(57)【要約】【課題】撮像対象領域の設定を正確かつ効率良く行うとともに、必要以上の撮像が行われるのを防止できるようにする。【解決手段】ワークＷの表面の凹凸欠陥を検査するのに先立ち、毎時の撮像対象領域を定めながら、その領域を撮像するのに必要なカメラ１の位置および撮像方向を設定する。この設定処理では、ワークの表面形状を三角平面の集合体として表したＣＡＤデータを用いて被検査面全体の法線方向ヒストグラムを作成し、そのヒストグラムから撮像中心点の法線方向に対する角度差が所定の許容値以内になる平面を抽出することにより、検査可能範囲を認識する。また、検査に必要な強度の反射光の進行方向のばらつきを示す角度を特定し、その角度に基づく値を許容値として設定することにより、検査可能範囲の認識精度を確保する。【選択図】図１
2009008502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の一部または全体が被検査面とされた物体を検査対象として、この検査対象物に対する撮像装置および照明装置の位置および方向を変更しながら前記被検査面を複数回に分けて撮像し、生成された画像中の正反射光像を用いて前記被検査面の状態を検査する検査装置に、あらかじめ毎時の撮像における撮像対象領域の設定に関する情報を登録する方法において、
前記被検査面の任意の位置に撮像対象領域を設定するステップＡ；
前記ステップＡで設定された撮像対象領域の中心位置からの正反射光が撮像装置に入射するように撮像装置および照明装置の位置および方向を定めた場合に所定値以上の強度で反射する光について、進行方向のばらつき度合いを表す角度を求めるステップＢ；
対象物の表面を複数の平面の集合体として表した３次元設計データを用いて、前記ステップＡで設定した撮像対象領域に対応する平面の中から当該領域の中心位置の平面に対する傾きの差が前記ステップＢで求めた角度の範囲に対応する平面を特定するステップＣ；
の各ステップを複数サイクル実行して前記被検査面に対応するすべての平面を特定し、毎時のステップＡで設定された撮像対象領域の設定に関する情報を登録する、
ことを特徴とする表面状態検査のための情報登録方法。
【請求項２】
前記ステップＢでは、
検査対象物の良品モデルを対象に、前記ステップＡで設定された撮像対象領域に撮像装置の視野が合わせられ、かつこの撮像対象領域の中心位置からの正反射光が撮像装置に入射するように撮像装置と照明装置の位置および方向を定めて撮像することにより、第１のモデル画像を生成し、
前記撮像対象領域からの反射光の進行方向のばらつき度合いを表す角度の値を仮定して、この仮定の角度と前記３次元設計データとを用いて、前記ステップＡで設定された撮像対象領域の第２のモデル画像を生成し、
前記第１および第２の各モデル画像を照合可能に表示するとともに、前記仮定の角度を変更する操作に応じて前記第２のモデル画像を更新し、
前記各モデル画像の表示に対する確定操作が行われたとき、その時点での仮定の角度を散乱の範囲とする理論式による演算を行って、前記所定値以上の強度で反射する光の進行方向のばらつき度合いを表す角度を特定する、請求項１に記載された表面状態検査のための情報登録方法。
【請求項３】
前記ステップＢでは、前記検査対象物の良品モデルを対象に、前記ステップＡで設定された撮像対象領域に撮像装置の視野を合わせて、前記照明装置による照明の方向を切り替えて複数回の撮像を実行し、所定値以上の明るさの画像が得られた撮像における照明方向に基づき、前記所定値以上の強度で反射する光の進行方向のばらつき度合いを表す角度を特定する、請求項１に記載された表面状態検査のための情報登録方法。
【請求項４】
前記ステップＣでは、前記３次元設計データを用いて撮像対象領域に対応する各平面の法線方向の分布状態を示すヒストグラムを作成し、このヒストグラムから前記撮像対象領域の中心の平面に対応する法線方向に対する角度差が前記ステップＢで求めた角度に基づく許容値の範囲に含まれる法線方向を抽出し、抽出された各法線方向に対応する平面を特定する、請求項１に記載された表面状態検査のための情報登録方法。
【請求項５】
表面の一部または全体が被検査面とされた物体を検査対象として、この検査対象物を撮像するための撮像装置と、撮像装置の撮像対象領域を照明するための照明装置と、前記撮像装置および照明装置を支持する第１の支持機構と、前記検査対象物を支持する第２の支持機構と、第１および第２の支持機構の少なくとも一方を動かすことにより前記検査対象物に対する撮像装置および照明装置の位置および方向を変更して前記被検査面のあらかじめ定められた撮像対象領域を撮像装置に撮像させる処理を複数回実行し、毎時の撮像により生成された画像を用いて前記被検査面の表面状態を検査するための処理を実行する制御処理装置とを具備し、
各撮像対象領域のモデル画像を表示するための表示手段と、ユーザの操作を受け付けるための入力手段とをさらに具備し、
前記制御処理装置は、
撮像対象領域の設定に関する情報を登録するための記憶手段と、
前記被検査面の任意の位置に撮像対象領域を設定する領域設定手段と、
検査対象物の良品モデルを対象に、前記領域設定手段により設定された撮像対象領域に撮像装置の視野が合わせられ、かつこの撮像対象領域の中心位置からの正反射光が撮像装置に入射するように撮像装置および照明装置の位置および方向を定め、撮像装置に撮像を行わせることにより前記撮像対象領域の第１のモデル画像を生成する第１画像生成手段と、
前記領域設定手段により設定された撮像対象領域からの反射光のばらつきの度合いを表す角度として所定値を仮定して、この仮定の角度と前記検査対象物の表面を複数の平面の集合体として表した３次元設計データとを用いて、前記撮像対象領域の第２のモデル画像を生成する第２画像生成手段と、
前記第１および第２の各モデル画像を前記表示手段に照合可能に表示するとともに、前記入力手段が仮定の角度を変更する操作を受け付けたとき、その操作により変更された角度に基づき前記第２画像生成手段に第２のモデル画像を更新させ、更新後の画像により前記表示手段の表示を更新する表示制御手段と、
前記各モデル画像の表示状態下で前記入力手段が確定操作を受け付けたとき、その操作の時点での仮定の角度を散乱の範囲とする理論式による演算を行って、所定値以上の強度で撮像装置に入射する反射光の進行方向のばらつき度合いを表す角度を特定する角度特定手段と、
前記３次元設計データを用いて、前記領域設定手段により設定された撮像対象領域に対応する平面の中から当該領域の中心位置の平面に対する傾きの差が前記角度特定手段により特定された角度に基づく許容値の範囲内に含まれる平面を特定する平面特定手段と、
