JP2508176B2 - 表面平滑度自動検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、被検査物表面の平滑度を検査する表面平滑
度自動検査装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、塗膜の平滑度（ゆず肌度）を自動的に検出
しようとする種々の発明や提案が為されている。該発明
や提案としては、例えば得開昭63−18210号公報に示さ
れる「塗面の平滑性測定方法」等を挙げることができ
る。

上記提案においては、第12図に示されるように、光源
50と縦縞格子51とにより塗面52に縦縞模様を投影し、こ
の投影された縦縞模様をCCDカメラ53により撮像し、画
像処理装置としてのマイクロコンピュータ54が、撮像さ
れ出力されるビデオ信号を所定基準値と比較して得られ
る２値信号のビデオ信号から縦縞模様の間隔のバラつき
を演算してゆず肌度（塗面平滑度）を判定する。ここ
で、図中のウレタン55は、装置内に外部からの光が入射
するのを防ぐ遮光用弾性体である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の塗膜平滑度自動検査装
置は、外光や塗装色の影響を受けやすい。このため、検
査装置を被検査物としての塗面52に接触させ遮光用弾性
体等で外光を遮断する必要があった。このため、次のよ
うな課題が考えられた。即ち、 （ａ）一般に、コンベア上で組付け、塗装され又は加工
される、即ち製造ライン上における被検査物としての生
産物の載置位置は、定位置に固定されるものではなく、
位置の変動を生じさせる。例えば、自動車製造ラインに
おいては、車体のライン（コンベア）に対する位置精度
は±15［mm］程度の誤差を発生させる。従って、従来の
検査装置では、正確に接触させる必要があることから、
製造ライン上の生産物の塗膜の検査を行うことができな
いという課題、 （ｂ）また、接触させる必要のある従来の検査装置は、
焼付仕上げ塗装された塗膜の検査を行なうには支障がな
いものの、塗膜を傷つける恐れから、通常の塗装による
塗膜とりわけ完全に乾燥していない塗膜を有する被検査
物の検査を行うことができないという課題、 が考えられた。

本発明の表面平滑度自動検査装置は、上記課題を解決
することを目的として為されたものである。

発明の構成 ［課題を解決するための手段］ 本発明の表面平滑度自動検査装置は、第１図にその基
本構成を例示する如く、 予め定められた等間隔の明暗縞模様を被検査表面に写
し出す明暗模様投影手段（M11）と、 前記明暗模様投影手段（M11）により被検査表面に写
し出された明暗縞模様の像を光の強弱レベル信号として
撮像する撮像手段（M12）と、 前記撮像手段（M12）により撮像されたレベル信号を
微分してレベルの変化度信号とする変化度検出手段（M1
3）と、 前記変化度検出手段（M13）により得られた変化度信
号を所定の基準値と比較して２値信号とする明暗検出手
段（M14）と、 前記明暗検出手段（M14）により得られた２値信号が
表現する明暗縞模様と交差するように、予め用意された
等間隔の明暗縞模様パターン信号を該２値信号に重ね合
わせる重ね合わせ手段（M15）と、 前記重ね合わせ手段（M15）で重ね合わされた明暗縞
模様によって区画された各領域に関し、該領域の面積を
統計処理することにより、前記被検査表面の平滑度を判
定する平滑度判定手段（M16）と を備えたことを特徴とする。

［作用］ 上記構成を有する本発明の表面平滑度自動検査装置に
よれば、 明暗縞模様投影手段（M11）により被検査表面に写し
出された等間隔の明暗縞模様の像を、撮像手段（12）に
より光の強弱レベル信号として検出し、この光の強弱レ
ベル信号を変化度検出手段（M13）を用いて微分し、さ
らに明暗検出手段（14）にて所定の基準値と比較する。

このように処理することにより、レベル信号の変化の
度合の大きいところ、即ち、明部と暗部との境界部のみ
を縞模様の２値信号として検出する。したがって、この
縞模様の２値信号は前記境界部のみを強調するものとな
り、被検査物と被接触であっても外光等の影響を受け
ず、その境界部は確実に検出される。

そして、重ね合わせ手段（M15）により、検出された
２値信号が表現する明暗縞模様と交差するように、予め
用意された等間隔の明暗縞模様パターン信号を該２値化
信号に重ね合わせ、撮像された画面を複数の領域に区画
する。そして、この区画された各領域の面積を、平滑度
判定手段（M16）にて統計処理することにより、この区
画された領域の面積のばらつきを求め、被検査表面の平
滑度を判定する。

