JP2015148568A - 外観検査装置、外観検査方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
検査対象物を撮像して当該検査対象物の各部の高さを画素値として表現する高さ画像データを取得する取得手段と、
前記検査対象物の良品についての高さ画像データを表示する表示手段と、
前記表示手段に表示された高さ画像データに対して高さ計測の基準となる基準位置を設定する基準位置設定手段と、
前記表示手段に表示された高さ画像データに対して高さ計測の対象となる領域である計測領域を設定する計測領域設定手段と、
検査対象物の高さ画像データにおける前記検査対象物の位置に基づき、前記検査対象物の高さ画像データに対する前記基準位置と前記計測領域の位置を補正する第1補正モードと、前記検査対象物の高さ画像データに対する前記基準位置を補正しないかまたは前記計測領域とは異なる位置補正を行いつつ前記計測領域の位置を補正する第2補正モードとのいずれかを選択する選択手段と、
前記第1補正モードが選択されると、検査対象物の高さ画像データにおける前記検査対象物の位置に基づき前記検査対象物の高さ画像データに対する前記計測領域の位置を補正するとともに前記計測領域に追随して前記基準位置も補正し、前記第2補正モードが選択されると、検査対象物の高さ画像データにおける前記検査対象物の位置に基づき前記検査対象物の高さ画像データに対する前記基準位置を補正しないかまたは前記計測領域とは異なる位置補正を行いつつ前記計測領域の位置を補正する位置補正手段と、
前記位置補正手段による補正が実行された後に、前記検査対象物の高さ画像データに設定された前記計測領域について前記基準位置からの高さを計測する計測手段と
を有することを特徴とする外観検査装置を提供する。
●高さ計測ツール:3次元プロファイルデータに基づき、ワーク2の各部の高さを計測する。たとえば、ワーク2の1つの測定点を基準位置とし、この基準位置の階調値と注目領域内の各測定点の階調値との差分のうち最大のものを最大高さとして算出する。あるいは、平面を基準面として設定し、基準面の階調値と注目領域内の各測定点の階調値との差分(距離)のうち最大のものを高さとして求めてもよい。なお、高さの測定精度を優先するために、15ビットの3次元プロファイルデータが使用される。
●エッジ位置計測ツール:ワーク2の画像が表示される画面上において、エッジ位置を検出したい検査領域に対してウインドウを設定することにより、設定された検査領域内で、任意の方向にスキャンして複数のエッジ(明から暗に切り替わる箇所または暗から明に切り替わる箇所)を検出する。検出した複数のエッジから、一のエッジの指定を受け付け、指定を受け付けたエッジの位置を計測する。
●エッジ角度計測ツール:設定を受け付けた検査領域内に2つのセグメントを設定し、それぞれのセグメントで検出したエッジからのワーク2の傾斜角度を計測する。傾斜角度は、たとえば時計回りを正とすることができる。
●エッジ幅計測ツール:設定を受け付けた検査領域内で、任意の方向にスキャンして複数のエッジを検出し、検出した複数のエッジ間の幅を計測する。
●エッジピッチ計測ツール:設定を受け付けた検査領域内で、任意の方向にスキャンして複数のエッジを検出する。検出した複数のエッジ間の距離(角度)の最大値/最小値や平均値を計測する。
●エリア計測ツール:ワーク2の画像を二値化処理して、白色領域または黒色領域の面積を計測する。たとえば、計測する対象として白色領域または黒色領域の指定をパラメータとして受け付けることにより、白色領域または黒色領域の面積を計測する。
●ブロブ計測ツール:ワーク2の画像を二値化処理して、同一の輝度値(255または0)の画素の集合(ブロブ)に対してパラメータとしての数、面積、重心位置等を計測する。
●パターンサーチ計測ツール:比較対象とする画像パターン(モデル画像)を事前に記憶装置に記憶しておき、撮像したワーク2の画像の中から記憶してある画像パターンに類似している部分を検出することで、画像パターンの位置、傾斜角度、相関値を計測する。
●傷計測ツール:設定を受け付けた検査領域内で、小領域(セグメント)を移動させて画素値の平均濃度値を算出し、閾値以上の濃度差となった位置を傷が存在すると判定する。
