JP5475167B1 - ワーク検出装置及びワーク検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの品種によらずワークの外形及びワークの表面状態の両方を検出することができるワーク検出装置及びワーク検出方法を提供する。
【解決手段】ワークＷの外形及びワークＷの表面状態を検出するワーク検出装置であって、ワークＷの外形を決定するワーク外形決定手段６と、光を反射する第１の領域と、第１の領域よりも光の散乱度合いが高い第２の領域とが混在した背景面を構成するステージ１と、背景面を背景として明視野にてワークを撮影する第１のカメラ２と、背景面を背景として暗視野にてワークを撮影する第２のカメラ３と、第１及び／又は第２のカメラ２、３でワークＷを撮影して取得した画像に基づいて、ワークＷの外形線を抽出するワーク外形線抽出手段７とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークの外形及びワークの表面状態を検出するワーク検出装置及びワーク検出方法に関するものである。

ワークの種類を識別したり、ワークの姿勢を判別したりする等の目的で、ワークの外形を検出することがある（特許文献１〜特許文献２）。この場合、安価な方法でワークの外形を検出するためには、モノクロカメラを用いてワークを撮影して画像を取得し、その後、画像処理を行う方法が一般的である。

特許文献１に示す方法は、ワークの載置面に、平行に延びる複数の凹部を形成するとともに、凹部に黒化処理を施す。このような処理を施したものにワークを載置して撮影すると、ワークに照明を照射した際に、ワークの載置面に光が照射される一方、凹部には光が照射されず、暗色を保持することができる。これにより、ワークの境界の一部が抽出されることでワークの全体形状を背景から推定することができる。

特許文献２に示す方法は、ワークの撮影背景に模様のあるパターンを施す。すなわち、白色部と黒色部とを、直行する２方向に一定周期で繰り返して配置された模様を施して、この模様を背景にワークを撮影する。これにより、背景模様とワークとの間に境界が形成されるため、ワークの外形の一部が抽出されることでワークの全体形状を背景から推定することができる。

特開平１０−２５３３３３号公報 特公平０４−１２５０９号公報

ところで、カメラでワークを撮影する場合は、ワークの反射特性によって、背景を変える必要がある。すなわち、ワークが白く撮影される場合には、白色で撮影される背景であればワークと背景とのコントラストが出ないため、黒色で撮影される背景を選択する。一方、ワークが黒く撮影される場合には、黒色で撮影される背景であればワークとの背景とのコントラスト差が出ないため、白色で撮影される背景を選択する必要がある。ここで、前記反射特性とは、物体の表面状態、反射率、散乱率等（分光特性も含む）によって、入射光と反射光の性質を変化させる特性のことである。

また、画像検査の対象となるワークの品種は複数存在し、その表面状態（例えば傷の有無等）を検出する際には、明視野における撮影と暗視野における撮影とを選択して行う必要がある。すなわち、ワークの表面状態を適切に検出するためには、ワークの反射特性によって、明視野で撮影すべき場合と、暗視野で撮影すべき場合とがあり、いずれか適した照明条件で撮影することが必要であって、その選択が重要となる。なお、明視野における撮影は、ワークを透過または反射した光を撮影するものであり、暗視野における撮影は、ワークにより散乱した光を撮影するものである。ここで、明視野とは、物体から反射（透過）した光を直接観測するものであり、暗視野とは、物体で散乱した光を観測するものである。なお、一般的には、照明条件とは、照明の向き、光の強さ、波長、偏光等の条件をいい、撮影条件とは、照明条件、カメラの条件、環境等の条件をいうものである。このため、本明細書においては、単に照明条件と呼んだ場合であっても、撮影条件も含む場合もある。

