(57)【要約】【課題】  撮像装置及び照明源を把持したロボットアームに対する撮像装置及び照明源の配置の教示工数を低減させる。【解決手段】  光学配置生成装置は、鏡面を有する被検査体の形状を形成する点群の位置座標と、点群に対する法線ベクトルと、を含む形状データを取得する取得部と、形状データを用いて、被検査体を撮像するための撮像点と、被検査体の鏡面で正反射した反射光の光路上に撮像点が存在するような照明点との、被検査体に対するそれぞれの配置パターンを示す光学配置データを生成し、出力する生成部と、を備え、生成部は、形状データの断面形状に応じて、撮像点の数を決定する。【選択図】図２
2020190509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学配置生成装置であって、
鏡面を有する被検査体の形状を形成する点群の位置座標と、前記点群に対する法線ベクトルと、を含む形状データを取得する取得部と、
前記形状データを用いて、前記被検査体を撮像するための撮像点と、前記被検査体の前記鏡面で正反射した反射光の光路上に前記撮像点が存在するような照明点との、前記被検査体に対するそれぞれの配置パターンを示す光学配置データを生成し、出力する生成部と、
を備え、
前記生成部は、
前記形状データの断面形状に応じて、前記撮像点の数を決定する、
光学配置生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学配置生成装置であって、
前記生成部は、
前記形状データの断面形状の長軸方向の長さと、前記長軸方向の長さと短軸方向の長さの比であるアスペクト比を含む、前記形状データの断面形状の特徴量を用いて、前記撮像点の数を決定する、
光学配置生成装置。
【請求項３】
請求項１および請求項２のいずれか一項に記載の光学配置生成装置であって、
前記生成部は、前記形状データを用いて、
前記被検査体に対して、前記撮像点に配置される撮像装置の視野幅に応じて複数の基礎撮像エリアを設定し、
一つの前記基礎撮像エリアに対応させて生成する撮像エリアの数である生成数を、前記形状データの断面形状に応じて決定し、
前記複数の基礎撮像エリアのそれぞれに対して、前記生成数の前記撮像エリアを生成し、
一つの前記撮像エリアに対して一つの前記撮像点を配置する、光学配置生成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光学配置生成装置であって、
前記生成部は、前記基礎撮像エリアの設定において、
前記形状データを用いて前記被検査体の骨格を表す代表線を生成し、
前記代表線に対して前記視野幅に応じて複数の点をプロットし、
前記複数の点のそれぞれを中心とした前記基礎撮像エリアを設定する、光学配置生成装置。
【請求項５】
光学配置生成プログラムであって、情報処理装置に、
鏡面を有する被検査体の形状を形成する点群の位置座標と、前記点群に対する法線ベクトルと、を含む形状データを取得するステップと、
前記形状データを用いて、前記被検査体を撮像するための撮像点と、前記被検査体の前記鏡面で正反射した反射光の光路上に前記撮像点が存在するような照明点との、前記被検査体に対するそれぞれの配置パターンを示す光学配置データを生成し、出力するステップと、
を実行させ、
前記光学配置データを生成し、出力するステップにおいて、
前記形状データの断面形状に応じて、前記撮像点の数を決定させる、
光学配置生成プログラム。
【請求項６】
光学配置生成方法であって、
鏡面を有する被検査体の形状を形成する点群の位置座標と、前記点群に対する法線ベクトルと、を含む形状データを取得する工程と、
前記形状データを用いて、前記被検査体を撮像するための撮像点と、前記被検査体の前記鏡面で正反射した反射光の光路上に前記撮像点が存在するような照明点との、前記被検査体に対するそれぞれの配置パターンを示す光学配置データを生成し、出力する工程と、
を備え、
前記光学配置データを生成し、出力する工程において、
前記形状データの断面形状に応じて、前記撮像点の数を決定させる、
光学配置生成方法。
【請求項７】
外観検査システムであって、
鏡面を有する被検査体の形状を形成する点群の位置座標と前記点群に対する法線ベクトルとを含む形状データを取得し、前記形状データを用いて、前記被検査体を撮像するための撮像点と、前記被検査体の前記鏡面で正反射した反射光の光路上に前記撮像点が存在するような照明点との、前記被検査体に対するそれぞれの配置パターンを示す光学配置データを生成する光学配置生成部であって、前記形状データの断面形状に応じて、前記撮像点の数を決定する光学配置生成部と、
前記被検査体に写り込ませる照明源と、
前記被検査体を撮像する撮像装置と、
前記照明源及び前記撮像装置それぞれを３次元方向に移動可能に駆動する駆動部と、
前記光学配置データを用いて、前記駆動部の駆動を制御する駆動制御部と、
を備える、外観検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面が鏡面であり立体形状の被検査体の表面状態を検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラなど視覚センサを有する移動体を用いた監視システムにおいて、死角をなくすことを目的としたセンサ配置の生成技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、従来、検査対象物の欠陥の有無の検査を行う検査装置が知られている。例えば、特許文献３には、被検査体表面が鏡面光沢を有していても、被検査体表面の凹凸の検出精度をより高めることができる表面検査技術が開示されている。特許文献４には、光の強度による縞パターンを写り込ませた対象物を、時間相関カメラにより撮像した時間相関画像を解析して被検査体の異常を検出する技術が開示されている。特許文献５には、鏡面を有する検査対象の外観検査システムにおいて、照明源と検査対象の配置が予め決められた状況でカメラ配置を決定することが開示されている。
【０００４】
一般に、目視検査の自働化を目的とした外観検査システムは、照明源とカメラからなる検査装置を用いて、被検査体に生じたきずが写った画像を生成する第１段階、その画像に処理を施してきずを検出する第２段階、検出したきずのサイズや種類を認識する第３段階に分けて考えることができる。上述の特許文献５には、上記の第１段階において、スリット状に発光する発光面を被検査体に写り込ませるように照明源を移動する間に被検査体に写り込んだスリットパターンをカメラで連続的に撮像する方法、および撮像した複数枚の画像からきずの検査用画像を生成する方法が開示されている。このような外観検査システムでは、例えば、ロボットアームにカメラと照明源を把持させて、被検査体の形状に応じたカメラの配置と照明源の経路走査を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６４２９９１４号
