JP6750841B2 - 検査方法、検査装置、処理装置、プログラム及び記録媒体 - Google Patents

検査方法、検査装置、処理装置、プログラム及び記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は、ワークと撮像装置との相対的な位置を変化させながら撮像してワークの検査をする検査方法、検査装置、処理装置、プログラム及び記録媒体に関する。
製造過程の製品等のワークをカメラに代表される撮像装置を用いて撮像し、その撮像された画像に基づきワークの検査を行う検査装置が知られている。
このような検査装置において、製品の外装部品等に代表される様々な形状をしたワークを検査するための検査装置としては、ワークと撮像装置との相対的な位置及び姿勢(以下、「位置」という)を変化させながら撮像する検査装置が挙げられる。ワークと撮像装置との相対的な位置を変化させながら検査を実施し、かつ多様な形状を持った様々なワークを検査するには、ワークと撮像装置の双方もしくは一方を移動させるための移動装置とワークの3次元形状を保持した処理装置とを備えることが重要である。
このような構成の検査装置では、検査前に事前に教示された検査位置となるようにワークと撮像装置とを相対的に位置決めし、撮像装置に撮像を行わせる(特許文献1参照)。例えば、ワークを所定の位置及び所定の姿勢となるように作業台等に位置決めし、撮像装置を移動させて撮像装置に撮像を行わせる。このような状態で撮像された画像に対して画像処理を行い、検出された欠陥をワーク上の位置に対応付けを行っている(特許文献2参照)。
特許第4827744号公報 特開2005−31085号公報
しかしながら、特許文献1に記載の検査装置では、ワークと撮像装置との相対的な位置は、事前に教示された状態と一致することが求められている。このためワークと撮像装置との相対的な位置に誤差が発生した場合、撮像された画像が事前に教示された際に想定される画像と特徴が一致するように撮像位置を修正し、再度撮像を実施する必要がある。このようなフィードバック動作が発生した場合、検査に要するサイクルタイムが増大するという問題があった。
また、特許文献2に記載の検査装置では、事前に教示されたワークと撮像装置との相対的な位置に基づき、検出した欠陥をワーク上の位置に対応付けをしているため、ワークと撮像装置との間で正確な位置合わせが要求される。このため高速な動作は実現できず、ワーク上での欠陥の位置を対応づけるには、検査サイクルタイムが増大するという問題があった。
そこで、本発明は、ワークの検査を高速化することを目的とする。
本発明の検査方法は、処理部が、ワークを撮像する撮像装置の撮像タイミングを制御し、前記ワーク及び撮像装置の少なくとも一方を移動させる移動装置の動作を制御し、前記撮像装置の撮像結果に基づき前記ワークを検査する検査方法であって、前記処理部が、前記移動装置を経路データに従って動作させて、前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置を変化させる移動工程と、前記処理部が、前記移動工程の途中の、前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置が異なる複数の撮像タイミングで、前記撮像装置に前記ワークの検査対象部分を撮像させて複数の画像を取得する画像取得工程と、前記処理部が、前記撮像装置に前記ワークを撮像させた前記複数の撮像タイミングの各々における前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置を求める位置計算工程と、前記処理部が、前記複数の画像の各々について前記検査対象部分に対応する検査領域を検査し、前記検査領域に欠陥が検出されたことに応じて、前記欠陥が検出された画像の撮像タイミングにおける前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置に基づき、前記ワークにる欠陥の位置を特定する特定工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、高速な検査動作が可能となり、かつワーク上での欠陥の位置を正確に求めることができる。よって、ワークの良品、不良品の判定を正確に行うことができる。
第1実施形態に係る検査装置を示す概略図である。 第1実施形態に係る画像処理装置を示すブロック図である。 第1実施形態に係る検査方法の前に行う検査準備方法を示すフローチャートである。 (a)はワークの3次元形状情報に対して設定した検査領域及び非検査領域の一例を示す説明図である。(b)はワークの3次元形状情報に対して設定した検査領域の一例を示す説明図である。(c)はワークの3次元形状情報に対して設定した非検査領域の一例を示す説明図である。 第1実施形態に係る検査方法のフローチャートである。 第1実施形態において欠陥の位置を特定する特定工程を説明するめの模式図である。 第2実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。 第3実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。 第4実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る検査装置を示す概略図である。検査装置100は、ワーク(被検査物)Wの外観を検査するものである。検査装置100は、光源102と、ワークWを移動させる移動装置であるロボット103と、を備えている。また、検査装置100は、ロボット103の動作を制御する制御装置(制御ユニット)104と、撮像装置としてのカメラ105と、処理装置(処理ユニット)である画像処理装置200と、を備えている。ロボット103は、制御装置104に接続され、制御装置104、カメラ105及び光源102は、ともに画像処理装置200に接続されている。
