(57)【要約】【課題】簡易な構成で開放状態のラッチを判別する。【解決手段】物体を相対移動させながら前記物体の表面に付属する部品を撮像した画像とテンプレート画像との対比によって、前記部品の状態を検査する表面検査装置において、部品の複数の輪郭を抽出し、各輪郭に対応するテンプレートおよび輪郭のテンプレートマッチングによって、各輪郭およびテンプレートの双方が一致する度合いを示す照合値を算出する照合値算出部２７と、照合値の絶対値に基づいて部品の輪郭画像を判定する画像判定部２４とを備えた。【選択図】    図３
2010243332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を相対移動させながら前記物体の表面に付属する部品を撮像した画像とテンプレート画像との対比によって、前記部品の状態を検査する表面検査装置において、
所望状態にある部品の輪郭画像を表わす第１のテンプレート、および前記所望状態にある部品に対して相対回転角度が所定の範囲を超えた非所望状態にある部品の輪郭画像を表わす第２のテンプレートによるテンプレートマッチングに基づいて、前記第１のテンプレートと判定対象の前記部品の輪郭画像とが一致する度合いを示す第１の照合値、および前記第２のテンプレートと判定対象の前記部品の輪郭画像とが一致する度合いを示す第２の照合値を算出する照合値算出部と、
前記第２の照合値の絶対値が前記第１の照合値の絶対値に比して大きい場合、前記部品の輪郭画像が非所望状態であると判定する画像判定部と、
前記画像判定部の判定結果に基づいて前記物体の表面に付属する部品の検査を行う表面検査部と、
を備えたことを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
物体を相対移動させながら前記物体の表面に付属する第１の部品および前記第１の部品と形状が異なる第２の部品を撮像した画像とテンプレート画像との対比によって、前記物体の表面に付属する部品の検査を行う表面検査部を備えた表面検査装置において、
前記第１の部品の輪郭画像を表わす第１のテンプレート、および前記第２の部品の輪郭画像を表わす第２のテンプレートによるテンプレートマッチングに基づいて、前記第１のテンプレートと前記第１の部品の輪郭画像とが一致する度合いを示す第１の照合値、前記第２のテンプレートと前記第２の部品の輪郭画像とが一致する度合いを示す第２の照合値を算出する照合値算出部と、
前記第２の照合値の絶対値が前記第１の照合値の絶対値に比して大きい場合、前記部品の輪郭画像が第２の部品の輪郭画像であると判定する画像判定部と、
を備え、
前記照合値算出部は、
所望状態にある前記第２の部品の輪郭画像を表わす第３のテンプレート、および前記所望状態にある前記第２の部品に対して相対回転角度が所定の範囲を超えた非所望状態にある前記第２の部品の輪郭画像を表わす第４のテンプレートによるテンプレートマッチングに基づいて、前記第３のテンプレートと判定対象の前記第２の部品の輪郭画像とが一致する度合いを示す第１の照合値、および前記第４のテンプレートと判定対象の前記第２の部品の輪郭画像とが一致する度合いを示す第２の照合値を算出し、
前記画像判定部は、
前記第２の照合値の絶対値が前記第１の照合値の絶対値に比して大きい場合、前記第２の部品の輪郭画像が非所望状態であると判定し、
前記表面検査部は、
前記画像判定部の判定結果に基づいて前記物体の表面に付属する部品の検査を行うこと、
を特徴とする表面検査装置。
【請求項３】
物体を相対移動させながら前記物体の表面に付属する部品を撮像した画像とテンプレート画像との対比によって、前記部品の状態を検査する表面検査装置において、
所望状態にある部品の輪郭画像に平行な直線と当該直線から所定角度範囲にある直線とを含む第１の直線群、および前記所望状態にある部品に対して相対回転角度が所定の範囲を超えた非所望状態にある部品の輪郭画像に平行な直線と当該直線から所定角度範囲にある直線とを含む第２の直線群を用いたハフ変換に基づいて、前記第１の直線群と判定対象の前記部品の輪郭画像とが接する度合いを示す第１の値、および前記第２の直線群と判定対象の前記部品の輪郭画像とが接する度合いを示す第２の値を算出する照合値算出部と、
前記第２の値の絶対値が前記第１の値の絶対値に比して大きい場合、前記部品の輪郭画像が非所望状態であると判定する画像判定部と、
前記画像判定部の判定結果に基づいて前記物体の表面に付属する部品の検査を行う表面検査部と、