【特許文献２】特許第０５０３１０４３号
【特許文献３】特許第５１８２８３３号
【特許文献４】特許第６３１６０６８号
【特許文献５】特開２０１８−５９８８３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】O. Lobachev, M. Schmidt and M. Guthe, "Optimizing Multiple Camera Positions for the Deflectometric Measurement of Multiple Varying Targets", Journal of WSCG, Vol. 21, 145-152 (2013)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したロボットアームによる経路走査では、まず、ロボットアームに対して、被検査体の形状に応じたカメラの配置と照明源の走査経路を教示することが必要である。この点、カメラの配置と照明源の走査経路の教示を手動で行う場合、膨大な教示工数が必要とされる。この教示工数を低減するために、従来から、被検査体の形状データからカメラの配置と照明源の走査経路を事前に生成し、生成されたカメラの配置と照明源の走査経路に基づいてロボットアームに連携させて教示する、という自働教示技術が求められていた。
【０００８】
しかしながら、特許文献１、２に記載の技術では、鏡面を有する検査対象（検査対象の鏡面性）について、カメラの配置と照明源の走査経路を生成することについては何ら考慮されていない。また、特許文献３〜５には、カメラと照明源の配置を自動的に決定する技術は開示されていない。
【０００９】
本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、撮像装置及び照明源を備えるロボットアームに対する撮像装置及び照明源の配置の教示工数を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本発明の一形態によれば、光学配置生成装置が提供される。この光学配置生成装置は、鏡面を有する被検査体の形状を形成する点群の位置座標と、前記点群に対する法線ベクトルと、を含む形状データを取得する取得部と、前記形状データを用いて、前記被検査体を撮像するための撮像点と、前記被検査体の前記鏡面で正反射した反射光の光路上に前記撮像点が存在するような照明点との、前記被検査体に対するそれぞれの配置パターンを示す光学配置データを生成し、出力する生成部と、を備え、前記生成部は、前記形状データの断面形状に応じて、前記撮像点の数を決定する。
【００１１】
この構成によれば、鏡面を有する検査対象の形状に応じたカメラの配置と照明源の配置パターンを容易に生成することができる。これにより、撮像装置及び照明源を把持したロボットアームに対する撮像装置及び照明源の配置の教示工数を低減させることができる。また、生成部は、形状データの断面形状に応じて、撮像点の数を決定するため、断面形状に応じて適切な数の撮像点が設定される。そのため、撮像点に撮像装置を配置して被検査体を撮像した場合に、非撮像範囲を低減させることができる。
【００１２】
（２）上記形態の光学配置生成装置において、前記生成部は、前記形状データの断面形状の長軸方向の長さと、前記長軸方向の長さと短軸方向の長さの比であるアスペクト比を含む、前記形状データの断面形状の特徴量を用いて、前記撮像点の数を決定してもよい。この特徴量を用いると、被検査体の断面形状を適切に分類することが可能となり、撮像点の生成数を、容易に適切に設定することができる。
【００１３】
（３）上記形態の光学配置生成装置において、前記生成部は、前記形状データを用いて、前記被検査体に対して、前記撮像点に配置される撮像装置の視野幅に応じて複数の基礎撮像エリアを設定し、一つの前記基礎撮像エリアに対応させて生成する撮像エリアの数である生成数を、前記形状データの断面形状に応じて決定し、前記複数の基礎撮像エリアのそれぞれに対して、前記生成数の前記撮像エリアを生成し、一つの前記撮像エリアに対して一つの前記撮像点を配置してもよい。この構成によれば、鏡面を有する検査対象の断面形状に応じたカメラの配置と照明源の配置パターンを容易に生成することができる。
【００１４】
（４）上記形態の光学配置生成装置において、前記生成部は、前記基礎撮像エリアの設定において、前記形状データを用いて前記被検査体の骨格を表す代表線を生成し、前記代表線に対して前記視野幅に応じて複数の点をプロットし、前記複数の点のそれぞれを中心とした前記基礎撮像エリアを設定してもよい。この構成によれば、代表線に対して基礎撮像エリアを設定することにより、容易に基礎撮像エリアを設定することができる。
【００１５】
（５）本発明の他の形態によれば、光学配置生成プログラムが提供される。この光学配置生成プログラムでは、情報処理装置に、鏡面を有する被検査体の形状を形成する点群の位置座標と、前記点群に対する法線ベクトルと、を含む形状データを取得するステップと、前記形状データを用いて、前記被検査体を撮像するための撮像点と、前記被検査体の前記鏡面で正反射した反射光の光路上に前記撮像点が存在するような照明点との、前記被検査体に対するそれぞれの配置パターンを示す光学配置データを生成し、出力するステップと、を実行させ、前記光学配置データを生成し、出力するステップにおいて、前記形状データの断面形状の特徴量に応じて、前記撮像点の数を決定させる。
【００１６】
（６）本発明の他の形態によれば、光学配置生成方法が提供される。この光学配置生成方法は、鏡面を有する被検査体の形状を形成する点群の位置座標と、前記点群に対する法線ベクトルと、を含む形状データを取得する工程と、前記形状データを用いて、前記被検査体を撮像するための撮像点と、前記被検査体の前記鏡面で正反射した反射光の光路上に前記撮像点が存在するような照明点との、前記被検査体に対するそれぞれの配置パターンを示す光学配置データを生成し、出力する工程と、を備え、前記光学配置データを生成し、出力する工程において、前記形状データの断面形状の特徴量に応じて、前記撮像点の数を決定させる。
【００１７】
