(57)【要約】【課題】検査対象の外観の検査を効率良く行うことができる検査装置を得る。【解決手段】検査装置は、検査対象１０が配置される検査対象領域Ｒを撮像して撮像画像を生成する撮像部３と、光を反射する少なくとも１つの鏡面を有する鏡５ａ、５ｂと、撮像画像に基づいて検査対象１０に関する検査の結果を示す情報を出力する出力部６とを備える。撮像部３及び鏡５ａ、５ｂは、撮像画像において、検査対象１０の外観を第１の方向から見た実像と、鏡面を介して第１の方向とは異なる第２の方向から当該外観を見た少なくとも１つの鏡像とが映るように配置される。撮像部３は、単一のカメラ装置で構成され、出力部６は、単一のカメラ装置のみの撮像画像に基づいて、検査の結果を示す情報を出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の外観を検査する検査装置であって、
前記検査対象が配置される検査対象領域を撮像して撮像画像を生成する撮像部と、
光を反射する少なくとも１つの鏡面を有する鏡と、
前記撮像画像に基づいて前記検査対象に関する検査の結果を示す情報を出力する出力部とを備え、
前記撮像部及び前記鏡は、前記撮像画像において、前記検査対象の外観を第１の方向から見た実像と、前記鏡面を介して前記第１の方向とは異なる第２の方向から当該外観を見た少なくとも１つの鏡像とが映るように配置され、
前記撮像部は、単一のカメラ装置で構成され、
前記出力部は、前記単一のカメラ装置のみの撮像画像に基づいて、前記検査の結果を示す情報を出力する、
検査装置。
【請求項２】
前記鏡は、凹面鏡である、請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記鏡は、前記検査対象領域の周囲に配置された複数の鏡面を有する、請求項１又は２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記撮像画像において、前記複数の鏡面の間における複数回の光の反射に基づく複数の鏡像が映る、請求項３に記載の検査装置。
【請求項５】
前記検査対象は、被検査物の全体であり、
前記実像及び前記鏡像は、それぞれ前記被検査物の外形全体の外観を表す、請求項１〜４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項６】
前記鏡は、対向配置された２つの鏡面を有し、
前記撮像部が、前記撮像画像において、前記被検査物の外形全体の実像と、前記２つの鏡面のそれぞれにおける前記被検査物の外形全体の鏡像とが映るように配置された、請求項５に記載の検査装置。
【請求項７】
前記鏡は、対向配置された２つの鏡面の組が２組である４つの鏡面を有し、
前記撮像部が、前記撮像画像において、前記被検査物の外形全体の実像と、前記４つの鏡面のそれぞれにおける前記被検査物の外形全体の鏡像とが映るように配置された、請求項５に記載の検査装置。
【請求項８】
前記検査対象は、被検査物の一部であり、
前記実像及び前記鏡像の少なくとも一方は、前記被検査物の一部の外観を表す、請求項１〜４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項９】
前記検査対象領域に向けて光を照射する光源を更に備え、
前記光源の配光範囲は、前記検査対象領域全体を含む、請求項１〜８のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１０】
前記撮像部の画角範囲は、前記検査対象領域全体を含む、請求項１〜９のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１１】
前記出力部は、前記撮像部による撮像画像を表示する表示装置である、請求項１〜１０のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１２】
前記撮像部による撮像画像に基づいて、前記検査対象の状態を識別する演算処理部を更に備える、請求項１〜１１のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１３】
前記演算処理部は、不良品を示す画像情報を入力すると不良を示す識別情報を出力するように機械学習が行われた学習済みモデルを用いて、前記検査対象の状態を識別する、請求項１２に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、被検査物などの検査対象の外観を検査する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、角型紙カップのフランジにおける形状不良とひび割れの検査を、複数のカメラによって、１つの検査ステーションで検査できるようにする角型紙カップ外観検査装置を開示する。角型紙カップにおける主要な欠陥としては、角型紙カップの内面における汚れや異物の付着、底面における底紙と胴紙の貼合不良、フランジにおける形状不良、ひび割れ、等が存在するが、特許文献１の角型紙カップ外観検査装置は、これらの欠陥のうち、フランジにおける形状不良とひび割れの検査を行うものである。
