JP2019215225A - Image inspection system and method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
【課題】検査対象物に対する視点の位置を変えながら複数の検査用画像を取得するシステムにおいて、不具合発生時の原因特定を支援するための技術を提供する。【解決手段】画像検査システム1が、撮像手段10と、検査対象物Wに対する撮像手段の視点の位置を変更する移動手段11と、移動手段及び撮像手段を制御することによって、複数の撮影タイミングそれぞれの視点における複数の検査用画像を取得する制御手段と、複数の検査用画像を用いて検査対象物の検査を実行する検査手段と、を備える。制御手段は、複数の撮影タイミングのいずれとも異なるタイミングである複数の記録タイミングで撮像手段による撮影を実行する制御を行うことによって、複数の記録タイミングそれぞれの視点における複数の記録用画像を取得する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for supporting the cause identification when a defect occurs in a system for acquiring a plurality of inspection images while changing a position of a viewpoint with respect to an inspection object. An image inspection system (1) controls an image capturing unit (10), a moving unit (11) for changing a position of a viewpoint of the image capturing unit with respect to an inspection object (W), and a moving unit and an image capturing unit, so that a plurality of image capturing timings are obtained. Control means for acquiring a plurality of inspection images from the viewpoint and inspection means for executing an inspection of an inspection object using the plurality of inspection images. The control unit acquires the plurality of recording images at the respective viewpoints of the plurality of recording timings by performing the control of performing the image capturing by the image capturing unit at the plurality of recording timings that are different from any of the plurality of capturing timings. [Selection diagram] Figure 1
Description
本発明は、画像検査システムに関し、特に撮像装置と検査対象物を相対移動しつつ撮像を行う画像検査システムに関する。 The present invention relates to an image inspection system, and more particularly to an image inspection system that performs imaging while relatively moving an imaging device and an inspection target.
FA(ファクトリー・オートメーション)においては、検査対象物を撮像し、得られた画像を用いて各種の計測や検査を行うシステムが広く利用されている。本明細書では、この種のシステムを総称して「画像検査システム」と呼ぶ。 2. Description of the Related Art In FA (Factory Automation), a system in which an object to be inspected is imaged and various measurements and inspections are performed using the obtained image is widely used. In this specification, this type of system is generically called an "image inspection system".
特許文献1には、ロボットのアーム先端にカメラと照明装置を取り付け、ロボットによりカメラを動かし、ワークを複数の視点から撮影可能なシステムが開示されている。また特許文献1には、カメラと照明装置を壁に固定し、ワークをロボットにより動かすことで、ワークを複数の視点から撮影可能なシステムの例も開示されている。
生産ラインの検査において意図しない不具合が生じた場合(たとえば、NG判定が多発するなど)、ラインの担当者は、まず、不具合の原因が生産側にあるのか検査側にあるのかを切り分け、前者の場合は生産工程の問題を探し、後者の場合は検査装置まわりで原因の究明を行うこととなる。このとき、特許文献1のようにカメラとワークを相対移動させながら複数箇所の検査を行うシステムの場合は、カメラとワークの位置関係が固定されているタイプの検査装置に比べて、システムの自由度が高いため、不具合の原因究明が困難になることが予想される。たとえば、ロボットでカメラ又はワークを移動させたときに何らかの原因でカメラの視点(視野)が所望の位置からずれてしまう可能性もあれば、照明が遮られたり逆に外光が差し込むことで照明環境が変化してしまったり、光がワーク面で正反射しハレーションが起きる可能性もある。あるいは、プログラムにバグがあり、ロボットが意図した動作をしていなかった可能性もあるからである。しかしながら、従来のシステムでは、カメラ又はワークがどのような動きをしたのかを後から確認することができないため、不具合の原因を特定することが難しかった。
When an unintended failure occurs in the inspection of the production line (for example, NG determination frequently occurs), the person in charge of the line first determines whether the cause of the failure is on the production side or on the inspection side. In this case, a problem in the production process is searched for, and in the latter case, the cause is investigated around the inspection device. At this time, in the case of a system in which inspection is performed at a plurality of locations while moving the camera and the work relative to each other as in
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであって、検査対象物に対する視点の位置を変えながら複数の検査用画像を取得するシステムにおいて、不具合発生時の原因特定を支援するための技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a technique for supporting identification of a cause when a failure occurs in a system for acquiring a plurality of inspection images while changing the position of a viewpoint with respect to an inspection object. The purpose is to do.
本発明の第一側面は、検査対象物を撮影するための撮像手段と、前記検査対象物と前記撮像手段のうち少なくとも一方を移動させることによって、前記検査対象物に対する前記撮像手段の視点の位置を変更する移動手段と、前記検査対象物に対する前記視点の移動ルート、及び、前記移動ルート上において前記検査対象物の撮影を実行する複数の撮影タイミング、を規定するための制御情報を記憶する記憶手段と、前記制御情報にしたがって前記移動手段及び前記撮像手段を制御することによって、前記複数の撮影タイミングそれぞれの視点における複数の検査用画像を取得する制御手段と、前記複数の検査用画像を用いて前記検査対象物の検査を実行する検査手段と、を備え、前記制御手段は、前記移動ルー
ト上において前記複数の撮影タイミングのいずれとも異なるタイミングである複数の記録タイミングで前記撮像手段による撮影を実行する制御を行うことによって、前記複数の記録タイミングそれぞれの視点における複数の記録用画像を取得することを特徴とする画像検査システムを提供する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an imaging unit for photographing an inspection target, and a position of a viewpoint of the imaging unit with respect to the inspection target by moving at least one of the inspection target and the imaging unit. Storage means for storing control information for defining a moving means for changing the position, a movement route of the viewpoint with respect to the inspection object, and a plurality of imaging timings at which imaging of the inspection object is performed on the movement route. Means for controlling the moving means and the imaging means in accordance with the control information, thereby obtaining a plurality of inspection images at respective viewpoints of the plurality of photographing timings, and using the plurality of inspection images. Inspection means for performing an inspection of the inspection object by the inspection means, wherein the control means An image characterized by acquiring a plurality of recording images at respective viewpoints of the plurality of recording timings by performing control of performing photographing by the imaging means at a plurality of recording timings different from any of the timings of the recording. Provide an inspection system.