（７）本発明の他の形態によれば、外観検査システムが提供される。この外観検査システムは、鏡面を有する被検査体の形状を形成する点群の位置座標と前記点群に対する法線ベクトルとを含む形状データを取得し、前記形状データを用いて、前記被検査体を撮像するための撮像点と、前記被検査体の前記鏡面で正反射した反射光の光路上に前記撮像点が存在するような照明点との、前記被検査体に対するそれぞれの配置パターンを示す光学配置データを生成する光学配置生成部であって、前記形状データの断面形状に応じて、前記撮像点の数を決定する光学配置生成部と、前記被検査体に写り込ませる照明源と、前記被検査体を撮像する撮像装置と、前記照明源及び前記撮像装置それぞれを３次元方向に移動可能に駆動する駆動部と、前記光学配置データを用いて、前記駆動部の駆動を制御する駆動制御部と、を備える。
【００１８】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、光学配置生成装置及び光学配置生成方法、光学配置生成装置を含むシステム、これら装置、方法、システムにおいて実行されるコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、そのコンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態における外観検査システムの概要を説明する図である。
【図２】本実施形態における外観検査システムの概略構成を示す図である。
【図３】本実施形態における第１被検査体の形状データを示す図である。
【図４】第１被検査体の部位Ａの拡大図である。
【図５】第１被検査体の断面形状を示す図である。
【図６】本実施形態における第２被検査体の形状データを示す図である。
【図７】第２被検査体の部位Ｂの拡大図である。
【図８】第２被検査体の断面形状を示す図である。
【図９】本実施形態における光学配置生成装置によるカメラと照明源の配置パターンの生成の処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【図１０】被検査体の形状データに対する撮像エリアの生成処理を示すフローチャートである。
【図１１】第１被検査体の形状データから算出した代表線の一例を示す図である。
【図１２】第１被検査体の代表線上に配置したプロト点の一例を示す図である。
【図１３】第１被検査体の形状データに対して設定される基礎撮像エリアの例を示す図である。
【図１４】第１被検査体の断面形状抽出方法を説明するための説明図である。
【図１５】第１被検査体の断面形状の位置座標の例を示す図である。
【図１６】第２被検査体の断面形状抽出方法を説明するための説明図である。
【図１７】第２被検査体の断面形状の位置座標の例を示す図である。
【図１８】断面形状の長軸方向の長さとアスペクト比との関係を示す図である。
【図１９】第１被検査体の表面に対する法線ベクトルの一例を示す図である。
【図２０】法線ベクトルのグループ分けを説明するための説明図である。
【図２１】第１被検査体の断面の一例と、撮像エリアの生成の一例を示す図である。
【図２２】第１被検査体の形状データに対して設定される撮像エリアの一例を示す図である。
【図２３】本実施形態の撮像エリアに配置されたカメラを概念的に示す図である。
【図２４】比較例の撮像エリアに配置されたカメラを概念的に示す図である。
【図２５】本実施形態の第２被検査体の形状データに対するカメラの配置を概念的に示す図である。
【図２６】比較例の第２被検査体の形状データに対するカメラの配置を概念的に示す図である。
【図２７】図２５に示すカメラ配置にて第２被検査体を撮像した場合の非撮像範囲に含まれる面の中心点を示した図である。
【図２８】図２６に示すカメラ配置にて第２被検査体を撮像した場合の非撮像範囲に含まれる面の中心点を示した図である。
【図２９】第１被検査体の基礎撮像エリアにおけるカメラ配置を概念的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態における外観検査システムの概要を説明する図である。外観検査システム１は、鏡面を有する被検査体５を検査対象とし、被検査体５の外観を検査するシステムである。図１に示す外観検査システム１では、被検査体５に写り込んだ照明源３の発光面３ａをカメラ２で撮像する。カメラ２と照明源３とは、ロボットアームに把持され（又は設けられ）、それぞれｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の３次元方向に移動可能なように構成されている。ここで、ｘ方向及びｙ方向はｚ方向に対して垂直な方向であってかつｘ方向とｙ方向が垂直の関係になる方向を表す。また、照明源３の前面には、発光面３ａとして所定パターンの開口を有するスリットが設けられていてもよい。
【００２１】
外観検査システム１では、被検査体５に生じたきずを、コンピュータに接続されたディスプレイ等で視認できる画像（以下、「検査用画像」と称す）を生成する。外観検査システム１では、照明源３の発光面３ａを検査対象に写り込ませるように照明源３を走査する間に、被検査体５に写り込んだ発光面３ａをカメラ２で連続撮像し、得られた複数枚の撮像画像からきずの検査用画像を生成する。外観検査システム１では、被検査体５の形状に応じて、ロボットアームに取り付けられたカメラ２の配置と照明源３の走査を行っている。
【００２２】
カメラ２は、カメラ原点ｏと、画像平面２ｂを備える。カメラ原点ｏは、カメラレンズの焦点位置に対応している。画像平面２ｂは、カメラ２のイメージセンサに対応し、画像を形成するピクセル２ｃから構成される。撮像線６は、カメラ原点ｏとピクセル２ｃを通る直線であり、ピクセルの数だけ存在する。この撮像線６はピクセル２ｃで受光する光の経路を表している。カメラ２で撮像される画像を構成するピクセル２ｃの輝度は、撮像線６に沿ってカメラ原点ｏに向かって伝播する光の強度に比例する。ここで、符号７は、光の伝播方向を示す。
【００２３】
被検査体５は、その表面が鏡面を有する立体形状の物体である。被検査体５は、例えばＬ字形状やＳ字形状等の様々な形状に屈曲または湾曲した形状を有していてもよく、このため表面が凹凸状に湾曲して、さらに、表面がめっき処理されて鏡面である部品であってもよい。
【００２４】
鏡面を有する被検査体５をカメラ２で撮像する場合、画像平面２ｂに到達する光の強度分布は、被検査体５で反射した撮像線６と交差する発光面３ａの光強度の分布で決まる。つまり、被検査体５で反射した撮像線６と発光面３ａの交差における光強度が高い場合、撮像線６に対応するピクセル２ｃの輝度が高くなる。反対に、撮像線６と発光面３ａの交差における光強度がゼロに近い場合、対応するピクセル２ｃの輝度は、被検査体５が存在しない場合と同程度の輝度となる。
