JP2013166185A

JP2013166185A - 撮像検査装置ならびにその制御装置および制御方法

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Publication number: JP2013166185A
Application number: JP2012029038A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Tanaka; 英紀田中; Hiroaki Kitatsuji; 博明北辻; Kazuhiko Kojima; 一彦小島
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-08-29
Anticipated expiration: 2032-02-14
Also published as: CN104039511B; CN104039511A; KR101643314B1; JP5912627B2; US9774827B2; US20150237308A1; KR20140102727A; WO2013121760A1

Abstract

【課題】撮像位置の精度を高く保持しつつロボットの移動制御の高速化を図ることができる撮像検査装置ならびにその制御装置および制御方法を提供する。
【解決手段】撮像検査装置１は、第１位置Ａｎおよび第２位置Ｂｎの少なくとも一方に基づく基準位置からの距離Ｌによって設定された、第１位置Ａｎと第２位置Ｂｎとの間の所定の位置を信号出力位置Ｐｍとして記憶する記憶部２２と、撮像器３および検査対象物４のうちの一方が取り付けられたロボット１０の先端部１１を第１位置Ａｎから第２位置Ｂｎまで移動させる際に、ロボット１０の先端部１１が信号出力位置Ｐｍに位置したか否かを判定し、ロボット１０の先端部１１が信号出力位置Ｐｍに位置したと判定した場合に、撮像器３を用いて検査対象物４を撮像するための撮像指令信号を撮像器３に送信する撮像指令信号生成部２４とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、多軸ロボットを用いて検査対象物の外観検査などを行う撮像検査装置ならびにその制御装置および制御方法に関する。

多軸ロボットを用いて検査対象物の外観検査などを行う撮像検査装置においては、ロボットの先端部に撮像器を取り付け、撮像位置をロボットの先端部の移動位置として教示してロボットを所定の移動位置（教示位置）に移動させた後、撮像する。しかし、教示位置である撮像位置で必ずロボットを停止させるとなると、撮像位置が多くなるほど撮像処理に時間がかかるという問題がある。

これを解決するための構成として、下記特許文献１の構成が提案されている。特許文献１の構成は、ロボットの教示位置が３つある場合に、第１の教示位置から第２の教示位置へ向かう動作指令と第２の教示位置から第３の教示位置へ向かう動作指令とを重複させることにより、ロボット動作の速度低下を抑えつつ滑らかに動作させるという公知の制御を基にしている。ただし、この制御では、第１〜第３の教示位置が直線上にない限り実際のロボットの動作軌跡が第２の教示位置上を通ることはない（ロボットは各教示位置を結んだ直線の内角側を通る）。このため、特許文献１の構成では、予め教示する第２の教示位置（＝撮像位置）を本来の第２の教示位置より外側（各教示位置を結んだ直線のなす角の内角となる領域ではない側）に設定するような処理を行っている。

特開２００１−８８０７３号公報

ところで、撮像検査装置で撮像した画像は、所定の見本画像と比較され、加工の成否、部品の取り付け成否、傷の有無などの所望の画像判定が行われる。このような画像判定の際、撮像画像と見本画像とを比較するために画像処理を行うことになる。そして、このような画像処理においては、撮像位置の精度が高い（見本画像との位置ずれが少ない）ほど高速な処理が行えるが、撮像位置の精度を高めるためには、ロボットの動作軌跡はなるべく短くする（撮像器と検査対象物との相対距離を短くする）ことが好ましい。しかし、撮像器と検査対象物との相対距離が短くなると撮像ピッチも短くなるため、制御上必ず速度低下が生じる特許文献１の構成では速度低下が顕著になり、高速化が図れない。

また、そもそも、ロボットの移動速度と、ロボットの教示位置と実際に移動した位置との一致度を示す位置精度とは背反する要素である。すなわち、ロボットの移動速度を上げようとするとロボットの教示位置へ移動させる位置精度は低下し、ロボットを教示位置へ高い精度で移動させようとするとロボットの移動速度を上げることができない。このため、特許文献１の構成では撮像位置へのロボットの位置精度を高く保持しつつロボットを高速移動させるには限界がある。

さらに、ロボットの２つの教示位置を結ぶ線分上に１乃至複数の撮像位置を設定する場合、従来の方法では２つの教示位置の間にさらなる教示位置を追加する必要があり、最初の位置と最後の位置とのみ教示した場合に比べて次のような問題もある。すなわち、教示位置が増えることにより教示位置付近のロボットの移動速度が低下し、検査時間が余計に増えるという問題がある。また、教示位置（撮像位置）の教示が人手で行われることにより、教示誤差が生じ、当該教示誤差により、ロボットの実際の移動位置（移動軌跡）がその教示位置だけでなく１つ手前の教示位置（移動位置）までずれてしまい、撮像位置の精度を高くすることができないという問題もある。

