JP2016050875A - 表面状態判定プログラム及び表面状態判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基準となる直線形状がワークに無い場合であっても、基準画像の検査対象範囲内の各画素と、検査対象画像の検査対象範囲内の各画素とが１対１で対応するように、検査対象画像の検査対象範囲の位置とサイズと、基準画像の検査対象範囲の位置とサイズと、を適切に一致させて検査対象範囲内の画素単位の差異からより微細に表面状態を判定できる表面状態判定プログラム及び表面状態判定装置を提供する。【解決手段】基準画像中の各キーエリア内の画素の輝度パターンに近似する輝度パターンの各キーエリア７３（ｎ）を、検査対象画像７０の検査対象範囲７１から抽出し、各キーエリア７３（ｎ）の位置に基づいて、基準画像の検査対象範囲に対する検査対象画像７０の検査対象範囲７１のスライド量と、旋回量と、縮尺率とを求め、検査対象画像７０の検査対象範囲７１を、基準画像の検査対象範囲の位置とサイズに合致させる。【選択図】図８

Description

本発明は、ワークを撮像して取得した撮像画像を画像処理することによりワークの表面状態を判定する表面状態判定プログラム及び表面状態判定プログラムを搭載した表面状態判定装置に関する。

従来より、表面状態に傷等の異常がない基準ワークを撮像した基準画像と、検査対象ワークを撮像した検査対象画像と、を比較して、検査対象ワークの表面状態の異常の有無を判定する種々の装置が提案されている。なお、基準画像と検査対象画像を比較する際、画素毎に比較できれば、より微細な異常を検出することが可能である。しかし、画素毎に比較するためには、基準画像の検査対象範囲内の各画素のそれぞれと、検査対象画像の検査対象範囲内の各画素のそれぞれと、を１対１に対応させる必要があるので、基準画像内の検査対象範囲の位置及びサイズと、検査対象画像内の検査対象範囲の位置及びサイズと、が一致していなければならない。

例えば、特許文献１には撮像した画像内のワークの位置および大きさから、画像処理の対象となる範囲を決めるウィンドウ（検査対象範囲に相当）を自動設定した後に、ウィンドウ内の異常部分を判定する画像処理方法が開示されている。

また、特許文献２には検査対象物としての瓦の凹凸の段差等の直線状の凹凸形状をウィンドウ（検査対象範囲に相当）の境界として撮像画像内のウィンドウを設定することで検査対象範囲の位置とサイズを調整し、ウィンドウ内の異常画素数から面積等を計測し、瓦の良否を判定する表面検査装置が開示されている。

特開平０４−２９６９７９号公報 特開平０７−０７３３２４号公報

特許文献１では、基準画像の検査対象範囲と検査対象画像の検査対象範囲の位置とサイズを一致させること、及び一致させるための具体的な方法が記載されていない。従って、画素毎の比較を実施することが出来ないので、微細な異常の検出は困難である。

特許文献２では、ワークの直線状の境界を利用して検査対象範囲を一致させて、画素毎の比較を行っているが、ワークに直線状の境界（凹凸形状）がない場合は利用できない。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、基準となる直線形状がワークに無い場合であっても、基準画像の検査対象範囲内の各画素と、検査対象画像の検査対象範囲内の各画素とが１対１で対応するように、検査対象画像の検査対象範囲の位置とサイズと、基準画像の検査対象範囲の位置とサイズと、を適切に一致させて検査対象範囲内の画素単位の差異からより微細に表面状態を判定できる表面状態判定プログラム及び表面状態判定装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る表面状態判定プログラム及び表面状態判定装置は次の手段をとる。

まず、本発明の第１の発明は、検査対象物の表面状態を判定する表面状態判定プログラムであって、基準ワークにおける検査対象範囲を含む表面を撮像した基準画像が記憶された記憶手段と、撮像手段と、制御手段と、を用いて検査対象物の表面状態を判定するために、前記制御手段を、前記撮像手段を用いて検査対象物における検査対象範囲を含む表面を撮像した検査対象画像を作成する画像取得手段、前記基準画像と前記検査対象画像とに基づいて、前記検査対象画像内の検査対象範囲の位置とサイズを、前記基準画像内の検査対象範囲の位置とサイズに合致するように補正した補正画像を作成する画像補正手段、前記基準画像の検査対象範囲内の各画素の輝度データと、前記補正画像の検査対象範囲内において対応する画素の輝度データと、の偏差を検査対象範囲内の画素毎に求める偏差算出手段、前記偏差が所定量以上である画素が有る場合、当該画素に対応する前記検査対象物上の位置に異常があると判定する異常判定手段、として機能させる、表面状態判定プログラムである。そして、前記基準画像の検査対象範囲内には、隣接する複数の画素にて範囲が特定された複数のキーエリアが設定されており、前記制御手段を前記画像補正手段として機能させる際、前記基準画像中の各キーエリア内の画素の輝度パターンに近似する輝度パターンを有する各キーエリアを、前記検査対象画像の中から抽出させ、前記基準画像中の各キーエリアの位置と、前記検査対象画像中の各キーエリアの位置と、に基づいて、前記基準画像の検査対象範囲に対する前記検査対象画像の検査対象範囲のスライド量と、前記基準画像の検査対象範囲に対する前記検査対象画像の検査対象範囲の旋回量と、前記基準画像の検査対象範囲に対する前記検査対象画像の検査対象範囲の縮尺率と、を求めて前記スライド量と前記旋回量と前記縮尺率とに基づいて、前記検査対象画像に撮像されている検査対象範囲の位置とサイズを、前記基準画像に撮像されている検査対象範囲の位置とサイズに合致するように補正させる、表面状態判定プログラムである。

