MX2007006105A - Aparato de inspeccion de apariencia externa. - Google Patents

Abstract

Un aparato de inspeccion de apariencia externa para inspeccionar la apariencia externa de un objeto que se va a formar en imagenes. El aparato comprende una imagen bidimensional y una imagen tridimensional para mejorar la exactitud de inspeccion. El aparato (10) de inspeccion de apariencia externa es una camara (30) de 3D para obtener una imagen tridimensional de un objeto, una camara (20) de 2D para obtener una imagen di-dimensional del objeto, y un segundo medio (16) de conversion para reemplazar las coordenadas fisicas de los pixeles de la imagen tridimensional con valores de pixeles de la imagen bidimensional que corresponden a las coordenadas fisicas de los pixeles de la imagen tridimensional.

Description

APARATO DE INSPECCIÓN DE APARIENCIA EXTERNA Campo de la Invención La presente invención se refiere a un aparato de inspección de apariencia externa que inspecciona una apariencia externa de un objeto de fotografía en base a la imagen de la forma y la imagen de color del objeto de fotografía tal como un neumático, componentes de neumático o similares .

Antecedentes de la Invención De manera convencional, la imagen de un objeto se fotografía usando una cámara (por ejemplo, una cámara 3D) que fotografía una imagen de forma (imagen tridimensional) y una cámara (por ejemplo, una cámara 2D) que fotografía una imagen de color (imagen bidimensional) . Adicionalmente, la imagen de forma y la imagen de color de un objeto individual se fotografían y la información de las imágenes se procesa para evaluar de este modo el objeto. Por ejemplo, como una inspección de productos, se propone un aparato que fotografía un producto usando una cámara de línea que adquiere una imagen a color del producto y una cámara de área que adquiere una imagen de forma (por ejemplo, ver Publicación de Solicitud de Patente Japonesa revelada número 2001-249012) .

El aparato descrito en la Publicación de Solicitud de Patente Japonesa revelada número 2001-249012 compara la imagen a color adquirida por la cámara de línea y la imagen de forma adquirida por la cámara de área con las imágenes a color y de forma prealmacenadas del producto, respectivamente, para determinar de este modo si es buena o no la apariencia externa y la forma del producto . Como se menciona anteriormente, la imagen a color y la imagen de forma se usaron para determinar la apariencia externa y la forma, respectivamente. La imagen a color y la imagen de forma, sin embargo, fueron información de píxeles, y la cámara 3D y la cámara 2D difieren en los valores ajustados tal como la condición de ajuste, la distancia, la abertura del lente, y el foco, que da por resultado dificultad en la combinación de las imágenes . Por consiguiente, en vista del problema mencionado anteriormente, un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato de inspección de apariencia externa que combina una imagen bidimensional y una imagen tridimensional para mejorar la exactitud de inspección.

Descripción de la Invención A fin de lograr el objeto mencionado anteriormente, una característica de la presente invención es un aparato de inspección de apariencia externa que inspecciona una apariencia de un objeto, que incluye una primera unidad de adquisición de imagen configurada para adquirir una imagen tridimensional del objeto; una segunda unidad de adquisición de imagen configurada para adquirir una imagen bidimensional del objeto; y un convertidor configurado para asignar valores de píxeles de la imagen bidimensional que corresponden a las coordenadas físicas de los píxeles de la imagen tridimensional a las coordenadas físicas que corresponden a los píxeles de la imagen tridimensional . El aparato de inspección de apariencia externa de acuerdo a la característica de la presente invención incluye además una primera unidad de adquisición de datos básicos configurada para adquirir por adelantado una tabla de búsqueda para una imagen tridimensional para convertir datos digitalizados de gradación de luminancia a coordenadas físicas arbitrarias; una segunda unidad de adquisición de datos básicos configurada para adquirir por adelantado una tabla de búsqueda para una imagen bidimensional para corregir datos digitalizados de gradación de luminancia a una gradación arbitraria. En el aparato de inspección de apariencia externa, el convertidor puede convertir la imagen tridimensional del objeto a coordenadas físicas predeterminadas para cada píxel con referencia a la tabla de búsqueda para la imagen tridimensional, y asignar valores de píxeles de la imagen bidimensional que corresponden a las coordenadas físicas predeterminadas de píxeles de la imagen tridimensional a las coordenadas físicas predeterminadas con referencia a la tabla de búsqueda para la imagen bidimensional . Además, en el aparato de inspección de apariencia externa de acuerdo a la característica de la presente invención, la tabla de búsqueda para la imagen bidimensional puede almacenar las coordenadas físicas de los píxeles de la imagen tridimensional y los valores de píxeles en la imagen bidimensional que se van a asociar entre sí. Adicionalmente, en el aparato de inspección de apariencia externa de acuerdo a la característica de la presente invención, la tabla de búsqueda para la imagen bidimensional se puede adquirir para estar asociada con las coordenadas físicas de la tabla de búsqueda para la imagen tridimensional . Además, en el aparato de inspección de apariencia externa de acuerdo a la característica de la presente invención, la tabla de búsqueda para la imagen bidimensional se puede adquirir al fotografiar una imagen de línea múltiples veces en un intervalo fijo cada vez que se cambia una distancia desde una cámara.

Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 es un diagrama de bloques estructural de un aparato 10 de inspección de apariencia externa de acuerdo a esta modalidad. La Figura 2 muestra un objeto de fotografía para el uso en la creación de una LUT de una imagen tridimensional de acuerdo a esta modalidad. La Figura 3 muestra un ejemplo de una LUT de una imagen tridimensional de acuerdo a esta modalidad. La Figura 4 muestra un objeto de fotografía para el uso en la creación de una LUT de una imagen bidimensional de acuerdo a esta modalidad. La Figura 5 es una vista esquemática que ilustra un proceso en la creación de una LUT de una imagen bidimensional de acuerdo a esta modalidad. La Figura 6 es una vista que explica los valores de píxeles de una imagen bidimensional de acuerdo a esta modalidad. La Figura 7 muestra un ejemplo de una LUT de una imagen bidimensional de acuerdo a esta modalidad. La Figura 8 es una vista esquemática que ilustra un proceso en la creación de una LUT de una imagen bidimensional de acuerdo a esta modalidad. La Figura 9 es una vista esquemática que ilustra un proceso en la creación de una LUT de una imagen bidimensional de acuerdo a esta modalidad. La Figura 10 es un diagrama de flujo que ilustra un método de inspección de apariencia externa de acuerdo a esta modalidad.

Mejor Modo para llevar a cabo la Invención Una modalidad de la presente invención se explicará a continuación con referencia a las figuras . En la descripción de las figuras expuestas más adelante, se adicionan los mismos o similares números de referencia a las mismas o similares partes. Sin embargo, se debe señalar que las figuras se muestran de manera esquemática.

Aparato de inspección de apariencia externa Un aparato 10 de inspección de apariencia externa de una modalidad de la presente invención se explicará usando la Figura 1. El aparato 10 de inspección de apariencia externa adquiere una imagen tridimensional (imagen de forma) , que representa la rugosidad de una superficie de un objeto de fotografía, de una cámara 3D 30 y adquiere una imagen bidimensional (imagen de color) , que representa el color (luminancia) del objeto de fotografía, a partir de una cámara 2D 20. El objeto de fotografía incluye, por ejemplo, productos tal como un neumático, componentes de neumático o similares.

