JP2016085155A

JP2016085155A - 検査装置

Info

Publication number: JP2016085155A
Application number: JP2014219129A
Authority: JP
Inventors: 正明岡田; Masaaki Okada; 吉郎尾前; Yoshiro Omae
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2016-05-19

Abstract

【課題】検査精度の低下の早期判定が可能な検査装置を提供する。
【解決手段】検査対象物１００を撮像する撮像装置１０と、撮像装置１０による撮像画像情報に基づいて検査項目に応じた検査対象物１００の検査を行う演算処理装置２０と、撮像画像における検査対象物１００のぶれ量が所定値以上の場合に警報する警報装置４０と、を備え、演算処理装置２０は、撮像画像上の第１方向と第２方向の内の少なくとも一方をぶれ判定方向とし、撮像画像情報における画素毎の明度値情報に基づいて、ぶれ判定方向における明暗情報を算出し、演算処理装置２０は、ぶれ判定方向における明色情報と暗色情報との間に中間色情報を検出した場合、ぶれ判定方向における当該中間色情報の距離情報に基づいて、撮像画像上の検査対象物１００のぶれ判定方向におけるぶれ量を推定し、ぶれ量が所定値以上の場合に警報装置４０を作動させること。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像画像を用いた検査装置に関する。

従来、検査装置には、検査対象物を検査するに際して、撮像装置による検査対象物の撮像画像を用いるものが知られている。しかしながら、外部からの入力等によって撮像装置が振動した場合には、撮像画像にぶれが発生し、検査精度を低下させてしまう可能性がある。従って、検査精度の低下を抑えるためには、撮像画像におけるぶれの発生を検出し、そのぶれ量を把握する必要がある。例えば、下記の特許文献１には、画像処理装置（つまり撮像装置）に加えられた振動に関わる振動検出情報を検出し、その振動検出情報に基づいて画像処理装置（撮像装置）の振動量を求めるという技術が開示されている。このため、この技術を用いた場合には、その振動量に基づいて撮像画像のぶれ量を推定することができる。

特開２００６−３１１５４４号公報

ところで、その特許文献１の技術では、ＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）センサ等の撮像素子を用いており、撮像画像にぶれが発生してしまう状況下において、ローリングシャッタ現象が発生する。このため、撮像画像のぶれ量を推定するためには、走査ライン毎の時間差も考慮に入れなければならない。従って、その技術では、撮像画像のぶれ量の推定に時間を要することから、検査精度の低下判定にも時間がかかってしまう可能性がある。

そこで、本発明は、検査精度の低下の早期判定が可能な検査装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、本発明は、治具板に載置された当該治具板とはコントラストの異なる検査対象物を撮像する撮像装置と、該撮像装置による撮像画像情報に基づいて検査項目に応じた前記検査対象物の検査を行う演算処理装置と、前記撮像装置の撮像画像における前記検査対象物のぶれ量が所定値以上の場合に警報する警報装置と、を備え、前記演算処理装置は、前記撮像画像上の第１方向と当該第１方向に対して直交する第２方向の内の少なくとも一方をぶれ判定方向とし、前記撮像画像情報における画素毎の明度値情報に基づいて、前記ぶれ判定方向における明暗情報を算出し、前記演算処理装置は、前記ぶれ判定方向における明色情報と暗色情報との間に中間色情報を検出した場合、前記ぶれ判定方向における当該中間色情報の距離情報に基づいて、前記撮像画像上の前記検査対象物の前記ぶれ判定方向におけるぶれ量を推定し、該ぶれ量が前記所定値以上の場合に前記警報装置を作動させることを特徴としている。

ここで、前記検査項目が前記検査対象物の有無の検査の場合には、前記ぶれ判定方向を前記検査対象物における所定の長さ方向に一致させ、該長さ方向における前記検査対象物の実際の長さと当該検査対象物の実際の長さに相当する前記撮像画像における長さとの減算値を前記所定値として設定することが望ましい。

また、前記検査項目が前記検査対象物の寸法精度の検査の場合には、前記ぶれ判定方向を前記検査対象物の寸法測定方向に一致させ、該寸法測定方向における前記検査対象物の要求寸法精度を安全率で除算した除算値を前記所定値として設定することが望ましい。

