JP2004191070A - 塗装面の検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗装面の検査装置において、塗装面の検査精度（塗装面の凸部や凹部等の検出精度）を向上させる。
【解決手段】塗装面に対向するように配置された明暗パターン８、明暗パターン８に基づく検査光を明暗パターン８から塗装面に照射する照射手段、照射手段から照射され塗装面で反射した検査光を受けて明暗パターン８を撮像する撮像手段４を備える。撮像手段４の焦点を明暗パターン８の位置に合わせて、撮像手段４が受けた撮像データに基づくエッジ処理の結果により、塗装面を検査する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗装面の表面の状態を検査する塗装面の検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車のボディの塗装面を検査する検査装置として、例えば特許文献１及び２に開示されているように、明暗パターン（特許文献１の図１及び図２中の３，２ｃ）を塗装面に対向するように配置し、明暗パターンに基づく検査光を明暗パターンから塗装面に照射する照射手段（特許文献１の図２中の２ａ）を備えて、照射手段から照射され塗装面で反射した検査光を受けて明暗パターンを撮像する撮像手段（特許文献１の図１中の５）を備えたものがある。
【０００３】
これにより、撮像手段により塗装面に映る明暗パターンを撮像して、撮像手段が受けた撮像データに基づくエッジ処理の結果により、塗装面の検査を行うように構成されている。この場合、特許文献１及び２によると、例えば図６に示すように撮像手段４により塗装面Ｈに映る明暗パターン８を撮像しているので、撮像手段４の焦点Ｇが塗装面Ｈに合わされている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１４５９０６号公報（図１及び図２）
【特許文献２】
特開平９−１２６７４４号公報（図１，３，４，５）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
塗装面の検査としては一般に、塗装面の凸部や凹部等を検出するものがある。この場合、塗装面の凸部等は比較的大きなものであるのに対して（例えば高さが５０〜７０μｍ）、塗装面の凹部等は比較的小さなものとなっている（例えば深さが２０〜３０μｍ）。これにより、特許文献１及び２のように撮像手段の焦点が塗装面に合わされていると、塗装面の凸部等は検出されるのであるが、塗装面の凹部等は検出され難いものとなっており、塗装面の検査精度（塗装面の凸部や凹部等の検出精度）の向上と言う面で改善の余地がある。
本発明は塗装面の検査装置において、塗装面の検査精度（塗装面の凸部や凹部等の検出精度）を向上させることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
［Ｉ］
撮像手段が受けた撮像データに基づくエッジ処理の結果により塗装面を検査する場合、明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分と明暗パターンの暗部分に対応する低輝度の部分との境界部分が、明確であるほど（ニジミが少なく且つ乱れていない状態）、明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分と明暗パターンの暗部分に対応する低輝度の部分との差が大きいほど、塗装面の検査精度（塗装面の凸部や凹部等の検出精度）が高いものとなる。
【０００７】
請求項１の特徴によると、塗装面に対向するように配置された明暗パターン、明暗パターンに基づく検査光を明暗パターンから塗装面に照射する照射手段、照射手段から照射され塗装面で反射した検査光を受けて明暗パターンを撮像する撮像手段を備えており、撮像手段の焦点を明暗パターンの位置に合わせて、撮像手段が受けた撮像データに基づくエッジ処理の結果により、塗装面を検査するように構成している。
【０００８】