そこで、本発明は、以上のような課題を解決すべくなされたものであり、撮像位置の精度を高く保持しつつロボットの移動制御の高速化を図ることができる撮像検査装置ならびにその制御装置および制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る撮像検査装置の制御装置は、複数軸を有するロボットの先端部に、撮像器および検査対象物のうちの一方を取り付け、前記撮像器で前記検査対象物を撮像することにより当該検査対象物を検査するための撮像検査装置の制御装置であって、前記ロボットの先端部を第１位置から第２位置まで移動させるときの各軸の動作指令を行う動作制御部と、前記第１位置および前記第２位置の少なくとも一方に基づく基準位置からの距離によって設定された、前記第１位置と前記第２位置との間の所定の位置を信号出力位置として記憶する記憶部と、前記ロボットの先端部を前記第１位置から前記第２位置まで移動させる際に、前記ロボットの先端部が前記信号出力位置に位置したか否かを判定し、前記ロボットの先端部が前記信号出力位置に位置したと判定した場合に、前記撮像器を用いて前記検査対象物を撮像するための撮像指令信号を前記撮像器に送信する撮像指令信号生成部とを備えている。

上記構成によれば、撮像器または検査対象物が取り付けられたロボットの先端部の教示位置として第１位置および第２位置が教示される一方、当該第１位置および第２位置の少なくとも一方に基づく基準位置からの距離によって第１位置と第２位置との間の所定の位置が信号出力位置として設定される。そして、ロボットの先端部が第１位置から第２位置まで移動する途中において、ロボットの先端部が信号出力位置を通過する際に撮像指令信号が撮像器に送信され、撮像器により検査対象物が撮像される。これにより、撮像位置（信号出力位置）をロボットの教示位置として設定する必要がなくなり、撮像位置で撮像しつつ当該撮像位置でロボットを停止または減速させることなく移動させることができる。したがって、撮像位置の精度を高く保持しつつロボットの移動制御の高速化を図ることができる。

前記制御装置は、前記信号出力位置に基づいて前記撮像器により撮像が行われた実際の撮像位置と予め定められた所望の撮像位置とにおける前記第１位置および前記第２位置を結ぶ線分方向（以下、第１方向）の差が所定値以上あるか否かを判定し、当該第１方向の差が所定値以上ある場合に、当該差に応じて前記基準位置からの距離を変更することで前記信号出力位置を補正する第１方向補正部を備えてもよい。これによれば、撮像位置（信号出力位置）がロボットの教示位置ではないことによりロボットが第１位置から第２位置まで直線移動することを利用して、直線移動の方向である第１方向の誤差を基準位置からの距離を調整することにより補正している。したがって、容易かつ高精度に第１方向の誤差を補正することができる。

前記制御装置は、前記信号出力位置に基づいて前記撮像器により撮像が行われた実際の撮像位置と予め定められた所望の撮像位置とにおける前記第１位置および前記第２位置を結ぶ線分に垂直な方向（以下、第２方向）の差が所定値以上あるか否かを判定し、当該第２方向の差が所定値以上ある場合に、前記ロボットの先端部が実際に位置した前記第１位置に対応する位置（以下、実第１位置）と前記所望の撮像位置とを結ぶ直線上でかつ前記所望の撮像位置を基準として前記実第１位置とは反対側に第３位置を設定し、前記実第１位置および前記第３位置の少なくとも何れか一方に基づく基準位置からの距離によって前記第１位置と前記第３位置との間の所定の位置を新たな信号出力位置に設定する第２方向補正部を備え、前記動作制御部は、前記ロボットの先端部を前記第１位置から前記第３位置を経由して前記第２位置へ移動させるように各軸の動作指令を行ってもよい。これにより、第２方向の誤差についても補正することにより、位置精度を高めることができる。

前記信号出力位置は、前記第１位置と前記第２位置との間の複数の位置であってもよい。これにより、ロボットの教示位置は動作開始位置および動作終了位置を１つずつ教示するだけでその間の複数の位置をロボットの移動速度を落とすことなく撮像することができ、ロボットの動作数（教示数）を低減して検査時間を短縮することができる。また、第１位置と第２位置との間の複数の撮像位置におけるロボットの先端部の姿勢を別途教示することなく高く保持することができる。

本発明の他の形態に係る撮像検査装置は、複数軸を有し、先端部に検査対象物および撮像器のうちの一方が取り付けられ、前記先端部を検査対象物および撮像器のうちの他方に対して相対移動させるロボットと、前記撮像器で撮像された画像に基づいて前記検査対象物を検査する検査器と、前記ロボットおよび前記撮像器を制御する制御器とを備え、前記制御器は、前記ロボットの先端部を第１位置から第２位置まで移動させるときの各軸の動作指令を行う動作制御部と、前記第１位置および前記第２位置の少なくとも一方に基づく基準位置からの距離によって設定された、前記第１位置と前記第２位置との間の所定の位置を信号出力位置として記憶する記憶部と、前記ロボットの先端部が前記信号出力位置に位置するか否かを判定し、前記ロボットの先端部が前記信号出力位置に位置したと判定した場合に、前記撮像器を用いて前記検査対象物を撮像するための撮像指令信号を前記撮像器に送信する撮像指令信号生成部とを有している。

