(57)【要約】【課題】被写体が撮像の基準位置から撮像軸に対して傾いて配置されている場合に、傾角を求めて撮像画像を補正することが可能な画像処理プログラムを提供する。【解決手段】被写体の撮像画像を画像処理するためにコンピュータに実行させる画像処理プログラムであって、被写体の撮像画像面上における、撮像軸方向に見た深さ位置が互いに異なる第１の箇所と第２の箇所との間の距離である第１の距離を測定するステップと、第１の距離に基づいて、被写体の基準の撮像位置からの傾角を算出するステップと、撮像画像を傾角が生じていない場合の画像に補正するステップとを含む。【選択図】図５
2016183865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の撮像画像を画像処理するためにコンピュータに実行させる画像処理プログラムであって、
前記被写体の撮像画像面上における、撮像軸方向に見た深さ位置が互いに異なる第１の箇所と第２の箇所との間の距離である第１の距離を測定するステップと、
前記第１の距離に基づいて、前記被写体の前記基準の撮像位置からの傾角を算出するステップと、
前記撮像画像を前記傾角が生じていない場合の画像に補正するステップとを含む、画像処理プログラム。
【請求項２】
撮像軸方向に見た深さ位置が互いに異なる前記被写体の撮像画像面上における第３の箇所と第４の箇所との間の距離である第２の距離を測定するステップと、
前記第２の距離を前記傾角が生じていない場合の値に補正するステップとをさらに含む、請求項１に記載の画像処理プログラム。
【請求項３】
前記傾角が生じていない場合の値に補正された前記第２の距離に基づいて、前記第３の箇所と前記第４の箇所とを結ぶ方向が前記被写体内でなす角度を求めるステップをさらに含む、請求項２に記載の画像処理プログラム。
【請求項４】
前記第１の箇所に合焦して撮像された画像と前記第２の箇所に合焦して撮像された画像との合成画像を生成し、前記合成画像の面を、前記第１の箇所と前記第２の箇所とを含む撮像画像面とするステップをさらに含む、請求項１に記載の画像処理プログラム。
【請求項５】
前記第３の箇所に合焦して撮像された画像と前記第４の箇所に合焦して撮像された画像との合成画像を生成し、前記合成画像の面を、前記第３の箇所と前記第４の箇所とを含む撮像画像面とするステップをさらに含む、請求項２または３に記載の画像処理プログラム。
【請求項６】
被写体の撮像画像を画像処理する画像処理装置のコンピュータが実行する画像処理方法であって、
前記被写体の撮像画像面上における、撮像軸方向に見た深さ位置が互いに異なる第１の箇所と第２の箇所との間の距離である第１の距離を測定するステップと、
前記第１の距離に基づいて、前記被写体の前記基準の撮像位置からの傾角を算出するステップと、
前記撮像画像を前記傾角が生じていない場合の画像に補正するステップとを含む、画像処理方法。
【請求項７】
被写体の撮像画像を画像処理する画像処理装置であって、
前記被写体の撮像画像面上における、撮像軸方向に見た深さ位置が互いに異なる第１の箇所と第２の箇所との間の距離である第１の距離を測定する測定部と、
前記第１の距離に基づいて、前記被写体の前記基準の撮像位置からの傾角を算出する算出部と、
前記撮像画像を前記傾角が生じていない場合の画像に補正する補正部とを備える、画像処理装置。
【請求項８】
被写体の画像検査を行うためにコンピュータに実行させる画像検査プログラムであって、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像処理プログラムが含むステップと、
補正された前記撮像画像に基づいて前記被写体の画像検査を行うステップとを含む、画像検査プログラム。
【請求項９】
被写体の画像検査を行う画像処理装置のコンピュータが実行する画像検査方法であって、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像処理方法が含むステップと、
補正された前記撮像画像に基づいて前記被写体の画像検査を行うステップとを含む、画像検査方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の画像処理装置を備えた画像検査装置であって、
補正された前記撮像画像に基づいて前記被写体の画像検査を行う画像検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像画像の処理技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラによる撮像画像を用いて製造品の外観検査を行う画像検査が広く行われている。画像検査では、例えば、製造品を所定の方向および距離から撮像し、撮像画像から各部の寸法、形状、傾き、および表面状態といった諸量、諸性質を取得することにより、製造品が設計通りに製造されたか否かを検査する。検査結果から製造品の良否が判定され、不良の判定結果は例えば製造品を修復工程へ回したり廃棄処分したりする判断基準となる。
