JP2019158500A - 外観検査システム、画像処理装置、撮像装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物に対して複数の撮像位置から撮像する場合の検査時間を短縮できる外観検査システムを提供する。【解決手段】外観検査システムは、設定部と移動機構と制御部とを備える。設定部は、複数の撮像位置を順に通過する経路を設定する。移動機構が撮像装置を第１撮像位置から第２撮像位置まで移動させるのに要する第１時間が、制御部による第１撮像位置に対応する第１撮像条件から第２撮像位置に対応する第２撮像条件への変更処理に要する第２時間よりも長くなるように、設定部は経路を設定する。制御部は、撮像装置が第２撮像位置へ到達する予定時刻よりも第２時間以上前に、第１撮像条件から第２撮像条件への変更処理を開始する。【選択図】図３

Description

本技術は、撮像画像を用いて対象物を検査する外観検査システム、外観検査システムにおいて用いられる画像処理装置および撮像装置、ならびに検査方法に関する。

画像処理技術を用いて、樹脂や金属などの対象物を検査する外観検査システムが数多く提案されている。

たとえば、特開２００７−２４８２４１号公報（特許文献１）には、対象物を撮像するための撮像装置と、撮像装置の視野を照明するための照明装置と、撮像装置または対象物の位置および姿勢を変更可能に支持する支持装置と、撮像装置および支持装置の動作を制御する制御装置と、照明装置の照明下で撮像装置により生成された画像を取り込んで検査のための画像処理を行う画像処理装置とを備える検査装置が開示されている。制御装置は、対象物に対する複数回の撮像について、それぞれその撮像時に満足すべき対象物と撮像装置との関係を表す設定情報を作成する。特開２００７−２４０４３４号公報（特許文献２）にも同様の技術が開示されている。

特開２００７−２４８２４１号公報 特開２００７−２４０４３４号公報

上述した従来の検査装置では、対象物上の検査対象位置ごとに撮像位置および姿勢の最適化が行なわれるが、複数の検査対象位置を順次撮像する際の撮像条件（たとえばズーム倍率など）の変更については何ら考慮されていない。検査対象位置ごとに撮像条件を変更する場合、検査対象位置に対応する撮像位置に到達してから撮像条件を変更することが考えられる。しかしながら、撮像位置に到達してから撮像条件を変更する場合、撮像装置の動作を一旦停止させることになり、検査時間が長くなる。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、対象物に対して複数の撮像位置から撮像する場合の検査時間を短縮できる外観検査システム、当該外観検査システムにおいて用いられる画像処理装置および撮像装置、ならびに検査方法を提供することである。

本開示の一例によれば、外観検査システムは、対象物に対する撮像装置の相対位置を移動させながら、対象物に対して設定された複数の撮像位置の各々に撮像装置が到達したときに撮像装置が対象物を撮像して外観検査を行なう。外観検査システムは、設定部と、移動機構と、制御部とを備える。設定部は、複数の撮像位置を順に通過する経路を設定する。移動機構は、経路に沿って、対象物に対する撮像装置の相対位置を移動させる。制御部は、撮像装置の撮像条件を制御する。移動機構が撮像装置を複数の撮像位置のうち第１撮像位置から第２撮像位置まで移動させるのに要する第１時間が、制御部による第１撮像位置に対応する第１撮像条件から第２撮像位置に対応する第２撮像条件への変更処理に要する第２時間よりも長くなるように、設定部は経路を設定する。制御部は、移動機構が撮像装置を第１撮像位置から第２撮像位置まで移動させるときに、撮像装置が第２撮像位置へ到達する予定時刻よりも第２時間以上前に、第１撮像条件から第２撮像条件への変更処理を開始する。

この開示によれば、撮像装置が撮像位置に到達すると同時もしくは到達する前に、撮像装置の撮像条件が当該撮像位置に対応する撮像条件に変更される。そのため、撮像装置が撮像位置に到達すると、撮像装置による撮像を即座に実行することができる。その結果、対象物に対して複数の撮像位置から撮像する場合の検査時間を短縮できる。

上述の開示において、外観検査システムは、予め定められた、変更前の撮像条件および変更後の撮像条件と変更前の撮像条件から変更後の撮像条件への変更処理に要する時間との相関関係を示す情報に基づいて第２時間を推定する推定部をさらに備える。この開示によれば、上記の相関関係を示す情報に基づいて、第２時間を容易に推定できる。

上述の開示において、外観検査システムは、制御部が予定時刻までに第１撮像条件から第２撮像条件への変更処理を完了できない場合にエラー通知を行なう通知部をさらに備える。この開示によれば、ユーザは、撮像装置１０における異常を認識し、メンテナンス等の適切な対応を実行することができる。

上述の開示において、制御部は、第１撮像条件から第２撮像条件への変更処理を行なっている間、撮像装置の撮像条件の変更指示を受け付けできないことを示す第１状態信号を出力する。この開示によれば、第１状態信号を確認することにより、撮像装置の状態を容易に認識することができる。

上述の開示において、制御部は、第１撮像条件から第２撮像条件への変更処理を行なっている間、撮像装置への撮像指示を受け付けできないことを示す第２状態信号を出力する。この開示によれば、第２状態信号を確認することにより、撮像装置の状態を容易に認識することができる。

本開示の一例によれば、上記の外観検査システムにおいて用いられ、撮像装置によって撮像された画像を処理することにより、対象物の外観の良否を判定する画像処理装置は、推定部を備える。もしくは、上記の外観検査システムにおいて用いられ、撮像装置によって撮像された画像を処理することにより、対象物の外観の良否を判定する画像処理装置は、設定部および制御部の少なくとも一方を備える。この開示によれば、画像処理装置は、対象物の外観の良否を判定するとともに、指定経路の設定のための処理の少なくとも一部を実行することができる。

本開示の一例によれば、上記の外観検査システムにおいて用いられる撮像装置は、推定部を備える。もしくは、上記の外観検査システムにおいて用いられる撮像装置であって、設定部および制御部の少なくとも一方を備える。この開示によれば、撮像装置は、対象物を撮像するとともに、指定経路の設定のための処理の少なくとも一部を実行することができる。

本開示の一例によれば、検査方法は、撮像装置を移動させながら、対象物に対して設定された複数の撮像位置の各々に撮像装置が到達したときに撮像装置が対象物を撮像して外観検査を行なう。検査方法は、複数の撮像位置を順に通過する経路を設定するステップと、経路に沿って、対象物に対する撮像装置の相対位置を移動させるとともに、撮像装置の撮像条件を制御するステップとを備える。設定するステップは、撮像装置を複数の撮像位置のうち第１撮像位置から第２撮像位置まで移動させるのに要する第１時間が、第１撮像位置に対応する第１撮像条件から第２撮像位置に対応する第２撮像条件への変更処理に要する第２時間よりも長くなるように、経路を設定する。制御するステップは、撮像装置が第２撮像位置へ到達する予定時刻よりも第２時間以上前に、第１撮像条件から第２撮像条件への変更処理を開始する。

この開示によっても、対象物に対して複数の撮像位置から撮像する場合の検査時間を短縮できる。

本発明によれば、対象物に対して複数の撮像位置から撮像する場合の検査時間を短縮できる。

本実施の形態に係る外観検査システムの概要を示す模式図である。 撮像装置の内部構成の一例を示す図である。 情報処理装置によって設定された指定経路の一例を示す図である。 焦点位置調整用レンズの一例を示す図である。 焦点位置調整用レンズの別の例を示す図である。 情報処理装置の内部構成の一例を示すブロック図である。 情報処理装置のハードウェア構成について示す模式図である。 情報処理装置における処理の流れの一例を示すフローチャートである。 ワークの設計上の外観を示す模式図が表示された画面の一例を示す図である。 撮像位置決定部によって決定された撮像位置の一例を示す図である。 設定部によって設定された指定経路の一例を示す図である。 画像処理装置の内部構成を示すブロック図である。 外観検査システムにおける検査方法の流れの一例を示すフローチャートである。 撮像装置における処理の流れを示すタイミングチャートである。 変形例に係る外観検査システムを示す図である。 ワークと撮像装置との間の相対位置を変更する別の形態を示す図である。 ワークＷと撮像装置との間の相対位置を変更するさらに別の形態を示す図である。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

§１ 適用例
まず、図１を参照して、本発明が適用される場面の一例について説明する。図１は、本実施の形態に係る外観検査システムの概要を示す模式図である。

本実施の形態に係る外観検査システム１は、たとえば、工業製品の生産ラインなどにおいて、ステージ９０上に載置されたワークＷ上の複数の検査対象位置を撮像し、得られた画像を用いて、ワークＷの外観検査を行う。外観検査では、ワークＷの傷、汚れ、異物の有無、寸法などが検査される。

ステージ９０上に載置されたワークＷの外観検査が完了すると、次のワークＷがステージ９０上に搬送される。このとき、ワークＷは、ステージ９０上の予め定められた位置に予め定められた姿勢で載置される。

