专利名称：表面状态的检查方法以及表面状态检查装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检查具有规定形状的对象物的表面状态的方法以及装置。尤其是，本发明涉及一种从规定的方向对被检查面进行照明并进行拍摄，然后处理所生成的图像中的镜面反射光像的检查方法以及装置。
背景技术：
作为检测出对象物表面的凹凸缺陷的方法而公知有针对上述对象物从规定方面进行照明的同时，将照相机配置在能够使来自对象物表面的镜面反射光入射的位置，并对通过照相机而生成的图像内的镜面反射光像进行处理的方法。
例如，在下述的专利文献1中记载有一种用于检测出表面平坦的玻璃基板表面上的凹凸的方法，在专利文献2中记载有一种用于检查出圆柱状的电子照片用感光体的外周面的缺陷的方法。
专利文献1JP特许第2923808号公报专利文献2JP特开2003-75363号公报在被检查面具有一定程度的大小时，由于通过一次拍摄无法拍摄到被检查面整体，所以需要使照相机以及照明装置相对检查对象物进行相移动。
例如，在上述专利文献1中，利用XY移动机构使对象物平行于检查面移动，从而将被检查面分割为多个区域而进行拍摄。在专利文献2中，也使上述对象物以其长轴方向为轴进行旋转的同时进行拍摄。
近年来，便携式电话机或便携式音乐播放器等重视流行趋向的设备多被设计为组合包含各种各样的曲率的部位的自由曲面的形态。
关于这些设备，也需要在制造了外壳构件之后、或者在完成品出厂之前检查表面状态，特别是，从提高产品价值的目的出发，生产商希望进行高精度的检查。但是，对于包含各种曲率部位的形态的对象物的整个面，很难利用镜面反射光像进行检查。
发明内容
本发明是着眼于上述问题而提出的，其目的在于，即使在被检查面上包含有相互曲率不同的部位时，也能够对整个被检查面基于镜面反射光像而执行检查。
本发明的检查方法是一种分多次分别拍摄被检查面而得到镜面反射光像，并对通过拍摄而生成的图像进行处理，从而检查被检查面的状态的方法，其中，上述对象物表面的一部分或者全部被作为上述被检查面。对象物的被检查面包含具有相互不同的曲率的部位。还有，拍摄是利用被固定的照明装置以及照相机在以能够改变对象物的位置和姿势的方式支撑着对象物的状态下执行的。
本发明的第一检查方法作为用于依次检查具有同样形态的多个对象物的准备而分别执行决定对一个对象物进行多次拍摄时对象物对应于各拍摄而应取的位置和姿势的处理；以及，决定通过拍摄而生成的图像中的检查对象区域的处理，从而生成表示所决定的内容的设定信息。
针对各对象物的检查的执行是基于与对象物应取的位置和姿势有关的设定信息，在支撑着对象物而使对象物处于所决定的位置和姿势的状态下执行多次拍摄，并对通过各拍摄而生成的图像进行处理。
用于检查的准备是以将通过多次拍摄而生成的各图像中应得到镜面反射光像的区域或者其中所包含的一部分区域作为检查对象区域、且使被检查面上的任意部位的图像包含在通过多次拍摄而生成的多个图像中的至少一个图像的检查对象区域中的方式，决定对象物的位置和姿势以及检查对象区域。
在上述内容中，“与对象物应取的位置和姿势有关的设定信息”不只是仅限定于直接表示对象物的位置和姿势的信息，而还包括间接表示对象物的位置和姿势的信息。作为间接表示对象物的位置和姿势的信息的例子，可举例表示对象物上的拍摄对象部位的位置以及拍摄该部分的方向的信息。当将这种信息与关于照相机、对象物的支撑机构等用于检查的装置的配置信息、动作控制信息等另外能够取得的信息一起利用时，能够确定对象物的位置和姿势。
检查对象区域是预定进行检查的图像内的区域。至少对“检查对象区域”是进行检查的，但是并不限制对除了图像内的“检查对象区域”以外的部分也进行检查(或者用于检查的图像处理)。话虽如此，但若只限定在“检查对象区域”进行检查，则由于能够减少图像处理的运算量，所以有时能够缩短检查时间。
所谓“应得到镜面反射光像的区域”指的是如下的区域所拍摄到的对象物的被检查面良好而不存在凹凸缺陷等，从而可预测在通过拍摄而得到的图像上能够观察到向照相机的镜面反射光的到达的区域。例如，能够根据在图像上的该部位呈现规定阈值以上的受光量来识别镜面反射光的到达。
若利用上述方法，则针对在被检查面包含有相互曲率不同的部位的对象物的整个被检查面，能够基于镜面反射光进行检查。
在上述方法的一个优选方式中，用于检查的准备是在用照相机拍摄对以能够改变位置和姿势的方式被支撑着的对象物的合格品模型进行拍摄、并将用照相机拍摄到的图像显示于监视器的状态下进行的。
在此，定义具有以下的步骤A至C的第一设定单位处理。
步骤A是决定对象物的位置和姿势，使得包含有对象物的被检查面上所指定部位的镜面反射光像的图像显示于上述监视器的处理。
步骤B是将在对象物的图像上已得到镜面反射光像的区域或者其中所包含的一部分区域决定为检查对象区域的处理。
步骤C是生成表示步骤A中所决定的对象物的位置和姿势、以及步骤B中所决定的检查对象区域的设定信息的处理。
用于检查的准备是针对作为合格品模型的对象物的被检查面上的多个被指定部位进行第一设定单位处理。进行第一设定单位处理的多个部位的指定是通过以使上述被检查面上的任意部位的图像包含在对上述多个被指定部位执行第一设定单位处理而决定的多个检查对象区域的至少一个中的方式进行的。
若采用上述方式，则利用作为合格品的对象物的实物，能够容易地生成表示在执行检查时利用的对象物的位置和姿势的设定信息以及表示检查对象区域的设定信息。
在其他的优选方式中，用于检查的准备是利用表示对象物的三维形状的设计数据进行的。
在此，定义具有以下的步骤a至e的第二设定单位处理。
步骤a是利用上述设计数据取得在上述对象物的被检查面上所指定的部位的法线方向的处理。
步骤b是用照相机从法线方向拍摄了被指定部位时，利用设计数据确定在被检查面中能够使镜面反射光入射到照相机的对象物上的范围的处理。
步骤c是求出镜面反射光像区域的处理，该镜面反射光像区域是进行了步骤b中的拍摄时，在步骤b中所确定的上述对象物上的范围所出现的图像上的区域。
步骤d是将镜面反射光像区域或者其中所包含的一部分的区域作决定为上述检查对象区域的处理。
步骤e是生成表示利用被指定部位的位置以及在步骤a所取得的法线方向而确定的上述对象物的位置和姿势的设定信息、以及表示上述检查对象区域的设定信息的处理。
用于检查的准备是针对对象物的被检查面上的多个被指定部位进行第二设定单位处理。进行第二设定单位处理的多个部位的指定是以使被检查面上的任意部位的图像包含在通过对多个被指定部位进行第二设定单位处理而决定的多个检查对象区域的至少一个中的方式进行的。
若采用上述方式，则利用表示对象物的三维形状的设计数据，能够容易地生成表示执行检查时利用的对象物的位置和姿势的设定信息以及表示检查对象区域的设定信息。