を備えたことを特徴とする表面検査装置。
【請求項４】
前記所定角度範囲は、前記所望状態にある部品の輪郭画像に平行な直線から＋１０度〜−１０度の範囲、または前記非所望状態にある部品の輪郭画像に平行な直線から＋８０度〜＋１００度の範囲であること特徴とする請求項３に記載の表面検査装置。
【請求項５】
前記所望状態にある部品の輪郭画像は、長手方向が略水平方向である直線部と、短手方向が略垂直方向である直線部とからなる略楕円形状の輪郭であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の表面検査装置。
【請求項６】
物体を相対移動させながら前記物体の表面に付属する部品を撮像した画像とテンプレート画像との対比によって、前記部品の状態を検査する表面検査装置に適用可能な表面検査方法において、
所望状態にある部品の輪郭画像を表わす第１のテンプレート、および前記所望状態にある部品に対して相対回転角度が所定の範囲を超えた非所望状態にある部品の輪郭画像を表わす第２のテンプレートを記憶するステップと、
前記第１のテンプレート、および前記第２のテンプレートによるテンプレートマッチングに基づいて、前記第１のテンプレートと判定対象の前記部品の輪郭画像とが一致する度合いを示す第１の照合値、および前記第２のテンプレートと判定対象の前記部品の輪郭画像とが一致する度合いを示す第２の照合値を算出する照合値算出ステップと、
前記照合値算出ステップからの前記第２の照合値の絶対値が前記第１の照合値の絶対値に比して大きい場合、前記部品の輪郭画像が非所望状態であると判定する判定ステップと、
前記判定ステップからの判定結果に基づいて前記物体の表面に付属する部品の検査を行うステップと、
を含むことを特徴とする表面検査方法。
【請求項７】
物体を相対移動させながら前記物体の表面に付属する部品を撮像した画像とテンプレート画像との対比によって、前記部品の状態を検査する表面検査装置に適用可能な表面検査方法において、
所望状態にある部品の輪郭画像に平行な直線と当該直線から所定角度範囲にある直線とを含む第１の直線群、および前記所望状態にある部品に対して相対回転角度が所定の範囲を超えた非所望状態にある部品の輪郭画像に平行な直線と当該直線から所定角度範囲にある直線とを含む第２の直線群を記憶するステップと、
前記第１の直線群、および前記第２の直線群を用いたハフ変換に基づいて、前記第１の直線群と判定対象の前記部品の輪郭画像とが接する度合いを示す第１の値、および前記第２の直線群と判定対象の前記部品の輪郭画像とが接する度合いを示す第２の値を算出する照合値算出ステップと、
前記照合値算出ステップからの前記第２の値の絶対値が前記第１の値の絶対値に比して大きい場合、前記部品の輪郭画像が非所望状態であると判定する判定ステップと、
前記判定ステップからの前記画像判定部の判定結果に基づいて前記物体の表面に付属する部品の検査を行うステップと、
を含むことを特徴とする表面検査方法。
【請求項８】
前記所望状態にある部品の輪郭画像は、長手方向が略水平方向である直線部と、短手方向が略垂直方向である直線部とからなる略楕円形状の輪郭であることを特徴とする請求項６または７に記載の表面検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動物体の表面検査を行う表面検査装置および表面検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、鉄道車両の床下部には、車両を走行させるために必要な駆動装置制御用機器や空調機器などを収納固定した収納箱が設置され、収納箱の側面には、検査の際に開閉されるカバーが取り付けられている。当該カバーは、ほぼ同じ高さの位置に横並びに設けられた複数のボルトや回転式ラッチによって固定されている。これらのボルトまたは回転式ラッチは、カバーの開閉頻度に応じて使い分けられ、例えば、定期的に検査が行われるため比較的に開閉頻度が多いカバーの固定にはラッチが使用され、比較的に開閉頻度が低いカバーにはボルトが使用されている。ボルトまたは回転式ラッチの周囲には、一般に略円形の補強金具が装着され、当該補強金具の直径は、ボルト用とラッチ用とで異なるという特徴を有している。
【０００３】
