JP2938953B2

JP2938953B2 - 表面欠陥検査装置

Info

Publication number: JP2938953B2
Application number: JP2259178A
Authority: JP
Inventors: 一基田中; 毅杉原; 昭則宇都宮; 辰己槙前
Original assignee: Matsuda KK
Current assignee: Matsuda KK
Priority date: 1990-09-27
Filing date: 1990-09-27
Publication date: 1999-08-25
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: JPH04134255A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、被検査面に照明光を照射するとともに、
該照射部分を撮像して得られた画像に画像処理を施すこ
とにより、上記被検査面の表面欠陥の有無を自動的に検
査する表面欠陥検査装置に関する。

［従来の技術］従来、製品あるいは部品等の物体表面に生じた凹凸な
どの欠陥を検出する検出作業は、検査員の目視検査によ
るのが一般的である。しかしながら、人間の視覚に基づ
くこの目視検査では、検査に多大の手間がかかり非能率
的で、また、検査員の主観や熟練度によって検査結果が
左右されるという問題がある。

この人間による目視検査を機械装置による自動検査に
置き換え得るものとして、非検査面に照明光を照射する
とともに、該照射部分をビデオカメラ等で撮像し、得ら
れた画像に画像処理を施すことにより、上記被検査面の
表面欠陥の有無を自動的に検査する表面欠陥検査装置が
考えられている。この種の装置は、基本的に、上記光照
射部分に表面欠陥があった場合、被検査面からの反射光
を受光するカメラ受光面のうち、該欠陥部に対応する受
光面部分では、反射光の受光量が周囲の健全な表面部に
比べて減少することに着目し、上記欠陥部を、受光画像
上において周囲と明るさが異なる暗い（黒い）部分とし
て検出するものである。

しかしながら、上記タイプの検査装置では、反射光の
受光量が周囲に比して少ない受光面に対応する被検査面
部分を欠陥と判定するので、被検査物に例えば部品取付
用の穴部などの開口部が設けられている場合には、この
開口部も欠陥として検出することになる。

すなわち、例えば、自動車ボディの塗装面における表
面欠陥を検出する場合を例にとって説明すれば、塗装終
了後の車体には、検査工程後に後付けされれる部品を取
り付けるために、形状・大きさ等が異なる種々の穴部が
残されており、上記検査装置で、車体塗装面の表面欠陥
の有無を検査した場合、これら取付用の穴部が全て欠陥
として検出されることになる。このため、上記検査工程
の自動化、更にはロボット等を用いての無人化を達成す
ることが難しいという問題がある。

［発明が解決しようとする課題］この問題に対して、上記取付用の穴部全てについて、
その形状・大きさ等の基本パターンを検査装置のメモリ
に予め記憶させておき、欠陥が検出された場合には検出
パターンと上記基本パターンと比較することにより、欠
陥と取付用穴部などの開口部とを識別することが考えら
れるが、この場合には、検査装置（画像処理装置）のメ
モリ容量及び処理プログラムが肥大化するとともに、処
理時間が長くなるという問題がある。

また、特開平２−73139号公報では、被検査面に所定
の明暗縞模様を投影させて撮像し、得られた画像に、画
像収縮処理及び画像膨張処理の繰り返しを含む画像処理
を施すことにより、同一被検査部位について、加工穴
（開講部）と欠陥部とを含む画像と、加工穴のみを示す
画像とを作成し、この両画像の対応する各画素の論理積
をとることにより、加工穴が除外されて欠陥部のみを示
す画像を得るようにしたものが提案されている。しかし
ながら、この場合でも、複雑な処理を繰り返す必要があ
るので、やはり処理プログラムの肥大化及び画像処理の
長時間化を解消することできないという問題があった。

ところで、欠陥部を含む同一被検査領域に強度（光
度）レベルが異なる照明光が照射された場合、各照射光
にそれぞれ対応した反射光から得られる各画像における
欠陥部の明暗レベルは、照明光の強度レベルに応じて異
なったものとなる。一方、車体に設けられた開口部の場
合には、もともと該開口部では反射光が得られないか、
得られてもごく僅かであるので、照射光の強度レベルが
異なっても、画像上における明暗レベルにはほとんど差
が生じない。従って、上記両画像を比較することによっ
て、画像上の黒点が欠陥部であるか取付穴等の開口部で
あるかを識別することができる。

