JP2976869B2 - 表面欠陥検査装置 - Google Patents

表面欠陥検査装置

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JP2976869B2
JP2976869B2 JP7344054A JP34405495A JP2976869B2 JP 2976869 B2 JP2976869 B2 JP 2976869B2 JP 7344054 A JP7344054 A JP 7344054A JP 34405495 A JP34405495 A JP 34405495A JP 2976869 B2 JP2976869 B2 JP 2976869B2
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田 清 吉
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木 裕 鈴
田 茂 千
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、自動車の
ボディの塗装面における凹凸等の表面欠陥を検出するの
に用いる表面欠陥検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の表面欠陥検査装置としては、例え
ば特開昭６４−３８６３８号公報などに記載されたもの
がある。
【０００３】同公報に記載された装置では、被検査体の
被検査面上に光の帯を形成し、この光の帯をカメラによ
り撮像すると共に、同帯を移動させてその反射像を連続
且つ段階的に記録し、最終的にこれらの部分的な像の記
録を全体像に編集して、被検査面上の欠陥および欠陥の
座標情報を出力するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来の表面欠陥検査装置にあっては、例えば自
動車のボディのように複雑な曲面を有する被検査体を対
象とした場合、曲面部分では光の帯の反射方向が曲率に
応じて変化するため、その反射像を常にカメラのイメー
ジセンタに映し出すための制御が必要になり、さらに、
自動車のボディの曲面は車種によっても形状や部位が異
なるため、制御がより複雑になるという問題があり、こ
のような問題を解決することが課題であった。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、上記従来の課題に着目して成
されたもので、被検査面が複雑な曲面であっても、簡単
な制御で表面欠陥を自動的に且つ精度良く検出すること
ができる表面欠陥検査装置。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる表面欠陥
検査装置は、請求項１として、被検査体の被検査面に光
を照射し、被検査面からの反射光に基づいて受光画像を
作成し、受光画像に基づいて被検査面上の欠陥を検出す
る表面欠陥検査装置において、被検査体を囲む門型形状
を成し且つ被検査面上に所定の明暗パターンを形成する
照明手段と、被検査体を囲む門型形状を成し且つ被検査
面からの反射光に基づいて受光画像を作成する複数の撮
像装置が取り付けられた撮像装置固定手段と、撮像装置
により得られた受光画像に基づいて被検査面上の欠陥を
検出しその結果を出力する検査処理手段を備え、照明手
段および撮像装置固定手段の内側に被検査体を通過させ
て被検査面の検査を行う構成としており、上記の構成を
課題を解決するための手段としている。
【０００７】また、本発明に係わる表面欠陥検査装置
は、請求項２として、照明手段の門型形状が、被検査体
の移動方向の正面輪郭にほぼ適合した形状である構成と
し、請求項３として、照明手段が、白色の背景板に、ほ
ぼ等間隔に配置された複数の光源を備えると共に、光源
の被検査面側に、光透過部と艶消し黒色部を交互に配置
した光拡散シートを備え、光源からの光を光拡散シート
の光透過部に通すことにより被検査面上に明暗パターン
を形成する構成とし、請求項４として、照明手段の光拡
散シートが、被検査体を囲む門型形状を成す艶消し黒色
のシートガイドに張ってあり、シートガイドが、光源お
よび背景板から移動可能である構成としており、上記の
構成を課題を解決するための手段としている。
【０００８】さらに、本発明に係わる表面欠陥検査装置
は、請求項５として、撮像装置固定手段の門型形状が、
被検査物体の移動方向の正面輪郭にほぼ適合した形状で
ある構成としており、請求項６として、撮像装置がＣＣ
Ｄカメラであって、各ＣＣＤカメラによる全体の視野が
被検査体の移動方向の正面輪郭に沿った連続した帯状を
成すと共に、隣接するＣＣＤカメラ同士の視野が所定の
領域でオーバーラップしており、且つ被検査体の移動方
向とＣＣＤカメラの受光画像における水平もしくは垂直
方向とを一致させた構成としており、請求項７として、
明暗パターンが、ＣＣＤカメラに映る明暗パターンに基
づいて明暗パターンの間隔が変化する構成とし、請求項
８として、ＣＣＤカメラの視野調整、ピント調整および
オーバーラップ量調整を、被検査体の移動方向の正面輪
郭にほぼ適合した形状を成し且つその表面に所定間隔の
線もしくは点の図形が描かれた参照モデルを用いて行う
構成とし、請求項９として、参照モデルが、被検査体の
移動方向に対する横断面のうちの最大の横断面輪郭にほ
ぼ適合した形状である構成とし、請求項１０として、参
照モデルの図形の線以外の部分の色が被検査面の塗装色
で最も明度の高い色であって、同参照モデルの表面を撮
像しながらＣＣＤカメラのレンズ絞りおよびシャッター
スピードを調整する構成とし、請求項１１として、被検
査面の塗装色で塗装され且つカメラ視野より大きいテス
トピースを参照モデルの表面に接して設け、テストピー