定期検査の際、作業員が収納箱内の装置類を点検するためにラッチを９０度回転させて開放状態に切替えてカバーを取り外す。そして、点検が終わると、作業員がカバーを収納箱側面に取付けてラッチを９０度逆回転させ閉鎖状態に切換える。このとき、作業員がラッチを閉鎖し忘れると、走行中にカバーが脱落し軌道周辺設備や住民に対し、重大な被害を与えかねないため、全てのラッチが閉鎖状態になっているかを確認することが、重要点検項目の１つとなっている。ただし、鉄道車両一編成分のカバーのラッチ本数は膨大なものであり、作業員の疲労蓄積による見落とし、点検時間の増大化を招く恐れがあるだけでなく、時間的制約によって大量に点検作業員を投入すれば経費も過大になるという問題を有していた。
【０００４】
このようなニーズを満たす手段として、下記特許文献１に示される従来技術は、ボルトの締結状態の情報とボルトの正常締結状態における情報とを比較し、ボルト緩みの有無を判定することによって、ボルト緩み検査の高速化、点検作業に要する経費の低減を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−２７８１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に代表される従来技術では、ボルト輪郭の高精度な角度情報検出を図るために、直線を成す多数個の点データを使用して統計的な計算をしなければならず、複雑な処理によって点検作業が遅延する場合があるという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、表面検査の更なる高速化を実現可能とする表面検査装置および表面検査方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、この発明は、物体を相対移動させながら前記物体の表面に付属する部品を撮像した画像とテンプレート画像との対比によって、前記部品の状態を検査する表面検査装置において、所望状態にある部品の輪郭画像を表わす第１のテンプレート、および前記所望状態にある部品に対して相対回転角度が所定の範囲を超えた非所望状態にある部品の輪郭画像を表わす第２のテンプレートによるテンプレートマッチングに基づいて、前記第１のテンプレートと判定対象の前記部品の輪郭画像とが一致する度合いを示す第１の照合値、および前記第２のテンプレートと判定対象の前記部品の輪郭画像とが一致する度合いを示す第２の照合値を算出する照合値算出部と、前記第２の照合値の絶対値が前記第１の照合値の絶対値に比して大きい場合、前記部品の輪郭画像が非所望状態であると判定する画像判定部と、前記画像判定部の判定結果に基づいて前記物体の表面に付属する部品の検査を行う表面検査部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、予め蓄積されたラッチなどの画像に関するテンプレートとラインセンサカメラから取り込まれたラッチなどの画像との一致度合いを示すマッチングスコアを算出し、各テンプレートに対応するマッチングスコアに基づいて、輪郭画像の向きを判定するようにしたので、表面検査の更なる高速化を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る表面検査システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、鉄道車両の側面を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る表面検査装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係る表面検査装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、マッチングスコアの算出処理を説明するための図である。
【図６】図６は、ラッチ中央部の輪郭を判別するためのテンプレートの一例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１に係る輪郭画像の向きの判別処理を説明するための図である。
【図８】図８は、実施の形態２に係る表面検査装置によって作成されたラッチ中央部の輪郭画像の一例を示す図である。
【図９】図９は、直線群によって横向き輪郭画像をハフ変換する状態を説明するための図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２に係る輪郭画像の向きの判別処理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる表面検査装置および表面検査方法の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