接着，该发明的第二表面状态的检查方法是利用被固定的照明装置以及照相机、且依次改变每次拍摄时的对象物的位置和姿势而进行多次拍摄。对象物的位置和姿势被依次改变，使得在多次拍摄结束时，使被检查面上的任意部位的图像包含在检查对象区域内，该检查对象区域是在通过多次拍摄而生成的多个图像中的至少一个图像中作为应得到镜面反射光像的区域或者作为其中所包含的一部分区域而被设定的。
若采用第二表面状态的检查方法，也能够对在被检查面包含有曲率不同的部位的对象物的整个被检查面，基于镜面反射光像进行检查。
接着，本发明的表面状态检查装置是一种用于检查对象物的被检查面的状态的装置，该对象物表面的一部分或者全部被作为被检查面，并且在被检查面上包含具有相互不同的曲率的部位，其具有被固定的照明装置以及照相机；支撑装置，其支撑对象物，使得能够改变该对象物的位置和姿势；控制装置，其控制照相机以及支撑装置的动作。控制装置控制支撑装置的动作，使得与被检查面内的任意部位对应的镜面反射光像包含在通过多次拍摄而生成的多个图像中的至少一个图像中。
若采用上述检查装置，则在检查被检查面包含相互不同的曲率的多个部位的对象物时，能够得到被检查面整体的镜面反射光像，所以对整个被检查面整体，能够基于镜面反射光像进行检查。
在上述检查装置的一个优选方式中，支撑装置为具有多个关节的机械臂。照相机位置以及光轴的方向已被固定，使得能够从斜上方拍摄由机械臂所支撑着的对象物。控制装置控制机械臂的动作，将供给到照相机下方的检查前的对象物安装在机械臂的前端，并将所安装的对象物移动到用照相机能够拍摄的区域。
若采用上述方式的机械臂和照相机的配置关系，则由于照相机的光轴朝向斜下方，所以与将光轴设为水平的情况相比，更容易以减小装置的设置面积的方式进行设置。还有，由于能够使将对象物安装在机械臂的前端开始到进行拍摄为止所需的机械臂前端的移动距离以及机械臂的姿势变更较小，所以能够缩短检查所需时间。还有，由于照相机的镜头朝向斜下方，所以灰尘难以堆积在镜头表面。
若采用本发明，则即使在检查对象物表面包含曲率相互不同的部位时，也能够利用这些所有部位的镜面反射光像进行检查，从而能够将整个被检查面的表面状态不遗漏地进行检查。
图1是表示本发明的一个实施例的检查装置的结构的框图。
图2是表示机械臂的具体结构以及与光学系统的位置关系的说明图。
图3是表示机械臂的前端臂部、工件以及照相机的关系的说明图。
图4是表示光学系统的详细结构的说明图。
图5是表示缺陷的检测原理的说明图。
图6A～图6C是表示镜面反射光入射到照相机的镜头内的范围的说明图。
图7是表示曲率和镜面反射光像区域之间的关系的说明图。
图8是表示工件上设定拍摄对象区域的例子的说明图。
图9A～图9C是表示缺陷检测方法的说明图。
图10是表示工件的位置和姿势以及检查对象区域的设定信息的登记顺序的流程图。
图11是表示工件伴随图10的ST4、6的姿势变化的说明图。
图12是检查顺序的流程图。
图13A、图13B分别是表示图像上的镜面反射光强度分布、以及对工件的照明光以及镜面反射光与光学系统之间的关系的说明图。
图14是表示镜头和镜面反射光之间的关系的说明图。
图15是说明求出镜面反射光的半径r时的原理的16是说明求出镜面反射光的半径r时的原理的图。
图17是表示利用CAD数据登记工件的位置和姿势以及检查对象区域的设定信息的顺序的流程图。
图18是表示检查工件侧面时的机械臂的动作的说明图。
图19是表示进行侧面检查时对工件的拍摄方向的说明图。
图20是表示在图19的每个方向上的图像变换处理的说明图。
图21是表示检查装置的其他构成例的说明图。
具体实施例方式
(1)关于检查装置的结构以及基本设定图1表示本发明的检查装置的结构例。
该检查装置10是一种用于以便携式电话机的本体外壳等成形品为对象检测出伤痕等凹凸缺陷、或污迹等异色缺陷的装置。此外，下面将检查对象物称为“工件”。
该实施例的检查装置10由照相机1、照明装置2、六轴机械臂3、机械臂控制器4、PLC(Programmable Logic Controller可编程序逻辑控制器)5、以及控制处理装置6(在本实施例中使用个人计算机)构成。此外，在控制处理装置6连接有鼠标及键盘等输入用设备7和监视器8。
照相机1是一种具有CCD等固体拍摄元件的数字相机(Digital stillcamera)。照明装置2时一种用于对检查对象的工件进行照明的装置，包括后述的两种照明部2A、2B。六轴机械臂3时一种用于将上述检查对象的工件支撑在由照相机1可拍摄的位置上的装置，通过机械臂控制器4控制其动作。
在PLC5中编入有对照相机1、照明装置2、机械臂控制器4的控制用程序(利用梯形图(Ladder)语言等的程序)。通过PLC5在一定的环境中反复进行该程序，依次检查出具有相同形状的多个工件。
PLC5向照相机1输出指示拍摄的触发信号(拍摄触发信号)、向照明装置2输出指示照明的切换等的控制信号(照明控制信号)。
还有，向机械臂控制器4输出表示上述工件的位置和方向的数据(关于详细内容后述)。机械臂控制器4根据该数据控制六轴机械臂3的各轴的旋转动作。
用户利用控制处理装置6作成PLC5的控制程序。对检查所需的条件和参数等的设定也同样。
将完成的控制程序和设定数据从控制处理装置6传送到PLC5。然后，用户(操作者)利用控制处理装置6对PLC5下达开始或结束执行控制程序的指示。
还有，在进行检查时，控制处理装置6作为PLC5的上位设备而监视其动作，并调入照相机1所生成的图像数据而执行用于检查的图像处理。
图2表示照相机1、照明装置2、六轴机械臂3的具体结构以及进行检查时的位置关系。
在该实施例中，将照相机1以使其光轴朝向斜下方(在该例中，从铅垂方向向上方旋转45度的方向)的状态配置的同时，在其前方配备照明装置2。照相机1以及照明装置2被未图示的支撑构件固定在规定高度的位置，而且光轴方向和焦距也被固定。
六轴机械臂3(以下，简称为“机械臂3”)采用在规定大小的基台36上依次连接臂支撑部30、四个中间臂部31、32、33、34以及前端臂部35的结构。在各连接部分别包括有旋转轴。
此外，以下将四个中间臂部31～34，从接近基台的臂部开始依次称为“第一臂部31”、“第二臂部32”、“第三臂部33”、“第四臂部34”。还有，关于各连接部的旋转轴，也从接近基台的旋转轴开始依次称为“第一轴”～“第六轴”。
连接基台36和臂支撑部30的第一轴是沿着铅垂方向的轴。连接臂支撑部30和第一臂部31的第二轴、以及连接第一臂部31和第二臂部32的第三轴分别沿着水平方向(与图2的纸面垂直的方向)被设定。连接第二臂部32和第三臂部33的第四轴是沿着各臂部的长度方向的轴，连接第三臂部33和第四臂部34的第五轴被设定为与第三臂部33和第四臂部34的长度方向垂直的轴。连接最后的前端臂部35和第四臂部34的轴被设定为沿着臂部的长度方向的轴。
在上述的六个轴中，主要通过第一轴、第二轴、第三轴来调整前端臂部35的大致位置。还有，主要是通过第四轴、第五轴、第六轴来调整前端臂部35的姿势。