図１に示すように、外観検査システム１は、撮像装置１０と、画像処理装置２０と、ロボット３０と、ロボットコントローラ４０と、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）５０と、情報処理装置６０とを備える。

撮像装置１０は、画像処理装置２０からの撮像トリガ（撮像指示）に従って、撮像視野に存在する被写体を撮像して画像データを生成するものであり、被写体として外観検査の対象であるワークＷを撮像する。撮像装置１０の撮像条件は可変である。

情報処理装置６０は、各種の情報処理を実行する装置である。情報処理装置６０は、撮像位置決定部６４と、撮像条件決定部６５と、設定部６７とを含む。

撮像位置決定部６４は、ワークＷ上の複数の検査対象位置の各々に対応する撮像装置１０の位置（撮像位置）および姿勢を決定する。

撮像条件決定部６５は、複数の撮像位置の各々について、対応する検査対象位置を当該撮像位置から撮像するための撮像条件を決定する。撮像条件は、たとえば、焦点位置、ズーム倍率（焦点距離）、絞り、シャッター速度、解像度、ゲイン、照明の発光色などである。

設定部６７は、複数の撮像位置を順に通過する、撮像装置１０の経路（指定経路）を設定する。

撮像位置決定部６４、撮像条件決定部６５および設定部６７は、新製品または新品種のワークＷの外観検査が必要となったときに、当該ワークＷに適した撮像位置、撮像条件および指定経路をそれぞれ決定する。

ロボット３０は、撮像装置１０を移動させる移動機構であり、たとえば、基台３１上に複数のアーム３２ａ〜３２ｆが連結された垂直多関節ロボットである。ロボット３０は、６つの回転軸３３ａ〜３３ｆを有する。アーム３２ａとアーム３２ｂとは回転軸３３ａによって連結される。アーム３２ｂとアーム３２ｃとは回転軸３３ｂによって連結される。アーム３２ｃとアーム３２ｄとは回転軸３３ｃによって連結される。アーム３２ｄとアーム３２ｅとは回転軸３３ｄによって連結される。アーム３２ｅとアーム３２ｆとは回転軸３３ｅによって連結される。アーム３２ｆと基台３１とは回転軸３３ｆによって連結される。アーム３２ａの先端には、撮像装置１０が取り付けられている。ロボットコントローラ４０は、ＰＬＣ５０から指令された座標値に撮像装置１０が位置するように、ロボット３０を制御し、ワークＷに対する撮像装置１０の相対位置を変更する。さらに、ロボットコントローラ４０は、ＰＬＣ５０から指令された方向に撮像装置１０の光軸が一致するように、ロボット３０を制御し、ワークＷに対する撮像装置１０の姿勢を変更する。

なお、上述したように、ワークＷは、ステージ９０上の予め定められた位置に予め定められた姿勢で載置される。そのため、ロボット３０は、ステージ９０に対する撮像装置１０の相対位置および姿勢を変更することにより、ワークＷに対する撮像装置１０の相対位置および姿勢を変更することができる。すなわち、ロボット３０は、ステージ９０上の点を原点とする座標系を用いて撮像装置１０を移動することにより、ワークＷに対する撮像装置１０の相対位置および姿勢を変更することができる。

ＰＬＣ５０は、撮像装置１０が複数の撮像位置で順次撮像するように、ロボットコントローラ４０および画像処理装置２０を制御する。ＰＬＣ５０は、設定部６７によって設定された指定経路に従って撮像装置１０が連続的に移動するように、ロボットコントローラ４０を制御する。これにより、ロボット３０は、指定経路に沿って、撮像装置１０を連続的に移動させる。

さらに、ＰＬＣ５０は、撮像装置１０が撮像位置に到達したタイミングで、撮像トリガを出力するように画像処理装置２０を制御する。これにより、撮像装置１０を連続的に移動させながら、複数の検査対象位置が順次撮像される。

画像処理装置２０は、撮像装置１０が撮像位置に到達すると、ＰＬＣ５０からの指令に従って、撮像装置１０に撮像トリガを出力する。画像処理装置２０は、撮像装置１０が生成した画像データを取得する。画像処理装置２０は、取得した画像データに対して予め定められた処理を実行することにより、ワークＷの外観の良否を判定する。

画像処理装置２０は、ＰＬＣ５０からの指令に従って、撮像装置１０の露光処理が完了した後に、次の撮像位置に対応する撮像条件に変更する旨の指示（条件変更指示）を撮像装置１０に出力する。条件変更指示には、次の撮像位置に対応する撮像条件を示す情報が付加されている。

図２は、撮像装置の内部構成の一例を示す図である。図２に示されるように、撮像装置１０は、照明部１１と、レンズモジュール１２と、撮像素子１３と、撮像素子制御部１４と、レンズ制御部１６と、レジスタ１５，１７と、通信Ｉ／Ｆ部１８とを含む。

照明部１１は、ワークＷに対して光を照射する。照明部１１から照射された光は、ワークＷの表面で反射し、レンズモジュール１２に入射する。

照明部１１は、それぞれが独立して点灯制御される複数の照明要素から構成されてもよい。この場合、撮像条件は、複数の照明要素のうち点灯する照明要素を示す照明パターンを含んでもよい。

レンズモジュール１２は、ワークＷからの反射光を撮像素子１３上に結像する。レンズモジュール１２は、焦点位置調整用レンズ１２ａと、ズーム調整用レンズ群１２ｂと、固定レンズ１２ｃと、可動部１２ｄとを有する。焦点位置調整用レンズ１２ａは、焦点位置を変更するためのレンズである。ズーム調整用レンズ群１２ｂは、焦点距離を変更することによりズーム倍率を調整するためのレンズ群である。ズーム調整用レンズ群１２ｂは、可動部１２ｄに設置され、光軸方向に沿って可動する。固定レンズ１２ｃは、撮像装置１０内の予め定められた位置に固定されるレンズである。図２に示す例では、焦点位置調整用レンズ１２ａ、ズーム調整用レンズ群１２ｂおよび固定レンズ１２ｃの順に配列されている。しかしながら、焦点位置調整用レンズ１２ａ、ズーム調整用レンズ群１２ｂおよび固定レンズ１２ｃの配列順は、これに限定されるものではない。

撮像素子１３は、たとえばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの光電変換素子であり、撮像視野からの光を画像信号に変換する。

撮像素子制御部１４は、通信Ｉ／Ｆ部１８を介して画像処理装置２０から撮像トリガを受けると、撮像処理を行なう。このとき、撮像素子制御部１４は、撮像位置に対応するシャッター速度（露光時間）となるように、図示しないシャッターを制御する。シャッターは、機械式シャッターおよび電子式シャッターのいずれでもよい。撮像位置に対応するシャッター速度を示す情報は、予めレジスタ１５に記憶されている。撮像素子制御部１４は、撮像素子１３に蓄積された荷電量に基づいて画像データを生成し、生成した画像データを通信Ｉ／Ｆ部１８を介して画像処理装置２０に出力する。

撮像素子制御部１４は、通信Ｉ／Ｆ部１８を介して画像処理装置２０から条件変更指示を受けると、条件変更指示に付加された情報に従って、レジスタ１５が記憶するシャッター速度を示す情報を、次の撮像位置に対応するシャッター速度を示す情報に更新する。

レンズ制御部１６は、レジスタ１７が記憶する命令に従って、レンズモジュール１２の光学特性を制御する。たとえば、レンズ制御部１６は、次の撮像位置に対応する焦点位置となるように、焦点位置調整用レンズ１２ａを制御する。さらに、レンズ制御部１６は、次の撮像位置に対応するズーム倍率となるように、可動部１２ｄを制御して、ズーム調整用レンズ群１２ｂの位置を調整する。

レンズ制御部１６は、通信Ｉ／Ｆ部１８を介して画像処理装置２０から条件変更指示を受けると、条件変更指示に付加された情報に従って、レジスタ１７が記憶する焦点位置およびズーム倍率を示す情報を更新し、焦点位置およびズーム倍率の変更処理を開始する。

図３は、情報処理装置によって設定された指定経路の一例を示す図である。図３に示されるように、情報処理装置６０の撮像位置決定部６４は、ワークＷ上の検査対象位置Ｂ１，Ｂ２にそれぞれ対応する撮像位置Ｃ１，Ｃ２を決定する。撮像条件決定部６５は、撮像位置Ｃ１に対して、撮像位置Ｃ１から検査対象位置Ｂ１を撮像するための撮像条件Ｄ１を決定する。同様に、撮像条件決定部６５は、撮像位置Ｃ２に対して、撮像位置Ｃ２から検査対象位置Ｂ２を撮像するための撮像条件Ｄ２を決定する。

設定部６７は、撮像位置Ｃ１，Ｃ２を順に通過する指定経路Ａを設定する。設定部６７は、撮像装置１０を撮像位置Ｃ１から撮像位置Ｃ２まで移動させるのに要する時間Ｔ１が、撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６による撮像条件Ｄ１から撮像条件Ｄ２への変更処理に要する時間Ｔ２よりも長くなるように、指定経路Ａを設定する。

撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６は、指定経路Ａに沿って撮像装置１０を移動させるときに、撮像装置１０が撮像位置Ｃ２へ到達する予定時刻よりも時間Ｔ２以上前に、撮像条件Ｄ１から撮像条件Ｄ２への変更処理を開始する。図３に示す例では、撮像装置１０が位置Ｃ１＿１に到達したときに、撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６は、撮像条件Ｄ１から撮像条件Ｄ２への変更処理を開始する。位置Ｃ１＿１から撮像位置Ｃ２まで撮像装置１０を指定経路Ａに沿って移動させるのに要する時間は時間Ｔ２以上である。

本実施の形態の構成によれば、撮像装置１０が撮像位置Ｃ２に到達すると同時もしくは到達する前に、撮像装置１０の撮像条件が撮像位置Ｃ２に対応する撮像条件Ｄ２に変更される。図３に示す例では、撮像位置Ｃ２よりも前の位置Ｃ１＿２に到達したときに、撮像条件Ｄ１から撮像条件Ｄ２への変更処理が完了する。そのため、撮像装置１０が撮像位置Ｃ２に到達すると、撮像装置１０による検査対象位置Ｂ２の撮像を即座に実行することができる。その結果、ワークＷに対して複数の撮像位置から撮像する場合の検査時間を短縮できる。

§２ 具体例
次に、本実施の形態に係る外観検査システムの一例について説明する。

＜Ａ．焦点位置調整用レンズ＞
図４は、焦点位置調整用レンズの一例を示す図である。図４に示す例の焦点位置調整用レンズ１２ａは、液体レンズであり、透光性容器７０と、電極７３ａ，７３ｂ，７４ａ，７４ｂと、絶縁体７５ａ，７５ｂと、絶縁層７６ａ，７６ｂとを含む。

透光性容器７０内の密閉空間には、水などの導電性液体７１と、油などの絶縁性液体７２とが充填される。導電性液体７１と絶縁性液体７２とは混合せず、互いに屈折率が異なる。

電極７３ａ，７３ｂは、絶縁体７５ａ，７５ｂと透光性容器７０との間にそれぞれ固定され、導電性液体７１中に位置する。

電極７４ａ，７４ｂは、導電性液体７１と絶縁性液体７２との界面の端部付近に配置される。電極７４ａと導電性液体７１および絶縁性液体７２との間には絶縁層７６ａが介在する。電極７４ｂと導電性液体７１および絶縁性液体７２との間には絶縁層７６ｂが介在する。電極７４ａと電極７４ｂとは、焦点位置調整用レンズ１２ａの光軸に対して対称な位置に配置される。

電極７４ａと電極７３ａとの間に電圧Ｖａを印加すると、導電性液体７１は、電極７４ａに引っ張られる。同様に、電極７４ｂと電極７３ｂとの間に電圧Ｖｂを印加すると、導電性液体７１は、電極７４ｂに引っ張られる。これにより、導電性液体７１と絶縁性液体７２との界面の曲率が変化する。導電性液体７１と絶縁性液体７２との屈折率が異なるため、導電性液体７１と絶縁性液体７２との界面の曲率が変化することにより、焦点位置調整用レンズ１２ａの焦点位置が変化する。当該界面の曲率は、電圧Ｖａ，Ｖｂの大きさに依存する。そのため、電圧Ｖａ，Ｖｂの大きさを変えることにより、焦点位置調整用レンズ１２ａの焦点位置を所望の位置に調整することができる。

なお、通常は、電圧Ｖａと電圧Ｖｂとは同値に制御される。これにより、導電性液体７１と絶縁性液体７２との界面は、光軸に対して対称に変化する。ただし、電圧Ｖａと電圧Ｖｂとが異なる値に制御されてもよい。これにより、導電性液体７１と絶縁性液体７２との界面が光軸に対して非対称となり、撮像装置１０の撮像視野の向きを変更することができる。

図５は、焦点位置調整用レンズの別の例を示す図である。図５に示す例の焦点位置調整用レンズ１２ａは、光軸に平行なスライド部材７７に支持され、スライド部材７７に沿って移動可能である。焦点位置調整用レンズ１２ａの位置が変更されることにより、焦点位置調整用レンズ１２ａの焦点位置を所望の位置に調整することができる。

＜Ｂ．撮像素子制御部およびレンズ制御部＞
撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６は、たとえばマイクロコンピュータで構成され、撮像素子１３およびレンズモジュール１２に対する制御処理をそれぞれ行なう。

さらに、撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６は、撮像装置１０から画像処理装置２０に出力されるＲＥＡＤＹ１信号およびＲＥＡＤＹ２信号の状態（オン状態またはオフ状態）を切り替える。ＲＥＡＤＹ１信号は、撮像装置１０が条件変更指示を受け付け可能か否かを示す信号である。ＲＥＡＤＹ２信号は、撮像装置１０が撮像トリガを受け付け可能か否かを示す信号である。オン状態は、受け付け不可能であることを示し、オフ状態は、受け付け可能であることを示す。

撮像素子制御部１４は、上述したように撮像トリガを受けると、撮像処理を行なう。撮像処理には、たとえば、図示しないシャッターを開く処理（露光処理）および画像生成処理が含まれる。画像生成処理には、撮像素子１３の各画素の電荷量を読み出す処理、電荷量をＡ／Ｄ変換する処理、電荷量を基に算出された輝度を画素ごとに配列した画像データを生成する処理、画像データを通信Ｉ／Ｆ部１８を介して画像処理装置２０に送信する処理が含まれる。

撮像素子制御部１４は、撮像処理を行なっている間、ＲＥＡＤＹ２信号をオン状態に切り替える。

レンズ制御部１６は、上述したように、画像処理装置２０から条件変更指示を受けると、条件変更指示に付加された情報に従って、焦点位置調整用レンズ１２ａおよび可動部１２ｄを制御する。

レンズ制御部１６は、焦点位置調整用レンズ１２ａおよび可動部１２ｄを制御して焦点位置およびズーム倍率を変更している間、ＲＥＡＤＹ１信号およびＲＥＡＤＹ２信号をオン状態に切り替える。

＜Ｃ．設定装置の内部の構成＞
図６は、情報処理装置の内部構成の一例を示すブロック図である。図６に示す例の情報処理装置６０は、上記の撮像位置決定部６４、撮像条件決定部６５および設定部６７の他に、表示部６１と、記憶部６２と、検査位置決定部６３と、推定部６６とを備える。表示部６１は、たとえばタッチパネルである。記憶部６２は、例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等の補助記憶装置であり、検査位置決定部６３、撮像位置決定部６４、撮像条件決定部６５、推定部６６および設定部６７で実行される処理プログラム、指定経路の設定に関する情報を示すデータ等を記憶する。

検査位置決定部６３は、記憶部６２に格納されたワークＷの設計上の表面を示す３次元設計データ（たとえばＣＡＤ（Computer-Aided Design）データ）を読み込み、ユーザ入力に従って、当該３次元設定データで示される表面上の複数の検査対象位置を決定する。

撮像位置決定部６４は、検査位置決定部６３によって決定された複数の検査対象位置の各々について、当該検査対象位置に焦点を合わせて撮像可能な撮像装置１０の位置（撮像位置）および姿勢を決定する。さらに、撮像位置決定部６４は、複数の撮像位置の通過順も決定する。

撮像位置決定部６４は、ワークＷの形状およびワークＷの周囲の障害物に基づいて、撮像装置１０の可動範囲の中から撮像位置を決定する。たとえば、ワークＷの表面に凹部が形成され、凹部の底に検査対象位置が決定された場合、撮像位置決定部６４は、ワークＷにおける当該凹部の周囲の部分と撮像装置１０とが干渉しないように、撮像位置を決定する。さらに、ワークＷの周囲の障害物が存在する場合、撮像位置決定部６４は、当該障害物と撮像装置１０とが干渉しないように、撮像位置を決定する。ユーザが障害物の存在場所を示す情報（座標値）を情報処理装置６０に入力することにより、撮像位置決定部６４は、障害物の存在場所を認識できる。

撮像条件決定部６５は、撮像位置決定部６４によって決定された各撮像位置について、当該撮像位置から対応する検査対象位置を撮像するための撮像条件を決定する。撮像条件決定部６５は、たとえば、撮像位置と対応する検査対象位置との距離、ワークＷの形状等に基づいて撮像条件を決定する。

推定部６６は、ｉ番目の撮像位置Ｃｉに対応する撮像条件Ｄｉから（ｉ＋１）番目の撮像位置Ｃ（ｉ＋１）に対応する撮像条件Ｄ（ｉ＋１）への変更処理に要する時間Ｔ２_ｉを推定する。撮像条件に含まれる各種パラメータの変更処理は、並行して実行される。シャッター速度および解像度の変更は、物理的な変化を伴わないため、一般的に短時間で行なわれる。一方、焦点位置およびズーム倍率の変更は、物理的な変化を伴うため、時間がかかる。そのため、撮像条件Ｄｉから撮像条件Ｄ（ｉ＋１）への変更処理に要する時間Ｔ２_ｉは、各種パラメータのうち変更に要する時間が最も長い時間となる。