【００２５】
図２は、本実施形態における外観検査システム１の概略構成を示す図である。外観検査システム１は、表面が鏡面である立体形状の被検査体５(図１)の外観表面を検査する表面検査装置である。外観検査システム１は、カメラ２、照明源３、ロボットアーム４、アーム駆動部１０、駆動制御部１１、演算部１２、検査部１３、光学配置生成装置１４を含む。照明源３は、被検査体５に光を写り込ませるものであり、例えば照明装置である。カメラ２は、照明源３の発光面３ａからの光が写り込んだ被検査体５の鏡面を撮像する撮像装置である。ロボットアーム４には、カメラ２及び照明源３が把持され（又は設けられ）ている。アーム駆動部１０は、駆動制御部１１からの指示に基づいてロボットアーム４を、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の３次元方向に移動させる。なお、ロボットアームは、一つでもよいし、または複数でもよい。また、カメラ２及び照明源３は、一つのロボットアームに設けられていてもよいし、異なるロボットアームにそれぞれ設けられていてもよい。
【００２６】
光学配置生成装置１４は、検査用画像取得のためのカメラ２及び照明源３の配置パターンの生成において、鏡面を有する被検査体を対象としたカメラ２及び照明源３の配置パターンに関する光学配置データを生成する。光学配置生成装置１４は、例えばコンピュータ等の情報処理装置であって、制御部１５、記憶部１６、通信部１７、入力部１８、出力部１９、バス２０を含む。バス２０は、制御部１５、記憶部１６、通信インターフェース（以下、インターフェースを「Ｉ／Ｆ」と称する。）１７、入力Ｉ／Ｆ１８、出力Ｉ／Ｆ１９を電気的に接続する信号線である。
【００２７】
制御部１５は、光学配置生成装置１４全体の動作を制御する電子装置であり、例えば中央演算装置（ＣＰＵ）であってもよい。制御部１５は、後述する経路生成プログラムを実行することにより、取得部１５ａ、生成部１５ｂとして機能する。
【００２８】
取得部１５ａは、鏡面を有する被検査体５の形状を形成する点群の位置座標と、点群（形状の表面）に対する法線ベクトルと、を含む形状データを取得する。より具体的には、取得部１５ａは、通信Ｉ／Ｆ１７、入力Ｉ／Ｆ１８を介して入力された、または予め記憶部１６に記憶された形状データを取得する。
【００２９】
生成部１５ｂは、形状データを用いて、被検査体を撮像するための撮像点と、被検査体の鏡面で反射した反射光の光路上に撮像点が存在するような照明点との、被検査体に対するそれぞれの配置パターンを示す光学配置データを生成し、出力する。生成部１５ｂは、形状データの断面形状に応じて、撮像点の数を決定する。光学配置データの出力先は、記憶部１６であってもよいし、通信Ｉ／Ｆ１７を介して駆動制御部１１や他の装置であってもよいし、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）メモリ装置等の記録媒体等であってもよいし、プリンタやディスプレイ等の出力装置であってもよい。
【００３０】
記憶部１６は、情報を記憶するメモリ装置の総称であり、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、ハードディスク、フラッシュメモリカードなど様々な形式の記憶装置を使用することができる。記憶部１６には、オペレーティングシステム（ＯＳ）や本実施形態に係るプログラムが格納されている。
【００３１】
通信Ｉ／Ｆ１７は、無線または有線により駆動制御部１１やその他の装置と通信を可能にする通信インターフェースである。入力Ｉ／Ｆ１８は、キーボード等の入力装置（不図示）や、ＵＳＢメモリ装置やフラッシュメモリ等の記録装置等から入力された指令やデータを、制御部１５や記憶部１６へ伝達するインターフェースである。出力Ｉ／Ｆ１９は、表示装置やプリンタ等の出力装置（不図示）や、ＵＳＢメモリ装置及びフラッシュメモリ等の記録装置等に文字や画像等を出力するインターフェースである。
【００３２】
本実施形態で説明する処理を実現するプログラムは、プログラム提供者側から通信ネットワーク及び通信Ｉ／Ｆ１７を介して、例えば記憶部１６に格納されてもよい。また、上記実施形態で説明した処理を実現するプログラムは、市販され、流通している可搬型記憶媒体に格納されていてもよい。この場合、この可搬型記憶媒体は外付け又は内蔵の読取装置にセットされて、制御部１５によってそのプログラムが読み出されて、実行されてもよい。可搬型記憶媒体としてはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＵＳＢメモリ装置など様々な形式の記憶媒体を使用することができる。このような記憶媒体に格納されたプログラムが読取装置によって読み取られる。
【００３３】
駆動制御部１１は、光学配置生成装置１４によって生成された光学配置データを用いて、カメラ２、照明源、及びアーム駆動部１０の動作を制御する。演算部１２は、カメラ２により撮像された複数の画像をそれぞれ微分処理して、これら微分処理後の複数の画像を加算する。検査部１３は、演算部１２による加算後の画像に基づいて、被検査体５の鏡面表面のきずを検査する。なお、駆動制御部１１、演算部１２、検査部１３及び光学配置生成装置１４は、一つの情報処理装置に含まれていてもよいし、異なる情報処理装置に含まれていてもよい。
【００３４】
本実施形態における光学配置生成装置１４による光学配置生成処理の流れの説明に先立って、上記の被検査体５、および形状データについて説明する。被検査体５は、その表面が鏡面状になっている物体である。鏡面状は、例えばステンレスやめっき加工、研磨等により光が反射して物が写る鏡状になっていることを意味する。被検査体５の形状データは、立体的形状の表面を表す点群の座標値、表面に対する法線ベクトルｎ、及び各点の繋がりを表すメッシュデータを含む。例えば、被検査体５の形状データは数万個の点の座標値と、各点を接続して構成される十数万枚の面の情報を有する。被検査体５として、形状のタイプが異なる２種類（第１被検査体５１、第２被検査体５２）を例示する。
【００３５】
図３は、本実施形態における第１被検査体５１の形状データを示す図である。図３は、形状データの各点の座標値を３次元の直交座標系にプロットし、各面を灰色で表示した図である。本実施形態で例示する第１被検査体５１のサイズはカメラ２の一つの撮像エリア（後述する）のサイズに比べて大きく、その形状は細身であり、かつ湾曲している。
【００３６】
