JP2005140578A - 板状部材用光検査装置及び板状部材用光検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 板状部材の表面微小欠陥の検出を精度高く行うことができる板状部材用光検査装置及び板状部材用光検査方法を提供する。
【解決手段】 光出射ユニット１８からの光を板状部材６の表面６ａの近傍で該表面６ａと略平行に進ませる。このため、板状部材６の表面６ａの欠陥（凸凹）に伴う陰影が、他の部分と明確なコントラストとなって浮き出るようになって明確なものとなる。この結果、前記陰影を把握しやすくなり、その分、検出精度が向上する。さらに、板状部材６の表面６ａの欠陥（凸凹）が微小欠陥３（例えば０．２ｍｍ以下の凸凹）であっても、微小欠陥３を目視により確実に検出できることになる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車ボデーパネル等の板状部材に生じる表面微小欠陥の検査等に用いられる板状部材用光検査装置及び板状部材用光検査方法に関する。

自動車の外観に直接関係するパネルについての表面の微小欠陥（例えば０．２ｍｍ以下の凸凹）の検査は、最終的には塗装処理が完了した時点で行われる。しかし、ボデーパネルの表面の凸凹欠陥は、鋼鈑をプレス加工した段階から発生している可能性がある。このため、プレス品完成時に触感による検査、ペーパーチェック又は砥石がけによる検査などを行い、さらに、プレス加工の後のボデー工程において、触感検査、目視検査を行い、良好な製品の提供に万全を期すようにしていた。

上述した触感検査は、適切な検査結果を確保する上で熟練者にしか行えなず、また、触感による検査のため、検査結果に対して全面保証ができず、適用範囲に制約を受けている。また、ペーパーチェック又は砥石がけによる検査は、パネルの全面に対するペーパー又は砥石がけ作業等が必要となり、検査結果を得るまでに多くの時間がかかる上、ペーパー等の使い方によっては検出できないことがあり、この場合も検査に一定の制約があった。

上記目視検査は、図７に示すように蛍光灯１の照明下で行われる。すなわち、この蛍光灯照明下の目視検査方法は、検査対象となるボデーパネル２の正面に複数本の蛍光灯１を配置し、この複数本の蛍光灯１の光をボデーパネル２の表面に直接照射し、ボデーパネル２の表面の微小欠陥３（凸凹欠陥）により前記蛍光灯１からの光（検査照明）の像が歪んで反射されることを利用し、検査員が前記像の歪（ボデーパネル２への直接照射により得られる反射光）を目視により把握してボデーパネル２の表面欠陥を検査するものである。

しかしながら、この蛍光灯照明下の目視検査方法は、検査照明を明るくしないとボデーパネル２の表面欠陥を検出することができない。このため、検査照明を明るくするようにしているが、これに伴いボデーパネル２からの反射光が強くなり、検査員（特に目）の負担が大きくなるという問題が生じ、その改善が求められている。また、この蛍光灯照明下の目視検査方法では、検査照明を明るくしても、発見できる欠陥はある程度大きいものに限られており、微小欠陥３（例えば０．２ｍｍ以下の凸凹）については極めて発見し難いものになっていた。
さらに、上述したように塗装処理前の工程における検査にて発見されなかったボデーパネル２の表面の微小欠陥３が、塗装処理が完了した時点で行われる検査で検出され、塗装補修が必要となる為、塗装処理前の工程においても前記微小欠陥３を適切に検出することが要望されているのが実情である。

上記問題点に対して、特許文献１の疵検査用照明装置を用いることが考えられる。この疵検査用照明装置は、光源からの光を出射する多数の光ファイバーを配列してなる光ファイバーユニットと、光ファイバーの出射光を集光して被検査体の表面に斜め上方から照射する集光ユニットと、集光ユニットの被検査体の表面に対する光照射の反射光を入光して撮像するカメラ（リニアアレイカメラ）と、カメラの撮像画面を表示するディスプレイと、を有している。

前記光ファイバーユニットに備えられる多数の光ファイバーは、光軸に対して垂直方向（横方向）に整列し、複数段積み重ねられて構成されている。光ファイバーユニット及び集光ユニットは、被検査体の移動方向の下流側に配置され、一定の入射角をもって被検査体の表面に光を照射し、すなわち、上述したように被検査体の表面に斜め上方から照射するようになっている。カメラは、被検査体の移動方向の上流側に配置され、一定の反射角をもって被検査体の表面からの光を入光するようにしている。
この疵検査用照明装置では、ディスプレイの表示内容を目視することにより被検査体の表面の疵を検出するようにしている。
特開２００２−２２１４９１号公報