前記特許文献１に記載された方法では、光が照射される領域（ワークを載置する面）と、光が照射されない領域（凹部）とを設けており、撮影視野によっては背景の全面及びワークが黒く撮影されることがある。例えば暗視野でしかワークの反射特性が検出できない場合、暗視野で撮影すると、背景の全面及びワークが黒く撮影されてワークの外形が検出されない等が生じる。この場合、明視野で撮影すると、ワークの外形は検出できても、ワークの表面状態までは検出することができない。また、特許文献２に記載された方法も、色わけして背景に模様を施すものであるため、この場合も、照明条件によっては、背景の全面及びワークが黒く撮影されてワークの外形が検出されない場合や、ワークの外形は検出されても、ワークの表面状態までは検出できない場合がある。

このように、単一の背景部品では、品種切り替え等により検査対象となるワークの色が変わった場合や、明視野・暗視野の照明条件が変わった場合には、求められるワークと背景とのコントラストが得られた画像が撮影できず、ワーク外形検出が不可能なことがある。また、ワークの外形は検出することができても、ワークの表面状態を検出することができない場合がある。

このため、ワーク色、明視野・暗視野の照明条件に対応した背景部品の製作が個別に必要となっていた。これにより、品種対応が必要な場合は、品種対応時の取り替え作業に手数や時間がかかり、さらに部品コストがかかるという問題があった。また、単一の装置において、前記した複数の条件に対応して、ワークの外形及びワークの表面状態の両方を検出するためには、明視野撮影用カメラと背景白色のステージ、明視野撮影用カメラと背景黒色のステージ、暗視野撮影用カメラと背景白色のステージ、及び暗視野撮影用カメラと背景黒色のステージの組合せを備えなければならず、装置が大掛かりなものとなり、コストがかかるという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みて、ワークの品種によらずワークの外形及びワークの表面状態の両方を検出することができるワーク検出装置及びワーク検出方法を提供する。

本発明のワーク検出装置は、ワークの外形及びワークの表面状態を検出するワーク検出装置であって、前記ワークの外形を決定するワーク外形決定手段と、光を反射する第１の領域と、この第１の領域よりも光の散乱度合いが高い第２の領域とが混在した背景面と、前記背景面を背景として明視野にてワークを撮影する第１のカメラと、前記背景面を背景として暗視野にてワークを撮影する第２のカメラと、前記第１及び／又は第２のカメラでワークを撮影して取得した画像に基づいて、ワークの外形線を抽出するワーク外形線抽出手段とを備えたものである。

本発明のワーク検出装置によれば、光を反射する第１の領域と、この第１の領域よりも光の散乱度合いが高い第２の領域とが混在した背景面とを有する。これにより、明視野の条件でワークを撮影すると、得られた画像上の背景は、第１の領域が白色、第２の領域が黒色として映し出される。一方、暗視野の条件でワークを撮影すると、得られた画像上の背景は、第１の領域が黒色、第２の領域が白色として映し出される。このため、ワークの色、及び明視野撮影・暗視野撮影の複数の照明条件に影響されることなく、いずれの条件であっても画像上の背景は黒色領域と白色領域とが形成され、ワーク全周において、ワークと、黒色領域又は白色領域とのコントラスト差が出る箇所が現れてワークの外形の一部を抽出することができる。このワークの外形の一部の情報と、ワーク外形決定手段にて記憶されているワークの外形情報とから、ワーク外形線抽出手段がワークの外形全体を推定し、ワークの外形線を抽出することができる。

しかも、明視野にてワークを撮影する第１のカメラと、暗視野にてワークを撮影する第２のカメラとを備えている。ワークの表面状態を検出するためには、検査対象となるワークの種類によって明視野撮影又は暗視野撮影のいずれか適した照明条件で撮影する必要がある。このため、不適切な照明条件で撮影すると、ワークの表面状態を検出することができない。本発明では、表面状態を検出するために、ワークの種類によって明視野撮影又は暗視野撮影のいずれか適した照明条件を選択できることにより、ワークの表面状態も同時に検出することができる。

前記第１のカメラと第２のカメラとを共通の一つのカメラにて構成しても、背景面を背景として明視野にてワークを撮影する第１のカメラと、背景面を背景として暗視野にてワークを撮影する第２のカメラとを有するカメラ手段を備えたものであってもよい。すなわち、一つのカメラで構成する場合、カメラの位置と照明の位置とを、明視野撮影位置と暗視野撮影位置とに変位させればよい。