この構成によれば、検査用画像の撮影タイミングとは異なるタイミングでも撮影が実行され、検査用画像とは異なる複数の記録用画像が取得される。仮に、検査用画像をn箇所で撮影し、記録用画像をm箇所で撮影した場合、最終的に(n+m)箇所の視点における画像が取得されることとなる。それゆえ、これらの画像を検証することにより、検査の過程における視野の変化を確認したり、照明などの環境が適切であったかどうかを確認したりすることが可能になり、不具合の原因特定も容易になると期待できる。 According to this configuration, shooting is performed at a timing different from the shooting timing of the inspection image, and a plurality of recording images different from the inspection image are obtained. If the image for inspection is photographed at n places and the image for recording is photographed at m places, the image at the viewpoint of (n + m) places is finally obtained. Therefore, by verifying these images, it is possible to confirm changes in the visual field during the inspection process and to confirm whether the environment such as lighting was appropriate, and to easily identify the cause of the defect. Can be expected.
本発明は、検査対象物を固定し撮像手段を移動する構成、撮像手段を固定し検査対象物を移動する構成、検査対象物と撮像手段の両方を移動する構成、のいずれを採用してもよい。「検査用画像」は、検査手段による検査対象物の検査に用いるために取得される画像である。他方、「記録用画像」は、もっぱら視点や視野の記録・動作の検証のために取得される画像であり、検査手段による検査には用いられない。 The present invention may employ any of a configuration in which the inspection object is fixed and the imaging unit is moved, a configuration in which the imaging unit is fixed and the inspection object is moved, and a configuration in which both the inspection object and the imaging unit are moved. Good. An “inspection image” is an image acquired for use in inspection of an inspection object by an inspection unit. On the other hand, the “recording image” is an image obtained solely for verifying the recording and operation of the viewpoint and the visual field, and is not used for inspection by the inspection unit.
前記制御情報に基づいて、前記検査用画像の前記撮影タイミングの合間に1つ以上の前記記録タイミングが配置されるように、前記複数の記録タイミングを決定する記録タイミング決定手段を有し、前記制御手段は、前記記録タイミング決定手段によって決定された前記複数の記録タイミングにしたがって、前記複数の記録用画像の取得を行ってもよい。このように検査用画像の撮影タイミングの合間に記録タイミングを配置することで、検査用画像の撮影と記録用画像の撮影を両立することができる。 Recording timing determining means for determining the plurality of recording timings so that one or more recording timings are arranged between the photographing timings of the inspection image based on the control information; The means may acquire the plurality of recording images in accordance with the plurality of recording timings determined by the recording timing determining means. By arranging the recording timing between the photographing timings of the inspection image as described above, it is possible to achieve both the photographing of the inspection image and the photographing of the recording image.
前記記録タイミング決定手段は、時間軸上で隣接する2つの前記撮影タイミングの間を時間的に等分するポイントに1つ以上の前記記録タイミングを配置してもよい。これにより、2つの撮影タイミングの間の期間に対して、偏りのないデータロギング(視野の記録)を行うことができる。 The recording timing determining means may arrange one or more recording timings at a point that equally divides the time between two adjacent photographing timings on a time axis. Thereby, unbiased data logging (recording of the visual field) can be performed for a period between two photographing timings.
前記記録タイミング決定手段は、ある撮影タイミングで検査用画像の取得が行われたときに、当該撮影タイミングから次に予定されている撮影タイミングまでの時間差から所定のマージンを差し引いた時間を等分するポイントに1つ以上の前記記録タイミングを配置してもよい。実際に撮影が行われたタイミングを基準に記録タイミングを決定するので、より正確な位置(視野)の画像を取得することができる。 The recording timing determining unit, when an inspection image is acquired at a certain imaging timing, equally divides a time obtained by subtracting a predetermined margin from a time difference between the imaging timing and the next scheduled imaging timing. One or more of the recording timings may be arranged at a point. Since the recording timing is determined based on the actual shooting timing, an image at a more accurate position (field of view) can be obtained.
前記記録タイミング決定手段は、前記撮影タイミングと前記記録タイミングとの時間的な間隔が、前記撮像手段による前記検査用画像の取得に要する時間よりも長くなるように、前記記録タイミングを配置してもよい。このような制約条件を満足することで、検査用画像の取得を阻害せずに、記録用画像を取得することが可能となる。 The recording timing determining unit may arrange the recording timing such that a time interval between the photographing timing and the recording timing is longer than a time required for acquiring the inspection image by the imaging unit. Good. By satisfying such a constraint, it is possible to acquire a recording image without obstructing acquisition of an inspection image.
前記記録用画像は、前記検査用画像に比べてデータサイズの小さい画像であってもよい。データサイズを小さくすることで、記録用画像の保管のためのデータ容量を削減することができる。 The recording image may be an image having a smaller data size than the inspection image. By reducing the data size, it is possible to reduce the data capacity for storing the recording image.
前記記録用画像は、前記検査用画像に比べて、前記撮像手段による画像の取得に要する時間が短い画像であってもよい。記録用画像の取り込み時間を短縮することにより、検査用画像の取得を阻害しないという制約条件を満たすのが容易となり、記録用画像の記録タイミングの決め方の自由度が上がるからである。 The recording image may be an image that requires less time to acquire an image by the imaging unit than the inspection image. This is because, by shortening the capturing time of the recording image, it is easy to satisfy the constraint that the acquisition of the inspection image is not hindered, and the degree of freedom in determining the recording timing of the recording image increases.
前記複数の検査用画像及び前記複数の記録用画像を時間順に表示する出力手段を有してもよい。これにより、複数の画像をばらばらに観察するのに比べて、視野の異常や照明環境の変化などを容易に発見できるものと期待できる。 An output unit that displays the plurality of inspection images and the plurality of recording images in chronological order may be provided. As a result, it can be expected that abnormalities in the visual field, changes in the illumination environment, and the like can be easily found, as compared to observing a plurality of images separately.
