注意，还可以基于在步骤103中计算出的针对组35中的每个组的线性偏振度ρ通过例如机器学习算法来直接检测外形。
另外，在这个实施例中，工件分析单元42能够基于偏振度信息来计算工件W的阻滞(retardation)(也称为阻滞量)。阻滞是由工件W的双折射和厚度的乘积定义的参数，并且能够使用最大亮度Imax和最小亮度Imin通过以下公式来计算。
(数学式3)
Figure BDA0002493054220000151
λ是光源波长
π是圆周率
阻滞与工件W的内部应力(应变)具有相关性。因此，通过计算阻滞，可以检测内部应力(应变)的分布等。作为结果，可以确定工件W的状态并且执行工件W的检查。例如，在内部应力(应变)的分布与另一个工件W的内部应力(应变)的分布不同的情况下，能够确定工件是次品。另外，在内部应力(应变)连续处于异常状态的情况下，还能够确定在生产线上已经发生了缺陷。
如上所述，在这个实施例中，能够由工件分析单元42执行工件W的外形的检测和工件W的状态的确定这二者。工件分析单元42用作检测单元和确定单元。
如上所述，在根据这个实施例的拾取装置100中，用线性偏振光照明工件W，并且控制朝着图像传感器30行进的要检测的光L的偏振状态。另外，基于要检测的光L的图像数据来生成关于要检测的光L的线性偏振度的信息，要检测的光L的偏振状态被控制。通过使用关于线性偏振度的信息，可以高精度地检测即使是具有透明性的工件W的外形、阻滞等。
另外，在这个实施例中，使用包括图像传感器30和偏振控制板31的偏振相机15。作为结果，可以通过例如一次成像来获取关于要检测的光L的偏振状态的信息，并且获取偏振度信息。作为结果，可以减少处理时间。
另外，在这个实施例中，扩散板23和偏振器24部署在部署表面21的背表面侧，并且实现了背光的功能。作为结果，可以仅使用环境光来观察工件W。另外，诸如图8的部分C所示的圆柱容器的盖子这样的未使来自后面的光通过的部分也基于从前面发射的非偏振环境光而显示为能够与背景区分。作为结果，可以高精度地检测工件W的外形等。
例如，还能够通过使用能够捕获单色图像的相机来捕获单色图像。然后，可以从未使来自后面的光通过的部分的正面(从相机侧)观察状态。例如，在标签等粘贴在工件W的正面的情况下，标签的正面在偏振度图像中以黑色显示，但是能够在单色图像中核对标签中所描述的内容等。注意，在图8的部分B中，整个图像是暗的，但是通过设置环境光的状态、曝光状态等，能够充分观察工件W的正面的状态。
不用说，用线性偏振光照明对象的照明单元的配置不受限制。诸如灯的光源可以部署在部署表面21的背表面侧，并且偏振器24可以部署在其光轴上。另外，在使用能够发射线性偏振激光的激光源等的情况下，可以省略诸如偏振器24的偏振设备来构成照明单元。
在专利文献1中描述的视觉检查装置中，第一和第二偏振板部署在光源和成像装置之间的光路上，以具有正交尼科尔关系。然后，将检查目标部署在第一和第二偏振板之间。作为结果，在未通过检查目标的光的量与通过检查目标的光的量之间产生差异，并且生成背景部分暗而检查目标亮的灰度图像。通过将该灰度图像二值化，可以正确地检查检查目标的外形。
在此，在检查目标的透明度低或者存在部分不透明的部分的情况下，来自光源的光被阻挡，因此，通过第二偏振板并进入成像装置的光的量减少。作为结果，背景和检查目标也显示得暗，使得难以正确地检查外形。
在本技术中，基于线性偏振度生成偏振度图像。因此，关于具有低透明度的部分或者部分不透明的部分，基于非偏振光(环境光)显示图像。因此，与基于具有高线性偏振度的光显示的背景相比，在显示亮度方面产生大的差异，并且这些部分显示为与背景充分地区别。作为结果，可以充分地检测工件W的外形等。
