JP2002082060A - 表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の表面欠陥検査装置は、照明光の照射角
度やカメラの撮像角度が一定であったため、ワーク表面
が平面部と曲面部を有する場合、曲面部に対する検出エ
リアが極端に狭くなる検出限界があるなどの問題点があ
った。 【解決手段】 平面部Ｆと曲面部Ｒを有するワークＷの
表面を光学的センサで走査して表面欠陥を検査するに際
し、平面部Ｆに対しては、ワークＷと光学的センサを相
対的に移動させて表面欠陥を検査し、曲面部Ｒに対して
は、ワークＷと光学的センサのうちの少なくとも一方を
ワークの湾曲断面の連続方向に沿って移動させて表面欠
陥を検査することにより、曲面部の曲率に左右されるこ
となく充分な検出エリアを確保して、平面部および曲面
部のいずれも表面欠陥検査を高精度に行えるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学的センサを用
いてワークの表面欠陥を検査する方法および装置装置で
あって、例えば、自動車の製造において、プレス形成さ
れた車体パネルの表面における凹凸等の表面欠陥を検査
するのに利用される表面欠陥検査方法および表面欠陥検
査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の表面欠陥検査装置としては、例え
ば、特開平８−５５７３号公報などに示されたものがあ
った。

【０００３】同公報に開示された表面欠陥検査装置は、
ワークの一方側斜め上方に位置してワークに面状の照明
光を照射する光源と、ワークの他方側斜め上方に位置し
てワークの表面を撮像するエリアセンサカメラを備えて
おり、カメラにより撮像した受光画像を画像処理してワ
ークの表面に存在する凹凸等の表面欠陥を検出するもの
である。このとき、照明光の照射角度およびカメラによ
る撮像角度は、ワークの表面を基準として１０度以下の
低角度であると共に、いずれもほぼ一定の角度になって
いる。したがって、カメラにより撮像した受光画像とし
ては、照明光の正反射光を捕らえることになり、ワーク
の表面欠陥を影すなわち明部中の暗点として撮像したも
のとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな従来の表面欠陥検査装置にあっては、ワークの表面
が平坦である場合には良好な表面欠陥検出を行うことが
できるが、自動車の車体パネルのように表面が平面部と
平面部に連続する曲面部を有する場合には、照明光の照
射角度やカメラの撮像角度を一定にすると、とくに曲面
部に対する検出エリアが極端に狭くなる検出限界があ
り、曲面部の表面欠陥検査を充分に行うことが困難であ
るという問題点があった。また、現状の車体パネルの生
産タクトは数秒単位であり、表面欠陥検査装置に車体パ
ネルを通過させるコンベアにも搬送速度の速い（例えば
５０ｍ／ｍｉｎ）ものが使用されることから、コンベア
の搬送処理能力の面からも検査可能な範囲が制約される
という問題点があり、これらの問題点を解決することが
課題であった。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、上記従来の課題に着目して成
されたもので、平面部と平面部に連続する曲面部を有す
るワークの表面を光学的センサで走査して表面欠陥を検
査するに際し、平面部および曲面部のいずれに対しても
表面欠陥の検査を高精度に且つ迅速に行うことができ、
インラインでの表面欠陥検査にも充分適用することがで
きる適用表面欠陥検査る表面欠陥検査方法および表面欠
陥検査装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる表面欠陥
検査方法は、請求項１として、平面部と平面部に連続し
た曲面部を有するワークの表面を光学的センサで走査し
て表面欠陥を検査するに際し、平面部に対しては、ワー
クと光学的センサを相対的に移動させて表面欠陥を検査
し、曲面部に対しては、ワークと光学的センサをのうち
の少なくとも一方をワークの湾曲断面の連続方向に沿っ
て移動させて表面欠陥を検査する構成とし、請求項２と
して、ワークを一方向に搬送し、且つ搬送方向に対して
曲面部の湾曲断面の連続方向が交差する姿勢でワークを
搬送し、平面部に対しては、ワークを搬送しながら表面
欠陥を検査し、曲面部に対しては、ワークの搬送を停止
させるとともに光学的センサを湾曲断面の連続方向に移
動させて表面欠陥を検査する構成としており、上記構成
をもって従来の課題を解決するための手段としている。

【０００７】また、本発明に係わる表面欠陥検査方法
は、請求項３として、平面部と平面部に連続する曲面部
とこれらの面内に位置する段差面部を有するワークの表
面を光学的センサで走査して表面欠陥を検査するに際
し、ワークの表面において直交する２方向の断面曲率と
同２方向のワークの長さに基づいて光学的センサの走査
方向と走査速度を選定し、選定した走査方向と、ワーク
の表面において直交する２方向の断面における段差面部
の高さと、予め設定したワークの形状データに基づいて
光学的センサの走査パターンを選定し、光学的センサの
走査方向と走査速度と走査パターンに基づいてワークお
よび光学的センサの少なくとも一方を多軸方向に移動さ
せて表面欠陥を検査する構成とし、請求項４として、ワ
ークの表面に対して照明光を所定の照射角度で照射する
照明手段と照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反
射光を撮像する撮像手段を備えた光学的センサを用い、
選定した走査方向と走査速度と走査パターンに基づいて
ワークの表面を走査する際に、ワークの形状を計測して
得た形状データおよびワークの三次元形状データの少な
くとも一方に基づいて、ワークの表面に対する照明手段
の照射角度および撮像手段の撮像角度が常に一定になる
ように光学的センサの角度や高さを制御すると共に、光
学的センサの撮像手段で撮像した画像から照射光位置を
算出し、照射光位置と走査速度に対応した所定の照射制
御位置から照射光ずれ量を算出し、照射光ずれ量に比例
する照射角度および撮像角度の少なくとも一方の補正制
御を行う構成とし、請求項５として、平面部と平面部に
連続する曲面部とこれらの面内に位置する段差面部を有
するワークの表面を複数の光学的センサで走査して表面
欠陥を検査するに際し、ワークの表面において直交する
２方向の断面曲率と同２方向のワークの長さに基づいて
複数の光学的センサの走査方向と走査速度を選定し、選
定した走査方向と、ワークの表面において直交する２方
向の断面における段差面部の高さと、予め設定したワー
クの形状データに基づいて複数の光学的センサの走査パ
ターンを選定し、各光学的センサの走査方向と走査速度
と走査パターンに基づいてワークおよび各光学的センサ
の少なくとも一方を多軸方向に移動させて表面欠陥を検
査する構成とし、請求項６として、ワークの表面に対し
て照明光を所定の照射角度で照射する照明手段と照射角
度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する撮
像手段を備えた複数の光学的センサを用い、選定した走
査方向と走査速度と走査パターンに基づいてワークの表
面を走査する際に、ワークの表面に対する照明手段の照
射角度および撮像手段の撮像角度が常に一定になるよう
に光学的センサの角度や高さを制御すると共に、光学的
センサの撮像手段で撮像した画像から照射光位置を算出
し、照射光位置と走査速度に対応した所定の照射制御位
置から照射光ずれ量を算出し、照射光ずれ量に比例する
撮像角度および照射角度の少なくとも一方の補正制御を
行う構成とし、請求項７として、ワークの形状を計測し
て得た計測データおよび予め設定した三次元形状データ
の少なくとも一方を用いて、ワークの表面において直交
する２方向の断面曲率と同２方向のワークの長さを算出
し、これらの算出データと予め設定した所定値とを比較
して光学的センサの走査方向を選定する構成とし、請求
項８として、ワークの形状を計測して得た計測データお
よび予め設定した三次元形状データの少なくとも一方を
用いて、光学的センサの走査方向とワークの表面におい
て直交する２方向の断面における段差面部の高さを算出
し、光学的センサの走査方向、段差面部の高さと予め設
定した所定値との比較結果、およびワークの形状データ
に基づいて、光学的センサの走査パターンを選定する構
成としている。

【０００８】本発明に係わる表面欠陥検査装置は、請求
項９として、平面部と平面部に連続する曲面部を有する
ワークの表面を光学的センサで走査して表面欠陥を検査
する装置であって、光学的センサとして、ワークの平面
部との間で相対的な移動を伴って平面部を所定の撮像角
度で撮像する手段を含む平面部検出センサと、ワークの
曲面部との間で湾曲断面の連続方向に沿って相対的な移
動を伴って曲面部を所定の撮像角度で撮像する手段を含
む曲面部検出センサを備え、平面部検出センサおよび曲
面部検出センサから得た画像を処理してワークの表面欠
陥を抽出する画像処理手段を備えた構成とし、請求項１
０として、ワークを一方向に搬送するワーク搬送手段を
備え、ワーク搬送手段は、曲面部の湾曲断面の連続方向
が搬送方向に交差する姿勢でワークを搬送し、且つワー
クが曲面部検出センサに対応する位置で停止可能であ
り、曲面部検出センサをワーク搬送方向に対して交差す
る方向に移動可能に設けた構成とし、請求項１１とし
て、平面部検出センサおよび曲面部検出センサが、ワー
クの表面に対して照明光を所定の照射角度で照射する照
明手段と、照明手段に対向して配置され且つ照射角度よ
りも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮像する撮像手
段を各々備えており、予め設定されたワークの形状デー
タと搬送されるワークの位置データに基づいてワークの
表面に対する照射角度および撮像角度が一定となるよう
に照明手段の角度および高さならびに撮像手段の角度お
よび高さを制御するセンサ制御手段を備えた構成として
おり、上記構成をもって従来の課題を解決するための手
段としている、

【０００９】また、本発明に係わる表面欠陥検査装置
は、請求項１２として、曲面部検出センサが、ワークの
搬送方向に対して交差する方向に移動するセンサ移動手
段を備え、センサ移動手段に照明手段および撮像手段が
一体的に設けてある構成とし、請求項１３として、曲面
部検出センサが、ワークの曲面部に対する略曲率中心の
軸回り方向に照明手段および撮像手段を傾斜させるセン
サ傾動手段を備え、センサ制御手段が、ワークの曲面部
における湾曲断面の接線に対して照明手段による照射方
向および撮像手段による撮像方向が直交するようにセン
サ傾動手段を駆動する制御を行う構成とし、請求項１４
として、ワーク搬送方向において各センサよりも上流側
に、ワークの高さおよび平面形状を計測するワーク計測
手段を備え、センサ制御手段が、予め設定されたワーク
の形状データとワーク計測手段からの計測データとを比
較して照明手段および撮像手段の角度や高さを補正する
制御を行う構成とし、請求項１５として、ワーク搬送方
向において各センサよりも上流側に、ワークの高さおよ
び平面形状を計測するワーク計測手段を備え、ワーク計
測手段からの計測データとセンサ制御手段からの制御デ
ータに基づいて曲面部検出センサの照明手段および撮像
手段の角度や高さの制御特性と走査位置の制御特性を補
正するセンサ制御補正手段を備えた構成とし、請求項１
６として、センサ制御手段が、予め設定されたワークの
形状データとワーク計測手段からの計測データとを比較
して平面部検出センサおよび曲面部検出センサの走査タ
イミングおよび画像処理手段の処理タイミングを決定す
る制御を行う構成とし、請求項１７として、多軸制御型
ロボットアームのハンド部に、光源と照明手段と撮像手
段を一体的に備えた光学的センサを設けると共に、セン
サ制御手段からの制御データに基づいてロボットアーム
を制御するロボット制御手段を備えた構成としており、
上記構成をもって従来の課題を解決するための手段とし
ている。

【００１０】なお、上記構成において、ワークの平面部
は、完全に平面を成すものだけでなく、比較的曲率の小
さい湾曲面も含むものとする。これに対して曲面部は、
平面部に比べて曲率が明らかに大きく変化している面と
する。

【００１１】

【発明の作用】本発明の請求項１に係わる表面欠陥検査
方法では、平面部と平面部に連続した曲面部を有するワ
ークの表面を光学的センサで走査して表面欠陥を検査す
るに際し、平面部は、光学的センサによる走査をいずれ
の方向に行っても検出エリアがほぼ一様であるから、ワ
ークと光学的センサを相対的に移動させて表面欠陥を検
査する。この平面部の検査では、ワークの移動、光学的
センサの移動、あるいは双方の移動によってワークと光
学的センサとを相対的に移動させる。