光源102は、ワークWに光を照射(照明)する照明装置である。光源102は、例えばLEDやハロゲンランプ等、画像処理に必要な光量の光をワークWに照射するものであればいかなるものでもよく、また、リング照明やバー照明いかなるものであってもよい。また、光源102の発光面側に拡散板やレンズ等を配置してもよい。
ロボット103は、多関節ロボットであり、ロボットアーム103Aと、ロボットアーム103Aに取り付けられたロボットハンド103Bとを有する。ロボットアーム103Aは、第1実施形態では、垂直多関節のロボットアームである。ロボットハンド103Bは、複数のフィンガーを有し、これらフィンガーの開閉動作により、ワークWを把持又は把持解放する。
ロボットアーム103Aの基端(固定端)が不図示の架台等の構造物に固定され、他端(自由端)にロボットハンド103Bが取り付けられている。ロボットハンド103BがワークWを把持してロボットアーム103Aが動作する、即ちロボット103の姿勢を変化させることにより、ワークWの位置及び姿勢(以下、「位置」という)を変化させることができる。換言すると、ワークWは、ロボット103により把持および移動可能となっている。
カメラ105は、ワークWからの光を受光して、撮像画像のデータを生成するデジタルカメラである。カメラ105は、撮像レンズ105Aと、撮像素子(固体撮像素子)105Bとを有する。
撮像素子105Bは、CMOSイメージセンサ又はCCDイメージセンサ等のエリアセンサである。撮像レンズ105Aは、倍率を調整する対物レンズユニットであり、撮像素子105BにおいてワークWの全体が撮像されるように調整される。
画像処理装置200は、カメラ105で撮像された撮像画像に対して画像処理を行い、ワークWの検査を行う。
光源102は、カメラ105に対して固定されていてもよいし移動させてもどちらでもよいが、第1実施形態では、カメラ105及び光源102は、架台その他の構造物に固定され、カメラ105と光源102との相対位置(姿勢を含む)は固定である。
また、ワークWとカメラ105との相対的な位置(姿勢を含む)を変化させる。第1実施形態では、ロボット103によりワークWを移動させることで、ワークWに対するカメラ105の相対的な撮像位置を変更する。即ち、検査用の画像を取得する撮像装置であるカメラ105および光源102はワークWとは独立して設置されている。
なお、第1実施形態では、移動装置がロボット103である場合について説明するが、これに限定するものではなく、移動装置がロボット以外の装置(例えばステージ装置)であってもよい。また、ワークWをカメラ105に対して移動させる場合について説明するが、カメラ105をワークWに対して移動させてもよい。即ち、カメラ105とワークWは相対的に位置が変化できればよいため、例えば、ロボット103を用いてカメラ105を移動させてもよい。また、カメラ105とワークWの双方を移動装置が移動させる場合であってもよい。いずれの場合であっても、ワークWに対するカメラ105の相対的な撮像位置を変更することができる。
図2は、本発明の第1実施形態に係る画像処理装置を示すブロック図である。画像処理装置200は、処理部(演算部)としてのCPU(Central Processing Unit)201を備えている。また、画像処理装置200は、記憶部として、ROM(Read Only Memory)202、RAM(Random Access Memory)203、HDD(Hard Disk Drive)204を備えている。また、画像処理装置200は、記録ディスクドライブ205及び各種のインタフェース211〜214を備えている。
CPU201には、ROM202、RAM203、HDD204、記録ディスクドライブ205及び各種のインタフェース211〜214が、バス210を介して接続されている。ROM202には、BIOS等の基本プログラムが格納されている。RAM203は、CPU201の演算処理結果等、各種データを一時的に記憶する記憶装置である。
HDD204は、CPU201の演算処理結果や外部から取得した各種データ等を記憶する記憶装置であると共に、CPU201に、後述する各種演算処理を実行させるためのプログラム240を記録するものである。CPU201は、HDD204に記録(格納)されたプログラム240に基づいて検査方法の各工程を実行する。
記録ディスクドライブ205は、記録ディスク241に記録された各種データやプログラム等を読み出すことができる。
光源102は、インタフェース211に接続され、CPU201の制御の下で点灯又は消灯する。
ロボット103の制御装置104は、インタフェース212に接続され、CPU201から、ロボット103の経路データを受信し、経路データに従って、ワークWを把持したロボット103の動作を制御する。
カメラ105は、インタフェース213に接続されている。CPU201は、トリガ信号をカメラ105に出力してトリガ信号の受信のタイミングでカメラ105に撮像させる。カメラ105は、撮像結果である撮像画像のデータをCPU201に出力する。CPU201は、カメラ105から撮像画像のデータを取得し、撮像画像に画像処理を施して、ワークWの検査をする。第1実施形態では、ワークWの検査として、ワークWのキズや汚れ等の欠陥を検出して、ワークW上の欠陥の位置を特定する。
インタフェース214には、書き換え可能な不揮発性メモリや外付けHDD等の外部記憶装置120が接続可能となっている。
以上の構成で、画像処理装置200のCPU201は、ワークWを撮像するカメラ105の撮像タイミングを制御し、ワークWを移動させるロボット103の動作を制御する。また、CPU201は、カメラ105の撮像結果に基づき、ワークWを検査する。