推定部６６は、たとえば以下の式（１）を用いて時間Ｔ２_ｉを推定する。
Ｔ２_ｉ＝ｆ（Ｄｉ，Ｄ（ｉ＋１），Ｅ）・・・（１）
Ｅは環境変数であり、たとえば温度または湿度である。推定部６６は、撮像装置１０に設置された図示しない温湿度計による計測値をＥの値として取得すればよい。関数ｆは、理論的に導かれてもよいし、実験的に導かれてもよい。実験的に関数ｆを導出する場合、様々なＤｉ，Ｄ（ｉ＋１），Ｅの組合せとＴ２_ｉとの対応関係を実験的に求め、当該対応関係を示す近似式を関数ｆとする。推定部６６は、式（１）の代わりにテーブルを用いて時間Ｔ２_ｉを推定してもよい。

さらに、推定部６６は、撮像条件Ｄｉに対応する撮像処理に要する時間Ｔ３_ｉを推定する。

時間Ｔ３_ｉは、シャッター速度、解像度に大きく依存する。そのため、推定部６６は、たとえば、撮像条件Ｄｉによって示されるシャッター速度および解像度に基づいて時間Ｔ３_ｉを推定する。推定部６６は、時間Ｔ２と同様に、関数式を用いて時間Ｔ３_ｉを推定してもよいし、テーブルを用いて時間Ｔ３_ｉを推定してもよい。

設定部６７は、撮像装置１０を撮像位置Ｃｉから撮像位置Ｃ（ｉ＋１）まで移動させる時間Ｔ１_ｉがＴ１_ｉ＞Ｔ２_ｉおよびＴ１_ｉ＞Ｔ３_ｉの両方を満たすように、撮像装置１０が撮像位置Ｃ１〜ＣＮを順に通過するための指定経路を設定する。

設定部６７は、予め設定された評価関数で得られる値が最小（または最大）となるように経路を最適化して、指定経路を設定する。設定部６７は、最適化の手法として、ＰＲＭ（Probabilistic Road Map）、ＲＲＴ（Rapidly-exploring Random Tree）、粒子群最適化（ＰＳＯ（Particle Swarm Optimization））などの方法を用いて指定経路を設定する。

設定部６７は、設定した指定経路を示す情報を生成する。指定経路を示す情報は、一定時間ごとに通過すべき指定経路上の各点に対応するＸＹＺ座標値，θｘ，θｙおよびθｚと、各撮像位置に対応するＸＹＺ座標値，θｘ，θｙおよびθｚと、各撮像位置に対応する撮像条件を示す情報とを含む。ＸＹＺ座標値は、ステージ９０上の点を原点とするＸＹＺ座標系における座標値である。θｘは、撮像装置１０の光軸をＸＹ平面に投影した線とＸ軸とのなす角度であり、θｙは、撮像装置１０の光軸をＹＺ平面に投影した線とＹ軸とのなす角度であり、θｚは、撮像装置１０の光軸をＺＸ平面に投影した線とＺ軸とのなす角度である。設定部６７は、ｉ番目の撮像位置に対応するθｘｉ，θｙｉ，θｚｉとｉ＋１番目の撮像位置に対応するθｘ（ｉ＋１），θｙ（ｉ＋１），θｚ（ｉ＋１）とを用いた補間演算により、指定経路におけるｉ番目の撮像位置とｉ＋１番目の撮像位置との間の各点の撮像装置１０の姿勢を示すθｘ，θｙ，θｚを決定すればよい。

＜Ｄ．設定装置のハードウェア構成＞
図７は、情報処理装置のハードウェア構成について示す模式図である。情報処理装置６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１６２、メインメモリ１６３、ハードディスク１６４、ディスプレイ１６６、入力デバイス１６７および通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１６８を含む。これらの各部は、バス１６１を介して、互いにデータ通信可能に接続される。

ＣＰＵ１６２は、ハードディスク１６４にインストールされた処理プログラム１６５を含むプログラム（コード）をメインメモリ１６３に展開して、これらを所定順序で実行することで、各種の演算を実施する。メインメモリ１６３は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性の記憶装置である。

ハードディスク１６４は、情報処理装置６０が備える内部メモリであって、不揮発性の記憶装置であって、処理プログラム１６５等の各種プログラムを記憶する。なお、ハードディスク１６４に加えて、あるいは、ハードディスク１６４に代えて、フラッシュメモリなどの半導体記憶装置を採用してもよい。

処理プログラム１６５は、情報処理装置６０による処理の手順を示すプログラムである。処理プログラム１６５等の各種プログラムは、ハードディスク１６４に保存されている必要はなく、情報処理装置６０と通信可能なサーバや、情報処理装置６０と直接接続可能な外部メモリに保存されていてもよい。たとえば、外部メモリに情報処理装置６０で実行される各種プログラムおよび各種プログラムで用いられる各種パラメータが格納された状態で流通し、情報処理装置６０は、この外部メモリから各種プログラムおよび各種パラメータを読み出す。外部メモリは、コンピュータその他装置、機械等が記録されたプログラム等の情報を読み取り可能なように、当該プログラム等の情報を、電気的、磁気的、光学的、機械的又は化学的作用によって蓄積する媒体である。あるいは、情報処理装置６０と通信可能に接続されたサーバなどからダウンロードしたプログラムやパラメータを情報処理装置６０にインストールしてもよい。

ディスプレイ１６６は、たとえば液晶ディスプレイである。入力デバイス１６７は、たとえばマウス、キーボード、タッチパッド等により構成される。

通信Ｉ／Ｆ１６８は、ＰＬＣ５０とＣＰＵ１６２との間で各種データをやり取りする。なお、通信Ｉ／Ｆ１６８は、サーバとＣＰＵ１６２との間でデータをやり取りしてもよい。通信Ｉ／Ｆ１６８は、ＰＬＣ５０との間で各種データをやり取りするためのネットワークに対応するハードウェアを含む。

図６に示す表示部６１は、ディスプレイ１６６によって構成される。図６に示す記憶部６２は、メインメモリ１６３またはハードディスク１６４によって構成される。図６に示す検査位置決定部６３、撮像位置決定部６４、撮像条件決定部６５、推定部６６および設定部６７は、ＣＰＵ１６２、メインメモリ１６３およびハードディスク１６４によって実現される。

なお、本実施の形態に係る処理プログラム１６５は、他のプログラムの一部に組み込まれて提供されるものであってもよい。また、代替的に、処理プログラム１６５の実行により提供される処理の一部もしくは全部を専用のハードウェア回路が行なってもよい。

＜Ｅ．情報処理装置における処理の一例の流れ＞
図８は、情報処理装置における処理の流れの一例を示すフローチャートである。外観検査システム１によって新製品または新品種のワークＷの外観検査が必要になったときに、情報処理装置６０は、たとえば図８に示すフローチャートに従った処理を行ない、新製品または新品種のワークＷに適した撮像装置１０の指定経路を設定する。新製品または新品種のワークＷの設計上の表面を示す３次元設計データは、予め記憶部６２に格納される。

図８に示す例では、まずステップＳ１において、検査位置決定部６３は、ワークＷ上の複数の検査対象位置を決定する。次にステップＳ２において、撮像位置決定部６４は、複数の検査対象位置の各々に対する撮像装置１０の位置（撮像位置）および姿勢を決定する。次にステップＳ３において、撮像位置決定部６４は、複数の撮像位置の通過順を決定する。たとえば、撮像位置決定部６４は、複数の撮像位置のうち撮像装置１０のデフォルト位置に最も近い位置を１番目の撮像位置として決定する。撮像位置決定部６４は、複数の撮像位置のうちｉ番目（ｉは１以上の整数）までの撮像位置以外の撮像位置の中から、ワークＷの表面に沿ってｉ番目の撮像位置に最も近い撮像位置を（ｉ＋１）番目の撮像位置として決定する。

次にステップＳ４において、撮像条件決定部６５は、各撮像位置に対応する撮像条件を決定する。

次にステップＳ５において、推定部６６は、各撮像位置に対応する撮像条件に対して、当該撮像条件で撮像するときの撮像処理に要する時間Ｔ３を推定する。ステップＳ６において、推定部６６は、通過順が連続する２つの撮像位置について、先の撮像位置に対応する撮像条件から後の撮像位置に対応する撮像条件への変更処理に要する時間Ｔ２を出力する。

