JP2001318058A - 物品の表面識別方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 防錆鋼板と普通鋼板のような表面状況が異な
る複数物品の表面の識別を、外来ノイズの影響を受ける
こと無く光学的識別方法で高精度に行うこと。 【解決手段】 防錆鋼板又は普通鋼板（物品３）の略平
坦な表面４に向けて発光源１１と受光源２１を配置す
る。発光源１１の発光ラインＬａからのスリット状投射
光１３の物品表面４からのスリット状反射光１４を、こ
のスリット状反射光１４の中央部のスリット横断方向の
反射光１４ｓだけを、受光源２１の受光ラインＬｂで受
光させる。これにより、受光ラインＬｂ全体の受光量分
布を定量的に判読し、例えば受光量分布の所定のしきい
値以上の光量レベルで分布している領域の長さを演算す
る。この領域の長さの大小相違から物品３の表面状況を
識別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、防錆鋼板と普通鋼
板を識別するのに好適な、物品の表面の種類等を光学的
に識別する物品の表面識別方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のボデー等を構成する鋼板は、表
面が亜鉛めっき等で防錆処理された防錆鋼板と、表面が
防錆処理されない鋼板生地のままの普通鋼板がある。防
錆鋼板は主に発錆の可能性が高い仕向地用自動車の製造
に使用され、普通鋼板は主に発錆の可能性の少ない仕向
地用自動車の製造に使用される。自動車製造ラインに防
錆鋼板と普通鋼板を混流させる場合、多くの製造工程に
おいては流れて来る鋼板が防錆鋼板又は普通鋼板のいず
れであるかを事前に識別する必要がある。例えば溶接工
程においては、防錆鋼板と普通鋼板の溶接条件が異なる
ことから、鋼板の種類を識別してから溶接するようにし
ている。また、防錆鋼板を使った製造ラインに普通鋼板
が流れるといった鋼板誤流ミスを防止するために、製造
ラインの要所要所で鋼板を識別するようにしている。

【０００３】上記のような防錆鋼板と普通鋼板の識別方
法として、鋼板の全体の形状を識別する方法や、鋼板の
一部に形成した識別孔等の機械的目印の有無や大きさを
光学センサーで検知する方法、また、鋼板の表面の光反
射率を利用した光学的識別方法が知られている。

【０００４】上記鋼板の全体形状の識別方法は、防錆鋼
板と普通鋼板の全体形状が明確に相違している場合には
有効であるが、同じ全体形状の場合は防錆処理されてい
るか否かの識別が難しい。また、上記鋼板の機械的目印
を光学センサーで検知する方法は、鋼板に機械的目印を
形成する特別な工程、設備、作業等を必要としてコスト
アップとなる不具合がある。そこで、現状では防錆鋼板
と普通鋼板の表面の光反射率が相違することを利用した
光学的識別方法が多用されている。

【０００５】この光学的識別方法は、図６又は図７に示
す方法が一般的である。図６は発光素子２ａと受光素子
２ｂを内蔵する識別器１から鋼板３の表面４に向けて約
９０°の投入角αで一本線状の光を投射し、鋼板表面４
から約９０°の反射角α’で反射する反射光を受光素子
２ｂで受光して、その受光量（反射光量）から鋼板３の
種類を識別する。図７は発光素子２ａを内蔵する投光器
５から鋼板３の表面４に向けて所定の鋭角の投入角βで
一本線状の光を投射し、鋼板表面４から所定の反射角
β’で反射する反射光を受光器６の受光素子２ｂで受光
して、その受光量（反射光量）から鋼板３を識別する。
つまり、防錆鋼板の表面は亜鉛めっき層等の防錆処理層
で形成されているために光反射率が普通鋼板よりも低く
て、図６と図７の鋼板３が防錆鋼板であるときの受光素
子２ｂに受光される反射光量が、鋼板３が普通鋼板であ
るときよりも少なくなり、この反射光量の差を検知する
ことで、鋼板３が防錆鋼板か普通鋼板であるかが識別さ
れる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図６や図７の光学的識
別方法で識別精度を上げるためには、図６の場合は投入
角αと反射角α’が９０°に、図７の場合は投入角βと
反射角β’が等しくなるように鋼板３に対する発光素子
２ａと受光素子２ｂの光軸の相対的な取付角度を正確に
設定する必要がある。しかし、発光素子と受光素子の双
方の光軸を限られた狭い範囲で一致させることが難しく
て、両素子間の微小な光軸ズレで識別精度が不安定にな
ったり低下することがある。また、鋼板周辺からの外乱
光が鋼板からの反射光に混入して受光素子への反射光量
が変化し、この反射光量変化から防錆鋼板を普通鋼板と
誤識別するといった識別ミスが発生する可能性がある。
防錆鋼板を普通鋼板と識別ミスした場合は、防錆鋼板が
普通鋼板の製造組立ラインに供給されることから防錆鋼
板の製造組立ラインに供給される防錆鋼板が不足した
り、逆に普通鋼板の製造組立ラインで普通鋼板が余る不
具合が発生して、鋼板残材の有効活用が難しくなること
がある。

