JP4216007B2 - 検査装置、信号処理装置及びプログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複雑な外観を持つ検査対象物の検査等に用いて好適な検査装置、この検査装置における信号処理に用いて好適な信号処理装置及び各装置で用いられるプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば複雑形状部品製造工程においては、部品の表面にキズ、汚れ、しみ、へこみ、つぶれ、へたりが生じたり、加工ミスや異種寸法部材混入等が生じることがある。このような種々の欠陥の有無を検査する方法として、複雑形状部品を検査時に一定方法で整列させてカメラで撮影し、画像処理によって予め登録しておいた画像と比較して検査する方法がある。
また、複雑形状部品の自動検査を総合的な検査仕様にすると処理時間がかかるため、人間の目視検査に頼る場合があった。
また、帯状体等の長尺物の検査は連続的にエンドレスに行うことを要求されるが、従来では、高速でエンドレスに使えるフェルター処理や閾値処理、又は繰り返しパターンの比較処理のような単純なロジックで欠陥検知を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記画像処理による方法では、複雑形状部品を１個１個その向きを認識し、同じ向きに並べ替えて撮像しなければならず、その並べ替えに時間がかかり、高速で検査できないために効率が悪かった。
また、複雑形状部品の自動検査で総合的に検査しようとすると処理時間がかかるため人間の目視検査に頼らざるを得なかった。
また、長尺物の連続的なエンドレス検査の場合は、高速でエンドレスに使えるフェルター処理や閾値処理、又は繰り返しパターンの比較処理のような単純なロジックで欠陥処理を行うしかなかった。
【０００４】
近年、画像デバイスの情報量と取り込み速度は上がってきており、検査の高速化は当然のこととして要求されてくる。また、検査の対象物は複雑化し、短期間で変わってくる。当然ながら情報抽出ロジックは難しくなり、複雑化して細かく詳しく解析することが不可欠となってくる。常に新しい要求が増え、新しい検査対象物への対応が短時間でできることが求められてくる。そして、これに対処するための専用プロセッサや専用高速検査装置開発の時間的余裕も採算性もなくなってきている。進歩のめざましいＣＰＵの演算パワーで対処できる範囲も増してはいるが、それだけでは追いつかない要求が増しているのが現状である。
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、１台の装置ではできない複雑な外観検査等を、検査信号等の複数の入力信号と複数の信号処理手段とをそのシステムの要求に合わせて組み合わせて処理することにより、有機的な判断と高速な処理を可能にすることにより、検査や測定に要求される仕様のものをフレキシブルに組み上げられ、その実体に合わせて小回りの利く処理能力を大幅に上げられる検査装置及び信号処理装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明による検査装置は、検査対象物を検査し検査信号を発生するｍ個の信号発生デバイスと、前記ｍ個の信号発生デバイスの検査信号を分配するｍ個の分配器と、各信号発生デバイス毎にｎ個を１組としてｍ組有し、該ｍ組の各組毎に前記ｍ個の各分配器を介して前記ｍ個の信号発生デバイスに接続されると共に、各信号発生デバイスからの検査信号を処理するｍ×ｎ個の信号処理手段と、各組におけるｎ個の信号処理手段を１個ずつ順次環状的に指示して動作させる動作指示手段と、前記動作指示手段で指示されたｍ個の信号処理手段から得られるｍ個の処理結果情報を総合的に処理して当該検査対象についての総括結果情報を出力する総括手段と、前記ｍ個の分配器及びｍ×ｎ個の信号処理手段を動作可能に設定し、かつ前記総括手段に対しｍ×ｎ個の情報入力を可能とするように設定するｍ×ｎマトリクス制限部とを有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明による信号処理装置は、入力されるｍ個の信号を分配するｍ個の分配器と、入力されるｍ個の各入力信号に対し、ｎ個を１組としてｍ組有し、該ｍ組の各組毎に前記ｍ個の各分配器を介して前記ｍ個の入力信号を取り込み、信号処理するｍ×ｎ個の信号処理手段と、各組におけるｎ個の信号処理手段を１個ずつ順次環状的に指示して動作させる動作指示手段と、前記動作指示手段で指示されたｍ個の信号処理手段から得られるｍ個の処理結果情報を総合的に処理して当該検査対象についての総括結果情報を出力する総括手段と、前記ｍ個の分配器及びｍ×ｎ個の信号処理手段を動作可能に設定し、かつ前記総括手段に対しｍ×ｎ個の情報入力を可能とするように設定するｍ×ｎマトリクス制限部とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明によるプログラムは、入力されるｍ個の信号をｍ個の分配器により分配する分配処理と、ｍ個の入力信号の１個毎にｎ個を１組としてｍ組み設けられたｍ×ｎ個の信号処理手段における各組の信号処理手段を動作指示手段により１個ずつ順次環状的に指示して動作させる動作指示処理と、前記動作指示処理により指示されたｍ個の信号処理手段により各入力信号を処理する信号処理と、
前記信号処理により得られるｍ個の処理結果情報を総括手段により総合的に処理して総括結果情報を出力する総括処理と前記ｍ個の分配器及びｍ×ｎ個の前記信号処理手段を動作可能に設定し、かつ前記総括手段に対しｍ×ｎ個の情報入力を可能とするようにｍ×ｎマトリクス制限部により設定する設定処理とをコンピュータに実行させるためのものである。
【０００９】
【作用】
従って、本発明によれば、各組のｎ個の信号処理手段を１個ずつ順次環状的に動作指示し、指示されたｍ個の信号処理手段によりｍ個の信号発生デバイス等から得られる検査信号等の入力信号を処理し、これにより得られるｍ個の処理結果情報を総合的に処理することにより、検査対象の合否判定結果等を含む総括結果情報を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態による外観検査装置の構成を示すブロック図である。
図１において、被検査物（検査対象物）としての例えば部品である複雑形状物１が製造されて、搬送ライン２上を所定間隔で例えば毎秒３０個の速度で直線状に搬送されるようになされている。複雑形状物１は、図２に示すように底部は略円筒状をなし、その上に変形円のプレートを持ち、壁面が曲面になっており、その壁面に２個のへこみが形成されたものである。
【００１１】
搬送ライン２上の検査位置Ｘの上方にカメラ５ａが設置されると共に、検査位置Ｘの周囲上方に４台のカメラ５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅが設置されている。これらのカメラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅは本発明による信号発生デバイスを構成するものであり、撮像して出力されるビデオ信号を検査信号とする。
【００１２】
カメラ５ａ〜５ｅは２次元画像を得られるエリアカメラであり、上方のカメラ５ａは複雑形状物１の上面や壁面斜面の２個のへこみの位置や外周部の溝の中を撮像でき、周囲のカメラ５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅは、検査位置Ｘにある複雑形状物１の周囲に互いに約９０°間隔で配設されて、複雑形状物１の周面と上部を斜め上からそれぞれ撮影することで、全体で複雑形状物１の周面全周と上面を撮影できる。これらのカメラ５ａ〜５ｅは検査信号処理部３に接続されている。
【００１３】
検査位置Ｘの上方には、ストロボ照明６が複雑形状物１と同軸上に配設されている。このストロボ照明６は、例えば撮像するカメラに対して複雑形状物１の表面でハレーションを起こさないように設定されている。各カメラは、高速で移動する複雑形状物１をストロボ照明６の短時間照射により停止させた状態で撮像するようになされている。また、検査位置Ｘに到達した複雑形状物１を検出するセンサＡ７が設けられている。さらに、検査位置Ｘの前方には搬送ライン２上の不合格とされた複雑形状物１を搬送ライン２から排除して搬送ライン９に移す不合格品選別部４と、その前に合否判定の終わった複雑形状物１を検出するセンサＢ８が設けられている。
【００１４】
検査信号処理部３は、マルチ信号処理部６９が接続された信号制御ユニット２０からなる。各カメラ５ａ〜５ｅとストロボ照明６とセンサＡ７，センサＢ８は検査信号処理部３に接続されている。搬送ライン２上を搬送される複雑形状物１が検査位置Ｘに到達したことをセンサＡ７に検知されると、センサＡ７より検査信号処理部３に撮像トリガ信号３７が入力され、後述するように図３の動作指示部２２を通って、カメラ５ａ〜５ｅとストロボ照明６の動作トリガ信号３１となり、それらが同期してストロボ発光と撮影を行う。
【００１５】