スを撮像しながらＣＣＤカメラのレンズ絞りおよびシャ
ッタースピードを調整する構成としており、上記の構成
を課題を解決するための手段としている。
【０００９】さらに、本発明に係わる表面欠陥検査装置
は、請求項１２として、検査処理手段が、複数の撮像装
置から得られた受光画像の画像データにおける空間周波
数成分のうちの高い周波数領域で且つレベルが所定値以
上の成分のみを抽出する画像強調処理手段と、画像強調
処理手段からの時間的に異なる画像データにおいて移動
量および移動方向が所定の条件で一致する目標部分を検
出する追跡処理手段を備えた構成とし、請求項１３とし
て、検査処理手段が、検査開始および検査終了を判断す
る検査開始終了判定手段と、検査開始から被検査体の移
動量を測定する移動量測定手段を備え、これらの手段か
ら得た情報に基づいて追跡処理手段で検出した目標部分
の被検査面上の位置を算出し、その結果を被検査体の展
開図上に表示する手段である構成とし、請求項１４とし
て、被検査体の展開図が、被検査体に対する撮像装置の
取付角度および画角に基づいて描かれている構成とし、
さらに、請求項１５として、被検査体が照明手段および
撮像装置固定手段の内側を通過し且つ被検査面の検査を
行っている際に被検査体とこの被検査体を移動させる搬
送コンベアの速度を一致させる速度一致手段を備えた構
成としており、上記の構成を課題を解決するための手段
としている。
【００１０】
【発明の効果】本発明の請求項１に係わる表面欠陥検査
装置によれば、被検査体を囲む門型形状を成す照明手
段、および同じく被検査体を囲む門型形状を成し且つ撮
像装置を備えた撮像装置固定手段を採用し、被検査面上
に光の明暗パターンを形成すると共に、照明手段および
撮像装置固定手段の内側に被検査体を通過させて被検査
面を検査することから、被検査面に複雑な曲面がある場
合であっても、被検査面全体に対する照明および撮像の
条件をほぼ均等にすることができ、照明手段や撮像装置
さらには被検査体に対して何ら複雑な制御を行うことな
く、簡単な制御で表面欠陥を自動的に且つ精度良く検出
することができる。
【００１１】本発明の請求項２に係わる表面欠陥検査装
置によれば、照明手段の門型形状を被検査体の移動方向
の正面輪郭にほぼ適合した形状にしたので、請求項１の
効果に加えて、被検査面全体に対する照明条件をより一
層均一にすることができ、表面欠陥の検出をより容易に
且つより精度よく行うことができる。
【００１２】本発明の請求項３に係わる表面欠陥検査装
置によれば、請求項１および２の効果に加えて、明暗パ
ターンをより正確に形成することができ、表面欠陥の検
出のさらなる容易化および精度向上に貢献し得る。
【００１３】本発明の請求項４に係わる表面欠陥検査装
置によれば、請求項３の効果に加えて、シートガイドの
移動により、当該シートガイド、光源および背景板のメ
ンテナンスにも容易に対処することができる。
【００１４】本発明の請求項５に係わる表面欠陥検査装
置によれば、撮像装置固定手段の門型形状を被検査物体
の移動方向の正面輪郭にほぼ適合した形状にしたので、
請求項１の効果に加えて、被検査面全体に対する撮像条
件をより一層均一にすることができ、表面欠陥の検出を
より容易に且つより精度よく行うことができる。
【００１５】本発明の請求項６に係わる表面欠陥検査装
置によれば、請求項１および５の効果に加えて、被検査
面全体を隙間なく検査することができ、検査のさらなる
精度の向上を実現することができる。
【００１６】本発明の請求項７に係わる表面欠陥検査装
置によれば、請求項６の効果に加えて、検査精度をより
一層向上させることができる。
【００１７】本発明の請求項８〜１１に係わる表面欠陥
検査装置によれば、請求項６および７の効果に加えて、
撮像装置の調整を容易に且つ迅速に行うことができると
ともに、検査精度をより一層向上させることができる。
【００１８】本発明の請求項１２に係わる表面欠陥検査
装置によれば、請求項１の効果に加えて、表面欠陥をよ
り迅速に且つより正確に検出することができ、また、本
発明の請求項１３に係わる表面欠陥検査装置によれば、
請求項１２の効果に加えて、被検査体の展開図上におい
て表面欠陥を容易に認識することができ、後の修正作業
などに活用することが容易であり、さらに、本発明の請
求項１４に係わる表面欠陥検査装置によれば、請求項１
３の効果に加えて、被検査体の展開図上における表面欠
陥の位置をより正確に表示することができる。
【００１９】さらに、本発明の請求項１５に係わる表面
欠陥検査装置によれば、請求項１、１２および１３の効
果に加えて、被検査体と搬送コンベアの速度を確実に一
致させることができ、検査精度ならびに展開図上におけ
る表面欠陥の表示の精度をより一層高めることができ
る。
【００２０】
【実施例】以下、図面に基づいて、本発明に係わる表面
欠陥検査装置の一実施例を説明する。この実施例では、
被検査体である自動車のボディにおいて、被検査面であ
る塗装面の欠陥を検査する場合を示している。
【００２１】表面欠陥検査装置は、図１〜図３に示すよ
うに、照明手段１と、複数の撮像装置（３）が取り付け
られた撮像装置固定手段２と、検査処理手段４を備えて
いる。
【００２２】照明手段１は、ボディ５の移動方向の正面
輪郭にほぼ適合した門型（アーチ）形状を成し、被検査
面上に所定の明暗パターンを映し出すよう構成されてい
る。撮像装置固定手段２は、照明手段１とほぼ同一形状
で照明手段１に並設されている。撮像装置（３）はＣＣ
Ｄカメラ（以下「カメラ」と記す）３であって、明暗パ
ターンの映る被検査面を撮像するように、撮像装置固定
手段２の所定の位置に各々取付固定してある。検査処理
手段４は、主に画像強調処理手段４１、追跡処理手段４
２、ホストコンピュータ４３で構成してある。ボディ５