図４は、第１被検査体５１の部位Ａの拡大図である。図３において、第１被検査体５１の部位Ａを、一点鎖線で囲んで示している。図５は、第１被検査体５１の断面形状を示す図である。図５では、図４におけるａ−ａ切断面を示している。図５に示すように、第１被検査体５１は、z軸（図３)方向に突出した形状に形成されている。以下の説明において、第１被検査体５１の断面形状を、「屋根形」と称する。
【００３７】
図６は、本実施形態における第２被検査体５２の形状データを示す図である。図６は、図３と同様に、形状データの各点の座標値を３次元の直交座標系にプロットし、各面を灰色で表示した図である。本実施形態で例示する第２被検査体５２のサイズは、第１被検査体５１と同様に、カメラ２の一つの撮像エリア（後述する）のサイズに比べて大きい。但し、その形状は幅が広く、湾曲している。
【００３８】
図７は、第２被検査体５２の部位Ｂの拡大図である。図６において、第２被検査体５２の部位Ｂを、一点鎖線で囲んで示している。図８は、第２被検査体５２の断面形状を示す図である。図８では、図７におけるｂ−ｂ切断面を示している。第２被検査体５２のｂ−ｂ切断面の形状は、図８に示すような形状に形成されている。以下の説明において、第２被検査体５２の断面形状を、「テーブル形」と称する。また、「コの字形」とも称する。
【００３９】
本実施形態における光学配置生成装置１４による光学配置生成処理の流れについて説明する。
図９は、本実施形態における光学配置生成装置１４によるカメラ２と照明源３の配置パターンの生成の処理の全体の流れを示すフローチャートである。本実施形態の全体の流れとしては、鏡面を有する被検査体５の形状データに対して撮像エリアを生成する段階（ステップＳ２）、各撮像エリアに対してカメラ２を配置する段階（ステップＳ３）、撮像線６が反射する方向に応じて照明源３を配置する段階（ステップＳ４）、光学配置データを出力する段階（ステップＳ５）に分けられる。以下では、図９を用いて、光学配置生成装置１４の制御部１５により実行される本実施形態の全体の処理について説明する。
【００４０】
まず、制御部１５は、鏡面を有する被検査体５の形状データ（図３、６）を読み込む（ステップＳ１）。
【００４１】
制御部１５は、読み込んだ被検査体５の形状データから、被検査体５を撮像するための複数の撮像エリアを生成する（ステップＳ２）。撮像エリアの生成処理（ステップＳ２）について、後に詳述する。
【００４２】
制御部１５は、各撮像エリアに対して１台のカメラ２の配置（位置及び向き）を設定し（ステップＳ３）、照明源３の配置（位置及び向き）を設定する（ステップＳ４）。具体的には、制御部１５は、カメラ２のカメラ原点ｏが配置される撮像点Ｏ２(図１)の座標と、照明源３の中心が配置される中心点Ｐｌ(図１)の座標を決定する。被検査体５に写り込む発光面をカメラ２で撮像するために、カメラ２と照明源３が、反射の法則を満足するように、カメラ２の位置および向きと、照明源３の位置および向きが決定される。カメラ２および照明源３の配置は、例えば、特願２０１８−１７９１９８の記載の技術を利用して決定することができる。
【００４３】
最後に、制御部１５は、カメラ２の配置と照明源３の配置に関する光学配置データを出力する（ステップＳ５）。以下に、撮像エリアの生成処理（ステップＳ２）の詳細を説明する。
【００４４】
図１０は、被検査体５の形状データに対する撮像エリアの生成処理（ステップＳ２）を示すフローチャートである。撮像エリアの生成処理において、制御部１５は、被検査体５の形状データから代表線を生成し（ステップＳ１１）、カメラの視野の幅を決定し（ステップＳ１２）、代表線上にプロト点を配置し（ステップＳ１３）、プロト点に基づいて基礎撮像エリアを生成し（ステップＳ１４）、被検査体５の断面形状を抽出し（ステップＳ１５）、断面形状に基づいて撮像エリアの生成数を決定し（ステップＳ１６）、決定された生成数の撮像エリアを生成する（ステップＳ１７）。ここで、プロト点は、後に詳述する基礎撮像エリアの中心となる点である。上述の通り、被検査体５のサイズは、カメラ２の視野幅に応じて設定された基礎撮像エリアに比べて、大きい。そのため、本実施形態の光学配置生成装置１４では、被検査体５の表面全体を撮像するために、一つの基礎撮像エリアに対応させて、複数の撮像エリアを生成する。ここで、撮像エリアは、基礎撮像エリアと同じサイズに設定される。
【００４５】
ステップＳ１１では、制御部１５は、被検査体５の形状データに対して、被検査体５の背骨に相当するような、被検査体５の形状の代表線を生成する。
【００４６】
図１１は、第１被検査体５１の形状データから算出した代表線の一例を示す図である。本実施形態における代表線の生成方法は、一例として第１被検査体５１の形状データに対して、一辺が５０ｍｍのボックスを並べて生成し、第１被検査体５１の形状データが含まれるボックスにおいて、形状データの点群の位置座標の平均を求めて代表点とし、ボックス毎に生成した代表点を接続することにより代表線とする。ボックスの大きさは任意に決定できる。なお、代表線は、この生成方法に限定されず、例えば、位置座標の分散や標準偏差を求めて代表点としてもよい。また、形状データにより示される被検査体の外形（輪郭）を求めて、外形から代表点を算出し、それらを繋げて代表点を接続することにより代表線としてもよい。
【００４７】
ステップＳ１２（図１０）では、制御部１５は、使用するカメラ２における、イメージセンサのピクセルサイズ、カメラレンズの焦点距離、検査用画像の撮像分解能から、カメラの視野の幅ｗを決定する。なお、本実施形態では、一例として、カメラの視野の幅ｗ＝１００ｍｍとする。
【００４８】
ステップＳ１３では、制御部１５は、代表線に対して、プロト点を配置する。プロト点は、例えば、視野の幅ｗごとに配置することができる。プロト点を配置する幅ｗは、プロト点とこれに隣接するプロト点との間の代表線の実際の距離を示す。なお、代表線を形成する線が点の集まりで構成されている場合、一つの点のサイズは予め判明しているから、隣接するプロト点間においてこの点の数の個数を計測することにより、隣接するプロト点間の幅の距離を計測して初期プロト点を配置してもよい。また、以上のように配置されたプロト点を、代表線に対する重み付きＫ−ｍｅａｎｓ法により、調整してもよい（例えば、特願２０１８−１７９１９８）。
【００４９】
図１２は、第１被検査体５１の代表線上に配置したプロト点の一例を示す図である。図１２に示す代表線上に配置されたプロト点は、上述の調整が施されたものである。代表線において曲率が高い部分は２方向から光を当てないと適切な画像を撮像できないため、この例では、曲率が高い部分に配置されたプロト点の位置を調整している。