また、装置として、前記第１又は第２のカメラでワークを撮影した後に、ワークの表面状態が検出されたか否かを判別する判別手段と、前記判別手段により、ワークの表面状態が検出されない場合に、最初に撮影したカメラとは別のカメラでワークを撮影する切換手段とを備えることができる。これにより、ワークの撮影から、ワークの外形及びワークの表面状態を検出するまでを自動的に行うことができる。

前記構成において、前記背景の第１の領域と第２の領域とを、ワークよりも短いピッチで交互に配置することができる。これにより、ワーク全周において、ワークと、黒色領域又は白色領域とのコントラスト差が出る箇所が複数現れる。

前記構成において、前記第１の領域と第２の領域とを格子状又は縞状に配置することができる。これにより、前記コントラスト差が規則的に現れる。

本発明の第１のワーク検出方法は、前記ワーク検出装置を用いて、ワークの外形及びワークの表面状態を検出するワーク検出方法であって、前記ワーク検出装置のワーク外形決定手段にてワークの外形を決定するステップと、光を反射する第１の領域と、この第１の領域よりも光の散乱度合いが高い第２の領域とが混在した背景面にワークを載置するステップと、前記ワーク検出装置の第１カメラにて前記背景面を背景として明視野にて前記ワークを撮影するステップと、前記ワーク検出装置の第２カメラにて前記背景面を背景として暗視野にて前記ワークを撮影するステップと、前記ワークを撮影するステップにて得られた画像に基づいて、前記ワーク検出装置のワーク外形線抽出手段にてワークの外形線を抽出するステップと、前記ワークを撮影するステップにて得られた画像に基づいて、ワークの表面状態を検出するステップとを備えたものである。

本発明の第２のワーク検出方法は、前記ワーク検出装置を用いて、ワークの外形及びワークの表面状態を検出するワーク検出方法であって、前記ワーク検出装置のワーク外形決定手段にてワークの外形を決定するステップと、光を反射する第１の領域と、この第１の領域よりも光の散乱度合いが高い第２の領域とが混在した背景面にワークを載置するステップと、 前記ワーク検出装置の第１カメラにて前記背景面を背景として明視野にて前記ワークを撮影するステップと、前記ワーク検出装置の第２カメラにて前記背景面を背景として暗視野にて前記ワークを撮影するステップと、前記ワークを撮影するステップにて得られた画像に基づいて、前記ワーク検出装置のワーク外形線抽出手段にてワークの外形線を抽出するステップと、前記ワークを撮影するステップにて得られた画像に基づいて、ワークの表面状態を検出するステップと、ワークの表面状態が検出されたか否かを判別するステップと、ワークの表面状態が検出されない場合に、最初に撮影した照明条件とは別の照明条件でワークを撮影するステップと、検出されなかったワークの表面状態を検出するステップとを備えたものである。

本発明の第１及び第２のワーク検出方法によれば、光を反射する第１の領域と、この第１の領域よりも光の散乱度合いが高い第２の領域とが混在した背景面とを形成する。これにより、明視野の条件でワークを撮影すると、得られた画像上の背景は、第１の領域が白色、第２の領域が黒色として映し出される。一方、暗視野の条件でワークを撮影すると、得られた画像上の背景は、第１の領域が黒色、第２の領域が白色として映し出される。このため、ワークの色、及び明視野撮影・暗視野撮影の複数の照明条件に影響されることなく、いずれの条件であっても画像上の背景は黒色領域と白色領域とが形成され、ワーク全周において、ワークと、黒色領域又は白色領域とのコントラスト差が出る箇所が現れて、ワークの外形の一部を抽出することができる。ワークの外形の一部の情報と、予め記憶されたワークの外形とからワークの外形全体を推定し、ワークの外形線を抽出することができる。しかも、ワークの表面状態も検出することができる。

特に、第２のワーク検出方法によれば、最初に撮影した視野でワークの表面状態が検出できない場合は、最初に撮影した照明条件とは別の照明条件でワークを撮影することにより、ワークの表面状態も検出することができる。

