JP2009222532A - 付着物検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】三次元形状の被検体に塵埃が付着しているか否かを簡便にかつ短時間で判断できる付着物検知装置を提供する。
【解決手段】レーザー光源１１と、レーザー光を被検体１の検査面に対して走査する走査手段１２と、被検体１の検査面を撮像する撮像手段１３と、撮像手段１３による撮像結果をデータ処理するデータ処理部１４と、を備える。データ処理部１４は、撮像手段１３から出力された撮像データに基いて明暗を区分けする二値化処理部１４Ａと、この二値化処理部１４Ａによる区分けを被検体１のイメージデータと共に表示する表示処理部１４Ｂと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、三次元形状の被検体に塵埃等の付着物が付着しているか否かを検知する付着物検知装置に関する。

プレス工程、ボディ工程、塗装工程などの各種工程において、車両ボディや型に塵や埃が付着していると不都合が生じる。そのため、工程毎にウェスや掃除機を用いて拭き取りや吸い取り作業が実施されている。一方、薄鋼板の表面疵や金属板表面の欠陥を光学的に検知する技術が知られている（例えば特許文献１〜３）

特開平９−１６６５５１号公報 特開平１１−３３７３２３号公報 特開２００５−２８３４９４号公報

しかしながら、塗装面、プレス面又はプレス型表面などの三次元形状を有する物体に埃や塵などが付着していないことを容易にかつ簡便に確認できない、という課題がある。例えば塗装工程において、作業員が照明装置を持ち車両ボディ等の被検体表面を照らすことで被検体表面に塵埃があるか否かを確認し、塵埃があると拭き取り作業を行うことも考えられるが、作業者が重量のある照明装置を持ちながら車両ボディ表面を照明する必要がある。しかも、その照明装置ではメタルハライド光源を用いているため、照射面が平面状になる。よって、そのような照明装置を用いて被検体の三次元曲面全体に照射することができない。

本発明は、このような課題に鑑み、三次元形状の被検体に塵埃が付着しているか否かを簡便にかつ短時間で判断できる付着物検知装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、レーザー光源と、レーザー光源から出力されるレーザー光を被検体の検査面に向けて走査する走査手段と、被検体のうち走査手段でレーザー光が照射された領域を撮像する撮像手段と、撮像手段で撮像した結果をデータ処理するデータ処理部と、を備える。即ち、本発明は、レーザー光源と、このレーザー光源からのレーザー光を被検体の面上に沿って走査的に照射する走査手段と、被検体のうち走査手段でレーザー光を走査的に照射した面を撮像する撮像手段と、この撮像手段で撮像した結果をデータ処理するデータ処理部と、を備える。
特に、データ処理部は、撮像手段から出力された撮像データに基いて明暗を区分けする二値化処理部と、この二値化処理部による区分けを被検体のイメージデータと共に表示する表示処理部と、を備えることが好ましい。
走査手段は、好ましくは、反射板が互いに垂直な軸部で揺動可能に支持されてなるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーを備える。

本発明によれば、走査手段が、三次元形状の被検体の検査面に対して照射スポットを変えながら、レーザー光源からのレーザー光を照射する。即ち、走査手段が、レーザー光源からのレーザー光を三次元形状の被検体の検査面に対して走査する。走査手段による照射スポットの移動速度を速くすることで、レーザー光源から出射したポイントレーザーが被検体の検査面上であたかも面状になり、三次元曲面の検査面全体にレーザー光が照射されることになる。このとき、検査面上に埃や塵などの付着物があるとレーザー光が乱反射される。検査面を撮像手段で撮像しデータ処理部により撮像結果をデータ処理することで、簡便に短時間に被検体に付着物があるか否かの判断ができる。また、撮像結果である画像データを２値化して各画素の明暗を区別することで、明るい画素の部分に付着物が存在することになる。よって、この撮像結果を２値化処理してディスプレイ上に表示することで、埃や塵などの付着物の大きさ及び場所を作業員に提示することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施形態に係る付着物検知装置の構成を示す模式図であり、図２は図１に示す走査手段１２としてのＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーの概略を示す図、図３は図１に示す付着物検知装置１０の主な機能ブロック構成図である。