（表面検査システムの構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る表面検査システムの構成を示す図であり、図２は、鉄道車両の側面を示す図である。
【００１３】
図１において、表面検査システム１００は、移動物体である車両４、車両４を照明する手段である照明３、表面検査装置１、およびラインセンサカメラ（以下単に「カメラ」と称する）２を備えており、図１は、これらの配置関係を平面図として表わしている。
【００１４】
車両４は、例えば電車などの鉄道の車両である。照明３は、例えば、ハロゲンランプなどの連続光源であり、カメラ２で車両４を撮像する際に、車両４の表面に照明光を照射し、カメラ２による撮像範囲よりも少し広い縦長の領域を照明する。また、カメラ２の背後に遮光版を配設すれば、背景光が車両４の表面に反射して撮像されることがなくなる。
【００１５】
カメラ２は、列マトリックス状に配置された複数の画素を内蔵しており、車両４の移動方向に対して垂直方向の撮像範囲（縦長の領域）を、１次元画像として撮像するものである。カメラ２は、車両４を相対移動させながら車両４の各部分、例えば、図２に示されるような画像撮像範囲７を順次撮像し、撮像した画像を表面検査装置１に送出する。図１では、カメラ２の光軸を、車両４からカメラ２の方向へ伸びている矢印で示している。
【００１６】
カメラ２は、所定の位置に固定設置され、例えば、車庫に進入してきた車両４の側面、例えば、床下のカバー１３を固定する第１の部品であるボルト１０と、第２の部品である横向きラッチ１１または縦向きラッチ１２とが締結される画像撮像範囲７を撮像する。画像撮像範囲７の横方向の幅は、車両４の長さと略同長さに相当し、縦方向の幅は、カメラ２によって撮影可能な所定の幅Ｗである。ラッチの種類には、カバー１３の閉鎖状態を示す横向きラッチ１１（以下単に「ラッチ１１」と称する）や、開放状態を示す縦向きラッチ１２（以下単に「ラッチ１２」と称する）が存在する。なお、ラッチの向きには、締め付け状態によっては、完全な垂直あるいは水平方向を示さなくても、閉鎖あるいは開放状態となる場合があるため、本実施の形態では、これらの要因を加味したラッチの向きを、閉鎖あるいは開放状態として説明する。
【００１７】
表面検査装置１は、車両４がカメラ２の前を通過するとき、カメラ２から送られてくる１次元の画像信号を取り込み、２次元画像データを連続して生成することによって車両４の表面検査を行うコンピュータなどである。以下、表面検査装置１の内部構成について説明する。
【００１８】
（表面検査装置の構成）
図３は、実施の形態１に係る表面検査装置の構成を示すブロック図である。表面検査装置１は、主たる構成として、画像入力部２１、画像蓄積部２２、テンプレート記憶部２３、照合値算出部２７、画像判定部２４、出力部２５、表面検査部２８、およびこれらの各構成要素の動作を司る制御部２０を有して構成されている。
【００１９】
画像入力部２１には、カメラ２によって撮像された車両４の画像として、車両４の画像撮像範囲７の画像が入力され、画像入力部２１は、当該画像を画像蓄積部２２へ送出する。
【００２０】
テンプレート記憶部２３は、撮像対象であるボルト１０、ラッチ１１、およびラッチ１２に関する形状をテンプレートとして記憶する領域であり、画像蓄積部２２は、画像入力部２１から送られてくる画像撮像範囲７の画像を組み合わせることによって車両４の移動方向の全体画像を作成・蓄積する領域である。
【００２１】
テンプレートは、例えば、ボルト１０の外周円部の輪郭画像に対応する第１のテンプレートであるボルト用テンプレートＡ（以下単に「テンプレートＡ」と称する）と、ラッチ１１またはラッチ１２の外周円部の輪郭画像に対応する第２のテンプレートであるラッチ用テンプレートＢ（以下単に「テンプレートＢ」と称する）である。
【００２２】
さらに、テンプレートは、ラッチ１１の中央部の小判型物体の輪郭画像に対応する第３のテンプレートである横向きラッチ用テンプレートＨ１（以下単に「テンプレートＨ１」と称する）と、ラッチ１２の中央部の小判型物体の輪郭画像に対応する第４のテンプレートである縦向きラッチ用テンプレートＶ１（以下単に「テンプレートＶ１」と称する）である。
【００２３】