前記出力手段は、前記視点の制御、前記撮影タイミング、及び前記記録タイミングを時間軸上に示した制御シーケンス図と、前記複数の検査用画像及び前記複数の記録用画像とを、時間的に対応付けて表示してもよい。これにより、視野の異常や照明環境の変化などを容易に発見できるものと期待できる。 The output unit temporally associates the control sequence diagram showing the control of the viewpoint, the imaging timing, and the recording timing on a time axis with the plurality of inspection images and the plurality of recording images. It may be attached and displayed. Thus, it can be expected that abnormalities in the visual field, changes in the lighting environment, and the like can be easily found.
前記出力手段は、前記検査対象物の画像である第1画像と、前記第1画像の撮影時刻において期待される視野の画像である第2画像とを、比較可能に表示してもよい。これにより、視野の異常や照明環境の変化などを容易に発見できるものと期待できる。 The output unit may display a first image, which is an image of the inspection object, and a second image, which is an image of a field of view expected at the time of capturing the first image, in a comparable manner. Thus, it can be expected that abnormalities in the visual field, changes in the lighting environment, and the like can be easily found.
前記出力手段は、前記第1画像と前記第2画像の差異が所定の条件を満たす場合に通知を行ってもよい。これにより、視野の異常や照明環境の変化などを容易に発見できるものと期待できる。 The output unit may notify when a difference between the first image and the second image satisfies a predetermined condition. Thus, it can be expected that abnormalities in the visual field, changes in the lighting environment, and the like can be easily found.
本発明によれば、検査対象物に対する視点の位置を変えながら複数の検査用画像を取得するシステムにおいて、不具合発生時の原因特定を支援することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the system which acquires a some test image while changing the position of the viewpoint with respect to a test object, it can support identification of the cause at the time of a malfunction.
<適用例>
図1は、本発明の適用例の一つを模式的に示している。図1に示す画像検査システム1は、カメラ(撮像手段)10でワーク(検査対象物)Wの検査部位を撮影することによって得られた画像を用いて、ワークWの検査を行うシステムである。「検査」は、ワークWの物理的な状態を調べ又は認識する処理であり、たとえば、異常(キズ、汚れなど)の検出、良/不良(合格/不合格)の判定、品質(優/良/可/不良)の判定などが典型的な処理であるが、これら以外にも、2次元形状や3次元形状の計測、形状の認識、エッジの検出、数の計測、長さの計測、面積の計測、色特徴の取得、ラベリング、セグメンテーション、物体認識、バーコードや2次元コードの読み取り、OCR、個体識別などを含んでもよい。このような画像検査システム1は、たとえば、生産ラインにおいて製造物の検査や品質管理などに利用される。
<Application example>
FIG. 1 schematically shows one application example of the present invention. The
画像検査システム1は、カメラ10とワークWのいずれか又は両方をロボット(移動手段)11によって移動させることで、ワークWに対するカメラ10の視点の位置を変更することができる。検査時には、予め設定された移動ルートRに沿ってカメラ10の視点を移動させながら、複数の撮影タイミングで画像の取り込みを行い、これらの画像を検査に用いるための検査用画像としてメモリ又はストレージに保存する(図1は3つの撮影タイミングT1〜T3で3枚の検査用画像を取得する例を示している)。加えて、画像検査システム1は、検査用画像の撮影タイミングのいずれとも異なるタイミング(すなわち、撮影タイミングの合間)にもカメラ10から画像の取り込みを行い、これらの画像を記録用画像としてメモリ又はストレージに保存する。
The
記録用画像の記録タイミングは、検査用画像の撮像(露光、データの読み出しなどの処理)を阻害しないタイミングに設定される。ここで、たとえば、時間的に隣接する2つの撮影タイミングの間を時間的に等分するポイントに記録タイミングが配置されていてもよい。好ましくは、全ての撮影タイミングと全ての記録タイミングを時間順に並べた場合に、それらの時間的な間隔が可及的に一定(つまり等間隔)となるように、各記録タイミングが配置されていてもよい。 The recording timing of the recording image is set to a timing that does not hinder imaging of the inspection image (processing such as exposure and reading of data). Here, for example, the recording timing may be arranged at a point where the time between two temporally adjacent shooting timings is equally divided in time. Preferably, when all shooting timings and all recording timings are arranged in chronological order, the recording timings are arranged such that their time intervals are as constant as possible (that is, equal intervals). Is also good.