【０００３】
このような検査を行うため、特許文献１の角型紙カップ外観検査装置は、反射鏡とエリアセンサカメラと処理部とを具備する。反射鏡はフランジの角の表面をエリアセンサカメラに対し映し出すように配置される。エリアセンサカメラはフランジをその表面に対して水平方向から撮像するとともにその撮像領域を区分して同時に反射鏡に映し出された角の表面を撮像し撮像信号を出力する。処理部は撮像信号に基づいてフランジにおける水平性と角におけるひび割れの有無とを同時に検査する処理を行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６５２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、角型紙カップの外形の一部であるフランジにおける水平性と角におけるひび割れという別々の検査対象を検査するために、１つの角及びフランジ毎にカメラが用いられている。よって、角型紙カップの検査に複数のカメラが必要となり、当該検査を効率良く行うことが困難であり、また、コストが高くなる。
【０００６】
本開示は、検査対象の外観の検査を効率良く行うことができる検査装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様は、検査対象の外観を検査する検査装置を提供する。検査装置は、検査対象が配置される検査対象領域を撮像して撮像画像を生成する撮像部と、光を反射する少なくとも１つの鏡面を有する鏡と、撮像画像に基づいて検査対象に関する検査の結果を示す情報を出力する出力部とを備える。撮像部及び鏡は、撮像画像において、検査対象の外観を第１の方向から見た実像と、鏡面を介して第１の方向とは異なる第２の方向から当該外観を見た少なくとも１つの鏡像とが映るように配置される。撮像部は、単一のカメラ装置で構成され、出力部は、単一のカメラ装置のみの撮像画像に基づいて、検査の結果を示す情報を出力する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の検査装置により、被検査物の外形全体について様々な角度から外観検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る検査システムの構成を示す図
【図２】情報処理装置の構成を示す図
【図３】検査システムの動作の流れを示すフローチャート
【図４】情報処理装置の表示部に表示される検査情報の一例を示す図
【図５】実施の形態２に係る検査システムの構成を示す図
【図６】情報処理装置の表示部に表示される検査情報の一例を示す図
【図７】実施の形態３に係る検査システムの構成を示す図
【図８】情報処理装置の表示部に表示される検査情報の一例を示す図
【図９】検査情報の撮像画像における、平面鏡に映った被検査物の鏡像を示す模式図
【図１０】教師データの一例を示す表
【図１１】学習済みモデルの生成フローの一例を示すフローチャート
【図１２】被検査物と鏡とカメラとの間の位置関係の一例を示す図
【図１３】被検査物と鏡とカメラとの間の位置関係の一例を示す図
【図１４】被検査物と鏡とカメラとの間の位置関係の一例を示す図
【図１５】被検査物と鏡とカメラとの間の位置関係の一例を示す図
【図１６】鏡の配置の他の例を示す図
【図１７】図１６の配置を上から見た図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１１】
なお、発明者（ら）は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１２】
（実施の形態１）
１．構成
実施の形態１に係る検査システムの構成を、図１を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る検査システム１００の構成を示す図である。図１には、説明の便宜上、鉛直方向上向きを正方向とするｚ軸を示し、ｚ軸に直交する平面内に、互いに直交するｘ軸およびｙ軸を示している。＋ｘ方向を右方向と呼び、−ｘ方向を左方向と呼ぶ。また、＋ｙ方向を後方向と呼び、−ｙ方向を前方向と呼ぶ。
【００１３】