【０００３】
特許文献１には、多数のピン端子を有する実装基板の画像検査において、ピン端子の周囲にハウジング等の障害物が存在している状況でピン端子の曲りを検出する技術が記載されている。当該技術では、光軸の異なる複数の光源により各ピン端子の先端を斜方照明することにより、各ピン端子が低歪みおよび広視野画像として同時に検出されるようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−４０４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
画像検査の信頼性を確保するためには、複数の同一製造品のそれぞれが、カメラに対して同じ撮像位置および撮像方向に配置されることが好ましい。しかしながら、カメラがロボットや可動ステージなどの位置調節機構を伴う保持体に保持されていたり、被検査物の保持姿勢にばらつきがあったりすると、カメラと被検査物との相対位置にばらつきが生じる。したがって、被検査物がカメラに対して常に撮像の基準位置（以後、「基準位置」と称する）に配置されるとは限らない。
【０００６】
図１０に、被検査物ＴがカメラＧに対して基準位置からずれて配置された場合の画像検査を説明する図を示す。図１０（ａ）に示すように、カメラＧの撮像軸をｚ軸とし、ｚ軸に直交する平面上にｘ軸およびｙ軸を定義する。図１０（ａ）では、被検査物ＴがカメラＧに対して、所定の距離において所定の向きとなる基準位置にあるとする。また、被検査物Ｔは、基準位置にある状態でｚ軸方向に深さを有している物体であるとする。
【０００７】
基準位置からのずれとして、例えば、図１０（ｂ）に示すようなｘ軸方向のずれ、図１０（ｃ）に示すようなｙ軸方向のずれ、図１０（ｄ）に示すようなｚ軸周りの回転ずれ、図１０（ｅ）に示すようなｙ軸周り（またはｘ軸周り）の回転ずれがある。なお、ｚ軸上の被検査物の位置は撮像焦点あるいは撮像倍率の調整に基づき容易に一定に設定することが可能であるので、ここではｚ軸方向のずれは考慮しない。また、ここでは、これらのずれの合成は各々のずれに分解できるものとして当該４通りのずれのみを考える。これらのずれが検査結果へ及ぼす影響は次のようになる。
【０００８】
図１０（ｂ）〜（ｄ）のずれは、撮像画像に対してｘｙ平面上での位置補正を伴う画像処理を行うことで解消されるので、検査に大きな支障をもたらさない。一方、図１０（ｅ）の回転ずれがある場合には、被検査物Ｔが基準位置からｚ軸に対して傾いた状態で撮像が行われるので、撮像画像から読み取れる寸法のアスペクト比が変化してしまう。したがって、図１０（ｅ）の回転ずれがある場合には、被検査物Ｔの正しい形状が撮像画像から直接には取得されないこととなる。
【０００９】
このように、従来は、被検査物が基準位置から撮像軸に対して傾いて配置されていると、傾いた撮像画像を用いることで高精度な画像検査を行うことができなかった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑み、被写体が撮像の基準位置から撮像軸に対して傾いて配置されている場合に、傾角を求めて撮像画像を補正することが可能な画像処理プログラム、画像処理方法、および画像処理装置、ならびに画像検査プログラム、画像検査方法、および画像検査装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明は、被写体の撮像画像を画像処理するためにコンピュータに実行させる画像処理プログラムであって、前記被写体の撮像画像面上における、撮像軸方向に見た深さ位置が互いに異なる第１の箇所と第２の箇所との間の距離である第１の距離を測定するステップと、前記第１の距離に基づいて、前記被写体の前記基準の撮像位置からの傾角を算出するステップと、前記撮像画像を前記傾角が生じていない場合の画像に補正するステップとを含む。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、撮像軸方向に見た深さ位置が互いに異なる前記被写体の撮像画像面上における第３の箇所と第４の箇所との間の距離である第２の距離を測定するステップと、前記第２の距離を前記傾角が生じていない場合の値に補正するステップとをさらに含む画像処理プログラムである。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、前記傾角が生じていない場合の値に補正された前記第２の距離に基づいて、前記第３の箇所と前記第４の箇所とを結ぶ方向が前記被写体内でなす角度を求めるステップをさらに含む画像処理プログラムである。
【００１４】
第４の発明は、第１の発明において、前記第１の箇所に合焦して撮像された画像と前記第２の箇所に合焦して撮像された画像との合成画像を生成し、前記合成画像の面を、前記第１の箇所と前記第２の箇所とを含む撮像画像面とするステップをさらに含む画像処理プログラムである。
