JP2013108794A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査に必要な画像データを、撮影条件を変更しながら複数回撮影することにより、適正な画像データを用いた高精度な検査装置を得る。
【解決手段】撮影条件の異なる複数の画像を撮影する撮像手段２と、撮像手段２の撮影画像を複数の領域に分割して符号化する符号化手段３と、符号化手段３の符号化データを複数画像分だけ格納する記憶手段４と、記憶手段４に格納された符号化データを送信する送信手段５と、送信手段５からの符号化データを復号する復号手段９と、復号手段９により復号された画像から被写体の検査を行う検査手段１０と、検査手段１０からの検査命令および送信命令に応答して記憶手段４内の符号化データを検査手段１０へ送信する制御手段６とを備える。検査手段１０は、記憶手段４に格納された符号化データのうち、複数の画像データの中から任意の領域を指定して送信させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、撮影画像を使用した検査装置に関し、特に必要かつ最適な画像を得るための撮像制御技術に関するものである。

従来から、撮影画像を使用した検査装置として、カメラなどを含む撮像部で監査対象物を撮影し、パソコンなどの検査部に撮影した画像を検査部へ送信し、検査部で画像処理を行うことにより、撮影対象となる検査対象物の良品判定、位置決め、外観検査、文字判定などを行う技術が提案されている。

しかしながら、撮像素子としてＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサなどを用いた撮像装置においては、撮像素子の特性上、撮影した画像のダイナミックレンジが人間の目に比べて狭いという問題がある。

また、撮影画像を使用した検査装置においては、撮影時の露光時間や、光源の強さなどの撮影条件を固定するのが一般的であるが、撮像素子のダイナミックレンジが狭いので、検査対象物によっては露光時間などの撮影条件を変えないと、検査に必要な情報が適正に撮影されず、正確に検査を行うことができないという問題がある。

そこで、長時間露光画像と短時間露光画像とを合成して、ダイナミックレンジを拡大した合成画像を生成するという技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
ダイナミックレンジの拡大は、写真のように画像全体を人間が見る目的には有効な手段であるが、検査装置では、検査対象物が特定の領域の場合があり、特定の領域の階調さえ再現されていればよい場合がある。

特許文献１に記載のダイナミックレンジ拡大手段では、全体の階調再現性を得ようとするために、必要な領域の階調が犠牲になり、必要な領域の階調が再現できないという問題が発生する。

また、露光時間を変えて複数回撮影することによりダイナミックレンジの狭さをカバーしようとした場合、カメラを複数台用意してそれぞれ異なる露光条件で撮影する方法、または、１台のカメラで露光条件を変えて複数回撮影する方法、などが考えられる。
しかし、カメラを複数台容易した場合には、設備費用が高くなるという問題がある。また、１台のカメラで露光条件を変えて複数回撮影した場合でも、画像を複数枚分送信する必要があるので、送信時間および画像処理時間が増加するという問題が発生する。

特許第３８０１１２６号公報

従来の検査装置は、特許文献１に記載のように、長時間露光画像と短時間露光画像とを合成してダイナミックレンジを拡大した合成画像を生成した場合には、全体の階調再現性を得るために、必要領域の階調が犠牲になり必要領域の階調が再現できないという課題があった。
また、露光時間を変えて複数回撮影するために、カメラを複数台用意した場合には設備費用が高くなり、１台のカメラで露光条件を変えて複数回撮影した場合には、送信時間および画像処理時間が増加するという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、検査に必要な最適な画像を高速に取得する検査装置を得ることを目的とする。

この発明に係る検査装置は、製品の製造工程中または完成後にて製品を被写体として撮影する撮像部と、撮像部による撮像結果に基づき被写体を検査する検査部とからなる検査装置であって、撮像部は、撮影条件の異なる複数の画像として被写体を撮影する撮像手段と、撮像手段により撮影された被写体の撮影画像を複数の領域に分割して符号化する符号化手段と、符号化手段からの符号化データを複数の撮影画像分だけ格納する記憶手段と、記憶手段に格納された符号化データを送信する送信手段と、撮像手段、符号化手段、記憶手段および送信手段を制御する制御手段と、備え、検査部は、送信手段から送信された符号化データを受信して画像に復号する復号手段と、制御手段に対する検査命令および送信命令を生成するとともに、復号手段により復号された画像に基づき被写体の検査を行う検査手段と、を備え、制御手段は、検査手段からの検査命令に応答して被写体の撮像処理を行うとともに、送信命令に応答して記憶手段内の符号化データを、送信手段を介して復号手段へ送信し、検査手段は、検査命令および送信命令により、記憶手段に格納された複数の画像の中から任意の領域に対応した符号化データを指定して送信させるものである。