以上のような構成によれば、検査用画像の撮影タイミングとは異なるタイミング、すなわち、図1に示すように、カメラ10の視点が撮影タイミングT1から次の撮影タイミングT2へと移動している途中の時点T10、T11、T12や、カメラ10の視点が撮影タイミングT2から次の撮影タイミングT3へと移動している途中の時点T20、T21においても、カメラ10の視野が記録される。図1の例では、検査用画像を3箇所で撮影し、記録用画像を5箇所で撮影しているため、最終的に3+5=8箇所の視点における画像が取得されることとなる。それゆえ、検査後に何らかの不具合が発覚した場合などには、移動ルートR上の8箇所の画像を検証することができるため、検査の過程における視野の変化を確認したり、照明などの環境が適切であったかどうかを確認したりすることが可能になり、不具合の原因特定も容易になると期待できる。
According to the above configuration, a timing different from the photographing timing of the test image, i.e., as shown in FIG. 1, the point of view of the
<システム構成>
図2は、本発明の実施形態に係る画像検査システム1の構成例を示している。画像検査システム1は、カメラ10と、ロボット11と、画像処理装置12と、制御装置13と、を備える。
<System configuration>
FIG. 2 shows a configuration example of the
カメラ10は、検査対象物であるワークWを撮影し画像データを取得するデバイスであり、レンズなどの光学系と、CCDやCMOSなどの撮像素子とを備え構成される。必要に応じて、オートフォーカス機構、パン/チルト/ズーム機構、照明装置などをカメラ10に設けてもよい。カメラ10から取り込む画像は、モノクロ画像(グレースケール画像)でもよいしカラー画像でもよい。また、照明装置として、赤外光などの可視光以外の照明を用いることにより、赤外線画像などの特殊な画像を撮影してもよい。
The
ロボット11は、たとえば、6軸又は7軸の垂直多関節ロボットである。アームの先端にカメラ10が固定されている。アームの関節部分にはモーター、エンコーダ、減速機(いずれも不図示)が内蔵されている。制御装置13によって各関節のモーターを駆動することで、アームを上下左右に動かしたり、伸縮、回転させることで、ワークWに対するカメラ10の視点を任意の位置に移動させることができる。
The
画像処理装置12は、カメラ10で撮影されたワークWの画像(検査用画像)を用いて、画像処理による検査を実行するデバイスである。画像処理装置12は、たとえば、プロセッサ(CPU)、メモリ、ストレージ、通信モジュール、I/Oを有するコンピュータと、液晶ディスプレイなどの表示装置と、マウスやタッチパネルなどの入力装置とを有し
ている。各種のプログラムがストレージに格納されており、画像検査システム1の稼働時には、必要なプログラムがメモリにロードされ、プロセッサによって実行されることにより、画像処理装置12の処理及び機能が提供される。なお、画像処理装置12の処理及び機能のうちの少なくとも一部をASICやFPGAなどの回路で構成したり、分散コンピューティングやクラウドコンピューティングにより構成したりしても構わない。
The
制御装置13は、カメラ10、ロボット11、及び画像処理装置12の制御を行うデバイスである。制御装置13は、たとえば、プロセッサ(CPU;制御手段)、メモリ、ストレージ、通信モジュール、I/Oを有するコンピュータと、液晶ディスプレイなどの表示装置と、マウスやタッチパネルなどの入力装置とを有している。各種のプログラムがストレージに格納されており、画像検査システム1の稼働時には、必要なプログラムがメモリにロードされ、プロセッサによって実行されることにより、制御装置13の処理及び機能が提供される。制御装置13は、PLC(プログラマブル・ロジック・コントローラ)により構成してもよいし、汎用のコンピュータにより構成してもよい。なお、制御装置13の処理及び機能のうちの少なくとも一部をASICやFPGAなどの回路で構成したり、分散コンピューティングやクラウドコンピューティングにより構成したりしても構わない。また、画像処理装置12と制御装置13を一台のコンピュータにより構成してもよい。
The
図3は、制御装置13の構成の一例を示すブロック図である。制御装置13は、カメラ制御部130、ロボット制御部131、制御情報記憶部132、画像取得部133、画像記憶部134、記録タイミング決定部135、出力部136を有する。本実施形態の制御装置13では、カメラ制御部130、ロボット制御部131、画像取得部133、記録タイミング決定部135、及び出力部136は、プロセッサ(制御手段)がプログラムを実行することによって提供される機能であり、制御情報記憶部132及び画像記憶部134は、不揮発性のメモリ又はストレージにより提供される。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a configuration of the
制御情報記憶部132は、カメラ10及びロボット11の動作を規定するための制御情報を記憶する記憶手段である。制御情報は、たとえば、検査用画像の撮影タイミングの設定、ロボット11のモーションプログラムなどを含む。これらの情報は、たとえばティーチング装置を利用して作成され、予め(検査処理の開始前に)制御装置13に登録される。カメラ制御部130は、制御情報に基づきカメラ10による撮像を制御する処理を行う。また、ロボット制御部131は、制御情報に基づきロボット11のアームを制御し、所定の移動ルートに沿ってカメラ10の視点を移動させる処理を行う。
The control
画像取得部133は、カメラ10で取り込まれた画像のデータを画像処理装置12を介して取得する処理を行う。取得された画像のデータは、画像記憶部134に格納される。記録タイミング決定部135は、記録用画像の記録タイミングを決定する処理を行う。記録用画像の記録タイミングについては、検査処理の開始前に全ての記録タイミングを決定してもよいし、検査処理の実行中に(たとえば、検査用画像の取り込みが実際に行われたタイミングに合わせて)記録タイミングを動的に決定してもよい。出力部136は、制御シーケンス図と検査用画像及び記録用画像とを時間的に対応付けて表示する処理を行う。
The
<検査処理>
図4は、画像検査システム1によるワークWの検査処理の流れの一例を示すフローチャートである。
<Inspection processing>
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the flow of the inspection processing of the work W by the
まずステップS40において、記録タイミング決定部135が、制御情報に基づいて、記録用画像の記録タイミングを決定する。本実施形態では、検査用画像の撮影タイミングの間を時間的に等分するポイントで1枚以上の記録用画像が撮影されるように、記録用画
像の記録タイミングが決められる。
First, in step S40, the recording
たとえば、図5に示すように、検査開始時刻T0と検査終了時刻Tnの間に、検査用画像の撮影タイミングTi(i=1,…,n−1)が設定されていた場合には、記録タイミング決定部135は、記録タイミングTijを、
Tij=Ti+(Ti+1−Ti)/mi × j (j=1,…,mi−2)
のように求める。
For example, as shown in FIG. 5, when an imaging timing T i (i = 1,..., N−1) of an inspection image is set between an inspection start time T 0 and an inspection end time T n. Indicates that the recording
T ij = T i + (T i + 1 −T i ) / m i × j (j = 1,..., M i −2)
Ask like.