検査システム１００は、検査装置と、ステージ２と、駆動装置９とを備えるシステムである。検査装置は、カメラ３と、光源４と、２つの鏡５ａ、５ｂと、情報処理装置６とを備える。検査システム１００は、被検査物１０が不良品であるか否かを判定するためのシステムである。検査システム１００は、例えば被検査物１０に傷、汚損、変色及び不純物等の不良が存在するか否かを検査する。
【００１４】
ステージ２は、情報処理装置６による制御に基づいて、被検査物１０を検査対象領域Ｒに配置するための可動式のステージである。例えば、ステージ２は、図１に示したように、その上に被検査物１０を載置して移動させ、被検査物１０を検査対象領域Ｒに配置するベルトコンベア等の移動装置を含む。ステージ２は、後述の駆動装置９を含んでもよい。
【００１５】
駆動装置９は、情報処理装置６による制御に基づいて、ステージ２を駆動するモータ等の駆動装置である。駆動装置９は、駆動回路を含む。駆動装置９は、ステージ２の中に含まれて一体化されていてもよい。
【００１６】
カメラ３は、検査対象領域Ｒに配置された被検査物１０を撮像して画像データを生成する撮像装置である。カメラ３は、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像素子を備える。カメラ３は、画角範囲が検査対象領域Ｒの全体を含むエリアカメラである。したがって、カメラ３は、検査対象領域Ｒの全体を一時に撮像できる。カメラ３が感度を有する波長域は、光源４から放射される光の波長域に対応する。
【００１７】
光源４は、検査対象領域Ｒに向けて光を放射する。図１に示した例では、光源４は、検査対象領域Ｒの全体を一時に照らすことができる。言い換えれば、光源４の配光範囲は、前記検査対象領域Ｒの全体を含む。光源４から放射される光は、例えば赤外光、可視光、又は紫外光であるが、これらに限定されない。光源４の数は複数であってもよい。
【００１８】
鏡５ａ、５ｂは、鏡５ａの鏡面と鏡５ｂの鏡面とが検査対象領域Ｒを挟むように、検査対象領域Ｒを介して対向配置されている。鏡５ａ、５ｂは、カメラ３が、被検査物１０の外形全体の実像と、鏡５ａ、５ｂの各鏡面に映った被検査物１０の外形全体の鏡像１０ａ、１０ｂと、を撮像できるように、配置されている（図４参照）。
【００１９】
カメラ３と、鏡５ａ、５ｂと、検査対象領域Ｒとの位置関係は、検査対象領域Ｒに配置された被検査物１０によって反射された反射光が、鏡５ａ、５ｂの鏡面で反射してカメラ３に入射するような位置関係であればよい。したがって、例えば、図１と異なり、鏡５ａ、５ｂは、検査対象領域Ｒの上方または下方に配置されてもよい。
【００２０】
図１に示した例では、鏡５ａ、５ｂは平面鏡であり、鏡の数は２枚であったが、本実施の形態はこれに限定されない。例えば、鏡は、検査対象領域Ｒを挟むように対向配置された２つの鏡面を有する１つの鏡（例えば、２つの鏡面を連結する連結鏡面により２つの鏡面と連結鏡面が１つの鏡を構成する）であってもよい。
【００２１】
情報処理装置６は、パーソナルコンピュータ、タブレット端末、スマートフォン等の情報機器で構成できる。情報処理装置６は、図２に示すように、制御部６１、記憶部６２、表示部６５、操作部６６、第１通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）６７、及び第２通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）６８を備える。
【００２２】
制御部６１は、情報処理装置６の動作全体の制御を行う処理装置である。制御部６１は、プログラムを実行することにより所定の機能を実現するＣＰＵ、ＭＰＵのような汎用プロセッサを含む。制御部６１は、ハードウェアとソフトウェアの協働により所定の機能を実現するものに限定されず、所定の機能を実現するための専用回路として設計されたＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、ＤＳＰ等のハードウェア回路で構成されてもよい。
【００２３】
記憶部６２は、情報処理装置６の機能を実現するために必要なプログラムおよびデータを含む種々の情報を記録する記録媒体である。記憶部６２には、例えば後述の教師データ６３及び学習済みモデル６４等が格納される。記憶部６２は、例えば、フラッシュメモリ、ＳＳＤなどの半導体メモリ装置、ハードディスク等の磁気記憶装置、その他の記憶デバイス単独でまたはそれらを適宜組み合わせて実現される。記憶部６２は、種々の情報を一時的に記憶する高速動作可能なＳＲＡＭ、ＤＲＡＭなどの揮発性メモリを含んでもよい。
【００２４】
表示部６５は、種々の情報を表示する表示装置である。表示部６５は、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プロジェクタ等の表示装置により構成される。