この発明によれば、撮像部にて検査対象となる被写体を撮影し、撮影画像を検査部に送信し、検査部にて画像処理を実行した結果、撮影画像の撮影条件が悪くて検査不可となった場合には、検査に必要な任意の領域で異なる露光条件で撮影した画像を撮像部から送信させることができるので、検査に必要な最適な画像を高速に得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る検査装置の機能構成を概略的に示すブロック図である。 この発明の実施の形態１によるシステム全体の動作を概略的に示すフローチャートである。 図２内の撮像処理を詳細に示すフローチャートである。 図１内の記憶手段に格納される符号化データのイメージを示す説明図である。 図２内の検査処理を詳細に示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１により露光条件を変えて３枚撮影した場合の画像イメージを示す説明図である。 この発明の実施の形態１において撮影画像から任意の領域の画像データのみを送信するイメージを示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係る検査装置を概略的に示す側面図である。 この発明の実施の形態２による撮像処理を詳細に示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２において撮影画像から任意の領域の画像データのみを送信するイメージを示す説明図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る検査装置の機能構成を概略的に示すブロック図である。
図１において、検査装置は、カメラなどを含む撮像部１と、ローカルエリアネットワーク（以下、「ＬＡＮ」という）などの送信媒体７と、パソコンなどからなる検査部８と、を備えている。検査部８は、送信媒体７を介して撮像部１に接続されている。

撮像部１は、撮像手段２と、符号化手段３と、記憶手段４と、送信手段５と、制御手段６と、を備えている。
一方、検査部８は、復号手段９と、検査手段１０と、を備えている。

撮像部１内の撮像手段２は、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳイメージセンサ（撮像素子）などにより構成されている。
符号化手段３は、撮像手段２で撮影した画像をデジタルデータに変換し、複数の領域に分割して符号化データを生成する。

記憶手段４は、大容量メモリからなり、符号化データを複数の画像枚数分だけ記憶可能に構成されている。
送信手段５は、記憶手段４内に格納された符号化データを、送信媒体７を介して検査部８内の復号手段９に送信する。

撮像部１内の制御手段６は、撮像手段２、符号化手段３、記憶手段４および送信手段５を制御しており、検査部８内の検査手段１０からの検査命令に応答して被写体の撮像処理を行うとともに、送信命令に応答して、復号手段９に送信する画像（符号化データ）を制御する。

検査部８内の復号手段９は、撮像部１から受信した符号化データを画像に復号する。
検査手段１０は、復号された画像データに画像処理を施して検査を行い、検査結果を出力するとともに、エラー発生時（検査不可時）にはエラー出力を行う。

次に、図２を参照しながら、この発明の実施の形態１による動作について説明する。
図２はこの発明の実施の形態１によるシステム全体の動作を概略的に示すフローチャートである。

図２において、まず、撮像部１内の制御手段６は、検査手段１０から検査命令を受信したか否かを判定し（ステップＳ１１）、受信していない（すなわち、Ｎｏ）と判定されれば、検査命令を受信するまでステップＳ１１を繰り返し実行する。

一方、ステップＳ１１において、検査命令を受信した（すなわち、Ｙｅｓ）と判定されれば、撮像部１による撮像処理を実行し（ステップＳ１２）、続いて、検査部８による検査処理を実行する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１２において、撮像手段２（ＣＣＤカメラやＣＭＯＳイメージセンサなど）で撮影された画像は、符号化手段３によりデジタルデータに変換された後、複数の領域に分割されて符号化データとなり、符号化手段３からの符号化データは、記憶手段４に格納される。

なお、撮像手段２は、露光制御手段を備えており、露光制御手段は、検査手段１０および制御手段６の制御下で、被写体（製品）の撮影条件として露光条件を可変制御して連続的に撮影する機能を有する。
したがって、記憶手段４は、撮像手段２で露光条件を変えながら連続撮影した複数の撮影画像分の符号化データを格納するために、十分に大きい記憶容量を有している。

送信手段５は、送信媒体７を介して、検査部８から要求された符号化データを検査部８内の復号手段９に送信する。
なお、送信手段５および送信媒体７としてＬＡＮなどを使用することにより、１つの検査部８に複数の撮像部１を接続する構成とすることができる。

ステップＳ１３において、検査部８は、撮像部１から送信された符号化データを、復号手段９で復号して画像化し、検査手段１０で画像処理を行い、良品判定、位置決め、外観検査、文字判定などを行う。

最後に、撮像部１内の制御手段６は、検査手段１０から終了命令を受信したか否かを判定し（ステップＳ１４）、受信していない（すなわち、Ｎｏ）と判定されれば、ステップＳ１１に戻り、上記処理（ステップＳ１１〜Ｓ１３）を繰り返し実行する。
一方、ステップＳ１４において、終了命令を受信した（すなわち、Ｙｅｓ）と判定されれば、図２の処理ルーチンを終了する。