【００１５】
第５の発明は、第２または第３の発明において、前記第３の箇所に合焦して撮像された画像と前記第４の箇所に合焦して撮像された画像との合成画像を生成し、前記合成画像の面を、前記第３の箇所と前記第４の箇所とを含む撮像画像面とするステップをさらに含む画像処理プログラムである。
【００１６】
第６の発明は、被写体の撮像画像を画像処理する画像処理装置のコンピュータが実行する画像処理方法であって、前記被写体の撮像画像面上における、撮像軸方向に見た深さ位置が互いに異なる第１の箇所と第２の箇所との間の距離である第１の距離を測定するステップと、前記第１の距離に基づいて、前記被写体の前記基準の撮像位置からの傾角を算出するステップと、前記撮像画像を前記傾角が生じていない場合の画像に補正するステップとを含む。
【００１７】
第７の発明は、被写体の撮像画像を画像処理する画像処理装置であって、前記被写体の撮像画像面上における、撮像軸方向に見た深さ位置が互いに異なる第１の箇所と第２の箇所との間の距離である第１の距離を測定する測定部と、前記第１の距離に基づいて、前記被写体の前記基準の撮像位置からの傾角を算出する算出部と、前記撮像画像を前記傾角が生じていない場合の画像に補正する補正部とを備える。
【００１８】
第８の発明は、被写体の画像検査を行うためにコンピュータに実行させる画像検査プログラムであって、第１ないし第５のいずれか１つの発明の画像処理プログラムが含むステップと、補正された前記撮像画像に基づいて前記被写体の画像検査を行うステップとを含む。
【００１９】
第９の発明は、被写体の画像検査を行う画像処理装置のコンピュータが実行する画像検査方法であって、第１ないし第５のいずれか１つの発明の画像処理方法が含むステップと、補正された前記撮像画像に基づいて前記被写体の画像検査を行うステップとを含む、画像検査方法。
【００２０】
第１０の発明は、第７の発明の画像処理装置を備えた画像検査装置であって、補正された前記撮像画像に基づいて前記被写体の画像検査を行う。
【発明の効果】
【００２１】
第１の発明によれば、被写体が撮像の基準位置から傾いて配置されている場合に、傾角を補正した撮像画像を得ることが可能な画像処理プログラムを提供することができる。
【００２２】
第２の発明によれば、被写体内に値がばらつく虞のある第２の距離が存在している場合に、傾角による第２の距離の変化分を補正することにより、当該ばらつきから傾角による寄与分を除去して撮像画像を評価することができる。
【００２３】
第３の発明によれば、第３の箇所と第４の箇所とを結ぶ方向で規定される被写体内の構造の角度ずれを検出することができる。
【００２４】
第４の発明によれば、撮像軸方向に見た深さ位置が互いに異なる第１の箇所と第２の箇所との間の距離を、正確に求めることができる。
【００２５】
第５の発明によれば、撮像軸方向に見た深さ位置が互いに異なる第３の箇所と第４の箇所との間の距離を、正確に求めることができる。
【００２６】
第６の発明によれば、被写体が撮像の基準位置から傾いて配置されている場合に、傾角を補正した撮像画像を得ることが可能な画像処理方法を提供することができる。
【００２７】
第７の発明によれば、被写体が撮像の基準位置から傾いて配置されている場合に、傾角を補正した撮像画像を得ることが可能な画像処理装置を提供することができる。
【００２８】
第８の発明によれば、被検査物が撮像の基準位置から傾いて配置されている場合に、当該傾きが補正された撮像画像に基づいて高精度な画像検査を行うことが可能な画像検査プログラムを提供することができる。
【００２９】
第９の発明によれば、被検査物が撮像の基準位置から傾いて配置されている場合に、当該傾きが補正された撮像画像に基づいて高精度な画像検査を行うことが可能な画像検査方法を提供することができる。
【００３０】
第１０の発明によれば、被検査物が撮像の基準位置から傾いて配置されている場合に、当該傾きが補正された撮像画像に基づいて高精度な画像検査を行うことが可能な画像検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る画像検査システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施形態に係る画像検査装置の構成を示す機能ブロック図
【図３】本発明の実施形態に係る被検査物の構成を示す斜視図
【図４】本発明の実施形態に係る被検査物の正面および断面の構成を示す図
【図５】本発明の実施形態に係る画像検査装置の処理を説明する図であって、（ａ）および（ｂ）は傾角の算出原理を示す図
【図６】本発明の実施形態に係る画像検査装置の処理を説明する図であって、（ａ）および（ｂ）は第１の場合におけるベンド量の算出原理を示す図
【図７】本発明の実施形態に係る画像検査装置の処理を説明する図であって、（ａ）および（ｂ）は第２の場合におけるベンド量の算出原理を示す図
