JP2960977B2

JP2960977B2 - 表面状態検査用照明装置

Info

Publication number: JP2960977B2
Application number: JP6643591A
Authority: JP
Inventors: 和夫弘中; 亨真下; 裕功梅田
Original assignee: Matsuda KK
Current assignee: Matsuda KK
Priority date: 1991-03-29
Filing date: 1991-03-29
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: JPH04301548A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検査面に照射された
光の反射光を検出することにより、塗装不良等の表面欠
陥を検査するための表面状態検査用照明装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車の製造ライン等において塗
装された車体の塗装状態の検査は、作業者の目視検査に
よって行われていたが、車体表面の微小な塗装欠陥等を
正確に検査することは困難であり、これを漏れなく発見
するために作業者に大きな負担が強いられていた。この
作業者の負担を軽減するため、例えば特開昭６２−２３
３７１０号に示されるように、被検査面にレーザスリッ
ト光を照射し、その反射光を検出手段のスクリーン上に
投影させ、この投影像の鮮映度に応じて被検査面の表面
欠陥を自動的に検査することが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにレーザス
リット光を照射することによって被検査面の塗装欠陥を
検査するように構成したものでは、一回の検査工程にお
いて検査される領域の幅が狭いため、広範囲の検査を行
うのに長時間を要するという問題がある。また、被検査
面となる自動車の車体表面等が湾曲している場合には、
これに伴って上記レーザスリット光の反射光も湾曲する
ため、その長さ方向の端部の光が検出手段の受光部から
外れ、この部分の検査が不可能になるという問題を生じ
ていた。

【０００４】このため、照明装置から被検査面の所定範
囲に亘って均一な光量の光を照射し、その反射光の状態
に応じ塗装欠陥の有無等を検査することも考えられる
が、この場合には照射光の光量が大幅に増大するために
欠陥部においてハレーションが生じることにより、微小
な欠陥の検出ができなくなるとともに、上記塗装欠陥が
被検査面に凸部が生じることによって形成されているの
か、凹部が生じることよって形成されているのかを読み
取ることができないという問題がある。

【０００５】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、被検査面が湾曲している場合において
も、表面状態の検査装置によって表面欠陥の有無を容易
かつ正確に検査することができるとともに、検査時間を
長くすることなく微小な欠陥の有無を正確に検出するこ
とができ、しかもその欠陥の種類を読み取ることができ
るようにする照明装置を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
被検査面に光を照射してその反射光を検出することによ
り、被検査面の表面状態を検査する検査装置に使用する
照明装置であって、被検査面に向けて開口するととも
に、通路長さが漸変する多数の開口通路を有する光導出
部材と、この光導出部材の開口通路に光を供給する光源
と、上記光導出部材および光源が取り付けられるケース
とを設けたものである。

【０００７】請求項２に係る発明は、光源が取り付けら
れるケースに、その内面を覆うように多数の開口通路を
有する被覆部材を設置し、上記開口通路の壁面に黒色の
つや消し処理を施したものである。

【０００８】

【作用】上記請求項１記載の発明によれば、光源から光
導出部材に向けて照射された光が光導出部材の開口通路
内に導入されてその壁面に当たって反射しつつ先端部か
ら被検査面に向けて照射される。そして上記壁面に当た
って反射する度に反射光の光量が減少することにより、
上記開口通路の長さに反比例して照射光の光量が漸変す
ることになる。

【０００９】上記請求項２記載の発明によれば、光源か
らケースの内面に向けて照射された光が反射して光導出
部材に供給されることが防止され、これによって上記光
導出部材の開口通路内に余分な光が導入されることが防
止されることになる。

【００１０】

【実施例】図２は、本発明の実施例に係る照明装置を備
えた表面状態の検査装置を示している。この検査装置
は、車体表面等からなる被検査面Ｗに光を照射する照明
装置１と、上記被検査面Ｗにおいて反射した光を受光す
るビデオカメラ等からなる受光装置２と、この受光装置
２からの出力信号に応じて上記反射光の輝度を検出する
検出手段３と、被検査面Ｗを所定の検査エリアに区画す
るエリア設定手段４と、各検査エリア毎に表面状態の良
否を判定する基準となるしきい値を設定するしきい値設
定手段５と、上記検出手段３の検出値を上記しきい値と
比較することによって後述するように表面欠陥の有無を
判定する判定手段６とを備えている。そして上記照明装
置１および受光装置２は、車体の塗装検査ステーション
に設置された産業用ロボット７のアームに支持され、予
め設定されたプログラムラムに応じて車体の表面をトレ
ースするように構成されている。

