JP2015232484A - 画像検査装置、画像検査方法、画像検査プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】三以上の照明手段を同時に点灯させて撮像した第一基準画像と、該第一基準画像よりも時間的に後の撮像タイミングで第二基準画像を撮像するための撮像手段11と、第一基準画像に含まれる、ワークWKの位置を追跡する対象となる画像である追跡対象画像を指定するための追跡対象画像指定手段と、追跡対象画像指定手段で指定された追跡対象画像の位置を、第二基準画像中から検索して、該第二基準画像中で該追跡対象画像が含まれている位置を特定し、該特定された位置に基づいて、各部分照明画像中で対応する画素の対応関係を推定する対応位置推定手段と、対応位置推定手段で推定された部分照明画像の各画素の対応関係に基づいて、フォトメトリックステレオ用の検査画像を生成する検査画像生成手段とを備える。
【選択図】図1
Description
(1.画像検査装置1の構成)
(撮像手段)
(照明手段)
(照明分岐ユニット)
(照明制御手段)
(画像処理部)
(判定手段)
(基本原理)
(フォトメトリックステレオ法の基本原理)
I=ρLSn
ρ:アルベド
L:照明の明るさ
S:照明方向行列
n:表面の法線ベクトル
I:画像の階調値
n=1/ρL・S+I
S+:正方行列であれば、普通の逆行列
S+:縦長行列の逆行列は以下の式で表現されるムーアペンローズの擬似逆行列
S+=(StS)-1St
で求める。
(アルベド)
ρ=|I|/|LSn|
(2−2.輪郭抽出画像)
(傾き画像)
x方向:δs/δx、y方向:δs/δy
x方向:δ2s/δx2、y方向:δ2s/δy2
(輪郭抽出画像)
E=δ2s/δx2+δ2s/δy2
(微分合成方法)
(1:単純加算)
(2:多重解像度)
(3:二乗和)
(特徴サイズ)
(1:前進差分)
(2:中央差分)
(2−3.テクスチャ抽出画像)
ρ:アルベド
L:照明の明るさ
S:照明方向行列
n:表面の法線ベクトル
I:画像の階調値
(1:平均法)
(2:ハレーション除去法)
(特徴サイズ)
(3−2.ゲイン)
(3−3.ノイズ除去フィルタ)
(3−4.アングルノイズ低減)
(移動するワークに対する画像検査)
(4.画像レジストレーション手段)
(4−1.用語の説明)
(4−2.線形補間法)
(1)追跡領域指定法
(追跡領域指定法の設定)
(追跡領域指定法の運用)
(内挿線形補間法)
XN=X0+N×(XM−X0)/M
YN=Y0+N×(YM−Y0)/M
TN=T0+N×(TM−T0)/M
で求めることができる。
上式においてM,N共に0から始まるindexである。図19Aに示す例ではM=5,N=1〜4としている。
(外挿線形補間法)
XN=X0+N×(XM−X0)/M
YN=Y0+N×(YM−Y0)/M
TN=T0+N×(TM−T0)/M
上式においてM,N共に0から始まるindexである。図19Bに示す例ではM=1,N=2〜5としている。
(2)追跡パターン指定法
(追跡パターン指定法の設定)
(追跡パターン指定法の運用)
(画像検査プログラムの設定画面)
(3)1Dエッジ法
(1Dエッジ法の設定)
(1Dエッジ法の運用)
(1Dエッジ法の設定画面)
(画像転送順序)
(無効画素)
(変形例1)
(変形例2)
(変形例3)
(モデル画像アプローチ)
(4−3.PSモデル法)
(4−4.仮想モデル法)
(仮想モデル法の設定)
(仮想モデル法の運用)
(仮想モデル法で追跡領域指定法を用いる場合)
(仮想モデル法で追跡パターン指定法を用いる場合)
11…撮像手段
12、32、52、62、82…ケーブル
71、72、73、74、76…ケーブル
20、20’、20”…環状照明ユニット
21、22、23、24、25…照明手段
31…照明制御手段
41…画像処理部
41a…法線ベクトル算出手段
41b…輪郭画像生成手段
41c…テクスチャ抽出画像生成手段
41d…検査領域特定手段
41e…画像処理手段
41f…判定手段
42…信号処理系
43…CPU
44…メモリ
45…ROM
46…バス
51…表示手段
61…操作手段
75…照明分岐ユニット
81…PLC
1100…画像検査プログラムの設定画面
1102…画像表示領域
1104…操作領域
1105…表示画像選択欄
1106…パターン領域設定欄
1107…サーチ領域2設定欄
1108…サーチ感度設定欄
1109…サーチ精度設定欄
1110…相関値下限設定欄
1111…角度ブレ設定欄
1112…位置ブレ設定欄
1113…詳細設定欄
1200…詳細設定画面
1202…追跡対象設定欄
1203…サーチ領域1設定欄
1204…角度範囲設定欄
1300…設定画面
1302…動き補正法設定欄
1303…計測領域設定欄
1304…検出方向設定欄
1305…エッジ方向設定欄
1306…エッジ強度閾値設定欄
1307…最終エッジインデックス設定欄