は、台車６に載せられると共に、レール７および搬送コ
ンベア８によって照明装置１および撮像装置固定手段２
の内側を移動し、その間に検査処理手段４で所定の処理
が行われ、被検査面であるボディ５の塗装面の検査が行
われる。
【００２３】照明手段１および撮像装置固定手段２は、
ボディ５の搬送方向（図２中の矢印の方向）に対して垂
直に設置されている。カメラ３は、調整固定治具３ａに
よって撮像装置固定手段２の所定の位置および角度に調
整された状態で固定してある。
【００２４】照明手段１は、図１のようにボディ５の移
動方向の正面輪郭にほぼ適合した形状とすることによ
り、光照射面からボディ５の表面までの距離が部位にか
かわらずほぼ一定となり、よって光をボディ５の表面に
むらなくほぼ均一に照射する。
【００２５】また、照明手段１は、図４および図５に示
すように、光源１０１の光を被検査面にむだなく且つむ
らなく照射するために、白色もしくは光を拡散反射する
よう表面処理された複数の背景板１０２を備え、この背
景板１０２に複数の光源１０１がほぼ等間隔に取り付け
られた構造となっている。
【００２６】光源１０１は、Ｕ字管タイプの蛍光灯であ
って、１つの背景板１０２の被検査体側に２列で計４本
取り付けられ、その裏側に当該光源１０１を高周波点灯
させる電源１０７（図７参照）が取り付けてある。そし
て、光源１０１、背景板１０２および電源１０７を１つ
の照明ユニット１０４とし、この照明ユニット１０４を
図５のように門型形状をした支柱１０３に隙間無く取り
付けることにより、照明手段１を構成している。
【００２７】図６に示す光拡散シート１０５は、ボディ
５の正面輪郭形状に合わせて容易に変形できるような可
撓性を有し且つ透光性を有する材料から成るものであっ
て、例えば艶消し黒色のマスキングテープを等間隔に貼
ることにより、光透過部１０５ａと艶消し黒色部１０５
ｂを交互に配置したものである。光を拡散する理由は、
ボディ塗装色がメタリック塗装といった場合にメタリッ
クの光輝材の影響を抑えるためである。
【００２８】また、光拡散シート１０５がしわの生じ易
い材質で、このしわによって陰や照明むらが発生する場
合には、シートガイド１０６により、光拡散シート１０
５を下方から支えると共に、同シート１０５をボディ５
の正面輪郭形状に合わせて張ることにより、しわの発生
を抑える。シートガイド１０６は、艶消し黒色に塗装さ
れており、支柱１０３は、光拡散シート１０５の艶消し
黒色部１０５ｂに重なる間隔となっている。光拡散シー
ト１０５とシートガイド１０６とは、この支柱１０３に
おいて艶消し黒色のボルト、ナットおよびワッシャ（図
示せず）により固定してある。さらに、シートガイド１
０６には、キャスター１０６ａが取り付けてあって、光
拡散シート１０５を張った状態でボディ５の前後方向に
移動できる構造となっている。したがって、図８のよう
にシートガイド１０６を移動させることにより、例えば
光源１０１の交換などを容易に行える。
【００２９】図９のように撮像装置固定手段２は、ボデ
ィ５の移動方向の正面輪郭形状にほぼ合った形状であ
る。これは、各カメラ３からボディ５の表面までの距離
をほぼ一定にするためであり、その結果全てのカメラ３
での視野の大きさがほぼ同一となる。ボディ５の形状に
応じた距離の細かい調整やカメラ３の向きの調整は、撮
像装置固定手段２の所定位置に固定された調整固定治具
３ａで行われる。調整固定治具３ａでも調整できないよ
うな場合、例えばボディ５のフード（ボンネット）とル
ーフ（天井）とのように高さが大きく異なる面では、レ
ンズの焦点距離を変えて視野の大きさを調整してもよ
い。さらに図１０のように各々隣接するカメラ３同士の
視野は、所定の大きさ以上でオーバーラップした帯状と
なるように調整されている。上記のように、フード部と
ルーフ部では高さが大きく異なるが、図からも明らかの
ようにこれらの部位は、同一のカメラで同時に検査され
ることはないので、図９のようにフード用のカメラ
（３）Ｈ１〜Ｈ８とルーフ用のカメラ（３）Ｒ１〜Ｒ７
とを切り換えて各々調整してもよい。カメラ３の切り換
え位置は図２１のような検査の必要のない前後ウィンド
ウ部の位置（符号Ｃで示す）が適当である。このときル
ーフ用カメラ（３）Ｒ１〜Ｒ７の視野は、左右の側面用
カメラ（３）ＳＬ１〜ＳＬ５、ＳＲ１〜ＳＲ５およびフ
ード用カメラ（３）Ｈ１〜Ｈ８と同様に、図１０のよう
にルーフ部で帯状となる。
【００３０】また上記カメラ視野のオーバーラップは、
図１０の斜線部のような領域である。ただし、オーバー
ラップ量が大きいほどカメラ３の台数が増加してしまう
ので、検出したい欠陥の最小の大きさから画像の分解
能、つまりカメラ１台あたりの視野の大きさを決定し、
その視野の大きさから被検査面全面を検査するのに必要
なおよそのカメラ台数を決定し、最終的にオーバーラッ
プ量を決定すればよい。さらに、図１０のように長方形
で表した各々のカメラ視野は、カメラ受光画像中をボデ
ィ５が水平もしくは垂直方向に移動するような向きに、
斜めになることなく固定される。
【００３１】図１８は検査ラインの概略図であって、ボ
ディ５を載せた台車６は、搬送コンベア８によって移動
する。搬送コンベア８は、チェーン８１、駆動装置８２
およびフック８４を備えており、駆動装置８２には回転
量情報を検出するパルスジェネレータ８３が設けてあ
る。台車６の下部の爪６１にフック８４がひっかかって
おり、駆動装置８２が矢印の方向に回転することにより
チェーン８１が駆動され、ボディ５を搬送する。
【００３２】このとき、上記爪６１とフック８４との間
にがたつきがあると、チェーン８１の移動量とボディ５
を載せた台車６の移動量とが厳密には一致しないため、
後述するパルスジェネレータ８３から得られる駆動装置