【００５０】
ステップＳ１４（図１０）では、制御部１５は、プロト点を中心とした基礎撮像エリアＢＡを生成する。図１３は、第１被検査体５１の形状データに対して設定される基礎撮像エリアＢＡの例を示す図である。本実施形態では、上述の通り、制御部１５は、一例として、一辺がｗ＝１００ｍｍの矩形の基礎撮像エリアＢＡを生成する。図１３では、一つの基礎撮像エリアＢＡに符号を付し、残余の基礎撮像エリアＢＡの符号の表示を省略している。
【００５１】
ステップＳ１５（図１０）では、制御部１５は、被検査体５の断面形状を抽出する。制御部１５は以下の〔１〕〜〔９〕の処理により被検査体５の断面形状を抽出する。図１４、図１５を用いて、第１被検査体５１を例に、断面形状の抽出方法および抽出結果について説明し、図１６、図１７を用いて、第２被検査体５２を例に、断面形状の抽出方法および抽出結果について説明する。
【００５２】
図１４は、第１被検査体５１の断面形状抽出方法を説明するための説明図である。図１４は、図４に対応する図であり、代表線Ｌ１を一点鎖線で図示し、サブプロト点Ｐ１（後述する）を黒丸で図示している。なお、複数のサブプロト点Ｐ１のうちの一つのサブプロト点Ｐ１にのみ符号を付し、残余のサブプロト点Ｐ１の符号の図示を省略している。本実施形態において、サブプロト点Ｐ１間の距離Ｗ１１は、約１０ｍｍである。
【００５３】
〔１〕  制御部１５は、第１被検査体５１に対して、ステップＳ１１で生成された代表線Ｌ１上に、１０ｍｍ間隔でサブプロト点Ｐ１を生成する。サブプロト点Ｐ１は、断面形状抽出エリアＲ１（後述する）の中心となる点である。
〔２〕制御部１５は、サブプロト点Ｐ１の近傍にある代表線Ｌ１を構成する各点に対して主成分分析を実施し、分散が最も大きくなる方向の単位ベクトルｅ1を算出する。本実施形態において、中心がサブプロト点Ｐ１、半径が約１０ｍｍの円の内部を「サブプロト点Ｐ１の近傍」と称する。
〔３〕サブプロト点Ｐ１から最も近い形状データの頂点に付随する法線ベクトルｎを求める。
〔４〕単位ベクトルｅ1と法線ベクトルｎを直交させるために、式（１）に示すグラム・シュミット直交化法によりベクトルｅ1’を求める。
ｅ1’＝ｎ−｛（ｅ1T  ｎ）／（ｅ1Tｅ1）｝ｅ1・・・（１）
〔５〕  法線ベクトルｎと単位ベクトルｅ1’の外積によりｅ2を求める。
〔６〕  サブプロト点Ｐ１を原点、単位ベクトルｅ1’、ｅ2、ｎをそれぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸とする座標系を生成する。
〔７〕  断面抽出エリアＲ１（図１４に破線で囲んで示す）内に含まれる頂点（形状データの各点）の位置座標を抽出し、各頂点の位置座標のy座標値と、z座標値を断面形状の位置座標とする。本実施形態において、断面抽出エリアＲ１の幅Ｗ１２は、約２ｍｍである。
〔８〕  〔１〕で代表線Ｌ１上に生成した各サブプロト点Ｐ１ごとに、〔２〕〜〔４〕の方法を用いて断面形状の位置座標を抽出する。
〔９〕  各サブプロト点Ｐ１ごとに得られる断面形状の位置座標に対して主成分分析を実施し、分散が最も大きくなる方向と分散が最も小さくなる方向の単位ベクトルを求め、それぞれ断面形状の長軸方向ｖ１１（後述する図１５）と短軸方向ｖ１２とする。
【００５４】
図１５は、第１被検査体５１の断面形状の位置座標の例を示す図である。図１５に示す例では、第１被検査体５１の形状データとして、第１被検査体５１の背面等の検査範囲ではない部位を事前に除去したものを用いている。そのため、第１被検査体５１の検査範囲を構成する頂点のみが断面形状の位置座標として抽出されている。
【００５５】
図１６は、第２被検査体５２の断面形状抽出方法を説明するための説明図である。図１６は、図７に対応する図であり、代表線Ｌ２を一点鎖線で図示し、サブプロト点Ｐ２を黒丸で図示している。なお、複数のサブプロト点Ｐ２のうちの一つのサブプロト点Ｐ２にのみ符号を付し、残余のサブプロト点Ｐ２の符号の図示を省略している。本実施形態において、サブプロト点Ｐ２間の距離Ｗ２１は、第１被検査体５１と同様に、約１０ｍｍである。
【００５６】
第２被検査体５２の断面形状は、第１被検査体５１の断面形状の抽出方法と同様に抽出される。上記の断面形状の抽出方法におけるサブプロト点Ｐ１をサブプロト点Ｐ２と読み替え、断面抽出エリアＲ１を断面抽出エリアＲ２と読み替える。
【００５７】
図１７は、第２被検査体５２の断面形状の位置座標の例を示す図である。図１７に示す例でも、第１被検査体５１と同様に、第２被検査体５２の形状データとして、第２被検査体５２の背面等の検査範囲ではない部位を事前に除去したものを用いている。そのため、第２被検査体５２の検査範囲を構成する頂点のみが断面形状の位置座標として抽出されている。なお、断面形状の長軸方向をｖ２１、短軸方向をｖ２２とする。
【００５８】
以下の説明において、サブプロト点Ｐ１とサブプロト点Ｐ２を区別しない場合には、単に「サブプロト点Ｐ」と称する。
【００５９】
ステップＳ１６（図１０）では、制御部１５は、撮像エリアの生成数Ｋを決定する。本実施形態では、被検査体５の断面形状の長軸方向の長さＷと、短軸方向の長さＨと長軸方向の長さＷの商であるアスペクト比Ｈ／Ｗに着目し、それらを、断面形状の特徴量として用いて、撮像エリアＡＲの生成数を決定する。具体的には、被検査体５の断面形状を判別するための判別式を用いて、被検査体５の断面形状を判別し、断面形状に応じた生成数（Ｋ）を決定する。判別式として、下記式（２）を例示する。なお、判別式は、生成部１５ｂに予め記憶されてもよいし、記憶部１６に記憶されてもよい。
【００６０】
（判別式）＝Ｗｔ1＋（Ｈ／Ｗ）ｔ2＋ｔ3  ・・・（２）
但し、ｔ1＝１．４０×１０-3
ｔ2＝７．５８×１０-3
ｔ3＝−７．６３×１０-2
【００６１】
本実施形態では、被検査体５の断面形状が屋根形（例えば、第１被検査体５１）の場合には、生成数Ｋを２とし、被検査体５の断面形状がテーブル形（例えば、第２被検査体５２）の場合には、生成数Ｋを３とする例を示す。被検査体５の断面形状を、上記ステップＳ１５において抽出し、断面形状の長軸の長さＷおよびアスペクト比Ｈ／Ｗを算出して、式（２）に代入することにより、被検査体５の断面形状が屋根形なのかテーブル形なのかを判別することが可能となる。具体的には、被検査体５の断面形状の長軸の長さＷおよびアスペクト比Ｈ／Ｗを式（２）の判別式に代入し、Ｗｔ1＋（Ｈ／Ｗ）ｔ2＋ｔ3＞０の場合は屋根形の断面形状と判別し、Ｗｔ1＋（Ｈ／Ｗ）ｔ2＋ｔ3＜０の場合はテーブル形の断面形状と判別することができる。
【００６２】