また、本発明の他の形態に係る撮像検査装置の制御方法は、複数軸を有するロボットの先端部に、撮像器および検査対象物のうちの一方を取り付け、前記撮像器で前記検査対象物を撮像することにより当該検査対象物を検査するための撮像検査装置の制御方法であって、前記ロボットの先端部を第１位置から第２位置まで移動させるときの各軸の動作指令を行うこと、前記第１位置および前記第２位置の少なくとも一方に基づく基準位置からの距離によって前記第１位置と前記第２位置との間の所定の位置を信号出力位置として設定すること、および前記ロボットの先端部が前記信号出力位置に位置するか否かを判定し、前記ロボットの先端部が前記信号出力位置に位置したと判定した場合に、前記撮像器を用いて前記検査対象物を撮像するための撮像指令信号を前記撮像器に送信すること、を含んでいる。

上記方法によれば、撮像器または検査対象物が取り付けられたロボットの先端部の教示位置として第１位置および第２位置を教示するとともに、当該第１位置および第２位置の少なくとも一方に基づく基準位置からの距離によって第１位置と第２位置との間の所定の位置を信号出力位置として設定する。そして、ロボットの先端部が第１位置から第２位置まで移動する途中において、ロボットの先端部が信号出力位置を通過する際に撮像指令信号を撮像器に送信することにより、撮像器により検査対象物を撮像する。これにより、撮像位置（信号出力位置）をロボットの教示位置として設定する必要がなくなり、撮像位置で撮像しつつ当該撮像位置でロボットを停止または減速させることなく移動させることができる。したがって、撮像位置の精度を高く保持しつつロボットの移動制御の高速化を図ることができる。

本発明は以上に説明したように構成され、撮像位置の精度を高く保持しつつロボットの移動制御の高速化を図ることができるという効果を奏する。

図１は本発明の一実施形態に係る撮像検査装置の概略構成を示すブロック図である。図２は図１に示す撮像検査装置の機能ブロックを示す図である。図３は図１に示す撮像検査装置の教示手順を説明するためのフローチャートである。図４は図１に示す撮像検査装置におけるロボットの先端部の移動経路の一例を示す模式図である。図５は図１に示す撮像検査装置における信号出力位置の設定方法の第１例を示す模式図である。図６は図１に示す撮像検査装置における信号出力位置の設定方法の第２例を示す模式図である。図７は図１に示す撮像検査装置における信号出力位置の第２方向へのベクトル補正を行う手順を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

まず、本発明の一実施形態に係る撮像検査装置の概略構成について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る撮像検査装置の概略構成を示すブロック図である。また、図２は図１に示す撮像検査装置の機能ブロックを示す図である。

図１に示されるように、本実施形態の撮像検査装置１は、複数の軸（図１においてはＪ１〜Ｊ６の６軸）のロボット１０の先端部１１に取り付けられた撮像器３を有している。撮像器３は、外観検査を行う場合には、例えばＣＣＤカメラ等が採用され、非破壊内部検査を行う場合には、例えばＸ線カメラ等が採用される。撮像検査装置１は、制御装置（制御器）２によってロボット１０および撮像器３が制御される。撮像検査装置１は、撮像器３により所定位置に設置された検査対象物４を撮像することにより当該検査対象物４を検査する。具体的には、撮像器で撮像された検査対象物４の撮像データを画像処理装置（検査器）５に送り、画像処理装置５において送られた撮像データに基づいて所定の検査を行う。例えば、画像処理装置５は、予め撮像された見本画像と撮像データに基づく画像とを比較し、部品の欠品の有無、傷の有無、加工の成否などを判定する。画像処理装置５は、制御装置２の内部に（制御装置２と一体化して）設けられてもよいし、制御装置２とは分離して設けられていてもよい。

制御装置２は、ロボット１０の先端部１１（に取り付けられた撮像器３）を任意の位置および姿勢に任意の経路に沿って移動させる。具体的には、制御装置２は、移動開始位置（第１位置）から移動終了位置（第２位置）まで移動させるときの各軸の動作指令を行う動作制御部２１を備えている。ロボット１０の各軸Ｊ１〜Ｊ６には、それぞれサーボモータ１２および位置検出器１３が設けられている。位置検出器１３は、例えば、ロータリエンコーダで構成されている。制御装置２の制御指令に基づいて各サーボモータ１２を駆動することにより、各軸Ｊ１〜Ｊ６回りの回転動作が行われる。本実施形態において、動作制御部２１は、ロボット１０の先端部１１の動作開始位置および動作終了位置の座標を教示し、その間を先端部１１が直線的に動作するように補完する制御を行う。なお、各サーボモータ１２は互いに独立して駆動することが可能である。また、各サーボモータ１２が駆動されると、対応する位置検出器１３によって各サーボモータ１２の各軸Ｊ１〜Ｊ６回りの回転角度（回転位置）の検出が行われる。なお、制御装置２とロボット１０とは、シリアル接続されていてもよいし、有線または無線による通信ネットワークにより接続されていてもよい。