【００１１】上記照明装置１は、図１および図３に示す
ように、ケース８内に配設された支持部材９と、この支
持部材９によって傾斜状態で支持された複数本の蛍光灯
からなる光源１０と、その前面を覆うように設置された
すりガラス状のアクリル板等からなる第１拡散板１１
と、その前方に配設されたハニカムパネルからなる光導
出部材１２と、上記ケース８の前面開口部を覆うように
設置されたアクリル板等からなる第２拡散板１３とを有
している。そして、上記光源１０から照射され、第１拡
散板１１を経て拡散光となった光が、光導出部材１２に
供給される。この光導出部材１２の開口通路を通った光
は、第２拡散板１３を通過して被検査面Ｗに照射される
ようになっている。

【００１２】上記光導出部材１２は、アルミニウム板等
からなり、図３の左右方向に伸びる横桟１４と、上下方
向に伸びる縦桟１５とによって区画された多数の開口通
路１６を備え、上記第１拡散板１１を通過して拡散状態
で開口通路１６内に導入された光を、上記横桟１４およ
び縦桟１５の壁面によって所定の反射率で反射させつつ
前方に導出させるように構成されている。また、上記横
桟１４は、左端部から右端部にかけて高さが漸減するよ
うに設定され、右端部の開口通路１６ａの長さが最も短
く形成されている。この通路長さが短い右端部の開口通
路１６ａ内に導入された光は、通路の壁面に当たって反
射する回数が少ないため、多くの光が前方に導出される
ことになる。これに対して通路長さの長い左側端部の開
口通路１６ｂ内に導入された光は、通路の壁面に当たっ
て反射を繰返すことにより、光量が減少した状態で前方
に導出される。この結果、上記照明装置１から照射され
る光は、図１の矢印に示すように、右端部から左端部に
かけて光量が漸減するようになっている。

【００１３】また、上記光源１０の設置部の後方および
内方に位置するケース８の壁面には、乱反射防止用の被
覆部材１７が設置されている。この被覆部材１７は、鉄
板もしくはアルミニウム板等からなるハニカムパネルの
壁面につや消しの黒色塗装が塗布され、あるいはつや消
しの黒色テープ、黒色の布もしくは黒色のゴム材等が固
着される等により、開口通路内に導入される光がその壁
面に当たった場合にその殆どを吸収するように構成され
ている。

【００１４】上記しきい値設定手段５は、照明装置１か
ら被検査面Ｗに照射されて反射した光の輝度の変化状態
に応じ、被検査面Ｗに形成された凹部もしくは凸部等か
らなる表面欠陥の有無を判定する基準となるしきい値を
設定するものである。すなわち、上記照明装置１から照
射された光は、図４に示すように、被検査面Ｗに当たっ
て反射して受光装置２に受光される際に、照射光量の多
い右端部の反射光が受光装置２の右側部に受光されると
ともに、照射光量の少ない左端部の反射光が受光装置２
の左側部に受光されることになるため、その輝度をグラ
フで表すと、図６に示すように、光量の少ない左側端部
の点Ａにおける輝度が最も小さな値となり、右側に至る
に従って輝度が漸増し、右側端部の点Ｂにおいて輝度が
最大値となる。

【００１５】そして上記被検査面Ｗに凸部１８からなる
表面欠陥がある場合には、この部分において光の反射方
向が変化するため、その輝度が図５の範囲Ｃに示すよう
に、一端低下した後に急激に増大するという部分的変化
が生じることになる。すなわち、図４に示すように、照
明装置１からの照射光の光量が少ない側に位置する上記
凸部１８の左側側面１８ａには、光が殆ど当たらないた
めにこの部分において図６の点Ｃ１に示すように反射光
の輝度が低下する。これに対して上記凸部１８の右側側
面１８ｂには、照明装置１の右端部、つまり照射光の光
量が最も多い部分の光が反射して受光装置２に入力され
るため、この部分において図５の点Ｃ２に示すように、
輝度の検出値が急激に増大することになる。

