(57)【要約】      （修正有）【課題】単純な装置構成を有し、検査時間の増加を抑えつつ、画像処理を用いた外観検査において検査対象物が予期せぬ状態にある場合に柔軟に対応できる検査装置を提供する。【解決手段】ロボットアーム１０１の先端に取り付けられた画像検出器１０２及び挿入用ミラー１０４を備える検査装置１００であって、予めティーチングされた検出ポイント（ＴＤＰ０）における検査対象物１０８へ挿入用ミラー１０４が挿入される前に、画像検出器１０２により検査対象物１０８の上面の画像データが取得され、それを基に画像検出器１０２及び挿入用ミラー１０４の位置及び姿勢が補正されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットアームの先端に取り付けられた画像検出器及び挿入用ミラーを備える検査装置であって、
予めティーチングされた検出ポイント（ＴＤＰ０）において、既知の直径（Ｗ）及び高さ（Ｌ）を有する円柱状の検査対象物へ前記挿入用ミラーが挿入される前に、前記検査対象物の底面から既知の高さ（Ｈ＋Ｌ）にある前記画像検出器により前記検査対象物の上面の画像データが取得され、前記上面の画像データを基に前記画像検出器及び挿入用ミラーの位置及び姿勢が補正されることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記上面の画像データから、前記検査対象物の倒れ角度（φ）及び傾斜角度（θ）が求められ、
前記求められた倒れ角度（φ）及び傾斜角度（θ）、並びに前記既知の高さ（Ｈ＋Ｌ）を基に、前記画像検出器及び挿入用ミラーの位置及び姿勢が補正される、ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記画像検出器により、さらに、前記検査対象物の底面の画像が取得され、
前記上面の画像データから、前記検査対象物の倒れ角度（φ）及び傾斜角度（θ）が求められ、
前記底面の画像データから、前記検査対象物の底面の中心の位置（ＴＤＰ１）が求められ、
前記求められた倒れ角度（φ）及び傾斜角度（θ）、前記既知の高さ（Ｈ＋Ｌ）、並びに前記底面の中心の位置（ＴＤＰ１）を基に、前記画像検出器及び挿入用ミラーの位置及び姿勢が補正される、ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項４】
画像検出器及び挿入用ミラーを予めティーチングされた検出ポイント（ＴＤＰ０）へ移動させるステップと、
前記予めティーチングされた検出ポイント（ＴＤＰ０）において、既知の直径（Ｗ）及び高さ（Ｌ）を有する円柱状の検査対象物の上面の画像データを、前記検査対象物の底面から既知の高さ（Ｈ＋Ｌ）にある前記画像検出器により取得するステップと、
前記上面の画像データを基に、前記画像検出器及び挿入用ミラーの位置及び姿勢を補正するステップとを備える検査位置姿勢補正方法。
【請求項５】
前記画像検出器及び挿入用ミラーの位置及び姿勢を補正するステップは、
前記上面の画像データを基に、前記検査対象物の倒れ角度（φ）及び傾斜角度（θ）を求めるステップと、
前記求められた倒れ角度（φ）及び傾斜角度（θ）、並びに前記既知の高さ（Ｈ＋Ｌ）を基に、前記画像検出器及び挿入用ミラーの位置及び姿勢を補正するステップとを含む、請求項４に記載の検査位置姿勢補正方法。
【請求項６】
前記上面の画像データを取得するステップの前又は後に、前記検査対象物の底面の画像データを取得するステップをさらに備え、
前記画像検出器及び挿入用ミラーの位置及び姿勢を補正するステップは、
前記底面の画像データを基に、前記検査対象物の底面の中心の位置（ＴＤＰ１）を求めるステップと、
前記求められた中心の位置（ＴＤＰ１）へ前記画像検出器及び挿入用ミラーを移動させるステップと、
前記上面の画像データを基に、前記検査対象物の倒れ角度（φ）及び傾斜角度（θ）を求めるステップと、
前記求められた倒れ角度（φ）及び傾斜角度（θ）、並びに前記既知の高さ（Ｈ＋Ｌ）を基に前記画像検出器及び挿入用ミラーの位置及び姿勢を補正するステップとを含む、請求項４に記載の検査位置姿勢補正方法。
【請求項７】
前記底面の画像データを基に、前記検査対象物の底面の中心の位置（ＴＤＰ１）を求めるステップは、
前記底面の画像データ上の点から前記検査対象物の既知の直径（Ｗ）の半分の距離にある点を求めるステップを含む、請求項６に記載の検査位置姿勢補正方法。
【請求項８】
前記上面の画像データを基に、前記検査対象物の倒れ角度（φ）及び傾斜角度（θ）を求めるステップは、
前記上面の画像データの中心（Ｇ）の座標を求め、前記予めティーチングされた検出ポイント（ＴＤＰ０）と前記中心（Ｇ）との間の距離（ΔＧ）が０であるかを判断するステップと、
前記距離（ΔＧ）が０でないと判断された場合に、
前記予めティーチングされた検出ポイント（ＴＤＰ０）の座標と前記中心（Ｇ）の座標から前記倒れ角度φを求めるステップと、
前記上面の画像データの短軸の長さ（Ｒ）を求めるステップと、
前記検査対象物の直径（Ｗ）と前記求められた短軸の長さ（Ｒ）を基に前記傾き角度（θ）を求めるステップとを含む、請求項５乃至７のいずれか１項に記載の検査位置姿勢補正方法。
【請求項９】
前記位置及び姿勢が補正された挿入用ミラーを、前記検査対象物へ挿入するステップと、
前記挿入用ミラーを前記検査対象物に沿って走査することにより、前記画像検出器により前記検査対象物の側面の画像データを取得するステップとをさらに備える請求項４乃至８のいずれか１項に記載の検査位置姿勢補正方法。
【請求項１０】
請求項４乃至９のいずれか１項に記載の検査位置姿勢補正方法を検査装置に実行させるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビジュアルフィードバックによる検査位置姿勢補正システム及び検査位置姿勢補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従業員が目視検査により製品の表面に現れる欠陥を発見する代わりに、画像処理装置を備えた検査システムがその欠陥を自動的に判断する技術が存在する。
【０００３】
特許文献１は、ロボットに取り付けられた距離画像を検出する装置を用いて、対象物の距離画像を検知し、その距離画像上の対象物の輪郭を検出することによって三次元的に配置された対象物を発見し、その位置・姿勢・形状を認識してロボットアームを補正制御することによって三次元的に任意の位置・姿勢を持つ対象物に対して位置決め精度良く組み立て、検査等の作業を行う技術を開示する。
【０００４】
特許文献２は、円筒形状の検査対象物の外観検査を行う技術であって、検査対象物の外観の画像を基に検査対象物の取得した画像を補正する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１５７８０号公報
【特許文献２】特開２００４−１６３４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された技術では、対象物全体を検知できる画像検出器が必要であるため装置が大きくなり、複数段階のロボット制御を行うためシステムが複雑となり、レーザ照射によって距離画像を作成するため検査装置が複雑になる問題がある。特許文献２に開示された技術では、画像処理手段で取得した画像の補正処理を行い検査対象物を検査する。しかし、特許文献２に開示された技術は、検査対象物が傾いていたり、所定の位置及び角度からずれている場合に柔軟に対応することができない。その結果、そのような検査対象物に反射鏡を挿入すると、反射鏡が検査対象物に衝突し、検査装置及び検査対象物を破壊してしまう問題がある。また、一般的に、製品の外観検査を正確に行いつつも、検査時間の短縮や検査装置の単純化、ひいては検査にかかるコストの低減が望まれている。