●その他にも、検査領域内の文字情報を切り出して辞書データ等と照合することで文字列を認識するOCR認識ツール、画像上に設定したウインドウ(領域)をシフトさせながら、各ウインドウの位置においてエッジの検出を繰り返す機能を有するトレンドエッジツール、設定したウインドウ内の濃淡の平均、偏差等を計測する機能を有する濃淡ツール、設定したウインドウ内の濃度の平均、偏差等を計測する機能を有する濃度ツールなどもあり、ユーザは検査内容に応じて必要な画像処理ツールを選択することができる。なお、これらの画像処理ツールは、典型的な機能およびその実現方法の代表例を示すものに過ぎない。あらゆる画像処理に対応する画像処理ツールが本願発明の対象になり得る。
図3は、表示部152に表示されるユーザインタフェース300の一例を示している。画像処理装置20は、外観検査を実行する検査プロセスと、外観検査に必要となる各種の制御パラメータを設定する設定プロセスとを有している。入力部150を通じて設定プロセスの実行が選択されると、画像処理装置20は、制御パラメータを設定するユーザインタフェース300を表示部152に表示させる。ポインタ301は、入力部150のポインティングデバイスの操作に応じて移動する。画像表示部302は、良品を撮像することで取得された高さ画像303を表示する領域である。この高さ画像303には、搬送ベルト304の画像と、良品であるワーク2の画像が含まれている。計測領域の形状指定部306では、高さの計測対象となる計測領域307の形状を指定するために利用される。この例では、矩形形状が計測領域307の形状として選択されている。画像処理装置20は、ポインタ301によって計測領域307のフレームをドラッグされたこと検知すると、ドラッグ量に応じて計測領域307の位置を変更する。画像処理装置20は、ポインタ301によって計測領域307のフレームの角などをドラッグされたこと検知すると、ドラッグ量に応じて計測領域307のサイズを変更する。このように、画像処理装置20は、入力部150から入力される指示に応じて計測領域307の位置やサイズを変更する。
図4は、表示部152に表示されるユーザインタフェース400の一例を示している。ユーザインタフェース400は、高さを計測するための基準となる基準領域401を設定するために使用される。指定方法の選択部402は、高さの基準となる基準領域(例:高さがゼロとなる位置)を選択するためのメニューである。この例では平面基準が選択されている。画像処理装置20は、平面基準が選択されると、基準領域401を含む平面の方程式を算出し、算出した平面の方程式によって表現される平面をゼロ面とする。たとえば、画像処理装置20は、基準領域401内の複数の測定点について高さを求め、それらに最小二乗法を適用することにより平面の方程式を算出する。選択部402では、さらに、平均高さ基準や3点指定が選択可能である。平均高さ基準が選択されると、画像処理装置20は、基準領域401内の複数点の高さの平均値を求め、それをz軸切片とする平面の方程式を算出する。よって、求められた平面はxy平面と平行となる。3点指定が選択されると、画像処理装置20は、ポインタ301によって高さ画像に対して指定された3点を通る平面の方程式を算出する。選択方法の指定部403は、基準領域401の形状を指定するためのメニューである。たとえば、矩形や円形、楕円形、回転矩形、多角形、円周、円弧、複数点などを指定領域として指定可能である。
図6は、計測領域307と基準領域401とで個別に補正モードを設定するためのユーザインタフェース600の一例を示している。補正元設定部601は、補正元(補正ルール)を設定するためのユーザインタフェースである。追加ボタン602がクリックされると、画像処理装置20は、入力部150から入力された情報にしたがって位置補正のルールを追加する。この例では2つの補正ルール603、604がすでに作成されている。補正ルール指定部605は、計測領域307に対する位置補正のルールを指定するためのメニューである。補正ルール指定部606は、基準領域401に対する位置補正のルールを指定するためのメニューである。これらのメニューからは補正ルール603、604のいずれかを指定可能である。補正ルール603は、たとえば、ワーク2の位置に追従した位置補正である。補正ルール604は、たとえば、位置補正を行わないとった補正ルールである。なお、補正ルール604は、計測領域307とは異なる位置補正を行う補正ルールであってもよい。たとえば、補正ルール604は、基準領域401については、ワーク2を載置するためのトレーに追従して位置補正を行うといった補正ルールであってもよい。
