(57)【要約】【課題】高速に移動するワークの搬送を停止させることなく、高速に安定して最良位置かつ最良条件で自動撮影を行えるようにする。【解決手段】撮影システムは、カメラ１と、照明装置３と、再帰反射マーク６が配置され、ワーク７を搬送する搬送装置４と、を備える。スポット光源３１の狭指向性の照明光によりカメラ１の撮影領域を照明する。スポット光源３１は、カメラ１の撮影光学系の光軸の周囲に配置され、かつ、３個以上の複数、配置される場合は、それらが互いに同一の直線上に存在しないよう配置される。スポット光源３１を点灯させ、撮影解像度を低解像度に設定した第１の撮影モードで、カメラ１により第１の撮影モードで撮影された画像中の所定位置に再帰反射マーク６が撮影されている場合、カメラ１の撮影解像度をより高解像度に切り換えた第２の撮影モードによってカメラ１により撮影領域を撮影させる。【選択図】図１
2019041222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影装置と、照明装置と、前記撮影装置で撮影可能な位置に再帰反射マークが配置され、ワークを保持して前記撮影装置の撮影領域を搬送する搬送装置と、前記撮影装置と前記照明装置を制御する制御装置と、を備えた撮影システムにおいて、
前記照明装置が、
狭指向性の照明光により前記撮影装置の撮影領域を照明するスポット光源であって、前記撮影装置の撮影光学系の光軸の周囲に配置され、かつ、３個以上の複数、配置される場合は、それらが互いに同一の直線上に存在しないよう配置されたスポット光源と、を備え、
前記制御装置が、
前記スポット光源を点灯させ、撮影解像度を低解像度に設定した第１の撮影モードで、前記撮影装置により前記撮影領域を撮影させ、前記第１の撮影モードで撮影された画像中の所定位置に前記再帰反射マークが撮影されている場合、前記撮影装置の撮影解像度をより高解像度に切り換えた第２の撮影モードによって前記撮影装置により前記撮影領域を撮影させる撮影システム。
【請求項２】
請求項１に記載の撮影システムにおいて、前記照明装置は、前記スポット光源が配置される領域よりも外側の領域に、独立して点灯、消灯、ないし調光の状態を制御可能な複数の発光領域を備えた拡散光源を有し、前記第２の撮影モードの撮影の際、前記制御装置が前記拡散光源の特定の発光領域を点灯させ前記撮影領域を照明する撮影システム。
【請求項３】
請求項２に記載の撮影システムにおいて、前記制御装置は、前記第１の撮影モードにおいて、撮影した画像中の前記再帰反射マークの位置に応じて、複数の前記発光領域の内、前記ワークに近い側の発光領域を点灯させ、前記第２の撮影モードにおいて前記撮影装置により明視野撮影を行わせる撮影システム。
【請求項４】
請求項２に記載の撮影システムにおいて、前記第１の撮影モードにおいて、撮影した画像中の前記再帰反射マークの位置に応じて、複数の前記発光領域の内、前記ワークに近い側の発光領域を消灯させ、前記第２の撮影モードにおいて前記撮影装置により暗視野撮影を行わせる撮影システム。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１項に記載の撮影システムにおいて、前記第１の撮影モードにおいて撮影した画像中の前記再帰反射マークの周囲の輝度に関する輝度情報に基づき、前記第２の撮影モードにおける前記発光領域の点灯、消灯、ないし調光の状態を制御する撮影システム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の撮影システムにより撮影した画像に対する画像処理結果に基づき、前記ワークに対する製造処理を制御する生産システム。
【請求項７】
請求項６に記載の生産システムにおいて、前記搬送装置が、前記ワークを保持して搬送するロボットである生産システム。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか１項に記載の撮影システムにより撮影した画像に対する画像処理結果に基づき、前記ワークに対する製造処理を制御し、部品を製造する製造方法。
【請求項９】
撮影装置と、照明装置と、前記撮影装置で撮影可能な位置に再帰反射マークが配置され、ワークを保持して前記撮影装置の撮影領域を搬送する搬送装置と、前記撮影装置と前記照明装置を制御する制御装置と、を備えた撮影システムの制御方法において、
前記照明装置が、
狭指向性の照明光により前記撮影装置の撮影領域を照明するスポット光源であって、前記撮影装置の撮影光学系の光軸の周囲に配置され、かつ、３個以上の複数、配置される場合は、それらが互いに同一の直線上に存在しないよう配置されたスポット光源と、を備え、
前記制御装置が、
前記スポット光源を点灯させ、撮影解像度を低解像度に設定して前記撮影装置により前記撮影領域を撮影させる第１の撮影工程と、
前記第１の撮影工程で撮影した画像中で前記再帰反射マークが所定位置にあるか否かを検出する検出工程と、
前記検出工程によって前記画像中で前記再帰反射マークが所定位置にあることを検出した場合に、前記撮影装置の撮影解像度をより高解像度に設定し、前記撮影装置により前記撮影領域を撮影させる第２の撮影工程と、を実行する撮影システムの制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の各工程を前記制御装置に実行させるためのプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送装置により搬送されるワークを撮像する撮影システム、生産システム、製造方法、および撮影システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、生産ラインでは、ロボットやベルトコンベアなど、物体（ワーク）を搬送する搬送装置が用いられている。ワークは、搬送装置に対して位置および姿勢にバラツキがある状態で搬送される場合が多く、一般には搬送終了後、作業位置手前においてワークの位置および姿勢を計測して、適宜ワークの位置および姿勢を修正してから作業を開始させる。また、ワークの検査においても、ワークの位置および姿勢を修正後、検査を専門に行うステーションにワークを送ってから実施することが一般的である。即ち、生産システムにおいては、ワークの位置および姿勢や表面状態や傷などのワークの状態を計測する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、ワークを積載する組立パレットに、ＬＥＤや再帰反射材などのマークを置いてカメラで撮影することによって、組立パレットの位置および姿勢を求め、これにより、ワークの位置および姿勢を求める技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２１３８１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には、確実に組立パレットの位置や姿勢を検出するため、撮影位置に止まっているワークを対象にして再帰反射マークを用いてコントラストを上げる技術が記載されている。この手法は、マークそのものを対象としてパレットの傾きなどを検出する場合には有効であると考えられる。しかしながら、特許文献１の技術では、ワークを対象にしてマーク以外の画像情報からワークの表面状態や傷、位置、姿勢などの生産制御に必要な情報を得ようとする場合、特にワークの移動を停止させることなく撮影を行う場合には、以下のような課題が存在する。
【０００６】
高速で移動するワークに対しては撮影画像のブレを防ぐために、速いシャッタ速度と強い照明が必要である。このような状況では最適撮影条件の範囲が狭くなり、露出条件やワークの表面状態によって撮影結果が大きく変化する。このため照明条件はワークに応じて細かく設定する必要がある。また、再帰反射マークの撮影のための最適照明条件と、ワークの撮影のための最適照明条件は必ずしも両立しない。
【０００７】
例えば、高速シャッタを使用する場合、シャッタスピードを固定とし、主に照明の照度を調節して撮影画像の明るさを制御する。しかし、再帰反射マーク以外の細部が撮影されるように照度を上げると背景が写り込むため、撮影画像に対して背景分離の画像処理が必要になることがある。そして、この背景分離の画像処理を行うと、背景の特徴とマークの特徴を混同するなどの外乱要素が増えてしまうため信頼性の低下を招くことがある。あるいは背景分離の画像処理のために演算負荷が大きくなり、タクトタイムが低下する可能性もある。逆に、コントラストを上げるため照度を下げると肝心の検査対象が暗く撮影され、検査精度が損なわれる可能性がある。また、強い照明がワーク上で部分的に正反射することによって、意図しない照度の不均一（以下グレアと呼ぶ）が発生すると、正常なマーク検出やワーク撮影画像による画像処理が正常に実行できない恐れがあった。また、再帰反射マークを用いる場合、照明の照度がある程度低くても背景にグレアが発生していると再帰反射マークとグレア部分の分離が難しくなるといった課題がある。
【０００８】