本発明のワーク検出装置及びワーク検出方法では、ワークの色、及び明視野撮影・暗視野撮影の複数の照明条件に影響されることなく、ワークの外形線を抽出することができる。これにより、ワーク色、及び明視野撮影・暗視野撮影の条件に夫々対応した背景部品の製作が不要となって、部品コストが低くなる。また、品種対応時の取り替え作業も省略でき、手数や時間がかからない。しかも、ワークの表面状態も同時に検出することができるため、ワークの種類を識別したり、ワークの姿勢を判別したりするだけでなく、ワークの良否をも検出することができる。これにより、ワークの種類の識別やワークの姿勢の判別機能の精度を向上することができ、さらには使用用途を拡大することができる。前記した複数の条件に対応してワークの外形及びワークの表面状態を、単一の装置で検出する場合には、明視野撮影用カメラと暗視野撮影用カメラと前記背景面とを備えるだけでよく、単一のステージにて装置を構成することができるため、装置を小型化することができる。なお、カメラを一つとした場合には、照明で切り換えるようにしたり、カメラ１台と照明１台で配置を変えるようにできる。

本発明の第１実施形態を示すワーク検出装置の簡略全体ブロック図である。 前記図１のワーク検出装置を構成する背景面を示す図である。 前記図１に示すワーク検出装置を用いてワークを撮影した撮影画像からワークの外形を抽出する方法を示す説明図であり、（ａ）は明視野で撮影した撮影画像、（ｂ）はワークと背景とのコントラスト差が現れた部分、（ｃ）はワークの外形線、（ｄ）は暗視野で撮影した撮影画像、（ｅ）はワークと背景とのコントラスト差が現れた部分、（ｆ）はワークの外形線である。 ワーク検出方法を示すフローチャート図である。 本発明の第２実施形態を示すワーク検出装置の簡略全体ブロック図である。 本発明のワーク検出装置を構成する他の背景面を示す図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。

図１に本発明の第１実施形態にかかるワーク検出装置の簡略全体ブロック図を示す。このワーク検出装置は、図１に示すように、ステージ１と、第１のカメラ２と、第２のカメラ３と、光源４と、画像処理ユニット５とを備えている。

ステージ１はワークＷを載置する台であり、その表面は図２に示すようなワーク撮影時の背景面８を構成する。背景面８は、図２に示すように、光を反射する第１の領域９（図１の白色に相当）と、この第１の領域９よりも光の散乱度合いが高い第２の領域１０（図１のハッチングに相当）とが直交する２方向に交互に配置された格子状をなしている。第１の領域９と第２の領域１０との配置は、いずれの方向も、検査対象となるワークＷよりも短いピッチで配置されている。なお、図２では説明のため第１の領域９を無色とし、第２の領域１０にハッチングを施しているが、実際は領域毎に色分けをすることを意味しない。第１の領域９は、例えば金属等の光沢のある材質にて構成され、第２の領域１０は、例えば硫酸バリウムやセラミック等から構成することができる。第１の領域９を構成する材質の板材に、第２領域１０を構成するセラミック等をコーティングしてもよい。なお、第２の領域１０を構成する材質として、硫酸バリウムやセラミックに限るものではなく、第１の領域９よりも光の散乱度合いが高くなるものであればよい。

第１のカメラ２は、例えばＣＣＤカメラにて構成される。第１のカメラ２は、明視野にてワークＷを撮影して、図３（ａ）に示すように、背景面８を背景としたワークＷの画像１１ａを取得するものである。ここで、明視野とは、カメラ２の軸と光源４の軸とが同軸にあり、入射光に対して散乱光の生じない反射をいう。この場合、第１のカメラ２はステージ１の上方であって、ステージ１の中心部を通る鉛直線に対して光源４とは対称をなす位置に配置されている。第１のカメラ２には、第１のカメラ２によって撮影したワークＷの画像データを伝送し、ワークＷの外形線を抽出する画像処理ユニット５が電気的に接続されている。光源４は、例えばＬＥＤ光源が使用される。