なお、テンプレートＨ１は、所望状態にある部品の輪郭画像を表わし、テンプレートＶ１は、所望状態にある部品に対して相対回転角度が所定の範囲を超えた非所望状態にある部品の輪郭画像を表わす。また、本実施の形態では、所望状態にある部品は、例えば水平方向に楕円形状の輪郭を有する横向きラッチ１１として説明し、非所望状態にある部品は、例えば垂直方向に楕円形状の輪郭を有する縦向きラッチ１２として以下説明するが、これらの形状に限定されるものではない。
【００２４】
（照合値算出部）
照合値算出部２７は、画像蓄積部２２に記録されている画像上で、各テンプレートＡ、Ｂと、ボルト１０、ラッチ１１、およびラッチ１２の輪郭画像とのテンプレートマッチングあるいはパターンマッチング処理を行い、各テンプレートＡ、Ｂと各画像とが一致する度合いを示すマッチングスコアを算出する。
【００２５】
照合値算出部２７は、マッチングスコアの最大値を用いて、画像内のラッチ１１またはラッチ１２の位置を特定する。その後、ラッチ１１またはラッチ１２の中央領域の輪郭画像に対するマッチングスコアを算出する。このとき、照合値算出部２７は、ラッチ１１とラッチ１２のそれぞれに対して、水平方向のマッチングスコアＳｈと垂直方向のマッチングスコアＳｖとを算出する。
【００２６】
（画像判定部）
画像判定部２４は、マッチングスコアＳｈとＳｖを用いて、ラッチ１１とラッチ１２の向きが閉鎖状態であるか開放状態であるかを判断する。縦向きラッチ１２であると判断した場合、画像判定部２４は、表面検査部２８に対して判定結果を送出する。
【００２７】
表面検査部２８は、取り込まれた画像内の縦向きラッチ１２の位置を特定して、出力部２５に所定の情報を出力する。出力部２５は、図示しない警告装置などに判定結果を送出する。その結果、検査対象であるラッチなどの中に、開放状態の縦向きラッチ１２が含まれていることを、作業員に知らせることが可能である。
【００２８】
（表面検査装置の動作）
つぎに、実施の形態１に係る表面検査装置１の動作手順について説明する。図４は、実施の形態１に係る表面検査装置の動作手順を示すフローチャートである。表面検査装置１のテンプレート記憶部２３には、予め各テンプレート情報を記憶させておく。線路上を移動する車両４が、カメラ２の光軸が指す位置を車両４の先頭部から後端部まで通過したとき、カメラ２は、車両４の側面の画像撮像範囲７を順次撮像し、撮像した画像を表面検査装置１に送出する。
【００２９】
（ステップＳ１１０）
画像入力部２１は、画像撮像範囲７の画像を取り込み、当該画像を画像蓄積部２２に送出する。画像蓄積部２２は、画像入力部２１からの画像を組み合わせることによって、車両４の移動方向の全体画像を蓄積する（ステップＳ１１０）。
【００３０】
（ステップＳ１２０）
図５は、マッチングスコアの算出処理を説明するための図である。図５に示される画像は、画像蓄積部２２に蓄積された画像である。当該画像は、車両４の左から順次撮像された横長画像の一部を示すものであり、ボルト１０が２つ、横向きラッチ１１、および縦向きラッチ１２が表示されている。
【００３１】
ボルト１０などの周囲には、上述したように、円形形状の補強金具が装着されており、ボルト１０用の補強金具の円形部分の大きさと、ラッチ１１またはラッチ１２用の補強金具の円形部分の大きさとは異なるという特徴がある。これらの円形部分は、輪郭抽出処理あるいはエッジ抽出処理によって、図５に示されるように、輪郭３０〜３２の部分が強調された画像として表わされる。なお、輪郭抽出処理などは、公知技術であるためその説明を割愛する。
【００３２】
図５には、当該画像の上端から下端方向に順次移動しているテンプレートＡまたはテンプレートＢの状態が示されている。テンプレートＡの一辺の長さは、輪郭３０の直径に相当し、テンプレートＢの一辺の長さは、輪郭３１または輪郭３２の直径に相当する。図５には、Ｙ軸方向におけるテンプレートＡまたはＢと、ボルト１０などの各輪郭画像とのマッチングスコアの変化が示されている。
【００３３】
照合値算出部２７は、画像蓄積部２２に記憶されたボルト１０などの輪郭画像と、テンプレート記憶部２３に記憶されているテンプレートＡまたはＢとのパタンマッチングスコアを以下の手順で算出する。
【００３４】
照合値算出部２７は、ボルト１０の位置を特定するために、テンプレートＡを画面の垂直方向に順次移動させる。次に、ラッチ１１または１２の位置を特定するために、テンプレートＢを画面の垂直方向に順次移動させる。ここで、垂直方向のマッチングスコアは、輪郭３０〜３２の大きさに比例するため、輪郭３０〜３２が最大となるポイントで最大値Ｓｙｐを示す。したがって、照合値算出部２７は、テンプレートＡまたはテンプレートＢをＹ軸方向に移動させた際に、マッチングスコアが最大値Ｓｙｐを算出することによって、検査対象であるボルト１０等の位置を特定する（ステップＳ１２０）。