本発明の課題は、以上に鑑み、高速に移動するワークの搬送を停止させることなく、高速に安定して最良位置かつ最良条件で自動撮影を行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明においては、撮影装置と、照明装置と、前記撮影装置で撮影可能な位置に再帰反射マークが配置され、ワークを保持して前記撮影装置の撮影領域を搬送する搬送装置と、前記撮影装置と前記照明装置を制御する制御装置と、を備えた撮影システムにおいて、前記照明装置が、狭指向性の照明光により前記撮影装置の撮影領域を照明するスポット光源であって、前記撮影装置の撮影光学系の光軸の周囲に配置され、かつ、３個以上の複数、配置される場合は、それらが互いに同一の直線上に存在しないよう配置されたスポット光源と、を備え、前記制御装置が、前記スポット光源を点灯させ、撮影解像度を低解像度に設定した第１の撮影モードで、前記撮影装置により前記撮影領域を撮影させ、前記第１の撮影モードで撮影された画像中の所定位置に前記再帰反射マークが撮影されている場合、前記撮影装置の撮影解像度をより高解像度に切り換えた第２の撮影モードによって前記撮影装置により前記撮影領域を撮影させる構成を採用した。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成によれば、ワークの種類によらず移動体を待ち受けている際に、複数の狭指向性のスポット光源再帰反射マークのみを光らせることによってグレアの発生を抑え高速にワークの位置や姿勢を検出できる。そして、ワークの移動中に再帰反射マークから得られる情報に基づき、画像処理のために最適化した撮影を実施することができる。従って、高速に移動するワークの搬送を停止させることなく、高速に安定して最良位置かつ最良条件で自動撮影を行える、という優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る撮影システムの構成を示し、（ａ）は撮影システムの説明図、（ｂ）はハンドおよびワークの説明図、（ｃ）は撮像光学系（レンズ）とその周囲に配置された照明装置の説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る撮影システムの回路構成を示したブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る撮影システムの制御手順を示したフローチャート図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施形態において撮影されるワーク背景とワークの関係を示す説明図、（ｂ）はその撮影画像の一例を示した説明図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は再帰反射部材の再帰反射の原理を示した説明図である。
【図６】本発明の実施形態において、（ｂ）および（ｄ）は、それぞれ（ａ）および（ｃ）の搬送位置にあるワークをスポット照明で撮影した場合の撮影画像を示した説明図である。
【図７】本発明の実施形態において、照明装置に用いられる、一般に狭指向性を有する砲弾型のＬＥＤを示した説明図である。
【図８】本発明の実施形態において、撮影システムの内周側照明の配光特性を示した説明図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態において、内周側照明および外周側照明を用いた例えば鏡面を有するワークを撮像した異なる撮影画像の例を示した説明図である。
【図１０】表面に引き目のあるワークに生じるグレアの一例を示した説明図である。
【図１１】本発明の実施形態において、内周側照明の反射光を示し、（ａ）は引き目のあるワークからの反射光を示した説明図、（ｂ）は再帰反射材からの再帰反射光を示した説明図である。
【図１２】本発明の実施形態において、内周側照明により引き目のあるワークで生じるグレアの一例を示した説明図である。
【図１３】本発明の実施形態において、（ａ）は外周側照明の正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図１４】本発明の実施形態において、外周側照明の異なる構成例を示した説明図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）は本発明の実施形態において、特に外周側照明の異なる照明チャンネルの点灯による光の散乱状態を示した説明図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る撮影システムの異なる制御手順を示したフローチャート図である。
【図１７】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る撮影システムにおいて、それぞれ異なるハンドの部位に付与された再帰反射マークと、選択される外周側照明の照明チャンネルを示した説明図である。
【図１８】本発明の実施形態に係る撮影システムにおいて、（ａ）はある搬送位置にあるワークを、（ｂ）はそのワークを撮影した撮影画像を示した説明図である。
【図１９】本発明の実施形態に係る撮影システムの異なる制御系の構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す構成はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。
【００１３】
＜実施形態１＞
図１（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の撮影システムの構成を示している。図１（ａ）の撮影システムは、搬送装置４（ロボット／ロボットアーム）のハンド５によってワーク７を保持して矢印の方向に搬送しつつ、搬送を停止させることなく撮影装置としてのカメラ１により撮影する。
【００１４】
搬送装置４は、本実施形態では６軸垂直構成のロボット（ロボットアーム）の先端に３爪（フィンガ）のハンド５を搭載した構成である。図１（ａ）の例では、ハンド５の３つのフィンガ（爪）の先端に、それぞれ再帰反射マーク６、６、６を装着してある。再帰反射マーク６は例えば接着などの手法により装着する。
【００１５】
カメラ１は、撮影光学系としてレンズ２を備える。レンズ２の外周には、照明装置３が配置されている。
【００１６】
図１（ａ）の例では、再帰反射マーク６はハンド５のフィンガ（爪）の先端に配置され、カメラ１は、そのレンズ２がハンド５の指先を撮影できるような姿勢で配置される。この場合、ワーク７の把持状態に拘らず、ワーク７の搬送中、再帰反射マーク６、６、６の少なくとも１つ以上をカメラ１で撮影可能となっているものとする。
【００１７】
図１（ｂ）は、ハンド５と、ハンド５に把持されたワーク７をカメラ１から図示している。この例では、カメラ１とハンド５およびワーク７は、全ての再帰反射マーク６、６、６がカメラ１によって撮影できる位置関係となっている。
【００１８】
図１（ｃ）は、カメラ１、レンズ２、およびレンズ２の周囲に配置された照明装置３を搬送装置４側から示している。
【００１９】
図１（ｃ）に示すように、照明装置３は、レンズ２の光軸の周囲を円環状に取り囲むように配置された、内周側の狭指向性のスポット光源３１と、外周側の拡散光源３２と、から成る。
【００２０】
狭指向性のスポット光源３１は、例えば、リング状の基板の中央に配置された、レンズ２それ自体、またはその光路を妨げないようなサイズを有する円形の開口の内周側に複数個（同図の例では８個）、配置される。この内周の１ブロックのスポット光源３１の照明（駆動）チャネルは、以下、Ｃｈ−ｉｎ１として言及することがある。
【００２１】
拡散光源３２は、スポット光源３１が配置される領域よりも外側の領域に、独立して点灯、消灯、ないし調光の状態を制御可能な複数の発光領域を備える。本実施形態では、拡散光源３２は、独立して点灯、消灯、ないし調光の状態を制御可能な４ブロックの発光領域に分割されている。この外周部の拡散光源３２の４ブロックは、以下では、Ｃｈ−ｏｕｔ１、  Ｃｈ−ｏｕｔ２、  Ｃｈ−ｏｕｔ３、Ｃｈ−ｏｕｔ４として言及することがある。これらスポット光源３１、拡散光源３２から成る照明装置３の詳細な機能や動作については装置全体の動作と併せて後述する。
【００２２】
また、搬送装置４側から見て、照明装置３は、好ましくは障害物に隠されることがないように配置される。また、搬送装置４は、好ましくはカメラ１のレンズ２の前方で同じ軌道上を通って、ワーク７を搬送するようにプログラミングされる。なお、搬送装置４の細部やハンド５に関して示す構成は説明のための一例であり、本発明は本実施形態で例示するこれらの構成にのみ限定されるものではない。例えば、搬送装置４は、直交型ロボット、単軸の搬送器、ベルトコンベアなどであっても構わない。なお、ベルトコンベアのような搬送装置の場合は、例えばその上方から撮影するようカメラ１を配置する。ワーク７を保持する機構についても、必ずしもハンド５を用いる必要はなく、吸着装置などをワーク７を保持する機構として採用してもよい。搬送装置４やハンド５の駆動方式についても限定はなく、これらの機構の駆動方式が電動式の他、空圧、油圧、ばねや人力による駆動であっても本発明の要旨は影響されない。