ところで、特許文献１の疵検査用照明装置は、検査対象が平面であることを前提とした欠陥検査である。このため、特許文献１の疵検査用照明装置を、自動車のボデーパネルのように３次元の意匠Ｒをもつ板状部材の微小欠陥（例えば０．２ｍｍ以下の凸凹）の検出に用いることはできないというのが実情であった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、３次元の意匠Ｒをもつ板状部材の表面微小欠陥の検出を精度高く行うことができる板状部材用光検査装置及び板状部材用光検査方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、板状部材の表面の欠陥を検査する板状部材用光検査装置であって、板状部材の表面の近傍で該表面と平行又は略平行に進むように光を出射する光出射装置を備えたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の板状部材用光検査装置において、前記光出射装置は、光源からの光を一端部から入光し他端部から出射する複数本の光ファイバーを有することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２に記載の板状部材用光検査装置において、前記複数本の光ファイバーは、前記他端部側が１列となるように隣接して配置されて光ファイバー集合体を構成することを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の板状部材用光検査装置において、前記光ファイバー集合体は、複数個からなり、該複数個の光ファイバー集合体は、板状部材の形状に添って配置されることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、板状部材の表面の欠陥を検査する板状部材用光検査方法であって、板状部材の表面の近傍で該表面と平行又は略平行に進むように光を出射する光出射工程と、前記光出射時における板状部材の表面を所定の角度をもって目視する目視工程と、を備えたことを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項５に記載の板状部材用光検査方法において、光源からの光を一端部から入光し他端部から出射する複数本の光ファイバーを有し、該複数本の光ファイバーから板状部材の表面の欠陥を検査するための光を出射することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６に記載の板状部材用光検査方法において、前記複数本の光ファイバーは、前記他端部側が１列となるように隣接して配置されて光ファイバー集合体を構成することを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項７に記載の板状部材用光検査方法において、前記光ファイバー集合体は、複数個からなり、該複数個の光ファイバー集合体は、板状部材の形状に添って配置されることを特徴とする。

請求項１から８までのいずれかに記載の発明によれば、光出射ユニットからの光を板状部材の表面の近傍で該表面と略平行に進ませるので、板状部材の表面の欠陥（凸凹）に伴う陰影が明確になるので、前記陰影を把握しやすくなり、その分、検出精度が向上する。このため、板状部材の表面の欠陥が微小欠陥であっても、前記微小欠陥を目視により確実に検出できることになる。
また、板状部材に直接照射した光の反射を用いずに板状部材の欠陥を検出するので、検査員の目にかかる負担を抑制することができる。

以下、本発明の第１実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１、図２及び図５において、板状部材用光検査装置５は、自動車のボデーパネル、ドアパネル、フードパネル、フェンダーパネル、ルーフパネル、クォーターパネル、ラッゲージパネル及びバックドアパネルなどの板状部材６の表面の微小欠陥３（０．２ｍｍ以下の凸凹）を検査する装置であり、検査時に雰囲気光が遮断される検査ルーム７で使用されるようになっている。検査ルーム７の窓などの外部からの光が透過する部分を覆えるようにシャッター８が設けられており、検査時には検査ルーム７に極力外部から光が入光しないようになっている。

検査ルーム７には、載置台９が配置され、ボデーパネル等の板状部材６を載置するようになっている。この板状部材６は、図２及び図３に示すように、略円弧状筒体の形状をなし、平面視略矩形で、その表面６ａが凸形状（図３に示すように側面視略円弧状）をなしている。この場合、載置台９の一方側部分（図５略斜め左上側）に板状部材６の一端６ｂ側を対応させ、載置台９の他方側部分（図５略斜め右下側）に板状部材６の他端６ｃ側を対応させて、載置台９に板状部材６が載置される。
載置台９の一方側部分の近傍ひいては板状部材６の一端６ｂ側の近傍に後述する光ファイバー集合体１０が配置され、図１に示すように、板状部材６の他端６ｃ側から板状部材６の表面６ａが所定の角度をもって目視されるようになっている。

