JP2020128933A - Inspection device - Google Patents

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真達 下平
Masatatsu Shimodaira
真達 下平
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Abstract

To provide an inspection device with which it is possible to improve the accuracy of inspection with regard to the height of a measurement object.SOLUTION: Lighting units 110A, 110B face each other across an imaging unit 120, and lighting units 110C, 110D face each other across the imaging unit 120. A measurement object S is sequentially irradiated with structured light from the lighting units 110A-110D. A plurality of height data corresponding to the lighting units 110A-110D are generated on the basis of the structured light reflected from the measurement object S. The first pair of height data corresponding to the lighting units 110A, 110D are synthesized, and first intermediate height data is generated. The second pair of height data corresponding to the lighting units 110B, 110C are synthesized, and second intermediate height data is generated. The first and second reliability of the first and second intermediate height data are calculated for a plurality of portions of a height image. The first and second intermediate data are synthesized on the basis of the first and second reliability.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、測定対象物の高さを検査する検査装置に関する。 The present invention relates to an inspection device that inspects the height of an object to be measured.

三角測距方式の検査装置においては、例えば投光部により測定対象物の表面に構造化光が照射され、その反射光が1次元または2次元に配列された画素を有する受光部により受光される。受光部により得られる受光量分布のデータに基づいて、測定対象物の高さ画像を示す高さデータが生成される。 In the triangulation type inspection apparatus, for example, the surface of an object to be measured is irradiated with structured light by a light projecting unit, and the reflected light is received by a light receiving unit having pixels arranged one-dimensionally or two-dimensionally. .. Height data indicating a height image of the measurement target is generated based on the data of the received light amount distribution obtained by the light receiving unit.

高さデータの生成に関して、測定対象物に対する構造化光の照射方向、測定対象物から反射する構造化光を受ける受光方向または測定対象物の形状によっては、測定対象物の表面上で測定不可能な部分が生じる可能性がある。 Regarding the generation of height data, it is impossible to measure on the surface of the measurement object depending on the irradiation direction of the structured light to the measurement object, the receiving direction of the structured light reflected from the measurement object or the shape of the measurement object. There is a possibility that some parts will occur.

そこで、測定対象物に向けて構造化光を複数の方向において順次照射するとともに測定対象物により一方向に反射される構造化光を順次受光することにより複数の照射方向にそれぞれ対応する複数の高さデータを生成し、それらを合成する方法がある。あるいは、測定対象物に向かう一方向に構造化光を照射するとともに測定対象物から複数の方向に反射する構造化光をそれぞれ受光することにより複数の受光方向にそれぞれ対応する複数の高さデータを生成し、それらを合成する方法がある。複数の方向にそれぞれ対応する複数の高さデータが合成されることにより、測定不可能な部分が低減された高さデータが生成される。 Therefore, structured light is sequentially emitted toward a measurement target in a plurality of directions, and structured light reflected in one direction by the measurement target is sequentially received, so that a plurality of high light beams corresponding to a plurality of irradiation directions are respectively received. There is a method to generate the data and combine them. Alternatively, a plurality of height data corresponding to a plurality of light receiving directions can be obtained by irradiating the structured light in one direction toward the measurement target and receiving the structured light reflected from the measurement target in a plurality of directions, respectively. There is a way to generate and synthesize them. By combining a plurality of height data respectively corresponding to a plurality of directions, height data in which unmeasurable portions are reduced is generated.

例えば、特許文献1に記載された三次元計測装置においては、一のプロジェクタから測定対象物に構造化光が照射される。構造化光が照射された測定対象物が複数の位置に配置された複数の撮像手段により撮像される。各撮像手段により得られた画像を用いて測定対象物の三次元点群(高さデータ)が計測される。複数の撮像手段にそれぞれ対応する複数の三次元点群の計測結果が統合される。 For example, in the three-dimensional measuring device described in Patent Document 1, structured light is emitted from one projector to a measurement target. The measuring object irradiated with the structured light is imaged by a plurality of imaging means arranged at a plurality of positions. The three-dimensional point cloud (height data) of the measurement target is measured using the image obtained by each image pickup means. The measurement results of a plurality of three-dimensional point groups respectively corresponding to a plurality of image pickup means are integrated.

特許第5633058号Patent No. 5633058

複数の三次元点群の計測結果の統合時には、複数の三次元点群の間で、互いに対応する画素ごとに信頼度が比較され、信頼度の高い計測結果が当該画素についての最終的な計測結果の候補として残される。画素ごとに残された計測結果から最終的な計測結果が得られる。 When integrating the measurement results of multiple 3D point clouds, the reliability of each pixel is compared among multiple 3D point clouds, and the measurement result with high reliability is the final measurement for that pixel. It remains as a candidate for the result. The final measurement result is obtained from the measurement result left for each pixel.

特許文献1に記載された技術において、信頼度の比較は構造化光を用いた位相解析時に得られる各画素の輝度の振幅を比較することにより行われる。具体的には、ある画素について、複数の撮像手段のうち輝度の振幅が大きいと判定された撮像手段に対応する計測結果が残される。 In the technique described in Patent Document 1, the comparison of the reliability is performed by comparing the amplitudes of the luminance of each pixel obtained during the phase analysis using the structured light. Specifically, for a certain pixel, the measurement result corresponding to the image pickup unit that is determined to have a large luminance amplitude among the plurality of image pickup units is left.

この場合、例えばハレーションの発生に起因して飽和した計測値が採用されることおよび影の発生に起因してノイズレベルの計測値が採用されることが低減される。しかしながら、上記のように画素ごとの輝度の振幅を用いても、適切な信頼度の比較を行うことができない可能性がある。 In this case, for example, it is possible to reduce the adoption of a saturated measurement value due to the occurrence of halation and the adoption of a noise level measurement value due to the generation of a shadow. However, even if the amplitude of the luminance for each pixel is used as described above, it may not be possible to perform appropriate reliability comparison.

例えば、測定対象物の形状、表面状態および材料によっては、測定対象物への構造化光の照射時にその表面上で多重反射が発生する場合がある。この場合、多重反射の発生部分においては、輝度の振幅が小さくならない(減衰しない)可能性がある。そのため、当該部分について多重反射の成分を含む計測結果が最終的な計測結果の候補として残されると、測定対象物の検査の正確性が低下する。 For example, depending on the shape, surface state, and material of the measurement object, multiple reflection may occur on the surface of the measurement object when the structured light is irradiated. In this case, the amplitude of luminance may not be reduced (not attenuated) in the portion where the multiple reflection occurs. Therefore, if the measurement result including the component of multiple reflection is left as a final measurement result candidate for the portion, the accuracy of the inspection of the measurement target is deteriorated.

本発明の目的は、測定対象物の高さについて検査の正確性を向上させることを可能にする検査装置を提供することである。 It is an object of the present invention to provide an inspection device that makes it possible to improve the accuracy of inspection for the height of a measurement target.

(1)第1の発明に係る検査装置は、測定対象物に向けて構造化光を複数の方向において照射する複数の照射部と、複数の照射部からそれぞれ照射される複数の構造化光を受光することにより測定対象物の画像を示す複数のパターン画像データを順次生成する一の撮像部と、複数の照射部の各々に対応して生成されたパターン画像データに基づいて、複数の照射部についての測定対象物の高さ画像をそれぞれ示す複数の高さデータを生成するデータ生成部と、複数の照射部についての複数の高さデータを合成することにより合成高さデータを生成する画像処理部とを備え、複数の照射部は、第1の方向において一の撮像部を挟んで対向するように配置される第1対の照射部と、第1の方向に交差する第2の方向において一の撮像部を挟んで対向するように配置される第2対の照射部とを含み、画像処理部は、第1対の照射部についてそれぞれ生成される第1対の高さデータを合成することにより第1の中間高さデータを生成する第1の中間高さデータ生成部と、高さ画像の複数の部分の各々について、生成された第1の中間高さデータの信頼度を第1の信頼度として算出する第1の信頼度算出部と、第2対の照射部についてそれぞれ生成される第2対の高さデータを合成することにより第2の中間高さデータを生成する第2の中間高さデータ生成部と、高さ画像の複数の部分の各々について、生成された第2の中間高さデータの信頼度を第2の信頼度として算出する第2の信頼度算出部と、高さ画像の複数の部分の各々について、互いに対応する第1および第2の信頼度に基づいて、互いに対応する第1および第2の中間高さデータのうちいずれか一方を選択する選択処理または互いに対応する第1および第2の中間高さデータの重み付けを伴う重み付け処理を行うことにより合成高さデータを生成する合成高さデータ生成部とを含む。 (1) An inspection apparatus according to a first aspect of the present invention includes a plurality of irradiation units that irradiate a measurement target with structured light in a plurality of directions, and a plurality of structured lights respectively irradiated from the plurality of irradiation units. A plurality of irradiation units based on the one image capturing unit that sequentially generates a plurality of pattern image data indicating the image of the measurement target by receiving light and the pattern image data generated corresponding to each of the plurality of irradiation units. The image processing for generating the combined height data by combining the data generation section for generating a plurality of height data respectively indicating the height images of the measurement target and the plurality of height data for a plurality of irradiation sections. A plurality of irradiation units, and a plurality of irradiation units in a second direction intersecting the first direction with a first pair of irradiation units arranged so as to face each other across the one imaging unit in the first direction. The image processing unit includes a second pair of irradiation units arranged so as to face each other with one imaging unit interposed therebetween, and the image processing unit combines the first pair of height data generated for the first pair of irradiation units. The first intermediate height data generation unit that generates the first intermediate height data by this, and the reliability of the generated first intermediate height data for each of the plurality of portions of the height image are A second reliability that generates a second intermediate height data by synthesizing a first reliability calculation unit that calculates the second reliability and a second pair of height data that is generated for each of the second pair of irradiation units. And a second reliability calculation unit that calculates the reliability of the generated second intermediate height data as the second reliability for each of the plurality of portions of the height image. , A selection process for selecting one of the first and second intermediate height data corresponding to each other based on the first and second reliability corresponding to each other for each of the plurality of portions of the height image Or a combined height data generation unit for generating combined height data by performing weighting processing with weighting of the first and second intermediate height data corresponding to each other.

その検査装置においては、測定対象物に向けて構造化光が複数の方向において複数の照射部により照射され、測定対象物により反射される各構造化光が一の撮像部により受光される。それにより、複数の照射部についての測定対象物の複数の高さデータが生成される。各照射部について生成された高さデータには、構造化光の照射または受光の方向と測定対象物の形状および表面状態等とに起因する誤差成分が含まれる。 In the inspection apparatus, the structured light is emitted toward the measurement target in a plurality of directions by the plurality of irradiation units, and each structured light reflected by the measurement target is received by one imaging unit. Thereby, a plurality of height data of the measuring object for a plurality of irradiation units are generated. The height data generated for each irradiation unit includes an error component due to the direction of irradiation or reception of structured light and the shape and surface state of the measurement target.

複数の高さデータのうち第1対の高さデータが合成され、第1の中間高さデータが生成される。第1対の照射部は、測定対象物に向けて互いに逆方向に構造化光をそれぞれ照射する。それにより、第1の中間高さデータの生成時には、第1対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が互いに打ち消される。そのため、第1の中間高さデータは、各照射部について生成された高さデータよりも高い正確性を有する。また、高さ画像の複数の部分の各々について第1の中間高さデータの信頼度が第1の信頼度として算出される。第1の信頼度は、第1対の高さデータに基づいて算出することができる。それにより、第1対の照射部のうちいずれか一方について生成される高さデータのみを用いて信頼度を算出する場合に比べて、より有効な第1の信頼度を算出することができる。 The first pair of height data among the plurality of height data is combined to generate the first intermediate height data. The first pair of irradiation units respectively irradiate the measurement object with structured light in mutually opposite directions. As a result, when the first intermediate height data is generated, the error components included in each of the first pair of height data cancel each other out. Therefore, the first intermediate height data has higher accuracy than the height data generated for each irradiation unit. Further, the reliability of the first intermediate height data for each of the plurality of portions of the height image is calculated as the first reliability. The first reliability can be calculated based on the first pair of height data. As a result, a more effective first reliability can be calculated as compared with the case where the reliability is calculated using only height data generated for either one of the first pair of irradiation units.

複数の高さデータのうち第2対の高さデータが合成され、第2の中間高さデータが生成される。第2対の照射部は、測定対象物に向けて互いに逆方向に構造化光をそれぞれ照射する。それにより、第2の中間高さデータの生成時には、第2対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が互いに打ち消される。そのため、第2の中間高さデータは、各照射部について生成された高さデータよりも高い正確性を有する。また、高さ画像の複数の部分の各々について第2の中間高さデータの信頼度が第2の信頼度として算出される。第2の信頼度は、第2対の高さデータに基づいて算出することができる。それにより、第2対の照射部のうちいずれか一方について生成される高さデータのみを用いて信頼度を算出する場合に比べて、より有効な第2の信頼度を得ることができる。 A second pair of height data among the plurality of height data is combined to generate second intermediate height data. The second pair of irradiation units respectively irradiate the measurement object with structured light in mutually opposite directions. As a result, when the second intermediate height data is generated, the error components included in each of the second pair of height data are canceled by each other. Therefore, the second intermediate height data has higher accuracy than the height data generated for each irradiation unit. Further, the reliability of the second intermediate height data for each of the plurality of portions of the height image is calculated as the second reliability. The second reliability can be calculated based on the height data of the second pair. As a result, a more effective second reliability can be obtained as compared with the case where the reliability is calculated using only the height data generated for either one of the second pair of irradiation units.

高さ画像の複数の部分の各々について、有効に算出された互いに対応する第1および第2の信頼度に基づいて、互いに対応する第1および第2の中間高さデータの選択処理または重み付け処理が行われる。これにより、高さ画像の複数の部分の各々について高い正確性を有する第1および第2の中間高さデータが適切に合成され、合成高さデータが生成される。その結果、生成された合成高さデータを用いることにより、測定対象物の高さについて検査の正確性を向上させることが可能になる。 For each of the plurality of portions of the height image, the selection processing or the weighting processing of the first and second intermediate height data corresponding to each other is performed based on the first and second reliability corresponding to each other that are effectively calculated. Is done. Thereby, the first and second intermediate height data having high accuracy for each of the plurality of portions of the height image are appropriately combined to generate the combined height data. As a result, by using the generated combined height data, it is possible to improve the accuracy of the inspection regarding the height of the measuring object.

(2)第1の中間高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第1対の高さデータを平均化して合成することにより第1の中間高さデータを生成し、第2の中間高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第2対の高さデータを平均化して合成することにより第2の中間高さデータを生成してもよい。 (2) The first intermediate height data generation unit generates the first intermediate height data by averaging and combining the first pair of height data for each of the plurality of portions of the height image. The second intermediate height data generation unit may generate the second intermediate height data by averaging and synthesizing the second pair of height data for each of the plurality of portions of the height image. Good.

この場合、第1の中間高さデータの生成時に第1対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が適切に打ち消される。また、第2の中間高さデータの生成時に第2対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が適切に打ち消される。したがって、第1および第2の中間高さデータの正確性がより向上する。 In this case, the error component included in each of the first pair of height data is appropriately canceled when the first intermediate height data is generated. Further, when the second intermediate height data is generated, the error component included in each of the second pair of height data is appropriately canceled. Therefore, the accuracy of the first and second intermediate height data is further improved.

(3)第1の信頼度算出部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第1対の高さデータの差分に関する値を当該部分についての第1の信頼度として算出し、第2の信頼度算出部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第2対の高さデータの差分に関する値を当該部分についての第2の信頼度として算出してもよい。 (3) The first reliability calculation unit calculates, for each of the plurality of portions of the height image, a value related to the difference between the height data of the first pair as the first reliability of the portion, and the second reliability is calculated. The reliability calculation unit may calculate a value regarding the difference between the second pair of height data for each of the plurality of portions of the height image as the second reliability of the portion.

高さ画像の複数の部分の各々について、第1対の高さデータは、それらの高さデータの差分が小さいほど正確性が高く、それらの高さデータの差分が大きいほど少なくとも一方の正確性が低いと考えられる。このように、第1対の高さデータの差分に関する値は、第1対の高さデータの正確性を示す評価値として利用することができる。同様に、高さ画像の複数の部分の各々について、第2対の高さデータは、それらの高さデータの差分が小さいほど正確性が高く、それらの高さデータの差分が大きいほど少なくとも一方の正確性が低いと考えられる。このように、第2対の高さデータの差分に関する値は、第2対の高さデータの正確性を示す評価値として利用することができる。したがって、上記の構成によれば、有効な第1の信頼度および有効な第2の信頼度を簡単な処理で適切に算出することができる。 For each of the plurality of parts of the height image, the height data of the first pair is more accurate as the difference between the height data is smaller, and the accuracy of at least one of the height data is larger as the difference between the height data is larger. Is considered to be low. In this way, the value regarding the difference between the height data of the first pair can be used as an evaluation value indicating the accuracy of the height data of the first pair. Similarly, for each of the plurality of portions of the height image, the second pair of height data has a higher accuracy as the difference between the height data is smaller, and at least one as the difference between the height data is larger. The accuracy of is considered to be low. Thus, the value related to the difference between the height data of the second pair can be used as an evaluation value indicating the accuracy of the height data of the second pair. Therefore, according to the above configuration, the effective first reliability and the effective second reliability can be appropriately calculated by a simple process.