この第１の発明によれば、検査対象物の表面に基準となる直線形状が無い場合であっても、基準画像の検査対象範囲内に設けたキーエリアの位置と、対応する検査対象画像の検査対象範囲内のキーエリアの位置と、に基づいて、検査対象画像の検査対象範囲の各画素を基準画像の検査対象範囲の各画素に１対１で対応するように両検査対象範囲の位置とサイズを合致させるように補正できる。さらに、両検査対象範囲の画素単位の差異からより微細に表面状態を判定できる。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る表面状態判定プログラムを搭載した表面状態判定装置であって、外部からの光を遮蔽して内部に検査対象物を収容可能な箱体と、前記箱体の内部を撮像可能となるように配置され、前記箱体内に収容された前記検査対象物を撮像する前記撮像手段と、前記制御手段と、前記記憶手段と、前記記憶手段に格納された前記表面状態判定プログラムと、前記箱体内を照らす照明手段と、を備えた表面状態判定装置である。

この第２の発明によれば、箱体の外からの光を遮蔽して箱体の内部に照明手段を設け、箱体内に収容された検査対象物を撮像することで、安定した輝度の検査対象画像を得ることができる表面状態判定装置を実現できる。

次に、本発明の第３の発明は、上記第２の発明に係る表面状態判定装置であって、前記撮像手段は、前記箱体の内部を上方から下方に向けて撮像可能となるように配置され、前記検査対象物は、前記箱体の内部において前記撮像手段の下方に保持されており、前記箱体の内側は、全面が光を反射する反射板として構成されており、前記照明手段は、前記箱体の内部の複数の側面のそれぞれに、複数が設けられ、それぞれが所定の角度で斜め上方に向けて設けられている、表面状態判定装置である。

この第３の発明によれば、複数の照明手段からの照明を、箱体内で種々の方向に反射させ、適度な乱反射によって影ができること等を防止し、より適切な検査対象画像を得ることができる。

次に、本発明の第４の発明は、上記第２の発明または上記第３の発明に係る表面状態判定装置であって、前記箱体の一部には、開口部が設けられており、前記検査対象物は、保持体に保持されて当該保持体とともに前記開口部から前記箱体の内部へと挿入され、前記保持体における前記開口部からの挿入方向とは反対の側には、前記開口部を覆って前記開口部からの光の進入を遮断する蓋部が設けられている、表面状態判定装置である。

この第４の発明によれば、保持体が箱体内に挿入されて、保持体に設けられた蓋部が箱体の開口部を覆うことにより、箱体の開口部からの光の進入を遮断できるので、非常にシンプルな構造で外部からの光が箱体内に進入することを防止することができる。

次に、本発明の第５の発明は、上記第２の発明から上記第４の発明のいずれか１つに係る表面状態判定装置であって、前記検査対象物の少なくとも検査対象範囲には、カチオン電着塗装を含む表面加工が施されており、前記検査対象物の検査対象範囲における傷を含む表面状態の異常の有無を判定する、表面状態判定装置である。

この第５の発明によれば、本発明の表面状態判定装置を、カチオン電着塗装を含む表面加工品の表面状態の異常の有無に利用できる。

表面状態判定装置の一実施の形態の全体構成を説明する斜視図である。 図１に示す一実施の形態において保持体を箱体内に収容し、開口部を蓋部で覆った状態の斜視図である。 検査対象物であるワークの外観図である。 照明手段と検査対象物の配置とを示す箱体の側面図（箱体の断面図）である。 照明手段の配置を示す箱体の平面図（箱体の断面図）である。 制御手段の処理手順を示すフローチャートである。 基準画像の例を説明する図である。 検査対象画像の例を説明する図である。 補正後検査対象画像の例を説明する図である。 基準画像と補正後検査対象画像からワープ画像を生成する方法を説明する図である。 ワープ画像と基準画像から検査画像を生成する方法を説明する図である。 検査画像における異常個所の判定例を示す図である。 図１４の例に示す治具よりも、より好ましい治具の例を説明する図である。 検査対象物を保持する治具の例を説明する図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が記載されている図面においては、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｚ軸方向は鉛直上方を示し、Ｘ軸は保持体１３（図１参照）を往復移動させる水平方向を示している。