制御部１５は、ステップＳ１５による断面形状抽出結果を用いて、被検査体５の形状データに対して生成された全てのサブプロト点Ｐについて、断面形状の特徴量（ＷとＨ／Ｗ）を算出し、判別式（式（２））に代入し、Ｗｔ1＋（Ｈ／Ｗ）ｔ2＋ｔ3＞０の場合は生成数Ｋを２とし、Ｗｔ1＋（Ｈ／Ｗ）ｔ2＋ｔ3＜０の場合は生成数Ｋを３とする。すなわち、制御部１５は、被検査体５の断面形状に応じて、撮像エリアの生成数を決定している。本実施形態では、断面形状の特徴量として、断面形状の長軸の長さＷ、および短軸方向の長さＨと長軸方向の長さＷの商であるアスペクト比Ｈ／Ｗを用いているが、特徴量は本実施形態に限定されない。例えば、断面形状の短軸の長さＨとアスペクト比Ｈ／Ｗを用いてもよいし、アスペクト比Ｈ／Ｗと法線ベクトルｎを用いてもよい。
【００６３】
判別式の生成方法を、図１８を用いて説明する。
図１８は、断面形状の長軸方向の長さとアスペクト比との関係を示す図である。図１８では、上記ステップＳ１５で抽出された断面形状の長軸方向の長さＷ（図１５、１７）と、短軸方向の長さＨ（図１５、１７）と長軸方向の長さＷの商であるアスペクト比Ｈ／Ｗを図示している。なお、ステップＳ１３において生成された全てのサブプロト点に対して、それぞれ長軸方向の長さＷとアスペクト比Ｈ／Ｗを算出した。本実施形態では、上述の通り、被検査体５の断面形状の特徴量として、断面形状の長軸方向の長さＷと、短軸方向の長さＨと長軸方向の長さＷの商であるアスペクト比Ｈ／Ｗを用いている。
【００６４】
図１８に示すように、第１被検査体５１（細身）から得たプロットと第２被検査体５２（幅広）から得たプロットのそれぞれは、Ｗ＝約５０ｍｍを境として分離している。この境界線の式を求めることを目的として、線形サポートベクトル分類器を用いた。この分類器により得られた境界線ＢＬを、図１８において実線で示す。境界線ＢＬは、上記判別式（式（２））が０となる方程式によって表わすことができる。すなわち、境界線ＢＬが、判別式となる。ここで、サポートベクトル分類器は、与えられたデータを線形に分離できる超平面（例えば、２次元空間において２種類のデータを分割する直線、３次元空間において２種類のデータを分割する平面）を生成する。サポートベクトル分類器として、例えば、文献「イラストで学ぶ機械学習」ｐｐ．７５−９２  （２０１５）杉山将著  講談社に記載の技術を用いることができる。なお、判別式を生成する場合には、さらに多くの被検査体、具体的には、第１被検査体５１以外の屋根形の被検査体５、第２被検査体５２以外のテーブル形の被検査体５を用いて、判別式を生成すると、さらに、精度が向上されるため、好ましい。また、本実施形態では、被検査体５の断面形状を、屋根形とテーブル形のいずれかに分類する例を示したが、さらに、Ｓ字形、Ｕ字形等三以上の断面形状に分類してもよい。
【００６５】
ステップＳ１７（図１０）では、制御部１５は、基礎撮像エリアの生成処理（ステップＳ１４）で生成された基礎撮像エリアＢＡに対応する形状データの法線ベクトルｎに基づいて撮像エリアをＫ個生成する。ここで、Ｋは、生成数の決定処理（ステップＳ１６）で決定された生成数である。以下に、一例として、第１被検査体５１に対する撮像エリアの生成処理について、説明する。
【００６６】
図１９は、第１被検査体５１の表面に対する法線ベクトルの一例を示す図である。図２０は、法線ベクトルのグループ分けを説明するための説明図である。図１９に示すように、第１被検査体５１の紙面左側の面（左側面５１Ｌ）における法線ベクトルｎ１と法線ベクトルｎ２は、同様の方向を向いている。一方、第１被検査体５１の紙面右側の面（右側面５１Ｒ）における法線ベクトルｎ３と法線ベクトルｎ４の方向は、法線ベクトルｎ１、ｎ２とは異なる方向を向いている。これらの法線ベクトルｎ１〜法線ベクトルｎ４に対して、指定するグループ数を２とするＫ−ｍｅａｎｓ法を行う。その結果、図２０に示すように、法線ベクトルｎ１と法線ベクトルｎ２はグループＧ１に、法線ベクトルｎ３と法線ベクトルｎ４はグループＧ２に、それぞれ分けられ、各グループに含まれる法線ベクトルが付随する頂点を含む２つの撮像エリアを生成する。
【００６７】
Ｋ−ｍｅａｎｓ法は対象とする複数のデータ点を、Ｋ個のグループに分けるアルゴリズムである。Ｋ−ｍｅａｎｓ法のアルゴリズムを以下に示す。
［１］  グループの数Ｋ、およびグループごとの中心点の位置を初期値として与える。
［２］  各データ点からグループごとの中心点までの距離を求め、各データ点からの距離が最小となる中心点のグループを各データ点が所属するグループとする。
［３］  各グループに所属するデータ点の重心の位置をグループごとに求める。
［４］  各グループの中心点の位置を、［３］で求めた重心の位置にそれぞれ更新した後、［２］に戻る。各グループの中心点の位置と［３］で求めた重心の位置に変化がない場合、処理を停止する。
【００６８】
図２１は、第１被検査体５１の断面の一例と、撮像エリアＡＲの生成の一例を示す図である。図２１において、撮像エリアＡＲを破線で囲んで示し、基礎撮像エリアＢＡを、一点鎖線で囲んで示す。基礎撮像エリアＢＡのｚ軸方向の高さは、撮像エリアＡＲと同じであるが、撮像エリアＡＲと区別するために、基礎撮像エリアＢＡの枠を少し小さく表示している。図２２は、第１被検査体５１の形状データに対して設定される撮像エリアＡＲの一例を示す図である。図２２では、一つの撮像エリアＡＲに符号を付し、残余の撮像エリアＡＲの符号の表示を省略している。ステップＳ１４で生成した全ての基礎撮像エリアＢＡ（図１３）に対応する第１被検査体５１について、断面形状の抽出処理を行い（ステップＳ１５）、ステップＳ１６において生成数Ｋ＝２に決定されたため、制御部１５は、屋根の稜線に沿って二つの撮像エリアＡＲを生成する（図２１）。これを図３の形状データに対して行ったものが図２２である。図２２に示す撮像エリア１〜１９は、第１被検査体５１の外側の撮像エリアＡＲである。撮像エリア２０〜３８は、第１被検査体５１の内側の撮像エリアＡＲである。
【００６９】
このようにして、光学配置生成装置１４(図１)は、被検査体５の形状データから、被検査体５に対するカメラ２と照明源３の配置パターンを示す光学配置データを生成することができる。光学配置生成装置１４によって生成された光学配置データは、駆動制御部１１によって読み込まれる。駆動制御部１１は、光学配置データが示す、被検査体５に対するカメラ２と照明源３の配置パターンに基づいて、アーム駆動部１０を制御してロボットアーム４を動作させ、カメラ２と照明源３を配置する。
【００７０】