【０００７】本発明は上記光学的識別方法の問題点を解
決すべくなされたもので、鋼板等の物品の表面の光反射
率を利用して常に安定した精度、高い精度で表面状況を
識別する方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的を達成
する技術的手段は、物品の略平坦な表面に向けて発光源
と受光源を配置し、前記発光源の直線状発光ラインから
物品表面に向けてスリット状投射光を投光し、このスリ
ット状投射光の物品表面からのスリット状反射光を、こ
のスリット状反射光の略中央部を横切る方向に直線状受
光ラインを有する前記受光源の受光ラインで受光して、
受光源の受光ライン全体の受光量分布に基づいて物品の
表面状況を識別することを特徴とする。

【０００９】ここで、発光源は、発光ダイオード等の点
発光する複数の発光素子を密に一直線上に並べて直線状
発光ラインを形成して、発光ラインからスリット状の投
射光を投光する発光器が適用される。また、受光源は、
ＣＣＤ素子等の複数の受光素子を一直線上に並べて直線
状受光ラインを形成して、この受光ラインに入射した光
だけを受光する受光器が適用される。発光源から投光さ
れたスリット状投射光を物品の平坦な表面で反射させた
反射光はスリット状となって受光源の受光ラインに入射
する。この場合、スリット状反射光に対して受光ライン
を交差する方向に配置することで、スリット状反射光の
内の受光ラインで横断される区間だけの定量的な反射光
が受光ラインに入射して受光素子に受光されるため、発
光源と物品と受光源の相対的な取付角度に多少の位置
（光軸）ズレが有っても、スリット状反射光が確実に受
光源の受光ラインで受光される。また、受光源の受光ラ
イン全体の受光量分布を識別することで、外乱光の影響
をあまり受けることなく物品表面を識別することが可能
となる。

【００１０】また、本発明方法においては、上記受光源
の受光ラインにおける受光量分布の予測される受光量の
最大値と最小値の間のしきい値以上又は以下の領域の長
さを演算して、この長さに基づいて物品の表面状況を識
別することが望ましい。この場合のしきい値は、受光源
の受光ラインにおける受光量である反射光量の予測され
る最大値と最小値の和の例えば１／２が適当であるが、
物品の表面状況に応じて最適なしきい値が設定される。

【００１１】以上の本発明における測定対象の物品は、
表面が防錆処理された防錆鋼板や表面が防錆処理されな
い普通鋼板などであるが、これら防錆鋼板と普通鋼板に
特定されることなく、本発明方法を応用して他の物品の
表面状況を識別することも可能である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明方法の一実施形態を
図１乃至図５を参照して説明する。同図は図６と同様な
鋼板３の表面状況を光学的に検知して鋼板３が防錆鋼板
か普通鋼板かを識別する鋼板識別装置の概要を示す。

【００１３】図１と図２に示すように、鋼板３の略平坦
な表面４の近くの定位置に発光源１１と受光源２１を鋼
板表面４に向けて配置する。発光源１１は、例えば発光
ダイオード等の点発光する複数の発光素子１２を密に一
直線上に並べた直線状発光ラインＬａからレンズ（図示
せず）を介して平行光線群のスリット状投射光１３を投
射する発光器である。受光源２１は、例えばＣＣＤ素子
等の複数の受光素子２２を密に一直線上に並べた受光ラ
インＬｂを有する受光器である。発光源１１の発光ライ
ンＬａと受光源２１の受光ラインＬｂの相互の位置関係
の一例が図３の発光源１１と受光源２１の下面図に示さ
れる。

【００１４】図２に示すように、発光源１１の発光ライ
ンＬａは鋼板表面４と所定の傾斜角を成し、発光ライン
Ｌａから投射されるスリット状投射光１３が鋼板表面４
に所定の投光角θで投光されて反射角θ’で反射する。
投光角θと反射角θ’はほぼ等しい鋭角で、反射光１４
もスリット状となる。このスリット状反射光１４のスリ
ット幅方向での略中央部に受光源２１が配置され、受光
源２１の直線状受光ラインＬｂにレンズ（図示せず）を
介してスリット状反射光１４の中央部の反射光がほぼ直
交方向から入射する。受光ラインＬｂのライン方向とス
リット状反射光１４のスリット方向はほぼ直交させてあ
り、かつ、受光ラインＬｂの中央にスリット状反射光１
４の中央部の反射光が入射するようにしてある。

