JP2960978B2 - 表面状態検査用照明装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検査面に光を照射し
てその反射光を検出することにより、塗装不良等の表面
欠陥を検査する検査装置に用いる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、上記塗装欠陥の
種類が凸部であるのか、凹部であるのかをを読み取るこ
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
るようにする表面状態検査用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、光源から照射された検査光を被検査
面に向けて照射する照射板と、この照射板に相対向して
設置された反射板とを設け、上記照射板に入射した光の
一部を反射板に向けて反射するハーフミラーを設けたも
のである。

【０００７】請求項２に係る発明は、相対向して設置さ
れた反射板と、照射板との間隔を一端部から他端部にか
けて漸増させて他端部を開口させるとともに、この開口
端部側に光源を配設したものである。

【０００８】請求項３に係る発明は、反射板をハーフミ
ラーによって形成するとともに、この反射板を透過した
光が照射される部分に、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。

【０００９】

【作用】上記請求項１記載の発明によれば、光源から照
射板の設置部に照射された光は、その一部が反射して反
射板の設置部に照射されるとともに、残りの光が照射板
を透過して被検査面に照射されることになる。

【００１０】上記請求項２記載の発明によれば、光源か
ら照射された検査光が反射板と照射板との間に形成され
た開口部から両部材の間に導入され、反射を繰り返しつ
つ、順次照射板から被検査面に照射されることになる。

【００１１】上記請求項３記載の発明によれば、反射光
の設置部に照射された光は、その一部が反射板を透過し
て被覆部材の設置部に照射され、この被覆部材によって
吸収されることになる。

【００１２】

【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。

【００１３】上記照明装置１は、図１に示すように、ケ
ース８内の一側端部に配設された蛍光灯９と、ケース８
の下端部に取り付けられた照射板１０と、その上方に所
定間隔をおいて設置された反射板１１とを有している。
また、上記蛍光灯９の設置部には、この蛍光灯９を挾ん
で上下一対の鏡板１２，１３が前開き状態で設置される
とともに、その前方に拡散板１４が配設され、この蛍光
灯９、鏡板１２，１３および拡散板１４によって検査光
を照射する光源１５が構成されている。上記照射板１０
は、すりガラス状のアクリル板等からなる拡散板１６
と、その上に重ねて設置されたハーフミラー１７とから
なり、ケース８の下端部に形成された開口部を覆うよう
に設置されている。また上記反射板１１は、平板状の鏡
からなり、上記照射板１０の上面を覆うように右上がり
の傾斜状態で設置されることにより、上記照射板１０と
の間隔が左端部から右端部にかけて漸増するように構成
されている。

【００１４】上記蛍光灯９から拡散板１４を経て照射板
１０に照射された光は、その一部が図３に示すように、
下方に照射されるとともに、残りの光が図４に示すよう
に、照射板１０のハーフミラー１１に当たって上方に反
射した後、反射板１１に下方に照射される。そして上記
蛍光灯１０に近い照射板１０の右端部から下方に照射さ
れた光は、その光路が短いので高光度の照射光となって
照射される。これに対して照射板１０に対する光の入射
位置が左側に至るに従って光路が長くなるため、これに
ともなって光度が漸減することになる。

【００１５】また、図５に示すように蛍光灯９から下方
に向けて照射され、下方の鏡板１３に当たって反射した
光は、拡散板１４を経て反射板１１に照射された後、こ
の反射板１１に当たって反射することにより、主に照射
板１０の中央部から下方に照射されることになる。一
方、図６に示すように、上記蛍光灯９から上方に向けて
照射され、上方の鏡板１２に当たって下方に反射した光
は、下方の鏡板１３に反射された後、拡散板１４を経て
上記反射板１１と、照射板１０との間に導入され、反射
を繰り返して光量が漸減しつつ、順次下方に照射され
る。この結果、上記照射板１０を経て下方に照射される
光の単位面接当たりの光量は、右端部から左端部にかけ
て漸減し、これに応じて図７に線Ａで示すように、被検
査面に照射される光の光度が検査位置に応じて漸変する
ことになる。

【００１６】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８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９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。

【００１７】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９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８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９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９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。

【００１８】したがって、図９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９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。

【００１９】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１０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Ｓ３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。

【００２０】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９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。

【００２１】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。

【００２２】そして上記照明装置１の光源１５から照射
される検査光の一部を透過して被検査面に照射するハー
フミラー１７を有する照射板１０と、上記ハーフミラー
１７によって反射された光を反射する反射板１１とを相
対向して設置し、この照射板１０および反射板１１間に
上記光源１５からの検査光を導入することにより、上記
照射板１０から照射される光の単位面積当たりの光量
を、照射板１０の一端部から他端部にかけて漸変させる
ように構成したため、簡単な構成で照明装置１から被検
査面Ｗに照射される光の光度を漸変させることができ
る。このため、上記被検査面Ｗからの反射光の輝度の変
化状態を検出することによって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１
９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。

