視覚検査装置の評価システム
【課題】実際の検査設備がなくても視覚検査装置が評価可能であり、検査条件の変化に対する検査結果の変化の傾向の取得が容易な視覚検査装置の評価システムを提供する。
【解決手段】２Ｄカメラ画像作成部２３は、３Ｄ画像生成部２２において擬似的に生成したワークの疑似３Ｄ画像から疑似２Ｄ画像を生成する。画像処理を実施する場合、実際に撮影した画像と、擬似的に作成した疑似２Ｄ画像とはほぼ同一となる。そのため、カメラで撮影した画像に代えて疑似２Ｄ画像を用いても、視覚検査装置の評価性能は確保される。これにより、条件を種々変更することにより、実際の検査設備を必要とすることなく、幅広い検査条件でワークの検査結果が取得される。疑似２Ｄ画像を利用して得られた検査結果は、検査条件および検査結果と関連づけられて表示装置１５に表示される。
【解決手段】２Ｄカメラ画像作成部２３は、３Ｄ画像生成部２２において擬似的に生成したワークの疑似３Ｄ画像から疑似２Ｄ画像を生成する。画像処理を実施する場合、実際に撮影した画像と、擬似的に作成した疑似２Ｄ画像とはほぼ同一となる。そのため、カメラで撮影した画像に代えて疑似２Ｄ画像を用いても、視覚検査装置の評価性能は確保される。これにより、条件を種々変更することにより、実際の検査設備を必要とすることなく、幅広い検査条件でワークの検査結果が取得される。疑似２Ｄ画像を利用して得られた検査結果は、検査条件および検査結果と関連づけられて表示装置１５に表示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視覚検査装置の評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばロボットのアームの先端に取り付けたカメラや検査設備に固定されたカメラによって検査対象であるワークを撮影し、この撮影した画像を用いてワークを検査する視覚検査装置が公知である。このような視覚検査装置は、実際の使用時の検査設備において適正な検査結果が得られるように事前に検査結果の評価、および判断基準の調整をする必要がある。例えば、特許文献１の場合、実際の検査設備にワークを設置し、このワークを撮影することにより、視覚検査装置の評価を実施している。
【０００３】
しかしながら、このように実際の検査設備を用いる場合、この検査設備が竣工するまでワーク、光源および設備などの検査条件が決定されない。そのため、検査設備の設計の早期に視覚検査装置の評価を実施することは困難である。また、従来の場合、実際の検査設備を用いるため、想定される検査条件を任意に変更することは困難である。その結果、検査条件の変化に応じて視覚検査装置の検査結果がどのように変化するかを把握することも困難である。検査条件に対する視覚検査装置の検査結果の変化が把握できなくなると、実際の検査の段階で厳密な検査が困難となり、良品または不良品の判断性能が低下するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１３９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、実際の検査設備がなくても視覚検査装置が評価可能であり、検査条件の変化に対する検査結果の変化の傾向の取得が容易な視覚検査装置の評価システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明者は、カメラによる撮影で取得した画像を検査用として画像処理する場合、実際にカメラで撮影して取得した画像と、擬似的に作成した疑似２Ｄ画像とがほぼ同一であることを見出した。請求項１記載の発明では、擬似的に生成したワークの疑似３Ｄ画像を撮影して疑似２Ｄ画像を生成している。３Ｄ画像生成手段は、実際の検査設備においてワークをカメラで撮影することなく、検査設備を想定した仮想的な検査装置を用いてワークの疑似３Ｄ画像をシミュレートして生成している。そして、２Ｄカメラ画像作成手段は、生成したワークの疑似３Ｄ画像を、検査と同一の条件で撮影したとして疑似２Ｄ画像を作成している。画像処理を実施した場合、上述のように実際にワークをカメラで撮影した画像と疑似３Ｄとして作成されたワークを擬似的に撮影した疑似２Ｄ画像とはほぼ同一である。そのため、実際にカメラで撮影した画像に代えて疑似２Ｄ画像を用いる場合でも、視覚検査装置の評価は同等の性能が確保される。これにより、検査条件すなわち３Ｄ画像および疑似２Ｄ画像のシミュレート条件を種々変更することにより、実際の検査設備を必要とすることなく、幅広い検査条件でワークの検査結果が取得される。また、疑似２Ｄ画像を利用して実施した検査の結果は、作成した検査対象疑似２Ｄ画像およびその作成条件データとともに記憶手段に記憶される。そして、表示手段は、記憶手段に記憶されている検査対象疑似２Ｄ画像およびその作成条件データと検査対象疑似２Ｄ画像の検査結果とを関連づけて表示する。そのため、疑似２Ｄ画像のシミュレート条件を種々変更した結果として得られた検査結果は、疑似２Ｄ画像と対比しながら確認される。その結果、疑似２Ｄ画像とともに表示される作成条件データや検査結果を参考にして、検査条件の変化の傾向は容易に把握される。したがって、実際の検査設備がなくても視覚検査装置を評価することができるとともに、検査条件を変化させつつ検査結果の変化の傾向を容易に取得することができる。また、検査条件は、例えばキー操作などの簡単な操作で次々と入力可能である。そのため、比較の対象となる検査結果は、簡単な操作によって多数得られる。したがって、検査設備が竣工する前に多数の検査結果を利用して視覚検査装置を評価することができ、視覚検査装置の立ち上がりを早めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態による視覚検査装置の評価システムを示すブロック図
【図２】本発明の一実施形態による視覚検査装置の評価システムにおいて検査結果データファイルの構造を示す模式図
【図３】本発明の一実施形態による視覚検査装置の評価システムにおける処理の流れを示す概略図
【図４】本発明の一実施形態による視覚検査装置の評価システムにおけるデータの流れを示す説明図
【図５】本発明の一実施形態による視覚検査装置の評価システムにおいて表示装置の表示の一例を示す模式図
【図６】実画像と疑似２Ｄ画像との一致度を説明するための図
【図７】視覚検査装置の一例を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明による視覚検査装置の評価システムの一実施形態を図面に基づいて説明する。
（視覚検査装置）
まず、図７に示す視覚検査装置１００について説明する。なお、図７に示す視覚検査装置１００は、実体的なものであり、本実施形態の視覚検査装置の評価システムと直接の関係はないが、以降の理解を容易にするために説明する。視覚検査装置１００は、検査設備１０１、カメラ１０２および処理装置１０３を備えている。検査設備１０１では、実際に検査対象となるワーク１０４が検査される。カメラ１０２は、検査設備１０１に設けられている。カメラ１０２は、検査設備１０１に固定、または検査設備１０１に設けられているロボット１０５に取り付けられている。カメラ１０２を検査設備１０１に固定することにより、ワーク１０４は常に一定の位置から撮影される。一方、カメラ１０２をロボット１０５に取り付けることにより、ワーク１０４は周囲の任意の位置から撮影される。カメラ１０２を検査設備１０１に固定するか、ロボット１０５に取り付けるかは、ワーク１０４の検査の種類に応じて任意に選択することができる。
【０００９】
処理装置１０３は、例えばパーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」）などで構成されており、カメラ１０２で撮影したワーク１０４の撮影画像に基づいてワーク１０４の検査を実施する。処理装置１０３は、予め設定されている視覚検査プログラムにしたがってワーク１０４の検査を実施する。具体的には、処理装置１０３は、視覚検査プログラムを実行することにより、カメラ１０２で撮影したワーク１０４の平面画像すなわち２Ｄ画像を取得する。この場合、処理装置１０３は、カメラ１０２で撮影した実際のワーク１０４の画像すなわちワーク１０４の実像を取得する。そして、処理装置１０３は、取得したワーク１０４の２Ｄ画像を二値化処理し、二値化処理した画像に基づいてワーク１０４の検査を実施する。ここで検査項目としては、例えばワーク１０４の傷の有無、ワーク１０４の全体および各部の寸法、ならびにワーク１０４の形状などが含まれる。