●［表面状態判定装置１の全体構成（図１、図２）］
図１を用いて、本発明の表面状態判定装置１の一実施の形態の全体構成を説明する。図１に示すように本発明の表面状態判定装置１は、箱体１０と、撮像手段２０と、照明手段３０と、制御手段４０等にて構成されている。なお、本実施の形態の説明では、箱体１０がテーブル５０の上に載置された例を説明するが、テーブル５０は省略してもよい。

箱体１０は、開口部１１から底面上に内側に延在するレール１２を備え、該レール１２の上を箱体１０の内外へ移動可能な保持体１３を備えている。該保持体１３の開口部１１への挿入方向とは逆側には、直立した蓋部１４が設けられている。そして、保持体１３が開口部１１を通って箱体１０内に収容された際には、開口部１１よりも大きな面積を有する蓋部１４が開口部１１を覆う。蓋部１４が開口部１１を覆った場合、開口部１１から箱体１０内への光の進入が遮断される。なお、本実施の形態の説明では、箱体１０の外観が直方体の例で説明するが、箱体１０の外観は直方体に限定されるものではなく、外部からの光を遮断して内部に検査対象物Ｗ０を収容可能であれば、どのような形状であってもよい。

開口部１１は、箱体１０の側面に、検査対象物Ｗ０を載せた保持体１３を箱体１０の内部に出し入れできるように設けられている。

レール１２は、開口部１１に出し入れする保持体１３を案内するために設けられている。

保持体１３は、検査対象物Ｗ０を載置して、箱体１０内に開口部１１から水平に出し入れできるように設けられている。

蓋部１４は、保持体１３の箱体１０の開口部１１への挿入側とは逆側に直立して設けられ、開口部１１よりも広い面積を有し、保持体１３が箱体１０内に挿入された際には、開口部１１を覆うことができる（開口部よりも蓋部のほうが大きなサイズに形成されている）。

治具１６は、保持体１３に検査対象物Ｗ０を水平に固定して載置するためのものであって、保持体１３の上に設けられている。

撮像手段２０は、例えばＣＣＤカメラであり、箱体１０の上部に設けられて、箱体１０の内部を上方から下方に向けて撮像可能となるように配置され、箱体１０内に収容された検査対象物Ｗ０を撮像する。

照明手段３０は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）であり、箱体１０の内部の複数の側面のそれぞれに、複数が設けられ、それぞれが所定の角度で斜め上方に向けて設けられている。また、箱体の内側（内壁）の全体は、例えば白色にて塗装されて、光を反射する反射板として構成されている。なお、箱体の内側に反射板を新たに設けるようにしてもよい。

制御手段４０は、例えばパーソナルコンピュータであり、表面状態判定プログラムを格納した記憶手段４１を備え、撮像手段２０と照明手段３０とに接続されてこれらの制御を行う。そして、制御手段４０は、表面状態判定プログラムを実行することにより撮像手段２０により撮像された検査対象画像を処理するよう機能する。具体的な処理方法は後述する。

作業者は、保持体１３の治具１６に検査対象物Ｗ０を保持させ、保持体１３を箱体１０の開口部１１へ挿入して、図２に示すように、開口部１１を蓋部１４で覆うことにより箱体１０内部を遮蔽する。その後、作業者は、制御手段４０を操作して表面状態判定プログラムを起動させる。そして、表面状態判定プログラムは、検査対象物Ｗ０を撮像手段２０により撮像し、検査対象物Ｗ０の表面状態の異常を判定する。

このように、保持体１３が箱体１０の開口部１１に挿入されると蓋部１４で箱体１０の開口部１１を覆って箱体１０内部への光の進入を防ぐことができる。これにより、箱体１０内において不要な外部からの光の進入によって、撮像した画像に影ができることや、撮像した画像の輝度が変動すること等を防止し、より適切な検査対象画像７０を得ることができる。

本実施の形態の表面状態判定装置１は、（内壁が反射板として構成された）箱体１０内に照明手段３０を設け、蓋部１４で開口部１１を覆うことにより、撮像時は外部からの光を遮蔽できる。そして、照明手段からの斜め上方に向かう光と、箱体の内壁全体の反射板により、照明手段の光を箱体内であらゆる方向に乱反射させて、検査対象物Ｗ０に影ができることや、輝度のムラが発生することを抑制することができる。したがって、撮像した検査対象画像７０にノイズが混入しにくくなり、基準画像６０との比較において微細な差異を抽出することができるので、詳細に表面状態の異常を判定できる。