なお、一般に、製品の製造工程においては、作業指示や製品管理の情報が製品上に印字されていることが多く、製品上の文字を利用した検査や仕分けは、人間の目視で行われていることがある。
しかし、画像処理技術の向上により、文字を自動認識する技術が確立され、図１、図２に示すように、製造工程の自動化が進んでいる。

次に、図１、図２とともに、図３〜図７を参照しながら、この発明の実施の形態１による検査処理の具体例について説明する
図３は図２内の撮像処理（ステップＳ１２）を詳細に示すフローチャートであり、図５は図２内の検査処理（ステップＳ１３）を詳細に示すフローチャートである。

図４は記憶手段４に格納される符号化データのイメージを示す説明図であり、撮影条件（露光条件）の異なる３通りの画像（第１〜第３の画像）を、各画像上の認識情報（ＡＢ１２）とともに示している。
この場合、認識情報（ＡＢ１２）が比較的濃い場合を示している。

また、図６は実際に露光条件を変えて３枚撮影した場合の第１〜第３の画像イメージを示す説明図であり、図７は撮影画像から任意の必要領域の画像データ（認識情報を含む画像データ）のみを送信するイメージを示す説明図である。
この場合、認識情報（ＡＢ１２）が比較的薄い場合を示している。

通常、製品の製造工程で使用される文字は、印刷文字、刻印文字、手書き文字に分けられるが、ここでは、製品に刻印された文字「ＡＢ１２」を認識するという場合を例にとって説明する。

図３において、まず、撮像部１内の撮像手段２は、任意に設定された露光条件Ａ（通常の露光時間）で第１の画像を撮影し、符号化手段３は、アナログ信号の分割、符号化および合体処理を行い、符号化データＡ（デジタルデータ）へ変換して記憶手段４に格納し、送信手段５は、記憶手段４内の符号化データＡを検査部８へ送信する（ステップＳ２１）。

ステップＳ２１において、撮像手段２による第１の画像取得時の露光条件Ａは、検査対象物を適正な露光条件で撮影可能な通常の露光時間に設定されている。
符号化手段３によるデジタルデータは、複数の領域に分割され、分割画像ごとに符号化された後、記憶手段４に格納される。また、第１の画像の符号化データＡは、画像データ格納処理と同時に、送信手段５により検査部８内の復号手段９へ送信される。
なお、符号化手段３による分割領域の大きさは、固定されるものではなく、任意に設定可能である。

続いて、撮像手段２は、第１の画像の撮影処理（ステップＳ２１）の直後に、露光条件Ｂ（通常よりも長めの露光時間）で第２の画像を撮影し、符号化手段３は、アナログ信号の分割、符号化および合体処理を行い、符号化データＢ（デジタルデータ）へ変換して記憶手段４に格納する（ステップＳ２２）。

また、撮像手段２は、第２の画像の撮影処理（ステップＳ２２）の直後に、露光条件Ｃ（通常よりも短めの露光時間）で第３の画像を撮影し、符号化手段３は、アナログ信号の分割、符号化および合体処理を行い、符号化データＣ（デジタルデータ）へ変換して記憶手段４に格納する（ステップＳ２３）。

ステップＳ２２、Ｓ２３において、第２および第３の画像（アナログ信号）は、それぞれ、符号化手段でデジタルデータに変換され、複数の領域に分割され、分割画像ごとに符号化された後、記憶手段４に格納される。
このように、検査部８への第１の画像の送信処理直後の第２、第３の画像を撮影中（ステップＳ２２、Ｓ２３）に、検査部８においては、画像処理ステップＳ１３（図５）を行うことができる。

図４は符号化手段３により作成された符号化データのイメージを示しており、露光条件Ａ〜Ｃによる第１〜第３の画像の符号化データが示されている。
図４において、第１〜第３の画像には、製品に刻印された文字「ＡＢ１２」が含まれており、第１の画像に比べて、第２の画像は明るく撮影され、第３の画像は暗く撮影されている。

図５において、検査部８内の復号手段９は、図４内の第１の画像の符号化データＡを受信して第１の画像に復号し、検査手段１０は、画像処理により文字部（ＡＢ１２）の位置を認識する（ステップＳ３１）。
以下、検査部８内の検査手段１０は、ステップＳ３１の認識結果（文字部の位置）を用いて、あらかじめ決められたアルゴリズムに基づき、ステップＳ３２〜Ｓ３８の検査処理を実行する。

まず、第１の画像の認識結果に基づき、文字部において文字認識が不可の画像であるか否か、または、検査に適さない画像であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。
たとえば、ステップＳ３１の認識処理によって得られた文字部の位置情報が、図４内の「ＡＢ１２」のように、英文字および数値情報であり、かつ、ある決められた範囲内に位置していれば合格とし、それ以外では不合格とする。