８２の回転量情報を用いてボディ５の移動量を算出する
時点で誤差が発生し、検出精度が低下してしまう恐れが
ある。そこで、本発明では、図１８に示すように、フッ
ク８４が爪６１をボディ５の搬送方向の前後から隙間な
く常に接するよう挟み込む構造としている。さらに、チ
ェーン８１の余分なたるみがないように調整すれば、ボ
ディ５と搬送コンベア８の速度をより一致させることが
できる。また、他の例として、搬送コンベア８およびレ
ール７等の全体が搬送方向に対して上り坂となっていれ
ば、ボディ５の自重で爪６１とフック８４が常に接する
ためがたつきは発生しない。このような速度一致手段
は、この実施例のみに限定されるものではない。
【００３３】上記の速度一致手段により、搬送コンベア
８の移動量と一致した台車６に載ったボディ５は、先述
した位置に配置された照明手段１およびカメラ３が取り
付けられた撮像装置固定手段２の内側を、レール７に沿
って低速度且つ振動することなくスムーズに移動し、そ
れと同時に検査処理手段４が以下に説明する手順でボデ
ィ塗装面上の欠陥を自動的に検査する。
【００３４】図１９は、検査処理手段４を構成する画像
強調処理手段４１における画像例および処理フローを示
す図である。
【００３５】照明手段１によって明暗パターンが映し出
された被検査面をカメラ３で撮像すると図１９（ａ）に
ようになる。図１９（ｄ）に示すステップＳ１で画像入
力された原画像ａにおいて、凹凸状の欠陥部Ｅでは光が
乱反射するため、図のように明パターンでは暗部となり
現れ、欠陥Ｅが暗パターンにある場合は明部となり現れ
る。この原画像ａに対してステップＳ２で微分等のエッ
ジ検出処理を行ない、ステップＳ３において所定のしき
い値で２値化すると、図１９（ｂ）のような画像におい
て輝度変化のあった領域つまり空間周波数の高い領域が
白、それ以外の部分が黒となった２値画像が得られる。
この２値画像ｂの白画素に対してステップＳ４において
ラベリング（番号付け）を行い、さらにステップＳ５に
おいて面積／重量計算を行なう。２値画像ｂの白画素に
おいて欠陥Ｅは孤立点であり、明暗パターンの境界線は
画面の上下を横切るような大きな物体となることから、
ステップＳ６において、所定の判定値で面積判定を行な
い面積の小さい孤立点のみを抽出すると図１９（ｃ）の
ような画像となる。ここで、ゆず肌といった欠陥にはな
らない塗装面上の凹凸があると、これらは図１９（ｃ）
のように欠陥とともに孤立点（以下、これをノイズＮと
称す）となり抽出される場合がある。
【００３６】このような画像から欠陥Ｅのみを抽出する
ための追跡処理手段４２の作用を、図１９および図２０
を用いて説明する。画像強調処理手段４１において孤立
点を抽出する処理を時間的に連続して行なうと、面積判
定結果画像は図２０（ａ）〜（ｆ）のようになり、これ
らを重ねると図２０（ｇ）のようになる。つまり、カメ
ラ３および照明手段１は固定され、ボディ５は移動する
ので、カメラ画像においてボディ表面にある欠陥Ｅはボ
ディ５の移動に応じて図２０（ｇ）の矢印の方向に移動
するが、ノイズＮはボディ５の移動とは無関係にランダ
ムに発生する。よって、時間的に異なる連続した面積判
定結果画像からボディ５の移動量および移動方向が所定
の条件で一致するものが最終的に欠陥Ｅと判断できる。
画像における欠陥Ｅの移動方向は、カメラ３に対してボ
ディ５がどのような方向で通過するかによって決定する
ため、本実施例のようにカメラ３の位置が固定でボディ
５の搬送方向が常に同じであるならば、各カメラ３毎に
決定できる。さらにカメラ３の視野が、前述したように
ボディ５の搬送方向に平行に設定されていれば、欠陥Ｅ
は画像中の水平もしくは垂直方向に移動することにな
る。本実施例では、欠陥Ｅが図２０（ｇ）のように画像
中を真横（矢印）に移動するような向きにカメラ３が固
定されているものとして説明している。
【００３７】このようにして得られた２つの時間的に異
なる連続した画像において、まず初めに各画像の各白画
素におけるｙ方向（画面の縦方向）の重心座標の比較を
行なう。上記のように欠陥Ｅは画像中を真横に移動する
ため、２つの画像間でｙ方向重心座標がほぼ同じ白画素
があれば、その白画素が欠陥Ｅである可能性が高いと判
断できるため欠陥候補としてメモリに記憶する。
【００３８】次にｘ方向の比較であるが、上記欠陥候補
中の白画素において、２つの画像間のｘ方向重心座標の
差が画像における移動画素数、符号が移動方向を表すの
で、ステップＳ７におけるボディ５の移動量から算出し
た実移動画素数および画像におけるボディ５の移動方向
とをステップＳ８で比較し、これらが所定の範囲で一致
していれば、その白画素が欠陥Ｅである可能性がさらに
高いと判断できるので、その白画素の時間的に新しい
ｘ，ｙ重心座標を記憶する。
【００３９】上記のような一連の処理を繰り返し行な
い、１つの白画素において上記比較の一致回数が所定の
回数以上になったならば、ステップＳ９においてその白
画素を欠陥Ｅと判定し、ステップＳ１０において欠陥リ
ストに最終的な重心座標および面積を書き込み記憶す
る。追跡処理手段４２は、上記のような処理をボディ５
がカメラ視野に映っている間連続して行ない、ボディ５
の通過後、上記欠陥リストをホストコンピュータ４３に
送る。
【００４０】ここで上記実移動画素数は、式（１）より
算出できる。
【００４１】 実移動画素数Ｘ＝（画像間時間ｔ×ボディ移動速度ｖ×画像サイズＬ） ／カメラ視野Ａ・・・（１） 画像間時間ｔは、比較する２つの時間的に異なる画像間
の時間差で、本実施例では画像強調処理の処理時間に相
当する。これは、追跡処置手段４２が画像強調処理手段
４１からデータ（面積判定後の面積／重心座標データ）
を受け取る間隔を計数すれば測定可能である。（例：
