JP2001012930A - 表面欠陥検査装置 - Google Patents

表面欠陥検査装置

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JP2001012930A
JP2001012930A JP11181322A JP18132299A JP2001012930A JP 2001012930 A JP2001012930 A JP 2001012930A JP 11181322 A JP11181322 A JP 11181322A JP 18132299 A JP18132299 A JP 18132299A JP 2001012930 A JP2001012930 A JP 2001012930A
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light
inspected
stripe
inspection apparatus
reflecting mirror
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JP11181322A
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English (en)
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Soji Nagata
壮司 永田
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低光沢部材の表面欠陥検査装置として小型、
軽量化したものを提供する。 【解決手段】 外部に設けられた光源と、光源からの光
を導く光ファイバー105と、一つのケーシング101
内に収められ、光ファイバー105によって導かれた光
を照射するライトガイド107と、照射された光をスト
ライプ光にするスリット部材109と、ストライプ光を
所定の方向へ導く第1の反射鏡111と、ストライプ光
を疑似的に無限遠から投影された光とするためのルーペ
113と、ストタイプ光を被検査面1とストライプ光の
光軸とのなす角が1〜15度の角度で被検査面1に投影
されるように、ストライプ光を導く第2の反射鏡115
と、被検査面1から反射したストライプ光を所定の方向
へ導く第3の反射鏡117と、第3の反射鏡によって導
かれた光を受光して、被検査面1を撮像するCCDカメ
ラと、を有することを特徴とする表面欠陥検査装置10
0。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車のバ
ンパーなどの樹脂成形品の表面欠陥を検査するための装
置に関し、特に、表面光沢の低い部材の表面欠陥を検査
するための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車のバンパーなどの樹脂成形品は、
製造時の条件によって、部品の表面に、いわゆる波打ち
状態と呼ばれる欠陥(以下、ここでは「波打ち欠陥」と
いう)が生じることがある。このような波打ち欠陥は、
製品の見映えを悪くするため、通常、塗装前の検査工程
において、そのチェックを行うようにしている。
【0003】従来、このような塗装前の樹脂形成品の表
面欠陥を検査するための検査装置としては、例えば特開
平10−300446号公報には、ストライプパターン
を、投影角度を変えることのできる照明手段によりバン
パー面に投影し、投影されたストライプパターンをCC
Dカメラで撮像して、最も明るく写る角度のときに撮像
されたストライプ画像から、ストライプの歪みを検出
し、波打ち欠陥を捕える技術が開示されている。
【0004】この公報記載の技術は、塗装前の樹脂形成
品の場合、その表面光沢が低いことから、ストライプ光
の被検査面における反射が低いため、これを最もよく捕
らえるができるように、ストライプパターンの投影角度
を可変としたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報において用いられている装置では、ストライプパター
ンを照明手段により直接被検査面に投影していることか
ら、投影角度を低くすることを考慮した場合、照明手段
やCCDカメラがバンパー面と干渉しないように、これ
らを投影ポイントから遠い位置に配設しなければならな
ず、どうしても装置が大型化してしまい使いづらいとい