【００１２】他方、曲面部は、光学的センサによる走査
を湾曲方向に行うと検出エリアが極端に狭くなる。そこ
で、当該表面欠陥検査方法では、ワークと光学的センサ
のうちの少なくとも一方をワークの湾曲断面の連続方向
（湾曲断面に対して直角方向）に沿って移動させること
により、曲率に左右されることなく所定の検出エリアを
確保して表面欠陥を充分に検査し得るものとする。この
曲面部の検査では、ワークの移動、光学的センサの移
動、あるいは双方を移動させる。とくに、ワークの移動
方向に対して曲面部の湾曲断面の連続方向が直交する方
向である場合には、ワークの搬送を停止させて光学的セ
ンサを移動させるか、ワークの移動速度に応じて光学的
センサを斜め方向に移動させる。

【００１３】本発明の請求項２に係わる表面欠陥検査方
法では、ワークが一方向に搬送されており、同ワーク
が、搬送方向に対して曲面部の湾曲断面の連続方向が交
差する姿勢で搬送されているので、表面欠陥の検査が比
較的容易である平面部に対しては、ワークを搬送しなが
ら表面欠陥を検査する。また、曲面部に対しては、ワー
クの搬送を停止させ、光学的センサを湾曲断面の連続方
向に移動させて表面欠陥を検査するので、光学的センサ
と曲面部の正しい位置関係を確保したうえで、曲率に左
右されることなく所定の検出エリアを確保して表面欠陥
を充分に検査し得ることとなる。

【００１４】本発明の請求項３に係わる表面欠陥検査方
法では、ワークが、平面部と平面部に連続する曲面部と
これらの面内に位置する段差面部を有している。そし
て、このワークの表面を光学的センサで走査して表面欠
陥を検査するに際し、まず、ワークの表面において直交
する２方向の断面曲率と同２方向のワークの長さに基づ
いて光学的センサの走査方向と走査速度を選定する。こ
の際、ワークの表面において直交する２方向は、例え
ば、ワークが、曲面部の湾曲断面の連続方向が搬送方向
に対して交差する姿勢で搬送されている場合、搬送方向
とこの搬送方向を横切る方向である。そして、選定した
走査方向と、先の２方向の断面における段差面部の高さ
と、ＣＡＤ情報等のような予め設定したワークの形状デ
ータに基づいて光学的センサの走査パターンを選定した
のち、光学的センサの走査方向と走査速度と走査パター
ンに基づいて、ワークおよび光学的センサの少なくとも
一方を多軸方向に移動させて表面欠陥を検査する。

【００１５】本発明の請求項４に係わる表面欠陥検査方
法では、ワークの表面に対して照明光を所定の照射角度
で照射する照明手段と照射角度よりも大きい撮像角度で
照明光の反射光を撮像する撮像手段を備えた光学的セン
サを用いる。すなわち、光学的センサは、照明手段によ
り、ワークの一方側斜め上方から照明光を所定の照射角
度で照射し、撮像手段により、ワークの他方側斜め上方
から照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を
撮像する。このとき、照明手段による照射角度は、例え
ばワークの表面に対して１０度以下とし、撮像手段によ
る撮像角度は、例えば１０〜３０度の範囲とする。した
がって、所定の照射角度で照射された照明光のうち、表
面欠陥の無い部分に当たった光は、照射角度と同じ角度
で反射するので撮像手段には撮像されず、表面欠陥に当
たって照射角度よりも大きい角度で乱反射した光のみが
撮像手段に撮像される。これにより、撮像手段では、表
面欠陥を高輝度で捕らえた受光画像が形成される。ま
た、受光画像は、エッジ抽出のための微分処理、ノイズ
除去のための平滑化処理、および表面欠陥を孤立点とし
て検出するための二値化処理などの画像処理が成され、
これにより表面欠陥の抽出が可能となる。

【００１６】そして、当該表面欠陥検査方法では、上記
の光学的センサを用いると共に、選定した走査方向と走
査速度と走査パターンに基づいてワークの表面を走査す
る際に、ワークの形状を実際に計測して得た形状データ
およびＣＡＤ情報等のワークの三次元形状データの少な
くとも一方に基づいて、ワークの表面に対する照明手段
の照射角度および撮像手段の撮像角度が常に一定になる
ように光学的センサの角度や高さを制御する。その一方
では、光学的センサの撮像手段で撮像した画像から照射
光位置（光舌位置）を算出し、照射光位置と走査速度に
対応した所定の照射制御位置から照射光ずれ量を算出
し、照射光ずれ量に比例する照射角度および撮像角度の
少なくとも一方の補正制御を行う。

【００１７】本発明の請求項５に係わる表面欠陥検査方
法では、ワークが、平面部と平面部に連続する曲面部と
これらの面内に位置する段差面部を有しており、このワ
ークの表面を複数の光学的センサで走査して表面欠陥を
検査する。すなわち、ワークの表面において直交する２
方向の断面曲率と同２方向のワークの長さに基づいて複
数の光学的センサの走査方向と走査速度を選定する。こ
の際、ワークの表面において直交する２方向は、例え
ば、ワークが、曲面部の湾曲断面の連続方向が搬送方向
に対して交差する姿勢で搬送されている場合、搬送方向
とこの搬送方向を横切る方向である。そして、選定した
走査方向と、先の２方向の断面における段差面部の高さ
と、ＣＡＤ情報等のような予め設定したワークの形状デ
ータに基づいて複数の光学的センサの走査パターンを選
定したのち、各光学的センサの走査方向と走査速度と走
査パターンに基づいて、ワークおよび各光学的センサの
少なくとも一方を多軸方向に移動させて表面欠陥を検査
する。

【００１８】本発明の請求項６に係わる表面欠陥検査装
置では、ワークの表面に対して照明光を所定の照射角度
で照射する照明手段と照射角度よりも大きい撮像角度で
照明光の反射光を撮像する撮像手段を備えた複数の光学
的センサを用いる。そして、選定した走査方向と走査速
度と走査パターンに基づいてワークの表面を走査する際
に、ワークの表面に対する照明手段の照射角度および撮
像手段の撮像角度が常に一定になるように複数の光学的
センサの角度や高さを制御する。その一方、複数の光学
的センサの撮像手段で撮像した画像から照射光位置（光
舌）を算出し、照射光位置と走査速度に対応した所定の
照射制御位置から照射光ずれ量を算出し、照射光ずれ量
に比例する撮像角度および照射角度の少なくとも一方の
補正制御を行うこととなる。

【００１９】本発明の請求項７に係わる表面欠陥検査方
法では、光学的センサの走査方向を選定するにあたり、
ワークの形状を実際に計測して得た計測データおよびＣ
ＡＤ情報のように予め設定した三次元形状データの少な
くとも一方を用いて、ワークの表面において直交する２
方向の断面曲率と同２方向のワークの長さを算出し、こ
れらの算出データと予め設定した所定値とを比較して光
学的センサの走査方向を選定する。

【００２０】本発明の請求項８に係わる表面欠陥検査方
法では、光学的センサの走査パターンを選定するにあた
り、ワークの形状を実際に計測して得た計測データおよ
びＣＡＤ情報等のような予め設定した三次元形状データ
の少なくとも一方を用いて、光学的センサの走査方向と
ワークの表面において直交する２方向の断面における段
差面部の高さを算出し、光学的センサの走査方向、段差
面部の高さと予め設定した所定値との比較結果、および
ワークの形状データに基づいて、光学的センサの走査パ
ターンを選定する。

【００２１】本発明の請求項９に係わる表面欠陥検査装
置では、平面部と平面部に連続する曲面部を有するワー
クの表面を光学的センサで走査して表面欠陥を検査する
装置において、光学的センサとして、ワークの平面部と
の間で相対的な移動を伴って平面部を所定の撮像角度で
撮像する手段を含む平面部検出センサを備えており、平
面部は、光学的センサによる走査をいずれの方向に行っ
ても検出エリアがほぼ一様であるから、ワークの移動、
平面部検出センサの移動、あるいは双方の移動によりワ
ークと平面部検出センサとを相対的に移動させて平面部
を撮像する。

【００２２】また、曲面部は、光学的センサによる走査
を湾曲方向に行うと検出エリアが極端に狭くなることか
ら、当該表面欠陥検査装置では、光学的センサとして、
ワークの曲面部との間で湾曲断面の連続方向に沿って相
対的な移動を伴って曲面部を所定の撮像角度で撮像する
手段を含む曲面部検出センサを備えており、ワークの移
動、曲面部検出センサの移動、あるいは双方の移動によ
ってワークと曲面部検出センサとを湾曲断面の連続方向
に沿って相対的に移動させ、曲率に左右されることなく
所定の検出エリアを確保して曲面部を撮像する。

【００２３】そして、画像処理手段において、平面部検
出センサおよび曲面部検出センサの各撮像手段から入力
した画像に対して、エッジ抽出のための微分処理、ノイ
ズ除去のための平滑化処理、および表面欠陥を孤立点と
して検出するための二値化処理などを行って表面欠陥を
抽出する。なお、表面欠陥の抽出結果は、ＣＲＴやプリ
ンタなどの表示手段に表示することが可能である。

【００２４】本発明の請求項１０に係わる表面欠陥検査
装置では、ワーク搬送手段により、その搬送方向に対し
て曲面部の湾曲断面の連続方向が交差する姿勢でワーク
を搬送しているので、表面欠陥の検査が比較的容易であ
る平面部に対しては、搬送方向の上流側あるいは下流側
から撮像を行うようにして平面部検出センサをワーク搬
送方向に対して不動に設け、ワークを搬送しながら平面
部検出センサで平面部を撮像する。また、曲面部に対し
ては、曲面部の湾曲断面の連続方向に撮像を行うように
して曲面部検出センサをワーク搬送方向に対して交差す
る方向に移動可能に設け、ワークの搬送を停止させると
ともに曲面部検出センサを移動させて曲面部を撮像す
る。これにより、曲面部検出センサと曲面部の正しい位
置関係を確保したうえで、曲率に左右されることなく所
定の検出エリアを確保して曲面部の撮像が行われる。

【００２５】本発明の請求項１１に係わる表面欠陥検査
装置では、平面部検出センサおよび曲面部検出センサに
おいて、照明手段により、ワークの一方側斜め上方から
照明光を所定の照射角度で照射し、撮像手段により、ワ
ークの他方側斜め上方から照射角度よりも大きい撮像角
度で照明光の反射光を撮像する。このとき、照明手段に
よる照射角度は、例えばワークの表面に対して１０度以
下とし、撮像手段による撮像角度は、例えば１０〜３０
度の範囲とする。したがって、所定の照射角度で照射さ
れた照明光のうち、表面欠陥の無い部分に当たった光
は、照射角度と同じ角度で反射するので撮像手段には撮
像されず、表面欠陥に当たって照射角度よりも大きい角
度で乱反射した光のみが撮像手段に撮像される。これに
より、撮像手段では、表面欠陥を高輝度で捕らえた受光
画像が形成される。

【００２６】さらに、当該表面欠陥検査装置では、例え
ばワークが車体パネルである場合には各種類の諸寸法が
予め設定されており、また、例えばワーク搬送手段にお
いてワークの位置を検出することが可能であるから、上
記の如くワークの表面を撮像するに際して、センサ制御
手段において、予め設定されたワークの形状データと搬
送されるワークの位置データに基づいてワークの表面に
対する照射角度および撮像角度が一定となるように照明
手段の角度および高さならびに撮像手段の角度および高
さを制御する。これにより、各種ワークに対する照明手
段の照射角度および撮像手段の撮像角度が常に最適なも
のとなる。

【００２７】本発明の請求項１２に係わる表面欠陥検査
装置では、曲面部検出センサが、ワークの搬送方向に対
して交差する方向に移動するセンサ移動手段を備えてお
り、センサ移動手段に照明手段および撮像手段が一体的
に設けてあるので、照明手段と撮像手段とが互いの位置
関係を一定に保ちつつ同時に移動する。

