检查设备、检查方法和程序的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及检查设备、检查方法和程序。
【背景技术】
[0002] 为了通过使用光度立体原理来测量工件（检查对象产品）的精确三维形状，需要 照明光以均匀的光量入射到工件的每个表面上的照明光源。另外，需要知道照明光的入射 角。此外，由于不应该根据工件的区域来改变光的入射角，因此需要尺寸与要检查的工件 的尺寸相对应的照明光源。此外，还需要相机采集的图像的比例信息（每个像素的实际尺 寸）。视觉检查设备通常由用户安装，并且用户难以满足这些严格的安装条件。因此，根据 JP 2007-206797 A，提出了一种通过将照明与相机集成而形成的专用设备，从而减轻了用 户的安装负担。
[0003] 根据在JP 2007-206797 A中描述的发明中，由于将照明与相机集成，因此具有减 轻用户的安装负担的优点。然而，使用光度立体原理的视觉检查设备在市场上尚未普及。对 此有多种原因。根据JP 2007-206797 A，将通过使用光度立体原理而获得的法向向量图像 (每个像素展示工件的表面的法向向量的图像）或反射率图像（每个像素展示工件的表面 的反射率的图像）应用于图像检查。相应地，在JP 2007-206797 A的发明中，限制了适用 的应用。例如，反射率图像用于检查在其表面上具有亮度饱和的多个闪光部分的工件等，但 反射率图像不适合于检查工件的表面上的细微的不均匀瑕疵或者对篆刻字符的OCR(光学 字符识别）。同时，在对诸如工件表面上的细微的不均匀瑕疵的检查或者对篆刻字符的OCR 的检查应用中，并不需要严格的安装条件。
[0004] 然而，在这样的检查应用中，需要用户在根据法向向量图像或反射率图像生成用 于检查的图像时调整几个图像处理参数。因此，对于该调整操作而言，还期望减轻用户的负 担。
【发明内容】
[0005] 因此，本发明的目的在于在根据通过使用光度立体原理而获取的图像生成检查图 像时便于设置参数。
[0006] 根据本发明，例如，提供了一种检查设备，该检查设备包括：照明部，其用于根据光 度立体方法来对检查对象进行照明；成像部，其用于接收来自被照明的检查对象的反射光， 以根据光度立体方法生成亮度图像；计算部，其用于根据由成像部获取的多幅亮度图像来 计算检查对象的表面的法向向量，并且通过使用相对于倾斜图像与关注像素相邻的像素的 法向向量和倾斜图像的缩小图像来进行关注像素的像素值的累积计算以生成具有该像素 值的检查图像，该倾斜图像由基于根据多幅亮度图像计算的法向向量的像素值构成；以及 确定部，其用于通过使用检查图像来确定检查对象有无缺陷，该检查设备还包括用于设置 特征尺寸的设置部，该特征尺寸是用于向在累积计算中使用的缩小图像的分量赋予权重的 参数。
[0007] 根据本发明，通过引入特征尺寸的概念，能够在根据通过使用光度立体原理而获 取的图像来生成检查图像时容易地设置参数。
【附图说明】
[0008] 图1是示出检查设备的轮廓的视图；
[0009] 图2是用于描述光度立体原理的视图；
[0010] 图3是用于描述累积计算的图；
[0011] 图4是示出用于基于特征尺寸确定权重的方法的图；
[0012] 图5是示出具有不同特征尺寸的检查图像的一个示例的视图；
[0013] 图6是描述与形状图像的生成相关的图像的视图；
[0014] 图7是描述用于生成文本图像的方法的视图；
[0015] 图8是检查设备的功能框图；
[0016] 图9是不出设置模式的流程图；
[0017] 图10是示出用户界面的一个示例的视图；
[0018] 图11是示出用户界面的一个示例的视图；
[0019] 图12是示出用户界面的一个示例的视图；
[0020] 图13是示出用户界面的一个示例的视图；
[0021] 图14是示出用户界面的一个示例的视图；
[0022] 图15是示出用户界面的一个示例的视图；
[0023] 图16是示出用户界面的一个示例的视图；
[0024] 图17是示出用户界面的一个示例的视图；
[0025] 图18是示出用户界面的一个示例的视图；
[0026] 图19是示出用户界面的一个示例的视图；
[0027] 图20是示出检查模式的流程图；
[0028] 图21是示出用户界面的一个示例的视图；
[0029] 图22是示出用户界面的一个示例的视图；
[0030] 图23是示出用户界面的一个示例的视图；
[0031] 图24是示出用户界面的一个示例的视图；
[0032] 图25是示出用户界面的一个示例的视图；以及
[0033] 图26是示出用户界面的一个示例的视图。
【具体实施方式】