った問題があった。
【0006】本発明の目的は、低光沢部材の表面欠陥を
検査するための装置として、小型、軽量化した表面欠陥
検査装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記す
る手段により達成される。
【0008】(1)被検査面にストライプパターンを投
影し、該投影されたストライプパターンを撮像手段によ
り撮像して、被検査面の表面欠陥を検査する表面欠陥検
査装置において、前記ストライプパターンの光軸と前記
被検査面とのなす角が1〜15゜となるように前記スト
ライプパターンを前記被検査面に投影する反射鏡と、前
記被検査面からの正反射光を前記撮像手段へ導く反射鏡
と、を有することを特徴とする表面欠陥検査装置。
【0009】(2)前記ストライプパターンは、前記表
面欠陥検査装置の外部に設けられた光源から光を導いて
形成されたものであることを特徴とする。
【0010】(3)前記反射鏡は表面鏡であることを特
徴とする。
【0011】(4)外部に設けられた光源と、該光源か
らの光を導く光ファイバーと、一つのケーシング内に収
められ、前記光ファイバーによって導かれた光を所定の
方向に照射するライトガイドと、該ライトガイドから照
射された光を所定のストライプ光にするスリット部材
と、該スリット部材により形成されたストライプ光を所
定の方向へ導く第1の反射鏡と、該第1の反射鏡からの
ストライプ光を、疑似的に無限遠から投影された光とす
るためのルーペと、該ルーペを通過したストライプ光
を、該ストライプ光の光軸と被検査面とのなす角が1〜
15゜で被検査面に投影されるように、該ストライプ光
を導く第2の反射鏡と、前記被検査面に投影されストラ
イプ光を、前記被検査面の正反射方向から所定の方向へ
導く第3の反射鏡と、該第3の反射鏡によって導かれた
光を受光して、前記被検査面を撮像する撮像手段と、を
有することを特徴とする表面欠陥検査装置。
【0012】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、請求項ご
とに以下のような効果を奏する。
【0013】請求項1記載の本発明によれば、反射鏡を
用いてストライプパターンを被検査面へ投影することと
したので、ストライプパターンの光軸と被検査面とのな
す角が1〜15゜と低い角度であっても、ストライプパ
ターンを直接被検査面へ投影する場合と比較して、装置
を小型化することができる。
【0014】請求項2記載の本発明によれば、光源を外
部に設けたことで、装置の軽量化を図ることができる。
【0015】請求項3記載の本発明によれば、反射鏡と
して表面鏡を用いたことで、ガラス製の通常の鏡のよう
に表面と裏面との2重反射がなく、鮮明な画像を得るこ
とができる。
【0016】請求項4記載の本発明によれば、光源を外
部に設けて光ファイバーにより導くことで、装置の軽量
化を図ることができ、また、複数の反射鏡によりストラ
イプ光を被検査面へ投影しているので、ストライプ光の
光軸と被検査面とのなす角が1〜15゜と低い角度であ
っても、装置を小型化することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して、
本発明の一実施の形態を説明する。
【0018】図1は、本発明を適用した表面欠陥検査装
置のシステム構成図である。
【0019】この装置は、大別して、センサヘッド10
0と、電源ボックス200と、パソコン300とから構
成されている。
【0020】センサヘッド100は、検査員による持運
びが可能な小型軽量の可搬型センサヘッドであって、バ
ンパー面1(被検査面)上に所定のストライプパターン
を投影し、そのストライプパターンを正反射方向から撮
像する機能を有している。
【0021】図2は、このセンサヘッド100の構成図
である。
【0022】センサヘッド100は、ケーシング101
内に、光軸103を基準として配列した光学系として、
順に、外部に配置された光源(電源ボックス内部)から
光ファイバー105を介して伝搬された光を照射するラ
イトガイド107と、ライトガイド107から照射され
た光を面状のストライプパターンの光(ストライプ光)
に変換するスリット部材109と、スリット部材109
からのストライプ光を次のルーペの方向に反射させる第
1の反射鏡111と、ストライプパターンが疑似的に無
限遠から投影されているようにするためのルーペ113