(4)検査装置は、複数の照射部の各々に対応して生成されたパターン画像データに基づいて当該照射部についての高さ画像の複数の部分の高さデータが予め定められた許容条件を満たすか否かを判定する許容条件判定部をさらに備え、第1の中間高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第1対の高さデータがともに許容条件を満たす場合にそれらの高さデータの平均化し、第1対の高さデータのうち一方が許容条件を満たしかつ他方が許容条件を満たさない場合に一方の高さデータを選択し、第1対の高さデータのいずれもが許容条件を満たさない場合に当該部分の高さデータを無効とすることにより第1の中間高さデータを生成し、第2の中間高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第2対の高さデータがともに許容条件を満たす場合にそれらの高さデータの平均化し、第2対の高さデータのうち一方が許容条件を満たしかつ他方が許容条件を満たさない場合に一方の高さデータを選択し、第2対の高さデータのいずれもが許容条件を満たさない場合に当該部分の高さデータを無効とすることにより第2の中間高さデータを生成してもよい。 (4) The inspection device sets the permissible condition in which the height data of a plurality of portions of the height image of the irradiation unit is predetermined based on the pattern image data generated corresponding to each of the irradiation units. The first intermediate height data generation unit further includes a permissible condition determination unit that determines whether or not the conditions are satisfied, and the first pair of height data together satisfies the permissible condition for each of the plurality of portions of the height image. In such a case, the height data are averaged, and when one of the height data of the first pair satisfies the allowance condition and the other does not satisfy the allowance condition, one height data is selected and the height data of the first pair is selected. If none of the height data satisfies the allowance condition, the height data of the portion is invalidated to generate the first intermediate height data, and the second intermediate height data generation unit is configured to generate the height image. For each of the plurality of parts of the height data, if the height data of the second pair both satisfy the acceptance condition, the height data are averaged, and one of the height data of the second pair satisfies the acceptance condition and the other By selecting one height data when the permissible condition is not satisfied, and invalidating the height data of the relevant part when none of the height data of the second pair satisfies the permissible condition, the second intermediate data is obtained. Height data may be generated.

上記の構成によれば、第1対の高さデータがともに許容条件を満たす場合、第1の中間高さデータの生成時に第1対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が適切に打ち消される。また、第2対の高さデータがともに許容条件を満たす場合、第2の中間高さデータの生成時に第2対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が適切に打ち消される。一方、第1対の高さデータがともに許容条件を満たさない場合には、第1対の高さデータのうち許容条件を満たさない成分が第1の中間高さデータに含まれることが防止される。また、第2対の高さデータがともに許容条件を満たさない場合には、第2対の高さデータのうち許容条件を満たさない成分が第2の中間高さデータに含まれることが防止される。これらの結果、より高い正確性を有する合成高さデータが生成される。 According to the above configuration, when both the height data of the first pair satisfy the allowance condition, the error component included in each of the height data of the first pair is appropriately canceled when the height data of the first pair is generated. Be done. Further, when both the height data of the second pair satisfy the allowance condition, the error component included in each of the height data of the second pair is appropriately canceled when the second intermediate height data is generated. On the other hand, when both the height data of the first pair do not satisfy the allowance condition, it is prevented that the components of the height data of the first pair that do not meet the allowance condition are included in the first intermediate height data. It Further, when both the height data of the second pair do not satisfy the allowance condition, it is prevented that the components of the height data of the second pair that do not meet the allowance condition are included in the second intermediate height data. It These results produce synthetic height data with greater accuracy.

(5)第1の信頼度算出部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第1対の高さデータがともに許容条件を満たす場合にそれらの高さデータの差分に関する値を当該部分の第1の信頼度として算出し、第1対の高さデータのうち少なくとも一方が許容条件を満たさない場合に当該部分の信頼度が最も低いことを示す値を第1の信頼度として決定し、第2の信頼度算出部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第2対の高さデータがともに許容条件を満たす場合にそれらの高さデータの差分に関する値を当該部分の第2の信頼度として算出し、第2対の高さデータのうち少なくとも一方が許容条件を満たさない場合に当該部分の信頼度が最も低いことを示す値を第2の信頼度として決定してもよい。 (5) For each of the plurality of portions of the height image, the first reliability calculation unit determines a value relating to the difference between the height data when the height data of the first pair both satisfy the acceptance condition. As the first reliability of the first pair of height data, and if at least one of the height data of the first pair does not satisfy the permissible condition, a value indicating that the reliability of the part is the lowest is determined as the first reliability. , The second reliability calculation unit determines, for each of the plurality of portions of the height image, a value relating to the difference between the height data of the second pair when the height data of the second pair both satisfy the acceptance condition. Even if a value indicating that the reliability of the relevant portion is the lowest is determined as the second reliability when at least one of the height data of the second pair does not satisfy the allowance condition. Good.

この場合、許容条件を満たさない高さデータの成分が合成高さデータに含まれることが低減される。したがって、より高い正確性を有する合成高さデータを得ることができる。 In this case, it is possible to reduce inclusion of height data components that do not satisfy the allowance condition in the combined height data. Therefore, it is possible to obtain composite height data with higher accuracy.

(6)検査装置は、高さ画像の複数の部分の各々について、第1および第2の信頼度算出部によりそれぞれ算出された第1および第2の信頼度が予め定められた信頼度条件を満たすか否かを判定する信頼度条件判定部をさらに備え、合成高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第1および第2の信頼度が信頼度条件を満たす場合に第1および第2の中間高さデータの平均化処理を行い、第1および第2の信頼度が信頼度条件を満たさない場合に選択処理を行うことにより合成高さデータを生成し、信頼度条件は、互いに対応する第1および第2の信頼度の差分が予め定められた差分範囲内にあるかまたは互いに対応する第1および第2の信頼度がともに予め定められた基準信頼度よりも高いことであってもよい。 (6) The inspection device sets the reliability condition in which the first and second reliability calculated by the first and second reliability calculation units are predetermined for each of the plurality of portions of the height image. A reliability condition determining unit that determines whether or not the condition is satisfied, and the combined height data generating unit determines whether the first and second reliability conditions satisfy the reliability condition for each of a plurality of portions of the height image. The first and second intermediate height data are averaged, and the combined height data is generated by performing the selection processing when the first and second reliability do not satisfy the reliability condition. The degree condition is that the difference between the first and second reliability values corresponding to each other is within a predetermined difference range, or the first and second reliability values corresponding to each other are both determined from a predetermined reference reliability value. May be higher.

互いに対応する第1および第2の信頼度の差分が予め定められた差分範囲内にある場合、当該第1および第2の信頼度に対応する第1および第2の中間高さデータの正確性はほぼ等しいと考えられる。また、互いに対応する第1および第2の信頼度が予め定められた基準信頼度よりも高い場合、当該部分についての第1および第2の中間高さデータの正確性はいずれも高いと考えられる。したがって、第1および第2の信頼度が信頼度条件を満たす場合に第1および第2の中間高さデータが平均化されることにより、当該部分についての合成高さデータの正確性が向上する。 Accuracy of the first and second intermediate height data corresponding to the first and second reliability, when the difference between the first and second reliability corresponding to each other is within a predetermined difference range. Are considered to be approximately equal. Further, when the first and second reliability levels corresponding to each other are higher than a predetermined reference reliability level, it is considered that the accuracy of the first and second intermediate height data for the relevant part is high. .. Therefore, when the first and second reliability levels satisfy the reliability level, the first and second intermediate height data are averaged to improve the accuracy of the combined height data for the portion. ..

一方、互いに対応する第1および第2の信頼度が信頼度条件を満たさない場合には、当該第1および第2の信頼度に対応する第1および第2の中間高さデータのうち高い正確性を有する一方のデータが合成高さデータとして選択される。それにより、低い正確性を有する高さデータの成分が合成高さデータに含まれることが低減される。 On the other hand, when the first and second reliability levels corresponding to each other do not satisfy the reliability level condition, the high accuracy of the first and second intermediate height data corresponding to the first and second reliability levels is used. One data having the property is selected as the combined height data. This reduces the inclusion of height data components with low accuracy in the composite height data.

(7)合成高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第1および第2の信頼度に基づく第1および第2の中間高さデータの重み付け平均化処理を行うことにより合成高さデータを生成してもよい。 (7) The combined height data generation unit performs a weighted averaging process on the first and second intermediate height data based on the first and second reliability for each of the plurality of portions of the height image. The combined height data may be generated by.

この場合、第1および第2の信頼度に応じて第1および第2の中間高さデータが適切に合成される。それにより、合成高さデータの正確性が向上する。 In this case, the first and second intermediate height data are appropriately combined according to the first and second reliability. This improves the accuracy of the composite height data.

(8)第2の発明に係る検査装置は、測定対象物に構造化光を照射する一の照射部と、測定対象物から反射される構造化光を複数の方向において受光することにより測定対象物の画像を示す複数のパターン画像データをそれぞれ生成する複数の撮像部と、複数の撮像部の各々に対応して生成されたパターン画像データに基づいて、複数の撮像部についての測定対象物の高さ画像をそれぞれ示す複数の高さデータを生成するデータ生成部と、複数の撮像部についての複数の高さデータを合成することにより合成高さデータを生成する画像処理部とを備え、複数の撮像部は、第1の方向において一の照明部を挟んで対向するように配置される第1対の撮像部と、第1の方向に交差する第2の方向において一の照明部を挟んで対向するように配置される第2対の撮像部とを含み、画像処理部は、第1対の撮像部についてそれぞれ生成される第1対の高さデータを合成することにより第1の中間高さデータを生成する第1の中間高さデータ生成部と、高さ画像の複数の部分の各々について、生成された第1の中間高さデータの信頼度を第1の信頼度として算出する第1の信頼度算出部と、第2対の撮像部についてそれぞれ生成される第2対の高さデータを合成することにより第2の中間高さデータを生成する第2の中間高さデータ生成部と、高さ画像の複数の部分の各々について、生成された第2の中間高さデータの信頼度を第2の信頼度として算出する第2の信頼度算出部と、高さ画像の複数の部分の各々について、互いに対応する第1および第2の信頼度に基づいて、互いに対応する第1および第2の中間高さデータのうちいずれか一方を選択する選択処理または互いに対応する第1および第2の中間高さデータの重み付けを伴う重み付け処理を行うことにより合成高さデータを生成する合成高さデータ生成部とを含む。 (8) The inspection device according to the second aspect of the present invention includes an irradiation unit that irradiates the measurement target with structured light, and the structured light reflected from the measurement target in a plurality of directions to measure the measurement target. Based on the plurality of imaging units that respectively generate a plurality of pattern image data representing the image of the object and the pattern image data generated corresponding to each of the plurality of imaging units, A data generation unit that generates a plurality of height data each indicating a height image, and an image processing unit that generates a combined height data by combining a plurality of height data for a plurality of imaging units, Of the first imaging unit and the imaging unit of the first pair arranged so as to face each other with the one illumination unit sandwiched in the first direction, and the one illumination unit sandwiched in the second direction intersecting the first direction. And a second pair of image pickup units arranged so as to face each other, the image processing unit combines the first pair of height data generated for the first pair of image pickup units to obtain the first intermediate image data. A first intermediate height data generation unit that generates height data and the reliability of the generated first intermediate height data for each of the plurality of portions of the height image are calculated as the first reliability. Second intermediate height data generation for generating second intermediate height data by synthesizing the first reliability calculation unit and the second pair of height data generated for the second pair of imaging units, respectively. A second reliability calculation unit that calculates the reliability of the generated second intermediate height data as the second reliability for each of the plurality of height images, and the plurality of height images. Selection processing of selecting one of the first and second intermediate height data corresponding to each other based on the first and second reliability corresponding to each other, or the first corresponding to each other. And a combined height data generation unit that generates combined height data by performing weighting processing involving weighting of the second intermediate height data.

その検査装置においては、測定対象物に向けて構造化光が一の照射部により照射され、測定対象物により反射される各構造化光が複数の方向において複数の撮像部により受光される。それにより、複数の撮像部についての測定対象物の複数の高さデータが生成される。各撮像部について生成された高さデータには、構造化光の照射または受光の方向と測定対象物の形状および表面状態等とに起因する誤差成分が含まれる。 In the inspection device, the structured light is emitted toward the measurement target by one irradiation unit, and the structured light reflected by the measurement target is received by the plurality of imaging units in the plurality of directions. As a result, a plurality of height data of the measuring object for the plurality of imaging units are generated. The height data generated for each imaging unit includes an error component due to the direction of irradiation or reception of structured light and the shape and surface state of the measurement target.

複数の高さデータのうち第1対の高さデータが合成され、第1の中間高さデータが生成される。第1対の撮像部は、定対象物から互いに逆方向に反射される構造化光をそれぞれ受光する。それにより、第1の中間高さデータの生成時には、第1対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が互いに打ち消される。そのため、第1の中間高さデータは、各撮像部について生成された高さデータよりも高い正確性を有する。また、高さ画像の複数の部分の各々について第1の中間高さデータの信頼度が第1の信頼度として算出される。第1の信頼度は、第1対の高さデータに基づいて算出することができる。それにより、第1対の撮像部のうちいずれか一方について生成される高さデータのみを用いて信頼度を算出する場合に比べて、より有効な第1の信頼度を算出することができる。 The first pair of height data among the plurality of height data is combined to generate the first intermediate height data. The first pair of imaging units respectively receive the structured lights reflected in the opposite directions from the target object. As a result, when the first intermediate height data is generated, the error components included in each of the first pair of height data cancel each other out. Therefore, the first intermediate height data has higher accuracy than the height data generated for each imaging unit. Further, the reliability of the first intermediate height data for each of the plurality of portions of the height image is calculated as the first reliability. The first reliability can be calculated based on the first pair of height data. As a result, a more effective first reliability can be calculated as compared with the case where the reliability is calculated using only height data generated for one of the first pair of imaging units.

複数の高さデータのうち第2対の高さデータが合成され、第2の中間高さデータが生成される。第2対の撮像部は、測定対象物から互いに逆方向に反射される構造化光をそれぞれ受光する。それにより、第2の中間高さデータの生成時には、第2対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が互いに打ち消される。そのため、第2の中間高さデータは、各撮像部について生成された高さデータよりも高い正確性を有する。また、高さ画像の複数の部分の各々について第2の中間高さデータの信頼度が第2の信頼度として算出される。第2の信頼度は、第2対の高さデータに基づいて算出することができる。それにより、第2対の撮像部のうちいずれか一方について生成される高さデータのみを用いて信頼度を算出する場合に比べて、より有効な第2の信頼度を得ることができる。 A second pair of height data among the plurality of height data is combined to generate second intermediate height data. The second pair of imaging units respectively receive the structured lights reflected in opposite directions from the measurement target. As a result, when the second intermediate height data is generated, the error components included in each of the second pair of height data are canceled by each other. Therefore, the second intermediate height data has higher accuracy than the height data generated for each imaging unit. Further, the reliability of the second intermediate height data for each of the plurality of portions of the height image is calculated as the second reliability. The second reliability can be calculated based on the height data of the second pair. As a result, a more effective second reliability can be obtained as compared with the case where the reliability is calculated using only height data generated for one of the second pair of imaging units.

高さ画像の複数の部分の各々について、有効に算出された互いに対応する第1および第2の信頼度に基づいて、互いに対応する第1および第2の中間高さデータの選択処理または重み付け処理が行われる。これにより、高さ画像の複数の部分の各々について高い正確性を有する第1および第2の中間高さデータが適切に合成され、合成高さデータが生成される。その結果、生成された合成高さデータを用いることにより、測定対象物の高さについて検査の正確性を向上させることが可能になる。 For each of the plurality of portions of the height image, the selection processing or the weighting processing of the first and second intermediate height data corresponding to each other is performed based on the first and second reliability corresponding to each other that are effectively calculated. Is done. Thereby, the first and second intermediate height data having high accuracy for each of the plurality of portions of the height image are appropriately combined to generate the combined height data. As a result, by using the generated combined height data, it is possible to improve the accuracy of the inspection regarding the height of the measuring object.

本発明によれば、測定対象物の高さについて検査の正確性が向上する。 According to the present invention, the accuracy of the inspection of the height of the measuring object is improved.

第1の実施の形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the inspection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the inspection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図1の各照明部の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of each illumination part of FIG. 三角測距方式の原理を説明するための図である。It is a figure for explaining the principle of the triangulation method. 図1の検査装置により実行される検査処理の一例を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing an example of an inspection process executed by the inspection device of FIG. 1. 測定対象物の検査時における図2の複数の照明部および撮像部と測定対象物との位置関係を示す模式的斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view showing a positional relationship between a plurality of illumination units and imaging units in FIG. 2 and a measurement target when inspecting the measurement target. (a)は図6の一の照明部から測定対象物に構造化光が照射される状態を示す側面図であり、(b)は(a)の構造化光の照射により取得される高さ画像を示す図である。FIG. 7A is a side view showing a state in which structured light is irradiated onto the measurement object from the one illumination unit in FIG. 6, and FIG. 6B is a height obtained by the structured light irradiation in FIG. It is a figure which shows an image. (a)は図6の他の照明部から測定対象物に構造化光が照射される状態を示す側面図であり、(b)は(a)の構造化光の照射により取得される高さ画像を示す図である。FIG. 7A is a side view showing a state in which structured light is irradiated onto the measurement object from the other illuminating unit in FIG. 6, and FIG. 6B is a height obtained by the structured light irradiation in FIG. It is a figure which shows an image. 第1の実施の形態に係る演算部の詳細な構成を説明するためのブロック図である。FIG. 3 is a block diagram for explaining a detailed configuration of an arithmetic unit according to the first embodiment. 第1の実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。6 is a flowchart of a combining process according to the first embodiment. 第2の実施の形態に係る演算部の詳細な構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for explaining a detailed configuration of a calculation unit according to the second embodiment. 第2の実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。9 is a flowchart of a combining process according to the second embodiment. 第3の実施の形態に係る演算部の詳細な構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for explaining a detailed configuration of a calculation unit according to the third embodiment. 第3の実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。9 is a flowchart of a combining process according to the third embodiment. 第4の実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。It is a flow chart of composition processing concerning a 4th embodiment. 他の実施の形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the inspection apparatus which concerns on other embodiment.

以下、本発明の実施の形態に係る検査装置について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an inspection device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

[1]第1の実施の形態
(1)検査装置の構成
図1および図2は、第1の実施の形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。図1および図2に示すように、検査装置300は、ヘッド部100、コントローラ部200、操作部310および表示部320を備える。コントローラ部200は、プログラマブルロジックコントローラ等の外部機器400に接続される。
[1] First Embodiment (1) Configuration of Inspection Apparatus FIGS. 1 and 2 are block diagrams showing the configuration of an inspection apparatus according to the first embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the inspection device 300 includes a head unit 100, a controller unit 200, an operation unit 310, and a display unit 320. The controller unit 200 is connected to an external device 400 such as a programmable logic controller.