また、前記第１方向と第２方向の双方を前記ぶれ判定方向として設定する場合、前記演算処理装置は、前記第１方向のぶれ量のベクトルと前記第２方向のぶれ量のベクトルの和に基づいて前記撮像画像上の前記検査対象物のぶれ量を推定し、該ぶれ量が前記所定値以上の場合に前記警報装置を作動させることが望ましい。

本発明に係る検査装置は、明度値情報に基づいた明暗情報を用いて撮像画像上の検査対象物のぶれ量を推定することができるので、検査精度の低下の早期判定が可能になる。

図１は、実施形態の検査装置の構成について説明するブロック図である。図２は、ぶれ無く撮像された撮像画像の一例を示す図である。図３は、ぶれ量が小さい撮像画像の一例を示す図である。図４は、ぶれ量が大きい撮像画像の一例を示す図である。図５は、ぶれ量の推定について説明する図である。

以下に、本発明に係る検査装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

［実施形態］
本発明に係る検査装置の実施形態の１つを図１から図４に基づいて説明する。

図１の符号１は、本実施形態の検査装置を示す。本実施形態の検査装置１は、撮像装置１０と演算処理装置２０とを備える。

撮像装置１０は、検査対象物１００を撮像するものである。この撮像装置１０は、画素毎の明度値の情報（以下、「明度値情報」という。）が含まれている撮像画像の情報（以下、「撮像画像情報」という。）を取得し、その撮像画像情報を演算処理装置２０に送信する。例えば、本実施形態の検査装置１には、ＣＣＤ（電荷結合素子）センサを撮像素子として備えた撮像装置１０を設けている。この撮像装置１０は、Ｎ×Ｍの画素数（Ｎ，Ｍ：整数）の撮像画像を生成する。「Ｎ」は、撮像画像上の第１方向（水平方向）の画素列の一列当たりの画素数である。「Ｍ」は、第１方向に対して直交する撮像画像上の第２方向（垂直方向）の画素列の一列当たりの画素数である。この例示では、第１方向の画素列がＭ個、第２方向の画素列がＮ個存在することになる。

この検査装置１においては、検査対象物１００が治具板１１０に載置されている。検査対象物１００とは、例えば、コネクタやリレー等の単品の電子部品、単品の電気接続箱、ワイヤハーネスにおけるコネクタや電線の外装部品等の各構成部品などのことである。治具板１１０とは、板部材の平面上に検査対象物１００の保持用の治具を設けたものである。この治具板１１０は、単色で構成する。ここで、検査対象物１００と治具板１１０とは、互いにコントラストの異なるものとする。例えば、検査対象物１００が黒色等の暗色系の場合には、この治具板１１０を白色等の明色系で構成する。また、検査対象物１００が明色系の場合には、この治具板１１０を暗色系で構成する。また、ワイヤハーネス等のように暗色系の検査対象物１００と明色系の検査対象物１００とが混在している場合には、その明色系の検査対象物１００よりも明るい又は暗い明色系で治具板１１０を構成する。

この例示では、撮像装置１０と治具板１１０上での撮像位置との位置関係が予め設定されている。撮像装置１０は、検査対象物１００を治具板１１０と共に撮像し、検査対象物１００及び治具板１１０の撮像画像情報を演算処理装置２０に送信する。

演算処理装置２０は、撮像装置１０から受信した撮像画像情報に基づいて、検査項目に応じた検査対象物１００の検査を行う。検査項目としては、例えば、検査対象物１００の有無の検査や検査対象物１００の寸法精度の検査等がある。検査対象物１００の有無の検査とは、例えば、治具板１１０における所定位置に検査対象物１００が存在しているのか否かを調べる検査のことである。この検査では、例えば、ワイヤハーネスの各構成部品がそれぞれ所定位置に組み付けられているのか否かを知ることができる。また、検査対象物１００の寸法精度の検査とは、例えば、検査対象物１００が要求寸法精度通りの寸法で成形されているのか否かを調べる検査のことである。この検査では、例えば、電子部品や電気接続箱等の単品の部品が要求寸法精度通りの寸法で成形されているのか否かを知ることができる。