これにより、請求項１の特徴によると、例えば図５に示すように、撮像手段４の焦点Ｇを塗装面Ｈではなく、塗装面Ｈよりも先に位置する明暗パターン８に合わせることによって、塗装面Ｈで減衰や散乱される前の状態の明暗パターン８の撮像データを、撮像手段４によって得ることができる。
【０００９】
請求項１の特徴のように、塗装面で減衰や散乱される前の状態の明暗パターンの撮像データを撮像手段によって得ることができれば、撮像手段が受けた撮像データにおいて、明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分と明暗パターンの暗部分に対応する低輝度の部分との境界部分が、特許文献１及び２のように撮像手段の焦点が塗装面に合わされた場合に比べて明確になるのであり、明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分の輝度が、特許文献１及び２のように撮像手段の焦点が塗装面に合わされた場合に比べて高いものになる（明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分と明暗パターンの暗部分に対応する低輝度の部分との差が、大きなものとなる）。
【００１０】
［ＩＩ］
請求項２の特徴によると、請求項１の場合と同様に前項［Ｉ］に記載の「作用」を備えており、これに加えて以下のような「作用」を備えている。
撮像手段が受けた撮像データを処理する手法としては、一般に２値化処理がある。２値化処理は塗装面に凸部や凹部等が存在するか否かを検出することはできるが、塗装面の凸部や凹部等の規模を精度良く検出することは困難である。
【００１１】
請求項２の特徴によると、撮像手段が受けた撮像データにおいて、明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分と、明暗パターンの暗部分に対応する低輝度の部分と、高輝度と低輝度との間の中間輝度の部分とを判別する判別手段を備えて、塗装面を検査するように構成している。
これにより、請求項２の特徴によると、中間輝度の部分を判別して中間輝度の部分を塗装面の凸部や凹部等と判断することにより、塗装面の凸部や凹部等の規模を精度良く検出することが可能になる。
【００１２】
この場合、前項［Ｉ］に記載のように撮像手段が受けた撮像データにおいて、明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分と明暗パターンの暗部分に対応する低輝度の部分との境界部分が明確になっていること、並びに、明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分の輝度が大きなものになっていること（明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分と明暗パターンの暗部分に対応する低輝度の部分との差が大きなものになっていること）により、中間輝度の部分を判別して中間輝度の部分を塗装面の凸部や凹部等と判断し、塗装面の凸部や凹部等の規模を検出することが行い易くなる（精度良く行われる）。
【００１３】
［ＩＩＩ］
請求項３の特徴によると、請求項２の場合と同様に前項［Ｉ］［ＩＩ］に記載の「作用」を備えており、これに加えて以下のような「作用」を備えている。
請求項３の特徴によると、撮像手段が受けた撮像データにおいて、明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分と中間輝度の部分との輝度差を検出する輝度差検出手段を備えている。
【００１４】
塗装面の凸部や凹部等においては、塗装面の凸部等の高さや塗装面の凹部等の深さに応じて中間輝度が変化すること（塗装面の凸部等の高さや塗装面の凹部等の深さと中間輝度との間に相関関係が存在すること）を、本出願人が確認することができたので、請求項３の特徴のように、明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分と中間輝度の部分との輝度差を検出することにより、塗装面の凸部等の高さや塗装面の凹部等の深さを検出することができる。
【００１５】