ステップＳ３２において、第１の画像が文字認識可能な画像であり、かつ検査に適した画像である（すなわち、Ｎｏ）と判定されれば、検査手段１０は、直ちに検査を実行して（ステップＳ３７）、図５の処理ルーチンを終了する。

たとえば、最初に送られる第１の画像が、図４内の第１の画像のように、文字認識のための特徴点レベルがある基準レベルに達していれば、検査手段１０は、第１の画像を利用して即座に検査処理（ステップＳ３７）を行うことができる。
この場合、第２、第３の画像は不要となるので、検査手段１０側に送信されず記憶手段４側にて破棄される。

一方、ステップＳ３２において、第１の画像が文字認識不可の画像であるか、または、検査に適さない画像である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定されれば、検査手段１０は、露光条件Ｂによる第２の画像の符号化データＢのうちの文字部分のデータ送信を制御手段６に要求して、符号化データＢの文字部分データを取得し、符号化データＢにより文字部を認識する（ステップＳ３３）。

たとえば、第１の画像において、文字認識のための特徴点レベルが、ある基準に達していなければ、検査部８内の検査手段１０は、撮像部１内の制御手段６に対し、第２の画像（露光条件Ｂ）の符号化データＢを検査部８に送信するための送信命令を出力する。

続いて、上記ステップＳ３２と同様に、第２の画像の認識結果に基づき、文字認識が不可の画像であるか否か、または、検査に適さない画像であるか否かを判定し（ステップＳ３４）、文字認識可能な画像であり、かつ検査に適した画像である（すなわち、Ｎｏ）と判定されれば、検査手段１０は、検査を実行して（ステップＳ３７）、図５の処理ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ３４において、第２の画像が文字認識不可の画像であるか、または、検査に適さない画像である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定されれば、検査手段１０は、露光条件Ｃによる第３の画像の符号化データＣのうちの文字部分のデータ送信を制御手段６に要求して、符号化データＣの文字部分データを取得し、符号化データＣにより文字部を認識する（ステップＳ３５）。

続いて、上記ステップＳ３２、Ｓ３４と同様に、第３の画像の認識結果に基づき、文字認識が不可の画像であるか否か、または、検査に適さない画像であるか否かを判定し（ステップＳ３６）、文字認識可能な画像であり、かつ検査に適した画像である（すなわち、Ｎｏ）と判定されれば、検査手段１０は、検査を実行して（ステップＳ３７）、図５の処理ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ３６において、第３の画像が文字認識不可の画像であるか、または、検査に適さない画像である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定されれば、検査手段１０は、エラーフラグを立ててエラー発生を示す出力を行い（ステップＳ３８）、図５の処理ルーチンを終了する。

認識情報「ＡＢ１２」が刻印文字の場合、材料の文字部分を凹ませて印字するので、文字部分および背景部分の素材が同一であり、照明により文字を浮き上がれせる必要があるうえ、刻印する強さによって見え方が異なるので、印刷文字よりも文字内容の認識が難しい。

したがって、図６に示すように文字が薄い場合には、第３の画像（露光条件Ｃ）では言うまでもなく、第１の画像（露光条件Ａ）であっても、文字の位置は特定可能であるものの、文字内容までは認識できない可能性がある。

そこで、検査手段１０は、第１の画像の文字認識が不可であれば、露光条件の異なる第２の画像を取得して、検査実行の可否判定（ステップＳ３４）を行う。
つまり、検査部８内の検査手段１０は、第１の画像において、文字認識のための特徴点レベルがある基準に達していなければ、撮像部１内の制御手段６に対して、第２の画像を検査部８に送信するための送信命令を出力する。

図６において、第２の画像は、第１の画像とは露光条件が異なり、明るく撮影されているので、文字部分も明るくなり文字内容を認識することができる。
図７においては、検査部８に送信される第２の画像（図６）の文字部分のみの画像データが示されている。

撮像部１内の記憶手段４から送信手段５を介して得られた第２の画像（図６）は、復号手段９で復号された後、検査手段１０により認識された範囲での文字内容の判定を行う。
このように、通常の露光条件Ａによる第１の画像では検査不可の場合であっても、必要最小限の画像の再取得および最小限の再認識処理を行うことにより、自動検査が高速でかつ継続的に実行可能となる。

また、撮像部１から検査部８へ送信される画像データは符号化されていることから、符号化されていない場合に比べて、データ量が少なくなるので、送信時間を短縮することが可能になるという利点がある。