次にステップＳ７において、設定部６７は、ステップＳ３で決定された通過順で撮像位置を通過させるための複数の経路候補を生成する。このとき、設定部６７は、通過順が連続する２つの撮像位置について、先の撮像位置Ｃｉから後の撮像位置まで撮像装置１０を移動させる時間Ｔ１がＴ１＞Ｔ２およびＴ１＞Ｔ３の両方を満たすように複数の経路候補を生成する。ステップＳ８において、設定部６７は、複数の経路候補のうち、評価値が最小（または最小）となるような経路候補を指定経路として設定し、設定した指定経路を示す情報を生成する。

＜Ｆ．検査位置決定部による検査対象位置の決定方法＞
図９は、ワークＷの設計上の外観を示す模式図が表示された画面の一例を示す図である。検査位置決定部６３は、３次元設計データによって示される設計上の外観を示す模式図Ｗ０を含む画面６１ａを表示部６１に表示させる。画面６１ａには、垂直方向を軸として模式図Ｗ０を回転させるためのツールボタン８１と、水平方向を軸として模式図Ｗ０を回転させるためのツールボタン８２とが含まれる。ユーザは、ツールボタン８１，８２を操作することにより、模式図Ｗ０を適宜回転させることができる。

検査位置決定部６３は、ユーザから検査したい位置の指定を受け付ける。具体的には、ユーザは、入力デバイス１６７を用いて、ワークＷの模式図Ｗ０上における検査したい複数点をクリックする。検査位置決定部６３は、模式図Ｗ０上で指定された複数点を複数の検査対象位置として決定し、複数の検査対象位置の座標を求める。図９に示す例では、検査対象位置Ｂ１〜Ｂ３が決定されている。

検査位置決定部６３は、ワークＷがステージ９０上の予め定められた位置に予め定められた姿勢で載置されることを前提として、３次元設計データの座標系を、ステージ９０上の点を原点とするＸＹＺ座標系に変換する。そのため、検査対象位置は、ステージ９０上の点を原点とするＸＹＺ座標系のＸＹＺ座標値で示される。

＜Ｇ．撮像位置決定部による撮像位置の決定方法＞
撮像位置決定部６４は、たとえば、検査対象位置に対して、以下の条件（１）〜（４）を満たす範囲内の１つの位置を撮像位置として決定する。さらに、撮像位置決定部６４は、撮像位置から検査対象位置に向かう方向が撮像装置１０の光軸と一致するように、撮像装置１０の姿勢を決定する。
条件（１）：検査対象位置を通るワークＷの表面の法線上、または、当該法線に対して所定角度（たとえば２０°）だけ傾斜した線上である。所定角度は、撮像装置１０内の照明部１１、レンズモジュール１２および撮像素子１３の配置等に応じて適宜設定される。
条件（２）：焦点位置調整用レンズ１２ａによる焦点位置の調整によって、検査対象位置に焦点の合った画像を撮像可能である。
条件（３）：ロボット３０による可動範囲内である。
条件（４）：ズーム調整用レンズ群１２ｂによるズーム倍率の調整によって、検査対象位置を含む所定サイズの範囲を撮像視野とすることが可能である。

撮像位置決定部６４は、条件（１）〜（４）を満たす複数の位置が存在する場合、当該複数の位置から任意に選択した１つの位置を撮像位置として決定してもよい。もしくは、撮像位置決定部６４は、当該複数の位置のうち最も検査対象位置に近い位置を撮像位置として決定してもよい。もしくは、撮像位置決定部６４は、当該複数の位置のうち中央の座標値を有する位置を撮像位置として決定してもよい。

図１０は、撮像位置決定部によって決定された撮像位置の一例を示す図である。図１０には、図９に示す検査対象位置Ｂ１〜Ｂ３に対して決定された撮像位置Ｃ１〜Ｃ３が示される。

撮像位置は、ステージ９０上の点を原点とするＸＹＺ座標系のＸＹＺ座標値で示される。撮像装置１０の姿勢は、撮像装置１０の光軸の方向を特定するパラメータθｘ、θｙ、θｚによって示される。

さらに、撮像位置決定部６４は、撮像装置１０のデフォルト位置に最も近い撮像位置Ｃ１を１番目の撮像位置とし、撮像位置Ｃ１に近い撮像位置Ｃ２を２番目の撮像位置とし、残りの撮像位置Ｃ３を３番目の撮像位置として、通過順を決定する。

＜Ｈ．撮像条件決定部による撮像条件の決定方法＞
撮像条件決定部６５は、たとえば、撮像位置と検査対象位置との距離が長いほど高いズーム倍率を決定する。

撮像条件決定部６５は、検査項目に応じて、検査対象位置ごとにズーム倍率を決定してもよい。たとえば、撮像条件決定部６５は、ねじの装着具合を検査項目とする検査対象位置のズーム倍率を相対的に低い値に決定し、塗装傷を検査項目とする検査対象位置のズーム倍率を相対的に高い値に決定する。撮像条件決定部６５は、検査対象位置ごとにユーザ入力された検査項目に従って、ズーム倍率を決定すればよい。

さらに、撮像条件決定部６５は、ズーム倍率に応じて解像度を決定してもよい。さらに、撮像条件決定部６５は、撮像位置と検査対象位置との距離に応じて焦点位置を決定してもよい。さらに、撮像条件決定部６５は、照明部１１と検査対象位置との間にワークＷの一部が存在する場合、検査対象位置に到達する照明光量が減少するため、デフォルトよりも遅いシャッター速度を決定してもよい（デフォルトよりも長い露光時間を決定してもよい）。

＜Ｉ．設定部による指定経路の設定方法＞
上述したように、設定部６７は、予め定められた評価関数で得られる値が最小（または最大）となるように経路を最適化して、指定経路を設定する。評価関数は、たとえば、全ての撮像位置を通過するのに要する時間を示す第１の関数、経路の空間的な長さを示す第２の関数、撮像装置１０の速度の変動量を示す第３の関数などである。第１の関数を用いることにより、設定部６７は、移動時間の短い指定経路、または、移動時間が所望の時間に最も近い指定経路を設定できる。第２の関数を用いることにより、設定部６７は、移動量の少ない指定経路を設定できる。第３の関数を用いることにより、設定部６７は、撮像装置１０を略一定の速度で移動させることのできる指定経路を設定できる。

図１１は、設定部によって設定された指定経路の一例を示す図である。図１１（ａ）には、第１の関数を用いて算出される評価値に基づいて設定された指定経路Ａ１が示される。図１１（ｂ）には、第３の関数を用いて算出される評価値に基づいて設定された指定経路Ａ２が示される。

第１の関数を用いて算出された評価値が最小となるように経路を最適化することによって、図１１（ａ）に示されるように、撮像位置Ｃ１〜Ｃ３を滑らかに、かつ短い距離で接続する指定経路Ａ１が設定される。ただし、撮像条件Ｄ１から撮像条件Ｄ２に変更する時間Ｔ２_１を確保するため、撮像位置Ｃ１から撮像位置Ｃ２まで撮像装置１０の速度を低下させる必要がある。

一方、第３の関数を用いて算出された評価値が最小となるように経路を最適化することによって、図１１（ｂ）に示されるように、撮像位置Ｃ１から撮像位置Ｃ２までの経路長が長い指定経路Ａ２が設定される。指定経路Ａ２は一見冗長である。しかしながら、撮像装置１０は、略一定の移動速度を維持しながら、撮像位置Ｃ２を通過した後、撮像位置Ｃ３に向けてスムーズに移動することができる。

＜Ｊ．ＰＬＣ＞
ＰＬＣ５０は、情報処理装置６０によって生成された指定経路を示す情報を取得し、当該情報に応じた指令を画像処理装置２０およびロボットコントローラ４０に出力する。

ＰＬＣ５０は、情報処理装置６０によって生成された指定経路を示す情報に含まれる、一定時間ごとに通過すべき指定経路上の各点のＸＹＺ座標値，θｘ，θｙおよびθｚを、当該一定時間間隔で順次ロボットコントローラ４０に指示する。これにより、ロボットコントローラ４０およびロボット３０は、指示されたＸＹＺ座標値の位置に撮像装置１０を移動させるとともに、指示されたθｘ，θｙおよびθｚで示される方向に光軸が一致するように撮像装置１０の姿勢を変更する。

ＰＬＣ５０は、撮像装置１０の実際の位置および姿勢を示すＸＹＺ座標値，θｘ，θｙおよびθｚをロボット３０から取得し、取得したＸＹＺ座標値，θｘ，θｙおよびθｚと撮像位置のＸＹＺ座標値，θｘ，θｙおよびθｚとを比較する。ＰＬＣ５０は、ロボットから取得したＸＹＺ座標値，θｘ，θｙおよびθｚと撮像位置のＸＹＺ座標値，θｘ，θｙおよびθｚとが一致したタイミングで、撮像指令と次の撮像位置に対応する撮像条件を示す情報とを画像処理装置２０に出力する。

＜Ｋ．画像処理装置＞
画像処理装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、補助記憶装置、通信Ｉ／Ｆ等を含み、情報処理を行なう。補助記憶装置は、たとえば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等で構成され、ＣＰＵが実行するプログラム等を記憶する。