【００２８】本発明の請求項１３に係わる表面欠陥検査
装置では、曲面部検出センサが、ワークの曲面部に対す
る略曲率中心の軸回り方向に照明手段および撮像手段を
傾斜させるセンサ傾動手段を備えており、センサ制御手
段が、ワークの曲面部における湾曲断面の接線に対して
照明手段による照射方向および撮像手段による撮像方向
が直交するようにセンサ傾動手段を駆動する制御を行
う。つまり、ワークの曲面部を検査するときに、その湾
曲断面の連続方向に照明光を照射して撮像を行うと、湾
曲の影響によって照明光の照射範囲が湾曲の片側あるい
は両側に落ち込む状態となり、広い検出エリアの確保が
困難になる場合がある。これに対して、当該表面欠陥検
査装置では、曲面部における湾曲断面の接線に対して照
射方向および撮像方向が直交するように制御を行うこと
により、照明光の照射範囲の落ち込みを低減させて広い
検出エリアを確保する。

【００２９】本発明の請求項１４に係わる表面欠陥検査
装置では、ワーク搬送方向において各センサよりも上流
側に、ワークの高さおよび平面形状を計測するワーク計
測手段を備えており、センサ制御手段が、予め設定され
たワークの形状データとワーク計測手段からの計測デー
タとを比較して照明手段および撮像手段の角度や高さを
補正する制御を行う。つまり、例えばワークが車体パネ
ルである場合、ワークは全体的に湾曲していることが多
く、ワーク搬送手段に載置した際に自重により変形する
ことがある。この場合、ワークは、高さが小さくなり且
つ湾曲方向の長さが大きくなる状態に変形する。そこ
で、当該表面欠陥検査装置では、ワーク計測手段によ
り、実際のワークの高さおよび平面形状を計測し、セン
サ制御手段により、予め設定されたワークの形状データ
と計測データを比較し、変形により生じた寸法差に応じ
て照明手段および撮像手段の角度や高さを補正し、これ
により実際のワークに対する照明角度および撮像角度を
最適なものにする。

【００３０】本発明の請求項１５に係わる表面欠陥検査
装置では、請求項１４と同様にワーク計測手段によって
実際のワークの高さおよび平面形状を計測し、センサ制
御補正手段において、ワーク計測手段からの計測データ
と、各センサの照明手段および撮像手段の角度や高さの
制御特性を決定しているセンサ制御手段からの制御デー
タに基づいて、曲面部検出センサの照明手段および撮像
手段の角度や高さの制御特性と走査位置の制御特性を補
正し、これにより、曲面部センサにおいて、実際のワー
クに対する照明角度や撮像角度を最適なものにすると共
に、曲面部に対する走査開始位置を決定する。

【００３１】本発明の請求項１６に係わる表面欠陥検査
装置では、センサ制御手段が、予め設定されたワークの
形状データとワーク計測手段からの計測データとを比較
して平面部検出センサおよび曲面部検出センサの走査タ
イミングおよび画像処理手段の処理タイミングを決定す
る制御を行うので、ワークが変形して位置がずれている
場合でも、そのずれたワークの曲面部に対して曲面部検
出センサによる走査が確実に開始されると共に、画像処
理手段による処理が確実に開始される。

【００３２】本発明の請求項１７に係わる表面欠陥検査
装置では、多軸制御型ロボットアームのハンド部に、光
源と照明手段と撮像手段を一体的に備えた光学的センサ
を設け、ロボット制御手段により、センサ制御手段から
の制御データに基づいてロボットアームの制御を行うも
のとなっている。すなわち、ワークの大きさや表面形状
に応じて選定された走査方向、走査速度および走査パタ
ーンに基づいて、ロボットアームの動作により光学的セ
ンサの移動が行われ、また、ロボットアームの動作によ
り、光学的センサにおける照明手段の照射角度や撮像手
段の撮像角度が常に一定に保たれることとなる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の請求項１に係わる表面欠陥検査
方法によれば、平面部と平面部に連続する曲面部を有す
るワークの表面を光学的センサで走査して表面欠陥を検
査するに際し、平面部および曲面部のいずれに対しても
表面欠陥の検査を高精度に行うことができ、とくに曲面
部に対しては、曲率に左右されることなく表面欠陥の検
査を高精度に行うことができる。

【００３４】本発明の請求項２に係わる表面欠陥検査方
法によれば、請求項１と同様の効果を得ることができる
うえに、間欠式コンベア等のワーク搬送手段を用いてワ
ークの平面部および曲面部の表面欠陥検査を迅速に行う
ことができ、とくに曲面部に対しては、光学的センサと
曲面部の正しい位置関係を確保したうえで、曲率に左右
されることなく表面欠陥の検査を迅速に行うことがで
き、プレスのインラインにおける表面欠陥検査にも充分
に適用することができる。また、曲面部を検査する際に
はワークの搬送を停止させるので、曲面部の検査とワー
クの搬送速度とは無関係になり、インラインおけるワー
クの搬送処理機能を高めるために高速のワーク搬送手段
を採用することが可能となる。

【００３５】本発明の請求項３に係わる表面欠陥検査方
法によれば、曲面部の曲率、段差面部の高さおよび長さ
等が異なる多品種のワークを扱う混成ラインであって
も、各ワークに合わせた充分な検査性能および検査範囲
を得ることができ、表面欠陥の検査を精度良く行うこと
ができる。

【００３６】本発明の請求項４に係わる表面欠陥検査方
法によれば、請求項３と同様の効果を得ることができる
うえに、ラインにおける一定のタクトタイム内において
充分な検査性能および検査範囲を得ることができる。

【００３７】本発明の請求項５に係わる表面欠陥検査方
法によれば、請求項５と同様の効果を得ることができる
うえに、複数の光学的センサによる走査で表面欠陥を検
査するに際して、曲面部の曲率、段差面部の高さおよび
長さ等が異なる多品種のワークを扱う混成ラインであっ
ても、各ワークに合わせた充分な検査性能および検査範
囲を得ることができ、表面欠陥の検査を精度良く行うこ
とができる。

【００３８】本発明の請求項６に係わる表面欠陥検査方
法によれば、請求項５と同様の効果を得ることができる
うえに、ラインにおける一定のタクトタイム内において
充分な検査性能および検査範囲を得ることができる。

【００３９】本発明の請求項７に係わる表面欠陥検査方
法によれば、請求項３〜６と同様の効果を得ることがで
きるうえに、多品種のワークの形状に合わせて光学的セ
ンサの走査方向を正確に選定することができ、表面欠陥
の検査精度のさらなる向上に貢献することができる。

【００４０】本発明の請求項８に係わる表面欠陥検査方
法によれば、請求項３〜７と同様の効果を得ることがで
きるうえに、多品種のワークの形状に合わせて光学的セ
ンサの走査パターンを正確に選定することができ、表面
欠陥の検査精度のさらなる向上に貢献することができ
る。

【００４１】本発明の請求項９に係わる表面欠陥検査装
置によれば、平面部と平面部に連続する曲面部を有する
ワークの表面を光学的センサで走査して表面欠陥を検査
する装置において、平面部検出センサ、曲面部検出セン
サおよび画像処理手段を採用したことにより、平面部お
よび曲面部のいずれに対しても表面欠陥の検査を高精度
に行うことができ、とくに曲面部に対しては、曲率に左
右されることなく表面欠陥の検査を高精度に行うことが
できる。

【００４２】本発明の請求項１０に係わる表面欠陥検査
装置によれば、請求項９と同様の効果を得ることができ
るうえに、間欠式コンベア等のワーク搬送手段を用いて
ワークの平面部および曲面部の表面欠陥検査を迅速に行
うことができ、とくに曲面部に対しては、光学的センサ
と曲面部の正しい位置関係を確保したうえで、曲率に左
右されることなく表面欠陥の検査を迅速に行うことがで
き、プレスのインラインにおける表面欠陥検査にも充分
に適用することができる。また、曲面部を検査する際に
はワークの搬送を停止させるので、曲面部の検査とワー
クの搬送速度とは無関係になり、高速のワーク搬送手段
を採用することが可能になり、インラインおけるワーク
の搬送処理機能を高めることができる。

【００４３】本発明の請求項１１に係わる表面欠陥検査
装置によれば、請求項９および１０と同様の効果を得る
ことができるうえに、全体の諸寸法や曲面部の曲率等が
異なる各種ワークに対して、照明手段による照射角度や
撮像手段による撮像角度を常に最適なものにすることが
でき、各種ワークの表面欠陥検査を高精度に行うことが
できる。

【００４４】本発明の請求項１２に係わる表面欠陥検査
装置によれば、請求項１１と同様の効果を得ることがで
きるうえに、センサ移動手段に照明手段および撮像手段
を一体的に設けた曲面部検出センサを採用したことによ
り、曲面部検出センサの構造を簡単で且つ小型軽量なも
のにすることが可能となり、また、照明手段と撮像手段
とが互いの位置関係を一定に保ちつつ同時に移動するの
で、両手段の動作の信頼性を高めることができる。

【００４５】本発明の請求項１３に係わる表面欠陥検査
装置によれば、請求項１１および１２と同様の効果を得
ることができるうえに、とくに曲面部検出センサに対し
て、センサ制御手段により駆動されるセンサ傾動手段を
採用したことから、曲面部における照明光の落ち込みを
低減させて広い検出エリアを安定して確保することがで
き、曲面部に対する検査精度のさらなる向上を実現する
ことができる。

【００４６】本発明の請求項１４に係わる表面欠陥検査
装置によれば、請求項１１〜１３と同様の効果を得るこ
とができるうえに、検査前にワークを計測するワーク計
測手段を採用すると共に、ワーク計測手段により得た計
測データと予め設定したワークの形状データに基づいて
センサ制御手段で補正制御を行うことから、ワークが自
重で変形している場合であっても、照明手段による照射
角度および撮像手段による撮像角度を最適なものにする
ことができると共に、ワークの曲面部の表面欠陥検査を
高精度に行うことができる。

【００４７】本発明の請求項１５に係わる表面欠陥検査
装置によれば、請求項１１〜１４と同様の効果を得るこ
とができるうえに、センサ制御補正手段において、ワー
ク計測手段からの計測データとセンサ制御手段からの制
御データに基づいて曲面部検出センサの照明手段および
撮像手段の角度や高さの制御特性と走査位置の制御特性
を補正することにより、ワークが自重で変形している場
合でも、曲面部センサにおいて、実際のワークに対する
照明角度や撮像角度を最適なものにすることができると
共に、曲面部に対する操作開始位置を正確に決定するこ
とができ、曲面部の表面欠陥検査を高精度に行うことが
できる。

【００４８】本発明の請求項１６に係わる表面欠陥検査
装置によれば、請求項１４および１５と同様の効果を得
ることができるうえに、センサ制御手段において、予め
設定されたワークの形状データとワーク計測手段からの
計測データとを比較して平面部検出センサおよび曲面部
検出センサの走査タイミングおよび画像処理手段の処理
タイミングを決定することにより、検査されるワークが
変形してワーク搬送手段上での位置がずれている場合で
あっても、そのずれたワークの曲面部に対して曲面部検
出センサによる走査および画像処理手段による処理を確
実に開始することができ、ワークの曲面部の表面欠陥検
査をより高精度に行うことができる。

【００４９】本発明の請求項１７に係わる表面欠陥検査
装置によれば、請求項１１〜１６と同様の効果を得るこ
とができるうえに、光源と照明手段と撮像手段を一体化
した光学的センサとしたことにより、例えば照明光を伝
送するための光ファイバ等を最小限あるいは廃止した構
成にすることが可能になり、光学的センサのコンパクト
化を実現することができる。また、光学的センサをロボ
ットアームのハンド部に取付けると共に、センサ制御手
段からの制御データが入力されるロボット制御手段によ
りロボットアームを制御することから、光学的センサの
走査方向、走査速度および走査パターンに自在に対応す
ることができると共に、多品種のワークの表面形状に対
して、その表面に対する照明手段の照射角度や撮像手段
の撮像角度が常に一定となるように、光学的センサの姿
勢調整をより柔軟に行うことができ、充分な検査範囲を
得て表面欠陥の検査を高精度に行うことができる。

【００５０】

【実施例】図１〜図９は、本発明に係わる表面欠陥検査
方法および表面欠陥検査装置の一実施例を説明する図で
ある。

【００５１】図１に示す表面欠陥検査装置は、光学的セ
ンサを用いてパネル状ワークＷの表面における凹凸等の
表面欠陥を検査する装置である。ワークＷは、平面矩形
状を成しており、平面部Ｆとその一辺に連続する曲面部
Ｒを有している。曲面部Ｒは平面部Ｆの辺に沿う方向に
湾曲断面が連続している。