●［検査対象物Ｗ０の外観（図３）］
次に、図３を用いて検査対象物Ｗ０として想定しているワークについて説明する。本実施の形態にて説明する検査対象物Ｗ０は、自動車部品モジュール等のケースの一部であって、水平断面が略楕円の円筒状凸部Ｗ１を有し、ケース全体の表面はカチオン電着塗装を含む表面加工が施されている。後述する検査対象範囲は、この円筒状凸部Ｗ１の周囲としている。

●［箱体１０の内部構造（図４、図５）］
次に図４及び図５を用いて、箱体１０の内部構造について説明する。図４は、検査対象物Ｗ０を収容した図２の状態における箱体１０の一部をＹＺ平面で切断した断面図の例を示しており、図５は、検査対象物Ｗ０を収容した図２の状態の箱体１０の一部をＸＹ平面で切断した断面図の例を示している。

撮像手段２０は、図４に示すように、箱体１０の内部を上方から下方に向けて撮像可能となるように、箱体１０の上面に配置されている。なお、撮像手段２０は、レンズ部分のみが箱体１０内に配置されるように設けられていてもよいし、撮像手段２０の全体が箱体１０内に配置されていてもよい。

保持体１３の治具１６に保持された検査対象物Ｗ０は、図４に示すように、箱体１０の内部において撮像手段２０の下方に配置されている。

照明手段３０は、図４に示しているように箱体１０の内側面に斜め上方を向けて配置されている。なお、斜め上方となる鉛直方向に対する角度θ１の値は、特に限定しない。また、照明手段３０は図５に示すように箱体１０の内側面に水平に一列に設置されている。この照明手段３０は、一列でも、複数列でも、異なる高さにランダムにでも配置してよいが、説明を簡略化するため一列に水平に配置した実施例について説明する。

このように照明手段３０を配置することにより、箱体１０内において適度な乱反射によって影ができることを防止し、より適切な検査対象画像７０が得られる。

●［制御手段４０による検査対象物Ｗ０の表面状態判定処理（図６〜図１２）］
次に、図６に示すフローチャートを用いて制御手段４０の処理手順を説明する。作業者は、検査対象物Ｗ０を保持した保持体１３を、箱体１０の開口部１１から箱体１０の内部に挿入して開口部１１を蓋部１４で覆う。そして作業者は、制御手段４０を操作して、表面状態判定プログラムを起動させる。すると、制御手段４０は、図６に示す処理の実行を開始する。なお、制御手段４０は記憶手段４１を有しており、記憶手段４１には、傷等の異常が無い基準ワークにおける検査対象範囲６１を含む表面を撮像した基準画像６０（図７参照）が記憶されている。

ステップＳ１０にて、制御手段４０は、箱体１０内の照明手段３０を点灯し、撮像手段２０を用いて、検査対象範囲Ｗ３（図５参照）を含む検査対象物Ｗ０を撮像した画像を取得する。

次にステップＳ２０にて、制御手段４０は、撮像した画像から検査対象範囲を含む必要部を切り取り、切り取った画像中の各画素のデータを、例えば０〜２５５のグレースケール値（輝度データ）に変換した検査対象画像７０（図８参照）を作成して記憶手段４１に記憶する。なお、撮像手段２０から画像を取得した際に、各画素のデータが、すでにグレースケール値である場合は、特に変換しなくてもよい。このステップＳ１０、Ｓ２０が、制御手段４０を、撮像手段２０を用いて検査対象物Ｗ０における検査対象範囲７１を含む表面を撮像した検査対象画像７０を作成する画像取得手段、として機能させる表面状態判定プログラムに相当する。

ステップＳ３０にて、制御手段４０は、検査対象画像７０の検査対象範囲７１内のキーエリア７３を特定する。制御手段４０は、図７に示す基準画像６０内の略楕円の円筒状凸部６２に設定された各キーエリア６３（６３（１）〜６３（ｎ））の輝度パターン（例えば、輝度データの並び方）を記憶手段４１から読み出す。なお、各キーエリアは、隣接する複数の画素にて、それぞれの範囲が特定されている。そして、制御手段４０は、図７に示す基準画像６０中の各キーエリア６３内の画素の輝度パターンに近似する輝度パターンを有する各キーエリア７３（図８参照）を、図８に示す検査対象画像７０の検査対象範囲７１の中から抽出する。例えば、キーエリア６３（ｎ）に対応するキーエリア７３（ｎ）を抽出するには、既存のパターン認識プログラムを利用する。なお、基準画像６０内の各キーエリア６３（１）〜６３（ｎ）は、円筒状凸部６２に沿って（円筒状凸部６２上の位置に）配置されている。従って、検査対象画像７０中のキーエリア７３（１）〜７３（ｎ）の配置状態がわかれば、検査対象画像７０中の円筒状凸部７２の配置状態がわかる。