前記領域設定手段、第１画像生成手段、第２画像生成手段、表示制御手段、角度特定手段、平面特定手段の各手段による処理が複数サイクル実行される間に設定された複数の撮像対象領域について、それぞれその領域の設定に関する情報を前記記憶手段に登録する登録手段とを、具備する表面状態検査装置。
【請求項６】
前記平面特定手段は、前記３次元設計データを用いて撮像対象領域に対応する各平面の法線方向の分布状態を示すヒストグラムを作成し、このヒストグラムから前記撮像対象領域の中心の平面に対応する法線方向に対する角度差が前記許容値の範囲に含まれる法線方向を抽出し、抽出された各法線方向に対応する平面を特定する、請求項５に記載された表面状態検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、所定の形状を有する対象物の表面状態を画像処理の手法により検査するために、被検査面に対する撮像対象領域の設定に関する情報を登録する方法、およびこの方法を用いた表面状態検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂や金属などによる成形体の表面状態を検査するものとして、画像処理技術を用いた検査装置が数多く提案されている。この種の検査装置は、一般に、検査対象の成形体（以下、「ワーク」という。）に所定方向から照明を施して、ワーク表面からの反射光を撮像し、生成された画像において周囲と異なる明るさまたは色彩が現れている領域を、欠陥として検出するものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０８８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の検査装置において、欠陥を精度良く検出するには、検査対象のワークの表面（以下、「ワーク表面」という。）の向きに応じて照明の方向や撮像方向を調整する必要がある。特に、凹凸欠陥など正反射光を用いた検査を行う場合には、正反射光が進行する方向にカメラの光軸を精度良く合わせる必要がある。
このためユーザーは、検査に先立ち、検査対象のワーク表面のいずれの箇所に対しても上記の条件を満たすような撮像が行われるように、良品のワークを用いて、カメラとワークとの位置合わせや撮像方向などを定める作業（以下、「設定作業」という。）を行っている。
【０００５】
検査対象のワーク表面がある程度の大きさになると、検査精度を確保するには、ワーク表面を複数の領域に分けて撮像する必要がある。
また多面体のワークの各面を検査する場合には、各面毎に上記の設定作業を行う必要がある。上記した特許文献１では微小な物体（スライドファスナーの止具）を検査対象とするため、１回の撮像で検査に必要な画像を取得しているが、ワークが大きくなると、その方法では検査の精度を確保できないと考えられる。また装置の構成も大がかりになる。
【０００６】
さらに、近年、携帯電話機や携帯音楽プレーヤーなどのファッション性が重視される機器では、さまざまな曲率の箇所を含む自由曲面を組み合わせた形態のケース体を使用する。このような形態のワークを検査対象とする場合には、撮像対象領域内の面の曲率によってカメラに正反射光を入射させることが可能な範囲が変化する。
【０００７】
また、ワークの表面からは、理論上の正反射光方向に反射した光のみならず、表面の微小な凹凸などによって所定の範囲に散乱する正反射光もあり、これらの散乱光により欠陥の検出に必要な明るさが確保される場合もある。したがって、撮像対象領域において凹凸欠陥の検出に必要な明るさの画像が得られる範囲（以下、「検査可能範囲」という。）を特定するには、理論上の正反射方向と撮像対象領域内の面の曲率との関係のほか、散乱光のばらつき度合いを考慮する必要がある。
【０００８】
しかし、毎時の撮像対象領域に含まれる面の曲率や散乱光のばらつきの度合いを、数値として特定するのは非常に困難である。このため従来の検査では、実物のワークにマーキングをするなどして、このワークに割り付けた撮像対象領域を順に撮像し、毎時の撮像で十分な明るさが得られた部位を確認し、被検査面全体に対する確認がとれるまで設定作業を行うようにしている。しかし、このような方法ではユーザーの負担は多大なものとなり、確認もれが生じるおそれもある。また、検査漏れを防ぐために必要以上の撮像対象領域が割り付けられ、その結果、検査の効率が低下するおそれもある。
【０００９】
この発明は上記の問題点に着目してなされたもので、被検査面の全ての箇所について、検査に必要な画像を取得できるように撮像対象領域を設定する処理を、正確かつ効率良く実行すること、ならびに毎時の撮像対象領域内の検査可能範囲を正しく認識することによって、必要以上の撮像が行われるのを防止し、検査の効率を向上することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明では、表面の一部または全体が被検査面とされた物体を検査対象として、この検査対象物に対する撮像装置および照明装置の位置および方向を変更しながら前記被検査面を複数回に分けて撮像し、生成された画像中の正反射光像を用いて前記被検査面の状態を検査する検査装置に、毎時の撮像における撮像対象領域の設定に関する情報を登録するために、以下のステップＡ，Ｂ，Ｃを複数サイクル実行する。
【００１１】
ステップＡでは、被検査面の任意の位置に撮像対象領域を設定する。
ステップＢでは、ステップＡで設定された撮像対象領域の中心位置からの正反射光が撮像装置に入射するように撮像装置および照明装置の位置および方向を定めた場合に所定値以上の強度で反射する光について、進行方向のばらつき度合いを表す角度を求める。
【００１２】
ステップＣでは、対象物の表面を複数の平面の集合体として表した３次元設計データを用いて、前記ステップＡで設定した撮像対象領域に対応する平面の中から当該領域の中心位置の平面に対する傾きの差がステップＢで求めた角度の範囲に対応する平面を特定する。
【００１３】
さらにこの発明では、上記のステップＡ，Ｂ，Ｃを複数サイクル実行して被検査面に対応するすべての平面を特定し、毎時のステップＡで設定された撮像対象領域の設定に関する情報（設定された撮像対象領域を撮像するのに必要な情報、例えば撮像装置を配置する位置やその光軸方向である。）を登録する。
【００１４】
上記の方法では、ステップＡで設定された撮像対象領域について、ステップＢおよびＣを実行することにより、その撮像対象領域の撮像により欠陥の検出に必要な明るさの画像が得られる範囲を、３次元設計データが表す近似平面に置き換えて認識する。したがって、被検査面のすべての部位の検査が可能になったと認識されるまでステップＡ，Ｂ，Ｃによる処理を繰り返すことにより、被検査面のどの部位についても、いずれかの撮像により検査に必要な画像を得ることができる。
【００１５】