第２のカメラ３は、例えばＣＣＤカメラにて構成される。第２のカメラ３は、暗視野にてワークＷを撮影して、図３（ｄ）に示すように、背景面８を背景としたワークＷの画像１１ｂを取得するものである。ここで、暗視野とは、カメラ２の軸と光源４の軸とが同軸になく、入射光に対して散乱光の生じる反射をいう。この場合、第２のカメラ３はステージ１の中心部の上方に配置されている。第２のカメラ３には、第２のカメラ３によって撮影したワークＷの画像データを伝送し、ワークＷの外形線を抽出する画像処理ユニット５が電気的に接続されている。

これにより、第１のカメラ２（つまり、明視野の条件）にて背景面８を撮影すると、得られた画像上の背景は、図３（ａ）に示すように、第１の領域９が白色、第２の領域１０が黒色の格子模様として映し出される。一方、第２のカメラ３（つまり、暗視野の条件）にて背景面８を撮影すると、得られた画像上の背景は、図３（ｄ）に示すように、第１の領域９が黒色、第２の領域１０が白色の格子模様として映し出される。このように、第１のカメラ２にて背景面８を撮影しても、第２のカメラ３にて背景面８を撮影しても、必ず第１の領域９と第２の領域１０とが格子模様となって映し出される。

画像処理ユニット５は、図示省略のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、画像メモリ、各種インターフェース等を備えたコンピュータからなり、ワーク外形決定手段６とワーク外形線抽出手段７とを備えている。

ワーク外形決定手段６は、ワークＷの外形情報を格納するものである。すなわち、ワークＷの外形（例えば、矩形、円形等）を決定して記憶させておく場合と、考えられる種々の形状を備え、その後にそのなから選択して決定する場合と、近似方法等にて形状を推定する場合等とがある。

ワーク外形線抽出手段７は、後述するように、前記カメラ２、３でワークＷを撮影して取得した画像１１ａ、１１ｂに基づいて、ワーク外形決定手段６にて決定されているワークＷの外形のからワークＷの外形全体を抽出するものである。

次に、このワーク検出装置を使用したワーク検出方法を図４を用いて説明する。本実施形態では、矩形状のワークＷを検出する場合について説明する。この実施例では、ワーク外形決定手段６は、検査対象となるワークＷの外形の情報を予め記憶する場合である。このため、まず、ワーク外形決定手段６に、検査対象となるワークＷの外形の情報を予め記憶させておく（ステップＳ１）。例えば、検査対象となるワークＷの外形として、矩形・円形・楕円形が考えられるのであれば、これらの情報をワーク外形決定手段６にインプットする。

図２に示す背景面８にワークＷを載置し（ステップＳ２）、背景面８を背景として第１のカメラ２（つまり、明視野）にて前記ワークＷを撮影する（ステップＳ３）。

その後、ワークＷの外形線を抽出する。すなわち、背景面８にワークＷを載置した状態で明視野（つまり、第１のカメラ２）にて撮影すると、図３（ａ）に示すように、ワークＷが存在する部分は白く映されて格子模様が映らないため、ワーク全周において、ワークＷと、黒色領域とのコントラスト差が出る箇所が現れ、図３（ｂ）に示すように、矩形状のワークＷの外形の一部を抽出することができる（ステップＳ４）。このワークＷの外形の一部の情報に基づいて、ワーク外形線抽出手段７が、ワーク外形決定手段６にて記憶されているワークＷの外形情報に基づいて、図３（ｃ）に示すように、矩形状のワークＷの外形線を抽出することができる（ステップＳ５）。なお、外形情報がいずれかであるかは、既にわかっている（既知である）ので、直線近似か円近似を行い求めることができる。また、近似方法を指定すれば、未知の形状であっても形状を推定できる。