在这个实施例中，拾取装置100被配置为根据本技术的检测装置的实施例。在此，以工件W为作为电子装置的至少一部分的对象(例如电子装置的生产线中的部件)来应用本技术。在这种情况下，由拾取装置100保持并移动到运输机构5的预定位置P的工件W在生产线上移动，最后生产出电子装置。即，由参照图5等描述的拾取装置100进行的拾取操作能够被视为生产电子装置的方法中包括的处理。由于可以如上所述高精度地执行拾取操作，因此可以提高电子装置的生产精度。
注意，能够应用根据本技术的检测装置的过程、领域等不受限制。即，本技术不限于拾取和移动工件W等的情况，并且能够应用于工件W的外形的检测、各种状态的确定等。另外，根据本技术的检测装置不仅能够在生产电子装置的领域中使用，而且能够在其它任意领域中使用。即，本技术能够应用于不同于诸如机械臂的工业机器人的装置等。而且，要检测的对象不限于作为电子装置的一部分的部件等，并且本技术能够应用于其它任意对象。
<第二实施例>
将描述根据本技术的第二实施例的拾取装置。在以下描述中，将省略或简化拾取装置100中的与上述实施例中描述的配置和操作相同的配置和操作的描述。
图9是示出根据这个实施例的拾取装置200的配置示例的示意图。拾取装置200包括载物台220、相机260、偏振器261和旋转机构单元262。载物台220具有与第一实施例中描述的载物台20的配置大致相等的配置，并且包括支撑基座222、扩散板223和偏振器224。
相机260是单色相机，并且例如可以使用包括诸如CMOS传感器和CCD传感器的图像传感器的任意单色相机。图像传感器用作成像单元。
偏振器261部署在相机260的光轴上，并且从朝着相机260行进的要检测的光L中提取具有与偏振轴方向大致相等的偏振方向的线性偏振光分量。偏振器261与偏振设备对应，并且可以采用任意配置。
旋转机构单元262能够使偏振器261以相机260的光轴O为基准相对于相机260旋转。在这个实施例中，使偏振器261相对于相机260旋转。不用说，相机260可以绕光轴O相对于偏振器261旋转。
旋转机构单元262的具体配置不受限制。例如，旋转机构单元262能够通过包括步进马达、齿轮机构等的任意致动器机构实现。不用说，可以采用其它任意配置。
在这个实施例中，偏振器261和旋转机构单元262用作控制朝着成像单元行进的要检测的光的偏振状态的偏振控制单元。
当观察工件W时，旋转机构单元262使偏振器261旋转。然后，基于根据偏振器261的旋转生成的多条图像数据，针对每个像素生成偏振度信息。
例如，使偏振设备以预定的旋转位置为基准旋转到大约0°、大约45°、大约90°和大约135°的旋转位置。然后，在每个像素中，获取大约0°、大约45°、大约90°和大约135°的旋转位置处的像素数据。如参照图6所描述的，基于四条像素数据来执行使用(公式1)所示的余弦函数的拟合处理。
作为结果，可以针对每个像素计算最大亮度值Imax、最小亮度值Imin、线性偏振度ρ和阻滞。因此，可以对每个像素应用与线性偏振度ρ对应的显示亮度，并且生成高分辨率的偏振度图像I1。作为结果，可以高精度地执行工件W的外形的检测、工件W的状态的确定等。
另外，可以使偏振器件261以预定的旋转位置为基准相对于相机260旋转至少180°，并且可以基于根据旋转生成的多个图像数据来生成偏振度信息。
例如，在每个像素中根据180°或更大的旋转检测到的亮度值的最大值是最大亮度值Imax。另外，根据180°或更大的旋转检测到的亮度值的最小值是最小亮度值Imin。能够基于最大亮度值Imax和最小亮度值Imin针对每个像素计算线性偏振度ρ和阻滞。由于能够不执行拟合处理而计算偏振度信息，因此可以减轻处理负荷等。
<其它实施例>
本技术不限于上述实施例，并且能够实现其它各种实施例。
以上，为了通过拟合处理来计算最大亮度值Imax和最小亮度值Imin，已经计算了诸如0°、45°、90°和135°的四个角度(四个偏振方向)中的每个角度处的线性偏振光分量的强度。本技术不限于此，并且可以计算其它数量的线性偏振光分量(例如，两个、三个或五个线性偏振光分量)中的每个线性偏振光分量的强度。另外，设置了多个角度的情况下的角度间隔可以任意地设置。