本実施形態では、矩形の検査対象物１００を例に挙げて説明する。図２は、暗色系の治具板１１０に明色系の検査対象物１００が設置されている状態で撮像された撮像画像情報から得られる撮像画像の一例を表したものである。この図２には、説明の便宜上、下記の明暗プロファイルを併記している。

演算処理装置２０は、撮像装置１０から撮像画像情報を受信すると、画素毎の明度値情報に基づいて、第１方向と第２方向における明暗情報（以下、「明暗プロファイル」という。）をそれぞれ算出する。その明暗プロファイルとは、検査対象物１００に関わる明色情報と治具板１１０に関わる暗色情報とを表したものである。第１方向の明暗プロファイルは、第１方向におけるＭ個の全ての画素列毎に又は検査対象物１００が存在していると推定される第１方向の画素列毎に算出する。また、第２方向の明暗プロファイルは、第２方向におけるＮ個の全ての画素列毎に又は検査対象物１００が存在していると推定される第２方向の画素列毎に算出する。検査対象物１００が存在していると推定される第１方向と第２方向の画素列については、撮像装置１０と治具板１１０上での撮像位置との位置関係に基づいて、予め設定しておけばよい。図２においては、図示の便宜上、第１方向と第２方向におけるそれぞれの明暗プロファイルを１つずつ例示している。

図２の例示では、第１方向と第２方向におけるそれぞれの明暗プロファイルがステップ波形の如き形状を示しており、明色情報と暗色情報との境が明確である。このため、この図２の例示では、検査対象物１００と治具板１１０との境界が明らかな撮像画像情報になっており、これらがぶれ無く撮像されたことが判る。よって、演算処理装置２０は、その撮像画像情報に基づいて、治具板１１０における所定位置に検査対象物１００が存在しているとの検査結果を算出することができる。また、この演算処理装置２０は、その撮像画像情報に基づいて、検査対象物１００の寸法（例えば検査対象物１００における第１方向や第２方向の長さ）を算出することができる。検査対象物１００の寸法は、その方向に連なる明色情報の画素数と画素の大きさとに基づいて算出することができる。このため、この演算処理装置２０は、算出された検査対象物１００の寸法と当該寸法の設計値とを比較し、この検査対象物１００が要求寸法精度通りの寸法（つまり設計公差の範囲内での寸法）で成形されているのか否かを算出することができる。その算出結果は、検査結果として、例えば、液晶モニタ等の表示装置３０に表示される。

ところで、この検査装置１においては、撮像装置１０に対して外部から入力等が加わった場合、この撮像装置１０が振動し、撮像画像情報が撮像画像にぶれを生じさせるものになってしまう可能性がある。そして、この検査装置１においては、そのぶれが大きいと、検査対象物１００の検出精度が低くなり、検査精度を低下させてしまう可能性がある。そこで、この検査装置１においては、撮像画像における検査対象物１００のぶれ量が所定値以上になっているのか否かのぶれ判定を行い、そのぶれ量が所定値以上の場合、その旨を警報装置４０で警報する。

その所定値は、利用不能な検査結果が算出されてしまう程のぶれ量の最小値に設定すればよい。この所定値は、検査項目に応じて変化させることが望ましい。例えば、検査対象物１００の有無を調べる検査の場合には、検査対象物１００が要求寸法精度通りの寸法で成形されているのか否かを調べる検査の場合と比較して、その所定値を大きく設定してもよい。

警報装置４０としては、警報音や警報に関わる音声を出力させることによって作業者の聴覚を刺激するもの、警報ランプ等を点滅又は点灯させることによって作業者の視覚を刺激するものなどが考えられる。

検査精度を向上させるために、演算処理装置２０は、第１方向と第２方向の内の少なくとも一方をぶれ判定方向とし、撮像画像情報における画素毎の明度値情報に基づいて、ぶれ判定方向における明暗プロファイルを算出する。