El aparato 10 de inspección de apariencia externa incluye una unidad 11 de adquisición de LUT de 3D, una unidad 12 de adquisición de imagen 3D, un primer convertidor 13, una unidad 14 de adquisición de LUT de 2D, una unidad 15 de adquisición de imagen de 2D, un segundo convertidor 16, una unidad 18 de evaluación y una unidad 19 de almacenamiento . La unidad 11 de adquisición de LUT de 3D (una primera unidad de adquisición de datos básicos) incluye una tabla de búsqueda (referida más adelante en la presente como una "LUT de 3D") para una imagen tridimensional de la cámara 3D 30. La LUT de 3D es datos básicos para ser usados para convertir datos digitalizados de gradación de luminancia a coordenadas físicas arbitrarias y se proporcionan para cada cámara. En el procesamiento de una imagen de un objeto, los datos digitales adquiridos se corrigen para ser transferidos usando la LUT de 3D. Como se ilustra en la Figura 2 , se fotografía un retículo que tiene un intervalo fijo Ll x Ll (por ejemplo, 5 x 5 mm) y la LUT de 3D se crea en base a esta imagen. Cuando el retículo se fotografía por la cámara 3D 30, el retículo se fotografía en una forma distorsionada como se muestra en la Figura 2. La Figura 3 muestra un ejemplo de la LUT de 3D . En la Figura 3 , el número de píxeles de la cámara 3D se describe como m x n y cada celda en la figura corresponde al píxel de la cámara 3D. La LUT de 3D almacena coordenadas físicas ( ij, yij) que corresponden a cada píxel (en la presente, l = i =m, l = j < m) . La unidad 12 de adquisición de imagen 3D (primera unidad de adquisición de imagen) adquiere una imagen tridimensional del objeto de fotografía de la cámara 3D 30. El primer convertidor 13 corrige la distorsión de la imagen tridimensional adquirida por la unidad 12 de adquisición de imagen 3D con referencia a la LUT adquirida por la unidad 11 de adquisición de LUT de 3D. En otras palabras, el primer convertidor 13 convierte la imagen tridimensional del objeto de fotografía a coordenadas físicas para cada píxel con referencia a la LUT de 3D. De manera más específica, estos datos de forma se almacenan como (x±j, WÍJ) en una memoria del aparato (por ejemplo, unidad 19 de almacenamiento) en un formato de punto flotante junto con x e y. La unidad 14 de adquisición de LUT de 2D (segunda unidad de adquisición de datos básicos) adquiere una LUT (referida más adelante en la presente como "LUT de 2D") para una imagen bidimensional de la cámara 2D 20. La LUT de 2D es datos básicos para ser usados para convertir datos digitalizados de gradación de luminancia a gradación arbitraria y se proporciona para cada cámara. En el procesamiento de una imagen, los datos digitales adquiridos se corrigen para ser transferidos usando LUT de 2D. Como se ilustra en la Figura 4, se fotografía una línea a un intervalo fijo Ll (por ejemplo, 5 mm) y la LUT de 2D se crea en base a esta imagen. De manera más específica, como se ilustra en la Figura 5, se fotografía una línea colocada a una distancia específica desde la cámara 2D 20 y la posición de la línea y el valor en píxeles de la cámara 2D que corresponden a la posición pertinente se hace que correspondan entre sí para crear una LUT para una imagen bidimensional. La cámara 2D 20 fotografía esta imagen de línea múltiples veces a un intervalo fijo. Por ejemplo, como se ilustra en la Figura 5, se fotografían una posición de 0, una posición 10, una posición de 20, y una posición de 30 en una dirección y en tanto que se cambia la distancia de la cámara 2D 20, por lo que se puede crear una LUT de 2D mostrada en la Figura 7. Es necesario que la distancia de cambio de la cámara 2D se asocie con el tamaño de retículo fotografiado por la cámara 3D 30. La Figura 7 muestra un ejemplo de la LUT de 2D.