向照相机1的下方供给工件托盘(Tray)36。在该工件托盘36的上表面形成有多个工件收容用凹部(未图示)，而且，检查对象的工件W以背面朝向上方的状态配置在各凹部中。
机械臂3以前端臂部35能够到达照相机1的视场中心、且照相机1可对准焦点的点P(以下，称为“拍摄基准点P”)、以及工件托盘36的各凹部上的方式被配置。在前端臂部35的前端设置有后述的凸缘，进而在该凸缘上安装有具备真空吸附机构的未图示的夹具。
机械臂3根据来自机械臂控制器4的指令，将工件托盘36内的工件W一个一个地吸附在上述凸缘的前端面所具有的夹具上，并将其举起而搬送到照相机1的前方。然后，也根据来自机械臂控制器4的指令进行动作，使工件W相对照相机1的位置和姿势发生各种变化。
在该实施例中，设定利用s、t、u三轴建立的空间坐标系而作为机械臂3的控制用坐标系。三轴中的u轴与上述第一轴一致，而且s、t各轴被设定在机械臂3的设置面上。
工件托盘36以规定姿势供给到在st平面上的被预先设定的位置上。还有，工件托盘36的各凹部的位置也是一定的。根据该条件，机械臂控制器4调整前端臂部35的位置和角度，使得其在吸附工件W时以下一个图3所示的位置关系支撑着工件W。
图3表示机械臂3的前端臂部35、工件W以及照相机1的关系。
图中的351为上述凸缘的前端面(以下，称为“凸缘面351”)。还有点C为该凸缘面351的中心点，位于第六轴的延长线上。还有，箭头v表示凸缘面351的基准方向。
在工件W上以其表面上的规定点Q为原点而设定有由x、y、z正交的三个轴构成的坐标系。
在该实施例中，以使上述z轴位于机械臂3的第六轴的延长线上(即，处于点C、Q位于同一条线上的状态)、且使y轴的负方向与凸缘面351的基准方向v一致的方式通过夹具将工件W安装在前端臂部上。该位置关系被维持到对工件W的检查结束为止。
通过上述位置关系，也能够将点C和点Q之间的距离作为已知的信息来使用。
此外，在图3中，将工件W表示为扁平的长方体、且边以及角带弧度的形状，但是也会存在以更加复杂形状的工件(例如，表面包含曲率不同的多种曲面的工件)作为处理对象的情况。此时，也以与图3同样的位置关系将工件安装在前端臂部35上。
下面，考虑在利用照相机1拍摄该工件W时希望位于图像的大致中心的工件W上的点E(以下，将该点E称为“区域代表点E”)，并假设从在区域代表点E的法线VL方向拍摄工件W。利用上述xyz坐标系的坐标表示区域代表点E的位置，并由角度α、β表示在区域代表点E的法线VL的方向。
将在区域代表点E的法线VL投影到xy平面，并将所投影的法线VL’从y轴的负方向向顺时针方向所成的角度设定为角度α(以下，称为“方位角α”)。角度β是法线VL与xy平面所成的角度(以下，称为“仰角β”)。
区域代表点E的x、y、z坐标以及角度α、β从控制处理装置6经由PLC5而被提供到机械臂控制器4。
机械臂控制器4根据所提供的数据控制机械臂3的各轴的旋转动作，以使区域代表点E与拍摄基准点P一致、且使在区域代表点E的法线VL的方向与照相机1的光轴一致。如上所述，工件W和前端臂部35的位置关系为已知。还有，机械臂3的各臂部的长度为已知，各轴的旋转角度也通过机械臂控制器4已被识别。因此，能够对以上述x、y、z坐标所表示的点的位置进行坐标变换而用stu坐标系来表示。进而，能够求出为将区域代表点E对准于拍摄基准点P、且使角度α、β所示的法线VL的方向与照相机1的光轴而所需的各轴的旋转角度。当利用机械臂控制器4进行的对工件W的位置和姿势的调整处理结束时，利用照相机1进行拍摄而生成检查用图像。
图4表示检查装置10的光学系统(照相机1以及照明装置2)的详细结构。此外，为了作图方便，将照明装置2的大小相对照相机1夸张表示为很大，并使照相机1的光轴与纸张的纵向方向一致。还有，将工件W作为平坦面来表示，并示出了区域代表点E以及进入照相机1的视场内的工件W上的区域(以下，将其称为“拍摄对象区域”)范围。
在照明装置2中内置有半透半反镜20和同轴反射用第一照明部2A、斜入射照明用第二照明部2B。半透半反镜20设置在照相机1的光轴上，第一照明部2A配置在半透半反镜20的侧方，第二照明部2B配置在半透半反镜20的下方。
同轴反射用第一照明部2A采用在设置有光出射的圆状开口部(朝向图的左方开口)的筐体23内收容有发出R、G、B各色彩光的光源21R、21G、21B(具体来说是LED)的结构。各光源21R、21G、21B以各自的光轴朝向半透半反镜20的方式被配置。还有，在上述开口部设置有扩散板22。
斜入射照明用第二照明部2B采用在上表面形成有照相机1的观察孔26的筐体25的内部分别多个、以圆状排列有与第一照明部同样的光源21R、21G、21B的结构。各光源21R、21G、21B的光轴以与照相机1的光轴平行的方式被设定。筐体25的下部存在开口部，而且在该开口部设置有光扩散构件23。由于光扩散构件23具有圆锥台或者棱锥台状的内面，所以以使其内面所发散的方向朝向筐体25的开口部的方式被设置。还有，将观察孔26的中心对位到照相机1的光轴。
在第一照明部2A中，从光源21R、21G、21B发出的光通过扩散板22被混合，从而生成剖面为圆状的光。该光到达半透半反镜20之后，沿着照相机1的光轴传播。因此，在第一照明部2A被点亮时，对拍摄对象区域照射所谓的同轴反射照明光。
另一方面，在第二照明部2B中，从光源21R、21G、21B发出的光在筐体25内被混合，进而经过光扩散构件23而出射到上述观察孔26的下方。因此，在第二照明部2B被点亮时，对拍摄对象区域照射从斜方向入射的照明光。
此外，调整照明光的直径，使得上述的同轴反射照明光、斜入射照明光均都到达上述拍摄对象区域的整个区域。还有，任意一个照明部2A、2B都能够根据工件W的色彩选择所点亮的光源的种类。
在该实施例中，当检查工件W的表面有无凹凸缺陷时，在由第一照明部2A进行同轴反射照明的情况下进行拍摄，并对所生成的图像内的镜面反射光像进行处理。另一方面，当检查有无色彩缺陷时，在由第二照明部2B进行斜入射照明的情况下进行拍摄，并对所生成的图像内的扩散反射光像进行处理。
此外，用于得到镜面反射光像的照明并不仅限定于同轴反射照明。例如，除去半透半反镜20，并以使第一照明部2A配置得再稍微高一些、且使其光轴在拍摄基准点P的位置上与照相机1的光轴相交的方式设定上述光轴的指向也可。这时，不需要使在区域代表点E的法线VL的方向与照相机1的方向一致，而需要使照明光在工件W上的镜面反射光沿着照相机1的光轴传播的方式设定工件W的姿势。
(2)关于凹凸缺陷的检查的概要下面，对利用镜面反射光像的凹凸缺陷的检查进行说明。
图5将由经过拍摄对象区域内的凹缺陷40的线剖切工件时的工件的剖面形状与针对该拍摄对象区域所得到的图像50建立对应关系而表示。此外，图中的虚线表示来自照明部2A的同轴反射照明光，点划线表示来自上述拍摄对象区域的镜面反射光。还有，图像中的线I-I对应于对工件的剖切线。