【００１０】
以上のような視覚検査装置１００は、実際にカメラ１０２でワーク１０４を撮影する。そのため、視覚検査装置１００を評価する場合、視覚検査装置１００を実際に構築し、ワーク１０４の実物を利用した実像の２Ｄ画像を取得する必要がある。その結果、竣工する前に視覚検査装置１００の検査結果を評価したり、視覚検査装置１００の周囲の環境と検査結果との因果関係を評価することは困難である。視覚検査装置１００は、例えば製造設備の一角に設けられる。そのため、視覚検査装置１００は、例えば外界の光量や光の入射角度、すなわち時刻や天候によって変化する太陽光の量や角度などによって周囲の環境が刻々と変化する。このような環境の変化は、視覚検査装置１００による検査に影響を与える。しかしながら、竣工前に視覚検査装置１００の検査結果を評価したり、周囲の環境によって種々変化する検査条件に応じて視覚検査装置１００の検査結果を評価するのは困難である。
そこで、以下に説明する本実施形態の視覚検査装置の評価システムは、実際の視覚検査装置１００を構築しなくても検査結果の評価することを目的としている。
【００１１】
（本実施形態による評価システム）
図１に示すように本実施形態の評価システム１０は、制御装置１１、画像生成装置１２、検査手段としての検査装置１３、記憶手段としての記憶装置１４および表示手段としての表示装置１５を備えている。評価システム１０は、図７に示すような視覚検査装置１００を仮想的な世界に擬似的に構築し、この構築した仮想的な視覚検査装置１００の評価を実施する。
【００１２】
評価システム１０は、例えばパソコンにおいて、評価プログラムを実行することによりソフトウェア的に実現される。なお、評価システム１０は、ソフトウェア的な実現だけでなく、ハードウェア的に実現してもよい。制御装置１１は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータで構成されており、上述の評価プログラムを実行することにより、評価システム１０の全体を制御する。
【００１３】
画像生成装置１２は、基礎データ取得部２１、３Ｄ画像生成部２２、２Ｄカメラ画像作成部２３、２Ｄ画像送信部２４および記憶データ送信部２５を有している。基礎データ取得部２１は、ワークデータおよび周辺データを取得する。基礎データ取得部２１は、入力部２６から入力されたワークデータおよび周辺データを取得する。入力部２６は、ワークデータおよび周辺データがこれらを構成する各種のパラメータとして入力される。入力部２６は、例えばキーボードやマウスなどによる機械的な入力、およびＣＤやＨＤＤなどによる光学的または磁気的な入力が行われる。基礎データ取得部２１で取得されるワークデータは、検査対象となるワークを擬似的に形成する基礎となるデータである。ワークデータは、例えばワークの形状、寸法および表面の状態などを含んでいる。ワークデータは、例えばワークの３Ｄ−ＣＡＤによるデータによって３次元のデータとして入力される。一方、周辺データは、検査設備における検査条件を擬似的に形成する基礎となるデータである。上述のように、検査設備の検査条件すなわち周辺の環境は、刻々と変化する。そのため、検査設備の周辺の環境に応じて変化する任意の検査条件が周辺データとして入力される。
【００１４】
３Ｄ画像生成部２２は、基礎データ取得部２１で取得したワークデータおよび周辺データから、ワークの疑似３Ｄ画像を生成する。すなわち、３Ｄ画像生成部２２は、ワークデータに基づいてワークの３Ｄ画像を再現するとともに、再現した３Ｄ画像に対し周辺データに基づいて陰影や光源からの光に対する反射などを付加する。これにより、３Ｄ画像生成部２２は、実際の検査設備で検査される対象となるワークに近似した疑似３Ｄ画像を生成する。すなわち、３Ｄ画像生成部２２は、ワークデータおよび周辺データに基づいてシミュレートしたワークを疑似３Ｄ画像として生成する。
【００１５】
２Ｄカメラ画像作成部２３は、３Ｄ画像生成部２２で生成した疑似３Ｄ画像から疑似２Ｄ画像を作成する。具体的には、２Ｄカメラ画像作成部２３は、生成した疑似３Ｄ画像を、実際の視覚検査装置１００のカメラ１０２による撮影範囲と一致する指定範囲から擬似的に撮影する。この場合、２Ｄカメラ画像作成部２３は、疑似３Ｄ画像を実際のカメラ１０２で撮影するのではなく、あくまでも擬似的に作成した疑似３Ｄ画像を、カメラ１０２の撮影範囲と一致する指定範囲から擬似的に撮影する。これにより、２Ｄカメラ画像作成部２３は、疑似３Ｄ画像を擬似的に撮影した疑似２Ｄ画像をソフトウェア的に作成する。これら、３Ｄ画像生成部２２による疑似３Ｄ画像の生成、および２Ｄカメラ画像作成部２３による疑似２Ｄ画像の作成は、いずれもソフトウェア的に一連の処理として作成される。
【００１６】
２Ｄ画像送信部２４は、２Ｄカメラ画像作成部２３で作成した疑似２Ｄ画像を疑似２Ｄ画像データとして検査装置１３へ送信する。また、記憶データ送信部２５は、２Ｄカメラ画像作成部２３で作成した疑似２Ｄ画像データ、およびこの疑似２Ｄ画像の作成条件データを記憶装置１４へ送信する。作成条件データは、２Ｄカメラ画像作成部２３で疑似２Ｄ画像を作成するために使用したワークデータおよび周辺データである。これにより、２Ｄカメラ画像作成部２３で疑似２Ｄ画像が作成されると、２Ｄ画像送信部２４はこの疑似２Ｄ画像の疑似２Ｄ画像データを検査装置１３へ送信し、記憶データ送信部２５はこの疑似２Ｄ画像データを作成条件データとともに記憶装置１４へ送信する。
【００１７】
検査装置１３は、検査プログラム取得部３１、プログラム実行部３２、２Ｄ画像付与部３３および検査結果送信部３４を有している。検査プログラム取得部３１は、例えば制御装置１１の図示しない記憶部に記憶されている検査プログラムを取得する。検査プログラムは、実際の視覚検査装置１００におけるワーク１０４の検査のために予め設定されている。そのため、検査プログラム取得部３１は、予め設定され、図示しない記憶部に記憶されている検査プログラムを取得する。また、検査プログラムは、評価プログラムに含まれるサブルーチンの一つとして設定されている場合もある。この場合、検査プログラム取得部３１は、評価プログラムから検査プログラムを取得する。
【００１８】
プログラム実行部３２は、検査プログラム取得部３１で取得した検査プログラムを実行する。２Ｄ画像付与部３３は、プログラム実行部３２で実行される検査プログラムへ疑似２Ｄ画像を検査対象疑似２Ｄ画像として与える。すなわち、２Ｄ画像付与部３３は、画像生成装置１２の２Ｄ画像送信部２４から送信された疑似２Ｄ画像データを、プログラム実行部３２で実行されている検査プログラムへ、検査対象疑似２Ｄ画像データとして与える。プログラム実行部３２は、検査プログラムを実行することにより、２Ｄ画像付与部３３から与えられた検査対象疑似２Ｄ画像データに基づいて検査対象疑似２Ｄ画像を検査する。そして、検査結果送信部３４は、検査プログラムの実行の結果として得られた検査結果を記憶装置１４へ送信する。すなわち、検査結果送信部３４は、検査プログラムの実行によって検査対象疑似２Ｄ画像が検査されると、この検査結果を検査結果データとして記憶装置１４へ送信する。
【００１９】
記憶装置１４は、記憶領域部４１、受理部４２および対応部４３を有している。記憶領域部４１は、例えばＨＤＤなどの大容量記憶手段で構成されており、画像生成装置１２および検査装置１３から送信された各種のデータを記憶する。受理部４２は、画像生成装置１２の記憶データ送信部２５および検査装置１３の検査結果送信部３４から各種のデータを取得し、取得した各種のデータを記憶領域部４１に書き込む。具体的には、受理部４２は、画像生成装置１２の記憶データ送信部２５から疑似２Ｄ画像データおよび作成条件データを取得する。また、受理部４２は、検査装置１３の検査結果送信部３４から検査結果データを取得する。
【００２０】
対応部４３は、受理部４２で取得した各種のデータを対応させる、すなわち関連づけをする。具体的には、対応部４３は、画像生成装置１２の記憶データ送信部２５から送信された疑似２Ｄ画像データおよび作成条件データに、検査装置１３の検査結果送信部３４から送信されたその疑似２Ｄ画像すなわち検査対象疑似２Ｄ画像に対応する検査結果データを関連づけて記憶領域部４１に記憶する。つまり、図２に示すように、検査装置１３における検査対象となった検査対象疑似２Ｄ画像５１の疑似２Ｄ画像データ５２、この検査対象疑似２Ｄ画像５１の作成条件データ５３、およびこの検査対象疑似２Ｄ画像５１の検査結果データ５４を一つの検査データファイル５５として記憶領域部４１に記憶する。