また、第１の画像の文字部認識処理（ステップＳ３１）により、文字位置は認識されているので、第２の画像以降の送信処理（ステップＳ３３、Ｓ３５）においては、検査に必要な文字部分のみを送信すればよく、これにより、さらにデータ量を軽減することが可能となり、送信時間が短くなるという利点がある。
さらに、検査手段１０による第２の画像の画像処理は、文字部分の領域のみを行うのみでよいので、画像処理に要する時間も短縮することができる。

なお、上記説明では、通常の露光条件Ａによる第１の画像では、暗すぎて文字内容の認識が不可の場合に、第２の画像に基づき検査を実行したが、逆に、通常の露光条件Ａによる第１の画像では、明るすぎて文字内容の認識が不可の場合には、露光条件Ｃによる第３の画像に基づき検査を実行することができる。
また、露光条件Ａ〜Ｃを変えて３回の撮影を行う例を示したが、撮影回数は任意に設定可能であり、露光条件を４回以上に可変設定して撮影してもよい。

また、図６内の第１の画像が検査不可の場合に、第２の画像のうちの画像検査に最小限必要な文字部分のみの画像データ（図７）を使用したが、図６内の第２の画像をそのまま使用してもよい。
さらに、製造工程中の製品を被写体として撮影して検査する場合を例にとって説明したが、完成後の製品を被写体として検査してもよい。

以上のように、この発明の実施の形態１（図１〜図７）に係る検査装置は、製品の製造工程中または完成後にて製品を被写体として撮影する撮像部１と、撮像部１による撮像結果に基づき被写体を検査する検査部８と、を備えている。

撮像部１は、撮影条件の異なる複数の画像として被写体を撮影する撮像手段２と、撮像手段２により撮影された被写体の撮影画像を複数の領域に分割して符号化する符号化手段３と、符号化手段３からの符号化データを複数の撮影画像分だけ格納する記憶手段４と、記憶手段４に格納された符号化データを送信する送信手段５と、撮像手段２、符号化手段３、記憶手段４および送信手段５を制御する制御手段６と、を備えている。

検査部８は、送信手段５から送信された符号化データを受信して画像に復号する復号手段９と、制御手段６に対する検査命令および送信命令を生成するとともに、復号手段９により復号された画像に基づき被写体の検査を行う検査手段１０と、を備えている。

制御手段６は、検査手段１０からの検査命令に応答して被写体の撮像処理を行うとともに、送信命令に応答して、記憶手段４内の符号化データを、送信手段５を介して復号手段９へ送信し、検査手段１０は、検査命令および送信命令により、記憶手段４に格納された複数の画像の中から任意の領域に対応した符号化データを指定して送信させる。

また、制御手段６は、検査手段１０からの検査命令に応答して、記憶手段４内の符号化データのうち第１の撮影条件に基づく画像の少なくとも一部からなる第１の画像データ（第１の画像）を、送信手段５を介して復号手段９へ送信し、検査手段１０は、第１の画像データが検査に適しているか否かを判定して、第１の画像データが検査に適している場合には、第１の画像データを復号した画像に基づき被写体の検査を行う。

一方、検査手段１０は、撮像部１から最初に送信された第１の画像データが検査に適していない場合には、制御手段６に対する送信命令を生成し、記憶手段４に格納された複数の画像の中から第２の撮影条件に基づく領域を指定して第２の画像データ（第２の画像）を送信させる。
制御手段６は、検査手段１０からの最初の検査命令に応答して、撮影条件の異なる複数の画像を連続的に撮像して、記憶手段４に格納する。

制御手段６は、撮影条件として撮像手段２の露光条件を制御する露光制御手段を含み、撮像手段２は、露光条件の異なる複数の画像を撮影する。
このように、露光条件を変えることにより、検査のためのより最適な画像を得ることができる。

符号化手段３は、複数の領域に分割した部分画像の分割サイズを設定する分割サイズ設定手段を含む。また、送信手段５および送信媒体７は、ＬＡＮインターフェース手段からなる。

この発明の実施の形態１によれば、撮像部１にて検査対象となる被写体を撮影し、撮影画像を検査部８に送信し、検査部８にて画像処理を行い、撮影画像の撮影条件が悪くて検査不可であった場合には、検査に必要な任意の領域で異なる露光条件で撮影した画像を撮像部から送信させるので、検査に必要な最適な画像を高速に得ることができる。

すなわち、上記構成により、撮影後に任意の位置で任意の露出条件の画像を再現することができ、必要な部分のみ復号化して表示または画像解析するができる。
また、撮影条件の異なる第１および第２の画像から特定部分の画像データ（図７）のみを復号化するのみでよいので、解析処理を高速に行うことができる。

すなわち、任意の位置かつ任意の露光条件の画像を再取得可能なので、適正露光の画像でない場合でも、自動検査を高速に行うことができる。
また、検査に必要な部分を検出することで、用途に応じた最適な分割サイズを設定することができる。