【０００７】
このような問題点に鑑み、単純な装置構成を有しつつも、画像処理を用いた外観検査において検査対象物が予期せぬ状態にある場合に柔軟に対応できる検査位置姿勢補正システム及び検査装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、ロボットアームの先端に取り付けられた画像検出器及び挿入用ミラーを備える検査装置であって、予めティーチングされた検出ポイントにおいて、検査対象物へ挿入用ミラーが挿入される前に、画像検出器により検査対象物の上面の画像データが取得され、取得された画像データを基に画像検出器及び挿入用ミラーの位置及び姿勢が補正されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の態様は、検査位置姿勢補正方法であって、画像検出器及び挿入用ミラーを予めティーチングされた検出ポイントへ移動させるステップと、予めティーチングされた検出ポイントにおいて、検査対象物の上面の画像データを、画像検出器により取得するステップと、取得された画像データを基に、画像検出器及び挿入用ミラーの位置及び姿勢を補正するステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、画像検出器等の位置及び姿勢を補正するために、検査対象物の上面の画像データを画像検出器により取得し、ソフトウェア上で該画像データを処理し、それを基に画像検出器等の位置及び姿勢を補正するため、検査対象物の外観検査において、検査時間の増加を抑えつつ、傾斜している検査対象物に対する適切な検査を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る検査位置姿勢補正システムを示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る挿入用ミラーの平面図及び破線Ａ-Ｂの切断面の断面図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態において、挿入用ミラーがベース面に対して垂直に立つ検査対象物に挿入され、画像検出器によりその側面の画像データが取得されている状況を側面から見た模式図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態において、走査中の時々刻々に画像検出器により収集された画像データが画像処理装置により処理された画像データ結果の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態において、検査対象物が複数集まった検査対象物の集合の一例を示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態において、画像検出器により取得された、正常検査対象物の上面の画像データと、傾斜検査対象物の上面の画像データを示す模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態において、画像検出器等が、既知の検査条件に従って、ＸＹ面上のＴＤＰ０へ移動し、検査されるべき検査対象物の頭上に配置された状態を示す模式図である。
【図７】本発明の第１実施形態において、ＸＹ面における傾斜検査対象物の上面の画像データを示す模式図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る検査位置姿勢補正方法により画像検出器等の位置及び姿勢が補正された後に、挿入用ミラーが傾斜検査対象物に挿入され、画像検出器によりその側面の画像データが取得されている状況を側面から見た模式図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る検査位置姿勢補正方法のフローチャートである。
【図１０】本発明の２実施形態において、画像検出器等が、既知の検査条件に従って、ＸＹ面上のＴＤＰ０へ移動し、検査されるべき検査対象物の頭上に配置された状態を示す模式図である。
【図１１】本発明の第２実施形態において、ＸＹ面における移動傾斜検査対象物の上面の画像データと、ＸＹ面における移動傾斜検査対象物の底面の画像データとを示す模式図である。
【図１２】本発明の第２実施形態において、取得した移動傾斜検査対象物の上面の画像データ及びその底面の画像データをＸＹ面上で組み合わせた模式図である。
【図１３Ａ】本発明の第２実施形態に係る検査位置姿勢補正方法のフローチャートである。
【図１３Ｂ】本発明の第２実施形態に係る検査位置姿勢補正方法のフローチャートである。
【図１４】本発明の３実施形態において、画像検出器等が、既知の検査条件に従って、ＸＹ面上のＴＤＰ０へ移動し、検査されるべき検査対象物の頭上に配置された状態を示す模式図である。
【図１５】本発明の第３実施形態において、移動傾斜剥がれ検査対象物の仮底面画像データ及びその上面の画像データをＸＹ面上で組み合わせた模式図である。
【図１６Ａ】本発明の第３実施形態に係る検査位置姿勢補正方法のフローチャートである。
【図１６Ｂ】本発明の第３実施形態に係る検査位置姿勢補正方法のフローチャートである。
【図１６Ｃ】本発明の第３実施形態に係る検査位置姿勢補正方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための例示的な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態で説明する寸法、材料、形状、構成要素の相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構造又は様々な条件に応じて変更できる。また、特別な記載がない限り、本発明の範囲は、以下に説明される実施形態で具体的に記載された形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。
【００１３】
[第１実施形態]
（検査位置姿勢補正システム）
図１は、本発明の第１実施形態に係る検査位置姿勢補正システム１を示す模式図である。本実施形態に係る検査位置姿勢補正システム１は、検査装置１００と、検査装置１００に電気的に接続されたロボット制御装置１０６と、検査装置１００及びロボット制御装置１０６に電気的に接続された画像処理装置１０７とを含む。検査位置姿勢補正システム１により検査される検査対象物の集合１０９は、所定の高さと所定の底面積を有する円柱形状をとる検査対象物１０８が複数集まったものである。検査対象物１０８の外観検査のために、検査装置１００、ロボット制御装置１０６及び画像処理装置１０７は、相互に協同して動作する。
【００１４】
検査装置１００は、その先端を所定の位置及び所定の角度に３次元的に移動可能なロボットアーム１０１と、ロボットアーム１０１の先端に取り付けられ検査対象物１０８の外観の画像を取得する画像検出器１０２と、検査対象物１０８を照らす照明１０３と、照明１０３からの光を検査対象物１０８の側面に伝え該側面からの反射光を画像検出器１０２に伝える挿入用ミラー１０４と、挿入用ミラー１０３を移動させるアクチュエータ１０５とを備える。
【００１５】
画像検出器１０２は、デジタル画像を取得するＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等どのようなものであってもよい。照明１０３は、ＬＥＤ、蛍光灯、電球等どのようなものであってもよい。ロボット制御装置１０６及び画像処理装置１０７は、ＣＰＵ、プログラムや既知の検査条件等を記憶するメモリ、入出力インターフェース、検査装置１００の状態を検知するセンサ等を含むコンピュータを備える。