０．１［ｓ］） ボディ移動速度ｖは、パルスジェネレータ８３による駆
動装置８２の回転量情報からホストコンピュータ４３が
算出し、追跡処理手段４２に随時送られる。（例：１０
０［ｍｍ／ｓ］） 画像サイズＬは、画像におけるボディ移動方向の画素数
であって、例えばｘ×ｙ＝５１２×４８０画素の画像で
ボディ５がｘ方向に移動するならば、Ｌ＝５１２とな
る。
【００４２】カメラ視野Ａは、被検査面におけるカメラ
視野のボディ移動方向の寸法であって、例えば被検査面
において１つのカメラ視野（図１０の長方形）がｘ×ｙ
＝１２０×１００［ｍｍ］でボディがｘ方向に移動する
ならば、Ａ＝１２０［ｍｍ］となる。
【００４３】ここで、上記画像間時間ｔ、ボディ移動速
度ｖおよびカメラ視野Ａの関係について説明する。
【００４４】本実施例では、画像間時間ｔが画像強調処
理時間に相当するが、時間ｔの間に視野Ａを通過してし
まうほど速度ｖが速すぎると、欠陥があった場合、同一
の欠陥が画像中に２回以上出現しないために上記追跡処
理が成立しない。よって、欠陥が画像中を少なくとも２
回以上映るように時間ｔ、速度ｓおよび視野Ａを設定す
る。
【００４５】また、所定の時間間隙毎にタイマー割り込
みをかけ上記画像強調処理を実行すれば時間ｔが一定と
なるため、各種調整や演算が容易となる。なお画像強調
処理手段４１および追跡処理手段４２は、本実施例の構
成に限定されるものではない。
【００４６】上記のような検査処理手段４でボディ１台
分の検査が終了すると、その欠陥検査結果に基づいて、
ボディ表面上の欠陥位置に相当するにボディ展開図上の
位置にマーク（例えば●）を表示する。この手順を以下
に説明する。
【００４７】まず、検査処理手段４は、検査開始終了判
定手段と、移動量測定手段を備えている。
【００４８】検査開始終了判定手段は、ボディ５の移動
を検出して各種検査処理の開始および終了のタイミング
を判断するもので、例えば透過型光電スイッチをボディ
搬送方向に対して垂直方向に、且つボディ５の先端およ
び後端が光電スイッチの光りを遮るような高さに、且つ
カメラ視野にボディ先端が映る直前にボディ５が光電ス
イッチを遮るような位置に取付ることによって実現でき
る。ボディ５および台車６の相対位置関係が既知であれ
ば、上記光電スイッチを台車６に合わせて取り付けても
良い。
【００４９】また、他の例としては、カメラ視野内にボ
ディ５が入りカメラ画像にボディ５が映っているとき
と、ボディ５がなく背景のみが映っているときとの、画
像の輝度の違いを利用して検査の開始および終了のタイ
ミングを判断してもよい。なお上記検査開始終了判定手
段は、本実施例に限定されるものではない。
【００５０】移動量測定手段は、検査開始終了判定手段
で検出された検査開始地点を基準としてボディ５の移動
量を測定するものである。本実施例では、上記移動量が
パルスジェネレータ８３から得られる駆動装置８２の回
転情報とホストコンピュータ４３の内部クロック等の時
間情報から移動量を算出する。つまり検査処理手段４は
常にボディ５の検査位置が把握でき、先の追跡処理手段
４２で検出された欠陥Ｅのボディ上の位置が算出できる
ので、最終的にホストコンピュータ４３では欠陥の面積
／重心座標およびボディ上での位置情報がリストに記憶
される。
【００５１】上記一連の処理が各カメラ画像に対して実
行され、検出した欠陥のリスト情報に基づいて、例えば
図２１のようなボディ５の展開図における表示位置を算
出してマークする。図２１中のｙ方向における欠陥表示
位置は、各々のカメラ視野の大きさおよびカメラ位置は
既知であり、上記のように画像中を移動する欠陥のｙ方
向重心座標はほとんど変化しないため、展開図縮尺度が
決まれば容易に算出できる。同様にｘ方向の欠陥表示位
置は、上記のように図２１の検査開始地点Ｐを基準とし
てボディ移動量から算出できる。このように欠陥位置に
マークを表示した展開図は、例えばモニターやプリンタ
ーなどの出力装置に出力される。
【００５２】図１１は、ドア面およびフード／トランク
面調整用参照モデル９１の概略正面図、平面図および側
面図である。図１２は、ピラー面およびルーフ面調整用
参照モデル９２の概略正面図、平面図および側面図であ
る。
【００５３】これら参照モデル９１，９２の形状は、図
からも明らかなようにボディ５の移動方向の正面輪郭と
ほぼ適合している。本実施例では、ボディ５のフード面
とルーフ面の高さの差が大きく、それぞれ別のカメラで
検査する構成であるため、２種類の参照モデルを９１，
９２用意しているが、参照モデルの種類はボディ（被検
査体）５の形状に応じて用意すれば良い。また、参照モ
デル９１，９２の平面および側面には所定の間隔の格子
線が描かれており、各カメラ３でこの格子線を映してモ
ニターで確認しながらカメラ視野を図１０のように調整
する。つまり上記格子線は、カメラ視野の大きさが確認
できればよいので、図１４（ａ）に示すような所定の間
隔の点や、図１４（ｂ）に示すようなあらかじめ決定し
ておいた視野の大きさとほぼ同じ四角形などの図形でも
良い。このとき、モニターに映した参照モデル９１，９
２の図形を見ながらピント調整も同時に行なう。
【００５４】図１３は、上記調整時における照明手段１
とカメラ３と参照モデル９１（９２）との位置関係を示
す概略平面図である。ボディ５は搬送コンベア８により
レール７に沿って移動するため、参照モデル９１（９
２）は移動時のボディ５と同じ位置、つまりレールに対
して９０°でその両端がボディ５の側面と一致する位置
に設置される。
【００５５】図１６は、フード／トランク面およびドア
面調整時における照明手段１とカメラ３と参照モデル９
１との位置関係を示す概略正面図であり、同様に図１７
はルーフ面およびピラー面調整時の概略正面図である。
上記と同様に搬送時のボディ位置と参照モデル９１，９