そこで、この発明は同一被検査領域に強度レベルの異
なる照明光を照射して、各照明光にそれぞれ対応した反
射光から得られる各画像どうしを比較することにより、
簡単かつ短時間で、上記開口部を除外して欠陥部のみを
検出することができる表面欠陥検査装置を提供すること
を目的としてなされたものである。

［課題を解決するための手段］このため、本願の第１の発明は、被検査面に照明光を
照射するとともに、該照射部分を撮像して得られた画像
に画像処理を施すことにより、上記被検査面の表面欠陥
の有無を検査する表面欠陥検査装置において、上記被検
査面の同一被検査領域に強度レベルを異なる照射光を照
射し得る光照射手段と、上記強度レベルの異なる照射光
にそれぞれ対応する反射光を受光し、得られた各受光画
像を各々ビデオ信号に変換するビデオ信号発生手段と、
該ビデオ信号発生手段から出力された各ビデオ信号に基
づいて上記両受光画像の対応する各画素どうしの明暗レ
ベルの差を演算する演算部を有する画像情報処理手段と
を備えたものである。

また、本願の第２の発明は、上記第１の発明におい
て、上記光照射手段及びビテオ信号発生手段が複数組設
けられ、各ビデオ信号発生手段は、上記各光照射手段の
同一被検査領域に対する照射光に対応する反射光のう
ち、同じ組の光照射手段からの照射光に対応する反射光
のみを受光し得る対応位置にそれぞれ保持されているよ
うにしたものである。

更に、本願の第３の発明は、上記第１又は第２の発明
において、上記光照射手段からの照射光の強度レベルが
異なっても上記明暗レベルの差が所定値以下の部分を除
外した上で、上記表面欠陥の有無を検査するようにした
ものである。

また更に、本願の第４の発明は、上記第１〜第３の発
明のいずれか一において、上記表面欠陥の検査に先立っ
て欠陥部を変色させるようにしたものである。

また更に、本願の第５の発明は、上記第４の発明にお
いて、導電性物質を含有する層で上記被検査面を被覆す
るとともに、この被検査面と所定の微小距離を隔てて移
動可能な電極を配置し、該電極と上記被検査面とに互い
に逆の極性を与えて両者間に所定の電圧を加えることに
より、上記被検査面上の欠陥部を変色させるようにした
ものである。

［発明の効果］本願の第１の発明によれば、同一被検査領域に照射さ
れた強度レベルの異なる照射光にそれぞれ対応する反射
光を受光して得られる両画像について、対応する各画素
どうしの明暗レベルの差を演算することができ、この演
算結果より、上記両画像の明暗レベルの差を示す画像を
得ることができる。そして、この画像上においてデータ
がほぼ零（０）となる部分、つまり照射光の強度レベル
が異なっても画像上における明暗レベルにほとんど差が
生じない部分を除外して欠陥判定を行うことにより、取
付穴等の開口部を判定対象から除外し、欠陥部のみを検
出することができる。この結果、従来のように、メモリ
容量あるいは処理プログラムの肥大化及び画像処理の長
時間化等の不具合を招来することなく、簡単かつ短時間
で、上記開口部を判定対象から除外して欠陥部のみを検
出することができる。

また、本願の第２の発明によれば、上記第１の発明に
おいて、上記光照射手段及びビデオ信号発生手段を複数
組設け、各ビデオ信号発生手段を、同じ組の光照射手段
に対して上記対応位置に保持するようにしたので、上記
各光照射手段からの照射光の強度レベルが異なるように
設定することにより、同一被検査領域について、照射光
の強度レベルを変えての撮像を同時に行うことができ、
検査時間を短縮することができる。

更に、本願の第３の発明によれば、基本的には上記第
１又は第２の発明と同様の効果を奏することができる。
特に、上記光照射手段からの照射光の強度レベルが異な
っても上記明暗レベルの差が所定値以下の部分を除外し
た上で、上記表面欠陥の有無を検査するようにしたの
で、取付穴等の開口部を確実に判定対象から除外して欠
陥部のみを検出することができる。