【図８】本発明の実施形態に係る画像検査システムの撮像手順を説明するフローチャート
【図９】本発明の実施形態に係る画像検査装置の画像処理および画像検査の手順を説明するフローチャート
【図１０】（ａ）〜（ｅ）は、位置ずれした被検査物の撮像画像を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図１〜図９を参照しながら、実施の形態について詳細に説明する。
【００３３】
[画像検査システムおよび画像検査装置の構成]
図１に、本実施形態における画像検査システム１０の構成を示す。
【００３４】
図１に示すように、画像検査システム１０は、画像検査装置（画像処理装置）１、チャック部２、カメラ３、ロボット部４、および、制御部５を備えている。画像検査システム１０は、規定の製造工程を経た被検査物であるワーク１１の撮像画像を取得する。撮像処理は制御部５により制御される。画像検査システム１０は、さらに当該撮像画像を画像処理により補正した上で検査結果を得る。画像処理は画像検査装置１により行われる。
【００３５】
画像検査装置１は、プロセッサを備えたコンピュータの構成を備えている。当該コンピュータは、動作手順を規定したプログラムをプロセッサが実行するものである。当該コンピュータの構成として、例えば図１に示すように、プロセッサ１Ａがメモリまたはディスクなどの記憶媒体１Ｂに格納されたプログラムを、バス１Ｄを介し読み出して実行する構成が可能である。また、当該コンピュータの構成として、例えばＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）またはＰＬＤ（programmable logic device）などの、専用ＩＣまたはＬＳＩからなるプロセッサ１Ａが自身の内部にハードウェアとして作り込まれたプログラムを実行する構成も可能である。また、画像検査装置１は、バス１Ｄを介して接続されるように当該コンピュータの構成に組み込まれたモニタ１Ｃを備えている。
【００３６】
画像検査装置１は、検査プログラムの実行開始を制御部５に指示し、制御部５により制御された撮像処理で得られたワーク（被写体）１１の撮像画像を画像処理する。当該画像処理では、取得した撮像画像の補正が行われる。また、画像検査装置１は、補正された撮像画像に基づいてワーク１１の画像検査を行う。補正された撮像画像および画像検査の結果は、モニタ１Ｃによって表示される。
【００３７】
チャック部２は、ロードされたワーク１１を、機械的手法あるいは電磁的手法などによりチャックすることによって撮像位置に固定する。撮像位置はカメラ３に対する相対位置で規定される。
【００３８】
カメラ３は、例えばＣＣＤセンサカメラまたはＣＭＯＳセンサカメラからなり、ワーク１１を撮像する。カメラ３は自動焦点機構を有しており、撮像軸方向に深さを有するワーク１１を所望の位置に合焦して撮影することができる。自動焦点機構には、例えば抽出エッジを利用したパターン認識、および、測距に基づく構成を適用することができる。
【００３９】
ロボット部４は、カメラ３を保持するとともにワーク１１に対するカメラ３の相対位置を調節する可動機構を備えている。
【００４０】
制御部５は、上記撮像処理におけるチャック部２、カメラ３、および、ロボット部４の動作を制御する。制御部５は、画像検査装置１から検査プログラムの実行開始を指示されると、記憶媒体に格納されたプラグラムを読み出して実行する。当該制御により、カメラ３によるワーク１１の撮像が行われ、得られた画像が画像検査装置１に入力される。
【００４１】
[被検査物の構成および撮像箇所]
撮像軸方向に深さを有するワーク１１として、図３に示すような車両の点火コイルを例に挙げる。当該点火コイルは、コイル収容部２１、コネクタ部２２、フランジ２３、および、高圧出力部２４からなり、ここではコネクタ部２２が画像検査対象になるものとする。コネクタ部２２は、ｚ軸方向に深さ方向を有するハウジング２２ａ内にｚ軸方向に延びる複数のコネクタ端子２２ｂを備えた構成である。この場合に、ワーク１１はチャック部２により例えばフランジ２３側から保持される。コネクタ部２２は、例えば、ｚ軸方向に平行な撮像軸Ｗを有するカメラ３によって、ハウジング２２ａの開口端側から撮像される。図３では、ワーク１１がカメラ３に対して基準位置にあるものとし、この姿勢にあるワーク１１のカメラ３に向かう側を正面側とする。
【００４２】
図４のＡに、コネクタ部２２においてハウジング２２ａに囲まれた領域の正面図を示す。図４のＢに、図４のＡに示す構成を撮像軸Ｗを含んでｘ軸に垂直な面で切断した、Ｈ−Ｈ線矢視断面図を示す。ハウジング２２ａの内側面には、撮像軸Ｗに直交する段差面Ｓが存在する。コネクタ端子２２ｂは、ハウジング２２ａ内の最奥面Ｌ（図４のＡにて便宜上ハッチングを省略）から先細り状の傾斜面Ｅを有して突出した樹脂支柱の先端から露出するように設けられている。ワーク１１の撮像画像は、これらの互いに異なる深さ位置に存在する要素を含んだものとなる。