なお、第1実施形態では、コンピュータ読み取り可能な記録媒体がHDD204であり、HDD204にプログラム240が格納される場合について説明するが、これに限定するものではない。プログラム240は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、プログラム240を供給するための記録媒体としては、図2に示すROM202や、記録ディスク241、外部記憶装置120等を用いてもよい。具体例を挙げて説明すると、記録媒体として、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、磁気テープ、不揮発性メモリ、ROM等を用いることができる。
図3は、本発明の第1実施形態に係る検査方法の前に行う検査準備方法を示すフローチャートである。
まず、CPU201は、ワークWの検査を実施する前にワークWの3次元形状情報を設定する(S21)。ワークWの3次元形状情報には、3次元CAD情報などを利用することができる。CPU201は、CADアプリケーションフォーマットまたはより汎用的なSTLフォーマットなどに変換したうえで、ユーザの指示に従い、ワークWの3次元形状情報(3次元形状モデル)を、画像処理装置200のHDD204等の記憶部に記憶させる。
次に、CPU201は、ユーザの指示に従い、ワークWの3次元形状情報に対して実際に検査を実施する検査領域と、検査を実施しない非検査領域について設定を行う(S22)。具体的には、CPU201は、入力を受けたワークWの検査領域及び非検査領域(データ)を、画像処理装置200のHDD204等の記憶部に記憶させる。
図4(a)は、ワークWの3次元形状情報に対して設定した検査領域及び非検査領域の一例を示す説明図である。図4(b)は、ワークWの3次元形状情報に対して設定した検査領域の一例を示す説明図である。図4(c)は、ワークWの3次元形状情報に対して設定した非検査領域の一例を示す説明図である。
図4(a)に示すように、ワークWの3次元形状情報(3次元形状モデル)40に対して、検査領域41及び非検査領域42を面特性として設定することができる。また、図4(b)に示すように、検査領域を表す3次元形状情報41と、図4(c)に示すように、非検査領域を表す3次元形状情報42とで分けて与えることも可能である。検査領域および非検査領域を分けて与える場合は、どちらの領域設定が優先されるかを別途設定することで、相互に重なる領域に対しても領域を設定することができる。
なお、第1実施形態では、検査領域と非検査領域の両方を設定する場合について説明するが、検査領域のみを設定してもよく、この場合、検査領域以外の領域は非検査領域ということになる。
次にCPU201は、ワークWに応じたロボット103の走査経路(経路)を設定する(S23)。具体的には、CPU201は、走査経路データ(経路データ)を、画像処理装置200のHDD204等の記憶部に記憶させる。このとき、CPU201は、前述のワークWの3次元形状情報を用い、カメラ105および光源102とワークWの表面(検査対象部分)WAとの位置関係が検査に必要な条件を満たすように、ロボット103の経路を計算する。
このときカメラ105および光源102が同一フレーム上に取りつけられている場合もしくは異なるフレームに取り付けられていてもカメラ105および光源102が相対移動可能でない場合は、計算された検査経路はフレームに対して算出される。一方、カメラ105および光源102が異なるフレーム取りつけられ、光源102が移動可能となっている場合は、経路計算において光源102の経路は検査に必要な条件を満たすよう独立に計算される。
図5は、本発明の第1実施形態に係る検査方法のフローチャートである。ワークWの外観の検査においては、検査に要するサイクルタイムを短くしたいという普遍的な要求が存在する。そこで、まず、CPU201は、検査開始時におけるカメラ105とワークWとの相対的な位置(姿勢を含む)を求める(S31:計測工程、計測処理)。つまり、CPU201は、予め設定された経路データの始点に対応するロボット103の姿勢でロボット103に支持されたワークWのカメラ105に対する相対的な位置を求める。このときのワークWとカメラ105との相対的な位置を、「初期の相対位置」という。
具体的には、CPU201は、カメラ105によって撮像されたワークWの撮像画像に対して特徴点を抽出し、抽出された特徴点とワークWの3次元形状情報とをマッチングさせることで、初期の相対位置を求める。その際、ロボット103の位置情報を加味することで、似たような特徴点を複数持ったワークであっても、精度よく初期の相対位置を求めることができる。これにより、従来のようにロボットに対してワークを精度よく位置決めしておかなくてもよく、検査に要するサイクルタイムを短くすることが可能となる。
このような初期の相対位置の計算を実施する前に、カメラ105(撮像レンズ105A)とロボット103に対して、内部パラメータの校正および外部パラメータの校正を実施することが必要である。これはグローバルな座標空間においてカメラ105とロボット103の位置及び姿勢、撮像レンズ105Aのレンズ情報を取得するものであり、校正プレートと呼ばれるパターン配置とサイズが既知のプレートを使用して行われる。これによりカメラ105及びロボット103のグローバルな座標空間における位置及び姿勢の調整が行われ、撮像レンズ105Aのレンズ情報が取得できる。そのため、ステップS31を含む以降の計算が可能となる。