【００２３】また、上記のように反射板１１を右上がり
の傾斜状態で設置し、上記照射板１０と、反射板１１と
の間隔を左端部から右端部にかけて漸増させることによ
ってその右端部を開口させ、この開口端部側に光源１５
を配設したため、上記照射板１０と、反射板１１との間
に光源１５から照射光を適正に導入することができると
ともに、上記反射板１１の傾斜角に応じて光の反射方向
を適正に設定することにより、上記照射板１０から照射
される光度を調節することができるという利点がある。

【００２４】また、上記のように被検査面Ｗを照明装置
１の光照射状態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１１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１２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。

【００２５】このため、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。

【００２６】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
ば上記反射板１１をハーフミラーによって形成し、この
反射板に照射された光の一部を透過するとともに、残り
の光を照射板１０側に反射するように構成してもよく、
この構成によれば、上記反射板１１から照射板１０側に
反射する光の量を減少させることにより、上記被検査面
Ｗに照射される光に顕著な光度変化をもたせることがで
きる。

【００２７】上記のように反射板１１をハーフミラーに
よって形成した場合、図１３に示すように、反射板１１
の上方に位置するケース８の内壁面に、鉄板もしくはア
ルミニウム板等からなる画壁板２０によって区画された
多数の開口通路２１を有するハニカムパネルからなる被
覆部材２２を設置するとともに、上記開口通路２１の壁
面につや消しの黒色塗装を塗布し、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を固着し
て黒色のつや消し処理を施すことにより、上記反射板１
１を透過した光の殆どを上記被覆部材２２によって吸収
し、上記透過光が上記反射板１１の設置部に反射するの
を防止するように構成することが望ましい。

【００２８】また、図１４に示すように、上方の鏡板１
２を省略した構造としてもよく、この場合には上記図６
に示す光の照射が行われないため、図７の線Ｂに示すよ
うに、照射光の光度が線Ａに比べて全体的に低下するこ
とになる。また、図１５に示すように、上下の鏡板１
２，１３の両方を省略した構造としてもよく、この場合
には上記図５および図６光の照射が行われないため、図
７の線Ｃに示すように、照射光の光度がさらに低下する
ことになり、特に中央部において光度の低下が顕著にな
る。

【００２９】また、図１６に示すように、蛍光灯９の上
方に湾曲した鏡板１２ａを設置した構造としてもよく、
あるいは図１７に示すように蛍光灯９の上下両方に湾曲
した鏡板１２ａ，１３ａを設置した構造としてもよい。
さらに、図１８に示すように、蛍光灯９の前面を除く周
囲を囲繞する湾曲鏡板２３を設置した構造とすることも
できる。

【００３０】

【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。

【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】検査光の照射光路を示す断面図である。

【図４】検査光の照射光路を示す断面図である。

【図５】検査光の照射光路を示す断面図である。

【図６】検査光の照射光路を示す断面図である。

【図７】検査光の照射光度の変化状態を示すグラフであ
る。

【図８】被検査面の照射状態を示す説明図である。

【図９】反射光の輝度の変化状態を示すグラフである。

【図１０】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１１】湾曲した被検査面の検査状態を示す説明図で
ある。

【図１２】上記湾曲面の輝度の変化状態を示すグラフで
ある。

【図１３】本発明に係る照明装置の別の実施例を示す断
面図である。

【図１４】本発明に係る照明装置のさらに別の実施例を
示す断面図である。

【図１５】本発明に係る照明装置のさらに別の実施例を
示す断面図である。

【図１６】本発明に係る照明装置のさらに別の実施例を
示す断面図である。

【図１７】本発明に係る照明装置のさらに別の実施例を
示す断面図である。

【図１８】本発明に係る照明装置のさらに別の実施例を
示す断面図である。

【符号の説明】

１ 照明装置 １０ 照射板 １１ 反射板 １５ 光源 １７ ハーフミラー ２１ 開口通路 ２２ 被覆部材 Ｗ 被検査面

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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、光源から照射された
   検査光を被検査面に向けて照射する照射板と、この照射
   板に相対向して設置された反射板とを設け、上記照射板
   に入射した光の一部を反射板に向けて反射するハーフミ
   ラーを設けたことを特徴とする表面状態検査用照明装
   置。
2. 【請求項２】 相対向して設置された反射板と、照射板
   との設置間隔を一端部から他端部にかけて漸増させて他
   端部を開口させるとともに、この開口端部側に光源を配
   設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。
3. 【請求項３】 反射板をハーフミラーによって形成する
   とともに、この反射板を透過した光が照射される部分
   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もしくは２記載の表面状態検査用照明装
   置。