ぶれ判定方向は、予め設定しておいたものであってもよく、ぶれ判定を実施する度に設定してもよい。

その明暗プロファイルは、ぶれ判定のために算出してもよく、検査対象物１００を検査するに際して求めたものを利用してもよい。よって、第１方向の明暗プロファイルは、第１方向におけるＭ個の全ての画素列毎に又は検査対象物１００が存在していると推定される第１方向の画素列毎に算出する。また、第２方向の明暗プロファイルは、第２方向におけるＮ個の全ての画素列毎に又は検査対象物１００が存在していると推定される第２方向の画素列毎に算出する。

撮像画像においては、図３及び図４に示すように、撮像装置１０が振動している場合、検査対象物１００と治具板１１０との境界部分が検査対象物１００の明色と治具板１１０の暗色との間の中間色で表される。このため、演算処理装置２０は、ぶれ判定方向における明色情報と暗色情報との間に中間色情報を検出した場合、ぶれ判定方向における当該中間色情報の距離情報に基づいて、撮像画像上の検査対象物１００のぶれ判定方向におけるぶれ量を推定する。図３及び図４に示すクロスハッチングは、その中間色で表されている中間色表示部１５０の一例を示したものである。その中間色情報の距離情報は、ぶれ判定方向に連なる中間色情報の画素数と画素の大きさとに基づいて算出することができる。尚、中間色情報は、検査対象物１００に近づくほど明るくなり、治具板１１０に近づくほど暗くなる。

ここで、その図３と図４は、それぞれに撮像装置１０の振動の大きさを変化させたものを示している。図３は、図４と比較して、撮像装置１０の振動が小さく、撮像画像における検査対象物１００のぶれ量が小さい場合を表している。

演算処理装置２０は、その推定したぶれ量が上記の所定値以上の場合に警報装置４０を作動させる。これにより、作業者は、検査結果の精度低下を認識することができるので、再検査を実施する等の対策を講じることができる。このため、この検査装置１は、誤検査を減らすことができるので、検査精度を向上させることができる。更に、この検査装置１は、明度値情報に基づいた明暗プロファイルを用いて撮像画像上の検査対象物１００のぶれ量を推定することができるので、検査精度の低下の早期判定が可能になる。従って、この検査装置１は、撮像装置１０が振動した際に、素早く警報装置４０を作動させることができるので、この点からも検査精度を向上させることができる。

具体的に、検査項目が検査対象物１００の有無の検査の場合には、ぶれ判定方向を検査対象物１００における所定の長さ方向に一致させる。その所定の長さ方向とは、例えば、検査対象物１００の長手方向、検査対象物１００における特徴的な部分の長さの方向等のことである。このため、この場合には、検査対象物１００の所定の長さ方向を第１方向又は第２方向に一致させるように、この検査対象物１００を治具板１１０に配置することが望ましい。更に、この場合には、その長さ方向における検査対象物１００の実際の長さと当該検査対象物１００の実際の長さに相当する撮像画像における長さとの減算値を上記の所定値として設定することが望ましい。そのような撮像画像における長さとは、例えば、その長さ方向における検査対象物１００の実際の長さ表すための撮像画像における各画素の大きさや長さの総和のことである。

また、検査項目が検査対象物１００の寸法精度の検査の場合には、ぶれ判定方向を検査対象物１００の寸法測定方向に一致させる。その寸法測定方向とは、検査する検査対象物１００の寸法に関わる当該検査対象物１００の長さ方向のことである。このため、この場合には、その長さ方向を第１方向又は第２方向に一致させるように、検査対象物１００を治具板１１０に配置することが望ましい。更に、この場合には、その寸法測定方向における検査対象物１００の要求寸法精度を安全率で除算した除算値を上記の所定値として設定することが望ましい。