【００３５】
（ステップＳ１３０）
次に、照合値算出部２７は、図５に示される横長の画像に対して、水平方向のマッチングスコアを算出する。
【００３６】
図５の左側には、テンプレート記憶部２３に記憶されているテンプレートＡとテンプレートＢの一例が示されている。図５の右側には、Ｘ軸方向におけるテンプレートＡと各輪郭３０〜３２とのマッチングスコアの変化、およびＸ軸方向におけるテンプレートＢと各輪郭３０〜３２とのマッチングスコアの変化が示されている。
【００３７】
照合値算出部２７は、テンプレートＡまたはＢと各輪郭３０〜３２とのＸ軸方向におけるマッチングスコアを連続的に算出する。図５には、テンプレートＡに対するＸ軸方向のマッチングスコアの一例として、テンプレートＡと各輪郭３０または３１とが一致する度合いを示す第１の照合値であるマッチングスコアＳｐａ１とマッチングスコアＳｐａ２が示される。また、図５には、テンプレートＢに対するＸ軸方向のマッチングスコアの一例として、テンプレートＢと各輪郭３０または３１とが一致する度合いを示す第２の照合値であるマッチングスコアＳｐｂ１とマッチングスコアＳｐｂ２が示されている。
【００３８】
マッチングスコアＳｐａ１は、マッチングスコアＳｐａ２に比して大きな値を示し、マッチングスコアＳｐｂ２は、マッチングスコアＳｐｂ１に比して大きな値を示す。すなわち、Ｓｐａ１＞Ｓｐａ２、Ｓｐｂ１＜Ｓｐｂ２という関係になる。
【００３９】
画像判定部２４は、各輪郭３０〜３２に対して、テンプレートＡによる横（Ｘ）方向の最大値Ｓｐａと、テンプレートＢによる横方向の最大値Ｓｐｂとを比較し、Ｓｐａ＜Ｓｐｂの場合（ステップＳ１３０，Ｙｅｓ）、その位置には横向きラッチ１１または縦向きラッチ１２が存在すると判断する。
【００４０】
一方、Ｓｐａ＞Ｓｐｂの場合（ステップＳ１３０，Ｎｏ）、画像判定部２４は、その位置には横向きラッチ１１または縦向きラッチ１２が存在しないと判断し、照合値算出部２７は、ステップＳ１２０の処理を実行する。
【００４１】
なお、ボルト１０またはラッチ１１あるいはラッチ１２の正確な位置は、Ｙ軸方向のマッチングスコアとＸ軸方向のマッチングスコアが、共に最大値を示したときである。このようにして、表面検査装置１による検査対象の識別処理は、検査対象となる横向きラッチ１１または縦向きラッチ１２の位置を特定する。
【００４２】
（ステップＳ１４０）
次に、ラッチ１１、１２の方向判別の動作について説明する。図６は、ラッチ中央部の輪郭を判別するためのテンプレートの一例を示す図であり、図７は、実施の形態１に係る輪郭画像の向きの判別処理を説明するための図である。
【００４３】
図６の左側に示される横向き（閉）ラッチ１１は、その中央部に、図中Ｘ軸方向を長軸とする楕円形状あるいは小判形状とする輪郭４１を有している。また、縦向き（開）ラッチ１２は、その中央部に、図中Ｙ軸方向を長軸とする楕円形状あるいは小判形状とする輪郭４２を有している。
【００４４】
また、図６の右側には、輪郭４１の領域を切り出して作成された輪郭５１を有する横向きラッチ用テンプレートＨ１が示され、さらに、輪郭４２の領域を切り出して作成された輪郭５２を有する縦向きラッチ用テンプレートＶ１が示されている。輪郭５１は輪郭４１に対応し、輪郭５２は輪郭４２に対応しており、テンプレートＨ１およびＶ１は、テンプレート記憶部２３に予め記憶されているものとする。
【００４５】
照合値算出部２７は、各輪郭４１および４２とテンプレートＨ１とが一致する度合いを示す第１の照合値であるマッチングスコアＳｈを算出し、各輪郭４１および４２とテンプレートＶ１とが一致する度合いを示す第２の照合値であるマッチングスコアＳｖを算出する。
【００４６】
ここで、テンプレートＨ１の輪郭５１は、図６で述べたように、輪郭４１に略等しいため、テンプレートＨ１と横向きラッチ１１とのマッチングスコアの最大値Ｓｈは、テンプレートＶ１と横向きラッチ１１とのマッチングスコアの最大値Ｓｖに比して大きな値を示す。
【００４７】
また、テンプレートＶ１の輪郭５２は、輪郭４２に略等しいため、テンプレートＶ１と縦向きラッチ１２とのマッチングスコアの最大値Ｓｖは、テンプレートＶ１と縦向きラッチ１２とのマッチングスコアの最大値Ｓｈに比して大きな値を示す。すなわち、テンプレートＨ１に対しては、Ｓｈ＞Ｓｖ、テンプレートＶ１に対しては、Ｓｈ＜Ｓｖという関係になる。