【００２５】
操作部６６は、使用者からの入力指示を受け付ける入力用インタフェースである。操作部６６は、使用者から受け付けた入力指示や操作の内容を電気信号に変換して制御部６１に伝達する。操作部６６は、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン等を含む。
【００２６】
第１通信Ｉ／Ｆ６７は、ネットワークを介して情報処理装置６と外部機器との通信接続を可能とするためのインタフェース回路またはモジュールである。第１通信Ｉ／Ｆ６７は、ＩＥＥＥ８０２．３、ＩＥＥＥ８０２．１１またはＷｉ−Ｆｉ、ＬＴＥ、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ等の規格に従って通信を行う。
【００２７】
第２通信Ｉ／Ｆ６８は、カメラ３及び光源４等の周辺機器と情報処理装置６とを接続するインタフェース回路である。第２通信Ｉ／Ｆ６８としては、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)、ＨＤＭＩ（登録商標）(High Definition Multimedia Interface)、ＩＥＥＥ１３９４、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等、種々のインタフェースが用いられる。
【００２８】
２．動作
図３は、検査システム１００の動作の流れを示すフローチャートである。まず、情報処理装置６の制御部６１は、ステージ２を駆動し、ステージ２上の被検査物１０を移動させて検査対象領域Ｒ内に配置する（Ｓ１）。
【００２９】
次に、制御部６１は、カメラ３によって撮像された被検査物１０の撮像画像を取得する（Ｓ２）。
【００３０】
次に、制御部６１は、ステップＳ２で取得した撮像画像に関する検査の結果を示す画像を表示部６５に表示する（Ｓ３）。図４は、表示部６５に表示される検査情報２０の一例を示す図である。検査情報２０には、カメラ３の撮像画像２１と、良品ボタン２２と、不良品ボタン２３とが示されている。検査情報２０は、検査システム１００における検査結果を示す情報の一例である。
【００３１】
説明の便宜上、撮像画像２１における検査システム１００の構成物の画像にも、図１において付した符号と同様の符号を付している。カメラ３は、被検査物１０の外形全体の実像と、鏡５ａの鏡面に映った被検査物１０の外形全体の鏡像１０ａと、鏡５ｂの鏡面に映った被検査物１０の外形全体の鏡像１０ｂと、を撮像できるように配置されている。これにより、例えば、被検査物１０を上方から見ただけでは発見できない被検査物１０の側面の傷、汚損、変色及び不純物等の不良を示す画像を、撮像画像２１として表示できる。図４に示した例では、撮像画像２１内の鏡５ａの鏡面に、被検査物１０の側面の傷Ｓが映っている。このように、検査情報２０の撮像画像２１を見ると、被検査物１０を一方向のみから見ただけでは発見できない不良を発見できる。
【００３２】
検査者は、情報処理装置６の表示部６５に表示された検査情報２０を見て、被検査物１０が良品であるか否かを、操作部６６を用いて、情報処理装置６に入力する（Ｓ４）。例えば、検査者は、被検査物１０が良品であると判断した場合、検査情報２０内の良品ボタン２２をクリックする。被検査物１０が良品でない（不良品である）と判断した場合、不良品ボタン２３をクリックする。
【００３３】
被検査物１０が良品であると入力された場合（Ｓ４でＹｅｓ）、情報処理装置６の制御部６１は、全ての被検査物の検査が完了したか否かを判断する（Ｓ５）。完了していない場合（Ｓ５でＮｏ）、制御部６１は、ステージ２を駆動し、ステージ２上の次の被検査物を移動させて検査対象領域Ｒ内に配置する（Ｓ６）。その後、ステップＳ２に戻る。
【００３４】
ステップＳ５における全ての被検査物の検査が完了したか否かの判断は、他の方法で行われてもよい。例えば、制御部６１は、一定の期間ステージ２を駆動し続け、その期間内に検査対象領域Ｒ内に次の被検査物が配置されなかった場合、全ての被検査物の検査が完了したと判断してもよい。検査対象領域Ｒ内に被検査物が配置されたか否かは、例えば図示しないセンサによって検知する。
【００３５】
全ての被検査物の検査が完了したと判断した場合（Ｓ５でＹｅｓ）、制御部６１は、検査を終了する。
【００３６】
ステップＳ４に戻り、被検査物１０が良品でないと入力された場合（Ｓ４でＮｏ）、制御部６１は、例えば検査者が不良品と判断した被検査物１０を不良品トレイに自動的に振り分けるなどしてステージ２から取り除く（Ｓ７）。そして、ステップＳ５に進み、前述のステップを繰り返す。