【００１５】例えば鋼板３の表面４が水平面であり、こ
の水平面の直交２方向をＸ方向とＹ方向、表面４と垂直
な方向をＺ方向として、発光源１１の発光ラインＬａか
らＺ方向の斜め下方に投光されたスリット状投射光１３
が鋼板表面４のＸ方向長さがｄの直線領域Ｎに投光角θ
で投射されたとすると、直線領域Ｎからスリット状反射
光１４がＺ方向斜め上方に反射角θ’（＝θ）で反射す
る。Ｘ方向に幅を持つスリット状反射光１４に対して受
光源２１の受光ラインＬｂは直交するＹ方向に設置され
る。スリット状投射光１３のスリット幅方向での中央部
の投射光を１３ｓとすると、この中央投射光１３ｓが直
線領域Ｎの中央部に投光され、その反射光１４ｓが受光
ラインＬｂのほぼ中央に入射する。スリット状投射光１
３の中央投射光１３ｓから両側方の投射光による反射光
は、受光ラインＬｂの両側方に逸れて受光ラインＬｂに
入射しない。

【００１６】図４（Ａ）は鋼板３が防錆鋼板であり、図
４（Ｂ）は鋼板３が普通鋼板の場合で、鋼板表面４を反
射した中央反射光１４ｓが受光ラインＬｂの中央部に入
射するところを示している。中央反射光１４ｓは、鋼板
３の表面４の状況によって反射光量や拡散形態が決ま
り、受光ラインＬｂに入射する反射光量の分布が決まる
ことから、この反射光量の分布で鋼板表面４の種類等が
検知される。

【００１７】すなわち、図４（Ａ）のように鋼板３が防
錆鋼板の場合、これの表面４が亜鉛めっき層等の防錆処
理層７の表面であり、この表面の光反射率は普通鋼板の
反射率より低く、かつ、拡散し易くて、単線状の中央反
射光１４ｓのＹ方向での両側方に広い領域に亘って拡散
反射光１４ｓ’が生じ、この拡散反射光１４ｓ’が受光
ラインＬｂの中央から両側のラインに入射する。この防
錆鋼板のときの受光ラインＬｂの全体の反射光量分布が
図５（Ａ）のグラフＦ１に示される。また、図４（Ｂ）
のように鋼板３が普通鋼板の場合、その表面４は防錆鋼
板より光沢があって光反射率が高いため、単線状の中央
反射光１４ｓの両側方に拡散する拡散反射光１４ｓ”が
少なく、而も、中央反射光１４ｓに近い狭い領域に生じ
る。この普通鋼板のときの受光ラインＬｂの全体の反射
光量分布が図５（Ｂ）のグラフＦ２に示される。

【００１８】図５（Ａ）、（Ｂ）のグラフＦ１，Ｆ２
は、鋼板表面４の光学検査される直線領域Ｎの中央部の
横断方向での反射光量分布を示す。この反射光量分布の
最大値Ｐａは、中央反射光１４ｓによるものであり、両
グラフＦ１、Ｆ２においてほぼ等しく、最小値Ｐｂもほ
ぼ等しい。図５の両グラフＦ１、Ｆ２から明確なよう
に、防錆鋼板でのグラフＦ１の最大値Ｐａから最小値Ｐ
ｂに至るまでの分布長が、普通鋼板でのグラフＦ２の最
大値Ｐａから最小値Ｐｂに至るまでの分布長より大き
く、この分布長を測定すれば鋼板３が防錆鋼板であるか
普通鋼板であるかが明確に識別できる。具体的には次の
ようにすればよい。

【００１９】防錆鋼板と普通鋼板のいずれにも共通と見
なされる反射光量の最大値Ｐａと最小値Ｐｂの間の定値
の例えば平均値（Ｐａ−Ｐｂ）／２をしきい値Ｐｎとし
て設定して、両グラフＦ１、Ｆ２のしきい値Ｐｎ以上の
領域の長さＥ１，Ｅ２を演算する。この双方の長さＥ
１、Ｅ２は明確に相違することから、両長さＥ１，Ｅ２
の平均値を識別基準値として設定して、この識別基準値
と演算された長さＥ１，Ｅ２を比較すると簡単かつ正確
に鋼板３が防錆鋼板であるか普通鋼板であるかが識別さ
れる。