図1に太い矢印で示すように、複数の測定対象物Sが、ヘッド部100の下方の空間を通過するようにベルトコンベア301により順次搬送される。各測定対象物Sがヘッド部100の下方の空間を通過する際には、当該測定対象物Sがヘッド部100の下方の所定の位置で一時的に静止するように、ベルトコンベア301が一定時間停止する。 As indicated by thick arrows in FIG. 1, a plurality of measurement objects S are sequentially conveyed by the belt conveyor 301 so as to pass through the space below the head unit 100. When each measurement object S passes through the space below the head unit 100, the belt conveyor 301 is kept for a certain time so that the measurement object S temporarily stops at a predetermined position below the head unit 100. Stop.

ヘッド部100は、例えば投受光一体の撮像デバイスであり、複数の照明部110、撮像部120および演算部130を含む。なお、図2においては、演算部130の図示が省略されている。本実施の形態においては、4個の照明部110が90度間隔で撮像部120を取り囲むように設けられている。 The head unit 100 is, for example, an image pickup device integrated with light projection and reception, and includes a plurality of illumination units 110, an image pickup unit 120, and a calculation unit 130. Note that the illustration of the calculation unit 130 is omitted in FIG. 2. In this embodiment, four illumination units 110 are provided so as to surround the imaging unit 120 at intervals of 90 degrees.

各照明部110は、任意のパターンを有する赤色、青色、緑色または白色の光を斜め上方から測定対象物Sに位相シフトさせつつ照射可能に構成される。また、各照明部110は、パターンを有しない赤色、青色、緑色または白色の一様な光を斜め上方から測定対象物Sに照射可能に構成される。以下、任意のパターンを有する光を構造化光と呼び、一様な光を一様光と呼ぶ。 Each illuminating section 110 is configured to be capable of irradiating red, blue, green or white light having an arbitrary pattern while obliquely shifting the measurement target S from the upper side. In addition, each illumination unit 110 is configured to be capable of irradiating the measurement object S with uniform light of red, blue, green, or white having no pattern from diagonally above. Hereinafter, light having an arbitrary pattern is referred to as structured light, and uniform light is referred to as uniform light.

また、4個の照明部110を区別する場合は、4個の照明部110をそれぞれ照明部110A,110B,110C,110Dと呼ぶ。照明部110Aと照明部110Bとは撮像部120を挟んで対向する。また、照明部110Cと照明部110Dとは撮像部120を挟んで対向する。照明部110の構成については後述する。 Further, when distinguishing the four illumination units 110, the four illumination units 110 are referred to as illumination units 110A, 110B, 110C, and 110D, respectively. The illuminating section 110A and the illuminating section 110B face each other with the image capturing section 120 interposed therebetween. The illumination unit 110C and the illumination unit 110D are opposed to each other with the imaging unit 120 interposed therebetween. The configuration of the illumination unit 110 will be described later.

撮像部120は、図1に示すように、撮像素子121および受光レンズ122,123を含む。受光レンズ122,123のうち少なくとも受光レンズ122は、テレセントリックレンズである。測定対象物Sにより上方に反射された構造化光は、撮像部120の受光レンズ122,123により集光および結像された後、撮像素子121により受光される。撮像素子121は、例えばモノクロCCD(電荷結合素子)であり、各画素から受光量に対応するアナログの電気信号を出力することにより画像データを生成する。撮像素子121は、CMOS(相補性金属酸化膜半導体)イメージセンサ等の他の撮像素子であってもよい。 The imaging unit 120 includes an imaging element 121 and light receiving lenses 122 and 123 as shown in FIG. At least the light receiving lens 122 of the light receiving lenses 122 and 123 is a telecentric lens. The structured light reflected upward by the measuring object S is collected and imaged by the light receiving lenses 122 and 123 of the image pickup unit 120, and then received by the image pickup device 121. The image sensor 121 is, for example, a monochrome CCD (charge coupled device), and generates image data by outputting an analog electric signal corresponding to the amount of light received from each pixel. The image pickup device 121 may be another image pickup device such as a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) image sensor.

以下の説明では、構造化光が測定対象物Sに照射された状態で撮像部120により生成される測定対象物Sの画像を示す画像データをパターン画像データと呼ぶ。これに対し、一様光が測定対象物Sに照射された状態で撮像部120により生成される測定対象物Sの画像を示す画像データをテクスチャ画像データと呼ぶ。 In the following description, the image data indicating the image of the measurement target S generated by the imaging unit 120 in the state where the structured light is irradiated on the measurement target S is referred to as pattern image data. On the other hand, the image data indicating the image of the measurement target S generated by the imaging unit 120 in the state where the uniform light is irradiated on the measurement target S is referred to as texture image data.

演算部130は、例えばFPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)により実現され、撮像処理部131、演算処理部132、画像処理部133、記憶部134および出力処理部135を含む。本実施の形態においては、演算部130はFPGAにより実現されるが、本発明はこれに限定されない。演算部130は、CPU(中央演算処理装置)およびRAM(ランダムアクセスメモリ)により実現されてもよいし、マイクロコンピュータにより実現されてもよい。 The arithmetic unit 130 is realized by, for example, an FPGA (field programmable gate array), and includes an imaging processing unit 131, an arithmetic processing unit 132, an image processing unit 133, a storage unit 134, and an output processing unit 135. In the present embodiment, arithmetic unit 130 is realized by an FPGA, but the present invention is not limited to this. The arithmetic unit 130 may be realized by a CPU (central processing unit) and RAM (random access memory), or may be realized by a microcomputer.

撮像処理部131は、4個の照明部110および撮像部120の動作を制御する。演算処理部132は、4個の照明部110の各々について、複数のパターン画像データに基づいて測定対象物Sの高さ画像を示す高さデータを生成する。 The imaging processing unit 131 controls the operations of the four illumination units 110 and the imaging unit 120. The arithmetic processing unit 132 generates height data indicating a height image of the measuring object S for each of the four illumination units 110 based on the plurality of pattern image data.

画像処理部133は、演算処理部132により複数の照明部110にそれぞれ対応して生成された複数の高さデータを合成することにより、合成高さデータを生成する。また、画像処理部133は、複数の照明部110にそれぞれ対応して撮像部120により生成された複数のテクスチャ画像データを合成することにより、合成テクスチャ画像データを生成する。画像処理部133の詳細については後述する。 The image processing unit 133 generates combined height data by combining the plurality of height data generated by the arithmetic processing unit 132 so as to correspond to the plurality of illumination units 110, respectively. Further, the image processing unit 133 generates combined texture image data by combining the plurality of texture image data generated by the imaging unit 120 corresponding to each of the plurality of illumination units 110. Details of the image processing unit 133 will be described later.

記憶部134は、演算部130における作業領域として用いられるとともに、撮像部120、演算処理部132および画像処理部133により生成されたパターン画像データ、高さデータ、合成高さデータ、テクスチャ画像データおよび合成テクスチャ画像データを一時的に記憶する。出力処理部135は、記憶部134に記憶された合成高さデータまたは合成テクスチャ画像データを出力する。 The storage unit 134 is used as a work area in the calculation unit 130, and also includes pattern image data, height data, combined height data, texture image data generated by the imaging unit 120, the calculation processing unit 132, and the image processing unit 133. The synthetic texture image data is temporarily stored. The output processing unit 135 outputs the combined height data or the combined texture image data stored in the storage unit 134.

コントローラ部200は、ヘッド制御部210、画像メモリ220および検査部230を含む。ヘッド制御部210は、外部機器400により与えられる指令に基づいて、ヘッド部100の動作を制御する。画像メモリ220は、演算部130により出力された合成高さデータまたは合成テクスチャ画像データを記憶する。 The controller unit 200 includes a head control unit 210, an image memory 220, and an inspection unit 230. The head control unit 210 controls the operation of the head unit 100 based on a command given by the external device 400. The image memory 220 stores the combined height data or the combined texture image data output by the calculation unit 130.

検査部230は、使用者により指定された検査内容に基づいて、画像メモリ220に記憶された合成高さデータまたは合成テクスチャ画像データに基づいてエッジ検出または寸法計測等の処理を実行する。また、検査部230は、計測値を所定のしきい値と比較することにより、測定対象物Sの良否を判定し、判定結果を外部機器400に与える。 The inspection unit 230 executes processing such as edge detection or dimension measurement based on the combined height data or the combined texture image data stored in the image memory 220 based on the inspection content designated by the user. In addition, the inspection unit 230 determines the quality of the measurement target S by comparing the measured value with a predetermined threshold value, and gives the determination result to the external device 400.

コントローラ部200には、操作部310および表示部320が接続される。操作部310は、キーボード、ポインティングデバイスまたは専用のコンソールを含む。ポインティングデバイスとしては、マウスまたはジョイスティック等が用いられる。使用者は、操作部310を操作することにより、コントローラ部200に所望の検査内容を指定することができる。 An operation unit 310 and a display unit 320 are connected to the controller unit 200. The operation unit 310 includes a keyboard, a pointing device, or a dedicated console. A mouse, a joystick, or the like is used as the pointing device. By operating the operation unit 310, the user can specify desired inspection contents in the controller unit 200.

表示部320は、例えばLCD(液晶ディスプレイ)パネルまたは有機EL(エレクトロルミネッセンス)パネルにより構成される。表示部320は、画像メモリ220に記憶された合成高さデータに基づく高さ画像等を表示する。また、表示部320は、検査部230による測定対象物Sの判定結果を表示する。 The display unit 320 is composed of, for example, an LCD (liquid crystal display) panel or an organic EL (electroluminescence) panel. The display unit 320 displays a height image based on the combined height data stored in the image memory 220. The display unit 320 also displays the determination result of the measurement target S by the inspection unit 230.

図3は、図1の各照明部110の構成の一例を示す図である。図3に示すように、各照明部110は、光源111,112,113、ダイクロイックミラー114,115、照明レンズ116、ミラー117、パターン生成部118および投光レンズ119を含む。光源111,112,113は、例えばLED(発光ダイオード)であり、緑色光、青色光および赤色光をそれぞれ出射する。各光源111〜113はLED以外の他の光源であってもよい。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of each illumination unit 110 in FIG. As shown in FIG. 3, each illumination unit 110 includes light sources 111, 112 and 113, dichroic mirrors 114 and 115, an illumination lens 116, a mirror 117, a pattern generation unit 118 and a light projecting lens 119. The light sources 111, 112, and 113 are, for example, LEDs (light emitting diodes), and emit green light, blue light, and red light, respectively. Each of the light sources 111 to 113 may be a light source other than the LED.

ダイクロイックミラー114は、光源111により出射された緑色光と光源112により出射された青色光とを重ね合わせ可能に配置される。ダイクロイックミラー115は、ダイクロイックミラー114により重ね合わされた光と光源113により出射された赤色光とを重ね合わせ可能に配置される。これにより、光源111〜113によりそれぞれ出射された光が共通の光路上で重ね合わされ、白色光が生成可能となる。 The dichroic mirror 114 is arranged so that the green light emitted by the light source 111 and the blue light emitted by the light source 112 can be superimposed on each other. The dichroic mirror 115 is arranged so that the light superposed by the dichroic mirror 114 and the red light emitted by the light source 113 can be superposed on each other. Thereby, the lights emitted from the light sources 111 to 113 are superposed on the common optical path, and white light can be generated.

照明レンズ116は、ダイクロイックミラー115を通過または反射した光を集光する。ミラー117は、照明レンズ116により集光された光をパターン生成部118に反射する。パターン生成部118は、例えばDMD(デジタルマイクロミラーデバイス)であり、入射した光に任意のパターンを付与する。パターン生成部118は、LCDまたはLCOS(反射型液晶素子)であってもよい。投光レンズ119は、パターン生成部118の光生成面からの光を拡大しつつ図1の測定対象物Sに照射する。なお、投光レンズ119は、パターン生成部118からの光を平行化して測定対象物Sに照射可能に構成されてもよい。 The illumination lens 116 collects the light that has passed through or reflected the dichroic mirror 115. The mirror 117 reflects the light condensed by the illumination lens 116 to the pattern generation unit 118. The pattern generation unit 118 is, for example, a DMD (digital micromirror device), and imparts an arbitrary pattern to incident light. The pattern generation unit 118 may be an LCD or an LCOS (reflection type liquid crystal element). The light projecting lens 119 expands the light from the light generation surface of the pattern generation unit 118 and irradiates the measurement target S of FIG. 1 with the light. The light projecting lens 119 may be configured to collimate the light from the pattern generation unit 118 and irradiate the measurement target S.

図1の撮像処理部131は、光源111〜113による光の出射を制御するとともに、パターン生成部118により光に付与されるパターンを制御する。これにより、赤色、青色、緑色または白色の構造化光と赤色、青色、緑色または白色の一様光とを選択的に照明部110から出射することが可能となる。なお、本実施の形態では、白色の構造化光または一様光が、各照明部110から測定対象物Sに選択的に照射される。 The imaging processing unit 131 in FIG. 1 controls the emission of light by the light sources 111 to 113, and controls the pattern given to the light by the pattern generation unit 118. Accordingly, the structured light of red, blue, green or white and the uniform light of red, blue, green or white can be selectively emitted from the illumination unit 110. In addition, in this Embodiment, the structured light or uniform light of white is selectively irradiated to the measuring object S from each illuminating part 110.

(2)高さデータの生成
検査装置300においては、ヘッド部100に固有の三次元座標系(以下、装置座標系と呼ぶ。)が定義される。本例の装置座標系は、原点と互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸とを含む。以下の説明では、装置座標系のX軸に平行な方向をX方向と呼び、Y軸に平行な方向をY方向と呼び、Z軸に平行な方向をZ方向と呼ぶ。X方向およびY方向は、ベルトコンベア301の上面(以下、基準面と呼ぶ。)に平行な面内で互いに直交する。Z方向は、基準面に対して直交する。
(2) Generation of Height Data In the inspection device 300, a three-dimensional coordinate system unique to the head unit 100 (hereinafter, referred to as a device coordinate system) is defined. The apparatus coordinate system of this example includes an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to the origin. In the following description, the direction parallel to the X axis of the device coordinate system is called the X direction, the direction parallel to the Y axis is called the Y direction, and the direction parallel to the Z axis is called the Z direction. The X direction and the Y direction are orthogonal to each other in a plane parallel to the upper surface of the belt conveyor 301 (hereinafter referred to as a reference plane). The Z direction is orthogonal to the reference plane.

ヘッド部100においては、三角測距方式により測定対象物Sの高さ画像を示す高さデータが生成される。図4は、三角測距方式の原理を説明するための図である。図4には、X方向、Y方向およびZ方向がそれぞれ矢印で示される。図4に示すように、照明部110から出射される光の光軸と撮像部120に入射する光の光軸との間の角度αが予め設定される。角度αは、0度よりも大きく90度よりも小さい。 In the head unit 100, height data indicating a height image of the measuring object S is generated by the triangulation method. FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of the triangulation method. In FIG. 4, the X direction, the Y direction, and the Z direction are indicated by arrows. As shown in FIG. 4, an angle α between the optical axis of light emitted from the illumination unit 110 and the optical axis of light incident on the imaging unit 120 is set in advance. The angle α is larger than 0 degrees and smaller than 90 degrees.

ヘッド部100の下方に測定対象物Sが存在しない場合、照明部110から出射される光は、基準面Rの点Oにより反射され、撮像部120に入射する。一方、ヘッド部100の下方に測定対象物Sが存在する場合、照明部110から出射される光は、測定対象物Sの表面の点Aにより反射され、撮像部120に入射する。これにより、測定対象物Sが撮像され、測定対象物Sの画像を示す画像データが生成される。 When the measurement target S does not exist below the head unit 100, the light emitted from the illumination unit 110 is reflected by the point O on the reference plane R and enters the imaging unit 120. On the other hand, when the measurement target S is present below the head unit 100, the light emitted from the illumination unit 110 is reflected by the point A on the surface of the measurement target S and enters the imaging unit 120. As a result, the measurement target S is imaged, and image data indicating an image of the measurement target S is generated.

点Oと点Aとの間のX方向における距離をdとすると、基準面Rに対する測定対象物Sの点Aの高さhは、h=d÷tan(α)により与えられる。演算部130は、撮像部120により生成される画像データに基づいて、距離dを算出する。また、演算部130は、算出された距離dに基づいて、測定対象物Sの表面の点Aの高さhを算出する。測定対象物Sの表面の全ての点の高さを算出することにより、光が照射された全ての点について装置座標系で表される座標を特定することができる。それにより、測定対象物Sの高さデータが生成される。 When the distance between the point O and the point A in the X direction is d, the height h of the point A of the measuring object S with respect to the reference plane R is given by h=d÷tan(α). The calculation unit 130 calculates the distance d based on the image data generated by the imaging unit 120. In addition, the calculation unit 130 calculates the height h of the point A on the surface of the measuring object S based on the calculated distance d. By calculating the heights of all the points on the surface of the measuring object S, the coordinates represented by the device coordinate system can be specified for all the points irradiated with light. Thereby, height data of the measuring object S is generated.

測定対象物Sの表面の全ての点に光を照射するために、各照明部110から種々の構造化光が出射される。本実施の形態においては、Y方向に平行でかつX方向に並ぶような直線状の断面を有する縞状の構造化光(以下、縞状光と呼ぶ。)が、その空間位相が変化されつつ各照明部110から複数回出射される。また、Y方向に平行な直線状の断面を有しかつ明部分と暗部分とがX方向に並ぶコード状の構造化光(以下、コード状光と呼ぶ。)が、その明部分および暗部分がグレイコード状に変化されつつ各照明部110から複数回出射される。 In order to irradiate all points on the surface of the measuring object S with light, various structured lights are emitted from the respective illumination units 110. In the present embodiment, the striped structured light (hereinafter referred to as striped light) having a linear cross section that is parallel to the Y direction and aligned in the X direction has its spatial phase changed. The light is emitted from each illumination unit 110 multiple times. Further, the coded structured light (hereinafter, referred to as coded light) having a linear cross section parallel to the Y direction and having the bright portion and the dark portion aligned in the X direction is the bright portion and the dark portion. While being changed into a gray code, the light is emitted from each illuminating unit 110 a plurality of times.