図１２は、画像処理装置の内部構成を示すブロック図である。図１２に示されるように、画像処理装置２０は、指令部２１と、判定部２２と、判定結果出力部２３と、通知部２４とを備える。

指令部２１は、ＰＬＣ５０から撮像指令を受けると撮像トリガを撮像装置１０に出力する。

さらに、指令部２１は、撮像トリガを撮像装置１０に出力してから予め定められた時間だけ経過したタイミングで、条件変更指示を撮像装置１０に出力する。当該予め定められた時間は、撮像トリガを出力してから撮像装置１０が露光処理を完了するまでの時間以上の時間である。条件変更指示には、ＰＬＣ５０から受けた、次の撮像位置に対応する撮像条件を示す情報が付加される。

判定部２２は、検査対象位置に対して撮像された画像を処理し、当該検査対象位置の良否判定結果を出力する。たとえば、判定部２２は、特開２００７−２４０４３４号公報に記載のように、予め記憶しておいた良品ワークの画像との間の差分画像を２値化し、しきい値を超えた画素数と基準値とを照合することにより、検査対象位置の良否を判定する。

判定結果出力部２３は、判定部２２による判定結果を図示しない表示装置に表示する。もしくは、判定結果出力部２３は、情報処理装置６０が備える表示部６１に判定結果を表示してもよい。

通知部２４は、指令部２１が撮像トリガを出力するタイミングで、撮像装置１０から出力されるＲＥＡＤＹ１信号がオン状態である場合、撮像装置１０に異常が生じていることを示すエラー通知を行なう。通知部２４は、たとえば、図示しない表示装置にエラー画面を表示する。上述したように、ｉ番目の撮像位置Ｃｉからｉ＋１番目の撮像位置Ｃ（ｉ＋１）まで移動させる時間Ｔ１_ｉが、撮像条件Ｄｉから撮像条件Ｄ（ｉ＋１）への変更処理に要する時間Ｔ２_ｉよりも大きくなるように、指定経路が設定される。そのため、撮像装置１０が正常に動作している場合には、撮像装置１０が撮像位置に到達したタイミングにおいて、当該撮像位置に対応する撮像条件への変更が完了している。撮像装置１０が撮像位置に到達したタイミングで、条件変更指示が受け付け不可であることを示すオン状態のＲＥＡＤＹ１信号が出力されていることは、撮像装置１０に何等かの異常が生じていることを意味する。

さらに、通知部２４は、指令部２１が撮像トリガを出力するタイミングで、撮像装置１０から出力されるＲＥＡＤＹ２信号がオン状態である場合も、撮像装置１０に異常が生じていることを示すエラー通知を行なってもよい。撮像装置１０が撮像位置に到達したタイミングで、撮像トリガが受け付け不可であることを示すオン状態のＲＥＡＤＹ２信号が出力されていることは、撮像装置１０に何等かの異常が生じていることを意味する。

通知部２４によってエラー通知が行なわれた場合、ＰＬＣ５０は、撮像装置１０の移動および撮像を停止してもよい。

＜Ｌ．外観検査システムにおける検査方法の流れ＞
図１３は、外観検査システムにおける検査方法の流れの一例を示すフローチャートである。図１３に示す例では、まずステップＳ１１において、ＰＬＣ５０は、情報処理装置６０によって設定された指定経路を示す情報を読み出す。

次にステップＳ１２において、ＰＬＣ５０は、指定経路に従って撮像装置１０を移動させるための指令をロボットコントローラ４０に出力する。これにより、ロボット３０は、指定経路に従って撮像装置１０の移動を開始する。

さらにステップＳ１３において、ＰＬＣ５０は、撮像位置に対応する撮像条件への変更指示を画像処理装置２０に出力する。ここでは、ＰＬＣ５０は、１番目の撮像位置に対応する撮像条件への変更指示を画像処理装置２０に出力する。画像処理装置２０は、撮像条件を示す情報が付加された条件変更指示を撮像装置１０に出力する。これにより、撮像装置１０の撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６は、撮像条件の変更処理を開始する。

次にステップＳ１４において、撮像装置１０が撮像位置に到達したか否かが判定される。撮像装置１０のＸＹＺ座標値，θｘ，θｙおよびθｚと撮像位置のＸＹＺ座標値，θｘ，θｙおよびθｚとが一致したときに撮像装置１０が撮像位置に到達したと判定される。撮像装置１０が撮像位置に到達していない場合（Ｓ１４でＮＯ）、処理はステップＳ１４に戻される。撮像装置１０が撮像位置に到達した場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、ステップＳ１５において、画像処理装置２０は、撮像条件の変更処理が完了しているか否かを判定する。具体的には、画像処理装置２０は、撮像装置１０から出力されるＲＥＡＤＹ２信号がオフ状態である場合に、撮像条件の変更処理が完了したと判定する。

撮像条件の変更処理が完了している場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、ステップＳ１６において、画像処理装置２０は撮像トリガを撮像装置１０に出力する。これにより、撮像装置１０はワークＷを撮像する。

次にステップＳ１７において、ＰＬＣ５０は、次の撮像位置が存在するか判定する。次の撮像位置が存在する場合（Ｓ１７でＹＥＳ）、処理はステップＳ１３に戻され、次の撮像位置に対応する撮像条件への変更処理が開始される。その後、ステップＳ１４〜Ｓ１６が繰り返される。ステップＳ１４〜Ｓ１６が繰り返されることにより、撮像装置１０は、複数の検査対象位置を順次撮像する。

次の撮像位置が存在しない場合（つまり、全ての検査対象位置の撮像が完了した場合）（Ｓ１７でＮｏ）、ステップＳ１８において、画像処理装置２０は、撮像装置１０によって撮像された画像を処理して、ワークＷの外観の良否を判定する。次にステップＳ１９において、画像処理装置２０は、判定結果を出力する。これにより、検査処理が終了する。

一方、撮像条件の変更が完了していない場合（ステップＳ１５でＮＯ）、ステップＳ２０において、通知部２４は、撮像装置１０に異常が生じていることを示すエラー通知を行なう。さらに、ＰＬＣ５０は、各部の動作を停止させ、検査処理を終了する。

図１４は、撮像装置における処理の流れを示すタイミングチャートである。画像処理装置２０から条件変更指示を受けると（ステップＳ３０）、撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６は、当該条件変更指示に付加された情報に従って、撮像条件の変更を開始する。たとえば、撮像素子制御部１４は、シャッタ速度をＥ１からＥ２に変更する（ステップＳ３１）。レンズ制御部１６は、焦点位置をＦ１からＦ２に変更する（ステップＳ３２）とともに、ズーム倍率をＺ１からＺ２に変更する（ステップＳ３３）。

さらに、レンズ制御部１６は、条件変更指示を受けると、ＲＥＡＤＹ１信号およびＲＥＡＤＹ２信号をオン状態に切り替え、全ての撮像条件の変更が完了すると、ＲＥＡＤＹ１信号およびＲＥＡＤＹ２信号をオフ状態に切り替える。

ＲＥＡＤＹ１信号およびＲＥＡＤＹ２信号がオフ状態であるときに画像処理装置２０から撮像トリガを受けると（ステップＳ３４）、撮像素子制御部１４は、シャッタを開いて露光処理を行なう（ステップＳ３５）。その後、撮像素子１３の各画素に蓄積された電荷量に基づいて、画像生成処理が実行される（ステップＳ３６）。

撮像素子制御部１４は、撮像トリガを受けると、ＲＥＡＤＹ２信号をオン状態に切り替え、画像生成処理が完了すると、ＲＥＡＤＹ２信号をオフ状態に切り替える。

＜Ｍ．外観検査システムの変形例＞
図１５は、変形例に係る外観検査システムを示す図である。図１５に示される外観検査システムは、図１に示す外観検査システム１と比較して、ＰＬＣ５０を備えず、画像処理装置２０の代わりに画像処理装置２０ａを備える点で相違する。画像処理装置２０ａは、上記の画像処理装置２０の構成とＰＬＣ５０の構成との両方を有する。

図１６は、ワークＷと撮像装置との間の相対位置を変更する別の形態を示す図である。図１６に示されるように、ロボット３０は、撮像装置１０ではなく、ワークＷを移動させてもよい。図１６に示す例では、撮像装置１０は固定される。このようにワークＷを移動させることにより、ワークＷと撮像装置１０との間の相対位置を変更してもよい。

図１７は、ワークＷと撮像装置との間の相対位置を変更するさらに別の形態を示す図である。図１７に示されるように、ワークＷは、回転テーブル９１の上に載置されてもよい。回転テーブル９１は、ロボットコントローラ４０の指示に応じて回転する。これにより、ワークＷと撮像装置１０との間の相対位置を容易に変更することができる。