制御装置２は、動作制御部２１を含む演算部２０および記憶部２２を有し、一般的なコンピュータで構成可能である。記憶部２２には、演算部２０の演算に用いられる各種データおよび演算プログラムが記憶されている。さらに、制御装置２は、ロボット１０の動作を教示する入力部２３を有している。入力部２３は、例えばティーチペンダントにより構成される。動作制御部２１は、入力部２３によって入力された教示操作に基づいて、ロボット１０の先端部１１が位置すべき目標移動位置を算出する。この目標移動位置は、操作時間とロボット１０の先端部１１の移動速度の設定値等から求められる移動距離とに基づいて算出される。さらに、動作制御部２１は、目標移動位置に基づくロボット１０の各軸Ｊ１〜Ｊ６の回転角度（回転位置）を演算する。そして、動作制御部２１は、演算された各軸Ｊ１〜Ｊ６の回転角度と各軸Ｊ１〜Ｊ６の移動前の回転位置との偏差に基づき、対応する各サーボモータ１２の動作量の指令値を演算し、動作指令信号を各サーボモータ１２に出力する。これにより、ロボット１０の先端部１１が移動開始位置（第１位置Ａｎ、ｎ＝１，２，…）から移動終了位置（第２位置Ｂｎ）に移動する。

本実施形態において、撮像器３による撮像位置は、第１位置Ａｎと第２位置Ｂｎとの間の所定位置に設定される。ここで、撮像位置は、制御装置２から撮像器３へ撮像指令信号を送信するための信号出力位置Ｐｍ（ｍ＝１，２，…）として設定される。具体的には、制御装置２の演算部２０は、ロボット１０の先端部１１を第１位置Ａｎから第２位置Ｂｎまで移動させる際に、ロボット１０の先端部１１が信号出力位置Ｐｍに位置したか否かを判定し、ロボット１０の先端部１１が信号出力位置Ｐｍに位置したと判定した場合に、撮像器３を用いて検査対象物４を撮像するための撮像指令信号を撮像器３に送信する撮像指令信号生成部２４として機能する。信号出力位置は、入力部２３から設定入力されることにより、第１位置Ａｎおよび第２位置Ｂｎの少なくとも一方に基づく基準位置からの距離によって設定され、記憶部２２に記憶される。

本実施形態における具体的な教示手順について説明する。図３は図１に示す撮像検査装置の教示手順を説明するためのフローチャートである。また、図４は図１に示す撮像検査装置におけるロボットの先端部の移動経路の一例を示す模式図である。図３に示すように、まず、ロボット１０の先端部１１に撮像器３を取り付け、撮像器３が制御装置２の撮像指令信号生成部２４からの撮像指令信号によって撮像器３が撮像動作するように構成する（ステップＳ１）。また、所定位置に検査対象物４を設置する。

そして、検査対象物４における検査箇所を撮像するためのロボット位置である信号出力位置Ｐｍを決める（ステップＳ２）。図４に示すように、信号出力位置Ｐｍが複数ある場合（図４においてはｍ＝１，…，４）は、複数の信号出力位置Ｐｍについてそれぞれ決める。また、第１位置Ａｎおよび第２位置Ｂｎの数（組数）を示すｎを１とする（ステップＳ３）。その上で、入力部２３を用いて信号出力位置Ｐｍを通過するような、第１位置Ａｎおよび第２位置Ｂｎの教示作業を行う（ステップＳ４）。

ここで、複数の信号出力位置Ｐｍが存在する場合、可能な限り、そのうちのいくつかを直線経路で結ぶような第１位置Ａｎと第２位置Ｂｎを設定する。例えば、図４の例において、信号出力位置Ｐ２，Ｐ３は、ロボット１０の先端部１１の姿勢が同じで距離が近い（経路が複雑にならない）ため、第１位置Ａ２と第２位置Ｂ２との間に信号出力位置Ｐ２，Ｐ３が直線上に並ぶように、当該第１位置Ａ２および第２位置Ｂ２を設定する。このように、信号出力位置Ｐｍは、第１位置Ａｎと第２位置Ｂｎとの間に複数存在することとしてもよい。これにより、ロボットの教示位置は動作開始位置および動作終了位置を１つずつ教示するだけでその間の複数の位置をロボットの移動速度を落とすことなく撮像することができ、ロボットの動作数（教示数）を低減して検査時間を短縮することができるとともに、動作開始位置と動作終了位置との間の複数の撮像位置におけるロボット１０の先端部１１の姿勢を別途教示することなく高く保持することができる。

次に、教示された第１位置Ａｎおよび第２位置Ｂｎの少なくとも一方に基づく基準位置からの距離によって第１位置Ａｎと第２位置Ｂｎとの間の信号出力位置Ｐｍを入力部２３を用いて設定する（ステップＳ５）。信号出力位置Ｐｍの具体的な設定方法については後述する。

この結果、ステップＳ２で決めた撮像位置（信号出力位置）Ｐｍのうち、設定されていない信号出力位置Ｐｍが存在するかどうか（すべての信号出力位置Ｐｍを入力部２３により設定したかどうか）を判定し（ステップＳ６）、未設定の信号出力位置Ｐｍがある場合（ステップＳ６でＹｅｓ）、ｎ＝ｎ＋１である第１位置Ａｎおよび第２位置Ｂｎを教示して、信号出力位置Ｐｍを設定する（ステップＳ７を経てステップＳ４に戻る）。この場合、ステップＳ４においては、一つ前の第２位置Ｂｎがその次の第１位置Ａｎに一致する（Ｂｎ＝Ａｎ＋１となる）ため、実質的には第２位置Ｂｎのみを教示すればよい。また、最終的に、ロボット１０を動作開始前の位置に位置させる場合（例えば同じ形状を有する複数の検査対象物４を繰り返し検査する場合など）には、最後の第２位置Ｂｎが１つ目の第１位置Ａ１となるように教示する。