なお、ステップS31において、ロボット103を、経路データの始点となるように動作させる場合について説明したが、これに限定するものではなく、ワークWを撮像できる姿勢であれば、その姿勢は任意に設定することができる。ここで、第1実施形態では、ステップS31にて取得した画像は、後のワークWの検査において用いない画像であってもよく、検査用の画像と区別して、計測用画像ということにする。即ち、ステップS31では、CPU201は、ロボット103を所定の姿勢としたときにカメラ105によりワークWを撮像して得られた計測用画像を解析して、この計測用画像の撮像時のワークWとカメラ105との相対的な位置を求める。
次にCPU201は、カメラ105とワークWとの相対的な位置を変化させるために、事前に設定された経路データに従ってロボット103を動作させる(S32:移動工程、移動処理)。即ち、CPU201は、ロボット103を経路データに従って動作させて、ワークWとカメラ105との相対的な位置を変化させる。
CPU201は、カメラ105に対してワークWを相対的に移動させながら、カメラ105にてワークWを撮像させ、検査用の画像を取得する(S33:画像取得工程、画像取得処理)。即ち、CPU201は、ステップS32にてワークWとカメラ105との相対的な位置を変化させながらカメラ105にワークWを撮像させて画像を取得する。なお、第1実施形態では、カメラ105により撮像させる時でもロボット103の動作は継続させているが、撮像タイミングでロボット103の動作を停止させてもよい。
次にCPU201は、検査用の画像を取得したタイミング、即ちカメラ105にワークを撮像させた時のカメラ105とワークWとの相対的な位置を計算する(S34:位置計算工程、位置計算処理)。このため、第1実施形態では、CPU201は、制御装置104より検査用の画像取得時のロボット103の姿勢、具体的には初期位置からの移動量(計測用画像の撮像時のロボット103の姿勢に対する移動量)を取得する。そして、CPU201は、ステップS31にて求めた初期の相対位置、及びロボット103の初期位置からの移動量から、撮像時のカメラ105とワークWとの相対位置を計算する。つまり、計測用画像を解析することにより、カメラ105に対するワークWの相対的な位置が求まるので、ロボット103(ロボットハンド103B)に対するワークWの相対的な位置が求まる。ロボット103のロボットハンド103BとワークWとの相対的な位置は一定であるので、ロボット103の姿勢を変化させたときのロボット103(ロボットアーム103A)の姿勢からカメラ105に対するワークWの相対的な位置が求まる。
このようにCPU201は、ステップS33にて取得した画像の撮像時のワークWとカメラ105との相対的な位置を、ステップS31にて求めた初期の相対位置、及び経路データに従う撮像時のロボット103の姿勢に基づいて求める。このときのロボット103の姿勢は、ロボット103の関節位置を検知する検知部(不図示)から得られた結果としてもよいし、ロボット103の各関節への指令値としてもよい。よって、カメラ105とワークWとの相対的な位置は、撮像された検査用の画像から求めることができない場合でも、ロボット103からの情報により求めることが可能である。
次にCPU201は、ステップS33にて取得した画像における、ワークWの検査対象部分WAに対応する検査領域、およびそれ以外の非検査領域を計算する(S35:検査領域計算工程、検査領域計算処理)。即ち、CPU201は、ワークWとカメラ105との相対的な位置に基づき、ステップS33にて取得した画像における、ワークWの検査対象部分WAに対応する検査領域を計算する。
ワークWの3次元形状情報と、3次元形状情報における検査領域及び非検査領域は、図3のステップS21及びステップS22にてHDD204に登録されている。これら登録された情報と、ステップS34において計算したカメラ105とワークWとの相対的な位置から、ステップS33にて取得した画像における検査領域および非検査領域を計算する。画像における検査領域および非検査領域は、3次元形状情報を、カメラ105の撮像素子105Bに対応する仮想面に透視投影することで求められる。
撮像レンズ105Aは固有のレンズ歪を持っており、透視投影により計算した検査領域と実際の検査画像における検査領域とでは歪の分だけずれが生じている。このため、第1実施形態では、CPU201は、取得した画像に対して歪成分を除去する、もしくは検査領域および非検査領域に対して歪成分を付与することでレンズ歪に起因したずれを除去する。
ステップS35で計算された検査領域は、検査用の画像上の領域としているため、ワークWの表面状態に応じて、フィルタ処理や画像間演算などの画像処理を検査領域に対して実施することが可能である。またこの際に、ステップS35で計算された非検査領域に対しては明示的に画像処理を施さないようにすることができる。なお、第1実施形態では、ステップS35において非検査領域も演算する場合について説明したが、検査領域のみ計算するようにしてもよい。
CPU201は、ステップS35で計算された検査領域に対して画像処理を実施して、欠陥候補を求め、欠陥候補の中から欠陥を抽出する(S36)。このとき、CPU201は、欠陥(欠陥候補)の特徴量を算出する。つまり、CPU201は、ステップS36において、各画像における検査領域について欠陥を検出する。
なお、CPU201は、ステップS33で撮像された検査用の画像、ステップS34で計算されたワークWとカメラ105との相対的な位置、ステップS36で抽出された欠陥の特徴量は、対応付けた状態でHDD204に保存する。
次にCPU201は、ロボット103の姿勢変化が終了したか否か、即ち動作完了したか否かを判断する(S37)。CPU201は、動作が継続中の場合は(S37:NO)、再びステップS33に戻り撮像を開始する。CPU201は、動作が完了した場合は(S37:YES)、ループを終了し、次のステップS38を実施する。このループ動作により、CPU201は、ステップS33にて複数の画像を取得し、ステップS35にて、各画像における検査領域及び非検査領域を計算する。