また、設定された撮像対象領域において検査可能範囲を具体的に特定できるので、以後の撮像対象領域の設定では、既に特定された部位が重複して含まれないように、撮像対象領域の設定位置を調整することができる。これにより撮像対象領域が必要以上に設定されるのを防止することができる。
【００１６】
好ましい態様においては、ステップＢでは、検査対象物の良品モデルを対象に、ステップＡで設定された撮像対象領域に撮像装置の視野が合わせられ、かつこの撮像対象領域の中心位置からの正反射光が撮像装置に入射するように撮像装置と照明装置の位置および方向を定めて撮像することにより、第１のモデル画像を生成する一方で、撮像対象領域からの反射光の進行方向のばらつき度合いを表す角度の値を仮定して、この仮定の角度と前記３次元設計データとを用いて、ステップＡで設定された撮像対象領域の第２のモデル画像を生成する。
【００１７】
さらに、上記の態様では、第１および第２の各モデル画像を照合可能に表示するとともに、仮定の角度を変更する操作に応じて第２のモデル画像を更新し、各モデル画像の表示に対する確定操作が行われたとき、その時点での仮定の角度を散乱の範囲とする理論式による演算を行って、所定値以上の強度で反射する光の進行方向のばらつき度合いを表す角度を特定する。
【００１８】
上記の態様は、良品モデルの撮像により生成された実際の画像と、反射光の進行方向のばらつき度合いを表す仮の角度に基づくシミュレーションにより作成された第２のモデル画像とを表示し、ユーザに照合させることにより、検査に必要な強度で反射する光の進行方向のばらつき度合いを表す角度を自動算出するものである。ユーザは、第２のモデル画像が第１のモデル画像に近いものかどうかを判別し、両画像が異なる場合には仮の角度を変更する操作を行う。最終的に第２のモデル画像が第１のモデル画像に近いものになったと判別して確定操作を行うと、その時点での仮の角度を散乱の範囲とする理論式（たとえばガウス散乱モデルの理論式）による演算により、欠陥の検出に必要な強度で反射する光のばらつき度合いを表す角度が特定される。
【００１９】
他の好ましい態様においては、ステップＢでは、検査対象物の良品モデルを対象に、ステップＡで設定された撮像対象領域に撮像装置の視野を合わせて、照明装置による照明の方向を切り替えて複数回の撮像を実行する。そして所定値以上の明るさの画像が得られた撮像における照明方向に基づき、所定値以上の強度で反射する光の進行方向のばらつき度合いを表す角度を特定する。
【００２０】
上記の態様によれば、良品モデルに対する照明の方向を種々に切り替えながら、照明毎に実際に撮像を行うことによって、欠陥の検出に必要な明るさの画像が得られた照明方向の変化の幅が求められ、これをもって検査に必要な強度で反射する光の進行方向のばらつきを表す角度が特定される。
【００２１】
さらに他の好ましい態様では、ステップＣにおいて、３次元設計データを用いて撮像対象領域に対応する各平面の法線方向の分布状態を示すヒストグラムを作成し、このヒストグラムから撮像対象領域の中心の平面に対応する法線方向に対する角度差がステップＢで求めた角度に基づく許容値の範囲に含まれる法線方向を抽出し、抽出された各法線方向に対応する平面を特定する。このような処理によれば、撮像対象領域において検査に必要な画像を得られる部位を、簡単かつ精度良く認識することができる。
【００２２】
上記の検査対象領域の登録方法が適用される表面状態検査装置は、検査対象物を撮像するための撮像装置と、撮像装置の撮像対象領域を照明するための照明装置と、撮像装置および照明装置を支持する第１の支持機構と、検査対象物を支持する第２の支持機構と、第１および第２の支持機構の少なくとも一方を動かすことにより検査対象物に対する撮像装置および照明装置の位置および方向を変更して被検査面のあらかじめ定められた撮像対象領域を撮像装置に撮像させる処理を複数回実行し、毎時の撮像により生成された画像を用いて前記被検査面の表面状態を検査するための処理を実行する制御処理装置とを具備する。
【００２３】
さらにこの検査装置は、各撮像対象領域のモデル画像を表示するための表示手段と、ユーザの操作を受け付けるための入力手段とを具備する。
また制御処理装置は、撮像対象領域の設定に関する情報を登録するための記憶手段と、被検査面の任意の位置に撮像対象領域を設定する領域設定手段と、検査対象物の良品モデルを対象に、領域設定手段により設定された撮像対象領域に撮像装置の視野が合わせられ、かつこの撮像対象領域の中心位置からの正反射光が撮像装置に入射するように撮像装置および照明装置の位置および方向を定め、撮像装置に撮像を行わせることにより前記撮像対象領域の第１のモデル画像を生成する第１画像生成手段と、領域設定手段により設定された撮像対象領域からの反射光のばらつきの度合いを表す角度として所定値を仮定して、この仮定の角度と検査対象物の表面を複数の平面の集合体として表した３次元設計データとを用いて、撮像対象領域の第２のモデル画像を生成する第２画像生成手段と、第１および第２の各モデル画像を表示手段に照合可能に表示するとともに、入力手段が仮定の角度を変更する操作を受け付けたとき、その操作により変更された角度に基づき第２画像生成手段に第２のモデル画像を更新させ、更新後の画像により表示手段の表示を更新する表示制御手段と、各モデル画像の表示状態下で入力手段が確定操作を受け付けたとき、その操作の時点での仮定の角度を散乱の範囲とする理論式による演算を行って、所定値以上の強度で撮像装置に入射する反射光の進行方向のばらつき度合いを表す角度を特定する角度特定手段と、３次元設計データを用いて、領域設定手段により設定された撮像対象領域に対応する平面の中から当該領域の中心位置の平面に対する傾きの差が角度特定手段により特定された角度に基づく許容値の範囲内に含まれる平面を特定する平面特定手段と、領域設定手段、第１画像生成手段、第２画像生成手段、表示制御手段、角度特定手段、平面特定手段の各手段による処理が複数サイクル実行される間に設定された複数の撮像対象領域について、それぞれその領域の設定に関する情報を記憶手段に登録する登録手段とを、具備する。
【００２４】
上記の検査装置の好ましい態様では、平面特定手段は、３次元設計データを用いて撮像対象領域に対応する各平面の法線方向の分布状態を示すヒストグラムを作成し、このヒストグラムから撮像対象領域の中心の平面に対する角度差が前記許容値の範囲に含まれる法線方向を抽出し、抽出された各法線方向に対応する平面を特定する。
【００２５】
上記構成の検査装置によれば、ユーザは、良品ワークの実際の撮像により生成された第１のモデル画像と、仮設定された角度と３次元設計データとから作成された第２のモデル画像とを見比べ、仮の角度の変更操作や確定操作を行うことによって、撮像対象領域からの反射光の進行方向のばらつきを表す角度を簡単かつ精度良く特定することができる。よって、この特定された角度を用いて検査に適した明るさの画像を得ることの可能な部位（平面）を精度良く特定することができ、適正な数の撮像対象領域を簡単に設定することができる。