miは、TiとTi+1の間の区間の分割数であり、2以上の整数である。区間ごとに分割数miは任意に設定してもよい。ただし、記録タイミング決定部135は、撮影タイミングとそれに時間的に隣接する記録タイミングとの時間的な間隔が、カメラ10による検査用画像の取得に要する時間(たとえば露光と画像データの読み出しに要する時間)よりも長くなるように設定する。このような制約条件を満足することで、検査用画像の取得を阻害せずに、記録用画像を取得することが可能となる。
mi is the number of divisions of the section between Ti and Ti + 1 , and is an integer of 2 or more. Division number m i for each section may be set arbitrarily. However, the recording
ここで、撮影時間間隔である(Ti(j+1)−Tij)が検査の全期間において可及的に一定になるように、各区間の分割数miを決定してもよい。撮影時間間隔を一定にすることで、検査の全期間にわたって同じ頻度で画像を記録することができるため、漏れの少ないデータロギングが実現でき、不具合の発生箇所の探索などに有用である。また、撮影時間間隔が一定であれば、それらの画像群をスライドショーのように一定の時間間隔で切り替え表示することで、検査時と同じ速度(又は比例した速度)での視点の移動を再現することができるので、表示中の画像とワークW上の位置との対応を把握しやすいという利点もある。 Here, as a photographing time interval (T i (j + 1) -T ij) is as far as possible constant over the entire duration of the test may determine the division number m i of each section. By keeping the photographing time interval constant, images can be recorded at the same frequency over the entire inspection period, so that data logging with little leakage can be realized, which is useful for searching for a location where a defect has occurred. If the photographing time interval is constant, the group of images is switched and displayed at a constant time interval like a slide show, thereby reproducing the movement of the viewpoint at the same speed (or proportional speed) as that at the time of inspection. Therefore, there is also an advantage that it is easy to grasp the correspondence between the displayed image and the position on the work W.
以上のように決定された記録用画像の記録タイミングTijの情報は、制御情報として与えられた検査用画像の撮影タイミングTiの情報と共に、カメラ制御部130に渡される。
The information on the recording timing T ij of the recording image determined as described above is transferred to the
次にステップS41において、ロボット制御部131が、制御情報記憶部132から制御情報(モーションプログラム)を読み込む。そして、ステップS42において検査がスタートすると、ロボット制御部131がモーションプログラムを実行してロボット11の制御を開始すると共に、カメラ制御部130がタイマにより検査開始時刻T0からの経過時間tの監視を開始する。
Next, in step S41, the
経過時間tが撮影タイミングTiに達すると(ステップS43のYES)、カメラ制御部130がカメラ10を制御し、検査用画像の撮影を行う(ステップS44)。検査用画像は、画像処理装置12において必要な処理(たとえばホワイトバランス調整、カラー調整、ノイズ除去、圧縮など)が行われた後、画像取得部133により取り込まれ、撮影時刻(タイムスタンプ)やワークWを特定する情報などとともに画像記憶部134に格納される。また、画像処理装置12は、当該検査用画像を用いた検査処理を実行する(ステップS45)。なお、図4では、図示の便宜からステップS44〜S47の処理をシリアルな処理として記載しているが、制御装置13の処理と画像処理装置12の処理は並列に実行してもよい。
And the elapsed time t reaches the photographing timing T i (YES in step S43), the
経過時間tが記録タイミングTijに達すると(ステップS46のYES)、カメラ制御部130がカメラ10を制御し、記録用画像の撮影を行う(ステップS47)。記録用画像は、画像処理装置12において必要な処理(たとえばホワイトバランス調整、カラー調整、ノイズ除去、圧縮など)が行われた後、画像取得部133により取り込まれ、撮影時刻(タイムスタンプ)やワークWを特定する情報などとともに画像記憶部134に格納される。
When the elapsed time t reaches the recording timing T ij (YES in step S46), the
記録用画像は、検査用画像と同等のスペックの画像でもよいし、検査用画像と異なるスペックの画像でもよい。記録用画像は計測や検査に用いないので、検査用画像ほどの品質は必要ない。したがって、記録用画像は、検査用画像よりもデータサイズの小さい画像(たとえば、検査用画像よりも解像度の低い画像、検査用画像よりも圧縮率の高い画像、検査用画像よりも視野の小さい画像、検査用画像よりもチャネル数や色数が少ない画像など)でもよい。データサイズを小さくすることで、記録用画像の保管のためのデータ容量を削減することができるという利点がある。あるいは、記録用画像は、検査用画像に比べて、カメラ10による画像の取得に要する時間が短い画像(たとえば、検査用画像よりも解像度の低い画像、検査用画像よりも露光時間の短い画像など)でもよい。記録用画像の取り込み時間を短縮することにより、検査用画像の取得を阻害しないという制約条件を満たすのが容易となり、記録用画像の記録タイミングの決め方の自由度が上がるからである。また、記録用画像の取り込み時間が短い方が、より多くの枚数の記録用画像の撮影が可能となり、漏れの少ないデータロギングが可能になるという利点もある。
The recording image may be an image having the same specifications as the inspection image, or may be an image having specifications different from the inspection image. Since the recording image is not used for measurement or inspection, the quality is not required as high as the inspection image. Therefore, the recording image is an image having a smaller data size than the inspection image (for example, an image having a lower resolution than the inspection image, an image having a higher compression ratio than the inspection image, and an image having a smaller field of view than the inspection image). Or an image having a smaller number of channels or colors than the inspection image). By reducing the data size, there is an advantage that the data capacity for storing the recording image can be reduced. Alternatively, the recording image is an image that requires less time to acquire an image with the
ロボット11によりカメラ10の視点を移動させながら、ステップS43〜S47を繰り返して複数枚の検査用画像及び複数枚の記録用画像を取得する。そして、検査終了時刻Tnに達すると(ステップS48のYES)、ロボット11をホームポジションに戻し、検査処理を終了する。
Steps S43 to S47 are repeated while moving the viewpoint of the
<動作の検証>
図6〜図8を参照して、検査処理において蓄積された検査用画像及び記録用画像の表示例と、それを利用した動作の検証方法について説明する。なお、本実施形態では、画像の表示および動作の検証の際は、検査用画像と記録用画像の両者を区別なく用いるため、以後の説明において検査用画像と記録用画像を区別する必要のない文脈では、両者の総称として「撮影画像」という用語を用いる。
<Verification of operation>
With reference to FIGS. 6 to 8, a description will be given of a display example of the inspection image and the recording image accumulated in the inspection processing, and a method of verifying an operation using the display image and the recording image. In the present embodiment, since both the inspection image and the recording image are used without distinction when displaying the image and verifying the operation, it is not necessary to distinguish between the inspection image and the recording image in the following description. In the context, the term “captured image” is used as a generic term for both.