すべての信号出力位置Ｐｍを入力部２３により設定した場合には（ステップＳ６でＮｏ）、教示作業を終了し、実際にロボット１０を動作させ、撮像検査を行う（ステップＳ８）。

上記構成によれば、ロボット１０の先端部１１が第１位置Ａｎから第２位置Ｂｎまで移動する途中において、ロボット１０の先端部１１が信号出力位置Ｐｍを通過する際に撮像指令信号が撮像器３に送信され、撮像器３により検査対象物４が撮像される。これにより、撮像位置（信号出力位置Ｐｍ）をロボット１０の教示位置（移動終了位置）として設定する必要がなくなり、撮像位置で撮像しつつ当該撮像位置でロボット１０を停止または減速させることなく移動させることができる。したがって、撮像位置の精度を高く保持しつつロボット１０の移動制御の高速化を図ることができる。

ここで、信号出力位置Ｐｍの具体的な設定方法について説明する。図５は図１に示す撮像検査装置における信号出力位置の設定方法の第１例を示す模式図である。なお、図５には、本例において入力部２３から入力される教示プログラム例も併記している。図５に示す例においては、ロボット１０の先端部１１の教示位置（指令値）に基づいて、信号出力位置Ｐｍが設定される。すなわち、教示された第１位置Ａｎおよび第２位置Ｂｎの少なくとも一方に基づく基準位置として、第１位置Ａｎまたは第２位置Ｂｎ自身が用いられる。

図５に示す例においては、第１位置Ａ１から第２位置Ｂ１に向けて５００ｍｍ進んだ位置に信号出力位置Ｐ１が設定され、第１位置Ａ２（第２位置Ｂ１）から第２位置Ｂ２に向けて１０００ｍｍ進んだ位置に信号出力位置Ｐ２が設定され、第２位置Ｂ２までの距離が６００ｍｍに近づいた位置に信号出力位置Ｐ３が設定されている。

したがって、教示プログラムは、移動位置（教示位置）Ｘへ直線移動させる命令「ＬＭＯＶＥ（Ｘ）」と、直前のＬＭＯＶＥ命令で示される位置（プログラムとしては、初期位置を除き第２位置Ｂｎとして示されるが、実際には次の移動における移動開始位置＝第１位置Ａｎ＋１を意味する）から所定距離Ｌ離れた際に信号を出力（Ｙ＝１）または停止（Ｙ＝−１）させる命令「ＳＩＧＤＥＰＡＲＴ［Ｌ，Ｙ］」と、直後のＬＭＯＶＥ命令で示される第２位置Ｂｎに所定距離Ｌまで近づいた際に撮像指令信号を出力（Ｙ＝１）または停止（Ｙ＝−１）させる命令「ＳＩＧＡＰＰＲＯ［Ｌ，Ｙ］」とを組み合せることにより構成される。

例えば「ＬＭＯＶＥＢ１」は、第２位置Ｂ１まで直線移動させる命令を意味し、これに続く「ＳＩＧＤＥＰＡＲＴ［１０００，１］」は、第２位置Ｂ１（第１位置Ａ２）から１０００ｍｍ離れた位置で撮像指令信号を出力開始する命令を意味し、「ＳＩＧＤＥＰＡＲＴ［１１００，−１］」は、第２位置Ｂ１（第１位置Ａ２）から１１００ｍｍ離れた位置（信号出力位置Ｐ２から１００ｍｍ離れた位置）で撮像指令信号の出力を停止する命令を意味し、これに続く「ＳＩＧＡＰＰＲＯ［６００，１］」は、後に続く「ＬＭＯＶＥＢ２」を受けて、第２位置Ｂ２に６００ｍｍまでの距離に近づいたら撮像信号を出力開始する命令を意味している。なお、上記例における教示プログラムでは、いったんＳＩＧＤＥＰＡＲＴ命令またはＳＩＧＡＰＰＲＯ命令により撮像指令信号が出力されていても、第２位置Ｂｎに到着した場合にはＳＩＧＤＥＰＡＲＴ命令またはＳＩＧＡＰＰＲＯ命令がなくても当該撮像指令信号の出力は停止させるようにプログラミングされている（例えば「ＬＭＯＶＥＢ２」の前のＳＩＧＡＰＰＲＯ命令により、撮像指令信号が出力状態となっているが、第２位置Ｂ２に位置した時点で当該撮像指令信号の出力が停止される）。もちろん、全ての場合において、撮像指令信号の出力を停止させる命令を別途行うこととしてもよい。

このように教示位置（指令値）を基準位置とすることにより、ロボット１０の動作制御を比較的容易に行うことができる。また、未来の位置（未だ到達していない第２位置Ｂｎ）に基づいて信号出力位置Ｐｍを設定することができるため、信号出力位置Ｐｍの設定態様を状況に応じて種々採用することができる。例えば、信号出力位置Ｐｍが第２位置Ｂｎに近接している場合には、第２位置Ｂｎを基準位置として信号出力位置Ｐｍを設定することにより、ロボット１０の先端部１１の移動誤差によって第２位置Ｂｎに近づき過ぎたり、第２位置Ｂｎに到達しても撮像指令信号が出力されないといったエラーを防止することができる。