如图5的例子所示，若拍摄对象区域内的工件表面接近于平面，则在区域内的任意位置上，上述同轴反射照明光的镜面反射光均都沿着与照明光的方向大致相反的方向、即沿着照相机1的光轴传播。因此，充分量的镜面反射光入射到照相机1的镜头中。
另一方面，由于来自凹缺陷40的镜面反射光沿着与照相机1的光轴方向不同的方向传播，所以在图像上凹缺陷40呈现为为比周围暗的区域51。因此，利用规定的阈值对图像进行二值化，从而能够检测出缺陷。
但是，若拍摄对象区域内的工件表面的曲率增大，则即使位于拍摄对象区域内，也会出现镜面反射光无法入射到照相机1的镜头内的位置。
图6A～图6C是针对在包含于拍摄对象区域内的工件表面上的各点中的区域代表点E和从该区域代表点E远离规定距离的两个点F1、F2，分别表示上述同轴反射照明光的镜面反射光入射到照相机1的镜头11的状态、或者向着没有入射到镜头11的方向传播的状态的图。此外，图中的虚线表示向着各自的点传播的照明光的范围，网点图案表示上述照明光的镜面反射光的范围。
在图示例子中，来自区域代表点E的镜面反射光全部入射到镜头11中，但是来自稍稍远离区域代表点E的点F1的镜面反射光仅入射一部分。还有，若到了比点F1更远离区域代表点E的点F2，则镜面反射光处于完全没有入射到镜头11的状态。
针对如该点F2这样，即使位于拍摄对象区域内，同轴反射照明光的镜面反射光也没有入射到镜头11的部位，无法利用镜面反射光像进行凹凸缺陷的检测。
还有，在拍摄对象区域内的工件表面上的能够使同轴反射照明光的镜面反射光入射到镜头11中的范围，若该面的曲率越大就变得越窄。
图7针对曲率不同的三种工件表面分别与该面的图像上的镜面反射光强度的分布状态建立对应关系来表示。任意一个图像均都是在使工件表面上所决定的区域代表点E对准拍摄基准点P、且使在区域代表点E的法线方向与照相机1的镜头11的光轴方向一致的状态下生成的。任意一个分布曲线均都是以对应于区域代表点E的点E’为中心的大致抛物线状的曲线，但是，曲线所成的波峰宽度，工件表面的曲率越大就变得越窄。
此外，在图7的分布曲线中，将在点E’上的镜面反射光强度设为100％，由此对各位置上的反射光强度进行了标准化。还有，将在拍摄对象区域内的工件表面上不存在缺陷为前提，将反射光强度为U％(U＞0)以上的区域设定为可出现镜面反射光像的区域(以下，称为“镜面反射光像区域”)。
虽然可考虑将镜面反射光像区域的边界设定在镜面反射光强度为零的位置的情况，但是为了确保检查精度，如该例所示，优选根据阈值确定边界。
如参照图9A～图9C而后述那样，有时会发生由存在于工件表面的缺陷以外的微小凹凸所发生的反射光作为噪声成分而重叠在镜面反射光的强度分布上的情况。若将阈值U设定为较小的值，则镜面反射光像区域的边界由于该噪声成分的影响而容易变得不稳定，所以优选以在镜面反射光像区域内没有包含有接近于该区域边界的部分的方式设定检查对象区域。
检查对象区域的形状并不仅限定于与镜面反射光像区域相同形状且小于镜面反射光像区域的形状，也可以设定为任意的形状(例如矩形状等)。
在将阈值U设定为大到一定程度的值时、或上述噪声成分少时，也可以将整个镜面反射光像区域作为检查对象区域。这时，不需要区别于镜面反射光像区域而设定检查对象区域。
进而，在该实施例中，为了没有遗漏地检查工件W的被检查面，在改变工件W的位置和姿势的同时，对各位置和姿势下的工件W进行拍摄。这时设定工件W的位置和姿势，使得被检查面的任意部位(换而言之，任一位置、任一点均都)均都出现在分别通过每次拍摄而得到的图像中的至少一个图像的检查对象区域内。但是，在该实施例中对工件W的位置和姿势的设定，并不是利用直接表示图2所示的stu坐标系空间中的工件W的位置和姿势的信息、以及表示支撑工件W的机械臂3的姿势的信息(第一～第六轴的旋转角度等)来进行的，而是利用间接地表示工件W的位置和姿势的信息、即以工件W为基准而表示在图3的区域代表点E的x、y、z坐标以及法线VL的方位角α以及仰角β来进行的。该设定信息通过机械臂控制器4被变换为决定机械臂3的动作的信息。
若通过上述设定信息而决定工件W的位置和姿势，则伴随于此而工件W上的拍摄对象区域被确定。
图8表示工件W上的拍摄对象区域的例子。图中的(1)为从上方观察工件W的俯视图，(2)表示利用线A-A来剖切时的工件W的剖面。
图8(1)表示工件W上的拍摄对象区域的一部分(在该例中表示S1、S2、S3、S4、S5五个)的同时，将针对各拍摄对象区域S1～S5所生成的图像上的检查对象区域所对应的工件W上的范围表示为网点的区域105(以下，将该网点区域称为“已分割区域105”)。此外，在此为了方便图示而将各拍摄对象区域S1～S5设定为同样大小的矩形状、且将其沿着纸面配置，但由于实际的拍摄对象区域相当于为得到被检查面的各部位的镜面反射光像而从各个方向进行拍摄时所得到的各图像上所出现的工件W上的范围，所以实际的拍摄对象区域可能会成为矩形以外的复杂形状。虽然在所图示的S4、S5存在从工件W超出的部分，但从拍摄对象区域的性质上考虑，这种部分不会是拍摄对象区域。
如图8(1)所示，为了不遗漏地进行检查，优选以在工件上的已分割区域105之间产生重叠的方式进行对工件W的位置和姿势的设定。
在工件W的曲率比较小的部分的面上，如上所述，由于镜面反射光像区域变大，所以能够将图像上的检查对象区域设定得较大，从而对应于此的已分割区域105也变得比较大。与此相对，在曲率大的部分的面上，由于镜面反射光像区域变小，所以无法将图像上的检查对象区域设定得很大，从而对应于此的已分割区域105也变小。因此，在曲率大的部分的拍摄对象区域的配置(例如，对拍摄对象区域S4、S5的配置)应该比在曲率小的部分的拍摄对象区域的配置(例如，对拍摄对象区域S1、S2、S3的配置)更密。
在该实施例中，利用工件W的合格品模型(以下，称为“合格品工件W0”)的图像执行与检查对象的工件W的图像之间的差分运算处理，并对在该运算中生成的强度差图像进行二值化，从而检测出缺陷。
图9A～图9C表示对检查对象区域的缺陷检测方法。
图9A表示对合格工件W0进行拍摄而生成的图像的镜面反射光像的强度分布状态，图9B表示对具有凹凸缺陷的检查对象的工件W进行拍摄而生成的图像的镜面反射光像的强度分布状态。在这些光强度分布上呈现由于噪声成分的重叠而产生的细微的变动。
图9C表示针对上述两个图像的每个对应像素取差分而生成的强度差图像的强度分布状态。该光强度分布相当于从图9A的光强度分布减去图9B的光强度分布的分布。在该实施例中，将该强度差图像的光强度分布以规定阈值进行二值化，从而将出现超过阈值的强度差的部分识别为缺陷。