【００２３】
図２はカメラ１に係る本撮影システムの制御系の構成を、また、図３は本撮影システムの制御手順を示している。
【００２４】
図２において、カメラ１のロジック（制御部）は、画素整列回路９、外部出力回路１０、ワーク判別回路１１、撮像制御回路１３からなる制御ユニットで構成される。ＥＥＰＲＯＭ１２には設定情報が記憶されている。ワーク判別回路１１および撮像制御回路１３は、ＥＥＰＲＯＭ１２から読み出した設定情報に従って、カメラ１の撮像センサ８およびスポット光源３１、拡散光源３２を制御して撮像方法の各工程を実行する。またワーク判別回路１１は後述する判定ロジックにより、撮影条件の変更や外部出力の有無の切替信号を発生する。
【００２５】
図２において、撮像センサ８は、カメラ１のレンズ２の後方の合焦位置に配置されている。撮像センサ８は、撮像面上に多数の画素を有し、所定の時間露光することで、レンズ２を通してセンサ面上に結像した画像を電気信号に変換し、撮像センサ８のセンサ面に結像した画像を画素ごとのデジタルデータとして出力することができる。
【００２６】
撮像センサ８としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）センサや、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサを利用できる。ＣＣＤセンサは全画素を同時に露光するグローバルシャッタを備えているため、移動体を撮影するのに向いている。これに対してＣＭＯＳセンサは水平スキャンごとに露光タイミングをずらして画像データを出力するローリングシャッタが一般的である。ローリングシャッタを有するＣＭＯＳセンサで移動体を撮像すると水平方向ごとに露光タイミングが異なるため実際の形状から歪んでしまう。ただし、ＣＭＯＳセンサでも画素ごとに一時的にデータを保存する仕組みを持ったものがあり、このようなセンサではグローバルシャッタを実現できるので移動体を撮影しても出力画像が歪まない。撮像センサ８としては、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサのいずれを用いてもよいが、本実施形態では、移動体を停止させることなく撮影するため、ＣＣＤセンサ、もしくはグローバルシャッタ付きのＣＭＯＳセンサが望ましい。しかしながら、撮影画像の形状の変化が問題とならない検査であれば、通常のＣＭＯＳセンサを用いることも可能である。
【００２７】
なお、後述するようにワークを待っている間のフレームレートを上げるため、全画素を出力するのではなく画素を選択出力する。一般にＣＣＤセンサは構造上、水平方向にしか画素を選択できないのに対してＣＭＯＳセンサは縦横自由に選択できる。このため、本実施形態ではグローバルシャッタつきのＣＭＯＳセンサが適している可能性がある。
【００２８】
撮像センサ８の出力は、画素整列回路９〜外部出力回路１０を介して画像処理装置４００に出力される。画像処理装置４００の画像処理結果は、搬送装置４を構成するロボットアームを制御するロボット装置５００に送られる。
【００２９】
画像処理装置４００の画像処理結果は、例えば、ワーク７の搬送先の搬送位置において、搬送装置４によってワーク７の位置や姿勢を決定するために用いられる。例えば、ロボット装置５００は、画像処理装置４００から画像処理結果、つまりロボットに対するワーク７の位置および姿勢のデータを取得する。ロボット装置５００は、ワーク７がカメラ１の撮像可能範囲を通過後、位置および姿勢のデータに基づきロボットアーム（搬送装置４）の姿勢を修正する。これにより、ロボット装置５００は、ワーク７の位置および姿勢を修正して、別の作業、例えば別のワークにワーク７を組み付ける作業をロボットアーム（搬送装置４）に行わせる。また、ロボット装置５００は、ワーク７を搬送させる動作をロボットアーム（搬送装置４）にさせるときに、ワーク７を搬送させていることを示す信号をカメラ１に出力する。あるいは、撮影画像を検品などに用いる場合には、画像処理装置４００の画像処理結果に基づき、搬送装置４を制御し、良品と不良品のための異なる搬送先を選択するような制御を行うことも考えられる。即ち、本実施形態を適用した生産システムでは、画像処理装置４００の画像処理結果に応じて、ロボット装置５００がワーク７に対する製造処理を制御し、工業製品、あるいは特にその部品を製造する。
【００３０】
画素整列回路９は、撮像センサ８からの画素出力を後段の画像処理装置４００に転送するために、画素順を整列させたり、並列化したりする機能を有する。なお、この画素データの整列順は転送インターフェースの規格により様々な形式が提案されているが、本発明の要旨とは関係しないので説明を省略する。
【００３１】
外部出力回路１０は、外部装置、例えば上記の画像処理装置４００とのインターフェース規格に応じてデジタル信号を転送に適した状態に変換する。本実施形態の外部出力回路１０は、外部装置にデータを出力するか否かも選択できるようになっている。
【００３２】
本実施形態の撮影システムは、スポット光源３１を点灯して撮影を行い、撮影画像中からワーク検出（ワーク判別）を行う第１の撮影モードと、拡散光源３２を点灯して検出したワークを撮影する第２の撮影モードを備える。
【００３３】
この第１の撮影モードは、図３では、ワーク搬送が開始（ステップＳ０１のＹｅｓ）された後のステップＳ１およびＳ０２のループに相当する。第１の撮影モードでは、ワーク判別回路１１が、スポット光源３１を点灯して撮影された撮像センサ８から出力される画素情報を取得する（Ｓ１）。この第１の撮影モードでは、撮像制御回路１３は照明装置３をＣｈ−ｉｎ１の照明（駆動）チャネルのみ点灯するように制御し、外部出力回路１０は外部装置にデータを出力しない（ＯＦＦ）よう制御される（Ｓ１）。図３のステップＳ１およびＳ０２のループは、所定の条件が満たされるまで、即ちワーク判別回路１１がワークを検出するまで、繰り返し、第１の撮影モードによる撮影を実施する。
【００３４】
ワーク判別回路１１は、ワーク７が撮像センサ８が撮影した撮影画像中の規定範囲内にあるかを判断する。所定の条件が満たされていない場合は、撮像制御回路１３はＥＥＰＲＯＭ１２に記憶されている待ち受け時の撮影条件を設定する。例えば、ワーク待ち受け（Ｓ１〜Ｓ０２）時には、できるだけフレームレートを上げる必要があるため、後述する再帰反射材の最適撮影条件時の通過位置付近に相当する画素分のみ取得する、転送画素数を減らした設定とする（低解像度による撮影）。
【００３５】
ワーク判別回路１１が所定の条件が満たされたと判断（Ｓ０２のＹｅｓ）すると、第２の撮影モードによる撮影（Ｓ２）を実行する。第２の撮影モードによる撮影（Ｓ２）では、撮像制御回路１３は、画像処理装置４００に転送するための必要な画素部分を撮影して取得するように撮像センサ８を設定する（高解像度による撮影）。また、外部出力回路１０は外部装置にデータを出力する（ＯＮ）よう制御される。また、第２の撮影モードによる撮影（Ｓ２）では、撮像制御回路１３は、拡散光源３２を点灯させる。この時、撮像制御回路１３は、拡散光源３２は、Ｃｈ−ｏｕｔ１、  Ｃｈ−ｏｕｔ２、  Ｃｈ−ｏｕｔ３、Ｃｈ−ｏｕｔ４の各ブロックのうち、マークの位置と明視野、暗視野などの撮影条件に適したブロックを選択し点灯させる。
【００３６】
以上のようにして、第１の撮影モードの低解像度撮影によってカメラ１の前を搬送される１つのワーク７を検出し、続いて、第２の撮影モードの（本来の）高解像度撮影によって所定の撮影位置において検出した当該のワーク７を自動撮影する。
【００３７】
なお、搬送速度が低いなどの動作遅延が問題ない場合は撮影システムの制御系にＣＰＵを用いてもよい。この場合、図２の構成は、図１９に示すような構成に置換できる。図１９の構成では、カメラ１は、制御部（処理部）としてのＣＰＵ３３１を備えている。また、カメラ１は、記憶部として、ＥＥＰＲＯＭ３３２、ＲＡＭ３３３を備えている。また、カメラ１は、撮像センサ８、光源３１、３２（照明装置３）、およびインターフェース３３４、３３５を備えている。
【００３８】
ＣＰＵ３３１には、ＥＥＰＲＯＭ３３２、ＲＡＭ３３３、撮像センサ８、光源３１、３２、インターフェース３３４、３３５が、バス３３０を介して接続されている。
【００３９】
図１９のＥＥＰＲＯＭ３３２は、図２のＥＥＰＲＯＭ１２に相当し、後述する演算処理を実行させるためのプログラム３４０が記録された不揮発性の記憶装置である。ＣＰＵ３３１は、ＥＥＰＲＯＭ３３２に記録（格納）されたプログラム３４０に基づいて撮像センサ８および各光源３１、３２を制御して本発明の撮像方法の各工程を実行する。ＲＡＭ３３３は、ＣＰＵ３３１の演算結果等を一時的に記憶する記憶装置である。
【００４０】
