JP2012132910A - 構造化照明を用いるエッジ検出 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】マシンビジョン検査システム(MVIS)および関連する光ストライプエッジ特徴位置方法が開示される。MVISには、制御システムと、光ストライプ投射システムと、撮像システムと、ユーザインターフェースと、が含まれる。エッジ特徴を含む関心領域において、光ストライプ投射システムは、光ストライプが、光ストライプに沿った変化するストライプ強度プロファイルを有するように、エッジ方向に対して交差するように、かつエッジ特徴を横切って光ストライプを合焦させる。撮像システムは、光ストライプの画像を取得し、制御システムは、画像を解析し、ストライプに沿った変化する光強度プロファイルに基づいて、エッジ特徴の位置を決定する。方法は、エッジ検出ビデオツールにおいて実行してもよい。方法は、例えば、高テクスチャ、斜面、溝、丸まり、または損傷があるエッジを検査するために有利になり得る。
【選択図】図3A
Description
図1は、本明細書で説明する方法に従って使用可能な1つの例示的なマシンビジョン検査システム10のブロック図である。マシンビジョン検査システム10には、データおよび制御信号を制御コンピュータシステム14と交換するように動作可能に接続されたビジョン測定機12が含まれる。制御コンピュータシステム14は、さらに、モニタまたはディスプレイ16、プリンタ18、ジョイスティック22、キーボード24およびマウス26とデータおよび制御信号を交換するように動作可能に接続される。モニタまたはディスプレイ16は、マシンビジョン検査システム10の動作を制御および/またはプログラムするのに適したユーザインターフェースを表示してもよい。
Claims (24)
- マシンビジョン検査システムを用いて、ワークにおけるエッジ特徴の位置を決定するための方法であって、前記マシンビジョン検査システムが、制御システムと、光ストライプ投射システムと、撮像システムと、前記エッジ特徴の位置を決定するために使用可能な動作シーケンスを定義するために用いることができるユーザインターフェースと、を含み、前記方法が、
(a)マシンビジョン検査システムの視野に前記エッジ特徴を配置するステップと、
(b)前記エッジ特徴に対応する高さの撮像焦点面で前記撮像システムを合焦させるステップと、
(c)前記ユーザインターフェースを用いて、前記エッジ特徴を含む関心領域を画定するステップと、
(d)前記関心領域における前記エッジ特徴に沿った方向に対応するエッジ方向を決定するステップと、
(e)前記エッジ特徴位置を決定するステップであって、
(e1)前記関心領域における前記決定されたエッジ方向に対して交差するように向けられ、かつ前記エッジ特徴を横切って延びる少なくとも1つの光ストライプを投射するように前記光ストライプ投射システムを動作させるステップと、
(e2)前記エッジ特徴を横切る高さ変化が、前記光ストライプに沿った変化するストライプ強度プロファイルをもたらすように、前記エッジ特徴に対応する高さの光ストライプ焦点面に、前記少なくとも1つの光ストライプを合焦させるように前記光ストライプ投射システムを動作させるステップと、
(e3)前記撮像焦点面で前記少なくとも1つの光ストライプの画像を取得するように前記撮像システムを動作させるステップと、
(e4)前記関心領域における前記少なくとも1つの光ストライプの前記取得画像を解析し、かつ前記少なくとも1つの光ストライプに沿った前記変化する光ストライプ強度プロファイルの変化特性に基づいて、前記エッジ特徴の少なくとも一部の位置を決定するステップと、を含むステップと、
を含む方法。 - 前記光ストライプ焦点面が、前記撮像焦点面と一致する、請求項1に記載の方法。
- 光ストライプ焦点面が、前記関心領域における前記ワーク表面の平面に対応する、請求項1に記載の方法。