上述阈值是除了考虑图像上的镜面反射光像的强度的整体分布状态(例如，整体上光强度大还是小)之外、还考虑重叠在镜面反射光像的强度分布上的噪声成分的大小来设定的。该噪声成分由还不能称为缺陷的表面上的微小凹凸产生。因此，需要将二值化阈值设定为与出现在镜面反射光像的强度差中的噪声成分的大小相比更大的值，使得不会将该微小凹凸识别为缺陷。
(3)检查前准备的具体例子对执行检查时的工件W的位置和姿势、检查对象区域进行规定的设定信息、以及用于检测出缺陷的图像处理的二值化阈值是在检查前的准备模式中被设定，并登记在控制处理装置6的未图示的存储器中。
图10表示在上述准备模式中登记对工件W的位置进行规定的设定信息(实际上是区域代表点E的x、y、z坐标)和对工件W的姿势进行规定的设定信息(实际上是表示在区域代表点E的法线VL的方向的方位角α以及仰角β)以及对检查对象区域进行规定的设定信息(例如，分别涂抹区别检查对象区域和其它区域的图像数据、以及表现检查对象区域的边界线图形的数据)时的处理的流程。
该处理是利用合格品工件W0、且随时接受由用户的指定操作或参数输入而执行的处理。进行处理的主体为控制处理装置6，但是图1所示的所有结构都会参与。
在该实施例的登记处理中，连续驱动照相机1，并将所生成的图像显示在显示器8上的同时接受由用户的输入。
首先，在最初的ST1(ST为“步骤”的缩写。以下也同样)中，将合格品工件W0安装在机械臂3的前端臂部35上，并利用照相机1开始拍摄。在接下来的ST2中，将拍摄对象区域的识别代码n(以下，称为“画面代码n”)设定为初始值1。
在ST3中，关于区域代表点E的x、y、z坐标，接受用户的输入。在接下来的ST4中，根据所输入的各坐标驱动机械臂3而移动合格品工件W0，使得区域代表点E与拍摄基准点P一致。
在接下来的ST5中，关于区域代表点E，接受对方位角α以及仰角β的输入。在ST6中，再次驱动机械臂3而调整合格品工件W0的姿势，使得所输入的角度α、β所示的法线VL的方向与照相机1的光轴一致。
图11表示合格品工件W0伴随着ST4～6的处理的姿势变化。
当执行了ST4时，如图11(1)所示，区域代表点E被对位到拍摄基准点P，但是，此时由于维持对位前的姿势，所以与Z轴平行的方向与照相机1的光轴一致。在此，当执行了ST5、6时，合格品工件W0旋转，如图11(2)所示，处于在区域代表点E的法线VL的方向与照相机1的光轴一致的状态。
此外，关于方位角α以及仰角β，只要输入大概的数字即可。还有，在ST3中利用工件W的俯视图输入坐标时，仅输入x、y坐标，并在执行了ST4之后，用户在观察监视器8的同时调整z坐标而进行对焦也可。
返回到图10，在ST7中，对于上述调整姿势后的合格品工件W0实施利用第一照明部2A的同轴反射照明的同时进行拍摄。进而，将通过该拍摄而生成的图像显示在监视器8的同时，利用阈值U提取镜面反射光像区域，并将该镜面反射光像区域的范围识别显示在上述图像上。该镜面反射光像区域的识别显示采用涂抹镜面反射光像区域内的的显示。或者，也可以采用示出区域的边界线的显示。
在ST8中，按照需要调整x、y、z坐标以及方位角α、仰角β，以使镜面反射光像区域位于图像的中央附近。此外，在ST8中，能够执行相当于ST3～7的处理，另外，能够执行任意次ST3～7中的所需处理。
在ST9中，接受由用户进行的对检查对象区域的指定操作。仅在不超过图像中的镜面反射光像区域的范围的范围内可以指定检查对象区域。此外，在将镜面反射光像区域直接作为检查对象区域时，省略ST9的处理。
在ST10中，将区域代表点E的x、y、z坐标、角度α、β作为设定信息而与画面代码n建立对应关系并登记在存储器内。还有，关于在ST9中所指定的检查对象区域，将图像中的该区域的位置和大小作为设定信息而进行登记。该检查对象区域的设定信息也与画面代码n建立对应关系。
下面，在ST12中，将画面代码n更新为在原值上加1的值，并再次进行ST3～10的处理，直到结束操作为止。
ST3～10的处理相当于“第一设定单位处理”。此外，在第二次循环以后的ST4中，在原则上，维持在前一个阶段对准到照相机1的光轴的方向不变的情况下，将新的区域代表点E对准到光轴，但是，在方向发生大幅度的变化时，一旦返回到使z轴方向与光轴一致的初始状态之后，再进行对位处理也可。
通过反复进行ST3～10，由此对合格品工件W0的被检查面依次设定多个拍摄对象区域，并登记工件W的位置和姿势的设定信息(区域代表点E的坐标以及角度α、β)、和在与该区域对应的图像上的检查对象区域的设定信息。
若进行结束操作，则ST11变为“是”，从而在最后的ST13中，将该时刻的画面代码n作为画面总数N而登记到存储器中，并结束处理。
此外，在上述登记处理中，用户需要确认被检查面的所有部位是否包含在上述已分割区域。为了进行该确认，例如，预先在实物的合格品工件W0的被检查面上实施将该面分割为多个区域的记号(例如，画上区域之间的边界线，并在各区域内记下代码等)，而且确认在图像上的检查对象区域内所出现的记号的同时，在另外准备的被检查面的图(Map)上记录已分割区域即可。
或者，每次设定检查对象区域时，将由角度α、β所示的方向作为法线的平面设定为与包含在合格品工件W0上的检查对象区域的曲面近似的平面，并显示将该近似平面群立体地重叠显示在合格品工件W0的图像上的合成图像也可。如果将该近似平面群以随着合格品工件W0的位置和方向的变化联动的方式表示，则即使对实物的合格品工件W0不作标记，也能够确认到包含在已分割区域中的部位。
还有，为了将检查对象区域的配置调整为最佳的状态，再次用机械臂3支撑着合格品工件W0、且利用照相机1进行拍摄的同时，修正通过图10的处理暂时被登记的设定信息的一部分也可。
在上述图10的例子中，虽然以一连串的处理为主基于由用户的操作来进行了处理，但是，将接受由用户的操作的处理(ST3、ST5、ST11)的全部或者一部分，通过计算机的程序处理来给出操作内容也可。
图12表示进行检查中的处理流程。
在该图12中，表示用于依次检查收容在工件托盘36中的多个工件W的步骤。首先，在作为最初步骤的ST101中，驱动机械臂3而将最初的工件W安装在前端臂部35上。在接着的ST102中，将画面代码n设定为初始值的1。
在ST103中，从存储器读取第n个登记数据。在ST104中，以如下方式控制机械臂3的动作根据该登记数据中的x、y、z坐标，使区域代表点E与拍摄基准点P一致，而且，根据上述登记数据中的角度α、β，使在区域代表点E的法线VL的方向与照相机1的光轴一致。在ST105中，在维持该姿势的状态下进行拍摄。
在接下来的ST106中，根据上述登记数据中的设定信息，在通过上述拍摄而生成的图像上设定检查对象区域。在ST107中，剪切出上述检查对象区域内的图像，并通过参照图9A～图9C所说明的方法来求出其与合格品工件W0的图像之间的差分图像，进而对求出的差分图像进行二值化。
在ST108中，针对上述进行二值化之后的图像，进行对超出阈值的像素数目进行计数等的计测处理之后，将该计测值与规定基准值对照，从而判定工件W上的检查对象区域的合格与否。
