JP2009008502A - Data registering method for surface state inspection and surface state inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、所定の形状を有する対象物の表面状態を画像処理の手法により検査するために、被検査面に対する撮像対象領域の設定に関する情報を登録する方法、およびこの方法を用いた表面状態検査装置に関する。 The present invention relates to a method for registering information relating to setting of an imaging target region for a surface to be inspected in order to inspect the surface state of an object having a predetermined shape by an image processing technique, and a surface state inspection using this method Relates to the device.
樹脂や金属などによる成形体の表面状態を検査するものとして、画像処理技術を用いた検査装置が数多く提案されている。この種の検査装置は、一般に、検査対象の成形体(以下、「ワーク」という。)に所定方向から照明を施して、ワーク表面からの反射光を撮像し、生成された画像において周囲と異なる明るさまたは色彩が現れている領域を、欠陥として検出するものである(例えば、特許文献1参照。)。 Many inspection apparatuses using an image processing technique have been proposed for inspecting the surface state of a molded body made of resin or metal. In general, this type of inspection apparatus illuminates a molded object to be inspected (hereinafter referred to as “work”) from a predetermined direction, images reflected light from the surface of the work, and differs in the generated image from the surroundings. An area where brightness or color appears is detected as a defect (for example, see Patent Document 1).
この種の検査装置において、欠陥を精度良く検出するには、検査対象のワークの表面(以下、「ワーク表面」という。)の向きに応じて照明の方向や撮像方向を調整する必要がある。特に、凹凸欠陥など正反射光を用いた検査を行う場合には、正反射光が進行する方向にカメラの光軸を精度良く合わせる必要がある。
このためユーザーは、検査に先立ち、検査対象のワーク表面のいずれの箇所に対しても上記の条件を満たすような撮像が行われるように、良品のワークを用いて、カメラとワークとの位置合わせや撮像方向などを定める作業(以下、「設定作業」という。)を行っている。
In this type of inspection apparatus, in order to detect defects with high accuracy, it is necessary to adjust the direction of illumination and the imaging direction in accordance with the direction of the surface of the workpiece to be inspected (hereinafter referred to as “work surface”). In particular, when an inspection using specular reflection light such as an uneven defect is performed, it is necessary to accurately align the optical axis of the camera in the direction in which the specular reflection light travels.
Therefore, prior to the inspection, the user must align the camera and the workpiece using a non-defective workpiece so that imaging that satisfies the above conditions is performed on any part of the workpiece surface to be inspected. And an operation for determining the imaging direction (hereinafter referred to as “setting operation”).
検査対象のワーク表面がある程度の大きさになると、検査精度を確保するには、ワーク表面を複数の領域に分けて撮像する必要がある。
また多面体のワークの各面を検査する場合には、各面毎に上記の設定作業を行う必要がある。上記した特許文献1では微小な物体(スライドファスナーの止具)を検査対象とするため、1回の撮像で検査に必要な画像を取得しているが、ワークが大きくなると、その方法では検査の精度を確保できないと考えられる。また装置の構成も大がかりになる。
When the workpiece surface to be inspected becomes a certain size, in order to ensure the inspection accuracy, it is necessary to divide the workpiece surface into a plurality of areas and take images.
Further, when inspecting each surface of a polyhedral work, it is necessary to perform the above setting operation for each surface. In the above-mentioned
さらに、近年、携帯電話機や携帯音楽プレーヤーなどのファッション性が重視される機器では、さまざまな曲率の箇所を含む自由曲面を組み合わせた形態のケース体を使用する。このような形態のワークを検査対象とする場合には、撮像対象領域内の面の曲率によってカメラに正反射光を入射させることが可能な範囲が変化する。 Furthermore, in recent years, devices that place importance on fashion, such as mobile phones and portable music players, use case bodies with a combination of free-form surfaces including portions with various curvatures. When a workpiece having such a form is an inspection target, the range in which the specularly reflected light can be incident on the camera varies depending on the curvature of the surface in the imaging target region.
また、ワークの表面からは、理論上の正反射光方向に反射した光のみならず、表面の微小な凹凸などによって所定の範囲に散乱する正反射光もあり、これらの散乱光により欠陥の検出に必要な明るさが確保される場合もある。したがって、撮像対象領域において凹凸欠陥の検出に必要な明るさの画像が得られる範囲(以下、「検査可能範囲」という。)を特定するには、理論上の正反射方向と撮像対象領域内の面の曲率との関係のほか、散乱光のばらつき度合いを考慮する必要がある。 In addition to the light reflected in the specular specular reflection direction from the surface of the workpiece, there is also specular reflection light that scatters to a specified range due to minute irregularities on the surface. Detection of defects by these scattered light The necessary brightness may be ensured. Therefore, in order to specify a range (hereinafter referred to as “inspectable range”) in which an image having a brightness necessary for detecting an uneven defect is obtained in the imaging target region, the theoretical specular reflection direction and the imaging target region In addition to the relationship with the curvature of the surface, it is necessary to consider the degree of variation in scattered light.
しかし、毎時の撮像対象領域に含まれる面の曲率や散乱光のばらつきの度合いを、数値として特定するのは非常に困難である。このため従来の検査では、実物のワークにマーキングをするなどして、このワークに割り付けた撮像対象領域を順に撮像し、毎時の撮像で十分な明るさが得られた部位を確認し、被検査面全体に対する確認がとれるまで設定作業を行うようにしている。しかし、このような方法ではユーザーの負担は多大なものとなり、確認もれが生じるおそれもある。また、検査漏れを防ぐために必要以上の撮像対象領域が割り付けられ、その結果、検査の効率が低下するおそれもある。 However, it is very difficult to specify the curvature of the surface included in the imaging target region every hour and the degree of variation in scattered light as numerical values. For this reason, in the conventional inspection, the actual object is marked, for example, the imaging target area assigned to the workpiece is imaged in order, and the part where sufficient brightness is obtained by the hourly imaging is confirmed. Setting work is performed until confirmation of the entire surface is obtained. However, with such a method, the burden on the user is enormous, and there is a possibility that confirmation may occur. Further, an imaging target area more than necessary is allocated to prevent an inspection omission, and as a result, the inspection efficiency may be reduced.
この発明は上記の問題点に着目してなされたもので、被検査面の全ての箇所について、検査に必要な画像を取得できるように撮像対象領域を設定する処理を、正確かつ効率良く実行すること、ならびに毎時の撮像対象領域内の検査可能範囲を正しく認識することによって、必要以上の撮像が行われるのを防止し、検査の効率を向上することを、目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and accurately and efficiently executes processing for setting an imaging target region so that images necessary for inspection can be obtained for all portions of the surface to be inspected. In addition, it is an object to prevent unnecessary imaging from being performed and to improve inspection efficiency by correctly recognizing an inspectable range in the imaging target region every hour.
この発明では、表面の一部または全体が被検査面とされた物体を検査対象として、この検査対象物に対する撮像装置および照明装置の位置および方向を変更しながら前記被検査面を複数回に分けて撮像し、生成された画像中の正反射光像を用いて前記被検査面の状態を検査する検査装置に、毎時の撮像における撮像対象領域の設定に関する情報を登録するために、以下のステップA,B,Cを複数サイクル実行する。 In the present invention, an object whose surface is partly or entirely the surface to be inspected is to be inspected, and the surface to be inspected is divided into a plurality of times while changing the position and direction of the imaging device and the illuminating device with respect to the inspection object In order to register information related to the setting of the imaging target area in the hourly imaging in the inspection apparatus that inspects the state of the surface to be inspected using the specularly reflected light image in the generated image, the following steps A, B, and C are executed for a plurality of cycles.
ステップAでは、被検査面の任意の位置に撮像対象領域を設定する。
ステップBでは、ステップAで設定された撮像対象領域の中心位置からの正反射光が撮像装置に入射するように撮像装置および照明装置の位置および方向を定めた場合に所定値以上の強度で反射する光について、進行方向のばらつき度合いを表す角度を求める。
In step A, an imaging target region is set at an arbitrary position on the surface to be inspected.
In step B, when the positions and directions of the imaging device and the illuminating device are determined so that the specularly reflected light from the center position of the imaging target region set in step A is incident on the imaging device, it is reflected with an intensity of a predetermined value or more. An angle representing the degree of variation in the traveling direction is determined for the light to be transmitted.
ステップCでは、対象物の表面を複数の平面の集合体として表した3次元設計データを用いて、前記ステップAで設定した撮像対象領域に対応する平面の中から当該領域の中心位置の平面に対する傾きの差がステップBで求めた角度の範囲に対応する平面を特定する。 In step C, using the three-dimensional design data representing the surface of the object as an aggregate of a plurality of planes, the plane corresponding to the center position of the area is selected from the planes corresponding to the imaging target area set in step A. A plane in which the difference in inclination corresponds to the range of angles obtained in step B is specified.
さらにこの発明では、上記のステップA,B,Cを複数サイクル実行して被検査面に対応するすべての平面を特定し、毎時のステップAで設定された撮像対象領域の設定に関する情報(設定された撮像対象領域を撮像するのに必要な情報、例えば撮像装置を配置する位置やその光軸方向である。)を登録する。 Further, in the present invention, the above steps A, B, and C are executed in a plurality of cycles to identify all planes corresponding to the surface to be inspected, and information regarding the setting of the imaging target area set in step A every hour (set) Information necessary for imaging the imaging target area, for example, the position where the imaging device is arranged and its optical axis direction) are registered.