【００３７】
３．効果等
以上のように、本実施の形態において、検査装置は、カメラ３と、鏡５ａ、５ｂと、出力部とを備える。出力部の一例は、情報処理装置６である。カメラ３は、本開示の「撮像部」の一例であり、被検査物１０が配置される検査対象領域Ｒを撮像して撮像画像２１を生成する。鏡５ａ、５ｂは、光を反射する少なくとも１つの鏡面を有する。出力部は、撮像画像２１に基づいて検査対象に関する検査の結果を示す検査情報２０を出力する。カメラ３及び鏡５ａ、５ｂは、撮像画像２１において、被検査物１０の外観を第１の方向から見た実像と、鏡面を介して第１の方向とは異なる第２の方向から外観を見た少なくとも１つの鏡像とが映るように配置される。
【００３８】
これにより、被検査物１０の外観について様々な角度から外観検査を行うことができる。例えば、被検査物１０を上方から見ただけでは発見できない側面の傷を、検査情報２０の撮像画像２１を見ると発見できる。
【００３９】
カメラの数は、１つであってもよい。出力部は、単一のカメラ３のみの撮像画像２１に基づいて、検査情報２０を出力する。これにより、複数のカメラを用意する必要がなく、検査コストを低減することができる。また、簡易な検査装置の構成で外観検査を行うことができる。
【００４０】
鏡５ａ、５ｂは、検査対象領域Ｒの周囲に配置された複数の鏡面を有してもよい。具体的には、例えば、鏡５ａの鏡面及び鏡５ｂの鏡面は、それぞれ検査対象領域Ｒの周囲の異なる位置に配置される。これにより、被検査物１０の外観について様々な角度から外観検査を行うことができる。
【００４１】
検査対象は、被検査物１０の全体であり、実像及び鏡像は、それぞれ被検査物１０の外形全体の外観を表してもよい。これにより、被検査物１０の外形全体の外観について様々な角度から外観検査を行うことができる。
【００４２】
鏡５ａ、５ｂは、対向配置された２つの鏡面を有してもよい。具体的には、例えば、鏡５ａの鏡面及び鏡５ｂの鏡面は、対向して配置されてもよい。カメラ３は、撮像画像２１において、被検査物１０の外形全体の実像と、２つの鏡面のそれぞれにおける前記被検査物１０の外形全体の鏡像とが映るように配置されてもよい。これにより、被検査物１０の外形全体の外観について様々な角度から外観検査を行うことができる。
【００４３】
検査装置は、検査対象領域Ｒに向けて光を照射する光源４を更に備えてもよい。光源４の配光範囲は、検査対象領域Ｒ全体を含んでもよい。これにより、光源４は、検査対象領域Ｒを一時に照らすことができる。したがって、光源の配光範囲が被検査物の一部分であり、被検査物の外形全体の外観を検査できるように光源が被検査物の外形をスキャンする検査方式と比較すると、検査対象領域Ｒの全体が照らされるまで検査の完了を待つ必要がなく、検査時間を短縮できる。
【００４４】
カメラ３の画角範囲は、検査対象領域Ｒ全体を含んでもよい。これにより、カメラの画角範囲が検査対象領域Ｒの一部分であり、検査対象領域Ｒの全体を検査できるようにカメラが被検査物の外形をスキャンする検査方式と比較すると、カメラ３は、検査対象領域Ｒを一時に撮像することができ、検査時間を短縮できる。
【００４５】
出力部は、カメラ３による撮像画像を表示する表示装置であってもよい。検査者は、表示装置に表示された検査情報２０を見ることによって、被検査物１０の外観を検査することができる。
【００４６】
（実施の形態２）
図５は、実施の形態２に係る検査システム２００の構成を示す図である。本実施の形態は、実施の形態１と鏡の構成が異なる。検査システム２００は、多面鏡２０５を備える。多面鏡２０５は、４枚の鏡２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、及び２０５ｄで構成されている。鏡２０５ａは鏡２０５ｂと対向し、鏡２０５ｃは鏡２０５ｄと対向している。このように、図５に示した例では、鏡２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、及び２０５ｄは、四角柱の側面を形成している。四角柱様の多面鏡２０５には頂面及び底面はなく、多面鏡２０５は中空の形状を有する。鏡２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、及び２０５ｄは、対向配置された２つの鏡面の組が２組である４つの鏡面を形成している。図５に示した例では、隣接する２つの鏡面が成す角度は、それぞれ９０度である。
【００４７】
上記の例では、多面鏡２０５が４枚の鏡で構成された例を説明したが、鏡の数はこれに限定されない。例えば、多面鏡は、対向配置された２つの鏡面の組を２組有する１つの鏡であってもよい。
【００４８】