一般に、表面の平滑度が悪くなるに従って、その部分
に照射された明暗縞模様は歪み乱れる。本発明の表面平
滑度自動検査装置は、この現象に着目して為されたもの
であり、被検査物表面上の明暗縞模様の像を撮像して縞
模様の歪み乱れを検出することにより、即ち被検査物に
直接接触しなくとも被検査物の表面平滑度を判定するよ
う働く。

［実施例］ 次に、本発明の表面平滑度自動検査装置の構成を一層
明らかにするために好適な実施例を図面と共に説明す
る。

本実施例の塗膜平滑度自動検査装置は、第２図に示さ
れるように、ラインコンベア１上に載置され塗装作業の
終了した車体２の製造番号を読み取る認識センサ３と、
車体２に明暗縞模様を照射する縞模様投影装置４と、車
体２に写し出された明暗縞模様の虚像をミラー５を介し
て撮像する撮像管（以下、TVカメラと呼ぶ）６と、認識
センサ３の出力する信号に従い車体２の車種や塗装色を
判別するパーソナルコンピュータ（以下、単にパソコン
と呼ぶこともある）７と、TVカメラ６の出力する画像信
号（ビデオ信号）に基づき車体２の塗膜検査を行なう画
像処理装置８と、縞模様投影装置４及びTVカメラ６等が
取り付けられた門型ロボット９の位置を駆動制御するロ
ボット制御盤10等と、から構成されている。

認識センサ３は、パターン認識から車体２に付された
製造番号を読み取るものであり、読み取った製造番号に
応じた信号をパーソナルコンピュータ７に出力するよう
構成されている。

縞模様投影装置４は、第３図に示されるように、多数
の等間隔のスリットを有する平板4aと拡散板4bを介して
散乱光を射出する発光光源4cとから構成されていて、被
検査物としての車体２の表面に所定ピッチの縞模様（本
実施例では、明部・暗部共にその間隔を1.5mmとしてい
る）を写し出す。

TVカメラ６は、ミラーホルダ5aに固定されたミラー５
を介して車体２の表面に写し出された縞模様の虚像を撮
像し、縞模様の明暗強度に応じたビデオ信号を出力す
る。このTVカメラ６には絞り部6aが設けられ、その入力
光量を調整できるよう構成されている。

上述したこれらの縞模様投影装置４、TVカメラ６及び
ミラーホルダ5aは、枠組み9aにより門型ロボット９のジ
ブ9bに固定されている。門型ロボット９は、周知の如
く、ロボット制御盤10により駆動制御されて枠組み9aを
前後・左右・上下に移動するよう構成されている。

パーソナルコンピュータ７は、第４図に示されるよう
に、周知のCPU7a,ROM7b及びRAM7cを中心とし、これらと
外部入出力回路7dとをバス7eにより相互に接続した論理
演算回路として構成されている。同様に、画像処理装置
８は、CPU8a,ROM8b及びRAM8cを中心とし、これらとA/D
変換器8d,D/A変換器8e及び外部入出力回路8fとをバス8g
により相互に接続した論理演算回路として構成されてい
る。

パーソナルコンピュータ７の外部入出力回路7dには、
上記認識センサ３が接続されると共に、コンベア１上の
車体２に塗装を行なう塗装工程の現場に配置された図示
しないCRTディスプレイ装置も接続されている。

画像処理装置８の外部入出力回路8fには、上記ロボッ
ト制御盤10、CRTディスプレイ装置8hが接続されると共
に、パーソナルコンピュータ７の外部入出力回路7dが入
出力可能に双方向に接続されている。また、A/D変換器8
dにはTVカメラ６が接続されその出力するビデオ信号が
デジタル変換されて入力され、D/A変換器8eにはTVカメ
ラ６の絞り部6aが接続され所謂絞り制御が行われる。

尚、本実施例においては、縞模様投影装置４が明暗模
様投影手段に、ミラー５及びTVカメラ６が撮像手段に、
画像処理装置８が変化度検出手段、明暗検出手段、重ね
合わせ手段、及び平滑度判定手段に、各々対応する。

上記構成を有する本実施例の作用を、第５図ないし第
７図に示すフローチャートと共に説明する。ここで、第
５図に示す「パソコンメインルーチン」はパーソナルコ
ンピュータ７により実行される処理を示し、第６図に示
す「画像処理メインルーチン」及び第７図に示す「平滑
度判定処理ルーチン」は画像処理装置８により実行され
る処理を示す。

