JP2971233B2 - 画像信号による塗面検査方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塗面を面発光体の拡散
光で照明して、照明領域をイメージセンサで撮像し、検
出した画像信号レベルの変化から塗面の凹凸欠陥を検査
する画像信号による塗面検査方法及び装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】塗面の検査装置としては、特開昭６２−
１０５０３７により、レーザスリット光を検査面に照射
して、その反射光をラインセンサ上に結像させるように
光学系を姿勢制御する検査装置が周知であるが、光学系
及び姿勢制御系が複雑になる問題がある。そこで、本出
願人は、特開平３−１０１５０により、搬送されてくる
車両の上面及び両側面を照明する面発光体と、照明され
た上面及び両側面における照明領域を撮像するイメージ
センサとを車両搬送ラインに配置し、イメージセンサが
出力する画像信号による２次元塗面データと、標準の２
次元塗面データとを照合することにより、ブツに起因し
てしきい値を下廻る２次元塗面の欠陥データを検出する
車両用塗面検査装置を提案した。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように面状の散乱
光で照明された塗面の反射光を撮像することにより、光
学系の姿勢制御なしでブツ等の凹凸欠陥が検査可能にな
るが、散乱光の均一輝度の面状照明を前提にしているた
めに、凹凸欠陥の傾斜角度がある程度大きくないと、次
に説明する理由で検出できない問題が残されていた。即
ち、図５Ａに示すように、面発光体１の横幅をＤ、塗面
２に対する距離をＬとすると、光源端から塗面２への垂
直線に対する開き角αはＴａｎα＝Ｄ／Ｌに対応してい
る。ＴＶカメラ３は、この垂直線に対してα／２の斜め
方向へ配置することにより、発光面中央位置からの正反
射光を撮像面の中央位置へ入射させる。図５Ｂに示すよ
うに、中央位置の撮像領域のブツ５の傾斜角度をθとす
ると、ＴＶカメラ３に対する入射角度は２θだけずれる
が、散乱光であることにより、依然として均一輝度の正
反射光として入射する。−θの凹状欠陥の場合には、逆
方向へ２θだけずれる。つまり、｜θ｜〈α／４のブツ
５の角度範囲では画像信号レベルが変化せず、図５Ｃに
示すように、｜θ｜〉α／４になって急なレベル変化に
より検出され始める。

【０００４】よって、本発明は、小さな傾斜角度の凹凸
欠陥でも検出可能にする冒頭に述べた類の画像信号によ
る塗面検査方法及び装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、この目的を達
成するために、請求項１により、グラデーション拡散光
を面状に発射する面発光体で塗面を照明し、この塗面の
照明領域をイメージセンサで撮像し、このイメージセン
サから出力される画像信号レベルが周囲の塗面の画像信
号レベルから変化するのを検出して塗面の凹凸欠陥を検
出し、さらに画像信号レベルの変化度合から凹凸欠陥の
傾斜角を判断することを特徴とする。

【０００６】塗面検査装置としては、請求項２により、
請求項１のイメージセンサに、塗面の凹凸欠陥に起因し
て画像信号レベルが周囲の塗面の画像信号レベルから変
化するのをモニタできるように、撮像された塗面の画像
を表示する画像表示装置を付属させるか、或は請求項３
により、塗面の凹凸欠陥に起因して画像信号レベルが周
囲の塗面の画像信号レベルから変化するのを検出して凹
凸欠陥を検出する凹凸欠陥検出手段と、検出された凹凸
欠陥データを表示もしくはプリントアウトする出力手段
とを付属させる。傾斜角を判断するには、請求項４によ
り、検出された凹凸欠陥の画像信号レベルの周囲の画像
信号レベルに対する変化度合を検出して凹凸欠陥の傾斜
角を判断する傾斜角判断手段をさらに付属させる。

【０００７】

【作用】請求項１において、グラデーション拡散光で照
明された塗面の照明領域をイメージセンサで撮像する
と、塗面の照明領域の画像信号が出力される。その際、
塗面に凹凸欠陥が在ると、イメージセンサの同一位置へ
入射するグラデーション拡散光の発射位置が凹凸欠陥の
傾斜角度に応じて変位し、したがってその凹凸欠陥の画
像信号レベルが周囲の塗面の画像信号レベルからグラデ
ーションに応じて変化する。さらに、画像信号レベル
は、光の発射位置の変位に相応して、即ちグラデーショ
ンの変化度合から凹凸欠陥の傾斜角が判断できる。