(3)検査処理の基本的なフロー
図5は、図1の検査装置300により実行される検査処理の一例を示すフローチャートである。本例の検査処理においては、合成高さデータおよび合成テクスチャ画像データがこの順で生成される。図5に示すように、まず撮像処理部131は、照明部110A〜110Dのうち、いずれか1つの照明部110を選択する(ステップS11)。次に、撮像処理部131は、所定のパターンを有する白色の構造化光を出射するように、ステップS11または後述するステップS19で選択された照明部110を制御する(ステップS12)。
(3) Basic Flow of Inspection Process FIG. 5 is a flowchart showing an example of the inspection process executed by the inspection device 300 of FIG. In the inspection process of this example, the combined height data and the combined texture image data are generated in this order. As illustrated in FIG. 5, the imaging processing unit 131 first selects any one of the illumination units 110A to 110D (step S11). Next, the imaging processing unit 131 controls the illumination unit 110 selected in step S11 or step S19 described below so as to emit white structured light having a predetermined pattern (step S12).

また、撮像処理部131は、ステップS12における構造化光の出射と同期して測定対象物Sを撮像するように撮像部120を制御する(ステップS13)。これにより、測定対象物Sのパターン画像データが撮像部120により生成される。その後、撮像処理部131は、ステップS13で生成されたパターン画像データを記憶部134に記憶させる(ステップS14)。続いて、撮像処理部131は、所定の回数撮像が実行されたか否かを判定する(ステップS15)。 In addition, the imaging processing unit 131 controls the imaging unit 120 so as to image the measurement target S in synchronization with the emission of the structured light in step S12 (step S13). As a result, the pattern image data of the measuring object S is generated by the image capturing unit 120. After that, the imaging processing unit 131 stores the pattern image data generated in step S13 in the storage unit 134 (step S14). Subsequently, the imaging processing unit 131 determines whether or not imaging has been performed a predetermined number of times (step S15).

ステップS15で、所定の回数撮像が実行されていない場合、撮像処理部131は、構造化光のパターンを変更するように図3のパターン生成部118を制御し(ステップS16)、ステップS12に戻る。所定の回数撮像が実行されるまで、ステップS12〜S16が繰り返される。これにより、パターンが変化されつつ縞状光およびコード状光が測定対象物Sに順次照射されたときの複数のパターン画像データが記憶部134に記憶される。なお、縞状光とコード状光とは、いずれが先に出射されてもよい。 In step S15, when the imaging has not been executed a predetermined number of times, the imaging processing unit 131 controls the pattern generation unit 118 of FIG. 3 to change the pattern of structured light (step S16), and returns to step S12. .. Steps S12 to S16 are repeated until imaging is performed a predetermined number of times. Thereby, a plurality of pattern image data when the measurement object S is sequentially irradiated with the striped light and the coded light while the pattern is changed is stored in the storage unit 134. Either the striped light or the coded light may be emitted first.

ステップS15で、所定の回数撮像が実行された場合、演算処理部132は、記憶部134に記憶された複数のパターン画像データについて演算を行うことにより、高さデータを生成する(ステップS17)。次に、演算処理部132は、複数の照明部110にそれぞれ対応する所定数(本例では4個)の高さデータが生成されたか否かを判定する(ステップS18)。所定数の高さデータが生成されていない場合、撮像処理部131は、他の照明部110を選択し(ステップS19)、ステップS12に戻る。所定数の高さデータが生成されるまで、ステップS12〜S19が繰り返される。 When the imaging is performed a predetermined number of times in step S15, the arithmetic processing unit 132 generates height data by performing an arithmetic operation on the plurality of pattern image data stored in the storage unit 134 (step S17). Next, the arithmetic processing unit 132 determines whether or not a predetermined number (four in this example) of height data corresponding to each of the plurality of illumination units 110 has been generated (step S18). When the predetermined number of height data has not been generated, the imaging processing unit 131 selects another illumination unit 110 (step S19) and returns to step S12. Steps S12 to S19 are repeated until a predetermined number of height data are generated.

ステップS18で、所定数の高さデータが生成された場合、画像処理部133は、生成された所定数の高さデータを合成する合成処理を行う(ステップS20)。これにより、合成高さデータが生成される。合成処理の詳細については後述する。また、出力処理部135は、ステップS20で生成された合成高さデータをコントローラ部200に出力する(ステップS21)。これにより、コントローラ部200の画像メモリ220に合成高さデータが蓄積される。 When a predetermined number of height data are generated in step S18, the image processing unit 133 performs a combining process of combining the generated predetermined number of height data (step S20). As a result, combined height data is generated. Details of the combining process will be described later. Further, the output processing unit 135 outputs the combined height data generated in step S20 to the controller unit 200 (step S21). As a result, the combined height data is stored in the image memory 220 of the controller unit 200.

続いて、ヘッド部100においてテクスチャ生成処理が実行される(ステップS22)。テクスチャ生成処理においては、撮像処理部131は、白色の一様光が順次出射されるように複数の照明部110を制御する。また、撮像処理部131は、各一様光の出射と同期して測定対象物Sを撮像するように撮像部120を制御する。それにより、複数の照明部110にそれぞれ対応する複数のテクスチャ画像データが生成される。さらに、画像処理部133は、生成された複数のテクスチャ画像データを合成する。それにより、合成テクスチャ画像データが生成される。また、出力処理部135は、生成された合成テクスチャ画像データをコントローラ部200に出力する。これにより、コントローラ部200の画像メモリ220に合成テクスチャ画像データが蓄積される。 Subsequently, texture generation processing is executed in the head unit 100 (step S22). In the texture generation process, the imaging processing unit 131 controls the plurality of illumination units 110 so that uniform white light is sequentially emitted. Further, the image capturing processing unit 131 controls the image capturing unit 120 to capture an image of the measurement target S in synchronization with the emission of each uniform light. As a result, a plurality of texture image data corresponding to the plurality of illumination units 110 are generated. Further, the image processing unit 133 synthesizes the plurality of generated texture image data. Thereby, synthetic texture image data is generated. Further, the output processing unit 135 outputs the generated synthetic texture image data to the controller unit 200. As a result, the composite texture image data is stored in the image memory 220 of the controller unit 200.

その後、コントローラ部200において判定処理が実行される(ステップS23)。判定処理においては、検査部230は、画像メモリ220に蓄積された合成高さデータまたは合成テクスチャ画像データと画像メモリ220に予め設定された各種しきい値とに基づいて測定対象物Sの良否を判定(検査)する。なお、検査部230は、ステップS23における判定結果を表示部320に表示してもよいし、外部機器400に与えてもよい。 After that, the determination process is executed in the controller unit 200 (step S23). In the determination process, the inspection unit 230 determines the quality of the measuring object S based on the combined height data or the combined texture image data accumulated in the image memory 220 and various threshold values set in advance in the image memory 220. Make a judgment (inspection). In addition, the inspection unit 230 may display the determination result in step S23 on the display unit 320 or may provide the determination result to the external device 400.

上記のステップS11〜S21までの一連の処理とステップS22のテクスチャ生成処理とは、いずれが先に実行されてもよいし、部分的に並列して実行されてもよい。 Any one of the series of processes of steps S11 to S21 and the texture generation process of step S22 may be executed first, or may be partially executed in parallel.

(4)高さデータの正確性
本実施の形態においては、測定対象物Sの複数の部分の各々について、ある基準面に対する当該部分の真の高さに対する当該部分に対応する高さデータの値(高さ)の一致度を高さデータの正確性と呼ぶ。真の高さに対して高さデータの値が一致しているかほぼ一致している場合に、高さデータの正確性は高いとされる。一方、真の高さに対して高さデータの値が大きく外れている場合に、高さデータの正確性は低いとされる。
(4) Accuracy of Height Data In the present embodiment, for each of the plurality of portions of the measurement object S, the value of height data corresponding to the true height of the portion with respect to a reference plane, corresponding to the portion. The degree of coincidence of (height) is called the accuracy of height data. The accuracy of height data is considered to be high when the height data values match or almost match the true height. On the other hand, when the value of the height data deviates greatly from the true height, the accuracy of the height data is considered to be low.

図6は、測定対象物Sの検査時における図2の複数の照明部110および撮像部120と測定対象物Sとの位置関係を示す模式的斜視図である。図6では、複数の照明部110と撮像部120との位置関係の把握を容易にするために、図2の4個の照明部110A,110B,110C,110Dおよび撮像部120が丸印で示される。また、撮像部120を通ってX方向およびY方向にそれぞれ平行に延びる2本の直線が一点鎖線で示される。 FIG. 6 is a schematic perspective view showing the positional relationship between the measurement target S and the plurality of illumination units 110 and imaging units 120 of FIG. 2 when the measurement target S is inspected. In FIG. 6, the four illumination units 110A, 110B, 110C, 110D and the imaging unit 120 of FIG. 2 are indicated by circles in order to facilitate understanding of the positional relationship between the plurality of illumination units 110 and the imaging unit 120. Be done. Further, two straight lines extending in parallel with each other in the X direction and the Y direction through the image capturing unit 120 are indicated by alternate long and short dash lines.

図6の例では、撮像部120は、撮像視野が下方に向くようにかつ撮像部120の光学系(図1の受光レンズ122,123)の光軸がZ方向に平行となるようにベルトコンベア301の上方に配置される。一方、照明部110A,110Bは、Z方向における撮像部120と同じかまたはほぼ同じ高さ位置で、X方向において撮像部120を挟むように対称に配置される。また、照明部110C,110Dは、Z方向における撮像部120と同じかまたはほぼ同じ高さ位置で、Y方向において撮像部120を挟むように対称に配置される。 In the example of FIG. 6, the image pickup unit 120 is a belt conveyor such that the image pickup field faces downward and the optical axes of the optical systems (the light receiving lenses 122 and 123 of FIG. 1) of the image pickup unit 120 are parallel to the Z direction. It is arranged above 301. On the other hand, the illumination units 110A and 110B are arranged at the same or substantially the same height position as the image capturing unit 120 in the Z direction and symmetrically so as to sandwich the image capturing unit 120 in the X direction. Further, the illumination units 110C and 110D are arranged at the same or almost the same height position as the image capturing unit 120 in the Z direction and symmetrically so as to sandwich the image capturing unit 120 in the Y direction.

測定対象物Sの検査時には、例えば測定対象物Sの中心が撮像部120の光学系の光軸上に位置する状態でベルトコンベア301が一時停止する。また、上記の検査処理におけるステップS11〜S19の処理により、図6に太い実線の矢印で示すように、各照明部110A,110B,110C,110Dから測定対象物Sに一連の構造化光が順次照射される。このとき、図6に太い二点鎖線の矢印で示すように、測定対象物Sから反射されて上方に進行する各構造化光が、撮像部120の図1の撮像素子121により受光される。それにより、照明部ごとに一連の構造化光に対応する一連のパターン画像データが生成される。 When inspecting the measuring object S, the belt conveyor 301 is temporarily stopped, for example, in a state where the center of the measuring object S is located on the optical axis of the optical system of the imaging unit 120. Further, as a result of the processing of steps S11 to S19 in the above-described inspection processing, a series of structured light is sequentially provided from the illumination units 110A, 110B, 110C, 110D to the measurement target S as shown by the thick solid arrows in FIG. Is irradiated. At this time, as indicated by the thick double-dashed line arrow in FIG. 6, each structured light reflected from the measuring object S and traveling upward is received by the image pickup device 121 of the image pickup unit 120 in FIG. 1. Thereby, a series of pattern image data corresponding to a series of structured light is generated for each illumination unit.

ここで、各照明部110から測定対象物Sに照射される構造化光の進行方向は、撮像部120の光学系の光軸に対して傾斜している。そのため、測定対象物Sの形状によっては、構造化光の照射方向ごとに、測定対象物Sの表面上で構造化光が照射されない部分(以下、影部分と呼ぶ。)が生じる可能性がある。あるいは、測定対象物Sの表面状態によっては、構造化光の照射方向ごとに測定対象物Sの表面上で構造化光の多重反射が発生する部分(以下、多重反射部分と呼ぶ。)が生じる可能性がある。これらの部分については、高い正確性を有する高さデータを得ることができない。 Here, the traveling direction of the structured light with which the measurement target S is irradiated from each illumination unit 110 is inclined with respect to the optical axis of the optical system of the imaging unit 120. Therefore, depending on the shape of the measurement object S, there is a possibility that a portion of the surface of the measurement object S where the structured light is not irradiated (hereinafter, referred to as a shadow portion) may occur in each irradiation direction of the structured light. .. Alternatively, depending on the surface state of the measurement object S, a portion (hereinafter referred to as a multiple reflection portion) where multiple reflection of structured light occurs on the surface of the measurement object S for each irradiation direction of the structured light occurs. there is a possibility. Height data with high accuracy cannot be obtained for these parts.

図6の測定対象物Sは、板状部S0、一方壁部S1および他方壁部S2を有する。板状部S0は、正方形の平坦な板状部材で構成されている。一方壁部S1および他方壁部S2は、板状部S0の互いに対向する一対の側辺から上方に一定高さ分延びるように形成されている。一方壁部S1および他方壁部S2は、共通の高さを有する平坦な上端面を有するとともに、互いに対向する内側面を有する。 The measuring object S of FIG. 6 has a plate-shaped portion S0, one wall portion S1 and the other wall portion S2. The plate-shaped portion S0 is composed of a square flat plate-shaped member. The one wall portion S1 and the other wall portion S2 are formed so as to extend upward by a certain height from a pair of side edges of the plate portion S0 facing each other. The one wall portion S1 and the other wall portion S2 have flat upper end surfaces having a common height and have inner side surfaces facing each other.

図7(a)は図6の一の照明部110Aから測定対象物Sに構造化光が照射される状態を示す側面図であり、図7(b)は図7(a)の構造化光の照射により取得される高さ画像を示す図である。図7(a)では、照明部110Aから測定対象物Sに照射される構造化光の照射可能範囲がドットパターンで示される。また、図7(b)および後述する図8(b)に示される高さ画像においては、平面視した測定対象物Sの表面上の各部の高さがハッチングの濃度で表されるものとする。ハッチングの濃度が高いほど対応する部分の高さが低いことを示し、ハッチングの濃度が低いほど対応する部分の高さが高いことを示す。さらに、図7(b)および後述する図8(b)に示される高さ画像においては、高さデータを取得することができなかった高さデータの欠落部分が無効なデータ部分として空白で表されるものとする。 FIG. 7A is a side view showing a state in which structured light is irradiated to the measurement object S from the illumination unit 110A of FIG. 6, and FIG. 7B is a structured light of FIG. 7A. It is a figure which shows the height image acquired by irradiation of. In FIG. 7A, the irradiation range of the structured light with which the illumination target 110A irradiates the measurement target S is indicated by a dot pattern. In the height image shown in FIG. 7B and FIG. 8B described later, the height of each portion on the surface of the measurement object S in plan view is represented by the density of hatching. .. The higher the hatching density is, the lower the height of the corresponding portion is. The lower the hatching density is, the higher the height of the corresponding portion is. Further, in the height image shown in FIG. 7B and FIG. 8B described later, the missing portion of the height data for which the height data could not be obtained is represented as an invalid data portion by a blank. Shall be done.

図7(a)に示すように、板状部S0の表面(上面)に向かう光のうち一部の構造化光は一方壁部S1により遮光される。それにより、板状部S0の表面のうち一方壁部S1の近傍部分は、影部分asとなる。また、図7(a)に二点鎖線の矢印で示すように、他方壁部S2に照射される構造化光のうち一部の構造化光はその内側面(他方壁部S2のうち一方壁部S1に対向する面)により反射される。この反射光は、板状部S0の表面のうち他方壁部S2の近傍部分に入射する。それにより、板状部S0の表面のうち他方壁部S2の近傍部分は、多重反射部分arとなる。その結果、照明部110Aについての高さ画像においては、図7(b)に示すように、本来単一濃度のハッチングで表されるべき板状部S0の画像部分S0iが、複数の濃度のハッチングと空白とで表される。画像部分S0iのうち白抜きの矢印aaで示される空白部分は影部分asに対応する。また、画像部分S0iのうち白抜きの矢印abで示される部分は多重反射部分arに対応する。このように、照明部110Aについて取得される高さデータは、全体的に低い正確性を有する。なお、図7(b)において、画像部分S0iの両側部に位置する画像部分S1i,S2iは、測定対象物Sの一方壁部S1および他方壁部S2の上端面に対応する。 As shown in FIG. 7A, a part of the structured light that is directed toward the surface (upper surface) of the plate-shaped portion S0 is blocked by the one wall portion S1. As a result, a portion of the surface of the plate-shaped portion S0 near the one wall portion S1 becomes a shaded portion as. In addition, as shown by the two-dot chain line arrow in FIG. 7A, a part of the structured light with which the other wall portion S2 is irradiated has an inner surface (one wall of the other wall portion S2). It is reflected by the surface facing the portion S1). The reflected light is incident on the surface of the plate-shaped portion S0 in the vicinity of the other wall portion S2. As a result, the portion of the surface of the plate-shaped portion S0 near the other wall portion S2 becomes the multiple reflection portion ar. As a result, in the height image of the illuminating section 110A, as shown in FIG. 7B, the image portion S0i of the plate-like portion S0, which should originally be hatched with a single density, is hatched with a plurality of densities. And blank. The blank portion indicated by the white arrow aa in the image portion S0i corresponds to the shadow portion as. Further, the portion indicated by the white arrow ab in the image portion S0i corresponds to the multiple reflection portion ar. As such, the height data acquired for the illumination unit 110A has low accuracy as a whole. In FIG. 7B, the image portions S1i and S2i located on both sides of the image portion S0i correspond to the upper end surfaces of the one wall portion S1 and the other wall portion S2 of the measuring object S, respectively.