【００１６】
なお、ロボット制御装置１０６及び画像処理装置１０７は、検査装置１００の中に組込まれていてもよい。また、画像検出器１０２、照明１０３及びアクチュエータ１０５は、統合して一つの構成要素としてロボットアーム１０１の先端に取り付けてもよい。
【００１７】
図２は、本実施形態に係る挿入用ミラー１０４の平面図２０１及び破線Ａ-Ｂの切断面の断面図２０２である。挿入用ミラー１０４は、その底面中央に検査対象物１０８が通過できる大きさの円形状の通過孔１０４ａと、通過孔１０４ａから上面にかけてすり鉢形状を有する４５度の斜面上に形成された鏡面１０４ｂと、アクチュエータ１０５から延びる駆動用ラインと接続する接続ポイント１０４ｃとを含む。
【００１８】
図３Ａは、本実施形態に係る挿入用ミラー１０４がベース面１１０に対して垂直に立つ検査対象物１０８に挿入され、画像検出器１０２によりその側面の画像データが取得されている状況を側面から見た模式図である。検査対象物１０８の側面の外観が検査されるとき、既知の検査条件等に応じたロボット制御装置１０６からの制御信号に基づき、ロボットアーム１０１が駆動し、その先端に取り付けられた画像検出器１０２等が検査されるべき検査対象物１０８の頭上に配置される。ここで、用語「既知」は、ユーザによって予め設定しておくことができるという意味を含む。
【００１９】
ロボット制御装置１０６からの制御信号に基づき、アクチュエータ１０５が駆動し、挿入用ミラー１０４が検査対象物１０８へ挿入される。その後、挿入用ミラー１０４が検査対象物１０８の上部から底部へ向けて（Ａ方向へ）走査される。それに伴い、画像検出器１０２及び照明１０３の焦点の位置Ｆが挿入用ミラー１０３の位置に合わせて変化する。
【００２０】
挿入用ミラー１０４はすり鉢状に４５度の斜面上に形成された鏡面１０４ｂを有するため、照明１０３から検査対象物１０８の側面へ伝搬する光は、光路３０１で示されるように、検査対象物１０８の側面から反射して画像検出器１０２へ伝搬する。挿入用ミラー１０４が検査対象物１０８に沿って走査される間、画像検出器１０２は、走査中の時々刻々の検査対象物１０８の側面の画像データを収集する。収集された画像データは、画像検出器１０２から画像処理装置１０７へ送られ、処理される。その後、画像処理装置１０７は、検査対象物１０８の側面に傷や欠陥等があるかどうかを自動的に判断する。
【００２１】
図３Ｂは、走査中の時々刻々に画像検出器１０２により収集された画像データが画像処理装置１０７により処理された画像データ結果３０２の一例を示す模式図である。縦軸Ｘは検査対象物１０８の周囲長に対応し、横軸ｔは走査中の時刻に対応する。
【００２２】
期間ｔ１に収集された画像データに特異な画像データ３０３が表れているが、所定の閾値以上の長さ・面積・形状を有するものでないとする。この場合、画像処理装置１０７は、それを許容可能な欠陥と判断してもよい。また、期間ｔ２に収集された画像データに特異な画像データ３０４が表れ、所定の閾値以上の長さ・面積・形状を有するものであるとする。画像処理装置１０７は、それを許容不可能な欠陥と判断してもよい。このように、画像処理装置１０７は、検査対象物１０８の側面に傷や欠陥等があるかどうかを自動的に判断してもよい。本発明は、このような例に何ら限定されるものではない。
【００２３】
図４は、検査対象物１０８が複数集まった検査対象物の集合１０９の一例を示す模式図である。検査対象物の集合１０９は、ベース面１１０上に複数の正常検査対象物１０８ａを含み、そして、いくつかの傾斜検査対象物１０８ｂを含むことがある。正常検査対象物１０８ａは、本来製造されるべき検査対象物のことである。傾斜検査対象物１０８ｂは、製造過程の予期せぬ事態により製造される場合や、正常な製造過程においても製品規格内でのバラツキは許容されるためある程度製造される場合があるものである。
【００２４】
ここで、以下、図４に記載されているように、ベース面１１０を基準としたＸＹＺの座標空間を想定する。ＸＹ面はベース面と平行であり、Ｚ軸はベース面に垂直であり、原点の位置は任意である。また、該座標空間は、ベース面に固定した絶対座標空間としてもよいし、各検査対象物１０８ごとに異なる相対座標空間を合わせて用いてもよい。
【００２５】
検査対象物の集合１０９に含まれる全ての検査対象物１０８は、既知の円柱形状及び寸法を有し、ＸＹ面における既知の位置に配置される。例えば、検査対象物の集合１０９が４つの検査対象物１０８−１〜１０８−４からなる場合、検査対象物１０８−１はＸＹ面上で既知の位置（Ｘ１，Ｙ１）に配置され、検査対象物１０８−２はＸＹ面上で既知の位置（Ｘ２，Ｙ２）に配置され、検査対象物１０８−３はＸＹ面上で既知の位置（Ｘ３，Ｙ３）に配置され、検査対象物１０８−４はＸＹ面上で既知の位置（Ｘ４，Ｙ４）に配置されていることを、本実施形態に係る検査位置姿勢補正システム１は既に知っている。
【００２６】
各正常検査対象物１０８ａは、既知の円柱形状及び寸法を有し、ＸＹ面における既知の位置に配置され、ベース面１１０に垂直に配置されている。一方、各傾斜検査対象物１０８ｂは、正常検査対象物１０８ａと同様に、既知の円柱形状及び寸法を有し、ＸＹ面における既知の位置に配置されるが、Ｚ軸に対して未知の傾斜角度θだけ傾斜して配置されている。ここで、用語「未知」は、ユーザによって予め設定しておくことができないという意味を含む。
【００２７】
検査対象物の集合１０９が複数の正常検査対象物１０８ａのみからなる場合、検査装置１００は、ロボット制御装置１０６等に記憶された既知の検査条件に従って、全ての正常検査対象物１０８ａの側面をトラブル無く検査することができる。即ち、検査装置１００が正常検査対象物１０８ａの形状、寸法、位置等全てを既に知っているため（これを「既知の検査条件」と称する。）、検査装置１００は、既知の検査条件に従って、正常検査対象物１０８ａを検査することができる。
【００２８】
しかし、実際には、検査対象物の集合１０９は、傾斜検査対象物１０８bを含むことがある。そのため、挿入用ミラー１０４を既知の検査条件に従ってベース面１１０に対して垂直に降下させる際、傾斜検査対象物１０８bが挿入用ミラー１０４の通過孔１０４ａを通過できず、挿入用ミラー１０４と衝突するというトラブルが発生する可能性がある。この場合、傾斜検査対象物１０８bや挿入用ミラー１０４だけでなく、その他周囲にあるものまでも破損してしまう可能性がある。
【００２９】
そのため、本実施形態に係る検査位置姿勢補正システム１は、挿入用ミラー１０４を検査対象物１０８へ挿入する前に、ロボットアーム１０１の先端、即ち、画像検出器１０２、照明１０３，挿入用ミラー１０４及びアクチュエータ１０５（以下、単に「画像検出器１０２等」と称する。）の位置及び姿勢（即ち、角度）を補正する。それにより、前述のようなトラブルを回避することができる。
【００３０】
該補正は、基本的に、検査対象物１０８の上面の画像データを基に、画像検出器１０２等の位置及び姿勢を補正するものである。以下に、該補正に係る検査位置姿勢補正方法について詳細に説明する。
【００３１】
（検査位置姿勢補正方法）
本実施形態に係る検査位置姿勢補正方法は、検査位置姿勢補正システムにおいて、既知の検査条件を使用して、傾斜検査対象物１０８bの上面の画像データを基に、傾斜検査対象物１０８ｂのＺ軸に対する未知の傾斜角度θと、Ｘ軸に対する未知の倒れ角度φを求めることで、該補正を実現する。該検査位置姿勢補正方法を実行するプログラムをロボット制御装置１０６や画像処理装置１０７に記憶させ、それらに含まれるコンピュータにより実行できるようにしてもよい。以下の実施形態においても同様である。