【００４８】
その結果、画像判定部２４は、Ｓｈ＞Ｓｖの場合にはラッチが閉鎖状態であると判定し、Ｓｈ＜Ｓｖの場合にはラッチが開放状態であると判定する。Ｓｈ＜Ｓｖの場合（ステップＳ１４０，Ｙｅｓ）、画像判定部２４は、表面検査部２８に対して判定結果を送出し、表面検査部２８は、出力部２５に開放状態のラッチ１２の位置を送出し、出力部２５は、図示しない警告装置などに判定結果を送出する（ステップＳ１５０）。一方、Ｓｈ＞Ｓｖの場合（ステップＳ１４０，Ｎｏ）、照合値算出部２７は、ステップＳ１２０の処理を実行する。
【００４９】
なお、本実施の形態では、図２などに示すように、ボルト１０などの輪郭３１〜３２は、相似する円形であるが、円形に限定されるものではなく、互いの外径が同一でなければ、凹凸などを含む相似の輪郭でもよい。また、図６などに示すように、輪郭４１は、長手方向が略水平方向に伸びる楕円形状であり、輪郭４２は、長手方向が略垂直方向に伸びる楕円形状であるが、楕円形状に限定されるものではなく、互いに形状が異なるものであれば、例えば、凹凸などを含む輪郭でもよい。さらに、各テンプレートは、例えば、ボルト１０などを撮像したときの明暗画像や色彩などの情報を含むものであってもよい。
【００５０】
また、図５に示される画面上にテンプレートＡまたはＢを移動させる速度は、一定速度に限定されるものではなく、速度が変化している場合においても適用可能である。例えば、最初に各テンプレートを荒いピッチで移動させた後、各マッチングスコアの最大値付近において、各テンプレートを細かいピッチで移動させるように構成してもよい。
【００５１】
また、本実施の形態では、車両４側が移動したときの画像を利用しているが、これに限定されるものではなく、車両４とカメラ２を相対移動させて得られた画像を用いてもよい。
【００５２】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる表面検査装置１は、テンプレート記憶部２３に予め蓄積されたラッチ１１などの画像に関するテンプレートとカメラ２から取り込まれたラッチ１１などの画像とのマッチングスコアを算出し、各テンプレートに対応するマッチングスコアに基づいて、横向きラッチ１１または縦向きラッチ１２の方向を判定するようにしたので、表面検査の更なる高速化を実現可能とすることが可能である。その結果、従来技術に比して、点検作業の一層の効率化を図れるとともに、点検作業に要する経費を一層低減することが可能である。
【００５３】
実施の形態２．
実施の形態２では、カメラ２からの画像の中に、Ｈｏｕｇｈ変換（ハフ変換）などの直線要素抽出技法を利用して、横向きラッチ１１および縦向きラッチ１２の向きを判定するように構成されている。実施の形態２にかかる表面検査装置１の各部構成は、基本的に第１の実施の形態と同様であり、以下、第１の実施の形態と同様の部分については、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。また、実施の形態１にかかるステップＳ１１０〜ステップＳ１３０の動作は、本実施の形態でも同様であり、以下、その説明を省略する。
【００５４】
図８は、実施の形態２に係る表面検査装置によって作成されたラッチ中央部の輪郭画像の一例を示す図である。照合値算出部２７は、横向きラッチ１１からラッチ中央部の輪郭４１を含む円形領域を切り出し、図８の右側に示されるような輪郭５１を有する横向き輪郭画像Ｈ２を作成する。また、照合値算出部２７は、縦向きラッチ１２からラッチ中央部の輪郭４２を含む円形領域を切り出し、図８の右側に示されるような輪郭５２を有する縦向き輪郭画像Ｖ２を作成する。
【００５５】
（第１の直線群と第１の値）
図９は、直線群によって横向き輪郭画像をハフ変換する状態を説明するための図である。図９（Ａ）の左側には、横向きラッチ１１の輪郭画像Ｈ２が示され、輪郭画像Ｈ２の左側には、輪郭の短手方向の直線部に対して所望状態にある部品の輪郭画像に平行な直線Ｖ３と当該直線Ｖ３から所定角度範囲にある直線とを含む第１の直線群である直線群７１が示されている。直線群７１の所定角度範囲は、例えば、所望状態にある部品の輪郭画像に平行な直線Ｖ３に対して＋８０度〜＋１００度に設定される。この直線群７１と輪郭画像の中心輪郭部が接する度合いを示す第１の値であるスコアＳｈは、図９（Ａ）の右側の図に示されるように、直線Ｖ３と短手方向の直線部とが接したときに最大となる。なお、図示しない縦向き輪郭画像を用いた場合の直線群と第１の値であるスコアＳｈとの関係に関しては、図９（Ａ）に示された輪郭画像Ｈ２を縦向き輪郭画像Ｖ２に読み替えて、以下省略する。