各カメラで撮影された複雑形状物１の５つの全撮影画像が検査信号処理部３に入る。検査信号処理部３においては、全カメラからの画像情報を総括処理し、その複雑形状物１の合否判定を行う。判定結果に基づいてセンサＢ８が不合格品に該当する感知トリガ信号３８を出力すると、これに合わせて不合格品選別部４の駆動トリガ信号３３出力される。また検査信号処理部３からは総括結果情報６１が出力される。
【００１６】
図３は検査信号処理部３の構成を示すもので、信号制御ユニット２０とマルチ信号処理部６９の構成を示している。
図３において、信号制御ユニット２０は、動作指示部２２、５つの分配器２１、設定・総括部２３、結果動作出力部２４からなる。設定・総括部２３は、結果総括部２５、条件設定部１７、ｍ×ｎマトリクス制限部２８、情報出力部２９からなる。
【００１７】
マルチ信号処理部６９には、信号発生デバイス５としてのｍ＝５台のカメラ５ａ〜５ｅの１デバイス（１カメラ）当たりｎ＝４個の信号処理部（ここでは画像処理装置が用いられている）７０が設けられている。即ち、信号処理部７０は、ｍ個の信号発生デバイスからの検査信号（ビデオ信号）を処理するようになされ、各信号発生デバイス毎にｎ個を１組としてｍ組み（＝ｍ×ｎ個）が設けられている。
従って、本実施の形態による検査信号処理部３は、１つの動作指示部２２と１つの結果総括部段２３に対して５つの分配器２１からなる信号制御ユニット２０に、５×４＝２０個の信号処理部（画像処理装置）７０を接続した構成となっている。
【００１８】
次に、上記構成による動作について説明する。
搬送ライン２上を搬送される被検査物である複雑形状物１が検査位置Ｘに到達するとセンサＡ７に検知され、センサＡ７から検査信号処理部３に撮像トリガ信号３７が入力される。この撮像トリガ信号３７は動作指示部２２を通ってカメラ５ａ〜５ｅとストロボ照明６の動作トリガ信号３１となり、それらが同期してストロボ発光と撮影を行う。これと同時に、動作指示部２２からは、結果動作出力部２４にトリガ信号１７が出されると共に、分配器２１と信号処理部７０と結果総括部２５に対して特定の部分を動作させるための動作指示信号１２，１５，１６が出される。
【００１９】
上記動作指示信号１２は、１つのカメラ５からの検査信号としてのビデオ信号３５を処理するために２０台の信号処理部７０における各組の一つをそれぞれ指示する。その指示された信号処理部７０に対して分配器２１を経てビデオ信号３５が送られる。指示された信号処理部７０はこのビデオ信号３５を受信してその解析処理を行い、その処理結果情報１３を結果総括部２５に送る。
【００２０】
これを例えば１台のカメラ５ａの処理系について説明すると、動作トリガ信号３１に基づいてカメラ５ａで撮影された１番目の複雑形状物１の撮影画像Ａは分配器２１ａを介して動作指示信号１２ａで指示された画像の信号処理部７０ａアに取り込まれる。２番目の複雑形状物１の撮影画像Ａは分配器２１ａを介して動作指示信号１２ａで指示された画像の処理処理部７０ａイに取り込まれ、３番目の撮影画像Ａは分配器２１ａを介して動作指示信号１２ａで指示された画像の信号処理部７０ａウに取り込まれる。同様にして４番目の撮影画像Ａは信号処理部７０ａエに取り込まれる。そして、５番目の複雑形状物１の撮影では、動作指示信号１２ａがアに戻り、画像は動作指示信号１２ａで指示された信号処理部７０ａアに取り込まれる。同様に６番目の撮影では、画像は画像処理装置７０ａイに取り込まれる。このようにして各カメラについて４個の信号処理部７０がア…エ…ア…と順次環状的に動作指示されることにより、複雑形状物１の検査が１個ずつ行われる。
【００２１】
上記の動作が各カメラ毎に平行に実施され、これを終了まで繰り返す。信号処理部７０ａでは、予め検査位置Ｘに標準被検物として代表的な無欠陥の標準複雑形状物を配置して図１に示す位置で予め各カメラで撮影した各方向画像と、設計３次元ＣＡＤからカメラ５ａの光学系と複雑形状物１の検査物位置光学位置関係と光反射ファクタを割り出された撮像特性条件で撮影画像Ａを解析処理し、複雑形状物１の異常部及び形状情報を割り出す。この割り出された異常部及び形状情報を処理結果情報１３として結果総括部２５に送る。
【００２２】
また、同時に他のカメラ５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅで得られた撮影画像Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅについても上記と同様に行われる。そして、各画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、Ｅを画像処理する信号処理部７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅから得られた５種類の各撮影画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、Ｅ毎の異常部及び形状情報等の処理結果情報１３を結果総括部２５に送る。
【００２３】
結果総括部２５において、予め設定されたソフトコンピューテングソフトで５つのカメラ画像すべての処理結果情報１３の評価が行われ、総合的に被検査物である複雑形状物１の合否が決定され、総合結果信号１４を出力する。結果動作出力部２４は、センサＢ８からの感知トリガ信号３８と動作指示信号１７を受けて、総合結果信号１４が不合格時には当該検査物１の搬送タイミングに合わせて駆動トリガ信号３３を出力する。この駆動トリガ信号３３に応じて不合格品選別部４により搬送ライン２からの不合格品の排除が行われ、不合格品排出ライン９に乗り移り排出される。
【００２４】
同時に予め設定されたソフトコンピューテングソフトで５つのカメラ画像すべての処理結果情報１３の評価が行われ、総合的に被検物である複雑形状物１の総括情報６１が得られ、情報出力部２９で図示しない次の工程の管理システムに送られ、工程の製造機のパラメータ調整等に使われる。
尚、ｍ×ｎマトリクス制限部２８は、分配器２１をマトリクス制限信号１８で制御すると共に、結果総括部２５をマトリクス制限信号１９で制御する。
【００２５】
図４は動作指示部２２を含む信号制御ユニット２０の構成を示すブロック図である。
動作指示部２２に入力された前記撮像トリガ信号３７は、アンプ５３で整形されて、信号の動作を確実にするようにファンアウト（信号を伝達する能力及び伝達される側の影響をソース側の信号に影響を与えないようにする）を上げて、トリガ切替部５２を経て、アンプ５４とデマルチプレクサ５５にトリガ信号３２を送る。尚、トリガ切替部５２では、外部からの撮像トリガ信号３７を使わないで、トリガ条件をプログラムできる内部トリガ発生部５１からの信号に切り替えることもできる。
【００２６】
リセット時、リセット部５９でデマルチプレクサ５５が最初に戻り、最初のトリガ信号３２が入ると、アンプ（ア）５６アから処理指示信号１２アと動作指示信号１５アと動作指示信号１６アが出力される。次のトリガ信号３２でデマルチプレクサ５５が１つ進み、アンプ（イ）５６イから処理指示信号１２イと動作指示信号１５イと動作指示信号１６イが出力される。次のトリガ信号３２でデマルチプレクサ５５がまた１つ進み、アンプ（ウ）５６ウから処理指示信号１２ウと動作指示信号１５ウと動作指示信号１６ウが出力される。同様に、次のトリガ信号３２でアンプ（エ）５６エから処理指示信号１２エと動作指示信号１５エと動作指示信号１６エが出力される。
【００２７】
次のトリガ信号３２では、５×４の信号制御と制限したため、デマルチプレクサ５５が最初に戻り、アンプ（ア）５６アから処理指示信号１２アと動作指示信号１５アと動作指示信号１６アが出力する。各アンプ５６は同時に動作させるカメラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅからのラインの各処理指示信号１２アと動作指示信号１５アと動作指示信号１６アがそれぞれａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの各５出力となる。
【００２８】
動作指示信号１２アは撮像指示の動作トリガ信号３１と同時に図３の信号処理部７０ａア、７０ｂア、７０ｃア、７０ｄア、７０ｅアに出力される。この動作指示信号１２アを受けた信号処理部７０ａアは、カメラ５ａの画像のビデオ信号３５ａを分配器２１ａ経由で送られてくるビデオ信号１１ａアを受信して画像処理する。
【００２９】
トリガ信号３２はデマルチプレクサ５５に入力されると同時に、アンプ５４を通って、カメラ５ａ〜５ｅとストロボ照明６の動作トリガ信号３１となり、それらが同期してストロボ発光と撮影を行う。同時に、結果動作出力部２４にトリガ信号１７が出力される。これと平行して動作指示部２２から分配器２１と信号処理部７０と結果総括部２５に特定の部分を動作させるための動作指示信号１２，１５，１６が出力される。
【００３０】
この動作指示信号１２は、１つの信号発生デバイス（カメラ）５のビデオ信号３５を処理する２０台の信号処理部７０のうちの一つを指示する。その指示された信号処理部７０へ分配器２１を経てビデオ信号３５が送られる。指示された信号処理部７０はこのビデオ信号を受信して、その特徴解析を行い、その処理結果情報１３を結果総括部２５に送る。
【００３１】
次に、本実施の形態による外観検査装置の動作について図５に示すフローチャートを参照して説明する。
・（準備）（ステップＳ１０１）