と、ルーペ113を通過したストライプ光をバンパー面
1の方向に反射させる第2の反射鏡115と、バンパー
面1からの反射光を次のCCDカメラの方向に反射させ
る第3の反射鏡117と、第3の反射鏡117を介して
バンパー面1上に投影されたストライプパターンを撮像
するCCDカメラ119とを有している。
【0023】センサヘッド100の上記光学系は、セン
サヘッド100がバンパー面1にセットされた状態にお
いて、バンパー面1と光軸103とのなす角が、10°
となるように構成されている。これは、後述するよう
に、被検査面に投影されたストライプパターンをCCD
カメラによって最も明るく、かつ、確実に撮像できる最
も好ましい角度となるようにしたものである。
【0024】このために、本実施形態では、反射鏡11
1,115によってスリット部材109からのストライ
プ光を被検査面へ投影している。また、バンパー面1に
投影されたストライプパターンは、その正反射方向から
撮像するため、すなわち、バンパー面1と反射光の光軸
とのなす角が10゜となるように、CCDカメラ119
方向へ導く第3の反射鏡117によってCCDカメラ1
19方向へ導いている。
【0025】反射鏡111,115,117は、いずれ
もアルミニウム製部材の表面を鏡面研磨加工して表面鏡
としたものである。これにより、複数の反射鏡を用いた
場合でも装置を軽量化することができると共に、反射鏡
として通常のガラス鏡を用いた場合と比較して、反射画
像を鮮明にすることができる。なお、アルミニウム製部
材に代えて、その他の金属部材やガラスの表面にアルミ
ニウムを蒸着して鏡面としたものでもよい。
【0026】スリット部材109は、例えば、縦方向の
黒色のストライプを横方向に等間隔で施して白色と黒色
の各ストライプに同じ幅を持たせたストライプパターン
の光を形成する。
【0027】ルーペ113は、主に凸レンズによって構
成されたレンズ系であり、ストライプパターンを疑似的
に無限遠から投影されているようにすることで、スリッ
ト部材とバンパー面1との実際の距離を長くすることな
く、バンパー面1に投影されたストライプパターン像の
拡大率(被検査面に拡大されるストライプ像の大きさの
割合)を大きくし、これを撮像したときの感度を向上さ
せるものである。
【0028】CCDカメラ119は、センサヘッド10
0の小型軽量化を図るため、CCDエリアイメージセン
サ素子(以下、CCD素子と称する)と、このCCD素
子の全面に配置された撮像のためのレンズと、CCD素
子からの電気信号をビデオ信号として外部へ出力するた
めの増幅回路と、から構成されており、CCD素子を駆
動するために駆動信号を供給する駆動装置は、電源ボッ
クス200内に配置されている。また、CCDカメラ1
19は、光学的に遠くにあるストライプパターンを撮像
できるよう、遠方にピントが合わされている。
【0029】センサヘッド100の底面には、このセン
サヘッド100をバンパー面1に対して所定の位置(と
姿勢)にセットするための複数の脚部121が設けられ
ている。すなわち、検査員がセンサヘッド100を手に
持って脚部121をバンパー面1に当接させることで、
センサヘッド100はバンパー面1に対して所定の位置
(と姿勢)にセットされる。
【0030】電源ボックス200には、図示しないが、
電源のほか、光源やCCDカメラ119の駆動装置など
が収納されている。したがって、電源ボックス200内
の光源からの光は、光ファイバー105によりライトガ
イド107に伝搬されており、また、電源ボックス20
0とCCDカメラ119とは、駆動信号をCCD素子へ
供給するための信号線とCCD素子から出力されたビデ
オ信号を伝送するビデオケーブルが一体化した専用線1
23により接続されている。
【0031】パソコン300は、電源ボックス200の
動作を制御するほか、撮像されたバンパー面1上のスト
ライプパターンの画像データを取り込み、取り込んだ画
像を中間処理(例えば、二値処理やフィルタ処理)し、
ストライプ画像(ストライプパターンの画像)の解析を
行うことで、バンパー面1の波打ちランクを判定し、そ
の結果を表示する。また、取り込んだ画像を保存する機
能も有している。
【0032】以下、被検査面であるバンパー面1に対す
るストライプ光の投影角度について説明する。
【0033】図3は、ストライプ光の投影角度(ストラ
イプ光の光軸と被検査面とのなす角)を変えて、バンパ