塗装処理の施された車体２はコンベア１により一定速
度で運ばれてくるが、所定の位置まで来ると、認識セン
サ３によりその製造番号が読み取られる。パソコン７の
CPU7aは、認識センサ３が読み取った製造番号を外部入
出力回路7dを介して入力し（ステップ100）、続いてこ
の製造番号から、車体２の車種や施された塗装の色等を
ROM7bから検索する処理を行なう（ステップ110）。

車体２の車種や色情報が得られると、この情報は外部
入出力回路7dを介して画像処理装置８に出力される（ス
テップ120）。この後、処理は、画像処理装置８からの
入力待ち状態となる（ステップ130）。

一方、画像処理装置８のCPU8aは、パソコン７から車
体２の情報を入力すると（ステップ140）、この情報に
基づき車種毎に予め定められた位置データをロボット制
御盤10に出力する処理を行なう（ステップ150）。これ
により、門型ロボット９の図示しない各モータはロボッ
ト制御盤10により駆動制御され、TVカメラ６を車種毎の
所定位置に移動させる。TVカメラ６が所定位置に移動さ
せられると、続いてTVカメラ６の絞り部6aの制御が為さ
れる（ステップ160）。この処理は、次のようにして行
なわれる。

まず、CPU8aは、パソコン７から入力した車体２の色
情報に基づき絞り部6aを所定開度だけ開き、ミラー５を
介して車体２上の縞模様の虚像を光の強弱レベル信号と
して入力する。この光の強弱レベル信号としてのビデオ
信号VD1は、A/D変換器8dによりデジタル値に変換され画
像メモリとしてRAM8cに取り込まれる。CPU8aは、デジタ
ル値に変換されたビデオ信号VD1のレベルが所定範囲内
の値となるよう、その最大値又は最小値を各々の基準値
と比較しつつD/A変換器8eを介して絞り部6aを制御しそ
の開度を調節する。これにより、TVカメラ６により撮像
されRAM8cに取り込まれたビデオ信号VD1の値は所定範囲
内のデジタル値とされる。ここで、第８図に示すビデオ
信号VD1は、この絞り制御が為された後のビデオ信号を
示す。

一般に、塗膜の平滑度が良好な場合には、車体２の表
面に写し出された縞模様の虚像は、明部と暗部とが所定
ピッチで規則正しく並んだ像となる。一方、塗膜の平滑
度が悪い場合には、平滑度が悪くなる程縞模様は歪み乱
れて、不規則な像となる。この不規則な縞模様を光の強
弱レベル信号として撮像すると、歪み乱れた箇所（以
下、不規則部と呼ぶ）bdは、縞模様の明部のハイレベ
ル、暗部のロウレベルのどちらにも属しない不規則レベ
ルとして捉えることができる（第８図ビデオ信号VD不規
則部bd）。尚、TVカメラ６によるビデオ信号VD1は、縞
模様に直交するスキャン走査による映像信号である。従
って、第８図に示すタイミングチャートは時間ｔをパラ
メータとしている。また、ビデオ信号VD1のマイナス側
の信号は同期信号を示す。従って、第８図に示すビデオ
信号VD1は、所謂走査線の水平１ラインを表わしてい
る。このビデオ信号VD1をディスプレイ装置CRTで再生し
たのが、第９図［Ａ］に示す画像であるが、縞模様の明
部と暗部との境界部が歪み乱れているのがわかる。絞り
制御が為されると（ステップ160）、取り込まれたビデ
オ信号VD1から車体２の塗膜の平滑度を判定する平滑度
判定処理が行なわれる（ステップ170）。この平滑度判
定処理は、以下のようにして行なわれる。

まず、取り込まれたビデオ信号VD1を微分しその負値
信号を抽出する処理を行なう（第７図ステップ171）。
ビデオ信号VD1は縞模様に直交するスキャン走査による
信号なので、この微分処理は再生された画像に対しては
Ｘ方向に微分することになる。ビデオ信号VD1を微分す
ると、暗部から明部への立ち上がりをプラス、明部から
暗部への立ち下がりをマイナス、明部および暗部を共に
零レベル、とする信号が得られる（第８図ビデオ信号VD
2）。本処理においては、微分されたビデオ信号の内負
値信号、即ちマイナス側の信号を抽出する。これは、明
部から暗部への境界部を抽出することを意味する。