検査システム２００は、多面鏡２０５を所定の位置に保持するためのホルダ７を更に備える。ホルダ７は、情報処理装置６による制御によって移動できる可動式のホルダであってもよい。図５に示した例では、ホルダ７は多面鏡２０５を把持しているが、ホルダ７は多面鏡２０５を下側から支える台であってもよい。
【００４９】
検査システム２００の動作の流れは、図３に示したものと同様である。
【００５０】
図６は、表示部６５に表示される検査情報２２０の一例を示す図である。図６に示すように、本実施の形態では、カメラ３は、実施の形態１より多様な角度から見た被検査物１０を撮像できる。
【００５１】
このように、本実施の形態では、多様な角度から見た被検査物１０の撮像画像を含む検査情報２２０を表示部６５に表示することにより、特定の角度から見ると発見しやすい傷等の欠陥を発見しやすくすることができる。
【００５２】
以上のように、本実施の形態において、検査装置は、対向配置された２つの鏡面の組が２組である４つの鏡面を有する多面鏡２０５を備える。これにより、被検査物１０の外形全体の外観について４つ以上の様々な角度から外観検査を行うことができる。
【００５３】
（実施の形態３）
図７は、実施の形態３に係る検査システム３００の構成を示す図である。本実施の形態は、実施の形態１及び２と鏡の構成が異なる。図１と比較すると、本実施の形態の検査システム３００は、平面鏡である鏡５ａ、５ｂの代わりに、凹面鏡３０５ａ、３０５ｂを備える。
【００５４】
凹面鏡３０５ａ、３０５ｂ及びカメラ３は、検査対象領域Ｒに配置された被検査物３１０によって反射された反射光が、凹面鏡３０５ａ、３０５ｂの鏡面で反射してカメラ３に入射するように、配置される。
【００５５】
凹面鏡３０５ａ、３０５ｂは、被検査物３１０の形状、性質等に応じて、カメラ３から見た場合に被検査物３１０の所望の部分が拡大されるように配置される。
【００５６】
図８は、表示部６５に表示される検査情報３２０の一例を示す図である。検査情報３２０の撮像画像２１中の凹面鏡３０５ａ、３０５ｂには、実施の形態１のように鏡が平面鏡である場合よりも拡大された被検査物３１０の鏡像３１０ａ、３１０ｂが映る。これにより、例えば被検査物３１０の側面に取り付けられたボタン等の部品３１１を詳細に検査すべき場合に、検査者は、凹面鏡３０５ａに映った拡大された部品３１１の鏡像３１１ａを検査することより、部品３１１の外観検査を詳細に行うことができる。
【００５７】
図９は、検査情報３２０の撮像画像２１における、平面鏡５ａに映った被検査物３１０の鏡像３１２ａと、凹面鏡３０５ａに映った被検査物３１０の鏡像３１０ａとを示す模式図である。図９（ａ）には、平面鏡５ａに映った被検査物３１０の鏡像が、図９（ｂ）には、凹面鏡３０５ａに映った被検査物３１０の鏡像が示されている。すなわち、図９（ｂ）は、図８に示された撮像画像２１中の凹面鏡３０５ａの画像の拡大図である。
【００５８】
図９（ａ）に示された部品３１１の鏡像３１３ａと比較すると、図９（ｂ）に示された部品３１１の鏡像３１１ａは拡大されている。したがって、本実施の形態では、部品３１１の外観検査を詳細に行うことができる。
【００５９】
以上のように、本実施の形態において、鏡は、凹面鏡３０５ａ、３０５ｂである。これにより、本実施形態の検査装置では、詳細に検査を行うべき被検査物３１０の部分が拡大されるため、当該部分の検査を高精度に行うことができる。
【００６０】
（実施の形態４）
図１、２、１０及び１１を参照して、本開示の実施の形態４について説明する。本実施の形態では、情報処理装置６は、機械学習によって構築された学習済みモデル６４を用いて、被検査物１０の状態が不良であるか否かを検知する。
【００６１】
学習済みモデル６４は、例えば情報処理装置６の記憶部６２に格納されている。学習済みモデル６４は、例えば、制御部６１が、畳み込みニューラルネットワーク（Convolutional Neural Network、ＣＮＮ）等のモデル（学習アルゴリズム）に対して、機械学習を行うことによって生成される。機械学習の一例は、予め用意された教師データを用いて、種々の被検査物１０の撮像画像と、当該被検査物１０が不良品であるか否かを示す情報との関係を学習させる教師あり学習である。ＣＮＮのようなモデルの教師あり学習は、例えば誤差逆伝播法を利用して、制御部６１によって行われる。
【００６２】
図１０は、教師データ６３の一例を示す表である。教師データ６３は、カメラ３から入力された被検査物１０の撮像画像と、当該被検査物１０が不良品であるか否かを示すラベルと、を関連付けたデータである。ラベルは、当該被検査物１０についての検査結果であるとも言え、例えば検査者が操作部６６を用いて制御部６１に入力する。教師データ６３は、記憶部６２に格納される。