以上のステップS33からステップS37については、ロボット103が動作している間に、ロボット103の動作とは独立したタイミングで実行される。このためカメラ105による撮像については、ワークWの全域もしくは検査対象部分をもれなく撮像できるような撮像速度とすることが必要である。ただし、検査開始から終了まで常に同一の撮像速度である必要はなく、検査対象部分に応じて撮像速度を変更し、検査に必要なデータ量を削減することもできる。
次に、CPU201は、ステップS36で検出された欠陥の検査画像上での位置が、ワークW上のどの位置に対応するかを特定する(S38:特定工程、特定処理)。つまり、CPU201は、特定処理として、まず、各画像からワークWの欠陥を検出し(S36)、次いで、ステップS34にて計算したワークWとカメラ105との相対的な位置に基づき、ワークWにある欠陥の位置を特定する(S38)。この特定処理は、前述のループ内で保存された一連の検査用の画像、カメラ105とワークWとの相対的な位置、及び欠陥の特徴量を用いて実行される。
カメラ105とロボット103との相対的な位置から、検査用の画像撮像時のワークWのカメラ座標系における位置は確定する。ロボット座標系をグローバル座標系に変換する変換行列は、前述の外部パラメータにより取得済みである。
図6は、第1実施形態において欠陥の位置を特定する特定工程を説明するめの模式図である。図6に示すように、検査用の画像となる像面50上で検出された欠陥51の画像上での位置から、撮像レンズ105Aの主点53を通る直線を想定する。この直線は、カメラ座標系からグローバル座標系へ変換されている。同じようにロボット座標系を通じて保持されているワークWについても変換行列により、3次元形状情報(3次元形状モデル)をグローバル座標系に配置することができる。次に、カメラ105の主点53を通る直線とグローバル座標系に配置された3次元形状情報との交点を求めることでワークW上での欠陥位置52が特定される。
最後に、多様な形状を持ったワークに対しては、実際に発生した欠陥がワーク上のどの位置に対応するのかによって良品、不良品の判定が異なることがある。そこで、CPU201は、ワークW上での位置が特定された欠陥に対し、欠陥の位置及び欠陥の特徴量に基づきワークWの良否を判定する(S39)。
以上、第1実施形態によれば、ワークWとカメラ105の相対位置を事前に教示された状態と一致させる、即ち、ロボット103に対してワークWを正確に位置決めする必要がなくなる。このため、高速な検査動作が可能となり、かつワークW上での欠陥位置を正確に求めることができる。ゆえに、ワークWの良品、不良品の判定を正確に行うことができる。
なお、ステップS38の処理は、ロボット103の走査終了を待つ必要はなく、ステップS36とステップS37の間に行ってもよい。また、ステップS34〜S36の処理は、複数の画像をカメラ105から取得した後に行ってもよい。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る検査方法について説明する。図7は、本発明の第2実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。なお、第2実施形態の検査装置の構成は、第1実施形態の検査装置と同様の構成であるので、検査装置の構成についての説明は省略する。第2実施形態では、検査装置の画像処理装置に格納されたプログラムの内容が第1実施形態と異なる。具体的には、図7に示す第2実施形態の検査方法は、図5に示す第1実施形態の検査方法に、ステップS60の工程(処理)を付加したものであり、ステップS60以外のステップ(工程、処理)は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
ステップS31において求めたカメラ105とワークWとの相対的な位置が、図3のフローチャートにおいてロボット103の走査経路(経路)を設定した場合と異なる場合には、光源102による検査に必要な照明条件が維持できない場合もある。
このため、第2実施形態のステップS60では、CPU201は、カメラ105とワークWとの相対的な位置を、経路設定時と同等の位置となるような経路に補正する(経路再設定工程、経路再設定処理)。即ち、CPU201は、ステップS32の移動工程時(移動処理時)にワークWがカメラ105に対して所定の経路を辿るように、ステップS32に先立って、経路データを補正する。具体的には、CPU201は、ロボット103を所定の姿勢としたときのワークWとカメラ105との相対的な位置に基づき、経路データを補正する。ここで、所定の経路とは、3次元空間における一定の経路である。また、所定の姿勢とは、予め設定された特定の姿勢であり、第2実施形態では、補正前の経路データにおける始点となる姿勢である。したがって、ステップS31にて求めたワークWとカメラ105との相対的な位置から、経路データを補正すればよい。
第2実施形態では、ステップS32に先立って経路データを補正(再設定)したので、ワークWは、経路設定時と同等の経路となるように移動させる。このようにすることで、検査開始時にワークWの初期位置がずれていた場合でも、走査経路設定時と同等の検査を行うことが可能となり、検査精度を向上させることができる。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態に係る検査方法について説明する。図8は、本発明の第3実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。なお、第3実施形態の検査装置の構成は、第1実施形態の検査装置と同様の構成であるので、検査装置の構成についての説明は省略する。第3実施形態では、検査装置の画像処理装置に格納されたプログラムの内容が第1実施形態と異なる。具体的には、図8に示す第3実施形態の検査方法は、図5に示す第1実施形態の検査方法において、ステップS31の工程(処理)を省略したものである。