【０００８】

【実施例】図１〜図３は、本発明の方法を実施するため
の塗面検査装置を示す。図２において、塗面検査のため
に搬送されてくる自動車の側方に、ボデー側面にほぼ平
行に対面した面発光体１０と、そのほぼ中央位置からの
塗面１３の正反射光が中央位置に入射するように、搬送
方向へずれたイメージセンサとしてのＴＶカメラ１１と
が配置されている（図１Ａ参照）。１２は、ＴＶカメラ
１１が撮像した画像を表示する画像表示装置である。面
発光体１０は、内部に光源及び拡散板を内蔵すると共
に、例えば１４０×１４０ｍｍの正方形の発光面となる
前面には ２次元の一方方向、例えば車両搬送方向の透
明な中央位置から両方向へ徐々に不透明になるグラデー
ションフィルムがセットされることにより、図１Ｂに示
すように、車両搬送方向に散乱光の輝度が徐々に変化す
るようになっている。

【０００９】これにより、ＴＶカメラ１１は所定の塗面
領域を撮像し、広い発光面からの散乱光により正反射光
がＴＶカメラ１１へ入射し、画像表示装置１２の画面に
は撮像範囲の塗面領域が表示され、その中央部分が縦方
向へ最も明るく、両側横方向へ徐々に暗くなる。例えば
図５Ｂに示すのと同じ位置関係を前提にして、ブツ５が
存在する場合、ＴＶカメラ１１へ入射させる正反射光の
発射位置がずれ、従来の均一輝度の面発光と異り、輝度
が２θに対応して低減する。

【００１０】即ち、図３に示すように、θが±α／４の
範囲で、図５Ａの中央位置からの発射角度の変化に対応
するグラデーション量に応じて画像信号レベルが変化す
る。したがって、画像信号レベルがブツ５の形状に相応
して局部的に変化し、小さな傾斜角度の凹凸欠陥でも確
認される。図５Ｃに示すような関係で、ブツ５の傾斜角
度θがさらに大きくなると、正反射光が入射し得なくな
り、従来と同様な原理により大きな輝度変化で確認され
る。塗面領域の僅かな傾斜又はわん曲状態に応じて画面
の明るさの分布状態は変位又は変形するが、ブツ５の画
像は周囲の背景画像から局部的に変化することにより確
認できる。ブツ５はグラデーション方向、即ち車両搬送
方向の形状が小さな傾斜角度でも検出でき、特にその方
向の大きさが正確に確認できる。

【０００１１】さらに、図３から分るように、θが±α
／４の範囲で画像信号レベルが変化し、画面の中央領域
において最も明るい画面からの明るさの低下度合に応じ
て傾斜角度が判断可能となる。画面の側方領域において
も、周囲の明るさに対する局部的な変化度合から傾斜角
度が判断可能である。

【００１２】尚、前述の実施例において、面発光体と塗
面との位置関係等によっては、搬送方向に対して直交方
向の中央位置から両側へ、或は中央位置からでなく一方
の端部から他方の端部に向けてへ向けてグラデーション
を形成することも考えられる。

【００１３】図４は、本発明の方法を実施する別の塗面
検査装置を示すもので、車両搬送ラインに沿って、車両
２１の上面及び両側面を照明し、かつ車両搬送方向へ中
央部分から全面において両側へ輝度が漸減するグラデー
ション拡散光を発射する面発光体２２と、照明された上
面及び両側面における搬送方向と直交ライン方向の帯状
領域を撮像するイメージセンサ２３とが配置してある。

【００１４】イメージセンサ２３には、その画像信号を
車速に応じて逐次取込んで、２次元塗面データを作成す
る２次元塗面データ作成手段１５と、車両の種類に対応
した標準の２次元塗面データを記憶する固定メモリ１６
と、２次元塗面データ作成手段１５が作成した２次元塗
面データと固定メモリ１６に格納された標準の２次元塗
面データとの画像信号レベルの変化パターンを照合し、
その相違状態から凹凸欠陥を検出して、２次元塗面欠陥
データを作成する２次元塗面欠陥データ作成手段１７
と、２次元塗面欠陥データを表示もしくはプリントアウ
トする出力手段１８と、検出された凹凸欠陥の位置の画
像信号を取込んでそのレベル変化度合を解析し、凹凸欠
陥の傾斜角を判定する傾斜角判定手段１９とが付属して
いる。前述の各部１５〜１７で本発明の画像信号レベル
の局部的な変化から塗面の凹凸欠陥を検出する凹凸欠陥
検出手段を構成する。