［マトリクスｍ×ｎ設定］
搬送ライン２上を所定間隔で送られてくる複雑形状物１について外観の合否を検査処理部３で順次検査する。例えば、最小タクト３０ミリ秒で撮像は５台のカメラで撮像を行い、各カメラで撮像した画像の解析に最大１００ミリ秒の時間を要する。この場合、最小タクトを満たすためには画像の解析に最大１００ミリ秒の時間はタクトの４倍未満となる。これを確保するために１台のカメラについて画像解析を行う信号処理部を４個の用意し、画像を１枚ずつ順番にリング状に処理をして、５番目の解析処理を要求されるまでに結果を出していくことによって処理が可能となる。
【００３２】
また、この５台のカメラの画像の解析結果を総括して、その被検査物の検査物の合否判定でき、不合格品はその搬送に合わせて排出する。従って、マトリクス５×５の制御ユニットのうち５×４を使うことにより、この検査処理能力が可能となる。このために、５台のカメラとカメラ１台当たり４個の画像処理装置（信号処理部７０）合計２０台を信号制御ユニット２０に接続し、システム化することにより、上記の必要な能力を持たせた外観検査装置を構築できる。
【００３３】
信号制御ユニット２０は５×５の範囲内で設定可能としてあるので、ｍ×ｎマトリクス制限器２８により分配器２１を増やし、ソフトコンピューテングソフトの入力マトリックスを変えることにより、信号の接続を変え、分配器２１の能力を増し、動作指示部２２のデマルチプレクサ５５の容量とアンプ５６の個数を増やすことで、１×２０まで拡張可能である。現実的には、５×５を８×８位まで拡張性を持たせることができる。
【００３４】
［信号処理部７０の処理プログラムと処理条件を設定］
送られてくるビデオ信号１１の画像を解析処理して特徴情報、異常部等の抽出するための解析プログラムと、予め割り出されている検査条件データの指定又は配信を行い、信号処理部７０の処理プログラムと条件を確定する。時系列のア〜エ系の設定は同じものを使い、ａ〜ｅのデバイス系列はその画像に応じた設定をする。本実施の形態におけるｂ〜ｅはカメラや照明のばらつきの特性差以外は同じ設定となる。
【００３５】
［結果総括部２５の処理モードと処理ファクタを設定］
結果総括部２５には、ファジー評価、人工知能、ニューラルネットワークを総合したソフトコンピューテングエンジンソフトが積まれ、信号処理部７０からの各デバイス（カメラ）５の信号１１の処理結果情報１３が通信で得られた情報を総括する。これらのｍ×ｎの情報入力マトリックスと入力情報内容と、合否判定に使う判定処理ファクタと結果情報を総括結果情報に処理する情報総括ファクタを設定する。また、個別の総括情報抽出と総括結果情報のトレンドと特異データを割り出し、送り出す条件設定も行われる。
【００３６】
［検査開始のためのリセット］
デマルチプレクサ５５をリセットし、信号処理部７０と結果総括部２５を検査受け入れ可能とする。
・（検査）
検査準備ができたら、センサＡ７の検知トリガ信号３７を待つ。複雑形状物１が検査位置Ｘに至るとセンサＡ７で検知され（ステップＳ１０２、以下ステップ略）、動作指示部２２に撮像のためのトリガ信号３７が入力され、カメラ５とストロボ照明６に動作トリガ信号３１を送る（Ｓ１０３）。デマルチプレクサ５５をリング状にエンドレスでカウントアップし、信号処理部７０における当該画像処理装置に動作指示信号１２を送る（Ｓ１２１）。ストロボ照明６と各カメラ５ａ〜５ｅは動作指示部２２から動作トリガ信号３１を受け、同期してストロボ照明６が発光すると同時にカメラ５ａ〜５ｅで検査位置Ｘにある複雑形状物１が搬送状態下でぶれていない停止画像として撮影される（Ｓ１０４）。そして、カメラ５ａで複雑形状物１の上面から、各カメラ５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅによって複雑形状物１の各画像が重複する状態で裏面以外の全周を撮影できる。
【００３７】
カメラ５で撮像された５枚の画像を各カメラ毎にビデオ信号３５で転送される（Ｓ１０５）。センサＡ７で次の検査物１の感知を待ち（Ｓ１０６）、感知したら検査を繰り返す。検査終了指示が入ったら終了する。ビデオ信号３５は当該分配器２１で分配し、動作指示信号１２を受け取り指名されている信号処理部７０にビデオ信号１１を送る（Ｓ１２２）。指名された信号処理部７０はこのビデオ信号１１を受け取る（グラブする）（Ｓ１２３）。信号処理部７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅによって、それぞれ次に指名されてグラブが終わる前に、それぞれの撮像面の画像信号解析（Ｓ１２４）を終わらせ、この結果を処理結果情報１３として結果総括部２５に送る。
【００３８】
動作指示部２２から動作指示信号１６を受けた結果総括部２５は、各カメラに該当する信号処理部７０からの処理結果情報１３を全部受け取り、総括して合否判定を行い（Ｓ１３２）、この結果を総合結果信号１４として、結果動作出力部２４に送る（Ｓ１２５）。結果動作出力部２４は、センサＢ８からの感知トリガ信号３８と動作指示信号１７を受けて、当該検査物１が不合格時には当該検査物１の搬送タイミングに合わせて駆動トリガ信号３３を出力する。不合格品選別部４は駆動トリガ信号３３により駆動され、不合格に判定された検査物１を排除する（ステップ１３３）。
【００３９】
結果総括部２５は、各カメラに該当する同時期の信号処理部７０からの処理結果情報１３をソフトコンピューテングソフトで総括して、合否判定（Ｓ１３２）と総括結果情報抽出（Ｓ１３５）を行う。総括結果情報抽出（Ｓ１３５）は、予め設定されたソフトコンピューテングソフトで全カメラからの全画像の処理結果情報１３の評価が行われ、総合的に被検物である複雑形状物１の総括結果情報６１を得て、情報出力部２９により図示しない工程の管理システムに送られ、工程の製造機のパラメータ調整等に使われる。総括情報６１は個別の総括情報と個別の総括情報のトレンドと不合格要因を含む特徴特異データも含む。
【００４０】
このようにして、搬送ライン２を順次高速搬送される複雑形状物１について信号制御ユニット２０に必要数の信号処理部７０をつないだ検査信号処理部３によって、例えば１秒間に３０個の被検物である複雑形状物１の合否判定し、選別できる外観検査を行うことができる。信号処理部７０を各１個追加すれば、１秒間に３７個の外観検査装置に拡張できる。
【００４１】
上述のように本実施の形態によれば、信号制御ユニット２０を使うことにより１台の信号処理部７０の数倍の処理能力を確保でき、複数のデバイスからの情報を総括的に判断して合否処理できる。併せて、それら総括結果情報を出力することにより、製造ラインの状態把握、及び高速フィードバック型自動工程自己調整機能の情報発信システムとすることができる。
【００４２】
また、前記信号制御ユニットに各デバイスのｍ個の処理結果情報をソフトコンピューテングソフトで総括する結果総括部を設け、この個別の総括結果情報抽出と総括結果情報のトレンドと特異データを割り出し、送り出すようにしたので、被検査物の複数のデバイスによる総括解析結果とそのトレンドや特異情報を上位コントロールする情報として使え、工程の高速フィードバックデータとなり、安定した製品製造コントロールと異常対処を可能にする情報発信部とすることができる。
【００４３】
また、本実施の形態によれば、１つのカメラの信号を複数の処理系に順に渡して処理を行い、それら処理系からそれぞれ結果を返すことによって高速化を図ることができる。また、立体的ものを検査するために、複数のカメラとそれらを複数の処理系で分配して処理を行い、それらを統合して高速に結果を出して選別する検査装置を実現することができる。
【００４４】
また、高速高解像度の装置を小回りが利くソフトで処理する複数の処理装置を、有機的に制御し、信号を分配して割り付けてトータル的に高解像度高速な処理システムを作る信号制御を持ち得ることにより、小回りがきく高処理能力を確保することができる。
また、並列で指示信号を出す系と直列で結果を受け入れ総合結果を出すマトリックス信号制御を実現することができ、さらに、このマトリックス構成とタイミングは外部から設定、又は制御することができる。
【００４５】
また、この信号制御ユニットにトリガセンサとトリガによって動作する照明と複数のカメラをつけ、画像処理装置（または画像グラブ解析ボード）を複数枚つなぐことにより、１個の信号処理手段ではできない複雑な形状を有する検査対象物等の外観検査等を、複数の信号発生デバイスと複数の信号処理手段をそのシステムの要求に合わせて組み合わせ、制御することにより、有機的な判断と高速な処理を可能にできるようにした検査装置を実現することができる。
また、総括情報出力系に複数のドライバー経由のアクチュエータを使うことにより、自動機器に拡張ができる。
【００４６】
このように、本実施の形態によるｍ×ｎの信号制御ユニットは、安価なバッチ処理の情報グラブボードとＣＰＵとを複数組み込むことで、検査や測定に要求される仕様のものをフレキシブルに組み上げることができ、その実体に合わせて小回りの利く処理能力を大幅に上げられる装置を提供することができる。
【００４７】
また動作においては、制御系は画像等を空いている処理装置に取り込む様、各指示信号を出すことができる。また、指示信号を受けた処理装置は、タイミングを同期して画像等の対象データを取り込み、処理して結果を出力することができる。