また、図５の例に代えて、ロボット１０の先端部１１の現実の移動位置に基づいて、信号出力位置Ｐｍが設定されてもよい。図６は図１に示す撮像検査装置における信号出力位置の設定方法の第２例を示す模式図である。なお、図６にも、本例において入力部２３から入力される教示プログラム例を併記している。図６に示す例においては、教示された第１位置Ａｎおよび第２位置Ｂｎに基づいて実際に到達した動作終了位置（理想的には第２位置Ｂｎ）を基準位置としている。

図６に示す例においても、図５に示す例と同様の位置で撮像するように設定される。ただし、図６に示す例においては、ロボット１０の先端部１１の現実の移動位置に基づいて設定するため、信号出力位置Ｐ２，Ｐ３は、教示された第２位置Ｂ１によって実際に移動した後のロボット１０の先端部１１の位置（現実の動作開始位置）を基準に、当該位置から第２位置Ｂ２に向けて１０００ｍｍおよび１５００ｍｍ進んだ位置にそれぞれ設定されている。

したがって、教示プログラムは、移動位置（教示位置）Ｘへ直線移動させる命令「ＬＭＯＶＥ（Ｘ）」と、現実の動作開始位置から所定距離Ｌ離れた際に撮像指令信号を時間Ｔの間だけ出力（Ｙ＝１）する命令「ＫＩ［Ｙ，Ｔ，Ｌ，Ｚ］」とを組み合せることにより構成される。本例においては、ＫＩ命令において撮像指令信号を出力している時間の情報が含まれているため、図５に示す例のように、撮像指令信号を停止させる命令は不要となる。また、ＫＩ命令における要素Ｚは、補正時間を示し、撮像指令信号を出力している時間の補正を行うことができる。これにより、実際の動作状況に応じて撮像指令信号の送信タイミングや送信期間を微調整することができる。

例えば、「ＬＭＯＶＥＢ１」に続く「ＫＩ［１，０．２，１０００，０］」、「ＫＩ［１，０．２，１５００，０］」は、それぞれ第２位置Ｂ１（第１位置Ａ２）から１０００ｍｍ、１５００ｍｍ離れた位置で撮像指令信号を０．２秒間出力する命令を意味する。

現実のロボット１０の先端部１１の位置は、指令値よりも遅れているのが一般的であるため、指令値を基準に信号出力位置を設定した場合には、所望の撮像位置より第２位置Ｂｎ側へずれた位置で撮像される可能性がある（あるいはそのずれを見越して信号出力位置Ｐｍを設定する必要があり、撮像位置の精度を高めるのが難しい場合がある）。そこで、図６に示す例のように、現実のロボット１０の先端部１１の移動位置を用いることにより、指令値を基準位置とする場合に比べてより所望の位置に近い位置で撮像信号を出力する（撮像する）ことができ、撮像位置を高精度に調整して位置ずれの少ない撮像画像を得ることができる。

以上のような教示を行い、ロボット１０を実際に動作させた際、ロボット１０の移動制御誤差により、先端部１１が教示した第２位置Ｂｎとはずれた位置に移動する場合がある。ロボット１０の先端部１１の実際の移動位置が教示した位置と異なると、実際に撮像指令信号が出力される位置も第１位置Ａｎまたは第２位置Ｂｎに基づいて設定された信号出力位置Ｐｍとは異なってくる。そこで、本実施形態では、教示位置に対する位置ずれを第１位置Ａｎおよび第２位置Ｂｎを結ぶ線分方向（第１方向）と、平面視において第１方向に垂直な方向（第２方向）とに分けて補正している。

より具体的には、まず、制御装置２の演算部２０は、信号出力位置Ｐｍに基づいて撮像器３により撮像が行われた実際の撮像位置と予め定められた所望の撮像位置とにおける第１方向の差が所定値以上あるか否かを判定し、当該第１方向の差が所定値以上ある場合に、当該差に応じて基準位置からの距離Ｌを変更することで信号出力位置Ｐｍを補正する第１方向補正部２５として機能する。

例えば、信号出力位置Ｐｍで撮像された撮像データが撮像器３から画像処理装置５に送られ、画像処理装置５は、撮像データに基づく画像と見本画像とを比較して位置ずれ量を計測し、その結果を制御装置２に転送する。第１方向補正部２５は、転送された位置ずれ量が所定値以上か否かを判定し、所定値以上であると判定された場合に、対応する信号出力位置Ｐｍにおける教示プログラムによって設定された距離Ｌの値を位置ずれ量に応じて変更する。例えば、図５の例において、信号出力位置Ｐ２として設定された場所に対応して実際に撮像された位置が当該信号出力位置Ｐ２より第２位置Ｂ２側に１０ｍｍずれている場合は、第１位置Ａ２からの距離Ｌ（＝１０００）に位置ずれ量１０ｍｍだけ減算した距離に補正する。なお、位置ずれ量の計測自体を制御装置２内で行ってもよい。また、直接距離Ｌの値自体を変更する代わりに、教示時における距離Ｌに補正量を別途加減算することとしてもよい。