照明部110Bは、測定対象物Sの中心を通るYZ平面を基準として照明部110Aに対称な位置に配置される。また、測定対象物Sは測定対象物Sの中心を通るYZ平面を基準として対称な構造を有する。そのため、照明部110Bについて取得される高さデータは、照明部110Aの例と同様に、全体的に低い正確性を有することになる。 The illumination unit 110B is arranged at a position symmetrical to the illumination unit 110A with reference to the YZ plane passing through the center of the measuring object S. The measurement object S has a symmetrical structure with respect to the YZ plane passing through the center of the measurement object S. Therefore, the height data acquired for the illumination unit 110B has low accuracy as a whole, as in the example of the illumination unit 110A.

図8(a)は図6の他の照明部110Cから測定対象物Sに構造化光が照射される状態を示す側面図であり、図8(b)は図8(a)の構造化光の照射により取得される高さ画像を示す図である。図8(a)では、図7(a)の例と同様に、照明部110Dから測定対象物Sに照射される構造化光の照射可能範囲がドットパターンで示される。 FIG. 8A is a side view showing a state in which the structured light is irradiated onto the measuring object S from the other illumination unit 110C of FIG. 6, and FIG. 8B is the structured light of FIG. 8A. It is a figure which shows the height image acquired by irradiation of. In FIG. 8A, similarly to the example of FIG. 7A, the irradiation range of the structured light with which the illumination target 110D irradiates the measurement target S is indicated by a dot pattern.

図8(a)の例では、測定対象物S上に、照明部110Cから板状部S0の表面(上面)に向かう構造化光を遮光する要素が存在しない。また、測定対象物S上に、板状部S0の表面(上面)に向かって構造化光を反射する要素が存在しない。それにより、板状部S0の表面上には、影部分asおよび多重反射部分arが発生しない。その結果、照明部110Dについての高さ画像においては、図8(b)に示すように、板状部S0の画像部分S0iが、全体に渡って単一濃度のハッチングで表される。そのため、照明部110Cについて取得される高さデータは、全体的に高い正確性を有する。なお、図8(b)において画像部分S0iの両側部に位置する画像部分S1i,S2iは、測定対象物Sの一方壁部S1および他方壁部S2の上端面の高さを表す。 In the example of FIG. 8A, there is no element on the measurement target S that blocks structured light traveling from the illumination unit 110C to the surface (upper surface) of the plate-shaped portion S0. Further, there is no element on the measurement target S that reflects the structured light toward the surface (upper surface) of the plate-shaped portion S0. As a result, the shadow portion as and the multiple reflection portion ar do not occur on the surface of the plate-shaped portion S0. As a result, in the height image of the illumination unit 110D, as shown in FIG. 8B, the image portion S0i of the plate-shaped portion S0 is entirely hatched with a single density. Therefore, the height data acquired for the illumination unit 110C has high accuracy as a whole. In FIG. 8B, the image portions S1i and S2i located on both sides of the image portion S0i represent the heights of the upper end surfaces of the one wall portion S1 and the other wall portion S2 of the measuring object S.

照明部110Dは、測定対象物Sの中心を通るXZ平面を基準として照明部110Cに対称な位置に配置される。また、測定対象物Sは測定対象物Sの中心を通るXZ平面を基準として対称な構造を有する。そのため、照明部110Dについて取得される高さデータは、照明部110Cの例と同様に、全体的に高い正確性を有することになる。 The illumination unit 110D is arranged at a position symmetrical to the illumination unit 110C with the XZ plane passing through the center of the measuring object S as a reference. The measurement object S has a symmetrical structure with respect to the XZ plane passing through the center of the measurement object S. Therefore, the height data acquired for the illumination unit 110D has high accuracy as a whole, as in the example of the illumination unit 110C.

上記のように、測定対象物Sにおいては、構造化光の照射方向に応じた影部分asおよび多重反射部分arが発生する。そのため、各照明部110について生成される高さデータの正確性は測定対象物Sの複数の部分で互いに異なる。複数の照明部110について生成される複数の高さデータを合成する場合に、正確性の低い高さデータの成分が合成高さデータに多量に含まれると、合成高さデータの全体的な正確性が低下する。そこで、本実施の形態では、より高い正確性を有する合成高さデータを得るための合成処理が行われる。以下、図5のステップS20で実行される合成処理の詳細について説明する。 As described above, in the measurement object S, the shadow portion as and the multiple reflection portion ar corresponding to the irradiation direction of the structured light are generated. Therefore, the accuracy of the height data generated for each lighting unit 110 differs from each other in a plurality of portions of the measuring object S. When a plurality of height data generated for the plurality of illumination units 110 are combined, if the combined height data contains a large amount of inaccurate height data components, the overall accuracy of the combined height data may be increased. Sex decreases. Therefore, in the present embodiment, a combining process is performed to obtain combined height data with higher accuracy. The details of the combining process executed in step S20 of FIG. 5 will be described below.

(5)高さデータの合成処理
図9は第1の実施の形態に係る演算部130の詳細な構成を説明するためのブロック図である。図9においては、図1の演算部130のうち主として画像処理部133の詳細な構成が示される。
(5) Height Data Combining Process FIG. 9 is a block diagram for explaining the detailed configuration of the arithmetic unit 130 according to the first embodiment. FIG. 9 mainly shows a detailed configuration of the image processing unit 133 of the calculation unit 130 of FIG.

図9に示すように、本実施の形態に係る画像処理部133は、第1の中間高さデータ生成部11、第1の信頼度算出部12、第2の中間高さデータ生成部13、第2の信頼度算出部14および合成高さデータ生成部15を含む。 As shown in FIG. 9, the image processing unit 133 according to the present embodiment includes a first intermediate height data generation unit 11, a first reliability calculation unit 12, and a second intermediate height data generation unit 13. The second reliability calculation unit 14 and the combined height data generation unit 15 are included.

第1の中間高さデータ生成部11は、X方向において撮像部120を挟んで対向する照明部110A,110Bについて生成された第1対の高さデータを合成して第1の中間高さデータを生成する。第1の信頼度算出部12は、高さ画像の複数の部分(本例では画素)の各々について、第1の中間高さデータの信頼度を第1の信頼度として算出する。第2の中間高さデータ生成部13は、Y方向において撮像部120を挟んで対向する照明部110C,110Dについて生成された第2対の高さデータを合成して第2の中間高さデータを生成する。第2の信頼度算出部14は、高さ画像の複数の部分(本例では画素)の各々について、第2の中間高さデータの信頼度を第2の信頼度として算出する。第1および第2の信頼度については後述する。合成高さデータ生成部15は、高さ画像の複数の画素の各々について、第1および第2の信頼度に基づいて第1および第2の中間高さデータを合成することにより合成高さデータを生成する。 The first intermediate height data generation unit 11 combines the first pair of height data generated for the illuminating units 110A and 110B facing each other with the image capturing unit 120 in between in the X direction to synthesize the first intermediate height data. To generate. The first reliability calculation unit 12 calculates the reliability of the first intermediate height data for each of the plurality of portions (pixels in this example) of the height image as the first reliability. The second intermediate height data generation unit 13 synthesizes the second pair of height data generated for the illumination units 110C and 110D facing each other with the imaging unit 120 in between in the Y direction to synthesize the second intermediate height data. To generate. The second reliability calculation unit 14 calculates the reliability of the second intermediate height data as the second reliability for each of the plurality of portions (pixels in this example) of the height image. The first and second reliabilities will be described later. The combined height data generation unit 15 combines the combined height data by combining the first and second intermediate height data for each of the plurality of pixels of the height image based on the first and second reliability. To generate.

図10は第1の実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。合成処理の開始時点では、図3のステップS15の処理により、演算処理部132において予め4個の照明部110A〜110Dについてそれぞれ4個の高さデータが生成されているものとする。 FIG. 10 is a flowchart of the combining process according to the first embodiment. At the start of the combining process, it is assumed that, by the process of step S15 of FIG. 3, the arithmetic processing unit 132 has generated four height data for each of the four illumination units 110A to 110D in advance.

基本的に、4個の照明部110A〜110Dについて生成される4個の高さデータには、構造化光の照射方向に起因する誤差成分が含まれる。測定対象物Sを基準として互いに対称な方向に構造化光を照射する一対の照明部について生成される一対の高さデータを平均化して合成する。この場合、その合成により得られる高さデータにおいては合成前の一対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が互いに打ち消される。 Basically, the four height data generated for the four illumination units 110A to 110D include an error component due to the irradiation direction of the structured light. A pair of height data generated for a pair of illumination units that irradiate structured light in mutually symmetrical directions with respect to the measurement object S as a reference are averaged and combined. In this case, in the height data obtained by the synthesis, the error components included in each of the pair of height data before the synthesis cancel each other.

そこで、合成処理が開始されると、第1の中間高さデータ生成部11は、まずX方向において撮像部120を挟んで対向する第1対の照明部110A,110Bについて生成された第1対の高さデータを取得する。また、第1の中間高さデータ生成部11は、高さ画像の複数の画素の各々について、第1対の高さデータを平均化して合成することにより第1の中間高さデータを生成する(ステップS31)。より具体的には、第1の中間高さデータ生成部11は、互いに対応する高さ画像の画素ごとに当該画素に対応する第1対の高さデータの値の平均値を算出する。なお、ステップS31において、第1対の高さデータのうち一方のみが欠落している画素については、有効な他方の高さデータの値が選択される。また、第1対の高さデータの両方が欠落している画素については、当該部分の高さデータは無効なものとされる。 Therefore, when the synthesizing process is started, the first intermediate height data generation unit 11 first generates the first pair of illumination units 110A and 110B that face each other across the image capturing unit 120 in the X direction. Get the height data of the. Further, the first intermediate height data generation unit 11 generates the first intermediate height data by averaging and synthesizing the first pair of height data for each of the plurality of pixels of the height image. (Step S31). More specifically, the first intermediate height data generation unit 11 calculates, for each pixel of height images corresponding to each other, an average value of the values of the first pair of height data corresponding to the pixel. Note that in step S31, for pixels in which only one of the height data of the first pair is missing, a valid value of the other height data is selected. Further, for a pixel in which both the height data of the first pair are missing, the height data of the portion is invalid.

高さ画像の複数の画素の各々について、第1対の高さ画像データは、それらの高さデータの差分が小さいほど正確性が高く、それらの高さデータの差分が大きいほど少なくとも一方の正確性が低いと考えられる。そこで、第1の信頼度算出部12は、高さ画像の複数の画素の各々について、第1対の高さデータの差分に関する値を当該部分の第1の信頼度として算出する(ステップS32)。より具体的には、第1の信頼度算出部12は、高さ画像の複数の画素の各々について、第1対の高さデータの差分の絶対値を第1の信頼度として算出する。この場合、第1の信頼度の値は、当該信頼度が高い(第1の中間高さデータの正確性が高い)ほど小さい。また、当該信頼度が低い(第1の中間高さデータの正確性が低い)ほど大きい。 For each of the plurality of pixels of the height image, the first pair of height image data is more accurate as the difference between the height data is smaller, and at least one of the height image data is more accurate as the difference between the height data is larger. It is considered to be low in sex. Therefore, the first reliability calculation unit 12 calculates a value regarding the difference between the height data of the first pair for each of the plurality of pixels of the height image as the first reliability of the portion (step S32). .. More specifically, the first reliability calculation unit 12 calculates, as the first reliability, the absolute value of the difference between the height data of the first pair for each of the plurality of pixels of the height image. In this case, the value of the first reliability is smaller as the reliability is higher (the accuracy of the first intermediate height data is higher). Further, the lower the reliability is (the lower the accuracy of the first intermediate height data is), the higher the reliability is.

次に、第2の中間高さデータ生成部13は、Y方向において撮像部120を挟んで対向する第2対の照明部110C,110Dについて生成された第2対の高さデータを取得する。また、第2の中間高さデータ生成部13は、高さ画像の複数の画素の各々について、第2対の高さデータを平均化して合成することにより第2の中間高さデータを生成する(ステップS33)。より具体的には、第2の中間高さデータ生成部13は、互いに対応する高さ画像の画素ごとに当該画素に対応する第2対の高さデータの値の平均値を算出する。なお、ステップS33において、第2対の高さデータのうち一方のみが欠落している画素については、有効な他方の高さデータの値が選択される。また、第2対の高さデータの両方が欠落している画素については、当該部分の高さデータは無効なものとされる。 Next, the second intermediate height data generation unit 13 acquires the second pair of height data generated for the second pair of illumination units 110C and 110D that face each other across the image capturing unit 120 in the Y direction. In addition, the second intermediate height data generation unit 13 generates the second intermediate height data by averaging and synthesizing the second pair of height data for each of the plurality of pixels of the height image. (Step S33). More specifically, the second intermediate height data generation unit 13 calculates, for each pixel of the height images corresponding to each other, the average value of the values of the second pair of height data corresponding to the pixel. Note that in step S33, for pixels in which only one of the height data of the second pair is missing, a valid value of the other height data is selected. Further, for a pixel in which both the height data of the second pair are missing, the height data of the portion is invalid.

高さ画像の複数の画素の各々について、第2対の高さ画像データは、それらの高さデータの差分が小さいほど正確性が高く、それらの高さデータの差分が大きいほど少なくとも一方の正確性が低いと考えられる。そこで、第2の信頼度算出部14は、高さ画像の複数の画素の各々について、第2対の高さデータの差分に関する値を当該部分の第2の信頼度として算出する(ステップS34)。より具体的には、第2の中間高さデータ生成部13は、高さ画像の複数の画素の各々について、第2対の高さデータの差分の絶対値を第2の信頼度として算出する。この場合、第2の信頼度の値は、当該信頼度が高い(第2の中間高さデータの正確性が高い)ほど小さい。また、当該信頼度が低い(第2の中間高さデータの正確性が低い)ほど大きい。 For each of the plurality of pixels of the height image, the second pair of height image data is more accurate as the difference between the height data is smaller, and at least one is more accurate as the difference between the height data is larger. It is considered to be low in sex. Therefore, the second reliability calculation unit 14 calculates, for each of the plurality of pixels of the height image, a value relating to the difference between the height data of the second pair as the second reliability of the portion (step S34). .. More specifically, the second intermediate height data generation unit 13 calculates, as the second reliability, the absolute value of the difference between the height data of the second pair for each of the plurality of pixels of the height image. .. In this case, the value of the second reliability is smaller as the reliability is higher (the accuracy of the second intermediate height data is higher). Further, the lower the reliability is (the lower the accuracy of the second intermediate height data is), the higher the reliability is.

最後に、合成高さデータ生成部15は、高さ画像の複数の画素の各々について、第1および第2の中間高さデータのうちより高い信頼度を有する中間高さデータを選択することにより合成高さデータを生成する(ステップS35)。例えば、合成高さデータ生成部15は、互いに対応する高さ画像のある画素について、第1の信頼度の値が第2の信頼度の値よりも小さい場合に、第1の中間高さデータを選択する。また、合成高さデータ生成部15は、互いに対応する高さ画像のある画素について、第2の信頼度の値が第1の信頼度の値よりも小さい場合に、第2の中間高さデータを選択する。 Finally, the combined height data generation unit 15 selects, for each of the plurality of pixels of the height image, the intermediate height data having higher reliability from the first and second intermediate height data. Combined height data is generated (step S35). For example, when the first reliability value is smaller than the second reliability value for a pixel having height images corresponding to each other, the combined height data generation unit 15 generates the first intermediate height data. Select. In addition, the combined height data generation unit 15 determines the second intermediate height data when the value of the second reliability is smaller than the value of the first reliability for a pixel having height images corresponding to each other. Select.

上記の合成処理においては、ステップS31〜S34の処理は、上記の順に限らず、上記の順とは逆の順序で行われてもよいし、その他の順序で行われてもよい。さらに、ステップS31〜S34の処理は、少なくとも一部が同時に行われてもよい。 In the above combining process, the processes of steps S31 to S34 are not limited to the above order, and may be performed in the reverse order of the above order, or may be performed in another order. Furthermore, at least a part of the processes of steps S31 to S34 may be performed at the same time.

(6)第1の実施の形態の効果
上記の検査装置300においては、照明部110A,110Bに対応する第1対の高さデータが合成され、第1の中間高さデータが生成される。照明部110A,110Bは測定対象物Sを基準として互いに対称な方向に構造化光を照射する。それにより、第1の中間高さデータの生成時には、平均化により第1対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が互いに打ち消される。そのため、第1の中間高さデータは高い正確性を有する。また、高さ画像の複数の部分の各々について第1の中間高さデータの信頼度が第1の信頼度として算出される。第1の信頼度は、第1対の高さデータに基づいて算出される。それにより、照明部110A,110Bのうちいずれか一方について生成される高さデータのみを用いて信頼度を算出する場合に比べて、より有効な第1の信頼度を算出することができる。
(6) Effects of First Embodiment In the inspection device 300 described above, the first pair of height data corresponding to the illumination units 110A and 110B are combined to generate the first intermediate height data. The illumination units 110A and 110B irradiate structured light in directions symmetrical to each other with respect to the measurement target S. Thereby, when the first intermediate height data is generated, the error components included in each of the first pair of height data are canceled by averaging. Therefore, the first intermediate height data has high accuracy. Further, the reliability of the first intermediate height data for each of the plurality of portions of the height image is calculated as the first reliability. The first reliability is calculated based on the first pair of height data. As a result, a more effective first reliability can be calculated as compared with the case where the reliability is calculated using only height data generated for either one of the illumination units 110A and 110B.

照明部110C,110Dに対応する第2対の高さデータが合成され、第2の中間高さデータが生成される。照明部110C,110Dは測定対象物Sを基準として互いに対称な方向に構造化光を照射する。それにより、第2の中間高さデータの生成時には、平均化により第2対の高さデータの各々に含まれる誤差成分が互いに打ち消される。そのため、第2の中間高さデータは高い正確性を有する。また、高さ画像の複数の部分の各々について第2の中間高さデータの信頼度が第2の信頼度として算出される。第2の信頼度は、第2対の高さデータに基づいて算出される。それにより、照明部110C,110Dのうちいずれか一方について生成される高さデータのみを用いて信頼度を算出する場合に比べて、より有効な第2の信頼度を算出することができる。 The second pair of height data corresponding to the illumination units 110C and 110D are combined to generate second intermediate height data. The illumination units 110C and 110D irradiate structured light in directions symmetrical to each other with respect to the measuring object S as a reference. Thereby, when the second intermediate height data is generated, the error components included in each of the second pair of height data are canceled by averaging. Therefore, the second intermediate height data has high accuracy. Further, the reliability of the second intermediate height data for each of the plurality of portions of the height image is calculated as the second reliability. The second reliability is calculated based on the height data of the second pair. As a result, a more effective second reliability can be calculated as compared with the case where the reliability is calculated using only height data generated for either one of the illumination units 110C and 110D.