【００６３】
図１０の表には、被検査物１０の撮像画像が７つ示されている。これらの撮像画像には、当該被検査物１０が不良品であるか否かを示すラベルが付されている。サンプル番号２の被検査物１０には、側面に傷があるため、不良品であるとのラベルが付されている。同様に、サンプル番号３は汚れが付着しているため、サンプル番号４は欠けがあるため、サンプル番号６は打痕があるため、不良品であるとのラベルが付されている。
【００６４】
例えば複数の中間層を有するニューラルネットワークの教師あり学習によれば、上記のようなラベルと、不良品と判断される原因となった撮像画像と、の間の一定の相関関係に応じた識別能力を獲得する深層学習が実現可能である。
【００６５】
図１１は、学習済みモデル６４の生成フローの一例を示すフローチャートである。図１１の生成フローは、例えば情報処理装置６の制御部６１によって行われる。
【００６６】
まず、制御部６１は、記憶部６２から教師データ６３のうちの１つ、例えば図１０のサンプル番号１に関する教師データを取得する（Ｓ４１）。
【００６７】
次に、制御部６１は、取得した教師データをニューラルネットワーク等のモデルに学習させる（Ｓ４２）。すなわち、制御部６１は、取得した教師データにおける撮像画像の画像情報を学習中のモデルに入力して、当該モデルによる演算処理を行う。さらに、制御部６１は、同モデルの処理結果の出力と、教師データにおいて対応するラベルとの比較により、ニューラルネットワークの各層間の重み付け係数等のパラメータを更新する。
【００６８】
制御部６１は、ステップＳ４１及びＳ４２を、例えば必要な全ての教師データ６３の学習を完了するまで繰り返す（Ｓ４３）。
【００６９】
学習が完了すると（Ｓ４３でＹｅｓ）、制御部６１は、学習済みモデル６４を記憶部６２に格納する（Ｓ４４）。
【００７０】
以上のように生成された学習済みモデル６４は、被検査物１０の実際の検査時に用いられる。具体的に、検査システム１００の情報処理装置６の制御部６１は、図３のステップＳ４において、学習済みモデル６４を用いて被検査物１０の状態を識別し、不良か否かを判定する。制御部６１は、本開示における「演算処理部」の一例である。
【００７１】
実施の形態１では、図３に示したステップＳ４において、検査者が表示部６５に表示された検査情報２０の撮像画像２１を見て、良品ボタン２２又は不良品ボタン２３をクリックすることが必要であった。これに対して、本実施の形態では、ステップＳ４を制御部６１が行うことができ、自動化を実現できる。したがって、検査工数を削減できるとともに、人的エラーを低減することができる。
【００７２】
また、例えば、凹面鏡に映った被検査物１０の鏡像は歪んで見えるため、検査者が肉眼で外観検査を行いにくい。また、例えば、多面鏡を用いた場合、多数の鏡像が見えるため、検査者が肉眼で外観検査を行いにくい。これに対して、学習済みモデル６４を用いると、検査者が肉眼では発見し難い不良を、より確実に発見することができ、検査の精度が増加する。
【００７３】
なお、図１１のフローは、検査システム１００における情報処理装置６とは別の情報処理装置において行われてもよい。この場合、教師データ６３は、図１１のフローを実行する情報処理装置の記憶部に格納されればよい。検査システム１００における情報処理装置６の記憶部６２には、生成された学習済みモデル６４が格納されればよい。これによっても、検査システム１００における被検査物１０の実際の検査時に学習済みモデル６４を適用して、検査の自動化を実現することができる。
【００７４】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１〜４を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１〜４に説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
【００７５】
実施の形態１、２、３では検査者が被検査物の良否を判断し、実施の形態４では機械学習によって構築された学習済みモデル６４が被検査物の良否を判断していたが、本開示はこれに限定されない。例えば、機械学習によって構築された学習済みモデルを使わない一般的な判定プログラム（アルゴリズムベース）により被検査物の良否を判断させることも可能である。この場合、記憶部６２に判定プログラムを記憶させれば良い。また、図３の、ステップＳ４を制御部６１が行うことができ、自動化を実現できる。
【００７６】