【００２１】
表示装置１５は、例えば液晶ディスプレイなどで構成されている。表示装置１５は、記憶装置１４に記憶されている検査データファイル５５に基づいて画像や文字を表示する。具体的には、表示装置１５は、図２に示す検査データファイル５５を構成する対象疑似２Ｄ画像データ５２に基づく画像、作成条件データ５３に基づく作成条件、および検査結果データ５４に基づく検査結果を表示する。
【００２２】
次に、上記の構成による評価システム１０の処理の流れについて図３に基づいて説明する。以下の説明は、検査条件の一つとして検査設備における光源である照明の照度と判定結果との関係をシミュレートする例である。
評価システム１０によって視覚検査装置の評価を開始すると、画像生成装置１２の基礎データ取得部２１は入力部２６を経由して基礎データであるワークデータおよび周辺データを取得する（Ｓ１０１）。このとき、画像生成装置１２は、基礎データ取得部２１において、図４に示すようにワークデータ７１および周辺データ７２を取得する。ワークデータ７１は、ワークの形状などが三次元で表現されている。周辺データ７２は、擬似２Ｄ画像の撮影条件となる。例えば照明の照度と判定結果との関係をシミュレートする場合、周辺データ７２は、これを構成する照度データＬが種々の値に変更されつつ入力される。
【００２３】
基礎データ取得部２１でワークデータ７１および周辺データ７２が取得されると、画像生成装置１２の３Ｄ画像生成部２２は取得したワークデータ７１および周辺データ７２からワークの疑似３Ｄ画像７３を生成する（Ｓ１０２）。３Ｄ画像生成部２２は、例えば図４に示すように仮想的な検査設備７４を構築し、この仮想的な検査設備７４でワークデータ７１および周辺データ７２に基づいてシミュレートを実行することにより、ワークの疑似３Ｄ画像７３を生成する。この疑似３Ｄ画像７３は、ワークデータ７１に基づいて実際の検査設備７４で検査対象となるワークが忠実に再現されているとともに、周辺データ７２に基づいてワークに生じる例えば陰影や表面の反射などが忠実に再現されている。なお、この疑似３Ｄ画像７３や検査設備７４は、あくまでも仮想的なデータとして生成されるものであり、可視的に生成されるとは限らない。
【００２４】
疑似３Ｄ画像７３が生成されると、２Ｄカメラ画像作成部２３は生成された疑似３Ｄ画像７３に基づいて疑似２Ｄ画像５１を作成する（Ｓ１０３）。２Ｄカメラ画像作成部２３は、例えば図４に示すように仮想的な検査設備７４で再現された疑似３Ｄ画像７３を所定のカメラ位置から仮想的に撮影した画像をシミュレートして疑似２Ｄ画像５１を作成する。すなわち、２Ｄカメラ画像作成部２３は、図７に示す実際の検査設備１０１のカメラ１０２でワーク１０４を撮影する位置と同じ位置から疑似３Ｄ画像７３を仮想的に撮影する。そして、２Ｄカメラ画像作成部２３は、仮想的に撮影した画像を疑似２Ｄ画像５１として作成する。この疑似２Ｄ画像５１も仮想的なワークの疑似３Ｄ画像７３に基づいてシミュレートによって作成されるものであり、実際にカメラ１０２を用いて撮影することはない。この疑似２Ｄ画像５１は、疑似３Ｄ画像７３に基づくシミュレートによって可視的な画像として作成される。
【００２５】
一方、検査装置１３は、評価システム１０による視覚検査装置の評価の開始とともに、検査プログラムを取得する（Ｓ２０１）。検査プログラム取得部３１は、図示しない記憶部に記憶されている既定の検査プログラムを取得する。そして、プログラム実行部３２は、検査プログラム取得部３１で取得された検査プログラムを起動する（Ｓ２０２）。プログラム実行部３２で検査プログラムが実行されると、２Ｄ画像付与部３３は画像生成装置１２から疑似２Ｄ画像５１の送信があったか否かを判断する（Ｓ２０３）。２Ｄ画像付与部３３は、画像生成装置１２から疑似２Ｄ画像５１の送信がない場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）、疑似２Ｄ画像５１の送信があるまで待機する。
【００２６】
また、記憶装置１４は、評価システム１０による視覚検査装置の評価の開始とともに、起動される（Ｓ３０１）。そして、記憶装置１４の受理部４２は、画像生成装置１２から疑似２Ｄ画像５１の疑似２Ｄ画像データ５２、およびこの疑似２Ｄ画像５１の作成条件データ５３が送信されたか否かを判断する（Ｓ３０２）。受理部４２は、画像生成装置１２からこれらのデータの送信がない場合（Ｓ３０２：Ｎｏ）、これらのデータの送信があるまで待機する。
【００２７】
Ｓ１０３において２Ｄカメラ画像作成部２３で疑似２Ｄ画像５１を作成すると、画像生成装置１２の２Ｄ画像送信部２４は作成された疑似２Ｄ画像５１、すなわちこの疑似２Ｄ画像５１のデータである疑似２Ｄ画像データ５２を検査装置１３へ送信する（Ｓ１０４）。また、画像生成装置１２の記憶データ送信部２５は、作成された疑似２Ｄ画像５１の疑似２Ｄ画像データ５２および作成条件データ５３を記憶装置１４へ送信する（Ｓ１０５）。Ｓ１０４において２Ｄ画像送信部２４から検査装置１３へ疑似２Ｄ画像データ５２が送信されると、検査装置１３の２Ｄ画像付与部３３はこの疑似２Ｄ画像データ５２を取得する（Ｓ２０４）。また、Ｓ１０５において記憶データ送信部２５から記憶装置１４へ疑似２Ｄ画像データ５２および作成条件データ５３が送信されると、記憶装置１４の受理部４２はこの疑似２Ｄ画像データ５２および作成条件データ５３を取得する（Ｓ３０３）。そして、記憶装置１４の受理部４２は、検査装置１３から疑似２Ｄ画像５１の検査結果データ５４が送信されたか否かを判断する（Ｓ３０４）。受理部４２は、検査装置１３から検査結果データ５４の送信がない場合（Ｓ３０４：Ｎｏ）、検査結果データ５４の送信があるまで待機する。
【００２８】
検査装置１３の２Ｄ画像付与部３３は、Ｓ２０４において画像生成装置１２の２Ｄ画像送信部２４から疑似２Ｄ画像５１の疑似２Ｄ画像データ５２を取得すると、取得した疑似２Ｄ画像データ５２をプログラム実行部３２で実行されている検査プログラムへ検査対象疑似２Ｄ画像データとして与える（Ｓ２０５）。これにより、プログラム実行部３２は、既定の検査プログラムに基づいて、与えられた検査対象疑似２Ｄ画像データに基づく疑似２Ｄ画像５１の検査を実行する（Ｓ２０６）。プログラム実行部３２は、疑似２Ｄ画像５１とマスター画像７７とを比較することにより、疑似２Ｄ画像５１の検査を実行する。マスター画像７７は、検査の基準となる画像であり、予め設定された条件で作成されている。プログラム実行部３２は、Ｓ２０６で検査を実行すると、検査の結果として検査結果データ５４を作成する（Ｓ２０７）。検査結果データ５４は、例えば検査の対象となったワークの疑似２Ｄ画像５１が良品または不良品のいずれであるかを示す判定結果などを含んでいる。
【００２９】
Ｓ２０７においてプログラム実行部３２で検査結果データ５４が作成されると、検査装置１３の検査結果送信部３４は作成された検査結果データ５４を記憶装置１４へ送信する（Ｓ２０８）。Ｓ２０８において検査結果送信部３４から記憶装置１４へ検査結果データ５４が送信されると、記憶装置１４の受理部４２はこの検査結果データ５４を取得する（Ｓ３０５）。記憶装置１４は、受理部４２において検査装置１３から検査結果データ５４を取得すると、対応部４３においてＳ３０３で画像生成装置１２から取得した疑似２Ｄ画像データ５２および作成条件データ５３とＳ３０５で取得した検査結果データ５４とを対応づけて検査データファイル５５として記憶領域部４１に記憶させる（Ｓ３０６）。対応部４３は、Ｓ３０３において取得した疑似２Ｄ画像データ５２および作成条件データ５３と、Ｓ３０５において取得した検査結果データ５４とを、一つの検査データファイル５５として記憶領域部４１に書き込む。画像生成装置１２は、Ｓ１０５において疑似２Ｄ画像データ５２および作成条件データ５３を記憶装置１４へ送信した後、次の作成条件が設定されているか否かを判断する（Ｓ１０６）。画像生成装置１２は、次の作成条件が設定されているとき（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、Ｓ１０１へリターンし、Ｓ１０１以降の処理を繰り返す。画像生成装置１２は、次の作成条件が設定されていないとき（Ｓ１０６：Ｎｏ）、処理を終了する。
【００３０】