【発明の効果】
【００２６】
この発明によれば、被検査面に複数の面が含まれたり、種々の曲率の箇所が含まれる場合でも、各部位について、欠陥の検出に必要な明るさの画像を確実に得られるように撮像対象領域を割り付けることができる。また、各撮像対象領域において欠陥の検出に必要な明るさの画像を得られる部位を具体的に特定できるので、複数の撮像対象領域に重複して含まれる部位ができるだけ少なくなるように、撮像対象領域の設定位置を調整することが可能になり、検査漏れが生じたり、過剰な数の撮像対象領域が設定されるのを防止することができる。よって、検査の効率および精度をともに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、この発明が適用された検査装置の構成例を示す。
この実施例の検査装置は、複数の面を有するワークＷを検査対象として、このワークＷの表面に欠陥がないかどうかを検査するためのもので、カメラ１（以下、単に「カメラ１」という。）、照明装置２、多軸ロボット３、ロボットコントローラ４、およびパーソナルコンピュータによる制御処理装置５により構成される。
【００２８】
前記多軸ロボット３（以下、単に「ロボット３」という。）は、所定大きさの基台３６上に、アーム支持部３５を介してアーム部３０を連結した構成のものである。アーム部３０は、３個の中間アーム３１，３２，３３と先端アーム３４とを順に連結した構成のもので、各連結部にはそれぞれ回転軸（図示せず。）が含まれている。また先端アーム３４の先端面には、支持板３７が連結されており、この支持板３７の板面にカメラ１および照明装置２が取り付けられる。
【００２９】
カメラ１は、カラー画像生成用のディジタルスチルカメラである。照明装置２は、検査対象のワークＷを照明するためのもので、後記する２種類の照明部２Ａ，２Ｂが含まれる。ロボットコントローラ４は、ロボット制御専用のコントローラであって、制御部５からの指令に応じてロボット３の各軸の回転角度を制御することにより、前記先端アーム３４の方位、高さ、先端の支持板３７の板面の傾きなどを変更する。このロボット３の動作により、カメラ１と照明装置２とを、両者間の位置関係を維持したまま、ワークＷから見た位置および方向を変更することが可能になる。
【００３０】
なお、カメラ１および照明装置２とワークＷとの位置合わせ制御はこの例に限らず、たとえば、カメラ１および照明装置２を固定し、ワークＷの位置や姿勢をロボットにより変更してもよい。またワークＷを回転テーブルに載せて回転させながら、カメラ１および照明装置２の位置や姿勢を変更するようにしてもよい。
【００３１】
前記制御部５には、ＣＰＵ５０、ＲＯＭ５１、ＲＡＭ５２のほか、メモリ５３、照明制御部５０１、撮像制御部５０２、画像入力部５０３、画像処理部５０４、検査部５０５、ロボット制御部５０６などが含められる。また、ＣＰＵ５０には、入力部５４やディスプレイ５５などの周辺機器が接続される。なお、メモリ５３はハードディスクであって、ＣＰＵ５０に検査の機能を設定するためのプログラムや、後記する撮像のための設定情報、良品ワークの基準画像、検査用のパラメータ（２値化しきい値、判定用しきい値など）が格納される。入力部５４は、キーボードやマウスなどにより構成される。
【００３２】
照明制御部５０１は、照明装置２について、点灯させる照明部を選択し、その照明光量の調整や照明色の切り替えを行う。撮像制御部５０２は、カメラ１に駆動信号を出力することにより、撮像を行わせる。なお、照明制御部５０１，撮像制御部５０２，およびロボット制御部５０６については、これらの制御部の機能をＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）に組み込んで、制御処理装置５から独立させてもよい。
【００３３】
画像入力部５０３は、カメラ１からの画像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂの色彩毎に生成される。）を入力するインターフェース回路などを含む。この画像入力部５０３が入力した画像は、ＲＡＭ５２またはメモリ５３に格納され、以後、画像処理部５０４や検査部５０５により処理される。なお、画像処理部５０４は、後記する差分濃淡画像の生成や２値化処理を行う。検査部５０５は、２値化の結果から欠陥の有無を判別する。
【００３４】
ＣＰＵ５０は、メモリ５３に登録された撮像用の設定情報に基づき、ロボット制御部５０６を介してロボットコントローラ４に前記制御信号を出力する。ロボットコントローラ４は、この制御信号に応じてロボット３の動作を制御する。
さらに、ＣＰＵ５０は、ロボット３の動作が停止したタイミングに合わせて、撮像制御部５０２にカメラ１への駆動信号を出力させる。ロボット３の制御とカメラ１の駆動とを繰り返すことにより、毎時の撮像におけるカメラ１および照明装置２の位置や姿勢が変更され、ワークＷの表面が複数の領域に分けて撮像される。なお、カメラ１とワークＷとの間の距離は、常に一定になるように制御される。
【００３５】
図２は、上記検査装置の光学系（カメラ１および照明装置２）の詳細な構成を示す。なお、作図の便宜上、照明装置２の大きさをカメラ１に対して大きく誇張して表すとともに、カメラ１の光軸を紙面の縦方向に合わせて示す。また、ワークＷの表面を平坦面として表すとともに、カメラ１の撮像対象領域Ｒ（カメラ１の視野が合わせられている領域）の範囲、およびこの領域内の中心点Ｃ（以下、「撮像中心点」または単に「中心点」という。）を示す。
【００３６】
照明装置２には、ハーフミラー２０と、同軸落射用の第１の照明部２Ａと、斜め入射照明用の第２の照明部２Ｂとが組み込まれる。ハーフミラー２０はカメラ１の光軸上に設けられ、第１の照明部２Ａはハーフミラー２０の側方に、第２の照明部２Ｂはハーフミラー２０の下方に、それぞれ配置される。
【００３７】
同軸落射用の第１の照明部２Ａは、光が出射する円形状の開口部（図の左方に向かって開口している。）が設けられた筐体２３内に、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色彩光を発光する光源２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ（具体的にはＬＥＤである。）が収容された構成のものである。各光源２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、それぞれその光軸をハーフミラー２０に向けて配備されている。また前記開口部には拡散板２２が設けられる。
【００３８】