図6は、蓄積された撮影画像群を動画像のように再生する方法を示す。具体的には、出力部136が、画像記憶部134から撮影画像のデータを読み込み、スライドショーのように画像を切り替えながら複数の撮影画像を連続的に表示する。これにより、カメラ10の視野の時間的な変化をあたかも動画像のように観察することができるので、複数の撮影画像をばらばらに観察するのに比べて、視野の異常や照明環境の変化などを容易に発見できるものと期待できる。このとき、出力部136は、(撮影画像が実際に撮影されたときの時間間隔が一定であるか不均一であるかとは無関係に)一定の時間間隔で撮影画像の切り替え表示を行ってもよい。あるいは、出力部136は、撮影画像に紐づけられたタイムスタンプを参照し、検査時(実際に撮影されたとき)と同じ速度(又は比例した速度)で画像が切り替えられるように再生制御を行ってもよい。
FIG. 6 shows a method of reproducing a stored captured image group like a moving image. Specifically, the
図7は、制御シーケンス図と撮影画像とを時間的に対応付けて表示する例を示す。制御シーケンス図は、視点の制御、検査用画像の撮影タイミング、及び、記録用画像の記録タイミングを時間軸上に示したものであり、図7の例では、横軸に経過時間t、縦軸にロボット11の各関節のエンコーダ値をとった2次元座標の上に、エンコーダ値の時間変化を示すグラフ70、71(視点の時間変化に相当)と、撮影タイミングTiと、記録タイミングTijとを描画している。また、ユーザ操作により移動可能な時刻カーソル72を表示するとともに、時刻カーソル72の時刻に対応する撮影画像73も表示される。さらにこのとき、撮影画像(第1画像)73の隣に期待値画像(第2画像)74を表示し、撮影画像73と期待値画像74とを比較観察できるようにしてもよい。期待値画像74は、撮影画像73の撮影時刻において期待される視野(つまり正解の視野)の画像であり、たとえば、画像検査システム1の調整時やティーチング時などに、マスターワークを撮影するなどして用意しておくとよい。あるいは、ワークWの3次元形状データを用いてシミュレ
ーションを行うことにより、コンピュータグラフィックスによる期待値画像74を生成してもよい。このように制御シーケンス図とともに撮影画像を表示することにより、視野の異常や照明環境の変化などを容易に発見できるものと期待できる。
FIG. 7 shows an example in which a control sequence diagram and a captured image are displayed in a temporally associated manner. The control sequence diagram shows the control of the viewpoint, the shooting timing of the inspection image, and the recording timing of the recording image on the time axis. In the example of FIG. 7, the elapsed time t is plotted on the horizontal axis, and the vertical axis is plotted on the vertical axis. The
図8は、撮影画像群80と期待値画像群81とを時間的な対応をとりながら時系列に並べて表示した例である。横軸が経過時間tを示している。この表示によれば、視野の時間的な変化を概観しながら、各タイミングでの視野の正否をチェックできるため、視点ずれの発生箇所の発見を容易化することができる。また、出力部136が、対応する時刻の撮影画像と期待値画像を比較し、2つの画像の差異が所定の条件を満たす場合に通知を行うようにしてもよい。たとえば、2つの画像のピクセルごとの差の合計が所定の閾値より大きい場合に、出力部136は「視点ずれの可能性あり」と判断し、図8のように強調表示82をしたり、警告83を出力したりすることで、ユーザに注意を促してもよい。このような通知機能により、視点ずれの発見を支援することができる。
FIG. 8 shows an example in which a group of photographed
以上述べた構成によれば、検査処理の間の視野の時間的な変遷を画像として記録することができるため、視野の異常や照明環境の変化などの発見が容易となり、不具合の原因特定も容易になると期待できる。 According to the configuration described above, the temporal change of the visual field during the inspection process can be recorded as an image, so that it is easy to find an abnormality in the visual field, a change in the lighting environment, and the like, and to easily identify the cause of the defect. Can be expected.
<変形例>
上述した実施形態では、撮影タイミング及び記録タイミングを検査処理開始からの経過時間を基準に定めている(図4のステップS40)。この方法は、ロボット11がプログラムどおりの位置取りを実現できれば問題ないが、イナーシャや外乱の影響などによりロボット11の位置の誤差が無視できない場合には、ロボット11の動きに合わせて撮影タイミング及び記録タイミングを動的に調整してもよい。
<Modification>
In the above-described embodiment, the shooting timing and the recording timing are determined based on the elapsed time from the start of the inspection process (Step S40 in FIG. 4). This method does not cause any problem if the
図9及び図10に、ロボット11のエンコーダ値を読み取り、その値を基に撮影タイミングや記録タイミングを決定する方法を示す。図9は、検査処理の流れを示すフローチャートであり、図10は、制御情報記憶部132に登録されている撮影タイミングの設定値である。上述した実施形態との違いは、撮影タイミングが、検査処理開始からの経過時間ではなく、カメラ10の視点の位置(具体的には、ロボット11の各関節のエンコーダ値)により規定されている点である。なお、記録タイミングの計算に必要となるため、参考値として、各撮影タイミングの予定時刻(ロボット11が理想的に動作した場合の撮影タイミングに相当する時刻)も設定されている。
9 and 10 show a method of reading an encoder value of the
ステップS90において、ロボット制御部131が、制御情報記憶部132から制御情報(モーションプログラム)を読み込む。またステップS91において、カメラ制御部130が、制御情報記憶部132から制御情報(撮影タイミングの設定値)を読み込む。そして、ステップS92において検査がスタートすると、ロボット制御部131がモーションプログラムを実行してロボット11の制御を開始すると共に、カメラ制御部130がロボット11の各軸のエンコーダ値の監視を開始する。
In step S90, the
エンコーダ値が撮影タイミングTiの設定値と等しくなると(ステップS93のYES)、カメラ制御部130がカメラ10を制御し、検査用画像の撮影を行う(ステップS94)。また、画像処理装置12が、当該検査用画像を用いた検査処理を実行する(ステップS95)。
If the encoder value becomes equal to the set value of the photographing timing T i (YES in step S93), the
ステップS96では、記録タイミング決定部135が、ステップS93の撮影が行われた時刻と、制御情報(次回の撮影タイミングの予定時刻)とから、今回の撮影タイミングと次回の撮影タイミングの間に撮影する記録用画像の記録タイミングを計算する。ここでは、図11に示すように、今回の撮影タイミングT1の実際の時刻から次回の撮影タイミ
ングT2の予定時刻までの時間差から、所定のマージンを差し引いた時間を等分するように、1つ以上の記録タイミングを配置する。なおマージンを設けるのは、次回の撮影タイミングが何らかの要因で予定時刻からずれる可能性を考慮したものである。マージンの幅は、たとえば、今回の撮影タイミングと次回の撮影タイミングの時間間隔の数%程度に設定すればよい。
In step S96, the recording
ステップS93の撮影時刻からの経過時間がステップS96で決定した記録タイミングに達すると(ステップS97のYES)、カメラ制御部130がカメラ10を制御し、記録用画像の撮影を行う(ステップS98)。これ以降の処理は上述した実施形態の処理と同様である。
When the elapsed time from the photographing time in step S93 reaches the recording timing determined in step S96 (YES in step S97), the
以上述べた方法によれば、検査用画像の撮影タイミング及び記録用画像の記録タイミングをエンコーダ値に基づき決めることで、上述の実施形態の方法よりも画像の視野を厳密に合わせることが可能となる。 According to the method described above, by determining the shooting timing of the inspection image and the recording timing of the recording image based on the encoder value, it is possible to more precisely match the field of view of the image than the method of the above-described embodiment. .