【００５２】表面欠陥検査装置は、図の右方向となる一
方向にワークＷを水平搬送するワーク搬送手段１を備え
ると共に、光学的センサとして、ワークＷの平面部Ｆを
所定の撮像角度で撮像する手段を含む平面部検出センサ
２と、ワークＷの曲面部Ｒを所定の撮像角度で撮像する
手段を含む曲面部検出センサ３を備えている。また、表
面欠陥検査装置は、予め設定されたワークＷの諸寸法等
を形状データとして出力するワーク形状出力手段４と、
ワーク形状出力手段４からの形状データおよび搬送され
るワークＷの位置データに基づいて各検出センサ２，３
を制御するセンサ制御手段５と、各検出センサ２．３か
ら得た画像を処理してワークＷの表面欠陥を抽出する画
像処理手段６と、抽出した表面欠陥を表示する表示手段
７を備えている。

【００５３】ワーク搬送手段１は、例えば間欠駆動式の
コンベアであって、適宜の位置でワークＷを停止させる
ことが可能であり、この実施例では、搬送方向（Ｙ方
向）に対して曲面部Ｒの湾曲断面の連続方向が直角方向
（Ｘ方向）となる姿勢でワークＷを搬送する。

【００５４】平面部検出センサ２は、図２に示す照明手
段２Ａと、図３に示す撮像手段２Ｂにより構成されてい
る。照明手段２Ａは、ワーク搬送方向に対して上流側に
配置され、斜め上方からワークＷの搬送方向に照明光を
照射するものであって、ワーク搬送方向を直角に横切る
ライン状の照明光を形成する照射手段１２と、照射手段
１２からの照明光を反射してワークＷに照射する鏡面反
射手段１３と、鏡面反射手段１３を回転させて照明光の
照射角度を変化させる照明用回転駆動手段１４と、各手
段１２，１３，１４を一体的に昇降させる照明用昇降動
手段１５を備えている。

【００５５】照明用昇降駆動手段１５は、ワーク搬送手
段１の上側の図示しない梁に、スラド体１６を上下動さ
せる駆動機構１７を備えている。スライド体１６の下端
部には、フレーム（図示略）が設けてあり、このフレー
ムにより照射手段２、鏡面反射手段１３および照明用回
転駆動手段１４を保持している。

【００５６】照射手段１２は、図示しない光源からの光
を伝送する光ファイバーケーブル１８と、レンズによる
光学機構を内蔵し且つ光ファイバーケーブル１８からの
光をライン状に集光するライトガイド１９とを４組備え
ると共に、これらを直列に配置したものであって、ライ
ン状に形成した照明光を下向きに照射する。このよう
に、別の固定部位に設置した光源から光ファイバーケー
ブル１８でライトガイド１９に光を伝送して、ライン状
の照明光を形成する照射手段１２とすることにより、照
明手段２Ａにおける可動部位の構造の簡略化や軽量化が
成されていると共に、広範囲の検査に対処し得るように
なっている。

【００５７】この照射手段１２には、例えば、メタルハ
ライドやキセノンメタルハライド等の強力（例えば１８
０Ｗ）な光源が用いられる。また、比較的大きい幅（２
００〜３００ｍｍ程度）のライトガイド１９を用いるこ
とにより、ライトガイド１９の数自体も少なく抑えるよ
うにしている。

【００５８】鏡面反射手段１３は、鏡面体を主体とする
軽量なものであって、照射手段１２の下側すなわち照明
光の照射口に沿って配置され、フレームに設けた照明用
回転駆動手段１４によって一端部が保持してあると共
に、同じくフレームに設けたベアリング２０によって他
端部が回転自在に保持してある。照明用回転駆動手段１
４には、モータ類が用いられ、鏡面反射手段１３をその
長手方向の軸回りに回転させる。

【００５９】上記構成を備えた照明手段２Ａは、センサ
制御手段５からの信号により、照明用回転駆動手段１４
および照明用昇降駆動手段１５が所定の方向に駆動さ
れ、ワークＷの平面部Ｆに対して照明光の照射角度が１
０度以下となるように高さおよび角度の調整が行われ
る。

【００６０】これに対して、撮像手段２Ｂは、照明手段
２Ａに相対向するようにワーク搬送方向に対して下流側
に配置され、斜め上方からワークＷの反搬送方向に撮像
を行うものであって、照明光の反射光を受光する複数の
ＣＣＤカメラ２１と、各ＣＣＤカメラ２１を回動させて
撮像方向を変化させる撮像用回転駆動手段２２と、各Ｃ
ＣＤカメラ２１および撮像用回転駆動手段２２を一体的
に昇降させる撮像用昇降駆動手段２３を備えている。

【００６１】撮像用昇降駆動手段２３は、ワーク搬送手
段１の上側の図示しない梁に、モータ２４を含む駆動機
構２５を備えると共に、駆動機構２５によって上下に駆
動されるフレーム２６を備え、フレーム２６によってワ
ーク搬送方向を直角に横切る方向に配置したビーム２７
を保持している。このビーム２７は、フレーム２６の一
方側において、撮像用回転駆動手段２２により一端部が
保持してあると共に、フレーム２６の他端側において、
他端部が回動自在に保持してあって、その上面に、４個
のＣＣＤカメラ２１が撮像方向を同一にして等間隔で設
けてある。撮像用回転駆動手段２２は、モータ類が用い
られ、ビーム２７とともに各ＣＣＤカメラ２１を一斉に
回動させる。このように、複数のＣＣＤカメラ２１を用
いることにより、撮像手段２Ｂの構造の簡略化や軽量化
が成されていると共に、広範囲の検査に対処し得るよう
になっている。

【００６２】上記の構成を備えた撮像手段２Ｂは、セン
サ制御手段５からの信号により、撮像用回転駆動手段２
２および撮像用昇降駆動手段２３が所定の方向に駆動さ
れ、ワークＷの平面部Ｆに対して撮像角度が１０〜３０
度以下の範囲となるように高さおよび角度の調整が行わ
れる。

【００６３】つまり、上記照明手段２Ａおよび撮像手段
２Ｂは、照明光の照射角度（１０度以下）よりも撮像角
度（１０〜３０度）が大きくなるように設定してあり、
ワークＷの平面部Ｆにおける反射光のうちの表面欠陥に
よる乱反射光、すなわち正反射光よりも大きい角度で反
射する光を高輝度で捕らえるようにしている。また、本
発明では、平面部Ｆは比較的曲率が小さい湾曲面を含む
こと、平面部Ｆが全体的に傾斜している場合があること
から、平面部Ｆに対する照射角度および撮像角度が一定
になるように照明手段２Ａおよび撮像手段２Ｂの高さお
よび角度の制御を行う。

【００６４】曲面部検出センサ３は、平面部検出センサ
２と同様に、図４に示す如く照明手段３Ａと撮像手段３
Ｂを備えている。この曲面部検出センサ３は、図４
（ａ）に示すように、ワークＷの搬送方向（Ｙ方向）に
対して直交する方向（Ｘ方向）に往復動可能なセンサ移
動手段３１を備え、センサ移動手段３１に照明手段３Ａ
および撮像手段３Ｂを一体的に設けることでコンパクト
に構成されている。

【００６５】照明手段３Ａは、センサ移動手段３１の往
復動方向の一方側から、ワーク搬送方向に沿ったライン
状の照明光を照射するものであって、図４（ｃ）に示す
ように、センサ移動手段３１側の固定される保持板３２
と、保持板３２に対して昇降駆動されるスライド板３３
と、スライド板３３に取付けたライトガイド３４と、ラ
イトガイド３４の下側で回転駆動される鏡面照射手段３
５を備えている。

【００６６】この照明手段３Ａは、先の平面部検出セン
サ２の照明手段２Ａと同様に、図示しない光源から光フ
ァイバーケーブル１８を通してライトガイド３４に光を
伝送し、ライトガイド３４から下向きに照射した照明光
を鏡面照射手段３５によりワークＷ側へ反射させるもの
である。そして、先のセンサ制御手段５により、ワーク
Ｗの曲面部Ｒに対して所定の照射角度となるように高さ
や照射方向が制御される。

【００６７】これに対して、撮像手段３Ｂは、センサ移
動手段３１の往復動方向の他方側において照明手段３Ａ
に相対向する配置としてあり、図４（ｂ）に示すよう
に、センサ移動手段３１に固定される保持部材３６に、
高さおよび角度の調整が可能なチルト制御手段３７を介
してＣＣＤカメラ３８を取付けた構成になっている。こ
の撮像手段３Ｂは、先の平面部検出センサ２の撮像手段
２Ｂと同様に、先のセンサ制御手段５により、ワークＷ
の曲面部Ｒに対して所定の撮像角度となるように高さや
照射方向が制御される。

【００６８】また、曲面部検出センサ３の照明手段３Ａ
および撮像手段３Ｂにあっても、照明光の照射角度（１
０度以下）よりも撮像角度（１０〜３０度）が大きくな
るように設定してあり、ワークＷの曲面部Ｒにおける反
射光のうちの表面欠陥による乱反射光、すなわち正反射
光よりも大きい角度で反射する光を高輝度で捕らえるよ
うにしている。

【００６９】さらに、曲面部検出センサ３は、センサ移
動手段３１とともに照明手段３Ａおよび撮像手段３Ｂを
傾斜させるセンサ傾動手段３９を備えている。このと
き、センサ傾動手段３９による傾斜方向は、ワーク搬送
方向に対して直交する水平軸回りの方向（Ｘ軸回り方
向）であり、先述した姿勢でワーク搬送手段１に載置さ
れたワークＷに対して、曲面部Ｒの略曲率中心の軸回り
方向となる。このセンサ傾動手段３９は、センサ制御手
段５により、ワークＷの曲面部Ｒにおける湾曲断面の接
線に対して照明手段３Ａによる照射方向および撮像手段
３Ｂによる撮像方向が直交する状態になるように駆動さ
れる。

【００７０】次に、上記構成を備えた表面欠陥検査装置
の動作、および本発明に係わる表面欠陥検査方法を図５
に示すフローチャートとともに説明する。

【００７１】まず、ステップＳ１において、例えば、ワ
ーク搬送手段１に対して予め設定されたワークＷの搬入
位置とワーク搬送手段１の搬送速度からワークＷの移動
タイミングを検出し、ステップＳ２において平面部検出
センサ２の制御をスタートする。このとき、ワーク形状
出力手段４から予め設定されているワークＷの形状デー
タをセンサ制御手段５に入力し、センサ制御手段５で
は、ワークＷの形状データおよびワークＷの位置データ
に基づいて、平面部Ｆに対する照射角度および撮像角度
が所定値になるように照明手段２Ａおよび撮像手段２Ｂ
の高さや角度を制御する。そして、ワーク搬送手段１に
よりワークＷを搬送しながら、平面部検出センサ２でワ
ークＷの平面部Ｆを撮像する。

【００７２】上記の如く平面部Ｆの撮像を行った後に
は、ステップＳ３において、ワークＷの曲面部Ｒが曲面
部検出センサ３に対応する位置に到達する停止タイミン
グを検出して、そのタイミングでワーク搬送手段１を停
止させ、ステップＳ４において曲面部検出センサ３の制
御をスタートする。

【００７３】このとき、当該表面欠陥検査装置では、ワ
ークＷが、ワーク搬送手段１による搬送方向に対して、
曲面部Ｒの湾曲断面の連続方向が直交する姿勢で搬送さ
れていることから、ワークＷを停止させ、曲面部Ｒの湾
曲断面の連続方向に曲面部検出センサ３の照明手段３Ａ
および撮像手段３Ｂを移動させる。つまり、曲面部Ｒの
表面欠陥検査を行う場合には、湾曲方向に沿って照明光
の照射および撮像を行うと、検出エリアが極端に小さく
なって表面欠陥の検出が困難になる場合があるが、上記
の如く曲面部Ｒの湾曲断面の連続方向に照明光の照射お
よび撮像を行うことにより、曲率に左右されることなく
充分な検出エリアが確保できる。