なお、制御部としてＣＰＵを用いる場合には、コンピュータ読み取り可能な記録媒体がＥＥＰＲＯＭ３３２であり、ＥＥＰＲＯＭ３３２にプログラム３４０が格納されるが、プログラム格納の形態はこれに限定されるものではない。プログラム３４０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３４０を供給するための記録媒体としては、不揮発性のメモリや記録ディスク、外部記憶装置等を用いてもよい。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、ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ等を用いることができる。
【００４１】
制御手段としてＣＰＵを用いる場合には、ＣＰＵ３３１は、例えば図３などの制御手順に相当するプログラム３４０を実行することにより、図２のワーク判別回路１１および撮像制御回路１３の機能に相当する動作を実行する。
【００４２】
次に、本実施形態の照明装置３と再帰反射マーク６について詳しく説明する。
【００４３】
高速な移動体であるワーク７に対して正確に自動撮影を行うためには、μｓｅｃオーダーの処理時間しか許されない。これに対して、ワーク７の検出処理をカメラ１のハードウェアで処理し、することで外部へのデータ転送時間を短縮できる。しかし、これだけでは不十分な可能性があり、ワーク位置検出のための画像処理に時間がかかり過ぎれば、検出時点でワーク７が通過後となってしまって、撮影を行う意味がなくなってしまう。
【００４４】
被写体であるワークの検出で時間のかかる画像処理としては、例えば図４（ａ）のような複雑な背景８１を含んで撮影されたワーク７１を背景から分離してその位置を正確に特定するような処理が考えられる。図４（ａ）では、背景８１の手前側にハンド５（フィンガ先端に再帰反射マーク６あり）により保持された上記のワーク７と同等のワーク７１がある。背景８１は、例えば搬送装置（４）のアームやステージ、あるいは搬送装置（４）の配置空間の天井の配管などによって構成される。
【００４５】
専用の検査環境を整備できるのであれば、背景８１とワーク７１の間に遮蔽材を配置するなどして、図４（ｂ）のように背景８１を遮蔽したり撮影される明度を暗く落したりすることによって後の画像処理の負担を減らして高速化を図れる可能性がある。
【００４６】
しかしながら、搬送装置（４）でワークを操作する生産ラインの現場では、搬送装置の背景８１が図４（ａ）のような複雑な構成となっていることは珍しくない。そして、背景８１を分離するための遮蔽物を配置することが作業の邪魔となるため、画像処理のみの都合で背景を遮蔽することができない場合が多い。このような環境でカメラ１による撮影を行うと、図４（ａ）のように、画像上では背景のエッジとワークのエッジが多数入り混じり、簡単にワークを分離することが困難となる。
【００４７】
そこで、本実施形態では再帰反射マーク６を用い、照明条件を適切に設定することによってこの問題を解消し図４（ｂ）と同等の状態で画像を取得することによってワーク検出のための画像処理を簡素化して高速フレームレートを実現する。
【００４８】
図５（ａ）〜（ｄ）は、周知の再帰反射材の構造の例と光学的な原理を示している。図５（ａ）はマイクロビーズなどと呼ばれるガラスなどの概ね球状の高屈折材料６２を凹（球）面の反射面を有する反射材６１上に設置した構成である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の構成において、異なる入射各を有する入射光によって得られる反射光の例を２つ示している。図５（ｂ）に示すように、入射光は高屈折材料６２（マイクロビーズ）による２度の屈折により元の入射方向に帰っていく。このようにどちらから入射した光も元の方向に反射する現象を再帰反射と呼ぶ。高屈折材料６２（マイクロビーズ）の大きさを小さくし、隙間なく敷き詰めれば、マクロ的には面全体で反射しているように見える。
【００４９】
また、図５（ｃ）に示した構造は、互いに所定の角をなし、隣接するもの同士が凹状の反射部をなすように多数の平面鏡を配置したもので、このような構成はコーナーキューブと呼ばれることがある。この種のコーナーキューブは、樹脂などの一体成形によって製造される。図５（ｄ）は、図５（ｂ）の場合と同様に、図５（ｃ）の構造における異なる入射角を有する入射光により生じる再帰反射の様子を示している。図５（ｃ）の構造においても、図５（ｄ）に示すように、入射した光は平面鏡で何回か反射することによって元の方向に帰っていく。
【００５０】
本実施形態では、再帰反射マーク６を搬送装置４に配置するが、再帰反射性を有する再帰反射材であれば、図５に示した構成に限らず、どのような再帰反射材を再帰反射マーク６に用いても構わない。
【００５１】
一般に、本実施形態の再帰反射マーク６に用いるこの種の再帰反射材は、マイクロビーズや反射材による減衰を抑えるよう構成されており、正反射と同等の明るさを有する反射光を得ることができる。本実施形態ではこの原理を用いて、背景分離を不要とし、ワークの位置を高速で検出することができる。
【００５２】
本実施形態においては、図６（ａ）、（ｃ）に示すように、ワーク７１を保持するハンド５の先端には再帰反射マーク６、６、６が装着されている。ここで、図６（ａ）の位置から、図６（ｃ）の位置に向かってワーク７１が搬送中であるとする。
【００５３】
この図６（ａ）、（ｃ）のそれぞれの搬送位置において、本実施形態の第１の撮影モードにおいて撮影を行うと撮像センサ８によって、図６（ｂ）、（ｃ）のような画像が撮影される。この第１の撮影モードでは、照明装置３のスポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）の部分のみを用いて照明し、撮影を行う。この第１の撮影モードの撮影によると、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように背景は十分な光量がないため暗く沈むが、再帰反射マーク６、６、６を設置した部分だけ光源を直接撮影したのに近い明るさの画像が得られる。即ち再帰反射マーク６、６、６の部分だけが暗い背景８１ｉｉから浮き上がったように撮影される。
【００５４】
一方、本実施形態の第２の撮影モードによる撮影（本撮影）では、照明条件は、特殊な場合を除いて、できるだけ均一で照明光量も明るいほうが良いため、再帰反射を照らす照明との両立は難しい。従って、本実施形態では、図１（ｃ）に示すように特性の異なる照明を一体に実装して待ち受け（第１の撮影モード）時と本撮影（第２の撮影モード）時で切り替えて使用するようになっている。
【００５５】
図１（ｃ）のような構成によれば、２つの照明をそれぞれ別々に配置する場合と比較して、小さな実装スペースに低コストで照明装置３を配置することができる。照明装置３のスポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）は、光源素子の１個当たりの発光面積が小さく、それぞれ画角に応じた狭い指向角を有する光源を複数実装した形態とする。
【００５６】
ここで照明装置３のスポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）に用いる狭い指向角を有する光源とは、配光角がおよそ６０°未満のものを指し、例えば図７のような砲弾型のＬＥＤが好適である。ここで図７（ａ）は砲弾型のＬＥＤの側面、図７（ｂ）はそのＬＥＤのレンズ側からの正面を示している。
【００５７】
図７（ａ）、（ｂ）において、発光部１４は半導体部分で実際に発光している部分である。発光部１４の照射する光は、矢印のようにレンズ１５（図７（ａ））によって狭い照射角の照明光にコリメートされる。また、図７（ｂ）の領域１６は、ＬＥＤの正面から見てワークが通過する撮影場所に届く光がレンズ１５（図７（ａ））を通過する範囲を示している。
【００５８】
図８はカメラ１の前方をワーク７が通過する様子を、図１（ａ）とは図の上下を反転させて示したもので、同図において破線がカメラ１の撮影画角、一点鎖線が砲弾型のＬＥＤから成るスポット光源３１の配光角である。
【００５９】
好ましくは、スポット光源３１の配光角はカメラ１の画角とほぼ一致するように設計されているものとする。そして、本実施形態では、再帰反射マーク６から効率よくカメラ１のレンズ２に反射光を戻すために、光源の入射方向とカメラの光軸のなす角、すなわち観測角ができるだけ小さくなるよう、スポット光源３１の各光源はレンズ開口の最近傍に円周状に配置する。この時、好ましくは光源の入射方向とカメラの光軸のなす観測角は５°以下となるように設定する。
【００６０】
また、画角内の位置によって再帰反射マーク６の撮影画像の特性が大きく変わらないよう、少なくとも３つ以上のＬＥＤ光源を光軸に対して対称な位置で照明装置３の基板上に面を張るように配置する。この時、スポット光源３１の光源が３個以上の複数、配置される場合は、それらが互いに同一の直線上に存在しないよう、円周状に配置される。ただし、スポット光源３１を構成するＬＥＤの個数は経済的な理由が許せば多いほど照明光および再帰反射マーク６からの反射光の均一性が良くなる。また、後述する理由によりスポット光源３１を構成するＬＥＤの発光部の面積は小さいほど良く、また、すべての撮影範囲で少なくとも２つ以上のＬＥＤから発した光がワーク７に届くように複数のＬＥＤを配置する。