ステップＳ４０にて、制御手段４０は、図７に示す基準画像６０の検査対象範囲６１内に設けたキーエリア６３の位置と、対応する（図８に示す）検査対象画像７０の検査対象範囲７１内のキーエリア７３の位置と、に基づいて、基準画像６０の検査対象範囲６１に対する検査対象画像７０の検査対象範囲７１のスライド量と、基準画像６０の検査対象範囲６１に対する検査対象画像７０の検査対象範囲７１の旋回量と、基準画像６０の検査対象範囲６１に対する検査対象画像７０の検査対象範囲７１の縮尺率と、を求める。例えば図７の基準画像６０の検査対象範囲６１を示す図と、図８の検査対象画像７０の検査対象範囲７１を示す図とを比較すると、略楕円の円筒状凸部Ｗ１がθ２だけ旋回していることがわかる。この場合、制御手段４０は、検査対象画像７０の検査対象範囲７１が基準画像６０の検査対象範囲６１からθ２だけ旋回していると判定する。例えば縮尺率は、図７の基準画像６０の円筒状凸部６２の長径Ｌｓｔと図８の検査対象画像７０の円筒状凸部７２の長径Ｌｋｔとから求めることができる。また例えばスライド量は、図７に示す基準画像６０中の円筒状凸部６２の中心６２Ｃの位置と、図８に示す検査対象画像７０中の円筒状凸部７２の中心７２Ｃの位置と、の偏差から求めることができる。

このように、円筒状凸部（図７中の符号６２、及び図８中の符号７２）が略楕円の円筒状の形状をしているので、制御手段４０が、基準画像６０の検査対象範囲６１からの検査対象画像７０の検査対象範囲７１のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動量（スライド量）、旋回量、縮尺率等の変移量を判定することができる。また、以下のようにしてスライド量、旋回量、縮尺率を求めるようにしてもよい。円筒状凸部は略楕円形状であるので、一般的に中心（焦点）は２点である。従って、基準画像６０内の円筒状凸部（略楕円）の２点の焦点の位置と、検査対象画像７０内の円筒状凸部（略楕円）の２点の焦点の位置と、の偏差に基づいて、スライド量と旋回量を求めることができる。また、基準画像６０内の円筒状凸部（略楕円）の２点の焦点間の距離と、検査対象画像７０内の円筒状凸部（略楕円）の２点の焦点間の距離と、の偏差に基づいて、縮尺率を求めることができる。

ステップＳ５０にて、制御手段４０は、ステップＳ４０にて判定された変移量（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の移動量、旋回量、及び縮尺率等）に基づいて、図８に示す検査対象画像７０の検査対象範囲７１の位置とサイズが、図７に示す基準画像６０の検査対象範囲６１の位置とサイズと一致するように補正する。例えば制御手段４０は、まず、スライド量に基づいて、図８中の中心７２Ｃの位置を、図７中の中心６２Ｃの位置と一致するように、検査対象範囲７１をスライドさせる。次に制御手段４０は、旋回量に基づいて、スライド先の中心７２Ｃ回りに検査対象範囲７１を旋回させる。そして制御手段４０は、縮尺率に基づいて、スライド先の中心７２Ｃの位置を中心として、検査対象範囲７１を拡大あるいは縮小させる。以上の手順により、図８に示す検査対象範囲７１の位置とサイズを、図７に示す検査対象範囲６１の位置とサイズに一致させる。なお、検査対象画像７０の検査対象範囲７１の補正後（一致後）の画像の例は図９に示す補正後検査対象画像８０の検査対象範囲８１の画像である。

以上の処理により、図７に示す基準画像６０の検査対象範囲６１の位置及びサイズは、図９に示す補正後検査対象画像８０の検査対象範囲８１の位置及びサイズと一致している。従って、図７に示す基準画像６０の検査対象範囲６１の各画素には、図９に示す補正後検査対象画像８０の検査対象範囲８１の各画素が、１対１で対応している。従って、基準画像６０の検査対象範囲６１内の各画素の輝度データと、補正後検査対象画像８０の検査対象範囲８１内の各画素の輝度データと、を１対１で比較することが可能となり、画素単位の差異からより微細に表面状態を判定できる。