以上，已经描述了如图1和图4所示的控制器16配置并部署在机械臂10的内部等的示例。本技术不限于此。例如，控制器16可以部署在生成工件W的图像数据的偏振相机15、单色相机等中。另外，可以单独使用诸如PC的计算机，并且可以具有控制器16的功能。在这种情况下，PC等连接到机械臂10。
另外，控制器16的各个块的功能可以被划分并在计算机或多个设备中提供。例如，偏振相机15可以执行直到生成偏振度信息的处理，并且机械臂10、PC等可以执行工件W的分析。可以采用这样的构造。
另外，控制器16的各个块的功能中的全部或一些功能可以通过云服务器执行。另外，根据本技术的检测方法可以在能够彼此通信的多个计算机的协作下执行。
根据本技术的检测方法适用于由多个装置经由网络共享并联合处理一个功能的云计算的配置。
根据本技术的上述特征中的至少两个特征可以组合。具体地，每个实施例中描述的各种特征可以任意组合，而无需彼此区分实施例。另外，上述各种效果仅是示例并且不受限制，并且可以发挥附加的效果。
应当注意，本技术可以采用以下配置。
(1)一种检测装置，包括：
成像单元，基于入射光生成图像数据；
照明单元，用线性偏振光照明对象；
偏振控制单元，控制要检测的光的偏振状态，要检测的光朝着成像单元行进；以及
生成单元，基于关于要检测的光的图像数据来生成关于要检测的光的线性偏振度的信息，要检测的光的偏振状态已经被控制，关于要检测的光的图像数据由成像单元生成。
(2)根据(1)所述的检测装置，其中
关于线性偏振度的信息包括要检测的光中包括的线性偏振光分量的强度的最大值、要检测的光中包括的线性偏振光分量的强度的最小值或者线性偏振度中的至少一个。
(3)根据(1)或(2)所述的检测装置，其中
成像单元包括各自生成像素数据的多个像素，
偏振控制单元将多个像素分类为多个组，并且针对分类了的组中的每个组控制要检测的光的偏振状态，多个组中的每个组包括预定数量的像素，并且
生成单元针对分类了的组中的每个组生成关于线性偏振度的信息。
(4)根据(3)所述的检测装置，其中
偏振控制单元包括多个偏振设备，所述偏振设备针对分类了的组中的每个组与所述预定数量的像素对应地部署，并且控制朝着所述预定数量的像素中的对应的一个像素行进的要检测的光的偏振状态。
(5)根据(3)所述的检测装置，其中
所述多个偏振设备中的每个偏振设备关于入射光提取具有不同偏振方向的线性偏振光分量。
(6)根据(5)所述的检测装置，其中
所述预定数量的像素包括在彼此正交的方向上二乘二地布置的第一至第四像素，并且
所述多个偏振设备包括与第一至第四像素对应地布置的第一至第四偏振设备。
(7)根据(6)所述的检测装置，其中
第一偏振设备从要检测的光中提取具有第一偏振方向的线性偏振光分量，
第二偏振设备从要检测的光中提取具有第二偏振方向的线性偏振光分量，该第二偏振方向是通过将第一偏振方向在预定方向上旋转大约45°而获得的；
第三偏振设备从要检测的光中提取具有第三偏振方向的线性偏振光分量，该第三偏振方向是通过将第一偏振方向在预定方向上旋转大约90°而获得的；并且
第四偏振设备从要检测的光中提取具有第四偏振方向的线性偏振光分量，该第四偏振方向是通过将第一偏振方向在预定方向上旋转大约135°而获得的。
(8)根据(6)或(7)所述的检测装置，其中
生成单元基于由第一至第四像素分别生成的第一至第四像素数据来针对所述组中的每个组生成关于线性偏振度的信息。
(9)根据(8)所述的检测装置，其中
生成单元基于第一至第四像素数据，通过执行使用预定的周期函数的拟合处理来生成关于线性偏振度的信息。
(10)根据(1)或(2)所述的检测装置，其中