［ＩＶ］
請求項４の特徴によると、請求項２又は３の場合と同様に前項［Ｉ］〜［ＩＩＩ］に記載の「作用」を備えており、これに加えて以下のような「作用」を備えている。
請求項４の特徴によると、中間輝度の部分の範囲を検出する範囲検出手段を備えている。
【００１６】
中間輝度の部分を塗装面の凸部や凹部等と判断した場合に、中間輝度の部分の範囲と、塗装面の凸部や凹部等の大きさ（長さ）との間に相関関係が存在することを、本出願人が確認することができたので、請求項４の特徴によると、中間輝度の部分を塗装面の凸部や凹部等と判断すれば、中間輝度の部分の範囲を検出することによって、塗装面の凸部や凹部等の大きさ（長さ）を検出することができる。
【００１７】
［Ｖ］
請求項５の特徴によると、請求項１〜４のうちのいずれか一つの場合と同様に前項［Ｉ］〜［ＩＶ］に記載の「作用」を備えており、これに加えて以下のような「作用」を備えている。
塗装面には凸部や凹部等以外に、微小な凹凸が交互に連続するような状態の発生することがあり、このような状態は一般に「ゆず肌」と呼ばれている。これは塗料溶剤が蒸発する際に発生する渦対流により、塗料の濃度が一定ではなくなって、塗膜の厚さに微小な凹凸が周期的に交互に発生するような状態である。
【００１８】
請求項５の特徴によると、撮像手段が受けた撮像データの変化の周期を検出する周期検出手段と、周期検出手段により検出された周期と基準周期とを比較する比較手段とを備えている。
この場合、正常な塗装面において撮像手段が受けた撮像データの変化の周期（例えば明暗パターンに対応する高輝度の部分と、明暗パターンの暗部分に対応する低輝度の部分との周期）に対して、「ゆず肌」の塗装面において撮像手段が受けた撮像データの変化の周期（例えば高輝度の部分と低輝度の部分との周期）が異なるものになることを、本出願人が確認することができた。
【００１９】
これによって、請求項５の特徴によると、正常な塗装面において撮像手段が受けた撮像データの変化の周期を基準周期とすれば、周期検出手段により検出された周期と基準周期とを比較することにより、周期検出手段により検出された周期と基準周期とが同じものであれば、正常な塗装面と判断することができるのであり、周期検出手段により検出された周期と基準周期とが異なるものであれば、「ゆず肌」の塗装面と判断することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は自動車においてボディ１の塗装面の検査の状態を示しており、塗装の終了したボディ１がコンベア２により紙面左方に搬送されている。コンベア２に対し搬送上手側（図１の紙面右側）に照射装置３が配置され、コンベア２に対し搬送下手側（図１の紙面左側）に撮像装置４（例えばＣＣＤカメラ等）が配置されて、塗装面の検査装置が構成されている。
【００２１】
図１に示すように、コンベア２の搬送方向と直交する方向Ａ０に対して、コンベア２の搬送上手側の４５°の方向Ａ１に照射装置３が配置され、方向Ａ１に対し照射装置３が直交する状態に配置されている。方向Ａ０に対してコンベア２の搬送下手側の４５°の方向Ａ２に撮像装置４が配置され、方向Ａ２に対し撮像装置４が直交する状態に配置されている。照射装置３とボディ１との距離Ｂ１及び撮像装置４とボディ１との距離Ｂ２が、例えば約２５０ｍｍになるように設定されている。
【００２２】
図２に示すように、照射装置３は箱状の外枠部５、外枠部５の内部に備えられた光源６（例えば蛍光灯）、拡散板７（例えばすりガラス）、及び明暗パターン８等を備えて構成されている。明暗パターン８は透明又は半透明の板材に黒色のストライプが所定間隔を置いて配置されて構成されており、透明又は半透明の部分が明部分８ａとなり、黒色のストライプの部分が暗部分８ｂとなる。この場合に、明暗パターン８の明部分８ａの横幅及び暗部分８ｂの横幅が、例えば２〜３ｍｍに設定されている。
【００２３】