<その他>
上記実施形態は、本発明の構成を例示的に説明するものに過ぎない。本発明は上記の具体的な形態には限定されることはなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。たとえば、上記実施形態では、撮影画像の時間間隔ができるだけ一定になるように記録タイミングを決定したが、撮影画像の時間間隔は不均一でも構わない。また、上記実施形態では、画像データを制御装置13内に保持したが、画像データは画像処理装置12内に保持してもよいし、外部装置やクラウドサーバなどに格納してもよい。また、上記実施形態では、ワークWを固定しカメラ10を移動させたが、ワークWを移動させてもよいし、ワークWとカメラ10の両方を移動させてもよい。図12A〜図12CにワークWとカメラ10の相対移動に関する他の構成例を示す。図12Aは、ワークWを固定しカメラ10を移動させる構成であり、垂直多関節ロボットの代わりに、4軸(x,y,θ1,θ2)の直交ロボットを用いた例である。図12Bは、カメラ10を固定し、6軸(x,y,z,θ1,θ2,θ3)の垂直多関節ロボット11によりワークWを移動させる構成である。また、図12Cは、ワークWとカメラ10の両方を移動させる例である。すなわち、1軸(θ3)の回転テーブル120上にワークWを設置することでワークWの向きを変更可能にするとともに、5軸(x,y,z,θ1,θ2)のロボット11によりカメラ10の姿勢を変更可能としている。なお、図2及び図12A〜図12Cに示した構成はあくまで一例であり、ワークWとカメラ10のうちの一方又は両方を移動させることが可能であればいかなる構成を採用しても構わない。また、図6〜図8はあくまで表示の一例であり、表示項目や表示方法などは、適宜設計すればよい。
<Others>
The above embodiment is merely illustrative of the configuration of the present invention. The present invention is not limited to the specific form described above, and various modifications are possible within the scope of the technical idea. For example, in the above embodiment, the recording timing is determined so that the time interval between the captured images is as constant as possible, but the time interval between the captured images may be non-uniform. In the above embodiment, the image data is stored in the
<付記>
(1) 検査対象物(W)を撮影するための撮像手段(10)と、
前記検査対象物(W)と前記撮像手段(10)のうち少なくとも一方を移動させることによって、前記検査対象物(W)に対する前記撮像手段(10)の視点の位置を変更する移動手段(11)と、
前記検査対象物(W)に対する前記視点の移動ルート、及び、前記移動ルート上において前記検査対象物(W)の撮影を実行する複数の撮影タイミング、を規定するための制御情報を記憶する記憶手段(132)と、
前記制御情報にしたがって前記移動手段(11)及び前記撮像手段(10)を制御することによって、前記複数の撮影タイミングそれぞれの視点における複数の検査用画像を取得する制御手段(130、131)と、
前記複数の検査用画像を用いて前記検査対象物(W)の検査を実行する検査手段(12)と、を備え、
前記制御手段(130、131)は、前記移動ルート上において前記複数の撮影タイミ
ングのいずれとも異なるタイミングである複数の記録タイミングで前記撮像手段(10)による撮影を実行する制御を行うことによって、前記複数の記録タイミングそれぞれの視点における複数の記録用画像を取得する
ことを特徴とする画像検査システム(1)。
<Appendix>
(1) imaging means (10) for photographing the inspection object (W);
Moving means (11) for changing at least one of the inspection object (W) and the imaging means (10) to change the position of the viewpoint of the imaging means (10) with respect to the inspection object (W). When,
Storage means for storing control information for defining a movement route of the viewpoint with respect to the inspection object (W) and a plurality of imaging timings at which imaging of the inspection object (W) is performed on the movement route. (132),
A control unit (130, 131) for controlling the moving unit (11) and the imaging unit (10) according to the control information to obtain a plurality of inspection images at respective viewpoints of the plurality of imaging timings;
Inspection means (12) for inspecting the inspection object (W) using the plurality of inspection images,
The control means (130, 131) performs control to execute shooting by the imaging means (10) at a plurality of recording timings which are different from any of the plurality of shooting timings on the movement route. An image inspection system (1), which acquires a plurality of recording images at respective viewpoints at a plurality of recording timings.