斜め入射照明用の第２の照明部２Ｂは、上面にカメラ１の覗き穴２６が形成された筐体２５を本体部とする。筐体２５内は、同心円状に並ぶ３つの領域ｓ，ｔ，ｕに分割され、各領域ｓ，ｔ，ｕに、それぞれ第１の照明部と同様の光源２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂが、複数列にわたって同心円状に配列されている。いずれの光源も、光軸がカメラ１の光軸に平行になるようにして、筐体２５内の基板２７に配線されている。
【００３９】
筐体２５の下部は開口しており、この開口部に光拡散部材２３が設けられている。また覗き穴２６の中心は、カメラ１の光軸に位置合わせされる。
光拡散部材２３は、領域ｓ，ｔ，ｕに応じた大きさの３つの傾斜面２３ｓ，２３ｔ，２３ｕを連続させた構成のものである。各傾斜面２３ｓ，２３ｔ，２３ｕは、それぞれ内側から外側に向かって下降し、また覗き穴からの距離が遠い傾斜面ほど傾きが急になる。
【００４０】
第１の照明部２Ａでは、光源２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂから発せられた光が拡散板２２により混合されて、断面が円形状の光が生成される。この光はハーフミラー２０に到達した後にカメラ１の光軸に沿って進行する。よって、第１の照明部２Ａが点灯した場合には、撮像対象領域Ｒに対し、いわゆる同軸落射照明光が照射される。
【００４１】
一方、第２の照明部２Ｂでは、光源２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂから発せられた光が筐体２５の各領域ｓ，ｔ，ｕで混合され、さらに光拡散部材２３を介して覗き穴２６の下方に出射される。よって、第２の照明部２Ｂが点灯した場合には、撮像対象領域に対し、斜め方向から入射する照明光が照射される。
【００４２】
なお、照明部２Ａ，２Ｂでは、点灯させる光源の色彩を選択することにより照明光の色彩を変更することが可能である。さらに第２の照明部２Ｂでは、３つの領域ｓ，ｔ，ｕの中のいずれか１つ、または隣り合う２つの領域を選択し、選択した領域の光源のみを点灯することにより、照明方向を限定することができる。
【００４３】
この実施例では、ワークＷの表面の凹凸欠陥の有無を検査する場合には、第１の照明部２Ａによる同軸落射照明下で撮像を行う。一方、色彩欠陥の有無を検査する場合には、第２の照明部２Ｂによる斜め入射照明下で撮像を行う。
【００４４】
上記２種類の検査のうち、凹凸欠陥の検査では、欠陥の存在によって正反射光の進行方向が変化する現象を利用するので、凹凸欠陥のない状態下では同軸落射照明光に対する正反射光がカメラ１に入射するように、ワーク表面の向きに応じて撮像方向を調整する必要がある。この実施例では、毎時の撮像におけるカメラ１の光軸が撮像中心点Ｃの法線方向に対応する（具体的には、中心点Ｃの法線方向を示すベクトルを反転させた方向とカメラ１の撮像方向を示すベクトルとを一致させる。）ように、カメラ１の位置および姿勢を調整する。
【００４５】
図３は、撮像対象領域Ｒに含まれるワーク表面上の各点のうち、撮像中心点Ｃと、この撮像中心点Ｃから所定距離だけ離れた２点Ｆ１，Ｆ２について、それぞれ前記同軸落射照明光に対する正反射光がカメラ１のレンズ１１に入射する様子、あるいはレンズ１１に入射しない方向に向かう様子を示したものである。なお、図中の点線は、点Ｃ，Ｆ１，Ｆ２に向かう照明光の範囲を示す。また網点のパターンは、上記の照明光に対する正反射光が進行する範囲（各照明光に対し理論上の正反射方向に反射した光の範囲）である。
【００４６】
図３の例では、撮像中心点Ｃからの正反射光はすべてレンズ１１に入射しているが、この中心点Ｃからやや離れた点Ｆ１からの正反射光は、一部しか入射していない。さらに点Ｆ１よりも中心点Ｃから離れている点Ｆ２に至っては、正反射光がレンズ１１に全く入射しない状態になる。
【００４７】
このように、カメラ１の視野に含まれる部位であっても、その傾斜角度によって、点Ｆ２のようにカメラ１に正反射光を入射させることができない部位や、点Ｆ１のように一部の正反射光しか入射させることのできない部位がある。ただし、実際にワークＷの一点からの正反射光の分布範囲は図３に示した範囲に限らず、その周囲にある程度のばらつきをもって散乱するため、この散乱光により凹凸欠陥の検出に必要な画像の明るさが確保される場合がある。
【００４８】
したがって、凹凸欠陥の検出に必要な明るさの画像を得られる範囲（検査可能範囲）は、被検査面の曲率と理論上の正反射方向との関係のみならず、散乱光の進行方向のばらつき度合いによっても変動すると考えられる。
【００４９】
ところで、曲率の異なる部位を複数含む多面体ワークを対象に、複数回の撮像により凹凸欠陥の検査を行う場合には、被検査面のすべての箇所が、漏れなくいずれかの撮像対象領域の検査可能範囲に含まれるように撮像対象領域を割り付けなければならない。この割り付け処理の際に、検査可能範囲を正しく認識して撮像対象領域を定めることができれば、撮像対象領域が必要以上に割り付けられることがなくなり、検査の効率を向上することができると考えられる。
【００５０】
しかし、任意の位置に設定された撮像対象領域内の曲率がどの程度になるかを認識するのは、容易なことではない。またワークＷでの正反射光の散乱は、ワークの表面の微小な凹凸や塗料に含まれる材料（たとえばメタリックワークの塗料に含まれる金属片）等によって生じると考えられるが、実際にどの程度の散乱があるかを特定するのは、非常に困難である。したがって、撮像対象領域の設定を行う現場のユーザが、撮像対象領域のどの範囲までが検査可能範囲になるかを判断するのは容易なことではない。
【００５１】
そこでこの実施例では、ワークＷの良品モデルの画像と、ワークＷの設計のために作成したＳＴＬ形式のＣＡＤデータとを用いて、検査可能範囲をチェックしながらワークＷの被検査面に複数の撮像対象領域を割り付け、これらの撮像対象領域を撮像するのに必要な設定情報をメモリ５３に登録するようにしている。
【００５２】
ＳＴＬ形式のＣＡＤデータは、物体の表面を複数の三角平面の集合体に近似して表すもので、各三角平面は、３つの頂点の座標および法線の方向を表すベクトル（以下、「法線ベクトル」という。）により表される。
【００５３】
法線ベクトルは、図４に示すように、２つの角度α，βにより表される。
角度αは、ＣＡＤデータに基づく空間座標系のＸＹ平面に法線ベクトルＶＬを投影した場合の投影像ＶＬ´の方位を示すもので、Ｙ軸の正方向から時計回り方向にＶＬ´に至るまでの角度により表される。角度βは、ＸＹ平面から法線ベクトルＶＬまでの角度である。以下、角度αを「方位角α」といい、角度βを「仰角β」という。
【００５４】