図１に示すように、撮像装置４に対してコントロールユニット９、画像処理装置１０、コンピュータ１１及びモニター１２等が備えられている。この場合、図１に示すように、撮像装置４はボディ１の塗装面を介して明暗パターン８を撮像するように構成されており（照射装置３において、光源６から検査光が明暗パターン８を介してボディ１の塗装面に照射され、ボディ１の塗装面で反射された検査光が撮像装置４に受けられる）、撮像装置４の焦点が明暗パターン８の位置に合わされるように構成されている（図５参照）。
【００２４】
以上のような塗装面の検査装置において、図１に示すようにボディ１がコンベア２により紙面左方に搬送されるのに伴って、前述のように撮像装置４がボディ１の塗装面を介して明暗パターン８を撮像する（撮像装置４の焦点が明暗パターン８の位置に合わされるように構成されている）。
【００２５】
これにより、図３（イ）（ロ）に示すように、撮像装置４が受けた撮像データが画像処理装置１０によりエッジ処理（３値化処理等）されて、明暗パターン８の明部分８ａに対応する高輝度Ｋ１の部分Ｃ１、明暗パターン８の暗部分８ｂに対応する低輝度Ｋ２の部分Ｃ２、高輝度Ｋ１と低輝度Ｋ２との間の中間輝度Ｋ３の部分Ｃ３が判別される。図３（イ）は撮像装置４が受けた撮像データを平面的に表現したものであり、図３（ロ）は図３（イ）のＤ１−Ｄ１方向の断面を表現したものである。
【００２６】
この場合、撮像装置４の焦点が明暗パターン８の位置に合わされていることにより、図３（イ）（ロ）に示すように、明暗パターン８の明部分８ａに対応する高輝度Ｋ１の部分Ｃ１と、明暗パターン８の暗部分８ｂに対応する低輝度Ｋ２の部分Ｃ２との境界部分が明確になり、且つ明暗パターン８の明部分８ａに対応する高輝度Ｋ１の部分Ｃ１の輝度が高いものになる（明暗パターン８の明部分８ａに対応する高輝度Ｋ１の部分Ｃ１と、明暗パターン８の暗部分８ｂに対応する低輝度Ｋ２の部分Ｃ２との差が、大きなものとなる）。
【００２７】
図３（イ）（ロ）に示すように、ボディ１の塗装面において正常な部分に対しては、明暗パターン８の明部分８ａに対応して高輝度Ｋ１の部分Ｃ１が得られ、明暗パターン８の暗部分８ｂに対応して低輝度Ｋ２の部分Ｃ２が得られる。ボディ１の塗装面において塗装面の凸部や凹部等が存在する部分では、検査光が乱反射されて、高輝度Ｋ１と低輝度Ｋ２との間の中間輝度Ｋ３の部分Ｃ３が得られるので、中間輝度Ｋ３の部分Ｃ３を、ボディ１の塗装面の凸部や凹部等と判断することができる。
【００２８】
図３（イ）（ロ）に示すように、明暗パターン８の明部分８ａに対応する高輝度Ｋ１の部分Ｃ１と、中間輝度Ｋ３の部分Ｃ３との輝度差Ｋ１３が検出される。ボディ１の塗装面の凸部等の高さやボディ１の塗装面の凹部等の深さに応じて、中間輝度Ｋ３が変化すること（ボディ１の塗装面の凸部等の高さやボディ１の塗装面の凹部等の深さと、中間輝度Ｋ３との間に相関関係が存在すること）が事前に確認されているので、前述のように明暗パターン８の明部分８ａに対応して高輝度Ｋ１の部分Ｃ１と中間輝度Ｋ３の部分Ｃ３との輝度差Ｋ１３を検出することにより、ボディ１の塗装面の凸部等の高さやボディ１の塗装面の凹部等の深さを検出することができる。
【００２９】
図３（イ）（ロ）に示すように、Ｄ１−Ｄ１方向において、中間輝度Ｋ３の部分Ｃ３以外の部分と中間輝度Ｋ３の部分Ｃ３とを比較して、中間輝度Ｋ３の部分Ｃ３に対応する部分において、明暗パターン８の明部分８ａに対応する高輝度Ｋ１の部分Ｃ１の数（又は明暗パターン８の暗部分８ｂに対応する低輝度Ｋ２の部分Ｃ２の数）をカウントすることにより、中間輝度Ｋ３の部分Ｃ３におけるＤ１−Ｄ１方向の長さＬ１を検出することができる。これにより、中間輝度Ｋ３の部分Ｃ３におけるＤ１−Ｄ１方向の長さＬ１によって、ボディ１の塗装面の凸部や凹部等の大きさ（長さ）を検出することができる。
【００３０】
次に、「ゆず肌」のボディ１の塗装面の検出について説明する。
図４に示すように、撮像装置４が受けた撮像データを画像処理装置１０によりエッジ処理（３値化処理等）した場合、ボディ１の塗装面において正常な部分に対しては、明暗パターン８の明部分８ａに対応する高輝度Ｋ１の部分Ｃ１が得られ、明暗パターン８の暗部分８ｂに対応する低輝度Ｋ２の部分Ｃ２が得られる。この場合、所定長さＬ２において明暗パターン８の明部分８ａに対応する高輝度Ｋ１の部分Ｃ１の数が事前に把握されており、明暗パターン８の明部分８ａに対応する高輝度Ｋ１の部分Ｃ１の周期が、基準周期Ｓ１として把握されている。