そして、CPU201は、ステップS34において、例えば最初のループで、ステップS33で取得した1つの画像を解析して、この画像の撮像時のワークWとカメラ105との相対的な位置を求める。この演算は、第1実施形態で説明したステップS31と同様である。次のループ以降CPU201は、ステップS34において、取得した画像の撮像時のワークWとカメラ105との相対的な位置を、最初のループで求めたワークWとカメラ105との相対的な位置、及び経路データに従うロボット103の姿勢に基づいて求める。この演算は、第1実施形態で説明したステップS34と同様である。
第3実施形態においても、第1実施形態と同様、ロボット103に対してワークWを正確に位置決めする必要がなくなる。このため、高速な検査動作が可能となり、かつワークW上での欠陥位置を正確に求めることができる。ゆえに、ワークWの良品、不良品の判定を正確に行うことができる。
なお、第3実施形態において、第2実施形態と同様、ステップS31,S60を追加して、ロボット103の経路を再設定してもよい。
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態に係る検査方法について説明する。図9は、本発明の第4実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。なお、第4実施形態の検査装置の構成は、第1実施形態の検査装置と同様の構成であるので、検査装置の構成についての説明は省略する。第4実施形態では、検査装置の画像処理装置に格納されたプログラムの内容が第1実施形態と異なる。具体的には、図9に示す第4実施形態の検査方法では、図5に示す第1実施形態の検査方法において、ステップS31の工程(処理)を省略し、更にステップS33及びS37の処理の後に、即ち複数の画像を取得した後に、ステップS34〜S36を実行する。
ここで、ステップS34において、CPU201は、複数の画像を取得してから画像撮像時のワークWとカメラ105との相対的な位置を求める。詳述すると、CPU201は、最初の画像に限らず、複数の画像のうち1つの画像を解析して、この画像の撮像時のワークWとカメラ105との相対的な位置を求める。この演算は、第1実施形態で説明したステップS31と同様である。そして、CPU201は、複数の画像のうちの残りの画像の撮像時のワークWとカメラ105との相対的な位置を、1つの画像の撮像時のワークWとカメラ105との相対的な位置、及び経路データに従うロボット103の姿勢に基づいて求める。このときのロボット103の姿勢は、複数の画像のうちの1つの画像の撮像時のロボット103の姿勢に対する相対的な移動量である。この演算は、第1実施形態で説明したステップS34と同様である。
なお、第4実施形態において、第2実施形態と同様、ステップS31,S60を追加して、ロボット103の経路を再設定してもよい。
また、全ての画像について、第1実施形態で説明したステップS31と同様の演算処理で、画像の撮像時のワークWとカメラ105との相対的な位置を求めてもよい。つまり、第1,第2実施形態における図5,図7のステップS34のカメラ105とワークWとの相対的な位置の計算処理において、撮像された検査用の画像から検出したワークWの位置を利用することもできる。即ち、CPU201は、ステップS34において、画像取得工程にて取得した複数の画像それぞれを解析して、ワークWとカメラ105との相対的な位置を求めてもよい。
このためにはワークWの複数の位置(姿勢を含む)において、3次元形状情報とマッチング可能な特徴点を設定しておく必要がある。設定された特徴点と、撮像された検査画像とのマッチングを行うことで、撮像時のワークWの位置を求めることができる。こうして求めたワークWの位置を利用することで、ロボット103の情報からのみカメラ105およびワークWの相対位置を求めるよりも精度を向上させることができる。これにより、検査領域及びワーク上での欠陥位置の計算精度が向上するため、さらに正確な良品、不良品判定を行うことが可能となる。
また、ロボット103の姿勢からワークWとカメラ105との相対的な位置を求める場合と、検査用の画像からワークWとカメラ105との相対的な位置を求める場合とを混在させてもよい。よって、全ての検査用の画像においてワークWとカメラ105との相対的な位置を求めることができない場合であっても、ロボット103の姿勢からワークWとカメラ105との相対的な位置を求めることができる。
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されない。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
また、上記実施形態では、ロボットアームが垂直多関節のロボットアームの場合について説明したが、これに限定するものではない。ロボットアームが、例えば、水平多関節のロボットアーム、パラレルリンクのロボットアーム、直交ロボット等、種々のロボットアームであってもよい。
また、上記実施形態では、処理部が、画像処理装置200のCPU201である場合について説明したが、これに限定するものではなく、制御装置104のCPUであってもよいし、別の装置のCPUであってもよいし、複数のCPUで処理部を構成してもよい。