また、検査部８へ送信される画像データが符号化されていることにより、画像データを格納しておく記憶手段のメモリサイズが符号化されていない画像データを格納する場合に比べて大きく削減することができる。特に、利用するメモリ量や処理する演算装置に制限がある装置では有効となる。

また、画像データの符号化によりデータサイズが少なくなるので、ＬＡＮなどの通信手段を使用する場合に、送信時間の短縮、通信帯域の削減というメリットが得られる。
また、必要最小限の符号化データを送信するので、ネットワーク（送信手段５および送信媒体７）に対し、不要なトラフィック量増加を抑制することができる。

また、前述（図５）のように、検査部８（検査手段１０）側では、取得画像の良否判定や、必要部分の画像データの置換制御および検査などが行われるが、撮像部１（撮像手段２）側では、画像のリアルタイム送信処理および複数画像の一時記憶処理を行う程度であり、制御負荷が軽くて済む。

つまり、検査手段１０として安価で性能のよい汎用のパーソナルコンピュータを用い、また、撮像手段２（カメラ）側は低価格で製作することが可能なので、複数のカメラを接続して使用する場合などは、トータルで安価なシステムを構築できるメリットもある。

実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１〜図７）では、撮像手段２（撮像素子）の露光時間を変更することにより撮影条件を変更したが、図８のように、検査対象物１４に対する光源として照明１１、１２を設け、照明１１、１２の点灯強度（照明条件）を切替えることにより撮影条件を変更してもよい。

図８はこの発明の実施の形態２に係る検査装置を概略的に示す側面図であり、コンベア１３により検査対象物１４が撮像手段２（カメラ）の下に順次に運ばれる場合の構成例を示している。
図８において、前述（図１参照）と同様のものついては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。また、撮像部１および検査部８の各機能構成は、図１に示した通りである。

次に、図１とともに、図９を参照しながら、図８に示したこの発明の実施の形態２による動作について説明する。
図９はこの発明の実施の形態２による撮像処理を詳細に示すフローチャートであり、ステップＳ４１〜Ｓ４３は、前述（図３参照）のステップＳ２１〜Ｓ２３に対応している。

図９において、まず、撮像手段２（カメラ）の撮影範囲内に検査対象物１４が移動してくると、撮像部１内の制御手段６（図１参照）は、検査部８からの検査命令に応答して、照明条件Ｄ（通常の照明強度）で照明１１、１２を点灯駆動して第１の画像を撮影し、符号化手段３は、アナログ信号の分割、符号化および合体処理を行い、符号化データＤ（デジタルデータ）へ変換して記憶手段４に格納し、送信手段５は、記憶手段４内の符号化データＤを検査部８へ送信する（ステップＳ４１）。

ステップＳ４１において、第１の画像取得時の照明１１、１２による照明条件Ｄは、検査対象物１４を適正に撮影可能な通常の点灯強度に設定されている。
符号化手段３によるデジタルデータは、複数の領域に分割され、分割画像ごとに符号化された後、記憶手段４に格納される。また、第１の画像の符号化データＤは、画像データ格納処理と同時に、送信手段５により検査部８内の復号手段９へ送信される。

続いて、制御手段６は、照明１１、１２を第１の画像撮影時よりも強めの照明条件Ｅで点灯駆動し、明るい環境下で検査対象物１４の第２の画像を撮影し（ステップＳ４２）、さらに、照明１１、１２を第１の画像撮影時よりも弱めの照明条件Ｆで点灯駆動し、暗い環境下で検査対象物１４の第３の画像を撮影する（ステップＳ４３）。

このように、照明１１、１２の明るさを変更しながら、３枚の画像を連続して撮影し、明るさの異なる３枚の画像を記憶手段４に格納することにより、前述（実施の形態１）の露光時間を変更した場合と同様に、撮影条件の異なる複数の画像を得ることができる。
以下、検査部８において、検査手段１０は、前述（図５参照）と同様の検査処理を実行し、必要に応じて撮影条件の異なる画像データを撮像部１から取得する。

なお、上記説明では、照明１１、１２の点灯強度を切替えて撮影条件を変更したが、これに限定されることはなく、たとえば、照明１１、１２に可動機構（図示せず）を設け、照明１１、１２の照射角度を変更してもよく、照明１１、１２の出射光を変更してもよい。

次に、図１０を参照しながら、具体例として、りんごの選別を行う検査装置について説明する。
図１０は撮影画像から任意の必要領域の画像データのみを送信するイメージを示す説明図であり、検査対象物１４（被写体）が「りんご」の場合を示している。

この場合、照明１１、１２のうち、一方の照明１１の出射光を「可視光」とし、他方の照明１２の出射光を「赤外光」とする。ここで、異物検査などに有効な赤外光は、撮影した画像がモノクロであるという欠点も有する。