【００７４】また、当該表面欠陥検査装置では、曲面部
Ｒを検査する際に、曲面部Ｒの曲率に応じてセンサ制御
手段５によりセンサ傾動手段３９を駆動し、曲面部Ｒに
おける湾曲断面の接線に対して照明手段３Ａによる照射
方向および撮像手段３Ｂによる撮像方向が直交する状態
になるようにする。これは、曲面部Ｒの曲率に関係なく
垂直方向から照明光の照射および撮像を行うと、図６に
示すように湾曲の影響によりライン状照明光の先端部
（光舌部）が左右両側あるいは片側に落ち込み、広い検
出エリアの確保が困難になる場合があるからであり、曲
面部Ｒの曲率に対応して照明手段３Ａおよび撮像手段３
Ｂを傾斜させることにより、図７に示すように照明光の
先端部の落ち込みを低減し、広い検出エリアを安定して
確保することができる。

【００７５】ここで、平面部検出センサ２および曲面部
検出センサ３の各撮像手段２Ｂ，３Ｂにより撮像した画
像は、画像処理手段６に入力し、画像処理手段６では、
エッジ抽出のための微分処理、ノイズ除去のための平滑
化処理、および表面欠陥を孤立点として検出するための
二値化処理などを行って表面欠陥を抽出する。また、表
面欠陥の抽出結果は、表示手段７に表示する。

【００７６】上記の如く曲面部Ｒの撮像を行った後に
は、センサ移動手段３１により照明手段３Ａおよび撮像
手段３Ｂを元の位置まで移動させて、ステップＳ５にお
いて曲面部検出センサ３の制御を停止し、ステップＳ６
において表面欠陥が検出されたかを判断し、表面欠陥が
検出された場合には、ステップＳ７においてワークＷを
ＮＧパレット９に移動させ、表面欠陥が検出されない場
合には、ステップＳ８においてワークＷをＯＫパレット
８へ移動させる。このワークＷの移動は、例えば図８に
示すように、ワークＷに吸着するパッド４０を備えたロ
ボット４１により行われる。

【００７７】なお、表面欠陥が検出されなかったワーク
Ｗに関しては、ワーク搬送手段１により次の工程に送る
ようにすることも当然可能である。また、表面欠陥が検
出されたワークＷは、図９に示すように、作業員Ｍによ
る確認や修理が行われ、この際、作業員Ｍは表示手段７
によって表面欠陥の部位を容易に認識することが可能で
ある。

【００７８】その後、ステップＳ９においてラインを停
止するか否かを判断し、停止する場合は全体の制御を終
了し、停止しない場合は次のワークＷの検査を行うべく
ステップＳ１に戻る。

【００７９】このように、上記実施例で説明した表面欠
陥検査方法および表面欠陥検査装置によれば、平面部Ｆ
は光学的センサの走査をいずれの方向に行っても検出エ
リアがほぼ一様であるから、ワーク搬送方向の上流側と
下流側とで照明手段２Ａと撮像手段２Ｂが相対向する平
面部検出センサ２をワーク搬送方向に不動に設け、ワー
クＷを搬送しながら平面部Ｆの表面欠陥検査を行うよう
にしている。

【００８０】そして、曲面部Ｒに対しては、湾曲方向に
光学的センサを走査すると検出限界の不具合が生じるこ
とから、ワーク搬送方向の両側で照明手段３Ａと撮像手
段３Ｂが相対向する曲面部検出センサ３を移動可能に設
け、ワークＷの搬送を一時停止すると共に、曲面部Ｒの
湾曲断面の連続方向（湾曲断面に対して直角方向）に表
面欠陥検査を行うようにしており、これにより平面部Ｆ
および曲面部Ｒのいずれをも高精度に且つ迅速に検査し
得るものとなっている。

【００８１】図１０および図１１は、本発明に係わる表
面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置の他の実施例を
説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部位
は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【００８２】図１０に示す表面欠陥検査装置は、自動車
の車体パネルのプレスラインにおいてワーク（車体パネ
ル）Ｗの表面欠陥を検査するものである。ワークＷは、
図１１に示すようにドアパネルであって、平面部Ｆとウ
エストラインに沿う曲面部Ｒを有している。

【００８３】ワーク搬送手段１には、平面部検出センサ
２に対応する位置でワークＷを検出する第１位置検出手
段５１と、曲面部検出センサ３に対応する位置でワーク
Ｗを検出する第２位置検出手段５２が設けてある。これ
らの位置検出手段５１，５２には、接触式あるいは非接
触式のスイッチ類を用いることができる。

【００８４】第１および第２の位置検出手段５１，５２
からの信号は、センサ制御手段５と画像切替え手段５３
に入力される。画像切替え手段５３は、画像処理手段６
に入力する画像を、平面部検出センサ２の撮像手段２Ｂ
からの画像と、曲面部検出センサ３の撮像手段３Ｂから
の画像とに切替えるものである。

【００８５】ワーク形状出力手段４は、ワークＷが車体
パネルであることから、フェンダパネル、ドアパネル、
ルーフパネルおよびフードパネル等の部位別の車体パネ
ルならびに車種別の車体パネルについて各々の諸寸法を
形状データとして有するものであり、具体的には車体パ
ネルの設計に用いたＣＡＤデータを利用することができ
る。

【００８６】上記の表面欠陥検査装置は、ワーク搬送手
段１により搬送されてきたワークＷを第１位置検出手段
５１で検出し、ワークＷがドアパネルである場合にはワ
ーク形状出力手段４からドアパネルの形状データを出力
し、センサ制御手段５において、ワーク形状出力手段４
からの形状データと第１位置検出手段５１からの位置デ
ータに基づいて各検出センサ２，３の照明手段２Ａ，３
Ｂおよび撮像手段２Ｂ，３Ｂの制御特性を決定する。そ
して、ワークＷを搬送しながら平面部検出センサ２で平
面部Ｆを撮像し、その画像を画像切替え手段５３を介し
て画像処理手段６に入力し、画像処理手段６で平面部Ｆ
の表面欠陥を抽出する。

【００８７】ワークＷの平面部Ｆの検査が終了し、さら
に搬送されるワークＷを第２位置検出手段５２で検出す
ると、ワーク搬送手段１を停止させると共に、画像切替
え手段５３を曲面部検出センサ３側に切替え、曲面部検
出センサ３を曲面部Ｒの湾曲断面の連続方向に移動させ
て同曲面部Ｒを撮像する。そして、画像を画像切替え手
段５３を介して画像処理手段６に入力し、画像処理手段
６で曲面部Ｒの表面欠陥を抽出する。

【００８８】図１２〜図１５は、本発明に係わる表面欠
陥検査方法および表面欠陥検査装置のさらに他の実施例
を説明する図である。

【００８９】図１２に示す表面欠陥検査装置は、図中右
方向となるワーク搬送方向において各検出センサ２，３
よりも上流側に、ワークＷの高さおよび平面形状を計測
するワーク計測手段６１を備えている。

【００９０】ここで、ワークＷが車体パネルである場
合、ワークＷは全体的に緩やかに湾曲している場合が多
く、図１３に示すように、ワーク搬送手段１に載置した
際に自重により変形することがある。この場合、ワーク
Ｗは、図１３中に仮想線で示すように、高さがΔｈ分小
さくなり且つ湾曲方向の長さがΔＬ分大きくなる状態に
変形する。

【００９１】そこで、当該表面欠陥検査装置では、ワー
ク計測手段６１により、実際のワークＷの高さおよび平
面形状を計測し、センサ制御手段５により、予め設定さ
れたワークＷの形状データと計測データを比較し、変形
により生じた寸法差に応じて各検出センサ２，３の照明
手段２Ａ，３Ａおよび撮像手段２Ｂ，３Ｂの角度や高さ
を補正し、これにより実際のワークＷに対する照明角度
および撮像角度を最適なものにする。なお、ワーク計測
手段６１としては、図１４に示すように、ワークＷに対
してレーザＬを照射する光学式の二次元断面形状計測装
置などが用いられる。

【００９２】また、センサ制御手段５は、予め設定され
たワークＷの形状データとワーク計測手段６１からの計
測データとを比較して平面部検出センサ２および曲面部
検出センサ３の走査タイミングおよび画像処理手段６の
処理タイミングを決定する制御を行うものとなってい
る。この実施例では、センサ制御補正手段６２を備えて
おり、センサ制御手段５において、ワーク形状出力手段
４からの形状データとワーク計測手段６１からの計測デ
ータに基づいて各検出センサ２，３の照明手段２Ａ，３
Ａおよび撮像手段２Ｂ，３Ｂの高さや角度の制御特性を
決定したのち、センサ制御補正手段６２において、ワー
ク計測手段６１で検出した高さの変動値やワークＷの位
置ずれ値等に基づいてセンサ制御手段５からの各センサ
２，３の角度や高さの制御特性および走査位置の制御特
性を補正するようにしている。

【００９３】上記構成を備えた表面欠陥検査装置は、図
１５に示すように、ステップＳ１１においてワーク計測
手段６１によりワークＷの高さや平面形状を計測し、ス
テップＳ１２においてセンサ制御手段５により各検出セ
ンサ２，３の照明手段２Ａ，３Ａおよび撮像手段２Ｂ，
３Ｂの制御特性を決定し、さらにセンサ制御補正手段６
２により各センサ２，３の高さや角度を走査位置の制御
特性を補正する。そして、ステップＳ１３において、ワ
ーク搬送手段１に対して予め設定されたワークＷの搬入
位置とワーク搬送手段１の搬送速度からワークＷの移動
タイミングを検出し、ステップＳ１４において平面部検
出センサ２の制御をスタートする。

【００９４】平面部Ｆの撮像を行った後には、ステップ
Ｓ１５において、ワークＷの曲面部Ｒが曲面部検出セン
サ３に対応する位置に到達する停止タイミングを検出し
て、そのタイミングでワーク搬送手段１を停止させ、ス
テップＳ１６において曲面部検出センサ３の制御をスタ
ートする。曲面部Ｒの撮像を行った後には、ステップＳ
１７において曲面部検出センサ３の制御を停止し、ステ
ップＳ１８において表面欠陥が検出されたかを判断し、
表面欠陥が検出された場合には、ステップＳ１９におい
てワークＷをＮＧパレット９に移動させ、表面欠陥が検
出されない場合には、ステップＳ２０においてワークＷ
をＯＫパレット８へ移動させる。その後、ステップＳ２
１においてラインを停止するか否かを判断し、停止する
場合は全体の制御を終了し、停止しない場合は次のワー
クＷの検査を行うべくステップＳ１１に戻る。

【００９５】図１６は、本発明に係わる表面欠陥検査装
置のさらに他の実施例において、曲面部検出センサ３を
説明する図である。

【００９６】図示の曲面部検出センサ３は、先の実施例
と同様に、照明手段３Ａ、撮像手段３Ｂ、センサ移動手
段３１およびセンサ傾動手段３９を備えている。撮像手
段３Ｂは、保持部材３６、チルト制御手段３７およびＣ
ＣＤカメラ３８で構成されている。これに対して、照明
手段３Ａは、照明光の照射角度を変化させる照明用回転
駆動手段７１と、湾曲対応照射手段７２を備えている。
この湾曲対応照射手段７２は、先の実施例のように照明
光を直線のライン状に照射するのではなく、照明光を曲
面部Ｒに対応する湾曲のライン状に照射するものとなっ
ている。

【００９７】つまり、この実施例における曲面部検出セ
ンサ３にあっても、先の実施例と同様に、曲面部Ｒの湾
曲断面の接線に対して照明光の照射方向および撮像方向
が直交する状態となるように制御を行うのであるが、こ
の際、湾曲のライン状に照明光を照射する湾曲対応照射
手段７２を用いることにより、先の実施例で説明した図
６に示す照明光の先端部の落ち込みを防止し、図７に示
す如く広い検出エリアをより確実に得ることができる。

【００９８】なお、上記実施例では、ワークＷの曲面部
Ｒの検査を行うに際し、いずれもワーク搬送手段１を停
止させて曲面部検出センサ３により検査を行う場合を説
明したが、搬送方向に対して曲面部Ｒの湾曲断面の連続
方向が直交する姿勢でワークＷを搬送している場合、ワ
ークＷを搬送しながら曲面部Ｒの検査を行うことも可能
である。つまり、ワーク搬送方向に対して曲面部検出セ
ンサ３を斜め方向に移動可能に設けることにより、移動
するワークＷの曲面部Ｒに対して曲面部検出センサ３を
湾曲断面の連続方向に沿って移動させることができる。