100…検査装置、103…ロボット(移動装置)、105…カメラ(撮像装置)、200…画像処理装置(処理装置)、201…CPU(処理部)、W…ワーク

Claims (21)

  1. 処理部が、ワークを撮像する撮像装置の撮像タイミングを制御し、前記ワーク及び撮像装置の少なくとも一方を移動させる移動装置の動作を制御し、前記撮像装置の撮像結果に基づき前記ワークを検査する検査方法であって、
    前記処理部が、前記移動装置を経路データに従って動作させて、前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置を変化させる移動工程と、
    前記処理部が、前記移動工程の途中の、前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置が異なる複数の撮像タイミングで、前記撮像装置に前記ワークの検査対象部分を撮像させて複数の画像を取得する画像取得工程と、
    前記処理部が、前記撮像装置に前記ワークを撮像させた前記複数の撮像タイミングの各々における前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置を求める位置計算工程と、
    前記処理部が、前記複数の画像の各々について前記検査対象部分に対応する検査領域を検査し、前記検査領域に欠陥が検出されたことに応じて、前記欠陥が検出された画像の撮像タイミングにおける前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置に基づき、前記ワークにる欠陥の位置を特定する特定工程と、を備えたことを特徴とする検査方法。
  2. 前記位置計算工程において、前記処理部が、前記複数の画像のうち1つの画像を解析して、該画像の撮像時の前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置を求め、残りの画像の撮像時の前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置を、前記1つの画像の撮像時の前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置、及び前記経路データに従う前記移動装置の姿勢に基づいて求めることを特徴とする請求項1に記載の検査方法。
  3. 前記移動装置の姿勢は、前記1つの画像の撮像時の前記移動装置の姿勢に対する移動量であることを特徴とする請求項2に記載の検査方法。
  4. 前記処理部が、前記移動装置を所定の姿勢としたときに前記撮像装置により前記ワークを撮像して得られた計測用画像を解析して、該計測用画像の撮像時の前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置を求める計測工程を更に備え、
    前記位置計算工程において、前記処理部が、前記画像取得工程にて取得した前記各画像の撮像時の前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置を、前記計測工程にて求めた前記計測用画像の撮像時の前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置、及び前記経路データに従う前記移動装置の姿勢に基づいて求めることを特徴とする請求項1に記載の検査方法。
  5. 前記移動装置の姿勢は、前記計測用画像の撮像時の前記移動装置の姿勢に対する移動量であることを特徴とする請求項4に記載の検査方法。
  6. 前記位置計算工程において、前記処理部が、前記画像取得工程にて取得した前記複数の画像それぞれを解析して、前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置を求めることを特徴とする請求項1に記載の検査方法。
  7. 前記画像取得工程において、前記処理部が、前記移動装置の動作とは独立した前記複数の撮像タイミングで前記撮像装置に前記ワークの前記検査対象部分を撮像させることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の検査方法。
  8. 前記処理部が、前記移動工程時に前記ワークが前記撮像装置に対して所定の経路を辿るように、前記移動工程に先立って、前記移動装置を所定の姿勢としたときの前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置に基づき、前記経路データを補正する経路再設定工程を更に備えたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の検査方法。
  9. 前記移動装置が、ロボットアームと、前記ロボットアームに取り付けられた、前記ワークを把持するロボットハンドとを有するロボットであることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の検査方法。
  10. ワークを撮像する撮像装置と、
    前記ワーク及び前記撮像装置のうち少なくとも一方を移動させる移動装置と、
    前記撮像装置の撮像タイミング及び前記移動装置の動作を制御し、前記撮像装置の撮像結果に基づき前記ワークを検査する処理部と、を備え、
    前記処理部は、
    前記移動装置を経路データに従って動作させて、前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置を変化させる移動処理と、
    前記移動処理の途中の、前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置が異なる複数の撮像タイミングで、前記撮像装置に前記ワークの検査対象部分を撮像させて複数の画像を取得する画像取得処理と、