【００６１】
一方、スポット光源３１の外周側の拡散光源３２（Ｃｈ−ｏｕｔ１〜４）は、拡散面から光沢面まで含む表面状態を有するワーク７を照明するのに汎用的に使用できるのが望ましく、そのため、発光強度を確保した上で拡散光であることが望ましい。
【００６２】
ここで、図９（ａ）〜（ｃ）に、種々の照明条件でワーク７を照明した時にカメラ１で撮影される画像を示す。図９（ａ）は背景が均一な拡散面の場合にスポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）で照明して得られる画像、図９（ｂ）は背景が強い光沢のある部材である場合にスポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）照明して得られる画像をそれぞれ示す。また、図９（ｃ）は背景が強い光沢のある部材である場合に、拡散光源３２（Ｃｈ−ｏｕｔ１〜４）と同等の面発光型照明で照明して得られる画像を示す。
【００６３】
図９（ａ）〜（ｃ）の白色の領域は再帰反射マーク６を設置した領域、ハッチングを施した領域は照明自体がワークに写り込んだり部分的に正反射することによって照明の不均一（グレアと呼ぶ）が生じる可能性がある領域である。このグレアが生じてしまうと、再帰反射マークとグレアがほぼ同等の明るさとなるため相互分離が困難となる可能性がある。従って明るさ以外の方法で背景分離する必要がある。
【００６４】
図９（ａ）のスポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）の照明では、発光面積が小さくさらにレンズにより光が不必要に拡散しないようになっているため、グレアが発生するとその強度自体は高い。しかしながら、図９（ｂ）のようにグレア２ｉが発生したとしてもその面積は小さい。スポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）の照明によれば、図９（ｂ）のような撮影画像が得られた場合でも、領域面積などを用いることにより、背景分離は容易である。
【００６５】
これに対して図９（ｃ）のように、ＣＨ−ｏｕｔ１〜４の照明と同等な面発光型の照明を用いた場合は、グレア３１ｉが発生すると、強度自体は弱くても、グレア３１ｉが生じる可能性がある領域は広く、また発生した場合の面積も大きい。このような撮影状況では、再帰反射マーク６との分離は強度の差で行うことになるが材質によっては強度差が小さいか、強度が逆転してしまうため背景分離が難しくなってしまう可能性がある。
【００６６】
以上のような事情により、再帰反射マーク６を介してワーク７が撮影位置にあることを検出するために、本実施形態では図９（ａ）、（ｂ）のようにスポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）の照明（のみ）を用いる。なお、スポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）の照明によると、画像中の位置によって再帰反射光の強度にムラが生じる可能性がある。しかしながら、ワーク７の検出は２値化処理を介して行うため、最も再帰反射強度が小さい所と背景のコントラストが十分取れていれば良く、再帰反射マーク６を検出するためだけであれば多少の照度ムラはそれほど問題にならない。
【００６７】
例えば、撮影位置におけるワークの検出で特に問題となるグレアとしては、図１０のような、金属板を切削加工した際に生じる引き目のような断面形状があるワーク１０１に、指向性のある照明を照射した場合に発生する帯状のグレア（１０２、１０３）がある。切削加工ではバイトなどの工具の形状に応じて、引き目がつくことがあり、その形状は、図１０のような特定の曲率（Ｒ）を有する、かまぼこ状の凸形状であることが多い。このようなワーク１０１に対して、例えば単一光源のスポット照明を照射すると、正反射する条件を満たす特異スポット（１０２）が引き目と直交する線上に分布して光の帯（１０２、１０３）があるようにカメラに撮像されることがある。このようなグレア（１０２、１０３）が発生する条件では、その明るさは再帰反射材の像と同等で帯が生じる範囲が広く、ワークの姿勢や位置に伴って方向が変化するので、条件によっては再帰反射マーク６と判別するのが難しい場合がある。
【００６８】
これに対して、本実施形態では、スポット光源３１に複数のＬＥＤなどの狭指向性の光源を使用することによってこの問題を回避することができる。例えば、本実施形態では、好ましくはスポット光源３１を構成する各光源（ＬＥＤ）の個々の発光光量は強度が強い一つのスポット光源を使う場合の数分の１に分散、低減することができる。これにより、図１１、図１２に示すように、図１０と同様のワーク１０１でもグレアの光量を低減できる可能性がある。
【００６９】
図１１（ａ）は図１０のワーク１０１と同等の凸形状を持つワーク１０４を撮影する場合の光の反射を、また、図１１（ｂ）は本実施形態の再帰反射マーク６を撮影する場合の光の反射の様子を示している。正反射によってグレアが発生する条件は照明ごとに異なっているため、例えば図１１（ａ）のように右側のスポット光源３１でグレアの発生する場所では、左側のスポット光源３１はグレアの発生に寄与しない。従って、単一光源の場合よりもスポット光源３１を構成する各光源（ＬＥＤ）の個々の発光光量を小さくしておけば、グレアの強度は１つの強いスポット光源を用いた場合と比べて数分の１となる。
【００７０】
一方、本実施形態のスポット光源３１と再帰反射マーク６の関係では、図１１（ｂ）のように光源がある方向、つまり、スポット光源３１の中心の開口に位置するカメラ１のレンズ２（不図示）の方向に反射する。このため、個々の強度が数分の１でもすべての照明から反射があって撮影される再帰反射光の強度低下はほとんどない。この結果、図１２のような引き目を持つワーク１０１を本実施形態のスポット光源３１で照明した場合には、グレア（１０２、１０３）が生じても、その発生位置がスポット光源３１の異なる光源（ＬＥＤ）の位置に対応した異なる位置に分散される。またそのグレア（１０２、１０３）の強度も再帰反射強度の数分の１に低く抑えることができる。従ってこのような条件でも容易に再帰反射マーク６と背景のコントラストを得ることができ、再帰反射マーク６と背景を容易に分離できる。
【００７１】
一方、本実施形態では、第１の撮影モードによって、ワークを検出すると、第２の撮影モード（本撮影）によって、画像処理のための画像を撮影する。この第２の撮影モード（本撮影）において、画像処理に利用できる画像を撮影するため、スポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）では総光量が不足する可能性があるため、外周側の拡散光源３２（Ｃｈ−ｏｕｔ１〜４）の照明を用いる。外周側の拡散光源３２（Ｃｈ−ｏｕｔ１〜４）の照明によれば、より広い面積からの発光面から照明光を照射し、積分的に照明光量を稼ぐことができる。
【００７２】
従って、本実施形態によれば、第２の撮影モード（本撮影）において、拡散光源３２（Ｃｈ−ｏｕｔ１〜４）の照明を用いて撮影を行うことにより、画像処理に用いるに充分な、細部まで明るく撮影された画像を得ることができる。
【００７３】
ここで、第２の撮影モード（本撮影）においても、スポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）の照明を併用しても構わないが、ワークの表面特性などによっては画像処理のための画像にグレアなどが写り込む可能性がある。例えば、第２の撮影モード（本撮影）において、スポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）の照明を点灯させるとする。その時、スポット光源３１に狭指向性（砲弾型）のＬＥＤを複数用いている場合には、ほぼ散乱面のみから成るワークであれば問題ないが、少しでも光沢があるワークの場合、多数のＬＥＤの写り込みにより強いグレアが生じる可能性がある。そこで、本実施形態では、好ましくは第１の撮影モードではスポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）のみを、また、第２の撮影モードでは拡散光源３２（Ｃｈ−ｏｕｔ１〜４）のみを、それぞれ選択的に用いる。
【００７４】
また、本実施形態によれば、拡散光源３２（Ｃｈ−ｏｕｔ１〜４）に、以下に詳述するような構成を用いることにより、均一かつ明るい画像処理に用いるに充分な、細部まで明るく撮影された画像を得られる。また、拡散光源３２の照明（駆動）チャネル（Ｃｈ−ｏｕｔ１〜４）を選択することにより、検査目的に応じて異なる明視野／暗視野検査などの検査モードに適した撮影を行うことができる。
【００７５】