これによれば、撮像位置（信号出力位置Ｐｍ）がロボット１０の教示位置ではないことによりロボット１０が第１位置Ａｎから第２位置Ｂｎまで直線移動することを利用して、直線移動の方向である第１方向の誤差を基準位置からの距離Ｌを調整することにより補正している。したがって、容易かつ高精度に第１方向の誤差を補正することができる。

また、制御装置２の演算部２０は、信号出力位置Ｐｍに基づいて撮像器３により撮像が行われた実際の撮像位置と予め定められた所望の撮像位置とにおける第２方向の差が所定値以上あるか否かを判定し、当該第２方向の差が所定値以上ある場合に、第２方向に関するベクトル補正を行う第２方向補正部２６として機能する。図７は図１に示す撮像検査装置における信号出力位置の第２方向へのベクトル補正を行う手順を示す模式図である。

図７に示すように、第２方向補正部２６は、第２方向の差が所定値以上である場合に、ロボット１０の先端部１１が実際に位置した第１位置Ａｎに対応する位置（実第１位置）Ａ’ｎと所望の撮像位置Ｐｍとを結ぶ直線上でかつ所望の撮像位置Ｐｍを基準として実第１位置Ａ’ｎとは反対側に第３位置Ｃｎを設定し、実第１位置Ａ’ｎおよび第３位置Ｃｎの少なくとも何れか一方に基づく基準位置からの距離Ｌによって第１位置Ａｎと第３位置Ｃｎとの間の所定の位置を新たな信号出力位置Ｐｍに設定する。

具体的には、図７（ａ）に示すように、検査対象物４の撮像箇所Ｄｍを撮像するための所望の撮像位置がＰｍであり、第１位置Ａｎおよび第２位置Ｂｎを教示し、信号出力位置Ｐｍを設定した結果、ロボット１０の先端部１１が実際に移動した経路が、実第１位置Ａ’ｎから出発して実第２位置Ｂ’ｎに到達するような経路となることにより、実際に撮像指令信号が出力開始された位置が所望の位置Ｐｍより第２方向において検査対象物４より遠い信号出力位置Ｐ’ｍであった場合を例に説明する。

このように実際の信号出力位置Ｐ’ｍが所望の撮像位置Ｐｍに対して第２方向（すなわち、撮像の前後方向）にずれると、撮像器４で撮像される画像の大きさが変化してしまうため、画像データが送られた画像処理装置５において拡大縮小などの画像処理を行う必要が生じるため、画像処理に時間がかかり迅速な撮像検査が行えない問題がある。そこで、第２方向補正部２６は第２方向位置のずれについても補正することにより、撮像位置の精度を高め、画像処理をより迅速に行うことを可能としている。

そこで、所望の撮像位置Ｐｍと実際の信号出力位置Ｐ’ｍとの第２方向の位置ずれが所定値以上の場合、図７（ｂ）に示すように、第２方向補正部２６は、ロボット１０の先端部１１が実際に位置した第１位置Ａｎに対応する位置（実第１位置）Ａ’ｎと所望の位置Ｐｍとを結ぶ直線上でかつ所望の撮像位置Ｐｍを基準として実第１位置Ａ’ｎとは反対側に第３位置Ｃｎを設定する。第３位置Ｃｎは、ロボット１０の先端部１１の教示位置として設定される。さらに、第２方向補正部２６は、実第１位置Ａ’ｎおよび第３位置Ｃｎの少なくとも何れか一方に基づく基準位置（図７においては実第１位置Ａ’ｎ）から所望の撮像位置Ｐｍまでの距離Ｌ’によって実第１位置Ａ’ｎと第３位置Ｃｎとの間の所望の撮像位置を新たな信号出力位置Ｐｍに設定する。

そして、動作制御部２１は、ロボット１０の先端部１１を第１位置Ａｎ（実際には実第１位置Ａ’ｎに位置する）から第３位置Ｃｎを経由して第２位置Ｂｎへ移動させるように各軸の動作指令を行う。このようにして、第２方向の誤差についても補正することができ、位置精度を高め、画像処理をより迅速に行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。

例えば、上記実施形態においては、ロボット１０の先端部１１に撮像器３を取り付け、撮像器３を検査対象物４に対して動かす構成について説明したが、本発明はロボット１０を用いて撮像器３と検査対象物４とを相対移動させることが可能な限りこれに限られず、例えばロボット１０の先端部１１に検査対象物４を取り付け、検査対象物４を撮像器３に対して動かす構成も適用可能である。

また、上記実施形態においては、６つの軸Ｊ１〜Ｊ６を有するロボット１０について説明したが、複数の可動軸を有するロボットである限りこれに限られず、例えば、７軸以上のロボットでもよいし、５軸以下（かつ２軸以上）のロボットでもよい。

また、上記実施形態においては、信号出力位置Ｐｍの基準位置を第１位置Ａｎおよび第２位置Ｂｎの何れか一方とする例について説明したが、第１位置Ａｎおよび第２位置Ｂｎの双方に基づく位置を基準位置としてもよい。例えば、第１位置Ａｎと第２位置Ｂｎとの中点を基準位置として当該基準位置からの距離で信号出力位置Ｐｍを設定することとしてもよい。