[0034] 下文中，示出了本发明的一个实施例。以下描述的各实施例将用于理解诸如本发 明的上位概念、中间概念和下位概念的各种概念。另外，本发明的技术范围由权利要求限 定，并且不受以下各实施例的限制。
[0035] 图1是示出视觉检查系统的一个示例的视图。线路1是用于输送作为检查对象的 工件2的输送带。照明设备3是用于根据光度立体方法对检查对象进行照明的照明部的一 个示例。相机4是用于从被照明的检查对象接收反射光以根据光度立体方法生成亮度图像 的成像部的一个示例。图像处理设备5是如下的视觉检查设备，其用于根据由相机4获取 的多幅亮度图像计算工件2表面的法向向量，通过使用相对于倾斜图像与关注像素相邻的 像素的法向向量和倾斜图像的缩小图像来执行关注像素的像素值的累积计算，并且生成具 有该像素值的检查图像，以通过使用检查图像来确定检查对象有无缺陷，该倾斜图像由基 于根据多幅亮度图像计算的法向向量的像素值构成。倾斜图像可以称为法向向量图像。图 像处理设备5可以根据亮度图像创建反射率图像（反照率图像）。显示部7显示用于设置 与检查有关的控制参数的用户界面、倾斜图像、反射率图像、检查图像等。输入部6是控制 台、指向装置和键盘，并且用于设置控制参数。
[0036] 〈光度立体原理〉
[0037] 在通常的光度立体方法中，如图2所示，照明光Ll至照明光L4被交换地从四个方 向照向工件2,以生成四幅亮度图像。在采集每幅亮度图像时所使用的照明光的方向仅在一 个方向上。应注意，亮度图像由多个像素构成，并且在四幅亮度图像中坐标匹配的四个像素 对应于工件的同一表面。在四个像素的像素值（亮度值）II、12、13、14与法向向量η之间 建立表达式1。这里，P为反射率。L是来自每个方向的照明光的光量，并且是已知的。这 里，来自四个方向的光量是相同的。S是照明方向矩阵，并且是已知的。通过对该数学表达 式进行求解，获得针对每个坐标（工件的表面）的反射率P和法向向量η。结果，获得反射 率图像和倾斜图像。
[0038] [数学表达式1]
[0040] 在本实施例中，另外，从倾斜图像中提取高度分量，以创建展示工件的形状的形状 图像作为检查图像。检查图像是通过表达式2的累积计算等式来获得的。这里，Zn是第η 个累积结果并且表示工件的表面的形状，X和y表示像素的坐标，以及η表示已执行了多少 次迭代计算。此外，P表示水平方向上的倾斜分量，q表示垂直方向上的倾斜分量，P和q是 通过法向向量η获得的，以及w是权重。另外，在第一累积计算中使用1/1倾斜图像，在第 二累积计算中使用1/2缩小倾斜图像，以及在第三累积计算中使用1/4缩小倾斜图像。在 创建缩小图像时，可以在执行高斯处理之后执行缩小处理。
[0041] [数学表达式2]
[0043] 在本实施例中，在累积计算中采用被称为特征尺寸的参数。特征尺寸是用于向在 累积计算中要使用的缩小图像的分量赋予权重的参数。特征尺寸是表示工件2的表面形状 的尺寸的参数。例如，当特征尺寸为1时，将针对在x-y方向上与关注像素相邻的四个像素 的权重设置为最大，并且执行累积计算。当特征尺寸为2时，针对在x-y方向上与关注像素 相邻的八个像素的权重设置为最大，并且执行累积计算。然而，由于使用八个像素的计算使 得计算量增加，因此创建前述的缩小图像并将其用于计算。即，替代使用八个相邻像素，将 倾斜图像缩小成1/2并执行计算。从而，关于某一关注像素，可以考虑将缩小图像中的四个 像素用于计算。此外，当特征尺寸增大至4、8、16和32时，创建与其对应的缩小图像，并且 将针对与特征尺寸对应的缩小图像的权重设置为最大，从而可以获得计算负荷减小的类似 效果。
[0044] 图3示出了累积计算的一个示例。在该示例中，输入从法向向量η获得的两个倾 斜图像（具有水平倾斜分量P的图像和具有垂直倾斜分量q的图像）。首先，整体形状由缩 小程度大的倾斜图像累积，而细微形状由缩小程度较小的图像累积。这允许在较短时间段 内恢复整体形状。根据图3,例如，针对1/32缩小图像，通过表达式2计算表示涉及关注像 素的工件的表面的形状的参数的z。根据特征尺寸确定权重w。将构成缩小图像的每个像 素当作关注像素，并且对累积计算进行迭代（重复处理）。z的初始值为零。然后，根据表 达式2、针对1/16缩小图像计算z。这里，将1/16缩小图像的倾斜分量累积在1/32的计算 的结果上。类似地，从1/8缩小图像到1/1图像执行累积计算。
[0045] 图4示出了针对每个特征尺寸的权重的一个示例。横轴表示分辨率水平（缩小程 度），而纵轴表示权重。可以从图4看出，在特征尺寸1上，权重在具有最小缩小程度的水平 0(1/1图像）下最大。这允许对更细微的形状作累积。在特征尺寸2上，权重在水平1(1/2 图像）下最大。这允许对具有更大尺寸的形状作进一步累积。如这样描述的那样，确定每 个权重以使得在对应于特征