上記の方法では、ステップAで設定された撮像対象領域について、ステップBおよびCを実行することにより、その撮像対象領域の撮像により欠陥の検出に必要な明るさの画像が得られる範囲を、3次元設計データが表す近似平面に置き換えて認識する。したがって、被検査面のすべての部位の検査が可能になったと認識されるまでステップA,B,Cによる処理を繰り返すことにより、被検査面のどの部位についても、いずれかの撮像により検査に必要な画像を得ることができる。 In the above method, by executing steps B and C for the imaging target area set in step A, a range in which an image having a brightness necessary for detecting a defect is obtained by imaging the imaging target area is 3 Recognize by replacing with the approximate plane represented by the dimensional design data. Therefore, it is necessary to inspect any part of the surface to be inspected by any imaging by repeating the processes in steps A, B, and C until it is recognized that inspection of all the parts on the surface to be inspected is possible. Can be obtained.
また、設定された撮像対象領域において検査可能範囲を具体的に特定できるので、以後の撮像対象領域の設定では、既に特定された部位が重複して含まれないように、撮像対象領域の設定位置を調整することができる。これにより撮像対象領域が必要以上に設定されるのを防止することができる。 In addition, since the inspectable range can be specifically specified in the set imaging target area, the setting position of the imaging target area is set so that the already specified parts are not included in the subsequent setting of the imaging target area. Can be adjusted. Thereby, it is possible to prevent the imaging target region from being set more than necessary.
好ましい態様においては、ステップBでは、検査対象物の良品モデルを対象に、ステップAで設定された撮像対象領域に撮像装置の視野が合わせられ、かつこの撮像対象領域の中心位置からの正反射光が撮像装置に入射するように撮像装置と照明装置の位置および方向を定めて撮像することにより、第1のモデル画像を生成する一方で、撮像対象領域からの反射光の進行方向のばらつき度合いを表す角度の値を仮定して、この仮定の角度と前記3次元設計データとを用いて、ステップAで設定された撮像対象領域の第2のモデル画像を生成する。 In a preferred mode, in step B, the non-defective model of the inspection object is targeted, and the field of view of the imaging device is aligned with the imaging target area set in step A, and the specularly reflected light from the center position of the imaging target area The first model image is generated by determining the positions and directions of the imaging device and the illuminating device so as to be incident on the imaging device, and the degree of variation in the traveling direction of reflected light from the imaging target region is determined. Assuming the value of the angle to be represented, a second model image of the imaging target region set in step A is generated using the assumed angle and the three-dimensional design data.
さらに、上記の態様では、第1および第2の各モデル画像を照合可能に表示するとともに、仮定の角度を変更する操作に応じて第2のモデル画像を更新し、各モデル画像の表示に対する確定操作が行われたとき、その時点での仮定の角度を散乱の範囲とする理論式による演算を行って、所定値以上の強度で反射する光の進行方向のばらつき度合いを表す角度を特定する。 Further, in the above aspect, the first and second model images are displayed in a collatable manner, and the second model image is updated in accordance with an operation for changing the assumed angle, and the display of each model image is confirmed. When an operation is performed, an arithmetic operation is performed using a theoretical formula with the assumed angle at that time as the range of scattering, and an angle representing the degree of variation in the traveling direction of light reflected at an intensity of a predetermined value or more is specified.
上記の態様は、良品モデルの撮像により生成された実際の画像と、反射光の進行方向のばらつき度合いを表す仮の角度に基づくシミュレーションにより作成された第2のモデル画像とを表示し、ユーザに照合させることにより、検査に必要な強度で反射する光の進行方向のばらつき度合いを表す角度を自動算出するものである。ユーザは、第2のモデル画像が第1のモデル画像に近いものかどうかを判別し、両画像が異なる場合には仮の角度を変更する操作を行う。最終的に第2のモデル画像が第1のモデル画像に近いものになったと判別して確定操作を行うと、その時点での仮の角度を散乱の範囲とする理論式(たとえばガウス散乱モデルの理論式)による演算により、欠陥の検出に必要な強度で反射する光のばらつき度合いを表す角度が特定される。 The above aspect displays an actual image generated by imaging a non-defective model and a second model image created by simulation based on a temporary angle representing the degree of variation in the traveling direction of reflected light, and By collating, an angle representing the degree of variation in the traveling direction of light reflected at the intensity required for inspection is automatically calculated. The user determines whether or not the second model image is close to the first model image, and performs an operation of changing the temporary angle when the two images are different. When it is determined that the second model image is finally close to the first model image and a determination operation is performed, a theoretical formula (for example, a Gaussian scattering model of the Gaussian scattering model) with a temporary angle at that time as a range of scattering is performed. The angle representing the degree of variation in the light reflected with the intensity necessary for detecting the defect is specified by the calculation using the theoretical formula.
他の好ましい態様においては、ステップBでは、検査対象物の良品モデルを対象に、ステップAで設定された撮像対象領域に撮像装置の視野を合わせて、照明装置による照明の方向を切り替えて複数回の撮像を実行する。そして所定値以上の明るさの画像が得られた撮像における照明方向に基づき、所定値以上の強度で反射する光の進行方向のばらつき度合いを表す角度を特定する。 In another preferred embodiment, in step B, a non-defective model of the inspection object is targeted, and the field of view of the imaging device is aligned with the imaging target region set in step A, and the direction of illumination by the lighting device is switched multiple times. The imaging is executed. Then, an angle representing the degree of variation in the traveling direction of light reflected at an intensity of a predetermined value or higher is specified based on the illumination direction in imaging in which an image having a brightness of a predetermined value or higher is obtained.
上記の態様によれば、良品モデルに対する照明の方向を種々に切り替えながら、照明毎に実際に撮像を行うことによって、欠陥の検出に必要な明るさの画像が得られた照明方向の変化の幅が求められ、これをもって検査に必要な強度で反射する光の進行方向のばらつきを表す角度が特定される。 According to the above aspect, the width of the change in the illumination direction in which an image having the brightness necessary for detecting the defect is obtained by actually performing imaging for each illumination while switching the illumination direction with respect to the non-defective model. The angle representing the variation in the traveling direction of the light reflected with the intensity required for the inspection is specified.
さらに他の好ましい態様では、ステップCにおいて、3次元設計データを用いて撮像対象領域に対応する各平面の法線方向の分布状態を示すヒストグラムを作成し、このヒストグラムから撮像対象領域の中心の平面に対応する法線方向に対する角度差がステップBで求めた角度に基づく許容値の範囲に含まれる法線方向を抽出し、抽出された各法線方向に対応する平面を特定する。このような処理によれば、撮像対象領域において検査に必要な画像を得られる部位を、簡単かつ精度良く認識することができる。 In yet another preferred aspect, in step C, a histogram showing the distribution state in the normal direction of each plane corresponding to the imaging target region is created using the three-dimensional design data, and the plane at the center of the imaging target region is created from this histogram. The normal direction included in the allowable range based on the angle obtained in step B with the angle difference with respect to the normal direction corresponding to is extracted, and the plane corresponding to each extracted normal direction is specified. According to such processing, it is possible to easily and accurately recognize a part where an image necessary for an inspection can be obtained in the imaging target region.
上記の検査対象領域の登録方法が適用される表面状態検査装置は、検査対象物を撮像するための撮像装置と、撮像装置の撮像対象領域を照明するための照明装置と、撮像装置および照明装置を支持する第1の支持機構と、検査対象物を支持する第2の支持機構と、第1および第2の支持機構の少なくとも一方を動かすことにより検査対象物に対する撮像装置および照明装置の位置および方向を変更して被検査面のあらかじめ定められた撮像対象領域を撮像装置に撮像させる処理を複数回実行し、毎時の撮像により生成された画像を用いて前記被検査面の表面状態を検査するための処理を実行する制御処理装置とを具備する。 A surface state inspection apparatus to which the above-described inspection target area registration method is applied includes an imaging apparatus for imaging an inspection target, an illumination apparatus for illuminating an imaging target area of the imaging apparatus, an imaging apparatus, and an illumination apparatus A position of the imaging device and the illumination device with respect to the inspection object by moving at least one of the first support mechanism for supporting the inspection object, the second support mechanism for supporting the inspection object, and the first and second support mechanisms; A process of changing the direction and causing the imaging device to image a predetermined imaging target area on the surface to be inspected is executed a plurality of times, and the surface state of the surface to be inspected is inspected using an image generated by the hourly imaging And a control processing device that executes processing for the above.
さらにこの検査装置は、各撮像対象領域のモデル画像を表示するための表示手段と、ユーザの操作を受け付けるための入力手段とを具備する。
また制御処理装置は、撮像対象領域の設定に関する情報を登録するための記憶手段と、被検査面の任意の位置に撮像対象領域を設定する領域設定手段と、検査対象物の良品モデルを対象に、領域設定手段により設定された撮像対象領域に撮像装置の視野が合わせられ、かつこの撮像対象領域の中心位置からの正反射光が撮像装置に入射するように撮像装置および照明装置の位置および方向を定め、撮像装置に撮像を行わせることにより前記撮像対象領域の第1のモデル画像を生成する第1画像生成手段と、領域設定手段により設定された撮像対象領域からの反射光のばらつきの度合いを表す角度として所定値を仮定して、この仮定の角度と検査対象物の表面を複数の平面の集合体として表した3次元設計データとを用いて、撮像対象領域の第2のモデル画像を生成する第2画像生成手段と、第1および第2の各モデル画像を表示手段に照合可能に表示するとともに、入力手段が仮定の角度を変更する操作を受け付けたとき、その操作により変更された角度に基づき第2画像生成手段に第2のモデル画像を更新させ、更新後の画像により表示手段の表示を更新する表示制御手段と、各モデル画像の表示状態下で入力手段が確定操作を受け付けたとき、その操作の時点での仮定の角度を散乱の範囲とする理論式による演算を行って、所定値以上の強度で撮像装置に入射する反射光の進行方向のばらつき度合いを表す角度を特定する角度特定手段と、3次元設計データを用いて、領域設定手段により設定された撮像対象領域に対応する平面の中から当該領域の中心位置の平面に対する傾きの差が角度特定手段により特定された角度に基づく許容値の範囲内に含まれる平面を特定する平面特定手段と、領域設定手段、第1画像生成手段、第2画像生成手段、表示制御手段、角度特定手段、平面特定手段の各手段による処理が複数サイクル実行される間に設定された複数の撮像対象領域について、それぞれその領域の設定に関する情報を記憶手段に登録する登録手段とを、具備する。
The inspection apparatus further includes a display unit for displaying a model image of each imaging target region and an input unit for receiving a user operation.