1:画像検査システム
10:カメラ
11:ロボット
12:画像処理装置
13:制御装置
130:カメラ制御部
131:ロボット制御部
132:制御情報記憶部
133:画像取得部
134:画像記憶部
135:記録タイミング決定部
136:出力部
W:ワーク
1: Image inspection system 10: Camera 11: Robot 12: Image processing device 13: Control device 130: Camera control unit 131: Robot control unit 132: Control information storage unit 133: Image acquisition unit 134: Image storage unit 135: Recording timing Decision unit 136: output unit W: work
Claims (13)
前記検査対象物と前記撮像手段のうち少なくとも一方を移動させることによって、前記検査対象物に対する前記撮像手段の視点の位置を変更する移動手段と、
前記検査対象物に対する前記視点の移動ルート、及び、前記移動ルート上において前記検査対象物の撮影を実行する複数の撮影タイミング、を規定するための制御情報を記憶する記憶手段と、
前記制御情報にしたがって前記移動手段及び前記撮像手段を制御することによって、前記複数の撮影タイミングそれぞれの視点における複数の検査用画像を取得する制御手段と、
前記複数の検査用画像を用いて前記検査対象物の検査を実行する検査手段と、を備え、
前記制御手段は、前記移動ルート上において前記複数の撮影タイミングのいずれとも異なるタイミングである複数の記録タイミングで前記撮像手段による撮影を実行する制御を行うことによって、前記複数の記録タイミングそれぞれの視点における複数の記録用画像を取得する
ことを特徴とする画像検査システム。 Imaging means for photographing the inspection object;
A moving unit that changes a position of a viewpoint of the imaging unit with respect to the inspection target by moving at least one of the inspection target and the imaging unit;
A storage unit that stores control information for defining a movement route of the viewpoint with respect to the inspection object, and a plurality of imaging timings at which imaging of the inspection object is performed on the movement route,
A control unit configured to control the moving unit and the imaging unit according to the control information to obtain a plurality of inspection images at respective viewpoints of the plurality of imaging timings;
Inspection means for performing inspection of the inspection object using the plurality of inspection images,
The control unit performs control to execute shooting by the imaging unit at a plurality of recording timings that are different from any of the plurality of imaging timings on the movement route, so that each of the plurality of recording timings has a viewpoint. An image inspection system for acquiring a plurality of recording images.
前記制御手段は、前記記録タイミング決定手段によって決定された前記複数の記録タイミングにしたがって、前記複数の記録用画像の取得を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の画像検査システム。 Based on the control information, so that one or more of the recording timing is arranged between the shooting timing of the inspection image, the recording timing determining means for determining the plurality of recording timing,
2. The image inspection system according to claim 1, wherein the control unit acquires the plurality of recording images in accordance with the plurality of recording timings determined by the recording timing determining unit.
ことを特徴とする請求項2に記載の画像検査システム。 3. The recording timing deciding unit according to claim 2, wherein the recording timing deciding unit arranges one or more recording timings at a point at which a time between two adjacent photographing timings on a time axis is equally divided. Image inspection system.
ことを特徴とする請求項2に記載の画像検査システム。 The recording timing determining unit, when an inspection image is acquired at a certain imaging timing, equally divides a time obtained by subtracting a predetermined margin from a time difference between the imaging timing and the next scheduled imaging timing. The image inspection system according to claim 2, wherein one or more recording timings are arranged at points.
ことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の画像検査システム。 The recording timing determination unit may arrange the recording timing such that a time interval between the imaging timing and the recording timing is longer than a time required for acquiring the inspection image by the imaging unit. The image inspection system according to any one of claims 2 to 4, wherein:
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像検査システム。 The image inspection system according to claim 1, wherein the recording image is an image having a smaller data size than the inspection image.
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の画像検査システム。 The image inspection system according to any one of claims 1 to 6, wherein the recording image is an image that requires a shorter time to acquire an image by the imaging unit than the inspection image. .
ことを特徴とする請求項8に記載の画像検査システム。 The output unit temporally associates the control sequence diagram showing the control of the viewpoint, the imaging timing, and the recording timing on a time axis with the plurality of inspection images and the plurality of recording images. The image inspection system according to claim 8, wherein the image inspection system is attached and displayed.
ことを特徴とする請求項8又は9に記載の画像検査システム。 The output unit displays a first image, which is an image of the inspection object, and a second image, which is an image of a field of view expected at the time of capturing the first image, in a comparable manner. The image inspection system according to claim 8.
ことを特徴とする請求項10に記載の画像検査システム。 The image inspection system according to claim 10, wherein the output unit notifies when a difference between the first image and the second image satisfies a predetermined condition.
前記検査対象物と前記撮像手段のうち少なくとも一方を移動させることによって、前記検査対象物に対する前記撮像手段の視点の位置を変更する移動手段と、
前記検査対象物に対する前記視点の移動ルート、及び、前記移動ルート上において前記検査対象物の撮影を実行する複数の撮影タイミング、を規定するための制御情報を記憶する記憶手段と、を有する画像検査システムの制御方法であって、
前記制御情報にしたがって前記移動手段及び前記撮像手段を制御することによって、前記複数の撮影タイミングそれぞれの視点における複数の検査用画像を取得すると共に、前記移動ルート上において前記複数の撮影タイミングのいずれとも異なるタイミングである複数の記録タイミングで前記撮像手段による撮影を実行する制御を行うことによって、前記複数の記録タイミングそれぞれの視点における複数の記録用画像を取得するステップと、
前記複数の検査用画像を用いて前記検査対象物の検査を実行するステップと、
を含むことを特徴とする画像検査システムの制御方法。 Imaging means for photographing the inspection object;
A moving unit that changes a position of a viewpoint of the imaging unit with respect to the inspection target by moving at least one of the inspection target and the imaging unit;
A storage unit configured to store control information for defining a movement route of the viewpoint with respect to the inspection object and a plurality of imaging timings at which imaging of the inspection object is performed on the movement route. A method of controlling a system,
By controlling the moving unit and the imaging unit according to the control information, a plurality of inspection images are obtained at the viewpoints of the plurality of imaging timings, and any of the plurality of imaging timings on the movement route is obtained. Obtaining a plurality of recording images at respective viewpoints of the plurality of recording timings by performing control of performing photographing by the imaging unit at a plurality of recording timings that are different timings;
Performing an inspection of the inspection object using the plurality of inspection images,
A control method for an image inspection system, comprising:
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