例えば、明視野検査（明視野撮影）は、積極的に正反射光を使って対象物を検査するものである。明視野検査は、例えばワーク全面を正反射させてベースを白飛びさせ表面状態や傷のネガ像を得たり、光沢面に対するグレアの状態からワークの表面の状態を観察するために行われる。この明視野検査（明視野撮影）においても、スポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）のような狭指向性（砲弾型）のＬＥＤを複数用いると、ワーク形状に起因しない、ＬＥＤの粒によるグレアが生じるため特殊な用途を除くと、汎用的ではない。
【００７６】
従って、第２の撮影モード（本撮影）の照明としては、特に明視野検査（明視野撮影）などの場合は、発光面が均一な大面積の面発光照明または指向性の低い拡散光を放射できる拡散光源３２が望ましい。例えば、冷陰極管蛍光灯やエレクトロルミネッセンスのような大面積で均一な面発光光源が望ましいが、このような発光方式の光源では充分な発光強度を得ることが難しい。
【００７７】
そこで、拡散光源３２として、数ｍｍ角の面発光型のＬＥＤを複数敷き詰めて面発光させる構成が考えられるが、このような構成では、光沢のあるワークに対しては、チップの粒が写って照明が不均一になってしまう可能性がある。そこで本実施形態では、拡散光源３２にＬＥＤ光源を用いるとともに、光の拡散性を有する拡散板によって光の均一化を図る。
【００７８】
図１３（ａ）、（ｂ）は、本実施形態の拡散光源３２の構成例の１つを示している。図１３（ａ）はスポット光源３１、拡散光源３２から成る照明装置を正面（ワーク側）から示している。また、図１３（ｂ）は照明の中心線付近を図１３（ａ）のＡ−Ａ’に沿った断面矢視を示している。図１３（ａ）、（ｂ）において、拡散光源３２を構成する複数、配列されたＬＥＤ１８は面発光タイプで基板実装型（チップ型）のＬＥＤで広い配光角を有する。また、スポット光源３１は、前述と同様に円周状に配置された複数（この例では８個）の砲弾型のＬＥＤ１９によって構成されている。
【００７９】
図１３（ａ）、（ｂ）の構成では、ＬＥＤ１８、１９は中央にカメラ１のレンズ２（の撮影光の通過領域）を通す円形の開口が開いた単一の基板２０に実装されている。ＬＥＤ１８は必要に応じて、図１３（ａ）の点線で囲まれた領域に示すように基板２０上の実装領域を埋めつくすように配置されている。このＬＥＤ１８の前方（ワーク側）には乳白色、半透明の例えばアクリル樹脂などから成るリング状の拡散板１７が配置されている。拡散板１７はＬＥＤ１８の粒々を均一化し、拡散光源３２が一様の面発光による照明光を照射するよう設置される。
【００８０】
なお、図１３（ａ）の楕円の点線で囲まれた範囲は透視状態でＬＥＤ１８を示したもので、実際には拡散板１７は乳白色の半透明であり、このように見えるわけではない。拡散板１７は、図１３（ｂ）の断面図に示すように砲弾型のＬＥＤ１９から成るスポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）の前方領域には配置しない。これはスポット光源３１は上述の第１の撮影モードにおいてワーク検出のためのスポット光を照射する必要があるためである。これに対して、拡散板１７は、第２の撮影モードで用いる、拡散光源３２のＬＥＤを配置した周辺部の領域の全体をほぼ全て覆い隠すよう配置する。以上のようにスポット光源３１、拡散光源３２を構成することにより、簡単安価な構成により、本実施形態に好適な照明装置（３）を実現できる。
【００８１】
図１４はスポット光源３１、拡散光源３２から成る照明装置（３）の異なる構成を示している。図１４において、拡散光源３２は、ドーム（傘）状の拡散板２１と、上記同様に基板２０上に配置されたＬＥＤ１８によって構成されている。ＬＥＤ１９から成るスポット光源３１の構成は、上記と同様である。拡散板２１の内面は、好ましくは白色のマット面のような乱反射の生じやすい表面状態に加工する。
【００８２】
図１４のような構成では、スポット光源３１を構成する砲弾型のＬＥＤ１９は狭配光角であり、拡散板には配光されず直接、再帰反射マーク６を照射する。一方拡散光源３２を構成するチップ型のＬＥＤ１８は広配向角であり、ドーム状の拡散板２１の内面で反射してワークを一様に照明するようになっている。このようなドーム状の拡散板２１はＬＥＤ１８の光を効率よく照明に使用できまた拡散性も良好であるため、第２の撮影モードにおいてカメラ１、レンズ２の画角が比較的狭い場合は理想的な照明光を照射できる。ただし、カメラ１、レンズ２の画角が広い場合は、拡散板２１のドーム形状を大きくせざるを得ない可能性がある。
【００８３】
そこで、図１３の拡散板１７と、拡散板２１は、着脱自在とし、検査に必要なカメラ１、レンズ２の画角に応じて照明と使い分けできるよう構成してもよい。
【００８４】
本実施形態では、上記のように、拡散光源３２は、それぞれ拡散光源３２の照明（駆動）チャネルを独立して制御できる発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ１〜４）を備えている。この拡散光源３２の発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ１〜４）のいずれを点灯／消灯させるかは、画像処理あるいは検査の形態に応じて制御することができる。
【００８５】
例えば、拡散光源３２の発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ１〜４）には、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、ワーク７の位置によってグレアが生じる照明チャンネルとグレアのコントラストを低下させる照明チャンネルが存在する。図１５（ａ）、（ｂ）では、カメラ１のレンズ２の撮影光軸を挟んで対向する位置にある発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ１）と発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ３）が示されている。図１５（ａ）は発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ３）を点灯させた時の正反射光および散乱光の様子を、また、図１５（ｂ）は発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ１）を点灯させた時の正反射光および散乱光の様子を示している。また、図１５（ａ）、（ｂ）のいずれにおいても、搬送装置４で保持されたワーク７は、レンズ２の撮影光軸（一点鎖線）よりも図中右側の発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ３）に近い側の搬送位置にある。
【００８６】
上記の位置関係では、図１５（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示されるように、発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ３）の照明光は正反射光（実線）としてカメラ１に帰っているが、発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ１）の照明光は散乱光（破線）がカメラ１に帰っている。
【００８７】
ここで、明視野検査（明視野撮影）が目的の場合、明視野検査（明視野撮影）に寄与するのは、撮影光軸を基準としてワーク７に近い（撮影光軸に平行な直線上で対向するような位置にある）発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ３）の方である。そして、発光領域（Ｃｈ１−ｏｕｔ）の照明は明視野検査（明視野撮影）に寄与しないばかりか散乱光をカメラに帰還させ、撮影画像のコントラストを低下させる可能性がある。
【００８８】
そこで、本実施形態の第２の撮影モードで明視野検査（明視野撮影）を行う場合には、拡散光源３２は、カメラ１の撮影光学系（レンズ２）の光軸を基準としてワーク７に近い側の発光領域（図１５の例ではＣｈ−ｏｕｔ３）のみを点灯させる。これにより、撮影画像のコントラストの低下を防ぐことができる。本実施形態では、第２の撮影モードに先立つ第１の撮影モードで検出した再帰反射マーク６の撮影画像中の位置、姿勢を介してワーク７の位置、姿勢を取得可能である。従って、第１の撮影モードで検出した撮影画像中の再帰反射マーク６の位置、姿勢に基づき、拡散光源３２の発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ１〜４）のいずれのブロックを点灯／消灯させるかを容易に決定することができる。
【００８９】
なお、明視野検査（明視野撮影）において、点灯させるカメラ１の撮影光学系（レンズ２）の光軸を基準としてワーク７に近い側の拡散光源３２の発光領域は、例えば図１（ｃ）に示すようなブロック分割がなされている場合、１つの照明に限定されない。図１（ｃ）の場合、必要な光量と許容できる散乱光量に応じて発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ３）のみ点灯させる、あるいはＣｈ−ｏｕｔ３に加えてＣｈ−ｏｕｔ２、Ｃｈ−ｏｕｔ４を１つ以上点灯させる、といった照明（駆動）チャネルの選択を行ってよい。また、図１（ｃ）では拡散光源３２が４つの発光領域に分割されている例を示しているが、２つ以上の発光領域に分割されていれば上記と同等の照明制御が可能であるのはいうまでもない。