【００２０】また、上記識別動作時に、仮に外乱光が受
光ラインＬｂに入射した場合、この外乱光は図５
（Ａ）、（Ｂ）の各グラフＦ１，Ｆ２の一部に単パルス
的なピークのノイズ波形となって現れるから、このよう
なノイズ波形が上記長さＥ１、Ｅ２の領域で、或いは、
長さＥ１、Ｅ２以外の領域で現れても長さＥ１，Ｅ２の
測定値には影響が無い。また、ノイズ波形で長さＥ１，
Ｅ２に多少の変動が生じても、双方の長さＥ１，Ｅ２の
大小関係が逆になることはまず皆無であり、両長さＥ
１，Ｅ２の差の変動も少なくて、鋼板３の正確な識別が
可能となる。

【００２１】以上の鋼板表面４の識別は、鋼板表面４の
直線領域Ｎの中央部での表面で行われるが、発光源１１
と受光源２１が相対的にＸ方向に位置ズレして、識別さ
れる表面位置が直線領域Ｎの中央部から位置ズレして
も、上記同様にして、精度を落とすことなく行われる。
また、発光源１１と受光源２１が相対的にＹ方向に位置
ズレしても、図５（Ａ）、（Ｂ）のグラフＦ１、Ｆ２の
ピークが受光ラインＬｂ上で左右に移動するだけで、測
定される反射光量分布領域の長さＥ１、Ｅ２やその差は
ほとんど変わらず、鋼板３の正確な識別が可能である。
さらに、発光源１１と受光源２１が相対的にＺ方向に位
置ズレしても、図５（Ａ）、（Ｂ）のグラフＦ１、Ｆ２
のピークや光量分布がほとんど変わらず、鋼板３の正確
な識別が可能である。したがって、発光源１１と受光源
２１が相対的に三次元で多少位置ズレしても識別精度が
落ちず、発光源１１と鋼板３と受光源２１の相対的な取
付角度の調整が容易になる。

【００２２】なお、以上の実施形態は防錆鋼板と普通鋼
板の２種類鋼板の識別方法であるが、識別される物品は
鋼板に限らず、また、識別される物品の種類は２種類以
上であっても可能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、発光源から投光された
スリット状投射光による物品表面からのスリット状反射
光とこれを受光する受光源の受光ラインが交差する位置
関係にあって、スリット状反射光の一部を横切る区間だ
けの定量的な反射光だけが受光ラインに入射して、受光
ライン全体の受光量分布で物品表面を識別するようにし
たので、発光源と物品と受光源の相対的な取付角度に三
次元方向で多少の位置ズレが有っても、スリット状反射
光が確実に受光源の受光ラインで受光されて、物品表面
の正確な識別が可能となる。そのため、発光源と受光源
の投受光設備の設計や現場設置が容易な、高信頼度の識
別装置が提供可能となる。さらに、受光源の受光ライン
全体の受光量分布を識別することで、外乱光の影響を受
けることなく物品表面を識別することが可能となり、め
っき鋼板と被めっき鋼板等のような表面状況が似通った
複数種類の物品であっても、その表面状況を高精度で識
別することが可能となる。

【００２４】また、物品が自動車製造工場等の製造ライ
ンを混流する防錆鋼板と普通鋼板の場合に、両鋼板の識
別が常に簡単かつ高精度に行えるから、防錆鋼板と普通
鋼板をそれぞれの製造組立ラインで互いに融通させて鋼
板の過不足を生じさせずに供給することが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の一実施形態を示す斜視図。

【図２】図１の部分拡大側面図。

【図３】図２における発光源と受光源の底面図。

【図４】図１における受光源への物品からの反射光の形
態例を説明するための部分正面図で、（Ａ）は物品が防
錆鋼板、（Ｂ）は物品が普通鋼板である。

【図５】（Ａ）は図４（Ａ）のときの反射光量分布図、
（Ｂ）は図４（Ｂ）のときの反射光量分布図。

【図６】従来方法による光学的物品表面識別装置の側面
図。

【図７】他の従来方法による光学的物品表面識別装置の
側面図。

【符号の説明】

３ 物品、防錆鋼板、普通鋼板 ４ 表面 ５ 防錆処理層 １１ 発光源 Ｌａ 発光ライン １２ 発光素子 １３ スリット状投射光 １４ スリット状反射光 １４ｓ 中央反射光 ２１ 受光源 Ｌｂ 受光ライン ２２ 受光素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物品の略平坦な表面に向けて発光源と受
   光源を配置し、前記発光源の直線状発光ラインから物品
   表面に向けてスリット状投射光を投光し、このスリット
   状投射光の物品表面からのスリット状反射光を、このス
   リット状反射光の略中央部を横切る方向に直線状受光ラ
   インを有する前記受光源の受光ラインで受光して、受光
   源の受光ライン全体の受光量分布に基づいて物品の表面
   状況を識別することを特徴とする物品の表面識別方法。