高さ画像の複数の部分の各々について、第1および第2の信頼度に基づいて、互いに対応する第1および第2の中間高さデータが適切に合成され、合成高さデータが生成される。その結果、生成された合成高さデータを用いることにより、測定対象物Sの高さについて検査の正確性を向上させることが可能になる。 For each of the plurality of portions of the height image, the first and second intermediate height data corresponding to each other are appropriately combined based on the first and second reliabilities to generate combined height data. .. As a result, by using the generated combined height data, it becomes possible to improve the accuracy of the inspection regarding the height of the measuring object S.

[2]第2の実施の形態
第2の実施の形態に係る検査装置は、演算部130の構成および演算部130により実行される合成処理を除いて、第1の実施の形態に係る検査装置300と同じ構成および動作を有する。
[2] Second Embodiment The inspection apparatus according to the second embodiment is the inspection apparatus according to the first embodiment except for the configuration of the arithmetic unit 130 and the synthesis processing executed by the arithmetic unit 130. It has the same configuration and operation as 300.

図11は第2の実施の形態に係る演算部130の詳細な構成を説明するためのブロック図である。図11に示すように、本実施の形態に係る演算部130は、第1の実施の形態に係る演算部130の構成に加えて、許容条件判定部21を含む。許容条件判定部21は、4個の照明部110の各々に対応して生成された複数のパターン画像データに基づいて当該照明部110についての高さ画像の複数の画素の高さデータが予め定められた許容条件を満たすか否かを判定する。 FIG. 11 is a block diagram for explaining a detailed configuration of the arithmetic unit 130 according to the second embodiment. As shown in FIG. 11, the calculation unit 130 according to the present embodiment includes an allowable condition determination unit 21 in addition to the configuration of the calculation unit 130 according to the first embodiment. The permissible condition determining unit 21 predetermines height data of a plurality of pixels of a height image of the illumination unit 110 based on a plurality of pattern image data generated corresponding to each of the four illumination units 110. It is determined whether or not the specified acceptance condition is satisfied.

許容条件は、高さ画像の複数の画素の各々について、高さデータが許容される程度のデータに基づいて生成されているか否かを判定するための条件であり、予め記憶部134に記憶される。なお、検査装置300は、使用者または製造者による図1の操作部310の操作に基づいて上記の許容条件を設定可能に構成されてもよい。 The permissible condition is a condition for determining whether or not the height data is generated based on the permissible data for each of the plurality of pixels of the height image, and is stored in the storage unit 134 in advance. It The inspection apparatus 300 may be configured to be able to set the above-mentioned allowable conditions based on the operation of the operation unit 310 of FIG. 1 by the user or the manufacturer.

一の照明部110について生成される複数のパターン画像データの互いに対応する各画素の輝度値のばらつきの大きさが所定のしきい値以下であることは、例えば当該画素に対応する測定対象物Sの部分に光が到達しないことを意味する(影の発生)。または、一の照明部110について生成される複数のパターン画像データの互いに対応する各画素の輝度値のばらつきの大きさが所定のしきい値以下であることは、例えば当該画素に対応する測定対象物Sの部分からの反射光が撮像部120に入射しないことを意味する。あるいは、一の照明部110について生成される複数のパターン画像データの互いに対応する各画素の輝度値のばらつきの大きさが所定のしきい値以下であることは、例えば当該画素に対応する測定対象物Sの部分からの撮像部120に入射する構造化光の光量が著しく高いことを意味する(ハレーションの発生)。そこで、本実施の形態においては、許容条件は、高さ画像の複数の画素の各々について、対応する画素の複数のパターン画像データの輝度値のばらつきの大きさ(振幅)が所定のしきい値よりも大きいこととされる。 The fact that the magnitude of the variation in the brightness value of each pixel corresponding to each other in the plurality of pattern image data generated for one illumination unit 110 is equal to or smaller than a predetermined threshold means that the measurement target S corresponding to the pixel is It means that the light does not reach the part of (the generation of shadow). Alternatively, if the magnitude of the variation in the brightness value of each pixel corresponding to each other in the plurality of pattern image data generated for one illumination unit 110 is less than or equal to a predetermined threshold value, for example, the measurement target corresponding to the pixel This means that the reflected light from the part of the object S does not enter the imaging unit 120. Alternatively, when the magnitude of the variation in the brightness value of each pixel corresponding to each other in the plurality of pattern image data generated for one illumination unit 110 is equal to or less than a predetermined threshold value, for example, the measurement target corresponding to the pixel. This means that the amount of structured light that enters the imaging unit 120 from the part of the object S is extremely high (occurrence of halation). Therefore, in the present embodiment, the permissible condition is that for each of the plurality of pixels of the height image, the magnitude (amplitude) of the variation in the brightness value of the plurality of pattern image data of the corresponding pixels is a predetermined threshold value. It is supposed to be larger than.

本実施の形態に係る第1および第2の中間高さデータ生成部11,13は、許容条件判定部21による許容条件の判定結果に基づいて第1および第2の中間高さデータを生成する。具体的には、第1および第2の中間高さデータ生成部11,13は、許容条件を満たす高さデータを有効な高さデータとして取り扱い、許容条件を満たさない高さデータを無効な高さデータとして取り扱う。 The first and second intermediate height data generation units 11 and 13 according to the present embodiment generate the first and second intermediate height data based on the determination result of the allowable condition by the allowable condition determination unit 21. .. Specifically, the first and second intermediate height data generation units 11 and 13 treat height data satisfying the allowance condition as valid height data, and height data not satisfying the allowance condition as invalid height data. Treated as data.

図12は第2の実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。合成処理の開始時点では、図3のステップS15の処理により、演算処理部132において予め4個の照明部110A〜110Dに対応する4個の高さデータが生成されているものとする。また、本例では、4個の高さデータの各々を生成するために用いられた複数のパターン画像データが、各高さデータに対応付けられた状態で記憶部134に記憶されているものとする。 FIG. 12 is a flowchart of the combining process according to the second embodiment. At the start of the combining process, it is assumed that four height data corresponding to the four illumination units 110A to 110D have been generated in advance in the arithmetic processing unit 132 by the process of step S15 of FIG. Further, in the present example, it is assumed that the plurality of pattern image data used to generate each of the four height data are stored in the storage unit 134 in a state of being associated with each height data. To do.

合成処理が開始されると、許容条件判定部21は、まず高さ画像の複数の画素の各々について、第1対の高さデータが許容条件を満たすか否かを判定する(ステップS41)。 When the synthesizing process is started, the permissible condition determining unit 21 first determines, for each of the plurality of pixels of the height image, whether or not the first pair of height data satisfies the permissible condition (step S41).

次に、第1の中間高さデータ生成部11は、許容条件の判定結果に基づいて第1の中間高さデータを生成する(ステップS42)。より具体的には、第1の中間高さデータ生成部11は、高さ画像の複数の画素の各々について、第1対の高さデータの両方が許容条件を満たす場合に有効な第1対の高さデータの値の平均値を算出する。一方、第1の中間高さデータ生成部11は、高さ画像の複数の画素の各々について、第1対の高さデータの一方が許容条件を満たさない場合に有効な他方の高さデータの値を選択する。他方、第1の中間高さデータ生成部11は、高さ画像の複数の画素の各々について、第1対の高さデータの両方が許容条件を満たさない場合に当該画素に対応する高さデータを無効とする。 Next, the 1st intermediate|middle height data production|generation part 11 produces|generates 1st intermediate|middle height data based on the determination result of a permissive condition (step S42). More specifically, the first intermediate height data generation unit 11 determines, for each of the plurality of pixels of the height image, the first pair of height data effective when both the height data of the first pair satisfy the allowance condition. Calculate the average value of the height data. On the other hand, the first intermediate height data generation unit 11 determines, for each of the plurality of pixels of the height image, the other height data that is effective when one of the height data of the first pair does not satisfy the allowable condition. Select a value. On the other hand, the first intermediate height data generation unit 11 determines, for each of the plurality of pixels of the height image, the height data corresponding to the pixel when both the first pair of height data do not satisfy the allowance condition. Invalidate.

次に、第1の信頼度算出部12は、第1の実施の形態に係る図10のステップS32の処理と同様に、第1の信頼度を算出する(ステップS43)。 Next, the first reliability calculation unit 12 calculates the first reliability as in the process of step S32 of FIG. 10 according to the first embodiment (step S43).

次に、許容条件判定部21は、高さ画像の複数の画素の各々について第2対の高さデータが許容条件を満たすか否かを判定する(ステップS44)。 Next, the allowance condition determination unit 21 determines whether or not the second pair of height data satisfies the allowance condition for each of the plurality of pixels of the height image (step S44).

次に、第2の中間高さデータ生成部13は、許容条件の判定結果に基づいて第2の中間高さデータを生成する(ステップS45)。より具体的には、第2の中間高さデータ生成部13は、高さ画像の複数の画素の各々について、第2対の高さデータの両方が許容条件を満たす場合に有効な第2対の高さデータの値の平均値を算出する。一方、第2の中間高さデータ生成部13は、高さ画像の複数の画素の各々について、第2対の高さデータの一方が許容条件を満たさない場合に有効な他方の高さデータの値を選択する。他方、第2の中間高さデータ生成部13は、高さ画像の複数の画素の各々について、第2対の高さデータの両方が許容条件を満たさない場合に当該画素に対応する高さデータを無効とする。 Next, the second intermediate height data generation unit 13 generates the second intermediate height data based on the determination result of the allowance condition (step S45). More specifically, the second intermediate height data generation unit 13 determines, for each of the plurality of pixels of the height image, the second pair of height data effective when both of the height data of the second pair satisfy the allowable condition. Calculate the average value of the height data. On the other hand, the second intermediate height data generation unit 13 determines, for each of the plurality of pixels of the height image, the other height data that is effective when one of the height data of the second pair does not satisfy the allowable condition. Select a value. On the other hand, the second intermediate height data generation unit 13 determines, for each of the plurality of pixels of the height image, the height data corresponding to the pixel when both of the height data of the second pair do not satisfy the allowance condition. Invalidate.

次に、第2の信頼度算出部14は、第1の実施の形態に係る図10のステップS34の処理と同様に、第2の信頼度を算出する(ステップS46)。 Next, the second reliability calculation unit 14 calculates the second reliability as in the process of step S34 of FIG. 10 according to the first embodiment (step S46).

最後に、合成高さデータ生成部15は、第1の実施の形態に係る図10のステップS35の処理と同様に、合成高さデータを生成する(ステップS47)。 Finally, the combined height data generation unit 15 generates combined height data (step S47), similar to the process of step S35 of FIG. 10 according to the first embodiment.

第2の実施の形態に係る合成処理によれば、許容条件を満たさない高さデータの成分が第1および第2の中間高さデータに含まれることが低減される。その結果、より高い正確性を有する合成高さデータが生成される。 According to the synthesizing process according to the second embodiment, it is possible to reduce the inclusion of height data components that do not satisfy the allowance condition in the first and second intermediate height data. As a result, synthetic height data with higher accuracy is generated.

なお、本実施の形態においては、第1および第2の中間高さデータ生成部11,13は、許容条件を満たす高さデータを有効な高さデータとし、許容条件を満たさない高さデータを無効な高さデータとして取り扱うが、本発明はこれに限定されない。 In the present embodiment, the first and second intermediate height data generation units 11 and 13 treat height data satisfying the allowable condition as effective height data, and height data not satisfying the allowable condition. Although it is treated as invalid height data, the present invention is not limited to this.

第1および第2の中間高さデータ生成部11,13が許容条件を満たさない高さデータを無効な高さデータとして取り扱う代わりに、第1および第2の信頼度算出部12,14が以下のように第1および第2の信頼度を算出してもよい。 Instead of the height data that the first and second intermediate height data generation units 11 and 13 do not satisfy the permissible condition as invalid height data, the first and second reliability calculation units 12 and 14 The first and second reliability may be calculated as follows.

例えば、第1の信頼度算出部12は、第1対の高さデータのうち少なくとも一方が無効と判定された画素について第1の中間高さデータの第1の信頼度を最も低くする(第1の信頼度の値を最大値にする。)。すなわち、第1の信頼度算出部12は、当該画素の第1の中間高さデータの正確性は最も低いということが示されるように第1の信頼度の値を決定する。また、第2の信頼度算出部14は、第2対の高さデータのうち少なくとも一方が無効と判定された画素について第2の中間高さデータの第2の信頼度を最も低くする(第2の信頼度の値を最大値にする。)。すなわち、第2の信頼度算出部14は、当該画素の第2の中間高さデータの正確性は最も低いということが示されるように第2の信頼度の値を決定する。この場合、ステップS47の処理において、許容条件を満たさない高さデータが選択されることが抑制され、第1および第2対の高さデータのうち許容条件を満たさない成分が合成高さデータに含まれることが低減される。 For example, the first reliability calculation unit 12 makes the first reliability of the first intermediate height data the lowest for the pixel in which at least one of the height data of the first pair is determined to be invalid (first Make the reliability value of 1 the maximum value.). That is, the first reliability calculation unit 12 determines the value of the first reliability so that it is shown that the accuracy of the first intermediate height data of the pixel is the lowest. Further, the second reliability calculation unit 14 sets the second reliability of the second intermediate height data to the lowest value for the pixel for which at least one of the height data of the second pair is determined to be invalid (the second reliability data). Maximize the confidence value of 2.). That is, the second reliability calculation unit 14 determines the second reliability value so as to show that the accuracy of the second intermediate height data of the pixel is the lowest. In this case, in the process of step S47, selection of height data that does not satisfy the allowance condition is suppressed, and the components of the first and second pairs of height data that do not meet the allowance condition become the combined height data. Inclusion is reduced.

上記の合成処理においては、ステップS42,S43,S45,S46の処理は、上記の順に限らず、上記の順とは逆の順序で行われてもよいし、その他の順序で行われてもよい。さらに、ステップS42,S43,S45,S46の処理は、少なくとも一部が同時に行われてもよい。 In the above combining process, the processes of steps S42, S43, S45, and S46 are not limited to the above order, and may be performed in the reverse order of the above order, or may be performed in another order. .. Furthermore, at least a part of the processes of steps S42, S43, S45, and S46 may be performed at the same time.

[3]第3の実施の形態
第3の実施の形態に係る検査装置は、演算部130の構成および演算部130により実行される合成処理を除いて、第1の実施の形態に係る検査装置300と同じ構成および動作を有する。
[3] Third Embodiment An inspection apparatus according to a third embodiment is the inspection apparatus according to the first embodiment except for the configuration of the arithmetic unit 130 and the composition processing executed by the arithmetic unit 130. It has the same configuration and operation as 300.

図13は第3の実施の形態に係る演算部130の詳細な構成を説明するためのブロック図である。図13に示すように、本実施の形態に係る演算部130は、第1の実施の形態に係る演算部130の構成に加えて、信頼度条件判定部22を含む。信頼度条件判定部22は、高さ画像の複数の画素の各々について、第1および第2の信頼度が予め定められた信頼度条件を満たすか否かを判定する。 FIG. 13 is a block diagram for explaining the detailed configuration of the arithmetic unit 130 according to the third embodiment. As shown in FIG. 13, the arithmetic unit 130 according to the present embodiment includes a reliability condition determination unit 22 in addition to the configuration of the arithmetic unit 130 according to the first embodiment. The reliability condition determination unit 22 determines whether or not the first and second reliability satisfy a predetermined reliability condition for each of the plurality of pixels of the height image.

信頼度条件は、下記の第1の条件および第2の条件のうち少なくとも一方が満たされることである。第1の条件は、互いに対応する第1および第2の信頼度の差分が予め定められた差分範囲内にあることである。また、第2の条件は、互いに対応する第1および第2の信頼度がともに予め定められた基準信頼度よりも高いことである。ここで、第1の条件の差分範囲は、例えば第1および第2の信頼度が同じかまたは同程度であるとみなすことが可能となるように定められる。また、第2の条件の基準信頼度は、例えば測定対象物Sの検査に関して許容することができる高さデータの信頼度の最大値となるように定められる。 The reliability condition is that at least one of the following first condition and second condition is satisfied. The first condition is that the difference between the first and second reliability levels corresponding to each other is within a predetermined difference range. The second condition is that the first and second reliability levels corresponding to each other are both higher than a predetermined reference reliability level. Here, the difference range of the first condition is set so that, for example, it can be considered that the first and second reliabilities are the same or substantially the same. In addition, the reference reliability of the second condition is set to be the maximum value of the reliability of the height data that can be allowed for the inspection of the measuring object S, for example.

本実施の形態に係る合成高さデータ生成部15は、信頼度条件判定部22による信頼度条件の判定結果に基づいて合成高さデータを生成する。具体的には、合成高さデータ生成部15は、高さ画像の複数の画素の各々について、第1および第2の信頼度が信頼度条件を満たす場合に、第1および第2の中間高さデータを平均化して合成高さデータを生成する。一方、合成高さデータ生成部15は、高さ画像の複数の画素の各々について、第1および第2の信頼度が信頼度条件を満たさない場合に、第1の実施の形態と同様に、第1および第2の中間高さデータのうちより高い信頼度を有する中間高さデータを選択することにより合成高さデータを生成する。 The combined height data generation unit 15 according to the present embodiment generates combined height data based on the determination result of the reliability condition by the reliability condition determination unit 22. Specifically, the combined height data generation unit 15 determines, for each of the plurality of pixels of the height image, that the first and second intermediate heights satisfy the reliability conditions. The average height data is averaged to generate combined height data. On the other hand, when the first and second reliability levels do not satisfy the reliability level condition for each of the plurality of pixels of the height image, the combined height data generation section 15 performs the same operation as in the first embodiment. The combined height data is generated by selecting the intermediate height data having higher reliability from the first and second intermediate height data.