En la Figura 7, el número de píxeles de la cámara 3D se describe como m x n y cada celda en la figura corresponde al píxel de la cámara 3D. La LUT de 2D almacena coordenadas físicas que corresponden a cada píxel de la cámara 3D y los valores de píxeles de ( ÍJ, y-j, NOÍJ) de la cámara 3D que corresponden a las coordenadas físicas (en la presente, 1 < i < m, 1 < j < m) . "No" indica en la presente el número que se asigna para cada dato de imagen adquirido por la cámara 2D 20. Por ejemplo, cuando las coordenadas físicas del punto A son 0 en una dirección x y 10 en una dirección y como se ilustra en la Figura 5 y una posición que corresponde al píxel de la cámara 2D 20 que fotografía el punto A es 2 como se ilustra en al Figura 6, los valores de (0, 10, 2) se almacenan en la LUT de 2D. De manera similar, cuando una posición que corresponde al píxel de la cámara 2D 20 que fotografía un punto B es 7 y una posición que corresponde al píxel de la cámara 2D 20 que fotografía un punto C es 12, los valores (10, 10, 7) y (20, 10, 12) se almacenan en la LUT de 2D. Además, en el caso donde la imagen de línea se fotografía por la cámara 2D 20, entre más pequeña sea la distancia entre la línea y la cámara 2D, mayor será el intervalo entre las líneas de imagen fotografiada como se ilustra en la Figura 8. De esta manera, en la cámara 2D 20, una imagen que se va a adquirir difiere dependiendo de la distancia del objeto pertinente aún si el objeto es el mismo . Por esta razón, cuando se fotografía el objeto de fotografía, la cámara 2D 20 puede adquirir el mismo No (la posición que corresponde al píxel es la misma) aún en el caso de diferentes puntos (en la presente, punto P y punto Q) que existen en una línea de extensión de un punto de vista como se ilustra en la Figura 9, pero una imagen que se va a adquirir difiere dependiendo de la distancia entre el objeto pertinente y la cámara, y por lo tanto, difiere una imagen de color que se va a adquirir. La unidad 15 de adquisición de imagen 2D (segunda unidad de adquisición de imagen) adquiere una imagen bidimensional del objeto de fotografía de la cámara 2D 20. El segundo convertidor 16 corrige la distorsión de la imagen bidimensional adquirida por la unidad 15 de adquisición de imagen 2D con referencia a la LUT adquirida por la unidad 14 de adquisición de de LUT de 2D. Adicionalmente, el segundo convertidor 16 asigna valores de píxeles de la imagen bidimensional que corresponden a las coordenadas físicas predeterminadas de los píxeles de la imagen tridimensional a las coordenadas físicas predeterminadas a fin de hacer que la imagen bidimensional adquirida corresponda a las coordenadas físicas de la LUT de 3D. La unidad 18 de evaluación evalúa una apariencia externa del objeto usando las coordenadas físicas adquiridas por el segundo convertidor 16 y el color. Por ejemplo, en el caso donde el aparato 10 de inspección de apariencia externa de esta modalidad se usa para inspeccionar la apariencia externa de un neumático, los datos de coordenadas físicas adquiridos por el segundo convertidor 16 se comparan con los datos de coordenadas físicas del neumático almacenados en la unidad 19 de almacenamiento para determinar de este modo si son buenos o no, el color y la forma del neumático. La unidad 19 de almacenamiento almacena datos de coordenadas físicas del objeto. Por ejemplo, la unidad 19 de almacenamiento pre-almacena datos de determinación de referencia para cada clase de neumático. Adicionalmente, la unidad 19 de almacenamiento almacena la LUT de 3D adquirida de la cámara 3D 30 y la LUT de 2D adquirida de la cámara 2D 20. La unidad 19 de almacenamiento puede ser un almacenamiento interno tal como una RAM o similar, y puede ser un almacenamiento externo tal como un disco duro, un disco flexible o similar.