一般に複数の計測ツールはそれぞれ独自に計測のためのパラメータを設定される。たとえば、図9に示したユーザインタフェース900はワーク2の左上ピンの高さを計測するツール(T101)について計測領域307と基準領域401とを設定するためのユーザインタフェースである。一方、図10に示したユーザインタフェース1000はワーク2の右上ピンの高さを計測するツール(T102)について計測領域307’と基準領域401’とを設定するためのユーザインタフェースである。図9と図10とを比較すると分かるように、基準領域401と基準領域401’とは同じ領域である。よって、基準領域401’の設定を簡易化できればユーザビリティが向上しよう。そこで、ユーザインタフェース1000には基準領域の設定方法を指定するための指定部1001が設けられている。指定部1001は、たとえば、上述した平面基準などに加えて他のツールのゼロ面(基準領域)をそのまま流用することを指定できるようなプルダウンメニューとなっている。参照先ツールの選択部1002は、指定部1001によって他の計測ツールの基準領域を流用(共用)することが指定されたときに、どの計測ツールの基準領域を共用するかを選択するためのプルダウンメニューである。この例では、図9に示したワーク2の左上ピンの高さを計測するツール(T101)が選択されている。そのため、画像処理装置20は、左上ピンの高さを計測するツール(T101)の基準領域401を、右上ピンの高さを計測するツール(T102)の基準領域401’として利用する。
上述したように外観検査は、計測を実行する上で必要となる設定を実行する設定プロセスと、設定プロセスにおける設定に基づいて計測を実行する計測プロセス(検査プロセス)とを有している。そこで、各プロセスについてフローチャートを用いて説明する。なお、外観検査装置は、上述した設定プロセスと上述した計測プロセスとを切り替えることが可能なプロセス切替手段(モード切替手段)を有している。ユーザは、たとえば、図11に示すGUI画面上で、「運転モードへ」と表示されたモード切替ボタンをクリックすることができる。プロセス切替手段は、このようなユーザ操作に基づいて、上述した設定プロセスから上述した計測プロセスへと切り替える。以下詳述するように、図14は設定プロセスに関し、図15は計測プロセスに関するフローチャートである。
以上説明したように、本実施形態によれば、モード選択部133を採用しているため、高さ画像データに対して設定される計測領域の位置補正と基準位置の位置補正について補正モードを選択できるようになる。たとえば、計測領域307と基準領域401とについて個別に位置補正したり、計測領域307についてのみ位置補正を実行したりすることで、計測精度がさらに向上する。これは、基準領域401が本来意図している位置に配置されるからである。
Claims (19)
- 検査対象物を撮像して当該検査対象物の各部の高さを画素値として表現する高さ画像データを取得する取得手段と、
前記検査対象物の良品についての高さ画像データを表示する表示手段と、
前記表示手段に表示された高さ画像データに対して高さ計測の基準となる基準位置を設定する基準位置設定手段と、
前記表示手段に表示された高さ画像データに対して高さ計測の対象となる領域である計測領域を設定する計測領域設定手段と、
検査対象物の高さ画像データにおける前記検査対象物の位置に基づき、前記検査対象物の高さ画像データに対する前記基準位置と前記計測領域の位置を補正する第1補正モードと、前記検査対象物の高さ画像データに対する前記基準位置を補正しないかまたは前記計測領域とは異なる位置補正を行いつつ前記計測領域の位置を補正する第2補正モードとのいずれかを選択する選択手段と、
前記第1補正モードが選択されると、検査対象物の高さ画像データにおける前記検査対象物の位置に基づき前記検査対象物の高さ画像データに対する前記計測領域の位置を補正するとともに前記計測領域に追随して前記基準位置も補正し、前記第2補正モードが選択されると、検査対象物の高さ画像データにおける前記検査対象物の位置に基づき前記検査対象物の高さ画像データに対する前記基準位置を補正しないかまたは前記計測領域とは異なる位置補正を行いつつ前記計測領域の位置を補正する位置補正手段と、