【００１６】したがって、図５に示すグラフにおいて輝
度を示す線の平均傾斜角から平均変化率を求め、この平
均変化率に一定の補正値を加えた値をしきい値として設
定し、このしきい値と、各検査点における実際の輝度の
変化率とを比較することにより、上記範囲Ｃにおける輝
度の低下および輝度の急激な増大を検出して凸部１８の
存在を検出するようになっている。また、上記被検査面
Ｗに凹部１９からなる表面欠陥がある場合には、上記凸
部１８と逆の現象が生じ、図５の範囲Ｄに示すように、
輝度が一端上昇した後に急激に減少するという部分的変
化が生じるため、これによって凹部１９の存在を検出す
るように構成されている。

【００１７】上記構成の装置を用いた本発明の表面検査
方法の実施例について図６に示すフローチャートに基づ
いて説明する。まず制御動作がスタートすると、ステッ
プＳ１において検査する車体のデータを入力した後、ス
テップＳ２において上記データに基づく車体の形状等に
応じ、あるいは被検査面Ｗを照明装置１の光照射状態に
対応した複数の検査エリアに区画する。次にステップＳ
３において上記照明装置１の照射光に応じ、受光装置２
および検出手段３によって検出した被検査面Ｗからの反
射光の輝度を入力し、ステップＳ４において上記各エリ
ア毎に輝度の平均変化率を算出した後、ステップＳ５に
おいて上記平均変化率に対応する表面状態の良否判定用
のしきい値αを設定してこれを記憶する。

【００１８】次いでステップＳ６において各エリア毎に
輝度の検出値を図５の左端部の点Ａから右側に横スキャ
ンする。そしてステップＳ７において現在のスキャン位
置における実際の輝度の変化率と、該当するエリアのし
きい値αとを比較することにより、現在のスキャン位置
に表面欠陥が有るか否かを判定する。上記ステップＳ７
で表面欠陥があることが確認された場合には、表面欠陥
が凹部であるか凸部であるかを判別してそのデータおよ
び位置データ等をステップＳ８において図外の塗装補修
部に出力する。そしてステップＳ９において全ての被検
査面Ｗの検査が終了したか否かを判定し、この検査が終
了したとが確認されるまで、上記ステップＳ７からステ
ップＳ９の制御を繰返すようにする。

【００１９】このように、照明装置１から被検査面Ｗの
所定範囲に光を照射し、その反射光の輝度を検出するこ
とによって表面欠陥の有無を検査するように構成したた
め、レーザスリット光を照射する検査方法に比べて検査
効率が大幅に向上し、広範囲の被検査面Ｗを短時間で検
査することができる。そして上記照明装置１から被検査
面Ｗに、その一端部から他端部にかけて光量が漸変する
光を照射し、その反射光の輝度の変化状態に応じて表面
欠陥の有無を検査するようにしたため、上記のように被
検査面Ｗに形成された表面欠陥が凸部１８である場合
と、凹部１９である場合とによって輝度の変化状態に変
化を生じさせ、これを検出することによって欠陥の種類
の判別を容易かつ正確に行うことができる。

【００２０】また、上記のように被検査面Ｗを照明装置
１の光照射範囲および車体の形状等に対応した複数の検
査エリアに区画するようにした場合には、被検査面Ｗの
湾曲状態に応じ、その屈曲部において輝度が変化したと
しても、誤判定を生じることなく正確な検査を行うこと
ができる。例えば、図７に示すように、被検査面Ｗの右
側部分が照明装置１から離間するように湾曲している場
合には、その湾曲状態に応じて光の反射方向が変化し、
本来、受光装置２の右側端部に入射すべきはずの照明装
置１の右側端部から照射される光度の大きな光が受光装
置２の受光部以外の位置に向けて反射する。このため、
照明装置１から照射される光の照射量を少なく設定した
場合には、検出手段３によって検出された輝度の変化率
が図８に示すように、点Ｅにおいて増加方向から減少方
向に変化し、この部分において表面欠陥があると誤判定
される可能性がある。これに対して上記のように予め入
力された車種のデータ等に基づいて上記屈曲部Ｅを境に
して検査エリアを区画し、この検査エリア毎に輝度の平
均変化率を求めてそれぞれ異なるしきい値αを設定する
ように構成した場合には、上記屈曲点Ｅにおける判定が
行われず、これによって上記誤判定をなくすことができ
る。