なお、ロボット３０は、垂直多関節ロボット以外のロボット（たとえば、水平多関節ロボット、直交ロボットなど）であってもよい。

上記の説明では、撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６は、撮像装置１０に備えられるものとした。しかしながら、撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６は、画像処理装置２０に備えられていてもよい。この場合、画像処理装置２０に備えられる撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６は、撮像装置１０の通信Ｉ／Ｆ部１８を介して、撮像素子１３およびレンズモジュール１２をそれぞれ制御する。

さらに、画像処理装置２０は、図６に示す情報処理装置６０の各部（表示部６１，記憶部６２，検査位置決定部６３，撮像位置決定部６４，撮像条件決定部６５，推定部６６および設定部６７）を備えていてもよい。たとえば、画像処理装置２０は、図６に示す情報処理装置６０のブロックのうち推定部６６および設定部６７の少なくとも一方を備えていてもよい。このとき、上述したように、撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６は、画像処理装置２０に備えられていてもよい。すなわち、画像処理装置２０は、撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６を備えておらず、かつ、推定部６６および設定部６７の少なくとも一方を備えていてもよい。もしくは、画像処理装置２０は、撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６と、推定部６６および設定部６７の少なくとも一方とを備えていてもよい。

さらに、撮像装置１０は、図６に示す情報処理装置６０の記憶部６２，検査位置決定部６３，撮像位置決定部６４，撮像条件決定部６５，推定部６６および設定部６７を備えていてもよい。たとえば、撮像装置１０は、図６に示す情報処理装置６０のブロックのうち推定部６６および設定部６７の少なくとも一方を備えていてもよい。このとき、上述したように、撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６は、画像処理装置２０に備えられていてもよい。すなわち、撮像装置１０は、撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６を備えておらず、かつ、推定部６６および設定部６７の少なくとも一方を備えていてもよい。もしくは、撮像装置１０は、撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６と、推定部６６および設定部６７の少なくとも一方とを備えていてもよい。

上記の説明では、撮像位置決定部６４によって各検査対象位置に対して１つの撮像位置が決定された後に、評価値に基づいて指定経路が設定されるものとした。しかしながら、撮像位置決定部６４によって各検査対象位置に対して複数の撮像位置が決定され、評価値が最小（または最大）となるように、当該複数の撮像位置から１つの撮像位置が選択され、選択された撮像位置を通過する指定経路が設定されてもよい。

上記の説明では、撮像位置決定部６４によって複数の撮像位置の通過順が決定された後に、評価値に基づいて指定経路が設定されるものとした。しかしながら、設定部６７は、複数の撮像位置の通過順を異ならせたときの経路候補に対する評価値を算出し、評価値に基づいて通過順を決定してもよい。

＜Ｎ．作用・効果＞
以上のように、本実施の形態の外観検査システム１は、ワークＷに対する撮像装置１０の相対位置を移動させながら、複数の撮像位置の各々に撮像装置１０が到達したときに撮像装置１０がワークＷを撮像して外観検査を行なう。外観検査システム１は、設定部６７とロボット３０と撮像素子制御部１４とレンズ制御部１６とを備える。設定部６７は、ｌ複数の撮像位置を順に通過する指定経路を設定する。ロボット３０は、指定経路に沿って、ワークＷに対する撮像装置１０の相対位置を移動させる。撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６は、撮像装置１０の撮像条件を制御する。設定部６７は、時間Ｔ１_ｉが時間Ｔ２_ｉよりも長くなるように、指定経路を設定する。時間Ｔ１_ｉは、ロボット３０が撮像装置１０を撮像位置Ｃｉから撮像位置Ｃ（ｉ＋１）まで移動させるのに要する時間である。時間Ｔ２_ｉは、撮像位置Ｃｉに対応する撮像条件Ｄｉから撮像位置Ｃ（ｉ＋１）に対応する撮像条件Ｄ（ｉ＋１）への変更処理に要する時間である。撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６は、撮像装置１０が撮像位置Ｃ（ｉ＋１）へ到達する予定時刻よりも時間Ｔ２_ｉ以上前に、撮像条件Ｄｉから撮像条件Ｄ（ｉ＋１）への変更処理を開始する。

これにより、撮像装置１０が撮像位置Ｃ（ｉ＋１）に到達すると同時もしくは到達する前に、撮像装置１０の撮像条件が撮像位置Ｃ（ｉ＋１）に対応する撮像条件Ｄ（ｉ＋１）に変更される。そのため、撮像装置１０が撮像位置Ｃ（ｉ＋１）に到達すると、撮像装置１０による撮像を即座に実行することができる。その結果、ワークＷに対して複数の撮像位置から撮像する場合の検査時間を短縮できる。

外観検査システム１は、予め定められた、変更前の撮像条件および変更後の撮像条件と当該変更前の撮像条件から当該変更後の撮像条件への変更処理に要する時間との相関関係を示す情報に基づいて時間Ｔ２_ｉを推定する推定部６６をさらに備える。これにより、当該相関関係を示す情報に基づいて、時間Ｔ２_ｉを容易に推定できる。

外観検査システム１は、撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６が上記の予定時刻までに撮像条件Ｄｉから撮像条件Ｄ（ｉ＋１）への変更処理を完了できない場合にエラー通知を行なう通知部２４をさらに備える。これにより、ユーザは、撮像装置１０における異常を認識し、メンテナンス等の適切な対応を実行することができる。

撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６は、条件変更指示を受け付け可能か否かを示すＲＥＡＤＹ１信号を出力する。撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６は、撮像条件Ｄ１から撮像条件Ｄ２への変更処理を行なっている間、条件変更指示を受け付けできないことを示すＲＥＡＤＹ１信号を出力する。これにより、ＲＥＡＤＹ１信号を確認することにより、撮像装置１０の状態を容易に認識することができる。

さらに、撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６は、撮像トリガを受け付け可能か否かを示すＲＥＡＤＹ２信号を出力する。撮像素子制御部１４およびレンズ制御部１６は、撮像条件Ｄ１から撮像条件Ｄ２への変更処理を行なっている間、撮像トリガを受け付けできないことを示すＲＥＡＤＹ２信号を出力する。これにより、ＲＥＡＤＹ２信号を確認することにより、撮像装置１０の状態を容易に認識することができる。

画像処理装置２０ａは、推定部６６を備えていてもよい。もしくは、画像処理装置２０ａは、設定部６７を備えていてもよい。これにより、画像処理装置２０ａは、ワークＷの外観の良否を判定するとともに、指定経路の設定のための処理の少なくとも一部を実行することができる。

もしくは、画像処理装置２０ａは、設定部６７と撮像素子制御部１４とレンズ制御部１６とを備えていてもよい。もしくは、画像処理装置２０は、撮像素子制御部１４とレンズ制御部１６とを備えていてもよい。これにより、画像処理装置２０，２０ａは、ワークＷの外観の良否を判定するとともに、撮像装置１０における撮像条件の変更処理を実行することができる。

撮像装置１０は、推定部６６を備えていてもよい。もしくは、撮像装置１０は、設定部６７を備えていてもよい。これにより、撮像装置１０は、ワークＷを撮像するとともに、指定経路の設定のための処理の少なくとも一部を実行することができる。

撮像装置１０は、撮像素子制御部１４とレンズ制御部１６とを備える。もしくは、撮像装置１０は、設定部６７と撮像素子制御部１４とレンズ制御部１６とを備えていてもよい。これにより、撮像装置１０は、ワークＷを撮像するとともに、撮像条件の変更処理を実行することができる。

＜Ｏ．付記＞
以上のように、本実施の形態および変形例は以下のような開示を含む。

（構成１）
対象物（Ｗ）に対する撮像装置（１０）の相対位置を移動させながら、前記対象物（Ｗ）に対して設定された複数の撮像位置の各々に前記撮像装置（１０）が到達したときに前記撮像装置（１０）が前記対象物（Ｗ）を撮像して外観検査を行なう外観検査システム（１）であって、
前記複数の撮像位置を順に通過する経路を設定する設定部（６７）と、
前記経路に沿って、前記対象物（Ｗ）に対する前記撮像装置（１０）の相対位置を移動させる移動機構（３０）と、
前記撮像装置（１０）の撮像条件を制御する制御部（１４，１６）とを備え、
前記移動機構（３０）が前記撮像装置（１０）を前記複数の撮像位置のうち第１撮像位置から第２撮像位置まで移動させるのに要する第１時間が、前記制御部（１４，１６）による前記第１撮像位置に対応する第１撮像条件から前記第２撮像位置に対応する第２撮像条件への変更処理に要する第２時間よりも長くなるように、前記設定部（６７）は前記経路を設定し、
前記制御部（１４，１６）は、前記移動機構（３０）が前記撮像装置（１０）を前記第１撮像位置から前記第２撮像位置まで移動させるときに、前記撮像装置（１０）が前記第２撮像位置へ到達する予定時刻よりも前記第２時間以上前に、前記第１撮像条件から前記第２撮像条件への変更処理を開始する、外観検査システム（１）。

（構成２）
予め定められた、変更前の撮像条件および変更後の撮像条件と前記変更前の撮像条件から前記変更後の撮像条件への変更処理に要する時間との相関関係を示す情報に基づいて前記第２時間を推定する推定部（６６）をさらに備える、構成１に記載の外観検査システム（１）。