【００９９】図１７は、本発明に係わる表面欠陥検査装
置のさらに他の実施例を説明する図である。なお、先の
実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説
明を省略する。また、先の実施例では、Ｙ方向を搬送方
向とし、Ｘ方向を搬送方向に直交する方向としたが、以
下の実施例では、これらの逆にして、Ｘ方向を搬送方向
とし、Ｙ方向を搬送方向に直交する方向としている。

【０１００】図示の表面欠陥検査装置は、プレス装置１
００によりプレス成形されたワークＷの凹凸等の表面欠
陥を検査するものであって、プレス装置１００から搬出
されたワークＷを間欠動作で搬送するワーク搬送手段１
を備え、ワーク搬送手段１の中間における所定の検査位
置に対して、左右の光学的センサ１０１，１０２を配置
すると共に、これらの上流側にワークＷの高さおよび平
面形状を計測するワーク計測手段６１を配置し、ワーク
搬送手段１の搬出側には、表面欠陥の無い良品を収容す
るＯＫパレット８と、表面欠陥が検出された不良品を収
容するＮＧパレット９と、検査済みのワークＷを該当す
るパレット８，９へ移送するハンドリングロボット等の
自動判別装置１０３が配置してある。

【０１０１】また、表面欠陥検査装置は、先の実施例で
説明した手段として、ＣＡＤ等の三次元形状データを有
するワーク形状出力手段４、センサ制御手段５、画像処
理手段６、表示手段７、第１・第２の位置検出手段５
１，５２、およびセンサ制御補正手段６２を備えるほ
か、プレス装置１００によるプレス成形の情報をワーク
形状出力手段５に入力するプレス情報入力手段１０４
と、ワークＷの形状データに基づいて光学的センサ１０
１，１０２の走査方向を選定する走査方向選定手段１０
５と、同じくワークＷの形状データに基づいて光学的セ
ンサ１０１，１０２の走査パターンを選定する走査パタ
ーン選定手段１０６と、光学的センサ１０１，１０２の
走査用アクチュエータ１１７，１１８を駆動するための
ロボット制御特性決定手段１０７およびロボット制御手
段１０８を備えている。

【０１０２】ワークＷは自動車のパネルである。この表
面欠陥検査装置では、ドアパネルやフェンダーパネルの
ような左右一対のワークＷＲ，ＷＬを２枚同時に検査す
ることができると共に、フードパネルやルーフパネルの
ような比較的大型のワークＷＨをも検査することができ
る。また、ワークＷは、先の実施例で説明した平面部お
よび曲面部を有するほか、これらの面内に意匠として形
成したライン状の段差面部を有するものとなっている。

【０１０３】光学的センサ１０１，１０２は、ワーク搬
送手段１の間欠動作中に所定位置に停止したワークＷに
対して、自走することでその表面を走査して凹凸等の表
面欠陥を検査する。光学的センサ１０１，１０２は、図
１８に示すように、メタルハライド等の光源を収容した
光源部１０９と、照明手段１１０と、撮像手段１１１を
一体的に備えたものとなっている。

【０１０４】照明手段１１０は、光源部１０９から光フ
ァイバ１１２を通して導入した光を集光レンズ等の光学
系によりライン状に集光して照射する照射部１１３を備
えている。また、この実施例の光学的センサ１０１，１
０２は、照射部１１３からの照射光をワークＷの表面に
直接照射するのでは無く、照射部１１３に対向配置した
第１の鏡面反射部１１４を介して照射部１１３からの照
射光をワークＷの表面に照射し、その反射光を第２の鏡
面反射部１１５で反射させて撮像手段１１１で受光す
る。なお、第１および第２の鏡面反射部１１４，１１５
は、照明手段１１０や撮像手段１１１とともにフレーム
１１６に固定してある。

【０１０５】ここで、照明手段１１０の照射部１１３か
ら照射されたライン状照射光は、図１９に示すように、
ワークＷに表面に対して１０度以下の低い照射角度αで
照射される。また、撮像手段１１１は、ワークＷの表面
からの反射光のうちの乱反射光すなわち表面欠陥により
乱反射した光を検出し得るように、照射光の照射角度α
よりも大きい１０〜６０度の撮像角度βで撮像する。

【０１０６】上記の光学的センサ１０１，１０２は、走
査用アクチュエータ１１７，１１８により駆動される。
これらの走査用アクチュエータ１１７，１１８は、光学
的センサ１０１，１０２をワーク搬送方向（Ｘ軸方向）
に駆動する手段と、同搬送方向を横切る方向（Ｙ軸方
向）に駆動する手段を備えており、両手段を同時に作動
させることで光学的センサ１０１，１０２を斜め方向
（θ軸方向）にも移動させることができる。つまり、平
面内における多軸方向に光学的センサ１０１，１０２を
移動させることができる。

【０１０７】また、走査用アクチュエータ１１７，１１
８は、ワークＷの表面形状に対して照明手段１１０の照
射角度αおよび撮像手段１１１の撮像角度βが常に一定
となるように、光学検出センサ１０１，１０２の角度お
よび高さを調整する手段を備えている。このような調整
手段は、先の実施例と同様にセンサ制御手段５からの指
令により駆動することができる。

【０１０８】走査方向選定手段１０５は、ワーク計測手
段６１により検査前に実計測したワークＷの計測データ
およびワーク形状出力手段４からの三次元形状データの
少なくとも一方を用いて、ワークＷの表面において直交
する２方向（Ｘ，Ｙ軸方向）の断面曲率と、同２方向の
ワークＷの長さＬを算出し、これらの算出データと予め
設定した所定値との比較により光学的センサ１０１，１
０２の走査方向を選定し、選択した走査方向のワーク長
Ｌに対応した走査速度Ｖを選定する。

【０１０９】このとき、走査速度Ｖは、図２０に示す走
査速度選定フローにおいて、図２１に示すような走査方
向のワーク長Ｌに比例した速度特性により決定される。
このように走査速度Ｖを選定するのは、ワークＷの検査
時間（ラインタクトタイム）が一定であるからである。
したがって、ワーク長Ｌが長い場合には、一定時間内に
検査が終了するように走査速度Ｖを早くする。

【０１１０】ここで、図２０に示す走査速度選定フロー
を説明する。まず、ステップＳ３１において、ワークＷ
の表面において直交する２方向（Ｘ，Ｙ方向）の断面曲
率を算出し、ステップＳ３２において、Ｘ軸方向の最大
断面曲率Ｒｍａｘが曲率検出限界Ｒ０以上であるか否か
を判定する。この判定がＹＥＳの場合には、ステップＳ
３３において、Ｙ軸方向の最大断面曲率Ｒｍａｘが曲率
検出限界Ｒ０以上であるか否かを判定し、この判定がＮ
Ｏの場合には、ステップＳ３４において、Ｘ軸方向の走
査を選定したのち、ステップＳ３５において、Ｘ軸方向
におけるワーク長Ｌに基づいて走査速度Ｖを選定する。

【０１１１】また、先のステップＳ３２における判定が
ＮＯの場合には、ステップＳ３６において、Ｙ軸方向の
最大断面曲率Ｒｍａｘが曲率検出限界Ｒ０以上であるか
否かを判定し、この判定がＹＥＳの場合には、ステップ
Ｓ３７において、Ｙ軸方向の走査を選定したのち、ステ
ップＳ３８において、Ｙ軸方向におけるワーク長Ｌに基
づいて走査速度Ｖを選定する。

【０１１２】さらに、ステップＳ３３の判定結果がＹＥ
Ｓである場合、またはステップＳ３６の判定結果がＮＯ
の場合には、ステップＳ３９において、Ｘ軸方向のワー
ク長がＹ軸方向のワーク長以上であるか否かを判定し、
この判定がＹＥＳの場合にはステップＳ３４に進んでＸ
軸方向の走査を選定し、同判定がＮＯの場合にはステッ
プＳ３７に進んでＹ軸方向の走査を選定する。

【０１１３】走査パターン選定手段１０６は、ワーク計
測手段６１により検査前に実計測したワークＷの計測デ
ータおよびワーク形状出力手段４からの三次元形状デー
タの少なくとも一方を用いて、ワークＷの表面における
非連続の段差面部の高さを算出し、この段差面部の高さ
（Ｈｍａｘ）と所定値（Ｈ０）との比較結果（Ｈｍａｘ
≧Ｈ０）、およびワークＷの形状データからの段差面部
の位置情報に基づいて、光学的センサ１０１，１０２の
走査パターンを選定する。具体的には、図２２に示す走
査パターン選定フローのワーク段差判定に基づいて最適
な走査パターンを選定する。

【０１１４】すなわち、図２２中のステップＳ４１にお
いて、先に選定した走査方向のデータを入手し、ステッ
プＳ４２において、走査方向がＸ軸方向であるか否かを
判定し、この判定がＹＥＳの場合には、ステップＳ４３
において、Ｘ軸方向における段差面部の高さが所定値以
上であるか否かを判定し、この判定がＮＯの場合にはス
テップＳ４４において走査パターンＡを選定し、同判定
がＹＥＳの場合にはステップＳ４５において走査パター
ンＢを選定する。

【０１１５】また、ステップＳ４２における判定がＮＯ
である場合（走査方向がＹ軸方向である場合）には、ス
テップＳ４６において、Ｙ軸方向における段差面部の高
さが所定値以上であるか否かを判定し、この判定がＮＯ
の場合にはステップＳ４７において走査パターンＣを選
定し、同判定がＹＥＳの場合にはステップＳ４８におい
て走査パターンＤを選定する。

【０１１６】各走査パターンＡ〜Ｄの具体例を図２３に
示す。図２３（ａ）に示すように、Ｘ軸方向の走査にお
いて、段差面部Ｑの高さが所定値よりも小さい場合に
は、走査パターンＡとして通常の走査速度Ｖ０でＸ軸方
向に往復走査する。また、図２３（ｃ）に示すように、
Ｙ軸方向の走査において、段差面部Ｑの高さが所定値よ
りも小さい場合には、走査パターンＣとして通常の走査
速度Ｖ０でＹ軸方向に往復走査する。

【０１１７】これに対して、図２３（ｂ）に示すよう
に、Ｘ軸方向の走査において、段差面部Ｑの高さが所定
値よりも大きい場合には、走査パターンＢとして通常の
走査速度Ｖ０よりも大きい高速走査速度Ｖとし、往路を
Ｘ軸方向に走査し、復路を段差面部Ｑと平行となるθ軸
方向に走査する。また、図２３（ｄ）に示すように、Ｙ
軸方向の走査において、段差面部Ｑの高さが所定値より
も大きい場合には、走査パターンＤとして通常の走査速
度Ｖ０よりも大きい高速走査速度Ｖとし、往路をＹ軸方
向に走査し、復路を段差面部Ｑと平行となるθ軸方向に
走査する。

【０１１８】つまり、低い照射角度でライン状照射光を
ワークＷの表面へ照射した場合、その表面に図２３
（ｅ）に示すような高低差の大きい段差面部Ｑがある
と、図２３（ｆ）に示すように、段差面部Ｑの下断面で
照射光位置（光舌位置）が大きくずれ、撮像手段で受光
した画像上で照射光位置が大きく下がる。そして、段差
面部Ｑの高さＨが一定値以上になると、照射光位置が画
像視野から消えて検査が不可能となる。そこで、当該表
面欠陥検査装置では、段差面部の高さが一定値以上であ
る場合には、その段差面部Ｑを回避する走査パターン、
すなわち図２３（ｂ）および（ｄ）に示す走査パターン
Ｂ，Ｄを選定することとなる。なお、図２３では復路を
θ軸方向として示したが、段差面部Ｑの位置によっては
往路をθ軸方向に走査することも当然あり得る。

【０１１９】センサ制御手段５は、走査パターン選定手
段１０６においてワークＷの表面形状に応じて選定した
走査パターンＡ〜Ｄで光学的センサ１０１，１０２を走
査する際に、光学的センサ１０１，１０２がワークＷの
表面に対して常に一定の角度および高さとなるように制
御する手段である。このセンサ制御手段１０６では、ワ
ークＷの種類毎の三次元形状データ（ＣＡＤデータ）か
らそのワークＷの表面の湾曲度（角度、高さ）を算出す
ることにより、光学的センサ１０１，１０２の定角度制
御特性を決定している。