下面，从ST109进入到ST111，并在更新画面代码n之后返回到ST103。以下同样，在依次更新画面代码n直到成为画面总数N为止的同时，对于各代码执行ST103～108，从而依次拍摄各拍摄对象区域，进而执行利用镜面反射光像的检查。
当对所有拍摄对象区域的处理结束时，ST109变为“是”而进入到ST111。在ST111中，作成对每个画面代码的判定处理结果进行合并的检查结果数据，并将其输出到监视器8或未图示的外部设备等。
然后，在ST112中，再次驱动机械臂3而执行将工件W返回到工件托盘36的处理。进而，如果存在未执行检查的工件W，则从ST113返回到ST101。
下面，当对所有工件W执行了上述ST101～ST112的处理时，ST113变为“是”，从而结束处理。
在上述检查中，根据在准备模式下所设定的设定信息，以使工件W的被检查面的所有部位必须出现在任意一个通过拍摄而生成的图像上的检查对象区域中的方式进行设定，因此能够以高精度检测出在被检查面的整个面上有无凹凸缺陷。
在上述检查中，虽然对检查对象区域内的图像进行了其与合格品工件W0的图像之间的差分运算，但是，利用在进行检查时所拍摄的图像以及合格品工件W0的图像的整个区域，不区分检查对象区域的内外而求出差分图像也可。即使在这种情况下也能够在差分图像上检测出超出阈值的缺陷的部位，预计几乎都在光强度大的检查对象区域内。但是，从检查对象区域外检测出缺陷也可。这种缺陷，从拍摄了工件W上的相邻区域的图像上也应该被重复检测出。
作为检查方法，并不仅限定于入上所述的利用差分图像的方法，而也可以应用将图像的浓度急剧变化的部位检测为缺陷、或者利用关于与缺陷种类对应的图像上的特征(缺陷的面积或形状等)的知识来检测出缺陷并进行分类等的公知的各种方法。
(4)利用表示三维形状的设计数据的设定处理在图10所示的登记处理中，实际拍摄合格品工件W0的同时，设定工件W的位置和姿势或检查对象区域的设定信息，但是，将其取代而利用CAD数据等工件W的三维数据，无需使机械臂3动作就能够自动或半自动地设定各条件。下面，说明该自动设定处理。
图13A表示上述图像上的镜面反射光强度分布的曲线图，图13B表示向工件W照射的照明光以及该照明光的镜面反射光与光学系统的关系。此外，在图13B中，省略了利用半透半反镜20来实现的对照明光路的弯曲。
图13A的曲线图与前述的图7同样，将与区域代表点E对应的点E’上的强度作为100％而表示沿着图像上的一条线的镜面反射强度的分布。
下面，以来自工件W上的区域代表点E的镜面反射光入射到照相机1的镜头11的整个面中为前提进行说明。如果以此为前提，则能够将用于确定上述镜面反射光像区域的阈值置换为镜面反射光相对镜头11的入射区域占整个镜头的比例。
即，如果位于上述曲线图的镜面反射光像区域的边界位置的点F0’的镜面反射光强度为在点E’的强度的U％，则来自与点F0’对应的工件W上的点F0的镜面反射光，相对于照相机1的镜头11而应该入射到该整个镜头面积的U％的面积的区域中。
图14表示从镜头11的上方观察来自点F0的镜面反射光和照相机1的镜头11之间的关系的状态。
图中，虚线圆100表示位于与镜头11同样高度上的镜面反射光，r为其半径。还有，标有斜线的区域101为上述镜面反射光所入射的区域(以下，称为“镜面反射光入射区域101”)。
在上述内容中，从镜头11的中心点O到镜面反射光入射区域101的边界为止的距离Lu，能够利用该区域101的面积和半径r来求出。
在此，镜面反射光入射区域101的面积能够作为镜头全部面积的U％来求出。还有，关于半径r，也能够根据下面的图15所示的原理来求出。
在图15中，DL表示从点F0到照明部2A的光出射面(前述的扩散板22的前面)为止的距离，DW表示从点F0到镜头11为止的距离。还有，R为上述光出射面的半径。
进而，在该图15中表示对点F0的照明光和反射光的范围。图中的虚线表示从光出射面的中心点a发出的光以及相对于此的镜面反射光。还有，点划线表示从上述光出射面的边缘的一点b发出的光和相对于此的镜面反射光，两点划线表示从位于关于中心点a与点b对称的位置上的点c发出的光和相对于此的镜面反射光。在该例子中，由来自点c的照明光的镜面反射光决定镜面反射光入射区域101的边界。
在上述内容中，向点F0照射的照明光和相对于此的来自点F0的镜面反射光所成的角度被在点F0的法线分割为二。该原理对于来自上述a、c各点的照明光也适用，因此基于原理，就能够证明来自点a的照明光和来自点c的照明光所成的角度φ1和这些照明光的反射光所成的角度φ2相等。因此基于三角形相似的关系，由下面的式(1)可求出半径r。
r＝(R·DW/DL)…(1)就这样，能够从已知的值DW、DL、R求出镜面反射光100的半径r，所以利用该r和反射光区域101的面积，就能够求出距离Lu。
此外，在上述内容是以假设来自区域代表点E的镜面反射光入射到镜头11的整个面为前提，但是没有入射到整个面时，将在来自镜头11的整个面中的来自区域代表点E的镜面反射光所入射的范围设为100％，并求出镜面反射光入射区域101的面积成为U％的距离Lu即可。
接下来，求出工件W上的点F0从区域代表点E远离多少，其中，该点F0满足所谓从区域代表点E向镜头11的镜面反射光的入射量的U％的镜面反射光被入射的条件。
图16针对上述工件上的任意点F表示决定上述镜面反射光入射区域的镜面反射光(针对上述光出射面的c点的镜面反射光)和光学系统之间的关系。此外，在此，将从区域代表点E到点F的距离设为d，将对应于上述Lu、Dw、DL的参数表示为距离d的函数Lu(d)、Dw(d)、DL(d)。
在此，若以点F为起点而设定与照相机1的光轴平行的直线m，并将针对上述光出射面的c点的镜面反射光线从直线m向逆时针方向所成的角度设为θ(d)，则Lu(d)可由下式(2)表示。
Lu(d)＝d-Dw(d)·tanθ(d)…(2)上述角度θ(d)能够从在点F的切平面的倾角、上述光出射面的半径R、以及从点F到光出射面为止的距离DL(d)求出。半径R为已知，距离DL(d)能够利用上述三维数据所表示的点F的三维坐标来求出。还有，对于在点F的切平面的倾角，也能够从三维数据所包括的表示曲率数据或倾角的函数等求出，因此通过确定距离d来能够求出θ(d)的具体值。对于Dw(d)，也能够通过与DL(d)同样的方法来求出。此外，对于Dw(d)、DL(d)，也可以视为分别近似于规定常数的值，并置换为该常数而执行式(1)、(2)。
因此，通过确定距离d，能够求出Lu(d)的值。
如果点F比点F0更接近区域代表点E，则对应于点F的镜面反射光入射区域101应该大于对应于F0的镜面反射光入射区域。因此，若还考虑点F与点F0一致的情况，则Lu(d)≤Lu。
因此，通过提取使由上述式(2)求出的Lu(d)小于或等于Lu的d的范围，能够了解对应于上述镜面反射光像区域的工件W上的区域(以下，称为“分割候补区域”)。