取得した撮影画像から、ワークＷの表面に、例えば傷の有無等の検出が可能であるかを判別する（ステップＳ６）。ワークＷの表面状態を検出するためには、検査対象となるワークＷの種類によって明視野又は暗視野のいずれか適した視野のカメラで撮影する必要がある。第１のカメラ２にて取得した撮影画像１１ａから、ワークＷの表面状態の検出が可能であれば、ワークＷの外形及び表面状態の両方が検出できたことになるため、終了する。第１のカメラ２にて取得した撮影画像１１ａからワークＷの表面状態が検出できなければ、最初に撮影した第１のカメラ２とは別の第２のカメラ３（つまり、暗視野）でワークＷを撮影する（ステップＳ７）。この第２のカメラ３で撮影して取得した画像１１ｂから、ワークＷの表面状態を検出することができ（ステップＳ８）、終了する。なお、ワークＷの表面状態を検出できる条件（照明方法）が事前にわかっていれば、明視野か暗視野のいずれか一方だけの条件で撮影すればよい。

前記ステップＳ３で、先に第２のカメラ３を用いてワークＷの画像１１ｂを取得してもよい。すなわち、背景面８にワークＷを載置した状態で暗視野（つまり、第２のカメラ３）にて撮影すると、図３（ｄ）に示すように、ワークＷが存在する部分は黒く映されて格子模様が映らないため、ワーク全周において、ワークＷと、白色領域とのコントラスト差が出る箇所が現れ、図３（ｅ）に示すように、矩形状のワークＷの外形の一部を抽出することができる。このワークＷの外形の一部の情報に基づいて、ワーク外形線抽出手段６が、ワーク外形決定手段６にて記憶されているワークＷの外形情報に基づいて、図３（ｆ）に示すように、矩形状のワークＷの外形線を抽出することができる。

この場合、第２のカメラ３で撮影して取得した画像１１ｂからワークＷの表面状態も検出することができるため、ステップＳ７とステップＳ８を省略することができる。なお、第２のカメラ３でワークの表面状態が検出できなければ、その後、第１のカメラ２を用いてワークＷの画像１１ｂを取得し、表面状態を検出する。

また、第１のカメラ２で撮影して取得した画像から表面状態が検出できるワークＷであれば、先に第１のカメラ２にてワークＷの画像を取得すると、ステップＳ７とステップＳ８とを省略することができる。この場合、先に第２のカメラ３にてワークＷの画像を取得してもよい。

本発明の第１実施形態に係るワーク検出装置では、ワークＷの反射特性、及び明視野撮影・暗視野撮影の複数の照明条件に影響されることなく、いずれの条件であっても画像上の背景は黒色領域と白色領域とが形成され、ワーク全周において、ワークＷと、黒色領域又は白色領域とのコントラスト差が出る箇所が現れて、ワークＷの外形の一部を抽出することができる。このワークＷの外形の一部の情報と、ワーク外形決定手段６にて記憶されているワークＷの外形情報とから、ワーク外形線抽出手段７がワークＷの外形全体を推定し、ワークＷの外形線を抽出することができる。これにより、ワーク色、及び明視野撮影・暗視野撮影の条件に対応した背景部品の製作が不要となって、部品コストが低くなる。また、品種対応時の取り替え作業も省略でき、手数や時間がかからない。

しかも、明視野にてワークＷを撮影する第１のカメラ２と、暗視野にてワークＷを撮影する第２のカメラ３とを備えているため、ワークＷの種類によって、ワークＷの表面状態を検出するために明視野撮影又は暗視野撮影のいずれか適した方を選択できることにより、ワークＷの表面状態も同時に検出することができる。これにより、ワークの種類を識別したり、ワークの姿勢を判別したりするだけでなく、ワークの良否をも検出することができる。従って、ワークの種類の識別やワークの姿勢の判別機能の精度を向上することができ、さらには使用用途を拡大することができる。前記した複数の条件に対応してワークの外形及びワークの表面状態を、単一の装置において検出するためには、明視野撮影用カメラと暗視野撮影用カメラと前記背景面とを備えるだけでよく、単一のステージにて装置を構成することができるため、装置を小型化することができる。