板状部材用光検査装置５は、光源１１と、光源１１からの光を出射する光出射装置１２と、を備えている。光出射装置１２は、載置台９に載置された板状部材６の一端６ｂ側から、強度の大きい光を、板状部材６の表面６ａの近傍で該表面６ａと略平行に進むように出射するようにしている。光出射装置１２からの光が上述したように進む光路を、以下、便宜上、表面上略平行光路１５という。
光出射装置１２から出射された光は、上述したように板状部材６の表面６ａの近傍で該表面６ａと略平行に進むものとなっているが、板状部材６の他端６ｃ（後述する集光レンズ１６から板状部材６の他端６ｃまで約１．５ｍとされている。）で光が集束するようにしている。すなわち、光出射装置１２を基端とする表面上略平行光路１５は、板状部材６の他端６ｃを通過するようになっている。

光出射装置１２は、光源１１からの光を一端部から入光し他端部から出射する複数本（本実施の形態では５００本）の光ファイバー１７（径寸法が０．７５ｍｍ）を有している。５００本の光ファイバー１７は、他端部側１７ｂが１００本ずつの５組に分離され、分離された夫々の他端部側１７ｂが互いに隣接して配置され光ファイバー保持部材３０により所定距離にわたって直線状に保持されて前記光ファイバー保持部材３０と共に前記光ファイバー集合体１０を構成している。５個の光ファイバー集合体１０の各光出射面（他端部）に対面して長手状の集光レンズ１６が配置されている。光ファイバー集合体１０は、１００本の光ファイバー１７が１列となるように配置されている。

前記光ファイバー集合体１０とこれに対応して配置される集光レンズ１６を合わせて、以下、光出射ユニット１８という。本実施の形態では、光出射ユニット１８は５組設けられている。５組の光出射ユニット１８は、所定間隔を空けて配置されている。このように５組の光出射ユニット１８を間隔を空けて配置することにより、板状部材６の表面６ａの形状（例えば図３に示す曲面形状）に応じて光を板状部材６の表面６ａに適切に照射し得るようにしている。そして、本実施の形態では、板状部材６の一端６ｂに、前記５組の光出射ユニット１８の集光レンズ１６が略対面するように配置されている。

光出射装置１２（光出射ユニット１８）から出射される光は強力なものとなっており、前記光は、前記表面上略平行光路１５を通り、これにより図１に示すように、板状部材６の表面６ａ近傍で表面６ａに略接するように直線状に進むようになっている。
光ファイバー集合体１０は、１００本の光ファイバー１７が１列となるように配置されており、光の出射方向の先方側（図３の紙面手前側、図４の右側）から見て直線状の光（このように光の出射方向の先方側から見て直線状に見える光を、以下、適宜ライン状の光という。）Ｌが板状部材６の他端６ｃ側（図３の紙面手前側。図１右側）に進むようになっている。

上述したように構成した板状部材用光検査装置５の作用を以下に説明する。
載置台９に検査対象となる板状部材６を載置し、光源１１の点灯前又は後に、検査ルーム７のシャッター８が閉じられ、外部からの光が検査ルーム７に極力入光しない状態にする。この状態で、点灯された光源１１が光を出射すると、この光は５組の光出射ユニット１８（ファイバー集合体及び集光レンズ１６）で夫々ライン状の光Ｌとされて、板状部材６の他端６ｃ側に向けて、板状部材６の表面６ａの近傍で該表面６ａと略平行に進む（光出射工程）。

５組の光出射ユニット１８からのライン状の光Ｌが、板状部材６の表面６ａの近傍で該表面６ａと略平行に、換言すれば、板状部材６の表面６ａをなめるように進むことにより、板状部材６の表面６ａの微小欠陥３により陰影（以下、微小欠陥陰影という。）３ａができる。この微小欠陥陰影３ａを検査員が板状部材６の他端６ｃ側から板状部材６の表面６ａを所定の角度をもって目視することにより把握し（目視工程）、板状部材６の表面６ａの微小欠陥３を検出する。
前記微小欠陥陰影３ａについては現状技術のカメラでは撮像することが難しいが、本願発明者は目視により明確に把握できることを検証している。