偏振控制单元包括部署在成像单元的光轴上的偏振设备，以及能够使偏振设备以成像单元的光轴为基准相对于成像单元旋转的旋转机构单元。
(11)根据(10)所述的检测装置，其中
旋转机构单元使偏振设备以预定的旋转位置为基准相对旋转到大约0°、大约45°、大约90°和大约135°的旋转位置，并且
生成单元基于根据偏振设备的旋转而生成的多条图像数据来生成关于线性偏振度的信息。
(12)根据(11)所述的检测装置，其中
生成单元基于多条图像数据，通过执行使用预定的周期函数的拟合处理来生成关于线性偏振度的信息。
(13)根据(10)所述的检测装置，其中
旋转机构单元使偏振设备以预定的旋转位置为基准相对于成像单元旋转至少180°，并且
生成单元基于根据偏振设备的旋转而生成的多条图像数据来生成关于线性偏振度的信息。
(14)根据(1)至(13)中的任一项所述的检测装置，还包括
图像生成单元，基于所生成的关于线性偏振度的信息来生成对象的图像。
(15)根据(1)至(14)中的任一项所述的检测装置，还包括
检测单元，基于所生成的关于线性偏振度的信息来检测对象的外形。
(16)根据(1)至(15)中的任一项所述的检测装置，还包括
确定单元，基于所生成的关于线性偏振度的信息来确定对象的状态。
(17)根据(1)至(16)中的任一项所述的检测装置，其中
照明单元包括：背表面侧的偏振设备，部署在部署有对象的部署表面的背表面侧；以及扩散板，部署在背表面侧的偏振设备的与部署表面相对的一侧。
(18)一种生产电子装置的方法，包括：
用线性偏振光照明对象，该对象是电子装置的至少一部分；
控制要检测的光的偏振状态，要检测的光朝着成像单元行进；
基于关于要检测的光的图像数据来生成关于要检测的光的线性偏振度的信息，要检测的光的偏振状态已经被控制，关于要检测的光的图像数据由成像单元生成；以及
基于所生成的关于线性偏振度的信息来检测对象的外形，并且基于其检测结果拾取对象并将对象移动到预定位置。
附图标记列表
L 要检测的光
O 光轴
W 工件
10 机械臂
15 偏振相机
16 控制器
20、220 载物台
21 部署表面
23、223 扩散板
24、224 偏振器
30 图像传感器
31 偏振控制板
32 像素
33 偏振器
35 组
40 图像数据获取单元
41 偏振度信息生成单元
42 工件分析单元
43 图像生成单元
100、200 拾取装置
260 相机
261 偏振设备
262 旋转机构单元

Claims (18)

1.一种检测装置，包括：
成像单元，基于入射光生成图像数据；
照明单元，用线性偏振光照明对象；
偏振控制单元，控制要检测的光的偏振状态，所述要检测的光朝着所述成像单元行进；以及
生成单元，基于关于所述要检测的光的图像数据来生成关于所述要检测的光的线性偏振度的信息，所述要检测的光的偏振状态已经被控制，关于所述要检测的光的图像数据由所述成像单元生成。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
所述关于线性偏振度的信息包括所述要检测的光中包括的线性偏振光分量的强度的最大值、所述要检测的光中包括的线性偏振光分量的强度的最小值或者所述线性偏振度中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
所述成像单元包括各自生成像素数据的多个像素，
所述偏振控制单元将所述多个像素分类为多个组，并且针对分类了的组中的每个组控制所述要检测的光的偏振状态，所述多个组中的每个组包括预定数量的像素，并且
所述生成单元针对所述分类了的组中的每个组生成所述关于线性偏振度的信息。
4.根据权利要求3所述的检测装置，其中，
所述偏振控制单元包括多个偏振设备，所述偏振设备针对所述分类了的组中的每个组与所述预定数量的像素对应地部署，并且控制朝着所述预定数量的像素中的对应的一个像素行进的所述要检测的光的偏振状态。