また、１つの対象物に対する１つまたは複数の全処理結果を収集して、総合的に選別の結論を（ファジーなどの回路で）出し、現物に同期して選別制御信号を出力することができる。
【００４８】
以上は製造ラインでの検査や計測にターゲットを絞って述べたが、この信号制御ユニット２０は、交通監視、エンジン特性試験、自動運転、ロボットなど、センサフェードバック自動化装置の新しい有り様を作り出すものとなる。
【００４９】
尚、本実施の形態では、被検物を複雑形状物１にしたが、複雑形状物に限定されることなく、その他の表面カラー模様のある物体等の処理に負荷がかかる表面高速欠陥検査もできるシステムも容易に構築することができる。
また、信号発生デバイス５がカメラである必要はなく、例えば、マイクや超音波センサ等各種のセンサを複数用いた検査システムも容易に構成することができる。
【００５０】
その場合の本発明の第２の実施の形態として、図６に多種類の信号発生デバイスを４個有し、各３つの信号処理部を内蔵した信号制御を使った計測処理装置の概略構成を示す。
図６において、信号処理部を内蔵できる５×５まで可能な信号制御ユニット２０を使い、信号発生デバイス５としてエリアカメラと変位センサと過電流センサと超音波センサを各１合計４台を付け、１デバイス当たり３つの信号処理部７０を内蔵した計測処理装置とする。
【００５１】
従って、本実施の形態による信号処理手段内蔵型計測処理装置は、動作指示部２２と結果総括部２３各１に分配器２２が（拡張用１個含め）５個がある信号制御ユニット２０に内蔵型信号処理部７０を各３台（計１２台）組入れた構成となる。
デバイスやセンサ等の配置は、検査物と要求されるラインの仕様で変わる。分配器２１は、信号の帯域などの問題がなければ同じで、帯域特性等その信号に合ったものが必要なら交換する。信号処理部として内蔵型でＣＰＵ、及びＲＡＭを搭載した１ボード型の組込信号処理部７１を必要枚数組み込む。その他は、前例に準じて各条件をセットし、初期状態に戻してスタートさせれば、４×３の自動計測処理が可能となる。
【００５２】
また、この装置の構成を少し変えることにより、バッチ型装置からエンドレス検査装置になる。
例えば図６のエリアカメラをエンドレスビデオ信号を出すラインセンサに置き換える。動作指示部２２の内部トリガ発生に切り替え、組込信号処理部７１の動作指示信号１２の終わりの部分を次の動作指示信号１２の始めの部分とオーバーラップさせる機能も使えるデマルチプレクサ５５（図４参照）を使い、次の動作指示信号１２にオーバーラップを持たせる。
【００５３】
１ボード型の組込信号処理部７１は動作指示信号１２が入っている間信号取り込みを続け、動作指示信号１２が切れたら信号解析を始めるモードを使う。これにより、信号処理部７１はオーバーラップを確保した信号処理ができる。これを環状的に繰り返すことにより、連続的な抜けのないエンドレス検査装置を容易に構築できる。
【００５４】
４台のセンサを使うシート状製品や長尺物をライン上に流して連続的に検査するエンドレス検査装置であれば、１２ミリ秒の取得データを２ミリ秒オーバーラップして採る。このとき、デバイス当たり３枚の信号処理部７１を設定すると、その該当信号処理部７１が２６ミリ秒で解析を済ませて処理結果情報１３を発信を終えれば良い自動エンドレス装置を構成することができる。
【００５５】
次に、本発明の実施の形態によるプログラムについて説明する。
前述した第１、第２の実施の形態による検査装置（計測処理装置を含む）をコンピュータシステムで構成する場合、図３、図６に示す各装置による図５のフローチャートを含む前述した処理を各コンピュータのＣＰＵが実行するためのプログラムは、それぞれ本発明によるプログラムを構成する。また、このプログラムを記録する記録媒体は、本発明による記録媒体を構成する。
【００５６】
この記録媒体としては、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ、磁気記録媒体等を用いることができ、これらをＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、メモリカード等に構成して用いてよい。またこの記録媒体は、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部のＲＡＭ等の揮発性メモリのように一定時間プログラムを保持するものも含まれる。
【００５７】
また上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから伝送媒体を介して、あるいは伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されるものであってもよい。上記伝送媒体とは、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体をいうものとする。
【００５８】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００５９】
従って、この記録媒体を図３、図６のシステム又は装置とは異なるシステム又は装置において用い、そのシステム又は装置のコンピュータがこの記録媒体に格納されたプログラムを実行することによっても、各実施の形態で説明した機能及び効果と同等の機能及び効果を得ることができ、本発明の目的を達成することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、１個の信号処理手段ではできない複雑な形状を有する検査対象物の外観検査等の信号処理を行う場合に、信号発生デバイスの使用個数（入力信号数）と信号処理手段の使用個数とを、その検査内容や処理内容等に応じて適宜に組み合わせ、それらを制御し評価する信号制御ユニットを導入することにより、必要最小限の処理で効率的で高速な処理を実現することができる。また、様々なシステム構築が容易に実現できると共に、安価で小回りの利くシステムを実現することができる。
また、信号処理手段に対する動作指示信号をオーバラップさせることにより、長尺物等を連続的に検査するエンドレス検査装置を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態による複雑形状物の外観検査装置の構成を示す上面図及び正面図である。
【図２】 複雑形状物の例を示す上面図及び正面図である。
【図３】 本発明の第１の実施の形態による外観検査装置の構成を示すブロック図である。
【図４】 信号制御ユニットの構成を示すブロック図である。
【図５】 本発明の第１の実施の形態による外観検査装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】 本発明の第２の実施の形態による多種類の信号発生デバイスを４個つけた信号処理手段も併せ持つ信号制御を使った計測処理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 複雑形状物
２ 搬送ライン
３ 検査処理部
５ カメラ（信号発生デバイス）
１１ ビデオ信号
１２，１５，１６ 動作指示信号
１３ 処理結果情報
１４ 総合結果信号
２０ 信号制御ユニット
２２ 動作指示部
２３ 設定・総括部
２４ 結果動作出力部
２５ 結果総括部
２８ マトリクス制限部
２９ 情報出力手段
３５ ビデオ信号
６９ マルチ信号処理部
７０ 信号処理部（画像処理装置）
７１ 組込信号処理部
【発明の属する技術分野】
本発明は、複雑な外観を持つ検査対象物の検査等に用いて好適な検査装置、この検査装置における信号処理に用いて好適な信号処理装置及び各装置で用いられるプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば複雑形状部品製造工程においては、部品の表面にキズ、汚れ、しみ、へこみ、つぶれ、へたりが生じたり、加工ミスや異種寸法部材混入等が生じることがある。このような種々の欠陥の有無を検査する方法として、複雑形状部品を検査時に一定方法で整列させてカメラで撮影し、画像処理によって予め登録しておいた画像と比較して検査する方法がある。
また、複雑形状部品の自動検査を総合的な検査仕様にすると処理時間がかかるため、人間の目視検査に頼る場合があった。
また、帯状体等の長尺物の検査は連続的にエンドレスに行うことを要求されるが、従来では、高速でエンドレスに使えるフェルター処理や閾値処理、又は繰り返しパターンの比較処理のような単純なロジックで欠陥検知を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記画像処理による方法では、複雑形状部品を１個１個その向きを認識し、同じ向きに並べ替えて撮像しなければならず、その並べ替えに時間がかかり、高速で検査できないために効率が悪かった。
また、複雑形状部品の自動検査で総合的に検査しようとすると処理時間がかかるため人間の目視検査に頼らざるを得なかった。
また、長尺物の連続的なエンドレス検査の場合は、高速でエンドレスに使えるフェルター処理や閾値処理、又は繰り返しパターンの比較処理のような単純なロジックで欠陥処理を行うしかなかった。