上述したように、板状部材用光検査装置５は、光出射ユニット１８からの光を板状部材６の表面６ａの近傍で該表面６ａと略平行に進ませるので、板状部材６の表面６ａの欠陥（凸凹）に伴う陰影が、他の部分と明確なコントラストとなって浮き出る（強調される）ようになって明確なものになる。このため、前記陰影を把握しやすくなり、その分、検出精度が向上する。さらに、板状部材６の表面６ａの欠陥（凸凹）が微小欠陥３（例えば０．２ｍｍ以下の凸凹）であっても、前記微小欠陥３を目視により確実に検出できることになる。
前記従来技術の疵検査用照明装置は、板状部材の表面（検査面）に直接照射された光が表面の欠陥により歪みその歪の像をカメラが映し出すことにより、板状部材の表面の欠陥を検出するものであり、平坦な板以外では、検出精度が低いものになっていたが、これに対し、本実施の形態によれば、上述したように微小欠陥３（例えば０．２ｍｍ以下の凸凹）の検出を行え、検出精度が高いものになる。

前記従来技術の蛍光灯照明下の目視検査方法では、板状部材の表面（検査面）を直接照射し板状部材の欠陥により検査照明の像が歪んで反射されることを利用して検査するため、検査精度の向上を図るには、検査照明の明るさ程度を大きくすることが必要とされ、これに伴い反射光が強くなり、ひいては検査員の目にかかる負担が大きくなってしまう。上述した従来技術の問題点に対して、本実施の形態によれば、過大な明るさを招くことなく、板状部材６の表面６ａの微小欠陥３を検出できる。このため、検査員に大きな負担を強いることが解消されて、労働上の衛生環境の向上をはかることができる。

上記第１実施の形態では、光ファイバー１７を用いて、その他端部側１７ｂに光ファイバー集合体１０を構成しているが、その一端部側１７ａは、可撓性を有している。このため、光ファイバー１７の一端部側１７ａを撓ませることにより光ファイバー集合体１０ひいては光出射ユニット１８の位置を容易に調整でき、これにより、当該板状部材用光検査装置５を種々の大きさの板状部材６に対して用いてその検査を行うことができ、汎用性の高いものになる。
本第１実施の形態では、５個の光ファイバー集合体１０（５組の光出射ユニット１８）を用いた場合を例にしたが、この個数（組数）は５個（５組）に限定されるものではなく、４個（４組）以下、又は６個（６組）以上としてもよい。
上記第１実施の形態では、光出射装置１２からの光が、板状部材６の表面６ａと略平行に進むようにした場合を例にしたが、これに代えて、光出射装置１２からの光が、板状部材６の表面６ａと平行に進むように構成してもよい。

上記第１実施の形態では、光出射ユニット１８からの光の出射を略円弧状筒体である板状部材６の一端６ｂ側から行う場合を例にしたが、これに代えて、図６に示すように板状部材６の長手方向の２つの辺部６ｄ，６ｅうち一方の辺部６ｄ側に光出射ユニット１８が臨むように板状部材６を配置し、板状部材６の長手方向（図６紙面表裏方向）と直交する方向（図６左右方向）に光出射ユニット１８から光を出射するようにしてもよい（第２実施の形態）。
この場合、光出射ユニット１８からの光が、板状部材６の表面６ａの近傍で該表面６ａと平行又は略平行に進むように構成して微小欠陥３の検査を行うが、板状部材６の表面６ａが曲面である一方、光出射ユニット１８からの光の光路が直線状であることを考慮し、光出射ユニット１８の高さ位置及び出射光の板状部材６の表面６ａに対する出射角度（以下、適宜、光出射ユニット１８の出射角度という。）を変えられるようにしている。

すなわち、板状部材６の表面６ａの中央部６ｆを検査する場合には、光出射ユニット１８からの光が表面６ａの中央部６ｆの近傍で該表面６ａの中央部６ｆと平行に進むように、光出射ユニット１８の高さ位置及び出射角度が図６に示す（例えば光路が図６で左右方向になる。）ように設定される。そして、板状部材６の表面６ａにおける一方の辺部６ｄ側部分（図６で左側）を検査する場合には、光出射ユニット１８からの光が板状部材６の表面６ａにおける前記一方の辺部６ｄ側部分の近傍で該表面６ａの一方の辺部６ｄ側部分と平行に進むように、光出射ユニット１８を前記の場合に比して下げて、かつ光路が図６右斜め上方に向くように出射角度を設定する。また、板状部材６の表面６ａにおける他方の辺部側部分（図６で右側）を検査する場合には、前記一方の辺部６ｄ側部分を検査する場合と反対に、光出射ユニット１８を上げて、かつ光路が図６右斜め下方に向くように出射角度を設定する。
上述したように、光出射ユニット１８の高さ位置及び出射角度を変えることにより、板状部材６の表面６ａの全面にわたる微小欠陥３の検査を行うようにしている。