このステップＳ３０〜Ｓ５０が、制御手段４０を、基準画像６０と検査対象画像７０とに基づいて、検査対象画像７０内の検査対象範囲７１の位置とサイズを、基準画像６０内の検査対象範囲６１の位置とサイズに合致するように補正した補正後検査対象画像８０を作成する画像補正手段、として機能させる表面状態判定プログラムに相当する。

ステップＳ６０にて、制御手段４０は、基準画像６０の画像検査対象範囲６１の各画素の輝度データと、対応する補正後検査対象画像７０の検査対象範囲７１の各画素の輝度データとを加算して２で割った輝度データの画素を有するワープ画像９０を作成して記憶手段４１に保存する。なお図１０中における符号６０Ｂは図７の基準画像６０の検査対象範囲６１の左上の各画素及び輝度データの例の拡大図を示しており、図１０中における符号８０Ｂは図９の補正後検査対象画像８０の検査対象範囲８１の左上の各画素及び輝度データの例の拡大図を示している。そして図１０中における符号９０Ｂは、ワープ画像９０の検査対象範囲９１の左上の各画素及び輝度データの例の拡大図を示している。図１０に示すように、制御手段４０は、基準画像６０の画素Ｇｓｔ（０，０）の輝度データ「１０」と、補正後検査対象画像８０の画素Ｇａｍ（０，０）の輝度データ「１４」を加算して２で割った値（＝「１２」）をワープ画像９０の画素Ｇｗｐ（０，０）の輝度データ「１２」として記憶手段４１に記憶する。図１０の例では、基準画像６０の検査対象範囲６１の画素Ｇｓｔ（０，０）の輝度データは「１０」であり、補正後検査対象画像８０の検査対象範囲８１の画素Ｇａｍ（０，０）の輝度データは「１４」であり、ワープ画像９０の検査対象範囲９１の画素Ｇｗｐ（０，０）の輝度データは「１２」である例を示している。この処理により、基準画像６０の検査対象範囲６１内の各画素の輝度データと、補正後検査対象画像８０の検査対象範囲８１内の各画素の輝度データと、を平均化した輝度データが、ワープ画像９０の検査対象範囲９１内の輝度データとなる。

この場合の計算式は、｛（画素Ｇｓｔ（０，０）の輝度データ「１０」）＋（画素Ｇａｍ（０，０）の輝度データ「１４」）｝／２＝（ワープ画像９０の画素Ｇｗｐ（０，０）の輝度データ「１２」）となる。同様に制御手段４０は、｛（基準画像の画素Ｇｓｔ（ｎ，ｍ）の輝度データ）＋（補正後検査対象画像の画素Ｇａｍ（ｎ，ｍ）の輝度データ）｝／２＝（ワープ画像の画素Ｇｗｐ（ｎ，ｍ）の輝度データ）として、ワープ画像９０の各画素の輝度データを順に計算し、記憶手段４１に記憶する。なお、本実施の形態の説明では、ステップＳ６０におけるワープ画像９０の画素の輝度データの算出において、基準画像の画素の輝度データと、対応する補正後検査対象画像の画素の輝度データとを加算して除数２で除算した例を説明したが、この除数は２に限定されず他の除数、例えば０．４や１．０等を用いてもよい。この除数の調整により下記の検出精度が向上する場合もある。

ステップＳ７０にて、制御手段４０は、ワープ画像９０の各画素の輝度データから、対応する基準画像６０の検査対象範囲６１の各画素の輝度データを減算して絶対値をとった値の画素を有する検査画像Ａ０を作成して記憶手段４１に保存する。具体的には、図１１に示すように、制御手段４０は、ワープ画像９０の画素Ｇｗｐ（０，０）の輝度データ「１２」から、基準画像の画素Ｇｓｔ（０，０）の輝度データ「１０」を減算して絶対値をとった値を検査画像Ａ０の画素Ｇｃｋ（０，０）の輝度データ「２」として記憶手段４１に記憶する。この場合の計算式は、｜（画素Ｇｗｐ（０，０）の輝度データ「１２」）−（画素Ｇｓｔ（０，０）の輝度データ「１０」）｜＝（検査画像Ａ０の画素Ｇｃｋ（０，０）の輝度データ「２」）となる。同様に制御手段４０は、｜（ワープ画像の画素Ｇｗｐ（ｎ，ｍ）の輝度データ）−（基準画像の画素Ｇｓｔ（ｎ，ｍ）の輝度データ）｜＝（検査画像の画素Ｇｃｋ（ｎ，ｍ）の輝度データ）として、検査画像Ａ０の各画素の輝度データを順に計算し、記憶手段４１に記憶する。なお図１１中における符号９０Ｂはワープ画像９０の検査対象範囲９１の左上の各画素及び輝度データの例の拡大図を示しており、図１１中における符号６０Ｂは図７の基準画像６０の検査対象範囲６１の左上の各画素及び輝度データの例の拡大図を示している。そして図１１中における符号Ａ０Ｂは、検査画像Ａ０の検査対象範囲Ａ１の左上の各画素及び輝度データの例の拡大図を示している。