【００１５】イメージセンサ２３は、標準状態の塗面で
大約最高輝度の中央部分の正反射光が入射する搬送方向
に直交する帯状領域を撮像する。２次元塗面データ作成
手段１５は、ライン状のディジタル化された画像信号を
搬送方向に逐次取込んで、上面及び両側面の２次元塗面
データを作成する。２次元塗面欠陥データ作成手段１７
は、作成された２次元塗面データと固定メモリ１６に格
納された標準の２次元塗面データとを照合して、塗面本
来の形状に起因するレベル低下と、凹凸欠陥に起因する
レベル低下状態、場合によってはレベル上昇状態を弁別
して凹凸欠陥及びその位置を検出する２次元塗面欠陥デ
ータを作成する。その際、傾斜角判定手段１９は、凹凸
欠陥と判定された塗面位置の画像信号データを取込ん
で、その周囲の標準の画像信号レベルに対するレベル変
化度合、通常はレベル低下度合を解析して凹凸欠陥の傾
斜角を判定する。これにより、出力手段１８は、上面及
び両側面の塗面のいずれの個所にブツ等の凹凸欠陥が検
出されたかを傾斜角データと共に表示もしくはプリント
アウトする。例えば、グラフィック表示された車体の凹
凸欠陥位置に、その大きさ及び傾斜角度を記号表示す
る。

【００１６】

【発明の効果】以上、本発明によれば、凹凸欠陥が拡散
光の面発光体で照明されることにより、光源の姿勢制御
なしで撮像できるだけでなく、面発光体にグラデーショ
ンが形成されていることにより、凹凸欠陥は輝度変化す
る正反射光で検出されるために、小さな傾斜角度でも検
出可能となる。また、グラデーションにより、検出され
る正反射光の発射位置が凹凸欠陥の角度に応じて変化す
る際に輝度も連動して変化し、したがって画像信号レベ
ルの変化度合から凹凸欠陥の傾斜角度も測定可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による画像信号による塗面検
査装置の動作を説明する図である。

【図２】同装置の構成を説明する斜視図である。

【図３】同装置の動作を説明する図である。

【図４】本発明の別の実施例の構成を示す斜視図及び付
属回路図である。

【図５】本発明の原理を説明する図である。

【符号の説明】

１、１０、２２ 面発光体 ３、１１ ＴＶカメラ １２ 画像表示装置

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 グラデーション拡散光を面状に発射する
   面発光体で塗面を照明し、 この塗面の照明領域をイメージセンサで撮像し、 このイメージセンサから出力される画像信号レベルが周
   囲の前記塗面の画像信号レベルから変化するのを検出し
   て前記塗面の凹凸欠陥を検出し、 さらに前記画像信号レベルの変化度合から前記凹凸欠陥
   の傾斜角を判断することを特徴とする画像信号による塗
   面検査方法。
2. 【請求項２】 グラデーション拡散光を面状に発射する
   面発光体と、この面発光体で照明された塗面を撮像する
   イメージセンサと、前記塗面の凹凸欠陥に起因して画像
   信号レベルが周囲の前記塗面の画像信号レベルから変化
   するのをモニタできるように、撮像された前記塗面の画
   像を表示する画像表示装置とを備えたことを特徴とする
   画像信号による塗面検査装置。
3. 【請求項３】 グラデーション拡散光を面状に発射する
   面発光体と、この面発光体で照明された塗面を撮像する
   イメージセンサと、前記塗面の凹凸欠陥に起因して画像
   信号レベルが周囲の前記塗面の画像信号レベルから変化
   するのを検出して前記凹凸欠陥を検出する凹凸欠陥検出
   手段と、検出された凹凸欠陥データを表示もしくはプリ
   ントアウトする出力手段と、を備えたことを特徴とする
   画像信号による塗面検査装置。
4. 【請求項４】 検出された前記凹凸欠陥の画像信号レベ
   ルの周囲の画像信号レベルに対する変化度合を検出して
   前記凹凸欠陥の傾斜角を判断する傾斜角判断手段をさら
   に備えたことを特徴とする請求項３の画像信号による塗
   面検査装置。