表示装置１５は、評価システム１０による視覚検査装置の評価が開始されると、必要な情報を表示する。そして、Ｓ３０６において記憶された検査データファイル５５に基づいて画像や文字を評価画面７８として表示する。すなわち、表示装置１５は、疑似２Ｄ画像データ５２、作成条件データ５３および検査結果データ５４に基づく画像や文字を評価画面７８として表示する。さらに、表示装置１５は、Ｓ１０１でワークデータ７１や周辺データ７２が変更されるたびに疑似２Ｄ画像データ５２、作成条件データ５３および検査結果データ５４を蓄積する。そして、表示装置１５は、これら蓄積された疑似２Ｄ画像データ５２、作成条件データ５３および検査結果データ５４から、作成条件と検査結果との相関図を表示する。例えば、照明の照度と検査結果、特に判定結果との相関を評価する場合、表示装置１５は、例えば図５に示すように照度ごとの疑似２Ｄ画像５１の変化を示す評価画像８１、および照度と判定結果との関係をグラフ８２として表示する。
【００３１】
ユーザは、表示装置１５に表示された相関性を示すグラフ８２や、疑似２Ｄ画像５１、作成条件データ５３および検査結果データ５４を含む評価画像８１などを参照することにより、所望の作成条件における疑似２Ｄ画像５１や検査条件の相関性を確認することができる。
【００３２】
（画像の精度）
次に、実際にカメラ１０２を用いて撮影したワーク１０４の実画像に対する上述の画像生成装置１２で生成したワークの疑似２Ｄ画像５１の精度について図６に基づいて説明する。
疑似２Ｄ画像５１の精度を検証するために、図６に示すように同一のワーク１０４を同一の条件で撮影した実画像９１および実画像９２と、画像生成装置１２で生成した疑似２Ｄ画像５１を対比した。実画像９１および実画像９２は、実際の視覚検査装置１００のカメラ１０２を用いて同一の撮影条件で異なるタイミングで撮影した画像である。一方、疑似２Ｄ画像５１は、この視覚検査装置１００をシミュレートし、実画像９１および実画像９２と同一の撮影条件で画像生成装置１２において擬似的に生成した画像である。
【００３３】
これら実画像９１、実画像９２および疑似２Ｄ画像５１は、いずれも２５６階調のグレースケールレベルで画像処理ライブラリ（ＯｐｅｎＣＶ）のテンプレートマッチング（Template Maching）手法を利用して画像の一致度（正規化相関値）を算出した。この検証では、実画像９１に対する実画像９２の一致度Ｍ１、実画像９１に対する疑似２Ｄ画像５１の一致度Ｍ２、実画像９２に対する実画像９１の一致度Ｍ３、実画像９２に対する疑似２Ｄ画像５１の一致度Ｍ４、疑似２Ｄ画像５１に対する実画像９１の一致度Ｍ５、および疑似２Ｄ画像５１に対する実画像９２の一致度Ｍ６をそれぞれ算出した。一致度Ｍ＝１のとき、二つの画像は完全に一致する。
【００３４】
上記の一致度Ｍ１〜Ｍ６の算出の結果、一致度Ｍ１＝０．９５８、一致度Ｍ２＝０．９３２、一致度Ｍ３＝０．９７２、一致度Ｍ４＝０．９８１、一致度Ｍ５＝０．９５２、一致度Ｍ６＝０．９８３となった。これにより、実画像９１と実画像９２との間で算出した一致度Ｍ１および一致度Ｍ３は、それぞれ０．９５８、０．９７２となった。一方、実画像９１と疑似２Ｄ画像５１との間で算出した一致度Ｍ２および一致度Ｍ５はそれぞれ０．９３２、０．９５２となり、実画像９２と疑似２Ｄ画像５１との間で算出した一致度Ｍ４および一致度Ｍ６はそれぞれ０．９８１、０．９８３となった。このように、実画像９１または実画像９２と疑似２Ｄ画像５１との間の一致度Ｍ２、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６は、実画像９１と実画像９２との間の一致度Ｍ１、ｍ３と大差がない。これらの結果、視覚検査装置１００の評価について画像生成装置１２で生成した疑似２Ｄ画像５１を用いても、検査の精度は維持されることが検証された。
【００３５】
以上説明した一実施形態では、３Ｄ画像生成部２２において擬似的に生成したワークの疑似３Ｄ画像７３を撮影して疑似２Ｄ画像５１を生成している。カメラによる撮影で取得した画像を検査用として画像処理する場合、図６に示すように、実際にカメラ１０２で撮影して取得した実画像９１、９２と、擬似的に作成した疑似２Ｄ画像５１とは、二値化することによってほぼ一致する。そのため、実際の検査設備１０１においてワーク１０４をカメラ１０２で撮影しなくても、検査設備１０１を想定した仮想的な検査設備７４を用いてワークの疑似３Ｄ画像７３をシミュレートして生成することにより、実際のワーク１０４をカメラ１０２で撮影した場合と同様の疑似２Ｄ画像５１が得られる。すなわち、画像生成装置１２は、生成したワークの疑似３Ｄ画像７３を、検査と同一の条件で撮影したとして、疑似２Ｄ画像５１を生成している。画像処理を実施する場合、上述のようにワーク１０４をカメラ１０２で実際に撮影した画像すなわち実画像９１、９２と疑似３Ｄ画像７３として作成されたワークを擬似的に撮影した疑似２Ｄ画像５１とはほぼ同一となる。そのため、実際にカメラ１０２で撮影した実画像９１、９２に代えて疑似２Ｄ画像５１を用いる場合でも、検査装置１３による検査結果は実際の視覚検査装置１００を用いた場合と同等となり、評価性能は確保される。これにより、検査条件すなわち疑似３Ｄ画像７３および疑似２Ｄ画像５１のシミュレート条件を種々変更することにより、実際の検査設備１０１を必要とすることなく、幅広い検査条件でワークの検査結果が取得される。また、疑似２Ｄ画像５１を利用して得られた検査結果データ５４は、作成した疑似２Ｄ画像データ５２およびその作成条件データ５３とともに記憶装置１４に記憶される。そして、表示装置１５は、記憶装置１４に記憶されている疑似２Ｄ画像５１およびその作成条件データ５３と検査結果データ５４とを関連づけて表示する。そのため、疑似２Ｄ画像５１のシミュレート条件を種々変更した結果として得られた検査結果は、疑似２Ｄ画像５１と対比しながら確認される。その結果、疑似２Ｄ画像５１とともに表示される作成条件や検査結果を参考にして、検査条件の変化の傾向は容易に把握される。したがって、実際の検査設備１０１がなくても視覚検査装置１００を評価することができるとともに、検査条件を変化させつつ検査結果の変化の傾向を容易に取得することができる。
【００３６】
以上説明した本発明の一実施形態では、入力部１６から入力する周辺データとして照度を適用する例について説明した。しかし、この照度は周辺データの一例であって、周辺データには検査条件に影響を与えるおそれがある要素であれば照度に限らず種々のデータを適用することができる。
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
図面中、１０は評価システム、１３は検査装置（検査手段）、１４は記憶装置（記憶手段）、１５は表示装置（表示手段）、２１は基礎データ取得部、２２は３Ｄ画像生成部、２３は２Ｄカメラ画像作成部、１００は視覚検査装置、１０１は検査設備、１０２はカメラ、１０４はワークを示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視覚検査装置の評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばロボットのアームの先端に取り付けたカメラや検査設備に固定されたカメラによって検査対象であるワークを撮影し、この撮影した画像を用いてワークを検査する視覚検査装置が公知である。このような視覚検査装置は、実際の使用時の検査設備において適正な検査結果が得られるように事前に検査結果の評価、および判断基準の調整をする必要がある。例えば、特許文献１の場合、実際の検査設備にワークを設置し、このワークを撮影することにより、視覚検査装置の評価を実施している。
【０００３】