【００９０】
また、本実施形態の第２の撮影モードにおいて、暗視野検査（暗視野撮影）を行うことも考えられる。暗視野検査（暗視野撮影）は、散乱面の検査などに広く用いられる方法であり、この場合は、対象物からの正反射を極力除去し、主に散乱光のみで撮影を行う。また、文字やバーコードなどを認識する場合にも、グレアが有害となる可能性があり、暗視野検査（暗視野撮影）が利用されることがある。暗視野検査（暗視野撮影）では、明視野撮影とは逆に正反射成分がカメラに帰還すると照明自身の写り込みによるグレアを生じて検査の妨げとなる。そこで暗視野検査（暗視野撮影）では、正反射成分は除く、または低下させるような照明を行うことが望ましい。
【００９１】
従って、本実施形態の第２の撮影モードで、暗視野撮影を行う場合には、明視野撮影の場合とは逆に、発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ３）を点灯（図１５（ａ））させるのではなく、図１５（ｂ）のように発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ１）を点灯させるのが適している。つまり、暗視野撮影では、カメラ１の撮影光学系（レンズ２）の光軸を基準として、ワーク７に近い側の拡散光源３２の発光領域は消灯させ、ワーク７に遠い側の拡散光源３２の発光領域を点灯させる。例えば、図１（ｃ）のような拡散光源３２の発光領域の配置では、考えられる照明の態様は、必要な光量と許容できる正反射光量に応じて、発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ１）のみ点灯させる制御のみではない。例えば、発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ１）に加えてさらに発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ２、Ｃｈ−ｏｕｔ４）を１つ以上点灯させる、といった照明（駆動）チャネルの選択を行うこともできる。以上のような照明制御によって、本実施形態の第２の撮影モードにおいて、グレアの発生を防いで確実に暗視野検査（暗視野撮影）を行うことができる。
【００９２】
また、明視野検査（明視野撮影）および暗視野検査（暗視野撮影）において、拡散光源３２の複数の発光領域は、点灯、消灯の状態を選択するだけではなく、検査（撮影ないし画像処理）の目的に応じて、調光状態、例えば、発光光量を独立して制御してもよい。
【００９３】
以上のように、本実施形態によれば、第１の撮影モードにおいて、スポット光源３１を点灯させ、撮影解像度を低解像度に設定したカメラ１により撮影領域を撮影させる。そして、第１の撮影モードで撮影された画像中の所定位置に再帰反射マーク６が撮影されている場合、撮影装置の撮影解像度をより高解像度に切り換えた第２の撮影モードによって、カメラ１により撮影領域を（本）撮影させる。第１の撮影モードにおいてスポット光源３１を用いて再帰反射マーク６を撮影すると、例えばマーク以外の部分の明度が小さい（暗い）、背景分離が容易な画像が撮影される。このため、対象物のワークを撮影のために停止させることなく、しかも高速かつ確実に対象物のワークが所定の撮影位置に到達したことを検出（ワーク判別）し、第２の撮影モード（本撮影）を行うことができる。
【００９４】
また、第２の撮影モードで用いる拡散光源３２として、検査（撮影ないし画像処理）の目的に応じて独立して点灯、消灯、ないし調光の状態を制御可能な複数の発光領域を設けることができる。これにより、明視野検査（明視野撮影）、暗視野検査（暗視野撮影）などの検査（撮影ないし画像処理）の目的に応じて、適切な照明を行うことができる。
【００９５】
＜実施形態２＞
本実施形態２では、図１６を参照し、図３に示した撮影制御手順のより詳細な構成例につき説明する。特に本実施形態２では、図６（ｂ）や図６（ｄ）のように、第１の撮影モードにおいて再帰反射マーク６を明確に背景から分離可能な照明条件を設定した上で撮影した画像からワーク７の位置を推定する手順の細部につき説明する。なお、図示のスペースの関係で、図１６中では、上記の第１の撮影モードおよび第２の撮影モードは、それぞれ「Ｓｅｔ１」および「Ｓｅｔ２」のように表記されている。また、ハードウェア的な構成は、上述の実施形態１に示したものと同等であるものとし、説明に必要な部材については、実施形態１で示した参照符号により言及する。
【００９６】
図１６のステップＳ２１〜Ｓ２４は、上述の第１の撮影モードの撮影（Ｓｅｔ１）と、ワーク検出のための撮影画像の解析（評価）処理に相当する。図１６のステップＳ２１では、撮像制御回路１３（図２）により制御されるカメラ１の設定や撮影条件を図３のステップＳ１と同様の撮影パラメータに設定する。即ち、解像度は撮影の最適位置を検出するのに必要最低限の低解像度に限定する。例えば、撮像センサ８からの読み出しに関しては、予め再帰反射マーク６の通過する位置を教示しておいてその周辺部分のみを切り出せるようなクロップ領域を設定する。照明装置３は、最内周ブロック、即ちスポット光源３１を用いるよう設定する。また画像の外部出力はこの時点では最適な撮影位置を検出するためのものであって、後段の処理装置にとって必ずしも必要なものではないので、図２の外部出力回路１０はオフ（ＯＦＦ）に制御する。なお、外部の画像入力機器が解像度の高速な切り替えに対応できるような場合には、外部出力回路１０はオン（ＯＮ）状態のままでも構わない。
【００９７】
ステップＳ２２では、ワーク判別回路１１が撮像センサ８から取得した撮影画像を用いて、ワークを検出するための評価値を高速に計算できるよう、計算に使用する画像の領域を限定する。この限定領域は、ワーク７と再帰反射マーク６の関係によって決定することができ、例えばワーク７の撮影が必要な部分を高解像度で撮影した際、所定の画像領域に含まれるように設定される。具体的には限定領域内にマークが入った際にワーク７の必要な部分が所定の画像領域に含まれるようになるように設定される。即ち、この領域指定により指定される領域は、第２の撮影モード（Ｓｅｔ２：本撮影）でワーク７と再帰反射マーク６を捉えたい撮影範囲（画角範囲）に相当する。このステップＳ２２の領域指定を行うことにより、下記の２値化および評価値の計算と評価を低負荷で高速に実行できる。
【００９８】
ステップＳ２３では、ワーク判別回路１１は、撮像センサ８から取得した撮影画像を２値化する。ここでは、例えばステップＳ２２で指定した撮影画像中の画像領域のみを２値化すれば足りる。この２値化のための閾値は予め教示しておいてもよいし、領域内の画素の輝度ヒストグラムから求めてもよい。
【００９９】
ステップＳ２４では、ワーク到着と判定するための評価値を計算する。この評価値は、例えばステップＳ２３で２値化された画素のうち明点の数とする。第１の撮影モード（Ｓｅｔ１）では、図６（ｂ）や図６（ｄ）のように、再帰反射マーク６を明確に背景から分離可能な照明条件が設定されている。また、もちろん、第１の撮影モード（Ｓｅｔ１）撮影倍率や距離などがしかるべく限定的に制御されているものとする。その場合、再帰反射マーク６を構成する明点の画素の数が所定数（以上）であれば、明点の集りとして撮影される再帰反射マーク６が全てステップＳ２２で指定した撮影画像中の画像領域に入っている、と判断することができる。
【０１００】
ステップＳ２５では、ステップＳ２４で評価値として計算した明点の数が所定以上の場合、ワーク７が撮影位置に到着したものと判定し、ステップＳ２６に分岐する。また、明点の数が所定の数以下の場合は、再びステップＳ２１に戻り、第１の撮影モード（Ｓｅｔ１）の撮影と画像評価を繰り返す。
【０１０１】
ステップＳ２６は、上述の第２の撮影モード（Ｓｅｔ２）に相当する。ステップＳ２６では、撮像制御回路１３により制御されるカメラ１の設定や撮影条件を図３のステップＳ２と同様のパラメータ設定とする。即ち、解像度は後段の画像処理に必要な高解像度とし、例えば、撮像センサ８の全撮像範囲を切り出すように設定する。照明装置３は、外周照明、即ち拡散光源３２を用いるものとし、その場合、画像処理の目的に応じて拡散光源３２の複数の発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ１〜４）の中から選択的に必要な領域を発光させるよう制御する。また、撮影画像を外部の画像処理装置４００（図２）に出力できるよう、外部出力回路１０はオン（ＯＮ）状態に制御される。
【０１０２】
ステップＳ２６の第２の撮影モード（Ｓｅｔ２：本撮影）では、予めユーザ指定などによって、明視野撮影や暗視野撮影の撮影条件が指定されているものとする。実施形態１で説明したように、明視野撮影と暗視野撮影でそれぞれ選択すべき拡散光源３２の発光領域のうち好適なものは、撮影光軸を中心としてほぼ正反対の位置にあるものとなる。
【０１０３】