【００５６】
図９（Ｂ）の左側には、横向きラッチ１１の輪郭画像Ｈ２が示され、輪郭画像Ｈ２の左側には、輪郭の長手方向の直線部に対して所望状態にある部品の輪郭画像に平行な直線Ｈ３と当該直線Ｈ３から所定角度範囲にある直線とを含む第２の直線群である直線群７０が示されている。直線群７０の所定角度範囲は、例えば、所望状態にある部品の輪郭画像に平行な直線Ｈ３に対して＋１０度〜−１０度に設定される。この直線群７０と輪郭画像の中心輪郭部が接する度合いを示す第２の値であるスコアＳｖは、図９（Ｂ）の右側の図に示されるように、直線Ｈ３と長手方向の直線部とが接したときにスコアＳｖが最大となる。なお、図示しない縦向き輪郭画像を用いた場合の直線群と第２の値であるスコアＳｖとの関係に関しては、図９（Ｂ）に示された輪郭画像Ｈ２を縦向き輪郭画像Ｖ２に読み替えて、以下省略する。なお、上述した所定角度範囲は、これらに限定されるものではない。
【００５７】
図１０は、実施の形態２に係る輪郭画像の向きの判別処理を説明するための図である。画像判定部２４は、図８〜９で説明したハフ変換のスコアＳｈの最大値とスコアＳｖの最大値とを比較した場合、Ｓｈ＞Ｓｖの場合には横向きのラッチ１１と判定し、Ｓｈ＜Ｓｖの場合には縦向きのラッチ１２と判定する。
【００５８】
なお、本実施の形態では、ラッチ中心部の輪郭４１、４２が横向き（水平方向）または縦向き（垂直方向）の場合についてのみハフ変換を行っているが、これに限定されるものではなく、例えば、輪郭４１、４２の長手方向の角度が、水平方向に対して斜め４５度あるいは１３５度などの角度の場合にも適用可能である。
【００５９】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる表面検査装置１は、カメラ２から取り込まれたラッチ１１および１２から、その中央部の画像Ｈ２およびＶ２を抜き出し、ハフ変換によって画像Ｈ２およびＶ２に対応するハフ変換のスコアＳｈおよびＳｖを判定するようにしたので、取り込まれたラッチの画像輪郭が、製造誤差や経年劣化等によってテンプレートと完全に一致しないような場合であっても、ラッチ１２の向きを判別することが可能である。
【００６０】
なお、実施の形態１および２に示した表面検査装置の構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明に係る表面検査装置および表面検査方法は、移動物体の表面検査に適している。
【符号の説明】
【００６２】
１  表面検査装置
２  ラインセンサカメラ
３  照明
４  車両
７  画像撮像範囲
１０  ボルト（第１の部品）
１１  横向きラッチ（第２の部品）
１２  縦向きラッチ（第２の部品）
１３  カバー
２０  制御部
２１  画像入力部
２２  画像蓄積部
２３  テンプレート記憶部
２４  画像判定部
２５  出力部
２７  照合値算出部
２８  表面検査部
３０，３１，３２，４１，４２，５１，５２  輪郭
７０，７１  直線群（第１の直線群、第２の直線群）
１００  表面検査システム
Ａ  ボルト用テンプレート（第１のテンプレート）
Ｂ  ラッチ用テンプレート（第２のテンプレート）
Ｈ１  横向きラッチ用テンプレート（第３のテンプレート）
Ｈ２  横向き輪郭画像
Ｈ３，Ｖ３  輪郭画像に平行な直線
Ｖ１  縦向きラッチ用テンプレート（第４のテンプレート）
Ｖ２  縦向き輪郭画像
Ｓｈ  水平方向のマッチングスコア（第１の照合値，第１の値）
Ｓｖ  垂直方向のマッチングスコア（第２の照合値，第２の値）
Ｓｙｐ  Ｙ軸方向のマッチングスコア最大値
Ｓｐａ  テンプレートＡに対するＸ軸方向のマッチングスコア最大値（第１の照合値）
Ｓｐａ１  テンプレートＡによるボルトでの最大値
Ｓｐａ２  テンプレートＡによるラッチでの最大値
Ｓｐｂ  テンプレートＢに対するＸ軸方向のマッチングスコア最大値（第２の照合値）
Ｓｐｂ１  テンプレートＢによるボルトでの最大値
Ｓｐｂ２  テンプレートＢによるラッチでの最大値
Ｗ  所定の幅
【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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