【００２１】したがって、上記照明装置１から被検査面
Ｗに照射される光の光度を全体的に低く設定して反射光
のハレーションを防止するように構成した場合において
も、被検査面Ｗが湾曲していることに起因する誤判定を
防止することができ、これらの効果が同時に得られるこ
とになる。なお、上記検出手段３において検出される輝
度の変化率が、湾曲部においても増加方向から減少方向
に変化することのないように、被検査面Ｗの曲率に応
じ、検査エリアを十分に小さく設定することによっても
上記誤判定をなくすことができる。

【００２２】また、上記のようにケース８の内面に光源
１０の設置部の後方および側方を覆う黒色ハニカムパネ
ルからなる被覆部材１７を設置したため、この被覆部材
１７によって上記光源１０からその側方および後方に照
射された光の殆どを吸収し、上記光源１０から側方およ
び後方に照射された光が上記光導出部材１２側に反射す
るのを効果的に抑制することができる。したがって、上
記光導出部材１２の開口通路１６内に予定外の光が供給
されるのを防止し、これによって照明装置１から照射さ
れる光の照射量が変動するのを効果的に防止し、図１の
矢印で示すように、上記開口通路１６の長さに反比例し
た値に照射光の光量を適正に設定することができる。

【００２３】上記照明装置１の具体的構造は、上記実施
例に限定されることなく種々の変形が可能であり、例え
ば図９に示すように、ケース２１の周壁部内面に乱反射
防止用の被覆部材２２を設置するとともに、ケース２１
の下端部左右に一対の光源２３を配設し、かつケース２
１の上壁部下面に鏡板２４を設置するとともに、その下
方に開口通路２５の長さが右端部から左端部にかけて漸
増する光導出部材２６を設置した構造としてもよい。上
記光源２３の周囲には、第１拡散板２７が設置され、こ
の第１拡散板２７を経て上記光導出部材２６に向けて照
射された光は、上記開口通路２５内に導入されてその壁
面に当たって反射しつつ鏡板２４の設置部に到達し、こ
の鏡板２４によって反射した後、再度開口通路２５の壁
面に当たって反射しつつ下方に導出され、ケース２１の
下端部に設置された第２拡散板２８を通過してその下方
に照射されるように構成されている。

【００２４】そして上記光導出部材２６内に導入された
光がその壁面に当たって反射を繰り返す度に、その反射
率に応じて光量が次第に減少し、これによって上記開口
通路２５の長さの変化に反比例して照射光の光量がケー
ス２１の右端部から左端部にかけて漸増するようになっ
ている。

【００２５】また、上記実施例では、光導出部材１２，
２５および被覆部材１７を多数の縦桟および横桟からな
るハニカムパネルによって構成した例について説明した
が、上記縦桟もしくは横桟のいずれか一方を省略するこ
とにより、左右方向もしくは前後方向のいずれか一方に
伸びる細長い開口通路を形成した構造としてもよい。

【００２６】上記実施例では各エリア毎に求めた輝度の
平均変化率に応じて表面欠陥検出用のしきい値αを設定
するようにしているが、このしきい値αの設定方法は上
記実施例に限定されることなく、種々の変形が可能であ
る。例えば上記図５に示すように、被検査面Ｗの左端部
から右端部にかけて輝度が漸増する場合において、図１
０のフローチャートに示すように、ステップＳ１１にお
いて照明装置１の照射光に応じて被検査面Ｗから反射す
る光の輝度を入力した後、ステップＳ１２においてしき
い値αを０、つまり真っ黒な状態に対応する値に設定す
る。次いでステップＳ１３において各エリア毎に輝度の
検出値を図５の左端部の点Ａから右側に横スキャンす
る。そして、ステップＳ１４において現在のスキャン位
置における実際の輝度が、上記ステップＳ１２で設定し
たしきい値αよりも大きいか否かを確認することによ
り、表面欠陥があるか否かを判定する。この最初の判定
では、上記輝度の検出値が常に０よりも大きいので、Ｎ
Ｏと判定されてステップＳ１５に進み、このステップＳ
１５において上記スキャンデータの値を新たなしきい値
αとして設定することにより、しきい値αを更新する。