Further, the control processing device targets storage means for registering information relating to setting of the imaging target area, area setting means for setting the imaging target area at an arbitrary position on the surface to be inspected, and a non-defective model of the inspection target. The positions and directions of the imaging device and the illumination device so that the field of view of the imaging device is aligned with the imaging target region set by the region setting means, and the specularly reflected light from the center position of the imaging target region is incident on the imaging device. And a degree of variation in reflected light from the imaging target region set by the region setting unit, the first image generating unit generating the first model image of the imaging target region by causing the imaging device to perform imaging Assuming that a predetermined value is used as the angle representing the first angle, and using the assumed angle and the three-dimensional design data representing the surface of the inspection object as an aggregate of a plurality of planes, The second image generating means for generating the model image, and the first and second model images are displayed on the display means so that they can be collated, and the input means receives the operation for changing the assumed angle. Display control means for causing the second image generation means to update the second model image on the basis of the angle changed by the step of updating the display of the display means with the updated image, and input means under the display state of each model image. When a confirmation operation is accepted, a calculation is performed according to a theoretical formula with the assumed angle at the time of the operation as the range of scattering, and the degree of variation in the traveling direction of reflected light incident on the imaging device with an intensity of a predetermined value or more is calculated. The angle with respect to the plane of the center position of the area from the plane corresponding to the imaging target area set by the area setting means using the angle specifying means for specifying the angle to be expressed and the three-dimensional design data Plane specifying means for specifying a plane whose difference is included in the allowable range based on the angle specified by the angle specifying means, region setting means, first image generating means, second image generating means, display control means, angle Registration means for registering information related to the setting of each of a plurality of imaging target areas set while the processing by each means of the specifying means and the plane specifying means is executed in a plurality of cycles;
上記の検査装置の好ましい態様では、平面特定手段は、3次元設計データを用いて撮像対象領域に対応する各平面の法線方向の分布状態を示すヒストグラムを作成し、このヒストグラムから撮像対象領域の中心の平面に対する角度差が前記許容値の範囲に含まれる法線方向を抽出し、抽出された各法線方向に対応する平面を特定する。 In a preferred aspect of the inspection apparatus described above, the plane specifying unit creates a histogram indicating the distribution state in the normal direction of each plane corresponding to the imaging target area using the three-dimensional design data, and the imaging target area is determined from the histogram. A normal direction whose angle difference with respect to the central plane is included in the range of the allowable value is extracted, and a plane corresponding to each extracted normal direction is specified.
上記構成の検査装置によれば、ユーザは、良品ワークの実際の撮像により生成された第1のモデル画像と、仮設定された角度と3次元設計データとから作成された第2のモデル画像とを見比べ、仮の角度の変更操作や確定操作を行うことによって、撮像対象領域からの反射光の進行方向のばらつきを表す角度を簡単かつ精度良く特定することができる。よって、この特定された角度を用いて検査に適した明るさの画像を得ることの可能な部位(平面)を精度良く特定することができ、適正な数の撮像対象領域を簡単に設定することができる。 According to the inspection apparatus having the above configuration, the user can obtain a first model image generated by actual imaging of a non-defective work, a second model image created from the temporarily set angle and the three-dimensional design data, By comparing and confirming the temporary angle, the angle representing the variation in the traveling direction of the reflected light from the imaging target region can be easily and accurately specified. Therefore, it is possible to accurately specify a portion (plane) that can obtain an image having brightness suitable for the inspection using the specified angle, and to easily set an appropriate number of imaging target regions. Can do.
この発明によれば、被検査面に複数の面が含まれたり、種々の曲率の箇所が含まれる場合でも、各部位について、欠陥の検出に必要な明るさの画像を確実に得られるように撮像対象領域を割り付けることができる。また、各撮像対象領域において欠陥の検出に必要な明るさの画像を得られる部位を具体的に特定できるので、複数の撮像対象領域に重複して含まれる部位ができるだけ少なくなるように、撮像対象領域の設定位置を調整することが可能になり、検査漏れが生じたり、過剰な数の撮像対象領域が設定されるのを防止することができる。よって、検査の効率および精度をともに向上させることができる。 According to the present invention, even when a plurality of surfaces are included in the surface to be inspected or portions with various curvatures are included, it is possible to reliably obtain an image having a brightness necessary for detecting a defect for each portion. An imaging target area can be assigned. In addition, since it is possible to specifically identify a part where an image having the brightness necessary for defect detection can be obtained in each imaging target area, the imaging target is configured so that as few parts as possible are included in multiple imaging target areas. It is possible to adjust the setting position of the area, and it is possible to prevent an inspection from being missed and an excessive number of imaging target areas from being set. Therefore, both inspection efficiency and accuracy can be improved.
図1は、この発明が適用された検査装置の構成例を示す。
この実施例の検査装置は、複数の面を有するワークWを検査対象として、このワークWの表面に欠陥がないかどうかを検査するためのもので、カメラ1(以下、単に「カメラ1」という。)、照明装置2、多軸ロボット3、ロボットコントローラ4、およびパーソナルコンピュータによる制御処理装置5により構成される。
FIG. 1 shows a configuration example of an inspection apparatus to which the present invention is applied.
The inspection apparatus of this embodiment is for inspecting whether or not the surface of the workpiece W has a defect with the workpiece W having a plurality of surfaces as an inspection target, and is referred to as a camera 1 (hereinafter simply referred to as “
前記多軸ロボット3(以下、単に「ロボット3」という。)は、所定大きさの基台36上に、アーム支持部35を介してアーム部30を連結した構成のものである。アーム部30は、3個の中間アーム31,32,33と先端アーム34とを順に連結した構成のもので、各連結部にはそれぞれ回転軸(図示せず。)が含まれている。また先端アーム34の先端面には、支持板37が連結されており、この支持板37の板面にカメラ1および照明装置2が取り付けられる。
The multi-axis robot 3 (hereinafter simply referred to as “
カメラ1は、カラー画像生成用のディジタルスチルカメラである。照明装置2は、検査対象のワークWを照明するためのもので、後記する2種類の照明部2A,2Bが含まれる。ロボットコントローラ4は、ロボット制御専用のコントローラであって、制御部5からの指令に応じてロボット3の各軸の回転角度を制御することにより、前記先端アーム34の方位、高さ、先端の支持板37の板面の傾きなどを変更する。このロボット3の動作により、カメラ1と照明装置2とを、両者間の位置関係を維持したまま、ワークWから見た位置および方向を変更することが可能になる。
The
なお、カメラ1および照明装置2とワークWとの位置合わせ制御はこの例に限らず、たとえば、カメラ1および照明装置2を固定し、ワークWの位置や姿勢をロボットにより変更してもよい。またワークWを回転テーブルに載せて回転させながら、カメラ1および照明装置2の位置や姿勢を変更するようにしてもよい。
The alignment control of the
前記制御部5には、CPU50、ROM51、RAM52のほか、メモリ53、照明制御部501、撮像制御部502、画像入力部503、画像処理部504、検査部505、ロボット制御部506などが含められる。また、CPU50には、入力部54やディスプレイ55などの周辺機器が接続される。なお、メモリ53はハードディスクであって、CPU50に検査の機能を設定するためのプログラムや、後記する撮像のための設定情報、良品ワークの基準画像、検査用のパラメータ(2値化しきい値、判定用しきい値など)が格納される。入力部54は、キーボードやマウスなどにより構成される。
In addition to the CPU 50,
照明制御部501は、照明装置2について、点灯させる照明部を選択し、その照明光量の調整や照明色の切り替えを行う。撮像制御部502は、カメラ1に駆動信号を出力することにより、撮像を行わせる。なお、照明制御部501,撮像制御部502,およびロボット制御部506については、これらの制御部の機能をPLC(プログラマブル・ロジック・コントローラ)に組み込んで、制御処理装置5から独立させてもよい。
The