次に、本実施形態の光学配置生成装置１４を利用して、カメラ２を配置した場合の効果について、比較例と比較して説明する。比較例の光学配置生成装置は、上記の撮像エリアの生成処理（図９：ステップＳ２）において、断面形状の抽出処理（図１０：ステップＳ１５）、および生成数の決定処理（図１０：ステップＳ１６）を行わず、撮像エリアの生成処理（図１０：ステップＳ１７）において、断面形状によらず、一つの基礎撮像エリアに対して、二つの撮像エリアを生成する。
【００７１】
図２３は、本実施形態の光学配置生成装置１４によって生成された撮像エリアに配置されたカメラ２を概念的に示す図である。図２４は、比較例の光学配置生成装置によって生成された撮像エリアに配置されたカメラ２を概念的に示す図である。図２３、図２４では、撮像エリアの境界線ＢＬ２を一点鎖線で図示している。図２３に示すように、本実施形態の光学配置生成装置１４では、生成数Ｋを３として、カメラ配置を生成しているため、一つの基礎撮像エリアに対して、三つの撮像エリアが生成される。すなわち、本実施形態の光学配置生成装置１４では、一つの基礎撮像エリアに対して、撮像点Ｏ２１、撮像点Ｏ２２、撮像点Ｏ２３が生成され、三台のカメラが配置される。一方、図２４に示すように、比較例では、生成数Ｋを２として、カメラ配置を生成しているため、一つの基礎撮像エリアに対して、２つしか撮像エリアが生成されない。すなわち、比較例では、一つの基礎撮像エリアに対して撮像点Ｏ２１と撮像点Ｏ２２しか生成されず、二台しかカメラが配置されない。
【００７２】
図２５は、本実施形態の光学配置生成装置１４によって生成された、第２被検査体５２の形状データに対するカメラ２の配置を概念的に示す図である。図２６は、比較例の光学配置生成装置によって生成された、第２被検査体５２の形状データに対するカメラ２の配置を概念的に示す図である。図２５、図２６において、四角錐形状のものがカメラ２の配置を示す。本実施形態の光学配置生成装置１４によって生成されたカメラ配置（図２５）では、カメラ２の配置数は３３であるのに対し、比較例の光学配置生成装置によって生成されたカメラ配置（図２６）では、カメラ２の配置数は２２である。
【００７３】
図２７は、図２５に示すカメラ配置にて第２被検査体５２を撮像した場合の非撮像範囲に含まれる面の中心点を示した図である。図２８は、図２６に示すカメラ配置にて第２被検査体５２を撮像した場合の非撮像範囲に含まれる面の中心点を示した図である。図示するように、本実施形態の光学配置生成装置１４により生成されたカメラ配置により第２被検査体５２を撮像した場合には、比較例と比較して、非撮像範囲の面積が減少している。また、撮像範囲網羅率は、本実施形態の光学配置生成装置１４により生成されたカメラ配置の場合は、９９．０％であり、比較例の場合は８９．７％である。すなわち、本実施形態の光学配置生成装置１４を用いると、撮像範囲の網羅率を向上させることができる。ここで、撮像範囲網羅率とは、生成された各カメラ配置に順次カメラを移動したと仮定した場合に、カメラにより撮像できる被検査体５の表面積の総和と、対象とする被検査体５の全表面積との比率のことである。
【００７４】
上述の通り、比較例では、生成数Ｋを２として、カメラ配置を生成しているため、撮像点Ｏ２１と、撮像点Ｏ２２の２つのカメラ配置で、第２被検査体５２の表面を撮像している（図２４）。そのため、第２被検査体５２の表面において、撮像されない範囲である非撮像範囲ＡＮが生じる。図２４において、非撮像範囲ＡＮを、ハッチングを付して示している。
【００７５】
これに対し、本実施形態の光学配置生成装置１４によれば、第２被検査体５２の断面形状がテーブル形であることを判別して、生成数Ｋを３として、一つの基礎撮像エリアに対して三つの撮像エリアを生成しているため（図２３）、一つの基礎撮像エリアに対して生成されるカメラ配置の数が、比較例より多く、比較例のカメラ配置では、撮像できなかった範囲を撮像することができた。そのため、本実施形態の光学配置生成装置１４によれば、比較例と比較して、非撮像範囲の面積を減少させることができる。
【００７６】
図２９は、第１被検査体５１の基礎撮像エリアにおけるカメラ配置を概念的に示す図である。図２９は、図２３と同様に、撮像エリアの境界線ＢＬ１を一点鎖線で図示している。図２９に示すように、本実施形態の光学配置生成装置１４では、第１被検査体５１の断面形状が屋根形であるため、生成数Ｋを２として、カメラ配置を生成しており、一つの基礎撮像エリアに対して、二つの撮像エリアを生成する。すなわち、本実施形態の光学配置生成装置１４では、一つの基礎撮像エリアに対して、撮像点Ｏ１１、撮像点Ｏ１２が生成され、二台のカメラが配置される。第１被検査体５１は、断面形状が屋根形であるため、一つの基礎撮像エリアに対して、二台のカメラ２が配置されれば、左右両側面が撮像可能である。この例では、カメラの配置数が３８であり、撮像範囲網羅率は、９９．３％であった。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態における外観検査システム１によれば、鏡面を有する被検査体５（検査対象）の形状に応じたカメラ２の配置と照明源３の配置パターンを容易に生成することができる。これにより、カメラ２（撮像装置）及び照明源３を把持したロボットアーム４に対する、カメラ２（撮像装置）及び照明源３の配置の教示工数を低減させることができる。
【００７８】
さらに、本実施形態の光学配置生成装置１４によれば、被検査体５の断面形状に応じてカメラ２の配置数を決定することができる。そのため、非撮像範囲を低減することができる。その結果、外観検査システム１による被検査体５の検査精度を向上させることができる。
【００７９】
上記実施形態において、被検査体の形状データの断面形状に応じて、撮像エリアの生成数を決定し、各撮像エリアに一つの撮像点を配置する例を示したが、撮像点の配置方法は、上記実施形態に限定されない。また、基礎撮像エリアの設定方法は、上記実施形態に限定されない。
【００８０】
以上、実施形態に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１…外観検査システム
２…カメラ
３…照明源
４…ロボットアーム
５…被検査体
１０…アーム駆動部
１１…駆動制御部
１２…演算部
１３…検査部
１４…光学配置生成装置
１５…制御部
１５ａ…取得部
１５ｂ…生成部
１６…記憶部
１７…通信Ｉ／Ｆ
１８…入力Ｉ／Ｆ
１９…出力Ｉ／Ｆ
２０…バス
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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