【００４３】
ワーク１１の撮像画像において、例えば、ハウジング２２ａの寸法の良否が検査項目となる。また、図４のＢのように、コネクタ端子２２ｂは撮像軸Ｗの方向に延びている必要があり、コネクタ端子２２ｂのベンドも検査項目となる。ここでは、コネクタ端子２２ｂのベンドとして、ｙｚ平面内での曲りの大きさが評価される。この場合に、ワーク１１がカメラ３に対して基準位置からｘ軸周りに回転するように位置ずれすると、撮像画像のアスペクト比が図４のＡのアスペクト比から変化する。この場合に、ｘ軸方向の寸法に対するｙ軸方向の寸法の比率が小さくなる。そこで、画像検査装置１は撮像画像からこのようなｘ軸周りの回転ずれを補正した画像を生成する。
【００４４】
当該回転ずれを補正した画像を生成するために、カメラ３は、制御部５による制御により、段差面Ｓの１つの稜線（第１の箇所）が位置する深さ位置Ｄ１に合焦させた撮像と、コネクタ端子２２ｂの先端における１つの稜線（第３の箇所）が位置する深さ位置Ｄ２に合焦させた撮像と、ハウジング２２ａの最奥面Ｌと１つの傾斜面Ｅとの交線（第２の箇所、第４の箇所）が位置する深さ位置Ｄ３に合焦させた撮像とを個別に行う。第１の箇所、第２の箇所、および、第４の箇所は、ワーク１１内での相対位置が不変である箇所である。第３の箇所は、曲がる虞のあるコネクタ端子２２ｂ上の箇所のように、ワーク１１内での相対位置が変化し得る箇所である。第２の箇所と第４の箇所とは互いに異なる箇所であってもよい。ここでは、ワーク１１がｘ軸周りを負の方向に傾いたときでも、ハウジング２２ａに隠れないで撮像を可能とする位置に、第１〜第４の箇所が選択されている。図４のＢには、深さ位置Ｄ１に対応する点Ｐと、深さ位置Ｄ２に対応する点Ｑと、深さ位置Ｄ３に対応する点Ｒとが示されている。
【００４５】
カメラ３は、深さ位置Ｄ１〜Ｄ３のそれぞれに合焦したときに取り込まれる画像の基準パターンを予め記憶している。当該基準パターンは、各深さ位置で規定されるｘ軸方向に沿った直線的な画像パターンである。カメラ３がワーク１１を正面から撮像した場合でも、ワーク１１をｘ軸周りに傾いた方向から撮像した場合でも、当該直線的な画像パターンを少なくとも含む画像がカメラ３に取り込まれる。カメラ３は、自動焦点機構によって、記憶した基準パターンと一致する撮像パターンが出現するまで、抽出エッジなどを用いたパターン認識を繰り返しながら焦点位置を移動させる。こうして、深さ位置Ｄ１〜Ｄ３のそれぞれの合焦箇所について順次撮像が行われる。
【００４６】
[画像検査装置による画像処理]
次に、上記構成の画像検査システム１０において画像検査装置１が行う画像処理を、画像検査装置１の機能単位ごとに詳細に説明する。
【００４７】
図２に、画像検査装置１の機能ブロック図を示す。画像検査装置１は、画像取得部１ａ、傾角算出部（測定部、算出部）１ｂ、ベンド量算出部１ｃ、画像補正部（補正部）１ｄ、および、検査表示部１ｅを備えている。
【００４８】
画像取得部１ａは、カメラ３から、個別に合焦して撮像された３つの画像を取得する。画像取得部１ａは、取得したこれらの画像から、深さ位置Ｄ１で合焦した画像と深さ位置Ｄ３で合焦した画像とを合成した、第１の合成画像Ｍを生成する。また、画像取得部１ａは、深さ位置Ｄ２で合焦した画像と深さ位置Ｄ３で合焦した画像とを合成した、第２の合成画像Ｎを生成する。第１の合成画像Ｍは傾角算出部１ｂに入力され、第２の合成画像Ｎはベンド量算出部１ｃに入力される。
【００４９】
なお、画像取得部１ａは、深さ位置Ｄ１〜Ｄ３で合焦した各画像を１つに合成した合成画像を生成してもよい。この場合には、生成された合成画像は傾角算出部１ｂおよびベンド量算出部１ｃの両方に入力される。また、このような深さ位置ごとに取得した複数の画像の合成を、カメラ３で行うようにしてもよい。
【００５０】
傾角算出部１ｂは、演算部１０１および記憶部１０２を備えている。傾角算出部１ｂは、ワーク１１が基準位置にある場合からｘ軸周りに傾いた場合の傾角を算出する。図５（ａ）に、ワーク１１が基準位置にある場合の断面図を示す。図５（ｂ）に、ワーク１１が基準位置からｘ軸周りに傾角θｒだけ傾いた状態にある場合の断面図を示す。図５は、図４のＢと同じ位置で同じ方向から見た断面図を示している。
【００５１】
演算部１０１は、第１の合成画像Ｍから、点Ｐと点Ｒとを同じ撮像画像面上に投影した場合の当該２点間の距離（第１の距離）を測定する。同じ撮像画面上における点Ｐの深さ位置Ｄ１および点Ｒの深さ位置Ｄ３の識別には、例えば抽出エッジを用いたパターン認識が用いられ、抽出エッジ間の距離を求めることによって第１の距離が測定される。図５では、点Ｒを撮像画像面に等価な深さ位置Ｄ１の面に投影した点Ｕが示されており、第１の距離が線分ＰＵの長さで表されている。
【００５２】
ワーク１１が基準位置にある場合（図５（ａ））に、