1308…エッジ間隔設定欄
WK…ワーク
SG…ステージ
n…法線ベクトル
S…拡散反射面
P…対応位置
PS1〜PS8、PS1’〜PS4’…部分照明画像(フォトメトリックステレオ画像)
MC1…第1全灯画像;MC2…第2全灯画像;MC3〜MC5…全灯画像
MC1’、MC2’…追加全灯画像
L1…第一照明手段;L2…第二照明手段
TW…追跡領域;SW、SW1、SW2…サーチ領域;PW…パターン領域
MW…計測領域
Claims (17)
- 移動するワークの外観検査を行うための画像検査装置であって、
ワークを互いに異なる照明方向から照明するための三以上の照明手段と、
前記三以上の照明手段を一ずつ所定の点灯順に点灯させる、又は該三以上の照明手段を同時に点灯させるための照明制御手段と、
前記照明制御手段により各照明手段を点灯させる照明タイミングにて、ワークを一定の方向から撮像することにより、照明方向が異なる複数の部分照明画像と、前記三以上の照明手段を同時に点灯させて撮像した第一基準画像と、該第一基準画像よりも時間的に後の撮像タイミングで第二基準画像を撮像するための撮像手段と、
第一基準画像に含まれる、ワークの位置を追跡する対象となる画像である追跡対象画像を指定するための追跡対象画像指定手段と、
前記追跡対象画像指定手段で指定された追跡対象画像の位置を、第二基準画像中から検索して、該第二基準画像中で該追跡対象画像が含まれている位置を特定し、該特定された位置に基づいて、各部分照明画像中で対応する画素の対応関係を推定する対応位置推定手段と、
前記対応位置推定手段で推定された部分照明画像の各画素の対応関係に基づいて、フォトメトリックステレオ用の検査画像を生成する検査画像生成手段と
を備えることを特徴とする画像検査装置。 - 請求項1に記載の画像検査装置であって、
前記追跡対象画像指定手段が、移動するワークの外観検査に先立つ設定時において、第一基準画像中から追跡対象画像として追跡領域を指定し、
前記対応位置推定手段が、移動するワークの外観検査を行う運転時において、該追跡領域でもって第二基準画像中から追跡領域と対応する画像の位置を特定し、該特定された第二基準画像中の位置と、追跡領域を指定した第一基準画像中の位置との相対変化を用いて、各部分照明画像中の追跡領域の位置を推定してなることを特徴とする画像検査装置。 - 請求項1に記載の画像検査装置であって、
前記追跡対象画像指定手段が、移動するワークの外観検査に先立つ設定時において、パターン領域を指定し、
前記対応位置推定手段が、移動するワークの外観検査を行う運転時において、該パターン領域中に含まれる画像を追跡対象画像として、第一基準画像及び第二基準画像中から追跡対象画像の位置を特定し、該特定された第一基準画像及び第二基準画像中の追跡対象画像の位置の相対変化を用いて、各部分照明画像中の追跡対象画像の位置を推定してなることを特徴とする画像検査装置。 - 請求項1〜3のいずれか一に記載の画像検査装置であって、
前記照明制御手段は、異なる照明方向から照明した部分照明画像を連続した撮像タイミングで、前記撮像手段で撮像するよう、各照明手段の点灯タイミングを一巡させると共に、該一巡させた照明タイミングの前後に、基準画像を撮像するよう、各照明手段の点灯タイミングを制御し、かつ各照明タイミングが等間隔となるように制御し、
さらに前記撮像手段は、撮像タイミングを、前記照明制御手段による点灯タイミングと同期させてなることを特徴とする画像検査装置。 - 請求項1〜4のいずれか一に記載の画像検査装置であって、さらに
ワークと線形補間された該ワークとの想定される位置ブレ量を設定するための位置ブレ量設定手段、又は
ワークと線形補間された該ワークとの想定される角度ブレ量を設定するための角度ブレ量設定手段を備えることを特徴とする画像検査装置。 - 請求項1〜5のいずれか一に記載の画像検査装置であって、
前記基準画像が、すべての照明手段を点灯させた状態で前記撮像手段により撮像した全灯画像であることを特徴とする画像検査装置。 - 請求項6に記載の画像検査装置であって、
前記照明手段は、全灯画像を撮像するために該照明手段をすべて点灯させる際に、該照明手段の数をNとするとき、各照明手段の照明光を1/N倍に調整してなることを特徴とする画像検査装置。 - 請求項7に記載の画像検査装置であって、
前記照明手段が4つあり、全灯画像を撮像するために該4つの照明手段をすべて点灯させる際に、各照明手段の照明光を1/4倍に調整してなることを特徴とする画像検査装置。 - 請求項1〜8のいずれか一に記載の画像検査装置であって、
前記検査画像生成手段が、
前記撮像手段によって撮像された複数の部分照明画像同士で、対応関係にある画素毎の画素値を用いて、フォトメトリックステレオ法に基づき、各画素のワークの表面に対する法線ベクトルを算出するための法線ベクトル算出手段と、