【００３２】
図５は、画像検出器１０２により取得された、正常検査対象物１０８ａの上面の（輪郭の）画像データ５０１（太線部）と、傾斜検査対象物１０８ｂの上面の（輪郭の）画像データ５０２（太線部）を示す模式図である。なお、図５中の破線は参考のために付しているのであって、取得される画像データでは無い。
【００３３】
検査対象物１０８の側面を検査する場合、まず、ロボットアーム１０１の先端に取り付けられた画像検出器１０２等が、既知の検査条件に従って、ＸＹ面上の既知のティーチングされた検査ポイント（以下、単に「ＴＤＰ０」と称する。）の座標（Ｘ，Ｙ）＝（ｘ０，ｙ０）へ移動し、検査されるべき検査対象物１０８の頭上に配置される。ＴＤＰ０は、ＸＹ面上で検査対象物１０８の中心軸と画像検出器１０２の中心軸とを一致させるための既知のＸＹ座標を有するポイントである。
【００３４】
その後、検査されるべき検査対象物１０８の上面に画像検出器１０２及び照明１０３の焦点を合せ、該上面の画像データを取得する。検査されるべき検査対象物１０８が正常検査対象物１０８ａの場合、画像データ５０１に示されるように、ＸＹ面上における、ＴＤＰ０の座標と該上面の円の中心Ｇの座標は一致する。
【００３５】
しかし、検査されるべき検査対象物１０８が傾斜検査対象物１０８ｂの場合、画像データ５０２に示されるように、ＸＹ面上において、ＴＤＰ０の座標と該上面の円の中心Ｇの座標は一致しない。また、画像検出器１０２から見た場合、該上面が楕円形である画像データ５０２が取得される。
【００３６】
なお、画像検出器１０２及び照明１０３の焦点が傾斜検査対象物１０８bの上面に合せられているため、傾斜検査対象物１０８ｂの上面以外の部分の画像データは取得されない。それが取得されたとしても、該上面の画像データの強度が比較的強いため、周知の二値化処理法等を利用することにより、該上面の画像データのみを抽出することは可能である。
【００３７】
図６は、ロボットアーム１０１の先端に取り付けられた画像検出器１０２等が、既知の検査条件に従って、ＸＹ面上のＴＤＰ０の座標（Ｘ，Ｙ）＝（ｘ０，ｙ０）へ移動し、検査されるべき検査対象物の頭上に配置された状態を示す模式図である。参照符号６０１は、検査されるべき検査対象物が正常検査対象物１０８ａであって、その頭上に画像検出器１０２等が配置された状態を側面（図７の破線Ｑ１〜Ｑ２の切断面。以下、図１０において同じ。）から見たものである。参照符号６０２は、検査されるべき検査対象物が傾斜検査対象物１０８ｂであって、その頭上に画像検出器１０２等が配置された状態を側面（図７の破線Ｑ１〜Ｑ２の切断面。以下、図１０及び図１４において同じ。）から見たものである。
【００３８】
正常検査対象物１０８ａは、ＸＹ面におけるＴＤＰ０の座標に位置し、中心Ｇである上面及び底面の直径Ｗ並びに高さＬを有する円柱形状である。正常検査対象物１０８ａの中心軸ＣＡ１０８ａは、画像検出器１０２の中心軸ＣＡ１０２と一致する。画像検出器１０２の先端と正常検査対象物１０８ａの上面とは、距離Ｈだけ離れている。ベース面１１０と画像検出器１０２の先端との間の距離は、既知であり、Ｈ＋Ｌである。これらのパラメータは、全て、検査位置姿勢補正システム内、例えばロボット制御装置１０６や画像処理装置１０７に予め記憶され、「既知の検査条件」と称する。なお、参照符号６０３は、画像検出器１０２から見た正常検査対象物１０８ａの上面の形状を示す。
【００３９】
傾斜検査対象物１０８ｂは、ＸＹ面におけるＴＤＰ０の座標に位置し、中心Ｇである上面及び底面の直径Ｗ並びに高さＬを有する円柱形状である。正常検査対象物１０８ａの場合と異なり、画像検出器１０２の先端と傾斜検査対象物１０８ａの上面の距離は未知であるが、ベース面１１０と画像検出器１０２の先端との距離は、既知であり、Ｈ＋Ｌである。
【００４０】
また、傾斜検査対象物１０８bは、Ｚ軸に対して未知の傾斜角度θだけ傾いている。傾斜検査対象物１０８bの中心軸ＣＡ１０８ｂは、画像検出器１０２の中心軸ＣＡ１０２と一致せず、ベース面１１０から距離Ｈ＋Ｌの高さ位置において、画像検出器１０２の先端の中央から未知の距離Ｍ＝（Ｈ＋Ｌ）tanθだけ離れている。なお、参照符号６０４は、画像検出器１０２から見た傾斜検査対象物１０８ｂの上面の形状を示す。
【００４１】
図７は、ＸＹ面における傾斜検査対象物１０８bの上面の画像データ７０１を示す模式図である。図５に関連して説明したように、傾斜検査対象物１０８bの上面の画像データは、中心Ｇが座標（ｘ，ｙ）にあり画像上の短軸の長さＶＲを有する楕円形状をとる。
【００４２】
中心Ｇの座標（ｘ，ｙ）及び短軸の長さＶＲは、周知の画像処理技術により求めてよい。例えば、検査対象物１０８の上面の画像データを取得する際には、該上面に画像検出器１０２及び照明１０３の焦点が合せられている。そのため、上面に相当する画像データとその他の部分の画像データとで明暗が明確となるため、二値化処理により、該上面の輪郭の画像データを取得することができる。取得した輪郭の画像データ上の各点の最大及び最小のＸ、Ｙ座標をとる４つの座標（例えば、p1（xmax, y1）、p2（xmin, y2）、p3（x1, ymax）、p4（x2, ymin））どうしをつなげると、楕円に内接する四角形が形成される。その四角形の中心が楕円の中心である。そして、短軸長さＶＲは、楕円の中心と該輪郭上の点との距離の最少値の２倍として求まる。本発明は、このような周知の画像処理技術を利用することに何ら限定されるものではない。
【００４３】
ＴＤＰ０とＧとの距離ΔＧは、式１により求まる。
【数１】
2013253801.tif 000003
【００４４】
正常検査対象物１０８ａの場合は、ＴＤＰ０の座標と上面の中心Ｇとの座標が一致するため、式（１）よりΔＧが０となる。即ち、検査されるべき検査対象物１０８を検査する前に、その上面の画像データを取得し、そこからΔＧを求める。そして、ΔＧが０で無い場合には、検査されるべき検査対象物１０８は傾斜検査対象物１０８ｂであるため、挿入用ミラー１０４をそれに挿入する前に、画像検出器１０２等の姿勢を補正する必要がある。
【００４５】
傾斜検査対象物１０８bがＸＹ面上で倒れている方角を示すＸ軸に対する倒れ角度φは、
【数２】
2013253801.tif 000004
【数３】
2013253801.tif 000005
から求めることができる。但し、ｘ−ｘ０＝０のとき、ｙ−ｙ０＞０ならばφ＝９０°で、ｙ−ｙ０＜０ならばφ＝２７０°である。
【００４６】
また、画像上の短軸の長さＶＲは、実際の長さ（単位：メートル）ではなく、データ上（例えばピクセル）の長さ（単位：ピクセル）であるため、実際の距離Ｒ（図６）は、既知の校正係数Ｃ（ｍｍ／ｐｉｘｅｌ）を用いて、
【数４】
2013253801.tif 000006
から求めることができる。
【００４７】
Ｒが求まると、既知のパラメータＷを用いて、傾斜検査対象物１０８bのＺ軸に対する傾斜角度θは、
【数５】
2013253801.tif 000007
【数６】
2013253801.tif 000008
から求めることができる。
【００４８】
以上より、本実施形態に係る検査位置姿勢補正方法は、ロボットアーム１０１の先端、即ち、画像検出器１０２、照明１０３，挿入用ミラー１０４及びアクチュエータ１０５を、Ｘ軸に対する倒れ角度φの方向に、Ｍ＝（Ｈ＋Ｌ）tanθだけＸＹ面上で平行移動させ、画像検出器１０２等をＺ軸に対する傾斜角度θだけ傾ける。これによって、挿入用ミラー１０４が傾斜検査対象物１０８bに衝突すること無く、傾斜検査対象物１０８bの側面の外観を検査することが可能となる。