図14は、第3の実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。合成処理の開始時点では、図3のステップS15の処理により、演算処理部132において予め4個の照明部110A〜110Dについてそれぞれ4個の高さデータが生成されているものとする。 FIG. 14 is a flowchart of the combining process according to the third embodiment. At the start of the combining process, it is assumed that, by the process of step S15 of FIG. 3, the arithmetic processing unit 132 has generated four height data for each of the four illumination units 110A to 110D in advance.

本実施の形態においては、第1の中間高さデータ生成部11、第1の信頼度算出部12、第2の中間高さデータ生成部13および第2の信頼度算出部14は、第1の実施の形態に係る合成処理のステップS31〜S34の処理と同様の処理を行う。すなわち、第1の中間高さデータ生成部11は第1の中間高さデータを生成し(ステップS51)、第1の信頼度算出部12は第1の信頼度を算出する(ステップS52)。また、第2の中間高さデータ生成部13は第2の中間高さデータを生成し(ステップS53)、第2の信頼度算出部14は第2の信頼度を算出する(ステップS54)。 In the present embodiment, the first intermediate height data generation unit 11, the first reliability calculation unit 12, the second intermediate height data generation unit 13 and the second reliability calculation unit 14 are the first The same processing as the processing of steps S31 to S34 of the combining processing according to the embodiment is performed. That is, the first intermediate height data generation unit 11 generates the first intermediate height data (step S51), and the first reliability calculation unit 12 calculates the first reliability (step S52). In addition, the second intermediate height data generation unit 13 generates the second intermediate height data (step S53), and the second reliability calculation unit 14 calculates the second reliability (step S54).

次に、信頼度条件判定部22は、高さ画像の複数の画素の各々について、第1および第2の信頼度が予め定められた信頼度条件を満たすか否かを判定する(ステップS55)。 Next, the reliability condition determination unit 22 determines whether or not the first and second reliability satisfy a predetermined reliability condition for each of the plurality of pixels of the height image (step S55). ..

その後、合成高さデータ生成部15は、高さ画像の複数の画素の各々について、第1の信頼度、第2の信頼度および信頼度条件の判定結果に基づいて平均化または選択を行うことにより合成高さデータを生成する(ステップS56)。具体的には、合成高さデータ生成部15は、高さ画像の複数の画素の各々について、第1および第2の信頼度が信頼度条件を満たす場合に平均化を行い、第1および第2の信頼度が信頼度条件を満たさない場合に第1および第2の信頼度に基づく選択を行う。それにより、合成高さデータが生成される。 After that, the combined height data generation unit 15 performs averaging or selection on each of the plurality of pixels of the height image based on the determination result of the first reliability, the second reliability, and the reliability condition. To generate combined height data (step S56). Specifically, the combined height data generation unit 15 performs averaging on each of the plurality of pixels of the height image when the first and second reliability conditions satisfy the reliability, and then performs the averaging. When the reliability of 2 does not satisfy the reliability condition, the selection based on the first and second reliability is performed. Thereby, composite height data is generated.

高さ画像のある画素について、互いに対応する第1および第2の信頼度の差分が予め定められた差分範囲内にある場合、それらの第1および第2の中間高さデータの正確性はほぼ等しいと考えられる。また、高さ画像のある画素について、第1および第2の信頼度がともに予め定められた基準信頼度よりも高い場合、それらの第1および第2の中間高さデータの正確性はいずれも高いと考えられる。 When the difference between the first and second reliability values corresponding to each other for a pixel in the height image is within a predetermined difference range, the accuracy of the first and second intermediate height data is almost equal. Considered equal. Further, when both the first and second reliabilities are higher than a predetermined reference reliance for a pixel in the height image, the accuracy of the first and second intermediate height data is both high. It is considered expensive.

したがって、第1および第2の信頼度が信頼度条件を満たす場合に第1および第2の中間高さデータが平均化されることにより、当該画素についての合成高さデータの正確性が向上する。 Therefore, the accuracy of the combined height data for the pixel is improved by averaging the first and second intermediate height data when the first and second reliability satisfy the reliability condition. ..

また、第1および第2の信頼度が信頼度条件を満たさない場合には、第1および第2の中間高さデータのうち高い正確性を有する一方のデータが合成高さデータとして選択される。それにより、低い正確性を有する高さデータの成分が合成高さデータに含まれることが低減される。 If the first and second reliability do not satisfy the reliability condition, one of the first and second intermediate height data having high accuracy is selected as the combined height data. .. This reduces the inclusion of height data components with low accuracy in the composite height data.

上記の合成処理においては、ステップS51,S52,S53,S54の処理は、上記の順に限らず、上記の順とは逆の順序で行われてもよいし、その他の順序で行われてもよい。さらに、ステップS51,S52,S53,S54の処理は、少なくとも一部が同時に行われてもよい。 In the above combining process, the processes of steps S51, S52, S53, and S54 are not limited to the above order, and may be performed in the reverse order of the above order, or may be performed in another order. .. Furthermore, at least a part of the processing of steps S51, S52, S53, and S54 may be performed at the same time.

[4]第4の実施の形態
第3の実施の形態に係る検査装置は、演算部130により実行される合成処理を除いて、第1の実施の形態に係る検査装置300と同じ構成および動作を有する。
[4] Fourth Embodiment The inspection apparatus according to the third embodiment has the same configuration and operation as the inspection apparatus 300 according to the first embodiment, except for the combining process executed by the arithmetic unit 130. Have.

本実施の形態に係る検査装置300においては、演算部130の合成高さデータ生成部15による合成高さデータの生成方法が第1の実施の形態とは異なる。本実施の形態に係る合成高さデータ生成部15は、高さ画像の複数の部分の各々について、第1および第2の信頼度に基づく第1および第2の中間高さデータの重み付け平均化処理を行うことにより合成高さデータを生成する。合成高さデータ生成部15による重み付け平均化処理の具体例を説明する。 In the inspection device 300 according to the present embodiment, the method of generating the combined height data by the combined height data generation unit 15 of the calculation unit 130 is different from that of the first embodiment. The composite height data generation unit 15 according to the present embodiment weights and averages the first and second intermediate height data based on the first and second reliability for each of the plurality of portions of the height image. The combined height data is generated by performing the processing. A specific example of the weighted averaging process by the combined height data generation unit 15 will be described.

高さ画像の複数の画素の各々について、第1の中間高さデータの値をHとし、第2の中間高さデータの値をHとする。また、第1の信頼度の値(本例では第1対の高さデータの差分の絶対値)をPとし、第2の信頼度の値(本例では第2対の高さデータの差分の絶対値)をPとする。 For each of the plurality of pixels of the height image, the value of the first intermediate height data is H 1 and the value of the second intermediate height data is H 2 . In addition, the first reliability value (in this example, the absolute value of the difference between the first pair of height data) is set to P 1, and the second reliability value (in this example, the second pair of height data The absolute value of the difference) is P 2 .

この場合、合成高さデータ生成部15は、高さ画像の複数の画素の各々について、下記式(1)に従って当該画素についての合成高さデータの値Hを算出する。
=H×{P/(P+P)}+H×{P/(P+P)}…(1)
上記の算出方法によれば、第1および第2の中間高さデータのうち信頼度の高い高さデータを重視した重み付け平均化処理が行われる。
In this case, for each of the plurality of pixels of the height image, the combined height data generation unit 15 calculates the value H 0 of the combined height data for the pixel according to the following equation (1).
H 0 =H 1 ×{P 2 /(P 1 +P 2 )}+H 2 ×{P 1 /(P 1 +P 2 )}...(1)
According to the above calculation method, the weighted averaging process is performed with emphasis placed on the height data having high reliability among the first and second intermediate height data.

図15は、第4の実施の形態に係る合成処理のフローチャートである。本実施の形態においては、第1の中間高さデータ生成部11、第1の信頼度算出部12、第2の中間高さデータ生成部13および第2の信頼度算出部14は、第1の実施の形態に係る合成処理のステップS31〜S34の処理と同様の処理を行う。すなわち、第1の中間高さデータ生成部11は第1の中間高さデータを生成し(ステップS61)、第1の信頼度算出部12は第1の信頼度を算出する(ステップS62)。また、第2の中間高さデータ生成部13は第2の中間高さデータを生成し(ステップS63)、第2の信頼度算出部14は第2の信頼度を算出する(ステップS64)。 FIG. 15 is a flowchart of the combining process according to the fourth embodiment. In the present embodiment, the first intermediate height data generation unit 11, the first reliability calculation unit 12, the second intermediate height data generation unit 13 and the second reliability calculation unit 14 are the first The same processing as the processing of steps S31 to S34 of the combining processing according to the embodiment is performed. That is, the first intermediate height data generation unit 11 generates the first intermediate height data (step S61), and the first reliability calculation unit 12 calculates the first reliability (step S62). In addition, the second intermediate height data generation unit 13 generates the second intermediate height data (step S63), and the second reliability calculation unit 14 calculates the second reliability (step S64).

その後、合成高さデータ生成部15は、高さ画像の複数の画素の各々について、第1および第2の信頼度に基づく重み付け平均化により合成高さデータを生成する(ステップS65)。 Then, the combined height data generation unit 15 generates combined height data for each of the plurality of pixels of the height image by weighted averaging based on the first and second reliability (step S65).

この場合、第1および第2の信頼度に応じて第1および第2の中間高さデータが適切に合成される。それにより、合成高さデータの正確性が向上する。 In this case, the first and second intermediate height data are appropriately combined according to the first and second reliability. This improves the accuracy of the composite height data.

上記の合成処理においては、ステップS61,S62,S63,S64の処理は、上記の順に限らず、上記の順とは逆の順序で行われてもよいし、その他の順序で行われてもよい。さらに、ステップS61,S62,S63,S64の処理は、少なくとも一部が同時に行われてもよい。 In the above combining process, the processes of steps S61, S62, S63, and S64 are not limited to the above order, but may be performed in the reverse order of the above order, or may be performed in another order. .. Furthermore, at least a part of the processes of steps S61, S62, S63, and S64 may be performed at the same time.

本実施の形態においては、上記のステップS61〜S64の処理に代えて、第2の実施の形態に係るステップS41〜S46の処理が行われてもよい。 In the present embodiment, the processes of steps S41 to S46 according to the second embodiment may be performed instead of the processes of steps S61 to S64.

[5]他の実施の形態
(a)上記実施の形態においては、ヘッド部100は2対の照明部110および1個の撮像部120を含むが、本発明はこれに限定されない。ヘッド部100は、1個の照明部110に対して、複数対の撮像部120が設けられた構成を有してもよい。
[5] Other Embodiments (a) In the above embodiment, the head unit 100 includes two pairs of illumination units 110 and one imaging unit 120, but the present invention is not limited to this. The head unit 100 may have a configuration in which a plurality of pairs of image capturing units 120 are provided for one illumination unit 110.

図16は、他の実施の形態に係る検査装置300の構成を示すブロック図である。図16に示すように、本例におけるヘッド部100は、4個の撮像部120を含む。なお、図16においては、演算部130の図示が省略されている。また、図16では、ヘッド部100の内部において当該検査装置300に定義される装置座標系が示される。 FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of an inspection device 300 according to another embodiment. As shown in FIG. 16, the head unit 100 in this example includes four imaging units 120. Note that the illustration of the calculation unit 130 is omitted in FIG. 16. In addition, FIG. 16 shows an apparatus coordinate system defined in the inspection apparatus 300 inside the head unit 100.

以下の説明では、4個の撮像部120を区別する場合は、4個の撮像部120をそれぞれ撮像部120A〜120Dと呼ぶ。撮像部120A〜120Dは、互いに同一の構造を有し、90度間隔で照明部110を取り囲むように設けられる。具体的には、撮像部120Aと撮像部120Bとは、X方向において照明部110を挟んで対向するように配置される。また、撮像部120Cと撮像部120Dとは、Y方向において照明部110を挟んで対向するように配置される。 In the following description, when distinguishing the four image capturing units 120, the four image capturing units 120 are referred to as image capturing units 120A to 120D, respectively. The imaging units 120A to 120D have the same structure and are provided so as to surround the illumination unit 110 at 90-degree intervals. Specifically, the image capturing unit 120A and the image capturing unit 120B are arranged so as to face each other with the illumination unit 110 interposed therebetween in the X direction. Further, the image capturing unit 120C and the image capturing unit 120D are arranged so as to face each other with the illumination unit 110 interposed therebetween in the Y direction.

この構成においては、4個の撮像部120A〜120Dにより測定対象物Sに対して互いに異なる4つの方向から測定対象物Sを撮像することができる。それにより、X方向において照明部110を挟んで対向する第1対の撮像部120A,120Bについて第1対の高さデータを取得することができる。また、Y方向において照明部110を挟んで対向する第2対の撮像部120C,120Dについて第2対の高さデータを取得することができる。 With this configuration, the four image capturing units 120A to 120D can image the measurement target S from four different directions with respect to the measurement target S. Thereby, the height data of the first pair can be acquired for the first pair of imaging units 120A and 120B that face each other across the illumination unit 110 in the X direction. Further, the height data of the second pair can be acquired for the second pair of imaging units 120C and 120D that face each other across the illumination unit 110 in the Y direction.

これにより、図示しない演算部130は、第1〜第4のいずれかの実施の形態に係る合成処理を行うことができる。その結果、上記実施の形態と同様に、高い正確性を有する第1および第2の中間高さデータが適切に合成され、合成高さデータが生成される。その結果、生成された合成高さデータを用いることにより、測定対象物Sの高さについて検査の正確性を向上させることが可能になる。 Accordingly, the calculation unit 130 (not shown) can perform the combining process according to any of the first to fourth embodiments. As a result, similarly to the above-described embodiment, the first and second intermediate height data having high accuracy are appropriately combined, and the combined height data is generated. As a result, by using the generated combined height data, it becomes possible to improve the accuracy of the inspection regarding the height of the measuring object S.

(b)上記実施の形態に係る検査装置300は、1個の撮像部120に対して第1対の照明部110A,110Bおよび第2対の照明部110C,110Dを有するが、本発明はこれに限定されない。検査装置300は、X方向およびY方向とは異なる一の方向に撮像部120を挟んで対向するように配置される第3対の照明部110を有してもよい。さらに、検査装置300は、X方向およびY方向とは異なる他の方向に撮像部120を挟んで対向するように配置される第4対の照明部110を有してもよい。 (B) The inspection device 300 according to the above-described embodiment has the first pair of illumination units 110A and 110B and the second pair of illumination units 110C and 110D for one image capturing unit 120. Not limited to. The inspection apparatus 300 may include the third pair of illumination units 110 arranged to face each other with the imaging unit 120 in between in one direction different from the X direction and the Y direction. Furthermore, the inspection apparatus 300 may include a fourth pair of illumination units 110 arranged so as to face each other with the imaging unit 120 sandwiched in another direction different from the X direction and the Y direction.

この場合、3以上の複数対の照明部110についてそれぞれ3以上の複数の中間高さデータを生成するとともに3以上の複数の信頼度を算出する。それにより、3以上の複数の信頼度に基づいて3以上の複数の中間高さデータを適切に合成することができる。それにより、合成高さデータの正確性がさらに向上する。 In this case, three or more intermediate height data are generated for each of the three or more pairs of illumination units 110, and three or more reliability levels are calculated. Thereby, it is possible to appropriately combine the plurality of intermediate height data of three or more based on the plurality of reliability of three or more. This further improves the accuracy of the combined height data.

(c)第1対および第2対の高さデータの合成時には、高さ画像の画素ごとに第1〜第4のいずれかの実施の形態に係る合成処理が繰り返されてもよい。例えば、高さ画像が1番目からn番目の画素で構成される場合に、画素単位で図10の一連の処理がn回繰り返されることにより、高さ画像の全体(撮像部120の撮像視野の全体)に対応する合成高さデータが生成されてもよい。 (C) When the first pair of height data and the second pair of height data are combined, the combining process according to any one of the first to fourth embodiments may be repeated for each pixel of the height image. For example, when the height image is composed of the 1st to nth pixels, the series of the processing of FIG. 10 is repeated n times for each pixel, so that the entire height image (the imaging field of view of the imaging unit 120 Synthetic height data corresponding to (whole) may be generated.

(d)上記実施の形態においては、第1の信頼度算出部12は、高さ画像の複数の画素の各々について、第1対の高さデータの差分の絶対値を第1の信頼度として算出するが、本発明はこれに限定されない。第1の信頼度算出部12は、当該差分の絶対値に予め定められた演算処理(一定値の加算等)を施すことにより得られる値を第1の信頼度として算出してもよいし、当該差分の絶対値の逆数を第1の信頼度として算出してもよい。 (D) In the above embodiment, the first reliability calculation unit 12 sets the absolute value of the difference between the height data of the first pair as the first reliability for each of the plurality of pixels of the height image. However, the present invention is not limited to this. The first reliability calculation unit 12 may calculate, as the first reliability, a value obtained by performing a predetermined calculation process (such as addition of a constant value) on the absolute value of the difference. The reciprocal of the absolute value of the difference may be calculated as the first reliability.

また、第2の信頼度算出部14は、高さ画像の複数の画素の各々について、第2対の高さデータの差分の絶対値を第2の信頼度として算出するが、本発明はこれに限定されない。第2の信頼度算出部14は、当該差分の絶対値に予め定められた演算処理(一定値の加算等)を施すことにより得られる値を第2の信頼度として算出してもよいし、当該差分の絶対値の逆数を第2の信頼度として算出してもよい。 The second reliability calculation unit 14 calculates the absolute value of the difference between the height data of the second pair as the second reliability for each of the plurality of pixels of the height image. Not limited to. The second reliability calculation unit 14 may calculate, as the second reliability, a value obtained by performing a predetermined calculation process (such as addition of a constant value) on the absolute value of the difference. The reciprocal of the absolute value of the difference may be calculated as the second reliability.