図５は、本発明の第２実施形態に係るワーク検出装置を示す。第２実施形態のワーク検出装置は、画像処理ユニット１５に、判別手段１６と、切換手段１７とを備えている。

判別手段１６は、第１又は第２のカメラ３、４でワークＷを撮影した後に、ワークＷの表面状態が検出されたか否かを判別するものである。

切換手段１７は、判別手段１６により、ワークＷの表面状態が検出されない場合に、最初に撮影したカメラ２（３）とは別のカメラ３（２）でワークＷを撮影するように切換えるものである。すなわち、検査対象となるワークＷの表面状態を検出するのに適した照明条件でワークＷを撮影するように、撮影カメラの選択を行う。

このように、第２実施形態のワーク検出装置も、前記第１実施形態のワーク検出装置と同様の作用効果を奏する。特に、ワークＷの撮影から、ワークＷの外形及びワークＷの表面状態を検出するまでを自動的に行うことができる。なお、図５に示すワーク検出装置において、図１に示すワーク検出装置と同様の構成については、同一符号を付してその説明を省略する。

図６は、他の実施形態の背景面１８、及びワークＷの撮影画像２１ａ、２１ｂを示す。この場合、背景面１８は、図６（ａ）に示すように、光を反射する第１の領域１９（図６の白色に相当）と、この第１の領域１９よりも光の散乱度合いが高い第２の領域２０（図６のハッチングに相当）とを縞状に配置し、一方向に延びる縞模様と、これに直交する方向に延びる縞模様とで構成している。図６（ｂ）は、第１のカメラ２にてワークＷを撮影して取得した撮影画像２１ａであり、図６（ｃ）は、第２のカメラ３にてワークＷを撮影して取得した撮影画像２１ｂである。

この場合も、第１のカメラ２（つまり、明視野の条件）にて背景面１８を撮影すると、得られた画像上の背景面は、図６（ｂ）に示すように、第１の領域１９が白色、第２の領域２０が黒色の縞模様として映し出される。一方、第２のカメラ３（つまり、暗視野の条件）にて背景面１８を撮影すると、得られた画像上の背景面は、図６（ｃ）に示すように、第１の領域１９が黒色、第２の領域２０が白色の縞模様として映し出される。このように、第１のカメラ２にて背景面１８を撮影しても、第２のカメラ３にて背景面１８を撮影しても、必ず第１の領域１９と第２の領域２０とが縞模様となって映し出される。そして、前記した方法にて、ワークの外形及び表面状態を検出することができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、背景面の第１の領域と第２の領域の配置としては、格子模様や縞模様に限られず、種々の模様とすることができる。第１の領域と第２の領域との割合は等しくなくてもよい。検出対象となるワークＷの形状としては、矩形に限らず、円形、楕円形等種々の形状とすることができる。光源４は、ＬＥＤに限られず、ワークＷを照明できるものであれば他のものを使用できる。前記実施形態では、ステージ１を単一のものとしたが、ステージ１を２つ備えた構成とすることもできる。すなわち、第１のカメラ２に対応するステージと、第２のカメラ３に対応するステージとを備えていてもよい。

実施形態では、明視野撮影用のカメラと暗視野撮影用のカメラとを別に設けたが、明視野撮影と暗視野撮影とを兼用できる１つのカメラを設けたものであってもよい。この場合、明視野撮影時と暗視野撮影時とで、そのカメラの位置を変位させればよい。また、カメラ２，３及び照明（光源４）の配置位置としては、図１に示すものに限るものではなく、図１における第１のカメラ２の位置及び第２のカメラ３の位置に照明（光源）を配置し、照明（光源４）の位置にカメラを配置するものであってよい。この場合、照明の位置を、「２」と「３」との位置に切換えられるものであってもよい。

また、ワークＷを撮影するものとして、背景面を背景として明視野にてワークＷを撮影する第１のカメラ２と、背景面を背景として暗視野にてワークＷを撮影する第２のカメラ３とを有するカメラ手段にて構成することができる。すなわち、ワークＷを撮影するものとして、２種類のカメラを組み合わせた一つの構造体のものをもって構成することができる。