【００４９】
図８は、本実施形態に係る検査位置姿勢補正方法により画像検出器１０２等の位置及び姿勢が補正された後に、挿入用ミラー１０４が傾斜検査対象物１０８bに挿入され、画像検出器１０２によりその側面の画像データが取得されている状況を側面から見た模式図である。
【００５０】
図８に示されるように、挿入用ミラー１０４が、傾斜検査対象物１０８bに衝突すること無く傾斜検査対象物１０８bに挿入され、矢印Ａの方向に走査される。その結果、傾斜検査対象物１０８bの側面の外観を検査することが可能となる。
【００５１】
図９は、本実施形態に係る検査位置姿勢補正方法のフローチャートである。既知の検査条件に従い、画像検出器１０２等がＴＤＰ０の座標（ｘ０，ｙ０）へ移動し、検査されるべき検査対象物１０８の頭上に配置される（工程Ｓ９０２）。検査されるべき検査対象物１０８の上面に画像検出器１０２及び照明１０３の焦点を合せ、該上面の画像データを取得する（工程Ｓ９０３）。該上面の画像データの中心Ｇの座標（Ｘ，Ｙ）を求め、式（１）に従い、中心ＧとＴＤＰ０と間の距離ΔＧを求める（工程Ｓ９０４）。
【００５２】
ΔＧが０であるかどうかを判断する（工程Ｓ９０５）。ΔＧが０の場合（工程Ｓ９０５のＹｅｓ）、検査されるべき検査対象物１０８は正常検査対象物１０８ａであるため、画像検出器１０２等の位置及び姿勢の補正は不要である。一方、ΔＧが０で無い場合（工程Ｓ９０５のＮｏ）、検査されるべき検査対象物１０８は傾斜検査対象物１０８ｂであるため、画像検出器１０２等の位置及び姿勢の補正が必要である。
【００５３】
ＴＤＰ０の座標（ｘ０，ｙ０）と中心Ｇの座標（Ｘ，Ｙ）から、式（２）及び式（３）に従い、Ｘ軸に対する倒れ角度φを求める（工程Ｓ９０６）。該上面の画像データ上で、該上面の短軸のデータ上の長さＶＲを求め、式（４）に従い、実際の該短軸の長さＲを求める（工程Ｓ９０７）。既知の傾斜検査対象物１０８bの直径Ｗと、求められたＲから、式（５）及び式（６）に従い、Ｚ軸に対する傾斜角度θを求める（工程Ｓ９０８）。
【００５４】
既知の画像検出器１０２の先端とベース面１１０との間の距離Ｈ＋Ｌを基に、画像検出器１０２等を、倒れ角度φの方向へＭ＝（Ｈ＋Ｌ）tanθだけ平行移動させ、さらに、傾斜角度θだけ傾斜させる（工程Ｓ９０９）。
【００５５】
挿入用ミラー１０４を検査対象物１０８へ挿入する（工程Ｓ９１０）。挿入用ミラー１０４を検査対象物１０８に沿って走査させ、検査対象物１０８の側面の画像を取得し、外観検査を行う（工程Ｓ９１１）。検査対象物の集合１０９に含まれる全ての又は選択された数の検査対象物１０８の側面の外観検査が終了したかどうかを判断する（工程Ｓ９１２）。終了していない場合（工程Ｓ９１２のＮｏ）、再度、別の検査対象物１０８に対して、工程Ｓ９０２から処理が行われる。なお、工程Ｓ９０２〜Ｓ９１２は、適宜その順序を変更してもよい。
【００５６】
本実施形態に係る検査位置姿勢補正方法において、画像検出器等の位置及び姿勢を補正するために必要な追加要素は、検査対象物の上面の画像データを画像検出器１０２により取得し、ソフトウェア上で該画像データを処理し、それを基に画像検出器等の位置及び姿勢を補正するだけである。従って、検査対象物の外観検査において、検査時間の増加を抑えつつ、傾斜検査対象物に対する適切な検査を可能にする。
【００５７】
［第２実施形態］
（検査位置姿勢補正システム）
本発明の第２実施形態に係る検査位置姿勢補正システムは、第１実施形態に係る検査位置姿勢補正システム１と略同一であり、説明は省略する。以下、第１実施形態と重複する説明は適宜省略する。
【００５８】
（検査位置姿勢補正方法）
本実施形態に係る検査位置姿勢補正方法は、既知の検査条件を使用して、検査対象物の底面の画像データを基に検査対象物のＸＹ面におけるＴＤＰ０からの未知の位置ずれを補正し、検査対象物の上面の画像データ基に検査対象物の未知のＺ軸に対する傾斜角度θ、未知のＸ軸に対する倒れ角度φを求めることで、検査位置姿勢補正を実現できる。とくに、該底面の画像データから該底面の中心のＸＹ面における座標を求め、そこへ画像検出器等を平行移動させた後、第１実施形態と同様の補正を行う。以下、それを詳細に説明する。
【００５９】
第１実施形態においては、検査対象物の集合１０９に、正常検査対象物１０８ａと傾斜検査対象物１０８bとが含まれる場合を想定した。本実施形態では、検査対象物の集合１０９にさらに、ＸＹ面上で既知の位置（即ち、ＴＤＰ０）からずれた未知の位置（即ち、ＴＤＰ１）に配置された傾斜検査対象物（以下、これを「移動傾斜検査対象物１０８ｃ」と称する。）が含まれる場合であっても、前述のようなトラブル無く、移動傾斜検査対象物１０８ｃを検査することができる。移動傾斜検査対象物１０８ｃは、製造過程の予期せぬ事態により製造される場合や、正常な製造過程においても製品規格内でのバラツキは許容されるためある程度製造される場合がある。
【００６０】
図１０は、図６と同様に、ロボットアーム１０１の先端に取り付けられた画像検出器１０２等が、既知の検査条件に従って、ＸＹ面上のＴＤＰ０の座標（Ｘ，Ｙ）＝（ｘ０，ｙ０）へ移動し、検査されるべき検査対象物の頭上に配置された状態を示す模式図である。
【００６１】
参照符号１００１は、検査されるべき検査対象物が正常検査対象物１０８ａであって、その頭上に画像検出器１０２等が配置された状態を側面から見たものである。参照符号１００２は、検査されるべき検査対象物が移動傾斜検査対象物１０８ｃであって、その頭上に画像検出器１０２等が配置された状態を側面から見たものである。
【００６２】
正常検査対象物１０８ａは、ＸＹ面におけるＴＤＰ０の座標に位置し、中心Ｇである上面及び底面の直径Ｗ並びに高さＬを有する円柱形状である。正常検査対象物１０８ａの中心軸ＣＡ１０８ａは、画像検出器１０２の中心軸ＣＡ１０２と一致する。画像検出器１０２の先端と正常検査対象物１０８ａの上面とは、距離Ｈだけ離れている。よって、ベース面１１０と画像検出器１０２の先端との間の距離は、既知であり、Ｈ＋Ｌである。これらのパラメータは、全て、検査位置姿勢補正システム内、例えばロボット制御装置１０６や画像処理装置１０７に予め記憶されている。これらのパラメータは、「既知の検査条件」である。なお、参照符号１００３は、画像検出器１０２から見た正常検査対象物１０８ａの上面の形状を示す。
【００６３】
移動傾斜検査対象物１０８ｃは、その底面の中心がＴＤＰ０からずれて配置されている。ここで、このずれて配置された移動傾斜検査対象物１０８ｃの底面の中心のＸＹ面における位置をＴＤＰ１と称し、座標（ｘ１，ｙ１）にあるとする。
【００６４】
移動傾斜検査対象物１０８ｃは、中心Ｇである上面及び底面の直径Ｗ並びに高さＬを有する円柱形状である。ベース面１１０と画像検出器１０２の先端との距離は、既知であり、Ｈ＋Ｌである。また、移動傾斜検査対象物１０８ｃはＺ軸に対して未知の傾斜角度θだけ傾いている。ベース面１１０から距離Ｈ＋Ｌの高さ位置において、移動傾斜検査対象物１０８ｃの中心軸ＣＡ１０８ｃは、画像検出器１０２の先端の中央から、未知の距離Ｍ＝（Ｈ＋Ｌ）tanθに加えて未知の距離Ｄだけ離れている。参照符号１００４は、画像検出器１０２から見た移動傾斜検査対象物１０８ｃの上面の形状を示す。
【００６５】
本実施形態に係る検査位置姿勢補正方法では、挿入用ミラー１０４を挿入する前に、画像検出器１０２によって、検査対象物１０８の上面の画像データに加えて、検査対象物１０８の底面の画像データを取得する。
【００６６】