    前記撮像装置に前記ワークを撮像させた前記複数の撮像タイミングの各々における前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置を求める位置計算処理と、
    前記複数の画像の各々について前記検査対象部分に対応する検査領域を検査し、前記検査領域に欠陥が検出されたことに応じて、前記欠陥が検出された画像の撮像タイミングにおける前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置に基づき、前記ワークにる欠陥の位置を特定する特定処理と、実行することを特徴とする検査装置。
  11. 前記処理部は、
    前記位置計算処理において、前記複数の画像のうち1つの画像を解析して、該画像の撮像時の前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置を求め、残りの画像の撮像時の前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置を、前記1つの画像の撮像時の前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置、及び前記経路データに従う前記移動装置の姿勢に基づいて求めることを特徴とする請求項10に記載の検査装置。
  12. 前記移動装置の姿勢は、前記1つの画像の撮像時の前記移動装置の姿勢に対する移動量であることを特徴とする請求項11に記載の検査装置。
  13. 前記処理部は、
    前記移動装置を所定の姿勢としたときに前記撮像装置により前記ワークを撮像して得られた計測用画像を解析して、該計測用画像の撮像時の前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置を求める計測処理を更に実行し、
    前記位置計算処理において、前記画像取得処理にて取得した前記各画像の撮像時の前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置を、前記計測処理にて求めた前記計測用画像の撮像時の前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置、及び前記経路データに従う前記移動装置の姿勢に基づいて求めることを特徴とする請求項10に記載の検査装置。
  14. 前記移動装置の姿勢は、前記計測用画像の撮像時の前記移動装置の姿勢に対する移動量であることを特徴とする請求項13に記載の検査装置。
  15. 前記処理部は、前記位置計算処理において、前記画像取得処理にて取得した前記複数の画像それぞれを解析して、前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置を求めることを特徴とする請求項10に記載の検査装置。
  16. 前記処理部は、
    前記画像取得処理において、前記移動装置の動作とは独立した前記複数の撮像タイミングで前記撮像装置に前記ワークの前記検査対象部分を撮像させることを特徴とする請求項10乃至15のいずれか1項に記載の検査装置。
  17. 前記処理部は、
    前記移動処理時に前記ワークが前記撮像装置に対して所定の経路を辿るように、前記移動処理に先立って、前記移動装置を所定の姿勢としたときの前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置に基づき、前記経路データを補正する経路再設定処理を更に実行することを特徴とする請求項10乃至16のいずれか1項に記載の検査装置。
  18. 前記移動装置が、ロボットアームと、前記ロボットアームに取り付けられた、前記ワークを把持するロボットハンドとを有するロボットであることを特徴とする請求項10乃至17のいずれか1項に記載の検査装置。
  19. ワークを撮像する撮像装置の撮像タイミングを制御し、前記ワーク及び前記撮像装置のうち少なくとも一方を移動させる移動装置の動作を制御し、前記撮像装置の撮像結果に基づき前記ワークを検査する処理部を備えた処理装置であって、
    前記処理部は、
    前記移動装置を経路データに従って動作させて、前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置を変化させる移動処理と、
    前記移動処理の途中の、前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置が異なる複数の撮像タイミングで、前記撮像装置に前記ワークの検査対象部分を撮像させて複数の画像を取得する画像取得処理と、
    前記撮像装置に前記ワークを撮像させた前記複数の撮像タイミングの各々における前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置を求める位置計算処理と、
    前記複数の画像の各々について前記検査対象部分に対応する検査領域を検査し、前記検査領域に欠陥が検出されたことに応じて、前記欠陥が検出された画像の撮像タイミングにおける前記ワークと前記撮像装置との相対的な位置に基づき、前記ワークにある欠陥の位置を特定する特定処理と、実行することを特徴とする処理装置。
  20. コンピュータに、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の検査方法の各工程を実行させるためのプログラム。
  21. 請求項20に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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