图17表示利用CAD数据自动设定拍摄条件以及检查对象区域的设定信息时的处理的流程。
首先，在作为最初的步骤的ST201中，关于决定上述阈值的U值，接受由用户的输入。在接下来的ST202中，将在CAD数据所表示的被检查面上的各点坐标中的一点选择为区域代表点E，并计算出在该点的法线方向。
在ST203中，对距离d设定规定的初始值d0(d0＞0，例如d0＝Δd)。在接下来的ST204中，利用CAD数据求出上述图16的Dw(d)以及tanθ(d)的值，进而将这些计算结果代入到式(2)而计算出Lu(d)。
在ST205中，将该Lu(d)值与预先由式(1)求出的Lu进行比较。在此，如果Lu(d)≤Lu，则进入到ST206而将d值增加Δd，并返回到ST204。
在以下也同样，更新d值的同时，反复执行ST204、ST205。若在规定的时刻变为Lu(d)＞Lu，则脱离ST204～ST206的循环而进入到ST207。在ST207中，利用区域代表点E的x、y、z坐标和d在前一阶段的值(d-Δd)，确定上述分割候补区域的边界的坐标。
此外，在图17的ST204～206中，严密地讲，只能求出分割候补区域的边界上的一点而异。但是，在能够将区域代表点E周边的曲面近似于球面时，只要将以点E为中心、且以d的最终值为半径的圆形区域设定为分割候补区域即可。
另一方面，在区域代表点E周边的曲率根据方向不同时，求出发生其中最大曲率的方向和最小曲率的方向，并针对这些每一方向执行ST204～206。这时，在拍摄对象区域内，将以上述两方向为主轴、且基于针对每个方向所求出的d的值的椭圆状区域设定为分割候补区域。还有，在区域代表点E周边的形状复杂时，针对更多方向执行ST204～206，并利用针对每个方向所求出的d值而设定分割候补区域。
若已确定分割候补区域，则在ST208中，将该工件W上的分割候补区域变换为在利用照相机1拍摄时的图像上的区域。该图像也以在使区域代表点E与拍摄基准点P一致、且使在区域代表点E的法线方向与照相机1的光轴一致的状态下进行拍摄为前提。因此，通过变换而得到的图像上的区域相当于镜面反射光像区域。
在ST209中，将包含在上述镜面反射光像区域中的规定大小的矩形区域设定为检查对象区域。或者，将镜面反射光像区域直接设定为检查对象区域也可。进而，在ST210中，执行与ST208相反的变换处理，从而求出与图像上的检查对象区域对应的工件W上的区域，并将其设定为已分割区域。
下面，反复执行ST202～210的处理，直到整个被检查面被已分割区域覆盖。ST202～210的处理相当于“第二设定单位处理”。
当被检查面全部被覆盖时，ST211变为“是”而进入到ST212，并针对每次所选择的区域代表点E，作为决定工件W的位置和姿势的参数而登记x、y、z的各坐标、方位角α、仰角β。进而，在ST213中，登记对应于各区域代表点E的检查对象区域。在ST212、213中所登记的数据与前面的图10同样，其与图像代码n建立有对应关系。
此外，关于区域代表点E的选择，预先根据CAD数据，将工件W的被检查面按照每个曲率近似的范围进行分割，并针对每个所分割的区域选择与该区域的面积或倾角对应数目的点即可。如上述图8所示，这时，也需要以若曲率越大则拍摄对象区域变得越密的方式，根据曲率而调整区域代表点E的间隔。
但是，优选地，在不产生遗漏检查的范围内尽量增大区域代表点E的间隔。这是因为通过减少拍摄次数，能够减少驱动机械臂3而依次改变工件W的位置和姿势所需时间，从而能够缩短检查时间。
当然，也可以使用户输入各区域代表点E的所有位置。
还有，在图17的步骤中，反复执行ST202～ST211的循环，直到所有被检查部位被已分割区域覆盖为止，但是，将其取代，而预先决定好该循环的执行次数，在结束该次数的处理的时刻判别整个被检查面是否被覆盖，当没有被覆盖时，将设定处理从开始重新执行也可。这时，在第一次处理中，将区域代表点E的间隔设定得大，而且每次重新执行上述循环时，使区域代表点E的间隔变小，则就能够执行不会发生检查遗漏、且高效率的检查。
(5)关于进行侧面检查时的处理图18表示利用检查装置10检查工件W的侧面的表面状态时的机械臂3的动作。
在该实施例中，在检查侧面时，在照相机1的光轴的垂直面内z轴指向倾斜向下的状态下，首先使任意一个侧面(在该实施例中为y轴的正方向成为法线方向的面)与照相机1对置，并主要通过第六轴的旋转来切换拍摄对象区域。当然，根据各拍摄对象区域在区域代表点的法线VL的方向调整第五轴的旋转角度。
若根据上述机械臂3的动作，则工件W以z轴为中心而旋转的同时被进行拍摄，但是，在这种拍摄方法中，画面的大致一定的方向始终对应于工件W的厚度方向(z方向)。因此，即使通过每次拍摄而生成的图像被显示在监视器8，也有可能用户不能凭直觉判断被拍摄的是哪个侧面。
为了解决上述问题，在该实施例中，基于拍摄时的第六轴的旋转角度，对由照相机1所生成的图像进行旋转修正，并将修正后的图像显示在监视器8。下面，针对该修正处理，利用图19、20进行说明。
图19针对三次拍摄以A、B、C的各箭头来表示对工件W的拍摄方向。在该图中，将从纸面指向正上方的方向作为z轴的正方向。还有，为了简单说明，将第六轴沿着逆时针方向每次旋转45度，并每次旋转时进行拍摄。
图20针对A、B、C的每个方向对比显示由照相机1所生成的原图像和变换为监视器显示用图像的图像。还有，各图像都利用网点图案表示图像上的镜面反射光像区域。此外，在B的变换后的图像中，四个角的黑色区域是由于在变换前的图像上没有对应像素而被设定的。
在该例子中，将通过每次拍摄而得到的图像，沿着顺时针方向旋转与拍摄时第六轴的旋转角度对应的角度。此外，在沿着顺时针方向旋转第六轴时，有必要将图像沿着逆时针方向旋转。
还有，在该例子中，第六轴的旋转方向和图像的旋转修正方向相反，但是，如果将图18所示的工件W的初始姿势设定为使z轴方向反转180度的状态，则第六轴的旋转方向变得和图像的旋转修正方向相同。
若采用上述旋转修正，则能够获得与如下情况同样的图像通过一个扭转操作，旋转处于前面朝向照相机1侧的状态的工件W，以使其侧面朝向照相机1。因此，能够进行接近于一想象人亲自手持工件W观察的情况则自然会预想到的形状的显示，从而能够从监视器8的显示简单地了解到在检查哪一个侧面。
(6)检查装置的其他构成例图21表示检查装置10的其他构成例。在该实施例中，取代六轴机械臂3，而配置具有多个工作台部201～205的工件支撑装置200，并使其上表面支撑工件W。还有，照相机1固定配置在最上段的工作台(Stage)部205的上方，而且光轴朝向垂直方向。
图中的201为X工作台部，202为Y工作台部，203为Z工作台部，用于工件W的位置调整。还有，204、205为角度工作台(Gonio Stage)，用于工件W的姿势调整。此外，如果在照相机1设置自动对焦功能、或设置根据来自PLC5的指示调整对焦的功能，则可以省略Z工作台部。