いま、一例として、検査内容をりんごの色検査とし、りんごに異物が付着しているか否かを検査するものとする。このとき、可視光を出射する照明１１のみでは、色検査は可能であるものの異物検査の精度が低下する。逆に、赤外光を出射する照明１２のみでは、異物検査の精度は向上するものの、色検査は不可能となる。

そこで、検査対象物１４として「りんご」を選択した場合には、赤外光を出射する照明１２を用い、撮影条件の異なる画像の取得処理として、まず、可視光を出射する照明１１のみを点灯して照明１２を消灯し、第１の画像を撮影する。続いて、照明１１を消灯して照明１２のみを点灯し、第２の画像を撮影する。

これにより、第１の画像は、可視光で撮影されたカラー画像となり、第２の画像は、赤外光で撮影されたモノクロ画像となる。
撮像部１は、まず、第１の画像を検査部８に送信し、検査部８内の検査手段１０は、第１の画像から、りんごの位置を認識した後、色検査を行う。

続いて、撮像部１は、第２の画像を検査部８に送信し、検査部８内の検査手段１０は、第２の画像から、りんごの表面上の異物検査を行う。
このとき、検査部８への第１の画像の送信時に、りんごの位置が特定されているので、検査手段１０は、第２の画像のうちの、りんご部分の画像（図１０）のみを受信して、異物１５（または、キズ）の有無を検査する。

このように、照明１１、１２の出射光の種類を変えることにより、異なる撮影条件の画像データに基づく検査が可能となる。
また、第２の画像としては、りんご部分の画像（図１０）のみを抽出して送信すればよいので、送信時間および画像処理時間を短縮することができる。

なお、他の構成例として、可視光を出射する照明１１、１２を用い、照明１１、１２の点灯および消灯をそれぞれ制御することにより、被写体に照射される光の角度を変更する構成も考えられる。
このように、照射角度を変更する構成も、りんごの選別を行う検査装置に適用可能であり、りんご表面上のキズの有無や、りんご表面上に異物１５が付着しているか否かを検査することができる。

以下、照明１１、１２の点灯／消灯制御により、検査対象物１４に対する光の照射角度を変更する場合の検査処理について説明する。
たとえば、リンゴ表面において、キズの方向や深さは一定でなく、１つの方向に光を照射する照明のみでは、十分な輝度差が得られず、被写体の検査としての精度が低下する可能性がある。

そこで、まず、撮像部１内の制御手段６は、照明１１のみを点灯して照明１２を消灯し、第１の画像を撮影するとともに符号化して記憶手段４に格納したうえで、第１の画像の符号化データを検査部８へ送信する。

次に、制御手段６は、照明１１を消灯して照明１２のみを点灯し、第２の画像を撮影するとともに、符号化データとしたうえで記憶手段４に格納する。
このときの符号化とは、前述の実施の形態１で説明した通り、複数の領域に分割したうえで分割画像ごとに符号化されるものである。

この場合、検査部８内の検査手段１０は、まず、第１の画像で検査を行う。
第１の画像は、照明１１の方向（図１０に示したリンゴに対して図中の右側）から光が照射されるので、りんごの右側付近に存在するキズに対しては、ほぼ垂直に光が照射されることになり、輝度差が生じにくい。

よって、検査手段１０は、第１の画像において十分な輝度差が得られず、何かキズらしいものが存在するものの断定することができないなど、高精度の検査が不可能と判定した場合には、制御手段６に対して第２の画像の送信命令を出力する。
このとき、検査手段１０は、すでにリンゴの位置判定は完了しているので、リンゴ部分に相当する部分の画像（図１０）のみを送信するように制御手段６に要求する。

次に、検査手段１０は、第２の画像で検査を行う。
第２の画像は、照明１２のみを点灯した条件で撮像されており、右側にキズを有するリンゴ（図１０）に対して、図中の左側から斜めの角度で光が照射されることになる。
したがって、りんごの右側に位置するキズ部の輝度差が、第１の画像の場合よりも大きく生じることになり、確実にキズを判定することができる。

このように、照明１１、１２による照射位置を変えて、検査対象物１４に対する光の照射角度を変更することにより、高精度の外観検査が可能となる。
また、第２の画像としては、りんご部分の画像（図１０）のみを送信すればよく、送信時間および画像処理時間を短縮することができる。

なお、検査に使用されなかった第２または第３の画像は、記憶手段４からすぐに破棄せずに、記憶手段４に格納したままでもよく、また、記憶手段４のメモリ容量上限となった時点で、上書き消去されてもよいことは言うまでもない。