本発明の実施形態に係る付着物検知装置１０は、図１に示すように、レーザー光源１１と、レーザー光を被検体１の検査面に対して走査的に照射する走査手段１２と、被検体１の検査面を撮像する撮像手段１３と、撮像手段１３による撮像結果をデータ処理するデータ処理部１４と、を備える。即ち、走査手段１２は、レーザー光源１１から出力されたレーザー光の向きを被検体の検査面に向け、検査面への照射スポットを順に変えることで、レーザーのビーム径ではなく、検査面全体にレーザー光を照射させる。撮像手段１３は、被検体のうち走査手段１２でレーザー光が照射された領域を撮像する。

図示した例では被検体１が車両ボディの場合を示しているが、これに限定されるものではない。被検体１の検査面は、例えば三次元空間においてｘ軸断面の形状が異なる三次元形状を有している必要はなく、三次元空間においてｘ軸断面の形状が同様である平面状であってもよい。この付着物検知装置１０は、各種製造ラインに配置され、例えば塗装工程、ボディ工程、プレス工程など各種の工程において用いることができる。

レーザー光源１１は、指向性を有するレーザー光を出力するものであり、走査手段１２に対してレーザー光を出力するように配置される。

走査手段１２は、レーザー光源１１からのレーザー光を被検体１に向けて照射しかつ被検体上の照射スポットを順に変えるもの、即ち、被検体１の面上に沿って走査的に照射するものである。走査手段１２にはＭＥＭＳミラーを備えることが好ましい。ＭＥＭＳミラーは、図２に示すように、反射板１２Ａが互いに垂直な軸部１２Ｂ，１２Ｃで揺動可能に支持されてなる。図２に示す例では、枠部１２Ｄの内側に向けて軸部１２Ｃ，１２Ｃが設けられ、軸部１２Ｃ，１２Ｃに反射板１２Ａが取り付けられ、軸部１２Ｂ，１２Ｂが枠部１２Ｄに鉛直外方向に向けて設けられている。よって、枠部１２Ｄが軸部１２Ｂ，１２Ｂで鉛直回りに揺動し、軸部１２Ｃ，１２Ｃで水平回りに揺動する。このようなＭＥＭＳミラーなどの走査手段１２を例えば３０面／秒〜３００面／秒の速さで走査することで、レーザー光を恰も面状に照射させることができる。このような走査手段１２は、ポリゴンミラーやガルバノミラーでは実現することが難しい。このように、走査手段１２は、レーザー光源から出力されるレーザー光を被検体の検査面に向けて走査する。

撮像手段１３は、被検体１のうち走査手段１２でレーザー光を走査的に照射した面、即ち、被検体のうち走査手段１２でレーザー光が照射された領域を撮像する。撮像手段１３はＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラで構成することができる。

データ処理部１４は、コンピュータにプログラムを格納して実行させることで実現でき、撮像手段１３で撮像した結果を受け取り、後述するデータ処理を行う。データ処理部１４は、図３に示すように、撮像手段１３から出力された撮像データに基いて明暗を区分けする二値化処理部１４Ａと、この二値化処理部１４Ａによる区分けを被検体１のイメージデータと共に表示する表示処理部１４Ｂと、を備える。さらに、データ処理部１４は、走査手段１２を制御する走査手段制御部１４Ｃと、撮像手段１３による撮像を制御する撮像手段制御部１４Ｄと、を備えてもよい。

図示した例では、レーザー光源１１は、車両ボディの助手席斜め前方上方に一台配置されているが、必ずしも一台に設定する必要はなく複数台設けてもよい。走査手段１２は、車両ボディのルーフの左方に一台、ルーフの前方に一台ずつ配置されて、一方の走査手段１２により車両の前後方向に走査し、他方の走査手段１２により車両の車幅方向に走査している。なお、走査手段１２は被検体の種類、サイズ、検査面の形状などに応じて適宜設ければよい。これにより、被検体１の検査面が三次元曲面であっても、走査速度を速くすることで、レーザー光を検査面全体に照射することになる。撮像手段１３は、図１では被検体１の斜め上方に配置されている場合を示しているが、被検体１の検査面を撮影できる位置であればよく、走査手段１２からのレーザー反射光が直接に入らない位置が好ましい。