在图21中，虽然省略了照相机1和工件支撑装置200以外的结构，但是在两者之间配备有照明装置2，该照明装置2与图4所示的结构相同。还有，为了控制工件支撑装置200的动作而配备有工作台控制装置(未图示)之外，还设置有与图1、2的实施例同样的PLC5以及控制处理装置6。
在上述结构的检查装置中，也通过控制工件支撑装置200的各工作台201～205的动作量来调整工件W的位置或倾角并进行拍摄。还有，为了检查所有被检查部位，与上述图10或者图17所示的流程同样，确定工件W的位置和姿势、以及检查对象区域的设定信息，并登记在控制处理装置6中。
权利要求
1.一种表面状态的检查方法，分多次分别拍摄对象物的被检查面而得到镜面反射光像，并对通过上述拍摄而生成的图像进行处理，从而检查上述被检查面的状态，其中，上述对象物表面的一部分或者全部被作为上述被检查面，其特征在于，上述对象物的被检查面包含具有相互不同的曲率的部位，上述拍摄是利用被固定的照明装置以及照相机在以能够改变上述对象物的位置和姿势的方式支撑着上述对象物的状态下执行的，作为用于依次检查具有同样形态的多个对象物的准备，分别执行决定对一个对象物进行上述多次拍摄时对象物对应于各拍摄而应取的位置和姿势的处理；以及，决定通过上述拍摄而生成的图像中的检查对象区域的处理，从而生成表示所决定的内容的设定信息，针对上述各对象物的检查的执行是基于与上述对象物应取的位置和姿势有关的设定信息，在支撑着对象物并使对象物处于上述所决定的位置和姿势的状态下执行上述多次拍摄，并对通过各拍摄而生成的图像进行处理，用于上述检查的准备是以将通过上述多次拍摄而生成的各图像中应得到镜面反射光像的区域或者其中所包含的一部分区域作为上述检查对象区域、且使上述被检查面上的任意部位的图像包含在通过上述多次拍摄而生成的多个图像中的至少一个图像的检查对象区域中的方式，决定上述对象物的位置和姿势以及检查对象区域。
2.如权利要求1所记载的表面状态的检查方法，其特征在于，用于上述检查的准备是在用上述照相机对以能够改变位置和姿势的方式被支撑着的对象物的合格品模型进行拍摄、并将用上述照相机拍摄到的图像显示于监视器的状态下进行的，并且将具有如下步骤的处理作为第一设定单位处理步骤A，决定上述对象物的位置和姿势，使得包含有在上述对象物的被检查面上所指定的部位的镜面反射光像的图像显示于上述监视器；步骤B，将在上述对象物的图像上已得到镜面反射光像的区域或者其中所包含的一部分区域决定为上述检查对象区域；以及步骤C，生成表示上述步骤A中所决定的对象物的位置和姿势、以及步骤B中所决定的检查对象区域的设定信息，用于上述检查的准备是针对作为上述合格品模型的对象物的被检查面上的多个被指定部位进行第一设定单位处理，进行第一设定单位处理的多个部位的指定是以使上述被检查面上的任意部位的图像包含在对上述多个被指定部位执行第一设定单位处理而决定的多个检查对象区域的至少一个中的方式进行的。
3.如权利要求1所记载的表面状态的检查方法，其特征在于，用于上述检查的准备是利用表示上述对象物的三维形状的设计数据进行的，并且将具有如下步骤的处理作为第二设定单位处理步骤a，利用上述设计数据，取得在上述对象物的被检查面上所指定的部位的法线方向；步骤b，用上述照相机从上述法线方向拍摄了上述被指定部位时，利用上述设计数据确定在上述被检查面中能够使镜面反射光入射到上述照相机的对象物上的范围；步骤c，求出镜面反射光像区域，该镜面反射光像区域是进行了上述步骤b中的拍摄时，在步骤b中所确定的上述对象物上的范围所出现的图像上的区域；步骤d，将上述镜面反射光像区域或者其中所包含的一部分的区域决定为上述检查对象区域；以及步骤e，生成表示利用上述被指定部位的位置以及在上述步骤a所取得的法线方向而确定的上述对象物的位置和姿势的设定信息、以及表示上述检查对象区域的设定信息，用于上述检查的准备是针对上述对象物的被检查面上的多个被指定部位进行第二设定单位处理，进行第二设定单位处理的多个部位的指定是以使上述被检查面上的任意部位的图像包含在对上述多个被指定部位进行第二设定单位处理而决定的多个检查对象区域的至少一个中的方式进行的。
4.一种表面状态的检查方法，分多次分别拍摄对象物的被检查面而得到镜面反射光像，并对通过上述拍摄而生成的图像进行处理，从而检查上述被检查面的状态，其中，上述对象物表面的一部分或者全部被作为上述被检查面，其特征在于，上述对象物的被检查面包含具有相互不同的曲率的部位，上述多次拍摄是利用被固定的照明装置以及照相机、且依次改变上述每次拍摄时的对象物的位置和姿势而进行的，上述对象物的位置和姿势被依次改变，使得在上述多次拍摄结束时，使被检查面上的任意部位的图像包含在检查对象区域中，该检查对象区域是在通过上述多次拍摄而生成的多个图像中的至少一个图像中作为应得到镜面反射光像的区域或者作为其中所包含的一部分区域而被设定的。
5.一种表面状态检查装置，用于检查对象物的被检查面的状态，该对象物表面的一部分或者全部被作为上述被检查面，并且在上述被检查面上包含具有相互不同的曲率的部位，其特征在于，具有被固定的照明装置以及照相机；支撑装置，其支撑上述对象物，使得能够改变该对象物的位置和姿势；控制装置，其控制上述照相机以及支撑装置的动作，上述控制装置控制上述支撑装置的动作，使得与上述被检查面内的任意部位对应的镜面反射光像包含在通过上述多次拍摄而生成的多个图像中的至少一个图像中。
6.如权利要求5所记载的表面状态检查装置，其特征在于，上述支撑装置是具有多个关节的机械臂，上述照相机的位置以及光轴的方向已被固定，使得能够从斜上方拍摄由上述机械臂所支撑着的对象物，上述控制装置控制上述机械臂的动作，将供给到上述照相机下方的检查前的对象物安装在上述机械臂的前端，并将所安装的对象物移动到用上述照相机能够拍摄的区域。
全文摘要
本发明提供一种即使在被检查面包含相互曲率不同的部位时、也能够对整个被检查面基于镜面反射光像而执行的检查的表面状态的检查方法以及表面状态检查装置。在本发明中，固定配置照相机1、可出射沿照相机1的光轴的照明光的照明装置2，并将检查对象的工件W安装在六轴机械臂(3)的前端臂部(35)而实施检查。在检查之前的准备模式中，为了将工件W的被检查面分割成多个拍摄对象区域而进行拍摄而决定工件W的位置和姿势，进而对所生成的图像决定检查对象区域。这时，以包含在被检查面中的任何部位一定会出现在一个或者两个以上图像的检查对象区域内、且任何图像的检查对象区域也会包含在镜面反射光像区域内的方式进行设定。
文档编号G01N21/89GK101034070SQ20071008620
公开日2007年9月12日 申请日期2007年3月9日 优先权日2006年3月10日
发明者松本俊彦, 冈部浩史, 木下崇, 金谷义宏 申请人:欧姆龙株式会社