撮像用の設定情報は、カメラ１の位置および撮像方向により構成される。カメラ１の位置（以下、「カメラ位置」という。）は、具体的にはカメラレンズ１１の中心点のＸ，Ｙ，Ｚ座標により表される。撮像方向は、本来は、カメラ１からその光軸に沿ってワークＷに向かう方向として表されるが、この実施例では便宜上、撮像中心点Ｃの法線ベクトルＶＬ（具体的には方位角αおよび仰角β）を登録する。
【００５５】
上記の設定情報の登録に際し、この実施例では、ＣＡＤデータに基づくワークＷの３次元モデルを表した画像を作成してディスプレイ５５に表示し、この表示画像上の所定位置をユーザに指定させることによって、撮像中心点Ｃの指定を受け付ける。ＣＰＵ５０は、ここで指定された点を含む三角平面の法線ベクトルＶＬを撮像方向を示す情報として設定する。また、指定された点から法線ベクトルＶＬが示す方向に沿って予め定めた距離だけ離れた点の座標を、カメラ位置として設定する。
【００５６】
さらにこの実施例では、上記のカメラ位置および撮像方向に基づきカメラ１をワークＷに位置合わせしたときの撮像対象領域に対応する三角平面を抽出する。さらに、これらの三角平面の中から撮像中心点Ｃに対する傾斜角度が所定の許容値以内になる平面を特定する方法によって、撮像対象領域内の検査可能範囲を認識する。また、この許容値として、前記した散乱光のばらつき度合いを考慮した値を設定することによって、検査可能範囲の認識精度を高め、撮像回数を削減できるようにしている。
【００５７】
図５は、カメラの位置および撮像方向を設定する処理の一連の流れを示す。以下、適宜、図６，７を参照しながら、この図５の流れに沿って設定処理の内容を説明する。
【００５８】
まず最初のＳＴ１（ＳＴは「ステップ」の略である。以下同じ。）では、ワークWの良品モデル（以下、「良品ワーク」という。）の搬入を受け付ける。
つぎのＳＴ２では、検査に必要な分解能の入力を受け付けることにより、カメラ１の視野のサイズを決定する。たとえば、撮像素子の画素数が１０００画素×１０００画素であり、入力された分解能が０．０１mm／画素であるとすると、カメラ１の視野は１０mm四方となる。撮像対象領域の大きさもこの視野サイズと同様である。
【００５９】
つぎのＳＴ３では、登録の順序を示すカウンタｎに初期値の１を設定する。つぎのＳＴ４では、前記した３次元モデルの画像を表示して、ユーザによる撮像中心点Ｃの指定を受け付ける。ＳＴ５では、ＳＴ４で指定された撮像中心点Ｃに基づき、カメラ位置および撮像方向を設定する。
【００６０】
つぎのＳＴ６では、ＳＴ５で設定されたカメラ位置および撮像方向に基づいて実際にカメラ１の位置および方向を調整し、良品ワークの撮像を行う。ＳＴ７では、この撮像により生成された画像を第１モデル画像としてＲＡＭ５２に一時保存する。
【００６１】
つぎに、ＳＴ８では、ＣＡＤデータを用いて、上記の設定による撮像対象領域に対応する三角平面を抽出する。
図６は、この抽出の一例を示す。この図では、ワークＷを表す三角平面群のうち、現在設定されている撮像方向から認識可能な平面を実線で示すとともに、設定されている撮像対象領域Ｒを点線枠で示す。さらにＳＴ８で抽出された三角平面には網点パターンを付してある。この網点パターンの範囲が示すように、ＳＴ８では、撮像対象領域Ｒ内に完全に含まれている三角平面のみが抽出される。
【００６２】
つぎに、ＳＴ９では、抽出された平面の法線ベクトルを用いて、法線方向のヒストグラムを作成する（以下、このヒストグラムを「法線方向ヒストグラム」という。）。具体的には、図７に示すように、各三角平面の法線ベクトルＶＬを示す方位角αおよび仰角βの組み合わせに度数を対応づけたヒストグラムを作成する。なお、この例では、各角度α，βを５°単位にして表しているが、これに限らず、たとえば１°単位で表してもよい。
【００６３】
上記のようにして法線方向ヒストグラムが作成されると、つぎのＳＴ１０では、判定用の許容値を設定する処理を実行する（この処理の詳細については後記する。）。
許容値が設定されると、つぎのＳＴ１１では、法線方向ヒストグラムの中から撮像中心点Ｃの法線方向に対する角度差がＳＴ１０で設定した許容値以内になる法線方向を抽出する。さらにＳＴ１２では、抽出された法線方向の度数の総和を求め、その総和を所定のしきい値と比較する。ここで度数の総和がしきい値以上であれば、ＳＴ１３が「ＹＥＳ」となってＳＴ１４に進む。
【００６４】
ＳＴ１４では、抽出された法線方向に対応する三角平面にそれぞれ検出済フラグをセットする。
この検出済フラグは、現在の撮像対象領域において、凹凸欠陥の検出に必要な明るさの画像を生成することが可能な部位、すなわち検査可能範囲に含まれる部位に対応する平面であることを示すものである。すなわちＳＴ１１およびＳＴ１２によって、撮像中心点Ｃに対する傾斜角度が許容値以内になる部位を抽出し、ＳＴ１４によって、これらの部位を検査可能範囲として認識することになる。
【００６５】
ＳＴ１５では、ＳＴ５で設定したカメラ位置および撮像方向を、ｎ番目の撮像用の設定情報としてメモリ５３内の検査データファイルに登録する。さらにＳＴ１６では、ＳＴ７で保存された第１モデル画像を、ｎ番目の基準画像として検査データファイルに登録する。
【００６６】
つぎのＳＴ１７では、被検査面に対応する全ての三角平面に検出済フラグがセットされたかどうかを判別する。ここで検出済フラグが未設定の三角平面があれば、ＳＴ１７の判定は「ＮＯ」となってＳＴ１８に進み、ｎの値がインクリメントされる。さらにＳＴ１９において、検出済フラグが未設定の部位を示す画面を表示する（たとえば、撮像中心点Ｃの指定時に表示したのと同じ３次元モデルの画像を、検出済フラグが未設定の三角平面に対応する箇所が所定の色彩によりマーキングされた状態にして表示する）。この後はＳＴ４に戻り、表示中の画面を用いて新たな撮像中心点Ｃの指定を受け付ける。なお、この段階では、検出済フラグが設定されていない平面に対する指定のみが有効になるようにしてもよい。
【００６７】
ＳＴ４で指定された撮像中心点Ｃに基づく設定による撮像対象領域について、法線方向ヒストグラムから抽出された法線方向の度数の総和がしきい値を下回る場合には、ＳＴ１３の判定が「ＮＯ」となってＳＴ２０に進み、現在の設定による撮像が検査に適合していないことを、メッセージの表示等により報知する。この後は、ＳＴ１４〜１８の処理を行わずにＳＴ１９に進むため、この検査に適合しない撮像に関する情報が登録されることはない。したがって、検査可能範囲が極端に少なくなる範囲に撮像対象領域が定められて無駄な処理が行われるのを、防止することができる。
【００６８】
以下、被検査面に対応する全ての三角平面に検出済フラグがセットされるまで上記の処理を繰り返すことにより、被検査面に複数の撮像対象領域が割り付けられ、これらの撮像対象領域を撮像するのに必要なカメラ位置および撮像方向や、撮像対象領域の基準画像が登録される。最終的に全ての三角平面に検出済フラグがセットされると、ＳＴ１７が「ＹＥＳ」となってＳＴ２１に進み、ｎの現在値を登録総数Ｎとして保存する。さらにＳＴ２２で良品ワークを搬出し、処理を終了する。