図４は、本発明の実施形態に係る付着物検知装置１０を用いた付着物検知の手順を含めた作業工程の流れを示す図である。被検体１としての車両ボディが流れ作業工程で付着物の検知がどのように行われるかを説明しながら、データ処理部１４でのデータ処理について説明する。
ＳＴＥＰ１として、作業員が被検体１としての車両ボディ上の埃を拭き取る。
ＳＴＥＰ２として、車両ボディが搬送される。
ＳＴＥＰ３として、レーザー光源１１からレーザー光を出力させ、走査手段制御部１４Ｃが走査手段１２を制御して走査手段１２を動作させる。これにより、レーザー光が被検体１の検査面全体に照射される。
ＳＴＥＰ４として、撮像手段制御部１４Ｄが撮像手段１３を制御し、撮像手段１３がレーザー光照射面、即ち検査面全体を撮像しデータ処理部１４に撮像データとして出力する。
ＳＴＥＰ５として、二値化処理部１４Ａが撮像データに基いて明暗を区分けする。具体的には、撮像データを画素毎に明暗で区別し、例えば明るい画素を「１」とし、暗い画素を「０」とする。
ＳＴＥＰ６として、表示処理部１４Ｂが二値化処理部１４Ａによる区分けを被検体のイメージデータと共に表示する。具体的には、データ処理部１４に予め格納されている被検体１のイメージデータに対し、二値化処理部１４Ａで二値化した「１」の画素、即ち明るい画素部分をドットで示すなどして、マップ化する。そのマップ化されたイメージをディスプレイに表示する。図５はＳＴＥＰ６において表示処理部１４Ｂによる表示態様を模式的に示す図である。図５では付着物を「■」で示している。図５に示すように、被検体１のイメージデータに埃がドット状に示される。図示の表示態様では、それぞれ丸で囲んだ領域、即ち、車両右側前方と車両左側前方とにそれぞれ付着物があることが分かる。
ＳＴＥＰ７として、作業者が表示処理部１４Ｂによる表示を確認し、被検体１に埃があるか否かを確認する。その際、被検体１のどの部位に埃がどの程度あるかを確認することができる。
ＳＴＥＰ８として、ＳＴＥＰ７で埃が確認された場合には、その部位を再度拭き取る。
ＳＴＥＰ９として、ＳＴＥＰ７で埃が確認されていない場合、またはＳＴＥＰ８を経た場合のいずれも、被検体１としての車両ボディを搬送する。

本発明の実施形態によれば、走査手段１２が指向性を有するレーザー光を反射し、しかも被検体の照射方向を順に変化させる。即ち、走査手段１２が被検体の検査面にわたるように照射する。このように、レーザー光が被検体１の検査面を走査することで、レーザー光が恰も面状に照射される。このように、検査面が三次元曲面であっても、レーザー光を走査することで、レーザー光が検査面全体を照射して、埃や塵などの付着物を可視化することができる。さらに、被検体１を撮像手段１３で撮像し、その撮像データをデータ処理部１４で二値化して被検体１のイメージデータと共に明るい部分をドット状に示すことで、作業者に付着物の有無について情報や付着物の位置情報を提示することができる。
以上の説明では、データ処理部１４に被検体１のイメージデータが格納されている場合を説明したが、撮像手段１３で撮像したデータを用いて、そのデータ上に二値化した一方の画素をドット状で示しても良い。その他、本発明の範囲で適宜変更することができる。

本発明の実施形態に係る付着物検知装置の構成を示す模式図である。 図１に示す走査手段としてのＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーの概略を示す図である。 図１に示す付着物検知装置の主な機能ブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る付着物検知装置を用いた付着物検知の手順を含めた作業工程の流れを示す図である。 図４のＳＴＥＰ６において表示処理部による表示態様を模式的に示す図である。

符号の説明

１ ：被検体
１０ ：付着物検知装置
１１ ：レーザー光源
１２ ：走査手段
１２Ａ：反射板
１２Ｂ，１２Ｃ：軸部
１２Ｄ：枠部
１３ ：撮像手段
１４ ：データ処理部
１４Ａ：二値化処理部
１４Ｂ：表示処理部
１４Ｃ：走査手段制御部
１４Ｄ：撮像手段制御部

Claims (3)

1. レーザー光源と、該レーザー光源から出力されるレーザー光を被検体の検査面に向けて走査する走査手段と、被検体のうち上記走査手段でレーザー光が照射された領域を撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像した結果をデータ処理するデータ処理部と、を備える、付着物検知装置。
2. 前記データ処理部は、前記撮像手段から出力された撮像データに基いて明暗を区分けする二値化処理部と、該二値化処理部による区分けを被検体のイメージデータと共に表示する表示処理部と、を備える、請求項１に記載の付着物検知装置。
3. 前記走査手段は、反射板が互いに垂直な軸部で揺動可能に支持されてなるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーを備える、請求項１又は２に記載の付着物検知装置。

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