図１１は、一例であるが、ＸＹ面における移動傾斜検査対象物１０８ｃの上面の画像データ１１０１（太線部）と、移動傾斜検査対象物１０８ｃの底面の中にＴＤＰ０が含まれない場合のＸＹ面における該底面の画像データ１１０２（太線部）と、移動傾斜検査対象物１０８ｃの底面の中にＴＤＰ０が含まれる場合のＸＹ面における該底面の画像データ１１０３（太線部）とを示す模式図である。なお、図１１中の破線は参考のために付しているのであり、取得される画像データでは無い。
【００６７】
該上面の画像データ１１０１は、前述のように、検査されるべき検査対象物１０８の上面に画像検出器１０２及び照明１０３の焦点が合わされ、取得される。該底面の画像データ１１０２及び１１０３は、既知の検査条件に従って検査されるべき検査対象物１０８の底面に画像検出器１０２及び照明１０３の焦点が合わされ、取得される。
【００６８】
検査されるべき対象物１０８が正常検査対象物１０８ａである場合、画像検出器１０２からその底面を見ることができないため、その底面の画像データは取得されない。一方、検査されるべき検査対象物１０８が傾斜検査対象物１０８ｂや移動傾斜検査対象物１０８ｃである場合、又は検査されるべき検査対象物１０８がＴＤＰ０からずれて配置されているが傾斜していない場合、画像データ１１０２及び１１０３のように、画像検出器１０２から見ることができるその底面の（輪郭の一部の）画像データが取得される。
【００６９】
図１２は、取得した移動傾斜検査対象物１０８ｃの上面の画像データ１１０１及びその底面の画像データ１１０２をＸＹ面上で組み合わせた場合１２０１と、該上面の画像データ１１０１及び該底面の画像データ１１０３をＸＹ面上で組み合わせた場合１２０２とを示す模式図である。
【００７０】
ＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）は、該底面の（輪郭の）画像データ上の各点（ｘ，ｙ）から既知の距離Ｗ／２の位置にあるため、
【数７】
2013253801.tif 000009
を満たす点をソフトウェア上で計算により求めることができる。他には、該底面の（輪郭の）画像データ上の点（ｘ，ｙ）の任意の２点を結ぶ直線の垂直二等分線と、該底面の（輪郭の）画像データ上の点（ｘ，ｙ）の他の任意の２点を結ぶ直線の垂直二等分線との交点がＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）であることからも、ＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）の座標をソフトウェア上で計算により求めてもよい。
【００７１】
図１２から理解されるように、ＴＤＰ１は、ＴＤＰ０から、Ｘ軸に対するずれ角度αの方向に、未知の距離Ｄだけ位置がずれている。未知のずれ角度αは、
【数８】
2013253801.tif 000010
から求めることができ、未知の距離Ｄは、
【数９】
2013253801.tif 000011
から求めることができる。
【００７２】
よって、画像検出器１０２等を、ＴＤＰ０の位置から、ずれ角度αの方向へ距離Ｄだけ、ＴＤＰ１の位置へ平行移動させ、その後、ＴＤＰ１の座標を、第１実施形態における（式１）〜（式６）においてＴＤＰ０の座標として用いることで、移動傾斜検査対象物１０８ｃの未知の倒れ角度φ及び傾斜角度θを求めることができる。その結果、画像検出器１０２等の位置及び姿勢を補正することができる。なお、未知の距離Ｄ及びずれ角度αを用いずに、直接ＴＤＰ１の座標を用いて、画像検出器１０２等を平行移動するようにしてもよい。
【００７３】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、本実施形態に係る検査位置姿勢補正方法のフローチャートである。既知の検査条件に従い、画像検出器１０２等がＴＤＰ０の座標（ｘ０，ｙ０）へ移動し、検査されるべき検査対象物１０８の頭上に配置される（工程Ｓ１３０２）。検査されるべき検査対象物１０８の底面に画像検出器１０２及び照明１０３の焦点を合せ、該底面の画像データを取得する（工程Ｓ１３０３）。
【００７４】
該底面の画像データが取得されたかどうか判断する（工程Ｓ１３０４）。該底面の画像データが取得されなかった場合（工程Ｓ１３０４のＮｏ）、検査されるべき検査対象物１０８は、正常検査対象物１０８ａである。そのため、ＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）としてＴＤＰ０の座標（ｘ０，ｙ０）を用いる（工程Ｓ１３０６）。一方、該底面の画像データが取得された場合（工程Ｓ１３０４のＹｅｓ）、該底面の画像データから、既知である底面の直径Ｗを用いて、ＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）を求める（工程Ｓ１３０７）。
【００７５】
ＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）がＴＤＰ０の座標（ｘ０，ｙ０）に一致するかどうかを判断する（工程Ｓ１３０８）。ＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）がＴＤＰ０の座標（ｘ０，ｙ０）に一致しない場合（工程Ｓ１３０８のＮｏ）、検査されるべき検査対象物１０８が移動傾斜検査対象物１０８ｃである可能性がある。検査されるべき検査対象物１０８の位置がＴＤＰ０からずれているため、画像検出器１０２等をＴＤＰ１の位置へＸＹ面に平行に移動させる（工程Ｓ１３０９）。一方、ＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）がＴＤＰ０の座標（ｘ０，ｙ０）に一致する場合（工程Ｓ１３０８のＹｅｓ）、検査されるべき検査対象物１０８は、傾斜検査対象物１０８bである（工程Ｓ１３１０）。
【００７６】
検査されるべき検査対象物１０８の上面に画像検出器１０２及び照明１０３の焦点を合せ、該上面の画像データを取得する（工程Ｓ１３１１）。該上面の画像データの中心Ｇの座標（Ｘ，Ｙ）を求め、式（１）に従い、中心ＧとＴＤＰ１と間の距離ΔＧを求める（工程Ｓ１３１２）。
【００７７】
ΔＧが０であるかどうかを判断する（工程Ｓ１３１３）。ΔＧが０の場合（工程Ｓ１３１３のＹｅｓ）、検査されるべき検査対象物１０８は、正常検査対象物１０８ａを含む傾斜していない（ベース面１１０に垂直に立つ）検査対象物であるため、画像検出器１０２等の（さらなる）位置及び姿勢の補正は不要である。一方、ΔＧが０で無い場合（工程Ｓ１３１３のＮｏ）、検査されるべき検査対象物１０８は傾斜検査対象物１０８ｂ又は移動傾斜検査対象物１０８ｃであるため、画像検出器１０２等の位置及び姿勢の補正が必要である。
【００７８】
ＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）と中心Ｇの座標（Ｘ，Ｙ）から、式（２）及び式（３）に従い、Ｘ軸に対する倒れ角度φを求める（工程Ｓ１３１４）。該上面の画像データ上で、該上面の短軸の長さＶＲを求め、式（４）に従い、実際の該短軸の長さＲを求める（工程Ｓ１３１５）。既知の検査対象物１０８の直径Ｗと、求められたＲから、式（５）及び式（６）に従い、Ｚ軸に対する傾斜角度θを求める（工程Ｓ１３１６）。
【００７９】
画像検出器１０２の先端とベース面１１０との間の既知の距離Ｈ＋Ｌを基に、画像検出器１０２等を、倒れ角度φの方向へ、Ｍ＝（Ｈ＋Ｌ）tanθだけ平行移動させ、さらに、傾斜角度θだけ傾斜させる（工程Ｓ１３１７）。
【００８０】
そして、挿入用ミラー１０４を検査されるべき検査対象物１０８へ挿入する（工程Ｓ１３１８）。挿入用ミラー１０４を検査されるべき検査対象物１０８に沿って走査させ、検査されるべき検査対象物１０８の側面の画像を取得し、外観検査を行う（工程Ｓ１３１９）。