【０１２０】センサ制御補正手段１２は、ワーク計測手
段６１で実際に計測したワークＷの歪データ（図１３参
照）や後記するずれ量補正量算出手段からの補正データ
に基づいて、センサ制御手段５で決定した光学的センサ
１０１，１０２の制御特性をワークＷの形状に合わせて
補正する。

【０１２１】この実施例の画像処理手段６は、光学的セ
ンサ１０１，１０２の撮像手段１１１で撮像した画像を
入力する画像入力手段と、撮像手段１１１で撮像した画
像から照射光位置（光舌位置）を検出する照射光位置検
出手段と、照射光位置検出手段２２で検出した照射光位
置と走査速度に対応した所定の照射制御位置Ｙ０から算
出される照射位置ずれ量を算出するずれ補正量算出手段
を備えている。

【０１２２】照射光位置検出手段は、図２４（ａ）に示
すように、画像データから算出した輝度積分値Ｐと照射
光位置Ｙとの関係における所定の輝度積分値Ｐ１から照
射光位置Ｙ１を推定する。次に、ずれ補正量算出手段
は、照射光位置検出手段で算出した照射光位置Ｙ１と所
定の照射光制御位置Ｙ０との差分から照射光ずれ量（光
舌すれ量）ΔＹを算出する。そして、図２５に示すよう
に、算出した照射光ずれ量ΔＹと制御補正量（高さｈ）
の関係から制御補正量を算出して、その算出結果をセン
サ制御補正手段６２に入力する。ここで、センサ制御補
正手段６２では入力された制御補正量（高さｈ）にあわ
せて照射光位置のずれ量に相当する光学的センサ１０
１，１０２の照射角度αや射高さの補正または撮像角度
βの制御を行ない、照射光位置（光舌位置）のずれを補
正する。

【０１２３】図２４（ａ）は、ワークＷの長さＬが小さ
く、ずれ補正制御を行わない場合の受光画像を示し、図
２４（ｂ）は、ワークＷの長さＬが大きく、ずれ補正制
御を行った場合の受光画像を示しており、ずれ補正制御
により照射光位置（光舌位置）が変化していることがわ
かる。また、図２４（ｃ）はずれ補正制御を行わない場
合の欠陥抽出画像を示し、図２４（ｄ）はずれ補正制御
を行った場合の欠陥抽出画像を示しており、ずれ補正制
御により検出可能エリアが拡大されていることがわか
る。

【０１２４】表示手段７は、画像手段手段６で処理した
画像から欠陥を抽出してこれを表示すると共に、自動判
別装置１０３や作業者に対して作業を指令する機能を有
し、また、欠陥データの集約等を行うものとなってい
る。

【０１２５】ここで、表面欠陥検査方法における全体の
制御フローを図２６に示す。すなわち、ステップＳ５１
において、ワークＷのデータとして種類やＣＡＤ情報等
による三次元形状データを入力し、ステップＳ５２にお
いて、先の図２０に示した走査方向選定フローに従って
光学的センサ１０１，１０２の走査方向および走査速度
を選定する。こののち、ステップＳ５３において、先の
図２２に示した走査パターン選定フローに従って光学的
１０１，１０２の多軸方向にわたる走査パターンを選定
し、ステップＳ５４において、ワークＷが所定の検査位
置に停止したことを検出する。つまり、ワーク搬送手段
１の間欠動作により搬送されたワークＷを位置検出手段
５１で検出する。

【０１２６】そして、選定した走査速度および走査パタ
ーンに基づいて光学的センサ１０１，１０２移動させて
ワークＷの表面を走査する。すなわち、照明手段１１０
からワークＷの表面に所定の照射角度αで照射光を照射
し、ワークＷの表面で反射した反射光を撮像手段１１で
撮像して乱反射光を表面欠陥として捕らえ、その受光画
像を画像処理して表面欠陥を抽出する。この際、ワーク
Ｗの表面形状に沿って光学的センサ１０１，１０２の姿
勢も調整される。

【０１２７】この際、当該表面欠陥検査装置では、ステ
ップＳ５５において照射光位置のずれ量を算出してその
補正量を決定し、ステップＳ５６において表面欠陥の検
出処理を行い、ステップＳ５７において表面欠陥を判定
し、ステップＳ５８において表示手段７に判定結果を表
示すると共に、自動判別装置１０３に判別作業の指令を
出力し、以下、順次搬送されるワークＷに対して上記制
御を繰り返し行うこととなる。

【０１２８】上記実施例の表面欠陥検査装置および表面
欠陥検査方法では、曲面部の曲率、段差面部の高さおよ
び長さ等が異なる多品種のワークＷを扱う混成ラインで
あっても、一定のタクトタイム内において、各ワークＷ
に合わせた充分な検査性能および検査範囲が得られるこ
ととなり、また、多品種のワークＷの形状に合わせて光
学的センサ１０１，１０２の走査方向および走査パター
ンが正確に選定されることとなり、表面欠陥の検査精度
がより一層高められる。

【０１２９】また、光源（光源部１０９）と照明手段１
１０と撮像手段１１１を一体化した光学的センサ１０
１，１０２としたので、例えば照明光を伝送するための
光ファイバ等を最小限にすることができ、あるいは光フ
ァイバを廃止した構成にすることも可能になり、光学的
センサ１０１，１０２が非常にコンパクトなものとなっ
ていて、同センサを駆動する走査用アクチュエータ１１
７，１１８等の負荷を軽減し得るといった利点がある。

【０１３０】図２７は、本発明に係わる表面欠陥検査装
置のさらに他の実施例を説明する図である。この実施例
は、自動車の車体パネルのプレスライン工程において、
ワークである車体パネルの表面欠陥検査を行う場合を示
している。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一
符号を付して詳細な説明を省略する。

【０１３１】この実施例では、先の実施例の走査用アク
チュエータ（図１７の符号１１７，１１８）に代えて、
汎用性の高い６軸制御型のロボットアーム（または単に
ロボット）２０１，２０２を用い、両ロボットアーム２
０１，２０２のハンド部に光学的センサ１０１，１０２
を取付けている。これにより、光学的センサ１０１，１
０２は、直交する３軸方向に移動可能であると共に、そ
の３軸回りに回動可能である。

【０１３２】そして、両ロボットアーム２０１，２０２
には、センサ制御手段５からの制御データがロボット制
御特性決定手段１０７およびロボット制御手段１０８を
介して入力され、これにより選定した走査方向、走査速
度および走査パターンに基づいて光学的センサ１０１，
１０２自在に移動させ、また、ワークＷの表面に対して
照明手段１１０の照射角度αや撮像手段１１１の撮像角
度βが常に一定になるように動作する。

【０１３３】図２８は、光学的センサ１０１，１０２の
走査パターンを示す図である。図２８（ａ）に示すワー
クＷＨは、段差面部の無いフードパネルであり、この場
合には、１枚のワークＷＨに対して、その両側で２台の
ロボットアーム２０１，２０２により各光学的センサ１
０１，１０２を同時にＸ軸方向に往復動させて走査す
る。この際、各ロボットアーム２０１，２０２および光
学的センサ１０１，１０２は、各々ワークＷＨの片側半
分を走査する。これにより検査時間の短縮も可能とな
る。

【０１３４】また、図２８（ｂ）に示すワークＷＨは、
左右に意匠上のラインである段差面部Ｑ，Ｑを有するフ
ードパネルであって、この場合には、往路または復路を
Ｘ軸方向に走査し、復路または往路を段差面部Ｑと平行
なθ軸方向に走査する。さらに、図２８（ｃ）に示すワ
ークＷＲ，ＷＬは左右のドアパネルであって、この場合
には、各々のワークＷＲ，ＷＬに対して、ボットアーム
２０１，２０２により各光学的センサ１０１，１０２を
同時にＹ軸方向に往復動させて走査する。

【０１３５】図２９はこの実施例における表面欠陥検査
装置の制御フローを説明する図である。すなわち、ステ
ップＳ６１において、ワークＷのデータとして種類やＣ
ＡＤ情報等による三次元形状データを入力し、ステップ
Ｓ６２において、先の図２０に示した走査方向選定フロ
ーに従って光学的センサ１０１，１０２の走査方向およ
び走査速度を選定する。こののち、ステップＳ６３にお
いて、先の図２２に示した走査パターン選定フローに従
って光学的１０１，１０２の多軸方向にわたる走査パタ
ーンを選定する。

【０１３６】こののち、ステップＳ６４において、検査
に要するロボットアームが複数台であるか否かを判定
し、ロボットアームが単数である場合（ＮＯ）には、ス
テップＳ６５においてロボットアームに制御スタート信
号を出力し、ステップＳ６６においてロボットアームの
単独制御を開始する。そして、ステップＳ６７において
予め設定された走査速度や走査パターンに基づいて往路
の制御を行い、さらにステップＳ６８において同様に復
路の制御を行い、ステップＳ６９において制御を終了し
た後、ステップＳ７０においてロットが変更されたか否
かを判定し、変更された場合（ＹＥＳ）は一連のフロー
を完了してスタートに戻り、変更されない場合（ＮＯ）
はステップＳ６５に戻る。なお、表面欠陥検出の手順は
先の各実施例と同様である。

【０１３７】また、ステップＳ６４において、ロボット
アームが複数（２台）であると判定した場合（ＹＥＳ）
には、ステップＳ７１において各ロボットアームに制御
スタート信号を出力し、ステップＳ７２においてロボッ
トアームの複数制御を開始する。そして、ステップＳ７
３において、予め設定された各ロボットアームの走査速
度や走査パターンに基づいて、両ロボットアームが連動
するように往路の制御を行い、さらにステップＳ７４に
おいて同様に連動する復路の制御を行い、ステップＳ７
５において制御を終了した後、ステップＳ７６において
ロットが変更されたか否かを判定し、変更された場合
（ＹＥＳ）は一連のフローを完了してスタートに戻り、
変更されない場合（ＮＯ）はステップＳ７１に戻る。

【０１３８】上記実施例の表面欠陥検査装置および表面
欠陥検査方法によれば、先の実施例と同様の効果を得る
ことができるうえに、先の実施例で明らかなようにコン
パクト化された光学的センサ１０１，１０２をロボット
アーム２０１，２０２に取付けると共に、センサ制御手
段５からの制御データが入力されるロボット制御手段１
０８によりロボットアーム２０１，２０２を制御するの
で、光学的センサ１０１，１０２の走査方向、走査速度
および走査パターンに自在に対応し得るものとなり、多
品種のワークＷＨ，ＷＲ，ＷＬの表面形状に対して、そ
の表面に対する照明手段の照射角度や撮像手段の撮像角
度が常に一定となるように、光学的センサ１０１，１０
２の姿勢調整がより柔軟に行われ、これにより充分な検
査範囲を得て表面欠陥の検査が高精度に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる表面欠陥検査装置の一実施例を
示す説明図である。

【図２】平面部検出センサの照明手段を説明する斜視図
である。

【図３】平面部検出センサの撮像手段を説明する斜視図
である。

【図４】曲面部検出センサを示す斜視図（ａ）、曲面部
検出センサの撮像手段を示す斜視図（ｂ）、および曲面
部検出センサの照明手段を示す斜視図（ｃ）である。

【図５】図１に示す表面欠陥検査装置の検査過程を説明
するフローチャートである。

【図６】曲面部検出センサを傾斜させない状態での曲面
部の撮像画像である。

【図７】図６に対して曲面部検出センサを湾曲に応じて
傾斜させた状態での曲面部の撮像画像である。

【図８】表面欠陥の有無に応じてワークを仕分ける手段
の一例を示す説明図である。

【図９】表面欠陥が検出されたワークの後工程を示す説
明図である。

【図１０】本発明に係わる表面欠陥検査装置の他の実施
例を示す説明図である。

【図１１】ワークの一例であるドアパネルに対する曲面
部の検査を示す断面および平面の説明図である。

【図１２】本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他
の実施例を示す説明図である。

【図１３】ワークの自重による撓みを説明する断面図で
ある。

【図１４】ワーク計測手段の一例を説明する斜視図であ
る。

【図１５】図１２に示す表面欠陥検査装置の検査過程を
説明するフローチャートである。

【図１６】本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他
の実施例において、曲面部検出センサを示す斜視図
（ａ）、曲面部検出センサの撮像手段を示す斜視図
（ｂ）、および曲面部検出センサの照明手段を示す斜視
図（ｃ）である。