しかしながら、このように実際の検査設備を用いる場合、この検査設備が竣工するまでワーク、光源および設備などの検査条件が決定されない。そのため、検査設備の設計の早期に視覚検査装置の評価を実施することは困難である。また、従来の場合、実際の検査設備を用いるため、想定される検査条件を任意に変更することは困難である。その結果、検査条件の変化に応じて視覚検査装置の検査結果がどのように変化するかを把握することも困難である。検査条件に対する視覚検査装置の検査結果の変化が把握できなくなると、実際の検査の段階で厳密な検査が困難となり、良品または不良品の判断性能が低下するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１３９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、実際の検査設備がなくても視覚検査装置が評価可能であり、検査条件の変化に対する検査結果の変化の傾向の取得が容易な視覚検査装置の評価システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明者は、カメラによる撮影で取得した画像を検査用として画像処理する場合、実際にカメラで撮影して取得した画像と、擬似的に作成した疑似２Ｄ画像とがほぼ同一であることを見出した。請求項１記載の発明では、擬似的に生成したワークの疑似３Ｄ画像を撮影して疑似２Ｄ画像を生成している。３Ｄ画像生成手段は、実際の検査設備においてワークをカメラで撮影することなく、検査設備を想定した仮想的な検査装置を用いてワークの疑似３Ｄ画像をシミュレートして生成している。そして、２Ｄカメラ画像作成手段は、生成したワークの疑似３Ｄ画像を、検査と同一の条件で撮影したとして疑似２Ｄ画像を作成している。画像処理を実施した場合、上述のように実際にワークをカメラで撮影した画像と疑似３Ｄとして作成されたワークを擬似的に撮影した疑似２Ｄ画像とはほぼ同一である。そのため、実際にカメラで撮影した画像に代えて疑似２Ｄ画像を用いる場合でも、視覚検査装置の評価は同等の性能が確保される。これにより、検査条件すなわち３Ｄ画像および疑似２Ｄ画像のシミュレート条件を種々変更することにより、実際の検査設備を必要とすることなく、幅広い検査条件でワークの検査結果が取得される。また、疑似２Ｄ画像を利用して実施した検査の結果は、作成した検査対象疑似２Ｄ画像およびその作成条件データとともに記憶手段に記憶される。そして、表示手段は、記憶手段に記憶されている検査対象疑似２Ｄ画像およびその作成条件データと検査対象疑似２Ｄ画像の検査結果とを関連づけて表示する。そのため、疑似２Ｄ画像のシミュレート条件を種々変更した結果として得られた検査結果は、疑似２Ｄ画像と対比しながら確認される。その結果、疑似２Ｄ画像とともに表示される作成条件データや検査結果を参考にして、検査条件の変化の傾向は容易に把握される。したがって、実際の検査設備がなくても視覚検査装置を評価することができるとともに、検査条件を変化させつつ検査結果の変化の傾向を容易に取得することができる。また、検査条件は、例えばキー操作などの簡単な操作で次々と入力可能である。そのため、比較の対象となる検査結果は、簡単な操作によって多数得られる。したがって、検査設備が竣工する前に多数の検査結果を利用して視覚検査装置を評価することができ、視覚検査装置の立ち上がりを早めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態による視覚検査装置の評価システムを示すブロック図
【図２】本発明の一実施形態による視覚検査装置の評価システムにおいて検査結果データファイルの構造を示す模式図
【図３】本発明の一実施形態による視覚検査装置の評価システムにおける処理の流れを示す概略図
【図４】本発明の一実施形態による視覚検査装置の評価システムにおけるデータの流れを示す説明図
【図５】本発明の一実施形態による視覚検査装置の評価システムにおいて表示装置の表示の一例を示す模式図
【図６】実画像と疑似２Ｄ画像との一致度を説明するための図
【図７】視覚検査装置の一例を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明による視覚検査装置の評価システムの一実施形態を図面に基づいて説明する。
（視覚検査装置）
まず、図７に示す視覚検査装置１００について説明する。なお、図７に示す視覚検査装置１００は、実体的なものであり、本実施形態の視覚検査装置の評価システムと直接の関係はないが、以降の理解を容易にするために説明する。視覚検査装置１００は、検査設備１０１、カメラ１０２および処理装置１０３を備えている。検査設備１０１では、実際に検査対象となるワーク１０４が検査される。カメラ１０２は、検査設備１０１に設けられている。カメラ１０２は、検査設備１０１に固定、または検査設備１０１に設けられているロボット１０５に取り付けられている。カメラ１０２を検査設備１０１に固定することにより、ワーク１０４は常に一定の位置から撮影される。一方、カメラ１０２をロボット１０５に取り付けることにより、ワーク１０４は周囲の任意の位置から撮影される。カメラ１０２を検査設備１０１に固定するか、ロボット１０５に取り付けるかは、ワーク１０４の検査の種類に応じて任意に選択することができる。
【０００９】
処理装置１０３は、例えばパーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」）などで構成されており、カメラ１０２で撮影したワーク１０４の撮影画像に基づいてワーク１０４の検査を実施する。処理装置１０３は、予め設定されている視覚検査プログラムにしたがってワーク１０４の検査を実施する。具体的には、処理装置１０３は、視覚検査プログラムを実行することにより、カメラ１０２で撮影したワーク１０４の平面画像すなわち２Ｄ画像を取得する。この場合、処理装置１０３は、カメラ１０２で撮影した実際のワーク１０４の画像すなわちワーク１０４の実像を取得する。そして、処理装置１０３は、取得したワーク１０４の２Ｄ画像を二値化処理し、二値化処理した画像に基づいてワーク１０４の検査を実施する。ここで検査項目としては、例えばワーク１０４の傷の有無、ワーク１０４の全体および各部の寸法、ならびにワーク１０４の形状などが含まれる。
【００１０】
以上のような視覚検査装置１００は、実際にカメラ１０２でワーク１０４を撮影する。そのため、視覚検査装置１００を評価する場合、視覚検査装置１００を実際に構築し、ワーク１０４の実物を利用した実像の２Ｄ画像を取得する必要がある。その結果、竣工する前に視覚検査装置１００の検査結果を評価したり、視覚検査装置１００の周囲の環境と検査結果との因果関係を評価することは困難である。視覚検査装置１００は、例えば製造設備の一角に設けられる。そのため、視覚検査装置１００は、例えば外界の光量や光の入射角度、すなわち時刻や天候によって変化する太陽光の量や角度などによって周囲の環境が刻々と変化する。このような環境の変化は、視覚検査装置１００による検査に影響を与える。しかしながら、竣工前に視覚検査装置１００の検査結果を評価したり、周囲の環境によって種々変化する検査条件に応じて視覚検査装置１００の検査結果を評価するのは困難である。
そこで、以下に説明する本実施形態の視覚検査装置の評価システムは、実際の視覚検査装置１００を構築しなくても検査結果の評価することを目的としている。
【００１１】
（本実施形態による評価システム）
図１に示すように本実施形態の評価システム１０は、制御装置１１、画像生成装置１２、検査手段としての検査装置１３、記憶手段としての記憶装置１４および表示手段としての表示装置１５を備えている。評価システム１０は、図７に示すような視覚検査装置１００を仮想的な世界に擬似的に構築し、この構築した仮想的な視覚検査装置１００の評価を実施する。
【００１２】
評価システム１０は、例えばパソコンにおいて、評価プログラムを実行することによりソフトウェア的に実現される。なお、評価システム１０は、ソフトウェア的な実現だけでなく、ハードウェア的に実現してもよい。制御装置１１は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータで構成されており、上述の評価プログラムを実行することにより、評価システム１０の全体を制御する。
【００１３】
画像生成装置１２は、基礎データ取得部２１、３Ｄ画像生成部２２、２Ｄカメラ画像作成部２３、２Ｄ画像送信部２４および記憶データ送信部２５を有している。基礎データ取得部２１は、ワークデータおよび周辺データを取得する。基礎データ取得部２１は、入力部２６から入力されたワークデータおよび周辺データを取得する。入力部２６は、ワークデータおよび周辺データがこれらを構成する各種のパラメータとして入力される。入力部２６は、例えばキーボードやマウスなどによる機械的な入力、およびＣＤやＨＤＤなどによる光学的または磁気的な入力が行われる。基礎データ取得部２１で取得されるワークデータは、検査対象となるワークを擬似的に形成する基礎となるデータである。ワークデータは、例えばワークの形状、寸法および表面の状態などを含んでいる。ワークデータは、例えばワークの３Ｄ−ＣＡＤによるデータによって３次元のデータとして入力される。一方、周辺データは、検査設備における検査条件を擬似的に形成する基礎となるデータである。上述のように、検査設備の検査条件すなわち周辺の環境は、刻々と変化する。そのため、検査設備の周辺の環境に応じて変化する任意の検査条件が周辺データとして入力される。