【００８１】
検査対象物の集合１０９に含まれる全ての又は選択された数の検査対象物１０８の側面の外観検査が終了したかどうかを判断する（工程Ｓ１３２０）。終了していない場合（工程Ｓ１３２０のＮｏ）には図１３ＡのＢへ進み、再度、別の検査対象物１０８に対して、工程Ｓ１３０２から処理が行われる。なお、工程Ｓ１３０２〜Ｓ１３２０は、適宜その順序を変更してもよい。
【００８２】
本実施形態に係る検査位置姿勢補正方法において、画像検出器等の位置及び姿勢を補正するために必要な追加要素は、検査対象物の上面及び底面の画像データを画像検出器により取得し、ソフトウェア上で該画像データを処理し、それを基に画像検出器等の位置及び姿勢を補正するだけである。従って、検査対象物の外観検査において、検査時間の増加を抑えつつ、傾斜検査対象物に対する適切な検査を可能にする。
【００８３】
［第３実施形態］
（検査位置姿勢補正システム）
本発明の第３実施形態に係る検査位置姿勢補正システムは、本発明の第１及び第２実施形態に係る検査位置姿勢補正システム１と略同一であり、説明は省略する。以下、第１及び第２実施形態と重複する説明は適宜省略する。
【００８４】
（検査位置姿勢補正方法）
本実施形態に係る検査位置姿勢補正方法は、検査対象物の底面の画像データを基に検査対象物のＸＹ面におけるＴＤＰ０からの未知の位置ずれを補正し、検査対象物の上面の画像データ基に検査対象物の未知のＺ軸に対する傾斜角度θ、未知のＸ軸に対する倒れ角度φを求めることで、検査位置姿勢補正を実現できる。以下、それを詳細に説明する。
【００８５】
本実施形態では、検査対象物の集合１０９に、さらに、既知の上面及び底面の直径Ｗ並びに高さＬである円柱形状を有し、ＸＹ面上で既知の位置（即ち、ＴＤＰ０）からずれた未知の位置（即ち、ＴＤＰ１）に、Ｚ軸に対して傾斜して配置された検査対象物であって、その底面がベース面１１０から剥がれている検査対象物（以下、これを「移動傾斜剥がれ検査対象物１０８ｄ」と称する。）が含まれる場合であっても、前述のようなトラブル無く、移動傾斜剥がれ検査対象物１０８ｄを検査することができる。移動傾斜剥がれ検査対象物１０８ｄは、製造過程の予期せぬ事態により製造される場合や、正常な製造過程においても製品規格内でのバラツキは許容されるためある程度製造される場合がある。
【００８６】
図１４は、図６及び図１０と同様に、ロボットアーム１０１の先端に取り付けられた画像検出器１０２等が、既知の検査条件に従って、ベース面１１０から既知の高さをもって、ＸＹ面上のＴＤＰ０の座標（Ｘ，Ｙ）＝（ｘ０，ｙ０）へ移動し、その上に配置された状態を示す模式図である。ベース面１１０と画像検出器１０２の先端との間の距離は、既知であり、Ｈ＋Ｌである。
【００８７】
参照符号１４０１は、検査されるべき検査対象物が移動傾斜剥がれ検査対象物１０８ｄであって、その頭上に画像検出器１０２等が配置された状態を側面から見たものである。参照符号１４０２は、移動傾斜剥がれ検査対象物１０８dを拡大したものである。参照符号１４０３は、画像検出器１０２から見た移動傾斜剥がれ検査対象物１０８dの上面の形状を示す。
【００８８】
移動傾斜剥がれ検査対象物１０８dは、その底面の中心がＴＤＰ０からずれて配置されている。さらにその底面がベース面１１０から剥がれている。ここで、移動傾斜剥がれ検査対象物１０８dの底面の中心をＧｕと称し、中心ＧｕのＸＹ面における位置をＴＤＰ１と称し、座標（ｘ１，ｙ１）にあるとする。
【００８９】
また、移動傾斜剥がれ検査対象物１０８dはＺ軸に対して未知の傾斜角度θだけ傾いている。移動傾斜剥がれ検査対象物１０８ｄの中心軸ＣＡ１０８ｄは、その底面の中心Ｇｕの高さ位置からの画像検出器１０２の先端の高さ位置において、画像検出器１０２の先端の中央から、未知の距離Ｍ＝（Ｈ＋Ｌ−（Ｗ／２）sinθ）tanθに加えて未知の距離Ｄだけ離れている。
【００９０】
本実施形態に係る検査位置姿勢補正方法では、挿入用ミラー１０４を挿入する前に、画像検出器１０２によって、検査対象物１０８の上面の画像データに加えて、検査対象物１０８の底面の画像データを取得する。
【００９１】
移動傾斜剥がれ検査対象物１０８dの場合、既知であるベース面１１０上に画像検出器１０２及び照明１０３の焦点を合わせても、底面の画像データを取得することができない。そこで、本実施形態に係る検査位置姿勢補正方法では、該底面の画像データが取得できない場合に、その後、順に画像検出器１０２及び照明１０３の焦点を上方へ変えながら画像データを取得していく。そして、最初に取得された画像データを仮の底面の画像データ（以下「仮底面画像データ１５０１」と称する。）として用いる。
【００９２】
図１５は、移動傾斜剥がれ検査対象物１０８ｄの仮底面画像データ１５０１及びその上面の画像データ１５０２をＸＹ面上で組み合わせた模式図である。ＴＤＰ０と最短距離にある仮底面画像データ１５０１上の点ＣＰを求め、点ＣＰから距離Ｒ／２にある点ＶＧｕは底面の中心Ｇｕを通るＺ軸上にあるため、点ＶＧｕのＸＹ座標が求めるべき点ＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）である。
【００９３】
また、図１５から理解されるように、移動傾斜剥がれ検査対象物１０８ｄは、ＸＹ面上で、ＴＤＰ０から、Ｘ軸に対するずれ角度αの方向に、未知の距離Ｄだけ位置がずれており、さらにそこから、Ｘ軸に対する倒れ角度φの方向に、Ｚ軸に対する傾斜角度θだけ傾斜している。従って、移動傾斜剥がれ検査対象物１０８ｄの上面の画像データ１５０２及び仮底面画像データ１５０１を基に、未知の距離Ｄ、ずれ角度α、該上面の画像データ上の短軸の長さＲ、ＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）、倒れ角度φ、傾斜角度θを求めることで、画像検出器１０２等の位置及び姿勢を補正することができる。
【００９４】
点ＣＰは、仮底面画像データ１５０１上の点に対して、ＴＤＰ０との距離が最少になる点をＣＰと判断することによって、求めることができる。未知のずれ角度αは、式（８）から求めることができる。ＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）は、点ＣＰからずれ角度α方向に距離Ｒ／２だけ離れた点であるため、式（４）からＲを求め、ＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）＝（ｘｃｐ＋（Ｒ／２）sinα，ｙｃｐ＋（Ｒ／２）cosα）として求めることができる。
【００９５】
よって、画像検出器１０２等を、ＴＤＰ０の位置から、ずれ角度αの方向へ距離Ｄだけ、ＴＤＰ１の位置へ平行移動させ、その後、ＴＤＰ１の座標を、第１実施形態における（式１）〜（式６）においてＴＤＰ０の座標として用いることで、移動傾斜検査対象物１０８ｃの未知の倒れ角度φ及び傾斜角度θを求めることができる。その結果、画像検出器１０２等の位置及び姿勢を補正することができる。なお、未知の距離Ｄ及びずれ角度αを用いずに、直接ＴＤＰ１の座標を用いて、画像検出器１０２等を平行移動するようにしてもよい。
【００９６】
図１６Ａ乃至図１６Ｃは、本実施形態に係る検査位置姿勢補正方法のフローチャートである。本実施形態に係る検査位置姿勢補正方法のフローチャートである。既知の検査条件に従い、画像検出器１０２等がＴＤＰ０の座標（ｘ０，ｙ０）へ移動し、検査されるべき検査対象物１０８の頭上に配置される（工程Ｓ１６０２）。検査されるべき検査対象物１０８の底面（ベース面１１０上）に画像検出器１０２及び照明１０３の焦点を合せ、該底面の画像データを取得する（工程Ｓ１６０３）。