また、本発明における撮像検査装置が適用される撮像検査は、撮像器で検査対象物を撮像することによって行われる検査であれば特に限定されるものではなく、外観検査でも非破壊内部検査でもよい。また、実施される撮像検査に応じて撮像検査装置に用いる撮像器は種々採用可能である。

本発明の撮像検査装置ならびにその制御装置および制御方法は、撮像位置の精度を高く保持しつつロボットの移動制御の高速化を図るために有用である。

１撮像検査装置
２制御装置（制御器）
３撮像器
４検査対象物
５画像処理装置（検査器）
１０ロボット
１１先端部
１２サーボモータ
１３位置検出器
２０演算部
２１動作制御部
２２記憶部
２３入力部
２４撮像指令信号生成部
２５第１方向補正部
２６第２方向補正部
Ｊ１〜Ｊ６軸

Claims

複数軸を有するロボットの先端部に、撮像器および検査対象物のうちの一方を取り付け、前記撮像器で前記検査対象物を撮像することにより当該検査対象物を検査するための撮像検査装置の制御装置であって、
前記ロボットの先端部を第１位置から第２位置まで移動させるときの各軸の動作指令を行う動作制御部と、
前記第１位置および前記第２位置の少なくとも一方に基づく基準位置からの距離によって設定された、前記第１位置と前記第２位置との間の所定の位置を信号出力位置として記憶する記憶部と、
前記ロボットの先端部を前記第１位置から前記第２位置まで移動させる際に、前記ロボットの先端部が前記信号出力位置に位置したか否かを判定し、前記ロボットの先端部が前記信号出力位置に位置したと判定した場合に、前記撮像器を用いて前記検査対象物を撮像するための撮像指令信号を前記撮像器に送信する撮像指令信号生成部とを備えた、撮像検査装置の制御装置。
前記信号出力位置に基づいて前記撮像器により撮像が行われた実際の撮像位置と予め定められた所望の撮像位置とにおける前記第１位置および前記第２位置を結ぶ線分方向（以下、第１方向）の差が所定値以上あるか否かを判定し、当該第１方向の差が所定値以上ある場合に、当該差に応じて前記基準位置からの距離を変更することで前記信号出力位置を補正する第１方向補正部を備えた、請求項１に記載の撮像検査装置の制御装置。
前記信号出力位置に基づいて前記撮像器により撮像が行われた実際の撮像位置と予め定められた所望の撮像位置とにおける前記第１位置および前記第２位置を結ぶ線分に垂直な方向（以下、第２方向）の差が所定値以上あるか否かを判定し、当該第２方向の差が所定値以上ある場合に、前記ロボットの先端部が実際に位置した前記第１位置に対応する位置（以下、実第１位置）と前記所望の撮像位置とを結ぶ直線上でかつ前記所望の撮像位置を基準として前記実第１位置とは反対側に第３位置を設定し、前記実第１位置および前記第３位置の少なくとも何れか一方に基づく基準位置からの距離によって前記実第１位置と前記第３位置との間の所定の位置を新たな信号出力位置に設定する第２方向補正部を備え、
前記動作制御部は、前記ロボットの先端部を前記第１位置から前記第３位置を経由して前記第２位置へ移動させるように各軸の動作指令を行う、請求項１または２に記載の撮像検査装置の制御装置。
前記信号出力位置は、前記第１位置と前記第２位置との間の複数の位置である、請求項１〜３の何れかに記載の撮像検査装置の制御装置。
複数軸を有し、先端部に検査対象物および撮像器のうちの一方が取り付けられ、前記先端部を検査対象物および撮像器のうちの他方に対して相対移動させるロボットと、
前記撮像器で撮像された画像に基づいて前記検査対象物を検査する検査器と、
前記ロボットおよび前記撮像器を制御する制御器とを備え、
前記制御器は、
前記ロボットの先端部を第１位置から第２位置まで移動させるときの各軸の動作指令を行う動作制御部と、
前記第１位置および前記第２位置の少なくとも一方に基づく基準位置からの距離によって設定された、前記第１位置と前記第２位置との間の所定の位置を信号出力位置として記憶する記憶部と、
前記ロボットの先端部が前記信号出力位置に位置するか否かを判定し、前記ロボットの先端部が前記信号出力位置に位置したと判定した場合に、前記撮像器を用いて前記検査対象物を撮像するための撮像指令信号を前記撮像器に送信する撮像指令信号生成部とを有する、撮像検査装置。
複数軸を有するロボットの先端部に、撮像器および検査対象物のうちの一方を取り付け、前記撮像器で前記検査対象物を撮像することにより当該検査対象物を検査するための撮像検査装置の制御方法であって、
前記ロボットの先端部を第１位置から第２位置まで移動させるときの各軸の動作指令を行うこと、
前記第１位置および前記第２位置の少なくとも一方に基づく基準位置からの距離によって前記第１位置と前記第２位置との間の所定の位置を信号出力位置として設定すること、および
前記ロボットの先端部が前記信号出力位置に位置するか否かを判定し、前記ロボットの先端部が前記信号出力位置に位置したと判定した場合に、前記撮像器を用いて前記検査対象物を撮像するための撮像指令信号を前記撮像器に送信すること、を含む、撮像検査装置の制御方法。