【００１４】
３Ｄ画像生成部２２は、基礎データ取得部２１で取得したワークデータおよび周辺データから、ワークの疑似３Ｄ画像を生成する。すなわち、３Ｄ画像生成部２２は、ワークデータに基づいてワークの３Ｄ画像を再現するとともに、再現した３Ｄ画像に対し周辺データに基づいて陰影や光源からの光に対する反射などを付加する。これにより、３Ｄ画像生成部２２は、実際の検査設備で検査される対象となるワークに近似した疑似３Ｄ画像を生成する。すなわち、３Ｄ画像生成部２２は、ワークデータおよび周辺データに基づいてシミュレートしたワークを疑似３Ｄ画像として生成する。
【００１５】
２Ｄカメラ画像作成部２３は、３Ｄ画像生成部２２で生成した疑似３Ｄ画像から疑似２Ｄ画像を作成する。具体的には、２Ｄカメラ画像作成部２３は、生成した疑似３Ｄ画像を、実際の視覚検査装置１００のカメラ１０２による撮影範囲と一致する指定範囲から擬似的に撮影する。この場合、２Ｄカメラ画像作成部２３は、疑似３Ｄ画像を実際のカメラ１０２で撮影するのではなく、あくまでも擬似的に作成した疑似３Ｄ画像を、カメラ１０２の撮影範囲と一致する指定範囲から擬似的に撮影する。これにより、２Ｄカメラ画像作成部２３は、疑似３Ｄ画像を擬似的に撮影した疑似２Ｄ画像をソフトウェア的に作成する。これら、３Ｄ画像生成部２２による疑似３Ｄ画像の生成、および２Ｄカメラ画像作成部２３による疑似２Ｄ画像の作成は、いずれもソフトウェア的に一連の処理として作成される。
【００１６】
２Ｄ画像送信部２４は、２Ｄカメラ画像作成部２３で作成した疑似２Ｄ画像を疑似２Ｄ画像データとして検査装置１３へ送信する。また、記憶データ送信部２５は、２Ｄカメラ画像作成部２３で作成した疑似２Ｄ画像データ、およびこの疑似２Ｄ画像の作成条件データを記憶装置１４へ送信する。作成条件データは、２Ｄカメラ画像作成部２３で疑似２Ｄ画像を作成するために使用したワークデータおよび周辺データである。これにより、２Ｄカメラ画像作成部２３で疑似２Ｄ画像が作成されると、２Ｄ画像送信部２４はこの疑似２Ｄ画像の疑似２Ｄ画像データを検査装置１３へ送信し、記憶データ送信部２５はこの疑似２Ｄ画像データを作成条件データとともに記憶装置１４へ送信する。
【００１７】
検査装置１３は、検査プログラム取得部３１、プログラム実行部３２、２Ｄ画像付与部３３および検査結果送信部３４を有している。検査プログラム取得部３１は、例えば制御装置１１の図示しない記憶部に記憶されている検査プログラムを取得する。検査プログラムは、実際の視覚検査装置１００におけるワーク１０４の検査のために予め設定されている。そのため、検査プログラム取得部３１は、予め設定され、図示しない記憶部に記憶されている検査プログラムを取得する。また、検査プログラムは、評価プログラムに含まれるサブルーチンの一つとして設定されている場合もある。この場合、検査プログラム取得部３１は、評価プログラムから検査プログラムを取得する。
【００１８】
プログラム実行部３２は、検査プログラム取得部３１で取得した検査プログラムを実行する。２Ｄ画像付与部３３は、プログラム実行部３２で実行される検査プログラムへ疑似２Ｄ画像を検査対象疑似２Ｄ画像として与える。すなわち、２Ｄ画像付与部３３は、画像生成装置１２の２Ｄ画像送信部２４から送信された疑似２Ｄ画像データを、プログラム実行部３２で実行されている検査プログラムへ、検査対象疑似２Ｄ画像データとして与える。プログラム実行部３２は、検査プログラムを実行することにより、２Ｄ画像付与部３３から与えられた検査対象疑似２Ｄ画像データに基づいて検査対象疑似２Ｄ画像を検査する。そして、検査結果送信部３４は、検査プログラムの実行の結果として得られた検査結果を記憶装置１４へ送信する。すなわち、検査結果送信部３４は、検査プログラムの実行によって検査対象疑似２Ｄ画像が検査されると、この検査結果を検査結果データとして記憶装置１４へ送信する。
【００１９】
記憶装置１４は、記憶領域部４１、受理部４２および対応部４３を有している。記憶領域部４１は、例えばＨＤＤなどの大容量記憶手段で構成されており、画像生成装置１２および検査装置１３から送信された各種のデータを記憶する。受理部４２は、画像生成装置１２の記憶データ送信部２５および検査装置１３の検査結果送信部３４から各種のデータを取得し、取得した各種のデータを記憶領域部４１に書き込む。具体的には、受理部４２は、画像生成装置１２の記憶データ送信部２５から疑似２Ｄ画像データおよび作成条件データを取得する。また、受理部４２は、検査装置１３の検査結果送信部３４から検査結果データを取得する。
【００２０】
対応部４３は、受理部４２で取得した各種のデータを対応させる、すなわち関連づけをする。具体的には、対応部４３は、画像生成装置１２の記憶データ送信部２５から送信された疑似２Ｄ画像データおよび作成条件データに、検査装置１３の検査結果送信部３４から送信されたその疑似２Ｄ画像すなわち検査対象疑似２Ｄ画像に対応する検査結果データを関連づけて記憶領域部４１に記憶する。つまり、図２に示すように、検査装置１３における検査対象となった検査対象疑似２Ｄ画像５１の疑似２Ｄ画像データ５２、この検査対象疑似２Ｄ画像５１の作成条件データ５３、およびこの検査対象疑似２Ｄ画像５１の検査結果データ５４を一つの検査データファイル５５として記憶領域部４１に記憶する。
【００２１】
表示装置１５は、例えば液晶ディスプレイなどで構成されている。表示装置１５は、記憶装置１４に記憶されている検査データファイル５５に基づいて画像や文字を表示する。具体的には、表示装置１５は、図２に示す検査データファイル５５を構成する対象疑似２Ｄ画像データ５２に基づく画像、作成条件データ５３に基づく作成条件、および検査結果データ５４に基づく検査結果を表示する。
【００２２】
次に、上記の構成による評価システム１０の処理の流れについて図３に基づいて説明する。以下の説明は、検査条件の一つとして検査設備における光源である照明の照度と判定結果との関係をシミュレートする例である。
評価システム１０によって視覚検査装置の評価を開始すると、画像生成装置１２の基礎データ取得部２１は入力部２６を経由して基礎データであるワークデータおよび周辺データを取得する（Ｓ１０１）。このとき、画像生成装置１２は、基礎データ取得部２１において、図４に示すようにワークデータ７１および周辺データ７２を取得する。ワークデータ７１は、ワークの形状などが三次元で表現されている。周辺データ７２は、擬似２Ｄ画像の撮影条件となる。例えば照明の照度と判定結果との関係をシミュレートする場合、周辺データ７２は、これを構成する照度データＬが種々の値に変更されつつ入力される。
【００２３】
基礎データ取得部２１でワークデータ７１および周辺データ７２が取得されると、画像生成装置１２の３Ｄ画像生成部２２は取得したワークデータ７１および周辺データ７２からワークの疑似３Ｄ画像７３を生成する（Ｓ１０２）。３Ｄ画像生成部２２は、例えば図４に示すように仮想的な検査設備７４を構築し、この仮想的な検査設備７４でワークデータ７１および周辺データ７２に基づいてシミュレートを実行することにより、ワークの疑似３Ｄ画像７３を生成する。この疑似３Ｄ画像７３は、ワークデータ７１に基づいて実際の検査設備７４で検査対象となるワークが忠実に再現されているとともに、周辺データ７２に基づいてワークに生じる例えば陰影や表面の反射などが忠実に再現されている。なお、この疑似３Ｄ画像７３や検査設備７４は、あくまでも仮想的なデータとして生成されるものであり、可視的に生成されるとは限らない。
【００２４】
疑似３Ｄ画像７３が生成されると、２Ｄカメラ画像作成部２３は生成された疑似３Ｄ画像７３に基づいて疑似２Ｄ画像５１を作成する（Ｓ１０３）。２Ｄカメラ画像作成部２３は、例えば図４に示すように仮想的な検査設備７４で再現された疑似３Ｄ画像７３を所定のカメラ位置から仮想的に撮影した画像をシミュレートして疑似２Ｄ画像５１を作成する。すなわち、２Ｄカメラ画像作成部２３は、図７に示す実際の検査設備１０１のカメラ１０２でワーク１０４を撮影する位置と同じ位置から疑似３Ｄ画像７３を仮想的に撮影する。そして、２Ｄカメラ画像作成部２３は、仮想的に撮影した画像を疑似２Ｄ画像５１として作成する。この疑似２Ｄ画像５１も仮想的なワークの疑似３Ｄ画像７３に基づいてシミュレートによって作成されるものであり、実際にカメラ１０２を用いて撮影することはない。この疑似２Ｄ画像５１は、疑似３Ｄ画像７３に基づくシミュレートによって可視的な画像として作成される。