【００３１】
これにより、図４に示すように、撮像装置４が受けた撮像データを画像処理装置１０によりエッジ処理（３値化処理等）した場合、高輝度Ｋ１と低輝度Ｋ２との間の中間輝度Ｋ３の部分Ｃ３が得られると、所定長さＬ２において中間輝度Ｋ３の部分Ｃ３の山部分の数をカウントして、中間輝度Ｋ３の部分Ｃ３の変化の周期Ｓ２を検出する。この場合、基準周期Ｓ１に対し、「ゆず肌」のボディ１の塗装面において撮像手段４が受けた撮像データの変化の周期（例えば高輝度の部分と低輝度の部分との周期）が異なることが、事前に確認されている。
【００３２】
従って、図４に示すように、中間輝度Ｋ３の部分Ｃ３の変化の周期Ｓ２と基準周期Ｓ１とを比較することにより、中間輝度Ｋ３の部分Ｃ３の変化の周期Ｓ２と基準周期Ｓ１とが異なるものであれば（一般に、中間輝度Ｋ３の部分Ｃ３の変化の周期Ｓ２が基準周期Ｓ１よりも長い）、「ゆず肌」のボディ１の塗装面であると判断することができる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１の特徴によると、塗装面の検査装置において、撮像手段の焦点を塗装面ではなく塗装面よりも先に位置する明暗パターンに合わせることにより、撮像手段が受けた撮像データにおいて、明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分と明暗パターンの暗部分に対応する低輝度の部分との境界部分が明確なものとなり、明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分の輝度が高いものとなって（明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分と明暗パターンの暗部分に対応する低輝度の部分との差が大きなものとなって）、塗装面の検査精度（塗装面の凸部や凹部等の検出精度）を向上させることができた。
これにより、請求項１の特徴によると、塗装面の凸部等ばかりではなく、塗装面の凸部等よりも小さい塗装面の凹部等も検出することが可能になる。
【００３４】
請求項２の特徴によると、請求項１の場合と同様に前述の請求項１の「発明の効果」を備えており、この「発明の効果」に加えて以下のような「発明の効果」を備えている。
請求項２の特徴によると、撮像手段が受けた撮像データにおいて、高輝度と低輝度との間の中間輝度の部分を判別する点、及び撮像手段が受けた撮像データにおいて、明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分と明暗パターンの暗部分に対応する低輝度の部分との境界部分が明確になっており、明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分の輝度が高いものとなっている点（明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分と明暗パターンの暗部分に対応する低輝度の部分との差が大きなものとなっている点）により、中間輝度の部分を判別して中間輝度の部分を塗装面の凸部や凹部等と判断し、塗装面の凸部や凹部等の規模を精度良く検出することができるようになった。
これにより、請求項２の特徴のように、塗装面の凸部や凹部等の規模を精度良く検出することができるようになれば、例えば塗装工程と塗装面の凸部や凹部等の規模との因果関係等の解析が行い易くなるのであり、塗装面の品質管理の面で有利なものとなる。
【００３５】
請求項３の特徴によると、請求項２の場合と同様に前述の請求項２の「発明の効果」を備えており、この「発明の効果」に加えて以下のような「発明の効果」を備えている。
請求項３の特徴によると、明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分と中間輝度の部分との輝度差を検出することにより、塗装面の凸部等の高さや塗装面の凹部等の深さを検出することができるようになって、例えば塗装工程と塗装面の凸部等の高さや塗装面の凹部等の深さとの因果関係等の解析が行い易くなるのであり、塗装面の品質管理の面で有利なものとなる。