∠ＰＲＵ＝θ１，線分ＰＵの長さ＝ｙ１
であるとする。
ワーク１１が基準位置から傾角θｒだけ傾いた場合（図５（ｂ））に、
∠ＰＲＵ＝θ２，線分ＰＵの長さ＝ｙ２（第１の距離）
であるとする。ｙ２の値は撮像画像面上で傾角算出部１ｂにより測定される。
このとき、線分ＰＲの長さ＝ｒ１（不変距離）とすれば、傾角θｒは、負の方向に、
θｒ＝θ１−θ２＝sin-1（ｙ１／ｒ１）−sin-1（ｙ２／ｒ１）      ・・・（１）
となる。
【００５３】
傾角算出部１ｂは、（１）式にしたがって傾角θｒを算出する。傾角算出部１ｂは、ｙ１およびｒ１の値を、図示しない記憶媒体に記憶している。また、傾角算出部１ｂは、算出した傾角θｒを記憶部１０２に記憶する。
【００５４】
ベンド量算出部１ｃは、ワーク１１におけるコネクタ端子２２ｂのベンド量を算出する。ベンド量は、前述のようにコネクタ端子２２ｂのｙｚ平面内での曲りの大きさで表される。図６（ａ）に、ワーク１１が基準位置にあってコネクタ端子２２ｂにベンドが生じていない場合の断面図を示す。図６（ｂ）に、ワーク１１が基準位置にあってコネクタ端子２２ｂにベンドが生じている場合の断面図を示す。図７（ａ）に、ワーク１１が基準位置から傾角θｒだけ傾いていてコネクタ端子２２ｂにベンドが生じていない場合の断面図を示す。図７（ｂ）に、ワーク１１が基準位置から傾角θｒだけ傾いていてコネクタ端子２２ｂにベンドが生じている場合（ワーク１１が図６（ｂ）から傾角θｒだけ傾いた場合）の断面図を示す。図６および図７は、図４のＢと同じ位置で同じ方向から見た断面図を示している。
【００５５】
ベンド量算出部１ｃは、第２の合成画像Ｎから、点Ｑと点Ｒとを同じ撮像画像面上に投影した場合の当該２点間の距離（第２の距離）を求める。同じ撮像画面上における点Ｑの深さ位置Ｄ２および点Ｒの深さ位置Ｄ３の識別には、例えば抽出エッジを用いたパターン認識が用いられ、抽出エッジ間の距離を求めることによって第２の距離が測定される。図６および図７では、点Ｒを撮像画像面に等価な深さ位置Ｄ２の面に投影した点Ｖが示されており、第２の距離が線分ＱＶの長さで表されている。
【００５６】
コネクタ端子２２ｂのｙｚ平面内での曲りの大きさは、点Ｑと点Ｒとを結ぶ方向が点Ｖと点Ｒとを結ぶ基準方向に対してなす角ＱＲＶが、ベンドが生じていない場合の角度からどれだけ乖離しているかで評価される。当該基準方向は、ワーク１１内における相対位置が不変となる２点を結ぶことで設定可能である。
【００５７】
ワーク１１が基準位置にあってコネクタ端子２２ｂにベンドが生じていない場合（図６（ａ））に、
∠ＱＲＶ＝θ３，線分ＱＶの長さ＝ｙ３
であるとする。
ワーク１１が基準位置にあってコネクタ端子２２ｂにベンドが生じている場合（図６（ｂ））に、
∠ＱＲＶ＝θ４，線分ＱＶの長さ＝ｙ４（第２の距離）
であるとする。ｙ４の値は撮像画像面上でベンド量算出部１ｃにより測定される。
このとき、線分ＱＲの長さ＝ｒ２（不変距離）とすれば、コネクタ端子２２ｂの曲りの大きさは、負の方向に、
θ４−θ３＝sin-1（ｙ４／ｒ２）−sin-1（ｙ３／ｒ２）            ・・・（２）
である。すなわち、傾角θｒが生じていない場合に撮像画像面上に現れる曲りの大きさは、
ｙ４−ｙ３＝ｙ４−ｒ２×sin（θ３）                            ・・・（３）
である。
【００５８】
次に、ワーク１１が基準位置から傾角θｒだけ傾いていてコネクタ端子２２ｂにベンドが生じていない場合（図７（ａ））に、
∠ＱＲＶ＝θ５，線分ＱＶの長さ＝ｙ５
であるとする。
ワーク１１が基準位置から傾角θｒだけ傾いていてコネクタ端子２２ｂにベンドが生じている場合（図７（ｂ））に、
∠ＱＲＶ＝θ６，線分ＱＶの長さ＝ｙ６（第２の距離）
であるとする。ｙ６の値は撮像画像面上でベンド量算出部１ｃにより測定される。角度θ５および角度θ６は、傾角θｒを含んでいる。このとき、コネクタ端子２２ｂの曲りの大きさは、負の方向に、
θ６−θ５＝sin-1（ｙ６／ｒ２）−sin-1（ｙ５／ｒ２）            ・・・（４）
である。すなわち、傾角θｒが生じている場合に撮像画像面上に現れる曲りの大きさは、
ｙ６−ｙ５
＝ｙ６−ｒ２×sin（θ５）
＝ｙ６−ｒ２×sin（θ３＋θｒ）
＝ｙ６−ｒ２×sin（θ３＋sin-1（ｙ１／ｒ１）−sin-1（ｙ２／ｒ１））・・・（５）
である。当該曲りの大きさの表記はθｒ＝０の場合を含む。
【００５９】
ベンド量算出部１ｃは、（５）式にしたがってベンド量を算出する。（５）式は、傾角θｒが生じていないときの曲りの大きさであるｙ４−ｙ３（（３）式）に等しい。（５）式中においてｙ６とｙ５との差分が取られることにより、傾角θｒによるｙ座標変位分が相殺されており、ｙ６は傾角θｒの生じていない値に補正された状態で処理される。ベンド量算出部１ｃは、ｙ１、ｒ１、ｒ２、および、θ３（あるいはｙ３）の値を、図示しない記憶媒体に記憶している。また、ベンド量算出部１ｃは、傾角θｒを記憶部１０２から読み出して使用する。