（構成３）
前記制御部（１４，１６）が前記予定時刻までに前記第１撮像条件から前記第２撮像条件への変更処理を完了できない場合にエラー通知を行なう通知部（２４）をさらに備える、構成１または２に記載の外観検査システム（１）。

（構成４）
前記制御部（１４，１６）は、前記第１撮像条件から前記第２撮像条件への変更処理を行なっている間、前記撮像装置（１０）の撮像条件の変更指示を受け付けできないことを示す第１状態信号を出力する、構成１から３のいずれかに記載の外観検査システム（１）。

（構成５）
前記制御部（１４，１６）は、前記第１撮像条件から前記第２撮像条件への変更処理を行なっている間、前記撮像装置（１０）への撮像指示を受け付けできないことを示す第２状態信号を出力する、構成１から４のいずれかに記載の外観検査システム（１）。

（構成６）
構成２に記載の外観検査システム（１）において用いられ、前記撮像装置（１０）によって撮像された画像を処理することにより、前記対象物（Ｗ）の外観の良否を判定する画像処理装置（２０ａ）であって、前記推定部（６６）を備える画像処理装置（２０ａ）。

（構成７）
構成１から５のいずれかに記載の外観検査システム（１）において用いられ、前記撮像装置（１０）によって撮像された画像を処理することにより、前記対象物（Ｗ）の外観の良否を判定する画像処理装置（２０，２０ａ）であって、前記設定部（６７）および前記制御部（１４，１６）の少なくとも一方を備える画像処理装置（２０，２０ａ）。

（構成８）
構成２に記載の外観検査システム（１）において用いられる撮像装置（１０）であって、前記推定部（６６）を備える撮像装置（１０）。

（構成９）
構成１から５のいずれかに記載の外観検査システム（１）において用いられる撮像装置（１０）であって、前記設定部（６７）および前記制御部（１４，１６）の少なくとも一方を備える撮像装置（１０）。

（構成１０）
撮像装置（１０）を移動させながら、対象物（Ｗ）に対して設定された複数の撮像位置の各々に前記撮像装置（１０）が到達したときに前記撮像装置（１０）が前記対象物（Ｗ）を撮像して外観検査を行なう検査方法であって、
前記複数の撮像位置を順に通過する経路を設定するステップと、
前記経路に沿って、前記対象物（Ｗ）に対する前記撮像装置（１０）の相対位置を移動させるとともに、前記撮像装置（１０）の撮像条件を制御するステップとを備え、
前記設定するステップは、前記撮像装置（１０）を前記複数の撮像位置のうち第１撮像位置から第２撮像位置まで移動させるのに要する第１時間が、前記第１撮像位置に対応する第１撮像条件から前記第２撮像位置に対応する第２撮像条件への変更処理に要する第２時間よりも長くなるように、前記経路を設定し、
前記制御するステップは、前記撮像装置（１０）が前記第２撮像位置へ到達する予定時刻よりも前記第２時間以上前に、前記第１撮像条件から前記第２撮像条件への変更処理を開始する、検査方法。

今回開示された各実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、実施の形態および各変形例において説明された発明は、可能な限り、単独でも、組合せても、実施することが意図される。

１ 外観検査システム、１０ 撮像装置、１１ 照明部、１２ レンズモジュール、１２ａ 焦点位置調整用レンズ、１２ｂ ズーム調整用レンズ群、１２ｃ 固定レンズ、１２ｄ 可動部、１３ 撮像素子、１４ 撮像素子制御部、１５，１７ レジスタ、１６ レンズ制御部、１８ 通信Ｉ／Ｆ部、２０，２０ａ 画像処理装置、２１ 指令部、２２ 判定部、２３ 判定結果出力部、２４ 通知部、３０ ロボット、３１ 基台、３２ａ〜３２ｆ アーム、３３ａ〜３３ｆ 回転軸、４０ ロボットコントローラ、５０ ＰＬＣ、６０ 情報処理装置、６１ 表示部、６１ａ 画面、６２ 記憶部、６３ 検査位置決定部、６４ 撮像位置決定部、６５ 撮像条件決定部、６６ 推定部、６７ 設定部、７０ 透光性容器、７１ 導電性液体、７２ 絶縁性液体、７３ａ，７３ｂ，７４ａ，７４ｂ 電極、７５ａ，７５ｂ 絶縁体、７６ａ，７６ｂ 絶縁層、７７ スライド部材、８１，８２ ツールボタン、９０ ステージ、９１ 回転テーブル、１６１ バス、１６３ メインメモリ、１６４ ハードディスク、１６５ 処理プログラム、１６６ ディスプレイ、１６７ 入力デバイス、１６８ 通信Ｉ／Ｆ、Ａ，Ａ１，Ａ２ 指定経路、Ｂ１〜Ｂ３ 検査対象位置、Ｃ，Ｃ１〜Ｃ３ 撮像位置、Ｗ ワーク、Ｗ０ 模式図。

Claims (10)

1. 対象物に対する撮像装置の相対位置を移動させながら、前記対象物に対して設定された複数の撮像位置の各々に前記撮像装置が到達したときに前記撮像装置が前記対象物を撮像して外観検査を行なう外観検査システムであって、
   前記複数の撮像位置を順に通過する経路を設定する設定部と、
   前記経路に沿って、前記対象物に対する前記撮像装置の相対位置を移動させる移動機構と、
   前記撮像装置の撮像条件を制御する制御部とを備え、
   前記移動機構が前記撮像装置を前記複数の撮像位置のうち第１撮像位置から第２撮像位置まで移動させるのに要する第１時間が、前記制御部による前記第１撮像位置に対応する第１撮像条件から前記第２撮像位置に対応する第２撮像条件への変更処理に要する第２時間よりも長くなるように、前記設定部は前記経路を設定し、
   前記制御部は、前記移動機構が前記撮像装置を前記第１撮像位置から前記第２撮像位置まで移動させるときに、前記撮像装置が前記第２撮像位置へ到達する予定時刻よりも前記第２時間以上前に、前記第１撮像条件から前記第２撮像条件への変更処理を開始する、外観検査システム。
2. 予め定められた、変更前の撮像条件および変更後の撮像条件と前記変更前の撮像条件から前記変更後の撮像条件への変更処理に要する時間との相関関係を示す情報に基づいて前記第２時間を推定する推定部をさらに備える、請求項１に記載の外観検査システム。
3. 前記制御部が前記予定時刻までに前記第１撮像条件から前記第２撮像条件への変更処理を完了できない場合にエラー通知を行なう通知部をさらに備える、請求項１または２に記載の外観検査システム。
4. 前記制御部は、前記第１撮像条件から前記第２撮像条件への変更処理を行なっている間、前記撮像装置の撮像条件の変更指示を受け付けできないことを示す第１状態信号を出力する、請求項１から３のいずれか１項に記載の外観検査システム。
5. 前記制御部は、前記第１撮像条件から前記第２撮像条件への変更処理を行なっている間、前記撮像装置への撮像指示を受け付けできないことを示す第２状態信号を出力する、請求項１から４のいずれか１項に記載の外観検査システム。
6. 請求項２に記載の外観検査システムにおいて用いられ、前記撮像装置によって撮像された画像を処理することにより、前記対象物の外観の良否を判定する画像処理装置であって、前記推定部を備える画像処理装置。
7. 請求項１から５のいずれか１項に記載の外観検査システムにおいて用いられ、前記撮像装置によって撮像された画像を処理することにより、前記対象物の外観の良否を判定する画像処理装置であって、前記設定部および前記制御部の少なくとも一方を備える画像処理装置。
8. 請求項２に記載の外観検査システムにおいて用いられる撮像装置であって、前記推定部を備える撮像装置。
9. 請求項１から５のいずれか１項に記載の外観検査システムにおいて用いられる撮像装置であって、前記設定部および前記制御部の少なくとも一方を備える撮像装置。
10. 撮像装置を移動させながら、対象物に対して設定された複数の撮像位置の各々に前記撮像装置が到達したときに前記撮像装置が前記対象物を撮像して外観検査を行なう検査方法であって、
    前記複数の撮像位置を順に通過する経路を設定するステップと、
    前記経路に沿って、前記対象物に対する前記撮像装置の相対位置を移動させるとともに、前記撮像装置の撮像条件を制御するステップとを備え、
    前記設定するステップは、前記撮像装置を前記複数の撮像位置のうち第１撮像位置から第２撮像位置まで移動させるのに要する第１時間が、前記第１撮像位置に対応する第１撮像条件から前記第２撮像位置に対応する第２撮像条件への変更処理に要する第２時間よりも長くなるように、前記経路を設定し、
    前記制御するステップは、前記撮像装置が前記第２撮像位置へ到達する予定時刻よりも前記第２時間以上前に、前記第１撮像条件から前記第２撮像条件への変更処理を開始する、検査方法。

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