- 前記ユーザインターフェースが、関心領域インジケータを含むエッジ検出ビデオツールを含み、前記ステップ(c)が、前記関心領域インジケータを表示および構成することによって、前記関心領域を画定することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ユーザインターフェースが、関心領域インジケータを含むエッジ検出ビデオツールを含み、前記ステップ(d)が、前記関心領域における前記エッジ特徴に沿った前記方向に対応するように前記ビデオツールの表示された特徴を整列させることによって、前記エッジ方向を決定することを含む、請求項1に記載の方法。
- ステップ(e1)において、前記決定されたエッジ方向に対して交差するように前記少なくとも1つの光ストライプを向けることが、前記ビデオツールの前記表示された特徴の配置に対して、前記少なくとも1つの光ストライプの方向を自動的に決定することを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの光ストライプが、前記ビデオツールの前記表示された特徴に名目上直角に向けられ、前記ビデオツールの走査線が、前記少なくとも1つの光ストライプと整列される、請求項6に記載の方法。
- 前記エッジ検出ビデオツールが、関心領域インジケータを含み、前記エッジ特徴に沿った前記方向に対応するように整列された前記表示された特徴が、前記関心領域インジケータの少なくとも一部を含む、請求項5に記載の方法。
- 前記光ストライプの輝度が、少なくとも前記エッジ特徴の近くで前記撮像システムの検出範囲内にあるように、前記ステップ(e2)が、前記少なくとも1つの光ストライプの輝度を調整することを含む、請求項1に記載の方法。
- 最初に、前記関心領域における前記エッジ方向に沿って横に配置された少なくとも第1の光ストライプセット用に前記ステップ(e)を実行することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 2回目に、前記関心領域における前記エッジ方向に沿って横に配置された少なくとも第2の光ストライプセット用に前記ステップ(e)を繰り返すことをさらに含み、前記第2の光ストライプセットが、前記第1の光ストライプセットにおける光ストライプと異なる位置で前記エッジ方向に沿って横に配置された光ストライプを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記エッジ特徴が曲線であり、前記エッジ方向が、対応する曲線に従い、前記第1の光ストライプセットが、互いに平行でない光ストライプを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記ワークが代表的ワークであり、前記方法が、前記マシンビジョン検査システムの動作の学習モードに関連して実行され、前記マシンビジョン検査システムが、前記代表的ワークと類似のワークにおけるエッジ特徴の位置を決定するために用いられるパートプログラムを生成するために用いられる、請求項1に記載の方法。
- パートプログラムを生成するために用いられる代表的ワークと類似のワークにおけるエッジ特徴の位置を決定することを含むパートプログラムを実行することによって、前記マシンビジョン検査システムの動作の実行モードに関連して実行される、請求項1に記載の方法。
- ワークにおけるエッジ特徴の位置を決定するように動作可能なマシンビジョン検査システムであって、前記マシンビジョン検査システムが、
制御システムと、
光ストライプ投射システムと、
前記マシンビジョン検査システムの視野におけるエッジ特徴に対応する高さの撮像焦点面で合焦するように動作可能な撮像システムと、
前記エッジ特徴を含む関心領域を画定し、かつ前記関心領域における前記エッジ特徴に沿った方向に対応するエッジ方向を決定するように動作可能なユーザインターフェースと、
を含み、
前記光ストライプ投射システムが、
投射光ストライプが、前記関心領域における前記決定されたエッジ方向に対して交差するように向けられ、かつ前記エッジ特徴を横切って延びるように調整できる調整可能要素を含み、かつ
前記エッジ特徴を横切るワーク表面高さ変化が、前記光ストライプに沿った変化するストライプ強度プロファイルをもたらすように合焦される光ストライプを投射するように構成可能であり、
前記制御システムが、
(a)前記関心領域における前記決定されたエッジ方向に対して交差するように、かつ前記エッジ特徴を横切って延びる方向に前記光ストライプを向けるように前記調整可能要素を調整する動作と、