画像入力部503は、カメラ1からの画像信号(R,G,Bの色彩毎に生成される。)を入力するインターフェース回路などを含む。この画像入力部503が入力した画像は、RAM52またはメモリ53に格納され、以後、画像処理部504や検査部505により処理される。なお、画像処理部504は、後記する差分濃淡画像の生成や2値化処理を行う。検査部505は、2値化の結果から欠陥の有無を判別する。
The
CPU50は、メモリ53に登録された撮像用の設定情報に基づき、ロボット制御部506を介してロボットコントローラ4に前記制御信号を出力する。ロボットコントローラ4は、この制御信号に応じてロボット3の動作を制御する。
さらに、CPU50は、ロボット3の動作が停止したタイミングに合わせて、撮像制御部502にカメラ1への駆動信号を出力させる。ロボット3の制御とカメラ1の駆動とを繰り返すことにより、毎時の撮像におけるカメラ1および照明装置2の位置や姿勢が変更され、ワークWの表面が複数の領域に分けて撮像される。なお、カメラ1とワークWとの間の距離は、常に一定になるように制御される。
The CPU 50 outputs the control signal to the
Further, the CPU 50 causes the
図2は、上記検査装置の光学系(カメラ1および照明装置2)の詳細な構成を示す。なお、作図の便宜上、照明装置2の大きさをカメラ1に対して大きく誇張して表すとともに、カメラ1の光軸を紙面の縦方向に合わせて示す。また、ワークWの表面を平坦面として表すとともに、カメラ1の撮像対象領域R(カメラ1の視野が合わせられている領域)の範囲、およびこの領域内の中心点C(以下、「撮像中心点」または単に「中心点」という。)を示す。
FIG. 2 shows a detailed configuration of the optical system (
照明装置2には、ハーフミラー20と、同軸落射用の第1の照明部2Aと、斜め入射照明用の第2の照明部2Bとが組み込まれる。ハーフミラー20はカメラ1の光軸上に設けられ、第1の照明部2Aはハーフミラー20の側方に、第2の照明部2Bはハーフミラー20の下方に、それぞれ配置される。
The
同軸落射用の第1の照明部2Aは、光が出射する円形状の開口部(図の左方に向かって開口している。)が設けられた筐体23内に、R,G,Bの各色彩光を発光する光源21R,21G,21B(具体的にはLEDである。)が収容された構成のものである。各光源21R,21G,21Bは、それぞれその光軸をハーフミラー20に向けて配備されている。また前記開口部には拡散板22が設けられる。
The first illumination unit 2A for coaxial epi-illumination has R, G, B in a
斜め入射照明用の第2の照明部2Bは、上面にカメラ1の覗き穴26が形成された筐体25を本体部とする。筐体25内は、同心円状に並ぶ3つの領域s,t,uに分割され、各領域s,t,uに、それぞれ第1の照明部と同様の光源21R,21G,21Bが、複数列にわたって同心円状に配列されている。いずれの光源も、光軸がカメラ1の光軸に平行になるようにして、筐体25内の基板27に配線されている。
The second illuminating
筐体25の下部は開口しており、この開口部に光拡散部材23が設けられている。また覗き穴26の中心は、カメラ1の光軸に位置合わせされる。
光拡散部材23は、領域s,t,uに応じた大きさの3つの傾斜面23s,23t,23uを連続させた構成のものである。各傾斜面23s,23t,23uは、それぞれ内側から外側に向かって下降し、また覗き穴からの距離が遠い傾斜面ほど傾きが急になる。
A lower portion of the
The
第1の照明部2Aでは、光源21R,21G,21Bから発せられた光が拡散板22により混合されて、断面が円形状の光が生成される。この光はハーフミラー20に到達した後にカメラ1の光軸に沿って進行する。よって、第1の照明部2Aが点灯した場合には、撮像対象領域Rに対し、いわゆる同軸落射照明光が照射される。
In the first illumination unit 2A, the light emitted from the
一方、第2の照明部2Bでは、光源21R,21G,21Bから発せられた光が筐体25の各領域s,t,uで混合され、さらに光拡散部材23を介して覗き穴26の下方に出射される。よって、第2の照明部2Bが点灯した場合には、撮像対象領域に対し、斜め方向から入射する照明光が照射される。
On the other hand, in the
なお、照明部2A,2Bでは、点灯させる光源の色彩を選択することにより照明光の色彩を変更することが可能である。さらに第2の照明部2Bでは、3つの領域s,t,uの中のいずれか1つ、または隣り合う2つの領域を選択し、選択した領域の光源のみを点灯することにより、照明方向を限定することができる。
Note that the
この実施例では、ワークWの表面の凹凸欠陥の有無を検査する場合には、第1の照明部2Aによる同軸落射照明下で撮像を行う。一方、色彩欠陥の有無を検査する場合には、第2の照明部2Bによる斜め入射照明下で撮像を行う。
In this embodiment, when inspecting for the presence or absence of irregularities on the surface of the workpiece W, imaging is performed under coaxial epi-illumination by the first illumination unit 2A. On the other hand, when inspecting the presence or absence of a color defect, imaging is performed under oblique incidence illumination by the
上記2種類の検査のうち、凹凸欠陥の検査では、欠陥の存在によって正反射光の進行方向が変化する現象を利用するので、凹凸欠陥のない状態下では同軸落射照明光に対する正反射光がカメラ1に入射するように、ワーク表面の向きに応じて撮像方向を調整する必要がある。この実施例では、毎時の撮像におけるカメラ1の光軸が撮像中心点Cの法線方向に対応する(具体的には、中心点Cの法線方向を示すベクトルを反転させた方向とカメラ1の撮像方向を示すベクトルとを一致させる。)ように、カメラ1の位置および姿勢を調整する。
Of the above two types of inspection, the inspection of uneven defects uses a phenomenon in which the traveling direction of specular reflection light changes due to the presence of defects. It is necessary to adjust the imaging direction in accordance with the direction of the workpiece surface so that it is incident on 1. In this embodiment, the optical axis of the
図3は、撮像対象領域Rに含まれるワーク表面上の各点のうち、撮像中心点Cと、この撮像中心点Cから所定距離だけ離れた2点F1,F2について、それぞれ前記同軸落射照明光に対する正反射光がカメラ1のレンズ11に入射する様子、あるいはレンズ11に入射しない方向に向かう様子を示したものである。なお、図中の点線は、点C,F1,F2に向かう照明光の範囲を示す。また網点のパターンは、上記の照明光に対する正反射光が進行する範囲(各照明光に対し理論上の正反射方向に反射した光の範囲)である。
FIG. 3 shows the coaxial epi-illumination light at the imaging center point C and the two points F1 and F2 that are separated from the imaging center point C by a predetermined distance among the points on the workpiece surface included in the imaging target region R. 2 shows a state in which specularly reflected light is incident on the
図3の例では、撮像中心点Cからの正反射光はすべてレンズ11に入射しているが、この中心点Cからやや離れた点F1からの正反射光は、一部しか入射していない。さらに点F1よりも中心点Cから離れている点F2に至っては、正反射光がレンズ11に全く入射しない状態になる。
In the example of FIG. 3, all the specular reflection light from the imaging center point C is incident on the
このように、カメラ1の視野に含まれる部位であっても、その傾斜角度によって、点F2のようにカメラ1に正反射光を入射させることができない部位や、点F1のように一部の正反射光しか入射させることのできない部位がある。ただし、実際にワークWの一点からの正反射光の分布範囲は図3に示した範囲に限らず、その周囲にある程度のばらつきをもって散乱するため、この散乱光により凹凸欠陥の検出に必要な画像の明るさが確保される場合がある。
Thus, even if it is a site | part included in the visual field of the
したがって、凹凸欠陥の検出に必要な明るさの画像を得られる範囲(検査可能範囲)は、被検査面の曲率と理論上の正反射方向との関係のみならず、散乱光の進行方向のばらつき度合いによっても変動すると考えられる。 Therefore, the range (inspectable range) for obtaining an image with the brightness necessary for detecting irregularities is not only the relationship between the curvature of the surface to be inspected and the theoretical regular reflection direction, but also the variation in the traveling direction of scattered light. It is thought that it varies depending on the degree.
ところで、曲率の異なる部位を複数含む多面体ワークを対象に、複数回の撮像により凹凸欠陥の検査を行う場合には、被検査面のすべての箇所が、漏れなくいずれかの撮像対象領域の検査可能範囲に含まれるように撮像対象領域を割り付けなければならない。この割り付け処理の際に、検査可能範囲を正しく認識して撮像対象領域を定めることができれば、撮像対象領域が必要以上に割り付けられることがなくなり、検査の効率を向上することができると考えられる。 By the way, when inspecting uneven defects by multiple imaging for polyhedral workpieces containing multiple parts with different curvatures, it is possible to inspect any part of the imaging target area without omission. The imaging target area must be allocated so as to be included in the range. If the imaging target area can be determined by correctly recognizing the inspectable range during this allocation process, it is considered that the imaging target area is not allocated more than necessary, and the inspection efficiency can be improved.
しかし、任意の位置に設定された撮像対象領域内の曲率がどの程度になるかを認識するのは、容易なことではない。またワークWでの正反射光の散乱は、ワークの表面の微小な凹凸や塗料に含まれる材料(たとえばメタリックワークの塗料に含まれる金属片)等によって生じると考えられるが、実際にどの程度の散乱があるかを特定するのは、非常に困難である。したがって、撮像対象領域の設定を行う現場のユーザが、撮像対象領域のどの範囲までが検査可能範囲になるかを判断するのは容易なことではない。 However, it is not easy to recognize the degree of curvature in the imaging target region set at an arbitrary position. In addition, scattering of specularly reflected light on the work W is considered to be caused by minute irregularities on the surface of the work or materials contained in the paint (for example, metal pieces contained in the paint of the metallic work). It is very difficult to determine if there is scattering. Therefore, it is not easy for the user at the site who sets the imaging target area to determine which range of the imaging target area is the inspection possible range.
そこでこの実施例では、ワークWの良品モデルの画像と、ワークWの設計のために作成したSTL形式のCADデータとを用いて、検査可能範囲をチェックしながらワークWの被検査面に複数の撮像対象領域を割り付け、これらの撮像対象領域を撮像するのに必要な設定情報をメモリ53に登録するようにしている。
Therefore, in this embodiment, a plurality of non-defective models of the workpiece W and CAD data in the STL format created for the workpiece W design are used to check a plurality of inspection surfaces of the workpiece W while checking the inspectable range. The imaging target areas are allocated, and setting information necessary for imaging these imaging target areas is registered in the
STL形式のCADデータは、物体の表面を複数の三角平面の集合体に近似して表すもので、各三角平面は、3つの頂点の座標および法線の方向を表すベクトル(以下、「法線ベクトル」という。)により表される。 The CAD data in the STL format represents the surface of an object by approximating it to an aggregate of a plurality of triangular planes. Each triangular plane is a vector (hereinafter referred to as “normal line” representing the coordinates of three vertices and the direction of the normal. It is expressed as “vector”.)