例えば、実施形態１と同様に、図１（ｃ）のように拡散光源３２の発光領域が配置されているとすると、明視野撮影と、暗視野撮影とでは、拡散光源３２の発光領域は、それぞれ図１７（ａ）、（ｂ）に示すような態様で選択することになる。なお、図１７（ａ）、（ｂ）は、異なる再帰反射マーク６の設置態様も同時に示している。
【０１０４】
この場合、再帰反射マーク６が搬送装置（４）のハンド５の所定部位に装着されているものとする。再帰反射マーク６とワーク７の位置関係は、あらかじめ既知であるから、再帰反射マーク６の位置が決まればハンド５で保持されているワーク７の位置も一意に決定される。従って、図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、明視野撮影と、暗視野撮影とでは、ワークの検出位置、即ちカメラ１の撮影光軸Ｏａに対するワークの撮影位置を第１の撮影モードで再帰反射マーク６を介して決定する。また、明視野撮影と、暗視野撮影とでは、その撮影位置において点灯すべき拡散光源３２の発光領域を選択することができる。
【０１０５】
図１７（ａ）の場合は、ハンド５の３本のフィンガの先端に再帰反射マーク６、６、６が装着されている。カメラ１のレンズ２の撮影光軸Ｏａに対して再帰反射マーク６と同じ側にある。従って、この構成で明視野撮影を行う場合は、第１の撮影モードで再帰反射マーク６を検出する領域指定（Ｓ２２）を介して、図１７（ａ）に示す撮影位置にあるワーク７を検出する。そして、第２の撮影モードにおける拡散光源３２の発光領域は、少なくとも図示のマーク検出位置の直上の照明である発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ３）のみを選択する。あるいは、上述同様に発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ３）に加えて、同じ側の発光領域（Ｃｈ−０ｕｔ２、Ｃｈ−ｏｕｔ４）の少なくとも１つ以上を適当な光量で点灯するよう制御する。
【０１０６】
一方、ハンド５のフィンガの先端の領域が再帰反射マーク６の装着に適していない場合などにおいては、例えば図１７（ｂ）のようにハンド５の基部側に再帰反射マーク６を設置する場合も考えられる。この場合は、ワーク７と再帰反射マーク６の距離が図１７（ａ）よりも遠くなる。もし、この構成で暗視野撮影を行うのであれば、第１の撮影モードで再帰反射マーク６を検出する領域指定（Ｓ２２）を介して、図１７（ｂ）に示す撮影位置にあるワーク７を検出する。そして、暗視野撮影のため、ほぼワーク７からの散乱光のみで撮影できるよう、第２の撮影モードにおける拡散光源３２の発光領域は、少なくとも発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ１）のみを選択する。あるいは、上述同様に発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ１）に加えて、同じ側の発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ２、Ｃｈ−ｏｕｔ４）の少なくとも１つ以上を適当な光量で点灯するよう制御する。
【０１０７】
なお、以上までの説明では、搬送装置４（ロボットアーム）による搬送経路がつねに一定である場合を考えた。もし、工程進行の都合などに応じてワーク７がカメラ１の視野内にランダムな（一定でない）搬送経路を経由して進入する場合は、次のような制御を行う。
【０１０８】
（１）第１の撮影モードにおいて、スポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）を点灯させてカメラ１の撮影を行う。そして撮影画像中の再帰反射マーク６の位置からワーク７の位置を求める。
【０１０９】
（２）ワーク７の位置が撮影可能な範囲にあるかを判定し、この判定が肯定された場合には第２の撮影モードに移行する（検出工程）。
【０１１０】
（３）第２の撮影モードでは、検出したワーク７の位置に応じて拡散光源３２の発光領域を選択する。例えば、明視野撮影の場合は撮影光軸Ｏａに対してワーク７に近い側の照明を選択、暗視野撮影の場合は撮影光軸Ｏａに対してワーク７に遠い側の照明を選択する。
【０１１１】
本実施形態によれば、第１の撮影モードにおいて、撮影した撮影画像に対して再帰反射マーク６ないしワーク７を検出する領域指定を行うことにより、低負荷かつ高速に第２の撮影モードで撮影を行うべき撮影位置に到達したワークを検出することができる。また、再帰反射マーク６を検出する領域指定を介して、明視野／暗視野撮影など撮影（画像処理）の目的に応じて第２の撮影モードで撮影を行うべき撮影位置へのワーク到来を容易に検出することができる。また、第２の撮影モードで発光させるべき拡散光源３２の発光領域を容易に選択することができる。
【０１１２】
＜実施形態３＞
以上では、第２の撮影モードにおいて、拡散光源３２の発光領域は主に点灯または消灯で制御される構成を説明した。しかしながら、第２の撮影モードにおいては、拡散光源３２の発光領域を発光させる時の輝度（発光光量）の制御（調光）を行うことできる。例えば、第１の撮影モードにおいて撮影した画像中の再帰反射マーク６の周囲の輝度に関する輝度情報に基づき、第２の撮影モードにおける拡散光源３２の発光領域の点灯、消灯、ないし調光の状態を制御する。なお、以下の説明でもハードウェア構成については前述の各実施形態と同等であるものとし、同一の部材は前述同様の参照符号により言及する。
【０１１３】
図１８（ａ）は外周側の拡散光源３２の発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ１〜４）を全て点灯させて撮影した画像、図１８（ｂ）は同じ撮影位置で内周側のスポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）の照明で撮影した画像を示している。実施形態１、２では内周側のスポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）を点灯して撮影した場合は、再帰反射マーク６のみが暗い背景の前に撮影されるよう輝度が調整される。これに対して、本実施形態では、図１８（ｂ）に示すようにワーク７がわずかに明るく（７１ｉｉｉ）撮影される程度にスポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）の照明の輝度が調整されているものとする。
【０１１４】
また、例えば、再帰反射マーク６、または撮影位置にあるワーク７をスポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）で照明した時と、拡散光源３２（Ｃｈ−ｏｕｔ１〜４）で照明した時の、撮影輝度情報の関係をメモリに記録しておくことが考えられる。その場合、例えば、上記撮影輝度情報の関係は、図２のカメラ１内のＥＥＰＲＯＭ１２（３３２）にテーブルデータなどとして記録しておく。そして、ＥＥＰＲＯＭ１２（３３２）の輝度情報を参照することによって、第２の撮影モードにおける拡散光源３２の発光領域の点灯、消灯、ないし調光の状態を制御することができる。例えば、第１の撮影モードで撮影されたワーク７をスポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）で照明した時の再帰反射マーク６の周囲の輝度に関する輝度情報に基づき、発光領域の点灯、消灯、ないし調光の状態を制御することができる。この制御の態様は目的によって異なり、例えば、グレアを抑制したいときには輝度分布から明るい部分を抑えるように光っている側の照明のチャネルをオフするか、または照明輝度を下げる制御をする。
【０１１５】
上記ＥＥＰＲＯＭ１２（３３２）に記憶させた撮影輝度情報の関係は、例えば、ワーク７の工作精度のバラつきや、搬送装置４の軌道（搬送経路）の揺らぎが大きく画像の明るさが安定しない場合などに利用できる。例えば、第１の撮影モードでのスポット光源３１（Ｃｈ−ｉｎ１）による過去の撮影画像に基づき、平均輝度を計算し、第２の撮影モード（本撮影）での拡散光源３２の発光領域（Ｃｈ−ｏｕｔ１〜４）の輝度を調整し、照明光量の安定化を図ることができる。以上のような照明制御によって、ワーク７の表面状態のバラつきや経時変化、搬送装置４の起動の揺らぎなどがあった場合でも、安定して所望の画像処理に使用する画像を取得することが可能となる。
【符号の説明】
【０１１６】
１…カメラ、２…レンズ、３…照明装置、４…搬送装置、５…ハンド、６…再帰反射マーク、７…ワーク、８…撮像センサ、９…画素整列回路、１０…外部出力回路、１１…ワーク判別回路、１２、３３２…ＥＥＰＲＯＭ、１３…撮像制御回路、１７…拡散板、３１…スポット光源、３２…拡散光源、４００…画像処理装置、５００…ロボット装置。
【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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