このステップＳ６０、Ｓ７０が、制御手段４０を、基準画像６０の検査対象範囲６１内の各画素の輝度データと、補正画像の検査対象範囲内において対応する画素の輝度データと、の偏差を検査対象範囲内の画素毎に求める偏差算出手段、として機能させる表面状態判定プログラムに相当する。なお、ワープ画像の作成を行わずに、基準画像６０の検査対象範囲６１内の各画素の輝度データと、補正後検査対象画像７０の検査対象範囲７１内の各画素の輝度データと、を比較して偏差を画素毎に求める（検査画像を作成する）ようにしてもよい。

ステップＳ８０にて、制御手段４０は、検査画像Ａ０の検査対象範囲Ａ１内の各画素の偏差のうち、閾値以上の値を示している画素を異常画素と判定する。例えば閾値＝２０に設定した場合、図１２で示した例では、制御手段４０は、偏差が閾値（＝２０）を超えている画素である、太枠で示した範囲Ｆ内の画素（Ｇｃｋ（１，２）、Ｇｃｋ（１，３）、Ｇｃｋ（２，２）、Ｇｃｋ（２，３）、Ｇｃｋ（３，２）、Ｇｃｋ（３，３）が、この閾値以上であるので当該画素に対応する検査対象物上の位置に異常が有る、と判定する。このステップＳ８０により、表面状態に異常のある個所を判定できる。

このステップＳ８０が、制御手段４０を、偏差が所定量以上である画素が有る場合、当該画素に対応する検査対象物上の位置に異常があると判定する異常判定手段、として機能させる表面状態判定プログラムに相当する。

そして、制御手段４０は、この判定の結果を、制御手段４０に付属の出力装置（表示装置、スピーカー等）を介して作業者に報知して、作業を終了する。

次に、図１３に好ましい治具１６の例を、図１４にあまり好ましくない治具１６Ａの例を示す。治具１６は、図１３に示すように検査対象物Ｗ０を保持した状態では、検査対象物Ｗ０が保持体１３に接触しないように保持体１３の上方に検査対象物Ｗ０を保持することがより好ましい。また、図１４に示す治具１６Ａでは、検査対象物Ｗ０と接している当接面１６Ｍが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において、検査対象物Ｗ０から突出している。この突出部と検査対象物Ｗ０との境界で照明光を乱反射するので、検査対象画像７０における検査対象物Ｗ０の輪郭部の輝度が不安定になり、輪郭部の正しい輝度を取得できない可能性がある。これに対して、図１３に示す治具１６では、検査対象物Ｗ０と接している当接面１６Ｍが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において、検査対象物Ｗ０から突出していない。従って、検査対象物Ｗ０の輪郭部における照明光の乱反射が抑制され、より正確な輝度を取得できる。

本発明の表面状態判定プログラム及び表面状態判定装置１は、本実施の形態で説明した外観、構成、処理、表示例等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。

また、本実施の形態では、検査対象物Ｗ０を１つ１つ作業者が箱体１０に出し入れして表面状態の判定を行う例を説明したが、本願発明はこれに限定されない。例えば、ロボット等を用いて、保持体１３の治具１６への検査対象物Ｗ０の保持、箱体１０内への保持体１３の挿入、制御手段４０による検査の起動、保持体１３の引き出し（取り出し）、検査結果の異常の有無に応じた検査対象物Ｗ０の分別、等の一連の作業を自動的に行うようにすることも可能である。

また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくても良い。また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。

例えば本発明の表面状態判定プログラム及び表面状態判定装置１は、検査対象物Ｗ０を成型、塗装等した後の表面状態の不良検出に適用すると、便利である。また、検査対象物は車両の部品に限定されず、種々の物品の表面状態の判定に、本発明の表面状態判定プログラム及び表面状態判定装置を適用することができる。また、検査対象物の表面加工は、カチオン電着塗装に限定されず、種々の表面加工が施された物品の表面状態の判定に、本発明の表面状態判定プログラム及び表面状態判定装置を適用することができる。