法線ベクトルは、図4に示すように、2つの角度α,βにより表される。
角度αは、CADデータに基づく空間座標系のXY平面に法線ベクトルVLを投影した場合の投影像VL´の方位を示すもので、Y軸の正方向から時計回り方向にVL´に至るまでの角度により表される。角度βは、XY平面から法線ベクトルVLまでの角度である。以下、角度αを「方位角α」といい、角度βを「仰角β」という。
The normal vector is represented by two angles α and β as shown in FIG.
The angle α indicates the azimuth of the projection image VL ′ when the normal vector VL is projected onto the XY plane of the spatial coordinate system based on CAD data. From the positive direction of the Y axis to VL ′ in the clockwise direction. It is represented by the angle. The angle β is an angle from the XY plane to the normal vector VL. Hereinafter, the angle α is referred to as “azimuth angle α”, and the angle β is referred to as “elevation angle β”.
撮像用の設定情報は、カメラ1の位置および撮像方向により構成される。カメラ1の位置(以下、「カメラ位置」という。)は、具体的にはカメラレンズ11の中心点のX,Y,Z座標により表される。撮像方向は、本来は、カメラ1からその光軸に沿ってワークWに向かう方向として表されるが、この実施例では便宜上、撮像中心点Cの法線ベクトルVL(具体的には方位角αおよび仰角β)を登録する。
The setting information for imaging is configured by the position of the
上記の設定情報の登録に際し、この実施例では、CADデータに基づくワークWの3次元モデルを表した画像を作成してディスプレイ55に表示し、この表示画像上の所定位置をユーザに指定させることによって、撮像中心点Cの指定を受け付ける。CPU50は、ここで指定された点を含む三角平面の法線ベクトルVLを撮像方向を示す情報として設定する。また、指定された点から法線ベクトルVLが示す方向に沿って予め定めた距離だけ離れた点の座標を、カメラ位置として設定する。
When registering the setting information, in this embodiment, an image representing a three-dimensional model of the work W based on CAD data is created and displayed on the
さらにこの実施例では、上記のカメラ位置および撮像方向に基づきカメラ1をワークWに位置合わせしたときの撮像対象領域に対応する三角平面を抽出する。さらに、これらの三角平面の中から撮像中心点Cに対する傾斜角度が所定の許容値以内になる平面を特定する方法によって、撮像対象領域内の検査可能範囲を認識する。また、この許容値として、前記した散乱光のばらつき度合いを考慮した値を設定することによって、検査可能範囲の認識精度を高め、撮像回数を削減できるようにしている。
Further, in this embodiment, a triangular plane corresponding to the imaging target area when the
図5は、カメラの位置および撮像方向を設定する処理の一連の流れを示す。以下、適宜、図6,7を参照しながら、この図5の流れに沿って設定処理の内容を説明する。 FIG. 5 shows a series of processes for setting the camera position and the imaging direction. Hereinafter, the contents of the setting process will be described along the flow of FIG. 5 with reference to FIGS.
まず最初のST1(STは「ステップ」の略である。以下同じ。)では、ワークWの良品モデル(以下、「良品ワーク」という。)の搬入を受け付ける。
つぎのST2では、検査に必要な分解能の入力を受け付けることにより、カメラ1の視野のサイズを決定する。たとえば、撮像素子の画素数が1000画素×1000画素であり、入力された分解能が0.01mm/画素であるとすると、カメラ1の視野は10mm四方となる。撮像対象領域の大きさもこの視野サイズと同様である。
In the first ST1 (ST is an abbreviation of “step”, the same applies hereinafter), the acceptance of a non-defective product model of the workpiece W (hereinafter referred to as “non-defective workpiece”) is accepted.
In the next ST2, the size of the field of view of the
つぎのST3では、登録の順序を示すカウンタnに初期値の1を設定する。つぎのST4では、前記した3次元モデルの画像を表示して、ユーザによる撮像中心点Cの指定を受け付ける。ST5では、ST4で指定された撮像中心点Cに基づき、カメラ位置および撮像方向を設定する。
In the next ST3, an
つぎのST6では、ST5で設定されたカメラ位置および撮像方向に基づいて実際にカメラ1の位置および方向を調整し、良品ワークの撮像を行う。ST7では、この撮像により生成された画像を第1モデル画像としてRAM52に一時保存する。
In the next ST6, the position and direction of the
つぎに、ST8では、CADデータを用いて、上記の設定による撮像対象領域に対応する三角平面を抽出する。
図6は、この抽出の一例を示す。この図では、ワークWを表す三角平面群のうち、現在設定されている撮像方向から認識可能な平面を実線で示すとともに、設定されている撮像対象領域Rを点線枠で示す。さらにST8で抽出された三角平面には網点パターンを付してある。この網点パターンの範囲が示すように、ST8では、撮像対象領域R内に完全に含まれている三角平面のみが抽出される。
Next, in ST8, a triangular plane corresponding to the imaging target area based on the above setting is extracted using CAD data.
FIG. 6 shows an example of this extraction. In this figure, among the triangular plane group representing the workpiece W, the plane that can be recognized from the currently set imaging direction is indicated by a solid line, and the set imaging target region R is indicated by a dotted frame. Further, a halftone dot pattern is added to the triangular plane extracted in ST8. As indicated by the range of the halftone dot pattern, in ST8, only the triangular plane that is completely included in the imaging target region R is extracted.
つぎに、ST9では、抽出された平面の法線ベクトルを用いて、法線方向のヒストグラムを作成する(以下、このヒストグラムを「法線方向ヒストグラム」という。)。具体的には、図7に示すように、各三角平面の法線ベクトルVLを示す方位角αおよび仰角βの組み合わせに度数を対応づけたヒストグラムを作成する。なお、この例では、各角度α,βを5°単位にして表しているが、これに限らず、たとえば1°単位で表してもよい。 Next, in ST9, a normal direction histogram is created using the extracted normal vector of the plane (hereinafter, this histogram is referred to as "normal direction histogram"). Specifically, as shown in FIG. 7, a histogram in which the frequency is associated with the combination of the azimuth angle α and the elevation angle β indicating the normal vector VL of each triangular plane is created. In this example, the angles α and β are expressed in units of 5 °. However, the present invention is not limited to this, and may be expressed in units of 1 °, for example.
上記のようにして法線方向ヒストグラムが作成されると、つぎのST10では、判定用の許容値を設定する処理を実行する(この処理の詳細については後記する。)。
許容値が設定されると、つぎのST11では、法線方向ヒストグラムの中から撮像中心点Cの法線方向に対する角度差がST10で設定した許容値以内になる法線方向を抽出する。さらにST12では、抽出された法線方向の度数の総和を求め、その総和を所定のしきい値と比較する。ここで度数の総和がしきい値以上であれば、ST13が「YES」となってST14に進む。
When the normal direction histogram is created as described above, in the next ST10, a process of setting an allowable value for determination is executed (details of this process will be described later).
When the allowable value is set, in next ST11, the normal direction in which the angle difference with respect to the normal direction of the imaging center point C is within the allowable value set in ST10 is extracted from the normal direction histogram. Furthermore, in ST12, the sum total of the frequencies in the normal direction extracted is obtained, and the sum is compared with a predetermined threshold value. If the sum of the frequencies is equal to or greater than the threshold value, ST13 becomes “YES” and the process proceeds to ST14.
ST14では、抽出された法線方向に対応する三角平面にそれぞれ検出済フラグをセットする。
この検出済フラグは、現在の撮像対象領域において、凹凸欠陥の検出に必要な明るさの画像を生成することが可能な部位、すなわち検査可能範囲に含まれる部位に対応する平面であることを示すものである。すなわちST11およびST12によって、撮像中心点Cに対する傾斜角度が許容値以内になる部位を抽出し、ST14によって、これらの部位を検査可能範囲として認識することになる。
In ST14, a detected flag is set on each triangular plane corresponding to the extracted normal direction.
This detected flag indicates that the current imaging target area is a plane corresponding to a part capable of generating an image having the brightness necessary for detecting the irregular defect, that is, a part included in the inspectable range. Is. That is, portions where the inclination angle with respect to the imaging center point C is within an allowable value are extracted by ST11 and ST12, and these portions are recognized as an inspectable range by ST14.
ST15では、ST5で設定したカメラ位置および撮像方向を、n番目の撮像用の設定情報としてメモリ53内の検査データファイルに登録する。さらにST16では、ST7で保存された第1モデル画像を、n番目の基準画像として検査データファイルに登録する。
In ST15, the camera position and imaging direction set in ST5 are registered in the inspection data file in the
つぎのST17では、被検査面に対応する全ての三角平面に検出済フラグがセットされたかどうかを判別する。ここで検出済フラグが未設定の三角平面があれば、ST17の判定は「NO」となってST18に進み、nの値がインクリメントされる。さらにST19において、検出済フラグが未設定の部位を示す画面を表示する(たとえば、撮像中心点Cの指定時に表示したのと同じ3次元モデルの画像を、検出済フラグが未設定の三角平面に対応する箇所が所定の色彩によりマーキングされた状態にして表示する)。この後はST4に戻り、表示中の画面を用いて新たな撮像中心点Cの指定を受け付ける。なお、この段階では、検出済フラグが設定されていない平面に対する指定のみが有効になるようにしてもよい。 In next ST17, it is determined whether or not the detected flag is set in all the triangular planes corresponding to the surface to be inspected. If there is a triangular plane for which the detected flag is not set, the determination in ST17 is “NO” and the process proceeds to ST18, where the value of n is incremented. Further, in ST19, a screen showing a part where the detected flag is not set is displayed (for example, the same three-dimensional model image displayed when the imaging center point C is specified is displayed on the triangular plane where the detected flag is not set. The corresponding part is marked with a predetermined color and displayed). Thereafter, the process returns to ST4, and designation of a new imaging center point C is accepted using the currently displayed screen. At this stage, only the designation for a plane for which the detected flag is not set may be valid.