ー面1に対しストライプ光を投影し、バンパー面1から
の正反射方向から撮像したときのストライプ画像を示す
図面である。この図において、図3Aは投影角度20
゜、図3Bは投影角度15゜、図3Cは投影角度10゜
である。
【0034】図3Aに示すように、投影角度が20゜の
ときには、バンパー面1の光沢が低いために、全くスト
ライプ画像が得られていない。これに対し、図3Bに示
す投影角度15゜のときには、ストライプ画像を撮像す
ることができている。しかし、画像処理、特に2値化処
理の影響で、コントラストが余り高くなく、またストラ
イプ像も余りはっきりと出ていない。そして、図3Cに
示すように、投影角度10゜のときには、充分コントラ
ストの高いストライプ画像を得ることができている。
【0035】これらの結果から、ストライプ光の投影角
度は、15゜以下、好ましくは10゜以下であることが
分かる。
【0036】本実施形態では、先に説明したように反射
鏡113および115によって、ストライプ光を折り返
させて、被検査面に投影し、かつ被検査面での正反射を
反射鏡117によりCCDカメラへ導いている。これに
より、照明手段やカメラなどが被検査面と干渉すること
なく、センサヘッドの小型化に成功したものである。
【0037】なお、投影角度の下限については、被検査
面に対してストライプ光を投影できる角度であればいか
ようなものでもよく、例えば1゜でも、反射鏡を用いる
ことで、装置を大きくすることなく可能である。
【0038】以上本発明を適用した実施形態について、
パンパー面を例に説明したが、本発明は、バンパー面の
検査に限定されるものではなく、光沢の低い樹脂成形品
一般についても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態に係る表面欠陥検査装
置のシステム構成図である。
【図2】 図1に示すセンサヘッドの構成図である。
【図3】 ストライプ光の投影角度と、得られた画像を
示す図面である。
【符号の説明】
1…パンパー面(被検査面)、 100…センサヘッド、 107…ライトガイド、 109…スリット部材、 111,115,117…反射鏡、 113…ルーペ、 119…CCDカメラ(撮像手段)、 200…電源ボックス、 300…パソコン。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検査面にストライプパターンを投影
    し、該投影されたストライプパターンを撮像手段により
    撮像して、被検査面の表面欠陥を検査する表面欠陥検査
    装置において、 前記ストライプパターンの光軸と前記被検査面とのなす
    角が1〜15゜となるように前記ストライプパターンを
    前記被検査面に投影する反射鏡と、 前記被検査面からの正反射光を前記撮像手段へ導く反射
    鏡と、を有することを特徴とする表面欠陥検査装置。
  2. 【請求項2】 前記ストライプパターンは、前記表面欠
    陥検査装置の外部に設けられた光源から光を導いて形成
    されたものであることを特徴とする請求項1記載の表面
    欠陥検査装置。
  3. 【請求項3】 前記反射鏡は表面鏡であることを特徴と
    する請求項1記載の表面欠陥検査装置。
  4. 【請求項4】 外部に設けられた光源と、 該光源からの光を導く光ファイバーと、 一つのケーシング内に収められ、 前記光ファイバーによって導かれた光を所定の方向に照
    射するライトガイドと、 該ライトガイドから照射された光を所定のストライプ光
    にするスリット部材と、 該スリット部材により形成されたストライプ光を所定の
    方向へ導く第1の反射鏡と、 該第1の反射鏡からのストライプ光を、疑似的に無限遠
    から投影された光とするためのルーペと、 該ルーペを通過したストライプ光を、該ストライプ光の
    光軸と被検査面とのなす角が1〜15゜で被検査面に投
    影されるように、該ストライプ光を導く第2の反射鏡
    と、 前記被検査面に投影されストライプ光を、前記被検査面
    の正反射方向から所定の方向へ導く第3の反射鏡と、 該第3の反射鏡によって導かれた光を受光して、前記被
    検査面を撮像する撮像手段と、を有することを特徴とす
    る表面欠陥検査装置。
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