実施の形態１では鏡５ａ、５ｂが対向配置された例を説明した。実施の形態２では、四角柱の側面を形成するように配置された多面鏡２０５の例を説明した。しかしながら、本開示はこれに限定されない。本開示におけるカメラ３及び鏡の配置は、カメラ３が、ある角度から見た被検査物１０の実像と、異なる角度から見た被検査物１０の鏡像と、を撮像できるように配置されればよい。例えば、図１２に示すように、検査システムは、カメラ３から見て被検査物１０の後方に配置された鏡５０５ａを備えてもよい。あるいは、例えば、図１３に示すように、検査システムは、鏡５０５ａに加えて、カメラ３から見て被検査物１０を左右から挟むように対向配置された鏡５０５ｂ、５０５ｃと、被検査物１０の上方に配置された鏡５０５ｄとを更に備えてもよい。
【００７７】
また、鏡５０５ｂと鏡５０５ｃとは、平行に対向配置されなくてもよい。例えば、図１４に示すように、鏡５０５ｂ及び鏡５０５ｃは、鏡５０５ｂの鏡面を含む平面と、鏡５０５ｃの鏡面を含む平面とが、０°＜θ＜１８０°を満たす角度θをなすように配置されてもよい。
【００７８】
実施の形態１では、被検査物１０からの光が鏡５ａの鏡面で１回だけ反射してカメラ３に入射する例を説明した。しかしながら、本開示はこれに限定されない。本開示におけるカメラ３及び鏡の配置は、カメラ３が、ある角度から見た被検査物１０の実像と、異なる角度から見た被検査物１０の鏡像と、を撮像できるように配置されればよい。
【００７９】
図１５は、被検査物１０、鏡５ａ、５ｂ、及びカメラ３を図１の＋ｘ方向から見た図である。図１５に示すように、被検査物１０からある方向に反射された光は、鏡５ａで反射され、さらに鏡５ｂで反射されてカメラ３に入射してもよい。
【００８０】
カメラ３、鏡５ａ、及び鏡５ｂをこのように配置するために、カメラ３は、可動ステージ８に取り付けられてもよい。可動ステージ８は、情報処理装置６の制御部６１による制御により、例えば上下方向に移動できる。カメラ３に可動ステージ８を取り付ける代わりに、鏡５ａ、５ｂ、及び被検査物１０のうちの少なくとも１つが、これらを移動可能な可動部と、可動部を駆動する駆動部と、に取り付けられてもよい。
【００８１】
このように、撮像画像には、複数の鏡面の間における複数回の光の反射に基づく複数の鏡像が映ってもよい。これにより、被検査物１０の外観について様々な角度から外観検査を行うことができる。
【００８２】
また、検査装置は、撮像画像が、被検査物１０の外観を第１の方向から見た実像と、鏡面を介して第１の方向とは異なる第２の方向から外観を見た少なくとも１つの鏡像とを含むように、カメラ３、鏡５ａ、５ｂ、及び被検査物１０のうちの少なくとも１つを移動させる駆動部又は可動部を更に備えてもよい。
【００８３】
図１６は、鏡５の配置の他の例を示す図である。図１６には、箱状の物体５０の検査を行うための検査システム５００の一部が示されている。鏡５は、物体５０の内部に配置されている。鏡５は、ホルダ７によって指示されている。ホルダ７は、情報処理装置６の制御部６１による制御によって、例えば上下に移動可能である。
【００８４】
図１７は、図１６の物体５０を上から見た図である。鏡５が物体５０の内部に配置されているため、カメラ３は、鏡５に映った物体５０の対象領域１０を撮像できる。対象領域１０は、被検査物である物体５０の一部であって、本開示の「検査対象」の一例である。
【００８５】
このように、検査対象は、被検査物の一部であり、実像及び鏡像の少なくとも一方は、被検査物の一部の外観を表すものであってもよい。
【００８６】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
【００８７】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００８８】
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本開示は、被検査物の外観を検査する検査装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００９０】
２  ステージ
３  カメラ
４  光源
５ａ、５ｂ  鏡
６  情報処理装置
７  ホルダ
８  可動ステージ
１０  被検査物
２０  検査情報
２１  撮像画像
２２  良品ボタン
２３  不良品ボタン
６１  制御部
６２  記憶部
６３  教師データ
６４  学習済みモデル
６４  モデル
６５  表示部
６６  操作部
６７  第１通信Ｉ／Ｆ
６８  第２通信Ｉ／Ｆ
１００  検査システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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