また更に、本願の第４の発明によれば、基本的には上
記第１〜第３の発明のいずれか一と同様の効果を奏する
ことができる。その上、上記表面欠陥の検査に先立って
欠陥部を変色させるようにしたので、当該欠陥部をより
検出し易くすることができる。

また更に、本願の第５の発明によれば、基本的には上
記第４の発明と同様の効果を奏することができる。その
上、導電性物質を含有する層で上記被検査面を被覆する
とともに、この被検査面と所定の微小距離を隔てて移動
可能な電極を配置し、該電極と上記被検査面とに互いに
逆の極性を与えて両者間に所定の電圧を加えて上記被検
査面上の欠陥部を変色させるようにしたので、上記電極
を被検査面の表面に沿って移動させることにより、凸状
の欠陥部を焦がして変色させ、上記検査装置で欠陥部の
検出を行う際に、上記凸状の欠陥部をより検出し易くす
ることができる。

［実施例］以下、本願発明の実施例を、自動車ボディの塗装面の
表面欠陥の有無を検査する検査装置に適用した場合につ
いて、添付図面を参照しながら説明する。

第１図は、本実施例に係る自動車製造ラインにおける
車体の塗装検査ステーションを示す斜視図であるが、こ
の図に示すように、上記検査ステーション20には、台座
Ｂに乗せられたロボット装置21が設けられ、該ロボット
装置21の先端アーム22には、光照射手段としての照明器
23と、ビデオ信号発生手段としてのCCDカメラ24とが支
持金具25を介して取り付けられている。

上記ロボット装置21は、第２図のブロック構成図に示
すように、該装置21のアクチュエータ（不図示）を制御
するロボットコントローラ２を介してホストコンピュー
タ１に接続され、また上記照明器23は、電圧切替器６を
介して上記ホストコンピュータ１に接続されている。更
に、上記ホストコンピュータ１には、画像処理プロセッ
サ４と画像メモリ５とを備えた画像処理装置３及び上記
CCDカメラ24が接続されている。

以上の構成において、塗装された車体26が検査ステー
ション20に搬入されてくると、ホストコンピュータ１か
らの指令に基づいてロボットコントローラ２が作動させ
られ、該コントローラ２からの制御信号によってロボッ
ト装置21のアクチュエータ（不図示）が駆動される。そ
して、上記照明器23とカメラ24とが、車体26の塗膜面27
をなぞるようにトレースしながら移動させられる。この
とき、照明器23から照射された光が車体26の表面の塗膜
面27で反射し、この反射光が上記CCDカメラ24で受光さ
れるように両者23,24の位置関係が制御される。

このように上記CCDカメラ24は、車体26の塗膜面27の
鏡面反射性により該塗膜面27で反射した反射光を受光
し、塗膜面27の当該被検査領域の受光画像を作成する。
このとき、該被検査領域内に塗装欠陥部があった場合、
該欠陥部において光の正反射方向が変化し、この欠陥部
がなければ正常に反射して受光されるべき反射光が、上
記CCDカメラ24で受光されなくなる。このため、受光画
像中に、周囲に比べて黒い（暗い）部分が生じることに
なる。

この受光画像は、CCDカメラ24により、明るさに応じ
て変化するビデオ信号に変換された上で、画像処理装置
３の画像処理プロセッサ４に入力され、該プロセッサ４
で画像処理が施される。そして、上記画像中で黒く写る
部分を画像処理技術で識別することにより、上記欠陥を
自動的に検出することができるようになっている。

本実施例では、上記したように、ホストコンピュータ
１と照明器23との間に電圧切替器６が介説され、該切替
器６で照明電圧を切り替えることによって、被検査領域
に強度（光度）の異なる照明光を照射することができ
る。そして、同一被検査領域について、上記と同様の欠
陥部の検出を、照明光の強度を変えて行うことにより、
第３図に示すように、上記被検査領域内の部品取付用の
穴部11がある場合には、この取付用の穴部11を塗膜面27
の塗装欠陥12と識別して欠陥判定から除外することがで
きるようになっている。