２の位置を一致させるために、調整用台９３，９４に参
照モデル９１，９２をそれぞれ載せてカメラ３の各種調
整を行なう。
【００５６】図１１，１２のように参照モデル９１，９
２の形状は、ボディ５の移動方向の正面輪郭にほぼ適合
した形状であるとともに、ボディ５の移動方向に対する
横断面のうちの最大の横断面輪郭に適合していなければ
ならない。最も大きい輪郭であるということは、カメラ
３からの距離が最も小さいということであり、この状態
でカメラの視野調整を行なえばそれ以外の部位ではカメ
ラ３からの距離が遠くなるので隣合うカメラ３，３のオ
ーバーラップはかならず存在することになる。言いかえ
ると、輪郭が最大でない状態でオーバーラップ量を調整
すると、図９のようにカメラ視野断面は三角形なのでカ
メラ３とボディ５との距離が小さくなるほど視野は小さ
くなるため、調整時以上の大きさの輪郭を持つ部位で
は、所定のオーバーラップ量が確保できない。このため
には、参照モデルが最も大きい輪郭に適合した形状であ
ればよく、自動車のボディ５に関して言えば、例えば側
面ではドア部、ルーフ部ではルーフ中央部、フード／ト
ランク部では最も高い部位が参照モデルの形状に適して
いる。
【００５７】図１５は、ボディの形状が異なる場合の例
を示す図である。図１５（ａ）のような２種類のボディ
５Ａ，５Ｂの場合は、ボディ５Ａの移動方向の正面輪郭
の方が全ての部位で大きいので、参照モデル９１，９２
は、図中の太線のようになる。図１５（ｂ）のように、
ボディ５Ａ，５Ｂの輪郭の大きさが各部位で異なる場合
は、ボディ５Ａ，５Ｂの輪郭の大きい方を滑らかに結ぶ
図中の太線のような形状となる。
【００５８】次に、カメラ３の調整方法について説明す
る。
【００５９】ボディ５の形状や種類によってカメラ３か
ら被検査面までの距離つまり撮影距離が変化するので、
すべての場合でピントが合うようにするためには、カメ
ラ３の被写界深度（ピントの合う範囲）を撮影距離の変
化に対して十分大きくとる必要がある。被写界深度は、
レンズ絞り値、レンズ焦点距離および撮影距離から計算
することができるので、カメラ視野の大きさ等からレン
ズ仕様や撮影距離、および必要な被写界深度を予め決め
れば、およそのレンズ絞り値を決定することができる。
【００６０】さらにカメラ３のシャッタースピードは、
本実施例のようにボディ５が移動している場合、カメラ
受光画像がブレないような値である必要があるので、移
動速度も考慮した上でおよその絞りおよびシャッタース
ピードを微調整し決定すれば良い。
【００６１】レンズ絞りおよびシャッタースピードは、
被検査面の光反射特性において最も反射率の高い状態
で、カメラ３の出力信号レベルが飽和しないようにオシ
ロスコープ等を用いて調整する。自動車のボディ５の場
合は、白やシルバーメタリックといった最も明度の高い
塗装色で調整を行なえば良い。また、上記光の反射量
は、照明およびカメラ３と被検査面までの距離で近いほ
ど大きいので、例えば本実施例のように照明およびカメ
ラ位置が固定であれば、ボディの５の最大の正面輪郭よ
り作成された先の参照モデル９１，９２の表面で調整を
行なえば良い。
【００６２】上記調整の目安としては、明るさ（輝度）
方向のダイナミックレンジを無駄なく使用するため、カ
メラ３の出力信号レベルがホワイトレベルをオーバーす
る少し手前であればよい。さらに、調整を効率よく行な
うためには、参照モデル９１，９２の視野調整用の図形
が描かれている面の図形以外の背景の部分が、上記のよ
うに白やシルバーメタリックといった反射率の最も高い
状態となっていれば、カメラ３の視野調整とともに調整
を行なうことができる。
【００６３】また、上記のように参照モデル９１，９２
の調整面を塗装することが困難なときは、白やシルバー
メタリックに塗装したカメラ視野より大きいテストピー
スを用意し、調整したいカメラ視野に対応する参照モデ
ル表面に接して置き、それをカメラ３で撮像しながら調
整を行なえば良い。
【００６４】次に明暗パターンについて説明する。
【００６５】先の画像強調処理手段４１において微分に
よるエッジ検出を用いた場合、画像中の輝度変化を抽出
するので図１９（ｂ）のように明暗パターンの境界線も
白画素として抽出される。よって、欠陥Ｅが明暗パター
ンの境界線付近にあると、欠陥Ｅと境界線とが一体化し
てしまい欠陥Ｅが孤立点として現れない場合がある。さ
らに、１画面当たりに映る境界線の数が多くなるほど欠
陥Ｅが消える頻度が高くなるため、欠陥検出精度が悪化
してしまうことになる。例えばボディ５のフロントフェ
ンダーの先端部は、凸状の曲面なので凸レンズの作用を
することから、明暗パターンのピッチが部位によらず一
定ならば、カメラ画像には平面部のときより多く上記境
界線が映ることになり、欠陥検出精度が悪化する。
【００６６】そこで、上記問題点を解決する一例を図２
４および図２５に基づいて説明する。
【００６７】図２４および図２５において、点線は光拡
散シート１０５を通過してボディ５の表面で反射し、さ
らにカメラ３の視野に映る明暗パターンを示すもので、
図面に各画像例を示す。例えば画像中に明暗パターン境
界線が４本現れるようにするためには、明暗パターンの
ピッチをボディ５の形状を考慮し設計すれば良い。ここ
では、明暗パターンの境界線の本数が問題であり、画像
における明暗パターンの映り方、つまり明／暗の順序は
欠陥での乱反射を利用した検出原理とは無関係なので何
等制限はない。
【００６８】また、同図のようにボディ５の側面と水平
面とにおける明暗パターンのピッチが異なる場合は、明
暗パターンシートにおける側面から水平面に移行する位
置、例えば門型形状のＲ部において、明暗パターンが不
連続にならないように艶消し黒色テープを貼れば、前後