この第２実施の形態では、光出射ユニット１８の高さ位置及び出射角度を変える（光出射ユニット１８を変位させる）場合を例にしたが、光出射ユニット１８は固定した状態とする一方、板状部材６について高さ位置及び光出射ユニット１８の出射光に対する角度を変える（板状部材６を変位させる）ようにしてもよいし、光出射ユニット１８及び板状部材６の両者を変位させるようにしてもよい（第３実施の形態）。

上述した第２、第３実施の形態の検査方法は、板状部材６がさらに複雑な形状を有する場合にも応用することができ、光出射ユニット１８又は板状部材６を第２、第３実施の形態の例に示すように変位させることにより、複雑な形状を有する板状部材の表面の微小欠陥を検査することができる。

上記実施の形態では、複数本の光ファイバー１７の他端部側１７ｂが１列となるように隣接して配置されて光ファイバー集合体１０を構成している場合を例にしたが、本発明はこれに限らず、光ファイバー１７が複数列になるようにして光ファイバー集合体を構成するようにしてもよい。
また、光ファイバー集合体１０を構成する光ファイバー１７の本数は１００本に限らず、他の本数となるように構成してもよい。

本発明の第１実施の形態に係る板状部材用光検査装置を模式的に示す図である。 図１の板状部材用光検査装置を模式的に示す斜視図である。 図１の板状部材用光検査装置を模式的に示す側面図である。 図１の光出射ユニット及び板状部材を模式的に示す正面図である。 図１の板状部材用光検査装置を備えた検査ルームを模式的に示す斜視図である。 本発明の第２実施の形態に係る板状部材用光検査装置を模式的に示す図である。 従来の蛍光灯照明下の目視検査方法が用いられる光照射装置を示す正面図である。

符号の説明

３…微小欠陥、５…板状部材用光検査装置、６…板状部材、１０…光ファイバー集合体、１２…光出射装置、１７…光ファイバー。

Claims (8)

1. 板状部材の表面の欠陥を検査する板状部材用光検査装置であって、板状部材の表面の近傍で該表面と平行又は略平行に進むように光を出射する光出射装置を備えたことを特徴とする板状部材用光検査装置。
2. 前記光出射装置は、光源からの光を一端部から入光し他端部から出射する複数本の光ファイバーを有することを特徴とする請求項１に記載の板状部材用光検査装置。
3. 前記複数本の光ファイバーは、前記他端部側が１列となるように隣接して配置されて光ファイバー集合体を構成することを特徴とする請求項２に記載の板状部材用光検査装置。
4. 前記光ファイバー集合体は、複数個からなり、該複数個の光ファイバー集合体は、板状部材の形状に添って配置されることを特徴とする請求項３に記載の板状部材用光検査装置。
5. 板状部材の表面の欠陥を検査する板状部材用光検査方法であって、板状部材の表面の近傍で該表面と平行又は略平行に進むように光を出射する光出射工程と、前記光出射時における板状部材の表面を所定の角度をもって目視する目視工程と、を備えたことを特徴とする板状部材用光検査方法。
6. 光源からの光を一端部から入光し他端部から出射する複数本の光ファイバーを有し、該複数本の光ファイバーから板状部材の表面の欠陥を検査するための光を出射することを特徴とする請求項５に記載の板状部材用光検査方法。
7. 前記複数本の光ファイバーは、前記他端部側が１列となるように隣接して配置されて光ファイバー集合体を構成することを特徴とする請求項６に記載の板状部材用光検査方法。
8. 前記光ファイバー集合体は、複数個からなり、該複数個の光ファイバー集合体は、板状部材の形状に添って配置されることを特徴とする請求項７に記載の板状部材用光検査方法。
   
   

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