前記法線ベクトル算出手段で算出された各画素の法線ベクトルに対して、X方向及びY方向に微分処理を施し、ワークの表面の傾きの輪郭を示す輪郭画像を生成するための輪郭画像生成手段と
を含むことを特徴とする画像検査装置。 - 請求項9に記載の画像検査装置であって、さらに、
前記輪郭画像生成手段で生成された輪郭画像に対して検査対象となる検査領域の位置を特定するための検査領域特定手段と、
前記検査領域特定手段で特定された検査領域内の異常を検出するための画像処理を施すための画像処理手段と、
前記画像処理手段の処理結果に基づいて、ワーク表面の傷の有無を判定するための判定手段と
を備えることを特徴とする画像検査装置。 - 請求項1〜10のいずれか一に記載の画像検査装置であって、さらに、
前記照明手段により照明した回数分存在する、前記法線ベクトル算出手段で算出された各画素の法線ベクトルから、前記法線ベクトルと同数個の前記各画素のアルベドを算出し、該アルベドから、ワークの表面の傾き状態を除去した模様を示すテクスチャ抽出画像を生成するためのテクスチャ抽出画像生成手段を備え、
前記輪郭画像生成手段と前記テクスチャ抽出画像生成手段とを切り替え可能に構成してなることを特徴とする画像検査装置。 - 請求項1〜11のいずれか一に記載の画像検査装置であって、
前記追跡対象画像が、ワークを含む画像であることを特徴とする画像検査装置。 - 請求項1〜12のいずれか一に記載の画像検査装置であって、
前記法線ベクトル算出手段が、等速移動しているワークに対して、フォトメトリックステレオ法に基づき法線ベクトルを算出してなることを特徴とする画像検査装置。 - 請求項1〜12のいずれか一に記載の画像検査装置であって、
前記法線ベクトル算出手段が、XY方向に移動しているワークに対して、フォトメトリックステレオ法に基づき法線ベクトルを算出してなることを特徴とする画像検査装置。 - 移動するワークの画像を撮像して外観を検査する検査方法であって、
ワークを、三以上の照明手段を第一基準タイミングで同時に点灯させて、予め前記照明手段との相対位置と撮像方向を調整した共通の撮像手段で撮像して第一基準画像を取得する工程と、
第一基準タイミングの時点から移動したワークを、三以上の照明手段を一ずつ所定の点灯順にて点灯させて、互いに異なる照明方向から異なる点灯タイミングで照明し、前記撮像手段を用いて各照明方向毎に一の部分照明画像を撮像して、照明方向の異なる複数枚の部分照明画像を取得する工程と、
さらに各点灯タイミングの時点から移動したワークを、三以上の照明手段を第二基準タイミングで同時に点灯させて前記撮像手段で撮像して第二基準画像を取得する工程と、
第一基準画像に含まれる、ワークの位置を追跡する対象となる画像である追跡対象画像を、追跡対象画像指定手段で指定する工程と、
前記追跡対象画像指定手段で指定された追跡対象画像を、第二基準画像中から検索して、該第二基準画像中で該追跡対象画像が含まれている位置を特定し、該特定された位置に基づいて、各部分照明画像中で対応する画素の対応関係を推定する工程と、
前記推定された部分照明画像の各画素の対応関係に基づいて、検査画像生成手段でフォトメトリックステレオ用の検査画像を生成する工程と、
前記検査画像を用いて、ワークの外観検査を行う工程と
を含むことを特徴とする画像検査方法。 - 移動するワークの画像を撮像して外観を検査するための検査プログラムであって、コンピュータに、
ワークを、三以上の照明手段を第一基準タイミングで同時に点灯させて、予め前記照明手段との相対位置と撮像方向を調整した共通の撮像手段で撮像して第一基準画像を取得する機能と、
第一基準タイミングの時点から移動したワークを、三以上の照明手段を一ずつ所定の点灯順にて点灯させて、異なる照明方向から異なる点灯タイミングで照明し、前記撮像手段を用いて、各照明方向毎に一の部分照明画像を撮像して、照明方向の異なる複数枚の部分照明画像を取得する機能と、
さらに各点灯タイミングの時点から移動したワークを、三以上の照明手段を第二基準タイミングで同時に点灯させて前記撮像手段で撮像して第二基準画像を取得する機能と、
第一基準画像に含まれる、ワークの位置を追跡する対象となる画像である追跡対象画像を指定する機能と、
前記指定された追跡対象画像を、第二基準画像中から検索して、該第二基準画像中で該追跡対象画像が含まれている位置を特定し、該特定された位置に基づいて、各部分照明画像中で対応する画素の対応関係を推定する機能と、
推定された部分照明画像中の各画素の対応関係に基づいて、検査画像生成手段でフォトメトリックステレオ用の検査画像を生成する機能と、
前記検査画像を用いて、ワークの外観検査を行う機能と
を実現させることを特徴とする画像検査プログラム。 - 請求項16に記載の画像検査プログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器。
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