また、具体的な検査対象は、上記実施の形態１、２で述べた文字や果実のみに限定されることはなく、各種の電子部品や自動車部品そのもの、または製品の組み立てライン上での外観検査や、人物を特定できる要素（人の顔、指紋、静脈または瞳）など、露光や照明条件を変化させることで最適な画像が得られるものであれば、いずれのものを検査対象としてもよく、前述と同等の作用効果を奏する。

また、上記説明では、検査手段１０による１回目の検査処理において、通常設定で撮影した第１の画像の全画面を使用したうえで、検査に適さないと判断した場合に、異なる条件で撮影された第２の画像のうちの一部の画像（図１０）を用いて再度の検査処理を実行したが、使用データの前後関係（順序）や、撮像回数が上記具体例に限定されることはない。

たとえば、送信時のトラフィックは若干増えるが、検査精度の向上を優先して、検査ごとに異なる条件で撮像されて記憶手段４に格納されたすべての画像データのすべてまたはその一部を利用して検査を実行してもよい。
また、検査処理のタイミングは、状況に応じて可変設定されたり、マニュアル設定が可能であったり、任意に選べることは言うまでもない。

さらに、撮像部１および照明１１、１２を複数箇所に設置し、送信媒体７を介して検査部８と通信してもよい。この場合、複数の検査対象物１４に対して同時に撮像処理を行うことが可能となる。

以上のように、この発明の実施の形態２（図１、図８〜図１０）による制御手段６は、撮影条件として撮像手段２の照明条件を制御する照明制御手段を含み、撮像手段２は、照明１１、１２の光量を変更すること、または複数の照明１１、１２から使用する照明を選択することにより、照明条件の異なる複数の画像を撮影する。
このように、照明条件を変えることにより、前述と同様に、検査のためのより最適な画像を得ることができる。

１ 撮像部、２ 撮像手段、３ 符号化手段、４ 記憶手段、５ 送信手段、６ 制御手段、７ 送信媒体、８ 検査部、９ 復号手段、１０ 検査手段、１１ 照明、１２ 照明、１３ コンベア、１４ 検査対象物、１５ 異物（キズ）。

Claims (7)

1. 製品の製造工程中または完成後にて前記製品を被写体として撮影する撮像部と、前記撮像部による撮像結果に基づき前記被写体を検査する検査部とからなる検査装置であって、
   前記撮像部は、
   撮影条件の異なる複数の画像として前記被写体を撮影する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮影された前記被写体の撮影画像を複数の領域に分割して符号化する符号化手段と、
   前記符号化手段からの符号化データを複数の撮影画像分だけ格納する記憶手段と、
   前記記憶手段に格納された符号化データを送信する送信手段と、
   前記撮像手段、前記符号化手段、前記記憶手段および前記送信手段を制御する制御手段と、備え、
   前記検査部は、
   前記送信手段から送信された符号化データを受信して画像に復号する復号手段と、
   前記制御手段に対する検査命令および送信命令を生成するとともに、前記復号手段により復号された画像に基づき前記被写体の検査を行う検査手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記検査手段からの検査命令に応答して前記被写体の撮像処理を行うとともに、送信命令に応答して、前記記憶手段内の符号化データを、前記送信手段を介して前記復号手段へ送信し、
   前記検査手段は、前記検査命令および送信命令により、前記記憶手段に格納された複数の画像の中から任意の領域に対応した符号化データを指定して送信させることを特徴とする検査装置。
2. 前記制御手段は、前記検査手段からの検査命令に応答して、前記記憶手段内の符号化データのうち第１の撮影条件に基づく画像の少なくとも一部からなる第１の画像データを、前記送信手段を介して前記復号手段へ送信し、
   前記検査手段は、
   前記第１の画像データが検査に適しているか否かを判定して、
   前記第１の画像データが検査に適している場合には、前記第１の画像データを復号した画像に基づき前記被写体の検査を行い、
   前記第１の画像データが検査に適していない場合には、前記制御手段に対する送信命令を生成し、前記記憶手段に格納された複数の画像の中から第２の撮影条件に基づく領域を指定して第２の画像データを送信させることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記制御手段は、前記検査手段からの検査命令に応答して、撮影条件の異なる複数の画像を連続的に撮像して、前記記憶手段に格納することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の検査装置。
4. 前記撮像手段は、前記撮影条件として露光条件を制御する露光制御手段を含み、露光条件の異なる複数の画像を撮影することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の検査装置。
5. 前記撮像手段は、前記撮影条件として照明条件を制御する照明制御手段を含み、照明の光量を変更すること、または複数の照明から使用する照明を選択することにより、照明条件の異なる複数の画像を撮影することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の検査装置。
6. 前記符号化手段は、複数の領域に分割した部分画像の分割サイズを設定する分割サイズ設定手段を含むことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の検査装置。
7. 前記送信手段は、ＬＡＮインターフェース手段からなることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の検査装置。

Images