【０００４】
近年、画像デバイスの情報量と取り込み速度は上がってきており、検査の高速化は当然のこととして要求されてくる。また、検査の対象物は複雑化し、短期間で変わってくる。当然ながら情報抽出ロジックは難しくなり、複雑化して細かく詳しく解析することが不可欠となってくる。常に新しい要求が増え、新しい検査対象物への対応が短時間でできることが求められてくる。そして、これに対処するための専用プロセッサや専用高速検査装置開発の時間的余裕も採算性もなくなってきている。進歩のめざましいＣＰＵの演算パワーで対処できる範囲も増してはいるが、それだけでは追いつかない要求が増しているのが現状である。
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、１台の装置ではできない複雑な外観検査等を、検査信号等の複数の入力信号と複数の信号処理手段とをそのシステムの要求に合わせて組み合わせて処理することにより、有機的な判断と高速な処理を可能にすることにより、検査や測定に要求される仕様のものをフレキシブルに組み上げられ、その実体に合わせて小回りの利く処理能力を大幅に上げられる検査装置及び信号処理装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明による検査装置は、検査対象物を検査し検査信号を発生するｍ個の信号発生デバイスと、前記ｍ個の信号発生デバイスの検査信号を分配するｍ個の分配器と、各信号発生デバイス毎にｎ個を１組としてｍ組有し、該ｍ組の各組毎に前記ｍ個の各分配器を介して前記ｍ個の信号発生デバイスに接続されると共に、各信号発生デバイスからの検査信号を処理するｍ×ｎ個の信号処理手段と、各組におけるｎ個の信号処理手段を１個ずつ順次環状的に指示して動作させる動作指示手段と、前記動作指示手段で指示されたｍ個の信号処理手段から得られるｍ個の処理結果情報を総合的に処理して当該検査対象についての総括結果情報を出力する総括手段と、前記ｍ個の分配器及びｍ×ｎ個の信号処理手段を動作可能に設定し、かつ前記総括手段に対しｍ×ｎ個の情報入力を可能とするように設定するｍ×ｎマトリクス制限部とを有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明による信号処理装置は、入力されるｍ個の信号を分配するｍ個の分配器と、入力されるｍ個の各入力信号に対し、ｎ個を１組としてｍ組有し、該ｍ組の各組毎に前記ｍ個の各分配器を介して前記ｍ個の入力信号を取り込み、信号処理するｍ×ｎ個の信号処理手段と、各組におけるｎ個の信号処理手段を１個ずつ順次環状的に指示して動作させる動作指示手段と、前記動作指示手段で指示されたｍ個の信号処理手段から得られるｍ個の処理結果情報を総合的に処理して当該検査対象についての総括結果情報を出力する総括手段と、前記ｍ個の分配器及びｍ×ｎ個の信号処理手段を動作可能に設定し、かつ前記総括手段に対しｍ×ｎ個の情報入力を可能とするように設定するｍ×ｎマトリクス制限部とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明によるプログラムは、入力されるｍ個の信号をｍ個の分配器により分配する分配処理と、ｍ個の入力信号の１個毎にｎ個を１組としてｍ組み設けられたｍ×ｎ個の信号処理手段における各組の信号処理手段を動作指示手段により１個ずつ順次環状的に指示して動作させる動作指示処理と、前記動作指示処理により指示されたｍ個の信号処理手段により各入力信号を処理する信号処理と、
前記信号処理により得られるｍ個の処理結果情報を総括手段により総合的に処理して総括結果情報を出力する総括処理と前記ｍ個の分配器及びｍ×ｎ個の前記信号処理手段を動作可能に設定し、かつ前記総括手段に対しｍ×ｎ個の情報入力を可能とするようにｍ×ｎマトリクス制限部により設定する設定処理とをコンピュータに実行させるためのものである。
【０００９】
【作用】
従って、本発明によれば、各組のｎ個の信号処理手段を１個ずつ順次環状的に動作指示し、指示されたｍ個の信号処理手段によりｍ個の信号発生デバイス等から得られる検査信号等の入力信号を処理し、これにより得られるｍ個の処理結果情報を総合的に処理することにより、検査対象の合否判定結果等を含む総括結果情報を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態による外観検査装置の構成を示すブロック図である。
図１において、被検査物（検査対象物）としての例えば部品である複雑形状物１が製造されて、搬送ライン２上を所定間隔で例えば毎秒３０個の速度で直線状に搬送されるようになされている。複雑形状物１は、図２に示すように底部は略円筒状をなし、その上に変形円のプレートを持ち、壁面が曲面になっており、その壁面に２個のへこみが形成されたものである。
【００１１】
搬送ライン２上の検査位置Ｘの上方にカメラ５ａが設置されると共に、検査位置Ｘの周囲上方に４台のカメラ５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅが設置されている。これらのカメラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅは本発明による信号発生デバイスを構成するものであり、撮像して出力されるビデオ信号を検査信号とする。
【００１２】
カメラ５ａ〜５ｅは２次元画像を得られるエリアカメラであり、上方のカメラ５ａは複雑形状物１の上面や壁面斜面の２個のへこみの位置や外周部の溝の中を撮像でき、周囲のカメラ５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅは、検査位置Ｘにある複雑形状物１の周囲に互いに約９０°間隔で配設されて、複雑形状物１の周面と上部を斜め上からそれぞれ撮影することで、全体で複雑形状物１の周面全周と上面を撮影できる。これらのカメラ５ａ〜５ｅは検査信号処理部３に接続されている。
【００１３】
検査位置Ｘの上方には、ストロボ照明６が複雑形状物１と同軸上に配設されている。このストロボ照明６は、例えば撮像するカメラに対して複雑形状物１の表面でハレーションを起こさないように設定されている。各カメラは、高速で移動する複雑形状物１をストロボ照明６の短時間照射により停止させた状態で撮像するようになされている。また、検査位置Ｘに到達した複雑形状物１を検出するセンサＡ７が設けられている。さらに、検査位置Ｘの前方には搬送ライン２上の不合格とされた複雑形状物１を搬送ライン２から排除して搬送ライン９に移す不合格品選別部４と、その前に合否判定の終わった複雑形状物１を検出するセンサＢ８が設けられている。
【００１４】
検査信号処理部３は、マルチ信号処理部６９が接続された信号制御ユニット２０からなる。各カメラ５ａ〜５ｅとストロボ照明６とセンサＡ７，センサＢ８は検査信号処理部３に接続されている。搬送ライン２上を搬送される複雑形状物１が検査位置Ｘに到達したことをセンサＡ７に検知されると、センサＡ７より検査信号処理部３に撮像トリガ信号３７が入力され、後述するように図３の動作指示部２２を通って、カメラ５ａ〜５ｅとストロボ照明６の動作トリガ信号３１となり、それらが同期してストロボ発光と撮影を行う。
【００１５】
各カメラで撮影された複雑形状物１の５つの全撮影画像が検査信号処理部３に入る。検査信号処理部３においては、全カメラからの画像情報を総括処理し、その複雑形状物１の合否判定を行う。判定結果に基づいてセンサＢ８が不合格品に該当する感知トリガ信号３８を出力すると、これに合わせて不合格品選別部４の駆動トリガ信号３３出力される。また検査信号処理部３からは総括結果情報６１が出力される。
【００１６】
図３は検査信号処理部３の構成を示すもので、信号制御ユニット２０とマルチ信号処理部６９の構成を示している。
図３において、信号制御ユニット２０は、動作指示部２２、５つの分配器２１、設定・総括部２３、結果動作出力部２４からなる。設定・総括部２３は、結果総括部２５、条件設定部１７、ｍ×ｎマトリクス制限部２８、情報出力部２９からなる。
【００１７】
マルチ信号処理部６９には、信号発生デバイス５としてのｍ＝５台のカメラ５ａ〜５ｅの１デバイス（１カメラ）当たりｎ＝４個の信号処理部（ここでは画像処理装置が用いられている）７０が設けられている。即ち、信号処理部７０は、ｍ個の信号発生デバイスからの検査信号（ビデオ信号）を処理するようになされ、各信号発生デバイス毎にｎ個を１組としてｍ組み（＝ｍ×ｎ個）が設けられている。
従って、本実施の形態による検査信号処理部３は、１つの動作指示部２２と１つの結果総括部段２３に対して５つの分配器２１からなる信号制御ユニット２０に、５×４＝２０個の信号処理部（画像処理装置）７０を接続した構成となっている。
【００１８】
次に、上記構成による動作について説明する。
搬送ライン２上を搬送される被検査物である複雑形状物１が検査位置Ｘに到達するとセンサＡ７に検知され、センサＡ７から検査信号処理部３に撮像トリガ信号３７が入力される。この撮像トリガ信号３７は動作指示部２２を通ってカメラ５ａ〜５ｅとストロボ照明６の動作トリガ信号３１となり、それらが同期してストロボ発光と撮影を行う。これと同時に、動作指示部２２からは、結果動作出力部２４にトリガ信号１７が出されると共に、分配器２１と信号処理部７０と結果総括部２５に対して特定の部分を動作させるための動作指示信号１２，１５，１６が出される。