ここで、ぶれ判定方向は、第１方向と第２方向の内の何れか一方に設定してもよい。例えば、撮像装置１０の振動方向が第１方向に相当する場合には、第１方向のみをぶれ判定方向として定め、この第１方向のみのぶれ判定を行ってもよい。また、撮像装置１０の振動方向が第２方向に相当する場合には、第２方向のみをぶれ判定方向として定め、この第２方向のみのぶれ判定を行ってもよい。しかしながら、撮像装置１０の振動方向は、必ずしも第１方向と第２方向の内の何れか一方に相当する方向になっているとは限らない。従って、ぶれ判定は、第１方向と第２方向の双方を一旦ぶれ判定方向として設定して第１方向のぶれ量と第２方向のぶれ量を求め、そのそれぞれのぶれ量に基づいて推定したぶれ量を撮像装置１０の振動方向に応じた実際のぶれ量と考えた上で実施することが望ましい。この場合、演算処理装置２０は、図５に示すように第１方向のぶれ量のベクトルと第２方向のぶれ量のベクトルの和を求め、その合成されたベクトルの大きさを撮像装置１０の振動方向に応じた撮像画像上における検査対象物１００の実際のぶれ量と推定する。その際には、例えば、各画素列における暗色と中間色と明色とが第１方向に連なる部分のぶれ量の平均値を第１方向のぶれ量とすればよい。また、第２方向のぶれ量には、各画素列における暗色と中間色と明色とが第２方向に連なる部分のぶれ量の平均値を用いればよい。演算処理装置２０は、そのようにして推定された撮像画像上における検査対象物１００の実際のぶれ量が上記の所定値以上の場合に警報装置４０を作動させる。

ところで、この演算処理装置２０は、その合成されたベクトルの方向を撮像装置１０の振動方向に応じた撮像画像上における検査対象物１００の実際のぶれの方向として推定することができる。そのぶれの方向は、必ずしも検査対象物１００における所定の長さ方向（検査対象物１００の長手方向、検査対象物１００における特徴的な部分の長さの方向等）や検査対象物１００の寸法に関わる当該検査対象物１００の長さ方向に一致するとは限らない。このため、この場合、演算処理装置２０には、推定されたぶれの方向に一致する検査対象物１００の長さ方向を算出させ、この長さ方向における検査対象物１００の設計長さや当該長さにおける要求寸法精度を算出させることによって、ぶれ判定に用いる所定値を算出させてもよい。

以上示したように、この検査装置１は、検査精度の低下の早期判定が可能になり、その検査精度を向上させることができる。

１検査装置
１０撮像装置
２０演算処理装置
４０警報装置
１００検査対象物
１１０治具板

Claims

治具板に載置された当該治具板とはコントラストの異なる検査対象物を撮像する撮像装置と、
該撮像装置による撮像画像情報に基づいて検査項目に応じた前記検査対象物の検査を行う演算処理装置と、
前記撮像装置の撮像画像における前記検査対象物のぶれ量が所定値以上の場合に警報する警報装置と、
を備え、
前記演算処理装置は、前記撮像画像上の第１方向と当該第１方向に対して直交する第２方向の内の少なくとも一方をぶれ判定方向とし、前記撮像画像情報における画素毎の明度値情報に基づいて、前記ぶれ判定方向における明暗情報を算出し、
前記演算処理装置は、前記ぶれ判定方向における明色情報と暗色情報との間に中間色情報を検出した場合、前記ぶれ判定方向における当該中間色情報の距離情報に基づいて、前記撮像画像上の前記検査対象物の前記ぶれ判定方向におけるぶれ量を推定し、該ぶれ量が前記所定値以上の場合に前記警報装置を作動させることを特徴とした検査装置。
前記検査項目が前記検査対象物の有無の検査の場合には、前記ぶれ判定方向を前記検査対象物における所定の長さ方向に一致させ、該長さ方向における前記検査対象物の実際の長さと当該検査対象物の実際の長さに相当する前記撮像画像における長さとの減算値を前記所定値として設定することを特徴とした請求項１に記載の検査装置。
前記検査項目が前記検査対象物の寸法精度の検査の場合には、前記ぶれ判定方向を前記検査対象物の寸法測定方向に一致させ、該寸法測定方向における前記検査対象物の要求寸法精度を安全率で除算した除算値を前記所定値として設定することを特徴とした請求項１に記載の検査装置。
前記第１方向と第２方向の双方を前記ぶれ判定方向として設定する場合、前記演算処理装置は、前記第１方向のぶれ量のベクトルと前記第２方向のぶれ量のベクトルの和に基づいて前記撮像画像上の前記検査対象物のぶれ量を推定し、該ぶれ量が前記所定値以上の場合に前記警報装置を作動させることを特徴とした請求項１に記載の検査装置。