5.根据权利要求4所述的检测装置，其中，
所述多个偏振设备中的每个偏振设备关于入射光提取具有不同偏振方向的线性偏振光分量。
6.根据权利要求5所述的检测装置，其中，
所述预定数量的像素包括在彼此正交的方向上二乘二地布置的第一至第四像素，并且
所述多个偏振设备包括与所述第一至第四像素对应地布置的第一至第四偏振设备。
7.根据权利要求6所述的检测装置，其中，
所述第一偏振设备从所述要检测的光中提取具有第一偏振方向的线性偏振光分量，
所述第二偏振设备从所述要检测的光中提取具有第二偏振方向的线性偏振光分量，该第二偏振方向是通过将所述第一偏振方向在预定方向上旋转大约45°而获得的；
所述第三偏振设备从所述要检测的光中提取具有第三偏振方向的线性偏振光分量，该第三偏振方向是通过将所述第一偏振方向在所述预定方向上旋转大约90°而获得的；并且
所述第四偏振设备从所述要检测的光中提取具有第四偏振方向的线性偏振光分量，该第四偏振方向是通过将所述第一偏振方向在所述预定方向上旋转大约135°而获得的。
8.根据权利要求6所述的检测装置，其中，
所述生成单元基于由所述第一至第四像素分别生成的第一至第四像素数据来生成针对所述组中的每个组的所述关于线性偏振度的信息。
9.根据权利要求8所述的检测装置，其中，
所述生成单元基于所述第一至第四像素数据，通过执行使用预定的周期函数的拟合处理来生成所述关于线性偏振度的信息。
10.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
所述偏振控制单元包括部署在所述成像单元的光轴上的偏振设备，以及能够使所述偏振设备以所述成像单元的光轴为基准相对于所述成像单元旋转的旋转机构单元。
11.根据权利要求10所述的检测装置，其中，
所述旋转机构单元使所述偏振设备以预定的旋转位置为基准相对旋转到大约0°、大约45°、大约90°和大约135°的旋转位置，并且
所述生成单元基于根据所述偏振设备的旋转而生成的多条图像数据来生成所述关于线性偏振度的信息。
12.根据权利要求11所述的检测装置，其中，
所述生成单元基于所述多条图像数据，通过执行使用预定的周期函数的拟合处理来生成所述关于线性偏振度的信息。
13.根据权利要求10所述的检测装置，其中，
所述旋转机构单元使所述偏振设备以预定的旋转位置为基准相对于所述成像单元旋转至少180°，并且
所述生成单元基于根据所述偏振设备的旋转而生成的多条图像数据来生成所述关于线性偏振度的信息。
14.根据权利要求1所述的检测装置，还包括：
图像生成单元，基于所生成的关于线性偏振度的信息来生成所述对象的图像。
15.根据权利要求1所述的检测装置，还包括：
检测单元，基于所生成的关于线性偏振度的信息来检测所述对象的外形。
16.根据权利要求1所述的检测装置，还包括：
确定单元，基于所生成的关于线性偏振度的信息来确定所述对象的状态。
17.根据权利要求1所述的检测装置，其中，
所述照明单元包括：背表面侧的偏振设备，部署在部署有所述对象的部署表面的背表面侧；以及扩散板，部署在所述背表面侧的偏振设备的与所述部署表面相对的一侧。
18.一种生产电子装置的方法，包括：
用线性偏振光照明对象，该对象是所述电子装置的至少一部分；
控制要检测的光的偏振状态，所述要检测的光朝着成像单元行进；
基于关于所述要检测的光的图像数据来生成关于所述要检测的光的线性偏振度的信息，所述要检测的光的偏振状态已经被控制，关于所述要检测的光的图像数据由所述成像单元生成；以及
基于所生成的关于线性偏振度的信息来检测所述对象的外形，基于其检测结果拾取所述对象并将所述对象移动到预定位置。
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