【００６０】
画像補正部１ｄは、傾角算出部１ｂによって算出された傾角θｒを記憶部１０２から読み出して、ワーク１１の撮像画像を傾角θｒが発生していない場合の撮像画像に補正する。補正対象の撮像画像は、第１の合成画像Ｍであってもよいし、第２の合成画像Ｎであってもよく、前記３つの画像の合成画像でもよい。また、カメラ３から別途取得したワーク１１の全体を示す撮像画像でもよい。補正により検査対象項目が検査可能となる撮像画像であれば、任意のものが補正対象となり得る。これにより、図５（ｂ）の状態のワーク１１を正面視した（カメラ３側から見た）撮像画像が、ｘ軸周りの正の方向にθｒ（θｒ＝０の場合を含む）だけ回転移動することに相当する補正を施され、傾角が生じていない図５（ａ）の状態のワーク１１を正面視した撮像画像に補正される。
【００６１】
また、画像補正部１ｄは、ベンド量算出部１ｃにより算出されたベンド量に基づき、上述のように補正される撮像画像において、表示されるコネクタ端子２２ｂのベンド量を補正する。
【００６２】
検査表示部１ｅは、画像補正部１ｄにより補正された撮像画像に基づき、各検査項目の検査を行うとともに検査結果を表示する。
【００６３】
次に、図８および図９のフローチャートを参照して、画像検査システム１０による画像検査手順をまとめる。
【００６４】
図８は、カメラ３によるワーク１１の撮像を行う手順を説明するフローチャートである。当該フローは、制御部５のプロセッサがプログラムを実行することにより行われる。
【００６５】
制御部５は、画像検査装置１から検査プログラムを開始する指示信号を受けると、ステップＳ１０１において、チャック部２によるワーク１１のチャックおよび位置決め、ロボット部４によるカメラ３の位置決め、および、カメラ３の状態の初期化（撮像系およびメモリの初期化など）を制御する。次いでステップＳ１０２において、ワーク１１を深さ位置Ｄ１〜Ｄ３のそれぞれにおいて順次合焦して撮像するよう、カメラ３を制御する。カメラ３は、基準パターンに一致する深さ位置Ｄ１〜Ｄ３の画像パターンを、順次焦点位置を移動させながら探して撮像する。そして、続くステップＳ１０３において、撮像された各画像のデータを画像検査装置１に転送するようカメラ３を制御する。これにより、当該フローは終了する。
【００６６】
図９は、画像検査装置１による画像処理および画像検査を行う手順を説明するフローチャートである。当該フローは、画像検査装置１のプロセッサがプログラムを実行することにより行われる。
【００６７】
まずステップＳ２０１において、画像取得部１ａは、カメラ３から転送された各画像のデータを取得する。次いで、ステップＳ２０２において、画像取得部１ａは、深さ位置Ｄ１で合焦した画像と深さ位置Ｄ３で合焦した画像とを合成して第１の合成画像Ｍを生成する。また、画像取得部１ａは、深さ位置Ｄ２で合焦した画像と深さ位置Ｄ３で合焦した画像とを合成して第２の合成画像Ｎを生成する。第１の合成画像Ｍは傾角算出部１ｂに入力され、第２の合成画像Ｎはベンド量算出部１ｃに入力される。
【００６８】
続くステップＳ２０３では、傾角算出部１ｂの演算部１０１が、第１の合成画像Ｍから深さ位置Ｄ１および深さ位置Ｄ３の画像パターンを特定して、第１の距離を測定する。そして、続くステップＳ２０４において、演算部１０１は、第１の距離に基づいて傾角θｒを算出する。算出された傾角θｒは記憶部１０２に記憶される。
【００６９】
続くステップＳ２０５では、ベンド量算出部１ｃが、第２の合成画像Ｎから深さ位置Ｄ１および深さ位置Ｄ３の画像パターンを特定して、第２の距離を測定する。そして、続くステップＳ２０６において、ベンド量算出部１ｃは、記憶部１０２から読み出した傾角θｒを用いながら、第２の距離からワーク１１内の所定箇所（例えば、コネクタ端子２２ｂ）のベンド量を算出する。
【００７０】
そして、次のステップＳ２０７において、画像補正部１ｄが、記憶部１０２から読み出した傾角θｒに基づいて、ワーク１１の撮像画像を傾角が生じていない場合（θｒ＝０）の画像に補正する。また、画像補正部１ｄはこのときに、算出されたベンド量を補正された撮像画像の表示に反映する。続くステップＳ２０８では、検査表示部１ｅが、補正された撮像画像の検査を行って検査結果を表示する。例えばワーク１１が点火コイルである場合に、検査結果として、ハウジング２２ａの寸法の良否、ハウジング２２ａを構成する樹脂の表面状態、コネクタ端子２２ｂにおけるベンドの発生有無およびベンド量などが、画像および文字で表示される。これにより当該フローは終了する。
【００７１】
図９のフローが終了すると、検査結果を受けて、例えばワーク１１についての良品と不良品との選別がなされる。不良品は、修復工程へ投入される、または、廃棄される。
【００７２】
[実施形態の作用効果]