以下、上記取付穴11を識別して欠陥判定から除外する
方法について、第４図のフローチャートに沿って説明す
る。

システムがスタートすると、まずステップ＃１で、電
圧切替器６を例えば低電圧側にセットして被検査領域を
照射し該領域を撮像する。このとき、第5a図に示すよう
に、塗膜面27の塗装欠陥部12は、周囲に比べて比較的黒
い部分P₁として写し出される。一方、上記取付穴11では
照射光に対応する反射光が得られないか、得られたとし
てもごく僅かであるので、塗装欠陥部12の場合よりも更
に黒い部分Q₁として写し出される。この画像Z₁が、画像
処理装置３の画像メモリ５に格納される（ステップ＃
２）。

次にステップ＃３で、電圧切替器６を高電圧側に切り
替えて、上記と同一被検査領域を照射して撮像する。こ
のとき、第5b図に示すように、上記欠陥部12は、照射光
の強度レベルが高められた程度に応じて明るく写し出さ
れるが、やはり周囲より黒い部分P₂として写し出され
る。一方、上記取付穴11では、もともと、照射光に対応
する反射光がほとんど得られないので、上記低電圧での
撮像で得られた画像Z₁の場合と同程度に黒い部分Q₂とし
て写し出される。この画像Z₂が、画像メモリ５に格納さ
れる（ステップ＃４）。

そして、ステップ＃５では、上記両画像Z₁,Z₂のデー
タに基づいて、欠陥判定から上記取付穴11を除外する画
像処理が行なわれる。すなわち、上記画像処理装置３に
は、上記両画像Z₁,Z₂の対応する各画素どうしの明暗レ
ベルの差を演算する演算部（不図示）が設けられてお
り、その演算結果に基づいて画像処理が行なわれ、第5c
図に示すように、上記両画像Z₁,Z₂の明暗レベルの差（Z
₂−Z₁）を示す画像Z₃が得られる。

このとき、第６図のグラフからよく分かるように、上
記欠陥部12に対応する画像部分Ｐでは、照射光の強度レ
ベルの差に応じてその明るさ（暗さ）が異なるので、両
画像Z₁,Z₂で差が生じ、この差が、第5c図においてP₃で
示されるように、周囲より黒い部分として表示される。
一方、上記取付穴11に対応する画像部分Ｑの場合には、
両画像Z₁,Z₂においてその明るさにほとんど差が生じな
いので、上記画像処理によってキャンセルされ、上記両
画像Z₁,Z₂の差として得られた画像Z₃上には表示されな
くなる。すなわち、取付穴11に対応する部分Q₃（第5c図
の破線部分）については、データが零（０）になる。こ
の画像Z₃が画像メモリ５に格納される（ステップ＃
６）。

その後、ステップ＃７で、上記被検査領域における塗
装欠陥の有無の判定、及び欠陥箇所の特定が行なわれ
る。このとき、上記画像Z₃においてデータが零（０）の
領域を除外し、上記画像Z₁または画像Z₂を用いて欠陥判
定のための解析を行えば良い。

以上、説明したように、本実施例によれは、画像Z₃上
においてデータがほぼ零（０）となる部分、つまり照射
光の強度レベルが異なっても画像Z₃上における明暗レベ
ルにほとんど差が生じない部分を除外して欠陥判定を行
うことにより、取付穴11等の開口部を判定対象から除外
し、欠陥部12のみを検出することができる。この結果、
従来のように、メモリ容量あるいは処理プログラムの肥
大化及び画像処理の長時間化等の不具合を招来すること
なく、簡単かつ短時間で、上記開口部11を判定対象から
除外して欠陥部12のみを検出することができるのであ
る。

尚、上記実施例は、１組の照明器23とカメラ24を用い
て、照射光の強度レベルを切り替えるようにしたもので
あったが、第７図に示すように、複数組（例えば２組）
の照明器33a及び33bとカメラ34a及び34bを設け、該カメ
ラ34a及び34bを、上記各照明器33a,33bの同一被検査領
域37に対する照射光に対応する照射光のうち、同じ組の
カメラ33a,33bからの照射光に対応する反射光のみをそ
れぞれ受光し得る対応位置に位置するように保持すると
ともに、上記各照明器33a,33bからの照明光の強度レベ
ルを異ならせて設定することにより、同一被検査領域37
について、照射光の強度レベルを変えての撮像を同時に
行うことができ、検査時間を短縮することができる。