Método de inspección de apariencia externa Usando la Figura 10 se explicará un método de inspección de apariencia externa de acuerdo a esta modalidad. En el método de inspección de apariencia externa de acuerdo a esta modalidad, se usa un neumático como un objeto de fotografía. Primero, el aparato 10 de inspección de apariencia externa adquiere la LUT de 3D y la LUT de 2D mencionadas anteriormente antes de fotografiar una imagen objetivo. En el paso S101, la cámara 3D 30 y la cámara 2D 20 fotografían de forma continua la superficie lateral del neumático que gira en una dirección circunferencial. Entonces, en el paso S102, el primer convertidor 13 convierte una imagen tridimensional adquirida por la unidad 12 de adquisición de imagen 3D a coordenadas físicas predeterminadas para cada píxel con referencia a una LUT de 3D 100 adquirida por la unidad 11 de adquisición de LUT de 3D. En este momento, el aparato 10 de inspección de apariencia externa tiene valores de píxeles (datos de forma) de la imagen tridimensional para cada coordenada física. Entonces, en el paso S103, el segundo convertidor 16 corrige la distorsión de la imagen bidimensional con referencia a una LUT de 2D 200 adquirida por la unidad 14 de adquisición de LUT de 2D. De manera secuencial, en el paso S104, el segundo convertidor 16 asigna valores de píxeles de la imagen bidimensional que corresponde a las coordenadas físicas predeterminadas de los píxeles de la imagen tridimensional a las coordenadas físicas predeterminadas con referencia a la LUT de 2D 200 adquirida por la unidad 14 de adquisición de LUT de 2D. En otras palabras, en la imagen bidimensional, el valor de píxeles correspondiente se asigna a una posición i cuando la altura y±j . En este momento, el aparato 10 de inspección de apariencia externa tiene los valores de píxeles (datos de forma) de la imagen tridimensional y los valores de píxeles (datos de color) de la imagen bidimensional para cada coordenada física. Los datos de color son los colores primarios (R, G, B) de la luz, y por ejemplo, cada uno se almacena por un valor de ocho bits. Adicionalmente, la forma de almacenamiento de datos para cada coordenada física se puede representar por un parámetro tridimensional tal como ( ÍJ, yi , No±j) o se puede representar por un parámetro de cinco dimensiones tal como (x¿j, y±j, R, G, B) . En otras palabras, los datos de forma y los datos de color se pueden relacionar entre sí por algún parámetro a pesar de la forma de almacenamiento del mismo. Entonces, en el paso S105, la unidad 18 de evaluación evalúa la apariencia externa del neumático usando las coordenadas físicas ( ÍJ, y±j) adquiridas por el segundo convertidor 16 y el color (R, G, B) . De manera más específica, los datos de coordenadas físicas del neumático adquiridos por el segundo convertidor 16 se comparan con los datos de coordenadas físicas del neumático almacenados en la unidad 19 de almacenamiento para determinar de este modo si el color y la forma del neumático son buenos o no. Adicionalmente, en el paso S101, hay un caso en el cual la cámara 2D 20 y la cámara 3D 30 se arreglan en diferentes posiciones de fase en una dirección circunferencial de la superficie lateral del neumático en consideración de la reflexión de la luz debido a un método de fotografía en el momento de fotografiar el neumático. En este caso, en el paso S104, el segundo convertidor 16 asigna valores de píxeles de la imagen bidimensional a las coordenadas físicas predeterminadas de la imagen tridimensional fotografiada en la misma posición de fase. Cuando la cámara 3D 30 y la cámara 2D fotografían diferentes posiciones del objeto, en el paso S104, el segundo convertidor 16 corrige las posiciones y asigna valores de píxeles a las coordenadas apropiadas cuando se asignan valores de píxeles de la imagen bidimensional a las coordenadas físicas de la imagen tridimensional. Adicionalmente, cuando el tamaño del objeto que se va a fotografiar excede las coordenadas físicas almacenadas en la LUT de 2D y la LUT de 3D, es necesaria la adquisición de una nueva LUT de 2D y LUT de 3D.

Función y efecto De manera convencional, fue difícil combinar la imagen bidimensional y la imagen tridimensional puesto que hubo una diferencia entre éstas en los valores ajustados tal como el ángulo de la cámara, la distancia, la abertura del lente y el enfoque.

De acuerdo al aparato 10 de inspección de apariencia externa y al método de inspección de apariencia externa de esta modalidad de la presente invención, los valores de píxeles de la imagen bidimensional que corresponden a las coordenadas físicas de los píxeles de la imagen tridimensional pertinente se asignan a las coordenadas físicas que corresponden a los píxeles de la imagen tridimensional, haciendo de este modo posible combinar los datos de forma y los datos de color y mejorar la exactitud de inspección. Adicionalmente, en esta modalidad, el aparato 10 de inspección de apariencia externa incluye la unidad 11 de adquisición de LUT de 3D, la unidad 14 de adquisición de LUT de 2D, el primer convertidor 13, que convierte la imagen tridimensional a las coordenadas físicas predeterminadas con referencia a la LUT de 3D, y un segundo convertidor 16 que asigna los valores de píxeles de la imagen bidimensional que corresponde a las coordenadas físicas predeterminadas de los píxeles de la imagen tridimensional a las coordenadas físicas predeterminadas con referencia a la LUT de 2D. De esta manera, es posible combinar los datos de forma y los datos de color usando las coordenadas físicas de la imagen tridimensional . Adicionalmente, en esta modalidad, la LUT de 2D almacena las coordenadas físicas de los píxeles de la imagen tridimensional y los valores de píxeles de la imagen bidimensional para ser asociados entre sí. Por consiguiente, al referirse sólo a la LUT de 2D, es posible corregir la distorsión de la imagen 2D y combinar los datos de color con la imagen tridimensional. Adicionalmente, en esta modalidad, la LUT de 2D se puede adquirir al fotografiar la imagen de línea múltiples veces en el intervalo fijo cada vez que se cambia la distancia desde la cámara. Como se menciona anteriormente, al usar la LUT de 2D en base a la imagen de línea adquirida cuando se cambia la distancia desde la cámara, es posible combinar los datos de forma y los datos de color con mayor exactitud.