続く処理では、抽出された微分負値信号を絶対値化し
（第８図ビデオ信号VD3）、この絶対値化したビデオ信
号VD3の平均値V1を比較基準値として用いることにより
ビデオ信号VD3を２値化する（ステップ172）。これによ
り、撮像された縞模様の明部から暗部への境界部を値
１、その他の部分を値零とする２値信号が得られる（第
８図ビデオ信号VD4）。このビデオ信号VD4を再生すると
第８図［Ｂ］に示されるように、撮像された縞模様の明
部から暗部への境界部のみを明部とする２値信号の明暗
縞模様の画像が得られる。

２値信号のビデオ信号VD4が得られると、続いてこの
デジタルビデオ信号VD4の値を反転する処理を行なう
（ステップ173）。これにより、撮像された縞模様の明
部から暗部への境界部を値零、その他の部分を値１とす
る２値信号が得られ（第８図ビデオ信号VD5）、このビ
デオ信号VD5を再生すると、第９図［Ｃ］に示すよう
に、第９図［Ｂ］に示す画像の明暗を反転した画像が得
られる。

続く処理では、第９図［Ｄ］に示される所定間隔毎に
暗部を有する水平縞パターンの２値のビデオ信号とビデ
オ信号VD5との論理積をとる処理が行なわれる（ステッ
プ174）。水平縞パターンの２値のビデオ信号とビデオ
信号VD5との論理積をとるということは、各々の信号の
暗部に対応する信号の論理和をとることになる。従っ
て、論理積をとった後のビデオ信号を再生すると、第９
図［Ｃ］に示す縦縞模様の画像と第９図［Ｄ］に示す水
平縞模様の画像とを重ね合わせることになり第９図
［Ｅ］に示される画像が得られる。これにより、第９図
［Ｃ］に示す縦縞模様の明部が縦方向に所定間隔で分割
されることになる。

縦縞模様の明部が分割されると、この分割された明部
の形状から車体２の塗膜平滑度を判定する処理を行う
（ステップ175）。本実施例においては、分割された明
部の各々の面積を算出し、この面積のばらつき程度に従
って塗膜平滑度を判定している。即ち、車体２の塗膜平
滑度が悪くなる程分割された明部の形状が不規則になる
ので、算出された面積のばらつき度が大きい程塗膜平滑
度が悪いと判定するのである。本実施例においては、分
割された明部の面積のばらつきから塗膜平滑度を判定す
るよう構成したが、分割された明部の周囲長のばらつ
き、あるいは分割された明部の円形状係数［＝（周囲
長）²/面積］のばらつきから判定するよう構成してもよ
い。

上述した塗膜平滑度は、第10図に示されるように、車
体２の各部（ポイントP1ないしP14）について各々求め
られ、各々の平滑度のランク分け等も行なわれる。これ
らの求められた平滑度情報は、外部入出力回路8fを介し
てパソコン７に出力される（第６図ステップ180）。こ
の後、処理は上述したステップ140に戻る。尚、車体２
の各検査位置（ポイントP1ないしP14）の塗膜平滑度を
求める場合には、TVカメラ６は門型ロボット９により各
々所定の位置に移動させられる。

パソコン７のCPU7aは、外部入出力回路7dを介して塗
膜平滑度等の平滑度情報を入力すると（第５図ステップ
130）、これらの情報を検査日付，車種，塗装の色及び
製造番号等の情報と共に外部入出力回路7dを介して塗装
工程へ出力する処理を行なう（ステップ190）。この
後、処理は再び上述したステップ100に戻る。

以上、詳細に説明した本実施例の塗膜平滑度自動検査
装置によると、所定速度で移動するコンベア１上の位置
精度の悪い車体２の塗膜平滑度を自動的に、かつ塗膜を
傷つけることなく検査することができるという優れた効
果を有する。また、被検査物としての車体２の車種や塗
装色に従ってTVカメラ６の位置を移動させると共にTVカ
メラ６の入力光量を調整しているので、検査の信頼性や
汎用性が高いという優れた効果を奏する。更に、この結
果、塗装工程における塗装の各種条件、例えばコンプレ
ッサの圧力やシンナー含有率等を調整して塗装の信頼性
を一層高めることができると共に、塗膜の平滑度を更に
均一化し安定したものにすることができるといった優れ
た効果を奏する。また、塗膜平滑度を分割された明部の
形状のばらつきから判定するので、検査される箇所が曲
面や段差面であっても、平面箇所と曲面箇所等とで区別
してばらつきを算出し両箇所の平均値を求めることによ
り形状の影響を除去して塗膜平滑度を判定することがで
きるという効果も有している。