のフェンダーからフード／トランク面の間のＲ部でも明
暗パターンが極端に歪むことなく映し出すことができ
る。
【００６９】なお、図２４、２５に示す例は、画像中の
境界線を４本としたが、境界線の本数は各カメラ３にお
いて同じである必要はない。また、境界線が少ないほど
画面中に欠陥の現れる頻度は高くなるが、境界線を少な
くするために明暗パターンのピッチを広げすぎると欠陥
での凹凸による乱反射を利用し欠陥を検出する場合に小
さい欠陥の検出精度が低下してしまうので、これらを考
慮にいれ実験的に明暗パターンを設計すれば良い。
【００７０】次に、被検査体の展開図について説明す
る。
【００７１】本実施例では、ボディ５の形状にかかわら
ずカメラ３の視野に映るボディ表面には照明手段１の明
暗パターンを形成するような構成となっている。つま
り、図２３のようにカメラ３がボディ５に対して斜め前
方から撮像するような構成であり、このときのカメラ取
付角度をθ２、カメラの画角をθ１としている。
【００７２】このようなカメラ位置で検査処理を行ない
図２１のような通常の展開図に欠陥位置を表示した場
合、実際のボディ上の欠陥位置と一致しない場合があ
る。これはカメラ３が図２３のように斜め前方からの視
点で撮像しているのに対して、展開図はボディの真横
（側面図）および真上（水平面）からの視点で見た図で
あり、それぞれ視点が異なるためである。このような欠
陥の表示ずれを防ぐには、図２２のようにボディ５を実
際のカメラ３のように斜め前方から見たような展開図を
用いれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概略正面図である。
【図２】本発明の概略平面図である。
【図３】本発明の概略側面図である。
【図４】実施例における照明手段の一部の概略図であ
る。
【図５】図１の実施例における照明手段とボディの位置
関係の正面図である。
【図６】照明手段の光拡散シートおよびシートガイドの
一例を示す概略斜視図である。
【図７】照明手段、撮像装置およびボディの位置関係を
表す概略平面図である。
【図８】光拡散シートの移動を示す説明図である。
【図９】カメラの取付位置の一例を示す概略正面図であ
る。
【図１０】カメラ視野の説明図である。
【図１１】フード／トランク面およびドア面用参照モデ
ルの一例を示す正面図（ａ）、平面図（ｂ）および側面
図（ｃ）である。
【図１２】ルーフ面およびピラー面用参照モデルの一例
を示す正面図（ａ）、平面図（ｂ）および側面図（ｃ）
である。
【図１３】照明手段、カメラおよび参照モデルの位置関
係を示す概略平面図である。
【図１４】参照モデル表面のカメラ視野調整用図形の一
例を示す図である。
【図１５】参照モデルの異なる形状を説明するための各
々概略正面図である。
【図１６】図１１に示す参照モデルを用いたカメラ視野
調整の一例を示す概略正面図である。
【図１７】図１２に示す参照モデルを用いたカメラ視野
調整の一例を示す概略正面図である。
【図１８】コンベアを一部拡大して説明する概略側面図
である。
【図１９】画像強調処理手段および追跡処理手段におけ
る画像（ａ）〜（ｃ）および処理フロー（ｄ）の一例を
示す図である。
【図２０】時間的に異なる画像における欠陥の移動を示
す図である。
【図２１】カメラ視野および展開図を示す図である。
【図２２】ボディを回転させた状態を示す図である。
【図２３】ボディに対するカメラ取付角度および画角を
示す概略平面図である。
【図２４】ボディの側面における明暗パターンを示す概
略平面図である。
【図２５】ボディの水平面における明暗パターンを示す
概略側面図である。
【符号の説明】
１ 照明手段 ２ 撮像装置固定手段 ３ ＣＣＤカメラ（撮像装置） ４ 検査処理手段 ５ ボディ（被検査体） ４１ 画像強調処理手段 ４２ 追跡処理手段 ９１，９２ 参照モデル １０１ 光源 １０２ 背景板 １０５ 光拡散シート １０５ａ 光透過部 １０５ｂ 艶消し黒色部 １０６ シートガイド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴 木 裕 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社 内 (72)発明者 千 田 茂 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社 内 (72)発明者 渡 辺 正 実 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社 内 (56)参考文献 特開 平６−66732（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−10150（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−102052（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−229743（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−251960（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−296751（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−6208（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G01N 21/88 - 21/89

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被検査体の被検査面に光を照射し、被検