【００１９】
上記動作指示信号１２は、１つのカメラ５からの検査信号としてのビデオ信号３５を処理するために２０台の信号処理部７０における各組の一つをそれぞれ指示する。その指示された信号処理部７０に対して分配器２１を経てビデオ信号３５が送られる。指示された信号処理部７０はこのビデオ信号３５を受信してその解析処理を行い、その処理結果情報１３を結果総括部２５に送る。
【００２０】
これを例えば１台のカメラ５ａの処理系について説明すると、動作トリガ信号３１に基づいてカメラ５ａで撮影された１番目の複雑形状物１の撮影画像Ａは分配器２１ａを介して動作指示信号１２ａで指示された画像の信号処理部７０ａアに取り込まれる。２番目の複雑形状物１の撮影画像Ａは分配器２１ａを介して動作指示信号１２ａで指示された画像の処理処理部７０ａイに取り込まれ、３番目の撮影画像Ａは分配器２１ａを介して動作指示信号１２ａで指示された画像の信号処理部７０ａウに取り込まれる。同様にして４番目の撮影画像Ａは信号処理部７０ａエに取り込まれる。そして、５番目の複雑形状物１の撮影では、動作指示信号１２ａがアに戻り、画像は動作指示信号１２ａで指示された信号処理部７０ａアに取り込まれる。同様に６番目の撮影では、画像は画像処理装置７０ａイに取り込まれる。このようにして各カメラについて４個の信号処理部７０がア…エ…ア…と順次環状的に動作指示されることにより、複雑形状物１の検査が１個ずつ行われる。
【００２１】
上記の動作が各カメラ毎に平行に実施され、これを終了まで繰り返す。信号処理部７０ａでは、予め検査位置Ｘに標準被検物として代表的な無欠陥の標準複雑形状物を配置して図１に示す位置で予め各カメラで撮影した各方向画像と、設計３次元ＣＡＤからカメラ５ａの光学系と複雑形状物１の検査物位置光学位置関係と光反射ファクタを割り出された撮像特性条件で撮影画像Ａを解析処理し、複雑形状物１の異常部及び形状情報を割り出す。この割り出された異常部及び形状情報を処理結果情報１３として結果総括部２５に送る。
【００２２】
また、同時に他のカメラ５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅで得られた撮影画像Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅについても上記と同様に行われる。そして、各画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、Ｅを画像処理する信号処理部７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅから得られた５種類の各撮影画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、Ｅ毎の異常部及び形状情報等の処理結果情報１３を結果総括部２５に送る。
【００２３】
結果総括部２５において、予め設定されたソフトコンピューテングソフトで５つのカメラ画像すべての処理結果情報１３の評価が行われ、総合的に被検査物である複雑形状物１の合否が決定され、総合結果信号１４を出力する。結果動作出力部２４は、センサＢ８からの感知トリガ信号３８と動作指示信号１７を受けて、総合結果信号１４が不合格時には当該検査物１の搬送タイミングに合わせて駆動トリガ信号３３を出力する。この駆動トリガ信号３３に応じて不合格品選別部４により搬送ライン２からの不合格品の排除が行われ、不合格品排出ライン９に乗り移り排出される。
【００２４】
同時に予め設定されたソフトコンピューテングソフトで５つのカメラ画像すべての処理結果情報１３の評価が行われ、総合的に被検物である複雑形状物１の総括情報６１が得られ、情報出力部２９で図示しない次の工程の管理システムに送られ、工程の製造機のパラメータ調整等に使われる。
尚、ｍ×ｎマトリクス制限部２８は、分配器２１をマトリクス制限信号１８で制御すると共に、結果総括部２５をマトリクス制限信号１９で制御する。
【００２５】
図４は動作指示部２２を含む信号制御ユニット２０の構成を示すブロック図である。
動作指示部２２に入力された前記撮像トリガ信号３７は、アンプ５３で整形されて、信号の動作を確実にするようにファンアウト（信号を伝達する能力及び伝達される側の影響をソース側の信号に影響を与えないようにする）を上げて、トリガ切替部５２を経て、アンプ５４とデマルチプレクサ５５にトリガ信号３２を送る。尚、トリガ切替部５２では、外部からの撮像トリガ信号３７を使わないで、トリガ条件をプログラムできる内部トリガ発生部５１からの信号に切り替えることもできる。
【００２６】
リセット時、リセット部５９でデマルチプレクサ５５が最初に戻り、最初のトリガ信号３２が入ると、アンプ（ア）５６アから処理指示信号１２アと動作指示信号１５アと動作指示信号１６アが出力される。次のトリガ信号３２でデマルチプレクサ５５が１つ進み、アンプ（イ）５６イから処理指示信号１２イと動作指示信号１５イと動作指示信号１６イが出力される。次のトリガ信号３２でデマルチプレクサ５５がまた１つ進み、アンプ（ウ）５６ウから処理指示信号１２ウと動作指示信号１５ウと動作指示信号１６ウが出力される。同様に、次のトリガ信号３２でアンプ（エ）５６エから処理指示信号１２エと動作指示信号１５エと動作指示信号１６エが出力される。
【００２７】
次のトリガ信号３２では、５×４の信号制御と制限したため、デマルチプレクサ５５が最初に戻り、アンプ（ア）５６アから処理指示信号１２アと動作指示信号１５アと動作指示信号１６アが出力する。各アンプ５６は同時に動作させるカメラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅからのラインの各処理指示信号１２アと動作指示信号１５アと動作指示信号１６アがそれぞれａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの各５出力となる。
【００２８】
動作指示信号１２アは撮像指示の動作トリガ信号３１と同時に図３の信号処理部７０ａア、７０ｂア、７０ｃア、７０ｄア、７０ｅアに出力される。この動作指示信号１２アを受けた信号処理部７０ａアは、カメラ５ａの画像のビデオ信号３５ａを分配器２１ａ経由で送られてくるビデオ信号１１ａアを受信して画像処理する。
【００２９】
トリガ信号３２はデマルチプレクサ５５に入力されると同時に、アンプ５４を通って、カメラ５ａ〜５ｅとストロボ照明６の動作トリガ信号３１となり、それらが同期してストロボ発光と撮影を行う。同時に、結果動作出力部２４にトリガ信号１７が出力される。これと平行して動作指示部２２から分配器２１と信号処理部７０と結果総括部２５に特定の部分を動作させるための動作指示信号１２，１５，１６が出力される。
【００３０】
この動作指示信号１２は、１つの信号発生デバイス（カメラ）５のビデオ信号３５を処理する２０台の信号処理部７０のうちの一つを指示する。その指示された信号処理部７０へ分配器２１を経てビデオ信号３５が送られる。指示された信号処理部７０はこのビデオ信号を受信して、その特徴解析を行い、その処理結果情報１３を結果総括部２５に送る。
【００３１】
次に、本実施の形態による外観検査装置の動作について図５に示すフローチャートを参照して説明する。
・（準備）（ステップＳ１０１）
［マトリクスｍ×ｎ設定］
搬送ライン２上を所定間隔で送られてくる複雑形状物１について外観の合否を検査処理部３で順次検査する。例えば、最小タクト３０ミリ秒で撮像は５台のカメラで撮像を行い、各カメラで撮像した画像の解析に最大１００ミリ秒の時間を要する。この場合、最小タクトを満たすためには画像の解析に最大１００ミリ秒の時間はタクトの４倍未満となる。これを確保するために１台のカメラについて画像解析を行う信号処理部を４個の用意し、画像を１枚ずつ順番にリング状に処理をして、５番目の解析処理を要求されるまでに結果を出していくことによって処理が可能となる。
【００３２】
また、この５台のカメラの画像の解析結果を総括して、その被検査物の検査物の合否判定でき、不合格品はその搬送に合わせて排出する。従って、マトリクス５×５の制御ユニットのうち５×４を使うことにより、この検査処理能力が可能となる。このために、５台のカメラとカメラ１台当たり４個の画像処理装置（信号処理部７０）合計２０台を信号制御ユニット２０に接続し、システム化することにより、上記の必要な能力を持たせた外観検査装置を構築できる。
【００３３】
信号制御ユニット２０は５×５の範囲内で設定可能としてあるので、ｍ×ｎマトリクス制限器２８により分配器２１を増やし、ソフトコンピューテングソフトの入力マトリックスを変えることにより、信号の接続を変え、分配器２１の能力を増し、動作指示部２２のデマルチプレクサ５５の容量とアンプ５６の個数を増やすことで、１×２０まで拡張可能である。現実的には、５×５を８×８位まで拡張性を持たせることができる。
【００３４】
［信号処理部７０の処理プログラムと処理条件を設定］