尚、本実施例においては、微分処理を行ないその負値
を抽出して明部から暗部への境界部を用いる構成とした
が、正値を抽出して暗部から明部への境界部を用いた構
成としてもよい。また、第11図［Ａ］ないし［Ｄ］の画
像に示されるように、撮像した縞模様（第11図［Ａ］）
をその明暗の中間レベルで２値化し（第11図［Ｂ］）、
この２値化画像に予めROM8bに記憶しておいた水平縞パ
ターン（第11図［Ｃ］）を重ね合わせて縞模様の明部を
分割する（第11図［Ｄ］）構成としてもよい。これによ
り、画像処理の処理時間を短縮することができるという
効果を得る。

発明の効果 本発明の表面平滑度自動検査装置によると、被検査物
に接触させなくとも被検査物の表面平滑度を自動的に検
出することができるという優れた効果を有する。従っ
て、本発明を採用すれば位置精度の悪いコンベア上の被
検査物の表面平滑度を自動的に、しかも表面を傷つける
ことなく検出することができるという優れた効果を奏す
る。特に、被検査物表面に塗膜が施されて傷つきやすい
場合には、きわめて有効である。また、所定パターンを
重ね合わせることにより形成される明部又は暗部の形状
から表面の平滑度を判定する構成なので、被検査物の表
面形状の相異に係らず表面平滑度を得るよう構成するこ
とが容易であるといった効果も有する。特に、撮像して
得られた信号を微分する構成を備えているので、縞模様
の明部と暗部との境界部のみが強調され、正確に縞模様
を識別して平滑度を検査できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の表面平滑度自動検査装置の基本構成を
例示するブロック図、第２図は本発明の一実施例である
塗膜平滑度自動検査装置を示す全体概略図、第３図は縞
模様投影装置４及び撮像管（TVカメラ）６等を示す部分
図、第４図はパーソナルコンピュータ７及び画像処理装
置８の構成を示すブロック図、第５図は「パソコンメイ
ンルーチン」の処理を示すフローチャート、第６図は
「画像処理メインルーチン」の処理を示すフローチャー
ト、第７図は「平滑度判定処理ルーチン」の処理を示す
フローチャート、第８図は画像処理装置８の各処理にお
けるビデオ信号を示すタイミングチャート、第９図
［Ａ］ないし［Ｅ］は画像処理装置８の行なう各処理に
おいて再生された画像を示す説明図、第10図は塗膜平滑
度を判定が為される車体２の各部を示す説明図、第11図
［Ａ］ないし［Ｄ］は第２実施例における再生画像を示
す説明図、第12図は従来の塗膜平滑度自動検査装置の一
例を示す概略図、である。 Ｍ……明暗模様投影手段、M12……撮像手段、M13……変
化度検出手段、M14……明暗検出手段、M15……重ね合わ
せ手段、M16……平滑度判定手段、１……コンベア、２
……車体、３……認識センサ、４……縞模様投影装置、
６……撮像管（TVカメラ）、７……パーソナルコンピュ
ータ、８……画像処理装置、９……門型ロボット、10…
…ロボット制御盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−18210（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−261041（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−114110（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−73254（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭50−34427（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予め定められた等間隔の明暗縞模様を被検
   査表面に写し出す明暗模様投影手段と、 前記明暗模様投影手段により被検査表面に写し出された
   明暗縞模様の像を光の強弱レベル信号として撮像する撮
   像手段と、 前記撮像手段により撮像されたレベル信号を微分してレ
   ベルの変化度信号とする変化度検出手段と、 前記変化度検出手段により得られた変化度信号を所定の
   基準値と比較して２値信号とする明暗検出手段と、 前記明暗検出手段により得られた２値信号が表現する明
   暗縞模様と交差するように、予め用意された等間隔の明
   暗縞模様パターン信号を該２値信号に重ね合わせる重ね
   合わせ手段と、 前記重ね合わせ手段で重ね合わされた明暗縞模様によっ
   て区画された各領域に関し、該領域の面積を統計処理す
   ることにより、前記被検査表面の平滑度を判定する平滑
   度判定手段と を備えたことを特徴とする表面平滑度自動検査装置。