    査面からの反射光に基づいて受光画像を作成し、受光画
    像に基づいて被検査面上の欠陥を検出する表面欠陥検査
    装置において、被検査体を囲む門型形状を成し且つ被検
    査面上に所定の明暗パターンを形成する照明手段と、被
    検査体を囲む門型形状を成し且つ被検査面からの反射光
    に基づいて受光画像を作成する複数の撮像装置が取り付
    けられた撮像装置固定手段と、撮像装置により得られた
    受光画像に基づいて被検査面上の欠陥を検出しその結果
    を出力する検査処理手段を備え、照明手段および撮像装
    置固定手段の内側に被検査体を通過させて被検査面の検
    査を行うことを特徴とする表面欠陥検査装置。
  2. 【請求項２】 照明手段の門型形状が、被検査体の移動
    方向の正面輪郭にほぼ適合した形状であることを特徴と
    する請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
  3. 【請求項３】 照明手段が、白色の背景板に、ほぼ等間
    隔に配置された複数の光源を備えると共に、光源の被検
    査面側に、光透過部と艶消し黒色部を交互に配置した光
    拡散シートを備え、光源からの光を光拡散シートの光透
    過部に通すことにより被検査面上に明暗パターンを形成
    することを特徴とする請求項１または２に記載の表面欠
    陥検査装置。
  4. 【請求項４】 照明手段の光拡散シートが、被検査体を
    囲む門型形状を成す艶消し黒色のシートガイドに張って
    あり、シートガイドが、光源および背景板から移動可能
    であることを特徴とする請求項３に記載の表面欠陥検査
    装置。
  5. 【請求項５】 撮像装置固定手段の門型形状が、被検査
    物体の移動方向の正面輪郭にほぼ適合した形状であるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
  6. 【請求項６】 撮像装置がＣＣＤカメラであって、各Ｃ
    ＣＤカメラによる全体の視野が被検査体の移動方向の正
    面輪郭に沿った連続した帯状を成すと共に、隣接するＣ
    ＣＤカメラ同士の視野が所定の領域でオーバーラップし
    ており、且つ被検査体の移動方向とＣＣＤカメラの受光
    画像における水平もしくは垂直方向とを一致させたこと
    を特徴とする請求項１または５に記載の表面欠陥検査装
    置。
  7. 【請求項７】 明暗パターンが、ＣＣＤカメラに映る明
    暗パターンに基づいて明暗パターンの間隔が変化するこ
    とを特徴とする請求項６に記載の表面欠陥検査装置。
  8. 【請求項８】 ＣＣＤカメラの視野調整、ピント調整お
    よびオーバーラップ量調整を、被検査体の移動方向の正
    面輪郭にほぼ適合した形状を成し且つその表面に所定間
    隔の線もしくは点の図形が描かれた参照モデルを用いて
    行うことを特徴とする請求項６または７に記載の表面欠
    陥検査装置。
  9. 【請求項９】 参照モデルが、被検査体の移動方向に対
    する横断面のうちの最大の横断面輪郭にほぼ適合した形
    状であることを特徴とする請求項８に記載の表面欠陥検
    査装置。
  10. 【請求項１０】 参照モデルの図形の線以外の部分の色
    が被検査面の塗装色で最も明度の高い色であって、同参
    照モデルの表面を撮像しながらＣＣＤカメラのレンズ絞
    りおよびシャッタースピードを調整することを特徴とす
    る請求項８または９に記載の表面欠陥検査装置。
  11. 【請求項１１】 被検査面の塗装色で塗装され且つカメ
    ラ視野より大きいテストピースを参照モデルの表面に接
    して設け、テストピースを撮像しながらＣＣＤカメラの
    レンズ絞りおよびシャッタースピードを調整することを
    特徴とする請求項８〜１０に記載の表面欠陥検査装置。
  12. 【請求項１２】 検査処理手段が、複数の撮像装置から
    得られた受光画像の画像データにおける空間周波数成分
    のうちの高い周波数領域で且つレベルが所定値以上の成
    分のみを抽出する画像強調処理手段と、画像強調処理手
    段からの時間的に異なる画像データにおいて移動量およ
    び移動方向が所定の条件で一致する目標部分を検出する
    追跡処理手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載
    の表面欠陥検査装置。
  13. 【請求項１３】 検査処理手段が、検査開始および検査
    終了を判断する検査開始終了判定手段と、検査開始から
    被検査体の移動量を測定する移動量測定手段を備え、こ
    れらの手段から得た情報に基づいて追跡処理手段で検出
    した目標部分の被検査面上の位置を算出し、その結果を
    被検査体の展開図上に表示する手段であることを特徴と
    する請求項１２に記載の表面欠陥検査装置。
  14. 【請求項１４】 被検査体の展開図が、被検査体に対す
    る撮像装置の取付角度および画角に基づいて描かれてい
    ることを特徴とする請求項１３に記載の表面欠陥検査装
    置。
  15. 【請求項１５】 被検査体が照明手段および撮像装置固
    定手段の内側を通過し且つ被検査面の検査を行っている
    際に被検査体とこの被検査体を移動させる搬送コンベア
    の速度を一致させる速度一致手段を備えたことを特徴と
    する請求項１，１２および１３のいずれかに記載の表面
    欠陥検査装置。
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