【００６９】
上記の処理によれば、ＣＡＤデータを用いて、検査可能範囲に含まれる部位を特定しながら毎時の撮像に関する設定を行うので、被検査面のすべてを漏れなく検査できるような設定を、簡単に行うことが可能になる。
【００７０】
つぎに、ＳＴ１０の許容値の設定処理について、詳細に説明する。
この実施例では、前記したように、ワークＷの反射特性による散乱光のばらつきの大きさを考慮して、凹凸欠陥の検出に必要な強度の反射光が進行する方向の広がり範囲を表す角度φを求め、この角度φに基づいて許容値を設定するようにしている。
【００７１】
図８は、ガウス散乱モデルに基づく反射光の散乱状態を示す。図中のベクトルＫは照明光に対する理論上の正反射方向を示す。このベクトルＫの方向に進行する正反射光の強度をＰ０、ベクトルＫから角度θずれた方向に反射する反射光の強度をＰ（θ）とし、各反射光の進行方向の標準偏差をσとすると、Ｐ（θ）は下記の（１）式により表される。
【００７２】
【数１】
2009008502.tif 000003
【００７３】
図９は、上記（１）式に基づき、標準偏差σが５度の場合と、３０度の場合とについて、それぞれ理論上の正反射方向（ベクトルＫの方向）に対するずれ角度θと、そのθによる方向における正反射光の強度との関係をグラフにしたものである。なお、正反射光強度の値は、理論上の正反射方向における強度を「１」として正規化されている。
上記のグラフに示すように、散乱光の進行方向のばらつきが大きくなると、比較的強い反射光が得られる範囲も広がる。
【００７４】
たとえば図９において、正反射光の相対強度が０．５以上になる範囲を確認すると、標準偏差σが５度の場合には、理論上の正反射方向から５〜６度程度ずれた方向までの範囲でなければ、この条件を満たす正反射光は得られない。これに対し、標準偏差σが３０度の場合には、理論上の正反射方向から約３５度近くずれた方向までの範囲で、上記の条件を満たす正反射光を得ることができる。
【００７５】
したがって凹凸欠陥の検出に必要な強度の反射光が進行する範囲の広がり角度をφとすると、理論上は、撮像中心点Ｃに対する傾斜角度がφ以内の面であれば、上記の範囲内にある光をカメラに入射させることが可能になり、凹凸欠陥の検出が可能になると考えられる。
そこでこの実施例では、設定された撮像対象領域毎に、この領域における散乱光の分布状態がガウス分布に近似するものと仮定して、前出のＳＴ６の撮像により生成された良品ワークの画像（第１モデル画像）とＣＡＤデータに基づき作成したシミュレーション画像（第２モデル画像）とを用いて、標準偏差σの値を求める。さらにこのσの値を（１）式にあてはめて各方向における正反射光の強度を算出し、算出された強度が凹凸欠陥の検出に必要な値になる範囲の大きさを表す角度を上記の角度φとして求め、この角度φに基づき、ＳＴ１１で使用する許容値の値を決定する。
【００７６】
図１０は、先の図４のＳＴ１０に対応する許容値の設定処理の詳細な手順を示す。
この処理では、まずＳＴ１０１で、上記（１）式中の標準偏差σに所定の初期値（たとえば５度）を設定する。
つぎに、ＳＴ１０２では、現在の設定（図４のＳＴ５での設定である。）による撮像対象領域について、この領域に対応する各三角平面（ＳＴ８で抽出されたもの）にそれぞれ上記の標準偏差σをもって反射光が散乱するものとして、カメラ１の撮像素子に入射する光の強度を画素毎に算出する。そして算出された各強度を用いて第２モデル画像を生成する。
【００７７】
つぎのＳＴ１０３では、良品ワークＷの撮像により生成された第１モデル画像（ＳＴ７でＲＡＭ５２に一時保存されたもの）と上記の第２モデル画像とを並列表示した画面を作成し、ディスプレイ５５に立ち上げる。図１１は、この表示画面の一例を示すもので、図中、左側の「実画像」が第１モデル画像であり、右側の「シミュレーション画像」が第２モデル画像である。さらに、この画面では、各画像の下方にそれぞれ当該画像の水平方向に沿う輝度分布を表すグラフが表されるとともに、標準偏差σの設定値を上げ下げするための変更ボタン３１，３２や、この設定値を確定するための確定ボタン３３が設けられている。
【００７８】
この実施例では、シミュレーションによる第２モデル画像における明るさ分布が実際の良品ワークの撮像により得られた第１モデル画像に近い状態になれば、実際の散乱光の標準偏差もσの設定値に近くなっているものとして、ユーザにσの値を特定させる。
具体的には、ユーザが、変更ボタン３１または３２の操作によりσの設定値を変更すると、ＳＴ１０４が「ＹＥＳ」となってＳＴ１０５に進み、変更後のσの値により新たな第２モデル画像を作成し、その新規の画像により表示画面中の第２モデル画像を更新する。また所定の時点で確定ボタン３３が操作されると、ＳＴ１０６が「ＹＥＳ」となってＳＴ１０７に進み、その確定操作時のσの値による（１）式に基づき、検査に必要な強度の正反射光が進行する方向の広がり角度φを求める。
【００７９】
さらにＳＴ１０８では、特定された角度φの値に基づき許容値の値を決定する。なお、この処理においては、角度φをそのまま許容値とするのではなく、カメラ１の感度等の影響を考慮して、φから所定の調整値を差し引いた値を許容値とする。この調整値の大きさについては、撮像対象領域内のワークＷの曲率に応じて変更するのが望ましい。
【００８０】
上記図１０，１１に示した方法によれば、散乱光の進行方向のばらつきの度合い（標準偏差σ）が所定値になると仮定して、この仮定に基づくシミュレーション画像と実際の画像とをユーザに照合させることにより、上記のばらつき度合いを簡単に特定することが可能になる。またσの値を細かい単位で変更できるようにすれば、特定できる数値を信頼性の高いものにすることができる。
【００８１】
よって、この特定されたσの値を用いて、凹凸欠陥の検出に必要な強度の反射光が進行する方向のばらつき度合いを示す角度φを特定し、このφの値をもって許容値を設定することにより、撮像対象領域における検査可能範囲を精度良く認識することが可能になる。
【００８２】
ただし、角度φを求める処理は上記の例に限定されるものではない。たとえば、図２に示した斜め入射照明用の光源２Ｂの領域ｓ，ｔ，ｕを順次個別に点灯することにより、良品ワークに対する照明方向を変更しながら照明毎に撮像を行い、凹凸欠陥の検出に必要な明るさの画像が得られたときの照明方向の範囲から、φの値を導き出してもよい。
【００８３】
また、ワークＷの表面の曲率のばらつきが少ない場合には、図１２に示すように、ゴニオフォトメータを用いて検査装置外での計測を行ってもよい。