前記位置補正手段による補正が実行された後に、前記検査対象物の高さ画像データに設定された前記計測領域について前記基準位置からの高さを計測する計測手段と
を有することを特徴とする外観検査装置。 - 前記基準位置設定手段は、前記基準位置として前記高さ画像データに対して基準領域を設定する手段であり、
前記計測手段は、
前記基準領域を拡張して基準面を決定し、前記計測領域について前記基準面からの高さを計測することを特徴とする請求項1に記載の外観検査装置。 - 前記第2補正モードが選択されると、前記位置補正手段における前記基準位置の補正処理が無効化されることを特徴とする請求項1または2に記載の外観検査装置。
- 前記高さ画像データにより表現される高さ画像には前記検査対象物の画像部分と前記検査対象物を保持する保持部材の画像部分とが含まれており、
前記基準位置設定手段は前記保持部材の画像部分に対して前記基準位置を設定する手段であり、
前記計測領域設定手段は、前記検査対象物の画像部分に対して前記計測領域を設定する手段であり、
前記位置補正手段は、前記第2補正モードが選択されると、前記計測領域と前記基準位置とを個別に位置補正することを特徴とする請求項1または2に記載の外観検査装置。 - 前記計測手段は、それぞれ異なる複数の計測処理を実行する手段であり、
前記計測領域設定手段は、前記複数の計測処理について個別に計測領域を設定する手段であり、
前記基準位置設定手段は、前記複数の計測処理について個別に設定された計測領域に対して共通に基準位置を設定する手段であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の外観検査装置。 - 前記計測手段は、
前記基準位置に基づき高さを求める第1の計測ツールと、
前記基準位置に基づき高さ以外のパラメータを計測する第2の計測ツールと
を有し、
前記第2の計測ツールは、前記第1の計測ツールに対して設定された基準位置を参照して使用することを特徴とする請求項5に記載の外観検査装置。 - 前記選択手段は、前記高さ画像データにおいて、検査対象物の背景に対して前記基準位置を設定する場合に前記第2補正モードを選択し、前記検査対象物の一部に前記基準位置を設定する場合に前記第1補正モードを選択することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の外観検査装置。
- 前記外観検査装置は、計測を実行する上で必要となる設定を実行する設定プロセスと、前記設定プロセスにおける設定に基づいて計測を実行する計測プロセスとを有し、
前記設定プロセスにおいて、
前記取得手段が、検査対象物を撮像して当該検査対象物の各部の高さを画素値として表現する高さ画像データを取得し、
前記表示手段が、前記検査対象物の良品についての高さ画像データを表示し、
前記基準位置設定手段が、前記表示手段に表示された高さ画像データに対して高さ計測の基準となる基準位置を設定し、
前記計測領域設定手段が、前記表示手段に表示された高さ画像データに対して高さ計測の対象となる領域である計測領域を設定し、
前記選択手段が、検査対象物の高さ画像データにおける前記検査対象物の位置に基づき、前記検査対象物の高さ画像データに対する前記基準位置と前記計測領域の位置を補正する第1補正モードと、前記検査対象物の高さ画像データに対する前記基準位置を補正せずに前記計測領域の位置を補正する第2補正モードとのいずれかを選択し、
前記計測プロセスにおいて、
前記位置補正手段が、前記第1補正モードが選択されると、検査対象物の高さ画像データにおける前記検査対象物の位置に基づき、前記検査対象物の高さ画像データに対する前記基準位置と前記計測領域の位置を補正し、前記第2補正モードが選択されると、検査対象物の高さ画像データにおける前記検査対象物の位置に基づき、前記検査対象物の高さ画像データに対する前記基準位置を補正せずに前記計測領域の位置を補正し、
前記計測手段が、前記位置補正手段による補正が実行された後に、前記検査対象物の高さ画像データに設定された前記計測領域について前記基準位置からの高さを計測する
ように構成されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の外観検査装置。 - 高さ画像データにおける1つの画素を表現するビットの数を第1のビット数から第2のビット数に削減するビット数削減手段をさらに有し、