１ 表面状態判定装置
１０ 箱体
１１ 開口部
１２ レール
１３ 保持体
１４ 蓋部
１６ 治具
２０ 撮像手段
３０ 照明手段
４０ 制御手段
４１ 記憶手段
Ｗ０ 検査対象物
Ｗ１ 円筒状凸部
６０ 基準画像
６１ 基準画像の検査対象範囲
７０ 検査対象画像
７１ 検査対象画像の検査対象範囲
８０ 補正後検査対象画像
８１ 補正後検査対象画像の検査対象範囲
９０ ワープ画像
９１ ワープ画像の検査対象範囲
Ａ０ 検査画像
Ａ１ 検査画像の検査対象範囲
Ｇｓｔ（ｎ，ｍ） 基準画像の検査対象範囲のｎ行ｍ列の画素
Ｇｋｔ（ｎ，ｍ） 検査対象画像の検査対象範囲のｎ行ｍ列の画素
Ｇａｍ（ｎ，ｍ） 補正後検査対象画像の検査対象範囲のｎ行ｍ列の画素
Ｇｗｐ（ｎ，ｍ） ワープ画像の検査対象範囲のｎ行ｍ列の画素
Ｇｃｋ（ｎ，ｍ） 検査画像の検査対象範囲のｎ行ｍ列の画素

Claims (5)

1. 検査対象物の表面状態を判定する表面状態判定プログラムであって、
   基準ワークにおける検査対象範囲を含む表面を撮像した基準画像が記憶された記憶手段と、撮像手段と、制御手段と、を用いて検査対象物の表面状態を判定するために、
   前記制御手段を、
   前記撮像手段を用いて検査対象物における検査対象範囲を含む表面を撮像した検査対象画像を作成する画像取得手段、
   前記基準画像と前記検査対象画像とに基づいて、前記検査対象画像内の検査対象範囲の位置とサイズを、前記基準画像内の検査対象範囲の位置とサイズに合致するように補正した補正画像を作成する画像補正手段、
   前記基準画像の検査対象範囲内の各画素の輝度データと、前記補正画像の検査対象範囲内において対応する画素の輝度データと、の偏差を検査対象範囲内の画素毎に求める偏差算出手段、
   前記偏差が所定量以上である画素が有る場合、当該画素に対応する前記検査対象物上の位置に異常があると判定する異常判定手段、
   として機能させ、
   前記基準画像の検査対象範囲内には、隣接する複数の画素にて範囲が特定された複数のキーエリアが設定されており、
   前記制御手段を前記画像補正手段として機能させる際、
   前記基準画像中の各キーエリア内の画素の輝度パターンに近似する輝度パターンを有する各キーエリアを、前記検査対象画像の中から抽出させ、
   前記基準画像中の各キーエリアの位置と、前記検査対象画像中の各キーエリアの位置と、に基づいて、前記基準画像の検査対象範囲に対する前記検査対象画像の検査対象範囲のスライド量と、前記基準画像の検査対象範囲に対する前記検査対象画像の検査対象範囲の旋回量と、前記基準画像の検査対象範囲に対する前記検査対象画像の検査対象範囲の縮尺率と、を求めて前記スライド量と前記旋回量と前記縮尺率とに基づいて、前記検査対象画像に撮像されている検査対象範囲の位置とサイズを、前記基準画像に撮像されている検査対象範囲の位置とサイズに合致するように補正させる、
   表面状態判定プログラム。
2. 請求項１に記載の表面状態判定プログラムを搭載した表面状態判定装置であって、
   外部からの光を遮蔽して内部に検査対象物を収容可能な箱体と、
   前記箱体の内部を撮像可能となるように配置され、前記箱体内に収容された前記検査対象物を撮像する前記撮像手段と、
   前記制御手段と、
   前記記憶手段と、
   前記記憶手段に格納された前記表面状態判定プログラムと、
   前記箱体内を照らす照明手段と、を備えた、
   表面状態判定装置。
3. 請求項２に記載の表面状態判定装置であって、
   前記撮像手段は、前記箱体の内部を上方から下方に向けて撮像可能となるように配置され、
   前記検査対象物は、前記箱体の内部において前記撮像手段の下方に保持されており、
   前記箱体の内側は、全面が光を反射する反射板として構成されており、
   前記照明手段は、前記箱体の内部の複数の側面のそれぞれに、複数が設けられ、それぞれが所定の角度で斜め上方に向けて設けられている、
   表面状態判定装置。
4. 請求項２または３に記載の表面状態判定装置であって、
   前記箱体の一部には、開口部が設けられており、
   前記検査対象物は、保持体に保持されて当該保持体とともに前記開口部から前記箱体の内部へと挿入され、
   前記保持体における前記開口部からの挿入方向とは反対の側には、前記開口部を覆って前記開口部からの光の進入を遮断する蓋部が設けられている、
   表面状態判定装置。
5. 請求項２から４のいずれか一項に記載の表面状態判定装置であって、
   前記検査対象物の少なくとも検査対象範囲には、カチオン電着塗装を含む表面加工が施されており、
   前記検査対象物の検査対象範囲における傷を含む表面状態の異常の有無を判定する、
   表面状態判定装置。