ST4で指定された撮像中心点Cに基づく設定による撮像対象領域について、法線方向ヒストグラムから抽出された法線方向の度数の総和がしきい値を下回る場合には、ST13の判定が「NO」となってST20に進み、現在の設定による撮像が検査に適合していないことを、メッセージの表示等により報知する。この後は、ST14〜18の処理を行わずにST19に進むため、この検査に適合しない撮像に関する情報が登録されることはない。したがって、検査可能範囲が極端に少なくなる範囲に撮像対象領域が定められて無駄な処理が行われるのを、防止することができる。 If the sum of the frequencies in the normal direction extracted from the normal direction histogram is below the threshold value for the imaging target region set based on the imaging center point C specified in ST4, the determination in ST13 is “NO”. Then, the process proceeds to ST20, and it is notified by displaying a message or the like that imaging according to the current setting is not suitable for inspection. Thereafter, the process proceeds to ST19 without performing the processing of ST14 to 18, so that information relating to imaging that does not conform to this inspection is not registered. Therefore, it is possible to prevent a wasteful process from being performed by setting the imaging target region in a range where the inspectable range is extremely small.
以下、被検査面に対応する全ての三角平面に検出済フラグがセットされるまで上記の処理を繰り返すことにより、被検査面に複数の撮像対象領域が割り付けられ、これらの撮像対象領域を撮像するのに必要なカメラ位置および撮像方向や、撮像対象領域の基準画像が登録される。最終的に全ての三角平面に検出済フラグがセットされると、ST17が「YES」となってST21に進み、nの現在値を登録総数Nとして保存する。さらにST22で良品ワークを搬出し、処理を終了する。 Hereinafter, by repeating the above processing until the detected flag is set on all the triangular planes corresponding to the surface to be inspected, a plurality of image capturing target areas are allocated to the surface to be inspected, and these image capturing target areas are imaged. A camera position and an imaging direction necessary for the image acquisition, and a reference image of the imaging target area are registered. When the detected flag is finally set for all the triangular planes, ST17 becomes “YES”, the process proceeds to ST21, and the current value of n is stored as the registered total number N. Furthermore, the non-defective workpiece is unloaded at ST22 and the process is terminated.
上記の処理によれば、CADデータを用いて、検査可能範囲に含まれる部位を特定しながら毎時の撮像に関する設定を行うので、被検査面のすべてを漏れなく検査できるような設定を、簡単に行うことが可能になる。 According to the above processing, since settings relating to imaging every hour are performed using CAD data while specifying a part included in the inspectable range, it is easy to set so that all of the inspected surface can be inspected without omission. It becomes possible to do.
つぎに、ST10の許容値の設定処理について、詳細に説明する。
この実施例では、前記したように、ワークWの反射特性による散乱光のばらつきの大きさを考慮して、凹凸欠陥の検出に必要な強度の反射光が進行する方向の広がり範囲を表す角度φを求め、この角度φに基づいて許容値を設定するようにしている。
Next, the allowable value setting process in ST10 will be described in detail.
In this embodiment, as described above, the angle φ representing the spread range in the direction in which the reflected light having the intensity necessary for detecting the concavo-convex defect proceeds in consideration of the magnitude of the scattered light variation due to the reflection characteristics of the workpiece W. And an allowable value is set based on the angle φ.
図8は、ガウス散乱モデルに基づく反射光の散乱状態を示す。図中のベクトルKは照明光に対する理論上の正反射方向を示す。このベクトルKの方向に進行する正反射光の強度をP0、ベクトルKから角度θずれた方向に反射する反射光の強度をP(θ)とし、各反射光の進行方向の標準偏差をσとすると、P(θ)は下記の(1)式により表される。 FIG. 8 shows a scattering state of reflected light based on a Gaussian scattering model. A vector K in the figure indicates a theoretical regular reflection direction with respect to illumination light. The intensity of the specularly reflected light traveling in the direction of the vector K is P 0 , the intensity of the reflected light reflected in the direction shifted by an angle θ from the vector K is P (θ), and the standard deviation of the traveling direction of each reflected light is σ. Then, P (θ) is expressed by the following equation (1).
図9は、上記(1)式に基づき、標準偏差σが5度の場合と、30度の場合とについて、それぞれ理論上の正反射方向(ベクトルKの方向)に対するずれ角度θと、そのθによる方向における正反射光の強度との関係をグラフにしたものである。なお、正反射光強度の値は、理論上の正反射方向における強度を「1」として正規化されている。
上記のグラフに示すように、散乱光の進行方向のばらつきが大きくなると、比較的強い反射光が得られる範囲も広がる。
FIG. 9 shows the deviation angle θ with respect to the theoretical specular reflection direction (the direction of the vector K) and the angle θ when the standard deviation σ is 5 degrees and 30 degrees, respectively, based on the above equation (1). Is a graph showing the relationship with the intensity of specularly reflected light in the direction of. The value of the specular reflection light intensity is normalized with the theoretical intensity in the specular reflection direction being “1”.
As shown in the graph, when the variation in the traveling direction of the scattered light increases, the range in which relatively strong reflected light can be obtained also increases.
たとえば図9において、正反射光の相対強度が0.5以上になる範囲を確認すると、標準偏差σが5度の場合には、理論上の正反射方向から5〜6度程度ずれた方向までの範囲でなければ、この条件を満たす正反射光は得られない。これに対し、標準偏差σが30度の場合には、理論上の正反射方向から約35度近くずれた方向までの範囲で、上記の条件を満たす正反射光を得ることができる。 For example, in FIG. 9, when the range in which the relative intensity of the regular reflection light is 0.5 or more is confirmed, when the standard deviation σ is 5 degrees, the direction is shifted by about 5 to 6 degrees from the theoretical regular reflection direction. If it is not within the range, regular reflection light satisfying this condition cannot be obtained. On the other hand, when the standard deviation σ is 30 degrees, regular reflected light satisfying the above conditions can be obtained in a range up to about 35 degrees from the theoretical regular reflection direction.
したがって凹凸欠陥の検出に必要な強度の反射光が進行する範囲の広がり角度をφとすると、理論上は、撮像中心点Cに対する傾斜角度がφ以内の面であれば、上記の範囲内にある光をカメラに入射させることが可能になり、凹凸欠陥の検出が可能になると考えられる。
そこでこの実施例では、設定された撮像対象領域毎に、この領域における散乱光の分布状態がガウス分布に近似するものと仮定して、前出のST6の撮像により生成された良品ワークの画像(第1モデル画像)とCADデータに基づき作成したシミュレーション画像(第2モデル画像)とを用いて、標準偏差σの値を求める。さらにこのσの値を(1)式にあてはめて各方向における正反射光の強度を算出し、算出された強度が凹凸欠陥の検出に必要な値になる範囲の大きさを表す角度を上記の角度φとして求め、この角度φに基づき、ST11で使用する許容値の値を決定する。
Accordingly, assuming that the spread angle of the range in which the reflected light having the intensity necessary for detecting the irregular defect travels is φ, in theory, if the tilt angle with respect to the imaging center point C is within φ, it is within the above range. It is considered that light can be incident on the camera, and it is possible to detect uneven defects.
Therefore, in this embodiment, it is assumed that the distribution state of scattered light in this area approximates a Gaussian distribution for each set imaging target area, and an image of a non-defective work generated by the above-described imaging in ST6 ( A value of the standard deviation σ is obtained using a first model image) and a simulation image (second model image) created based on CAD data. Further, the value of σ is applied to the equation (1) to calculate the intensity of specularly reflected light in each direction, and the angle representing the size of the range in which the calculated intensity is a value necessary for detecting uneven defects is described above. Obtained as an angle φ, and based on this angle φ, the allowable value used in ST11 is determined.
図10は、先の図4のST10に対応する許容値の設定処理の詳細な手順を示す。
この処理では、まずST101で、上記(1)式中の標準偏差σに所定の初期値(たとえば5度)を設定する。
つぎに、ST102では、現在の設定(図4のST5での設定である。)による撮像対象領域について、この領域に対応する各三角平面(ST8で抽出されたもの)にそれぞれ上記の標準偏差σをもって反射光が散乱するものとして、カメラ1の撮像素子に入射する光の強度を画素毎に算出する。そして算出された各強度を用いて第2モデル画像を生成する。
FIG. 10 shows the detailed procedure of the allowable value setting process corresponding to ST10 of FIG.
In this process, first, in ST101, a predetermined initial value (for example, 5 degrees) is set as the standard deviation σ in the above equation (1).