送られてくるビデオ信号１１の画像を解析処理して特徴情報、異常部等の抽出するための解析プログラムと、予め割り出されている検査条件データの指定又は配信を行い、信号処理部７０の処理プログラムと条件を確定する。時系列のア〜エ系の設定は同じものを使い、ａ〜ｅのデバイス系列はその画像に応じた設定をする。本実施の形態におけるｂ〜ｅはカメラや照明のばらつきの特性差以外は同じ設定となる。
【００３５】
［結果総括部２５の処理モードと処理ファクタを設定］
結果総括部２５には、ファジー評価、人工知能、ニューラルネットワークを総合したソフトコンピューテングエンジンソフトが積まれ、信号処理部７０からの各デバイス（カメラ）５の信号１１の処理結果情報１３が通信で得られた情報を総括する。これらのｍ×ｎの情報入力マトリックスと入力情報内容と、合否判定に使う判定処理ファクタと結果情報を総括結果情報に処理する情報総括ファクタを設定する。また、個別の総括情報抽出と総括結果情報のトレンドと特異データを割り出し、送り出す条件設定も行われる。
【００３６】
［検査開始のためのリセット］
デマルチプレクサ５５をリセットし、信号処理部７０と結果総括部２５を検査受け入れ可能とする。
・（検査）
検査準備ができたら、センサＡ７の検知トリガ信号３７を待つ。複雑形状物１が検査位置Ｘに至るとセンサＡ７で検知され（ステップＳ１０２、以下ステップ略）、動作指示部２２に撮像のためのトリガ信号３７が入力され、カメラ５とストロボ照明６に動作トリガ信号３１を送る（Ｓ１０３）。デマルチプレクサ５５をリング状にエンドレスでカウントアップし、信号処理部７０における当該画像処理装置に動作指示信号１２を送る（Ｓ１２１）。ストロボ照明６と各カメラ５ａ〜５ｅは動作指示部２２から動作トリガ信号３１を受け、同期してストロボ照明６が発光すると同時にカメラ５ａ〜５ｅで検査位置Ｘにある複雑形状物１が搬送状態下でぶれていない停止画像として撮影される（Ｓ１０４）。そして、カメラ５ａで複雑形状物１の上面から、各カメラ５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅによって複雑形状物１の各画像が重複する状態で裏面以外の全周を撮影できる。
【００３７】
カメラ５で撮像された５枚の画像を各カメラ毎にビデオ信号３５で転送される（Ｓ１０５）。センサＡ７で次の検査物１の感知を待ち（Ｓ１０６）、感知したら検査を繰り返す。検査終了指示が入ったら終了する。ビデオ信号３５は当該分配器２１で分配し、動作指示信号１２を受け取り指名されている信号処理部７０にビデオ信号１１を送る（Ｓ１２２）。指名された信号処理部７０はこのビデオ信号１１を受け取る（グラブする）（Ｓ１２３）。信号処理部７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅによって、それぞれ次に指名されてグラブが終わる前に、それぞれの撮像面の画像信号解析（Ｓ１２４）を終わらせ、この結果を処理結果情報１３として結果総括部２５に送る。
【００３８】
動作指示部２２から動作指示信号１６を受けた結果総括部２５は、各カメラに該当する信号処理部７０からの処理結果情報１３を全部受け取り、総括して合否判定を行い（Ｓ１３２）、この結果を総合結果信号１４として、結果動作出力部２４に送る（Ｓ１２５）。結果動作出力部２４は、センサＢ８からの感知トリガ信号３８と動作指示信号１７を受けて、当該検査物１が不合格時には当該検査物１の搬送タイミングに合わせて駆動トリガ信号３３を出力する。不合格品選別部４は駆動トリガ信号３３により駆動され、不合格に判定された検査物１を排除する（ステップ１３３）。
【００３９】
結果総括部２５は、各カメラに該当する同時期の信号処理部７０からの処理結果情報１３をソフトコンピューテングソフトで総括して、合否判定（Ｓ１３２）と総括結果情報抽出（Ｓ１３５）を行う。総括結果情報抽出（Ｓ１３５）は、予め設定されたソフトコンピューテングソフトで全カメラからの全画像の処理結果情報１３の評価が行われ、総合的に被検物である複雑形状物１の総括結果情報６１を得て、情報出力部２９により図示しない工程の管理システムに送られ、工程の製造機のパラメータ調整等に使われる。総括情報６１は個別の総括情報と個別の総括情報のトレンドと不合格要因を含む特徴特異データも含む。
【００４０】
このようにして、搬送ライン２を順次高速搬送される複雑形状物１について信号制御ユニット２０に必要数の信号処理部７０をつないだ検査信号処理部３によって、例えば１秒間に３０個の被検物である複雑形状物１の合否判定し、選別できる外観検査を行うことができる。信号処理部７０を各１個追加すれば、１秒間に３７個の外観検査装置に拡張できる。
【００４１】
上述のように本実施の形態によれば、信号制御ユニット２０を使うことにより１台の信号処理部７０の数倍の処理能力を確保でき、複数のデバイスからの情報を総括的に判断して合否処理できる。併せて、それら総括結果情報を出力することにより、製造ラインの状態把握、及び高速フィードバック型自動工程自己調整機能の情報発信システムとすることができる。
【００４２】
また、前記信号制御ユニットに各デバイスのｍ個の処理結果情報をソフトコンピューテングソフトで総括する結果総括部を設け、この個別の総括結果情報抽出と総括結果情報のトレンドと特異データを割り出し、送り出すようにしたので、被検査物の複数のデバイスによる総括解析結果とそのトレンドや特異情報を上位コントロールする情報として使え、工程の高速フィードバックデータとなり、安定した製品製造コントロールと異常対処を可能にする情報発信部とすることができる。
【００４３】
また、本実施の形態によれば、１つのカメラの信号を複数の処理系に順に渡して処理を行い、それら処理系からそれぞれ結果を返すことによって高速化を図ることができる。また、立体的ものを検査するために、複数のカメラとそれらを複数の処理系で分配して処理を行い、それらを統合して高速に結果を出して選別する検査装置を実現することができる。
【００４４】
また、高速高解像度の装置を小回りが利くソフトで処理する複数の処理装置を、有機的に制御し、信号を分配して割り付けてトータル的に高解像度高速な処理システムを作る信号制御を持ち得ることにより、小回りがきく高処理能力を確保することができる。
また、並列で指示信号を出す系と直列で結果を受け入れ総合結果を出すマトリックス信号制御を実現することができ、さらに、このマトリックス構成とタイミングは外部から設定、又は制御することができる。
【００４５】
また、この信号制御ユニットにトリガセンサとトリガによって動作する照明と複数のカメラをつけ、画像処理装置（または画像グラブ解析ボード）を複数枚つなぐことにより、１個の信号処理手段ではできない複雑な形状を有する検査対象物等の外観検査等を、複数の信号発生デバイスと複数の信号処理手段をそのシステムの要求に合わせて組み合わせ、制御することにより、有機的な判断と高速な処理を可能にできるようにした検査装置を実現することができる。
また、総括情報出力系に複数のドライバー経由のアクチュエータを使うことにより、自動機器に拡張ができる。
【００４６】
このように、本実施の形態によるｍ×ｎの信号制御ユニットは、安価なバッチ処理の情報グラブボードとＣＰＵとを複数組み込むことで、検査や測定に要求される仕様のものをフレキシブルに組み上げることができ、その実体に合わせて小回りの利く処理能力を大幅に上げられる装置を提供することができる。
【００４７】
また動作においては、制御系は画像等を空いている処理装置に取り込む様、各指示信号を出すことができる。また、指示信号を受けた処理装置は、タイミングを同期して画像等の対象データを取り込み、処理して結果を出力することができる。
また、１つの対象物に対する１つまたは複数の全処理結果を収集して、総合的に選別の結論を（ファジーなどの回路で）出し、現物に同期して選別制御信号を出力することができる。
【００４８】
以上は製造ラインでの検査や計測にターゲットを絞って述べたが、この信号制御ユニット２０は、交通監視、エンジン特性試験、自動運転、ロボットなど、センサフェードバック自動化装置の新しい有り様を作り出すものとなる。
【００４９】
尚、本実施の形態では、被検物を複雑形状物１にしたが、複雑形状物に限定されることなく、その他の表面カラー模様のある物体等の処理に負荷がかかる表面高速欠陥検査もできるシステムも容易に構築することができる。
また、信号発生デバイス５がカメラである必要はなく、例えば、マイクや超音波センサ等各種のセンサを複数用いた検査システムも容易に構成することができる。
【００５０】
その場合の本発明の第２の実施の形態として、図６に多種類の信号発生デバイスを４個有し、各３つの信号処理部を内蔵した信号制御を使った計測処理装置の概略構成を示す。
図６において、信号処理部を内蔵できる５×５まで可能な信号制御ユニット２０を使い、信号発生デバイス５としてエリアカメラと変位センサと過電流センサと超音波センサを各１合計４台を付け、１デバイス当たり３つの信号処理部７０を内蔵した計測処理装置とする。
【００５１】
従って、本実施の形態による信号処理手段内蔵型計測処理装置は、動作指示部２２と結果総括部２３各１に分配器２２が（拡張用１個含め）５個がある信号制御ユニット２０に内蔵型信号処理部７０を各３台（計１２台）組入れた構成となる。