前記計測手段は、前記ビット数削減手段によりビット数を削減された前記高さ画像データを用いて計測処理を実行することを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の外観検査装置。 - 前記基準位置設定手段は、前記高さ画像データに基づき前記表示手段に表示された高さ画像に対して指定された指定領域を前記基準位置として設定し、
前記計測手段は、前記指定領域の座標と画素値に演算を施して基準面を決定することを特徴とする請求項2に記載の外観検査装置。 - 前記計測手段は、前記指定領域の座標と画素値とに最小二乗法を適用して基準面を決定することを特徴とする請求項10に記載の外観検査装置。
- 前記計測手段は、前記指定領域の画素値の平均値を基準面の高さに決定することを特徴とする請求項10に記載の外観検査装置。
- 前記基準面は曲面であることを特徴とする請求項10または11に記載の外観検査装置。
- 前記基準位置設定手段は、前記高さ画像データに基づき前記表示手段に表示された高さ画像に対して3つの基準点を前記基準位置として設定し、
前記計測手段は、前記3つの基準点の座標と画素値とに演算を施して基準面を決定することを特徴とする請求項2に記載の外観検査装置。 - 前記高さ画像データのうち前記位置補正手段による位置補正の対象となる補正対象領域を設定する補正対象領域設定手段をさらに有し、
前記位置補正手段は、前記第1補正モードが選択されると、前記高さ画像データにおける前記補正対象領域の位置に応じて前記基準位置を補正することを特徴とする請求項1ないし14のいずれか1項に記載の外観検査装置。 - 前記取得手段は、
前記検査対象物の2次元プロファイルを測定する2次元プロファイル測定手段と、
前記2次元プロファイル測定手段が出力する複数の2次元プロファイルを連結して前記高さ画像データを生成する高さ画像生成手段と
を有することを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1項に記載の外観検査装置。 - 前記取得手段は、前記高さ画像データを生成する3次元カメラであることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1項に記載の外観検査装置。
- 検査対象物を撮像して当該検査対象物の各部の高さを画素値として表現する高さ画像データを取得する取得工程と、
前記検査対象物の良品についての高さ画像データを表示装置に表示する表示工程と、
前記表示装置に表示された高さ画像データに対して高さ計測の基準となる基準位置を設定する基準位置設定工程と、
前記表示装置に表示された高さ画像データに対して高さ計測の対象となる領域である計測領域を設定する計測領域設定工程と、
検査対象物の高さ画像データにおける前記検査対象物の位置に基づき、前記検査対象物の高さ画像データに対する前記基準位置と前記計測領域の位置を補正する第1補正モードと、前記検査対象物の高さ画像データに対する前記基準位置を補正しないかまたは前記計測領域とは異なる位置補正を行いつつ前記計測領域の位置を補正する第2補正モードとのいずれかを選択する選択工程と、
前記第1補正モードが選択されると、検査対象物の高さ画像データにおける前記検査対象物の位置に基づき前記検査対象物の高さ画像データに対する前記計測領域の位置を補正するとともに前記計測領域に追随して前記基準位置も補正し、前記第2補正モードが選択されると、検査対象物の高さ画像データにおける前記検査対象物の位置に基づき前記検査対象物の高さ画像データに対する前記基準位置を補正しないかまたは前記計測領域とは異なる位置補正を行いつつ前記計測領域の位置を補正する位置補正工程と、
前記位置補正工程による補正が終了した後で、前記検査対象物の高さ画像データに設定された前記計測領域について前記基準位置からの高さを計測する計測工程と
を有することを特徴とする外観検査方法。 - 請求項18に記載の方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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