また、車体表面に塗布される塗料に導電性物質を添加
しておき、上記塗膜面の表面欠陥検査に先立って、塗装
ワーク（車体）に負の電荷をかけるとともに、ロボット
アームに正の電極を取り付け、この正の電距を、塗膜表
面と所定の微小距離を保った状態で、車体表面に沿って
移動させることにより、凸状の塗装欠陥部を焦がして変
色させ、上記検査装置で欠陥部の検出を行う際に、上記
凸状の欠陥部をより検出し易くすることができる。この
欠陥部の変色の度合は電圧を制御することによって調整
することができ、また、変色部は後工程の補修作業で除
去される。

尚、上記実施例は、凸状の塗装欠陥と取付穴とを識別
するものであったが、本発明は、凹状の塗装欠陥と取付
穴とを識別し、該取付穴を欠陥判定から除外して欠陥部
のみを検出する場合にも有効に適用することができる。

また、上記実施例は、自動車ボディの塗装検査につい
てのものであったが、本発明は、上記の場合に限らず、
他の一般の物体表面の欠陥検査に広く適用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも、本発明の実施例を説明するためのもの
で、第１図は自動車ボディの塗装検査ステーションの斜
視図、第２図は表面欠陥検査装置のブロック構成図、第
３図は被検査面と照明器及びカメラの配置説明図、第４
図は上記表面結果検査装置の作動を説明するフローチャ
ート、第5a図、第5b図及び第5c図は上記表面欠陥検査装
置で得られる画像の説明図、第６図は上記各画像の明暗
レベルを示すグラフ、第７図は本発明の他の実施例を示
す被検査面と照明器及びカメラの配置説明図である。３……画像処理装置、４……画像処理プロセッサ、６…
…電圧切替器、23,33a,33b……照明器、24,34a,34b……
CCDカメラ、27……塗膜面、37……被検査領域、Z₁,Z₂,Z
₃……画像。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者槙前辰己広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (56)参考文献特開昭63−215952（ＪＰ，Ａ) 特開平２−73139（ＪＰ，Ａ) 特開平１−180438（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 21/84 G01N 21/88 G06F 15/62 400 H04N 7/18 G01B 11/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査面に照明光を照射するとともに、該
照射部分を撮像して得られた画像に画像処理を施すこと
により、上記被検査面の表面欠陥の有無を検査する表面
欠陥検査装置において、上記被検査面の同一被検査領域に強度レベルを異なる照
射光を照射し得る光照射手段と、上記強度レベルの異な
る照射光にそれぞれ対応する反射光を受光し、得られた
各受光画像を各々ビデオ信号に変換するビデオ信号発生
手段と、該ビデオ信号発生手段から出力された各ビデオ
信号に基づいて上記両受光画像の対応する各画素どうし
の明暗レベルの差を演算する演算部を有する画像情報処
理手段とを備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項２】上記光照射手段及びビテオ信号発生手段が
複数組設けられ、各ビデオ信号発生手段は、上記各光照
射手段の同一被検査領域に対する照射光に対応する反射
光のうち、同じ組の光照射手段からの照射光に対応する
反射光のみを受光し得る対応位置にそれぞれ保持されて
いることを特徴とする請求項１記載の表面欠陥検査装
置。
【請求項３】上記光照射手段からの照射光の強度レベル
が異なっても上記明暗レベルの差が所定値以下の部分を
除外した上で、上記表面欠陥の有無を検査することを特
徴とする請求項１または請求項２に記載の表面欠陥検査
装置。
【請求項４】上記表面欠陥の検査に先立って欠陥部を変
色させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれ
か一に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項５】導電性物質を含有する層で上記被検査面を
被覆するとともに、この被検査面と所定の微小距離を隔
てて移動可能な電極を配置し、該電極と上記被検査面と
に互いに逆の極性を与えて両者間に所定の電圧を加える
ことにより、上記被検査面上の欠陥部を変色させること
を特徴とする請求項４記載の表面欠陥検査装置。