Next, in ST102, with respect to the imaging target area according to the current setting (the setting in ST5 in FIG. 4), the above-described standard deviation σ is set on each triangular plane (extracted in ST8) corresponding to this area. As a result, the intensity of the light incident on the image sensor of the
つぎのST103では、良品ワークWの撮像により生成された第1モデル画像(ST7でRAM52に一時保存されたもの)と上記の第2モデル画像とを並列表示した画面を作成し、ディスプレイ55に立ち上げる。図11は、この表示画面の一例を示すもので、図中、左側の「実画像」が第1モデル画像であり、右側の「シミュレーション画像」が第2モデル画像である。さらに、この画面では、各画像の下方にそれぞれ当該画像の水平方向に沿う輝度分布を表すグラフが表されるとともに、標準偏差σの設定値を上げ下げするための変更ボタン31,32や、この設定値を確定するための確定ボタン33が設けられている。
In the next ST103, a screen in which the first model image generated by imaging the non-defective workpiece W (temporarily stored in the
この実施例では、シミュレーションによる第2モデル画像における明るさ分布が実際の良品ワークの撮像により得られた第1モデル画像に近い状態になれば、実際の散乱光の標準偏差もσの設定値に近くなっているものとして、ユーザにσの値を特定させる。
具体的には、ユーザが、変更ボタン31または32の操作によりσの設定値を変更すると、ST104が「YES」となってST105に進み、変更後のσの値により新たな第2モデル画像を作成し、その新規の画像により表示画面中の第2モデル画像を更新する。また所定の時点で確定ボタン33が操作されると、ST106が「YES」となってST107に進み、その確定操作時のσの値による(1)式に基づき、検査に必要な強度の正反射光が進行する方向の広がり角度φを求める。
In this embodiment, when the brightness distribution in the second model image obtained by the simulation is close to the first model image obtained by imaging the actual non-defective workpiece, the actual standard deviation of the scattered light is also set to the set value of σ. Let the user specify the value of σ, assuming that it is close.
Specifically, when the user changes the set value of σ by operating the
さらにST108では、特定された角度φの値に基づき許容値の値を決定する。なお、この処理においては、角度φをそのまま許容値とするのではなく、カメラ1の感度等の影響を考慮して、φから所定の調整値を差し引いた値を許容値とする。この調整値の大きさについては、撮像対象領域内のワークWの曲率に応じて変更するのが望ましい。
Further, in ST108, an allowable value is determined based on the specified value of the angle φ. In this process, the angle φ is not set as the allowable value as it is, but a value obtained by subtracting a predetermined adjustment value from φ is set as the allowable value in consideration of the sensitivity of the
上記図10,11に示した方法によれば、散乱光の進行方向のばらつきの度合い(標準偏差σ)が所定値になると仮定して、この仮定に基づくシミュレーション画像と実際の画像とをユーザに照合させることにより、上記のばらつき度合いを簡単に特定することが可能になる。またσの値を細かい単位で変更できるようにすれば、特定できる数値を信頼性の高いものにすることができる。 According to the methods shown in FIGS. 10 and 11, assuming that the degree of variation (standard deviation σ) in the traveling direction of scattered light becomes a predetermined value, a simulation image based on this assumption and an actual image are displayed to the user. By collating, it is possible to easily specify the degree of variation. Further, if the value of σ can be changed in fine units, a numerical value that can be specified can be made highly reliable.
よって、この特定されたσの値を用いて、凹凸欠陥の検出に必要な強度の反射光が進行する方向のばらつき度合いを示す角度φを特定し、このφの値をもって許容値を設定することにより、撮像対象領域における検査可能範囲を精度良く認識することが可能になる。 Therefore, by using this specified value of σ, an angle φ indicating the degree of variation in the direction in which the reflected light with the intensity necessary for detecting the irregularity defect travels is specified, and an allowable value is set with the value of φ. Thus, it is possible to accurately recognize the inspectable range in the imaging target region.
ただし、角度φを求める処理は上記の例に限定されるものではない。たとえば、図2に示した斜め入射照明用の光源2Bの領域s,t,uを順次個別に点灯することにより、良品ワークに対する照明方向を変更しながら照明毎に撮像を行い、凹凸欠陥の検出に必要な明るさの画像が得られたときの照明方向の範囲から、φの値を導き出してもよい。
However, the process for obtaining the angle φ is not limited to the above example. For example, the areas s, t, and u of the
また、ワークWの表面の曲率のばらつきが少ない場合には、図12に示すように、ゴニオフォトメータを用いて検査装置外での計測を行ってもよい。
図12の例では、ワークWに対して投光器101を一定の方向に配置して光を照射しつつ、ワークWに対する受光器102の方位を変更しながら、各方位における反射光の強度を計測する。この場合、所定値以上の強度の反射光を受光できた方位の変化の幅が角度φとして特定される。
If the variation in curvature of the surface of the workpiece W is small, measurement outside the inspection apparatus may be performed using a goniophotometer as shown in FIG.
In the example of FIG. 12, the intensity of the reflected light in each direction is measured while changing the direction of the
つぎに図13は、上記図5に示した設定処理を完了した後に、設定されたカメラ位置および撮像方向に基づき凹凸欠陥の検査を行う場合の処理手順(1つのワークWの検査に関するもの)を示す。 Next, FIG. 13 shows a processing procedure (related to the inspection of one workpiece W) in the case of inspecting the concavo-convex defect based on the set camera position and imaging direction after completing the setting process shown in FIG. Show.
まず最初のST201では、図示しない搬送機構を駆動して、ワークWを定められた検査位置まで搬送する。なお、この搬入時のワークWの姿勢は常に定められた状態になるように調整される。 First, in ST201, a transport mechanism (not shown) is driven to transport the workpiece W to a predetermined inspection position. Note that the posture of the workpiece W at the time of loading is adjusted so as to be always in a predetermined state.
つぎにST202では、カウンタnを初期値の1に設定し、ST203において、n番目の登録用データ(n番目の撮像におけるカメラ位置および撮像方向、ならびにn番目の基準画像)を読み出す。 Next, in ST202, the counter n is set to an initial value of 1. In ST203, the nth registration data (the camera position and imaging direction in the nth imaging, and the nth reference image) are read out.
ST204では、読み出されたカメラ位置および撮像方向に基づきロボット3の動作を制御して、カメラ1の位置および撮像方向が読み出されたデータに一致するように調整する。ST205では、照明装置2に同軸落射照明状態に設定して、カメラ1に撮像を行わせる。
In ST204, the operation of the
ST206では、上記の撮像により生成された検査用の画像につき、基準画像との間で差分演算を行って、基準画像に対する明るさの差を示す差分濃淡画像を生成する。なお、この実施例ではカラー画像を生成するので、差分演算処理は、具体的には、R,G,Bの色データ毎に行われ、色データ毎の差の平均値による濃淡画像が作成される。
さらにST207では、上記の差分濃淡画像を2値化することにより有意な差を検出する。ST208では、この2値化後の画像を用いて欠陥の有無を判定する。
In ST206, a difference calculation is performed on the inspection image generated by the above imaging with the reference image to generate a difference grayscale image indicating a difference in brightness with respect to the reference image. In this embodiment, since a color image is generated, the difference calculation process is specifically performed for each color data of R, G, and B, and a grayscale image is created by the average value of the differences for each color data. The
Furthermore, in ST207, a significant difference is detected by binarizing the difference grayscale image. In ST208, the presence or absence of a defect is determined using the binarized image.
上記の判定が終了すると、その判定結果をRAM52に一時保存した後、ST209からST210に進み、カウンタnを更新した後にST203に戻る。以下、同様の処理をカウンタnが登録総数Nになるまで実行することにより、撮像対象領域が順に撮像されて、凹凸欠陥の有無を判定する処理が行われる。
When the above determination is completed, the determination result is temporarily stored in the
全ての撮像対象領域に対する判定が終了すると、ST211に進み、毎回の判定処理結果を統合した検査結果データを作成し、これをディスプレイ55や図示しない外部機器などに出力する。さらにST212では、検査の終了したワークWを搬出し、処理を終了する。
When the determination for all the imaging target regions is completed, the process proceeds to ST211 and inspection result data in which the determination processing results are integrated is created and output to the
上記図13の例では、各撮像対象領域における検査可能範囲を考慮せずに、生成された画像全体において基準画像と異なる部位を検出しているが、検査可能範囲に相当する箇所で凹凸欠陥を確実に検出できるのであれば、このようにしても特段の問題が生じることはない。仮に検査可能範囲外に欠陥があるのにその欠陥を検出できなかったとしても、この欠陥にあたる箇所を検査可能範囲に含む撮像対象領域を処理すれば、当該欠陥を検出できるからである。
この実施例では、設定処理において、被検査面の各箇所が必ずいずれかの撮像対象領域の検査可能範囲に含まれるように撮像対象領域を割り付けてあるので、上記図13の処理を行うことにより、被検査面全体について、漏れなく凹凸欠陥を検出することが可能である。
In the example of FIG. 13 described above, a region different from the reference image is detected in the entire generated image without considering the inspectable range in each imaging target region. If it can be reliably detected, there will be no particular problem in this way. This is because even if there is a defect outside the inspectable range and the defect cannot be detected, the defect can be detected by processing the imaging target region including the portion corresponding to the defect in the inspectable range.
In this embodiment, in the setting process, the imaging target area is allocated so that each part of the surface to be inspected is always included in the inspectable range of any imaging target area. Therefore, by performing the process of FIG. Thus, it is possible to detect irregularities on the entire surface to be inspected without omission.
なお、上記の実施例では、ユーザが撮像中心点Cを指定して、その指定に基づきカメラ位置および撮像方向を設定したが、これに限らず、CADデータを用いて撮像中心点Cを自動的または半自動的に設定することも可能である。たとえば、ワークの被検査面全体についての法線方向ヒストグラムを作成し、このヒストグラム中のピークに度数の高い順にに着目し、着目したピークに対応する平面群中の中心にある平面に撮像中心点Cを設定する方法が考えられる。 In the above embodiment, the user designates the imaging center point C and sets the camera position and the imaging direction based on the designation. However, the present invention is not limited to this, and the imaging center point C is automatically set using CAD data. Alternatively, it can be set semi-automatically. For example, create a normal direction histogram for the entire surface to be inspected of the workpiece, focus on the peaks in this histogram in descending order of frequency, and set the imaging center point on the plane in the plane group corresponding to the peak of interest. A method of setting C is conceivable.