【図１７】本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他
の実施例を示す説明図である。

【図１８】光学的センサの構造を示す斜視図である。

【図１９】光学的センサとワークとの関係を示す説明図
（ａ）およびセンサ部分の拡大図（ｂ）である。

【図２０】走査方向の選定を説明するフローチャートで
ある。

【図２１】ワーク長と走査速度の関係を示すグラフであ
る。

【図２２】走査パターンの選定を説明するフローチャー
トである。

【図２３】走査パターンの例を示す説明図（ａ）〜
（ｄ）、ワークの段差面部の断面図（ｅ）、および段差
面部における照射光をずれを示す説明図（ｆ）である。

【図２４】ずれ補正制御無しの時の照射光位置を示す受
光画像（ａ）、高速走査時の照射光位置を示す受光画像
（ｂ）、ずれ補正制御無しの時の欠陥抽出画像（ｃ）、
および高速走査時の欠陥抽出画像（ｄ）である。

【図２５】照射光位置（光舌位置）のずれ量と補正量と
の関係を示すグラフである。

【図２６】図１７の表面欠陥検査装置の全体制御を説明
するフローチャートである。

【図２７】本発明に係わる表面欠陥検査装置のさらに他
の実施例を示す説明図である。

【図２８】段差面部の無いフードパネルであるワークに
対する走査パターンを示す説明図（ａ） 段差面部の有
るフードパネルであるワークに対する走査パターンを示
す説明図（ｂ）、およびドアパネルであるワークに対す
る走査パターンを示す説明図（ｃ）である。

【図２９】図２７の表面欠陥検査装置の全体制御を説明
するフローチャートである。

【符号の説明】

Ｆ 平面部 Ｒ 曲面部 Ｑ 段差面部 Ｗ ワーク １ ワーク搬送手段 ２ 平面部検出センサ（光学的センサ） ２Ａ 照明手段 ２Ｂ 撮像手段 ３ 曲面部検出センサ（光学的センサ） ３Ａ 照明手段 ３Ｂ 撮像手段 ５ センサ制御手段 ６ 画像処理手段 ３１ センサ移動手段 ３９ センサ傾動手段 ６１ ワーク計測手段 ６２ ワーク制御補正手段 １０１ １０２ 光学的センサ １０５ 走査方向選定手段 １０６ 走査パターン選定手段 １０８ ロボット制御手段 １０９ 光源部 １１０ 照明手段 １１１ 撮像手段 ２０１ ２０２ ロボットアーム ＷＨ ＷＲ ＷＬ ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｋ Ｆターム(参考） 2F065 AA12 AA25 AA49 AA53 BB05 BB25 CC11 DD06 FF04 GG02 HH05 HH12 JJ03 JJ05 JJ26 LL02 PP05 PP22 QQ04 QQ13 QQ34 TT03 UU01 UU03 UU06 2G051 AA89 AB07 AC19 BB01 CA04 CA06 CD06 CD07 DA06 EA12 EB09

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面部と平面部に連続した曲面部を有す
   るワークの表面を光学的センサで走査して表面欠陥を検
   査するに際し、平面部に対しては、ワークと光学的セン
   サを相対的に移動させて表面欠陥を検査し、曲面部に対
   しては、ワークと光学的センサのうちの少なくとも一方
   をワークの湾曲断面の連続方向に沿ってに移動させて表
   面欠陥を検査することを特徴とする表面欠陥検査方法。
2. 【請求項２】 ワークを一方向に搬送し、且つ搬送方向
   に対して曲面部の湾曲断面の連続方向が交差する姿勢で
   ワークを搬送し、平面部に対しては、ワークを搬送しな
   がら表面欠陥を検査し、曲面部に対しては、ワークの搬
   送を停止させるとともに光学的センサを湾曲断面の連続
   方向に移動させて表面欠陥を検査することを特徴とする
   請求項１に記載の表面欠陥検査方法。
3. 【請求項３】 平面部と平面部に連続する曲面部とこれ
   らの面内に位置する段差面部を有するワークの表面を光
   学的センサで走査して表面欠陥を検査するに際し、ワー
   クの表面において直交する２方向の断面曲率と同２方向
   のワークの長さに基づいて光学的センサの走査方向と走
   査速度を選定し、選定した走査方向と、ワークの表面に
   おいて直交する２方向の断面における段差面部の高さ
   と、予め設定したワークの形状データに基づいて光学的
   センサの走査パターンを選定し、光学的センサの走査方
   向と走査速度と走査パターンに基づいてワークおよび光
   学的センサの少なくとも一方を多軸方向に移動させて表
   面欠陥を検査することを特徴とする表面欠陥検査方法。
4. 【請求項４】 ワークの表面に対して照明光を所定の照
   射角度で照射する照明手段と照射角度よりも大きい撮像
   角度で照明光の反射光を撮像する撮像手段を備えた光学
   的センサを用い、選定した走査方向と走査速度と走査パ
   ターンに基づいてワークの表面を走査する際に、ワーク
   の形状を計測して得た形状データおよびワークの三次元
   形状データの少なくとも一方に基づいて、ワークの表面
   に対する照明手段の照射角度および撮像手段の撮像角度
   が常に一定になるように光学的センサの角度や高さを制
   御すると共に、光学的センサの撮像手段で撮像した画像
   から照射光位置を算出し、照射光位置と走査速度に対応
   した所定の照射制御位置から照射光ずれ量を算出し、照
   射光ずれ量に比例する照射角度および撮像角度の少なく
   とも一方の補正制御を行うことを特徴とする請求項３に
   記載の表面欠陥検査方法。
5. 【請求項５】 平面部と平面部に連続する曲面部とこれ
   らの面内に位置する段差面部を有するワークの表面を複
   数の光学的センサで走査して表面欠陥を検査するに際
   し、ワークの表面において直交する２方向の断面曲率と
   同２方向のワークの長さに基づいて複数の光学的センサ
   の走査方向と走査速度を選定し、選定した走査方向と、
   ワークの表面において直交する２方向の断面における段
   差面部の高さと、予め設定したワークの形状データに基
   づいて複数の光学的センサの走査パターンを選定し、各
   光学的センサの走査方向と走査速度と走査パターンに基
   づいてワークおよび各光学的センサの少なくとも一方を
   多軸方向に移動させて表面欠陥を検査することを特徴と
   する表面欠陥検査方法。
6. 【請求項６】 ワークの表面に対して照明光を所定の照
   射角度で照射する照明手段と照射角度よりも大きい撮像
   角度で照明光の反射光を撮像する撮像手段を備えた複数
   の光学的センサを用い、選定した走査方向と走査速度と
   走査パターンに基づいてワークの表面を走査する際に、
   ワークの表面に対する照明手段の照射角度および撮像手
   段の撮像角度が常に一定になるように光学的センサの角
   度や高さを制御すると共に、光学的センサの撮像手段で
   撮像した画像から照射光位置を算出し、照射光位置と走
   査速度に対応した所定の照射制御位置から照射光ずれ量
   を算出し、照射光ずれ量に比例する撮像角度および照射
   角度の少なくとも一方の補正制御を行うことを特徴とす
   る請求項５に記載の表面欠陥検査方法。
7. 【請求項７】 ワークの形状を計測して得た計測データ
   および予め設定した三次元形状データの少なくとも一方
   を用いて、ワークの表面において直交する２方向の断面
   曲率と同２方向のワークの長さを算出し、これらの算出
   データと予め設定した所定値とを比較して光学的センサ
   の走査方向を選定すること特徴とする請求項３〜６のい
   ずれかに記載の表面欠陥検査方法。
8. 【請求項８】 ワークの形状を計測して得た計測データ
   および予め設定した三次元形状データの少なくとも一方
   を用いて、光学的センサの走査方向とワークの表面にお
   いて直交する２方向の断面における段差面部の高さを算
   出し、光学的センサの走査方向、段差面部の高さと予め
   設定した所定値との比較結果、およびワークの形状デー
   タに基づいて、光学的センサの走査パターンを選定する
   こと特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の表面欠
   陥検査方法。
9. 【請求項９】 平面部と平面部に連続する曲面部を有す
   るワークの表面を光学的センサで走査して表面欠陥を検
   査する装置であって、光学的センサとして、ワークの平
   面部との間で相対的な移動を伴って平面部を所定の撮像
   角度で撮像する手段を含む平面部検出センサと、ワーク
   の曲面部との間で湾曲断面の連続方向に沿って相対的な
   移動を伴って曲面部を所定の撮像角度で撮像する手段を
   含む曲面部検出センサを備え、平面部検出センサおよび
   曲面部検出センサから得た画像を処理してワークの表面
   欠陥を抽出する画像処理手段を備えたことを特徴とする
   表面欠陥検査装置。
10. 【請求項１０】 ワークを一方向に搬送するワーク搬送
    手段を備え、ワーク搬送手段は、曲面部の湾曲断面の連
    続方向が搬送方向に交差する姿勢でワークを搬送し、且
    つワークが曲面部検出センサに対応する位置で停止可能
    であり、曲面部検出センサをワーク搬送方向に対して交
    差する方向に移動可能に設けたことを特徴とする請求項
    ９に記載の表面欠陥検査装置。
11. 【請求項１１】 平面部検出センサおよび曲面部検出セ
    ンサが、ワークの表面に対して照明光を所定の照射角度
    で照射する照明手段と、照明手段に対向して配置され且
    つ照射角度よりも大きい撮像角度で照明光の反射光を撮
    像する撮像手段を各々備えており、予め設定されたワー
    クの形状データと搬送されるワークの位置データに基づ
    いてワークの表面に対する照射角度および撮像角度が一
    定となるように照明手段の角度および高さならびに撮像
    手段の角度および高さを制御するセンサ制御手段を備え
    たことを特徴とする請求項９または１０に記載の表面欠
    陥検査装置。
12. 【請求項１２】 曲面部検出センサが、ワークの搬送方
    向に対して交差する方向に移動するセンサ移動手段を備
    え、センサ移動手段に照明手段および撮像手段が一体的
    に設けてあることを特徴とする請求項１１に記載の表面
    欠陥検査装置。
13. 【請求項１３】 曲面部検出センサが、ワークの曲面部
    に対する略曲率中心の軸回り方向に照明手段および撮像
    手段を傾斜させるセンサ傾動手段を備え、センサ制御手
    段が、ワークの曲面部における湾曲断面の接線に対して
    照明手段による照射方向および撮像手段による撮像方向
    が直交するようにセンサ傾動手段を駆動する制御を行う
    ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の表面欠
    陥検査装置。
14. 【請求項１４】 ワーク搬送方向において各センサより
    も上流側に、ワークの高さおよび平面形状を計測するワ
    ーク計測手段を備え、センサ制御手段が、予め設定され
    たワークの形状データとワーク計測手段からの計測デー
    タとを比較して照明手段および撮像手段の角度や高さを
    補正する制御を行うことを特徴とする請求項１１〜１３
    のいずれかに記載の表面欠陥検査装置。
15. 【請求項１５】 ワーク搬送方向において各センサより
    も上流側に、ワークの高さおよび平面形状を計測するワ
    ーク計測手段を備え、ワーク計測手段からの計測データ
    とセンサ制御手段からの制御データに基づいて曲面部検
    出センサの照明手段および撮像手段の角度や高さの制御
    特性と走査位置の制御特性を補正するセンサ制御補正手
    段を備えたことを特徴とする請求項１１〜１４のいずれ
    かに記載の表面欠陥検査装置。
16. 【請求項１６】 センサ制御手段が、予め設定されたワ
    ークの形状データとワーク計測手段からの計測データと
    を比較して平面部検出センサおよび曲面部検出センサの
    走査タイミングおよび画像処理手段の処理タイミングを
    決定する制御を行うことを特徴とする請求項１４または
    １５に記載の表面欠陥検査装置。
17. 【請求項１７】 多軸制御型ロボットアームのハンド部
    に、光源と照明手段と撮像手段を一体的に備えた光学的
    センサを設けると共に、センサ制御手段からの制御デー
    タに基づいてロボットアームを制御するロボット制御手
    段を備えたことを特徴とする１１〜１６のいずれかに記
    載の表面欠陥検査装置。