２ 第１のカメラ
３ 第２のカメラ
６、１６ ワーク外形決定手段
７、１７ ワーク外形線抽出手段
８ 背景面
９ 第１の領域
１０ 第２の領域
１１、２１ 撮影画像
１６ 判別手段
１７ 切換手段
Ｗ ワーク

Claims (8)

1. ワークの外形及びワークの表面状態を検出するワーク検出装置であって、
   前記ワークの外形を決定するワーク外形決定手段と、
   光を反射する第１の領域と、この第１の領域よりも光の散乱度合いが高い第２の領域とが混在した背景面と、
   前記背景面を背景として明視野にてワークを撮影する第１のカメラと、
   前記背景面を背景として暗視野にてワークを撮影する第２のカメラと、
   前記第１及び／又は第２のカメラでワークを撮影して取得した画像に基づいて、ワークの外形線を抽出するワーク外形線抽出手段とを備えたことを特徴とするワーク検出装置。
2. 前記第１のカメラと第２のカメラとを共通の一つのカメラにて構成したことを特徴とする請求項１に記載のワーク検出装置。
3. 背景面を背景として明視野にてワークを撮影する第１のカメラと、背景面を背景として暗視野にてワークを撮影する第２のカメラとを有するカメラ手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のワーク検出装置。
4. 前記第１又は第２のカメラでワークを撮影した後に、ワークの表面状態が検出されたか否かを判別する判別手段と、
   前記判別手段により、ワークの表面状態が検出されない場合に、最初に撮影したカメラとは別のカメラでワークを撮影する切換手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか1項に記載のワーク検出装置。
5. 前記背景の第１の領域と第２の領域とを、ワークよりも短いピッチで交互に配置したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか1項に記載のワーク検出装置。
6. 前記第１の領域と第２の領域とを格子状又は縞状に配置したことを特徴とする請求項５のワーク検出装置。
7. 前記請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載されたワーク検出装置を用いて、ワークの外形及びワークの表面状態を検出するワーク検出方法であって、
   前記ワーク検出装置のワーク外形決定手段にてワークの外形を決定するステップと、
   光を反射する第１の領域と、この第１の領域よりも光の散乱度合いが高い第２の領域とが混在した背景面にワークを載置するステップと、
   前記ワーク検出装置の第１カメラにて前記背景面を背景として明視野にて前記ワークを撮影するステップと、
   前記ワーク検出装置の第２カメラにて前記背景面を背景として暗視野にて前記ワークを撮影するステップと、
   前記ワークを撮影するステップにて得られた画像に基づいて、前記ワーク検出装置のワーク外形線抽出手段にてワークの外形線を抽出するステップと、
   前記ワークを撮影するステップにて得られた画像に基づいて、ワークの表面状態を検出するステップとを備えたことを特徴とするワーク検出方法。
8. 前記請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載されたワーク検出装置を用いて、ワークの外形及びワークの表面状態を検出するワーク検出方法であって、
   前記ワーク検出装置のワーク外形決定手段にてワークの外形を決定するステップと、
   光を反射する第１の領域と、この第１の領域よりも光の散乱度合いが高い第２の領域とが混在した背景面にワークを載置するステップと、
   前記ワーク検出装置の第１カメラにて前記背景面を背景として明視野にて前記ワークを撮影するステップと、
   前記ワーク検出装置の第２カメラにて前記背景面を背景として暗視野にて前記ワークを撮影するステップと、
   前記ワークを撮影するステップにて得られた画像に基づいて、前記ワーク検出装置のワーク外形線抽出手段にてワークの外形線を抽出するステップと、
   前記ワークを撮影するステップにて得られた画像に基づいて、ワークの表面状態を検出するステップと、
   ワークの表面状態が検出されたか否かを判別するステップと、
   ワークの表面状態が検出されない場合に、最初に撮影した照明条件とは別の照明条件でワークを撮影するステップと、
   検出されなかったワークの表面状態を検出するステップとを備えたことを特徴とするワーク検出方法。

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