【００２５】
一方、検査装置１３は、評価システム１０による視覚検査装置の評価の開始とともに、検査プログラムを取得する（Ｓ２０１）。検査プログラム取得部３１は、図示しない記憶部に記憶されている既定の検査プログラムを取得する。そして、プログラム実行部３２は、検査プログラム取得部３１で取得された検査プログラムを起動する（Ｓ２０２）。プログラム実行部３２で検査プログラムが実行されると、２Ｄ画像付与部３３は画像生成装置１２から疑似２Ｄ画像５１の送信があったか否かを判断する（Ｓ２０３）。２Ｄ画像付与部３３は、画像生成装置１２から疑似２Ｄ画像５１の送信がない場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）、疑似２Ｄ画像５１の送信があるまで待機する。
【００２６】
また、記憶装置１４は、評価システム１０による視覚検査装置の評価の開始とともに、起動される（Ｓ３０１）。そして、記憶装置１４の受理部４２は、画像生成装置１２から疑似２Ｄ画像５１の疑似２Ｄ画像データ５２、およびこの疑似２Ｄ画像５１の作成条件データ５３が送信されたか否かを判断する（Ｓ３０２）。受理部４２は、画像生成装置１２からこれらのデータの送信がない場合（Ｓ３０２：Ｎｏ）、これらのデータの送信があるまで待機する。
【００２７】
Ｓ１０３において２Ｄカメラ画像作成部２３で疑似２Ｄ画像５１を作成すると、画像生成装置１２の２Ｄ画像送信部２４は作成された疑似２Ｄ画像５１、すなわちこの疑似２Ｄ画像５１のデータである疑似２Ｄ画像データ５２を検査装置１３へ送信する（Ｓ１０４）。また、画像生成装置１２の記憶データ送信部２５は、作成された疑似２Ｄ画像５１の疑似２Ｄ画像データ５２および作成条件データ５３を記憶装置１４へ送信する（Ｓ１０５）。Ｓ１０４において２Ｄ画像送信部２４から検査装置１３へ疑似２Ｄ画像データ５２が送信されると、検査装置１３の２Ｄ画像付与部３３はこの疑似２Ｄ画像データ５２を取得する（Ｓ２０４）。また、Ｓ１０５において記憶データ送信部２５から記憶装置１４へ疑似２Ｄ画像データ５２および作成条件データ５３が送信されると、記憶装置１４の受理部４２はこの疑似２Ｄ画像データ５２および作成条件データ５３を取得する（Ｓ３０３）。そして、記憶装置１４の受理部４２は、検査装置１３から疑似２Ｄ画像５１の検査結果データ５４が送信されたか否かを判断する（Ｓ３０４）。受理部４２は、検査装置１３から検査結果データ５４の送信がない場合（Ｓ３０４：Ｎｏ）、検査結果データ５４の送信があるまで待機する。
【００２８】
検査装置１３の２Ｄ画像付与部３３は、Ｓ２０４において画像生成装置１２の２Ｄ画像送信部２４から疑似２Ｄ画像５１の疑似２Ｄ画像データ５２を取得すると、取得した疑似２Ｄ画像データ５２をプログラム実行部３２で実行されている検査プログラムへ検査対象疑似２Ｄ画像データとして与える（Ｓ２０５）。これにより、プログラム実行部３２は、既定の検査プログラムに基づいて、与えられた検査対象疑似２Ｄ画像データに基づく疑似２Ｄ画像５１の検査を実行する（Ｓ２０６）。プログラム実行部３２は、疑似２Ｄ画像５１とマスター画像７７とを比較することにより、疑似２Ｄ画像５１の検査を実行する。マスター画像７７は、検査の基準となる画像であり、予め設定された条件で作成されている。プログラム実行部３２は、Ｓ２０６で検査を実行すると、検査の結果として検査結果データ５４を作成する（Ｓ２０７）。検査結果データ５４は、例えば検査の対象となったワークの疑似２Ｄ画像５１が良品または不良品のいずれであるかを示す判定結果などを含んでいる。
【００２９】
Ｓ２０７においてプログラム実行部３２で検査結果データ５４が作成されると、検査装置１３の検査結果送信部３４は作成された検査結果データ５４を記憶装置１４へ送信する（Ｓ２０８）。Ｓ２０８において検査結果送信部３４から記憶装置１４へ検査結果データ５４が送信されると、記憶装置１４の受理部４２はこの検査結果データ５４を取得する（Ｓ３０５）。記憶装置１４は、受理部４２において検査装置１３から検査結果データ５４を取得すると、対応部４３においてＳ３０３で画像生成装置１２から取得した疑似２Ｄ画像データ５２および作成条件データ５３とＳ３０５で取得した検査結果データ５４とを対応づけて検査データファイル５５として記憶領域部４１に記憶させる（Ｓ３０６）。対応部４３は、Ｓ３０３において取得した疑似２Ｄ画像データ５２および作成条件データ５３と、Ｓ３０５において取得した検査結果データ５４とを、一つの検査データファイル５５として記憶領域部４１に書き込む。画像生成装置１２は、Ｓ１０５において疑似２Ｄ画像データ５２および作成条件データ５３を記憶装置１４へ送信した後、次の作成条件が設定されているか否かを判断する（Ｓ１０６）。画像生成装置１２は、次の作成条件が設定されているとき（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、Ｓ１０１へリターンし、Ｓ１０１以降の処理を繰り返す。画像生成装置１２は、次の作成条件が設定されていないとき（Ｓ１０６：Ｎｏ）、処理を終了する。
【００３０】
表示装置１５は、評価システム１０による視覚検査装置の評価が開始されると、必要な情報を表示する。そして、Ｓ３０６において記憶された検査データファイル５５に基づいて画像や文字を評価画面７８として表示する。すなわち、表示装置１５は、疑似２Ｄ画像データ５２、作成条件データ５３および検査結果データ５４に基づく画像や文字を評価画面７８として表示する。さらに、表示装置１５は、Ｓ１０１でワークデータ７１や周辺データ７２が変更されるたびに疑似２Ｄ画像データ５２、作成条件データ５３および検査結果データ５４を蓄積する。そして、表示装置１５は、これら蓄積された疑似２Ｄ画像データ５２、作成条件データ５３および検査結果データ５４から、作成条件と検査結果との相関図を表示する。例えば、照明の照度と検査結果、特に判定結果との相関を評価する場合、表示装置１５は、例えば図５に示すように照度ごとの疑似２Ｄ画像５１の変化を示す評価画像８１、および照度と判定結果との関係をグラフ８２として表示する。
【００３１】
ユーザは、表示装置１５に表示された相関性を示すグラフ８２や、疑似２Ｄ画像５１、作成条件データ５３および検査結果データ５４を含む評価画像８１などを参照することにより、所望の作成条件における疑似２Ｄ画像５１や検査条件の相関性を確認することができる。
【００３２】
（画像の精度）
次に、実際にカメラ１０２を用いて撮影したワーク１０４の実画像に対する上述の画像生成装置１２で生成したワークの疑似２Ｄ画像５１の精度について図６に基づいて説明する。
疑似２Ｄ画像５１の精度を検証するために、図６に示すように同一のワーク１０４を同一の条件で撮影した実画像９１および実画像９２と、画像生成装置１２で生成した疑似２Ｄ画像５１を対比した。実画像９１および実画像９２は、実際の視覚検査装置１００のカメラ１０２を用いて同一の撮影条件で異なるタイミングで撮影した画像である。一方、疑似２Ｄ画像５１は、この視覚検査装置１００をシミュレートし、実画像９１および実画像９２と同一の撮影条件で画像生成装置１２において擬似的に生成した画像である。
【００３３】
これら実画像９１、実画像９２および疑似２Ｄ画像５１は、いずれも２５６階調のグレースケールレベルで画像処理ライブラリ（ＯｐｅｎＣＶ）のテンプレートマッチング（Template Maching）手法を利用して画像の一致度（正規化相関値）を算出した。この検証では、実画像９１に対する実画像９２の一致度Ｍ１、実画像９１に対する疑似２Ｄ画像５１の一致度Ｍ２、実画像９２に対する実画像９１の一致度Ｍ３、実画像９２に対する疑似２Ｄ画像５１の一致度Ｍ４、疑似２Ｄ画像５１に対する実画像９１の一致度Ｍ５、および疑似２Ｄ画像５１に対する実画像９２の一致度Ｍ６をそれぞれ算出した。一致度Ｍ＝１のとき、二つの画像は完全に一致する。
【００３４】