(b)前記エッジ特徴に対応するように調整された高さの光ストライプ焦点面に光ストライプを投射するように前記光ストライプ投射システムを動作させる動作と、
(c)エッジ特徴に対応する高さの前記撮像焦点面で前記光ストライプの画像を取得するように前記撮像システムを動作させる動作と、
(d)前記関心領域における前記光ストライプの前記取得画像を解析し、前記光ストライプに沿った前記変化する光ストライプ強度プロファイルの変化特性に基づいて、前記エッジ特徴の少なくとも一部の位置を決定する動作と、
を含む動作を実行するように構成されたマシンビジョン検査システム。 - 前記光ストライプ投射システムの前記調整可能要素が、制御可能な空間光変調器を含む、請求項15に記載のマシンビジョン検査システム。
- 前記制御可能な空間光変調器が、制御可能なLCDアレイおよび制御可能なマイクロミラーアレイの1つを含む、請求項16に記載のマシンビジョン検査システム。
- 前記光ストライプ投射システムが、前記撮像システムの対物レンズを用いて前記光ストライプを投射するように構成される、請求項15に記載のマシンビジョン検査システム。
- 前記マシンビジョン検査システムが、前記エッジ特徴を含む前記関心領域、および前記関心領域における前記エッジ特徴に沿った方向に対応する前記エッジ方向を画定するパラメータを設定するようにユーザが構成可能なグラフィカルユーザインターフェース要素を含むエッジ検出ビデオツールを含む、請求項15に記載のマシンビジョン検査システム。
- 前記制御システムが、前記エッジ検出ビデオツールを用いて設定された前記パラメータに基づいて、少なくとも前記動作(a)を実行するように構成される、請求項19に記載のマシンビジョン検査システム。
- 前記撮像システムが、前記撮像システムの対物レンズとカメラとの間で前記対物レンズのフーリエ面に位置し、かつ前記光ストライプと整列されるように構成可能な瞳形状を含む構成可能な瞳フィルタを含み、前記瞳フィルタが、前記光ストライプからの光を空間的にフィルタリングする、請求項15に記載のマシンビジョン検査システム。
- 前記瞳フィルタが、(a)前記光ストライプを形成する光、または(b)ワークから反射されて、前記カメラシステムの画像センサ上に前記光ストライプの画像を形成する光、の振幅および位相の少なくとも1つを修正する空間光変調器によって設けられる、請求項21に記載のマシンビジョン検査システム。
- マシンビジョン検査システムを用いて、ワークにおけるエッジ特徴の位置を決定するための方法であって、前記マシンビジョン検査システムが、制御システムと、光ストライプ投射システムと、撮像システムと、前記エッジ特徴の位置を決定するために使用可能な動作シーケンスを定義するために用いることができるユーザインターフェースと、を含み、前記方法が、
(a)マシンビジョン検査システムの視野に前記エッジ特徴を配置するステップと、
(b)前記エッジ特徴に対応する高さの撮像焦点面で前記撮像システムを合焦させるステップと、
(c)前記エッジ特徴位置を決定するステップであって、
(c1)前記エッジ特徴を横切って延びる方向にされた、かつエッジ特徴を横切る高さ変化が、前記光ストライプに沿った変化する幅および変化する強度の少なくとも1つをもたらすように合焦された少なくとも1つの光ストライプを投射するように前記光ストライプ投射システムを動作させるステップと、
(c2)前記撮像焦点面で前記少なくとも1つの光ストライプの画像を取得するように前記撮像システムを動作させるステップと、
(c3)前記少なくとも1つの光ストライプの前記取得画像を解析し、かつ前記光ストライプに沿った前記変化する幅および前記変化する強度の少なくとも1つに対応する、前記光ストライプに沿った変化特性に基づいて、前記エッジ特徴の少なくとも一部の位置を決定するステップと、を含むステップと、
を含む方法。 - 前記光ストライプの輝度が、少なくとも前記エッジ特徴の近くで前記撮像システムの検出範囲内にあるように、(c1)が、前記少なくとも1つの光ストライプの輝度を調整することを含む、請求項23に記載の方法。
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