また、上記の実施例の凹凸欠陥検査では、理論上の正反射光方向を中心に広がる強い反射光がカメラ1に入射するようにカメラ位置や撮像方向を設定したが、ワークWからの正反射光の散乱の度合いが大きくなると、欠陥により正反射の方向が変化した場合でも、相当量の反射光がカメラ1に入射し、欠陥に対する感度が悪くなる可能性がある。このような場合には、正反射光の進行する範囲のうち、理論上の正反射方向に進行する光を含む強い反射光がカメラ1から逃れるように、照明や撮像の方法を変更してもよい。たとえば、同軸落射照明ではなく、照明部2Bによる斜め入射照明を行い、この照明光に対する正反射光のうち、理論上の正反射方向からはずれた方向に進行する光をカメラ1に入射させる方法により対応することができる。
In the concavo-convex defect inspection of the above embodiment, the camera position and the imaging direction are set so that strong reflected light spreading around the theoretical specular reflected light direction is incident on the
W ワーク
C 撮像中心点
R 撮像対象領域
1 カメラ
2 照明装置
3 ロボット
4 ロボットコントローラ
5 制御処理装置
2A 同軸落射照明用の照明部
50 CPU
W Work C Imaging center point R
Claims (6)
前記被検査面の任意の位置に撮像対象領域を設定するステップA;
前記ステップAで設定された撮像対象領域の中心位置からの正反射光が撮像装置に入射するように撮像装置および照明装置の位置および方向を定めた場合に所定値以上の強度で反射する光について、進行方向のばらつき度合いを表す角度を求めるステップB;
対象物の表面を複数の平面の集合体として表した3次元設計データを用いて、前記ステップAで設定した撮像対象領域に対応する平面の中から当該領域の中心位置の平面に対する傾きの差が前記ステップBで求めた角度の範囲に対応する平面を特定するステップC;
の各ステップを複数サイクル実行して前記被検査面に対応するすべての平面を特定し、毎時のステップAで設定された撮像対象領域の設定に関する情報を登録する、
ことを特徴とする表面状態検査のための情報登録方法。 Taking an object whose surface to be inspected as a part or all of the surface as an inspection target, imaging the inspection surface in multiple times while changing the position and direction of the imaging device and the illuminating device with respect to the inspection target, In a method of registering information related to setting of an imaging target area in imaging every hour in advance in an inspection apparatus that inspects the state of the surface to be inspected using a regular reflection light image in a generated image,
Setting an imaging target region at an arbitrary position on the surface to be inspected;
Regarding light reflected at an intensity of a predetermined value or more when the positions and directions of the imaging device and the illuminating device are determined so that specularly reflected light from the center position of the imaging target region set in step A is incident on the imaging device Step B for obtaining an angle representing the degree of variation in the traveling direction;
Using the three-dimensional design data representing the surface of the object as an aggregate of a plurality of planes, a difference in inclination with respect to the plane at the center position of the area from among the planes corresponding to the imaging target area set in Step A is obtained. Specifying a plane C corresponding to the range of angles determined in step B;
A plurality of cycles of the above steps are performed to identify all the planes corresponding to the surface to be inspected, and information relating to the setting of the imaging target area set in the hourly step A is registered.
An information registration method for surface condition inspection.
検査対象物の良品モデルを対象に、前記ステップAで設定された撮像対象領域に撮像装置の視野が合わせられ、かつこの撮像対象領域の中心位置からの正反射光が撮像装置に入射するように撮像装置と照明装置の位置および方向を定めて撮像することにより、第1のモデル画像を生成し、
前記撮像対象領域からの反射光の進行方向のばらつき度合いを表す角度の値を仮定して、この仮定の角度と前記3次元設計データとを用いて、前記ステップAで設定された撮像対象領域の第2のモデル画像を生成し、
前記第1および第2の各モデル画像を照合可能に表示するとともに、前記仮定の角度を変更する操作に応じて前記第2のモデル画像を更新し、
前記各モデル画像の表示に対する確定操作が行われたとき、その時点での仮定の角度を散乱の範囲とする理論式による演算を行って、前記所定値以上の強度で反射する光の進行方向のばらつき度合いを表す角度を特定する、請求項1に記載された表面状態検査のための情報登録方法。 In step B,
For the non-defective model of the inspection object, the field of view of the imaging apparatus is matched with the imaging target area set in step A, and specularly reflected light from the center position of the imaging target area is incident on the imaging apparatus. A first model image is generated by determining and capturing the positions and directions of the imaging device and the illumination device,
Assuming an angle value representing the degree of variation in the traveling direction of the reflected light from the imaging target region, using this assumed angle and the three-dimensional design data, the imaging target region set in step A is used. Generating a second model image;
The first and second model images are displayed in a collatable manner, and the second model image is updated in accordance with an operation for changing the assumed angle.
When the confirmation operation for the display of each model image is performed, the calculation is performed according to a theoretical formula with the assumed angle at that time as the range of scattering, and the traveling direction of the light reflected at the intensity of the predetermined value or more is calculated. The information registration method for surface condition inspection according to claim 1, wherein an angle representing a degree of variation is specified.
各撮像対象領域のモデル画像を表示するための表示手段と、ユーザの操作を受け付けるための入力手段とをさらに具備し、
前記制御処理装置は、
撮像対象領域の設定に関する情報を登録するための記憶手段と、
前記被検査面の任意の位置に撮像対象領域を設定する領域設定手段と、
検査対象物の良品モデルを対象に、前記領域設定手段により設定された撮像対象領域に撮像装置の視野が合わせられ、かつこの撮像対象領域の中心位置からの正反射光が撮像装置に入射するように撮像装置および照明装置の位置および方向を定め、撮像装置に撮像を行わせることにより前記撮像対象領域の第1のモデル画像を生成する第1画像生成手段と、
前記領域設定手段により設定された撮像対象領域からの反射光のばらつきの度合いを表す角度として所定値を仮定して、この仮定の角度と前記検査対象物の表面を複数の平面の集合体として表した3次元設計データとを用いて、前記撮像対象領域の第2のモデル画像を生成する第2画像生成手段と、
前記第1および第2の各モデル画像を前記表示手段に照合可能に表示するとともに、前記入力手段が仮定の角度を変更する操作を受け付けたとき、その操作により変更された角度に基づき前記第2画像生成手段に第2のモデル画像を更新させ、更新後の画像により前記表示手段の表示を更新する表示制御手段と、
前記各モデル画像の表示状態下で前記入力手段が確定操作を受け付けたとき、その操作の時点での仮定の角度を散乱の範囲とする理論式による演算を行って、所定値以上の強度で撮像装置に入射する反射光の進行方向のばらつき度合いを表す角度を特定する角度特定手段と、
前記3次元設計データを用いて、前記領域設定手段により設定された撮像対象領域に対応する平面の中から当該領域の中心位置の平面に対する傾きの差が前記角度特定手段により特定された角度に基づく許容値の範囲内に含まれる平面を特定する平面特定手段と、
前記領域設定手段、第1画像生成手段、第2画像生成手段、表示制御手段、角度特定手段、平面特定手段の各手段による処理が複数サイクル実行される間に設定された複数の撮像対象領域について、それぞれその領域の設定に関する情報を前記記憶手段に登録する登録手段とを、具備する表面状態検査装置。 An imaging device for imaging an object to be inspected using an object whose part or the entire surface is a surface to be inspected, an illuminating device for illuminating an imaging target area of the imaging device, and the imaging device And an imaging device for the inspection object by moving at least one of the first support mechanism for supporting the illumination apparatus, the second support mechanism for supporting the inspection object, and the first and second support mechanisms, and A process of changing the position and direction of the illuminating device and causing the imaging device to image a predetermined imaging target area of the surface to be inspected is executed a plurality of times, and the surface to be inspected is used using an image generated by imaging every hour And a control processing device that executes processing for inspecting the surface condition of
A display unit for displaying a model image of each imaging target region; and an input unit for receiving a user operation;
The control processing device includes:
Storage means for registering information regarding the setting of the imaging target area;
Area setting means for setting an imaging target area at an arbitrary position on the surface to be inspected;
For the non-defective model of the inspection object, the field of view of the imaging apparatus is matched with the imaging target area set by the area setting means, and specularly reflected light from the center position of the imaging target area is incident on the imaging apparatus. Determining a position and a direction of the imaging device and the illumination device, and causing the imaging device to perform imaging, thereby generating a first model image of the imaging target region;
Assuming a predetermined value as an angle representing the degree of variation in reflected light from the imaging target region set by the region setting means, the assumed angle and the surface of the inspection target are represented as an assembly of a plurality of planes. Second image generation means for generating a second model image of the imaging target area using the three-dimensional design data obtained;
The first and second model images are displayed on the display means so as to be collated, and when the input means accepts an operation for changing a hypothetical angle, the second model image is based on the angle changed by the operation. Display control means for causing the image generation means to update the second model image and updating the display of the display means with the updated image;
When the input means accepts a definite operation under the display state of each model image, the calculation is performed with a theoretical formula with the assumed angle at the time of the operation as the range of scattering, and imaged with an intensity of a predetermined value or more Angle specifying means for specifying an angle representing the degree of variation in the traveling direction of reflected light incident on the apparatus;
Using the three-dimensional design data, a difference in inclination with respect to the plane of the center position of the area from the plane corresponding to the imaging target area set by the area setting means is based on the angle specified by the angle specifying means. A plane identifying means for identifying a plane included within the allowable range;
Regarding a plurality of imaging target areas set during a plurality of cycles of processing by each of the area setting means, first image generation means, second image generation means, display control means, angle specification means, and plane specification means A surface condition inspection apparatus comprising registration means for registering information relating to the setting of each region in the storage means.
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