【００３６】
請求項４の特徴によると、請求項２又は３の場合と同様に前述の請求項２又は３の「発明の効果」を備えており、この「発明の効果」に加えて以下のような「発明の効果」を備えている。
請求項４の特徴によると、中間輝度の部分を塗装面の凸部や凹部等と判断し、中間輝度の部分の範囲を検出することにより、塗装面の凸部や凹部等の大きさ（長さ）を検出することができるようになって、例えば塗装工程と塗装面の凸部や凹部等の大きさ（長さ）との因果関係等の解析が行い易くなるのであり、塗装面の品質管理の面で有利なものとなる。
【００３７】
請求項５の特徴によると、請求項１〜４のうちのいずれか一つの場合と同様に前述の請求項１〜４の「発明の効果」を備えており、この「発明の効果」に加えて以下のような「発明の効果」を備えている。
請求項５の特徴によると、撮像手段が受けた撮像データの変化の周期を検出することにより、「ゆず肌」の塗装面を適切に検出することができるようになり、「ゆず肌」の塗装面の検出精度を向上させることができた。これにより、例えば塗装工程と「ゆず肌」の塗装面との因果関係等の解析が行い易くなるのであり、塗装面の品質管理の面で有利なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】塗装面の検査装置の概要を示す平面図
【図２】照射装置の分解斜視図
【図３】撮像装置が受けた撮像データを画像処理装置によりエッジ処理（３値化処理等）したものを示す図（ボディの塗装面の凸部や凹部等）
【図４】撮像装置が受けた撮像データを画像処理装置によりエッジ処理（３値化処理等）したものを示す図（「ゆず肌」のボディの塗装面）
【図５】本発明において撮像手段による撮像の状態を示す図
【図６】従来の技術において撮像手段による撮像の状態を示す図
【符号の説明】
４ 撮像手段
８ 明暗パターン
８ａ 明暗パターンの明部分
８ｂ 明暗パターンの暗部分
６ 照射手段
Ｃ１ 明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分
Ｃ２ 明暗パターンの暗部分に対応する低輝度の部分
Ｃ３ 高輝度と低輝度との間の中間輝度の部分
Ｇ 撮像手段の焦点
Ｈ 塗装面
Ｋ１ 明暗パターンの明部分に対応する高輝度
Ｋ２ 明暗パターンの暗部分に対応する低輝度
Ｋ３ 高輝度と低輝度との間の中間輝度
Ｋ１３ 高輝度の部分と中間輝度の部分との輝度差
Ｌ１ 中間輝度の部分の範囲
Ｓ１ 基準周期
Ｓ２ 撮像手段が受けた撮像データの変化の周期

Claims (5)

1. 塗装面に対向するように配置された明暗パターンと、前記明暗パターンに基づく検査光を前記明暗パターンから前記塗装面に照射する照射手段と、前記照射手段から照射され前記塗装面で反射した検査光を受けて前記明暗パターンを撮像する撮像手段とを備えると共に、
   前記撮像手段の焦点を前記明暗パターンの位置に合わせて、前記撮像手段が受けた撮像データに基づくエッジ処理の結果により、前記塗装面を検査するように構成してある塗装面の検査装置。
2. 前記撮像手段が受けた撮像データにおいて、前記明暗パターンの明部分に対応する高輝度の部分と、前記明暗パターンの暗部分に対応する低輝度の部分と、前記高輝度と低輝度との間の中間輝度の部分とを判別する判別手段を備えて、前記塗装面を検査するように構成してある請求項１に記載の塗装面の検査装置。
3. 前記高輝度の部分と中間輝度の部分との輝度差を検出する輝度差検出手段を備えてある請求項２に記載の塗装面の検査装置。
4. 前記中間輝度の部分の範囲を検出する範囲検出手段を備えてある請求項２又は３に記載の塗装面の検査装置。
5. 前記撮像手段が受けた撮像データの変化の周期を検出する周期検出手段と、前記周期検出手段により検出された周期と基準周期とを比較する比較手段とを備えてある請求項１〜４のうちのいずれか一つに記載の塗装面の検査装置。

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