以上、本実施形態について説明した。本実施形態に係る画像検査装置１によれば、ワーク１１の撮像画像面上において深さ位置Ｄ１の箇所と深さ位置Ｄ３の箇所との間の距離（第１の距離）が測定される。そして、当該第１の距離に基づきワーク１１の傾角が算出され、ワーク１１の撮像画像が当該傾角が生じていない場合の撮像画像に補正される。これにより、ワーク１１が撮像の基準位置から傾いて配置されている場合に、基準位置にある場合の撮像画像を得ることが可能となる。また、当該傾きが補正された撮像画像に基づいて、ワーク１１の高精度な画像検査を行うことができる。
【００７３】
また、本実施形態に係る画像検査装置１によれば、ワーク１１の撮像画像面上において深さ位置Ｄ２の箇所と深さ位置Ｄ３の箇所との間の距離（第２の距離）が測定される。そして、当該第２の距離をワーク１１に傾角が生じていない場合の値に補正される。したがって、ワーク１１内にベンド発生などによって値がばらつく虞のある第２の距離が存在している場合に、傾角による第２の距離の変化分を補正することにより、当該ばらつきから傾角による寄与分を除去して撮像画像を評価することができる。
【００７４】
また、本実施形態に係る画像検査装置１によれば、ワーク１１に傾角が生じていない場合の値に補正された第２の距離に基づいて、深さ位置Ｄ２の箇所と深さ位置Ｄ３の箇所とを結ぶ方向がワーク１１内でなす角度が求められる。これにより、コネクタ端子２２ｂといった、当該箇所間を結ぶ方向で規定されるワーク１１内の構造の角度ずれを検出することができる。したがって、ワーク１１の製造工程において、例えば部品の取付け治具による加工寸法公差が大きい場合には、完成したワーク１１内における当該部品の取付け角度がばらつく虞があるが、画像検査装置１によって当該角度ずれを精度よく検出することができる。
【００７５】
また、本実施形態に係る画像検査装置１によれば、深さ位置Ｄ１の箇所と深さ位置Ｄ３の箇所とを含む撮像画像面は、深さ位置Ｄ１の箇所に合焦して撮像された画像と深さ位置Ｄ３の箇所に合焦して撮像された画像との合成画像の面である。これにより、撮像軸方向に見た深さ位置が互いに異なる箇所間の距離を、正確に求めることができる。このことは、深さ位置Ｄ２の箇所と深さ位置Ｄ３の箇所とを含む撮像画像面についても同様である。
【００７６】
なお、以上の実施形態では画像検査装置１がベンド量算出部１ｃを備えていたが、これに限らず、ベンド量を算出する機能を備えない構成も可能である。また、以上の実施形態では撮像画像のｘ軸周りの回転ずれを補正したが、上述の処理を９０度だけ向きを変えて実施することにより、撮像画像のｙ軸周りの回転ずれを補正することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、製造品の検査工程といった、撮像画像を評価するプロセス等に適用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１            画像検査装置
１Ａ          プロセッサ
１Ｂ          記憶媒体
１Ｃ          モニタ
１Ｄ          バス
１ａ          画像取得部
１ｂ          傾角算出部
１ｃ          ベンド量算出部
１ｄ          画像補正部
１ｅ          検査表示部
２            チャック部
３            カメラ
４            ロボット部
５            制御部
１０          画像検査システム
１１          ワーク
１０１        演算部
１０２        記憶部
２１          コイル収容部
２２          コネクタ部
２２ａ        ハウジング
２２ｂ        コネクタ端子
２３          フランジ
２４          高圧出力部
θ１、θ２、θ３、θ４、θ５、θ６          角度
θｒ          傾角
ｒ１、ｒ２、ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４、ｙ５、ｙ６          長さ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３          深さ位置
Ｅ            傾斜面
Ｇ            カメラ
Ｌ            最奥面
Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｕ、Ｖ          点
Ｓ            段差面
Ｔ            被検査物
Ｗ            撮像軸
【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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