デバイスやセンサ等の配置は、検査物と要求されるラインの仕様で変わる。分配器２１は、信号の帯域などの問題がなければ同じで、帯域特性等その信号に合ったものが必要なら交換する。信号処理部として内蔵型でＣＰＵ、及びＲＡＭを搭載した１ボード型の組込信号処理部７１を必要枚数組み込む。その他は、前例に準じて各条件をセットし、初期状態に戻してスタートさせれば、４×３の自動計測処理が可能となる。
【００５２】
また、この装置の構成を少し変えることにより、バッチ型装置からエンドレス検査装置になる。
例えば図６のエリアカメラをエンドレスビデオ信号を出すラインセンサに置き換える。動作指示部２２の内部トリガ発生に切り替え、組込信号処理部７１の動作指示信号１２の終わりの部分を次の動作指示信号１２の始めの部分とオーバーラップさせる機能も使えるデマルチプレクサ５５（図４参照）を使い、次の動作指示信号１２にオーバーラップを持たせる。
【００５３】
１ボード型の組込信号処理部７１は動作指示信号１２が入っている間信号取り込みを続け、動作指示信号１２が切れたら信号解析を始めるモードを使う。これにより、信号処理部７１はオーバーラップを確保した信号処理ができる。これを環状的に繰り返すことにより、連続的な抜けのないエンドレス検査装置を容易に構築できる。
【００５４】
４台のセンサを使うシート状製品や長尺物をライン上に流して連続的に検査するエンドレス検査装置であれば、１２ミリ秒の取得データを２ミリ秒オーバーラップして採る。このとき、デバイス当たり３枚の信号処理部７１を設定すると、その該当信号処理部７１が２６ミリ秒で解析を済ませて処理結果情報１３を発信を終えれば良い自動エンドレス装置を構成することができる。
【００５５】
次に、本発明の実施の形態によるプログラムについて説明する。
前述した第１、第２の実施の形態による検査装置（計測処理装置を含む）をコンピュータシステムで構成する場合、図３、図６に示す各装置による図５のフローチャートを含む前述した処理を各コンピュータのＣＰＵが実行するためのプログラムは、それぞれ本発明によるプログラムを構成する。また、このプログラムを記録する記録媒体は、本発明による記録媒体を構成する。
【００５６】
この記録媒体としては、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ、磁気記録媒体等を用いることができ、これらをＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、メモリカード等に構成して用いてよい。またこの記録媒体は、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部のＲＡＭ等の揮発性メモリのように一定時間プログラムを保持するものも含まれる。
【００５７】
また上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから伝送媒体を介して、あるいは伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されるものであってもよい。上記伝送媒体とは、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体をいうものとする。
【００５８】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００５９】
従って、この記録媒体を図３、図６のシステム又は装置とは異なるシステム又は装置において用い、そのシステム又は装置のコンピュータがこの記録媒体に格納されたプログラムを実行することによっても、各実施の形態で説明した機能及び効果と同等の機能及び効果を得ることができ、本発明の目的を達成することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、１個の信号処理手段ではできない複雑な形状を有する検査対象物の外観検査等の信号処理を行う場合に、信号発生デバイスの使用個数（入力信号数）と信号処理手段の使用個数とを、その検査内容や処理内容等に応じて適宜に組み合わせ、それらを制御し評価する信号制御ユニットを導入することにより、必要最小限の処理で効率的で高速な処理を実現することができる。また、様々なシステム構築が容易に実現できると共に、安価で小回りの利くシステムを実現することができる。
また、信号処理手段に対する動作指示信号をオーバラップさせることにより、長尺物等を連続的に検査するエンドレス検査装置を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態による複雑形状物の外観検査装置の構成を示す上面図及び正面図である。
【図２】 複雑形状物の例を示す上面図及び正面図である。
【図３】 本発明の第１の実施の形態による外観検査装置の構成を示すブロック図である。
【図４】 信号制御ユニットの構成を示すブロック図である。
【図５】 本発明の第１の実施の形態による外観検査装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】 本発明の第２の実施の形態による多種類の信号発生デバイスを４個つけた信号処理手段も併せ持つ信号制御を使った計測処理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 複雑形状物
２ 搬送ライン
３ 検査処理部
５ カメラ（信号発生デバイス）
１１ ビデオ信号
１２，１５，１６ 動作指示信号
１３ 処理結果情報
１４ 総合結果信号
２０ 信号制御ユニット
２２ 動作指示部
２３ 設定・総括部
２４ 結果動作出力部
２５ 結果総括部
２８ マトリクス制限部
２９ 情報出力手段
３５ ビデオ信号
６９ マルチ信号処理部
７０ 信号処理部（画像処理装置）
７１ 組込信号処理部
Claims (7)
- 検査対象物を検査し検査信号を発生するｍ個の信号発生デバイスと、 前記ｍ個の信号発生デバイスの検査信号を分配するｍ個の分配器と、
各信号発生デバイス毎にｎ個を１組としてｍ組有し、該ｍ組の各組毎に前記ｍ個の各分配器を介して前記ｍ個の信号発生デバイスに接続されると共に、各信号発生デバイスからの検査信号を処理するｍ×ｎ個の信号処理手段と、
各組におけるｎ個の信号処理手段を１個ずつ順次環状的に指示して動作させる動作指示手段と、
前記動作指示手段で指示されたｍ個の信号処理手段から得られるｍ個の処理結果情報を総合的に処理して当該検査対象についての総括結果情報を出力する総括手段と、
前記ｍ個の分配器のうちａ個の分配器及びｍ×ｎ個の信号処理手段のうちａ×ｂ個の信号処理手段を動作可能に制御し、かつ前記総括手段をａ個の信号処理手段からａ個の処理結果情報が得られるように制御するｍ×ｎマトリクス制限部と、
を有することを特徴とする検査装置。 - 前記動作指示手段は、前記信号処理手段が検査信号を取り込むのに必要な時間に動作指示信号を出力し、この動作指示信号を順次オーバーラップして出力することを特徴とする請求項１記載の検査装置。
- 入力されるｍ個の信号を分配するｍ個の分配器と、
入力されるｍ個の各入力信号に対し、ｎ個を１組としてｍ組有し、該ｍ組の各組毎に前記ｍ個の各分配器を介して前記ｍ個の入力信号を取り込み、信号処理するｍ×ｎ個の信号処理手段と、
各組におけるｎ個の信号処理手段を１個ずつ順次環状的に指示して動作させる動作指示手段と、
前記動作指示手段で指示されたｍ個の信号処理手段から得られるｍ個の処理結果情報を総合的に処理して当該検査対象についての総括結果情報を出力する総括手段と、
前記ｍ個の分配器のうちａ個の分配器及びｍ×ｎ個の信号処理手段のうちａ×ｂ個の信号処理手段を動作可能に制御し、かつ前記総括手段をａ個の信号処理手段からａ個の処理結果情報が得られるように制御するｍ×ｎマトリクス制限部と、
を有することを特徴とする信号処理装置。 - 前記動作指示手段は、前記信号処理手段が前記信号を取り込むのに必要な時間に動作指示信号を出力し、この動作指示信号を順次オーバーラップして出力することを特徴とする請求項３記載の信号処理装置。
- ｍ個の入力信号は、１〜ｍ種類あることを特徴とする請求項３又は４記載の信号処理装置。
- 入力されるｍ個の信号をｍ個の分配器により分配する分配処理と、
ｍ個の入力信号の１個毎にｎ個を１組としてｍ組み設けられたｍ×ｎ個の信号処理手段における各組の信号処理手段を動作指示手段により１個ずつ順次環状的に指示して動作させる動作指示処理と、
前記動作指示処理により指示されたｍ個の信号処理手段により各入力信号を処理する信号処理と、
前記信号処理により得られるｍ個の処理結果情報を総括手段により総合的に処理して総括結果情報を出力する総括処理と
前記ｍ個の分配器のうちａ個の分配器及びｍ×ｎ個の信号処理手段のうちａ×ｂ個の信号処理手段を動作可能に制御し、かつ前記総括手段をａ個の信号処理手段からａ個の処理結果情報が得られるようにｍ×ｎマトリクス制限部により制御する制御処理とをコンピュータに実行させるためのプログラム。 - 前記動作指示処理により前記信号処理手段が検査信号を取り込むのに必要な時間に動作指示信号を出力し、この動作指示信号を順次オーバーラップして出力することを特徴とする請求項６記載のプログラム。
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