[6]請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明する。上記実施の形態においては、測定対象物Sが測定対象物の例であり、第1〜第4の実施の形態に係る4つの照明部110A〜110Dが複数の照明部の例であり、他の実施の形態に係る4つの撮像部120A〜120Dが複数の撮像部の例であり、第1〜第4の実施の形態に係る1つの撮像部120が一の撮像部の例であり、他の実施の形態に係る1つの照明部110が一の照明部の例である。
[6] Correspondence between each constituent of the claims and each part of the embodiment An example of correspondence between each constituent of the claims and each part of the embodiment will be described. In the above embodiment, the measurement target S is an example of the measurement target, and the four illumination units 110A to 110D according to the first to fourth embodiments are examples of the plurality of illumination units, and other examples. The four image capturing units 120A to 120D according to the embodiment are examples of a plurality of image capturing units, the one image capturing unit 120 according to the first to fourth embodiments is an example of one image capturing unit, and One illumination unit 110 according to the embodiment is an example of one illumination unit.

また、撮像処理部131および演算処理部132がデータ生成部の例であり、画像処理部133が画像処理部の例であり、X方向が第1の方向の例であり、第1〜第4の実施の形態に係る照明部110A,110Bが第1対の照明部の例であり、他の実施の形態に係る撮像部120A,120Bが第1対の撮像部の例であり、第1〜第4の実施の形態に係る照明部110C,110Dが第2対の照明部の例であり、他の実施の形態に係る撮像部120C,120Dが第2対の撮像部の例である。 The imaging processing unit 131 and the arithmetic processing unit 132 are examples of the data generation unit, the image processing unit 133 is an example of the image processing unit, the X direction is an example of the first direction, and the first to fourth The illumination units 110A and 110B according to the embodiment are examples of the first pair of illumination units, and the imaging units 120A and 120B according to other embodiments are examples of the first pair of imaging units. The illumination units 110C and 110D according to the fourth embodiment are examples of the second pair of illumination units, and the imaging units 120C and 120D according to other embodiments are examples of the second pair of imaging units.

また、第1の中間高さデータ生成部11が第1の中間高さデータ生成部の例であり、第1の信頼度算出部12が第1の信頼度算出部の例であり、第2の中間高さデータ生成部13が第2の中間高さデータ生成部の例であり、第2の信頼度算出部14が第2の信頼度算出部の例である。 The first intermediate height data generation unit 11 is an example of the first intermediate height data generation unit, the first reliability calculation unit 12 is an example of the first reliability calculation unit, and the second The intermediate height data generation unit 13 is an example of a second intermediate height data generation unit, and the second reliability calculation unit 14 is an example of a second reliability calculation unit.

また、合成高さデータ生成部15が合成高さデータ生成部の例であり、許容条件判定部21が許容条件判定部の例であり、信頼度条件判定部22が信頼度条件判定部の例である。 Further, the combined height data generation unit 15 is an example of a combined height data generation unit, the permissible condition determination unit 21 is an example of an allowable condition determination unit, and the reliability condition determination unit 22 is an example of a reliability condition determination unit. Is.

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。 As each constituent element of the claims, various other elements having the configurations or functions described in the claims can be used.

11…第1の中間高さデータ生成部,12…第1の信頼度算出部,13…第2の中間高さデータ生成部,14…第2の信頼度算出部,15…合成高さデータ生成部,21…許容条件判定部,22…信頼度条件判定部,100…ヘッド部,110,110A〜110D…照明部,111〜113…光源,114,115…ダイクロイックミラー,116…照明レンズ,117…ミラー,118…パターン生成部,119…投光レンズ,120,120A〜120D…撮像部,121…撮像素子,122,123…受光レンズ,130…演算部,131…撮像処理部,132…演算処理部,133…画像処理部,134…記憶部,135…出力処理部,200…コントローラ部,210…ヘッド制御部,220…画像メモリ,230…検査部,300…検査装置,301…ベルトコンベア,310…操作部,320…表示部,400…外部機器,ar…多重反射部分,as…影部分,S…測定対象物,S0…板状部,S0i,S1i,S2i…画像部分,S1…一方壁部,S2…他方壁部 11... 1st middle height data generation part, 12... 1st reliability calculation part, 13... 2nd middle height data generation part, 14... 2nd reliability calculation part, 15... Combined height data Generating unit, 21... Allowable condition determining unit, 22... Reliability condition determining unit, 100... Head unit, 110, 110A to 110D... Illuminating unit, 111 to 113... Light source, 114, 115... Dichroic mirror, 116... Illuminating lens, Reference numeral 117... Mirror, 118... Pattern generation unit, 119... Projection lens, 120, 120A to 120D... Imaging unit, 121... Imaging device, 122, 123... Light receiving lens, 130... Calculation unit, 131... Imaging processing unit, 132... Arithmetic processing section, 133... Image processing section, 134... Storage section, 135... Output processing section, 200... Controller section, 210... Head control section, 220... Image memory, 230... Inspection section, 300... Inspection apparatus, 301... Belt Conveyor, 310... Operation part, 320... Display part, 400... External device, ar... Multiple reflection part, as... Shadow part, S... Measurement object, S0... Plate part, S0i, S1i, S2i... Image part, S1 …One wall, S2…other wall

Claims (8)

測定対象物に向けて構造化光を複数の方向において照射する複数の照射部と、
前記複数の照射部からそれぞれ照射される複数の構造化光を受光することにより測定対象物の画像を示す複数のパターン画像データを順次生成する一の撮像部と、
前記複数の照射部の各々に対応して生成されたパターン画像データに基づいて、前記複数の照射部についての測定対象物の高さ画像をそれぞれ示す複数の高さデータを生成するデータ生成部と、
前記複数の照射部についての前記複数の高さデータを合成することにより合成高さデータを生成する画像処理部とを備え、
前記複数の照射部は、
第1の方向において前記一の撮像部を挟んで対向するように配置される第1対の照射部と、
前記第1の方向に交差する第2の方向において前記一の撮像部を挟んで対向するように配置される第2対の照射部とを含み、
前記画像処理部は、
前記第1対の照射部についてそれぞれ生成される第1対の高さデータを合成することにより第1の中間高さデータを生成する第1の中間高さデータ生成部と、
高さ画像の複数の部分の各々について、生成された第1の中間高さデータの信頼度を第1の信頼度として算出する第1の信頼度算出部と、
前記第2対の照射部についてそれぞれ生成される第2対の高さデータを合成することにより第2の中間高さデータを生成する第2の中間高さデータ生成部と、
高さ画像の複数の部分の各々について、生成された第2の中間高さデータの信頼度を第2の信頼度として算出する第2の信頼度算出部と、
高さ画像の複数の部分の各々について、互いに対応する前記第1および第2の信頼度に基づいて、互いに対応する前記第1および第2の中間高さデータのうちいずれか一方を選択する選択処理または互いに対応する前記第1および第2の中間高さデータの重み付けを伴う重み付け処理を行うことにより前記合成高さデータを生成する合成高さデータ生成部とを含む、検査装置。
A plurality of irradiation units for irradiating the measurement object with structured light in a plurality of directions,
An imaging unit that sequentially generates a plurality of pattern image data indicating an image of a measurement target by receiving a plurality of structured lights emitted from the plurality of irradiation units, respectively,
A data generation unit that generates a plurality of height data respectively showing height images of the measurement object for the plurality of irradiation units, based on the pattern image data generated corresponding to each of the plurality of irradiation units. ,
An image processing unit that generates combined height data by combining the plurality of height data for the plurality of irradiation units,
The plurality of irradiation units,
A first pair of irradiation units arranged to face each other across the one imaging unit in a first direction;
A second pair of irradiation units arranged so as to face each other across the one imaging unit in a second direction intersecting the first direction,
The image processing unit,
A first intermediate height data generation unit for generating first intermediate height data by synthesizing a first pair of height data generated for the first pair of irradiation units;
A first reliability calculation unit that calculates the reliability of the generated first intermediate height data as the first reliability for each of the plurality of portions of the height image;
A second intermediate height data generation unit that generates second intermediate height data by combining the second pair of height data generated for each of the second pair of irradiation units;
A second reliability calculation unit that calculates the reliability of the generated second intermediate height data as the second reliability for each of the plurality of portions of the height image;
Selection for selecting one of the first and second intermediate height data corresponding to each other based on the first and second reliability corresponding to each other for each of the plurality of portions of the height image And a combined height data generator that generates the combined height data by performing a weighting process involving weighting of the first and second intermediate height data corresponding to each other.
前記第1の中間高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、前記第1対の高さデータを平均化して合成することにより前記第1の中間高さデータを生成し、
前記第2の中間高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、前記第2対の高さデータを平均化して合成することにより前記第2の中間高さデータを生成する、請求項1記載の検査装置。
The first intermediate height data generation unit generates the first intermediate height data by averaging and synthesizing the first pair of height data for each of the plurality of portions of the height image. ,
The second intermediate height data generation unit generates the second intermediate height data by averaging and synthesizing the second pair of height data for each of the plurality of portions of the height image. The inspection apparatus according to claim 1.
前記第1の信頼度算出部は、高さ画像の複数の部分の各々について、前記第1対の高さデータの差分に関する値を当該部分についての第1の信頼度として算出し、
前記第2の信頼度算出部は、高さ画像の複数の部分の各々について、前記第2対の高さデータの差分に関する値を当該部分についての第2の信頼度として算出する、請求項1または2記載の検査装置。
The first reliability calculation unit calculates, for each of a plurality of portions of the height image, a value relating to a difference between the height data of the first pair as a first reliability of the portion,
The second reliability calculation unit calculates, for each of a plurality of portions of a height image, a value related to a difference between the height data of the second pair as a second reliability of the portion. Or the inspection device according to 2.
前記複数の照射部の各々に対応して生成されたパターン画像データに基づいて当該照射部についての高さ画像の複数の部分の高さデータが予め定められた許容条件を満たすか否かを判定する許容条件判定部をさらに備え、
前記第1の中間高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、前記第1対の高さデータがともに前記許容条件を満たす場合にそれらの高さデータの平均化し、前記第1対の高さデータのうち一方が前記許容条件を満たしかつ他方が前記許容条件を満たさない場合に前記一方の高さデータを選択し、前記第1対の高さデータのいずれもが前記許容条件を満たさない場合に当該部分の高さデータを無効とすることにより前記第1の中間高さデータを生成し、
前記第2の中間高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、前記第2対の高さデータがともに前記許容条件を満たす場合にそれらの高さデータの平均化し、前記第2対の高さデータのうち一方が前記許容条件を満たしかつ他方が前記許容条件を満たさない場合に前記一方の高さデータを選択し、前記第2対の高さデータのいずれもが前記許容条件を満たさない場合に当該部分の高さデータを無効とすることにより前記第2の中間高さデータを生成する、請求項1記載の検査装置。
Based on pattern image data generated corresponding to each of the plurality of irradiation units, it is determined whether the height data of a plurality of portions of the height image of the irradiation unit satisfies a predetermined tolerance condition. Further comprising a permissible condition determination unit that
The first intermediate height data generation unit averages the height data of each of the plurality of portions of the height image when the height data of the first pair both satisfy the acceptance condition, If one of the height data of the first pair satisfies the allowance condition and the other does not satisfy the allowance condition, the height data of the one pair is selected, and any one of the height data of the first pair is set to the above. When the permissible condition is not satisfied, the height data of the portion is invalidated to generate the first intermediate height data,
The second intermediate height data generation unit averages the height data of each of the plurality of portions of the height image when the height data of the second pair both satisfy the acceptance condition, and If one of the height data of the second pair satisfies the allowance condition and the other does not satisfy the allowance condition, the height data of the one pair is selected, and any one of the height data of the second pair is set to the above. The inspection apparatus according to claim 1, wherein the second intermediate height data is generated by invalidating the height data of the portion when the acceptance condition is not satisfied.
前記第1の信頼度算出部は、高さ画像の複数の部分の各々について、前記第1対の高さデータがともに前記許容条件を満たす場合にそれらの高さデータの差分に関する値を当該部分の第1の信頼度として算出し、前記第1対の高さデータのうち少なくとも一方が前記許容条件を満たさない場合に当該部分の信頼度が最も低いことを示す値を第1の信頼度として決定し、
前記第2の信頼度算出部は、高さ画像の複数の部分の各々について、前記第2対の高さデータがともに前記許容条件を満たす場合にそれらの高さデータの差分に関する値を当該部分の第2の信頼度として算出し、前記第2対の高さデータのうち少なくとも一方が前記許容条件を満たさない場合に当該部分の信頼度が最も低いことを示す値を第2の信頼度として決定する、請求項4記載の検査装置。
For each of the plurality of portions of the height image, the first reliability calculation unit obtains a value related to a difference between the height data when the height data of the first pair both satisfy the acceptance condition. Is calculated as the first reliability, and a value indicating that the reliability of the part is lowest when at least one of the height data of the first pair does not satisfy the allowable condition is set as the first reliability. Decide,
The second reliability calculation unit determines, for each of the plurality of portions of the height image, a value related to a difference between the height data when the height data of the second pair both satisfy the acceptance condition. Is calculated as the second reliability, and a value indicating that the reliability of the part is the lowest when at least one of the height data of the second pair does not satisfy the allowable condition is set as the second reliability. The inspection apparatus according to claim 4, wherein the determination is performed.
高さ画像の複数の部分の各々について、第1および第2の信頼度算出部によりそれぞれ算出された第1および第2の信頼度が予め定められた信頼度条件を満たすか否かを判定する信頼度条件判定部をさらに備え、
前記合成高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第1および第2の信頼度が前記信頼度条件を満たす場合に前記第1および第2の中間高さデータの平均化処理を行い、第1および第2の信頼度が前記信頼度条件を満たさない場合に前記選択処理を行うことにより合成高さデータを生成し、
前記信頼度条件は、互いに対応する第1および第2の信頼度の差分が予め定められた差分範囲内にあるかまたは互いに対応する第1および第2の信頼度がともに予め定められた基準信頼度よりも高いことである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の検査装置。
For each of the plurality of portions of the height image, it is determined whether the first and second reliability calculated by the first and second reliability calculation units satisfy a predetermined reliability. A reliability condition determination unit is further provided,
The composite height data generation unit averages the first and second intermediate height data for each of the plurality of portions of the height image when the first and second reliability levels satisfy the reliability level. Conversion processing is performed, and when the first and second reliability degrees do not satisfy the reliability condition, the selection processing is performed to generate combined height data,
The reliability condition is that the difference between the first and second reliability values corresponding to each other is within a predetermined difference range, or the first and second reliability values corresponding to each other are both predetermined reference reliability. The inspection apparatus according to any one of claims 1 to 5, which is higher than the degree.
前記合成高さデータ生成部は、高さ画像の複数の部分の各々について、第1および第2の信頼度に基づく第1および第2の中間高さデータの重み付け平均化処理を行うことにより合成高さデータを生成する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の検査装置。 The combined height data generation unit performs a weighted averaging process on the first and second intermediate height data based on the first and second reliability for each of the plurality of portions of the height image. The inspection apparatus according to any one of claims 1 to 5, which generates height data. 測定対象物に構造化光を照射する一の照射部と、
測定対象物から反射される構造化光を複数の方向において受光することにより測定対象物の画像を示す複数のパターン画像データをそれぞれ生成する複数の撮像部と、
前記複数の撮像部の各々に対応して生成されたパターン画像データに基づいて、前記複数の撮像部についての測定対象物の高さ画像をそれぞれ示す複数の高さデータを生成するデータ生成部と、
前記複数の撮像部についての前記複数の高さデータを合成することにより合成高さデータを生成する画像処理部とを備え、
前記複数の撮像部は、
第1の方向において前記一の照明部を挟んで対向するように配置される第1対の撮像部と、
前記第1の方向に交差する第2の方向において前記一の照明部を挟んで対向するように配置される第2対の撮像部とを含み、
前記画像処理部は、
前記第1対の撮像部についてそれぞれ生成される第1対の高さデータを合成することにより第1の中間高さデータを生成する第1の中間高さデータ生成部と、
高さ画像の複数の部分の各々について、生成された第1の中間高さデータの信頼度を第1の信頼度として算出する第1の信頼度算出部と、
前記第2対の撮像部についてそれぞれ生成される第2対の高さデータを合成することにより第2の中間高さデータを生成する第2の中間高さデータ生成部と、
高さ画像の複数の部分の各々について、生成された第2の中間高さデータの信頼度を第2の信頼度として算出する第2の信頼度算出部と、
高さ画像の複数の部分の各々について、互いに対応する前記第1および第2の信頼度に基づいて、互いに対応する前記第1および第2の中間高さデータのうちいずれか一方を選択する選択処理または互いに対応する前記第1および第2の中間高さデータの重み付けを伴う重み付け処理を行うことにより前記合成高さデータを生成する合成高さデータ生成部とを含む、検査装置。
One irradiation unit for irradiating the measurement object with structured light,
A plurality of imaging units that respectively generate a plurality of pattern image data indicating an image of the measurement target by receiving structured light reflected from the measurement target in a plurality of directions,
A data generation unit that generates a plurality of height data respectively showing height images of the measuring object for the plurality of image pickup units, based on pattern image data generated corresponding to each of the plurality of image pickup units. ,
And an image processing unit that generates combined height data by combining the plurality of height data for the plurality of imaging units,
The plurality of imaging units,
A first pair of imaging units arranged so as to face each other across the one illumination unit in a first direction;
A second pair of imaging units arranged so as to face each other across the one illumination unit in a second direction intersecting the first direction,
The image processing unit,
A first intermediate height data generation unit for generating first intermediate height data by synthesizing a first pair of height data generated for the first pair of imaging units;
A first reliability calculation unit that calculates the reliability of the generated first intermediate height data as the first reliability for each of the plurality of portions of the height image;
A second intermediate height data generation unit that generates second intermediate height data by synthesizing a second pair of height data generated for each of the second pair of imaging units;
A second reliability calculation unit that calculates the reliability of the generated second intermediate height data as the second reliability for each of the plurality of portions of the height image;
Selection for selecting one of the first and second intermediate height data corresponding to each other based on the first and second reliability corresponding to each other for each of the plurality of portions of the height image And a combined height data generator that generates the combined height data by performing a weighting process involving weighting of the first and second intermediate height data corresponding to each other.
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