【００９７】
該底面の画像データが取得されたかどうか判断する（工程Ｓ１６０４）。該底面の画像データが取得されなかった場合（工程Ｓ１６０４のＮｏ）、図１６Ｂの工程Ｓ１６１１へ進む。そこで、検査されるべき検査対象物１０８の上面の画像データを取得し、該上面の画像データから、中心Ｇを求め、ＴＤＰ０との距離ΔＧ０を求める（工程Ｓ１６１１）。
【００９８】
ΔＧ０が０の場合（工程Ｓ１６１２のＹｅｓ）、検査されるべき検査対象物１０８は、正常検査対象物１０８ａであるため、ＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）としてＴＤＰ０の座標（ｘ０，ｙ０）を用いる（工程Ｓ１６１３）。一方、ΔＧ０が０でない場合（工程Ｓ１６１２のＮｏ）、検査されるべき検査対象物１０８が移動傾斜剥がれ検査対象物１０８dである。そのため、画像検出器１０２及び照明１０３の焦点をベース面１１０から上方に変化させながら移動傾斜剥がれ検査対象物１０８dの画像データを取得していき、最初に取得された画像データを仮底面画像データとする（工程Ｓ１６１４）。
【００９９】
移動傾斜剥がれ検査対象物１０８dの上面の画像データから、該上面の画像データ上で、該上面の短軸の長さＶＲを求め、式（４）に従い、実際の該短軸の長さＲを求める（工程Ｓ１６１５）。ＸＹ面上で、ＴＤＰ０と最短距離をとる仮底面画像データ上の点ＣＰから、距離Ｒ／２にある点の座標をＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）とする（工程Ｓ１６１６）。その後、図１６Ａの工程Ｓ１６０８へ進む。
【０１００】
該底面の画像データが取得された場合（工程Ｓ１６０４のＹｅｓ）、該底面の画像データから、既知である底面の直径Ｗを用いて、ＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）を求める（工程Ｓ１６０５）。ＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）がＴＤＰ０の座標（ｘ０，ｙ０）に一致するかどうかを判断する（工程Ｓ１６０６）。
【０１０１】
ＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）がＴＤＰ０の座標（ｘ０，ｙ０）に一致しない場合（工程Ｓ１６０６のＮｏ）、検査されるべき検査対象物１０８が移動傾斜検査対象物１０８ｃである可能性がある。検査されるべき検査対象物１０８の位置がＴＤＰ０からずれているため、画像検出器１０２等をＴＤＰ１の位置へＸＹ面に平行に移動させる（工程Ｓ１６０８）。一方、ＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）がＴＤＰ０の座標（ｘ０，ｙ０）に一致する場合（工程Ｓ１６０６のＹｅｓ）、検査されるべき検査対象物１０８は、傾斜検査対象物１０８bである（工程Ｓ１６０７）。
【０１０２】
検査されるべき検査対象物１０８の上面に画像検出器１０２及び照明１０３の焦点を合せ、該上面の画像データを取得する（工程Ｓ１６０９）。該上面の画像データの中心Ｇの座標（Ｘ，Ｙ）を求め、式（１）に従い、中心ＧとＴＤＰ１と間の距離ΔＧ１を求める（工程Ｓ１６１０）。図１６Ｃの工程Ｓ１６１７へ進む。
【０１０３】
ΔＧ１が０であるかどうかを判断する（工程Ｓ１６１７）。ΔＧ１が０の場合（工程Ｓ１６１７のＹｅｓ）、検査されるべき検査対象物１０８は、正常検査対象物１０８ａを含む傾斜していない（ベース面１１０に垂直に立つ）検査対象物であるため、画像検出器１０２等の（さらなる）位置及び姿勢の補正は不要である。一方、ΔＧ１が０で無い場合（工程Ｓ１６１７のＮｏ）、検査されるべき検査対象物１０８は傾斜検査対象物１０８ｂ、移動傾斜検査対象物１０８ｃ、又は移動傾斜剥がれ検査対象物１０８dであるため、画像検出器１０２等の位置及び姿勢の補正が必要である。
【０１０４】
ＴＤＰ１の座標（ｘ１，ｙ１）と中心Ｇの座標（Ｘ，Ｙ）から、式（２）及び式（３）に従い、Ｘ軸に対する倒れ角度φを求める（工程Ｓ１６１８）。該上面の画像データ上で、該上面の短軸の長さＶＲを求め、式（４）に従い、実際の該短軸の長さＲを求める（工程Ｓ１６１９）。既知の検査対象物１０８の直径Ｗと、求められたＲから、式（５）及び式（６）に従い、Ｚ軸に対する傾斜角度θを求める（工程Ｓ１６２０）。
【０１０５】
画像検出器１０２の先端とベース面１１０との間の既知の距離Ｈ＋Ｌ及び検査されるべき検査対象物１０８の底面の中心Ｇｕのベース面１１０からの高さ（Ｗ／２）sinθを基に、画像検出器１０２等を、倒れ角度φの方向へ、Ｍ＝（Ｈ＋Ｌ−（Ｗ／２）sinθ）tanθだけ平行移動させ、さらに、傾斜角度θだけ傾斜させる（工程Ｓ１６２１）。
【０１０６】
そして、挿入用ミラー１０４を検査されるべき検査対象物１０８へ挿入する（工程Ｓ１６２２）。挿入用ミラー１０４を検査されるべき検査対象物１０８に沿って走査させ、検査されるべき検査対象物１０８の側面の画像を取得し、外観検査を行う（工程Ｓ１６２３）。
【０１０７】
検査対象物の集合１０９に含まれる全ての又は選択された数の検査対象物１０８の側面の外観検査が終了したかどうかを判断する（工程Ｓ１６２４）。終了していない場合（工程Ｓ１６２４のＮｏ）には図１３ＡのＢへ進み、再度、別の検査対象物１０８に対して、工程Ｓ１３０２から処理が行われる。なお、工程Ｓ１６０２〜Ｓ１６２４は、適宜その順序を変更してもよい。
【０１０８】
本実施形態に係る検査位置姿勢補正方法において、画像検出器等の位置及び姿勢を補正するために必要な追加要素は、検査対象物の上面及び仮底面画像データを画像検出器により取得し、ソフトウェア上で該画像データを処理し、それを基に画像検出器等の位置及び姿勢を補正するだけである。従って、検査対象物の外観検査において、検査時間の増加を抑えつつ、傾斜検査対象物に対する適切な検査を可能にする。
【０１０９】
（その他の実施形態）
本発明の第１乃至第３実施形態において、検査対象物として円柱形状のものを想定しているが、本発明はこれに限定されるものではない。任意の形状の検査対象物に対して本発明の検査方法を適用することができる。
【０１１０】
また、第１乃至第３実施形態では、画像検出器１０２等の位置及び姿勢を補正するものであるが、検査対象物の傾斜及び位置ずれを基に戻す装置（以下、「検査対象物矯正装置」と称する。）を用いる実施形態であってもよい。例えば、第１実施形態に係る検査位置姿勢補正方法により、検査対象物の傾斜角度θ、倒れ角度φを求めることができる。求められたそれらの値に基づき、検査対象物矯正装置は、傾斜検査対象物を正常検査対象物と同様になるように、傾斜角度θを０にする方向に傾斜検査対象物の傾きを矯正し、倒れ角度φを０にする方向に傾斜検査対象物の倒れを矯正する。その結果、画像検出器等を動かすことなく、傾斜検査対象物の傾斜及び倒れを矯正することで、検査対象物の側面の外観検査を行うことが可能になる。この検査対象物矯正装置は、第２及び第３実施形態についても利用することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１００：検査装置、１０１：ロボットアーム、１０２：画像検出器、１０３：照明、１０４：挿入用ミラー、１０５：ロボット制御装置、１０６：画像処理装置、１０７：アクチュエータ、１０８：検査対象物、１０９：検査対象物の集合
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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