Otras modalidades Aunque la presente invención se ha descrito de acuerdo a la modalidad mencionada anteriormente, la descripción y los dibujos que constituyen parte de la descripción no se deben entender que limitan la presente invención. Llegarán a ser evidentes varias modalidades alternativas, ejemplos y técnica de operación alternativas para aquéllos expertos en la técnica a partir de la descripción. Por ejemplo, en el aparato 10 de inspección de apariencia externa y el método de inspección de apariencia externa de acuerdo a la modalidad de la presente invención, aunque se haya hecho la explicación en la suposición que si se usa una imagen de color como la imagen bidimensional, se puede usar una pluralidad de imágenes de color. Por ejemplo, cuando la fotografía se realiza usando iluminación roja, iluminación azul o similar, se puede lograr la combinación al referirse a la imagen de forma. Como se describe anteriormente, se sobrentiende que la presente invención incluye varias modalidades que no se describen en la presente. Por consiguiente, el alcance técnico de la presente invención se debe definir sólo por las reivindicaciones que son razonables de la descripción anterior.

Aplicabilidad industrial Como se menciona anteriormente, el aparato de inspección de apariencia externa de acuerdo a la presente invención puede combinar una imagen bidimensional y una imagen tridimensional para hacer posible mejorar la exactitud de inspección, y por lo tanto se puede usar de manera apropiada como un aparato que inspeccione la apariencia externa de, por ejemplo, un neumático y componentes de neumático.

Claims (5)

1. REIVINDICACIONES 1. Aparato de inspección de apariencia externa que inspecciona una apariencia de un objeto, caracterizado porque comprende : un primera unidad de adquisición de imagen configurada para adquirir una imagen tridimensional del objeto; una segunda unidad de adquisición de imagen configurada para adquirir una imagen bidimensional del objeto; y un convertidor configurado para asignar valores de píxeles de la imagen bidimensional que corresponde a coordenadas físicas de los píxeles de la imagen tridimensional a las coordenadas físicas que corresponden a los píxeles de la imagen tridimensional.
2. 2. Aparato de inspección de apariencia externa de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende : una primera unidad de adquisición de datos básicos configurada para adquirir por adelantado una tabla de búsqueda para una imagen tridimensional para convertir datos digitalizados de gradación de luminancia a coordenadas físicas arbitrarias, una segunda unidad de adquisición de datos básicos configurada para adquirir por adelantado una tabla de búsqueda para una imagen bidimensional para corregir datos digitalizados de gradación de luminancia a una gradación arbitraria; y en donde el componente convierte la imagen tridimensional • del objeto a coordenadas físicas predeterminadas para cada píxel con referencia a la tabla de búsqueda para la imagen tridimensional, y asigna valores de píxeles de la imagen bidimensional que corresponden a las coordenadas físicas predeterminadas de los píxeles de la imagen tridimensional a las coordenadas físicas predeterminadas con referencia a la tabla de búsqueda para la imagen bidimensional.
3. 3. Aparato de inspección de apariencia externa de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la tabla de búsqueda para la imagen bidimensional almacena las coordenadas físicas de los píxeles de la imagen tridimensional y los valores de píxeles de la imagen bidimensional se van a asociar entre sí.
4. 4. Aparato de inspección de apariencia externa de conformidad con la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque la tabla de búsqueda para la imagen bidimensional se adquiere para ser asociada con las coordenadas físicas de la tabla de búsqueda para la imagen tridimensional.
5. 5. Aparato de inspección de apariencia externa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque la tabla de búsqueda para la imagen bidimensional se adquiere al fotografiar una imagen de línea múltiples veces a un intervalo fijo cada vez que se cambie una distancia desde la cámara.