【００２７】次いで、ステップＳ１６において１ライン
の横スキャンが終了したか否かを判定し、この判定結果
がＹＥＳと判定されるまで、上記ステップＳ１３からス
テップＳ１６に至る制御を繰り返す。そして、図６の範
囲Ｃもしくは範囲Ｄにおいて輝度が低下し始める時点で
スキャンデータが上記しきい値αよりも小さくなるた
め、このことがステップＳ１４で確認されることによ
り、この位置に表面欠陥があると判定し、ステップＳ１
７において表面欠陥の検出信号を塗装補修部に出力す
る。このように各検査点毎に順次しきい値を更新するよ
うに構成した場合においても、凹部１８もしくは凸部１
９等からなる表面欠陥があるか否かを正確に検出するこ
とができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、被検査
面に照射される光の光量が漸変するように構成された照
明装置を設け、この照明装置を使用して被検査面の表面
状態の検査を行うようにしたため、被検査面に照射され
る光量を多くすることなく、表面欠陥の有無を容易かつ
正確に検出することができるとともに、被検査面が湾曲
している場合においてもその屈曲点に表面欠陥があると
誤判定されるのを効果的に防止することができる。した
がって、反射光がハレーションを起こすのを防止しつ
つ、所定範囲の被検査面を一度に検査し、被検査面が広
範囲に亘っている場合においてもこれを早期に検査する
ことができるという利点がある。しかも、表面欠陥の状
態が凸部であるか凹部であるかを自動的に検査すること
ができるため、この検査データを塗装補修部等に出力す
ることにより、表面欠陥の補修作業を自動化できる等の
利点がある。

【００２９】また、上記照明装置のケースの内面に、黒
色のつや消し処理が施された被覆部材を設けてこの部分
に照射された光が反射するのを防ぐように構成した場合
には、上記ケースに設けた光導出部材の開口通路に余分
な光が照射されるのを防止し、これによって上記光導出
部材の開口通路長さを変化させることによる照射光量の
制御を適正に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る照明装置の構成を示す断面図であ
る。

【図２】上記照明装置を備えた表面状態の検出装置の具
体例を示す斜視図である。

【図３】上記照明装置の要部の構成を示す分解斜視図で
ある。

【図４】被検査面の検査状態を示す説明図である。

【図５】反射光の輝度の変化状態を示すグラフである。

【図６】表面状態検査方法の制御動作を示すフローチャ
ートである。

【図７】湾曲した被検査面の検査状態を示す説明図であ
る。

【図８】上記湾曲面の輝度の変化状態を示すグラフであ
る。

【図９】上記照明装置の別の実施例を示す断面図であ
る。

【図１０】本発明に係る表面状態検査方法の別の実施例
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１照明装置８ケース１０光源１２光導出部材１６開口通路１７被覆部材２１ケース２２被覆部材２３光源２５開口通路２６光導出部材Ｗ被検査面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献実開昭48−53387（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−199661（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 21/84 G01N 21/88 G01B 11/30 F21V 11/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査面に光を照射してその反射光を検
出することにより、被検査面の表面状態を検査する検査
装置に使用する照明装置であって、被検査面に向けて開
口するとともに、通路長さが漸変する複数の開口通路を
有する光導出部材と、この光導出部材の開口通路に光を
供給する光源と、上記光導出部材および光源が取り付け
られるケースとを設けたことを特徴とする表面状態検査
用照明装置。
【請求項２】光源が取り付けられるケースに、その内
面を覆うように多数の開口通路を有する被覆部材を設置
し、上記開口通路の壁面に黒色のつや消し処理を施した
ことを特徴とする請求項１記載の表面状態検査用照明装
置。