上記の一致度Ｍ１〜Ｍ６の算出の結果、一致度Ｍ１＝０．９５８、一致度Ｍ２＝０．９３２、一致度Ｍ３＝０．９７２、一致度Ｍ４＝０．９８１、一致度Ｍ５＝０．９５２、一致度Ｍ６＝０．９８３となった。これにより、実画像９１と実画像９２との間で算出した一致度Ｍ１および一致度Ｍ３は、それぞれ０．９５８、０．９７２となった。一方、実画像９１と疑似２Ｄ画像５１との間で算出した一致度Ｍ２および一致度Ｍ５はそれぞれ０．９３２、０．９５２となり、実画像９２と疑似２Ｄ画像５１との間で算出した一致度Ｍ４および一致度Ｍ６はそれぞれ０．９８１、０．９８３となった。このように、実画像９１または実画像９２と疑似２Ｄ画像５１との間の一致度Ｍ２、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６は、実画像９１と実画像９２との間の一致度Ｍ１、ｍ３と大差がない。これらの結果、視覚検査装置１００の評価について画像生成装置１２で生成した疑似２Ｄ画像５１を用いても、検査の精度は維持されることが検証された。
【００３５】
以上説明した一実施形態では、３Ｄ画像生成部２２において擬似的に生成したワークの疑似３Ｄ画像７３を撮影して疑似２Ｄ画像５１を生成している。カメラによる撮影で取得した画像を検査用として画像処理する場合、図６に示すように、実際にカメラ１０２で撮影して取得した実画像９１、９２と、擬似的に作成した疑似２Ｄ画像５１とは、二値化することによってほぼ一致する。そのため、実際の検査設備１０１においてワーク１０４をカメラ１０２で撮影しなくても、検査設備１０１を想定した仮想的な検査設備７４を用いてワークの疑似３Ｄ画像７３をシミュレートして生成することにより、実際のワーク１０４をカメラ１０２で撮影した場合と同様の疑似２Ｄ画像５１が得られる。すなわち、画像生成装置１２は、生成したワークの疑似３Ｄ画像７３を、検査と同一の条件で撮影したとして、疑似２Ｄ画像５１を生成している。画像処理を実施する場合、上述のようにワーク１０４をカメラ１０２で実際に撮影した画像すなわち実画像９１、９２と疑似３Ｄ画像７３として作成されたワークを擬似的に撮影した疑似２Ｄ画像５１とはほぼ同一となる。そのため、実際にカメラ１０２で撮影した実画像９１、９２に代えて疑似２Ｄ画像５１を用いる場合でも、検査装置１３による検査結果は実際の視覚検査装置１００を用いた場合と同等となり、評価性能は確保される。これにより、検査条件すなわち疑似３Ｄ画像７３および疑似２Ｄ画像５１のシミュレート条件を種々変更することにより、実際の検査設備１０１を必要とすることなく、幅広い検査条件でワークの検査結果が取得される。また、疑似２Ｄ画像５１を利用して得られた検査結果データ５４は、作成した疑似２Ｄ画像データ５２およびその作成条件データ５３とともに記憶装置１４に記憶される。そして、表示装置１５は、記憶装置１４に記憶されている疑似２Ｄ画像５１およびその作成条件データ５３と検査結果データ５４とを関連づけて表示する。そのため、疑似２Ｄ画像５１のシミュレート条件を種々変更した結果として得られた検査結果は、疑似２Ｄ画像５１と対比しながら確認される。その結果、疑似２Ｄ画像５１とともに表示される作成条件や検査結果を参考にして、検査条件の変化の傾向は容易に把握される。したがって、実際の検査設備１０１がなくても視覚検査装置１００を評価することができるとともに、検査条件を変化させつつ検査結果の変化の傾向を容易に取得することができる。
【００３６】
以上説明した本発明の一実施形態では、入力部１６から入力する周辺データとして照度を適用する例について説明した。しかし、この照度は周辺データの一例であって、周辺データには検査条件に影響を与えるおそれがある要素であれば照度に限らず種々のデータを適用することができる。
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
図面中、１０は評価システム、１３は検査装置（検査手段）、１４は記憶装置（記憶手段）、１５は表示装置（表示手段）、２１は基礎データ取得部、２２は３Ｄ画像生成部、２３は２Ｄカメラ画像作成部、１００は視覚検査装置、１０１は検査設備、１０２はカメラ、１０４はワークを示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査設備に設けられているカメラで検査対象であるワークを撮影して、前記カメラで撮影した撮影画像に基づいて前記ワークを検査する視覚検査装置を評価する評価システムであって、
前記ワークを擬似的に形成する基礎となるワークデータ、および前記検査設備における検査条件を擬似的に形成する基礎となる周辺データを取得する基礎データ取得手段と、
前記基礎データ取得手段で取得した前記ワークデータおよび前記周辺データから、前記ワークの疑似３Ｄ画像を生成する３Ｄ画像生成手段と、
前記３Ｄ画像生成手段で生成した前記疑似３Ｄ画像を、前記カメラによる撮影範囲と一致する指定範囲から擬似的に撮影した疑似２Ｄ画像を作成する２Ｄカメラ画像作成手段と、
前記２Ｄカメラ画像作成手段で作成した前記疑似２Ｄ画像を検査対象疑似２Ｄ画像として取得し、予め設定されている検査プログラムにしたがって前記検査対象疑似２Ｄ画像から前記ワークの検査結果を作成する検査手段と、
前記２Ｄカメラ画像作成手段から前記検査対象疑似２Ｄ画像およびその作成条件データを取得し、前記検査手段から前記検査対象疑似２Ｄ画像の検査結果を取得して、前記検査対象疑似２Ｄ画像およびその作成条件データと前記検査対象疑似２Ｄ画像の検査結果とを関連づけて記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記検査対象疑似２Ｄ画像およびその作成条件データと前記検査対象疑似２Ｄ画像の前記検査結果とを関連づけて表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする視覚検査装置の評価システム。
【請求項１】
検査設備に設けられているカメラで検査対象であるワークを撮影して、前記カメラで撮影した撮影画像に基づいて前記ワークを検査する視覚検査装置を評価する評価システムであって、
前記ワークを擬似的に形成する基礎となるワークデータ、および前記検査設備における検査条件を擬似的に形成する基礎となる周辺データを取得する基礎データ取得手段と、
前記基礎データ取得手段で取得した前記ワークデータおよび前記周辺データから、前記ワークの疑似３Ｄ画像を生成する３Ｄ画像生成手段と、
前記３Ｄ画像生成手段で生成した前記疑似３Ｄ画像を、前記カメラによる撮影範囲と一致する指定範囲から擬似的に撮影した疑似２Ｄ画像を作成する２Ｄカメラ画像作成手段と、
前記２Ｄカメラ画像作成手段で作成した前記疑似２Ｄ画像を検査対象疑似２Ｄ画像として取得し、予め設定されている検査プログラムにしたがって前記検査対象疑似２Ｄ画像から前記ワークの検査結果を作成する検査手段と、
前記２Ｄカメラ画像作成手段から前記検査対象疑似２Ｄ画像およびその作成条件データを取得し、前記検査手段から前記検査対象疑似２Ｄ画像の検査結果を取得して、前記検査対象疑似２Ｄ画像およびその作成条件データと前記検査対象疑似２Ｄ画像の検査結果とを関連づけて記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記検査対象疑似２Ｄ画像およびその作成条件データと前記検査対象疑似２Ｄ画像の前記検査結果とを関連づけて表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする視覚検査装置の評価システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図７】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図７】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２１７１３６（Ｐ２０１０−２１７１３６Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６７４６２（Ｐ２００９−６７４６２）
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【出願人】（３９０００１０５２）財団法人機械振興協会 (21)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（５０１４２８５４５）株式会社デンソーウェーブ (1,155)
【出願人】（３９０００１０５２）財団法人機械振興協会 (21)
【Ｆターム（参考）】
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