図１２の例では、ワークＷに対して投光器１０１を一定の方向に配置して光を照射しつつ、ワークＷに対する受光器１０２の方位を変更しながら、各方位における反射光の強度を計測する。この場合、所定値以上の強度の反射光を受光できた方位の変化の幅が角度φとして特定される。
【００８４】
つぎに図１３は、上記図５に示した設定処理を完了した後に、設定されたカメラ位置および撮像方向に基づき凹凸欠陥の検査を行う場合の処理手順（１つのワークＷの検査に関するもの）を示す。
【００８５】
まず最初のＳＴ２０１では、図示しない搬送機構を駆動して、ワークＷを定められた検査位置まで搬送する。なお、この搬入時のワークＷの姿勢は常に定められた状態になるように調整される。
【００８６】
つぎにＳＴ２０２では、カウンタｎを初期値の１に設定し、ＳＴ２０３において、ｎ番目の登録用データ（ｎ番目の撮像におけるカメラ位置および撮像方向、ならびにｎ番目の基準画像）を読み出す。
【００８７】
ＳＴ２０４では、読み出されたカメラ位置および撮像方向に基づきロボット３の動作を制御して、カメラ１の位置および撮像方向が読み出されたデータに一致するように調整する。ＳＴ２０５では、照明装置２に同軸落射照明状態に設定して、カメラ１に撮像を行わせる。
【００８８】
ＳＴ２０６では、上記の撮像により生成された検査用の画像につき、基準画像との間で差分演算を行って、基準画像に対する明るさの差を示す差分濃淡画像を生成する。なお、この実施例ではカラー画像を生成するので、差分演算処理は、具体的には、Ｒ，Ｇ，Ｂの色データ毎に行われ、色データ毎の差の平均値による濃淡画像が作成される。
さらにＳＴ２０７では、上記の差分濃淡画像を２値化することにより有意な差を検出する。ＳＴ２０８では、この２値化後の画像を用いて欠陥の有無を判定する。
【００８９】
上記の判定が終了すると、その判定結果をＲＡＭ５２に一時保存した後、ＳＴ２０９からＳＴ２１０に進み、カウンタｎを更新した後にＳＴ２０３に戻る。以下、同様の処理をカウンタｎが登録総数Ｎになるまで実行することにより、撮像対象領域が順に撮像されて、凹凸欠陥の有無を判定する処理が行われる。
【００９０】
全ての撮像対象領域に対する判定が終了すると、ＳＴ２１１に進み、毎回の判定処理結果を統合した検査結果データを作成し、これをディスプレイ５５や図示しない外部機器などに出力する。さらにＳＴ２１２では、検査の終了したワークＷを搬出し、処理を終了する。
【００９１】
上記図１３の例では、各撮像対象領域における検査可能範囲を考慮せずに、生成された画像全体において基準画像と異なる部位を検出しているが、検査可能範囲に相当する箇所で凹凸欠陥を確実に検出できるのであれば、このようにしても特段の問題が生じることはない。仮に検査可能範囲外に欠陥があるのにその欠陥を検出できなかったとしても、この欠陥にあたる箇所を検査可能範囲に含む撮像対象領域を処理すれば、当該欠陥を検出できるからである。
この実施例では、設定処理において、被検査面の各箇所が必ずいずれかの撮像対象領域の検査可能範囲に含まれるように撮像対象領域を割り付けてあるので、上記図１３の処理を行うことにより、被検査面全体について、漏れなく凹凸欠陥を検出することが可能である。
【００９２】
なお、上記の実施例では、ユーザが撮像中心点Ｃを指定して、その指定に基づきカメラ位置および撮像方向を設定したが、これに限らず、ＣＡＤデータを用いて撮像中心点Ｃを自動的または半自動的に設定することも可能である。たとえば、ワークの被検査面全体についての法線方向ヒストグラムを作成し、このヒストグラム中のピークに度数の高い順にに着目し、着目したピークに対応する平面群中の中心にある平面に撮像中心点Ｃを設定する方法が考えられる。
【００９３】
また、上記の実施例の凹凸欠陥検査では、理論上の正反射光方向を中心に広がる強い反射光がカメラ１に入射するようにカメラ位置や撮像方向を設定したが、ワークＷからの正反射光の散乱の度合いが大きくなると、欠陥により正反射の方向が変化した場合でも、相当量の反射光がカメラ１に入射し、欠陥に対する感度が悪くなる可能性がある。このような場合には、正反射光の進行する範囲のうち、理論上の正反射方向に進行する光を含む強い反射光がカメラ１から逃れるように、照明や撮像の方法を変更してもよい。たとえば、同軸落射照明ではなく、照明部２Ｂによる斜め入射照明を行い、この照明光に対する正反射光のうち、理論上の正反射方向からはずれた方向に進行する光をカメラ１に入射させる方法により対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】検査装置の一部機構の外観と電気構成とを示す図である。
【図２】検査装置の光学系の構成を示す説明図である。
【図３】ワークからの正反射光の進行の範囲が反射位置の傾斜角度によって変動する様子を示す説明図である。
【図４】法線ベクトルを表す情報を示す説明図である。
【図５】撮像用の設定処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】撮像対象領域内の三角平面の抽出例を示す説明図である。
【図７】法線方向ヒストグラムの設定例を示す説明図である。
【図８】ガウス散乱モデルによる反射光の分布状態を示す説明図である。
【図９】ガウス散乱モデルに基づき各方向と反射光の強度との関係を示したグラフである。
【図１０】許容値の設定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】照合用の画面の例を示す説明図である。
【図１２】角度φの特定方法の他の例を示す説明図である。
【図１３】検査における処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９５】
Ｗ    ワーク
Ｃ    撮像中心点
Ｒ    撮像対象領域
１    カメラ
２    照明装置
３    ロボット
４    ロボットコントローラ
５    制御処理装置
２Ａ  同軸落射照明用の照明部
５０  ＣＰＵ
【図１】
2009008502.tif 000004
【図２】
2009008502.tif 000005
【図３】
2009008502.tif 000006
【図４】
2009008502.tif 000007
【図５】
2009008502.tif 000008
【図６】
2009008502.tif 000009
【図７】
2009008502.tif 000010
【図８】
2009008502.tif 000011
【図９】
2009008502.tif 000012
【図１０】
2009008502.tif 000013
【図１１】
2009008502.tif 000014
【図１２】
2009008502.tif 000015
【図１３】
2009008502.tif 000016